(57)【要約】      （修正有）【課題】グロープラグの耐久性を向上させる。【解決手段】ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属から成り、軸線方向に延びる有底筒状のシース管と、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする金属から成り、自身の一部がシース管内に配置されて、一端がシース管の底部と接続されている発熱コイルと、を備えるグロープラグにおいて、発熱コイルは、自身の少なくとも一部がシース管内に配置される螺線部と、螺線部の一端に接続されて、軸線方向に延びる直線部８２２と、直線部の一部に設けられて、直線部の中心軸と交わる方向に突出した突出部８２３と、を備え、直線部の少なくとも一部と突出部の全部位は、シース管の底部に埋込まれている。【選択図】図４
2018055964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属から成り、軸線方向に延びる有底筒状のシース管と、
タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする金属から成り、自身の一部が前記シース管内に配置されて、一端が前記シース管の底部と接続されている発熱コイルと、を備えるグロープラグであって、
前記発熱コイルは、
自身の少なくとも一部が前記シース管内に配置される螺線部と、
前記螺線部の一端に接続されて、前記軸線方向に延びる直線部と、
前記直線部の一部に設けられて、前記直線部の中心軸と交わる方向に突出した突出部と、
を備え、
前記直線部の少なくとも一部と前記突出部の全部位は、前記シース管の前記底部に埋込まれている、グロープラグ。
【請求項２】
請求項１に記載のグロープラグであって、
前記突出部は、
前記直線部の先端に形成されると共に、前記直線部の外周面に沿って環状に形成されている、グロープラグ。
【請求項３】
請求項１に記載のグロープラグであって、
前記突出部は、
前記直線部の先端に、前記直線部に沿って直線状に形成されている、グロープラグ。
【請求項４】
ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする合金から成り、軸線方向に延びる有底筒状のシース管と、
タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする金属から成り、自身の一部が前記シース管内に配置されて、一端が前記シース管の底部と接続されている発熱コイルと、を備えるグロープラグであって、
前記発熱コイルは、
自身の少なくとも一部が前記シース管内に配置される螺線部と、
前記螺線部の一端に接続されて、前記軸線方向に延びる直線状の延設部であり、自身の一部が前記軸線方向と交わる方向に屈曲してなる屈曲部を有する延設部と、
を備え、
少なくとも前記屈曲部の全部位は、前記シース管の前記底部に埋込まれている、グロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
グロープラグとして、シースヒータを用いたシース型グロープラグが知られている。グロープラグのシースヒータは、有底筒状のシース管と、シース管の内側に設けられた発熱コイルとを備える。グロープラグのシース管には、耐熱性および耐酸化性に優れる材料として、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属が用いられる場合がある。
【０００３】
グロープラグの発熱コイルには、従来、鉄（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）とアルミニウム（Ａｌ）とを含有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金が用いられていた。しかしながら、近年、グロープラグの耐熱性を向上させるために、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金よりも高い融点を有する材料として、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする金属を、グロープラグの発熱コイルに用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような発熱コイルは、発熱コイルの一端を底部側に開口した略筒状のシース管の底部に差し込み、シース管の底部と発熱コイルの一端とを溶接することで、シース管の底部が閉塞すると共に、発熱コイルの一端とシース管の底部とが接続される構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１６２０７４号
