WO2016080106A1 - セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法及びセラミックスヒータ型グロープラグ - Google Patents

セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法及びセラミックスヒータ型グロープラグ Download PDF

Info

Publication number
WO2016080106A1
WO2016080106A1 PCT/JP2015/078604 JP2015078604W WO2016080106A1 WO 2016080106 A1 WO2016080106 A1 WO 2016080106A1 JP 2015078604 W JP2015078604 W JP 2015078604W WO 2016080106 A1 WO2016080106 A1 WO 2016080106A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ceramic heater
outer cylinder
metallized layer
glow plug
lead wire
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/078604
Other languages
English (en)
French (fr)
Original Assignee
ボッシュ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ボッシュ株式会社 filed Critical ボッシュ株式会社
Priority to JP2016560111A priority Critical patent/JP6270185B2/ja
Priority to US15/528,356 priority patent/US20170321900A1/en
Priority to EP15862078.1A priority patent/EP3222917A4/en
Publication of WO2016080106A1 publication Critical patent/WO2016080106A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001Glowing plugs for internal-combustion engines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016Brazing of electronic components
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/008Soldering within a furnace
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/08Auxiliary devices therefor
    • B23K3/087Soldering or brazing jigs, fixtures or clamping means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/023Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
    • C04B37/026Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12Metallic interlayers
    • C04B2237/125Metallic interlayers based on noble metals, e.g. silver
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40Metallic
    • C04B2237/405Iron metal group, e.g. Co or Ni
    • C04B2237/406Iron, e.g. steel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/76Forming laminates or joined articles comprising at least one member in the form other than a sheet or disc, e.g. two tubes or a tube and a sheet or disc
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001Glowing plugs for internal-combustion engines
    • F23Q2007/004Manufacturing or assembling methods

