(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向の後端側から先端側に延びた筒状を成す主体金具と、
前記後端側から前記先端側に延び前記先端側で閉塞した筒状を成し、前記主体金具の内側に少なくとも一部が配置されたシースチューブと、
前記シースチューブ内に設けられたコイルと、
前記シースチューブの前記後端側に挿入され、前記シースチューブ内において前記コイルに嵌まり合う嵌合部を有する棒状の中軸と、
前記シースチューブに充填された絶縁粉末と、
前記シースチューブと前記中軸との間を密閉するシール材と、を備えるグロープラグであって、
前記中軸は、更に、
前記シースチューブ内における前記嵌合部より前記後端側に位置し、前記嵌合部より大きな断面積を有する第１の軸部と、
前記シースチューブ内における前記第１の軸部より前記後端側に位置し、前記第１の軸部より小さな断面積を有する第２の軸部と、
前記第２の軸部より前記後端側に位置し、前記第２の軸部より大きな断面積を有し、前記シール材に接触する第３の軸部と
を有することを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
前記嵌合部は、前記主体金具より前記先端側に位置する、請求項１に記載のグロープラグ。
【請求項３】
前記第２の軸部の少なくとも一部は、前記主体金具の内側に位置する、請求項１または請求項２に記載のグロープラグ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のグロープラグであって、
前記シースチューブの少なくとも一部は、前記主体金具の内側に圧入されており、
前記主体金具は、前記シースチューブに接触する圧入面を有し、
前記第２の軸部の少なくとも一部は、前記圧入面の内側に位置する、グロープラグ。
【請求項５】
前記軸線方向における前記第１の軸部の長さは、前記軸線方向に直交する方向における前記第１の軸部の最大長さより長い、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のグロープラグ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のグロープラグであって、
前記シースチューブの少なくとも一部は、前記主体金具の内側に圧入されており、
前記主体金具は、
前記シースチューブに接触する圧入面と、
前記圧入面より前記先端側に位置し、前記シースチューブとの間に間隙を形成する対向面と
を有し、
前記第２の軸部の少なくとも一部は、前記対向面の内側に位置する、グロープラグ。
【請求項７】
前記シースチューブの直径は、３．９ｍｍ以下である、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のグロープラグ。
【請求項８】
前記第２の軸部における断面形状は、前記第１の軸部における断面形状を縮小した形状である、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のグロープラグ。
【請求項９】
前記第２の軸部における断面形状は、前記第１の軸部における断面形状を部分的に凹ませた形状である、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のグロープラグ。
【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は、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（例えば、特許文献１，２を参照）。シース型グロープラグは、主体金具と、シースチューブと、コイルと、中軸とを備える。主体金具は、先端側にシースチューブを保持する。シースチューブは、先端側で閉塞した筒状を成す。コイルは、シースチューブ内に設けられ、通電によって発熱する。中軸は、シースチューブの後端側に挿入され、シースチューブ内においてコイルに嵌まり合う。コイルに対する通電は、グロープラグの外部から中軸を介して行われる。シースチューブ内には、絶縁粉末が充填されている。シースチューブと中軸との間は、シール材で密閉されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２０３４３号公報
