JPS63110588A - Glow-plug for diesel engine - Google Patents

Glow-plug for diesel engine

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JPS63110588A
JPS63110588A JP61256354A JP25635486A JPS63110588A JP S63110588 A JPS63110588 A JP S63110588A JP 61256354 A JP61256354 A JP 61256354A JP 25635486 A JP25635486 A JP 25635486A JP S63110588 A JPS63110588 A JP S63110588A
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glow plug
diesel engine
ceramic heater
holder
layer
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丸田 賢二
博久 諏訪部
間坂 光佑
広二 畑中
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Jidosha Kiki Co Ltd
Proterial Ltd
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Jidosha Kiki Co Ltd
Hitachi Metals Ltd
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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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの副燃焼室または燃焼室内
の予熱に使用するグロープラグに関し。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a glow plug used for preheating the auxiliary combustion chamber or combustion chamber of a diesel engine.

特に速熱型の機能を有し、かつ長時間のアフターグロー
化を達成し得る自己飽和性を有するセラミックヒータを
備えたディーゼルエンジン用グロープラグの改良に関す
るものである。
In particular, the present invention relates to an improvement in a glow plug for a diesel engine, which is equipped with a ceramic heater that has a fast heating function and a self-saturating property that can achieve long-term afterglow.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般にディーゼルエンジンは低温時の始動性が悪いため
、副燃焼室または燃焼室内にグロープラグを設置し2通
電発熱により、吸気温度の上昇または着火源用として、
エンジンの始動性を向上させる方法を採用している。こ
の種のグロープラグとしては、従来金属製シース内に耐
熱絶縁粉末を充填し、鉄クロム、ニッケル等からなるコ
イル状発熱線を埋設した。いわゆるシース型と称するも
のが一般的である。またそれ以外にも特開昭57=41
523号公報等に示されるように、タングステン等によ
る発熱線を、絶縁性を有する窒化ケイ素等のセラミック
材中に埋設した棒状ヒータを使用したセラミックヒータ
型も知られている。このようなセラミックヒータ型は、
耐熱絶縁粉末およびシースを介して間接加熱するシース
型に比べ、熱伝達効率を向上させ得ると共に2発熱特性
の面でも優れ、加熱時に短時間で赤熱して温度立ち上り
特性を大幅に向上させ、速熱型の性能を有するため。
Diesel engines generally have poor startability at low temperatures, so a glow plug is installed in the auxiliary combustion chamber or combustion chamber to generate electricity and generate heat to raise the intake air temperature or serve as an ignition source.
A method is used to improve engine startability. Conventionally, this kind of glow plug has a metal sheath filled with heat-resistant insulating powder and a coiled heating wire made of iron chromium, nickel, etc. buried therein. The so-called sheath type is common. In addition, there are also JP-A-57=41
As shown in Japanese Patent No. 523, etc., a ceramic heater type using a rod-shaped heater in which a heating wire made of tungsten or the like is embedded in an insulating ceramic material such as silicon nitride is also known. This type of ceramic heater is
Compared to the sheath type, which heats indirectly through heat-resistant insulating powder and a sheath, it improves heat transfer efficiency and has superior heat generation characteristics. Because it has thermal type performance.

近年盛んに採用されるようになっている。It has been widely adopted in recent years.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、上記セラミックヒータ型のグロープラグ
は2例えば窒化ケイ素のような絶縁性セラミック材の内
部に、タングステン等の金属製発熱線を埋設した構造で
あり、しかもこれら両部材間の熱膨張率が異なるため、
特に発熱時における急激な温度上昇とその繰り返し使用
とが、セラミックヒータの耐久性を減するおそれがある
。従って耐熱強度等の信頼性の面で問題があり、さらに
コスト高を招くという欠点があった。
However, the ceramic heater type glow plug described above has a structure in which a heating wire made of metal such as tungsten is embedded inside an insulating ceramic material such as silicon nitride, and the coefficient of thermal expansion between these two materials is different. For,
In particular, the rapid temperature rise during heat generation and its repeated use may reduce the durability of the ceramic heater. Therefore, there is a problem in terms of reliability such as heat resistance strength, and there is also a drawback that the cost is increased.

上記問題点を解消するものとして2発熱線を絶縁性セラ
ミック材と略々間等の熱膨張率を有する導電性セラミッ
ク材で形成したセラミックヒータ構造が2例えば特開昭
60−9085号公報や、同6〇−14784号公報等
により提案されている。しかしいずれもグロープラグと
して使用するには、構造上および機能面からも未だ問題
があり、実用化するには至っていない。
To solve the above problems, there is a ceramic heater structure in which the heating wire is made of a conductive ceramic material having a coefficient of thermal expansion approximately equal to that of an insulating ceramic material. This method has been proposed in Publication No. 60-14784. However, both of them still have structural and functional problems when used as glow plugs, and have not been put into practical use.