【特許文献２】特開平４−１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属から成るシース管と、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする金属から成る発熱コイルとを溶接する場合、発熱コイルを構成する材料の融点が、シース管を構成する材料の融点より高く、その差が大きいため、シース管を構成する材料のみが溶融し、発熱コイルを構成する材料は殆ど溶融しないことが多い。そのような場合には、発熱コイルとシース管との溶接強度が十分でなく、グロープラグの使用に伴い、発熱コイルがシース管から抜けて、シース管と発熱コイルとが電気的に切断されるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本発明の一形態によれば、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属から成り、軸線方向に延びる有底筒状のシース管と、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする金属から成り、自身の一部が前記シース管内に配置されて、一端が前記シース管の底部と接続されている発熱コイルと、を備えるグロープラグが提供される。このグロープラグにおいて、前記発熱コイルは、自身の少なくとも一部が前記シース管内に配置される螺線部と、前記螺線部の一端に接続されて、前記軸線方向に延びる直線部と、前記直線部の一部に設けられて、前記直線部の中心軸と交わる方向に突出した突出部と、を備え、前記直線部の少なくとも一部と前記突出部の全部位は、前記シース管の前記底部に埋込まれている。このような形態のグロープラグによれば、直線部の中心軸と交わる方向に突出した突出部の全部位がシース管の底部に埋込まれているため、グロープラグの使用に伴い、発熱コイルがシース管から抜ける方向に力が作用したとしても、突出部がシース管にひっかかり、発熱コイルのシース管からの抜けが抑制される。その結果、発熱コイルとシース管との電気的切断の発生を抑制することができる。
【０００９】
（２）上記形態のグロープラグにおいて、前記突出部は、前記直線部の先端に形成されると共に、前記直線部の外周面に沿って環状に形成されてもよい。このようなグロープラグでは、突出部が直線部の周方向に亘って形成されるため、発熱コイルのシース管からの抜けが更に抑制される。なお、このような突出部は、例えば、発熱コイルの直線部の先端（螺線部との接続端と反対の端）を、回転する平板に押しつけることにより容易に形成される。また、発熱コイルの直線部を回転軸として発熱コイルを回転させつつ、平板に押しつけることによっても形成される。このようにすると、突出部を容易に形成することができる。
【００１０】
（３）上記形態のグロープラグにおいて、前記突出部は、前記突出部は、前記直線部の先端に、前記直線部に沿って直線状に形成されてもよい。このようなグロープラグでは、突出部が直線部に沿って直線状に形成されるため、発熱コイルのシース管からの抜けが更に抑制される。なお、このような突出部は、例えば、発熱コイルの直線部の先端（螺線部との接続端と反対の端）を、ニッパ等により切断することにより容易に形成される。このようにしても、突出部を容易に形成することができる。
【００１１】
（４）本発明の他の形態によれば、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする合金から成り、軸線方向に延びる有底筒状のシース管と、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする金属から成り、自身の一部が前記シース管内に配置されて、一端が前記シース管の底部と接続されている発熱コイルと、を備えるグロープラグが提供される。このグロープラグにおいて、前記発熱コイルは、自身の少なくとも一部が前記シース管内に配置される螺線部と、前記螺線部の一端に接続されて、前記軸線方向に延びる直線状の延設部であり、自身の一部が前記軸線方向と交わる方向に屈曲してなる屈曲部を有する延設部と、を備え、少なくとも前記屈曲部の全部位は、前記シース管の前記底部に埋込まれている。
【００１２】
このような形態のグロープラグによれば、延設部の一部が軸線方向と交わる方向に屈曲してなる屈曲部を有し、この屈曲部の全部位がシース管の底部に埋込まれているため、グロープラグの使用に伴い、発熱コイルがシース管から抜ける方向に力が作用したとしても、延設部の屈曲部がシース管にひっかかり、発熱コイルのシース管からの抜けが抑制される。その結果、発熱コイルとシース管との電気的切断の発生を抑制することができる。なお、「直線状」とは、まっすぐな線状だけでなく、屈曲しつつも直線状の延びる形態も含む概念である。
【００１３】
本発明は、上述したグロープラグとしての形態以外にも、例えば、グロープラグの製造方法や、シースヒータ、グロープラグを備える制御装置など、種々の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】グロープラグ１０を示す説明図である。
【図２】シースヒータの詳細な構成を示す説明図である。
【図３】シースヒータの先端部分の断面図である。
【図４】発熱コイルの埋込部を示す説明図である。
【図５】グロープラグの製造工程を示す工程図である。
