(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電すると発熱するヒートコイルと、
前記ヒートコイルの発熱により絶縁粉体を介して赤熱される発熱チューブとを有する
グロープラグにおいて、
前記発熱チューブが、半径方向に狭くして形成した溝を有し、
前記溝の幅が、２乃至５ｍｍであり、
前記ヒートコイルは、一種類の材質からなる部材で構成され、粗密なく、前記溝の部分で変形のない形状とされてなることを特徴とする
グロープラグ。
【請求項２】
請求項１に記載するグロープラグにおいて、
前記溝幅の中心が、発熱チューブの先端部から６．５乃至７．５ｍｍの位置にあることを特徴とするグロープラグ。
【請求項３】
通電すると発熱するヒートコイルと、
前記ヒートコイルの発熱により絶縁粉体を介して赤熱される発熱チューブと、を有する
グロープラグにおいて、
前記発熱チューブが、半径方向に狭くして形成した溝を有し、
前記溝の幅が、２乃至５ｍｍであり、
前記ヒートコイルが、先端部から第１部材、前記第１部材と異なる材質からなる第２部材で構成され、
前記溝幅の中心が、前記第１部材と前記第２部材との接合点と、前記発熱チューブの先端部との間にあることを特徴とする
グロープラグ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載するグロープラグにおいて、
前記溝をスウェージャ加工によって形成することを特徴とするグロープラグ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載するグロープラグにおいて、
前記溝を転造加工によって形成することを特徴とするグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グロープラグに関し、さらに詳しくは、発熱チューブを短時間で昇温させることにより、エンジン低温始動性を向上させることができるグロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ディーゼルエンジンの始動時の着火補助装置として、グロープラグが各気筒の燃焼室に取り付けられている。グロープラグは、エンジンの始動直前に電流を通じて赤熱させ、これに燃料噴霧の一部を吹き付けて着火、燃焼を補助する。
【０００３】
従来、この種のグロープラグとして、例えば図１２に示すようなものがあった。図１２に示すように、従来のグロープラグ１は、不図示のバッテリに電気的に接続されており、通電と同時に発熱する高抵抗体のヒートコイル１１と、ヒートコイル１１の発熱により絶縁粉末であるインシュレート粉１２を介して赤熱する円筒型の発熱チューブ１３とを備える。
グロープラグ１は、通電開始と同時にヒートコイル１１が発熱し、インシュレート粉１２を介して発熱チューブ１３が赤熱する。赤熱した発熱チューブ１３の熱により、不図示の噴射ノズルから燃焼室内に吹き付けられた燃料の一部が着火、燃焼を始める。
【０００４】
しかし、従来のグロープラグ１は、熱が先端部から後端部へ逃げるので、先端部が赤熱するのに時間がかかり、また、電力消費量が大きいという問題点があった。
そこで、特開平３−２６７６１６号公報は、熱が先端部から後端部に逃げることを防ぐ方法を開示した。図１３に特開平３−２６７６１６号公報において開示されたグロープラグの発熱チューブ１３の断面図を示す。
【０００５】
特開平３−２６７６１６号公報は、発熱チューブ１３の先端部に半径方向に絞ったくびれ部１３ａを設け、発熱チューブ１３の先端部分１３ｂを本体部分１３ｃと分けた形状にしている。
発熱チューブ１３はくびれ部１３ａにより先端部分１３ｂと本体部分１３ｃとに分けられているので、先端部分１３ｂの熱の逃げがくびれ部１３ａにより防止され、先端部分１３ｂは本体部分１３ｃに比し高い温度状態を保っていて熱だまりの状態にある。
よって、例えば、車両を加速状態にする際には、燃焼室へ噴霧される燃料が増加するが、前述の如く発熱チューブ１３の先端部分１３ａは熱だまりの状態にあるので、ヒートコイル１１に通電することなく噴霧された燃料の着火を瞬時に行い得られ、過渡応答性を向上できる。また、発熱チューブ１３の先端部に、半径方向に絞ったくびれ部１３ａを設けただけであるので、燃焼室内に占める発熱チューブ１３の体積割合を増加させることなく発熱チューブ１３の表面積を増大できて燃焼室の温度上昇を確実且つ迅速に行なうことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（１）確かに、特開平３−２６７６１６号公報には、エンジンの過渡応答性および始動性を向上させるために、発熱チューブ１３の先端部に半径方向に絞ったくびれ部１３ａを設けることにより、先端部分１３ｂを熱だまりの状態にし、且つ、伝熱面積を増大させたことが開示されている。しかしながら、特開平３−２６７６１６号公報は、従来のグロープラグ１の問題を定性的に解決したにとどまり、具体性に欠けている。すなわち、くびれ部１３ａの形状、及び、くびれ部１３ａを形成する位置等の定量的な技術内容については何等開示していない。
