KR20130137675A - Heater and glow plug provided with same - Google Patents
Heater and glow plug provided with same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130137675A KR20130137675A KR1020137026554A KR20137026554A KR20130137675A KR 20130137675 A KR20130137675 A KR 20130137675A KR 1020137026554 A KR1020137026554 A KR 1020137026554A KR 20137026554 A KR20137026554 A KR 20137026554A KR 20130137675 A KR20130137675 A KR 20130137675A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- resistor
- lead
- heater
- recess
- insulating base
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/22—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/141—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/148—Silicon, e.g. silicon carbide, magnesium silicide, heating transistors or diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/18—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor the conductor being embedded in an insulating material
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
- H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
- H05B3/48—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor embedded in insulating material
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/027—Heaters specially adapted for glow plug igniters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
[과제] 급속 승온 등의 시에 저항체에 대전류가 흘러도 저항체와 리드의 접합부의 단부에 큰 응력 집중이 발생하는 것이 억제된 높은 신뢰성 및 내구성을 갖는 히터 및 이것을 구비한 글로우 플러그를 제공한다.
[해결 수단] 히터(1)는 발열부(4)를 갖는 저항체(3)와, 저항체(3)의 단부에 접합된 리드(8)와, 저항체(3) 및 리드(8)를 피복하는 절연 기체(9)를 구비하고, 저항체(3)와 리드(8)의 접합부는, 리드(8)는 저항체(3)보다 굵은 형상이며, 리드(8)의 선단부에 저항체(3)의 단부가 들어가도록 해서 접속되어 있음과 아울러 저항체(3)의 끝면에는 오목부가 형성되고, 상기 오목부에 리드(8)의 일부가 들어가 있다.DISCLOSURE OF THE INVENTION Provided is a heater having a high reliability and durability in which a large stress concentration is prevented from occurring at the end of a junction between a resistor and a lead even when a large current flows through the resistor during rapid temperature rise or the like, and a glow plug having the same.
[Measures] The heater 1 includes the resistor 3 having the heat generating portion 4, the leads 8 bonded to the ends of the resistor 3, the insulation covering the resistors 3 and the leads 8. The base body 9 is provided, and the junction part of the resistor 3 and the lead 8 is a shape where the lead 8 is thicker than the resistor 3, and the end part of the resistor 3 enters the front end of the lead 8. In addition, a recess is formed in the end surface of the resistor 3, and a part of the lead 8 enters the recess.
Description
본 발명은 예를 들면 연소식 차재 난방 장치에 있어서의 점화용 또는 불꽃 검지용 히터, 석유 팬히터 등의 각종 연소 기기의 점화용 히터, 자동차 엔진의 글로우 플러그용 히터, 산소 센서 등의 각종 센서용의 히터, 측정 기기의 가열용 히터 등에 이용되는 히터 및 이것을 구비한 글로우 플러그에 관한 것이다.The present invention is, for example, for ignition or flame detection heaters in combustion-type vehicle heating devices, ignition heaters for various combustion devices such as petroleum fan heaters, glow plug heaters for automobile engines, for various sensors such as oxygen sensors. The present invention relates to a heater used for a heater, a heater for heating a measuring device, and the like and a glow plug having the same.
자동차 엔진의 글로우 플러그 등에 사용되는 히터는 발열부를 갖는 저항체, 리드 및 절연 기체를 포함하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 리드의 저항이 저항체의 저항보다 작아지도록 이들의 재료 선정이나 형상 설계가 되어 있다.The heater used for a glow plug of an automobile engine, etc. is comprised including the resistor, lead, and insulating gas which have a heat generating part. Then, these materials are selected or shaped so that the resistance of the lead becomes smaller than that of the resistor.
여기서, 저항체와 리드의 접합부는 형상 변화점이거나 재료 조성 변화점이거나 하므로, 사용 시의 발열이나 냉각에 의한 열팽창의 차에 기인한 영향을 받지 않도록 접합 면적을 크게 할 목적으로 리드의 축방향에 평행한 단면에서 봤을 때에 저항체와 리드의 계면이 비스듬히 되어 있는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2를 참조).Here, since the junction between the resistor and the lead is a point of change in shape or a change in material composition, the joint is parallel to the axial direction of the lead in order to increase the junction area so as not to be affected by the difference in thermal expansion due to heat generation or cooling during use. It is known that the interface between the resistor and the lead is oblique when viewed from one cross section (see
최근, 종래 이상의 급속 승온이 요구되고 있기 때문에, 엔진 동작 개시 시에 저항체에 대전류를 흘릴 필요성이 생겼다. 이와 같이, 히터에 대전류를 흘려서 사용할 경우에는 저항체와 리드의 계면을 비스듬하게 해서 접합 면적을 크게 하고 있었다고 해도 저항체와 리드의 열팽창차가 크고, 접합부(저항체의 단부 또는 리드의 단부)에 열응력이 집중되어 크랙이 생긴다는 문제가 발생해 왔다.In recent years, since rapid temperature rise is required more than conventionally, the necessity of flowing a large current to the resistor at the start of engine operation has arisen. In this way, when a large current flows through the heater, even if the interface between the resistor and the lead is oblique, the junction area is increased, and the thermal expansion difference between the resistor and the lead is large, and the thermal stress is concentrated at the junction (the end of the resistor or the end of the lead). There has been a problem that cracks occur.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것이며, 그 목적은 급속 승온 등의 시에 저항체에 대전류가 흘러도 저항체와 리드의 접합부에 큰 열응력이 집중되는 것을 억제한 높은 신뢰성 및 내구성을 갖는 히터를 제공하는 것이다.The present invention has been devised in view of the above-mentioned conventional problems, and its object is a heater having high reliability and durability that prevents large thermal stress from concentrating on the junction between the resistor and the lead even when a large current flows through the resistor during rapid temperature increase. To provide.
