(57)【要約】【課題】使用初期から安定して加熱することができるグロープラグを提供する。【解決手段】グロープラグのシースチューブの発熱コイルが配置されている部位の表面に、金属酸化物または黒鉛を主成分とする被膜を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線方向に沿って延びる軸孔を有する主体金具と、
先端側が閉じ、後端側が前記主体金具の前記軸孔内にて保持されたシースチューブと、
前記シースチューブ内において前記先端側に配置される発熱コイルと、
前記発熱コイルの後方側に接合部を介し、これと直列接続される制御コイルとを備えるグロープラグの製造方法であって、
前記シースチューブの前記発熱コイルが配置されている部位の表面に、金属酸化物または黒鉛を主成分とする被膜を形成することを特長とするグロープラグの製造方法。
【請求項２】
前記被膜を、制御コイルの配置されている部位のシースチューブ表面にも形成することを特徴とする請求項１に記載のグロープラグの製造方法。
【請求項３】
前記金属酸化物を主成分とする被膜が、酸化鉄、酸化銅または酸化クロムを主成分とするものであることを特徴とする請求項１または２に記載のグロープラグの製造方法。
【請求項４】
線方向に沿って延びる軸孔を有する主体金具と、
先端側が閉じ、後端側が前記主体金具の前記軸孔内にて保持されたシースチューブと、
前記シースチューブ内において前記先端側に配置される発熱コイルと、
前記発熱コイルの後方側に接合部を介し、これと直列接続される制御コイルとを備え、
請求項１〜３の何れか１項に記載の製造方法により得られ、前記シースチューブの前記発熱コイルが配置されている部位の表面に、金属酸化物または黒鉛を主成分とする被膜が形成されていることを特徴とするグロープラグ。
【請求項５】
前記被膜が、制御コイルの配置されている部位のシースチューブ表面にも形成されていることを特徴とする請求項４に記載のグロープラグ。
【請求項６】
前記金属酸化物を主成分とする被膜が、酸化鉄、酸化銅または酸化クロムを主成分とするものであることを特徴とする請求項４または５に記載のグロープラグ。
【請求項７】
前記被膜におけるニッケル含有量が０．１質量％以下であることことを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載のグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの始動を補助するためのグロープラグ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼルエンジンの始動を補助するためのグロープラグとして、シーズヒータを用いたシース型グロープラグが知られている（例えば、特許文献１参照）。このシーズヒータは、先端が閉じたシースチューブの内部に発熱コイルと、その後方側にこれと直列接続された制御コイルを収容し、その一方の電極は、シースチューブの内面に電気的に接続され、更に後記筒形状の主体金具の内面に電気的に接続されている。そしてシースチューブ内には絶縁粉末が充填されており、発熱コイルや制御コイルとシースチューブの内面との間での絶縁がなされている。このシーズヒータは、筒形状の主体金具の軸孔内に、先端側を突出させた状態で後端側の周囲が取り囲まれて保持されており、シースチューブと主体金具とは導通されている。また、発熱コイルと制御コイルの他方の電極は、主体金具と絶縁した状態でその軸孔内を挿通される通電端子軸の一端に電気的に接続されている。そして、主体金具と、その後端から突出した通電端子軸との間に電圧を印加することで、発熱コイルが通電されて発熱する。
【０００３】
また、グロープラグの放熱をより効率的にするために、例えば、シースチューブの発熱コイルが配置されている部位の表面にＮｉＣｒＡｌＹ、ＣｏＣｒＡｌＹ、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒＡｌ、ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＦｅ、ＮｉＣｒＷＣｏからなる被膜を形成して補強し、それによりシースチューブの厚さを減じて昇温速度の向上を図ることも提案されている(特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２５７７６号公報
