JPH044717B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH044717B2 JPH044717B2 JP1994783A JP1994783A JPH044717B2 JP H044717 B2 JPH044717 B2 JP H044717B2 JP 1994783 A JP1994783 A JP 1994783A JP 1994783 A JP1994783 A JP 1994783A JP H044717 B2 JPH044717 B2 JP H044717B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating element
- temperature
- shaped
- heater
- shaped portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
Description
本発明は、例えばデイーゼルエンジンの予熱プ
ラグなどに用いて好都合なセラミツクヒータに関
する。 従来公知のこの種のヒータとして特開昭54−
84144号公報に示されているごとく、試験管形状
のセラミツク発熱体を用いたものがある。 かかる従来のものは発熱体の内側面の熱を有効
に利用できないという問題がある。 そこで、本発明者らはセラミツク発熱体を断面
Ｕ字形状にし、そのＵ字部のスリツト内側を開放
することにより、その内側の熱をも有効に利用す
るようにしたセラミツクヒータを既に出願してい
る。 しかしながら、Ｕ字形状の発熱体であるため、
該発熱体のスリツト内側面のＵ字部長さは必然的
に外側面のＵ字長さに比べて短かくなりパス抵抗
が小さくなる。従つて、電力が上記内側面のＵ字
部に集中し、上記外側面のＵ字部との間に大きな
温度差を生じることになる。この結果、上記外側
面の表面温度を所定温度に高めるには、上記内側
面側の温度を上昇させる必要があるが、必要以上
の電力を要するという不具合が生じる。 本発明は上述の点に鑑み、Ｕ字形状の発熱体の
内、外側面の温度差を微小に抑えるようにしたセ
ラミツクヒータを提供しようとするものである。 本発明によれば、かかる目的は、発熱体の内側
面のＵ字部長さをｘ、外側面のＵ字部長さをｙと
したとき、ｘ，ｙを0.73≦ｘ／ｙ≦1.0の範囲に
設定することにより、達成される。 以下、本発明を具体的実施例により、詳細に説
明する。まず、セラミツクヒータの全体構造を述
べると、第１図および第２図ａ，ｂにおいて、１
は発熱体素子、２は電気絶縁体、３はＵ字形状の
発熱体である。電気絶縁体２は例えばAl2O370モ
ル％とSi3N430％との混合組成で構成されてい
る。発熱体３は例えばMoSi270モル％とSi3N430
モル％との混合組成で構成されている。 電気絶縁体２と発熱体３とは一体に接合してあ
るが、その接合部位は発熱体３のＵ字部の２つの
端部ならびにＵ字部内側面である。 ４は例えばMo，Ｗなどの耐熱金属で構成した
薄板状の２つのリードであり、このリード４は電
気絶縁体２の内側に埋設され、かつ発熱体３の２
つの端部の内部に接続されている。 ５は耐熱金属で構成したスリーブであり、この
スリーブ５は前記素子１の電気絶縁体２の外周に
メタライズ層（図示されない）を介してろう付接
合してある。６は耐熱金属より成る取付ハウジン
グであり、スリーブ５とはろう付接合してある。 上記リード４の一方はスリーブ５を介してハウ
ジング６に接続され、リード４の他方は金属ホー
ルデイングピン７、金属キヤツプ８を介して中心
電極９に接続されている。なお、１０は電気絶縁
ブツシユ、１１は取付ナツトを示す。 上記における発熱体素子１は次のようにして製
造される。即ち、第３図のごとく、上記絶縁体の
生シート２′と発熱体の生シート３′とを複数枚用
意し、各シートを積層配置するとともにリード４
をシート間に挿入する。その後、図中矢印のごと
く低温でホツトプレスをし、各シートを接着す
る。接着後に高温高圧下で焼成して緻密な焼成体
とする。 上記構成になるセラミツクヒータの作動を説明
すると、中心電極９を電源、例えば車載バツテリ
ーの正極に接続し、ハウジング６をバツテリーの
負極に接続すると、電流が流れ発熱体３がジユー
ル熱により発熱する。これにより、図示しないイ