【０００７】
（２）また、図１２に示すように、特開平３−２６７６１６号公報に開示しているグロープラグのヒートコイルは、くびれ部１３ａにおいて変形しているので、通電回数を重ねるにつれて劣化し、耐久性に欠けるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、発熱チューブの先端部を短時間のうちに小電力で効率よく昇温させることができ、しかも、ヒートコイルの耐久性を向上させることができる具体的なグロープラグを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）通電すると発熱するヒートコイルと、前記ヒートコイルの発熱により絶縁粉体を介して赤熱される発熱チューブとを有するグロープラグであって、前記発熱チューブが、半径方向に狭くして形成した溝を有し、前記溝の幅が、２乃至５ｍｍであり、前記ヒートコイルは、一種類の材質からなる部材で構成され、粗密なく、前記溝の部分で変形のない形状とされてなる。
【００１０】
（２）（１）に記載するグロープラグであって、前記溝幅の中心が、発熱チューブの先端部から６．５乃至７．５ｍｍの位置にある。
【００１１】
（３）通電すると発熱するヒートコイルと、前記ヒートコイルの発熱により絶縁粉体を介して赤熱される発熱チューブと、を有するグロープラグにおいて、前記発熱チューブが、半径方向に狭くして形成した溝を有し、前記溝の幅が、２乃至５ｍｍであり、先端部から第１部材、前記第１部材と異なる材質からなる第２部材で構成され、前記溝幅の中心が、前記第１部材と前記第２部材との接合点と、前記発熱チューブの先端部との間にある。
【００１２】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載するグロープラグであって、前記溝をスウェージャ加工または転造加工によって形成する。
【００１３】
上記構成を有する本発明のグロープラグは、次のように作用する。
一種類の材質からなるヒートコイルに通電すると、溝が形成された発熱チューブが発熱する。このとき、溝幅が２乃至５ｍｍであって、溝幅の中心が発熱チューブの先端部から６．５乃至７．５ｍｍの位置にある溝をグロープラグに形成すると、発熱チューブの先端部が短時間で昇温することが、実験から明らかになった。
【００１４】
すなわち、溝幅が２ｍｍより狭い場合には、先端部の熱が溝を介して後端部に伝導するため、溝が形成されていない場合と同じ状態となり、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。一方、溝幅が５ｍｍより広いと、最高発熱位置が先端部と溝との間に属さず、最高発熱位置において発生した熱が後端部に逃げるので、先端部が短時間で効率よく昇温せず、溝なしグロープラグと顕著な温度差を生じない。
また、先端部から溝幅の中心までの距離が６．５ｍｍ未満である場合には、最高発熱位置が先端部と溝との間に属さず、熱が先端部から後端部へ逃げるので、先端部が効率よく昇温せず、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。一方、先端部から溝幅の中心までの距離が７．５ｍｍを超える場合には、赤熱させる面積が発熱を要しない余分な部分を含んで増大するため、先端部が効率よく昇温せず、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。
従って、溝幅を２乃至５ｍｍであって、先端部から溝幅の中心までの距離が６．５乃至７．５ｍｍである溝を形成すると、溝により先端部から後端部への熱引きが効率よく阻害され、熱が先端部に集中して、先端部が短時間で赤熱する。
【００１５】
よって、本発明のグロープラグによれば、例えば、寒冷地などの冬場に長時間エンジンを停止した後などにおいて、グロープラグの後端部を保持するエンジンが完全に冷却した状態であっても、先端部から後端部への熱引きが溝により効率よく阻害されるので、先端部が短時間で赤熱し、エンジンの低温始動性が飛躍的に向上する。
【００１６】
しかも、一種類の材質からなる部材で構成されたこのヒートコイルは、粗密なく、溝の部分で変形のない形状とされてなる。このため、通電回数を重ねても劣化しにくく、ヒートコイルの耐久性が高い。
【００１７】
また、先端部から第１部材、第１部材と異なる材質からなる第２部材から構成されるヒートコイルに通電すると、溝が形成された発熱チューブが発熱する。このとき、溝幅が２乃至５ｍｍであって、溝幅の中心が第１部材および第２部材の接合点と、先端部との間にある溝を形成すると、発熱チューブの先端部分が短時間で昇温することが、実験から明らかになった。