【図６】グロープラグの製造工程における工程Ｓ２０を示す説明図である。
【図７】サンプル２の発熱コイルの先端側の形状を示す説明図である。
【図８】サンプル３の発熱コイルの先端側の形状を示す説明図である。
【図９】サンプル４の発熱コイルの先端側の形状を示す説明図である。
【図１０】グロープラグ通電耐久試験の結果を示す表である。
【図１１】変形例のシースヒータの先端部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ａ．実施形態：
Ａ１．グロープラグの構成：
図１は、グロープラグ１０を示す説明図である。図１では、軸線Ｏから紙面右側に外観構成を図示し、軸線Ｏから紙面左側に断面構成（後述する中軸２００，発熱コイル８２０，および制御コイル８３０は、外観構成）を図示した。以降は、軸線Ｏに沿った方向を軸線方向ＯＤと呼ぶ。グロープラグ１０は、熱を発生させるシースヒータ８００を備え、ディーゼルエンジンを始めとする内燃機関（図示せず）の始動時における点火を補助する熱源として機能する。グロープラグ１０は、シースヒータ８００の他、中軸２００と、主体金具５００とを主に備える。これらグロープラグ１０を構成する部材は、グロープラグ１０の軸線方向ＯＤに沿って組み付けられている。本明細書では、軸線方向ＯＤを図面における上下方向として、図面下側（後述するシース管８１０の底部８１３が配置されている側）を先端側と呼び、図面上側（後述する係合部材１００が配置されている側）を後端側と呼ぶ。
【００１６】
主体金具５００は、炭素鋼を筒状に成形した部材である。主体金具５００は、先端側の端部においてシースヒータ８００を保持する。また、主体金具５００は、後端側の端部において絶縁部材４１０及びＯリング４６０を介して中軸２００を保持する。絶縁部材４１０の軸線Ｏに沿った位置は、絶縁部材４１０の後端に接するリング３００が中軸２００に加締められることで固定される。さらに、主体金具５００の軸孔５１０内には、絶縁部材４１０からシースヒータ８００に至る中軸２００の部位が配置される。軸孔５１０は、軸線Ｏに沿って形成された貫通孔であり、中軸２００よりも大きな径を有する。軸孔５１０に中軸２００が位置決めされた状態で、軸孔５１０と中軸２００との間には、両者を電気的に絶縁する空隙が形成される。また、軸孔５１０の先端側には、シースヒータ８００が圧入されて接合されている。さらに、主体金具５００は、工具係合部５２０と、雄ネジ部５４０とを備える。主体金具５００の工具係合部５２０は、グロープラグ１０の取り付け及び取り外しに用いられる工具（図示せず）に係合する。雄ネジ部５４０は、内燃機関（図示せず）に形成された雌ネジに嵌り合う。
【００１７】
中軸２００は、導電材料で円柱状（棒状）に成形された部材である。中軸２００は、主体金具５００の軸孔５１０に挿入された状態で軸線Ｏに沿って組み付けられる。中軸２００は、先端側に形成された先端部２１０と、後端側に設けられた雄ネジ部２９０とを備える。先端部２１０は、シースヒータ８００の内部に挿入される。雄ネジ部２９０は、主体金具５００から後端側に突出している。雄ネジ部２９０には、係合部材１００が嵌り合う。
【００１８】
図２は、シースヒータ８００の詳細な構成を示す説明図である。図２では、シースヒータ８００の詳細な構成を明瞭に示すために、中軸２００，発熱コイル８２０，および制御コイル８３０の外観構成を図示するとともに、他の部分の断面構成を図示した。シースヒータ８００は、シースヒータ８００の内部に中軸２００の先端部２１０が挿入された状態で、主体金具５００の軸孔５１０内に圧入され接合されている。シースヒータ８００は、シース管８１０と、発熱コイル８２０と、制御コイル８３０と、絶縁体８７０とを備える。
【００１９】
シース管８１０は、軸線方向ＯＤに延び、先端が閉じられた有底筒状部材である。シース管８１０は、発熱コイル８２０と、制御コイル８３０と、絶縁体８７０と、を内包する。シース管８１０は、軸線方向ＯＤに延びる円筒部８１４と、円筒部８１４の先端側を閉塞する底部８１３と、底部８１３とは反対側（すなわち、後端側）に開口した開口端部８１９とを備える。この開口端部８１９からシース管８１０の内部に中軸２００が挿入されている。シース管８１０は、パッキン６００及び絶縁体８７０によって中軸２００と電気的に絶縁される。一方、シース管８１０は、主体金具５００と接触して電気的に接続されている。本実施形態において、シース管８１０は、ニッケル（Ｎｉ）主成分とする金属から成る。詳しくは、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とし、その他、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、イットリウム（Ｙ）等が含まれる合金が用いられている。シース管８１０を構成する金属は、本実施形態に限定されず、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする種々の金属を用いることができる。例えば、インコネル６０１（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標）、Ａｌｌｏｙ６０２（ドイツ工業規格（ＤＩＮ）で規定されたＤＩＮ２．４６３３合金に相当）等を用いることができる。ここで、主成分とは、含有率（質量％）が５０質量％以上の物質をいう。
