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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine keramische Heizeinrichtung,
die ein keramisches Blatt und ein Heizeinrichtungsmuster aufweist, das
an dem keramischen Blatt ausgebildet ist, und auf ein Gassensorelement,
das die keramische Heizeinrichtung aufweist.
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Ein
Gassensorelement wird im Allgemeinen in einem Verbrennungsmotor
verwendet, um beispielsweise das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
des Verbrennungsmotors oder die Konzentration einer spezifischen
Gaskomponente zu erfassen. Des Weiteren wird eine keramische Heizeinrichtung
im Allgemeinen verwendet, um das Gassensorelement während des
Startvorgangs des Verbrennungsmotors zu erwärmen. Die keramische
Heizeinrichtung kann durch ein Verfahren hergestellt werden, das
die folgenden Schritte aufweist: 1. Drucken einer leitfähigen
Paste aus Pt oder dergleichen auf einem keramischen Isolationsblatt
zum Ausbilden eines Heizeinrichtungsmusters; 2. Brennen des keramischen
Blattes mit dem Heizeinrichtungsmuster in einer Umgebung mit einer
hohen Temperatur von beispielsweise bis zu 1600°C.
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4 zeigt
eine keramische Heizeinrichtung 9 aus dem Stand der Technik,
bei der ein Heizeinrichtungsmuster 93 einen Heizabschnitt 930 zum
Erzeugen von Wärme und ein Paar an Leitungsabschnitten 940 zum
Liefern von elektrischer Leistung zu dem Heizabschnitt 930 aufweist.
Der Heizeinrichtungsabschnitt 930 hat eine mäanderartige
Form, die ein Paar an ersten geraden Segmenten 931, ein
Paar an zweiten geraden Segmenten 933, ein Paar an ersten gekrümmten
Segmenten 932A und ein zweites gekrümmtes Segment 932B aufweist.
Die ersten geraden Segmente 931 sind jeweils an einem entgegengesetzten
Paar seitlicher äußerer Abschnitten 921 eines
keramischen Blattes 92 so angeordnet, dass sie sich in
der Längsrichtung D des keramischen Blattes 92 erstrecken;
wobei sie auch jeweils mit den Leitungsabschnitten 940 verbunden
sind. Die zweiten geraden Segmente 933 sind zwischen den
ersten geraden Segmenten 931 in der seitlichen Richtung
des keramischen Blattes 92 angeordnet und erstrecken sich
in der Längsrichtung D des keramischen Blattes 92.
Jedes der ersten gekrümmten Segmente 932A verbindet
die Enden eines benachbarten Paares von einem der ersten geraden
Segmente 931 und einem der zweiten geraden Segmente 933.
Andererseits verbindet das zweite gekrümmte Segment 932B die Enden
von dem Paar der zweiten geraden Segmente 933.
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Ein
Gassensorelement, das eine derartige keramische Heizeinrichtung
9 aufweist,
ist beispielsweise in der Veröffentlichung der
japanischen Patentanmeldung Nr.
2000-65 782 offenbart. Darüber hinaus ist in der
Veröffentlichung der
japanischen
Patentanmeldung Nr. S 59-163 558 eine keramische Heizeinrichtung
offenbart, die ein Heizeinrichtungsmuster mit einem mäanderartigen
Erwärmungsabschnitt (Heizabschnitt) aufweist.
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In
der Vergangenheit war es für Gassensorelemente erforderlich,
dass sie eine sofortige Aktivierungseigenschaft aufweisen. Eine
wirksame Maßnahme, um diese Anforderung zu erfüllen,
ist eine Verringerung der thermischen Leistungsfähigkeit
der Gassensorelemente, indem diese kleiner gestaltet werden. Demgemäß ist
es ebenfalls erforderlich, dass die in den Gassensorelementen verwendeten keramischen
Heizeinrichtungen klein gestaltet werden.
