(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基体セラミック及び該基体セラミックの内部に設けられたセラミック発熱体を有するセラミックヒータを備えるグロープラグにおいて、上記セラミック発熱体の一端又は両端が上記基体セラミックの表面に露出し、且つ、この露出部分を含む上記基体セラミック表面に設けられることによって上記セラミック発熱体と電気接続された導電層を備え、該導電層は活性を持つ元素を含有する活性ロウ材を焼き付けることにより設けられたことを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
上記活性を持つ元素は、Ｔｉ、Ｖ、Ｈｆ又はＺｒである請求項１記載のグロープラグ。
【請求項３】
上記導電層は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ又はＣｕに、上記活性を持つ元素を添加してなる請求項２記載のグロープラグ。
【請求項４】
上記セラミックヒータは先端部を突出するようにその回りを取り囲む金属外筒によって保持層を介して保持され、且つ、上記セラミック発熱体の少なくとも一端が該金属外筒内で上記基体セラミックの表面に露出する請求項１乃至３のいずれかに記載のグロープラグ。
【請求項５】
上記導電層の厚みが１〜３００μｍである請求項１乃至４のいずれかに記載のグロープラグ。
【請求項６】
上記基体セラミックの上記導電層を配設する部分は、平面に形成されている請求項１乃至５のいずれかに記載のグロープラグ。
【請求項７】
上記基体セラミックの上記導電層を配設する部分の少なくとも一部を覆うように絶縁層が設けられている請求項１乃至６のいずれかに記載のグロープラグ。
【請求項８】
上記絶縁層を構成する材料がガラスである請求項７記載のグロープラグ
【請求項９】
上記セラミックヒータ中にイオン検出電極を備えた請求項１乃至８のいずれかに記載のグロープラグ
【請求項１０】
セラミック発熱体の一端又は両端を基体セラミックの表面に露出させ、その後、この露出部分を含む上記基体セラミック表面に活性を持つ元素を含有する活性ロウ材を焼き付けることにより導電層を設けることを特徴とするグロープラグの製造方法。
【請求項１１】
上記活性を持つ元素は、Ｔｉ、Ｖ、Ｈｆ又はＺｒである請求項１０記載のグロープラグの製造方法。
【請求項１２】
上記導電層は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ又はＣｕに、上記活性を持つ元素を添加してなる請求項１１記載のグロープラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グロープラグ及びその製造方法に関し、更に詳しくは、セラミックヒータの強度を向上させると共に、セラミック発熱体の長さを短くして、過剰な電力消費を抑えることができるグロープラグ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジン等の始動促進に使用されるグロープラグとしては、図１０に示すように、筒状主体金具２の先端にセラミックヒータ４の先端部を突出するように配設された金属外筒１を保持させたグロープラグＰ２が広く使用されている。グロープラグＰ２のセラミックヒータ４は、絶縁性の基体セラミック４１と、当該基体セラミック４１の内部に設けられたセラミック発熱体４２及びリード線４３とを備え、しかも、上記基体セラミック４１、セラミック発熱体４２及びリード線４３はいずれも異種材料で構成されているのが通常である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このうち、基体セラミック４１とセラミック発熱体４２は共にセラミックであることから、材質的には類似し、膨張係数が近似しているが、リード線４３は一般に金属材料を使用しているのでセラミックとの間に膨張係数の差がある。そして、１４００℃前後の高温で使用されるグロープラグにおいて、材料間の膨張係数の差が大きいと、この膨張差が起因となってセラミックヒータにクラックが生じる場合がある。また、燃焼室内では、エンジン燃焼に伴い大きな燃焼圧がセラミックヒータに付加される場合もあるので、セラミックヒータを構成するセラミック焼結体は特に強度的に優れていることを要するが、セラミック焼結体中に金属等の異種材料を埋設すると、焼結体の強度が低下する場合がある。かかるクラックを防止するため、膨張係数ができる限りセラミックに近いタングステン（Ｗ）等の金属材料をリード線に使用していたが、依然として十分とはいえない。
