JPS636625Y2 - - Google Patents

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JPS636625Y2
JPS636625Y2 JP11845283U JP11845283U JPS636625Y2 JP S636625 Y2 JPS636625 Y2 JP S636625Y2 JP 11845283 U JP11845283 U JP 11845283U JP 11845283 U JP11845283 U JP 11845283U JP S636625 Y2 JPS636625 Y2 JP S636625Y2
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heater
ceramic
ceramic body
holder
brazing material
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  • Resistance Heating (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本案は気密性を備えたセラミツク発熱体に関す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an airtight ceramic heating element.

各種の燃焼加熱機器あるいは内燃機関の着火促
進を目的としてグロープラグ、インテークバーナ
などの点火源をセラミツクヒータで構成したもの
が多く提案されている。このようなセラミツクヒ
ータはアルミナ、窒化珪素などのセラミツク体中
に印刷手法により形成した発熱抵抗パターン、あ
るいはタングステン、モリブデンなどの高融点金
属線材を所定形状に成形した発熱抵抗体を埋設
し、これら発熱抵抗体(パターン)の両端を外部
に導出したリード部から通電することによりジユ
ール熱を発生させ、ヒータとして作用させるよう
にしたものであり、このようなセラミツクヒータ
は発熱抵抗体が緻密で耐熱性をもつたセラミツク
体中に埋設されており、外気と遮断された機構と
なつているため、酸化されたり、腐蝕作用を受け
難く、従来の金属筒内に発熱線輪を封入したシー
ズ型ヒータなどでは使用不可能な液中、雰囲気中
などでも侵食されたり劣化することがなく、長寿
命で温度の立上がり特性が速いなどの多くの特徴
をもつている。
Many proposals have been made for ignition sources such as glow plugs and intake burners using ceramic heaters for the purpose of promoting ignition in various combustion heating devices or internal combustion engines. This kind of ceramic heater has a heating resistor pattern formed by a printing method in a ceramic body such as alumina or silicon nitride, or a heating resistor made of a high-melting point metal wire such as tungsten or molybdenum formed into a predetermined shape, and is embedded in the ceramic body to generate heat. By applying electricity from the leads that extend both ends of the resistor (pattern) to the outside, it generates joule heat and acts as a heater.Such a ceramic heater has a dense heat-generating resistor and is heat resistant. It is embedded in a ceramic body with a heat-resistant structure and is isolated from the outside air, making it less susceptible to oxidation and corrosion. It does not erode or deteriorate even in liquids or atmospheres where it cannot be used, and it has many features such as long life and quick temperature rise characteristics.

ところが、このようにすぐれた特性をもつたセ
ラミツクヒータを金属製の支持体に保持せしめた
もので内熱機関の始動促進を果たす、例えば第1
図に示す如きグロープラグGにおいては、上記セ
ラミツクヒータを成すセラミツク体1と、それを
保持する金属製の保持金具2との連接部には、ロ
ウ材3によつてロウ付けされて取りつけられたも
の多くが、かかるセラミツク体1がロウ付けによ
つて取りつけられている保持金具2を、さらに金
属製の本体5に対してロウ付でもつて気密裡に装
着すべく、高温度の炉中にてロウ付けを行う場
合、金属製の保持具2、本体5の強度が大巾に劣
化してしまうため、必然的に高周波誘導加熱方式
をとらざるを得ないのが実状である。けれども、
保持具2と本体5をロウ付けするため、高周波加
熱を行う場合、金属製の保持具2、本体5のみが
高い温度に加熱される。したがつて保持具2にロ
ウ材3でもつて予じめ取付けられたヒータを成す
セラミツク体1は、加熱されずに、低い温度であ
り、しかもロウ材3が溶けたり、あるいはセラミ
ツク体1と保持具2との熱膨張差に起因してロウ
材3に亀裂やヒビ割れが生じる恐れがあつた。
However, a ceramic heater with such excellent characteristics is held on a metal support to accelerate the startup of an internal heat engine.
In the glow plug G as shown in the figure, the ceramic body 1 constituting the ceramic heater and the metal holding fitting 2 that holds it are attached by brazing with a brazing material 3. In many cases, the holding fitting 2, to which the ceramic body 1 is attached by brazing, is further attached to the metal body 5 with brazing in an airtight manner in a high-temperature furnace. When brazing is performed, the strength of the metal holder 2 and main body 5 is significantly degraded, so the reality is that a high-frequency induction heating method must be used. However,
When high-frequency heating is performed to braze the holder 2 and the main body 5, only the metal holder 2 and the main body 5 are heated to a high temperature. Therefore, the ceramic body 1 that forms the heater, which is pre-attached to the holder 2 with the brazing material 3, is not heated but at a low temperature, and the brazing material 3 may melt or the ceramic body 1 and the ceramic body 1 may be held together. There was a risk that cracks or cracks would occur in the brazing material 3 due to the difference in thermal expansion with the tool 2.

