JP5038575B2 - グロープラグ - Google Patents

Description

【０００１】
従来技術
本発明は独立請求項に記載した形式の燃焼室内へ配置するためのグロープラグから出発する。燃焼室内に配置するためのグロープラグであって、金属製のケーシングを有する形式のものは既に公知である。公知のグロープラグの同心的な孔内には棒形の加熱エレメントが配置されている。この加熱エレメントは第１の導電層と第２の導電層とを有し、前記第１と第２の導電層との横断面が加熱エレメントの燃焼室側の端部にて導電層を介して結合されている。この場合、前記第１の導電層と第２の導電層は絶縁層によって分離されている。さらに導電層が異なる長さを有しているグロープラグも公知である。
【０００２】
発明の利点
独立請求項の特徴を有する本発明によるグロープラグは、加熱エレメントの燃焼室から遠い端部に短絡の危険がないという利点を有する。他の利点は、第１の導電層と、加熱エレメントの燃焼室から遠い端部に配置された接触エレメントとの間の接触面が拡大されることである。これによって接触抵抗が減じられ、接触個所の加熱が少なくなる。加熱エレメントと接触エレメントとの間の接触材料の熱的な破損は減じられる。さらに有利であることは、給電のための接触を行なおうとする範囲にて、棒状の加熱エレメントの上にある絶縁層を除去するために棒形の加熱エレメントの位置調整を行なう必要がないことである。
【０００３】
従属請求項に記載した特徴によっては、独立請求項に記載したグロープラグの有利な変更と改善が可能である。特に有利であることは、絶縁層を同様に非対称に構成し、ここでも加熱エレメントの上に形成された絶縁層の損傷又は多孔性に基づく短絡の危険が減じられることである。この場合には絶縁層が非対称に構成されている範囲を燃焼室に向かって加熱エレメントの鍔を越えて拡張することが有利である。何故ならばこのようにして形及び材料に伴う切欠き作用が回避されるからである。さらに有利であることは、第１の導電層がケーシングへ突入する領域に電気的に絶縁するセラミック材料から成る、有利な形式でハーフシェル形である絶縁層が施されており、第１の導電層と第２の導電層との間の絶縁層が同じ材料から成るように加熱エレメントが構成されていることである。これにより製造プロセスが簡易化され、ひいてはグロープラグは費用的に有利に形成されるようになる。付加的な絶縁を設ける必要がなくなるようにするためには、前記絶縁層がケーシングの燃焼室側の端部を越えて突出するように該絶縁層を形成することが有利である。さらに有利であることは加熱エレメントの燃焼室から遠い端部に段状のピンを設け、加熱エレメントの燃焼室から遠い端部に配置された緊締スリーブ及び接触エレメントが容易に位置決め可能であることである。
【０００４】
グロープラグの別の有利な構成と改良は以下に記載した実施例で開示してある。
【０００５】
実施例
図１には本発明によるグロープラグの縦断面が概略的に示されている。グロープラグは有利には金属材料から成るケーシング３を有している。このケーシング３の同心的な孔内には燃焼室側の端部にて加熱エレメントが配置されている。この加熱エレメントは第１の導電層１１と第２の導電層１２とその間にある絶縁層１５とから成っている。第１の導電層１１と第２の導電層１２とは、加熱エレメントの燃焼室側の端部における導電層ウエブ１３によって結合されている。第１の導電層１１と第２の導電層１２と導電層ウエブ１３との図示の配置によって導電層のＵ字形の配置が与えられている。第１の導電層１１の電気的な接触は、加熱エレメントの燃焼室から遠い端部にて、有利にはグラファイトダブレット又は他のばね弾性的な、導電性のエレメント（例えば金属ばね）として構成された接触エレメント３１に対して行なわれる。接触エレメント３１と、該接触エレメント３１の燃焼室から遠い端部に配置された接続ピン３５の燃焼室側の端部とは、第１の緊締スリーブ３３内に配置されている。この場合、第１の緊締スリーブ３３は中空円筒の形を有し、電気的に絶縁する材料から成っている。接続ピン３５はグロープラグの燃焼室から遠い端部まで延びかつケーシング３の内側の同心的な孔内へ延び込んでいる。この場合、前記孔内には他のエレメント（第２の緊締スリーブ３７及び金属リング３９）が配置されている。該エレメントは中空円筒の形を有し、該エレメントを通って接続ピン３５が延びている。燃焼室から遠い端部にて接続ピン３５の上には接触プラグ４０が被せ嵌められている。この接触プラグ４０はグロープラグ切換え回路への接続を成す。ケーシング３と接触プラグ４０との間にはシールリング４１が配置されている。該シールリング４１はグロープラグのケーシングの内部を外側の空間に対しシールする。このシールリング４１は同様に中空円筒の形を有している。
【０００６】
第２の導電層の電気的な接触は、加熱エレメントの燃焼室から遠い端部を取囲む電気的に絶縁する層１６が切除された範囲を介し、さらにケーシング３に対するシール材料５を介して行なわれる。シール材料５はリング状に、加熱エレメントの燃焼室とは遠い端部の周囲に配置されておりかつケーシングの内部を燃焼室に向かってシールする。有利な実施例では第２の導電層とシール材料との間で接触を行なおうとする範囲においても接触層１７を設けることができる。さらに加熱エレメントの燃焼室から遠い端部においても、接触層１７が第１の導電層１１と接触エレメント３１との間の接触を行なうことができる。
【０００７】
図２では加熱エレメントの構造を詳しく説明する。この場合、図２は本発明によるグロープラグの加熱エレメントの概略的な縦断面図である。図２と図２に続く図では、図１に関して使用された同じ符号は同じエレメントを示している。したがってこれらのエレメントについてもう一度詳細に記述することは行なわない。図２からは、加熱エレメントの燃焼室から遠い端部においては第１の導電層１１は第１の区分２１に、残った長さ区分における第１の導電層の横断面に対して拡大された横断面を有している。したがって第１の導電層１１は縦断面で見て非対称的なＬ字の形を有することになる。加熱エレメントの燃焼室から遠い端部における第１の区分２１の、第１の導電層１１により充たされていない範囲は、絶縁層１５により充たされる。第２の導電層１２は加熱エレメントの前記第１の区分２１内へは突出していない。
【０００８】
有利な１実施例では第１の区分２１における第１の導電層１１の幅は、この区分における第１の導電層１１の横断面が加熱エレメントの横断面に相応するように拡大されている。この実施例の構成は図１にも示されている。
【０００９】
第１の導電層１１の横断面の拡幅によって、加熱エレメントの燃焼室から遠い端部に配置された接触エレメント３１に対する第１の導電層１１の接触面が拡大されることが保証される。この接触面の増大は、接触抵抗を減じ、この範囲における加熱をそれほど大きくしない。
【００１０】
燃焼室に向かって加熱エレメントの第１の区分には第２の区分２２が接続されている。この第２の区分２２においては絶縁層１５の横断面は残った長さの横断面に対し、つまり燃焼室に向かう横断面に対し非対称的に拡大されている。この第２の区分２２においても第２の導電層１２は突入しない。この場合には第２の区分２２の燃焼室側の端部は、それが加熱エレメントの鍔の構成部分（図１参照）又は加熱エレメントのシャフトの構成部分（図２）であるか又はちょうど加熱エレメントの鍔とシャフトとの間の移行部１９に位置するように選択されていることができる。この場合には加熱エレメントの鍔とは、加熱エレメントの燃焼室から遠い端部における、最大の横断面を有する範囲のことである。加熱エレメントのシャフトとは、加熱エレメントの鍔に属していない、加熱エレメントの鍔に燃焼室の方向に続く加熱エレメントの範囲のことである。有利には第２の区分２２の端部は、該端部が加熱エレメントのシャフトと加熱エレメントの鍔との間の移行部に正確には位置していないように配置されていると有利である。何故ならばこの配置によって、加熱エレメントのシャフトと加熱エレメントの鍔との間の移行部の特に負荷された個所における材料の移行による付加的な切欠き効果が阻止されるからである。絶縁層１５の提案された構成によって、加熱エレメントの燃焼室から遠い端部における第１の導電層１１と第２の導電層１２との間の短絡が効果的に阻止される。
【００１１】
加熱エレメントの燃焼室から遠い端部においては、外周面の領域に、図２に示されているように、有利にはガラスコーティングとして構成された絶縁層１６が配置されている。第２の導電層１２がシール材料５と電気的に接触している領域１７では前記絶縁層１６が中断されるか又は第２の導電層１２とシール材料５との間の接触を改善する接触層１７が構成されている。この接触層１７は有利には金属層として構成されていることができる。
【００１２】
図３には本発明によるグロープラグの加熱エレメントの別の実施例が概略的に縦断面図で示されている。この加熱エレメントは、加熱エレメントの燃料室側の端部を完全に取囲む絶縁層１６を有しておらず、絶縁層１８なしでは第１の導電層がケーシング３と接触することになるであろう領域だけに絶縁層１８を有している。絶縁層１８は有利にはハーフシェル形に構成されている。絶縁層１８が設けられている区分２３は以後、第３の区分２３と呼ぶことにする。この場合には、絶縁層１８は加熱エレメントの燃焼室から遠い端部からケーシングの縁部を越えるまで延在していると有利である。このようにして第１の導電層１１とケーシング３との間の短絡は数１００μｍまでの絶縁層１８の厚さに基づき効果的に回避される。
【００１３】
特に有利な実施例においては、絶縁層１８は絶縁層１５が成る材料から成っている。この結果、電気的に絶縁する層と導電的なセラミック層との間の層結合を含む製作プロセスは特にコスト的に有利に行うことができる。何故ならばすべての層は同じ設備と装置とを使用して製作できるからである。したがって化学的に別の形式の層を施すことを含むプロセスステップは不要になる。
【００１４】
図４には本発明によるグロープラグの加熱エレメントの別の実施例が概略的に示されている。加熱エレメントは燃焼室から遠い端部に段状のピン１１′を有している。このピン１１′は第１の導電層１１に接続しかつ第１の導電層１１の材料から成っている。この段状のピン１１′は接触エレメント３１と第１の緊締スリーブ３３とを図１によっても示したように正確に位置決めするために役立つ。
【００１５】
図５においては本発明のグロープラグの加熱エレメントの別の実施例が概略的に縦断面図で示されている。この場合、グロープラグは燃焼室側の端部に限って図示されている。この図によっては絶縁層１８もしくは第３の区分２３が加熱エレメントのケーシングに接触する、燃焼室から遠い端部から、ケーシング３の燃焼室側の縁を越えるまで延在することをもう一度示そうとしている。すでに図１で記述したように加熱エレメントの燃焼室から遠い端部には第１の緊締スリーブ３３と接触エレメント３１が接続されている。有利な実施例では、第２の絶縁層１１のピン１１′、燃焼室とは反対側の端面は、接触層１７を備えていることができる。この接触層１７は第１の絶縁層１１と接触エレメント３１との間の接触を改善する。
【００１６】
いずれの実施例においても、第１の導電層１１と第２の導電層１２と導電層ウエブ１３は導電性のセラミック材料から成っている。絶縁層１５は電気的に絶縁する材料から成っている。導電性のセラミック材料と電気的に絶縁する材料は少なくとも２つの化合物Al_２O_３、MoSi_２、Si_３N_４及びY_２O_３を含有する有利にはセラミック製の複合組織である。この複合組織は単数又は複数のステップから成る焼結プロセスで得ることができる。この場合には層の固有抵抗は有利にはMoSi_２含有量及び／又はMoSi_２の粒子の大きさによって決定される。有利には第１導電層１１と第２導電層１２と導電層ウエブ１３とのMoSi_２含有量は絶縁層１５のMoSi_２含有量よりも高い。
【００１７】
別の実施例では、第１と第２の導電層１１，１２と導電層ウエブ１３と絶縁層１５は、充填物質の割合が異なるコンポジットプリカーサーセラミック（Komposit-Precursor-Keramik）から成っている。この場合、この材料のマトリックスはポリシロキサン、ポリシルセスキオキサン、ポリシラン、ポリシラザンから成り、これらの材料は硼酸又はアルミニウムでドーピングされていることができかつ熱分解によって製造されていることができる。各層のための充填物質は化合物Al_２O_３、MoSi_２及びSiCの少なくとも１つが形成する。前記の複合組織と同様に有利にはMoSi_２含有量及び／又はMoSi_２の粒子の大きさは前記層の固有抵抗を決定する。有利には第１及び第２の導電層１１，１２及び導電層ウエブ１３のMoSi_２含有量は絶縁層１５のMoSi_２含有量よりも大きく調節されている。
【００１８】
絶縁層１５、第１及び第２の導電層並びに導電ウエブ１３の組織は、前述の実施例ではそれらの熱的な膨脹系数及び焼結もしくは熱分解プロセスの間に発生する個々の供給層、導電層及び絶縁層の収縮が同じであり、グロープラグに亀裂が発生しないように選択されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のグロープラグの概略的な縦断面図。
【図２】 本発明によるグロープラグの加熱エレメントの１実施例の概略的な縦断面図。
【図３】 本発明によるグロープラグの加熱エレメントの１実施例の概略的な縦断面図。
【図４】 本発明によるグロープラグの加熱エレメントの１実施例の概略的な縦断面図。
【図５】 本発明のグロープラグの燃焼室側の端部の概略的な縦断面図。
【符号の説明】
１ ケーシング、 １１ 第１の導電層、 １２ 第２の導電層、 １３ 導電層ウエブ、 １５ 絶縁層、 １６ 電気的な絶縁層、 １７ 接触層、 ２１ 第１の区分、 ２２ 第２の区分、 ２３ 第３の区分、 ３１ 接触エレメント、 ３３ 緊締スリーブ、 ３５ 接続ピン、 ３７ 緊締スリーブ、 ３９ 金属リング、 ４０ 接触プラグ、 ４１ シールリング

Claims (7)

1. 燃焼室内に配置するためのグロープラグであって、ケーシング（３）と、該ケーシング（３）の同心的な孔内に配置された棒形の加熱エレメントとを有し、該加熱エレメントが第１の導電層（１１）と第２の導電層（１２）とを有しており、前記第１の導電層（１１）と前記第２の導電層（１２）とが前記加熱エレメントの燃焼室側の端部にて、導電層ウエブ（１３）を介して結合されており、前記第１の導電層（１１）と前記第２の導電層（１２）とが第１の絶縁層（１５）によって分離されており、前記第１の導電層（１１）と第２の導電層（１２）とが異なる長さを有している形式のものにおいて、前記第１の導電層（１１）が前記加熱エレメントの燃焼室から遠い端部における第１の区分（２１）に、当該第１の導電層（１１）のその他の長さに対し大きな横断面を有しかつ前記第２の導電層（１２）が前記第１の区分（２１）内に突入しておらず、前記第１の絶縁層（１５）が前記加熱エレメントの第２の区分（２２）にて、前記第１の絶縁層（１５）のその他の長さにおけるよりも大きな横断面を有しており、前記第２の区分（２２）が燃焼室に向かう方向で前記第１の区分（２１）に続いており、前記第２の導電層（１２）が前記第２の区分（２２）内へ突入しておらず、前記加熱エレメントの前記第２の区分（２２）の燃焼室側の端部が、前記燃焼室から遠い端部において大きな横断面を有している前記加熱エレメントの部分である前記加熱エレメントの鍔と、前記燃焼室から遠い端部において大きな横断面を有している前記加熱エレメントの部分に燃焼室方向に続く前記加熱エレメントの部分である前記加熱エレメントのシャフトとの間の移行部（１９）には配置されていないことを特徴とする、グロープラグ。
2. 前記第１の導電層（１１）が前記第１の区分（２１）にて、前記加熱エレメントの横断面に相当する横断面を有している、請求項１記載のグロープラグ。
3. 前記第１の導電層（１１）が、前記加熱エレメントの第３の区分（２３）の長さに、外側に形成された第２の絶縁層（１８）で取囲まれている、請求項１記載のグロープラグ。
4. 前記加熱エレメントの前記第３の区分（２３）が該加熱エレメントの燃焼室から遠い端部から燃焼室に向かって前記ケーシング（３）の端部を越えて延在している、請求項３記載のグロープラグ。
5. 前記第１の導電層（１１）が前記加熱エレメントの前記第１の区分（２１）の燃焼室から遠い端部に段状のピン（１１′）を有している、請求項１記載のグロープラグ。
6. 前記第１の導電層（１１）と前記第２の導電層（１２）と前記導電層ウエブ（１３）が導電性のセラミック材料から成りかつ前記第１の絶縁層（１５）と前記第２の絶縁層（１８）が電気的に絶縁するセラミック材料から成っている、請求項１記載のグロープラグ。
7. 前記第１の絶縁層（１５）と前記第２の絶縁層（１８）とが電気的に絶縁する同じセラミック材料から成っている、請求項６記載のグロープラグ。

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