JPH0320546Y2

JPH0320546Y2 -

Info

Publication number: JPH0320546Y2
Application number: JP20288185U
Authority: JP
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1991-05-02
Also published as: JPS6257775U

Description

【考案の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本考案はデイーゼルエンジンの始動補助、促進
のために使用されるセラミツクグロープラグの通
電制御装置に関するものである。（従来技術）従来、セラミツクグロープラグは第６図に示す
如く、通電開始後約３秒で900℃程度に急速昇温
させるため、通電初期は高い電圧V₁を印加し、
その後、比較的低い電圧V₂を印加して、グロー
プラグの焼結体にクラツクを発生させない程度の
温度であり、且つ着火可能な温度（約1050℃）を
所定時間、維持してエンジンの始動を補助、促進
するようにしている。（考案が解決しようとする問題点）しかしながら、上記グロープラグは長期間繰り
返し使用している間にセラミツク焼結体にクラツ
クが発生する傾向が判明し、特に、1150℃以上の
高温度に発熱させるような場合にその傾向が顕著
であることが判明した。一般的に、セラミツクヒータにおいて、セラミ
ツク焼結体にクラツクが発生することは焼結体の
破損を誘発し、その結果セラミツクヒータとして
の機能を果たさなくなることは周知である。このことはグロープラグ等のように信頼性と耐
久性が要求されるセラミツクヒータについては特
に問題であり、高温度に発熱させ且つ長期間繰り
返し使用してもセラミツク焼結体にクラツクが発
生しないセラミツクヒータが切望されている。（問題を解決するための手段）そこで、本考案者等は各種の実験を重ねた結
果、従来のグロープラグでは、バツテリーから直
流電圧を印加して常に一定方向に電流を流す方式
を採っており、この通電方式がセラミツク焼結体
のクラツクの原因であることを究明した。即ち、セラミツクグロープラグの複数個を１組
とし、これらを電源に対し通電開始時に並列に、
所定時間経過後に直列に接続するようにした通電
制御装置において、前記各グロープラグに対して
前記並列接続時には直流を、前記直列接続時には
交流を夫々通電することにより、比較的高温度に
発熱させ且つ長期間使用してもセラミツク焼結体
中にクラツクが発生し難いことを知見した。従つて、本考案は高温度に発熱させ且つ長時間
使用してもセラミツクヒータの焼結体にクラツク
が発生し難く、信頼性と耐久性に優れたセラミツ
クヒータの通電制御装置を提供することを目的と
する。本考案によれば、セラミツク焼結体内に発熱抵
抗体を埋設して成るセラミツクグロープラグの複
数個を１組とし、これらを電源に対し通電開始時
に並列に、所定時間経過後に直列に接続するよう
にした通電制御装置において、前記各グロープラ
グに対し前記並列接続時には直流を、前記直列接
続時には交流を、夫々通電するようにしたことを
特徴とするセラミツクグロープラグの通電制御装
置が提供される。本考案の通電制御装置においては、通電開始時
の並列接続時に直流を、その後所定時間経過後の
直列接続時に交番する電流を通電するために、例
えばリレーやスイツチ等を用いたそれ自体周知の
スイツチング回路が適用される。本考案におけるセラミツクヒータに用いられる
セラミツクとしては、例えば窒化ケイ素
（Si₃N₄）を代表とする非酸化物系セラミツクス、
或いはアルミナ（Al₂O₃）を代表とする酸化物系
セラミツクスがあり、本考案の通電制御装置は、
これら広くのセラミツク焼結体を用いたヒータに
応用できる。以下、本考案を実施例に基づき、詳細に説明す
る。（実施例）第１図は単線式グロープラグ（２端子型）のセ
ラミツクヒータ部分を示し、セラミツク焼結体４
１内に１本の発熱抵抗線４２を埋設して陰極端子
４３及び陽極端子４４を設けている。第２図は複
数式グロープラグ（３端子型）のセラミツクヒー
タ部分を示し、セラミツク焼結体５１内に２本の
発熱抵抗線５２、５３を埋設して、陰（陽）極端
子５４、陽（陰）極端子５５及び共通端子５６を
設けている。これらのグロープラグは窒化ケイ素（Si₃N₄）
にａ族元素やａ族元素の酸化物等の焼結助剤
