JPH07109303B2 - 自己制御型セラミックグロープラグ - Google Patents
自己制御型セラミックグロープラグInfo
- Publication number
- JPH07109303B2 JPH07109303B2 JP13152689A JP13152689A JPH07109303B2 JP H07109303 B2 JPH07109303 B2 JP H07109303B2 JP 13152689 A JP13152689 A JP 13152689A JP 13152689 A JP13152689 A JP 13152689A JP H07109303 B2 JPH07109303 B2 JP H07109303B2
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- ceramic
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主としてディーゼルエンジンに装着され始動
時に副燃焼室等を予熱する急速加熱型の自己制御型セラ
ミックグロープラグに関するものである。
時に副燃焼室等を予熱する急速加熱型の自己制御型セラ
ミックグロープラグに関するものである。
（従来の技術） 一般にディーゼルエンジンは低温時における始動性が悪
いために、エンジンヘッドに設けた副燃焼室等にグロー
プラグを装着して、これに通電して赤熱させ室内に噴射
される燃料の一部を燃焼させて予熱する方法がとられて
おり、始動時に急速な昇温特性をもつことが要求される
とともに、始動後においても燃焼安定化のためのアフタ
ーグローとして長時間使用される傾向となっており、そ
の耐久性の向上が益々要望されてきている。
いために、エンジンヘッドに設けた副燃焼室等にグロー
プラグを装着して、これに通電して赤熱させ室内に噴射
される燃料の一部を燃焼させて予熱する方法がとられて
おり、始動時に急速な昇温特性をもつことが要求される
とともに、始動後においても燃焼安定化のためのアフタ
ーグローとして長時間使用される傾向となっており、そ
の耐久性の向上が益々要望されてきている。
この目的に応ずる急速加熱型グロープラグとして、高融
点金属の線材からなる発熱線をセラミック粉体中に埋設
し焼結してなるセラミックヒータを発熱体として用い、
更に急速昇温時における発熱線の溶断あるいは熱衝撃に
よるセラミック割れの発生等を防止するため、発熱線
に、該発熱線よりも大きい正の抵抗温度係数をもつ線材
を用いた抵抗体を直列に接続し、通電昇温時における発
熱体の加熱電流を制御するようにした自己制御型セラミ
ックグロープラグが知られている。
点金属の線材からなる発熱線をセラミック粉体中に埋設
し焼結してなるセラミックヒータを発熱体として用い、
更に急速昇温時における発熱線の溶断あるいは熱衝撃に
よるセラミック割れの発生等を防止するため、発熱線
に、該発熱線よりも大きい正の抵抗温度係数をもつ線材
を用いた抵抗体を直列に接続し、通電昇温時における発
熱体の加熱電流を制御するようにした自己制御型セラミ
ックグロープラグが知られている。
第３図は、従来の自己制御型セラミックグーロープラグ
の一例の縦断面図で、発熱体となるセラミックヒータ１
は抵抗温度係数の小さい線材からなる発熱コイル２をセ
ラミック焼結体３中に埋設してなり、金属外筒４の内腔
にろう接されるとともに、これに発熱コイル２に接続さ
れたリード線5aの一端が電気的に接続され、金属外筒４
は取付金具６の先端部内腔にろう接されてなり、一方発
熱コイル２に接続されたリード線5bの一端はセラミック
ヒータ１の後端部に冠着された金属キャップ７を介し
て、発熱コイル２より大きな正の抵抗温度係数を有する
線材からなる抵抗コイル８に電気的に接続され、抵抗コ
イル８の他端は端子ねじを有する金属端子軸９に接続さ
れており、そして取付金具６の後端開口部に絶縁ブッシ
ュ10を介在させて金属端子軸９を固定ナット11で締付け
て固定して構成されている。
の一例の縦断面図で、発熱体となるセラミックヒータ１
は抵抗温度係数の小さい線材からなる発熱コイル２をセ
ラミック焼結体３中に埋設してなり、金属外筒４の内腔
にろう接されるとともに、これに発熱コイル２に接続さ
れたリード線5aの一端が電気的に接続され、金属外筒４
は取付金具６の先端部内腔にろう接されてなり、一方発
熱コイル２に接続されたリード線5bの一端はセラミック
ヒータ１の後端部に冠着された金属キャップ７を介し
て、発熱コイル２より大きな正の抵抗温度係数を有する
線材からなる抵抗コイル８に電気的に接続され、抵抗コ
イル８の他端は端子ねじを有する金属端子軸９に接続さ
れており、そして取付金具６の後端開口部に絶縁ブッシ
ュ10を介在させて金属端子軸９を固定ナット11で締付け
て固定して構成されている。
第４図は、従来の自己制御型セラミックグーロープラグ
の他の一例の縦断面図で、上記第３図と同一部分は同一
符号にて示し説明を省く。同図において、発熱体となる
セラミックヒータ12は先端部にＵ字形状に折り返された
発熱コイル13の両端に、該発熱コイル13よりも大きな正
の抵抗温度係数を有する線材からなる抵抗コイル14a及
び14bが接続され、これら抵抗コイルにはそれぞれリー
ド線15a及び15bが接続され、これらをセラミック焼結体
16中に埋設してなり、抵抗コイル15aの他端は金属外筒
４に電気的に接続され、抵抗コイル15bの他端はリード
線17を介して金属端子軸９に接続され、該金属端子軸９
及び金属外筒４を前記第３図の場合と同様に取付金具６
の内腔に固定して構成されている。
の他の一例の縦断面図で、上記第３図と同一部分は同一
符号にて示し説明を省く。同図において、発熱体となる
セラミックヒータ12は先端部にＵ字形状に折り返された
発熱コイル13の両端に、該発熱コイル13よりも大きな正
の抵抗温度係数を有する線材からなる抵抗コイル14a及
び14bが接続され、これら抵抗コイルにはそれぞれリー
ド線15a及び15bが接続され、これらをセラミック焼結体
16中に埋設してなり、抵抗コイル15aの他端は金属外筒
４に電気的に接続され、抵抗コイル15bの他端はリード
線17を介して金属端子軸９に接続され、該金属端子軸９
及び金属外筒４を前記第３図の場合と同様に取付金具６
の内腔に固定して構成されている。
（発明が解決しようとする課題） 前記の第３図に示す如き抵抗コイルがセラミックヒータ
の外に設けられているプラグでは抵抗コイルにて消費さ
れる電力はヒータの発熱には殆ど有効に利用されない。
また、第４図に示す如く抵抗コイルをヒータの内部に埋
設した構造のものは、発熱コイルと抵抗コイルとの接続
が極めて面倒であり、また、セラミック焼結体の十分な
強度が得られないという難点がある。
の外に設けられているプラグでは抵抗コイルにて消費さ
れる電力はヒータの発熱には殆ど有効に利用されない。
また、第４図に示す如く抵抗コイルをヒータの内部に埋
設した構造のものは、発熱コイルと抵抗コイルとの接続
が極めて面倒であり、また、セラミック焼結体の十分な
強度が得られないという難点がある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の如き課題を解決するためになされたも
のであり、窒化珪素を主成分とする電気絶縁性セラミッ
ク基体中に通電により発熱する導電性セラミックスより
なる発熱ヒータと、該発熱ヒータを形成する導電性セラ
ミックスよりも抵抗値の大きな導電性セラミックスより
なる抵抗ヒータとが、それぞれ先端部をＵ字形状に折り
返して形成され、抵抗ヒータの先端部が発熱ヒータの先
端部より後方に位置させて並列に埋設されるとともに、
これらヒータが端部において電気的に並列に接続されて
なるセラミックヒータを有する自己制御型セラミックグ
ロープラグを提供するものである。
のであり、窒化珪素を主成分とする電気絶縁性セラミッ
ク基体中に通電により発熱する導電性セラミックスより
なる発熱ヒータと、該発熱ヒータを形成する導電性セラ
ミックスよりも抵抗値の大きな導電性セラミックスより
なる抵抗ヒータとが、それぞれ先端部をＵ字形状に折り
返して形成され、抵抗ヒータの先端部が発熱ヒータの先
端部より後方に位置させて並列に埋設されるとともに、
これらヒータが端部において電気的に並列に接続されて
なるセラミックヒータを有する自己制御型セラミックグ
ロープラグを提供するものである。
発熱ヒータ及び抵抗ヒータに使用する導電性セラミック
スとしては、Ti、Zr、Hf、La、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗ
等の窒化物及び炭化物、これらの窒化物または炭化物、
あるいはこれらと窒化珪素（Si3N4）との混合物からな
り、抵抗値の調節には混合物における混合割合、または
ヒータの膜厚あるいは径方向の幅等のヒータ形状を変更
して行う。なお、発熱ヒータと抵抗ヒータとは、それぞ
れ複数で構成されてもよく、その場合は抵抗ヒータが発
熱ヒータよりも表面側に位置するよう配置する。
スとしては、Ti、Zr、Hf、La、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗ
等の窒化物及び炭化物、これらの窒化物または炭化物、
あるいはこれらと窒化珪素（Si3N4）との混合物からな
り、抵抗値の調節には混合物における混合割合、または
ヒータの膜厚あるいは径方向の幅等のヒータ形状を変更
して行う。なお、発熱ヒータと抵抗ヒータとは、それぞ
れ複数で構成されてもよく、その場合は抵抗ヒータが発
熱ヒータよりも表面側に位置するよう配置する。
（作用） 上記構造を有するセラミックヒータにおいて、昇温時及
び定格電圧印加時には、主にセラミックヒータ中の発熱
ヒータ近傍（発熱ヒータの埋設部分である先端部分）で
