DE102011077239A1 - Glühkerze, Herstellungsverfahren hierfür und Heizvorrichtung - Google Patents

Glühkerze, Herstellungsverfahren hierfür und Heizvorrichtung Download PDF

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glow plug
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DE102011077239A
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Yosuke Yatsuya
Toshiyuki Sakurai
Saori Narita
Masayuki Segawa
Takeshi Matsuoka
Yoshihito Ikai
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

Eine Glühkerze (1) beinhaltet ein zylindrisches Rohr (7), das einen geschlossenen Vorderendabschnitt aufweist, eine Heizspule (9), die in das Innere des Rohres (7) eingeführt ist, und einen Abdichtungsabschnitt (11), der an einer hinterendseitigen Öffnung des Rohres (7) ausgebildet ist und das Innere des Rohres (7) abdichtet. Die Heizspule (9) besteht aus einem Metallmaterial, das W oder Mo als Hauptbestandteil enthält, wobei das Rohr (7) aus einer Legierung besteht, die 0,5 Mass.-% oder mehr und 5,0 Mass.-% oder weniger Al und 20 Mass.-% oder mehr und 40 Mass.-% oder weniger Cr enthält. Indem man zulässt, dass das Rohr (7) eine vorbestimmte Menge oder mehr von Al oder Cr enthält, kann die Oxidationsbeständigkeit des Rohres (7) verbessert werden und gleichzeitig ein Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres (7) gesenkt werden, weshalb die Oxidation der Heizspule (9) unterdrückt werden kann. Im Ergebnis kann die Haltbarkeit sowohl der Heizspule (9) wie auch des Rohres (7) verbessert werden, weshalb eine Glühkerze die Wärmeerzeugung bei einer höheren Temperatur über einen langen Zeitraum bewerkstelligen kann.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Glühkerze, die zum Vorheizen eines Dieselmotors und dergleichen verwendet wird, sowie eine Heizvorrichtung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Als Glühkerze zur Verwendung beim Vorheizen oder dergleichen eines Dieselmotors ist allgemein eine Glühkerze bekannt, die eine Hüllenheizerstruktur aufweist. Die Hüllenheizerstruktur wird durch Abdichten eines Heizwiderstandes gebildet, der aus einer Legierung besteht, die Chrom (Cr), Aluminium (Al) oder dergleichen zusätzlich zu Eisen (Fe) und Nickel (Ni), die Hauptbestandteile sind, zusammen mit Isolierpulver im Inneren eines Rohres enthält, das aus einer Legierung besteht, die Eisen (Fe) und Nickel (Ni) als Hauptbestandteile enthält und in einer zylindrischen Form mit einem geschlossenen Vorderende ausgebildet ist.
  • In jüngster Zeit bestand zur Verwirklichung einer weiteren Verringerung der Emission oder dergleichen Bedarf an der weiteren Anhebung der Temperatur im Inneren einer Brennkammer. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, kann Wärme durch eine Glühkerze bei einer höheren Temperatur (beispielsweise bei Wahl der Temperatur einer Oberfläche eines Rohres bei 1150°C oder mehr) erzeugt werden. Da jedoch die Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur einer Oberfläche des Rohres und einer Temperatur des Heizwiderstandes annähernd 300°C beträgt, ist es zum Aufheizen der Glühkerze auf eine höhere Temperatur notwendig, den Heizwiderstand auf eine äußerst hohe Temperatur (beispielsweise auf 1450°C oder mehr) aufzuheizen. Der Schmelzpunkt einer üblicherweise verwendeten Legierung, die Fe und Ni als Hauptbestandteile enthält, liegt jedoch bei etwa 1500°C. Wenn also der Heizwiderstand auf die vorerwähnte äußerst hohe Temperatur aufgeheizt wird, besteht die Möglichkeit, dass bestimmte Nachteile auftreten, so beispielsweise ein Schmelzen des Heizwiderstandes.
  • Eingedenk des Vorbeschriebenen kann dazu, eine Verbesserung des Heizwiderstandes zu erreichen, ein Heizwiderstand aus Wolfram (W) oder Molybdän (Mo) bestehen, das einen hohen Schmelzpunkt (siehe beispielsweise Patentdruckschrift 1 und dergleichen) aufweist.
  • Druckschrift aus dem Stand der Technik
    • Patentdruckschrift
    • Patentdruckschrift 1: JP-A-58-158425
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • W und Mo weisen jedoch die Eigenschaft auf, dass eine Oxidation bei diesen Bestandteilen äußerst wahrscheinlich ist, weshalb W oder Mo mit Sauerstoff, der in dem Rohr vorhanden ist, reagieren, sodass die Möglichkeit besteht, dass der Heizwiderstand schnell schlechter wird.
  • Um die Wärmeerzeugung der Glühkerze bei einer höheren Temperatur zu bewerkstelligen, ist zudem notwendig, die Haltbarkeit des Rohres selbst neben der Haltbarkeit des Heizwiderstandes zu verbessern. Da jedoch wahrscheinlich ist, dass Fe und Ni bei hoher Temperatur oxidieren, besteht die Möglichkeit, dass das Rohr, das aus einer Legierung besteht, die nicht ausreichend Al oder Cr enthält, während es Fe und Ni als Hauptbestandteile enthält, keine ausreichende Haltbarkeit aufweisen kann.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter vorstehend beschriebenen Umständen gemacht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Glühkerze bereitzustellen, die einen Heizwiderstand aufweist, der aus einem Metallmaterial besteht, das Wolfram oder Molybdän als Hauptbestandteil enthält, wobei die Haltbarkeit sowohl des Heizwiderstandes wie auch eines Rohres verbessert werden kann, sodass die Wärmeerzeugung bei einer höheren Temperatur über einen langen Zeitraum bewerkstelligt werden kann, sowie ein Herstellungsverfahren für die Glühkerze und eine mit der Glühkerze versehene Heizvorrichtung.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Nachstehend werden die jeweiligen Ausgestaltungen, die zum lösen der vorstehend beschriebenen Aufgabe geeignet sind, absatzweise beschrieben. Die Betriebsweise sowie vorteilhafte Effekte, die den entsprechenden Ausgestaltungen zu eigen sind, werden gegebenenfalls ebenfalls beschrieben.
  • Ausgestaltung 1
  • Eine Heizvorrichtung mit dieser Ausgestaltung beinhaltet:
    eine Glühkerze, die einen Heizwiderstand aufweist, wodurch ein Heizteil gebildet ist; und
    eine Energetisierungssteuervorrichtung, die dafür ausgelegt ist, elektrische Leistung, die dem Heizwiderstand zugeleitet werden soll, anzupassen, und in der Lage ist, die Wärmeerzeugung des Heizwiderstandes durch Anpassen der zuzuleitenden elektrischen Leistung zu steuern, wobei
    die Energetisierungssteuervorrichtung die elektrische Leistung dem Heizwiderstand derart zuleitet, dass eine Temperatur des Heizteiles innerhalb von 3 Sekunden von einer Normaltemperatur auf 1000°C angehoben wird,
    wobei die Glühkerze beinhaltet:
    ein zylindrisches Rohr, das einen geschlossenen Vorderendabschnitt aufweist und den Heizteil in einem Zustand bildet, in dem der Heizwiderstand in das innere des Rohres eingeführt ist; und
    einen Abdichtungsabschnitt, der an einer hinterendseitigen Öffnung des Rohres vorgesehen ist und das Innere des Rohres in einen abgedichteten Zustand bringt,
    wobei der Heizwiderstand aus einem Metallmaterial besteht, das W oder Mo als Hauptbestandteil enthält, und
    das Rohr aus einer Legierung besteht, die 0,5 Mass.-% oder mehr und 5,0 Mass.-% oder weniger Aluminium und 20 Mass.-% oder mehr und 40 Mass.-% oder weniger Chrom enthält.
  • Hierbei bezeichnet „Heizteil” das Rohr, in das der Heizwiderstand eingeführt ist. Es kann jedoch auch ein Abschnitt einer Oberfläche des Rohres, wo eine Temperatur infolge der Energetisierung des Heizwiderstandes am höchsten wird, als Abschnitt entsprechend dem „Heizteil” Verwendung finden.
  • Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 1 besteht der Heizwiderstand aus dem Metallmaterial, das W oder Mo mit einem hohen Schmelzpunkt als Hauptbestandteil enthält, weshalb der Heizwiderstand mit einer hervorragenden Wärmebeständigkeit verwirklicht werden kann.
  • Demgegenüber besteht, wie vorstehend beschrieben worden ist, die Möglichkeit, dass die Oxidationsbeständigkeit infolge der Verwendung von W oder Mo absinkt. Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 1 enthält das Rohr jedoch 0,5 Mass.-% oder mehr Al und 20 Mass.-% oder mehr Cr. Entsprechend wirkt zum Zeitpunkt der Wärmeerzeugung Al oder Cr, bei denen eine Oxidation wahrscheinlicher als bei W oder Mo ist, als Sauerstofffängerelement, weshalb ein Oxidfilm, der aus Al2O3 oder Cr2O3 besteht, an einer Innenumfangsoberfläche des Rohres gebildet wird. Da das Innere des Rohres in einem abgedichteten Zustand ist, kann der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres effektiv abgesenkt werden. Im Ergebnis kann die Oxidation des Heizwiderstandes, der W oder Mo als Hauptbestandteil enthält, sicherer verhindert werden.
  • Indem man darüber hinaus zulässt, dass das Rohr eine vorbestimmte Menge oder mehr von Al oder Cr enthält, kann ein Oxidfilm, der aus Al2O3 oder Cr2O3 besteht, an einer Außenoberfläche des Rohres in einem weiten Bereich gebildet werden. Das Eindringen von Sauerstoff in das Innere des Rohres kann infolge des Oxidfilmes sicherer unterdrückt werden, weshalb die Oxidationsbeständigkeit des Rohres verbessert werden kann. Darüber hinaus ist der Gehalt an Al oder Cr ausreichend groß gewählt, weshalb sogar dann, wenn ein Abblättern oder ein Bruch in dem Oxidfilm infolge der Wärmebelastung durch die Wiederholung eines Wärmezyklus auftritt, der Oxidfilm auch hier sicherer und über einen längeren Zeitraum erneut gebildet werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 1, indem man zulässt, dass das Rohr eine vorbestimmte Menge oder mehr an Al oder Cr enthält, die Oxidation des Heizwiderstandes, der aus W, Mo oder dergleichen besteht, effektiv verhindert werden, es kann der Heizwiderstand in ausreichendem Maße den hervorragenden Wärmewiderstand, den W oder Mo besitzt, aufweisen, und es kann das Rohr die hervorragende Oxidationsbeständigkeit für einen langen Zeitraum bewahren. Im Ergebnis kann die Haltbarkeit sowohl des Heizwiderstandes wie auch des Rohres merklich verbessert werden, wodurch die Glühkerze die Wärmeerzeugung bei einer höheren Temperatur über einen langen Zeitraum bewerkstelligen kann.
  • Des Weiteren leitet entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 1 die Energetisierungssteuervorrichtung die elektrische Leistung dem Heizwiderstand derart zu, dass die Temperatur der Oberfläche des Rohres (Heizteil) innerhalb von 3 Sekunden von der Normaltemperatur auf 1000°C angehoben wird. Indem das Rohr schnell auf diese Weise erhitzt wird, kann die Wärmebelastung, die auf das Rohr wirkt, vergrößert werden. Entsprechend kann am Oxidfilm, der aus Al2O3 oder Cr2O3 besteht und an der Innenumfangsoberfläche des Rohres ausgebildet ist, leicht brechen, weshalb es wahrscheinlich ist, dass eine nichtoxidierte Metalloberfläche von dem Oxidfilm an der Innenumfangsoberfläche des Rohres freiliegt. Infolge der erneuten Oxidation von Al oder Cr, die in der Metalloberfläche enthalten sind, kann der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres weiter verringert werden, was die Oxidation des Heizwiderstandes, der aus W oder dergleichen besteht, äußerst effektiv verhindert.
  • Übersteigt der Al-Gehalt in dem Rohr 5,0 Mass.-% oder übersteigt der Cr-Gehalt in dem Rohr 40 Mass.-%, so besteht die Möglichkeit, dass die Bearbeitbarkeit des Rohres sinkt. Entsprechend wird vorgezogen, den Al-Gehalt bei 5,0 Mass.-% oder weniger und den Cr-Gehalt bei 40 Mass.-% oder weniger zu wählen.
  • Ausgestaltung 2
  • Die Heizvorrichtung mit dieser Ausgestaltung ist bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung 1 dadurch gekennzeichnet, wobei ein Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes an einem Abschnitt des Heizwiderstandes zwischen einem Vorderende des Heizwiderstandes und einer Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu einem Hinterende des Heizwiderstandes entlang einer Mittelachse des Rohres größer als ein Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes des gesamten Heizwiderstandes gewählt ist.
  • Hierbei bezeichnet „ein Durchschnittswert eines Normaltemperaturwiderstandes an einem Abschnitt des Heizwiderstandes zwischen einem Vorderende des Heizwiderstandes und einer Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu einem Hinterende des Heizwiderstandes entlang einer Mittelachse des Rohres” einen Wert, den man durch Teilen des Normaltemperaturwiderstandes an dem Abschnitt des Heizwiderstandes zwischen dem Vorderende des Heizwiderstandes und der Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu dem Hinterende des Heizwiderstandes entlang der Mittelachse des Rohres (vorderendseitiger Heizkörper) durch eine Länge des vorderendseitigen Heizkörpers entlang der Mittelachse des Rohres (das heißt, Normaltemperaturwiderstand des vorderendseitigen Heizkörpers pro Einheitslänge entlang der Mittelachse des Rohres) erhält. Des Weiteren bezeichnet „der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes des gesamten Heizwiderstandes” den Wert, den man durch Teilen des Normaltemperaturwiderstandes des gesamten Heizwiderstandes durch eine Länge des Heizwiderstandes entlang der Mittelachse des Rohres (das heißt Normaltemperaturwiderstand des Heizwiderstandes pro Einheitslänge entlang der Mittelachse des Rohres) erhält (wobei dieselbe Definition nachstehend anwendbar ist).
  • In einem Zustand, in dem eine Glühkerze in das Innere eines Verbrennungsmotors eingebaut ist, ist im Allgemeinen ein Abschnitt des Rohres zwischen einem Vorderende und einer Position ungefähr 4 mm entfernt von dem Vorderende hin zu einem Hinterende (nachstehend als „freiliegender Abschnitt” bezeichnet) derart im Inneren der Brennkammer angeordnet, dass er in die Brennkammer von einer Innenwand der Brennkammer aus vorsteht. Entsprechend ist wahrscheinlich, dass die Temperatur des freiliegenden Abschnittes zu einem Zeitpunkt der Wärmeerzeugung im Vergleich zu anderen Abschnitten des Rohres, um die herum Bauteile des (inneren) Verbrennungsmotors positioniert sind, höher ist. Des Weiteren wird die Temperatur des freiliegenden Abschnittes im Vergleich zu anderen Abschnitten des Rohres schneller angehoben, und es wird der freiliegende Abschnitt zudem schnell abgekühlt, weshalb wahrscheinlich ist, dass der freiliegende Abschnitt einer plötzlichen Temperaturänderung unterworfen wird. Entsprechend kann zum Zeitpunkt der Zuleitung elektrischer Leistung zu dem Heizwiderstand durch besonderes Anheben der Temperatur des freiliegenden Abschnittes die Temperatur des Rohres höher angehoben werden, und es ist möglich, eine schnelle Temperaturänderung in dem Rohr zu veranlassen. Indem die Temperatur des Rohres höher gewählt wird oder indem eine schnelle Temperaturänderung in dem Rohr veranlasst wird, kann die Wärmebelastung, die in dem Rohr auftritt, weiter vergrößert werden, weshalb ein Oxidfilm, der aus Al2O3 oder Cr2O3 besteht und an einer Innenumfangsoberfläche des Rohres ausgebildet ist, einfacher brechen kann. Im Ergebnis kann der Oxidationsverhinderungseffekt an dem Heizwiderstand durch die vorbeschriebene Ausgestaltung 1 weiter verbessert werden.