このようにロウ付け加工を行う場合に限らず、
ヒータが発熱作動したり、あるいは高温雰囲気中
に存在しているような場合、セラミツク体1と、
特に保持具2との熱膨張差が多くの障害をもたら
す主因を成していた。すなわち、セラミツク体1
に埋設されている発熱抵抗体(図示せず)の片方
のリード部が保持具2にロウ付けされて電気接続
されていることからロウ材3の溶解、ヒビ割れが
発生したような場合、電気的な接続状態に悪化し
たり、断線するなどの恐れがあるばかりでなくロ
ウ材3に生じた亀裂やヒビ割れを通して本体5内
に外部から燃料の一部のオイル分や水分が侵入
し、このように侵入した、特に水分はセラミツク
体1からリード線を導出した部分における発熱抵
抗体とそれに接する境界部分から侵入し易い。こ
のため侵入した水分等は高い温度に加熱されるこ
とにより急激に熱膨張してセラミツク体1にクラ
ツクを発生させる原因を成し、セラミツクヒータ
を破損せしめる等の重大な不都合をもたらす恐れ
があつた。
Not only when performing brazing processing in this way,
When the heater generates heat or is present in a high temperature atmosphere, the ceramic body 1 and
In particular, the difference in thermal expansion with the holder 2 was the main cause of many problems. That is, ceramic body 1
One lead of the heating resistor (not shown) embedded in the holder 2 is brazed to the holder 2 for electrical connection, so if the brazing material 3 melts or cracks, the electrical Not only is there a risk of poor connection or disconnection, but also some oil and moisture from the fuel may enter the main body 5 from the outside through cracks or crevices in the brazing material 3. In particular, moisture that has entered the ceramic body 1 is likely to enter from the heating resistor and the boundary portion in contact with the heating resistor at the portion where the lead wire is led out from the ceramic body 1. For this reason, the moisture that has entered the ceramic body 1 is heated to a high temperature and undergoes rapid thermal expansion, causing cracks in the ceramic body 1, which may cause serious inconveniences such as damage to the ceramic heater. .

本案は上記事情に鑑みて開発したもので、セラ
ミツク体と金属製の保持具との接合部のロウ材に
クラツクが発生したような場合でも気密性を保つ
ことができるようにしたことを特徴とするセラミ
ツクヒータをもたらさんとするものである。
This product was developed in view of the above circumstances, and is characterized by being able to maintain airtightness even if cracks occur in the brazing material at the joint between the ceramic body and the metal holder. The aim is to provide a ceramic heater that

以下、本案実施例を図によつて説明する。な
お、従来例と同一部分は同一符号を用いる。第2
図における包円部Aの拡大断面図を第3図で示す
ように内部に発熱抵抗体(図示せず)が埋設され
ヒータを構成するセラミツク体1が筒状の保持具
2中に挿入され、ロウ材3の存在によつてセラミ
ツク体1は保持具2に固定されており、しかる
後、保持具2は本体4に対し、高周波誘導加熱方
式などによつて加熱されロウ付加工される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained with reference to figures. Note that the same parts as in the conventional example are designated by the same reference numerals. Second
As shown in FIG. 3, which is an enlarged cross-sectional view of the envelope portion A in the figure, a ceramic body 1 having a heating resistor (not shown) embedded therein and constituting a heater is inserted into a cylindrical holder 2. The ceramic body 1 is fixed to the holder 2 by the presence of the brazing material 3, and the holder 2 is then heated and brazed to the main body 4 by a high frequency induction heating method or the like.

このようにセラミツク体1と保持具2がロウ付
されている部分の外周部には合成樹脂などの有機
性シール材Pが塗着されることにより、保持具2
が本体4にロウ付加工される際に、セラミツク体
1と保持具2をロウ付しているロウ材3に、仮り
に微小なクラツクが発生していても、該クラツク
は目詰が行われることになる。
In this way, an organic sealing material P such as a synthetic resin is applied to the outer periphery of the part where the ceramic body 1 and the holder 2 are brazed, so that the holder 2
When the ceramic body 4 is brazed to the main body 4, even if minute cracks occur in the brazing material 3 used to braze the ceramic body 1 and the holder 2, the cracks are clogged. It turns out.

