DE212019000435U1

DE212019000435U1 - Heizeinrichtung und mit Heizeinrichtung ausgestattete Glühkerze

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Publication number: DE212019000435U1
Application number: DE212019000435.0U
Authority: DE
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-07-12
Anticipated expiration: 2029-11-29
Also published as: JPWO2020111195A1; WO2020111195A1; JP7199448B2

Abstract

Heizeinrichtung, aufweisend:
eine isolierende Basis mit einer Stabform und einer Längsrichtung, und
einen Wärmeerzeugungswiderstand, welcher innerhalb der isolierenden Basis angeordnet ist,
wobei der Wärmeerzeugungswiderstand einen ersten geradlinigen Abschnitt, einen ersten herausgeführten Abschnitt, welcher sich an den ersten geradlinigen Abschnitt anschließt und zu einer Seitenfläche der isolierenden Basis herausgeführt ist, einen zweiten geradlinigen Abschnitt, welcher entlang des ersten geradlinigen Abschnitts angeordnet ist, einen zweiten herausgeführten Abschnitt, welcher sich an den zweiten geradlinigen Abschnitt anschließt und zu einer Seitenfläche der isolierenden Basis herausgeführt ist, und einen Verbindungsabschnitt, welcher den ersten geradlinigen Abschnitt und den zweiten geradlinigen Abschnitt verbindet, aufweist, und
wobei, in einem Querschnitt der Heizeinrichtung senkrecht zur Längsrichtung,
der erste herausgeführte Abschnitt eine erste Richtung, welche sich von einem Inneren der isolierenden Basis aus zur Seitenfläche der isolierenden Basis zieht, aufweist,
der zweite herausgeführte Abschnitt eine zweite Richtung, welche sich vom Inneren der isolierenden Basis hin zur Seitenfläche der isolierenden Basis zieht, aufweist, und
die zweite Richtung und die erste Richtung nicht miteinander in einer Flucht ausgerichtet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft beispielsweise eine Heizeinrichtung, welche zur Zündung oder Flammenerkennung in einer Verbrennerfahrzeug-Heizvorrichtung verwendet wird, eine Heizeinrichtung für eine Zündung in verschiedenen Verbrennungsanlagen, wie einem Öllüfterheizer, eine Heizeinrichtung für eine Glühkerze eines Dieselmotors oder eine Heizeinrichtung, welche als Heizer für verschiedene Sensoren verwendet wird, wie beispielsweise ein Sauerstoffsensor oder eine Heizung zum Heizen in einem Messgerät. Die Offenbarung betrifft auch eine Glühkerze, welche mit der oben beschriebenen Heizeinrichtung ausgestattet ist.
Hintergrundtechnik
Eine Keramikheizeinrichtung, welche für eine Glühkerze und dergleichen verwendet wird, weist eine Keramikbasis aus isolierenden Keramiken und einen Wärmeerzeugungswiderstand und eine Leitung aus leitfähigen Keramiken auf. Das Material und die Gestalt des Wärmeerzeugungswiderstands und der Zuleitung werden so ausgewählt, dass der elektrische Widerstand der Zuleitung kleiner als der elektrische Widerstand des Wärmeerzeugungswiderstands ist (siehe beispielsweise die japanische, ungeprüfte Patentveröffentlichung JP-A 2018-129211 (Patentliteratur 1)).
In den letzten Jahren gab es eine Nachfrage nach einer Keramikheizeinrichtung, welche klein hinsichtlich der Abmessungen ist und einen kleinen Durchmesser hat und welche über einen langen Zeitraum selbst in einer rauen Nutzungsumgebung verwendet werden kann, in welcher sich ein schnelles Ansteigen der Temperatur oder ein Anstieg der Temperatur auf eine hohe Temperatur wiederholen.
In der Keramikheizeinrichtung der bezogenen Technik liegen, in einem Querschnitt eines Keramiksubstrats senkrecht zu einer Längsrichtung, eine Anodenaustrittsrichtung und eine Kathodenaustrittsrichtung eines Wärmeerzeugungswiderstands auf derselben geraden Linie, welche durch ein Zentrum des Keramiksubstrats verläuft, d.h. die Anodenaustrittsrichtung und die Kathodenaustrittsrichtung liegen auf derselben Ebene, welche das Zentrums des Keramiksubstrats enthält. Daher wird beispielsweise in dem Fall, in welchem ein großer Strom zum Zweck eines schnellen Temperaturanstiegs in eine Anode eingespeist wird, unmittelbar eine ungleichmäßige Temperaturverteilung auf einer Anodenseite des Wärmeerzeugungswiderstands erzeugt, und eine thermische Spannung (auch Thermoschock genannt), welche durch die Temperaturverteilung verursacht wird, breitet sich auf einfache Weise durch die Mitte des Keramiksubstrats hin zu einer Kathodenseite aus. Die Grenzfläche zwischen dem Keramiksubstrat und dem Wärmeerzeugungswiderstand entlang einer Richtung, in welcher sich die thermische Spannung ausbreitet, kann allmählich ermüden und beschädigt werden.
Zitierliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP-A 2018-129211
Erläuterung der Erfindung
Eine Heizeinrichtung gemäß einem Aspekt der Offenbarung weist auf eine isolierende Basis mit einer Stabform und einer Längsrichtung, und einen Wärmeerzeugungswiderstand, welcher innerhalb der isolierenden Basis angeordnet ist. Der Wärmeerzeugungswiderstand weist auf einen ersten geradlinigen Abschnitt, einen ersten herausgeführten Abschnitt, welcher sich an den ersten geradlinigen Abschnitt anschließt und zu einer Seitenfläche der isolierenden Basis herausgeführt ist, einen zweiten geradlinigen Abschnitt, welcher entlang des ersten geradlinigen Abschnitts angeordnet ist, einen zweiten herausgeführten Abschnitt, welcher sich an den zweiten geradlinigen Abschnitt anschließt und zu einer Seitenfläche der isolierenden Basis herausgeführt ist, und einen Verbindungsabschnitt, welcher den ersten geradlinigen Abschnitt und den zweiten geradlinigen Abschnitt verbindet. In einem Querschnitt der Heizeinrichtung senkrecht zur Längsrichtung weist der erste herausgeführte Abschnitt eine erste Richtung, welche von einem Inneren der isolierenden Basis aus zur Seitenfläche der isolierenden Basis gezogen ist, auf, weist der zweite herausgeführte Abschnitt eine zweite Richtung, welche vom Inneren der isolierenden Basis hin zur Seitenfläche der isolierenden Basis gezogen ist, und sind die zweite Richtung und die erste Richtung nicht miteinander in einer Flucht ausgerichtet.
Die Glühkerze eines Aspekts der Offenbarung umfasst die oben beschriebene Heizeinrichtung und das metallene Halteelement, das die Heizeinrichtung hält.
Figurenliste
Andere und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genommen, deutlicher, wobei:

1 eine senkrechte Schnittansicht ist, welche eine Heizeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
2 eine Querschnittsansicht entlang der Linien A-A von 1 ist;
3 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Heizeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
4 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Heizeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
5 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Heizeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
6 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Heizeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung darstellt;
7 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Heizeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung darstellt; und
8 eine senkrechte Schnittansicht ist, welche eine Glühkerze gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen einer Heizung der Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
1 ist eine senkrechte Schnittansicht, welche eine Heizeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt, und 2 ist eine entlang der Linien A-A von 1 geschnittene Querschnittsansicht.
Eine Heizeinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist eine isolierende Basis 10 und einen Wärmeerzeugungswiderstand 20 auf.
Die isolierende Basis 10 ist ein stabförmiges Element mit einer Längsrichtung (Links-Rechts-Richtung in 1) und weist ein vorderes Ende (nachstehend auch als erstes Ende bezeichnet) 11 und ein hinteres Ende (nachstehend auch als zweites Ende bezeichnet) 12 auf. Die Gestalt der isolierenden Basis 10 kann beispielsweise eine runde Stangenform, eine quadratische Stangenform oder dergleichen oder irgendeine andere Form sein. In der Heizeinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist die Form der isolierenden Basis 10 eine runde Stangenform.
Die isolierende Basis 10 ist aus einem elektrisch isolierenden Keramikmaterial gefertigt. Beispiele für das Keramikmaterial, das für die isolierende Basis 10 verwendet wird, umfassen Oxidkeramik, Nitridkeramik, Carbidkeramik und Siliziumnitridkeramik. Wenn die Gestalt der isolierenden Basis 10 eine runde Stange ist, können die Abmessungen der isolierenden Basis 10 beispielsweise 20 bis 50 mm lang und 2 bis 5 mm im Durchmesser sein.
Der Wärmeerzeugungswiderstand 20 ist ein Element, welches beim Anlegen von Strom Wärme erzeugt, und ist innerhalb der isolierenden Basis 10 angeordnet. Der Wärmeerzeugungswiderstand 20 kann als Hauptkomponente Carbid, wie beispielsweise Wolfram (W), Molybdän (Mo) oder Titan (Ti), Nitrid oder ein verkieseltes Produkt enthalten. Der Wärmeerzeugungswiderstand 20 kann ein Material zum Bilden der isolierenden Basis 10 enthalten. Der Querschnitt des Wärmeerzeugungswiderstands 20 kann beispielsweise eine Kreisform, eine elliptische Form, eine polygonale Form oder dergleichen aufweisen oder kann andere Formen haben. In der Heizeinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform, wie beispielsweise in 2 dargestellt. hat der Querschnitt des Wärmeerzeugungswiderstands 20 eine elliptische Form. Die Abmessungen des Wärmeerzeugungswiderstands 20 können beispielsweise eine Gesamtlänge von 1 bis 15 mm und eine Querschnittsfläche von 0,15 bis 0,8 mm² betragen.
Der Wärmeerzeugungswiderstand 20 weist einen ersten geradlinigen Abschnitt 21, einen zweiten geradlinigen Abschnitt 22, welcher entlang des ersten geradlinigen Abschnitts 21 angeordnet ist, und einen Verbindungsabschnitt 23, welcher den ersten geradlinigen Abschnitt 21 und den zweiten geradlinigen Abschnitt verbindet, auf. Der Wärmeerzeugungswiderstand 20 weist einen ersten herausgeführten Abschnitt 24, welcher mit dem ersten geradlinigen Abschnitt 21 kontinuierlich ist und hin zu einer Seitenfläche 13 der isolierenden Basis 10 herausgeführt ist, und einen zweiten herausgeführten Abschnitt 25, welcher mit dem zweiten geradlinigen Abschnitt 22 kontinuierlich ist und hin zur Seitenfläche 13 der isolierenden Basis 10 herausgeführt ist.
Der erste geradlinige Abschnitt 21 und der zweite geradlinige Abschnitt 22 erstrecken sich in einer Längsrichtung der isolierenden Basis 10. Der Verbindungsabschnitt 23 befindet sich nahe dem ersten Ende 11 der isolierenden Basis 10 und verbindet einen Endabschnitt des ersten geradlinigen Abschnitts 21 auf der Seite des ersten Endes 11 und einen Endabschnitt des zweiten geradlinigen Abschnitts 22 auf der Seite des ersten Endes 11. Der erste herausgeführte Abschnitt 24 befindet sich näher an dem zweiten Ende 12 der isolierenden Basis 10. Ein Ende des ersten herausgeführten Abschnitts 24 ist mit dem Ende des ersten geradlinigen Abschnitts 21 auf der Seite des zweiten Endes 12 verbunden, und das andere Ende ist an der Seitenfläche 13 der isolierenden Basis 10 exponiert bzw. freigelegt. Der zweite herausgeführte Abschnitt 25 befindet sich näher am zweiten Ende 12 der isolierenden Basis 10. Ein Ende des zweiten herausgeführten Abschnitts 25 ist mit dem zweiten geradlinigen Abschnitt 22 verbunden, und das andere Ende ist an der Seitenfläche 13 der isolierenden Basis 10 exponiert bzw. freigelegt. Ein Abschnitt der Seitenfläche 13 der isolierenden Basis 10, an welchem der erste herausgeführte Abschnitt 24 exponiert ist, und ein Abschnitt, an welchem der zweite herausgeführte Abschnitt 25 exponiert ist, können an der gleichen Position in der Längsrichtung der isolierenden Basis 10 liegen oder können an voneinander unterschiedlichen Positionen liegen.
Der Wärmeerzeugungswiderstand 20 kann einen Wärmeerzeugungsbereich aufweisen, welcher ein Bereich ist, in dem Wärme besonders erzeugt wird, und beispielsweise kann der Verbindungsabschnitt 23 ein Wärmeerzeugungsbereich sein. Um den Verbindungsabschnitt 23 zu einem Wärmeerzeugungsbereich zu machen, kann der elektrische Widerstandswert pro Längeneinheit des Verbindungsabschnitts 23 erhöht werden, indem die Querschnittsfläche des Verbindungsabschnitts 23 kleiner gemacht wird als die Querschnittsflächen des ersten geradlinigen Abschnitts 21, des zweiten geradlinigen Abschnitts 22, des ersten herausgeführten Abschnitts 24 und des zweiten herausgeführten Abschnitts 25. Alternativ kann der elektrische Widerstandswert pro Längeneinheit des Verbindungsabschnitts 23 erhöht werden, indem der Gehalt des Formmaterials der isolierenden Basis 10 in dem Verbindungsabschnitt 23 höher gemacht wird als der Gehalt des Formmaterials der isolierenden Basis 10 in dem ersten geradlinigen Abschnitt 21, dem zweiten geradlinigen Abschnitt 22, dem ersten herausgeführten Abschnitt 24 und dem zweiten herausgeführten Abschnitt 25.
Der erste geradlinige Abschnitt 21, der zweite geradlinige Abschnitt 22, der erste herausgeführte Abschnitt 24 und der zweite herausgeführte Abschnitt 25 des Wärmeerzeugungswiderstands 20 haben eine größere Querschnittsfläche als der Verbindungsabschnitt 23, oder der Gehalt des Formmaterials der isolierende Basis 10 darin ist so gesetzt, dass er kleiner als der des Verbindungsabschnitts 23 ist, so dass der elektrische Widerstandswert pro Längeneinheit niedriger als der elektrische Widerstandswert des Verbindungsabschnitts 23 sein kann.
Der erste geradlinige Abschnitt 21, der zweite geradlinige Abschnitt 22, der erste herausgeführte Abschnitt 24 und der zweite herausgeführte Abschnitt 25 können als Hauptkomponente Wolframcarbid (WC), welches ein anorganischer Leiter ist, enthalten und Siliziumnitrid (Si₃N₄) als Unterkomponente enthalten. Der erste geradlinige Abschnitt 21, der zweite geradlinige Abschnitt 22, der erste herausgeführte Abschnitt 24 und der zweite herausgeführte Abschnitt 25 können 15 Massen-% oder mehr an Siliziumnitrid enthalten. Wenn der Gehalt an Siliziumnitrid zunimmt, kann der Wärmeausdehnungskoeffizient des ersten geradlinigen Abschnitts 21, des zweiten geradlinigen Abschnitts 22, des ersten herausgeführten Abschnitts 24 und des zweiten herausgeführten Abschnitts 25 nahe an den Wärmeausdehnungskoeffizienten des die isolierende Basis 10 bildenden Siliziumnitrids gebracht werden. In dem Fall, in welchem der Gehalt an Siliziumnitrid 40 Massen-% oder weniger beträgt, werden die elektrischen Widerstandswerte des ersten geradlinigen Abschnitts 21, des zweiten geradlinigen Abschnitts 22, des ersten herausgeführten Abschnitts 24 und des zweiten herausgeführten Abschnitts 25 stabil, indem die elektrischen Widerstandswerte niedrig werden. Daher können der erste geradlinige Abschnitt 21, der zweite geradlinige Abschnitt 22, der erste herausgeführte Abschnitt 24 und der zweite herausgeführte Abschnitt 25 15 bis 40 Massen-% Siliziumnitrid enthalten.
Der erste herausgeführte Abschnitt 24 weist eine erste Richtung D1, welche sich von dem Inneren der isolierenden Basis 10 zur Seitenfläche 13 der isolierenden Basis 10 zieht, auf. Die erste Richtung D1 kann eine Richtung sein, welche wie folgt definiert ist. Zum Beispiel, wie in 2 dargestellt, weist der erste herausgeführte Abschnitt 24, in dem Querschnitt der isolierenden Basis 10 senkrecht zur Längsrichtung, einen äußeren gekrümmten Abschnitt 24a, welcher der Außenseite der isolierenden Basis 10 zugewandt ist, und einen inneren gekrümmten Abschnitt 24b, welcher mit dem ersten geradlinigen Abschnitt 21 in Kontakt steht, auf. Die erste Richtung D1 kann als eine Richtung definiert werden, in welcher sich eine virtuelle Linie L1, die einen Mittelpunkt Ma des äußeren gekrümmten Abschnitts 24a und einen Mittelpunkt Mb des inneren gekrümmten Abschnitts 24b verbindet, erstreckt. Im Folgenden kann die virtuelle Linie L1 als die erste Richtung D1 bezeichnet werden.
Der zweite herausgeführte Abschnitt 25 weist eine zweite Richtung D2, die sich von dem Inneren der isolierenden Basis 10 aus hin zur Seitenfläche 13 der isolierenden Basis 10 zieht, auf. Die zweite Richtung D2 kann die wie folgt definierte Richtung sein. Zum Beispiel, wie in 2 dargestellt, weist der zweite herausgeführte Abschnitt 25, in einem Querschnitt der isolierenden Basis 10 senkrecht zur Längsrichtung, einen äußeren gekrümmten Abschnitt 25a, welcher der Außenseite der isolierenden Basis 10 zugewandt ist, und einen inneren gekrümmten Abschnitt 25b, welcher mit dem zweiten geradlinigen Abschnitt 22 in Kontakt steht, auf. Die zweite Richtung D2 kann als eine Richtung definiert werden, in welcher sich eine virtuelle Linie L2, die einen Mittelpunkt Na des äußeren gekrümmten Abschnitts 25a und einen Mittelpunkt Nb des inneren gekrümmten Abschnitts 25b verbindet, erstreckt. Im Folgenden kann die virtuelle Leitung L2 als die zweite Richtung D2 bezeichnet werden.
Um den Querschnitt der isolierenden Basis 10 zu beobachten, kann der Querschnitt durch Computertomographie (CT) beobachtet werden, oder die isolierende Basis 10 kann tatsächlich geschnitten werden und die Schnittfläche kann mit einem Mikroskop oder dergleichen beobachtet werden. Die Messung der Mittelpunkte Ma, Mb, Na und Nb kann aus einer äußeren Umfangslinie eines Querschnittsbildes berechnet werden.
In der Heizeinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1 dargestellt ist, sind beispielsweise, in dem Querschnitt der isolierenden Basis 10 senkrecht zur Längsrichtung, die zweite Richtung D2 und die erste Richtung D1 miteinander in einer Flucht ausgerichtet. In dem Fall, in welchem ein Einschaltstrom in den ersten herausgeführten Abschnitt 24 eingebracht wird, sind die erste Richtung D1 und die zweite Richtung D2 nicht parallel, selbst wenn sich die Spannung aufgrund der ungleichmäßigen Temperaturverteilung, welche in dem ersten herausgeführten Abschnitt 24 auftritt, in den zweiten herausgeführten Abschnitt 25 ausbreitet, und somit ist es möglich, die Konzentration von Spannung auf derselben Ebene zu unterdrücken. Es wird für die Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 schwierig, zu brechen. Infolgedessen können die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 1 und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung verbessert werden. Der Winkel (Winkel a, welcher in 2 dargestellt ist) zwischen der ersten Richtung D1 und der zweiten Richtung D2 kann größer als 0° und kleiner als 30° sein und kann größer als 0° und kleiner als 20° sein und kann ferner größer als 0° und kleiner als 10° sein.
Wie zum Beispiel in 1 dargestellt, ist es in dem Fall, in welchem der erste herausgeführte Abschnitt 24 und der zweite herausgeführte Abschnitt 25 in Längsrichtung der isolierenden Basis 10 hin zu verschiedenen Teilen herausgeführt sind, möglich, die Spannungskonzentration auf derselben Ebene wirksam zu unterdrücken. Daher kann der Bruch bzw. Riss der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 wirksam unterdrückt werden. Infolgedessen können die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 1 und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung effektiv verbessert werden.
Nachfolgend wird eine Heizeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung beschrieben.
3 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Heizeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung darstellt. Die in 3 dargestellte Querschnittsansicht korrespondiert mit der in 2 dargestellten Querschnittsansicht.
Eine Heizeinrichtung 1A der vorliegenden Ausführungsform hat einen anderen Aufbau des ersten herausgeführten Abschnitts 24 und des zweiten herausgeführten Abschnitts 25 als die Heizeinrichtung 1 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, und die übrigen Strukturen sind die gleichen. Daher wird eine detaillierte Beschreibung desselben Aufbaus weggelassen.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 3 dargestellt, sind beispielsweise, im Querschnitt der isolierenden Basis 10 senkrecht zur Längsrichtung, der erste herausgeführte Abschnitt 24 und der zweite herausgeführte Abschnitt 25 so ausgestaltet, dass ein Schnittpunkt P, an welchem sich die erste Richtung D1 und die zweite Richtung D2 schneiden, von einem Zentrum C der isolierenden Basis 10 abweicht. Da daher im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der isolierenden Basis 10 der Schnittpunkt P der virtuellen Linie L1 und der virtuellen Linie L2 von dem Zentrum C der isolierenden Basis 10 abweicht, ist es in dem Fall, in welchem ein Einschaltstrom in den ersten herausgeführten Abschnitt 24 eingebracht wird, wahrscheinlich, dass die in dem ersten herausgeführten Abschnitt 24 erzeugte Spannung während des Ausbreitungsvorgangs zum zweiten herausgeführten Abschnitt 25 zerstreut wird. Infolgedessen ist es möglich, die Spannungskonzentration auf derselben Ebene zu unterdrücken, und somit ist es möglich, den Bruch der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 zu unterdrücken. Dadurch können die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 1A und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung verbessert werden.
4 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Heizeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung darstellt. Die in 4 dargestellte Querschnittsansicht korrespondiert mit der in 2 dargestellten Querschnittsansicht.
Die Heizeinrichtung 1B der vorliegenden Ausführungsform hat einen anderen Aufbau des ersten herausgeführten Abschnitts 24 und des zweiten herausgeführten Abschnitts 25 als die Heizeinrichtung 1 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, und die übrigen Strukturen sind die gleichen. Daher wird eine detaillierte Beschreibung desselben Aufbaus weggelassen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist, im Querschnitt der isolierenden Basis 10 senkrecht zur Längsrichtung, der erste herausgeführte Abschnitt 24 oder der zweite herausgeführte Abschnitt 25 auf einer Seitenfläche-13-Seite bzw. Seitenfläche-13-seitig dünner als auf einer Zentralseite der isolierenden Basis 10 bzw. als zentrumsseitig hinsichtlich der isolierenden Basis 10. Das heißt, dass der erste herausgeführte Abschnitt 24 einen größeren Bereich, welcher in Kontakt mit dem ersten geradlinigen Abschnitt 21 steht, als einen Bereich, welcher an der Seitenfläche 13 der isolierenden Basis 10 exponiert ist, aufweisen kann. Alternativ kann der zweite herausgeführte Abschnitt 25 einen größeren Bereich, welcher in Kontakt mit dem zweiten geradlinigen Abschnitt 22 steht, als einen Bereich, welcher an der Seitenfläche 13 der isolierenden Basis 10 exponiert ist, aufweisen. Die Spannung pro Flächeneinheit kann an einem Verbindungsabschnitt des ersten herausgeführten Abschnitts 24 und des ersten geradlinigen Abschnitts 21 des Wärmeerzeugungswiderstands 20 oder an einem Verbindungsabschnitt des zweiten herausgeführten Abschnitts 25 und des zweiten geradlinigen Abschnitts 22 reduziert werden. Daher kann die Spannungskonzentration an der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 unterdrückt werden und kann der Bruch bzw. Riss der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 unterdrückt werden. Infolgedessen können die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 1B und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung verbessert werden.
In einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der isolierenden Basis 10 kann die Heizeinrichtung 1B eine Struktur aufweisen, in welcher mindestens einer von dem ersten herausgeführten Abschnitte 24 und dem zweiten herausgeführten Abschnitt 25 auf der Seitenfläche-13-Seite dünner ist als auf der Zentralseite der isolierenden Basis 10. Das heißt, dass die Heizeinrichtung 1B eine Struktur aufweisen kann, in welcher sowohl der erste herausgeführte Abschnitt 24 als auch der zweite herausgeführte Abschnitt 25 auf der Seitenfläche-13-Seite dünner sind als auf der Zentralseite der isolierenden Basis 10, wie zum Beispiel in 4 dargestellt. Gemäß einer solchen Struktur kann die Spannungskonzentration an der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 wirksam unterdrückt werden. Infolgedessen kann der Bruch der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 wirksam unterdrückt werden und können die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 1B und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung wirksam verbessert werden.
5 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Heizeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung darstellt. Die in 5 dargestellte Querschnittsansicht korrespondiert mit der in 2 dargestellten Querschnittsansicht.
Die Heizeinrichtung 1C der vorliegenden Ausführungsform hat einen anderen Aufbau des ersten geradlinigen Abschnitts 21 und des zweiten geradlinigen Abschnitts 22 als die Heizeinrichtung 1 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, und die übrigen Strukturen sind die gleichen. Daher wird eine detaillierte Beschreibung desselben Aufbaus weggelassen.
In der vorliegenden Ausführungsform weist, im Querschnitt der isolierenden Basis 10 senkrecht zur Längsrichtung, der erste geradlinige Abschnitt 21 eine Längsrichtung DL1 und eine Querrichtung DS1 auf und ein zweiter geradliniger Abschnitt 22 eine Längsrichtung DL2 und eine Querrichtung DS2 auf. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Querrichtung DS1 des ersten geradlinigen Abschnitts 21 und die Querrichtung DS2 des zweiten geradlinigen Abschnitts 22 nicht miteinander in einer Flucht ausgerichtet und sind die Längsrichtung DL1 des ersten geradlinigen Abschnitts 21 und die Längsrichtung DL2 des zweiten geradlinigen Abschnitts 22 nicht miteinander in einer Flucht ausgerichtet. Infolgedessen ist es in dem Fall, in welchem ein Einschaltstrom in den ersten herausgeführten Abschnitt 24 eingebracht wird, wahrscheinlich, dass die Spannung, welche in dem ersten herausgeführten Abschnitt 24 erzeugt wird und sich in Richtung zum zweiten herausgeführten Abschnitt 25 ausbreitet, in einem Bereich zwischen dem ersten geradlinigen Abschnitt 21 und dem zweiten geradlinigen Abschnitt 22 in der isolierenden Basis 10 zerstreut bzw. verteilt wird. Daher ist es möglich, die Spannungskonzentration auf derselben Ebene zu unterdrücken, und somit ist es möglich, den Bruch der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 zu unterdrücken. Infolgedessen können die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 1C und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung verbessert werden.
Die Heizeinrichtung 1C kann so ausgestaltet sein, dass die Querrichtung DS1 des ersten geradlinigen Abschnitts 21 und die erste Richtung D1 des ersten herausgeführten Abschnitts 24 nicht parallel sind oder dass die Querrichtung DS2 des zweiten geradlinigen Abschnitts 22 und die zweite Richtung D2 des zweiten herausgeführten Abschnitts 25 nicht parallel sind. Gemäß einer solchen Struktur ist es in dem Fall, in welchem ein Einschaltstrom in den ersten herausgeführten Abschnitt 24 eingebracht wird, wahrscheinlicher, dass die Spannung, welche in dem ersten herausgeführten Abschnitt 24 auftritt und sich in Richtung zum zweiten herausgeführten Abschnitts 25 ausbreitet, an dem Verbindungsabschnitt des ersten herausgeführten Abschnitts 24 und des ersten geradlinigen Abschnitts 21 oder an dem Verbindungsabschnitt des zweiten geradlinigen Abschnitts Abschnitts 22 und des zweiten herausgeführten Abschnitts 25 verteilt bzw. zerstreut wird. Infolgedessen ist es möglich, die Spannungskonzentration auf derselben Ebene zu unterdrücken, und ist es möglich, den Bruch der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 zu unterdrücken. Infolgedessen können die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 1C und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung verbessert werden.
Die Heizeinrichtung 1C kann so ausgestaltet sein, dass die Längsrichtung DL1 des ersten geradlinigen Abschnitts 21 und die erste Richtung D1 des ersten herausgeführten Abschnitts 24 im Wesentlichen orthogonal zueinander sind. Gemäß einer solchen Struktur kann die Länge des inneren gekrümmten Abschnitts 24b des ersten herausgeführten Abschnitts 24 erhöht werden. Infolgedessen kann die Spannung pro Flächeneinheit an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten geradlinigen Abschnitt 21 und dem ersten herausgeführten Abschnitt 24 in dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 verringert werden. Daher ist es möglich, die Spannungskonzentration an der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 zu unterdrücken und den Bruch der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 zu unterdrücken. Infolgedessen können die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 1C und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung verbessert werden.
Die Heizeinrichtung 1C kann so ausgestaltet sein, dass die Längsrichtung DL2 des zweiten geradlinigen Abschnitts 22 und die zweite Richtung D2 des zweiten herausgeführten Abschnitts 25 im Wesentlichen orthogonal zueinander sind. Gemäß einer solchen Struktur kann die Länge des inneren gekrümmten Abschnitts 25b des zweiten herausgeführten Abschnitts 25 erhöht werden. Infolgedessen kann die Spannung pro Flächeneinheit an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem zweiten geradlinigen Abschnitt 22 und dem zweiten herausgeführten Abschnitt 25 in dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 verringert werden. Daher ist es möglich, die Spannungskonzentration an der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 zu unterdrücken und den Bruch der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 zu unterdrücken. Infolgedessen können die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 1C und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung verbessert werden.
6 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Heizeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung darstellt. Die in 6 dargestellte Querschnittsansicht korrespondiert mit der in 2 dargestellten Querschnittsansicht. Eine Heizeinrichtung 1D der vorliegenden Ausführungsform hat einen anderen Aufbau des ersten geradlinigen Abschnitts 21 und des zweiten geradlinigen Abschnitts 22 als die Heizeinrichtung 1C der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, und die übrigen Strukturen sind die gleichen. Daher wird eine detaillierte Beschreibung desselben Aufbaus weggelassen.
In dem Querschnitt der isolierenden Basis 10 senkrecht zur Längsrichtung können Querschnittsformen des ersten geradlinigen Abschnitts 21 und des zweiten geradlinigen Abschnitts 22 eine ovale Form haben, wie in der Heizeinrichtung 1D der vorliegenden Ausführungsform. Auch mit einer solchen Struktur können die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 1D und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung wie in der Heizeinrichtung 1C der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verbessert werden.
7 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Heizeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung darstellt. Die in 7 dargestellte Querschnittsansicht korrespondiert mit der in 2 dargestellten Querschnittsansicht. Eine Heizeinrichtung 1E der vorliegenden Ausführungsform hat einen anderen Aufbau des ersten geradlinigen Abschnitts 21 und des zweiten geradlinigen Abschnitts 22 als die Heizeinrichtung 1C der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, und die übrigen Strukturen sind die gleichen. Daher wird eine detaillierte Beschreibung desselben Aufbaus weggelassen.
Zum Beispiel, wie in 7 dargestellt, können Querschnittsformen des ersten geradlinigen Abschnitts 21 und des zweiten geradlinigen Abschnitts 22, im Querschnitt der isolierenden Basis 10 senkrecht zur Längsrichtung, Querschnittsformen sein, welche Längsrichtungen DL1 und DL2 und Querrichtungen DS1 und DS2 und Aussparungen 21a und 22a aufweisen. Auch mit einer solchen Struktur können die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 1E und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung wie bei der Heizeinrichtung 1C der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verbessert werden. Gemäß der Heizeinrichtung 1E der vorliegenden Ausführungsform kann in dem Fall, in dem ein Einschaltstrom in den ersten herausgeführten Abschnitt 24 eingebracht wird, die Spannung, welche in dem ersten herausgeführten Abschnitt 24 erzeugt wird und sich in Richtung zum zweiten herausgeführten Abschnitts 25 ausbreitet, in den Aussparungen 21a und 22a verteilt bzw. zerstreut werden. Daher ist es möglich, die Spannungskonzentration auf derselben Ebene zu unterdrücken, und es ist möglich, den Bruch der Grenzfläche zwischen der isolierenden Basis 10 und dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 zu unterdrücken. Infolgedessen können die Haltbarkeit der Heizeinrichtung 1E und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung verbessert werden.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform einer Glühkerze der Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
8 eine senkrechte Schnittansicht ist, welche eine Glühkerze gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt.
Eine Glühkerze 2 der vorliegenden Ausführungsform weist die Heizeinrichtung 1, 1A, 1B, 1C, 1D oder 1E der oben beschriebenen Ausführungsform und ein metallenes Halteelement 30 auf.
Das metallene Halteelement 30 ist ein Element zum Halten der isolierenden Basis 10 der Heizeinrichtung 1, 1A, 1B, 1C, 1D oder 1E. Das metallene Halteelement 30 ist ein rohrförmiges Element aus einem Metallmaterial und ist so angebracht, dass es einen Abschnitt der isolierenden Basis 10 nahe dem zweiten Ende 12 umgibt. Das heißt, dass die stabförmige isolierende Basis 10 in das rohrförmige metallene Halteelement eingeführt ist. Das metallene Halteelement 30 ist elektrisch mit dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 verbunden. Beispiele für das Metallmaterial, welche für das metallene Halteelement 30 verwendet wird, umfassen Edelstahl und eine Eisen(Fe)-Nickel(Ni)-Kobalt(C)-Legierung.
Das metallene Halteelement 30 und die Heizeinrichtung 1, 1A, 1B, 1C, 1D oder 1E sind durch ein Verbindungsmaterial 40 verbunden. Das Verbindungsmaterial 40 ist zwischen dem metallenen Halteelement 30 und dem zweiten herausgeführten Abschnitt 25 vorgesehen, um die isolierende Basis 10 in einer Umfangsrichtung zu umgeben. Durch Vorsehen des Verbindungsmaterials 40 werden das metallene Halteelement 30 und der Wärmeerzeugungswiderstand 20 elektrisch verbunden.
Als Verbindungsmaterial 40 kann ein Silber(Ag)-Kupfer(Cu)-Hartlot-Material, ein Ag-Hartlot-Material, ein Cu-Hartlot-Material oder dergleichen, welches 5 bis 20 Massen-% von einer Glaskomponente enthält, verwendet werden. Die Glaskomponente weist eine günstige Benetzbarkeit mit Keramiken der isolierenden Basis 10 auf und hat einen hohen Reibungskoeffizienten, so dass es möglich ist, die Verbindungsstärke zwischen dem Verbindungsmaterial 40 und der isolierenden Basis 10 oder die Verbindungsstärke zwischen dem Verbindungsmaterial 40 und dem metallenen Halteelement 30 zu verbessern.
Die Glühkerze 2 weist ferner eine Elektrodenanschlusseinrichtung 50 auf. In der Glühkerze 2 der vorliegenden Ausführungsform ist die Elektrodenanschlusseinrichtung 50 innerhalb des metallenen Halteelements 30 angeordnet und ist so angebracht, dass sie elektrisch mit dem ersten herausgeführten Abschnitt 24 des Wärmeerzeugungswiderstands 20 verbunden ist. Die Elektrodenanschlusseinrichtung 50 wird von einer inneren Umfangsfläche des metallenen Halteelements 30 weg gehalten, um keinen Kurzschluss mit dem metallenen Halteelement 30 zu verursachen. Die Elektrodenanschlusseinrichtung 50 ist aus einem Metallmaterial gefertigt, und Beispiele des Metallmaterials, welches für die Elektrodenanschlusseinrichtung 50 verwendet wird, umfassen Nickel und Edelstahl.
Als Elektrodenanschlusseinrichtung 50 können verschiedene Formen verwendet werden. Wie in 8 dargestellt, kann beispielsweise die Elektrodenanschlusseinrichtung 50 einen Kappenabschnitt 51, welcher so angebracht ist, dass er das zweite Ende 12 der isolierenden Basis 10 abdeckt, und einen linearen Abschnitt 52, welcher elektrisch mit einer externen Verbindungselektrode verbunden ist, aufweisen. Der lineare Abschnitt 52 der Elektrodenanschlusseinrichtung 50 kann einen gewickelten Abschnitt 52a aufweisen, welcher zur Spannungsentlastung verbunden mit einer externen Stromquelle vorgesehen ist. Die Elektrodenanschlusseinrichtung 50 ist elektrisch mit dem Wärmeerzeugungswiderstand 20 verbunden und ist auch elektrisch mit der externen Stromquelle verbunden. Durch Anlegen einer Spannung zwischen das metallene Halteelement 30 und die Elektrodenanschlusseinrichtung 50 durch die externe Stromquelle kann ein Strom durch das metallene Halteelement 30 und die Elektrodenanschlusseinrichtung 50 zum Wärmeerzeugungswiderstand 20 fließen.
Gemäß der Glühkerze 2 der vorliegenden Ausführungsform wird es durch Bereitstellen der vorstehenden beschriebenen Heizeinrichtung 1, 1A, 1B, 1C, 1D oder 1E ermöglicht, die Glühkerze 2 mit ausgezeichneter Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung vorzusehen.
Die Ausführungsformen der Offenbarung sind vorstehend ausführlich beschrieben. Die Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Abwandlungen, Verbesserungen und dergleichen können vorgenommen werden, ohne vom Kern der Offenbarung abzuweichen. Es ist unnötig zu erwähnen, dass alles oder ein Teil einer jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen nach Bedarf und innerhalb eines konsistenten Bereichs kombiniert werden können.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E:: Heizeinrichtung
2:: Glühkerze
10:: Isolierende Basis
11:: Vorderes Ende (erstes Ende)
12:: Hinteres Ende (zweites Ende)
13:: Seitenfläche
20:: Wärmeerzeugungswiderstand
21:: Erster geradliniger Abschnitt
21a:: Aussparung
22:: Zweiter geradliniger Abschnitt
23:: Verbindungsteil
24:: Erster herausgeführter Abschnitt
24a:: Äußerer gekrümmter Abschnitt
24b:: Innerer gekrümmter Abschnitt
25:: Zweiter herausgeführter Abschnitt
25a:: Äußerer gekrümmter Abschnitt
25b:: Innerer gekrümmter Abschnitt
30:: Metallenes Halteelement
40:: Verbindungsmaterial
50:: Elektrodenanschlusseinrichtung
51:: Kappenabschnitt
52:: Linearer Teil
52a:: Gewickelter Teil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018129211 A [0002, 0005]

Claims

Heizeinrichtung, aufweisend: eine isolierende Basis mit einer Stabform und einer Längsrichtung, und einen Wärmeerzeugungswiderstand, welcher innerhalb der isolierenden Basis angeordnet ist, wobei der Wärmeerzeugungswiderstand einen ersten geradlinigen Abschnitt, einen ersten herausgeführten Abschnitt, welcher sich an den ersten geradlinigen Abschnitt anschließt und zu einer Seitenfläche der isolierenden Basis herausgeführt ist, einen zweiten geradlinigen Abschnitt, welcher entlang des ersten geradlinigen Abschnitts angeordnet ist, einen zweiten herausgeführten Abschnitt, welcher sich an den zweiten geradlinigen Abschnitt anschließt und zu einer Seitenfläche der isolierenden Basis herausgeführt ist, und einen Verbindungsabschnitt, welcher den ersten geradlinigen Abschnitt und den zweiten geradlinigen Abschnitt verbindet, aufweist, und wobei, in einem Querschnitt der Heizeinrichtung senkrecht zur Längsrichtung, der erste herausgeführte Abschnitt eine erste Richtung, welche sich von einem Inneren der isolierenden Basis aus zur Seitenfläche der isolierenden Basis zieht, aufweist, der zweite herausgeführte Abschnitt eine zweite Richtung, welche sich vom Inneren der isolierenden Basis hin zur Seitenfläche der isolierenden Basis zieht, aufweist, und die zweite Richtung und die erste Richtung nicht miteinander in einer Flucht ausgerichtet sind.
Die Heizeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei in dem Querschnitt der Heizeinrichtung senkrecht zur Längsrichtung, ein Schnittpunkt der ersten Richtung und der zweiten Richtung von einem Zentrum der isolierenden Basis abweicht.
Die Heizeinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Querschnitt der Heizeinrichtung senkrecht zur Längsrichtung, der erste herausgeführte Abschnitt oder der zweite herausgeführte Abschnitt dünner auf einer Seitenfläche-Seite als auf einer Zentralseite der isolierenden Basis ist.
Die Heizeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem Querschnitt der Heizeinrichtung senkrecht zur Längsrichtung, der erste geradlinige Abschnitt und der zweite geradlinige Abschnitt eine Gestalt mit einer Längsrichtung und einer Querrichtung haben, und die Querrichtung des ersten geradlinigen Abschnitts und die Querrichtung des zweiten geradlinigen Abschnitts nicht miteinander in einer Flucht ausgerichtet sind und die Längsrichtung des ersten geradlinigen Abschnitts und die Längsrichtung des zweiten geradlinigen Abschnitts nicht miteinander in einer Flucht ausgerichtet sind.
Eine Glühkerze, aufweisend: die Heizeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, und ein metallenes Halteelement zum Halten der Heizeinrichtung.