WO2017199711A1 - ヒータおよびこれを備えたグロープラグ - Google Patents

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    • H05B2203/027—Heaters specially adapted for glow plug igniters

Definitions

  • the present disclosure is, for example, a heater for ignition or flame detection in a combustion-type in-vehicle heating device, a heater for ignition of various combustion devices such as a petroleum fan heater, a heater for a glow plug of a diesel engine, and various sensors such as an oxygen sensor.
  • the present invention relates to a heater used for a heater or a heater for heating a measuring instrument, and a glow plug including the heater.
  • Patent Document 1 a ceramic heater described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-240080 (hereinafter referred to as Patent Document 1) is known.
  • the ceramic heater described in Patent Document 1 includes a rod-shaped ceramic base and a heating element embedded in the base.
  • the heating element has a pair of rod-like conductive portions extending in the axial direction, and the shape of the conductive portion when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction is circular.
  • a heater according to an embodiment of the present disclosure includes a rod-shaped ceramic body and a heating resistor provided inside the ceramic body.
  • the heating resistor includes a folded portion and an outer periphery of the folded portion. It has a linear protrusion extending over the entire direction of folding.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the heater shown in FIG. 1 as seen in a cross section cut along the line AA ′. It is a cross-sectional view which shows the heater of another example. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the heater of another example. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the heater of another example. It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of embodiment of a glow plug. It is a cross-sectional view which shows the heater of another example. It is a schematic diagram which shows the surface of a heating resistor among the heaters of another example.
  • the heater 1 includes a ceramic body 2, a heating resistor 3 embedded in the ceramic body 2, and leads 4 connected to the heating resistor 3 and drawn to the surface of the ceramic body 2. I have.
  • the ceramic body 2 in the heater 1 is formed in a rod shape having a longitudinal direction, for example.
  • a heating resistor 3 and leads 4 are embedded in the ceramic body 2.
  • the ceramic body 2 has ceramics. Thereby, it becomes possible to provide the heater 1 with high reliability at the time of rapid temperature rise.
  • the ceramic include electrically insulating ceramics such as oxide ceramics, nitride ceramics, and carbide ceramics.
  • the ceramic body 2 may include silicon nitride ceramics. This is because silicon nitride ceramics is superior in terms of strength, toughness, insulating properties, and heat resistance.
  • the ceramic body 2 having a silicon nitride ceramic is, for example, 3 to 12% by mass of a rare earth such as Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 or Er 2 O 3 as a sintering aid with respect to silicon nitride as a main component.
  • the length of the ceramic body 2 is set to 20 to 50 mm, for example, and the diameter of the ceramic body 2 is set to 3 to 5 mm, for example.
  • the ceramic body 2 can be prepared by mixing the MoSiO 2 or WSi 2, etc., may be dispersed.
  • the thermal expansion coefficient of the silicon nitride ceramic that is the base material can be brought close to the thermal expansion coefficient of the heating resistor 3, and the durability of the heater 1 can be improved.
  • the heating resistor 3 is provided inside the ceramic body 2.
  • the heating resistor 3 is provided on the tip side (one end side) of the ceramic body 2.
  • the heating resistor 3 is a member that generates heat when an electric current flows.
  • the heating resistor 3 includes a straight portion 32 extending along the longitudinal direction of the ceramic body 2 and a folded portion 30 that connects them.
  • a material for forming the heating resistor 3 a material mainly composed of carbide, nitride, silicide or the like such as W, Mo or Ti can be used.
  • tungsten carbide (WC) is the heating resistor 3 among the above materials in that the difference in coefficient of thermal expansion from the ceramic body 2 is small and the heat resistance is high. It is excellent as a material.
  • the heating resistor 3 is mainly composed of WC of an inorganic conductor, and the content of silicon nitride added thereto is 20% by mass or more. Good.
  • the conductor component that becomes the heating resistor 3 has a larger coefficient of thermal expansion than that of silicon nitride, and therefore is usually in a state where tensile stress is applied.
