加热器和具备该加热器的电热塞制造技术

一种加热器，其具备具有端面和外周面的棒状的陶瓷体、和埋设于该陶瓷体的发热电阻体，所述陶瓷体的所述端面的表面粗糙度大于所述陶瓷体的所述外周面的表面粗糙度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加热器和具备该加热器的电热塞
本公开涉及例如被用于燃烧式车载供暖装置中的点火用或火焰检测用的加热器、石油风扇加热器等各种燃烧设备的点火用的加热器、柴油发动机的电热塞用的加热器、氧传感器等各种传感器用的加热器或者测定设备的加热用的加热器等的加热器、和具备该加热器的电热塞。
技术介绍
作为加热器，例如已知日本特开2015-18625号公报(以下称为专利文献1)中记载的加热器。专利文献1中记载的加热器具备棒状的陶瓷体、和设置于陶瓷体的内部的发热电阻体。发热电阻体具有2个直线部、和连接2个直线部的折返部。近年来，人们正在寻求加热器的长期可靠性的提高。
技术实现思路
本公开的加热器具备具有端面和外周面的棒状的陶瓷体、和埋设于该陶瓷体的发热电阻体，所述陶瓷体的所述端面的表面粗糙度大于所述陶瓷体的所述外周面的表面粗糙度。本公开的电热塞具备加热器、和保持加热器的金属制保持构件。附图说明图1为示出加热器的一例的截面图。图2为示出加热器的另一例的截面图。图3为示出加热器的另一例的截面图。图4为示出电热塞的一例的截面图。具体实施方式如图1所示，加热器1具备陶瓷体2、埋设于陶瓷体2的发热电阻体3、和与发热电阻体3连接并被引出到陶瓷体2的表面的引线4。加热器1中的陶瓷体2被形成为例如具有长度方向的棒状。作为棒状，可举出例如圆柱状或椭圆柱状等。该陶瓷体2中埋设有发热电阻体3和引线4。此处，陶瓷体2包含陶瓷。由此，能够提供急速升温时的可靠性高的加热器1。作为陶瓷，可举出氧化物陶瓷、氮化物陶瓷或碳化物陶瓷等具有电绝缘性的陶瓷。特别地，陶瓷体2可以包含氮化硅陶瓷。这是因为，氮化硅陶瓷中，作为主成分的氮化硅从强度、韧性、绝缘性和耐热性的观点出发是优异的。包含氮化硅陶瓷的陶瓷体2例如可以通过如下方式得到，即，对于主成分氮化硅，混合作为烧结助剂的3质量％～12质量％的Y2O3、Yb2O3或Er2O3等稀土元素氧化物、0.5质量％～3质量％的Al2O3、并且以使烧结体中含有的SiO2量为1.5质量％～5质量％的方式混合SiO2，并成形为规定的形状，然后，在1650℃～1780℃进行热压烧成。陶瓷体2的长度，设定为例如20mm～50mm，陶瓷体2的直径设定为例如3mm～5mm。需要说明的是，在作为陶瓷体2使用包含氮化硅陶瓷的陶瓷体的情况下，也可以预先混合MoSiO2或WSi2等并使其分散。此时，能够使作为母材的氮化硅陶瓷的热膨胀率接近发热电阻体3的热膨胀率，能够使加热器1的耐久性提高。发热电阻体3被设置于陶瓷体2的内部。发热电阻体3被设置于陶瓷体2的前端侧(一端侧)。发热电阻体3是通过流过电流而发热的构件。发热电阻体3包含沿陶瓷体2的长度方向延伸的第1直线部31a和第2直线部31b、和将它们连接的折返部32。作为发热电阻体3的形成材料，可以使用以W、Mo或Ti等的碳化物、氮化物或硅化物等作为主成分的材料。在陶瓷体2包含氮化硅陶瓷的情况下，从与陶瓷体2的热膨胀率的差小的观点和具有高耐热性的观点出发，上述材料中，碳化钨(WC)作为发热电阻体3的材料而言是优异的。另外，在陶瓷体2包含氮化硅陶瓷的情况下，发热电阻体3可以以无机导电体WC为主成分、并且向其中添加的氮化硅的含有率为20质量％以上。例如，在包含氮化硅陶瓷的陶瓷体2中，成为发热电阻体3的导体成分与氮化硅相比热膨胀率更大，因此，通常呈现被施加了拉伸应力的状态。与此相对，通过向发热电阻体3中添加氮化硅，能够使其热膨胀率接近陶瓷体2的热膨胀率，从而将加热器1的升温时和降温时的热膨胀率的差所导致的应力缓和。另外，在发热电阻体3中含有的氮化硅的含量为40质量％以下时，能够使发热电阻体3的电阻值的波动减小。因此，发热电阻体3中含有的氮化硅的含量可以是20质量％～40质量％。另外，发热电阻体3中含有的氮化硅的含量也可以是25质量％～35质量％。另外，作为发热电阻体3中的同样的添加物，也可以代替氮化硅而添加氮化硼素4～12质量％。发热电阻体3的全长可以设定为3mm～15mm，截面积可以设定为0.15mm2～0.8mm2。