JPH08189639A

JPH08189639A - 発熱体構造

Info

Publication number: JPH08189639A
Application number: JP33893994A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Yamada; 俊行山田
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1994-12-30
Filing date: 1994-12-30
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、発熱体素子への通電で発熱部を均
一に加熱できる耐久性に富んだ発熱体構造を提供する。【構成】この発熱体構造１０は、絶縁部材４を介して
コネクタ２が配設された中空状本体１に発熱部を構成す
る耐熱耐食材製発熱パイプ３を突出して取り付け、該発
熱パイプ３内にコネクタ２に接続された発熱体素子５を
配置する。発熱体素子５が位置する発熱パイプ３内に
は、電気絶縁材６が充填されると共に、ヒートパイプ７
が埋設されている。。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼルエンジン
に使用されるグロープラグ等の発熱体構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンでは、例え
ば、特開平１−１５７０８４号公報に開示されているよ
うに、始動補助装置のグロープラグを構成する発熱体構
造が使用されている。

【０００３】また、従来の発熱体構造図２を参照して説
明すると、発熱体構造２０は、発熱部を有し、その発熱
部はディーゼルエンジンのシリンダヘッドに形成した燃
焼室内に配置されている。このような発熱体構造２０
は、絶縁部材２４を介してコネクタ２２が配設された中
空状本体２１、中空状本体２１から突出して取り付けら
れた発熱部を構成する耐熱耐食材から成る発熱パイプ２
３、発熱パイプ２３内に配置され且つコネクタ２２に接
続された発熱体素子２５、発熱体素子２５が位置する発
熱パイプ２３内に充填された電気絶縁材２６を有してい
る。発熱体構造２０は、バッテリーからの大電流が発熱
体素子２５に投入され、発熱体素子２５によって発熱パ
イプ２３で構成される発熱部が短時間に加熱され、この
発熱部に燃料が接触して燃料が着火燃焼される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のグロープラグは、遮熱エンジン等の高温燃
焼室での使用では、耐熱性、熱ショックに対する強度、
高温強度等について十分なものとはいえないものであっ
た。また、従来のグロープラグは、炭化タングステン線
を用いて作製した発熱線コイルとＮｉ線コイルを用いて
作製した抵抗体コイルとを接続し、両者を抵抗温度係数
が異なる材料で作製したり、或いは巻線の発熱体と抵抗
体とを異なった形状に作製したものであるので、使用中
にＮｉ線が過熱によって断線したり、経時変化によって
劣化するという問題があり、しかも構造が複雑になり、
コスト、強度に関して満足できるものではなかった。

【０００５】また、図２に示すような従来の発熱体構造
２０では、発熱体素子２５に一定の電圧を負荷すると、
発熱部を構成する発熱パイプ２３の温度の低い初期には
発熱体素子２５に電流が多量に流れ、温度が急上昇す
る。発熱パイプ２３の温度が高くなると、発熱体素子２
５を流れる電流が低減し、初期に比べて低い温度で安定
する。ところが、発熱体素子２５に電流を投入すると、
図３のグラフに示すように、発熱パイプ２３には極端に
高い高温領域Ｃとそれ程高くならない低温領域Ｄが形成
され、発熱パイプ２３自体が均一に加熱されない現象が
発生する。従来の発熱体構造２０では、上記のような高
温領域Ｃと低温領域Ｄとが発生する現象が生じるので、
電圧負荷初期において、発熱体素子２５に過電流が流
れ、発熱体素子２５等の溶損、破損が発生する。

【０００６】この発明の目的は、上記の課題を解決する
ことであり、発熱部近傍にヒートパイプを配置し、電圧
負荷初期における発熱体の高温領域の過剰発熱量をヒー
トパイプで低温領域へ移送させて発熱体の温度過上昇を
防止し、発熱体の溶損、破壊を防止し、発熱体の均一加
熱を可能にする発熱体構造を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、次のように構成されている。即ち、この
発明は、絶縁部材を介してコネクタが配設された本体、
該本体から突出して取り付けられた発熱部を構成する耐
熱耐食材から成る発熱パイプ、該発熱パイプ内に配置さ
れ且つ前記コネクタに接続された発熱体素子、該発熱体
素子が位置する前記発熱パイプ内に充填された電気絶縁
材、及び前記発熱体素子が位置する前記発熱パイプ内に
埋設された耐熱合金から成るヒートパイプ、から構成し
たことを特徴とする発熱体構造に関する。

