JP6878116B2 - Heater and glow plug with it - Google Patents

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Description

本発明は、例えば燃焼式車載暖房装置における点火用若しくは炎検知用のヒータ、石油ファンヒータ等の各種燃焼機器の点火用のヒータ、自動車エンジンのグロープラグ用のヒータ、酸素センサ等の各種センサ用のヒータ、測定機器の加熱用のヒータ等に利用されるヒータに関するものである。 The present invention is for, for example, a heater for ignition or flame detection in a combustion type in-vehicle heating device, a heater for ignition of various combustion devices such as an oil fan heater, a heater for glow plugs of an automobile engine, and various sensors such as an oxygen sensor. It relates to a heater used for a heater, a heater for heating a measuring device, and the like.

自動車エンジンのグロープラグ等に用いられるヒータとして、例えば、特許文献１に記載のヒータが知られている。特許文献１に記載のヒータは、棒状のセラミック体と、セラミック体の先端に埋設された発熱抵抗体と、発熱抵抗体に接続されたリードとを備えている。発熱抵抗体は、リードよりも抵抗値が大きく設定されているとともに、折返し形状を有している。このようなヒータにおいては、リードと発熱抵抗体の接続部分は界面が直線状になっていた。近年、グロープラグは、更なる急速昇温と耐久性の両立が求められてきている。 As a heater used for a glow plug of an automobile engine or the like, for example, the heater described in Patent Document 1 is known. The heater described in Patent Document 1 includes a rod-shaped ceramic body, a heat generating resistor embedded in the tip of the ceramic body, and a lead connected to the heat generating resistor. The heat generating resistor has a resistance value set to be larger than that of the lead and has a folded shape. In such a heater, the interface between the lead and the heat generating resistor is linear. In recent years, glow plugs have been required to have both rapid temperature rise and durability.

特開２００３−２２８８９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-22889

このようなヒータを急速昇温したときには、発熱抵抗体とリードとが急激に熱膨張することになる。このとき、発熱抵抗体とリードとの境界が直線状であることから、発熱抵抗体とリードとの境界に沿ってせん断応力が生じるおそれがあった。特に、発熱抵抗体とリードとの境界のうちセラミック体に接する部分には特に応力が集中する傾向にあった。その結果、ヒータを繰り返し使用したときには、発熱抵抗体とリードとの境界のうちセラミック体に接する部分にクラックが生じ、このクラックが発熱抵抗体とリードとの境界に沿って進展するおそれがあった。その結果、ヒータの長期信頼性を向上させることが困難であった。 When such a heater is rapidly heated, the heat generating resistor and the lead are rapidly expanded. At this time, since the boundary between the heat generating resistor and the lead is linear, there is a possibility that shear stress may occur along the boundary between the heat generating resistor and the lead. In particular, stress tends to be particularly concentrated on the portion of the boundary between the heat generating resistor and the lead that is in contact with the ceramic body. As a result, when the heater was used repeatedly, cracks were generated in the portion of the boundary between the heat generating resistor and the lead in contact with the ceramic body, and this crack might grow along the boundary between the heat generating resistor and the lead. .. As a result, it has been difficult to improve the long-term reliability of the heater.

本開示のヒータは、棒状のセラミック体と、該セラミック体の内部に位置しており折返し形状を有する発熱抵抗体と、前記セラミック体の内部に位置するとともに前記発熱抵抗体に接続された一対のリードとを備えており、前記発熱抵抗体と前記一対のリードとは前記セラミック体の軸方向に垂直な方向に重なって接続されていて、前記発熱抵抗体と前記一対のリードとが重なって接続されている領域を通り、前記セラミック体の軸方向に垂直な断面を見たときに、前記リードは、前記発熱抵抗体よりも内側に位置しているとともに、前記発熱抵抗体を挟むように前記発熱抵抗体の外周側に回り込む部分を有しており、前記回り込む部分の外周と前記発熱抵抗体の外周とが連続した曲線になっており、前記回り込む部分が、前記セラミック体の軸方向に沿って前記リード側から前記発熱抵抗体側に向かうに連れて小さくなっている。 The heaters of the present disclosure include a rod-shaped ceramic body, a heat generating resistor located inside the ceramic body and having a folded shape, and a pair of heat generating resistors located inside the ceramic body and connected to the heat generating resistor. A lead is provided, and the heat generating resistor and the pair of leads are overlapped and connected in a direction perpendicular to the axial direction of the ceramic body, and the heat generating resistor and the pair of leads are overlapped and connected. When the cross section perpendicular to the axial direction of the ceramic body is viewed through the region, the lead is located inside the heat generating resistor and sandwiches the heat generating resistor. It has a portion that wraps around the outer peripheral side of the heat generation resistor, and the outer circumference of the wraparound portion and the outer circumference of the heat generation resistor have a continuous curve, and the wraparound portion is along the axial direction of the ceramic body. It becomes smaller from the lead side toward the heat generating resistor side .

