(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの通電により発熱するセラミック発熱体と、該セラミック発熱体の外周に嵌着され、上記セラミック発熱体の先端側の発熱部を被取付部材の内側に載置する発熱体取付手段と、上記発熱体取付手段と上記セラミック発熱体との間隙にロウ材を充填せしめたロウ接部とを具備するセラミックヒータにおいて、
上記ロウ接部を介して上記セラミック発熱体と接合される上記発熱体取付手段の全部、又は、一部が、８．５×１０−６／℃（〜１００℃）以下の熱膨張係数を有する耐熱性低熱膨張金属材料からなり、
上記ロウ接部の長手方向に対して、融点の異なるロウ材を複数用いて、
より高温に晒される先端側ロウ接部に上記複数のロウ材の内、相対的に融点の低い低融点ロウ材を配設し、
より低温となる基端側ロウ接部に、上記複数のロウ材の内、相対的に融点の高い高融点ロウ材を配設したることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】
上記耐熱性低熱膨張金属材料が、鉄ニッケル合金である請求項１に記載のセラミックヒータ。
【請求項３】
上記耐熱性低熱膨張金属材料が、Ｆｅ−４７Ｎｉ、Ｆｅ−４２Ｎｉ、Ｆｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏのいずれかから選択される鉄ニッケル合金である請求項１又は２に記載のセラミックヒータ。
【請求項４】
上記発熱体取付手段が、上記ロウ接部を介して上記セラミック発熱体と接合される部分に上記耐熱性低熱膨張金属材料を用いて形成した別体の発熱体保持部材を具備する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセラミックヒータ。
【請求項５】
上記低融点ロウ材の融点が、７５０〜９００℃であり、上記高融点ロウ材の融点は１０５０〜１１５０℃である請求項１ないし４のいずれかに記載のセラミックヒータ。
【請求項６】
上記低融点ロウ材が銀ロウであり、上記高融点ロウ材が銅ロウである請求項１ないし５のいずれかに記載のセラミックヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱流体の流路壁に固定され、通電により発熱し被加熱流体を加熱するセラミックヒータに関し、例えば、燃焼式ヒータの着火源やディーゼルエンジンのグロープラグ、排ガス浄化装置の昇温用熱源等として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のセラミックヒータとして、特許文献１には、挿入方向に向かって内径寸法が連続的に小さくなっている被取付部材側テーパ部が形成された穴部を有する被取付部材に対し、前記穴部に挿入して取り付けるようにしたセラミックヒータであって、一端側に通電によって発熱する発熱部を有し、他端側に前記発熱部に通電するための通電リード部が電気的に接続されたセラミック発熱体と、前記セラミック発熱体の外周面に接合され、一端より前記セラミック発熱体の前記一端側が露出し、他端より前記セラミック発熱体の他端側が露出するように、前記セラミック発熱体を被覆するハウジングとを備え、前記ハウジングの外周面には、前記被取付部材における前記穴部の前記被取付部材側テーパ部に対応したテーパ形状を有する取付手段側シール部と、前記穴部に固定可能な取付部とが一体に形成されており、前記取付部によって前記ハウジングを前記穴部に固定したときに、前記取付手段側シール部は押圧され前記被取付部材側テーパ部に当接するようになっていることを特徴とするセラミックヒータが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、棒状の形態を有すると共に自身の先端部に抵抗発熱体が埋設されたセラミックヒータと、該セラミックヒータの外周面に締まり嵌め状態にて取り付けられた金属嵌合部材とを備えたグロープラグにおいて、前記金属嵌合部材と前記セラミックヒータとの間に、前記金属嵌合部材よりも軟質の金属層が形成されていることを特徴とするグロープラグが開示されている。
【０００４】
これらのセラミックヒータに用いられているセラミック発熱体は、例えば、炭化タングステン（ＷＣ）、二硅化モリブデン（ＭｏＳｉ２）及び二硅化タングステン（ＷＳｉ２）等の導電性セラミックを用いて射出成形等の公知の方法により略Ｕ字形に形成して抵抗発熱体とし、タングステン（Ｗ）等の導電性材料を用いて所定の形状に形成した一対のリード部を抵抗発熱体の両端部に接続し、さらに、これらを窒化硅素Ｓｉ３Ｎ４等の絶縁性セラミックによって覆い、ホットプレス等の公知の方法により一体的に焼結した後、切削加工によって絶縁性セラミックの内部に埋設されたリード部の先端を絶縁性セラミックの表面に露出させ、これにメッキ等を施し端子電極を形成し、絶縁性セラミックの内部に埋設された抵抗発熱体への通電を可能としている。
セラミック発熱体は、このような複雑な工程を経て形成され、しかも、焼結後の硬度が高く、切削加工が容易ではないことから、比較的単純な円柱状に形成されている。
このため、従来技術では、略円柱状に形成されたセラミック発熱体は、略筒状に形成された金属製のハウジングや嵌合部材内に挿通され、ロウ付けや締まり嵌め等によって固定され、さらに、発熱部が被加熱流体中に露出するように被取付部に固定される。この際、特許文献１にあるように、ハウジングに設けた取付手段側シール部によって気密性が確保され、被加熱流体の外部への漏れを防止している。
さらに、特許文献１のセラミックヒータでは、セラミック発熱体とハウジングとが焼き嵌め等の嵌合によって組み付けられた上に、セラミック発熱体とハウジングとの間隙に銀ロウや銅ロウ等のロウ材を流し込んでロウ付けすることによって接合強度を高くしている。
【０００５】
一般にこのようなセラミックヒータを固定するハウジングの周囲の被取付部材は、水冷却にて１００℃以下に保たれている。このため、場所によっては１００℃以上となる部分もあるが、高くても１５０℃以内の使用環境が確保されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、セラミックヒータの即暖化を図るべくセラミック発熱体の発熱温度は、１０００℃以上に高温化する傾向にあり、また、燃焼炉や排気管に搭載されるセラミックヒータにおいては、燃焼ガスや燃焼排気等の高温の気体に晒されるため、ハウジグの先端部が５００℃に達する場合もある。
このため、従来のセラミックヒータでは、セラミック発熱体を保持するハウジングには、加工の容易性、耐熱性等の観点から、ステンレス等の耐熱性金属材料が広く用いられている。
しかし、セラミック発熱体の熱膨張係数は、３．５×１０−６／℃（〜１００℃）であるのに対し、耐熱性金属材料として、例えば、ＳＵＳ４３０の場合、１０．４×１０−６／℃（〜１００℃）の熱膨張係数を有し、一般にハウジングとして用いられているステンレスの熱膨張係数は、１０〜１３×１０−６／℃（〜１００℃）であり、セラミック発熱体の熱膨張係数の３倍以上である。
【０００７】
このため、高温環境下では、金属製のハウジングの熱膨張係数と、セラミック発熱体の熱膨張係数の違いから、高温時においてハウジングがセラミック発熱体よりも遥かに大きく軸方向及び径方向に膨張することになり、ハウジングとセラミック発熱体との軸方向の相対変位が生じる。
エンジン等の運転状況の変化に伴う冷熱環境下に晒されたときに、高温環境下では、熱に晒されたハウジングには、時間の経過と共に高温側の先端部から、低温側の基端部に掛けて温度が低くなる温度勾配が形成され、その温度勾配にならい、先端部ほど膨張量が多いため、先端軸方向及び外径方向に向かって末広がりに膨張し、一時的に先端側におけるセラミック発熱体の締まり嵌めが解放される。
【０００８】
一方、低温環境下では、冷却により、膨張したハウジングの先端部ほど急激な冷却によって、基端軸方向及び内径方向に向かって早く収縮する。
このとき、伝熱によって熱が移動する基端側は、加熱時・冷却時とも、先端側に比べ、温度変化に時間的遅れが生じる。
このため、先端側が冷却され収縮が開始したときに、ハウジング内部に残留する熱の移動によって基端側は依然膨張する傾向にあり、実質的に、ハウジングの先端部が膨張前のセラミック発熱体を保持していた位置よりも先端側の位置でセラミック発熱体の締め付けを開始することとなる。
【０００９】
さらに、冷却状態で時間が経過するとハウジングの基端部も次第に冷却され軸方向・径方向ともに収縮する。
この時、既に冷却収縮を完了した先端部が拘束点となるため、基端部はこの拘束点に向けて収縮することとなり、相対的にセラミック発熱体が基端側に向かって引き込まれることになる。
即ち、冷熱環境下ではハウジングの先端面とセラミック発熱体の先端面との距離が冷熱の繰り返しによって相対的に変化し続けることとなり、ハウジングの先端面からセラミック発熱体の突出する長さが徐々に短くなる「発熱体引込現象」を生じることが判明した。
【００１０】
また、セラミック発熱体とハウジングとの間に介装されたロウ材は、高温環境下では先端側が先に軟化し、セラミック発熱体の拘束力が弱まるが、冷却過程では、相対的に先端側が先に硬化するため先端側が拘束点となって、相対的にセラミック発熱体を基端側へ引き込む傾向が強くなる。
このような発熱体引込現象によってセラミック発熱体の突出長さが変化すると、セラミックヒータによって加熱される被加熱流体の温度にも影響を与え、正確な加熱温度の制御が困難となる虞もある。
【００１１】
そこで、本発明はかかる実情に鑑みて、冷熱環境下での発熱体引き込み現象の発生を抑制し、信頼性の高いセラミックヒータ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】
【００１２】
第１の発明では、少なくとも、外部に設けた通電装置に接続され通電により発熱するセラミック発熱体と、該セラミック発熱体の外周に嵌着され、上記セラミック発熱体の先端側の発熱部を被取付部材の内側に載置する発熱体取付手段と、上記発熱体取付手段と上記セラミック発熱体との間隙にロウ材を充填せしめたロウ接部とを具備するセラミックヒータにおいて、上記ロウ接部を介して上記セラミック発熱体と接合される上記発熱体取付手段の全部、又は、一部が、８．５×１０−６／℃（〜１００℃）以下の熱膨張係数を有する耐熱性低熱膨張金属材料からなり、上記ロウ接部の長手方向に対して、融点の異なるロウ材を複数用いて、より高温に晒される先端側ロウ接部に上記複数のロウ材の内、相対的に融点の低い低融点ロウ材を配設し、より低温となる基端側ロウ接部に、上記複数のロウ材の内、相対的に融点の高い高融点ロウ材を配設する（請求項１）。
【００１３】
第１の発明によれば、上記セラミックヒータが冷熱環境下に晒されたときの、上記発熱体取付手段の熱膨張による軸方向の伸びが小さくなり、上記セラミック発熱体との相対変位が小さくなる上に、外径方向の伸びも小さくなるので、セラミック発熱体を保持する保持力の低下も少なくなり、セラミック発熱体の引込現象を抑制できる。
加えて、本発明によれば、冷熱環境下に晒されたときに、上記基端側ロウ接部に用いられたロウ材の融点が高いので軟化せず、発熱体保持力が低下することない。
このため、収縮時に発生するセラミック発熱体の先端側を拘束し、相対的に基端側へ引き込もうとする引っ張り力に抗することができる。
一方、上記先端側ロウ接部に用いられたロウ材の融点が低いため、冷却過程でセラミック発熱体の先端側を拘束する拘束力が低下し、収縮過程で拘束点を基点とする上記発熱体取付手段の先端側へ向かう相対変位が起こり難くなり、基端側に向かって収縮する。
したがって、発熱体引込現象がさらに起こり難くなる。
【００１４】
具体的には、第２の発明のように、上記耐熱性低熱膨張金属材料が、Ｆｅ−Ｎｉ合金である（請求項２）。
【００１５】
第２の発明によれば、上記発熱体取付手段の熱膨張係数を小さくして、冷熱環境下に晒されたときに、セラミック発熱体の引込現象が起こり難く、信頼性の高いセラミックヒータが実現可能となる。
【００１６】
さらに具体的には、第３の発明のように、上記耐熱性低熱膨張金属材料が、Ｆｅ−４７Ｎｉ、Ｆｅ−４２Ｎｉ、Ｆｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏのいずれかから選択される１以上の合金であるのが望ましい（請求項３）。
【００１７】
本発明者等の鋭意試験により、第３の発明によれば、冷熱環境下に晒されたときに発熱体引込現象が生じた場合でも、従来のステンレスを用いた場合に比べ、その引込量を３０％以上低減でき、高温環境下での保持強度を３０％以上向上できることが確認された。
【００１８】
第４の発明では、上記発熱体取付手段が、上記ロウ接部を介して上記セラミック発熱体と接合される部分に上記耐熱性低熱膨張金属材料を用いて形成した別体の発熱体保持部材を具備する（請求項４）。
