特許 5921906 グロープラグの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5921906

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月24日

(54)【発明の名称】グロープラグの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F23Q 7/00 20060101AFI20160510BHJP

【ＦＩ】

   F23Q7/00 605M

   F23Q7/00 V

【請求項の数】3

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-28327(P2012-28327)

(22)【出願日】2012年2月13日

(65)【公開番号】特開2013-164230(P2013-164230A)

(43)【公開日】2013年8月22日

【審査請求日】2014年12月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西原 寛

【審査官】 杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２９１２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１０１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４０８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１２５５０７６（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｑ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁性セラミックからなる基体と前記基体内部に配置された抵抗体とを有するヒータを備えたグロープラグの製造方法であって、
（ａ）バインダ及び導電性材料を含む第１のセラミック系成形材料を用いて、加熱工程を経て前記抵抗体となる第１の中間成形体を成形する工程と、
（ｂ）成形された前記第１の中間成形体を、６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の湿度環境に２０時間以上曝す工程と、
（ｃ）バインダを含み、前記第１のセラミック系成形材料に比べて同一条件で加熱された場合の収縮率が小さい第２のセラミック系成形材料を用いて、加熱工程を経て前記基体となる第２の中間成形体を成形する工程と、
（ｄ）前記工程（ｂ）により得られた前記第１の中間成形体を内包する前記第２の中間成形体を加熱することにより、前記第１の中間成形体及び前記第２の中間成形体からバインダを除去する工程と、
を備え、
前記抵抗体は、発熱部と、前記発熱部と接して配置され、前記発熱部に比べて比抵抗が小さいリード部と、を有し、
前記工程（ａ）は、
（ａ１）前記第１のセラミック系成形材料を加熱して、前記工程（ｄ）を経て前記発熱部となる前記発熱部の中間成形体を成形する工程と、
（ａ２）成形された前記発熱部の中間成形体を冷却する工程と、
（ａ３）前記第１のセラミック系成形材料を、加熱しながら冷却後の前記発熱部の中間成形体と接するように配置することにより、前記工程（ｄ）を経て前記リード部となる前記リード部の中間成形体を成形する工程と、
を有する、グロープラグの製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載のグロープラグの製造方法において、
前記工程（ａ）は、前記第１のセラミック系成形材料を用いて射出成形することにより、前記第１の中間成形体を成形する工程であり、
前記工程（ｃ）は、前記第２のセラミック系成形材料を加圧成形することにより、前記第２の中間成形体を成形する工程である、グロープラグの製造方法。

【請求項3】

請求項１に記載のグロープラグの製造方法において、
前記工程（ａ１）は、前記第１のセラミック系成形材料に含まれる第１の成形材料を加熱して、前記発熱部の中間成形体を成形する工程であり、
前記工程（ａ３）は、前記第１のセラミック系成形材料に含まれ、前記第１の成形材料に比べて前記導電性材料の含有率が高い第２の成形材料を、加熱しながら冷却後の前記発熱部の中間成形体と接するように配置することにより、前記リード部の中間成形体を成形する工程である、グロープラグの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミック製のヒータを備えるグロープラグに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、内燃機関における点火補助に用いられるグロープラグとして、絶縁性セラミックからなる基体内部に導電性セラミックからなる抵抗体が配置されたヒータを備えたグロープラグが用いられている。抵抗体及び基体は、いずれもセラミック及びバインダ（樹脂等の結合材）を含む材料により成形される。例えば、セラミック及びバインダを含む材料粉末を射出成形することによって後工程において抵抗体となる中間成形体を作製し、かかる中間成形体を基体の中間成形体に埋設して脱脂工程及び焼成工程を経ることにより、ヒータが成形される（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２１０１３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した脱脂工程において、バインダの揮発に伴い抵抗体の中間成形体及び基体の中間成形体の体積収縮が起こる。一般に、抵抗体と基体とは、原料割合や原料粒径の違いからバインダ量が互いに異なるため、脱脂時の体積収縮率が互いに異なる。この体積収縮率の相違に起因して、抵抗体（抵抗体の中間成形体）と基体（基体の中間成形体）との接合面に応力が発生し、かかる応力によって抵抗体や基体にクラック（割れ）が発生するおそれがあった。このようにしてクラックが発生すると、ヒータの強度や耐久性の低下を招く。

【0005】

本発明は、ヒータ成形時におけるクラックの発生を抑制可能なグロープラグの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［形態１］絶縁性セラミックからなる基体と前記基体内部に配置された抵抗体とを有するヒータを備えたグロープラグの製造方法であって、（ａ）バインダ及び導電性材料を含む第１のセラミック系成形材料を用いて、加熱工程を経て前記抵抗体となる第１の中間成形体を成形する工程と、（ｂ）成形された前記第１の中間成形体を、６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の湿度環境に２０時間以上曝す工程と、（ｃ）バインダを含み、前記第１のセラミック系成形材料に比べて同一条件で加熱された場合の収縮率が小さい第２のセラミック系成形材料を用いて、加熱工程を経て前記基体となる第２の中間成形体を成形する工程と、（ｄ）前記工程（ｂ）により得られた前記第１の中間成形体を内包する前記第２の中間成形体を加熱することにより、前記第１の中間成形体及び前記第２の中間成形体からバインダを除去する工程と、を備え、前記抵抗体は、発熱部と、前記発熱部と接して配置され、前記発熱部に比べて比抵抗が小さいリード部と、を有し、前記工程（ａ）は、（ａ１）前記第１のセラミック系成形材料を加熱して、前記工程（ｄ）を経て前記発熱部となる前記発熱部の中間成形体を成形する工程と、（ａ２）成形された前記発熱部の中間成形体を冷却する工程と、（ａ３）前記第１のセラミック系成形材料を、加熱しながら冷却後の前記発熱部の中間成形体と接するように配置することにより、前記工程（ｄ）を経て前記リード部となる前記リード部の中間成形体を成形する工程と、を有する、グロープラグの製造方法。

【0007】

［適用例１］絶縁性セラミックからなる基体と前記基体内部に配置された抵抗体とを有するヒータを備えたグロープラグの製造方法であって、（ａ）バインダ及び導電性材料を含む第１のセラミック系成形材料を用いて、加熱工程を経て前記抵抗体となる第１の中間成形体を成形する工程と、（ｂ）成形された前記第１の中間成形体を、６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の湿度環境に２０時間以上曝す、又は、８０％ＲＨ以上かつ１００％ＲＨ以下の湿度環境に５時間以上曝す工程と、（ｃ）バインダを含み、前記第１のセラミック系成形材料に比べて同一条件で加熱された場合の収縮率が小さい第２のセラミック系成形材料を用いて、加熱工程を経て前記基体となる第２の中間成形体を成形する工程と、（ｄ）前記工程（ｂ）により得られた前記第１の中間成形体を内包する前記第２の中間成形体を加熱することにより、前記第１の中間成形体及び前記第２の中間成形体からバインダを除去する工程と、を備える、グロープラグの製造方法。

【0008】

適用例１のグロープラグの製造方法によると、加熱により第１の中間成形体及び第２の中間成形体からバインダを除去する工程（工程（ｄ））よりも前に、第１の中間成形体を、６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の湿度環境に２０時間以上曝す、又は、８０％ＲＨ以上かつ１００％ＲＨ以下の湿度環境に５時間以上曝すので、工程（ｄ）において第１の中間成形体及び第２の中間成形体からバインダを除去する際に、クラックの発生を抑制することができる。このように、比較的高い湿度環境に比較的長い期間曝すことによりクラックの発生を抑制することができるのは、以下の理由によるものと推定される。比較的高い湿度環境に第１の中間成形体が曝されることにより、第１の中間成形体内のバインダに含まれる親水基が空気中の水分と結合し、セラミックとバインダ（バインダに含まれる有機成分）との結合が離れるため、加熱時のバインダの移動に伴うセラミックの移動が抑制される。したがって、加熱時の第１の中間成形体の変形（収縮）が抑制されるので、第１の中間成形体の変形に伴い発生する応力が小さく抑えられ、クラックの発生が抑制されるものと推定される。特に、第２の中間成形体は、第１の中間成形体に比べて、同一条件で加熱された場合の収縮率が小さいため、第１の中間成形体を内包する第２の中間成形体を加熱した場合に、第１の中間成形体と第２の中間成形体との収縮率の相違に起因して応力が発生するおそれがある。しかしながら、上述したように、第１の中間成形体の変形（収縮）が抑制されているので、上述した応力は小さく抑えられ、かかる応力に起因するクラックの発生は抑制される。

【0009】

［適用例２］適用例１に記載のグロープラグの製造方法において、前記工程（ａ）は、前記第１のセラミック系成形材料を用いて射出成形することにより、前記第１の中間成形体を成形する工程であり、前記工程（ｃ）は、前記第２のセラミック系成形材料を加圧成形することにより、前記第２の中間成形体を成形する工程である、グロープラグの製造方法。

【0010】

このような構成により、成形方法の相違に起因して、第１の中間成形体は、第２の中間成形体に比べて収縮率が高い。すなわち、射出成形により得られる第１の中間成形体は、内部の空隙が比較的少ないため、バインダが除去される際にバインダと共にセラミックが移動し易くなるので収縮され易い。これに対して、加圧成形により得られる第２の中間成形体は、内部の空隙が比較的多いため、バインダが除去される際に空隙がクッションとなってセラミックの移動が抑制されるので収縮され難い。このように、同一条件で加熱した場合に第１の中間成形体が第２の中間成形体に比べて収縮率が高い場合であっても、工程（ｂ）を実行することにより、第１の中間成形体の収縮を抑制できるので、第１の中間成形体と第２の中間成形体との収縮率の差を低減させてクラックの発生を抑制することができる。

【0011】

［適用例３］適用例１または適用例２に記載のグロープラグの製造方法において、前記抵抗体は、発熱部と、前記発熱部と接して配置され、前記発熱部に比べて比抵抗が小さいリード部と、を有し、前記工程（ａ）は、（ａ１）前記第１のセラミック系成形材料を加熱して、前記工程（ｄ）を経て前記発熱部となる前記発熱部の中間成形体を成形する工程と、（ａ２）成形された前記発熱部の中間成形体を冷却する工程と、（ａ３）前記第１のセラミック系成形材料を、加熱しながら冷却後の前記発熱部の中間成形体と接するように配置することにより、前記工程（ｄ）を経て前記リード部となる前記リード部の中間成形体を成形する工程と、を有し、前記工程（ｂ）は、成形された前記第１の中間成形体を、６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の湿度環境に、２０時間以上曝す工程である、グロープラグの製造方法。

【0012】

このような構成により、発熱部とリード部とは、主としてリード部の成形材料に含まれるバインダの接着力により互いに接合されるため、発熱部の成形材料に含まれるバインダの接着力及びリード部の成形材料に含まれるバインダの接着力により接合される場合に比べて、接合力が弱い。したがって、高湿度環境下において、バインダが加水分解されると接合部分における接着力が非常に弱くなり、発熱部とリード部との剥離が生じるおそれがある。しかしながら、工程（ｂ）において、湿度環境を、高湿度範囲（例えば、６０％ＲＨ以上）において比較的低い範囲である６０％ＲＨ以上かつ８０％未満とするので、発熱部とリード部との接合面における剥離の発生を抑制することができる。

【0013】

［適用例４］適用例３に記載のグロープラグの製造方法において、前記工程（ａ１）は、前記第１のセラミック系成形材料に含まれる第１の成形材料を加熱して、前記発熱部の中間成形体を成形する工程であり、前記工程（ａ３）は、前記第１のセラミック系成形材料に含まれ、前記第１の成形材料に比べて前記導電性材料の含有率が高い第２の成形材料を、加熱しながら冷却後の前記発熱部の中間成形体と接するように配置することにより、前記リード部の中間成形体を成形する工程である、グロープラグの製造方法。

【0014】

このような構成により、比抵抗の高い発熱部と比抵抗の低いリード部とを形成することができる。

【0015】

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、グロープラグ用ヒータの製造方法、グロープラグ、及びグロープラグ用ヒータなどの形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明を適用して製造されたグロープラグの構成を示す説明図である。

【図2】図１に示すヒータを中心としたグロープラグの部分拡大断面図である。

【図3】本発明の一実施形態としてのグロープラグの製造方法の手順を示すフローチャートである。

【図4】ステップＳ２１１において用いられる金型装置の断面図である。

【図5】ステップＳ２１２において用いられる金型装置の断面図である。

【図6】ステップＳ２１０の結果得られた抵抗体の中間成形体の一例を示す斜視図である。

【図7】本実施例及び比較例により製造されたグロープラグの評価試験結果を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

Ａ．グロープラグの構成：
図１は、本発明を適用して製造されたグロープラグの構成を示す説明図である。グロープラグ１００は、主体金具２と、中軸３と、絶縁部材５と、絶縁部材６と、かしめ部材８と、外筒７と、ヒータ４と、電極リング１８と、リード線１９とを備えている。

【0018】

主体金具２は、軸孔９を備えた略円筒状の外観形状を有する金属製の部材である。主体金具２の外周面において、後端に工具係合部１２が、中央部分に雄ねじ部１１が、それぞれ形成されている。工具係合部１２は、所定の工具と係合可能な外観形状（例えば、六角形状）を有しており、グロープラグ１００が図示しないエンジンのシリンダヘッドに取り付けられる際に、所定の工具と係合される。雄ねじ部１１は、グロープラグ１００を図示しないエンジンのシリンダヘッドに取り付けるために用いられる。

【0019】

中軸３は、金属製の丸棒状の部材であり、後端側の一部が主体金具２の後端から突出するように、主体金具２の軸孔９に収容されている。中軸３は、他の部分に比べて径が小さい小径部１７を先端に備えている。小径部１７には、リード線１９の一端が接合されており、かかるリード線１９を介して電極リング１８と電気的に接続されている。

【0020】

絶縁部材５は、中軸３を囲むリング状の外観を有し、主体金具２の軸孔９に配置されている。絶縁部材５は、主体金具２の中心軸及び中軸３の中心軸がいずれもグロープラグ１００の中心軸Ｃ１と一致するように中軸３を固定すると共に、主体金具２と中軸３との間を電気的に絶縁する。絶縁部材６は、筒状部１３及びフランジ部１４を備えている。筒状部１３は、絶縁部材５と同様に、リング状の外観形状を有し、軸孔９の後端において中軸３を囲んで配置されている。フランジ部１４は、リング状の外観形状を有し、筒状部１３よりも中軸３の後端側において中軸３を囲んで配置され、主体金具２の軸孔９の後端を封止している。

【0021】

かしめ部材８は、略円筒状の外観形状を有し、フランジ部１４と接した状態で、主体金具２の後端から突出した中軸３を囲むようにかしめられている。このようにかしめ部材８がかしめられることにより、中軸３と主体金具２との間に嵌合された絶縁部材６が固定され、中軸３からの絶縁部材６の抜けが防止される。

【0022】

外筒７は、軸孔１０を有する略筒状の外観形状の金属製部材であり、主体金具２の先端に接合されている。外筒７の後端側には、厚肉部１５及び係合部１６が形成されている。係合部１６は、厚肉部１５よりも後端側に配置され、外周径が厚肉部１５の外周径よりも小さい。外筒７は、係合部１６が主体金具２の軸孔９に嵌められ、厚肉部１５が主体金具２の先端に接するように配置されている。外筒７は、ヒータ４の中心軸がグロープラグ１００の中心軸Ｃ１と一致するように、軸孔１０においてヒータ４を保持する。

