(57)【要約】【課題】異なる二種の材料で形成した第一コイルと第二コイルを溶接して抵抗線コイルとしたグロープラグがあるが、この場合、異材同士の溶接性が悪く、また溶接部が合金化して温度に対し不安定になりやすい、などの問題があった。【解決手段】先端側が閉じた筒状形態であるシーズチューブ３と、そのシーズチューブ３の後端側から筒内に自身の先端側を臨ませた通電端子軸４と、温度抵抗比が６以上である一種の材料で形成されシーズチューブ３の先端と通電端子軸４に両端を接続した抵抗線コイル６とを備え、前記抵抗線コイル６は、第一コイル６１と該第一コイル６１の後端側に位置する第二コイル６２で構成し、前記第一コイル６１の線径を第二コイル６２の線径より細くしたグロープラグを提供する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側が閉じた筒状形態であるシーズチューブと、
そのシーズチューブの後端側から筒内に自身の先端側を臨ませた通電端子軸と、
自身の先端をシーズチューブ内の先端に接続し、後端を通電端子軸に接続する、温度抵抗比が６以上であって一種類の材料で形成された抵抗線コイルとを備え、
前記抵抗線コイルは、第一コイルと該第一コイルの後端側に位置する第二コイルで構成し、前記第一コイルの線径を第二コイルの線径より細くしたことを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
前記抵抗線コイルは、前記第一コイルと前記第二コイルを溶接によりつなぎ合わせたもの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の予熱などに使用するグロープラグや水の加熱のための加熱プラグに使用されるグロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、先端側が閉じた筒状形態であるシーズチューブの後端側筒内に通電端子軸の先端側を臨ませ前記シーズチューブの内部軸線方向に抵抗線コイルを装填してシーズヒータを形成し、そのシーズヒータを主体金具に取り付けて構成したグロープラグがある（例えば、特許文献１参照。）。前記抵抗線コイルは、異なる二種類の材料で形成した第一コイルと第二コイルを直列に溶接して一体化し、第一コイルの先端をシーズチューブの先端に、また、第二コイルの後端を通電端子軸に夫々接続してなる。このようなグロープラグは、シーズヒータの先端が燃焼室内に位置するように主体金具の外周面に形成されたネジ部によりディーゼルエンジンのブロックに取り付けて使用される。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２９３６１４７号公報  （第２頁第４欄２７行−同３８行、第１図）
【０００４】
通常、第一コイルは、グロープラグの発熱のために用いられ、正の抵抗温度係数を有し、且つ、温度抵抗比が３以下の材料から作られている。一方、第二コイルは、第一コイルの発熱が過大となり、第一コイルが断線されるのを制御するために用いられ、温度抵抗比が６以上の材料から作られている。なお、温度抵抗比は、２０℃での電気抵抗Ｒ２０に対する１０００℃での電気抵抗Ｒ１０００の比Ｒ１０００／Ｒ２０のことをいう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように異なる材料からなる第一コイルと第二コイルとを溶接して一体化したグロープラグは、異材同士の溶接性が悪く、また溶接部が合金化して温度に対し不安定になりやすい、などの問題があった。
【０００６】
そこで、抵抗線コイルを一種類の材料で形成する。なお、一種類の材料のみで抵抗線コイルを形成する場合、正の抵抗温度係数を有し、且つ、温度抵抗比が３以下の材料にて形成した場合では上記のように発熱が過大となり、コイルが断線する虞がある。そこで、温度抵抗比が６以上の材料を用いて、一種類の材料のみで抵抗線コイルを形成することで、溶接性が悪く、また溶接部が合金化して温度に対し不安定になりやすい、などの問題を解消し、さらに、発熱が過大となって、コイルが断線することを抑制することができる。
【０００７】
