WO2007108491A1 - セラミックヒータ及びグロープラグ - Google Patents

Abstract

　製造過程や使用過程で、絶縁基体と発熱抵抗体との界面で隙間が生じる等の不具合が起こりにくいセラミックヒータ及びこれを用いたグロープラグを提供すること。セラミックヒータ１１０は、軸線ＡＸ方向に延びる絶縁基体１１１と、これに埋設され、発熱部１１６、リード部１１７，１１７及びリード取出部１１８ａ，１１８ｂを有する発熱抵抗体１１５とを備える。そして、このセラミックヒータ１１０は、軸線ＡＸ方向に直交するセラミックヒータ１１０の断面において、セラミックヒータ１１０の断面積をＳａとし、一対のリード部１１７，１１７の断面積の合計をＳ１としたときに、式　Ｓ１≦０．３４Ｓａを満たしてなる。

Description

明 細 書

セラミックヒータ及びグロ一プラグ

技術分野

[0001] 本発明は、グロ一プラグ等の着火源等に用いられるセラミックヒータ、及び、これを 用いたグロ一プラグに関する。

背景技術

[0002] ディーゼルエンジンの予熱用に使用されるグロ一プラグは、近年、特に急速昇温可 能なものの需要が増加している。例えば、 11Vの印加で 2〜3秒程度で 1000°Cに到 達する程の昇温性能が求められている。このような要求を満たすために、例えば特許 文献 1〜3では、導電性のセラミックである窒化珪素 炭化タングステン複合焼結体 により、先端部（発熱部）が高抵抗で、リード部が低抵抗な発熱抵抗体を形成してい る。

[0003] 特許文献 1 :特開 2002— 203665号公報

特許文献 2 :特開 2002— 220285号公報

特許文献 3 :特開 2002— 289327号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、例えば特許文献 2に記載されているように、低抵抗化のために炭化タ ングステンの含有量を増加させると、それに比例して窒化珪素 炭化タングステン複 合焼結体からなる発熱抵抗体の熱膨張係数も大きくなるため、窒化珪素質焼結体か らなる絶縁基体との熱膨張係数の差も大きくなる。このため、その製造過程や使用過 程において、大きな熱応力を受けることとなり、発熱抵抗体と絶縁基体との界面で両 者間に隙間が生じる等の不具合が起こりやすくなる。

[0005] また、急速昇温を実現するために、発熱抵抗体は、先端の発熱部を細くし、リード 部を太くする構造としている。それ故、径大化されたリード部では、製造過程や使用 過程で掛カ、る熱応力も大きくなるため、発熱抵抗体と絶縁基体との界面で隙間が生 じる等の不具合が起こりやすい。また、リード部を導電性セラミックで構成するオール セラミックヒータは、タングステンリード線の代替としてリード部が導電性セラミックで形 成されるため、タングステンリード線を使用するヒータに比して発熱抵抗体の全長が 長くなる。このために、製造過程や使用過程でこの発熱抵抗体に掛かる熱応力も大 きくなりがちである。

[0006] 本発明は、力かる現状に鑑みてなされたものであって、製造過程や使用過程にお レ、て発熱抵抗体と絶縁基体との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合が起こりに くいセラミックヒータ及びこれを用いた信頼性の高いグロ一プラグを提供することを目 的とする。

課題を解決するための手段

[0007] その解決手段は、軸線方向に延びる形態をなし、通電により自身の先端部が発熱 するセラミックヒータであって、絶縁性のセラミックからなり、前記軸線方向に延びる形 態をなす絶縁基体と、導電性のセラミックからなり、前記絶縁基体に坦設されてなる 発熱抵抗体と、を備え、前記発熱抵抗体は、前記絶縁基体の先端部に埋設され、基 端側から先端側に延び、方向転換した後、再び基端側に延びる形態をなし、通電に より発熱する発熱部と、この発熱部の基端にそれぞれ接続し、前記軸線方向の基端 側に延びる形態をなす一対のリード部と、この一対のリード部にそれぞれ接続すると 共に、径方向外側に延びて外部に露出してなる一対のリード取出部と、を含み、前記 軸線方向に直交する前記セラミックヒータの断面のうち、前記リード部が存在する任 意の断面において、前記セラミックヒータの断面積を Saとし、一対の前記リード部の 断面積の合計を S1としたときに、式 S1≤0. 34Saを満たしてなるセラミックヒータで ある。

[0008] 絶縁性のセラミックからなる絶縁基体と導電性のセラミックからなる発熱抵抗体とで は、熱膨張係数が異なるため、セラミックヒータの製造過程や使用過程において熱応 力が掛カ ことにより、絶縁基体と発熱抵抗体との界面で両者間に隙間が生じる等の 不具合が発生しやすい。

[0009] これに対し、本発明では、セラミックヒータの断面積を Saとし、一対のリード部の断 面積の合計を S1としたときに、式 S1≤0. 34Saを満たすように、リード部の断面積 S1を小さくしている。リード部の断面積 S1がこのような関係を満たすことにより、製造 過程や使用過程で絶縁基体と発熱抵抗体 (リード部）との界面に掛カる応力が小さく なる。従って、絶縁基体とリード部との界面において、従来よりも両者間に隙間が生じ る等の不具合が起こりに《なる。

[0010] 「発熱抵抗体」は、導電性セラミックからなるものであればよぐ例えば導電成分と絶 縁成分とから構成される導電性のセラミックが挙げられる。導電成分としては、 W、 Ta 、 Nb、 Ti、 Mo、 Zr、 Hf、 V、 Cr等から選ばれる 1種類以上の金属元素の珪化物、炭 化物、窒化物等が挙げられる。また、絶縁成分としては、例えば窒化珪素が挙げられ る。

また、「絶縁基体」は、絶縁性のセラミックからなるものであればよぐ例えば窒化珪 素質焼結体が挙げられる。この窒化珪素質焼成体としては、窒化珪素のみからなるも のでもよいし、窒化珪素を主成分とし、これに少量の窒化アルミニウム、アルミナ等が 含有されるちのでちよレ、。

[0011] 更に、上記のセラミックヒータであって、式 S 1≤0. 25Saを満たしてなるセラミック ヒータとすると良レ、。

[0012] 本発明では、式 S 1≤0. 25Saを満たすように、更にリード部の断面積 S 1を小さく してレ、る。リード部の断面積 S 1がこのような関係を満たすことにより、製造過程や使用 過程で絶縁基体と発熱抵抗体 (リード部）との界面に掛カる応力が特に小さくなる。従 つて、絶縁基体とリード部との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合を、特に効果 的に防止できる。

[0013] 更に、上記のいずれか一項に記載のセラミックヒータであって、更に、式 S 1≥0.

15Saを満たしてなるセラミックヒータとすると良い。

[0014] 絶縁基体と発熱抵抗体との界面に掛カ、る応力を小さくするためには、上述の通り S

1を小さぐ具体的には 0. 34Sa以下、更には 0. 25Sa以下とすることが望ましい。 一方、本発明では、 S 1を 0. 15Sa以上としてレヽる。 S1力 SO. 15Sa未満となると、発 熱抵抗体のリード部が細くなりすぎるために、発熱抵抗体（リード部）自身の強度が低 下し、クラック等が発生するおそれが増大するからである。

[0015] 更に、上記のいずれかに記載のセラミックヒータであって、前記軸線方向に直交す る前記セラミックヒータの断面のうち、前記発熱部が存在する少なくともいずれかの断 面において、前記セラミックヒータの断面積を Sbとし、前記発熱部の断面積を S2とし たときに、式 S2≤0. 16Sbを満たしてなるセラミックヒータとすると良レ、。

[0016] 本発明によれば、セラミックヒータの少なくともいずれかの断面において、発熱部の 断面積 S2を、式 S2≤0. 16Sbを満たすように小さくしている。このように発熱部の 断面積 S2を小さくすることにより、発熱部の抵抗が大きくなるので、急速昇温が可能 な高性能なセラミックヒータとすることができる。

[0017] 更に、上記のセラミックヒータであって、式 S2≤0. 08Sbを満たしてなるセラミック ヒータとすると良い。

[0018] 本発明では、式 S2≤0. 08Sbを満たすように、更に発熱部の断面積 S2を小さく している。このように発熱部の断面積 S2を小さくすることにより、発熱部の抵抗が更に 大きくなるので、より急速昇温が可能な高性能なセラミックヒータとすることができる。

[0019] 更に、上記のいずれかに記載のセラミックヒータであって、前記軸線方向に直交す る前記セラミックヒータの断面が円状、楕円状または長円状を有する形態をなし、前 記断面のうち、前記リード部が存在する任意の断面において、この断面の中心を通る 仮想直線のうち、この仮想直線に沿って測った一対の前記リード部同士の間隙が最 小となる線分を含む仮想直線を最小仮想直線として、この最小仮想直線と一方の前 記リード部の周縁とが交わる点のうち前記中心側の点を A点とし、この最小仮想直線 と他方の前記リード部の周縁とが交わる点のうち前記中心側の点を E点とし、この断 面の中心を中心とし、この断面の長径の 2分の 1の直径を有する仮想円を描いて、こ の仮想円と一方の前記リード部の周縁とが交わる点を B点及び C点とし、この仮想円 と他方の前記リード部の周縁とが交わる点を F点及び G点としたときに、線分 ABと線 分 ACとのなす角ひ及び線分 EFと線分 EGとのなす角 /3 、共に 160度以上 175度 以下であるセラミックヒータとすると良い。

