(57)【要約】【課題】温度制御が容易であって、耐久性に優れたグロープラグを提供しようとするものである。【解決手段】ＰＷＭ通電制御によって制御されるグロープラグ１。グロープラグ１は、ＦｅＣｒＡｌ合金からなる発熱コイル２と、発熱コイル２の後端に接続されたＮｉからなる制御コイル３と、発熱コイル２及び制御コイル３を内蔵すると共に先端を閉塞したインコネル材からなるヒータケース４と、ヒータケース４を後端側において保持するハウジング５とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ通電制御によって制御されるグロープラグであって、
ＦｅＣｒＡｌ合金からなる発熱コイルと、
該発熱コイルの後端に接続されたＮｉからなる制御コイルと、
上記発熱コイル及び上記制御コイルを内蔵すると共に先端を閉塞したインコネル材からなるヒータケースと、
該ヒータケースを後端側において保持するハウジングとを有することを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
請求項１において、上記制御コイルは、軸方向長さが５〜１２ｍｍであることを特徴とするグロープラグ。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記ヒータケースは、先端側における小径部と、後端側における大径部と、上記小径部と上記大径部との間に形成された中径部とを有することを特徴とするグロープラグ。
【請求項４】
請求項３において、上記制御コイルは、その全体が上記小径部の内側に配されていることを特徴とするグロープラグ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、上記発熱コイル及び上記制御コイルは、これらを構成する巻線の直径が０．３１〜０．３５ｍｍであることを特徴とするグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関，例えばディーゼルエンジン等の燃焼室内を予熱するために使用されるグロープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
グロープラグには，２種類の材料からなるコイルを用いた自己温度制御型と言われるものがある（特許文献１等）。該自己温度制御型グロープラグは，抵抗体である発熱コイルと制御コイルとを有すると共に，制御コイルから発熱コイルへ直列に通電する構造を有する。上記制御コイルは，発熱コイルより正の抵抗温度係数の大きな材料で形成されている。
【０００３】
上記制御コイルと上記発熱コイルとには、バッテリーから直流電流が供給され、制御コイルと発熱コイルとの温度が上昇するが、この温度上昇に伴い、正の抵抗温度係数の大きい制御コイルの抵抗値が大きくなり、発熱コイルへの供給される電流が小さくなる。そして、ある温度まで上昇すると、グロープラグの温度が飽和する。
【０００４】
上記のごとく、バッテリーの直流電流を発熱コイルに供給する場合、バッテリー電圧に依存した温度制御とならざるを得ない。そのため、グロープラグの高速加熱や、到達する最高温度の向上は困難である。また、例えば、スタータやオルタネータの稼動状態や環境温度により、グロープラグに供給されるバッテリー電圧が大幅に変動するため、例えば、クランキング時の電圧降下の際には、グロープラグの温度制御が困難となるという問題がある。
このように、従来のグロープラグにおいては、クランキング時の加熱の遅延、アフターグロー時の温度、時間の最適化が困難となり、内燃機関の始動性が不充分であったり、冷間時の白煙の抑制が困難となったりする。
また、燃焼室の温度を充分に高くすることが困難となるため、低エミッション化を達成するための低圧縮比化が困難となるおそれがある。
【０００５】
そこで、ＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）通電制御を用いてグロープラグの通電制御を行うことが考えられる。これによれば、バッテリー電圧に依存しないグロープラグの温度制御が可能となる。即ち、グロープラグの高速加熱、到達最高温度の上昇が可能となる。
ただし、このようにグロープラグの高速加熱、最高温度の上昇が可能となると、制御コイルや発熱コイル、更にはヒータケースの耐熱性が問題となる。
上記従来のグロープラグにおいては、発熱コイルをＮｉＣｒ合金（ニッケル−クロム合金）によって形成し、制御コイルをＣｏＦｅ合金（コバルト−鉄合金）によって形成し、ヒータケースをステンレス鋼によって形成している。しかし、この場合、発熱コイルやヒータケースが、高温に対して、充分な耐久性を得ることが困難となるという問題が生じる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８１０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、温度制御が容易であって、耐久性に優れたグロープラグを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ＰＷＭ通電制御によって制御されるグロープラグであって、
ＦｅＣｒＡｌ合金からなる発熱コイルと、
該発熱コイルの後端に接続されたＮｉからなる制御コイルと、
上記発熱コイル及び上記制御コイルを内蔵すると共に先端を閉塞したインコネル材からなるヒータケースと、
該ヒータケースを後端側において保持するハウジングとを有することを特徴とするグロープラグにある（請求項１）。
【０００９】
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記グロープラグは、ＰＷＭ通電制御によって制御されるため、バッテリー電圧に依存することなく、容易な温度制御を行うことができる。即ち、バッテリー電圧は、例えばスタータやオルタネータの可動状態や環境温度により大幅に変動するが、ＰＷＭ通電制御を利用することにより、バッテリー電圧の変動の影響を受けることなく、グロープラグへの通電制御を行うことができる。その結果、グロープラグの高速加熱、到達最高温度の上昇を図ることができる。
そして、これにより、例えば、クランキング時の加熱遅延抑制、アフターグロー時の温度、時間の適正化が可能となり、内燃機関の始動性向上、冷間時の白煙低減を達成することができる。
【００１０】
また、発熱コイルは、ＦｅＣｒＡｌ合金（鉄−クロム−アルミ合金）からなるため高温耐久性を高くすることができる。それ故、ＰＷＭ通電制御によって発熱コイルの温度をより高くすることが可能となる一方で、高温にも充分に耐えることのできる発熱コイルを用いることで、ＰＷＭ通電制御に対応したグロープラグの耐熱性を確保することができる。
【００１１】
また、制御コイルは、Ｎｉ（ニッケル）からなるため安価で耐久性に優れている。Ｎｉは、従来より用いられていたＣｏＦｅ合金に比べて、正の温度抵抗係数が小さいが、本発明のグロープラグは、主にＰＷＭ通電制御によって温度制御されるため、制御コイルによる自己温度制御機能は小さくてもよい。そのため、ＣｏＦｅ合金よりも安価で、耐久性に優れたＮｉを用いることにより、安価で耐久性に優れたグロープラグを得ることができる。
【００１２】
また、ヒータケースは、インコネル材（インコ社の登録商標）からなるため、耐熱性に優れている。それ故、ＰＷＭ通電制御によりグロープラグが高温となっても充分に耐えることのできるヒータケースとすることができる。
このように、発熱コイル、制御コイル、ヒータケースを、それぞれ上記の材質によって構成することにより、ＰＷＭ通電制御に対応した耐熱性を有するグロープラグを得ることができる。
【００１３】
以上のごとく、本発明によれば、温度制御が容易であって、耐熱性に優れたグロープラグを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明において、ＰＷＭ通電制御は、極めて早い周期でオン・オフを繰り返すパルス通電を行う通電制御方法であって、その１周期の中のオンの時間が占める割合（デューティ比）を制御することで通電の制御を行うことができるものである。そして、ＰＷＭは、Pulse  Width  Modulation（パルス幅変調）の略である。
なお、本明細書において、グロープラグを燃焼室に挿入する側を先端側、その反対を後端側として、適宜説明する。
【００１５】
また、上記制御コイルは、軸方向長さが５〜１２ｍｍであることが好ましい（請求項２）。
この場合には、グロープラグの周囲へのカーボン詰まりが生じても、正常な電流制御を確保することができる。
即ち、グロープラグの使用を続けると、グロープラグと該グロープラグを取り付ける内燃機関に設けたプラグホールとの間に、カーボンが堆積することがある（図１１参照）。このカーボンがヒータケースにおける制御コイルの周囲の部分に堆積すると、カーボンを通じて制御コイルの熱が奪われるために、本来の温度−抵抗値の関係が成立しなくなる。即ち、温度が上昇しても制御コイルの抵抗値が充分に上がらず、正常な電流制御ができなくなり、場合によっては発熱コイルが断線するおそれもある。そして、カーボンは、グロープラグとプラグホールとの間の隙間の奥、即ち、グロープラグのヒータケースにおけるハウジングとの取付部付近から順に先端側へ向かって徐々に堆積する。
【００１６】
しかし、上記のごとく、制御コイルは、軸方向長さが５〜１２ｍｍと短いため、制御コイルは、ヒータケースにおけるハウジングとの取付部付近から遠い部分に配することが可能となる。それ故、制御コイルの周囲におけるヒータケースには、カーボンが堆積しにくい。その結果、制御コイルの異常加熱を防ぐことができる。また、上記のごとく、制御コイルの長さを短くしても、ＰＷＭ通電制御を利用するために、グロープラグの温度制御は充分に可能である。
上記制御コイルの軸方向長さが５ｍｍ未満の場合には、グロープラグの温度制御が困難となり、発熱コイルの温度が上昇しすぎるおそれがあり、上記制御コイルの軸方向長さが１２ｍｍを超える場合には、カーボンの堆積に起因する制御コイルの異常加熱を招くおそれがある。