【００２０】
絶縁体８７０は、電気絶縁性を有する絶縁材料の粉末により形成されている。絶縁体８７０としては、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉末が用いられる。絶縁体８７０は、シース管８１０が中軸２００、発熱コイル８２０、及び制御コイル８３０を内包することによって、シース管８１０内に形成された隙間に充填（配置）され、その隙間を電気的に絶縁する。
【００２１】
発熱コイル８２０は、シース管８１０の内側に軸線方向ＯＤに沿って配置され、通電によって発熱する。発熱コイル８２０は、シース管８１０の内部に配置される螺線部８２１と、螺線部８２１の一端に接続され、軸線方向ＯＤに延びる直線部８２２と、直線部８２２に対して突出した突出部８２３（後述する図４参照）と、を備える。なお、突出部８２３は、シースヒータ８００全体の大きさに対して、非常に小さいため、図２では図示を省略している。本実施形態において、発熱コイル８２０は、１本のタングステン線から形成されており、螺線部８２１と直線部８２２とは継ぎ目無く、連続している。本実施形態において、直線部８２２および突出部８２３は、シース管８１０の底部８１３に埋込まれている。これにより、発熱コイル８２０とシース管８１０とは、電気的に接続されている。また、螺線部８２１の他端は、制御コイル８３０と溶接により電気的に接続されている。本実施形態において、発熱コイル８２０は、タングステン（Ｗ）を９９質量％以上含有する金属で形成されている。
【００２２】
制御コイル８３０は、シース管８１０の内側において発熱コイル８２０と直列に接続され、発熱コイル８２０に流れる電流を制御する。一端が発熱コイル８２０に溶接され、発熱コイル８２０と電気的に接続されており、他端が中軸２００の先端部２１０に接合されることにより中軸２００と電気的に接続されている。図２では、制御コイル８３０と発熱コイル８２０との接続部（溶接部）を、明瞭に示すために、接続部（溶接部）を丸印で図示している。制御コイル８３０は、発熱コイル８２０の形成材料よりも電気比抵抗の温度係数が小さい導電材料によって形成される。本実施形態では、鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金により形成されている。その他、例えば、ニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）合金、ニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）−ケイ素（Ｓｉ）−マンガン（Ｍｎ）合金などにより形成されてもよい。
【００２３】
図３は、シースヒータ８００の先端部分の断面図である。図３では、シースヒータ８００の、軸線Ｏを通る切断面を示している。上述の通り、発熱コイル８２０は、螺線部８２１と、直線部８２２と、突出部８２３と、を備える。発熱コイル８２０は、１本のタングステン線を加工して形成されているため、螺線部８２１と、直線部８２２と、突出部８２３は同一材料で形成されており、継ぎ目が無い。但し、図３では、突出部８２３を明瞭に示すために、直線部８２２との境界を破線で図示している。
【００２４】
直線部８２２は、軸線Ｏ上に、軸線Ｏに沿って配置されている。突出部８２３は、直線部８２２の先端側に形成され、直線部８２２と交わる方向に突出している。突出部８２３の形状については、後に詳述する。本実施形態では、発熱コイル８２０の直線部８２２全体（全部位）と、突出部８２３全体（全部位）が、シース管８１０の底部８１３に埋込まれている。発熱コイル８２０において、シース管８１０の底部８１３に埋込まれている部分（直線部８２２と突出部８２３）を、以降、「埋込部８２５」とも称する。発熱コイル８２０の埋込部８２５は、シース管８１０の底部８１３に取囲まれており、底部８１３を貫通していない。後に詳述するように、発熱コイル８２０は、溶接によりシース管８１０の底部８１３に接合されており、その結果、発熱コイル８２０の埋込部８２５がシース管８１０の底部８１３に埋込まれた状態になっている。
【００２５】
上述の通り、シース管８１０はニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属より成り、発熱コイル８２０はタングステン（Ｗ）を主成分とする金属より成る。シース管８１０を構成する材料（ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属）の融点は約１４００℃、発熱コイル８２０を構成する材料（タングステン（Ｗ）を主成分とする金属）の融点は３０００℃以上であり、各材料の融点の差が大きい。そのため、発熱コイル８２０とシース管８１０とを溶接する際には、発熱コイル８２０は殆ど溶融せず、シース管８１０のみが溶融することにより両者が溶接される。なお、仮に、発熱コイル８２０が若干溶融した場合であっても、シース管８１０を構成する金属と発熱コイル８２０を構成する金属との合金からなる合金部の厚さは１０（μｍ）以下である。合金部は、発熱コイル８２０の直線部８２２とシース管８１０の底部８１３との境界付近を例えばＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏ  Ａｎａｌｙｓｅｒ）などによって分析することにより検出して、厚さを算出することができる。本実施形態のグロープラグ１０には、合金部は形成されていないため、図３には合金部は示されていない。
