JPH11294769A

JPH11294769A - グロープラグ

Info

Publication number: JPH11294769A
Application number: JP12300198A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Kumada; 智哲熊田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1998-04-15
Filing date: 1998-04-15
Publication date: 1999-10-29
Anticipated expiration: 2018-04-15
Also published as: JP3737879B2

Abstract

(57)【要約】【課題】典型的な過昇防止型昇温特性を備え、かつシ
ーズチューブ外径において５ｍｍ未満の小径化を図るこ
とに成功したグロープラグを提供する。【解決手段】グロープラグ１において、シーズヒータ
２は、先端側が閉じたシーズチューブ１１と、そのシー
ズチューブ１１の主体金具３からの突出部内において先
端側に配置された発熱コイル２１と、その発熱コイル２
１の後方側にこれと直列接続されるとともに、該発熱コ
イル２１からの発熱を受けることにより電気抵抗値を増
大させ、発熱コイル２１に対する通電を制御する制御コ
イル２３とを有する。そして、シーズチューブ１１の突
出部を、３．０〜４．４ｍｍの範囲においてほぼ一様な
軸断面径を有するものとして構成する。これにより、シ
ーズチューブ１１の先端部表面における昇温特性が、通
電初期にピーク温度ＴPを有して該ピーク温度ＴP以下で
飽和するものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン予熱用等に使用されるグロープラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のようなグロープラグは一般に、耐
熱性金属で構成されたシーズチューブの内側に、抵抗発
熱線により構成された発熱コイルを絶縁粉末とともに封
入したシーズヒータを用いるものが知られている。そし
て、このシーズヒータに主体金具を取り付け、その外周
面に形成されたねじ部により、先端の発熱部が燃焼室内
に位置するように、ディーゼルエンジンのエンジンブロ
ックに取り付けて使用される。この場合、ヒータ昇温性
能に対しては、エンジンの始動性を向上させるためにな
るべく短時間で飽和温度に到達する、いわゆる速熱性が
要求されることが多い。一法として、通電初期において
発熱コイルに大電流を通じることにより昇温速度を高め
ることが考えられるが、コイル温度が過昇しやすくな
り、コイルの断線やシーズチューブの溶損といったトラ
ブルにつながる問題がある。

【０００３】そこで、例えば特開昭５９−６０１２５号
公報には、発熱コイルよりも大きい正の抵抗温度係数を
有する材料にて構成された制御コイルを、シーズチュー
ブ内において該発熱コイルと直列に設け、速熱性を高め
つつコイル温度の過昇も生じにくくしたグロープラグが
開示されている。該構造のグロープラグにおいては、通
電初期においては制御コイルの温度が低く電気抵抗値が
小さいため、発熱コイルには比較的大きな電流が流れて
これを急速昇温させる。そして、発熱コイルの温度が上
昇すると、その発熱により制御コイルが加熱されて電気
抵抗値が増大し、発熱コイルへの通電電流値が減少す
る。これにより、ヒータの昇温特性は、通電初期に急速
昇温した後、以降は制御コイルの働きにより通電電流が
抑制されて温度が飽和する形となる。

【０００４】ところで、上記公報においては、発熱コイ
ルと制御コイルとが近接し過ぎていると、制御コイルの
抵抗値が急激に大きくなり過ぎて、発熱コイルに対する
通電初期の大電流の供給時間が十分に確保されず、必ず
しも良好な速熱性が達成されなくなるとの課題提起がな
されている。また、これを解決するための具体的手段と
して、発熱コイルと制御コイルとの間に、巻線ピッチを
Ｐとして１．５Ｐ〜１２Ｐ程度のコイル間ギャップを形
成する構成が記載されている。該公報では、例えばシー
ズチューブ外径が５ｍｍ、巻線ピッチＰが０．６ｍｍの
場合に、速熱性を確保するためには該ギャップを２ｍｍ
以上確保すればよいとしている。

【０００５】ここで、上記公報においては、その第１０
図のε＝４．３８の昇温特性、すなわち通電初期におい
て単調に温度を増加させた後、ピークを形成することな
く温度が飽和する特性が、グロープラグとしては望まし
い旨が記載されている。しかしながら、本発明者らの検
討によれば、車両用ディーゼルエンジンのグロープラグ
の場合、上記のような昇温特性は必ずしも望ましいもの
とはいえないことが判明している。

【０００６】すなわち、車両等においてはグロープラグ
の電源としてバッテリーが使用される。この場合、グロ
ープラグは、常に一定のバッテリー電圧（例えば１２
Ｖ）にて通電されるのではなく、通常はこれにオルタネ
ータ等からの重畳電圧が加わり、バッテリー電圧よりも
高圧側（例えば最大１４Ｖ程度）に変動した形で通電さ
れることのほうが多い。そして、このような高圧側への
変動を伴う形で通電された場合、ヒータの昇温特性が上
記のようなものであると、通電電圧レベルが高くなるほ
ど飽和温度も高くなり、ヒータが過昇しやすい難点があ
る。これを防止するためには、通電初期にピーク温度と
なった後、そのピーク温度よりも低温にて飽和する昇温
特性（以下、これを過昇防止型昇温特性という）とする
ことが望ましいのである。なお、付言すればこのような
昇温特性は、上記公報においては、望ましくない例とし
て示されている（公報第１０図、ε＝６．２５の特
性）。

【０００７】さて、上記のことを念頭において、前記特
開昭５９−６０１２５号公報の開示内容を再検討してみ
ると、例えばシーズチューブ外径が５ｍｍ、巻線ピッチ
Ｐが０．６ｍｍの場合、上記のような過昇防止型昇温特
性を顕在化させるためには、その公報第７図から明らか
な通り、前記コイル間ギャップを５ｍｍ以上のかなり大
きな値に設定しなければならないことがわかる。また、
コイル間ギャップがそれよりも少し大きい６ｍｍを超え
ると、発熱コイルの温度が上昇し過ぎていることもわか
る。これらは、上記グロープラグにおいては、コイル間
ギャップの調整により、安定した過昇防止型昇温特性を
得るのが非常に困難であることを意味している。