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Wenn
jedoch die Breite der vorstehend beschriebenen keramischen Heizeinrichtung 9 zum Zwecke
des kleinen Gestaltens verringert wird, werden die Krümmungsdurchmesser
(d. h. die doppelten Krümmungsradien) R1', R2' und R3'
der ersten und zweiten gekrümmten Segmente 932A und 932B des Heizeinrichtungsmusters 93 demgemäß verringert. Des
Weiteren ist es bei verringerten Krümmungsdurchmessern
R1, R2, R3 schwierig, die Druckqualität des Heizeinrichtungsmusters 93 an
dem keramischen Blatt 92 sicherzustellen, womit Fehler
bewirkt werden wie beispielsweise ein Schwächen der ersten und
zweiten gekrümmten Segmente 932A und 932B. Folglich
wird aufgrund der Fehler die Verteilung des elektrischen Widerstandes
in dem Heizeinrichtungsmuster 93 unregelmäßig.
Als Folge davon ergibt sich in dem Heizeinrichtungsmuster 93 eine örtliche
Wärmekonzentration während des Betriebs, was ein
Brechen oder Reißen oder Risse aufgrund einer übermäßigen
Erwärmungsspannung ergeben kann.
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Die
vorliegende Erfindung soll die vorstehend dargelegten Probleme lösen.
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Es
ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine keramische
Heizeinrichtung zu schaffen, die ein Heizeinrichtungsmuster mit
verringerter Breite und mit einer hohen Qualität aufweist, und
ein Gassensorelement zu schaffen, das die keramische Heizeinrichtung
aufweist.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine keramische Heizeinrichtung geschaffen,
die ein keramisches Isolationsblatt und ein Heizeinrichtungsmuster
aufweist.
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Das
keramische Isolationsblatt hat ein erstes Ende und ein zweites Ende,
die in der Längsrichtung des keramischen Blattes entgegengesetzt
zueinander sind. Das Heizeinrichtungsmuster ist an dem keramischen
Blatt ausgebildet und weist einen Erwärmungsabschnitt zum
Erzeugen von Wärme auf. Der Erwärmungsabschnitt
(Heizeinrichtungsabschnitt) hat eine mäanderartige Form,
die ein Paar aus ersten geraden Segmenten, eine Vielzahl an zweiten
geraden Segmenten und eine Vielzahl an gekrümmten Segmenten
aufweist. Jedes erste gerade Segment erstreckt sich in der Längsrichtung
des keramischen Blattes und hat eine Mittellinie. Die zweiten geraden Segmente
sind zwischen den ersten geraden Segmenten in der seitlichen Richtung
des keramischen Blattes angeordnet, die senkrecht zu der Längsrichtung
des keramischen Blattes steht. Jedes der zweiten geraden Segmente
erstreckt sich schräg im Hinblick auf die Längsrichtung
des keramischen Blattes. Jedes gekrümmte Segment verbindet
ein benachbartes Paar aus den ersten und zweiten geraden Segmenten
und hat eine Mittellinie. Des Weiteren ist die Summe der Krümmungsdurchmesser
der Mittellinien der gekrümmten Segmente größer
als der Abstand zwischen den Mittellinien der ersten geraden Segmente
in der seitlichen Richtung des keramischen Blattes.
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Bei
dem vorstehend beschrieben Aufbau ist es möglich, größere
Krümmungsdurchmesser der gekrümmten Segmente sicherzustellen,
während die Gesamtbreite des Heizeinrichtungsmusters verkleinert
ist.
