JP2015117930A

JP2015117930A - Glow plug

Info

Publication number: JP2015117930A
Application number: JP2014180915A
Authority: JP
Inventors: 紘文岡田; Hirofumi Okada; 新也村越; Shinya Murakoshi
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2034-09-05
Also published as: JP6393124B2; EP2873920B1; EP2873920A1

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the durability of a glow plug.SOLUTION: A glow plug comprises a heat generation body and a sheath pipe. The heat generation body generates heat by being carried with electricity. The sheath pipe comprises a cylinder part and a fusion part. The cylinder part is arranged at an external periphery of the heat generation body, and extends to an axial line direction. The fusion part contains a main component of at least the cylinder part and a main component of the heat generation body, and blocks a tip of the cylinder part. In a range of 0.03 mm to 0.5 mm toward the inside of a surface from the surface of the fusion part, an average content of aluminum is not higher than 2.5 mass%.

Description

本発明は、グロープラグに関する。 The present invention relates to a glow plug.

グロープラグは、圧縮着火方式による内燃機関（例えばディーゼルエンジン等）の補助熱源として用いられるシースヒータである。グロープラグは、燃焼室内での使用環境に耐え得る耐久性などが求められる。このような特性を改善するために、材料の配合が種々、提案されている（例えば、特許文献１）。 The glow plug is a sheath heater used as an auxiliary heat source for an internal combustion engine (for example, a diesel engine) using a compression ignition system. The glow plug is required to have durability that can withstand the use environment in the combustion chamber. In order to improve such characteristics, various blending of materials has been proposed (for example, Patent Document 1).

特開２００４−２６４０１３号公報JP 2004-264013 A

上記先行技術が有する課題は、耐久性に向上の余地があることである。グロープラグに通電をすると、グロープラグの表面にクロムが含まれていればＣｒ_２Ｏ_３、アルミニウムが含まれていればＡｌ_２Ｏ_３の酸化膜が表面に生成される。酸化膜は、バルクを酸化から保護することで、耐久性を向上させる。ここでいうバルクとは、酸化膜よりも内部に位置する部位を指す。 The problem of the prior art is that there is room for improvement in durability. When the glow plug is energized, an oxide film of Cr ₂ O ₃ is produced on the surface if chromium is contained on the surface of the glow plug, and Al ₂ O ₃ is produced on the surface if aluminum is contained. The oxide film improves durability by protecting the bulk from oxidation. The term “bulk” as used herein refers to a portion located inside the oxide film.

酸化膜は、上記の通りグロープラグの表面に存在するので、燃焼室において燃焼が発生する度に、酸化膜に熱応力が発生する。この熱応力によって、酸化膜がバルクから剥離することがある。酸化膜が剥離すると、露出したバルクの表層は、酸化膜に変化する。新たに発生した酸化膜も、熱応力によって剥離することがある。このようにして酸化膜の剥離が発生する度に、その部位は薄くなる。この現象を、本願では酸化消耗と呼ぶ。本願発明が課題とする耐久性の向上は、特にこのような酸化消耗を抑制する性質（耐酸化性）の向上のことを意味する。 Since the oxide film exists on the surface of the glow plug as described above, thermal stress is generated in the oxide film every time combustion occurs in the combustion chamber. This thermal stress may cause the oxide film to peel from the bulk. When the oxide film is peeled off, the exposed bulk surface layer is changed to an oxide film. The newly generated oxide film may also be peeled off due to thermal stress. In this way, each time the oxide film is peeled off, the portion becomes thinner. This phenomenon is called oxidation exhaustion in the present application. The improvement in durability, which is the subject of the present invention, means an improvement in the property (oxidation resistance) that suppresses such oxidation consumption.

本発明は、先述した課題を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。 The present invention is for solving the above-described problems and can be realized as the following forms.