【０００８】そして、現在使用されているグロープラグ
においては、この点に鑑み、図９に示すように、シーズ
チューブ１００の制御コイル１０２を収容する部分を、
加熱コイル１０１を収容する部分よりも大径とし、該部
分の熱容量を大きくすることで、制御コイル１０２の昇
温が極端に急速に進まないようにして、上記のような過
昇防止型昇温特性を実現するようにしている（例えば特
開平３−９９１２２号公報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年ではデ
ィーゼルエンジンの高性能化及び小型化に伴い、グロー
プラグのシーズヒータに対しても小型のものが要求され
るようになっており、シーズチューブの主体金具からの
突出部外径も、５ｍｍ未満の寸法に小径化する傾向にあ
る。この場合、シーズチューブ１００において、前記の
ように大径化される制御コイル１０２の収容部の外径を
５ｍｍ未満に設定すると、加熱コイル１０１の収容部は
それよりもさらに径小となるため、該部分の機械的な強
度が不足し、衝撃等が加わった場合に折損等を生じやす
くなるほか、加熱コイルの外径が小さくなり過ぎて十分
な発熱性能が得られなくなる不具合も生ずる。従って、
小径のシーズヒータが望まれる場合には、そのシーズチ
ューブ形態は、このような不具合を生じないように、加
熱コイル及び制御コイルの各収容部の外径になるべく差
を付けない、いわば単純な形態が望ましいといえる。ま
た、シーズチューブの突出部をこのような単純形態とす
ることは、グロープラグを装着するエンジンヘッド側の
設計の自由度を高める上でも有利に作用する。

【００１０】しかしながら、前記公報の開示内容を見る
限り、制御コイルの収容部を径大としない公報第６図の
ような単純形状のシーズチューブを用いて、良好な過昇
防止型昇温特性を実現することはほぼ絶望的と思われ
る。すなわち、シーズチューブを径小化することと、過
昇防止型昇温特性を確保することとは、現状の技術常識
からは両立が非常に難しい課題であり、現にシーズチュ
ーブの外径が５ｍｍ以下であり、かつ典型的な過昇防止
型昇温特性を備えたシーズヒータを有するグロープラグ
は実現されてはいなかったのである。

【００１１】本発明の課題は、シーズヒータが典型的な
過昇防止型昇温特性を示すとともに、シーズチューブ外
径において５ｍｍ未満の小径化を図ることに成功したグ
ロープラグを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明のグロープラグは、先端側が
閉じたシーズチューブと、シーズチューブの先端側を突
出させた状態でその外側に配置される筒状の主体金具
と、そのシーズチューブ内において軸線方向に配置され
た複数の抵抗線コイルとを備え、その抵抗線コイルは、
シーズチューブの主体金具からの突出部内において、そ
の先端側に配置される発熱コイルと、その発熱コイルの
後方側にこれと直列接続されるとともに、該発熱コイル
からの発熱を受けることにより電気抵抗値を増大させ、
発熱コイルに対する通電を制御する制御コイルとを含
み、シーズチューブの突出部を、軸線方向においてほぼ
一様な外径を有するものとして構成し、その外径を３．
０〜４．４ｍｍとすることにより、シーズチューブの先
端部表面における昇温特性が、通電初期にピーク温度Ｔ
Pを有して該ピーク温度ＴP以下で飽和するものとなるよ
うにしたことを特徴とする。

【００１３】すなわち、グロープラグにおいて過昇防止
型昇温特性を実現するためには、シーズチューブの制御
コイルの収容部を径大化することが必須であるとの認識
がほとんど常識化しており、シーズチューブ外径が５ｍ
ｍ未満の径小ヒータにおいても例外ではないと考えられ
ていた。しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結
果、発熱コイルと制御コイルとを収容するシーズチュー
ブの突出部の外径を５ｍｍ未満に縮小する場合は、該外
径を本発明特有の値、すなわち４．４ｍｍ以下の値に設
定することで、該シーズチューブの突出部を軸線方向に
おいてほぼ一様な外径を有するものとして構成しても、
意外にも良好な過昇防止型昇温特性、すなわち通電初期
にピーク温度ＴPを有して該ピーク温度ＴP以下で飽和す
る昇温特性が実現されることが明かとなり、本発明が完
成したのである。

【００１４】その結果、上記現状の技術常識からは両立
が極めて困難と見られていた、シーズチューブの径小化
及び過昇防止型昇温特性の確保という２つの課題が同時
に解決され、過昇を生じにくい長寿命のグロープラグ
が、高性能化及び小型化するディーゼルエンジン等のニ
ーズに適合した小型サイズのものにおいても実現するこ
ととなったのである。また、シーズチューブを４．４ｍ
ｍ以下に小径化することで、一層スムーズな昇温が可能
となり、ひいては速熱性がさらに向上する効果も達成さ
れる。

【００１５】他方、シーズチューブの突出部において、
加熱コイルの収容部は制御コイルの収容部とほぼ同寸法
とされ、縮径されない。その結果、該部分の機械的な強
度が十分に確保され、衝撃等が加わった場合に折損等が
生じにくくなるほか、加熱コイルの外径も縮径されない
分だけ十分に確保でき、良好な発熱性能が得られる。さ
らに、シーズチューブの突出部外形が単純化することか
ら、グロープラグを装着するエンジンブロック側の設計
の自由度を高める上でも有利に作用する。

【００１６】なお、シーズチューブの前記外径が３．０
ｍｍ未満になると、発熱コイルの外径が小さくなり過
ぎ、十分な発熱性能が得られなくなる。他方、４．４ｍ
ｍを超えると、本来の目的である過昇防止型昇温特性が
実現されなくなる。なお、該外径は、より望ましくは
３．５〜４．０ｍｍとするのがよい。

【００１７】シーズチューブの上記外径を４．４ｍｍ未
満にすることで、良好な過昇防止型昇温特性が実現され
る理由については、次のようなことが考えられる。すな
わち、シーズチューブがこのように径小化することで、
シーズチューブ表面からの熱の放散が進みやすくなる。
その結果、発熱コイルから制御コイルへの熱移動が適度
に抑制される結果、両コイル間の距離が多少小さくなっ
ても、制御コイルが極端に急激に加熱されることがなく
なり、安定した通電制御状態が得やすくなるものと考え
られる。なお、シーズチューブの上記突出部は、外径が
ほぼ一様な円筒状に形成することができる（ただし、チ
ューブ先端部が丸められている場合は、この丸め部を除
いて一様な外径を有するように構成する）。

【００１８】制御コイルは、発熱コイルの後端に対し、
該発熱コイルの巻線ピッチよりも大きいコイル間ギャッ
プを隔てた形でこれに直結することができる。この場
合、該コイル間ギャップの大きさは０．８〜３ｍｍに調
整するのがよい。コイル間ギャップの大きさが３ｍｍを
超えると、発熱コイルによる制御コイルの加熱が進みに
くくなり、発熱コイルが過昇しやすくなる。他方、コイ
ル間ギャップの大きさが０．８ｍｍ未満になると、制御
コイルの抵抗値が急激に大きくなり過ぎて速熱性が確保
されなかったり、飽和温度が低くなり過ぎて十分な発熱
性能が得られなくなったりする場合がある。なお、本発
明においてコイル間ギャップは、発熱コイルと制御コイ
ルとの接続点から発熱コイルに沿って半巻分移動した位
置と、同じく制御コイル側に半巻分移動した位置との間
の、コイル軸線方向における距離として定義する。

