JPH026413B2 - - 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、特に発熱体としてセラミツクヒータを
用いてなるデイーゼルエンジン用グロープラグの
製造方法に関する。

〔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
ラグを設置し、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。そして、この種のグロープラグとし
て、耐熱金属製のシース内に耐熱絶縁粉末を充填
してコイル状の発熱線を埋設してなる、いわゆる
シース型グロープラグと呼ばれる構造のものや、
抵抗体をセラミツク材などに埋設してなる棒状ヒ
ータを用いたセラミツクヒータ型のもの等、種々
構造のものが知られており、特に後者のセラミツ
クヒータ型のものはシース型に比べ熱伝達効率の
面で優れ、速熱型としてその性能を発揮し得るこ
とから、近年注目されている。

その概略構成を第４図に例示するデイーゼルエ
ンジン用グロープラグを用いて簡単に説明する
と、図中符号１で示すグロープラグは、通電によ
り先端側が発熱体として機能する抵抗体（第１図
中符号１０で示す）をその内部に埋設した状態で
全体が耐熱絶縁性をもつセラミツク材にて形成さ
れた棒状セラミツクヒータ２と、このセラミツク
ヒータ２を先端において保持する略管状を呈する
金属製ホルダ３とを備え、このホルダ３後端部に
は合成樹脂材などからなる絶縁ブツシユ４を介し
て外部接続端子５が同心状に嵌合保持され、また
この外部接続端子５は前記ヒータ２の後端部から
延設されたフレキシブルワイヤ等の金属導線６が
その先端にスポツト溶接等にて固着されることに
より接続されている。

ここで、上述したセラミツクヒータ２は、周知
の通り断面が略楕円形状を呈し、上述した抵抗体
を型内に保持した状態で充填されるセラミツク粉
体を加圧焼成する等によつて成形されるもので、
この場合その断面を略楕円形状にしたのは円形に
比べセラミツク材の密度を向上させ、その耐熱強
度や熱伝導率等をより効果的とするためである。
そして、このセラミツクヒータ２の材質として
は、高温状態（1700℃程度まで）でも性能的に安
定しており、絶縁性、耐熱衝撃性などに優れてな
る、いわゆるフアインセラミツクスと言われてい
るシリコン系等の非酸化物、たとえばシリコン系
窒化物などが好ましいものである。

また、図中２ａ，２ｂはセラミツクヒータ２の
軸線方向中央部外周と後端部外周および端面に形
成された金属コーテイング層で、これらはそれぞ
れヒータ２内に埋設された抵抗体の両端にリード
部を介して接続されている。すなわち、上述した
セラミツクヒータ２は、一般に金属材と接合する
うえで若干問題を生じるため、上述した金属コー
テイング層２ａ，２ｂを予めセラミツク材の表面
に形成して、金属材との密着性を確保し、その接
合強度を確実なものとするものである。そして、
ヒータ２中央部の金属コーテイング層２ａにはそ
の外周に嵌装して固着された補強用の金属製パイ
プ７が接続され、これを介してホルダ３側に接続
されており、一方後端側にはターミナルキヤツプ
８が被冠されて前記導線６との接続がなされてい
る。この場合、前記金属製パイプ７は、ヒータ２
をホルダ３の先端部に保持させるための補強部材
となるものであり、その内部の貫通孔はヒータ２
の断面形状に合せて形成され、ヒータ２およびホ
ルダ３に対してそれぞれ銀ろう付けなどにより固
着される。また、ターミナルキヤツプ８も同様に
ヒータ２の断面形状に合せて形成され、前記導線
６が溶接などにより接続された状態で銀ろう付け
などにより固着される。

一方、前記外部接続端子５後端側に形成された
ねじ部には、絶縁リング９ａおよびその固定用ナ
ツト９ｂ、スプリングワツシヤ９ｃ、ワツシヤ９
ｄ、さらには外部リード締付け用のナツト９ｅな
どが螺合して設けられ、図示せぬバツテリからの
リード線などをワツシヤ９ｄとナツト９ｅとの間
で挟みナツト９ｅを締付けることによりこの外部
接続端子５はバツテリ端子に電気的に接続され
る。そして、前記ホルダ３外周部に形成されたね
じ部３ａをエンジンのシリンダヘツドに形成され
たねじ孔に螺合させることによつて、このホルダ
３を介してセラミツクヒータ２内の抵抗体は電気
的にアース接続されるものである。