【００１９】
第４の発明によれば、上記発熱体取付部材を上記被取付部材に組み付けたときに発生する残留応力が別体に設けられた上記発熱体保持部材には作用せず、冷熱環境下に晒されたときの上記発熱体保持部材の形状変化が小さくなり、さらに発熱体引込現象が生じ難くなり、高温環境下での保持強度も向上することが判明した。
【００２２】
具体的には、第５の発明のように、上記低融点ロウ材の融点は、７５０〜９００℃であり、上記高融点ロウ材の融点は１０５０〜１１５０℃である（請求項５）。
【００２３】
本発明者等の鋭意試験により、第５の発明によれば、冷熱環境下に晒されたときに発熱体引込現象が生じた場合でも、従来の銀ロウのみを用いた場合に比べ、発熱体引込量を低減でき、高温環境下でのセラミック発熱体保持力を向上できることが確認された。
【００２４】
さらに、具体的には、第６の発明のように、上記低融点ロウ材は、銀ロウとし、上記高融点ロウ材は銅ロウとするのが望ましい（請求項６）。
【００２５】
第６の発明によれば、冷熱環境下に晒されたときに、上記ロウ接部の基端側の保持強度が低下しないので、セラミック発熱体の引込現象が起こり難くなり、信頼性の高いセラミックヒータが実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるセラミックヒータの概要を示す断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるセラミックヒータの要部を示す拡大断面図。
【図３】従来のセラミックヒータの問題点である発熱体引込現象を説明するための説明図。
【図４】本発明のセラミックヒータの効果を確認するために行った試験方法を示し、（a）は、試験に用いた試料の概要を示す説明図、（ｂ）は、試験条件を示す特性図。
【図５】本発明の効果を確認するために行った試験結果を示し、（ａ）は、発熱体引込量に対する効果を示す特性図、（ｂ）は、保持強度に対する効果を示す特性図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）に、本発明の第１の実施形態におけるセラミックヒータの変形例を示す要部断面図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）に、本発明の第２の実施形態におけるセラミックヒータとその変形例を示す要部断面図。
【図８】本発明の第３の実施形態におけるセラミックヒータの概要を示す断面図。
【図９】本発明の第３の実施形態におけるセラミックヒータの変形例を示す断面図。
【図１０】本発明の第３の実施形態におけるセラミックヒータの変形例を示す断面図。
【図１１】本発明の第４の実施形態におけるセラミックヒータの概要を示す断面図。
【図１２】比較例として示す従来のセラミックヒータの概要を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態におけるセラミックヒータ１について説明する。
なお、本発明において、セラミックヒータ１に接続される図略の通電装置側を基端側、セラミックヒータ１が挿入、固定される被取付部材側を先端側と称する。
本実施形態におけるセラミックヒータ１は、セラミックヒータ１が取り付けられる被取付部材６０に装着され、外部に設けた図略の通電装置に通電線１１４、１２４を介して接続され通電により発熱し、被取付部材６０の内側の被加熱流体６００の加熱に用いられるものである。
例えば、内燃機関から排出される燃焼排気を加熱して排気浄化装置再生のための熱源としたり、寒冷地仕様のディーゼル車等において冷却水を加熱する燃焼式ヒータの着火源としたり、ディーゼル機関の着火の補助を行ったりするのに好適なものである。
セラミックヒータ１は、通電により発熱するセラミック発熱体１０と、セラミック発熱体１０の先端側に位置する発熱部を被取付部材６０の内側の被加熱流体６００中に載置するための発熱体取付手段として設けられた一体のハウジング３０とによって構成されている。
さらに、本実施形態においては、セラミック発熱体１０に嵌着されセラミック発熱体１０を保持するハウジング３０の一部若しくは全部を構成する発熱体保持部材３００が、８．５×１０−６／℃（〜１００℃）以下の熱膨張係数を有するＦｅ−４７Ｎｉ、Ｆｅ−４２Ｎｉ、Ｆｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏのいずれかから選択される鉄ニッケル合金からなる耐熱性低熱膨張合金材料によって形成されている。
さらに、本発明の要部である発熱体保持部材３００がセラミック発熱体１０に嵌合し発熱体保持部材３００の内周３０１とセラミック発熱体１０の外周との間隙は、ロウ材を用いてロウ付け接合されており、長手方向に対して、高温側、即ち、先端側に低融点ロウ材として銀ロウが用いられた先端側ロウ接部２０Ａが形成され、低温側、即ち、基端側に高融点ロウ材として銅ロウが用いられた基端側ロウ接部２０Ｂが形成されている。
本実施形態においては、ハウジング３０が一体の発熱体保持部材３００によって形成され、発熱体保持部材３００に耐熱性低熱膨張金属材料を用いることにより、高温に晒されたときのハウジング３０の熱膨張によるセラミック発熱体１０との間隙の拡大に伴う保持力の低下を抑制してハウジング３０とセラミック発熱体１０との相対的な保持位置の変化を小さくすることができる。
さらに、先端側のより高温となる側に低融点の先端側ロウ接部２０Ａを設け、基端側のより低温となる側に高融点の基端側ロウ接部２０Ｂを設けることにより、冷熱環境に晒され、一端膨張した発熱体保持部材３０が冷却により収縮する際に、発生する先端側の拘束力よりも基端側の保持力を相対的に強化することにより、発熱体引込現象の発生を抑制できるのである。
【００２８】
ハウジング３０は、略筒状に形成され、内側に設けた発熱体挿通孔の内周壁３０１とセラミック発熱体１０の外周表面との間隙には、ロウ接部２０が形成され、ロウ接部２０の内、より高温に晒される先端側には、低融点ロウ材として銀ロウ（融点７５０〜９００℃）を用いて先端側ロウ接部２０Ａが形成され、相対的に低温側となる基端側には、高融点ロウ材として銅ロウ（融点１０５０〜１１５０℃）を用いて低融点側ロウ接部２０Ｂが形成され、セラミック発熱体１０との接合がなされている。
【００２９】
