(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性セラミックからなり、軸線に沿って延びる形状を有する絶縁基体と、
この絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなる発熱抵抗体であって、
上記絶縁基体の先端部内に配置され、上記軸線に沿う軸線方向のうち先端方向に曲げ返し部を向けたＵ字状をなし、通電により発熱する発熱部、及び、
この発熱部の両端から、上記軸線方向のうち上記先端方向とは逆の基端方向に向けて延びるリード部を有する
発熱抵抗体と、を備える
セラミックヒータの製造方法であって、
第１絶縁性セラミック粉末を含み、焼成により上記絶縁基体の一部となる第１成形体、及び、
導電性セラミック粉末を含み、焼成により上記発熱部となる未焼成発熱部であって、焼成により上記曲げ返し部となる未焼成曲げ返し部を含む未焼成発熱部を有し、焼成により上記発熱抵抗体となる未焼成発熱抵抗体、を有する
半成形体を成形する
半成形体成形工程と、
射出成形法により、上記先端方向または上記基端方向に向けて、第２絶縁性セラミック粉末を含む第２基体用混合物を射出して、焼成により上記絶縁基体の残部となる第２成形体を、上記半成形体と一体に成形する
第２成形体成形工程と、を備え、
上記半成形体は、
上記未焼成発熱抵抗体のうち、少なくとも上記未焼成発熱部の上記未焼成曲げ返し部が、その伸延方向全体に亘って、
一部が上記第１成形体中に埋められる一方、
残部が上記第１成形体から突出した形態をなしており、
上記半成形体の上記第１成形体のうち、
上記未焼成曲げ返し部よりも曲げ返しの半径方向の内側に位置する部位を成形体内側部とし、
上記未焼成曲げ返し部よりも上記半径方向の外側に位置する部位を成形体外側部とし、
上記成形体内側部と上記未焼成曲げ返し部とがなす角を内側角θｉとし、
上記成形体外側部と上記未焼成曲げ返し部とがなす角を外側角θｏとしたとき、
上記半成形体成形工程は、
上記内側角θｉ及び上記外側角θｏのいずれもが、９０度よりも大きい形態に、上記半成形体を成形する
セラミックヒータの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミックヒータの製造方法であって、
前記リード部が並ぶ方向を並び方向とし、
前記軸線方向及び上記並び方向に直交する高さ方向のうち、前記半成形体の前記未焼成曲げ返し部が、前記第１成形体から突出する方向を突出方向としたとき、
前記半成形体成形工程は、
前記成形体内側部が、上記未焼成曲げ返し部に近づくにつれて、その表面が上記突出方向に高位となって上記未焼成曲げ返し部に連なる内側上り斜面を有する形態、及び、
前記成形体外側部が、上記未焼成曲げ返し部に近づくにつれて、その表面が上記突出方向に高位となって上記未焼成曲げ返し部に連なる外側上り斜面を有する形態、の少なくともいずれかの形態に、上記半成形体を成形する
セラミックヒータの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセラミックヒータの製造方法であって、
前記第２成形体成形工程は、
前記半成形体の基端を通り、先端に向けて、前記第２基体用混合物を射出して、前記第２成形体を成形する
セラミックヒータの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のセラミックヒータの製造方法であって、
前記半成形体成形工程は、
前記半成形体の前記未焼成曲げ返し部のうち、前記第１成形体中に埋められた埋設部の深さが、上記第１成形体から突出した突出部の高さに比して大きくなる形態に、上記半成形体を成形する
セラミックヒータの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のセラミックヒータの製造方法であって、
前記成形体内側部及び前記成形体外側部のうち、
前記第２成形体成形工程において、射出された前記第２基体用混合物が先に届く部位を成形体前側部とし、
上記第２基体用混合物が前記未焼成曲げ返し部を乗り越えた後に届く部位を成形体後側部とし、
上記成形体前側部と上記未焼成曲げ返し部とがなす角を前側角θ１とし、
上記成形体後側部と上記未焼成曲げ返し部とがなす角を後側角θ２としたとき、
前記半成形体成形工程は、
上記前側角θ１と上記後側角θ２とが、θ１≦θ２となる形態に、前記半成形体を成形する
セラミックヒータの製造方法。
【請求項６】
絶縁性セラミックからなり、軸線に沿って延びる形状を有する絶縁基体と、
この絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなる発熱抵抗体であって、
上記絶縁基体の先端部内に配置され、上記軸線に沿う軸線方向のうち先端方向に曲げ返し部を向けたＵ字状をなし、通電により発熱する発熱部、及び、
この発熱部の両端から、上記軸線方向のうち上記先端方向とは逆の基端方向に向けて延びるリード部を有する
発熱抵抗体と、を備えるグロープラグ用のセラミックヒータを有する
グロープラグの製造方法であって、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のセラミックヒータの製造方法により、上記セラミックヒータを製造するヒータ製造工程と、
上記セラミックヒータを用いて、上記グロープラグを組み立てるプラグ組立工程と、
