KR101488748B1

KR101488748B1 - 히터 및 이것을 구비한 글로 플러그

Info

Publication number: KR101488748B1
Application number: KR1020137019531A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 요네타마리
Original assignee: 쿄세라 코포레이션
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2015-02-03
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: US20130291819A1; WO2012099232A1; EP2667686A4; JP2016006803A; JP6139629B2; CN103329615A; JPWO2012099232A1; EP2667686B1; KR20130103612A; EP2667686A1; JP5827247B2; US9291144B2

Abstract

(과제) 저항체와 리드의 접합부에 크랙이 들어가서 리드간의 절연파괴가 일어나는 것을 억제한 히터 및 이것을 구비한 글로 플러그를 제공한다.
(해결 수단) 본 발명의 히터(1)는 폴딩 형상을 한 저항체(3)와, 저항체(3)의 각각의 단부에 접합된 한쌍의 리드(4)와, 선방에 저항체(3)를 매설함과 아울러 후방에 한쌍의 리드(4)를 매설한 절연기체(2)를 구비하고, 저항체(3)와 리드(4)의 접합부(51, 52)에 있어서 리드(4)의 축방향에 수직인 방향으로 저항체(3)와 리드(4)가 겹쳐져 있고, 저항체(3)의 한쪽 단부와 리드(4)의 접합부(51) 후단이 저항체(3)의 다른쪽 단부와 리드(4)의 접합부(52) 후단보다 후방에 위치하고 있다.

Description

히터 및 이것을 구비한 글로 플러그{HEATER AND GLOW PLUG PROVIDED WITH SAME}

본 발명은, 예를 들면 연소식 차량 탑재 난방장치에 있어서의 점화용 또는 불꽃 검지용의 히터, 석유 팬 히터 등의 각종 연소기기의 점화용 히터, 자동차 엔진의 글로 플러그용 히터, 산소 센서 등의 각종 센서용 히터, 측정기기의 가열용 히터 등에 이용되는 히터 및 이것을 구비한 글로 플러그에 관한 것이다.

디젤엔진의 착화 보조용으로서 사용되는 글로 플러그는, 예를 들면 폴딩 형상을 한 저항체와, 저항체의 각각의 단부에 접합된 한쌍의 리드와, 선방에 저항체를 매설함과 아울러 후방에 상기 한쌍의 리드를 매설한 절연기체를 구비한 히터를 포함하는 구성으로 되어 있다. 이러한 구성의 글로 플러그는 강해지는 환경 규제에의 대응을 위해 배기가스 정화용의 애프터글로로서의 사용도 되는 등, 보다 고온·고내구성이 요구되고 있다.

이들 요구에 응하기 위해서 보다 고온에서의 사용이 가능한 세라믹제 글로 플러그가 사용되고 있지만, 저항체와 리드의 접합부는 저항 변화나 열팽창차에 의해 마이크로크랙의 등의 발생 빈도가 높고, 이것에 의한 저항 변화나 리드간의 절연파괴(쇼트)가 문제가 된다.

그래서, 마이크로크랙이 발생하기 쉬운 저항체와 리드의 접합면이 리드의 축에 평행한 단면으로 보았을 때에 경사지게 되도록 해서 그 면적을 크게 하여 내구성을 향상시키는 등의 대응이 취해지고 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2를 참조).