【0023】

ヒータ４は、先端が曲面である円柱状の外観形状を有し、外筒７の軸孔１０に嵌め込まれている。ヒータ４の先端側の一部は、外筒７から突出して図示しない燃焼室内に露出される。ヒータ４の後端側の一部は、外筒７から突出して主体金具２の軸孔９に収容されている。なお、ヒータ４の詳細構成については後述する。ヒータ４は、セラミック系成形材料により成形されている。電極リング１８は、ヒータ４の後端に嵌め込まれている。電極リング１８には、前述のリード線１９の一端が接続されている。

【0024】

図２は、図１に示すヒータを中心としたグロープラグの部分拡大断面図である。なお、図２において図１と同じ構成部には、同じ符号を付して説明を省略する。図２に示すように、ヒータ４は、基体２１及び抵抗体２２を備えている。基体２１は、絶縁性セラミックから成り、先端が曲面である略円柱状の外観形状を有し、内部に抵抗体２２を収容している。基体２１は、厚み方向に貫通する貫通孔を２つ備えており、これら２つの貫通孔において、抵抗体２２が有する後述の２つの電極取出部を収容する。

【0025】

抵抗体２２は、一対のリード部３１と、発熱部３２とを備えている。一対のリード部３１は、それぞれ導電性セラミックからなる棒状の部材であり、基体２１内部に配置（埋設）されている。一対のリード部３１は、互いに長手方向が平行となるように、また、それぞれの中心軸がグロープラグ１００の中心軸Ｃ１と平行となるように配置されている。一方のリード部３１の後端寄りの位置には、電極取出部２７が外周方向に突出して形成されている。電極取出部２７は、基体２１の貫通孔に収容され、電極リング１８の内周面に接している。このようにして、電極リング１８とリード部３１とが電気的に接続される。また、他方のリード部３１の後端寄りの位置にも、電極取出部２８が外周方向に突出して形成されている。電極取出部２８は、基体２１の貫通孔に収容され、外筒７の内周面に接している。このようにして、外筒７とリード部３１とが電気的に接続される。一対のリード部３１は、いずれも発熱部３２と接続され、発熱部３２に電流を導く。したがって、電極リング１８にリード線１９を介して電気的に接続された中軸３と、外筒７に係合し電気的に接続された主体金具２とは、グロープラグ１００において、発熱部３２に通電するための電極（陽極及び陰極）として機能する。

【0026】

発熱部３２は、Ｕ字状の外観形状を有し、各リード部３１の一端同士を接続する。発熱部３２は通電により発熱する部位である。湾曲部分に電流を集中させることによって高温を実現させるために、湾曲部分の径は、発熱部３２における他の部分の径や、各リード部３１の径よりも小さくなっている。

【0027】

本実施例では、各リード部３１及び発熱部３２を形成する導電性セラミックは、後述するように、窒化珪素を主成分とし、タングステンカーバイトを含有した導電性セラミック材料を焼成等して得られる。ここで、本実施例では、発熱部３２がより多くの熱量を発するように、発熱部３２の比抵抗を各リード部３１の比抵抗よりも大きくしている。具体的には、発熱部３２を形成する導電性セラミックにおけるタングステンカーバイトの含有率を、各リード部３１を形成する導電性セラミックにおけるタングステンカーバイトの含有率よりも低くして、発熱部３２と一対のリード部３１とを、互いに組成の異なる異材料で形成するようにしている。後述するように、発熱部３２及び一対のリード部３１は、異材料を段階的に射出成形して接合形成されるため、発熱部３２と一対のリード部３１との間には、接合面３０が形成されている。

【0028】

上記構成を有するグロープラグ１００は、後述の製造方法により製造されることにより、ヒータ４成形時におけるクラックの発生を抑制することができる。

【0029】

Ｂ．グロープラグの製造方法：
図３は、本発明の一実施形態としてのグロープラグの製造方法の手順を示すフローチャートである。先ず、基体２１用の成形材料と、リード部３１用の成形材料と、発熱部３２用の成形材料の合計３種類の成形材料を、それぞれ作製する（ステップＳ２０５）。本実施態様において、基体２１の成形材料は、セラミックを主成分とする粉状体であり、例えば、セラミック原料とバインダと水等を、ニーダー（混練機）を用いて混練し、その後スプレードライ法によって造粒して作製することができる。本実施形態では、セラミック原料として窒化珪素を用いるが、窒化珪素に代えて、又は、窒化珪素に加えて、サイアロンや窒化アルミニウムなどを用いることもできる。また、本実施形態では、バインダは、特に限定されるものではなく、例えば、ポリプロピレン等の可塑剤、ワックス及び分散剤等を、１種又は２種以上を混合して用いることができる。なお、バインダの含有量は、５〜５０質量％、好ましくは１０〜２０質量％である。

【0030】

また、本実施形態において、リード部３１の成形材料は、セラミック及びタングステンカーバイドを主成分とする粉状体であり、例えば、セラミック原料とタングステンカーバイトとバインダと水等を、ニーダーを用いて混練し、その後スプレードライ法によって造粒して作製することができる。セラミック原料及びバインダの種類については、上述した基体２１用の成形材料と同様である。但し、リード部３１の成形材料におけるバインダの含有量は、基体２１の成形材料におけるバインダの含有量よりも高く、例えば、１０〜７０質量％である。したがって、リード部３１の成形材料を用いて得られる後述の中間成形体は、基体２１の成形材料を用いて得られる後述の中間成形体に比べて、単位質量あたりのバインダ量が多いため、同一条件で加熱した場合に、収縮率がより大きくなる。

