DE19956019C2

DE19956019C2 - Glühkerze mit einer keramischen Heizvorrichtung und Verfahren zur Herstellung dieser Glühkerze

Info

Publication number: DE19956019C2
Application number: DE1999156019
Authority: DE
Inventors: Arihito Tanaka; Chihiro Sakurai; Jian Zhao; Toshitsugu Miura
Original assignee: Bosch Braking Systems Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2019-11-20
Also published as: DE19956019A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Glühkerze sowie ein Verfah ren zur Herstellung einer solchen Glühkerze nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 4.

Um die Abgasregulierung zu bewältigen, muss in einer Glühkerze für einen Dieselmotor die Zeitspanne, die be nötigt wird, um z. B. einen Temperaturanstieg von 800°C zu erreichen, verkürzt werden, die Sättigungstemperatur muss beispielsweise auf etwa 1.300°C erhöht werden und die Nachglühzeit muss verlängert werden. Um diese An forderungen zu erfüllen, ist die Heizkomponente (das Heizelement) einer neueren Glühkerze aus einem hochtem peraturbeständigen Metall oder einem anorganischen, leitfähigen Material gebildet. Außerdem wird eine Glüh kerze vom Typ einer keramischen Heizvorrichtung mit ei nem isolierenden Keramikträger, der aus einer isolie renden Keramik gemacht ist, welche bei hohen Temperatu ren eingesetzt werden kann, populär, da dieser Träger eine konventionelle Metallumhüllung mit einem äußeren Teil (d. h. den Teil mit kleinem Durchmesser an dem di stalen Ende der Glühkerze) ersetzt und die Heizkompo nente der Glühkerze schützt.

Aus der DE 33 40 359 C2 geht eine Glühkerze mit einer keramischen Heizvorrichtung hervor, bei der ein Heize lement aus hochtemperaturbeständigem Metalldraht in ei nem isolierenden Keramikträger eingebettet ist und ei nen Metallzylinder aufweist, der den Keramikträger an einem distalen Ende hält.

Des weiteren geht aus der JP 62-19034 B eine Glühkerze mit einer keramischen Heizvorrichtung hervor, die da durch gebildet wird, dass ein hochtemperaturbeständiger Metalldraht, der aus W (Wolfram) oder einem ähnlichen Material besteht, in eine Keramik auf der Basis von Si liziumnitrid eingebettet wird, die sich durch eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit und Wärmeschockbe ständigkeit auszeichnet.

Wie in der JP 1-33734 B gezeigt wird, ist eine kerami sche Heizvorrichtung mit einer sogenannten Eigentempe ratursteuerungsfunktion bekannt, wobei die ersten und zweiten Heizelemente aus Materialien mit positiven Tem peraturkoeffizienten bestehen und in Serienschaltung in einen isolierenden Keramikträger, der aus einer Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid gemacht ist, eingebet tet werden, um das Temperaturanstiegsverhalten der Glühkerze bei einer vordefinierten Sättigungstemperatur zu steuern. Das erste Heizelement dient dazu, das di stale Ende der keramischen Heizvorrichtung bis in den roten Bereich aufzuheizen, während das zweite Heizele ment ein Widerstand in der Stromversorgung ist und dazu dient, die Stromversorgung des ersten Heizelements zu steuern.

Eine solche konventionelle Glühkerze vom Typ einer ke ramischen Heizvorrichtung hat eine flache Struktur, in der eine oder zwei Arten von Heizelementen zwischen zwei getrennten, isolierenden Keramikträgern eingebet tet sind. Die Temperaturverteilung längs des Umfangs der Heizvorrichtung weist einen Temperaturunterschied von 50°C oder mehr auf, was zu thermischen Spannungen führt.

In der oben angegebenen keramischen Heizvorrichtung muss das Heizelement, um den notwendigen Widerstands wert als Heizvorrichtung zu gewährleisten, bis zu einem Teil reichen, der von einem Metallgehäuse in der Nähe des rückseitigen Teils der Heizvorrichtung gehalten wird. Beispielsweise reicht in dem letzteren, konven tionellen Beispiel ein Teil, in dem das zweite Heizele ment für die Steuerung der Stromversorgung eingebettet ist, bis zu dem Halter des Metallgehäuses. In dieser Struktur ist ein Teil aus Hartlot zwischen dem Metall gehäuse und der keramischen Heizvorrichtung eingeschmolzen und führt zu einem Bindungsfehler. Die Wärme wird über das Gehäuse an den Zylinderkopf abgegeben. Die Heizvorrichtung hat einen schlechten Wärmewirkungs grad, was zu einem hohen Stromverbrauch führt.

In dem ersteren, konventionellen Beispiel muss ein Stromversorgungssteuerkreis, der zur Steuerung der Heiztemperatur und des Wärmeanstiegsverhaltens der ke ramischen Heizvorrichtung bis zu der vordefinierten Sättigungstemperatur dient, auf einem Kreis für die Stromversorgung von der Fahrzeugbatterie bis zur Glüh kerze angeordnet werden. Dies führt zu einer kompli zierten Schaltkreisanordnung und zu einer teuren Vorglühanlage für den Dieselmotor.

In dem letzteren, konventionellen Beispiel müssen die aus zwei unterschiedlichen Materialien hergestellten Heizelemente in Serienschaltung in die keramische Heiz vorrichtung eingebettet werden, obwohl die Eigentempe ratursteuerungsfunktion, die für eine neuere Glühkerze dieses Typs verlangt wird, bereitgestellt werden kann. Die Anzahl der Komponenten der Heizvorrichtung erhöht sich, die damit eine komplizierte Struktur aufweist. Darüber hinaus ist der Herstellungsprozess ebenfalls kompliziert und führt zu hohen Produktionskosten.

Als eine Glühkerze mit Eigentemperatursteuerung, die dem letzteren konventionellen Beispiel ähnlich ist, wird die folgende Kerze vorgeschlagen, wie in dem of fengelegten JP 7-142153 B gezeigt ist. Ein fast U- förmiger, zweischichtiger Träger aus dünnem, anorgani schem, leitfähigem Material wird am distalen Ende einer keramischen Heizvorrichtung angeordnet, und dünne, an organische, leitfähige Träger überlappen teilweise die Enden des U-förmigen Trägers und werden als Widerstände für die Steuerung der Stromversorgung verwendet, um die Eigentemperatursteuerungsfunktion zu realisieren.

Als Glühkerze mit Eigentemperatursteuerungsfunktion ist eine Glühkerze bekannt, in der ein Heizelement aus ei nem Material mit positivem Temperaturkoeffizient be steht und der Widerstand des Heizelements sich mit dem Temperaturanstieg erhöht, so dass der Umfang der Auf heizung beschränkt wird. Damit kann die Glühkerze sich bei einer vordefinierten Temperatur selbst sättigen. In dieser mit einer Eigensättigungsfunktion versehenen Glühkerze kann eine Widerstandsänderung nach einem Tem peraturanstieg aufgrund der Form und ähnlicher Faktoren des Heizelementes nicht ausreichend stabil sein. Die Eigensättigungsfunktion lässt sich somit nicht genügend verbessern. Wenn sich beispielsweise ein Teil des Hei zelements innerhalb des Gehäuses befindet, strahlt die ses Teil in dem Gehäuse Wärme durch das Gehäuse aus, und der Temperaturanstieg wird verzögert. Daher kann das Heizelement nicht gleichförmig beheizt werden, und die Änderung im Widerstand kann nicht stabil sein.

Die oben beschriebene, keramische Heizvorrichtung zeichnet sich bei der Herstellung durch folgende Pro bleme aus.

Wenn der Wolframdraht, der das Heizelement bildet, in einen geformten Keramikkörper, der aus einer Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid besteht, eingebettet und bei einer hohen Temperatur von mehr als 1.700°C heiß gepresst wird, kann es von der Oberfläche des Wolframdrahtes aus zur Rissbildung kommen, was den Wi derstand erhöht. Wenn zudem danach die Stromversorgung und die Wärmeerzeugung wiederholt werden, führen die Erhöhung des Widerstandes und die mangelnde Bindung, die sich aus der oben beschriebenen Rissbildung erge ben, zu einer Verkürzung der Nutzungsdauer des Produk tes als keramische Heizvorrichtung.

Um auf konventionelle Weise das Auftreten von Rissen in einem Wolframdraht zu unterdrücken, muss in einer kera mischen Heizvorrichtung, die den Wolframdraht als Heizelement verwendet, ein Sintermittel optimiert werden, und die Heißpresstemperatur muss auf unter 1.700°C ge senkt werden. Alternativ dazu muss eine Legierung wie zum Beispiel ein Draht aus Re-W (d. h. eine Rhenium wolframlegierung) verwendet werden, die eine ausge zeichnete Dehnbarkeit hat.

Als Gegenmaßnahme für dieses Problem ist ein Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche eines Wolframdrahtes mit einer anorganischen Verbindung aus der JP 61-179084 B und JP 7-135068 B bekannt. Da ein Überzug, der auf der Oberfläche des Wolframdrahtes gebildet wird, sehr spröde ist und dazu neigt, leicht abzufallen, kann er von der Oberfläche des Wolframdrahtes bei einer nach träglichen Bearbeitung, bei der Einbettung des Wolfram drahtes in Keramikpulver und bei dem Pressverfahren leicht abblättern. Sofern die Rissbildung durch eine Beschichtung unterdrückt wird und die Beschichtung auch nur an einer Stelle abblättert, kommt es an dieser Stelle zur Rissbildung und führt zu kritischen Störun gen in der Funktion des Produkts. Daher ist die Pro zesssteuerung schwierig, und die Herstellungskosten er höhen sich.

In der keramischen Heizvorrichtung des oben beschriebe nen, offengelegten japanischen Patents Nr. 7-142153 B sind spezielle Techniken erforderlich, um den U- förmigen, dünnen, anorganischen, leitfähigen Träger herzustellen, z. B. Spritzgießen und Dünnfilm herstellungsverfahren in Übereinstimmung mit Druckver fahren, die zu zusätzlichen Herstellungskosten führen. Da ein anorganischer, leitfähiger Träger ein aus einem Verbundwerkstoff bestehender Träger ist, ist es schwie rig, seine Zusammensetzung so zu steuern, dass er als Heizelement einen konstanten Widerstand hat. In einem Heizelement, das einen solchen dünnen, anorganischen, leitfähigen Träger verwendet, kommt es zu einer Migra tion (d. h. einer Änderung in der Struktur aufgrund der Wanderung von Ionen usw.), welche die Hitzebeständigkeit verringert. In diesem Fall fällt die Heiztempera tur in einem sehr frühen Stadium ab.

Neuere Fahrzeuge verwenden viele elektrische Komponen ten und ähnliche Verbraucher, welche die Batterie bela sten. Bei jeder elektrischen Komponente wird eine Ver ringerung des Stromverbrauchs angestrebt. In der Glüh kerze mit der oben beschriebenen Eigentemperatursteue rungsfunktion ist der Stromverbrauch hoch, weil zwei Widerstände für die Wärmeerzeugung und die Steuerung der Stromversorgung benötigt werden. Daher hält man nach allen Gegenmaßnahmen Ausschau, um diese Probleme zu lösen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glühkerze mit einer keramischen Heizvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung dieser Glühkerze be reitzustellen, um eine keramische Heizvorrichtung zu realisieren, die als schnell heizende Glühkerze dienen kann, eine Sättigungstemperatur von bis zu 1.300°C hat und bei hohen Temperaturen eingesetzt werden kann, eine ideale Funktion zur Eigentemperatursteuerung hat, um eine übermäßige Nachglühtemperatur zu verhindern und ein längeres Nachglühen zu ermöglichen, und sich durch einen niedrigen Stromverbrauch auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bzw. 4 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun gen sind in den entsprechenden Unteransprüchen angege ben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Glühkerze mit einer keramischen Heizvorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II der keramischen Heizvorrichtung von Abb. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt eines zylinderförmigen, ge formten oder gesinterten Keramikkörpers;

Fig. 4 eine seitliche Ansicht des Keramikkörpers mit dem Heizelement;

Fig. 5 einen Längsschnitt der keramischen Heizvor richtung;

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI der keramischen Heizvorrichtung von Fig. 5;

Fig. 7 eine Glühkerze der erfindungsgemäßen Art in ihrer Gesamtansicht.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen eine Glühkerze mit einer ke ramischen Heizvorrichtung und ein Verfahren zur Her stellung dieser Glühkerze gemäß einer Verkörperung der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung einer Glühkerze 10 mit einer keramischen Heizvorrichtung wird mit Bezug auf die Abb. 1 bis 7 beschrieben.

Eine keramische Heizvorrichtung 11 wird aus einem iso lierenden Keramikträger, der aus einer Keramik auf der Grundlage von Siliziumnitrid besteht (die weiter unten beschrieben wird), gebildet. Ein Metallzylinder 12 wird auf der Außenseite der keramischen Heizvorrichtung 11 angebracht und mit ihm durch Hartlöten oder ähnliche Verfahren verbunden. Ein röhrenförmiges Gehäuse 13 hält den Metallzylinder 12 an seinem distalen Ende und dient als Metallbefestigung, um die Glühkerze 10 auf dem Zy linderkopf eines Motors zu befestigen. Ein mit einem Gewinde versehener Abschnitt 13a wird auf der Außensei te an dem rückwärtigen Ende des röhrenförmigen Gehäuses 13 ausgebildet, um die Glühkerze 10 in die Befesti gungsbohrung des Zylinderkopfes zu schrauben.

Ein externes Anschlussstück 14 wird am hinteren Teil des röhrenförmigen Gehäuses 13 durch eine isolierende Buchse 15 gehalten. Ein leitfähiges Verbindungselement 16 verbindet das innere Ende des externen Anschluss stückes 14 und die keramische Heizvorrichtung 11 elek trisch miteinander. Auf der äußeren Oberfläche des leitfähigen Verbindungselementes 16 wird ein isolieren der Mantel 16a aufgebracht.

Eine Metallbefestigung 17 mit einer hervorstehenden Elektrode ist auf dem hinteren Teil der keramischen Heizvorrichtung 11 angebracht und dient als Anschlusse lektrode. Ein Ende des leitfähigen Verbindungsstücks 16 ist mit der Metallbefestigung 17 mit der hervorstehen den Elektrode verbunden, um Strom von dem externen Ver bindungsstück 14 an die keramische Heizvorrichtung 11 zu liefern.

In Fig. 7 wird der Metallzylinder 12 als die Metallbe festigung mit der hervorstehenden Elektrode des erdsei tigen Anschlusses verwendet. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die Metallbefestigung mit der hervorstehenden Elektrode des erdseitigen Anschlus ses kann in der Nähe des hinteren Teils der keramischen Heizvorrichtung 11 angebracht werden, und ein Teil die ser Metallbefestigung kann mit dem Metallzylinder 12 verbunden werden, so dass die keramische Heizvorrich tung 11 damit über das röhrenförmige Gehäuse 13 geerdet wird.

Die Struktur und Funktion der Glühkerze 10 sind - mit Ausnahme der Struktur der keramischen Heizvorrichtung 11 - mit denjenigen von allgemein bekannten und konven tionellen Glühkerzen identisch. Daher wird auf eine de taillierte Beschreibung verzichtet.

Wie in den Fig. 1, 5 und 7 gezeigt ist, sind ein Heizelement 22 und Zuführungsdrähte 23 und 24 in einem isolierenden Keramikträger 21 eingebettet, der die keramische Heizvorrichtung 11 darstellt. Das Heizelement 22 ist aus einem hochtemperaturbeständigen Metall ge macht, zum Beispiel aus einem Wolframdraht (und wird im Folgenden als Wolframdraht bezeichnet). Ein Ende 23a des Zuführungsdrahtes 23 und ein Ende 24a des Zufüh rungsdrahtes 24 sind jeweils mit den beiden Enden 22a und 22b des Heizelements 22 verbunden und bilden die Elektroden, die mit der Außenseite der Heizvorrichtung 11 verbunden werden.

Ein verbindendes Ende 23b des einen Zuführungsdrahtes 23 ist elektrisch mit der Metallbefestigung 17 und der hervorstehenden Elektrode verbunden, die auf dem hinte ren Teil des isolierenden Keramikträgers 21 angebracht ist. Dieses elektrische Verbindungsstück bildet im all gemeinen eine positive Elektrode. Genauer gesagt ist die Metallbefestigung 17 mit der hervorstehenden Elek trode mit dem externen Anschlussstück 14 über das leit fähige Verbindungsstück 16 verbunden, das aus dem hin teren Ende des röhrenförmigen Gehäuses 13 herausragt.

Ein verbindendes Ende 24b des anderen Zuführungsdrahtes 24 tritt in der Nähe des hinteren Teils an dem äußeren Teil des isolierenden Keramikträgers 21 an die Oberflä che, wie in Abb. 1 gezeigt ist, und ist durch Hartlöten oder ähnliche Verfahren elektrisch mit dem Metallzylinder 12 verbunden. Diese elektrische Verbin dung bildet im allgemeinen eine negative Elektrode.

Metallisierte Schichten (die nicht gezeigt sind) können um den Metallzylinder 12 auf den freigelegten Teilen der verbindenden Enden 23b und 24b der Zuführungsdrähte 23 und 24 gebildet werden, um als leitfähige Schichten zu dienen, so dass der Metallzylinder 12 und die Me tallbefestigung 17 mit der hervorstehenden Elektrode für die elektrische Verbindung miteinander verbunden sind.

Wie die Fig. 1, 3, 5 und 7 zeigen, ist das Heizele ment 22 um die äußere Oberfläche eines zylindrischen, gepressten oder gesinterten Keramikkörpers 26 (der im Folgenden als Keramikformkörper 26 bezeichnet wird), der in dem isolierenden Keramikträger 21 eingebettet ist, gewickelt und bildet eine Spule.

Der Formkörper 26 ist aus einer Keramik auf der Grund lage von Siliziumnitrid gebildet und hat eine fast zy linderförmige Gestalt. Zwei parallele Bohrungen 27a und 27b sind im mittleren Teil des geformten Keramikkörpers 26 ausgebildet.

Der Metalldraht 23, der als die eine Zuführung dient, wird von der Rückseite in die Bohrung 27a des oben be schriebenen, geformten Keramikkörpers 26 eingeführt, und sein distales Ende 23a wird mit einem Ende 22a des aus dem Wolframdraht bestehenden Heizelements 22 ver bunden, das aus derselben Richtung wie der Metalldraht 23 in die Bohrung 27a eingefügt wird. Der Metalldraht 24, der als die andere Zuführung dient, wird von der Rückseite in die andere Bohrung 27b des geformten Kera mikkörpers 26 eingefügt, und sein distales Ende 24a wird mit dem anderen Ende 22b des Heizelements 22 ver bunden, das von der Vorderseite in die Bohrung 27b ein geführt wird.

Gemäß dieser Struktur wird der mit den Bohrungen 27a und 27b ausgebildete, geformte Keramikkörper 26 verwen det, und der als Heizelement 22 dienende Wolframdraht wird schraubenförmig auf den Körper gewickelt. Die als Zuführungen dienenden Metalldrähte 23 und 24 werden in die jeweiligen Bohrungen 27a und 27b eingeführt und mit den beiden Enden des Wolframdrahtes verbunden. Der ge formte Keramikkörper 26 wird dann in ein Keramikpulver eingebettet, und die resultierende Struktur wird entwe der in Vakuum, Stickstoff, einem reaktionsträgen Medium oder in einem reduzierenden Medium gebrannt. Als Ergeb nis kann man einen verbundenen Körper erhalten, bei dem die verbindenden Enden der benötigten Teile aufgrund der Schrumpfung der Keramik druckgeschweißt sind und der zufriedenstellende charakteristische Eigenschaften sowie eine zufriedenstellende Stärke hat.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden folgende Bedin gungen erfüllt, wenn die keramische Heizvorrichtung 11 der Glühkerze 10 dadurch hergestellt wird, dass ein Wolframdraht (der Wolframdraht wird im Folgenden zu Verweiszwecken als Nummer 22 gekennzeichnet) in die Ke ramik auf der Basis aus Siliziumnitrid, welche den iso lierenden Keramikträger 21 bildet, eingebettet wird, wobei der Wolframdraht als das aus einem hochtempera turbeständigen Metall gefertigte Heizelement dient.

Genauer gesagt wird in der oben beschriebenen Glühkerze 10 mit einer keramischen Heizvorrichtung das hervorste hende Stück der keramischen Heizvorrichtung 11 von dem distalen Ende des Metallzylinders 12 auf 15 mm oder we niger festgelegt (8 mm bis 15 mm), und ein Durchmesser D des distalen Endes der Heizvorrichtung 11 wird auf 5 mm oder weniger festgelegt (2,8 mm bis 5 mm). Die Nennspannung einer Stromversorgungsbatterie für diese Glühkerze 10 beträgt 12 V oder 24 V. Das hervorstehende Stück der keramischen Heizvorrichtung 11 wird durch ei ne axiale Länge a des Spulenteils des Heizelements 22 (das später beschrieben wird) und die Position eines Teils der keramischen Heizvorrichtung 11, durch die sie von dem Metallzylinder 12 gehalten wird, bestimmt. Falls der oben beschriebene Durchmesser D klein ist, nimmt die Stärke der keramischen Heizvorrichtung 11 ab. Dementsprechend wird das hervorstehende Stück der kera mischen Heizvorrichtung 11 notwendigerweise beschränkt.

In der Glühkerze 10 wird unter den oben beschriebenen Bedingungen die Länge a des Spulenteils des Wolfram drahts 22 (von dem ein Teil auf den zylindrischen, ge formten Keramikkörper 26 gewickelt ist) in der keramischen Heizvorrichtung 11 auf 3 mm bis 10 mm festgelegt, wie in den Abb. 1 bis 6 gezeigt ist.

Ein größter Durchmesser (Durchmesser an der Hauptach senseite) d2 (siehe Abb. 2) des Spulenteils des Wolframdrahtes 22 mit Bezug auf den Durchmesser D des isolierenden Keramikträgers 21, der aus einer Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid gemacht ist, wird in nerhalb eines Bereiches von 0,5 D ≦ d2 < D festgelegt.

In Fig. 2 bezeichnet das Symbol d1 den Durchmesser an der Nebenachsenseite des Spulenteils des Wolframdrahtes 22.

In der oben beschriebenen keramischen Heizvorrichtung 11 hat der Spulenteil des Wolframdrahtes 22, der in dem isolierenden Keramikträger 21 eingebettet ist, einen nahezu elliptischen Querschnitt, wie in der Abb. 2 gezeigt ist, weil das Heizelement 22 durch den Druck zusammengepresst wird, wenn der isolierende Keramikträ ger 21 gebrannt wird. Es ist einleuchtend, dass der Wolframdraht 22 vor dem Brennvorgang fast kreisförmig ist und, wie in Abb. 6 gezeigt ist, auf den zylin drischen, geformten Keramikkörper 26 gewickelt ist.

Der Spulenteil des Wolframdrahtes 22 ist in der kerami schen Heizvorrichtung 11 eher auf der Vorderseite der keramischen Heizvorrichtung 11 eingebettet als auf der Vorderseite des Metallzylinders 12, der den isolieren den Keramikträger 21, welcher aus Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid hergestellt ist, hält.

Der Durchmesser des Drahtes von zumindest dem Spulen teil des Wolframdrahtes 22 ist innerhalb eines Berei ches von 0,05 mm bis 0,3 mm festgelegt. Eine Spiral steigung P des Spulenteils des Wolframdrahtes 22 wird innerhalb eines Bereiches von 0,06 mm bis 1,30 mm fest gelegt, wobei der Abstand t von Draht zu Draht wenig stens 0,01 mm beträgt. Der Widerstand des Spulenteils des oben beschriebenen Wolframdrahtes 22 wird innerhalb eines Bereiches von 0,3 Ω bis 3 Ω festgelegt.

Wenigstens eine der Verbindungen Molybdänsilizid und Molybdäncarbonsilizid ist in der Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid enthalten, welche den oben beschrie benen, isolierenden Keramikträger 21 und den zylindri schen, geformten Keramikkörper 26 bildet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind hinsichtlich der Glühkerze 10 mit einer keramischen Heizvorrichtung de taillierte Studien und verschiedene empirisch praktische Untersuchungen über die Position des Spulen teils des Wolframdrahtes 22 usw. durchgeführt worden, um die keramische Heizvorrichtung 11 mit einer Eigen temperatursteuerfunktion zu versehen, um die Leistung wie zum Beispiel das Temperaturanstiegsverhalten zu verbessern, einschließlich der Verkürzung der Zeit, die notwendig ist, um 800°C zu erreichen, um eine schnell heizende keramische Heizvorrichtung bereitzustellen, und um die Eigenschaften des Wolframdrahtes 22 als hochtemperaturbeständigen Metalldraht mit einem hohen Temperaturbeständigkeitskoeffizienten bestmöglich aus zunutzen. Als Ergebnis wird klar, dass eine Anordnung auf der Grundlage der Größen und Positionen der jewei ligen oben beschriebenen Teile sehr wohl verwendet wer den kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Wärmeleit fähigkeit, die Hochtemperaturbeständigkeit und die Bruchzähigkeit verbessert, weil der isolierende Kera mikträger 21, der aus einer Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid hergestellt ist, verwendet wird. Weiter hin kann eine auf Mo-W-Si (Molybdän, Wolfram und Sili zium) basierende Schutzschicht auf dem Wolframdraht 22, der als hochtemperaturbeständiges Metall dient, aufge bracht werden, so dass die Hochtemperaturbeständigkeit des Wolframdrahtes 22 verbessert wird.

Die Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid, die den isolierenden Keramikträger 21 bildet, enthält Silizium nitrid mit einem Sintermittel. Das Sintermittel ver bleibt nach dem Brennvorgang, der darauf abzielt, eine glasige Phase und ein kristalline Phase zu bilden, an der Korngrenze. Die Typen der glasigen Phase und der kristallinen Phase bestimmen zum größten Teil die Merk male wie zum Beispiel die Oxidationsbeständigkeit, die Stärke und die Hochtemperaturbeständigkeit. Als Sinter mittel ist ein Stoff mit einem Metall der Seltenerden, wie zum Beispiel ein Gemisch auf der Basis von Yttrium und Aluminium, oder ein Metall der Seltenerden auf der Basis von Yttrium und Aluminium, die alle hervorragende Hochtemperatureigenschaften haben, vorzuziehen.

Wolfram, aus dem der Wolframdraht 22 besteht, ist vor zugsweise sogenanntes nichtdotiertes Wolfram mit einer Reinheit von mehr als 99,99%, zu dem ein Spurenelement wie K, Al oder Si nicht absichtlich hinzugefügt wird. Dann kann die Heißpresstemperatur für das Brennen des isolierenden Keramikträgers 21 erhöht werden, und das Sintermittel kann problemlos ein Metall der Seltenerden enthalten. Ein aus Wolfram bestehender Draht, der im voraus bei einer Temperatur von 1.900°C bis 3.000°C vergütet wird, damit die faserförmige Struktur rekri stallisiert, kann ebenfalls verwendet werden, um den gleichen Effekt zu erzielen.

Die Länge a des Spulenteils des Wolframdrahtes 22 wird aus folgendem Grund auf 3 mm bis 10 mm festgelegt. Da die Versorgungsspannung von der Batterie zu der Glüh kerze 10 und der Widerstand des Wolframdrahtes 22, der als Heizelement notwendig ist, die Voraussetzungen sind, ändert sich der Widerstand in Abhängigkeit von dem Durchmesser des isolierenden Keramikträgers 21 (d. h. dem Durchmesser der Spule, die dadurch gebildet wird, dass der Wolframdraht 22 auf den geformten Kera mikkörper 26 gewickelt wird), dem Drahtdurchmesser des Wolframdrahtes 22, der Länge eines Teils des Wolframdrahtes 22, der in dem isolierenden Keramikträger 21 liegt, und ähnlichen Faktoren.

Wenn der Durchmesser D des isolierenden Keramikträgers 21 sich auf 5 mm oder weniger beläuft und die Länge a des Spulenteils des Wolframdrahtes 22 kleiner als 3 mm ist, dann ist der Widerstand des ganzen Wolframdrahtes 22 bei der Batteriespannung eines Kraftfahrzeugs über mäßig klein. Wenn ein derartiger Wolframdraht 22 Wärme erzeugt, steigt seine Temperatur bis auf 1.600°C oder mehr. Dies führt zu einer thermischen Zersetzung der Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid, und die Fe stigkeit des isolierenden Keramikträgers 21 sinkt. Falls die Länge a des Spulenteils des Wolframdrahtes größer als 10 mm ist, wird nicht nur die Wärme, die an dem distalen Ende der Heizvorrichtung 11 erzeugt wird, d. h. an einem Stück, das 2,5 mm von dem distalen Ende der Heizvorrichtung 11 entfernt ist, nicht die höchste Temperatur, sondern die Abstrahlung von Abwärme steigt ebenfalls an, was zu einer Erhöhung des Stromverbrauchs führt.

Wenn das hervorstehende Stück der keramischen Heizvor richtung 11 von dem distalen Ende des Metallzylinders 12 sich auf 15 mm oder weniger beläuft und die Länge a des Spulenteils des Wolframdrahtes 22 größer als 10 mm ist, steigt die Temperatur an den hartgelöteten Teilen der keramischen Heizvorrichtung 11 und des Metallzylin ders 12 auf eine exzessive Höhe von 800°C bis 900°C an. Dann kann das Hartlötmaterial ins Fließen geraten, so dass die hermetische Abdichtung beeinträchtigt wird oder es zu einer Auftrennung am Elektrodenteil kommt. Aus diesen Gründen muss die Länge a des Spulenteils des Wolframdrahtes 22 3 mm bis 10 mm groß sein.

Der Spulenteil muss vor dem distalen Ende des Metallzy linders 12, welcher den isolierenden Keramikträger 21 stützt, eingebettet werden. Vorzugsweise befindet sich die zentrale Position des Spulenteils in der axialen Richtung etwa 5 mm bis 8 mm vor dem distalen Ende des Metallzylinders 12.

Der größte Durchmesser d2 des Spulenteils des Wolfram drahtes 22 mit Bezug auf den Durchmesser D des isolie renden Keramikträgers 21, der aus einer Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid gemacht ist, wird so festge legt, dass er die Bedingung 0,75 D ≦ d2 < D erfüllt, um den Temperaturunterschied in der Temperaturverteilung der Glühkerze 10 längs des Umfangs (auf weniger als 30°C) zu reduzieren und die Temperaturanstiegsrate in der Heizvorrichtung 11 zu erhöhen.

Dies wird nun im Detail beschrieben. Falls der größte Durchmesser d2 des Spulenteils des Wolframdrahtes 22 kleiner als 0,75 D ist, wird Zeit benötigt, um die Wär me auf die äußere Oberfläche des isolierenden Kera mikträgers 21 zu übertragen, und ein schneller Tempera turanstieg, um innerhalb von vier Sekunden 800°C bei der Nennspannung (11 V) zu erreichen, wird unmöglich. Die Tatsache, dass der größte Durchmesser d2 des Spu lenteils D oder mehr ist, beruht darauf, dass dieser Wolframdraht 22 an der äußeren Oberfläche des isolie renden Keramikträgers 21 zutage tritt. Mit anderen Wor ten, falls der Wolframdraht 22 sich insbesondere bei einer hohen Temperatur in einer Atmosphäre der äußeren Luft oder einem ähnlichen Medium befindet, wird er kor rodiert oder oxidiert. Daher sollte der Wolframdraht 22 nicht der äußeren Oberfläche des isolierenden Kera mikträgers 21 ausgesetzt werden.

Der Drahtdurchmesser des Spulenteils des Wolframdrahtes 22 kann innerhalb eines Bereichs von 0,05 mm bis 0,3 mm festgelegt werden; der Abstand t von Draht zu Draht des Spulenteils des Wolframdrahtes 22 kann innerhalb eines Bereichs von 0,01 mm bis 1 mm festgelegt werden; und die Spiralsteigung P des Spulenteils des Wolframdrahtes 22 wird innerhalb eines Bereiches von 0,06 mm bis 1,30 mm festgelegt.

Da der Wolframdraht 22 in der Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid eingebettet ist, bildet sich auf der Oberfläche des Wolframdrahtes 22 Wolframsilizid. Falls der Durchmesser des Wolframdrahtes 22 kleiner als 0,05 mm ist, wird die Fläche der Reaktionsschicht des Wolframsilizids groß im Verhältnis zu der Querschnitts fläche des Wolframdrahtes 22. Während der Stromversor gung und der Heizung kann sich in der Reaktionsschicht ein Riss bilden, der wahrscheinlich auch in dem Wolf ramdraht 22 einen Riss hervorruft und so den Wolfram draht 22 aufspaltet. Dann verschlechtert sich die Halt barkeit der Glühkerze 10 vom Typ einer keramischen Heizvorrichtung.

Nehmen wir an, dass der Durchmesser D des isolierenden Keramikträgers 21 sich auf 5 mm oder weniger beläuft und der Spulenteil des Wolframdrahtes 22 in den isolie renden Keramikträger 21 eingefügt werden soll. Sofern der Drahtdurchmesser größer als 0,3 mm ist, verschlech tert sich die Verarbeitbarkeit des Wolframdrahtes 22 (inbesondere die Verarbeitbarkeit während der Aufwick lung der Spule), und der Spulenteil des Wolframdrahtes 22 kann nicht in den isolierenden Keramikträger 21 ein geführt werden.

Vorzugsweise wird der Drahtdurchmesser des Spulenteils des Wolframdrahtes 22 innerhalb eines Bereiches von 0,1 mm bis 0,15 mm festgelegt.

Der Abstand von Draht zu Draht in dem Spulenteil des Wolframdrahtes 22 reicht in der Abb. 3 von 0,01 mm bis 1 mm. Die Länge a des Spulenteils des Wolframdrah tes 22 beläuft sich wegen der oben beschriebenen Gründe auf 3 mm bis 10 mm. Es ist bestätigt worden, dass die ser Bereich das Optimum ist, um die Eigentemperatur steuerungsfunktion bereitzustellen, indem dafür der Temperaturbeständigkeitskoeffizient des Wolframdrahtes 22 verwendet wird.

Falls der Abstand von Draht zu Draht kleiner als 0,01 mm ist, kommt es zwischen den aufgewickelten Tei len des Wolframdrahtes 22 zu einem unerwünschten Kon takt während der Formgebung und dem Heißpressverfahren der Keramik, und es ist nicht möglich, einen gewünsch ten Widerstand zu erreichen. Beim Anlegen einer Span nung kommt es in dem verbundenen Abschnitt zu einem Kurzschluss oder einer Funkenbildung, und der Wolfram draht 22 spaltet sich auf. Falls der Abstand von Draht zu Draht größer als 1 mm ist, konzentrieren sich die wärmeerzeugenden Teile des Wolframdrahtes 22 nicht auf eine Stelle, die Eigentemperatursteuerungsfunktion kann nicht genügend verbessert werden, und die Glühkerze kann gelegentlich eine hohe Temperatur von 1.500°C oder mehr erreichen. Vorzugsweise wird der Abstand von Draht zu Draht innerhalb eines Bereiches von 0,1 mm bis 0,5 mm festgelegt.

Wenn alle oben beschriebenen Bedingungen erfüllt sind, kann die äußerst haltbare Glühkerze 10 mit einer kera mischen Heizvorrichtung mit einer idealen Eigentempera tursteuerungsfunktion produziert werden, so dass ein schneller Temperaturanstieg durch den Wolframdraht 22 als Heizelement mit einer Sättigungstemperatur von etwa 1.300°C möglich ist. Dabei wird die Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid nicht durch die Hitze beschä digt, und der Wolframdraht 22 wird nicht aufgespalten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Wolframdraht 22 als hochtemperaturbeständiger Metalldraht auf den zylindrischen, geformten Keramikkörper 26, der mit den zwei Bohrungen 27a und 27b ausgebildet wird, gewickelt. Ein Ende 22a des Wolframdrahtes 22 wird in die Bohrung 27a eingeführt, die Zuführung 23 wird in die Bohrung 27a eingeführt, das andere Ende 22b wird in die Bohrung 27b eingeführt, und die Zuführung 24 wird in die Boh rung 27b eingeführt. Die jeweiligen Enden des Wolfram drahtes 22 und die verbindenden Enden der Zuführungen 23 und 24 werden miteinander in Kontakt gebracht. Die resultierende Struktur wird in das Pulver einer Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid eingebettet, die fast die gleiche Zusammensetzung wie diejenige des geformten Keramikkörpers 26 hat, und die gesamte Struktur wird einem Heißpressverfahren unterzogen, um die keramische Heizvorrichtung 11 mit der in den Abb. 1 und 5 dargestellten Form herzustellen.

Wenn wenigstens eine der Verbindungen Molybdänsilizid und Molybdäncarbonsilizid in der Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid vorhanden ist, kann die Wärmeleitfä higkeit in dem isolierenden Keramikträger 21 verbessert werden, und das Temperaturanstiegsverhalten (d. h. die Zeit, die benötigt wird, um 800°C zu erreichen) kann weiter verbessert werden. Beim Vorhandensein von wenig stens einer der Verbindungen Molybdänsilizid und Mo lybdäncarbonsilizid steigt der lineare Ausdehnungs koeffizient und nähert sich demjenigen des Wolframdrah tes 22. Eine auf Mo-W-Si basierende Schutzschicht kann auf der Oberfläche des Wolframdrahtes 22 gebildet wer den. Anfängliche Fehlstellen (Rissbildung des Wolframs und Rissbildung in dem Keramikteil), die während des Brennprozesses auftreten, können dementsprechend ver hindert werden, so dass die Häufigkeit von Ausfällen sehr niedrig wird und die Haltbarkeit weiter verbessert wird. Der Umfang des Molybdänsilizids und/oder des Mo lybdäncarbonsilizids, das der Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid hinzugefügt wird, beträgt vorzugsweise 40 Volumenprozent oder weniger. Dabei ist die Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid nicht elektrisch leit fähig.

Molybdänsilizid ist MoSi₂, Mo₃Si oder Mo₅Si₃, und Mo lybdäncarbonsilizid wird in der Regel als Mo_5-xSi₃C_y dar gestellt. Es genügt, wenn wenigstens eine dieser Kompo nenten vorhanden ist. Eine Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid, in der Mo_5-xSi₃C_y allein vorhanden ist, oder eine Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid, in der sowohl Mo₅Si₃ als auch Mo_5-xSi₃C_y vorhanden sind, ist besonders vorzuziehen.

Eine Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Glühkerze 10 mit Typ einer keramischen Heizvorrichtung wird nun kurz beschrieben.

Zunächst wird ein zylindrischer, geformter Keramikkör per 26, der zwei Bohrungen 27a und 27b hat, auf den ein Wolframdraht 22 leicht gewickelt werden kann und der aus einer Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid ge macht ist, hergestellt (vgl. Abb. 3). In diesem Fall wird eine Keramik ausgewählt, die eine solche Zu sammensetzung hat, dass ihr thermischer Ausdehnungs koeffizient nahezu gleich demjenigen der Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid, welche den isolierenden Keramikträger 21 bildet, ist, weil dieser geformte Ke ramikkörper 26 in einen isolierenden Keramikträger 21 eingebettet werden soll. Es ist einleuchtend, dass die se Keramik vorzugsweise die gleiche Zusammensetzung hat wie die Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid des isolierenden Keramikträgers 21, der als äußerer Träger dient.

Um den geformten Keramikkörper 26 mit den beiden Boh rungen 27a und 27b, der aus einer Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid gemacht ist, herzustellen, kann ein allgemeines Verfahren wie zum Beispiel Pressen längs einer Achse, CIP (Pressen unter isotropischem Druck), Strangpressen oder Spritzgießen angewendet werden.

Der Wolframdraht 22 wird als der hochtemperaturbestän dige Metalldraht auf diesen geformten Keramikkörper 26 (geformt oder gesintert) gewickelt. Der gesinterte Ke ramikkörper enthält einen Körper, der bei etwa 500°C entfettet wird, und einen kalzinierten Körper, der bei einer Temperatur, die geringfügig unter der Sintertem peratur liegt, gebrannt wird.

Welcher von den beiden Körpern, d. h. der geformte Ke ramikkörper und der gesinterte Keramikkörper, verwendet werden soll, kann entsprechend der Leichtigkeit, mit der die keramische Heizvorrichtung während des Herstel lungsprozesses bearbeitet wird, festgelegt werden.

Wenn der Wolframdraht 22 als hochtemperaturbeständiger Metalldraht in Form einer Spule produziert wird, wird er in herkömmlicher Weise auf einen aus Mo (Molybdän) oder aus einem ähnlichen Stoff bestehenden Träger auf gewickelt. Danach wird der Metallträger wie zum Bei spiel Mo geschmolzen oder wird während des Heißverfah rens verbraucht. Gemäß der Verkörperung der vorliegen den Erfindung kann der Wolframdraht 22 auf den ge formten Keramikkörper 26 durch ein Kaltverfahren aufge wickelt werden. Daher kann der Wolframdraht 22 direkt auf den geformten Keramikkörper 26 aufgewickelt werden, um eine Automatisierung zu ermöglichen. Ein Metallträ ger, der aus Mo oder einem ähnlichen Stoff gemacht ist, braucht nicht verwendet zu werden, so dass ein Herstel lungsverfahren mit niedrigen Produktionskosten angewen det werden kann.

Ein Ende des Wolframdrahtes 22, der auf dem geformten Keramikkörper 26 aufgewickelt ist, und die verbindenden Enden der Zuführungen werden in die zwei Bohrungen des geformten Keramikkörpers 26 eingeführt (vgl. Abb. 3), und der geformte Keramikkörper 26 wird in das Pul ver der Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid einge bettet, um einen geformten Körper zu bilden (der durch Brennen zu einem gesinterten Körper wird), welcher die keramische Heizvorrichtung 11 darstellt (vgl. Abb. 5 und 6). Danach wird etwa die Hälfte des Keramik pulvers auf der Basis von Siliziumnitrid in eine Sin terform gegeben, und der zylindrische, geformte Kera mikkörper 26, auf den der Wolframdraht 22 aufgewickelt ist, wird darin eingebettet. Die verbleibende Hälfte des Keramikpulvers auf der Basis von Siliziumnitrid wird nun in die Sinterform gegeben, und es wird ein Pressprozess längs einer Achse durchgeführt. Alternativ dazu können verschiedene Arten von Methoden ausgewählt werden, zum Beispiel ein geformter Keramikkörper, auf den ein Wolframdraht aufgewickelt ist, kann in die Mit te gesetzt und einem trockenen CIP unterworfen werden.

Der geformte Keramikkörper 26, der in das Keramikpulver auf der Basis von Siliziumnitrid eingebettet worden ist, wird nun gesintert. Bei Sintern unter atmosphäri schem Druck, Sintern unter Gasdruck oder Sintern mit einem Heißpressverfahren unter einem Druck von weniger als 20 MPa kann eine ausreichende Verdichtung nicht er reicht werden, und die eingebettete Struktur (d. h. der geformte Keramikkörper 26, auf den der Wolframdraht 22 aufgewickelt ist) verschiebt sich, so dass eine Lücke zwischen dem aufgewickelten Wolframdraht 22 und der Ke ramik auf der Basis von Siliziumnitrid entsteht. Es ist bestätigt worden, dass bei der Verwendung des Heiß pressverfahrens mit einem Druck von 20 MPa oder mehr ein Sintern in einen gewünschten Zustand durchgeführt werden kann.

Wenn das Heißpressverfahren bei einer Temperatur von weniger als 1.650°C durchgeführt wird, wird die Kera mik auf der Basis von Siliziumnitrid auf der Außenseite nicht ausreichend verdichtet und kann auch nicht mit dem zylindrischen, geformten Keramikkörper 26, auf den der Wolframdraht 22 aufgewickelt ist, verbunden werden. Wenn das Heißpressverfahren bei einer Temperatur von mehr als 1.850°C durchgeführt wird, zersetzt sich die Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid und wird dem entsprechend nicht ausreichend verdichtet. Es ist eben falls bestätigt worden, dass die Reaktion zwischen dem Wolframdraht 22 und der Keramik auf der Basis von Sili ziumnitrid hart wird.

Genauer gesagt ist bestätigt worden, dass ein Brennen mit einem Heißpressverfahren vorzugsweise bei einer Temperatur von 1.650°C oder mehr und 1.850°C oder weniger und mit einem Druck von 20 MPa oder höher durch geführt wird. Wenn ein derartiges Brennen durchgeführt wird, können die Zuführungen 23 und 24 in zuverlässiger Weise mit den Enden 22a und 22b des Spulenteils des Wolframdrahts 22 verbunden werden, so dass die elektri sche Leitfähigkeit sichergestellt ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Struktur, die oben beschrieben ist, beschränkt. Es ist einleuch tend, dass die Formen, Strukturen und Ähnliches der je weiligen Teile bei Bedarf modifiziert und geändert wer den können.

Beispielsweise ist der hochtemperaturbeständige Metall draht, der das Heizelement 22 bildet, ein Wolframdraht. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf be schränkt, und ein Molybdändraht, ein Draht aus einer Wolframlegierung oder ein Draht aus einer Molybdänle gierung können ebenfalls verwendet werden. Die Me talldrähte (Zuführungen) 23 und 24, die in die Bohrun gen 27a und 27b des oben beschriebenen, geformten oder gesinterten Keramikkörpers 26 eingefügt und verbunden werden sollen, können beispielsweise aus einem hochtem peraturbeständigen Metall mit einem Schmelzpunkt von 2000°C oder mehr hergestellt werden. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.

Den geformten Keramikkörper 26 erhält man durch die Verdichtung eines Keramikpulvers. Eine allgemein ange wendete Methode für die Formgebung von Keramik, wie zum Beispiel Strangpressen, Gießformen, Verpressen oder CIP-Formen kann eingesetzt werden, und der geformte Ke ramikkörper 26 kann so geformt werden, dass er Bohrun gen enthält.

Den gesinterten Keramikkörper erhält man durch Brennen des oben beschriebenen, geformten Keramikkörpers 26; er enthält einen halbgebrannten Körper. Welcher von den beiden Körpern, d. h. der geformte Körper und der gesinterte Körper, ausgewählt werden soll, wird in Ab hängigkeit davon festgelegt, ob der geformte oder der gesinterte Körper mit den Bohrungen eine Festigkeit aufweist, die eine einfache Bearbeitung ermöglicht.

Bestätigungsprüfung 1

Ein Keramikpulver wurde in einem Zylinder geformt, da nach entfettet und einem Sinterverfahren bei 1.750°C und atmosphärischem Druck unterzogen, um einen zylin drischen, gesinterten Keramikkörper 26 mit einem Durch messer von 2,8 mm, einer Länge von 7 mm und zwei Boh rungen mit einem Bohrungsdurchmesser von 0,6 mm herzu stellen (in diesem Fall enthält die Keramik auf der Ba sis von Siliziumnitrid Si₃N₄; als Sintermittel werden Al₂O₃ und Y₂O₃ verwendet und 10 Volumenprozent von Mo₅Si₃C und 10 Volumenprozent von Mo₅Si₃ werden hinzuge fügt). Die relative Dichte betrug 98,8%. Ein Wolfram draht (mit einer Reinheit von mehr als 99,99%) mit ei nem Drahtdurchmesser von 0,125 mm wurde auf den gesin terten Keramikkörper 26 aufgewickelt.

Zu diesem Zeitpunkt wurde der Abstand von Draht zu Draht des Spulenteils des Wolframdrahtes auf 0,2 mm festgelegt, und die Länge des Spulenteils wurde auf 6 mm festgelegt. Die beiden Enden des Wolframdrahtes wurden jeweils in die Bohrungen 27a und 27b eingeführt, und ein Ende 23a einer Zuführung 23 und ein Ende 24a einer Zuführung 24, von denen jede einen Durchmesser von 0,3 mm hatte, wurden in diese Bohrungen eingeführt, um sich mit den Enden 22a und 22b des Wolframdrahtes zu überlappen. Dieser Zustand ist in den Abb. 3 und 4 dargestellt.

Danach wurde ein Keramikpulver, das die gleiche Zusam mensetzung wie dasjenige des zylindrischen, geformten Produktes aus Siliziumnitrid (d. h. des gesinterten Ke ramikkörpers 26) hat, in eine Gussform eingebracht und einem Pressvorgang längs einer Achse unterzogen, um ein rechteckiges Parallelepiped zu formen. Das zylindri sche, geformte Produkt aus Siliziumnitrid (d. h. der gesinterte Keramikkörper 26) mit dem aufgewickelten Wolframdraht 22 wurde auf das rechteckige Parallelepi ped gesetzt, und es wurde ein Keramikpulver darüber verteilt. Die resultierende Struktur wurde gepresst, um einen als rechteckiges Parallelepiped geformten Körper herzustellen, in den das zylindrische, geformte Produkt (d. h. der gesinterte Keramikkörper 26) mit dem aufge wickelten Wolframdraht 22 eingebettet wurde.

Die resultierende Struktur wurde in eine (nicht darge stellte) Graphitform eingebracht und einem Brennen mit Heißpressverfahren unterzogen, wobei eine Stunde lang ein Druck von 40 MPa bei 1.750°C ausgeübt wurde, so dass ein isolierender Keramikträger 21 aus einer Kera mik auf der Basis von Siliziumnitrid als ein gesinter ter Körper hergestellt wurde. Der isolierende Kera mikträger 21 wurde einer Schleifoperation unterzogen, um einen Zylinder mit einem Durchmesser von 3,5 mm und einer Länge von 40 mm zu bilden, der über einen äußeren Teil verfügte, wo die zwei Enden (das andere Ende 23b der Zuführung 23 und das andere Ende 24b der Zuführung 24) des Wolframdrahtes 22 freigelegt waren. Das am wei testen entfernte distale Ende des zylinderförmigen, isolierenden Keramikträgers 21 wurde maschinell bear beitet, um eine kugelförmige keramische Heizvorrichtung 11, wie in Abb. 5 gezeigt ist, herzustellen.

Eine (nicht dargestellte) metallisierte Schicht wurde auf dem äußeren Teil der keramischen Heizvorrichtung 11 gebildet, und ein Metallzylinder 12 wurde durch Hartlö ten damit verbunden (vgl. Abb. 1). Die resultie rende Struktur wurde auf einem distalen Ende eines röh renförmigen Gehäuses 13 befestigt, womit eine Glühkerze 10 vom Typ einer keramischen Heizvorrichtung herge stellt wurde.

Die folgende Tabelle 1 zeigt verschiedene Faktoren der keramischen Heizvorrichtung 11, die in der Bestäti gungsprüfung 1 bestätigt wurden.

Tabelle 1

Die Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse einer Prüfung des Temperaturanstiegsverhaltens und einer Haltbarkeits prüfung, die an fünf in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Verfahren produzierten Prüfstücken durch geführt wurden.

Bei der Prüfung des Temperaturanstiegsverhaltens wurde eine Nennspannung angelegt (11 V, wenn die Nennspannung der Batterie 12 V war), und die Zeit, die erforderlich war, um 800°C zu erreichen, gemessen. Die Tatsache, dass die Prüfstücke diesen Wert in 4,5 Sekunden oder weniger erreichten, wurde als nicht fehlerhaft einge stuft.

In der Haltbarkeitsprüfung wurde eine Nachglühspannung angelegt (14 V, wenn die Nennspannung der Batterie 12 V war) und eine Sättigungstemperatur von 1.300°C nach 60 Sekunden festgelegt. Die Haltbarkeitsprüfung wurde mit einem eingeschalteten Zustand von 30 Sekunden und einem nachfolgenden ausgeschalteten Zustand von 30 Sekunden, die zusammen als ein Zyklus betrachtet wurden, durchge führt. Prüfstücke, welche 50.000 Zyklen oder mehr der Haltbarkeitsprüfung überstanden, wurden als nicht feh lerhaft eingestuft.

Tabelle 2

Die Temperaturmessung wird in einer Position durchge führt, die 3 mm von dem am weitesten distalen Ende der keramischen Heizvorrichtung 11 der Glühkerze 10 ent fernt ist. Die an dieser Position gemessene Heiztempe ratur zeigt einen Wert, der in der Nähe des Wertes liegt, den man erhält, wenn die Glühkerze 10 tat sächlich in einem Kraftfahrzeug installiert wird.

Beim Start des Motors wird die Spannung gemeinsam von der keramischen Heizvorrichtung 11 und einem Drehstrom generator und ähnlichen Geräten in Anspruch genommen. Während der ersten Sekunden, wenn die Nennspannung der Batterie 12 V ist, entspricht die Spannung, die an die Glühkerze angelegt wird, der Nennspannung (11 V) und nach Ablauf von etwa fünf Sekunden entspricht sie der Nachglühspannung (14 V). Genauer gesagt entsprechen die Messwerte für die Zeit und den Strom in Tabelle 2 den Werten, die man erhält, wenn die Glühkerze tatsächlich in einem Kraftfahrzeug installiert wird, dessen Batte rie eine Nennspannung von 12 V hat.

Es ist bestätigt worden, dass die Glühkerze 10 mit ei ner keramischen Heizvorrichtung mit einer Eigentempera tursteuerungsfunktion realisiert werden kann, wobei die Zeit zum Erreichen von 800°C vier Sekunden oder weni ger beträgt, der Strom nach Erreichen dieses Wertes ei nen niedrigen Wert von bis zu 4 A annimmt und die Spit zentemperatur bei 1.300°C liegt.

Als die Haltbarkeitsprüfung mit einem eingeschalteten Zustand von 30 Sekunden und einem nachfolgenden ausge schalteten Zustand von 30 Sekunden (einschließlich Zwangskühlung mit Luft), die zusammen einen Zyklus bil deten, durchgeführt wurde, traten - selbst nachdem je des Prüfstück mehr als 50.000 Zyklen der Prüfung durch laufen hatte - keine Aufspaltung des Wolframdrahtes, keine Rissbildung in dem isolierenden Keramikträger 21 und ähnliche Fehler auf.

Als Vergleichsbeispiel wurde das Temperatur anstiegsverhalten, das erhalten wurde, wenn der isolie rende Keramikträger 21 die gleiche Zusammensetzung hat und ein nahezu U-förmiges Heizelement (Wolframdraht) verwendet wird, als charakteristische Merkmale des Prüfstücks Nr. 6 angegeben. Es ist offensichtlich, dass im Prüfstück Nr. 6 der Strom und der Temperaturunterschied am Umfang größer sind als diejenigen der Produk te (Prüfstücke Nr. 1 bis 5) dieser Bestätigungsprüfung 1. Es ist ebenfalls bestätigt worden, dass die Anzahl der Zyklen bei der Haltbarkeitsprüfung von Prüfstück Nr. 6 niedriger ist.

Bestätigungsprüfung 2

In der Bestätigungsprüfung 2 wurde eine Glühkerze 10 mit einer keramischen Heizvorrichtung mit einem Durch messer von 3,5 mm hergestellt, wobei die gleichen Ver fahren wie in der oben beschriebenen Bestätigungsprü fung 1 angewendet wurden. Die Spezifikationen einer ke ramischen Heizvorrichtung 11 in der Bestätigungsprüfung 2 sind identisch mit denjenigen der oben beschriebenen Tabelle 1. In Tabelle 1 beziehen sich die Angaben "Wert geändert" auf Daten, die geändert wurden, als die Be stätigungsprüfung 2 durchgeführt wurde. Die charakteri stischen Merkmale von 20 Prüfstücken wurden gemessen, indem die Drahtdurchmesser der Wolframdrähte, die als Heizelemente 22 dienten, auf 0,125 mm und 0,15 mm fest gelegt wurden, der Abstand t von Draht zu Draht (dies entspricht einer Spiralsteigung P in Verbindung mit dem Drahtdurchmesser) zwischen 0,009 mm und 1,5 mm geändert wurde, eine Länge a des Spulenteils zwischen 2 mm und 15 mm geändert wurde und der größte Durchmesser des Spulenteils zwischen 2,1 mm und 3,1 mm geändert wurde. Die Länge des hervorstehenden Stücks der Heizvorrich tung 11 wurde auf 11 mm festgelegt. Die folgende Tabel le 3 zeigt die Ergebnisse der Bestätigungsprüfung 2 für das Temperaturanstiegsverhalten und der Haltbar keitsprüfung wie in der Bestätigungsprüfung 1.

Tabelle 3

In Tabelle 3 wurde die Haltbarkeitsprüfung in derselben Weise wie in der oben beschriebenen Tabelle 2 durchge führt, um die Haltbarkeitszyklen zu erhalten, und zwar bei einer Nachglühspannung (14 V) mit einem eingeschal teten Zustand von 30 Sekunden und einem nachfolgenden ausgeschalteten Zustand von 30 Sekunden (einschließlich Zwangskühlung mit Luft), die zusammen einen Zyklus bil deten. Prüfstücke, die bei der Haltbarkeitsprüfung 50.000 Zyklen überstanden, wurden mit "O" gekennzeich net, und Prüfstücke, die diese Zahl nicht überstanden, wurden mit "x" gekennzeichnet.

Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, fallen die Sätti gungstemperatur und die Zeit bis zum Erreichen von 800°C bei der Prüfung des Temperaturanstiegsverhaltens innerhalb die Bereiche von 1.230 bis 1.380°C und 2,8 bis 4,43 Sekunden, wenn die Länge des Spulenteils des Heizelements 22, das aus dem Wolframdraht hergestellt ist, innerhalb des Bereichs von 3 bis 10 mm festgelegt wird. Wenn die Ergebnisse der Haltbarkeitsprüfung eben falls in Betracht gezogen werden, wird bestätigt, dass die Länge des Spulenteils des Heizelements 22 innerhalb des Bereiches von 3 bis 10 mm festgelegt wird.

Bestätigungsprüfung 3

In der Bestätigungsprüfung 3 wurde eine Glühkerze 10 mit einer keramischen Heizvorrichtung auf der Grundlage der Spezifikationen für die keramische Heizvorrichtung 11 von Tabelle 1 und gemäß den gleichen Verfahren, wie in den Bestätigungsprüfungen 1 und 2 oben beschrieben ist, hergestellt. In der Bestätigungsprüfung 3 wird ein Durchmesser D des distalen Endes der Heizvorrichtung verändert, und die Messung wird an Prüfstücken vorge nommen, welche drei unterschiedliche Durchmesser D, d. h. 2,80 mm, 3,50 mm und 5,00 mm, haben. Ein größter Durchmesser d2 des Spulenteils des Wolframdrahtes wird zwischen 1,40 mm und 4,90 mm geändert. Die Anzahl der Prüfstücke beträgt 28.

Die Länge des hervorstehenden Stücks der Heizvorrich tung 11 wurde auf 11 mm festgelegt; eine Länge a des Spulenteils wurde auf 0,6 mm festgelegt; der Draht durchmesser des Wolframdrahtes wurde auf 0,15 mm fest gelegt; und ein Abstand t von Draht zu Draht (eine Spi ralsteigung P des Spulenteils wird durch den Draht durchmesser bestimmt) wurde auf 6 mm festgelegt. Die folgende Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse der Prüfung, die mit Prüfstücken wie in den Bestätigungsprüfungen 1 und 2 durchgeführt wurde.

Tabelle 4

In Tabelle 4 wurde die Haltbarkeitsprüfung in derselben Weise wie in den oben beschriebenen Tabellen 1 bis 3 durchgeführt, um die Haltbarkeitszyklen zu erhalten, und zwar bei einer Nachglühspannung (14 V) mit einem eingeschalteten Zustand von 30 Sekunden und einem nach folgenden ausgeschalteten Zustand von 30 Sekunden (ein schließlich Zwangskühlung mit Luft), die zusammen einen Zyklus bildeten. Prüfstücke, die bei der Haltbar keitsprüfung 50.000 Zyklen überstanden, wurden mit "O" gekennzeichnet, und Prüfstücke, die diese Zahl nicht überstanden, wurden mit "x" gekennzeichnet.

Wie aus Tabelle 4 ersichtlich ist, fallen die Sätti gungstemperatur und die Zeit bis zum Erreichen von 800°C bei der Prüfung des Temperaturanstiegsverhaltens innerhalb die Bereiche von 1.280 bis 1.297°C und 3,5 bis 4,5 Sekunden respektive, wenn das Verhältnis (d2/D) des größten Durchmessers d2 des Spulenteils des Heize lements zu dem Durchmesser D des distalen Endes der Heizvorrichtung 0,75 oder mehr beträgt. Wenn die Ergeb nisse der Haltbarkeitsprüfung ebenfalls in Betracht ge zogen werden, wird bestätigt, dass das Verhältnis (d2/D) des größten Durchmessers d2 des Spulenteils des Heizelements zu dem Durchmesser D des distalen Endes der Heizvorrichtung innerhalb des Bereiches von 0,75 oder mehr festgelegt ist.

Bestätigungsprüfung 4

In der Bestätigungsprüfung 4 wurden Glühkerzen 10 mit einer keramischen Heizvorrichtung, die einen äußeren Durchmesser (Durchmesser D) von 3,5 mm und ein hervor stehendes Stück von 11 mm haben, auf der Grundlage der Spezifikationen für die keramischen Heizvorrichtungen 11 von Tabelle 1 und gemäß den gleichen Verfahren, wie in den Bestätigungsprüfungen 1, 2 und 3 oben beschrie ben ist, hergestellt. In der Bestätigungsprüfung 4 wur de die Messung an 56 Prüfstücken durchgeführt, wobei in jedem Prüfstück eine Länge a des Spulenteils eines Wolframdrahtes, der als ein Heizelement 22 dient, auf 6 mm festgelegt wurde und ein größter Durchmesser d2 des Spulenteils auf 3,15 mm festgelegt wurde.

Die variablen Daten sind der Drahtdurchmesser des Spu lenteils, der bei sieben unterschiedlichen Spulenteilen zwischen 0,03 mm und 0,4 mm festgelegt wurde, und eine Spiralsteigung P, die mit einem Abstand t von Draht zu Draht, der zwischen 0,005 mm und 1,500 mm festgelegt wurde, erhalten wird. Die folgende Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse der Prüfung, die mit Prüfstücken wie in den Bestätigungsprüfungen 1 und 2 durchgeführt wurde.

In Tabelle 5 wurde die Haltbarkeitsprüfung in derselben Weise wie in den oben beschriebenen Tabellen 1 bis 4 durchgeführt, um die Haltbarkeitszyklen zu erhalten, und zwar bei einer Nachglühspannung (14 V) mit einem eingeschalteten Zustand von 30 Sekunden und einem nach folgenden ausgeschalteten Zustand von 30 Sekunden (ein schließlich Zwangskühlung mit Luft), die zusammen einen Zyklus bildeten. Prüfstücke, die bei der Haltbar keitsprüfung 50.000 Zyklen überstanden, wurden mit "O" gekennzeichnet, und Prüfstücke, die diese Zahl nicht überstanden, wurden mit "x" gekennzeichnet. Prüfstücke, die bei der Haltbarkeitsprüfung 100.000 Zyklen über standen, wurden mit "O" gekennzeichnet.

Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, fällt die Zeit bis zum Erreichen von 800°C innerhalb des Bereiches von 3,5 bis 4,5 Sekunden, wenn der Durchmesser des Wolfram drahtes, der Abstand t von Draht zu Draht und die Spi ralsteigung P mit 0,05 bis 0,3 m, 0,01 bis 1,0 mm und 0,06 bis 1,3 mm respektive festgelegt sind. Wenn die Steigung P innerhalb des Bereiches von 0,06 bis 1,3 mm festgelegt wird, fällt die Zeit bis zum Erreichen von 800°C innerhalb des Bereiches von 3,5 bis 4,5 Sekun den. Wenn die Ergebnisse der Haltbarkeitsprüfung eben falls in Betracht gezogen werden, fallen der Durchmes ser des Wolframdrahtes, der Abstand t von Draht zu Draht und die Spiralsteigung P in die Bereiche 0,05 bis 0,3 mm, 0,01 bis 1,0 mm und 0,06 bis 1,3 mm respektive.

Insbesondere wird die Nutzungsdauer in der Haltbar keitsprüfung um das Doppelte oder mehr verlängert, wenn der Drahtdurchmesser und der Abstand von Draht zu Draht innerhalb der Bereiche von 0,1 bis 0,15 mm und 0,1 bis 0,5 mm respektive festgelegt werden. Vorzugsweise wer den der Drahtdurchmesser und der Abstand t von Draht zu Draht innerhalb der Bereiche 0,1 bis 0,15 mm und 0,1 bis 0,5 mm respektive festgelegt.

Wie aus den Bestätigungsprüfungen 1 bis 4 entnommen werden kann, ist bestätigt worden, dass jede Glühkerze mit einer keramischen Heizvorrichtung nach der vorlie genden Erfindung die Prüfung für das Temperaturan stiegsverhalten und die Haltbarkeitsprüfung erfüllen kann und sich durch ein hervorragendes Temperaturan stiegsverhalten und eine hervorragende Haltbarkeit aus zeichnet.

Wie weiter oben beschrieben worden ist, wird - gemäß der Glühkerze mit einer keramischen Heizvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung - ein hochtemperaturbe ständiger Metalldraht wie zum Beispiel ein Wolfram draht, der eine hervorragende Hochtemperaturfestigkeit und ein hervorragendes Preis/Leistungsverhältnis auf weist, verwendet, um ein Heizelement zu bilden, und ei ne Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid, die eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und hervorragende Merkmale bei hoher Temperatur aufweist, wird verwendet, um einen isolierenden Keramikträger zu bilden. Als Er gebnis kann eine keramische Heizvorrichtung, die bei einer hohen Temperatur eingesetzt werden kann, reali siert werden, in der die Zeit bis zum Erreichen von 800°C verkürzt wird, so dass die Funktion einer schnell heizenden keramischen Heizvorrichtung bereitge stellt wird, in der eine Sättigungstemperatur auf etwa 1.300°C erhöht werden kann, um ein gutes Temperaturan stiegsverhalten als Glühkerze sicherzustellen, und in der eine ideale Eigentemperatursteuerungsfunktion es möglich macht, dass die Nachglühtemperatur nicht über mäßig steigt und ein langfristiges Nachglühen gewähr leistet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Wärmeleitung von der keramischen Heizvorrichtung zu dem Gehäuse, was das herkömmliche Problem darstellt, minimiert, der thermische Nutzungsgrad als keramische Heizvorrichtung wird verbessert, und der Stromverbrauch kann sowohl als Glühkerze als auch als Vorglühanlage für einen Diesel motor minimiert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung tritt während des Heizvorgangs keine Trennung auf, und es wird ein schneller Temperaturanstieg ermöglicht, weil ein hochtemperaturbeständiges Material wie zum Beispiel ein Wolframdraht verwendet wird, um das Heizelement zu bil den. Da der isolierende Keramikträger aus der Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid gebildet wird, welche bei einer Sättigungstemperatur von etwa 1.300°C nicht thermisch zersetzt wird, zeichnet sich die keramische Heizvorrichtung durch eine hervorragende Wärmeleitfä higkeit und Haltbarkeit aus.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein als Spule aufgewickeltes Heizelement dreidimensional in einen isolierenden Keramikträger eingebettet, so dass das Heizelement längs des gesamten Umfangs in der Nähe der äußeren Oberfläche der Heizvorrichtung verläuft. Daher werden Schwankungen in der Temperaturverteilung längs des Umfangs der keramischen Heizvorrichtung verringert, und eine Temperaturdifferenz von 50°C und mehr, was ein übliches Problem ist, tritt nicht auf.

Mit dem Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze vom Typ einer keramischen Heizvorrichtung nach der vorlie genden Erfindung kann eine Aufspaltung des Heizelements und eine Rissbildung in dem isolierenden Keramikträger, die bei der Herstellung einer keramischen Heizvorrich tung und insbesondere beim Brennen einer Keramik auf treten, verhindert werden. Die Haltbarkeit als Glühker ze kann verbessert werden, und die Kosten können ge senkt werden. Beispielsweise wird als Keramik auf der Basis von Siliziumnitrid ein Material verwendet, in dem wenigstens eine der Verbindungen Molybdänsilizid und Molybdäncarbonsilizid vorhanden ist, und als ein Heize lement wird ein Wolframdraht als ein hochtemperaturbe ständiges Metall verwendet. Eine auf Mo-W-Si basierende Schutzschicht kann entsprechend auf der Oberfläche des Wolframdrahtes ausgebildet werden. Als Ergebnis hat der Wolframdraht eine hervorragende Haltbarkeit, und die Glühkerze kann eine Eigentemperatursteuerungsfunktion haben, wenn sie Wärme erzeugt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine keramische Heizvorrichtung hergestellt werden, ohne dass im Gegen satz zu herkömmlichen Fällen besondere Techniken, wie zum Beispiel Dünnfilmfertigungstechniken, verwendet werden. Daher wird die Herstellung einfach, und die Herstellungskosten können reduziert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung muss die Zusammensetzung des Ma terials des Heizelements in der keramischen Heizvor richtung nicht gesteuert werden, und in dem Heizelement kommt es nicht zu einer Migration (einem Transfer bzw. zu einer Umwandlung).

Claims

1. Glühkerze (10) mit einer keramischen Heizvorrich tung (11), wobei diese dadurch gebildet wird, dass ein Heizelement (22) aus hochtemperaturbeständigem Metalldraht in einen isolierenden Keramikträger (21), der aus einer Keramik auf der Basis von Sili ziumnitrid hergestellt ist, eingebettet wird sowie einen Metallzylinder (13, 12), der den isolierenden Keramikträger (21) an einem distalen Ende hält,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein hervorstehendes Stück der keramischen Heizvor richtung (11) von einem distalen Ende des Metallzy linders (13, 12) aus innerhalb eines Bereiches von 8 mm bis 15 mm festgelegt wird;
eine Länge a eines Spulenteils des Heizelements (22) innerhalb eines Bereiches von 3 mm bis 10 mm festgelegt wird;
ein Durchmesser D an einem distalen Ende der Heiz vorrichtung (11) innerhalb eines Bereiches von 2,8 bis 5 mm festgelegt wird und ein größter Durchmes ser d2 des Spulenteils des Heizelements (22) mit Bezug auf den Durchmesser D so festgelegt wird, dass er die Bedingung 0,75 D ≦ d2 < D erfüllt;
das Spulenteil des Heizelements (22) in dem isolie renden Keramikträger (21) eher auf der Vorderseite als an einem distalen Ende des Metallzylinders (13, 12) eingebettet wird; und
ein Drahtdurchmesser von wenigstens dem Spulenteil des Heizelements (22) innerhalb eines Bereiches von 0,05 mm bis 0,3 mm festgelegt wird, und eine Spi ralsteigung des Spulenteils des Heizelements (22) innerhalb eines Bereiches von 0,06 mm bis 1,30 mm festgelegt wird, wobei der Abstand von Draht sich wenigstens auf 0,01 mm beläuft.

2. Eine Glühkerze (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wolframdraht als hochtemperaturbeständiger Metalldraht, der das Hei zelement (22) bildet, verwendet wird.

3. Eine Glühkerze (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Ver bindung, die aus einer Gruppe bestehend aus Mo lybdänsilizid und Molybdäncarbonsilizid ausgewählt wird, in der Keramik auf der Basis von Siliziumni trid, welche den isolierenden Keramikträger (21) bildet, vorhanden ist.

4. Ein Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze (10) mit einer keramischen Heizvorrichtung (11), welche dadurch gebildet wird, dass ein Heizelement (22), das aus einem hochtemperaturbeständigen Metalldraht besteht, in einen isolierenden Keramikträger (21), welcher aus einer Keramik auf der Basis von Silizi umnitrid gemacht ist, eingebettet wird, sowie einen Metallzylinder (13, 12), den isolierenden Kera mikträger (21) an einem distalen Ende hält, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte um faßt sind:

- das Heizelement (22) aus hochtemperaturbeständi gem Metalldraht wird auf einen zylindrischen, ge formten oder gesinterten Keramikkörper (26) mit zwei Bohrungen (27a, 27b) aufgewickelt;
- ein Ende (22a, 22b) des Heizelements (22) wird in eine Bohrung (27a, 27b) eingeführt und ein Ende (23a, 24a) eines Metallwiderstandes (23, 24), der als Zuführungsdraht der Bohrung (27a, 27b) dient, wird in dieselbe Bohrung (27a, 27b) eingeführt und die Enden werden in Kontakt mit einem Ende (22a, 22b) des Heizelements (22) in der Bohrung (27a, 27b) gebracht;
- das Heizelement (22) und der Metallwiderstand (23, 24) werden in ein Keramikpulver eingebettet, dessen Zusammensetzung im wesentlichen die Glei che wie diejenige des geformten oder gesinterten Keramikkörpers (26) ist; und
- in diesem Zustand wird eine Heißpressung durchge führt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wolframdraht als hochtemperaturbeständiger Metalldraht verwendet wird, der das Heizelement (22) bildet.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Ver bindung, die aus einer Gruppe bestehend aus Mo lybdänsilizid und Molybdäncarbonsilizid ausgewählt wird, in der Keramik auf der Basis von Siliziumni trid, welche den isolierenden Keramikträger (21) bildet, vorhanden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin folgende Schritte umfasst:

- Festlegung eines hervorstehenden Stücks der kera mischen Heizvorrichtung (11) von einem distalen Ende des Metallzylinders (13, 12) aus, und zwar innerhalb eines Bereiches von 8 mm bis 15 mm;
- Festlegung einer Länge a eines Spulenteils des Heizelements (22), und zwar innerhalb eines Be reiches von 3 mm bis 10 mm;
- Festlegung eines Durchmessers D der Heizvorrich tung (11) an einem distalen Ende des isolierenden Keramikträgers (21), und zwar innerhalb eines Be reiches von 2,8 mm bis 5 mm, sowie Festlegung ei nes größten Durchmessers d2 des Spulenteils des Heizelements (22) mit Bezug zu dem Durchmesser D, um die Bedingung 0,75 ≦ d2 < D zu erfüllen;
- Einbettung des Spulenteils des Heizelements (22) eher auf der Vorderseite als an einem distalen Ende des Metallzylinders (13, 12); und
- Festlegung eines Drahtdurchmessers von zumindest dem Spulenteil des Heizelements (22) innerhalb eines Bereiches von 0,05 mm bis 0,3 mm; sowie Festlegung einer Spiralsteigung des Spulenteils des Heizelements (22) innerhalb eines Bereiches von 0,06 mm bis 1,30 mm mit einem Abstand von Draht zu Draht, der sich zumindest auf 0,1 mm be läuft.