JP3439807B2 - セラミック発熱体 - Google Patents
セラミック発熱体Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種加熱用ヒーター等に
好適な高温用のセラミック発熱体に関し、とりわけディ
ーゼルエンジンの始動時やアイドリング時に副燃焼室内
を急速に予熱する自己飽和型のグロープラグに用いられ
るセラミック発熱体に関するものである。
好適な高温用のセラミック発熱体に関し、とりわけディ
ーゼルエンジンの始動時やアイドリング時に副燃焼室内
を急速に予熱する自己飽和型のグロープラグに用いられ
るセラミック発熱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりディーゼルエンジンの始動促進
に用いられるグロープラグや各種点火用及び加熱用ヒー
ターとして、耐熱金属製のシース内に耐熱絶縁粉末を充
填し、該耐熱絶縁粉末中にニッケル（Ｎｉ）−クロム
（Ｃｒ）等を主体とする高融点金属線から成る発熱抵抗
体を埋設したシーズヒーターや、高電圧の火花放電を利
用する各種点火装置が使用されていた。
に用いられるグロープラグや各種点火用及び加熱用ヒー
ターとして、耐熱金属製のシース内に耐熱絶縁粉末を充
填し、該耐熱絶縁粉末中にニッケル（Ｎｉ）−クロム
（Ｃｒ）等を主体とする高融点金属線から成る発熱抵抗
体を埋設したシーズヒーターや、高電圧の火花放電を利
用する各種点火装置が使用されていた。
【０００３】しかしながら、前記シーズヒーターは、耐
熱金属製のシース内に充填された耐熱絶縁粉末を介して
発熱抵抗体の熱を伝えるため、短時間の急速昇温が困難
であり、その上、耐摩耗性や耐久性に劣るという問題が
ある他、前記火花放電を利用した各種点火装置も、点火
時に雑音等の電波障害を生じたり、確実な点火と未着火
の場合の安全性という点からの信頼性に欠ける等の欠点
があった。
熱金属製のシース内に充填された耐熱絶縁粉末を介して
発熱抵抗体の熱を伝えるため、短時間の急速昇温が困難
であり、その上、耐摩耗性や耐久性に劣るという問題が
ある他、前記火花放電を利用した各種点火装置も、点火
時に雑音等の電波障害を生じたり、確実な点火と未着火
の場合の安全性という点からの信頼性に欠ける等の欠点
があった。
【０００４】そこで、熱伝達効率が優れ、短時間の急速
昇温が可能で、電波障害が発生せず、しかも確実に点火
して安全性を確保し、耐摩耗性と耐久性に優れた信頼性
の高い発熱体として、セラミック焼結体中に高融点金属
の線材から成る発熱抵抗体を埋設したセラミック発熱体
が、内燃機関のグロープラグをはじめ、各種加熱用ヒー
ターとして広く利用されるようになってきた。
昇温が可能で、電波障害が発生せず、しかも確実に点火
して安全性を確保し、耐摩耗性と耐久性に優れた信頼性
の高い発熱体として、セラミック焼結体中に高融点金属
の線材から成る発熱抵抗体を埋設したセラミック発熱体
が、内燃機関のグロープラグをはじめ、各種加熱用ヒー
ターとして広く利用されるようになってきた。
【０００５】しかしながら、前記セラミック発熱体で
は、発熱抵抗体を急速昇温した後、飽和温度で安定した
発熱特性を得ることが困難であった。
は、発熱抵抗体を急速昇温した後、飽和温度で安定した
発熱特性を得ることが困難であった。
【０００６】そこで、図３に示すように高融点金属やそ
れらの化合物等を主体とする２種類の導電性セラミック
材を用いて発熱抵抗体１３、１４をセラミック基体１５
上に形成し、その上に別の基体を重ねて焼成一体化した
セラミック発熱体１６が提案されている（特開平４−２
６８１１２号公報参照）。
れらの化合物等を主体とする２種類の導電性セラミック
材を用いて発熱抵抗体１３、１４をセラミック基体１５
上に形成し、その上に別の基体を重ねて焼成一体化した
セラミック発熱体１６が提案されている（特開平４−２
６８１１２号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記セ
ラミック発熱体１６は、導電性セラミック材で発熱抵抗
体１３、１４が形成されているため、一般に発熱抵抗体
の抵抗値が高く、ディーゼルエンジン用のグロープラグ
