JPH07190362A - セラミックスグロープラグ - Google Patents
セラミックスグロープラグInfo
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- JPH07190362A JPH07190362A JP34942193A JP34942193A JPH07190362A JP H07190362 A JPH07190362 A JP H07190362A JP 34942193 A JP34942193 A JP 34942193A JP 34942193 A JP34942193 A JP 34942193A JP H07190362 A JPH07190362 A JP H07190362A
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Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、金属コイルを内包したグロープラ
グ本体の表面に薄膜の被膜を形成し、速熱性を向上させ
た安定した強度を有する信頼性に富んだセラミックスグ
ロープラグを提供する。 【構成】 本発明は、金属コイル３を発熱体コイル５と
電流制御用コイル４とを直列に接続して形成し、金属コ
イル３の周囲をＳｉ，Ｔｉを含む気孔率が１０％以上の
反応焼結セラミックスから成るグロープラグ本体１で埋
め、グロープラグ本体１の表面に粒界に酸化物を含まな
いセラミックスから成る被膜２を形成する。被膜を構成
するセラミックスはＳｉ3 Ｎ4 から成り、グロープラグ
本体１にＣＶＤ及び溶射でコーティングされている。
グ本体の表面に薄膜の被膜を形成し、速熱性を向上させ
た安定した強度を有する信頼性に富んだセラミックスグ
ロープラグを提供する。 【構成】 本発明は、金属コイル３を発熱体コイル５と
電流制御用コイル４とを直列に接続して形成し、金属コ
イル３の周囲をＳｉ，Ｔｉを含む気孔率が１０％以上の
反応焼結セラミックスから成るグロープラグ本体１で埋
め、グロープラグ本体１の表面に粒界に酸化物を含まな
いセラミックスから成る被膜２を形成する。被膜を構成
するセラミックスはＳｉ3 Ｎ4 から成り、グロープラグ
本体１にＣＶＤ及び溶射でコーティングされている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼルエンジン
等に使用されるセラミックスグロープラグに関する。
等に使用されるセラミックスグロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ディーゼルエンジン用グロープラ
グとしては、特開昭６２−１４１４２４号公報に開示さ
れたものがある。該グロープラグは中空状ホルダの先端
部に筒状セラミックスヒータを設けたものであり、該セ
ラミックスヒータは、絶縁性セラミックスから成る薄板
状絶縁体と該薄板状絶縁体の両側面及び一端部に積層さ
れる導電性セラミックスによる薄板状抵抗体とから成る
積層体を幅方向に曲げて筒状体を形成し、該筒状体の後
端側外周部に導電性セラミックスによる保護パイプを嵌
装させて焼成して一体的に成形したものである。
グとしては、特開昭６２−１４１４２４号公報に開示さ
れたものがある。該グロープラグは中空状ホルダの先端
部に筒状セラミックスヒータを設けたものであり、該セ
ラミックスヒータは、絶縁性セラミックスから成る薄板
状絶縁体と該薄板状絶縁体の両側面及び一端部に積層さ
れる導電性セラミックスによる薄板状抵抗体とから成る
積層体を幅方向に曲げて筒状体を形成し、該筒状体の後
端側外周部に導電性セラミックスによる保護パイプを嵌
装させて焼成して一体的に成形したものである。
【０００３】また、自己電流制御型グロープラグとして
は、タングステン線等による発熱線をセラミック材中に
埋設した棒状セラミックスを用い、熱伝達効率を向上さ
せ、発熱線への通電電力を自己制御して発熱特性を改善
し、ヒータ部分での過熱を防止するものが知られてい
る。例えば、自己電流制御型グロープラグとして、特公
平４−３４０５２号公報、特公昭６０−１９４０４号公
報、特開昭５９−１５７４２３号公報等に開示されたも
のがある。
は、タングステン線等による発熱線をセラミック材中に
埋設した棒状セラミックスを用い、熱伝達効率を向上さ
せ、発熱線への通電電力を自己制御して発熱特性を改善
し、ヒータ部分での過熱を防止するものが知られてい
る。例えば、自己電流制御型グロープラグとして、特公
平４−３４０５２号公報、特公昭６０−１９４０４号公
報、特開昭５９−１５７４２３号公報等に開示されたも
のがある。
【０００４】また、特開平２−１８３７１８号公報に開
示されたグロープラグは、ケーシングの先端側に発熱体
がセラミックス焼結体に埋設された発熱部が設けられて
おり、発熱体をタングステンから作製し、セラミックス
焼結体を窒化アルミニウム焼結体の表面に気相法によっ
て炭化ケイ素被覆層を形成したものである。
示されたグロープラグは、ケーシングの先端側に発熱体
がセラミックス焼結体に埋設された発熱部が設けられて
おり、発熱体をタングステンから作製し、セラミックス
焼結体を窒化アルミニウム焼結体の表面に気相法によっ
て炭化ケイ素被覆層を形成したものである。
【０００５】更に、特開平４−２５９７８１号公報に開
示されたセラミックヒータは発熱体を埋設する発熱部が
窒化アルミニウム質セラミックスで形成され、発熱部を
支持する支持部が窒化ケイ素質セラミックスで形成され
ているものである。
示されたセラミックヒータは発熱体を埋設する発熱部が
窒化アルミニウム質セラミックスで形成され、発熱部を
支持する支持部が窒化ケイ素質セラミックスで形成され
ているものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
グロープラグでは、タングステン線等の高融点を有する
金属線はホットプレスによりサンドイッチ状に窒化ケイ
素等のセラミックス内に埋設されて一体化された構造を
有している。そのため、従来のグロープラグでは、中心
に温度勾配が付き、不均一な熱応力が発生し、金属線を
埋め込んだセラミックスが割れ、クラック等を起こして
破損し易いという問題を有している。
グロープラグでは、タングステン線等の高融点を有する
金属線はホットプレスによりサンドイッチ状に窒化ケイ
素等のセラミックス内に埋設されて一体化された構造を
有している。そのため、従来のグロープラグでは、中心
に温度勾配が付き、不均一な熱応力が発生し、金属線を
埋め込んだセラミックスが割れ、クラック等を起こして
破損し易いという問題を有している。
【０００７】或いは、従来の金属コイルは、Ｆｅ−Ｃｒ
合金でラッシュコイル即ち発熱体コイルを作製し、Ｎｉ
でブレーキコイル即ち電流制御コイルを作製し、異種金
属から成る発熱体コイルと電流制御コイルとを直列に結
線している。そして、従来のグロープラグは、上記金属
コイルを金属鞘内部に配置し、空間部にＭｇＯ粉末を充
填したものであるが、Ｆｅ−Ｃｒ合金及びＮｉは共融点
が低く、一般に、セラミックスと一体焼結ができないも
のであり、Ｓｉと反応してシリサイドを形成し易い性質
を有しており、熱膨張係数の差が大きいという問題を有
している。
合金でラッシュコイル即ち発熱体コイルを作製し、Ｎｉ
でブレーキコイル即ち電流制御コイルを作製し、異種金
属から成る発熱体コイルと電流制御コイルとを直列に結
線している。そして、従来のグロープラグは、上記金属
コイルを金属鞘内部に配置し、空間部にＭｇＯ粉末を充
填したものであるが、Ｆｅ−Ｃｒ合金及びＮｉは共融点
が低く、一般に、セラミックスと一体焼結ができないも
のであり、Ｓｉと反応してシリサイドを形成し易い性質
を有しており、熱膨張係数の差が大きいという問題を有
している。
【０００８】更に、従来のグロープラグで使用されてい
るＡｌＮは、焼成時に１５〜２０％の収縮が発生する特
性を有している。そのため、グロープラグを作製する工
程におけるホットプレス焼成時に、コイルの形状が二次
元形状にならざるを得ず、その結果、グロープラグの発
熱では温度不均一になり、セラミックスの割れ、クラッ
ク等の発生原因になり、耐久性が低下するという問題が
ある。
るＡｌＮは、焼成時に１５〜２０％の収縮が発生する特
性を有している。そのため、グロープラグを作製する工
程におけるホットプレス焼成時に、コイルの形状が二次
元形状にならざるを得ず、その結果、グロープラグの発
熱では温度不均一になり、セラミックスの割れ、クラッ
ク等の発生原因になり、耐久性が低下するという問題が
ある。
【０００９】また、従来の自己電流制御型グロープラグ
では、タングステン線等の発熱線をセラミックス中に成
形時に埋設して焼結するため、焼結は加圧焼結が必要と
なり、ホットプレス即ち一軸加圧焼結が通常行われてい
る。そのため、セラミックス中に埋設される発熱線の形
状が制限され、二次元の構造になることから、セラミッ
クス製外殻の内壁面或いは内包のセラミックスと発熱線
との間が離れ、熱伝達効率が低下し、セラミックスヒー
タの速熱性が低下するという問題がある。また、発熱部
がタングステン線とＳｉ3 Ｎ4 とがホットプレス時に一
体化された構造のセラミック製グロープラグでは、タン
グステン線とＳｉ3 Ｎ4 との境界に隙間が形成され、該
隙間から水分或いは酸素が侵入し、腐食等が発生すると
いう問題が発生する。特に、タングステン線とＳｉ3 Ｎ
4 との境界の隙間から水分或いは酸素が侵入するのを防
止するため、境界を密封しなければならないという問題
がある。
では、タングステン線等の発熱線をセラミックス中に成
形時に埋設して焼結するため、焼結は加圧焼結が必要と
なり、ホットプレス即ち一軸加圧焼結が通常行われてい
る。そのため、セラミックス中に埋設される発熱線の形
状が制限され、二次元の構造になることから、セラミッ
クス製外殻の内壁面或いは内包のセラミックスと発熱線
との間が離れ、熱伝達効率が低下し、セラミックスヒー
タの速熱性が低下するという問題がある。また、発熱部
がタングステン線とＳｉ3 Ｎ4 とがホットプレス時に一
体化された構造のセラミック製グロープラグでは、タン
グステン線とＳｉ3 Ｎ4 との境界に隙間が形成され、該
隙間から水分或いは酸素が侵入し、腐食等が発生すると
いう問題が発生する。特に、タングステン線とＳｉ3 Ｎ
4 との境界の隙間から水分或いは酸素が侵入するのを防
止するため、境界を密封しなければならないという問題
がある。
【００１０】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、電流制御用コイルと発熱体コイル
から成るタングステン線等の金属コイルを配置し、発熱
部と電流制御部を流れる電流を調節して最適の発熱量を
確保する自己電流制御型に構成し、金属コイルにＳｉ，
Ｔｉ，Ｓｉ3 Ｎ4 から成るスラリーで肉付けし、反応焼
結した後、反応焼結セラミックスの表面にＣＶＤ或いは
溶射によってＳｉ3 Ｎ4 等の緻密なセラミックス被膜を
形成し、金属コイルを三次元形状に構成でき、低コスト
で作製できるセラミックスグロープラグを提供すること
である。
解決することであり、電流制御用コイルと発熱体コイル
から成るタングステン線等の金属コイルを配置し、発熱
部と電流制御部を流れる電流を調節して最適の発熱量を
確保する自己電流制御型に構成し、金属コイルにＳｉ，
Ｔｉ，Ｓｉ3 Ｎ4 から成るスラリーで肉付けし、反応焼
結した後、反応焼結セラミックスの表面にＣＶＤ或いは
溶射によってＳｉ3 Ｎ4 等の緻密なセラミックス被膜を
形成し、金属コイルを三次元形状に構成でき、低コスト
で作製できるセラミックスグロープラグを提供すること
である。
【００１１】この発明の別の目的は、緻密質セラミック
スから外殻を作製し、該外殻内に電流制御用コイルと発
熱体コイルから成る金属コイルを配置し、発熱部と電流
制御部を流れる電流を調節して最適の発熱量を確保する
自己電流制御型に構成し、焼成時に外殻内での収縮が発
生しない反応焼結セラミックスを外殻内に充填し、該金
属コイルを前記充填部材に内包すると共に、該充填部材
に対する金属コイルの熱応力の緩和と反応防止のために
金属コイルの外周面に傾斜材料からなるセラミックス膜
を電気泳動法で被覆し、金属コイルを三次元形状に構成
して均一加熱ができるように構成し、低コストで作製で
きるセラミックスグロープラグを提供することである。
スから外殻を作製し、該外殻内に電流制御用コイルと発
熱体コイルから成る金属コイルを配置し、発熱部と電流
制御部を流れる電流を調節して最適の発熱量を確保する
自己電流制御型に構成し、焼成時に外殻内での収縮が発
生しない反応焼結セラミックスを外殻内に充填し、該金
属コイルを前記充填部材に内包すると共に、該充填部材
に対する金属コイルの熱応力の緩和と反応防止のために
金属コイルの外周面に傾斜材料からなるセラミックス膜
を電気泳動法で被覆し、金属コイルを三次元形状に構成
して均一加熱ができるように構成し、低コストで作製で
きるセラミックスグロープラグを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、次のように構成されている。即ち、この
発明は、発熱体コイルと電流制御用コイルとを直列に接
続し且つ端子を有する金属コイル、該金属コイルの周囲
をＳｉ，Ｔｉを含む気孔率が１０％以上の反応焼結セラ
ミックスから成るグロープラグ本体、及び該グロープラ
グ本体の表面に形成された粒界に酸化物を含まないセラ
ミックスから成る被膜から構成したことを特徴とするセ
ラミックスグロープラグに関する。また、このセラミッ
クスグロープラグにおいて、前記被膜を構成するセラミ
ックスはＳｉ3 Ｎ4 から成り、前記グロープラグ本体に
ＣＶＤ及び溶射のいずれかでコーティングされているも
のである。
達成するため、次のように構成されている。即ち、この
発明は、発熱体コイルと電流制御用コイルとを直列に接
続し且つ端子を有する金属コイル、該金属コイルの周囲
をＳｉ，Ｔｉを含む気孔率が１０％以上の反応焼結セラ
ミックスから成るグロープラグ本体、及び該グロープラ
グ本体の表面に形成された粒界に酸化物を含まないセラ
ミックスから成る被膜から構成したことを特徴とするセ
ラミックスグロープラグに関する。また、このセラミッ
クスグロープラグにおいて、前記被膜を構成するセラミ
ックスはＳｉ3 Ｎ4 から成り、前記グロープラグ本体に
ＣＶＤ及び溶射のいずれかでコーティングされているも
のである。
【００１３】又は、この発明は、緻密質セラミックスか
ら作製した外殻、該外殻内に内包された発熱体コイルと
電流制御用コイルとを直列に接続し且つ端子を有する金
属コイル、前記外殻内に充填され且つ前記金属コイルの
間隙に配置されているＳｉ，Ｔｉを含むセラミックスか
ら成る充填部材、及び前記金属コイルの表面に形成され
ている熱膨張係数が異なる複数層のセラミックス被膜、
から構成したことを特徴とするセラミックスグロープラ
グに関する。また、このセラミックスグロープラグにお
いて、前記セラミックス被膜は電気泳動法により被覆さ
れたＭｇＯ，ＺｒＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 の各層から構成さ
れ、前記各層はそれらの熱膨張係数が傾斜的になるよう
に配置されている。また、前記充填部材を構成するセラ
ミックスは、Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ｓｉ，Ｔｉから成るスラリー
を反応焼結して構成した無収縮セラミックスから構成さ
れているものである。
ら作製した外殻、該外殻内に内包された発熱体コイルと
電流制御用コイルとを直列に接続し且つ端子を有する金
属コイル、前記外殻内に充填され且つ前記金属コイルの
間隙に配置されているＳｉ，Ｔｉを含むセラミックスか
ら成る充填部材、及び前記金属コイルの表面に形成され
ている熱膨張係数が異なる複数層のセラミックス被膜、
から構成したことを特徴とするセラミックスグロープラ
グに関する。また、このセラミックスグロープラグにお
いて、前記セラミックス被膜は電気泳動法により被覆さ
れたＭｇＯ，ＺｒＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 の各層から構成さ
れ、前記各層はそれらの熱膨張係数が傾斜的になるよう
に配置されている。また、前記充填部材を構成するセラ