このように構成されたセラミツクヒータを実際
にジーゼルエンジンの始動促進装置としてのグロ
ープラグに適用し、各時間使用ごとの空気のリー
ク量を測定した結果を第4図に示した。この場
合、グロープラグにはシール材Pとして熱硬化性
樹脂、熱可塑性樹脂のいずれを塗着したものもほ
ぼ同様の傾向を示した。しかしてロウ材3による
接合部分に塗着されたシール材Pはセラミツクヒ
ータの発熱作動もしくはエンジンの予燃焼室にお
ける600〜1000℃もの高温に晒される結果、溶融
もしくは炭化されたものの一部、あるいはエンジ
ンの燃料の未燃焼成分としてのカーボンの一部が
上記ロウ材3に存在しているクラツク内に入り込
み次第にシール効果を発揮してくる。したがつて
セラミツクヒータを用いグロープラグ、インテー
クバーナなどのを構成したものに対し、セラミツ
ク体1と金属製の保持具2とを接合するロウ材3
の外周部分にシール材Pを塗着しておくことによ
つて、第4図のグラフから明らかなようにエンジ
ンの始動初期時にはリーク量をほとんど零とする
ことができるため、ロウ材3に発生しているかも
知れない微細なクラツクを通して油分や水分が侵
入することなく、またエンジンの運転に伴つてシ
ール材Pが焼失した場合でも、焼失時における一
部のカーボン、燃料の未燃焼成分であるカーボン
の一部が上記クラツク中に入り込み、次第にシー
ル性を発揮し、5時間の運転時間によつてクラツ
クを通じてのリーク量はほぼ完全に遮断する効果
を発揮する。このようにエンジンに装着し、始動
直後までの間、シール材Pによるシール効果をも
たらすことが可能となる。
The ceramic heater constructed as described above was actually applied to a glow plug as a starting promotion device for a diesel engine, and the amount of air leakage was measured each time the heater was used. The results are shown in FIG. In this case, glow plugs coated with either a thermosetting resin or a thermoplastic resin as the sealing material P showed almost the same tendency. However, the sealing material P applied to the joint by the brazing material 3 is partially melted or carbonized as a result of the heat generation of the ceramic heater or exposure to high temperatures of 600 to 1000°C in the pre-combustion chamber of the engine. A portion of carbon as an unburned component of the engine fuel enters into the cracks present in the brazing filler metal 3 and gradually exerts a sealing effect. Therefore, for structures such as glow plugs and intake burners using ceramic heaters, a brazing material 3 is used to join the ceramic body 1 and the metal holder 2.
By applying the sealing material P to the outer periphery of the filler metal 3, the amount of leakage can be reduced to almost zero at the beginning of engine startup, as is clear from the graph in Figure 4. Even if the sealing material P is burned out during engine operation, some of the carbon and unburned components of the fuel will remain intact. A portion of the carbon enters the crack and gradually exhibits sealing properties, achieving the effect of almost completely blocking the amount of leakage through the crack after 5 hours of operation. When installed in the engine in this manner, it is possible to provide the sealing effect by the sealing material P until immediately after the engine is started.

また、第5図のグラフに示すようにセラミツク
体1と金属製保持具2とを接合するロウ材3の外
周部分にシール材Pを塗着しない在来のグロープ
ラグの場合、燃料の未燃焼成分であるカーボンの
一部が上記クラツク中に入り込み、次第にシール
性を発揮するのに7.5時間も要し、この間の空気
のリール量が大きく前述の各種の障害を生じるこ
とも考えられる。
Furthermore, as shown in the graph of FIG. 5, in the case of a conventional glow plug in which the sealing material P is not applied to the outer circumferential portion of the brazing material 3 that joins the ceramic body 1 and the metal holder 2, the unburned fuel It takes 7.5 hours for some of the component carbon to enter the crack and gradually exhibit sealing properties, and the amount of air reeled during this time is large, which may cause the various problems mentioned above.

