(57)【要約】【課題】  主体金具の先端に丸棒状のヒータを突出させてなるグロープラグがある。ヒータは先端径の半径ｒ＝２.５mmが主流であるが、近年それをさらに細くする要望が強まっている。ところが前記半径ｒを２mm未満に細めると、着火に必要な熱量を得るためのクランキング時間が長くなって始動性が悪化する等の現象が見られるようになり、その原因を検討したところヒータ径を細くしたためにヒータの燃焼室内に突出する部分の体積が減少し、その体積減少によりヒータの先端部の熱量が減少し、それが上記現象の引き金になっていることが判明した。【解決手段】  ヒータ３の先端径の半径ｒを２mm未満とし且つヒータ３の先端から半径ｒ相当の長さを高さｈとするヒータ３の先端部分の体積を、その先端部分が半径ｒ、高さｈとする仮想の円柱形であると仮定した場合の６７％以上にしてなるグロープラグ１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】
主体金具の先端に丸棒状のヒータを突出させてなるグロープラグにおいて、
前記ヒータの先端径の半径ｒを２ｍｍ未満とし且つ前記ヒータの先端から前記半径ｒ相当の長さを高さｈとするヒータの先端部分の体積をその先端部分が半径ｒ、高さｈとする仮想の円柱形であると仮定した場合の６７％以上にしてなることを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
前記ヒータは、先端側が閉じた筒状形態のシーズチューブに抵抗線コイルを装填したシーズヒータであることを特徴とする請求項１記載のグロープラグ。
【請求項３】
前記抵抗線コイルは、少なくとも先端側に発熱コイル部を有し、前記シーズチューブの先端から発熱コイル部の後端までの長さＬと前記高さｈの比Ｌ／ｈが４以下であることを特徴とする請求項２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、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（以下、ヒータともいう。）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。そしてこのグロープラグは、主体金具の外周面に形成したネジ部により、シーズヒータの先端がプラグホールから燃焼室内に位置するように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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
グロープラグのヒータは、先端径の半径ｒ＝２.５ｍｍ（直径５ｍｍ）の太さが主流であるが、近年プラグホールの細径化等によりそれをさらに細くする要望が強まっている。ところがグロープラグのヒータの先端径の半径ｒを２ｍｍ未満に細めると、着火に必要な熱量を得るためのクランキング時間が長くなって始動性が悪化することや、エンジンの初爆が得られずに始動直後のラフアイドルが増加して未燃焼ガスの排出量が増加し、同時に有害物質の排出量が増加する、という現象が見られるようになった。
そこでその原因を詳細に検討したところ、ヒータの径を細くしたためにプラグホール内に取り付けられたヒータの燃焼室内に突出する部分（以下、ヒータの先端部ともいう。）の体積が減少し、その体積の減少によりヒータの先端部の熱量が減少し、それが上記現象の引き金になっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記原因の解明を動機付けとしてなされたもので、主体金具の先端に丸棒状のヒータを突出させてなるグロープラグにおいて、前記ヒータの先端径の半径ｒを２ｍｍ未満とし且つ前記ヒータの先端から前記半径ｒ相当の長さを高さｈとするヒータの先端部分（以下単に先端部分という。）の体積をその先端部分が半径ｒ、高さｈとする仮想の円柱形であると仮定した場合の６７％以上にしてなるグロープラグを提供する。
【０００５】
また、請求項２に記載したように、前記ヒータは、先端側が閉じた筒状形態のシーズチューブに抵抗線コイルを装填したシーズヒータである請求項１記載のグロープラグを提供する。
【０００６】