  • the thermal expansion coefficient of the heating resistor 3 can be brought close to the thermal expansion coefficient of the ceramic body 2, so that the heater 1 is heated and cooled. The stress due to the difference in thermal expansion coefficient at the time can be relaxed.
  • the content of silicon nitride contained in the heating resistor 3 when the content of silicon nitride contained in the heating resistor 3 is 40% by mass or less, the variation in the resistance value of the heating resistor 3 can be reduced. Therefore, the content of silicon nitride contained in the heating resistor 3 may be 20 to 40% by mass.
  • the content of silicon nitride is preferably 25 to 35% by mass.
  • 4 to 12% by mass of boron nitride can be added instead of silicon nitride.
  • the heating resistor 3 can have a total length of 3 to 15 mm and a cross-sectional area of 0.15 to 0.8 mm 2 .
  • the lead 4 is a member for electrically connecting the heating resistor 3 and an external power source.
  • the lead 4 is connected to the heating resistor 3 and pulled out to the surface of the ceramic body 2.
  • leads 4 are joined to both ends of the heating resistor 3.
  • One lead 4 has one end connected to one end of the heating resistor 3 and the other end closer to the rear end of the ceramic body 2.
  • the other lead 4 has one end connected to the other end of the heating resistor 3 and the other end led from the rear end of the ceramic body 2.
  • the lead 4 is formed using the same material as the heating resistor 3, for example.
  • the lead 4 has, for example, a WC.
  • the lead 4 has a lower resistance per unit length by making the cross-sectional area larger than that of the heating resistor 3 or by making the content of the forming material of the ceramic body 2 smaller than that of the heating resistor 3. ing.
  • the lead 4 may be mainly composed of WC, which is an inorganic conductor, and silicon nitride may be added thereto so that the content is 15 mass% or more. As the content of silicon nitride increases, the thermal expansion coefficient of the lead 4 can be made closer to the thermal expansion coefficient of silicon nitride constituting the ceramic body 2.
  • the silicon nitride content may be 15 to 40% by mass.
  • the silicon nitride content may be 20 to 35% by mass.
  • a rod-shaped ceramic body 2 and a heating resistor 3 provided inside the ceramic body 2 are provided.
  • the folded-back portion 30 has a linear protrusion 31 extending over the entire direction in which the folded-back portion 30 is folded back.
  • the protrusion 31 protrudes outward and extends along the entire folded portion 30 along the folded portion 30.
  • the amount of heat instantaneously trapped in the heating resistor 3 can be reduced, so that the thermal stress between the heating resistor 3 and the ceramic body 2 can be reduced. Therefore, the possibility that cracks may occur in the heating resistor 3 can be reduced. As a result, the long-term reliability of the heater 1 can be improved.
  • the protrusion 31 may be located on the outermost periphery of the folded portion 30.
  • the cross-sectional shape of the folded portion 30 is an elliptical shape.
  • the folding unit 30 is folded on a virtual plane.
  • the cross-sectional shape of the folded portion 30 has a long axis in a direction perpendicular to a virtual plane where the folded portion 30 is folded.
  • the protrusion 31 is located on the extension line of the short axis in the elliptical shape.
  • the shape of the protrusion 31 is a triangle, but is not limited thereto.
  • the shape of the protrusion 31 may be, for example, a semicircular shape or a semi-elliptical shape, and various shapes can be used.
  • the length (height) of the protrusion 31 in the protruding direction can be set to 5 to 30 ⁇ m.
  • the shape of the tip of the protrusion 31 may be a smooth curved shape. Thereby, the possibility that a crack starting from the contact portion with the protrusion 31 is generated in the ceramic body 2 is reduced.
  • the heating resistor 3 may have a folded portion 30 and a straight portion 32 continuous with the folded portion 30, and the protrusion 31 may extend to the straight portion 32. Thereby, heat can be more easily transmitted from the heating resistor 3 to the ceramic body 2. Thereby, it can further reduce that heat is trapped in the heating resistor 3.