【0031】

発熱部３２の成形材料は、タングステンカーバイドの含有率がリード部３１の成形材料におけるタングステンカーバイドの含有率に比べて低い点を除き、リード部３１の成形材料と同様である。したがって、このようなタングステンカーバイトの含有率の相違に起因して、発熱部３２の比抵抗は、リード部３１の比抵抗に比べて大きい。

【0032】

なお、上述した基体２１の成形材料は、請求項における第２のセラミック系成形材料に相当する。また、リード部３１の成形材料は、第１のセラミック系成形材料及び第２の成形材料に、発熱部３２の成形材料は、第１のセラミック系成形材料及び第１の成形材料に、それぞれ相当する。

【0033】

ステップＳ２０５が完了すると、抵抗体２２の中間成形体を作製する（ステップＳ２１０）。中間成形体とは、後述する脱脂や焼成等の加熱工程を経て抵抗体となる部材を意味する。このステップＳ２１０は、発熱部３２の中間成形体の作製（ステップＳ２１１）と、リード部３１の中間成形体の作製（ステップＳ２１２）とからなる。

【0034】

図４は、ステップＳ２１１において用いられる金型装置の断面図である。図４（ａ）は、ステップＳ２１１において用いられる金型装置５０の平面断面図であり、図４（ｂ）は、金型装置５０の側面断面図である。抵抗体２２の形状が比較的複雑であるため、本実施形態では、抵抗体２２の中間体は射出成形により作製される。

【0035】

図４（ｂ）に示すように、金型装置５０は、ベース金型５１と、第１の可動金型５２とが積層された構成を有している。金型装置５０は、キャビティ５３と、キャビティ５３に通じる射出孔５４とを備えている。キャビティ５３及び射出孔５４は、ベース金型５１と可動金型５２との境界に形成されている。キャビティ５３の形状は、発熱部３２の中間成形体に対応する形状である。

【0036】

ステップＳ２１１では、ステップＳ２０５で作製された発熱部３２の成形材料が、射出孔５４からキャビティ５３に射出されて、発熱部３２の中間成形体７２が成形される。このとき、発熱部３２の成形材料は加熱されて（例えば、１２０℃程度）射出されるため、キャビティ５３内部で溶融して流動し易くなっている。

【0037】

図５は、ステップＳ２１２において用いられる金型装置の断面図である。図５（ａ）は、ステップＳ２１２において用いられる金型装置５０ａの平面断面図であり、図５（ｂ）は、金型装置５０ａの側面断面図である。ステップＳ２１２において用いられる金型装置５０ａは、上述の金型装置５０における第１の可動金型５２を、第２の可動金型５６に取り替えた構成を有している。金型装置５０ａは、キャビティ５７と、キャビティ５７に通じる射出孔５８とを備えている。キャビティ５７及び射出孔５８は、ベース金型５１と第２の可動金型５６との境界に形成されている。キャビティ５７の形状は、一対のリード部３１の中間成形体に対応する形状である。

【0038】

ステップＳ２１１の後、発熱部３２の中間成形体７２が冷却してからステップＳ２１２が行われる。ステップＳ２１２では、先ず、図４に示す金型装置５０において、第１の可動金型５２を型開きした後、図５（ａ），（ｂ）に示すように、発熱部３２の中間成形体をベース金型５１内に残したまま、第１の可動金型５２を第２の可動金型５６に交換する。この金型の交換によって、キャビティ５７及び射出孔５８を有する金型装置５０ａが構成される。次に、射出孔５８から、リード部３１の成形材料がキャビティ５７に射出されて、リード部３１の中間成形体７１が成形される。なお、ステップＳ２１２においてもリード部３１の成形材料は加熱されて射出される。したがって、既に冷却された発熱部３２の中間成形体７２に対して溶融したリード部３１の成形材料が接することにより、発熱部３２の中間成形体７２と、リード部３１の中間成形体７１とが接合する。なお、発熱部３２の中間成形体７２及びリード部３１の中間成形体７１は、加熱されて射出成形されるため、材料間の空隙は非常に少ない。

【0039】

図６は、ステップＳ２１０の結果、得られた抵抗体の中間成形体の一例を示す斜視図である。図６に示すように、ステップＳ２１０により得られた抵抗体２２の中間成形体７０は、発熱部３２の中間成形体７２と、リード部３１の中間成形体７１とが接合されている。リード部３１の中間成形体７１は、一対の棒状の成形体のそれぞれの後端がサポート部７９により接続されたＵ字形状を有している。このようにサポート部７９を設けて抵抗体２２の中間成形体７０を全体として環状に成形することにより、リード部３１の中間成形体７１の重量による負荷が発熱部３２の中間成形体７２及びサポート部７９で分散され、発熱部３２の中間成形体７２の割れの発生を抑制するようにしている。リード部３１の中間成形体７１には、外周方向に突出した２つの突出部７７，７８を備えている。これら２つの突出部７７，７８は、後述の加熱工程を経て、前述の２つの電極取出部２７，２８となる。なお、抵抗体２２の中間成形体７０は、請求項における第１の中間成形体に相当する。

【0040】

図３に示すように、ステップＳ２１０により抵抗体２２の中間成形体７０が得られると、中間成形体７０を高湿度環境下で保管する（ステップＳ２１５）。本実施形態では、抵抗体２２の中間成形体７０を恒温器内に収容して比較的高い湿度環境下で所定期間だけ保管する。具体的には、本実施形態では、６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の湿度環境に２０時間以上保管する、又は、８０％ＲＨ以上かつ１００％ＲＨ以下の湿度環境に５時間以上保管する。このように、本実施形態において、抵抗体２２の中間成形体を高湿度環境下で所定期間以上の間保管することにより、後述の脱脂工程におけるクラックの発生を抑制することができる。

【0041】

ステップＳ２１５の後、抵抗体２２の中間成形体７０を恒温器から取り出し、比較的高温環境下において乾燥させる（ステップＳ２２０）。例えば、本実施形態では、２００℃の環境下に５０分程度放置して乾燥させる。かかる乾燥工程は、中間成形体７０の予備収縮を目的とする。なお、この乾燥工程（ステップＳ２２０）は省略することもできる。

【0042】

ステップＳ２２０の後、ヒータ４の中間成形体を作製する（ステップＳ２２５）。具体的には、ステップＳ２０５で作製した基体２１の成形材料を、所定の金型装置に充填してプレス加工することにより、基体２１の半分を構成する半割成形体を成形する。この半割成形体には、抵抗体２２の中間成形体７０を収容するための凹部が設けられている。次に、半割成形体の凹部に抵抗体２２の中間成形体７０を載置し、所定の金型（前述の半割成形体を成形するための金型とは異なる金型）により中間成形体７０が収容された半割成形体を覆い、かかる金型に基体２１の成形材料を充填してプレス加工することにより、抵抗体２２の中間成形体７０が基体２１の中間成形体に内包された形状のヒータ４の中間成形体が成形される。このように、本実施形態では、基体２１の中間成形体は、成形材料（粉状体）をプレス加工して成形されるので、材料（粒子）間の空隙は、成形材料が潰れる（変形する）際に小さくなるが、加工後も中間成形体に存在する。なお、ヒータ４の中間成形体に含まれる基体２１の中間成形体は、請求項における第２の中間成形体に相当する。

【0043】

ステップＳ２２５の後、ヒータ４の中間成形体の脱脂が実行される（ステップＳ２３０）。ヒータ４の中間成形体（抵抗体２２の中間成形体７０及び基体２１の中間成形体）には、バインダが含まれているので、加熱（仮焼成）することにより、かかるバインダを取り除く。具体的には、本実施形態では、８００℃で６０分加熱する。上述のように、本実施形態では、この脱脂工程の前に、高湿度環境下での保管工程を経ているため、脱脂工程においてクラックの発生が抑制される。

【0044】

ステップＳ２３０の後、本焼成が実行される（ステップＳ２３５）。具体的には、本実施形態では、１８００℃で９０分間、加圧及び加熱（いわゆるホットプレス）を行う。

【0045】

ステップＳ２３５の後、各種研磨加工及び切断加工が実行されて、ヒータ４の完成体が得られる（ステップＳ２４０）。この工程では、ステップＳ２３０により得られた焼成体の外周の研磨や、先端部の曲面加工や、電極取出部２７，２８を、基体２１から露出させるための研磨等が行われた後、前述のサポート部７９に対応する後端の部位を切断される。以上のステップＳ２０５〜Ｓ２４０により、ヒータ４が完成する。その後、図１に示すグロープラグ１００の各構成部が組みつけられ（ステップＳ２４５）、グロープラグ１００が完成する。

【0046】

Ｃ．実施例（評価試験）：
上述した本実施形態の製造方法によりグロープラグ１００を複数製造し、得られたグロープラグ１００において、ヒータにおけるクラックの発生率に関する評価試験を行った。本実施例では、ステップＳ２１５における湿度（相対湿度）及び保管期間を変えて複数のグロープラグ１００を製造した。具体的には、ステップＳ２１５における湿度を６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満（６０％ＲＨ，７０％ＲＨ）とし、ステップＳ２１５における保管期間を２０時間以上（２０時間，５０時間，１００時間）としてグロープラグを製造した。また、ステップＳ２１５における湿度を８０％ＲＨとし、ステップＳ２１５における保管期間を５時間以上（５時間，１０時間，２０時間，５０時間，１００時間）としてグロープラグを製造した。また、ステップＳ２１５における湿度を９０％ＲＨ及び１００％ＲＨとし、ステップＳ２１５における保管期間を２０時間としてグロープラグを製造した。また、比較例として、ステップＳ２１５における湿度を４０％ＲＨとし、ステップＳ２１５における保管期間を５０時間以上（５０時間，１００時間）としてグロープラグを製造した。また、比較例として、ステップＳ２１５における湿度を５０％ＲＨとし、ステップＳ２１５における保管期間を２０時間以上（２０時間，５０時間，１００時間）としてグロープラグを製造した。また、ステップＳ２１５における湿度を６０％ＲＨ及び７０％ＲＨとし、ステップＳ２１５における保管期間を５時間以上（５時間，１０時間）としてグロープラグを製造した。なお、本実施例及び比較例では、すべてのグロープラグの製造において、リード部３１の成形材料におけるバインダの含有量及び発熱部３２の成形材料におけるバインダの含有量は、いずれも５０質量％であり、基体２１の成形材料におけるバインダの含有量は、２０質量％であった。

