KR20110074512A

KR20110074512A - 금속 시이드형 예열 플러그

Info

Publication number: KR20110074512A
Application number: KR1020117006093A
Authority: KR
Inventors: 카밀로 레나; 산드로 고렛티; 마르셀로 키노; 로라 베레따
Original assignee: 페더럴-모굴 이그니션 컴퍼니
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2011-06-30
Also published as: US20100059496A1; WO2010027697A3; JP2012502255A; CN102149973A; EP2321580A2; WO2010027697A2

Abstract

예열 플러그(10)는 환형 금속 셸(12), 열전도성 관형 시이드(20), 전극(22), 저항 가열 소자(24) 및 전지 절연 열전도성 파우더(26)를 구비한다. 금속 시일(28)은 전극(22)과 실링 결합하는 시이드(20)의 개방 단부에 배치된다. 금속 시일(28)과 전극(22) 사이의 도전성을 차단하도록, 절연층(54)은 전극(22)의 외부면에 형성된다. 선택적인 제 2 금속 층(56)은 절연층(54)과 금속 시일(28) 사이에 배치될 수 있다.

Description

금속 시이드형 예열 플러그{METAL SHEATH GLOW PLUG}

본 발명은 전반적으로 예열 플러그에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시이드형 금속 예열 플러그에 관한 것이다.

시이드형 예열 플러그는, 일반적으로 나선형으로 감긴 저항 와이어를 하나 또는 그 이상을 포함하는 전기 저항 가열기를 구비하는데, 이 저항 와이어는 전기 절연성이고 열전도성인 파우더에 묻혀 있어서 시이드의 자유 폐쇄 단부와의 전기적 접속을 제외하고는 수용되어 있는 관형 시이드와 전기적으로 절연되어 있다. 설명된 타입의 예열 플러그는 예를 들어 미국 특허 4,963,717에 개시된다. 시이드에 수용되는 전기 저항 와이어는 절연 파우더 내에 전부 묻혀있으며, 절연 파우더는 탄성 중합체 O-링 시일 또는 다른 실링 장치를 사용하여 시이드내에 실링된다. 이들 O-링 시일은 Viton^®이라는 브랜드하에서 Dupont에 의해 판매하는 것과 같은 다양한 불소중합체를 포함하는 다양한 탄성 중합체(elastomers)를 사용하여 만들어져 왔다. O-링 시일이 많은 예열 플러그 장치에 사용되어 오고 있지만, 이들의 유효한 작동 온도 범위는 대략 150-200℃ 정도이며, 현재 이러한 작동 온도 범위에는 제한사항이 있음이 판명되었다. 최근에는, 더 고온의 작동 온도 범위가 요구되는 예열 플러그의 사용예가 나타나게 되어, 기존의 O-링시일의 사용이 부적합하다.

또한, 이전의 낮은 작동 온도 범위 내에서 작동하는 경우에도, O-링 시일은 밀봉되지 않아서, 산소 및 수증기가 절연 파우더 및 저항 가열 소자에 스며들어 산화, 크래킹(cracking) 및 결국 고장을 야기시킨다. 이러한 고장은 예열 플러그의 작동 수명을 감소시키거나 제한하게 된다.

상기 사항을 감안하면, 200℃를 넘는 시일의 영역에서의 작동 온도에서 사용될 수 있고, 또한 전극과 시이드 사이의 시일을 향상시킬 수 있는 예열 플러그가 요구된다.