일본 특허 공개 2002-334768호 공보 일본 특허 공개 2003-22889호 공보

그러나, 저항값이 바뀌는 저항체와 리드의 접합부에서는 저항체와 리드의 수축차에 의해 여전히 부하가 크다. 리드의 축방향에 수직인 방향으로 저항체와 리드가 겹쳐져 있고, 저항체의 양단과 리드의 각각의 접합부가 리드의 축방향에 수직인 폭방향에서 절단된 단면 상에 위치하고 있음으로써, 특히 급속 승온시에 각각의 접합부에 있어서의 폭방향의 열팽창에 의한 응력이 합성되기 때문이며, 그 결과 저항체와 리드의 접합부 주위, 특히 절연기체의 대향하는 접합부간에 있어서 마이크로크랙이 들어가기 쉬워 리드간에서의 절연파괴(쇼트)를 일으킬 우려가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 저항체와 리드의 접합부에 크랙이 들어가서 리드간의 절연파괴가 일어나는 것을 억제한 히터 및 이것을 구비한 글로 플러그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 히터는 폴딩 형상을 한 저항체와, 상기 저항체의 각각의 단부에 접합된 한쌍의 리드와, 선방에 상기 저항체를 매설함과 아울러 후방에 상기 한쌍의 리드를 매설한 절연기체를 구비하고, 상기 저항체와 상기 리드의 접합부에 있어서 상기 리드의 축방향에 수직인 방향으로 상기 저항체와 상기 리드가 겹쳐져 있고, 상기 저항체의 한쪽 단부와 상기 리드의 상기 접합부 후단이 상기 저항체의 다른쪽 단부와 상기 리드의 상기 접합부 후단보다 후방에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 히터는 상기의 구성에 있어서 상기 접합부에 있어서 상기 리드의 축방향에 수직인 단면으로 보았을 때에 상기 리드가 상기 저항체의 단부를 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 히터는 상기 구성에 있어서 상기 저항체의 한쪽 단부가 정극측인 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 히터는 상기 구성에 있어서 상기 저항체의 한쪽 단부와 상기 리드의 상기 접합부의 선단의 위치와 상기 저항체의 다른쪽 단부와 상기 리드의 상기 접합부의 선단의 위치가 상기 리드의 축방향에 관해서 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 히터는 상기 구성에 있어서 상기 저항체의 한쪽 단부와 상기 리드의 상기 접합부의 선단이, 상기 저항체의 다른쪽 단부와 상기 리드의 상기 접합부 후단보다 후방에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 글로 플러그는 상기 구성 중 어느 하나에 기재된 히터와, 상기 한쌍의 리드의 한쪽 단부에 전기적으로 접속됨과 아울러 상기 히터를 유지하는 금속제 유지 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

(발명의 효과)

본 발명의 히터에 의하면, 저항체의 한쪽 단부와 리드의 접합부 후단이 저항체의 다른쪽 단부와 리드의 접합부 후단보다 후방에 위치하고 있음으로써 급속 승온시에 가장 열팽창하는 각각의 접합부 후단에 가해지는 열응력이 리드의 축방향에 수직인 폭방향에서 합성되어서 이루어지는 응력이 작아져, 부하가 작아지기 때문에 절연파괴(쇼트)하기 어렵게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 히터의 실시형태의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 2의 (a)부분은 도 1에 나타내는 저항체와 리드의 접합부를 포함하는 영역(A)을 확대한 확대 단면도이며, (b)부분은 (a)부분에 나타내는 X-X선 단면도이다.
도 3의 (a)부분은 본 발명의 히터의 실시형태의 다른 예를 나타내는 저항체와 리드의 접합부를 포함하는 영역을 확대한 확대 단면도이며, (b)부분은 (a)부분에 나타내는 X-X선 단면도이다.

본 발명의 히터의 실시형태의 예에 대해서 도면을 참조해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 히터의 실시형태의 일례를 나타내는 종단면도이다. 또한, 도 2(a)는 도 1에 나타내는 저항체와 리드의 접합부를 포함하는 영역(A)을 확대한 확대 단면도이며, 도 2(b)는 도 2(a)에 나타내는 X-X선 단면도이다. 또한, 도 3(a)는 본 발명의 히터의 실시형태의 다른 예를 나타내는 저항체와 리드의 접합부를 포함하는 영역을 확대한 확대 단면도이며, 도 3(b)는 도 3(a)에 나타내는 X-X선 단면도이다.

본 실시형태의 히터(1)는 폴딩 형상을 한 저항체(3)와, 저항체(3)의 각각의 단부에 접합된 한쌍의 리드(4)와, 선방에 저항체(3)를 매설함과 아울러 후방에 한쌍의 리드(4)를 매설한 절연기체(2)를 구비하고, 저항체(3)와 리드(4)의 접합부(51, 52)에 있어서 리드(4)의 축방향에 수직인 방향으로 저항체(3)와 리드(4)가 겹쳐져 있고, 저항체(3)의 한쪽 단부와 리드(4)의 접합부(51) 후단이 저항체(3)의 다른쪽 단부와 리드(4)의 접합부(52) 후단보다 후방에 위치하고 있다.

