JP6997731B2 - グロープラグ - Google Patents

Description

本発明はグロープラグに関し、特に発熱温度を高温化できるグロープラグに関するものである。

グロープラグは、圧縮着火方式によるディーゼルエンジン等の内燃機関の補助熱源として用いられる。グロープラグは、内燃機関の始動性を向上させるため、短時間で所定温度まで昇温させる性能（以下「急速昇温性」と称す）が要求される。また、グロープラグは、内燃機関の規制が厳格化される中、発熱温度の高温化も求められている。特許文献１には、中軸の先端にコイルが接合されたグロープラグにおいて、発熱温度の高温化の要求に応えるため、ＦｅＣｒＡｌ合金やＮｉＣｒ合金よりも高融点のＷやＭｏを主成分とする耐熱金属をコイルに用いる技術が開示されている。

国際公開第２０１４／２０６８４７号

しかしながら、ＷやＭｏ等の耐熱金属の抵抗比はＮｉＣｒ合金の抵抗比に比べて大きいので、上記従来の技術では、所定温度まで上昇させるためにコイルに一定電圧を印加すると、コイルの抵抗が急激に増加して電流値が急激に低下する。ここで、抵抗比とは、「コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比」であり、抵抗比の値が大きくなるほど高温での抵抗値が大きくなる。そして、発熱量は電流値の２乗に比例するので、短時間で所定温度まで昇温させ難く、急速昇温性に欠けるという問題点がある。

これに対し、耐熱金属からなるコイル（先端コイル）の後端側に、耐熱金属の抵抗比よりも小さい抵抗比のＦｅＣｒＡｌ合金やＮｉＣｒ合金からなる後端コイルを接合することが考えられる。これにより、コイル全体の抵抗値を過度に増加させることなく先端コイルを所定温度まで上昇させることができ、急速昇温性を確保できる。さらにグロープラグの急速昇温性を向上させる技術が求められている。

本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、急速昇温性を向上できるグロープラグを提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明のグロープラグは、軸線方向に延びる金属製のコイルと、コイルの後端部に接続する中軸と、コイル及び中軸の先端側を収容してコイルが電気的に接続されると共に先端部が閉じた金属製のチューブと、を備えるものであり、コイルは、チューブの先端部に自身の先端部が接合されると共にＷやＭｏを主成分とする先端コイルと、先端コイルの後端部に接合される後端コイルと、を有し、先端コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ１と、後端コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ２とは、Ｒ１＞Ｒ２の関係を満たし、後端コイルの先端と後端コイルの後端との間の２０℃における抵抗値に対する、後端コイルの先端から後端コイルの後端までの軸線方向の距離の半分の第１位置と後端コイルの先端との間の２０℃における抵抗値の割合は５０％よりも大きい。

請求項１記載のグロープラグによれば、後端コイルの先端と後端コイルの後端との間の２０℃における抵抗値に対する、後端コイルの先端から後端コイルの後端までの軸線方向の距離の半分の第１位置と後端コイルの先端との間の２０℃における抵抗値の割合を５０％よりも大きくすることにより、後端コイルの先端から第１位置までの発熱量を、第１位置から後端コイルの後端までの発熱量よりも大きくできる。これにより、後端コイルの先端から第１位置までの部位と先端コイルとの温度勾配を小さくできる。その結果、昇温時に先端コイルから後端コイルに熱伝導し難くなるので、先端コイルを昇温し易くできる。よって、先端コイルの急速昇温性を向上できる。

請求項２記載のグロープラグによれば、後端コイルの先端から第１位置までの軸線方向の距離の半分の第２位置と後端コイルの先端との間の２０℃における抵抗値である第１抵抗値は、第２位置と第１位置との間の２０℃における第２抵抗値よりも大きい。これにより後端コイルの先端から第２位置までの発熱量を、第２位置から第１位置までの発熱量よりも大きくできるので、後端コイルの先端から第２位置までの部位と先端コイルとの温度勾配をさらに小さくできる。よって、請求項１の効果に加え、急速昇温性をさらに向上できる。