【００２６】
図４は、発熱コイル８２０の埋込部８２５を示す説明図である。図４では、紙面上段の左側に正面図、右側に側面図、下段に底面図を図示している。図４の正面図と底面図において、直線部８２２と突出部８２３との境界を破線で図示している。直線部８２２と突出部８２３との境界は、直線部８２２の円周面を中心軸ＯＬと平行に先端に向かって延長した面（仮想面）である。直線部８２２は、直径Ｄ１が０．２ｍｍの棒状を成す。突出部８２３は、直線部８２２の中心軸ＯＬと交わる方向に突出している。本実施形態において、発熱コイル８２０は２つの突出部８２３を備える。突出部８２３において、直線部８２２の中心軸ＯＬと直交する方向の長さのうち、最大長さＤ２は、０．３１ｍｍである。すなわち、突出部８２３は、直線部８２２に対して、中心軸ＯＬと直交する方向に０．１１ｍｍ突出している（２つの突出部８２３を合わせて）。突出部８２３の直線部８２２に対して中心軸ＯＬと直交する方向に突出する最大長さＬは、本実施形態に限定されず、例えば、０．００５〜０．２５ｍｍの範囲で適宜変更可能である。本実施形態の突出部８２３は、図４の正面図に示すように、直線部８２２の先端に、直線部８２２に沿って直線状に形成されているとも言える。本実施形態の突出部８２３は、発熱コイル８２０を構成するタングステン線を、ニッパ等で切断することにより形成される。
【００２７】
発熱コイル８２０は、埋込部８２５において、直線部８２２に対して交わる方向に突出する突出部８２３を備えるため、グロープラグ１０の使用時に、発熱コイル８２０がシース管８１０から抜ける方向に力が作用したとしても、突出部８２３がシース管８１０にひっかかり、発熱コイルのシース管からの抜けが抑制される。
【００２８】
Ａ２．グロープラグ１０の製造方法：
図５は、グロープラグ１０の製造工程を示す工程図である。図６は、図５における工程Ｓ２０を示す説明図である。工程Ｓ１０では、グロープラグ１０を構成する各種部材が用意される。本実施形態では、シースヒータ８００の部材として、筒状シース管８１０ｐ（図６（ａ））と、発熱コイル８２０と、制御コイル８３０が用意される。筒状シース管８１０ｐは、図６（ａ）に示すように、先端に開口部８１５を備えており、底部８１３を有しない筒状である。筒状シース管８１０ｐは、後述する工程Ｓ２０において、溶融されて底部８１３が形成されることによりシース管８１０になる。
【００２９】
工程Ｓ１２では、発熱コイル８２０と制御コイル８３０とが溶接される。工程Ｓ１４では、制御コイル８３０と中軸２００とが溶接される。
【００３０】
工程Ｓ２０では、発熱コイル８２０とシース管８１０とが溶接される。具体的には、まず、制御コイル８３０の後端側に中軸２００に溶接されると共に、先端側に発熱コイル８２０が溶接された部材（工程Ｓ１２，Ｓ１４にて作成される）が、発熱コイル８２０が先端側になるように筒状シース管８１０ｐ内に挿入される。このとき、発熱コイル８２０の直線部８２２および突出部８２３が開口部８１５内に配置される（図６（ａ））。次に、筒状シース管８１０ｐの先端を、アークによって溶融した後凝固させることにより開口部８１５を閉塞させる。これにより、発熱コイル８２０の直線部８２２および突出部８２３がシース管８１０の底部８１３に埋込まれた状態で、発熱コイル８２０の直線部８２２とシース管８１０の底部８１３とが溶接される（図６（ｂ））。換言すると、発熱コイル８２０の直線部８２２と突出部８２３（両者を合わせて埋込部８２５）がシース管８１０の底部８１３に埋め込まれる。工程Ｓ２０では、発熱コイル８２０の融点より低く、シース管８１０（筒状シース管８１０ｐ）の融点より高い温度で発熱コイル８２０とシース管８１０とが溶接されるように、溶接機器の出力や、溶接時間などを調整する。これにより、発熱コイル８２０は殆ど溶融せず、筒状シース管８１０ｐが溶融することにより、発熱コイル８２０とシース管８１０とが溶接される。なお、仮に発熱コイル８２０が溶融しても、発熱コイル８２０を形成する金属とシース管８１０を形成する金属との合金部の厚さが１０（μｍ）以下となるようにするのが好ましい。発熱コイル８２０とシース管８１０との溶接は、アーク溶接に限定されず、例えば、レーザ溶接により行ってもよい。レーザ溶接により溶接する場合には、溶接温度を抑制して広範囲を溶融させることが好ましい。
【００３１】
工程Ｓ３０ではシース管８１０内に絶縁体８７０が充填される。これらの工程を経て、シースヒータ８００の組立が完了する。
【００３２】