【０００８】また、この発熱体構造において、前記発熱
体素子がニクロム合金等のＮｉ基合金で構成されてい
る。また、前記ヒートパイプ中に封入されている熱媒体
は、ナトリウム、水銀、カリウム、リチウム、銀及びセ
シウムの金属元素から選ばれる１種以上、又はアンモニ
ウム塩及び水から選ばれる１種以上、又はアンモニア、
フレオン、ペンタン、アセトン、メタン、メタノール、
エタノールから選ばれる１種以上である。更に、前記電
気絶縁材は酸化マグネシウム粉末である。

【０００９】

【作用】この発明による発熱体構造は、上記のように構
成されており、次のように作用する。即ち、この発熱体
構造は、コネクタが配設された本体から突出して発熱部
を構成する耐熱耐食材から成る発熱パイプが取り付けら
れ、該発熱パイプ内に前記コネクタに接続された発熱体
素子が配置され、該発熱体素子が位置する前記発熱パイ
プ内に電気絶縁材が充填され、前記発熱体素子が位置す
る前記発熱パイプ内に耐熱金属製ヒートパイプが埋設さ
れているので、前記発熱部において高温領域と低温領域
が発生すれば、特に、電圧負荷初期における発熱部の高
温領域における過剰発熱量が前記ヒートパイプで低温領
域へ移送され、前記発熱部全体が均一な温度に調整さ
れ、発熱体自体の溶損、破損を防止できる。

【００１０】この発熱体構造は、図３に示すように、前
記発熱部における高温領域Ａと低温領域Ｂが発生すれ
ば、高温領域Ａにおける過剰発熱量が前記ヒートパイプ
で低温領域Ｂへ移送され、従来のものに比較して高温領
域Ａと低温領域Ｂとの温度差が小さくなっており、時間
経過と共に安定していることが分かる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による発熱
体構造の実施例を説明する。図１はこの発明による発熱
体構造の一実施例を示す断面図である。

【００１２】この発熱体構造１０は、絶縁部材４を介し
てコネクタ２が配設された中空状本体１を有し、中空状
本体１から突出して取り付けられた耐熱性、耐食性に優
れる材料から成る発熱パイプ３で発熱部１１を構成して
いる。発熱パイプ３内には、コネクタ２に接続されたヒ
ータコイル等の発熱体素子５が配置されている。発熱体
素子５が位置する発熱パイプ３内には、電気絶縁材６が
充填されている。この発熱体構造１０は、特に、発熱体
素子５が位置する発熱パイプ３内にヒートパイプ７が埋
設されていることを特徴としている。ヒートパイプ７
は、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、銅等の
材料から成る耐熱金属製パイプ８の内側にガラス繊維、
セラミックス繊維、網状の銅線で作製したウイック材
（図示せず）が配置され、パイプ８内を減圧し、パイプ
内に封入されたナトリウム、フレオン、アンモニア、水
等の熱媒体９を封入したものであり、パイプ８内での熱
媒体９の蒸気の移動と熱媒体９の蒸発潜熱のパイプ８内
での授受によって熱移送するものである。

【００１３】また、発熱体素子５は、ニウロム線、ニク
ロム合金等のＮｉ基合金、或いはタングステン線で作製
されており、正の温度抵抗係数を有する材料で作製して
自己電流制御型グロープラグを構成することができる。
また、ヒートパイプ７は、耐熱金属から作製されたパイ
プ８及びパイプ８内に封入された熱媒体９から構成さ
れ、パイプ８の内面にはガラス繊維、セラミックス繊
維、網状の銅線等のウイック材が配置されている。使用
される熱媒体９としては、ナトリウム、水銀、カリウ
ム、リチウム、銀及びセシウムのうちより選ばれる１種
以上の金属元素を使用することができる。或いは、熱媒
体９としては、アンモニウム塩及び水から選ばれる１種
以上を使用することができる。また、熱媒体９として
は、アンモニア、フレオン、ペンタン、アセトン、メタ
ン、メタノール、エタノールから選ばれる１種以上を使
用することができる。

【００１４】更に、電気絶縁材６は、酸化マグネシウム
粉末、ＳｉＣ等のセラミックス繊維、ＴｉＯ₂，ＴｉＮ
₂を含有するＳｉ₃Ｎ₄の無収縮セラミックス等の電気
絶縁材を使用し、発熱パイプ３内に充填されている。発
熱パイプ３は、インコロイ９０３、Ｎｉ−Ｃｒ系の耐熱
性、耐食性に優れる材料で作製できるが、耐熱性、高強
度のＳｉ₃Ｎ₄等のセラミックスで作製することもでき
る。

【００１５】この発熱体構造１０は、上記のように構成
されており、次のような機能を有している。この発熱体
構造１０は、ヒートパイプ７を設けたことによって、ヒ
ートパイプを設けていない従来の発熱体構造２０に比較
して次のように特性が異なることが分かった。本発明品
の発熱体構造１０と従来品の発熱体構造２０とにそれぞ
れ１５Ｖの電圧をかけ、発熱体構造１０と発熱体構造２
０との時間経過に対する温度変化を放射温度計によって
温度測定した。電圧負荷初期ＶＳにおける発熱体構造１
０の高温領域Ａ点及び低温領域Ｂ点、並びに発熱体構造
２０の高温領域Ｃ点及び低温領域Ｄ点の温度変化は、図
３に示すような結果になった。この発熱体構造１０は、
ヒートパイプ７を発熱パイプ３内に埋設しているので、
電圧負荷初期ＶＳにおける高温領域Ａ点の温度過上昇が
低くなり、低温領域Ｂ点の温度がその分上昇し、全体で
均一に加熱されて温度差が余りない温度領域になってい
ることが分かる。

【００１６】ここで、発熱体構造１０と発熱体構造２０
への電圧を上昇させたところ、発熱体構造１０は３２Ｖ
まで発熱体素子５のニウロム線が断線しなかったが、発
熱体構造２０は２４Ｖで発熱体素子２５のニウロム線が
断線した。即ち、発熱体構造１０は、ヒートパイプ７に
よって発熱部の温度が均一にされ、発熱体素子５に局部
的な過熱状態が発生せず、耐久性を向上させたものと推
測できる。これに対して、発熱体構造２０は発熱体素子
２５が高温領域で局部的な過熱状態が発生して発熱体素
子２５が断線したものと推測される。

【００１７】

【発明の効果】この発明による発熱体構造は、上記のよ
うに構成されており、次のような効果を有する。即ち、
この発熱体構造は、耐熱耐食材から成る発熱パイプ内に
コネクタに接続された発熱体素子を配置し、該発熱体素
子が位置する前記発熱パイプ内に電気絶縁材が充填され
ると共にヒートパイプが埋設されているので、簡単な構
造で発熱部を均一な温度分布に加熱することができ、局
部的な過熱状態が発生せず、前記発熱部を最適温度で安
定させることができ、しかも耐久性に富んだものであ
る。この発熱体構造は、通電発熱を行う発熱体に利用で
き、発熱体素子の材料を選定することによって自己電流
制御型機能を有する発熱体を構成することができ、特
に、ディーゼルエンジンの始動補助装置のグロープラグ
として利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による発熱体構造の一実施例を示す断
面図である。

【図２】従来の発熱体構造の一例を示す断面図である。

【図３】この発明による発熱体構造と従来の発熱体構造
との発熱部の温度上昇状態を示すグラフである。

【符号の説明】

１中空状本体２コネクタ３発熱パイプ４絶縁部材５発熱体素子６電気絶縁材７ヒートパイプ８耐熱金属製パイプ９熱媒体１０発熱体構造

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁部材を介してコネクタが配設された
本体、該本体から突出して取り付けられた発熱部を構成
する耐熱耐食材から成る発熱パイプ、該発熱パイプ内に
配置され且つ前記コネクタに接続された発熱体素子、該
発熱体素子が位置する前記発熱パイプ内に充填された電
気絶縁材、及び前記発熱体素子が位置する前記発熱パイ
プ内に埋設されたヒートパイプ、から構成したことを特
徴とする発熱体構造。
【請求項２】前記発熱体素子がニクロム合金等のＮｉ
基合金であることを特徴とする請求項１に記載の発熱体
構造。
【請求項３】前記ヒートパイプ中に封入されている熱
媒体は、ナトリウム、水銀、カリウム、リチウム、銀及
びセシウムの金属元素から選ばれる１種以上、又はアン
モニウム塩及び水から選ばれる１種以上、又はアンモニ
ア、フレオン、ペンタン、アセトン、メタン、メタノー
ル、エタノールから選ばれる１種以上であることを特徴
とする請求項１に記載の発熱体構造。
【請求項４】前記電気絶縁材は酸化マグネシウム粉末
であることを特徴とする請求項１に記載の発熱体構造。