  • Eingedenk des vorbeschriebenen Punktes ist entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 2 der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes an dem Abschnitt des Heizwiderstandes zwischen dem Vorderende des Heizwiderstandes und der Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu dem Hinterende des Heizwiderstandes entlang der Mittelachse des Rohres (vorderendseitiger Heizkörper) größer als der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes des gesamten Heizwiderstandes gewählt. Indem der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes des vorderendseitigen Heizkörpers größer als der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes des gesamten Heizwiderstandes gewählt wird, kann die Temperatur eines Abschnittes des Rohres an einer Position annähernd 2 mm entfernt von dem Vorderende hin zu dem Hinterende (das heißt ein Mittelabschnitt des freiliegenden Abschnittes und eine Fläche um den Mittelabschnitt herum) positiv angehoben werden. Entsprechend kann infolge der vorbeschriebenen Ausgestaltung 2 die Temperatur des Rohres höher angehoben werden, und es ist zudem möglich, eine schnelle Temperaturänderung in dem Rohr zu veranlassen. Im Ergebnis kann die Wärmebelastung, die in dem Rohr erzeugt wird, weiter verbessert werden, was zu einer weiteren Verbesserung des Oxidationsverhinderungseffektes des Heizwiderstandes führt.
  • Des Weiteren ist zur schnellen Anhebung der Temperatur in der Brennkammer wünschenswert, insbesondere die Temperatur des freiliegenden Abschnittes anzuheben. Entsprechend hat die vorbeschriebene Ausgestaltung 2 auch in dieser Hinsicht Bedeutung.
  • Ausgestaltung 3
  • Die Heizvorrichtung mit dieser Ausgestaltung ist bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwiderstand in einer Spulenform ausgebildet ist, wobei ein Drahtdurchmesser des Heizwiderstandes gleich 0,2 mm oder mehr ist und eine Durchschnittsganghöhe eines Abschnittes des Heizwiderstandes zwischen dem Vorderende des Heizwiderstandes und der Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu dem Hinterende des Heizwiderstandes entlang der Mittelachse des Rohres im Vergleich zu einer Durchschnittsganghöhe eines Abschnittes des Heizwiderstandes mit Positionierung weiter hinten auf einer Hinterendseite als die Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu dem Hinterende des Heizwiderstandes entlang der Mittelachse des Rohres um 0,9 mm oder mehr kleiner gewählt ist.
  • Hierbei bezeichnet „die Durchschnittsganghöhe” in einem Querschnitt, der die Mittelachse (Spulenachse) des Heizwiderstandes beinhaltet, einen Durchschnitt eines Abstandes (Ganghöhe) zwischen den Mitten von Querschnitten benachbarter Heizwiderstände entlang der Mittelachse (Spulenachse) (dieselbe Definition ist nachstehend anwendbar).
  • Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 3 ist die Durchschnittsganghöhe an dem Abschnitt des Heizwiderstandes zwischen dem Vorderende und der Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu dem Hinterende (vorderendseitiger Heizkörper) im Vergleich zur Durchschnittsganghöhe an dem Abschnitt des Heizwiderstandes mit Positionierung weiter hinten an der Hinterendseite als der Abschnitt des Heizwiderstandes 6 mm entfernt von dem Vorderende (hinterendseitiger Heizkörper) um 0,9 mm oder mehr kleiner gewählt. Entsprechend kann, ohne dass der vorderendseitige Heizkörper übermäßig dünn ausgestaltet werden müsste (indem der Drahtdurchmesser des Heizwiderstandes bei 0,2 mm oder mehr gehalten wird), der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes des vorderendseitigen Heizkörpers im Vergleich zum Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes des gesamten Heizwiderstandes ausreichend gewählt werden. Dies bedeutet, dass es entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 3 möglich wird, die Temperatur des freiliegenden Abschnittes weiter schnell anzuheben, während die mechanische Festigkeit des Heizwiderstandes ausreichend erhalten bleibt. Im Ergebnis kann der Oxidationsverhinderungseffekt des Heizwiderstandes weiter verbessert werden.
  • Des Weiteren ist nicht notwendig, den vorderendseitigen Heizkörper übermäßig dünn auszubilden, weshalb der Heizwiderstand vergleichsweise leicht hergestellt werden kann, wodurch ein Absinken der Produktivität zuverlässiger verhindert werden kann.
  • Ausgestaltung 4
  • Die Heizvorrichtung mit dieser Ausgestaltung ist bei einer beliebigen der vorbeschriebenen Ausgestaltungen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkerze Isolierpulver beinhaltet, das in das Rohr und um den Umfang des Heizwiderstandes herum gefüllt ist, und dass das Isolierpulver ein Pulver ist, das Magnesiumoxid (MgO) als Hauptbestandteil enthält.
  • Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 4 kann, da MgO, das eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweist, als Isolierpulver verwendet wird, die Wärmeleitfähigkeit von dem Heizwiderstand zu dem Rohr verbessert werden. Im Ergebnis wird es möglich, die Glühkerze (Heizteil) Wärme bei einer höheren Temperatur erzeugen zu lassen, ohne dass die Temperatur des Heizwiderstandes übermäßig angehoben würde.
  • Da des Weiteren die Temperatur des Rohres (Heizteil) höher gewählt werden kann, kann die Wärmebelastung, die auf das Rohr einwirkt, weiter vergrößert werden, wodurch ein Oxidfilm, der aus Al2O3 oder Cr2O3 besteht und an der Innenumfangsoberfläche des Rohres gebildet ist, leichter brechen kann. Entsprechend ist wahrscheinlicher, dass eine nichtoxidierte Metalloberfläche an der Innenumfangsoberfläche des Rohres freiliegt, weshalb der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres effektiver infolge der Oxidation von Al oder Cr, die in der Metalloberfläche enthalten sind, abgesenkt werden kann.
  • Während es des Weiteren wahrscheinlich ist, dass MgO ein Verbundoxid zwischen MgO und Al2O3 oder Cr2O3 bildet, die an der Innenumfangsoberfläche des Rohres ausgebildet sind, ist das Verbundoxid äußerst grob im Vergleich zu einem Oxidfilm, der aus Al2O3 oder dergleichen besteht. Entsprechend reagieren Al oder Cr, die in dem Rohr enthalten sind, und Sauerstoff, der innerhalb des Rohres vorhanden ist, einfacher miteinander, weshalb der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres weiter abgesenkt werden kann.
  • Infolge einer synergetischen Wirkung einer günstigen Wärmeleitfähigkeit, die eine Eigenschaft ist, die MgO besitzt, und der Eigenschaft von MgO, dass MgO leicht ein Verbundoxid mit Al2O3 oder dergleichen bildet, kann der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres äußerst effizient verringert werden. Im Ergebnis kann die Haltbarkeit des Heizwiderstandes weiter verbessert werden, wodurch die Wärmeerzeugung bei einer höheren Temperatur über einen längeren Zeitraum bei der Glühkerze verwirklicht werden kann.
  • Ausgestaltung 5
  • Die Heizvorrichtung mit dieser Ausgestaltung ist bei einer beliebigen der vorbeschriebenen Ausgestaltungen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtungsabschnitt aus einem Material besteht, das eine Sauerstoffdurchlässigkeit von 2,0 × 10–9 (cm3·cm/s·cm2·cmHg) oder weniger aufweist.
  • Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 5 ist die Sauerstoffdurchlässigkeit des Abdichtungsabschnittes bei einem ausreichend kleinen Wert von 2,0 × 10–9 (cm3·cm/s·cm2·cmHg) oder weniger gewählt. Entsprechend ist es möglich, das Eindringen von Sauerstoff in das Innere des Rohres effizient ohne übermäßige Vergrößerung der Dicke des Abdichtungsabschnittes zu verhindern.
  • Ausgestaltung 6
  • Die Heizvorrichtung mit dieser Ausgestaltung ist bei einer beliebigen der vorbeschriebenen Ausgestaltungen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorderendabschnitt des Heizwiderstandes mit einem Vorderendabschnitt des Rohres verbunden ist, und der Vorderendabschnitt des Rohres kein W, sondern Cr enthält, dessen Gehalt größer oder gleich einem Gehalt von Cr in dem Metallmaterial ist.
  • Das Metallmaterial, das zum Bilden des Heizwiderstandes verwendet wird, kann Cr enthalten, muss dies jedoch nicht.
  • Es ist eine Glühkerze bekannt, bei der ein Vorderendabschnitt eines Heizwiderstandes mit einem Vorderendabschnitt eines Rohres verbunden ist. Hierbei ist als Technik zum Verbinden des Heizwiderstandes mit dem Rohr eine Technik bekannt, bei der der Heizwiderstand in das Rohr eingeführt wird, wobei der Vorderendabschnitt in einem offenen Zustand ist, und der Vorderendabschnitt des Rohres und der Vorderendabschnitt des Heizwiderstandes aneinander angeschweißt werden, während der Vorderendabschnitt des Rohres mittels Bogenschweißen oder dergleichen geschlossen wird. Ist der Heizwiderstand, der W als Hauptbestandteil enthält, mit dem Vorderendabschnitt des Rohres unter Verwendung dieser Technik verbunden worden, so besteht die Möglichkeit, dass der Vorderendabschnitt des Rohres W enthalten kann. Enthält der Vorderendabschnitt (insbesondere die Außenoberfläche) des Rohres W, so wird das W schnell oxidiert, sodass die Möglichkeit besteht, dass das Rohr bricht.
  • In dieser Hinsicht ist entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 6 der Vorderendabschnitt des Rohres derart ausgebildet, dass der Vorderendabschnitt kein W, sondern Cr enthält, dessen Gehalt größer oder gleich dem Gehalt von Cr in dem Heizwiderstand (der Heizwiderstand muss kein Cr enthalten) ist. Entsprechend kann das Auftreten des vorbeschriebenen Nachteiles, der dem Umstand zugeschrieben wird, dass W enthalten ist, verhindert werden, und es kann ein Oxidfilm, der aus Cr2O3 besteht, sicher an einer Oberfläche des Vorderendabschnittes des Rohres infolge des enthaltenen Cr gebildet werden. Im Ergebnis wird es möglich, eine ausreichend gute Haltbarkeit an dem Vorderendabschnitt des Rohres zu verwirklichen und so das Brechen des Rohres zuverlässig zu verhindern.
  • Bei der Verwirklichung der vorbeschriebenen Ausgestaltung 6 ist es beim Verbinden des Vorderendabschnittes des Rohres und des Vorderendabschnittes des Heizwiderstandes durch die vorbeschriebene Technik möglich, eine Technik einzusetzen, bei der beispielsweise ein Metallstück, das Cr, jedoch kein W enthält, an dem Vorderendabschnitt des Heizwiderstandes vorab angeschweißt wird und das Metallstück und der Vorderendabschnitt des Rohres aneinander angeschweißt werden.
  • Ausgestaltung 7
  • Eine Glühkerze mit dieser Ausgestaltung beinhaltet:
    ein zylindrisches Rohr mit einem geschlossenen Vorderendabschnitt;
    einen Heizwiderstand, der in das Innere des Rohres eingeführt ist; und
    einen Abdichtungsabschnitt, der an einer hinterendseitigen Öffnung des Rohres ausgebildet ist und das Innere des Rohres abdichtet, wobei
    der Heizwiderstand aus einem Metallmaterial besteht, das W oder Mo als Hauptbestandteil enthält und
    das Rohr aus einer Legierung besteht, die 0,5 Mass.-% oder mehr und 5,0 Mass.-% oder weniger Aluminium und 20 Mass.-% oder mehr und 40 Mass.-% oder weniger Chrom enthält.
  • Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 7 werden eine Betriebsweise und vorteilhafte Effekte erreicht, die im Wesentlichen gleich der Betriebsweise und den vorteilhaften Effekten der vorbeschriebenen Ausgestaltung 1 sind. Dies bedeutet, dass indem man zulässt, dass das Rohr eine vorbestimmte Menge oder mehr an Al oder Cr enthält, die Oxidation des Heizwiderstandes, der aus W, Mo oder dergleichen besteht, effektiv verhindert werden kann, wodurch der Heizwiderstand den hervorragenden Wärmewiderstand, den W oder Mo aufweist, aufweisen kann und das Rohr eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit über einen langen Zeitraum bewahren kann. Im Ergebnis kann die Haltbarkeit sowohl des Heizwiderstandes wie auch des Rohres merklich verbessert werden, wodurch die Wärmeerzeugung der Glühkerze bei einer höheren Temperatur über einen langen Zeitraum verwirklicht werden kann.
  • Ausgestaltung 8
  • Die Glühkerze mit dieser Ausgestaltung ist bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung 7 dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes an einem Abschnitt des Heizwiderstandes zwischen einem Vorderende des Heizwiderstandes und einer Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu einem Hinterende des Heizwiderstandes entlang einer Mittelachse des Rohres größer als ein Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes des gesamten Heizwiderstandes gewählt ist.
  • Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 8 werden grundsätzlich eine Betriebsweise und vorteilhafte Effekte erreicht, die im Wesentlichen gleich der Betriebsweise und den vorteilhaften Effekten der vorbeschriebenen Ausgestaltung 2 sind.
  • Ausgestaltung 9
  • Die Glühkerze mit dieser Ausgestaltung ist bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwiderstand in einer Spulenform ausgebildet ist, wobei ein Drahtdurchmesser des Heizwiderstandes gleich 0,2 mm oder mehr ist und eine Durchschnittsganghöhe eines Abschnittes des Heizwiderstandes zwischen dem Vorderende des Heizwiderstandes und der Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu dem Hinterende des Heizwiderstandes entlang der Mittelachse des Rohres im Vergleich zu einer Durchschnittsganghöhe eines Abschnittes des Heizwiderstandes mit Positionierung weiter hinten auf einer Hinterendseite als die Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu dem Hinterende des Heizwiderstandes entlang der Mittelachse des Rohres um 0,9 mm oder mehr kleiner gewählt ist.
  • Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 9 werden grundsätzlich eine Betriebsweise und vorteilhafte Effekte erreicht, die im Wesentlichen gleich der Betriebsweise und den vorteilhaften Effekten der vorbeschriebenen Ausgestaltung 3 sind.
  • Ausgestaltung 10
  • Die Glühkerze mit dieser Ausgestaltung ist bei einer beliebigen der vorbeschriebenen Ausgestaltungen 7 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkerze ein Isolierpulver beinhaltet, das in das Rohr und um den Umfang des Heizwiderstandes herum gefüllt ist, und das Isolierpulver ein Pulver ist, das MgO als Hauptbestandteil enthält.
  • Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 10 werden grundsätzlich eine Betriebsweise und vorteilhafte Effekte erreicht, die im Wesentlichen gleich der Betriebsweise und den vorteilhaften Effekten der vorbeschriebenen Ausgestaltung 4 sind.
  • Ausgestaltung 11
  • Die Glühkerze mit dieser Ausgestaltung ist bei einer beliebigen der vorbeschriebenen Ausgestaltungen 7 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtungsabschnitt aus einem Material besteht, das eine Sauerstoffdurchlässigkeit von 2,0 × 10–9 (cm3·cm/s·cm2·cmHg) oder weniger aufweist.
  • Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 11 werden grundsätzlich eine Betriebsweise und vorteilhafte Effekte erreicht, die im Wesentlichen gleich der Betriebsweise und den vorteilhaften Effekten der vorbeschriebenen Ausgestaltung 5 sind.
  • Ausgestaltung 12
  • Die Glühkerze mit dieser Ausgestaltung ist bei einer beliebigen der vorbeschriebenen Ausgestaltungen 7 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorderendabschnitt des Heizwiderstandes mit einem Vorderendabschnitt des Rohres verbunden ist und der Vorderendabschnitt des Rohres kein W, sondern Cr enthält, dessen Gehalt größer oder gleich einem Gehalt von Cr in dem Metallmaterial ist.
  • Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 12 werden grundsätzlich eine Betriebsweise und vorteilhafte Effekte erreicht, die im Wesentlichen gleich der Betriebsweise und den vorteilhaften Effekten der vorbeschriebenen Ausgestaltung 6 sind.
  • Ausgestaltung 13
  • Bereitgestellt wird entsprechend dieser Ausgestaltung ein Verfahren zum Herstellen einer Glühkerze, die ein zylindrisches Rohr mit einem geschlossenen Vorderendabschnitt, einen Heizwiderstand, der in das Innere des Rohres eingeführt ist, und einen Abdichtungsabschnitt, der an einer hinterendseitigen Öffnung des Rohres ausgebildet ist und das Innere des Rohres abdichtet, beinhaltet, wobei das Verfahren zum Herstellen einer Glühkerze die nachfolgenden Schritte umfasst:
    Anordnen des Heizwiderstandes, der aus einem Metallmaterial besteht, das W oder Mo als Hauptbestandteil enthält, in dem Rohr, das aus einer Legierung besteht, die 0,5 Mass.-% oder mehr und 5,0 Mass.-% oder weniger Al und 20 Mass.-% oder mehr und 40 Mass.-% oder weniger Cr enthält;
    Abdichten des Inneren des Rohres durch Bilden des Abdichtungsabschnittes an der hinterendseitigen Öffnung des Rohres; und
    Aufheizen einer Außenoberfläche des Rohres nach dem Abdichtungsabschrift.
  • Entsprechend der vorbeschriebenen Ausgestaltung 13 wird die Außenoberfläche des Rohres in dem Aufheizungsschritt nach dem Abdichtungsschritt aufgeheizt, wodurch es möglich wird, dass Al oder Cr im Inneren des Rohres mit dem in dem Rohr vorhandenen Sauerstoff vor dem Material des Heizwiderstandes positiv reagieren. Im Ergebnis kann der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres weiter abgesenkt werden, während die Oxidation des Heizwiderstandes unterdrückt wird, wodurch die Haltbarkeit des Heizwiderstandes weiter verbessert wird.
  • Wenn hierbei die Heiztemperatur der Außenoberfläche des Rohres übermäßig niedrig ist oder wenn die Heizzeit übermäßig kurz ist, besteht die Möglichkeit, dass die Oxidation von Al oder Cr in dem Rohr nicht ausreichend gefördert wird. Wenn darüber hinaus die Heiztemperatur übermäßig hoch ist oder wenn die Heizzeit übermäßig lang ist, besteht die Möglichkeit, dass der Abdichtungsabschnitt bricht. Entsprechend ist es, um das Brechen des Abdichtungsabschnittes bei gleichzeitiger sichererer Förderung der Oxidation von Al oder Cr vorzuziehen, die Heiztemperatur bei 700°C oder mehr und 1300°C oder weniger zu wählen und die Heizzeit bei 1 Sekunde oder mehr oder 60 Sekunden oder weniger zu wählen. Besonders bevorzugt wird, wenn die Heiztemperatur bei 800°C oder mehr und 1300°C oder weniger gewählt ist und die Heizzeit bei 3 Sekunden oder mehr und 30 Sekunden oder weniger gewählt ist.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das den schematischen Aufbau einer Heizvorrichtung zeigt.
  • 2(a) ist eine einen weggelassenen Teil aufweisende Vorderansicht einer Glühkerze, während 2(b) eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Vorderendabschnittes der Glühkerze ist.
  • 3 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Verbinden eines Vorderendabschnittes eines Rohres und eines Vorderendabschnittes einer Heizspule.
  • 4 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung der Ausgestaltung einer Heizspule und dergleichen entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 5 ist eine vergrößerte einen weggelassenen Teil aufweisende Ansicht zur Darstellung einer Glühkerze und dergleichen, die in einen (inneren) Verbrennungsmotor eingebaut ist.
  • 6 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht zur Darstellung der Ausgestaltung einer Heizspule und dergleichen entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • 7(a) und 7(b) sind teilweise vergrößerte Querschnittsansichten zur Darstellung der Ausgestaltung von Proben.
  • 8(a) und 8(b) sind teilweise vergrößerte Querschnittsansichten zur Darstellung der Ausgestaltung von Proben.
  • Ausführung der Erfindung
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • 1 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung des schematischen Aufbaus einer Heizvorrichtung 21 entsprechend der vorliegenden Erfindung.
  • Die Heizvorrichtung 21 beinhaltet eine Glühkerze 1 und eine Glühsteuereinheit (GCU) 31, die eine Energetisierungssteuervorrichtung zum Steuern der elektrischen Leistung für die Glühkerze 1 bildet. Obwohl in 1 nur eine Glühkerze 1 gezeigt ist, ist bei einem echten Motor eine Mehrzahl von Zylindern vorgesehenen, und es sind die Glühkerze 1 und ein Schalter 33, der nachstehend noch beschrieben wird, entsprechend bei jedem Zylinder vorgesehen.
  • Die GCU 31 wird mit elektrischer Leistung betrieben, die ihr von einer Batterie VA zugeleitet wird, und beinhaltet einen Mikrocomputer 32 mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen, wobei der Schalter 33 die elektrische Leistungsversorgung für die Glühkerze 1 aus der Batterie VA ein- und ausschaltet.
  • Die Energetisierungssteuerung, die von der GCU 31 zum Steuern der elektrischen Leistung für die Glühkerze 1 vorgenommen wird, wird entsprechend einer PWM-Steuerung ausgeführt, wobei der Schalter 33 dafür ausgestaltet ist, die elektrische Leistung für die Glühkerze 1 entsprechend einer Anweisung von dem Mikrocomputer 32 einzuschalten oder auszuschalten.
  • Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel zur Messung des Widerstandswertes der Glühkerze 1 der Schalter 33 dafür ausgestaltet, einen FET (Feldeffekttransistor) mit Stromerfassungsfunktion über einen Transistor vom NPN-Typ oder dergleichen anzusteuern. Zusätzlich zu dieser Ausgestaltung ist der Mikrocomputer 32 mit einem Leistungsversorgungsanschluss der Glühkerze 1 über einen Spannungsteilerwiderstand (in der Zeichnung nicht dargestellt) verbunden, damit eine Spannung, die man durch Teilen einer an der Glühkerze 1 anliegenden Spannung (Spannung gemäß Ausgabe aus der GCU 31) erhält, in den Mikrocomputer 32 eingegeben wird. Der Mikrocomputer 32 kann eine Spannung, die an der Glühkerze 1 anliegt, auf Grundlage einer Spannung, die in den Mikrocomputer 32 eingegeben wird, berechnen. Des Weiteren ermittelt der Mikrocomputer 32 den Widerstandswert der Glühkerze 1 auf Grundlage der anliegenden Spannung und eines elektrischen Stromes, der durch den Schalter 33 gemessen wird und in die Glühkerze 1 fließt.
  • Des Weiteren ist der Mikrocomputer 32 entsprechend diesem Ausführungsbeispiel dafür ausgestaltet, eine Vorglühenergetisierung zum schnellen Anheben der Temperatur der Glühkerze 1, wenn der Zündschlüssel in eine EIN-Position gedreht wird, und eine Nachglühenergetisierung zum Halten der Temperatur der Glühkerze 1 auf einer vorbestimmten Temperatur für eine vorbestimmte Zeit nach der Vorglühleistungsversorgung bereitzustellen.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird bei der Vorglühenergetisierung die elektrische Leistung der Glühkerze 1 derart zugeleitet, dass die Temperatur der Oberfläche des Rohres 7 der Glühkerze 1 (nachstehend beschrieben) innerhalb von 3 Sekunden von einer Normaltemperatur auf 1000°C angehoben wird, wodurch die Temperatur der Glühkerze 1 schnell auf eine vorbestimmte Zieltemperatur angehoben wird.
  • Bei der Vorglühenergetisierung wird dadurch, dass man eine Kurve, die die Beziehung zwischen der der Glühkerze 1 zugeleiteten elektrischen Leistung und einer vergangenen Zeit darstellt, mit einer voreingestellten Bezugskurve übereinstimmen lässt, die Temperatur der Glühkerze 1 schnell auf die Zieltemperatur angehoben, ohne dass eine Abhängigkeit von Eigenschaften der Glühkerze 1 bestünde. Dies bedeutet insbesondere, dass man bei Verwendung einer Bezugsformel oder einer Tabelle zur Angabe der vorerwähnten voreingestellten Bezugskurve die elektrische Leistung erhält, die zu jeweiligen Zeitpunkten entsprechend der seit dem Anfang vergangenen Zeit zugeleitet wird. Die Spannung, die an der Glühkerze 1 anliegt, erhält man auf Grundlage der Beziehung zwischen dem elektrischen Strom, der in die Glühkerze 1 fließt, und einem Wert der elektrischen Leistung, der zu diesem Zeitpunkt zugeleitet wird, wobei die Spannung, die an der Glühkerze 1 anliegt, entsprechend einer PWM-Steuerung zugeleitet wird. Entsprechend wird die elektrische Leistung derart zugeleitet, dass sie dieselbe Kurve wie die Bezugskurve nachzeichnet, wobei die Glühkerze 1 Wärme entsprechend der kumulativen Menge der elektrischen Leistung erzeugt, die bis zu den jeweiligen Zeitpunkten bei der Temperaturanhebung zugeleitet wird. Wenn entsprechend die Zuleitung elektrischer Leistung entlang der vorbeschriebenen Bezugskurve beendet ist, erreicht die Glühkerze 1 die Zieltemperatur zu einer Zeit, die entsprechend der Bezugskurve gewählt ist.
  • Des Weiteren wird bei der Nachglühenergetisierung die Zuleitung der elektrischen Leistung zu der Glühkerze 1 derart angepasst, dass die Oberflächentemperatur des Rohres 7 zu einer äußerst hohen Temperatur von 1150°C oder mehr während eines vergleichsweise langen Zeitraumes (von beispielsweise annähernd 180 Sekunden) wird.
  • Bei dieser Nachglühenergetisierung wird die Zuleitung von Leistung zu der Glühkerze 1 derart gesteuert, dass ein Widerstandswert der Glühkerze 1 mit einem Widerstandswert (Zielwiderstandswert) übereinstimmt, wenn die Temperatur der Glühkerze 1 als Zieltemperatur gewählt wird. Dies bedeutet insbesondere, dass eine effektive Spannung, die an der Glühkerze 1 anliegen soll, auf Grundlage der Differenz zwischen einem Stromwiderstandswert der Glühkerze 1 und einem Zielwiderstandswert der Glühkerze 1 entsprechend einer PI-Steuerung berechnet wird, und beispielsweise das Tastverhältnis auf Grundlage der effektiven Spannung gewählt wird. Da die Temperatur der Oberfläche des Rohres 7 auf einer hohen Temperatur von 1150°C oder mehr gehalten wird, kann die Verringerung der Emission oder dergleichen zum Zeitpunkt der Nachglühenergetisierung verwirklicht werden.
  • Nachstehend wird die Ausgestaltung der Glühkerze 1, bei der die Energetisierungssteuerung durch die vorbeschriebene GCU 31 Anwendung findet, detailliert beschrieben. Wie in 2(a) und 2(b) gezeigt ist, beinhaltet die Glühkerze 1 ein Hauptpassstück 2 mit zylindrischer Form und einen Hüllenheizer 3, der an dem Hauptpassstück 2 montiert ist.
  • Das Hauptpassstück 2 verfügt über ein Axialloch 4, das durch das Hauptpassstück 2 in Richtung der Achse CL1 hindurchtritt, wobei an einer Außenumfangsoberfläche des Hauptpassstückes 2 ein Gewindeabschnitt 5 zum Montieren der Glühkerze 1 an einem Dieselmotor oder dergleichen und ein Werkzeugeingriffsabschnitt 6 mit einem sechseckigen Querschnitt für einen Eingriff mit einem Werkzeug, so beispielsweise einem Drehmomentschlüssel, ausgebildet sind.
  • Der Hüllenheizer 3 ist als integraler Körper ausgebildet, der von dem Rohr 7 und einem Zwischenschaft 8, der in Richtung der Achse CL1 angeordnet ist, gebildet wird.
  • Das Rohr 7 ist ein zylindrisches Rohr, das aus einem Metallmaterial besteht, das Eisen (Fe) oder Nickel (Ni) als Hauptbestandteil enthält, und einen geschlossenen Vorderendabschnitt aufweist. Des Weiteren ist im Inneren des Rohres 7 eine Heizspule 9 angeordnet, die aus einem vorbestimmten Metallmaterial (entsprechend einem „Heizwiderstand” der vorliegenden Erfindung) besteht. Ein Vorderendabschnitt der Heizspule 9 ist mit dem Vorderendabschnitt des Rohres 7 (das Metallmaterial zur Bildung des Rohres 7 und das Metallmaterial zur Bildung der Heizspule 9 werden später detailliert beschrieben) verbunden.
  • Das Rohr 7 ist derart ausgestaltet, dass der Vorderendabschnitt des Rohres 7 geschlossen ist, wenn die Heizspule 9 mit dem Rohr 7 verbunden ist, während der Vorderendabschnitt des Rohres 7 in einem geöffneten Zustand ist, bevor die Heizspule 9 mit dem Rohr 7 verbunden wird. Bei dieser Ausgestaltung wird ein Metallstück MP (siehe 3), das später noch beschrieben wird, an dem Vorderendabschnitt der Heizspule 9 vorab angeschweißt, woraufhin das Metallstück MP an einer Vorderendöffnung des Rohres 7 angeordnet wird und das Metallstück MP oder dergleichen mittels Bogenschweißen oder dergleichen geschmolzen wird, wodurch der Vorderendabschnitt des Rohres 7 geschlossen wird und zudem der Vorderendabschnitt der Heizspule 9 mit dem Vorderendabschnitt des Rohres 7 verbunden wird. Entsprechend wird ein geschmolzener Abschnitt 7M an dem Vorderendabschnitt des Rohres 7 gebildet.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das Metallstück MP aus demselben Metallmaterial wie das Metallmaterial zum Bilden des Rohres 7. Obwohl das Rohr 7, in das die Heizspule 9 eingeführt ist, des Weiteren einem „Heizabschnitt” entsprechend der vorliegenden Erfindung entspricht, kann ein Abschnitt der Oberfläche des Rohres 7, der die höchste Temperatur infolge der Zuleitung der elektrischen Leistung erhält (bei diesem Ausführungsbeispiel ein Abschnitt des Rohres 7 mit Positionierung 2 mm entfernt von einem Vorderende hin zu einer Hinterendseite des Rohres 7), einem „Heizabschnitt” entsprechen.