を備えるグロープラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性セラミックからなる絶縁基体と、この絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなる発熱抵抗体とを備えるセラミックヒータの製造方法及びセラミックヒータを有するグロープラグの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、絶縁性セラミックからなる絶縁基体と、この絶縁基体内に埋設され導電性セラミックからなる発熱抵抗体とを備えるセラミックヒータの製造方法として、種々の方法が提案されている。例えば特許文献１には、導電性セラミック粉末およびバインダを含む通電部用混合物を用いて通電部用成形体を作製する工程と、通電部用成形体を金型内に保持し、絶縁性セラミック粉末およびバインダを含む基体用混合物を上述の金型内に充填することにより、通電部用成形体を基体用混合物で覆った素子成形体を作製する工程と、素子成形体を焼成する工程と、を備えた製造方法が開示されている。まず、素子成形体を作製するに当たっては、対向配置した一対の金型を用いて、まず通電部用成形体を成形する。その後、基体成形用の第１の金型部材の内面に、通電部用成形体をその一方側の面が接するように配置する。続いて、他方側に配置された基体成形用の第２の金型部材の内面と、通電部用成形体の他方側の表面との間（キャビティ）に、基体用混合物を充填して絶縁基体の一部（概略半分）となる成形体（以下、第１基体成形体）を射出成形する。次いで、基体成形用の第１の金型部材を基体成形用の第３の金型部材と交換し、この第３の金型部材の内面と、通電部用成形体の一方側の表面及び第１基体成形体からなる面との間（キャビティ）に、基体用混合物を射出して、素子成形体を得る手順が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００９／０５７５９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の製造方法では、焼成により発熱抵抗体となる通電部用成形体、及び、焼成により絶縁基体の一部となる第１基体成形体を成形した後、次いで素子成形体を得るにあたり、焼成により絶縁基体の残部となる成形体（以下、第２基体成形体）を成形するため、基体用混合物を先端方向または基端方向に向けて射出する。すると、射出された基体用混合物は、通電部用成形体及び第１基体成形体に接しつつ、先端側または基端側へと移動して、通電部用成形体のうちのＵ字状の曲げ返し部に届き、これを乗り越えて進行する。
【０００５】
しかしながら、図１７に示すように、通電部用成形体９２の曲げ返し部９１のうち、第１基体成形体９０から突出した部分９３の形状は、断面半円形状であり、突出部分９３と第１基体成形体９０との境界において、突出部分９３と第１基体成形体９０とがなす角が９０度とされている。このため、進行してきた基体用混合物が、通電部用成形体９２の曲げ返し部９１を乗り越える前あるいは乗り越えた後における曲げ返し部９１近傍の第１基体成形体９０と第２基体成形体９４の界面９５において、空隙９６が生じたまま互いに十分密着しない場合があった。このため、これを焼成したセラミックヒータの絶縁基体のうち、発熱抵抗体の曲げ返し部付近において、図１８に示すように、焼成前に第１基体成形体と第２基体成形体との界面であった部位にスリット状に延びる空隙や列状に並ぶ空隙が形成されて、セラミックヒータの耐久性が悪くなるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、絶縁性セラミックからなる絶縁基体と、この絶縁基体内に埋設され導電性セラミックからなる発熱抵抗体とを備え、耐久性の良好なセラミックヒータの製造方法、及びこのようなセラミックヒータを有するグロープラグの製造方法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】
【０００７】
その態様は、絶縁性セラミックからなり、軸線に沿って延びる形状を有する絶縁基体と、この絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなる発熱抵抗体であって、上記絶縁基体の先端部内に配置され、上記軸線に沿う軸線方向のうち先端方向に曲げ返し部を向けたＵ字状をなし、通電により発熱する発熱部、及び、この発熱部の両端から、上記軸線方向のうち上記先端方向とは逆の基端方向に向けて延びるリード部を有する発熱抵抗体と、を備えるセラミックヒータの製造方法であって、第１絶縁性セラミック粉末を含み、焼成により上記絶縁基体の一部となる第１成形体、及び、導電性セラミック粉末を含み、焼成により上記発熱部となる未焼成発熱部であって、焼成により上記曲げ返し部となる未焼成曲げ返し部を含む未焼成発熱部を有し、焼成により上記発熱抵抗体となる未焼成発熱抵抗体、を有する半成形体を成形する半成形体成形工程と、射出成形法により、上記先端方向または上記基端方向に向けて、第２絶縁性セラミック粉末を含む第２基体用混合物を射出して、焼成により上記絶縁基体の残部となる第２成形体を、上記半成形体と一体に成形する第２成形体成形工程と、を備え、上記半成形体は、上記未焼成発熱抵抗体のうち、少なくとも上記未焼成発熱部の上記未焼成曲げ返し部が、その伸延方向全体に亘って、一部が上記第１成形体中に埋められる一方、残部が上記第１成形体から突出した形態をなしており、上記半成形体の上記第１成形体のうち、上記未焼成曲げ返し部よりも曲げ返しの半径方向の内側に位置する部位を成形体内側部とし、上記未焼成曲げ返し部よりも上記半径方向の外側に位置する部位を成形体外側部とし、上記成形体内側部と上記未焼成曲げ返し部とがなす角を内側角θｉとし、上記成形体外側部と上記未焼成曲げ返し部とがなす角を外側角θｏとしたとき、上記半成形体成形工程は、上記内側角θｉ及び上記外側角θｏのいずれもが、９０度よりも大きい形態に、上記半成形体を成形するセラミックヒータの製造方法である。
【０００８】