【０００４】
一方、上記膨張係数の差に起因するクラックを防止するため、セラミック発熱体４２を延長してセラミック発熱体４２とリード線４３の接続部分を、先端部よりも温度の低いシリンダヘッドとの接触部であるテーパー部２’よりも上方側にもっていく手段も講じられている。しかし、この場合はセラミック発熱体４２が必然的に長くなる結果、ヒータ表面温度を確保するために過剰な電力を消費することになるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、セラミックヒータの強度を向上させると共に、セラミック発熱体の長さを短くして、過剰な電力消費を抑えることができるグロープラグ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記実情に鑑みてグロープラグ及びその製造方法について検討した結果、上記セラミック発熱体の一端又は両端を上記基体セラミックの表面に露出させ、この露出部分を含む上記基体セラミックの表面に活性を持つ元素を含有する活性ロウ材を焼き付けることにより導電層を設けることによって、上記セラミック発熱体と電気接続させることにより、上記目的を達成できることを見出して本発明を完成するに至った。
【０００７】
本第１発明のグロープラグは、絶縁性の基体セラミック及び該基体セラミックの内部に設けられたセラミック発熱体を有するセラミックヒータを備えるグロープラグにおいて、上記セラミック発熱体の一端又は両端が上記基体セラミックの表面に露出し、且つ、この露出部分を含む上記基体セラミック表面に設けられることによって上記セラミック発熱体と電気接続された導電層を備え、該導電層は活性を持つ元素を含有する活性ロウ材を焼き付けることにより設けられたことを特徴とする。
【０００８】
本第１発明のグロープラグについて、図１及び図２に基づいて説明する。
図２に示すように、セラミックヒータ４は、基体セラミック４１と、該基体セラミック内に埋設されている略Ｕ字状のセラミック発熱体４２と、その端部４２Ｂに接続されているリード線４３と、を備えている。そして、セラミック発熱体４２のうち、リード線４３と接続していない端部４２Ａは、セラミックヒータ４の側部表面に露出しており、導電層５及び金属外筒１を介して筒状主体金具２と電気接続されている。尚、リード線４３の端部４３Ｂは図２に示すように、セラミックヒータ４の後部で表面に露出し、バネ状の外部接続線７を介して端子電極３に電気接続されている。
【０００９】
本第１発明における上記「セラミック発熱体」４２の大きさ、形状については限定はなく、必要に応じて種々の大きさ、形状とすることができる。例えば、セラミック発熱体４２の縦半断面における幅は、通常０．５〜３ｍｍ、好ましくは１〜２．５ｍｍ、更に好ましくは１．５〜２ｍｍである。この幅が０．５ｍｍ未満では製造時の強度上の問題があり、断線の原因となるため好ましくない。一方、セラミックヒータ４の外径寸法は限られているため、セラミック発熱体４２の縦断面幅が３ｍｍを超えると略Ｕ字状に形成されたセラミック発熱体４２の間に挟まれた基体セラミック４１の幅を狭くせざるを得ない。このため、耐電圧が低下し、ショート若しくはマイグレーションを生じる可能性があるので好ましくない。また、この縦半断面における幅は図２に示すように、通常、セラミック発熱体４２全体で同じであるが、図７に示すように、セラミック発熱体４２のうちの一部が広くなっていてもよい。更に、上記「セラミック発熱体」４２の材質については、導電性のセラミック材料である限り、その種類には特に限定はなく、例えば、Ｓｉ3Ｎ4とＷＣ又はＭｏＳｉ2との混合焼結体やＳｉＣ等を用いることができる。
【００１０】
図１に示すグロープラグでは、上記「セラミック発熱体」４２の端部４２Ａが上記基体セラミック４１の表面に露出し、セラミック発熱体露出部分を形成している。これにより、基体セラミック４１中に埋設されるリード線を１本だけにすることができ、その結果、異種材料であるリード線を埋設することによるセラミックヒータの強度低下を防止することができる。本第１発明のグロープラグにおいて、基体セラミック４１の表面に露出させるのは、図２に示すように一方の端部４２Ａのみでもいいが、図８に示すように、端部４２Ａ、４２Ｂの両方を露出させると、異種材料であるリード線を埋設しない分、焼結体の強度がさらに向上し、端部４２Ａ、４２Ｂとリード線４３との接続部分の断線がないのでより好ましい。また、上記セラミック発熱体露出部分を設ける箇所については限定はなく、図７の端部４２Ｂに示すように、基体セラミックの上部表面にまでセラミック発熱体４２を延長して設けることもできるが、図２に示すように基体セラミックの側部表面に設けると、セラミック発熱体の長さを短くでき、過剰な電力消費を抑えることができるので好ましい。
【００１１】
本第１発明のグロープラグにおける上記「導電層」５は、上記セラミック発熱体が露出している部分を覆うように上記基体セラミック表面に設けられている。そして、従来のリード線による接続に変わり、この導電層５により、上記セラミック発熱体４２は電気的に筒状主体金具２と接続されている。かかる構造を有することにより、セラミックと膨張係数の差がある異種材料で構成されるリード線を基体セラミック中に埋設することをせずにすむので、膨張係数の差に起因するクラックを防止することができる。
【００１２】
上記「導電層」５は、セラミック発熱体４２の端部４２Ａ及び／又は４２Ｂと直接接合できる材質であり、例えば、活性を持つ元素であるＴｉ、Ｖ、Ｈｆ、Ｚｒを含有し、若しくはＡｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕに活性を持つ元素であるＴｉ、Ｖ、Ｈｆ、Ｚｒを添加してなる。また、これらのうちの２種以上を複合させて用いることもできる。また、上記「導電層」５の厚みについては特に限定はないが、本第５発明に示すように、通常は１〜３００μｍ、好ましくは５０〜２００μｍ、更に好ましくは１００〜１５０μｍである。この導電層の厚みが１μｍ未満では導電層５の材質によっては抵抗値が増大することがあるので好ましくなく、一方、３００μｍを超えると導電層５の剥離が生じるおそれがあるので好ましくない。
【００１３】
本第１発明の上記「基体セラミック」４１の材質についても、絶縁性であれば特に限定はなく、Ａｌ２Ｏ３等を用いてもよいが、Ｓｉ３Ｎ４等を主成分としたセラミック粉末焼結体が耐熱衝撃性、強度、靭性等のバランスの点から好ましい。また、上記「基体セラミック」４１の形状は、通常、図１に示すように先端が丸面の円柱形状であるが、特に限定はなく、製造するグロープラグに応じて種々の形状とすることができる。また、本第６発明に示すように、上記露出部分が基体セラミック４１の側面にある場合、上記「基体セラミック」４１の上記導電層５を配設する部分は、平面となるよう面取りをすることができる（図７（ｂ）参照）。このような構成を有することにより、導電層５の形成手法の選択幅が広がるので好ましい。
【００１４】
また、セラミックヒータ４は、第４発明に示すように、保持層１０を介して金属外筒１に固定されている構成とすることができる。この保持層１０としては、ガラス等の絶縁材料を用いても良いが、セラミック発熱体４２の少なくとも一方が金属外筒１内で基体セラミック４１の表面に露出している場合には、導電層５と金属外筒１との電気接続手段を別途設ける必要がある。例えば、図８に示すように導電層５を筒状主体金具２の内部方向である金属外筒１の上部にまで延設し、延設された上部のみ導電層５を厚くして、導電層５と金属外筒１とを直接電気接続する方法が考えられる。その他、図９に示すように導電層５を更に上部にまで延設してセラミック発熱体４２を主体金具２から絶縁状態にして、外部の端子と接続する方法もある。導電層５と金属外筒１との電気接続を兼ねるためには、電気伝導性を持つロウ材を用いることが望ましい。この場合、ロウ材の材質としてＴｉ、Ｖ、Ｈｆ、Ｚｒ等の活性を持つ元素を含まないロウ材を使用することが望ましい。活性を持つ元素を含むと、セラミックヒータ４と金属外筒１とが直接接合されることになるが、セラミックヒータ４と金属外筒１との熱膨張係数の差が大きいため、エンジンの運転中に受ける冷熱の繰り返しにより保持層１０やセラミックヒータ４にクラックが生じる可能性がある。
【００１５】
本第７発明に示すように、上記基体セラミックの上記導電層５を配設する部分を覆うように、上記セラミックヒータ４と金属外筒１との間隙に絶縁層６を設けることができる。これにより、図８及び図９に示すようにセラミック発熱体の端部４２Ａ、４２Ｂの両方を金属外筒１内で基体セラミック４１の表面に露出させている場合、両端子が金属外筒１を通じて短絡することを防止することができるので好ましい。