  • Des Weiteren ist Isolierpulver 10 in das Rohr 7 und um die Heizspule 9 herum gefüllt, Obwohl die Heizspule 9 elektrisch leitfähig mit dem Rohr 7 an dem Vorderende hiervon ausgestaltet ist, werden die Außenumfangsoberfläche der Heizspule 9 und die Innenumfangsoberfläche des Rohres 7 aufgrund des Vorhandenseins des Isolierpulvers 10 zwischen beiden in einen Isolierzustand gebracht.
  • Des Weiteren ist ein Hinterende des Rohres 7 durch einen ringförmigen Abdichtungsabschnitt 11 zwischen dem Rohr 7 und dem Zwischenschaft 8 abgedichtet, wodurch das Innere des Rohres 7 in einen abgedichteten Zustand gebracht ist.
  • Ein einen großen Durchmesser aufweisender Abschnitt 4a ist an einem Vorderendabschnitt des Schaftloches 4 ausgebildet, während ein einen kleinen Durchmesser aufweisender Abschnitt 4b an einer Hinterendseite des einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnittes 4a ausgebildet ist. Mittels Presspassen des Rohres 7 in den einen kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 4b des Schaftloches 4 wird das Rohr 7 in einem Zustand gehalten, in dem das Rohr 7 von einem Vorderendabschnitt des Hauptpassstückes 2 vorsteht.
  • Ein Vorderende des Zwischenschaftes 8 ist in das Rohr 7 eingeführt und elektrisch mit einem Hinterende der Heizspule 9 verbunden. Der Zwischenschaft 8 ist ebenfalls in das in dem Hauptpassstück 2 ausgebildete Schaftloch 4 eingeführt. Ein Hinterende des Zwischenschaftes 8 steht von einem Hinterende des Hauptpassstückes 2 vor, und es sind ein O-Ring 12, der aus Gummi oder dergleichen besteht, eine Isolierlaufbuchse 13, die aus einem Harz oder dergleichen besteht, ein Schieberring 14, der das Entfernen der Isolierlaufbuchse 13 verhindert, und eine Mutter 15, die ein Leistungsversorgungskabel anschließt, auf den Zwischenschaft 8 in dieser Reihenfolge an dem Hinterendabschnitt des Hauptpassstückes 2 aufgepasst.
  • Nachstehend werden der Aufbau des Metallmaterials zur Bildung der Heizspule 9, der Aufbau des Metallmaterials zum Bilden des Rohres 7 und dergleichen erläutert.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Heizspule 9 aus einem Metallmaterial, das Wolfram (W) oder Molybdän (Mo) als Hauptbestandteil enthält (bei diesem Ausführungsbeispiel reines Metall aus W oder Mo (reines Metall kann unvermeidlicherweise Verunreinigungen beinhalten)).
  • Des Weiteren besteht das Rohr 7 aus einem Metallmaterial, das Ni oder Fe als Hauptbestandteil enthält, und enthält 0,5 Mass.-% oder mehr und 5,0 Mass.-% oder weniger Aluminium (Al) und 20 Mass.-% oder mehr und 40 Mass.-% oder weniger Chrom (Cr). Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Cr-Gehalt in dem Rohr 7 größer als der Cr-Gehalt in der Heizspule 9 gewählt, und das Rohr 7 enthält kein Wolfram.
  • Das Isolierpulver 10 ist aus Pulver gebildet, das Magnesiumoxid (MgO) als Hauptbestandteil enthält.
  • Des Weiteren besteht der Abdichtungsabschnitt 11 aus einem elastischen Material mit einer Sauerstoffdurchlässigkeit von 2,0 × 10–9 (cm3·cm/s·cm2·cmHg) oder weniger (beispielsweise Ethylen-Propylen-Gummi (EPDM-Gummi), Fluorgummi oder dergleichen). Die Dicke des Abdichtungsabschnittes 11 entlang der Richtung der Achse CL1 ist vergleichsweise klein gewählt (beispielsweise bei 10 mm oder weniger).
  • Des Weiteren ist der geschmolzene Abschnitt 7M (Vorderendabschnitt des Rohres 7) durch Schmelzen des Rohres 7 und des Metallstückes MP, die aus demselben Material bestehen, gebildet, weshalb der geschmolzene Abschnitt 7M wenigstens an einer Außenoberfläche hiervon kein Wolfram enthält. Des Weiteren enthält der Schmelzabschnitt 7M Cr, dessen Gehalt größer oder gleich dem Gehalt von Cr in einem Metallmaterial ist, das die Heizspule 9 bildet (die Heizspule 9 entsprechend diesem Ausführungsbeispiel enthält kein Cr).
  • Nachstehend wird ein Herstellungsverfahren für die vorbeschriebene Glühkerze 1 beschrieben. Teile, die nicht eigens spezifiziert sind, werden unter Verwendung eines herkömmlichen, bekannten Verfahrens hergestellt.
  • Zunächst wird ein Widerstandsheizdraht, der W oder Mo als Hauptbestandteil enthält, in Spulenform gebildet, wodurch die Heizspule 9 hergestellt ist. Das zylindrische Rohr 7, dessen Vorderende nicht geschlossen ist, wird unter Verwendung eines Metallmaterials hergestellt, das Ni oder Fe als Hauptbestandteil enthält, und enthält 0,5 Mass.-% bis 5,0 Mass.-% Al und 20 Mass.-% bis 40 Mass.-% Cr.
  • Anschließend wird, wie in 3 gezeigt ist, das Metallstück MP, das aus demselben Metallmaterial wie das Metallmaterial zum Bilden des Rohres 7 besteht, mit dem Vorderendabschnitt der Heizspule 9 verbunden, woraufhin in einem Anordnungsschritt ein Vorderende des Zwischenschaftes 8 und der Heizspule 9, die integral mit dem Zwischenschaft 8 ausgebildet ist, im Inneren des zylindrischen Rohres 7 angeordnet wird. Sodann wird das Metallstück MP an der Vorderendöffnung des Rohres 7 angeordnet, woraufhin das Metallstück MP und das Rohr 7 mittels Bogenschweißen oder dergleichen geschmolzen werden, sodass der Vorderendabschnitt des Rohres 7 geschlossen wird, und ebenso der Vorderendabschnitt des Rohres 7 und der Vorderendabschnitt der Heizspule 9 miteinander verbunden werden.
  • Sodann wird das Isolierpulver 10 in das Innere des Rohres 7 gefüllt, und es wird der Abdichtungsabschnitt 11 zwischen der Hinterendöffnung des Rohres 7 und dem Zwischenschaft 8 in einem Abdichtungsschritt angeordnet, wodurch das Innere des Rohres 7 abgedichtet wird. Entsprechend ist das Rohr 7 integral mit dem Zwischenschaft 8 ausgebildet, wodurch der Hüllenheizer 3 fertiggestellt ist. Nach dem Abdichten des Inneren des Rohres 7 kann ein Stauchen an dem Vorderendabschnitt des Rohres 7 erfolgen, um den Durchmesser des Vorderendabschnittes des Rohres 7 zu verengen. Die Packdichte des Isolierpulvers 10 kann durch Anwenden eines Stauchens weiter vergrößert werden.
  • Zuletzt wird der Hüllenheizer 7, der auf vorbeschriebene Weise hergestellt worden ist, an dem Schaftloch 4 mit Ausbildung in dem Hauptpassstück 2 mittels Presspassen befestigt, und es werden der vorbeschriebene O-Ring 12, die Isolierlaufbuchse 13 und dergleichen auf den Zwischenschaft 8 an dem Hinterendabschnitt des Hauptpassstückes 2 aufgepasst. Entsprechend erhält man die vorbeschriebene Glühkerze 1.
  • Bei der erhaltenen Glühkerze 1 kann ein Vorheizen zum Aufheizen der Außenoberfläche des Rohres 7 durchgeführt werden. Beim Vorheizen wird die Glühkerze 1 durch einen Elektroofen oder eine Hochfrequenzheizvorrichtung für 1 Sekunde bis 30 Sekunden erhitzt, bis die Temperatur der Außenoberfläche desjenigen Abschnittes des Rohres 7, wo die Heizspule 9 positioniert ist (beispielsweise ein Bereich von dem Vorderende des Rohres 7 zu einer Position 1 mm entfernt von dem Vorderende des Rohres 7 hin zu einer Hinterendseite in Richtung der Achse CL1), zu 800°C bis 1300°C wird.
  • Wie im Detail beschrieben worden ist, besteht entsprechend diesem Ausführungsbeispiel die Heizspule 9 aus dem Metallmaterial, das W oder Mo mit einem hohen Schmelzpunkt als Hauptbestandteil enthält, weshalb die Heizspule 9 mit einem hervorragenden Heizwiderstand verwirklicht werden kann.
  • Demgegenüber besteht die Möglichkeit, dass die Oxidationsbeständigkeit infolge der Verwendung von W oder Mo absinkt. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel enthält das Rohr 7 jedoch 0,5 Mass.-% oder mehr Al und 20 Mass.-% oder mehr Cr. Entsprechend wirkt zur Zeit der Wärmeerzeugung Al oder Cr, wo eine Oxidierung wahrscheinlicher als bei W oder Mo ist, als Sauerstofffängerelement, weshalb ein Oxidfilm, der aus Al2O3 oder Cr2O3 besteht, an der Innenumfangsoberfläche des Rohres 7 gebildet wird. Da das Innere des Rohres 7 in einem abgedichteten Zustand ist, kann der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres 7 effektiv abgesenkt werden. Als Ergebnis kann die Oxidation der Heizspule 9, die W oder Mo als Hauptbestandteil enthält, sicher verhindert werden.
  • Indem man des Weiteren zulässt, dass das Rohr 7 eine vorbestimmte Menge oder mehr an Al oder Cr enthält, kann ein Oxidfilm, der aus Al2O3 oder Cr2O3 besteht, an einer Außenoberfläche des Rohres 7 in einem weiten Bereich gebildet werden. Das Eindringen von Sauerstoff in das Innere des Rohres 7 kann aufgrund des Oxidfilmes sicherer unterdrückt werden, weshalb die Oxidationsbeständigkeit des Rohres 7 verbessert werden kann. Des Weiteren ist der Gehalt von Al oder Cr ausreichend groß gewählt, weshalb sogar dann, wenn ein Abblättern oder ein Bruch bei dem Oxidfilm infolge der Wärmebelastung bei der Wiederholung eines Wärmezyklus auftritt, der Oxidfilm über einen längeren Zeitraum erneut sicher gebildet werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann entsprechend diesem Ausführungsbeispiel dadurch, dass man ermöglicht, dass das Rohr 7 eine vorbestimmte Menge oder mehr an Al oder Cr enthält, die Oxidation der Heizspule 9, die aus W, Mo oder dergleichen besteht, effizient verhindert werden, weshalb die Heizspule 9 den ausreichend guten Wärmewiderstand, den W oder Mo besitzen, aufweisen und das Rohr 7 zudem eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit für einen langen Zeitraum beibehalten kann. Im Ergebnis kann die Haltbarkeit sowohl der Heizspule 9 wie auch des Rohres 7 merklich verbessert werden, wodurch die Glühkerze 1 eine Wärmeerzeugung bei einer höheren Temperatur über einen längeren Zeitraum bewerkstelligen kann.
  • Des Weiteren leitet die GCU 31 elektrische Leistung der Heizspule 9 derart zu, dass die Temperatur der Oberfläche (Heizteil) des Rohres 7 innerhalb von 3 Sekunden von der Normaltemperatur auf 1000°C angehoben wird, weshalb die Wärmebelastung, die auf das Rohr 7 einwirkt, vergrößert werden kann. Entsprechend kann ein Oxidfilm, der aus Al2O3 oder Cr2O3 besteht und an der Innenumfangsoberfläche des Rohres 7 ausgebildet ist, leicht brechen, weshalb es wahrscheinlich ist, dass die nichtoxidierte Metalloberfläche von dem Oxidfilm an der Innenumfangsoberfläche des Rohres 7 freiliegt. Infolge der erneuten Oxidation von Al oder Cr, die in der Metalloberfläche enthalten sind, kann der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres 7 weiter verringert werden, wodurch die Oxidation der Heizspule 9, die aus W oder dergleichen besteht, äußerst effizient verhindert werden kann.
  • Insbesondere wird bei diesem Ausführungsbeispiel bei der Nachglühenergetisierung die Oberflächentemperatur (Heizteil) des Rohres 7 zu einer äußerst hohen Temperatur von 1150°C oder mehr, weshalb dieser Umstand eine Wärmeerzeugung über einen langen Zeitraum schwierig macht. Infolge der synergetischen Wirkung der vorbeschriebenen Betriebsarten und vorteilhaften Effekte kann die Wärmeerzeugung jedoch auch bei einer derartigen Temperatur über einen langen Zeitraum verwirklicht werden. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung hat insbesondere dann Bedeutung, wenn die Temperatur der Oberfläche (Heizteil) des Rohres 7 zu einer äußerst hohen Temperatur von 1150°C oder mehr bei der Nachglühenergetisierung wird, die für einen vergleichsweise langen Zeitraum durchgeführt wird.
  • Da des Weiteren MgO, das eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweist, als Isolierpulver 10 verwendet wird, kann die Wärmeleitfähigkeit von der Heizspule 9 zu dem Rohr 7 verbessert werden. Im Ergebnis wird es möglich, die Glühkerze 1 (Rohr 7) Wärme bei einer höheren Temperatur ohne übermäßiges Anheben der Temperatur der Heizspule 9 erzeugen zu lassen.
  • Da des Weiteren die Temperatur des Rohres 7 höher gewählt werden kann, kann die Wärmebelastung, die auf das Rohr 7 wirkt, weiter erhöht werden, wodurch ein Oxidfilm, der aus Al2O3 oder Cr2O3 besteht und an der Innenumfangsoberfläche des Rohres 7 ausgebildet ist, leichter brechen kann. Entsprechend ist es wahrscheinlicher, dass nichtoxidiertes Al oder Cr an der Innenumfangsoberfläche des Rohres 7 freiliegt, weshalb der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres 7 effizient abgesenkt werden kann.
  • Obwohl es wahrscheinlich ist, dass MgO ein Verbundoxid zwischen MgO und Al2O3 oder Cr2O3 an der Innenumfangsoberfläche des Rohres 7 bildet, ist das Verbundoxid des Weiteren im Vergleich zu einem Oxidfilm, der aus Al2O3 oder dergleichen besteht, äußerst grob. Entsprechend ist wahrscheinlicher, dass Al oder Cr, das in dem Rohr 7 enthalten ist, und Sauerstoff innerhalb des Rohres 7 miteinander reagieren, wodurch der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres 7 weiter abgesenkt werden kann.