例えば前者は1発熱体となる導電性セラミック材を絶縁
性セラミック材中に埋設した構造であり。
For example, the former has a structure in which a conductive ceramic material serving as a heating element is embedded in an insulating ceramic material.

熱伝導率はシース型より優れるものの2間接的加熱であ
るため、速熱型の機能が不充分であり、さらにその成形
加工が煩雑である等の問題点がある。
Although the thermal conductivity is superior to that of the sheath type, since the heating is done indirectly, the function of the rapid heating type is insufficient, and furthermore, the molding process is complicated.

また後者は9発熱体がヒータ表面側に露出し、速熱型の
機能を有する反面、その発熱体を単にU字状を呈する部
材の積層構造によって形成し、かつその両端部をヒータ
後端部に導いたのみであるため、その電極取り出しの構
造が複雑化し、コスト高を招く。
In the latter case, nine heating elements are exposed on the surface side of the heater, and while it has a fast heating function, the heating element is simply formed by a laminated structure of U-shaped members, and both ends are connected to the rear end of the heater. Since the structure of the electrode is only guided to the electrode, the structure for taking out the electrode becomes complicated, leading to an increase in cost.

また、近年この種のグロープラグにあっては。Also, in recent years, this type of glow plug has become more popular.

ディーゼルエンジンの始動性の向上やそのターボ化に伴
う使用条件の高温化に対する耐久性、さらにエンジン始
動後において一定時間グローブラグに通電状態を維持す
ることにより、エンジン内部での燃焼を円滑かつ適切に
行えるようにして、排気、騒音対策を図るという、いわ
ゆるアフターグロ一方式の採用に対する市場要求が大き
い。しかもこのアフターグロー時間を可能な限り長時間
化(例えば10分程度)することが必要とされている。
Improved startability of diesel engines, durability against higher operating conditions associated with turbochargers, and smooth and appropriate combustion within the engine by keeping the globe lugs energized for a certain period of time after the engine has started. There is a strong demand in the market for the adoption of the so-called after-gross method, which takes measures against exhaust gas and noise. Moreover, it is necessary to make this afterglow time as long as possible (for example, about 10 minutes).

そしてこのようなアフターグローの長時間化を図るため
には9発熱体への通電電力を自己制御して発熱特性を大
幅に改善し、ヒータ部分におけろ過熱を防止すると共に
、その飽和温度を適切な温度以下に維持し得る自己温度
飽和機能を有することも必要とされている。従ってこれ
らの点を考慮して、速熱性および自己温度飽和性等を有
し。
In order to prolong the afterglow, we can self-control the power applied to the 9 heating elements to significantly improve the heat generation characteristics, prevent heat filtration in the heater part, and lower its saturation temperature. There is also a need to have self-temperature saturation capability that can maintain the temperature below a suitable temperature. Therefore, taking these points into consideration, it has rapid heating properties, self-temperature saturation properties, etc.

かつ耐熱強度等の信頼性の面でも優れた安価なグロープ
ラグの出現が要望されている。
There is also a demand for an inexpensive glow plug that is excellent in terms of reliability such as heat resistance and strength.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題点解決のために1本発明においては。 One aspect of the present invention is to solve the above problems.

A、一端を外部に突出させた状態で中空状ホルダの先端
部にセラミックヒータを保持する。
A. A ceramic heater is held at the tip of a hollow holder with one end protruding to the outside.

B、このセラミックヒータをU字状発熱部とこのU字状
発熱部の両端部から後方に延設した一対のリード部とを
導電性セラミック材によって一体に構成する。
B. In this ceramic heater, a U-shaped heat generating section and a pair of lead sections extending rearward from both ends of the U-shaped heat generating section are integrally constructed using a conductive ceramic material.

C8前記一方のリード部外側面を導電層を介し。C8 The outer surface of the one lead part is interposed through a conductive layer.

他方のリード部外側面を絶縁層を介して前記ホルダ内に
接合保持する。
The outer surface of the other lead portion is bonded and held within the holder via an insulating layer.

D、前記導電性セラミック材をS 1h−z Adz 
OsN s−zで示されるβ型サイアロンの2がOを越
え1未満の組成物に対し+ 25vol、%を越え70
シol。
D, the conductive ceramic material is S 1h-z Adz
For a composition in which 2 of β-type sialon represented by OsN s-z exceeds O and is less than 1, +25 vol,% exceeds 70
Shiol.

%未満のTIの炭窒化物固溶体を添加してなるサイアロ
ン焼結体により形成する。
% of a carbonitride solid solution of TI is added.

という技術的手段を採用したのである。This technical method was adopted.

本発明において、導電性化合物としてTiの炭窒化物固
溶体を添加するのは下記の理由による。
In the present invention, the reason why a carbonitride solid solution of Ti is added as a conductive compound is as follows.

すなわち、lVa、Va、VIa族の炭化物、窒化物。That is, carbides and nitrides of lVa, Va, and VIa groups.

