JPS6386291A - セラミツクヒ−タおよびその製法 - 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〕 本発明はセラミックヒータ素子およびその製造方法に係
り、とくに、ディーゼルエンジンの始動補助装置として
使用されるグロープラグ等に用いられるセラミックヒー
タ素子の改良に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕セラミ
ックヒータ素子の構造および製造法として、特公昭６０
−３０６０６号公帳が公知である。又該方法の、強度お
よび熱衝撃性の改良方法として、実開昭６０−３２６６
２号公報が公知である。ここにおいて、両者とも耐熱金
属線をコイル状に成形した発熱素子を長手方向に沿って
埋設し、圧縮力を長手方向に対し直角に加え加圧焼成を
行なっている。

又後者の考案では、加圧焼成後の素子を研削及び研磨加
工して断面を真円に仕上げ、強度・熱衝？性の改良をは
かっている。

これらの考案によれば、コイル状発熱素子は、その中心
線が圧縮焼成時の圧縮力の方向に直角の平面内にＵ字状
になるように埋設され、Ｕ字の反転部分が先端部近傍に
位置する。ここにおいて、Ｕ字状のコイル状発熱素子を
圧縮力の方向に平行な平面内に埋設することは、実用上
不可能である。

なぜならば、セラミック材を圧縮焼成した場合、圧縮方
向の焼成収縮率は、６０〜４０％生ずるのに対して、内
蔵すべきコイル状発熱素子は、コイルのコイル面方向に
はほとんど変形を生じないからである。この事は、−Ｉ
Ｃのコイルバネに、圧縮力を加える場合、コイルの面方
向に力を加えた場合と、コイルの中心軸方向に力を加え
た場合の変形のしやすさを考えれば容易に想像すること
ができる。この事から上記の公報によるセラミック発熱
体の製造においては、コイル状発熱素子をセラミック材
の圧縮焼成時の圧縮方向の高さく厚み）に対して中心の
位置に配設し、かつ圧縮焼成後の発熱体の圧縮方向の高
さく厚み）より小さい寸法でコイル状発熱素子のコイル
外形を成形しておく必要があった。

また、実開昭６０−３２６６２号公報では、加圧焼成後
の素子を研削および研磨加工して断面を真円に仕上げ、
強度・熱衝撃性の改良をはかっている。

つまり、かかるヒータ素子としては、断面が真円である
ことが、強度・熱衝撃性の点で優れている。

しかしながら従来の構造および製造方法では、加圧焼成
時に断面を真円にすることは実用上不可能であった。

本発明は、加圧焼成段階において、断面が真円の素子を
焼成し、強度・熱衝撃性に優れ、かつ後加工工程を容易
にした素子を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決する本発明は、セラミック材の１軸線
方向に耐熱金属線を２重コイル状に内蔵した圧縮焼成し
て成るセラミックヒータ素子にある。

また、本発明は、耐熱金属線を２重コイル状に埋設した
セラミック粉末成形体に、２重コイルの軸線方向に圧縮
力を加えて焼成することを特徴とするセラミック材の１
軸線方向に耐熱金属線を２重コイル状に内蔵したセラミ
ックヒータ素子の製造方法をも提供する。

本発明は、コイルバネがコイルの中心軸方向に力を加え
た場合には、変形が容易であるという点に着目し、埋設
金属線を２重のコイルスプリング形状にすることによっ
て、セラミック材に対して、コイル状発熱素子の中心軸
線方向に加圧圧縮して焼成することを可能にした。それ
によって、圧縮焼成によって断面が真円であり強度、熱
衝撃性に優れた素子を得、後加工工程を容易化すること
ができた。

〔実施例〕

第１図は、本発明によるヒータ素子３１でＡは断面図、
Ｂは投影断面図である。２はタングステン等より成る高
耐熱性の金属線を２重のコイル状に成形したものであり
、１はＳｉ３Ｎ４等より成るセラミックスであり、両者
は一体に加圧焼結されている。ここで、このセラミック
ヒータ素子３１は、２重コイル状の金属線２（２２と２
３）の軸線方向に加圧力を加えて焼結されて、この焼結
によってセラミックス材１はコイル状金属線２と同軸の
真円状にされていることが特徴である。

