(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿う軸線方向に延びる棒状をなし、絶縁性セラミックからなる絶縁基体、及び、上記絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなり、通電により発熱する発熱抵抗体を有するセラミックヒータと、
上記セラミックヒータのうち、上記軸線方向の先端側のヒータ先端部を露出させつつ、基端側のヒータ基端部を包囲して保持するハウジングと、を備える
セラミックヒータ構造体における、上記ヒータ基端部に内在する欠陥を超音波により検査する検査方法であって、
上記ヒータ先端部が液体中に没するように、上記セラミックヒータ構造体を配置する配置工程と、
上記配置工程の後、上記液体を通じて、上記ヒータ先端部に第１液中超音波を入射させて、上記欠陥を検査する欠陥検査工程と、
上記配置工程の後で且つ上記欠陥検査工程の前、上記欠陥検査工程の後、または、上記欠陥検査工程と同時に、上記ヒータ先端部に向けて第２液中超音波を発信し、上記ヒータ先端部の上記軸線方向の位置を検知する位置検知工程と、を備える
セラミックヒータ構造体の検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミックヒータ構造体の検査方法であって、
前記配置工程の後で且つ前記欠陥検査工程の前に前記位置検知工程を行い、
前記ヒータ先端部が所定の位置に配置されていないと判断された場合には、上記欠陥検査工程を行うことなく、前記セラミックヒータ構造体を排出する排出工程を備える
セラミックヒータ構造体の検査方法。
【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構造体の検査方法であって、
前記位置検知工程は、
前記第２液中超音波が前記軸線上を前記ヒータ先端部に向かって前記基端側に進む形態となるように、前記ヒータ先端部よりも前記先端側から前記第２液中超音波を発信する工程である
セラミックヒータ構造体の検査方法。
【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構造体の検査方法であって、
前記欠陥検査工程は、
前記ヒータ先端部の側面である先端側面に、縦波超音波が前記セラミックヒータ内を伝わることなく、横波超音波が上記セラミックヒータ内を前記基端側に向けて伝わる入射角で、前記第１液中超音波を入射させる工程である
セラミックヒータ構造体の検査方法。
【請求項５】
軸線に沿う軸線方向に延びる棒状をなし、絶縁性セラミックからなる絶縁基体、及び、上記絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなり、通電により発熱する発熱抵抗体を有するセラミックヒータと、
上記セラミックヒータのうち、上記軸線方向の基端側のヒータ基端部を包囲して保持しつつ、先端側のヒータ先端部を露出させるハウジングと、を備える
セラミックヒータ構造体の製造方法であって、
上記セラミックヒータ構造体を組み立てる組立工程と、
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構造体の検査方法による検査工程と、を備える
セラミックヒータ構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックヒータ及びこれを保持するハウジングを備えるセラミックヒータ構造体の検査方法、並びに、セラミックヒータ構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばディーゼルエンジンの始動時の予備加熱に用いられるグロープラグなど、セラミックヒータと、これを保持するハウジングとを備えるセラミックヒータ構造体が知られている。
ところで、セラミックヒータ構造体のセラミックヒータ内部に、クラック等の欠陥が生じている場合がある。この場合には、セラミックヒータ構造体の信頼性が低下するため、セラミックヒータ構造体の状態で、セラミックヒータに内在する欠陥の検査を求められる場合がある。例えば特許文献１に、このような欠陥検査方法が開示されている。具体的には、セラミックヒータ構造体をそのセラミックヒータのヒータ先端部が液体中に没した状態に配置し、ヒータ先端部に液中超音波を入射させて、セラミックヒータに内在する欠陥を検査している（特許文献１の特許請求の範囲，図３等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３-１６０５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、欠陥検査にあたりセラミックヒータ構造体を配置する際、ヒータ先端部が所定の位置に配置されずに、セラミックヒータの軸線方向に位置ズレを生じる場合がある。この位置ズレは、例えばチャックなどの保持具によってセラミックヒータ構造体を保持する際に、セラミックヒータ構造体が所定の位置で保持具に保持されないことなどに起因して生じる。
【０００５】
