Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heizer und eine Glühkerze mit dem Heizer. Dieser Heizer wird beispielsweise zum Zünden oder zur Flammendetektion eines in einem Fahrzeug montierten Verbrennungsheizgeräts, zum Zünden verschiedener Brenngeräte wie Petroleum-Heizlüfter, für eine Glühkerze für einen Dieselmotor, für verschiedene Sensoren wie einen Sauerstoffsensor oder zum Aufheizen eines Messgeräts eingesetzt. The present invention relates to a heater and a glow plug with the heater. This heater is used, for example, for igniting or detecting the flame of a vehicle-installed combustion heater, for igniting various burning devices such as kerosene heater, for a glow plug for a diesel engine, for various sensors such as an oxygen sensor or for heating a meter.
Technischer Hintergrund Technical background
Zum Beispiel ist ein in Patentschrift 1 offenbarter keramischer Heizer bekannt. Der Heizer nach Patentschrift 1 enthält einen stäbchenförmigen Keramikkörper und einen innerhalb des Keramikkörpers vorgesehenen Heizwiderstand. Der Heizwiderstand hat ein Rückführungsteil, welches in einem zu einer entlang des Rückführungsteils verlaufenden Richtung senkrechten Querschnitt betrachtet elliptisch ist. For example, a ceramic heater disclosed in Patent Document 1 is known. The heater according to Patent Document 1 contains a rod-shaped ceramic body and provided within the ceramic body heating resistor. The heating resistor has a return part, which is elliptical in a cross-section perpendicular to a direction running along the return part.
Liste zitierter Schriften List of quoted writings
Patentschrift Patent
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[Patentschrift 1] Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2003-22889 [Patent Document 1] Unexamined Japanese Patent Publication No. 2003-22889
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Technisches Problem Technical problem
Da das Rückführungsteil des in Patentschrift 1 beschriebenen Heizers jedoch einen elliptischen Querschnitt hat, neigen Risse dazu, sich leicht zwischen dem Keramikkörper und dem Heizwiderstand auszubreiten. Genauer gesagt, wenn ein Rückführungsteil einen elliptischen (d. h. abgerundeten) Querschnitt hat und ein Riss an einer Stelle zwischen dem Keramikkörper und dem Heizwiderstand entsteht, kann sich der Riss entlang einer glatten Grenzfläche zwischen dem Keramikkörper und dem Heizwiderstand ausbreiten und vergrößern. Da sich die Temperatur an dem Innenumfang des Rückführungsteils leichter erhöht als an anderen Stellen des Heizers, können Risse besonders leicht an dem Innenumfang des Rückführungsteils entstehen. Infolgedessen ist es schwierig, die langfristige Zuverlässigkeit des Heizers zu verbessern. However, since the return part of the heater described in Patent Document 1 has an elliptical cross section, cracks tend to spread easily between the ceramic body and the heating resistor. More specifically, if a return member has an elliptical (i.e., rounded) cross section and a crack occurs at a location between the ceramic body and the heating resistor, the crack may spread and increase along a smooth interface between the ceramic body and the heating resistor. Since the temperature at the inner periphery of the return member increases more easily than at other locations of the heater, cracks can be particularly easily formed on the inner periphery of the return member. As a result, it is difficult to improve the long-term reliability of the heater.
Lösung des Problems the solution of the problem
Ein Heizer nach einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst einen stäbchenförmigen Keramikkörper und einen innerhalb des Keramikkörpers vorgesehenen Heizwiderstand. Der Heizwiderstand hat zwei gegenüberliegende parallele Teile und ein Rückführungsteil zur Verbindung der zwei parallelen Teile. Eine Mulde ist an einer Innenumfangsseite des Rückführungsteils ausgebildet, in einem zu einer entlang des Rückführungsteils verlaufenden Richtung senkrechten Querschnitt betrachtet. A heater according to a first aspect of the invention comprises a rod-shaped ceramic body and a heating resistor provided inside the ceramic body. The heating resistor has two opposing parallel parts and a return part for connecting the two parallel parts. A trough is formed on an inner peripheral side of the return part, viewed in a cross section perpendicular to a direction along the return part.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Nach dem ersten Aspekt der Erfindung hat das Rückführungsteil des Heizwiderstands im Querschnitt betrachtet eine Mulde an seiner Innenumfangsseite, wodurch die langfristige Zuverlässigkeit des Heizers verbessert werden kann. Genauer gesagt, selbst wenn ein Riss an dem Innenumfang des Rückführungsteils entsteht, kann die Mulde die Ausbreitung des Risses leicht aufhalten. Dadurch kann eine Vergrößerung des Risses zwischen dem Keramikkörper und dem Heizwiderstand verhindert werden. According to the first aspect of the invention, the return part of the heating resistor has, viewed in cross-section, a trough on its inner peripheral side, whereby the long-term reliability of the heater can be improved. More specifically, even if a crack is generated on the inner periphery of the return part, the trough can easily stop the propagation of the crack. Thereby, an increase in the crack between the ceramic body and the heating resistor can be prevented.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
1(a) ist eine Querschnittsansicht eines Heizers gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1(b) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Umgebung eines Rückführungsteils. 1 (a) is a cross-sectional view of a heater according to an embodiment. 1 (b) FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a recycling part. FIG.
2(a) ist eine schematische Ansicht eines Heizwiderstands des in 1 gezeigten Heizers. 2 (a) is a schematic view of a heating resistor of the in 1 shown heater.
2(b) ist eine Querschnittsansicht des Heizwiderstands entlang der in 2(a) gezeigten Linie a-a. 2 B) is a cross-sectional view of the heating resistor along in FIG 2 (a) shown line aa.
3(a) ist eine schematische Ansicht eines Heizwiderstands eines Heizers nach einem anderen Beispiel. 3 (a) Fig. 10 is a schematic view of a heating resistor of a heater according to another example.
3(b) ist eine Querschnittsansicht des Heizwiderstands entlang der in 3(a) gezeigten Linie b-b. 3 (b) is a cross-sectional view of the heating resistor along in FIG 3 (a) shown line bb.
4(a) ist eine schematische Ansicht eines Heizwiderstands eines Heizers nach noch einem anderen Beispiel. 4 (a) Fig. 12 is a schematic view of a heater resistor of a heater according to still another example.
4(b) ist eine Querschnittsansicht des Heizwiderstands entlang der in 4(a) gezeigten Linie c-c. 4 (b) is a cross-sectional view of the heating resistor along in FIG 4 (a) shown line cc.
5 zeigt eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Heizers entlang der Linie X-Y und Querschnittsansichten des Heizwiderstands entlang der Linien A-A’, B-B’, C-C’, D-D’, E-E’, F-F’ und G-G’. 5 shows a cross-sectional view of the in 1 shown heater along the line XY and cross-sectional views of the heating resistor along the lines A-A ', B-B', C-C ', D-D', E-E ', F-F' and G-G '.
6 zeigt Querschnittsansichten eines Heizers und seines Heizwiderstands nach einem anderen Beispiel, die entsprechend der in 5 gezeigten Querschnitte geschnitten sind. 6 shows cross-sectional views of a heater and its heating resistor after a another example, according to the in 5 shown cross sections are cut.
7 zeigt Querschnittsansichten eines Heizers und seines Heizwiderstands nach noch einem anderen Beispiel, die entsprechend der in 5 gezeigten Querschnitte geschnitten sind. 7 shows cross-sectional views of a heater and its heating resistor according to yet another example, according to the in 5 shown cross sections are cut.
8 zeigt Querschnittsansichten eines Heizers und seines Heizwiderstands nach einem weiteren Beispiel, die entsprechend der in 5 gezeigten Querschnitte geschnitten sind. 8th shows cross-sectional views of a heater and its heating resistor according to another example, corresponding to the in 5 shown cross sections are cut.
9 zeigt Querschnittsansichten eines Heizers und seines Heizwiderstands nach noch einem weiteren Beispiel, die entsprechend der in 5 gezeigten Querschnitte geschnitten sind. 9 shows cross-sectional views of a heater and its heating resistor according to yet another example, corresponding to the in 5 shown cross sections are cut.
10 zeigt eine Querschnittsansicht eines Heizers und seines Heizwiderstands nach noch einem Beispiel. 10 shows a cross-sectional view of a heater and its heating resistor according to yet another example.
11 zeigt eine Querschnittsansicht einer Glühkerze gemäß einem Ausführungsbeispiel. 11 shows a cross-sectional view of a glow plug according to an embodiment.
Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments
Wie in 1(a) gezeigt, enthält ein Heizer 1 einen Keramikkörper 2, einen Heizwiderstand 3 und eine Leitung 4. Der Heizwiderstand 3 ist im Keramikkörper 2 eingebettet. Die Leitung 4 ist mit dem Heizwiderstand 3 verbunden und erstreckt sich zu der Oberfläche des Keramikkörpers 2. As in 1 (a) shown contains a heater 1 a ceramic body 2 , a heating resistor 3 and a line 4 , The heating resistor 3 is in the ceramic body 2 embedded. The administration 4 is with the heating resistor 3 connected and extends to the surface of the ceramic body 2 ,
Der Keramikkörper 2 des Heizers 1 ist beispielsweise stäbchenförmig und erstreckt sich in Längsrichtung. In diesem Keramikkörper 2 sind der Heizwiderstand 3 und die Leitung 4 eingebettet. Der Keramikkörper 2 ist aus Keramik geformt. Damit wird es möglich, den Heizer 1 mit hoher Verlässlichkeit bei einem schnellen Temperaturanstieg bereitzustellen. Die Keramik ist beispielsweise eine elektrisch isolierende Keramik wie Oxidkeramik, Nitridkeramik oder Karbidkeramik. Der Keramikkörper 2 kann aus Siliziumnitrid-Keramik geformt sein. Dies beruht darauf, dass das Siliziumnitrid als Hauptkomponente der Siliziumnitrid-Keramik eine hohe Festigkeit, Zähigkeit, Isolierfähigkeit und Wärmebeständigkeit hat. The ceramic body 2 the heater 1 is for example rod-shaped and extends in the longitudinal direction. In this ceramic body 2 are the heating resistor 3 and the line 4 embedded. The ceramic body 2 is made of ceramic. This will make it possible for the heater 1 to provide high reliability with a rapid rise in temperature. The ceramic is, for example, an electrically insulating ceramic such as oxide ceramics, nitride ceramics or carbide ceramics. The ceramic body 2 may be formed of silicon nitride ceramic. This is because the silicon nitride as the main component of the silicon nitride ceramics has high strength, toughness, insulating ability and heat resistance.