[0020] 線分 ABと線分 ACとのなす角ひまたは線分 EFと線分 EGとのなす角 /3力 160度 未満である場合、製造過程や使用過程で、絶縁基体と発熱抵抗体 (リード部）との界 面のうち、特に A点、 E点付近に応力が集中しやすくなる。このため、 A点、 E点付近 において、発熱抵抗体と絶縁基体との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合が 起こりやすくなる。 一方、線分 ABと線分 ACとのなす角 αまたは線分 EFと線分 EGとのなす角 β力 1 75度を超える場合、焼成前の発熱抵抗体を射出成形する際、発熱抵抗体の型抜き が困難になるおそれがある。

[0021] これに対し、本発明では、線分 ΑΒと線分 ACとのなす角ひ及び線分 EFと線分 EG とのなす角 βを 160度以上としているので、 Α点、 E点付近に応力が集中することを 抑制できる。従って、絶縁基体とリード部との界面、特に A点、 E点付近において隙間 が生じる等の不具合を、効果的に防止できる。

また、線分 ABと線分 ACとのなす角ひ及び線分 EFと線分 EGとのなす角 βを 175 度以下としているので、焼成前の発熱抵抗体を射出成形する際に、発熱抵抗体の型 抜きを確実に行うことができる。

[0022] 更に、上記のいずれかに記載のセラミックヒータであって、前記発熱抵抗体の前記 軸線方向の全長 Lが、 30mm以上であるセラミックヒータとすると良い。

[0023] 前述したように、リード部を導電性セラミックで構成するオールセラミックヒータでは、 タングステンリード線を使用するヒータに比して、発熱抵抗体の全長 Lが長くなる傾向 力 Sある。このため、その製造過程や使用過程で絶縁基体と発熱抵抗体との軸線方向 についての熱膨張差が大きくなるので、製造過程や使用過程で掛カる熱応力も大き くなりがちである。従って、絶縁基体と発熱抵抗体との界面で両者間に隙間が生じる 等の不具合が生じやすい。このような不具合は、特に、発熱抵抗体の全長 Lが 30m m以上の場合に生じやすレ、。

これに対し、本発明では、前述したように、リード部の断面積 S1を、式 S1≤0. 34 Saを満たすように小さくし、製造過程や使用過程で絶縁基体とリード部との界面に掛 力、る応力を小さくしている。このため、発熱抵抗体の全長 Lが 30mm以上であるにも 拘わらず、絶縁基体とリード部との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合が起こり にくくなる。

[0024] 更に、上記のいずれかに記載のセラミックヒータであって、一対の前記リード取出部 同士は、前記軸線方向について、互いに 5mm以上の間隙 Kを介して配置されてな るセラミックヒータとすると良レ、。

[0025] 導電性セラミックからなるリード取出部同士が互いに近くに配置されていると、このリ 一ド取出部近傍では、導電性セラミックの割合が大きくなるので、製造過程や使用過 程において掛カる熱応力が大きくなる。このため、このリード取出部近傍において、 絶縁基体と発熱抵抗体との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合が起こりやす レ、。

これに対し、本発明では、リード取出部同士を、互いに 5mm以上の間隙 Kを介して 配置しているので、製造過程や使用過程において、リード取出部近傍に掛カ 熱応 力が小さくなる。従って、絶縁基体と発熱抵抗体との界面で両者間に隙間が生じる等 の不具合を抑制できる。

[0026] 更に、上記のいずれかに記載のセラミックヒータであって、前記絶縁基体は、窒化 珪素質焼結体からなり、前記発熱抵抗体は、窒化珪素一炭化タングステン複合焼結 体からなるセラミックヒータとすると良い。

[0027] 窒化珪素質焼結体からなる絶縁基体と窒化珪素一炭化タングステン複合焼結体か らなる発熱抵抗体とでは、熱膨張係数が大きく異なるため、セラミックヒータの製造過 程や使用過程において熱応力が掛かることにより、絶縁基体と発熱抵抗体との界面 で両者間に隙間が生じる等の不具合が、特に発生しやすい。

[0028] これに対し、本発明では、前述したように、リード部の断面積 S1を、式 S1≤0. 34 Saを満たすように小さくし、製造過程や使用過程で絶縁基体とリード部との界面に掛 力る応力を小さくしている。このため、絶縁基体が窒化珪素質焼結体からなり、発熱 抵抗体が窒化珪素 炭化タングステン複合焼結体からなるにも拘わらず、絶縁基体 と発熱抵抗体との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合が起こりに《なる。 なお、「窒化珪素質焼結体」としては、窒化珪素のみからなるものでもよいし、窒化 珪素を主成分とし、これに少量の窒化アルミニウム、アルミナ等が含有されるものでも よい。

[0029] 更に、上記のセラミックヒータであって、前記発熱抵抗体に含まれる窒化珪素粒子 の平均粒径が、 0. 5〃111以上0. 8 x m以下であるセラミックヒータとすると良い。

[0030] 本発明によれば、発熱抵抗体に含まれる窒化珪素粒子の平均粒径を 0. 5 μ m以 上 0. 以下としている。この窒化珪素粒子は、針状形状の結晶を構成しており、 いわば細長い結晶粒子である。この粒子の平均粒径がある程度大きぐ即ち細長い 方力 粒子同士の重なり合いが増え、機械的強度の向上が望める。このため、平均 粒径は 0· 5 μ ΐη以上であることが望ましい。 0. 5 μ ΐη未満であると、この機械的強度 が十分に得られないおそれがあるからである。一方、平均粒径は 0. 8 μ ΐη以下であ ることが望ましい。粒径が大きすぎる場合、例えば 0. 8 x mを超えて大きくなると、窒 化珪素粒子同士の結合力が低下し、やはり十分な強度が得られないおそれがあるか らである。従って、平均粒径を 0. 5 111以上0. 8 z m以下とすることで、絶縁基体と 発熱抵抗体との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合を更に抑制できる。

なお、本発明における「平均粒径」は、次のようにして求める。即ち、セラミックヒータ の断面を鏡面研磨し、エッチングする。その後、 5000倍の SEM画像（約 16 x m X 約 26 z mの視野）を撮り、この画像に 20本程度の直線を引き、一本の直線に交わる 窒化珪素粒子の数を調べる。そして、（直線の長さ）/ (粒子の数） = (平均粒径）とし て、「平均粒径」を求める。

[0031] また、上記のような不具合は、特に、絶縁基体と発熱抵抗体との室温における熱膨 張係数の差が 0· 6ppm/°C以上である場合に生じやすぐまた、リード部の断面積 が増加するに従って生じやすい傾向にある。

[0032] 更に、上記のいずれかに記載のセラミックヒータであって、前記軸線方向に直交す る前記セラミックヒータの断面のうち、前記リード部が存在する任意の断面において、 この断面の中心を通る仮想直線のうち、この仮想直線に沿って測った一対の前記リ ード部同士の間隙 aが最小となる線分を含む仮想直線を最小仮想直線とし、この最 小仮想直線上における一対の前記リード部のそれぞれの寸法を b, cとしたときに、式 a≥0. 15 (b + c)を満たしてなるセラミックヒータとすると良レ、。

[0033] 前述したように、絶縁性のセラミックと導電性のセラミックとでは、熱膨張係数が異な るため、セラミックヒータの製造過程や使用過程において熱応力が掛カ、ることにより、 発熱抵抗体と絶縁基体との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合が発生しやす レ、。このような不具合は、絶縁基体のうち一対のリード部間に挟まれた部分と、リード 部との界面において、特に生じやすい。その理由は、リード部の熱膨張係数は、絶縁 基体の熱膨張係数よりも大きいため、各リード部は、焼成後や使用後の温度が下が るときに絶縁基体よりも大きく縮む。そのとき、絶縁基体のうちリード部間に挟まれた 部分は、リード部により両側に引っ張られることになり、他の部分よりも大きな応力が 掛カるためと考えられる。

[0034] これに対し、本発明では、セラミックヒータの断面の中心を通る仮想直線のうち、こ の仮想直線に沿って測った一対のリード部同士の間隙 aが最小となる線分を含む仮 想直線を最小仮想直線とし、この最小仮想直線上における一対のリード部のそれぞ れの寸法を b, cとする。そして、この間隙 aを、式 a≥0. 15 (b + c)を満たすように大 きくしている。リード部同士の間隙 aがこのような関係を満たすことにより、製造過程や 使用過程で絶縁基体のうちリード部間に挟まれた部分に掛力^)応力が小さくなる。従 つて、絶縁基体のうちリード部間に挟まれた部分と、リード部との界面において、従来 よりも両者間に隙間が生じる等の不具合が起こりに《なる。

[0035] ここで、「一対のリード部」は、発熱部の基端にそれぞれ接続し、軸線方向の基端側 に延びる形態であればよいが、軸線方向に直交するセラミックヒータの断面において 、セラミックヒータ（絶縁基体）の中心を含む直線に対して互いに対向する対称形とす るのが好ましい。発生する応力が対称的になるので、セラミックヒータに変形等の歪 みが生じに《なるからである。また、「一対のリード部」は、軸線方向に直交するセラ ミックヒータの断面において、上記最小仮想直線上における各リード部の寸法 b, cが 、この最小仮想直線に直交する方向についての各リード部の寸法よりも小さくなる形 状とするのが好ましい。リード部の軸線方向に直交する断面の具体的な形状としては 、短径が上記寸法 b, cに相当する楕円形状や長円形状、弦が互いに対向するように 配置した弓形形状などが挙げられる。

[0036] 更に、上記のいずれかに記載のセラミックヒータであって、前記軸線方向に直交す る前記セラミックヒータの断面が円状を有する形態をなし、前記断面のうち、前記リー ド部が存在する任意の断面において、この断面の直径を D (mm)とし、この断面の中 心を通る仮想直線のうち、この仮想直線に沿って測った一対の前記リード部同士の 間隙 a (mm)が最小となる線分を含む仮想直線を最小仮想直線とし、この最小仮想 直線上における一対の前記リード部のそれぞれの寸法を b (mm) , c (mm)としたとき に、 2≤D≤10を満たし、かつ、式 a≤D— (b + c)—0. 2を満たしてなるセラミックヒ ータとすると良レ、。 [0037] 前述したように、絶縁性のセラミックと導電性のセラミックとでは、熱膨張係数が異な るため、セラミックヒータの製造過程や使用過程において熱応力が掛カることにより、 発熱抵抗体と絶縁基体との間で隙間が生じる等の不具合が起こりやすい。このような 不具合は、絶縁基体のうちリード部よりも径方向外側に位置してリード部を覆う部分と 、リード部との界面においても、生じやすい。このため、絶縁基体のうちリード部を覆う 部分の肉厚を十分に確保して、割れ等の不具合が生じるのを抑制する必要がある。 具体的には、軸線方向に直交する断面が円状で絶縁基体の直径 Dが 2mm以上 10 mm以下のセラミックヒータにおいては、一対のリード部の外側にそれぞれ 0. lmm 以上（両側合わせて 0. 2mm以上）の肉厚を確保する必要がある。

[0038] これに対し、本発明では、絶縁基体の直径を D (mm)とし、セラミックヒータの断面 の中心を通る仮想直線のうち、この仮想直線に沿って測った一対のリード部同士の 間隙 a (mm)が最小となる仮想直線を最小仮想直線とし、この最小仮想直線上にお ける一対のリード部のそれぞれの寸法を b (mm) , c (mm)とする。そして、この間隙 a を、式 a≤D— (b + c) -0. 2を満たすように小さくしている。リード部同士の間隙 aが このような関係を満たすことにより、一対のリード部の外側にそれぞれ 0· lmm以上（ 両側合わせて 0. 2mm以上）の肉厚の絶縁基体を確保できる。このため、製造過程 や使用過程において、絶縁基体のうちリード部を覆う部分と、リード部との界面に、従 来よりも両者間に隙間が生じる等の不具合が生じに《なる。

[0039] 更に、上記のセラミックヒータであって、更に、式 a≥0. 15 (b + c)を満たしてなる セラミックヒータとすると良レ、。

[0040] 前述したように、セラミックヒータの製造過程や使用過程においては、絶縁基体のう ち一対のリード部間に挟まれた部分と、リード部との界面においても、両者間に隙間 が生じる等の不具合が生じやすレ、。

これに対し、本発明では、 a≥0. 15 (b + c)を満たすように、リード部同士の間隙 aを 大きくしている。このような関係を満たすことにより、製造過程や使用過程で絶縁基体 のうちリード部間に挟まれた部分に掛力^)応力が小さくなる。従って、上述の絶縁基 体のうちリード部を覆う部分と、リード部との界面だけでなぐ絶縁基体のうちリード部 間に挟まれた部分と、リード部との界面においても、従来よりも隙間が生じる等の不具 合が生じにくくなる。

[0041] また、他の解決手段は、上記のいずれかに記載のセラミックヒータを備えるグローブ ラグである。

[0042] 本発明のグロ一プラグでは、前述したように使用過程で絶縁基体と発熱抵抗体との 界面に隙間が生じる等の不具合が起こりにくいセラミックヒータを用いるので、信頼性 の高レ、グロ一プラグとすることができる。

図面の簡単な説明

[0043] [図 1]実施形態 1に係るグロ一プラグの縦断面図である。

[図 2]実施形態 1に係るセラミックヒータの縦断面図である。

[図 3]実施形態 1に係るセラミックヒータのうち、図 2の A— A断面図である。

[図 4]実施形態 1に係るセラミックヒータのうち、図 2の B— B断面図である。

[図 5]実施形態 1に係るセラミックヒータのうち、線分 ABと線分 ACとのなす角 α及び 線分 EFと線分 EGとのなす角 βについて示す、図 2の Β— Β断面図である。

[図 6]実施形態 2に係るセラミックヒータのうち、図 4に相当する断面図である。

符号の説明

[0044] 100, 200 グロ一プラグ

110, 210 セラミックヒータ

110s (セラミックヒータの）先端部

110k (セラミックヒータの）基端部

111 , 211 絶縁基体

I l ls (絶縁基体の）先端部

115 発熱抵抗体

116 発熱部

116k (発熱部の）基端

117, 217 リード部

118a, 118b リード取出部

120 固定筒

150 主体金具 151 通電端子

AX 軸線

L (発熱抵抗体の軸線方向の）全長

K (リード取出部同士の軸線方向の）間隙

D 絶縁基体の直径

g 中心

kl 最小仮想直線

a (リード部同士の）間隙

b， c (リード部の並び方向における、リード部の）寸法

d, e (絶縁基体のうちリード部を覆う部分の）肉厚

発明を実施するための最良の形態

[0045] (実施形態 1)

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図 1に本実施形態 1 のグロ一プラグ 100の縦断面図を示す。また、図 2に本実施形態 1のセラミックヒータ 1 10の縦断面図を示す。更に、図 3にセラミックヒータ 110の軸線 AX方向に直交する 断面のうち、発熱部 116が存在する部分の断面（図 2の A— A断面）を示す。また、図 4及び図 5にセラミックヒータ 110の軸線 AX方向に直交する断面のうち、リード部 117 , 117が存在する部分の断面（図 2の B_B断面）を示す。

[0046] このグロ一プラグ 100は、軸線 AX方向に延びる形態をなし、セラミックからなるセラ ミックヒータ 110と、このセラミックヒータ 110の基端側を覆って保持する筒状の主体金 具 150とを備える。セラミックヒータ 110は、後述するように、使用過程で発熱抵抗体 1 15と絶縁基体 111との界面に隙間が生じる等の不具合が起こりにくくされてレ、るので 、このグロ一プラグ 100は信頼性が高い。

[0047] セラミックヒータ 110は、固定筒 120を介して主体金具 150の貫通孔 150h内に保 持されると共に、通電により発熱する先端部 110s側が主体金具 150の先端部 150s 力 突出している。セラミックヒータ 110は、図 2に示すように、軸線 AX方向に延びる 円柱状で先端（図 2中、下端）が半球状に丸められた絶縁基体 111と、この絶縁基体 111の内部に軸線 AX方向に沿って坦設された発熱抵抗体 115とを有する。 絶縁基体 111は、絶縁性のセラミックである窒化珪素質焼結体により形成されてお り、直径 Dが 3. 3mm、軸線 AX方向の長さが 42mmである。また、この絶縁基体 111 の室温における熱膨張係数は 3. 2ppm/°Cである。

[0048] 発熱抵抗体 115は、導電性のセラミックである窒化珪素一炭化タングステン複合焼 結体により形成されており、発熱部 116と一対のリード部 117， 117と一対のリード取 出部 118a， 118bとカゝらなる。この発熱抵抗体 115の軸線 AX方向の全長 Lは 30mm 以上である（具体的には全長 Lは 40. Omm)。また、この発熱抵抗体 115に含まれる 窒化珪素粒子の平均粒径は、 0. 5 111以上0. 8 z m以下である（具体的には 0. 6 z m) ₀また、この発熱抵抗体 115の室温における熱膨張係数は 3. 8ppmZ°Cであ る。このため、絶縁基体 111と発熱抵抗体 115との室温における熱膨張係数の差は 、0. 6ppmZ°C以上である（具体的には 0. 6ppm/°C) ₀

[0049] 発熱抵抗体 115の発熱部 116は、絶縁基体 111の先端部 11 Isに坦設され、基端 側（図 2中、上方)から先端側（図 2中、下方）に延び、方向転換した後、再び基端側 に延びる形態をなす。この発熱部 116は、後述するリード部 117, 117と接続する基 端 116k, 116k近傍の部分のみがそれぞれ太く（断面積が大きく）形成されてレ、るが 、それ以外の部分は、高抵抗とするため、同じ太さでリード部 117, 117よりも細く（断 面積が小さく）形成されている。図 3に示す、図 2における A— A断面（軸線 AX方向 に直交する断面）から判るように、発熱部 116のうち、軸線 AX方向に延びる部分の 断面は、略楕円形状であり、絶縁基体 111の中心 gを含む仮想の直線 tlに対して、互 いに対向する対称形をなす。なお、発熱部 116は、高抵抗とするために、発熱抵抗 体 115のうち、後述するリード部 117, 117よりも細 断面積が小さく）形成された部 分であり、図 2に破線 BLよりも先端側の部分である。

[0050] 図 3に示すセラミックヒータ 110の断面全体の面積 Sbは、 8. 55mm²である。一方 、発熱部 116の合計断面積 S2は、 0. 67mm²である。従って、このセラミックヒータ 1 10は、 S2 = 0. 078Sbである力、ら、式 S2≤0. 16Sbを満たし、更には、式 S2≤0 . 08Sbを満たしている。発熱部 116の断面積 S2をこのように小さくすることにより、発 熱部 116の抵抗が大きくなる。従って、セラミックヒータ 110を急速昇温が可能な高性 能なものとすることができる。 [0051] 次 ίこ、リード咅 117ίこつレヽて説明する。リード咅 117, 117ίま、発熱咅 116の 基端 116k, 116kにそれぞれ接続し、軸線 AX方向の基端側に同じ太さ（同じ断面 積)で延びる形態をなす。リード部 117， 117は、低抵抗とするため、発熱部 116より も太く形成されている。図 4に示す、図 2における B_B断面（軸線 AX方向に直交す る断面）から判るように、リード部 117， 117も、その断面は概略楕円形状であり、絶縁 基体 111の中心 gを含む仮想の直線 tlに対して、互いに対向する対称形をなす。

[0052] このセラミックヒータ 110の断面全体の面積 Saは、 8. 55mm²である。一方、リード ¾117, 117の合計断面積 S1は、 1. 68mm²である。従って、このセラミックヒータ 1 10は、 S1 = 0. 20Saである力、ら、式 S1≤0. 34Saを満たし、更には、式 S1≤0. 25Saを満たしてレヽる。一方、このセラミックヒータ 110は、式 S1≥0. 15Saも満たし ている。

[0053] 前述したように、絶縁基体 111 (熱膨張係数 3. 2ppm/°C)と発熱抵抗体 115 (熱 膨張係数 3. 8ppm/°C)とでは、室温における熱膨張係数の差が 0. 6ppm/°C以 上であるため、セラミックヒータ 110の製造過程や使用過程において熱応力が掛かる ことにより、絶縁基体 111と発熱抵抗体 115との界面で両者間に隙間が生じる等の不 具合が発生しやすい。また、発熱抵抗体 115の全長 L (図 2参照）が 30mm以上（具 体的には 40. Omm)と長いため、その製造過程や使用過程で絶縁基体 111と発熱 抵抗体 115との軸線方向についての熱膨張差が大きくなる。従って、製造過程や使 用過程においてそれだけ大きな熱応力が掛かるので、上記の不具合が特に発生し やすい。

[0054] しかし、本実施形態 1では、リード部 117, 117の合計断面積 S1を、式 S1≤0. 3 4Sa、更には、式 S1≤0. 25Saを満たすように/ J、さくしてレヽる。このようにリード部 1 17, 117の断面積 S1を小さくすることにより、製造過程や使用過程で絶縁基体 111 とリード部 117, 117との界面に掛力^)応力が小さくなる。従って、絶縁基体 111とリ ード部 117， 117との界面において、従来よりも両者間に隙間が生じる等の不具合が 起こりにくくなる。

その一方で、本実施形態 1では、リード部 117， 117の合計断面積 S1を、式 Sl≥ 0. 15Saを満たすようにしているので、製造過程や使用過程で発熱抵抗体 115 (リー ド部 117)自体にクラック等が発生してしまうことを抑制でき、良好な発熱抵抗体とす ること力 Sできる。

[0055] 更に、本実施形態 1では、前述したように、発熱抵抗体 115に含まれる窒化珪素粒 子の平均粒径を 0. 5 x m以上 0. 8 x m以下（具体的には 0. 6 x m)としてレ、る。この ようにすることで、発熱抵抗体 115と絶縁基体 111との界面で両者間に隙間が生じる 等の不具合を更に抑制することができる。

[0056] また、図 4に示すように、リード部 117, 117が通るセラミックヒータ 110の断面にお いて、この断面の中心 gを通る仮想直線のうち、この仮想直線に沿って測った一対の リード部 117, 117同士の間隙が最小となる線分を含む仮想直線を最小仮想直線 kl とする。そして、この最小仮想直線 kl上における、一対のリード部 117， 117同士の間 隙を a、一対のリード部 117, 117のそれぞれの寸法を b, cとする。本実施形態 1では 、この間隙 a (絶縁基体 111のうちリード部 117, 117に挟まれた部分 111mの最小厚 み） ίま、 0. 43mmである（a = 0. 43mm)。また、各リード咅 117, 117の寸法 b, dま、 共に 1. 00mmである（b = c= l . 00mm)。また、絶縁基体 111のうち、リード部 117 , 117の径方向外側に位置してリード部 117, 117を覆う部分 11 In, 111η© ¾]? ( 最小仮想直線 kl上における肉厚） d, eは、共に 0. 435mmである（d=e = 0. 435m m)。従って、このセラミックヒータ 110は、式 a≥0. 15 (b + c)を満たしている。しか も、式 a≤D— (b + c)— 0· 2も満たしている。

[0057] 前述したように、絶縁基体 111と発熱抵抗体 115とでは、室温における熱膨張係数 の差が 0. 6ppm/°C以上であるため、セラミックヒータ 110の製造過程や使用過程に おいて熱応力が掛かることにより、絶縁基体 111と発熱抵抗体 115との界面で両者 間に隙間が生じる等の不具合が起こりやすい。このような不具合は、絶縁基体 111の うちリード咅 117間に挟まれた咅 B分 111mと、リード咅 B117， 117との界面にお いて、特に生じやすい。

[0058] しかし、本実施形態 1では、リード部 117, 117同士の間隙 aを、式 a≥0. 15 (b + c)を満たすように大きくしている。このようにすることにより、製造過程や使用過程で絶 縁基体 111のうちリード部 117， 117間に挟まれた部分 11 lmに掛力、る応力が小さく なる。従って、絶縁基体 111のうちリード部 117， 117間に挟まれた部分 111mと、リ ード部 117, 117との界面において、従来よりも両者間に隙間が生じる等の不具合が 起こりにくくなる。

[0059] また、発熱抵抗体 115と絶縁基体 111との間で隙間が生じる等の不具合は、絶縁 基体 111のうちリード部 117， 117よりも径方向外側に位置してリード部 117, 117を 覆うき分 l l ln， l l lnと、リード咅^ 17, 117との界面におレヽても、起こりやすレ、。この ため、絶縁基体 111のうちリード部 117， 117を覆う部分 l l ln, l l lnの肉厚を十分 に確保して、隙間が生じる等の不具合を抑制する必要がある。

[0060] これに対し、本実施形態 1では、リード部 117, 117同士の間隙 aを、式 a≤D_ (b

+ c) -0. 2を満たすように小さくしている。このようにすることにより、リード部 117， 11 7の外側にそれぞれ 0. 1mm以上（具体的にはそれぞれ 0. 435mm)の肉厚の絶縁 基体 111 (11 In)を確保できる。このため、製造過程や使用過程において、絶縁基 体 111のうちリードき 117， 117を覆う咅 B分 11 In, 11 Inと、リードき 117， 117との界 面に、従来よりも両者間に隙間が生じる等の不具合が起こりにくくなる。

[0061] また、このセラミックヒータ 110の断面において、別途図 5に示すように、最小仮想直 線 klと一方（図中、左側）のリード部 117の周縁 117yとが交わる点のうち中心 g側の 点を A点とし、最小仮想直線 klと他方（図中、右側）のリード部 117の周縁 117yとが 交わる点のうち中心 g側の点を E点とする。また、この断面において、この断面の中心 gを中心とし、この断面の直径 D (3. 3mm)の 2分の 1の直径 DK (1. 65mm)を有す る仮想円 kcを描く。そして、この仮想円 kcと一方（図中、左側）のリード部 117の周縁 117yとが交わる点を B点及び C点とし、この仮想円 kcと他方（図中、右側）のリード部 17の周縁 117yとが交わる点を F点及び G点とする。更に、線分 ABと線分 ACとのな す角をひとし、線分 EFと線分 EGとのなす角を j3とする。本実施形態 1のセラミックヒ ータ 110では、線分 ABと線分 ACとのなす角ひ、及び、線分 EFと線分 EGとのなす 角 βは、共に 160度以上 175度以下（具体的にはそれぞれ 170度）となる。

[0062] 線分 ΑΒと線分 ACとのなす角ひまたは線分 EFと線分 EGとのなす角 /3力 160度 未満である場合、製造過程や使用過程で、絶縁基体 111とリード部 117， 117との界 面のうち、特に A点、 E点付近に応力が集中しやすくなる。このため、 A点、 E点付近 において、絶縁基体 111とリード部 117， 117との界面で両者間に隙間が生じる等の 不具合が起こりやすくなる。一方、角 αまたは角 β 1 175度を超える場合、後述す るように焼成前 (未焼成）の発熱抵抗体 115を射出成形する際、発熱抵抗体 115の 型抜きが困難になるおそれがある。

[0063] これに対し本実施形態 1では、角ひ及び角 /3を 160度以上としているので、 Α点、 E 点付近に応力が集中することを抑制できる。従って、絶縁基体 111とリード部 117， 1 17との界面、特に A点、 E点付近において隙間が生じる等の不具合を、効果的に防 止できる。また、角ひ及び角 /3を 175度以下としているので、後述するように焼成前 の発熱抵抗体 115を射出成形する際に、発熱抵抗体 115の型抜きを確実に行うこと ができる。

[0064] 次に、リード取出部 118a, 118bについて説明する（図 2参照）。リード取出部 118a , 118bは、一対のリード部 117, 117にそれぞれ接続すると共に、径方向外側に延 びて外部に露出している。リード取出部 118a， 118b同士は、軸線 AX方向に見て、 互いに 5mm以上（本実施形態 1では 5mm)の間隙 Kをあけて配設されている。先端 側（図 1、図 2中、下方）に位置する一方のリード取出部 118aは、固定筒 120を介し て主体金具 150に電気的に接続している。一方、基端側（図 1、図 2中、上方）に位置 する他方のリード取出部 118bは、後述するように、リードコイル 153を介して通電端 子 151に電気的に接続してレ、る。

[0065] 前述したように、リード取出部 118a, 118b同士が互いに近くに配置されていると、 このリード取出部 118a, 118b近傍では、導電性セラミックの割合が大きくなるので、 セラミックヒータ 110の製造過程や使用過程で掛カる熱応力が大きくなる。このため、 このリード取出部 118a, 118b近傍で絶縁基体 111と発熱抵抗体 115との界面で両 者間に隙間が生じる等の不具合が起こりやすい。

しかし、本実施形態 1では、上記のように、リード取出部 118a， 118b同士を、互い に 5mm以上の間隙 Kを介して配置しているので、製造過程や使用過程で掛カ、る熱 応力も小さい。従って、絶縁基体 111と発熱抵抗体 115との界面で両者間に隙間が 生じる等の不具合を抑制できる。