このような位置ズレを生じた状態で欠陥検査を行うと、液中超音波がヒータ先端部の所定の位置に入射されなくなり、欠陥の有無を適切に判断できない場合がある。このため、欠陥検査で良品であると判断されたセラミックヒータ構造体の中に、実際には欠陥が存在する不良品が混入する虞がある。或いは、欠陥検査で不良品であると判断されたセラミックヒータ構造体の中に、実際には欠陥が存在しない良品が混入する虞もある。このように、セラミックヒータ構造体に位置ズレが生じると、欠陥検査を適切に行えなくなる場合がある。
【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、セラミックヒータとハウジングとを備えるセラミックヒータ構造体において、セラミックヒータのヒータ基端部に内在するクラック等の欠陥を超音波により適切に検査し得る、セラミックヒータ構造体の検査方法、及び、セラミックヒータ構造体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】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、軸線に沿う軸線方向に延びる棒状をなし、絶縁性セラミックからなる絶縁基体、及び、上記絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなり、通電により発熱する発熱抵抗体を有するセラミックヒータと、上記セラミックヒータのうち、上記軸線方向の先端側のヒータ先端部を露出させつつ、基端側のヒータ基端部を包囲して保持するハウジングと、を備えるセラミックヒータ構造体における、上記ヒータ基端部に内在する欠陥を超音波により検査する検査方法であって、上記ヒータ先端部が液体中に没するように、上記セラミックヒータ構造体を配置する配置工程と、上記配置工程の後、上記液体を通じて、上記ヒータ先端部に第１液中超音波を入射させて、上記欠陥を検査する欠陥検査工程と、上記配置工程の後で且つ上記欠陥検査工程の前、上記欠陥検査工程の後、または、上記欠陥検査工程と同時に、上記ヒータ先端部に向けて第２液中超音波を発信し、上記ヒータ先端部の上記軸線方向の位置を検知する位置検知工程と、を備えるセラミックヒータ構造体の検査方法である。
【０００８】
この検査方法によれば、上述の位置検知工程により、液体中のヒータ先端部が所定の正しい位置に配置されているか否かを判断できる。そして、ヒータ先端部が所定の位置に配置されているセラミックヒータ構造体については、欠陥検査工程においてセラミックヒータのヒータ基端部に内在するクラック等の欠陥の有無を適切に検査できる。従って、欠陥検査で良品であると判断されたセラミックヒータ構造体の中に、実際には欠陥が存在する不良品が混入することや、逆に、欠陥検査で不良品であると判断されたセラミックヒータ構造体の中に、良品が混入することを抑制できる。
一方、ヒータ先端部が所定の位置に配置されておらず、位置ズレを生じているセラミックヒータ構造体については、欠陥検査工程を行わないなど、適切な処置が可能となる。
このように、配置工程及び欠陥検査工程に加え、位置検知工程を備えることで、所定の位置に正しく配置されたセラミックヒータ構造体について、ヒータ基端部に内在するクラック等の欠陥の有無を適切に検査できる。
【０００９】
なお、ヒータ先端部が位置ズレを生じている場合には、そのセラミックヒータ構造体について再度、配置工程及び位置検知工程を行えば良い。例えば連続して複数のセラミックヒータ構造体について欠陥検査を行う場合には、位置ズレが見つかったときに、その都度、そのセラミックヒータ構造体について配置工程をやり直して位置検知工程を再度行ってもよい。或いは、位置ズレを生じたセラミックヒータ構造体を一旦、検査装置から排出して、他のセラミックヒータ構造体の欠陥検査を終えた後に、位置ズレを生じたセラミックヒータ構造体について再度、配置工程及び位置検知工程を行ってもよい。
【００１０】
また、位置検知工程の順序としては、（１）配置工程を行い、その後、位置検知工程を経て、欠陥検査工程を行う場合と、（２）先に欠陥検査工程まで行い、その後、位置検知工程を行う場合と、（３）位置検知工程及び欠陥検査工程を同時に行う場合がある。
【００１１】
「セラミックヒータ構造体」としては、例えば、ディーゼルエンジンの始動時の予備加熱に用いられるグロープラグや、排気ガス中の特定ガスのガス濃度を検出するガスセンサなどが挙げられる。また、「セラミックヒータ」としては、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、「ハウジング」としては、例えば、グロープラグやガスセンサにおいてセラミックヒータを保持する主体金具などが挙げられる。
【００１２】
「第１液中超音波」と「第２液中超音波」は、同じ周波数としてもよいし、異なる周波数としてもよい。
また、第１液中超音波及び第２液中超音波を伝える「液体」としては、水、油、有機溶剤、フロリナート（商標名）などのフッ素系液体などが挙げられる。
また、第１液中超音波及び第２液中超音波を発生させるものとしては、液中超音波を発信する発信プローブや、この発信プローブを液中超音波によるエコーを受信する受信プローブにも兼用する兼用プローブが挙げられる。
【００１３】
更に、上記のセラミックヒータ構造体の検査方法であって、前記配置工程の後で且つ前記欠陥検査工程の前に前記位置検知工程を行い、前記ヒータ先端部が所定の位置に配置されていないと判断された場合には、上記欠陥検査工程を行うことなく、前記セラミックヒータ構造体を排出する排出工程を備えるセラミックヒータ構造体の検査方法とすると良い。