ンジエクターより噴射された燃料は着火すること
になる。 次に、本発明の具体的実験結果について説明す
る。まず、前述の発熱体素子の各寸法を第４図の
ごとくａ〜ｆに設定し、かつ第２図ａにおける発
熱体の内側面のＵ字部長さをｘに、外側面のＵ字
部長さをｙに設定したとき、第５図のイ部を1000
℃に保つた場合にロ部の温度がどれほどになるか
を調査した。 この実験結果を表１に示す。なお、各実験No.に
おいては抵抗値はいずれも0.13Ω、印加電圧は
9.3Vであり、かつ上記イ部、ロ部の温度測定方
法は市販のサーモスポツトセンサーを用いた。機
器内から投射される光束（１mmφ）のスポツト
を、上記イ部、ロ部のそれぞれの中心部分に設定
して、電圧を印加し発熱体が赤熱してサーモスポ
ツトセンサーによる温度指示が安定するまで放置
し、安定後１分間の測温の平均値を各部分の温度
として表１に示した。 表１において、No.２は発熱体が標準のＵ字形状
を有しているものであり、他のNo.３〜No.20は発
ラグなどに用いて好都合なセラミツクヒータに関
する。 従来公知のこの種のヒータとして特開昭54−
84144号公報に示されているごとく、試験管形状
のセラミツク発熱体を用いたものがある。 かかる従来のものは発熱体の内側面の熱を有効
に利用できないという問題がある。 そこで、本発明者らはセラミツク発熱体を断面
Ｕ字形状にし、そのＵ字部のスリツト内側を開放
することにより、その内側の熱をも有効に利用す
るようにしたセラミツクヒータを既に出願してい
る。 しかしながら、Ｕ字形状の発熱体であるため、
該発熱体のスリツト内側面のＵ字部長さは必然的
に外側面のＵ字長さに比べて短かくなりパス抵抗
が小さくなる。従つて、電力が上記内側面のＵ字
部に集中し、上記外側面のＵ字部との間に大きな
温度差を生じることになる。この結果、上記外側
面の表面温度を所定温度に高めるには、上記内側
面側の温度を上昇させる必要があるが、必要以上
の電力を要するという不具合が生じる。 本発明は上述の点に鑑み、Ｕ字形状の発熱体の
内、外側面の温度差を微小に抑えるようにしたセ
ラミツクヒータを提供しようとするものである。 本発明によれば、かかる目的は、発熱体の内側
面のＵ字部長さをｘ、外側面のＵ字部長さをｙと
したとき、ｘ，ｙを0.73≦ｘ／ｙ≦1.0の範囲に
設定することにより、達成される。 以下、本発明を具体的実施例により、詳細に説
明する。まず、セラミツクヒータの全体構造を述
べると、第１図および第２図ａ，ｂにおいて、１
は発熱体素子、２は電気絶縁体、３はＵ字形状の
発熱体である。電気絶縁体２は例えばAl2O370モ
ル％とSi3N430％との混合組成で構成されてい
る。発熱体３は例えばMoSi270モル％とSi3N430
モル％との混合組成で構成されている。 電気絶縁体２と発熱体３とは一体に接合してあ
るが、その接合部位は発熱体３のＵ字部の２つの
端部ならびにＵ字部内側面である。 ４は例えばMo，Ｗなどの耐熱金属で構成した
薄板状の２つのリードであり、このリード４は電
気絶縁体２の内側に埋設され、かつ発熱体３の２
つの端部の内部に接続されている。 ５は耐熱金属で構成したスリーブであり、この
スリーブ５は前記素子１の電気絶縁体２の外周に
メタライズ層（図示されない）を介してろう付接
合してある。６は耐熱金属より成る取付ハウジン
グであり、スリーブ５とはろう付接合してある。 上記リード４の一方はスリーブ５を介してハウ
ジング６に接続され、リード４の他方は金属ホー
ルデイングピン７、金属キヤツプ８を介して中心
電極９に接続されている。なお、１０は電気絶縁
ブツシユ、１１は取付ナツトを示す。 上記における発熱体素子１は次のようにして製
造される。即ち、第３図のごとく、上記絶縁体の
生シート２′と発熱体の生シート３′とを複数枚用
意し、各シートを積層配置するとともにリード４
をシート間に挿入する。その後、図中矢印のごと
く低温でホツトプレスをし、各シートを接着す
る。接着後に高温高圧下で焼成して緻密な焼成体
とする。 上記構成になるセラミツクヒータの作動を説明
すると、中心電極９を電源、例えば車載バツテリ
ーの正極に接続し、ハウジング６をバツテリーの
負極に接続すると、電流が流れ発熱体３がジユー
ル熱により発熱する。これにより、図示しないイ
