以下、図面を参照しながら、本発明の一� ��施形態に係るセラミックヒータについて詳� ��に説明する。図1(a)は本実施形態にかかるセ ラミックヒータを示す斜視図であり、図1(b)� �図1(a)におけるX-X線断面図である。

 本実施形態のセラミックヒータ100は、並� ��された対向部10b,10cを含む発熱抵抗体10と、� ��の発熱抵抗体10の端部に接続された一対の� �ード部11,12と、発熱抵抗体10およびリード部1 1,12が埋設されたセラミック基体2とを備えて� ��る。発熱抵抗体10は、対向部10b,10cと、これ� ��をつなぐ接続部10aとからなるU字形状を有し ている。そしてリード部11,12を介して発熱抵� ��体10に電流を流すことにより発熱抵抗体10が 発熱する。

 本実施形態において、リード部11,12は、� �熱抵抗体10と同様の材料により対向部10b,10c� �一体化されて略同一方向に形成されるとと� �に発熱抵抗体10に比較して大きい径に形成さ れ、発熱抵抗体10よりも単位長さあたりの抵� ��が低くなっている。リード部11の発熱抵抗� �10bと繋がった部分と反対側の端面は、セラ� �ック基体2の端面に露出されて、電極取り出� ��部11aが構成されている。リード部12の発熱� �抗体10cと繋がった部分と反対側の端面は、� �ラミック基体2の側面に露出されて、電極取� ��出し部12aが構成されている。

 図2(a)は、図1(b)における発熱抵抗体10の断 面を拡大した概略図であり、図2(b)は、図2(a)� ��Y-Y線の箇所でセラミックヒータ100を切断し� ��ときの断面を示す概略図である。図1(b)およ び図2(a),(b)に示すように、セラミックヒータ1 00は、セラミック基体2の発熱抵抗体10におけ� ��対向部10b,10c間に、セラミック基体2よりも� �伝導性の高い高熱伝導性部材21が配置されて いる。これにより、高熱伝導性部材を備えて いない従来のセラミックヒータと比較して、 本実施形態にかかるセラミックヒータ100は、 図2(b)に二点鎖線で示すように発熱抵抗体10か らの熱Eが高熱伝導性部材21の付近に伝わりや すくなる。この熱Eが、従来、温度が比較的� �くなりやすかった領域Cに伝わることで、セ� ��ミック基体2の横断面における周方向の温度 分布の均一性が向上する。

 また、高熱伝導性部材21は、対向部10b,10c� ��少なくともいずれかと接していることが好� ��しい。高熱伝導性部材21が対向部10b,10cの少� ��くともいずれかと接していることにより、� ��Eが発熱抵抗体対向部10b,10cから高熱伝導性� �材21により良好に伝わるので領域Cへの熱の� �わりも良くなり、その結果、セラミック基� �2の横断面における周方向の温度分布の均一� ��がより向上する。

 さらに、高熱伝導性部材21は、対向部10b,1 0cの長手方向に沿って延設されていることが� ��ましい。高熱伝導性部材21を対向部10b,10cの� ��手方向に沿って延設されていることにより� ��セラミック基体2のうち、発熱抵抗体10を被� ��する部分の均熱性がより向上する。

 以下、セラミックヒータ100を構成する好� ��しい材料について説明する。

 発熱抵抗体10の材料としては、炭化タング� �テン(WC)、二珪化モリブデン(MoSi ₂ )および二珪化タングステン(WSi ₂ )等の周知の導電性セラミックスを用いるこ� �ができる。

 炭化タングステンを用いる場合を例に挙� ��て説明する。WC粉末を準備し、このWC粉末に 、セラミック基体2との熱膨張係数を減少さ� �るためにセラミック基体2の主成分となる窒� ��珪素質セラミックスやアルミナ質セラミッ� ��スなどの絶縁性セラミックスを配合するこ� ��が望ましい。絶縁性セラミックスと導電性� ��ラミックスとの含有比率を変化させること� ��より、発熱抵抗体10の電気抵抗を所望の値� �調整することができる。

 発熱抵抗体10は、WC粉末にセラミック基体 2の主成分となる窒化珪素質セラミックスや� �ルミナ質セラミックスを配合したセラミッ� �原料粉末を、周知のプレス成形法等により� �レス成形できるが、好ましくは、形状が金� �に沿って自由に決められる後述する射出成� �により成形することが望ましい。

 セラミック基体2を構成する材料は、高温で の絶縁特性が優れている点からアルミナ質セ ラミックスまた又は窒化珪素質セラミックス が好ましいが、特に急速昇温時の耐久特性が 高い点で窒化珪素質セラミックスがより好ま しい。窒化珪素質セラミックスの組織は、窒 化珪素(Si ₃ N ₄ )を主成分とする主相粒子が、焼結助剤成分� �に由来した粒界相により結合された形態の� �のである。主相は珪素(Si)あるいは窒素(N)の� ��部がアルミニウム(Al)あるいは酸素(O)で置換 され、さらには、相中にLi、Ca、Mg、Y等の金� �原子が固溶したものであっても良い。本実� �形態におけるセラミック基体は、窒化珪素� �末にイッテリビウム(Yb)やイットリウム(Y)、� ��ルビウム(Er)等の希土類元素の酸化物からな る焼結助剤を添加した上記セラミック原料粉 末を、周知のプレス成形法等によりプレス成 形できるが、好ましくは、形状が金型に沿っ て自由に決められる射出成形により成形する のがよい。

