(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングの一端側に、中空パイプを介して保持され、絶縁性セラミックよりなる絶縁体と、該絶縁体の一端に埋設され、抵抗変化率が２．５以上の発熱体と、前記絶縁体に埋設され前記発熱体と電気的に接合されるる電極とを有するセラミックヒータ素子と、前記ハウジングの他端側に、保持されるとともに、前記セラミックヒータ素子と電気的に導通される中軸と、からなるセラミックグロープラグにおいて、前記中空パイプの前記発熱体側端面より、前記ハウジングの外側をプラス（＋）及び内側をマイナス（−）とした場合に、前記発熱体側の前記電極の端面が、−２〜＋５ｍｍの位置範囲にあることを特徴としたセラミックグロープラグ。
【請求項２】
前記セラミックヒータ素子と前記中軸とは、金属線のみを介して接続されることを特徴とする請求項１記載のセラミックグロープラグ。
【請求項３】
前記セラミックヒータ素子と前記中軸とは、コイル状の金属線のみを介して接続されることを特徴とする請求項１記載のセラミックグロープラグ。
【請求項４】
前記発熱体が、発熱体に流れる電流値を制御することを特徴とする請求項１記載のセラミックグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、グロープラグに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりディーゼルエンジン用のグロープラグは種々提案されているが、発熱体に流れる電流値の制御方式で区分すると２種類のものがある。
１つは、特開昭６０−８６３２４号公報に示される自己制御型セラミックグロープラグである。そのヒータ素子は、２０℃から１０００℃への温度変化による抵抗変化率が、２以下である導電部材Ａと、前記抵抗変化率が、３以上である導電部材Ｂとが直列に接続配置されたものである。ここで、前記導電部材Ａは、発熱体として、又、前記導電部材Ｂは、前記発熱体に流れる電流値を制御するための抵抗体として役割を成している。
【０００３】
他は、特開昭６０−４８４２１号公報に記される如き技術であり、即ち、上述のような電流値を制御するための抵抗体を付設していないものである。かくの如きグロープラグにおいては、外部の制御手段により、オンオフデューティ比制御で発熱体の加熱制御を行なうものと、高い抵抗変化率を有した導電部材にて発熱体を構成し、発熱体に流れる電流値を制御するものとがある。また、上記の導電部材としては、タングステンなどの金属線を用いたもの、或いは珪化モリブデンなどの導電性セラミックを用いたものなどがある。
【０００４】
そして、前記ヒータ素子は、金属製の円筒状パイプに貫通して保持されると同時に電気的結合がなされて構成されている。ところで、グロープラグとしてディーゼルエンジンに装着して使用する場合、特に、特開昭６０−４８４２１号公報に記載されるようなグロープララグにおいては、以下に記すような問題点があることが分かってきている。即ち、セラミックグロープラグは、耐久信頼性が高く寿命も長いために、いわゆるメンテナンスフリー性が、強い製品である。そのために、例えばエンジンに装着されている時間が、金属製のグロープラグよりも長くなる。ところが、エンジンの運転時間に比例して、前記円筒状パイプとエンジンヘッドのプラグホールとの間にある間隙に、燃焼時に発生したカーボン粒子が蓄積される。このカーボン粒子の蓄積によって、上記の間隙は、除々に小さくなり、ついには、無くなってしまう。つまり、グロープラグの発熱時、及び冷却時の熱伝達バランスが変化し、初期に設定してあった制御条件で、いつも同じように着火補助できなくなる。そして、最悪の場合には、前記セラミックヒータは発熱体外部温度の初期設定値を得るために、必要以上の電流が流れて過昇温し、ついには、断線に至ることもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を鑑み、エンジンに長期に亘って装着されて上記の如くカーボンが蓄積し、発熱・熱伝達のバランスが変化しても不具合を発生しにくいグロープラグを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明では、ハウジングと、該ハウジングの一端側に、中空パイプを介して保持され、絶縁性セラミックよりなる絶縁体と、該絶縁体の一端に埋設され、抵抗変化率が２．５以上の発熱体と、前記絶縁体に埋設され前記発熱体と電気的に接合されるる電極とを有するセラミックヒータ素子と、前記ハウジングの他端側に、保持されるとともに、前記セラミックヒータ素子と電気的に導通される中軸と、からなるセラミックグロープラグにおいて、前記中空パイプの前記発熱体側端面より、前記ハウジングの外側をプラス（＋）及び内側をマイナス（−）とした場合に、前記発熱体側の前記電極の端面が、−２〜＋５ｍｍの位置範囲にあるセラミックグロープラグを提供するものである。
【０００７】
【作用】
上記の如く構成することにより、ディーゼルエンジンに装着されて前記グロープラグとエンジンヘッドプラグホールとの間の間隙に、燃焼時に発生したカーボン粒子が蓄積されても、発熱時に熱伝達バランスが変化しない。従って、前記セラミックヒータの発熱体外部温度の初期設定値を得るために、必要以上の電流が流れることはない。
【０００８】
【発明の効果】
そのため、初期に設定してあった制御条件でいつも同じように着火補助できる。即ち、上記の如くカーボン粒子が蓄積されても不具合を発生しにくいよりメンテナンスフリー性の高いグロープラグを提供できる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の構成について、図１，図２，図３と共に説明する。図１は、本発明のセラミックグロープラグ１の実施例を表す断面図である。又、図２及び図３は、図１に示した前記セラミックグロープラグ１のセラミックヒータ２の一部分を拡大したものである。