引线4为用于将发热电阻体3与外部电源电连接的构件。引线4与发热电阻体3连接，并且被引出到陶瓷体2的表面。具体地，发热电阻体3的两端部上分别接合有引线4，一个引线4在一端侧与发热电阻体3的一端连接，在另一端侧从陶瓷体2的靠近后端的侧面被导出，另一个引线4在一端侧与发热电阻体3的另一端连接，在另一端侧从陶瓷体2的后端部被导出。该引线4例如使用与发热电阻体3同样的材料来形成。引线4与发热电阻体3相比使截面积更大，或者与发热电阻体3相比使陶瓷体2的形成材料的含量更少，由此每单位长度的电阻值变低。另外，引线4可以以作为无机导电体的WC为主成分、并在其中以含量为15质量％以上的方式添加氮化硅。随着氮化硅的含量增加，能够使引线4的热膨胀率更接近构成陶瓷体2的氮化硅的热膨胀率。另外，在氮化硅的含量为40质量％以下时，能够使引线4的电阻值的波动减小。因此，引线4中含有的氮化硅的含量可以是15质量％～40质量％。另外，引线4中含有的氮化硅的含量也可以是20质量％～35质量％。此处，加热器1中，具备具有端面21(前端面)和外周面22的棒状的陶瓷体2、和埋设于陶瓷体2的发热电阻体3，陶瓷体2的端面21的表面粗糙度大于陶瓷体2的外周面22的表面粗糙度。在考虑到从陶瓷体2向接触物之间的热移动时，陶瓷体2的表面粗糙度越大，陶瓷体2与接触物之间的边界膜越薄。即，通过像加热器1那样使陶瓷体2的端面21的表面粗糙度大于陶瓷体2的外周面22的表面粗糙度，端面21处的边界膜变得比外周面22处的边界膜薄。因此，在接触物与陶瓷体2接触时，在与外周面22相比热更容易传导的端面21中会产生大的热冲击。一般地说，棒状的陶瓷体2中，对于作用于外周面22的力而言，有强度降低的倾向，而对于作用于端面21的力而言，有强度升高的倾向。因此，通过使热冲击产生在与外周面22相比强度更高的端面21上，能够减少陶瓷体2产生裂纹的可能性。其结果是，能够提高加热器1的长期可靠性。在此所说的端面21和外周面22，例如在图1所示的加热器2中，将棒状的陶瓷体2中粗度为恒定的区域、且沿轴向方向延伸的面定义为外周面22，将与该外周面22相比更前端侧定义为端面21。换言之，陶瓷体2的从前端的中心直至外周面22的整个表面为端面21。表面粗糙度的确认可以通过例如以下的方法进行。具体地，沿轴向方向测定陶瓷体2的表面的表面粗糙度。表面粗糙度的测定可以使用东京精密公司制的表面粗糙度测定机“Surfcom”。另外，作为表面粗糙度，可以使用JISB0601(2001)的4.1.3中规定的最大高度Rz。此处所说的最大高度Rz是指，除去表面的起伏后的粗糙度曲线中最高的山与最低的谷之间的高低差的测定结果。即，该Rz越大意味着表面越粗糙。端面21的最大高度Rz例如可以设定为2μm～3μm，外周面22的最大高度Rz例如可以设定为1.5μm～2μm。这些表面粗糙度可以通过研磨陶瓷体2的表面来进行调整。另外，端面21中，中心侧的表面粗糙度可以比外周侧的表面粗糙度更大。由此，可以使在端面21产生的热冲击的中心处于端面21的中心侧，因此能够减少热冲击产生偏差，可以容易地使其分散在陶瓷体1中。需要说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加热器，其具备具有端面和外周面的棒状的陶瓷体、和埋设于该陶瓷体的发热电阻体，所述陶瓷体的所述端面的表面粗糙度大于所述陶瓷体的所述外周面的表面粗糙度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.04 JP 2016-0200231.一种加热器，其具备具有端面和外周面的棒状的陶瓷体、和埋设于该陶瓷体的发热电阻体，所述陶瓷体的所述端面的表面粗糙度大于所述陶瓷体的所述外周面的表面粗糙度。2.根据权利要求1所述的加热器，其中，所述端面中，中心侧的表面粗糙度比外周侧的表面粗糙度更大。3.根据权利要求1或2所述的加热器，其中，所述端面的所述外周侧与所述外周面平滑地连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：日浦规光，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP