KR101514974B1

KR101514974B1 - 히터 및 이것을 구비한 글로우 플러그

Info

Publication number: KR101514974B1
Application number: KR1020147005844A
Authority: KR
Inventors: 코타로 타이무라
Original assignee: 쿄세라 코포레이션
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2015-04-24
Anticipated expiration: 2032-08-27
Also published as: CN103765983A; KR20140046044A; JP5726311B2; WO2013031728A1; CN103765983B; EP2753144A1; US20140224783A1; JPWO2013031728A1; US9400109B2; EP2753144A4; EP2753144B1

Abstract

(과제) 급속 승온 등일 때에 리드의 굽힘부에 대전류가 흘러도 국부팽창에 기인한 집중응력에 의한 마이크로 크랙의 발생이 억제된 높은 신뢰성 및 내구성을 갖는 히터 및 이것을 구비한 글로우 플러그를 제공한다.
(해결수단) 본 발명의 히터(1)는 절연 기체(2)와, 절연 기체(2)에 매설된 저항체(3)와, 절연 기체(2)에 매설되고 일단에서 저항체(3)에 접속됨과 아울러 타단에서 절연 기체(2)의 표면에 설치된 단자부(5)로 도출된 리드(4)를 구비하고, 리드(4)는 종단면으로 볼 때 적어도 2개소의 굽힘부(41)를 갖고 있고, 각각의 굽힘부(41)의 횡단면에 있어서의 애스펙트비는 단자부(5)의 애스펙트비보다 커지고 있다.

Description

히터 및 이것을 구비한 글로우 플러그{HEATER AND GLOW PLUG EQUIPPED WITH SAME}

본 발명은 예를 들면 연소식 차재 난방 장치에 있어서의 점화용 또는 불꽃 검지용 히터, 석유 팬히터 등의 각종 연소 기기의 점화용 히터, 자동차 엔진의 글로우 플러그용 히터, 산소 센서 등의 각종 센서용 히터, 측정 기기의 가열용 히터 등에 이용되는 히터 및 이것을 구비한 글로우 플러그에 관한 것이다.

자동차 엔진의 글로우 플러그용 히터로서, 예를 들면, 절연 기체와, 절연 기체에 매설된 저항체와, 절연 기체에 매설되고 일단측에서 저항체에 접속됨과 아울러 타단측에서 절연 기체의 표면에 설치된 단자부로 도출된 리드를 구비한 것이 알려져 있다.

구체적으로는 양극측의 리드는 종단면으로 볼 때 적어도 2개소의 굽힘부를 갖고, 예를 들면 절연 기체의 후단측에 설치된 단자부로 도출된 구성으로 되어 있는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조). 여기에서, 리드는 2개소의 굽힘부에 있어서 같은 지름의 상태로 단자부까지 도출되어 있었다.

일본 특허 공개 2001-280640호 공보

최근, 보다 급속히 승온할 수 있는 히터가 요구되고 있으며, 스타트시(엔진 시동시)에 저항체에 대전류가 흐르도록 단자부로부터 도입하는 전력(돌입 전력)을 크게 할 필요성이 나왔다.

여기에서, 상기 히터에 있어서 돌입 전력을 크게 하려고 하면 돌입 전력의 부하는 리드의 굽힘부 중에서도 커브 외측에 집중되고, 이 부하가 집중된 부위가 국부 발열되어 열팽창함으로써 리드와 절연 기체의 계면에 마이크로 크랙이 생긴다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 안출된 것이며, 그 목적은 급속 승온 등일 때에 리드의 굽힘부에 대전류가 흘러도 국부팽창에 기인한 응력집중에 의한 마이크로 크랙의 발생이 억제된 높은 신뢰성 및 내구성을 갖는 히터 및 이것을 구비한 글로우 플러그를 제공하는 것이다.

본 발명의 히터는 절연 기체와, 상기 절연 기체에 매설된 저항체와, 상기 절연 기체에 매설되고 일단에서 상기 저항체에 접속됨과 아울러 타단에서 상기 절연 기체의 표면에 설치된 단자부로 도출된 리드를 구비하고, 상기 리드는 종단면으로 볼 때 적어도 2개소의 굽힘부를 갖고 있고, 각각의 상기 굽힘부의 횡단면에 있어서의 애스펙트비가 상기 단자부의 애스펙트비보다 큰 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 글로우 플러그는 상기 구성의 히터와, 상기 단자부에 전기적으로 접속됨과 아울러 상기 히터를 유지하는 금속제 유지부재를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

(발명의 효과)

본 발명의 히터에 의하면, 2개소의 굽힘부에 있어서의 돌입 전력의 부하를 커브 외측으로부터 다른 부위로 분산시킬 수 있어 리드와 절연 기체의 계면에 마이크로 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 히터의 실시형태의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 2(a)는 도 1에 나타내는 리드의 굽힘부를 포함하는 영역A를 확대한 확대도이며, (b)는 (a)에 나타내는 C-C선 단면도이다.
도 3(a)는 도 2에 나타내는 A1-B1선 단면도, (b)는 도 2에 나타내는 A2-B2선 단면도, (c)는 도 2에 나타내는 A3-B3선 단면도, (d)는 도 2에 나타내는 A4-B4선 단면도, (e)는 도 2에 나타내는 A5-B5선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 글로우 플러그의 실시형태의 일례를 나타내는 종단면도이다.

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 굽힘부를 포함하는 영역A를 확대한 확대도이며, 도 2(b)는 (a)에 나타내는 C-C선 단면도이다. 또한, 도 3(a)는 도 2에 나타내는 A1-B1선 단면도, 도 3(b)는 도 2에 나타내는 A2-B2선 단면도, 도 3(c)는 도 2에 나타내는 A3-B3선 단면도, 도 3(d)는 도 2에 나타내는 A4-B4선 단면도, 도 3(e)는 도 2에 나타내는 A5-B5선 단면도이다.

본 실시형태의 히터(1)는 절연 기체(2)와, 절연 기체(2)에 매설된 저항체(3)와, 절연 기체(2)에 매설되고 일단에서 저항체(3)에 접속됨과 아울러 타단에서 절연 기체(2)의 표면에 설치된 단자부(5)로 도출된 리드(4)를 구비하고, 리드(4)는 종단면으로 볼 때 적어도 2개소의 굽힘부(41,42)를 갖고 있고, 각각의 굽힘부(41,42)의 횡단면에 있어서의 애스펙트비는 단자부(5)의 애스펙트비보다 커지고 있다.

본 실시형태의 히터(1)에 있어서의 절연 기체(2)는 예를 들면 봉상으로 형성된 것이다. 이 절연 기체(2)에는 저항체(3) 및 리드(4)가 매설되어 있다. 여기에서, 절연 기체(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, 절연 기체(2)는 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 것이 바람직하다. 질화규소질 세라믹스는 주성분인 질화규소가 고강도, 고인성, 고절연성 및 내열성의 관점에서 우수하기 때문이다. 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 절연 기체(2)는 예를 들면, 주성분인 질화규소에 대하여 소결 조제로서 3∼12질량%의 Y₂O₃, Yb₂O₃, Er₂O₃등의 희토류 원소산화물, 0.5∼3질량%의 Al₂O₃, 또한 소결체에 포함되는 SiO₂량으로서 1.5∼5질량%가 되도록 SiO₂를 혼합하고, 소정의 형상으로 성형하고, 그 후, 1650∼1780℃에서 핫프레스 소성함으로써 얻을 수 있다. 절연 기체(2)의 길이는 예를 들면 20∼50㎜로 형성되고, 절연 기체(2)의 지름은 예를 들면 3∼5mm로 형성된다.

또한, 절연 기체(2)로서 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 것을 사용할 경우, MoSi₂, WSi₂등을 혼합해서 분산시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 모재인 질화규소질 세라믹스의 열팽창율을 저항체(3)의 열팽창율에 가깝게 할 수 있어 히터(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