【００１８】
すなわち、溝が第１部材と第２部材との接合点から後端部に形成される場合には、第１部材で発生した熱が、赤熱させる面積が発熱を要しない余分な部分を含んで増大するため、先端部が効率よく昇温せず、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。
従って、溝幅を２乃至５ｍｍであって、先端部から溝幅の中心までの距離が４乃至５ｍｍである溝を形成すると、溝により先端部から後端部への熱引きが効率よく阻害され、熱が先端部に集中して、先端部が短時間で赤熱する。
よって、本発明のグロープラグによれば、例えば、寒冷地などの冬場に長時間エンジンを停止した後などにおいて、グロープラグの後端部を保持するエンジンが完全に冷却した状態であっても、先端部から後端部への熱引きが効率よく阻害され、先端部が短時間で赤熱するので、エンジンの低温始動性が飛躍的に向上する。
【００１９】
また、二材型ヒートコイルを使用する溝なしグロープラグは、一材型ヒートコイルを使用する溝ありグロープラグと昇温速度が殆ど変わらない。よって、一材型ヒートコイルを使用しても、二材型ヒートコイルと同じように電力を節約することができる。しかも、一材型ヒートコイルは二材型ヒートコイルよりも安価であるので、一材型ヒートコイルを使用することにより材料費のコストダウンを図ることができる。
【００２０】
また、溝は、スウェージ加工または転造加工などを施すことにより容易に形成することができる。
すなわち、スウェージ加工の場合には、チューブを引き伸ばしながら所定に位置において増圧して溝を形成するか、或は、まずチューブを引き伸ばして発熱チューブの本体を形成した後に、再度スウェージ加工を所定の位置に施すことにより溝を形成する。スウェージ加工は一定速度で移動しながら発熱チューブ及び溝を形成するので、加工後にヒートコイルの形状が疎密にならない。よって、ヒートコイルは溝部分において変形しない。
また、転造加工の場合には、スウェージ加工により成形された発熱チューブの本体を型に押し付けながら転動して、型の逆形を発熱チューブの所定の位置に写すことにより溝が形成される。このとき、ヒートコイルは型により押し付けられないので、溝部分において変形しない。
ここで、スウェージ加工または転造加工を施しても、ヒートコイルは変形しないので、通電回数を重ねても劣化しにくく、ヒートコイルの耐久性が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるグロープラグについて具体化した実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施の形態におけるグロープラグ１０１の外観図である。図２は、図１の横断面図である。図３は発熱チューブの先端部を示す。
図１に示すように、グロープラグ１０１は、先端部がＵ字状の円筒形である発熱チューブ１１３と、ホールディングピン１０２を中軸とするプラグハウジング１０７とを備える。プラグハウジング１０７には、不図示のシリンダヘッドに取り付けるためのネジ部１０８が形成されている。また、発熱チューブ１１３には、溝１１３ａが形成されている。図３に示すように、本第１実施の形態における溝１１３ａの形状は、溝幅Ｑ１が２ｍｍであり、溝の深さは０．３ｍｍである。また、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離Ｐ１は７ｍｍである。先端部から溝１１３ａまでを先端部分１１３ｂ、溝１１３ａから後端部側を本体部分１１３ｃとする。
【００２２】
図２に示すように、発熱チューブ１１３の内部には、通電により発熱する高抵抗体からなる一材型ヒートコイル１１１が配設されており、絶縁粉末であるインシュレート粉１１２が積め込まれている。ホールディングピン１０２の一端は、一材型ヒートコイル１１１に接続する。ホールディングピン１０２の他端は、プラグハウジング１０７から外部へ突出しており、突出した部分には、固定ナット１０５と端子ナット１０３とが設けられている。そして、固定ナット１０５と端子ナット１０３との間にはバネ座金１０４が配設されている。バネ座金１０４は、不図示のバッテリの接続端子に接続されている。
【００２３】
上記構成を有する第１実施の形態のグロープラグ１０１の作用について説明する。
不図示のバッテリからの電流は、図２に図示するように、ホールディングピン１０２の端部に取り付けられた固定ナット１０３と端子ナット１０５との間に、バネ座金１０４を介して取り付けられる不図示の接続端子から通電される。そして、ホールディングピン１０２から一材型ヒートコイル１１１へ流れ、さらに発熱チューブ１１３からプラグハウジング１０７へ流れるようになっている。プラグハウジング１０７は、不図示のシリンダヘッドによって保持されている。
