(57)【要約】【課題】長期間使用した場合でも高い耐久性を発揮可能なセラミックヒータを提供する。【解決手段】セラミックヒータ１は、絶縁体からなる柱状の基体１３と、基体１３の一端側内部に埋設された抵抗体１１と、抵抗体１１と接続された状態で基体１３に埋設されつつ基体１３の他端側に延びる一対の通電部１２ｂ、１２ｃと、各通電部１２ｂ、１２ｃと接続された状態で基体１３の他端側表面に露出する電極部１２ａ、１２ｄとを有している。両通電部１２ｂ、１２ｃは両電極部１２ａ、１２ｄと同一材料からなり、電極部１２ａ、１２ｄの軸方向の断面積Ｓ１は通電部１２ｂ、１２ｃの軸直角方向の断面積Ｓ２以上である。【選択図】図１
2006049279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体からなる柱状の基体と、該基体の一端側内部に埋設された抵抗体と、該抵抗体と接続された状態で該基体に埋設されつつ該基体の他端側に延びる一対の通電部と、各該通電部と接続された状態で該基体の他端側表面に露出する電極部とを有するセラミックヒータにおいて、
前記両通電部は前記両電極部と同一材料からなり、該電極部の軸方向の断面積は該通電部の軸直角方向の断面積以上であることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】
前記電極部の軸方向の断面積は前記通電部の軸直角方向の断面積よりも１．５倍以上大きいことを特徴とする請求項１記載のセラミックヒータ。
【請求項３】
前記基体は窒化珪素質からなり、各前記電極部は窒化珪素質の絶縁材料が３０〜３５質量％及びＷＣが６５〜７０質量％からなる焼結体であり、該絶縁材料１００質量％中にはＳｉＯ2及びＲＥ2Ｏ3（ＲＥは希土類元素）が１０〜２０質量％含まれていることを特徴とする請求項１又は２記載のセラミックヒータ。
【請求項４】
前記基体は直径が３．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のセラミックヒータ。
【請求項５】
筒状の主体金具と、該主体金具の先端部内側に配置され、先端に発熱部をもつ柱状のセラミックヒータと、該主体金具の後端側に配置された中軸とを備えたグロープラグにおいて、
前記セラミックヒータは請求項１乃至４のいずれか１項記載のものであることを特徴とするグロープラグ。
【請求項６】
通電用成形体を成形する成形工程と、
基体用成形体内に該通電用成形体が収容された複合成形体を焼成し、該基体用成形体により、絶縁体からなる柱状の基体が構成され、該通電用成形体により、該基体の一端側内部に埋設された抵抗体と、該抵抗体と接続された状態で該基体に埋設されつつ該基体の他端側に延びる一対の通電部と、各該通電部と接続された状態で該基体の他端側表面に露出する電極部とが構成され、該基体、該抵抗体、両該通電部及び両該電極部を有するセラミックヒータを得る焼成工程とを備え、
該通電用成形体は、焼成後に該抵抗体となる第１成形体と、該第１成形体と一体をなし、焼成後に両該通電部及び両該電極部となる第２成形体とからなり、
該第２成形体は、焼成後に両該通電部となる両棒状部と、各該棒状部と一体をなし、焼成後に両該電極部となる両突出部とからなるセラミックヒータの製造方法において、
前記通電用成形体を成形する成形型は、互いに内部に該通電用成形体を成形可能なキャビティを有し、互いの合わせ面により型開き可能な第１型及び第２型からなり、
該第１型及び該第２型における該キャビティのうちの前記両突出部を成形する部分には、対をなして該合わせ面から離れるに従って互いに近づく傾斜面が形成されていることを特徴とするセラミックヒータの製造方法。
【請求項７】
前記傾斜面の母線は、前記合わせ面に対して７０〜８０°傾斜していることを特徴とする請求項６記載のセラミックヒータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックヒータ、グロープラグ及びセラミックヒータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に従来のグロープラグが開示されている。このグロープラグは、筒状の主体金具と、この主体金具の先端部内側に配置され、先端に発熱部をもつ柱状のセラミックヒータと、主体金具の後端側に配置された中軸とを備えたものである。
【０００３】
特許文献１開示のセラミックヒータは、窒化珪素質の絶縁体からなる柱状の基体と、この基体の一端側内部に埋設された抵抗体と、抵抗体と接続された状態で基体に埋設されつつ基体の他端側に延びる一対の通電部と、各通電部と接続された状態で基体の他端側表面に露出する電極部とを有している。特許文献１に開示されたセラミックヒータは、その外周に金属外筒及び金属リングが設けられており、一方の電極部は金属外筒を介して主体金具と電気的に接続され、他方の電極部は金属リングを介して中軸と電気的に接続されている。
【０００４】
抵抗体、通電部及び抵抗体は、例えば窒化珪素質の絶縁材料及び炭化タングステン（ＷＣ）からなる焼結体である。この場合、通電部及び電極部は、抵抗体よりもＷＣの配合量が多くされており、これにより抵抗体よりも導電性が高くなっている。
【０００５】
このグロープラグは、主体金具がディーゼルエンジンのシリンダヘッドに固定され、中軸はバッテリに接続される。セラミックヒータでは、主体金具と中軸との間に電圧が印加されることにより、電極部及び通電部を介して抵抗体に通電が行われ、発熱部が発熱することとなる。これにより、グロープラグはディーゼルエンジンの始動時やアイドリング時に活用される。
【０００６】
この種のセラミックヒータは以下の製造方法により製造されていた。まず、例えばＷＣの配合量を少なくした材料によって抵抗体となる第１成形体を射出成形した後、ＷＣの配合量を多くした材料によって通電部及び電極部となる第２成形体を射出成形し、第１成形体と第２成形体とが一体となった通電用成形体を得る。
【０００７】
得られた通電用成形体は、基体となる基体用成形体と嵌め合わされた後、プレスされて複合成形体とされる。その後、この複合成形体は、脱バインダー処理され、ホットプレス等で１７００°Ｃ以上、例えば約１８００°Ｃ前後で焼成される。こうして得られた焼成体が研摩され、セラミックヒータとなる。
【０００８】