本発明のヒータによれば、リードが発熱抵抗体を挟むように発熱抵抗体の外周側に回り込む部分を有していることによって、発熱抵抗体とリードとの間にせん断応力が発生することを低減できる。また、上記の回り込む部分の外周と発熱抵抗体の外周とが連続した曲線であることによって回り込む部分の外周と発熱抵抗体との外周のどちらかに応力が集中することを低減できる。 According to the heater of the present invention, the reed has a portion that wraps around the outer peripheral side of the heat-generating resistor so as to sandwich the heat-generating resistor, so that a shear stress is generated between the heat-generating resistor and the lead. Can be reduced. Further, since the outer circumference of the wraparound portion and the outer circumference of the heat generation resistor have a continuous curve, it is possible to reduce the concentration of stress on either the outer circumference of the wraparound portion or the outer circumference of the heat generation resistor.

ヒータの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a heater. （ａ）は図１に示すヒータの領域Ａの部分拡大図であり、（ｂ）はＸ−Ｘ線で切った断面図である。(A) is a partially enlarged view of the area A of the heater shown in FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view taken along the line XX. （ａ）は図１に示すヒータの領域Ａの部分拡大図であり、（ｂ）はＹ−Ｙ線で切った断面図である。(A) is a partially enlarged view of the area A of the heater shown in FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view taken along the YY line. （ａ）は図１に示すヒータの領域Ａの部分拡大図であり、（ｂ）はＺ−Ｚ線で切った断面図である。(A) is a partially enlarged view of the area A of the heater shown in FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view taken along the line ZZ. グロープラグの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a glow plug. ヒータの製造工程の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of the manufacturing process of a heater. ヒータの製造工程の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of the manufacturing process of a heater.

図１、２に示すように、ヒータ１０は、セラミック体１とセラミック体１の内部に位置している発熱抵抗体２と、セラミック体１の内部に位置するとともに発熱抵抗体２に接続された一対のリード３とを備えている。ヒータ１０は、例えば、グロープラグ用のヒータ１０として用いられる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the heater 10 is located inside the ceramic body 1 and the heat generating resistor 2 located inside the ceramic body 1, and is connected to the heat generating resistor 2 while being located inside the ceramic body 1. It includes a pair of leads 3. The heater 10 is used, for example, as a heater 10 for a glow plug.

ヒータ１０におけるセラミック体１は、例えば長手方向（軸方向）を有する棒状である。このセラミック体１には発熱抵抗体２およびリード３が埋設されている。ここで、セラミック体１はセラミックスからなる。これにより急速昇温時の信頼性が高いヒータ１０を提供することが可能になる。セラミックスとしては、酸化物セラミックス、窒化物セラミックスまたは炭化物セラミックス等の電気的に絶縁性を有するセラミックスが挙げられる。セラミック体１は、窒化珪素質セラミックスからなっていてもよい。窒化珪素質セラミックスは、主成分である窒化珪素が強度、靱性、絶縁性および耐熱性の観点で優れている。 The ceramic body 1 in the heater 10 has, for example, a rod shape having a longitudinal direction (axial direction). A heat generating resistor 2 and a lead 3 are embedded in the ceramic body 1. Here, the ceramic body 1 is made of ceramics. This makes it possible to provide the heater 10 with high reliability at the time of rapid temperature rise. Examples of the ceramics include electrically insulating ceramics such as oxide ceramics, nitride ceramics and carbide ceramics. The ceramic body 1 may be made of silicon nitride ceramics. Silicon nitride, which is the main component of silicon nitride ceramics, is excellent in strength, toughness, insulation, and heat resistance.