【００１４】
前述のように、位置検知工程及び欠陥検査工程の順序としては、（１）配置工程の後、先に位置検知工程を行い、その後に欠陥検査工程を行う場合と、（２）先に欠陥検査工程まで行い、その後に位置検知工程を行う場合と、（３）位置検知工程及び欠陥検査工程を同時に行う場合がある。
このうち、（３）の位置検知工程及び欠陥検査工程を同時に行う場合には、第１液中超音波と第２液中超音波とが重なり合うため、位置検知工程におけるヒータ先端部の位置検知の精度が低下する場合や、欠陥検査工程におけるセラミックヒータの欠陥検査の精度が低下する場合がある。
また、（２）の場合には、欠陥検査工程後に位置検知工程を行っているために、欠陥検査工程を行う際には、ヒータ先端部が所定の位置に配置されているか否かが判らない。このため、先に行った欠陥検査工程が無駄になることがあり、検査の効率が悪い。
【００１５】
これに対し、上述の検査方法では、（１）の順序、即ち、配置工程の後に、欠陥検査工程に先立って予め位置検知工程を行う。そして、検知したヒータ先端部の位置が所定の位置に配置されていないと判断された場合には、欠陥検査工程を取り止め、そのセラミックヒータ構造体を排出する（排出工程）。これにより、上述の（２）の場合のように、欠陥検査工程を無駄に行わなくても済むので、効率良く検査を行うことができる。また、上述の（３）の場合のように、第１液中超音波と第２液中超音波とが重なり合うことが無く、位置検知工程におけるヒータ先端部の位置検知の精度が低下することや、欠陥検査工程におけるセラミックヒータの欠陥検査の精度が低下するのを防止できる。
【００１６】
更に、上記のいずれかに記載のセラミックヒータ構造体の検査方法であって、前記位置検知工程は、前記第２液中超音波が前記軸線上を前記ヒータ先端部に向かって前記基端側に進む形態となるように、前記ヒータ先端部よりも前記先端側から前記第２液中超音波を発信する工程であるセラミックヒータ構造体の検査方法とすると良い。
【００１７】
この検査方法では、ヒータ先端部に向けて発信する第２液中超音波を、第２液中超音波がセラミックヒータの軸線上を基端側に進む形態となるように、ヒータ先端部よりも先端側から発信する。これにより、ヒータ先端部の軸線方向の位置を精度良く検知できる。
【００１８】
更に、上記のいずれかに記載のセラミックヒータ構造体の検査方法であって、前記欠陥検査工程は、前記ヒータ先端部の側面である先端側面に、縦波超音波が前記セラミックヒータ内を伝わることなく、横波超音波が上記セラミックヒータ内を前記基端側に向けて伝わる入射角で、前記第１液中超音波を入射させる工程であるセラミックヒータ構造体の検査方法とすると良い。
【００１９】
この検査方法によると、欠陥検査工程において、縦波超音波はセラミックヒータ内に伝わらず、その一方で横波超音波はセラミックヒータ内に入射する。このため、縦波超音波に起因するエコーが無くなり、受信されるエコーは、横波超音波のみに起因するシンプルな波形となる。しかも、横波超音波は縦波超音波に比して、音速が約１／２であると同時に、波長も約１／２と短いため、より小さな欠陥まで検査することが可能となる。そして、入射した横波超音波は、セラミックヒータ内を基端側に向けて伝わる。このため、セラミックヒータのうち、ハウジングに包囲されたヒータ基端部における欠陥の有無や大きさなどを、より適切に検査できる。
【００２０】
なお、第１液中超音波の入射角の範囲は、縦波超音波はセラミックヒータ（絶縁基体）内に入射しない一方、横波超音波は入射して、セラミックヒータ内を基端側に向けて伝わる範囲を選択する。この入射角の範囲は、公知のスネルの法則により、液中を伝わる第１液中超音波（縦波）の音速と、セラミックヒータ（絶縁基体）中を伝わる縦波超音波及び横波超音波の音速から算出すると良い。これにより、セラミックヒータのうち、ハウジングに包囲されたヒータ基端部について、欠陥の有無や大きさなどの検査を適切に行うことができる。
【００２１】
また、他の態様は、軸線に沿う軸線方向に延びる棒状をなし、絶縁性セラミックからなる絶縁基体、及び、上記絶縁基体内に埋設され、導電性セラミックからなり、通電により発熱する発熱抵抗体を有するセラミックヒータと、上記セラミックヒータのうち、上記軸線方向の基端側のヒータ基端部を包囲して保持しつつ、先端側のヒータ先端部を露出させるハウジングと、を備えるセラミックヒータ構造体の製造方法であって、上記セラミックヒータ構造体を組み立てる組立工程と、上記のいずれかに記載のセラミックヒータ構造体の検査方法による検査工程と、を備えるセラミックヒータ構造体の製造方法である。
【００２２】
このセラミックヒータ構造体の製造方法によれば、前述のセラミックヒータ構造体の検査方法による検査工程において、前述したように、セラミックヒータのヒータ基端部に内在するクラック等の欠陥の有無を超音波により適切に検査できる。従って、ヒータ基端部に欠陥の無い、信頼性の高いセラミックヒータ構造体を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】実施形態に係るグロープラグのうち、セラミックヒータを含む先端側部分を拡大した縦断面図である。