본 발명의 히터는 절연 기체와, 상기 절연 기체에 매설된 저항체와, 상기 절연 기체에 매설되고 선단측에서 상기 저항체에 접속됨과 아울러 후단측에서 상기 절연 기체의 표면에 도출된 리드를 구비하고, 상기 리드는 상기 저항체보다 굵은 형상이며, 상기 리드의 선단부에 상기 저항체의 단부가 들어가도록 해서 접속되어 있음과 아울러 상기 저항체의 끝면에는 오목부가 형성되고 상기 오목부에 상기 리드의 일부가 들어가 있는 것을 특징으로 하는 것이다.The heater of the present invention includes an insulation gas, a resistor embedded in the insulation gas, and a lead embedded in the insulation gas and connected to the resistor at the front end side and led to the surface of the insulation gas at the rear end side. The lead is thicker than the resistor, and is connected to the leading end of the lead so that the end of the resistor enters, and a recess is formed in the end surface of the resistor, and a part of the lead enters the recess. It is.
또한, 본 발명의 히터는 상기 구성의 히터와, 상기 리드와 전기적으로 접속되어서 상기 히터를 유지하는 금속제 유지 부재를 구비한 글로우 플러그로서 사용할 수 있다.Moreover, the heater of this invention can be used as a glow plug provided with the heater of the said structure and the metal holding member electrically connected with the said lead, and holding the said heater.
[발명의 효과][Effects of the Invention]
본 발명의 히터에 의하면, 급속 승온일 때 대전류가 흘러도 저항체보다 저항값이 낮은 리드에서 저항체 내측의 열을 유실시킬 수 있다. 따라서, 접합부에 열이 축적되는 것을 억제하여 발열에 의한 부하를 저감할 수 있다. 그 결과, 반복해서 온도를 올리거나 낮춰도 접합부에 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 히터의 신뢰성 및 내구성이 향상된다.According to the heater of the present invention, even when a large current flows at a rapid temperature increase, heat inside the resistor can be lost in a lead having a lower resistance value than the resistor. Therefore, the accumulation of heat at the junction can be suppressed and the load caused by heat generation can be reduced. As a result, cracks can be suppressed from occurring at the joint even if the temperature is repeatedly raised or lowered. This improves the reliability and durability of the heater.
도 1의 (a)는 본 발명 히터의 실시형태의 일례를 나타내는 요부 확대 종단면도이며, (b)는 (a)에 나타내는 X-X선에 있어서의 횡단면도이다.
도 2의 (a)는 본 발명 히터의 실시형태의 다른 예를 나타내는 요부 확대 종단면도이며, (b)는 (a)에 나타내는 X-X선에 있어서의 횡단면도이다.
도 3의 (a)는 본 발명 히터의 실시형태의 다른 예를 나타내는 요부 확대 종단면도이며, (b)는 (a)에 나타내는 X-X선에 있어서의 횡단면도이다.
도 4의 (a)는 본 발명 히터의 실시형태의 다른 예를 나타내는 요부 확대 종단면도이며, (b)은 (a)에 나타내는 X-X선에 있어서의 횡단면도이다.
도 5의 (a), (b)는 각각 본 발명 히터의 실시형태의 다른 예를 나타내는 요부 확대 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 글로우 플러그의 실시형태의 일례를 나타내는 개략 종단면도이다.(A) is a principal part enlarged longitudinal cross-sectional view which shows an example of embodiment of the heater of this invention, (b) is a cross-sectional view in the XX line shown to (a).
(A) is a principal part enlarged longitudinal cross-sectional view which shows the other example of embodiment of the heater of this invention, (b) is a cross-sectional view in the XX line shown to (a).
(A) is a principal part enlarged longitudinal cross-sectional view which shows the other example of embodiment of the heater of this invention, (b) is a cross-sectional view in the XX line shown to (a).
4: (a) is a principal part enlarged longitudinal cross-sectional view which shows the other example of embodiment of the heater of this invention, (b) is a cross-sectional view in the XX line shown to (a).
5 (a) and 5 (b) are enlarged longitudinal sectional views of main parts each showing another example of the embodiment of the heater of the present invention.
It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows an example of embodiment of the glow plug of this invention.