【特許文献２】特開平８−２７８０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、グロープラグでは、発熱コイルの通電に伴い、シースチューブの発熱コイルが配置されている部位（以下「発熱コイル部」ともいう）の表面、更には制御コイルが配置されている部位（以下「制御コイル部位」ともいう）の表面の酸化が進み、発熱コイル部位や制御コイル部位の表面の熱放射率が経時的に変化してシースチューブ表面の温度もそれに合せて変化する。特に、後述する実施例にも示すように、新品のグロープラグでは発熱コイル部位及び制御コイル部位ともに未酸化の状態であるため、発熱コイルに初めて通電した後には熱放射率が倍以上に増加することがあり、シースチューブ表面の温度の変動も大きい。
【０００６】
このようなグローブラグにおけるシースチューブ表面の温度の経時変化は不可避であるが、これまで何ら対策が講じられていない。そこで本発明は、使用初期から安定して加熱することができるグロープラグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、グロープラグの発熱コイル部位、好ましくは更に制御コイル部位の表面に金属酸化物または黒鉛からなる被膜を予め形成しておくことにより、これら部位における熱放射率の変動を抑えることができ、使用初期から安定した加熱を行い得ることを見出して本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、下記のグロープラグ及びその製造方法を提供する。
（１）線方向に沿って延びる軸孔を有する主体金具と、
先端側が閉じ、後端側が前記主体金具の前記軸孔内にて保持されたシースチューブと、
前記シースチューブ内において前記先端側に配置される発熱コイルと、
前記発熱コイルの後方側に接合部を介し、これと直列接続される制御コイルとを備えるグロープラグの製造方法であって、
グローブラグを組み立てた後、前記シースチューブの前記発熱コイルが配置されている部位の表面に、金属酸化物または黒鉛を主成分とする被膜を形成することを特長とするグロープラグの製造方法。
（２）前記被膜を、制御コイルの配置されている部位のシースチューブ表面にも形成することを特徴とする上記（１）に記載のグロープラグの製造方法。
（３）前記金属酸化物を主成分とする被膜が、酸化鉄、酸化銅または酸化クロムを主成分とするものであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のグロープラグの製造方法。
（４）線方向に沿って延びる軸孔を有する主体金具と、
先端側が閉じ、後端側が前記主体金具の前記軸孔内にて保持されたシースチューブと、
前記シースチューブ内において前記先端側に配置される発熱コイルと、
前記発熱コイルの後方側に接合部を介し、これと直列接続される制御コイルとを備え、
上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の製造方法により得られ、前記シースチューブの前記発熱コイルが配置されている部位の表面に、金属酸化物または黒鉛を主成分とする被膜が形成されていることを特徴とするグロープラグ。
（５）前記被膜が、制御コイルの配置されている部位のシースチューブ表面にも形成されていることを特徴とする上記（４）に記載のグロープラグ。
（６）前記金属酸化物を主成分とする被膜が、酸化鉄、酸化銅または酸化クロムを主成分とするものであることを特徴とする上記（４）または（５）に記載のグロープラグ。
（７）前記被膜におけるニッケル含有量が０．１質量％以下であることことを特徴とする上記（４）〜（６）の何れか１項に記載のグロープラグ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、グロープラグの発熱コイル部位、更には制御コイル部位のシースチューブ表面に予め金属酸化物または黒鉛からなる被膜を形成しておくことにより、これら部位の表面における熱放射率の変動を使用初期においても略一定に抑えることができ、グローブラグによる加熱を使用初期から安定して行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】グロープラグの一例を示す部分断面図である。
【図２】シーズヒータの部分断面図である。
【図３】グロープラグに金属酸化物または黒鉛からなる被膜を形成した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１２】