を添加した混合粉体をホツトプレスモールド中に
充填し、その上に前記発熱抵抗線（例えばモリブ
デン又はタングステン等の高融点金属線）４２又
は５２、５３を配置し、更にその上に上記混合粉
体を充填してから高温高圧下で焼成される。この
ようにして得られた焼結体は表面が研磨され、電
極用の端子４３，４４，５４，５５，５６が露出
される。実際には、この露出された端子４３，４
４，５４，５５，５６表面上にメタライズ、メツ
キ、ロウ付等の手段を介して電極が引出される。上記のセラミツクヒータは、図示していない
が、その先端の発熱部を残して金属製のパイプホ
ルダ、外部接続端子等が取付けられることにより
グロープラグが製作される。（例１）次に、第１図のセラミツクヒータを使用した単
線式グロープラグの通電制御装置の例として第３
図の通電制御回路を用いて説明する。第３図において、直流電源であるバツテリ１の
（＋）側はエンジン始動のためのキースイツチ
（図示せず）と連動するリレー２を介してグロー
プラグGa₁−Gb₁、Ga₂−Gb₂、Ga₃−Gb₃の一方
の電極側ａ…に夫々接続されている。バツテリ１
の（−）側は２接点リレー３の常閉接点３ｂを介
してグロープラグGa₁、Ga₂、Ga₃の他方の電極
側ｂ…に、２接点リレー４の常閉接点４ｂを介し
てグロープラグGb₁、Gb₂、Gb₃…の他方の電極
ｃ…に夫々接続している。一方交流電源（オルタ
ネータ）５は２接点リレー３、４の常開接点３
ａ、４ａを介してグロープラグGa₁−Gb₁…の他
方の電極ｂ、ｃに接続されている。この通電制御回路によればエンジン始動のため
のキースイツチ（図示せず）のON操作と連動し
てリレー２がONになると、グロープラグGa₁−
Gb₁，…が夫々直流電源バツテリ１に並列に接続
されて、グロープラグGa₁−Gb₁が急速に昇温し
て発熱する。次に一定時間（例えば３秒）後タイ
マー（図示せず）により、リレー２がOFFとな
り２接点リレー３、４が常開接点３ａ、４ａ側へ
切り換えられ、交流電源（オルタネータ）５に対
しグロープラグGa₁−Gb₁…が夫々直列に接続さ
れ、一定温度（例えば1250℃）を維持して発熱す
る。交流電圧は常時（＋）（−）の特性が変換さ
れているのでグロープラグGa₁−Gb₁…には常に
交番された電流が通電される。（例２）次に、第２図のセラミツクヒータを使用した複
線式グロープラグの通電制御装置の例として第４
図の通電制御回路図を用いて説明する。第４図において、直流電源であるバツテリ１１
の（＋）側はエンジン始動のためのキースイツチ
（図示せず）と連動するリレー２を介してグロー
プラグGa₁₁−Gb₁₁、Ga₁₂−Gb₁₂、Ga₁₃−Gb₁₃の
一方の電極側ａ…に夫々接続されている。バツテ
リ１１の（−）側は２接点リレー１３の常閉接点
３ｂを介してグロープラグGa₁₁、Ga₁₂、Ga₁₃の
他方の電極側ｂ…に、２接点リレー１４の常閉接
点１４ｂを介してグロープラグGb₁₁、Gb₁₂、
Gb₁₃…の他方の電極ｃ…に夫々接続している。
一方、交流電源（オルタネータ）５は２接点リレ
ー１３、１４の常開接点１３ａ、１４ａを介して
グロープラグGa₁₁−Gb₁₁…の他方の電極ｂ、ｃ
に接続されている。この通電制御回路によれば、エンジン始動のた
めのキースイツチ（図示せず）のON操作と連動
してリレー１２がONになるとグロープラグGa₁₁
−Gb₁₁…が夫々直流電源バツテリ１１に並列に
接続されて、グロープラグGa₁₁−Gb₁₁…が急速
に昇温して発熱する。次に、一定時間（例えば３
秒）後タイマー（図示せず）により、リレー２が
OFFとなり２接点リレー１３、１４が常開接点
１３ａ、１４ａ側へ切り換えられ、交流電源（オ
ルタネータ）１５に対しグロープラグGa₁₁−
Gb₁₁…が夫々直列に接続され、一定温度（例え
ば1250℃）を維持して発熱する。交流電圧は常時
（＋）（−）の特性が変換されているのでグロープ
ラグGa₁₁−Gb₁₁…には常に交番された電流が通
電される。（実験例１）上記実施例１及び２の通電制御装置を採用して
して、第５図に示すタイムチヤートに従って
1000、2000、3000及び5000工程を繰り返しテスト
を行い、セラミツク焼結体のクラツク発生状況を
観察した。これらの結果を第１表に示す。なお、サンプル数は各20個とし、急速昇温時約
３秒で900℃まで立上げ、約1250℃で飽和させた。
グロープラグに印加される電圧は第２表に示す通
りとした。