이하, 본 발명 히터의 실시형태의 예에 대해서 도면을 참조해서 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the example of embodiment of the heater of this invention is described in detail with reference to drawings.
도 1(a)는 본 발명의 히터의 실시형태의 일례를 나타내는 종단면도, 도 1(b)는 도 1(a)에 나타내는 X-X선에 있어서의 횡단면도이다. 또한, 도 2(a)는 본 발명의 히터의 실시형태의 다른 예를 나타내는 종단면도이며, 도 2(b)는 도 2(a)에 나타내는 X-X선에 있어서의 횡단면도이다.1: (a) is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of embodiment of the heater of this invention, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view in the X-X line shown to FIG. 1 (a). 2 (a) is a longitudinal cross-sectional view which shows the other example of embodiment of the heater of this invention, and FIG. 2 (b) is a cross-sectional view in the X-X line shown to FIG. 2 (a).
본 실시형태의 히터(1)는 절연 기체(9)와, 절연 기체(9)에 매설된 저항체(3)와, 절연 기체(9)에 매설되고 선단측에서 저항체(3)에 접속됨과 아울러 후단측에서 절연 기체(9)의 표면에 도출된 리드(8)를 구비하고, 리드(8)는 저항체(3)보다 굵은 형상이며, 리드(8)의 선단부에 저항체(3)의 단부가 들어가도록 해서 접속되어 있음과 아울러 저항체(3)의 끝면에는 오목부(31)가 형성되고, 상기 오목부(31)에 리드(8)의 일부가 들어가 있다.The
본 실시형태의 히터(1)에 있어서의 절연 기체(9)는 예를 들면 봉상으로 형성된 것이다. 이 절연 기체(9)는 저항체(3) 및 리드(8)를 피복하고 있고, 바꿔 말하면 저항체(3) 및 리드(8)가 절연 기체(9)에 매설되어 있다. 여기에서, 절연 기체(9)는 세라믹스로 이루어지는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 금속보다 고온까지 견딜 수 있게 되므로, 급속 승온 시의 신뢰성이 보다 향상된 히터(1)를 제공하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는 산화물 세라믹스, 질화물 세라믹스, 탄화물 세라믹스 등의 전기적인 절연성을 갖는 세라믹스를 들 수 있다. 특히, 절연 기체(9)는 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 것이 바람직하다. 질화규소질 세라믹스는 주성분인 질화규소가 고강도, 고인성, 고절연성 및 내열성의 관점에서 우수하기 때문이다. 이 질화규소질 세라믹스는 예를 들면, 주성분인 질화규소에 대하여 소결 조제로서 3~12질량%의 Y2O3, Yb2O3, Er2O3 등의 희토류 원소 산화물, 0.5~3질량%의 Al2O3, 또한 소결체에 포함되는 SiO2량으로서 1.5~5질량%가 되도록 SiO2를 혼합하고, 소정의 형상으로 성형하고, 그 후, 1650~1780℃에서 핫 프레스 소성함으로써 얻을 수 있다.The insulating base 9 in the
또한, 절연 기체(9)로서 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 것을 이용할 경우, MoSi2, WSi2 등을 혼합해서 분산시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 모재인 질화규소질 세라믹스의 열팽창율을 저항체(3)의 열팽창율에 근접시킬 수 있어 히터(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.In addition, when using the ceramic made of a silicon nitride as an insulating substrate (9), MoSi 2, WSi 2 It is preferable to mix and disperse | distribute etc. In this case, the thermal expansion rate of the silicon nitride ceramics, which is the base material, can be approximated to the thermal expansion rate of the
저항체(3)는 도 1에 나타내는 바와 같은 직선형상이면 리드(8) 사이의 영역을 발열부(4)로 할 수 있고, 선택적으로 발열부(4)로 하기 위해서는 일부 단면적을 작게 한 영역이나 나선형상의 영역을 형성하면 좋다. 또한, 도 2에 나타내는 바와 같은 되접어 꺾은 형상을 하고 있을 경우 저항체(3)의 리드(8) 사이의 영역을 발열부(4)로 할 수 있고, 되접어 꺾은 중간점 부근이 가장 발열하는 발열부(4)로 된다. 이 저항체(3)로서는 W, Mo, Ti 등의 탄화물, 질화물, 규화물 등을 주성분으로 하는 것을 사용할 수 있다. 절연 기체(9)가 상술한 재료인 경우, 절연 기체(9)와의 열팽창율의 차가 작은 점, 높은 내열성을 갖는 점 및 비저항이 작은 점에서 상기 재료 중에서도 탄화 텅스텐(WC)이 저항체(3)의 재료로서 우수하다. 또한, 절연 기체(9)가 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 경우, 저항체(3)는 무기 도전체인 WC를 주성분으로 하고, 이것에 첨가되는 질화규소의 함유율이 20질량% 이상인 것이 바람직하다. 예를 들면, 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 절연 기체(9) 중에 있어서 저항체(3)가 되는 도체성분은 질화규소와 비교해서 열팽창율이 크기 때문에 통상은 인장응력이 가해진 상태에 있다. 이것에 대하여, 저항체(3) 중에 질화규소를 첨가함으로써 저항체(3)의 열팽창율을 절연 기체(9)의 열팽창율에 가깝께 해서 히터(1)의 승온 시 및 강온 시의 열팽창율의 차에 의한 응력을 완화시킬 수 있다.If the