請求項３記載のグロープラグによれば、第１位置から後端コイルの後端までの軸線方向の距離の半分の第３位置と第１位置との間の２０℃における抵抗値を第３抵抗値とし、第３位置と後端コイルの後端との間の２０℃における抵抗値を第４抵抗値としたとき、第１抵抗値を最も大きくすることにより、後端コイルの先端から第２位置までの部位と先端コイルとの温度勾配をさらに小さくできる。よって、請求項２の効果に加え、急速昇温性をさらに向上できる。

請求項４記載のグロープラグによれば、後端コイルは第２抵抗値が２番目に大きいので、後端コイルの先端から第２位置までの部位と第２位置から第１位置までの部位との温度勾配も小さくできる。よって、請求項３の効果に加え、急速昇温性をさらに向上できる。

請求項５記載のグロープラグによれば、後端コイルは、第１位置から後端コイルの後端までの部位の最小のピッチよりもピッチの小さい部位が、後端コイルの先端と第１位置との間に存在する。これにより、後端コイルの先端と第１位置との間のピッチの小さい部位の軸線方向の単位長さ当たりの展開長を、第１位置と後端コイルの後端との間の軸線方向の単位長さ当たりの展開長よりも長くできる。展開長の長い部位を後端コイルの先端と第１位置との間に設けることにより、後端コイルの先端から第１位置までの熱伝導を抑制できるので、請求項１から４のいずれかの効果に加え、急速昇温性をさらに向上できる。

請求項６記載のグロープラグによれば、後端コイルは、後端コイルの先端から第１位置までの部位の最大のピッチが、第１位置から後端コイルの後端までの部位の最小のピッチよりも小さい。これにより、後端コイルの先端から第１位置までの展開長を、第１位置から後端コイルの後端までの展開長よりも長くできる。その結果、後端コイルの先端から第１位置までの熱伝導をさらに抑制できるので、請求項５の効果に加え、急速昇温性をさらに向上できる。

請求項７記載のグロープラグによれば、後端コイルは、第１位置から後端コイルの後端までの部位の最小の線径よりも線径の小さい部位が、後端コイルの先端と第１位置との間に存在する。これにより、後端コイルの先端と第１位置との間の線径の小さい部位の断面積を、第１位置と後端コイルの後端との間の線径の小さい部位の断面積よりも小さくできる。断面積の小さい部位を後端コイルの先端と第１位置との間に設けることにより、後端コイルの先端から第１位置までの熱伝導を抑制できるので、請求項１から６のいずれかの効果に加え、急速昇温性をさらに向上できる。

請求項８記載のグロープラグによれば、後端コイルは、後端コイルの先端から第１位置までの部位の最大の線径が、第１位置から後端コイルの後端までの部位の最小の線径よりも小さい。これにより後端コイルの先端から第１位置までの熱伝導をさらに抑制できるので、請求項７の効果に加え、急速昇温性をさらに向上できる。

請求項９記載のグロープラグによれば、後端コイルは、自身の最小のピッチが、先端コイルの最大のピッチよりも大きいので、軸線方向の単位長さ当たりの先端コイルの展開長を、軸線方向の単位長さ当たりの後端コイルの展開長よりも長くできる。その結果、先端コイルを発熱させ易くできるので、請求項１から８のいずれかの効果に加え、急速昇温性をさらに向上できる。

請求項１０記載のグロープラグによれば、チューブは軸線方向の後端側に向かって外径が拡径する拡径部を備えているので、拡径部よりも先端側のチューブの断面積を、拡径部よりも後端側のチューブの断面積よりも小さくできる。後端コイルのうち第１位置から後端コイルの後端までの部位の外側に、拡径部の少なくとも一部を存在させることにより、後端コイルの先端から第１位置までの部位の外側に位置するチューブを、第１位置から後端コイルの後端までの部位の外側に位置するチューブよりも熱伝導し難くできる。チューブの熱伝導を抑制して後端コイルと先端コイルとの温度勾配をさらに小さくできるので、請求項１から９のいずれかの効果に加え、急速昇温性をさらに向上できる。

グロープラグの片側断面図である。 一部を拡大したグロープラグの断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１及び図２を参照して本発明の一実施の形態におけるグロープラグ１０について説明する。図１はグロープラグ１０の片側断面図であり、図２は一部を拡大したグロープラグ１０の軸線Ｏを含む断面図である。図１及び図２では、紙面下側をグロープラグ１０の先端側、紙面上側をグロープラグ１０の後端側という。図２では、中軸２０及びコイル５０は、軸線Ｏに沿って切断されていない状態が図示されている。

