專利名稱：電熱式吸熱器及溫度自控式熱線點火塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電熱式吸熱器及安裝在燃燒室內(nèi)用于柴油機(jī)等內(nèi)燃機(jī)輔助起動的溫度自控式熱線點火塞。
為了使機(jī)器迅速起動，希望盡量縮短預(yù)熱時間。為此，有一種使大電流通過熱線點火塞而使電熱式吸熱器的表面溫度迅速上升、同時能防止發(fā)熱體熔斷的速熱式熱線點火塞，這就是實際上使用的溫度自控式熱線點火塞，它備有將發(fā)熱電阻和電阻溫度特性具有大的正值的控流電阻串聯(lián)的雙材料式發(fā)熱元件。
該溫度自控式熱線點火塞一般具有如下結(jié)構(gòu)，即將作為發(fā)熱電阻的發(fā)熱線圈和作為控流電阻的空流線圈串聯(lián)焊接起來構(gòu)成發(fā)熱元件，將該發(fā)熱元件配置在前端封閉的耐熱金屬制的套管內(nèi)，再填充以電絕緣性陶瓷等絕緣粉體而將發(fā)熱元件固定構(gòu)成電熱式吸熱器，將該吸熱器的前端部突出地嵌裝在筒狀主體連接件的前端。作為電熱式吸熱器的發(fā)熱電阻是使用鐵鉻合金，作為控流電阻可使用任何一種具有高電阻溫度系數(shù)的鍍鎳的鐵或鈷鐵合金。
然而，鍍鎳的鐵雖然具有大電阻溫度系數(shù)，但耐氧化性能不夠好，同時存在溫度在700℃以上時電阻溫度系數(shù)變小的問題。鈷鐵合金雖然在高溫下也能保持大的電阻溫度系數(shù)，但存在與發(fā)熱元件之間的焊接性能差的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種備有耐氧化性、高溫時電阻溫度系數(shù)及焊接性能都很優(yōu)異的電阻的電熱式吸熱器及溫度自控式熱線點火塞。
本發(fā)明的電熱式吸熱器是將發(fā)熱電阻和控流電阻串聯(lián)起來的發(fā)熱元件配置在套管內(nèi)，同時填充以絕緣粉體，將發(fā)熱元件固定，該電熱式吸熱器的特征是上述控流電阻采用銅的含量為1％～14％重量百分比的鈷-銅合金。
在本發(fā)明第二方面，將上述電熱式吸熱器嵌裝在往機(jī)器上安裝用的螺栓所形成的筒狀主體連接件的前端部而構(gòu)成溫度自控式熱線點火塞。上述發(fā)熱電阻及控流電阻通常都制成線圈形狀，通過焊接將兩者串聯(lián)起來使用。如果將一種抑制熱傳導(dǎo)的低阻值電阻接在上述發(fā)熱電阻和控流電阻之間，則能快速升溫，并能將發(fā)動機(jī)起動后的余輝瞬時溫度保持在約800℃。
在本發(fā)明中，作為控流電阻使用的銅含量為1％～14％重量百分比的鈷-銅合金具有優(yōu)異的耐氧化性能，同時與作為發(fā)熱電阻使用的鐵鉻合金之間的焊接性能良好，具有反復(fù)通電也很難產(chǎn)生斷線的特性。即使在900℃以上的高溫下，電阻溫度系數(shù)也能保持在大約為室溫時的12倍之高的程度。
銅的含量之所以要在1％以上的重量百分比，是因為純鈷在六方結(jié)構(gòu)的情況下可加工性不好，但若摻入重量百分比為1％以上的銅時，就會變成容易成形的面心立方結(jié)構(gòu)，可加工性變好。另外，銅的含量之所以要在14％以下的重量百分比，是因為含銅達(dá)重量百分比為14％的鈷的液相線約為1400℃，重量百分比在14％以下時，液相線在1400℃以上，因此能充分覆蓋電熱式吸熱器或溫度自控式熱線點火塞的工作溫度的上限。


圖1是電熱式吸熱器的剖面圖。
圖2是溫度自控式熱線點火塞的剖面圖。
圖3是熱線點火塞的升溫特性曲線圖。
圖4是耐久試驗結(jié)果的曲線圖。
圖5是另一實施例的電熱式吸熱器的剖面圖。
圖中1電熱式吸熱器2發(fā)熱元件3中心電極4筒狀主體連接件11套管14絕緣粉體20低阻線圈(低阻值電阻)21發(fā)熱電阻線圈(發(fā)熱電阻)22控流電阻線圈(控流電阻)42安裝螺栓43前端部A溫度自控式熱線點火塞圖1表示電熱式吸熱器1，它備有用不銹鋼等耐熱金屬制成的套管11、以及配置在該套管11的中心的發(fā)熱元件2。套管11的前端12呈封閉的球形殼體狀，后端13開口。由電絕緣性陶瓷粉末構(gòu)成的絕緣粉體14填充在套管11內(nèi)而將發(fā)熱元件2固定。
中心電極3從后端13的開口同軸地插入套管11的后部，發(fā)熱元件2將套管11的前端12的內(nèi)壁和中心電極3的前端部31之間電氣連通。在套管11的后端13的開口處加硅封15，以防止水、油等從外部進(jìn)入套管11內(nèi)。
發(fā)熱元件2是發(fā)熱電阻線圈(發(fā)熱電阻)21和控流電阻線圈(控流電阻)22串聯(lián)焊接而成的。發(fā)熱電阻線圈21用鐵鉻合金制成，其前端用電弧焊接法焊接在套管11的前端12的內(nèi)壁上，而后端則與控流電阻線圈22的前端形成電弧焊接點23?？亓麟娮杈€圈22由Co-Cu合金制成，其前端焊接在熱電阻線圈21的后端，而后端則焊接在中心電極的前端部31上。
控流電阻線圈22采用含銅量的比率為1％～14％重量百分比的線材。純Co為六方結(jié)構(gòu)，很硬，可加工性不好，但若按重量百分比摻入1％的銅，則能變成容易成形的面心立方結(jié)構(gòu)，可加工性變好，能容易地制成線圈。含有重量百分比為14％的銅的鈷，其強(qiáng)度急劇下降，其液相線為1300℃左右，與銅的含量減少的同時，液相線上升。如果電熱式吸熱器或溫度自控式熱線點火塞的工作溫度的上限為1300℃以上，則能充分地覆蓋全部工作條件。
Cu的含量比率最好為1％～14％重量百分比，最佳為3％～12％?？亓麟娮杈€圈22之所以采用Co-Cu合金線材，是因為即使在700℃以上的高溫下，其電阻溫度系數(shù)仍很大，而且與鐵鉻合金、鎳鉻合金之間的可焊接性好。另外，Co-Cu合金線材的加熱-冷卻循環(huán)的耐久性也比Co-Fe合金線材好。
圖2表示本發(fā)明的溫度自控式熱線點火塞A，將電熱式吸熱器1的后部插入作為接地電極的筒狀主體連接件4的前端部43內(nèi)并通過銀焊或壓接等方法嵌裝固定，將絕緣環(huán)41嵌入主體連接件4的后端部45內(nèi)，同軸地支撐著中心電極3。該熱線點火塞A通過按鍵開關(guān)K連接在作為電源的電池或發(fā)電機(jī)V上。主體連接件4由往機(jī)器上安裝用的螺栓42所設(shè)有的小直徑前端部43、以及在后端形成六角部44的大直徑后端部45構(gòu)成。
中心電極3由直徑小的前部31和直徑大的形成外螺紋的后部32構(gòu)成，固定螺母33及固定電氣配線用的接線螺母34擰在后部32上。絕緣環(huán)41由嵌入主體連接件4的六角部44內(nèi)的筒部46、以及與主體連接件4的后端面47接觸的凸緣48構(gòu)成，被保持在固定螺母33和后端面47之間。
圖3表示銅的含量為10％重量百分比的本發(fā)明的溫度自控式熱線點火塞A、采用Co-8Fe合金線材制成控流電阻線圈的現(xiàn)有溫度自控式熱線點火塞B、以及采用鍍鎳的純鐵線材制成控流電阻線圈的現(xiàn)有溫度自控式熱線點火塞C的通電時間和溫度的關(guān)系曲線。如圖2所示，各溫度自控式熱線點火塞連接在恒壓電源上，圖3中的曲線表示當(dāng)接通按鍵開關(guān)K通電后，電熱式吸熱器1的小直徑前部的表面溫度的變化情況。
由圖3可以證明，本發(fā)明的溫度自控式熱線點火塞A與采用Co-8Fe合金線材制成控流電阻線圈的現(xiàn)有溫度自控式熱線點火塞B同樣在超過800℃后電阻值快速上升，因此具有溫度自控功能。另外，可以斷定采用鍍鎳的純鐵線材制成控流線圈的現(xiàn)有溫度自控式熱線點火塞C雖然純鐵具有高電阻溫度系數(shù)(900℃時約達(dá)11.5倍)，但在超過800℃后電阻值仍是緩慢上升，因此不能快速控制電流，上升到可使機(jī)器平穩(wěn)起動的800℃所需時間長，速熱性不好。
圖4表示熱線點火塞A、B、C的斷線耐久性試驗的結(jié)果。表示出反復(fù)進(jìn)行接通14V的電源通電300秒后停止通電60秒這樣的循環(huán)的結(jié)果。A即使超過一萬次循環(huán)也不斷線，B在7000次循環(huán)斷線，C在2000次循環(huán)斷線。
圖5表示另一實施例。在該實施例中，將低阻線圈20裝配在發(fā)熱電阻線圈21和控流電阻線圈22之間而將兩者的位置隔開。在這種結(jié)構(gòu)中，能阻止發(fā)熱電阻線圈21上的焦耳熱直接從焊接點傳導(dǎo)到控流電阻線圈22上。
因此，利用發(fā)熱電阻線圈21上的焦耳熱，使發(fā)熱管1的前端部的表面溫度快速上升，而控流電阻線圈22的溫度上升慢，電流控制延遲，所以能抑制余輝的瞬時發(fā)熱溫度，能提高耐久性。作為低阻線圈(低阻值電阻)20可采用鎳絲、鎳鉻合金絲。此外，在這種結(jié)構(gòu)中，也可使用與發(fā)熱電阻線圈21和控流電阻線圈22兩者的焊接性能都好的材料。
在上述實施例中，將吸熱器1用于熱線點火塞，但也能很好地應(yīng)用于小型熱水器、例如衛(wèi)生間的沖洗器、洗手用的熱水器等的作為短時間內(nèi)將少量水加熱用的加熱源。
發(fā)熱電阻、控流電阻及低阻值電阻的形狀除了線圈外也可是其它形狀。
權(quán)利要求
1.一種電熱式吸熱器，它是將發(fā)熱電阻和控流電阻串聯(lián)而成的發(fā)熱元件配置在套管內(nèi)，同時填充以絕緣粉體，將發(fā)熱元件固定，該電熱式吸熱器的特征在于控流電阻采用含銅量為1％～14％重量百分比的鈷-銅合金。
2.一種溫度自控式熱線點火塞，它是將權(quán)利要求1所述的電熱式吸熱器嵌裝在往機(jī)器上安裝用的螺栓所形成的筒狀主體連接件的前端部而構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱式吸熱器，其特征在于上述發(fā)熱電阻及上述控流電阻都是線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度自控式熱線點火塞，其特征在于上述發(fā)熱電阻及上述控流電阻都是線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的溫度自控式熱線點火塞，其特征在于在上述發(fā)熱電阻和上述控流電阻之間裝有低阻值電阻。
全文摘要
電熱式吸熱器1是將發(fā)熱電阻線圈21和控流電阻線圈22串聯(lián)而成的發(fā)熱元件2裝配在套管11內(nèi)、同時填充以絕緣粉體14加以固定，該控流電阻線圈22采用含銅量為1％～14％重量百分比的鈷—銅合金。將電熱式吸熱器1嵌裝在往機(jī)器上安裝用的螺栓所形成的筒狀主體連接件的前端部構(gòu)成溫度自制式熱線點火塞。通常，發(fā)熱電阻線圈21及控流電阻線圈22都呈線圈形狀，通過焊接將它們串聯(lián)起來使用。
文檔編號F02P19/00GK1153412SQ9610416
公開日1997年7月2日 申請日期1996年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月28日
發(fā)明者熊田智哲 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社