專利名稱：陶瓷加熱器及具備該陶瓷加熱器的火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷加熱器及具備該陶瓷加熱器的火花塞。
背景技術(shù)：
以往，陶瓷加熱器例如用于石油風(fēng)扇加熱器的點(diǎn)火用加熱器等各種用途。該陶瓷 加熱器例如是U字形的發(fā)熱體與連接于其端部的電極引線一起埋入棒狀的絕緣性基體中 而構(gòu)成的(例如，專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-49279號(hào)公報(bào)但是上述那樣的現(xiàn)有陶瓷加熱器如在圖7中用陶瓷加熱器的橫剖面所表示的那 樣，存在陶瓷基體64中的周向溫度分布不一定均勻的問題。即，在橫截面中，在連結(jié)并置的 發(fā)熱體的對(duì)置部62、63的直線方向(區(qū)域H—側(cè))，熱易于傳導(dǎo)，而在與該方向垂直的方向 (區(qū)域C 一側(cè))，熱不易傳導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的陶瓷加熱器，具備含有并置的對(duì)置部的發(fā)熱電阻體、與該發(fā)熱電阻體的 端部連接的一對(duì)引線部、和埋設(shè)有上述發(fā)熱電阻體及上述引線部的陶瓷基體，其特征在于， 在上述陶瓷基體中的上述對(duì)置部間配置有熱傳導(dǎo)性比上述陶瓷基體高的高熱傳導(dǎo)性部件。另外，本發(fā)明的陶瓷加熱器在上述構(gòu)成中，優(yōu)選上述高熱傳導(dǎo)性部件與上述對(duì)置 部的至少一方接觸。此外，本發(fā)明的陶瓷加熱器在上述構(gòu)成中，優(yōu)選上述高熱傳導(dǎo)性部件沿上述對(duì)置 部的長(zhǎng)度方向延設(shè)。另外，本發(fā)明的陶瓷加熱器在上述構(gòu)成中，優(yōu)選上述高熱傳導(dǎo)性部件以陶瓷為主 要成分。進(jìn)而，本發(fā)明的陶瓷加熱器在上述構(gòu)成中，優(yōu)選上述高熱傳導(dǎo)性部件以和上述對(duì) 置部相同的材料為主要成分。另外，本發(fā)明的陶瓷加熱器在上述構(gòu)成中，優(yōu)選上述高熱傳導(dǎo)性部件分別與不同 的上述對(duì)置部接觸，從各自的對(duì)置部延設(shè)的上述高熱傳導(dǎo)性部件間的最短距離為0. 3mm以上。本發(fā)明的火花塞的特征在于，具備上述構(gòu)成的陶瓷加熱器。本發(fā)明的陶瓷加熱器由于在陶瓷基體中的對(duì)置部間，配置有熱傳導(dǎo)性比陶瓷基體 高的高熱傳導(dǎo)性部件，因而陶瓷基體的橫截面中的周向溫度分布的均勻性優(yōu)良。


圖1 (a)是表示本發(fā)明實(shí)施方式的陶瓷加熱器的立體圖，(b)是(a)中的X_X線剖 面圖；圖2(a)是將圖1(b)的發(fā)熱電 阻體的剖面放大后的概略圖，(b)是表示在(a)的Y-Y線處切斷陶瓷加熱器時(shí)的剖面的概略圖；圖3(a)是將本發(fā)明另一實(shí)施方式的陶瓷加熱器中的發(fā)熱電阻體的剖面放大后的概略圖，(b)是表示在(a)的Z-Z線處切斷陶瓷加熱器時(shí)的剖面的概略圖；圖4(a)、(b)是表示發(fā)熱電阻體的變形例的概略圖；圖5(a)、(b)是本發(fā)明另一實(shí)施方式的陶瓷加熱器的概略橫剖面圖，(C)是概略縱 剖面圖；圖6是表示本發(fā)明另一實(shí)施方式的火花塞的剖面圖；圖7是表示現(xiàn)有的陶瓷加熱器的剖面的概略圖。符號(hào)說明2-陶瓷基體；10-發(fā)熱電阻體；IObUOc-對(duì)置部；11、12_引線部；21-高熱傳導(dǎo)性 部件；100-陶瓷加熱器。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明一實(shí)施方式的陶瓷加熱器。圖1(a)是表示本實(shí)施 方式的陶瓷加熱器的立體圖，圖1(b)是圖1(a)中的X-X線剖面圖。本發(fā)明的陶瓷加熱器100具備含有并置的對(duì)置部IObUOc的發(fā)熱電阻體10、與 該發(fā)熱電阻體10的端部連接的一對(duì)引線部11、12、和埋設(shè)有發(fā)熱電阻體10及引線部11、12 的陶瓷基體2。