ミックスは、Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ｓｉ，Ｔｉから成るスラリー
を反応焼結して構成した無収縮セラミックスから構成さ
れているものである。
【００１４】
【作用】この発明によるセラミックスグロープラグは、
上記のように構成されており、次のように作用する。即
ち、このセラミックスグロープラグは、発熱体コイルと
電流制御用コイルとを直列に接続し且つ端子を有する金
属コイル、該金属コイルの周囲をＳｉ，Ｔｉを含む気孔
率が１０％以上の反応焼結セラミックスから成るグロー
プラグ本体、及び該グロープラグ本体の表面に形成され
た粒界に酸化物を含まないセラミックスから成る被膜か
ら構成したので、前記金属コイルに電流を流せば、前記
発熱体コイルで発生した熱は前記被膜を加熱して外部に
放熱するのに対して前記電流制御用コイルでは温度上昇
に伴って前記電流制御用コイルに流れる電流が抑制さ
れ、電流制御部を構成する。即ち、前記電流制御用コイ
ルが高温になれば、その抵抗値が大きくなり、前記金属
コイルに流れる電流が小さくなり、前記外殻からの発熱
量が自己制御され、最適値に制御されることになる。
上記のように構成されており、次のように作用する。即
ち、このセラミックスグロープラグは、発熱体コイルと
電流制御用コイルとを直列に接続し且つ端子を有する金
属コイル、該金属コイルの周囲をＳｉ，Ｔｉを含む気孔
率が１０％以上の反応焼結セラミックスから成るグロー
プラグ本体、及び該グロープラグ本体の表面に形成され
た粒界に酸化物を含まないセラミックスから成る被膜か
ら構成したので、前記金属コイルに電流を流せば、前記
発熱体コイルで発生した熱は前記被膜を加熱して外部に
放熱するのに対して前記電流制御用コイルでは温度上昇
に伴って前記電流制御用コイルに流れる電流が抑制さ
れ、電流制御部を構成する。即ち、前記電流制御用コイ
ルが高温になれば、その抵抗値が大きくなり、前記金属
コイルに流れる電流が小さくなり、前記外殻からの発熱
量が自己制御され、最適値に制御されることになる。
【００１５】特に、このセラミックスグロープラグは、
最外周部の前記被膜が薄膜であるのでその熱容量が小さ
く、しかも前記被膜の熱伝導率が高いので、急速な昇温
が可能になる。また、前記グロープラグ本体を構成する
反応焼結セラミックスは焼成時に収縮が発生せず、しか
も金属コイルのコイル形状の自由度が大きくなり、最も
形状の安定したコイル状の三次元形状に形成することが
でき、発熱時の温度分布が均一になって、割れ等が発生
せず、低コストで製造できる。
最外周部の前記被膜が薄膜であるのでその熱容量が小さ
く、しかも前記被膜の熱伝導率が高いので、急速な昇温
が可能になる。また、前記グロープラグ本体を構成する
反応焼結セラミックスは焼成時に収縮が発生せず、しか
も金属コイルのコイル形状の自由度が大きくなり、最も
形状の安定したコイル状の三次元形状に形成することが
でき、発熱時の温度分布が均一になって、割れ等が発生
せず、低コストで製造できる。
【００１６】特に、前記外殻内に充填した無収縮セラミ
ックスは、Ｓｉ，Ｔｉ及びＳｉ3 Ｎ4 を含んでいる原料
を緻密質のＳｉ3 Ｎ4 からなる外殻内に充填してＮ2 ガ
ス内で反応焼成することによって、ＳｉとＴｉとをＳｉ
3 Ｎ4 ，ＴｉＮ，ＴｉＯ2 ，ＴｉＯＮに変化させるもの
であり、前記外殻を緻密質Ｓｉ3 Ｎ4 で作製しておけ
ば、焼成時にＴｉＮが膨張し、外殻のＳｉ3 Ｎ4 と反応
Ｓｉ3 Ｎ4 とが密着することができ、しかも、加圧無し
で焼成しても、ＴｉＮの膨張作用によって外殻と充填部
材との間の境界に隙間が発生せず、前記金属コイルを三
次元形状に形成しても該金属コイルと前記外殻との接触
状態を悪化させることがなく、熱伝達効率を向上でき、
発熱部での迅速な昇温を可能にする。
ックスは、Ｓｉ，Ｔｉ及びＳｉ3 Ｎ4 を含んでいる原料
を緻密質のＳｉ3 Ｎ4 からなる外殻内に充填してＮ2 ガ
ス内で反応焼成することによって、ＳｉとＴｉとをＳｉ
3 Ｎ4 ，ＴｉＮ，ＴｉＯ2 ，ＴｉＯＮに変化させるもの
であり、前記外殻を緻密質Ｓｉ3 Ｎ4 で作製しておけ
ば、焼成時にＴｉＮが膨張し、外殻のＳｉ3 Ｎ4 と反応
Ｓｉ3 Ｎ4 とが密着することができ、しかも、加圧無し
で焼成しても、ＴｉＮの膨張作用によって外殻と充填部
材との間の境界に隙間が発生せず、前記金属コイルを三
次元形状に形成しても該金属コイルと前記外殻との接触
状態を悪化させることがなく、熱伝達効率を向上でき、
発熱部での迅速な昇温を可能にする。
【００１７】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるセラ
ミックスグロープラグの実施例を説明する。図１はこの
発明によるセラミックスグロープラグの一実施例を示す
断面図、及び図２はセラミックスグロープラグについて
の通電時間と発熱部の表面温度との関係を示すグラフで
ある。
ミックスグロープラグの実施例を説明する。図１はこの
発明によるセラミックスグロープラグの一実施例を示す
断面図、及び図２はセラミックスグロープラグについて
の通電時間と発熱部の表面温度との関係を示すグラフで
ある。
【００１８】このセラミックスグロープラグは、主とし
て、ディーゼルエンジン等に組み込まれて始動補助装置
として使用されるものであり、発熱体コイル５と電流制
御用コイル４とを直列に接続し且つ端子となる接続線
６，７を有する金属コイル３、該金属コイル３の周囲を
Ｓｉ，Ｔｉを含む気孔率が１０％以上の反応焼結セラミ
ックスから成るグロープラグ本体１、及び該グロープラ
グ本体１の外面である表面９に形成された粒界に酸化物
を含まないセラミックスから成る被膜２から構成されて
いる。被膜２を構成するセラミックスは、Ｓｉ3 Ｎ4 か
ら成り、グロープラグ本体１の表面９にＣＶＤ法及び溶
射法のいずれかでコーティングされた薄膜を構成するも
のである。このセラミックスグロープラグは、被膜２を
コーティングしたグロープラグ本体１の先端側を発熱部
８に構成したものである。
て、ディーゼルエンジン等に組み込まれて始動補助装置
として使用されるものであり、発熱体コイル５と電流制
御用コイル４とを直列に接続し且つ端子となる接続線
６，７を有する金属コイル３、該金属コイル３の周囲を
Ｓｉ，Ｔｉを含む気孔率が１０％以上の反応焼結セラミ
ックスから成るグロープラグ本体１、及び該グロープラ
グ本体１の外面である表面９に形成された粒界に酸化物
を含まないセラミックスから成る被膜２から構成されて
いる。被膜２を構成するセラミックスは、Ｓｉ3 Ｎ4 か
ら成り、グロープラグ本体１の表面９にＣＶＤ法及び溶
射法のいずれかでコーティングされた薄膜を構成するも
のである。このセラミックスグロープラグは、被膜２を
コーティングしたグロープラグ本体１の先端側を発熱部
８に構成したものである。
【００１９】金属コイル３を埋設するグロープラグ本体
１を構成するセラミックスは、焼成時に膨張するセラミ
ックスを用い、被膜２を緻密質セラミックスで構成した
ものである。被膜２は、グロープラグ本体１の全表面９
にコーティングされ、一端が閉鎖端部１０に形成され、
他端が開放端部１１に形成された窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4
等の緻密質セラミックスから作製されている。
１を構成するセラミックスは、焼成時に膨張するセラミ
ックスを用い、被膜２を緻密質セラミックスで構成した
ものである。被膜２は、グロープラグ本体１の全表面９
にコーティングされ、一端が閉鎖端部１０に形成され、
他端が開放端部１１に形成された窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4
等の緻密質セラミックスから作製されている。
【００２０】また、このセラミックスグロープラグにお
いて、グロープラグ本体１を構成する反応焼結セラミッ
クスは、ＳｉとＴｉとの原料を焼成することによってＳ
ｉ3Ｎ4 ，ＴｉＮ，ＴｉＯ2 ，ＴｉＯＮを含んでいる多
孔質セラミックスに転化したものであり、焼成前のＳｉ
とＴｉとの原料の体積と焼成後のＳｉ3 Ｎ4 ，ＴｉＮ，
ＴｉＯ2 ，ＴｉＯＮとの体積が実質的に同一であり、焼
結収縮を起こさないものである。従って、緻密質Ｓｉ3