  • the end portion of the projection 31 is positioned not on the folded portion 30 but on the straight portion 32. Since the heat generating resistor 3 having the folded portion 30 tends to generate heat around the folded portion 30, if the end of the projection 31 is located in the middle of the folded portion 30, the heating resistor 3 is large at the end of the projection 31. Concentration of thermal stress may occur. As shown in FIG. 4, by keeping the end portion of the protrusion 31 at the straight portion 32, the possibility of a large concentration of thermal stress at the end portion of the protrusion 31 can be reduced.
  • the heating resistor 3 may have a linear second protrusion 33 that extends over the entire direction in the direction of folding back to the inner periphery of the folded portion 30. Thereby, heat can be more easily transmitted from the heating resistor 3 to the ceramic body 2.
  • the shape of the second protrusion 33 may be, for example, a semicircular shape or a semi-elliptical shape, and various shapes can be used.
  • the length (height) in the protruding direction of the second protrusion 33 can be set to 5 to 30 ⁇ m.
  • the shape of the tip of the second protrusion 33 may be a smooth curved shape. Thereby, the possibility that a crack starting from the contact portion with the second protrusion 33 is generated in the ceramic body 2 is reduced.
  • the glow plug 10 includes the above-described heater 1 and a cylindrical metal tube 5 attached so as to cover the rear end side (the other end side) of the heater 1.
  • an electrode fitting 6 that is disposed inside the metal tube 5 and is attached to the rear end of the heater 1 is provided. According to the glow plug 10, since the heater 1 described above is used, durability is improved.
  • the metal cylinder 5 is a member for holding the ceramic body 2.
  • the metal cylinder 5 is a cylindrical member and is attached so as to surround the rear end side of the ceramic body 2. That is, the rod-shaped ceramic body 2 is inserted inside the cylindrical metal tube 5.
  • the metal cylinder 5 is provided on the side surface on the rear end side of the ceramic body 2 and is electrically connected to a portion where the lead 4 is exposed.
  • the metal cylinder 5 includes, for example, stainless steel or iron (Fe) -nickel (Ni) -cobalt (Co) alloy.
  • the metal cylinder 5 and the ceramic body 2 are joined by a brazing material.
  • the brazing material is provided between the metal cylinder 5 and the ceramic body 2 so as to surround the rear end side of the ceramic body 2. By providing this brazing material, the metal cylinder 5 and the lead 4 are electrically connected.
  • brazing material silver (Ag) -copper (Cu) brazing, Ag brazing, Cu brazing or the like containing 5 to 20% by mass of a glass component can be used. Since the glass component has good wettability with the ceramic of the ceramic body 2 and has a large coefficient of friction, the bonding strength between the brazing material and the ceramic body 2 or the bonding strength between the brazing material and the metal cylinder 5 can be improved.
  • the electrode fitting 6 is located inside the metal cylinder 5 and attached to the rear end of the ceramic body 2 so as to be electrically connected to the lead 4.
  • Various types of electrode fittings 6 can be used. However, in the example shown in FIG. 9, the cap part attached to cover the rear end of the ceramic body 2 including the lead 4 and the external connection electrode are electrically connected. It is the structure by which the coil-shaped part connected electrically is connected by the linear part.
  • the electrode fitting 6 is held away from the inner peripheral surface of the metal cylinder 5 so as not to cause a short circuit with the metal cylinder 5.
  • the electrode fitting 6 is a metal wire having a coil-shaped portion provided for stress relaxation in connection with an external power source.
  • the electrode fitting 6 is electrically connected to the lead 4 and is electrically connected to an external power source.
  • a current can be passed through the heating resistor 3 via the metal cylinder 5 and the electrode fitting 6.
  • the electrode fitting 6 has nickel or stainless steel, for example.
  • the heater 1 can be formed by, for example, an injection molding method using a die having the shape of the heating resistor 3, the lead 4, and the ceramic body 2 configured as described above.
  • a rod-shaped ceramic body 2 and a heating resistor 3 provided inside the ceramic body 3 are provided.
  • the heating resistor 3 includes a folded portion 30 and a folded portion.
  • heat can be easily dispersed from the linear stepped portion 34 to the ceramic body 2.