【００１０】
図１において、セラミックヒータ２は、セラミックヒータ素子３と円筒状の中空パイプ７と結合手段８によって構成されている。前記セラミックヒータ素子３は、導電性セラミック又は高融点金属などの導電部材からなる抵抗変化率２．５以上の発熱体４と、該発熱体４に電力を供給するために電気的に接続された電極６−１，６−２とが埋設された焼結体である。そして、又、前記電極６−１，６−２の各々一端は、絶縁体セラミックよりなる絶縁体セラミック体５の表面に露出して、露出部６−１ａ，６−２ａを形成している。更には、前記電極の露出部６−１ａ，６−２ａには、ニッケルメッキを施してある。そして、前記の露出部６−１ａが、耐熱耐食材などの金属性中空パイプ７の貫通穴中におさまるように、セラミックヒータ素子３は、前記中空パイプ７にロウ付固定されると共に電気的に結合されている。そして、このセラミックヒータ素子３は、中空パイプ７を介して、金属性ハウジング１１の一端側に保持されている。
【００１１】
また、前記セラミックヒータ素子３の端部３ａに設けた電極６−２の露出部６−２ａは、前記セラミックヒータ素子３の端部３ａに嵌着したコイル状の金属線９と電気的に導通されている。そして、該金属線９の一端は、金属製の中軸１０に溶接されている。そして、この中軸１０の端子ネジ部１０ａを介して図示しない電源と電気的に導通接続されている。なお、前記中軸１０と金属製ハウジング１１の他端側との間はガラスシール１２および絶縁ブッシュ１３により絶縁され、ナット１４を締付けて固定されている。このような構成にすることにより、電源から、前記中軸１０、前記金属線９、前記電極６−２、前記発熱体４、電極６−１、中空パイプ７、ハウジング１１を介して図示しないエンジンブロックへ電気的にアースされる。
【００１２】
尚、何れの試作物においても前記発熱体４の抵抗値は約０．３Ωとした。次に、図２，図３にて構成を説明する。両図は共に、前記中空パイプ７と前記発熱体４の位置関係を示している。そして、前記中空パイプ７の前記発熱体７側の端面を０位置として、中空パイプ７の発熱体４側端面より、ハウジング１１外側をプラス（＋）及び内側をマイナス（−）とした場合に、前記電極６−１及び６−２の前記発熱体４に接続された側の電極端面６−１ｂ、及び６−２ｂまでの距離Ｌが、−１０〜＋１０ｍｍの前記セラミックヒータ２を作製して、前記セラミックヒータ１を試作した。ここで、従来に於ける比較例は、Ｌ＝−７ｍｍである。
【００１３】
そして、ディーゼルエンジンに、前記中空パイプ７とエンジンヘッドのプラグホールとの間の間隙を０．５ｍｍとして前記試作物を装着し、昇温特性を調査した。尚、カーボン粒子が前記間隙に充満して蓄積した場合を想定して、肉厚約０．５ｍｍのグラファイト製のパイプを、前記中空パイプ７に嵌合・被着して行なった。取付状態を図４に示す。
【００１４】
又、図５は、前記Ｌの値が−７ｍｍの従来に於ける比較例の場合であり、１１Ｖを印加した時の通電時間と前記セラミックヒータ素子３の温度の関係をしたものである。図中Ａは、前記セラミックグロープラグ１が新品の場合、図中Ｂは、上述の如くエンジンヘッドのプラグホールの前記間隙にカーボン粒子が充満して蓄積した場合を示したものである。図より明らかなように前記セラミックヒータ素子３の温度は、前記間隙にカーボン粒子が充満した場合に新品装着時よりも１５０℃だけ発熱温度が高くなり、これより前述の不具合が発生すると考えられる。
【００１５】
図６は、図５に記した（Ｂの飽和温度）−（Ａの飽和温度）を前記Ｌに対して記したものである。又、図７は、燃料噴霧による冷却、加減速による冷熱に対する前記セラミックグロープラグの耐サーマルショック性を調べた調査結果を表したものである。試験は、２０００ｃｃディーゼルエンジンにて、アイドル２分運転後、フルスロットル４０００ｒｐｍにて２分運転する評価を１サイクルとして、３０００サイクル後の様子を表している。即ち、前記Ｌに対して亀裂が発生したり、折損が発生したりする不具合率を示している。
【００１６】
飽和温度差は、３０℃以下が設計上望ましく図６よりＬは、−２ｍｍ以上である。又、図７に記した耐サーマルショック性よりＬは、５ｍｍ以下が望ましい。従って、−２ｍｍ≦Ｌ≦５ｍｍに設定することで、セラミックグロープラグとしての特性を十分満足することができる。尚、前記の中空パイプ７は、前記のハウジング１１に直接備えられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のグロープラグの実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のグロープラグの実施例の要部の拡大図である。
【図３】本発明のグロープラグの実施例の要部の拡大図である。
【図４】従来のグロープラグをエンジンヘッドを想定した治具に取り付けた状態を示す図である。
【図５】従来のグロープラグの昇温特性を示す図である。
【図６】本実施例のグロープラグの電極端面と中空パイプ端面の端面間の寸法に対する温度上昇の関係を表す図である。
【図７】本実施例のグロープラグの電極端面と中空パイプ端面の端面間の寸法とエンジン試験の結果を表す図である。
【符号の説明】
１  グロープラグ
３  ヒータ素子
３′  ヒータ素子突出部
４  発熱体
５  絶縁性セラミック
６  電極
６−１ｂ，６−２ｂ  電極端面
７  保持手段をなす中空パイプ
８  結合手段
９  金属線
１０  中軸
１１  ハウジング
６，７，８，９，１０，１１  電力供給手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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