【００１７】
また、上記ヒータケースは、先端側における小径部と、後端側における大径部と、上記小径部と上記大径部との間に形成された中径部とを有することが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記小径部と中径部との間の径の変化を小さくすることができる。これにより、例えば、制御コイルが小径部と中径部との間に存在しても、制御コイルの抵抗値のバラツキを抑制することができる。
【００１８】
仮に中径部がなく、大径部と小径部との２段階によってヒータケースが構成されている場合、大径部と小径部との間の径の変化が大きくなる。そのため、大径部と小径部との境界部に制御コイルが存在すると、制御コイルの抵抗値にバラツキが生じるおそれがある。
即ち、ヒータケースは通常、内部に発熱コイルと制御コイルと絶縁材料とを充填した状態で、スウェージングによって縮径して成形される。ヒータケースが大径部と小径部との２段階で構成されている場合、小径部にかかる外力と大径部にかかる外力との差が大きくなる。それ故、大径部と小径部との境界部分に制御コイルが存在すると、スウェージングのバラツキにより制御コイルにかかる外力にバラツキが生じ、制御コイルの抵抗値にバラツキが生じるおそれがある。
そこで、小径部と大径部との間に中径部を設けることにより、小径部と中径部との間の径変化を小さくして、スウェージングのバラツキによる影響を抑制して、制御コイルの抵抗値のバラツキを抑制することができる。
【００１９】
また、上記制御コイルは、その全体が上記小径部の内側に配されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記制御コイルの抵抗値のバラツキを一層抑制することができる。即ち、制御コイルの全体が上記小径部の内側に配されていれば、ヒータケースの径変部に制御コイルが存在することがないため、制御コイルにスウェージングのバラツキの影響を与えるおそれがない。
【００２０】
また、上記発熱コイル及び上記制御コイルは、これらを構成する巻線の直径が０．３１〜０．３５ｍｍであることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記発熱コイル及び上記制御コイルに流れる電力密度を緩和することができ、耐久性を向上させることができる。
上記発熱コイルの巻線の直径が０．３１ｍｍ未満の場合には、上記発熱コイルに流れる電力密度が大きくなり、耐久性が低下するおそれがある。また、発熱コイルの巻線の直径をコイル外径の１／５以下に設定し、制御コイルとの溶接部における溶融体積を充分小さしてヒータケースとの間のクリアランスを確保するために０．３５ｍｍ以下に設定する必要がある。
同様に、上記制御コイルの巻線の直径が０．３１ｍｍ未満の場合には、上記制御コイルに流れる電力密度が大きくなり、耐久性が低下するおそれがある。また、制御コイルの巻線の直径をコイル外径の１／５以下に設定し、発熱コイルとの溶接部における溶融体積を充分小さしてヒータケースとの間のクリアランスを確保するために０．３５ｍｍ以下に設定する必要がある。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
本発明の実施例にかかるグロープラグにつき、図１〜図３を用いて説明する。
本例のグロープラグ１は、ＰＷＭ通電制御によって制御されるグロープラグである。
そして、グロープラグ１は、図１、図２に示すごとく、発熱コイル２と、該発熱コイル２の後端に接続された制御コイル３と、発熱コイル２及び制御コイル３を内蔵すると共に先端を閉塞したヒータケース４と、該ヒータケース４を後端側において保持するハウジング５とを有する。
発熱コイル２はＦｅＣｒＡｌ合金からなり、制御コイル３はＮｉからなり、ヒータケース４はインコネル材からなる。
【００２２】
また、制御コイル３の軸方向長さＬ２は、５〜１２ｍｍである。また、発熱コイル２の軸方向長さＬ１は５〜１０ｍｍである。
また、発熱コイル２及び制御コイル３は、これらを構成する巻線の直径が０．３１〜０．３５ｍｍである。
【００２３】
また、図１、図３に示すごとく、ヒータケース４は、先端側における小径部４１と、後端側における大径部４３と、小径部４１と大径部４３との間に形成された中径部４２とを有する。そして、小径部４１と中径部４２との間には第１テーパ部４４１が形成され、中径部４２と大径部４３との間には第２テーパ部４４２が形成されている。
小径部４１、中径部４２、大径部４３は、いずれも円筒形状を有しており、それぞれの直径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を、例えば、Ｄ１＝３．５ｍｍ、Ｄ２＝４ｍｍ、Ｄ３＝５ｍｍとすることができる。
【００２４】
また、ハウジング５から露出している部分のヒータケース４の長さＡ１は、２８〜３６ｍｍであり、小径部４１の軸方向長さＡ２は、１６〜２４ｍｍである。
