(57)【要約】  一体型多層加熱素子（２６、１２６、２２６）は、グロープラグアセンブリ（２０）の高温チップ（２２、１２２、２２２）を形成する。加熱素子（２６、１２６、２２６）は、絶縁層（５０、１５０、２５０）によって包囲される導電性コア（４８、１４８、２４８）を含み、次に絶縁層（５０、１５０、２５０）は、抵抗層（５２、１５２、２５２）を支持する。任意の導電性被覆（１７２）が、抵抗層（１５２）を包囲することができる。これらの層状の構成要素は、前作業において予備成形され、次に、前駆物質構造を成形するために他の構成要素の中で組み立てられる。最終的な加熱素子（２６、１２６、２５６）に比例する寸法属性を有するいわゆる未処理部分を形成するために圧縮される場合には、前駆物質構造は、ダイ（５４、６４、１６４）に移送される。個別の層は依然として、実質的に無傷のままであり、一部の境界層が混合されて、材料と材料との接合の強化を可能にする。未処理部分は、本質的に固体の塊に共に種々の材料を接合するために、焼結される。種々の仕上げ作業が必要とされる可能性があり、続いて、加熱素子（２６、１２６、２２６）が組み立てられてグロープラグ（２０）を形成する。
2009522532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グロープラグのための層状の加熱素子を形成するための方法であって、前記方法は、
導電性コアを予備成形するステップと、
外側を有する非導電性絶縁層を予備成形するステップと、
電気抵抗層を予備成形するステップと、
絶縁層内部でコアを実質的に覆い、絶縁層の外側に抵抗層を施すことによって、前駆物質構造を組み立てるステップと、
前駆物質構造を圧縮するステップと、
圧縮された前駆物質構造を焼結して、絶縁層に接合されるコアおよび抵抗層に接合される絶縁層を有する一体加熱素子を形成するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記コアを予備成形するステップは、有機結合剤および潤滑剤を導電性粉末と混合するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コアを予備成形するステップは、成形型に導電性粉末、有機結合剤および潤滑剤を押圧して自立型物品を成形するステップを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記絶縁層を予備成形するステップは、有機結合剤および潤滑剤を非導電性粉末と混合するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記絶縁層を予備成形するステップは、成形型に非導電性粉末、有機結合剤および潤滑剤を押圧して自立型物品を成形するステップを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記抵抗層を予備成形するステップは、有機結合剤および潤滑剤を電気抵抗性粉末と混合するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記抵抗層を予備成形するステップは、電気抵抗性粉末、有機結合剤および潤滑剤を自立型物品に押圧するステップを含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記前駆物質構造を圧縮するステップは、前駆物質構造を押出成形ダイに押し込むステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記前駆物質構造を圧縮するステップは、前駆物質構造を閉鎖型ダイに押し込むステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記前駆物質構造を圧縮するステップは、静水圧に前駆物質構造を曝すステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記前駆物質構造を圧縮するステップは、圧縮ローラの間で前駆物質構造を回転するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記コア、絶縁層および抵抗層を予備成形するステップはそれぞれ、結合剤および潤滑剤と粉末を混合するステップを含み、さらに、圧縮された前駆物質構造から潤滑剤の少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記潤滑剤を除去するステップは、前記焼結ステップと同時に生じる請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記潤滑剤を除去するステップは、前記焼結ステップの前に生じる請求項１２に記載の
方法。
【請求項１５】
前記焼結ステップの前に、圧縮された前駆物質構造から結合剤の一部を除去するステップをさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
