JPH0322553Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本考案は例えばデイーゼルエンジンの始動着火
装置として使用されるセラミツクグロープラグ等
における通電制御装置に関するものである。 （従来技術） 従来、例えばデイーゼルエンジンのセラミツク
グロープラグは第８図に示す如く始動開始後約３
秒で900℃程度に急速昇温させるため、通電初期
は大電圧V₁を印加し、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℃に到達した時に小電圧
V₂を印加するように制御して安定な温度を維持
することが採用され、これが１サイクルとしてエ
ンジン始動時に行われるようにしている。 〔考案が解決しようとする問題点〕 しかしながら、この１サイクル中において、或
いは長期繰り返し使用における多数のサイクル中
においてグロープラグに印加される電源は一般に
はバツテリーからの直流電圧を制御するのみであ
り一定の極性しか印加されていなかつた。そのた
め、このような通電制御方式を採用するものにあ
つては電圧を繰り返し印加することにより特に高
温（1150℃以上）において物質移動が特に高温と
なるセラミツク焼結体内部で生じることによつて
セラミツク焼結体にクラツクが発生し易い傾向が
あり、より高温での使用が困難であつた。 〔問題を解決するための手段〕 本出願人は上記点に鑑み鋭意研究の結果、上記
の通電制御過程の１サイクル中又は長期に亘る多
サイクル中においてもしくは連続通電途中におい
て印加電流の極性を変換させることにより比較的
高温に至つてもまた長期のサイクルや長時間通電
においても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、本考案においてはセラミツクグロープ
ラグに使用する焼結体中にクラツクが発生し難
く、高温繰り返し使用や高温での長時間連続通電
に対して耐久性に優れたセラミツクグロープラグ
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、電源に対し通電初期に並列
に、温度飽和時に直列に接続するようにした２個
のグロープラグを少なくとも１組備え、前記通電
初期から温度飽和までの１サイクル中または長期
に亘る多サイクル中において、若しくは連続通電
中に交番する電流を前記グロープラグに通電する
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。また、前記セ
ラミツクグロープラグの２端子のいずれもボデイ
ーアースされていないセラミツクグロープラグの
通電制御装置が提供される。 本考案におけるセラミツク焼結体には窒化けい
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
の原理はこれら広くのセラミツク焼結体に応用で
きる。 本考案における通電制御装置において電流極性
を交番させるには次の２つの方式が考えられる。 常時直流を印加し通電制御過程において
（＋）（−）の極性を変換して印加する。 直流から交流に変換して印加する。 の場合、例えばグロープラグにおいてはバツ
テリーからの直流電圧の極性を（＋）から（−）
へ、また（−）から（＋）へ変換すべく制御回路
を構成すればよい。の場合、例えばグロープラ
グにおいては初期電圧印加時にはバツテリーから
の直流電圧を、温度飽和時にはオルタネータから
の交流電圧を印加するように通電制御回路が構成
される。上記の方式を採るグロープラグにお
いてはボデイーアース電極を有しない。ボデイー
アースをする場合はこのアース側が（−）の極性
として固定してしまうので、極性の変換が事実上
不可能となる。 以下に本考案の実施例に基づき詳細に説明す
る。 （実施例１） 第１図は直流電圧印加型単線式絶縁型グロープ
ラグ（埋設されている発熱線は１本であり２個の
端子を有するもの）であつて直流電源バツテリー
１に対し通電初期に並列に、温度飽和時に直列に
接続するようにした２個のグロープラグGa，Gb
を１組として複数組Ga１，Gb１，Ga２，Gb２，
……を備えたものである。即ち、直流電源である
バツテリー１の（＋）側はリレー２を介してグロ
ープラグGa１，Gb１，Ga２，Gb２，Ga３，Gb
３……の一方の電極側ａ……におのおの接続さ
れ、同時に２接点リレー３の常開接点３ａを介し
てグロープラグGa１，Ga２，Ga３……の他方の
電極側ｂ……にそれぞれ接続されている。バツテ
リー１の（−）側は２接点リレー４の常閉接点４
ｂを介してグロープラグGb１，Gb２，Gb３……
の他方の電極側Ｃ……に接続されている。一方バ
ツテリー１の（−）側は前記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……に接続されると
共に、バツテリー１の（＋）側は前記２接点リレ
ー４の常開接点４ａを介してグロープラグGb１，