図１に示すようにグロープラグ１０は中軸２０、チューブ４０及びコイル５０を備えている。これらの部材はグロープラグ１０の軸線Ｏに沿って組み付けられている。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（図示せず）の始動時などに用いられる補助熱源である。

中軸２０は円柱形状の金属製の導体であり、コイル５０に電力を供給するための部材である。中軸２０は先端部にコイル５０が電気的に接続されている。中軸２０は、後端部が主体金具３０から突出した状態で主体金具３０に挿入されている。

中軸２０は、本実施形態では、後端部に雄ねじからなる接続部２１が形成されている。中軸２０は、後端部に、先端側から順に絶縁ゴム製のＯリング２２、合成樹脂製の筒状部材である絶縁体２３、金属製の筒状部材であるリング２４、金属製のナット２５が組み付けられている。接続部２１は、バッテリ等の電源から電力を供給するケーブルのコネクタ（図示せず）が接続される部位である。ナット２５は、接続されたコネクタ（図示せず）を固定するための部材である。

主体金具３０は炭素鋼等により形成される略円筒形状の部材である。主体金具３０は、軸線Ｏに沿って軸孔３１が貫通し、外周面にねじ部３２が形成されている。主体金具３０は、ねじ部３２よりも後端側に工具係合部３３が形成されている。軸孔３１は中軸２０が挿入される貫通孔である。軸孔３１の直径は中軸２０の外径より大きいので、中軸２０と軸孔３１との間に空隙が形成される。ねじ部３２は、内燃機関（図示せず）に嵌まり合う雄ねじである。工具係合部３３は、ねじ部３２を内燃機関のねじ穴（図示せず）に嵌めたり外したりするときに用いる工具（図示せず）が関わり合う形状（例えば六角形）をなす部位である。

主体金具３０は、軸孔３１の後端側において、Ｏリング２２及び絶縁体２３を介して中軸２０を保持する。絶縁体２３にリング２４が接した状態で中軸２０にリング２４が加締められることで、絶縁体２３は軸方向の位置が固定される。絶縁体２３によって主体金具３０の後端側とリング２４とが絶縁される。主体金具３０は、軸孔３１の先端側にチューブ４０が固定されている。

チューブ４０は先端部４１が閉じた金属製の筒状体である。チューブ４０は軸孔３１に圧入されることで、主体金具３０に固定される。チューブ４０の材料は、例えばニッケル基合金、ステンレス鋼などの耐熱合金が挙げられる。本実施形態では、チューブ４０の肉厚は、先端部４１を除き、全長に亘って同一である。チューブ４０は、後端側へ向かうにつれて拡径する拡径部４２が、後端側に設けられている。

チューブ４０は中軸２０の先端側が挿入されている。チューブ４０の内径は中軸２０の外径より大きいので、中軸２０とチューブ４０との間に空隙が形成される。シール材３４は、中軸２０の先端側とチューブ４０の後端との間に挟まれた円筒形状の絶縁部材である。シール材３４は中軸２０とチューブ４０との間隔を維持し、中軸２０とチューブ４０との間を密閉する。コイル５０は軸線Ｏに沿ってチューブ４０に収容されている。絶縁粉末６０はチューブ４０に充填されている。

図２に示すようにコイル５０は、先端コイル５１及び後端コイル５２を備えている。先端コイル５１は、チューブ４０の先端部４１に接合されている。先端コイル５１の材料としては、ＷやＭｏを主成分とする耐熱金属からなる。なお、これらの元素の単体、又は、これらの元素のいずれかを主成分とする合金を、先端コイル５１として用いることができる。「ＷやＭｏを主成分」とは、先端コイル５１の材料全体の含有量に対するＷ又はＭｏの合計の含有量が５０ｗｔ％以上であることをいう。

後端コイル５２は、溶融部５３により先端コイル５１の後端部に接合されている。中軸２０は、後端コイル５２及び先端コイル５１を介してチューブ４０と電気的に接続されている。本実施形態では、後端コイル５２の後端部が中軸２０に接合されているが、必ずしもこれに限られるものではない。後端コイル５２の後端部と中軸２０との間に、別の導体を介在させることは当然可能である。

後端コイル５２は、先端コイル５１の抵抗比Ｒ１より小さい抵抗比Ｒ２をもつ導電材料で形成されている。抵抗値Ｒ１は先端コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比であり、抵抗比Ｒ２は後端コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である。抵抗値は４端子法により測定される値のことをいう。後端コイル５２の材料としては、例えばＦｅＣｒＡｌ合金、ＮｉＣｒ合金などが挙げられる。

後端コイル５２の先端５４は、溶融部５３と後端コイル５２との境界である。後端コイル５２の後端５５は、中軸２０の先端２０ａが後端コイル５２に重なる位置である。第１位置５６は、後端コイル５２の先端５４から後端５５までの軸線方向の距離（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）の半分の位置である。第２位置５７は、後端コイル５２の先端５４から第１位置５６までの軸線方向の距離（Ｌ１＋Ｌ２）の半分の位置である。第３位置５８は、第１位置５６から後端５５までの軸線方向の距離（Ｌ３＋Ｌ４）の半分の位置である。距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は等しい。

絶縁粉末６０は電気絶縁性を有し、且つ、高温下で熱伝導性を有する粉末である。絶縁粉末６０は、コイル５０とチューブ４０との間、中軸２０とチューブ４０との間、コイル５０の内側に充填される。絶縁粉末６０は、コイル５０からチューブ４０へ熱を移動させる機能、コイル５０とチューブ４０との短絡を防ぐ機能、コイル５０を振動し難くして断線を防ぐ機能がある。絶縁粉末６０としては、例えばＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物粉末が挙げられる。ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物粉末に加え、ＣａＯ，ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２，Ｓｉ等の粉末を添加できる。

グロープラグ１０は、例えば次のようにして製造される。まず、所定の組成を有する抵抗発熱線をコイル状に加工し、先端コイル５１及び後端コイル５２をそれぞれ製造する。次いで、溶接により溶融部５３を形成して先端コイル５１と後端コイル５２との端部同士を接合し、コイル５０とする。次いで、コイル５０のうち後端コイル５２を中軸２０に接合する。

一方、所定の組成を有する金属鋼管をチューブ４０の最終寸法よりも大径に形成し、かつ、その先端を他の部分よりも減径させて、先端が開口した先窄まり状のチューブ前駆体を製造する。チューブ前駆体の内部に中軸２０と一体となったコイル５０を挿入し、チューブ前駆体の先窄まり状の開口部にコイル５０の先端を配置する。チューブ前駆体の開口部を溶融してチューブ前駆体の先端を閉塞し、チューブ４０の先端部４１に先端コイル５１の先端部が接合されたヒータ前駆体を形成する。

次に、ヒータ前駆体のチューブ４０内に絶縁粉末６０を充填した後、チューブ４０の後端の開口部と中軸２０との間にシール材３４を挿入して、チューブ４０を封止する。次いで、チューブ４０が所定の外径になるまでチューブ４０にスウェージング加工を施す。スウェージング加工後のチューブ４０を主体金具３０の軸孔３１に圧入固定し、中軸２０の後端から主体金具３０と中軸２０との間にＯリング２２及び絶縁体２３を嵌め込む。リング２４で中軸２０を加締めてグロープラグ１０を得る。

グロープラグ１０の接続部２１と主体金具３０との間に電圧Ｖを印加すると、先端コイル５１の抵抗値Ｒ_１及び後端コイル５２の抵抗値Ｒ_２の和Ｒ_１＋Ｒ_２で電圧Ｖを除した電流Ｉが、コイル５０に流れる。単位時間当たりの先端コイル５１の発熱量はＲ_１・Ｉ^２であり、単位時間当たりの後端コイル５２の発熱量はＲ_２・Ｉ^２である。本実施形態では、コイル５０は、後端コイル５２の２０℃における抵抗値Ｒ_２が、先端コイル５１の２０℃における抵抗値Ｒ_１よりも大きい値に設定されている。

後端コイル５２は先端コイル５１の抵抗比Ｒ１よりも小さい抵抗比Ｒ２をもつので、コイル５０の発熱による温度上昇に伴い、先端コイル５１の抵抗値Ｒ_１が後端コイル５２の抵抗値Ｒ_２よりも大きくなる。その結果、先端コイル５１の単位時間当たりの発熱量Ｒ_１・Ｉ^２を、後端コイル５２の単位時間当たりの発熱量Ｒ_２・Ｉ^２より大きくできる。

先端コイル５１はＷ，Ｍｏを主成分とする耐熱金属により形成されているので、発熱温度を高温化できる。先端コイル５１に後端コイル５２が接合されているので、コイル５０の抵抗値を過度に増加させることなく先端コイル５１を所定温度（例えば１０００℃）まで急速に上昇させることができる。

後端コイル５２の温度は先端コイル５１の温度よりも低いので、先端コイル５１から後端コイル５２へ移動する熱が、先端コイル５１の昇温を抑制する。先端コイル５１から後端コイル５２への熱伝導を抑制するために、グロープラグ１０は後端コイル５２に抵抗値の異なる部位を設けている。具体的には、後端コイル５２の先端５４と後端コイル５２の後端５５との間の２０℃における抵抗値に対する、後端コイル５２の先端５４と第１位置５６との間の２０℃における抵抗値の割合が、５０％よりも大きい。

これにより後端コイル５２の先端５４から第１位置５６までの発熱量を、第１位置５６から後端コイル５２の後端５５までの発熱量よりも大きくできる。その結果、後端コイル５２の先端５４から第１位置５６までの部位と先端コイル５１との温度勾配を小さくできる。昇温時に先端コイル５１から後端コイル５２に熱伝導し難くなるので、先端コイル５１の急速昇温性を向上できる。また、後端コイル５２に抵抗値の異なる部位を設けて先端コイル５１の急速昇温性を向上させるので、グロープラグ１０の発熱温度の高温化に主に寄与する先端コイル５１の設計の自由度を高めることができる。

後端コイル５２は、先端５４と第２位置５７との間の２０℃における抵抗値である第１抵抗値が、第２位置５７と第１位置５６との間の２０℃における第２抵抗値よりも大きい。これにより後端コイル５２の先端５４から第２位置５７までの発熱量を、第２位置５７から第１位置５６までの発熱量よりも大きくできる。その結果、後端コイル５２の先端５４から第２位置５７までの部位と先端コイル５１との温度勾配をさらに小さくできる。よって、先端コイル５１の急速昇温性をさらに向上できる。

後端コイル５２は、第１位置５６と第３位置５８との間の２０℃における抵抗値を第３抵抗値とし、第３位置５８と後端５５との間の２０℃における抵抗値を第４抵抗値としたとき、第１抵抗値（先端５４と第２位置５７との間の２０℃における抵抗値）が最も大きい。これにより後端コイル５２の先端５４から第２位置５７までの部位と先端コイル５１との温度勾配をさらに小さくできるので、先端コイル５１の急速昇温性をさらに向上できる。

グロープラグ１０は、第２抵抗値（第２位置５７と第１位置５６との間の２０℃における抵抗値）が２番目に大きい。これにより後端コイル５２の先端５４から第２位置５７までの部位と第２位置５７から第１位置５６までの部位との温度勾配も小さくできる。よって、先端コイル５１の急速昇温性をさらに向上できる。

本実施形態では、後端コイル５２は先端５４から後端５５まで組成が同一であり、後端コイル５２の先端側のピッチを後端側のピッチよりも小さくすることにより、第１抵抗値が最も大きく、第２抵抗値が２番目に大きくなるようにする。これにより後端コイル５２の構造を簡素化できる。後端コイル５２のピッチとは、この明細書では後端コイル５２の線間の隙間のことをいう。先端コイル５１のピッチも同様に、先端コイル５１の線間の隙間のことをいう。

後端コイル５２は、第１位置５６から後端５５までの部位の最小のピッチＰ１よりもピッチの小さい部位が、先端５４と第１位置５６との間に存在する。これにより後端コイル５２の先端５４と第１位置５６との間のピッチの小さい部位の軸線方向の単位長さ当たりの展開長を、第１位置５６と後端コイル５２の後端５５との間の軸線方向の単位長さ当たりの展開長よりも長くできる。その結果、後端コイル５２の先端５４から第１位置５６までの熱伝導を抑制できるので、先端コイル５１の急速昇温性をさらに向上できる。

