JP2009092291A

JP2009092291A - グロープラグおよびその製造方法

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Publication number: JP2009092291A
Application number: JP2007261844A
Authority: JP
Inventors: Yuki Okumura; 有樹奥村; Shiyuue Ishii; 秀衛石井
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: JP4870640B2; EP2045526A2; US8148664B2; EP2045526A3; US20090090705A1

Abstract

【課題】シースチューブ内に充填される絶縁粉末の封止を確実に行うことができるグロープラグおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】シーズヒータの外壁をなすシースチューブ２１内に収容される発熱コイルやマグネシア粉末等を封止する封止部材８０は、シースチューブ２１への嵌め込み前の状態において、その外周に、径方向外側へ向けて膨出する大径部８５と、大径部８５より小径の小径部９０とが形成されている。グロープラグの製造過程では、封止部材８０の嵌め込み後、シースチューブ２１の後端部２６にはスウェージング加工が施されるが、その際に押し出されたマグネシア粉末が内周面２７と封止部材８０との間に入り込む場合がある。しかし内周面２７と密着する大径部８５によってマグネシア粉末の流動が阻まれるので、内周面２７と後端小径部９２との間には到達しない。
【選択図】図５

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの始動の補助に用いるグロープラグおよびその製造方法に関するものである。

ディーゼルエンジンの始動を補助するために使用されるグロープラグの一例として、シーズヒータを用いたグロープラグが知られている。シーズヒータは、先端が閉じた有底筒状のシースチューブ内に発熱コイルを収容し、さらに絶縁粉末としてマグネシア粉末を充填して発熱コイルとシースチューブとの絶縁をなしたものである。このシーズヒータは、筒形状の主体金具の軸孔内に、自身の先端側を突出させた状態で後端側の周囲が取り囲まれて保持されており、主体金具とシースチューブとは導通されている。発熱コイルの一端側はシースチューブの内面に電気的に接続され、他端側は、主体金具と絶縁した状態でその軸孔内に挿通される中軸の一端に電気的に接続されている。そして、主体金具との後端から露出された中軸の他端と主体金具との間で通電を行うことで、発熱コイルが発熱する。

このようなグロープラグの製造過程では、上記のようにシースチューブ内に充填されるマグネシア粉末を封止するため、シースチューブの後端側に耐熱性のシリコンゴムやフッ素ゴム等からなる封止部材（弾性パッキン）が嵌め込まれる。そして、スウェージング加工等が施されて、少なくともシースチューブの後端部が縮径されることにより、封止部材の外周面とシースチューブの内周面とが密着し、封止がなされる（例えば特許文献１参照。）。
特開２００３−１７２３０号公報

しかしながら、シースチューブ内に充填されるマグネシア粉末の量が多かったり、スウェージング加工を施す際に生ずる振動などの影響を受けたりすると、マグネシア粉末がシースチューブの内周面と封止部材の外周面との間に入り込んでしまう場合がある。するとそのマグネシア粉末を伝って外気中の水分がシースチューブ内に進入する場合があり、発熱コイルの熱に起因してガスが発生してしまうと、シースチューブの変形や発熱コイルの脆弱化を招く虞があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、シースチューブ内に充填される絶縁粉末の封止を確実に行うことができるグロープラグおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のグロープラグは、先端部が閉じ、後端部が開口した有底筒状をなし、軸線方向に延びるシースチューブと、前記シースチューブの内部に配置される発熱抵抗体と、前記シースチューブと前記発熱抵抗体との間の隙間に充填される絶縁粉末と、前記シースチューブの前記後端部の内周側に嵌め込まれた状態で、少なくとも前記シースチューブの前記後端部が自身に向けて縮径されることにより、前記シースチューブの前記内部に前記発熱抵抗体および前記絶縁粉末を封止する封止部材とを有し、前記発熱抵抗体への通電によって発熱するシーズヒータを備えたグロープラグにおいて、前記封止部材は、前記シースチューブに嵌め込む前の状態において、自身の外周に、前記軸線方向と直交する径方向の外側へ向けて膨出する膨出部と、当該膨出部よりも外径の小さな非膨出部とを有すると共に、当該非膨出部が、少なくとも前記シースチューブへの嵌め込みの際の自身の先端側に形成されており、前記封止部材を前記軸線方向に沿ってみたときに、前記膨出部が、前記封止部材の外周において一周にわたって配置されていることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明のグロープラグは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記膨出部は、前記封止部材の外周において、周方向に連続しつつ繋がって環状をなしていることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明のグロープラグは、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記封止部材の形状が、前記軸線方向における前記封止部材の中心位置を境として互いに対応する部位を有する形状となるように、前記封止部材の外周に前記膨出部および前記非膨出部が形成されていることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明のグロープラグは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、軸線を含む前記封止部材の断面において、前記膨出部が前記軸線方向に占める範囲の大きさよりも、前記非膨出部が前記軸線方向に占める範囲の大きさの方が大きいことを特徴とする。