こうして抵抗体、通電部及び電極部を基体用成形体とともに材料から焼結させたセラミックヒータは、通電部及び電極部を金属リード線を用いてセラミックヒータとしたものと比較し、ＷやＷ−Ｒｅ合金等の線材を曲げたり、切断したりする金属リード線の作製工程が不要となる他、抵抗体の成形とともに、通電部及び電極部を成形することができる。このため、前者は、後者と比較し、量産性が高いというメリットがある。このため、上記のようなセラミックヒータは例えば細径のグロープラグを安価に製造できることとなる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−５６８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、この種のセラミックヒータは長期間使用された場合の耐久性の向上が強く要求されている。耐久性が劣化する一例として、使用によってセラミックヒータの抗折強度が低下してしまうことが挙げられる。特に、近年のディーゼルエンジンは、高性能化によって小型及び細径のグロープラグを要求している。このようなグロープラグにおいては、直径が３．５ｍｍ程度以下の基体をもつセラミックヒータが必要とされ、このようなセラミックヒータにおいてはこのような不具合が顕著になるのである。
【００１１】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、長期間使用した場合でも高い耐久性を発揮可能なセラミックヒータを提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明者らは、上記課題解決のために鋭意研究を行い、セラミックヒータの抗折強度の低下が電極部の劣化によって生じることを発見した。そして、その電極部の劣化は、電極部の膨張を生じる酸化に起因することも発見した。さらに、両通電部が両電極部と同一材料からなる場合、電極部の軸方向の断面積が通電部の軸直角方向の断面積より小さいと、その電極部の酸化が助勢されてしまうことも発見した。こうして発明者らは本発明を完成させるに至った。
【００１３】
すなわち、本発明のセラミックヒータは、絶縁体からなる柱状の基体と、該基体の一端側内部に埋設された抵抗体と、該抵抗体と接続された状態で該基体に埋設されつつ該基体の他端側に延びる一対の通電部と、各該通電部と接続された状態で該基体の他端側表面に露出する電極部とを有するセラミックヒータにおいて、
前記両通電部は前記両電極部と同一材料からなり、該電極部の軸方向の断面積は該通電部の軸直角方向の断面積以上であることを特徴とする。
【００１４】
本発明のセラミックヒータでは、両通電部と両電極部とが同一材料の物質である場合、電極部の軸方向の断面積が通電部の軸直角方向の断面積以上であれば、電気抵抗値Ｒ（Ω）が断面積ａ（ｍ2）、長さｌ（ｍ）及び物質に固有の定数（体積抵抗率）ρによって、
（数１）
Ｒ＝ρ・l／ａ
と表されることから、電極部の電気抵抗値が通電部の電気抵抗値以下となる。このため、電極部は、通電部に比べて、昇温し難くなる。このため、外気の酸素と触れ得る電極部は酸化が抑制される。このため、電極部の膨張が抑制されるため、セラミックヒータの抗折強度の低下を抑制することが可能となる。
【００１５】
また、電極部の軸方向の断面積が通電部の軸直角方向の断面積以上であれば、例えばグロープラグにおいては、中軸から金属リングを介して一方の電極部に通電する接続部分と、主体金具から金属外筒を介して他方の電極部に通電する接続部分とを十分な大きさとすることができる。このため、それらの接続部分の電気抵抗値がセラミックヒータの通電経路の中で最も小さくなる。このため、両接続部分における発熱を抑制することができ、加熱及び冷却の繰り返しによる熱応力によって接続部分が断線する不具合を防止することができる。
【００１６】
したがって、本発明のセラミックヒータは、長期間使用した場合でも高い耐久性を発揮することができるのである。
【００１７】
なお、特開平２−７５１８８号公報や特開平２−７５１８９号公報には、両電極部の軸方向の長さが通電部の軸直角方向の幅以上である通電部をもつセラミックヒータが開示されている。しかしながら、これらの刊行物には、電極部や通電部の厚みについての開示も示唆もなく、しかも両電極部の軸方向の断面積と通電部の軸直角方向の断面積との関係により抗折強度がどうなるか等についての考察も一切ない。
【００１８】
本発明のセラミックヒータにおいて、基体は、窒化珪素質等の絶縁体からなる柱状のものである。窒化珪素質の絶縁体は、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）を主成分とする主相粒子が後述の焼結助剤成分等に由来した粒界相により結合された形態のものである。なお、主相は、ＳｉあるいはＮの一部がＡｌあるいはＯで置換されたもの、さらには、相中にＬｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙ等の金属原子が固溶したものであってもよい。
【００１９】
抵抗体は基体の一端側内部に埋設されている。抵抗体は導電性セラミック及び絶縁性セラミックにて構成され得る。
【００２０】
導電性セラミックとしては、例えば、ＷＣ、二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ2）及び二珪化タングステン（ＷＳｉ2）等、周知のものを採用できる。
【００２１】
導電性セラミックとしては、例えば、通電部がＷＣを含む焼結体である場合には、ＷＣを含む通電部との線熱膨張係数差を縮小して抵抗体と通電部との連結部分の耐熱衝撃性を高めるため、通電部と同様にＷＣを採用することが好ましい。それにより絶縁性セラミックとＷＣとの含有比率を変化させて、耐熱衝撃性を高めながら、抵抗体の電気抵抗率を所望の値に調整することができる。
【００２２】
また、絶縁性セラミックとしては、窒化珪素質の絶縁体からなる基体との線熱膨張係数差を縮小して耐熱衝撃性を高めるため、基体と同様の窒化珪素質の絶縁性セラミックを採用することができる。それにより導電性セラミックと窒化珪素との含有比率を変化させて、耐熱衝撃性を高めながら、抵抗体の電気抵抗率を所望の値に調整することができる。
【００２３】
通電部は、抵抗体と接続された状態で基体に埋設されつつ基体の他端側に延びた一対の軸体である。これらの通電部は抵抗体と電源との間の通電経路の一部であるため、抵抗体と比較して高導電性や低発熱性等の特性を有していなければならない。
【００２４】
電極部は、各通電部と接続された状態で基体の他端側表面に露出している。これらの電極部も通電部と同様に抵抗体と電源との間の通電経路の一部であるため、抵抗体と比較して高導電性や低発熱性等の特性を有していなければならない。
【００２５】