として用いた場合、使用電圧が１０〜３５Ｖと低いた
め、リード部１７と発熱抵抗体１４との抵抗比を充分に
設定するためには、発熱抵抗体１４の全抵抗を下げる必
要があり、その対策のひとつとして発熱抵抗体１４の膜
厚を厚くすることがあげられるが、膜厚が厚くなると焼
成時の熱膨張差により発熱抵抗体１４にクラックが発生
し易いため、膜厚に限界があり、その結果、リード部１
７が昇温して発熱抵抗体１４に抵抗変化や電極の取り出
し金具との接続不良を起こして耐久性に劣る恐れがある
他、全長が長くなって強度的にも問題を生じる恐れがあ
る等の課題があった。
ラミック発熱体１６は、導電性セラミック材で発熱抵抗
体１３、１４が形成されているため、一般に発熱抵抗体
の抵抗値が高く、ディーゼルエンジン用のグロープラグ
として用いた場合、使用電圧が１０〜３５Ｖと低いた
め、リード部１７と発熱抵抗体１４との抵抗比を充分に
設定するためには、発熱抵抗体１４の全抵抗を下げる必
要があり、その対策のひとつとして発熱抵抗体１４の膜
厚を厚くすることがあげられるが、膜厚が厚くなると焼
成時の熱膨張差により発熱抵抗体１４にクラックが発生
し易いため、膜厚に限界があり、その結果、リード部１
７が昇温して発熱抵抗体１４に抵抗変化や電極の取り出
し金具との接続不良を起こして耐久性に劣る恐れがある
他、全長が長くなって強度的にも問題を生じる恐れがあ
る等の課題があった。
【０００８】
【発明の目的】本発明は前記欠点に鑑み開発されたもの
で、その目的は、無機導電材から成る発熱抵抗体層とリ
ード線との接続部が昇温せず、該接続部で発熱抵抗体層
が抵抗変化を生じて断線したりせず、長時間の連続稼動
が可能で、耐久性に優れた簡単な構造のセラミック発熱
体を提供することにある。
で、その目的は、無機導電材から成る発熱抵抗体層とリ
ード線との接続部が昇温せず、該接続部で発熱抵抗体層
が抵抗変化を生じて断線したりせず、長時間の連続稼動
が可能で、耐久性に優れた簡単な構造のセラミック発熱
体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミック発熱
体は、印刷方法等で形成した略平行な少なくとも２層の
無機導電材から成る第１の発熱抵抗体層と、該第１の各
発熱抵抗体層の端部に少なくとも一部を重ねて形成した
無機導電材から成る第２の発熱抵抗体層を介して接続し
た高融点金属の線材等から成るリード線と、同様の印刷
方法等で形成した無機導電材から成り前記リード線の他
端に接続する複数個に分割した電極取り出し層を、それ
ぞれ電気絶縁性セラミック焼結体中に埋設して一体化し
たことを特徴とするものであり、とりわけ、第２の発熱
抵抗体層の導通抵抗および電極取り出し層の導通抵抗
が、第１の発熱抵抗体層の導通抵抗よりも低く、第１の
発熱抵抗体層に一部重ねて形成した第２の発熱抵抗体層
の先端から、第２の発熱抵抗体層に接続したリード線の
先端までの距離が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが
望ましく、さらに、リード線に接続した無機導電材から
成る第２の発熱抵抗体層の幅が、少なくとも第２の発熱
抵抗体層を重ねた部分の第１の発熱抵抗体層の幅より小
さいことがより望ましいものである。
体は、印刷方法等で形成した略平行な少なくとも２層の
無機導電材から成る第１の発熱抵抗体層と、該第１の各
発熱抵抗体層の端部に少なくとも一部を重ねて形成した
無機導電材から成る第２の発熱抵抗体層を介して接続し
た高融点金属の線材等から成るリード線と、同様の印刷
方法等で形成した無機導電材から成り前記リード線の他
端に接続する複数個に分割した電極取り出し層を、それ
ぞれ電気絶縁性セラミック焼結体中に埋設して一体化し
たことを特徴とするものであり、とりわけ、第２の発熱
抵抗体層の導通抵抗および電極取り出し層の導通抵抗
が、第１の発熱抵抗体層の導通抵抗よりも低く、第１の
発熱抵抗体層に一部重ねて形成した第２の発熱抵抗体層
の先端から、第２の発熱抵抗体層に接続したリード線の
先端までの距離が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが
望ましく、さらに、リード線に接続した無機導電材から
成る第２の発熱抵抗体層の幅が、少なくとも第２の発熱
抵抗体層を重ねた部分の第１の発熱抵抗体層の幅より小
さいことがより望ましいものである。
【００１０】
【作用】本発明のセラミック発熱体によれば、印刷方法
等で形成した略平行な少なくとも２層の無機導電材から
成る第１の発熱抵抗体層の端部に、少なくとも無機導電
材から成る第２の発熱抵抗体層の一部を重ねて形成し、
該第２の発熱抵抗体層を介して高融点金属の線材等から
成るリード線に接続することから、第１の発熱抵抗体層
が１０００〜１３００℃に及ぶ高温となっても、抵抗値
が低い第２の発熱抵抗体層は１０００℃以下にしか昇温
せず、リード線と接続する部分では抵抗変化を生じるよ
うな高温に曝される恐れがなく、急速昇温を損なうこと
なく好適な自己飽和温度特性が得られ、長時間の連続稼
動における耐久性及び信頼性が向上することになる。
等で形成した略平行な少なくとも２層の無機導電材から
成る第１の発熱抵抗体層の端部に、少なくとも無機導電
材から成る第２の発熱抵抗体層の一部を重ねて形成し、
該第２の発熱抵抗体層を介して高融点金属の線材等から
成るリード線に接続することから、第１の発熱抵抗体層
が１０００〜１３００℃に及ぶ高温となっても、抵抗値
が低い第２の発熱抵抗体層は１０００℃以下にしか昇温
せず、リード線と接続する部分では抵抗変化を生じるよ
うな高温に曝される恐れがなく、急速昇温を損なうこと
なく好適な自己飽和温度特性が得られ、長時間の連続稼
動における耐久性及び信頼性が向上することになる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明のセラミック発熱体の一実施例
を図面に基づき説明する。図１は本発明のセラミック発
熱体の正面の要部を示す断面図であり、図２は本発明の
セラミック発熱体の側面の要部を示す断面図である。
を図面に基づき説明する。図１は本発明のセラミック発
熱体の正面の要部を示す断面図であり、図２は本発明の
セラミック発熱体の側面の要部を示す断面図である。
【００１２】図１及び図２において、１は電気絶縁性セ
ラミック焼結体２中に、略平行な２層の無機導電材から
成る略Ｕ字状を成す第１の発熱抵抗体層３、４と、第１
の発熱抵抗体層３、４の各端部に少なくとも一部を重ね
て形成した第２の発熱抵抗体層５、６を介して接続した
高融点金属の線材から成るリード線７、８と、リード線
７、８にそれぞれ接続した無機導電材から成る複数個に
分割した電極取り出し層９、１０を埋設し、電極取り出
し層９、１０の一部が電気絶縁性セラミック焼結体２の
外周面に露出するとともに、その先端が略球面で、断面
が円形を成したセラミック発熱体である。
ラミック焼結体２中に、略平行な２層の無機導電材から
成る略Ｕ字状を成す第１の発熱抵抗体層３、４と、第１
の発熱抵抗体層３、４の各端部に少なくとも一部を重ね
て形成した第２の発熱抵抗体層５、６を介して接続した
高融点金属の線材から成るリード線７、８と、リード線
７、８にそれぞれ接続した無機導電材から成る複数個に
分割した電極取り出し層９、１０を埋設し、電極取り出
し層９、１０の一部が電気絶縁性セラミック焼結体２の
外周面に露出するとともに、その先端が略球面で、断面
が円形を成したセラミック発熱体である。
【００１３】前記リード線７、８と接続した無機導電材
から成る第２の発熱抵抗体層の幅１２は、少なくとも第
２の発熱抵抗体層５、６を重ねた部分の第１の発熱抵抗
体層の幅１１より小さい方が好ましく、第１の発熱抵抗
体層の幅１１の２５〜９０％程度が望ましい。
から成る第２の発熱抵抗体層の幅１２は、少なくとも第
２の発熱抵抗体層５、６を重ねた部分の第１の発熱抵抗
体層の幅１１より小さい方が好ましく、第１の発熱抵抗
体層の幅１１の２５〜９０％程度が望ましい。
【００１４】尚、電気絶縁性セラミック焼結体２として
は、高温での耐酸化性や強度に優れた窒化珪素（Ｓｉ3
Ｎ4 ）を主成分とする焼結体が好適であるが、これに限
定されるものではない。。
は、高温での耐酸化性や強度に優れた窒化珪素（Ｓｉ3
Ｎ4 ）を主成分とする焼結体が好適であるが、これに限