【特許文献２】特開２００４−２６４０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２のグロープラグでは、十分な発熱性能を維持しつつ、消費電力を低減することについて十分に検討されていなかった。例えば、消費電力の低減を目的として、発熱効率を向上させるために、コイルから後端側へ逃げる熱量を抑制することが考えられる。しかしながら、コイルから中軸を介して逃げる熱量を抑制するために中軸の細径化を図る場合には、中軸の先端側においてコイルを保持するための強度が不足する虞があるとともに、シール材と接触する中軸の部位においてシール性および強度が不足する虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、軸線方向の後端側から先端側に延びた筒状を成す主体金具と；前記後端側から前記先端側に延び前記先端側で閉塞した筒状を成し、前記主体金具の内側に少なくとも一部が配置されたシースチューブと；前記シースチューブ内に設けられたコイルと；前記シースチューブの前記後端側に挿入され、前記シースチューブ内において前記コイルに嵌まり合う嵌合部を有する棒状の中軸と；前記シースチューブに充填された絶縁粉末と；前記シースチューブと前記中軸との間を密閉するシール材と；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、前記中軸は、更に、前記シースチューブ内における前記嵌合部より前記後端側に位置し、前記嵌合部より大きな断面積を有する第１の軸部と；前記シースチューブ内における前記第１の軸部より前記後端側に位置し、前記第１の軸部より小さな断面積を有する第２の軸部と；前記第２の軸部より前記後端側に位置し、前記第２の軸部より大きな断面積を有し、前記シール材に接触する第３の軸部とを有する。この形態によれば、第１の軸部においてコイルを保持するための強度を確保し、第３の軸部においてシール性および強度を確保しながら、第２の軸部において熱伝導によって後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグの発熱効率を向上させることができる。その結果、グロープラグの消費電力を低減できる。
【０００７】
（２）上記形態のグロープラグにおいて、前記嵌合部は、前記主体金具より前記先端側に位置してもよい。この形態によれば、中軸を介さずに熱放射および熱伝導によってコイルから主体金具を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグの発熱効率をいっそう向上させることができる。
【０００８】
（３）上記形態のグロープラグにおいて、前記第２の軸部の少なくとも一部は、前記主体金具の内側に位置してもよい。この形態によれば、第２の軸部が主体金具の外側に位置する場合と比較して、熱放射および熱伝導によって中軸から主体金具を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。
【０００９】
（４）上記形態のグロープラグにおいて、前記シースチューブの少なくとも一部は、前記主体金具の内側に圧入されており、前記主体金具は、前記シースチューブに接触する圧入面を有し、前記第２の軸部の少なくとも一部は、前記圧入面の内側に位置してもよい。この形態によれば、熱放射および熱伝導によって中軸から主体金具の圧入面を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。
【００１０】
（５）上記形態のグロープラグにおいて、前記軸線方向における前記第１の軸部の長さは、前記軸線方向に直交する方向における前記第１の軸部の最大長さより長くてもよい。この形態によれば、第１の軸部の強度を十分に確保し、コイルの位置ずれを防止できる。
【００１１】