窒化珪素質セラミックスからなるセラミック体１は、例えば、以下の方法で作製できる。具体的には、主成分の窒化珪素に対して、焼結助剤、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２を混合して混合物を得る。混合物を所定の形状に成形して成形体を得る。その後、成形体を１６５０〜１７８０℃でホットプレス焼成することによってセラミック体１を得ることができる。焼結助剤としては、３〜１２質量％のＹ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３またはＥｒ２Ｏ３等の希土類元素酸化物を用いることができる。Ａｌ２Ｏ３は例えば、０．５〜３質量％用いることができる。ＳｉＯ２は、セラミック体１２に含まれるＳｉＯ２量が、例えば、１．５〜５質量％となるように混合することができる。セラミック体１２の長さは、例えば２０〜５０ｍｍに設定され、セラミック体１２の直径は例えば３〜５ｍｍに設定される。 The ceramic body 1 made of silicon nitride ceramics can be produced, for example, by the following method. Specifically, a sintering aid, Al 2 O 3 and SiO 2 are mixed with silicon nitride as the main component to obtain a mixture. The mixture is molded into a predetermined shape to obtain a molded product. Then, the ceramic body 1 can be obtained by hot-press firing the molded body at 1650 to 1780 ° C. The sintering aid can be used 3-12% by weight of Y 2 O 3, Yb 2 O 3 or a rare earth element oxides such as Er 2 O 3. Al 2 O 3 can be used, for example, 0.5 to 3% by mass. SiO 2 can be mixed so that the amount of SiO 2 contained in the ceramic body 12 is, for example, 1.5 to 5% by mass. The length of the ceramic body 12 is set to, for example, 20 to 50 mm, and the diameter of the ceramic body 12 is set to, for example, 3 to 5 mm.

なお、セラミック体１として窒化珪素質セラミックスからなるものを用いる場合は、ＭｏＳｉＯ２またはＷＳｉ２等を混合し、分散させてもよい。この場合には、母材である窒化珪素質セラミックスの熱膨張率を発熱抵抗体２の熱膨張率に近付けることができる。その結果、ヒータ１０の耐久性を向上させることができる。 When a silicon nitride ceramic is used as the ceramic body 1, MoSiO 2 or WSi 2 or the like may be mixed and dispersed. In this case, the coefficient of thermal expansion of the silicon nitride ceramics as the base material can be brought close to the coefficient of thermal expansion of the heat generating resistor 2. As a result, the durability of the heater 10 can be improved.

発熱抵抗体２は、セラミック体１の内部に設けられている。発熱抵抗体２はセラミック体１の先端側（一端側）に設けられている。発熱抵抗体２は、電流を流すことによって発熱する部材である。発熱抵抗体２は、折返し形状を有している。 The heat generating resistor 2 is provided inside the ceramic body 1. The heat generating resistor 2 is provided on the tip end side (one end side) of the ceramic body 1. The heat generation resistor 2 is a member that generates heat by passing an electric current. The heat generating resistor 2 has a folded shape.

発熱抵抗体２の形成材料としては、Ｗ，ＭｏまたはＴｉなどの炭化物、窒化物または珪化物などを主成分とするものを使用することができる。 As the material for forming the heat generating resistor 2, a material containing a carbide such as W, Mo or Ti, a nitride or a silicified material as a main component can be used.

さらに、セラミック体１が窒化珪素質セラミックスからなる場合は、発熱抵抗体２は、
無機導電体のＷＣを主成分とし、これに添加される窒化珪素の含有率が２０質量％以上であってもよい。例えば、窒化珪素質セラミックスからなるセラミック体１中において、発熱抵抗体２となる導体成分は窒化珪素と比較して熱膨張率が大きいため、通常は引張応力がかかった状態にある。これに対して、発熱抵抗体２中に窒化珪素を添加することにより、熱膨張率をセラミック体１のそれに近付けて、ヒータ１０の昇温時および降温時の熱膨張率の差による応力を緩和することができる。 Further, when the ceramic body 1 is made of silicon nitride ceramics, the heat generating resistor 2 is
The WC of the inorganic conductor may be the main component, and the content of silicon nitride added thereto may be 20% by mass or more. For example, in the ceramic body 1 made of silicon nitride ceramics, the conductor component to be the heat generating resistor 2 has a larger coefficient of thermal expansion than silicon nitride, so that it is usually in a state where tensile stress is applied. On the other hand, by adding silicon nitride to the heat generating resistor 2, the coefficient of thermal expansion is brought closer to that of the ceramic body 1, and the stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion when the heater 10 is raised and lowered is relaxed. can do.

