加熱器以及具備該加熱器的電熱塞的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及利用于例如燃燒式車載供暖設(shè)備中的點火用或火焰探測用的加熱器、 石油暖風(fēng)機等各種燃燒設(shè)備的點火用的加熱器、汽車發(fā)動機的電熱塞（glow plug)用的加 熱器、氧傳感器等各種傳感器用的加熱器或測定設(shè)備的加熱用的加熱器等的加熱器W及具 備該加熱器的電熱塞。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于電熱塞的陶瓷加熱器由構(gòu)成導(dǎo)體的導(dǎo)電性陶瓷、和構(gòu)成陶瓷基體的絕緣性陶 瓷構(gòu)成。導(dǎo)體由發(fā)熱體和導(dǎo)線構(gòu)成，進行材料的選定W及形狀的設(shè)計，使得導(dǎo)線的電阻值小 于發(fā)熱體的電阻值。
[0003] 近年來，要求能夠更加快速升溫的加熱器。因此，需要對發(fā)熱體施加比現(xiàn)有更高的 電壓，流動大電流。但是，由于在流動大電流的情況下加熱器的一部分局部較大地發(fā)熱，因 此存在局部發(fā)生較大的熱膨脹的情況。結(jié)果，存在局部產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，加熱器的耐久性 下降該樣的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的加熱器具備：絕緣基體；發(fā)熱體，其埋設(shè)于該絕緣基體，并由第1直線部、 與該第1直線部并行設(shè)置的第2直線部W及將所述第1直線部和所述第2直線部相連的折 回部構(gòu)成；第1導(dǎo)線，其埋設(shè)于所述絕緣基體并且與所述第1直線部連接；和第2導(dǎo)線，其埋 設(shè)于所述絕緣基體并且與所述第2直線部連接，所述第1直線部相對于所述第1導(dǎo)線而傾 斜。
【附圖說明】
[0005] 圖1的（a)是表示本發(fā)明的加熱器的實施方式的一例的概略縱剖面圖，化）是從 下側(cè)朝向上側(cè)觀察（a)所示的加熱器的概略透視圖。
[0006] 圖2的（a)是表示加熱器的其他例的概略透視圖，化）是按（a)所示的A-A線切 斷的概略剖面圖。
[0007] 圖3是表示加熱器的其他例的概略透視圖。
[000引圖4是表示本發(fā)明的電熱塞的實施方式的一例的概略縱剖面圖。
【具體實施方式】
[0009] 參照附圖來詳細說明本發(fā)明的加熱器的實施方式的例子。
[0010] 圖1所示的加熱器1具備絕緣基體2、埋設(shè)于絕緣基體2的發(fā)熱體3、和埋設(shè)于絕 緣基體2并且與發(fā)熱體3連接的導(dǎo)線4,發(fā)熱體3相對于導(dǎo)線4而傾斜。
[0011] 發(fā)熱體3由第1直線部32、與第1直線部32并行設(shè)置的第2直線部33、W及與第 1直線部32和第2直線部33相連的折回部31構(gòu)成。導(dǎo)線4由與第1直線部32連接的第 1導(dǎo)線41、W及與第2直線部33連接的第2導(dǎo)線42構(gòu)成。第1直線部32相對于第1導(dǎo)線 41而傾斜。此外，第2直線部33相對于第2導(dǎo)線42而傾斜。
[0012] 本實施方式的加熱器1中的絕緣基體2例如形成為椿狀。在該絕緣基體2中埋設(shè) 有發(fā)熱體3 W及導(dǎo)線4。在此，本例中的絕緣基體2由陶瓷構(gòu)成。由此能夠提供快速升溫 時的可靠性高的加熱器1。具體來說，作為本例中的絕緣基體2,可W舉出氧化物陶瓷、氮化 物陶瓷或碳化物陶瓷等具有電絕緣性的陶瓷等。尤其是優(yōu)選絕緣基體2由氮化娃質(zhì)陶瓷構(gòu) 成。對于氮化娃質(zhì)陶瓷而言，作為主要成分的氮化娃在高強度、高初性、高絕緣性W及耐熱 性方面優(yōu)異。由氮化娃質(zhì)陶瓷構(gòu)成的絕緣基體2例如能夠通過如下方式得到：相對于主要 成分的氮化娃，加入3~12質(zhì)量％的Y203、孔2〇3或化2〇3等稀上類元素氧化物W及0. 5~ 3質(zhì)量％的Al2〇3作為燒結(jié)助劑，再混合SiO 2使得燒結(jié)體中包含的SiO 2量成為1. 5~5質(zhì) 量％，成型為給定形狀，然后在1650~1780°C進行熱壓燒成。絕緣基體2的長度例如形成 為20~50mm，絕緣基體2的直徑例如形成為3~5mm。
[0013] 該發(fā)熱體3埋設(shè)于絕緣基體2的前端側(cè)。從發(fā)熱體3的前端（折回部31的中間 點附近）到發(fā)熱體3的后端（與導(dǎo)線4的連接部）的距離例如形成為2~10mm。另外，發(fā) 熱體3的橫截面的形狀能夠設(shè)為圓、楠圓或矩形等。發(fā)熱體3形成為與后述的導(dǎo)線4相比 截面面積較小。
