(57)【要約】【課題】シース３ａ内に発熱コイル部３０ｂを有する抵抗線コイル３ｂとＭｇＯ製の絶縁粉末３ｄを装填し、シース３ａに電極軸３ｃを差込んでなるシーズヒータ３と、主体金具２とを有するグロープラグ１がある。前記発熱コイル部３０ｂには耐熱性等に優れた例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金が使われているが、発熱コイル部３０ｂが１０００℃を越えると計算通りの耐久性を発揮しない現象に行き当たる。本発明の目的は高温、特に１０００℃を越える高温での耐久性に優れたグロープラグ１を提供することにある。【解決手段】上記現象の原因は定かでないが、本発明者は１０００℃を越える高温によりＭｇＯが発熱コイル部３０ｂのＦｅ成分やＮｉ成分と何らかの反応を起こして断線した可能性が高いと推測し、前記発熱コイル部３０ｂをコイル主材３１ｂとそのコイル主材３１ｂの表面を覆う被覆層３２ｂで形成し、その被覆層３２ｂをＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈの何れか一種又は二種以上の合金で形成するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端が閉じた筒状のシース内に少なくとも発熱コイル部を有する抵抗線コイルとＭｇＯ製の絶縁粉末を装填しさらにシースの後端に電極軸の一端を差し込んで密封してなるシーズヒータと、筒状の主体金具を有し、その主体金具の筒孔内に前記シーズヒータを差し込んでシースの先端側を主体金具の外部に突出させるようにしたグロープラグであって、
前記発熱コイル部をコイル主材とそのコイル主材の表面を覆う被覆層で形成し、その被覆層をＰｔ又はＰｄ又はＲｈの何れか一種又は二種以上の合金で形成するようにしたことを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
前記発熱コイル部のコイル主材がＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金であることを特徴とする請求項１記載のグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンを予熱する用途などに使われるグロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆる自己制御型のグロープラグを図２に基づき説明する。グロープラグ１は、筒状の主体金具２と、主体金具２の中心を貫くシーズヒータ３とから概略構成される。
前記シーズヒータ３は、先端をほぼ半球状にして閉じ後端を開口させた形態である耐熱金属製のシース３ａ内に、先端側が発熱コイル部３０ｂで後端側が制御コイル部３００ｂである抵抗線コイル３ｂと電極軸３ｃの先端側とを入れてＭｇＯ（酸化マグネシウム）製の絶縁粉末３ｄを充填し、シース３ａの開口内面と電極軸３ｃの間に絶縁用のゴムパッキン３ｅを挟んで密封してなる。前記電極軸３ｃは、先端がシース３ａの中程にあって前記抵抗線コイル３ｂ（制御コイル部３００ｂ）に電気的に接続され、後端が主体金具２の中心を通って外部に突出している。また、シース３ａの筒先内面に抵抗線コイル３ｂ（発熱コイル部３０ｂ）が電気的に接続されており、従って電極軸３ｃとシース３ａは、抵抗線コイル３ｂを介して電気的に繋がっている。
【０００３】
しかして自己制御型のグロープラグ１の前記抵抗線コイル３ｂは、発熱コイル部３０ｂと制御コイル部３００ｂが直列に接続された状態になっており、主として発熱コイル部３０ｂが発熱してシース３ａの先端を赤熱させ、一方、制御コイル部３００ｂは、昇温により電気抵抗が急増して発熱コイル部３０ｂに流れる電流を抑制する。このように抵抗線コイル３ｂの発熱コイル部３０ｂと制御コイル部３００ｂには夫々の役割があり、その役割に応じて適宜材料が選択されている。例えば、発熱コイル部３０ｂには耐酸化性、耐熱性に優れたＦｅ−Ｃｒ合金やＮｉ−Ｃｒ合金が、また、制御コイル部３００ｂには温度の変化が電気抵抗値に敏感に反映されるよう正の温度抵抗係数が大きい純Ｆｅなどが使われている（例えば、特許文献１参照。）。なお、特許文献１のグロープラグは、制御コイル部３００ｂの材料として純Ｆｅを採用し、その純Ｆｅの耐酸化性を向上させる目的でＦｅ線の表面にＮｉ又はＣｒの鍍金を施すようにしたものである。
【０００４】
【特許文献１】
特公平２−５９３７２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
言うまでもなく発熱コイル部３０ｂには耐熱性、耐酸化性に優れた材料が選定されているのであるが、発熱コイル部３０ｂの温度が１０００℃を越えると計算通りの耐久性を発揮しない現象に行き当たる。例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金で発熱コイル部３０ｂを形成した場合、同合金の耐熱性、耐酸化性の性能からすれば１０００℃の温度にも十分耐え得る筈であるが、実際に製造して１０００℃の耐久性試験（試験方法については後述する。）を行うと、発熱コイル部３０ｂの表面が溶け断線に至る現象が確認された。斯かる現象は予想外のものであってその原因は定かでないが、本発明者は、１０００℃を越える高温により絶縁粉末３ｄのＭｇＯが発熱コイル部３０ｂを構成する合金のＦｅ成分やＮｉ成分と何らかの反応を起こして断線した可能性が高いと推測した。
【０００６】
本発明の目的は、高温、特に１０００℃を越える高温での耐久性に優れたグロープラグを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明は、先端が閉じた筒状のシース内に少なくとも発熱コイル部を有する抵抗線コイルとＭｇＯ製の絶縁粉末を装填しさらにシースの後端に電極軸の一端を差し込んで密封してなるシーズヒータと、筒状の主体金具を有し、その主体金具の筒孔内に前記シーズヒータを差し込んでシースの先端側を主体金具の外部に突出させるようにしたグロープラグであって、前記発熱コイル部をコイル主材とそのコイル主材の表面を覆う被覆層で形成し、その被覆層をＰｔ又はＰｄ又はＲｈの何れか一種又は二種以上の合金で形成するようにしたグロープラグを提供する。
【０００８】
１０００℃を越える高温により絶縁粉末のＭｇＯが発熱コイル部を構成する合金のＦｅ成分やＮｉ成分と何らかの反応を起こした可能性が高い、という本発明者の推測に基づき、発熱コイル部のコイル主材をＰｔ又はＰｄ又はＲｈの何れか一種又は二種以上の合金による被覆層で被覆し、もってＭｇＯとコイル主材が直接接しないようにしたところ、１０００℃を越える高温にも実用上十分な耐久性を持つグロープラグが得られた。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、図１は一部拡大図を含むグロープラグの縦断面図である。
【００１０】
図１に示したようにグロープラグ１は、筒状の主体金具２と、主体金具２の中心を貫くシーズヒータ３とから概略構成される。
前記シーズヒータ３は、先端をほぼ半球状にして閉じ後端を開口させた形態である耐熱金属製のシース３ａ内に、先端側が発熱コイル部３０ｂで後端側が制御コイル部３００ｂである抵抗線コイル３ｂと電極軸３ｃの先端側とを入れてＭｇＯ製の絶縁粉末３ｄを充填し、シース３ａの開口内面と電極軸３ｃの間に絶縁用のゴムパッキン３ｅを挟んで密封してなる。前記電極軸３ｃは、先端がシース３ａの中程にあって前記抵抗線コイル３ｂに電気的に接続され、後端が主体金具２の中心を通って外部に突出している。また、シース３ａの筒先内面に抵抗線コイル３ｂが電気的に接続されており、従って電極軸３ｃとシース３ａは、抵抗線コイル３ｂを介して電気的に繋がっている。
【００１１】
前記抵抗線コイル３ｂは、発熱コイル部３０ｂと制御コイル部３００ｂが直列に接続された状態になっており、主として発熱コイル部３０ｂが発熱してシース３ａの先端を赤熱させ、一方、制御コイル部３００ｂは、昇温により電気抵抗が急増する性質を利用して発熱コイル部３０ｂに流れる電流を抑制する役割を果たす。そのため制御コイル部３００ｂは、温度の変化が電気抵抗値に敏感に反映されるよう正の温度抵抗係数が大きい純ＦｅやＣｏ−Ｎｉ系合金などの材料で形成されている。
【００１２】