【００１９】上記ギャップ量は、前記特開昭５９−６０
１２５号公報に開示された、シーズチューブ外径５ｍｍ
のグロープラグにおいて、過昇防止型昇温特性を得るの
に必要なギャップ量（第７図：約５ｍｍ前後）に比較す
ると小さい値になっている。これは、前述の通り、シー
ズチューブが径小化してチューブ表面からの熱の放散が
進みやすくなった結果、発熱コイルから制御コイルへの
熱移動が抑制されていることを示唆している。従って、
本発明のシーズチューブが径小のグロープラグにおいて
は、従来の径大のグロープラグと比較して、両コイル間
の距離を多少近付けたほうが、良好な過昇防止型昇温特
性を得る上では有利であるということができる。

【００２０】なお、上記コイル間ギャップの大きさは、
より望ましくは１〜２ｍｍに調整するのがよい。

【００２１】上記ピーク温度ＴPは、９００〜１１５０
℃となっているのがよい。ピーク温度ＴPが９００℃未
満になると、発熱が不十分となり、エンジン予熱等の機
能が十分に果たされなくなる場合がある。他方、ピーク
温度ＴPが１１５０℃を超えると、発熱が大きくなり過
ぎ、発熱コイルの寿命低下を招く場合がある。なお、ピ
ーク温度ＴPは、望ましくは９５０〜１０５０℃となっ
ているのがよい。

【００２２】次に、上記グロープラグにおいては、室温
において通電電圧１１Ｖにて上記昇温特性を測定したと
きに、そのピーク温度ＴPと通電開始から６０秒後の温
度（以下、６０秒後温度という）ＴSとの差ＴP−ＴSが
５０〜２００℃となっていることが望ましい。ＴP−ＴS
が５０℃未満になると、通電電圧が高くなる方向に変動
した場合、ヒータの過昇を招きやすくなる。他方、ＴP
−ＴSが２００℃を超えると飽和温度が低くなり過ぎ、
必要な発熱性能が確保できなくなる。ＴP−ＴSは、望ま
しくは８０〜１５０℃となっているのがよい。

【００２３】また、本発明のグロープラグは、速熱性の
要求を満足するために、室温において通電電圧１１Ｖに
て昇温特性を測定したときに、ピーク温度ＴPが８００
℃以上であり、かつそのピーク温度ＴPに到達する途上
において８００℃に到達するまでの通電時間ｔ800が８
秒以下（望ましくは５秒以下）となっていることが望ま
しい。

【００２４】次に、本発明のグロープラグは、主体金具
からの突出部において、シーズチューブの肉厚ｔが０．
３〜０．７５ｍｍであり、かつ外径をＤ1としたときの
ｔ／Ｄ1の値が０．０８〜０．２となっていることが望
ましい。まず、肉厚ｔが０．３ｍｍ未満になるとシーズ
チューブの強度が不足し、取付けの際の落下等により大
きな衝撃が加わった場合に、ヒータが破損しやすくな
る。他方、本発明においては、シーズチューブの外径が
４．４ｍｍ以下に制限されている関係上、肉厚ｔが０．
７５ｍｍを超えるとシーズチューブ内径が小さくなり過
ぎ、発熱コイルの径を十分に確保できなくなって、必要
な発熱性能が得られなくなることがある。この場合、発
熱コイルの径を無理に大きくしようとすると、シーズチ
ューブ内面と発熱コイル及び制御コイルとの間で短絡を
生じやすくなることはいうまでもない。なお、上記肉厚
ｔは、望ましくは０．４５〜０．６ｍｍの範囲で調整さ
れているのがよい。

【００２５】他方、シーズチューブの突出部の内径をＤ
2、発熱コイル及び制御コイルの外径をｄ1としたとき
に、両者の半径差ＣＧ＝（Ｄ2−ｄ1）／２が、０．１〜
０．８ｍｍの範囲にて調整されていることが望ましい。
ＣＧが０．１ｍｍ未満になると、シーズチューブ内面と
発熱コイル及び制御コイルとの間で短絡を生じやすくな
るほか、発熱性能の劣化を招く場合もある。また、ＣＧ
が０．８ｍｍを超えると、例えばシーズチューブ内に発
熱コイル及び制御コイルを絶縁材料（例えばマグネシア
粉末）とともに封入し、さらに鍛造加工によりこれを縮
径する際に、コイルがシーズチューブ内にて蛇行しやす
くなり、同様に短絡を生じやすくなる。なお、ＣＧの値
は、望ましくは０．２〜０．６ｍｍの範囲にて調整する
のがよい。

【００２６】また、発熱コイル及び制御コイルの外径ｄ
1は、１．５〜３．０ｍｍとするのがよい。該外径ｄ1が
１．５ｍｍ未満になると、必要な発熱性能が得られなく
なる場合がある。他方、３．０ｍｍを超えると、シーズ
チューブの外径が４．４ｍｍ以下に制限されている関係
上、その肉厚ｔが小さくなり過ぎ、強度が不足する不具
合につながる。また、上記コイルの外径ｄ1とシーズチ
ューブの内径Ｄ2との比ｄ1／Ｄ2は０．５〜０．８の範
囲で調整されているのがよい。ｄ1／Ｄ2が０．８を超え
ると、発熱性能の低下を招く場合があるほか、シーズチ
ューブ内面と発熱コイル及び制御コイルとの間で短絡を
生じやすくなる。また、ｄ1／Ｄ2が０．５未満になる
と、コイルがシーズチューブ内にて蛇行しやすくなり、
同様に短絡を生じやすくなる。

【００２７】なお、シーズチューブは、例えばステンレ
ス鋼、鉄基耐熱合金及びＮｉ基耐熱合金のいずれかによ
り構成することができる。エンジン燃焼室内にて高温の
ガス流に直接さらされるシーズチューブをこれら材質に
て構成することにより、その耐久性を向上させることが
できる。ステンレス鋼としては、各種オーステナイト系
ステンレス鋼が、耐食性が特に良好であるので本発明に
好適に使用できる。

【００２８】この場合、特に耐熱性が要求される場合に
はＮｉ基耐熱合金、例えばInconel601（Inconelは商標
名）等のＮｉ基超耐熱合金を好適に使用できる。また、
高速インジェクション型ディーゼルエンジンのように、
スワール流速の大きい環境下で使用する場合において
は、高温ガス流による酸化消耗を抑制するため、オース
テナイト系ステンレス鋼のうちでも特にＮｉ含有量の高
い組成を有するもの（例えばＳＵＳ３１０Ｓ）や、これ
と類似の組成を有するオーステナイト系耐熱鋼（例えば
ＳＵＨ３０９、ＳＵＨ３１０、ＳＵＨ３３０など）を好
適に使用できる。