（１）本発明の一形態によれば、通電によって発熱する発熱体と；前記発熱体の外周に配置され、軸線方向に延びる筒部と、少なくとも前記筒部の主成分及び前記発熱体の主成分を含有し、前記筒部の先端を閉塞する溶融部とを備えるシース管と；を備えるグロープラグが提供される。このグロープラグは、前記溶融部の表面から表面の内側に向かって０．０３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内において、アルミニウムの平均含有率は２．５質量％以下であることを特徴とする。この形態によれば、溶融部の耐久性が向上する。上記範囲におけるアルミニウムの平均含有率が２．５質量％以下であることによって、酸化消耗が抑制されるからである。 (1) According to an aspect of the present invention, a heating element that generates heat by energization; a cylindrical portion that is disposed on the outer periphery of the heating element and extends in the axial direction; at least a main component of the cylindrical portion and a main component of the heating element There is provided a glow plug comprising: a sheath tube comprising a melting part that contains a component and closes the tip of the cylindrical part. This glow plug is characterized in that the average content of aluminum is 2.5% by mass or less in the range of 0.03 mm to 0.5 mm from the surface of the melted portion toward the inside of the surface. According to this form, durability of a fusion zone improves. This is because, when the average aluminum content in the above range is 2.5% by mass or less, oxidation consumption is suppressed.

（２）上記形態において、前記筒部と前記発熱体との少なくとも一方は、アルミニウムを含んでもよい。この形態によれば、筒部と発熱体との少なくとも一方がアルミニウムを含む場合に、上記形態の効果を得ることができる。 (2) In the above aspect, at least one of the cylindrical portion and the heating element may include aluminum. According to this form, the effect of the said form can be acquired when at least one of a cylinder part and a heat generating body contains aluminum.

（３）上記形態において、前記発熱体はアルミニウムを含んでもよい。この形態によれば、発熱体がアルミニウムを含む場合に、上記形態の効果を得ることができる。 (3) In the above embodiment, the heating element may contain aluminum. According to this aspect, the effect of the above aspect can be obtained when the heating element contains aluminum.

（４）上記形態において、前記０．０３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内において、クロムの平均含有率は１０質量％以上、４０質量％以下であってもよい。この形態によれば、溶融部の耐久性が向上する。上記範囲におけるクロムの平均含有率が１０質量％以上、４０質量％以下であることによって、酸化消耗が抑制されるからである。 (4) In the above aspect, within the range of 0.03 mm to 0.5 mm, the average chromium content may be 10% by mass to 40% by mass. According to this form, durability of a fusion zone improves. This is because oxidation consumption is suppressed when the average chromium content in the above range is 10 mass% or more and 40 mass% or less.

（５）上記形態において、前記０．０３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内において、クロムの平均含有率は１５質量％以上、３０質量％以下であってもよい。この形態によれば、溶融部の耐久性が向上する。上記範囲におけるクロムの平均含有率が１５質量％以上、３０質量％以下であることによって、酸化消耗が更に抑制されるからである。 (5) In the above aspect, within the range of 0.03 mm to 0.5 mm, the average chromium content may be 15% by mass to 30% by mass. According to this form, durability of a fusion zone improves. This is because oxidation consumption is further suppressed when the average chromium content in the above range is 15% by mass or more and 30% by mass or less.

（６）上記形態において、前記０．０３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内において、クロムの平均含有率は１５質量％以上、２１質量％以下であってもよい。この形態によれば、溶融部の耐久性が向上する。上記範囲におけるクロムの平均含有率が１５質量％以上、３０質量％以下であることによって、酸化消耗が更に抑制されるからである。 (6) In the above aspect, within the range of 0.03 mm to 0.5 mm, the average chromium content may be 15% by mass to 21% by mass. According to this form, durability of a fusion zone improves. This is because oxidation consumption is further suppressed when the average chromium content in the above range is 15% by mass or more and 30% by mass or less.

（７）上記形態において、前記筒部は、アルミニウムの含有率が１．７質量％よりも多くてもよい。この形態によれば、筒部のアルミニウムの含有率が１．７質量％よりも多い場合に、上記形態の効果を得ることができる。 (7) In the above aspect, the cylindrical portion may have an aluminum content of more than 1.7 mass%. According to this form, the effect of the said form can be acquired when the content rate of aluminum of a cylinder part is more than 1.7 mass%.

（８）上記形態において、前記筒部は、クロムの含有率が２４質量％以上、２６質量％以下であり、アルミニウムの含有率が１．８質量％以上、２．４質量％以下でもよい。この形態によれば、筒部におけるクロムの含有率が２４質量％以上、２６質量％以下であり、筒部におけるアルミニウムの含有率が１．８質量％以上、２．４質量％以下である場合に、上記形態の効果を得ることができる。 (8) In the above aspect, the cylindrical portion may have a chromium content of 24% by mass or more and 26% by mass or less, and an aluminum content of 1.8% by mass or more and 2.4% by mass or less. According to this aspect, when the chromium content in the tube portion is 24 mass% or more and 26 mass% or less, and the aluminum content in the tube portion is 1.8 mass% or more and 2.4 mass% or less. Moreover, the effect of the said form can be acquired.