【図３】実施形態に係るグロープラグの検査装置の構成を示す説明図である。
【図４】実施形態に係り、セラミックヒータのヒータ先端部付近における、第１液中超音波、縦波超音波、横波超音波、及び第２液中超音波の伝わり方を示す説明図である。
【図５】実施形態に係るグロープラグの検査方法及びこれを含む製造方法のフローチャートである。
【図６】実施形態に係るグロープラグの検査工程のフローチャートである。
【図７】変形形態１に係るグロープラグの検査工程のフローチャートである。
【図８】変形形態２に係るグロープラグの検査工程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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及び図２に、本発明の検査方法を用いて検査が行われるセラミックヒータ構造体の一例として、グロープラグ１００を示す。なお、図１及び図２において、グロープラグ１００及びセラミックヒータ１３０の軸線ＡＸに沿う方向を軸線方向ＨＪとし、軸線方向ＨＪのうち、セラミックヒータ１３０が配置された側（図中下側）を先端側ＧＳ、これと反対側（図中上側）を基端側ＧＫとする。
【００２５】
グロープラグ１００は、軸線方向ＨＪに延びる形状をなす。このグロープラグ１００は、セラミックヒータ１３０と、このセラミックヒータ１３０を包囲して保持するハウジングとしての主体金具１１０及び外筒１５０とを備え、これらの他、中軸１２０、リング部材１４０等から構成されている。
このうち主体金具１１０は、Ｓ４５Ｃ相当の鉄系素材からなり、軸線方向ＨＪに自身の金具基端部１１０ｋから金具先端部１１０ｓまで延びる筒状をなす。
【００２６】
中軸１２０は、ステンレス等の鉄系素材からなり、軸線方向ＨＪに自身の中軸基端部１２０ｋから中軸先端部１２０ｓまで延びる棒状をなす。この中軸１２０は、その中軸基端部１２０ｋを金具基端部１１０ｋから基端側ＧＫに向けて突出させた状態で、主体金具１１０内に挿通されている。中軸基端部１２０ｋには、ピン端子１２５が円周加締めにより固定されている。また、ピン端子１２５の先端側ＧＳには、主体金具１１０の金具基端部１１０ｋと中軸１２０との間隙に、Ｏリング１２６及び筒状の絶縁部材１２７が配置されている。
【００２７】
セラミックヒータ１３０は、軸線方向ＨＪに自身のヒータ基端部１３０ｋからヒータ先端部１３０ｓまで延びる棒状をなす。このセラミックヒータ１３０は、通電により発熱するヒータ先端部１３０ｓを金具先端部１１０ｓから先端側ＧＳに向けて突出させた状態で、主体金具１１０内に挿通されている。このセラミックヒータ１３０は、絶縁性セラミック（具体的には、窒化珪素質セラミック）からなる棒状の絶縁基体１３１の内部に、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）からなる発熱抵抗体１３２が埋設された構造をなす。
【００２８】
このうち発熱抵抗体１３２は、発熱部１３３及び一対のリード部１３５，１３６を有する。発熱部１３３は、Ｕ字状に曲げ返された形状をなし、ヒータ先端部１３０ｓ内に配置されている。また、発熱部１３３の両端には、一対のリード部１３５，１３６が繋がり、セラミックヒータ１３０の基端面１３０ｋｍまで延びている。また、各々のリード部１３５，１３６には、セラミックヒータ１３０の外周に露出する電極取出部１３７，１３８が形成されている。
【００２９】
リング部材１４０は、ステンレスからなり、軸線方向ＨＪに自身のリング基端部１４０ｋからリング先端部１４０ｓまで延びる筒状をなす。そして、主体金具１１０内に配置されて、中軸１２０とセラミックヒータ１３０との間を接続している。具体的には、リング先端部１４０ｓ内には、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋが圧入され、セラミックヒータ１３０に設けられた一方の電極取出部１３７がリング部材１４０に内側から当接して、リング部材１４０と電極取出部１３７とが電気的に接続している。一方、リング部材１４０のリング基端部１４０ｋ内には、中軸１２０の中軸先端部１２０ｓが圧入され、両者が溶接されている。
【００３０】
外筒１５０は、ステンレスからなり、軸線方向ＨＪに自身の外筒基端部１５０ｋから外筒先端部１５０ｓまで延びる筒状をなす。この外筒１５０には、ヒータ先端部１３０ｓを外筒先端部１５０ｓから先端側ＧＳに向かって突出させると共に、ヒータ基端部１３０ｋを外筒基端部１５０ｋから基端側ＧＫに向かって突出させた状態で、セラミックヒータ１３０が圧入されている。セラミックヒータ１３０に設けられた他方の電極取出部１３８は、外筒１５０に内側から当接して、外筒１５０と電極取出部１３８とが電気的に接続している。また、外筒１５０の外筒基端部１５０ｋは、径小とされて、主体金具１１０の金具先端部１１０ｓ内に嵌合している。
【００３１】
次いで、上記グロープラグ１００の製造方法について説明する。図５及び図６に、この製造方法のフローチャートを示す。まず、グロープラグ１００を構成する各部材を用意する。具体的には、発熱抵抗体１３２は、導電性セラミック粉末等より一体に射出成形し、未焼成発熱抵抗体として用意する。一方、絶縁基体１３１は、絶縁性セラミック粉末等を予め金型プレス成形して、未焼成発熱抵抗体が収容される凹部を自身の合わせ面に有する未焼成分割成形体として形成しておく。そして、この未焼成分割成形体の凹部内に未焼成発熱抵抗体を挟んで収容し、更にプレス圧縮した後、脱バインダ処理、ホットプレス等の焼成工程を経て、その外周面を円筒形に研磨して整えることで、セラミックヒータ１３０を得る。