ハウジング３０は、上述の耐熱性低熱膨張金属材料を略筒状に形成して発熱体保持部材３００とし内側にセラミック発熱体１０を挿入保持する発熱体挿入孔３０１が設けられ、基端側外周には、ハウジングネジ部３０２を締め付けるための六角部３０３が設けられ、先端側外周側には、被取付部材６０に螺結するためのハウジングネジ部３０２（雄ねじ）が設けられ、六角部３０３とハウジングネジ部３０２との間には、被取付部材６０に設けた被取付部材側テーパ部６１２と当接し気密性を保持するハウジングシール部３０４が設けられている。
【００３０】
セラミック発熱体１０は、略円柱状に形成された耐熱性絶縁部１０１の先端側に内蔵された略Ｕ字型の抵抗発熱体１００と、抵抗発熱体１１０と外部との導通を図る一対の発熱体リード部１１０、１２０と、各リード部１１０、１２０に導通して耐熱性絶縁部１００の表面に引き出された発熱体端子部１１１、１２１とによって構成されている。
抵抗発熱体１１０には、二硅化モリブデンＭｏＳｉ２、炭化硅素ＳｉＣ、炭化タングステンＷＣ等の公知の導電性セラミック材料が用いられ、耐熱性絶縁部１００には、窒化硅素Ｓｉ３Ｎ４等の公知の絶縁性セラミック材料が用いられ、リード部１１０、１２０には、タングステンＷ等の公知の導電性金属材料が用いられている。
セラミック発熱体１０は、抵抗発熱体１００と一対のリード部１１０、１２０とを射出成形等の公知の方法により所望の形状に形成した後、抵抗発熱体１１０とリード部１１０、１２０とを所望の位置に配設し、これらを耐熱性絶縁部１００が一体的に覆うようにして、ホットプレス等の公知の成形方法により１７００℃〜１８００℃で一体的に焼成した後、外形を所望の形状に切削し、リード部１１０、１２０の先端を耐熱性絶縁部１００の表面に露出させ、さらに、リード部１１０、１２０の先端には、メッキ等の公知の方法により発熱体電極部１１１、１２１が形成されている。
発熱体電極部１１１、１２１にはそれぞれ、環状の電極接続金具１１２、１２２が嵌着され、さらに発熱体電極部１１１、１２１と電極接続金具１１２、１２２との僅かな間隙に加熱溶融したロウ材を浸透させロウ付けされて導通が確保されている。
さらに、電極接続金具１１２、１２２には、それぞれ、通電線端子部１１３、１２３が接続され、さらにこれらに接続して通電線１１４、１２４が外部に引き出されている。
なお、電極接続金具１１２、１２２と発熱体保持部材３１の筒状部３１０の上端との間には、アルミナ等の絶縁性材料を略環状に形成したスペーサ２１１が挿入され、電気絶縁と断熱とを確保している。
【００３１】
被取付部材６０には、ヒータ取付穴部６１０が設けられ、セラミックヒータ１が挿入され、ヒータ取付穴部６１０の内周には、被取付部材側ネジ部６１１（雌ネジ部）が形成され、ヒータ取付穴部６１０の先端側には、挿入方向に向かって内径が連続的に縮径する、略すり鉢状の被取付部材側テーパ部６１２が形成され、セラミックヒータ１のハウジングネジ部３０２を被取付部材側ネジ部６１１に螺結すると、ヒータ側に設けたハウジングシール部３０４と被取付部材側に設けた被取付部材側テーパ部６１２とが当接し、気密性が確保され、被加熱流体６００の流出が阻止されている。
【００３２】
ここで、比較例として図１２に示す従来のセラミックヒータ１ｚの概要について説明すると共に、図３を参照して、従来のセラミックヒータ１ｚの問題点について説明する。
図１２に示すように、従来のセラミックヒータ１ｚは、挿入方向に向かって内径寸法が連続的に小さくなっている被取付部材側テーパ部６１２ｚが形成されたヒータ取付穴部６１０ｚを有する被取付部材６０に対し、ヒータ取付穴部６１０ｚに挿入して取り付けるようにしたセラミックヒータであって、被加熱流体に晒される先端側に通電によって発熱する抵抗発熱体１００ｚを有し、基端側に抵抗発熱体１００ｚに通電するための一対のリード部１１０ｚ、１２０ｚが電気的に接続されたセラミック発熱体１０ｚと、セラミック発熱体１０ｚの外周面に接合され、被加熱流体側の一端よりセラミック発熱体１０ｚの先端側が露出し、他端よりセラミック発熱体１０ｚの基端側が露出するように、セラミック発熱体１０ｚを被覆するハウジング３０ｚとを備え、ハウジング３０ｚの外周面には、被取付部材６０ｚにおけるヒータ取付穴部６１０ｚの被取付部材側テーパ部６１２ｚに対応したテーパ形状を有するハウジングシール部３０４ｚと、ヒータ取付穴部６１０ｚに設けた被取付部材側ネジ部６１１ｚ（雌ねじ）に固定可能なハウジングネジ部３０２ｚ（雄ねじ）とが一体に形成されており、ハウジングネジ部３０２ｚによってハウジング３０ｚをヒータ取付穴部６１０ｚに固定したときに、ハウジングシール部３０４ｚが押圧され被取付部材側テーパ部６１２ｚに当接するようになっている。
また、セラミック発熱体１０とハウジング３０ｚとは、略筒状に形成されたハウジング３０ｚの発熱体挿通孔３０１ｚの空間部にロウ材を配置し、セラミック発熱体１０ｚの基端側から、スペーサ２１１を嵌め込み、空間部ＣＶ３０ｚ内にスペーサ２１１ｚを配置し、さらに、セラミック発熱体１０ｚの基端側から、スペーサ２１１ｚと当接するまでセラミック発熱体１０ｚの発熱体電極部１１１ｚに環状の電極接続金具１１２ｚを嵌め込み、その上端面にロウ材を配置し、さらに、セラミック発熱体１０ｚの基端部に露出する発熱体電極部１２１ｚに環状の電極接続金具１２２ｚを嵌め込み、その端面にロウ材を配置し、これらを熱処理することにより、各部に配置されたロウ材が溶融し部材間の隙間に流れ、これが固まることで、セラミック発熱体１０ｚとは、ハウジング３０ｚ、電極接続金具１１２ｚ、１２２ｚと接合されている。
従来のハウジング３０ｚを構成する発熱体保持部材３００ｚは、ステンレス等の耐熱性金属材料によって形成されており、その熱膨張係数は、例えば、ＳＵＳ４３０の場合、１０．４×１０−６／℃（〜１００℃）である。
また、従来のセラミックヒータ１ｚでは、一般的に、ロウ接部２０ｚを形成するに当たりロウ材として銀ロウ（融点７５０〜９００℃）が用いられている。
【００３３】
図３（ａ）は、常温時におけるセラミック発熱体１０ｚとハウジング３０ｚとの位置関係を簡単に示したものである。
図３（ｂ）に示すように、高温環境下では、熱膨張係数の大きなハウジング３０ｚの高温側が軸方向及び外径方向に大きく伸び、熱膨張係数の小さなセラミック発熱体１０ｚの伸びは、ハウジング３０ｚの伸びに比べ小さく、それぞれの先端面の相対的な距離は小さくなる。
【００３４】
