JPS6162718A - グロ−プラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はグローブフグ、特にディーゼルエンジン予熱用
のセラミック製グロープラグに関するものである。

〔従来技術〕

ディーゼμ機関には低温時の始動用部品としてグロープ
ラグが用いられておシ、機関の始動性向上のために速熱
性のグロープラグが要求されている。

発明者らはこの要求に応えるべく、＠１図に示すように
電気絶縁性のセラミック焼結体の支持体２の先端に珪化
モリブデン（ＭｏＳｉｘ　）と窒化珪素（Ｓｉｊ　Ｎ４
）よりなるセラミックヒータ１を接合したグロープラグ
を開発した（特願昭５９−１　ｌ　ＯＩ　Ｏ９号） このグロープラグでは、セラミックヒータ１は燃焼室に
露出した状態で設置され速熱性にすぐれている。またヒ
ータはＭＯＳ１ｚ　　によって高温耐酸化性が与えられ
、Ｓ’ＬａＮａ　　によって低熱膨張性が与えられて高
温強度にすぐれている。

上記セラミックヒータ１は更に具体的には、断面コ字形
の外周部１１と、この外周部に挟まれた中心部１２とよ
りなる。いずれもＭｏｓｉｉと５ｊ−３Ｎ、　　とより
なる同一組成の混合粉末の焼結体であるが、外周部１１
では導電性材料たるＭｏＳｉ、＊　　の粒径を小さくし
て絶縁性材料たるＳｉｊ　Ｎ４　　粉末をとシかこみＭ
Ｏ８ｉ、粉末同志が接続する組織としてあシ、中心部１
２では５ｉｓＮ＜の粒径を比較的大きくしている。そし
てこのヒータ１を、１対のリード線ａａ、３ｂを埋設し
たヒータ支持体２の先端に接合し、リード線３ａ、ａ’
ｂの元端をヒータ外周部１１の端面に接続せしめている
。しかして電流は電気抵抗の小さい外周部１ユを流れ、
発熱させる。この場合、外周部１１と中心部１２とは同
一材料、同一組成であるので、両者の接合部で熱応力が
発生することはない。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記のグロープラグについて、その強度、特に
支持体２の強度を向上せしめようとするものである。

支持体２には、ボデー５および金属パイプ４を介してエ
ンジンの振動が伝えられるので機械的強度のすぐれた材
料を用いる必要がある。この意味からは、支持体２の材
料としてはＳＬＭ　Ｎ。

焼結体が最適であるが、発明者らの実験では冷熱サイク
μが繰返されると、Ｓ’ｒｓＮ＜　　の支持体２にはリ
ード線３ａ、３１）との境界、特にリード線３ａ、３ｂ
の外側の境界で割れが生じる煩向がみられた。そして、
この割れの原因はリード線３ａ、３’ｔ）と支持体２を
構成するＳ’１−ｓＮａの熱膨張係数の差によるもので
あシ、特にリード線３ａ、３１）の外側の支持体外周部
は中心部に比べ薄いため割れが生じやすいものと認めら
れた。

そこで本発明は１対のリード線を軸方向に埋設したセラ
ミックの支持体の先端にセラミックのヒータを接合した
グロープラグにおいて、支持体の機械的強度および耐熱
衝撃性を強化することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題を解決し本発明の目的を達成するための本発
明の手段は、支持体の中心部をＳ’ｘｓ　Ｎ４１００９
６のセラミックで構成し、外周部をアルミナ（Ａｌｘ　
Ｏｓ　）　　３０　％　（七μ％を示す、以下同じ）〜
７０９６、残部Ｓｉ、ｓＮ４　のセラミックで構成し、
これ等の間にリード線を埋設した状態で一体焼結して支
持体を形成したことである。

〔作用効果〕

本発明のグロープラグの支持体では、外周部を５ｉｓＮ
４　　とｌｈ　Ｏｓ　　で構成することでリード線およ
びヒータの熱膨張係数に近似させることによシ熱応力に
よる割れの発生を防ぎ、中心部をＳ１ｓ　Ｎ４　　のみ
で構成することで支持体に機械的強度を付与する。

〔実施例〕

第１図において、セラミックの支持体２の先端にはセラ
ミックヒータ１が接合しである。棒状の支持体２内には
ヒータ１に接続するタングステンのリード線３ａ、、３
１）が埋設しである。

支持体２の外周面には金属パイプ４を取付け、該、パイ
プ４に筒状の金属ボデー５の一端が接合しである。金属
ボデー５の他端開口には電気絶縁ブツシュ８を介在せし
めて中心部ＩＭ７を配し、中心電極７およびブツシュ８
は取付ナツト９にてボデー５に固着せしめである。ナツ
ト９およびボデー５間は０リング１０によシシーμされ
ている。リード線３ｂの他端はホールディングピン６に
よシ中心電極７と接続し、リード線３ａの他端は金属パ
イプ４と接続している。グロープラグはそのボデー５に
形成したねじ５１によシ図略の燃焼室のねじ穴に貫通固
定される。