なお、図中４ａはホルダ３後端で外部接続端子
５を保持する絶縁ブツシユ４外周に嵌装されその
組付時にかしめられるホルダ３後端部による高加
圧力にてその軸線方向に座屈変形し絶縁ブツシユ
４をホルダ３側に所要の機械的強度をもつて一体
化し温度影響を受けにくい構造とするための金属
管である。また、上述したセラミツク材によるヒ
ータ２に対し外部接続端子５を金属導線６にて接
続したのは、外部接続端子５に加わる種々の振動
や締付けトルク等の機械的外力からヒータ２を強
度的に保護するためで、この導線６の材料として
はある程度の柔軟性をもつものを用いるとよいも
のである。ここで、図中６ａは導線６に被覆され
た耐熱絶縁チユーブである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述した構成による従来のセラミツ
クヒータ型グロープラグ１において、そのセラミ
ツクヒータ２は、通常、金属製パイプ７、および
金属導線６を有するターミナルキヤツプ８と共に
サブアツセンブリとして銀ろう付け等にて予め組
立てられた状態で前記ホルダ３に対し組付けられ
るものであるが、この組立時において金属製パイ
プ７をホルダ３先端部に銀ろう付け等にて溶着固
定する場合に、若干の問題を生じている。すなわ
ち、第４図に示されるように、金属製パイプ７
は、その軸線方向に沿つてホルダ３内に嵌入され
た部分がホルダ３の内周面と銀ろう付けされるも
のであるが、このろう付け時においてリング状ろ
う材１１を配置させる金属製パイプ７とホルダ３
との接合部分（第４図中Ａで示す）にフラツクス
を塗布することが必要とされている。そして、こ
のフラツクスが誤つてヒータ２とその外周に嵌装
された金属製パイプ７との接合部分（図中Ｂで示
す）にも付着されると、高周波コイル１２等によ
る加熱時においてそのフラツクスが溶融し、その
水分がヒータ２と金属製パイプ７とを接合してい
る間隙内に毛細管現象にて侵入し、この部分の接
合強度や導電性を維持し得ないばかりでなく、第
１図に示されるように、前記ヒータ２内に埋設さ
れている抵抗体１０に対し、そのリード部１０
ａ，１０ｂの一方（１０ａ）の金属製パイプ７と
の接合部分からリード部１０ａ、抵抗体１０をつ
たわつてヒータ２内にも侵入する虞れがあり、そ
の性能劣化を生じる場合があつた。

すなわち、上述したヒータ２と金属製パイプ７
とのろう付けによる接合面はセラミツクと金属と
の接合度が悪いことから、完全なろう付けは実際
上不可能で、このため若干の隙間があいてしまう
ものである。したがつて、上述したようにフラツ
クスが溶融すると、ヒータ２と金属製パイプ７と
の接合部、さらにヒータ２内にリード部１０ａ部
を介して抵抗体１０側に侵入することとなり、こ
れにより組立作業完了後における品質検査時等に
ヒータ２に通電した場合、このヒータ２の発熱に
より侵入していた水分が気化して膨張し、このヒ
ータ２が破損してしまう等といつた不具合を招く
虞れをもつものであつた。特に、このような問題
は、エンジン側の仕様により、図示したように、
上述した金属製パイプ７のホルダ３先端からの突
出量が小さいことが要求されている場合に顕著な
もので、上述したフラツクスの塗布を充分に注意
することが必要とされるが、その作業は面倒かつ
煩雑なもので、このような配慮を不要とする何ら
かの対策を講じることが望まれている。