 高熱伝導性部材21を構成する材料として� �、セラミック基体2を構成する材料よりも熱� ��導性の高いものであればよい。高熱伝導性� ��材21を構成する材料として絶縁性の材料を� �いる場合には、幅W1(図2)を対向部10b,10c間の� �離よりも大きくしても短絡することを防止� �きることに加え、幅W1を大きくすることで均 熱性がより高められる。絶縁性の材料として は、例えばAlN,BN,SiC,ダイヤモンド等の炭素化� ��物などが挙げられる。また、高熱伝導性部� ��21を構成する材料として対向部10b,10cと同じ� ��料を用いる場合には、製造時に工程を簡略� ��できるのでコストダウンを図ることができ� ��。

 高熱伝導性部材21の幅W1は、好ましくは0.1 ~1mm程度、より好ましくは0.3~0.5mm程度である� �がよい。また、高熱伝導性部材21と対向部10b (10c)との最短距離W2は、対向部10b,10cとの短絡� ��防止するという点で、好ましくは0.3mm以上� �より好ましくは0.5mm以上であるのがよい。

 以下、本発明に係る実施形態のセラミッ� ��ヒータ100の製造方法の一例について説明す� ��。まず、セラミックヒータ100を成形するた� ��の金型を準備する。この金型は、第1上金型 と第1下金型からなり、第1上金型と第1下金型 を合わせたときに、セラミックヒータ100の形 状に対応した空洞が形成されるようになって いる。この金型内の所望の位置に発熱抵抗体 10および高熱伝導性部材21となる成形体を配� �した状態で、射出成形により金型内にセラ� �ック基体2の材料を供給すればよい。

 図3(a)は,本発明の他の実施形態にかかる� �ラミックヒータにおける発熱抵抗体10の断面 を拡大した概略図であり、図3(b)は図3(a)のZ-Z� ��の箇所でセラミックヒータを切断したとき� ��断面を示す概略図である。図3(a),(b)に示す� �うに、本実施形態における高熱伝導性部材23 は対向部10b,10cつながっており(接しており)、 これらの対向部10b,10cからセラミック基体2の� ��心部に向かって延設されている。また、高� ��伝導性部材23は、対向部10b,10cの長手方向に� ��って延設されている。

 このような高熱伝導性部材23を備えてい� �ことで、高熱伝導性部材23を備えていない従 来のセラミックヒータと比較して、発熱抵抗 体10からの熱が対向部10b,10cの間の領域にも伝 わりやすくなる。この熱が、従来、温度が比 較的低くなりやすかった領域Cに伝わること� �、セラミック基体2における周方向の温度分� ��の均一性が向上する。

 高熱伝導性部材23の幅W3は、好ましくは0.0 1~0.5mm程度、より好ましくは0.02~0.3mm程度であ� ��のがよい。また、高熱伝導性部材23同士の� �短距離W4は、対向部10b,10cとの短絡を防止す� �という点で、好ましくは0.3mm以上、より好ま しくは0.5mm以上であるのがよい。

 なお、図3に示した高熱伝導性部材23は、� ��4(a)に示すように幅が不均一なもの(符号25)� �あってもよい。このような不均一であるこ� �で、使用時に外部から伝わる振動に対して� �振が起こりにくくなるので、耐久性を向上� �せることができる。また、図4(b)に示すよう� ��、対向部10b,10cとセラミック基体2の表面と� �間の領域に高熱伝導性部材27がそれぞれ形成 されていてもよい。ただし、このような高熱 伝導性部材27の幅W5よりも高熱伝導性部材25の 幅W3の方が大きいことが好ましい。これによ� ��、発熱抵抗体10からの熱がセラミックヒー� �100の表面側よりも内部側に伝わりやすくな� �ので、セラミックヒータ100の均熱性をより� �上させることができる。より好ましくは図4( a)に示すように対向部10b,10c間にのみ高熱伝導 性部材25が配置されているのがよい。

 図5(a)は本発明のさらに他の実施形態にか かるセラミックヒータ100の断面を示す概略図 である。図5(a)に示すように、本実施形態で� �、比較的低温になりやすい領域C,Cの近傍ま� �高熱伝導性部材29が延設されているので、セ ラミックヒータの均熱性をさらに高めること ができる。また、図5(b),(c)に示すように、高� ��伝導性部材31,33は一つの部材からなる場合� �けでなく、複数の部材からなるものであっ� �もよい。図5(b)に示す形態では、一方の領域C から他方の領域Cに向かって複数の高熱伝導� �部材31が配置されている。図5(c)に示す形態� �は、対向部10b,10cの一端側から他端側に向か� ��て(対向部の長手方向に沿って)複数の高熱� �導性部材33が配置されている。

 図6は、本発明の一実施形態にかかるグロ ープラグを示す断面図である。図6に示すよ� �に、このグロープラグ101は、上記したセラ� �ックヒータ10と、これを先端部に保持しエン ジンのシリンダヘッドに取付けられる管状の ハウジング102と、このハウジング102先端でセ ラミックヒータ10を保持する金属製外筒103と� ��備えている。セラミックヒータ10は金属製� �筒103にロウ付けされ、この金属製外筒103は� �ウジング102の先端部にロウ付けされている� �