（６）上記形態のグロープラグにおいて、前記シースチューブの少なくとも一部は、前記主体金具の内側に圧入されており、前記主体金具は、前記シースチューブに接触する圧入面と；前記圧入面より前記先端側に位置し、前記シースチューブとの間に間隙を形成する対向面とを有し、前記第２の軸部の少なくとも一部は、前記対向面の内側に位置してもよい。この形態によれば、熱放射および熱伝導によって中軸から主体金具の対向面を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。なお、中軸から対向面への熱伝導は、シースチューブと対向面との間に堆積したカーボンを介して起こり得る。
【００１２】
（７）上記形態のグロープラグにおいて、前記シースチューブの直径は、３．９ｍｍ以下であってもよい。この形態によれば、コイルから後端側へ逃げる熱量のうち中軸を介して逃げる熱量の割合が比較的に高くなるシースチューブの直径において、中軸を介して逃げる熱量を抑制できる。
【００１３】
（８）上記形態のグロープラグにおいて、前記第２の軸部における断面形状は、前記第１の軸部における断面形状を縮小した形状であってもよい。この形態によれば、第２の軸部を容易に成形できる。
【００１４】
（９）上記形態のグロープラグにおいて、前記第２の軸部における断面形状は、前記第１の軸部における断面形状を部分的に凹ませた形状であってもよい。この形態によれば、第２の軸部を容易に成形できる。
【００１５】
本発明は、グロープラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、上述のグロープラグを備える内燃機関、上述のグロープラグに用いられる中軸、上述のグロープラグを製造する製造方法などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】グロープラグの構成を示す説明図である。
【図２】中軸の先端側を中心にグロープラグの構成を示す説明図である。
【図３】中軸の断面を示す説明図である。
【図４】通電開始から２秒後におけるコイルに流れる電流とシースチューブの表面温度との関係を示すグラフである。
【図５】通電開始から６０秒後におけるコイルに流れる電流とシースチューブの表面温度との関係を示すグラフである。
【図６】第２実施形態におけるグロープラグの構成を示す説明図である。
【図７】第２実施形態における中軸の断面を示す説明図である。
【図８】第３実施形態におけるグロープラグの構成を示す説明図である。
【図９】第３実施形態における中軸の断面を示す説明図である。
【図１０】シースチューブの直径と消費電力の低減率との関係を示す表である。
【図１１】シースチューブの直径と消費電力の低減率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．第１実施形態
Ａ１．グロープラグの構成
図１は、グロープラグ１０の構成を示す説明図である。グロープラグ１０は、ディーゼルエンジンを始めとする内燃機関（図示しない）の始動時における着火を補助する熱源として機能する加熱装置である。
【００１８】
図１には、グロープラグ１０の軸線ＣＬを境界として、紙面右側にグロープラグ１０の外観形状が図示され、紙面左側にグロープラグ１０の断面形状が図示されている。本実施形態の説明では、グロープラグ１０における図１の紙面下側を「先端側」といい、図１の紙面上側を「後端側」という。
【００１９】
図１には、ＸＹＺ軸が図示されている。図１のＸＹＺ軸は、互いに直交する３つの空間軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有する。Ｘ軸に沿ったＸ軸方向のうち、＋Ｘ軸方向は、紙面手前から紙面奥に向かう正の方向であり、−Ｘ軸方向は、負の方向である。Ｙ軸に沿ったＹ軸方向のうち、＋Ｙ軸方向は、紙面右側から紙面左側に向かう正の方向であり、−Ｙ軸方向は、負の方向である。本実施形態では、Ｚ軸は、グロープラグ１０の軸線ＣＬに沿った軸である。Ｚ軸に沿ったＺ軸方向（軸線方向）のうち、＋Ｚ軸方向は、先端側から後端側に向かう正の方向であり、−Ｚ軸方向は、後端側から先端側に向かう負の方向である。図１のＸＹＺ軸は、他の図におけるＸＹＺ軸に対応する。
【００２０】
グロープラグ１０は、中軸２００と、主体金具５００と、シースヒータ８００とを備える。グロープラグ１０は、シースヒータ８００を備えることから、メタルグロープラグとも呼ばれる。本実施形態では、グロープラグ１０の軸線ＣＬは、中軸２００、主体金具５００、およびシースヒータ８００の各部材における軸線でもある。