後端コイル５２は、先端５４から第１位置５６までの部位の最大のピッチＰ２が、第１位置５６から後端５５までの部位の最小のピッチＰ１よりも小さい。これにより後端コイル５２の先端５４から第１位置５６までの展開長を、第１位置５６から後端コイル５２の後端５５までの展開長よりも長くできる。その結果、後端コイル５２の先端５４から第１位置５６までの熱伝導をさらに抑制できるので、先端コイル５１の急速昇温性をさらに向上できる。

後端コイル５２は、第１位置５６から後端５５までの部位の最小の線径Ｄ１よりも線径の小さい部位が、先端５４と第１位置５６との間に存在する。これにより後端コイル５２の先端５４と第１位置５６との間の線径の小さい部位の断面積を、第１位置５６と後端コイル５２の後端５５との間の線径の小さい部位の断面積よりも小さくできる。その結果、後端コイル５２の先端５４から第１位置５６までの熱伝導を抑制できるので、先端コイル５１の急速昇温性をさらに向上できる。

なお、後端コイル５２の線径は、軸線Ｏを含む断面上に現出した切断面の円相当径である。後端コイル５２の切断面は、ＳＥＭ等の顕微鏡を用いて観察される。後端コイル５２の切断面の断面積は、画像解析ソフト（例えばSoft Imaging System GmbH社製Analysis Five）を用い、視野内の画像を２値化処理して算出できる。後端コイル５２の線径は、チューブ４０に施すスウェージング加工の圧力によって調整できる。これに限られるものではなく、線径を部分的に予め異ならせた後端コイル５２を用いても良い。

後端コイル５２は、先端５４から第１位置５６までの部位の最大の線径Ｄ２が、第１位置５６から後端５５までの部位の最小の線径Ｄ１よりも小さい。これにより後端コイル５２の先端５４から第１位置５６までの熱伝導をさらに抑制できるので、先端コイル５１の急速昇温性をさらに向上できる。

後端コイル５２は、後端コイル５２の最小のピッチＰ３が、先端コイル５１の最大のピッチＰ４よりも大きいので、軸線方向の単位長さ当たりの先端コイル５１の展開長を、軸線方向の単位長さ当たりの後端コイル５２の展開長よりも長くできる。その結果、先端コイル５１を発熱させ易くできるので、急速昇温性をさらに向上できる。

チューブ４０の拡径部４２は軸線方向の後端側に向かって外径が拡径するので、拡径部４２よりも先端側のチューブ４０の断面積を、拡径部４２よりも後端側のチューブ４０の断面積よりも小さくできる。これにより拡径部４２よりも先端側のチューブ４０は、拡径部４２よりも後端側のチューブ４０よりも熱伝導し難くなる。後端コイル５２のうち第１位置５６から後端５５までの部位の外側に、拡径部４２の少なくとも一部が存在するので、先端５４から第１位置５６までの部位の外側に位置するチューブ４０は、第１位置５６から後端５５までの部位の外側に位置するチューブ４０よりも熱伝導し難くなる。これにより後端コイル５２と先端コイル５１との温度勾配をさらに小さくできるので、先端コイル５１の急速昇温性をさらに向上できる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、チューブ４０の形状は筒状である限り特に限定されず、軸線Ｏに直交する断面が円形状、楕円形状、多角形状等であってもよい。また、コイル５０の線径や直径、チューブ４０の厚さや直径は、コイル５０やチューブ４０の熱容量などを考慮して適宜設定できる。

実施形態では、後端コイル５２は先端５４から後端５５まで組成が同一であり、後端コイル５２の先端側のピッチを後端側のピッチよりも小さくして後端コイル５２の抵抗値を設定する場合について説明した。しかし、後端コイル５２の抵抗値を設定する手段は必ずしもこれに限られるものではない。他の手段を採用することは当然可能である。

他の手段としては、例えば、後端コイルの先端側の線径を後端側の線径よりも小さくする手段、２０℃における比抵抗の異なる材料で作られた複数のコイルを直列に接合して後端コイルを作り、比抵抗の高い方のコイルを先端側に配置する手段が挙げられる。これらの場合も、抵抗値の異なる部位を後端コイルに設けることにより、先端コイル５１と後端コイルとの温度勾配を小さくできる。

実施形態では、チューブ４０に拡径部４２が形成されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。拡径部４２を省略して、チューブ４０を全長に亘って（先端部４１を除き）同一径にすることは当然可能である。

実施形態では、先端部４１を除き、チューブ４０の肉厚が全長に亘って同一である場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。肉厚が異なるチューブ４０を採用することは当然可能である。

１０ グロープラグ
２０ 中軸
４０ チューブ
４１ 先端部
４２ 拡径部
５０ コイル
５１ 先端コイル
５２ 後端コイル
５４ 後端コイルの先端
５５ 後端コイルの後端
５６ 第１位置
５７ 第２位置
５８ 第３位置
Ｄ１，Ｄ２ 線径
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 距離
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ ピッチ
Ｏ 軸線

Claims (10)

1. 軸線方向に延びる金属製のコイルと、
   前記コイルの後端部に接続する中軸と、
   前記コイル及び前記中軸の先端側を収容して前記コイルが電気的に接続されると共に先端部が閉じた金属製のチューブと、を備えるグロープラグであって、
   前記コイルは、前記チューブの前記先端部に自身の先端部が接合されると共にＷやＭｏを主成分とする先端コイルと、前記先端コイルの後端部に接合される後端コイルと、を有し、
   前記先端コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ１と、前記後端コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ２とは、Ｒ１＞Ｒ２の関係を満たし、
   前記後端コイルの先端と前記後端コイルの後端との間の２０℃における抵抗値に対する、前記後端コイルの前記先端から前記後端コイルの前記後端までの前記軸線方向の距離の半分の第１位置と前記後端コイルの前記先端との間の２０℃における抵抗値の割合は５０％よりも大きいグロープラグ。
2. 前記後端コイルの前記先端から前記第１位置までの前記軸線方向の距離の半分の第２位置と前記後端コイルの前記先端との間の２０℃における抵抗値である第１抵抗値は、前記第２位置と前記第１位置との間の２０℃における第２抵抗値よりも大きい請求項１記載のグロープラグ。
3. 前記第１位置から前記後端コイルの前記後端までの前記軸線方向の距離の半分の第３位置と前記第１位置との間の２０℃における抵抗値を第３抵抗値とし、
   前記第３位置と前記後端コイルの前記後端との間の２０℃における抵抗値を第４抵抗値としたとき、
   前記後端コイルは、前記第１抵抗値が最も大きい請求項２記載のグロープラグ。
4. 前記後端コイルは、前記第２抵抗値が２番目に大きい請求項３記載のグロープラグ。
5. 前記後端コイルは、前記第１位置から前記後端コイルの前記後端までの部位の最小のピッチよりもピッチの小さい部位が、前記後端コイルの前記先端と前記第１位置との間に存在する請求項１から４のいずれかに記載のグロープラグ。
6. 前記後端コイルは、前記後端コイルの前記先端から前記第１位置までの部位の最大のピッチが、前記第１位置から前記後端コイルの前記後端までの部位の最小のピッチよりも小さい請求項５記載のグロープラグ。
7. 前記後端コイルは、前記第１位置から前記後端コイルの前記後端までの部位の最小の線径よりも線径の小さい部位が、前記後端コイルの前記先端と前記第１位置との間に存在する請求項１から６のいずれかに記載のグロープラグ。
8. 前記後端コイルは、前記後端コイルの前記先端から前記第１位置までの部位の最大の線径が、前記第１位置から前記後端コイルの前記後端までの部位の最小の線径よりも小さい請求項７記載のグロープラグ。
9. 前記後端コイルは、自身の最小のピッチが、前記先端コイルの最大のピッチよりも大きい請求項１から８のいずれかに記載のグロープラグ。
10. 前記チューブは、軸線方向の後端側に向かって外径が拡径する拡径部を備え、
    前記拡径部は、前記後端コイルのうち前記第１位置から前記後端コイルの前記後端までの部位の外側に、少なくとも一部が存在する請求項１から９のいずれかに記載のグロープラグ。

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