高温環境下で熱に晒されたハウジング３０ｚには、時間の経過と共に高温側の先端部から、低温側の基端部に掛けて温度が低くなる温度勾配が形成され、その温度勾配にならい、先端部ほど、先端軸方向及び外径方向に向かって末広がりに膨張し、一時的に先端側におけるセラミック発熱体の締り嵌めが解放される。
また、ハウジング３０ｚとセラミック発熱体１０との間隙を埋めるロウ材は高温環境下に晒されることにより軟化し、保持力が弱まる。
【００３５】
さらに、図３（ｃ）に示すように。低温環境下では、冷却により、膨張したハウジング１０ｚの先端部ほど急激な冷却によって、基端軸方向及び内径方向に向かって早く収縮する。
このとき、伝熱によって熱が移動する基端側は、加熱時・冷却時とも、先端側に比べ、温度変化に時間的遅れが生じ、基端側の保持力が相対的に弱くなる。
このため、先端側が冷却され収縮が開始したときに、ハウジング３０ｚ内部に残留する余熱の移動によって基端側は依然膨張する傾向にあり、実質的に、ハウジング３０ｚの先端部が膨張前のセラミック発熱体１０ｚを保持していた位置よりも先端側の位置でセラミック発熱体の締め付けを開始することとなる。
【００３６】
図３（ｄ）に示すように、さらに、冷却状態で時間が経過するとハウジング３０ｚの基端部も次第に冷却され軸方向・径方向ともに収縮する。
この時、既に冷却収縮を完了した先端部が拘束点となるため、基端部はこの拘束点に向けて収縮することとなり、相対的にセラミック発熱体１０ｚが基端側に向かって引き込まれることになる。
即ち、冷熱環境下ではハウジングの先端面とセラミック発熱体の先端面との距離が冷熱の繰り返しによって相対的に変化し続けることとなり、ハウジングの先端面からセラミック発熱体の突出する長さが徐々に短くなる。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、常温時にハウジング３０ｚからの付きだし長さＬ０であったセラミック発熱体１０ｚは、図３（ｄ）に示すように、冷熱サイクル後のハウジング３０ｚからの付き出し長さＬ１がΔＬだけ短くなる「発熱体引込現象」を生じる。
また、セラミック発熱体１０ｚとハウジング３０ｚとの間隙に充填されたロウ材２０ｚは、高温環境下では先端側が先に軟化し、セラミック発熱体１０ｚの拘束力が弱まるが、冷却過程では、相対的に先端側が先に硬化するため先端側が拘束点となって、相対的にセラミック発熱体１０ｚを基端側へ引き込む傾向がさらに強くなる。
【００３８】
図４を参照して、本発明の効果を確認するために行った試験について説明する。本図（ａ）は、本試験に用いたセラミックヒータの概要を示し、本図（ｂ）は、セラミック発熱体を１３５０℃まで昇温し、３分間加熱した後、１分間強制冷却したときのロウ接部における先端側（Ａ部）と基端側（Ｂ部）の温度変化を示す。
所定の回数の冷熱サイクル（２５０００回）に晒した後にハウジングから突出するセラミック発熱体の長さ（Ｌ０、Ｌ１）の変化（ΔＬ）について、ハウジングの材質、ロウ材の材質、ハウジングの一部に設けた別体のライナーの有無を表１、表２、表３に示すように変化させて調査を行った。
先ず、第１の試験として、ハウジングの構造として、従来のセラミックヒータと同様、一体的に形成されたハウジングの材質を、従来のセラミックヒータ１ｚに広く用いられているＳＵＳ４３０（ＣＴＥ＝１０．４×１０−６／℃）を用いた試料Ｎｏ．１を比較例とし、ＳＵＳ４３０より熱膨張係数の低い材料として、鉄ニッケル合金の内、試料Ｎｏ．２として、Ｆｅ−４７Ｎｉ合金（ＣＴＥ＝８．５×１０−６／℃）を用い、試料Ｎｏ．３として、Ｆｅ−４２Ｎｉ合金（ＣＴＥ＝７．０×１０−６／℃）を用い、ロウ材として、銀ロウ（融点７５０〜９００℃）を用いた場合について比較検討を行った。
【００３９】
試料Ｎｏ．１〜３について、上述の冷熱サイクルに晒し、試験前後におけるセラミック発熱体の突き出し長さの差ΔＬ（Ｌ０−Ｌ１）を計測すると共に、冷熱サイクル後に、セラミックヒータを３５０℃に加熱し、高温環境下においてセラミック発熱体を引き抜いたときの保持強度を計測し、その結果を表1及び図５に示す。
試料Ｎｏ．１の比較例として示す従来のセラミックヒータ１ｚにおいては、冷熱サイクル後のセラミック発熱体の突き出し長さの変化ΔＬが０．７ｍｍとなっており、ハウジングの膨張と収縮により、上述の発熱体引込現象を生じていることが分かる。
試料Ｎｏ．２では、ΔＬが０．４ｍｍとなり、試料Ｎｏ．３ではΔＬが０．２６ｍｍとなった。
ハウジング３０として、ステンレスＳＵＳ４３０より熱膨張係数の小さい、鉄ニッケル合金を用いることにより、従来より３０％以上、発熱体引込現象による発熱体引込量ΔＬを小さくできることが判明した。
また３５０℃において、セラミック発熱体を引き抜くのに必要な引っ張り荷重は、試料Ｎｏ．１では、４．０ｋＮで合ったのに対し、試料Ｎｏ．２では、５．１ｋＮとなり、試料Ｎｏ．３では、６．０ｋＮとなり、低熱膨張金属材料を用いることにより、高温環境下における保持強度も、３０％以上、向上されることが確認された。
冷熱サイクル後の発熱体引込量ΔＬが０．５ｍｍ以下を引込量低減効果ありと判定し、○印を付し、０．５ｍｍ以上の場合を引込量低減効果なしと判定し、×印を付し表１に示す。
【表１】
0005552919.tif 000002
【００４０】
さらに、第２の試験として、発熱体保持部材の材質の違いに加え、セラミック発熱体の接合に用いるロウ材の種類を変化させたときの試験結果を表２及び図５に示す。
試料Ｎｏ．４は、ハウジングに、ＳＵＳ４３０を用い、高温に晒され、熱膨張が大きいハウジングの先端側（Ａ部）とセラミック発熱体との接合に低融点ロウ材として銀ロウ（融点７００〜９５０℃）を用い、より低温となるハウジングの基端側（Ｂ部）とセラミック発熱体との接合に高融点ロウ材として銅ロウ（融点１０５０〜１１５０℃）を用いた。
試料Ｎｏ．５は、ハウジングに、Ｆｅ−４７Ｎｉ合金を用い、試料Ｎｏ．４と同様、先端側の接合に、銀ロウを用い、基端側の接合に、銅ロウを用いた。
試料Ｎｏ．６は、ハウジングに、Ｆｅ−４２Ｎｉ合金を用い、試料Ｎｏ．４と同様、先端側の接合に、銀ロウを用い、基端側の接合に、銅ロウを用いた。
試料Ｎｏ．４は、発熱体引込量Δは０．５７ｍｍとなり、高温下での保持強度は４．５ｋＮとなった。発熱体引込量ΔＬ、高温保持強度のいずれも、従来の銀ロウのみを用いた場合に比較して改善されているが、試料Ｎｏ．４は、効果不十分と判定し、△印を付した。    