Gb２，Gb３……の他方の電極側Ｃ……に接続さ
れている。 この通電制御回路の作用を説明すると、リレー
２をオンにして始動すると各グロープラグGa１，
Gb１……にバツテリー１の（＋）電源が夫々並
列に接続され、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がオフとなり２接点リレー３が常開
接点３ａ側に切換わると、バツテリー１の（＋）
電源が他方の電極側ｂ……からグロープラグGa
１，Ga２，Ga３……とグロープラグGb１，Gb
２，Gb３……とに直列に接続され、バツテリー
１の（−）電源へ２接点リレー４の常閉接点を介
して接続されて一定の飽和温度（例えば1250℃）
を維持して発熱する。その後一定時間経過後の２
接点リレー３が常閉接点３ｂ側に、２接点リレー
４が常開接点４ａ側に切換わることによりグロー
プラグGa１，Gb１……にバツテリー１からの直
流電圧の極性（＋）（−）が交換されて印加され
る。 （実施例２） 第２図は直流電圧印加型複線式絶縁型グロープ
ラグ（埋設されている発熱線は２本以上でありこ
れらを並列とした２個の端子を有するもの）であ
つて直流電源バツテリー２１に対し通電初期に並
列に、温度飽和時に直列に接続するように２個の
グロープラグGa，Gbを１組として複数組Ga１
１，Gb１１，Ga１２，Gb１２，……を備えたも
のである。 即ち、直流電源であるバツテリー１１の（＋）
側はリレー１２を介してグロープラグGa１１，
Gb１１，Ga１２，Gb１２，……の一方の電極側
ａ……に夫々接続され、同時に２接点リレー１３
の常開接点１３ａを介してグロープラグGa１１，
Ga１２……他方の電極側ｂ……に夫々接続され
ている。バツテリー１１の（−）側は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の他方の電極側Ｃ……に接続さ
れている。一方、バツテリー１１の（−）側は前
記２接点リレー１３の常閉接点１３ｂを介してグ
ロープラグGa１１，Ga１２……の他方の電極側
ｂ……に接続されると共に、バツテリー１１の
（＋）側は前記２接点リレー１４の常閉接点１４
ａを介してグロープラグGb１１，Gb１２……の
他方の電極側Ｃ……に接続されている。 この通電制御回路の作用を説明すると、リレー
２をオンにして始動すると、各グロープラグGa
１１，Gb１１……にバツテリー１１の（＋）電
源が夫々並列に接続され、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１２がオフとなり、２
接点リレー１３が常開接点１３ａ側に切換わる
と、バツテリー１１の（＋）電源が他方の電極側
ｂ……からグロープラグGa１１，Ga１２……と
グロープラグGb１１，Gb１２とに直列に接続さ
れ、バツテリー１１の（−）電源へ２接点リレー
１４の常閉接点を介して接続されて一定の飽和温
度（例えば1250℃）を維持して発熱する。その
後、一定時間経過後２接点リレー１３が常閉接点
１３ｂ側に、２接点リレー１４が常開接点１４ａ
側に切換わることによりグロープラグGa１１，
Gb１１……にバツテリー１１からの直流電圧の
極性（＋）（−）が変換されて印加される。 （実施例３） 第３図は直流−交流電圧印加型単線式絶縁型グ
ロープラグ（埋設される発熱線は１本であり、２
個の端子を有するもの）であつて通電初期に直流
電源バツテリー２１を並列に、温度飽和時には交
流電源を直列に接続するようにした２個のグロー
プラグGa，Gbを１組として複数組Ga２１，Gb
２１，Ga２２，Gb２２，Ga２３，Gb２３……
を備えたものである。即ち、直流電源であるバツ
テリー２１の（＋）側はリレー２２を介してグロ
ープラグGa２１，Gb２１，Ga２２，Gb２２，
Ga２３，Gb２３……の一方の電極側ａ……に
夫々接続されている。バツテリー２１の（−）側
は２接点リレー２３の常閉接点２３ｂを介してグ
ロープラグGa２１，Ga２２，Ga２３……の他方
の電極側ｂ……に、２接続リレー２４の常閉接点
２４ｂを介してグロープラグGb２１，Gb２２，
Gb２３……の他方の電極側Ｃ……に夫々接続し
ている。一方、交流電源（オルタネータ）２５は
２接点リレー２３，２４ａの常開接点２３ａ，２
４ａを介してグロープラグGa２１，Gb２１……
の他方の電極側ｂ，ｃに接続されている。 この通電制御回路の作用を説明すると、リレー
２２をオンにして始動すると、グロープラグGa
２１，Gb２１……が夫々直流電源バツテリー２
１に並列に接続されて、グロープラグGa２１，
Gb２１……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２２がオフとなり２接点リレー２
３，２４が常開接点２３ａ，２４ａ側へ切換えら
れ交流電源（オルタネータ）２５に対しグロープ
ラグGa２１，Gb２１……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Ga２１，Gb２１……