本発明のセラミックヒータでは、両通電部は両電極部と同一材料からなる。この場合、通電部及び電極部は、抵抗体の構成材料に対して、（１）同種の導電性セラミック及び絶縁性セラミックを用いつつ、それらの含有量を異ならせる方法、（２）電気抵抗率の異なる異種の導電性セラミック及び絶縁性セラミックを採用する方法、（３）（１）と（２）との組み合わせによる方法等のいずれかによって作製され得る。
【００２６】
この場合、セラミックヒータの製造工程において、通電部及び電極部となる成形体を１回の射出成形で形成することが可能となる。そのため、抵抗体となる第１成形体を射出成形した後、通電部及び電極部となる第２成形体を射出成形し、第１成形体と第２成形体とが一体となった通電用成形体を得ることができる。なお、抵抗体が通電部及び電極部と同一材料からなる焼結体であることも可能である。
【００２７】
電極部の軸方向の断面積は通電部の軸直角方向の断面積よりも１．５倍以上大きいことが好ましい。こうであれば、電極部の昇温が効果的に抑制されることにより、電極部の酸化による抗折強度の低下を効果的に抑制することができる。
【００２８】
上述の構成である本発明のセラミックヒータでは、例えばグロープラグの製造時である主体金具等との組み付け等の際、嵌め合わせ工程又はロウ付け工程等において、セラミックヒータに過度の負荷がかかるおそれがある。例えば、特開２００２−３６４８４２号（以下、特許文献２という。）公報開示のグロープラグでは、セラミックヒータの外周に金属外筒及び金属リングを設けなければならず、これらを設ける際にセラミックヒータに過度の負荷がかかるおそれがある。
【００２９】
また、グロープラグを使用する際、特にディーゼルエンジンのシリンダヘッドに組み付ける作業等の際、作業者がそのグロープラグを乱暴に取り扱ったり、インパクトレンチ等の省力機器によってそのグロープラグを強く締め付け過ぎ、セラミックヒータに過度の負荷がかかるおそれがある。
【００３０】
このため、発明者らは、十分な抗折強度を有し、製造時或いは組み付け等の作業時の折損等が抑えられるセラミックヒータを提供するという課題の解決のために鋭意研究を行った。そして、以下の解析によって本発明をさらに改良した。
【００３１】
まず、従来のセラミックヒータは、例えばグロープラグの製造工程において折損しやすい箇所である金属外筒、金属リング及び主体金具等との嵌め合わせ部分の近辺において、基体内に電極部が埋設され、その電極部の一部がセラミックヒータの外周面に露出している構造である。このため、電極部自体の強度によって、セラミックヒータ自体の抗折強度が大きく左右されてしまう。特にＷＣが配合された電極部においては、窒化珪素質の絶縁材料とＷＣとの配合比によって、強度ばかりでなく、導電性や発熱性等の特性も大きく変動する。
【００３２】
なお、特許文献２には、電極部及び通電部の強度に関し、ＷＣの配合比が３０体積％を超えて多くなると、焼成による緻密化が困難となり、強度不足を招きやすくなることが開示されている。また、特許文献２では、電極部及び通電部の他の成分である窒化珪素質の絶縁材料に焼結助剤を配合し、電極部及び通電部の組織を緻密化することも記載されてはいる。しかし、特許文献２には、上記のように高強度、高導電性及び低発熱性等の特性が同時に要求される電極部を実現するための望ましい材料の選択や配合比に関しては、具体的な技術開示がなされていない。つまり、従来のセラミックヒータでは、必ずしも抗折強度を安定的に高くすることができないのである。
【００３３】
また、特開昭６２−２３３６１９号公報、特開平９−１８４６２７号公報及び特開２００３−２２９２３６号公報においては、金属リード線を複数箇所折り曲げて通電部及び電極部の両方を形成したセラミックヒータが開示されている。そして、特開２００３−２２９２３６号公報においては、通電部及び電極部をＷやＷ−Ｒｅ合金等の金属リード線とし、折損防止の検討がなされている。しかし、これらの公報記載のセラミックヒータは、いずれもＷやＷ−Ｒｅ合金等の線材を複数箇所折り曲げて通電部及び電極部の両方を形成する金属リード線を作製しており、焼結体からなる電極部を採用するものではないため、技術分野が相違する。
【００３４】
このため、十分な抗折強度を有し、製造時或いは組み付け等の作業時の折損等が抑えられるセラミックヒータを提供するという課題を解決するためには、焼成体からなる電極部を構成する材料の選択や最適な配合比について検討し、導電性及び強度等の要求特性を同時に達成することができる特定の範囲を見出すことが重要となるのである。
【００３５】
発明者らは、焼成体からなる電極部に関して、複合的な試験による検討を行った。そして、主材料として窒化珪素質の絶縁材料とＷＣとを選定し、また窒化珪素質の絶縁材料の含有物として、ＳｉＯ2及びＲＥ2Ｏ3（ＲＥは希土類元素）を選定した上で、それらの適正な配合比を発見した。こうして、本発明をさらに改良するに至ったのである。
【００３６】
本発明のセラミックヒータにおいて、前記基体は窒化珪素質からなり、各前記電極部は窒化珪素質の絶縁材料が３０〜３５質量％及びＷＣが６５〜７０質量％からなる焼結体であり、該絶縁材料１００質量％中にはＳｉＯ2及びＲＥ2Ｏ3（ＲＥは希土類元素）が１０〜２０質量％含まれていることが好ましい。なお、本発明のセラミックヒータにおいて、各通電部は、各電極部と同一材料からなる。
【００３７】
本発明のセラミックヒータは、各通電部と接続された状態で基体の他端側表面に露出する電極部が窒化珪素質の絶縁材料とＷＣとからなる。また、その絶縁材料がＳｉＯ2及びＲＥ2Ｏ3を含有している。これら絶縁材料及びＷＣの配合比と、絶縁材料中のＳｉＯ2及びＲＥ2Ｏ3の配合比とに関して、電極部の導電性を高く、かつ電極部の緻密化と強度向上とを実現するための適正範囲を後述する実験及び検討によって見出して規定したものである。
【００３８】
そのような配合比で電極部を作製することにより、その電極部が埋設されたセラミックヒータ自体の抗折強度が安定的に高くなる。このため、このセラミックヒータは、十分な抗折強度を有し、製造時或いは組み付け等の作業時の折損等を抑制することができる。
【００３９】
本発明に係る電極部は絶縁性セラミックを構成する絶縁材料が窒化珪素質である。電極部が基体と同じ窒化珪素質である理由は、基体と電極部との線熱膨張係数を略同等にするためである。この絶縁材料は、その窒化珪素の他、焼結助剤としてのＳｉＯ2及びＲＥ2Ｏ3を含む。本発明のセラミックヒータの電極部は、ＳｉＯ2とＲＥ2Ｏ3との両者を必ず含み、これらの一方だけを含むことはあり得ない。また、この絶縁材料はその他の焼結助剤や不可避の不純物も含み得る。