なお、上記実施例においてはシール効果をもた
らすべくセラミツク体1と保持具2とを接合する
ロウ材3の外周部のみにシール材を塗着した場合
を挙げたが、これに併せて保持具2と本体4との
接合部分にもシール材としての有機性物体を塗着
しておけばよく、さらに好ましくは、セラミツク
体1、保持具2を含む本体4の前半部すべてにわ
たつて塗着しておけばよく、この塗着の一方式と
しては所定濃度の合成樹脂、ゴムなどの溶液中に
前半部をドブ漬けして塗布したものでもよい。な
お、塗布する有機性物質の厚さは0.3mm以上であ
る方が有効である。
Incidentally, in the above embodiment, a case was described in which the sealing material was applied only to the outer circumference of the brazing material 3 that joins the ceramic body 1 and the holder 2 to provide a sealing effect, but in addition to this, the holder 2 It is sufficient to apply an organic substance as a sealant to the joint portion between the body 4 and the body 4, and more preferably, it is applied to the entire front half of the body 4 including the ceramic body 1 and the holder 2. One method of coating may be to dip the front half in a solution of synthetic resin, rubber, etc. at a predetermined concentration. Note that it is more effective if the thickness of the organic substance to be applied is 0.3 mm or more.

以上のように本案によれば、セラミツク発熱体
における、少なくともセラミツク体と金属体との
接合部に合成樹脂、ゴムなどの有機性物質を塗布
して初期のシール性をもたせたことによつてセラ
ミツクヒータ内への油分、水分などの侵入を防止
することができ、そのためこれら油分、水分に基
づく障害が発生することなくヒータの長寿命化を
図ることができる。またセラミツク体、保持具を
含む本体の前半部に有機性物体が塗布してあるこ
とによつてセラミツク発熱体の搬送時または各種
機器への装着作業時などにおいてヒータを成すセ
ラミツク体同士又はセラミツク体と金属体との衝
突によるセラミツク体の折損事故をも防ぐことが
できるなど多くの効果をもつたセラミツクヒータ
を提供することができる。
As described above, according to the present invention, an organic substance such as synthetic resin or rubber is applied to at least the joint between the ceramic body and the metal body of the ceramic heating element to provide initial sealing properties. It is possible to prevent oil, moisture, etc. from entering the heater, and therefore it is possible to extend the life of the heater without causing troubles due to these oils and moisture. In addition, by coating the front half of the main body including the ceramic body and the holder with an organic substance, the ceramic body or the ceramic body can be used as a heater when transporting the ceramic heating element or installing it in various devices. It is possible to provide a ceramic heater that has many effects, such as being able to prevent breakage of the ceramic body due to collision between the ceramic body and the metal body.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はセラミツクヒータを用いたグロープラ
グを一部破断して示す図、第2図は本案実施例に
よるセラミツク発熱体としてのグロープラグを一
部破断して示す図、第3図は第2図における包円
部Aのみの拡大断面図である。第4図は本案に係
るセラミツクヒータにシール性をもたせたグロー
プラグをジーゼルエンジンに装着し、各運転時間
毎の空気リーク量を示したグラフである。第5図
は処理を施さないセラミツクヒータを用いた在来
のグロープラグをジーゼルエンジンに装着し、各
運転時間毎の空気リーク量を示すグラフである。 1:セラミツク体、2:保持具、3:ロウ材、
4:本体。
FIG. 1 is a partially cutaway view of a glow plug using a ceramic heater, FIG. 2 is a partially cutaway view of a glow plug as a ceramic heating element according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is an enlarged cross-sectional view of only the envelope part A in the figure. FIG. 4 is a graph showing the amount of air leakage for each operating time when a glow plug in which a ceramic heater according to the present invention has a sealing property is attached to a diesel engine. FIG. 5 is a graph showing the amount of air leak for each operating time when a conventional glow plug using an untreated ceramic heater is installed in a diesel engine. 1: Ceramic body, 2: Holder, 3: Brazing material,
4: Main body.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] セラミツク体内に発熱抵抗体を埋設して成るヒ
ータを先端部に備え、後端部には上記ヒータの保
持機構と通電機構を具備して成るセラミツクヒー
タにおいて、少なくとも上記ヒータを成すセラミ
ツク体と保持機構を成す金属体との接合部に有機
性物質が塗着してあることを特徴とする気密性を
備えたセラミツクヒータ。
A ceramic heater comprising a heater having a heating resistor embedded in a ceramic body at the tip end and a holding mechanism and an energizing mechanism for the heater at the rear end, at least the ceramic body constituting the heater and the holding mechanism. An airtight ceramic heater characterized by having an organic substance coated on the joint with the metal body forming the heater.
JP11845283U 1983-07-28 1983-07-28 Airtight ceramic heater Granted JPS6027257U (en)

Priority Applications (1)

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JP11845283U JPS6027257U (en) 1983-07-28 1983-07-28 Airtight ceramic heater

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JP11845283U JPS6027257U (en) 1983-07-28 1983-07-28 Airtight ceramic heater

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JPS6027257U JPS6027257U (en) 1985-02-23
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