また、発熱抵抗体２に含まれる窒化珪素の含有量が４０質量％以下であるときには、発熱抵抗体２の抵抗値のばらつきを小さくさせることができる。従って、発熱抵抗体２に含まれる窒化珪素の含有量は２０〜４０質量％であってもよい。また、発熱抵抗体２への同様の添加物として、窒化珪素の代わりに窒化硼素を４〜１２質量％添加することもできる。発熱抵抗体２は全長を３〜１５ｍｍ、断面積を０．１５〜０．８ｍｍ２に設定することができる。 Further, when the content of silicon nitride contained in the heat-generating resistor 2 is 40% by mass or less, the variation in the resistance value of the heat-generating resistor 2 can be reduced. Therefore, the content of silicon nitride contained in the heat generating resistor 2 may be 20 to 40% by mass. Further, as a similar additive to the heat generating resistor 2, boron nitride can be added in an amount of 4 to 12% by mass instead of silicon nitride. The total length of the heat generating resistor 2 can be set to 3 to 15 mm, and the cross-sectional area can be set to 0.15 to 0.8 mm 2.

リード３は、発熱抵抗体２と外部の電源とを電気的に接続するための部材である。リード３は、発熱抵抗体２に接続されるとともにセラミック体１の表面に引き出されている。具体的には、発熱抵抗体２の両端部にそれぞれリード３が接合されている。一方のリード３は、一端側で発熱抵抗体２の一端に接続され、他端側でセラミック体１の後端寄りの側面から導出されている。他方のリード３は、一端側で発熱抵抗体２の他端に接続され、他端側でセラミック体１の後端部から導出されている。 The lead 3 is a member for electrically connecting the heat generating resistor 2 and an external power source. The lead 3 is connected to the heat generating resistor 2 and is drawn out to the surface of the ceramic body 1. Specifically, the leads 3 are joined to both ends of the heat generating resistor 2. One lead 3 is connected to one end of the heat generating resistor 2 on one end side, and is led out from the side surface near the rear end of the ceramic body 1 on the other end side. The other lead 3 is connected to the other end of the heat generating resistor 2 on one end side, and is led out from the rear end portion of the ceramic body 1 on the other end side.

このリード３は、例えば、発熱抵抗体２と同様の材料（主成分）を用いて形成される。リード３は、発熱抵抗体２よりも断面積を大きくしたり、セラミック体１の形成材料の含有量を発熱抵抗体２よりも少なくしたりすることによって、単位長さ当たりの抵抗値が低くなっている。また、リード３は無機導電体であるＷＣを主成分とし、これに窒化珪素を含有量が１５質量％以上となるように添加していてもよい。これにより、リード３の熱膨張率を、セラミック体１を構成する窒化珪素の熱膨張率に近付けることができる。 The lead 3 is formed, for example, by using the same material (main component) as the heat generating resistor 2. The lead 3 has a larger cross-sectional area than the heat generating resistor 2, and the content of the material for forming the ceramic body 1 is smaller than that of the heat generating resistor 2, so that the resistance value per unit length is lowered. ing. Further, the reed 3 contains WC, which is an inorganic conductor, as a main component, and silicon nitride may be added thereto so that the content is 15% by mass or more. As a result, the coefficient of thermal expansion of the reed 3 can be brought close to the coefficient of thermal expansion of silicon nitride constituting the ceramic body 1.

そして、図２に示すように、ヒータ１０は、棒状のセラミック体１と、セラミック体１の内部に位置しており折返し形状を有する発熱抵抗体２と、セラミック体１の内部に位置するとともに発熱抵抗体２に接続された一対のリード３とを備えている。そして、発熱抵抗体２と一対のリード３とはセラミック体１の軸方向に垂直な方向に重なって接続されていて、発熱抵抗体２と一対のリード３とが重なって接続されている領域を通り、セラミック体１の軸方向に垂直な断面を見たときに、リード３は、発熱抵抗体２よりも内側に位置しているとともに、発熱抵抗体２を挟むように発熱抵抗体２の外周側に回り込む部分を有しており、回り込む部分の外周と発熱抵抗体２の外周とが連続した曲線になっている。 Then, as shown in FIG. 2, the heater 10 is located inside the rod-shaped ceramic body 1, the heat generating resistor 2 which is located inside the ceramic body 1 and has a folded shape, and is located inside the ceramic body 1 and generates heat. It includes a pair of leads 3 connected to the resistor 2. Then, the heat generating resistor 2 and the pair of leads 3 are overlapped and connected in a direction perpendicular to the axial direction of the ceramic body 1, and the region where the heat generating resistor 2 and the pair of leads 3 are overlapped and connected is formed. As you can see, when looking at the cross section perpendicular to the axial direction of the ceramic body 1, the lead 3 is located inside the heat generating resistor 2 and the outer circumference of the heat generating resistor 2 so as to sandwich the heat generating resistor 2. It has a portion that wraps around to the side, and the outer circumference of the wraparound portion and the outer circumference of the heat generating resistor 2 form a continuous curve.