【００２９】また、発熱コイルの材質は、公知のグロー
プラグと同様の材質、例えば鉄−クロム系合金（例えば
鉄を主体としてクロムを１３〜３０重量％含有する合
金）、ニッケル−クロム合金（例えばニッケルを主体と
してクロムを８〜２２重量％含有する合金）等を使用で
きる。他方、制御コイルの材質としては、上記発熱コイ
ルの材質よりも電気比抵抗の温度係数が大きい材質が用
いられ、例えばコバルト−鉄合金（コバルトを主体とし
て鉄を６〜１８重量％程度含有するもの）が、耐久性に
優れているので本発明に好適に使用できるが、このほ
か、ニッケルメッキ鉄線やニッケル線等も使用できる。

【００３０】そして、発熱コイルと制御コイルとは、適
宜の材質、線径及びコイル長の選択により、発熱コイル
の電気抵抗値をＲH、同じく制御コイルの電気抵抗値を
ＲCとして、室温での電気抵抗比（ＲH／ＲC）RTの値が
１以上となり、かつ８００℃での電気抵抗比（ＲH／Ｒ
C）800の値が０．１〜０．４となるように調整するのが
よい。（ＲH／ＲC）RTの値が１未満になると、ヒータの
速熱性が十分に確保できなくなる場合がある。他方、
（ＲH／ＲC）800の値が０．１未満になると、制御コイ
ルによる通電制御が過剰となり、発熱コイルが十分に発
熱できなくなる場合がある。また、（ＲH／ＲC）800が
０．４を超えると、制御コイルによる通電制御効果が不
十分となり、発熱コイルの過昇が生じやすくなる。

【００３１】次に、シーズチューブの主体金具からの突
出部長さは２４〜５０ｍｍとするのがよい。突出部長さ
が２４ｍｍ未満になると、該突出部内における発熱コイ
ルと制御コイルとの収容スペースが不十分となり、ひい
ては所期の昇温特性（あるいは発熱性能）を得るのに必
要なコイル長を確保できなくなる場合がある。他方、該
長さが５０ｍｍを超えると、シーズチューブ径が４．４
ｍｍ以下と細径であるため、突出部の強度が不足し、衝
撃等が加わった場合に折損等を生じやすくなる。なお、
該突出長さは、望ましくは２８〜４０ｍｍとするのがよ
い。

【００３２】なお、上記グロープラグにおいては、シー
ズチューブ内に配置された抵抗線コイル（発熱コイルと
制御コイル）に対し、該シーズチューブに基端側から挿
入された通電端子軸を介して通電を行うのが一般的であ
る。この場合、その通電端子軸の先端を抵抗線コイルの
後端に接続するとともに、その通電端子軸の先端を主体
金具端面から突出して位置させることができる。例え
ば、シーズチューブの突出部に横方向の力が作用した場
合、主体金具の開口内縁部との当接位置に強い曲げ力が
集中しやすくなる。そこで、通電端子軸の先端を主体金
具端面から突出させることで、シーズチューブの上記当
接部分が補強され、曲げに対する強度が向上する。この
場合、曲げ力が作用したときのシーズチューブへの力の
集中位置は、むしろ通電端子軸の先端位置付近となるか
ら、該位置からシーズチューブの先端までの長さを２４
〜５０ｍｍ、望ましくは２４〜４２ｍｍとするのがよ
い。

【００３３】次に、上記グロープラグにおいては、シー
ズチューブの外径が小さくなると、主体金具へのその組
付け性が悪くなる場合がある。この場合、主体金具の、
シーズチューブが配置される孔部の内径を、該シーズチ
ューブの発熱コイル及び制御コイルを収容している部分
よりも大径に形成し、シーズチューブの基端部を上記主
体金具の孔部内径に対応する寸法となるように拡径し、
その拡径部にて主体金具の孔部内にろう付け、溶接及び
圧入のいずれかにより接合する構成とするこができる。
シーズチューブの基端部を拡径して、この拡径部におい
て主体金具に接合するようにすることで、上記組付け性
を向上させることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示す実施例に基づいて説明する。図１は、本発明のグ
ロープラグの一例を示す全体図及びその縦断面図であ
る。該グロープラグ１は、シーズヒータ２と、その外側
に配置された主体金具３とを備える。シーズヒータ２
は、図２に示すように、先端側が閉じたシーズチューブ
１１の内側に、２つの抵抗線コイル、すなわち先端側に
配置された発熱コイル２１と、その後端に溶接等により
直列接続された制御コイル２３とが、絶縁材料としての
マグネシア粉末２７とともに封入されている。

【００３５】図１に示すように、シーズチューブ１１
の、発熱コイル２１及び制御コイル２３を収容している
本体部１１ａは、先端側が主体金具３から突出して突出
部を形成している。この本体部１１ａは、外径Ｄ1がほ
ぼ一様な円筒状（ただし、先端部は丸められている）に
形成されており、該Ｄ1が３．０〜４．４ｍｍ（望まし
くは３．５〜４．０ｍｍ）とされている。ここで、発熱
コイル２１はその先端においてシーズチューブ１１と導
通しているが、発熱コイル２１及び制御コイル２３の外
周面とシーズチューブ１１の内周面とは、マグネシア粉
末２７の介在により絶縁された状態となっている。

【００３６】図２において、発熱コイル２１は、例えば
その２０℃での電気比抵抗ρ20が８０〜１８０μΩ・ｃ
ｍ、８００℃での電気比抵抗をρ800として、ρ800／ρ
20が０．９〜１．２程度の材料、具体的には鉄−クロム
合金線あるいはニッケル−クロム合金線等により構成さ
れている。そのコイルの線径ｋは０．１５〜０．４ｍ
ｍ、コイル長ＣＬ1は５〜１２ｍｍ、コイル外径ｄ1は
１．５〜３．０ｍｍ、巻線ピッチＰは０．２〜０．８ｍ
ｍ、巻線ターン数Ｎは８〜１５である。

【００３７】また、制御コイル２３は、例えばその２０
℃での電気比抵抗ρ20が５〜２５μΩ・ｃｍ、８００℃
での電気比抵抗をρ800として、ρ800／ρ20が７〜１２
程度の材料、具体的には鉄−クロム合金線あるいはニッ
ケル−クロム合金線等により構成されている。そのコイ
ルの線径ｋは０．１７〜０．３ｍｍ、コイル長ＣＬ2は
１０〜３２ｍｍ、コイル外径ｄ1は１．５〜３．０ｍ
ｍ、巻線ピッチＰは０．２〜０．８ｍｍ、巻線ターン数
Ｎは２５〜４０である。

【００３８】また、発熱コイル２１と制御コイル２３と
は、発熱コイルの電気抵抗値をＲH、同じく制御コイル
の電気抵抗値をＲCとして、室温での電気抵抗比（ＲH／
ＲC）RTの値が１以上となり、かつ８００℃での電気抵
抗比（ＲH／ＲC）800の値が０．１〜０．４となるよう
に調整されている。これら発熱コイル２１及び制御コイ
ル２３の間には、発熱コイル２１の巻線ピッチよりも大
きいコイル間ギャップ２５が形成されている。このコイ
ル間ギャップ２５の大きさＪＬは、０．８〜３ｍｍ、望
ましくは１〜２ｍｍの範囲で調整される。また、これを
発熱コイル２１の巻線ピッチＰにて捉えた場合は、０．
２〜０．８ピッチ（望ましくは０．３〜０．６ピッチ）
の範囲で調整される。