工程Ｓ４０では、シースヒータ８００に対し、スウェージング加工が施される。スウェージング加工とは、シースヒータ８００に対して打撃力を加えてシースヒータ８００を縮径させ、シース管８１０内に充填した絶縁体８７０を緻密化させる加工である。スウェージングに伴ってシースヒータ８００に打撃力が加えられると、打撃力がシースヒータ８００内部に伝えられることにより、絶縁体８７０が緻密化される。
【００３３】
工程Ｓ５０では、シースヒータ８００と主体金具５００とが組み付けられて、グロープラグ１０が完成する。具体的には、中軸２００が一体化されたシースヒータ８００を主体金具５００の軸孔５１０に圧入して固定すると共に、主体金具５００の後端部分において、リング４６０、絶縁部材４１０、およびオーリング３００を中軸２００に嵌め込み、係合部材１００を主体金具５００の後端に設けられた中軸２００の雄ネジ部２９０に締め付ける。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態のグロープラグ１０では、発熱コイル８２０は、直線部８２２に対して交わる方向に突出した突出部８２３を有し、突出部８２３の全体（全部位）がシース管８１０の底部８１３に埋込まれている。そのため、グロープラグ１０の使用時に、発熱コイル８２０がシース管８１０から抜ける方向に力が作用したとしても、突出部８２３がシース管８１０にひっかかり、発熱コイルのシース管からの抜けが抑制される。その結果、発熱コイルとシース管との電気的切断の発生を抑制することができる。
【００３５】
また、本実施形態のグロープラグ１０では、発熱コイル８２０とシース管８１０との溶接箇所である埋込部８２５は、１本のタングステン線を加工することにより螺線部８２１の延長として形成されている。そのため、発熱コイル８２０とシース管８１０との溶接箇所を、螺線部８２１と異なる部材として構成し、螺線部８２１と溶接等により接続する場合と比較すると、本実施形態のグロープラグ１０は螺線部８２１と直線部８２２との溶接等の工程Ｓ２０が不要であるため、製造コストを抑制することができる。
【００３６】
また、例えば、発熱コイルの全体を螺線状に形成した場合（すなわち、直線部８２２を備えず、発熱コイルの全体が螺線部８２１の場合）には、螺線部８２１の先端側をシース管８１０の底部８１３に埋込んで発熱コイルとシース管８１０とを接続することになる。この場合には、発熱コイルの熱抵抗の管理が困難となる。これに対し、本実施形態のグロープラグ１０では、直線部８２２と突出部８２３がシース管８１０の底部８１３に埋込まれており、螺線部８２１は埋込まれていないため、発熱コイル８２０の熱抵抗を容易に適切に管理することができる。
【００３７】
Ｂ．実験結果：
以下に、発熱コイルの先端側の形状とグロープラグ１０の耐久性との関係を調べた実験結果を示す。サンプル１〜４（サンプル４は比較例）を用いてグロープラグ通電耐久試験を行った。
【００３８】
図７〜８は、グロープラグ通電耐久試験を行ったサンプルの発熱コイル８２０の先端側の形状を示す説明図である。以下のサンプルの説明において、各サンプルを区別する場合には、突出部８２３Ａ等、符号の末尾にアルファベットを付して称するが、各サンプルを区別しない場合には、符号の末尾のアルファベットを省略して称する。サンプル１〜４は、発熱コイル８２０の先端側の形状が異なるものの、他の構成は、上記実施形態と同様である。発熱コイル８２０は、タングステン（Ｗ）の含有率が９９質量％以上の金属から成る、直径０．２ｍｍの線材で形成されている。シース管８１０は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とし、その他、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、イットリウム（Ｙ）等が含まれる合金から成る。
【００３９】
サンプル１は、上記した実施形態のグロープラグ１０と同一の構成である。すなわち、サンプル１の発熱コイルにおいて、２つの突出部８２３が、直線部８２２の中心軸ＯＬと交わる方向に突出して形成されている（図４）。
【００４０】
図７は、サンプル２の発熱コイル８２０Ａの先端側の形状を示す説明図である。サンプル２の発熱コイル８２０Ａでは、突出部８２３Ａは、直線部８２２の先端に形成されると共に、直線部８２２の外周面に沿って環状に形成されている。サンプル２の突出部８２３Ａは、例えば、旋盤を用いて、発熱コイルの直線部８２２の中心軸ＯＬを回転軸として、直線部８２２を回線させつつ、平板に押しつけることにより形成される。
【００４１】
図８は、サンプル３の発熱コイル８２０Ｂの先端側の形状を示す説明図である。サンプル３の発熱コイル８２０Ｂは、螺線部８２１の一端に接続されて、軸線方向ＯＤに延びる直線状の延設部８２４を備える。ここで、「直線状」とは、まっすぐな線状だけでなく、屈曲した直線状に延びる形態も含む概念である。延設部８２４は、先端が軸線方向ＯＤと直交する方向に屈曲している屈曲部８２５を有する。
【００４２】