セラミックヒータ１は、断面コ字形の外周部１１と、そ
の中に挾まれた中心部１２とよりなる。いずれもＭＯ８
ｉｔ　＋　５ｊ−ｔ　Ｎ４粉末よりなシ、かつ配合割合
を同一とした混合物の焼結体である。但し、外周部１１
ではＭｏ５ｉ、ｔ　粉末の平均粒径をＳｉｓ　Ｎ４　粉
末のそれよυも小さくし、中心部１２では逆にＭＯ８ｉ
＊粉末の平均粒径を大きくしである。外周部１１では導
電性のＭＯｓｊ−１粒子が８１ｓＮ＜　　粒子を取囲ん
で互に接触し、中心部１２よりも比抵抗が大きい。

リード線３ａ、ａｂを埋設した支持体２の中８部２２は
’Ｓ’ｘｓＮａ、外周部２１は５１ｓＮ４　　とｈｌｘ
ｏｓ　　よυなシ、これ等の境界にタングステンのリー
ド線３ａ、３１）を埋設した状態で一体焼結してなる。

第２図はヒータ１および支持体２の製造方法を示すもの
である。

ヒータ外周部１１の原料からなるグリーンシー）　ｌ　
ｌａと支持体外周部２１の原料からなるグリーンシート
２１ａとを組合せたグリーンシ）Ｓｌ　　各２枚を上下
に配し、ヒータ外局部１１の原料からなるグリーンシー
ト１１ａ％ヒータ中心部の原料からなるグリーンシート
１２ａおよび支持体中心部２２の原料からなるグリーン
シート２２ａを組合せたグリーンシート８１６枚を中心
部に配し、シートＳ＋　　とシートＳ！　との間にリー
ド線３ａ、３ｂを配し、これ等を約１０００“Ｃの温度
下でプミネートした後、約１６００　’Ｃ＋　　５００
　ｋｇ／　ｃＪ　Ｏ条件”Ｃ’ホ’／）７’ｌ／スする
ことによりヒータ１と支持体２とを一体焼結する。

本発明のグロープラグに用いる各材料の線膨張係数およ
び強度を表示する。

表より知られるようＫ　Ｓｉｘ　Ｎ、　　の焼結体は強
度にすぐれている。セして５ｊ−ｓＮ４とＭＯＳＬより
なる焼結体はＭｏＳｉｘ　　の配合度に対応して強度が
低下し、線熱膨張係数が大きくなる。

本発明はヒータ支持体２には、その中心部２２に強度に
すぐれた８１ｓＮ４　　を用い、熱応力で割れやすい、
タングステンのリード線３ａ、３１）の外周部にＳ’５
−ｓＮ４とＡｌｚ　Ｏｓの混合物を用いて割れを防止し
たものである。外周部２１における配合割合としては、
リード線３ａ、３１）およびヒータ１の熱膨張係数との
近似性よりＡｄ、　０ｓ３０９６〜７０％とするのが適
当である。

次に本発明によシ支持体の中心部２２を８１ｓＮａ、リ
ード線３ａ、３１）よシ外側の外周部を５ｉａＮ４と３
８９６　Ａｌｚ　Ｏｘとしたグローブフグと、支持体全
体をＳｉ、ｓＮ４　　としたグロープラグについて、第
３図に示す断続通電耐久試験を行なった結果、８１ｓＮ
４　　のみの支持体のグロープラグでは２０００サイク
ルでリード線３ａ、３１）に近接する部分で割れが発生
したが、本発明のグローブフグの支持体では１００００
サイクルでも割れは認められなかった。

以上説明したように本発明はリード線を埋設したセラミ
ック焼結体の支持体の先端にセラミックヒータを接合し
たグロープラグにおいて、リード線より外側をＳｉ＊Ｎ
ａとＡｌ２Ｏ畠の混合物で、中心部を８１ｍＮ＜　　で
構成して一体焼結した支持体を用いることを特徴とする
。しかしてこの支持体を用いることＫよシ機械的強度お
よび耐熱衝撃性は確保され、グロープラグの耐久性が大
きく向上されるのである。

３図はグローブフグの断続耐久試験のパターンを示す図
である。

１・・・・−セラミックヒータ １１・−・−セラミックヒータの外周部１２・・・・−
セラミックヒータの中心部２・−・−支持体 ２１・・・・−支持体の外周部 ２２・・・・・・支持体の中心部 ３ａ、３１）・・・・−リード線 代理人　弁理士　伊　藤　求　馬 第１　図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電気絶縁性のセラミツク焼結体よりなる棒状のヒータ
   支持体の先端に、珪化モリブデンと窒化珪素との混合物
   の焼結体よりなるセラミツクヒータを接合し、上記支持
   体内には支持体の軸方向に一対のリード線を埋設してそ
   の先端をセラミツクヒータに接続したグロープラグにお
   いて、上記リード線の内側の軸心部を窒化珪素で構成し
   、リード線の外側の外周部をアルミナ３０モル％〜７０
   モル％、残部窒化珪素の混合物で構成し、これ等を一体
   焼結してヒータ支持体を形成したグロープラグ。