（９）上記形態において、前記発熱体の主成分は、ニッケルでもよい。この形態によれば、発熱体の主成分がニッケルである場合に、上記形態の効果を得ることができる。 (9) In the above embodiment, the main component of the heating element may be nickel. According to this form, the effect of the said form can be acquired when the main component of a heat generating body is nickel.

（１０）上記形態において、前記溶融部は、前記筒部との境界付近において、アルミニウムの含有率が５質量％未満でもよい。この形態によれば、溶融部の耐久性が向上する。筒部との境界付近において、アルミニウムの含有率が５質量％未満であることによって、アルミニウムと他の金属との金属間化合物の生成が抑制されるからである。金属間化合物は、靱性が低いことが多く、耐久性を低下させる原因となり得る。 (10) In the above aspect, the melting portion may have an aluminum content of less than 5% by mass in the vicinity of the boundary with the cylindrical portion. According to this form, durability of a fusion zone improves. It is because the production | generation of the intermetallic compound of aluminum and another metal is suppressed when the content rate of aluminum is less than 5 mass% in the boundary vicinity with a cylinder part. Intermetallic compounds often have low toughness and can cause a decrease in durability.

（１１）上記形態において、前記０．０３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内において、アルミニウムの平均含有率は１．２質量％以下でもよい。この形態によれば、溶融部の耐久性が更に向上する。 (11) In the above aspect, the average content of aluminum may be 1.2% by mass or less within the range of 0.03 mm to 0.5 mm. According to this embodiment, the durability of the melted portion is further improved.

（１２）上記形態において、前記０．０３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内において、アルミニウムの平均含有率は０．０４質量％以上でもよい。この形態によれば、アルミニウムの酸化被膜が薄くなり過ぎないので、シース管内に窒素が侵入することを抑制できる。ひいては、発熱体の窒化が抑制でき、発熱体の耐久性を向上させることができる。 (12) In the above embodiment, the average content of aluminum may be 0.04% by mass or more within the range of 0.03 mm to 0.5 mm. According to this embodiment, since the aluminum oxide film does not become too thin, nitrogen can be prevented from entering the sheath tube. As a result, the nitriding of the heating element can be suppressed, and the durability of the heating element can be improved.

（１３）上記形態において、前記０．０３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内において、鉄の平均含有率は１７質量％以上、２１質量％以下でもよい。この形態によれば、凝集した鉄が表面に露出して酸化することが抑制される。 (13) In the above aspect, within the range of 0.03 mm to 0.5 mm, the average iron content may be 17% by mass to 21% by mass. According to this form, it is suppressed that the aggregated iron is exposed to the surface and oxidized.

本発明は、上記以外の種々の形態でも実現できる。例えば、グロープラグの製造方法等として実現できる。 The present invention can be realized in various forms other than the above. For example, it can be realized as a method for manufacturing a glow plug.

グロープラグの外観図および断面図。The external view and sectional drawing of a glow plug. シースヒータの断面図。Sectional drawing of a sheath heater. シース管と発熱コイルとの溶接前における先端付近の断面図。Sectional drawing of the vicinity of the front-end | tip before welding with a sheath pipe | tube and a heat generating coil. 溶融部と筒部との境界付近における分析対象の部位を示す図。The figure which shows the site | part of the analysis object in the vicinity of the boundary of a fusion | melting part and a cylinder part. 境界付近におけるアルミニウムの含有率とクラック発生との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the aluminum content rate and crack generation | occurrence | production in the boundary vicinity. 溶融部の表面付近における分析対象の部位を示す図。The figure which shows the site | part of the analysis object near the surface of a fusion | melting part. 表面付近におけるアルミニウム及びクロムの平均含有率と酸化消耗との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the average content rate of aluminum and chromium in the surface vicinity, and oxidation exhaustion. 他の実施形態におけるシース管と発熱コイルとの溶接前における先端付近の断面図。Sectional drawing of the front-end | tip vicinity before the welding of the sheath tube and heat generating coil in other embodiment. 他の実施形態におけるシース管と発熱コイルとの溶接前における先端付近の断面図。Sectional drawing of the front-end | tip vicinity before the welding of the sheath tube and heat generating coil in other embodiment.