  • Can do As a result, the amount of heat instantaneously trapped in the heating resistor 3 can be reduced, so that the thermal stress between the heating resistor 3 and the ceramic body 2 can be reduced. Therefore, the possibility that cracks may occur in the heating resistor 3 can be reduced. As a result, the long-term reliability of the heater 1 can be improved.
  • the stepped portion 34 may be located on the outermost periphery of the turned-up portion 30. Thereby, since heat can be easily dispersed to the outer peripheral side of the ceramic body 2, the amount of heat instantaneously trapped in the heating resistor 3 can be further reduced.
  • the heating resistor 3 may have a linear second step portion 35 extending over the entire direction of folding back to the inner periphery of the folded portion 30. Thereby, heat can be more easily transferred from the heating resistor 3 to the ceramic body 2, so that it is possible to further reduce heat from being accumulated in the heating resistor 3.
  • the heating resistor 3 may further include a linear third protrusion 36 extending so as to straddle the inner periphery and the outer periphery.
  • the third protrusion 36 since the third protrusion 36 is focused, the protrusion 31 or the stepped portion 34 is omitted.
  • the third protrusion 36 By providing the third protrusion 36, it is possible to more easily transfer heat from the heating resistor 3 to the ceramic body 2.
  • the third protrusion 36 extends obliquely with respect to the direction in which the folded portion 30 is folded back. As a result, heat can be easily dispersed from the inner peripheral side to the outer peripheral side in a wider range of the ceramic body 2, so that the amount of heat instantaneously trapped in the heating resistor 3 at the time of rapid temperature rise can be further reduced.
  • the third protrusions 36 may extend obliquely with respect to the folding direction, or may extend in a direction perpendicular to the folding direction. When extending in a direction perpendicular to the folding direction, the third protrusion 36 may be provided over the entire circumference of the folding part 30. In other words, the third protrusion 36 may be annular and may extend over the entire circumference of the folded portion 30.