【００１６】
上記「絶縁層」６を構成する材料についても、絶縁性である限り特に限定はなく、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２等のセラミック材料やガラス等を用いることができる。この中で、本第８発明に示すようにガラスを用いると、金属外筒１等に直接接合できることから生産性の面において好ましく、特にＳｉＯ２純度が９０％以上の高融点ガラスを用いると、後の金属外筒１とセラミックヒータ４をロウ材によって接合する場合においてロウ付けする温度で溶出しないことから好ましい。この場合、上記導電層５は、絶縁層６の形成条件において、軟化溶融しない材質を用いることが望ましい。また、ロウ材によって金属外筒１とセラミックヒータ４とを接合する場合には、ロウ付けを行う条件において導電層５及び絶縁層６が軟化溶融しない材質を用いることが望ましい。尚、上記「絶縁層」６の厚みについては特に限定はないが、通常は１０〜２００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍ、更に好ましくは３０〜６０μｍである。この絶縁層の厚みが１０μｍ未満では絶縁破壊を生じるおそれがあるので好ましくなく、一方、２００μｍを超えると構造体としての強度が低下するおそれがあるので好ましくない。
【００１７】
エンジンの燃焼状態を検出するため、本第９発明に示すように、イオン電流を検出するためのイオン検出電極９を上記セラミックヒータ４内に設けることができる。このイオン検出電極９の大きさ、形状、設ける箇所については特に限定はなく、セラミック発熱体４２とは別に設けることもできるが、できる限りセラミックヒータ４内へ異物を埋設することを避けるために、図９に示すように、セラミック発熱体４２の一部を基体セラミック４１の側部表面に露出させるように設けることもできる。
【００１８】
本第１０発明のグロープラグの製造方法は、セラミック発熱体の一端又は両端を基体セラミックの表面に露出させ、その後、この露出部分を含む上記基体セラミック表面に活性を持つ元素を含有する活性ロウ材を焼き付けることにより導電層を設けることを特徴とする。上記「導電層」は、例えば、材料をバット印刷、スクリーン印刷により焼付けを行うことにより設けることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、実験例及び比較例を挙げて具体的に説明する。
（１）実験例のグロープラグの構成
以下の試験に用いる実験例のグロープラグの構成を、以下の図１、図７、図８及び図９に示す。図１に示すように、実験例のグロープラグＰ１は、金属外筒１と、該金属外筒１を保持する筒状主体金具２と、該筒状主体金具２に絶縁して挿着される端子電極３と、上記金属外筒１内に嵌挿され、内部にＵ字状のセラミック発熱体４２が配設されたセラミックヒータ４と、該セラミックヒータ４と上記金属外筒１との間に設けられる保持層１０となるロウ材と、を備える。また、金属外筒１内において、基体セラミック４１の側部表面に露出された上記セラミック発熱体４２の一端４２Ａの表面を覆うように、φ３ｍｍ、厚み１０μｍのＡｕ−Ｎｉ−Ｔｉ系ロウ材によって導電層５が形成されている。更に、図７（ａ）のグロープラグのａ−ａ’断面図である図７（ｂ）に示すように、実験例のグロープラグＰ１において、上記基体セラミック４１の上記導電層５を配設する部分は、平面となるように長さ１．５ｍｍ、最大深さ約０．２ｍｍの面取りがされている。
【００２０】
図７（ａ）のグロープラグは、Ｕ字状のセラミック発熱体４２の一端４２Ａを基体セラミック４１の側部表面に露出させて導電層５及び保持層１０となるロウ材を介して金属外筒１に電気接続されている。また、他端４２Ｂを基体セラミック４１の上部表面に露出させて導電層５を介して外部接続線７と電気接続されている。そして、セラミック発熱体４２の４２Ａ側での幅は１ｍｍであり、４２Ｂ側での幅は２ｍｍである。導電層５は、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系の活性ロウ材であり、厚みは５０μｍに形成されている。
【００２１】
図８のグロープラグは、Ｕ字状のセラミック発熱体４２の両端を基体セラミック４１の側面に露出させている。また、導電層５はＴｉ、Ｍｏ、Ｃｕの三層で構成され、厚みは１０μｍ、幅１ｍｍで軸に平行に配設されている。セラミック発熱体４２の端部４２Ａに接続するように設けられた導電層５は、主体金具２の内部方向に金属外筒１の上部にまで延設されており、この導電層５の上から金属外筒１の上部近辺まで絶縁層６を配設して被覆する。また、金属外筒１の上部で導電層５の厚みを増大させてあり、金属外筒１と直接接合させることによって電気的に接続する構造としている。また、セラミック発熱体４２の端部４２Ｂに接続するように設けられた導電層５は、セラミックヒータ４の上部まで延設されている。尚、上記絶縁層６は、金属外筒１とセラミックヒータ４とを直接保持する保持層１０となっており、ガラス製で、厚さは２０μｍである。
【００２２】
図９のグロープラグは、Ｕ字状のセラミック発熱体４２の途中にイオン電流検出電極９を設け、金属外筒１よりも先端側の基体セラミック４１の側面に露出させている。また、導電層５はＮｉ−Ｔｉ−Ｐｄ系の活性ロウ材であり、厚みは８０μｍに形成されている。イオン電流検出を行うため、セラミック発熱体４２は主体金具２から絶縁されている。このため、セラミック発熱体４２の端部４２Ａに接続するように設けられた導電層５は、主体金具２の内部にまで延設されている。この導電層５はコイル状の外部接続線７及びリード線８を介して図示しない端子に接続されている。また、セラミック発熱体４の端部４２Ｂに接続するように設けられた導電層５は、セラミックヒータ４の上端部にまで延設されている。一方、絶縁層６が基体セラミック４１の表面に形成された導電層５を覆うように形成され、更に、金属外筒１との間に保持層１０となるロウ材が充填されている。尚、端部４２Ｂに接続するように設けられた導電層５と端部４２Ａに接続するように設けられた導電層５との導通を取っているコイル状の外部接続線７とが絶縁されるように絶縁層６が金属外筒１より上面の方まで設けられている。更に、基体セラミック４１の表面に露出しているイオン電流検出電極９を覆うように上記絶縁層６が設けられている。尚、上記絶縁層６はガラス製で、厚さは３０μｍである。
【００２３】
尚、図８及び図９のグロープラグは、基体セラミック４１の表面をセラミック発熱体４２の端部４２Ａ及び４２Ｂが露出している部分から上面の方まで２面巾が３ｍｍとなるように面取りされている。
【００２４】
（２）実験例のグロープラグの調製
セラミック発熱体の原料として、ＷＣ６０質量％と、絶縁性セラミック（Ｓｉ３Ｎ４：８５質量部、希土類酸化物：１０質量部、ＳｉＯ２：５質量部）４０質量％を用いる。これに分散剤と溶剤を添加して、粉砕・乾燥した後、有機バインダーを加えて造粒物を製造する。そして、図３に示すように、Ｗ線を所定長に切断して所定形状に成形し、銀を３μｍの厚さに電気メッキして被覆したリード線４３の一端と連結するように上記造粒物を射出成型し、図４に示す略Ｕ字形状の未焼結セラミック発熱体４２’とリード線４３との一体物を成形する。
【００２５】
次に、基体セラミック４１を構成するセラミック粉末を調整する。当該セラミック粉末の原料は、Ｓｉ3Ｎ4８５質量％と、希土類酸化物１０質量％と、ＳｉＯ2５質量％とからなる。これら原料に有機バインダーを加えて造粒物を製造する。当該造粒物を用いて、図５（ａ）に示すように１対の半割プレス体４１Ａ、４１Ｂを作り、そして、図５（ｂ）に示すように、この半割プレス体４１Ａに、図４に示す上記一体物を載置し、その上に半割プレス体４１Ｂをさらに載置してプレスすることによりプレス成形体を成形する。そして、このプレス成形体を窒素ガス雰囲気中、１７５０℃で、圧力２０ＭＰａを加えながらホットプレスし、半球先端部を有する略丸棒状のセラミック焼結体を成形する。次いで、このセラミック焼結体の外表面を研摩して円柱状の所定寸法に仕上げると共に、リード線の端部４３Ｂとセラミック発熱体の端部４２Ａを基体セラミック４１の表面に露出させることによりセラミックヒータ４が完成する。
【００２６】
そして、このセラミックヒータ４のセラミック発熱体露出部分に導電層を設ける。図１、図７及び図９に示すグロープラグでは、上記各材質で構成されるペーストを真空中で１０５０℃で焼き付けることにより、導電層を設けている。また、図８のグロープラグでは、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｕをそれぞれ順に２μｍ、３μｍ、５μｍスパッタリングすることにより設けられている。更に、この後、ガラス製の絶縁層をセラミックヒータの外周を被覆するように設けている。なお、図８に示すグロープラグでは、絶縁層６をパターン化して端部４２Ｂ側の導電層５を覆うように絶縁層６が金属外筒１より上面の方まで設けられる。
【００２７】
絶縁層６を配設した後、図１，図７及び図９のグロープラグでは、セラミックヒータ４と金属外筒１との間に形成された間隙にロウ材を流し込むことによって、セラミックヒータ４が金属外筒１に保持される。そして、セラミックヒータ４と外部接続線７とがロウ付けにより電気的に接続される。図８のグロープラグでは基体セラミック４１の表面に設けられた絶縁層６となるガラスによって直接金属外筒１に接合される。そして、このセラミックヒータ４を筒状主体金具２内に挿入し、金属外筒１の後部が筒状主体金具２の保持部の内壁にロウ付けされ、更に、端子電極３が筒状主体金具２に固定されることにより、グロープラグが完成する。
【００２８】
上述した導電層５の材質、絶縁層６の材質及び保持層１０となるロウ材以外に、適用可能な材質及び形成条件の例を下記の表１に示す。この表１に示す実験例はいずれも図１のグロープラグに適用したものである。これらの実験例のいずれにおいても、導電層５は、絶縁層６の形成条件において、軟化溶融しない材質を用いてある。また、金属外筒１にセラミックヒータ４を保持させるロウ付けを行う条件において導電層５が軟化溶融しない材質を用いている。尚、絶縁層６も、ロウ付けを行う条件において軟化溶融しない材質であることが望ましい。しかし、絶縁層６の材質としてガラスを使用する場合には、軟化したとしても粘度が高いために、短時間であれば特に問題となることはない。また、これらの実験例では、上述のように窒化珪素を主体とする材質により基体セラミック４１が形成されている。この基体セラミック４１の耐熱性を考慮して、導電層５を形成する条件は、１３００℃以下としている。また、エンジンに装着された際に燃焼室内に突出される金属外筒１は、燃焼火炎にさらされることになるため、金属外筒１にセラミックヒータ４を保持させる保持層１０となるロウ材の材質は融点（液相点）の高いものであることが望ましい。この様な条件を考慮すると、例えば、導電層５の融点（液相点）は９００℃〜１３００℃であることが望ましく、絶縁層６の融点（軟化点）は７００℃〜１２００℃であることが望ましく、保持層１０となるロウ材の融点（液相点）は７５０℃〜１１００℃であることが望ましい。また、これらの実験例は、いずれも後述する通電耐久試験を３００００回行っても異常が生じていないことが確認されている。
【００２９】
【表１】
0003886699.tif 000002
【００３０】
（２）グロープラグの性能評価
▲１▼通電耐久試験
上記方法により製造され、図１、図７及び図８に示す構成であるグロープラグと、比較例として図１０に示す従来型のグロープラグを用いて通電耐久性を評価した。この試験方法は、セラミックヒータの先端部温度が１４５０℃となるように電圧をかけて、通電１分−通電停止１分（常温まで冷却）の通電耐久試験を３００００回行った。その結果を以下の表２に示す。尚、表２の「発熱体長さ」の項で「ａ／ｂｍｍ」と記載されているのは、セラミックヒータの先端部から端部４２Ａまでの距離がａｍｍであり、セラミックヒータの先端部から端部４２Ｂまでの距離がｂｍｍであるという意味である。また、表２の消費電力は、セラミックヒータの先端部温度が１４５０℃での消費電力である。
【００３１】
【表２】
0003886699.tif 000003
【００３２】
▲２▼セラミックヒータの抗折強度
全長４０ｍｍ、直径３．５ｍｍの外形寸法を持つ、図１、図７及び図８に示す構造を有する各セラミックヒータと、図１０に示すセラミックヒータを各１０本づつ用意した。そして、図６に示すように、ＪＩＳ３点曲げ強度試験を行うことにより、セラミックヒータの抗折強度を測定した。この結果を以下の表３に示す。尚、図６において、セラミックヒータの下の支点間の距離（Ｌ）は３０ｍｍであり、各セラミックヒータの最も強度の弱い位置及び方向で測定した。例えば、図１に示すセラミックヒータの場合には、リード線とセラミック発熱体との接続部分に該当する位置から外力（Ｆ）を加えている。
【００３３】
【表３】
0003886699.tif 000004
【００３４】
（３）実施例の効果