図１は、グロープラグ１０を示す。図１は、軸線Ｏから紙面右側に外観構成を示し、軸線Ｏから紙面左側に断面構成を示す。グロープラグ１０は、ディーゼルエンジンの始動時における点火を補助する熱源として機能する。 FIG. 1 shows a glow plug 10. FIG. 1 shows an external configuration from the axis O to the right side of the drawing, and shows a cross-sectional configuration from the axis O to the left side of the drawing. The glow plug 10 functions as a heat source that assists ignition when starting the diesel engine.

グロープラグ１０は、中軸部材２００と、主体金具５００と、通電によって発熱するシースヒータ８００とを備える。これらの部材は、グロープラグ１０の軸線Ｏに沿って組み付けられている。なお、本明細書では、グロープラグ１０におけるシースヒータ８００側を「先端側」と呼び、その反対側を「後端側」と呼ぶ。 The glow plug 10 includes a central shaft member 200, a metal shell 500, and a sheath heater 800 that generates heat when energized. These members are assembled along the axis O of the glow plug 10. In this specification, the sheath heater 800 side of the glow plug 10 is referred to as “front end side”, and the opposite side is referred to as “rear end side”.

主体金具５００は、炭素鋼を筒状に成形した部材である。主体金具５００は、先端側の端部においてシースヒータ８００を保持する。主体金具５００は、後端側の端部において絶縁部材４１０とオーリング４６０とを介して中軸部材２００を保持する。絶縁部材４１０は、絶縁部材４１０の後端に接するリング３００が中軸部材２００に加締められることで、軸線Ｏ方向の位置が固定される。絶縁部材４１０によって、主体金具５００の後端側が絶縁される。主体金具５００は、絶縁部材４１０からシースヒータ８００に至る中軸部材２００の部位を内包する。主体金具５００は、軸孔５１０と、工具係合部５２０と、雄ネジ部５４０とを備える。 The metal shell 500 is a member obtained by forming carbon steel into a cylindrical shape. The metal shell 500 holds the sheath heater 800 at the end on the distal end side. The metal shell 500 holds the middle shaft member 200 via the insulating member 410 and the O-ring 460 at the end on the rear end side. The position of the insulating member 410 in the direction of the axis O is fixed by crimping the ring 300 in contact with the rear end of the insulating member 410 to the middle shaft member 200. The rear end side of the metal shell 500 is insulated by the insulating member 410. The metal shell 500 includes a portion of the central shaft member 200 that extends from the insulating member 410 to the sheath heater 800. The metal shell 500 includes a shaft hole 510, a tool engaging portion 520, and a male screw portion 540.

軸孔５１０は、軸線Ｏに沿って形成された貫通孔であり、中軸部材２００よりも大きな径を有する。軸孔５１０に中軸部材２００が位置決めされた状態で、軸孔５１０と中軸部材２００との間には、両者を電気的に絶縁する空隙が形成される。軸孔５１０の先端側には、シースヒータ８００が圧入されて接合されている。雄ネジ部５４０は、内燃機関（図示しない）に形成された雌ネジに嵌り合う。工具係合部５２０は、グロープラグ１０の取り付けと取り外しとに用いられる工具（図示しない）に係合する。 The shaft hole 510 is a through hole formed along the axis O, and has a diameter larger than that of the middle shaft member 200. In a state where the middle shaft member 200 is positioned in the shaft hole 510, a gap is formed between the shaft hole 510 and the middle shaft member 200 to electrically insulate them. A sheath heater 800 is press-fitted and joined to the distal end side of the shaft hole 510. The male screw portion 540 is fitted to a female screw formed in an internal combustion engine (not shown). The tool engaging portion 520 engages with a tool (not shown) used for attaching and removing the glow plug 10.