【００４０】
本発明に係る電極部のＲＥ2Ｏ3を構成する希土類元素は、周期表ＩＩＩ族ａ亜族に属するスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）並びにランタノイドのランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）である。
【００４１】
本発明のセラミックヒータは、電極部の窒化珪素質の絶縁材料が３５質量％を超え、ＷＣが６５質量％未満となった場合は、電極部の発熱が大きくなり過ぎ、抵抗体の発熱効率が悪化する。
【００４２】
一方、本発明のセラミックヒータは、電極部の窒化珪素質の絶縁材料が３０質量％未満となり、ＷＣが７０質量％を超えた場合は、電極部の緻密化が難しくなる。
【００４３】
また、本発明のセラミックヒータは、電極部の絶縁材料１００質量％中にＳｉＯ2及びＲＥ2Ｏ3が１０質量％未満しか含まれていない場合は、電極部中の絶縁材料とＷＣとの配合比を前述した望ましい範囲内に設定しても、電極部の緻密化が不十分になるとともに線熱膨張係数が小さくなり、基体と電極部との間の線熱膨張係数の差が大きくなる。このため、セラミックヒータ単体の抗折強度が大幅に低下してしまう。
【００４４】
一方、本発明のセラミックヒータは、電極部の絶縁材料１００質量％中にＳｉＯ2及びＲＥ2Ｏ3が２０質量％を超えて含まれている場合には、電極部中の絶縁材料とＷＣとの配合比を前述した望ましい範囲内に設定しても、電極部の線熱膨張係数が大きくなって、基体と電極部との間の線熱膨張係数の差が大きくなり過ぎてしまう。このため、セラミックヒータは、加熱及び冷却の繰り返しによる熱応力によって、電極部及びその近傍が断線することによる耐久性の不足という新たな問題が顕著になってくる。
【００４５】
本発明のセラミックヒータは、基体の直径が３．５ｍｍ以下である場合に顕著な作用効果を奏することができる。本発明のセラミックヒータは、細径化しても従来のものと比較して安定的に高い耐久性を発揮することができるからである。特に、近年のディーゼルエンジンは、燃料の直噴化等の高性能化の観点から、基体の直径が３．５ｍｍ以下のセラミックヒータを要求している。このようなディーゼルエンジンに本発明のセラミックヒータを適用する場合、セラミックヒータの折損の可能性を極めて低くすることができるので、ディーゼルエンジンの高性能化に寄与することが可能となる。
【００４６】
本発明のグロープラグは、筒状の主体金具と、該主体金具の先端部内側に配置され、先端に発熱部をもつ柱状のセラミックヒータと、該主体金具の後端側に配置された中軸とを備えたグロープラグにおいて、前記セラミックヒータが上記のものであることを特徴とする。この場合、ディーゼルエンジンに本発明のグロープラグを用いれば、グロープラグの細径化かつ高耐久により、ディーゼルエンジンの高性能化に寄与することが可能となる。
【００４７】
本発明のセラミックヒータの製造方法は、通電用成形体を成形する成形工程と、
基体用成形体内に該通電用成形体が収容された複合成形体を焼成し、該基体用成形体により、絶縁体からなる柱状の基体が構成され、該通電用成形体により、該基体の一端側内部に埋設された抵抗体と、該抵抗体と接続された状態で該基体に埋設されつつ該基体の他端側に延びる一対の通電部と、各該通電部と接続された状態で該基体の他端側表面に露出する電極部とが構成され、該基体、該抵抗体、両該通電部及び両該電極部を有するセラミックヒータを得る焼成工程とを備え、
該通電用成形体は、焼成後に該抵抗体となる第１成形体と、該第１成形体と一体をなし、焼成後に両該通電部及び両該電極部となる第２成形体とからなり、
該第２成形体は、焼成後に両該通電部となる両棒状部と、各該棒状部と一体をなし、焼成後に両該電極部となる両突出部とからなるセラミックヒータの製造方法において、
前記通電用成形体を成形する成形型は、互いに内部に該通電用成形体を成形可能なキャビティを有し、互いの合わせ面により型開き可能な第１型及び第２型からなり、
該第１型及び該第２型における該キャビティのうちの前記両突出部を成形する部分には、対をなして該合わせ面から離れるに従って互いに近づく傾斜面が形成されていることを特徴とする。
【００４８】
この場合、傾斜面が抜き勾配を有することから、成形型により成形される通電用成形体を第１型及び第２型から脱型する際に、通電用成形体の両突出部に割れや欠け等の欠陥が発生することを抑制することができる。このため、この通電用成形体を用いて製造されたセラミックヒータ自体の強度の低下や、電極部の接触抵抗の増加も抑制することができる。
【００４９】
本発明のセラミックヒータの製造方法において、前記傾斜面の母線は、前記合わせ面に対して７０〜８０°傾斜していることが好ましい。発明者らの試験結果によれば、この場合、傾斜面が適度な抜き勾配を有することから、通電用成形体の両突出部に割れや欠け等の欠陥が発生することを一層効果的に抑制することができる。
【００５０】
他方、傾斜面の母線が合わせ面に対して８０°より大きい角度で傾斜している場合には、傾斜面の抜き勾配が不十分となり易く、通電用成形体の脱型を容易に実施できなくなり、通電用成形体の両突出部に割れや欠け等の欠陥が発生し易くなる。また、傾斜面の母線が合わせ面に対して７０°より小さい角度で傾斜している場合には、通電用成形体の脱型を容易に実施できるが、合わせ面により稜線となる突出部の一部が尖って応力集中する傾向となり、通電用成形体の両突出部に割れや欠け等の欠陥が発生し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、図面を参照しつつ、本発明を具体化した試験例１、２を説明する。試験例１は、実施例１−１〜１−３及び比較例１−１、１−２で構成される。また、試験例２は、実施例２−１〜２−８及び比較例２−１〜２−９で構成される。
【００５２】
（試験例１）
試験例１は、長時間使用した場合でもセラミックヒータが高い耐久性を発揮することができるかどうかを評価するものである。まず、図１及び図２に示すように、実施例１−１〜１−３及び比較例１−１、１−２のセラミックヒータ１を用いたグロープラグ５０を説明する。このグロープラグ５０は、筒状の主体金具４と、この主体金具４の先端部内側に金属外筒３を介して配置され、先端に発熱部をもつ柱状のセラミックヒータ１と、主体金具４の後端側に配置された中軸６と、中軸６とセラミックヒータ１の後端部とを接続する接続金具１７及び金属リング１８とを備えたものである。