【表】

【表】（実験例２）次に、前記実施例１及び２のものと、電流の切
換えを一切行わず直流のみを通電したもととを、
1250℃で300時間、連続通電テストを行った。これらの結果を第３表に示す。

【表】（比較実験例）単線式と複線式のグロープラグの夫々について
通電される電流の変換を一切行わず、直流のみ通
電し、1000、2000、3000及び5000工程繰り返しテ
ストを行い、この場合のクラツク発生状況を観察
した。これらの結果を第４表に示す。なお、サンプル数は夫々20個、印加電圧はすべ
て7Vであり、急速昇温は約３秒で900℃、最高飽
和温度は約1250℃とした。

【表】上記実験例及び比較実験例から理解されるよう
に、例１及び２の通電制御装置を採用したものは
高温（1150℃）程度までの昇温を繰り返してもセ
ラミツク焼結体にクラツクが発生しなかったのに
対し、電流を全く変換せずそのまま継続して印加
した。比較実験例のものは5000工程においてかな
りのサンプルにクラツクが発生した。上述した実施例においては、セラミツク用混合
粉体中に高融点金属線を埋設しホツトプレスされ
たセラミツクグロープラグを示したが、例えば、
セラミツク生シートに高融点金属ペーストを塗布
しその塗布面に他のセラミツク生シート又はセラ
ミツク仮焼体を積層した一体焼結したタイプ等の
あらゆるセラミツク焼結体からなるもの又は導電
性セラミツクスからなるものに対し、本考案の通
電制御装置が適用されることは当業者には自明で
あろう。また上述した実施例においては交番する電流と
して交流を用いたが、矩形波等により交番電流を
通電するようにしてもよい。（考案の効果）以上の通り、本考案によれば、セラミツク焼結
体に発熱抵抗体を埋設してなるセラミツクグロー
プラグの複数個を１組とし、これらを電源に対し
通電開始時に並列に、その後所定時間経過後に直
列に接続するようにした通電制御装置において、
前記各グロープラグに対し前記並列接続時には直
流を、前記直列接続時には交流により交番電流を
夫々通電するようにしたことにより、高温におい
て長期間繰り返し使用しても、セラミツク焼結体
のクラツク発生が解消ないしは有効に低減され、
セラミツクヒータの信頼性及び耐久性を顕著に向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は単線式グロープラグのセラミツクヒー
タ部分の断面図、第２図は複線式グロープラグの
セラミツクヒータ部分の断面図、第３図は直流−
交流電圧印加型の単線式グロープラグに本考案を
適用した通電制御回路図、第４図は直流−交流電
圧印加型複線式グロープラグに本考案を適用した
通電制御回路図、第５図はグロープラグの昇降温
とリレーの切換制御とを対比して示すタイムチヤ
ート図、第６図は一般のグロープラグの急速昇
温・温度飽和特性図である。４１、５１…セラミツク焼結体、４２、５２、
５３…発熱抵抗体。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

セラミツク焼結体内に発熱抵抗体を埋設して成
るセラミツクグロープラグの複数個を１組とし、
これらを電源に対し通電開始時に並列に、所定時
間経過後に直列に接続するようにした通電制御装
置において、前記並列接続時には直流を、前記直
列接続時には交番する電流を夫々通電するように
したことを特徴とするセラミツクグロープラグの
通電制御装置。