硼化物などによっても導電性を存するサイアロン焼結体
を得ることができるが、常圧焼結またはガス圧焼結によ
る焼結性および焼結体の耐酸化性を考慮すると、Tiの
炭化物および窒化物に限定されるためである。そして、
この場合単独の炭化物。
Sialon sintered bodies with electrical conductivity can also be obtained using boride, etc., but considering the sinterability by normal pressure sintering or gas pressure sintering and the oxidation resistance of the sintered bodies, titanium carbides and nitrides are preferable. This is because it is limited to things. and,
In this case a single carbide.

窒化物でなく、炭窒化物固溶体を使用するのは。Why use carbonitride solid solution instead of nitride?

固溶体中のCとNとの比率を変えることによって種々の
電気抵抗率を有するサイアロン焼結体が得られるからで
ある。
This is because sialon sintered bodies having various electrical resistivities can be obtained by changing the ratio of C and N in the solid solution.

またTiの炭窒化物固溶体の添加量を25νo1.%を
越え70vo10%未満とするのは、まず25vol、
%以下ではTiの炭窒化物固溶体粒子相互の接触による
導電経路が得られず、導電性を示さないため不都合であ
る。25vol、%を越えたものでは、正の抵抗温度特
性による導電性を示し、添加量を増加することにより電
気抵抗率が連続的に変化する。−方70vol、%以上
では、サイアロン本来の特性である耐酸化性、高温強度
等が著しく損なわれるため不都合である。好ましくは3
0vol、%を越え50vol.%未満とするのがよい
Further, the amount of Ti carbonitride solid solution added was 25νo1. To make it more than 70vol and less than 10%, first of all, 25vol,
% or less, a conductive path through mutual contact between the Ti carbonitride solid solution particles cannot be obtained and no conductivity is exhibited, which is disadvantageous. If it exceeds 25 vol.%, it exhibits conductivity due to positive resistance-temperature characteristics, and as the amount added increases, the electrical resistivity changes continuously. If the amount is more than 70 vol.%, it is disadvantageous because the inherent characteristics of SiAlON, such as oxidation resistance and high temperature strength, are significantly impaired. Preferably 3
0vol, exceeds 50vol. It is better to set it to less than %.

次にS i 6−z A 12 z Oz N5−zに
おける2を。
Next, 2 in S i 6-z A 12 z Oz N5-z.

Oを越え1未満とするのは、この範囲内において強度の
大なる焼結体が得られるからである。具体的には、St
+N4粉末、AANポリタイプ粉末(結晶型21 R)
 、A Az Os粉末、 Yz O+粉末を使用し、
これらに対してTiの炭窒化物固溶体粉末を25〜70
vo11%添加混合し、成形後1700〜1900℃で
焼結することにより、導電性サイアロン焼結体を得るの
である。
The reason why the value is greater than O and less than 1 is because a sintered body with high strength can be obtained within this range. Specifically, St.
+N4 powder, AAN polytype powder (crystal type 21 R)
, using A Az Os powder and Yz O+ powder,
To these, 25 to 70% of Ti carbonitride solid solution powder was added.
A conductive sialon sintered body is obtained by adding and mixing VO11%, molding, and sintering at 1,700 to 1,900°C.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例を示す縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention.

同図において全体を符号10で示すグロープラグの概略
構成を簡単に説明する。グロープラグ10は、先端側が
発熱体として機能する棒状のセラミックヒータ11と、
このセラミックヒータ11を先端において保持する略管
状を呈する金属製のホルダ12を有する。ホルダ12の
後端部には合成樹脂材等からなる絶縁ブツシュ13を介
して外部接続端子14を同心状に嵌着し、またこの外部
接続端子14は前記セラミックヒータ11内のリード部
22とフレキシブルワイヤ等の金属導線15およびター
ミナルキャップ15aを介して接続する。なお13aは
金属製パイプであり、前記絶縁ブツシュ13の外周部に
一体的に嵌装し9組付時にホルダ12後端部をかしめる
ことにより、高加圧力によって軸線方向に座屈変形し、
絶縁ブツシュ13をホルダ12側に所要の機械的強度で
一体化し、温度の影響を除去する。また16a、16b
、15cは前記外部接続端子14後端側のねじ部に螺合
した絶縁リング、固定用のナンド、および外部リード締
付用のナツトであり、バッテリー(図示せず)からのリ
ード線をナツト16b。
The schematic structure of a glow plug, which is generally designated by the reference numeral 10 in the figure, will be briefly described. The glow plug 10 includes a rod-shaped ceramic heater 11 whose tip side functions as a heating element;
It has a substantially tubular metal holder 12 that holds the ceramic heater 11 at its tip. An external connection terminal 14 is fitted concentrically to the rear end of the holder 12 via an insulating bushing 13 made of synthetic resin or the like, and this external connection terminal 14 is flexible with the lead part 22 inside the ceramic heater 11. Connection is made via a metal conducting wire 15 such as a wire and a terminal cap 15a. Note that 13a is a metal pipe, which is integrally fitted to the outer circumferential portion of the insulating bushing 13, and is buckled in the axial direction by a high pressing force by caulking the rear end of the holder 12 during assembly.
The insulating bushing 13 is integrated with the holder 12 side with the required mechanical strength to eliminate the influence of temperature. Also 16a, 16b
, 15c is an insulating ring screwed onto the screw portion on the rear end side of the external connection terminal 14, a fixing nut, and a nut for tightening the external lead, and the lead wire from the battery (not shown) is connected to the nut 16b. .