【0047】

このように、ステップＳ２１５における湿度及び保管期間が互いに異なる複数の製造条件で、それぞれ３０本のグロープラグ１００を製造した。そして、完成した各グロープラグ１００に対してＸ線を透過させて画像を得て、かかる画像に基づいてクラックの発生の有無を確認した。また、前述の画像に基づいてリード部３１と発熱部３２との接合面３０の剥がれの有無を確認した。

【0048】

図７は、本実施例及び比較例により製造されたグロープラグの評価試験結果を示す説明図である。図７において、「湿度」は、ステップＳ２１５における湿度（相対湿度）を示す。また、「時間」は、ステップＳ２１５における保管期間を示す。「収縮率」は、ステップＳ２１５前後における抵抗体２２の中間成形体７０の収縮度合いを示す。具体的には、抵抗体２２の中間成形体７０の長手方向の長さを、ステップＳ２１５実行前（ステップＳ２１０実行後）と、ステップＳ２１５実行後（ステップＳ２２０実行前）とで計測し、得られた２つの長さの差分（収縮量）の、ステップＳ２１５実行前の長さに対する割合（％）を、収縮率として求めた。図７において、「クラック発生率」は、各条件で製造した全本数（３０本）のうちクラックの発生が確認された本数の割合（％）を、「剥がれ発生率」は、各条件で製造した全本数（３０本）のうちリード部３１と発熱部３２との接合面３０における剥がれの発生が確認された本数の割合（％）を、それぞれ示す。

【0049】

図７に示すように、ステップＳ２１５における湿度が６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満（６０％ＲＨ又は７０％ＲＨ）であり、かつ、ステップＳ２１５における保管期間が２０時間以上の条件下で作製されたグロープラグ１００と、ステップＳ２１５における湿度が８０％ＲＨ以上かつ１００％ＲＨ以下であり、かつ、ステップＳ２１５における保管期間が５時間以上の条件下で作製されたグロープラグ１００とでは（すなわち、実施例の全てのグロープラグ１００では）、クラックの発生率がいずれも０％であった。これに対して、ステップＳ２１５における湿度が６０％ＲＨ未満（４０％ＲＨ又は５０％ＲＨ）の条件下で作製されたグロープラグ１００では、保管期間の長短に関わらずクラックが発生していた。また、ステップＳ２１５における湿度が６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満（６０％ＲＨ又は７０％ＲＨ）、かつ、ステップＳ２１５における保管期間が２０時間未満（５時間又は１０時間）の条件下で作製されたグロープラグ１００では、クラックが発生していた。

【0050】

ここで、抵抗体２２の中間成形体７０に含まれるバインダ量（単位質量あたりのバインダ量）は、基体２１の中間成形体に含まれるバインダ量（単位質量あたりのバインダ量）に比べて多い。それゆえ、かかるバインダ量の相違に起因して、抵抗体２２の中間成形体７０と、基体２１の中間成形体とは、脱脂の際の収縮率が異なる。また、基体２１の中間成形体は、プレス成形されているために、材料間の空隙が比較的多く存在する。それゆえ、かかる空隙がクッションとなり、脱脂（ステップＳ２３０）時のバインダの移動に伴うセラミック等の材料の移動が抑制されるために収縮が抑制される。これに対して、抵抗体２２の中間成形体７０は、射出成形されているために、材料間の空隙はほとんど無い。それゆえ、脱脂（ステップＳ２３０）時のバインダの移動に伴ってセラミック等の材料が大きく移動し収縮され易い。このように、抵抗体２２の中間成形体７０と、基体２１の中間成形体とでは、脱脂の際の収縮率が異なるため、かかる収縮率の相違に起因して応力が発生してクラックが生じるおそれがある。

【0051】

しかしながら、図７の評価結果に示すように、ステップＳ２１５において、比較的高い湿度環境下に比較的長い期間保管した場合（６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の湿度環境に２０時間以上保管する場合、又は、８０％ＲＨ以上かつ１００％ＲＨ以下の湿度環境に５時間以上保管する場合）に、クラックの発生が抑制されたのは、以下の理由によるものと推定される。図７に示すように、実施例の収縮率は、比較例の収縮率に比べて小さい。これは、比較的高い湿度環境に抵抗体２２の中間成形体７０が比較的長期間曝されることにより、中間成形体７０内のバインダに含まれる親水基（エステル基や水酸基等）が空気中の水分と結合し、セラミックやタングステンカーバイト等の材料とバインダ（バインダに含まれる有機成分）との結合が離れるため、脱脂時のバインダの移動に伴うセラミック等の材料の移動が抑制されて、成形体の変形（収縮）が抑制されたものと推定される。それゆえ、成形体の変形に伴い発生する応力が小さく抑えられ、クラックの発生が抑制されたものと推定される。