ンジエクターより噴射された燃料は着火すること
になる。 次に、本発明の具体的実験結果について説明す
る。まず、前述の発熱体素子の各寸法を第４図の
ごとくａ〜ｆに設定し、かつ第２図ａにおける発
熱体の内側面のＵ字部長さをｘに、外側面のＵ字
部長さをｙに設定したとき、第５図のイ部を1000
℃に保つた場合にロ部の温度がどれほどになるか
を調査した。 この実験結果を表１に示す。なお、各実験No.に
おいては抵抗値はいずれも0.13Ω、印加電圧は
9.3Vであり、かつ上記イ部、ロ部の温度測定方
法は市販のサーモスポツトセンサーを用いた。機
器内から投射される光束（１mmφ）のスポツト
を、上記イ部、ロ部のそれぞれの中心部分に設定
して、電圧を印加し発熱体が赤熱してサーモスポ
ツトセンサーによる温度指示が安定するまで放置
し、安定後１分間の測温の平均値を各部分の温度
として表１に示した。 表１において、No.２は発熱体が標準のＵ字形状
を有しているものであり、他のNo.３〜No.20は発
【表】
【表】
熱体の形状が第２図ａのごとく内側面がくさび状
となつている。この表１から理解されるごとく、
前記ｘ／ｙの値が0.73以上の場合は発熱体のイ
部、ロ部（第５図参照）の温度差は非常に小さ
い。なお、ｘ／ｙの値は1.0でもよいが、1.0を超
えると、即ちｘのパスを多数の凹凸を含む構成に
することを意味するがこの場合電流は最短経路に
従つて流れることから効果は1.0の場合に一致す
るが製造困難である。 上記表１において、No.２の構造のヒータ（素子
の抵抗；0.13Ω）とNo.３の構造のヒータ（素子の
抵抗；0.13Ω）とを選び、このNo.２，No.３のヒー
タに同一の電圧（9.3V）を印加し、発熱体温度
と通電時間との関係を見た。この結果を第７図に
示す。なお、発熱体温度の測定方法は、表１のイ
部、ロ部の温度測定方法と同じである。第７図か
らわかるようにNo.３のヒータではイ部とロ部との
温度差がNo.２のヒータに比べて非常に小さくなつ
ている。また、第７図から理解されるごとく、No.
３のヒータは速熱性も改善されている。 このように、本発明では、前記発熱体における
ｘ，ｙを0.73≦ｘ／ｙ≦1.0の範囲に設定するこ
とにより、発熱体の内側面、外側面の温度差を極
めて小さくし、ほぼ均等な温度とすることがで
き、かつ速熱性も改善できる。 次に、発熱体を構成するセラミツク材料につい
て説明をする。かかるセラミツク材料としては、
この発熱体をデイーゼルエンジン用に用いる場合
には抵抗温度係数が高いことが必要である。この
要求を満足するにはMoSi2が最適であるが、高温
強度、耐熱衝撃性にやや難点がある。かかる点を
解消するにはSi3N4を添加すればよいことがわか
つた。本発明者の実験によれば、MoSi2は30〜90
モル％、Si3N4は70〜10モル％が望ましい。Si3Ｎ
セラミツクヒータが70モル％を上回ると、比抵抗
が大きくなり、一方10モル％を下回るとSi3N4の
添加効果がなくなる。 このMoSi2とSi3N4との混合比率による諸特性
の実験データを示すと、次のようである。 耐酸化テスト：1000℃×15hr、空気中 高強強度：試料40×３×４mm、 荷重速度0.5mm／min 1300℃、空気中の３点曲げ試験で、試
料が破壊もしくは大幅に変形した際の
荷重を示す。 熱膨張係数：室温〜800℃の平均熱膨張係数
となつている。この表１から理解されるごとく、
前記ｘ／ｙの値が0.73以上の場合は発熱体のイ
部、ロ部（第５図参照）の温度差は非常に小さ
い。なお、ｘ／ｙの値は1.0でもよいが、1.0を超
えると、即ちｘのパスを多数の凹凸を含む構成に
することを意味するがこの場合電流は最短経路に
従つて流れることから効果は1.0の場合に一致す
るが製造困難である。 上記表１において、No.２の構造のヒータ（素子
の抵抗；0.13Ω）とNo.３の構造のヒータ（素子の
抵抗；0.13Ω）とを選び、このNo.２，No.３のヒー
タに同一の電圧（9.3V）を印加し、発熱体温度
と通電時間との関係を見た。この結果を第７図に
示す。なお、発熱体温度の測定方法は、表１のイ
部、ロ部の温度測定方法と同じである。第７図か
らわかるようにNo.３のヒータではイ部とロ部との
温度差がNo.２のヒータに比べて非常に小さくなつ
ている。また、第７図から理解されるごとく、No.
３のヒータは速熱性も改善されている。 このように、本発明では、前記発熱体における
ｘ，ｙを0.73≦ｘ／ｙ≦1.0の範囲に設定するこ
とにより、発熱体の内側面、外側面の温度差を極
めて小さくし、ほぼ均等な温度とすることがで
き、かつ速熱性も改善できる。 次に、発熱体を構成するセラミツク材料につい
て説明をする。かかるセラミツク材料としては、
この発熱体をデイーゼルエンジン用に用いる場合
には抵抗温度係数が高いことが必要である。この
要求を満足するにはMoSi2が最適であるが、高温
強度、耐熱衝撃性にやや難点がある。かかる点を
解消するにはSi3N4を添加すればよいことがわか
つた。本発明者の実験によれば、MoSi2は30〜90
モル％、Si3N4は70〜10モル％が望ましい。Si3Ｎ
セラミツクヒータが70モル％を上回ると、比抵抗
が大きくなり、一方10モル％を下回るとSi3N4の
添加効果がなくなる。 このMoSi2とSi3N4との混合比率による諸特性
の実験データを示すと、次のようである。 耐酸化テスト：1000℃×15hr、空気中 高強強度：試料40×３×４mm、 荷重速度0.5mm／min 1300℃、空気中の３点曲げ試験で、試
料が破壊もしくは大幅に変形した際の
荷重を示す。 熱膨張係数：室温〜800℃の平均熱膨張係数
【表】
【表】
本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく、以下のごとく種々の変形が可能である。 (1) 発熱体としては、第６図のごとく、Ｕ字状部
の底部に凹部Ｇを設け、かつ外周のコーナ部分
Ａを削除した形状にしてもよい。この形状によ
つて、発熱体の内、外側面の温度差を一層低減
できる。 (2) 発熱体の材料としては、MoSi2−Si3N4に限
定されず、SiC，TiCなど通電により発熱する
セラミツク材料であればよい。発熱体における
前記ｘ，ｙの値による温度差は材料ではなく、
Ｕ字形状に起因するものであり、従つて特定の
セラミツク材料に限定する必要はない。 (3) Ｕ字形状の発熱体のＵ字部内側面（スリツト
内側）には電気絶縁体が位置しているが、この
内側面を開放するようにしても勿論よい。 (4) リードは薄板でなくて線状でもよい。 (5) 本発明はデイーゼルエンジンの予熱プラグの
他に、暖房機の燃料着火用ヒータなど、種々の
用途に適用できる。
なく、以下のごとく種々の変形が可能である。 (1) 発熱体としては、第６図のごとく、Ｕ字状部
の底部に凹部Ｇを設け、かつ外周のコーナ部分
Ａを削除した形状にしてもよい。この形状によ
つて、発熱体の内、外側面の温度差を一層低減
できる。 (2) 発熱体の材料としては、MoSi2−Si3N4に限
定されず、SiC，TiCなど通電により発熱する
セラミツク材料であればよい。発熱体における
前記ｘ，ｙの値による温度差は材料ではなく、
Ｕ字形状に起因するものであり、従つて特定の
セラミツク材料に限定する必要はない。 (3) Ｕ字形状の発熱体のＵ字部内側面（スリツト
内側）には電気絶縁体が位置しているが、この
内側面を開放するようにしても勿論よい。 (4) リードは薄板でなくて線状でもよい。 (5) 本発明はデイーゼルエンジンの予熱プラグの
他に、暖房機の燃料着火用ヒータなど、種々の
用途に適用できる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図は第１図の発熱体素子を示すもので、第２図ａ
は正面図、第２図ｂは側面図、第３図は第２図の
素子の製作説明に供する斜視図、第４図および第
５図は本発明における実験例の説明に供する発熱
体素子部を示す正面図、第６図は本発明の他の実
施例を示す正面図、第７図は本発明の説明に供す
る特性図である。 ２……電気絶縁体、３……発熱体。
図は第１図の発熱体素子を示すもので、第２図ａ
は正面図、第２図ｂは側面図、第３図は第２図の
素子の製作説明に供する斜視図、第４図および第
５図は本発明における実験例の説明に供する発熱
体素子部を示す正面図、第６図は本発明の他の実
施例を示す正面図、第７図は本発明の説明に供す
る特性図である。 ２……電気絶縁体、３……発熱体。
Claims (1)
- １ 通電により発熱するセラミツク材料より成る
断面Ｕ字形状の発熱体を有したセラミツクヒータ
であつて、該Ｕ字形状の発熱体の内側面のＵ字部
長さをｘとし、その外側面のＵ字部長さをｙとし
たとき、ｘ，ｙを0.73≦ｘ／ｙ≦1.0の範囲に設
定したことを特徴とするセラミツクヒータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1994783A JPS59146184A (ja) | 1983-02-08 | 1983-02-08 | セラミツクヒ−タ |