  • Heater 2 Ceramic body 3: Heating resistor 30: Folded portion 31: Protrusion 32: Linear portion 33: Second protrusion 34: Step portion 35: Second step portion 36: Third protrusion 4: Lead 5: Metal cylinder 6: Electrode fitting 10: Glow plug

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Abstract

本開示のヒータは、棒状のセラミック体と、該セラミック体の内部に設けられた発熱抵抗体とを備えており、該発熱抵抗体は、折返し部を有するとともに、該折返し部の外周に折返す方向の全体にわたって伸びる線状の突起を有する。

Description

ヒータおよびこれを備えたグロープラグ
　本開示は、例えば燃焼式車載暖房装置における点火用もしくは炎検知用のヒータ、石油ファンヒータ等の各種燃焼機器の点火用のヒータ、ディーゼルエンジンのグロープラグ用のヒータ、酸素センサ等の各種センサ用のヒータまたは測定機器の加熱用のヒータ等に利用されるヒータおよびこれを備えたグロープラグに関するものである。
　ヒータとして、例えば、特開２００７－２４００８０号公報（以下、特許文献１という）に記載のセラミックヒータが知られている。特許文献１に記載のセラミックヒータは、棒状でセラミック製の基体とこの基体中に埋設された発熱素子とを備えている。発熱素子は、軸線方向に延びる一対の棒状の導電部を有しており、この導電部を軸線方向に垂直な断面で見たときの形状が円形状である。
　本開示の一態様のヒータは、棒状のセラミック体と、該セラミック体の内部に設けられた発熱抵抗体とを備えており、該発熱抵抗体は、折返し部を有するとともに、該折返し部の外周に折返す方向の全体にわたって伸びる線状の突起を有する。
ヒータの一例を示す縦断面図である。 図１に示すヒータをＡ－Ａ´線で切った断面で見た横断面図である。 別の例のヒータを示す横断面図である。 別の例のヒータを示す縦断面図である。 別の例のヒータを示す縦断面図である。 グロープラグの実施形態の一例を示す縦断面図である。 別の例のヒータを示す横断面図である。 別の例のヒータのうち発熱抵抗体の表面を示す模式図である。
　図１に示すように、ヒータ１は、セラミック体２と、セラミック体２に埋設された発熱抵抗体３と、発熱抵抗体３に接続されてセラミック体２の表面に引き出されたリード４とを備えている。
　ヒータ１におけるセラミック体２は、例えば長手方向を有する棒状に形成されたものである。このセラミック体２には発熱抵抗体３およびリード４が埋設されている。ここで、セラミック体２はセラミックスを有している。これにより急速昇温時の信頼性が高いヒータ１を提供することが可能になる。セラミックスとしては、酸化物セラミックス、窒化物セラミックスまたは炭化物セラミックス等の電気的に絶縁性を有するセラミックスが挙げられる。特に、セラミック体２は、窒化珪素質セラミックスを有していてもよい。窒化珪素質セラミックスは、主成分である窒化珪素が強度、靱性、絶縁性および耐熱性の観点で優れているからである。窒化珪素質セラミックスを有するセラミック体２は、例えば、主成分の窒化珪素に対して、焼結助剤として３～１２質量％のＹ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３またはＥｒ２Ｏ３等の希土類元素酸化物、０．５～３質量％のＡｌ２Ｏ３および焼結体に含まれるＳｉＯ２量が１．５～５質量％となるようにＳｉＯ２を混合し、所定の形状に成形し、その後、１６５０～１７８０℃でホットプレス焼成することによって得ることができる。セラミック体２の長さは、例えば２０～５０ｍｍに設定され、セラミック体２の直径は例えば３～５ｍｍに設定される。
　なお、セラミック体２として窒化珪素質セラミックスを有するものを用いる場合は、ＭｏＳｉＯ２またはＷＳｉ２等を混合し、分散させてもよい。この場合には、母材である窒化珪素質セラミックスの熱膨張率を発熱抵抗体３の熱膨張率に近付けることができ、ヒータ１の耐久性を向上させることができる。