【0052】

リード部３１と発熱部３２との接合面３０における剥がれに関しては、図７に示すように、湿度が８０％ＲＨ未満（６０％ＲＨ及び７０％ＲＨ）では、接合面３０における剥がれは発生しなかったが、湿度が８０％ＲＨ以上（８０％ＲＨ，９０％ＲＨ，１００％ＲＨ）では、接合面３０における剥がれが発生した。このように、比較的高い湿度環境下において剥がれが生じるのは、以下の理由によるものと推定される。上述したように、接合面３０は、冷却されて硬化した発熱部３２の中間成形体７２に対して、溶融したリード部３１の成形材料が接して形成される。それゆえ、接合面３０における接着力は、主として溶融したリード部３１の成形材料に含まれるバインダの接着力に依存し、発熱部３２の中間成形体７２側に含まれるバインダの接着力にはほとんど依存しないために比較的弱い。このように、接合面３０における接着力が比較的弱いため（換言すると、接合面３０における接着に寄与するバインダ量が少ないため）、非常に高い湿度環境下においてバインダが加水分解されると、接合面３０における接着力が非常に弱くなり、接合面３０における剥がれが発生し易くなるものと推定される。なお、かかる理由に照らすと、相対湿度が９０％ＲＨ及び１００％ＲＨの場合には、図７に示す相対湿度が８０％ＲＨの例と同様に、ステップＳ２１５における保管期間が２０時間よりも短い場合（例えば、５時間や１０時間）にも、接合面３０において剥がれが発生するものと考えられる。

【0053】

以上の評価結果から判断すると、抵抗体２２の中間成形体７０を、６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の湿度環境に２０時間以上曝す、又は、８０％ＲＨ以上かつ１００％ＲＨ以下の湿度環境に５時間以上曝すことが好ましい。このような工程を経ることにより、グロープラグ１００におけるクラックの発生を抑制することができる。特に、抵抗体２２の中間成形体７０を、湿度６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の環境に２０時間以上曝すことが好ましい。このような工程を経ることにより、グロープラグ１００におけるクラックの発生を抑制できることに加えて、リード部３１及び発熱部３２の接合面３０における剥がれの発生を抑制することができる。

【0054】

Ｄ．変形例：
この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【0055】

Ｄ１．変形例１：
上述した実施形態及び実施例では、抵抗体２２の中間成形体７０は、２つの成形体（リード部３１の中間成形体及び発熱部３２の成形体）を結合した構成であったが、本発明はこれに限定されるものではない。単一の成形体により抵抗体２２の中間成形体を構成することもできる。この構成においても、ステップＳ２１５において、抵抗体２２の中間成形体を、６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の湿度環境に２０時間以上曝す、又は、８０％ＲＨ以上かつ１００％ＲＨ以下の湿度環境に５時間以上曝すことで、クラックの発生を抑制することができる。

【0056】

また、上述した実施形態及び実施例では、リード部３１の成形材料と発熱部３２の成形材料とは、互いに異なる組成の異材料であったが、これに代えて、同じ組成の同一材料とすることもできる。このような構成においても、上述した実施形態及び実施例と同様に、先に発熱部３２の中間成形体を作製しておき、かかる中間成形体が冷却された後にリード部３１の中間成形体を作製する場合において、脱脂の際（ステップＳ２３０）のクラックの発生を抑制できる。

【0057】

また、上述した実施形態及び実施例では、ステップＳ２１０において、先に発熱部３２の中間成形体を作製し、その後にリード部３１の中間成形体を作製していたが、これに代えて、先にリード部３１の中間成形体を作製し、その後に発熱部３２の中間成形体を作製することもできる。

【0058】

Ｄ２．変形例２：
上述した実施形態及び実施例では、抵抗体２２の中間成形体７０は、射出成形により得られていたが、射出成形に代えて、基体２１の中間成形体と同様にプレス加工により得ることもできる。かかる構成においても、抵抗体２２の中間成形体７０に含まれるバインダ量と、基体２１に含まれるバインダ量とが互いに相違していても、抵抗体２２の中間成形体を、６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の湿度環境に２０時間以上曝す、又は、８０％ＲＨ以上かつ１００％ＲＨ以下の湿度環境に５時間以上曝すことで、クラックの発生を抑制することができ、また、湿度６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の環境に２０時間以上曝すことにより、接合面３０の剥がれを抑制することができる。

【0059】

Ｄ３．変形例３：
上述した実施例では、ステップＳ２１５における保管期間の上限は１００時間であったが、１００時間に代えて、１００時間よりも長い任意の時間とすることもできる。すなわち、一般には、ステップＳ２１５における保管期間を、６０％ＲＨ以上かつ８０％ＲＨ未満の湿度環境であれば２０時間以上、８０％ＲＨ以上かつ１００％ＲＨ以下の湿度環境であれば５時間以上とすることができる。

【0060】

Ｄ４．変形例４：
上述した実施形態及び実施例では、抵抗体２２（リード部３１及び発熱部３２）の成形材料における導電性材料は、タングステンカーバイドであったが、これに代えて、珪化モリブデンや珪化タングステン等の、任意の導電性材料を用いることができる。

【符号の説明】

【0061】

１００…グロープラグ
２…主体金具
３…中軸
４…ヒータ
５…絶縁部材
６…絶縁部材
７…外筒
８…かしめ部材
９…軸孔
１０…軸孔
１１…雄ねじ部
１２…工具係合部
１３…筒状部
１４…フランジ部
１５…厚肉部
１６…係合部
１７…小径部
１８…電極リング
１９…リード線
２１…基体
２２…抵抗体
２７…電極取出部
２８…電極取出部
３０…接合面
３１…リード部
３２…発熱部
５０…金型装置
５０ａ…金型装置
５１…ベース金型
５２…第１の可動金型
５３…キャビティ
５４…射出孔
５６…第２の可動金型
５７…キャビティ
５８…射出孔
７０…（抵抗体の）中間成形体
７１…（リード部の）中間成形体
７２…（発熱部の）中間成形体
７７…突出部
７８…突出部
７９…サポート部
Ｃ１…中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】