본 발명은 축방향으로 뻗어있는 보어를 구비한 금속 셸로 구성되는 예열 플러그를 제공한다. 도전성 및 열전도성의 관형 시이드는 상기 셸에 지지된다. 상기 시이드는 상기 셸 보어 내에 배치되는 개방 단부와 상기 보어로부터 돌출된 폐쇄 단부를 구비한다. 전극은 상기 셸을 통과하여 상기 시이드의 상기 개방 단부로 뻗어있는 매립부(embedded section)를 구비한다. 상기 매립부는 분리된 절연층(insulating layer)을 구비한다. 저항 가열 소자는 상기 시이드에 배치되고, 상기 전극의 상기 매립부와 전기적으로 접속되는 근위 단부(proximal end)와 상기 시이드의 상기 폐쇄 단부와 전기적으로 접속되는 원위 단부(distal end)를 구비한다. 전기 절연성, 열전도성 파우더는 상기 시이드에 배치되고, 상기 전극의 상기 매립부와 상기 저항 가열 소자를 둘러싼다. 금속 시일은 상기 시이드의 상기 개방 단부에 형성되며, 상기 시이드와 상기 전극의 상기 절연층 사이에 실링 결합을 한다. 상기 금속 시일은 향상된 전극의 실링을 제공하여 제조과정이나 사용시에 상기 시이드에 외부 물질이 들어가는 것을 방지한다. 게다가, 상기 금속 시일은 상기 시이드 내에 산소 또는 공기의 침투를 제거하여, 이에 의하여 예열 플러그 조립체의 작동 수명을 향상시킨다.

본 발명의 다른 형태로서, 상기 설명된 예열 플러그는, 상기 전극의 상기 절연층 위에 배치되는 제 2 금속 층을 더 구비하며, 상기 금속 시일은 상기 시이드와 상기 제 2 금속 층 사이에 실링 결합한다.

본 발명의 다른 형태로서, 제조 방법은, 개방 단부와 폐쇄 단부를 구비한 도전성 및 열전도성 관형 시이드; 상기 시이드의 상기 개방 단부로 뻗어있는 매립부를 구비하며, 상기 매립부는 그 위에 분리된 절연층을 구비한 전극; 상기 시이드 내에 배치되고, 상기 저항 가열 소자를 둘러싸는 전기 절연성, 열전도성 파우더; 및 상기 시이드의 상기 개방 단부에 배치되고, 상기 시이드 및 상기 전극의 상기 절연층과 실링 결합하는 금속 시일;을 포함하는 예열 플러그용 가열기 조립체를 제조하는데 제공한다. 상기 제조 방법은 관형 시이드, 전극 및 저항 가열 소자를 형성하는 단계와 그 다음에 상기 전극에 있는 상기 매립부의 적어도 일부분 위에 절연층을 형성하는 단계로 구성된다. 상기 저항 가열 소자의 하나의 단부는 상기 전극의 상기 매립부에 부착된다. 상기 저항 가열 소자는 상기 전극의 상기 매립부와 함께 상기 관형 시이드에 삽입된다. 상기 저항 가열 소자의 다른 단부는 상기 시이드의 상기 폐쇄 단부에 부착된다. 파우더는 상기 저항 가열 소자를 둘러싼 상기 시이드에 삽입되며, 그 다음에 금속 시일이 상기 시이드와 상기 절연층 사이에 형성된다.

본 발명의 이러한 특징 및 이점은 이하의 상세한 설명, 첨부된 도면과 관련하여 고려할 때, 더욱 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 시이드형 가열기 조립체와 예열 플러그의 부분 단면도.
도 2는 가열기 조립체 단면의 부분 확대도.
도 3은 도 2의 선 3-3을 따른 금속 시일의 단면도
도 4는 금속 시일과 전극의 절연층 사이에 배치되는 제 2 금속 층이 나타난 본 발명의 다른 실시예에 따른 부분도.
도 5는 도 4의 선 5-5을 따른 단면도.
도 6은 프리폼(preform) 상태에서 나타난 시이드의 단면도.
도 7은 저항 가열 소자의 확대도.
도 8은 본 발명에 따라 예열 플러그의 제조 조립 작업을 나타낸 플로우 차트

도면을 참조할 경우 유사한 도면 번호는 여러 도면에서 유사 또는 대응하는 부품을 나타내며, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 제조된 예열 플러그는 도 1에서 도면 번호가 10으로 나타난다. 예열 플러그(10)는 세로 축 A를 따라 뻗은 보어(14)를 구비하는 환형 금속 셸(12)를 포함한다. 셸(12)은 다양한 등급의 강과 같은 임의의 적절한 금속으로 구성될 수 있다. 셸(12)은 또한 외부 표면(16)과 보어(14)를 포함하는 표면의 일부 또는 전체에 니켈 또는 니켈 합금 코팅과 같은 도금 층 또는 코팅 층으로 이루어져, 고온 산화 및 부식에 대한 저항이 향상된다.