通電開始と同時に高抵抗体である一材型ヒートコイル１１１は発熱し、インシュレート粉１１２を介して発熱チューブ１１３を赤熱させる。赤熱された発熱チューブ１１３の熱により、不図示の噴射ノズルから吹き付けられた燃料の一部が着火、燃焼を始める。
【００２４】
ところで、図４は、溝１１３ａを形成したグロープラグと、溝なしグロープラグとの各部位における昇温速度を示すグラフである。図４の縦軸は昇温温度（℃）を示し、横軸は時間（秒）を示す。グラフＡ及びグラフＢは、溝ありグロープラグにおけるＡ部およびＢ部（図３参照）の昇温速度を示す。一方、グラフＡ’及びグラフＢ’は、溝なしグロープラグにおけるＡ部およびＢ部（図１１参照）の昇温速度を示す。
【００２４】
図４によると、溝１１３ａの有無に関係なく、Ｂ部およびＢ’部の方がＡ部およびＡ’部よりも昇温速度が遅い。よって、通電を開始すると、先端部は後端部よりも高温状態になるので、先端部と後端部とは熱平衡の状態に達しようとして、先端部の熱が後端部へ逃げる。
次に、グラフＢとグラフＢ’とを目標温度Ｍ２への到達時間について比較すると、グラフＢはＴ１（秒）であるのに対してグラフＢ’はＴ３（秒）であることから、グラフＢの方がグラフＢ’よりも昇温速度が遅い。また、グラフＡとグラフＡ’を目標温度Ｍ１への到達時間について比較すると、グラフＡがＴ１（秒）であるのに対してグラフＡ’はＴ２（秒）であることから、グラフＡの方がグラフＡ’よりも昇温速度が速い。
従って、溝１１３ａを発熱チューブ１１３に形成すると、熱が先端部から後端部へ逃げにくくなり、先端部が昇温しやすくなることが分かる。
【００２５】
そこで、発明者らは、いかなる形状を有する溝１１３ａを発熱チューブ１１３のどの位置に形成すると、短時間で効率よく発熱チューブ１１３の先端部を赤熱させることができるかを実験した。その実験データを図５及び図６に示す。
図５は溝１１３ａの形状を具体化することを目的とし、溝幅Ｑ１と一定時間経過後の先端部の昇温温度との関係に関する実験データを示す。図６は溝１１３ａを形成する位置を具体化することを目的とし、先端部からの距離Ｐ１と、一定時間経過後の先端部の昇温温度との関係に関する実験データを示す。
【００２６】
図５の縦軸は、まず溝なしグロープラグで通電開始から１８秒後の先端部の温度αを測定し、次に、所定の溝幅Ｑ１を有し、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離Ｐ１が７ｍｍである溝を形成したグロープラグで通電開始から１８秒後の先端部の温度βを測定し、それらの温度差β−α（℃）を示す。一方、横軸は溝幅Ｑ１（ｍｍ）を示す。このとき、ヒートコイル１１１の最高発熱位置Ｓ１は、発熱チューブ１１３に溝１１３ａを形成していない場合において、先端部から５ｍｍの位置である。
ここで、通電開始から１８秒後に温度を測定する理由は、溝なしグロープラグ及び溝ありグロープラグの双方が、目標温度である８００℃に十分到達し得る時間であるからである。また、溝１１３ａの深さは、先端部分１１２ｂから本体部分１１３ｃへの熱引きを阻害しやすいように、ヒートコイルに接触しない程度に半径方向に断面積を狭くすることにより形成される。この実験においては、溝１１３ａの深さを０．３ｍｍとする。
【００２７】
図５によると、溝幅Ｑ１が２乃至５ｍｍの溝１１３ａを形成すると、溝なしグロープラグとの温度差が約２０℃を示し、溝の有無による差異が顕著となる。
すなわち、溝幅Ｑ１が２ｍｍより狭い場合には、先端部分１１３ｂの熱が本体部分１１３ｃに溝１１３ａの側面を介して伝導するため、溝１１３ａが形成されていない場合と同じ状態となり、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。一方、溝幅Ｑ１が５ｍｍより広い場合には、最高発熱位置Ｓ１が先端部分１１３ａ内に属さず、最高発熱部Ｓ１による熱が本体部分１１３ｃに逃げるので、先端部分１１３ｂが短時間で効率よく昇温せず、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。従って、溝幅Ｑ１を２乃至５ｍｍとして溝１１３ａを形成すると、最高発熱位置Ｓ１が先端部分１１３ｂ内に属し、溝１１３ａに先端部分１１３ｂから本体部分１１３ｃへの熱引きが効率よく阻害されるので、熱が先端部分１１３ｂ内に集中し、先端部が短時間で赤熱する。
ここで、溝幅Ｑ１が５ｍｍより広い場合の方が、溝幅Ｑ１が２ｍｍより狭い場合に比べて溝なしグロープラグとの温度差が大きく、変化もなだらかである。この理由は、溝幅Ｑ１が広くなるほど先端部分１１３ｂの面積が小さくなり、熱が集中しやすいためであると考えられる。
【００２８】
図６の縦軸は、まず溝なしグロープラグで通電開始から１８秒後の温度αを測定し、次に、溝１１３ａ（幅２ｍｍ、深さ０．３ｍｍ）を、先端部から溝幅Ｑ１の中心まで所定の距離を有する溝を形成したグロープラグで通電開始から１８秒後の温度γを測定し、それらの温度差γ−α（℃）を示す。横軸は先端から溝幅Ｑ１の中心までの距離Ｐ１（ｍｍ）を示す。このとき、ヒートコイル１１１の最高発熱位置Ｓ１は、発熱チューブ１１３に溝１１３ａを形成していない場合において、先端部から５ｍｍの位置である。
ここで、通電開始から１８秒後に温度を測定する理由は、溝なしグロープラグ及び溝ありグロープラグの双方が、目標温度である８００℃に十分到達し得る時間であるからである。
【００２９】
図６によると、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離Ｐ１が６．５乃至７．５ｍｍとなるように溝１１３ａを形成すると、溝１１３ａを形成したグロープラグの先端部は、溝のないグロープラグの先端部よりも約１５乃至２０℃高温で発熱し、溝の有無による差異が顕著となる。
すなわち、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離Ｐ１が６．５ｍｍ未満である場合には、最高発熱位置Ｓ１が本体部分１１３ｃに属するか、或は、近接するかして、先端部分１１３ｂから本体部分１１３ｃに熱が逃げるので、先端部分１１３ｂが効率よく昇温せず、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。一方、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離が７．５ｍｍを超える場合には、先端部分１１３ｂの面積が大きくなり余分な部分も発熱させなければならないので、先端部分１１３ｂが昇温しにくくなり、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。
従って、図６に示すように、溝幅Ｑ１の中心が発熱チューブ１１３の先端部から６．５乃至７．５ｍｍの距離を有するように溝１１３ａを形成すると、先端部分１１３ｂから本体部分１１３ｃへの熱引きが効率よく阻害され、先端部分１１２ｂに熱が集中するので、先端部が短時間で赤熱する。
【００３０】
以上のことから、一材型ヒートコイル１１１を使用するグロープラグに、溝幅Ｑ１が２乃至５ｍｍであって、発熱チューブ１１３の内壁がヒートコイル１１１に接触しない程度に半径方向に断面積を狭くして形成した溝１１３ａを、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離が６．５乃至７．５ｍｍとなるように形成すると、先端部分１１３ｂから本体部分１１３ｃへの熱引きが効率よく阻害され、先端部が短時間で無駄な電力を使用せずに赤熱する。この実験結果に基づき、第１実施の形態においては、溝幅Ｑ１を２ｍｍ、溝の深さを０．３ｍｍとし、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離を７ｍｍとしている。
【００３１】
次に、本第１実施の形態のグロープラグ１０１と、一材型ヒートコイルを使用する従来の溝なしグロープラグ１とにおいて、８００℃までの到達時間を計測した。図７にその実験データを示す。図７のグラフＸは溝ありグロープラグ１０１を示し、グラフＸ’は従来の溝なしグロープラグ１を示す。グラフの縦軸は昇温温度（℃）を、横軸は時間（秒）を示す。
図７によると、従来の溝なしグロープラグ１は、通電開始から１５秒経過後に８００℃に到達するが、第１実施の形態の溝ありグロープラグ１０１は、通電開始から僅か５秒経過後に８００℃に到達する。従って、実験により定量化した溝をグロープラグに形成することにより、８００℃までの到達時間を溝なしグロープラグ１の３分の１に短縮することができ、エンジンの低温始動性が飛躍的に改善される。
【００３２】
ここで、溝１１３ａは、例えばスウェージ加工あるいは転造加工などを施すことにより形成される。
スウェージ加工の場合は、例えば図８に示すスウェージングマシン５０を用いて行なわれる。スウェージングマシン５０においては、対象物を取り囲むように配置された複数のダイス５３がそれぞれ対応するハンマ５２によって支えられており、それらが回転主軸５４内に配置されて一体的に回転させられる。この回転主軸５４は、焼き入れ鋼等で構成された複数のローラ５１を有するゲージ５５の内側で回転するようになっており、回転主軸５４とともに回転しながらハンマ５２がローラ５１の位置にくると、ダイス５３が圧縮され、ハンマ５２が隣接するローラ５１の間にくるとダイス５３は遠心力による圧縮加工を何度も繰り返すことができる。
【００３３】
従って、最終寸法よりも加工代分だけ大径に形成されたチューブ１１３’内に、コイル１１１’および絶縁粉末であるインシュレート粉１１２を封入して、チューブ１１３’を回転主軸５４内に配置し、スウェージングマシン５０を作動させる。すると、チューブ１１３’等は回転主軸５４と一体的に回転しながら加圧されて、引き伸ばされる。このとき、チューブ１１３’の所定の位置において増圧すると、溝１１３ａを一度の工程で形成することができる。また、本体１１３と溝１１３ａとを別個の工程で形成してもよい。すなわち、スウェージ加工により本体を形成した後に、所定の位置を所定の幅加圧して溝１１３ａを形成する。よって、溝１１３ａを発熱チューブに容易に形成することができる。
