(57)【要約】【課題】低コストで、急速な昇温が可能であると共に、通電耐久性にも優れるセラミックヒータとセラミックグロープラグを提供しようとする。【解決手段】セラミックヒータ本体（２）に外装する金属外筒（４）内に位置する抵抗発熱体（６’）のセラミックヒータ本体（２）の軸方向に占める長さを、金属外筒（４）外に位置するセラミックヒータ本体（２）の軸方向に占める長さ以上とする。更に金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）からセラミックヒータ本体（２）の軸方向に占める長さのうち、発熱部（７）をその３０〜１００％とする。これらによって、抵抗発熱体が自己制御機能を発揮して急速な昇温を可能とし、更に抵抗発熱体の発熱部の面積を最大限として発熱量を大きくできるので、このセラミックヒータを使用するセラミックグロープラグにおけるエンジンの始動性が向上できる。【選択図】図１
2006258417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属外筒を外装する絶縁性セラミックからなるセラミックヒータ本体と、このセラミックヒータ本体中に埋設される抵抗発熱体及び電極取り出し用リードから構成されるセラミックヒータにおいて、上記セラミックヒータ本体中に埋設される抵抗発熱体に対して、セラミックヒータ本体に外装する金属外筒内に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、この金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さ以上とするセラミックヒータ。
【請求項２】
上記金属外筒を外装する絶縁性セラミックからなるセラミックヒータ本体内に埋設される抵抗発熱体のうち、単位長さ当たりの抵抗値が他の部分の二倍以上である発熱部の上記金属外筒外に位置するセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さが、上記抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの３０〜１００％としてなる請求項１記載のセラミックヒータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のセラミックヒータを具えるセラミックグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ディーゼルエンジンに装着されるセラミックグロープラグ等に使用されるセラミックヒータと該セラミックヒータを使用するセラミックグロープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンに装着されるセラミックグロープラグ等のセラミックヒータとしては、金属外筒を外装する棒状の絶縁性セラミックヒータ本体と、このセラミックヒータ本体中に埋設される金属又は非金属の抵抗発熱体及び電極取り出し用リードから構成されるものが知られている。その具体的な構造として、セラミックグロープラグの主体金具内にその一端を固持する中軸と、セラミックヒータの電極取り出し用リードに接続するリードコイルとの間に温度制御用抵抗体を介在するものと、上記中軸とリードコイルとを直接接続してなるものに大別することができる。
【０００３】
上記従来のセラミックヒータのうち、主体金具内にその一端を固持する中軸とリードコイルとの間に温度制御用抵抗体を介在させてなるものでは、介在する温度制御用抵抗体により、埋設される抵抗発熱体での急速な昇温が可能であり、エンジン始動性に十分な発熱が可能である。しかし、主体金具内において温度制御用抵抗体を内蔵する必要からその製造コストは上昇し、高価なセラミックグロープラグとならざるを得ない問題点がある。
【０００４】
一方、上記中軸と、セラミックヒータ本体内に埋設される電極取り出し用リードに接続するリードコイルとを直接接続するものでは、前述したようにセラミックヒータ本体内に埋設される抵抗発熱体による急速な昇温を望めないものである。このために中軸とセラミックヒータとの間の構造は単純なものとなるが、このセラミックヒータを使用するセラミックグロープラグにおいて十分なエンジン始動性を確保するためには、次の点を考えなくてはならない。すなわち、セラミックヒータの急速な昇温を可能として十分な発熱を提供しようとすると、抵抗発熱体の飽和温度を極端に高くするか又はコントローラによって印加電圧の制御を行おうとすることが考えられる。しかし、セラミックヒータ本体内に埋設される抵抗発熱体の飽和温度を極端に高くすると、セラミックヒータ自体の耐久性が低下し、又コントローラによって印加電圧を制御しようとするとその構造から製品全体としてのコストが著しく上昇してしまう問題がある。
【特許文献１】特開平９−１９０８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、製造コストの上昇、セラミックヒータ本体内に埋設される抵抗発熱体による急速な昇温を望めないこと、及びセラミックヒータ自体の耐久性の低下である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために、本願発明のセラミックヒータは、例えばセラミックグロープラグに使用されるものであって、金属外筒を外装する絶縁性セラミックからなるセラミックヒータ本体と、このセラミックヒータ本体中に埋設される抵抗発熱体及び電極取り出し用リードから構成される。上記セラミックヒータ本体中に埋設される抵抗発熱体に対して、セラミックヒータ本体に外装する金属外筒内に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、金属外筒外に位置する抵抗発熱体の長さ以上とする。また、上記セラミックヒータ本体内に埋設される抵抗発熱体のうち、単位長さ当たりの抵抗値が他の部分の二倍以上である発熱部の金属外筒外に位置するセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さが、上記抵抗発熱体の３０〜１００％とするものである。
【０００７】
即ち、本願発明において、上記セラミックヒーター本体中に埋設される抵抗発熱体に対して、金属外筒内に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さ以下とすると十分な自己制御機能を発揮できない。また、金属外筒内に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの三倍以上としても、二倍程度の場合と同程度の自己制御機能しか発揮できない。そこで、金属外筒内に位置する抵抗発熱体の長さを、金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さ以上とすることで十分な自己制御機能を発揮させることができる。そのため、このセラミックヒータに対して電圧を印加した場合には、金属外筒外に位置する抵抗発熱体の発熱部での昇温後期において、セラミックヒータ本体に外装する金属外筒内に位置する抵抗発熱体でも温度上昇が起こる。そして、この部分における電力消費量が増加することとなって温度制御用抵抗体と同様の温度制御機能を果たすこととなり、温度制御用抵抗体を介在させることなく、又コントローラによる制御や飽和電圧を極端に高くすることもなく、急速にセラミックヒータの抵抗発熱体を昇温させることができる。
【０００８】
そこで、図２において示すように、金属外筒内に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さに対する金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの比を１以上とした場合を「グラフ１」とする。また１未満とした場合を「グラフ２」として、そのセラミックヒータの昇温についてのグラフからすると、上記比を１未満とする場合には自然飽和となる。一方、その比を１以上とした場合には金属外筒先端縁からセラミックヒータ本体先端までの抵抗発熱体の発熱部では、一旦１２５０〜１２８０℃まで昇温した後に、セラミックヒータ本体に外装する金属外筒内に位置する抵抗発熱体でも温度上昇が起こって電力消費量が増加する。このことで発熱部への供給電力量が減少した結果、発熱部の温度が１２００℃まで温度が下がるものとなるので、温度制御抵抗体が介在したものと同様の結果を示すと共に、ピーク温度が飽和温度（例えば、１２００℃である。）以上となって急速な昇温も可能となるものである。
【０００９】
更に、このセラミックヒータを使用するセラミックグロープラグにおいて良好なエンジン始動性を確保するためには、金属外筒外に位置する抵抗発熱体の発熱部の面積は、この発熱部での急速な昇温を可能とする範囲内で最大であることが望ましい。そのため、セラミックヒータ本体内に埋設される抵抗発熱体のうち、その発熱部の金属外筒外に位置するセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さが上記抵抗発熱体の軸方向に占める長さの３０％以下であると、発熱部での部分的な昇温は可能となるが高温となる部分が一部分に集中してしまい通電耐久性が低下する。更に発熱部の面積が狭くなってエンジン始動性も悪化する。一方、この長さが１００％以上であると、セラミックヒータ本体に外装される金属外筒内においても発熱することとなる。したがって、セラミックヒータ本体と、このセラミックヒータ本体に外装される金属外筒を接合するロウ材が溶融、消失しセラミックヒータ自体の破損につながるおそれがある。そこで、セラミックヒータ本体内に埋設される抵抗発熱体のうち、その発熱部の金属外筒外に位置するセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの３０〜１００％とする。このことにより、セラミックヒータ本体の抵抗発熱体における発熱部の面積を最大限確保して、このセラミックヒータを使用するセラミックグロープラグの良好なエンジン始動性を確保することができるものとなる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のとおり、本願発明は構成されるので、十分な自己制御機能を発揮させて温度制御用抵抗体を介在させることなく、コントローラによる制御又は飽和電圧を極端に高くすることもなく、急速にセラミックヒータの抵抗発熱体を昇温させることができる。その上、発熱部の面積を最大にすることができるから、このセラミックヒータを使用するセラミックグロープラグにおいては、低廉なコストで、良好なエンジン始動性を確保でき、その耐久性を十分に向上させることができる優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本願発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【実施例】
【００１２】
本願発明を図に示す実施例により更に説明する。（１）は、本願発明の実施例であるセラミックヒータである。このセラミックヒータ（１）は、金属外筒（４）を外装する棒状の絶縁性セラミックからなるセラミックヒータ本体（２）と、このセラミックヒータ本体（２）中に埋設される金属又は非金属の抵抗発熱体（６）及び電極取り出し用リード（８）から構成される。
【００１３】
そして、上記セラミックヒーター本体（２）中に埋設される抵抗発熱体（６）に対して、金属外筒（４）内に位置する抵抗発熱体（６’）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さ以上としてなるものである。
【００１４】
更に、単位長さ当たりの抵抗値が他の部分の二倍以上である発熱部（７）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さが金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの３０〜１００％とするものである。
【００１５】
本願発明の実施例であるセラミックヒータ（１）は以上の構成を具える。そして、上記セラミックヒーター本体（２）中に埋設される抵抗発熱体（６）に対して、セラミックヒータ本体（２）に外装する金属外筒（４）内に位置する抵抗発熱体（６’）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さ以上とする。これによって、十分な自己制御機能を発揮させることができる。そこで、この発明の実施例であるセラミックヒータ（１）に対して電圧を印加した場合には、金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）の発熱部（７）での昇温後期に金属外筒（４）内に位置する抵抗発熱体（６’）でも温度上昇が生じる。これにより、電力消費量が増加して温度制御用抵抗体と同様の温度制御機能を果たし、温度制御用抵抗体を介在させることなく、また、コントローラによる制御又は飽和電圧を極端に高くすることもなく、急速にセラミックヒータ（１）の抵抗発熱体（６）が昇温できる。
【００１６】
更に、この発明の実施例のセラミックグロープラグが良好なエンジン始動性を確保するには、上記金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）の発熱部（７）の面積が、この発熱部（７）での急速な昇温を可能とする範囲内で最大であることが望ましい。そのためセラミックヒータ本体（２）内に埋設される抵抗発熱体（６）のうち、発熱部（７）のセラミックヒータの軸方向に占める長さを金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの３０〜１００％とする。このことにより、セラミックヒータ本体（２）の抵抗発熱体（６）における発熱部（７）の面積を最大限確保できるので、このセラミックヒータ（１）を使用するセラミックグロープラグの良好なエンジン始動性を確保することができるものとなる。
【００１７】
そこで、この発明の実施例であるセラミックヒータにおける昇温性及び通電耐久性を確かめるべく、様々な条件下で実機試験を行い、その効果について比較検討した。すなわち、セラミックヒータ（１）を構成するセラミックヒータ本体（２）内に埋設される抵抗発熱体（６）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める全長をＡとし、外装される金属外筒（４）内に位置する抵抗発熱体（６’）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さをＢとする。更にこの金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さをＣ、その上、抵抗発熱体（６”）のうち、単位長さ当たりの抵抗値が他の部分の二倍以上である発熱部（７）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さをＤとする。その時に、金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さに対するセラミックヒータ本体（２）に外装される金属外筒（４）内に位置する抵抗発熱体（６’）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの比をＢ／Ｃとする。そして発熱部（７）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さに対する金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの比Ｃ／Ｄを求める。そのうち、単位長さ当たりの抵抗値が他の部分の二倍以上である発熱部（７）の長さを様々に変化させ、１２００℃を飽和温度とする製品における通電時間５秒経過後の温度を昇温性として計測する。更には、通電して１４００℃で１分間発熱させた後通電を断つということを１サイクルとして何サイクルで発熱部（７）の断線が発生するかという通電耐久性試験を行った。これらにより、この発明の効果が顕著に認められた（図３参照）。なお、金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さは、この発明における実施例であるセラミックヒータのセラミックヒータ本体（２）内に埋設される抵抗発熱体（６）の値に関係するものである。しかしながら、その長さの値はエンジンの種類により変化するものであると共に、抵抗発熱体（６）が金属コイルによるもの、印刷などの非金属発熱体によるもの、又は射出成形によるものとを問わず適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本願発明は、主としてディーゼルエンジンに装着されるセラミックグロープラグ等に使用されるセラミックヒータというだけでなく、バーナ着火用あるいは酸素センサ用の加熱素子にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願発明の実施例であるセラミックヒータにおいて、金属コイルを抵抗発熱体とするものの拡大断面図である。
【図２】本願発明の実施例である金属外筒内に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さに対する金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの比を各々１以上とした場合及び１未満とした場合のセラミックヒータの昇温状態を示すグラフである。
【図３】本願発明の実施例であるセラミックヒータに対する昇温性及び通電耐久性の試験結果を示したものである。
【図４】（イ）は、この発明のその他の実施例であるセラミックヒータにおいて、印刷によって抵抗発熱体とするものの拡大断面図、及び（ロ）はその９０°回転させた拡大断面図である。
【図５】本願発明のその他の実施例であるセラミックヒータにおいて、射出成形によって抵抗発熱体とするものの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    セラミックヒータ
２    セラミックヒータ本体
３    （セラミックヒータ本体）の先端
４    金属外筒
５    （金属外筒の）先端縁
６    抵抗発熱体
６’  （セラミックヒータ本体に外装する金属外筒内に位置する）抵抗発熱体
６”  （金属外筒外に位置する）抵抗発熱体
７    発熱部
８    電極取り出し用リード
【図１】
2006258417.tif 000003
【図２】
2006258417.tif 000004
【図３】
2006258417.tif 000005
【図４】
2006258417.tif 000006
【図５】
2006258417.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月26日(2006.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属外筒を外装する絶縁性セラミックからなるセラミックヒータ本体と、このセラミックヒータ本体中に埋設される抵抗発熱体及び電極取り出し用リードから構成されるセラミックヒータにおいて、上記セラミックヒータ本体中に埋設される抵抗発熱体は上記金属外筒外に発熱部を形成し、
当該発熱部は、自身を除いた部分の抵抗発熱体に対し二倍以上の単位長さ当たりの抵抗値を有し、且つその軸方向に占める長さが、上記金属外筒外に位置する抵抗発熱体が軸方向に占める長さに対し３０〜１００％を占め、
上記抵抗発熱体に対して、セラミックヒータ本体に外装する金属外筒内に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、この金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さ以上とし、
且つピーク温度が１２００℃以上であって、該ピーク温度以下で飽和する自己制御機能を有するセラミックヒータ。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミックヒータを具えるセラミックグロープラグ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ディーゼルエンジンに装着されるセラミックグロープラグ等に使用されるセラミックヒータと該セラミックヒータを使用するセラミックグロープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンに装着されるセラミックグロープラグ等のセラミックヒータとしては、金属外筒を外装する棒状の絶縁性セラミックヒータ本体と、このセラミックヒータ本体中に埋設される金属又は非金属の抵抗発熱体及び電極取り出し用リードから構成されるものが知られている。その具体的な構造として、セラミックグロープラグの主体金具内にその一端を固持する中軸と、セラミックヒータの電極取り出し用リードに接続するリードコイルとの間に温度制御用抵抗体を介在するものと、上記中軸とリードコイルとを直接接続してなるものに大別することができる。
