JPS6264087A - セラミックヒータの通電制御方法 - Google Patents

セラミックヒータの通電制御方法

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JPS6264087A
JPS6264087A JP20399985A JP20399985A JPS6264087A JP S6264087 A JPS6264087 A JP S6264087A JP 20399985 A JP20399985 A JP 20399985A JP 20399985 A JP20399985 A JP 20399985A JP S6264087 A JPS6264087 A JP S6264087A
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大野 三千雄
中西 徳好
宮坂 通彦
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は例えばディーゼルエンジンの始動着火装置とし
て使用されるセラミックグロープラグ等におけるセラミ
ックヒータの通電制御装置に関するものである。
(従来技術) 従来、例えばディーゼルエンジンのセラミックグロープ
ラグは第8図に示す如く始動開始後約3秒で900℃程
度に急速昇温させるため、通電初期は大電圧(VI)を
印加し、グロープラグの焼結体にクラックを発生させな
い程度の温度であり且つ着火可能な温度、約1050℃
に到達した時に小電圧v2を印加しするように制御して
安定な温度を維持することが採用され、これが1サイク
ルとしてエンジン始動時に行われるようにしたものがあ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、この1サイクル中において、或いは長期
繰り返し使用における多数のサイクル中においてグロー
プラグに印加される電源は一般にはバッテリーからの直
流電圧を制御するのみであり一定の極性しか印加されて
いなかった。そのため、このような通電制御方式を採用
するものにあっては電圧を繰り返し印加することにより
特に高温(1150℃以上)においてセラミック焼結体
にクラックが発生し易い傾向があり、より高温での使用
が困難であった。
〔問題を解決するための手段〕
本出願人は上記点に鑑み鋭意研究の結果、上記の通電制
御過程の1サイクル又は長期に亘る多すビクル中におい
てもしくは連続通電途中において印加電流の極性を変換
させることにより比較的高温に至ってもまた長期のサイ
クルや長時間通電においても焼結体中にクラックが発生
し難いことを知見した。
従って、本発明においてはセラミックヒータに使用する
焼結体中にクランクが発生し難く、高温繰り返し使用や
高温での長時間連続通電に対して耐久性に優れたセラミ
ックヒータの通電制御装置を提供することを目的とする
。
本発明によれば、セラミック焼結体内に発熱抵抗線を埋
設してなるセラミックヒータにおいて昇温−降温繰り返
し過程中もしくは連続通電中に印加電流の極性を変換さ
せることを特徴とするセラミックヒータの通電制御装置
が提供される。
本発明におけるセラミック焼結体には窒化けい素(Sk
Ja)を代表とする非酸化物系セラミックス、或いはア
ルミナ(A A 203)を代表とする酸化物系セラミ
ックスがあり、本発明の通電制御装置の原理はこれら広
くのセラミック焼結体に応用できる。
本発明における通電制御装置において電流極性を交番さ
せるには次の2つの方式が考えられる。
■常時直流を印加し通電制御過程において(+)(−)
の極性を変換して印加する。
■直流から交流に変換して印加する。
■の場合、例えばグロープラグにおいてはバッテリーか
らの直流電圧の極性を(+)から(−)へ、また(−)
から(+)へ変換すべく制御回路を構成すればよい。■
の場合、例えばグロープラグにおいては初期電圧印加時
にはバッテリーからの直流電圧を、温度飽和時にはオル
タネータからの交流電圧を印加するように通電制御回路
を構成される。
以下に本発明の実施例に基づき詳細に説明する。
(実施例1) 第1図は直流電圧印加型2線式グロープラグ(埋設され
ている発熱線は1本であり2個の端子を有するもの)に
本発明を応用した実施例である。
直流電源であるバッテリ1のく+)側は一方がリレー2
を介してグロープラグG、 G2G3・・・の陽極側に
接続され、他方が2接点リレー3の常開接点3aおよび
ドロッピングレジスタ4を介してグロープラグG+ G
z G2・・・の陽極側に接続されている。バッテリ1
の(−)側は2接点リレー5の常閉接点5bを介してグ