このように、スウェージ加工は同じ速度で対象物を引き伸ばすので、ヒートコイル１１１が疎密にならず、溝１１３ａ部分において変形しない。よって、ヒートコイル１１１は通電回数を重ねても劣化しにくく、ヒートコイルの耐久性が向上する。
【００３４】
また、転造加工する場合には、まず、スウェージ加工により発熱チューブ１１３の本体を形成する。そして、先端部がＵ字状である円筒形に形成された発熱チューブ１１３を、例えば、高さ０．３ｍｍ、幅２ｍｍの型で押し付けながら転動し、型の逆形を発熱チューブ１１３に写すように特殊圧延する。このとき、ヒートコイルが型に押し付けられないため、ヒートコイル１１１が溝１１３ａ部分において変形しないので、ヒートコイル１１１は通電回数を重ねても劣化しにくく、ヒートコイルの耐久性が向上する。
【００３５】
以上詳細に説明したように、本第１実施の形態のグロープラグ１０１によれば次のような効果を奏する。
（１）一材型ヒートコイル１１１を使用するグロープラグ１０１において、溝幅が２乃至５ｍｍである溝１１３ａを、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離が６．５乃至７．５ｍｍとなる位置に形成することにより、先端部分１１３ａから本体部分１１３ｃへの熱引きが効率よく阻害され、先端部が短時間のうちに小電力で赤熱し、エンジンの低温始動性が向上する。
従って、例えば、寒冷地の冬場において長時間エンジンを停止した後など燃焼室内が氷点下になった場合において、従来のグロープラグ１は、エンジンの始動を補助する先端部分以外に、冷えきったエンジンに保持されている後端部をも発熱させていたので、先端部の熱が後端部へ逃げ、先端部が赤熱するのに時間がかかり、なかなかエンジンが始動しなかった。しかも、寒冷地の冬場においては特にバッテリの能力が低下しているにもかかわらず、先端部から後端部へ熱引きするために余分な電力を消費し、バッテリに多大な負担をかけた。
しかし、本第１実施の形態のグロープラグ１０１は、エンジンが冷えきっていても、溝１１３ａにより先端部から後端部への熱引きが効率よく阻害されるので、発熱チューブの先端部を短時間で集中的に赤熱させることができ、エンジンの低温始動性が向上する。また、短時間で先端部が赤熱するので、消費電力が小さく、バッテリに余分な負担をかけない。
【００３６】
（２）また、溝１１３ａは、形状が単純であるので、スウェージ加工または転造加工により容易に形成することができる。しかも、ヒートコイル１１１を変形させることなく溝１１３ａを形成することができるので、ヒートコイル１１１は通電回数を重ねても劣化しにくく、ヒートコイル１１１の耐久性が向上する。
【００３７】
次に、第２実施の形態のグロープラグについて図面を参照しながら説明する。第１実施の形態のグロープラグ１０１と第２実施の形態グロープラグとは、ほぼ同様の構成を有しているので、ここでは異なる点についてのみ説明する。図８は、第２実施の形態のグロープラグの断面図である。
図９に示すように、本第２実施の形態のグロープラグのヒートコイル２１１は、発熱コイル２１１ｂと制御コイル２１１ｃとを備える。発熱コイル２１１ｂは高抵抗体であって、温度抵抗係数が低く作られている。また、制御コイル２１１ｃは発熱コイル２１１ｂよりも低抵抗体であって、温度抵抗係数が高く作られている。発熱コイル２１１ｂと制御コイル２１１ｃとは、接合点２１１ａにおいて掛合している。また、第２実施の形態のグロープラグの発熱チューブ２１３にも、溝２１３ａが形成されている。溝２１３ａは、溝幅Ｑ２が４ｍｍであって、深さが０．３ｍｍである。そして、溝２１３ａは、先端部から溝幅Ｑ２の中心までの距離Ｐ２が４．５ｍｍとなるように形成されている。溝２１３ａにより、発熱チューブ２１３ａは、先端部分２１３ｂと本体部分２１３ｃに分けられている。
【００３８】
第２実施の形態のグロープラグの作用について説明する。
ヒートコイル２１１に通電すると、発熱コイル２１１ｂは急速に加熱するが、制御コイル２１１ｃは抵抗が小さいので発熱しにくい。よって、二材型ヒートコイル２１１は、一材型ヒートコイル１１１よりも先端部の昇温速度が速い。この急速な加熱が続くと、熱が先端部から後端部に伝わるので、抵抗温度係数の大きな制御コイル２１１ｃの温度も上昇する。制御コイル２１１ｃの温度の上昇とともに抵抗も増加し、発熱コイル２１１ｂへの過大電流が制御され、発熱コイル２１１ｂの安全温度が保たれる。
【００３９】
