(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管と、該外管内に直列して固定された中軸及びセラミックヒータと、該中軸と該セラミックヒータとを導通するコイル状の導電材とを備え、該導電材と該外管の内壁との間に空隙を有するグロープラグにおいて、該中軸に対して該セラミックヒータが位置する側を下側とし、該中軸を該外管内に固定している最も上側の固定部の下端から該中軸の下端までの距離をＬ２とし、該中軸を該外管内に固定している最も下側の固定部の下端から該中軸の下端までの距離をＬ１とした場合に、２．５≦Ｌ２／Ｌ１≦３．５であることを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
上記中軸を上記外管内に固定している最も上側の固定部は、工具を係合する工具係合部に位置している請求項１に記載のグロープラグ。
【請求項３】
上記外管は、上記工具係合部より下側に、本グロープラグをシリンダヘッドに螺設するための螺子部を備え、
上記中軸を上記外管内に固定している最も下側の固定部は、上記螺子部と上記コイル状の導電材との間に位置する請求項２に記載のグロープラグ。
【請求項４】
上記中軸の上端から上記セラミックヒータの下端までの寸法が８ｃｍ以上である請求項１乃至３のうちのいずれかに記載のグロープラグ。
【請求項５】
外管と、該外管内に直列して固定された中軸及びセラミックヒータと、該中軸と該セラミックヒータとを導通するコイル状の導電材とを備え、該導電材と該外管の内壁との間に空隙を有するグロープラグにおいて、該中軸に対して該セラミックヒータが位置する側を下側とし、該中軸を該外管内に固定している最も下側の固定部の下端から、該中軸の下端と該セラミックヒータの上端との中点までの距離をＬ３とし、該中点から該セラミックヒータを該外管内に固定している最も上側の固定部の上端までの距離をＬ４とした場合に、０．５≦Ｌ３／Ｌ４≦１０であることを特徴とするグロープラグ。
【請求項６】
上記中軸を上記外管内に固定している最も上側の固定部の下端から該中軸の下端までの距離をＬ２とし、該中軸を該外管内に固定している最も下側の固定部の下端から該中軸の下端までの距離をＬ１とした場合に、２．５≦Ｌ２／Ｌ１≦３．５である請求項５記載のグロープラグ。
【請求項７】
上記中軸を上記外管内に固定している最も上側の固定部は、工具を係合する工具係合部に位置している請求項６に記載のグロープラグ。
【請求項８】
上記外管は、上記工具係合部より下側に、本グロープラグをシリンダヘッドに螺設するための螺子部を備え、
上記中軸を上記外管内に固定している最も下側の固定部は、上記螺子部と上記コイル状の導電材との間に位置する請求項７に記載のグロープラグ。
【請求項９】
上記中軸の上端から上記セラミックヒータの下端までの寸法が８ｃｍ以上である請求項５乃至８のうちのいずれか１項に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】
本発明はグロープラグに関する。更に詳しくは、特に、長大なグロープラグにおいても高い耐振性及び耐衝撃性を備えるグロープラグに関する。本発明のグロープラグは直噴ディーゼルエンジン等に好適に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関用ディーゼルエンジンの環境安全対策として、直噴ディーゼルエンジン等が提供されるようになっており、このような内燃機関においては長大なグロープラグを必要とする場合が生じている。この長大な、特に縦寸法が大きいグロープラグでは、グロープラグ本体に負荷される内燃機関等からの長期にわたる振動及び衝撃、並びにこの振動及び衝撃によるグロープラグ自体の共振により、グロープラグを構成するセラミック部材にクラックが入ったり、セラミックヒータと中軸を接続する導電体が断裂することがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するものであり、従来と同様な長さのプラグにおいては、更に長期にわたる優れた耐久性を有するグロープラグを、また従来よりも縦寸法の大きいプラグにおいては長期にわたる振動及び衝撃に対して高い耐久性を有するグロープラグを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本第１発明のグロープラグは、外管と、該外管内に直列して固定された中軸及びセラミックヒータと、該中軸と該セラミックヒータとを導通する導電材とを備えるグロープラグにおいて、該中軸に対して該セラミックヒータが位置する側を下側とし、該中軸を該外管内に固定している最も上側の固定部の下端から該中軸の下端までの距離をＬ２とし、該中軸を該外管内に固定している最も下側の固定部の下端から該中軸の下端までの距離をＬ１とした場合に、Ｌ２／Ｌ１＞２であることを特徴とする（図１参照）。
【０００５】
上記「外管」とは、中軸、導電体及びセラミックヒータを保護する筒体をいう。但し、この外管は一体物であっても、複合体物であってもよい。即ち、例えば、セラミックヒータを保護する部分と、中軸を保護する部分とが別体となっている場合等である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本第１発明のグロープラグは、外管と、該外管内に直列して固定された中軸及びセラミックヒータと、該中軸と該セラミックヒータとを導通するコイル状の導電材とを備え、該導電材と該外管の内壁との間に空隙を有するグロープラグにおいて、該中軸に対して該セラミックヒータが位置する側を下側とし、該中軸を該外管内に固定している最も上側の固定部の下端から該中軸の下端までの距離をＬ２とし、該中軸を該外管内に固定している最も下側の固定部の下端から該中軸の下端までの距離をＬ１とした場合に、２．５≦Ｌ２／Ｌ１≦３．５であることを特徴とする（図１参照）。
【０００７】
更に、上記「セラミックヒータ」は、内部に発熱抵抗体を備え、電圧が印加されて発熱する。これら中軸とセラミックヒータとは、コイル状の上記「導電体」を介して電気的に接続されている。
これら中軸とセラミックヒータは、外管内で互いに直列となる位置に固定されており、外管の長手方向におけるセラミックヒータが固定されている側を、本明細書では下側という。
【０００８】
上記「固定」とは、外筒に対して、中軸及びセラミックヒータの位置の移動を防止していることをいう。この固定を行う方法は特に限定されないが、例えば、外管を加締めることにより中軸に直接接して固定する方法や、絶縁リング、ガラスシール材、耐熱樹脂及び粉末充填剤等の固定用部材を圧入、焼き嵌め、スエージング等の方法により外管と中軸との間に介すること等により中軸を外管に対して間接的に固定する方法等を用いることができる。このように上記の位置の移動を防止している部位を上記「固定部」という。この固定部の数は何カ所であってもよく、固定部の長さ等も特に限定されない。
【０００９】
上記「Ｌ２／Ｌ１」は２．５以上であり且つ３．５以下である。このＬ２／Ｌ１が、２未満であると振動及び衝撃に対する耐久性が十分に得られなくなる傾向にあるため好ましくない。
【００１０】
第２発明のグロープラグは、外管と、該外管内に直列して固定された中軸及びセラミックヒータと、該中軸と該セラミックヒータとを導通するコイル状の導電材とを備え、該導電材と該外管の内壁との間に空隙を有するグロープラグにおいて、該中軸に対して該セラミックヒータが位置する側を下側とし、該中軸を該外管内に固定している最も下側の固定部の下端から、該中軸の下端と該セラミックヒータの上端との中点までの距離をＬ３とし、該中点から該セラミックヒータを該外管内に固定している最も上側の固定部の上端までの距離をＬ４とした場合に、０．５≦Ｌ３／Ｌ４≦１０であることを特徴とする（図１参照）。
【００１１】
上記「外管」、上記「中軸」、上記「セラミックヒータ」、上記「導電体」、上記「固定」及び上記「固定部」については第１発明におけると同様である。
また、上記「Ｌ３／Ｌ４」は０．５以上であり且つ１０以下である。Ｌ３／Ｌ４が、１５を超えると振動及び衝撃に対する耐久性が十分に得られなくなる傾向にあり好ましくない。
【００１２】
特に、中軸を外管内に固定している最も上側の固定部の下端から該中軸の下端までの距離をＬ２とし、中軸を外管内に固定している最も下側の固定部の下端から中軸の下端までの距離をＬ１とした場合に、Ｌ２／Ｌ１>２である条件を同時に満たすことが好ましい。このＬ２／Ｌ１は第１発明におけると同様である。
【００１３】
また、これらの構成を有することは、中軸上端からセラミックヒータ下端までの長さが８ｃｍ以上、更には、１０ｃｍ以上、特に１５ｃｍ以上（通常、２０ｃｍ以下）であるグロープラグにおいて、特に効果的に高い耐振性及び高い耐衝撃性として発揮される。
このうち耐振性は、外部から与えられた振動により共振する場合の共振周波数（例えば、中軸の下端における共振周波数等）をより高く（２０００Ｈｚ以上、より好ましくは２５００Ｈｚ以上、通常５０００Ｈｚ以下）することで向上させることができる。共振周波数を高くすると内燃機関から多く発せられる２０〜１０００Ｈｚの周波数に共振し難くなるためである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセラミックヒータを実施例により更に詳しく説明する。
（１）グロープラグの作製
低炭素鋼からなる棒材１１を、金属製の内管１２に同軸的に嵌挿して保持し、内管の一端をゴム栓で塞いだ。その後、充填材粉末１３としてマグネシア粉末を棒材と内管との間に充填し、内管を外部から径方向に向かってスエージングすることによりマグネシア粉末を圧粉した。その後、先のゴム栓は取り去り、中軸１を得た。
【００１５】
一方、内部に発熱抵抗体３１、リード線３２１及び３２２を備えるセラミックヒータ３を、セラミックヒータ保護管内に挿入し、これらを加熱しながらセラミックヒータ３とセラミックヒータ保護管２１との間にロー材を流し込んだ後、冷却し、ロー付け及びセラミックヒータ保護管の収縮を利用してセラミックヒータ保護管の下端からセラミックヒータが９ｍｍ突出するように固定した。
【００１６】
その後、リード線３２１と電気的に接続されるようにコイル状の導電材４１をセラミックヒータに嵌め込んでロー付けした。次いで、リード線３２２と電気的に接続されるようにコイル状の導電材４２をセラミックヒータに嵌め込んでロー付けした。その後、導電材４２のセラミックヒータに接続されていない側に上記で得られた中軸の一端を嵌め込んで溶接して組立物を得た。
【００１７】
また、シリンダヘッドに螺設するための螺子部２２、及び、螺設を行う際の工具を係合する工具係合部２３を備える外管２を用意した。この外管２に、先に得られた中軸とセラミックヒータとが電気的に接続された組立物を挿入し、同軸的に保持し、セラミックヒータ保護管の上端部と外管の下端部とをロー付け（固定部Ｄ形成）し、外管内にセラミックヒータ保護管が８ｍｍ入り込むように固定した。
【００１８】
次いで、外管を外部から長さ５ｍｍにわたり加締めて固定部Ｂ及び固定部Ｃを形成して外管内に中軸を固定した。その後、外管の上端からガラス粉末を充填し、溶融・固化させてガラスシールして固定部Ａ（ガラスシール材５を形成）を形成した。その後、絶縁体６を介して棒材１１の上端からナット７を取り付けてグロープラグＧを得た。
同様にして、Ｌ２／Ｌ１及びＬ３／Ｌ４が表１に示す値となるように固定部Ａ〜Ｄの各々を形成して実験例１〜１２のグロープラグを各５本づつ得た。
【００１９】
【表１】
0004169929.tif 000002
【００２０】
（２）耐振性の評価
（１）で得られた各グロープラグを、ＪＩＳ  Ｄ  ５１０３に示されるようにＪＩＳ  Ｄ  １６０１の自動車部品振動試験方法に従い、振動回数１．０×１０7回、周波数２０〜２０００Ｈｚ及び加速度２５Ｇの条件下で振動試験に供した。振動試験にはグロープラグを各々５本ずつ使用した。試験の結果、５本のグロープラグ共に最後まで通電できたものには○、通電できなくなったグロープラグが１本であったものには△、５本全てに通電できなくなったものには×と評価して表１に併記した。
【００２１】
（３）耐衝撃性の評価
（１）で得られた各々のグロープラグを、試験対象は異なるがＪＩＳ  Ｂ  ８０３１に従い、試験時間１０分、衝程５ｍｍの条件下で衝撃試験に供した。衝撃試験にはグロープラグを各々５本ずつ使用した。試験の結果は（１）におけると同様な基準で評価し、表１に併記した。
【００２２】
表１の結果より、Ｌ２／Ｌ１が２を超える場合（実験例３〜６）、特に２．５以上である実験例４〜６では、高い耐振性及び高い耐衝撃性を有することが分かる、一方、Ｌ３／Ｌ４が１５未満である場合（実験例７〜１１）、特に１０以下である実験例７〜１０においても高い耐振性及び高い耐衝撃性を有することが分かる。Ｌ２／Ｌ１≧２．５且つＬ３／Ｌ４≦１０である場合にはとりわけ優れてた結果となっている。
【００２３】
（４）
中軸下端部の共振周波数の測定
固定部Ｃを形成しないこと以外は（１）と同様にして得たグロープラグ実験例１３と、固定部ＣをＬ２／Ｌ１が２．５であり、Ｌ３／Ｌ４が２である実験例４のグロープラグの各々の外管の中軸下端に対応する部位に直径３ｍｍの穴を形成し、中軸下端の共振周波数を測定できるようにした。このグロープラグをシリンダヘッド相当物に螺設・固定して、打撃により衝撃を加えた時の中軸下端の共振周波数を上記の穴より各々測定した。
【００２４】
この結果、実験例１３のグロープラグでは共振周波数が１０００Ｈｚであったのに対し、実験例４のグロープラグでは２５００Ｈｚであった。従って、通常の内燃機関から多く発せられる２０〜１０００Ｈｚを大きく上回る共振周波数であり、固定点Ｃを有することで内燃機関から発せられる振動に対して共振し難いことが分かる。
【００２５】
【発明の効果】
第１発明及び第２発明によれば、耐振性及び耐衝撃性に優れるグロープラグを得ることができる。また、特に第３発明によると、第４発明のような長大なグロープラグであっても高い耐振性及び高い耐衝撃性を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のグロープラグの一例の縦断面図である。
【符号の説明】
Ｇ；グロープラグ、１；中軸、１１；棒体、１２；内管、１３；充填材粉末、２；外管、２１；セラミックヒータ保護管、２２；螺子部、２３；係合部、３セラミックヒータ、３１；発熱抵抗体、３２１、３２２；リード線、４１、４２；導電材、５；ガラスシール材、６；絶縁体、７；ナット、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ；固定部。
【図１】
0004169929.tif 000003