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a ceramic heater type glow plug used as a starting aid for a diesel engine and a ceramic heater type glow plug.
  • a ceramic heater type glow plug used to assist starting of a diesel engine is known.
  • the ceramic heater type glow plug includes a ceramic heater having a heat generating portion and a metal outer cylinder that holds one end of the ceramic heater in a state where the heat generating portion protrudes to the outside.
  • one end side of the outer cylinder is inserted and fixed in a housing which is an attachment fitting to a cylinder head of an engine (see, for example, Patent Document 1).
  • a lead wire for supplying a current to the ceramic heater is connected to the ceramic heater.
  • the ceramic heater and the lead wire are connected by forming a protruding portion at one end of the ceramic heater, fitting the end portion of the lead wire having a cup shape into the protruding portion, and brazing (for example, Patent Document 2).
  • the present invention has been made in view of the above problems, and can provide a method for manufacturing a ceramic heater type glow plug and a ceramic heater type glow that can simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost.
  • the purpose is to provide a plug.
  • the present invention provides a ceramic heater, a metal outer cylinder that holds the ceramic heater at one end and is fixed by being inserted into a metal housing at the other end, and the ceramic heater.
  • a ceramic heater type globe lug comprising: a lead wire connected and energized to the ceramic heater, the step of forming a metallized layer in a region of the ceramic heater connected to the lead wire; The step of press-fitting at least the metallized layer of the heater into a connection fitting for connecting the ceramic heater and the lead wire, and the ceramic heater and the connection fitting at a temperature at which the material forming the metallization layer is in a semi-molten state Heating the connection fitting and the metallized layer And performing bonding by mass transfer in the solid layers, characterized by having a.
  • the outer cylinder and the second metallized layer are bonded simultaneously with the connection metal fitting and the metallized layer.
  • the second metallized layer is press-fitted into the outer cylinder after the metallized layer is press-fitted into the connection fitting.
  • the metallized layer and the second metallized layer are preferably formed of a silver paste containing 30% or less of copper and 10% or less of titanium with respect to the total weight of each metallized layer.
  • the connecting metal fitting and the metallized layer are joined, and the outer cylinder and the second metallized layer are joined, and then the outer cylinder is crimped to fix the lead wire to the outer cylinder.
  • the surface of the lead wire facing the caulking portion of the outer cylinder is knurled.
  • the joining is performed by heating in a vacuum or a non-oxidizing atmosphere.
  • the present invention includes a ceramic heater, a metal outer cylinder that holds the ceramic heater at one end and is fixed by being inserted into a metal housing at the other end, the ceramic heater connected to the ceramic heater, A ceramic heater-type glove lug comprising a lead wire to be energized, and comprising a conductive connection fitting for connecting the ceramic heater and the lead wire, wherein the ceramic heater is at least one held by the connection fitting.
  • the ceramic heater and the connection fitting are press-fitted into the connection fitting of the metallized layer in the ceramic heater and the temperature at which the material forming the metallization layer is in a semi-molten state.
  • the ceramic heater has a second metallized layer in at least a part of a surface region held by the outer cylinder, and the ceramic heater and the outer cylinder are formed of the second metallized layer in the ceramic heater.
  • the metallized layer and the second metallized layer are formed of a silver paste containing 30% or less of copper and 10% or less of titanium with respect to the total weight of each metallized layer.
  • the lead wire is fixed to the outer cylinder by caulking the outer cylinder.
  • a heat resistant resin is provided on the surface of the lead wire facing the caulking portion of the outer cylinder.
  • the surface of the lead wire facing the caulking portion of the outer cylinder is knurled.
  • the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 It is a longitudinal cross-sectional view of the ceramic heater type glow plug concerning Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 1 it is the longitudinal cross-sectional view which expanded the ceramic heater assembly vicinity.
  • FIG. 1 it is a figure explaining the manufacturing method of the ceramic heater type glow plug concerning Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a ceramic heater glow plug 1 for a diesel engine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a ceramic heater type glow plug in which the vicinity of the ceramic assembly in FIG. 1 is enlarged.
  • the glow plug 1 includes a ceramic heater assembly 10, a housing 14, a lead bar 16, and the like.
  • the cross section used below means a cut surface perpendicular to the longitudinal axis of the ceramic heater type glow plug 1.
  • the longitudinal section used below means a cut surface including the longitudinal axis of the ceramic heater type glow plug 1.
  • the ceramic heater assembly 10 includes a ceramic heater 11, a metal outer cylinder (sheath) 12, a large-diameter lead portion 13, a connection fitting 18, and the like.
  • the ceramic heater 11 is a portion that is heated by energization, and a ceramic heating element 112 formed in a U shape is embedded in the ceramic heater 11 inside the ceramic insulating base 111 that constitutes the main body of the ceramic heater 11. .
  • a positive electrode 114 and a negative electrode 115 are provided on both ends of the ceramic heating element 112 via metal leads 113, respectively.
  • the positive electrode 114 is taken out to the outer surface of the ceramic insulating base 111 on the rear end side opposite to the front end side where the ceramic heating element 112 is embedded.
  • the metal lead 113 protrudes from the rear end of the ceramic insulating base 111, and this portion becomes the positive electrode 114.
  • a chamfered portion 111 a is formed on the rear end surface of the ceramic insulating base 111.
  • the distance between the ceramic insulating substrate 111 and the outer cylinder 12 can be increased around the joint portion between the ceramic insulating substrate 111 and the large-diameter lead portion 13.
  • a positive side metallized portion 116 as a metallized layer is formed on the surface of the metal lead 113 including the positive side electrode 114.
  • the positive electrode side metallized portion 116 is formed of, for example, a silver paste containing 30 wt% or less copper (Cu) and 10 wt% or less titanium (Ti) with respect to the total weight of the positive electrode side metalized portion 116. .
  • the positive electrode side metallized portion 116 of the ceramic heater 11 is joined to the inner surface of the connection fitting 18 on the front end side, and the positive electrode 114 is electrically connected to the connection fitting 18.
  • the connection fitting 18 is a cylindrical fitting formed of a conductive metal, and is electrically connected to the positive electrode 114 at the front end side and electrically connected to the large-diameter lead portion 13 at the rear end side. ing.
  • the connecting metal 18 has an inner diameter that is large enough to allow the positive side metallized portion 116 of the ceramic heater 11 to be press-fitted.
  • a large gap is hardly formed between the peripheral surface 181 and the surface of the positive electrode side metallized portion 116.
  • the positive side metallized portion 116 of the ceramic heater 11 and the connection metal fitting 18 are joined with the positive side metallized portion 116 of the ceramic heater 11 press-fitted and fixed in the connection metal fitting 18. This is performed by heating the ceramic heater 11 and the connection fitting 18 at a temperature at which the material to be formed is in a semi-molten state, and transferring the substance between the solid layers of the connection fitting 18 and the positive side metallized portion 116.
  • the negative electrode 115 is taken out on the outer peripheral surface of the ceramic insulating substrate 111, and a negative electrode side metalized portion 117 as a second metallized layer is formed on the outer peripheral surface of the ceramic insulating substrate 111 including the negative electrode 115.
  • the negative electrode side metallized part 117 is formed of, for example, a silver paste containing 30% by weight or less of copper (Cu) and 10% by weight or less of titanium (Ti) with respect to the total weight of the negative electrode side metallized part 117.
  • the negative electrode side metallized portion 117 of the ceramic heater 11 is bonded to the inner surface of the outer cylinder 12 on the tip side, and the negative electrode 115 is electrically connected to the outer cylinder 12.
  • the outer cylinder 12 is made of a conductive metal material, for example, stainless steel (SUS430).
  • the outer cylinder 12 is formed in a cylindrical shape with a stepped outer peripheral surface capable of deep drawing.
  • the outer cylinder 12 has an inner diameter that is large enough to press-fit the ceramic heater 11.
  • the inner cylinder 121 of the outer cylinder 12 and the ceramic heater 11 It is formed so that there is almost no large gap between it and the outer peripheral surface 118.
  • the ceramic heater 11 and the outer cylinder 12 are joined by semi-melting the material forming the negative electrode side metallized part 117 in a state where the negative electrode side metallized part 117 of the ceramic heater 11 is press-fitted and fixed in the outer cylinder 12.
  • the ceramic heater 11 and the outer cylinder 12 are heated at a temperature at which the state is reached, and the mass transfer is performed between the solid layers of the outer cylinder 12 and the negative electrode side metallized portion 117.
  • the large-diameter lead portion 13 is formed, for example, as a lead rod (lead wire for energizing the ceramic heater) having a relatively large diameter and having a cross-sectional area of 20% or more of the cross-sectional area of the ceramic insulating base 111. Has been.
  • the cross-sectional area of the large-diameter lead portion 13 is preferably 40% or less of the cross-sectional area of the ceramic insulating base 111, for example. Further, the length of the large-diameter lead portion 13 is preferably set to be twice or more the diameter of the large-diameter lead portion 13.
  • the large-diameter lead portion 13 is made of a material having lower rigidity and higher electrical conductivity than the lead rod 16 (lead wire for energizing the ceramic heater) that functions as an external connection terminal. Examples of such a material include copper (Cu), aluminum (Al), and alloys thereof. Alternatively, an iron alloy or cast iron having low rigidity and high electrical conductivity can be used.
  • the distal end portion of the large-diameter lead portion 13 is press-fitted and fixed to the rear end side of the connection fitting 18.