本第２実施の形態の発熱チューブ２１３には、溝２１３ａが形成されている。溝２１３ａを先端部と接合点２１１ａとの間に形成すると、先端部分２１３ｂから本体部分２１３ｃへの熱引きが阻害され、先端部が発熱コイル２１１ｂで発生した熱により効率よく赤熱する。発明者らは、更に発熱チューブ２１３のいずれの位置に溝２１３ａを形成すると、更に効率よく発熱チューブの先端部を昇温させることができるかを実験した。その実験データを図１０に示す。
【００４０】
図１０は、先端部から溝幅Ｑ２の中心までの距離Ｐ２と先端部の昇温温度との関係を示す実験データである。すなわち、図９の縦軸は、まず溝をつけていないグロープラグで通電開始から１８秒経過後の先端部の温度αを測定し、次に溝２１３ａ（幅２ｍｍ、深さ０．３ｍｍ）を先端部から所定の位置に形成したグロープラグで通電開始から１８秒経過後の先端部の温度γを測定し、それらの温度差γ−α（℃）を示す。横軸は先端部から溝幅Ｑ２までの距離Ｐ２（ｍｍ）を示す。ここで、二材型ヒートコイル２１１の最高発熱位置は、溝なしグロープラグにおいて先端部から２．５ｍｍである。
また、通電開始から１８秒後に温度を測定する理由は、溝の有無とは無関係に二材型ヒートコイルを使用したグロープラグが、８００℃に十分に到達し得る時間であるためである。
【００４１】
図１０によると、先端部から溝幅Ｑ２の中心までの距離Ｐ２が４．５ｍｍ前後の位置に溝２１３ａを形成すると、溝なしグロープラグに比べて約２６℃の高温の状態で昇温し、溝なしグロープラグとの差を顕著に示す。従って、溝２１３ａは、先端部から４乃至５ｍｍの位置に形成することが望ましい。
すなわち、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離Ｐ１が４ｍｍ未満である場合には、最高発熱位置Ｓ２が本体部分２１３ｃに属するか、或は、近接するかして、先端部分２１３ｂから本体部分２１３ｃに熱が逃げて、先端部分２１３ｂが効率よく昇温せず、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。一方、先端部から溝幅Ｑ２の中心までの距離が５ｍｍを超える場合には、先端部分１１３ｂの面積が大きくなり余分な部分も発熱させなければならないので、先端部２１１３ｂが効率よく昇温せず、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。
よって、図１０に示すように、溝幅Ｑ１の中心が発熱チューブ１１３の先端部から４乃至５ｍｍの距離を有するように溝２１３ａを形成すると、先端部分２１３ｂから本体部分２１３ｃへの熱引きが効率よく阻害され、発熱コイル２１１ｂにおいて発生した熱が先端部分２１３ｂに集中し、先端部が短時間で赤熱する。
【００４２】
従って、二材型ヒートコイル２１１を使用するグロープラグに、溝幅Ｑ２が２乃至５ｍｍであって、発熱チューブ２１３の内壁がヒートコイル２１１に接触しない程度に半径方向に断面積を狭くして形成した溝２１３ａを、先端部から溝幅Ｑ２の中心までの距離が４乃至５ｍｍとなるように形成すると、先端部分２１３ｂから本体部分２１３ｃへの熱引きが効率よく阻害され、先端部が短時間で赤熱する。また、短時間で先端部が赤熱するので電力を節約することができ、バッテリの負担を軽減することができる。
【００４３】
図１１は、二材型ヒートコイルを使用するグロープラグにおいて、溝を形成した場合Ｙと、溝を形成しない場合Ｙ’における８００℃までの到達時間を示すグラフである。縦軸には昇温温度（℃）を、横軸には時間（秒）をとっている。
図１１によると、８００℃までの到達時間は、二材型ヒートコイルを使用する溝なしグロープラグは４．５秒であるのに対して、二材型ヒートコイルを使用する溝ありグロープラグ２０１は４秒であって、所定の溝を形成することにより８００℃までの到達時間が約１割速くなった。
従って、接合点２１１ａと先端部との間に溝２１３ａを設けると、先端部分２１３ｂから本体部分２１３ｃへの熱引きが阻害されるので、短時間で先端部が赤熱し、エンジンの低温始動性が向上する。しかも、通電時間が短くて済むので小電力でエンジンを起動させることができ、バッテリに負担がかからない。
【００４４】
以上詳細に説明したように、本第２実施の形態のグロープラグによれば、発熱チューブ２１３の先端部と接合点２１１ａとの間に溝幅Ｑ２の中心を有する溝２１３ａを形成することにより、先端部から後端部への熱引きが阻害されるので、溝２１３ａを形成しない場合よりも効率よく先端部を発熱させることができ、昇温速度を速くすることができる。しかも、溝２１３ａを形成すると、溝を形成しない場合よりも通電時間が短くなるので、小電力で先端部を赤熱させることができる。
【００４５】
ここで、第１実施の形態のグロープラグの効果を示すものとなるが、８００℃までの到達時間に関し、図７および図１１を参照しながら、一材型ヒートコイルを使用するグロープラグと、二材型ヒートコイルを使用するグロープラグとを比較する。
まず、二材型ヒートコイルを使用する溝なしグロープラグと、第１実施の形態である一材型ヒートコイルを使用する溝ありグロープラグとを比較すると、前者は通電開始から４．５経過後に８００℃に到達しているのに対し、後者は通電開始から５秒経過後に８００℃に到達し、後者は、前者のの約１．１倍の時間で８００℃に到達する。
よって、一材型ヒートコイルを使用しても、溝幅が２乃至５ｍｍであって、先端部から溝幅の中心までの距離が６．５乃至７．５ｍｍの位置に溝を形成すると、二材型ヒートコイルを使用する溝なしグロープラグとほぼ同じ時間で８００℃に到達することができる。
【００４６】
次に、第２実施の形態である二材型ヒートコイルを使用する溝ありグロープラグと、第１実施の形態である一材型ヒートコイルを使用する溝ありグロープラグとを比較すると、前者は通電開始から４秒経過後に８００℃に到達しているのに対し、後者は通電開始から５秒経過後に８００℃に到達し、後者の方が前者よりも約１．３倍の時間がかかる。
よって、グロープラグに一材型ヒートコイルを使用しても、溝幅が２乃至５ｍｍであって、先端部から溝幅の中心までの距離が６．５乃至７．５ｍｍの位置に溝を形成すると、二材型ヒートコイルを使用する溝ありグロープラグとほぼ同じ時間で８００℃に到達する。
従って、一材型ヒートコイルを使用しても、溝を形成することにより二材型ヒートコイルとほぼ同様に機能するので、二材型ヒートコイルを使用する必要がなくなり、材料費のコストダウンを図ることができる。
【００４７】
尚、本発明は上記実施の形態に何等拘束されるものではなく、発明の目的を逸脱しない範囲において変更が可能である。
例えば、本実施の形態において、ヒートコイルはメタルからなるが、セラミックコイル、或はタングステンコイルを使用してもよい。この場合、前者は、セラミックコイルが途中で細くなっている位置に溝を形成することが望ましい。また後者は、タングステンコイルと保持具とが接合する位置に溝を形成することが、望ましい。
【００４８】
【発明の効果】
通電すると発熱するヒートコイルと、前記ヒートコイルの発熱により絶縁粉体を介して赤熱される発熱チューブとを有するグロープラグにおいて、前記発熱チューブが、半径方向に狭くして形成した溝を有し、前記溝の幅が、２乃至５ｍｍであるので、溝が先端部から後端部への熱引きを効率よく阻害し、先端部が短時間のうちに小電力で赤熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施の形態のグロープラグに係り、外観図を示す。
【図２】  同じく、図１の断面図である。
【図３】  同じく、第１実施の形態の発熱チューブの先端部を示す図である。
【図４】  同じく、溝を形成した第１実施の形態のグロープラグと、従来の溝なしグロープラグにおける各部位の昇温速度を示す図である。
【図５】  同じく、溝幅と一定時間経過後の先端部の昇温温度との関係に関する実験データ図を示す。
【図６】  同じく、先端部から溝幅の中心までの距離と、一定時間経過後の先端部の昇温温度との関係に関する実験データ図を示す。
【図７】  同じく、溝ありグロープラグと溝なしグロープラグの昇温速度を示す図である。
【図８】  同じく、スウェージングマシンの概念図を示す。
【図９】  本発明の第２実施の形態のグロープラグに係り、発熱チューブの先端部の断面図を示す。
【図１０】  同じく、先端部から溝幅の中心までの距離と、一定時間経過後の先端部の昇温温度との関係に関する実験データ図である。
【図１１】  同じく、溝ありグロープラグと溝なしグロープラグの昇温速度を示す図である。
【図１２】  従来のグロープラグの断面図を示す。
【図１３】  特開平３−２６７６１６号公報において開示されたグロープラグにおける発熱チューブ部分の断面図を示す。
【符号の説明】
１０１、２０１        グロープラグ
１１１、２１１        ヒートコイル
２１１ａ              接合点
２１１ｂ              第１部材
２１１ｃ              第２部材
１１２、２１２        絶縁粉体
１１３、２１３        発熱チューブ
１１３ａ、２１３ａ    溝
Ｑ１、Ｑ２            溝幅
【図１】
0003830283.tif 000002
【図２】
0003830283.tif 000003
【図３】
0003830283.tif 000004
【図４】
0003830283.tif 000005
【図５】
0003830283.tif 000006
【図６】
0003830283.tif 000007
【図７】
0003830283.tif 000008
【図８】
0003830283.tif 000009
【図９】
0003830283.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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