このセラミックヒータの製造方法では、半成形体成形工程で、半成形体を成形した後、第２成形体成形工程において、第２絶縁性セラミック粉末を含む第２基体用混合物を、先端方向または基端方向に向けて射出する。すると、射出された第２基体用混合物は、半成形体に接しつつ、先端側または基端側へと移動して、半成形体の未焼成曲げ返し部に届き、これを乗り越えて進行する。ここで、成形体内側部と未焼成曲げ返し部とがなす内側角θｉ、成形体外側部と未焼成曲げ返し部とがなす外側角θｏのいずれもが、９０度よりも大きい形態に、半成形体を成形してある。これにより、第２基体用混合物が、未焼成曲げ返し部に乗り上げる際あるいは乗り越えた際に、第１成形体の成形体内側部及び成形体外側部と未焼成曲げ返し部との境界付近において、第１成形体と第２成形体とを互いに密着させ、互いに隙間なく一体化させることができる。このため、焼成後のセラミックヒータの絶縁基体のうち発熱抵抗体の曲げ返し部付近において、第１成形体と第２成形体との界面に隙間が生じていたことに起因する、スリット状に延びる空隙や列状に並ぶ空隙が形成されることが抑制され、耐久性の高いセラミックヒータを製造できる。
【０００９】
なお、「セラミックヒータ」としては、例えば、グロープラグに用いるセラミックヒータや、ガスセンサのセンサ部を加熱するのに用いるセラミックヒータなどが挙げられる。
また、「軸線に沿って延びる形状を有する絶縁基体」の形態としては、例えば、円柱状、楕円柱状、長円柱状、四角柱などの多角柱状などが挙げられる。但し、一部にくびれ部分や径大部分を有するものであっても良い。
【００１０】
なお、半成形体成形工程で成形する半成形体の第１成形体及び未焼成発熱抵抗体の成形手法は、射出成形法を用いても良いし、それ以外の手法、例えば、粉末プレス、スリップキャスティングなどを用いても良い。
また、半成形体のうち、第１成形体と未焼成発熱抵抗体の成形順序は、第１成形体を先に成形し、次いで、未焼成発熱抵抗体を成形しても良いし、これとは逆に、未焼成発熱抵抗体を先に成形し、次いで、第１成形体を成形しても良い。
また、半成形体のうちの第１成形体を構成する第１絶縁性セラミック粉末と第２成形体を構成する第２絶縁性セラミック粉末とは、同一の粉末を用いても良いし、製法や成分が異なる粉末を用いても良い。
【００１１】
更に、上述のセラミックヒータの製造方法であって、前記リード部が並ぶ方向を並び方向とし、前記軸線方向及び上記並び方向に直交する高さ方向のうち、前記半成形体の前記未焼成曲げ返し部が、前記第１成形体から突出する方向を突出方向としたとき、前記半成形体工程は、前記成形体内側部が、上記未焼成曲げ返し部に近づくにつれて、その表面が上記突出方向に高位となって上記未焼成曲げ返し部に連なる内側上り斜面を有する形態、及び、前記成形体外側部が、上記未焼成曲げ返し部に近づくにつれて、その表面が上記突出方向に高位となって上記未焼成曲げ返し部に連なる外側上り斜面を有する形態、の少なくともいずれかの形態に、上記半成形体を成形するセラミックヒータの製造方法とすると良い。
【００１２】
このセラミックヒータの製造方法では、内側上り斜面及び外側上り斜面の少なくともいずれかを有する形態に、半成形体が成形されている。このため、第２成形体成形工程では、射出された第２基体用混合物が、内側上り斜面あるいは外側上り斜面に沿って流動し、未焼成曲げ返し部の乗り越え前あるいは乗り越え後に、第２成形体が第１成形体により密着し易い。これにより、未焼成曲げ返し部付近で隣り合う第１成形体の成形体内側部または成形体外側部と第２成形体との界面に隙間が生じるのをさらに抑制でき、より耐久性の高いセラミックヒータを製造できる。
【００１３】
更に、上述のセラミックヒータの製造方法であって、前記第２成形体成形工程は、前記半成形体の基端を通り、先端に向けて、前記第２基体用混合物を射出して、前記第２成形体を成形するセラミックヒータの製造方法とすると良い。
【００１４】
第２成形体成形工程では、高温とされた第２基体用混合物を射出するので、この第２基体用混合物が半成形体に接することにより、半成形体の第１成形体及び未焼成発熱抵抗体の表面の一部が溶ける場合がある。特に、未焼成発熱抵抗体の未焼成曲げ返し部付近でこれが起きると、焼成後の発熱抵抗体の性能が低下するおそれがある。一方、射出された第２基体用混合物は、軸線方向に比較的長い距離を移動する。このため、射出直後は高温であった第２基体用混合物は、この移動の間に若干冷えて射出直後に比べて低温となる。
そこで、このセラミックヒータの製造方法では、第２成形体成形工程において、半成形体の基端を通り、先端に向けて第２基体用混合物を射出している。これにより、先端側では、第２基体用混合物が比較的低温となるので、半成形体のうち、未焼成発熱抵抗体の未焼成曲げ返し部及びこの付近の第１成形体の表面が溶けだすおそれを小さくできる。従って、焼成後のセラミックヒータの性能の低下を抑制できる。
【００１５】
更に、上述のセラミックヒータの製造方法であって、前記半成形体成形工程は、前記半成形体の前記未焼成曲げ返し部のうち、前記第１成形体中に埋められた埋設部の深さが、上記第１成形体から突出した突出部の高さに比して大きくなる形態に、上記半成形体を成形するセラミックヒータの製造方法とすると良い。
【００１６】
このセラミックヒータの製造方法では、半成形体成形工程で、半成形体の未焼成曲げ返し部のうち、第１成形体中に埋められた埋設部の深さが、第１成形体から突出した突出部の高さに比して大きくなる形態に、半成形体を成形してある。これにより、射出され進行してきた第２基体用混合物が、未焼成曲げ返し部を容易に乗り越えることができる。このため、未焼成曲げ返し部付近で隣り合う第１成形体の成形体内側部及び成形体外側部と第２成形体との界面に隙間が生じるのをさらに抑制でき、より耐久性の高いセラミックヒータを製造できる。
【００１７】