また、請求項５に係る発明のグロープラグの製造方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載のグロープラグを製造する方法であって、前記後端部の内径がＡである前記シースチューブ内に前記発熱抵抗体を配置した状態で、前記後端部の開口より前記絶縁粉末を充填する充填工程と、前記膨出部の外径Ｂと前記非膨出部の外径ＣとがあらかじめＣ＜Ａ＜Ｂを満たすように形成された前記封止部材を、前記シースチューブの前記後端部の開口より前記シースチューブ内に挿入し、前記膨出部を前記シースチューブの前記後端部の内周面に摺擦させつつ前記シースチューブの前記後端部の内周側に嵌め込む嵌め込み工程と、少なくとも前記シースチューブの前記後端部の外周を径方向内向きに縮径し、前記後端部の内径Ａが前記封止部材の前記非膨出部の外径Ｃより小さくなるようにする縮径工程とを有することを特徴とする。

また、請求項６に係る発明のグロープラグの製造方法は、請求項５に記載の発明の構成に加え、前記封止部材には、前記軸線方向に延びる棒状の導電体からなり前記発熱抵抗体に通電するための中軸を挿通させるため、前記軸線方向に貫通し、前記中軸の外径よりも小さな内径の挿通孔が形成されており、前記充填工程前に、前記中軸の先端部を前記発熱抵抗体の一端側に電気的に接続させた状態で、前記発熱抵抗体と、前記中軸の前記先端部とを、前記シースチューブ内に配置する配置工程を有すると共に、前記充填工程後、前記嵌め込み工程前に、前記封止部材の前記挿通孔に前記中軸を、当該中軸の後端側から挿入し、当該中軸の前記先端部へ向けて前記封止部材を移動させる移動工程を有し、前記移動工程後、前記嵌め込み工程前において、前記シースチューブの前記後端部の縮径前の内径Ａと、前記封止部材の前記膨出部の外径Ｂと、前記非膨出部の外径ＣとがＣ＜Ａ＜Ｂを満たすことを特徴とする。

請求項１に係る発明のグロープラグでは、封止部材の外周に膨出部と非膨出部を形成したことで、封止部材をシースチューブ内に嵌め込む際に膨出部をシースチューブの内周に摺擦させ、内周面に付着した絶縁粉末を膨出部で掻き取ることができる。一方、封止部材に非膨出部を設けたことにより、封止部材をシースチューブ内に嵌め込む際に、封止部材の外周面全面がシースチューブの内周面に接触することがない。従って嵌め込みの際の接触抵抗を低減でき、封止部材をシースチューブ内に容易に嵌め込むことができる。また、少なくとも封止部材の先端側には非膨出部が設けられているため、嵌め込みの開始時に、シースチューブの開口部分に封止部材を引っかけ難くすることができ、封止部材をシースチューブ内に容易に嵌め込むことができる。そして、スウェージング加工等によりシースチューブの縮径を行った際に、後端部において絶縁粉末が押圧されてシースチューブと封止部材との間に入り込んでも、内周面と密着する膨出部が絶縁粉末の流動を規制するため、絶縁粉末がシースチューブの開口に達することがない。これにより、絶縁粉末を伝ってシースチューブの内部に湿気等が取り込まれる経路が形成されることがない。

このような膨出部を、請求項２に係る発明のように、封止部材の外周において、周方向に連続しつつ繋がって環状をなすように形成することで、シースチューブの内周全周に膨出部を当接させることができ、絶縁粉末の確実な封止を行うことができる。

また、請求項３に係る発明のように、封止部材の形状が、軸線方向における中心位置を境として互いに対応する部位を有する形状となるように、膨出部と非膨出部とを配置させれば、封止部材をシースチューブに嵌め込む際に、軸線方向においては封止部材を嵌め込む向きを問わない。従って製造過程で封止部材の向きを揃える手間を減らし、生産コストを低減することができる。

また、請求項４に係る発明のように、軸線方向において、膨出部よりも非膨出部の占める範囲の大きさを大きくすれば、シースチューブに封止部材を嵌め込む際に、封止部材がシースチューブの内周面と接触する部分をより少なくし接触抵抗を低減することができ、容易に嵌め込むことができる。また、シースチューブの後端部を縮径した際に、膨出部はその内周面に押圧されて変形することとなるが、上記のように非膨出部よりも膨出部の占める範囲の大きさを小さくすれば封止部材全体に対する膨出部の割合を小さくできるので、封止部材の変形量が小さい。つまり、変形に伴う封止部材の内部応力の高まりを抑制することができ、封止状態の維持の安定性を得ることができる。

また、請求項５に係る発明のグロープラグの製造方法では、シースチューブの後端部の内径Ａと、封止部材の膨出部の外径Ｂと、非膨出部の外径ＣとがあらかじめＣ＜Ａ＜Ｂを満たすように封止部材が形成されているので、嵌め込み工程において、シースチューブの後端部の内周面と封止部材の非膨出部との間に確実に間隙を設けることができ、封止部材の嵌め込みが容易である。また、膨出部も確実にシースチューブの内周面に当接させることができる。そして嵌め込みの際に膨出部でシースチューブの内周面に付着し得る絶縁粉末を掻き取ることができ、後端部を縮径する際にはシースチューブの内周面と、封止部材の膨出部よりも後端側の外周面との間に絶縁粉末が介在することがなく、絶縁粉末の確実な封止を行うことができる。

なお、シーズヒータには発熱抵抗体に通電するための中軸が取り付けられるため、封止部材にはこの中軸を挿通させるため中軸の外径より小さな内径の挿通孔が設けられる場合があり、この挿通孔に中軸を挿通させた状態では、封止部材の外径が大きくなる。そこで請求項６に係る発明のように、封止部材の挿通孔に中軸を挿通させた状態においてもＣ＜Ａ＜Ｂが満たされれば、封止部材のシースチューブへの嵌め込みの容易性を維持しつつ、膨出部を確実にシースチューブの内周面に当接させることができる。

以下、本発明を具体化したグロープラグの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１，図２を参照して、一例としてのグロープラグ１００の構造について説明する。図１は、グロープラグ１００の縦断面図である。図２は、シーズヒータ２０の後端付近を拡大した断面図である。なお、軸線Ｏ方向において、シーズヒータ２０の配置された側（図１における下側）をグロープラグ１００の先端側として説明する。

図１に示すグロープラグ１００は、例えば直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室（図示外）に取り付けられ、エンジン始動時の点火を補助する熱源として利用される。グロープラグ１００は、いわゆるシース型のグロープラグであり、一端を閉じた細い金属管（シースチューブ２１）内に発熱抵抗体（発熱コイル２４）を配したシーズヒータ２０を、主体金具４０で保持した構造を有する。

まず、主体金具４０について説明する。主体金具４０は、軸線Ｏ方向に貫通する軸孔４３が形成された長細い筒状の金属部材であり、胴部４４の後端側にエンジンヘッドの取付孔（図示外）に螺合する雄ねじ部４１が形成されている。また、主体金具４０の後端には、エンジンヘッドへの取り付けの際に使用される工具が係合する、軸線断面六角形状の工具係合部４２が形成されている。主体金具４０の軸孔４３は、後述する絶縁リング５０にあわせて拡径された後端付近と、軸孔４３内で保持するシーズヒータ２０を挿入しやすくするため僅かに拡径された先端付近を除き、略同径に形成され、その軸孔４３には中軸３０が挿通されている。

次に、中軸３０について説明する。中軸３０は、軸線Ｏ方向に沿って延びる円柱状の鉄系素材（例えばＦｅ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼）からなる金属棒であり、主体金具４０の軸線Ｏ方向の長さよりも長く形成されている。中軸３０の先端部３２には、その先端に、中軸３０の胴部分よりも小径の係合部３１が形成されている。この係合部３１には、後述するシーズヒータ２０の制御コイル２３の電極が溶接される。また、中軸３０の後端部３３は主体金具４０の後端よりも後方へ突出され、後述するピン端子６０が嵌合されている。

次に、シーズヒータ２０について説明する。シーズヒータ２０の外壁をなすシースチューブ２１は、ニッケル系合金（例えばインコネル（商標名））やステンレス等の金属からなる円筒状の管であり、先端部２５が半球状に閉じられ鞘状に形成されている。このシースチューブ２１内には、螺旋状に巻かれた導電性の発熱コイル２４および制御コイル２３が配設されている。発熱コイル２４は、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌの合金からなり、電圧が印加されると発熱するものであり、この発熱コイル２４の一方の電極は、シースチューブ２１の先端部２５の内面に溶接されている。また、発熱コイル２４の他方の電極は、制御コイル２３の一方の電極に接合されている。制御コイル２３は、例えばＣｏ−Ｎｉ−Ｆｅの合金からなり、温度の上昇に伴って、その抵抗値が高くなる特性を有する。従って、発熱コイル２４の温度が上昇すれば、制御コイル２３によって発熱コイル２４に流れる電流が小さくなるように制御される。この制御コイル２３の他方の電極は中軸３０の係合部３１に係合され、さらに溶接されており、中軸３０と電気的に接続されている。

そして、発熱コイル２４および制御コイル２３と共に、中軸３０の先端部３２がシースチューブ２１内に収容されており、その状態で、図２に示すように、シースチューブ２１の外周が加締められて縮径されている。シースチューブ２１の後端部２６では、その内周面２７と中軸３０の外周面との間に後述する封止部材８０が介在されており、両者が絶縁された状態で、中軸３０とシーズヒータ２０とが一体に固定されている。シースチューブ２１内には絶縁粉末としてマグネシア粉末２２が充填されており、封止部材８０によって、シースチューブ２１内に密封されている。このマグネシア粉末２２がシースチューブ２１内に封入されることにより、発熱コイル２４および制御コイル２３とシースチューブ２１の内面とが、溶接部分を除き、絶縁された状態に維持される。

次に、図１に示すように、中軸３０と一体となったシーズヒータ２０は、その後端部２６側が主体金具４０の先端側より軸孔４３内に圧入され、位置決められて固定されている。この状態で中軸３０は、軸孔４３内にて主体金具４０と非接触の状態に維持されている。そして中軸３０の後端側には環状のＯリング７が嵌められ、主体金具４０の後端にて拡径された部分に収容されている。さらに、中軸３０の後端側に環状の絶縁リング５０が嵌められ、主体金具４０の後端の拡径された部分に係合し、Ｏリング７を後端側から押さえている。Ｏリング７は、主体金具４０の軸孔４３の内周面と、中軸３０の外周面と、絶縁リング５０の先端側の面とのそれぞれに当接し、これにより、軸孔４３内の気密性が保たれている。また、絶縁リング５０によって、中軸３０と主体金具４０の軸孔４３とが非接触の状態で位置決めされ、両者が確実に絶縁された状態で維持される。

さらに、絶縁リング５０の後端より突出した中軸３０の後端部３３には、キャップ状のピン端子６０が嵌合されている。そして絶縁リング５０を主体金具４０に対して押圧した状態でピン端子６０の外周が中軸３０の後端部３３へ向けて加締められ、これにより、シーズヒータ２０と中軸３０とが主体金具４０に対して位置決め固定されている。このピン端子６０には、グロープラグ１００がエンジンヘッド（図示外）に取り付けられる際に、図示外のプラグキャップが嵌められて、電力の供給が行われる。

次に、図３〜図５を参照し、封止部材８０について詳細に説明する。図３は、グロープラグ１００に組み付ける前の封止部材８０の外観を示す斜視図である。図４は、図３に示す封止部材８０を挿通孔８１の軸線Ｐ方向に沿って矢印Ｊ方向に見た図である。図５は、封止部材８０の各部の大きさとシースチューブ２１の大きさとの関係について説明するため、グロープラグ１００の製造過程における一状態を示した斜視図である。

前述した封止部材８０（図２参照）は、耐熱性と絶縁性の高いシリコンゴムまたはフッ素ゴムからなる弾性を有する部材である。グロープラグ１００への組み付け前の状態の封止部材８０は、図３に示すように、組み付け時にグロープラグ１００の軸線Ｏ方向に沿わされる軸線Ｐ方向に貫通する挿通孔８１が形成された円筒状をなす。封止部材８０の外周面上には径方向外側へ向けて膨出する大径部８５が形成されており、その大径部８５よりも小径の小径部９０と共に、封止部材８０の外周面上にて凹凸形状を形成している。本実施の形態では、大径部８５は、図４に示すように、封止部材８０の外周を取り巻くように、周方向に連続しつつ繋がって環状をなしており、いわゆる鍔状に形成されている。なお、大径部８５が、本発明における「膨出部」に相当する。また、小径部９０が、本発明における「非膨出部」に相当する。

また、図３に示すように、小径部９０は、この大径部８５が形成されたことによって、軸線Ｐ方向において、グロープラグ１００への組み付け時の先端側となる先端小径部９１と、後端側となる後端小径部９２とに二分されている。大径部８５は、軸線Ｐ方向において封止部材８０の中央の位置に形成されており、また、先端小径部９１と後端小径部９２とは同径に形成されている。このため、封止部材８０は、軸線Ｐ方向の中心位置を境として互いに対応する部位を有し、すなわち軸線Ｐ方向の中心位置を境に先端側と後端側とが略同一の形状を有する。

本実施の形態では、グロープラグ１００の製造過程において、シースチューブ２１内に充填されるマグネシア粉末２２の確実な封止を行えるようにするため、封止部材８０の大径部８５や小径部９０の大きさ関係を以下のように規定している。まず、図３に示すように、封止部材８０をグロープラグ１００に組み付ける前の状態において、挿通孔８１の内径をＤとする。また、図５に示すように、中軸３０の外径をＥとする。このとき、Ｄ＜Ｅを満たす。これにより、グロープラグ１００の組み立て時や組み立て後において、弾性を有する封止部材８０の挿通孔８１の内周面を中軸３０の外周面に密着させることができる。

そして、図５に示すように、封止部材８０の挿通孔８１に中軸３０を挿通させた状態（後述するグロープラグ１００の製造過程の移動工程における封止部材８０の状態）において、封止部材８０の大径部８５の外径をＢ、小径部９０の外径をＣとする。また、縮径する前のシースチューブ２１の後端部２６の内径をＡとする。このとき、Ｃ＜Ａ＜Ｂを満たす。すなわち小径部９０の外径Ｃはシースチューブ２１の内径Ａより小さく、封止部材８０をシースチューブ２１内に嵌め込む際の両者の接触抵抗が低減し、嵌め込みを容易に行うことができる。特に、嵌め込みの際に挿入方向の先端側となる先端小径部９１が大径部８５よりも外径が小さいため、嵌め込みの開始時にシースチューブ２１の後端の開口部分に封止部材８０を引っかけ難く、また、嵌め込む過程において大径部８５がシースチューブ２１の後端に接するまでは、封止部材８０の押し込みが容易である。封止部材８０は、上記したように軸線Ｐ方向の中心位置を境として互いに対応する部位を有するので、グロープラグ１００に組み付ける際に、先端小径部９１側を先端側に向けて組み付けてもよいし、後端小径部９２側を先端側に向けて組み付けてもよく、製造過程における手間を軽減することができる。

さらに、軸線Ｐ方向において、大径部８５の占める長さ（範囲）をＭ、小径部９０のうち先端小径部９１の占める長さ（範囲）をＬ１、後端小径部９２の占める長さ（範囲）をＬ２とする。このとき、Ｍ＜Ｌ１＋Ｌ２を満たす。つまり、封止部材８０をシースチューブ２１内に嵌め込む際に内周面２７に摺擦することとなる大径部８５の長さ（範囲）Ｍを、封止部材８０の軸線Ｐ方向の長さ（範囲）、すなわちＬ１＋Ｍ＋Ｌ２に対して十分に小さくする。大径部８５と小径部９０とがこのような大きさ関係を有することにより、封止部材８０とシースチューブ２１の内周面２７との接触抵抗が低減し、嵌め込みを容易に行うことができる。

一方で、封止部材８０の小径部９０とシースチューブ２１の内周面２７との間に間隙が生ずることとなるが、大径部８５の外径Ｂがシースチューブ２１の内径Ａより大きい。このため、封止部材８０をシースチューブ２１内に嵌め込む際に、大径部８５をシースチューブ２１の内周面２７に確実に当接させ、封止部材８０とシースチューブ２１の内周面２７との間隙をなくすことができる。つまり、封止部材８０をシースチューブ２１内に嵌め込む過程において生ずる振動との影響により、小径部９０のうちの先端小径部９１とシースチューブ２１の内周面２７との間にマグネシア粉末２２が入り込んだ場合でも、内周面２７に密着する大径部８５がマグネシア粉末２２の流動可能な範囲を制限するため、マグネシア粉末２２が後端小径部９２側へ達することがない。さらに、シースチューブ２１の内周面２７にマグネシア粉末２２が付着した場合でも、封止部材８０をシースチューブ２１内に嵌め込む際に、大径部８５で内周面２７から掻き取ることができる。従って、先端小径部９１から後端小径部９２にかけて連続的に、封止部材８０とシースチューブ２１の内周面２７との間にマグネシア粉末２２が介在することを防止することができる。

さらに、後述するグロープラグ１００の製造過程では、シースチューブ２１を径方向内向きに縮径し、後端部２６における内周面２７と中軸３０の外周面との間に封止部材８０を挟みつつ、中軸３０の固定が行われる。本実施の形態では、図２に示す、縮径後のシースチューブ２１の後端部２６の内径Ｆと、図５に示す、縮径前の封止部材８０の小径部９０の外径Ｃとの関係が、Ｆ＜Ｃを満たすこととしている。これにより、少なくともシースチューブ２１の後端部２６を縮径させた状態では、封止部材８０が径方向に潰れ、小径部９０の外面とシースチューブ２１の後端部２６の内周面とが密着するため、マグネシア粉末２２の封止を確実に行うことができる。また、封止部材８０を径方向に潰した際に、大径部８５がより大きく潰れることとなるが、上記のようにＭ＜Ｌ１＋Ｌ２を満たすことで、封止部材８０全体の変形と比べ、大きく変形する部分の割合を小さくすることができる。つまり、変形に伴う封止部材８０の内部応力の高まりを抑制することができ、封止状態の維持の安定性を得ることができる。

このように、封止部材８０の大径部８５や小径部９０の大きさ関係を規定したことで、以下に示す製造方法に従ってグロープラグ１００を作製することにより、シースチューブ２１内に充填されるマグネシア粉末２２を、確実に、封止することができる。以下、グロープラグ１００の製造過程について説明するが、そのうちのシーズヒータ２０を作製する各工程について図６〜図１０を参照して詳細に説明し、その他の各工程については省略または簡略化して説明する。図６は、グロープラグ１００の製造過程における配置工程を模式的に示す図である。図７は、グロープラグ１００の製造過程における充填工程を模式的に示す図である。図８は、グロープラグ１００の製造過程における移動工程を模式的に示す図である。図９は、グロープラグ１００の製造過程における嵌め込み工程を模式的に示す図である。図１０は、グロープラグ１００の製造過程における縮径工程を模式的に示す図である。

図１に示すグロープラグ１００の製造過程では、シーズヒータ２０を作製するにあたって、まず、制御コイル２３の一方の電極を発熱コイル２４の他方の電極と直列に接合し、制御コイル２３の他方の電極を中軸３０の係合部３１に嵌め込み溶接する。そして図６に示すように、シースチューブ２１内に、発熱コイル２４、制御コイル２３および中軸３０の先端部を発熱コイル２４側から挿入し、発熱コイル２４の一方の電極をシースチューブ２１の先端部２５の内面に溶接する（配置工程）。

次に図７に示すように、発熱コイル２４、制御コイル２３および中軸３０を軸線Ｏ方向に引っ張りながら、シースチューブ２１の後端部２６の開口よりマグネシア粉末２２を充填する（充填工程）。充填後、シースチューブ２１の後端部２６の開口より図示外の押圧治具を挿入し、シースチューブ２１内に充填したマグネシア粉末２２を先端側に向けて押圧し、押し固める。そして図８に示すように、中軸３０を、後端部３３側より封止部材８０を挿通孔８１内に挿入し、この封止部材８０を中軸３０の先端部３２側へ向けて移動させる（移動工程）。

次いで図９に示すように、シースチューブ２１の後端部２６の開口より封止部材８０をシースチューブ２１内に嵌め込む。図５で示したように、小径部９０（ここでは先端小径部９１）の外径Ｃが後端部２６の内径Ａより小さいため、嵌め込みの開始時にシースチューブ２１の後端の開口部分に封止部材８０を引っかけ難く、また、嵌め込みの過程において大径部８５がシースチューブ２１の後端に接するまでは、封止部材８０の挿入が容易である。そして大径部８５がシースチューブ２１の後端に接しても、封止部材８０が弾性を有するため、封止部材８０をシースチューブ２１内に押し込めば大径部８５が径方向に縮み、後端部２６内に収容される。この状態でさらに封止部材８０を押し込めば、大径部８５と内周面２７とが摺擦しつつ嵌め込みが行われることとなる。ところで、封止部材８０には大径部８５と共に小径部９０が設けられており、軸線Ｐ方向における大径部８５の占める長さ（範囲）Ｍが小径部９０の占める長さ（範囲）Ｌ１＋Ｌ２より小さい。このため、嵌め込みの際の封止部材８０と内周面２７との接触抵抗が十分に低減され、嵌め込みを容易に行えるのである。さらに大径部８５によって、シースチューブ２１の内周面２７に付着し得るマグネシア粉末２２が掻き取られるため、大径部８５より（嵌め込みの方向において）後方側の後端小径部９２と、内周面２７との間にマグネシア粉末２２が残留してしまうことを抑制できる（嵌め込み工程）。

封止部材８０が嵌め込まれたシースチューブ２１の後端部２６は、径方向内向きに加締められ、シースチューブ２１内の密封と中軸３０の位置決め保持がなされる。その後、このシースチューブ２１の後端部２６の外周に、スウェージング加工が施される。図１０に示すように、スウェージング加工はシースチューブ２１の後端側より先端側に向けて次第に行われ、シースチューブ２１が縮径される（縮径工程）。ここで後端部２６の縮径に伴い、シースチューブ２１内に充填されたマグネシア粉末２２が押し出されるように、シースチューブ２１の内周面２７と封止部材８０の先端小径部９１との間に入り込む。さらにスウェージング加工が進行すると、マグネシア粉末２２はその間隙に沿って後端小径部９２側へ向かうが、内周面２７と密着する大径部８５によって阻まれ、内周面２７と後端小径部９２との間には到達しない。なお、図１０は、縮径工程の一過程を示したものであり、後端小径部９２側へ向かうマグネシア粉末２２が大径部８５によって阻まれる様子を示している。

そして図２に示すように、スウェージング加工が終了した状態では、シースチューブ２１の内周面２７と中軸３０の外周面との間に封止部材が径方向に潰れた状態で介在することとなる。この状態で大径部８５の外径Ｂは小径部９０の外径Ｃと共に、縮径後の後端部２６の内径Ｆと略同一となり、封止部材８０が内周面２７に密着する。マグネシア粉末２２はシースチューブ２１内に封止され、内周面２７と先端小径部９１との間には介在し得ても後端小径部９２との間には介在しないため、マグネシア粉末２２を伝って外気中の水分がシースチューブ２１内に進入することがない。

このようにして、図１に示すように、中軸３０保持したシーズヒータ２０が完成し、これを主体金具４０の先端側より軸孔４３内に挿入して、シーズヒータ２０の後端部２６を軸孔４３内に保持させる。中軸３０は主体金具４０の軸孔４３内を挿通し、その後端部３３が主体金具４０の後端より後方に突出する。そして中軸３０の後端部３３から、Ｏリング７および絶縁リング５０が取り付けられ、主体金具４０の軸孔４３内に収容される。さらに中軸３０の後端部３３にピン端子６０が嵌め込まれ、加締めにより固定されて、グロープラグ１００が完成する。

なお、本発明は各種の変形が可能である。例えば、図１１に示す封止部材１８０のように、大径部１８５の突出方向の先端を尖らせてもよい。さらにその大径部１８５の軸線Ｏ方向の幅をより広くしてもよく、このようにすれば大径部１８５が十分な強度を有することができ、嵌め込み工程において大径部１８５に欠け等が生ずる虞を低減することができる。

また、図１２に示す封止部材２８０のように、封止部材２８０の外周面上を周回して取り巻く螺旋状となるように大径部２８５を形成してもよい。この場合においても本実施の形態と同様に、小径部２９０として先端小径部２９１を設け、嵌め込み工程においてシースチューブ２１内へ先端小径部２９１側から封止部材２８０を挿入すれば、挿入容易性を得ることができる。さらに小径部２９０に後端小径部２９２を設ければ、本実施の形態と同様に、嵌め込み工程で封止部材２８０をシースチューブ２１に挿入する際に、先端小径部２９１側から挿入しても後端小径部２９２側から挿入しても同一の効果を得られ、製造過程において方向を揃える手間を省くことができる。

また、図１３に示す封止部材３８０のように、大径部３８５と小径部３９０とを交互に複数配置して、いわゆる蛇腹状なすように形成してもよい。この場合においても小径部２９０に先端小径部３９１および後端小径部３９２を設けるとよい。さらには、図示しないが、小径部に対し大径部が山状をなすように形成されてもよいし、あるいは、大径部に対し小径部が溝状をなすように形成されていてもよい。

また、図１４に示す封止部材４８０のように、大径部４８５を、軸線Ｐ方向において、より先端側の位置に設けてもよいし、図示しないが、より後端側の位置に設けてもよい。あるいは、図１５に示す封止部材５８０のように、大径部５８５の軸線Ｐ方向に占める長さ（範囲）Ｍをより大きくし、シースチューブ２１の内周面２７に付着しうるマグネシア粉末２２の掻き取りを、より確実に行えるようにすると共に、縮径後のシースチューブ２１の内周面２７との密着性をより高めてもよい。この場合においても、軸線Ｐ方向において、大径部５８５の占める長さ（範囲）Ｍと、小径部５９０の占める長さ（範囲）Ｌ１＋Ｌ２（先端小径部９１の占める長さ（範囲）Ｌ１、後端小径部９２の占める長さ（範囲）Ｌ２）との関係がＭ＜Ｌ１＋Ｌ２を満たすことが好ましい。

また、図１６に示す封止部材６８０のように、大径部６８５を封止部材６８０の後端に連続するように設け、小径部６９０には後端小径部を設けず、先端小径部６９１のみを形成してもよい。この場合でも、大径部５８５の軸線Ｐ方向に占める長さ（範囲）Ｍよりも、先端小径部６９１の軸線Ｐ方向に占める長さ（範囲）Ｌ１が大きくなるようにすることで、嵌め込み過程における挿入容易性を得ることができる。

また、図１７に示す封止部材７８０のように、大径部７８５が封止部材７８０の周方向に連続して繋がったものでなくともよい。もっとも大径部７８５は、嵌め込み工程においてシースチューブ２１の内周面２７に付着しうるマグネシア粉末２２の掻き取りを確実に行えることが好ましい。さらに縮径工程において、シースチューブ２１内から押し出されるマグネシア粉末２２が、少なくとも内周面２７と後端小径部７９２との間には到達しないように阻むことができることが好ましい。そのためには図１８に示すように、封止部材７８０の大径部７８５を構成する各小片同士が軸線Ｐ方向に重なるようにそれぞれを配置させ、大径部７８５の輪郭線が封止部材７８０の周方向に連続して一周にわたって繋がるようにすればよい。

なお、本実施の形態では、縮径工程におけるスウェージング加工をシースチューブ２１全体に対して行ったが、後端部２６のみに対して行ってもよい。

本発明は、発熱コイルを収容するシースチューブ内に絶縁粉末を充填して作製したシーズヒータを使用した、内燃機関用のグロープラグや家電用のヒータに適用することができる。

グロープラグ１００の縦断面図である。シーズヒータ２０の後端付近を拡大した断面図である。グロープラグ１００に組み付ける前の封止部材８０の外観を示す斜視図である。図３に示す封止部材８０を挿通孔８１の軸線Ｐ方向に沿って矢印Ｊ方向に見た図である。封止部材８０の各部の大きさとシースチューブ２１の大きさとの関係について説明するため、グロープラグ１００の製造過程における一状態を示した斜視図である。グロープラグ１００の製造過程における配置工程を模式的に示す図である。グロープラグ１００の製造過程における充填工程を模式的に示す図である。グロープラグ１００の製造過程における移動工程を模式的に示す図である。グロープラグ１００の製造過程における嵌め込み工程を模式的に示す図である。グロープラグ１００の製造過程における縮径工程を模式的に示す図である。変形例としての封止部材１８０であり、グロープラグに組み付ける前の状態における外観を示す斜視図である。変形例としての封止部材２８０であり、グロープラグに組み付ける前の状態における外観を示す斜視図である。変形例としての封止部材３８０であり、グロープラグに組み付ける前の状態における外観を示す斜視図である。変形例としての封止部材４８０であり、グロープラグに組み付ける前の状態における外観を示す斜視図である。変形例としての封止部材５８０であり、グロープラグに組み付ける前の状態における外観を示す斜視図である。変形例としての封止部材６８０であり、グロープラグに組み付ける前の状態における外観を示す斜視図である。変形例としての封止部材７８０であり、グロープラグに組み付ける前の状態における外観を示す斜視図である。図１７に示す封止部材７８０を挿通孔８１の軸線Ｐ方向に沿って矢印Ｋ方向に見た図である。

符号の説明

２０シーズヒータ
２１シースチューブ
２２マグネシア粉末
２４発熱コイル
２５先端部
２６後端部
３０中軸
３１係合部
８０封止部材
８１挿通孔
８５大径部
９０小径部
１００グロープラグ

Claims

先端部が閉じ、後端部が開口した有底筒状をなし、軸線方向に延びるシースチューブと、
前記シースチューブの内部に配置される発熱抵抗体と、
前記シースチューブと前記発熱抵抗体との間の隙間に充填される絶縁粉末と、
前記シースチューブの前記後端部の内周側に嵌め込まれた状態で、少なくとも前記シースチューブの前記後端部が自身に向けて縮径されることにより、前記シースチューブの前記内部に前記発熱抵抗体および前記絶縁粉末を封止する封止部材と
を有し、
前記発熱抵抗体への通電によって発熱するシーズヒータを備えたグロープラグにおいて、
前記封止部材は、
前記シースチューブに嵌め込む前の状態において、自身の外周に、前記軸線方向と直交する径方向の外側へ向けて膨出する膨出部と、当該膨出部よりも外径の小さな非膨出部とを有すると共に、当該非膨出部が、少なくとも前記シースチューブへの嵌め込みの際の自身の先端側に形成されており、
前記封止部材を前記軸線方向に沿ってみたときに、前記膨出部が、前記封止部材の外周において一周にわたって配置されていることを特徴とするグロープラグ。
前記膨出部は、前記封止部材の外周において、周方向に連続しつつ繋がって環状をなしていることを特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
前記封止部材の形状が、前記軸線方向における前記封止部材の中心位置を境として互いに対応する部位を有する形状となるように、前記封止部材の外周に前記膨出部および前記非膨出部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のグロープラグ。
軸線を含む前記封止部材の断面において、前記膨出部が前記軸線方向に占める範囲の大きさよりも、前記非膨出部が前記軸線方向に占める範囲の大きさの方が大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のグロープラグ。
請求項１乃至４のいずれかに記載のグロープラグを製造する方法であって、
前記後端部の内径がＡである前記シースチューブ内に前記発熱抵抗体を配置した状態で、前記後端部の開口より前記絶縁粉末を充填する充填工程と、
前記膨出部の外径Ｂと前記非膨出部の外径ＣとがあらかじめＣ＜Ａ＜Ｂを満たすように形成された前記封止部材を、前記シースチューブの前記後端部の開口より前記シースチューブ内に挿入し、前記膨出部を前記シースチューブの前記後端部の内周面に摺擦させつつ前記シースチューブの前記後端部の内周側に嵌め込む嵌め込み工程と、
少なくとも前記シースチューブの前記後端部の外周を径方向内向きに縮径し、前記後端部の内径Ａが前記封止部材の前記非膨出部の外径Ｃより小さくなるようにする縮径工程と
を有することを特徴とするグロープラグの製造方法。
前記封止部材には、前記軸線方向に延びる棒状の導電体からなり前記発熱抵抗体に通電するための中軸を挿通させるため、前記軸線方向に貫通し、前記中軸の外径よりも小さな内径の挿通孔が形成されており、
前記充填工程前に、前記中軸の先端部を前記発熱抵抗体の一端側に電気的に接続させた状態で、前記発熱抵抗体と、前記中軸の前記先端部とを、前記シースチューブ内に配置する配置工程を有すると共に、
前記充填工程後、前記嵌め込み工程前に、前記封止部材の前記挿通孔に前記中軸を、当該中軸の後端側から挿入し、当該中軸の前記先端部へ向けて前記封止部材を移動させる移動工程を有し、
前記移動工程後、前記嵌め込み工程前において、前記シースチューブの前記後端部の縮径前の内径Ａと、前記封止部材の前記膨出部の外径Ｂと、前記非膨出部の外径ＣとがＣ＜Ａ＜Ｂを満たすことを特徴とする請求項５に記載のグロープラグの製造方法。