【００３９】次に、シーズチューブ１１は、前述の本体
部１１ａと基端側においてこれよりも大径に形成された
拡径部１１ｂとを有している。そして、その本体部１１
ａの肉厚ｔは０．３〜０．７５ｍｍ（望ましくは０．４
５〜０．６ｍｍ）であり、かつｔ／Ｄ1の値が０．０８
〜０．２（望ましくは０．１１〜０．１７ｍｍ）となっ
ている。また、本体部１１ａの内径をＤ2、発熱コイル
２１及び制御コイル２３の外径をｄ1としたときの、そ
れらの半径差ＣＧ＝（Ｄ2−ｄ1）／２の値は、０．１〜
０．８ｍｍ（望ましくは０．２〜０．６ｍｍ）とされて
いる。さらに、上記コイル２１，２３の外径ｄ1と本体
部１１ａの内径Ｄ2との比ｄ1／Ｄ2は０．５〜０．８
（望ましくは０．６〜０．７）とされている。

【００４０】シーズチューブ１１には、基端側から棒状
の通電端子軸１３が挿入され、その先端が制御コイル２
３の後端に溶接等により接続されている。他方、図１に
示すように、該通電端子軸１３の後端部には雄ねじ部１
３ａが形成されている。

【００４１】このようなシーズヒータ２の構造は、例え
ば次のようにして製造することができる。すなわち、図
３（ｂ）に示すように、最終寸法よりも加工代分だけ大
径に形成されたシーズチューブ１１’内に、発熱コイル
及び制御コイルをマグネシア粉末とともに封入し、この
状態でシーズチューブ１１’に回転鍛造加工（スエージ
加工）を施すことにより、本体部１１ａと拡径部１１ｂ
とを形成する。

【００４２】上記スエージ加工は、例えば図３（ａ）に
示すスエージングマシン７０を用いて行うことができ
る。該スエージングマシン７０においては、シーズチュ
ーブ１１’を取り囲むように配置された複数のダイス７
３がそれぞれ対応するハンマ７２によって支えられてお
り、それらが回転主軸７４内に配置されて一体的に回転
させられる。この回転主軸７４は、焼き入れ鋼等で構成
された複数のローラ７１を有するケージ７５の内側で回
転するようになっており、回転主軸７４とともに回転し
ながらハンマ７２がローラ７１の位置にくると、ダイス
７３が圧縮され、ハンマ７２が隣接するローラ７１，７
１の間にくるとダイス７３は遠心力によって開く。従っ
て、回転主軸７４の回転数を一定以上に上げれば、ダイ
ス７３による圧縮加工を何度も繰り返すことができる。

【００４３】次に、主体金具３は、図１に示すように軸
方向の貫通孔４を有する筒状に形成され、ここにシーズ
ヒータ２が、一方の開口端からシーズチューブ１１の先
端側を所定長突出させた状態で挿入・固定されている。
該主体金具３の外周面には、グロープラグ１をディーゼ
ルエンジンに取り付けるに際して、トルクレンチ等の工
具を係合させるための六角断面形状の工具係合部９が形
成されており、これに続く形で取付け用のねじ部７が形
成されている。

【００４４】主体金具３の貫通孔４は、シーズチューブ
１１が突出する開口側に位置する大径部４ｂと、これに
続く小径部４ａとを備え、この小径部４ａにシーズチュ
ーブ１１ｂの基端側に形成された大径部１１ｂが圧入さ
れ、固定されている。他方、貫通孔４の反対側の開口部
には座ぐり部３ａが形成され、ここに、通電端子軸１３
に外装されたゴム製のＯリング１５と絶縁ブッシュ（例
えばナイロン製のもの）１６とが嵌め込まれている。そ
して、そのさらに後方側において通電端子軸１３には、
絶縁ブッシュ１６の脱落を防止するための押さえリング
１７が装着されている。該押さえリング１７は、外周面
に形成された加締め部１７ａにより通電端子軸１３に固
定されるとともに、通電端子軸１３の対応する表面に
は、加締め結合力を高めるためのローレット部１３ｂが
形成されている。なお、１９は、通電用のケーブルを通
電端子軸１３に固定するためのナットである。

【００４５】シーズチューブ１１の、主体金具３からの
突出長Ｌ2は２４〜５０ｍｍ（望ましくは２８〜４０ｍ
ｍ）に調整されている。また、図２に示すように、通電
端子軸１３の先端位置は主体金具３の開口端面とほぼ一
致している。

【００４６】以下、図１のグロープラグ１の各部の寸法
等を具体的に例示する（図２も参照）。・全長Ｌ1＝１４５ｍｍ。（発熱コイル２１）・材質：鉄−クロム合金（組成：Ａｌ＝７．５重量％；
Ｃｒ＝２６重量％；Ｆｅ＝残部、ρ20＝１６０μΩ・ｃ
ｍ、ρ800／ρ20＝１．０）。・寸法：ｋ＝０．２２ｍｍ、ＣＬ1＝１０ｍｍ、ｄ1＝
１．７ｍｍ、Ｐ＝１．０ｍｍ、Ｎ＝１０。コイル全体の
２０℃での電気抵抗値ＲHは１Ω。（制御コイル２３）・材質：コバルト−鉄合金（組成：Ｆｅ＝８重量％；Ｃ
ｏ＝残部、ρ20＝８μΩ ・ｃｍ、ρ800／ρ20＝９．８、８００℃まで抵抗値は
温度上昇とともに下に凸に上昇する）。・寸法：ｋ＝０．２ｍｍ、ＣＬ2＝１５ｍｍ、ｄ1＝１．
７ｍｍ、Ｐ＝０．５ｍｍ、Ｎ＝３０。コイル全体の室温
での電気抵抗値ＲCは０．３３Ω。

【００４７】・（ＲH／ＲC）RT：３。・（ＲH／ＲC）800：０．３。（コイル間ギャップ２５）・ＪＬ：２ｍｍ。

【００４８】（シーズチューブ１１）・材質：ＳＵＳ３１０Ｓ。・寸法：Ｄ1＝３．５ｍｍ、ｔ＝０．５ｍｍ、ｔ／Ｄ1＝
０．１４ｍｍ、ＣＧ＝０．４ｍｍ、拡径部の外径Ｄ3＝
４．４ｍｍ、Ｌ2＝３６ｍｍ。

【００４９】（主体金具３）・材質：機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）。・寸法：ねじ部７よりも先端側に位置する部分（以下、
主要部５という）の長さＬ3＝５３ｍｍ、主要部５の外
径Ｄ4＝８．２ｍｍ、ねじ部７の長さＬ4＝２７ｍｍ、ね
じ部７の外径Ｄ5＝１０ｍｍ。