更に、上述のセラミックヒータの製造方法であって、前記成形体内側部及び前記成形体外側部のうち、前記第２成形体成形工程において、射出された前記第２基体用混合物が先に届く部位を成形体前側部とし、上記第２基体用混合物が前記未焼成曲げ返し部を乗り越えた後に届く部位を成形体後側部とし、上記成形体前側部と上記未焼成曲げ返し部とがなす角を前側角θ１とし、上記成形体後側部と上記未焼成曲げ返し部とがなす角を後側角θ２としたとき、前記半成形体成形工程は、前側角θ１と上記後側角θ２とが、θ１≦θ２となる形態に、前記半成形体を成形するセラミックヒータの製造方法とすると良い。
【００１８】
前述の通り、第２成形体成形工程において、射出された第２基体用混合物は、半成形体に接しつつ、軸線方向に比較的長い距離を移動し、この移動の間に第２基体用混合物は若干冷えているため、若干密着性が下がっている。その上、第２基体用混合物が未焼成曲げ返し部に乗り上げる前と乗り越えた後を比較すると、乗り越えた後の方が、第２基体用混合物が回り込んで密着する形となり、圧力も掛かりにくいので、後側で第１成形体に密着しにくい条件となり易い。
しかるに、このセラミックヒータの製造方法では、前側角θ１と後側角θ２とが、θ１≦θ２となる形態に、半成形体を成形している。これにより、第２成形体成形工程で射出され進行してきた第２基体用混合物が、半成形体の未焼成曲げ返し部に乗り越えた後に、未焼成曲げ返し部と第１成形体の成形体後側部との境界付近において、この成形体後側部に第２成形体が密着し易くしている。このため、第１成形体と第２成形体との界面に隙間が生じるのをさらに抑制でき、より耐久性の高いセラミックヒータを製造できる。
【００１９】
他の態様は、絶縁性セラミックからなり、軸線に沿って延びる形状を有する絶縁基体と、この絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなる発熱抵抗体であって、上記絶縁基体の先端部内に配置され、上記軸線に沿う軸線方向のうち先端方向に曲げ返し部を向けたＵ字状をなし、通電により発熱する発熱部、及び、この発熱部の両端から、上記軸線方向のうち上記先端方向とは逆の基端方向に向けて延びるリード部を有する発熱抵抗体と、を備えるグロープラグ用のセラミックヒータを有するグロープラグの製造方法であって、上記のいずれかに記載のセラミックヒータの製造方法により、上記セラミックヒータを製造するヒータ製造工程と、上記セラミックヒータを用いて、上記グロープラグを組み立てるプラグ組立工程と、を備えるグロープラグの製造方法である。
【００２０】
このブロープラグの製造方法では、ヒータ製造工程で得た耐久性の高いセラミックヒータを用いてグロープラグを製造するので、グロープラグにおいても、耐久性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係るグロープラグの縦断面図である。
【図２】実施形態に係るセラミックヒータの縦断面図である。
【図３】実施形態に係るセラミックヒータの図２と直交する方向から見た縦断面図である。
【図４】実施形態に係り、半成形体成形工程で成形された半成形体のうち、先端部分の斜視図である。
【図５】実施形態に係るセラミックヒータの製造方法の半成形体成形工程のうち、未焼成発熱抵抗体の成形手順を説明する説明図である。
【図６】実施形態に係るセラミックヒータの製造方法の半成形体成形工程のうち、第１成形体の成形手順を説明する説明図である。
【図７】実施形態に係り、半成形体成形工程で成形された半成形体のうち、先端部分の縦断面図である。
【図８】実施形態に係り、半成形体の縦断面を含む斜視図である。
【図９】実施形態に係るセラミックヒータの製造方法のうち、第２成形体成形工程を説明する説明図である。
【図１０】実施形態に係るセラミックヒータの製造方法のうち、第２成形体成形工程での第２基体用混合物の進行を説明する説明図である。
【図１１】実施形態に係る焼成前のセラミックヒータの縦断面図である。
【図１２】実施形態に係る焼成前のセラミックヒータのうち、先端部分の縦断面図である。
【図１３】変形形態に係るセラミックヒータの製造方法の半成形体成形工程のうち、第１成形体の成形手順を説明する説明図である。
【図１４】変形形態に係るセラミックヒータの製造方法の半成形体成形工程のうち、未焼成発熱抵抗体の成形手順を説明する説明図である。
【図１５】変形形態に係り、半成形体成形工程で成形された半成形体のうち、先端部分の縦断面図である。
【図１６】変形形態に係り、半成形体の縦断面を含む斜視図である。
【図１７】従来技術に係り、通電部用成形体及び第１基体成形体の縦断面を含む斜視図である。
【図１８】従来技術に係るセラミックヒータの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態に係るセラミックヒータ２を用いたグロープラグ１の縦断面図を示す。
本実施形態に係るグロープラグ１は、図１に示すように、その軸線ＡＸに沿う軸線方向ＨＪのうち先端方向ＨＳ（図１において下方）に、通電により発熱するセラミックヒータ２を有する。
また、このセラミックヒータ２の基端側の部位を保持する筒状の主体金具３を有する。
この主体金具３は、自身の先端方向ＨＳに位置し、セラミックヒータ２を保持するヒータ保持部材４と、このヒータ保持部材４の基端方向ＨＫに位置する主体金具本体５とから構成されている。
このうち主体金具本体５は、軸線ＡＸに沿って基端部５ｋから先端部５ｓまで延びる筒状をなしている。主体金具本体５の基端部５ｋには、六角断面形状の工具係合部５ｅが形成されている。また、主体金具本体５のうち、工具係合部５ｅよりも先端側の外周には、取付用のねじ部５ｆが形成されている。
【００２３】
この主体金具本体５の内側には、その基端方向ＨＫから、セラミックヒータ２に電力を供給するための棒状の金属端子軸６が、絶縁ブッシュ７を介して主体金具本体５と電気的に絶縁した状態で配置されている。
【００２４】
ヒータ保持部材４は、筒状をなし、その基端部４ｋが主体金具本体５の先端部５ｓに溶接されている。このヒータ保持部材４には、前述のセラミックヒータ２の基端側の部位が挿入され固定されている。具体的には、セラミックヒータ２は、先端部２ｓ及び基端部２ｋがそれぞれヒータ保持部材４から突出するようにして、ヒータ保持部材４内に圧入されて、これに保持されている。