160間で挟持することにより、外部接続端子14をバ
ッテリ一端子と電気的に接続する。−方前記ホルダ12
の外周部のねじ部12aをエンジンのシリンダヘッドに
設けたねし孔(図示せず)に螺合することにより、電気
的にアース接続すると同時に、セラミックヒータ11の
先端を副燃焼室または燃焼室内に突出させて配置する。
160, the external connection terminal 14 is electrically connected to one terminal of the battery. - holder 12
By screwing the threaded portion 12a on the outer periphery of the ceramic heater 11 into a threaded hole (not shown) provided in the cylinder head of the engine, electrical ground connection is established, and at the same time, the tip of the ceramic heater 11 is inserted into the auxiliary combustion chamber or the combustion chamber. Place it so that it sticks out.

なおセラミックヒータ11に対し、外部接続端子14を
金属導線15を介して接続するが、これは外部接続端子
14に加わる種々の振動や締付トルク等の機械的外力か
ら、上記セラミックヒータ11を強度的に保護するため
である。金属導線15の材料としてはフレキシブルワイ
ヤ等、ある程度の柔軟性を有するものを使用するとよい
Note that the external connection terminal 14 is connected to the ceramic heater 11 via a metal conductor wire 15, which protects the ceramic heater 11 from mechanical external forces such as various vibrations and tightening torques applied to the external connection terminal 14. This is to protect the public. As the material of the metal conductive wire 15, it is preferable to use a material having a certain degree of flexibility, such as a flexible wire.

次に第2図はセラミックヒータ11を示す拡大斜視図で
あり、同一部分は第1図と同一の参照符号で示す。第2
図において5発熱部20はリード部21.22よりも肉
厚が薄くなるよう小径に形成すると共に、セラミックヒ
ータ11の中央部には9発熱部20からリード部21.
22間にかけて長手方向にスリット25を形成する。ま
た発熱部20と共に導電性セラミック材により一体に形
成したリード部21.22のうち、一方のリード部21
の外周面には金属メタライズ層23を形成すると共に、
他方のリード部22には絶縁コーティング層24を形成
する。なお上記金属メタライズ層23および絶縁コーテ
ィング層24の表面にはニッケルメッキ層(図示せず)
を積層する。而して上記両層23.24およびそれらの
表面のニッケルメッキ層により、セラミックヒータ11
を第1図に示すようにホルダ12先端部に1例えば銀ろ
う付等の手段を介して接合固定保持するのである。この
場合ホルダ12の接合面側にも必要に応じてニッケルメ
ッキ層を形成しておくことができる。
Next, FIG. 2 is an enlarged perspective view showing the ceramic heater 11, and the same parts are designated by the same reference numerals as in FIG. 1. Second
In the figure, the 5 heat generating parts 20 are formed to have a small diameter so as to be thinner than the lead parts 21.22, and the 9 heat generating parts 20 to 9 lead parts 21.
A slit 25 is formed in the longitudinal direction between 22 and 22. Also, one of the lead parts 21 and 22 formed integrally with the heat generating part 20 from a conductive ceramic material.
A metallized layer 23 is formed on the outer peripheral surface of the
An insulating coating layer 24 is formed on the other lead portion 22 . Note that a nickel plating layer (not shown) is provided on the surfaces of the metallized layer 23 and the insulating coating layer 24.
Laminate. The above-mentioned two layers 23 and 24 and the nickel plating layer on their surfaces make the ceramic heater 11
As shown in FIG. 1, it is bonded and fixed to the tip of the holder 12 through means such as silver soldering. In this case, a nickel plating layer can be formed on the joint surface side of the holder 12 as well, if necessary.