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Folglich
ist es durch die großen Krümmungsdurchmesser möglich,
sicherzustellen, dass das Heizeinrichtungsmuster an dem keramischen
Blatt mit hoher Qualität ausgebildet ist. Des Weiteren
kann aufgrund der hohen Qualität die Verteilung des elektrischen
Widerstandes in dem Heizeinrichtungsmuster regelmäßig
gestaltet werden, wodurch das Auftreten eines Reißens oder
von Rissen aufgrund übermäßiger Wärmespannung
in dem Heizeinrichtungsmuster verhindert wird. Darüber
hinaus kann anhand der verringerten Gesamtbreite die keramische
Heizeinrichtung klein gestaltet werden. Als ein Ergebnis können
sowohl die Zuverlässigkeit als auch die Kompaktheit der
keramischen Heizeinrichtung sichergestellt werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
weist in der keramischen Heizeinrichtung das Heizeinrichtungsmuster
des Weiteren ein Paar an Leitungsabschnitten auf, die elektrische
Energie zu dem Heizeinrichtungsabschnitt liefern. Die Leitungsabschnitte
sind an dem keramischen Blatt ausgerichtet zueinander in der seitlichen
Richtung des keramischen Blattes und näher zu dem zweiten
Ende des keramischen Blattes geordnet als der Heizeinrichtungsabschnitt
in der Längsrichtung des keramischen Blattes. Jeder der ersten
geraden Segmente weist ein erstes und ein zweites Ende auf, die
entgegengesetzt zueinander in der Längsrichtung des keramischen
Blattes sind. Das zweite Ende von jedem der ersten geraden Segmente
ist mit einem entsprechenden Leitungsabschnitt der Leitungsabschnitte
verbunden. Die Vielzahl an zweiten geraden Segmenten sind lediglich
zwei zweite gerade Segmente, von denen jedes ein erstes Ende und
ein zweites Ende aufweist, das näher zu den Leitungsabschnitten
ist als das erste Ende des zweiten geraden Segmentes. Die Vielzahl
an gekrümmten Segmenten besteht aus einem Paar an ersten
gekrümmten Segmenten und einem zweiten gekrümmten
Segment. Jedes erste gekrümmte Segment verbindet die ersten
Enden eines benachbarten Paars aus einem der ersten geraden Segmente
und einem der zweiten geraden Segmente. Das zweite gekrümmte
Segment verbindet die zweiten Enden des Paares der zweiten gekrümmten
Segmente.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist es möglich, die
Form des Heizeinrichtungsmusters einfach, in geeigneter Weise und
das Heizvermögen in gleichem ausgezeichnetem Ausmaß zu
gestalten. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich,
die Leitungen zum Liefern der elektrischen Energie zu der Heizeinrichtung
von lediglich einer Seite (d. h. der zweiten Endseite) des keramischen
Blattes zu ziehen.
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In
der vorstehend beschriebenen Heizeinrichtung sind an dem keramischen
Blatt sämtliche zweiten geraden Segmente und gekrümmten
Segmente so eingerichtet, dass sie miteinander einen Bereich einnehmen,
der eine Länge in der Längsrichtung des keramischen
Blattes hat, die größer als der Abstand zwischen
den Mittellinien der ersten geraden Segmente in der seitlichen Richtung
des keramischen Blattes ist.
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Bei
dem vorstehend beschrieben Aufbau ist es möglich, die Längsrichtung
des Heizeinrichtungsmusters so zu gestalten, dass sie mit der Längsrichtung
des keramischen Blattes übereinstimmt. Anders ausgedrückt
ist es möglich, die Form des Heizeinrichtungsmusters derjenigen
des keramischen Blattes anzupassen.
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In
der keramischen Heizeinrichtung ist der Abstand zwischen den Mittellinien
der ersten geraden Segmente in der seitlichen Richtung des keramischen
Blattes in einem Bereich von 1,5 bis 3,5 mm.
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Durch
die vorstehend beschriebene Spezifizierung des Abstandsbereiches
ist es möglich, sowohl die Zuverlässigkeit als
auch die Kompaktheit der keramischen Heizeinrichtung sicherzustellen.
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In
der keramischen Heizeinrichtung ist der minimale Abstand zwischen
einem beliebigen einzelnen Paar der ersten geraden Segmente, der
zweiten geraden Segmente und der gekrümmten Segmente in
einem Bereich von 0,2 bis 1 mm.
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Das
vorstehend beschriebene Spezifizieren des Bereiches des minimalen
Abstands ermöglicht, dass die Zuverlässigkeit
und die Kompaktheit der keramischen Heizeinrichtung sichergestellt
sind.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gassensorelement
geschaffen, das einen massiven elektrolytischen Körper (Festelektrolytkörper),
ein Elektrodenpaar und eine keramische Heizeinrichtung hat.