또한, 저항체(3)에 포함되는 질화규소의 함유량이 40질량% 이하일 때에는 저항체(3)의 저항값을 비교적 작게 해서 안정시킬 수 있다. 따라서, 저항체(3)에 포함되는 질화규소의 함유량은 20질량%~40질량%인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 질화규소의 함유량은 25질량%~35질량%가 좋다. 또한, 저항체(3)에의 같은 첨가물로서 질화규소 대신에 질화붕소를 4질량%~12질량% 첨가할 수도 있다.Moreover, when content of the silicon nitride contained in the
저항체(3)의 두께[도 2(b)에 나타내는 상하 방향의 두께]는 0.5㎜~1.5㎜가 좋고, 저항체(3)의 폭[도 2(b)에 나타내는 수평 방향의 폭]은 0.3㎜~1.3㎜가 좋다. 이 범위 내로 함으로써 저항체(3)의 저항값을 작게 해서 충분히 발열시킬 수 있다. 또한, 절연 기체(9)가 예를 들면 반으로 갈라진 성형체를 적층해서 형성해서 이루어지는 적층구조의 경우에 있어서 적층구조의 절연 기체(9)의 적층계면의 밀착성을 유지할 수 있다.The thickness (thickness in the vertical direction shown in Fig. 2 (b)) of the
저항체(3)의 단부에 접합된 리드(8)는 W, Mo, Ti 등의 탄화물, 질화물, 규화물 등을 주성분으로 하는 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 절연 기체(9)의 형성 재료를 저항체(3)보다 많이 포함하거나 저항체(3)보다 단면적을 크게 하거나 하는 등, 저항체(3)보다 단위길이당 저항값이 낮게 되어 있는 것이다.The
이 리드(8)는 저항체(3)와 마찬가지의 재료를 이용해서 형성할 수 있다. 특히, WC가 절연 기체(9)와의 열팽창율의 차가 작은 점, 높은 내열성을 갖는 점 및 비저항이 작은 점에서 리드(8)의 재료로서 바람직하다. 또한, 절연 기체(9)가 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 경우, 리드(8)는 무기 도전체인 WC를 주성분으로 하고, 이것에 질화규소를 함유량이 15질량% 이상이 되도록 첨가하는 것이 바람직하다. 질화규소의 함유량이 증가함에 따라서 리드(8)의 열팽창율을 절연 기체(9)의 열팽창율에 가깝게 할 수 있다. 또한, 질화규소의 함유량이 40질량% 이하일 때에는 리드(8)의 저항값이 작아짐과 아울러 안정된다. 따라서, 질화규소의 함유량은 15질량%~40질량%가 바람직하다. 보다 바람직하게는 질화규소의 함유량은 20질량%~35질량%로 하는 것이 좋다. 또한, 리드(8)는 저항체(3)보다 단면적을 크게 하는 것 외에, 절연 기체(9)의 형성 재료의 함유량을 저항체(3)보다 적게 함으로써 단위길이당 저항값이 낮게 되어 있어도 좋다.This
그리고, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 리드(8)는 저항체(3)보다 굵은 형상이며, 리드(8)의 선단부에 저항체(3)의 단부가 들어가도록 해서 접속되어 있음과 아울러 저항체(3)의 끝면에는 오목부(31)가 형성되고, 이 오목부(31)에 리드(8)의 일부가 들어가 있다. 즉, 저항체(3)와 리드(8)의 접합부는 우선 리드(8)의 선단부에 저항체(3)의 단부가 들어가고, 리드(8)의 선단부에 들어간 저항체(3)의 끝면에 형성된 오목부(31)에 리드(8)의 일부가 들어간 구성으로 되어 있다. 또한, 여기서 말하는 접합부란 리드(8)의 축방향에 평행한 단면에서 봤을 때 저항체(3)와 리드(8)의 계면이 존재하는 영역을 말한다.1 and 2, the
저항체(3)의 단부는 리드(8)의 선단부에 예를 들면 0.1~1.0㎜ 들어가는 것이 바람직하고, 저항체(3)의 끝면에 형성된 오목부(31)의 깊이는 저항체(3)의 단부의 리드(8)의 선단부에 들어가는 양에 따라서 다르지만 예를 들면 0.01~0.3㎜이다. 오목부(31)의 형상으로서는 단면 형상(개구부 형상)이 원형, 타원형, 다각형 등을 들 수 있지만 오목부(31)의 단면 형상이 원형인 경우는 직경이 예를 들면 0.05~1.3㎜인 것이 바람직하다.The end of the
이와 같은 구성에 의해, 급속 승온일 때에 대전류가 흘러도 저항체(3)보다 저항값이 낮은 리드(8)에서 저항체(3) 내측의 열을 유실시킬 수 있다. 따라서, 접합부에 열이 축적되는 것을 억제하여 발열에 의한 부하를 저감할 수 있다.With such a configuration, even when a large current flows during rapid temperature increase, heat inside the
즉, 오목부(31)의 내측이 저항체(3)에 비해서 저저항인 리드(8)의 조성으로 되기 때문에 발열 부하가 저감하고, 응력 저감할 수 있다.That is, since the inside of the recessed