次に前記のセラミックヒータ11は、導電性サイアロン
粉末を熱可塑性樹脂等と混練し、所定の金型中に射出成
形し、更にこの成形体を焼成して形成するか、若しくは
予め棒状に成形したセラミックヒータを放電加工や切削
加工によって所要の形状に成形することができる。そし
て上記の成形後において金属メタライズ層23および絶
縁コーティング層24 (アルミナ等を溶射するとよい
)等をそれぞれ対応するリード部21.22の外周面に
形成し、さらにその表面に第1図に示す金属製ホルダ1
2との接続補助材としてのニッケルメッキ層を後加工と
して形成すればよい。なお第2図中27は電極取出し端
26部分に形成された金属メタライズ層で、勿論その表
面には前記同様のニッケルメッキ層を形成しており、こ
れに前記ターミナルキャップ15aを介して金属導線1
5を接続してヒータアセンブリを形成することができる
。なお前記のようにして成形したセラミックヒータ11
を、第1図に示すようにホルダ12内に嵌着してリード
部21.22外周面をそれぞれ金属メタライズ層23お
よび絶縁コーティング層24を介してろう付は等で固着
するとともに。
Next, the ceramic heater 11 is formed by kneading conductive sialon powder with a thermoplastic resin or the like, injection molding it into a predetermined mold, and then firing this molded product, or by pre-forming it into a rod shape. A ceramic heater can be formed into a desired shape by electrical discharge machining or cutting. After the above-described forming, a metal metallized layer 23, an insulating coating layer 24 (preferably alumina or the like is sprayed), etc. are formed on the outer circumferential surfaces of the corresponding lead parts 21 and 22, and furthermore, the metal layer 23 and the insulating coating layer 24 (preferably coated with alumina or the like) as shown in FIG. made holder 1
A nickel plating layer as an auxiliary material for connection with 2 may be formed as a post-processing. In addition, 27 in FIG. 2 is a metal metallized layer formed on the electrode extraction end 26 portion, and of course, the same nickel plating layer as described above is formed on the surface, and the metal conductor 1 is connected to this through the terminal cap 15a.
5 can be connected to form a heater assembly. Note that the ceramic heater 11 molded as described above
is fitted into the holder 12 as shown in FIG. 1, and the outer peripheral surfaces of the lead parts 21 and 22 are fixed by brazing or the like via the metallized layer 23 and the insulating coating layer 24, respectively.

金属導線15の後端部をホルダ12の後端部に保持され
る外部接続端子14側に接続してグロープラグ10の組
立を完了する。
The rear end of the metal conductor 15 is connected to the external connection terminal 14 held at the rear end of the holder 12 to complete the assembly of the glow plug 10.

なお前記のセラミックヒータ11各部の厚み等は、その
成形時において自由に調整し得るもので。
Note that the thickness of each part of the ceramic heater 11 can be freely adjusted during molding.

これにより抵抗値を自由に選択し得る。例えば。This allows the resistance value to be freely selected. for example.

本実施例では、セラミックヒータ11全体が5 ++n
φで7発熱部20部分が3龍φである円形断面を有し、
かつ長さを50mm(電極取出し端26の長さ5璽lは
除く)として形成した場合に1発熱部20の長さをlQ
1重とし、また先端から25龍おいた位置から長さ20
mにわたって前記金属メタライズ層23および絶縁コー
ティング層24を形成するようにしである。これにより
発熱部20の熱容量をリード部21.22に比べて小さ
くシ。
In this embodiment, the entire ceramic heater 11 is 5 ++n
7 heat generating parts 20 portions have a circular cross section with 3 dragons φ,
And when the length is 50 mm (excluding the length 5 mm of the electrode extraction end 26), the length of 1 heat generating part 20 is lQ.
1 layer, and the length is 20 from the position 25 long from the tip.
The metallized layer 23 and the insulating coating layer 24 are formed over a length of m. This makes the heat capacity of the heat generating part 20 smaller than that of the lead parts 21 and 22.

所要の抵抗値を得て必要とされる自己温度飽和性を発揮
し得ることが実験等で確認されている。更に、前記の実
施例では説明を省略したが、使用条件が厳しい環境にお
いて使用する場合には、セラミックヒータ11外表面に
、特に発熱部20部分の耐酸化性を有する保護膜を蒸着
等でコーティングして形成すれば、より大きな耐久性等
を期待し得る。
It has been confirmed through experiments that it is possible to obtain the required resistance value and exhibit the required self-temperature saturation property. Furthermore, although the explanation was omitted in the above embodiment, when the ceramic heater 11 is used in an environment with severe usage conditions, a protective film having oxidation resistance is coated on the outer surface of the ceramic heater 11, especially on the heat generating part 20, by vapor deposition or the like. If it is formed by using the same method, greater durability, etc. can be expected.

上記セラミックヒータ11をグロープラグ10として組
立てて実験したところ、第3図のaに示すように、80
0℃到達時間3.5秒、飽和温度をその許容範囲120
0℃以下とした上で約1100℃とし得ることを確認し
た。
When the above-mentioned ceramic heater 11 was assembled as a glow plug 10 and an experiment was carried out, as shown in FIG.
Time to reach 0℃: 3.5 seconds, saturation temperature within its allowable range: 120℃
It was confirmed that the temperature could be lowered to about 1100°C while keeping the temperature below 0°C.