導電性被覆を予備成形するステップをさらに含み、前記前駆物質構造を組み立てるステップは、前記圧縮ステップの前に被覆内部で抵抗層を実質的に包囲するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記被覆を予備成形するステップは、有機結合剤および潤滑剤を導電性粉末と混合するステップを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記被覆を予備成形するステップは、成形型に導電性粉末、有機結合剤および潤滑剤を押圧して自立型物品を成形するステップを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記焼結ステップ後に被覆の一部を除去するステップをさらに含み、加熱素子用の高温チップを形成する請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
コアと抵抗層との間の電気接続を確立するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記コアと抵抗層との間の電気接続を確立するステップは、前記焼結ステップ後に導電性チップを固着するステップを含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
シェルを設けるステップと、
シェルに焼結した加熱素子を挿入するステップと、
シェルと抵抗層との間の導電性接続を確立するステップと、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
中心電線をシェルに挿入するステップと、コアと中心電線との間に導電性接続を確立するステップと、中心電線とシェルとの間に電気絶縁障壁を確立するステップと、をさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
絶縁層の外側に少なくとも１つの溝を形成するステップをさらに含み、前記前駆物質構造を組み立てるステップは、前記圧縮ステップの前に、溝に抵抗層を挿入するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
グロープラグを成形する方法であって、前記方法は、
導電性コアを予備成形するステップと、
外側を有する非導電性絶縁層を予備成形するステップと、
電気抵抗層を予備成形するステップと、
絶縁層内部でコアを実質的に覆い、絶縁層の外側に抵抗層を施すことによって、前駆物質構造を組み立てるステップと、
前駆物質構造を圧縮するステップと、
圧縮された前駆物質構造を焼結して、絶縁層に接合されるコアおよび抵抗層に接合される絶縁層を有する一体加熱素子を形成するステップと、
シェルを設けるステップと、
シェルに焼結した加熱素子を挿入するステップと、
シェルと加熱素子の抵抗層との間の導電性接続を確立するステップと、
を含む方法。
【請求項２６】
前記コアを予備成形するステップは、有機結合剤および潤滑剤を導電性粉末と混合するステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記コアを予備成形するステップは、成形型に導電性粉末、有機結合剤および潤滑剤を押圧して自立型物品を成形するステップを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記絶縁層を予備成形するステップは、有機結合剤および潤滑剤を非導電性粉末と混合するステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記絶縁層を予備成形するステップは、成形型に非導電性粉末、有機結合剤および潤滑剤を押圧して自立型物品を成形するステップを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記抵抗層を予備成形するステップは、有機結合剤および潤滑剤を電気抵抗性粉末と混合するステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記抵抗層を予備成形するステップは、電気抵抗性粉末、有機結合剤および潤滑剤を自立型物品に押圧するステップを含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記前駆物質構造を圧縮するステップは、前駆物質構造を押出成形ダイに押し込むステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記前駆物質構造を圧縮するステップは、前駆物質構造を閉鎖型ダイに押し込むステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３４】
前記前駆物質構造を圧縮するステップは、静水圧に前駆物質構造を曝すステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３５】
前記前駆物質構造を圧縮するステップは、圧縮ローラの間で前駆物質構造を回転するステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３６】
前記コア、絶縁層および抵抗層を予備成形するステップはそれぞれ、結合剤および潤滑剤と粉末を混合するステップを含み、さらに、圧縮された前駆物質構造から潤滑剤の少なくとも一部を除去するステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３７】
前記潤滑剤を除去するステップは、前記焼結ステップと同時に生じる請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記潤滑剤を除去するステップは、前記焼結ステップの前に生じる請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記焼結ステップの前に、圧縮された前駆物質構造から結合剤の一部を除去するステップをさらに含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
導電性被覆を予備成形するステップをさらに含み、前記前駆物質構造を組み立てるステップは、前記圧縮ステップの前に被覆内部で抵抗層を実質的に包囲するステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項４１】
前記被覆を予備成形するステップは、有機結合剤および潤滑剤を導電性粉末と混合するステップを含む請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記被覆を予備成形するステップは、成形型に導電性粉末、有機結合剤および潤滑剤を押圧して自立型物品を成形するステップを含む請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記焼結ステップ後に被覆の一部を除去するステップをさらに含み、加熱素子用の高温チップを形成する請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
コアと抵抗層との間に電気接続を確立するステップとさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項４５】
前記コアと抵抗層との間の電気接続を確立するステップは、前記焼結ステップ後に導電性チップを固着するステップを含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
絶縁層の外側に少なくとも１つの溝を形成するステップをさらに含み、前記前駆物質構造を組み立てるステップは、前記圧縮ステップの前に、溝に抵抗層を挿入するステップを含む請求項２４に記載の方法。
【請求項４７】
シェルを設けるステップと、
シェルに焼結した加熱素子を挿入するステップと、
シェルと抵抗層との間の導電性接続を確立するステップと、をさらに含む請求項２４に記載の方法。
【請求項４８】
中心電線をシェルに挿入するステップと、コアと中心電線との間に導電性接続を確立するステップと、中心電線とシェルとの間に電気絶縁障壁を確立するステップと、をさらに含む請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
発明の技術分野
本発明は、燃料点火グロープラグを成形する方法に関し、さらに詳細にはそのための層状の加熱素子を成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術
グロープラグは、高熱源が燃焼のために必要とされる任意の用途において用いることができる。したがって、グロープラグは、空間加熱装置および産業用燃焼炉における直接燃焼開始装置として用いられ、ディーゼルエンジンが冷えた状態で始動されなければならないときに、燃焼の起爆における補助物としても用いられる。グロープラグはまた、燃料電池における反応を起こすため、および排気システムから可燃成分を除去するために、加熱体としても用いられる。
【０００３】
ディーゼルエンジン用途の例に関して、始動中および特に寒い気象状態において、燃料の液滴は、正常な走行速度であるときのように細かい霧状にはならず、燃焼工程によって生成される熱の大半は、冷たい燃焼室の壁で失われる。したがって、燃焼の起爆を補助するために、いくつかの形態の予備熱が必要である。吸気マニホルドまたは燃焼室のいずれかに位置するグロープラグは、寒い始動状態の中で追加される熱エネルギを提供するために人気のある方法である。
【０００４】
グロープラグ加熱素子に達する最大温度は、印加される電圧および用いられる構成要素の抵抗特性に左右される。これは通常、１，０００〜１，３００℃の範囲にある。グロープラグの構成に用いられる材料は、熱に耐え、燃焼生成物からの化学攻撃に耐え、燃焼工程中に生成される高レベルの振動および熱循環に耐えるように選択される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
性能、耐久性および効率を改善するために、新たな材料がグロープラグアセンブリ内の用途のために常に追求されている。たとえば、特殊な金属およびセラミック材料が、グロープラグ用途に導入されている。これらの新種の材料は、多くの利点を提供するが、大量生産設備における製作が困難である可能性がある。他の材料と完全に互換性がなく、剥離および他の問題を結果として生じることが時々ある。特殊な材料に関する別の共通の問題は、扱いにくく非効率的な製作技術から結果として生じる層に成形するときの許容差の変動として明らかである。
【０００６】
したがって、グロープラグ、特に正確に成形される耐久性の一体構造を結果として生じる特殊な材料を用いたグロープラグの加熱素子部分を成形するための改善した方法に対する需要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
本発明は、燃料点火グロープラグ用の層状の加熱素子を成形するための方法を含む。この方法は、アセンブリが抵抗器を成形するように、可変レベルの導電率を有する少なくとも３層を予備成形するステップを含む。３層は、導電性コア、非導電性絶縁層および電気抵抗層を備える。方法はさらに、絶縁層内部でコアを実質的に覆うことによって、前駆物
質構造を組み立てるステップと、次に、絶縁層の外部に抵抗層を施すステップと、を含む。前駆物質構造は次に、圧縮され、その後、焼結ステップに曝され、圧縮された前駆物質構造は、絶縁層に接合されたコアおよび抵抗層に接合された絶縁層を有する一体加熱素子を成形する。
【０００８】
本発明はさらに、グロープラグを成形する方法を意図している。この方法は、導電性コアを予備成形するステップと、非導電性絶縁層を予備成形するステップと、電気抵抗層を予備成形するステップと、を含む。前駆物質構造は次に、絶縁層内部でコアを実質的に覆い、絶縁層の外部に抵抗層を施すことによって組み立てられる。前駆物質構造は次に、圧縮され、その後、圧縮された前駆物質構造は、絶縁層に接合されたコアおよび抵抗層に接合された絶縁層を有する一体加熱素子を成形するために焼結される。導電シェルが設けられ、焼結された加熱素子がシェルに挿入される。導電性接続は、シェルと加熱素子の抵抗層との間に確立される。
【０００９】
主題の発明は、導電性コア、絶縁層および抵抗層を予備成形し、その後、これらの予備成形物を前駆物質構造の中で組み立てることによって、一体加熱素子を組み立てるための新規にして改善された方法を提供する。前駆物質構造は、任意のアセンブリの許容差を克服し、構成成分を略完全な密度に近い状態にするために圧縮される。焼結作業は、種々の層を他の層と接合し、それによって一体複合材料を得る追加効果を有する。そのような加熱素子は、グロープラグ用途に適した多種多様な材料から厳密な許容差で製作されることができる。たとえば、予備成形されたコア絶縁層および抵抗層は、共通の金属、特殊金属、セラミックまたはこれらの材料または他の適切な材料の組み合わせから製作されることができる。
【００１０】
本発明のこれらの特徴および利点および他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付図面に関連して考慮すれば、さらに容易に認識されることになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図を参照すると、類似の番号は、複数の図面を通じて類似の部分または対応する部分を示し、ディーゼルエンジンが図１において全体を１０で示される。エンジン１０は、シリンダにおいて往復するピストン１２を含む。シリンダは、ブロック１４に成形される。シリンダヘッド１６は、燃焼室を包囲するために、ブロック１４を覆う。吸気マニホルドは、シリンダヘッド１６によって経路指定し、定期的な間隔で、噴霧化された燃料を燃焼室に供給する燃料噴射器１８を含む。グロープラグは、全体を２０で示されるが、この実施例では、予備燃焼室２４内に配置された高温チップ２２を含む。図１に示されているような構成要素の配置は、ディーゼルエンジンの１つの構造スタイルの代表である。しかし、その他の多くのディーゼルエンジンタイプがあり、本発明によるグロープラグ２０は等しく適用可能である。さらに、その他の多くのタイプのデバイス、例えば空間加熱装置、産業用燃焼炉、燃料電池、排気システムなどが、主題のグロープラグ２０を利用することができる。したがって、主題のグロープラグ２０は、ディーゼルエンジン用途における使用に限定されるわけではない。
【００１２】
ここで図２を参照すると、グロープラグ２０の断面図が示されている。ここで、高温チップ２２は、全体を２６で示される加熱素子の遠位端部を成形することが示されている。加熱素子２６は、銅リング３０およびろう接継手３２などによって中空のシェル２８の端部から突出する複合構造である。これらの手段によって、加熱素子２６は、シェル２８に対して所定の位置に確実に固定され、シェル２８との導電性関係において保持される。加熱素子２６の近位端部は、先細りのろう接継手を介してなど、導電性中心電線３４に固着される。中心電線３４の近位端部は、点火システムからの導線（図示せず）を結合するために用いられる端子３６を保持する。中心電線３４および端子３６は、アルミナ粉末の絶
縁層３８、エポキシド樹脂４０およびプラスチックガスケット４２によって、導電シェル２８から電気絶縁状態で保持される。当然のことながら、代替材料は、中心電線３４および端子３６を所定の位置に、シェル２８から電気絶縁状態で保持するために適している。シェル２８の外部には、工具取付け部４４およびネジ４６が設けられる。当然のことながら、グロープラグ２０は、用いられる材料およびその所期の用途に応じて、種々の他の形態および構造をとることができる。
【００１３】
一般的に言えば、加熱素子２６は、抵抗材料の中に電流を通過させることによって動作する。電流は、中心電線３４を介して加熱素子２６に導入される。電流は、加熱素子２６を通ってシェル２８に流れ込む。シェル２８は、通常、金属であり、シリンダヘッド１６またはデバイスの他の構成要素を介して接地される。
【００１４】
ここで、図３および図４Ａ〜図４Ｅに目を向けると、加熱素子２６の製作方法が、さらに詳細に記載される。この方法は、導電性コア４８を予備成形するステップと、非導電性絶縁層５０を予備成形するステップと、電気抵抗層５２を予備成形するステップと、を含む。前駆物質構造は次に、絶縁層５０内部でコア４８を実質的に覆い、抵抗層５２の外部に抵抗層５２を施すか、または位置決めすることによって組み立てられる。前駆物質構造は次に、圧縮されて、その後、焼結され、絶縁層５０に接合されるコア４８および抵抗層５２に接合される絶縁層５０を有する一体加熱素子２６を成形する。導電シェル２８が設けられ、焼結された加熱素子２６が、シェル２８に挿入される。導電性接続が、シェル２８と加熱素子２６の抵抗層５２との間に確立される。さらに具体的に言えば、加熱素子２６は、中心電線３４に直接的に固着する導電性コア４８を含む。上述したように、この接続は、先細りの接続および／またはろう接による接続、または適切であると考えられる他の取付具によって達成されることができる。コア４８は、その長さに沿って一般に任意の位置で円形断面を有する略円筒形本体の形態をとることができる。しかし、他の断面形状が所望である場合もある。たとえば、コア４８は、断面において楕円形または他の軸対称形状または非軸対称形状を有してもよい。別の例として、コア４８は、中空であってもよい。例えば金属、導電セラミック、セラミック／金属複合材料およびＭｏＳｉ２、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＴｉＣＮならびにＴｉＢ２を含む群から選択される構成要素などの任意の適切な材料が、コア４８のために用いられることができる。金属としては、いくつかの例を挙げると、白金、イリジウム、レニウム、パラジウム、ロジウム、金、銅、銀、タングステンおよびこれらの合金が挙げられる。絶縁粒子と電気的絶縁粒子と混合することによって成形される複合材料もまた、適切な材料を成形することができる。
【００１５】
必ずというわけではないが、コア４８は、非導電性絶縁層５０によって完全に包囲されることが好ましい。絶縁層５０は、たとえば、Ｓｉ３Ｎ４、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、シリカおよびジルコニアを含む群から構成されることができる。窒化ホウ素の添加物、タンタル、ニオブ、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、イットリウム、マグネシウム、カルシウム、ハフニウムおよび他のランタノイド系列の化合物が、後の焼結工程を賞賛（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔ）するために用いられることができる。絶縁層５０用の材料の他の例としては、マグネシウムスピネル、ムライト、コージライト、ケイ酸塩ガラスおよび窒化ホウ素が挙げられる。これらは、ほとんど有用な材料組成の例であるが、実際には、絶縁層５０は、任意の適切な純化合物または混合物から構成されることができる。絶縁層５０はまた、導電粒子が浸透限界未満で存在する場合には、導電粒子および非導電粒子の複合材料であってもよい。
【００１６】
図３〜図６に対応する実施形態において、絶縁層５０は、抵抗層５２によって完全に包囲される。本発明の別の実施形態は、図７および図８に示されており、抵抗層２５２が管状ではなく、代わりに、絶縁層２５０の外部に施される１つまたは複数のストライプを含みうる場合である。他の構成も同様に、本発明の範囲内で可能である。抵抗層５２は、抵
抗特性または中程度の導電特性を有する周知の材料および合金のいずれかから構成されることができる。図４Ｂに示されているように、コア４８、絶縁層５０および抵抗層５２は、予備成形され、前駆物質構造の中で組み立てられる。
【００１７】
予備成形される部材、すなわち、コア４８、絶縁層５０および抵抗層５２の少なくとも１つ、好ましくはすべてが、場合によっては、有機結合剤（たとえば、ワックス）および潤滑剤と組み合わせられた導電性材料、非導電性材料または抵抗材料の粉砕に基づく粉末の十分に高密度ではない組成として予備成形される。結合剤は、共に粒子を保持するために複数の材料を含む混合物であってもよい。可塑剤は、存在しても存在しなくてもよい。結合剤は、水、有機溶剤または油を用いてもよい。これらの構成成分は、押出成形、ダイプレス加工、射出成形、打抜き加工、圧延などによって成形されることができるペーストまたはドウ状の物質を作成するような比率で組み合わせられることができる。予備成形された状態において、これらの物品は好ましくは、自立型であり、形状の破損または消失を生じることなく、１つの組み立て作業から次の作業に移送されることができる。
【００１８】
組み立てられた前駆物質構造は次に、閉鎖型ダイ５４に移送され、ラムまたはパンチ５６の影響下で、その寸法属性を減少させ、その全体密度を増大させるように圧縮される。前駆物質構造が押し込まれるダイキャビティ５８は、グロープラグ加熱素子２６の所望の最終形状および寸法に比例する形状属性および寸法属性を有する。したがって、ラム５６が前駆物質構造をダイキャビティ５８を押し込むときに、それぞれの層４８、５０、５２は、割れ目を生じることなく、依然として原型を保っている。さらに、各層４８、５０、５２は、その密度に応じて凝縮および圧縮される。この圧縮ステップは、周囲の高温または中程度の周囲温度および／または一連段階的なダイキャビティを介して達成されることができる。理想的には、必ずというわけではないが、前駆物質構造において各層を通じて均一な密度が達成される。さらに、閉鎖型ダイ５４内の層４８、５０、５２で受ける圧縮は、いくつかの境界層の混合およびいくつかの制御された歪みを結果として生じ、層４８、５０、５２のそれぞれの間に結果的に金属／材料結合を強化することになる。
【００１９】
完全に圧縮された前駆物質構造は次に、閉鎖型ダイ５４からいわゆる「未処理部分」が除去される。この未処理部分は、構成材料が焼結され、任意の残りの結合剤および潤滑剤が駆逐される焼結炉に移送される。焼結作業は、複合材料を一体構造に変換するのに効果的である。すなわち、複数の多様な材料が、本質的に単一の構造および目的を有する統合部材に変換される。加熱素子２６がグロープラグにおいて用いられることができる前に、電気接続が、コア４８と抵抗層５２との間で確立されなければならない。これを達成するための１つの方法は、研削または切断作業において丸みを帯びた端部部分を除去し、図４Ｅに示されているように、その場所に導電性チップ６０を固着することである。このステップは、焼結前または焼結後のいずれかで行われることができる。導電性チップ６０は、コア４８から抵抗層５２に電気を伝導するのに効果的であり、次に抵抗層５２はシェル２８と電気的に接触状態になる。中心電線３４の嵌合形状の端部を収容するために、加熱素子２６の近位端部における先細りのポケット６２の成形などの他の焼結前作業および／または焼結後作業が所望である場合がある。先細りのポケット６２は、中心電線３４と抵抗層５２との間の電気的な孤立を維持するように注意深く成形される。他の焼結後作業としては、研削または研磨が挙げられる。
【００２０】
前駆物質構造に収容される潤滑剤および／または結合剤に関連して、最終的な加熱素子２６からこれらのすべてまたは一部を除去することが好ましい。これらの潤滑剤および結合剤をいつ、どのように除去するかに関しては、種々のオプションが存在する。たとえば、圧縮ステップ中に遭遇する使用応力を主に促進する必要がある潤滑剤は、焼結ステップ中に前駆物質構造から蒸発されることができ、依然としてその未処理部分の状態がある間、別個の乾燥作業において除去されることができる。たとえば、焼結前に、熱分解作業が
、潤滑剤の大部分を除去するために実行されることができる。潤滑剤はまた、溶剤または毛細管／吸い上げ作用の方法によって除去されることができる。同様に、結合剤は、前駆物質構造として組み立てられる前および組み立てられている間、これらの部品の処理を容易にするために、形状保持のためにコア４８、絶縁層５０および抵抗層５２の予備成形された状態中に主に必要とされる。結合剤は、前駆物質構造がその未処理部分状態に圧縮を施した後、はるかに少なくなるまで必要とされ、焼結後は全く必要とされない。したがって、好ましくはすべてとはかぎらないが結合剤の一部が、焼結ステップの前に、熱、溶剤または毛細管作用による方法によって除去されることができ、任意の残りの結合剤は焼結ステップ中に除去される。中間作業における潤滑剤および／または結合剤の除去が、焼結前に、改善した処理作業または仕上げ作業のために有用であることが時々ある。潤滑剤および／または結合剤を除去するために、焼結ステップはまた、実際の焼結温度に近づく前の低温（たとえば、２００〜５００℃）の熱分解段階を組み込むように改変されることもできる。
【００２１】
図５Ａ〜図５Ｄを参照すると、前駆物質構造を圧縮するための代替方法が、示されている。ここでは、図４Ｃにおいて提示されたような閉鎖型ダイ５４を用いる代わりに、押出成形ダイ６４が、圧縮された前駆物質構造の設計形状を与える出口オリフィス６６を含む。閉鎖型ダイによる方法と同様に、この押出成形ダイ６４は、オプションとして加熱されることができる。押し出された形状は、円形または任意の他の適切な断面であってもよい。たとえば、強度の改善または他の目的の達成のために、加熱素子２６に特殊な形状を与えることが望ましい場合がある。実施例として、加熱素子２６は、その輪郭特性が空気、燃料および／または燃焼気体の流れの制御を助けるような空力学的形状に圧縮されることができる。特殊な形状は、他の理由からも与えられることができる。図５Ｄに示されているように、すべての押し出された対象物に呼応して、結果として生じる未処理部分は、その全長に沿って一貫した断面を有する。未処理部分は次に、種々の層の比例寸法は比較的無傷のままであるが、ある程度の収縮を期待することができる焼結炉に移送される。図４Ｅに関連して上述したようなさらなる仕上げ作業もまた、ここで達成されることができる。
【００２２】
図５Ｃに示された圧縮技術の具体的な利点は、製作方法としての押出成形の固有効率から生じる。通常、押出成形ダイ６４は、閉鎖型ダイ５４より廉価であり、生産処理能力は一般に高速である。閉鎖型ダイ５４および押出成形ダイ６４に対する代替品は、ここでは同様に適用されることができる。たとえば、圧縮ステップは、焼結される金属およびセラミック業界では公知である技術である静水圧によって達成されることができる。前駆物質構造を圧縮する他の方法としては、圧縮ローラの間の前駆物質構造の回転、打抜き加工、鍛造、射出成形などが挙げられる。これらの圧縮技術はいずれも、状況が示すように、略周囲温度、低温または高温で行われることができる。さらに、潤滑剤および結合剤の一部を除去するステップは、圧縮ツールと協働して達成されることができる。
【００２３】
図６Ａ〜図６Ｅは、主題の本発明による加熱素子１２６を成形するためのステップおよび構造におけるさらに別の変形を示している。便宜上、説明を容易にし、この代替構成と前の実施例における対応する特徴を区別するために、接頭語の「１」が、参照符号に加えられる。したがって、図６Ａに示されているように、コア１４８、絶縁層１５０および抵抗層１５２を備える予備成形された構成要素が、設けられる。この実施例において、コア１４８は、肩付き延長部１６８によって成形されている。絶縁層１５０は、延長部１６８を収容し、抵抗層１５２とコア１４８の直接接触を可能にするための相補的な形状の開口部１７０を有する。したがって、この構成は、図４Ｅの場合のような別個の導電性チップ６０を固着する必要がなく、コア１４８と抵抗層１５２との間の電気接続を確立するための代替方法を示している。
【００２４】
図６Ａはまた、図６Ｂに示されているように、前駆物質構造を成形するために、コア１４８、絶縁層１５０および抵抗層１５２と共に組み立てられる予備成形された導電性被覆１７２を示している。被覆１７２は、前駆物質構造における抵抗層１５２を実質的に覆う。被覆１７２は、金属または金属合金などの導電性の高い材料から構成されることができる。被覆１７２は、コア１４８、絶縁層１５０および抵抗層１５２と同様に、有機結合剤および潤滑剤と導電性粉末を混合することによって、予備成形されることができる。粉末、結合剤および潤滑剤は、自立型、すなわち形状を保持する図６Ａに示されるような物品を成形するために、成形型で押圧される。予備成形作業のために用いられる成形型は、閉鎖型ダイ、押出成形ダイ、打抜き加工型、射出成形または圧力注型成形型または圧縮可能な自立物品を作成することができる任意の他の成形技術の形態をとることができる。４層の前駆物質構造が次に、図６Ｃに示されているように、押出成形ダイ１６４の中に配置され、圧縮ステップを受けて図６Ｄの密度を高めた未処理部分を生じる。この未処理部分は次に、焼結され、続いて、１つまたは複数の仕上げ作業が必要となる。実施例として、図６Ｅを参照すると、加熱素子１２６の高温チップ１２２のための適正な物理特性および電気特性を作成するために、焼結ステップ後に、導電性被覆１７２の一部を除去することが必要である場合がある。あるいは、および場合によっては、好ましくは、導電性被覆１７２の一部の除去などの作業は、焼結ステップ前に未処理部分に行われる。さらに、先細りのポケット１６２が、中心電線３４の先細りの端部を収容するために、近位端部に形成されることができる。
【００２５】
これらの方法によって構成される加熱素子２６、１２６は、高精度かつ大量製作作業に対して特に導電性のある改善した一体構造を生じる。層状構造を維持しながらそれぞれの層の断面積が低減され、層の厚さは相対的な特性を保持するため、この方法は、きわめて薄い材料層の形成を可能にする。さらに、圧縮ステップおよび焼結ステップが種々の層の間の機械的結合および／または材料結合に遭遇するため、複合材料の一体加熱素子２６、１２６は、グロープラグ２０の苛酷な動作環境に対して耐久性を示す。上述し、添付図面に示した特定の材料および構成にもかかわらず、主題の方法は、種々の形態をとることができ、材料組成は、異なる仕様要件および用途要件を満たすように広範囲に変化させることができる。さらに、追加層が、設計に組み込まれることができる。
【００２６】
予備成形層は、セラミック業界において一般に用いられる成形方法のいずれかによって構成されることができる。それぞれの粉末は通常、粒子サイズまで減少させて、粒子の集合体にばらばらにするために、粉砕される。粉末は、水などの液体媒体および適切な結合剤および潤滑剤と混合され、予備成形構造を作成するのに適切な供給材料を形成するようにしている。１つの方法は、粉末、液体、結合剤および潤滑剤を含む熱可塑性ペーストを調合し、射出成形によって予備成形層を作成することである。第２の方法は、プラスチックペーストを形成し、ダイにおいてこのペーストを押圧することよって、予備成形層を成形することである。第３の方法は、粉末、液体 媒体、結合剤および潤滑剤を粒状の供給材料の中で処理し、続いて、ダイで押圧して、予備成形層を成形することである。第４の方法は、コアを成形するのに特に適しており、ペーストを調合して、押出成形によって各予備成形層を成形することである。
【００２７】
加熱素子は、外部導電層または抵抗層が絶縁層を完全に包囲しないように設計されることも考えられる。たとえば、接頭語「２」が前に導入された対応する特徴部の参照符号に適用される図７および図８に示されているように、絶縁層２５０用の予備成形物は、その外面に１つまたは複数の溝７４を有してもよく、外側導体または抵抗器層２５２用の予備成形物は、これらの溝７４に適合するように成形される。したがって、アセンブリの最終的な圧縮および次の焼成の後、グロープラグの外面は、外側導体または抵抗器２５２および絶縁層２５０の露出部分によって形成される１つまたは複数の導電経路を備える。２つの溝７４および抵抗器層２５２の対応するストライプのみが図７〜図８には示されている
が、１つまたは複数の任意の数を用いることができることと、溝７４は、示されているように直線状の長手方向に延在してもよく、螺旋状にねじれてもよく、または他の態様であってもよいことは十分に認識されよう。
【００２８】
上述の教示に照らして、本発明のさまざまな修正および変形が可能であることは明白である。したがって、本発明は、添付の請求項の範囲内で、具体的に記載されたもの以外の他の態様で実現されてもよいことは理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ディーゼルエンジンの予備燃焼室における例示のグロープラグの始動の概略断面図である。
【図２】本発明によるグロープラグアセンブリの断面図である。
【図３】本発明によるグロープラグの製作方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】本発明による予備成形された材料から始まり、完成したグロープラグで終わる成形作業の経過を簡略した形で示す。
【図４Ｂ】本発明による予備成形された材料から始まり、完成したグロープラグで終わる成形作業の経過を簡略した形で示す。
【図４Ｃ】本発明による予備成形された材料から始まり、完成したグロープラグで終わる成形作業の経過を簡略した形で示す。
【図４Ｄ】本発明による予備成形された材料から始まり、完成したグロープラグで終わる成形作業の経過を簡略した形で示す。
【図４Ｅ】本発明による予備成形された材料から始まり、完成したグロープラグで終わる成形作業の経過を簡略した形で示す。
【図５Ａ】前駆物質構造を圧縮するための代替技術をさらに示す図４Ａの場合の図である。
【図５Ｂ】前駆物質構造を圧縮するための代替技術をさらに示す図４Ｂの場合の図である。
【図５Ｃ】前駆物質構造を圧縮するための代替技術をさらに示す図４Ｃの場合の図である。
【図５Ｄ】前駆物質構造を圧縮するための代替技術をさらに示す図４Ｄの場合の図である。
【図６Ａ】示された代替加熱素子構成に関する図４Ａに示される構成に類似の図である。
【図６Ｂ】示された代替加熱素子構成に関する図４Ｂに示される構成に類似の図である。
【図６Ｃ】示された代替加熱素子構成に関する図４Ｃに示される構成に類似の図である。
【図６Ｄ】示された代替加熱素子構成に関する図４Ｄに示される構成に類似の図である。
【図６Ｅ】示された代替加熱素子構成に関する図４Ｅに示される構成に類似の図である。
【図７】さらに別の代替加熱素子構成を示す長手方向断面である。
【図８】図７の線８−８に沿って概ね切り取った断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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