すなわち、近年エンジン等の多用化により、上
述したグロープラグ１に対し、ホルダ３からのヒ
ータ２の突出量や、これを保持する金属製パイプ
７の突出量（第１図中Ｌで示す）を可能な限り小
さくすることが望まれており、また上述した金属
製パイプ７とヒータ２との接合部はヒータ２内の
抵抗体１０をホルダ３側にアース接続するととも
に、エンジン装着時にエンジン内での爆発に対し
強度を得るうえでも重要とされるところで、上述
した金属製パイプ７とホルダ３とのろう付け時に
おける不具合を解消する必要性が大きいものであ
つた。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので
あり、デイーゼルエンジン用グロープラグにおい
て、セラミツクヒータを保持する金属製パイプを
ホルダ先端部に対しろう付けするにあたつて、フ
ラツクスが金属製パイプとヒータとの接合部とい
つた余分な部分にも付着することにより生じる不
具合、そのろう付け時の加熱によりフラツクスが
溶融して水分がヒータと金属製パイプとの接合部
からヒータ内の抵抗体側に侵入して性能劣化を生
じるという問題を一掃することができ、しかもそ
のろう付け作業も簡単かつ適切に行なうことが可
能となり、グロープラグの製造作業を簡素化し、
組立性を大幅に向上させることができ、各部の強
度上および動作上の信頼性を保障することが可能
となるデイーゼルエンジン用グロープラグの製造
方法を得ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るデイーゼルエンジン用グロープラ
グの製造方法は、抵抗体を埋設してなる棒状セラ
ミツクヒータの軸線方向中央部に嵌装して固着さ
れた金属製パイプを、中空状ホルダ先端部に嵌合
させて位置決めし、次でこのホルダと金属製パイ
プとの接合部上端にフラツクスを塗布してろう材
を配置し、しかる後ヒータに通電した状態で、ホ
ルダ外周部を加熱することによりホルダと金属製
パイプとをろう付けするようにしたものである。

〔作 用〕

本発明によれば、ホルダと金属製パイプとのろ
う付け時において、セラミツクヒータに対し通電
を行ない、その内部の抵抗体を発熱させるように
構成しているため、金属製パイプとセラミツクヒ
ータとを接合しているろう付け部分にフラツクス
が侵入したとしても、上述したヒータの発熱によ
り蒸発させて気化し、その侵入を簡単かつ確実に
防止することが可能となるものである。

〔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図および第２図は本発明に係るデイーゼル
エンジン用グロープラグの製造方法の一実施例を
示すものであり、これらの図において前述した第
４図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、セラミツクヒータ型の
グロープラグ１において、抵抗体１０；１０ａ，
１０ｂを埋設してなる棒状セラミツクヒータ２
を、その軸線方向中央部に嵌装して固着した金属
製パイプ７を介してホルダ３先端部に保持させて
ろう付けする場合にあたつて、このヒータ２を前
記ホルダ３先端部に嵌合させて位置決めし、次で
このホルダ３と金属製パイプ７との接合部上端
（図中Ａで示す）にフラツクスを塗布してろう材
１１を配置し、しかる後ヒータ２に通電した状態
で、ホルダ３外周部を高周波コイル１２等で加熱
することにより前記ホルダ３と金属製パイプ７と
をろう付けするようにしたところに特徴を有して
いる。

これを詳述するにあたつて、まず、第２図に示
すグロープラグ用高周波ろう付け装置２０の概略
を簡単に説明すると、図中符号２１は装置支柱、
２２はこの支柱２１にて昇降自在に支持された昇
降台、２３はこの昇降台２２を駆動するシリンダ
で、昇降台２２の上部には前記グロープラグ１
を、ヒータ２を上向き状態で立設して保持するグ
ロープラグ保持部２４が設けられている。２５は
前記支柱２１の上端部に掛渡された天井板で、そ
の下方には前記高周波コイル１２を保持してなる
高周波装置２６が配設されている。２７は前記支
柱２１の上端部でその小径部２１ａ部分で昇降動
作する昇降板で、その中央部には前記グロープラ
グ保持部２４にて立設されたグロープラグ１のホ
ルダ３先端側を回転自在に保持する回転保持部２
８が設けられている。なお、２９はこの昇降板２
７の上方への移動量を規制するスペーサで、この
スペーサ２９は昇降板２７の上方への移動量すな
わちグロープラグ１と高周波コイル１２との位置
関係を調整するためのもので、前述したようにグ
ロープラグ１においてホルダ３からのヒータ２、
金属製パイプ７の突出量が異なる場合に選択され
て使用されるものである。