試料Ｎｏ．５は、発熱体引込量Δは０．３ｍｍとなり、高温下での保持強度は５．８ｋＮとなった。発熱体引込量ΔＬ、高温保持強度のいずれも、従来の銀ロウのみを用いた場合に比較して３０％以上、改善されることが確認された。試料Ｎｏ．５は、引込量低減効果ありとして○印を付した。
さらに、ハウジングに同じ鉄ニッケル合金を用い、ロウ材に銀ロウのみを用いた試料Ｎｏ．２に比べ、発熱体引込量ΔＬが低減され、高温下での保持強度も向上することが確認された。
試料Ｎｏ．６は、発熱体引込量Δは０．１５ｍｍとなり、高温下での保持強度は７．０ｋＮとなった。発熱体引込量ΔＬ、高温保持強度のいずれも、従来の銀ロウのみを用いた場合に比較して３０％以上、改善され、さらに、ハウジングに同じ鉄ニッケル合金を用い、ロウ材に銀ロウのみを用いた場合に比べ、発熱体引込量ΔＬは更に低減され、高温保持力もさらに向上することが確認された。
また、鉄ニッケル合金として、Ｆｅ−４２Ｎｉを用いた方が、Ｆｅ−４７Ｎｉを用いた場合に比べて、発熱体引込量ΔＬは低減され、高温保持力も向上することが確認された。加えて、同じＦｅ−４２Ｎｉを用い、銀ロウのみを用いた試料Ｎｏ．２に比べ、銅ロウと銀ロウとを用いた方が、発熱体引込量ΔＬは低減され、高温保持力も向上することが確認された。試料Ｎｏ．６は、引込量低減効果ありとして○印を付した。
【表２】
0005552919.tif 000003
【００４１】
第３の試験として、ハウジングの内側に低熱膨張金属材料からなるライナーを設けた場合について検討した結果を表３に示す。
試料Ｎｏ７〜９は、ハウジングの内側に筒状に形成したライナー部介して、セラミック発熱体を保持した場合について、ライナーの材質を変化させた試験を行った。
試料Ｎｏ．７は、ライナーとして、Ｆｅ−４７Ｎｉを用い、試料Ｎｏ．８は、ライナーとして、Ｆｅ−４２Ｎｉを用い、試料Ｎｏ．９は、ライナーとして、Ｆｅ−４９Ｎｉ−１７Ｃｏを用いた。
試料Ｎｏ．７では、発熱体引込量ΔＬが０．２５ｍｍとなり、高温下での保持強度は６．０ｋＮとなった。熱膨張係数の等しい試料Ｎｏ．２に比べて、発熱体引込量ΔＬ、高温下での保持強度とも、さらに向上することが確認された。  
試料Ｎｏ．７は、引込量低減効果ありと判定され、○印を付した。
試料Ｎｏ．８では、発熱体引込量ΔＬが０．０８ｍｍとなり、高温下での保持強度は７．５ｋＮとなった。熱膨張係数の等しい試料Ｎｏ．３に比べて、発熱体引込量ΔＬ、高温下での保持強度とも、さらに向上することが確認された。  
試料Ｎｏ．８は、引込量低減に顕著な効果ありと判定され、◎印を付した。
試料Ｎｏ．９では、発熱体引込量ΔＬがほとんど計測不可能なほど低減され、高温下での保持強度は１０．２ｋＮとなった。鉄ニッケル合金に比べて、熱膨張係数の小さい鉄ニッケルコバルト合金を用いることで、発熱体引込量ΔＬ、高温下での保持強度とも、さらに向上することが確認された。試料Ｎｏ．９は、引込量低減に顕著な効果ありと判定され、◎印を付した。
【表３】
0005552919.tif 000004
【００４２】
以上の結果をまとめ、図５（ａ）、（ｂ）に示す。
図５（ａ）に示すように、ハウジングの全部、又は、一部を構成する発熱体保持部材の熱膨張係数が低いほど、セラミックヒータに冷熱サイクルが負荷されたときの発熱体引込量ΔＬを小さくでき、特に、ハウジングの一部に膨張係数の低い材料からなるライナーを介して、セラミック発熱体を保持することにより、発熱体引込量低減に顕著な効果を発揮できることが判明した。
また、ハウジングの内周壁とセラミック発熱体との間隙を充填するロウ材を一種類で構成するよりも、融点の異なる複数のロウ材を用い、より高温に晒される先端側に低融点ロウ材として銀ロウを配設し、より低温となる基端側に高融点ロウ材として銅ロウを配設することにより、発熱体引込量ΔＬを低減できることが判明した。
これは、基端側に銀ロウよりも高温で熱処理する高融点の銅ロウを採用することでロウ接後のセラミック発熱体１０への熱収縮による圧縮保持強度は銀ロウに比べ格段に向上し、かつ、先端側に比べれば基端側は、温度的にも低温となるため、先端側の銀ロウ接部との保持強度は一段と差は広がり、軟化温度も上昇する。
このため、いかなる条件でも、先端側ロウ接部の保持力≪基端側ロウ接部の保持力の関係が成り立ち、発熱体引込み現象が起こり難くなるのである。
また、図５（ｂ）に示すように、３５０℃の高温環境下においてセラミック発熱体を保持する保持強度は、ハウジングの全部、又は、一部の熱膨張係数が低いほど、高くでき、特に、ハウジングの一部に発熱体保持部材として、膨張係数の低い材料からなるライナーを介して、セラミック発熱体を保持することにより、高温時の保持強度向上に顕著な効果を発揮できることが判明した。
発熱体保持部材として低熱膨張係数のライナーを介して保持する構造に加え、ライナーの先端側とセラミック発熱体との間に低融点ロウ材として銀ロウを充填し、ライナーの基端側とセラミック発熱体との間に高融点ロウ材として銅ロウを充填することにより、さらに、発熱体引込量ΔＬを低減させ、高温環境下での保持強度を向上できるものと推察される。
【００４３】
図６を参照して、本発明の第１の実施形態におけるセラミックヒータの変形例１ａ、１ｂ、１ｃについて説明する。
なお、上記第１の実施形態と同様の構成については同じ符号を付したので説明を省略し、相違点を中心に説明する。以下の実施形態においても同様である。
第１の実施形態において、ハウジング３０を、一体の耐熱性低熱膨張金属材料からなる発熱体保持部材３００によって構成し、先端側に銀ロウを用いた先端側ロウ接部１０Ａを設け、基端側に銅ロウを用いた基端側ロウ接部２０Ｂを設けることにより、上記試験結果として試料Ｎｏ．４〜６に示したように、発熱体引込量ΔＬを低減させ、高温時の発熱体保持力が向上できることは上述の通りである。
さらに、本図（ａ）に示すように、セラミックヒータ１ａでは、低融点ロウ材として銀ロウのみからなるロウ接部２０ａを設けて、耐熱性低熱膨張金属材料からなるハウジング３０とセラミック発熱体１０とを接合してある。
このような構成においても、発熱体引込量を低減し、高温環境下での保持強度を向上できることは、上述の試験結果に試料Ｎｏ．２、Ｎｏ．３として示した通りである。
さらに、本図（ｂ）に示すように、セラミックヒータ１ｂでは、ハウジング３０ｂとして、内側に耐熱性低熱膨張金属材料からなり、略筒状に形成したライナー構造の発熱体付部材３００ｂを設けて、その外側をステンレス等の従来ハウジングに用いられている材料からなるハウジング外殻部３１０ｂによって覆ってある。
