JPH0122540B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、デイーゼルエンジンの副燃焼室また
は燃焼室内を予熱するために用いられるグロープ
ラグに関し、特に自己温度制御型として機能し得
る二種類の発熱体を備えてなるグロープラグの改
良に関する。

〔従来の技術〕

一般に、デイーゼルエンジンは低温時の始動性
が悪いため、副燃焼室または燃焼室内にグロープ
ラグを設けこれに電流を流して発熱させることに
より、吸気温度を上昇させあるいは着火源として
エンジンの始動性を向上させる方法が採用されて
いる。ところで、この種のグロープラグにおいて
要求されることは、通電初期において内部に組込
まれた発熱体に大電力を供給することによりその
温度立上り特性を向上させ速熱型として機能し得
るとともに、発熱体の溶断等を防ぐためにその飽
和温度を適正なものとしてその過加熱を防止し、
安定した発熱特性を得ることができ、また副燃焼
室または燃焼室内での高温ガス中にさらされるこ
とによる耐久性を保証し得る等といつた性能を満
足することである。

そして、従来からよく知られている、耐熱金属
製のシース内に耐熱絶縁粉末を充填してたとえば
ニツケルなどの一種材料によるコイル状発熱体を
埋設した一般的なシース型グロープラグでは、そ
の供給電力が発熱体を始めとする各部への悪影響
を防ぐために制限され、温度立上り特性の面で問
題であり、しかも速熱型として機能させるには、
発熱体の過加熱を防ぐために温度制御手段を別個
に設けることが必要で、装置全体のコスト高を招
くといつた欠点があつた。

また、上述した温度立上り特性を向上させかつ
自己温度制御手段を有するものとして、抵抗温度
係数の異なる二種類の材料によりそれぞれ形成さ
れた発熱体を用いてなるグロープラグが、たとえ
ば特開昭54−109538号公報等によつて提案されて
いる。しかし、このような構造のものはある程度
速熱型として機能する反面、製造が面倒でコスト
高となる割には発熱特性が良くないもので、上述
した性能をすべて満足し得るとは言い難いもので
あつた。これは、この種従来のグロープラグで
は、抵抗温度係数の小さい発熱体を先端側に、か
つ抵抗温度係数の大きい発熱体を後端側に設け、
この後端側発熱体の温度変化による抵抗変動を利
用して通電直後において先端側発熱体に大電力を
供給してその迅速な赤熱化を図つているが、両発
熱体があまりにも近接して配置されるため後端側
発熱体が先端側からの熱影響によりあまりにも早
く温度上昇し、これにより先端側への供給電力が
制御されることによる。そして、このような問題
から発熱特性に欠け、速熱型としての効果を発揮
し得ないものであつた。

このため、本出願人は、上述した二種材料によ
る発熱体を用いることによる利点を有効に活用す
べく種々研究、開発を行なつた結果、従来のもの
は、二種類の発熱体が互いにあまりにも近接して
配設されているため熱影響を受けて通電初期にお
ける大電流の通電時間が短くなる点に注目し、こ
の問題を解決し得るものとして、特開昭57−
182026号公報により安定かつ速熱性に優れた発熱
特性を得ることができる安価な自己温度制御型の
グロープラグを先に提案している。

これを第２図および第３図を用いて簡単に説明
すると、図中符号１はステンレススチール等の耐
熱金属材料からなるシース、２はこのシース１を
先端部において保持するハウジングで、このハウ
ジング２の後端部には絶縁ブツシユ３を介して電
極棒４が同心状に取付けられ、この電極棒４の先
端は前記シース１内に挿入されている。

そして、シース１先端側内部空間には、たとえ
ば鉄クロムあるいはニツケルクロム合金などのよ
うに正の抵抗温度係数の小さな導電材料で形成さ
れた第１の螺旋状発熱体５（以下第１の発熱体と
いう）が軸線方向に沿つて配設され、その一端は
前記シース１と電気的に接続されている。また、
前記シース１の後端側内部空間には、この第１の
発熱体５と連続してシース１後端側の電極棒４と
の間に、たとえばニツケルまたはカーボン含有量
が0.25％以下の低炭素鋼（以下低炭素鋼という）
等の正の抵抗温度係数の大きな導電材料で形成さ
れた第２の螺旋状発熱体６（以下第２の発熱体と
いう）が配設され、さらにこれら両発熱体５，６
はシース１内に充填されたマグネシア（MgO）
等の耐熱絶縁粉末７により埋設されている。

ここで、この第２の発熱体６は、それ自身が発
熱源として作用するばかりでなく、前記第１の発
熱体５に対し、通電開始直後においてはその抵抗
値が小さいため大電力を供給することができ、か
つ通電時間の経過と共に抵抗値が増大してその供
給電力を減少させ、グロープラグ自身の飽和温度
を低くおさえ、過加熱を防止する温度制御手段と
しても作用する。これは、この第２の発熱体６の
抵抗値が通電による発熱と共に順次増大すること
から明らかであろう。