ところが、上記のようなグロープラグに電圧を印加すると、抵抗線コイルの中央部付近の発熱が抵抗線コイルの先端部よりも多くなり、シーズチューブの中央付近の温度がシーズチューブの先端部よりも高くなる。そして、該グロープラグをディーゼルエンジンのエンジンヘッドに取り付けた場合に、シーズチューブの中央部付近がプラグホール内にとどまってエンジンの燃焼室内に配置されない場合があり、効率の良い予熱ができない虞があった。
【０００８】
そこで、通電端子軸の先端部をシーズチューブ内の先端側に延ばして、シーズチューブの先端部のみに抵抗線コイルを配置する。そうすることで、発熱が多い抵抗線コイルの中央部付近をシーズチューブの先端側に近づけることができ、シーズチューブの先端部の温度を高くすることができる。よって、グロープラグをエンジンヘッド等に取り付けた場合に、予熱の効率を良くすることができる。
【０００９】
なお、シーズチューブの先端部に抵抗線コイルを配置させるグロープラグとしては、抵抗線コイルの巻き数を保ちつつ、抵抗線コイルのピッチを短くすることで、抵抗線コイルにおけるシーズチューブの長手方向の長さ（以下、単にコイル長とも言う）を短くするグロープラグが考えられる。しかし、該グロープラグは、抵抗線コイルによりシーズチューブ全体を加熱するのではなく、抵抗線コイルを囲むシーズチューブの先端部だけを加熱する。よって、抵抗線コイルによって加熱されるシーズチューブの体積は、従来のグロープラグに対して減少する。これに対して、抵抗線コイルの発熱量は従来のグロープラグの発熱量と同じとなる。よって該グロープラグにおいては、抵抗線コイルが異常に加熱され、抵抗線コイルが断線してしまう虞があった。
【００１０】
また、シーズチューブの先端部に抵抗線コイルを配置させるグロープラグとしては、抵抗線コイルのピッチを保ちつつ、抵抗線コイルの巻き数を減らすことで、抵抗線コイルのコイル長を短くするグロープラグが考えられる。該グロープラグにおいても、抵抗線コイルによって加熱されるシーズチューブの体積は、従来のグロープラグに対して減少する。さらに、抵抗線コイルの巻き数を減らすことで抵抗線コイルの全長が短くなり、抵抗線コイルの発熱量は従来のグロープラグの発熱量よりも増加する。よって、該グロープラグにおいても、抵抗線コイルが異常に加熱され、抵抗線コイルが断線してしまう虞があった。
【００１１】
本発明は、こうした問題を鑑みてなされたものであって、溶接性が悪く、また溶接部が合金化して温度に対し不安定になりやすい、などの問題を解消し、且つシーズチューブの先端部の温度を高くすることで、予熱の効率を良くすることができ、さらに抵抗線コイルの断線を抑制するグロープラグを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載したように、先端側が閉じた筒状形態であるシーズチューブと、そのシーズチューブの後端側から筒内に自身の先端側を臨ませた通電端子軸と、自身の先端をシーズチューブ内の先端に接続し、後端を通電端子軸に接続する、温度抵抗比が６以上であって一種類の材料で形成された抵抗線コイルとを備え、前記抵抗線コイルは、第一コイルと、該第一コイルの後端側に位置する第二コイルで構成し、前記第一コイルの線径を第二コイルの線径より細くしたグロープラグを提供する。
【００１３】
本発明のグロープラグは、温度抵抗比が６以上であって、一種類の材料で形成された抵抗線コイルとする。これにより、溶接性が悪く、また、溶接部が合金化して温度に対し不安定になりやすい、などの問題を解消し、さらに、発熱が過大となって、コイルが断線することを抑制することができる。
【００１４】
さらに、抵抗線コイルが、第一コイルと、該第一コイルの後端側に位置する第二コイルとからなる。つまり、第二コイルを設けることで、抵抗線コイルの全長は長くなり、第一コイルの発熱量を従来のグロープラグの抵抗線コイルの発熱量よりも減少させることができる。これにより、第一コイルによって加熱されるシーズチューブの体積が従来のグロープラグに対して減少したとしても、第一コイルが異常に加熱され、第一コイルが断線してしまうことを抑制することができる。
【００１５】
そして、第一コイルの線径が、第二コイルの線径よりも小さくすることで、導体の電気抵抗値は断面積に反比例するから、第一コイルの抵抗値が第二コイルの抵抗値よりも大きくなり、第一コイルの発熱量が大きくなる。その結果、シーズチューブの先端部にある第一コイルの発熱が多くなり、シーズチューブの先端部の温度が高くなることで、グロープラグをエンジンヘッド等に取り付けた場合に、予熱の効率を良くすることができる。
【００１６】
なお、第一コイル、第二コイルのピッチは０．３ｍｍ〜１．２ｍｍとする。０．３ｍｍ未満の場合、ピッチが短く、第一コイルまたは第二コイルが異常に加熱され、断線してしまう虞がある。また、ピッチを１．２ｍｍ以上とすると、抵抗線コイルの全長が長くなり、グロープラグが大きくなり、コストが上がる。よって、ピッチを上記のように設定することで、本発明のグロープラグは、シーズチューブの先端側の温度を高くすることができ、さらに、抵抗線コイルが異常に加熱され、抵抗線コイルが断線してしまうことを抑制することができる。
【００１７】
そして、前記第一コイルと前記第二コイルが溶接により接続されていてもよい。第一コイルと第一コイルよりも線径の大きい第二コイルを一本の線材からコイル化するものは製造が難しい。しかし、溶接性が悪く、また溶接部が合金化して温度に対し不安定になりやすい、などの問題を解消した本発明のグロープラグにおいては、第一コイルと第二コイルとを別体で作製し、溶接することで、製造が容易となる。
【００１８】
【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は使用状態を示す要部の断面図、図２は右半分を断面にして示すグロープラグの正面図、図３は温度分布を示す要部の断面図である。
【００１９】
グロープラグ１は、図２に示したように、筒状の主体金具２と、主体金具２の先端に固着したシーズヒータ１０から構成され、さらにシーズヒータ１０は、シーズチューブ３と、主体金具２の中心を貫く棒状の通電端子軸４とから概略構成される。前記シーズチューブ３は先端が閉じた筒状形態であり、その中に例えばマグネシア粉末のような絶縁材５が詰められている。一方、前記通電端子軸４は主体金具２の中心を通ってシーズチューブ３の後端側から筒内に臨んでおり、この通電端子軸４の先端とシーズチューブ３の筒先が発熱手段たる抵抗線コイル６を介して電気的に繋がっている。
【００２０】
その他、図２において符号７は前記主体金具２の上端の胴部外周に形成した六角ボルト形態の工具係合部、８はディーゼルエンジンのエンジンヘッドＨに装着するために前記工具係合部７の下に形成した雄ねじ、９は通電端子軸４の頂部に形成した電源ケーブル（図示せず）接続用のネジ部である。なお、グロープラグ１の工具係合部７は上記のような六角ボルト形態に限定されるものではなく、多角形状等により形成してもよい。
【００２１】
しかして本発明の要旨は、前記抵抗線コイル６の全体を一種類の材料で形成し且つ先側の線径を後側の線径より細くした点にある。具体的には、細い線径の線材で形成した第一コイル６１と、それより太い線径の線材で形成した第二コイル６２を直列に溶接し、第一コイル６１の先端をシーズチューブ３内の先端に、また、第二コイル６２の後端を通電端子軸４に夫々接続してなる。
【００２２】
前記第一コイル６１と前記第二コイル６２を構成する材料は、２０℃での電気抵抗Ｒ２０に対する１０００℃での電気抵抗Ｒ１０００の比（＝温度抵抗比）Ｒ１０００／Ｒ２０が６以上のものの中から両者同じものを選択する。温度抵抗比Ｒが６以上の材料として例えば、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ合金（Ｃｏ：７２重量％、Ｆｅ：８重量％）、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金（Ｃｏ：７１重量％、Ｎｉ：２５重量％、Ｆｅ：４重量％）、Ｃｏ−Ｎｉ合金（Ｃｏ：６０重量％、Ｎｉ：４０重量％）、Ｎｉ−Ｆｅ合金（Ｎｉ：７０重量％、Ｆｅ：３０重量％）、Ｙ−Ｎｉ合金（Ｎｉ：９９．５重量％、Ｙ：０．５重量％）等がある。
【００２３】
なお、抵抗線コイル６全体の常温に求められる電気抵抗値は、常温時にグロープラグ１に電圧を印加したとき制御装置（図示せず）への突入電流が過大にならない大きさを最低値として設定する必要がある。これは、常温時にグロープラグ１に電圧を印加したとき突入電流が過大になって制御装置の半導体を損傷することがあり、そのような過大な突入電流を制御装置に流れさせないようにするためである。
【００２４】
【実施例】
本発明のグロープラグ１の抵抗線コイル６の好ましい仕様の一例は次のとおりである。
（１）  材質
・Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金（組成：Ｃｏ＝７１重量％；Ｎｉ＝２５重量％；Ｆｅ＝４重量％）  ※温度抵抗比  Ｒ１０００／Ｒ２０＝８．５
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【００２５】
上記仕様の抵抗線コイル６に通電した場合の温度分布を図３（ａ）に示した。この温度分布より明らかなように本発明のグロープラグ１は、燃焼室内に突き出すシーズチューブ３の先端部近傍が最高温度領域になる。なお、温度分布を比較するため、同じ材料を使って線径一様の抵抗線コイル６００を製造し、この抵抗線コイル６００を組み込んだグロープラグ１００の温度分布を図３（ｂ）に示した。この場合には最高温度領域が抵抗線コイル６００のほぼ中央にあることが判る。
【００２６】
以上本発明を実施の形態について説明したが、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、実施形態は、細径の線材で形成した第一コイル６１とそれより太径の線材で形成した第二コイル６２をつなぎ合わせて一本の抵抗線コイル６としたが、前記第一コイル６１の線径に相当する太さの細径部と、前記第二コイル６２の線径に相当する太さの太径部を形成した一本の線材をコイル化した抵抗線コイルであってももちろんよい。この場合も細径部のコイル部分が第一コイル６１であり、太径部のコイル部分が第二コイル６２である。
【００２７】
また、上記実施形態ではディーゼルエンジンに使用されるグロープラグ１について説明したが、これに限らず、水を加熱するウォータヒータとしても利用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に記載のグロープラグは、温度抵抗比が６以上であって、一種類の材料で形成された抵抗線コイルとする。これにより、溶接性が悪く、また溶接部が合金化して温度に対し不安定になりやすい、などの問題を解消し、さらに、発熱が過大となって、コイルが断線することを抑制することができる。
【００２９】
さらに、請求項１に記載のグロープラグは、抵抗線コイルが、第一コイルと、該第一コイルの後端側に位置する第二コイルとからなる。つまり、第二コイルを設けることで、抵抗線コイルの全長は長くなり、第一コイルの発熱量を従来のグロープラグの抵抗線コイルの発熱量よりも減少させることができる。これにより、第一コイルによって加熱されるシーズチューブの体積が従来のグロープラグに対して減少したとしても、第一コイルが異常に加熱され、第一コイルが断線してしまうことを抑制することができる。
【００３０】
そして、請求項１に記載のグロープラグは、第一コイルの線径が、第二コイルの線径よりも小さくすることで、第一コイルの抵抗値が第二コイルの抵抗値よりも大きくなり、第一コイルの発熱量が大きくなる。その結果、シーズチューブの先端部にある第一コイルの発熱が多くなり、シーズチューブの先端部の温度が高くなることで、グロープラグをエンジンヘッド等に取り付けた場合に、予熱の効率を良くすることができる。
【００３１】
そして、請求項２に記載したように、前記第一コイルと前記第二コイルが溶接により接続されていてもよい。第一コイルと第一コイルよりも線径の大きい第二コイルを一本の線材からコイル化するものは製造が難しい。しかし、溶接性が悪く、また溶接部が合金化して温度に対し不安定になりやすい、などの問題を解消した本発明のグロープラグにおいては、第一コイルと第二コイルとを別体で作製し、溶接することで、製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】使用状態を示す要部の断面図である。
【図２】右半分を断面にして示すグロープラグの正面図である。
【図３】（ａ）は温度分布を示す本発明の要部断面図、（ｂ）は温度分布を示す比較例の要部断面図である。
【符号の説明】
１  …グロープラグ
３  …シーズチューブ
４  …通電端子軸
６  …抵抗線コイル
６１…第一コイル
６２…第二コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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