定されるものではない。。
【００１５】また、無機導電材から成る第１の発熱抵抗
体層３、４あるいは第２の発熱抵抗体層５、６、電極取
り出し層９、１０等の主成分は、タングステン（Ｗ）、
モリブデン（Ｍｏ）、レニウム（Ｒｅ）等の高融点金属
やその合金の他、例えばタングステンカーバイド（Ｗ
Ｃ）、窒化チタン（ＴｉＮ）や硼化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｂ2 ）等の第４ａ族、第５ａ族、第６ａ族の炭化物また
は窒化物等があり、とりわけタングステンカーバイド
（ＷＣ）が好ましい。
体層３、４あるいは第２の発熱抵抗体層５、６、電極取
り出し層９、１０等の主成分は、タングステン（Ｗ）、
モリブデン（Ｍｏ）、レニウム（Ｒｅ）等の高融点金属
やその合金の他、例えばタングステンカーバイド（Ｗ
Ｃ）、窒化チタン（ＴｉＮ）や硼化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｂ2 ）等の第４ａ族、第５ａ族、第６ａ族の炭化物また
は窒化物等があり、とりわけタングステンカーバイド
（ＷＣ）が好ましい。
【００１６】但し、第２の発熱抵抗体層５、６及び電極
取り出し層９、１０の無機導電材の導通抵抗は、第１の
発熱抵抗体層３、４より低抵抗であることが必要であ
る。
取り出し層９、１０の無機導電材の導通抵抗は、第１の
発熱抵抗体層３、４より低抵抗であることが必要であ
る。
【００１７】更に、電気絶縁性セラミック焼結体２が、
窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分とする焼結体の場合に
は、第１の発熱抵抗体層３、４及び第２の発熱抵抗体層
５、６、電極取り出し層９、１０は、セラミック焼結体
２の主成分である窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）粉末にタング
ステンカーバイド（ＷＣ）を主成分として添加するか、
あるいは熱膨張係数を調整するために更に窒化硼素（Ｂ
Ｎ）粉末を添加し、それらの含有量を増減することで任
意の抵抗値に設定したものが好適である。
窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を主成分とする焼結体の場合に
は、第１の発熱抵抗体層３、４及び第２の発熱抵抗体層
５、６、電極取り出し層９、１０は、セラミック焼結体
２の主成分である窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）粉末にタング
ステンカーバイド（ＷＣ）を主成分として添加するか、
あるいは熱膨張係数を調整するために更に窒化硼素（Ｂ
Ｎ）粉末を添加し、それらの含有量を増減することで任
意の抵抗値に設定したものが好適である。
【００１８】要するに、高温まで無機導電材として電気
絶縁性セラミック焼結体との熱膨張差が小さく、熱衝撃
抵抗性に優れ、安定した特性を有するものであれば良
い。
絶縁性セラミック焼結体との熱膨張差が小さく、熱衝撃
抵抗性に優れ、安定した特性を有するものであれば良
い。
【００１９】前述のような第１の発熱抵抗体層３、４及
び第２の発熱抵抗体層５、６、電極取り出し層９、１０
としては、例えばタングステンカーバイド（ＷＣ）を６
５重量％以上含有したものを使用し、第１の発熱抵抗体
層３、４としてタングステンカーバイド（ＷＣ）が７０
〜９０重量％、第２の発熱抵抗体層５、６として同じく
８０〜９５重量％、電極取り出し層９、１０として同じ
く８５〜９５重量％とすると、望ましい抵抗比を設定す
ることができる。
び第２の発熱抵抗体層５、６、電極取り出し層９、１０
としては、例えばタングステンカーバイド（ＷＣ）を６
５重量％以上含有したものを使用し、第１の発熱抵抗体
層３、４としてタングステンカーバイド（ＷＣ）が７０
〜９０重量％、第２の発熱抵抗体層５、６として同じく
８０〜９５重量％、電極取り出し層９、１０として同じ
く８５〜９５重量％とすると、望ましい抵抗比を設定す
ることができる。
【００２０】一方、リード線７、８には、高融点金属で
あるタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、レニウ
ム（Ｒｅ）やその合金等が上げられるが、とりわけタン
グステン（Ｗ）が好適である。
あるタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、レニウ
ム（Ｒｅ）やその合金等が上げられるが、とりわけタン
グステン（Ｗ）が好適である。
【００２１】また、セラミック発熱体の先端を略球面と
し、その断面を円形と成したのは、先端部近傍に最高発
熱部を有し、外周に効果的に均一に発熱させるためであ
り、この形状に限定されるものではない。
し、その断面を円形と成したのは、先端部近傍に最高発
熱部を有し、外周に効果的に均一に発熱させるためであ
り、この形状に限定されるものではない。
【００２２】尚、第２の発熱抵抗体層の距離ｌ、即ち第
１の発熱抵抗体層に一部重ねて形成した第２の発熱抵抗
体層の先端から、該第２の発熱抵抗体層に接続したリー
ド線の先端までの距離は、接続したリード線先端の温度
が１０００℃以下となれば抵抗変化を生じ難いため、３
ｍｍ以上に設定することが望ましい。
１の発熱抵抗体層に一部重ねて形成した第２の発熱抵抗
体層の先端から、該第２の発熱抵抗体層に接続したリー
ド線の先端までの距離は、接続したリード線先端の温度
が１０００℃以下となれば抵抗変化を生じ難いため、３
ｍｍ以上に設定することが望ましい。
【００２３】次に、本発明のセラミック発熱体を評価す
るにあたり、先ず、高純度の窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）粉
末に、焼結助剤としてイットリア（Ｙ2 Ｏ3 ）や希土類
元素の酸化物を添加混合して調製した造粒体を使用し、
プレス成形法等、周知の成形法により平板状の窒化珪素
を主成分とするセラミック成形体を作製する。
るにあたり、先ず、高純度の窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）粉
末に、焼結助剤としてイットリア（Ｙ2 Ｏ3 ）や希土類
元素の酸化物を添加混合して調製した造粒体を使用し、
プレス成形法等、周知の成形法により平板状の窒化珪素
を主成分とするセラミック成形体を作製する。
【００２４】次に、タングステンカーバイド（ＷＣ）の
微粉末８０重量％と窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）の微粉末２
０重量％の混合粉末に溶媒を加えて調製したペーストを
使用して、スクリーン印刷法等により設計抵抗値に基づ
いた寸法の略Ｕ字形状のパターンで、セラミック焼結体
の先端より５ｍｍ以内に位置するようにそれぞれ別のセ
ラミック成形体の表面に、厚さ約４０μm の第１の発熱
抵抗体層３及び４を形成する。
微粉末８０重量％と窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）の微粉末２
０重量％の混合粉末に溶媒を加えて調製したペーストを
使用して、スクリーン印刷法等により設計抵抗値に基づ
いた寸法の略Ｕ字形状のパターンで、セラミック焼結体
の先端より５ｍｍ以内に位置するようにそれぞれ別のセ
ラミック成形体の表面に、厚さ約４０μm の第１の発熱
抵抗体層３及び４を形成する。
【００２５】次に、８５重量％のタングステンカーバイ
ド（ＷＣ）と１５重量％の窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）の各
微粉末から成るペーストを使用して、前記第１の発熱抵
抗体層３及び４の端部に一部重なり、第２の発熱抵抗体
層の幅１２が重なった第１の発熱抵抗体層の幅１１より
小さくなるパターンで、前記同様にして厚さ約４０μm
の第２の発熱抵抗体層５及び６をそれぞれ形成する。
ド（ＷＣ）と１５重量％の窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）の各
微粉末から成るペーストを使用して、前記第１の発熱抵
抗体層３及び４の端部に一部重なり、第２の発熱抵抗体
層の幅１２が重なった第１の発熱抵抗体層の幅１１より