赤熱する。これに対し、飽和時及び過電圧印加時（ダイ
ナモが作動したとき）には、セラミックヒータの先端よ
り抵抗ヒータ付近までの全体が赤熱する。第５図は電圧
と抵抗値の関係を示したもので、発熱ヒータ単体あるい
は抵抗ヒータ単体のそれぞれ抵抗値及びその変化に対
し、本発明の抵抗値は略定格電圧（10.5Vまたは22.5V）
を境にして増大する。従って、セラミックヒータの温度
分布は第６図のように、特に発熱ヒータ単体の一材ヒー
タに比べて略定格電圧を境にして第５図の抵抗値の増加
により飽和温度及びアフターグローの過電圧印加時には
温度が飽和し過昇温を防止することができる。
び定格電圧印加時には、主にセラミックヒータ中の発熱
ヒータ近傍（発熱ヒータの埋設部分である先端部分）で
赤熱する。これに対し、飽和時及び過電圧印加時（ダイ
ナモが作動したとき）には、セラミックヒータの先端よ
り抵抗ヒータ付近までの全体が赤熱する。第５図は電圧
と抵抗値の関係を示したもので、発熱ヒータ単体あるい
は抵抗ヒータ単体のそれぞれ抵抗値及びその変化に対
し、本発明の抵抗値は略定格電圧（10.5Vまたは22.5V）
を境にして増大する。従って、セラミックヒータの温度
分布は第６図のように、特に発熱ヒータ単体の一材ヒー
タに比べて略定格電圧を境にして第５図の抵抗値の増加
により飽和温度及びアフターグローの過電圧印加時には
温度が飽和し過昇温を防止することができる。
（実施例） 第１図において、（ａ）は本発明による実施例の自己制
御型セラミックグロープラグの全体縦断面図であり、従
来例の第４図と同一部分は同一符号を付し説明は省く。
（ｂ）は（ａ）における要部の一部切断した断面図、
（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ（ｂ）におけるＡ−Ａ線及
びＢ−Ｂ線に沿って切截した断面図であり、（ｅ）〜
（ｈ）はそれぞれ（ｂ）におけるＣ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線、
Ｅ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線に沿って切截したセラミックヒータ
の断面図である。これらの図において、20はセラミック
ヒータであり、21は窒化珪素（SI3N4）を主体とする絶
縁性セラミック基体であり、この内部に通電により発熱
する導電性セラミックスからなる発熱ヒータ22と抵抗ヒ
ータ23とが、それぞれ（ｅ）〜（ｈ）の断面図により理
解されるように発熱ヒータ22の先端部より後方に抵抗ヒ
ータ23の先端部が位置するようにして並列に配置されて
いる。そして発熱ヒータ22及び抵抗ヒータ23の各端末は
セラミック基体21の表面に裸出され、負電極となる金属
外筒４及び正電極となる金属端子板18にろう接され発熱
ヒータ22と抵抗ヒータ23とが電気的に並列に接続され
る。
御型セラミックグロープラグの全体縦断面図であり、従
来例の第４図と同一部分は同一符号を付し説明は省く。
（ｂ）は（ａ）における要部の一部切断した断面図、
（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ（ｂ）におけるＡ−Ａ線及
びＢ−Ｂ線に沿って切截した断面図であり、（ｅ）〜
（ｈ）はそれぞれ（ｂ）におけるＣ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線、
Ｅ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線に沿って切截したセラミックヒータ
の断面図である。これらの図において、20はセラミック
ヒータであり、21は窒化珪素（SI3N4）を主体とする絶
縁性セラミック基体であり、この内部に通電により発熱
する導電性セラミックスからなる発熱ヒータ22と抵抗ヒ
ータ23とが、それぞれ（ｅ）〜（ｈ）の断面図により理
解されるように発熱ヒータ22の先端部より後方に抵抗ヒ
ータ23の先端部が位置するようにして並列に配置されて
いる。そして発熱ヒータ22及び抵抗ヒータ23の各端末は
セラミック基体21の表面に裸出され、負電極となる金属
外筒４及び正電極となる金属端子板18にろう接され発熱
ヒータ22と抵抗ヒータ23とが電気的に並列に接続され
る。
発熱ヒータ22及び抵抗ヒータ23は共にTi、Zr、Hf、La、
Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗ等の窒化物および炭化物、これ
らの窒化物または炭化物、あるいはこれらと窒化珪素
（Si3N4）との混合物からなる導電性セラミックスによ
り形成されており、例えば、WCと（Si3N4）との混合物
とし、この両者の配合比またはヒータの膜厚あるいは径
方向の幅等のヒータ形状により抵抗値の調節を行って抵
抗ヒータ23の抵抗値が発熱ヒータ22のそれらよりも大き