ところで、上述した構成によるグロープラグ10にあっ
ては、第1図および第2図から明らかなように、セラミ
ックヒータ11の長手方向に沿って形成されたスリット
25により、ホルダ12部部空間が、セラミックヒータ
11が臨むエンジン燃焼室等と連通状態となる。従って
燃焼室内での爆発時における燃焼圧のエンジン外部への
洩れ防止を図ることが必要となる。このため。
By the way, in the glow plug 10 having the above-described configuration, as is clear from FIGS. 1 and 2, the slit 25 formed along the longitudinal direction of the ceramic heater 11 allows the space in the holder 12 to be The ceramic heater 11 is in communication with the engine combustion chamber and the like. Therefore, it is necessary to prevent combustion pressure from leaking to the outside of the engine in the event of an explosion within the combustion chamber. For this reason.

本実施例では、第1図に示すように、ホルダ12後端部
開口部分で外部接続端子14に一体的に設けた絶縁ブツ
シュ13の外方端側に2例えばアスベスト、ゴム等によ
る密閉用シート28を介在させてこの部分を機械的にシ
ールするような構成を採用している。しかし、このよう
なシール部の配設位置およびシール方法としては9種々
考えられるもので9例えば絶縁ブツシュ13の内方端側
でホルダ12との間をシールするOリング等を介在させ
てもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, two sealing sheets made of, for example, asbestos, rubber, etc. are attached to the outer end side of an insulating bushing 13 that is integrally provided with the external connection terminal 14 at the rear end opening of the holder 12. 28 is used to mechanically seal this part. However, there are 9 different possible installation positions and sealing methods for such a sealing portion. .

第4図は本発明の他の実施例を示す要部縦断面図であり
、同一部分は前記第1図および第2図と同一の参照符号
にて示す。第4図において、30は絶縁シートであり1
例えば絶縁性セラミック材により、セラミックヒータ1
1の少なくともホルダ12先端部に対応する部分のリー
ド部21゜22間に、それらと一体的に接合させる。こ
のように構成することにより、スリット25をホルダ1
2部で閉塞密閉し、エンジンの燃焼圧をシールして外部
への漏洩を防止するのである。また上記構成により、セ
ラミックヒータ11において、ホルダ12に保持される
後端部分の機械的強度を向上させ得るとともに、前述し
た実施例のような密閉用シート28を省略することもで
き、その利点は大きい。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a main part showing another embodiment of the present invention, and the same parts are designated by the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2. In Figure 4, 30 is an insulating sheet and 1
For example, the ceramic heater 1 may be made of an insulating ceramic material.
The lead portions 21 and 22 of at least the portion corresponding to the tip of the holder 12 of the holder 1 are integrally joined thereto. By configuring in this way, the slit 25 can be connected to the holder 1.
The two parts are closed and sealed, sealing the engine's combustion pressure and preventing leakage to the outside. Further, with the above configuration, in the ceramic heater 11, the mechanical strength of the rear end portion held by the holder 12 can be improved, and the sealing sheet 28 as in the above-mentioned embodiment can be omitted. big.

ここで、上述した絶縁性セラミック材としては。Here, as the above-mentioned insulating ceramic material.

セラミックヒータ11を形成する導電性セラミック材と
同様に、Ttの炭窒化物固溶体の添加量を調整すること
により絶縁性、導電性を選択し得るサイアロンを用いる
とよい。そして、このような材料を選択すれば、絶縁シ
ート30を抵抗体側と熱膨張率の略等しい同一材質で形
成することができ、その接合強度を増大させて耐熱強度
等の信頼性をも確保し得る。なお、上述したサイアロン
による絶縁性および導電性セラミック材からなる部材相
互間を接合させるには、Y2O3などの酸化物焼結助剤
を介在させて焼結することにより、その接合部分に拡散
層を形成した状態で強固に接合することができるが、勿
論一般的なセラミック材の接合方法であるハロゲン化合
物法、ろう接法。
Similar to the conductive ceramic material forming the ceramic heater 11, it is preferable to use Sialon whose insulating properties and conductive properties can be selected by adjusting the amount of Tt carbonitride solid solution added. If such a material is selected, the insulating sheet 30 can be formed of the same material with substantially the same coefficient of thermal expansion as the resistor side, increasing the bonding strength and ensuring reliability such as heat resistance strength. obtain. In addition, in order to bond the members made of the insulating and conductive ceramic material using Sialon mentioned above, a diffusion layer is formed at the bonded portion by sintering with an oxide sintering aid such as Y2O3. The halogen compound method and brazing method are of course common methods for joining ceramic materials, which can be firmly joined in the formed state.

固相接合法を用いてもよい。さらに、絶縁シート30を
形成する絶縁性セラミック材としては、耐熱強度等に優
れしかも導電性セラミック材との接合強度面で優れた1
例えばS i C,5t3N4゜AβNまたはAl2O
2を主成分とするものも考えられ、更にガラス等の絶縁
材料であってもよい。
A solid phase bonding method may also be used. Furthermore, as the insulating ceramic material forming the insulating sheet 30, 1, which has excellent heat resistance and strength and also has excellent bonding strength with the conductive ceramic material, is used.
For example, S i C, 5t3N4゜AβN or Al2O
It is also possible to use an insulating material such as glass.