  • Dies bedeutet, dass bei Verwendung eines Metallmaterials, das MgO als Hauptbestandteil enthält, als Isolierpulver 10 eine günstige Wärmeleitfähigkeit, die eine Eigenschaft ist, die MgO besitzt, und die Eigenschaft von MgO, wonach es wahrscheinlich ist, dass MgO ein Verbundoxid mit Al2O3 oder dergleichen bildet, synergetisch miteinander wechselwirken, weshalb ein Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres 7 äußerst effizient verringert werden kann. Im Ergebnis kann die Haltbarkeit der Heizspule 9 weiter verringert werden, weshalb die Glühkerze 1 Wärme bei einer höheren Temperatur und über einen noch mehr verlängerten Zeitraum bei der Glühkerze 1 erzeugen kann.
  • Zudem ist die Sauerstoffdurchlässigkeit des Materials, das den Abdichtungsabschnitt 11 bildet, bei einem ausreichend kleinen Wert von 2,0 × 10–9 oder weniger gewählt, wodurch es möglich wird, das Eindringen von Sauerstoff in das Innere des Rohres 7 ohne übermäßiges Vergrößern der Dicke des Abdichtungsabschnittes 11 effizient zu verhindern.
  • Der geschmolzene Abschnitt 7M (Vorderendabschnitt des Rohres 7) ist derart ausgebildet, dass der geschmolzene Abschnitt 7M wenigstens an der Außenoberfläche hiervon kein W, sondern Cr enthält, dessen Gehalt größer oder gleich dem Gehalt von Cr in dem Metallmaterial ist, das die Heizspule 9 bildet. Entsprechend kann die Oxidation des geschmolzenen Abschnittes 7M, die dem Umstand zugeschrieben wird, dass W enthalten ist, verhindert werden, und es kann ein Oxidfilm, der aus Cr2O3 besteht, an der Oberfläche des Vorderendabschnittes des Rohres 7 sicherer gebildet werden. Im Ergebnis wird es möglich, eine ausreichend große Haltbarkeit an dem Vorderendabschnitt des Rohres 7 zu verwirklichen, wodurch ein Bruch des Rohres 7 verlässlich verhindert wird.
  • Des weiteren ist als Material zum Bilden der Heizspule 9 allgemein ein Material bekannt, das Cr enthält. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Heizspule 9 aus dem reinen Metall W oder Mo. Entsprechend ist es möglich, das Auftreten eines Zustandes zu verhindern, in dem ein Oxidfilm aus Cr an einer Oberfläche der Heizspule 9 gebildet wird, sodass sich Inhalte der Heizspule 9 ändern, was zu einem Absinken eines Widerstandswertes der Heizspule 9 führt. Im Ergebnis kann die Haltbarkeit der Heizspule 9 weiter verbessert werden.
  • Mittels Durchführen des Vorheizens zum Zeitpunkt der Herstellung der Glühkerze wird es möglich, dass Al oder Cr im Inneren des Rohres 7 positiv mit dem in dem Rohr 7 vorhandenen Sauerstoff vor dem Material der Heizspule 9 reagieren können. Im Ergebnis kann der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres 7 weiter verringert werden, während die Oxidation der Heizspule 9 unterdrückt wird, was die Haltbarkeit der Heizspule 9 weiter verbessert.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel durch Herausheben des Unterschiedes zwischen dem vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist, wie in 4 gezeigt ist, ein Drahtdurchmesser einer vorderendseitigen Spule 49A einer Heizspule 49, die zwischen einem Vorderende und einer Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu einem Hinterende der Heizspule 49 entlang einer Mittelachse CL2 eines Rohres 47 positioniert ist (bei diesem Ausführungsbeispiel zusammenfallend mit der Achse CL1) im Vergleich zu einem Drahtdurchmesser einer hinterendseitigen Spule 49B der Heizspule 49 mit einer Positionierung weiter hinten an einer Hinterendseite als die vorderendseitige Spule 49A kleiner gewählt. Dies bedeutet insbesondere, dass ein Vorderendabschnitt der vorderendseitigen Spule 49A derart gebildet ist, dass der Drahtdurchmesser des Vorderendabschnittes der vorderendseitigen Spule 49A hin zu einer Vorderendseite allmählich abnimmt.
  • Indem man den Drahtdurchmesser der vorderendseitigen Spule 49A kleiner als den Drahtdurchmesser der hinterendseitigen Spule 49B wählt, wird der Durchschnittswert eines Normaltemperaturwiderstandes der vorderendseitigen Spule 49A pro Einheitslänge entlang der Mittelachse CL2 des Rohres 47 größer als ein Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der gesamten Heizspule 49 pro Einheitslänge entlang der Mittelachse CL2 gewählt. Auf diese Weise wird es, indem man den Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der vorderendseitigen Spule 49A größer als den Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der gesamten Heizspule 49 wählt, zum Zeitpunkt der Zuleitung von elektrischer Leistung zu der Glühkerze 1 (Heizspule 49) von der Batterie VA möglich, die Temperatur an einem Abschnitt X des Rohres 47 annähernd 2 mm entfernt von einem Vorderende des Rohres 47 hin zu einem Hinterende des Rohres 47 und die Temperatur eines Bereiches in der Umgebung des Abschnittes X anzuheben, wodurch der Abschnitt X und der Bereich in der Umgebung des Abschnittes X die höchste Temperatur aufweisen können.
  • In einem Zustand, in dem die Glühkerze 1 an einem (inneren) Verbrennungsmotor EN, wie in 5 gezeigt ist, montiert ist, ist ein Abschnitt 47E des Rohres 47 mit Positionierung zwischen dem Vorderende des Rohres 47 und einer Position annähernd 4 mm entfernt von dem Vorderabschnitt hin zu dem Hinterabschnitt des Rohres 47 (nachstehend als „freiliegender Abschnitt” bezeichnet) im Inneren einer Brennkammer ER angeordnet. Entsprechend kann sicher davon ausgegangen werden, dass der Abschnitt X annähernd in der Mitte des freiliegenden Abschnittes 47E positioniert ist.
  • Wie vorstehend detailliert ausgeführt worden ist, kann entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel die Temperatur des freiliegenden Abschnittes 47E des Rohres 47, bei der das Ansteigen wahrscheinlicher und das Auftreten einer steilen Temperaturänderung wahrscheinlich ist, positiv angehoben werden, weshalb die Temperatur des Rohres 47 weiter angehoben werden kann, wodurch eine steile Temperaturänderung in dem Rohr 47 erzeugt wird. Entsprechend kann die Wärmebelastung, die in dem Rohr 47 auftritt, weiter vergrößert werden, wodurch es möglich wird, dass ein Oxidfilm, der an einer Innenumfangsoberfläche des Rohres 47 ausgebildet ist, leichter bricht. Im Ergebnis kann der Oxidationsverhinderungseffekt der Heizspule 49 weiter verbessert werden.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Nachstehend wird ein drittes Ausführungsbeispiel durch Herausheben des Unterschiedes zwischen dem vorbeschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel und dem dritten Ausführungsbeispiel erläutert. Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist der Drahtdurchmesser der vorderendseitigen Spule 49A im Vergleich zum Drahtdurchmesser der hinterendseitigen Spule 49B kleiner gewählt, damit der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der vorderendseitigen Spule 49A größer als der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der gesamten Heizspule 49 gewählt ist. Demgegenüber ist beim dritten Ausführungsbeispiel, wie in 6 gezeigt ist (wobei die Heizspule schematisch in 6 bis 8 gezeigt ist) die Durchschnittsganghöhe einer vorderendseitigen Spule 59A im Vergleich zu einer Durchschnittsganghöhe einer hinterendseitigen Spule 59B um 0,9 mm oder mehr kleiner gewählt, damit der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der vorderendseitigen Spule 59A im Vergleich zu einem Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der gesamten Heizspule 59 ausreichend größer wird (beim dritten Ausführungsbeispiel ist der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der vorderendseitigen Spule 59A um das Doppelte oder mehr größer als der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der gesamten Heizspule 59). Des Weiteren ist beim dritten Ausführungsbeispiel der Drahtdurchmesser der Heizspule 59 bei 0,2 mm oder mehr gewählt, wobei die Heizspule 59 derart ausgestaltet ist, dass sie einen annähernd festen Drahtdurchmesser von einem Vorderende zu einem Hinterende hiervon aufweist.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel die Temperatur des freiliegenden Abschnittes des Rohres 57 positiv angehoben werden, wodurch die weitere steile Temperaturanhebung des Rohres 57 oder dergleichen verwirklicht werden kann. Entsprechend ist es möglich, dass ein Oxidfilm, der an einer Innenumfangsoberfläche des Rohres 57 ausgebildet ist, leichter bricht, wodurch ein Oxidationsverhinderungseffekt bei der Heizspule 59 auftritt.
  • Des Weiteren kann beim dritten Ausführungsbeispiel die vorderendseitige Spule 59A einen ausreichenden Durchmesser sicherstellen, weshalb die Heizspule 59 ihre mechanische Festigkeit ausreichend bewahren kann.
  • Zudem ist es nicht nötig, den Durchmesser der vorderendseitigen Spule 59A übermäßig zu verengen, sodass die Heizspule 59 vergleichsweise einfach hergestellt werden kann, wodurch ein Absinken der Produktivität sicher verhindert wird.
  • Als nächstes werden, um die Betriebsweise und die vorteilhaften Effekte, die mit dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel einhergehen, Proben von Glühkerzen präpariert, wobei jede Glühkerze aus Fe-26Cr-7,5Al (Pyromax), W oder Mo besteht und jedes Rohr aus einem Metallmaterial besteht, das Fe oder Ni als Hauptbestandteil mit variablem Gehalt von Al oder Cr enthält, wobei ein Haltbarkeitsbewertungstest bei den jeweiligen Proben ausgeführt wird. Der Haltbarkeitsbewertungstest lässt sich folgendermaßen zusammenfassen. Bei jeder Probe wird die Anzahl der Zyklen, bis ein Bruch der Heizspule auftritt (Bruchzyklus), gemessen, indem die Abfolge der nachfolgenden Operationen als ein Zyklus gewählt wird. Es wird jeder Probe elektrische Leistung für 60 Sekunden derart zugeleitet, dass die Temperatur der Oberfläche (Heizteil) des Rohres innerhalb von 2 Sekunden oder innerhalb von 10 Sekunden von einer Normaltemperatur auf 1000°C angehoben wird, es wird die Rohroberflächentemperatur bei 1150°C oder 1200°C gesättigt, woraufhin die Rohroberfläche mittels Luft für 180 Sekunden abgekühlt wird. Hierbei geht man davon aus, dass die Proben, deren Bruchzyklus 10000 Zyklen oder mehr ist, wenn die Rohroberflächentemperatur bei 1150°C gesättigt ist, eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweisen und die Bewertung „gut” an die Proben vergeben wird, während Proben, deren Bruchzyklus weniger als 10000 Zyklen ist, wenn die Rohroberflächentemperatur bei 1150°C gesättigt ist, als eine schlechtere Haltbarkeit aufweisend gelten, weshalb die Bewertung „schlecht” an diese Proben vergeben wird. Wenn darüber hinaus die Rohroberflächentemperatur bei 1200° gesättigt ist (das heißt bei einer Bedingung, bei der die Heizspule bruchanfälliger ist), so wird an Proben, deren Bruchzyklus 5000 Zyklen oder mehr ist, die Bewertung „gut” vergeben, während an diejenigen Proben, deren Bruchzyklus weniger als 5000 Zyklen ist, die Bewertung „schlecht” vergeben wird. Bei Proben, deren Rohr bricht, ist „*” in der Bestimmungsspalte der nachfolgenden Tabellen 1 bis 3 eingetragen.
  • Tabelle 1 zeigt das Testergebnis für Proben, bei denen die Heizspule aus Fe-26Cr-7,5Al besteht. Tabelle 2 zeigt das Testergebnis für Proben, bei denen die Heizspule aus W besteht. Tabelle 3 zeigt das Textergebnis für Proben, bei denen die Heizspule aus Mo besteht. Um die Rohroberflächentemperatur innerhalb von 2 Sekunden von einer Normaltemperatur auf 1000°C anzuheben, wird der Probe für 2 Sekunden elektrische Leistung bei 11 V zugeführt. Zum Anheben der Rohroberflächentemperatur von der Normaltemperatur auf 1000°C innerhalb von 10 Sekunden wird der Probe eine elektrische Leistung von 4,5 V für 5 Sekunden zugeleitet, woraufhin der Probe für 5 Sekunden eine elektrische Leistung von 7,5 V zugeleitet wird. Anschließend wird zum Sättigen der Rohroberflächentemperatur bei 1150°C der Probe eine elektrische Leistung bei 6,5 V für 60 Sekunden zugeleitet, während zum Sättigen der Rohroberflächentemperatur bei 1200°C der Probe eine elektrische Leistung bei 7,5 V für 60 Sekunden zugeleitet wird. Bei allen Proben besteht der Abdichtungsabschnitt aus Fluorgummi, und die Rohrzusammensetzung ist durch eine quantitative Analyse entsprechend EPMA spezifiziert. Bei denjenigen Proben, bei denen die Heizspule aus Fe-26Cr-7,5Al besteht, wird nur ein Test durchgeführt, bei dem die Rohroberflächentemperatur innerhalb von 2 Sekunden von einer Normaltemperatur auf 1000°C angehoben wird. Tabelle 1 Heizspule: Fe-26Cr-7,5Al
    Figure 00290001
    Tabelle 2 Heizspule: W
    Figure 00290002
    Tabelle 3 Heizspule: Mo
    Figure 00300001
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, hat man herausgefunden, dass bei denjenigen Proben, bei denen die Heizspule aus Fe-26Cr-7,5Al (Pyromax) besteht, der Bruch in der Heizspule in einem frühen Stadium unabhängig von der Zusammensetzung des Rohres auftritt, wobei insbesondere die Heizspule geschmolzen wird, wenn die Temperatur der Heizspule auf 1200°C angehoben wird. Man geht davon aus, dass der Schmelzpunkt des Metallmaterials, das die Heizspule bildet, vergleichsweise niedrig ist, und zwar bei annähernd 1500°C, weshalb dann, wenn die Rohroberflächentemperatur auf eine hohe Temperatur von 1150°C oder mehr angehoben wird, die Heizspule auf eine Temperatur um den Schmelzpunkt der Heizspule selbst aufgeheizt wird.
  • Wie des Weiteren in Tabelle 2 und Tabelle 3 gezeigt ist, hat man zudem herausgefunden, dass sogar in demjenigen Fall, in dem die Heizspule aus W oder Mo mit einem hohen Schmelzpunkt besteht, wenn der Al-Gehalt oder der Cr-Gehalt in dem Rohr vergleichsweise klein ist, die Haltbarkeit der Heizspule unzureichend wird. Man geht davon aus, dass dieses Ergebnis auf ein Phänomen zurückzufahren ist, wonach die oxidative Ausschöpfung (Exhaustion) der Heizspule bei hoher Temperatur aufgrund der Eigenschaft von W und Mo, dass W und Mo vergleichsweise leicht oxidieren, rasch fortschreitet.