【００５３】
セラミックヒータ１は、窒化珪素質の絶縁体からなる柱状の基体１３と、この基体１３の一端側内部に埋設された抵抗体１１と、抵抗体１１と接続された状態で基体１３に埋設されつつ基体１３の他端側に延びる一対の通電部１２ｂ、１２ｃと、各通電部１２ｂ、１２ｃと接続された状態で基体１３の他端側の側面に露出する電極部１２ａ、１２ｄとを有している。一方の電極部１２ｄは金属外筒３を介して主体金具４と電気的に接続され、他方の電極部１２ａは金属リング１８及び接続金具１７を介して中軸６と電気的に接続されている。
【００５４】
すなわち、中軸６の前端部には接続金具１７の後端部が固定されており、接続金具１７の前端部は金属リング１８に固定されている。金属リング１８は、セラミックヒータ１の後端部に嵌合されており、一方の電極部１２ａの露出した面と接触している。これにより中軸６は接続金具１７及び金属リング１８を介して一方の電極部１２ａと電気的に接続されている。
【００５５】
また、金属外筒３はセラミックヒータ１の中央部に嵌合されている。この金属外筒３は他方の電極部１２ｄと接触しており、これにより主体金具４は金属外筒３を介して他方の電極部１２ｄと電気的に接続されている。
【００５６】
電極部１２ａ、１２ｄ及び通電部１２ｂ、１２ｃは絶縁材料及びＷＣからなる焼結体である。絶縁材料は窒化珪素質である。電極部１２ａ、１２ｄ及び通電部１２ｂ、１２ｃは、抵抗体１１に比べて、ＷＣの配合比が大きくされることにより導電性が高くされている。これら電極部１２ａ、１２ｄ及び通電部１２ｂ、１２ｃは同一の材料（調合される物質の種類及び配合比率が同一）からなる。
【００５７】
なお、主体金具４の外周面にはねじ部５が形成されている。また、中軸６の後端部は図示しないキャップが嵌合されるようになっている。グロープラグ５０は、主体金具４のねじ部５が図示しないディーゼルエンジンのシリンダヘッドに螺合される。これにより、セラミックヒータ１の先端部がディーゼルエンジンの燃焼室内に位置される。また、中軸６の後端部に接続されるキャップがバッテリに接続される。そして、中軸６、接続金具１７、金属リング１８、一方の電極部１２ａ、通電部１２ｂ、抵抗体１１、他方の通電部１２ｃ、他方の電極部１２ｄ、金属外筒３及び主体金具４の順で電流が流れ、セラミックヒータ１の先端の発熱部が発熱する。こうして、ディーゼルエンジンは燃焼室内の予熱が行われる。
【００５８】
上記グロープラグ５０のセラミックヒータ１として、以下の実施例１−１〜１−３及び比較例１−１、１−２のものを製造した。
【００５９】
まず、以下の抵抗体用の材料を得た。この抵抗体用の材料は、焼成後にＳｉ3Ｎ4が３０質量％、ＷＣが６３質量％、ＳｉＯ2が２質量％、Ｅｒ2Ｏ3が５質量％の配合比になるように、Ｓｉ3Ｎ4粉末、ＷＣ粉末、ＳｉＯ2粉末、Ｅｒ2Ｏ3粉末及び熱可塑性樹脂を混合したものである。なお、不純物は無視した。この後、図３に示すように、この抵抗体用の材料によって第１成形体５１を射出成形した。
【００６０】
次いで、以下の電極部及び通電部用の材料を得た。この電極部及び通電部用の材料は、焼成後に表１に示す絶縁材料及びＷＣの配合比になるように、Ｓｉ3Ｎ4粉末、ＷＣ粉末、ＳｉＯ2粉末、Ｅｒ2Ｏ3粉末及び熱可塑性樹脂を混合したものである。ＳｉＯ2粉末とＥｒ2Ｏ3粉末との割合は抵抗体用の材料と同様である。Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3からなる絶縁材料とＷＣとの含有率（質量％）及び絶縁材料１００質量％中のＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3の含有率（質量％）を表１に示す。このように、電極部及び通電部用の材料は抵抗体用の材料よりもＷＣ粉末が多くされている。
【００６１】
【表１】
2006049279.tif 000003
【００６２】
この後、第１成形体５１を残した状態で、この電極部及び通電部用の材料により第２成形体５２を射出成形した。その際、第１成形体５２には、通電部１２ｂ、１２ｃとなる棒状部５２ｂ、５２ｃと、棒状部５２ｂ、５２ｃと一体をなし、電極部１２ａ、１２ｄとなる突出部５２ａ、５２ｄとが同時に成形されている。こうして、第１成形体５２と第２成形体５１とが一体となった通電用成形体４０を得た。
【００６３】
この際、図４に示すように、突出部５２ａ、５２ｄが軸方向に長い略六角形をなしているため、通電用成形体４０を容易に成形型９０から抜くことができる。
【００６４】
より詳しく説明すれば、成形型９０は、第１型９１及び第２型９２からなる。第１型９１及び第２型９２は、互いに内部に通電用成形体４０を成形可能なキャビティ９３を有し、互いの合わせ面９１ａ、９２ａにより型開き可能とされている。第１型及９１び第２型９２におけるキャビティ９３のうちの両突出部５２ａ、５２ｄを成形する部分には、対をなして合わせ面９１ａ、９２ａから離れるに従って互いに近づく傾斜面９１ｂ、９２ｂが形成されている。この傾斜面９１ｂ、９２ｂの母線の合わせ面９１ａ、９２ａに対する傾斜角αは７５°とされている。このため、傾斜面９１ｂ、９２ｂは適度な抜き勾配を有しており、その結果として、通電用成形体４０の両突出部５２ａ、５２ｄは、脱型される際に割れや欠け等の欠陥が発生し難くなっている。
【００６５】
一方、焼成後に基体１３の約半分を構成する第１基体用成形体３７を用意した。この第１基体用成形体３７は、焼成後にＳｉ3Ｎ4が９０質量％、Ｅｒ2Ｏ3が１０質量％の配合比になるように、Ｓｉ3Ｎ4粉末及びＥｒ2Ｏ3粉末からなる混合粉末が成形されたものである。第１基体用成形体３７には通電用成形体４０を収容するための凹部３７ａが凹設されている。得られた通電用成形体４０を第１基体用成形体３７の凹部３７ａ内に収容した。この後、通電用成形体４０側に上記混合粉末を載せ、プレス成形することにより、基体１３の残部をなす第２基体用成形体３６も形成した。こうして得られた複合成形体３０を８００°Ｃに加熱することにより脱バインダー処理し、さらに１８００°Ｃ前後でホットプレス焼成した。
【００６６】
こうして得られた焼成体を研摩し、図５（Ａ）〜（Ｃ）及び図６に示すように、実施例１−１〜１−３及び比較例１−１、１−２のセラミックヒータ１とした。得られたセラミックヒータ１では、図５（Ｃ）に示すように、電極部１２ａ、１２ｄは、横方向から見て略六角形をなしており、セラミックヒータ１を水平方向にした場合、水平方向の長さａが垂直方向の幅ｂよりも大きくされている。各セラミックヒータ１の直径は３．３ｍｍ、全長は４５ｍｍである。また、図６に示すように、各セラミックヒータ１における電極部１２ａ、１２ｄの軸方向の断面積Ｓ１と、通電部１２ｂ、１２ｃの軸直角方向の断面積Ｓ２との比も表１に示す。