Ｎ4 の被膜２の内面１２と無収縮セラミックスのグロー
プラグ本体１の表面９との間の境界には隙間が存在しな
い。
いて、グロープラグ本体１を構成する反応焼結セラミッ
クスは、ＳｉとＴｉとの原料を焼成することによってＳ
ｉ3Ｎ4 ，ＴｉＮ，ＴｉＯ2 ，ＴｉＯＮを含んでいる多
孔質セラミックスに転化したものであり、焼成前のＳｉ
とＴｉとの原料の体積と焼成後のＳｉ3 Ｎ4 ，ＴｉＮ，
ＴｉＯ2 ，ＴｉＯＮとの体積が実質的に同一であり、焼
結収縮を起こさないものである。従って、緻密質Ｓｉ3
Ｎ4 の被膜２の内面１２と無収縮セラミックスのグロー
プラグ本体１の表面９との間の境界には隙間が存在しな
い。
【００２１】また、金属コイル３は、高融点金属等のタ
ングステン線で三次元形状のコイルに作製され、被膜２
の内面１２に接触状態に配置されている部分が発熱体コ
イル５を構成し、また被膜２の内面１２から隔置状態に
配置されている部分が電流制御用コイル４を構成してい
るものである。更に、金属コイル３は、発熱体コイル５
の一端と電流制御用コイル４の一端とを接続する接続線
１３、発熱体コイル５の他端に接続した被膜２内を延び
てグロープラグ本体１から突出する接続線７、及び電流
制御用コイル４の他端に接続して被膜２内を延びてグロ
ープラグ本体１から突出する接続線６を有している。
ングステン線で三次元形状のコイルに作製され、被膜２
の内面１２に接触状態に配置されている部分が発熱体コ
イル５を構成し、また被膜２の内面１２から隔置状態に
配置されている部分が電流制御用コイル４を構成してい
るものである。更に、金属コイル３は、発熱体コイル５
の一端と電流制御用コイル４の一端とを接続する接続線
１３、発熱体コイル５の他端に接続した被膜２内を延び
てグロープラグ本体１から突出する接続線７、及び電流
制御用コイル４の他端に接続して被膜２内を延びてグロ
ープラグ本体１から突出する接続線６を有している。
【００２２】次に、この発明によるセラミックスグロー
プラグを作製する方法の一実施例について説明する。こ
のセラミックスグロープラグの製造方法において、高融
点金属である１本のタングステン線を線径がφ０．２ｍ
ｍのコイル状に巻き、発熱体コイル５となる部分を内径
φ３．５ｍｍに形成し、電流制御用コイル４となる部分
を若干小さい内径に形成して金属コイル３を作製した。
金属コイル３を内径φ３．５ｍｍの穴部を有する石膏型
内に配置し、石膏型内にＳｉ，Ｔｉから成るスラリーを
充填し、該スラリーを固化した。石膏型から固化した成
形体を取り出し、該成形体を乾燥させた後、該成形体を
Ｎ2 ガス中で１４００℃で焼成してグロープラグ本体１
となる焼結体即ち多孔質セラミックスを作製した。この
多孔質セラミックスは、Ｓｉ，Ｔｉを含む原料から成る
スラリーがＳｉ3 Ｎ4 ，ＴｉＮ，ＴｉＯ2 ，ＴｉＯＮか
らなる無収縮セラミックスに転化したものである。ま
た、この状態では、発熱体コイル５となる部分の金属コ
イル３は多孔質セラミックスの表面に露出した状態であ
り、また、電流制御用コイル４となる部分の金属コイル
３は多孔質セラミックス内部に埋め込まれた状態であ
る。
プラグを作製する方法の一実施例について説明する。こ
のセラミックスグロープラグの製造方法において、高融
点金属である１本のタングステン線を線径がφ０．２ｍ
ｍのコイル状に巻き、発熱体コイル５となる部分を内径
φ３．５ｍｍに形成し、電流制御用コイル４となる部分
を若干小さい内径に形成して金属コイル３を作製した。
金属コイル３を内径φ３．５ｍｍの穴部を有する石膏型
内に配置し、石膏型内にＳｉ，Ｔｉから成るスラリーを
充填し、該スラリーを固化した。石膏型から固化した成
形体を取り出し、該成形体を乾燥させた後、該成形体を
Ｎ2 ガス中で１４００℃で焼成してグロープラグ本体１
となる焼結体即ち多孔質セラミックスを作製した。この
多孔質セラミックスは、Ｓｉ，Ｔｉを含む原料から成る
スラリーがＳｉ3 Ｎ4 ，ＴｉＮ，ＴｉＯ2 ，ＴｉＯＮか
らなる無収縮セラミックスに転化したものである。ま
た、この状態では、発熱体コイル５となる部分の金属コ
イル３は多孔質セラミックスの表面に露出した状態であ
り、また、電流制御用コイル４となる部分の金属コイル
３は多孔質セラミックス内部に埋め込まれた状態であ
る。
【００２３】次いで、グロープラグ本体１の表面９に被
膜２を形成するため、ＣＶＤ法又は溶射法を適用できる
が、この実施例ではＣＶＤ法で被膜２を形成した。即
ち、ＳｉＣｌ4 ，ＮＨ3 ，Ｎ2 ，Ｈ2 （キャリアガス）
を原料ガスとして、１５００℃のＣＶＤ炉内で金属コイ
ル３を内包した多孔質セラミックスの表面９に約１５０
μｍの厚みとなるように、ＣＶＤ−Ｓｉ3 Ｎ4 膜である
緻密質Ｓｉ3 Ｎ4 の被膜２を形成してセラミックスグロ
ープラグを作製した。
膜２を形成するため、ＣＶＤ法又は溶射法を適用できる
が、この実施例ではＣＶＤ法で被膜２を形成した。即
ち、ＳｉＣｌ4 ，ＮＨ3 ，Ｎ2 ，Ｈ2 （キャリアガス）
を原料ガスとして、１５００℃のＣＶＤ炉内で金属コイ
ル３を内包した多孔質セラミックスの表面９に約１５０
μｍの厚みとなるように、ＣＶＤ−Ｓｉ3 Ｎ4 膜である
緻密質Ｓｉ3 Ｎ4 の被膜２を形成してセラミックスグロ
ープラグを作製した。
【００２４】このセラミックスグロープラグについて
は、上記のＣＶＤの処理工程によって、グロープラグ本
体１と被膜２とは密着した状態になって多孔質セラミッ
クスを緻密質Ｓｉ3 Ｎ4 で密閉した状態になり、多孔質
セラミックス内に存在するＯ2ガス濃度は、ほぼ零にな
り、金属コイル３を形成するタングステン線の酸化を防
止できると共に、ＣＶＤ反応によって多孔質セラミック
スの表面に存在する極めて小さな穴も閉塞され、多孔質
セラミックス内への水分の混入等も防止することができ
る。また、ＣＶＤ−Ｓｉ3 Ｎ4 膜即ち被膜２には、その
粒界に酸化物を含まない構造に構成される。
は、上記のＣＶＤの処理工程によって、グロープラグ本
体１と被膜２とは密着した状態になって多孔質セラミッ
クスを緻密質Ｓｉ3 Ｎ4 で密閉した状態になり、多孔質
セラミックス内に存在するＯ2ガス濃度は、ほぼ零にな
り、金属コイル３を形成するタングステン線の酸化を防
止できると共に、ＣＶＤ反応によって多孔質セラミック
スの表面に存在する極めて小さな穴も閉塞され、多孔質
セラミックス内への水分の混入等も防止することができ
る。また、ＣＶＤ−Ｓｉ3 Ｎ4 膜即ち被膜２には、その
粒界に酸化物を含まない構造に構成される。
【００２５】このセラミックスグロープラグについて、
昇温特性を測定した結果を図２に示す。このセラミック
スグロープラグ（本発明品）の昇温特性を、従来のＡｌ
Ｎの表面にＳｉＣをコーティングしたグロープラグ（従
来品）の昇温特性と比較した。図２において、横軸に通
電時間（ｓｅｃ）をとり、縦軸に発熱部８の表面温度
（℃）をとっている。図２から分かるように、本発明品
は従来品に比較して通電時間が短くて所定の温度まで直
ちに昇温しており、速熱性に優れていることが分かる。
即ち、この発明によるセラミックスグロープラグは、最
外周部が被膜２の薄膜で構成されているため、熱容量が
小さく、また、高い熱伝導率であるため、急速に昇温で
きるものである。また、被膜２を構成するＣＶＤによる
Ｓｉ3 Ｎ4は、粒界に助剤等の酸化物を含まず、この部
分でフォノン散乱が生じ難く、熱が伝わり易くなる。ま
た、ＣＶＤ−Ｓｉ3 Ｎ4 の結晶粒は、焼結Ｓｉ3 Ｎ4 が
１０μｍ程度であるのに対して、５０μｍと大きいもの
であり、熱伝導率が高くなる要因と考えられる。しかる
に、ＣＶＤ−Ｓｉ3 Ｎ4 の熱通過率Ｋは５０Ｗ／ｍ・Ｋ
であるのに対して、ホットプレス即ち焼結Ｓｉ3 Ｎ4 の
熱通過率Ｋは２７Ｗ／ｍ・Ｋである。
昇温特性を測定した結果を図２に示す。このセラミック
スグロープラグ（本発明品）の昇温特性を、従来のＡｌ
Ｎの表面にＳｉＣをコーティングしたグロープラグ（従
来品）の昇温特性と比較した。図２において、横軸に通
電時間（ｓｅｃ）をとり、縦軸に発熱部８の表面温度
（℃）をとっている。図２から分かるように、本発明品
は従来品に比較して通電時間が短くて所定の温度まで直
ちに昇温しており、速熱性に優れていることが分かる。
即ち、この発明によるセラミックスグロープラグは、最