그 결과, 급속 승온일 때에 대전류가 흘러도 접합부에 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또한, 반복해서 전류를 흘려서 온도를 올리거나 낮춰도 접합부에 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있어 히터(1)의 신뢰성 및 내구성이 향상된다.As a result, it can suppress that a crack generate | occur | produces in a junction part even if a large electric current flows at the rapid temperature rising. In addition, cracks can be prevented from occurring at the junction even if the temperature is increased or decreased by flowing a current repeatedly, thereby improving the reliability and durability of the
여기서, 본 실시형태의 히터(1)는 도 3과 도 4에 나타낸 바와 같이, 접합부에 있어서의 저항체(3)의 오목부(31)가 저항체(3)의 끝면의 중앙부에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 급속 승온일 때에 대전류가 흘러서 저항체(3)가 급격히 발열해도 유실되기 어려운 저항체(3)의 내부에서 발생하는 열을 오목부(31) 내부의 리드(8)를 통해 외주 방향으로 거의 균등히 유실시킬 수 있다. 이것에 의해, 응력 집중을 저감할 수 있으므로 장기 사용에서도 제품 저항이 변화하지 않도록 구성할 수 있다.Here, in the
또한, 도 3에 나타내는 히터(1)는 저항체(3)의 단부가 리드(8)의 선단부의 횡단면 거의 중앙부에 들어가는 형상으로 되어 있고, 도 4에 나타내는 히터(1)는 저항체(3)의 단부가 리드(8)의 선단부의 횡단면 내측쪽으로 들어가서 저항체(3)로부터 히터(1)의 표면까지의 거리가 길어 사용 시에 있어서의 절연성이 우수하다는 점에서 도 4에 나타내는 형상 쪽이 바람직하다.The
또한, 도 5(a), 도 5(b)에 나타낸 바와 같이 접합부에 있어서의 저항체(3)의 오목부(31)의 내면에는 코너부가 없는 것이 바람직하다. 오목부(31)의 내면에 예각의 코너부를 갖지 않음으로써, 즉 내면이 2차 곡면으로 되어 있음으로써 오목부(31)에 응력 집중되지 않아 균열이 발생하지 않는다. 그 결과, 장기 사용에 의해서도 제품 저항이 변화하지 않는다. 따라서, 히터(1)의 신뢰성 및 내구성이 더욱 향상된다. 또한, 도 5(a)에 나타내는 히터(1)는 저항체(3)의 끝면 거의 전체면에 걸쳐서 오목부(31)가 형성된 형상으로 되어 있고, 도 5(b)에 나타내는 히터(1)는 저항체(3)의 끝면의 거의 중앙부 부근에만 오목부(31)가 형성된 형상으로 되어 있지만, 발열 부하가 보다 저감하고, 효과적으로 응력 저감할 수 있다는 점에서 도 5(a)에 나타내는 형상 쪽이 바람직하다.As shown in Figs. 5A and 5B, it is preferable that the inner surface of the
또한, 접합부에 있어서의 저항체(3)의 오목부(31)가 저항체(3) 양쪽의 끝면에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 양극측, 부극측에 관계없이 발열에 의한 부하를 저감할 수 있으므로 양극측, 부극측을 걱정하지 않고 세팅해서 장기간 사용해도 제품 저항이 변화하지 않는다. 따라서, 히터(1)의 신뢰성 및 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.Moreover, it is preferable that the recessed
또한, 도 1 내지 도 5에 나타내는 히터(1)는 저항체(3)의 단부가 리드(8)의 선단부에 둘러싸이도록 들어가 있는 형상인 것이다. 본 발명의 히터로서는 리드(8)가 저항체(3)보다 굵은 형상이며, 리드(8)의 선단부에 저항체(3)의 단부가 들어가도록 해서 접속되어 있으면 반드시 저항체(3)의 단부가 전체 둘레에 걸쳐 리드(8)의 선단부에 둘러싸여 있지 않고, 예를 들면 일부 또는 복수 개소가 절개되어 있어도 좋지만, 바람직하게는 저항체(3)의 단부가 리드(8)의 선단부에 둘러싸이도록 들어가 있는 것이 좋다. 이것에 의해, 급속 승온 시에 열팽창하는 저항체(3)를 덮는 리드(8)가 선팽창계수가 다른 절연성 세라믹스와의 완충재 역할을 담당해서 응력 집중을 저감함으로써 균열이 발생하지 않는다. 그 결과, 장기 사용에 의해서도 제품 저항이 변화하지 않는다. 따라서, 히터(1)의 신뢰성 및 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.In addition, the
본 실시형태의 히터(1)는 도 6에 나타내는 바와 같이 상기 히터(1)와, 리드(8)와 전기적으로 접속되어서 히터(1)를 유지하는 금속제 유지 부재(7)를 구비한 글로우 플러그로서 사용하는 것이 바람직하다. 금속제 유지 부재(7)는 히터(1)를 유지하는 통상체이며, 세라믹 기체(9)의 측면으로 인출된 한쪽의 리드(8)에 납재 등으로 접합된다. 이것에 의해, 고온의 엔진 중에서 ON/OFF가 반복되면서 장기간 사용해도 히터(1)의 저항이 변화하지 않으므로 어떤 때라도 착화성이 우수한 글로우 플러그를 제공할 수 있다.As shown in FIG. 6, the
이어서, 본 실시형태의 히터(1)의 제조 방법에 대해서 설명한다.Next, the manufacturing method of the
본 실시형태의 히터(1)는 예를 들면, 저항체(3), 리드(8) 및 절연 기체(9)의 형상의 금형을 이용한 사출 성형법 등에 의해 형성할 수 있다.The