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Der
massive elektrolytische Körper kann Sauerstoffionen leiten
und hat ein entgegengesetztes Paar aus einer ersten und zweiten
Fläche. Die Elektroden sind jeweils an der ersten und zweiten Fläche
des massiven elektrolytischen Körpers vorgesehen. Die keramische
Heizeinrichtung weist ein keramisches Isolationsblatt und ein Heizeinrichtungsmuster
auf. Das keramische Blatt ist entweder der ersten oder der zweiten
Fläche des massiven elektrolytischen Körpers vorgesehen
und hat ein erstes und ein zweites Ende, die entgegengesetzt zueinander
in der Längsrichtung des keramischen Blattes sind. Das Heizeinrichtungsmuster
ist an dem keramischen Blatt ausgebildet und weist einen Heizabschnitt
zum Erzeugen von Wärme auf. Der Heizabschnitt (Erwärmungsabschnitt)
hat eine mäanderartige Form, die ein Paar an ersten geraden
Segmenten, eine Vielzahl an zweiten geraden Segmenten und eine Vielzahl
an gekrümmten Segmenten aufweist. Jedes erste gerade Segment
erstreckt sich in der Längsrichtung des keramischen Blattes
und hat eine Mittellinie. Die zweiten geraden Segmente sind zwischen
den ersten geraden Segmenten in seitlicher Richtung des keramischen
Blattes angeordnet, die senkrecht zu der Längsrichtung
des keramischen Blattes steht. Jedes zweite gerade Segment erstreckt
sich schräg zur Längsrichtung des keramischen
Blattes. Jedes gekrümmte Segment verbindet ein benachbartes
Paar der ersten und zweiten geraden Segmente und hat eine Mittellinie.
Des Weiteren ist die Summer der Krümmungsdurchmesser der
Mittellinien der gekrümmten Segmente größer
als der Abstand zwischen den Mittellinien der ersten geraden Segmente in
der seitlichen Richtung des keramischen Blattes.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist es möglich, das
Gassensorelement klein zu gestalten, ohne die Zuverlässigkeit
der keramischen Heizeinrichtung aufzugeben. Folglich kann die thermische
Leistungsfähigkeit des Gassensorelementes verringert werden,
wodurch die Fähigkeit zur sofortigen Aktivierung des Gassensorelementes
verbessert wird. Darüber hinaus ist es, wenn die Temperatur
des Gassensorelementes durch die keramische Heizeinrichtung zum
Zwecke des sofortigen Aktivierens schnell erhöht wird,
möglich, in zuverlässiger Weise das Auftreten
von Rissen in dem Heizeinrichtungsmuster der keramischen Heizeinrichtung, die
von übermäßiger Wärmespannung
herrühren, zu verhindern. Folglich können sowohl
die Fähigkeit zum sofortigen Aktivieren als auch die Kompaktheit
des Gassensorelementes sichergestellt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist anhand der nachstehend dargelegten detaillierten
Beschreibung und anhand der beigefügten Zeichnungen eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
besser verständlich, wobei jedoch die vorliegende Erfindung
nicht auf das spezifische Ausführungsbeispiel beschränkt
sein soll, welches lediglich dem Zwecke der Erläuterung
und des Verständnisses dient.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf eine keramische Heizeinrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine Ansicht eines Längsschnittes eines Gassensorelementes,
das die keramische Heizeinrichtung von 1 aufweist.
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3 zeigt
eine Seitenschnittansicht des Gassensorelementes.
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4 zeigt
eine Draufsicht auf eine keramische Heizeinrichtung des Standes
der Technik.
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5 zeigt
eine grafische Darstellung eines Vergleichs zwischen den keramischen
Heizeinrichtungen der 1 und 4.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben.
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1 zeigt
den Gesamtaufbau einer keramischen Heizeinrichtung 1 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie dies
dargestellt ist, weist die keramische Heizeinrichtung 1 ein keramisches
Isolationsblatt 2 und ein Heizeinrichtungsmuster 3 auf.
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Das
keramische Blatt 2 ist beispielsweise aus Aluminiumoxid
(Alumina) hergestellt. Das keramische Blatt 2 hat ein erstes
und ein zweites Ende 22A und 22B, die in der Längsrichtung
D des keramischen Blattes 2 entgegengesetzt zueinander
sind.