【００２５】
主体金具本体５に挿通された金属端子軸６の基端部６ｋは、主体金具本体５よりも基端方向ＨＫに突出して配置されている。そして、この基端部６ｋには、前述の絶縁ブッシュ７を介して端子金具８が取り付けられている。
一方、金属端子軸６の先端部６ｓは、筒状の接続リング９に挿入されて、これに溶接されている。また、この接続リング９には、他方でセラミックヒータ２の基端部２ｋが圧入され、基端部２ｋに設けられた一方の電極部１８（図１では不図示。図２を参照）が、接続リング９に電気的に接続されている。これにより、セラミックヒータ２の一方の電極部１８と、金属端子軸６とが電気的に接続されている。なお、セラミックヒータ２のもう一方の電極部１９（図１では不図示。図２を参照）は、セラミックヒータ２を保持するヒータ保持部材４、従って、主体金具３に電気的に接続されている。
【００２６】
次に、本実施形態に係るセラミックヒータ２について説明する。図２及び図３に、セラミックヒータ２の縦断面図を示す。
【００２７】
セラミックヒータ２は、図２及び図３に示すように、軸線ＡＸに沿って基端部２ｋから先端部２ｓまで延びる円柱状をなす。そして、このセラミックヒータ２は、外形が円柱状をなす絶縁基体１０の中に、通電によって発熱する発熱抵抗体１１が埋設されたものである。
【００２８】
このうち絶縁基体１０は、絶縁性セラミック（具体的には、窒化珪素質セラミック）からなる。この絶縁基体１０は、セラミックヒータ２の基端部２ｋに対応した基端部１０ｋから、セラミックヒータ２の先端部２ｓに対応した先端部１０ｓまで、軸線ＡＸ方向に延びている。なお、先端部２ｓは、円柱角部がＲ面取りされている。
【００２９】
絶縁基体１０に埋設された発熱抵抗体１１は、発熱部１２と、これに繋がる一対のリード部１４，１５とから一体的に構成されている。この発熱抵抗体１１は、導電性セラミック（具体的には、導電成分として炭化タングステンを含有する窒化珪素質セラミック）から形成されている。
【００３０】
このうち発熱部１２は、絶縁基体１０の先端部１０ｓ内に配置され、曲げ返し部１３を軸線ＡＸに沿う軸線方向ＨＪのうち先端方向ＨＳに向けたＵ字状をなしており、通電により発熱する部分となる。
また、一対のリード部１４，１５は、発熱部１２の両端１２ａ，１２ｂから、軸線方向ＨＪのうち先端方向ＨＳとは逆の基端方向ＨＫに向けて、互いに平行に延びている。
発熱抵抗体１１の一方のリード部１４は、絶縁基体１０の基端部１０ｋ付近に位置し、絶縁基体１０の外周面１０ｇに露出して、接続リング９と電気的に接続する電極部１８を有している。また、他方のリード部１５は、電極部１８よりもやや先端方向ＨＳに位置し、絶縁基体１０の外周面１０ｇに露出して、ヒータ保持部材４と電気的に接続する電極部１９を有している。また、電極部１８，１９は、それぞれ軸線ＡＸから見て、軸線方向ＨＪに直交し且つリード部１４，１５が並ぶ並び方向ＨＮの外側に向けて延びている（図２参照）。なお、図２と直交する方向から見た図３では、電極部１８，１９の記載を省略している。
【００３１】
次に、本実施形態に係るセラミックヒータ２及びグロープラグ１の製造方法について説明する。
まず、半成形体成形工程について図４〜図８を参照して説明する。図４は、半成形体成形工程で成形される半成形体３４のうち、先端部分の斜視図である。この工程では、焼成により絶縁基体１０の一部となる第１成形体３０、及び、焼成により発熱抵抗体１１となる未焼成発熱抵抗体３３を有する半成形体３４を成形する。このうち、第１成形体３０は、第１絶縁性セラミック粉末（主として窒化珪素質セラミック粉末）及び第１バインダを混合した第１基体用混合物ＫＫ１からなる。また、未焼成発熱抵抗体３３は、導電性セ
ラミック粉末（導電成分として炭化タングステン粉末を含有する窒化珪素質セラミック粉末）及び第２バインダを混合した発熱体用混合物ＫＨからなる。
【００３２】
未焼成発熱抵抗体３３は、焼成により発熱部１２となる未焼成発熱部３１、未焼成発熱部３１の両端から延びて、焼成後にリード部１４，１５となる未焼成リード部３６，３７を有する。このうち、未焼成発熱部３１は、焼成により曲げ返し部１３となる未焼成曲げ返し部３２を含む。また、未焼成曲げ返し部３２は、その伸延方向ＨＥに沿って、Ｕ字状をなしている。
【００３３】
次いで、半成形体成形工程のうち、第１成形体３０と未焼成発熱抵抗体３３の成形手順について説明する。本実施形態では、先に未焼成発熱抵抗体３３を成形し、次いで、第１成形体３０を成形して、半成形体３４を形成する。
まず、図５のように、未焼成発熱抵抗体３３を成形するための２つの金型ＫＡ１，ＫＡ２を上下に組み合わせることにより、２つの金型ＫＡ１，ＫＡ２の間にキャビティＣＡ１を構成する。また、上側の金型ＫＡ２の基端側ＧＫには、充填口ＪＡ１、ゲートＧＡ１、及び、これらを結び発熱体用混合物ＫＨの通り道となる射出路ＳＡ１を形成してある。次いで、図示しない射出装置を用いて、発熱体用混合物ＫＨを加熱して流動体とした上で、充填口ＪＡ１からキャビティＣＡ１に向けて射出する。このようにして射出成形法によって、未焼成発熱抵抗体３３を成形する。
【００３４】
次に、成形した未焼成発熱抵抗体３３を、金型ＫＡ１，ＫＡ２から取り出し、図６のように、第１成形体３０を成形するための２つの金型ＫＢ１，ＫＢ２のうち、下側の金型ＫＢ１に、未焼成発熱抵抗体３３を配置した上で、金型ＫＢ１，ＫＢ２を上下に組み合わせる。これにより、金型ＫＢ１及び未焼成発熱抵抗体３３と金型ＫＢ２との間にキャビティＣＢ１を構成する。また、上側の金型ＫＢ２の基端側ＧＫには、充填口ＪＢ１、ゲートＧＢ１、及び、これらを結び第１基体用混合物ＫＫ１の通り道となる射出路ＳＢ１を形成してある。次いで、図示しない射出装置を用いて、第１基体用混合物ＫＫ１を加熱して流動体とした上で、充填口ＪＢ１からキャビティＣＢ１に向けて射出する。このようにして射出成形法によって、未焼成発熱抵抗体３３と一体に第１成形体３０を成形して、半成形体３４を形成する。
【００３５】
図７は、半成形体３４の先端部分の縦断面図である。また、図８は、この断面を含めた斜視図である。ここで、未焼成発熱部３１の未焼成曲げ返し部３２は、その伸延方向ＨＥ全体に亘って、一部が第１成形体３０中に埋められる一方、残部が第１成形体３０から突出した形態になっている。そして、本実施形態では、この未焼成曲げ返し部３２の断面形状は概略円形である。この未焼成曲げ返し部３２のうち、第１成形体３０中に埋められた埋設部５１（図７中、未焼成曲げ返し部３２のうち、破線で示す内側境界５４と外側境界５７を結ぶ境界線ＢＬから下側）の深さＨＤは、第１成形体３０のうち、図中、上方に突出した突出部５０（図７中、未焼成曲げ返し部３２のうち、破線で示す内側境界５４と外側境界５７を結ぶ境界線ＢＬから上側）の高さＨＨに比して、大きくしてある。ここで、突出部の５０の高さ方向ＨＣ（軸線方向ＨＪ及びリード部１４，１５が並ぶ並び方向ＨＮに直交する方向）のうち、突出部５０の突出する方向を突出方向ＨＴとする。
【００３６】
また、第１成形体３０のうち、未焼成曲げ返し部３２よりも曲げ返しの半径方向ＨＲの内側ＲＩ（図７中、右側）に位置する成形体内側部５２は、未焼成曲げ返し部３２に近づくにつれて、その表面が突出方向ＨＴに高位となって未焼成曲げ返し部３２に連なる内側上り斜面５３を有する形態になっている。更に、第１成形体３０の成形体内側部５２と未焼成曲げ返し部３２との内側境界５４において、成形体内側部５２と未焼成曲げ返し部３２とがなす内側角θｉは約１５０度になっている。
【００３７】
加えて、第１成形体３０のうち、未焼成曲げ返し部３２よりも曲げ返しの半径方向ＨＲの外側ＲＯ（図７中、左側）に位置する成形体外側部５５は、未焼成曲げ返し部３２に近づくにつれて、その表面が突出方向ＨＴに高位となって未焼成曲げ返し部３２に連なる外側上り斜面５６を有する形態になっている。更に、第１成形体３０の成形体外側部５５と未焼成曲げ返し部３２との外側境界５７において、成形体外側部５５と未焼成曲げ返し部３２とがなす外側角θｏは約１５５度になっている。
【００３８】
次に、第２成形体成形工程について、図９〜図１２を参照して説明する。この工程では、焼成により絶縁基体１０の残部となる第２成形体３５を、上述の半成形体３４と一体に成形する。また、第２成形体３５は、第２絶縁性セラミック粉末（主として窒化珪素質セラミック粉末）及び第３バインダを混合した第２基体用混合物ＫＫ２からなる。
なお、本実施形態では、第１基体用混合物ＫＫ１と第２基体用混合物ＫＫ２は、同じ成分の絶縁性セラミック粉末及びバインダで構成されている。即ち、第１絶縁性セラミック粉末と第２絶縁性セラミック粉末、第１バインダと第３バインダは、それぞれ同じ成分で構成されている。
【００３９】
まず、図９に示すように、半成形体３４を、第２成形体成形用の下側の金型ＫＣ１上に配置する。なお、本実施形態では、図６の半成形体３４を上下逆にして配置する。そして、これを第２成形体成形用の上側の金型ＫＣ２と組み合わせる。これにより、半成形体３４と金型ＫＣ２との間にキャビティＣＣを構成する。また、上側の金型ＫＣ２の基端側ＧＫには、充填口ＪＣ、ゲートＧＣ、及び、これらを結び第２基体用混合物ＫＫ２の通り道となる射出路ＳＣも形成してある。次いで、図示しない射出装置を用いて、第２基体用混合物ＫＫ２を加熱して流動体とした上で、充填口ＪＣからキャビティＣＣに向けて射出する。
【００４０】
すると、図１０に示すように、射出された第２基体用混合物ＫＫ２は、半成形体３４に接しつつ、先端側ＧＳに移動して、半成形体３４の未焼成曲げ返し部３２に届き、さらにこれを乗り越えて先端側ＧＳに進行する。その際、内側角θｉ外側角θｏが、それぞれ９０度より大きくされている（具体的には、θｉ＝約１５０度，θｏ＝約１５５度とされている）。更には、第１成形体３０の成形体内側部５２が、内側上り斜面５３を有する形態とされ、第１成形体３０の成形体外側部５５も、外側上り斜面５６を有する形態とされている。このため、第２基体用混合物ＫＫ２が、未焼成曲げ返し部３２を乗り上げる際あるいは乗り越えた際に、第１成形体３０の成形体内側部５２または成形体外側部５５と未焼成曲げ返し部３２との境界付近において、第１成形体３０と第２成形体３５とが互いに密着することができる。かくして、キャビティＣＣ内に、第２基体用混合物ＫＫ２が充填され、第２成形体３５が半成形体３４と一体に成形されて、図１１及び図１２に示すような一体成形物６０となる。この一体成形物６０では、第１成形体３０と第２成形体３５は、その界面６１〜６４で互いに密着し、一体化している。
【００４１】
この後、半成形体３４と第２成形体３５からなる一体成形物６０を、公知の焼成工程によって焼成することにより、セラミックヒータ２を製造する。
【００４２】
さらに、このセラミックヒータ２とは別に、図１に示すグロープラグ１を構成する各部材（ヒータ保持部材４、主体金具本体５、金属端子軸６、など）を用意する。そして、公知のプラグ製造工程によって、これらの各部材を組み立てることにより、グロープラグ１が完成する。
【００４３】
以上で説明したように、本実施形態のセラミックヒータ２の製造方法では、半成形体成形工程において、半成形体３４の未焼成曲げ返し部３２と第１成形体３０の成形体内側部５２とがなす内側角θｉと、未焼成曲げ返し部３２と第１成形体３０の成形体外側部５５とがなす外側角θｏが、それぞれ９０度よりも大きい形態に、半成形体３４を成形した。そして、第２成形体成形工程において、第２基体用混合物ＫＫ２を、先端方向ＨＳまたは基端方向ＨＫに向けて射出する。すると、射出された第２基体用混合物ＫＫ２は、半成形体３４に接しつつ、先端側ＧＳまたは基端側ＧＫへと移動して、半成形体３４の未焼成曲げ返し部３２に届き、これを乗り越えて進行する。