また、図２に示すごとく、制御コイル３は、その全体が小径部４１の内側に配されている。即ち、制御コイル３の後端部３１は、上記第１テーパ部４４１よりも先端側に位置している。
【００２５】
グロープラグ１は、図２に示すごとく、先端部に配設したヒータケース４の内側の先端部に発熱コイル２を配設して、その先端側の端子２１をヒータケース４に接続して接地している。そして、発熱コイル２の後端に制御コイル３が接続されており、制御コイル３の後端に、ハウジング５の内側に挿通されたピンホールディング１１１が接続され、ピンホールディング１１１の後端にスクリューピン１１２が接続されている。また、スクリューピン１１２の後端部はハウジング５の後端から突出しており、外部のリードに接続される。
【００２６】
ヒータケース４の内側には、発熱コイル２及び制御コイル３とヒータケース４との電気的絶縁を図るための耐熱絶縁粉末１２が充填されている。耐熱絶縁粉末１２としては、例えばＭｇＯパウダーを用いることができる。
また、耐熱絶縁粉末１２は、ヒータケース４の後端まで充填されていると共に、その後端においてゴムシール１３によって封止されている。
【００２７】
また、ハウジング５の後端部には、リングラバー１４１及び樹脂ブッシュ１４２を配置することにより、ハウジング５とスクリューピン１１２との間の隙間を密閉すると共に両者の電気的絶縁を図っている。そして、ナット１４３によって、リングラバー１４１及び樹脂ブッシュ１４２を加締め固定している。
【００２８】
更に、スクリューピン１１２の後端部には、端子ナット１４４が螺合され、該端子ナット１４４によって外部のリードを接続することができるよう構成されている。そして、リードは、ＰＷＭドライバに接続され、ＰＷＭドライバからの制御電圧を、スクリューピン１１２、ピンホールディング１１１を介して、制御コイル３、発熱コイル２に供給する。
また、図１に示すごとく、ハウジング５の先端５１は、ヒータケース４の第２テーパ部４４２に重なる位置に配されており、大径部４３はハウジング５の内側に保持されている。
【００２９】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記グロープラグ１は、ＰＷＭ通電制御によって制御されるため、バッテリー電圧に依存することなく、容易な温度制御を行うことができる。即ち、バッテリー電圧は、例えばスタータやオルタネータの可動状態や環境温度により大幅に変動するが、ＰＷＭ通電制御を利用することにより、バッテリー電圧の変動の影響を受けることなく、グロープラグ１への通電制御を行うことができる。その結果、グロープラグ１の高速加熱、到達最高温度の上昇を図ることができる。
そして、これにより、例えば、クランキング時の加熱遅延抑制、アフターグロー時の温度、時間の適正化が可能となり、内燃機関の始動性向上、冷間時の白煙低減を達成することができる。
【００３０】
また、発熱コイル２は、ＦｅＣｒＡｌ合金からなるため高温耐久性を高くすることができる。それ故、ＰＷＭ通電制御によって発熱コイル２の温度をより高くすることが可能となる一方で、高温にも充分に耐えることのできる発熱コイル２を用いることで、ＰＷＭ通電制御に対応したグロープラグ１の耐熱性を確保することができる。
【００３１】
また、制御コイル３は、Ｎｉからなるため安価で耐久性に優れている。Ｎｉは、従来より用いられていたＣｏＦｅ合金に比べて正の温度抵抗係数が小さいが、本発明のグロープラグ１は、主にＰＷＭ通電制御によって温度制御されるため、制御コイル３による自己温度制御機能は小さくてもよい。そのため、ＣｏＦｅ合金よりも安価で、耐久性に優れたＮｉを用いることにより、安価で耐久性に優れたグロープラグ１を得ることができる。
【００３２】
また、ヒータケース４は、インコネル材からなるため、耐熱性に優れている。それ故、ＰＷＭ通電制御によりグロープラグ１が高温となっても、充分に耐えることのできるヒータケース４とすることができる。
このように、発熱コイル２、制御コイル３、ヒータケース４を、それぞれ上記の材質によって構成することにより、ＰＷＭ通電制御に対応した耐熱性を有するグロープラグ１を得ることができる。
【００３３】
また、制御コイル３の軸方向長さＬ２が５〜１２ｍｍであるため、グロープラグ１の周囲へのカーボン詰まりが生じても、制御コイル３の正常な電流制御を確保することができる。
即ち、グロープラグ１の使用を続けると、図１１に示すごとく、グロープラグ１と該グロープラグ１を取り付ける内燃機関に設けたプラグホール６との間に、カーボンＣが堆積して詰まることがある。このカーボンＣがヒータケース４における制御コイル３の周囲の部分に堆積すると、カーボンＣを通じて制御コイル３の熱が奪われるために、本来の温度−抵抗値の関係が成立しなくなる。即ち、温度が上昇しても制御コイル３の抵抗値が充分に上がらず、正常な電流制御ができなくなり、場合によっては発熱コイル２が断線するおそれもある。そして、カーボンＣは、グロープラグ１とプラグホール６との間の隙間の奥、即ち、グロープラグ１のヒータケース４におけるハウジング５との取付部（ハウジング５の先端５１）付近から順に先端側へ向かって徐々に堆積する。
【００３４】
しかし、上記のごとく、制御コイル３は、軸方向長さＬ２が５〜１２ｍｍと短いため、制御コイル３は、ヒータケース４におけるハウジング５との取付部（ハウジング５の先端５１）付近から遠い部分に配することが可能となる。それ故、制御コイル３の周囲におけるヒータケース４には、カーボンＣが堆積しにくい。その結果、制御コイル３の異常加熱を防ぐことができる。また、上記のごとく、制御コイル３の長さＬ２を短くしても、ＰＷＭ通電制御を利用するため、グロープラグ１の温度制御は充分に可能である。
【００３５】
また、図１、図３に示すごとく、ヒータケース４は、小径部４１と大径部４３との間に形成された中径部４２を有するため、小径部４１と中径部４２との間の径の変化を小さくすることができる。これにより、例えば、制御コイル３が小径部４１と中径部４２との間に存在しても、制御コイル３の抵抗値のバラツキを抑制することができる。
【００３６】
仮に、図４、図５に示すごとく、中径部がなく、大径部９４３と小径部９４１との２段階によってヒータケース９４が構成されている場合、後述する比較例に示すごとく、制御コイル９３の抵抗値にバラツキが生じるおそれがある。
そこで、小径部４１と大径部４３との間に中径部４２を設けることにより、小径部４１と中径部４２との間の径変化を小さくして、スウェージングのバラツキによる影響を抑制して、制御コイル３の抵抗値のバラツキを抑制することができる。
【００３７】
また、図１に示すごとく、制御コイル３の全体が小径部４１の内側に配されていることにより、制御コイル３の抵抗値のバラツキを一層抑制することができる。即ち、制御コイル３の全体が小径部４１の内側に配されていれば、ヒータケース４の径変部である第１テーパ部４４１に制御コイル３が存在することがないため、制御コイル３にスウェージングのバラツキの影響を与えるおそれがない。
【００３８】
また、発熱コイル２及び制御コイル３を構成する巻線の直径が０．３１〜０．３５ｍｍであるため、発熱コイル２及び制御コイル３に流れる電力密度を緩和することができ、耐久性を向上させることができる。
【００３９】
以上のごとく、本例によれば、温度制御が容易であって、耐熱性に優れたグロープラグを提供することができる。
【００４０】
（比較例）
本例は、図４、図５に示すごとく、従来のグロープラグ９の例である。
グロープラグ９は、ＮｉＣｒ合金からなる発熱コイル９２と、ＣｏＦｅ合金からなる制御コイル９３と、ステンレス鋼からなるヒータケース９４とを有する。
また、制御コイル９３の軸方向長さＬ１２は、２４ｍｍである。また、発熱コイル９２の軸方向長さＬ１１は１０ｍｍである。
また、発熱コイル９２及び制御コイル９３は、これらを構成する巻線の直径が０．２６ｍｍである。
【００４１】
また、ヒータケース９４は、先端側における小径部９４１と、後端側における大径部９４３とを有する。そして、小径部９４１と中径部９４２との間にはテーパ部９４４が形成されている。
小径部９４１、大径部９４３は、いずれも円筒形状を有しており、それぞれの直径Ｄ１１、Ｄ１３が、Ｄ１１＝３．５ｍｍ、Ｄ１３＝５ｍｍである。
【００４２】
また、ハウジング５から露出している部分のヒータケース４の長さＡ１１は、３０〜３６ｍｍであり、小径部４１の軸方向長さＡ１２は、２６ｍｍである。
また、図４に示すごとく、制御コイル９３は、その一部がテーパ部９４４の内側に配されている。即ち、制御コイル９３の後端部９３１は、上記テーパ部９４４よりも後端側に位置している。
その他は、実施例１と同様である。
【００４３】
本例の場合には、発熱コイル９２をＮｉＣｒ合金によって形成し、制御コイル９３をＣｏＦｅ合金によって形成し、ヒータケース９４をステンレス鋼によって形成している。それ故、発熱コイル９３やヒータケース９４が、ＰＷＭ通電制御によって可能となる高温環境下にいおいて、充分な耐久性を得ることが困難となるおそれがある。
【００４４】
また、制御コイル９３の軸方向長さＬ１２が２４ｍｍと長いため、グロープラグ９の周囲へのカーボン詰まりが生じたとき、制御コイル９３の正常な電流制御を確保することが困難となるおそれがある。
即ち、グロープラグ９と該グロープラグ９を取り付ける内燃機関に設けたプラグホールとの間に、カーボンが堆積すると、カーボンを通じて制御コイル９３の熱が奪われるために、本来の温度−抵抗値の関係が成立しなくなり、正常な電流制御ができなくなり、場合によっては発熱コイル９２が断線するおそれもある。
【００４５】
また、本例のグロープラグ９は、大径部９４３と小径部９４１との２段階によってヒータケース９４が構成されている。そのため、径の変化が例えば１．５ｍｍと大きい大径部９４３と小径部９４１との境界部であるテーパ部９４４に制御コイル９３が存在すると、制御コイル９３の抵抗値にバラツキが生じるおそれがある。
即ち、ヒータケース９４の成形時におけるスウェージングのバラツキにより、制御コイル９３の抵抗値にバラツキが生じるおそれがある。
【００４６】
また、発熱コイル９２及び制御コイル９３を構成する巻線の直径が０．２６ｍｍと細いため、発熱コイル９２及び制御コイル９３に流れる電力密度が大きくなり、大きな電流を流すと耐久性が低下するおそれがある。
【００４７】
（実施例２）
本例は、図６に示すごとく、発熱コイル２の材質変更による耐熱性の向上を確認した例である。
即ち、実施例１に示した構成のグロープラグ１において、発熱コイル２の材質をＦｅＣｒＡｌ合金とした試料と、ＮｉＣｒ合金とした試料とを作製した。また、各試料において、発熱コイル２の巻線の直径は０．３１ｍｍとした。また、ヒータケース４としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０）を用いた。その他の構成は、実施例１に示したグロープラグと同様である。
【００４８】
そして、上記各試料に対して、各１分ずつの通電オン、オフを１サイクルとして、発熱コイルが断線するまでこれを繰り返した。また、印加電圧は、グロープラグの飽和温度が９５０℃、１０００℃、１０５０℃の３種類となるように設定して、それぞれの設定飽和温度ごとに、耐久試験を行った。飽和温度１０００℃の条件については、Ｎ数を２とした。
試験結果を図６に示す。同図において、○が、ＮｉＣｒ合金によって発熱コイルを構成した試料についての結果を示し、△が、ＦｅＣｒＡｌ合金によって発熱コイルを構成した試料についての結果を示す。
【００４９】
同図から分かるように、飽和温度が高いほど耐久サイクル数は低下する。そして、飽和温度１０００℃において、ＮｉＣｒ合金の発熱コイルは１００００サイクル到達前に断線してしまったのに対し、ＦｅＣｒＡｌ合金の発熱コイルは１００００サイクル以上の耐久性を有する。
この結果から、発熱コイルをＦｅＣｒＡｌ合金によって構成することにより、従来のＮｉＣｒ合金の発熱コイルに比べて大きく耐熱性が向上し、充分な耐久性を得ることができることが分かる。
【００５０】
（実施例３）
本例は、図７に示すごとく、ヒータケースの材質変更による耐熱性の向上を確認した例である。
即ち、実施例１に示した構成のグロープラグ１において、ヒータケース４の材質をインコネル材とした試料と、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０）とした試料とを作製した。また、各試料において、発熱コイル２の材質はＦｅＣｒＡｌ合金、制御コイル３の材質はＮｉとし、発熱コイル２及び制御コイル３の巻線の直径は０．３１ｍｍとした。その他の構成は、実施例１のグロープラグと同様である。
【００５１】
そして、上記各試料に対して、上記実施例２と同様の耐久試験を行った。
試験結果を図７に示す。同図において、□がインコネル材によってヒータケース４を構成した試料についての結果を示し、△がステンレス鋼によって発熱コイルを構成した試料についての結果を示す。
【００５２】
同図から分かるように、飽和温度が高いほど耐久サイクル数は低下する。そして、例えば、飽和温度１０５０℃において、ステンレス鋼からなるヒータケースを有する試料は１００００サイクル到達前に断線してしまったのに対し、インコネル材からなるヒータケースを有する試料は１００００サイクル以上の耐久性を有する。
この結果から、ヒータケース４をインコネル材によって構成することにより、従来のステンレス鋼のヒータケースを有するグロープラグに比べて大きく耐熱性が向上し、充分な耐久性を得ることができることが分かる。
【００５３】
（実施例４）
本例は、図８に示すごとく、定格電圧を４．７Ｖ、デューティ比１００％としてＰＷＭ通電を行ったときにグロープラグの温度１０００℃を確保するために必要な制御コイルの長さＬ２を調べた例である。
なお、上記の定格電圧４．７Ｖはクランキング時の電圧降下を考慮した値であり、デューティ比１００％は、予熱，クランキング時の急速グローを想定して設定された値である。
【００５４】
まず、発熱コイル２及び制御コイル３の巻線の直径を０．３１ｍｍとし、発熱コイル２の軸方向長さＬ１を１０ｍｍとして、実施例１に示したグロープラグ１を作製した。
このグロープラグ１に上記のＰＷＭ通電を行い、制御コイル３の長さＬ２とグロープラグ１の温度との関係を測定した。
測定結果を図８に示す。同図において、○が印加電圧４．７Ｖとしたときのグロープラグの温度である。また、印加電圧のバラツキα（±０．３Ｖ）を考慮して、印加電圧４．７Ｖ−α（＝４．４Ｖ）としたときのグロープラグの温度を△、印加電圧４．７Ｖ＋α（＝５Ｖ）としたときのグロープラグの温度を□として表した。
【００５５】
同図から分かるように、印加電圧のバラツキを考慮すると、制御コイルの軸方向長さＬ２を、５〜１２ｍｍとすることにより、上記のＰＷＭ通電制御の条件の下で、グロープラグの温度を１０００℃に設定することができることが分かる。
そして、上記のＰＷＭ通電制御の条件の下では、制御コイルの長さＬ２が５ｍｍ未満となると、発熱コイルに流れる電流が大きくなり、発熱コイルの温度が上昇しすぎ、耐久性が低下するおそれがある。一方、制御コイルの長さＬ２が１２ｍｍを超えると、発熱コイルに流れる電流が小さくなり、グロープラグの温度を充分に上昇させることができないおそれがある。