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Das
Heizeinrichtungsmuster 3 wird ausgebildet, indem eine leitfähige
Metallpaste (beispielsweise eine Paste aus Pt) an dem keramischen
Blatt 2 aufgedruckt wird und dieses mit dem keramischen
Blatt 2 in einer Umgebung einer hohen Temperatur von beispielsweise
bis zu 1600°C gebrannt wird. Das Heizeinrichtungsmuster 3 weist
einen Heizabschnitt (Erwärmungsabschnitt) 31 zum
Erzeugen von Wärme und ein Paar an Leitungsabschnitten 32 zum
Liefern von elektrischer Energie dem Erwärmungsabschnitt (Heizabschnitt) 31 auf.
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Der
Heizabschnitt 31 hat eine mäanderartige Form,
die sich mehrfach in der Längsrichtung D des keramischen
Blattes 2 schlängelt. Genauer gesagt weist bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erwärmungsabschnitt
(Heizabschnitt) 31 ein Paar an ersten geraden Segmenten 311,
ein Paar an zweiten geraden Segmente 313, ein Paar an ersten
gekrümmten Segmenten 312A und ein zweites gekrümmtes
Segment 312B auf. Die ersten geraden Segmente 311 sind
jeweils an einem entgegengesetzten Paar an seitlichen äußeren
Abschnitten 21 des keramischen Blattes 2 so angeordnet,
dass sie sich in der Längsrichtung D erstrecken. Die zweiten geraden
Segmente 313 sind zwischen den ersten geraden Segmenten 311 in
der seitlichen Richtung des keramischen Blattes 2 (d. h.
in der Richtung, die senkrecht zu der Längsrichtung D steht)
angeordnet und erstrecken sich schräg zu der Längsrichtung
D. Jedes erste gekrümmte Segment 312A verbindet
an der Seite des ersten Endes 22A des keramischen Blattes
zwei Enden eines benachbarten Paars aus einem der ersten geraden
Segmente 311 und einem der zweiten geraden Segmente 313.
Die ersten gekrümmten Segmente 312A haben Mittellinien
C1 und C2; wobei die Mittellinien C1 und C2 jeweilige Krümmungsdurchmesser
R1 bzw. R2 aufweisen. Andererseits verbindet das zweite gekrümmte
Segment 312B an der Seite des zweiten Endes 22B des
keramischen Blattes 2 das Paar der zweiten geraden Segmente 313.
Das gekrümmte Segment 312B hat eine Mittellinie
C3, die einen Krümmungsdurchmesser C3 aufweist. Es sollte
hierbei beachtet werden, dass die Krümmungsdurchmesser
R1 bis R3 Größen aufweisen, die jeweils doppelt
so groß wie die Krümmungsradien der Mittellinien
C1 bis C3 der ersten und zweiten gekrümmten Segmente 312A und 312B sind.
Des Weiteren repräsentiert bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Ausdruck (R1 + R2 + R3) > W,
bei dem W der Abstand zwischen den Mittellinien C11 der ersten geraden
Segmente 311 in der seitlichen Richtung des keramischen
Blattes 2 ist, die Gesamtbreite des Heizeinrichtungsmuster 3.
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Die
Leitungsabschnitte 32 sind an dem keramischen Blatt 2 ausgerichtet
zueinander in der seitlichen Richtung des keramischen Blattes 2 und
näher zu dem zweiten Ende 22B des keramischen
Blattes 2 angeordnet als der Heizabschnitt 31.
Die Leitungsabschnitte 32 sind jeweils mit den ersten geraden Segmenten 311 des
Heizabschnittes 31 verbunden.
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Es
sollte hierbei beachtet werden, dass die Längen des Heizabschnittes 31 und
der Leitungsabschnitte 32 des Heizeinrichtungsmusters 3 lediglich schematisch
in 1 zum Zwecke der Darstellung gezeigt sind; in
der Praxis können diese Längen in geeigneter Weise
unter Berücksichtigung der Länge des keramischen
Blattes 2 (oder der Gesamtlänge der keramischen
Heizeinrichtung 1) eingestellt werden.