본 실시형태의 히터(1)에 있어서의 절연기체(2)는, 예를 들면 막대 형상 또는 판 형상으로 형성된 것이다. 이 절연기체(2)에는 저항체(3) 및 한쌍의 리드(4)가 매설되어 있다. 여기에서, 절연기체(2)는 세라믹스로 이루어지는 것이 바람직하고, 이것에 의해 급속 승온시의 신뢰성이 높은 히터(1)를 제공하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 산화물 세라믹스, 질화물 세라믹스, 탄화물 세라믹스 등의 전기적인 절연성을 갖는 세라믹스를 들 수 있다. 특히, 절연기체(2)는 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 것이 바람직하다. 질화규소질 세라믹스는 주성분인 질화규소가 고강도, 고인성, 고절연성 및 내열성의 관점에서 뛰어나기 때문이다. 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 절연기체(2)는, 예를 들면 주성분의 질화규소에 대하여 소결조제로서 3∼12질량%의 Y₂O₃, Yb₂O₃, Er₂O₃ 등의 희토류원소 산화물, 0.5∼3질량%의 Al₂O₃, 또한 소결체에 포함되는 SiO₂량으로서 1.5∼5질량%가 되도록 SiO₂를 혼합하여 소정의 형상으로 성형하고, 그 후에 1650∼1780℃에서 핫프레스 소성함으로써 얻을 수 있다. 절연기체(2)의 길이는, 예를 들면 20∼50㎜로 형성되고, 절연기체(2)의 지름은 예를 들면 3∼5㎜로 형성된다.

또한, 절연기체(2)로서 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 것을 사용할 경우, MoSiO₂, WSi₂ 등을 혼합해 분산시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 모재인 질화규소질 세라믹스의 열팽창율을 저항체(3)의 열팽창율에 근접시킬 수 있고, 히터(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

절연기체(2)에 매설된 저항체(3)는 종단면의 형상이 폴딩 형상을 이루고 있고, 선단에 위치하는 폴딩 형상의 중앙 부근(폴딩의 중간점 부근)이 가장 발열하는 발열부(31)로 되어 있다. 이 저항체(3)는 절연기체(2)의 선단측에 매설되어 있고, 저항체(3)의 선단(폴딩 형상의 중앙 부근)으로부터 저항체(3)의 후단[접합부(51)의 후단]까지의 거리는 예를 들면 2∼10㎜로 형성된다. 또한, 저항체(3)의 횡단면의 형상은 원, 타원, 직사각형 등 어느 형상이어도 좋고, 통상은 후술하는 리드(4)보다 단면적이 작아지도록 형성된다.

저항체(3)의 형성 재료로서는 W, Mo, Ti 등의 탄화물, 질화물, 규화물 등을 주성분으로 하는 것을 사용할 수 있다. 절연기체(2)가 질화규소질 세라믹스로 이루어질 경우, 절연기체(2)와의 열팽창율의 차가 작은 점, 높은 내열성을 갖는 점 및 비저항이 작은 점에서 상기 재료 중에서도 탄화텅스텐(WC)이 저항체(3)의 재료로서 뛰어나다. 또한, 절연기체(2)가 질화규소질 세라믹스로 이루어질 경우, 저항체(3)는 무기 도전체의 WC를 주성분으로 하고, 이것에 첨가되는 질화규소의 함유율이 20질량% 이상인 것이 바람직하다. 예를 들면, 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 절연기체(2) 중에 있어서 저항체(3)가 되는 도체 성분은 질화규소와 비교해서 열팽창율이 크기 때문에, 통상은 인장응력이 걸린 상태에 있다. 이것에 대하여, 저항체(3) 중에 질화규소를 첨가함으로써 열팽창율을 절연기체(2)의 그것에 근접시켜서 히터(1)의 승온시 및 강온시의 열팽창율의 차에 의한 응력을 완화할 수 있다. 또한, 저항체(3)에 포함되는 질화규소의 함유량이 40질량% 이하일 때에는 저항체(3)의 저항값을 비교적 작게 해서 안정시킬 수 있다. 따라서, 저항체(3)에 포함되는 질화규소의 함유량은 20질량%∼40질량%인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 질화규소의 함유량은 25질량%∼35질량%가 좋다. 또한, 저항체(3)로의 마찬가지의 첨가물로서 질화규소 대신에 질화붕소를 4질량%∼12질량% 첨가할 수도 있다.