小さくなるパターンで、前記同様にして厚さ約４０μm
の第２の発熱抵抗体層５及び６をそれぞれ形成する。
【００２６】一方、電極取り出し層９及び１０も、第２
の発熱抵抗体層と同一組成のペーストを使用して前記セ
ラミック成形体表面の他端に、前記同様にして幅０．７
ｍｍ、厚さ７０μm のパターンを４個、セラミック成形
体の側面まで平行に所定の配置でそれぞれ形成した。
の発熱抵抗体層と同一組成のペーストを使用して前記セ
ラミック成形体表面の他端に、前記同様にして幅０．７
ｍｍ、厚さ７０μm のパターンを４個、セラミック成形
体の側面まで平行に所定の配置でそれぞれ形成した。
【００２７】次に、第１の発熱抵抗体層３及び４、第２
の発熱抵抗体層５及び６、電極取り出し層９及び１０を
それぞれ印刷形成した各セラミック成形体の上に、直径
０．２５ｍｍのタングステン（Ｗ）線を第２の発熱抵抗
体層と各電極取り出し層にそれぞれ接続するように載置
して重ね、その上に発熱抵抗体層と電極取り出し層を印
刷形成していないセラミック成形体を重ねた後、炭素
（Ｃ）を含む還元性の雰囲気下、１７５０℃の温度で１
時間、加圧焼成した。
の発熱抵抗体層５及び６、電極取り出し層９及び１０を
それぞれ印刷形成した各セラミック成形体の上に、直径
０．２５ｍｍのタングステン（Ｗ）線を第２の発熱抵抗
体層と各電極取り出し層にそれぞれ接続するように載置
して重ね、その上に発熱抵抗体層と電極取り出し層を印
刷形成していないセラミック成形体を重ねた後、炭素
（Ｃ）を含む還元性の雰囲気下、１７５０℃の温度で１
時間、加圧焼成した。
【００２８】かくして得られたセラミック焼結体の周囲
を研磨し、第１の発熱抵抗体層側の先端を球面とすると
ともに断面円形に加工し、埋設した各電極取り出し層の
端面を円柱側面に露出させ、直径約３．５ｍｍのセラミ
ック発熱体を作製した。
を研磨し、第１の発熱抵抗体層側の先端を球面とすると
ともに断面円形に加工し、埋設した各電極取り出し層の
端面を円柱側面に露出させ、直径約３．５ｍｍのセラミ
ック発熱体を作製した。
【００２９】前記セラミック発熱体を用いて、少なくと
も電極取り出し層の露出部にメタライズ法やメッキ法等
によりニッケル（Ｎｉ）等の金属被膜を形成した後、セ
ラミック発熱体の側面に露出した一方の電極取り出し層
と接続するように筒状金具を外嵌めし、還元ガス雰囲気
中で銀ろうにて接合して負電極とし、他方の電極取り出
し層に、線材またはキャップ状の金具より成る電極取り
出し金具を前記同様に銀ろうにて接合して正電極として
接続し、正負の電極を導出した評価用のセラミック発熱
体を作製した。
も電極取り出し層の露出部にメタライズ法やメッキ法等
によりニッケル（Ｎｉ）等の金属被膜を形成した後、セ
ラミック発熱体の側面に露出した一方の電極取り出し層
と接続するように筒状金具を外嵌めし、還元ガス雰囲気
中で銀ろうにて接合して負電極とし、他方の電極取り出
し層に、線材またはキャップ状の金具より成る電極取り
出し金具を前記同様に銀ろうにて接合して正電極として
接続し、正負の電極を導出した評価用のセラミック発熱
体を作製した。
【００３０】次いで、前記評価用のセラミック発熱体を
使用し、該セラミック発熱体が１４００℃の温度で飽和
する１０〜３５Ｖの直流電圧を５分間通電した後、通電
を停止して２分間圧搾空気を吹きつけ強制冷却する工程
を１サイクルとする高負荷耐久試験を行い、１０００サ
イクル毎に両電極間の抵抗値を測定し、試験開始前の両
電極間の抵抗値に対する変化率が１０％を越えると不良
と判断し、１０％を越えた時のサイクル数で耐久性を評
価した。
使用し、該セラミック発熱体が１４００℃の温度で飽和
する１０〜３５Ｖの直流電圧を５分間通電した後、通電
を停止して２分間圧搾空気を吹きつけ強制冷却する工程
を１サイクルとする高負荷耐久試験を行い、１０００サ
イクル毎に両電極間の抵抗値を測定し、試験開始前の両
電極間の抵抗値に対する変化率が１０％を越えると不良
と判断し、１０％を越えた時のサイクル数で耐久性を評
価した。
【００３１】尚、リード線と接続した無機導電材から成
る第２の発熱抵抗体層の幅ｗと第２の発熱抵抗体層を重
ねた第１の発熱抵抗体層の幅Ｗは、Ｘ線透過写真より計