  • Des Weiteren wird bestätigt, dass bei einer Probe, bei der das Rohr aus Ni-15Cr-8Fe-0,5Mn-0,2Si (Inconel® 600) besteht, ein Bruch in dem Rohr auftritt. Man geht davon aus, dass das Rohr kein Al enthält und der Cr-Gehalt in dem Rohr vergleichsweise klein ist, weshalb ein Oxidfilm, der durch Oxidation aus Al oder Cr gebildet wird, in nicht ausreichendem Maße an der Rohroberfläche gebildet wird, wodurch die Oxidationsbeständigkeit des Rohres unzureichend wird.
  • Demgegenüber hat man herausgefunden, dass eine Probe, bei der die Heizspule aus W oder Mo besteht, der Al-Gehalt in dem Rohr bei 0,5 Mass.-% oder mehr gewählt ist und ein Cr-Gehalt in dem Rohr bei 20 Mass.-% oder mehr gewählt ist, eine hervorragende Haltbarkeit aufweist. Man geht davon aus, dass Al und Cr, die in dem Rohr enthalten sind, vor W oder Mo in der Heizspule oxidiert werden, weshalb der Sauerstoffpartialdruck in dem Rohr abgesenkt werden kann, was zu einer Unterdrückung der Oxidation der Heizspule führt, und dass ein Oxidfilm, der aus Al oder Cr besteht, in ausreichendem Umfang an der Außenoberfläche des Rohres gebildet wird, weshalb das Rohr eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit aufweisen kann, die das Rohr in die Lage versetzt, einer hohen Temperatur von 1150°C oder mehr über einen langen Zeitraum standzuhalten.
  • Darüber hinaus hat sich bestätigt, dass insbesondere gilt: Je größer der Al-Gehalt oder der Cr-Gehalt in dem Rohr ist, desto besser ist die Haltbarkeit des Rohres.
  • Auf Grundlage der vorbeschriebenen Testergebnisse ist die Aussage vernünftig, dass es zur Verbesserung der Haltbarkeit sowohl der Heizspule wie auch des Rohres, wodurch die Glühkerze in die Lage versetzt wird, Wärme bei einer höheren Temperatur über einen lagen Zeitraum zu erzeugen, vorzuziehen ist, die Heizspule unter Verwendung eines Metallmaterials zu bilden, das W oder Mo als Hauptbestandteil enthält, und den Al-Gehalt in dem Rohr auf 0,5 Mass.-% oder mehr und den Cr-Gehalt in dem Rohr auf 20 Mass.-% oder mehr festzulegen. Des Weiteren ist es zur Verwirklichung einer weiteren Verbesserung der Haltbarkeit wünschenswert, den Al-Gehalt auf 1,4 Mass.-% oder mehr oder 2,4 Mass.-% oder mehr zu vergrößern und den Cr-Gehalt auf 23 Mass.-% oder mehr oder 26 Mass.-% oder mehr zu vergrößern. Wenn jedoch der Al-Gehalt 5,0 Mass.-% übersteigt oder der Cr-Gehalt 40 Mass.-% übersteigt, besteht die Möglichkeit, dass die Bearbeitbarkeit verschlechtert wird. Entsprechend ist es wünschenswert, den Al-Gehalt bei 5,0 Mass.-% oder weniger und den Cr-Gehalt bei 40 Mass.-% oder weniger zu wählen.
  • Als Nächstes wird eine Mehrzahl von Proben von Glühkerzen präpariert, bei denen die Heizspule aus W oder Mo besteht und das Rohr aus Ni-26Cr-11Fe-2,4Al-0,2C-0,2Ti-0,1Zr-0,1Y (Alloy 602) besteht. Sodann wird bei jeder Probe der Bruchzyklus gemessen, bis ein Bruch der Heizspule auftritt, indem man die Abfolge der nachfolgenden Operationen als einen Zyklus wählt. Es wird jeder Probe elektrische Leistung derart zugeleitet, dass die Temperatur der Rohroberfläche von einer Normaltemperatur auf 1000°C angehoben wird, während eine Änderung der Temperaturanhebezeit bei jeder Probe erfolgt, wobei nachdem die Rohroberflächentemperatur 1200°C erreicht hat, die Rohroberflächentemperatur für 60 Sekunden beibehalten wird, woraufhin die Rohroberfläche mittels Luft für 180 Sekunden abgekühlt wird. Tabelle 4 zeigt ein Testergebnis für Proben, bei denen die Heizspule aus W besteht, wohingegen Tabelle 5 ein Testergebnis für Proben zeigt, bei denen die Heizspule aus Mo besteht. Bei allen Proben besteht der Abdichtungsabschnitt aus Fluorgummi. Tabelle 4 Heizspule: W
    Auftretenszeit von 1000°C (s) Angelegte Spannung Bruchzyklus
    2 11V2s-7,5V60s-aus180s 9730
    3 11V1s-7,5V60s-aus180s 8592
    5 7,5V65s-aus180s 7349
    10 4,5V5s7,5V65s-aus180s 6994
    30 2V10s-3V10s-4,5V5s-7,5V65s-aus180s 7049
    Tabelle 5 Heizspule: Mo
    Auftretenszeit von 1000°C (s) Angelegte Spannung Bruchzyklus
    2 11V2s-7,5V60s-aus180s 9204
    3 11V1s-7,5V60s-aus180s 8762
    5 7,5V65s-aus180s 7199
    10 4,5V5s7,5V65s-aus180s 7092
    30 2V10s-3V10s-4,5V5s-7,5V65s-aus180s 6888
  • Wie in Tabelle 4 und Tabelle 5 gezeigt ist, hat man herausgefunden, dass dann, wenn die Temperaturanhebezeit von einer Normaltemperatur auf 1000°C 3 Sekunden übersteigt, der Bruchzyklus ungefähr 7000 Zyklen beträgt, während dann, wenn die Temperaturanhebezeit von der Normaltemperatur auf 1000°C innerhalb von 3 Sekunden liegt, der Bruchzyklus 8500 Zyklen oder mehr beträgt, sodass die Glühkerze weiter eine hervorragende Haltbarkeit aufweisen kann. Es wurde zudem bestätigt, dass dann, wenn die Temperaturanhebezeit von der Normaltemperatur auf 1000°C innerhalb von 2 Sekunden liegt, der Bruchzyklus 9000 Zyklen übersteigt, sodass eine weitere Verbesserung der Haltbarkeit verwirklicht werden kann. Man geht davon aus, dass folgendes gilt: Je kürzer die Temperaturanhebezeit ist, desto größer ist die Wärmebelastung, die auf das Rohr einwirkt, weshalb ein Oxidfilm, der an einer Innenwand des Rohres ausgebildet ist, bruchanfälliger ist (Dies bedeutet, dass es wahrscheinlich ist, dass nichtoxidiertes Al oder Cr an einer Innenoberfläche des Rohres freiliegt), wodurch die Oxidation zwischen dem im Inneren des Rohres vorhandenen Sauerstoff und Al oder Cr weiter gefördert wird, wodurch der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres weiter abgesenkt wird.
  • Auf Grundlage der vorbeschriebenen Testergebnisse ist die Aussage vernünftig, dass bei einer Glühkerze, bei der die Heizspule aus einem Metallmaterial besteht, das W oder Mo als Hauptbestandteil enthält, und das Rohr aus einem Metallmaterial besteht, das eine vorbestimmte Menge oder mehr an Al oder Cr enthält, zur weiteren Verbesserung der Haltbarkeit vorzuziehen ist, die elektrische Leistung derart zuzuleiten, dass die hohe Oberflächentemperatur innerhalb von 3 Sekunden von einer Normaltemperatur auf 1000°C angehoben wird, und zudem vorzuziehen ist, die elektrische Leistung derart zuzuleiten, dass die hohe Oberflächentemperatur innerhalb von 2 Sekunden von einer Normaltemperatur auf 1000°C angehoben wird.
  • Als Nächstes werden Proben für die Glühkerzen präpariert, bei denen ein Isolierpulver, das in das Rohr gefüllt ist, aus MgO, Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliziumnitrit (Si3O4) besteht. Sodann wird bei jeder Probe der Bruchzyklus gemessen, bis ein Bruch der Heizspule auftritt, indem die Abfolge der nachfolgenden Operationen als ein Zyklus gewählt wird. Es wird jeder Probe elektrische Leistung bei 7,5 V für 65 Sekunden zugeleitet (die Temperatur der Rohroberfläche wird von einer Normaltemperatur auf 1000°C mit 5 Minuten angehoben), woraufhin die Rohroberfläche mittels Luft für 180 Sekunden abgekühlt wird. Tabelle 6 zeigt das Testergebnis. Hierbei besteht bei allen Proben die Heizspule aus W und das Rohr besteht aus Ni-23Cr-14Fe-1,4Al-0,5Mn-0,2Si (Inconel® 601), Alloy 602 oder SUS310s. Des Weiteren besteht der Abdichtungsabschnitt aus Fluorgummi, wobei nach der Präparierung der Probe ein Vorheizen bei 800°C für 30 Sekunden erfolgt. Tabelle 6
    Isolierpulver Zusammensetzung des Rohres
    Ni-23Cr-14Fe-1,4Al-0,5Mn-0,2Si (Inconel 601) Ni-26Cr-11Fe-2,4Al-0,2C-0,2Ti0,1Zr-0,1Y (Alloy 602) Fe-25Cr-21Ni (SUS310s)
    MgO 7177 8850 994
    Al2O3 5699 6166 689
    Si3N4 6722 6954 933
    Bestimmung gut gut schlecht
  • Wie in Tabelle 6 gezeigt ist, findet man eine Bestätigung dahingehend, dass bei einer Probe, bei der das Rohr aus Inconel 601 oder Alloy 602 besteht, alle Isolierpulver eine hervorragende Haltbarkeit aufweisen. Insbesondere hat man herausgefunden, dass eine Probe, bei der das Isolierpulver aus MgO besteht, eine noch bessere Haltbarkeit als diejenigen Proben aufweist, bei denen das Isolierpulver aus Al2O3 oder Si3O4 besteht. Man geht davon aus, dass es wahrscheinlich ist, dass MgO ein Verbundoxid mit einem Oxid von Al oder Cr bildet, das an dem Innenumfang des Rohres ausgebildet ist, wobei das Verbundoxid äußerst grob ist, weshalb Al oder Cr, die in dem Rohr enthalten sind, und innerhalb des Rohres vorhandener Sauerstoff sehr wahrscheinlich miteinander reagieren, sodass der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres weiter abgesenkt werden kann. Da MgO eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Al2O3 oder dergleichen aufweist, wirkt eine größere Wärmebelastung auf das Rohr ein, weshalb als Ergebnis ein Oxidfilm, der am Innenumfang des Rohres ausgebildet ist, leichter brechen kann, wodurch die Oxidation zwischen im Inneren des Rohres vorhandenem Sauerstoff und in dem Rohr enthaltenem Al oder Cr weiter gefördert werden kann oder dergleichen.
  • Auf Grundlage der vorbeschriebenen Testergebnisse ist es vom Standpunkt der Verwirklichung einer weiteren Verbesserung der Haltbarkeit her vernünftig festzustellen, dass ein Material, das MgO enthält, vorzugsweise als Hauptbestandteil des Isolierpulvers verwendet wird.
  • Als Nächstes werden Proben der Glühkerzen präpariert, bei denen der Abdichtungsabschnitt aus EPDM oder Fluorgummi besteht. Sodann wird bei jeder Probe der Bruchzyklus gemessen, bis ein Bruch der Heizspule auftritt, indem die Abfolge der nachfolgenden Operationen als ein Zyklus gewählt wird. Es wird jeder Probe elektrische Leistung bei 7,5 V für 65 Sekunden zugeleitet (die Temperatur der Rohroberfläche wird von einer Normaltemperatur auf 1000°C innerhalb von 5 Minuten angehoben), woraufhin die Rohroberfläche mittels Luft für 180 Sekunden gekühlt wird. Tabelle 7 zeigt das Testergebnis. Hierbei besteht die Heizspule aus W, und das Rohr besteht aus Inconel 601 oder Alloy 602. Des Weiteren wird die Dicke des Abdichtungsabschnittes entlang der axialen Richtung bei 10 mm gewählt. Tabelle 7
    Figure 00340001
  • Wie in Tabelle 7 gezeigt ist, hat man herausgefunden, dass alle Proben eine hervorragende Haltbarkeit aufweisen. Insbesondere hat man herausgefunden, dass gilt: Je kleiner die Sauerstoffdurchlässigkeit des Abdichtungsabschnittes ist, desto besser ist die Haltbarkeit, die die Probe aufweisen kann. Man geht davon aus, dass das Eindringen von Sauerstoff in das Innere des Rohres durch den Abdichtungsabschnitt besser unterdrückt werden kann.
  • Auf Grundlage der vorbeschriebenen Testergebnisse ist es zur weiteren Verbesserung der Haltbarkeit der Heizspule vernünftig festzustellen, dass die Sauerstoffdurchlässigkeit des Abdichtungsabschnittes bei vorzugsweise 2,0 × 10–9 (cm3·cm/s·cm2·cmHg) oder weniger gewählt wird, und die Sauerstoffdurchlässigkeit besonders bevorzugt bei 1,0 × 10–9 (cm3·cm/s·cm2·cmHg) oder weniger gewählt wird.
  • Als Nächstes wird eine Mehrzahl von Proben von Glühkerzen präpariert, wobei die Heizspule aus W und das Rohr aus Inconel 601 besteht, wobei bei jeder Probe ein Vorderendabschnitt des Rohres (Abschnitt des Rohres, der von dem Vorderende zu einer Position 1 mm entfernt von dem Vorderende reicht) in einen Elektroofen eingeführt wird, woraufhin das Rohr bei 700°C für 1 Sekunde bis 60 Sekunden auf 1400°C vorerhitzt wird. Sodann wird bei jeder Probe, bei der die Vorerhitzung erfolgt, die Anzahl der Zyklen gemessen, bis ein Bruch der Heizspule auftritt (Bruchzyklus), indem die Abfolge der nachfolgenden Operationen als ein Zyklus gewählt wird. Es wird jeder Probe eine elektrische Leistung für 60 Sekunden derart zugeführt, dass die Temperatur der Rohroberfläche von einer Normaltemperatur innerhalb von 2 Sekunden auf 1000°C angehoben wird, während gleichzeitig die Rohroberflächentemperatur bei 1200°C gesättigt wird (das heißt, es wird eine elektrische Leistung bei 11 V für 2 Sekunden zugeführt, woraufhin eine elektrische Leistung bei 7,5 V für 60 Sekunden zugeführt wird), woraufhin die Rohroberfläche mittels Luft für 180 Sekunden abgekühlt wird. Tabelle 8 zeigt ein Testergebnis. Hierbei besteht der Abdichtungsabschnitt aus Fluorgummi. Des Weiteren wird in Tabelle 8 als Bezug der Bruchzyklus bei einer Probe, bei der das Vorerhitzen nicht erfolgt, zusammen mit den vorerhitzten Proben gezeigt. Tabelle 8
    Vorerhitzungstemperatur (°C) Vorerhitzungszeit (s) Bruchzyklus Bestimmung
    - - 5824 gut
    700 1 6744 gut
    30 7290 gut
    60 7582 gut
    800 1 7689 gut
    3 9234 sehr gut
    10 9487 sehr gut
    30 9904 sehr gut
    60 418 schlecht
    1300 1 8654 gut
    3 9730 sehr gut
    10 9779 sehr gut
    30 9425 sehr gut
    60 599 schlecht
    1400 3 875 schlecht
  • Wie in Tabelle 8 gezeigt ist, hat man herausgefunden, dass die Haltbarkeit bei Proben stark absinkt, bei denen das Vorerhitzen bei 800°C oder mehr für 60 Sekunden erfolgt, wie auch bei Proben, bei denen das Vorerhitzen bei 1400°C erfolgt. Man geht davon aus, dass dieses Absinken der Haltbarkeit durch Schmelzen des Abdichtungsabschnittes infolge der Erhitzung der Probe für einen langen Zeitraum oder durch Verringerung der Dicke des Rohres infolge der Erhitzung der Probe bei einer äußerst hohen Temperatur erfolgt.
  • Demgegenüber hat man herausgefunden, dass diejenige Probe, bei der das Vorerhitzen bei einer Temperatur von 700°C bis 1300°C über 1 Sekunde bis 30 Sekunden erfolgt, und diejenige Probe, bei der das Vorerhitzen bei einer Temperatur von 700°C für 60 Sekunden erfolgt, eine weitaus bessere Haltbarkeit im Vergleich zu derjenigen Probe aufweisen, bei der das Vorerhitzen nicht erfolgt. Man geht davon aus, dass durch das Erhitzen des Rohres Al und Cr, die in dem Rohr enthalten sind, positiv mit in dem Rohr vorhandenem Sauerstoff vor der Heizspule reagieren, wodurch der Sauerstoffpartialdruck innerhalb des Rohres bei gleichzeitiger Unterdrückung der Oxidation des Heizrohres im Ergebnis abgesenkt werden kann.
  • Des Weiteren überschreitet bei einer Probe, bei der das Vorerhitzen bei einer Temperatur von 800°C bis 1300°C über 3 Sekunden bis 30 Sekunden erfolgt, der Bruchzyklus 9000 Zyklen, womit bestätigt wird, dass die Probe eine äußerst gute Haltbarkeit aufweist.
  • Auf Grundlage des vorbeschriebenen Testergebnisses ist es vernünftig festzustellen, dass vorzuziehen ist, das Vorerhitzen des Vorderendabschnittes des Rohres durchzuführen, um eine weitere Verbesserung der Haltbarkeit zu verwirklichen. Insbesondere vom Standpunkt einer verlässlichen Verbesserung der Haltbarkeit her ist besonders vorzuziehen, das Vorerhitzen bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur von 700°C oder weniger durchzuführen und das Vorerhitzen bei einer 700°C und 1300°C oder weniger übersteigenden Temperatur über 1 Sekunde bis 30 Sekunden durchzuführen, wobei ganz besonders bevorzugt wird, das Vorerhitzen bei einer Temperatur von 800°C oder mehr und 1300°C oder weniger über 3 Sekunden bis 30 Sekunden durchzuführen.
  • Als Nächstes wird eine Mehrzahl von Proben von Glühkerzen präpariert, bei denen der Drahtdurchmesser der Heizspule auf verschiedene Werte geändert wird, wobei während der Messung der Temperatur eines Abschnittes der Rohroberfläche 2 mm entfernt von einem Vorderende hin zu einer Hinterendseite (Mitte des freiliegenden Abschnittes) mittels eines Strahlungspyrometers jeder Probe elektrische Leistung bei 11 V für 2 Sekunden zugeleitet wird, woraufhin jeder Probe elektrische Leistung bei 6 V für 180 Sekunden zugeleitet wird. Sodann wird die Zeit, die vergeht, bis die Temperatur des Abschnittes des Rohres 2 mm entfernt von dem Vorderende hin zu der Hinterendseite (Messobjektabschnitt) 1000°C erreicht, gemessen (Auftretenszeit von 1000°C). Hierbei ist es vernünftig festzustellen, dass bei derjenigen Probe, bei der die Temperatur des Messobjektabschnittes innerhalb von 3 Sekunden 1000°C erreicht, die Temperatur des Rohres leicht und rasch angehoben werden kann, weshalb es wahrscheinlich ist, dass nichtoxidiertes Al oder Cr an der Innenumfangsoberfläche des Rohres freiliegt, wodurch die Probe vom Standpunkt der Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit der Heizspule her vorzuziehen ist. Tabelle 9 zeigt das Testergebnis. Bei allen Proben besteht die Heizspule aus Mo, die Ganghöhe der Heizspule ist bei einem festen Wert gewählt, der Außendurchmesser der Heizspule ist bei 2,5 mm gewählt, und der Normaltemperaturwiderstand der gesamten Heizspule ist bei 300 mΩ gewählt. Des Weiteren werden, damit der Normaltemperaturwiderstand der gesamten Heizspule bei allen Proben gleich gewählt wird, die Länge der Heizspule entlang einer Achse der Heizspule und die Anzahl von Windungen der Heizspule entsprechend dem Drahtdurchmesser der Heizspule geändert. In Tabelle 9 sind die Länge der Heizspule und die Anzahl von Windungen der Heizspule bei jeder Probe zusammen mit dem Drahtdurchmesser und der Auftretenszeit von 1000°C (s) zu Referenzzwecken angeführt. Tabelle 9
    Drahtdurchmesser (mm) Windungszahl der Spule Länge der Spule (mm) Auftretenszeit von 1000°C (s)
    0,10 9 3,5 1,2
    0,15 18 4,5 2,0
    0,20 30 9 3,5
    0,30 60 24 4,0
  • Wie in Tabelle 9 gezeigt ist, hat man herausgefunden, dass bei derjenigen Probe, bei der der Drahtdurchmesser der Heizspule bei 0,15 mm oder weniger gewählt wird, die Temperatur des Messobjektabschnittes innerhalb von 3 Sekunden 1000°C erreicht, sodass die schnelle Temperaturanhebung des freiliegenden Abschnittes leicht erhalten werden kann.
  • Als nächstes wird eine Mehrzahl von Proben von Glühkerzen präpariert, wobei während der Drahtdurchmesser des Abschnittes der Heizspule mit Positionierung zwischen einem Vorderende und einer Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu einem Hinterende der Heizspule entlang der Mittelachse des Rohres (vorderendseitige Spule) geändert wird, ein Drahtdurchmesser des Abschnittes der Heizspule mit Positionierung weiter hinten an der Hinterendseite als die vorderendseitige Spule (hinterendseitige Spule) als fester Wert (0,2 mm) gewählt wird. Die Temperatur jeder Probe wird bei der vorbeschriebenen Energetisierungsbedingung (elektrische Leistung wird bei 11 V für 2 Sekunden zugeleitet, woraufhin elektrische Leistung bei 6 V für 180 Sekunden zugeleitet wird) angehoben. Sodann wird die Zeit, die vergeht, bevor die Temperatur des Messobjektabschnittes 1000°C erreicht, gemessen. Tabelle 10 zeigt das Testergebnis.
  • Bei allen Proben besteht die Heizspule aus Mo, der Außendurchmesser der Heizspule wird bei 2,5 mm gewählt, die Länge der vorderendseitigen Spule wird bei 6 mm gewählt, und die Länge der hinterendseitigen Spule wird bei 18 mm gewählt. Des Weiteren wird bei allen Proben die Heizspule durch Anschweißen eines Abschnittes entsprechend der vorderendseitigen Spule an einem Abschnitt entsprechend der hinterendseitigen Spule präpariert. Des Weiteren wird die Durchschnittsganghöhe der vorderendseitigen Spule in Abstimmung mit dem Drahtdurchmesser der vorderendseitigen Spule geändert, sodass der Normaltemperaturwiderstand der vorderendseitigen Spule auf 150 mΩ angepasst wird. Ebenfalls durch Anpassen des Normaltemperaturwiderstandes der hinterendseitigen Spule auf 150 mΩ wird der Normaltemperaturwiderstand der gesamten Heizspule bei 300 mΩ gewählt, und es wird der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der gesamten Heizspule bei 12,5 mΩ/mm (= 300 mΩ/24 mm) gewählt. Tabelle 10
    vorderendseitige Spule (Länge: 6 mm) hinterendseitige Spule (Länge: 18 mm) Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der gesamten Heizspule (mΩ/mm) Auftretenszeit von 1000°C (s)
    Drahtdurchmesser (mm) Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes (mΩ/mm) Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes (mΩ/mm)
    0,1 25,0 8,3 12,5 2
    0,15 25,0 8,3 12,5 2
    0,2 25,0 8,3 12,5 2
  • Wie in Tabelle 10 gezeigt ist, wird bei allen Proben bestätigt, dass die Temperatur des Messobjektabschnittes innerhalb von 3 Sekunden 1000°C erreicht, sodass die schnelle Temperaturanhebung des freiliegenden Abschnittes leicht erhalten werden kann.
  • Zur Bildung der Heizspule derart, dass die Heizspule eine hervorragende mechanische Festigkeit besitzt, wird vorgezogen, den Drahtdurchmesser der Heizspule bei 2,0 mm oder mehr zu wählen. Eingedenk des Vorbesprochenen wird die Mehrzahl von Proben von Glühkerzen, bei denen der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der vorderendseitigen Spule geändert wird, dadurch präpariert, dass die Ganghöhe der vorderendseitigen Spule geändert wird, während der Drahtdurchmesser der Heizspule bei 2,0 mm gewählt wird und die Temperatur jeder Probe bei der vorbeschriebenen Energetisierungsbedingung (elektrische Leistung wird für 2 Sekunden bei 11 V zugeleitet, woraufhin elektrische Leistung bei 5 V für 180 Sekunden zugeleitet wird) angehoben wird. Sodann wird die Bewertung „gut” an diejenige Probe vergeben, bei der die Temperatur des Messobjektabschnittes 1000°C innerhalb von 3 Sekunden erreicht, da die Schnelltemperaturanhebung des freiliegenden Abschnittes leicht erhalten werden kann, während die Bewertung „ausreichend” an diejenige Probe vergeben wird, bei der die Temperatur des Messobjektabschnittes 1000°C nicht innerhalb von 3 Sekunden erreicht, da die Temperaturanhebung des freiliegenden Abschnittes einigermaßen schwierig ist. Tabelle 11 zeigt das Testergebnis.
  • Des Weiteren wird bei denjenigen Proben, bei denen die Temperatur des Messobjektabschnittes 1000°C innerhalb von 3 Sekunden erreicht, die Anzahl von Zyklen, bis der Bruch der Heizspule auftritt (Bruchzyklus) gemessen, indem die Abfolge der nachfolgenden Operationen als ein Zyklus gewählt wird. Es wird der Probe elektrische Leistung bei 11 V für 2 Sekunden zugeleitet, woraufhin der Probe elektrische Leistung bei 7,5 V für 180 Sekunden zugeleitet wird, und es wird die elektrische Leistungsversorgung für 120 Sekunden angehalten. Tabelle 11 zeigt zudem die gemessenen Bruchzyklen zusätzlich zum vorerwähnten Testergebnis.
  • Bei sämtlichen Proben besteht die Heizspule aus Mo, und es ist der Außendurchmesser der Heizspule bei 2,5 mm gewählt. Des Weiteren ist, wie in 7(a) und 7(b) gezeigt ist, bei allen Proben die Länge der vorderendseitigen Spule bei 6 mm gewählt, während die Länge der hinterendseitigen Spule bei 18 mm gewählt ist. Sodann wird bei allen Proben der Normaltemperaturwiderstand der gesamten Heizspule bei 300 mΩ gewählt, indem der Normaltemperaturwiderstand der hinterendseitigen Spule durch Anpassen der Ganghöhe der hinterendseitigen Spule in Abstimmung mit der Änderung der Normaltemperaturwiderstandes (Ganghöhe) der vorderendseitigen Spule angepasst wird. Tabelle 11 zeigt den Normaltemperaturwiderstand der vorderendseitigen Spule, den Normaltemperaturwiderstand der hinterendseitigen Spule, die Durchschnittsganghöhe der vorderendseitigen Spule und die Durchschnittsganghöhe der hinterendseitigen Spule zusammen mit dem vorbeschriebenen Testergebnis. Die Durchschnittsganghöhe der vorderendseitigen Spule wird derart berechnet, dass eine Windung (der am weitesten vorne befindliche Endabschnitt der Heizspule) benachbart zu dem Vorderende des Rohres von der vorderendseitigen Spule bei der Berechnung ausgeschlossen ist.
  • Figure 00400001
  • Wie in Tabelle 11 gezeigt ist, erreicht man bei derjenigen Probe, bei der der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der vorderendseitigen Spule im Vergleich zum Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der gesamten Spule größer gewählt wird, die Temperatur des Messobjektabschnittes von 1000°C innerhalb von 3 Sekunden, weshalb man herausgefunden hat, dass die Schnelltemperaturanhebung des freiliegenden Abschnittes leicht erhalten werden kann. Des Weiteren erreicht insbesondere bei derjenigen Probe, bei der die Durchschnittsganghöhe der vorderendseitigen Spule im Vergleich zur Durchschnittsganghöhe der hinterendseitigen Spule um 0,9 mm oder mehr kleiner gewählt ist, die Temperatur des Messobjektabschnittes 1000°C innerhalb von 2 Sekunden, weshalb man herausgefunden hat, dass der freiliegende Abschnitt eine weitere hervorragende Schnelltemperaturanhebeeigenschaft aufweist.
  • Des Weiteren hat man bestätigt, dass gilt: Je kurzer die Auftretenszeit von 1000°C ist, desto mehr kann die Haltbarkeit der Heizspule verbessert werden.
  • Als nächstes werden Proben von Glühkerzen, bei denen der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der gesamten Heizspule geändert wird, durch Ändern der Länge L der hinterendseitigen Spule geändert, während sowohl der Normaltemperaturwiderstand der vorderendseitigen Spule wie auch der Normaltemperaturwiderstand der hinterendseitigen Spule bei 150 mΩ gewählt wird und die Länge der vorderendseitigen Spule bei 6,0 mm gewählt wird (was bedeutet, dass der Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der vorderendseitigen Spule bei einem festen Wert (25 mΩ/mm) gewählt wird), wie in 8(a) und 8(b) gezeigt ist. Sodann wird die Temperatur jeder Probe bei der vorbeschriebenen Energetisierungsbedingung (elektrische Leistung wird bei 11 V für 2 Sekunden zugeleitet, während elektrische Leistung bei 6 V für 180 Sekunden zugeleitet wird) angehoben. Die Bewertung „gut” wird an diejenige Probe vergeben, bei der die Temperatur des Messobjektabschnittes 1000°C innerhalb von 3 Sekunden erreicht, während die Bewertung „ausreichend” an diejenige Probe vergeben wird, bei der die Temperatur des Messobjektabschnittes 1000°C nicht innerhalb von 3 Sekunden erreicht. Tabelle 12 zeigt das Testergebnis.
  • Des Weiteren wird bei derjenigen Probe, die die Bewertung „gut” aufweist, die Anzahl der Zyklen gemessen, bis der Bruch der Heizspule auftritt (Bruchzyklus), indem die Abfolge der nachfolgenden Operationen als ein Zyklus gewählt wird. Es wird jeder Probe elektrische Leistung bei 11 V für 2 Sekunden zugeleitet, woraufhin jeder Probe elektrische Leistung bei 7,5 V für 180 Sekunden zugeleitet wird, und es wird die Zuleitung elektrischer Leistung für 120 Sekunden angehalten. Tabelle 12 zeigt zudem die Bruchzyklen zusätzlich zu dem vorbeschriebenen Testergebnis.