くなるよう調整される。このようにして構成されたセラ
ミックヒータ20は第１図（ａ）に示す如く取付金具６の
内腔に取付けられる。
Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗ等の窒化物および炭化物、これ
らの窒化物または炭化物、あるいはこれらと窒化珪素
（Si3N4）との混合物からなる導電性セラミックスによ
り形成されており、例えば、WCと（Si3N4）との混合物
とし、この両者の配合比またはヒータの膜厚あるいは径
方向の幅等のヒータ形状により抵抗値の調節を行って抵
抗ヒータ23の抵抗値が発熱ヒータ22のそれらよりも大き
くなるよう調整される。このようにして構成されたセラ
ミックヒータ20は第１図（ａ）に示す如く取付金具６の
内腔に取付けられる。
上記の如きセラミックヒータの特性は前記第５図及び第
６図の如くなる。
６図の如くなる。
因みに、セラミックヒータ20の製造方法の概要を述べる
と、第２図に示す如くドクターブレード法により成形さ
れたセラミックシート30及び31にそれぞれ前記導電性セ
ラミックスを塗布して発熱ヒータ22及び抵抗ヒータ23を
形成し、これらのセラミックシート30及び31をセラミッ
クシート32及び33と重ね合わせてプレスして一体化さ
せ、これを更に1600℃程度の温度でホットプレス焼成し
てのち切削加工により所要の形状に仕上げて得られる。
と、第２図に示す如くドクターブレード法により成形さ
れたセラミックシート30及び31にそれぞれ前記導電性セ
ラミックスを塗布して発熱ヒータ22及び抵抗ヒータ23を
形成し、これらのセラミックシート30及び31をセラミッ
クシート32及び33と重ね合わせてプレスして一体化さ
せ、これを更に1600℃程度の温度でホットプレス焼成し
てのち切削加工により所要の形状に仕上げて得られる。
なお、発熱ヒータと抵抗ヒータとは、それぞれ複数で構
成してもよく、その場合は発熱ヒータをＡ、抵抗ヒータ
をＢとしたとき、例えば、BAB、BAABのように抵抗ヒー
タＢが発熱ヒータＡよりも表面側に位置するように配置
する。また、発熱ヒータと抵抗ヒータのＵ字形状の先端
部分を接続側部分に比べて径方向の断面積を小さくし、
昇温特性を向上させてもよい。更には抵抗ヒータは抵抗
値だけでなく抵抗温度係数をも発熱ヒータより大きくし
昇温特性を向上させてもよい。
成してもよく、その場合は発熱ヒータをＡ、抵抗ヒータ
をＢとしたとき、例えば、BAB、BAABのように抵抗ヒー
タＢが発熱ヒータＡよりも表面側に位置するように配置
する。また、発熱ヒータと抵抗ヒータのＵ字形状の先端
部分を接続側部分に比べて径方向の断面積を小さくし、
昇温特性を向上させてもよい。更には抵抗ヒータは抵抗
値だけでなく抵抗温度係数をも発熱ヒータより大きくし
昇温特性を向上させてもよい。
（発明の効果） 本発明のセラミックグロープラグでは、発熱ヒータと共
に抵抗値の大きい抵抗ヒータもセラミックヒータ内に配
置されているので、プラグに供給される電力が全て発熱
部で消費されるので電力を有効に利用でき省電力化がで
きる。また、発熱ヒータと抵抗ヒータとの接続が直列配
置の場合と異なり各端末部で金属外筒及び金属端子板に
同時にろう接してなされるので接続が容易になるととも
にセラミックヒータ自身の強度が大となる。
に抵抗値の大きい抵抗ヒータもセラミックヒータ内に配
置されているので、プラグに供給される電力が全て発熱
部で消費されるので電力を有効に利用でき省電力化がで
きる。また、発熱ヒータと抵抗ヒータとの接続が直列配
置の場合と異なり各端末部で金属外筒及び金属端子板に
同時にろう接してなされるので接続が容易になるととも
にセラミックヒータ自身の強度が大となる。
第１図は、本発明の自己制御型セラミックグロープラグ
の実施例の、（ａ）は全体縦断面図、（ｂ）は要部の一
部切断断面図、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ（ｂ）にお
けるＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿って切截した断面図、
（ｅ）〜（ｈ）はそれぞれ（ｂ）におけるＣ−Ｃ線、Ｄ
−Ｄ線、Ｅ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線に沿って切截したセラミッ
クヒータの断面図、第２図は上記実施例におけるセラミ
ックヒータの製造を説明するための分解図、第３図及び
第４図は自己制御型セラミックグロープラグの従来例の
縦断面図、第５図は本発明によるプラグの発熱ヒータ及
び抵抗ヒータの抵抗値並びにこれらの合成値の電圧特性
図、第６図は同じくセラミックヒータの温度の電圧特性
図である。 21:セラミック基体、22:発熱ヒータ、23:抵抗ヒータ。
の実施例の、（ａ）は全体縦断面図、（ｂ）は要部の一