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Als
Ganzes erstreckt sich das Heizeinrichtungsmuster 3 in der
Längsrichtung D des keramischen Blattes 2 so,
dass an dem keramischen Blatt 2 sämtliche zweite
gerade Segmente 313, erste gekrümmte Segmente 312A und
das zweite gekrümmte Segment 312B miteinander
einen Bereich einnehmen, der eine Länge in der Längsrichtung
D hat, die größer als die Gesamtbreite W des Heizeinrichtungsmusters 3 ist.
Des Weiteren ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Gesamtbreite W des Heizeinrichtungsmusters in dem Bereich von
1,5 bis 3,5 mm; wobei der minimale Abstand zwischen einem beliebigen
einzelnen Paar der ersten geraden Segmente 311, der zweiten
geraden Segmente 313, der ersten gekrümmten Segmente 312A und
dem zweiten gekrümmten Segment 312B in dem Bereich
von 0,2 bis 1 mm ist.
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Nachstehend
ist unter Bezugnahme auf die 2 und 3 ein
Gassensorelement 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel beschrieben, das die keramische Heizeinrichtung 1 aufweist.
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Das
Gassensorelement 10 kann in einem Verbrennungsmotor verwendet
werden, um beispielsweise den Unterschied der Sauerstoffkonzentration
zwischen einem zu messenden Gas G (beispielsweise das Emissionsgas
des Verbrennungsmotors) und einem Referenzgas A (beispielsweise Luft)
zu erfassen. Das Gassensorelement 10 weist zusätzlich
zu der keramischen Heizeinrichtung 1 einen massiven elektrolytischen
Körper 4, ein Paar an Elektroden 41A und 41B und
ein keramisches Isolationsblatt 20 auf.
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Der
massive elektrolytische Körper 4 kann Sauerstoffionen
leiten und hat ein entgegengesetztes Paar an Flächen 4A und 4B.
Der massive elektrische Körper 4 ist beispielsweise
aus einem keramischen Material hergestellt, das Zirkoniumoxid (Zirconia)
aufweist.
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Die
Elektroden 41A und 41B sind jeweils an den Flächen 4A und 4B des
massiven elektrolytischen Körpers 4 so vorgesehen,
dass sie zueinander in einer Richtung ausgerichtet sind, die senkrecht
zu den Flächen 4A und 4B steht. Die Elektroden 41A und 41B sind
ausgebildet worden, indem beispielsweise eine leitfähige
Metallpaste (beispielsweise Pt) auf die Flächen 4A und 4B gedruckt
worden ist.
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Die
keramische Heizeinrichtung 1 ist an der zweiten Fläche 4B des
massiven elektrolytischen Körpers 4 vorgesehen.
An der keramischen Heizeinrichtung 1 ist des Weiteren das
keramische Blatt 20 so aufgeschichtet worden, dass die
keramische Heizeinrichtung 1 bedeckt ist.
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Darüber
hinaus sind in dem Gassensorelement 10 zwei Hohlräume 42A und 42B ausgebildet, in
die zu messendes Gas G und das Referenzgas A jeweils eingeleitet
werden. Die Elektroden 41A und 41B sind in den
Hohlräumen 42A und 42B so angeordnet,
dass sie als eine messgasseitige Elektrode bzw. eine referenzgasseitige
Elektrode fungieren.
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Nachdem
der Gesamtaufbau der keramischen Heizeinrichtung 1 und
des Gassensorelementes 10 vorstehend beschrieben ist, sind
nachstehend die Vorteile von ihnen erläutert.
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Der
vorstehend beschriebenen keramischen Heizeinrichtung 1 hat
der Heizabschnitt 31 eine mäanderartige Form,
die die ersten geraden Segmente 311, die zweiten geraden
Segmente 313 und die ersten und zweiten gekrümmten
Segmente 312A und 312B aufweist. Die ersten geraden
Segmente 311 erstrecken sich in der Längsrichtung
D des keramischen Blattes 2, wohingegen die zweiten geraden Segmente 313 sich
schräg zu der Längsrichtung D erstrecken. Die
ersten und zweiten gekrümmten Segmente 312A und 312B sind über
180° so gekrümmt, dass sie die entsprechenden
Enden der ersten und zweiten geraden Segmente 311 und 313 verbinden. Des
Weiteren ist, indem die zweiten geraden Segmente 313 schräg
zu der Längsrichtung D gestaltet worden sind, die Summe
der Krümmungsdurchmesser R1, R2, R3 der ersten und zweiten
gekrümmten Segmente 312A und 312B größer
gestaltet als die Gesamtbreite W des Heizeinrichtungsmusters 3.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist es möglich, große
Krümmungsdurchmesser R1, R2 und R3 der ersten und zweiten
gekrümmten Segmente 312A und 312B sicherzustellen,
während die Gesamtbreite W des Heizeinrichtungsmusters 3 verkleinert
worden ist.