外周部が被膜２の薄膜で構成されているため、熱容量が
小さく、また、高い熱伝導率であるため、急速に昇温で
きるものである。また、被膜２を構成するＣＶＤによる
Ｓｉ3 Ｎ4は、粒界に助剤等の酸化物を含まず、この部
分でフォノン散乱が生じ難く、熱が伝わり易くなる。ま
た、ＣＶＤ−Ｓｉ3 Ｎ4 の結晶粒は、焼結Ｓｉ3 Ｎ4 が
１０μｍ程度であるのに対して、５０μｍと大きいもの
であり、熱伝導率が高くなる要因と考えられる。しかる
に、ＣＶＤ−Ｓｉ3 Ｎ4 の熱通過率Ｋは５０Ｗ／ｍ・Ｋ
であるのに対して、ホットプレス即ち焼結Ｓｉ3 Ｎ4 の
熱通過率Ｋは２７Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００２６】次に、図３、図４及び図５を参照して、こ
の発明によるセラミックスグロープラグの別の実施例を
説明する。この実施例のセラミックスグロープラグは、
主として、緻密質セラミックスから作製した外殻２２、
外殻２２内に内包された発熱体コイル２５と電流制御用
コイル２４とを直列に接続し且つ端子２６，２７を有す
る金属コイル２３、及び外殻２２内に充填され且つ金属
コイル２３の間隙に配置されているＳｉ，Ｔｉを含むセ
ラミックスから成る充填部材２１、及び金属コイル２３
の表面に形成されている熱膨張係数が異なる複数層のセ
ラミックス被膜３２，３３，３４（総称は符号３０で示
す）から構成されている。この実施例では、外殻２２の
先端側が発熱体コイル２５が外殻２２に接触して発熱部
２８を構成している。外殻２２は、発熱部２８側端部が
閉鎖端部３５に形成され、また他端が開口端部３１に形
成され、接続線２６，２７が延び出ている。
の発明によるセラミックスグロープラグの別の実施例を
説明する。この実施例のセラミックスグロープラグは、
主として、緻密質セラミックスから作製した外殻２２、
外殻２２内に内包された発熱体コイル２５と電流制御用
コイル２４とを直列に接続し且つ端子２６，２７を有す
る金属コイル２３、及び外殻２２内に充填され且つ金属
コイル２３の間隙に配置されているＳｉ，Ｔｉを含むセ
ラミックスから成る充填部材２１、及び金属コイル２３
の表面に形成されている熱膨張係数が異なる複数層のセ
ラミックス被膜３２，３３，３４（総称は符号３０で示
す）から構成されている。この実施例では、外殻２２の
先端側が発熱体コイル２５が外殻２２に接触して発熱部
２８を構成している。外殻２２は、発熱部２８側端部が
閉鎖端部３５に形成され、また他端が開口端部３１に形
成され、接続線２６，２７が延び出ている。
【００２７】このセラミックスグロープラグにおいて、
発熱体コイル２５がＦｅ−Ｃｒから作製され、電流制御
用コイル２４がＮｉから作製されている。金属コイル２
３は、発熱体コイル２５と電流制御用コイル２４とを直
列に結線し、それらの表面にセラミックス被膜３２，３
３，３４をコーティングして構成されている。Ｆｅ−Ｃ
ｒの融点は１５１６℃であり、熱膨張係数αが１５×１
０- 6 ／℃である。Ｎｉの融点は１４５５℃であり、熱
膨張係数αが１３×１０- 6 ／℃である。また、金属コ
イル２３の表面に被覆された内部のセラミックス被膜３
２はＭｇＯであり、中間のセラミックス被膜３３はＺｒ
Ｏ2 であり、また、外部のセラミックス被膜３４はＡｌ
2 Ｏ3 である。ＭｇＯの熱膨張係数αが１３×１０- 6
／℃であり、ＺｒＯ2 の熱膨張係数αが９．５×１０
- 6 ／℃であり、Ａｌ2 Ｏ3 の熱膨張係数αが７．５×
１０- 6 ／℃である。充填部材２１を構成するセラミッ
クスは、Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ｓｉ，Ｔｉから成るスラリーを反
応焼結して構成した無収縮セラミックスから構成されて
いる。この無収縮セラミックスの熱膨張係数αが３×１
０- 6 ／℃である。また、外殻２２を構成する緻密質セ
ラミックスは、緻密質Ｓｉ3 Ｎ4 であり、その熱膨張係
数αが３．５×１０- 6 ／℃である。
発熱体コイル２５がＦｅ−Ｃｒから作製され、電流制御
用コイル２４がＮｉから作製されている。金属コイル２
３は、発熱体コイル２５と電流制御用コイル２４とを直
列に結線し、それらの表面にセラミックス被膜３２，３
３，３４をコーティングして構成されている。Ｆｅ−Ｃ
ｒの融点は１５１６℃であり、熱膨張係数αが１５×１
０- 6 ／℃である。Ｎｉの融点は１４５５℃であり、熱
膨張係数αが１３×１０- 6 ／℃である。また、金属コ
イル２３の表面に被覆された内部のセラミックス被膜３
２はＭｇＯであり、中間のセラミックス被膜３３はＺｒ
Ｏ2 であり、また、外部のセラミックス被膜３４はＡｌ
2 Ｏ3 である。ＭｇＯの熱膨張係数αが１３×１０- 6
／℃であり、ＺｒＯ2 の熱膨張係数αが９．５×１０
- 6 ／℃であり、Ａｌ2 Ｏ3 の熱膨張係数αが７．５×
１０- 6 ／℃である。充填部材２１を構成するセラミッ
クスは、Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ｓｉ，Ｔｉから成るスラリーを反
応焼結して構成した無収縮セラミックスから構成されて
いる。この無収縮セラミックスの熱膨張係数αが３×１
０- 6 ／℃である。また、外殻２２を構成する緻密質セ
ラミックスは、緻密質Ｓｉ3 Ｎ4 であり、その熱膨張係
数αが３．５×１０- 6 ／℃である。
【００２８】このセラミックスグロープラグは、上記の
構成を有しており、金属コイル２３は充填部材２１を構
成する無収縮セラミックスとの間で熱膨張係数が傾斜的
に変化するセラミックス被膜３０で電気泳動法或いはゾ
ル・ゲル法でコーティングされているので、無収縮セラ
ミックスには熱応力が緩和され、耐久性に優れ、昇温特
性も良好になる。また、ＭｇＯは金属部と他種材料との
反応抑制の効果を有するものである。
構成を有しており、金属コイル２３は充填部材２１を構
成する無収縮セラミックスとの間で熱膨張係数が傾斜的
に変化するセラミックス被膜３０で電気泳動法或いはゾ
ル・ゲル法でコーティングされているので、無収縮セラ
ミックスには熱応力が緩和され、耐久性に優れ、昇温特
性も良好になる。また、ＭｇＯは金属部と他種材料との
反応抑制の効果を有するものである。
【００２９】次に、このセラミックスグロープラグは、
次のようにして作製できる。まず、ラッシュコイル即ち
発熱体コイル２５をＦｅ−Ｃｒによって作製し、ブレー
キコイル即ち電流制御用コイル２４をＮｉ（正の抵抗温
度係数を持つ）によって作製する。電流制御用コイル２
４と発熱体コイル２５とを直列に接続して金属コイル２
３を作製した。次いで、金属コイル２３の外周面を電気
泳動法によってＭｇＯ，ＺｒＯ2 及びＡｌ2 Ｏ3 の順序
で被覆し、金属コイル２３の表面に熱膨張係数が傾斜し
て変化するようにセラミックス被膜３２，３３，３４を
被覆し、それぞれの厚さを５０μｍに形成した。一方、
外殻２２を相対密度９９％以上のＳｉ3Ｎ4 でφ３．５
に形成した。
次のようにして作製できる。まず、ラッシュコイル即ち
発熱体コイル２５をＦｅ−Ｃｒによって作製し、ブレー
キコイル即ち電流制御用コイル２４をＮｉ（正の抵抗温
度係数を持つ）によって作製する。電流制御用コイル２
４と発熱体コイル２５とを直列に接続して金属コイル２
３を作製した。次いで、金属コイル２３の外周面を電気
泳動法によってＭｇＯ，ＺｒＯ2 及びＡｌ2 Ｏ3 の順序
で被覆し、金属コイル２３の表面に熱膨張係数が傾斜し
て変化するようにセラミックス被膜３２，３３，３４を
被覆し、それぞれの厚さを５０μｍに形成した。一方、
外殻２２を相対密度９９％以上のＳｉ3Ｎ4 でφ３．５
に形成した。
【００３０】そこで、外殻２２内にセラミックス被膜３
２，３３，３４を被覆した金属コイル２３を入れ、外殻
２２の空間部にＳｉ，Ｔｉ，Ｓｉ3 Ｎ4 粉末から成るス
ラリーを充填した。スラリーの乾燥後、Ｎ2 ガス中で１
３００℃で反応焼結し、無収縮セラミックスを構成し
た。従って、外殻２２に充填された充填部材２１の表面
２９は外殻２２の内壁面３２に密着し、しかも金属コイ
ル２３の発熱体コイル２５も外殻２２の内壁面２０に密
着する。従って、外殻２２と充填部材２１との境界には
隙間が発生せず、しかも発熱体コイル２５で発生する熱