【００４４】
ここで、内側角θｉと外側角θｏが、それぞれ９０度よりも大きい形態に、半成形体３４を成形してあることにより、第２成形体３５となる第２基体用混合物ＫＫ２が、半成形体３４の未焼成曲げ返し部３２を乗り上げる際あるいは乗り越えた際に、第１成形体３０の成形体内側部５２または成形体外側部５５と未焼成曲げ返し部３２との境界付近において、第１成形体３０と第２成形体３５とを互いに密着させ、一体化した。このため、焼成後のセラミックヒータ２は、絶縁基体１０のうち発熱抵抗体１１の曲げ返し部１３付近において、第１成形体３０と第２成形体３５との界面６１〜６４に隙間が生じていたことに起因するスリット状に延びる空隙や列状に並ぶ空隙が形成されることが抑制され、耐久性の高いセラミックヒータ２を製造できた。
【００４５】
また、本実施形態では、内側上り斜面５３及び外側上り斜面５６を有する形態に半成形体３４が成形されている。このため、第２成形体成形工程では、射出された第２基体用混合物ＫＫ２が、内側上り斜面５３あるいは外側上り斜面５６に沿って流動し、未焼成曲げ返し部３２の乗り越え前あるいは乗り越え後に、第２成形体３５が第１成形体３０により密着し易い。これにより、未焼成曲げ返し部３２付近で隣り合う第１成形体３０の成形体内側部５２または成形体外側部５５と第２成形体３５との界面６１〜６４に隙間が生じるのをさらに抑制でき、より耐久性の高いセラミックヒータ２を製造できる。
【００４６】
また、本実施形態では、半成形体成形工程で、半成形体３４を成形した後、第２成形体成形工程において、半成形体３４の基端３４Ｋを通り、先端３４Ｓに向けて第２基体用混合物ＫＫ２を射出する。すると、射出された第２基体用混合物ＫＫ２は、半成形体３４に接しつつ、軸線方向ＨＪに比較的長い距離を移動する。そして、この移動の間に若干冷えた第２基体用混合物ＫＫ２が、先端側ＧＳの半成形体３４の未焼成曲げ返し部３２に届く。
【００４７】
このため、本実施形態の製造方法によれば、先端側ＧＳでは、第２基体用混合物ＫＫ２が比較的低温となるので、半成形体３４のうち、未焼成発熱抵抗体３３の未焼成曲げ返し部３２及びこの付近の第１成形体３０の表面が溶けだすおそれを小さくできる。従って、焼成後のセラミックヒータ２の性能の低下を抑制できる。
【００４８】
また、本実施形態では、半成形体成形工程で、半成形体３４の未焼成曲げ返し部３２のうち、第１成形体３０中に埋められた埋設部５１の深さＨＤが、第１成形体３０から突出した突出部５０の高さＨＨに比して大きくなる形態に、半成形体３４を成形してある。これにより、射出され進行してきた第２基体用混合物ＫＫ２が、未焼成曲げ返し部３２を容易に乗り越えることができる。このため、未焼成曲げ返し部３２付近で隣り合う第１成形体３０の成形体内側部５２及び成形体外側部５５と第２成形体３５との界面６１〜６４に隙間が生じるのをさらに抑制でき、より耐久性の高いセラミックヒータ２を製造できる。
【００４９】
また、本実施形態では、第２成形体成形工程において、半成形体３４の基端側ＧＫから先端側ＧＳに向けて第２基体用混合物ＫＫ２を射出されているので、内側角θｉが前側角θ１となり、外側角θｏが後側角θ２となる。そして、θｉ＝約１５０度，θｏ＝約１５５度とされており、前側角θ１と後側角θ２とが、θ１≦θ２となる形態に、半成形体３４を成形してある。これにより、第２成形体成形工程で射出され進行してきた第２基体用混合物ＫＫ２が、半成形体３４の未焼成曲げ返し部３２を乗り越えた後に、未焼成曲げ返し部３２と第１成形体３０の成形体後側部、即ち、成形体外側部５５との境界付近において、この成形体外側部５５に第２成形体３５が密着し易くされている。このため、第１成形体３０と第２成形体３５との界面６３，６４に隙間が生じるのをさらに抑制でき、より耐久性の高いセラミックヒータ２を製造できる。
【００５０】
また、本実施形態に係るグロープラグ１の製造方法では、ヒータ製造工程で製造した、第１成形体３０と第２成形体３５との界面６１〜６４での接合不良が生じにくく、耐久性の高いセラミックヒータ２を用いることができるので、グロープラグ１も、耐久性を高くすることができる。
【００５１】
（変形形態）
上述の実施形態では、半成形体成形工程において、先に未焼成発熱抵抗体３３を成形し、次いで、第１成形体３０を成形して、半成形体３４を形成した。しかし、半成形体３４の成形手順は、これとは逆の手順、即ち、先に、第１成形体３０を成形し、次いで、未焼成発熱抵抗体３３を成形して、半成形体３４を形成することもできる。そこで、変形形態では、この成形手順を用いた変形形態に係る半成形体成形工程について、図１３〜図１６を参照して説明する。なお、実施形態では、未焼成曲げ返し部３２の断面形状を円形としたが、本変形形態では、未焼成曲げ返し部３２の断面形状を上下非対称の概略卵形としたもので説明する。また、本変形形態と上述の実施形態との工程上の違いは、半成形体成形工程における成形手順のみであるので、同様の部分については、説明を省略または簡略化する。
【００５２】
まず、図１３のように、第１成形体３０を成形するための２つの金型ＫＡ３，ＫＡ４を上下に組み合わせることにより、２つの金型ＫＡ３，ＫＡ４の間にキャビティＣＡ２を構成する。また、下側の金型ＫＡ３の先端側ＧＳには、充填口ＪＡ２、ゲートＧＡ２、及び、これらを結び第１基体用混合物ＫＫ１の通り道となる射出路ＳＡ２を形成してある。次いで、図示しない射出装置を用いて、第１基体用混合物ＫＫ１を加熱して流動体とした上で、充填口ＪＡ２からキャビティＣＡ２に向けて射出する。このようにして射出成形法によって、第１成形体３０を成形する。
【００５３】