【００６７】
そして、各セラミックヒータ１を主体金具４や接続金具１７等の部材と組み合わせることにより、図１に示すグロープラグ５０が完成する。
【００６８】
下記の測定方法により、上記各セラミックヒータ１に対する抗折強度の測定と、各セラミックヒータ１を用いたグロープラグ５０の通電耐久試験及び電極部１２ａ、１２ｄ回りの温度測定とを実施した。
【００６９】
１．抗折強度（３点曲げ強さ）の測定
各セラミックヒータ１が折れやすいか折れにくいかを判断する方法として、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１に準じた下記の抗折強度測定方法を実施した。各セラミックヒータ１単体を図６に示す通り、電極部１２ｄを跨ぐ支持点Ａ、Ｂ（スパン間１２ｍｍ）で支持し、クロスヘッド移動速度０．５ｍｍ／分で負荷点Ｐに荷重を付加した。測定時の雰囲気温度は常温である。このように荷重を付加する場所を決定した理由は、抗折強度に対する本発明の効果を明確にするために電極部１２ａ、１２ｄが埋設された位置に対応する基体１３の表面が最も適しているからである。
【００７０】
２．通電耐久試験
各セラミックヒータ１と金属外筒３又は金属リング１８との接続部分の耐久性を判断するため、各セラミックヒータ１に対して、通電状態と不通電状態とを繰り返す通電耐久試験を実施した。通電サイクルは、１分間通電状態とした後、１分間不通電状態とすることの繰り返しである。また、１分間通電状態においては、セラミックヒータ１の先端部分は１３５０°Ｃ程度に加熱される。
【００７１】
３．電極部回りの温度測定
上記通電耐久試験時における電極部１２ａ、１２ｄの最高温度（°Ｃ）を測定した。
【００７２】
断面積Ｓ１と断面積Ｓ２との比を種々変えた場合における抗折強度試験、通電耐久試験及び電極部回りの測定温度の結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
2006049279.tif 000004
【００７４】
表２に示すように、実施例１−１〜１−３のセラミックヒータ１は、抗折強度が８００ＭＰａ以上であり、十分な強度を有するとともに、通電耐久試験中に電極部１２ａ、１２ｄが３００°Ｃ以下にしか昇温せず、１００００サイクルの耐久においても、電極部１２ａ、１２ｄの劣化が見られない。実施例１−１〜１−３のセラミックヒータ１の電極部１２ａ、１２ｄが昇温し難いのは、電極部１２ａ、１２ｄの電気抵抗値が通電部１２ｂ、１２ｃの電気抵抗値以下だからである。また、中軸６から金属リング１８を介して一方の電極部１２ａに通電する接続部分と、主体金具４から金属外筒３を介して他方の電極部１２ｄに通電する接続部分とを十分な大きさとしているため、それらの接続部分の電気抵抗値がセラミックヒータ１の通電経路の中で最も小さくなっているからである。このため、電極部１２ａ、１２ｄは、金属外筒３や金属リング１８との隙間によって万一外気の酸素と触れたとしても、酸化が抑制され、膨張が抑制されるのである。
【００７５】
一方、比較例１−１、１−２のセラミックヒータ１は、抗折強度が１１３０ＭＰａ以上であり、十分な強度を有していたものの、通電耐久試験の結果、電極部１２ａ、１２ｄが３５０°Ｃ以上に昇温し、４０００サイクル以下で電極部１２ａ、１２ｄの劣化が見られるのである。比較例１−１、１−２のセラミックヒータ１の電極部１２ａ、１２ｄが昇温し易いのは、電極部１２ａ、１２ｄの電気抵抗値が通電部１２ｂ、１２ｃの電気抵抗値を超えているとともに、金属外筒３や金属リング１８との接続部分が小さいからである。このため、電極部１２ａ、１２ｄは、金属外筒３や金属リング１８との隙間によって万一外気の酸素と触れた場合、酸化が進行し、膨張を生じるのである。
【００７６】
したがって、実施例１−１〜１−３のセラミックヒータ１は、比較例１−１、１−２のセラミックヒータ１と比較し、長期間使用した場合でも高い耐久性を発揮できることがわかる。
【００７７】
特に、実施例１−２、１−３のセラミックヒータ１は、断面積Ｓ１と断面積Ｓ２との比が１．５以上であることから、電極部１２ａ、１２ｄの昇温が効果的に抑制され、抗折強度の低下を効果的に抑制できている。実施例１−３のセラミックヒータ１は、実施例１−２のセラミックヒータ１よりもさらに断面積Ｓ１と断面積Ｓ２との比が大きいことから、実施例１−２のセラミックヒータ１よりもこの効果が顕著である。
【００７８】
ただし、むやみに電極部１２ａ、１２ｄの断面積Ｓ１を大きくした場合、セラミックヒータ１内での電極部１２ａ、１２ｄと通電部１２ｂ、１２ｃとの間の断面積変化が急激になり、通電部１２ｂ、１２ｃにおいて断線を生じ、通電耐久性が低下するおそれがある。このため、電極部１２ａ、１２ｄの断面積Ｓ１は通電部１２ｂ、１２ｃの断面積Ｓ２よりも１〜２倍であることが好ましい。
【００７９】
また、実施例１−１〜１−３のセラミックヒータ１は、直径３．３ｍｍと非常に細径のものであるにもかかわらず、上記作用効果を奏している。そのため、これらのセラミックヒータ１をグロープラグ５０に採用すれば、グロープラグ５０の細径化かつ高耐久により、高性能のディーゼルエンジンを実現することが可能となるのである。
【００８０】
さらに、実施例１−１〜１−３のセラミックヒータ１の製造方法では、成形型９０における母線の合わせ面９１ａ、９２ａに対する傾斜角αを７５°としているため、通電用成形体４の両突出部５２ａ、５２ｄに割れや欠け等の欠陥が発生することを抑制できた。傾斜面９１ｂ、９２ｂの傾斜角αを６５°から８５°で変化させた場合の結果を表３に示す。
【００８１】
【表３】
2006049279.tif 000005
【００８２】
表３に示すように、傾斜角αが８０°より大きい角度で傾斜している場合には、傾斜面９１ｂ、９２ｂの抜き勾配が不十分となり易く、通電用成形体４０の脱型を容易に実施できなくなっている。その結果、通電用成形体４０の両突出部５２ａ、５２ｄに割れや欠け等の欠陥が発生し易くなっている。また、傾斜角αが７０°より小さい角度で傾斜している場合には、通電用成形体４０の脱型を容易に実施できるが、合わせ面９１ａ、９１ｂにより稜線となる突出部５２ａ、５２ｄの一部が尖って応力集中する傾向となり、通電用成形体の両突出部に割れや欠け等の欠陥が発生し易くなっている。
【００８３】
他方、傾斜角αが７０〜８０°の角度で傾斜している場合には、傾斜面９１ｂ、９２ｂが適度な抜き勾配を有しており、通電用成形体４０の両突出部５２ａ、５２ｄに割れや欠け等の欠陥が発生することを効果的に抑制することができている。このため、この通電用成形体４０を用いて製造されたセラミックヒータ１自体の強度の低下や、電極部１２ａ、１２ｄの接触抵抗の増加も抑制することができている。
【００８４】
（試験例２）
試験例２は、試験例１のセラミックヒータ１に関して、電極部１２ａ、１２ｄの材料を変化させた場合、セラミックヒータ１が十分な抗折強度を有し、製造時或いは組み付け等の作業時の折損等を抑制することができるかどうかを評価するものである。なお、通電部１２ｂ、１２ｃは、電極部１２ａ、１２ｄと同一材料からなる。試験例２は、実施例２−１〜２−８及び比較例２−１〜２−９で構成される。
【００８５】
実施例２−１〜２−８及び比較例２−１〜２−９のセラミックヒータ１では、表４に示す通り、電極部１２ａ、１２ｄの材料である絶縁材料とＷＣとの配合比並びに絶縁材料中のＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3の含有率を変化させた。なお、セラミックヒータ１の構成、製造方法、セラミックヒータ１から製造されるグロープラグ５０の構成等は、試験例１で説明した通りであるのでそれらの説明を省く。
【００８６】
【表４】
2006049279.tif 000006
【００８７】
実施例２−１〜２−８及び比較例２−１〜２−９のセラミックヒータ１に対する抗折強度の測定と、実施例２−１〜２−８及び比較例２−１〜２−９のセラミックヒータ１を用いたグロープラグ５０のシリンダヘッドへの組み付け試験及び通電耐久試験とを実施した。
【００８８】
シリンダヘッドへの組み付け試験については、下記の通りに実施した。すなわち、各セラミックヒータ１を用いたグロープラグ５０をディーゼルエンジンに組み付ける際の折損等の不具合の発生の可能性を判断するため、実際にシリンダヘッドにインパクトレンチによって各グロープラグ５０を締め付け、続いてセラミックヒータ１の導通性の確認を行った。インパクトレンチによる締め付け条件は、駆動エアー圧０．５ＭＰａ（５ｋｇｆ／ｃｍ2）により、５回繰り返して締め付けを実施するというものである。なお、抗折強度の測定及び通電耐久試験は、試験例１で説明した通りであるので、説明を省く。
【００８９】
電極部１２ａ、１２ｄを構成する材料について、絶縁材料とＷＣとの配合比を種々変えた場合における抗折強度試験、組み付け試験及び通電耐久試験の結果を表５に示す。表５の実施例２−１、２−４、２−６及び比較例２−１、２−２、２−８、２−９は、絶縁材料１００質量％中におけるＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3の含有率が１５質量％である。
【００９０】
【表５】
2006049279.tif 000007
【００９１】
表５より、電極部１２ａ、１２ｄにおいて、ＷＣの配合比が多い場合、セラミックヒータ１単体の抗折強度が低くなり、ＷＣの配合比が減っていく場合、セラミックヒータ１単体の抗折強度が向上していくことがわかる。例えば、ＷＣの配合比が７２質量％の比較例２−８のセラミックヒータは、抗折強度が４００ＭＰａしかなく、組み付け試験において、インパクトレンチの締め付け荷重により内部が壊れる不具合が多発した。そのため、表５からわかる通り、ＷＣの配合比は７０質量％以下とすることが必要である。
【００９２】
一方、ＷＣの配合比が減りすぎると、比較例２−１又は比較例２−２に示すように、電極部１２ａ、１２ｄの電気抵抗値が増加し、通電耐久試験において発熱不良が発生する等、セラミックヒータ１としての機能を発揮できなくなる。そのため、表５からわかる通り、ＷＣの配合比は６５質量％以上とすることが必要である。
【００９３】
次に、絶縁材料１００質量％中におけるＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3の含有率（質量％）を種々変えた場合における抗折強度試験、組み付け試験及び通電耐久試験の結果を表６に示す。表６に示す実施例２−１、２−４、２−７及び比較例２−３、２−４、２−６、２−７では、上記で導き出したＷＣの望ましい配合比の範囲である６５〜７０質量％の範囲に入るように、ＷＣの配合比を設定した。具体的には、ＷＣの配合比を６７質量％とした。また、表５の実施例２−１、２−４、２−７及び比較例２−３、２−４、２−６、２−７は、電極部１２ａ、１２ｄの軸方向の断面積Ｓ１／通電部１２ｂ、１２ｃの軸直角方向の断面積Ｓ２が１．５の場合である。
【００９４】
【表６】
2006049279.tif 000008
【００９５】
その結果、比較例２−３及び比較例２−４に示すように、ＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3の含有率が１０質量％未満しか含まれていないと、ＷＣの配合比を前述した望ましい範囲内に設定しても、電極部１２ａ、１２ｄの緻密化が不十分となり、セラミックヒータ１単体の抗折強度が４００ＭＰａ以下と大幅に低下した。さらに、この場合、組み付け試験において、インパクトレンチの締め付け荷重によってセラミックヒータ１自体が壊れる不具合が多発した。
【００９６】
逆に、ＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3の含有率を多くしていくと、実施例２−４に示すように、抗折強度がピークに達した後、再び低下し始めるという結果になった。
【００９７】
また、比較例２−６及び比較例２−７に示すように、ＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3の含有率が２０質量％を超える場合、抗折強度自体はまだ８００ＭＰａ前後あり、組み付け試験でも、セラミックヒータ１の破損等の不具合は生じていない。しかし、ＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3の含有率が多くなることによって、ガラス成分の増加等による強度低下及び耐熱性の不足という新たな問題が顕著になってくる。実際、比較例２−６及び比較例２−７では、高温状況化での通電耐久試験において、５０００〜６０００サイクル程度で不具合が発生した。
【００９８】
そのため、表６からわかる通り、絶縁材料中に含有されるＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3の含有率は１０〜２０質量％の範囲内とすることが必要なのである。