また、請求項３に記載したように、前記抵抗線コイルは、少なくとも先端側に発熱コイル部を有し、前記シーズチューブの先端から発熱コイル部の後端までの長さＬと前記高さｈの比Ｌ／ｈが４以下である請求項２記載のグロープラグを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のグロープラグは、ヒータの先端径の半径ｒを２ｍｍ未満とし且つ前記ヒータの先端から前記半径ｒ相当の長さを高さｈとするヒータの先端部分の体積をその先端部分が半径ｒ、高さｈとする仮想の円柱形であると仮定した場合の６７％以上にしたことにより、着火に必要な熱量を得るためのクランキング時間が短くなって始動性が向上し、エンジンの初爆が得やすくなって始動直後のラフアイドルが減少するから未燃焼ガスの排出量が減少すると共に有害物質の排出量が激減する、という効果が得られる。
【０００８】
また、抵抗線コイルは、少なくとも先端側に発熱コイル部を有し、この発熱コイル部のほぼ中央付近が最高温度になる。つまり発熱コイル部の位置もヒータの先端部分の熱量に影響を与える一要素であり、斯かる観点でシーズチューブの先端から発熱コイル部の後端までの長さＬとヒータの先端部分の高さｈの比Ｌ／ｈとスモークの白煙量の関係を調べた結果、ヒータの先端形状が同じであってもＬ／ｈ≦４である場合にスモークの白煙量が減少することを突き止めた。従って請求項３に記載のグロープラグは、上記諸効果をより一層高める効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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は右半分を断面にして示すグロープラグの正面図である。
【００１０】
グロープラグ１は、図１に示したように、筒状の主体金具２と、主体金具２の先端に固着したヒータ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。さらにヒータ３は、先端が閉じた筒状形態であるシーズチューブ５と、その中に詰められた例えばマグネシア粉末のような絶縁材６から構成される。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５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５の筒先が発熱手段たる抵抗線コイル７を介して電気的に繋がっている。なお、抵抗線コイル７は図２のように発熱コイル部７ａと制御コイル部７ｂとからなる。発熱コイル部７ａは例えばＦｅ-Ｃｒ-Ａｌ合金、Ｎｉ-Ｃｒ合金、Ｆｅ-Ｃｒ合金等からなり、一方制御コイル部７ｂはＣｏ-Ｎｉ-Ｆｅ合金、Ｃｏ-Ｆｅ合金からなる。
【００１１】
その他、図１において符号８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、９はディーゼルエンジンのエンジンヘッド（図示せず）に装着するために前記工具係合部８の下に形成した雄ねじ、１０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、１１はシーズチューブ５の口を塞ぐゴムパッキンである。なお、グロープラグ１の工具係合部８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。
【００１２】
しかして本発明の特徴は、前記ヒータ３の先端径の半径ｒを２ｍｍ未満とした場合にヒータ３の先端部分の体積を次のように特定したことにある。すなわちヒータ３の半径ｒ相当の長さを高さｈとするヒータ３の先端部分の体積を、その先端部分が半径ｒ、高さｈとする仮想の円柱形であると仮定した場合の６７％以上にしたのである。ヒータ３の先端径とエンジン側のプラグホールの径はほぼ一致するから、そのプラグホールへの出し入れを考慮するとヒータ３の先端部分の体積率は１００％を越えない方がよく、これを越えるとプラグホールへの出し入れに支障が出るおそれがある。従って、先端部分の体積率は１００％以下がよい。ヒータ３の先端部分の体積が上記範囲内であれば、その先端部分の立体形状は特段の限定を要しない。また、理論上最も好ましいヒータ３の先端部分の形状は完全な円柱形（体積率１００％）である。しかし量産性を考慮した実施レベルの先端部分の形状は、円柱の先端の円周縁にＲ０.２ｍｍ程度の面取りを施したものが最良であり、この場合の体積率は約９６％である。従って先端部分の体積率は６７％〜９６％にするのが最も好ましい。なお、「ヒータの先端径」はＩＳＯ ６５５０に記載されている先端径のことである。
【００１３】
ところで、ヒータ３の先端部分の体積を特定範囲に収めるにはヒータ３の先端部分の形状の加工精度が重要になる。そのため本発明では、シーズチューブ５をスウェージングにより縮径した後、型に入れてプレスすることにより先端部分の立体形状を整える、という従来にない工程を付加している。なお、シーズチューブ５をスウェージングするまでの工程は従来どおりでよく、例えばシーズチューブ５に抵抗線コイル７を溶接し、次にそのシーズチューブ５に絶縁材６を充填してゴムパッキン１１で密封し、そのシーズチューブ５をスウェージングにより縮径するのである。ちなみに従来はヒータ３の先端部分の形状がエンジンの性能に影響を及ぼすという知見が全くないため、当然先端部分の形状の精度を高めるという認識もない。
【００１４】
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、実施形態ではヒータ３をシーズヒータとしたが、これに限らずセラミック基体中に発熱体を埋設したセラミックヒータであってもよい。
また、実施形態ではヒータ３の中間部が太さ一様になっているが、ヒータ３の中間部に段を設けてそこから先を細くしたいわゆる段付き形態であってもよい。この場合、段から先の太さが上記半径ｒの基準になる（ＩＳＯ ６５５０参照。）。
【実施例１】
【００１５】
グロープラグ１のヒータ３の太さを半径ｒ＝１.７５ｍｍ（直径３.５ｍｍ）に統一し且つ先端部分の形状のみを違えて複数種（試料Ｎｏ.１〜４）のグロープラグを製造し、それを２.５Ｌ直噴エンジンに装着してその夫々について電圧１４Ｖにて始動させ、始動から１分後のスモークの白煙量を計測した。試験環境は−２０℃である。その結果、表１に示したようにヒータの先端部分の体積が請求項１の条件を満たす試料１，２，３の場合にスモークの白煙量が３％，４％，５％と許容範囲に収まることが確認された。しかし、試料４はスモークの白煙量が７％となった。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
また、ヒータの太さを半径ｒ＝１.６５ｍｍ（直径３.３ｍｍ）に統一し且つ先端部分の形状のみを違えて上記と同様の試験を行った。この場合も表２に示したようにヒータの先端部分の体積が請求項１の条件を満たす試料１，２，３の場合にスモークの白煙量が４％，５％，６％とほぼ許容範囲に収まることが確認できた。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
従ってヒータの太さが半径ｒ＝２ｍｍ未満である領域において、ヒータの先端部分の体積を請求項１の範囲に特定することは、エンジンの性能向上策として有効である。
【実施例２】
【００２０】
次ぎに実施例１と同様のグロープラグ１を製造し、上記と同様の試験を行った。但し、この場合、ヒータ３の半径ｒ＝１.７５ｍｍ（直径３.５ｍｍ）に対してシーズチューブ５の先端から発熱コイル部７ａの後端までの長さＬ＝７ｍｍ（Ｌ／ｈ＝４）とＬ＝１０ｍｍ（Ｌ／ｈ＝５.７）のスモークの白煙量を比較し、また、ヒータ３の半径ｒ＝１.６５ｍｍ（直径３.３ｍｍ）に対してＬ＝６.６ｍｍ（Ｌ／ｈ＝４）とＬ＝８.５ｍｍ（Ｌ／ｈ＝５.２）のスモークの白煙量を比較した。その結果、表３に示したように、ヒータ３の先端形状が同じであってもＬ／ｈ＝４である場合にスモークの白煙量が減少した。もちろん発熱コイル部７ａの長さＬが短くなってＬ／ｈが４以下になるほど、抵抗線コイル７の最高温度領域がヒータ３の先端部分に近づいて当該先端部分の熱量がさらに増加するから、スモークの白煙量がさらに減少することは明らかである。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
なお、実施例２は抵抗線コイル７を発熱コイル部７ａと制御コイル部７ｂで構成したが、図３に示したように抵抗線コイル７を発熱コイル部７ａのみで構成すると共に制御コイル部７ｂ相当部分を直線部７ｃにして発熱コイル部７ａの長さと位置を調整するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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２】ヒータ部分を示す要部の拡大断面図である。
【図３】ヒータ部分を示す要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  …グロープラグ
２  …主体金具
３  …ヒータ
５  …シーズチューブ
７  …抵抗線コイル
７ａ…発熱コイル部
ｒ  …ヒータの半径
ｈ  …半径ｒ相当の高さ
【図１】
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【図２】
2005016930.tif 000007
【図３】
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