【００２１】
グロープラグ１０の主体金具５００は、金属製の導体であり、軸線ＣＬを中心に後端側から先端側へと延びた筒状を成す。主体金具５００は、先端部５１０と、軸孔面５２０と、軸孔面５３０と、軸孔面５４０と、円筒部５６０と、ねじ部５７０と、工具係合部５８０とを有する。
【００２２】
主体金具５００の先端部５１０は、主体金具５００の先端側における端部である。先端部５１０の内側には、シースヒータ８００が挿入されている。
【００２３】
主体金具５００の軸孔面５２０は、軸孔面５３０，５４０とともに、軸線ＣＬを中心に延びた貫通孔を構成する。軸孔面５２０は、先端部５１０より後端側に位置するとともに、軸孔面５３０より先端側に位置する。軸孔面５２０における主体金具５００の内径は、シースヒータ８００の外径より大きい。そのため、軸孔面５２０は、シースヒータ８００との間に間隙を形成する。軸孔面５２０は、シースヒータ８００に向けて対向する対向面である。
【００２４】
主体金具５００の軸孔面５３０は、軸孔面５２０，５４０とともに、軸線ＣＬを中心に延びた貫通孔を構成する。軸孔面５３０は、軸孔面５２０より後端側かつ軸孔面５４０より先端側に位置する。軸孔面５３０は、主体金具５００に圧入されたシースヒータ８００に接触する圧入面である。そのため、軸孔面５３０は、シースヒータ８００に接触する。
【００２５】
本実施形態では、軸孔面５３０における主体金具５００の内径は、シースヒータ８００を圧入可能にするため、軸孔面５２０，５４０における主体金具５００の内径より小さい。他の実施形態では、軸孔面５３０に接触するシースヒータ８００の部分が外側に突出している場合、軸孔面５３０における主体金具５００の内径は、軸孔面５２０，５４０における主体金具５００の内径と同等であってもよい。
【００２６】
主体金具５００の軸孔面５４０は、軸孔面５２０，５３０とともに、軸線ＣＬを中心に延びた貫通孔を構成する。軸孔面５４０は、軸孔面５３０より後端側に位置する。軸孔面５４０における主体金具５００の内径は、シースヒータ８００の外径より大きい。軸孔面５４０は、中軸２００およびシースヒータ８００との間に間隙を形成する。
【００２７】
主体金具５００の円筒部５６０は、円柱状を成す部位である。円筒部５６０は、先端部５１０より後端側かつねじ部５７０より先端側に位置する。
【００２８】
主体金具５００のねじ部５７０は、雄ねじが外周面に形成された部位である。ねじ部５７０は、円筒部５６０より後端側かつ工具係合部５８０より先端側に位置する。本実施形態では、ねじ部５７０は、内燃機関に設けられた雌ねじ（図示しない）に嵌り合う。本実施形態では、ねじ部５７０に形成された雄ねじの呼び径は、Ｍ８である。他の実施形態では、ねじ部５７０の呼び径は、Ｍ８より小さくてもよいし（例えば、Ｍ６）、Ｍ８より大きくてもよい（例えば、Ｍ１０）。
【００２９】
主体金具５００の工具係合部５８０は、グロープラグ１０の取り付けおよび取り外しに用いられる工具（図示しない）に係り合う形状を成す部位である。工具係合部５８０は、ねじ部５７０の後端側に位置する。本実施形態では、ＸＹ平面に沿った工具係合部５８０の断面形状は、多角形（例えば、六角形）である。
【００３０】
グロープラグ１０のシースヒータ８００は、電気エネルギを熱エネルギに変換することによって熱を発生させる発熱装置である。シースヒータ８００は、軸線ＣＬを中心に後端側から先端側に延びた棒状を成す。シースヒータ８００は、シースチューブ８１０と、コイル８２０と、絶縁粉末８７０とを備える。
【００３１】
シースヒータ８００のシースチューブ８１０は、金属製の導体であり、軸線ＣＬを中心に後端側から先端側に延びた円筒状を成す。シースチューブ８１０の先端側は、閉塞された形状であり、主体金具５００の先端側から突出している。シースチューブ８１０の後端側は、開放された形状であり、主体金具５００の内側に配置されている。シースチューブ８１０の後端側には、中軸２００がシール材６００とともに挿入されている。シール材６００は、筒状を成す絶縁ゴム製の部材であり、中軸２００とシースチューブ８１０との間を密閉する。
【００３２】
シースヒータ８００のコイル８２０は、シースチューブ８１０の内側に設けられ、通電によって発熱する。コイル８２０の先端側は、シースチューブ８１０の内側に溶接によって接合されている。コイル８２０の後端側は、中軸２００に接続されている。