そして、この第２の発熱体６による電流制御を
適切なものとするために、第１の発熱体５と第２
の発熱体６とは、それぞれの螺旋部が所定の間隙
（GAP）をおいて対向するようにして接続されて
いる。すなわち、これら両発熱体５，６の螺旋部
間に一定の間隙を設けることで、従来問題とされ
ていた第１の発熱体５からの第２の発熱体６に対
する熱影響に時間的間隔を保ち、これにより第２
の発熱体６による電流制御を時間的に遅らせて第
１の発熱体５への大電力の供給時間を延ばし、こ
の第１の発熱体５を急速に赤熱させて温度立上り
特性を大幅に向上させ得るものである。

なお、これら両発熱体５，６は間隙内において
熱伝達が必要最小限となるように、たとえば各発
熱体の最終螺旋部端５ａ，６ａからそれぞれ軸線
方向に向つて延長された直線状端部５ｂ，６ｂの
端面同士を当接させてプラズマアーク溶接等で接
続されている。また、８は上述した両発熱体５，
６内に貫通して配設されこれらを所定個所に保持
するセラミツク等の耐熱絶縁材料からなるガイド
棒で、両発熱体５，６間の間隙を適正に維持し発
熱特性の安定化を図るためのものである。

このような構成によれば、通電開始直後では、
第２の発熱体６の抵抗が小さく大電力が第１の発
熱体５に集中し、第４図中ａで示す特性曲線から
明らかなように230Wにも及び、迅速に発熱され
る。また、この第１の発熱体５からの熱影響が第
２の発熱体６に伝達されその抵抗値が増大するま
でに前述した間隙の存在で時間遅れが生じ、第１
の発熱体５に大電力が集中する時間が長くとれる
ためこの部分の速熱性が良好となる。

一方、第２の発熱体６においても同図中ｂで示
される特性曲線から明らかなように、100W近い
供給電力が加わり徐々に発熱し、その発熱温度と
第１の発熱体５からの熱影響に伴なつて抵抗値が
増加する。この抵抗値の変化で供給電流が減少
し、第１の発熱体５への印加電圧が減少すると、
第１の発熱体５における供給電力は急速に減少
し、その発熱量が制限されて過加熱が防止され
る。勿論、このときには第２の発熱体６もそれ自
身が発熱体として働き、これによりシース１は順
次加熱されてエンジン始動に必要な温度（通常
800℃）まで温度上昇する。このようなグロープ
ラグの発熱特性を第５図中ｃで示しており、同図
中ｄで示す従来の間隙のないタイプに比べて温度
立上り特性が大幅に向上するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した構成による自己温度制御型
のグロープラグを構成するうえで問題とされるこ
とに、シース１内で耐熱絶縁粉末７中に埋設され
る第１および第２の発熱体５，６の前記間隙内で
の接続構造がある。すなわち、これら第１および
第２の発熱体５，６は、コイル径、線径共にかな
り小さい部品であり、これらを各発熱体５，６の
最終螺旋部端５ａ，６ａから互いに延設した直線
状端部５ｂ，６ｂの端面同士を互いに突き合わせ
て溶接接続することは、非常に煩雑な作業を必要
とするものであり、また接合強度等の信頼性の面
からも問題で、より簡単かつ適切に両発熱体５，
６端部を溶接して接合し得る何らかの対策を講じ
ることが望まれている。

特に、このような両発熱体５，６を接続するう
えで問題となることは、これらを耐熱絶縁粉末７
中に埋設することでシース１との間の絶縁状態を
確保することで、このためには前記両発熱体５，
６端部同士の接続部がそれぞれの螺旋部よりも外
方に突出しない状態で接続すること、さらに両発
熱体５，６を同心性を保つて接続すること等を満
足することが望まれ、これらの点を考慮すること
が必要とされている。

〔課題を解決するための手段〕

このような問題を解決するために本発明に係る
デイーゼルエンジン用グロープラグは、正の抵抗
温度係数が異なる材料にて形成された二種類の発
熱体を有し、かつこれら両発熱体を所定の間隙を
おいて接続する接続部を、それぞれの螺旋部端か
ら相手側に向つて延設された直線状端部同士を互
いに平行して重ね合わせて固着接合することによ
り接続するようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、第１および第２の発熱体の螺
旋部端から平行して延設された直線状端部同士
を、それぞれの発熱体をガイド棒等に嵌装した状
態で、各螺旋部の周方向において重ね合うように
対設させ、かつその重なり部分を溶接等で固着接
合することにより接続される。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第１図ａ，ｂは本発明に係るデイーゼルエンジ
ン用グロープラグの一実施例を示すもので、これ
らの図において第３図等と同一または相当する部
分には同一番号を付してその説明は省略する。

さて、本発明によれば、抵抗温度係数の異なる
第１および第２の発熱体５，６を所定の間隙
（GAP）内で接続する接続部（図中符号１０で示
す）を、それぞれの螺旋部端５ａ，６ａから相手
側に向つて延設された直線状端部５ｂ，６ｂを互
いに平行して重ね合わせ、その重なり部分をプラ
ズマアーク溶接等で固着接合することにより構成
したところに特徴を有している。

ここで、このような溶接接続を行なうにあたつ
ては、両発熱体５，６をその支持用ガイド棒８に
嵌装させた状態で、それぞれの直線状端部５ｂ，
６ｂ同士をガイド棒８の外周部（発熱体５，６の
螺旋部径と略々等しい）に沿つて周方向から突き
合わせ、その重なり部分を溶接するとよい。

そして、このような構成によれば、直線状端部
５ｂ，６ｂの端面同士を突き合わせて溶接する場
合に比べ、溶接作業がきわめて簡単かつ適切に行
なえ、また両発熱体５，６が所定長さにわたつて
重なり合つて接合されることから、接合強度等の
信頼性の面からも優れ、さらに組立時等にかかわ
らず両発熱体５，６の同心性を維持するうえで効
果を発揮させ得るものである。さらに、このよう
な構成では、両発熱体５，６の直線状端部５ｂ，
６ｂを、螺旋部と略々等しい径寸法内において周
方向から重ね合わせることが比較的簡単に行なえ
るものであり、シース１内に組込んだ際に耐熱絶
縁粉末７中に適切かつ確実に埋設することがで
き、シース１側へのシヨート側といつた問題を生
じる虞れもない。

また、上述したような接続部１０構造では、両
発熱体５，６を所定間隙をおいて熱伝達が必要最
小限となるようにして接続するうえでも利点をも
つものである。すなわち、この間隙内での接続部
１０での断面積を、発熱体５，６螺旋部における
断面積に比べて相対的に大きくすることが可能
で、これにより抵抗値が小さくなるために、通電
時においてこの接続部１０での発熱を、螺旋部側
に比較して抑制することができ、前述した第２の
発熱体６による通電電力制御を、より効果的に発
揮させ得るものである。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定され
ず、各部の形状、構造等を、適宜変形、変更する
ことは自由であり、またその適用するグロープラ
グ構造も第２図および第３図に例示したものに限
定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るデイーゼル
エンジン用グロープラグによれば、正の抵抗温度
係数の異なる二種類の発熱体を所定の間隙内で接
続する接続部を、それぞれの螺旋部端から延設さ
れた直線状端部を互いに平行して重ね合わせ、そ
の重なり部分を溶接接合することで構成するよう
にしたので、簡単かつ安価な構成にもかかわら
ず、直線状端部の端面同士を突き合わせて溶接す
る場合に比べ、溶接作業等がきわめて簡単かつ適
切に行なえ、また両発熱体が所定長さにわたつて
重なり合つて接合されることから、接合強度等の
信頼性の面からも優れ、両発熱体の同心性を維持
することが可能で、さらに両発熱体の直線状端部
を、螺旋部と略々等しい径寸法内において周方向
から重ね合わせることが比較的簡単に行なえ、シ
ース等との絶縁性を確保するうえでも有利である
等の種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明に係るデイーゼルエンジ
ン用グロープラグを示す要部拡大図およびその要
部断面図、第２図は本発明を適用して好適なグロ
ープラグ全体の概略構成を示す縦断面図、第３図
はその要部拡大断面図、第４図および第５図はそ
の特性図である。 １……シース、２……ハウジング、４……電極
棒、５，６……第１、第２の螺旋状発熱体、５
ａ，６ａ……最終螺旋部端、５ｂ，５ｂ……接続
用直線状端部、７……耐熱絶縁粉末、８……ガイ
ド棒、１０……接続部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の螺旋状発熱体と、この第１の螺旋状発
   熱体に対し直列に接続されかつ第１の螺旋状発熱
   体よりも正の抵抗温度係数の大きな材料で形成さ
   れた第２の螺旋状発熱体と、これら両発熱体を耐
   熱絶縁粉末中に埋設した状態で被覆するシースと
   を備え、前記第１の螺旋状発熱体と第２の螺旋状
   発熱体の螺旋部端間に間隙を設けるとともに、こ
   の間隙内において両発熱体を、それぞれの螺旋部
   端から相手側に向つて延設された直線状端部同士
   を互いに平行して重ね合わせて固着接合すること
   により接続したことを特徴とするデイーゼルエン
   ジン用グロープラグ。