Der Keramikkörper 2 aus Siliziumnitrid-Keramik ist wie folgt erhältlich. Beispielsweise kann der Sinterkörper erhalten werden, indem zu der Hauptkomponente Siliziumnitrid 3 bis 12 Masse-% Seltenes Erdoxid wie Y2O3, Yb2O3 oder Er2O3 als Sinterhilfsmittel, 0,5 bis 3 Masse-% Al2O3 und eine bestimmte Menge an SiO2, sodass der Sinterkörper 1,5 bis 5 Masse-% SiO2 enthält, hinzugegeben werden. Dann wird das Gemisch in eine vorgegebene Form gebracht und durch Heißpressen bei 1650 bis 1780°C gesintert. Der Keramikkörper 2 hat eine Länge von z. B. 20 bis 50 mm. Der Keramikkörper 2 hat einen Durchmesser von z. B. 3 bis 5 mm. The ceramic body 2 Silicon nitride ceramic is available as follows. For example, the sintered body can be obtained by adding silicon nitride to the main component 3 up to 12 mass% rare earth oxide such as Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 or Er 2 O 3 as sintering aid, 0.5 to 3 mass% Al 2 O 3 and a certain amount of SiO 2 , so that the sintered body 1, 5 to 5 mass% of SiO 2 is added. Then, the mixture is brought into a predetermined shape and sintered by hot pressing at 1650 to 1780 ° C. The ceramic body 2 has a length of z. B. 20 to 50 mm. The ceramic body 2 has a diameter of z. B. 3 to 5 mm.
Bei Verwendung von Siliziumnitrid-Keramik als Keramikkörper 2 werden vorzugsweise MoSiO2, WSi2 und andere Bestandteile beigemischt und dispergiert. In diesem Fall kann die Wärmeausdehnung der als Grundmaterial dienenden Siliziumnitrid-Keramik der Wärmeausdehnung des Heizwiderstands 3 angenähert werden, womit sich die Haltbarkeit des Heizers 1 verbessert. When using silicon nitride ceramic as a ceramic body 2 Preferably, MoSiO 2 , WSi 2 and other ingredients are mixed and dispersed. In this case, the thermal expansion of the silicon nitride ceramic serving as the base material may be the thermal expansion of the heating resistor 3 be approximated, bringing the durability of the heater 1 improved.
Der Heizwiderstand 3 ist innerhalb des Keramikkörpers 2 angeordnet. Der Heizwiderstand 3 ist an der Spitze (bzw. an einem Ende) des Keramikkörpers 2 angeordnet. Der Heizwiderstand 3 ist ein Bauteil, der Wärme durch einen Stromfluss erzeugt. Der Heizwiderstand 3 hat zwei parallele Teile 32 und einen Rückführungsteil 30. Die parallelen Teile 31 erstrecken sich entlang der Länge des Keramikkörpers 2. Das Rückführungsteil 32 verbindet die zwei parallelen Teile 31. Der Heizwiderstand 3 kann beispielsweise Karbid, Nitrid oder Silizid von W, Mo oder Ti als Hauptkomponente enthalten. Wenn der Keramikkörper 2 aus Siliziumnitrid-Keramik ist, ist Wolframcarbid (WC) als Material für den Heizwiderstand 3 am geeignetsten, weil sich seine Wärmeausdehnung wenig von der des Keramikkörpers 2 unterscheidet und er eine hohe Wärmebeständigkeit hat. The heating resistor 3 is inside the ceramic body 2 arranged. The heating resistor 3 is at the top (or at one end) of the ceramic body 2 arranged. The heating resistor 3 is a component that generates heat through a current flow. The heating resistor 3 has two parallel parts 32 and a return part 30 , The parallel parts 31 extend along the length of the ceramic body 2 , The return part 32 connects the two parallel parts 31 , The heating resistor 3 For example, it may contain carbide, nitride or silicide of W, Mo or Ti as the main component. If the ceramic body 2 made of silicon nitride ceramic, tungsten carbide (WC) is used as the material for the heating resistor 3 most suitable, because its thermal expansion is little of that of the ceramic body 2 differs and he has a high heat resistance.
Wenn der Keramikkörper 2 aus Siliziumnitrid-Keramik ist, kann der Heizwiderstand 3 als Hauptkomponente WC, das ein anorganischer Leiter ist, enthalten und es werden vorzugsweise 20 Masse-% oder mehr Siliziumnitrid hinzugefügt. In dem Keramikkörper 2 aus Siliziumnitrid-Keramik hat der Heizwiderstand 3, der ein elektrisch leitendes Bauteil ist, beispielsweise eine größere Wärmeausdehnung als Siliziumnitrid und steht deshalb normalerweise unter Zugspannung. Als Gegenmaßnahme wird die Wärmeausdehnung des Heizwiderstands 3 der Wärmeausdehnung des Keramikkörpers 2 durch Hinzufügen des Siliziumnitrids zu dem Heizwiderstand 3 angenähert. Dies reduziert Spannung aufgrund von Unterschieden bei der Wärmeausdehnung in dem Heizer 1 bei einem Temperaturanstieg und bei einer Temperaturabsenkung. If the ceramic body 2 is made of silicon nitride ceramic, the heating resistor can 3 as the main component, WC, which is an inorganic conductor, and it is preferable to add 20 mass% or more of silicon nitride. In the ceramic body 2 made of silicon nitride ceramic has the heating resistor 3 , which is an electrically conductive member, for example, a greater thermal expansion than silicon nitride and therefore is usually under tension. As a countermeasure, the thermal expansion of the heating resistor 3 the thermal expansion of the ceramic body 2 by adding the silicon nitride to the heating resistor 3 approximated. This reduces stress due to differences in thermal expansion in the heater 1 at a temperature rise and at a temperature decrease.
Wenn der Heizwiderstand 3 40 Masse-% oder weniger Siliziumnitrid enthält, kann die Veränderung des Widerstands des Heizwiderstands 3 verkleinert werden. Deswegen enthält der Heizwiderstand 3 vorzugsweise 20 bis 40 Masse-% Siliziumnitrid. Weiter vorzugsweise enthält der Heizwiderstand 3 25 bis 35 Masse-% Siliziumnitrid. Ebenso können anstelle des Siliziumnitrids 4 bis 12 Masse-% Bornitrid zu dem Heizwiderstand 3 hinzugefügt werden. Der Heizwiderstand 3 kann eine Gesamtlänge von 3 bis 15 mm und eine Querschnittsfläche von 0,15 bis 0,8 mm2 haben. When the heating resistor 3 Containing 40 mass% or less of silicon nitride, the change in the resistance of the heating resistor 3 be downsized. That is why the heating resistor contains 3 preferably 20 to 40% by mass of silicon nitride. Further preferably, the heating resistor contains 3 25 to 35% by mass of silicon nitride. Likewise, instead of the silicon nitride 4 to 12 mass% boron nitride to the heating resistor 3 to be added. The heating resistor 3 may have an overall length of 3 to 15 mm and a cross-sectional area of 0.15 to 0.8 mm 2 .
Die Leitungen 4 sind Bauteile zur elektrischen Verbindung zwischen dem Heizwiderstand 3 und einer externen Stromquelle. Die Leitungen 4 sind mit dem Heizwiderstand 3 verbunden und erstrecken sich zu der Oberfläche des Keramikkörpers 2. Konkret ist jede Leitung 4 mit einem Ende des Heizwiderstands 3 verbunden. Eine der Leitungen 4 ist an einem Ende mit einem Ende des Heizwiderstands 3 verbunden. Das andere Ende dieser Leitung 4 führt von einer Stelle einer Seitenfläche in der Nähe des rückwärtigen Endes des Keramikkörpers 2 nach außen. Eine der Leitungen 4 ist an einem Ende mit einem Ende des Heizwiderstands 3 verbunden. Das andere Ende dieser Leitung 4 führt vom rückwärtigen Ende des Keramikkörpers 2 nach außen. The wires 4 are components for electrical connection between the heating resistor 3 and an external power source. The wires 4 are with the heating resistor 3 connected and extend to the surface of the ceramic body 2 , Every line is concrete 4 with one end of the heating resistor 3 connected. One of the pipes 4 is at one end with one end of the heater resistor 3 connected. The other end of this line 4 leads from a location of a side surface near the rear end of the ceramic body 2 outward. One of the pipes 4 is at one end with one end of the heater resistor 3 connected. The other end of this line 4 leads from the rear end of the ceramic body 2 outward.
Die Leitungen 4 sind beispielsweise aus dem gleichen Material wie der Heizwiderstand 3. Die Leitungen 4 haben eine größere Querschnittsfläche oder einen kleineren Anteil des Materials des Keramikkörpers 2 als der Heizwiderstand 3 und haben damit einen niedrigeren Widerstand pro Längeneinheit als der Widerstand 3. Insbesondere ist WC wegen seines geringen Unterschieds zu dem Keramikkörper 2 in der Wärmeausdehnung, seiner hohen Wärmebeständigkeit und seines kleinen spezifischen Widerstands ein bevorzugtes Material für die Leitungen 4. Vorzugsweise enthält jede Leitung 4 als Hauptkomponente den anorganischen Leiter WC und es wird so viel Siliziumnitrid hinzugefügt, dass die Leitungen 4 15 Masse-% oder mehr Siliziumnitrid enthalten. Mit einer Zunahme des Siliziumnitrid-Gehalts kann die Wärmeausdehnung der Leitungen 4 der Wärmeausdehnung von dem in dem Keramikkörper 2 enthaltenen Siliziumnitrid angenähert werden. 40 Masse-% oder weniger Siliziumnitrid reduziert und stabilisiert den Widerstand der Leitungen 4. Folglich kann der Gehalt von Siliziumnitrid 15 bis 40 Masse-% sein. Der Gehalt von Siliziumnitrid kann auch 20 bis 35 Masse-% sein. The wires 4 are for example made of the same material as the heating resistor 3 , The wires 4 have a larger cross-sectional area or a smaller proportion of the material of the ceramic body 2 as the heating resistor 3 and thus have a lower resistance per unit length than the resistance 3 , In particular, WC is because of its small difference to the ceramic body 2 in heat expansion, its high heat resistance and its small resistivity a preferred material for the lines 4 , Preferably, each line contains 4 as the main component of the inorganic conductor WC and so much silicon nitride is added that the lines 4 15% by mass or more of silicon nitride. With an increase in the silicon nitride content, the thermal expansion of the lines 4 the thermal expansion of that in the ceramic body 2 approximated silicon nitride. 40% by mass or less of silicon nitride reduces and stabilizes the resistance of the wires 4 , Thus, the content of silicon nitride may be 15 to 40 mass%. The content of silicon nitride may also be 20 to 35% by mass.
Wie in 1(a) gezeigt, enthält der Heizer 1 nach dieser Ausführungsform einen stäbchenförmigen Keramikkörper 2 und einen innerhalb des Keramikkörpers 2 angeordneten Heizwiderstand 3. Der Heizwiderstand 3 hat zwei gegenüberliegende parallele Teile 32 und ein die zwei parallelen Teile 32 verbindendes Rückführungsteil 30. Wie in 2(a) und 2(b) gezeigt, hat das Rückführungsteil 30 – in einem zu der entlang des Rückführungsteils 30 verlaufenden Richtung senkrechten Querschnitt betrachtet – Mulden 31 an seiner Innenumfangsseite. As in 1 (a) shown, the heater contains 1 according to this embodiment, a rod-shaped ceramic body 2 and one within the ceramic body 2 arranged heating resistor 3 , The heating resistor 3 has two opposite parallel parts 32 and one of the two parallel parts 32 connecting feedback part 30 , As in 2 (a) and 2 B) shown has the feedback part 30 - In a to the along the return part 30 extending direction considered vertical cross section - hollows 31 on its inner peripheral side.
Da das Rückführungsteil 30 – in dem Querschnitt des Rückführungsteils 30 des Heizwiderstands 3 betrachtet – die Mulden 31 an seiner Innenumfangsseite hat, kann die langfristige Zuverlässigkeit des Heizers 1 verbessert werden. Genauer gesagt, selbst wenn ein Riss an dem Innenumfang des Rückführungsteils 30 entsteht, können die Mulden 31 die Ausbreitung des Risses leicht aufhalten. Dadurch kann eine Vergrößerung des Risses zwischen dem Keramikkörper 2 und dem Heizwiderstand 3 verhindert werden. Infolgedessen kann die langfristige Zuverlässigkeit des Heizers 1 verbessert werden. Since the feedback part 30 - In the cross section of the return part 30 of the heating resistor 3 considered - the hollows 31 on its inner peripheral side, can the long-term reliability of the heater 1 be improved. More specifically, even if a crack on the inner circumference of the return part 30 arises, the hollows can 31 Easily stop the spread of the crack. This can increase the crack between the ceramic body 2 and the heating resistor 3 be prevented. As a result, the long-term reliability of the heater can 1 be improved.
Wenn der Heizwiderstand 3 abgesehen von der mit den Mulden 31 versehenen Stelle einen elliptischen (bzw. ungefähr elliptischen) Querschnitt hat, kann seine Nebenachse auf einer Ebene, auf der sich das Rückführungsteil 30 erstreckt, verlaufen und seine Hauptachse senkrecht zu dieser Ebene verlaufen. Wenn der Heizwiderstand 3 ungefähr elliptisch ist, kann sich ein Riss entlang der Hauptachse leichter ausbreiten als entlang der Nebenachse. Wenn sich die Hauptachse senkrecht zu der entlang des Rückführungsteils 30 verlaufenden Ebene befindet, können die Mulden 31 die Ausbreitung eines Risses entlang der langen Achse leichter stoppen. When the heating resistor 3 apart from the one with the hollows 31 provided point has an elliptical (or approximately elliptical) cross-section, its minor axis may be on a plane on which the return part 30 extends, run and its main axis perpendicular to this plane. When the heating resistor 3 is elliptical, a crack may propagate more easily along the major axis than along the minor axis. When the major axis is perpendicular to that along the return part 30 extending level, the hollows can 31 stop the propagation of a crack along the long axis easier.
Wie in 3(a) und 3(b) gezeigt, können sich Mulden 31 entlang des Innenumfangs des Rückführungsteils 30 erstrecken. Da sich die Mulden 31 wie ein Bogen entlang des Innenumfangs des Rückführungsteils 30 erstrecken, können thermische Belastungen leicht verteilt werden. Infolgedessen kann die langfristige Zuverlässigkeit des Heizers 1 verbessert werden. As in 3 (a) and 3 (b) can show hollows 31 along the inner periphery of the return part 30 extend. As the hollows 31 like an arc along the inner circumference of the return part 30 thermal stress can be easily distributed. As a result, the long-term reliability of the heater can 1 be improved.
Wie in 4(a) und 4(b) gezeigt, kann sich eine Mulde 31 entlang des ganzen Umfangs des Rückführungsteils 30 erstrecken. Dieser Aufbau kann die Gefahr verringern, dass sich ein Ende einer Mulde 31 mitten in dem Rückführungsteil 30 befindet und ein von diesem Ende ausgehender Riss entsteht. Dadurch kann die Gefahr einer Konzentration der thermischen Belastungen auf bestimmten Stellen des Rückführungsteils 30 verringert werden. As in 4 (a) and 4 (b) shown, can be a hollow 31 along the entire circumference of the return part 30 extend. This construction can reduce the risk of being one end of a trough 31 in the middle of the return part 30 and a crack originating from this end arises. As a result, the risk of concentration of the thermal loads on certain points of the feedback part 30 be reduced.
Wie in 5 gezeigt, kann sich die Mulde 31 an dem Innenumfang der Spitze (der vorderen Stelle) des Rückführungsteils 30 befinden. Da sich die Mulde 31 an einer Stelle des Rückführungsteils 30, auf der sich Belastungen am wahrscheinlichsten konzentrieren, das heißt, auf der ein Riss leicht entstehen kann, befindet, kann eine Ausbreitung des Risses leicht verhindert werden. As in 5 shown, the trough can 31 on the inner circumference of the tip (front) of the return part 30 are located. Because the hollow 31 at a point of the return part 30 Where loads are most likely to be concentrated, that is, where a crack can easily form, crack propagation can be easily prevented.
Wie ferner in 5 gezeigt, kann die Tiefe der Mulde 31 in dem zu der entlang des Rückführungsteils 30 verlaufenden Richtung senkrechten Querschnitt an der Spitze des Rückführungsteils 30 (an einer Stelle auf der Linie D-D’) am tiefsten/größten sein. Da die Tiefe der Mulde 31 an der Spitze des Rückführungsteils 30, an der sich Belastungen am wahrscheinlichsten konzentrieren, am tiefsten ist, kann eine Ausbreitung des Risses leicht verhindert werden. As further in 5 shown, the depth of the trough 31 in the to the along the return part 30 extending direction perpendicular cross-section at the top of the return part 30 (at a point on the line D-D ') be the lowest / largest. Because the depth of the trough 31 at the top of the recycling part 30 Where stress is most likely to be concentrated, it is the deepest that propagation of the crack can be easily prevented.
Wie insbesondere in dem entlang der in 6 gezeigten Linie D-D’ geschnittenen Querschnitt gezeigt, kann die Tiefe der Mulde 31 an einigen Stellen mehr als die Hälfte der Breite des Heizwiderstands 3 (der maximale Abstand zwischen dem Innen- und Außenumfang) ausmachen. Da die Mulde 31 in diesem Fall in der Mitte des Rückführungsteils 30 im Querschnitt ausgebildet ist, befindet sich der Keramikkörper 2 innerhalb und außerhalb des Rückführungsteils 30. Wenn sich das Rückführungsteil 30 durch Wärme ausdehnt, können die dadurch entstehenden Kräfte nicht nur nach außen, sondern auch nach innen abgeleitet werden. Infolgedessen kann die Gefahr verringert werden, dass ein Riss im Heizer 1 entsteht. As in particular in the along the in 6 shown line D-D 'cross-section shown, the depth of the trough 31 in some places more than half the width of the heating resistor 3 (the maximum distance between the inner and outer circumference). Because the hollow 31 in this case in the middle of the recycling part 30 is formed in cross section, there is the ceramic body 2 inside and outside the recycling part 30 , When the feedback part 30 expanded by heat, the resulting forces can be derived not only to the outside, but also inward. As a result, the risk can be reduced that a crack in the heater 1 arises.
Je weiter sie von der Spitze entfernt ist, desto flacher kann die Mulde 31 in dem zu der entlang des Rückführungsteils 30 verlaufenden Richtung senkrechten Querschnitt sein. Da die Tiefe der Mulde 31 bei diesem Aufbau schrittweise verringert wird, kann die Gefahr einer Ausbildung eines großen Tiefenunterschieds an einem Ende der Mulde 31 verringert werden. Dieser Aufbau kann die Gefahr verringern, dass ein von dem Ende der Mulde 31 ausgehender Riss entsteht. The farther it is from the top, the flatter the trough can be 31 in the to the along the return part 30 extending direction perpendicular cross section. Because the depth of the trough 31 is gradually reduced in this structure, the risk of forming a large depth difference at one end of the trough 31 be reduced. This setup can reduce the risk of having one from the end of the trough 31 outgoing crack arises.
Wie in 7 gezeigt, kann sich eine Mulde 31 bis zu den zwei parallelen Teilen 32 erstrecken. Bei diesem Aufbau können sich die Enden der Mulde 31 außerhalb des Rückführungsteils 30 befinden. Dadurch kann die Gefahr einer Konzentration der thermischen Belastungen auf bestimmten Stellen des Rückführungsteils 30 verringert werden. As in 7 shown, can be a hollow 31 up to the two parallel parts 32 extend. In this construction, the ends of the trough can 31 outside the recycling part 30 are located. As a result, the risk of concentration of the thermal loads on certain points of the feedback part 30 be reduced.
In dem zu der entlang des Rückführungsteils 30 verlaufenden Richtung senkrechten Querschnitt betrachtet kann die Bodenfläche der Mulde 31 gebogen sein. Dadurch kann die Gefahr einer Konzentration der thermischen Belastungen an der Mulde 31 des Rückführungsteils 30 verringert werden. Infolgedessen kann die Temperatur des Heizers 1 schnell erhöht werden. In the to the along the return part 30 Seen in the direction perpendicular vertical cross section, the bottom surface of the trough 31 be bent. This may increase the risk of concentrating the thermal loads on the trough 31 of the return part 30 be reduced. As a result, the temperature of the heater can 1 be increased quickly.
Wie in 8 gezeigt, kann eine zweite Mulde 33 an dem Außenumfang des Rückführungsteils 30 ausgebildet sein. Dieser Aufbau kann die Ausbreitung eines Risses weiter verhindern. Die zweite Mulde 33 kann so ausgebildet werden, dass sich die Mitte des Querschnitts des Rückführungsteils 30 zwischen der Mulde 33 und der Mulde 31 befindet. Dadurch kann der Unterschied in den thermischen Belastungen zwischen dem Innen- und Außenumfang des Rückführungsteils 30 verringert werden. Infolgedessen kann die Gefahr verringert werden, dass ein Riss im Heizer 1 entsteht. As in 8th shown, can be a second trough 33 on the outer periphery of the return part 30 be educated. This structure can further prevent the propagation of a crack. The second hollow 33 can be formed so that the center of the cross section of the return part 30 between the hollow 33 and the hollow 31 located. As a result, the difference in the thermal loads between the inner and outer circumference of the return part 30 be reduced. As a result, the risk can be reduced that a crack in the heater 1 arises.
Wie in 9 gezeigt, kann ein Teil der Mulde 31 den Heizwiderstand 3 durchdringen. Wenn Einschaltstrom in den Heizwiderstand 3 strömt, kann der Heizwiderstand 3 für einen Moment eine ungleichmäßige Temperaturverteilung aufweisen. In diesem Fall kann eine sich drehend ausbreitende Wärmeausdehnung in dem Heizwiderstand 2 verursacht werden. Dank der Mulde 31, die den Heizwiderstand 3 teilweise durchdringt, können die thermischen Belastungen bei einer sich drehend ausbreitenden Wärmeausdehnung reduziert werden. As in 9 can be shown part of the trough 31 the heating resistor 3 penetrate. When inrush current in the heating resistor 3 flows, the heating resistor can 3 have an uneven temperature distribution for a moment. In this case, a rotationally propagating thermal expansion in the heating resistor 2 caused. Thanks to the hollow 31 that the heating resistor 3 penetrates partially, the thermal loads can be reduced with a rotary spreading thermal expansion.
Wie in 10 gezeigt, kann mindestens eines der zwei parallelen Teile 32 (beide Teile 32 in diesem Beispiel) eine Aussparung 34 – im Querschnitt des Rückführungsteils 30 mit den zwei parallelen Teilen 32 betrachtet – haben. Die Aussparungen 34 erstrecken sich senkrecht zu Ebenen, die jeweils eines der zwei parallelen Teile 32 umfassen. Mit anderen Worten sind die Aussparungen 34 in den parallelen Teilen senkrecht zu diesen Ebenen vertieft. Die Mulde 31 kann sich bis zu den Innenumfangsflächen der Aussparungen 34 erstrecken. Bei diesem Aufbau werden die in dem Rückführungsteil 30 entstehenden thermischen Belastungen auf die Aussparungen 34 der parallelen Teile 32 übertragen und die thermischen Belastungen in den Aussparungen 34 dispergiert. As in 10 Shown can be at least one of the two parallel parts 32 (both parts 32 in this example) a recess 34 - In the cross section of the feedback part 30 with the two parallel parts 32 considered - have. The recesses 34 extend perpendicular to planes, each one of the two parallel parts 32 include. In other words, the recesses are 34 recessed in the parallel parts perpendicular to these planes. The hollow 31 can extend up to the inner peripheral surfaces of the recesses 34 extend. In this construction, those in the feedback part become 30 resulting thermal loads on the recesses 34 the parallel parts 32 transferred and the thermal loads in the recesses 34 dispersed.
Wie in 11 gezeigt, enthält die Glühkerze 10 den oben beschriebenen Heizer 1 und einen Metallzylinder 5, der an dem rückwärtigen (anderen) Ende des Heizers 1 angebracht ist und das rückwärtige (andere) Ende des Heizers 1 bedeckt. Weiterhin enthält die Glühkerze 10 eine Elektrodenhalterung 6, die sich innerhalb des Metallzylinders 5 befindet und an dem rückwärtigen Ende des Heizers 1 angebracht ist. Durch den Einsatz des oben beschriebenen Heizers 1 wird die Haltbarkeit der Glühkerze 10 verbessert. As in 11 shown, contains the glow plug 10 the heater described above 1 and a metal cylinder 5 at the back (other) end of the heater 1 is attached and the rear (other) end of the heater 1 covered. Furthermore, the glow plug contains 10 an electrode holder 6 that are inside the metal cylinder 5 located and at the rear end of the heater 1 is appropriate. By using the heater described above 1 Will the durability of the glow plug 10 improved.
Der Metallzylinder 5 ist ein Bauteil zum Tragen des Keramikkörpers 2. Der Metallzylinder 5 ist ein zylindrisches Bauteil, das an der rückwärtigen Seite des Keramikkörpers 2 angebracht ist und auf der rückwärtigen Seite den Keramikkörper 2 umgibt. Genau genommen ist der stäbchenförmige Keramikkörper 2 in die Innenseite des Metallzylinders 5 eingesetzt. Der Metallzylinder 5 ist an der Seitenfläche des Keramikkörpers 2 an dem rückwärtigen Ende angeordnet und mit einem ausgesetzten/freiliegenden Teil einer der Leitungen 4 elektrisch verbunden. Der Metallzylinder 5 ist beispielsweise aus Edelstahl oder einer Eisen (Fe)-Nickel (Ni)-Kobalt (Co)-Legierung. The metal cylinder 5 is a component for supporting the ceramic body 2 , The metal cylinder 5 is a cylindrical component that is on the back side of the ceramic body 2 is attached and on the back side of the ceramic body 2 surrounds. Strictly speaking, the rod-shaped ceramic body 2 into the inside of the metal cylinder 5 used. The metal cylinder 5 is on the side surface of the ceramic body 2 arranged at the rear end and with an exposed / exposed part of one of the lines 4 electrically connected. The metal cylinder 5 is for example made of stainless steel or an iron (Fe) nickel (Ni) cobalt (Co) alloy.
Der Metallzylinder 5 und der Keramikkörper 2 sind durch ein Lötmaterial verbunden. Das Lötmaterial ist so zwischen dem Metallzylinder 5 und dem Keramikkörper 2 angeordnet, dass es das rückwärtige Ende des Keramikkörpers 2 umgibt. Das Lötmaterial verbindet den Metallzylinder 5 mit der Leitungen 4 elektrisch. The metal cylinder 5 and the ceramic body 2 are connected by a solder material. The soldering material is thus between the metal cylinder 5 and the ceramic body 2 arranged that it is the rear end of the ceramic body 2 surrounds. The solder material connects the metal cylinder 5 with the wires 4 electric.
Das Lötmaterial ist beispielsweise Silber (Ag)-Kupfer (Cu)-Hartlot, Ag-Hartlot oder Cu-Hartlot mit 5 bis 20 Masse-% Glas-Verbund. Der Glas-Verbund hat eine gute Benetzbarkeit mit der Keramik des Keramikkörpers 2 und einen hohen Reibungskoeffizienten und verbessert damit die Haftfestigkeit zwischen dem Lötmaterial und dem Keramikkörper 2 sowie die Haftfestigkeit zwischen dem Lötmaterial und dem Metallzylinder 5. The brazing material is, for example, silver (Ag) copper (Cu) brazing alloy, Ag brazing alloy or Cu brazing alloy with 5 to 20% by mass glass composite. The glass composite has good wettability with the ceramic of the ceramic body 2 and a high coefficient of friction, thereby improving the adhesion between the solder material and the ceramic body 2 and the adhesive strength between the solder material and the metal cylinder 5 ,
Die Elektrodenhalterung 6 liegt innerhalb des Metallzylinders 5, ist an dem rückwärtigen Ende des Keramikkörpers 2 angebracht und ist mit der Leitung 4 elektrisch verbunden. Die Elektrodenhalterung 6 kann in einer beliebigen Form vorliegen. In dem in 11 gezeigten Beispiel sind ein Deckelteil und ein Spulenteil durch ein lineares Teil verbunden. Das Deckelteil ist an dem rückwärtigen Ende des Keramikkörpers 2 angebracht und deckt das rückwärtige Ende des Keramikkörpers 2 sowie die Leitung 4 ab. Das Spulenteil ist elektrisch mit einer externen Anschlusselektrode verbunden. Diese Elektrodenhalterung 6 wird vom inneren Umfang des Metallzylinders 5 entfernt gehalten, um einen Kurzschluss zwischen der Elektrodenhalterung 6 und dem Metallzylinder 5 zu verhindern. The electrode holder 6 lies inside the metal cylinder 5 , is at the rear end of the ceramic body 2 attached and is with the lead 4 electrically connected. The electrode holder 6 can be in any form. In the in 11 As shown, a cover part and a coil part are connected by a linear part. The lid part is at the rear end of the ceramic body 2 attached and covers the rear end of the ceramic body 2 as well as the line 4 from. The coil part is electrically connected to an external connection electrode. This electrode holder 6 is from the inner circumference of the metal cylinder 5 kept away to a short circuit between the electrode holder 6 and the metal cylinder 5 to prevent.
Die Elektrodenhalterung 6 ist ein Metalldraht mit einem Spulenteil zur Verminderung der Spannung bei der Verbindung mit der externen Stromquelle. Die Elektrodenhalterung 6 ist elektrisch mit der Leitung 4 verbunden und mit der externen Stromquelle verbunden. Die externe Stromquelle legt eine Spannung zwischen dem Metallzylinder 5 und der Elektrodenhalterung 6 an und lässt damit Strom durch den Metallzylinder 5 und die Elektrodenhalterung 6 zu dem Heizwiderstand 3 fließen. Die Elektrodenhalterung 6 ist beispielsweise aus Nickel oder Edelstahl. Der Heizer 1 kann beispielsweise durch Spritzguss mit Formen in den Gestalten des Heizwiderstands 3, der Leitungen 4 und des Keramikkörpers 2 hergestellt werden. The electrode holder 6 is a metal wire with a coil part for reducing the voltage when connecting to the external power source. The electrode holder 6 is electric with the wire 4 connected and connected to the external power source. The external power source puts a voltage between the metal cylinder 5 and the electrode holder 6 and thus allows electricity through the metal cylinder 5 and the electrode holder 6 to the heating resistor 3 flow. The electrode holder 6 is for example made of nickel or stainless steel. The heater 1 For example, by injection molding with molds in the shapes of the heating resistor 3 , the wires 4 and the ceramic body 2 getting produced.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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1 1
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Heizer stoker
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2 2
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Keramikkörper ceramic body
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3 3
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Heizwiderstand heating resistor
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30 30
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Rückführungsteil Return part
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31 31
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Mulde trough
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32 32
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Paralleles Teil Parallel part
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33 33
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Zweite Mulde Second hollow
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34 34
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Aussparung recess
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4 4
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Leitung management
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5 5
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Metallzylinder metal cylinder
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6 6
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Elektrodenhalterung electrode holder
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10 10
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Glühkerze glow plug
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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JP 2003-22889 [0003] JP 2003-22889 [0003]