  • the front end portion of the large-diameter lead portion 13 and the rear end portion of the ceramic heater 11 are press-fitted at a predetermined interval inside the connection fitting 18.
  • nickel (Ni) plating or the like may be formed on the surface of the large diameter lead portion 13 in order to improve heat resistance.
  • the surface of the central portion in the axial direction of the large-diameter lead portion 13 is knurled over the entire circumference, and a heat resistant resin 136 is filled between the knurled portion 133 and the outer cylinder 12.
  • the heat resistant resin 136 it is preferable to use polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyether ether ketone (PEEK) resin, or the like.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PEEK polyether ether ketone
  • the outer cylinder 12 and the heat-resistant resin 136 are pressed against the knurled portion 133 of the large-diameter lead portion 13, and the large-diameter lead portion 13 can be fixed to the outer cylinder 12. That is, a knurled portion 133 is formed on the surface of the large-diameter lead portion 13 facing the caulked portion of the outer cylinder 12, and a heat resistant resin 136 is provided.
  • the housing 14 is a fitting for attaching to a cylinder head of an engine (not shown), and accommodates the outer cylinder 12 and the large-diameter lead portion 13.
  • the housing 14 is made of, for example, a metal material such as carbon steel (S45C).
  • the housing 14 is formed in a cylindrical shape, and the ceramic heater assembly 10 configured as described above is bonded and fixed by, for example, laser welding. Specifically, the rear end side of the outer cylinder 12 is inserted into the housing 14 and fixed by laser welding.
  • the lead bar 16 is accommodated in the housing 14 and joined to the rear end portion of the large-diameter lead portion 13 by welding.
  • the lead rod 16 is held by the insulator 171 on the rear end side of the housing 14, and the rear end portion is exposed to the outside of the housing 14 and connected to the round pin 172. That is, the lead bar 16 is held and fixed to the outer cylinder 12 by caulking through the large-diameter lead portion 13 at the front end side, and is held and fixed to the insulator 171 at the rear end side.
  • FIGS. 3 and 4 are diagrams illustrating a method for manufacturing a ceramic heater type glow plug according to an embodiment of the present invention.
  • a ceramic heater 11 in which a ceramic heating element 112 and a metal lead 113 are embedded in a ceramic insulating base 111 is prepared.
  • a positive side metallized portion 116 is formed on the outer peripheral surface of the metal lead 113 including the positive side electrode 114 provided on the rear end side of the ceramic heater 11, and the positive side electrode is formed.
  • a negative electrode side metallized portion 117 is formed on the outer peripheral surface including the negative electrode 115 provided in the vicinity of 114.
  • the tip end portion of the large-diameter lead portion 13 formed with knurling is press-fitted into the connection fitting 18 from the rear end side of the connection fitting 18 and connected.
  • the positive side metallized portion 116 of the ceramic heater 11 is press-fitted into the connection fitting 18 from the front end side.
  • the ceramic heater 11 is press-fitted into the connection fitting 18 to a position where at least the entire area of the positive side metallized portion 116 formed in the ceramic heater 11 is accommodated in the connection fitting 18. To do.
  • the ceramic heater 11, the connection fitting 18, and the large-diameter lead rod 13 are press-fitted into the inner hole 121 of the outer cylinder 12 from the front end side of the outer cylinder 12.
  • the ceramic heater 11 is press-fitted into the outer cylinder 12 to a position where at least the entire area of the negative electrode side metallized portion 117 formed in the ceramic heater 11 is accommodated in the outer cylinder 12. To do.
  • a heat resistant resin 136 is filled between the knurled portion 133 of the large-diameter lead portion 13 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 12.
  • the assembly is heated to 800 to 900 ° C. in a vacuum or a non-oxidizing atmosphere.
  • the temperature of 800 to 900 ° C. is a temperature at which the silver paste forming the positive electrode side metallized part 116 and the negative electrode side metallized part 117 is in a semi-molten state.
  • joining is performed by mass transfer between the inner peripheral surface 181 of the connection fitting 18 and the solid layer between the positive electrode side metallized portion 116.
  • connection fitting 18 and the ceramic heater 11 are joined.
  • the negative electrode side metallized portion 117 is also in a semi-molten state, and joining is performed by mass transfer between the inner peripheral surface 121 of the outer cylinder 12 and the negative electrode side metallized portion 117.
  • the outer cylinder 12 and the ceramic heater 11 are joined, and the ceramic heater 11 is fixed to the outer cylinder 12.
  • the outer cylinder 12 is caulked to fix the large-diameter lead portion 13 to the outer cylinder 12. Further, the lead rod 16 and the large-diameter lead portion 13 are joined and fixed by welding (for example, spot welding).
  • the lead rod 16, the large-diameter lead portion 13, the outer cylinder 12, and the ceramic heater 11 are inserted in this order from the front end side of the housing 14, and the outer cylinder 12 is inserted into the housing 14. Insert into. Thereafter, the housing 14 and the outer cylinder 12 are joined by laser welding. Thereby, the housing 14 and the outer cylinder 12 are joined together, and the outer cylinder 12 can be fixed to the housing 14.
  • the ceramic heater 11 and the connection fitting 18 are pressed at a temperature at which the positive electrode side metallized portion 116 of the ceramic heater 11 is press-fitted into the connection fitting 18 and the silver paste forming the positive electrode side metalization portion 116 is in a semi-molten state. Is heated, and joining is performed by mass transfer between the solid layers of the connection fitting 18 and the positive electrode side metallized portion 116, so that an expensive brazing material is attached to the positive electrode side when the ceramic heater 11 and the connection fitting 18 are joined. There is no need to place it on the metallization unit 116.
  • connection fitting 18 it is not necessary to form a plating layer on the connection fitting 18 in advance to improve the wettability of the brazing material, and the manufacturing process can be simplified as compared with the joining using the brazing material. In addition, since no brazing material is used for joining, the manufacturing cost can be reduced.
  • the negative electrode side metallized portion 117 of the ceramic heater 11 is press-fitted into the outer cylinder 12, and the ceramic heater 11 and the outer cylinder 12 are heated at a temperature at which the silver paste forming the negative electrode side metalized portion 117 is in a semi-molten state. Since joining is performed by mass transfer between the solid layers of the outer cylinder 12 and the negative electrode side metallized portion 117, an expensive brazing material is placed in the outer cylinder 12 when the ceramic heater 11 and the outer cylinder 12 are joined. There is no need to do. Thereby, it is not necessary to previously form a plating layer on the outer cylinder 12 in order to improve the wettability of the brazing material, and the manufacturing process can be simplified as compared with the joining by the brazing material.
  • each metallization part 116, 117 can be heated at a time, and the manufacturing process can be performed. It can be simplified.
  • press-fitting the positive side metallized portion 116 into the connection fitting 18 and then press-fitting the negative side metallized portion 117 into the outer cylinder 12 it is possible to assemble from the inside of the ceramic heater 11 in order, thereby improving work efficiency. To do.
  • the outer cylinder 12 can be fixed to the large-diameter lead portion 13 by caulking the outer cylinder 12, the large-diameter lead by filling a filler between the large-diameter lead portion 13 and the outer cylinder 12 or the like. There is no need to fix the portion 13. Further, since the large-diameter lead portion 13 can be fixed to the outer cylinder 12 by one operation of caulking, this process can be performed easily and in a short time.
  • the positive electrode side metallized portion 116 of the ceramic heater 11 is connected to the lead bar 16 using the large diameter lead portion 13, the resistance of the large diameter lead portion 13 can be reduced, and the configuration can be simplified. Further, even when a high temperature and a large current flow, self-heating is suppressed, and the temperature of the large-diameter lead portion 13 can be prevented from exceeding the heat resistance temperature. Therefore, deterioration due to oxidation of the large diameter lead portion 13 can be prevented over a long period of time. Further, by using the large-diameter lead portion 13, the form of the other constituent members can be simplified, and the manufacturing process can be simplified.
  • the large-diameter lead portion 13 is easily bent, and the joint portion between the large-diameter lead portion 13 and the positive-side metallized portion 116 of the ceramic heater 11
  • the stress concentration on can be relaxed. Specifically, even when bending stress is generated in the joint due to vibration during driving of the engine or stress applied to the periphery of each joint during assembly of the glow plug 1, the large-diameter lead portion 13 is bent. Thus, concentration of bending stress on the joint can be avoided.
  • FIG. 5 is an enlarged longitudinal sectional view of the vicinity of the ceramic heater assembly of the ceramic heater type glow plug according to the second embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the ceramic heater assembly 10a shown in FIG. 5 draws the positive side electrode 114a and the negative side electrode 115a from the metal lead 113 embedded in the ceramic insulating base 111 to the outer peripheral surface (side peripheral surface) of the ceramic insulating base 111, respectively.
  • the positive electrode side metallized portion 116a is formed in the region including the side electrode 114a and bonded to the connection fitting 18, and the negative electrode side metallized portion 117a is formed in the region including the negative electrode 115a and bonded to the outer cylinder 12.
  • a step is formed in the outer cylinder 12, and the connection fitting 18 is accommodated inside the expanded diameter. With this configuration, the outer diameter of the ceramic heater 11 can be made uniform.
  • the ceramic heater type glow plug described above shows one aspect of the present invention and does not limit the present invention, and each embodiment can be arbitrarily changed within the scope of the present invention. is there.
  • the positive side metallized portion is formed on the surface of the metal lead that protrudes from the rear end of the ceramic insulating substrate, but the protruding portion is formed on the ceramic insulating substrate itself, and the metal lead extends to the end surface.
  • a positive electrode side metallized portion may be formed on the surface of the protruding portion.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