절연기체(2)에 매설된 리드(4)는 일단측에서 저항체(3)에 접속되고, 타단측은 절연기체(2)의 표면에 도출되어 있다. 도 1에 나타내는 것은, 일단으로부터 타단에 걸쳐서 폴딩 형상을 이루는 저항체(3)의 양단부(한쪽 단부 및 다른쪽 단부)에 각각 리드(4)가 접합되어 있다. 그리고, 한쪽의 리드(4)는 일단이 저항체(3)의 일단에 접속되고, 타단이 절연기체(2)의 후단 부근의 측면으로부터 노출되어 있다. 또한, 다른쪽의 리드(4)는 일단이 저항체(3)의 타단에 접속되고, 타단이 절연기체(2)의 후단부로부터 노출되어 있다.

이 리드(4)는 저항체(3)와 같은 재료를 이용하여 형성되고, 예를 들면 저항체(3)보다 단면적을 크게 하거나, 절연기체(2)의 형성 재료의 함유량을 저항체(3)보다 적게 하거나 함으로써 단위길이당의 저항값이 낮게 되어 있는 것이다. 특히, WC가 절연기체(2)와의 열팽창율의 차가 작은 점, 높은 내열성을 갖는 점 및 비저항이 작은 점에서 리드(4)의 재료로서 적합하다. 또한, 리드(4)는 무기 도전체인 WC를 주성분으로 하고, 이것에 질화규소를 함유량이 15질량% 이상이 되도록 첨가하는 것이 바람직하다. 질화규소의 함유량이 증가함에 따라서 리드(4)의 열팽창율을 절연기체(2)를 구성하는 질화규소의 열팽창율에 근접시킬 수 있다. 또한, 질화규소의 함유량이 40질량% 이하일 때에는 리드(4)의 저항값이 작아짐과 아울러 안정된다. 따라서, 질화규소의 함유량은 15질량%∼40질량%가 바람직하다. 보다 바람직하게는 질화규소의 함유량은 20질량%∼35질량%로 하는 것이 좋다.

그리고, 저항체(3)와 리드(4)의 접합부(51, 52)에 있어서 리드(4)의 축방향에 수직인 방향으로 저항체(3)와 리드(4)가 겹쳐져 있고, 저항체(3)의 한쪽 단부와 리드(4)의 접합부(51) 후단이 저항체(3)의 다른쪽 단부와 리드(4)의 접합부(52) 후단보다 후방에 위치하고 있다.

여기에서, 저항체(3)와 리드(4)의 접합부(51, 52)에 있어서 리드(4)의 축방향에 수직인 방향으로 저항체(3)와 리드(4)가 겹쳐져 있다는 것은 접합부(51, 52)를 리드(4)의 축방향에 수직인 횡단면으로 보았을 때에 저항체(3)와 리드(4)를 포함하는 형상으로 되어 있는 것을 말한다. 예를 들면, 한쪽의 리드(4) 및 다른쪽의 리드(4)의 양쪽의 축을 포함하는 종단면으로 접합부(51, 52)를 보았을 때, 리드(4)가 내측이고 저항체가 외측에 배치되고, 접합면이 리드(4)의 축방향에 수직인 방향으로부터 경사져 있는 형상이다. 접합부(51, 52)의 각각의 리드(4)의 축방향에 관한 길이[접합부(51, 52)의 선단으로부터 후단까지의 거리)는, 예를 들면 0.5∼3㎜로 형성된다.