ロープラグG、 G、 G3・・・の陰極側に接続され
ている。また、バッテリ1の(+)側は2接点リレー5
の常開接点5aに、(−)側は2接点リレー3の常閉接
点3bに接続されている。 この通電制御回路の作用を
説明すると、リレー2をオンにして始動すると、グロー
プラグGIGz G、・・・が急速に昇温しで発熱する
。次に一定時間(例えば3秒)後タイマー(図示せず)
によりリレー2がオフとなり2接点リレー3が常開接点
3a側に切換わると、バッテリ1の(+)電流はドロッ
ピングレジスタ4を介するのでグロープラグG+ Gz
 Gs・・・は一定温度(例えば1150℃)を維持し
て発熱する。その後一定時間経過後2接点リレー3が常
閉接点3b側に、2接点リレー5が常開接点5a側に切
換わることにより、グロープラグGIh G3・・・に
バッテリ1からの直流型圧の極性(+)  (−)が変
換されて印加される。
(実施例2) 第2図は直流電圧印加型3線式グロープラグ(埋設され
ている発熱線は2本であり3個の端子を有するもの)に
本発明を応用した実施例である。
直流電源であるバッテリー11の(+)(l!!は一方
のリレー12を介してグロープラグGll Gl□G+
3・・・の中心電極側に接続され、他方が2接点リレー
13の常開接点13aを介してグロープラグG11G、
□GI3  ・・・の陽極側に接続されている。バッテ
リlの(−)側は2接点リレー14の常閉接点14bを
介してグロープラグG++ G+□Gljl  ・・・
の陰極側に接続されている。また、バッテリーlの(+
)側は2接点リレー14の常開接点14aに、(−)側
は2接点リレー13の常閉接点13bに接続されている
。
この通電制御回路の作用を説明するとリレー12をオン
にして始動すると、グロープラグGll crzG+3
  ・・・が急速に昇温しで発熱する。次に一定時間(
例えば3秒)後タイマー(図示せず)によリリレー12
がオフとなり、2接点リレー13が常開接点13a側に
切換わると、バッテリー1の(+)電流はグロープラグ
G++ G+□GI3  ・・・の陽極側から直列に発
熱抵抗線に流れ一定温度(例えば1150℃)を維持し
て発熱する。その後一定時間が経過後2接点リレー13
が常閉接点13b側に、2接点リレー14が常開接点1
4a側に切換わることにより、グロープラグC++ G
ll 6+3  ・・・にバッテリー1からの直流電圧
の極性(+)  (−)が変換されて印加される。
(実施例3) 第3図は直流−交流電圧印加型2線式グロープラグ(埋
設されている発熱線が2本であり2個の端子を有するも
の)である。直流電源であるバッチ’J−21の(+)
側は2接点リレー22aの常閉接点22a及びリレー2
3を介してグロープラグG21G2゜G23・・・の陽
極側に接続され、バッテリー21の(−)側は2接点リ
レー24の常閉接点24aを介してグロープラグGel
 G2□G23  ・・・の陰極側に接続されている。
一方、交流電源であるオルタネータ25は(−)側がド
ロッピングレジスタ26及び前記2接点リレー22の常
開接点22b及びリレー23を介してグロープラグG2
1 G2□G23・・・の陽極側に接続され、他側が前
記2接点リレー24の常開接点24bを介してグロープ
ラグGZI62□G23  ・・・の陰極側に接続され
ている。
この通電制御回路の作用を説明すると、リレー23をオ
ンにして始動すると、グロープラグGZIG22 G2
3  ・・・が急速に昇温して発熱する。次に一定時間
(例えば3秒)後タイマー(図示せず)によりリレー2
3がオンのまま2接点リレー22及び24が夫々常開接
点22b及び24b側へ切換わり、ドロッピングレジス
タ26を介してグロープラグG21 G2□GZZ  
・・・へ交流電源が接続され、一定温度(例えば110
0℃)を維持して発熱する。交流電圧は常時(+)  
(−)の極性が変換されるのでグロープラグcz+ G
2□G21  ・・・には常時極性が変換された電圧が
印加される。
(実施例4) 第4図には直流−交流電圧印加型3線式グロープラグ(
埋設されている発熱線が2本であり3個の端子を有する
もの)である。直流電源であるバッテリー31の(+)
側はリレー33を介してグロープラグG31 c3z 
G33  ・・・の中心電極に接続され、(=)側はア
ースされている。一方、交流電源であるオルタネータ3
5は(−)側が2接点リレー32の常開接点32bを介
してグロープラグG31 G3□G33  ・・・の一
方の端子に、他側が2接点リレー34の常開接点34b
を介してグロープラグG31 G3□cis  ・・・