このように、リード３が発熱抵抗体２を挟むように発熱抵抗体２の外周側に回り込む部分を有していることによって、発熱抵抗体２とリード３との間にせん断応力が発生することを低減できる。また、上記の回り込む部分の外周と発熱抵抗体２の外周とが連続した曲線であることによって回り込む部分の外周と発熱抵抗体２との外周のどちらかに応力が集中することを低減できる。これにより、ヒータ１０の長期信頼性を向上できる。 In this way, since the lead 3 has a portion that wraps around the outer peripheral side of the heat generating resistor 2 so as to sandwich the heat generating resistor 2, a shear stress is generated between the heat generating resistor 2 and the lead 3. Can be reduced. Further, since the outer circumference of the wraparound portion and the outer circumference of the heat generation resistor 2 have a continuous curve, it is possible to reduce the concentration of stress on either the outer circumference of the wraparound portion or the outer circumference of the heat generation resistor 2. Thereby, the long-term reliability of the heater 10 can be improved.

特に挟む位置（リード３の股の部分）が外周側であることで、熱はヒータ１０の表面に散逸する。応力を閉じ込めたリード３の股の部分（発熱抵抗体２を挟んでいる部分）をヒータ１０の表面に近づけることで、熱をヒータ１０表面に散逸させやすくして応力を小さくすることができる。 In particular, since the pinching position (the crotch portion of the lead 3) is on the outer peripheral side, heat is dissipated to the surface of the heater 10. By bringing the crotch portion of the lead 3 (the portion sandwiching the heat generating resistor 2) in which the stress is confined close to the surface of the heater 10, the heat can be easily dissipated to the surface of the heater 10 and the stress can be reduced.

また、図２に示すように、挟まれた発熱抵抗体２の先端は鋭角になっている。発熱抵抗体２の先端が鋭角となってリード３に挟まれていることによって、リード３が発熱抵抗体
２をくわえ込んだ形状にすることができる。これにより、発熱抵抗体２がリード３から抜けてしまうおそれを低減できる。 Further, as shown in FIG. 2, the tip of the sandwiched heat generating resistor 2 has an acute angle. Since the tip of the heat generating resistor 2 has an acute angle and is sandwiched between the leads 3, the lead 3 can be formed into a shape in which the heat generating resistor 2 is held. As a result, the possibility that the heat generating resistor 2 will come off from the lead 3 can be reduced.

さらに、回り込む部分の外周と発熱抵抗体２の外周とが弧状になっていてもよい。これにより、ヒートサイクル下における熱膨張および熱収縮を繰り返しても、セラミック体１に接しているリード３と発熱抵抗体２との境目部分が弧状になっていることで応力が弧に沿って分散しやすくなる。その結果、リード３および発熱抵抗体２にクラックが生じるおそれを低減できる。 Further, the outer circumference of the wraparound portion and the outer circumference of the heat generating resistor 2 may be arcuate. As a result, even if thermal expansion and contraction are repeated under the heat cycle, the stress is dispersed along the arc because the boundary portion between the lead 3 in contact with the ceramic body 1 and the heat generating resistor 2 is arcuate. It will be easier to do. As a result, the possibility of cracks in the reed 3 and the heat generating resistor 2 can be reduced.

このとき、発熱抵抗体２のうち回り込む部分の内周も弧状になっていてもよい。これにより、回り込む部分において局所的に熱応力が集中するおそれを低減できる。特に、回り込む部分の内周が外周と同じ向きに凸な弧状であってもよい。これにより、回り込む部分においてセラミック体１および発熱抵抗体２から熱応力を受けたとしても、この熱応力を回り込む方向に分散させやすくすることができる。 At this time, the inner circumference of the wraparound portion of the heat generating resistor 2 may also be arcuate. As a result, it is possible to reduce the possibility that thermal stress is locally concentrated in the wraparound portion. In particular, the inner circumference of the wraparound portion may have an arc shape that is convex in the same direction as the outer circumference. As a result, even if thermal stress is received from the ceramic body 1 and the heat generating resistor 2 at the wraparound portion, the thermal stress can be easily dispersed in the wraparound direction.

さらに、回り込む部分が、回り込む部分の先端に向かうに連れて細くなっていてもよい。これにより、回り込む部分に加わる熱応力の分布を徐々に変化させることができる。これにより、局所的に熱応力が発生することによってクラックが生じるおそれを低減できる。 Further, the wraparound portion may become thinner toward the tip of the wraparound portion. As a result, the distribution of thermal stress applied to the wraparound portion can be gradually changed. As a result, the possibility of cracks due to local thermal stress can be reduced.

さらに、発熱抵抗体２と一対のリード３とのそれぞれの境界線を見たときに、回り込んでいる部分以外のそれぞれの境界線は、一方に対して他方が傾斜していてもよい。これはヒータ１０を断面視した時に、熱の分布は中心の温度が高く、表面の温度が低くなっている。境界線は、一方に対して他方が傾斜していることで、温度が高い中心側が熱膨張したときに、リード３が発熱抵抗体２を挟む部分に熱応力を集中させやすくすることができる。これにより、発熱抵抗体２からリード３が抜けてしまうおそれを低減できる。 Further, when looking at the respective boundary lines between the heat generating resistor 2 and the pair of leads 3, each boundary line other than the wraparound portion may be inclined with respect to one. This is because when the heater 10 is viewed in cross section, the heat distribution has a high central temperature and a low surface temperature. Since the boundary line is inclined with respect to one side, it is possible to easily concentrate the thermal stress on the portion where the lead 3 sandwiches the heat generating resistor 2 when the central side having a high temperature expands thermally. As a result, the possibility that the lead 3 will come off from the heat generating resistor 2 can be reduced.

さらに、図２、３に示すように、回り込んでいる部分が、前記セラミック体の軸方向に沿ってリード３側から発熱抵抗体２側に向かうに連れて小さくなっていてもよい。発熱抵抗体２側はリード３側よりも温度が高くなるので、これに合わせて回り込んでいる部分を小さくすることによって熱応力を低減することができる。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the wraparound portion may become smaller from the lead 3 side toward the heat generating resistor 2 side along the axial direction of the ceramic body. Since the temperature of the heat generating resistor 2 side is higher than that of the lead 3 side, the thermal stress can be reduced by reducing the wraparound portion accordingly.

また、図２（ｂ）と図３（ｂ）との比較から分かるように、リード３が発熱抵抗体２を挟む角度（発熱抵抗体２のうちリード３に挟まれている部分の角度）が、リード３側よりも発熱抵抗体２側の方が角度が大きくなっていてもよい。発熱抵抗体２側はリード３側よりも温度が高くなるので、リード３が発熱抵抗体２を挟む部分の角度を鈍角にすることによって力の加わり方を緩やかにすることができる。 Further, as can be seen from the comparison between FIGS. 2 (b) and 3 (b), the angle at which the lead 3 sandwiches the heat generating resistor 2 (the angle of the portion of the heat generating resistor 2 sandwiched between the leads 3) is The angle may be larger on the heat generating resistor 2 side than on the lead 3 side. Since the temperature of the heat generating resistor 2 side is higher than that of the lead 3 side, the force applied can be made gentle by making the angle of the portion of the lead 3 sandwiching the heat generating resistor 2 obtuse.

また、図４に示すように、リード３の先端（リード３のうち最も発熱抵抗体２側の部分）においては、リード３が発熱抵抗体２を挟んでいなくてもよい。リード３の先端は発熱抵抗体２との間に生じる熱応力が最も大きくなるので、この部分において、リード３が発熱抵抗体２を挟んでいないことによって発熱抵抗体２から加わる力によってリード３が割ける方向にクラックが入るおそれを低減できる。 Further, as shown in FIG. 4, at the tip of the lead 3 (the most heat-generating resistor 2 side portion of the lead 3), the lead 3 does not have to sandwich the heat-generating resistor 2. Since the thermal stress generated between the tip of the lead 3 and the heat generating resistor 2 is the largest, in this portion, the lead 3 is moved by the force applied from the heat generating resistor 2 because the lead 3 does not sandwich the heat generating resistor 2. The risk of cracks in the splitting direction can be reduced.

また、図５に示すように、グロープラグ１００は、発熱抵抗体２がセラミック体１の一端側に位置しているヒータ１０と、セラミック体１の他端側を覆うように取り付けられた金属筒４とを備えている。グロープラグ１００は上記のヒータ１０を備えていることにより、長期信頼性が向上している。 Further, as shown in FIG. 5, the glow plug 100 is a metal cylinder attached so as to cover the heater 10 in which the heat generating resistor 2 is located on one end side of the ceramic body 1 and the other end side of the ceramic body 1. It is equipped with 4. Since the glow plug 100 includes the heater 10 described above, long-term reliability is improved.

＜製造方法１＞
次に上述のヒータ１０の製造方法について説明する。ヒータ１０は、例えば、発熱抵抗体２、リード３およびセラミック体１を射出成型で形成することができる。 <Manufacturing method 1>
Next, the method for manufacturing the heater 10 described above will be described. In the heater 10, for example, the heat generating resistor 2, the lead 3, and the ceramic body 1 can be formed by injection molding.

まず、導電性セラミック粉末および樹脂バインダーを含む、発熱抵抗体２用の導電性ペーストとリード３用の導電性ペーストとを作製する。また、絶縁性セラミック粉末および樹脂バインダーを含む、セラミック体１用の絶縁性ペーストを作製する。 First, a conductive paste for the heat generating resistor 2 and a conductive paste for the reed 3 containing the conductive ceramic powder and the resin binder are prepared. In addition, an insulating paste for the ceramic body 1 containing the insulating ceramic powder and the resin binder is produced.

次に、発熱抵抗体２用の導電性ペーストを用いて発熱抵抗体２用の成形体２１を形成する。また、図６に示すように、成形体２１を金型５内に保持した状態でリード３用の導電性ペーストを充填してリード３用の成形体３１を形成する。このとき、成型体２１と金型５との間の隙間を調整することによって、リード３が発熱抵抗体２の外周側に回り込む部分を有する形状にすることができる。なお、図６においては、（ａ）がリード３用の導電性ペーストを充填する前の様子を、（ｂ）がリード３用の導電性ペーストを充填した後の様子を示している。 Next, the molded body 21 for the heat generating resistor 2 is formed by using the conductive paste for the heat generating resistor 2. Further, as shown in FIG. 6, the molded body 21 is held in the mold 5 and filled with the conductive paste for the reed 3 to form the molded body 31 for the reed 3. At this time, by adjusting the gap between the molded body 21 and the mold 5, the shape can be formed so that the lead 3 has a portion that wraps around the outer peripheral side of the heat generating resistor 2. In FIG. 6, (a) shows a state before filling the conductive paste for the lead 3, and (b) shows a state after filling the conductive paste for the lead 3.

これにより、成形体２１と成形体３１とが金型内に保持された状態になる。次に、金型内に成形体２１と成形体３１とを保持した状態で、金型の一部をセラミック体１の成形用のものに取り替えた後、金型内にセラミック体１用の絶縁性ペーストを充填する。これにより、ヒータ１０の成型体を得ることができる。次に、得られたヒータ１０の成形体を焼成することによってヒータ１０を作製できる。 As a result, the molded body 21 and the molded body 31 are held in the mold. Next, while the molded body 21 and the molded body 31 are held in the mold, a part of the mold is replaced with one for molding the ceramic body 1, and then the insulation for the ceramic body 1 is provided in the mold. Fill with sex paste. As a result, a molded body of the heater 10 can be obtained. Next, the heater 10 can be manufactured by firing the obtained molded product of the heater 10.

＜製造方法２＞
ヒータ１０の他の製造方法について説明する。他の製造方法においては、ヒータ１０は、例えば、発熱抵抗体２、リード３およびセラミック体１をプレス成型で形成することができる。まず、発熱抵抗体２、リード３およびセラミック体１となるそれぞれの成型体を形成する。このとき、図７（ａ）に示すように、リード３用の成型体３１は必ずしも発熱抵抗体２の外周側に回り込む部分を有していなくてもよいが、発熱抵抗体２用の成型体２１とセラミック体１用の成型体１１との間に隙間を形成しておく。セラミック体１用の成型体１１の中に発熱抵抗体２用の成型体２１とリード３用の成型体３１とを配置して、圧力を加えながら焼成することによって、リード３用の成型体３１が発熱抵抗体２用の成型体２１とセラミック体１用の成型体１１との間の隙間に広がることによって、図７（ｂ）に示すように、リード３が発熱抵抗体２の外周側に回り込む部分を有する形状にすることができる。なお、図７においては、（ａ）が焼成前の成型体の様子を、（ｂ）が焼成後の様子を示している。 <Manufacturing method 2>
Another manufacturing method of the heater 10 will be described. In another manufacturing method, the heater 10 can form, for example, the heat generating resistor 2, the lead 3, and the ceramic body 1 by press molding. First, each molded body to be the heat generating resistor 2, the lead 3, and the ceramic body 1 is formed. At this time, as shown in FIG. 7A, the molded body 31 for the lead 3 does not necessarily have a portion that wraps around the outer peripheral side of the heat generating resistor 2, but the molded body for the heat generating resistor 2 does not necessarily have a portion. A gap is formed between the 21 and the molded body 11 for the ceramic body 1. By arranging the molded body 21 for the heat generating resistor 2 and the molded body 31 for the lead 3 in the molded body 11 for the ceramic body 1 and firing while applying pressure, the molded body 31 for the lead 3 Spreads in the gap between the molded body 21 for the heat generating resistor 2 and the molded body 11 for the ceramic body 1, so that the lead 3 is on the outer peripheral side of the heat generating resistor 2 as shown in FIG. 7 (b). It can be shaped to have a wraparound portion. In FIG. 7, (a) shows the state of the molded body before firing, and (b) shows the state after firing.