【０００３】
上記従来のセラミックヒータのうち、主体金具内にその一端を固持する中軸とリードコイルとの間に温度制御用抵抗体を介在させてなるものでは、介在する温度制御用抵抗体により、埋設される抵抗発熱体での急速な昇温が可能であり、エンジン始動性に十分な発熱が可能である。しかし、主体金具内において温度制御用抵抗体を内蔵する必要からその製造コストは上昇し、高価なセラミックグロープラグとならざるを得ない問題点がある。
【０００４】
一方、上記中軸と、セラミックヒータ本体内に埋設される電極取り出し用リードに接続するリードコイルとを直接接続するものでは、前述したようにセラミックヒータ本体内に埋設される抵抗発熱体による急速な昇温を望めないものである。このために中軸とセラミックヒータとの間の構造は単純なものとなるが、このセラミックヒータを使用するセラミックグロープラグにおいて十分なエンジン始動性を確保するためには、次の点を考えなくてはならない。すなわち、セラミックヒータの急速な昇温を可能として十分な発熱を提供しようとすると、抵抗発熱体の飽和温度を極端に高くするか又はコントローラによって印加電圧の制御を行おうとすることが考えられる。しかし、セラミックヒータ本体内に埋設される抵抗発熱体の飽和温度を極端に高くすると、セラミックヒータ自体の耐久性が低下し、又コントローラによって印加電圧を制御しようとするとその構造から製品全体としてのコストが著しく上昇してしまう問題がある。
【特許文献１】特開平９−１９０８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、製造コストの上昇、セラミックヒータ本体内に埋設される抵抗発熱体による急速な昇温を望めないこと、及びセラミックヒータ自体の耐久性の低下である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために、本願発明のセラミックヒータは、例えばセラミックグロープラグに使用されるものであって、金属外筒を外装する絶縁性セラミックからなるセラミックヒータ本体と、このセラミックヒータ本体中に埋設される抵抗発熱体及び電極取り出し用リードから構成される。上記セラミックヒータ本体中に埋設される抵抗発熱体は上記金属外筒外に発熱部を形成し、当該発熱部は、自身を除いた部分の抵抗発熱体に対し二倍以上の単位長さ当たりの抵抗値を有し、且つその軸方向に占める長さが、上記金属外筒外に位置する抵抗発熱体が軸方向に占める長さに対し３０〜１００％を占め、上記抵抗発熱体に対して、セラミックヒータ本体に外装する金属外筒内に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、この金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さ以上とし、且つピーク温度が１２００℃以上であって、該ピーク温度以下で飽和する自己制御機能を有するものである。
【０００７】
即ち、このセラミックヒータを使用するセラミックグロープラグにおいて良好なエンジン始動性を確保するためには、金属外筒外に位置する抵抗発熱体の発熱部の面積は、この発熱部での急速な昇温を可能とする範囲内で最大であることが望ましい。そのため、セラミックヒータ本体内に埋設される抵抗発熱体のうち、その発熱部の金属外筒外に位置するセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さが上記抵抗発熱体の軸方向に占める長さの３０％以下であると、発熱部での部分的な昇温は可能となるが高温となる部分が一部分に集中してしまい通電耐久性が低下する。更に発熱部の面積が狭くなってエンジン始動性も悪化する。一方、この長さが１００％以上であると、セラミックヒータ本体に外装される金属外筒内においても発熱することとなる。したがって、セラミックヒータ本体と、このセラミックヒータ本体に外装される金属外筒を接合するロウ材が溶融、消失しセラミックヒータ自体の破損につながるおそれがある。そこで、セラミックヒータ本体内に埋設される抵抗発熱体のうち、その発熱部の金属外筒外に位置するセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの３０〜１００％とする。このことにより、セラミックヒータ本体の抵抗発熱体における発熱部の面積を最大限確保して、このセラミックヒータを使用するセラミックグロープラグの良好なエンジン始動性を確保することができるものとなる。
【０００８】
更に、本願発明において、上記セラミックヒーター本体中に埋設される抵抗発熱体に対して、金属外筒内に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さ以下とすると十分な自己制御機能を発揮できない。また、金属外筒内に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの三倍以上としても、二倍程度の場合と同程度の自己制御機能しか発揮できない。そこで、金属外筒内に位置する抵抗発熱体の長さを、金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さ以上とすることで十分な自己制御機能を発揮させることができる。そのため、このセラミックヒータに対して電圧を印加した場合には、金属外筒外に位置する抵抗発熱体の発熱部での昇温後期において、セラミックヒータ本体に外装する金属外筒内に位置する抵抗発熱体でも温度上昇が起こる。そして、この部分における電力消費量が増加することとなって温度制御用抵抗体と同様の温度制御機能を果たすこととなり、温度制御用抵抗体を介在させることなく、又コントローラによる制御や飽和電圧を極端に高くすることもなく、急速にセラミックヒータの抵抗発熱体を昇温させることができる。
【０００９】
そこで、図２において示すように、金属外筒内に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さに対する金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの比を１以上とした場合を「グラフ１」とする。また１未満とした場合を「グラフ２」として、そのセラミックヒータの昇温についてのグラフからすると、上記比を１未満とする場合には自然飽和となる。一方、その比を１以上とした場合には金属外筒先端縁からセラミックヒータ本体先端までの抵抗発熱体の発熱部では、一旦１２５０〜１２８０℃まで昇温した後に、セラミックヒータ本体に外装する金属外筒内に位置する抵抗発熱体でも温度上昇が起こって電力消費量が増加する。このことで発熱部への供給電力量が減少した結果、発熱部の温度が１２００℃まで温度が下がるものとなるので、温度制御抵抗体が介在したものと同様の結果を示すと共に、ピーク温度が飽和温度（例えば、１２００℃である。）以上となって急速な昇温も可能となるものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のとおり、本願発明は構成されるので、十分な自己制御機能を発揮させて温度制御用抵抗体を介在させることなく、コントローラによる制御又は飽和電圧を極端に高くすることもなく、急速にセラミックヒータの抵抗発熱体を昇温させることができる。その上、発熱部の面積を最大にすることができるから、このセラミックヒータを使用するセラミックグロープラグにおいては、低廉なコストで、良好なエンジン始動性を確保でき、その耐久性を十分に向上させることができる優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本願発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【実施例】
【００１２】
本願発明を図に示す実施例により更に説明する。（１）は、本願発明の実施例であるセラミックヒータである。このセラミックヒータ（１）は、金属外筒（４）を外装する棒状の絶縁性セラミックからなるセラミックヒータ本体（２）と、このセラミックヒータ本体（２）中に埋設される金属又は非金属の抵抗発熱体（６）及び電極取り出し用リード（８）から構成される。
【００１３】
そして、単位長さ当たりの抵抗値が他の部分の二倍以上である発熱部（７）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さが金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの３０〜１００％とするものである。
【００１４】
更に、上記セラミックヒーター本体（２）中に埋設される抵抗発熱体（６）に対して、金属外筒（４）内に位置する抵抗発熱体（６’）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さ以上としてなるものである。
【００１５】
本願発明の実施例であるセラミックヒータ（１）は以上の構成を具える。この発明の実施例のセラミックグロープラグが良好なエンジン始動性を確保するには、上記金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）の発熱部（７）の面積が、この発熱部（７）での急速な昇温を可能とする範囲内で最大であることが望ましい。そのためセラミックヒータ本体（２）内に埋設される抵抗発熱体（６）のうち、発熱部（７）のセラミックヒータの軸方向に占める長さを金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの３０〜１００％とする。このことにより、セラミックヒータ本体（２）の抵抗発熱体（６）における発熱部（７）の面積を最大限確保できるので、このセラミックヒータ（１）を使用するセラミックグロープラグの良好なエンジン始動性を確保することができるものとなる。
【００１６】
更に、上記セラミックヒーター本体（２）中に埋設される抵抗発熱体（６）に対して、セラミックヒータ本体（２）に外装する金属外筒（４）内に位置する抵抗発熱体（６’）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さを、金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さ以上とする。これによって、十分な自己制御機能を発揮させることができる。そこで、この発明の実施例であるセラミックヒータ（１）に対して電圧を印加した場合には、金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）の発熱部（７）での、ピーク温度が１２００℃以上となる昇温後期に金属外筒（４）内に位置する抵抗発熱体（６’）でも温度上昇が生じる。これにより、電力消費量が増加して温度制御用抵抗体と同様の温度制御機能を果たし、温度制御用抵抗体を介在させることなく、ピーク温度以下１２００℃で飽和し（図２、グラフ１参照）、また、コントローラによる制御又は飽和電圧を極端に高くすることもなく、急速にセラミックヒータ（１）の抵抗発熱体（６）が昇温できる。
【００１７】
そこで、この発明の実施例であるセラミックヒータにおける昇温性及び通電耐久性を確かめるべく、様々な条件下で実機試験を行い、その効果について比較検討した。すなわち、セラミックヒータ（１）を構成するセラミックヒータ本体（２）内に埋設される抵抗発熱体（６）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める全長をＡとし、外装される金属外筒（４）内に位置する抵抗発熱体（６’）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さをＢとする。更にこの金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さをＣ、その上、抵抗発熱体（６”）のうち、単位長さ当たりの抵抗値が他の部分の二倍以上である発熱部（７）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さをＤとする。その時に、金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さに対するセラミックヒータ本体（２）に外装される金属外筒（４）内に位置する抵抗発熱体（６’）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの比をＢ／Ｃとする。そして発熱部（７）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さに対する金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの比Ｃ／Ｄを求める。そのうち、単位長さ当たりの抵抗値が他の部分の二倍以上である発熱部（７）の長さを様々に変化させ、１２００℃を飽和温度とする製品における通電時間５秒経過後の温度を昇温性として計測する。更には、通電して１４００℃で１分間発熱させた後通電を断つということを１サイクルとして何サイクルで発熱部（７）の断線が発生するかという通電耐久性試験を行った。これらにより、この発明の効果が顕著に認められた（図３参照）。なお、金属外筒（４）外に位置する抵抗発熱体（６”）のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さは、この発明における実施例であるセラミックヒータのセラミックヒータ本体（２）内に埋設される抵抗発熱体（６）の値に関係するものである。しかしながら、その長さの値はエンジンの種類により変化するものであると共に、抵抗発熱体（６）が金属コイルによるもの、印刷などの非金属発熱体によるもの、又は射出成形によるものとを問わず適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本願発明は、主としてディーゼルエンジンに装着されるセラミックグロープラグ等に使用されるセラミックヒータというだけでなく、バーナ着火用あるいは酸素センサ用の加熱素子にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願発明の実施例であるセラミックヒータにおいて、金属コイルを抵抗発熱体とするものの拡大断面図である。
【図２】本願発明の実施例である金属外筒内に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さに対する金属外筒外に位置する抵抗発熱体のセラミックヒータ本体の軸方向に占める長さの比を各々１以上とした場合及び１未満とした場合のセラミックヒータの昇温状態を示すグラフである。
【図３】本願発明の実施例であるセラミックヒータに対する昇温性及び通電耐久性の試験結果を示したものである。
【図４】（イ）は、この発明のその他の実施例であるセラミックヒータにおいて、印刷によって抵抗発熱体とするものの拡大断面図、及び（ロ）はその９０°回転させた拡大断面図である。
【図５】本願発明のその他の実施例であるセラミックヒータにおいて、射出成形によって抵抗発熱体とするものの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    セラミックヒータ
２    セラミックヒータ本体
３    （セラミックヒータ本体）の先端
４    金属外筒
５    （金属外筒の）先端縁
６    抵抗発熱体
６’  （セラミックヒータ本体に外装する金属外筒内に位置する）抵抗発熱体
６”  （金属外筒外に位置する）抵抗発熱体
７    発熱部
８    電極取り出し用リード