【００５０】以下、図１のグロープラグ１の作用につい
て説明する。グロープラグ１は、主体金具３のねじ部７
においてディーゼルエンジンのシリンダブロックに取り
付けられる。これにより、発熱コイル２１及び制御コイ
ル２３が収容されたシーズチューブ１１の先端部は、エ
ンジンの燃焼室（あるいは副燃焼室）内に位置決めされ
る。この状態で、通電端子軸１３に車載のバッテリーを
電源として電圧を印加すると、通電端子軸１３→制御コ
イル２３→発熱コイル２１→シーズチューブ１１→主体
金具５→（エンジンブロックを介して接地）の経路にて
通電される。

【００５１】これにより、グロープラグ１のシーズヒー
タ２は、通電初期においては制御コイル２３の温度が低
く電気抵抗値が小さいため、発熱コイル２１には比較的
大きな電流が流れてこれを急速昇温させる。そして、発
熱コイル２１の温度が上昇すると、その発熱により制御
コイル２３が加熱されて電気抵抗値が増大し、発熱コイ
ル２１への通電電流値が減少する。これにより、ヒータ
の昇温特性は、通電初期に急速昇温した後、以降は制御
コイルの働きにより通電電流が抑制されて温度が飽和す
る形となる。

【００５２】そして、シーズチューブ１１の本体部１１
ａがほぼ一様な外径Ｄ1を有する円筒状とされ、かつＤ1
が４．４ｍｍ以下の値に設定されていることで、前述の
過昇防止型昇温特性、具体的にはピーク温度ＴPと６０
秒後温度ＴSとの差ＴP−ＴSが５０〜２００℃、ピーク
温度ＴPが９００〜１１５０℃、及び８００℃に到達す
るまでの通電時間ｔ800が８秒以下の、速熱性に優れた
特性を安定して実現することが可能となる。

【００５３】さらに、シーズチューブ１１の肉厚ｔが
０．３〜０．７５ｍｍであり、かつ外径をＤ1としたと
きのｔ／Ｄ1の値が０．０８〜０．２となっていること
で、径小のヒータであるにもかかわらず所期の発熱性能
が確保され、かつシーズチューブ１１の強度も十分なも
のとなり、例えば取付け時に落下させたりした場合もヒ
ータに破損が生じにくい。また、シーズチューブ１１の
本体部１１ａの内径と、発熱コイル２１及び制御コイル
２３の外径との半径差ＣＧが０．１〜０．８ｍｍの範囲
にて調整されていることで、シーズチューブ１１の内面
と各コイル２１，２３との間での短絡が生じにくくな
り、製造歩留まりを向上させることができる。

【００５４】ここで、図２において、発熱コイル２１の
コイル長ＣＬ1とシーズチューブ１１の本体部外径Ｄ1と
の比ＣＬ1／Ｄ1は１．６〜３．５（本実施例では約２．
５）に設定するのがよい。すなわち、シーズチューブ１
１が小径であるため、従来の大径のシーズヒータと比較
してチューブ表面からの熱の放散が活発に進むことか
ら、ＣＬ1／Ｄ1が１．６未満ではコイル２１による発熱
帯の長さが不足して、十分な発熱性能が得られなくなる
ほか、制御コイルの加熱状態が不安定となり、良好な過
昇防止型昇温特性も期待できなくなる場合がある。他
方、ＣＬ1／Ｄ1が４を超えると、シーズチューブ先端部
が最高発熱部分とならなくなる不具合が生ずる場合があ
る。

【００５５】図４に、図１のグロープラグ１の変形例を
示す（共通の部材には同一の符号を付して説明を省略す
る）。このグロープラグ１００においては、シーズチュ
ーブ１１の基端側の拡径部１１ｂが、図１のグロープラ
グ１よりも長く形成されており、シーズチューブ１１の
突出側において主体金具３の貫通孔４には、図１のよう
な大径部４ｂが形成されず、ストレート形態となってい
る。そして、シーズチューブ１１の拡径部１１ｂは、貫
通孔４に対してろう付けにより接合されている。

【００５６】また、貫通孔４の反対側の開口部には、図
１と同様の座繰り部３ａが形成されているが、ここには
図１の絶縁ブッシュ１６に代えてシールリング（例えば
シリコンゴム製のもの）１０と、ワッシャ状の第一絶縁
リング（例えばベークライト等の耐熱樹脂製のもの）１
２が嵌め込まれる。そして、その状態にて、座ぐり部３
ａの開口周縁部に形成された筒状の突出部を第一絶縁リ
ング１４側に加締めて加締め部１３ｂを形成し、さらに
その後方側において通電端子軸１３に対し、第二絶縁リ
ング１４（第一絶縁リング１２と同材質・同形状）と押
さえリング１７とをこの順序で装着・固定した構造とな
っている。

【００５７】他方、図５に示すように、通電端子軸１３
の先端部は、主体金具５の対応する開口端部よりも所定
長突出する形となっており、該通電端子軸１３の先端か
らシーズチューブ１１の先端までの長さＬ2’が２４〜
５０ｍｍ（望ましくは２４〜４２ｍｍ）に調整されてい
る。

【００５８】このグロープラグ１００においては、図１
にグロープラグ１にはない次のような効果が達成されて
いる。すなわち、シーズチューブ１１の主体金具３から
の突出部内に通電端子軸１３の先端部が入り込んでい
る。これにより、シーズチューブ１１は、横方向の力が
作用したときに強い曲げ力が作用しやすい主体金具３の
開口内縁部との当接部が、該通電端子軸１３により補強
される形となり、衝撃等が加わっても破損等が生じにく
くなる。

【００５９】一方、図１のグロープラグ１は、次の点で
図４のグロープラグ１００より優れているといえる。ま
ず、通電端子軸１３の後端側を、絶縁ブッシュ１６を介
して加締めリング１７で止める構造になっていることか
ら、第一絶縁リング１２とシールリング１０とを加締め
部３ｂで止め、さらに第二絶縁リング１４と加締めリン
グ１７で補強した図４のグロープラグ１００よりも部品
点数が少なく、製造も容易である。また、図４のグロー
プラグ１００では、内向きに突出した加締め部３ｂの内
縁と通電端子軸１３の外面との距離が比較的小さいの
で、水漏れ等による短絡を生じないよう、絶縁リング１
２，１４間の気密性を配慮する必要がある。これに対
し、図１のグロープラグ１では、絶縁ブッシュ１６のフ
ランジ部１６ａにより、主体金具３の開口内縁から通電
端子軸１３の外面までの距離が大きくなっており、か
つ、絶縁ブッシュ１６と主体金具３との隙間から通電端
子軸１３側に漏れ込もうとする水はＯリング１５により
遮断されるので、短絡をより起こしにくい構造となって
いる。さらに、図４のグロープラグ１００では、シーズ
チューブ１１をろう付けにより主体金具３に接合する形
となっていたので、ろう接時の熱影響によるシーズチュ
ーブ１１の軟化を見越して強度設計を行う必要があるの
に対し、図１のグロープラグ１では、シーズチューブ１
１は主体金具３に圧入結合されるので熱影響による軟化
の心配がなく、加工による強度向上効果をより有効に活
用できる利点がある。