特に、上述した絶縁シート30介装部分は、セラミック
ヒータ11の発熱部20から離れた後端側であるため、
多少接合部の信頼性が低(なっても。
In particular, since the intervening portion of the insulating sheet 30 described above is on the rear end side away from the heat generating part 20 of the ceramic heater 11,
The reliability of the joints is somewhat low (even if it is).

実用上何ら支障はない。There is no practical problem.

なお1本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由であ
る。例えばセラミックヒータ11の形状としては、上述
した実施例における丸棒形状に限定されず、第5図に示
した横断面矩形状を呈する角棒体であっても、また第6
図(a)、 (blに示すような楕円形状を呈する場合
であってもよいことは明らかである。
Note that the present invention is not limited to the structure of the embodiment described above, and the shape, structure, etc. of each part may be modified or changed as appropriate. For example, the shape of the ceramic heater 11 is not limited to the round bar shape in the above-described embodiment, but may also be a square bar shape with a rectangular cross section as shown in FIG.
It is clear that the case may have an elliptical shape as shown in Figures (a) and (bl).

さらに、上述した実施例では、セラミックヒータ11を
ホルダ12先端部に保持させた状態で接合固定するため
に、一方のリード部21に金属メタライズ層23を、他
方に絶縁コーティング層24を、それぞれ導電層および
絶縁層として形成してろう付は接合する場合を示したが
4本発明はこれに限定されず1例えばセラミックヒータ
11のリード部21.22外周面に、それぞれガラス層
を形成することにより、ホルダ12側にろう付は接合す
るようにしてもよい。なお、上述したガラス層およびろ
う材層による接合方法を採用する場合には、ホルダ12
側と電気的に接続する側のリード部側では2その一部を
露呈させるようにガラス層の一部を除去して形成し、ろ
う材層を介して導通状態を確保するようにすればよい。
Furthermore, in the embodiment described above, in order to bond and fix the ceramic heater 11 in a state where it is held at the tip of the holder 12, a metallized layer 23 is applied to one lead part 21, and an insulating coating layer 24 is applied to the other lead part 21, respectively. Although the case where they are formed as a layer and an insulating layer and joined by brazing has been shown, the present invention is not limited thereto. , brazing may be performed on the holder 12 side. Note that when the above-described bonding method using the glass layer and the brazing material layer is adopted, the holder 12
On the side of the lead part that is electrically connected to the side, a part of the glass layer may be removed to expose a part of 2 to ensure conduction through the brazing material layer. .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明のディーゼルエンジン用グロープラグは。 The glow plug for a diesel engine of the present invention is a glow plug for a diesel engine.

以上記述のような構成であるから、下記の効果を奏する
ことができる。
With the configuration as described above, the following effects can be achieved.

(1)簡単な構造であるにも拘らず9発熱部がヒータ外
表面に露出しているから、従来型に比べて迅速かつ確実
な先端赤熱化を達成し、速熱型としての機能を発揮でき
る。
(1) Despite its simple structure, the 9 heat-generating parts are exposed on the outer surface of the heater, allowing the tip to become red hot more quickly and reliably than conventional types, demonstrating its function as a fast-heating type. can.

(2)発熱部およびリード部を形成する抵抗体と絶縁体
との熱膨張率を略々等しくすることができるため、その
接合強度を増大させると共に、ヒータ発熱時における急
激な温度上昇によってもワレ等の事故を発生せず、耐熱
強度等の信頼性を確保し得る。
(2) Since the thermal expansion coefficients of the resistor and insulator that form the heat generating part and the lead part can be made approximately equal, the bonding strength is increased and there is no possibility of cracking due to a sudden temperature rise when the heater generates heat. It is possible to ensure reliability such as heat resistance and strength without causing such accidents.

(3)先端発熱部の熱容量が小さいため自己温度飽和性
を存し、その結果エンジンの排気、騒音対策としての長
時間のアフターグローが可能である。
(3) Since the heat capacity of the tip heating section is small, it has self-temperature saturation, and as a result, long-term afterglow is possible as a measure against engine exhaust and noise.