は外殻２２の発熱部２８に良好に熱伝導し、速熱性を向
上させる。
２，３３，３４を被覆した金属コイル２３を入れ、外殻
２２の空間部にＳｉ，Ｔｉ，Ｓｉ3 Ｎ4 粉末から成るス
ラリーを充填した。スラリーの乾燥後、Ｎ2 ガス中で１
３００℃で反応焼結し、無収縮セラミックスを構成し
た。従って、外殻２２に充填された充填部材２１の表面
２９は外殻２２の内壁面３２に密着し、しかも金属コイ
ル２３の発熱体コイル２５も外殻２２の内壁面２０に密
着する。従って、外殻２２と充填部材２１との境界には
隙間が発生せず、しかも発熱体コイル２５で発生する熱
は外殻２２の発熱部２８に良好に熱伝導し、速熱性を向
上させる。
【００３１】また、反応焼結する場合の温度は、１２０
０℃〜１４００℃であり、この実施例では１３００℃で
反応焼結したものである。実際には、３Ｓｉ＋２Ｎ2 →
Ｓｉ3 Ｎ4 の反応であり、発熱を伴うので、内部の温度
は不明である。また、スラリーにＳｉ3 Ｎ4 粉末を混合
することによって、焼結時の発熱量を小さくすることが
できる。言い換えれば、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を混合してスラ
リーを構成するＳｉ，Ｔｉの実質量を減少させることに
よって発熱量を低くできるものである。この時、金属コ
イル２３はセラミックス被膜３２，３３，３４で被覆さ
れているので、無収縮セラミックスの充填部材２１内に
金属コイル２３を内包した場合には、セラミックス被膜
３２，３３，３４が充填部材２１に対して熱膨張係数緩
和を行う機能を発揮し、充填部材２１の割れ、クラック
等の発生を防止することができる。
０℃〜１４００℃であり、この実施例では１３００℃で
反応焼結したものである。実際には、３Ｓｉ＋２Ｎ2 →
Ｓｉ3 Ｎ4 の反応であり、発熱を伴うので、内部の温度
は不明である。また、スラリーにＳｉ3 Ｎ4 粉末を混合
することによって、焼結時の発熱量を小さくすることが
できる。言い換えれば、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を混合してスラ
リーを構成するＳｉ，Ｔｉの実質量を減少させることに
よって発熱量を低くできるものである。この時、金属コ
イル２３はセラミックス被膜３２，３３，３４で被覆さ
れているので、無収縮セラミックスの充填部材２１内に
金属コイル２３を内包した場合には、セラミックス被膜
３２，３３，３４が充填部材２１に対して熱膨張係数緩
和を行う機能を発揮し、充填部材２１の割れ、クラック
等の発生を防止することができる。
【００３２】この実施例のセラミックスグロープラグに
ついて、昇温特性を測定した結果を図５に示す。このセ
ラミックスグロープラグ（本発明品）の昇温特性を、従
来のタングステンコイルを用いたグロープラグ（従来
品）の昇温特性と比較した。図５において、横軸に通電
時間（ｓｅｃ）をとり、縦軸に発熱部８の表面温度
（℃）をとっている。図５から分かるように、本発明品
は従来品に比較して通電時間が短くて所定の温度（１０
００℃）まで同様に昇温しており、速熱性に優れている
ことが分かる。
ついて、昇温特性を測定した結果を図５に示す。このセ
ラミックスグロープラグ（本発明品）の昇温特性を、従
来のタングステンコイルを用いたグロープラグ（従来
品）の昇温特性と比較した。図５において、横軸に通電
時間（ｓｅｃ）をとり、縦軸に発熱部８の表面温度
（℃）をとっている。図５から分かるように、本発明品
は従来品に比較して通電時間が短くて所定の温度（１０
００℃）まで同様に昇温しており、速熱性に優れている
ことが分かる。
【００３３】また、本発明品とセラミックス被膜を行っ
ていないＦｅ−Ｃｒコイルを用いた従来品との耐久性評
価を行うため、室温から１０００℃までの昇温と降温と
を５００サイクル繰り返した後、充填部材を構成するセ
ラミックス及び金属コイルの観察を行った。本発明品で
は、充填部材２１には亀裂等の破損の発生は認められな
かった。本発明品の金属コイル２３のコイル表面に反応
層の発生は認められなかった。これに対して、従来品の
充填部材を構成するセラミックスには亀裂が発生してい
ることが認められた。また、セラミックス被膜を行って
いないＦｅ−Ｃｒコイルでは、コイル表面にシリサイド
の反応層の発生は認められた。シリサイドの厚さは５０
μｍであった。即ち、本発明品は、従来品に比較して耐
久性に富んでいることが分かる。
ていないＦｅ−Ｃｒコイルを用いた従来品との耐久性評
価を行うため、室温から１０００℃までの昇温と降温と
を５００サイクル繰り返した後、充填部材を構成するセ
ラミックス及び金属コイルの観察を行った。本発明品で
は、充填部材２１には亀裂等の破損の発生は認められな
かった。本発明品の金属コイル２３のコイル表面に反応
層の発生は認められなかった。これに対して、従来品の
充填部材を構成するセラミックスには亀裂が発生してい
ることが認められた。また、セラミックス被膜を行って
いないＦｅ−Ｃｒコイルでは、コイル表面にシリサイド
の反応層の発生は認められた。シリサイドの厚さは５０
μｍであった。即ち、本発明品は、従来品に比較して耐
久性に富んでいることが分かる。
【００３４】
【発明の効果】この発明によるセラミックスグロープラ
グは、上記のように構成されており、次のような効果を
有する。即ち、このセラミックグロープラグは、発熱体
コイルと電流制御用コイルとを直列に接続し且つ端子を
有する金属コイル、該金属コイルの周囲をＳｉ，Ｔｉを
含む気孔率が１０％以上の反応焼結セラミックスから成
るグロープラグ本体、及び該グロープラグ本体の表面に
形成された粒界に酸化物を含まないセラミックスから成
る被膜から構成したので、最外周部が被膜の薄膜であ
り、発熱体コイルに接触した状態になる。従って、被膜
の熱容量が小さく、高い熱伝導率であるので、発熱部が
急速に昇温できる。また、被膜自体は、Ｓｉ3 Ｎ4 のＣ
ＶＤ膜で構成でき、粒界に助剤等の酸化物を含んでおら
ず、被膜の部分でのフォノン散乱が生じ難く、熱が伝わ
り易い構造になっている。また、被膜では、その結晶粒
も５０μｍと大きい構造であるので、熱伝導率が高くな
る。
グは、上記のように構成されており、次のような効果を
有する。即ち、このセラミックグロープラグは、発熱体
コイルと電流制御用コイルとを直列に接続し且つ端子を
有する金属コイル、該金属コイルの周囲をＳｉ，Ｔｉを
含む気孔率が１０％以上の反応焼結セラミックスから成
るグロープラグ本体、及び該グロープラグ本体の表面に
形成された粒界に酸化物を含まないセラミックスから成
る被膜から構成したので、最外周部が被膜の薄膜であ
り、発熱体コイルに接触した状態になる。従って、被膜
の熱容量が小さく、高い熱伝導率であるので、発熱部が
急速に昇温できる。また、被膜自体は、Ｓｉ3 Ｎ4 のＣ
ＶＤ膜で構成でき、粒界に助剤等の酸化物を含んでおら
ず、被膜の部分でのフォノン散乱が生じ難く、熱が伝わ
り易い構造になっている。また、被膜では、その結晶粒
も５０μｍと大きい構造であるので、熱伝導率が高くな
る。
【００３５】このセラミックスグロープラグについて、
前記金属コイルに電流を流せば、前記発熱体コイルで発
生した熱は前記被膜を加熱して外部に放熱するのに対し
て前記電流制御用コイルでは温度上昇に伴って前記電流
制御用コイルに流れる電流が抑制され、電流制御部を構
成する。即ち、前記電流制御用コイルが高温になれば、
その抵抗値が大きくなり、前記金属コイルに流れる電流
が小さくなり、前記外殻からの発熱量が自己制御され、
発熱部が最適値に制御されることになる。
前記金属コイルに電流を流せば、前記発熱体コイルで発
生した熱は前記被膜を加熱して外部に放熱するのに対し
て前記電流制御用コイルでは温度上昇に伴って前記電流
制御用コイルに流れる電流が抑制され、電流制御部を構
成する。即ち、前記電流制御用コイルが高温になれば、
その抵抗値が大きくなり、前記金属コイルに流れる電流
が小さくなり、前記外殻からの発熱量が自己制御され、
発熱部が最適値に制御されることになる。
【００３６】また、このセラミックスグロープラグは、
最外周部の前記被膜が薄膜であるのでその熱容量が小さ
く、しかも前記被膜の熱伝導率が高いので、急速な昇温
が可能になる。また、前記グロープラグ本体を構成する
反応焼結セラミックスは焼成時に収縮が発生せず、しか
も金属コイルのコイル形状の自由度が大きくなり、最も
形状の安定したコイル状の三次元形状に形成することが
でき、発熱体コイルはコイル状に形成されて被膜の内壁
面に密着しており、通電時に温度が不均一になることが
なく、発熱時の温度分布が均一になって、内部のグロー
プラグ本体の割れ等が発生せず、耐久性に富むと共に低
コストで製造できる。
最外周部の前記被膜が薄膜であるのでその熱容量が小さ
く、しかも前記被膜の熱伝導率が高いので、急速な昇温
が可能になる。また、前記グロープラグ本体を構成する
反応焼結セラミックスは焼成時に収縮が発生せず、しか
も金属コイルのコイル形状の自由度が大きくなり、最も
形状の安定したコイル状の三次元形状に形成することが
でき、発熱体コイルはコイル状に形成されて被膜の内壁
面に密着しており、通電時に温度が不均一になることが
なく、発熱時の温度分布が均一になって、内部のグロー
プラグ本体の割れ等が発生せず、耐久性に富むと共に低
コストで製造できる。
【００３７】或いは、この発明によるセラミックスグロ
ープラグは、緻密質セラミックスから作製した外殻、該
外殻内に内包された発熱体コイルと電流制御用コイルと
を直列に接続し且つ端子を有する金属コイル、前記外殻
内に充填され且つ前記金属コイルの間隙に配置されてい
るＳｉ，Ｔｉ，Ｓｉ3 Ｎ4 を含むセラミックスから成る
充填部材、及び前記金属コイルの表面に形成されている
熱膨張係数が異なる複数層のセラミックス被膜から構成
したので、セラミックス被膜が前記金属コイルと前記充
填部材との間の熱膨張差を吸収する熱膨張傾斜機能材即
ち熱膨張差の緩和材として機能し、前記充填部材の割れ
等の発生を防止でき、耐久性を向上でき、昇温特性も向
上させることができる。更に、前記充填部材を作製する
場合に、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を含んでいるので、焼結時の発
熱量を小さくでき、前記充填部材を所望の多孔質の無収
縮セラミックスに構成できる。
ープラグは、緻密質セラミックスから作製した外殻、該
外殻内に内包された発熱体コイルと電流制御用コイルと
を直列に接続し且つ端子を有する金属コイル、前記外殻
内に充填され且つ前記金属コイルの間隙に配置されてい
るＳｉ，Ｔｉ，Ｓｉ3 Ｎ4 を含むセラミックスから成る
充填部材、及び前記金属コイルの表面に形成されている
熱膨張係数が異なる複数層のセラミックス被膜から構成
したので、セラミックス被膜が前記金属コイルと前記充
填部材との間の熱膨張差を吸収する熱膨張傾斜機能材即
ち熱膨張差の緩和材として機能し、前記充填部材の割れ
等の発生を防止でき、耐久性を向上でき、昇温特性も向
上させることができる。更に、前記充填部材を作製する
場合に、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末を含んでいるので、焼結時の発
熱量を小さくでき、前記充填部材を所望の多孔質の無収
縮セラミックスに構成できる。
【００３８】また、前記セラミックス被膜は電気泳動法
により被覆されたＭｇＯ，ＺｒＯ2，Ａｌ2 Ｏ3 の各層
から構成され、前記各層はそれらの熱膨張係数が傾斜的
になるように配置されているので、前記セラミックス被
膜を所望な熱膨張傾斜機能に形成できる。前記発熱体コ
イルが発熱部を構成するが、前記発熱体コイルが前記外
殻の内壁面に接触して配置されているので、前記外殻全
体が均一に温度上昇する。前記外殻の内壁面に前記発熱
体コイルが密着し、前記発熱体コイルを埋める状態に前
記充填部材が充填されているので、前記発熱部の熱伝導
性が極めて良好になり、通電すると直ちに昇温し、速熱
性を向上させることができる。
により被覆されたＭｇＯ，ＺｒＯ2，Ａｌ2 Ｏ3 の各層
から構成され、前記各層はそれらの熱膨張係数が傾斜的
になるように配置されているので、前記セラミックス被
膜を所望な熱膨張傾斜機能に形成できる。前記発熱体コ
イルが発熱部を構成するが、前記発熱体コイルが前記外
殻の内壁面に接触して配置されているので、前記外殻全
体が均一に温度上昇する。前記外殻の内壁面に前記発熱
体コイルが密着し、前記発熱体コイルを埋める状態に前
記充填部材が充填されているので、前記発熱部の熱伝導
性が極めて良好になり、通電すると直ちに昇温し、速熱
性を向上させることができる。
【００３９】また、前記外殻内に充填した無収縮セラミ
ックスは、Ｓｉ，Ｔｉ及びＳｉ3 Ｎ4 を含んでいる原料
を緻密質のＳｉ3 Ｎ4 からなる外殻内に充填してＮ2 ガ
ス内で反応焼成することによって、ＳｉとＴｉとをＳｉ
3 Ｎ4 ，ＴｉＮ，ＴｉＯ2 ，ＴｉＯＮに変化させるもの
であり、前記外殻を緻密質Ｓｉ3 Ｎ4 で作製しておけ
ば、焼成時にＴｉＮが膨張し、外殻のＳｉ3 Ｎ4 と反応
Ｓｉ3 Ｎ4 とが密着することができ、しかも、加圧無し
で焼成しても、ＴｉＮの膨張作用によって外殻と充填部
材との間の境界に隙間が発生せず、前記金属コイルを三
次元形状に形成しても該金属コイルと前記外殻との接触
状態を悪化させることがなく、熱伝達効率を向上でき、
発熱部での迅速な昇温を可能にする。
ックスは、Ｓｉ，Ｔｉ及びＳｉ3 Ｎ4 を含んでいる原料
を緻密質のＳｉ3 Ｎ4 からなる外殻内に充填してＮ2 ガ
ス内で反応焼成することによって、ＳｉとＴｉとをＳｉ
3 Ｎ4 ，ＴｉＮ，ＴｉＯ2 ，ＴｉＯＮに変化させるもの
であり、前記外殻を緻密質Ｓｉ3 Ｎ4 で作製しておけ
ば、焼成時にＴｉＮが膨張し、外殻のＳｉ3 Ｎ4 と反応
Ｓｉ3 Ｎ4 とが密着することができ、しかも、加圧無し
で焼成しても、ＴｉＮの膨張作用によって外殻と充填部
材との間の境界に隙間が発生せず、前記金属コイルを三
次元形状に形成しても該金属コイルと前記外殻との接触
状態を悪化させることがなく、熱伝達効率を向上でき、
発熱部での迅速な昇温を可能にする。
【図１】この発明によるセラミックスグロープラグの一
実施例を示す断面図である。
実施例を示す断面図である。
【図２】図１のセラミックスグロープラグにおける通電
時間と発熱部の表面温度との関係を示すグラフである。
時間と発熱部の表面温度との関係を示すグラフである。
【図３】この発明によるセラミックスグロープラグの別
の実施例を示す断面図である。
の実施例を示す断面図である。
【図４】図３のセラミックスグロープラグの金属コイル
と充填部材との境界を説明するための拡大断面図であ
る。
と充填部材との境界を説明するための拡大断面図であ
る。
【図５】図３のセラミックスグロープラグにおける通電
時間と発熱部の表面温度との関係を示すグラフである。
時間と発熱部の表面温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】 １ グロープラグ本体 ２ 被膜 ３，２３ 金属コイル ４，２４ 電流制御用コイル ５，２５ 発熱体コイル ６，７，２６，２７ 接続線 ８，２８ 発熱部 ９ グロープラグ本体の表面 １０，３５ 閉鎖端部 １１，３１ 開口端部 １２ 被膜の内面 ２１ 充填部材 ２２ 外殻 ２９ 充填部材の表面 ３０ セラミックス被膜 ３２ ＭｇＯのセラミックス被膜 ３３ ＺｒＯ2 のセラミックス被膜 ３４ Ａｌ2 Ｏ3 のセラミックス被膜
Claims (5)
- 【請求項１】 発熱体コイルと電流制御用コイルとを直
列に接続し且つ端子を有する金属コイル、該金属コイル
の周囲をＳｉ，Ｔｉを含む気孔率が１０％以上の反応焼
結セラミックスから成るグロープラグ本体、及び該グロ
ープラグ本体の表面に形成された粒界に酸化物を含まな
いセラミックスから成る被膜から構成したことを特徴と
するセラミックスグロープラグ。 - 【請求項２】 前記被膜を構成するセラミックスはＳｉ
3 Ｎ4 から成り、前記グロープラグ本体にＣＶＤ及び溶
射のいずれかでコーティングされていることを特徴とす
る請求項１に記載のセラミックスグロープラグ。 - 【請求項３】 緻密質セラミックスから作製した外殻、
該外殻内に内包された発熱体コイルと電流制御用コイル
とを直列に接続し且つ端子を有する金属コイル、前記外
殻内に充填され且つ前記金属コイルの間隙に配置されて
いるＳｉ，Ｔｉ，Ｓｉ3 Ｎ4 を含むセラミックスから成