【００６０】

【実施例】（実施例１）図１のグロープラグを、以下に
特記する条件を除いて、先に例示した寸法及び材質によ
り各種作製した。まず、シーズチューブ１１の本体部１
１ａの外径Ｄ1のみを２．５〜５．０ｍｍの各種値にて
変化させ、これに合わせて発熱コイル２１及び制御コイ
ル２３は外径ｄ1のみ１．５〜２．５ｍｍの範囲で適宜
変化させた。また、制御コイル２３の材質として、前記
したコバルト−鉄合金製のものに代え、ニッケルメッキ
鉄線（線径は同じ、メッキ厚さは約１μｍ）、及びニッ
ケル線（線径は同じ）を用いたものを作製した。

【００６１】そして、これらグロープラグを室温中に保
持し、通電電圧１１Ｖにて通電したときの昇温特性曲線
（温度−時間曲線）を、以下のようにして測定した。温
度測定は、グロープラグ１を図１０に示すような治具２
００に取り付けた状態で行った。該治具２００は、縦長
円柱状（外径２３ｍｍ）の炭素鋼製のものであり、中心
部に軸線方向のプラグ装着孔２０１が貫通形態で形成さ
れている。図１に示すグロープラグ１は、先端側をプラ
グ装着孔２０１内に挿入し、該プラグ装着孔２０１の一
方の端部側に形成された雌ねじ部２０１ａに対してねじ
部７を螺合させることにより、治具２００に取り付けら
れる。治具２００の各部の寸法は図面中に記載した通り
である（単位：ｍｍ）。また、グロープラグ１のシーズ
チューブ１１の先端部は、上記装着状態において治具２
００の端面より８ｍｍ突出するようになっている。

【００６２】そして、シーズチューブ１１の突出部にお
いて、その先端から軸線方向に８ｍｍまでの測定区間を
設定し、その測定区間における最高温度位置を予め調べ
ておくとともに、該位置に熱電対（Ｐｔ／Ｐｔ−Ｒｈ）
を固定してシーズヒータ２に連続通電し、温度の時間変
化を測定して昇温特性曲線を得た（以上の測定方法は、
ＩＳＯ７５７８（１９８６）に規定された方法に準拠す
るものである）。また、得られた昇温特性曲線から、前
述の８００℃到達時間（ｔ800）、ピーク温度（ＴP ）
及び６０秒後温度（ＴS）の値をそれぞれ算出した。以
上の結果を表１に示す。

【００６３】

【表１】

【００６４】すなわち、本体部１１ａの外径Ｄ1が４．
４ｍｍを超える番号１のグロープラグではｔ800が大き
く、速熱性が不足しているほか、６０秒後温度（飽和温
度を反映したものとなる）ＴSが低くＴP−ＴSも５０℃
未満となっており、良好な過昇防止型昇温特性が得られ
ていないことがわかる。これに対し、本体部１１ａの外
径Ｄ1が３〜４．４ｍｍの本発明のシーズヒータを使用
したグロープラグ（番号２〜６、８〜１０）では、ｔ80
0が小さく速熱性に優れ、また過昇防止型昇温特性も良
好であることがわかる。他方、本体部１１ａの外径Ｄ1
が３ｍｍ未満のグロープラグでは、発熱コイルの寸法が
小さいため、６０秒後温度ＴSが低く、グロープラグの
性能としては不十分であることがわかる。

【００６５】なお、図６は、番号５のグロープラグの昇
温特性曲線を示している。また、図７は、番号１の比較
例のグロープラグの昇温特性曲線を示している。

【００６６】（実施例２）図１のグロープラグを、コイ
ル間ギャップ長ＪＬを０．５〜５ｍｍにて変化させた他
は、先に例示した寸法及び材質により各種作製した。そ
して、これらグロープラグに対し、実施例１と同様にし
て昇温特性曲線（温度−時間曲線）を測定し、ｔ800、
ＴP 及びＴSの各値をそれぞれ算出した。以上の結果を
表２に示す。

【００６７】

【表２】

【００６８】すなわち、ＪＬを０．８〜３ｍｍの範囲に
て調整することで、速熱性及び過昇防止型昇温特性に特
に優れたグロープラグが実現されていることがわかる。

【００６９】（実施例３）図１のグロープラグを、以下
に特記する条件を除いて、先に例示した寸法及び材質に
より各種作製した。すなわち、シーズチューブ１１の本
体部１１ａの外径Ｄ1を３．０〜４．４ｍｍの範囲にて
変化させた。また、本体部１１ａの肉厚ｔは０．２５〜
０．７０ｍｍの範囲で変化させた。また、発熱コイル２
１及び制御コイル２３は外径ｄ1のみ１．５〜３．０ｍ
ｍの範囲で変化させた。各グロープラグの、Ｄ1、ｔ、
ｄ1の具体的な数値は、ｔ／Ｄ1、Ｄ2（シーズチューブ
内径）、ＣＧ（コイルとシーズチューブ内面との半径
差）、ｄ1／Ｄ2の各値とともに表３に示している。

【００７０】これら各グロープラグを各条件につき５０
個ずつ作製し、以下の各試験を行った。結果を表３に示
す。ショート（短絡）発生確率室温にて、まずグロープラグに対し電圧５０Ｖのパルス
電圧（パルス長０．１秒）を印加してグロープラグの抵
抗値を測定し、測定値をＲ0とする。次いで電圧１１Ｖ
にて３０秒連続通電し、その後さらに同様のパルス電圧
を印加してグロープラグの抵抗値を測定し、測定値をＲ
1とする。加熱により、シーズチューブと発熱コイルな
いし制御コイルとの間に短絡が生じれば、実質的な通電
コイル長が短くなるため、抵抗測定値Ｒ1は減少する。
そして、Ｒ1のＲ0に対する減少率｛（Ｒ0−Ｒ1）／Ｒ
0｝×１００が１０％以上となったものをショート発生
と判断し、測定したグロープラグ５０個中のショート発
生個数がゼロのものを合格（○）、１個でもショートし
たものは不合格（×）とした。強度評価(I) 各グロープラグをシーズチューブが下となり、かつコン
クリート製の試験面からシーズチューブ先端までの初期
距離が１ｃｍとなるように鉛直に保持して落下させ、以
降、上記距離を１ｃｍずつ段階的に増加させながら落下
を繰り返す。各落下後にシーズチューブに曲がりや折損
等の破壊が生じたか否かを目視にて確認する。そして、
破壊を生じない最大落下距離が５ｃｍ以上のものを優
（◎）、３ｃｍ〜４ｃｍまでのものを良（○）、２ｃｍ
以下のものを不可（×）として判定した。強度評価(II) 各グロープラグの主体金具を、シーズチューブが水平と
なるようにチャックにて保持し、これを曲げ試験機にセ
ットするとともに、側方に突き出すシーズチューブの先
端から軸方向に沿って１ｍｍの位置に曲げパンチの先端
を当接させ、クロスヘッド速度１ｍｍ／分にて片持曲げ
試験を行ったときの、最大曲げ荷重の値を曲げ強度値と
して測定した。シーズチューブ１１の本体部１１ａの外
径Ｄ1を３．５ｍｍに固定し、肉厚ｔを変化させたとき
の強度値を、短絡発生確率とともにプロットしたグラフ
を図８に示す。