測するとともに、同一仕様の他の評価用セラミック発熱
体をリード線と第２の発熱抵抗体層との接続部、及び第
１の発熱抵抗体層に第２の発熱抵抗体層が重なっている
部分のそれぞれで切断して幅Ｗとｗの寸法を確認した。
る第２の発熱抵抗体層の幅ｗと第２の発熱抵抗体層を重
ねた第１の発熱抵抗体層の幅Ｗは、Ｘ線透過写真より計
測するとともに、同一仕様の他の評価用セラミック発熱
体をリード線と第２の発熱抵抗体層との接続部、及び第
１の発熱抵抗体層に第２の発熱抵抗体層が重なっている
部分のそれぞれで切断して幅Ｗとｗの寸法を確認した。
【００３２】また、第１の発熱抵抗体層に一部重ねて形
成した第２の発熱抵抗体層の先端から、該第２の発熱抵
抗体層に接続したリード線の先端までの距離をＸ線透過
写真より計測して第２の発熱抵抗体層の距離ｌとし、最
高発熱部の温度を１４００℃とした時のリード線の先端
部に相当するセラミック発熱体の表面の温度を放射温度
計にて非接触で測定した。以上の結果を表１に示す。
成した第２の発熱抵抗体層の先端から、該第２の発熱抵
抗体層に接続したリード線の先端までの距離をＸ線透過
写真より計測して第２の発熱抵抗体層の距離ｌとし、最
高発熱部の温度を１４００℃とした時のリード線の先端
部に相当するセラミック発熱体の表面の温度を放射温度
計にて非接触で測定した。以上の結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【発明の効果】叙上の如く、本発明のセラミック発熱体
は、略平行な少なくとも２層の無機導電材から成る第１
の発熱抵抗体層の端部に、無機導電材から成る第２の発
熱抵抗体層を少なくともその一部を重ねて形成し、該第
２の発熱抵抗体層を介して高融点金属の線材等から成る
リード線に接続することから、第１の発熱抵抗体層が高
温となっても、第２の発熱抵抗体層リード線との接続部
は昇温せず、該接続部で発熱抵抗体層が抵抗変化を生じ
て断線したりせず、その結果、長時間の連続稼動が可能
で、複雑な構造を必要としない耐久性に優れたセラミッ
ク発熱体を得ることができる。
は、略平行な少なくとも２層の無機導電材から成る第１
の発熱抵抗体層の端部に、無機導電材から成る第２の発
熱抵抗体層を少なくともその一部を重ねて形成し、該第
２の発熱抵抗体層を介して高融点金属の線材等から成る
リード線に接続することから、第１の発熱抵抗体層が高
温となっても、第２の発熱抵抗体層リード線との接続部
は昇温せず、該接続部で発熱抵抗体層が抵抗変化を生じ
て断線したりせず、その結果、長時間の連続稼動が可能
で、複雑な構造を必要としない耐久性に優れたセラミッ
ク発熱体を得ることができる。
【図１】本発明のセラミック発熱体の正面の要部を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明のセラミック発熱体の側面の要部を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】従来のセラミック発熱体の正面の要部を示す断
面図である。
面図である。
１ セラミック発熱体
２ 電気絶縁性セラミック焼結体
３、４ 第１の発熱抵抗体層
５、６ 第２の発熱抵抗体層
７、８ リード線
９、１０ 電極取り出し層
１１ 第１の発熱抵抗体層の幅
１２ 第２の発熱抵抗体層の幅
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 3/14
H05B 3/10
H05B 3/48
H05B 3/18
F23Q 7/00
Claims (2)
- 【請求項１】電気絶縁性セラミック焼結体中に埋設され
た、少なくとも２層の無機導電材から成る第１の発熱抵
抗体層と、前記第１の発熱抵抗体層の端部に少なくとも
一部を重ねて形成した無機導電材から成る第２の発熱抵
抗体層と、前記第２の発熱抵抗体層を介して前記第１の
発熱抵抗体層と接続した高融点金属から成るリード線
と、前記リード線の他端に接続した無機導電材から成る
電極取り出し層とからなり、かつ前記第２の発熱抵抗体
層の導通抵抗および前記電極取り出し層の導通抵抗が、
前記第１の発熱抵抗体層の導通抵抗よりも低く、前記第
１の発熱抵抗体層に一部重ねて形成した前記第２の発熱
抵抗体層の先端から、前記第２の発熱抵抗体層に接続し
たリード線の先端までの距離が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下
であることを特徴とするセラミック発熱体。 - 【請求項２】電気絶縁性セラミック焼結体中に埋設され
た、少なくとも２層の無機導電材から成る第１の発熱抵
抗体層と、前記第１の発熱抵抗体層の端部に少なくとも
一部を重ねて形成した無機導電材から成る第２の発熱抵
抗体層と、前記第２の発熱抵抗体層を介して前記第１の
発熱抵抗体層と接続した高融点金属から成るリード線
と、前記リード線の他端に接続した無機導電材から成る
電極取り出し層とからなり、かつ前記第２の発熱抵抗体
層の導通抵抗および前記電極取り出し層の導通抵抗が、
前記第１の発熱抵抗体層の導通抵抗よりも低く、前記リ
ード線と接続した無機導電材から成る前記第２の発熱抵
抗体層の幅が、少なくとも前記第２の発熱抵抗体層を重
ねた前記第１の発熱抵抗体層の幅より小であることを特
徴とするセラミック発熱体。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29178993A JP3439807B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | セラミック発熱体 |
| US08/305,085 US5750958A (en) | 1993-09-20 | 1994-09-13 | Ceramic glow plug |
| DE4433505A DE4433505C2 (de) | 1993-09-20 | 1994-09-20 | Keramikglühkerze |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29178993A JP3439807B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | セラミック発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142153A JPH07142153A (ja) | 1995-06-02 |
| JP3439807B2 true JP3439807B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=17773454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29178993A Expired - Fee Related JP3439807B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-11-22 | セラミック発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3439807B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19956019C2 (de) * | 1998-11-24 | 2001-09-27 | Bosch Braking Systems Co | Glühkerze mit einer keramischen Heizvorrichtung und Verfahren zur Herstellung dieser Glühkerze |
| DE19957886A1 (de) | 1998-12-07 | 2000-07-20 | Bosch Braking Systems Co | Verstellpumpe |
-
1993
- 1993-11-22 JP JP29178993A patent/JP3439807B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07142153A (ja) | 1995-06-02 |
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