部切断断面図、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ（ｂ）にお
けるＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿って切截した断面図、
（ｅ）〜（ｈ）はそれぞれ（ｂ）におけるＣ−Ｃ線、Ｄ
−Ｄ線、Ｅ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線に沿って切截したセラミッ
クヒータの断面図、第２図は上記実施例におけるセラミ
ックヒータの製造を説明するための分解図、第３図及び
第４図は自己制御型セラミックグロープラグの従来例の
縦断面図、第５図は本発明によるプラグの発熱ヒータ及
び抵抗ヒータの抵抗値並びにこれらの合成値の電圧特性
図、第６図は同じくセラミックヒータの温度の電圧特性
図である。 21:セラミック基体、22:発熱ヒータ、23:抵抗ヒータ。
Claims (1)
- 【請求項１】窒化珪素を主成分とする絶縁性セラミック
基体中に通電により発熱する導電性セラミックスよりな
る発熱ヒータと、該発熱ヒータを形成する導電性セラミ
ックスよりも抵抗値の大きな導電性セラミックスよりな
る抵抗ヒータとが、それぞれ先端部をＵ字形状に折り返
して形成され、抵抗ヒータの先端部が発熱ヒータの先端
部より後方に位置させて並列に埋設されるとともに、こ
れらヒータが端部において電気的に並列に接続されてな
るセラミックヒータを有することを特徴とする自己制御
型セラミックグロープラグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13152689A JPH07109303B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 自己制御型セラミックグロープラグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13152689A JPH07109303B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 自己制御型セラミックグロープラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH031014A JPH031014A (ja) | 1991-01-07 |
| JPH07109303B2 true JPH07109303B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=15060128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13152689A Expired - Fee Related JPH07109303B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 自己制御型セラミックグロープラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109303B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011501093A (ja) * | 2007-10-18 | 2011-01-06 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 液体燃料およびこれに類するもののための加熱装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5336097Y2 (ja) * | 1972-02-29 | 1978-09-04 | ||
| JPS5444583Y2 (ja) * | 1974-04-30 | 1979-12-21 | ||
| JP6370100B2 (ja) * | 2014-05-16 | 2018-08-08 | 日本特殊陶業株式会社 | 燃焼圧検知センサ付きのグロープラグ |
-
1989
- 1989-05-26 JP JP13152689A patent/JPH07109303B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011501093A (ja) * | 2007-10-18 | 2011-01-06 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 液体燃料およびこれに類するもののための加熱装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH031014A (ja) | 1991-01-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |