JPS6263174A

JPS6263174A - セラミツクグロ−プラグの通電方式

Info

Publication number: JPS6263174A
Application number: JP29855585A
Authority: JP
Inventors: Michio Ono; 大野　三千雄; Noriyoshi Nakanishi; 中西　徳好; Michihiko Miyasaka; 宮坂　通彦
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1987-03-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はディーゼルエンジンの始動補助、促進のために
使用されるセラミックグロープラグの通電方式に関する
ものである。

（従来技術）従来、セラミッ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（Ｖ、）を印加し、その後、比較的
低い電圧（Ｖ、）を印加して、グロープラグの焼結体に
クラン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。

（発明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ック焼結体にクラックが発生する傾
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、セラミックヒータにおいて、セラミック焼結
体にクラックが発生することは焼結体の破損を誘発し、
その結果セラミッ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のように
信幀性と耐久性が特に要求されるものについては特に問
題であり、高温度に発熱させ且つ長期間繰り返し使用し
てもセラミック焼結体にクランクが発生しないセラミッ
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、本発明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、バッテリ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
式がセラミック焼結体のクラックの原因であることを究
明した。

即ち、少なくともグロープラグへの通電開始時、具体的
には通電開始から所定温度（９００℃）に急速昇温させ
る間に直流を、その後高温度（９００℃以上）を維持し
て最終的に通電が停止されるまでの間交番する電流を通
電することにより、比較的高温度に発熱させ且つ長時間
使用してもセラミック焼結体中にクランクが発生し難い
ことを知見した。

従って、本発明は高温度に発熱させ且つ長時間使用して
も、セラミックヒータ−の焼結体にクラックが発生し難
く、信頼性と耐久性に優れたセラミックヒータの通電方
式を提供することを目的とする。

本発明によれば、セラミック焼結体内に発熱抵抗体を埋
設して成るセラミックグロープラグを発熱させるための
通電方式において、通電開始時に直流を、所定時間経過
後に交番する電流を夫々、通電することを特徴とするセ
ラミックグロープラグの通電方式が提供される。

本発明の通電方式においては通電開始時に直流を、その
後交番する電流に切換えるため°に、例えばリレーやス
イッチ等を用いたそれ自体周知のスイッチング回路が適
用される。

本発明におけるセラミックヒータに用いられるセラミッ
クとしては、例えば窒化けい素（Ｓｉ、Ｎ４）を代表と
する非酸化物系セラミックス、或いはアルミナ（ＡｈＯ
ｓ）を代表とする酸化物系セラミックスがあり、本発明
の通電方式は、これら広くのセラミック焼結体を用いた
ヒータに応用できる。

以下、本発明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）のセラミック
ヒータ部分を示し、セラミック焼結体４１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図は複線式グロープラグ（３端子型
）のセラミックヒータ部分を示し、セラミック焼結体５
１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および共通端子５６
を設けている。

これらのグロープラグは窒化けい素（ＳｉＪ４）に１１
ａ族元素やｍａ族元素の酸化物等の焼結助剤を添加した
混合粉体をホッ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４３．４４．５４．
５５．５６表面上にメタライズ、メッキ、ロウ付等の手
段を介して電極が引出される。

上記のセラミックヒータは、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図のセラミックヒータを使用した単線式グロ
ープラグの通電方式の例として第３図の通電制御回路を
用いて説明する。

第３図において、直流電源であるバッテリ１の（＋）側
は２接点リレーでの常閉接点２ａとエンジン始動のため
のキースイッチ（図示せず）と連動するリレー３を介し
てグロープラグＧ＋、、Ｇｚ、Ｇ３　・・・の陽極側に
接続され、バッテリーｌの（−）側は２接点リレー４の
常閉接点４ａを介してグロープラグＧ＋　、Ｇｚ　、Ｇ
ｓ　　・・・の陰極側に接続されている。一方、交流電
源であるオルタネータ５の（−）側がドロンピングレジ
スタ６及び前記２接点リレー２の常開接点２ｂ並びにリ
レー３を介してグロープラグＧ＋　、Ｇｚ　、Ｇｓ　　
・・・の陽極側に接続され、他側が前記２接点リレー４
の常開接点のうち常開接点４ｂを介してグロープラグＧ
１、Ｇｔ、Ｇ３　・・・の陰極側に接続されている。

この通電回路によれば、先ず、２接点リレー２、４が常
閉接点２ａ、４ａ側に切換えられた状態で、エンジン始
動のためのキースイッチ（図示せず）をＯＮにすること
によりこれに連動してリレー３がＯＮになると、バッテ
リ１の直流がグロープラグＧ１、Ｇ２、Ｇ３　・・・に
印加され、これを急速に昇温しで発熱する。次に、一定
時間（例えば３秒）経過後、タイマ（図示せず）により
リレー２．４が夫々常開接点２ｂ及び４ｂ側へ切換り、
ドロッピングレジスタ６を介してグロープラグＧ１　、
Ｇ２　、Ｇ３　　・・・ヘオルタネータ５の交流電源が
接続され、一定温度（例えば１１００℃）を維持して発
熱する。交流電圧は常時（＋）　　（−）の極性が返還
されるのでグロープラグＧｌ　、Ｇ２、Ｇ３　・・・に
は常時極性が交換される交番電流が通電される。その後
、所定時間経過後、外部回路によりリレー３がＯＦＦ、
２接点リレー２．４が常閉接点２ｂ、４ｂ側に切換えら
れ、グロープラグＧへの通電が停止され１行程が終了す
る。

（例２）次に、第２図のセラミックヒータを使用した複線式グロ
ープラグの通電方式の例として第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、直流電源であるバッテリー１１の（＋
）側はリレー１３を介してグロープラグＧ１１．０１２
、Ｇ１３・・・の中心電極に接続゛され、（−）側はア
ースされている。一方、交流電源であるオルタネータ１
５は（−）側が２接点リレー１２の常開接点１２ｂを介
してグロープラグＧｌｌ、０１２、Ｇ１３・・・の一方
の端子に、他側が２接点リレー１４の常開接点１４ｂを
介してグロープラグＧｌｌ、Ｇ１２、Ｇ１３・・・の他
方の端子に接続されている。前記２接点リレー１２及び
１４の常閉接点１２ａ及び１４ａは夫々アースされてい
る。

この通電制御回路の作用を説明すると、リレー１３をＯ
Ｎにして始動すると、グロープラグＧｌｌ、０１２、Ｇ
１３・・・は２接点リレー１２及び１４の常閉接点１２
ａ及び１４ａがアースされているので通電し、急速に昇
温して発熱する。次に一定時間（例えば３秒）経過後タ
イマー（図示せず）によりリレー１３がＯＦＦとなると
共に２接点リレー１２及び１４が夫々常開接点１２ｂ及
び１４ｂ側へ切換わると、グロープラグＧｌｌ、Ｇ１２
、Ｇ１３・・・へ交流電源が接続され、これらグロープ
ラグの陽橿側から２本の直列な発熱線を介して交流が流
れ、一定温度（例えば１１５（１）を維持して発熱する
交流電圧は常時（＋）　　（−）の極性が変換されるの
でグロープラグ０１１、Ｇ１２、Ｇ１３・・・には常時
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の通電方式を採用して、第５図に示
すタイムチャートに従って１０００，２０００．３００
０及び５０００行程を繰り返しテストを行い、セラミッ
ク焼結体のクラッ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、急速昇温特約３秒で
９００℃まで立上げ、約１１５０”Ｃ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
。

第１表第２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のとを、１２５０℃で３０
０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。

第３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、直流のみを通電し、１ｏｏ
ｏ、２０００．３０００及び５０００行程繰り返しテス
トを行い、この場合のクラッ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、印加電圧は単線式のも
のが５．４ｖ、複線式のものが１４Ｖであり、急速昇温
は約３秒で９００℃、最高飽和温度は約１１５０℃とし
た。

（以下余白）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の通電方式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ック焼結体にクラ
ッ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行
程においてかなりのサンプルにクラックが発生した。

上述した実施例においては、セラミック用混合粉体中に
高融点金属線を埋設しホットプレスされたセラミックグ
ロープラグを示したが、例えば、セラミック生シートに
高融点金属ペーストを塗布しその塗布面に他のセラミッ
ク生シート又はセラミック仮焼体を積層して一体焼結し
たタイプ等のあらゆるセラミック焼結体からなるもの、
又は導電性セラミックスからなるものに対し、本発明の
通電方式が同様に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、矩形波等による交番電流を通電するよ
うにしてもよい。

（発明の効果）以上のとおり、本発明によれば、セラミック焼結体内に
発熱抵抗体を埋設して成るセラミックグロープラグを発
熱されるための通電方式において、通電開始時に直流を
、その後所定時間経過後に交番する電流を夫々、通電す
る゛ことにより、高温において長時間繰り返し使用して
も、セラミック焼結体のクランク発生が解消ないしは有
効に低減され、セラミッ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ックヒータ部分の
断面図、第２図は複線式グロープラグのセラミックヒー
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発明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ブラグに本発
明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ャ
ート図、第６図は一般のグロープラグの急速昇温度・温
度飽和特性図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミック焼結体内に発熱抵抗体を埋設して成る
セラミックグロープラグを発熱させるための通電方式に
おいて、通電開始時に直流を、所定時間経過後に交番す
る電流を夫々、通電することを特徴とするセラミックグ
ロープラグの通電方式。