【００７１】

【表３】

【００７２】表３の結果から、以下のことがわかる。 (1)肉厚ｔが０．３ｍｍ以上、ｔ／Ｄ1が０．０８以上で
シーズチューブの強度が十分となり、落下試験における
破損が生じにくくなる。 (2)クリアランスＣＧが０．１ｍｍ〜０．８ｍｍで、シ
ョートを生じにくくなる。

【００７３】また、落下試験における破損を生じないた
めにはｔ／Ｄ1が０．０８以上となることが必要である
が、図８の結果から、対応する強度値としては５ｋｇ以
上が確保されていればよいことがわかる。なお、ｔ／Ｄ
1が０．２を超えると、ショート発生確率が急速に高く
なっていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のグロープラグの一例を示す全体図及び
縦断面図。

【図２】そのシーズヒータの内部構造を示す断面図及び
その要部拡大模式図。

【図３】スエージングマシンの概念と、スエージングの
作用とを示す説明図。

【図４】図１のグロープラグの変形例を示す縦断面図。

【図５】そのシーズヒータの内部構造を示す断面図。

【図６】実施例１の番号５のグロープラグの昇温特性曲
線。

【図７】実施例１の番号１のグロープラグの昇温特性曲
線。

【図８】実施例３の曲げ強度試験結果をショート発生確
率とともに示すグラフ。

【図９】従来のグロープラグの模式図。

【図１０】グロープラグの温度測定に使用する治具の縦
断面図。

【符号の説明】

１グロープラグ２シーズヒータ３主体金具７ねじ部１１シーズチューブ１１ａ本体部１１ｂ拡径部１３通電端子軸２１発熱コイル２３制御コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端側が閉じたシーズチューブと、前記シーズチューブの先端側を突出させた状態でその外
側に配置される筒状の主体金具と、そのシーズチューブ内において軸線方向に配置された複
数の抵抗線コイルとを備え、その抵抗線コイルは、前記シーズチューブの前記主体金
具からの突出部内において、その先端側に配置される発
熱コイルと、その発熱コイルの後方側にこれと直列接続
されるとともに、該発熱コイルからの発熱を受けること
により電気抵抗値を増大させ、発熱コイルに対する通電
を制御する制御コイルとを含み、前記シーズチューブの前記突出部を、軸線方向において
ほぼ一様な外径を有するものとして構成し、その外径を
３．０〜４．４ｍｍとすることにより、前記シーズチュ
ーブの先端部表面における昇温特性が、通電初期にピー
ク温度ＴPを有して該ピーク温度ＴP以下で飽和するもの
となるようにしたことを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】前記制御コイルは前記発熱コイルの後端
に対し、該発熱コイルの巻線ピッチよりも大きいコイル
間ギャップを隔てた形でこれに直結されており、該コイ
ル間ギャップの大きさが１〜３ｍｍに調整されている請
求項１記載のグロープラグ。
【請求項３】室温において通電電圧１１Ｖにて前記昇
温特性を測定したときに、前記ピーク温度ＴPが８００
℃以上であり、かつそのピーク温度ＴPに到達する途上
において８００℃に到達するまでの通電時間ｔ800が８
秒以下である請求項１又は２に記載のグロープラグ。
【請求項４】室温において通電電圧１１Ｖにて前記昇
温特性を測定したときに、そのピーク温度ＴPと通電開
始から６０秒後の温度ＴSとの差ＴP−ＴSが５０〜２０
０℃となっている請求項１ないし３のいずれかに記載の
グロープラグ。
【請求項５】前記ピーク温度ＴPが９００〜１１５０
℃となっている請求項１ないし４のいずれかに記載のグ
ロープラグ。
【請求項６】前記主体金具からの突出部において、前
記シーズチューブの肉厚ｔが０．３〜０．７５ｍｍであ
り、かつ外径をＤ1としたときのｔ／Ｄ1の値が０．０８
〜０．２である請求項１ないし５のいずれかに記載のグ
ロープラグ。
【請求項７】前記シーズチューブの前記突出部の内径
をＤ2、前記発熱コイル及び前記制御コイルの外径をｄ1
としたときに、両者の半径差ＣＧ＝（Ｄ2−ｄ1）／２
が、０．１〜０．８ｍｍの範囲にて調整されている請求
項１ないし６のいずれかに記載のグロープラグ。
【請求項８】前記発熱コイル及び前記制御コイルの外
径ｄ1が１．５〜３．０ｍｍとされ、かつ該外径ｄ1と前
記シーズチューブの前記突出部の内径Ｄ2との比ｄ1／Ｄ
2が０．５〜０．８の範囲で調整されている請求項１な
いし７のいずれかに記載のグロープラグ。
【請求項９】前記シーズチューブは、ステンレス鋼、
鉄基耐熱合金及びＮｉ基耐熱合金のいずれかにて構成さ
れている請求項１ないし８のいずれかに記載のグロープ
ラグ。
【請求項１０】前記シーズチューブの前記主体金具か
らの突出部長さが２４〜５０ｍｍとされている請求項１
ないし９のいずれかに記載のグロープラグ。
【請求項１１】前記シーズチューブ内においてその基
端側から挿入された通電端子軸の先端が前記抵抗線コイ
ルの後端に接続され、その通電端子軸の先端が前記主体
金具の端面から突出して位置するとともに、当該通電端
子軸の先端から前記シーズチューブの先端までの長さが
２４〜５０ｍｍとされている請求項１０記載のグロープ
ラグ。
【請求項１２】前記主体金具の、前記シーズチューブ
が配置される孔部の内径は、該シーズチューブの前記主
体金具からの突出部よりも大径に形成されるとともに、
前記シーズチューブの基端部は、前記主体金具の前記孔
部の内径に対応する寸法となるように拡径されており、
該拡径部にて前記主体金具の前記孔部内にろう付け、溶
接及び圧入のいずれかにより接合されている請求項１な
いし１１のいずれかに記載のグロープラグ。