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Folglich
ist es durch die großen Krümmungsdurchmesser R1,
R2 und R3 möglich, sicherzustellen, dass das Heizeinrichtungsmuster 3 auf
dem keramischen Blatt 2 mit hoher Qualität gedruckt
wird. Des Weiteren kann aufgrund der hohen Qualität des Druckens
die Verteilung des elektrischen Widerstandes in dem Heizeinrichtungsmuster 3 regelmäßig
gestaltet werden, wodurch das Auftreten eines Brechens oder von
Rissen, das von übermäßiger Wärmespannung
in dem Heizeinrichtungsmuster 3 herrührt, verhindert
wird. Darüber hinaus kann aufgrund der verringerten Breite
W die keramische Heizeinrichtung 1 klein gestaltet werden.
Folglich können sowohl die Zuverlässigkeit als
auch die Kompaktheit der keramischen Heizeinrichtung 1 sichergestellt werden.
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5 liefert
einen Vergleich zwischen der keramischen Heizeinrichtung 1 gemäß dem
vorliegendem Ausführungsbeispiel und der herkömmlichen
keramischen Heizeinrichtung 9, die vorstehend unter Bezugnahme
auf 4 beschrieben ist. In 5 repräsentiert
die horizontale Achse die Gesamtbreite des Heizeinrichtungsmusters,
während die vertikale Achse die Rate des Auftretens eines anormalen
Erwärmens repräsentiert.
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Wie
dies aus 5 ersichtlich ist, hat die keramische
Heizeinrichtung 1 eine viel geringere Rate eines Auftretens
eines anormalen Erwärmens als die keramische Heizeinrichtung 9 über
die gesamte Breite. Anders ausgedrückt kann die keramische
Heizeinrichtung 1 leichter als die keramische Heizeinrichtung 9 klein
gestaltet werden, ohne dass die Zuverlässigkeit aufgehoben
wird.
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In
der keramischen Heizeinrichtung 1 nehmen sämtliche
zweite gerade Segmente 313, erste gekrümmte Segmente 312A und
das zweite gekrümmte Segment 312B miteinander
einen Bereich ein, der eine Länge in der Längsrichtung
D des keramischen Blattes 2 hat, die größer
als die Gesamtbreite W des Heizeinrichtungsmusters 3 ist.
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Bei
dem vorstehend erläuterten Aufbau ist es möglich,
die Längsrichtung des Heizeinrichtungsmusters 3 so
zu gestalten, dass sie mit der Längsrichtung D des keramischen
Blattes 2 übereinstimmt. Anders ausgedrückt
ist es möglich, die Form des Heizeinrichtungsmusters 3 an
die Form des keramischen Blattes 2 anzupassen.
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In
der keramischen Heizeinrichtung 1 ist die Gesamtbreite
W des Heizeinrichtungsmusters 3 in dem Bereich 1,5 bis
3,5 mm.
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Durch
das vorstehend erläuterte Spezifizieren des Bereiches der
Gesamtbreite W ist es möglich, sowohl die Zuverlässigkeit
als auch die Kompaktheit der keramischen Heizeinrichtung 1 sicherzustellen.
Wenn die gesamte Breite W geringer als 1,5 mm ist, ist es schwierig,
das Auftreten eines anormalen Erwärmens in der keramischen
Heizeinrichtung 1 zu verhindern. Im Gegensatz dazu ist
es, wenn die gesamte Breite W größer als 3,5 mm
ist, schwierig, die keramische Heizeinrichtung 1 kompakt
zu gestalten.