發(fā)熱電阻體10具有由對(duì)置部IObUOc及連接它們的連接部IOa構(gòu)成的U字 形狀。而且，通過經(jīng)由引線部11、12使電流流過發(fā)熱電阻體10而使發(fā)熱電阻體10發(fā)熱。在本實(shí)施方式中，引線部11、12利用與發(fā)熱電阻體10相同的材料而與對(duì)置部10b、 IOc 一體化并形成在與對(duì)置部IObUOc大致同樣的方向，并且形成為比發(fā)熱電阻體10大的 直徑，使每單位長(zhǎng)度的電阻比發(fā)熱電阻體10低。引線部11的、與發(fā)熱電阻體IOb連接的部 分的相反側(cè)的端面，露出于陶瓷基體2的端面而構(gòu)成電極取出部11a。引線部12的、與發(fā)熱 電阻體IOc連接的部分的相反側(cè)的端面，露出于陶瓷基體2的側(cè)面而構(gòu)成電極取出部12a。圖2(a)是將圖1(b)中的發(fā)熱電阻體10的剖面放大后的概略圖，圖2 (b)是表示 在圖2(a)的Y-Y線處切斷陶瓷加熱器100時(shí)的剖面的概略圖。如圖1(b)及圖2(a)、(b) 所示，陶瓷加熱器100在陶瓷基體2的發(fā)熱電阻體10中的對(duì)置部IObUOc間，配置有熱傳 導(dǎo)性比陶瓷基體2高的高熱傳導(dǎo)性部件21。由此，與不具備高熱傳導(dǎo)性部件的現(xiàn)有陶瓷加 熱器相比，本實(shí)施方式的陶瓷加熱器100如在圖2(b)中用雙點(diǎn)劃線表示的那樣，易使來自 發(fā)熱電阻體10的熱E向高熱傳導(dǎo)性部件21的附近傳導(dǎo)。該熱E歷來是向溫度比較容易變 低的區(qū)域C傳導(dǎo)，由此提高陶瓷基體2的橫截面中的周向溫度分布的均勻性。另外，優(yōu)選高熱傳導(dǎo)性部件21與對(duì)置部IObUOc的至少一方接觸。通過使高熱傳 導(dǎo)性部件21與對(duì)置部IObUOc的至少一方接觸，熱E從發(fā)熱電阻體對(duì)置部IObUOc更良好 地向高熱傳導(dǎo)性部件21傳導(dǎo)，因而使熱向區(qū)域C的傳導(dǎo)也變得良好，其結(jié)果是，提高了陶瓷 基體2的橫截面中的周向溫度分布的均勻性。此外，優(yōu)選高熱傳導(dǎo)性部件21沿對(duì)置部IObUOc的長(zhǎng)度方向延設(shè)。通過使高熱傳 導(dǎo)性部件21沿對(duì)置部IObUOc的長(zhǎng)度方向延設(shè)，陶瓷基體2中覆蓋發(fā)熱電阻體10的部分 的均熱性進(jìn)一步提高。下面，對(duì)構(gòu)成陶瓷加熱器100的優(yōu)選的材料進(jìn)行說明。
作為發(fā)熱電阻體10的材料，可使用碳化鎢(WC)、二硅化鉬(MoSi2)及二硅化鎢(WSi2)等公知的導(dǎo)電性陶瓷。以使用碳化鎢的情況為例進(jìn)行說明。備好WC粉末，為降低與陶瓷基體2的熱膨脹 系數(shù)，理想的是在該WC粉末中配合作為陶瓷基體2的主要成分的氮化硅質(zhì)陶瓷或氧化鋁質(zhì) 陶瓷等絕緣性陶瓷。通過改變絕緣性陶瓷和導(dǎo)電性陶瓷的含有率，可將發(fā)熱電阻體10的電 阻調(diào)整為所期望的值。發(fā)熱電阻體10可利用公知的加壓成形法等，對(duì)在WC粉末中配合有作為陶瓷基體 2的主要成分的氮化硅質(zhì)陶瓷或氧化鋁質(zhì)陶瓷的陶瓷原料粉末進(jìn)行加壓成形，但理想的是， 優(yōu)選通過形狀沿模具自由決定的后述的注塑成形來成形。從高溫下的絕緣特性優(yōu)良的觀點(diǎn)來看，構(gòu)成陶瓷基體2的材料優(yōu)選氧化鋁質(zhì)陶瓷 或者氮化硅質(zhì)陶瓷，但出于特別是快速升溫時(shí)的耐久性高的觀點(diǎn)，優(yōu)選氮化硅質(zhì)陶瓷。氮化 硅質(zhì)陶瓷的組織是使以氮化硅(Si3N4)為主要成分的主相粒子通過來自燒結(jié)助劑成分等的 晶界相進(jìn)行結(jié)合的狀態(tài)。主相也可以用鋁(Al)或者氧(0)置換硅(Si)或者氮(N)的一部 分，再在相中固溶有Li、Ca、Mg、Y等金屬原子。