このような構成においても、発熱体引込量を低減し、高温環境下での保持強度を向上できることは、上述の試験結果に試料Ｎｏ．７〜Ｎｏ．９として示した通りである。
【００４４】
これは、ハウジング３０全体を耐熱性低熱膨張金属材料で形成するのではなく、その一部の直接セラミック発熱体１０を保持する発熱体保持部材３００ｂのみを低熱膨張金属材料としライナー構造とすることにより、セラミック発熱体１０と発熱体保持部材３００ｂとの間の熱膨張差による相対変位を小さくさせ、かつ、その外側をステンレス等の従来ハウジングに用いられている高熱膨張金属材料で包含し、例えば、同時にロウ接することにより外周方向からライナー３００ｂを介してセラミック発熱体１０への熱収縮による圧縮力すなわち保持強度をハウジング３０全体を耐熱性低熱膨張金属材料で形成よるも大幅に向上させることができ、ハウジング３０ｂのハウジング外殻部３１０ｂと被取付部材６０との間の熱膨張係数の差による内部応力の影響も抑制できるからである。
つまり、低熱膨張金属材料のライナー３００ｂによる発熱体引込量ΔＬの低減と、ハウジング外殻部３１０ｂである高熱膨張金属材料でライナー３００ｂを包含することによる発熱体保持力の向上と、ハウジング外殻部３１０ｂを被取付部材６０の熱膨張係数に近づけることで発熱体保持部材３００ｂの応力が緩和されて「発熱体引込現象」をさらに抑制できる。
【００４５】
加えて、上記実施形態においては、ハウジング３０の基端側に、被取付部材側テーパ部６１２に当接するハウジングシール部３０４が設けられた例を示したが、本図（ｃ）に示すように、ハウジング３０ｃとして、ハウジング３０ｃの先端側に、被取付部材側テーパ部６１２ｃに当接するハウジングシール部３０４ｃを設けた構成としても良い。
このような構成においても、ハウジング３０ｃの全部、又は、一部を耐熱性低熱膨張金属材料からなる発熱体保持部材３００ｃによって形成することにより、発熱体引込量ΔＬを低減できる。
【００４６】
図７を参照して、本発明の第２の実施形態におけるセラミックヒータ１ｄ及びその変形例１ｅ、１ｆについて説明する。
上記実施形態においては、ハウジング３０の全部、又は、一部を耐熱性低熱膨張金属材料によって、一体的に形成した例を示したが、本実施形態においては、ハウジング３０ｄを、略筒状に形成された低熱膨張金属材料からなる発熱体保持部材３００ｄと、別体に設けた発熱体取付部材３１０ｄとによって構成している点が相違する。
本実施形態においては、発熱体保持部材３００ｄは、上述の耐熱性低熱膨張金属材料を用いて、両端が開口し、一方の端に外径方向に張り出す鍔部３１１が設けられており、鍔部３１１の基端側表面には、セラミックヒータ１ｄの中心軸に対して直交する水平面をなし、後述する押圧部３０５によって被取付部材方向に押圧される受圧部３１２が設けられ、鍔部３１１の先端側表面には、挿入方向に向かって連続的に縮径する略円錐テーパ状の稜面を有する取付手段側シール部３０４ｄが設けられている。
【００４７】
発熱体取付部材３１０ｄは、ステンレス等の耐熱性金属材料を用いて略筒状に形成されており、基端側外周に六角部３０３が設けられ、先端側外周にハウジングネジ部３０２ｃが設けられ、先端には、ハウジングネジ部３０２ｃを被取付部材側ネジ部６１１ｃに螺結したときに、受圧部３１２を被取付部材方向に押圧する押圧部３０５が形成されている。
また、発熱体取付部材３１０ｄを被取付部材６０ｃに螺結する際に、発熱体保持部材３００ｄの回転を伴わないように、発熱体取付部材３１０ｄの内径３０６と、発熱体保持部材３００ｄの外径との間には充分な間隙が形成されている。
【００４８】
このようにハウジング３０ｄを、低熱膨張金属材料によって形成した発熱体保持部材３００ｄと、通常の耐熱性金属材料によって形成した発熱体取付部材３１０ｄの複数の部材によって構成することによって、上記実施形態と同様の効果に加え、セラミックヒータ１ｄを被取付部材６０ｃに螺結したときの締め付けトルクがロウ接部２０Ｂ、２０Ｂに伝達することがなく、セラミック発熱体１０と発熱体保持部材３００ｄとを接合するロウ接部２０Ａ、２０Ｂの接合強度の低下を招く虞がない。このため、さらに、発熱体引込現象を生じ難くなる。
【００４９】
上記実施形態においては、発熱体保持部材３００ｄ全体を耐熱性低熱膨張金属材料によって形成したが、図７（ｂ）に示すように、耐熱性低熱膨張金属材料を用いて略筒状に形成した発熱体保持部材３００ｅと、その外周を覆うようにステンレス等の耐熱性金属材料を用いて略筒状に形成した発熱体保持部材外殻部３２０ｅとによって構成しても良い。
このように発熱体保持部材３００ｅをライナー構造とすることによって、上述の試料Ｎｏ．７〜９に示した効果が発揮される。
さらに、図７（ｃ）に示すように、発熱体保持部材３００ｆと鍔部３１１ｆとを分割すると共に、発熱体保持部材３００ｆの長さを短くし、先端側ロウ接部２０Ａを介して発熱体１０と接合された部分のみを低熱膨張とし、基端側ロウ接部２０Ｂを介して発熱体保持部材外殻部３２０ｆの一部とセラミック発熱体１０と接合されるようにしても良い。
【００５０】
このような構成とすることによって、先端側の温度変化の大きい部位において、鍔部３１１ｆと発熱体１０とが分離され、中間の比較的温度変化の大きい部位において低熱膨張の発熱体保持部材３００ｆとセラミック発熱体１０とが先端側ロウ接部２０Ａを介して接合され、基端側の比較的温度変化の少ない部位において、発熱体保持部材外殻部３２０ｆの一部とセラミック発熱体１０とが基端側ロウ接部２０Ｂを介して接合されているので、冷熱サイクルに晒されたときの相対変位が少なくなり、さらに発熱体引込現象が抑制される。
【００５１】
図８を参照して本発明の第３の実施形態におけるセラミックヒータ１ｇについて説明する。
本実施形態においては、発熱体保持部材３００ｇと発熱体取付部材３１０ｄとの間に、略筒状の導通線保護部材３３を介装し、セラミック発熱体１０の基端側に設けた発熱体端子部１１１、１２１、電極接続金具１１２、１２２、導通線端子部１１３、１２３及び導通線１１４、１２４を覆い、基端部を封止部材３４を用いて封止固定してある。
導通線保護部材３３は、両端が開口する略筒状に形成された導通線保護基体３３０の保護部材先端部３３１を発熱体保持部材３００ｇの基端部を覆うように挿嵌し、保護部材先端部３３１において、発熱体保持部材３００ｇと溶接固定され、保護部材基端部３３２には、外部の通電制御装置に接続される一対の導通線１１４、１２４が挿通された封止部材３４が挿入され、加締め部３３３において、全周に渡り加締められ、導通線保護部材３３の基端側の開口が封止されている。