の他方の端子に接続されている。 前記2接点リレー3
2及び34の常閉接点32a及び34aは夫々アースさ
れている。この通電制御回路の作用を説明すると、リレ
ー33をオンにして始動すると、グロープラグG31 
cz□G33・・・は2接点リレー32及び34の常閉
接点32a及び34aがアースされているので通電し、
急速に昇温しで発熱する。次に一定時間(例えば3秒)
後タイマー(図示せず)によりリレー33がオフとなる
と共に2接点リレー32及び34が夫々常開接点32b
及び34b側へ切換わると、グローブラ=8− グG31 G+□G33  ・・・へ交流電源が接続さ
れこの陽極側から2本の直列な発熱線を介して交流が流
れ、一定温度(例えば1150℃)を維持して発熱する
交流電圧は常時(+)  (−)の極性が変換されるの
でグロープラグG3103□G’J3  ・・・には常
時極性が変換された電圧が印加される。
(実施例5) 前記実施例1及び2の回路構成においてこれらの通電制
御パターンを変更してみた。即ちリレー2又は12をオ
ンにして始動し、グロープラグG。
G2G3・・・又はGll GB G+:+  ・・・
を急速に昇温させて発熱する。次に一定時間(例えば3
秒)後タイマー(図示せず)によりリレー2及び12を
オフとして、2接点リレー3又は13を常開接点3a又
は13a側に切換えてグロープラグG、 G。
G3・・・又はGll Gl□G+3  ・・・に通電
して温度飽和状態を得てこのままでの操作を1サイクル
として使用する。次に2接点リレー3又は13を常閉接
点3b、又は13bに戻しておき、再度リレー2または
12をオンにして始動し、グロープラグG+ G2 G
:I・・・又はG++ G+□GI3  ・・・を急速
昇温させて発熱する。そして一定時間(例えば3秒)後
タイマー(図示せず)によりリレー2又は12をオフに
した後、次に2接点リレー5又は14をこの常開接点5
a又は14a側に切換え、グロープラグG+ G2 G
3・・・又はG++ GI2 G+3  ・・・に通電
して温度飽和状態を得る。そしてこれを次のサイクルと
する。即ち実施例1及び2ではlサイクル中に2つの極
性を切換えたが、本実施例では、最初の1サイクルで一
方の極性を次のサイクルで他方の極性を切換えるように
通電制御した。
(実施例6) 第5図は前記した2線式グロープラグG、 G2 G3
及びG21 G2゜G23であり、セラミック焼結体4
1内に発熱抵抗線42を埋設して陰極端子43及び陽極
端子44を設けている。第6図は前記した3線式グロー
プラグGz G+□GI3及びG31 G3□G33で
あり、セラミック焼結体51内に発熱抵抗線52.53
を埋設して、陰極端子54、陽極端子55及び中心電極
端子56を設けている。これらのグロープラグG、・・
・+ GI+  ・・・、G2.・・・。
G31  ・・・、ば窒化けい素(Si3N、)にIl
a族元素や■a族元素の酸化物等の焼結助剤を添加した
混合粉体をホットプレスモールド中に充填し、その上に
前記発熱抵抗線(モリブデン又はタングステン等の高融
点金属線)42又は52.53を設定し、さらにその上
に上記混合粉体を充填してから高温高圧下で焼成される
。このようにして得られた焼結体は表面が研摩され電極
用の端子43,44.54,55.56が露出される。
実際には第5図及び第6図の露出された端子43,44
.54.55.56表面上にメタライズ、メッキ、ロウ
付等の手段を介して電極が引出される。
この実施例においては上記の窒化けい素質焼結体に上記
の発熱抵抗線を埋設したセラミックグロープラグに上記
実施例1〜5の通電制御方式を採用して、第7図に示す
昇降温パターンを1000゜2000.3000及び5
000ザイクルで電圧を印加して焼結体のクラック発生
状況を観察した。
これらの結果を第1表に示す。
但し、サンプル数は夫々20個、急速昇温特約3秒で9
00℃まで立上げ、約1150℃で飽和させた。印加電
圧については第2表に示す。
第2表 (実施例7) さらに、前記実施例3及び4のものと、極性を変換せず
直流電圧のみを印加した第5図及び第6図のものとを、
夫々1250℃で300時間、連続通電テストを行った
。これらの結果を第3表に示す。
第3表 (比較例) 第5図及び第6図と同様のグロープラグについて直流に
おける極性の変換および直流への変換を一切行わず、単
に直流のみを印加し、1ooo。
2000.3000及び5000サイクル繰り返し昇温
テストを行い、この場合のクランク発生状況を観察した
。これらの結果を第4表に示す。
但しサンプル数は夫々20個、印加電圧は直流で第5図
のものが5.4■、第6図のものが14Vであり、急速
昇温特約3秒で900℃、最高飽和温度は約1150℃
である。
16一 上記実施例及び比較例から理解されるように、実施例1
〜5及び7の通電制御方式を採用したもの、すなわち昇
温−降温繰り返し過程中に印加電流の極性を変換させた
ものは高温(1150℃)程度までの昇温を繰り返して
も焼結体にクランクが発生しなかったのに対し、極性を
変換せず直流をそのまま印加した比較例のものは500
0サイクルにおいてかなりのサンプルにクランクが発生
していた。また連続通電テストにおいても本発明のもの
は1250℃と高温においてクランクが発生しないのに
対し、従来の制御方式のものではクラックの発生が免れ
ない。尚、上記実施例において発熱抵抗線としてモリブ
デン又はタングステンを示したが、その他これらの高融
点金属をペースト状としたものを焼結体に塗布、焼付け
しそれを積層するタイプのヒータにも使用できる。
(発明の効果) 上記の如く本発明によれば、セラミック焼結体に発熱抵
抗線を埋設してなるセラミックヒータに対し、昇温−降
温繰り返し過程中、もしくは連続通電中に交番電流を通
電されるようにしたので、昇温−降温繰り返し過程中、
もしくは連続通電中、特に高温においてセラミック焼結
体に発生するクラックを低減し、セラミックヒータの信
頼性及び耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は直流電圧印加型の2線式グロープラグに本発明
を適用した通電制御回路、第2図は直流電圧印加型3線
式グロープラグに本発明を適用した通電制御回路、第3
図は直流−交流電圧印加型2線式グロープラグの通電制
御回路、第4図は直流−交流電圧印加型3線式グロープ
ラグの通電制御回路、第5図は2線式グロープラグの焼
結体断面図、第6図は3線式グロープラグの焼結体断面
図、第7図は昇降温パターンとリレーの切換制御パター
ンとを対比して示す説明図、第8図は一般のグロープラ
グの急速昇温・温度飽和特性図である。 出願人       京セラ株式会社 3 sec 手続主甫正書印発) 昭和60年11月29日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. セラミック焼結体内に発熱抵抗線を埋設してなるセラミ
    ックヒータに対し、昇温−降温繰り返し過程中にもしく
    は連続通電中に交番する電流を通電するようにしたこと
    を特徴とするセラミックヒータの通電制御装置。
JP20399985A 1985-09-14 1985-09-14 セラミックヒータの通電制御方法 Expired - Lifetime JPH0736356B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20399985A JPH0736356B2 (ja) 1985-09-14 1985-09-14 セラミックヒータの通電制御方法
US06/907,074 US4762982A (en) 1985-09-14 1986-09-12 Method and device for supplying electric current to ceramic heaters
GB8622181A GB2181485B (en) 1985-09-14 1986-09-15 Method and device for supplying electric current to ceramic heaters
DE19863631379 DE3631379A1 (de) 1985-09-14 1986-09-15 Verfahren und einrichtung zum zufuehren von elektrischem strom zu einem keramikheizer

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JPH0736356B2 JPH0736356B2 (ja) 1995-04-19

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0338557U (ja) * 1989-08-15 1991-04-15

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JPH0338557U (ja) * 1989-08-15 1991-04-15

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