접합부(51, 52)의 형상으로서는, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이 히터(1)의 종단면으로 보아서 접합면이 리드(4)의 축방향에 수직인 방향으로부터 경사져 있는 형상을 들 수 있지만, 이 형상에 한정되는 것은 아니고, 후술하는 도 3에 나타내는 바와 같은 리드(4)의 축방향에 수직인 단면으로 보았을 때에 리드(4)가 저항체(3)의 단부를 둘러싸고 있는 형상도 포함된다.

상술한 바와 같은 접합면이 리드(4)의 축방향에 수직인 방향으로부터 경사져 있는 형상일 경우에, 급속 승온시에 가장 열팽창하는 각각의 접합부(51, 52)의 후단에 가해지는 열응력이 리드의 축방향에 수직인 폭방향에서 합성되어서 이루어지는 폭방향으로의 응력에 의해 마이크로크랙이 들어가기 쉬워 리드간에서의 절연파괴(쇼트)를 일으킬 우려가 있다.

그래서, 저항체(3)의 한쪽 단부와 리드(4)의 접합부(51) 후단이 저항체(3)의 다른쪽 단부와 리드(4)의 접합부(52) 후단보다 후방에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 접합부(51) 후단의 위치와 접합부(52)의 후단 위치가 리드(4)의 축방향에 관해서 다르게 되어 있다(어긋나 있다).

또한, 접합부(51) 후단의 위치와 접합부(52) 후단의 위치의 어긋남의 거리에 관해서, 접합부(51)의 후단은 접합부(52)의 후단보다 10㎛∼2㎜ 후방에 위치하고 있는 것이 효과적이다. 또한, 리드(4)의 축방향에 관해서 접합부(51) 선단의 위치와 접합부(52) 선단의 위치가 같을 경우에는, 한쪽의 접합면(예를 들면 정극측의 접합면)의 리드(4)의 축방향에 수직인 방향으로부터 경사진 경사각은 다른쪽의 접합면(예를 들면 부극측의 접합면)의 리드(4)의 축방향에 수직인 방향으로부터 경사진 경사각보다 0.1∼15도 경사져 있는 것이 좋다.

이 구성에 의하면, 급속 승온시에 가장 열팽창하는 각각의 접합부의 후단에 가해지는 열응력이 리드(4)의 축방향에 수직인 폭방향에서 합성되어서 이루어지는 폭방향으로의 응력이 작아지고, 부하가 작아지기 때문에 절연파괴(쇼트)되기 어렵게 할 수 있다.

여기에서, 도 3에 나타내는 바와 같이 접합부(51, 52)에 있어서 리드(4)의 축방향에 수직인 단면으로 보았을 때, 리드(4)가 저항체(3)의 단부를 둘러싸고 있는 것이 바람직하다. 이 형상에 의하면, 급속 승온시, 열팽창하는 저항체(3)를 덮는 리드(4)가 선팽창계수가 다른 절연성 세라믹스와의 완충재의 역활을 하여 부하를 저감할 수 있기 때문에, 보다 절연파괴(쇼트)되기 어렵게 할 수 있다.

또한, 후방에 위치하고 있는 저항체(3)의 한쪽 단부가 정극측인 것이 바람직하다. 이 형상에 의하면 전류 인가시의 돌입 전류에 의해 최초로 부하가 걸리는 정극측의 접합부(51) 후단이, 리드(4)의 축방향에 수직인 폭방향에 있어서 가장 열팽창하는 저항체(3)[접합부(52)]의 단면과 어긋남[접합부(51)의 후단으로부터 폭방향을 보았을 때에 저항체(3)가 없음]으로써 반복 사용시의 부하를 분산시킬 수 있기 때문에, 더욱 절연파괴(쇼트)하기 어려워진다.

또한, 저항체(3)의 한쪽 단부와 리드(4)의 접합부(51) 선단의 위치와 저항체(3)의 다른쪽 단부와 리드(4)의 접합부(52) 선단의 위치가 리드(4)의 축방향에 관해서 다르게 되어 있는(어긋나 있는) 것이 바람직하다. 이 형상에 의하면, 접합부(51)의 후단 및 접합부(52)의 후단 뿐만 아니라. 접합부(51)의 선단 및 접합부(52)의 선단도 리드(4)의 축방향에 관해서 어긋나 있기 때문에, 급속 승온시 리드(4)의 축방향에 수직인 폭방향으로 합성되는 응력이 작아지고 부하가 작아져서 절연파괴(쇼트)하기 어려워진다.