には常に極性が変換された電圧が印加される。 （実施例４） 第４図は、直流−交流電圧印加型複線式絶縁型
グロープラグ（埋設された発熱線は２本以上であ
り、これらを並列とした２個の端子を有するも
の）であつて、通電初期に直流電源バツテリー２
１を並列に、温度飽和時にへ交流電源を直列に接
続するようにした２個のグロープラグGa，Gbを
１組として複数組Ga３１，Gb３１，Ga３２，
Gb３２……を備えたものである。即ち、直流電
源であるバツテリー２１の（＋）側はリレー３２
を介してグロープラグGa３１，Gb３１，Ga３
２，Gb３２……の一方の電極側ａ……に夫々接
続されている。バツテリー３１の（−）側は２接
点リレー３３の常閉接点３３ｂを介してグロープ
ラグGa３１，Ga３２，……の他方の電極側ｂ…
…に２接点リレー３４の常閉接点３４ｂを介して
グロープラグGb３１，Gb３２……の他方の電極
側ｃ……に夫々接続している。一方交流電源（オ
ルタネータ）２５は２接点リレー３３，３４の常
開接点３３ａ，３４ａを介してグロープラグGa
３１，Gb３１，……の他方の電極側ｂ，ｃに接
続されている。 この通電制御回路の作用を説明すると、リレー
２２をオンにして始動すると、グロープラグGa
３１，Gb３１，……が夫々直流電源バツテリー
３１に並列に接続されて、グロープラグGa３１，
Gb３１……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３２がオフとなり、２接点リレー３
３，３４が常開接点３３ａ，３４ａ側へ切換ら
れ、交流電源（オルタネータ）２５に対し、グロ
ープラグGa３１，Gb３１，……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（＋）（−）の極性が変
換されているので、グロープラグGa３１，Gb３
１，……には常に極性が変換された電圧が印加さ
れる。 （実施例５） 前記実施例１及び２の回路構成においてこれら
の通電制御パターンを変更してみた。即ちリレー
２又は１２をオンにして始動し、グロープラグ
Ga１，Gb１……又はGa１１，Gb１１……を急
速に昇温させて発熱する。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及
び１２をオフとして、２接点リレー３又は１３を
常開接点３ａ又は１３ａ側に切換えてグロープラ
グGa１，Gb１……又はGa１１，Gb１１……に
通電して温度飽和状態を得てこのままでの操作を
１サイクルとして使用する。次に２接点リレー３
又は１３を常閉接点３ｂ、又は１３ｂに戻してお
き、再度リレー２または１２をオンにして始動
し、グロープラグGa１，Gb１……又はGa１１，
Gb１１……を急速昇温させて発熱する。そして
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又は１２をオフにした後、次に２
接点リレー４又は１４をこの常開接点４ａ又は１
４ａ側に切換え、グロープラグGa１，Gb１……
又はGa１１，Gb１１……に通電して温度飽和状
態を得る。そしてこれを次のサイクルとする。即
ち実施例１及び２では１サイクル中に２つの極性
を切換えたが、本実施例では、最初の１サイクル
で一方の極性を次のサイクルで他方の極性を切換
えるように通電制御した。 （実施例６） 第５図は前記した単線式絶縁型グロープラグ
Ga１，Gb１……及びGa２１，Gb２１……であ
り、セラミツク焼結体４１内に発熱抵抗線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６図は前記した複線式グロープラグGa
１１，Gb１１……及びGa３１，Gb３１……であ
り、セラミツク焼結体５１内に発熱抵抗線５２，
５３を埋設して、端子５５及び５６を設けてい
る。これらのグロープラグGa１，Gb１……，Ga
１１，Gb１１……，Ga２１，Gb２１……Ga３
１，Gb３１……は窒化けい素（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
た混合粉体を金型中に充填し、その上に前記発熱
抵抗線（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を設定し、さらにそ
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
面が研摩され電極用の端子４３，４４，５５，５
６が露出される。実際には第５図及び第６図の露
出された端子４３，４４，５５，５６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。 現在提案されている複線式グロープラグは焼結
体内に埋設された発熱線が２本で、これら直列に
接続して両端の端子２個と中心の端子１個と合計
３個の端子を必要としている。 しかしながら、上記２発熱線を並列にして２個