封止部材３４は、シリコンゴム等の弾性部材が用いられ、導通線１１４、１２４を保持、固定すると共に、導通線保護部材３３０の基端側を封止している。
【００５２】
本実施形態では、上記実施形態と同様に発熱体保持部材３００ｇが耐熱性低熱膨張金属材料からなり、セラミック発熱体１０との接合に際して、先端側に先端側ロウ接部２０Ａを設け、基端側に基端側ロウ接部２０Ｂを設けることにより、発熱体引込現象が生じ難くなっているのに加え、導通線保護部材３３によって、セラミック発熱体１０の基端部に引き出された導通線とセラミック発熱体１０との接続部分が、外部からの浸水や、衝撃等から保護される。
本実施形態におけるセラミックヒータ１ｇを被取付部材として、燃焼機関の排ガス流路等の外部からの被水、石跳ね、振動等の過酷な使用環境に設けた場合でも高い信頼性を維持できる。
【００５３】
図９を参照して、本発明の第３の実施形態におけるセラミックヒータの変形例１ｈについて説明する。上記実施形態においては、本実施形態においては、セラミック発熱体１０への通電を一対の通電線１１４、１２４を介して行う例を示したが、本実施形態では、セラミック発熱体１０の一の発熱体端子部１１１ｂ（接地電極側）が電極接続金具１１２ｈを介して発熱体保持部材３３０に直接的に接続されている。
このような、構成とすることにより、一の電極接続金具１１２、通電線端子部１１３、通電線１１４をそれぞれ排することが可能となり、製造が簡易となる。また、セラミック発熱体１０の体格を小さくできので、搭載性が向上する上に、製造コストの削減も可能となる。
【００５４】
図１０を参照して、本発明の第３の実施形態におけるセラミックヒータの他の変形例１ｉについて説明する。
上記実施形態においては、金属材料からなる筒状の導通線保護部材３３によってセラミック発熱体１０の基端側を覆って耐久性の向上を図っているが、本実施形態においては、熱収縮チューブからなる導通線保護部材３３ｉを用いてセラミック発熱体１０の基端側を覆っている点が相違する。
このような構成とすることにより、上記実施形態と同様、発熱体保持部材３００ｄの全部、又は、一部に耐熱性低熱膨張金属材料を用いることにより、冷熱サイクルに晒されたときに、セラミック発熱体１０との相対変位を少なくし、発熱体引込現象を起こり難くする効果に加え、本発明のセラミックヒータ１ｉを燃焼ヒータの着火源として用いる場合など、セラミックヒータ１ｉが比較的安定した環境下に載置される場合等において、簡易な構成とすることにより、製造コストの削減もできる。
【００５５】
図１１を参照し、本発明の第４の実施形態におけるセラミックヒータ１ｊについて説明する。上記実施形態においては、燃焼式ヒータの着火源や、燃焼排気の加熱源として用いた比較的小型のセラミックヒータを例に説明したが、本実施形態においては、ディーゼルエンジンの燃焼室又は副燃焼室を被取付部材６０ｊとし、着火を補助する長尺のグロープラグとして用いる場合について説明する。
上記実施形態においては、発熱体端子部１２１から外部への接続に通電線１２４を用いているが、本実施形態においては、発熱体端子部１２１に略筒状の電極接続金具１２３ｊを嵌着し、電極接続金具１２３ｊに連結して金属材料を略棒状に形成した通電中軸１２３ｊを接続している。
さらに、発熱体端子部１１１は、基端側ロウ接部２０Ｂを介して、発熱体保持部材３００ｊに接合されている。
本発明の要部である発熱体固定部材３１０ｊは、長尺に形成されているが基本的な構造は、上記実施形態に示した発熱体固定部材３１０ｄと同様である。
また、本実施形態においては、燃焼時の圧力上昇に対向できるように、封止部材３４ｊとして、耐熱性セラミック粉末等が用いられている。
【００５６】
本発明は上記実施形態に限定するものではなく、セラミック発熱体を内側に保持し、被取付部材に固定するための発熱体取付部材として設けられたハウジングの全部又は一部を耐熱性低熱膨張金属材料によって形成した発熱体保持部材とすることを基本とし、合せて、発熱体保持部材とセラミック発熱体との間隙にロウ材を充填してこれらを接合するに際して、ロウ接部の長手方向に対して、融点の異なるロウ材を用いて、より高温に晒される先端側ロウ接部に上記複数のロウ材の内、相対的に融点の低い低融点ロウ材を配設し、より低温となる基端側ロウ接部に、上記複数のロウ材の内、相対的に融点の高い高融点ロウ材を配設することにより、セラミックヒータのハウジングが冷熱サイクルに晒されたときに、ハウジングとセラミック発熱体との相対変位による発熱体引込現象を起こり難くする本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、低融点ロウ材として銀ロウを用い、高融点ロウ材として銅ロウを用いた例を示したが、ＡｇＣｕＴｉ系活性金属ロウ材、真鍮ロウ材、Ｎｉロウ材、チタン入りＮｉロウ材等、銀ロウ、銅ロウ以外の組合せても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１  セラミックヒータ
１０  セラミック発熱体
２０  ロウ接部
２０Ａ  先端側ロウ接部（低融点ロウ接部、高温側）
２０Ｂ  基端側ロウ接部（高融点ロウ接部、低温側）
３０  発熱体取付手段（ハウジング）
３００  発熱体保持部材（低熱膨張金属材料）
６０  被取付部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５８】
【特許文献１】特開２００１−２８２９２号公報
【特許文献２】特開２００３−５６８４８号公報
【図１】
0005552919.tif 000005
【図２】
0005552919.tif 000006
【図３】
0005552919.tif 000007
【図４】
0005552919.tif 000008
【図５】
0005552919.tif 000009
【図６】
0005552919.tif 000010
【図７】
0005552919.tif 000011
【図８】
0005552919.tif 000012
【図９】
0005552919.tif 000013
【図１０】
0005552919.tif 000014
【図１１】
0005552919.tif 000015
【図１２】
0005552919.tif 000016