 製造工程を簡易にすることができると共に、製造コストの低減を図ること。 セラミックスヒータ(11)と、一端でセラミックスヒータを保持すると共に他端が金属製のハウジング(14)内に挿入されて固定される金属製の外筒(12)と、セラミックスヒータに接続され、セラミックスヒータに通電するリード線(13)と、を備えるセラミックスヒータ型グローブラグ(1)の製造方法であって、セラミックスヒータにおけるリード線と接続される領域にメタライズ層(116)を形成するステップと、セラミックスヒータの少なくともメタライズ層を、セラミックスヒータとリード線とを接続する接続金具(18)に圧入するステップと、メタライズ層を形成する材料が半溶融状態となる温度で、セラミックスヒータ及び接続金具を加熱して、接続金具とメタライズ層の固層間での物質移動による接合を行うステップと、を有する。

Description

セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法及びセラミックスヒータ型グロープラグ
 本発明は、ディーゼルエンジンの始動補助用として使用されるセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法及びセラミックスヒータ型グロープラグに関する。
 ディーゼルエンジンの始動補助に使用されるセラミックスヒータ型グロープラグが知られている。セラミックスヒータ型グロープラグは、発熱部を有するセラミックスヒータと、発熱部を外部に突出させた状態でセラミックスヒータの一端側を保持する金属製の外筒とを備えている。このようなグロープラグは、外筒の一端側がエンジンのシリンダヘッドへの取り付け金具であるハウジング内に挿入されて固定されている(例えば、特許文献1参照)。
 セラミックスヒータには、当該セラミックスヒータに電流を供給するためのリード線が接続されている。セラミックスヒータとリード線は、セラミックスヒータの一端に突出部を形成し、この突出部に先端がカップ状に形成されたリード線の端部を嵌め込み、ロウ付けすることによって接続されている(例えば、特許文献2参照)。
特許第4555508号公報 特開2005-315447号公報
 しかし、ロウ材を用いてセラミックスヒータとリード線とを接続する場合には、濡れ性を向上させるために、一方の母材に予めメッキ層を形成しておく等の前処理が必要であり、製造に手間がかかるという問題がある。また、ロウ材は比較的高価な材料であるため、製造コストが嵩むという問題がある。
 そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、製造工程を簡易にすることができると共に、製造コストの低減を図ることができるセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法及びセラミックスヒータ型グロープラグを提供することを目的とする。
 上記課題を解決するため、本発明は、セラミックスヒータと、一端で前記セラミックスヒータを保持すると共に他端が金属製のハウジング内に挿入されて固定される金属製の外筒と、前記セラミックスヒータに接続され、前記セラミックスヒータに通電するリード線と、を備えるセラミックスヒータ型グローブラグの製造方法であって、前記セラミックスヒータにおける前記リード線と接続される領域にメタライズ層を形成するステップと、前記セラミックスヒータの少なくとも前記メタライズ層を、前記セラミックスヒータと前記リード線とを接続する接続金具に圧入するステップと、前記メタライズ層を形成する材料が半溶融状態となる温度で、前記セラミックスヒータ及び前記接続金具を加熱して、前記接続金具と前記メタライズ層の固層間での物質移動による接合を行うステップと、を有することを特徴とする。
 また、前記セラミックスヒータにおける前記外筒に保持される少なくとも一部の表面領域に第2のメタライズ層を形成するステップと、前記セラミックスヒータの少なくとも前記第2のメタライズ層を前記外筒に圧入するステップと、前記第2のメタライズ層を形成する材料が半溶融状態となる温度で、前記セラミックスヒータ及び前記外筒を加熱して、前記外筒と前記第2のメタライズ層の固層間での物質移動による接合を行うステップと、を有することが好ましい。
 また、前記接続金具と前記メタライズ層の接合と同時に、前記外筒と前記第2のメタライズ層の接合を行うことが好ましい。
 また、前記メタライズ層を前記接続金具に圧入した後に、前記第2のメタライズ層を前記外筒に圧入することが好ましい。
 また、前記メタライズ層及び前記第2のメタライズ層は、各メタライズ層全体の重量に対して30%以下の銅と、10%以下のチタンとを含む銀ペーストにより形成することが好ましい。
 また、前記接続金具と前記メタライズ層を接合し、前記外筒と前記第2のメタライズ層を接合した後に、前記外筒をかしめて前記リード線を前記外筒に固定することが好ましい。
 また、前記外筒のかしめ部分に対向する前記リード線の表面に耐熱樹脂を設けることが好ましい。
 また、前記外筒のかしめ部分に対向する前記リード線の表面にローレット加工を施すことが好ましい。
 また、前記接合は、真空又は非酸化性雰囲気において加熱することにより行われることが好ましい。
 本発明は、セラミックスヒータと、一端で前記セラミックスヒータを保持すると共に他端が金属製のハウジング内に挿入されて固定される金属製の外筒と、前記セラミックスヒータに接続され、前記セラミックスヒータに通電するリード線と、を備えるセラミックスヒータ型グローブラグであって、前記セラミックスヒータと前記リード線とを接続する導電性の接続金具を備え、前記セラミックスヒータは、前記接続金具に保持される少なくとも一部の表面領域にメタライズ層を有し、前記セラミックスヒータと前記接続金具は、前記セラミックスヒータにおける前記メタライズ層の前記接続金具への圧入と、前記メタライズ層を形成する材料が半溶融状態となる温度での前記セラミックスヒータ及び前記接続金具の加熱とによって、前記接続金具と前記メタライズ層の固層間での物質移動により接合されていることを特徴とする。
 また、前記セラミックスヒータは、前記外筒に保持される少なくとも一部の表面領域に第2のメタライズ層を有し、前記セラミックスヒータと前記外筒は、前記セラミックスヒータにおける前記第2のメタライズ層の前記外筒への圧入と、前記第2のメタライズ層を形成する材料が半溶融状態となる温度での前記セラミックスヒータ及び前記外筒の加熱とによって、前記外筒と前記メタライズ層の固層間での物質移動により接合されていることが好ましい。
 また、前記メタライズ層及び前記第2のメタライズ層は、各メタライズ層全体の重量に対して30%以下の銅と、10%以下のチタンとを含む銀ペーストにより形成されていることが好ましい。
 また、前記リード線は、前記外筒がかしめられることによって前記外筒に固定されていることが好ましい。
 また、前記外筒のかしめ部分に対向する前記リード線の表面に耐熱樹脂が設けられていることが好ましい。
 また、前記外筒のかしめ部分に対向する前記リード線の表面にローレット加工が施されていることが好ましい。
 本発明によれば、製造工程を簡易にすることができると共に、製造コストの低減を図ることができる。
本発明の実施形態1にかかるセラミックスヒータ型グロープラグの縦断面図である。 図1において、セラミックスヒータアセンブリ付近を拡大視した縦断面図である。 本発明の実施形態1にかかるセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法を説明する図である。 本発明の実施形態1にかかるセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法を説明する図である。 本発明の実施形態2にかかるセラミックスヒータ型グロープラグのセラミックスヒータアセンブリ付近を拡大視した縦断面図である。
 本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の実施形態をとり得る。
[実施形態1]
 図1は、本発明の実施形態1にかかるディーゼルエンジン用のセラミックスヒータ型グロープラグ1の縦断面図である。図2は、図1において、セラミックスアセンブリ付近を拡大視したセラミックスヒータ型グロープラグの縦断面図である。図1、図2に示すように、グロープラグ1は、セラミックスヒータアセンブリ10と、ハウジング14と、リード棒16等を備えている。なお、以下で使用される横断面とは、セラミックスヒータ型グロープラグ1の長手方向の軸線に垂直な切断面を意味する。また、以下で使用される縦断面とは、セラミックスヒータ型グロープラグ1の長手方向の軸線を含む切断面を意味する。