１：セラミック体
２：発熱抵抗体
３：リード
４：金属筒
１０：ヒータ
１００：グロープラグ 1: Ceramic body 2: Heat generation resistor 3: Lead 4: Metal cylinder 10: Heater 100: Glow plug

Claims (5)

棒状のセラミック体と、該セラミック体の内部に位置しており折返し形状を有する発熱抵抗体と、前記セラミック体の内部に位置するとともに前記発熱抵抗体に接続された一対のリードとを備えており、
前記発熱抵抗体と前記一対のリードとは前記セラミック体の軸方向に垂直な方向に重なって接続されていて、
前記発熱抵抗体と前記一対のリードとが重なって接続されている領域を通り、前記セラミック体の軸方向に垂直な断面を見たときに、
前記リードは、前記発熱抵抗体よりも内側に位置しているとともに、前記発熱抵抗体を挟むように前記発熱抵抗体の外周側に回り込む部分を有しており、前記回り込む部分の外周と前記発熱抵抗体の外周とが連続した曲線になっており、前記回り込む部分が、前記セラミック体の軸方向に沿って前記リード側から前記発熱抵抗体側に向かうに連れて小さくなっているヒータ。 It includes a rod-shaped ceramic body, a heat-generating resistor located inside the ceramic body and having a folded shape, and a pair of leads located inside the ceramic body and connected to the heat-generating resistor. ,
The heat generating resistor and the pair of reeds are connected so as to overlap each other in a direction perpendicular to the axial direction of the ceramic body.
When the cross section perpendicular to the axial direction of the ceramic body is viewed through the region where the heat generating resistor and the pair of reeds are overlapped and connected.
The lead is located inside the heat-generating resistor and has a portion that wraps around the heat-generating resistor so as to sandwich the heat-generating resistor, and has a portion that wraps around the outer periphery of the heat-generating resistor and the heat-generating portion. A heater in which the outer periphery of the resistor has a continuous curve, and the wraparound portion becomes smaller from the lead side toward the heat generating resistor side along the axial direction of the ceramic body . 前記回り込む部分の外周と前記発熱抵抗体の外周とが弧状になっている請求項１に記載のヒータ。 The heater according to claim 1, wherein the outer circumference of the wraparound portion and the outer circumference of the heat generating resistor are arcuate. 前記回り込む部分が、前記回り込む部分の先端に向かうに連れて細くなっている請求項１または請求項２に記載のヒータ。 The heater according to claim 1 or 2, wherein the wraparound portion becomes thinner toward the tip of the wraparound portion. 前記発熱抵抗体と前記一対のリードとのそれぞれの境界線を見たときに、前記回り込んでいる部分以外の前記それぞれの境界線は、全体が一方に対して他方が傾斜している請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のヒータ。 Claim that when looking at the respective boundary lines between the heat generating resistor and the pair of leads, the entire boundary line other than the wraparound portion is inclined with respect to one. The heater according to any one of 1 to 3. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のヒータであって前記発熱抵抗体が前記セラミック体の一端側に位置しているヒータと、前記セラミック体の他端側を覆うように取り付けられた金属筒とを備えたグロープラグ。 The heater according to any one of claims 1 to 4 , wherein the heat generating resistor is attached so as to cover one end side of the ceramic body and the other end side of the ceramic body. Glow plug with metal cylinder.
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US9491805B2 (en) * 2011-04-27 2016-11-08 Kyocera Corporation Heater and glow plug provided with same
JP5829443B2 (en) * 2011-06-27 2015-12-09 京セラ株式会社 Heater and glow plug equipped with the same
JP5721584B2 (en) * 2011-08-10 2015-05-20 京セラ株式会社 Heater and glow plug equipped with the same
JP5864301B2 (en) * 2012-02-27 2016-02-17 京セラ株式会社 Heater and glow plug equipped with the same
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