【００９９】
したがって、セラミックヒータ１においては、電極部１２ａ、１２ｄを窒化珪素質の絶縁材料が３０〜３５質量％及びＷＣが６５〜７０質量％からなる焼結体とし、かつＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3が１０〜２０質量％含まれる絶縁材料とすることにより、焼結体からなる電極部１２ａ、１２ｄ自体の強度を向上させることができる。こうして、この種のセラミックヒータは、十分な抗折強度を有し、製造時或いは組み付け等の作業時の折損等を抑制することができるのである。
【０１００】
また、各セラミックヒータ１の電極部１２ａ、１２ｄと金属外筒３又は金属リング１８との接続部分について、シリンダヘッドへの組み付け等の作業時に断線等の不具合を生じないかどうかを確認するため、断面積Ｓ１／断面積Ｓ２を０．５、１．０、１．５、２．０、２．５と変えて検討した。結果を表７に示す。
【０１０１】
【表７】
2006049279.tif 000009
【０１０２】
表７に示す実施例２−３、２−４、２−５、２−６及び比較例２−５では、上記で導き出したＷＣの望ましい配合比の範囲である６５〜７０質量％の範囲に入るように、ＷＣの配合比を設定した。具体的には、ＷＣの配合比は６７質量％である。また、表７の実施例２−３、２−４、２−５、２−６及び比較例２−５は、上記で導き出したＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3の望ましい含有率の範囲である１０〜２０質量％の範囲に入るように、ＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3の含有率を設定した。具体的には、絶縁材料１００質量％中におけるＳｉＯ2及びＥｒ2Ｏ3の含有率が１５質量％である。
【０１０３】
表７より、比較例２−５のように、電極部１２ａ、１２ｄの断面積Ｓ１が通電部１２ｂ、１２ｃの断面積Ｓ２に対して小さいと、電極部１２ａ、１２ｄと金属外筒３又は金属リング１８との接続部分が小さく、組み付け時の衝撃やひずみにより、接続部分の断線が生じるおそれが高くなる。また、この場合、接続部分が小さいことによる局所的な発熱も問題になる。実際、比較例２−５では、組み付け試験において、接続部分が弱いため、組み付け時の衝撃により断線してＮＧが発生している。
【０１０４】
それに対して、実施例２−３〜２−６のように、電極部１２ａ、１２ｄの断面積Ｓ１を通電部１２ｂ、１２ｃの断面積Ｓ２以上とすることで、電極部１２ａ、１２ｄの電気抵抗値が通電部１２ｂ、１２ｃの電気抵抗値以下となるとともに、電極部１２ａ、１２ｄと金属外筒３又は金属リング１８との接続部分を十分な大きさとすることができ、組み付け時の衝撃やひずみに対しても、接続部分の断線のおそれをなくすことができている。
【０１０５】
ただし、むやみに電極部１２ａ、１２ｄの断面積Ｓ１を大きくした場合、セラミックヒータ１内での電極部１２ａ、１２ｄと通電部１２ｂ、１２ｃとの間の断面積変化が急激になり、例えば実施例２−６のように、通電部１２ｂ、１２ｃにおいて断線を生じ、通電耐久性が低下することもある。このため、電極部１２ａ、１２ｄの断面積Ｓ１は通電部１２ｂ、１２ｃの断面積Ｓ２よりも１〜２倍であることが好ましい。
【０１０６】
これらの結果により、実施例２−３〜２−６のセラミックヒータ１は、電極部１２ａ、１２ｄの断面積Ｓ１を通電部１２ｂ、１２ｃの軸方向の断面積Ｓ２以上としているため、電極部１２ａ、１２ｄと金属外筒３又は金属リング１８との接続部分について、シリンダヘッドへの組み付け等の作業時に断線等の不具合を生じることを抑制できている。このため、このセラミックヒータ１が適用されたグロープラグ５０についても、通電不良等の不具合も防止できることがわかる。
【０１０７】
なお、本発明は、上記のように、少なくとも通電部１２ｂ、１２ｃ及び電極部１２ａ、１２ｄを射出成形したセラミックヒータ１に限られず、少なくとも通電部１２ｂ、１２ｃ及び電極部１２ａ、１２ｄを金属リード線としたセラミックヒータにも適用可能である。
【０１０８】
また、本発明のセラミックヒータは、図に示した通電部１２ｂ、１２ｃ及び電極部１２ａ、１２ｄや抵抗体１１の形状等は一実施形態にすぎず、なんら制約されるものではない。また、主体金具４や中軸６とセラミックヒータ１との配線方法や組み付け方法に関しても、各種の一般的方法を選択することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、例えばグロープラグ等に使用されるセラミックヒータに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】試験例１、２のセラミックヒータを適用したグロープラグの断面図である。
【図２】試験例１、２のセラミックヒータを適用したグロープラグの要部拡大断面図である。
【図３】試験例１、２のセラミックヒータの製造工程の一部を示す斜視図である。
【図４】試験例１、２のセラミックヒータに係り、第１型及び第２型の要部拡大断面図である。
【図５】試験例１、２のセラミックヒータに係り、図（Ａ）は通電部の断面図、図（Ｂ）は電極部の断面図、図（Ｃ）は電極部の側面図である。
【図６】試験例１、２のセラミックヒータの断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１…セラミックヒータ
４…主体金具
６…中軸
１１…抵抗体
１２ｂ、１２ｃ…通電部
１２ａ、１２ｄ…電極部
１３…基体
３０…複合成形体
３６、３７…基体用成形体（３６…第２基体用成形体、３７…第１基体用成形体）
４０…通電用成形体
５０…グロープラグ
５１…第１成形体
５２…第２成形体
５２ａ、５２ｄ…突出部
５２ｂ、５２ｃ…棒状部
９０…成形型
９１…第１型
９２…第２型
９１ａ、９２ａ…合わせ面
９１ｂ、９２ｂ…傾斜面
９３…キャビティ
Ｓ１…電極部の軸方向の断面積
Ｓ２…通電部の軸直角方向の断面積
α…傾斜面の母線の合わせ面に対する傾斜角
【図１】
2006049279.tif 000010
【図２】
2006049279.tif 000011
【図３】
2006049279.tif 000012
【図４】
2006049279.tif 000013
【図５】
2006049279.tif 000014
【図６】
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