<セラミックスヒータ型グロープラグの構成>
(セラミックスヒータ型アセンブリ)
 セラミックスヒータアセンブリ10は、セラミックスヒータ11と、金属製の外筒(シース)12と、太径リード部13、接続金具18等を備えている。
 セラミックスヒータ11は、通電により加熱される部位であり、セラミックスヒータ11には、その本体部を構成するセラミックス絶縁基体111の内部に、U字状に形成されたセラミックス発熱体112が埋設されている。このセラミックス発熱体112の両端側には、それぞれ金属リード113を介して正側電極114及び負側電極115が設けられている。
 正側電極114は、セラミックス発熱体112が埋設されている先端側とは反対の後端側においてセラミックス絶縁基体111の外面に取り出されている。ここで、金属リード113は、セラミックス絶縁基体111の後端から突出しており、この部分が正側電極114となる。セラミックス絶縁基体111の後端面には、面取加工部111aが形成されている。
 なお、面取加工部111aが形成されていることにより、セラミックス絶縁基体111と太径リード部13の接合部の周囲において、セラミックス絶縁基体111と外筒12との距離を稼ぐことができる。したがって、接合する場合において、セラミックス絶縁基体111と外筒12との絶縁性が高められ、絶縁破壊を低減することができるようになっている。
 正側電極114を含む金属リード113の表面には、メタライズ層としての正極側メタライズ部116が形成されている。正極側メタライズ部116は、例えば、正極側メタライズ部116全体の重量に対して30重量%以下の銅(Cu)と、10重量%以下のチタン(Ti)を含有する銀ペーストから形成されている。
 セラミックスヒータ11の正極側メタライズ部116は、接続金具18の先端側の内面に接合され、正極電極114は接続金具18に電気的に接続されている。接続金具18は、導電性を有する金属から形成された円筒状の金具であり、その先端側で正極電極114に電気的に接続され、その後端側で太径リード部13に電気的に接続されている。
 接続金具18は、その内径がセラミックスヒータ11の正極側メタライズ部116を圧入できる程度の大きさに形成されており、正極側メタライズ部116を接続金具18に圧入した際に、接続金具18の内周面181と正極側メタライズ部116の表面との間に大きな隙間がほとんどできないように形成されている。
 具体的に、セラミックスヒータ11の正極側メタライズ部116と接続金具18との接合は、接続金具18内にセラミックスヒータ11の正極側メタライズ部116を圧入、固定した状態で、正極側メタライズ部116を形成する材料が半溶融状態となる温度で、セラミックスヒータ11及び接続金具18を加熱して、接続金具18と正極側メタライズ部116の固層間での物質移動によって行われる。
 負側電極115は、セラミックス絶縁基体111の外周面に取り出され、負側電極115を含むセラミックス絶縁基体111の外周面には、第2のメタライズ層としての負極側メタライズ部117が形成されている。
 負極側メタライズ部117は、例えば、負極側メタライズ部117全体の重量に対して30重量%以下の銅(Cu)と、10重量%以下のチタン(Ti)を含有する銀ペーストから形成されている。
 セラミックスヒータ11の負極側メタライズ部117は、外筒12の先端側の内面に接合され、負側電極115は外筒12に電気的に接続されている。外筒12は、導電性を有する金属材料、例えば、ステンレス鋼(SUS430)から形成されている。外筒12は、深絞り加工が可能な、外周面が段付きの円筒状に形成されている。ここで、外筒12を深絞り加工で形成できるような形状としているのは、製造コストを低減するためである。外筒12は、その内径がセラミックスヒータ11を圧入できる程度の大きさに形成されており、セラミックスヒータ11を外筒12に圧入した際に、外筒12の内周面121とセラミックスヒータ11の外周面118との間に大きな隙間がほとんどできないように形成されている。
 具体的に、セラミックスヒータ11と外筒12との接合は、外筒12内にセラミックスヒータ11の負極側メタライズ部117を圧入、固定した状態で、負極側メタライズ部117を形成する材料が半溶融状態となる温度で、セラミックスヒータ11及び外筒12を加熱して、外筒12と負極側メタライズ部117の固層間での物質移動によって行われる。
 グロープラグ1の作動時において、太径リード部13には高温かつ大きな電流(例えば4~30アンペア)が流れることから、太径リード部13の直径が例えば1mm未満のように小さすぎると、自己発熱も加わって、短時間で酸化するおそれがある。そのため、太径リード部13は、例えば、セラミックス絶縁基体111の横断面積の20%以上の横断面積を有する、比較的太い直径を有するリード棒(セラミックスヒータへの通電のためのリード線)として形成されている。
 一方で、太径リード部13の直径が大きすぎると、太径リード部13と外筒12との間の距離を十分に確保することができず、絶縁破壊を生じるおそれがある。よって、太径リード部13の横断面積は、例えば、セラミックス絶縁基体111の横断面積の40%以下であることが好ましい。また、太径リード部13の長さは、太径リード部13の直径の2倍以上の長さとすることが好ましい。
 太径リード部13は、外部接続端子として機能するリード棒16(セラミックスヒータへの通電のためのリード線)よりも剛性が低く、電気導電率が高い材料からなる。このような材料としては、例えば、銅(Cu)やアルミニウム(Al)、あるいはそれらの合金が挙げられる。あるいは、低剛性であり電気導電率が高い鉄合金や鋳鉄とすることもできる。
 太径リード部13の先端部は、接続金具18の後端側に圧入され、固定されている。太径リード部13の先端部とセラミックスヒータ11の後端部とは、接続金具18の内部で所定の間隔をあけてそれぞれ圧入されている。
 ここで、太径リード部13には、耐熱性を改善するために、表面にニッケル(Ni)メッキ等を形成してもよい。
 太径リード部13の軸線方向の中央部表面には、全周にわたってローレット加工が施されており、このローレット加工部133と外筒12との間には、耐熱樹脂136が充填されている。ここで、耐熱樹脂136としては、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂等を用いることが好ましい。
 耐熱樹脂136は、外筒12と共にかしめられており、外筒12が他の部分よりも縮径されている。外筒12をかしめることにより、外筒12及び耐熱樹脂136は、太径リード部13のローレット加工部133に押しつけられ、外筒12に太径リード部13を固定することができる。すなわち、外筒12のかしめ部分に対向する太径リード部13の表面には、ローレット加工部133が形成されるとともに、耐熱樹脂136が設けられている。
(ハウジング)
 ハウジング14は、図示しないエンジンのシリンダヘッドへの取付金具であり、外筒12や太径リード部13を収容するものである。ハウジング14は、例えば、金属材料、例えば、炭素鋼(S45C)から形成されている。ハウジング14は、円筒状に形成され、上記のように構成されるセラミックスヒータアセンブリ10が、例えば、レーザ溶接により接合されて固定されている。具体的には、ハウジング14の内部に外筒12の後端側が挿入され、レーザ溶接により固定されている。
(リード棒)
 リード棒16は、ハウジング14内に収容され、太径リード部13の後端部に溶接によって接合されている。
 リード棒16は、ハウジング14の後端側でインシュレータ171に保持されるとともに、その後端部はハウジング14外部に露出して、ラウンドピン172と接続されている。
 すなわち、リード棒16は、その先端側で太径リード部13を介して外筒12にかしめによって保持、固定されており、後端側でインシュレータ171に保持、固定されている。
<セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法>
 図3、図4に基づいて、セラミックスヒータ型グロープラグ1の製造方法について説明する。
 図3、図4は、本発明の実施形態にかかるセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法を説明する図である。
