JPS6327835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、デイーゼルエンジン用グロープラ
グ、同エンジンの吸気加熱用ヒーター又はガス、
石油バーナー用イグナイター或いは半田ごて、電
子レンジその他のオーブン用ヒーター等に用いら
れるセラミツクヒーターの製造方法に関するもの
であり、従来この種のセラミツクヒーターとして
は第１図イ及びロに示す如く断面円形のセラミツ
ク絶縁体１中に発熱線コイル２′を埋設し発熱体
３としたものが知られている。

前記発熱体において、発熱線コイル２が図中点
線で示す如き円形コイル状で、セラミツク絶縁体
１中に、その外周に対し同心円状に埋設されてい
れば、セラミツク絶縁体内部及び表面に対して温
度分布が均一となり取付状態等によつても変化の
ないセラミツクヒーターとして最適なものとなる
ものであるが発熱体の成形時において、予め円形
に成形されたコイル状発熱線を成形型内に置き、
これに焼結用セラミツク粉末を充填してホツトプ
レスにより圧縮焼結せしめる際、一方向（図中矢
印で示す上下方向）からの加圧により、圧縮成形
後埋設された発熱線コイル２′は、実線で示す如
き楕円形状とならざるを得ず、円形コイル形状の
まま円形断面のセラミツク絶縁体中に埋設するこ
とは製造上困難であつた。

而して前記楕円コイル形状の発熱線を断面円形
のセラミツク絶縁体中に埋設した構造の発熱体３
は、発熱線コイル２′とセラミツク絶縁体１の表
面との距離が一様でなくなるため温度差を生じセ
ラミツク割れを生じ易く、又発熱体３の表面にお
ける温度分布が不均一となる等欠点を有するもの
であつた。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その
目的は発熱による内部及び外周に対する温度分布
が均一で、昇温特性の優れた、取付けの容易な円
形断面をもつセラミツクヒーターの製造方法を提
供することにあり、一定寸法のＵ字状に折曲げら
れた円形コイル状発熱線をセラミツク粉体中に埋
設し、長方形の仮成形体を作り、ホツトプレスに
より加熱圧縮してその長辺をほぼ1/2に短縮させ
るとともにセラミツク粉体を焼結させて断面が擬
似円形状のセラミツク焼結成形体とし同時に内部
に埋設されている発熱線コイルを最適な所定の寸
法形状をもつ楕円コイル形状に変形させる。

而して前記焼結成形体中に埋設されている２条
の平行した楕円コイル状発熱線の外接円と、セラ
ミツク絶縁体外径との比が最適な数値となる所定
の寸法に焼結成形体の外周を研削加工し仕上げ、
断面円形のセラミツクヒーターを製造するもので
ある。

以下本発明製造方法の具体的実施例につき、付
図を用いて詳細に説明するが、ここでは一例とし
て外径4.0mmの円形断面を有するセラミツクヒー
ターの製造方法について述べる。

先づ第２図イに示す如きＵ字状に折曲げられた
発熱線コイル４を準備する。この発熱線コイル４
は、タングステンＷもしくはモリブデンMoの如
き抵抗発熱線材からなる線径0.2mmの発熱線を外
径ｄ＝1.0mmの円形スパイラル状に巻き、これを
Ｕ字状に折曲げ、同図ロに示す如く、折曲げられ
た平行部分における２本の発熱線コイル４−₁及
び４−₂の外側間隔Ｄを3.0mmになるように設定し
形成してなるものであつて、その両端部には後工
程において＋側電極及び接地側電極に接続される
リード線５を接続しておく。

ついで前記発熱線コイル４を、第３図イに示す
如き長辺Ｌをもちほぼ長方形をなす仮成形型内に
おいて窒化珪素Si₃N₄を主体としたセラミツク粉
体６を充填してプレス圧1500〜2000Kg／cm²で仮成
形体７を作る。

つぎに前記仮成形体７の長辺Ｌの寸法が同図ロ
に示す如く1/2程度となるように、ホツトプレス
（図示せず）でＰ方向から加圧し、セラミツク粉
体を焼結せしめ焼結成形体８とする。

前記せる条件により焼結成形されたセラミツク
内に埋設される発熱線コイル４′の形状はＰ方向
からの加圧により短径d′＝0.8mm、長径d″＝1.3mm
の楕円状となり、短径と長径の比率は約62：100
となる。又Ｕ字状に折曲げられた平行部分におけ
る２本の発熱線コイル４′−₁及び４′−₂の外接円
（図中点線で示す）の径D′は約2.0mmとなるように
成形される。

而して最後に第４図に示す如くセラミツク絶縁
体９の外径L′が4.0mmになるように研削により円
形に仕上げることによりセラミツクヒーターの発
熱体１０を完成するものである。この場合発熱線
コイル４′−₁及び４′−₂の外接円D′とセラミツク
絶縁体外径L′との比率は約50：100となる。