　発熱抵抗体３は、セラミック体２の内部に設けられている。発熱抵抗体３はセラミック体２の先端側（一端側）に設けられている。発熱抵抗体３は、電流を流すことによって発熱する部材である。発熱抵抗体３は、セラミック体２の長手方向に沿って伸びる直線部３２と、これらを連結する折返し部３０とを有している。発熱抵抗体３の形成材料としては、Ｗ，ＭｏまたはＴｉなどの炭化物、窒化物または珪化物などを主成分とするものを使用することができる。セラミック体２が窒化珪素質セラミックスを有する場合は、セラミック体２との熱膨張率の差が小さい点および高い耐熱性を有する点で、上記の材料の中でも炭化タングステン（ＷＣ）が発熱抵抗体３の材料として優れている。
　さらに、セラミック体２が窒化珪素質セラミックスを有する場合は、発熱抵抗体３は、無機導電体のＷＣを主成分とし、これに添加される窒化珪素の含有率が２０質量％以上であってもよい。例えば、窒化珪素質セラミックスを有するセラミック体２中において、発熱抵抗体３となる導体成分は窒化珪素と比較して熱膨張率が大きいため、通常は引張応力がかかった状態にある。これに対して、発熱抵抗体３中に窒化珪素を添加することにより、発熱抵抗体３の熱膨張率をセラミック体２の熱膨張率に近付けることができるので、ヒータ１の昇温時および降温時の熱膨張率の差による応力を緩和することができる。
　また、発熱抵抗体３に含まれる窒化珪素の含有量が４０質量％以下であるときには、発熱抵抗体３の抵抗値のばらつきを小さくさせることができる。従って、発熱抵抗体３に含まれる窒化珪素の含有量は２０～４０質量％であってもよい。また、窒化珪素の含有量は２５～３５質量％がよい。また、発熱抵抗体３への同様の添加物として、窒化珪素の代わりに窒化硼素を４～１２質量％添加することもできる。発熱抵抗体３は全長を３～１５ｍｍ、断面積を０．１５～０．８ｍｍ２に設定することができる。
　リード４は、発熱抵抗体３と外部の電源とを電気的に接続するための部材である。リード４は、発熱抵抗体３に接続されるとともにセラミック体２の表面に引き出されている。具体的には、発熱抵抗体３の両端部にそれぞれリード４が接合されていて、一方のリード４は、一端が発熱抵抗体３の一端に接続され、他端がセラミック体２の後端寄りの側面から導出され、他方のリード４は、一端が発熱抵抗体３の他端に接続され、他端がセラミック体２の後端部から導出されている。
　このリード４は、例えば、発熱抵抗体３と同様の材料を用いて形成される。リード４は、例えば、ＷＣを有している。リード４は、発熱抵抗体３よりも断面積を大きくしたり、セラミック体２の形成材料の含有量を発熱抵抗体３よりも少なくしたりすることによって、単位長さ当たりの抵抗値が低くなっている。また、リード４は無機導電体であるＷＣを主成分とし、これに窒化珪素を含有量が１５質量％以上となるように添加してもよい。窒化珪素の含有量が増すにつれて、リード４の熱膨張率を、セラミック体２を構成する窒化珪素の熱膨張率に近付けることができる。また、窒化珪素の含有量が４０質量％以下であるときには、リード４の抵抗値が低くなるとともに安定する。従って、窒化珪素の含有量は１５～４０質量％であってもよい。また、窒化珪素の含有量は２０～３５質量％としてもよい。
　ここで、本実施形態のヒータ１においては、図１に示すように、棒状のセラミック体２と、セラミック体２の内部に設けられた発熱抵抗体３とを備えており、発熱抵抗体３は、折返し部３０を有するとともに、折返し部３０の外周に折返す方向の全体にわたって伸びる線状の突起３１を有している。突起３１は外側に突出するとともに折返し部３０に沿って折返し部３０の全体に沿って伸びている。これにより、発熱抵抗体３の折返し部３０の外周に折返す方向の全体にわたって伸びる線状の突起３１を有することによって、線状の突起３１からセラミック体２に熱を分散しやすくすることができる。これにより、発熱抵抗体３に瞬間的にこもる熱の量を減らすことができるので、発熱抵抗体３とセラミック体２との間の熱応力を低減することができる。そのため、発熱抵抗体３にクラックが生じるおそれを低減できる。その結果、ヒータ１の長期信頼性を向上できる。
　また、図２に示すように、突起３１は、折返し部３０の最外周に位置していてもよい。これによりセラミック体２のうちより外周側に熱を分散させやすくすることができるので、発熱抵抗体３に瞬間的にこもる熱の量をさらに減らすことができる。図２に示すヒータ１においては、折返し部３０の断面形状が楕円形状である。折返し部３０は、仮想平面上で折返している。折返し部３０の断面形状は折返し部３０が折り返す仮想平面に対して垂直な方向に長軸を有している。突起３１は楕円形状のうち短軸の延長線上に位置している。
　図２においては突起３１の形状は三角形状であるが、これに限られない。突起３１の形状としては、例えば、半円状であってもよいし、半楕円状であってもよく、様々な形を用いることができる。突起３１は、例えば、突き出る方向の長さ（高さ）を５～３０μｍに設定できる。
　また、図３に示すように、突起３１の伸びる方向に対して垂直な断面を見たときに、突起３１の先端の形状が滑らかな曲線形状であってもよい。これにより、セラミック体２に突起３１との接触部分を起点とするクラックが生じるおそれを低減でいる。
　また、図４に示すように、発熱抵抗体３は、折返し部３０および折返し部３０と連続した直線部３２を有するとともに、突起３１が直線部３２にまで伸びていてもよい。これにより、発熱抵抗体３からセラミック体２に対してさらに熱を伝えやすくできる。これにより、発熱抵抗体３に熱がこもることをさらに低減できる。
　また、突起３１が折返し部３０から直線部３２にまで連続的に形成されていることによって、突起３１の端部が折返し部３０ではなく直線部３２に位置することになる。折返し部３０を有する発熱抵抗体３は、折返し部３０を中心に熱が篭る傾向にあるため、折返し部３０の途中に突起３１の端部が位置してしまうと、突起３１の端部において大きな熱応力の集中が生じるおそれがある。図４に示すように、突起３１の端部を直線部３２に位置させておくことによって、突起３１の端部において大きな熱応力の集中が生じるおそれを低減できる。
　また、図５に示すように、発熱抵抗体３は、折返し部３０の内周に折返す方向の全体にわたって伸びる線状の第２突起３３を有していてもよい。これにより、発熱抵抗体３からセラミック体２に対してさらに熱を伝えやすくすることができる。第２突起３３の形状としては、例えば、半円状であってもよいし、半楕円状であってもよく、様々な形を用いることができる。第２突起３３は、例えば、突き出る方向の長さ（高さ）を５～３０μｍに設定できる。第２突起３３の伸びる方向に対して垂直な断面を見たときに、第２突起３３の先端の形状が滑らかな曲線形状であってもよい。これにより、セラミック体２に第２突起３３との接触部分を起点とするクラックが生じるおそれを低減でいる。
　図６に示すように、グロープラグ１０は、上述のヒータ１と、ヒータ１の後端側（他端側）を覆うように取り付けられた筒状の金属筒５とを備えている。また、金属筒５の内側に配置されてヒータ１の後端に取り付けられた電極金具６を備えている。グロープラグ１０によれば、上述のヒータ１を使用していることから、耐久性が向上している。
　金属筒５は、セラミック体２を保持するための部材である。金属筒５は、筒状の部材であって、セラミック体２の後端側を囲むように取り付けられている。すなわち、筒状の金属筒５の内側に棒状のセラミック体２が挿入されている。金属筒５は、セラミック体２の後端側の側面に設けられてリード４が露出している部分に電気的に接続されている。金属筒５は、例えば、ステンレスまたは鉄（Ｆｅ）－ニッケル（Ｎｉ）－コバルト（Ｃｏ）合金を有する。
　金属筒５とセラミック体２とは、ろう材によって接合されている。ろう材は、金属筒５とセラミック体２との間にセラミック体２の後端側を囲むように設けられている。このろう材が設けられていることによって、金属筒５とリード４とが電気的に接続されている。
　ろう材としては、ガラス成分を５～２０質量％含んだ銀（Ａｇ）－銅（Ｃｕ）ろう、ＡｇろうまたはＣｕろう等を用いることができる。ガラス成分はセラミック体２のセラミックスとの濡れ性が良く、摩擦係数が大きいために、ろう材とセラミック体２との接合強度またはろう材と金属筒５との接合強度を向上させることができる。
　電極金具６は、金属筒５の内側に位置してセラミック体２の後端にリード４に電気的に接続するように取り付けられている。電極金具６は、種々の形態のものを用いることができるが、図９に示す例では、セラミック体２の後端にリード４を含んで被さるように取り付けられるキャップ部と外部の接続電極に電気的に接続されるコイル状部とが線状部で接続された構成である。この電極金具６は、金属筒５との間で短絡が生じないように金属筒５の内周面から離れて保持されている。
　電極金具６は、外部の電源との接続における応力緩和のために設けられたコイル状部を有する金属線である。電極金具６は、リード４に電気的に接続されるとともに、外部の電源と電気的に接続される。外部の電源によって金属筒５と電極金具６との間に電圧を加えることによって、金属筒５および電極金具６を介して発熱抵抗体３に電流を流すことができる。電極金具６は、例えばニッケルまたはステンレスを有している。ヒータ１は、例えば、上記構成の発熱抵抗体３、リード４およびセラミック体２の形状の金型を用いた射出成形法等によって形成することができる。