[0066] 本実施形態 1のセラミックヒータ 110は、上述したように、絶縁基体 111と発熱抵抗 体 115との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合を抑制できる。具体的には、従 来形態のセラミックヒータでは、その製造過程において、 100個中 2個の製品に、絶 縁基体と発熱抵抗体との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合が見られた。これ に対し、本実施形態 1のセラミックヒータ 110では、その製造過程において、 100個中 いずれの製品にも、絶縁基体と発熱抵抗体との界面で両者間に隙間が生じる等の 不具合が見つからなかった。

[0067] (実施例:!〜 12)

本実施形態 1の効果を検証するために、本発明に係る実施例:!〜 12として、リード 部 117, 117の合計断面積 S1と、発熱部 116の合計断面積 S2をそれぞれ異ならせ て、 12種類のセラミックヒータ 110を製造した。具体的には、表 1に示すように、リード 部 117, 117の合計断面積 S1を、 0. 20Sa、 0. 25Sa、 0. 30Sa、 0. 34Saとした。 また、発熱部 116の合計断面積 S2を、 0. 05Sb、 0. 08Sb、 0. 16Sb、 0. 18Sbとし た。

[0068] 一方、比較例：!〜 4として、リード部 117, 117の合計断面積 S1と、発熱部 116の合 計断面積 S2をそれぞれ異ならせて、 4種類のセラミックヒータ 110を製造した。具体 白勺に ίま、表 1に示すように、リード咅 117, 117の合計断面積 S1を、 0. 40Saまた ίま 0 . 50Saとした。また、発熱咅 の合計断面積 S2を、 0. 05Sbまたは 0. 18Sbにし なお、各々のセラミックヒータ 110の断面積 Sa, Sbは、前述の値と同様で、共に 8. 55mm²とした。また、詳細は後述するが、線分 ABと線分 ACとのなす角 α及び線分 EFと線分 EGとのなす角 βは、前述の値と同様で、それぞれ 170度とした。

[0069] そして、各々のセラミックヒータ 110について、残留応力を測定した。具体的には、 この残留応力は、断面位置における靱性値を JIS R1607 破壊じん性試験方法に 定める手法にて取得し、この取得した靱性値を FEM解析により残留応力値へと換算 し得たものである。

また、各々のセラミックヒータ 110について、通電耐久試験を行った。具体的には、 この通電耐久試験は、室温下において、直流電源をセラミックヒータ 110に接続し、 セラミックヒータ 110の表面温度が 2秒間で 1450°Cに達するように電圧を調整して印 カロ'加熱し、その後、 30秒間の空冷により室温まで冷却する。これを 1サイクルとして 、発熱抵抗体 115が破損するまでのサイクル数を測定した。

更に、各々のセラミックヒータ 110について、 11Vを印加したときの 1000。Cまでの 到達時間を測定した。

[表 1]

その結果、リード部 117， 117の合計断面積 S1を、 0. 20Saまたは 0. 25Saとした 実施例:!〜 6では、残留応力が 118MPa〜： 137MPaと十分に小さ また、通電耐 久試験におレヽて 20000サイクノレ未満では、絶縁基体 111とリードき 117， 117との界 面で、両者間に隙間が生じる等の不具合が起こらなかった。なお、表 1においては、 この通電耐久試験の結果を非常に良好なものと判断し、「◎」と表示した。

また、リード咅 117の合計断面積 S1を、 0. 30Saまたは 0. 34Saとした実施 例 7〜12では、残留応力力 Sl49MPa〜176MPaと比較的小さぐまた、通電耐久試 験においては、 20000サイクノレには達しなレヽものの、 10000サイクノレ未満では、絶 縁基体 111とリード部 117, 117との界面で、両者間に隙間が生じる等の不具合が起 こらな力、つた。なお、表 1においては、この通電耐久試験の結果を比較的良好なもの と判断し、「〇」と表示した。

[0072] 一方、比較例:!〜 4では、残留応力が 255MPa〜274MPaと比較的大きぐまた、 通電耐久試験を行ったときに、 10000サイクルを下回る比較的早い段階（7596サイ クノレ〜 9036サイクノレ）で、絶縁基体 111とリード咅 117との界面で、両者間に 隙間が生じた。なお、表 1においては、この通電耐久試験の結果を良好ではないもの と判断し、「X」と表示した。

これらの結果より、リード咅 117, 117の合計断面積 S1を、 S1≤0. 34Saとすること により、更に好ましくは、 S1≤0. 25Saとすることにより、通電耐久性試験において、 絶縁基体 111とリード部 117, 117との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合を 効果的に抑制できることが判る。

[0073] 1000°Cまでの到達時間については、発熱部 116の合計断面積 S2を、 0. 05Sbま たは 0. 08Sbとした実施例 1, 2, 5, 7, 9及び 10では、到達時間が 1. 80s以内と非 常に短かった。なお、表 1においては、この到達時間の結果を非常に良好なものと判 断し、「◎」と表示した。

また、発熱部 116の合計断面積 S2を、 0. 16Sbとした実施例 3及び 11では、到達 時間が 1. 80sを超えるものの、 2. 00s以内と比較的短かった。なお、表 1においては 、この到達時間の結果を比較的良好なものと判断し、「〇」と表示した。

[0074] 一方、発熱部 116の合計断面積 S2を、 0. 18Sbとした実施例 4, 6, 8及び 12では 、到達時間が 2. 10s以上と比較的長かった。なお、表 1においては、この到達時間の 結果を許容できる良好なものと判断し、「△」と表示した。

これらの結果より、発熱部 116の合計断面積 S2を、 S2≤0. 16Sbとすることにより、 更に好ましくは、 S2≤0. 08Sbとすることにより、 1000°Cまでの到達時間カ十分に 短くできること力 S半 IJる。なお、通電耐久試験の評価が「X」であった各比較例 1〜4に ついては、 1000°C到達時間の測定を行っていない。

[0075] (実施例 13〜23)

更に本実施形態 1の効果を検証するために、本発明に係る実施例 13〜23として、 リード咅 117の合計断面積 S1を 0. 15Sa〜0. 34Saの範囲で異ならせると共 に、線分 ABと線分 ACとのなす角ひ及び線分 EFと線分 EGとのなす角 βを異ならせ て、 11種類のセラミックヒータ 110を製造した。具体的には、表 2に示すように、リード 部 117, 117の合計断面積 S1を、 0. 15Sa、 0. 25Sa、 0. 30Sa、 0. 34Sa (なお、 S aは前述の値と同様で 8. 55mm² )とした。また、角ひ及び角 /3を、 140度、 150度、 160度、 170度、 175度とした。

[0076] 一方、比較例 5〜8として、リード部 117， 117の合計断面積 S1を異ならせると共に 、線分 ABと線分 ACとのなす角ひ及び線分 EFと線分 EGとのなす角 /3を異ならせて 、 4種類のセラミックヒータ 110を製造した。具体的には、表 2に示すように、リード部 1 17, 117の合計断面積 S1を、 0. 10Sa、 0. 40Sa、 0. 50Saとした。また、角 α及び 角 βを、 140度、 160度、 170度とした。

なお、各々のセラミックヒータ 110のリード部 117, 117同士の間隙 aは 1 · Ommとし そして、各々のセラミックヒータ 110について、前述の通電耐久試験を、絶縁基体 1 11とリード部 117, 117との界面で両者間に隙間が生じるまで行い、その回数を測定 した。

[0077] [表 2]

通電耐久

断 [fi積 Si 角な (度） (cycle) 通電耐久比

実施例 13 170 55128 1.00 実施例 14 0. 25Sa 140 16536 0.59 実施例 15 0.25Sa 170 28056 1.00 実施例 16 0. 30Sa 140 13489 0.69

fil

実施例 17 0. 30Sa 160 16049 0.82 実施例 18 0. 30Sa 170 19520 1.00 実施例 19 0. 34Sa 140 12280 0.70

実施例 20 0. 34Sa 150 13300 0.76 実施例 21 0. 34Sa 160 14026 0.80 実施例 22 0. 34Sa 170 17503 1.00

実施例 23 0. 34Sa 175 19087 1.09 比較例 5 0. 40Sa 140 7129 0.75

比較例 6 0.50Sa 160 7801 0.82 比較例 7 0.50Sa 170 9563 1.00

前述の表 1の通電耐久試験においては、角ひ及び角 βをそれぞれ 170度としてい た力 断面積 S1を 0· 20Sa〜0. 34Saとした各実施例 1〜： 12では、いずれも通電耐 久性が良好であった。

同様に、この表 2における通電耐久試験においても、角 α及び角 βをそれぞれ 17 0度とした実施 f列 13, 15, 18及び 22では、断面積 S1を 0. 15Sa〜0. 34Saの範囲 で変更しているが（具体的には、実施例 13では S1 = 0. 15Sa、実施例 15では SI = 0. 25Sa、実施 ί列 18で ίま SI =0. 30Sa、実施 ί列 22で ίま SI =0. 34Sa)、レヽずれも 通電耐久性が良好であった。具体的には、通電耐久試験のサイクル数は、実施例 1 3で ίま 55128サイクノレ、実施 ί列 15で ίま 28056サイクノレ、実施 ί列 18で ίま 19520サイク ノレ、実施 ί到 22で ίま 17503サイクノレであった。

[0079] なお、実施例 13がとりわけ良好な結果を示していることは、断面積 S1がこの 4サン プル中、最も小さく残留応力が最も小さいためであると推測される。また、発熱抵抗体 115の成形において容易に作成し得る範囲内で、角ひ及び角 /3の角度をそれぞれ 175度と大きくした実施例 23では、通電耐久試験のサイクル数が 19087と、同じ断 面積 S1を有する実施例 22に比して、更に良好な結果が得られた。