【００５６】
（実施例５）
本例は、図９〜図１２に示すごとく、制御コイル３の長さＬ２の違いによる、ヒータケースへのカーボン詰まりによるグロープラグの温度上昇の仕方の違いを調べた例である。
即ち、発明品として、図１、図２に示すような、制御コイル３の長さＬ２を１２ｍｍとしたグロープラグ１を作製した。一方、比較品として、図４、図５に示すような、制御コイル９３の長さＬ１２を２４ｍｍとしたグロープラグ９を作製した。
【００５７】
そして、それぞれのグロープラグを、図１１、図１２に示すごとく、プラグホール６（図１０）に装着し、プラグホール６とヒータケース４との間にカーボンＣを堆積させた。なお、図１１、図１２は、本発明品についての図であるが、比較品についても略同様の状態でプラグホールに装着した。そして、ハウジング５の先端５１からのカーボンＣの詰まり量を、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、図１２（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）に示すごとく、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３３ｍｍとしたものをそれぞれ用意した。
なお、これらの試料において、発熱コイル２、９２の長さＬ１、Ｌ１１は１０ｍｍ、ヒータカバー４、９４のハウジング５、９５からの露出長さＡ１、Ａ１１は３６ｍｍとした。また、発熱コイル２、９２及び制御コイル３、９３を構成する巻線の直径は、０．３１ｍｍとした。
【００５８】
そして、これらの試料について、４．７Ｖという電圧を１分間印加したときの、発熱コイル２、９２の温度を測定した。
測定結果を、図９に示す。同図において、◇、◆が、発明品についての測定値であり、○、●が、比較品についての測定値である。また、◇、○がカーボン詰まりが全くない新品のグロープラグ1、９についての測定結果である。
【００５９】
図９から分かるように、カーボン詰まり量が１５〜２５ｍｍとなると、比較品の温度は大きく上昇する。これに対し、発明品については、カーボン詰まり量が１５ｍｍの時点では殆ど温度上昇せず、また、カーボン詰まり量が２０ｍｍ以上となっても、温度上昇は、比較品に比べて充分に小さい。ここで、カーボン詰まり量とは、ハウジング５の先端５１から測定した、プラグホール６とヒータカバー４との間に詰まったカーボンＣの長さをいうものとする。
【００６０】
なお、カーボン詰まり量が３０ｍｍ以上となると、発明品についても、比較品についても、グロープラグ１、９の温度は低下する。これは、カーボン詰まり量が３０ｍｍ以上の場合には、発熱コイル２の周囲におけるヒータケース４、９４にもカーボンＣが付着することとなり、発熱コイル２、９２の熱がカーボンＣを通じて逃げてしまうためと考えられる。ただし、通常の使用で３０ｍｍ以上カーボンＣが詰まることはない。
上記の結果から、発明品は、カーボン詰まりに対しても、異常加熱を抑制することができることが分かる。
【００６１】
（実施例６）
本例は、図１３に示すごとく、ヒータケースの形状及び制御コイルの長さの違いによる制御コイルの抵抗値の違いを調べた例である。
即ち、発明品１として、実施例１に示したような構成のグロープラグ１であって、Ｌ２＝１２ｍｍ、Ａ２＝２４ｍｍとしたものを作製した。この発明品１は、ヒータケース４の小径部４１の内側に制御コイル３の全体が内蔵されている。
【００６２】
また、発明品２として、制御コイル３の長さＬ２＝１２ｍｍ、小径部４１の長さＡ２＝１６ｍｍとしたものを作製した。この発明品２は、ヒータケース４の第１テーパ部４４１の内側にも制御コイル３が存在している。
また、比較品として、図４、図５に示すグロープラグ９を作製した。そして、Ｌ１２＝２４ｍｍ、Ａ１２＝２６ｍｍとした。この比較品は、ヒータケース９４の小径部９４１と大径部９４３との間のテーパ部９４４に制御コイル９３が存在する。
以下の表１に、比較品、発明品１、発明品２の各部寸法をまとめた。符号は、図１、図３、図４、図５に準ずる。
【００６３】
【表１】
2008157485.tif 000003
【００６４】
上記発明品１、２、及び比較品を、それぞれ１０個ずつ作製した。そして、これらのグロープラグにおける制御コイルの電気抵抗値を測定した。
測定結果から導かれる抵抗値のバラツキを、図１３に示す。
同図から分かるように、比較品における制御コイルの抵抗値のバラツキが±約５％であるのに対し、発明品１、２は、何れも、制御コイルの抵抗値のバラツキが±約４％と小さい。
【００６５】
即ち、本発明によれば、小径部４１の内側に制御コイルの全体が配置されている場合にも、第１テーパ部４４１の内側に制御コイルが存在する場合にも、抵抗値のバラツキを低減することができることが分かる。これは、中径部４２を設けたことにより、小径部４１と中径部４２との間の径変化が小さく、スウェージング時に制御コイル３に無理な外力がかからないためであると考えられる。