次に、図１４のように、下側の金型ＫＡ３に第１成形体３０を残したままとして、第１成形体３０を成形型の一部として用いる一方、上側の金型ＫＡ４を未焼成発熱抵抗体３３の上側の形態に適合した凹部を設けた別の金型ＫＢ４に交換する。これにより、第１成形体３０と金型ＫＢ４との間にキャビティＣＢ２を構成する。また、上側の金型ＫＢ４の基端側ＧＫには、充填口ＪＢ２、ゲートＧＢ２、及び、これらを結び発熱体用混合物ＫＨの通り道となる射出路ＳＢ２も形成してある。次いで、図示しない射出装置を用いて、発熱体用混合物ＫＨを加熱して流動体とした上で、充填口ＪＢ２からキャビティＣＢ２に向けて射出する。このようにして射出成形法によって、第１成形体３０と一体に未焼成発熱抵抗体３３を成形して、半成形体３４を形成する。
【００５４】
図１５は、半成形体３４の先端部分の縦断面図である。また、図１６は、この断面を含めた斜視図である。ここで、未焼成発熱部３１の未焼成曲げ返し部３２は、その伸延方向ＨＥ全体に亘って、一部が第１成形体３０中に埋められる一方、残部が第１成形体３０から突出した形態になっている。そして、本変形形態では、この未焼成曲げ返し部３２の断面形状は上下非対称の概略卵形である。この未焼成曲げ返し部３２のうち、第１成形体３０中に埋められた埋設部５１（図１５中、未焼成曲げ返し部３２のうち、破線で示す内側境界５４と外側境界５７を結ぶ境界線ＢＬから下側）の深さＨＤは、第１成形体３０のうち、図中、上方に突出した突出部５０（図１５中、未焼成曲げ返し部３２のうち、破線で示す内側境界５４と外側境界５７を結ぶ境界線ＢＬから上側）の高さＨＨに比して、大きくしてある。ここで、突出部の５０の高さ方向ＨＣ（軸線方向ＨＪ及びリード部１４，１５が並ぶ並び方向ＨＮに直交する方向）のうち、突出部５０の突出する方向を突出方向ＨＴとする。
【００５５】
また、第１成形体３０のうち、未焼成曲げ返し部３２よりも曲げ返しの半径方向ＨＲの内側ＲＩ（図１５中、右側）に位置する成形体内側部５２は、未焼成曲げ返し部３２に近づくにつれて、その表面が突出方向ＨＴに高位となって未焼成曲げ返し部３２に連なる内側上り斜面５３を有する形態になっている。更に、第１成形体３０の成形体内側部５２と未焼成曲げ返し部３２との内側境界５４において、成形体内側部５２と未焼成曲げ返し部３２とがなす内側角θｉは約１５０度になっている。
【００５６】
加えて、第１成形体３０のうち、未焼成曲げ返し部３２よりも曲げ返しの半径方向ＨＲの外側ＲＯ（図１５中、左側）に位置する成形体外側部５５は、未焼成曲げ返し部３２に近づくにつれて、その表面が突出方向ＨＴに高位となって未焼成曲げ返し部３２に連なる外側上り斜面５６を有する形態になっている。更に、第１成形体３０の成形体外側部５５と未焼成曲げ返し部３２との外側境界５７において、成形体外側部５５と未焼成曲げ返し部３２とがなす外側角θｏは約１５５度になっている。
【００５７】
次いで、第２成形体成形工程において、実施形態と同様の手順により、第２成形体３５を成形する。但し、本変形形態では、図１４の半成形体３４を上下そのままの形で、第２成形体成形用の下側の金型に配置すれば良い。
そして、本変形形態の半成形体３４は、内側角θｉ及び外側角θｏの角度や内側上り斜面５３及び外側上り斜面５６の形態など、実施形態と同様の特徴を有しており、前述した実施形態と同様の作用効果が得られるので、耐久性の高いセラミックヒータ２を製造できる。
【００５８】
以上において、本発明を実施形態及びその変形形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上述の実施形態では、セラミックヒータ２及び絶縁基体１０の外形を円柱状としたが、この他に、楕円柱状、長円柱状、四角柱などの多角柱状などでも良く、一部にくびれ部分や径大部分を有するものであっても良い。
また、上述の実施形態では、第２成形体３５のほか、半成形体３４の第１成形体３０及び未焼成発熱抵抗体３３も射出成形法により、成形したが、半成形体３４の第１成形体３０及び未焼成発熱抵抗体３３の成形方法は、粉末プレス、スリップキャスティングなどの射出成形法以外の成形手法を用いても良い。
また、上述の実施形態では、第１基体用混合物ＫＫ１及び第２基体用混合物ＫＫ２を共に、同じ絶縁性セラミック粉末（主として窒化珪素質セラミック粉末）及びバインダからなる構成とした。しかし、用いる絶縁性セラミック粉末は、同一の粉末を用いても良いし、製法や成分が異なる粉末を用いても良い。
【符号の説明】
【００５９】
ＡＸ  軸線
１  グロープラグ
２  セラミックヒータ
２ｋ  （セラミックヒータの）基端部
２ｓ  （セラミックヒータの）先端部
１０  絶縁基体
１０ｋ  （絶縁基体の）基端部
１０ｓ  （絶縁基体の）先端部
ＨＪ  軸線方向
ＨＳ  先端方向
ＨＫ  基端方向
ＨＮ  並び方向
１１  発熱抵抗体
１２  発熱部
１３  曲げ返し部
１４，１５  リード部
３０  第１成形体
３１  未焼成発熱部
３２  未焼成曲げ返し部
３３  未焼成発熱抵抗体
３４  半成形体
３４Ｋ  （半成形体の）基端
３４Ｓ  （半成形体の）先端
３５  第２成形体
ＨＥ  伸延方向
ＫＫ１  第１基体用混合物
ＫＫ２  第２基体用混合物
ＫＨ  発熱体用混合物
ＧＫ  基端側
ＧＳ  先端側
５０  突出部
ＨＨ  突出部の高さ
５１  埋設部
ＨＤ  埋設部の深さ
ＢＬ  境界線
ＨＣ  高さ方向
ＨＴ  突出方向
ＨＲ  （曲げ返しの）半径方向
ＲＩ  （半径方向の）内側
ＲＯ  （半径方向の）外側
５２  成形体内側部（成形体前側部）
５３  内側上り斜面
５４  内側境界
θｉ  内側角
５５  成形体外側部（成形体後側部）
５６  外側上り斜面
５７  外側境界
θｏ  外側角
６０  一体成形物
【図１】
0005837400.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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