[0080] ここで、前述の表 1における通電耐久試験の結果を評価基準、即ち、角ひ及び角 βがそれぞれ 170度である場合を基準とする。そして、それぞれ同一の断面積 S1を 有するサンプルにおいて、角ひ及び角 /3の角度が 170度の場合に対し通電耐久性 力 Sどの程度であつたかを示したもの力 S、表 2中の「通電耐久比」である。

この通電耐久比によると、角ひ及び角 /3をそれぞれ 160度とした実施例 17及び 21 では、基準（170度のもの）に対して 8割程度の通電耐久性を保持していた。これに 対し、角 _α及び角 βをそれぞれ 140度とした実施例 14, 16及び 19、並びに、角 α 及び角 βをそれぞれ 150度とした実施例 20では、基準に対して大幅に通電耐久性 が低下してしまっている。このことから、角 _α及び角 βは成形上問題のない範囲で大 きくすることが好ましいが、その下限値は通電耐久性の観点から 160度以上であると 良いことが確認される。

なお、断面積 S1が 0. 25Sa、角 _α及び角 βがそれぞれ 140度である実施例 14が 、実施例 16及び 19に比較して通電耐久比の低下度合いが著しいのは、この角 α及 び角 βが通電耐久性に与える影響度が断面積 SIの小さいものに対してより顕著で ある傾向を示すものである。

[0081] 断面積 S1が 0. 34Saを超えた比較例 6, 7及び 8についても同様の試験を行ったと ころ、類似の傾向が確認された。角ひ及び角 βをそれぞれ 140度とした比較例 6の、 比較例 8に対する低下度合いが少ないが、これは、角ひ及び角 βの角度が通電耐 久性に与える影響が断面積 S1が大きい、具体的には 0. 34Saを超える場合にはさ ほど重要ではなレ、、すなわち、断面積 S1が 0. 34Sa以下である場合に重要であるこ とを示すものに他ならないものである。 [0082] これらの結果から、リード部 117, 117の合計断面積 S1を、 S1≤0. 34Saとするこ とにより、更に好ましくは、 S1≤0. 25Saとすることにより、通電耐久性試験において 、絶縁基体 111とリード部 117, 117との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合を 効果的に抑制できることが判る。

また、角ひ及び角 βを 160度以上 175度以下とすることにより、通電耐久性試験に おいて、絶縁基体 111とリード部 117, 117との界面で両者間に隙間が生じる等の不 具合を効果的に抑制できることが判る。

[0083] (実施例 24〜32)

更に本実施形態 1の効果を検証するために、本発明に係る実施例 24〜 32として、 リード部 117, 117の合計断面積 S1を異ならせると共に、リード部 117， 117同士の 間隙 a及び各リード部 117， 117の幅方向（並び方向）の寸法 b， cを異ならせて、 9種 類のセラミックヒータ 110を製造した。具体的には、表 3に示すように、リード部 117, 1 17の合計断面積 S1を、 0. 30Saまたは 0. 34Saとした。また、リード咅 117, 117同 士の間隙 aを、 0. 15mm, 0. 20mm, 0. 29mm, 0. 70mm, 1. 00mm, 1. 20m m、 1. 25mm, 1. 50mmとし、各リード部 117, 117の幅方向の寸法 b, cを、 0. 82 111111 0 + (：で1. 64mm)、または、 0. 94111111 0 + 0で1. 88mm)とした。

[0084] そして、 各々のセラミックヒータ 110について、前述の方法により、残留応力を測定 し、また、通電耐久試験を行った。

また、各々のセラミックヒータ 110について、抗折強度を測定した。具体的には、こ の抗折強度は、 JIS R1601に準拠した次の抗折強度測定方法を実施した。各セラミ ックヒータ 110単体をセラミックヒータ 110の軸線 AX方向中央を跨ぐ形で支持し (スパ ン間 12mm)、クロスヘッド移動速度を 0. 5mm/minとして、セラミックヒータ 110の 前記中央に荷重を付加した。

[0085] [表 3]

[0086] その結果、リード部 117, 117の合計断面積 S 1を 0. 30Saとした実施例 24〜26の うち、 a≥0. 15 (b + c)を満たす（表 3中に「〇」で示す）実施例 25及ぴ 26については 、有効に残留応力の低減効果が得られた。また、断面積 S 1が他の実施例にも比較し て小さいため、 19503サイクノレ、 35562サイクルと良好な通電耐久性を得ることがで きた。

一方、距離 aを 0. 20mmとした実施例 24では、セラミックヒータとしての完成品では 問題なかったものの、発熱抵抗体 1 15を射出成形により作製する際に発生するバリ が短絡の原因となったり、このバリを取り除くための除去工程において精密な加工が 要求されることから製造歩留まりが低下するという問題も生じ得る。

[0087] また、 a≤D— (b + c) _ 0. 2を満たす (表 3中に「〇」で示す）実施例 24及び 25に ついては、抗折強度が 1005MPa、 986MPaと良好な結果を示した。

一方、距離 aを 1. 5mmとした実施例 26では、残留応力の低減による高い通電耐 久性を得られるものの、抗折強度は 800MPa以下の 692MPaに留まる結果であった 。この通電耐久性と抗折強度とはトレードオフの関係にあり、実施例 25では共に高い 性能を実現している。 [0088] 次いで、断面積 SIを 0· 34Saとした実施例 27〜32について説明する。これらの実 施例も断面積 S1を 0. 30Saとした実施例 24〜26と同様の傾向を示している。具体 的には、 a≥0. 15 (b + c)を満たしていない実施例 27及び 28については、その他の 実施例に比較して残留応力が高ぐ通電耐久性が比較的低い結果となっているもの の、高い抗折強度が得られている。

逆に、 a≤D_ (b + c) -0. 2を満たしていない実施例 32では、残留応力の低減が 実現でき、断面積 S1が比較的大きい割に優れた通電耐久性を得られているが、抗 折強度の面では前述同様に 800MPa以下の 756MPaに留まっている。実施例 29 〜31については、通電耐久性、抗折強度、共に高い性能を実現している。

[0089] (実施例 33〜35)

更に本実施形態 1の効果を検証するために、本発明に係る実施例 33〜 35として、 発熱抵抗体 115の軸線 AX方向の全長 Lを異ならせて、 3種類のセラミックヒータ 110 を製造した。具体的には、表 4に示すように、リード部 117, 117の合計断面積 S1を 0 . 34Sa (Sa = 8. 55mm² )として、発熱抵抗体 115の軸線 AX方向の全長 Lを、 25m m、 30mm、 40mmとし 7こ。

一方、比較例 8〜： 10として、発熱抵抗体 115の軸線 AX方向の全長 Lを異ならせて 、 3種類のセラミックヒータ 110を製造した。具体的には、表 4に示すように、リード部 1 17, 117の合計断面積 S1を 0. 40Sa (Sa = 8. 55mm² )として、発熱抵抗体 115の 軸線 AX方向の全長 Lを、 25mm、 30mm, 40mmとした。

なお、各々のセラミックヒータ 110のリード部 117, 117同士の間隙 aは 1 · 0mmとし た。

そして、 各々のセラミックヒータ 110について、前述の方法により、残留応力の測定 と通電耐久試験を行った。なお、比較例 8〜： 10については、残留応力の測定のみ行 つた。

[0090] [表 4] 残留応力 通電耐久

断面積 S1 全長 L( mm)

( Pa) (cycle)

実施例 33 0. 34Sa 25 140 20069 実施例 34 0. 34Sa 30 150 19865 実施例 35 0. 34Sa 40 170 18634 比較例 8 0. 40Sa 25 170 ― 比較例 9 0. 40Sa 30 190 ― 比較例 10 0. 40Sa 40 255 ―

[0091] その結果、実施例 33〜35のいずれにおいても、高い通電耐久性を有していた。

実施例 33と比較例 8は、共に全長 L= 25mmである力 S、両者を比較すると、断面積 S1を 0· 34Saとした実施例 33は、断面積 S1を 0. 40Saとした比較例 8に対して、残 留応力の低減が認められる。従って、実施例 33は、比較例 8に対して通電耐久性が 向上しているものと推測できる。

同様に、実施例 34と比較例 9は、共に全長 L = 30mmである力 両者を比較すると 、断面積 S1を 0. 34Saとした実施例 34は、断面積 S1を 0. 40Saとした比較例 9に対 して、残留応力の低減が認められる。従って、実施例 34は、比較例 9に対して通電耐 久性が向上しているものと推測できる。

また同様に、実施例 35と比較例 10は、共に全長 L= 40mmである力 S、両者を比較 すると、断面積 S1を 0. 34Saとした実施列 35は、断面積 S1を 0. 40Saとした]:匕 列 10に対して、残留応力の低減が認められる。従って、実施例 35は、比較例 10に対し て通電耐久性が向上しているものと推測できる。

[0092] また、実施例 33〜35同士、及び、比較例 8〜： 10同士で比較すると、全長 Lが大きく なるほど、残留応力が大きくなることが認められる。

比較例 8〜： 10のうち、発熱抵抗体 115の全長 Lが短い（具体的には 25mm)比較例 8では、断面積 S1が 0. 34Saを超えるほど大きレ、（具体的には 0. 40Sa)にも拘わら ず、残留応力がある程度低減されている。これに対し、発熱抵抗体 115の全長 Lが長 レ、（具体的には 30mm以上）の比較例 9, 10では、残留応力が大きい。従って、断面 積 S1を小さくするという本発明は、発熱抵抗体 115の軸線 AX方向の全長 Lが 30m m以上であるものに適用することで、より顕著にその効果を得ることができる。

[0093] (実施例 36〜38)

更に本実施形態 1の効果を検証するために、本発明に係る実施例 36〜38として、 リード取出部 118a， 118b同士の軸線 AX方向の間隙 Kを異ならせて、 3種類のセラ ミックヒータ 110を製造した。具体白勺 (こ ίま、表 5(こ示すよう ίこ、リード咅 117の合 計断面積 S1を 0. 34Sa (Sa = 8. 55mm² )として、リード取出部 118a, 118b同士の 間隙 Kを、 3. Omm、 5. Omm, 8. Ommとした。

なお、各々のセラミックヒータ 110のリード部 117， 117同士の間隙 aは 1. Ommとし た。

そして、 各々のセラミックヒータ 110について、前述の方法により残留応力を測定し た。

[0094] [表 5]

その結果、リード取出部 118a， 118b同士の間隙 Kを 5. Ommとした実施例 37では 、残留応力が 170MPa、間隙 Kを 8. Ommとした実施例 38では、残留応力が 150M Paと十分に小さかった。なお、表 5においては、この残留応力の結果を非常に良好 なものと判断して、「◎」と表示した。

また、間隙 Kを 3. Ommとした実施例 36では、残留応力力 Sl 98MPaと実施例 37, 3 8よりもやや大きかった。なお、表 5においては、この残留応力の結果を比較的良好 なものと判断して、「〇」と表示した。

これらの結果から、リード取出部 118a, 118b同士の間隙 Kを 5mm以上とすること により、残留応力が小さくなることが判る。従って、製造時や使用時に、絶縁基体 111 とリード部 117, 117との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合を効果的に抑制 できると考えられる。

[0096] (実施例 39〜42)

更に本実施形態 1の効果を検証するために、本発明に係る実施例 39〜42として、 発熱抵抗体 115に含まれる窒化珪素粒子の平均粒径（以下、単に窒化珪素粒径とも 言う）を異ならせて、 4種類のセラミックヒータ 110を製造した。具体的には、表 6に示 すように、リード咅 (U 17, 117の合計断面積 S 1を 0. 34Sa (Sa = 8. 55mm² )として、 窒ィ匕连素粒径を 0. 3 μ m、 0. 5 m、 0. 8 μ m、 1. 0 μ mとした。

なお、各々のセラミックヒータ 110のリード部 117, 117同士の間隙 aは 1. Ommとし た。

そして、 各々のセラミックヒータ 110について、前述の方法により残留応力を測定し

、また、抗折強度を測定した。

[0097] [表 6]

その結果、窒化珪素粒径を 0. 5 111〜1 111とした実施例40〜42では、残留応力 が 136〜； 153MPaと十分に小さかった。なお、表 6においては、この残留応力の結果 を非常に良好なものと判断し、「◎」と表示した。

また、窒化珪素粒径を 0. 3 z mとした実施例 39では、残留応力が 215MPaと実施 例 40〜42よりもやや大きかった。なお、表 6においては、この残留応力の結果を比較 的良好なものと判断し、「〇」と表示した。

これらの結果から、窒化珪素粒径を 0· 5 μ m〜l / mとすることにより、残留応力が 小さくなることが判る。従って、製造時や使用時に、絶縁基体 111とリード部 117， 11 7との界面で両者間に隙間が生じる等の不具合を効果的に抑制できると考えられる。

[0099] また、窒化珪素粒径を 0. 3 μ m〜0. 8 μ mとした実施例 39〜41では、抗折強度が 1173MPa〜1243MPaと十分に高力、つた。なお、表 6においては、この抗折強度の 結果を非常に良好なものと判断し、「◎」と表示した。

また、窒化珪素粒径を l x mとした実施例 42では、抗折強度が 735MPaと実施例 3 9〜41よりもやや小さかった。なお、表 6においては、この抗折強度の結果を比較的 良好な結果と判断し、「〇」と表示した。

これらの結果から、窒化珪素粒径を 0. 3 x m〜0. 8 x mとすることにより、抗折強度 力 S小さくなることが判る。

また、前述の残留応力の結果と合わせて考えると、窒化珪素粒径を 0. 5 μ ΐη〜0. 8 / mとすることにより、残留応力及び抗折強度が共に良好なセラミックヒータ 110と なることが半 IJる。

[0100] 次に、グロ一プラグ 100のその他の部分について説明する（図 1参照）。セラミックヒ ータ 110の外周には、筒状の固定筒 120が装着され、ロウ材により固着されている。 そして、この固定筒 120は、主体金具 150の貫通孔 150hに挿入されて、ロウ材により 固着されている。

[0101] 筒状の主体金具 150には、棒状の通電端子 151が挿通されている。この通電端子 151の先端咅 B151sと、上述のセラミックヒータ 110の基端咅 Bl lOkとは、リードコィノレ 1 53を介して、電気的に接続されている。具体的には、リードコイル 153が、通電端子 151の先端部 151に卷き付レ、た状態で溶接されると共に、セラミックヒータ 110の基 端部 110kに巻き付き、この基端部 110kに設けられたリード取出部 118b (図 2参照） に接触した状態で、溶接されている。一方、通電端子 151の基端側部分は、主体金 具 150内を通って主体金具 150の基端部 150kから基端側（図中上側）に突出して いる。この突出した部分の外周には雄ネジが螺刻されて、雄ねじ部 151ηを形成して いる。

[0102] 主体金具 150の基端部 150kは、グロ一プラグ 100をディーゼルエンジンに取り付 けるに際して、トルクレンチ等の工具を係合させるための六角断面形状の工具係合 部 150rとされている。また、そのすぐ先端側には、取付用ねじ部 150tが形成されて いる。また、主体金具 150の基端部 150kには、貫通孔 150hに座ぐり部 150zが形成 され、ここに通電端子 151が揷通したゴム製の Oリング 161とナイロン製の絶縁ブッシ ュ 163とがはめ込まれている。そして更にその基端側には、この絶縁ブッシュ 163の 脱落を防止するための押さえリング 165が装着されている。この押さえリング 165は、 その外周に加締めることにより通電端子 151に固定されている。また、通電端子 151 の押さえリング 165に対応する部分は、加締め結合力を高めるため、その外周面に口 一レット加工が施されたローレット部 151rとされている。押さえリング 165の基端側に は、ナット 167が螺合されている。このナット 167は、図示しない通電用のケーブルを 通電端子 151に固定するためのものである。

[0103] このようなグロ一プラグ 100は、主体金具 150の取付用ねじ部 150tを利用して、図 示しないディーゼルエンジンのシリンダヘッドに形成した取付孔に取り付けられる。こ れにより、セラミックヒータ 110の先端部 110s側力 エンジンの燃焼室内に配置され る。この状態で、通電端子 151に車載のバッテリを電源として電圧を印加すると、通 電端子 151力ら、リードコィノレ 153、一方のリード取出咅 B118b、一方のリード咅 117、 発熱部 116、他方のリード部 117、他方のリード取出部 118a及び主体金具 150を通 じて電流が流れる。これにより、発熱部 116が存在するセラミックヒータ 110の先端部 110sが急速に昇温する。セラミックヒータ 110の先端側が所定の温度まで加熱され た状態において、図示しない燃料噴霧装置のノズル力 燃料を噴霧することで、燃料 の着火が補助され、燃料の燃焼により、ディーゼルエンジンが始動する。

[0104] 上述したセラミックヒータ 110及びグロ一プラグ 100は、公知の手法により製造する こと力 Sできる。

セラミックヒータ 110は、次のようにして製造する。即ち、窒化珪素原料粉末 88質量 部に、焼結助剤として Yb O 粉末 10質量部及び Si〇 粉末 2質量部を配合して、絶

2 3 2

縁成分用原料とする。この絶縁成分用原料 40質量％と導電性セラミックである WC粉 末 60質量％とを 72時間湿式混合した後、乾燥させ、混合粉末を得る。その後、この 混合粉末とバインダとを混練機に投入し、 4時間混練する。次に、得られた混練物を 裁断してペレット状とする。次に、発熱抵抗体 1 15に対応した U字形状のキヤビティを 有する射出成形用金型に対して、射出成形機により上記のペレット状とした混練物を 射出し、導電性セラミックからなる未焼成発熱抵抗体を得る。

[0105] この際、前述したリード部 1 17， 1 17の断面における線分 ABと線分 ACとのなす角 ひまたは線分 EFと線分 EGとのなす角 β (図 5参照）が、 175度を超える場合、発熱 抵抗体 1 15の型抜きが困難になるおそれがある。しかし、本実施形態 1では、角ひ及 び角 /3を 175度以下（具体的には 170度）としているので、発熱抵抗体 1 15の型抜き を確実に行うことができる。

[0106] また一方で、窒化珪素原料粉末 86質量部に、焼結助剤として Yb O 粉末 1 1質量

2 3

部、 SiO 粉末 3質量部及び MoSi2粉末 5質量部を配合し、 40時間湿式混合したも

2

のをスプレードライヤ法によって造粒し、この造粒物を圧粉した 2個の半割型を用意 する。なお、この 2個の半割型は、完成後の絶縁基体 1 1 1を、その軸線 AXと略平行 な断面により 2分割したときの、その各分割部に対応する形状に形成されており、各 々その分割面に相当する部分に、上記未焼成発熱抵抗体に対応した形状の凹部が 形成されている。そして、この凹部に未焼成発熱抵抗体を収容し、 2個の半割型を型 合わせすると共に、その状態で加圧して一体化し、未焼成のセラミックヒータを得る。

[0107] 次に、この未焼成のセラミックヒータを窒素雰囲気下、 600°Cで仮焼して、射出成形 による未焼成発熱抵抗体、絶縁基体となる未焼成体からバインダ等を除去し、仮焼 体を得る。その後、この仮焼体を黒鉛製の加圧用ダイスにセットし、窒素雰囲気下、 2 9. 4MPaで加圧しながら 1800°Cで 1. 5時間ホットプレス焼成し、焼成体を得る。そ して、焼成体の表面（外面）にセンタレス研磨加工を施せば、セラミックヒータ 1 10が 完成する。

[0108] グロ一プラグ 100は、次のようにして製造する。即ち、まず、上記のセラミックヒータ 1 10と通電端子 151とをリードコイル 153を介して接続する。また、セラミックヒータ 1 10 に固定筒 120を装着して、ロウ材により両者を固着する。その後、主体金具 150を用 意し、主体金具 150貫通孔 105h内にセラミックヒータ 1 10、通電端子 151及び固定 筒 110を挿入し、主体金具 150と固定筒 120とをロウ材により固着する。その後は、 主体金具 150の基端部 150kに形成された座ぐり部 150zに、〇リング 161をはめ込 み、更に絶縁ブッシュ 163をはめ込む。そして更に、押さえリング 165を加締めて装 着する。また、ナット 167を所定位置に固定すれば、グロ一プラグ 100が完成する。

[0109] (実施形態 2)

次いで、第 2の実施の形態について説明する。なお、上記実施形態 1と同様な部分 の説明は、省略または簡略化する。本実施形態 2のセラミックヒータ 210及びグロ一 プラグ 200では、絶縁基体 211に坦設された一対のリード部 217， 217の配置形態 力 上記実施形態 1のセラミックヒータ 110及びグロ一プラグ 100と異なる。それ以外 は、上記実施形態 1と同様であるので、同一の符号を付して、その説明を省略または 簡略化する。

[0110] 図 6にセラミックヒータ 210の断面（実施形態 1の図 4に相当する断面）を示す。本実 施形態 2においても、リード部 217, 217は、概略楕円形状であり、絶縁基体 211の 中心 gを含む直線 tlに対して互いに対向する対称形をなす。

セラミックヒータ 210の断面において、この断面の中心 gを通る仮想直線のうち、この 仮想直線に沿って測った一対のリード部 217， 217同士の間隙が最小となる線分を 含む仮想直線を最小仮想直線 klとする。そして、この最小仮想直線 kl上における、 一対のリード部 217, 217同士の間隙を a、一対のリード部 217, 217のそれぞれの 寸法を b, cとする。そうすると、この間隙 a (絶縁基体 211のうちリード部 217, 217に 挟まれた部分 211mの最小厚み）は、 1. 1mmである（a= l . 1mm)。また、各リード 部 217, 217の寸法 b, cは、共に 1. 0mmである（b = c= 1. 0mm)。また、絶縁基体 211のうち、リード部 217， 217の径方向外側に位置しリード部 217， 217を覆う部分 211η, 211ηの肉厚（最小仮想直線 kl上における肉厚） d， eは、共に 0. 1mmである (d= e = 0. 1mm)。従って、このセラミックヒータ 210も、式 a≥0. 15 (b + c)を満た してレ、る。し力、も、式 a≤D— (b + c) - 0. 2も満たしている。

[0111] このように本実施形態 2でも、リード部 217, 217同士の間隙 aを、式 a≥0. 15 (b

+ c)を満たすように大きくしているので、製造過程や使用過程で絶縁基体 211のうち リード部 217, 217間に挟まれた部分 211mに掛力^)応力が小さくなる。従って、絶縁 基体 211のうちリード咅 217, 217間に挟まれた咅分 211mと、リード咅 217, 217と の界面において、従来よりも両者間に隙間が生じる等の不具合が起こりにくくなる。

[0112] 更に、リード部 217, 217同士の間隙 aを、式 a≤D— (b + c)— 0· 2を満たすよう に小さくしてレ、るので、リード部 217, 217の外側にそれぞれ 0. 1mm以上（本実施形 態 2ではそれぞれ 0. 1mm)の肉厚の絶縁基体 211 (21 In)を確保できる。このため 、製造過程や使用過程において、絶縁基体 211のうちリード部 217, 217を覆う部分 211η, 211ηと、リード部 217, 217との界面に、従来よりも両者間に隙間が生じる等 の不具合が起こりにくくなる。

その他、上記実施形態 1と同様な部分は、上記実施形態 1と同様な作用効果を奏 する。

[0113] 以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態

1 , 2に限定されるものではなぐその要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用で きることはいうまでもない。

Claims

請求の範囲

[1] 軸線方向に延びる形態をなし、通電により自身の先端部が発熱するセラミックヒータ であって、

絶縁性のセラミックからなり、前記軸線方向に延びる形態をなす絶縁基体と、 導電性のセラミックからなり、前記絶縁基体に坦設されてなる発熱抵抗体と、 を備え、

前記発熱抵抗体は、

前記絶縁基体の先端部に坦設され、基端側から先端側に延び、方向転換した後 、再び基端側に延びる形態をなし、通電により発熱する発熱部と、

この発熱部の基端にそれぞれ接続し、前記軸線方向の基端側に延びる形態をな す一対のリード部と、

この一対のリード部にそれぞれ接続すると共に、径方向外側に延びて外部に露 出してなる一対のリード取出部と、を含み、

前記軸線方向に直交する前記セラミックヒータの断面のうち、前記リード部が存在 する任意の断面において、

前記セラミックヒータの断面積を Saとし、

一対の前記リード部の断面積の合計を S1としたときに、

式 S1≤0. 34Saを満たしてなる

セラミックヒータ。

[2] 請求項 1に記載のセラミックヒータであって、

式 S1≤0. 25Saを満たしてなる

セラミックヒータ。

[3] 請求項 1または請求項 2に記載のセラミックヒータであって、

更に、式 S1≥0. 15Saを満たしてなる

セラミックヒータ。

[4] 請求項 1〜請求項 3にいずれかに記載のセラミックヒータであって、

前記軸線方向に直交する前記セラミックヒータの断面のうち、前記発熱部が存在す る少なくともレ、ずれかの断面にぉレヽて、 前記セラミックヒータの断面積を Sbとし、

前記発熱部の断面積を S2としたときに、

式 S2≤0. 16Sbを満たしてなる

セラミックヒータ。

[5] 請求項 4に記載のセラミックヒータであって、

更に、式 S2≤0. 08Sbを満たしてなる

セラミックヒータ。

[6] 請求項 1〜請求項 5のいずれか一項に記載のセラミックヒータであって、

前記軸線方向に直交する前記セラミックヒータの断面が円状、楕円状または長円状 を有する形態をなし、

前記断面のうち、前記リード部が存在する任意の断面において、

この断面の中心を通る仮想直線のうち、この仮想直線に沿って測った一対の前記 リード部同士の間隙が最小となる線分を含む仮想直線を最小仮想直線として、 この最小仮想直線と一方の前記リード部の周縁とが交わる点のうち前記中心側の 点、を A点、とし、

この最小仮想直線と他方の前記リード部の周縁とが交わる点のうち前記中心側の 点を E点とし、

この断面の中心を中心とし、この断面の長径の 2分の 1の直径を有する仮想円を 描いて、

この仮想円と一方の前記リード部の周縁とが交わる点を B点及び C点とし、 この仮想円と他方の前記リード部の周縁とが交わる点を F点及び G点としたときに 線分 ABと線分 ACとのなす角ひ及び線分 EFと線分 EGとのなす角 /3力 共に 16 0度以上 175度以下である

セラミックヒータ。

[7] 請求項 1〜請求項 6にいずれか一項に記載のセラミックヒータであって、

前記発熱抵抗体の前記軸線方向の全長 Lが、 3 Omm以上である

セラミックヒータ。 請求項 1〜請求項 7のいずれか一項に記載のセラミックヒータであって、

一対の前記リード取出部同士は、前記軸線方向について、互いに 5mm以上の間 隙 Kを介して配置されてなる

セラミックヒータ。

請求項 1〜請求項 8のいずれか一項に記載のセラミックヒータであって、

前記絶縁基体は、窒化珪素質焼結体からなり、

前記発熱抵抗体は、窒化珪素一炭化タングステン複合焼結体力 なる

セラミックヒータ。

請求項 9に記載のセラミックヒータであって、

前記発熱抵抗体に含まれる窒化珪素粒子の平均粒径が、 0. 5 111以上0. 8 z m 以下である

セラミックヒータ。

請求項 1〜請求項 10のいずれか一項に記載のセラミックヒータであって、

前記軸線方向に直交する前記セラミックヒータの断面のうち、前記リード部が存在 する任意の断面において、

この断面の中心を通る仮想直線のうち、この仮想直線に沿って測った一対の前記リ ード部同士の間隙 aが最小となる線分を含む仮想直線を最小仮想直線とし、

この最小仮想直線上における一対の前記リード部のそれぞれの寸法を b, cとしたと きに、

式 a 0. 15 (b + c)を満たしてなる

セラミックヒータ。

請求項 1〜請求項 10のいずれか一項に記載のセラミックヒータであって、

前記軸線方向に直交する前記セラミックヒータの断面が円状を有する形態をなし、 前記断面のうち、前記リード部が存在する任意の断面において、

この断面の直径を D (mm)とし、

この断面の中心を通る仮想直線のうち、この仮想直線に沿って測った一対の前記リ ード部同士の間隙 a (mm)が最小となる線分を含む仮想直線を最小仮想直線とし、 この最小仮想直線上における一対の前記リード部のそれぞれの寸法を b (mm)， c ( mm)としたときに、

2≤D≤10を満たし、かつ、

式 a≤D—(b + c)—0. 2を満たしてなる

セラミックヒータ。

請求項 12に記載のセラミックヒータであって、

更に、式 a≥0. 15 (b + c)を満たしてなる

セラミックヒータ。

請求項 1〜請求項 13のいずれか一項に記載のセラミックヒータを備えるグロ