また、リング部材１４０及び外筒１５０は、ステンレス鋼材から所定形状に成形した後、表面にＡｕメッキを施して形成する。中軸１２０は、所定の寸法に切断された棒状部材から塑性加工や切削等により形成する。また、その他に、主体金具１１０、ピン端子１６０、Ｏリング１６１及び絶縁部材１６３を用意する。
【００３２】
次に、組立工程（ステップＳ１０）において、上述した各部材からグロープラグ１００を組み立てる。具体的には、まず、リング部材１４０のリング先端部１４０ｓ内に、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋを圧入する。また、外筒１５０内にセラミックヒータ１３０を圧入して、セラミックヒータ１３０、リング部材１４０及び外筒１５０を一体にする。その後、リング部材１４０のリング基端部１４０ｋ内に、中軸１２０の中軸先端部１２０ｓを圧入し、更にこれらをレーザ溶接で固着する。
【００３３】
次に、中軸１２０を金具先端部１１０ｓ側から主体金具１１０内に挿入し、主体金具１１０の金具先端部１１０ｓと外筒１５０の外筒先端部１５０ｓとをレーザ溶接で固着する。その後、主体金具１１０の金具基端部１１０ｋと中軸１２０との間に、Ｏリング１６１及び絶縁部材１６３を配置し、更に中軸基端部１２０ｋにピン端子１２５を嵌め込む。そして、絶縁部材１６３を先端側ＧＳに押圧すると共にピン端子１２５を径方向内側に加締める。かくして、グロープラグ１００を得る。
【００３４】
次に、検査工程（ステップＳ２０）において、このグロープラグ１００のうち、セラミックヒータ１３０、特にヒータ基端部１３０ｋに内在するクラック等の欠陥を超音波により検査する。図３に、グロープラグ１００を検査する検査装置１の構成を示す。この検査装置１は、グロープラグ１００を保持して移動させることが可能な移動装置１０と、水（液体）２１が貯えられた水槽２０と、第１超音波探触子３０と、第２超音波探触子４０とを備える。
【００３５】
このうち移動装置１０は、グロープラグ１００を保持可能な形態のチャック１１を有する。また、この移動装置１０は、図示しない移動機構を有しており、チャック１１に保持されたグロープラグ１００を、平面方向（図３中、左右方向及び紙面に直交する方向）並びに垂直方向（図３中、上下方向）に移動させることができる。また、この移動装置１０は、図示しない回転機構を有しており、チャック１１に保持されたグロープラグ１００を、その軸線ＡＸ周りに回動させることができる。
【００３６】
第１超音波探触子３０は、第１液中超音波３５を発信（放射）する発信プローブ３１と、この第１液中超音波３５に起因して、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓから放射されるエコーを受信する受信プローブ３２とを兼ねている。
第２超音波探触子４０は、第２液中超音波４５を発信（放射）する発信プローブ４１と、この第２液中超音波４５に起因して、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓから放射されるエコーを受信する受信プローブ４２とを兼ねている。なお、本実施形態では、第１液中超音波３５と第２液中超音波４５の周波数を同じ周波数としているが、互いに異なる周波数としてもよい。
【００３７】
次に、検査工程Ｓ２０について具体的に説明する（図６参照）。本実施形態では、上述の検査装置１を用いて、複数のグロープラグ１００について、１つずつ順に欠陥検査を行う。まず、ステップＳ１の配置工程において、グロープラグ１００のうち主体金具１１０の所定位置を、移動装置１０のチャック１１で把持する。なお、主体金具１１０を把持するのに代えて、外筒１５０の所定位置をチャック１１で把持してもよい。なお、このグロープラグ１００を移動装置１０のチャック１１で把持する際、グロープラグ１００が所定の位置及び姿勢でチャック１１に保持されない場合がある。
更に、移動装置１０により、図３に示すように、グロープラグ１００のうち、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓ及び外筒１５０を含め、主体金具１１０の金具先端部１１０ｓよりも先端側ＧＳの部位を、軸線ＡＸが水平面２１ｍに直交するように水槽２０の水２１の中に水没させる。これにより、ヒータ先端部１３０ｓは、水２１中の所定の位置に配置される。
【００３８】
一方、第１超音波探触子３０は、ヒータ先端部１３０ｓから一定距離を隔てた斜め下方に配置されている。具体的には、後述する欠陥検査工程Ｓ４において、ヒータ先端部１３０ｓの側面である先端側面１３０ｓｍの所定位置に、入射角θｉ＝１７度で第１液中超音波３５を入射させる姿勢にセットされている。
また、第２超音波探触子４０は、ヒータ先端部１３０ｓから一定距離を隔てた真下に配置されている。そして、後述する位置検知工程Ｓ２において、第２液中超音波４５がグロープラグ１００の軸線ＡＸ上をヒータ先端部１３０ｓが存在する基端側ＧＫに向かって進むように、第２液中超音波４５を発信する姿勢にセットされている。