(4)全体の構造が簡単であるため、成形加工1組立が
容易であり、生産性が極めて高い。
(4) Since the overall structure is simple, molding and assembly are easy, and productivity is extremely high.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施例を示す縦断面図、第2図は第1
図におけるセラミックヒータを示す拡大斜視図、第3図
はセラミックヒータの温度特性を示す図、第4図は本発
明の他の実施例を示す要部縦断面図、第5図および第6
図(a) fb)は夫々更に他の実施例を示すセラミッ
クヒータの斜視図および横断面図である。 11:セラミソクヒータ、12:ホルダ。 20:発熱部、21.22:リード部、25ニスリツト
、30:絶縁シート。 $ 3 圓 シ晶l鎚(t)
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the temperature characteristics of the ceramic heater; FIG. 4 is a vertical sectional view of main parts showing another embodiment of the present invention; FIGS.
Figures (a) and (fb) are a perspective view and a cross-sectional view of a ceramic heater showing still other embodiments, respectively. 11: Ceramic heater, 12: Holder. 20: Heat generating part, 21.22: Lead part, 25 Nislit, 30: Insulating sheet. $ 3 Enshi crystal hammer (t)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一端を外部に突出させた状態で中空状ホルダの先
端部にセラミックヒータを保持し、このセラミックヒー
タをU字状発熱部とこのU字状発熱部の両端部から後方
に延設した一対のリード部とを導電性セラミック材によ
って一体に構成し、前記一方のリード部外側面を導電層
を介し、他方のリード部外側面を絶縁層を介して前記ホ
ルダ内に接合保持すると共に、前記導電性セラミック材
をSi_6_−_zAl_zO_zN_8_−_zで示
されるβ型サイアロンのzが0を越え1未満の組成物に
対し、25vol.%を越え70vol、%未満のTi
の炭窒化物固溶体を添加してなるサイアロン焼結体によ
り形成したことを特徴とするディーゼルエンジン用グロ
ープラグ。
(1) A ceramic heater is held at the tip of a hollow holder with one end protruding outside, and this ceramic heater is installed rearward from a U-shaped heating section and both ends of this U-shaped heating section. a pair of lead portions are integrally formed of a conductive ceramic material, and the outer surface of one of the lead portions is bonded and held within the holder via a conductive layer and the outer surface of the other lead portion is via an insulating layer; The conductive ceramic material was prepared by using 25 vol. Ti over 70vol, less than %
A glow plug for a diesel engine, characterized in that it is formed from a sialon sintered body added with a carbonitride solid solution.
(2)セラミックヒータを構成するU字状発熱部の肉厚
寸法をリード部の肉厚寸法より小さく形成した特許請求
の範囲第1項記載のディーゼルエンジン用グロープラグ
(2) A glow plug for a diesel engine according to claim 1, wherein the wall thickness of the U-shaped heat generating portion constituting the ceramic heater is formed to be smaller than the wall thickness of the lead portion.
(3)導電層が金属メタライズ層であり、絶縁層が絶縁
コーティング層である特許請求の範囲第1項若しくは第
2項記載のディーゼルエンジン用グロープラグ。
(3) The glow plug for a diesel engine according to claim 1 or 2, wherein the conductive layer is a metallized layer and the insulating layer is an insulating coating layer.
(4)セラミックヒータの少なくともホルダ先端部に対
応する部分の一対のリード部間に、燃焼圧をシールする
絶縁シートを一体的に介装した特許請求の範囲第1項な
いし第3項何れかに記載のディーゼルエンジン用グロー
プラグ。
(4) According to any one of claims 1 to 3, an insulating sheet for sealing combustion pressure is integrally interposed between a pair of lead portions of the ceramic heater at least in a portion corresponding to the holder tip portion. Glow plug for the diesel engine listed.
(5)一方のリード部を導電層を介してホルダと電気的
に接続すると共に、他方のリード部とホルダ後端部に保
持した外部接続端子とを金属導線を介して接続した特許
請求の範囲第1項ないし第4項何れかに記載のディーゼ
ルエンジン用グロープラグ。
(5) Claims in which one lead part is electrically connected to the holder via a conductive layer, and the other lead part and an external connection terminal held at the rear end of the holder are connected via a metal conductor wire. The glow plug for a diesel engine according to any one of items 1 to 4.
(6)サイアロン焼結体の粒界層がY、Si、O、N、
A、を含む非晶質である特許請求の範囲第1項ないし第
5項何れかに記載のディーゼルエンジン用グロープラグ
(6) The grain boundary layer of the sialon sintered body is Y, Si, O, N,
A glow plug for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5, which is amorphous and contains A.
(7)サイアロン焼結体の室温時の電気抵抗率が1Ω・
cm以下で、かつ抵抗温度係数が正である特許請求の範
囲第1項ないし第6項何れかに記載のディーゼルエンジ
ン用グロープラグ。
(7) The electrical resistivity of the Sialon sintered body at room temperature is 1Ω・
7. The glow plug for a diesel engine according to any one of claims 1 to 6, which has a temperature coefficient of resistance of less than cm and a positive temperature coefficient of resistance.
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US07/109,465 US4810853A (en) 1986-10-28 1987-10-15 Glow plug for diesel engines
DE19873736310 DE3736310A1 (en) 1986-10-28 1987-10-27 GLOW PLUG FOR DIESEL ENGINES

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04359710A (en) * 1991-06-06 1992-12-14 Kyocera Corp Ceramic heater

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04359710A (en) * 1991-06-06 1992-12-14 Kyocera Corp Ceramic heater

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