第２図は本発明による素子３１の製造方法を示すもので
、円柱状で底面が球面の穴を明けたカーボン型４２にあ
らかじめ２重のコイル状に成形した金属線２１を埋設し
粉末成形等により予備成形した生業子３２を挿入し、カ
ーボンバンチ４１により、圧力Ｐを軸方向に加え焼成す
る。１２は生材３２と同組成のセラミック材１１を予備
焼成したもので、生材３２を加圧焼成する時に、金属線
２１が端面より露出するのを防ぐためのものである。他
方の端面においては、ヒータ素子として使用する場合、
金属線２１を露出させる必要があるため１２を挿入する
必要はない。ここで金属線２１の外径ｄ、生材３２の端
面からの埋設寸法１、．１．および１２の厚さｈは焼成
時の変形、収縮を考慮し、焼成後所定の寸法になるよう
に決定される。

第１図において、素子３１の外径をφ４．５　”。

高さを２０′″′″とする場合には、第２図において金
属線２１の線径をφ０．１５’″　＋　ｄ　Ｉをφ３．
３”。

ｄ２をφ２．６”ｔｘ＋を４″ｔ＋ａ、７！２を４″″
、ｔＴを３６”、ｈを２′″″とすることで１．良好な
結果が得られた。巻数については、必要とする抵抗値に
よって設定すれば良いが、コイルハネのばね定数ルの線
径ｎ巻数、Ｒコイルの巻き半径）で表わされるので、内
側のコイルと外側のコイルの巻き数は上記のバネ定数Ｋ
が等しくなるように設定することが好ましい。本実施例
においては、内側のコイルの巻き数ｎ２と外側のコイル
の巻き＃！１．ｎｔ　の比はｎｚ：ｎ＋＝２：１とすれ
ば良い。

第３図は、本発明によるヒータ素子をディーゼルエンジ
ン用グロープラグとして構成したものである。３１は第
１図において、外側コイル２２０部分を露出するよう研
削し、マイナス側電極を形成し、内側コイル２３の部分
には内側コイルの外径より、小さな部分を有する穴をレ
ーザー等により形成し、該大の内面にコイル２３を露出
させる事によりプラス側電極を形成せしめた発熱素子で
ある。３は金属パイプであり、発熱素子３１のマイナス
側電極と電気的導通をとりなからロウ付されている。４
は金属リード線で、発熱素子３１のプラス側電極と電気
的導通をとりなから嵌合、ロウ付されている。５は、エ
ンジンへの取付ネジ５ａを有する金属ハウジングであり
、前記スリーブが嵌合、ロウ付される。６は図示しない
′Ｊｉ電用リード線を固定するためのネジ部６ａを有す
る金属中軸であり、前記リード線４が、溶接等により接
続される。７は芯出しのためのセラミックリング、８は
前記中軸を固定するためのガラス、９は樹脂等よりなる
絶縁ブツシュ、１０は固定用ナツトである。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明によるセラミンクヒータ素子は埋設
金属線を２重のコイルスプリング形状にするとともに、
加圧力を、コイルの軸方向に加える事により、加圧焼成
時の寸法変化を吸収し、所定の素子が得られるとともに
、焼成後の形状が、断面真円となるため、強度・熱衝撃
性に優れ、かつ後加工のコストを減少させる事が可能で
ある。

又発熱素子中のコイルと素子表面との距離が、すべての
部分において等しくなるため、発熱時における温度分布
が均一化され、かつ内部応力も小さくなるというメリッ
トがある。このことから本発明によるセラミックグロー
プラグは、燃焼室内の急熱、急冷の熱サイクルに対して
、極めて優れた耐久性を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、Ｂは本発明によるセラミックヒータのそれぞ
れ縦断面図と投影断面図、第２図は本発明によるセラミ
ックヒータの製造方法を説明する模式図、第３図は本発
明のセラミックヒータを組込んだディーゼルエンジン用
グロープラグの縦ＢＪｒ面図である。 １・・・セラミックス材、２・・・耐熱性金属線、３・
・・金属パイプ、　　　４・・・金属リード、５・・・
金属ハウジング、７・・・セラミックリング、８・・・
ガラス、　　　　　９・・・絶縁ブツシュ、１０・・・
固定用ナツト、１１　、１２・・・セラミック材、２１
・・・耐熱性金属線、２２・・・外側コイル、２３・・
・内側コイル、　　３１・・・ヒータ素子、３２・・・
生素子、　　　　４１・・・カーボンバンチ、４２・・
・カーボン型。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミック材の１軸線方向に耐熱金属線を２重コイ
   ル状に内蔵した圧縮焼成して成るセラミックヒータ素子
   。 ２、耐熱金属線を２重コイル状に埋設したセラミック粉
   末成形体に、２重コイルの軸線方向に圧縮力を加えて焼
   成することを特徴とするセラミック材の１軸線方向に耐
   熱金属線を２重コイル状に内蔵したセラミックヒータ素
   子の製造方法。