 図3(a)に示すように、セラミックス絶縁基体111内にセラミックス発熱体112及び金属リード113を埋設したセラミックスヒータ11を準備する。
 次に、図3(b)に示すように、セラミックスヒータ11の後端側に設けられている正側電極114を含む金属リード113の外周面に正極側メタライズ部116を形成し、正側電極114の近傍に設けられている負側電極115を含む外周面に負極側メタライズ部117を形成する。
 次に、図3(c)に示すように、ローレット加工を形成した太径リード部13の先端部を接続金具18の後端側から接続金具18の内部に圧入して接続し、接続金具18の先端側からセラミックスヒータ11の正極側メタライズ部116を接続金具18の内部に圧入する。圧入に際しては、図3(d)に示すように、少なくともセラミックスヒータ11に形成された正極側メタライズ部116の全域が接続金具18内に収容される位置までセラミックスヒータ11を接続金具18内に圧入する。
 次に、図3(d)に示すように、外筒12の先端側からセラミックスヒータ11、接続金具18及び太径リード棒13を外筒12の内部孔121内に圧入する。圧入に際しては、図4(e)に示すように、少なくともセラミックスヒータ11に形成された負極側メタライズ部117の全域が外筒12内に収容される位置までセラミックスヒータ11を外筒12内に圧入する。
 次に、図4(e)に示すように、太径リード部13のローレット加工部133と外筒12の内周面との間に耐熱樹脂136を充填する。
 その後、外筒12、セラミックスヒータ11、太径リード部13及び接続金具18を仮組みした状態で、このアッセンブリを真空又は非酸化性雰囲気の環境下で800~900℃まで加熱する。ここで、800~900℃という温度は、正極側メタライズ部116及び負極側メタライズ部117を形成する銀ペーストが半溶融状態となる温度であるため、加熱により、正極側メタライズ部116は半溶融状態となり、接続金具18の内周面181と正極側メタライズ部116の固層間での物質移動による接合が行われる。これによって、接続金具18とセラミックスヒータ11とが接合される。また、これと同時に、負極側メタライズ部117も半溶融状態となり、外筒12の内周面121と負極側メタライズ部117の固層間での物質移動による接合が行われる。これによって、外筒12とセラミックスヒータ11とが接合され、セラミックスヒータ11は外筒12に固定される。
 次に、図4(f)に示すように、外筒12をかしめて外筒12に太径リード部13を固定する。また、リード棒16と太径リード部13とを溶接(例えばスポット溶接)よって接合し、固定する。
 次に、図4(g)に示すように、ハウジング14の先端側からリード棒16、太径リード部13、外筒12、セラミックスヒータ11の順に挿通していき、外筒12をハウジング14内に挿入する。
 その後、ハウジング14及び外筒12をレーザ溶接により接合する。これにより、ハウジング14及び外筒12が一体に接合され、ハウジング14に外筒12を固定することができる。
 最後に、図4(h)に示すように、ハウジング14の内部孔141の後端を、インシュレータ171によって塞ぎ、リード棒16の後端部にラウンドピン172を接続する。この際、インシュレータ171とハウジング14との間にはOリング177を設ける。
 以上の工程をもって、セラミックスヒータ型グロープラグ1が完成する。
<効果>
 上述した構成によれば、セラミックスヒータ11の正極側メタライズ部116を接続金具18に圧入し、正極側メタライズ部116を形成する銀ペーストが半溶融状態となる温度で、セラミックスヒータ11及び接続金具18を加熱して、接続金具18と正極側メタライズ部116の固層間での物質移動による接合を行っているので、セラミックスヒータ11と接続金具18との接合の際に、高価なロウ材を正極側メタライズ部116に載置する必要がない。これにより、ロウ材の濡れ性向上のために接続金具18に予めメッキ層を形成する必要もなくなり、ロウ材による接合と比べて製造工程を簡易にすることができる。また、接合にロウ材を用いないので、製造コストの低減を図ることができる。
 また、セラミックスヒータ11の負極側メタライズ部117を外筒12に圧入し、負極側メタライズ部117を形成する銀ペーストが半溶融状態となる温度で、セラミックスヒータ11及び外筒12を加熱して、外筒12と負極側メタライズ部117の固層間での物質移動による接合を行っているので、セラミックスヒータ11と外筒12との接合の際に、高価なロウ材を外筒12内に載置する必要がない。これにより、ロウ材の濡れ性向上のために外筒12に予めメッキ層を形成する必要もなくなり、ロウ材による接合と比べて製造工程を簡易にすることができる。また、接合にロウ材を用いないので、製造コストの低減を図ることができる。
 このように、正極側メタライズ部116と負極側メタライズ部117の双方にロウ材を用いる必要がないので、製造工程の簡易化と製造コストの低減の効果がより大きくなる。
 また、正極側メタライズ部116と接続金具18の接合と同時に、負極側メタライズ部117と外筒12の接合を行うことで、各メタライズ部116,117を一度に加熱することができ、製造工程を簡易にすることができる。
 また、正極側メタライズ部116を接続金具18に圧入した後に、負極側メタライズ部117を外筒12に圧入することにより、セラミックスヒータ11の内側から順に組み立てていくことができるので、作業効率が向上する。
 また、外筒12をかしめることによって太径リード部13に外筒12を固定することができるので、太径リード部13と外筒12との間に充填剤を充填する等による太径リード部13の固定を行う必要がない。また、かしめるという一つの作業で太径リード部13を外筒12に固定することができるので、この工程を簡易に短時間で行うことができる。
 また、太径リード部13を用いてセラミックスヒータ11の正極側メタライズ部116をリード棒16に接続しているので、太径リード部13の抵抗を低減させることができ、構成を簡素化できる。また、高温かつ大きな電流が流れた場合であっても自己発熱が抑えられ、太径リード部13の温度がその耐熱温度以上になることを防ぐことができる。よって、太径リード部13の酸化による劣化を、長期間に亘って防ぐことができる。また、太径リード部13を用いることで、他の構成部材の形態も簡素なものとすることができ、製造工程をも簡素化することができる。
 また、太径リード部13の剛性をリード棒16よりも低くすることにより、太径リード部13が撓みやすくなって、太径リード部13とセラミックスヒータ11の正極側メタライズ部116との接合部への応力集中を緩和することができる。具体的には、エンジン駆動時の振動や、グロープラグ1の組み立て時に各接合部周辺に印加される応力によって当該接合部に曲げ応力が生じた場合であっても、太径リード部13が撓んで当該接合部への曲げ応力の集中を避けることができる。
[実施形態2]
 図5は、本発明の実施形態2にかかるセラミックスヒータ型グロープラグのセラミックスヒータアセンブリ付近を拡大視した縦断面図である。なお、図5において、実施形態1と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
 図5に示すセラミックスヒータアセンブリ10aは、セラミックス絶縁基体111に埋設されている金属リード113から正側電極114a及び負側電極115aをセラミックス絶縁基体111の外周面(側周面)にそれぞれ引き出し、正側電極114aを含む領域に正極側メタライズ部116aを形成して接続金具18に接合し、負側電極115aを含む領域に負極側メタライズ部117aを形成して外筒12に接合したものである。ここで、外筒12には段差が形成されており、拡径された内部に接続金具18が収容されている。
 このような構成にすれば、セラミックスヒータ11の外径を均一にすることも可能となる。
 以上で説明したセラミックスヒータ型グロープラグは、本発明の一態様を示すものであってこの発明を限定するものではなく、それぞれの実施形態は本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
 例えば、実施形態1において、正極側メタライズ部は、セラミックス絶縁基体の後端から突出させた金属リードの表面に形成されているが、セラミックス絶縁基体自体に突出部を形成し、その端面まで金属リードを引き出し、当該突出部の表面に正極側メタライズ部を形成してもよい。