【００３９】
なお、前述のように、グロープラグ１００が所定の位置及び姿勢で移動装置１０のチャック１１に把持されていない場合などには、この配置工程Ｓ１において、ヒータ先端部１３０ｓが水２１中の所定の正しい位置に配置されずに、軸線方向ＨＪに位置ズレを生じ得る。図３に示した破線ＰＺで示す形態は、ヒータ先端部１３０ｓが所定の位置よりも先端側ＧＳ（図中、下方）に位置ズレして配置された場合を例示している。
【００４０】
次に、ステップＳ２の位置検知工程において、ヒータ先端部１３０ｓの先端側ＧＳ（本実施形態では真下）から第２液中超音波４５を発信し、ヒータ先端部１３０ｓの軸線方向ＨＪの位置を検知する。具体的には、発信プローブ４１（第２超音波探触子４０）から第２液中超音波４５を発信する。この第２液中超音波４５は、グロープラグ１００の軸線ＡＸ上を基端側ＧＫに進み、ヒータ先端部１３０ｓの先端１３０ｓｓに当たる。ヒータ先端部１３０ｓの先端１３０ｓｓで反射されたエコーは、受信プローブ４２（第２超音波探触子４０）で受信する。そして、受信プローブ４２で受信したエコーに基づいて、第２超音波探触子４０からヒータ先端部１３０ｓの先端１３０ｓｓまでの距離ｘを測定する。
【００４１】
次に、ステップＳ３の位置判定工程に進み、ヒータ先端部１３０ｓが軸線方向ＨＪの所定の正しい位置に配置されているか否かを判断する。前述の距離ｘは、グロープラグ１００及びセラミックヒータ１３０の軸線ＡＸ上の距離であるので、位置検知工程Ｓ２で測定された距離ｘに基づいて、ヒータ先端部１３０ｓが軸線方向ＨＪの所定の位置に配置されているか否かを判断できる。ここで、ＹＥＳ（ヒータ先端部１３０ｓが所定の位置に配置されている)と判断された場合には、次のステップＳ４の欠陥検査工程に進む。一方、ＮＯ（ヒータ先端部１３０ｓが所定の位置に配置されてない)と判断された場合には、後述するステップＳ５の第１排出工程に進む。
【００４２】
ステップＳ４の欠陥検査工程においては、図３及び図４に示すように、水２１を通じて、ヒータ先端部１３０ｓに第１液中超音波３５を入射させて、ヒータ基端部１３０ｋに内在するクラック等の欠陥を検査する。具体的には、発信プローブ３１（第１超音波探触子３０）から第１液中超音波３５を発信する。この第１液中超音波３５は、ヒータ先端部１３０ｓの先端側面１３０ｓｍのうち、Ｕ字状の発熱部１３３よりも基端側ＧＫの基端側先端側面１３０ｓｍｋ内の所定位置（本実施形態では、ヒータ先端部１３０ｓの先端１３０ｓｓから軸線方向ＨＪに距離ｙ＝２．０ｍｍ離れた位置）に、入射角θｉ＝１７度で入射させる。
【００４３】
そして、この第１液中超音波３５に起因してヒータ先端部１３０ｓから放射されたエコーを、受信プローブ３２（第１超音波探触子３０）で受信する。前述の位置判定工程Ｓ３でヒータ先端部１３０ｓに軸線方向ＨＪの位置ズレが生じたグロープラグ１００は排除されているため、この欠陥検査工程Ｓ４で検査されるグロープラグ１００は、いずれも、ヒータ先端部１３０ｓが所定の位置に配置されている。従って、第１液中超音波３５を、ヒータ先端部１３０ｓの基端側先端側面１３０ｓｍｋの所定位置に確実に入射させて、適切に欠陥検査を行うことができる。
【００４４】
なお、第１液中超音波３５の入射角θｉは、縦波超音波３６がセラミックヒータ１３０に入射されず、横波超音波３７のみ入射して、この横波超音波３７のみをセラミックヒータ１３０内を基端側ＧＫに向けて伝わる入射角θｉとする。この入射角θｉの範囲は、スネルの法則により、水２１中を伝わる第１液中超音波（縦波）３５の音速と、セラミックヒータ１３０（絶縁基体１３１）中を伝わる縦波超音波３６及び横波超音波３７の音速から算出する。本実施形態では、入射角θｉの範囲は、１４度〜２１度である。
【００４５】
また、この欠陥検査工程Ｓ４では、移動装置１０の図示しない回転機構によりグロープラグ１００をその軸線ＡＸ周りに回動させて、ヒータ先端部１３０ｓの先端側面１３０ｓｍの全周にわたり第１液中超音波３５を入射させる。これにより、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋの全周にわたって、内在する欠陥を確実に検査できる。
【００４６】
次に、ステップＳ６の欠陥判定工程に進み、前述の受信プローブ３２（第１超音波探触子３０）で受信したエコーの波形に基づいて、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋにクラック等の欠陥が存在するか否かを判断する。ここで、ＮＯ（ヒータ基端部１３０ｋに欠陥が存在しない)と判断された場合には、ステップＳ７の第２排出工程に進み、この良品のグロープラグ１００を検査装置１から取り出して、良品用のボックスに排出する。一方、ＹＥＳ（ヒータ基端部１３０ｋに欠陥が存在する)と判断された場合には、ステップＳ８の第３排出工程に進み、この不良品のグロープラグ１００を検査装置１から取り出して、不良品用のボックスに排出する。かくして、検査工程Ｓ２０が終了する。
【００４７】
一方、前述の位置判定工程Ｓ３において、ＮＯ（ヒータ先端部１３０ｓが所定の位置に配置されてない)と判断された場合には、ステップＳ５の第１排出工程に進み、このグロープラグ１００を検査装置１から取り出して、再検査用のボックスに排出する。この再検査用のボックスに排出されたグロープラグ１００については、ステップＳ１に戻って配置工程からやり直す。なお、本実施形態では、他のグロープラグ１００の欠陥検査を終えた後に、再度、配置工程等を行う。
【００４８】
以上で説明したように、上述の検査方法によれば、位置検知工程Ｓ２を行うことで、ステップＳ３において、水２１中のヒータ先端部１３０ｓが所定の正しい位置に配置されているか否かを判断できる。そして、ヒータ先端部１３０ｓが所定の位置に配置されているグロープラグ１００については、欠陥検査工程Ｓ４においてセラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋに内在するクラック等の欠陥の有無を適切に検査できる。従って、欠陥検査で良品であると判断されたグロープラグ１００の中に、実際には欠陥が存在する不良品が混入することや、逆に、欠陥検査で不良品であると判断されたグロープラグ１００の中に、良品が混入することを抑制できる。
【００４９】
一方、ヒータ先端部１３０ｓが所定の位置に配置されておらず、位置ズレを生じているグロープラグ１００については、適切な処理を行うことができ、例えば、本実施形態では、欠陥検査工程Ｓ４を行わずに排出し、配置工程Ｓ１からやり直すことができる。
このように、配置工程Ｓ１及び欠陥検査工程Ｓ４に加え、位置検知工程Ｓ２を備えることで、所定の位置に正しく配置されたグロープラグ１００について、ヒータ基端部１３０ｋに内在するクラック等の欠陥の有無を適切に検査できる。
【００５０】
更に、本実施形態では、配置工程Ｓ１の後に、欠陥検査工程Ｓ４に先立って予め位置検知工程Ｓ２を行う。そして、位置判定工程Ｓ３において、ヒータ先端部１３０ｓが所定の位置に配置されていないと判断された場合には、欠陥検査工程Ｓ４を取り止め、第１排出工程Ｓ５において、そのグロープラグ１００を再検査用のボックスに排出する。これにより、欠陥検査工程Ｓ４を無駄に行わなくても済むので、効率良く検査を行うことができる。
特に、本実施形態では、位置検知工程Ｓ２において、ヒータ先端部１３０ｓに向けて発信する第２液中超音波４５を、第２液中超音波４５がグロープラグ１００及びセラミックヒータ１３０の軸線ＡＸ上を基端側ＧＫに進む形態となるように、ヒータ先端部１３０ｓよりも先端側ＧＳから発信する。これにより、ヒータ先端部１３０ｓの軸線方向ＨＪの位置を精度良く検知できる。
【００５１】
また、本実施形態では、欠陥検査工程Ｓ４において、縦波超音波３６はセラミックヒータ１３０内に伝わらず、その一方で横波超音波３７はセラミックヒータ１３０内に入射する。このため、縦波超音波３６に起因するエコーが無くなり、受信されるエコーは、横波超音波３７のみに起因するシンプルな波形となる。しかも、横波超音波３７は縦波超音波３６に比して、音速が約１／２であると同時に、波長も約１／２と短いため、より小さな欠陥まで検査することが可能となる。そして、入射した横波超音波３７は、セラミックヒータ１３０内を基端側ＧＫに向けて伝わる。このため、セラミックヒータ１３０のうち、主体金具１１０に包囲されたヒータ基端部１３０ｋにおける欠陥の有無や大きさなどを、より適切に検査できる。
【００５２】
また、本実施形態のグロープラグ１００の製造方法によれば、検査工程Ｓ２０において、前述したように、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋに内在するクラック等の欠陥の有無を超音波により適切に検査できる。従って、ヒータ基端部１３０ｋに欠陥の無い、信頼性の高いグロープラグ１００を製造できる。
【００５３】
（変形形態１）
次いで、変形形態１に係るグロープラグ１００の検査方法及びグロープラグ１００の製造方法について説明する（図７参照）。変形形態１では、図７に示すように、検査工程Ｓ２０のうち、先に欠陥検査工程Ｓ４を行った後に位置検知工程Ｓ２を行う点が、位置検知工程Ｓ２の後に欠陥検査工程Ｓ４を行う実施形態（図６参照）と異なる。即ち、変形形態１では、実施形態１と同様に配置工程Ｓ１を行った後、まず欠陥検査工程Ｓ４を行って、セラミックヒータ１３０のヒータ基端部１３０ｋに内在するクラック等の欠陥を検査する。その後、位置検知工程Ｓ２を行って、ヒータ先端部１３０ｓの軸線方向ＨＪの位置を検知する。欠陥検査工程Ｓ４及び位置検知工程Ｓ２自体は、それぞれ実施形態と同様である。
【００５４】
但し、実施形態では、配置工程Ｓ１の後、欠陥検査工程Ｓ４に先立って予め位置検知工程Ｓ２を行うことで、位置判定工程Ｓ３でヒータ先端部１３０ｓが所定の位置に配置されていないと判断された場合には、第１排出工程Ｓ５に進んで、そのグロープラグ１００を排出している。このため、実施形態において、欠陥検査工程Ｓ４で検査されるグロープラグ１００は、いずれも、ヒータ先端部１３０ｓが所定の位置に確実に配置されている。
【００５５】
これに対し、変形形態１では、図７に示すように、位置検知工程Ｓ２の前に欠陥検査工程Ｓ４を行っているので、欠陥検査工程Ｓ４で検査されたグロープラグ１００の中には、ヒータ先端部１３０ｓが所定の位置に配置されていないものも含まれ得る。しかし、このような位置ズレを生じたグロープラグ１００は、欠陥検査工程Ｓ４後の位置検知工程Ｓ２で位置ズレを生じていることが判るので、当該グロープラグ１００を位置ズレを生じたものとして排出できる。このように、変形形態１においても、配置工程Ｓ１及び欠陥検査工程Ｓ４に加え、位置検知工程Ｓ２を備えることで、所定の位置に正しく配置されたグロープラグ１００について、ヒータ基端部１３０ｋに内在するクラック等の欠陥の有無を適切に検査できる。
【００５６】
（変形形態２）
次いで、第２の変形形態について説明する（図８参照）。変形形態２では、図８に示すように、位置検知工程Ｓ２と欠陥検査工程Ｓ４を同時に行う点が、位置検知工程Ｓ２の後に、欠陥検査工程Ｓ４を行う実施形態（図６参照）と異なる。即ち、変形形態２では、実施形態１と同様に配置工程Ｓ１を行った後、位置検知工程Ｓ２及び欠陥検査工程Ｓ４を同時に行う。具体的には、第２液中超音波４５を発信して、ヒータ先端部１３０ｓの軸線方向ＨＪの位置を検知するのと同時に、第１液中超音波３５を発信して、ヒータ基端部１３０ｋに内在するクラック等の欠陥を検査する。このように位置検知工程Ｓ２及び欠陥検査工程Ｓ４を同時に行うことで、検査時間を短縮できる利点がある。また、変形形態２でも、位置ズレを生じたグロープラグ１００を、位置ズレを生じたものとして排出できる。このように、変形形態２においても、配置工程Ｓ１及び欠陥検査工程Ｓ４に加え、位置検知工程Ｓ２を備えることで、所定の位置に正しく配置されたグロープラグ１００について、ヒータ基端部１３０ｋに内在するクラック等の欠陥の有無を適切に検査できる。
【００５７】
なお、変形形態２では、位置検知工程Ｓ２及び欠陥検査工程Ｓ４を同時に行うために、第１液中超音波３５と第２液中超音波４５が重なり合う。このため、位置検知工程Ｓ２におけるヒータ先端部１３０ｓの位置検知、及び、欠陥検査工程Ｓ４におけるヒータ基端部１３０ｋの欠陥検査の精度がそれぞれ低下するおそれがある。そこで、第１液中超音波３５と第２液中超音波４５の周波数を互いに異なる周波数とするのが好ましい。このようにすることで、ヒータ先端部１３０ｓの位置検知、及び、ヒータ基端部１３０ｋの欠陥検査を、それぞれ精度良く行うことができる。
【００５８】
以上において、本発明を実施形態及び変形形態１，２に即して説明したが、本発明は上述の実施形態及び変形形態１，２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言うまでもない。
例えば、実施形態等では、セラミックヒータ構造体として、セラミックヒータ１３０を備えたグロープラグ１００を検査したが、これに代えて、センサ部を加熱するセラミックヒータを備えたガスセンサを検査してもよい。
【００５９】
また、実施形態等では、セラミックヒータ１３０のヒータ先端部１３０ｓを水２１中に没した状態としたが、水２１に代えて、油、有機溶剤、フロリナートなどのフッ素系溶液など、その他の液体を用いてもよい。
また、実施形態等では、発信プローブ３１を受信プローブ３２にも兼用する第１超音波探触子３０（兼用プローブ）を用いたが、発信プローブ３１と受信プローブ３２を別々に配置してもよい。また、実施形態等では、発信プローブ４１を受信プローブ４２にも兼用する第２超音波探触子４０（兼用プローブ）を用いたが、発信プローブ４１と受信プローブ４２を別々に配置してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１  検査装置
１０  移動装置
１１  チャック
２０  水槽
２１  水（液体）
３０  第１超音波探触子
３５  第１液中超音波
３６  縦波超音波
３７  横波超音波
４０  第２超音波探触子
４５  第２液中超音波
１００ グロープラグ（セラミックヒータ構造体）
１１０ 主体金具（ハウジング）
１３０ セラミックヒータ
１３０ｓ ヒータ先端部
１３０ｓｍ  先端側面
１３０ｓｍｋ  基端側先端側面
１３０ｓｓ  先端
１３０ｋ ヒータ基端部
１３１ 絶縁基体
１３２ 発熱抵抗体
１５０ 外筒（ハウジング）
ＡＸ  軸線
ＨＪ  軸線方向
ＧＳ  （軸線方向の）先端側
ＧＫ  （軸線方向の）基端側
θｉ  入射角
【要約】
【課題】セラミックヒータのヒータ基端部に内在するクラック等の欠陥を超音波により適切に検査し得る、セラミックヒータ構造体の検査方法等を提供すること。
【解決手段】セラミックヒータ構造体１００の検査方法は、セラミックヒータ構造体１００を、ヒータ先端部１３０ｓが液体２１中に没した状態に配置する配置工程Ｓ１と、配置工程Ｓ１の後、液体２１を通じて、ヒータ先端部１３０ｓに第１液中超音波３５を入射させて、欠陥を検査する欠陥検査工程Ｓ４と、配置工程Ｓ１の後で且つ欠陥検査工程Ｓ４の前、欠陥検査工程Ｓ４の後、または、欠陥検査工程Ｓ４と同時に、ヒータ先端部１３０ｓに向けて第２液中超音波４５を発信し、ヒータ先端部１３０ｓの軸線方向ＨＪの位置を検知する位置検知工程Ｓ２とを備える。
【選択図】図３【図１】
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【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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