図９は、サンプル４の発熱コイル８２０Ｐの先端側の形状を示す説明図である。サンプル４は、比較例であり、発熱コイル８２０Ｐは、螺線部８２１の先端に接続されている直線部８２２を備え、突出部８２３を備えない。また、発熱コイル８２０Ｐの先端側は屈曲もされていない。すなわち、発熱コイル８２０Ｐの先端側は加工が施されていない。
【００４３】
図１０は、グロープラグ通電耐久試験（冷熱サイクル試験）の結果を示す表である。グロープラグ通電耐久試験として、昇温フェーズ→温度維持フェーズ→冷却フェーズを１サイクルとして、発熱コイル８２０とシース管８１０とが電気的に切断されるまでサイクルを繰り返した。発熱コイル８２０とシース管８１０とが電気的に切断されるのは、発熱コイル８２０が断線するか、発熱コイル８２０がシース管８１０から抜けるときである。各フェーズの条件は、下記の通りである。
昇温フェーズ：通電、１１５０℃まで１秒の昇温速度で昇温
温度維持フェーズ：通電、１２００℃を１分間維持
冷却フェーズ：非通電、風冷（風速１０ｍ／ｓ）３分
なお、温度は、シース管８１０の先端８１１（図２）から２ｍｍの地点を、放射温度計にて測温した。
【００４４】
図１０に示す表では、各サンプルの発熱コイル８２０とシース管８１０とが電気的に切断されたときのサイクル数を示している。サンプル４（比較例）は、４２５８サイクルで発熱コイル８２０がシース管８１０から抜けた。これに対し、サンプル１は８５５１サイクル、サンプル２は８６１１サイクル、サンプル３は８９２８サイクル、でそれぞれ発熱コイル８２０が断線した。サンプル１〜３は、発熱コイル８２０がシース管８１０から抜けるのではなく、発熱コイル８２０が断線したため、サンプル４と比較して、発熱コイル８２０とシース管８１０との接合強度が向上したといえる。すなわち、発熱コイル８２０が突出部８２３または延設部８２４を備えることにより、発熱コイル８２０とシース管８１０との接合強度を向上させることができるといえる。また、サンプル１〜３は、サンプル４に比較して４２００サイクル以上、耐久性が向上した。サンプル１〜３は、サンプル５に比較して、約２倍耐久性が向上したともいえ、この差は、有意な差と言える。
【００４５】
サンプル４のグロープラグにおいて、発熱コイル８２０Ｐは螺線部８２１と直線部８２２で構成されており、直線部８２２がシース管８１０に埋込まれている。上述の通り、シース管８１０と発熱コイル８２０Ｐとは異なる材料で形成されており、各構成材料の融点に大差があり、発熱コイル８２０Ｐとシース管８１０との溶接時に発熱コイル８２０Ｐは溶融しないため、両材料が溶融して合金部を形成して溶接される場合と比較して、溶接強度が弱い。また、シース管８１０と発熱コイル８２０Ｐの構成材料は、互いに熱膨張係数が異なる。そのため、耐久試験に伴う材料の膨張収縮により発熱コイル８２０Ｐとシース管８１０との接合部分の接着が剥がれたり、隙間が生じ、耐久試験に伴う熱応力によって発熱コイル８２０Ｐがシース管８１０より抜けた。一方、サンプル１，２は、直線部８２２の中心軸ＯＬと交わる方向に突出する突出部８２３を備え、サンプル３は、自身の一部が軸線方向ＯＤと交わる方向に屈曲する屈曲部８２５を有する延設部８２４を備えるため、発熱コイル８２０がシース管８１０にひっかかり、発熱コイル８２０のシース管８１０からの抜けが抑制された。その結果、発熱コイル８２０のシース管８１０との電気的切断が抑制され、グロープラグ１０の耐久性が向上された。
【００４６】
Ｃ．変形例：
（１）発熱コイル８２０の突出部８２３および延設部８２４の形状は、上記実施形態および実験のサンプルの形状に限定されない。突出部８２３の形成位置や形状、延設部８２４の形状は、発熱コイル８２０のシース管８１０への埋込み状態、形成容易性等に応じて適宜変更可能である。突出部８２３は、直線部８２２の一部に設けられて、直線部の中心軸と交わる方向に突出していればよい。すなわち、突出部８２３は、直線部８２２の先端でなく、直線部８２２の長さ方向の中程（中間）に設けられてもよいし、直線部８２２の後端に設けられてもよい。螺線部８２１の先端がシース管８１０の底部８１３に埋込まれる場合には、突出部８２３が直線部８２２の後端に設けられている場合にも、発熱コイル８２０のシース管８１０からの抜けを抑制する効果を得ることができる。なお、突出部は、上記実施形態および実験のサンプルでは、変形加工によって形成されているが、コイル線の材料と同一材料を用いて、コイル線の表面に付加加工（付着加工）によって突出部を形成してもよい。
【００４７】
また、延設部８２４の形状は、自身の一部が軸線方向ＯＤと交わる方向に屈曲すると共に、軸線方向ＯＤに延びる直線状であればよい。例えば、延設部８２４を、以下のような形状にしてもよい。
【００４８】
図１１は、変形例のシースヒータ８００Ｃの先端部分の断面図である。図１１では、シースヒータ８００Ｃの先端部分の、軸線Ｏを通る切断面を示している。変形例のシースヒータ８００Ｃは、発熱コイル８２０Ｃの延設部８２４Ｃの形状と、発熱コイル８２０Ｃの螺線部８２１の先端がシース管８１０の底部８１３に埋まっている点が、上記実験のサンプル３と異なるものの、他の構成は上記実験のサンプル３と同様であるため、同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。変形例の延設部８２４Ｃは、自身の中程（中間）が、軸線方向ＯＤと交わる方向に屈曲した屈曲部８２５Ｃを有している。そのため、発熱コイル８２０Ｃがシース管８１０にひっかかり、発熱コイル８２０Ｃのシース管８１０からの抜けが抑制され、グロープラグの耐久性が向上される。