そして、グロープラグ１のホルダ３を保持する
前記昇降板２７からは『−』端子が取出されてア
ース接続されるとともに、前記グロープラグ保持
部２４にはグロープラグ１の外部接続端子５に対
し『＋』端子を接続するカーボンブラシ３０、導
電性筒体３１、ねじ込み部材３２を介して導電性
スリーブ３３と板ばね３４とが設けられ、これに
よりグロープラグ１のヒータ２に対し通電できる
ように構成されている。なお、図中３５，３６は
グロープラグ保持部２４においてグロープラグ１
の後端部を保持する絶縁体で、その一部には前記
ホルダ３の後端部からその内部に嵌入され前記絶
縁ブツシユ４を係止することによりホルダ３に対
するヒータ２、外部接続端子５等の軸線方向の位
置決めを行なう係止部３６ａが形成されている。
また、３７はこのグロープラグ保持部２４を昇降
台２２上で回転自在に支持する支持部、３８は図
示せぬモータからの回転を保持部２４に伝達する
ゴムベルトである。

上述した構成による装置２０によるグロープラ
グ１のホルダ３とヒータ２側の金属製パイプ７と
ろう付けは次の通りである。

すなわち、ヒータ２、金属製パイプ７等からな
るヒータアツセンブリと外部接続端子５とを導線
６を介して組立てた状態で、ホルダ３内に嵌入さ
せ、これをそのままの状態で、前記グロープラグ
保持部２４に対しヒータ２を上向きにして保持さ
せる。このとき、前記昇降台２２は装置下方に下
降されている。次で、グロープラグ１のホルダ３
上端部と金属製パイプ７との接合部上端部分にフ
ラツクスを塗布し、さらにろう材１１を嵌装して
配置させる。そして、スイツチをオンし昇降台２
２を所望の位置まで上昇させ、ホルダ３を前記昇
降板２７の回転保持部２８に保持させるととも
に、ホルダ３と金属製パイプ７との接合部を前記
高周波コイル１２内に遊嵌状態で嵌入させる。

この状態で、『＋』端子によりグロープラグ１
のヒータ２に通電し、このヒータ２と金属製パイ
プ７との接合部等に付着したフラツクスを、ヒー
タ２の発熱により蒸発させながら、高周波コイル
１２に通電し、ろう材１１を溶融させてホルダ３
と金属製パイプ７との間のろう付けを行なう。こ
のときには、グロープラグ１は前述した回転機構
にて回転駆動され、均一なろう付けを行なえるよ
うな構成とされている。そして、ろう付けが完了
したら、昇降台２４を下降させ、グロープラグ１
を取外すとよいものである。

ここで、上述したヒータ２と高周波コイル１２
への通電状態を、第３図ａ，ｂに示しており、ま
ず、始めにヒータ２に対し４〜6Vの電圧を通電
し、約４〜６秒間で約350〜450℃程度にまでヒー
タ２を上昇させる。そして、このヒータ２に通電
したままの状態で、高周波コイル１２に対し１〜
1.5KVの電圧を約７〜９秒間にわたつて通電し、
ろう材１１を溶融してホルダ３と金属製パイプ７
とをろう付けする。さらに、このろう付け終了後
において約１〜３秒間程度ヒータ２に対し通電を
持続し、ヒータ２側へのフラツクスの侵入を完全
に防止するようにする。