  • Bei allen Ergebnissen besteht die Heizspule aus W, und der Außendurchmesser der Heizspule ist bei 2,5 mm gewählt.
  • Figure 00430001
  • Wie in Tabelle 12 gezeigt ist, hat man erneut bestätigt, dass die Schnelltemperaturanhebung des freiliegenden Abschnittes auf einfache Weise erreicht werden kann, indem man den Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der vorderendseitigen Spule größer als den Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der gesamten Spule wählt. Des Weiteren ist ebenfalls erneut bestätigt worden, dass die Schnelltemperaturanhebeeigenschaft des freiliegenden Abschnittes weiter verbessert werden kann, indem man die Durchschnittsganghöhe der vorderendseitigen Spule im Vergleich zur Durchschnittsganghöhe der hinterendseitigen Spule um 0,9 mm oder mehr kleiner wählt.
  • Aus dem vorbeschriebenen Testergebnis ist abzuleiten, dass zur positiven Anhebung der Temperatur des freiliegenden Abschnittes des Rohres, von der wahrscheinlich ist, dass sie hoch wird, zum Erlangen einer weiteren Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit der Heizspule vorzuziehen ist, den Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der vorderendseitigen Spule größer als den Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes der gesamten Heizspule zu wählen. Des Weiteren ist vernünftig festzustellen, dass zum Erlangen einer weiteren Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit der Heizspule, vorzuziehen ist, die Durchschnittsganghöhe der vorderendseitigen Spule im Vergleich zur Durchschnittsgangshöhe der hinterendseitigen Spule um 0,9 mm oder mehr kleiner zu wählen.
  • Die Ergebnisse der in Tabellen 9 bis 12 gezeigten Tests erhält man, wie vorstehend beschrieben worden ist, durch Zuleiten einer elektrischen Leistung von 11 V für 2 Sekunden, woraufhin bei 6 V für 180 Sekunden elektrische Leistung zugeleitet wird. Sogar bei derjenigen Probe, bei der eine Bewertung dahingehend erfolgt, dass die Schnelltemperaturanhebung des freiliegenden Abschnittes bei dieser Energetisierungsbedingung ziemlich schwierig ist, ist es möglich, die Oberflächentemperatur des freiliegenden Abschnittes innerhalb von 3 Sekunden auf 1000°C oder mehr zu wählen, indem die Energetisierungsbedingung geändert wird. Durch Andern der Energetisierungsbedingung und des Aufbaus der Heizspule ist es zudem möglich, die Oberflächentemperatur des Abschnittes des Rohres jenseits des freiliegenden Abschnittes innerhalb von 3 Sekunden auf 1000°C oder mehr einzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Inhalt der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann die vorliegende Erfindung auch folgendermaßen umgesetzt werden. Es sei hierbei darauf verwiesen, dass weitere Modifizierungen und Abwandlungen über die nachstehenden Modifizierungen und Abwandlungen hinausgehend ebenfalls miteinbezogen werden können.
    • (a) Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist reines Metall W oder Mo als Metallmaterial zur Bildung der Heizspule 9 beispielhalber angegeben. Gleichwohl kann das Metallmaterial, das die Heizspule 9 bildet, auch eine Legierung sein, die W oder Mo als Hauptbestandteil enthält. Entsprechend kann die Heizspule 9 aus einem Metallmaterial gemacht sein, das W oder Mo als Hauptbestandteil enthält, und zudem Rhenium (Re), Thoriumoxid (ThO2), Cr oder dergleichen enthält. Indem man einen Gehalt von einigen Mass.-% oder mehr oder einigen Dutzend Mass.-% oder weniger von Re vorsieht, kann die Heizspule 9 ihren Heizwiderstand effizient vergrößern, wodurch eine ausreichende Wärmeerzeugungsleistung ohne übermäßige Verengung des Durchmessers hiervon erreicht wird (und zwar unter Wahrung der Haltbarkeit der Heizspule 9). Des Weiteren kann, indem der Gehalt von einigen Mass.-% von ThO2 vorgesehen wird, die Heizspule 9 das Kornwachstum bei hoher Temperatur verhindern, was die Haltbarkeit weiter verbessert.
    • (b) Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen werden der Vorderendabschnitt des Rohres 7 und der Vorderendabschnitt der Heizspule 9 miteinander verbunden. Das Rohr 7 und die Heizspule 9 können jedoch auch derart ausgestaltet sein, dass der Vorderendabschnitt des Rohres 7 und der Vorderendabschnitt der Heizspule 9 nicht miteinander verbunden sind.
    • (c) Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sind EPDM-Gummi und Fluorgummi beispielhalber als Material zum Bilden des Abdichtungsabschnittes 11 angegeben. Das Material zum Bilden des Abdichtungsabschnittes 11 ist jedoch nicht auf derartige Materialien beschränkt. Entsprechend kann der Abdichtungsabschnitt 11 auch aus Silikongummi, der eine bestimmte Dicke aufweist, bestehen, oder der Abdichtungsabschnitt 11 kann aus einem Glasmaterial bestehen, wenn keine Stauchung an dem Rohr 7 erfolgt.
    • (d) Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen besteht das Metallstück MP aus einem Material, das dieselbe Zusammensetzung wie das Material zur Bildung des Rohres 7 aufweist. Die Zusammensetzung des Metallstückes MP ist jedoch nicht auf diese Zusammensetzung beschränkt. Hierbei ist es zur Bereitstellung des Vorderendabschnittes des Rohres 7, der kein W enthält, vorzuziehen, ein Metallstück MP zu verwenden, das kein W enthält. Des Weiteren ist es, wie bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit des Vorderendabschnittes des Rohres 7 durch Bereitstellung eines Rohrendabschnittes des Rohres 7, der Cr enthält, vorzuziehen, ein Metallstück MP vorzusehen, das Cr enthält.
    • (e) Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen besteht das Isolierpulver 10 aus einem Metallmaterial, das MgO als Hauptbestandteil enthält. Das Isolierpulver 10 kann jedoch auch aus einem Material bestehen, das ein anderes Metall (beispielsweise Al2O3 oder Si3N4) als Hauptbestandteil enthält.
    • (f) Die Form oder dergleichen der Glühkerze 1 ist nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann beispielsweise bei dem Rohr 7 der einen kleinen Durchmesser aufweisende Abschnitt an dem Vorderendabschnitt des Rohres 7 ausgebildet sein. Des Weiteren kann das Schaftloch 4, das in dem Hauptpassstück 2 ausgebildet ist, in gerader Form in axialer Richtung ausgebildet werden, indem der einen großen Durchmesser aufweisende Abschnitt 4a des Schaftloches 4 beseitigt wird, und es kann das Rohr 7 mittels Presssitz in das Schaftloch 4 eingebracht werden.
    • (g) Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Zwischenschaft 8 direkt mit dem Hinterende der Heizspule 9 verbunden. Zwischen der Heizspule 9 und dem Zwischenschaft 8 ist es jedoch möglich, eine Spule (eine so genannte Steuerspule) vorzusehen, die aus einem Metallmaterial besteht (beispielsweise einem Metallmaterial, das Co oder Ni als Hauptbestandteil enthält, wie es bei einer Co-Ni-Fe-basierten Legierung oder dergleichen der Fall ist), das von dem Metallmaterial zur Bildung der Heizspule 9 verschieden ist. In diesem Fall ist bei einer Temperaturanhebung (bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur) der Widerstandswert der Steuerspule vergleichsweise niedrig, sodass die Temperatur der Heizspule 9 schnell angehoben werden kann, während dann, wenn die Temperatur gesättigt ist, der Widerstandswert der Steuerspule vergleichsweise hoch wird, sodass die Versorgungsmenge der elektrischen Leistung für die Heizspule 9 gesenkt wird, wodurch ein übermäßiger Temperaturanstieg der Heizspule 9 verhindert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Glühkerze
    7
    Rohr
    8
    Heizspule (Heizwiderstand)
    10
    Isolierpulver
    11
    Abdichtungsabschnitt
    21
    Heizvorrichtung
    31
    GCU (Energetisierungssteuervorrichtung)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 58-158425 A [0005]

Claims (13)

  1. Heizvorrichtung, umfassend: eine Glühkerze, die einen Heizwiderstand aufweist, wodurch ein Heizteil gebildet ist; und eine Energetisierungssteuervorrichtung, die dafür ausgelegt ist, elektrische Leistung, die dem Heizwiderstand zugeleitet werden soll, anzupassen, und in der Lage ist, die Wärmeerzeugung des Heizwiderstandes durch Anpassen der zuzuleitenden elektrischen Leistung zu steuern, wobei die Energetisierungssteuervorrichtung die elektrische Leistung dem Heizwiderstand derart zuleitet, dass eine Temperatur des Heizteiles innerhalb von 3 Sekunden von einer Normaltemperatur auf 1000°C angehoben wird, wobei die Glühkerze beinhaltet: ein zylindrisches Rohr, das einen geschlossenen Vorderendabschnitt aufweist und den Heizteil in einem Zustand bildet, in dem der Heizwiderstand in das Innere des Rohres eingeführt ist; und einen Abdichtungsabschnitt, der an einer hinterendseitigen Öffnung des Rohres vorgesehen ist und das Innere des Rohres in einen abgedichteten Zustand bringt, wobei der Heizwiderstand aus einem Metallmaterial besteht, das Wolfram oder Molybdän als Hauptbestandteil enthält, und das Rohr aus einer Legierung besteht, die 0,5 Mass.-% oder mehr und 5,0 Mass.-% oder weniger Aluminium und 20 Mass.-% oder mehr und 40 Mass.-% oder weniger Chrom enthält.
  2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes an einem Abschnitt des Heizwiderstandes zwischen einem Vorderende des Heizwiderstandes und einer Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu einem Hinterende des Heizwiderstandes entlang einer Mittelachse des Rohres großer als ein Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes des gesamten Heizwiderstandes gewählt ist.
  3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Heizwiderstand in einer Spulenform ausgebildet ist, wobei ein Drahtdurchmesser des Heizwiderstandes gleich 0,2 mm oder mehr ist und eine Durchschnittsganghöhe eines Abschnittes des Heizwiderstandes zwischen dem Vorderende des Heizwiderstandes und der Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu dem Hinterende des Heizwiderstandes entlang der Mittelachse des Rohres im Vergleich zu einer Durchschnittsganghöhe eines Abschnittes des Heizwiderstandes mit Positionierung weiter hinten auf einer Hinterendseite als die Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu dem Hinterende des Heizwiderstandes entlang der Mittelachse des Rohres um 0,9 mm oder mehr kleiner gewählt ist.
  4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Glühkerze Isolierpulver beinhaltet, das in das Rohr und um den Umfang des Heizwiderstandes herum gefüllt ist, und das Isolierpulver ein Pulver ist, das Magnesiumoxid als Hauptbestandteil enthält.
  5. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Abdichtungsabschnitt aus einem Material besteht, das eine Sauerstoffdurchlässigkeit von 2,0 × 10–9 (cm3·cm/s·cm2·cmHg) oder weniger aufweist.
  6. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Vorderendabschnitt des Heizwiderstandes mit einem Vorderendabschnitt des Rohres verbunden ist und der Vorderendabschnitt des Rohres kein Wolfram, sondern Chrom enthält, dessen Gehalt größer oder gleich einem Gehalt von Chrom in dem Metallmaterial ist.
  7. Glühkerze, umfassend: ein zylindrisches Rohr mit einem geschlossenen Vorderendabschnitt; einen Heizwiderstand, der in das Innere des Rohres eingeführt ist; und einen Abdichtungsabschnitt, der an einer hinterendseitigen Öffnung des Rohres ausgebildet ist und das Innere des Rohres abdichtet, wobei der Heizwiderstand aus einem Metallmaterial besteht, das Wolfram oder Molybdän als Hauptbestandteil enthält, und das Rohr aus einer Legierung besteht, die 0,5 Mass.-% oder mehr und 5,0 Mass.-% oder weniger Aluminium und 20 Mass.-% oder mehr und 40 Mass.-% oder weniger Chrom enthält.
  8. Glühkerze nach Anspruch 7, wobei ein Durchschnittswert eines Normaltemperaturwiderstandes an einem Abschnitt des Heizwiderstandes zwischen einem Vorderende des Heizwiderstandes und einer Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu einem Hinterende des Heizwiderstandes entlang einer Mittelachse des Rohres größer als ein Durchschnittswert des Normaltemperaturwiderstandes des gesamten Heizwiderstandes gewählt ist.
  9. Glühkerze nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Heizwiderstand in einer Spulenform ausgebildet ist, wobei ein Drahtdurchmesser des Heizwiderstandes gleich 0,2 mm oder mehr ist und eine Durchschnittsganghöhe eines Abschnittes des Heizwiderstandes zwischen dem Vorderende des Heizwiderstandes und der Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu dem Hinterende des Heizwiderstandes entlang der Mittelachse des Rohres im Vergleich zu einer Durchschnittsganghöhe eines Abschnittes des Heizwiderstandes mit Positionierung weiter hinten auf einer Hinterendseite als die Position 6 mm entfernt von dem Vorderende hin zu dem Hinterende des Heizwiderstandes entlang der Mittelachse des Rohres um 0,9 mm oder mehr kleiner gewählt ist.
  10. Glühkerze nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Glühkerze Isolierpulver beinhaltet, das in das Rohr und um den Umfang des Heizwiderstandes herum gefüllt ist und das Isolierpulver ein Pulver ist, das Magnesiumoxid als Hauptbestandteil enthält.
  11. Glühkerze nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Abdichtungsabschnitt aus einem Material besteht, das eine Sauerstoffdurchlässigkeit von 2,0 × 10–9 (cm3·cm/s·cm2·cmHg) oder weniger aufweist.
  12. Glühkerze nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei ein Vorderendabschnitt des Heizwiderstandes mit einem Vorderendabschnitt des Rohres verbunden ist und der Vorderendabschnitt des Rohres kein Wolfram, sondern Chrom enthält, dessen Gehalt größer oder gleich einem Gehalt von Chrom in dem Metallmaterial ist.
  13. Verfahren zum Herstellen einer Glühkerze, die ein zylindrisches Rohr mit einem geschlossenen Vorderendabschnitt, einen Heizwiderstand, der in das Innere des Rohres eingeführt ist, und einen Abdichtungsabschnitt, der an einer hinterendseitigen Öffnung des Rohres ausgebildet ist und das Innere des Rohres abdichtet, beinhaltet, wobei das Verfahren zum Herstellen einer Glühkerze die nachfolgenden Schritte umfasst: Anordnen des Heizwiderstandes, der aus einem Metallmaterial besteht, das Wolfram oder Molybdän als Hauptbestandteil enthält, in dem Rohr, das aus einer Legierung besteht, die 0,5 Mass.-% oder mehr und 5,0 Mass.-% oder weniger Aluminium und 20 Mass.-% oder mehr und 40 Mass.-% oder weniger Chrom enthält; Abdichten des Inneren des Rohres durch Bilden des Abdichtungsabschnittes an der hinterendseitigen Öffnung des Rohres; und Aufheizen einer Außenoberfläche des Rohres nach dem Abdichtungsschritt.
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