前記せる楕円形状の発熱線コイルにおける短径
d′と長径d″との寸法比率、及びセラミツク絶縁体
中に埋設されている発熱線コイルの折曲げられた
平行部分の外接円D′とセラミツク絶縁体外径L′と
の寸法比率の最適条件は、発明者らが試作実験結
果から見出したものであつて、発熱線コイルの短
径d′と長径d″との比は、 d′／d″×100＝50〜70％ となることがのぞましく、50％未満及び70％を超
えるもののいずれの場合においても方向は異なる
がセラミツク絶縁体内部及び表面に対し発熱時に
温度差を生じ、温度分布の不均一に伴う熱歪によ
りセラミツク割れ等が生じ易く、又デイーゼルエ
ンジン等に取付けた場合、発熱体表面の温度不均
一によりエンジンの始動性に悪影響を及ぼすおそ
れを生ずるものとなる。

又セラミツク絶縁体中に埋設されている平行部
分の２本の発熱線コイルの外接円の径D′と、セ
ラミツク絶縁体外径L′との比は、 D′／L′×100＝35〜70％ とすることが最も好ましく、35％未満の場合は昇
温効率が劣るとともに、発熱線コイルとセラミツ
ク絶縁体表面との温度差が大となり、前記同様熱
歪によりセラミツク割れを生じ易く、又70％を超
える場合は昇温効率は向上するが、セラミツク絶
縁体の中心部と表面との温度差が大となり、この
ためセラミツク割れを生じ好ましくない。

本発明製造方法によつてなる発熱体１０を用い
たセラミツクヒーターと、第１図に示した如き構
造を有する同一外径の従来型発熱体３を用いたセ
ラミツクヒーターとにつき、直流電圧10.5Vを印
加し６秒後における発熱体表面の温度分布を、第
５図（第１図、第４図と同一部分は同一付号で示
す）に示す如く発熱体断面に対し、Ｘ，Y2方向
につき比較測定した結果、同図イの本発明製造方
法によつてなるセラミツクヒーターの場合におけ
る発熱体表面温度は、Ｘ方向が928℃、Ｙ方向が
925℃で、その温度差は３℃であつたが、同図ロ
に示した従来構造のセラミツクヒーターの場合
は、Ｘ方向が916℃、Ｙ方向が903℃で、その温度
差は13℃を示した。この結果から本発明製造方法
によつてなるセラミツクヒーターは明らかに発熱
体表面の温度差が少なく、優れたものであること
が理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図イは、従来例セラミツクヒーターの発熱
体を示す縦断面図、同図ロは同図イのＡ−Ａ線に
おける発熱体の拡大断面図、第２図イは本発明に
おける円形コイル状発熱線とリード線を示す側面
図、同図ロは同図イのＢ−Ｂ線における発熱線コ
イルの拡大断面図、第３図イは本発明における仮
成形体の断面図、同図ロは本発明における焼結成
形体の断面図、第４図は本発明における発熱体の
断面図、第５図は表面温度測定点を示す発熱体の
断面図である。 １，９：セラミツク絶縁体、２′，４′，４′−
_１，４′−₂：楕円コイル状発熱線、２，４，４−
_１，４−₂：円形コイル発熱線、３，１０：発熱
体、５：リード線、６：セラミツク粉体、７：仮
成形体、８：焼結成形体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ イ 断面が円形コイル状に成形された発熱線
   をＵ字状に屈曲させその両端部にリード線を接
   続する工程と、 ロ リード線を接続し、Ｕ字状に屈曲した前記発
   熱線コイルをセラミツク粉体中に埋設し、断面
   がほぼ長方形状の仮成形体とする工程と、 ハ 前記仮成形体を加熱圧縮して長辺を短縮し、
   内部に埋設されている円形コイル状発熱線のコ
   イル形状を楕円状に変形させるとともに、断面
   が擬似円形状のセラミツク焼結成形体とする工
   程と、 ニ 前記セラミツク焼結成形体の外周を研削加工
   して、断面円形の発熱成形体とする工程と、 を包有していることを特徴とするセラミツクヒー
   ターの製造方法。 ２ 仮成形体の長辺の長さが約1/2程度に短縮す
   るように加熱圧縮して、埋設されている円形コイ
   ル状発熱線のコイル形状を、その短径と長径の比
   が、50：100乃至70：100となるような楕円状に成
   形することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のセラミツクヒーターの製造方法。 ３ Ｕ字状に折曲げられた平行部分における２条
   の楕円コイル状発熱線の外接円の径と、円形断面
   を有するセラミツク焼結成形体の外径との比が、
   35：100乃至70：100となるようにセラミツク焼結
   成形体の外周を研削加工し成形することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のセラミツクヒー
   ターの製造方法。