そして、上述したような本発明による製造方法
によれば、ホルダ３と金属製パイプ７とのろう付
け時において、セラミツクヒータ２に対し通電を
行ない、その内部の抵抗体１０を発熱させるよう
に構成しているため、金属製パイプ７とヒータ２
とを接合しているろう付け部分にフラツクスが侵
入したとしても、上述したヒータ２の発熱により
蒸発させて気化し、その侵入を簡単かつ確実に防
止することが可能となり、そのろう付け作業が簡
単かつ確実に行なえるとともに、その結果として
従来の不具合を一掃し、グロープラグ１としての
性能品質の安定化と耐久性の向上化とを図るうえ
でその効果は大きい。

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
ことは自由である。たとえば上述した実施例にお
いては、セラミツクヒータ２と外部接続端子５と
を、導線６にて予め接続した状態でホルダ３内に
組込む場合を説明したが、本発明はこれに限定さ
れず、導線６をホルダ３の後端部から引出した状
態で、前述したろう付け作業を行ない、そのろう
付け後に導線６と外部接続端子５との接続を行な
うようにしてもよいものである。また、本発明を
適用するデイーゼルエンジン用グロープラグ１の
構造としても、第４図に示すものに限定されない
ものであり、要はグロープラグ１におけるホルダ
３に対しヒータ２側に固着された金属製パイプ７
をろう付けする場合に用いてその効果を発揮し得
るもので、この場合金属製パイプ７のホルダ３か
らの突出量が長めのものに適用してもよいことは
勿論である。

〔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の製造方法によれば、抵
抗体を埋設してなる棒状セラミツクヒータの軸線
方向中央部に金属製パイプを嵌装させてろう付け
した状態で、この金属製パイプをホルダの先端部
にろう付けするにあたつて、前記ヒータに嵌装し
た金属製パイプを、ホルダ先端部に嵌合させて位
置決めし、次でこのホルダと金属製パイプとの接
合部上端にフラツクスを塗布してろう材を配置
し、しかる後ヒータに通電した状態で、ホルダ外
周部を加熱することにより前記ホルダと金属製パ
イプとをろう付けするようにしたので、簡単かつ
安価な方法にもかかわらず、ろう付け時に塗布さ
れるフラツクスが溶融してその水分が金属製パイ
プとセラミツクヒータとのろう付けされた接合面
に毛細管現象にて侵入するといつた問題を、ヒー
タ側の発熱により簡単かつ確実に防止することが
でき、これによりグロープラグとしての性能品質
の安定化を図り、また各構成部品、特にヒータ部
分での割れや劣化等を防ぎ、耐久性を向上させる
ことができ、しかも全体の構造が簡単でその組立
性の面で優れてなる等といつた種々優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る製造方法を適用するデイ
ーゼルエンジン用グロープラグの一実施例を示す
要部拡大縦断側面図、第２図はその製造装置の一
例を示す概略構成図、第３図ａ，ｂは本発明を特
徴づけるヒータとろう付け用高周波コイルへの通
電状態を示すタイムチヤート、第４図は本発明を
適用するデイーゼルエンジン用グロープラグの一
例を示す概略縦断側面図である。 １……デイーゼルエンジン用グロープラグ、２
……セラミツクヒータ、３……中空状ホルダ、５
……外部接続端子、６……金属導線、７……金属
製パイプ、８……ターミナルキヤツプ、１０……
抵抗体、１１……リング状ろう材、１２……高周
波コイル、２０……グロープラグ用高周波ろう付
け装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 抵抗体を埋設してなる棒状セラミツクヒータ
   を、その軸線方向中央部に嵌装した金属製パイプ
   を介して中空状のホルダ先端部に保持させてなる
   デイーゼルエンジン用グロープラグの製造方法で
   あつて、前記ヒータの中央部外周に金属製パイプ
   を嵌装して固着させた状態で、このヒータを前記
   ホルダ先端部に嵌合させて位置決めし、次でこの
   ホルダと金属製パイプとの接合部上端にフラツク
   スを塗布してろう材を配置し、しかる後ヒータに
   通電した状態で、ホルダ外周部を加熱することに
   より前記ホルダと金属製パイプとをろう付けする
   ことを特徴とするデイーゼルエンジン用グロープ
   ラグの製造方法。