절연 기체(2)에 매설된 저항체(3)는 예를 들면 도 1에 나타내는 예에서는 종단면의 형상이 되접어 꺽은 형상을 이루고 있고, 되접어 꺽은 중간점 부근이 가장 발열되는 발열부(31)로 되어 있다. 이 저항체(3)는 절연 기체(2)의 선단측에 매설되어 있고, 저항체(3)의 선단(되접어 꺽은 형상의 중앙 부근)으로부터 저항체(3)의 후단(리드와의 접합 단부)까지의 거리는 예를 들면 2∼10㎜로 형성된다. 또한, 저항체(3)의 횡단면의 형상은 원, 타원, 직사각형 등 어느 형상이라도 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. 절연 기체(2)가 질화규소질 세라믹스로 이루어질 경우, 절연 기체(2)와의 열팽창율의 차가 작은 점, 높은 내열성을 갖는 점 및 비저항이 작은 점에서 상기 재료 중에서도 탄화 텅스텐(WC)이 저항체(3)의 재료로서 우수하다. 또한, 절연 기체(2)가 질화규소질 세라믹스로 이루어질 경우, 저항체(3)는 무기 도전체인 WC를 주성분으로 하고, 이것에 첨가되는 질화규소의 함유율이 20질량%이상인 것이 바람직하다. 예를 들면, 질화규소질 세라믹스로 이루어지는 절연 기체(2) 중에 있어서 저항체(3)가 되는 도체 성분은 질화규소와 비교해서 열팽창율이 크기 때문에 통상은 인장응력이 가해진 상태에 있다. 이것에 대하여 저항체(3) 중에 질화규소를 첨가함으로써 열팽창율을 절연 기체(2)의 그것에 가깝게 해서 히터(1)의 승온시 및 강온시의 열팽창율의 차에 의한 응력을 완화시킬 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)에의 같은 첨가물로서 질화규소 대신에 질화붕소를 4질량%∼12질량% 첨가할 수도 있다.

절연 기체(2)에 매설된 리드(4)는 일단측에서 저항체(3)에 접속됨과 아울러 타단측에서 절연 기체의 표면에 설치된 단자부(5)로 도출되어 있다. 도 1에 나타내는 예에서는 일단으로부터 타단에 걸쳐서 되접어 꺽은 형상을 이루는 저항체(3)의 양단부에 각각 리드(4)가 접합되어 있다. 그리고, 한쪽의 리드(4)는 일단측에서 저항체(3)의 일단에 접속되고, 타단측에서 절연 기체(2)의 후단부에 설치된 단자부(5)로 도출되어 있다. 또한, 다른쪽의 리드(4)는 일단측에서 저항체(3)의 타단에 접속되고, 타단측에서 절연 기체(2)의 후단 부근의 측면에 설치된 단자부(5)로 도출되어 있다.

이 리드(4)는 저항체(3)와 같은 재료를 사용해서 형성되고, 예를 들면, 저항체(3)보다 단면적을 크게 하거나, 절연 기체(2)의 형성 재료의 함유량을 저항체(3)보다 적게 하거나 함으로써 단위길이당 저항값이 낮게 되어 있는 것이다. 특히, WC가 절연 기체(2)와의 열팽창율의 차가 작은 점, 높은 내열성을 갖는 점 및 비저항이 작은 점에서 리드(4)의 재료로서 바람직하다. 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 절연 기체(2)를 구성하는 질화규소의 열팽창율에 가깝게 할 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, 리드(4)(한쪽의 리드(4))는 종단면으로 볼 때 적어도 2개소의 굽힘부(41,42)를 갖고 있고, 각각의 굽힘부(41,42)의 횡단면에 있어서의 애스펙트비는 단자부(5)의 애스펙트비보다 커지고 있다.

또한, 여기에서 말하는 리드(4)는 도 1에 나타내는 일단측에서 저항체(3)의 일단에 접속되고, 타단측에서 절연 기체(2)의 후단부에 설치된 단자부(5)로 도출된 리드(4)이며, 도 1 및 도 2에 나타내는 굽힘부(41,42)는 도 3에 있어서 B2-A2선 단면으로 나타내는 부위 및 B4-A4선 단면으로 나타내는 부위이다. 또한, 애스펙트비(종횡비)의 세로방향은 굽힘부(41,42)의 구부러진 방향과 평행한 평면(굽힘부(41,42)의 중심축을 포함하는 평면)에 대하여 수직인 축의 방향(도 1의 지면에 수직인 방향)이다.

또한, 단자부(5)란 리드(4)의 타단측의 단부이며, 리드(4)를 구성하는 다른 영역과 동일재료로 일체로 형성된 것이어도 좋고, 동일재료로 별체로 형성된 것 또는 이질재료로 형성된 것이어도 좋다.

도 3(a)∼도 3(e)는 굽힘부(41,42)의 구부러진 방향과 평행한 평면(굽힘부(41,42)의 중심축을 포함하는 평면)에 대하여 수직인 축의 방향(도 1의 지면에 수직인 방향)을 장축으로 하는 타원형상의 단면이며, 각각의 단면의 애스펙트비 (종횡비)가 단자부(5)측으로부터 멀어짐에 따라서 순차 커지도록 형성된 것을 나타내고 있다. 즉, 도 3(a)에 나타내는 단자부(5)의 A1-B1선 단면도보다 도 3(b)에 나타내는 굽힘부(41)의 A2-B2선 단면도의 세로방향의 축의 길이가 길고, 도 3(b)에 나타내는 굽힘부(41)의 A2-B2선 단면도보다 저항체(3)측에 위치하는 도 3(c)에 나타내는 A3-B3선 단면도의 세로방향의 축의 길이가 길고, 도 3(c)에 나타내는 A3-B3선 단면도보다 저항체(3)측에 위치하는 도 3(d)에 나타내는 굽힘부(42)의 A4-B4선 단면도의 세로방향의 축의 길이가 길고, 도 3(d)에 나타내는 굽힘부(42)의 A4-B4선 단면도보다 저항체(3)측에 위치하는 도 3(e)에 나타내는 A5-B5선 단면도의 세로방향의 축의 길이가 길게 되어 있는 상태를 나타내고 있다.

단자부(5)로부터 돌입하는 돌입 전력의 부하는 굽힘부(41,42)의 단면에 있어서의 커브 외측, 즉 도 2 및 도 3(b)에 나타내는 A2측과 도 2 및 도 3(d)에 나타내는 B4측에 있어서 크게 되는 경향이 있다. 한편, 일반적으로 단면의 형상이 원이면, 돌입 전력의 지름방향의 부하는 360° 어느 각도에 대해서나 거의 균등하게 분산되지만, 단면형상의 형상이 장축과 단축을 갖는 형상인 경우, 장축측의 외주 부근에 돌입 전력의 부하가 가해지기 쉬운 경향이 있다. 따라서, 굽힘부(41)의 단면에 있어서의 애스펙트비를 단자부(5)의 단면에 있어서의 애스펙트비보다 크게 함과 아울러 굽힘부(42)의 단면에 있어서의 애스펙트비를 단자부(5)의 단면에 있어서의 애스펙트비보다 크게 함으로써 굽힘부(41,42)의 2개소에서 돌입 전력의 부하를 커브 외측으로부터 다른 부위로 분산시킬 수 있다. 구체적으로는 돌입 전력을 커브 외측(도 3(b)에 나타내는 A2측, 도 3(d)에 나타내는 B4측)으로부터 분산시키도록 장축의 위치를 설정하고, 돌입 전력의 부하를 굽힘부(41,42)의 단면에 있어서의 커브 외측으로부터 장축측의 외주 부근에 분산시킴으로써 굽힘부(41,42)에 마이크로 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있다.

여기에서, 각각의 굽힘부(41,42)의 단면에 있어서의 애스펙트비는 예를 들면 1.2∼5.0인 것이 장축측에 과도하게 응력집중시키지 않고 돌입 전력의 부하를 분산시키는데에 효과적이다.

또한, 굽힘부(41,42)의 횡단면은 타원형상인 것이 바람직하고, 이것에 의해 단면에 각이 없으므로 응력이 분산되기 쉽기 때문에, 보다 마이크로 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있다.

또한, 도 3에 나타내는 예에서는 장축의 방향이 굽힘부(41,42)의 구부러진 방향과 평행한 평면(굽힘부(41,42)의 중심축을 포함하는 평면)에 대하여 수직인 축의 방향(도 1의 지면에 수직인 방향)으로 되어 있지만, 이 방향으로부터 경사져 있어도 좋다.

또한, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 각각의 굽힘부(41,42)의 횡단면에 있어서의 애스펙트비는 단자부(5)측으로부터 저항체(3)측을 향해서 순차적으로 커지고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 단자부(5)측으로부터 세어서 1번째의 굽힘부(41)에서 돌입 전력의 부하를 분산시킬 수 있는 것에 추가해서, 애스펙트비가 더 큰 2번째의 굽힘부(42)에서 돌입 전력의 부하를 더 분산시킬 수 있게 되어 보다 마이크로 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또한, 굽힘부(41,42)간의 횡단면에 있어서의 애스펙트비는 단자부(5)측으로부터 저항체(3)측을 향해서 서서히 커지고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 급격한 형상변화가 없고, 돌입 전력의 부하가 집중되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 굽힘부(41,42) 사이에 한정되지 않고, 단자부(5)와 굽힘부(41) 사이 및 굽힘부(42)보다 선단측에 있어서도 애스펙트비가 서서히 변화되는 것이 돌입 전력의 부하의 집중을 억제하는 점에서 효과적이다.

또한, 굽힘부(41,42)의 횡단면의 면적이 같은 것이 바람직하고, 이것에 의해 정상상태가 되었을 때, 부하가 집중되는 개소가 없기 때문에 반복해서 사용해도 보다 마이크로 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있다.

또한, 도 2 및 도 3에 나타내는 형태에 한정되지 않고, 다른 형태로 할 수도 있다. 다른 형태로서는 형성의 용이함의 점에서, 예를 들면 직사각형, 마름모형, 삼각형, 6각형, 8각형 등의 비교적 단순한 형상을 들 수 있다. 이러한 단면형상이어도 굽힘부(41,42)의 외측 중앙 부근 이외에 형상적으로 부하가 집중되기 쉬운 부분을 형성할 수 있어 부하를 분산시킬 수 있다. 단면형상이 상기와 같은 다각형상인 경우는 각부가 있는 것에 의해 부하가 지나치게 집중되거나, 절연 기체(2)의 갈라짐의 기점이 되기 쉬운 점에서 각부를 둥글게 한 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이 점에서 타원형은 각부가 없으므로, 보다 바람직하다.

상술의 히터(1)는 글로우 플러그에 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 글로우 플러그는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상술의 히터(1)와, 히터(1)를 구성하는 리드(4)의 단자부(5)에 전기적으로 접속됨과 아울러 히터(1)를 유지하는 금속제 유지부재(6)(시스 금구)를 구비한 구성이다. 금속제 유지부재(6)로서는 예를 들면 Ni, Fe 등의 재료로 이루어지는 두께 0.3∼1.0㎜의 통형상체가 채용된다. 이 구성에 의해, 히터(1)의 굽힘부(41,42)에 마이크로 크랙이 생기기 어려운 점에서 장기간 사용 가능한 글로우 플러그를 실현할 수 있다.

이어서, 본 실시형태의 히터(1)의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다.

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

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

이어서, 도전성 페이스트를 사용해서 사출 성형법 등에 의해 저항체(3)가 되는 소정 패턴의 도전성 페이스트의 성형체(성형체 a)를 형성한다. 그리고, 성형체 a를 금형내에 유지한 상태에서 도전성 페이스트를 금형내에 충전해서 리드(4)가 되는 소정 패턴의 도전성 페이스트의 성형체(성형체 b)를 형성한다. 이것에 의해, 성형체 a와, 이 성형체 a에 접속된 성형체 b가 금형내에 유지된 상태가 된다.

이어서, 금형내에 성형체 a 및 성형체 b를 유지한 상태에서 금형의 일부를 절연 기체(2)의 성형용의 것으로 바꾼 후, 금형내에 절연 기체(2)가 되는 세라믹 페이스트를 충전한다. 이것에 의해, 성형체 a 및 성형체 b가 세라믹 페이스트의 성형체(성형체 c)로 덮여진 히터(1)의 성형체(성형체 d)가 얻어진다.

이어서, 얻어진 성형체 d를 예를 들면 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.

실시예

본 발명의 실시예의 히터를 이하와 같이 해서 제작했다.

우선, 탄화 텅스텐(WC) 분말을 50질량%, 질화규소(Si₃N₄) 분말을 35질량%, 수지 바인더를 15질량% 포함하는 도전성 페이스트를 금형내에 사출 성형해서 도 1에 나타내는 형상의 저항체가 되는 성형체 a를 제작했다.

이어서, 이 성형체 a를 금형내에 유지한 상태에서 리드가 되는 상기 도전성 페이스트를 금형내에 충전함으로써 성형체 a와 접속시켜서 도 1 및 도 2에 나타내는 형상의 리드가 되는 성형체 b를 형성했다.

이어서, 성형체 a 및 성형체 b를 금형내에 유지한 상태에서 질화규소(Si₃N₄) 분말을 85질량%, 소결 조제로서의 이테리븀(Yb)의 산화물(Yb₂O₃)을 10질량%, 저항체 및 리드에 열팽창율을 가깝게 하기 위한 탄화 텅스텐(WC)을 5질량% 포함하는 세라믹 페이스트를 금형내에 사출 성형했다. 이것에 의해, 절연 기체가 되는 성형체 c 중에 성형체 a 및 성형체 b가 매설된 구성의 성형체 d를 형성했다.

이어서, 얻어진 성형체 d를 원통상의 탄소제의 형에 넣은 후, 질소 가스로 이루어지는 비산화성 가스 분위기 중에서 1700℃의 온도, 35㎫의 압력으로 핫 프레스를 행해 소결하고, 본 발명 실시예가 되는 히터를 제작했다. 또한, 이 히터(본 발명 실시예의 시료)는 리드부에 굽힘부가 2개소이며 단면의 애스펙트비가 단자부로부터 저항체를 향해서 순차 커지고, 굽힘부간의 단면은 단자부로부터 저항체를 향해서 애스펙트비가 서서히 커지고, 단면은 타원이며, 단면형상의 면적은 2개소의 굽힘부에서 일정했다. 또한, 절연 기체의 지름은 3.2㎜이며, 단자부에 가까운 측의 굽힘부에 있어서의 단축의 길이는 1.1㎜, 애스펙트비(장축의 길이/단축의 길이)는 1.5이며, 단자부로부터 먼 측의 굽힘부에 있어서의 단축의 길이는 0.8㎜, 애스펙트비(장축의 길이/단축의 길이)는 3.5였다.

그리고, 얻어진 히터의 후단 부근의 측면로 도출된 리드 단부(단자부)에 통상의 금속제 유지부재를 납땜해서 글로우 플러그를 제작했다.

한편, 비교예로서 리드부에 굽힘부가 2개소이며, 각각의 굽힘부의 단면의 애스펙트비가 단자부 및 저항체의 단면의 애스펙트비와 같은 글로우 플러그도 제작했다. 또한, 이 시료의 단자부, 굽힘부 및 저항체의 단면은 타원이며, 이들 단면에 있어서의 단축의 길이는 1.2㎜, 애스펙트비(장축의 길이/단축의 길이)는 1.1이었다.

이들 글로우 플러그를 사용해서 냉열 사이클 시험을 행했다. 냉열 사이클 시험의 조건은 우선 히터에 통전해서 저항체의 온도가 1400℃가 되도록 인가전압을 설정하고, 1) 5분간 통전, 2) 2분간 비통전의 1), 2)를 1사이클로 하고, 1만 사이클 반복했다.

냉열 사이클 시험 전후의 히터의 저항값의 변화를 측정한 결과, 본 발명 실시예의 시료는 저항 변화가 1%이하였다. 또한, 이 시료의 리드와 절연 기체의 계면에 국부발열의 흔적도 없고, 마이크로 크랙도 보여지지 않았다.

이것에 대해서 비교예의 시료는 저항 변화가 5%이상이며, 마이크로 크랙을 확인할 수 있었다.

1:히터
2:절연 기체
3:저항체
31:발열부
4:리드
41, 42:굽힘부
5:단자부

Claims

절연 기체와, 그 절연 기체에게 매설된 저항체와, 상기 절연 기체에 매설되고 일단에서 상기 저항체에 접속됨과 아울러 타단에서 상기 절연 기체의 표면에 설치된 단자부로 도출된 리드를 구비하고, 상기 리드는 종단면으로 볼 때 적어도 2개소의 굽힘부를 갖고 있고, 각각의 상기 굽힘부의 횡단면에 있어서의 애스펙트비가 상기 단자부의 애스펙트비보다 큰 것을 특징으로 하는 히터.
제 1 항에 있어서,
각각의 상기 굽힘부의 횡단면에 있어서의 애스펙트비가 상기 단자부측으로부터 상기 저항체측을 향해서 순차적으로 커지고 있는 것을 특징으로 하는 히터.
제 2 항에 있어서,
상기 굽힘부 사이에 있어서의 상기 리드의 횡단면에 있어서의 애스펙트비가 상기 단자부측으로부터 상기 저항체측을 향해서 서서히 커지고 있는 것을 특징으로 하는 히터.
제 1 항에 있어서,
상기 굽힘부의 횡단면이 타원형상인 것을 특징으로 하는 히터.
제 1 항에 있어서,
모든 상기 굽힘부의 횡단면의 면적이 같은 것을 특징으로 하는 히터.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 히터와, 상기 단자부에 전기적으로 접속됨과 아울러 상기 히터를 유지하는 금속제 유지부재를 구비한 것을 특징으로 하는 글로우 플러그.