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In
der keramischen Heizeinrichtung 1 ist der minimale Abstand
zwischen einem beliebigen einzelnen Paar der ersten geraden Segmente 311,
der zweiten geraden Segmente 313, der ersten gekrümmten
Segmente 312A und des zweiten gekrümmten Segmentes 312B in
dem Bereich von 0,2 bis 1 mm.
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Durch
das vorstehend erläuterte Spezifizieren des Bereiches des
minimalen Abstandes ist es möglich, sowohl die Zuverlässigkeit
als auch die Kompaktheit der keramischen Heizeinrichtung 1 sicherzustellen.
Wenn der minimale Abstand geringer als 0,2 mm beträgt,
ist es schwierig, die Qualität des Druckens des Heizeinrichtungsmusters 3 auf
dem keramischen Blatt 2 sicherzustellen, und somit ist
es schwierig, das Auftreten eines anormalen Erwärmens in
der keramischen Heizeinrichtung 1 zu verhindern. Im Gegensatz
dazu ist es, wenn der minimale Abstand größer
als 0,1 mm beträgt, schwierig, die keramische Heizeinrichtung 1 kompakt
zu gestalten.
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Das
Gassensorelement 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel weist die vorstehend beschriebene keramische
Heizeinrichtung 1 auf.
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Demgemäß ist
es möglich, das Gassensorelement 10 klein zu gestalten,
ohne die Zuverlässigkeit der keramischen Heizeinrichtung 1 aufgeben
zu müssen. Folglich kann die thermische Leistungsfähigkeit
des Gassensorelementes 10 verringert werden, wodurch die
Fähigkeit zur schnellen Aktivierung des Gassensorelementes 10 verbessert
wird. Darüber hinaus ist es, wenn die Temperatur des Gassensorelementes 10 durch
die keramische Heizeinrichtung 1 für ein schnelles
Aktivieren schnell zunimmt, immer noch möglich, in zuverlässiger
Weise das Auftreten von Rissen dem Heizeinrichtungsmuster 3 der keramischen
Heizeinrichtung 1, die sich aufgrund von übermäßiger
Wärmespannung ergeben, zu verhindern. Folglich können
sowohl die Fähigkeit der sofortigen Aktivierung als auch
die Kompaktheit des Gassensorelementes 10 sichergestellt
werden.
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Während
das vorstehend erläuterte spezielle Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben ist, sollte für
Fachleute verständlich sein, dass verschiedene Abwandlungen, Änderungen
und Verbesserungen gemacht werden können, ohne vom Umfang
der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise
weist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Heizabschnitt 31 des
Heizeinrichtungsmusters 3 lediglich 2 gerade Segmente 313,
zwei erste gekrümmte Segmente 312A ein zweites
gekrümmtes Segment 312B auf.
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Jedoch
ist es ebenfalls möglich, dass der Heizabschnitt 31 mehr
als zwei zweite gerade Segmente 313, mehr als zwei erste
gekrümmte Segmente 312A und mehr als ein zweites
gekrümmtes Segment 312B aufweist.
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In
der keramischen Heizeinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung hat ein Heizabschnitt eine mäanderartige Form,
die ein Paar an ersten geraden Segmenten, eine Vielzahl an zweiten
geraden Segmenten und eine Vielzahl an gekrümmten Segmenten
aufweist. Jedes erste gerade Segment erstreckt sich in der Längsrichtung
eines keramischen Blattes und hat eine Mittellinie. Die zweiten
geraden Segmente sind zwischen den ersten geraden Segmenten in der
seitlichen Richtung des keramischen Blattes angeordnet. Jedes zweite
gerade Segment erstreckt sich schräg zu der Längsrichtung
des keramischen Blattes. Jedes gekrümmte Segment verbindet
die Enden eines benachbarten Paars der ersten und zweiten geraden
Segmente und hat eine Mittellinie. Die Summe der Krümmungsdurchmesser
der Mittellinien der gekrümmten Segmente ist größer
als ein Abstand zwischen den Mittellinien der ersten geraden Segmente
in der seitlichen Richtung des keramischen Blattes.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2000-65782 [0004]
- - JP 59-163558 [0004]