表２より、図１０に示す従来型のグロープラグを用いた比較例１〜５の各グロープラグでは、セラミック発熱体の長さが長いことから、１４５０℃における消費電力が８０Ｗと、高い消費電力であることを示している。また、最も破損し易いリード線とセラミック発熱体との接続部が２ヵ所あることから、通電耐久試験の結果も、４２００〜６０００回で、上記接続部において断線を引き起こしている。
【００３５】
これに対し、図１に示すグロープラグを用いた実験例７及び８では、最も破損し易い発熱体接続部が比較例より１ヵ所少ないことから、通電耐久性試験では６０００〜６５００回で断線と、若干比較例より耐久性が向上しており、また、発熱体長さを比較例より短くすることができるため、消費電力は６０Ｗと、比較例よりも更に低くすることができる。また、実験例９及び１０では、発熱体長さが実験例１及び２より長いので、消費電力は８０Ｗと、比較例１〜５と同程度であるが、通電耐久性試験では３００００回行って異常なしであり、高耐久性を示していることが分かる。
【００３６】
また、図７に示すグロープラグを用いた実験例１１〜１３では、発熱体長さは長いため、消費電力は８０Ｗと比較例１〜５と同程度であるが、最も破損し易い発熱体接続部がないことから、通電耐久試験において３００００回行っても異常が認められず、高耐久性であることが分かる。更に、図８に示すグロープラグを用いた実験例１４〜１６では、発熱体長さを短くすることができるので、消費電力も４０Ｗと低い値とすることができ、しかも、最も破損し易い発熱体接続部がないことから、通電耐久試験を３００００回行っても異常が認められず、高耐久性であることが分かる。
【００３７】
表３より、実験例１７〜１９の各セラミックヒータと比較例６のセラミックヒータについて、セラミックヒータの抗折強度を測定した結果、比較例６のセラミックヒータは、セラミック基体と材質が異なるリード線がセラミック基体に２本埋設されていることから、抗折強度が７２０ＭＰａと低い値を示している。これに対し、リード線がセラミック基体に１本埋設されている実験例１７のセラミックヒータ（図１）では、異物であるリード線が１本少ないので、抗折強度が８８０ＭＰａと改善されていることが分かる。また、異物であるリード線を有しない実験例１８（図７）及び１９（図８）の各セラミックヒータでは、抗折強度がそれぞれ１１６０ＭＰａ、１３６０ＭＰａと、かなり高い値を示していることから、強度的に優れたセラミックヒータであることが分かる。
【００３８】
尚、本発明においては、前記具体的実施例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。
【００３９】
【発明の効果】
本第１発明〜第９発明のグロープラグによれば、セラミック発熱体の一端又は両端を上記基体セラミックの表面に露出させ、この露出部分を覆うように上記基体セラミック表面に導電層を設け、上記セラミック発熱体と電気接続させている。これにより、セラミックヒータ中に金属製のリード線のような異種材料を埋設する必要がないので、異種材料を埋設することによるセラミックヒータの強度低下を防止すると共に、セラミック発熱体の長さを短くして、過剰な電力消費を抑えることができる。また、本第１０〜第１２発明のグロープラグの製造方法によれば、上記利点を有するグロープラグを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実験例のグロープラグの縦断面図である。
【図２】  図１に示すグロープラグの要部拡大縦断面図である。
【図３】  セラミック発熱体とリード線の一体物を射出成形により製造するところを示す説明図である。
【図４】  セラミック発熱体とリード線の一体物の説明図である。
【図５】  プレス成形体を成形するところを示す説明図である。
【図６】  ヒータ抗折強度試験の説明図である。
【図７】  実験例の他のグロープラグの要部拡大縦断面図（ａ）と、ａ−ａ’間の横断面図（ｂ）である。
【図８】  実験例の他のグロープラグの要部拡大縦断面図である。
【図９】  実験例の他のグロープラグの要部拡大縦断面図である。
【図１０】  従来のグロープラグの要部拡大縦断面図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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