本實(shí)施方式中的陶瓷基體利用公知的加壓 成形法等，對(duì)在氮化硅粉末中添加有由鐿(Yb)或釔(Y)、鉺(Er)等稀土元素的氧化物構(gòu)成 的燒結(jié)助劑的上述陶瓷原料粉末，進(jìn)行加壓成形，但優(yōu)選通過形狀沿模具自由決定的后述 的注塑成形來成形。作為構(gòu)成高熱傳導(dǎo)性部件21的材料，只要是熱傳導(dǎo)性比構(gòu)成陶瓷基體2的材料高 的材料即可。作為構(gòu)成高熱傳導(dǎo)性部件21的材料，在使用絕緣性的材料的情況下，即使使 寬度Wl (圖2)比對(duì)置部IObUOc間的距離大也可防止發(fā)生短路，除此以外，通過增加寬度 Wl可進(jìn)一步提高均熱性。作為絕緣性的材料，例如可舉出AlN、BN、SiC、金剛石等碳化物等。 另外，作為構(gòu)成高熱傳導(dǎo)性部件21的材料，在使用與對(duì)置部10b、IOc相同的材料的情況下， 由于可在制造時(shí)簡(jiǎn)化工序，因而可實(shí)現(xiàn)成本的降低。高熱傳導(dǎo)性部件21的寬度Wl優(yōu)選在0. 1 Imm左右，更優(yōu)選在0. 3 0. 5mm左 右。另外，高熱傳導(dǎo)性部件21和對(duì)置部IOb (IOc)的最短距離W2，從防止與對(duì)置部IObUOc 的短路的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選在0. 3mm以上，更優(yōu)選在0. 5mm以上。下面，說明本發(fā)明實(shí)施方式的陶瓷加熱器100的制造方法之一例。首先，備好用于 使陶瓷加熱器100成型的模具。該模具由第一上模具和第一下模具構(gòu)成，在使第一上模具 和第一下模具合在一起時(shí)，可形成與陶瓷加熱器100的形狀相對(duì)應(yīng)的空洞。在將成為發(fā)熱 電阻體10及高熱傳導(dǎo)性部件21的成形體配置于該模具內(nèi)的所期望的位置的狀態(tài)下，只要 通過注塑成形向模具內(nèi)提供陶瓷基體2的材料即可。圖3(a)是將本發(fā)明另一實(shí)施方式的陶瓷加熱器中的發(fā)熱電阻體10的剖面放大后 的概略圖，圖3(b)是表示在圖3(a)的Z-Z線處切斷陶瓷加熱器時(shí)的剖面的概略圖。如圖 3(a)、(b)所示，本實(shí)施方式中的高熱傳導(dǎo)性部件23與對(duì)置部IObUOc連接(接觸)，從這 些對(duì)置部IObUOc向陶瓷基體2的中心部延設(shè)。另外，高熱傳導(dǎo)性部件23沿對(duì)置部10b、 IOc的長(zhǎng)度方向延設(shè)。由于具備這樣的高熱傳導(dǎo)性部件23，因而與不具備高熱傳導(dǎo)性部件23的現(xiàn)有陶 瓷加熱器相比，來自發(fā)熱電阻體10的熱也容易傳導(dǎo)至對(duì)置部IObUOc之間的區(qū)域。該熱歷 來是向溫度比較容易變低的區(qū)域C傳導(dǎo)，由此陶瓷基體2中的周向溫度分布的均勻性提高。
高熱傳導(dǎo)性部件23的寬度W3優(yōu)選在0. 01 0. 5mm左右，更優(yōu)選在0. 02 0. 3mm 左右。另外，基于防止與對(duì)置部IObUOc的短路的觀點(diǎn)，高熱傳導(dǎo)性部件23彼此的最短距 離W4優(yōu)選在0. 3mm以上，更優(yōu)選在0. 5mm以上。另外，示于圖3的高熱傳導(dǎo)性部件23也可以像圖4(a)所示的那樣為寬度不均勻的部件(符號(hào)25)。由于通過這樣的不均勻，在使用時(shí)相對(duì)于從外部傳達(dá)的振動(dòng)不易發(fā)生共 振，因而可提高耐久性。另外，如圖4(b)所示，也可以在對(duì)置部IObUOc和陶瓷基體2的表 面之間的區(qū)域分別形成高熱傳導(dǎo)性部件27。其中，優(yōu)選高熱傳導(dǎo)性部件25的寬度W3大于 如上所述的高熱傳導(dǎo)性部件27的寬度W5。由此，由于來自發(fā)熱電阻體10的熱相對(duì)于陶瓷 加熱器100的表面?zhèn)雀子趥鲗?dǎo)至陶瓷加熱器100的內(nèi)部側(cè)，因而可進(jìn)一步提高陶瓷加熱 器100的均熱性。