【００４９】
（２）上記実施形態および実験のサンプルにおいて、直線部８２２の全てがシース管８１０の底部８１３に埋込まれていると共に、螺線部８２１がシース管８１０の底部８１３に埋込まれていない例を示したが、発熱コイル８２０において、シース管８１０の底部８１３に埋込まれる箇所は、上記の例に限定されない。螺線部８２１の先端側の一部と直線部８２２の全体が埋込まれてもよいし、直線部８２２の先端側の一部のみが埋込まれてもよい。このような場合にも、突出部８２３の全体（全部位）が、底部８１３に埋込まれている。
【００５０】
（３）発熱コイル８２０を構成するコイル線の線径は、上記実施形態および実験のサンプルに限定されず、適宜設定可能である。
【００５１】
（４）上記実施形態および実験のサンプルでは、発熱コイル８２０の形成材料として、タングステン（Ｗ）を主成分（９９質量％以上）とする金属を用いたが、発熱コイル８２０の形成材料としては、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を主成分とする金属を用いることができる。ここで、主成分とは、含有率（質量％）が５０質量％以上の物質をいう。主成分（タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ））の含有率は、９９質量％以上であることがより好ましい。モリブデン（Ｍｏ）もＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金よりも高い融点を有する材料であり、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金を用いる場合と比較して耐熱性が向上される。モリブデン（Ｍｏ）を主成分とする金属から成る発熱コイルを用いた場合にも、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする金属から成るシース管との接続において、その融点差に起因して、発熱コイルがシース管から抜けやすいという問題が生じる。そのため、モリブデン（Ｍｏ）を主成分とする金属から成る発熱コイルの場合にも、突起部や延設部を備えることにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
（５）上述の実施形態では、発熱コイル８２０の直線部８２２は軸線Ｏ上に配置されている。これに対し、直線部８２２は、軸線Ｏ上に位置していなくともよく、また、軸線Ｏに対して任意の角度（例えば、０〜６０度）で配置されていてもよい。すなわち、「軸線方向に延びる」とは、軸線Ｏに平行な方向に延びる場合だけでなく、グロープラグの径方向（すなわち、シース管の径方向）に略平行な方向を除く方向に延びることを含む概念である。
【００５３】
（６）上述の実施形態では、グロープラグ１０は、発熱コイル８２０と制御コイル８３０とを備えている。これに対し、グロープラグ１０は、制御コイル８３０を備えない構成にしてもよい。制御コイル８３０を備えない場合には、発熱コイル８２０の後端が中軸２００の先端部２１０に接続される。また、グロープラグ１０の制御コイル８３０は、複数のコイルが接続されることにより構成されていてもよい。
【００５４】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…グロープラグ
１００…係合部材
２００…中軸
２１０…先端部
２９０…雄ネジ部
３００…オーリング
４１０…絶縁部材
４６０…リング
５００…主体金具
５１０…軸孔
５２０…工具係合部
５４０…雄ネジ部
８００…シースヒータ
８００Ａ…シースヒータ
８１０…シース管
８１０ｐ…筒状シース管
８１１…先端
８１３…底部
８１４…円筒部
８１５…開口部
８１９…開口端部
８２０…発熱コイル
８２１…螺線部
８２２…直線部
８２３…突出部
８２３Ａ…突出部
８２４…延設部
８２４Ａ…延設部
８２５…埋込部
８３０…制御コイル
８７０…絶縁体
Ｄ１…直径
Ｏ…軸線
ＯＤ…軸線方向
ＯＬ…中心軸
ＶＡ…バッテリ
【図１】
2018055964.tif 000003
【図２】
2018055964.tif 000004
【図３】
2018055964.tif 000005
【図４】
2018055964.tif 000006
【図５】
2018055964.tif 000007
【図６】
2018055964.tif 000008
【図７】
2018055964.tif 000009
【図８】
2018055964.tif 000010
【図９】
2018055964.tif 000011
【図１０】
2018055964.tif 000012
【図１１】
2018055964.tif 000013