통상의 금속 시이드형 예열 플러그(미도시)는 전극과 가열 팁의 접지된 시이드부 사이에 O-링 시일과 같은 탄성중합체(elastomeric) 시일 또는 플라스틱 시일을 사용한다. 이러한 탄성 중합체 시일은 가열 소자의 산화로 인한 성능 저하 때문에 제한적인 수명을 갖게 되며, 그러한 가열소자는 전형적으로 시이드 내의 나선형 와이어 저항이다. 가열소자는 산화 마그네슘 파우더(magnesium oxide powder) 베드에 채워지며 고무 또는 플라스틱 가스켓으로 실링된다. 예열 플러그의 작동 동안 발생하는 가열 사이클동안, 와이어 표면의 산화가 발생되어, 와이어의 유효 단면적이 감소하며 와이어의 이 부분에서 높은 전류밀도(current density)를 초래한다. 결국, 와이어의 과열 및 가열 소자의 고장이 발생될 수 있다. 이러한 작동모드에 영향을 미치는 요인은 고무 또는 플라스틱 가스켓의 불완전한 실링에 있으며, 이로 인해 산소 및 수증기가 패킹 파우더 베드 안으로 확산되어 가열 소자 와이어와 반응하여, 위에서 언급한 유효 단면적의 감소와 산화가 초래하게 된다. 산화 마그네슘과 수증기의 반응으로 인해 수산화 마그네슘(magnesium hydroxide)을 형성하고, 이는 금속 와이어를 부식 또는 산화시켜 예열 플러그가 동작하지 않는 경우에도 부품의 고장을 야기시킨다. 산화 마그네슘 파우더의 표면에 흡수되는 다른 물질들 또한 저항 가열 요소 와이어의 기능을 저하시킨다.

이와 대비하여, 본 발명은 향상된 가열기 조립체를 가지는 예열 플러그(10)를 구비하는데, 이러한 가열기 조립체는 패킹 파우더와 파우더안에 매립된 나선형 와이어 저항 가열 소자의 산소 및 수증기로의 노출을 감소시켜, 위에서 언급한 품질 저하를 제거하거나 실질적으로 감소시킨다.

가열기 조립체(18)는 시이드(20), 전극(22), 저항 가열 소자(24), 패킹 파우더 물질(26) 및 시일(28)을 구비한다. 여기에 사용되는 것으로서, 근위(proximal)와 원위(distal)의 관계는 시이드(20)로부터 떨어진 예열 플러그(10)의 단부에 관한 것으로, 근위는 이 단부에 더 가깝고, 원위는 이 단부로부터 상대적으로 더 먼 것이다.

시이드(20)는 일반적인 관형 구조의 도전성 및 열전도성 부재이다. 임의의 적절한 금속이 시이드(20)를 형성하는데 사용될 수 있으나, 특히 내연기관의 작동에 관련된 연소 가스와 반응물 종에 관해서는, 고온 산화와 부식에 저항성을 갖는 금속이 선호된다. 임의의 적절한 금속 합금의 예로는 니켈-크롬-철-알루미늄 합금이 있다. 시이드(20)는 보어(14) 내에 배치되며 셸(12)과 전기적 접속하는 개방 단부(30)를 구비한다. 시이드(20)는 또한 보어(14)로부터 돌출하는 폐쇄 단부(32)를 가진다. 바람직하게는, 시이드(20)는 길이방향에 따라 변하는 외경(D1)를 구비하는데, 이 외경은 개방 단부(30)에 근접한 감소된 직경부(34)를 구비한다. 외경(D1)은 임의의 적절한 직경일 수 있다. 많은 예열 플러그의 적용에 있어, 전형적인 외경(D1)의 예는 약 4 mm이다. 감소된 직경부(34)는 대체로 시일(28)의 길이보다 다소 더 길다. 하나의 실시예로서, 감소된 직경부(34)의 축 길이는 약 8 mm이다. 외경(D1)과 감소된 직경부(34) 사이의 반경 간격은 일정 정도이어야 하는데, 하나의 실시예는 약 0.4 mm이다.