【００３３】
シースヒータ８００の絶縁粉末８７０は、電気絶縁性を有する粉末である。本実施例では、絶縁粉末８７０は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から主に成る。絶縁粉末８７０は、シースチューブ８１０の内側に充填され、中軸２００と、シースチューブ８１０と、コイル８２０との各隙間を電気的に絶縁する。
【００３４】
図２は、中軸２００の先端側を中心にグロープラグ１０の構成を示す説明図である。図２には、紙面右側に中軸２００の断面形状が図示され、紙面左側に中軸２００の外観形状が図示されている。図３は、中軸２００の断面を示す説明図である。図３には、図２の矢視Ｆ３−Ｆ３から見た中軸２００の断面形状が図示されている。
【００３５】
グロープラグ１０の中軸２００は、金属製の導体であり、軸線ＣＬを中心に後端側から先端側に延びた棒状を成す。中軸２００の先端側は、主体金具５００の内側において、シースチューブ８１０の後端側に挿入されている。中軸２００は、グロープラグ１０の外部からコイル８２０へと供給される電力を中継する。中軸２００は、嵌合部２０５と、軸部２１０と、軸部２２０と、軸部２３０と、後端部２９０とを有する。
【００３６】
中軸２００の嵌合部２０５は、シースチューブ８１０内においてコイル８２０に嵌まり合う部位である。本実施形態では、嵌合部２０５は、中軸２００の先端側における端部である。本実施形態では、嵌合部２０５は、コイル８２０の内側に嵌まり合う外径を有する円柱状を成す部位である。本実施形態では、ＸＹ平面に沿った嵌合部２０５の断面形状は、円形である。他の実施形態では、嵌合部２０５の断面形状は、楕円であってもよいし、多角形であってもよい。
【００３７】
本実施形態では、嵌合部２０５は、主体金具５００より先端側に位置する。他の実施形態では、嵌合部２０５の少なくとも一部は、主体金具５００の内側に位置してもよい。
【００３８】
中軸２００の軸部２１０は、シースチューブ８１０内における嵌合部２０５より後端側に位置する第１の軸部である。ＸＹ平面に沿った軸部２１０の断面積Ｓ１は、ＸＹ平面に沿った嵌合部２０５の断面積より大きい。本実施形態では、軸部２１０は、嵌合部２０５より大きな外径Ｄ１を有する円柱状を成す部位である。本実施形態では、ＸＹ平面に沿った軸部２１０の断面形状は、円形である。他の実施形態では、軸部２１０の断面形状は、楕円であってもよいし、多角形であってもよい。
【００３９】
本実施形態では、Ｚ軸方向における軸部２１０の長さＬ１は、Ｚ軸方向に直交する方向における軸部２１０の最大長さである外径Ｄ１より長い。他の実施形態では、軸部２１０の長さＬ１は、軸部２１０の外径Ｄ１以下であってもよい。
【００４０】
中軸２００の軸部２２０は、シースチューブ８１０内における軸部２１０より後端側に位置する第２の軸部である。ＸＹ平面に沿った軸部２２０の断面積Ｓ２は、軸部２１０の断面積Ｓ１より小さい。本実施形態では、軸部２２０は、軸部２１０の外径Ｄ１より小さな外径Ｄ２を有する円柱状を成す部位である。言い換えると、軸部２２０は、軸部２１０より細い。本実施形態では、軸部２２０は、軸部２１０および軸部２３０より細い。
【００４１】
本実施形態では、ＸＹ平面に沿った軸部２２０の断面形状は、ＸＹ平面に沿った軸部２１０の断面形状を縮小した形状である。本実施形態では、ＸＹ平面に沿った軸部２２０の断面形状は、円形である。他の実施形態では、軸部２２０の断面形状は、楕円であってもよいし、多角形であってもよい。図３に示すように、Ｚ軸方向から見た場合、軸部２２０の輪郭は、軸部２１０の輪郭より内側に存在する。
【００４２】
本実施形態では、軸部２２０は、主体金具５００の内側に位置する。本実施形態では、軸部２２０は、主体金具５００における軸孔面５２０の内側に位置する。他の実施形態では、軸部２２０の少なくとも一部は、主体金具５００より先端側に位置してもよい。本実施形態では、軸部２２０は、主体金具５００の軸孔面５３０より先端側に位置する。他の実施形態では、軸部２２０の少なくとも一部は、軸孔面５３０の内側に位置してもよい。
【００４３】
