专利名称：电热式吸热器及温度自控式热线点火塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及电热式吸热器及安装在燃烧室内用于柴油机等内燃机辅助起动的温度自控式热线点火塞。
为了使机器迅速起动，希望尽量缩短预热时间。为此，有一种使大电流通过热线点火塞而使电热式吸热器的表面温度迅速上升、同时能防止发热体熔断的速热式热线点火塞，这就是实际上使用的温度自控式热线点火塞，它备有将发热电阻和电阻温度特性具有大的正值的控流电阻串联的双材料式发热元件。
该温度自控式热线点火塞一般具有如下结构，即将作为发热电阻的发热线圈和作为控流电阻的空流线圈串联焊接起来构成发热元件，将该发热元件配置在前端封闭的耐热金属制的套管内，再填充以电绝缘性陶瓷等绝缘粉体而将发热元件固定构成电热式吸热器，将该吸热器的前端部突出地嵌装在筒状主体连接件的前端。作为电热式吸热器的发热电阻是使用铁铬合金，作为控流电阻可使用任何一种具有高电阻温度系数的镀镍的铁或钴铁合金。
然而，镀镍的铁虽然具有大电阻温度系数，但耐氧化性能不够好，同时存在温度在700℃以上时电阻温度系数变小的问题。钴铁合金虽然在高温下也能保持大的电阻温度系数，但存在与发热元件之间的焊接性能差的问题。
本发明的目的在于提供一种备有耐氧化性、高温时电阻温度系数及焊接性能都很优异的电阻的电热式吸热器及温度自控式热线点火塞。
本发明的电热式吸热器是将发热电阻和控流电阻串联起来的发热元件配置在套管内，同时填充以绝缘粉体，将发热元件固定，该电热式吸热器的特征是上述控流电阻采用铜的含量为1％～14％重量百分比的钴-铜合金。
在本发明第二方面，将上述电热式吸热器嵌装在往机器上安装用的螺栓所形成的筒状主体连接件的前端部而构成温度自控式热线点火塞。上述发热电阻及控流电阻通常都制成线圈形状，通过焊接将两者串联起来使用。如果将一种抑制热传导的低阻值电阻接在上述发热电阻和控流电阻之间，则能快速升温，并能将发动机起动后的余辉瞬时温度保持在约800℃。
在本发明中，作为控流电阻使用的铜含量为1％～14％重量百分比的钴-铜合金具有优异的耐氧化性能，同时与作为发热电阻使用的铁铬合金之间的焊接性能良好，具有反复通电也很难产生断线的特性。即使在900℃以上的高温下，电阻温度系数也能保持在大约为室温时的12倍之高的程度。
铜的含量之所以要在1％以上的重量百分比，是因为纯钴在六方结构的情况下可加工性不好，但若掺入重量百分比为1％以上的铜时，就会变成容易成形的面心立方结构，可加工性变好。另外，铜的含量之所以要在14％以下的重量百分比，是因为含铜达重量百分比为14％的钴的液相线约为1400℃，重量百分比在14％以下时，液相线在1400℃以上，因此能充分覆盖电热式吸热器或温度自控式热线点火塞的工作温度的上限。
图1是电热式吸热器的剖面图。
图2是温度自控式热线点火塞的剖面图。
图3是热线点火塞的升温特性曲线图。
图4是耐久试验结果的曲线图。
图5是另一实施例的电热式吸热器的剖面图。
图中1电热式吸热器2发热元件3中心电极4筒状主体连接件11套管14绝缘粉体20低阻线圈(低阻值电阻)21发热电阻线圈(发热电阻)22控流电阻线圈(控流电阻)42安装螺栓43前端部A温度自控式热线点火塞图1表示电热式吸热器1，它备有用不锈钢等耐热金属制成的套管11、以及配置在该套管11的中心的发热元件2。套管11的前端12呈封闭的球形壳体状，后端13开口。由电绝缘性陶瓷粉末构成的绝缘粉体14填充在套管11内而将发热元件2固定。
中心电极3从后端13的开口同轴地插入套管11的后部，发热元件2将套管11的前端12的内壁和中心电极3的前端部31之间电气连通。在套管11的后端13的开口处加硅封15，以防止水、油等从外部进入套管11内。
发热元件2是发热电阻线圈(发热电阻)21和控流电阻线圈(控流电阻)22串联焊接而成的。发热电阻线圈21用铁铬合金制成，其前端用电弧焊接法焊接在套管11的前端12的内壁上，而后端则与控流电阻线圈22的前端形成电弧焊接点23。控流电阻线圈22由Co-Cu合金制成，其前端焊接在热电阻线圈21的后端，而后端则焊接在中心电极的前端部31上。
控流电阻线圈22采用含铜量的比率为1％～14％重量百分比的线材。纯Co为六方结构，很硬，可加工性不好，但若按重量百分比掺入1％的铜，则能变成容易成形的面心立方结构，可加工性变好，能容易地制成线圈。含有重量百分比为14％的铜的钴，其强度急剧下降，其液相线为1300℃左右，与铜的含量减少的同时，液相线上升。如果电热式吸热器或温度自控式热线点火塞的工作温度的上限为1300℃以上，则能充分地覆盖全部工作条件。
Cu的含量比率最好为1％～14％重量百分比，最佳为3％～12％。控流电阻线圈22之所以采用Co-Cu合金线材，是因为即使在700℃以上的高温下，其电阻温度系数仍很大，而且与铁铬合金、镍铬合金之间的可焊接性好。另外，Co-Cu合金线材的加热-冷却循环的耐久性也比Co-Fe合金线材好。
图2表示本发明的温度自控式热线点火塞A，将电热式吸热器1的后部插入作为接地电极的筒状主体连接件4的前端部43内并通过银焊或压接等方法嵌装固定，将绝缘环41嵌入主体连接件4的后端部45内，同轴地支撑着中心电极3。该热线点火塞A通过按键开关K连接在作为电源的电池或发电机V上。主体连接件4由往机器上安装用的螺栓42所设有的小直径前端部43、以及在后端形成六角部44的大直径后端部45构成。
中心电极3由直径小的前部31和直径大的形成外螺纹的后部32构成，固定螺母33及固定电气配线用的接线螺母34拧在后部32上。绝缘环41由嵌入主体连接件4的六角部44内的筒部46、以及与主体连接件4的后端面47接触的凸缘48构成，被保持在固定螺母33和后端面47之间。
图3表示铜的含量为10％重量百分比的本发明的温度自控式热线点火塞A、采用Co-8Fe合金线材制成控流电阻线圈的现有温度自控式热线点火塞B、以及采用镀镍的纯铁线材制成控流电阻线圈的现有温度自控式热线点火塞C的通电时间和温度的关系曲线。如图2所示，各温度自控式热线点火塞连接在恒压电源上，图3中的曲线表示当接通按键开关K通电后，电热式吸热器1的小直径前部的表面温度的变化情况。
由图3可以证明，本发明的温度自控式热线点火塞A与采用Co-8Fe合金线材制成控流电阻线圈的现有温度自控式热线点火塞B同样在超过800℃后电阻值快速上升，因此具有温度自控功能。另外，可以断定采用镀镍的纯铁线材制成控流线圈的现有温度自控式热线点火塞C虽然纯铁具有高电阻温度系数(900℃时约达11.5倍)，但在超过800℃后电阻值仍是缓慢上升，因此不能快速控制电流，上升到可使机器平稳起动的800℃所需时间长，速热性不好。
图4表示热线点火塞A、B、C的断线耐久性试验的结果。表示出反复进行接通14V的电源通电300秒后停止通电60秒这样的循环的结果。A即使超过一万次循环也不断线，B在7000次循环断线，C在2000次循环断线。
图5表示另一实施例。在该实施例中，将低阻线圈20装配在发热电阻线圈21和控流电阻线圈22之间而将两者的位置隔开。在这种结构中，能阻止发热电阻线圈21上的焦耳热直接从焊接点传导到控流电阻线圈22上。
因此，利用发热电阻线圈21上的焦耳热，使发热管1的前端部的表面温度快速上升，而控流电阻线圈22的温度上升慢，电流控制延迟，所以能抑制余辉的瞬时发热温度，能提高耐久性。作为低阻线圈(低阻值电阻)20可采用镍丝、镍铬合金丝。此外，在这种结构中，也可使用与发热电阻线圈21和控流电阻线圈22两者的焊接性能都好的材料。
在上述实施例中，将吸热器1用于热线点火塞，但也能很好地应用于小型热水器、例如卫生间的冲洗器、洗手用的热水器等的作为短时间内将少量水加热用的加热源。
发热电阻、控流电阻及低阻值电阻的形状除了线圈外也可是其它形状。
权利要求
1.一种电热式吸热器，它是将发热电阻和控流电阻串联而成的发热元件配置在套管内，同时填充以绝缘粉体，将发热元件固定，该电热式吸热器的特征在于控流电阻采用含铜量为1％～14％重量百分比的钴-铜合金。
2.一种温度自控式热线点火塞，它是将权利要求1所述的电热式吸热器嵌装在往机器上安装用的螺栓所形成的筒状主体连接件的前端部而构成的。
3.根据权利要求1所述的电热式吸热器，其特征在于上述发热电阻及上述控流电阻都是线圈。
4.根据权利要求2所述的温度自控式热线点火塞，其特征在于上述发热电阻及上述控流电阻都是线圈。
5.根据权利要求3或4所述的温度自控式热线点火塞，其特征在于在上述发热电阻和上述控流电阻之间装有低阻值电阻。
全文摘要
电热式吸热器1是将发热电阻线圈21和控流电阻线圈22串联而成的发热元件2装配在套管11内、同时填充以绝缘粉体14加以固定，该控流电阻线圈22采用含铜量为1％～14％重量百分比的钴—铜合金。将电热式吸热器1嵌装在往机器上安装用的螺栓所形成的筒状主体连接件的前端部构成温度自制式热线点火塞。通常，发热电阻线圈21及控流电阻线圈22都呈线圈形状，通过焊接将它们串联起来使用。
文档编号F02P19/00GK1153412SQ9610416
公开日1997年7月2日 申请日期1996年3月29日 优先权日1995年12月28日
发明者熊田智哲 申请人:日本特殊陶业株式会社