시이드(20)는 냉간 가공된 미세구조와 같은 변형된 미세구조를 구비할 수 있다. 여기에서 도 6에서 일반적으로 36으로 표시된 시이드 프리폼은 시이드내의 직경을 감속시키고 파우더의 밀도를 증가시키도록 스웨이징(swaging) 또는 다른 방법으로 재가공한다. 하나의 실시예로서, 변형은 도 6에서의 파선으로 나타난 것과 같이, 시이드 프리폼(36)의 벽 두께의 약 20 퍼센트 감소에 해당할 수 있다. 오일과 같은 휘발성 물질을 제거하기 위해, 시일(28)에 근접한 시이드(10)의 내부면(21)은 가열기 조립체(18)의 결합에 앞서 완전하게 세척될 것이다. 내부면(21)은 또한 접착을 좋게하도록 산화시킬 수 있다. 산화물 층이 이런 목적으로 만들어진 경우, 전형적으로 그 두께는 0.2~5.0 미크론의 범위이다.

전극(22)은 시이드(20)의 개방 단부(30)로 뻗어진 매립부를 구비한다. 전극(22)은 적절한 도전성 물질로 만들어질 수 있으며, 바람직하게는 금속으로, 더욱 바람직하게는 강으로 만들어질 수 있다. 강의 적당한 등급의 예에는 AISI 1040, AISI 300/400 군, EN 10277-3 군, Kovar*UNS K94610 및 ASTM F15, 29-17 합금이 포함된다. 저항 가열 소자(24)는 도 7에서 가장 잘 나타난 바와 같이 감긴 또는 나선형 와이어 저항 가열 소자를 포함하여 임의의 적절한 저항 가열 장치일 수 있다. 저항 가열 소자(24)는, 예열 플러그(10)의 특정 용도에 요구되는 필요 시간/온도 가열 응답 특성을 제공하도록 작동 가능한 임의의 적절한 저항 특성을 가질 수 있다. 저항 가열 소자는 포지티브 온도 계수 특성(PTC 특성)을 갖는 단일의 전기 저항 소자, 또는 직렬로 접속된 2개의 전기 저항 소자를 끝과 끝을 결합한 이중 구조의 소자를 포함할 수 있다. 후자의 경우에, 제 1 저항 소자(40)는 전극(22)에 접속되며, 시이드(20)의 폐쇄 단부에 접속된 제 2 저항 소자(42) 보다 더 높은 PTC 특성을 가지는 물질로부터 제작된다. 따라서, 제 1 저항 소자(40)는 전류 제한기(current limiter) 또는 조절기 소자(regulator element)로 작동되고, 반면에 제 2 저항 소자(40)은 가열 소자로 작동된다. 나선형 와이어 저항 가열 소자는, 예를 들면 순수 니켈, 및 다양한 니켈, 니켈-철-크롬 합금 및 철-코발트 합금과 같은 다양한 금속을 포함하는 임의의 적당한 재료로 만들어질 수 있다. 도 1과 도 7을 다시 참조하면, 근위 단부(44)를 갖는 나선형 와이어, 이중 저항 가열 소자(24)는 시이드(20)에 배치되며, 근위 단부(44)는, 전극(22)에 용접과 같은 야금학적 접합(metallurgical bond)에 의해 전기적으로 접속되고 기계적으로 고정된다. 저항 가열 소자(24)의 원위 단부(46)는 시이드(20)의 폐쇄 단부(32)에 전기 접속되고 야금학적 접합에 의해 기계적으로 고정된다. 저항가열 소자(24)의 원위 단부(46)가 시이드 프리포옴(36)의 원위 단부(48)에 용접될 때, 이러한 기계적인 부착과 야금학적 접합이 형성된다(도 6). 이러한 용접은 또한 시이드 프리포옴(36)의 원위 단부의 개구(50)를 실링함으로써 관형 시이드(20)의 폐쇄 단부(32)를 형성한다.

전기 절연성, 열전도성 패킹 파우더(26)는 시이드(20)내에 배치되고, 저항 가열 소자(24)를 둘러 싼다. 파우더(26)는, 당업자에 알려진 저항 가열 소자를 둘러 싸는 적절한 전기 절연 및 열전도성 파우더를 포함할 수 있다. 저항 가열 소자(24)를 시이드(20)에 부착하는 관련 용접에 의해 개구(50)를 폐쇄한 이후에, 압축되지 않은 파우더는 전극(22) 주위에 있는 환형 갭을 통해 시이드 프리포옴(36)의 공동(52)에 삽입된다. 환형 갭의 두께는 임의의 적절한 두께가 될 수 있으나, 그러나, 대략 0.2-1.0 mm 사이의 환형 갭(54)의 폭이 저항 가열기 조립체(18)의 다양한 사용분야에 적당하다고 여겨진다. 환형 갭의 폭은 시이드 프리롬(36)의 내경과 감소된 직경부(34) 중의 전극(22)의 외경간의 반경방향의 차이에 의해 결정된다. 본 발명의 한 실시예로서, 파우더(26)는, 완성된 시이드(20)를 형성하기 위해 시이드 프리폼(36)의 직경을 감소시키는 것과 함께 저항 가열 소자(24) 주위에 압축된 산화 마그네슘 화합물로부터 제조된다. 압축된 파우더(26)는 소정의 열 전도성을 제공하는 한편으로 저항 가열 소자(24)를 시이드(20)로부터 전기적으로 절연시키는 것을 제공한다. 또한 파우더(26)는 예열 플러그(10)의 확장된 작동 온도 범위, 즉 600-800℃ 에 까지 작동해야만 한다.

분리된 절연층은 시이드(20)의 감소된 직경부(34)를 관통하여 지나는 전극(22)의 일부 부를 따라 형성된다. 절연층(54)은 바람직하게는 비-유기질 및 비-탄성 중합체 절연 물질로 구성된다. 바람직한 실시예로서, 이러한 물질은 글래스 또는 세라믹 물질로 구성된다. 글래스 물질로부터 선택된다면, 규산염 글래스(silicate glass), 붕산염 글래스(borate glass), 또는 붕규산염 글래스(borosilicate glass)로부터 형성될 수 있다. 세라믹 물질로 만들어진다면, 절연층(54)은 금속 산화물(metal oxide), 금속 질화물(metal nitride), 또는 금속 질산화물(metal oxynitride)로부터 만들어질 수 있다. 물론, 다른 적절한 물질도 당업자에게 명백할 수 있다. 절연층(54)은 물리 증착법(physical vapor deposition, PVD)과 같은 통상적인 기술로 적용될 수 있는데, 이러한 물리 증착법은 증착하려는 물질이 높은 증기압으로 가열되고, 그리고 나서 목표 표면, 이 경우 전극(22)의 외부면(38)에 응축되는 증착법으로 다양한 증착법이 있다. 절연층(54)은 전극(22)과 시일(28) 사이에 전기적 절연을 제공하고, 또한 시일(28)의 적당한 점착 표면을 제공하는데 효과적이다.

시일(28)은 금속 조성으로 되어있고 이에 의해 도전성이 있다. 따라서, 절연층(54)은 접지된 시이드(20)과 대전된 전극(22) 사이의 도전성을 직접적으로 차단할 필요가 있다. 금속 시일(28)은 용접 접합(weld joint), 납땜 접합(brazed joint), 또는 소결 금속 파우더 접합(sintered powder metal joint)으로 구성될 수 있다. 다양한 물질이 금속 시일(28)을 만드는데 사용될 수 있는데, 이러한 물질에는 구리 및/또는 구리 합금, 은 및 그 합금, 구리와 은 합금의 조성물을 형성하는 천이 금속(transition metal)이 포함될 수 있다. 이들 합금에 사용되는 일반적인 천이 금속은 티타늄을 포함할 수 있다.

따라서, 도 1-3에서 나타난 바와 같이, 시일(28)은 시이드(20)의 개방 단부(30)에 위치하고, 시이드(20)와 절연층(54) 사이의 환형 갭을 통과하는 절연층(54)에서 시이드(20)와 실링 결합한다. 따라서, 공동(52)에 파우더(26)를 삽입한 후에, 시이드(20)의 내부면에 절연층(54)의 외부면을 접착시키기 위해, 금속 시일(28)이 용접, 납땜 또는 소결화를 통해 붙여지게 된다. 이러한 방법으로, 시일(28)은 밀봉된 마개(closure)를 형성하여, 연소가스 및 주변의 산소 또는 수증기를 포함한 오염물질이 공동(52)으로 스며들어 파우더(26)와 반응하는 것을 차단한다. 밀봉된 실링을 제공하여, 금속 시일(28)의 결합은, 위에서 언급한 바와 같이 파우더(26)와 저항 가열 소자(24)와 상호 작용하는 가능성을 제거하거나 충분히 감소시킨다. 사실상, 이는 저항 가열 소자의 성능 저하를 줄이고 그것의 작동 수명을 증가시킨다.

전극(22)과 시이드(20) 사이의 충분한 전기적 절연을 제공하기 위해, 절연층(54)은 바람직하게는 대략 -40 내지 800℃의 가열기 조립체(18)의 작동 온도 범위에서 24V DC의 인가전압에 대해 적어도 대략 1000Ω의 저항을 갖는다. 절연층(54)은 그 두께를 통해, 그리고 시이드(20)와 전극(22)와의 접합면에서 10 bar에 이르는 외부 압력에 견딜 수 있는 인장모드 및 전단모드에서 기계적 강도를 가져야 한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 묘사하는데, 프라임 표시(')는 위에서 설명한 제 1 발명에서의 유사 또는 대응 부분을 나타낸다. 본 실시예에서, 제 2 금속 층(56')은 절연층(54') 위에 배치된다. 따라서, 금속 시일(28')은 시이드(20')와 제 2 금속 층(56') 사이에서 실링 결합으로 형성된다. 더욱 향상된 접착 특성을 얻기 위해, 제 2 금속 층(56')은 시일(28')과 동일하거나 호환되는 금속의 얇은 금속 코팅으로 구비할 수 있다. 전극(22')의 외부면에 대한 뛰어난 접착을 직접적으로 얻기 위해, 제 2 금속 층(56')은 위에서 설명된 PVD 기술을 포함한 제조 환경내에서 관리되는 고정방법으로 붙여질 수 있다. 이후에, 동일 또는 야금상으로 호환 금속의 시일(28')은, 위에서 설명한 밀봉의 마개를 완성하도록 즉각 붙여지고 접착될 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 예열 플러그(10)의 가열기 조립체(18)의 제조방법(100)이 개략적으로 설명되어 있다. 기능 블록(110)은 전극(22), 저항 가열 소자 및 시이드 프리폼(36)을 형성하는 단계를 구비한다. 기능 블록(120)에서는 절연층(54)이 전극(22)의 외부 면을 코팅함으로서 증착된다. 파선으로 표시된 선택적 단계로서, 제 2 금속 층(56)이 증착 단계(120)에 이어 절연층(54)에 또한 증착될 수 있다. 기능 블록(130)에서 전극(22)이 저항 가열 소자(24)에 부착되고, 그리고 나서 기능 블록(140)에서 시이드 프리폼(36)에 하위 조립체(sub-assembly)가 삽입된다. 그 후에, 기능 블록(150)에 나타난 것과 같이, 저항 가열 소자(24)가 원위 단부(48)에서 시이드 프르폼(36)에 부착된다. 다음으로, 기능 블록(160)은 시이드 공동(52)에 파우더(26)를 삽입하는 단계를 나타내며, 다음으로 환형 갭에 금속 성분을 납땜 또는 용접 또는 소결화에 의해 시일(28)을 형성하는 단계가 따른다. 임의의 적절한 롤링, 스탬핑(stamping), 프레싱, 압출(extrusion) 또는 유체정역학적 작업(hydrostatic operation)에 의해 시이드 프리폼(36)으로부터 시이드(20)를 재가공하는 것을 구비하는 선택적인 단계가 기능 블록(180)에 파선으로 나타난다. 기능 블록(190)은 완성된 가열기 조립체(18)를 셸(20)에 밀어 넣는 단계 및 위에서 언급한 바와 같이 통상적인 방법으로 그 안에 고정시키는 단계를 나타낸다.

훨씬 더 높은 녹는점과 보다 우수한 고온 기계 특성 및 고온 전기 특성을 가지는 금속 시일(28)을 선호하고 탄성중합체 시일의 사용을 회피함으로써, 본 발명의 예열 플러그(10)는 200℃ 보다 높은 온도에서의 작동에 사용될 수 있다. 특히, 예열 플러그(10)는 600℃ 보다 높은 온도에서의 작동에 사용될 수 있으며, 더욱 특별하게는 약 800℃에 이르는 작동에서 사용될 수 있다. 게다가, 금속 시일(28)은 주위 대기가 파우더 베드(26) 및 와이어 가열 소자(24)에 도달하여 와이어 가열 소자의 품질 저하할 가능성을 제거 또는 현저하게 감소시킨다.

이상의 발명은 관련 규정에 따라 설명되었으며, 이런 설명은 본질적으로 한정적이기보다는 예시적이다. 개시된 실시예에 대한 변경이나 수정은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게는 명백할 것이며 본 발명의 범위에 속할 것이다. 따라서, 본 발명에 부여되는 법률적인 보호의 범위는 다음의 청구범위의 해석에 의해서만 결정될 수 있다.

Claims

축방향으로 뻗어있는 보어를 가지는 금속 셸;
상기 보어 내에 상기 셸과 전기적으로 접속되게 배치된 개방 단부와, 상기 보어로부터 돌출된 폐쇄 단부를 구비한 도전성 및 열전도성 관형 시이드;
상기 시이드의 상기 개방 단부로 뻗어있는 매립부를 가지되, 상기 매립부는 상기 매립부 위에 구별되는 절연층을 구비하는 전극;
상기 시이드에 배치되며, 상기 전극의 상기 매립부와 전기적으로 접속되는 근위 단부와, 상기 시이드의 상기 폐쇄 단부와 전기적으로 접속되는 원위 단부를 구비하는 저항가열 소자;
상기 시이드 내에 배치되고, 상기 저항가열 소자와 상기 전극의 상기 매립부를 둘러싸는 전기 절연성, 열전도성 파우더; 및
상기 시이드의 상기 개방 단부에 배치되고, 상기 시이드 및 상기 전극의 상기 절연층과 실링 결합하는 금속 시일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 1항에 있어서, 상기 금속 시일은 용접 접합을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 1항에 있어서, 상기 금속 시일은 납땜 접합을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 1항에 있어서, 상기 금속 시일은 소결 금속 파우더를 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 1항에 있어서, 상기 금속 시일은 구리 합금 또는 은 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 5항에 있어서, 상기 금속 시일은 상기 구리 합금 또는 상기 은 합금의 성분으로서 천이 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 6항에 있어서, 상기 천이 금속은 티타늄인 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 1항에 있어서, 상기 절연층은 비-유기질, 비-탄성중합체 절연 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 1항에 있어서, 상기 절연층은 글래스 또는 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 9항에 있어서, 상기 절연층은 규산염 글래스, 붕산염 글래스 및 붕규산염 글래스로 이루어진 1군으로부터 선택되는 글래스인 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 9항에 있어서, 상기 절연층은 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속 질산화물로 이루어진 1군으로부터 선택되는 세라믹인 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
축방향으로 뻗어있는 보어를 가지는 금속 셸;
상기 보어 내에 상기 셸과 전기적으로 접속되게 배치된 개방 단부와, 상기 보어로부터 돌출된 폐쇄 단부를 구비한 도전성 및 열전도성 관형 시이드;
상기 시이드의 개방 단부로 뻗어있는 매립부를 가지되, 상기 매립부는 상기 매립부 위에 구별되는 절연층을 구비한 전극;
상기 시이드에 배치되며, 상기 전극의 상기 매립부와 전기적으로 접속되는 근위 단부와, 상기 시이드의 상기 폐쇄 단부와 전기적으로 접속되는 원위 단부를 가지는 저항가열 소자;
상기 시이드 내에 배치되고, 상기 저항가열 소자와 상기 전극의 상기 매립부를 둘러싸는 전기 절연성, 열전도성 파우더;
상기 시이드의 상기 개방 단부에 배치되고, 상기 시이드 및 상기 전극의 상기 절연층과 실링 결합하는 금속 시일; 및
상기 절연층 위에 배치되는 제2 금속 층으로서, 상기 금속 시일은 상기 시이드 및 제 2 금속 층과 실링 결합하게 되는 상기 제 2 금속 층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 12항에 있어서, 상기 금속 시일은 용접 접합을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 12항에 있어서, 상기 금속 시일은 납땜 접합을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 12항에 있어서, 상기 금속 시일은 소결 금속 파우더를 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 12항에 있어서, 상기 금속 시일은 구리 합금 또는 은 합금을 구성되는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 16항에 있어서, 상기 금속 시일은 상기 구리 합금 또는 은 합금의 성분으로서 천이 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 17항에 있어서, 상기 천이 금속은 티타늄인 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 12항에 있어서, 상기 절연층은 비-유기질, 비-탄성중합체 절연 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 12항에 있어서, 상기 절연층은 글래스 또는 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 20항에 있어서, 상기 절연층은 규산염 글래스, 붕산염 글래스 및 붕규산염 글래스로 이루어진 1군으로부터 선택되는 글래스인 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
제 20항에 있어서, 상기 절연층은 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속 질산화물로 이루어진 1군으로부터 선택되는 세라믹인 것을 특징으로 하는 예열 플러그.
개방 단부와 폐쇄 단부를 가지는 도전성 및 열전도성 관형 시이드; 상기 시이드의 상기 개방 단부로 뻗어있는 매립부를 구비하며, 상기 매립부는 그 위에 구별되는 절연층을 구비한 전극; 상기 시이드 내에 배치되고, 상기 저항 가열 소자를 둘러싸는 전기 절연성, 열전도성 파우더; 및 상기 시이드의 상기 개방 단부에 배치되고, 상기 시이드 및 상기 전극의 상기 절연층과 실링 결합하는 금속 시일;을 포함하는 예열 플러그용 가열기 조립체를 제조하는 방법에 있어서,
관형 시이드, 전극 및 저항 가열 소자를 형성하는 단계;
상기 전극에 있는 상기 매립부의 적어도 일부분 위에 절연층을 형성하는 단계;
상기 전극의 상기 매립부에 상기 가열 저항 소자의 하나의 단부를 부착하는 단계;
상기 저항 가열 소자 및 상기 전극의 상기 매립부를 상기 관형 시이드에 삽입하는 단계;
상기 저항 가열 소자의 다른 단부를 상기 시이드의 상기 폐쇄 단부에 부착하는 단계;
상기 저항 가열 소자를 둘러싸는 상기 시이드에 파우더를 삽입하는 단계; 및
상기 시이드와 상기 절연층 사이에 상기 금속 시일을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그용 가열기 조립체의 제조 방법.
제 23항에 있어서, 금속 시일을 형성하는 상기 단계 전에, 상기 절연층에 제 2 금속 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그용 가열기 조립체의 제조 방법.
제 23항에 있어서, 상기 금속 시일을 형성하는 상기 단계는 용접, 납땜 또는 소결화를 구비하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그용 가열기 조립체의 제조 방법.
제 23항에 있어서, 상기 가열기 조립체를 금속 예열 플러그 셸에 부착하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 예열 플러그용 가열기 조립체의 제조 방법.