一方、発熱コイル部３０ｂは、高温に耐えるべく耐酸化性と耐熱性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金やＮｉ−Ｃｒ系合金によりコイル主材３１ｂを形成し、そのコイル主材３１ｂの表面を被覆層３２ｂで覆った構成にしてある。この被覆層３２ｂは、Ｐｔ（白金）又はＰｄ（パラジウム）又はＲｈ（ロジウム）の何れか一種又は二種以上を合金にして例えば鍍金、蒸着により薄く均一に形成したものである。なお、被覆層３２ｂを形成するこれらの金属は延性、展性に富むため、シース３ａをスウェージングする工程で抵抗線コイル３ｂが縮径しても被覆層３２ｂにクラックが入り難い。ちなみに被覆層３２ｂにクラックが入ると、そのクラックを通じてコイル主材３１ｂと絶縁粉末３ｄのＭｇＯが接触するため、高温での耐久性が低下する。
【００１３】
【耐久性試験】
本発明の効果を確認するため、発熱コイル部３０ｂのコイル主材３１ｂをＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金（Ｆｅ：６６重量％、Ｃｒ：２６重量％、Ａｌ：８重量％）で形成し、制御コイル部３００ｂをＣｏ−Ｎｉ系合金（Ｃｏ：７１重量％、Ｎｉ：２５重量％、Ｆｅ：４重量％）で形成し、さらに発熱コイル部３０ｂの被覆層３２ｂをＮｏ．１（無し）、Ｎｏ．２（Ｎｉ鍍金）、Ｎｏ．３（Ｐｔ鍍金）、Ｎｏ．４（Ｒｈ鍍金）、Ｎｏ．５（Ｐｄ鍍金）としてシーズヒータ３を５種類作成した。そしてそのシーズヒータ３で図１に示したようなグロープラグ１を製造し、耐久性試験を実施した。その結果を表１に示す。なお、耐久性試験は、直流１１Ｖで１０秒間通電→直流１３Ｖで３００秒間通電→ＯＦＦ状態で６０秒間維持、を１サイクルとしてそれを連続して繰り返すものであり、この耐久試験での発熱コイル部３０ｂの最高温度は約１１００℃に達する。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
表１において、断線欄の「×」は完全断線を、「△」は断線の兆候が見られたことを、「○」は断線の兆候が全くなかったことを示す。
また、性能劣化欄の「×」は規格（５０００サイクル以上）のサイクル終了後に発熱温度が試験開始時の発熱温度より１００℃以上低下したことを示す。
また、耐久性欄は断線と性能劣化の総合評価であって、「×」は耐久性に問題があり、「○」は耐久性に問題がないことを示す。
【００１６】
表１の結果から明らかなように、本発明の実施例に相当するＮｏ．３〜５のグロープラグは、Ｎｏ．１，２のグロープラグに比べて耐久性に優れていた。なお、Ｎｏ．２のグロープラグはコイル主材３１ｂをＮｉ鍍金で被覆したものであるが、この場合はＮｉとコイル主材３１ｂが合金化したために結果的に性能劣化を惹起したと考えられる。
【００１７】
以上本発明を実施の形態について説明したが、もちろん本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば実施形態では自己制御型のグロープラグ１を例示したが、制御コイル部３００ｂを備えていない、すなわち抵抗線コイル３ｂの全てが発熱コイル部３０ｂであるような場合でも本発明は適用可能である。
また、本発明の要旨は発熱コイル部３０ｂの構造にあり、従って制御コイル部３００ｂの構造は特に限定を要しない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、１０００℃を越える高温下において、抵抗線コイルの発熱コイル部を構成する材料が十分な耐熱性、耐酸化性を有していながら計算通りの耐久性が得られない現実に直面し、その原因を推測して発熱コイル部のコイル主材をＰｔなどの被覆層で覆った結果、１０００℃を越える高温にも実用上十分な耐久性を持つグロープラグが得られた。従って本発明は、高温、特に１０００℃を越える高温での耐久性に優れたグロープラグの実現に極めて高い有用性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一部拡大図を含むグロープラグの縦断面図である。
【図２】一部拡大図を含む従来のグロープラグの縦断面図である。
【符号の説明】
１    …グロープラグ
２    …主体金具
３    …シーズヒータ
３ａ  …シース
３ｂ  …抵抗線コイル
３０ｂ…発熱コイル部
３１ｂ…コイル主材
３２ｂ…被覆層
３ｃ  …電極軸
３ｄ  …絶縁粉末
【図１】
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【図２】
2004263951.tif 000005