の端子とすると本考案の２個１組のグロープラグ
Ga，Gbを並列から直列に切換える場合に容易に
適用できると共に、グロープラグ自体焼結体表面
の電極出し研摩及びメタライズ等の作業が一端子
分、省くことができるので作業性及び経済性の面
で有利となる。 この実施例においては上記の窒化けい素質焼結
体に上記発熱低抗線を埋設したセラミツクグロー
プラグに上記実施例１〜５の通電制御方式を採用
して、第７図に示す昇降温パターンを1000，

【表】

【表】 （実施例７） さらに、前記極性を変換させた実施例３及び４
のものと、極性を変換せず直流電圧のみを印加し
たものとを夫々第５図及び第６図の単複線式グロ
ープラグを使用して、夫々1250℃で300時間、連
続通電テストを行つた。これらの結果を第３表に
示す。

【表】 （比較例） 第５図及び第６図と同様のグロープラグについ
て直流における極性の変換および直流への変換を
一切行わず、単に直流のみを印加し、1000，
2000，3000及び5000サイクル繰り返し昇温テスト
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。 但しサンプル数は夫々20個、印加電圧は直流で
第５図のものが7V、第６図のものが7Vであり、
急速昇温時約３秒で900℃、最高飽和温度は約
1250℃である。

【表】 上記実施例及び比較例から理解されるように、
実施例１〜５及び７の通電制御方式を採用したも
の、すなわち昇温−降温繰り返し過程中に印加電
流の極性を変換させたものは高温（1250℃）程度
までの昇温を繰り返しても焼結体にクラツクが発
生しなかつたのに対し、極性を変換せず直流をそ
のまま印加した比較例のものは5000サイクルにお
いてかなりのサンプルにクラツクが発生してい
た。また連続通電テストにおいても本考案のもの
は1250℃と高温においてクラツクが発生しないの
に対し、従来の制御方式のものではクラツクの発
生が免れな。尚、上記実施例において発熱抵抗線
としてモリブデン又はタングステンを示したが、
その他これらの高融点金属をペースト状としたも
のを焼結体に塗布、焼付けしそれを積層するタイ
プのヒータにも使用できる。 （考案の効果） 上記の如く本考案によれば、電源に対し通電初
期に並列に、温度飽和時に直列に接続するように
した２個のグロープラグを少なくとも１組備え、
前記通電初期から温度飽和までの昇・降温繰り返
し過程中若しくは連続通電中に交番する電流を前
記グロープラグに通電するようにしたので、昇温
−降温繰り返し過程中、もしくは連続通電中、特
に高温においてセラミツク焼結体に発生するクラ
ツクを低減し、セミツクヒータの信頼性及び耐久
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は直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、第２図は直流
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、第３図は直流−交流電圧印加型
単線式グロープラグの通電制御回路、第４図は直
流−交流電圧印加型複線式グロープラグの通電制
御回路、第５図は単線式グロープラグの焼結体断
面図、第６図は複複式グロープラグの焼結体断面
図、第７図は昇降温パターンとリレーの切換制御
タイミングチヤートとを対比して示す説明図、第
８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。 １，１１，２１，３１……直流電流、２５，３
５……交流電流、４２，５２，５３……発熱線、
Ga１，Ga２，Gb１，Gb２，Ga１１，Ga１２，
Gb１１，Gb１２，Ga２１，Ga２２，Gb２１，
Gb２２，Ga３１，Ga３２，Gb３１，Gb３２…
…グロープラグ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 電源に対し通電初期に並列に、温度飽和時に
   直列に接続するようにした２個のグロープラグ
   を少なくとも１組備え、前記通電初期から温度
   飽和までの１サイクル中又は長期に亘る多サイ
   クル中、若しくは連続通電中に交番する電流を
   前記各グロープラグに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。 ２ 前記セラミツクグロープラグの２端子のいず
   れもボデイーアースされていない実用新案登録
   請求の範囲第１項記載のセラミツクグロープラ
   グの通電制御装置。 ３ 前記セラミツクグロープラグが複数本の発熱
   線を有し、これら発熱線が並列接続されて２端
   子で導出されていることを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項乃至第２項記載のセラミ
   ツクグロープラグの通電制御装置。