| US06/554,107 US4499366A (en) | 1982-11-25 | 1983-11-21 | Ceramic heater device |
| DE19833342753 DE3342753A1 (de) | 1982-11-25 | 1983-11-25 | Keramische heizvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1994783A JPS59146184A (ja) | 1983-02-08 | 1983-02-08 | セラミツクヒ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59146184A JPS59146184A (ja) | 1984-08-21 |
| JPH044717B2 true JPH044717B2 (ja) | 1992-01-29 |
Family
ID=12013393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1994783A Granted JPS59146184A (ja) | 1982-11-25 | 1983-02-08 | セラミツクヒ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59146184A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6028194A (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-13 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | セラミックヒータの製造方法 |
| JP2845256B2 (ja) * | 1993-03-18 | 1999-01-13 | 株式会社デンソー | セラミックヒータ |
-
1983
- 1983-02-08 JP JP1994783A patent/JPS59146184A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59146184A (ja) | 1984-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5892201A (en) | Method of heating a stovetop range using a ceramic igniter | |
| US4639712A (en) | Sheathed heater | |
| US4633064A (en) | Sintered ceramic electric heater with improved thermal shock resistance | |
| JPS6161013B2 (ja) | ||
| US5105065A (en) | Electrically heated branding device | |
| JPH044717B2 (ja) | ||
| JP2537271B2 (ja) | セラミツク発熱体 | |
| JP3078418B2 (ja) | セラミック発熱体 | |
| JPH0210557B2 (ja) | ||
| JP3020013B2 (ja) | 酸素センサ用セラミックヒータ | |
| JP2998999B2 (ja) | セラミックヒータ | |
| JP5944815B2 (ja) | ヒータおよびこれを備えたグロープラグ | |
| JPS6351356B2 (ja) | ||
| JPH0128467B2 (ja) | ||
| JP6336849B2 (ja) | ヒータおよびこれを備えた点火装置 | |
| JPH0133734B2 (ja) | ||
| JP2720033B2 (ja) | 自己制御型セラミックグロープラグ | |
| JPH031014A (ja) | 自己制御型セラミックグロープラグ | |
| JP3075660B2 (ja) | セラミックスヒータ及びその製造方法 | |
| JPS6350606Y2 (ja) | ||
| JPH097739A (ja) | セラミックヒータ | |
| JPS59143292A (ja) | セラミツクヒ−タ | |
| JPH0424307Y2 (ja) | ||
| JPH029269Y2 (ja) | ||
| JPH0152877B2 (ja) |