本実施形態では、軸部２２０が存在する位置におけるシースチューブ８１０の直径Ｄｔは、３．９ｍｍ（ミリメートル）以下である。他の実施形態では、シースチューブ８１０の直径Ｄｔは、３．９ｍｍ超過（例えば、４．４ｍｍ）であってもよい。
【００４４】
中軸２００の軸部２３０は、軸部２２０より後端側に位置する第３の軸部である。ＸＹ平面に沿った軸部２３０の断面積Ｓ３は、軸部２２０の断面積Ｓ２より大きい。本実施形態では、軸部２３０の断面積Ｓ３は、軸部２１０の断面積Ｓ１と同等である。軸部２３０は、シースチューブ８１０の内側から、シースチューブ８１０の後端側にわたって存在し、軸部２３０の一部は、シール材６００に接触する。
【００４５】
本実施形態では、軸部２３０は、軸部２２０より大きな外径Ｄ３を有する円柱状を成す部位である。本実施形態では、軸部２３０の外径Ｄ３は、軸部２１０の外径Ｄ１と同等である。本実施形態では、ＸＹ平面に沿った軸部２３０の断面形状は、円形である。他の実施形態では、軸部２３０の断面形状は、楕円であってもよいし、多角形であってもよい。ここで、部位Ａの断面形状が部位Ｂの断面形状を縮小した形状とは、Ｚ軸方向から見た場合、部位Ａの輪郭が部位Ｂの輪郭より内側に存在することを意味し、形状の種類は問わない。例えば、部位Ｂの断面形状が円形であり、部位Ａの断面形状が部位Ｂの断面形状を縮小した形状である場合、部位Ａの断面形状は、部位Ｂの断面形状に相似する状態で縮小した円形である。本実施形態では、軸部２２０の断面形状は、軸部２１０の断面形状を縮小した形状であり、かつ、軸部２１０の断面形状に相似する。
【００４６】
中軸２００の後端部２９０は、軸部２３０より後端側に位置する部位である。本実施形態では、後端部２９０の一部は、主体金具５００の後端側から突出している。本実施形態では、後端部２９０には、雄ねじが形成されている。本実施形態では、後端部２９０には、後端側から順に、金属製のナット１００と、金属製の筒状部材であるリング３００と、絶縁樹脂製の筒状部材である絶縁ブッシュ４１０と、絶縁ゴム製の環状部材であるＯリング４６０とが組み付けられている。
【００４７】
Ａ２．グロープラグの評価
図４は、通電開始から２秒後におけるコイル８２０に流れる電流とシースチューブ８１０の表面温度との関係を示すグラフである。図５は、通電開始から６０秒後におけるコイル８２０に流れる電流とシースチューブ８１０の表面温度との関係を示すグラフである。
【００４８】
図４および図５の評価試験では、試験者は、１０個の評価試料と、１０個の比較試料とを用意した。評価試料は、軸部２２０で縮径した中軸２００を備えるグロープラグ１０である。比較試料は、評価試料とは中軸の仕様が異なる点を除き同様の構成を有するグロープラグである。比較試料の中軸は、軸部２２０が形成されることなく軸部２１０と軸部２３０とが一連に形成された点を除き、評価試料の中軸２００と同様である。試験者は、評価試料および比較試料に通電を開始した後、２秒後および６０秒後に、コイル８２０に流れる電流と、シースチューブ８１０の先端側における表面温度とを測定した。
【００４９】
評価試料の２秒時電流の平均値は、２３．１８Ａ（アンペア）であり、評価試料の２秒時温度の平均値は、９９８．７℃であった。比較試料の２秒時電流の平均値は、２３．８９Ａ（アンペア）であり、比較試料の２秒時温度の平均値は、１００１．１℃であった。
【００５０】
評価試料の６０秒時電流の平均値は、８．５５Ａ（アンペア）であり、評価試料の６０秒時温度の平均値は、１０００．２℃であった。比較試料の６０秒時電流の平均値は、８．６２Ａ（アンペア）であり、比較試料の２秒時温度の平均値は、１０００．８℃であった。
【００５１】
図４および図５の結果によれば、中軸２００に軸部２２０を設けることによって、十分な発熱性能を維持しつつ、消費電力を低減できることが分かる。特に、通電開始６０秒後よりも通電開始２秒後において、消費電力を大幅に低減できることが分かる。
【００５２】
図１０は、シースチューブ８１０の直径Ｄｔと消費電力の低減率Ｐ２／Ｐ１との関係を示す表である。図１１は、シースチューブ８１０の直径Ｄｔと消費電力の低減率Ｐ２／Ｐ１との関係を示すグラフである。
【００５３】
図１０および図１１の評価試験では、試験者は、シースチューブ８１０の直径Ｄｔがそれぞれ異なる５個の評価試料と、シースチューブ８１０の直径Ｄｔがそれぞれ異なる５個の比較試料とを用意した。評価試料は、軸部２２０で縮径した中軸２００を備えるグロープラグ１０である。比較試料は、評価試料とは中軸の仕様が異なる点を除き同様の構成を有するグロープラグである。比較試料の中軸は、軸部２２０が形成されることなく軸部２１０と軸部２３０とが一連に形成された点を除き、評価試料の中軸２００と同様である。評価試料および比較試料において、シースチューブ８１０の直径Ｄｔは、５．０ｍｍ、４．４ｍｍ、４．０ｍｍ、３．９ｍｍ、および、３．８ｍｍである。試験者は、評価試料の消費電力Ｐ１および比較試料の消費電力Ｐ２を測定し、シースチューブ８１０の直径Ｄｔごとに低減率Ｐ２／Ｐ１を算出した。
【００５４】
図１０および図１１の結果によれば、シースチューブ８１０の直径Ｄｔが小さくなる程、中軸２００に軸部２２０を設けることによって、より効果的に消費電力を低減できることが分かる。特に、シースチューブ８１０の直径Ｄｔが３．９ｍｍ以下である場合、いっそう効果的に消費電力を低減できることが分かる。
【００５５】
Ａ３．効果
以上説明した第１実施形態によれば、軸部２１０においてコイル８２０を保持するための強度を確保し、軸部２３０においてシール性および強度を確保しながら、軸部２２０において熱伝導によって後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグ１０の発熱効率を向上させることができる。その結果、グロープラグ１０の消費電力を低減できる。
【００５６】
また、嵌合部２０５が主体金具５００より先端側に位置するため、中軸２００を介さずに熱放射および熱伝導によってコイル８２０から主体金具５００を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグ１０の発熱効率をいっそう向上させることができる。
【００５７】
また、軸部２２０の少なくとも一部が主体金具５００の内側に位置するため、軸部２２０が主体金具５００の外側に位置する場合と比較して、熱放射および熱伝導によって中軸２００から主体金具５００を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。
【００５８】
また、軸部２１０の長さＬ１は、軸部２１０の外径Ｄ１より長いため、軸部２１０の強度を十分に確保し、コイル８２０の位置ずれを防止できる。
【００５９】
また、軸部２２０の少なくとも一部が軸孔面５２０の内側に位置するため、熱放射および熱伝導によって中軸２００から軸孔面５２０を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグ１０の発熱効率をいっそう向上させることができる。なお、中軸２００から軸孔面５２０への熱伝導は、シースチューブ８１０と軸孔面５２０との間に堆積したカーボンを介して起こり得る。
【００６０】
また、シースチューブ８１０の直径Ｄｔが３．９ｍｍ以下であり、コイル８２０から後端側へ逃げる熱量のうち中軸２００を介して逃げる熱量の割合が比較的に高くなるシースチューブ８１０の直径Ｄｔにおいて、中軸２００を介して逃げる熱量を抑制できる。
【００６１】
また、軸部２２０の断面形状が軸部２１０の断面形状を縮小した形状であるため、軸部２２０を容易に成形できる。
【００６２】
Ｂ．第２実施形態
図６は、第２実施形態におけるグロープラグ１０Ｂの構成を示す説明図である。図６には、図２と同様に、第２実施形態の中軸２００Ｂを中心に、紙面右側に中軸２００Ｂの断面形状が図示され、紙面左側に中軸２００Ｂの外観形状が図示されている。図７は、第２実施形態における中軸２００Ｂの断面を示す説明図である。図７には、図６の矢視Ｆ７−Ｆ７から見た中軸２００Ｂの断面形状が図示されている。
【００６３】
第２実施形態のグロープラグ１０Ｂは、中軸２００に代えて中軸２００Ｂを備える点を除き、第１実施形態のグロープラグ１０と同様である。第２実施形態の中軸２００Ｂは、第１実施形態の軸部２２０とは形状が異なる軸部２２０Ｂを有する点を除き、第１実施形態の中軸２００と同様である。
【００６４】
中軸２００Ｂの軸部２２０Ｂは、ＸＹ平面に沿った断面形状が異なる点を除き、第１実施形態の軸部２２０と同様である。軸部２２０Ｂの断面形状は、軸部２１０の断面形状を＋Ｙ軸方向および−Ｙ軸方向において部分的に凹ませた形状である。
【００６５】
以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、軸部２１０においてコイル８２０を保持するための強度を確保し、軸部２３０においてシール性および強度を確保しながら、軸部２２０Ｂにおいて熱伝導によって後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグ１０Ｂの発熱効率を向上させることができる。その結果、グロープラグ１０Ｂの消費電力を低減できる。
【００６６】
Ｃ．第３実施形態
図８は、第３実施形態におけるグロープラグ１０Ｃの構成を示す説明図である。図８には、図２と同様に、第３実施形態の中軸２００Ｃを中心に、紙面右側に中軸２００Ｃの断面形状が図示され、紙面左側に中軸２００Ｃの外観形状が図示されている。図９は、第３実施形態における中軸２００Ｃの断面を示す説明図である。図９には、図８の矢視Ｆ９−Ｆ９から見た中軸２００Ｃの断面形状が図示されている。
【００６７】
第３実施形態のグロープラグ１０Ｃは、中軸２００に代えて中軸２００Ｃを備える点を除き、第１実施形態のグロープラグ１０と同様である。第３実施形態の中軸２００Ｃは、第１実施形態の軸部２２０とは形状が異なる軸部２２０Ｃを有する点を除き、第１実施形態の中軸２００と同様である。
【００６８】
中軸２００Ｃの軸部２２０Ｃは、ＸＹ平面に沿った断面形状が異なる点を除き、第１実施形態の軸部２２０と同様である。軸部２２０Ｃの断面形状は、軸部２１０の断面形状を、＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向、並びに、＋Ｙ軸方向および−Ｙ軸方向において、部分的に凹ませた形状である。
【００６９】
以上説明した第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、軸部２１０においてコイル８２０を保持するための強度を確保し、軸部２３０においてシール性および強度を確保しながら、軸部２２０Ｃにおいて熱伝導によって後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグ１０Ｃの発熱効率を向上させることができる。その結果、グロープラグ１０Ｃの消費電力を低減できる。
【００７０】
Ｄ．他の実施形態
本発明は、上述の実施形態や実施例、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、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部また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。
【００７１】
例えば、上述の第１実施形態において、中軸２００における軸部２２０の少なくとも一部は、主体金具５００における軸孔面５３０の内側に位置してもよい。これによって、熱放射および熱伝導によって中軸２００から軸孔面５３０を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。この形態を上述の第２実施形態および第３実施形態に適用してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０，１０Ｂ，１０Ｃ…グロープラグ
１００…ナット
２００，２００Ｂ，２００Ｃ…中軸
２０５…嵌合部
２１０…軸部（第１の軸部）
２２０，２２０Ｂ，２２０Ｃ…軸部（第２の軸部）
２３０…軸部（第３の軸部）
２９０…後端部
３００…リング
４１０…絶縁ブッシュ
４６０…Ｏリング
５００…主体金具
５１０…先端部
５２０…軸孔面（対向面）
５３０…軸孔面（圧入面）
５４０…軸孔面
５６０…円筒部
５７０…ねじ部
５８０…工具係合部
６００…シール材
８００…シースヒータ
８１０…シースチューブ
８２０…コイル
８７０…絶縁粉末
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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