또한, 저항체(3)의 한쪽 단부와 리드(4)의 접합부(51) 선단이 저항체(3)의 다른쪽 단부와 리드(4)의 접합부(52) 후단보다 후방에 위치하고 있는 것이 바람직하다. 이 형상에 의하면, 접합부(51)와 접합부(52)가 리드(4)의 축방향에 관해서 완전히 어긋나 있기 때문에, 급속 승온시에 리드(4)의 축방향에 수직인 폭방향으로 합성되는 응력이 거의 없어지고 부하가 작아져서 절연파괴(쇼트)하기 어려워진다.

상술의 히터(1)는 글로 플러그(도시하지 않음)에 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 글로 플러그(도시하지 않음)는 상술의 히터(1)와, 히터(1)를 구성하는 한쌍의 리드(4) 중 한쪽의 리드(4)의 단부에 전기적으로 접속됨과 아울러 히터(1)를 유지하는 금속제 유지 부재(시스 기구)를 구비한 구성이며, 이 구성에 의해 히터(1)가 절연파괴(쇼트)되기 어렵기 때문에 장기간 사용 가능한 글로 플러그를 실현할 수 있다.

이어서, 본 실시형태의 히터(1)의 제조방법의 일례에 대하여 설명한다.

본 실시형태의 히터(1)는, 예를 들면 상기 본 실시형태의 구성의 저항체(3), 리드(4) 및 절연기체(2)의 형상의 금형을 사용한 사출성형법 등에 의해 형성할 수 있다.

우선, 도전성 세라믹 분말, 수지 바인더 등을 포함한 저항체(3) 및 리드(4)로 되는 도전성 페이스트를 제작함과 아울러, 절연성 세라믹 분말, 수지 바인더 등을 포함하는 절연기체(2)로 되는 세라믹 페이스트를 제작한다.

이어서, 도전성 페이스트를 이용하여 사출성형법 등에 의해 저항체(3)로 되는 소정 패턴의 도전성 페이스트의 성형체(성형체 a)를 형성한다. 그리고, 성형체 a를 금형 내에 유지한 상태에서 도전성 페이스트를 금형 내에 충진해서 리드(4)로 되는 소정 패턴의 도전성 페이스트의 성형체(성형체 b)를 형성한다. 이것에 의해, 성형체 a와, 이 성형체 a에 접속된 성형체 b가 금형 내에 유지된 상태가 된다.

이어서, 금형 내에 성형체 a 및 성형체 b를 유지한 상태에서 금형의 일부를 절연기체(2)의 성형용의 것으로 바꾼 후, 금형 내에 절연기체(2)가 되는 세라믹 페이스트를 충진한다. 이것에 의해, 성형체 a 및 성형체 b가 세라믹 페이스트의 성형체(성형체 c)에 매설된 히터(1)의 성형체(성형체 d)가 얻어진다.

이어서, 얻어진 성형체 d를 1650℃∼1780℃의 온도, 30㎫∼50㎫의 압력으로 소성함으로써 히터(1)를 제작할 수 있다. 또한, 소성은 수소 가스 등의 비산화성 가스 분위기 중에서 행하는 것이 바람직하다.

이상의 방법으로 본 실시형태의 히터(1)가 완성된다.

실시예

본 발명의 실시예의 히터를 이하와 같이 해서 제작했다.

우선, 탄화텅스텐(WC) 분말을 50질량%, 질화규소(Si₃N₄) 분말을 35질량%, 수지 바인더를 15질량% 포함하는 도전성 페이스트를 금형 내에 사출성형해서 도 1에 나타내는 형상의 저항체로 되는 성형체 a를 제작했다.

이어서, 이 성형체 a를 금형 내에 유지한 상태에서 리드가 되는 상기 도전성 페이스트를 금형 내에 충진함으로써 성형체 a와 접속시켜서 도 1에 나타내는 형상의 리드로 되는 성형체 b를 제작했다.

이어서, 성형체 a 및 성형체 b를 금형 내에 유지한 상태에서 질화규소(Si₃N₄) 분말을 85질량%, 소결조제로서의 이테르븀(Yb)의 산화물(Yb₂O₃)을 10질량%, 저항체 및 리드에 열팽창율을 근접시키기 위한 탄화텅스텐(WC)을 5질량% 포함하는 세라믹 페이스트를 금형 내에 사출성형했다. 이것에 의해, 절연기체로 되는 성형체 c 중에 성형체 a 및 성형체 b가 매설된 구성의 성형체 d를 제작했다.

이어서, 얻어진 성형체 d를 원통 형상의 탄소제의 몰드에 넣은 후, 질소 가스로 이루어지는 비산화성 가스 분위기 중에서 1700℃의 온도, 35㎫의 압력의 압력으로 핫프레스를 행해 소결하고, 본 발명 실시예로 되는 히터를 제작했다. 그리고, 얻어진 히터의 후단 부근의 측면에 노출된 리드 단부에 통 형상의 금속제 유지 부재를 납땜해서 글로 플러그를 제작했다.

또한, 접합부(51)의 선단과 접합부(52)의 선단의 리드 축방향에 관한 위치는 일치하고 있고, 접합부(51)의 리드 축방향 길이는 0.9㎜, 접합부(52)의 리드 축방향 길이는 1.0㎜이며, 접합부(51) 후단과 접합부(52) 후단의 리드 축방향에 관한 위치는 0.1㎜ 어긋나 있었다.

한편, 비교예로서 접합부(51) 선단과 접합부(52) 선단의 리드 축방향에 관한 위치가 일치하고, 접합부(51) 후단과 접합부(52) 후단의 리드 축방향에 관한 위치도 일치하고 있는 글로 플러그도 제작했다.

이들 글로 플러그를 이용하여 냉열 사이클 시험을 행했다. 냉열 사이클 시험의 조건은, 우선 히터에 통전하여 저항체의 온도가 1400℃로 되도록 인가전압을 설정하고, 1) 5분간 통전, 2) 2분간 비통전의 1), 2)를 1사이클로 해서 1만 사이클 반복했다.

냉열 사이클 시험 전후의 히터의 저항값의 변화를 측정한 결과, 본 발명 실시예의 시료는 저항 변화가 1% 이하이고, 마이크로크랙도 보여지지 않았다. 이것에 대하여, 비교예의 시료는 저항 변화가 5% 이상이며, 마이크로크랙이 확인되었다.

1 : 히터 2 : 절연기체
3 : 저항체 31 : 발열부
4 : 리드 51, 52 : 접합부

Claims

폴딩 형상을 한 저항체와, 상기 저항체의 각각의 단부에 접합된 한쌍의 리드와, 선방에 상기 저항체를 매설함과 아울러 후방에 상기 한쌍의 리드를 매설한 절연기체를 구비하고,
상기 저항체와 상기 리드의 접합부에 있어서 상기 리드의 축방향에 수직인 방향으로 상기 저항체와 상기 리드가 겹쳐져 있고,
상기 리드의 축방향에 수직인 방향으로 상기 접합부끼리가 겹쳐진 부분을 갖고 있음과 아울러,
상기 저항체의 한쪽 단부와 상기 리드의 상기 접합부 후단은 상기 저항체의 다른쪽 단부와 상기 리드의 상기 접합부 후단보다 후방에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 히터.
제 1 항에 있어서,
상기 접합부에 있어서 상기 리드의 축방향에 수직인 단면으로 보았을 때에 상기 리드가 상기 저항체의 단부를 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 히터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 저항체의 한쪽 단부가 정극측인 것을 특징으로 하는 히터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 저항체의 한쪽 단부와 상기 리드의 상기 접합부 선단의 위치와 상기 저항체의 다른쪽 단부와 상기 리드의 상기 접합부 선단의 위치가 상기 리드의 축방향에 관해서 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는 히터.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 히터와, 상기 한쌍의 리드 중 한쪽의 리드의 단부에 전기적으로 접속됨과 아울러 상기 히터를 유지하는 금속제 유지 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 글로 플러그.