우선, 도전성 세라믹 분말, 수지 바인더 등을 포함하는 저항체(3) 및 리드(8)가 되는 도전성 페이스트를 제작함과 아울러 절연성 세라믹 분말, 수지 바인더 등을 포함하는 절연 기체(9)가 되는 세라믹 페이스트를 제작한다.First, the conductive paste to be the
이어서, 도전성 페이스트를 이용해서 사출 성형법 등에 의해 저항체(3)가 되는 소정 패턴의 도전성 페이스트의 성형체[성형체(A)]를 형성한다. 성형체(A)를 금형 내에 유지한 상태로 도전성 페이스트를 금형 내에 충전해서 리드(8)가 되는 소정 패턴의 도전성 페이스트의 성형체[성형체(B)]를 형성한다. 이에 의해, 성형체(A)와, 그것에 접속된 성형체(B)가 금형 내에 유지된 상태로 된다.Next, the molded object (molded object A) of the conductive paste of the predetermined pattern which becomes the
이어서, 금형 내에 성형체(A) 및 성형체(B)를 유지한 상태로 금형의 일부를 절연 기체(9) 성형용의 것으로 치환한 후, 금형 내에 절연 기체(9)가 되는 세라믹 페이스트를 충전한다. 이것에 의해, 성형체(A) 및 성형체(B)가 세라믹 페이스트의 성형체 [성형체(C)]로 덮여진 히터(1)의 성형체[성형체(D)]가 얻어진다.Subsequently, after replacing a part of a metal mold | die with the thing for shaping | molding the insulating base 9 in the state which hold | maintained the molded object A and the molded object B in the metal mold | die, the ceramic paste used as the insulating base 9 is filled in a metal mold | die. Thereby, the molded object (molded object D) of the
이어서, 얻어진 성형체(D)를 예를 들면 1650℃~1800℃의 온도, 30㎫~50㎫의 압력으로 소성함으로써 히터(1)를 제작할 수 있다. 소성은 수소 가스 등의 비산화성 가스 분위기 중에서 행하는 것이 바람직하다.Next, the
실시예Example
본 발명의 실시예의 히터를 이하와 같이 해서 제작했다.The heater of the Example of this invention was produced as follows.
우선, 탄화 텅스텐(WC) 분말을 50질량%, 질화규소(Si3N4) 분말을 35질량%, 수지 바인더를 15질량% 포함하는 도전성 페이스트를 금형 내에 사출 성형해서 저항체가 되는 성형체(A)를 제작했다.First, 50% by weight of a tungsten carbide (WC) powder, silicon nitride (Si 3 N 4) powder to a shaped body (A) which is injection-molded to the resistor a conductive paste in a mold comprising 35 mass%, 15 mass% of a resin binder .
이어서, 이 성형체(A)를 금형 내에 유지한 상태로 리드가 되는 상기 도전성 페이스트를 금형 내에 충전함으로써 성형체(A)와 접속시켜서 리드가 되는 성형체(B)를 형성했다. 이때, 다양한 형상을 갖는 금형을 이용하여 저항체와 리드의 접합부를 형성했다.Subsequently, the said electrically conductive paste used as lead in the state which hold | maintained this molded object A in the metal mold was filled in the metal mold | die, it was connected with the molded object A, and the molded object B used as lead was formed. At this time, the junction part of a resistor and lead was formed using the metal mold | die which has a various shape.
이어서, 성형체(A) 및 성형체(B)를 금형 내에 유지한 상태로 질화규소(Si3N4) 분말을 85질량%, 소결 조제로서의 이터븀(Yb)의 산화물(Yb2O3)을 10질량%, 저항체 및 리드에 열팽창율을 가깝게 하기 위한 WC를 5질량% 포함하는 세라믹 페이스트를 금형 내에 사출 성형했다. 이것에 의해, 절연 기체가 되는 성형체(C) 중에 성형체(A) 및 성형체(B)가 매설된 구성의 성형체(D)를 형성했다.Then, the silicon nitride in maintaining the molded body (A) and molded product (B) in a mold state (Si 3 N 4) powder of 85% by mass, an oxide of ytterbium (Yb) as a sintering aid (Yb 2 O 3) 10 parts by mass The ceramic paste containing 5 mass% of WC for making thermal expansion rate close to%, a resistor, and a lead was injection-molded in the metal mold | die. This formed the molded object D of the structure by which the molded object A and the molded object B were embedded in the molded object C used as an insulating base.
이어서, 얻어진 성형체(D)를 원통상의 탄소제의 형(型)에 넣은 후, 질소 가스로 이루어지는 비산화성 가스 분위기 중에서 1700℃, 35㎫의 압력으로 핫 프레스를 행해 소결했다. 얻어진 소결체의 표면에 노출된 리드 단부에 금구제 유지 부재를 납땜해서 히터를 제작했다.Subsequently, after putting the obtained molded object (D) in the cylindrical carbon mold, it hot-pressed at 1700 degreeC and 35 Mpa in the non-oxidizing gas atmosphere which consists of nitrogen gas, and sintered. The heater holding member was soldered to the lead edge part exposed to the surface of the obtained sintered compact, and the heater was produced.
여기서, 실시예로서 도 2에 나타내는 형태를 제작했다. 그때의 저항체(3)의 상하 방향의 두께 0.9㎜, 수평 방향의 폭 0.6㎜이고, 저항체(3)의 단부는 리드(8)의 선단부에 0.5㎜ 들어가 있고, 저항체(3)의 끝면에 형성된 오목부(31)의 깊이 0.05㎜, 오목부(31)의 지름 0.5㎜의 히터를 제작했다.Here, the embodiment shown in Fig. 2 was produced as an example. At this time, the
또한, 비교예로서 저항체(3)의 상하 방향의 두께 0.9㎜, 수평 방향의 폭 0.6㎜이고, 저항체(3)의 단부는 리드(8)의 선단부에 들어가 있지 않고, 저항체(3)의 끝면에는 오목부(31)가 없는 히터를 제작했다.In addition, as a comparative example, the
이들 히터를 이용해서 냉열 사이클 시험을 행했다. 냉열 사이클 시험의 조건은 우선 히터에 통전해서 저항체의 온도가 1400℃로 되도록 인가 전압을 설정하고, 1) 5분간 통전, 2) 2분간 비통전의 1), 2)를 1 사이클로 해서 1만 사이클 반복했다.The cold heat cycle test was done using these heaters. The conditions of the cold cycle test were first applied to the heater to set the applied voltage so that the temperature of the resistor was 1400 ° C, and then repeated 10,000 cycles using 1) energized for 5 minutes and 2) non-energized 1) and 2) for 1 cycle. did.
냉열 사이클 시험 전후의 히터의 저항값의 변화를 측정한 바, 본 발명 실시예의 시료는 저항 변화가 1% 이하였다. 또한, 이 시료의 저항체와 리드의 접속부에 국부 발열의 흔적도 없고, 마이크로 크랙도 보이지 않았다. 이에 대하여, 비교예의 시료는 저항 변화가 5% 이상이며, 마이크로 크랙이 확인되었다.When the change in the resistance value of the heater before and after the cold cycle test was measured, the sample of the present invention had a resistance change of 1% or less. In addition, there was no trace of local heat generation and no micro cracks were observed at the connection portion between the resistor and the lead of this sample. In contrast, the sample of the comparative example had a resistance change of 5% or more, and microcracks were observed.
1 : 히터 3 : 저항체
31 : 오목부 4 : 발열부
7 : 금속제 유지 부재 8 : 리드
9 : 절연 기체1
31: recessed portion 4: heat generating portion
7
9: insulation gas
Claims (6)
상기 절연 기체에 매설된 저항체와,
상기 절연 기체에 매설되고 선단측에서 상기 저항체에 접속됨과 아울러 후단측에서 상기 절연 기체의 표면에 도출된 리드를 구비하고,
상기 리드는 상기 저항체보다 굵은 형상이며, 상기 리드의 선단부에 상기 저항체의 단부가 들어가도록 해서 접속되어 있음과 아울러 상기 저항체의 끝면에는 오목부가 형성되고, 상기 오목부에 상기 리드의 일부가 들어가 있는 것을 특징으로 하는 히터.With insulation gas,
A resistor embedded in the insulating gas,
A lead embedded in the insulating base and connected to the resistor at the tip end side and led to the surface of the insulating base at the rear end side,
The lead is thicker than the resistor, and is connected to the leading end of the lead so that the end of the resistor enters, and a recess is formed in the end surface of the resistor, and a part of the lead enters the recess. Heater characterized by the above-mentioned.
상기 오목부는 상기 저항체의 끝면의 중앙부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 히터.The method of claim 1,
And the recess is formed at the center of the end face of the resistor.
상기 오목부의 내면은 코너부가 없는 것을 특징으로 하는 히터.3. The method according to claim 1 or 2,
And the inner surface of the concave portion has no corner portion.
상기 오목부는 상기 저항체의 양쪽의 끝면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 히터.The method according to any one of claims 1 to 3,
And the recess is formed on both end faces of the resistor.