　また、図７に示すように、棒状のセラミック体２と、セラミック体３の内部に設けられた発熱抵抗体３とを備えており、発熱抵抗体３は、折返し部３０を有するとともに、折返し部３０の外周に折返す方向の全体にわたって伸びる線状の段差部３４を有していてもよい。これにより、発熱抵抗体３の折返し部３０の外周に折返す方向の全体にわたって伸びる線状の段差部３４を有することによって、線状の段差部３４からセラミック体２に熱を分散しやすくすることができる。これにより、発熱抵抗体３に瞬間的にこもる熱の量を減らすことができるので、発熱抵抗体３とセラミック体２との間の熱応力を低減することができる。そのため、発熱抵抗体３にクラックが生じるおそれを低減できる。その結果、ヒータ１の長期信頼性を向上できる。
　また、図７に示すように、段差部３４は、折返し部３０の最外周に位置していてもよい。これにより、セラミック体２のうちより外周側に熱を分散させやすくすることができるので、発熱抵抗体３に瞬間的にこもる熱の量をさらに減らすことができる。
　また、発熱抵抗体３は、折返し部３０の内周に折り返す方向の全体にわたって伸びる線状の第２段差部３５を有していてもよい。これにより、発熱抵抗体３からセラミック体２に対してさらに熱を伝えやすくできるので、発熱抵抗体３に熱がこもることをさらに低減できる。
　また、図８に示すように、発熱抵抗体３は、内周と外周とを跨るように伸びる線状の第３突起３６をさらに有していてもよい。なお、図８においては、第３突起３６に着目していることから、突起３１または段差部３４は省略している。第３突起３６が設けられていることによって、発熱抵抗体３からセラミック体２に対してさらに熱を伝えやすくすることができる。
　図８において、第３突起３６は折返し部３０の折返す方向に対して斜めに伸びている。これにより、セラミック体２のより広範囲において内周側から外周側に熱を分散させやすくすることができるので、急速昇温時に発熱抵抗体３に瞬間的にこもる熱の量をさらに減らすことができる。なお、第３突起３６は、折返す方向に対して斜めに伸びていてもよいし、折り返す方向に対して垂直な方向に伸びていてもよい。折り返す方向に対して垂直な方向に伸びる場合には、第３突起３６が折返し部３０の全周にわたって設けられていてもよい。言い換えると、第３突起３６が環状になって、折返し部３０の全周にわたっていてもよい。
１：ヒータ
２：セラミック体
３：発熱抵抗体
３０：折返し部
３１：突起
３２：直線部
３３：第２突起
３４：段差部
３５：第２段差部
３６：第三突起
４：リード
５：金属筒
６：電極金具
１０：グロープラグ

Claims (10)

  1. 　棒状のセラミック体と、該セラミック体の内部に設けられた発熱抵抗体とを備えており、該発熱抵抗体は、折返し部を有するとともに、該折返し部の外周に折返す方向の全体にわたって伸びる線状の突起を有するヒータ。
  2. 　前記突起は、前記折返し部の最外周に位置する請求項１に記載のヒータ。
  3. 　前記突起の伸びる方向に対して垂直な断面を見たときに、前記突起の先端の形状が滑らかな曲線形状である請求項１または請求項２に記載のヒータ。
  4. 　前記発熱抵抗体は、前記折返し部および前記折返し部と連続した直線部を有するとともに、前記突起が前記直線部にまで伸びている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のヒータ。
  5. 　前記発熱抵抗体は、前記折返し部の内周に折返す方向の全体にわたって伸びる線状の第２突起を有する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のヒータ。
  6. 　棒状のセラミック体と、該セラミック体の内部に設けられた発熱抵抗体とを備えており、該発熱抵抗体は、折返し部を有するとともに、該折返し部の外周に折返す方向の全体にわたって伸びる線状の段差部を有するヒータ。
  7. 　前記段差部は、前記折返し部の最外周に位置する請求項６に記載のヒータ。
  8. 　前記発熱抵抗体は、前記折返し部の内周に折り返す方向の全体にわたって伸びる線状の第２段差部を有する請求項６または請求項７に記載のヒータ。
  9. 　前記発熱抵抗体は、内周と外周とを跨るように伸びる線状の第３突起をさらに有する請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のヒータ。
  10. 　請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のヒータであって前記発熱抵抗体が前記セラミック体の一端側に位置しているヒータと、前記セラミック体の他端側を覆うように取り付けられた金属筒とを備えたグロープラグ。
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