【００６６】
（実施例７）
本例は、図１４に示すごとく、発熱コイルを構成する巻線の直径の違いによる発熱コイルの耐熱性の相違を確認した例である。
まず、発熱コイルの巻線の直径を、それぞれ、０．２６ｍｍ、０．３１ｍｍ、０．３５ｍｍとしたグロープラグを用意した。
また、発熱コイルの材質は、ＦｅＣｒＡｌ合金とした。また、ヒータケースは、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０）からなる。
また、制御コイルは、Ｎｉからなり、制御コイルの巻線の直径は、０．３１ｍｍとした。
【００６７】
そして、作製した各グロープラグにつき、上記実施例２において示した耐久試験を行った。ただし、発熱コイルの巻線の直径が０．２６ｍｍ、０．３５ｍｍのものについては、飽和温度を９５０℃と１０００℃とした耐久試験のみを行った。
試験結果を、図１４に示す。同図において、□、●、▽は、それぞれ、発熱コイルの巻線の直径が、０．２６ｍｍ、０．３１ｍｍ、０．３５ｍｍのグロープラグについての結果を示す。
【００６８】
図１４から分かるように、発熱コイルの巻線の直径が大きくなるほど耐熱性が向上している。そして、発熱コイルの巻線の直径が０．３１ｍｍ以上であれば、グロープラグの温度１０００℃において１００００サイクルを充分に超える耐久性を確保することができる。
【００６９】
（実施例８）
本例は、図１５に示すごとく、制御コイルを構成する巻線の直径の違いによる制御コイルの耐熱性の相違を確認した例である。
即ち、制御コイルの巻線の直径を、それぞれ、０．２６ｍｍ、０．３１ｍｍ、０．３５ｍｍとしたグロープラグを用意した。
また、制御コイルの材質は、Ｎｉとした。また、ヒータケースは、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０）からなる。
また、発熱コイルは、ＦｅＣｒＡｌ合金からなり、発熱コイルの巻線の直径は、０．３１ｍｍとした。
【００７０】
そして、作製した各グロープラグにつき、上記実施例２において示した耐久試験を行った。ただし、制御コイルの巻線の直径が０．２６ｍｍ、０．３５ｍｍのものについては、飽和温度を９５０℃と１０００℃とした耐久試験のみを行った。
試験結果を、図１５に示す。同図において、□、△、●は、それぞれ、制御コイルの巻線の直径が、０．２６ｍｍ、０．３１ｍｍ、０．３５ｍｍのグロープラグについての結果を示す。
【００７１】
図１５から分かるように、制御コイルの巻線の直径が大きくなるほど耐熱性が向上している。そして、制御コイルの巻線の直径が０．３１ｍｍ以上であれば、グロープラグの温度１０００℃において１００００サイクルを充分に超える耐久性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施例１における、グロープラグの先端部の断面正面図。
【図２】実施例１における、グロープラグの一部断面正面図。
【図３】実施例１における、グロープラグの先端部の正面図。
【図４】比較例における、グロープラグの先端部の断面正面図。
【図５】比較例における、グロープラグの先端部の正面図。
【図６】実施例２における、耐久試験の結果を示す線図。
【図７】実施例３における、耐久試験の結果を示す線図。
【図８】実施例４における、制御コイルの長さとグロープラグの温度との関係を示す線図。
【図９】実施例５における、カーボン詰まり量と発熱コイルの温度との関係を示す線図。
【図１０】実施例５における、プラグホールの断面図。
【図１１】実施例５における、カーボン詰まりの説明図。
【図１２】実施例５における、図１１よりも進んだカーボン詰まりの説明図。
【図１３】実施例６における、制御コイルの抵抗値バラツキを示す線図。
【図１４】実施例７における、耐久試験の結果を示す線図。
【図１５】実施例８における、耐久試験の結果を示す線図。
【符号の説明】
【００７３】
１  グロープラグ
２  発熱コイル
３  制御コイル
４  ヒータケース
５  ハウジング
【図１】
2008157485.tif 000004
【図２】
2008157485.tif 000005
【図３】
2008157485.tif 000006
【図４】
2008157485.tif 000007
【図５】
2008157485.tif 000008
【図６】
2008157485.tif 000009
【図７】
2008157485.tif 000010
【図８】
2008157485.tif 000011
【図９】
2008157485.tif 000012
【図１０】
2008157485.tif 000013
【図１１】
2008157485.tif 000014
【図１２】
2008157485.tif 000015
【図１３】
2008157485.tif 000016
【図１４】
2008157485.tif 000017
【図１５】
2008157485.tif 000018