상기 저항체의 단부는 상기 리드의 선단부에 둘러싸여지도록 들어가 있는 것을 특징으로 하는 히터.The method according to any one of claims 1 to 4,
An end of the resistor is inserted so as to be surrounded by the front end of the lead.
A glow plug comprising a heater according to claim 1 and a metal holding member electrically connected to the lead to hold the heater.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011099601 | 2011-04-27 | ||
JPJP-P-2011-099601 | 2011-04-27 | ||
PCT/JP2012/061373 WO2012147919A1 (en) | 2011-04-27 | 2012-04-27 | Heater and glow plug provided with same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20130137675A true KR20130137675A (en) | 2013-12-17 |
KR101504631B1 KR101504631B1 (en) | 2015-03-20 |
Family
ID=47072431
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020137026554A KR101504631B1 (en) | 2011-04-27 | 2012-04-27 | Heater and glow plug provided with same |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140053795A1 (en) |
EP (1) | EP2704518B1 (en) |
JP (1) | JP5766282B2 (en) |
KR (1) | KR101504631B1 (en) |
CN (1) | CN103493585B (en) |
WO (1) | WO2012147919A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5701979B2 (en) | 2011-04-27 | 2015-04-15 | 京セラ株式会社 | Heater and glow plug equipped with the same |
DE102015222072B4 (en) * | 2015-11-10 | 2019-03-28 | Robert Bosch Gmbh | Heating device for MEMS sensor |
JP6592103B2 (en) * | 2015-11-27 | 2019-10-16 | 京セラ株式会社 | Heater and glow plug equipped with the same |
JP7025258B2 (en) * | 2018-03-20 | 2022-02-24 | 京セラ株式会社 | heater |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03149791A (en) * | 1989-11-04 | 1991-06-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Ceramic heater |
JP3269253B2 (en) * | 1994-04-04 | 2002-03-25 | 株式会社デンソー | Ceramic heater |
JP3411498B2 (en) * | 1997-04-23 | 2003-06-03 | 日本特殊陶業株式会社 | Ceramic heater, method of manufacturing the same, and ceramic glow plug |
JP3865953B2 (en) * | 1998-10-26 | 2007-01-10 | 日本特殊陶業株式会社 | Ceramic glow plug |
JP3924193B2 (en) * | 2001-05-02 | 2007-06-06 | 日本特殊陶業株式会社 | Ceramic heater, glow plug using the same, and method for manufacturing ceramic heater |
CN101647314B (en) * | 2007-02-22 | 2012-05-23 | 京瓷株式会社 | Ceramic heater, glow plug using the ceramic heater, and ceramic heater manufacturing method |
JP5330867B2 (en) * | 2009-03-10 | 2013-10-30 | 日本特殊陶業株式会社 | Ceramic heater and glow plug |
-
2012
- 2012-04-27 KR KR1020137026554A patent/KR101504631B1/en active IP Right Grant
- 2012-04-27 WO PCT/JP2012/061373 patent/WO2012147919A1/en active Application Filing
- 2012-04-27 EP EP12776164.1A patent/EP2704518B1/en active Active
- 2012-04-27 CN CN201280020674.7A patent/CN103493585B/en active Active
- 2012-04-27 JP JP2013512466A patent/JP5766282B2/en active Active
- 2012-04-27 US US14/114,063 patent/US20140053795A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5766282B2 (en) | 2015-08-19 |
KR101504631B1 (en) | 2015-03-20 |
CN103493585B (en) | 2016-03-02 |
EP2704518A4 (en) | 2014-10-22 |
EP2704518B1 (en) | 2017-10-18 |
CN103493585A (en) | 2014-01-01 |
WO2012147919A1 (en) | 2012-11-01 |
EP2704518A1 (en) | 2014-03-05 |
US20140053795A1 (en) | 2014-02-27 |
JPWO2012147919A1 (en) | 2014-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5166451B2 (en) | Ceramic heater and glow plug | |
EP2600688B1 (en) | Heater and glow plug provided with same | |
JP6075669B2 (en) | Heater and glow plug equipped with the same | |
EP2635090B1 (en) | Heater, and glow plug provided with same | |
KR20130137675A (en) | Heater and glow plug provided with same | |
JP5289462B2 (en) | Ceramic heater | |
WO2012099232A1 (en) | Heater and glow plug provided with same | |
JP5721584B2 (en) | Heater and glow plug equipped with the same | |
KR101437402B1 (en) | Heater and glow plug provided with same | |
KR101514974B1 (en) | Heater and glow plug equipped with same | |
JP6105464B2 (en) | Heater and glow plug equipped with the same | |
JP5944815B2 (en) | Heater and glow plug equipped with the same | |
JP6272519B2 (en) | Heater and glow plug equipped with the same | |
JP5829691B2 (en) | Heater and glow plug equipped with the same | |
JP6085050B2 (en) | Heater and glow plug equipped with the same | |
JP5909573B2 (en) | Heater and glow plug equipped with the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180220 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190219 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200219 Year of fee payment: 6 |