更優(yōu)選像圖4(a)那樣，只在對(duì)置部10b、IOc之間配置有高熱傳導(dǎo)性部件 25。圖5 (a)是表示本發(fā)明另一實(shí)施方式的陶瓷加熱器100的剖面的概略圖。如圖5 (a) 所示，在本實(shí)施方式中，由于高熱傳導(dǎo)性部件29延設(shè)至比較容易成為低溫的區(qū)域C、C的附 近，因而可進(jìn)一步提高陶瓷加熱器的均熱性。另外，如圖5(b)、(c)所示，高熱傳導(dǎo)性部件 31、33不僅可以由一個(gè)部件構(gòu)成，也可以由多個(gè)部件構(gòu)成。在如圖5(b)所示的方式中，從一 區(qū)域C向另一區(qū)域C配置有多個(gè)高熱傳導(dǎo)性部件31。在如圖5(c)所示的方式中，從對(duì)置部 IObUOc的一端側(cè)向另一端側(cè)(沿對(duì)置部的長(zhǎng)度方向)配置有多個(gè)高熱傳導(dǎo)性部件33。圖6是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的火花塞的剖面圖。如圖6所示，該火花塞101具 備上述的陶瓷加熱器10、將其保持于前端部并安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋的管狀的殼體102、 在該殼體102的前端保持陶瓷加熱器10的金屬制外筒103。陶瓷加熱器10釬焊于金屬制 外筒103，該金屬制外筒103釬焊于殼體102的前端部。
權(quán)利要求
一種陶瓷加熱器，其具備含有并置的對(duì)置部的發(fā)熱電阻體；與該發(fā)熱電阻體的端部連接的一對(duì)引線部；埋設(shè)有所述發(fā)熱電阻體及所述引線部的陶瓷基體，其特征在于，在所述陶瓷基體中的所述對(duì)置部間，配置有熱傳導(dǎo)性比所述陶瓷基體高的高熱傳導(dǎo)性部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷加熱器，其特征在于， 所述高熱傳導(dǎo)性部件與所述對(duì)置部的至少一方接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的陶瓷加熱器，其特征在于， 所述高熱傳導(dǎo)性部件沿所述對(duì)置部的長(zhǎng)度方向延設(shè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的陶瓷加熱器，其特征在于， 所述高熱傳導(dǎo)性部件以陶瓷為主要成分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的陶瓷加熱器，其特征在于， 所述高熱傳導(dǎo)性部件以和所述對(duì)置部相同的材料為主要成分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的陶瓷加熱器，其特征在于，所述高熱傳導(dǎo)性部件分別與不同的所述對(duì)置部接觸，從各自的對(duì)置部延設(shè)的所述高熱 傳導(dǎo)性部件間的最短距離為0. 3mm以上。
7.一種火花塞，其中，具備權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的陶瓷加熱器。
全文摘要
現(xiàn)有技術(shù)中存在陶瓷基體中的周向溫度分布不一定均勻的問題。本發(fā)明提供一種陶瓷加熱器及具備該陶瓷加熱器的火花塞。本發(fā)明的陶瓷加熱器具備含有并置的對(duì)置部(10b)、(10c)的發(fā)熱電阻體(10)、與該發(fā)熱電阻體(10)的端部連接的一對(duì)引線部(11)、(12)、和埋設(shè)有發(fā)熱電阻體(10)及引線部(11)、(12)的陶瓷基體(2)，在陶瓷基體(2)中的對(duì)置部(10b)、(10c)間配置有熱傳導(dǎo)性比陶瓷基體(2)高的高熱傳導(dǎo)性部件(21)。
文檔編號(hào)F23Q7/00GK101843168SQ20088011381
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者山元堅(jiān) 申請(qǐng)人:京瓷株式會(huì)社