る充填部材、及び前記金属コイルの表面に形成されてい
る熱膨張係数が異なる複数層のセラミックス被膜、から
構成したことを特徴とするセラミックスグロープラグ。 - 【請求項４】 前記セラミックス被膜は電気泳動法によ
り被覆されたＭｇＯ，ＺｒＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 の各層から
構成され、前記各層はそれらの熱膨張係数が傾斜的にな
るように配置されていることを特徴とする請求項３に記
載のセラミックスグロープラグ。 - 【請求項５】 前記充填部材を構成するセラミックス
は、Ｓｉ3 Ｎ4 ，Ｓｉ，Ｔｉから成るスラリーを反応焼
結して構成した無収縮セラミックスから構成されている
ことを特徴とする請求項３に記載のセラミックスグロー
プラグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34942193A JP3658770B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | セラミックスグロープラグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34942193A JP3658770B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | セラミックスグロープラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07190362A true JPH07190362A (ja) | 1995-07-28 |
| JP3658770B2 JP3658770B2 (ja) | 2005-06-08 |
Family
ID=18403634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34942193A Expired - Lifetime JP3658770B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | セラミックスグロープラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3658770B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007227063A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Kyocera Corp | セラミックヒータ |
| JP2011066020A (ja) * | 2011-01-05 | 2011-03-31 | Kyocera Corp | セラミックヒータ |
| JP2011117457A (ja) * | 2007-04-27 | 2011-06-16 | Man Diesel Se | ガスエンジンのための点火装置及びガスエンジン |
| JP2014011091A (ja) * | 2012-07-02 | 2014-01-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | シースヒータ及びグロープラグ |
| JP2019020050A (ja) * | 2017-07-18 | 2019-02-07 | 日本特殊陶業株式会社 | グロープラグ |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11415060B2 (en) | 2018-09-12 | 2022-08-16 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Igniter for gas turbine engine |
| US11268486B2 (en) | 2018-09-12 | 2022-03-08 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Igniter for gas turbine engine |
| US11391213B2 (en) | 2018-09-12 | 2022-07-19 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Igniter for gas turbine engine |
| US11408351B2 (en) | 2018-09-12 | 2022-08-09 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Igniter for gas turbine engine |
| US11391212B2 (en) | 2018-09-12 | 2022-07-19 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Igniter for gas turbine engine |
| US11454173B2 (en) | 2018-09-12 | 2022-09-27 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Igniter for gas turbine engine |
| US11255271B2 (en) | 2018-09-12 | 2022-02-22 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Igniter for gas turbine engine |
| US11401867B2 (en) | 2018-09-12 | 2022-08-02 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Igniter for gas turbine engine |
| US11268447B2 (en) | 2018-09-12 | 2022-03-08 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Igniter for gas turbine engine |
| US11286861B2 (en) | 2018-09-12 | 2022-03-29 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Igniter for gas turbine engine |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP34942193A patent/JP3658770B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007227063A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Kyocera Corp | セラミックヒータ |
| JP2011117457A (ja) * | 2007-04-27 | 2011-06-16 | Man Diesel Se | ガスエンジンのための点火装置及びガスエンジン |
| JP2011066020A (ja) * | 2011-01-05 | 2011-03-31 | Kyocera Corp | セラミックヒータ |
| JP2014011091A (ja) * | 2012-07-02 | 2014-01-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | シースヒータ及びグロープラグ |
| JP2019020050A (ja) * | 2017-07-18 | 2019-02-07 | 日本特殊陶業株式会社 | グロープラグ |
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|---|---|
| JP3658770B2 (ja) | 2005-06-08 |
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