Claims (15)

  1.  セラミックスヒータと、一端で前記セラミックスヒータを保持すると共に他端が金属製のハウジング内に挿入されて固定される金属製の外筒と、前記セラミックスヒータに接続され、前記セラミックスヒータに通電するリード線と、を備えるセラミックスヒータ型グローブラグの製造方法であって、
     前記セラミックスヒータにおける前記リード線と接続される領域にメタライズ層を形成するステップと、
     前記セラミックスヒータの少なくとも前記メタライズ層を、前記セラミックスヒータと前記リード線とを接続する接続金具に圧入するステップと、
     前記メタライズ層を形成する材料が半溶融状態となる温度で、前記セラミックスヒータ及び前記接続金具を加熱して、前記接続金具と前記メタライズ層の固層間での物質移動による接合を行うステップと、
     を有することを特徴とするセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法。
  2.  前記セラミックスヒータにおける前記外筒に保持される少なくとも一部の表面領域に第2のメタライズ層を形成するステップと、
     前記セラミックスヒータの少なくとも前記第2のメタライズ層を前記外筒に圧入するステップと、
     前記第2のメタライズ層を形成する材料が半溶融状態となる温度で、前記セラミックスヒータ及び前記外筒を加熱して、前記外筒と前記第2のメタライズ層の固層間での物質移動による接合を行うステップと、
     を有することを特徴とする請求項1に記載のセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法。
  3.  前記接続金具と前記メタライズ層の接合と同時に、前記外筒と前記第2のメタライズ層の接合を行うことを特徴とする請求項2に記載のセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法。
  4.  前記メタライズ層を前記接続金具に圧入した後に、前記第2のメタライズ層を前記外筒に圧入することを特徴とする請求項2又は3に記載のセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法。
  5.  前記メタライズ層及び前記第2のメタライズ層は、各メタライズ層全体の重量に対して30%以下の銅と、10%以下のチタンとを含む銀ペーストにより形成することを特徴とする請求項2から4までのいずれか一項に記載のセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法。
  6.  前記接続金具と前記メタライズ層を接合し、前記外筒と前記第2のメタライズ層を接合した後に、前記外筒をかしめて前記リード線を前記外筒に固定することを特徴とする請求項2から5までのいずれか一項に記載のセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法。
  7.  前記外筒のかしめ部分に対向する前記リード線の表面に耐熱樹脂を設けることを特徴とする請求項6に記載のセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法。
  8.  前記外筒のかしめ部分に対向する前記リード線の表面にローレット加工を施すことを特徴とする請求項6又は7に記載のセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法。
  9.  前記接合は、真空又は非酸化性雰囲気において加熱することにより行われることを特徴とする請求項1から8までのいずれか一項に記載のセラミックスヒータ型グロープラグの製造方法。
  10.  セラミックスヒータと、一端で前記セラミックスヒータを保持すると共に他端が金属製のハウジング内に挿入されて固定される金属製の外筒と、前記セラミックスヒータに接続され、前記セラミックスヒータに通電するリード線と、を備えるセラミックスヒータ型グローブラグであって、
     前記セラミックスヒータと前記リード線とを接続する導電性の接続金具を備え、
     前記セラミックスヒータは、前記接続金具に保持される少なくとも一部の表面領域にメタライズ層を有し、
     前記セラミックスヒータと前記接続金具は、前記セラミックスヒータにおける前記メタライズ層の前記接続金具への圧入と、前記メタライズ層を形成する材料が半溶融状態となる温度での前記セラミックスヒータ及び前記接続金具の加熱とによって、前記接続金具と前記メタライズ層の固層間での物質移動により接合されていることを特徴とするセラミックスヒータ型グローブラグ。
  11.  前記セラミックスヒータは、前記外筒に保持される少なくとも一部の表面領域に第2のメタライズ層を有し、
     前記セラミックスヒータと前記外筒は、前記セラミックスヒータにおける前記第2のメタライズ層の前記外筒への圧入と、前記第2のメタライズ層を形成する材料が半溶融状態となる温度での前記セラミックスヒータ及び前記外筒の加熱とによって、前記外筒と前記メタライズ層の固層間での物質移動により接合されていることを特徴とする請求項10に記載のセラミックスヒータ型グロープラグ。
  12.  前記メタライズ層及び前記第2のメタライズ層は、各メタライズ層全体の重量に対して30%以下の銅と、10%以下のチタンとを含む銀ペーストにより形成されていることを特徴とする請求項11に記載のセラミックスヒータ型グロープラグ。
  13.  前記リード線は、前記外筒がかしめられることによって前記外筒に固定されていることを特徴とする請求項10から12までのいずれか一項に記載のセラミックスヒータ型グロープラグ。
  14.  前記外筒のかしめ部分に対向する前記リード線の表面に耐熱樹脂が設けられていることを特徴とする請求項13に記載のセラミックスヒータ型グロープラグ。
  15.  前記外筒のかしめ部分に対向する前記リード線の表面にローレット加工が施されていることを特徴とする請求項13又は14に記載のセラミックスヒータ型グロープラグ。
PCT/JP2015/078604 2014-11-21 2015-10-08 セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法及びセラミックスヒータ型グロープラグ WO2016080106A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016560111A JP6270185B2 (ja) 2014-11-21 2015-10-08 セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法及びセラミックスヒータ型グロープラグ
US15/528,356 US20170321900A1 (en) 2014-11-21 2015-10-08 Method for manufacturing ceramic heater-type glow plug, and ceramic heater-type glow plug
EP15862078.1A EP3222917A4 (en) 2014-11-21 2015-10-08 Method for manufacturing ceramic heater-type glow plug, and ceramic heater-type glow plug

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-236142 2014-11-21
JP2014236142 2014-11-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016080106A1 true WO2016080106A1 (ja) 2016-05-26

Family

ID=56013664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/078604 WO2016080106A1 (ja) 2014-11-21 2015-10-08 セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法及びセラミックスヒータ型グロープラグ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170321900A1 (ja)
EP (1) EP3222917A4 (ja)
JP (1) JP6270185B2 (ja)
WO (1) WO2016080106A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10514017B2 (en) 2017-03-21 2019-12-24 Pratt & Whitney Canada Corp. Internal combustion engine with igniter cooling sleeve

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01263420A (ja) * 1988-04-13 1989-10-19 Ngk Spark Plug Co Ltd 二線式セラミックグロープラグ及びその製造方法
JP2005190948A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミックヒーター
WO2007013497A1 (ja) * 2005-07-26 2007-02-01 Kyocera Corporation ロウ付け構造体、セラミックヒータおよびグロープラグ
JP4172486B2 (ja) * 2003-12-19 2008-10-29 ボッシュ株式会社 セラミックスヒータ型グロープラグ

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60114630A (ja) * 1983-11-28 1985-06-21 Jidosha Kiki Co Ltd デイ−ゼルエンジン用グロ−プラグの製造方法
JPH0662342B2 (ja) * 1985-02-06 1994-08-17 株式会社東芝 窒化ケイ素セラミツクスと金属の接合方法
DE3817843A1 (de) * 1987-05-29 1988-12-08 Jidosha Kiki Co Gluehkerze fuer dieselmotoren
DE3837128C2 (de) * 1987-11-05 1993-11-18 Hitachi Metals Ltd Glühkerze für Dieselmotoren
JP2986532B2 (ja) * 1990-10-31 1999-12-06 田中貴金属工業株式会社 AlN/Cuクラッド基板の製造方法
JP4198333B2 (ja) * 2001-05-31 2008-12-17 日本特殊陶業株式会社 グロープラグ及びグロープラグの製造方法
JP6030410B2 (ja) * 2012-11-02 2016-11-24 日本特殊陶業株式会社 グロープラグ及びグロープラグの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01263420A (ja) * 1988-04-13 1989-10-19 Ngk Spark Plug Co Ltd 二線式セラミックグロープラグ及びその製造方法
JP4172486B2 (ja) * 2003-12-19 2008-10-29 ボッシュ株式会社 セラミックスヒータ型グロープラグ
JP2005190948A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミックヒーター
WO2007013497A1 (ja) * 2005-07-26 2007-02-01 Kyocera Corporation ロウ付け構造体、セラミックヒータおよびグロープラグ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3222917A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3222917A4 (en) 2017-12-06
JP6270185B2 (ja) 2018-01-31
EP3222917A1 (en) 2017-09-27
US20170321900A1 (en) 2017-11-09
JPWO2016080106A1 (ja) 2017-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3816073B2 (ja) グロープラグ及びグロープラグの製造方法
JP6265570B2 (ja) セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法及びセラミックスヒータ型グロープラグ
JPH03175210A (ja) セラミツクヒータ型グロープラグ
JP6005175B2 (ja) セラミックスヒータ型グロープラグ及びその製造方法
JP6245716B2 (ja) セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法及びセラミックスヒータ型グロープラグ
EP1283394B1 (en) Heater
WO2002033149A1 (en) Ceramic heater type glow plug and method of manufacturing the glow plug
JP6270185B2 (ja) セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法及びセラミックスヒータ型グロープラグ
JP5302183B2 (ja) グロープラグ及びその製造方法
JP2001141238A (ja) ディーゼルエンジン用グロープラグおよびその製造方法
WO2015146554A1 (ja) セラミックスヒータ型グロープラグ
JP6152469B2 (ja) セラミックスヒータ型グロープラグ
JP6668690B2 (ja) セラミックグロープラグ
JP4309757B2 (ja) セラミックヒーター
JP4310565B2 (ja) セラミックヒータ型グロープラグおよびその製造方法
JP6665495B2 (ja) セラミックヒータ
WO2014073267A1 (ja) セラミックスヒータ型グロープラグ
JP3620061B2 (ja) セラミックヒータ素子、セラミックヒータ及びセラミックグロープラグ
JP2011017504A (ja) グロープラグ
JP2002158082A (ja) セラミックヒーター装置
JP2003166714A (ja) グロープラグ及びグロープラグの製造方法
JP2002195558A (ja) セラミックスヒータ型グロープラグ
JP6532779B2 (ja) セラミックヒータ及びセンサ
US20180112874A1 (en) Glow plug

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15862078

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016560111

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015862078

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015862078

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15528356

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE