KR100620262B1 - 세라믹 피복 엘리먼트 글로우 플러그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세라믹 피복 엘리먼트 글로우 플러그에 관한 것이다. 본 발명에 따라서, 금속 관형 홀더는 상기 홀더의 연소실측 단부에 U형 세라믹 가열 장치를 캔틸레버식으로 지지하는 연소실로부터 이격된 반대편 세라믹 가열 장치에 전압을 인가하기 위한 단자 스터드를 갖는다. 상기 세라믹 가열 장치는 홀더에 의해 둘러싸인 단부에서 보다 큰 직경을 갖는 세그먼트를 포함하며 전기적 접촉을 위한 리세스를 갖는 절연층으로 코팅된다. 연소실로부터 먼 세라믹 가열 장치의 단부면에는 하나의 리세스가 제공되며 세라믹 가열 장치의 외벽에는 제 2 리세스가 제공된다. 세라믹 가열 장치의 외벽과 홀더의 내벽 사이에는 도전성 밀봉 재료가 배치된다.

금속 관형 홀더, 세라믹 가열 장치, 터미널 스터드, 전기 접점, 도전성 밀봉 재료

Description

세라믹 피복 엘리먼트 글로우 플러그{Ceramic sheathed element glow plug}

본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 디젤 엔진용 세라믹 피복 글로우 플러그에 관한 것이다.

독일특허 공개공보 DE-OS 38 37 128호에는 상기 방식의 글로우 플러그가 공지되어 있으며, 상기 글로우 플러그에서는 실린더형 홀더의 팁(tip)에 의해 세라믹 가열 장치가 고정된다. 세라믹 가열 장치는 홀더에 대해 전기적으로 절연된다. 세라믹 가열 장치에 마주 놓인 실린더형 홀더의 측면 상에는, 공급 전압과 접촉하는 연결 장치가 제공된다. 세라믹 가열 장치는 U형 가열부로 구성되며, U형 가열부의 양 단부들은 각각 연결 장치와 접촉한다. 글로우 과정 동안, 세라믹 가열 장치에 전압이 인가됨으로써, 전류가 U형 가열부의 하나의 단부로부터 가열부의 연소실측 팁을 거쳐 U형 가열부의 다른 단부로 흐른다. 전류는 세라믹의 저항에 의해 가열부를 가열하기 때문에 상기 가열부가 글로우되고 점화를 위한 연료 공기 혼합물이 가열된다.

독립 청구항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 세라믹 피복 글로우 플러그는 소결된 추가의 단자 접촉 없이 세라믹 가열 소자의 매우 간단한 접촉이 가능하다는 장점을 갖는다. 또한, 글로우 플러그형 세라믹 가열 장치의 접촉이 재료 결합식 연결 없이 절연부 내에서 접촉면의 간단한 디자인에 의해 이루어지면, 소결된 금속 리드가 생략될 수 있다는 장점이 있다. 이로 인하여 소결된 이물질에 의한 세라믹 약화 또는 조립시 세라믹 또는 접촉부의 손상이 나타나지 않는다. 결국, 제조가 간단하며 비용도 저렴하다. 동시에 하우징의 내벽과 세라믹 가열 장치의 외벽 사이에 패킹을 삽입함으로써 연소실에 대한 매우 우수한 밀봉 효과뿐만 아니라 개선된 접촉이 달성될 수 있다.

종속 청구항에 제시된 조치에 의해 독립 청구항에 제시된 세라믹 피복 글로우 플러그의 바람직한 개선이 가능하다.

상기 글로우 플러그는 연소실로부터 먼 영역에 보다 큰 직경의 세그먼트를 갖는 것이 특히 바람직하다. 왜냐하면 하우징 내에 글로우 플러그를 삽입할 때 보다 큰 직경을 갖는 세그먼트와 작은 직경을 갖는 세그먼트 사이에 생긴 숄더가 밀봉재를 압축하여 매우 우수한 밀봉 효과를 보장하기 때문이다. 따라서, 연소실로부터 먼 글로우 플러그 부품을 연소실에 대해 밀봉시키는 밀봉 효과가 현저히 개선될 수 있다. 마지막으로, 확실한 접지 접촉과 기관실 밀봉을 얻기 위해 필요한 표면 압력이 최소화되고, 따라서 세라믹 글로우 플러그 내에서 접선 인장 응력이 감소된다. 또한 공급 전압과의 접촉을 위해 U형 가열 장치의 하나의 단부의, 연소실로부터 이격된 단부면을 연결하기 위한 접촉 스프링을 사용하는 것은 절연층과 이 절연층 내의 리세스 사이의 상이한 층두께의 보상을 가능하게 한다. 따라서 확실한 접촉을 보장할 수 있다. 본 발명에 따른 글로우 플러그에서는 확실한 접촉을 위해 필요로 하는 압착력이 작기 때문에, 세라믹 글로우 플러그에 추가의 인장력이 발생되지 않는다. 하우징과 글로우 플러그 사이를 밀봉하기 위한 도전성 밀봉 재료로서 도전성 분말형 밀봉재의 사용은 밀봉하고자 하는 표면의 질에 대한 특별한 조건을 필요로 하지 않는다. 따라서 표면 거칠기로 인해 인장력이 과도하게 상승될 수 없다.