[0014] 作為發(fā)熱體3的形成材料，能夠使用W W、Mo或Ti等的碳化物、氮化物或娃化物等 為主要成分的材料。在絕緣基體2由氮化娃質(zhì)陶瓷構(gòu)成的情況下，在與絕緣基體2的熱膨 脹率之差小的方面、具有高耐熱性的方面W及電阻率小的方面，在上述材料中也是碳化鶴 (WC)作為發(fā)熱體3的材料優(yōu)異。而且，在絕緣基體2由氮化娃質(zhì)陶瓷構(gòu)成的情況下，發(fā)熱體 3優(yōu)選W無機導(dǎo)電體的WC為主要成分，且其中添加的氮化娃的含有率為20質(zhì)量％ ^上。例 如，在由氮化娃質(zhì)陶瓷構(gòu)成的絕緣基體2中，成為發(fā)熱體3的導(dǎo)體成分與氮化娃相比熱膨脹 率較大，因此通常處于對發(fā)熱體3施加有來自絕緣基體2的拉伸應(yīng)力的狀態(tài)。對此，通過在 發(fā)熱體3中添加氮化娃，從而能夠使發(fā)熱體3的熱膨脹率接近絕緣基體2的熱膨脹率。由 此，能夠緩和在加熱器1的升溫時W及降溫時在發(fā)熱體3與絕緣基體2之間產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
[0015] 導(dǎo)線4中第1導(dǎo)線41在一端側(cè)與第1直線部32連接，在另一端側(cè)從絕緣基體2 的靠后端的側(cè)面導(dǎo)出。第2導(dǎo)線42在一端側(cè)與第2直線部33連接，在另一端側(cè)從絕緣基 體2的后端部導(dǎo)出。
[0016] 該導(dǎo)線4使用與發(fā)熱體3相同的材料來形成。導(dǎo)線4例如通過使截面面積大于發(fā) 熱體3或者使絕緣基體2的形成材料的含有量少于發(fā)熱體3,從而每單位長度的電阻值變 低。尤其是在與絕緣基體2的熱膨脹率之差小的方面、具有高耐熱性的方面W及電阻率小 的方面，優(yōu)選WC作為導(dǎo)線4的材料。此外，優(yōu)選導(dǎo)線4 W作為無機導(dǎo)電體的WC為主要成分， 并在其中添加氮化娃使得其含有量成為15質(zhì)量％ W上。
[0017] 而且，本例的加熱器1的第1直線部32相對于第1導(dǎo)線41而傾斜。在第1直線 部32相對于第1導(dǎo)線41不傾斜的情況下，由于折回部31的發(fā)熱會比第1直線部32的發(fā) 熱大，因此發(fā)熱體3的發(fā)熱量產(chǎn)生偏頗。可W推測該是因為，即使設(shè)為折回部31與第1直 線部32的每單位長度的電阻值相同，也是相對于電流動的方向而傾斜的折回部31對突入 電流的負載較大的緣故。因此，本例的加熱器1通過使第1直線部32相對于第1導(dǎo)線41 而傾斜，從而在第1直線部32中也使對突入電流的負載變大。由此，能夠使第1直線部32 中的發(fā)熱量變大，從而能夠降低發(fā)熱體3中的發(fā)熱量的偏頗。因此，能夠降低在流過大電流 的情況下由于發(fā)熱體3的一部分局部較大地發(fā)熱而引起局部發(fā)生較大的熱膨脹的可能性。 結(jié)果，能夠減少局部產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力的情況，所W能夠提高加熱器1的耐久性。
[0018] 通過使第1直線部32相對于第1導(dǎo)線41而傾斜5~20。，能夠獲得上述的作用 效果。尤其是通過使其傾斜11~16°，能夠進一步降低發(fā)熱體3中的溫度差。
[0019] 如圖1所示，發(fā)熱體3具備第1直線部32、第2直線部33化及折回部31。在第1 直線部32 W及第2直線部33分別連接有第1導(dǎo)線41 W及第2導(dǎo)線42。第1導(dǎo)線41和第 2導(dǎo)線42除了從絕緣基體2向外部引出的部位W外并行地設(shè)置。第1直線部32 W相對于 第1導(dǎo)線41而傾斜的方式進行連接。第2直線部33 W相對于第2導(dǎo)線42而傾斜的方式 進行連接。通過第2直線部33也相對于第2導(dǎo)線42而傾斜，能夠進一步降低發(fā)熱體3中 的溫度差。
[0020] 而且，在本例的加熱器1中，第1直線部32 W及第2直線部33相對于包含第1導(dǎo) 線41 W及第2導(dǎo)線42的雙方的軸的平面而傾斜。由此，能夠維持第1直線部32與第2直 線部33的間隔地使第1直線部32相對于第1導(dǎo)線41而傾斜。結(jié)果，能夠降低在第1直線 部32與第2直線部33之間發(fā)生短路的可能性。
[0021] 接著，說明另一例的加熱