本発明において、グロープラグ自体の種類やその構造には制限はないが、ここでは図１に示すグロープラグを例示して説明する。図示されるグロープラグ１００は、金属製のシーズヒータを備えるいわゆるシース型のグロープラグであり、主体金具４０の軸孔４３内に丸棒状のシーズヒータ２０の後端側を保持している。
【００１３】
主体金具４０は、軸線Ｏ方向に貫通する軸孔４３を有する長細い筒状の金属部材であり、胴部４４の後端側にエンジンヘッドの取付孔（図示外）に螺合する雄ねじ部４１が形成されている。また、主体金具４０の後端には、エンジンヘッドへの取り付けの際に使用される工具が係合する、軸線断面六角形状の工具係合部４２が形成されている。主体金具４０の軸孔４３は後端付近を除き略同径に形成され、その軸孔４３には中軸３０が挿通されており、その両端部分は拡径されて形成されている。
【００１４】
中軸３０は、軸線Ｏ方向に沿って延びる円柱状の鉄系素材からなる金属棒であり、その両端部分は軸孔４３からそれぞれ突出されている。中軸３０の先端にはその胴部分よりも小径の係合部３１が形成されており、後述するシーズヒータ２０の制御コイル２３の一端が溶接されている。この状態で中軸３０の係合部３１を含む先端部分は、シーズヒータ２０のシースチューブ２１内に挿入され、固定されている。また、中軸３０の外周面とシースチューブ２１の内周面との間には耐熱性ゴム等からなる絶縁体３２が介在され、両者間の絶縁がなされている。シーズヒータ２０の後端部分は、主体金具４０の軸孔４３の拡径された部分の後端側に圧入されており、中軸３０はその軸孔４３内にて主体金具４０と非接触状態となるように位置決めされている。
【００１５】
中軸３０の後端側には環状のＯリング７および絶縁リング５０が嵌められ、この絶縁リング５０は主体金具４０の後端にて拡径された部分に係合されている。Ｏリング７が絶縁リング５０の先端面に押圧され、主体金具４０の軸孔４３の内周面と、中軸３０の外周面とに当接することによって軸孔４３内の気密性が保たれている。また、絶縁リング５０によって、中軸３０と主体金具４０の軸孔４３とが非接触となり、両者の絶縁が保たれている。さらに、絶縁リング５０の後端より突出した中軸３０の後端部分には、キャップ状のピン端子６０が嵌合されている。絶縁リング５０を主体金具４０に対して押圧した状態でピン端子６０の外周が加締められることによって、シーズヒータ２０と主体金具４０と中軸３０とが位置決め固定されている。
【００１６】
シーズヒータ２０は、図２に拡大して示すように、先端を球面状に閉じた導電性金属、通常はインコネルやステンレス鋼からなる円筒状のシースチューブ２１の内部に、螺旋状に巻かれた抵抗体である発熱コイル２４および制御コイル２３が配設され、絶縁材料としてのマグネシア粉末２２が充填された構造を有する。発熱コイル２４の一方の電極はシースチューブ２１の先端内面に溶接され、接合部２５を形成し固定されている。また、発熱コイル２４の他方の電極は制御コイル２３の他端と接合部２６にて接合され、両者が電気的に直列に接続されている。制御コイル２３の他方の電極は、上述したように中軸３０の係合部３１に溶接されており、中軸３０と電気的に接続されている。そして充填されたマグネシア粉末２２により、シースチューブ２１の内周面と、発熱コイル２４および制御コイル２３とが、導通部分（接合部２５）を除き絶縁された状態で維持される。尚、発熱コイル２４はＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ等からなり、電圧を印加されると発熱する。また、制御コイル２３はＣｏ−Ｎｉ−Ｆｅ等からなり、温度の上昇に伴って、その抵抗値が高くなる特性を有する。
【００１７】
本発明では更に、図３に示すように、シースチューブ２１の発熱コイル２４が配置されている部位（発熱コイル部位）２１ａ、好ましくは更に制御コイル２３が配置されている部位（制御コイル部位）２１ｂに、金属酸化物または黒鉛を主成分とする被膜を形成する。
尚、本発明において「主成分」とは含有量が最大である成分を意味する。被膜を形成する金属酸化物としては、自身の熱放射率が高いこと（１に近い方が望ましい）、成膜しやすいこと、高温（望ましくは１０００℃）に耐え得ること、膜安定性に優れること等から酸化鉄、酸化銅、酸化クロムが好ましい。金属酸化物または黒鉛を主成分とする被膜の厚さは、必要に応じて適宜設定することができるが、１〜２５μｍが適当であり、好ましくは２〜２０μｍである。このような被膜により、被膜自身の初期より安定した放射率が得られ、更に維持されるため、シースチューブ２１の発熱コイル部位２１ａや制御コイル部位２１ｂの酸化による熱放射率の増加が抑えられる。従って、被膜の厚さが１μｍ未満ではこのような効果が得られない。また、被膜の厚さが２５μｍを超えると、被膜が剥がれる等の不具合が生じる。
【００１８】
被膜を形成する方法としては、特に制限されず、金属酸化物または黒鉛等を主成分として含有する塗料をシースチューブ２１の発熱コイル部位２１ａや制御コイル部位２１ｂの表面にスプレーや刷毛、ディッピング等により塗布し、外部から加熱して、あるいは発熱コイル２４や制御コイル２３を通電して自己加熱させて塗膜を乾燥すればよい。中でも塗布方法としては、上記のような薄い被膜を均一に塗布できることからスプレーによることが好ましい。
【００１９】
尚、被膜は酸化鉄や酸化銅、酸化クロム、黒鉛等を主成分としており、繰り返しの通電を行なっても塗布した被膜の組成変化が実質的に生じない。具体的には、被膜を形成しないシースチューブでは、通電により酸化が進行すると、シースチューブに含まれる金属成分が酸化物となって表面に析出してくるが、本発明のグロープラグでは被膜内にチューブが酸化した際の金属成分が析出することはない。そのため、インコネルやステンレス鋼に多く含まれているニッケル成分が酸化被膜中に析出することは殆どなく、被膜中のニッケル含有量は０．１質量％以下となっている。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例、比較例により更に具体的に本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２１】
（実施例１）
前述の構成のグロープラグ（シースチューブ径はφ３．５ｍｍ）を用意し、シースチューブの発熱コイル部位の表面に、酸化鉄含有塗料（ジャパンセンサ株式会社製「ＪＳＣ−３号」）をスプレーにて塗布し、外部から加熱して塗膜を乾燥させて酸化鉄被膜を形成した。酸化鉄被膜の層厚は１０μｍであった。そして、酸化鉄被膜の熱放射率を、通電前と、１回通電後と、２回通電後に測定した。尚、熱放射率は、測定部の表面温度を、酸化が進行しない４５０℃程度に保持した状態で、Ｒ熱電対による測定値と、単色放射温度計による測定値との差が３０秒間の平均で±５℃以内となるときの、単色放射温度計の放射率設定値を熱放射率とした。結果を表１に示す、
【００２２】
（実施例２）
酸化鉄に代えて主成分を酸化銅とした塗料を用いた以外は実施例１と同様にして、酸化銅被膜(厚さ１０μｍ)を形成した。そして、同様に、酸化銅被膜の熱放射率を１回通電後及び２回通電後に測定した。結果を表１に示す、
【００２３】
（実施例３）
酸化鉄に代えて主成分を酸化クロムとした塗料を用いた以外は実施例１と同様にして、酸化クロム被膜(厚さ１０μｍ)を形成した。そして、同様に、酸化クロム被膜の熱放射率を１回通電後及び２回通電後に測定した。結果を表１に示す、
【００２４】
（実施例４）
酸化鉄に代えて主成分を黒鉛とした塗料を用いた以外は実施例１と同様にして、黒鉛被膜(厚さ１０μｍ)を形成した。そして、同様に、黒鉛被膜の熱放射率を１回通電後及び２回通電後に測定した。結果を表１に示す、
【００２５】
（比較例１）
比較のために、被膜を形成していない同グロープラグのシースチューブの熱放射率を同様にして測定した。結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１から明らかなように、被膜を形成していない比較例１のグロープラグでは、通電前と通電１回後とで熱放射率がほぼ倍増しているのに対し、被膜を形成した実施例１〜４の各グロープラグでは、通電前後での熱放射率の増加が抑制されている。
【００２８】
また、実施例１のグロープラグについて、２回通電通後に酸化鉄被膜について蛍光Ｘ線分析を行なったが、ニッケルは検出されなかった。
【符号の説明】
【００２９】
２１  シースチューブ
２１ａ  発熱コイル部位
２１ｂ  制御コイル部位
２３  制御コイル
２４  発熱コイル
２６  接合部
４０  主体金具
１００  グロープラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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