본 발명의 실시예를 도면에 도시하며 이하에서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 피복 글로우 플러그.

도 2는 세라믹 글로우 플러그.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 피복 글로우 플러그의 종단면도를 도시한다. 피복 글로우 플러그는 글로우 플러그 하우징(10)을 형성하는 실린더형 관형 금속 하우징을 구비한다. 글로우 플러그 하우징(10)은 연소실측 단부(11)에서 세라믹 가열 장치(12)를 둘러싼다. 상기 세라믹 가열 장치(12)는 세라믹층 복합체로 형성된 글로우 플러그이며, 상기 글로우 플러그는 두 개의 도전성 복합 세라믹층들(14) 사이에 배치된 절연성 복합 세라믹층(13)으로 구성된다. 도전성 복합 세라믹층들은 실질적으로 U형으로 배치된다. 세라믹 가열 장치의 팁에서, 도전성 복합 세라믹으로 구성된 얇은 웨브에 의해서 양 도전성 복합 세라믹층들(14)은 연결된다. 글로우 플러그의 절연과 전기적 접촉은 하기에서 도 2를 참고로 설명된다. 도전성 횡단면을 상당히 감소함으로써 및/또는 상대적으로 큰 비전기 저항(specific electrical resistance)을 갖는 세라믹을 사용함으로써 글로우 팁 영역 내의 전기 저항은 U형 도전성 복합 세라믹층의 양 레그들에서 보다 크다. 전압 인가시, U형 세라믹 가열 장치의 한쪽 레그의 단부로부터 연소실측 팁을 거쳐서 U형 세라믹 가열 장치의 다른쪽 레그로 가열 전류가 흐르며, 여기서 글로우 플러그 하우징에 대한 전기적 접속을 통해 접지 접촉이 이루어진다. 세라믹 가열 장치의, 연소실측 팁은 거기에서 저항이 최대치를 갖는 구조로 인해 먼저 글로우된다. 도전성 세라믹은 적절한 충전재에 의해서 전기 저항의 포지티브한 온도 계수를 갖기 때문에 온도 증가에 따라 전기 저항이 상승하고, 이것은 다시 글로우 플러그의 온도가 스스로 조절될 수 있도록 한다. 글로우 플러그의 가열 속도와 정상 온도(steady-state)는 실질적으로 팁과 공급 리드의 저항비, 팁의 구조(geometry), 세라믹의 비전기 저항 및 세라믹의 온도 계수에 의해서 조절될 수 있다.

글로우 플러그라 하는 세라믹 가열 장치(12)는 실린더형 글로우 플러그 하우징(10)에 의해서 둘러싸인 후방 영역에서 보다 큰 직경의 세그먼트(15)를 갖는다. 상기 글로우 플러그의 후방 세그먼트의 직경은 하우징(10) 내에 글로우 플러그의 조립시 글로우 플러그가 이동할 수 있도록 선택된다. 글로우 플러그 또는 세라믹 가열 장치(12)는 관형 금속 하우징(11)의 내벽과 세라믹 가열 장치(12)의 외벽 사이에서 보다 작은 직경의 영역에 중공실(17)이 형성되도록 실린더형 글로우 플러그 하우징(10) 내에 조립되며, 상기 중공실은 도전성 분말인 도전성 밀봉 재료(18)로 충전된다. 상기 도전성 밀봉 재료(18)는, 예를 들어 흑연, 금속 분말, 세라믹과 도전성 입자의 분말 혼합물 또는 흑연 포일로 감겨진 중공 실린더일 수 있다.

글로우 플러그의 조립시, 먼저 도전성 밀봉 재료(18)가 글로우 플러그 하우징(10)의, 연소실로부터 먼 개구로부터 예비 성형품의 형태로 글로우 플러그 하우징(10) 내에 삽입되고, 후속하여 글로우 플러그가 삽입된다. 세라믹 가열 장치(12)에는 글로우 플러그 하우징(10) 내에서 연소실로부터 멀리 세라믹 슬리브(19)가 연결되며, 그 다음에 금속 링(16)이 연결된다. 함께 안내된 부품 상에 힘이 작용함으로써 상기 글로우 플러그는 도전성 밀봉 재료(18)가 압축되도록 글로우 플러그 하우징(10) 내로 가압된다. 상기 압축 공정 동안 중공실(17)의 체적이 감소된다.

도 2는 세라믹 가열 장치(12)를 별도로 도시한다. 이 도면에서 글로우 플러그가 그 길이에 걸쳐서 연소실로부터 먼 단부 세그먼트까지 연속해서 제 1 직경을 가지며 연소실로부터 먼 단부에서 보다 큰 직경의 세그먼트(15)를 갖는 것을 명확하게 볼 수 있다. 글로우 플러그는 적어도 상기 글로우 플러그가 글로우 플러그 하우징(10)에 의해 둘러싸이는 영역에서, 절연층(20)으로 코팅되고, 상기 절연층은 유리화(Vitrification)에 의해 제조된다. 도 2에서는 상기 절연층(20)이 제공된 영역을 진하게 표시한다. 전기적 접촉을 위해 절연층(20) 내에는 리세스(21, 22)가 배치된다. 제 1 리세스(21)는 연소실로부터 먼 글로우 플러그의 단부면에 위치함으로써, U형 도전성 세라믹의 레그와 단자 스터드(30)(도 1 참조)와의 접촉이 이루어진다. 제 2 전기적 접촉은 U형 도전성 세라믹의 제 2 레그의 측면 외벽에서 이루어진다. 상기 제 2 리세스(22)와 글로우 플러그 하우징의 접촉은 도 1에 도시한 바와 같이 도전성 밀봉 재료(18)에 의해서 이루어진다. 도 2에서는 리세스들(21, 22)을 진하게 표시한다. 도 2에서, 접촉면은 전압 인가시 가열 전류가 U형 가열 장치의 하나의 단부로부터 연소실측 팁을 거쳐서 U형 가열 장치의 다른 단부로 흐르도록 선택된다. 양호한 접촉을 형성하기 위하여, 리세스들(21, 22)에는 각각 금속 코팅, 예를 들면 니켈이 제공될 수 있다.

Claims (7)

1. 연소실측 단부(11)에 글로우 플러그 형태의 U형 세라믹 가열 장치(12)를 캔틸레버식으로 지지하는 관형 금속 하우징(10), 및 연소실로부터 먼 측면에 배치되어 상기 세라믹 가열 장치(12)와 전기적 접촉된 단자 스터드를 포함하는 세라믹 피복 글로우 플러그에 있어서,

   상기 세라믹 가열 장치(12)는 적어도 상기 가열 장치가 상기 금속 하우징(10)에 의해 둘러싸인 영역에서 리세스들(21, 22)을 갖는 절연층(20)으로 코팅되며, 연소실로부터 먼 상기 U형 세라믹 가열 장치(12)의 하나의 단부에는 제 1 리세스(21)가 배치되고, 상기 U형 세라믹 가열 장치(12)의 다른 단부의 외벽에는 측면으로 제 2 리세스(22)가 배치되며, 상기 세라믹 가열 장치(12)의 외벽과 상기 금속 하우징(10)의 내벽 사이의 제 2 리세스(22) 영역에는 도전성 밀봉 재료(18)가 배치되는 것을 특징으로 하는 세라믹 피복 엘리먼트 글로우 플러그.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 가열 장치(12)는 상기 금속 하우징(10)에 의해 둘러싸인 세그먼트(15)에서, 연소실로부터 먼 부분 영역에 보다 큰 직경을 가지며, 상기 직경은 조립시 상기 세라믹 가열 장치(12)가 연소실로부터 먼 단부로부터 상기 금속 하우징(10) 내에 삽입될 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 피복 엘리먼트 글로우 플러그.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 절연층(20)은 유리화에 의해 적용되는 것을 특징으로 하는 세라믹 피복 엘리먼트 글로우 플러그.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 리세스들(21, 22)은 상기 절연층(20) 내에서 금속화되는 것을 특징으로 하는 세라믹 피복 엘리먼트 글로우 플러그.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도전성 밀봉 재료(18)는 도전성 분말인 것을 특징으로 하는 세라믹 피복 엘리먼트 글로우 플러그.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 도전성 분말은 흑연, 금속 분말, 또는 세라믹과 도전성 입자의 분말 혼합물인 것을 특징으로 하는 세라믹 피복 엘리먼트 글로우 플러그.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도전성 밀봉 재료(18)는 흑연 포일로 감겨진 중공 실린더인 것을 특징으로 하는 세라믹 피복 엘리먼트 글로우 플러그.

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