中軸部材２００は、導電材料で円柱状に成形されている。中軸部材２００は、主体金具５００の軸孔５１０に挿入された状態で軸線Ｏに沿って組み付けられる。中軸部材２００は、先端側に形成された中軸部材先端部２１０と、後端側に設けられた接続部２９０とを備える。中軸部材先端部２１０は、シースヒータ８００の内部に挿入される。接続部２９０は、主体金具５００から突出した雄ネジである。接続部２９０には、係合部材１００が嵌り合う。 The middle shaft member 200 is formed in a cylindrical shape with a conductive material. The middle shaft member 200 is assembled along the axis O while being inserted into the shaft hole 510 of the metal shell 500. The middle shaft member 200 includes a middle shaft member front end portion 210 formed on the front end side and a connection portion 290 provided on the rear end side. The middle shaft member tip 210 is inserted into the sheath heater 800. The connection part 290 is a male screw protruding from the metal shell 500. The engaging member 100 is fitted in the connecting portion 290.

図２は、シースヒータ８００の詳細な構成を示す断面図である。シースヒータ８００は、シース管８１０と、発熱体としての発熱コイル８２０と、制御コイル８３０と、絶縁粉末８４０とを備える。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the sheath heater 800. The sheath heater 800 includes a sheath tube 810, a heating coil 820 as a heating element, a control coil 830, and insulating powder 840.

シース管８１０は、軸線Ｏ方向に延び、先端が閉塞した筒状部材である。シース管８１０は、発熱コイル８２０と、制御コイル８３０と、絶縁粉末８４０とを内包する。シース管８１０は、シース管先端部８１１とシース管後端部８１９とを備える。シース管先端部８１１は、シース管８１０の先端側において、外側に向けて丸く形成された端部である。シース管後端部８１９は、シース管８１０の後端側において開口した端部である。後端部８１９からシース管８１０の内部に中軸部材２００の中軸部材先端部２１０が配置されている。シース管８１０は、パッキン６００と絶縁粉末８４０とによって、中軸部材２００から電気的に絶縁される。パッキン６００は、中軸部材２００とシース管８１０との間に挟まれた絶縁部材である。シース管８１０は、主体金具５００とは電気的に接続されている。 The sheath tube 810 is a cylindrical member that extends in the direction of the axis O and has a closed end. The sheath tube 810 includes a heat generating coil 820, a control coil 830, and insulating powder 840. The sheath tube 810 includes a sheath tube front end portion 811 and a sheath tube rear end portion 819. The sheath tube distal end portion 811 is an end portion that is formed round toward the outside on the distal end side of the sheath tube 810. The sheath tube rear end portion 819 is an end portion opened on the rear end side of the sheath tube 810. The middle shaft member front end portion 210 of the middle shaft member 200 is disposed from the rear end portion 819 to the inside of the sheath tube 810. The sheath tube 810 is electrically insulated from the middle shaft member 200 by the packing 600 and the insulating powder 840. The packing 600 is an insulating member sandwiched between the middle shaft member 200 and the sheath tube 810. The sheath tube 810 is electrically connected to the metal shell 500.

制御コイル８３０は、発熱コイル８２０を形成する材料よりも電気比抵抗の温度係数が大きい導電材料で形成されたコイルである。この導電材料としては、ニッケルが好ましく、この他、例えば、コバルトやニッケルを主成分とする合金でもよい。制御コイル８３０は、シース管８１０の内側に設けられ、発熱コイル８２０に供給される電力を制御する。制御コイル８３０は、先端側の端部である制御コイル先端部８３１と、後端側の端部である制御コイル後端部８３９とを備える。制御コイル先端部８３１は、発熱コイル８２０の発熱コイル後端部８２９に溶接されることによって、発熱コイル８２０と電気的に接続される。制御コイル後端部８３９は、中軸部材２００の中軸部材先端部２１０に接合されることによって中軸部材２００と電気的に接続される。 The control coil 830 is a coil formed of a conductive material having a temperature coefficient of electrical specific resistance larger than that of the material forming the heating coil 820. As the conductive material, nickel is preferable. In addition, for example, an alloy containing cobalt or nickel as a main component may be used. The control coil 830 is provided inside the sheath tube 810 and controls the power supplied to the heating coil 820. The control coil 830 includes a control coil front end portion 831 that is an end portion on the front end side, and a control coil rear end portion 839 that is an end portion on the rear end side. The front end portion 831 of the control coil is electrically connected to the heat generating coil 820 by being welded to the heat generating coil rear end portion 829 of the heat generating coil 820. The control coil rear end portion 839 is electrically connected to the middle shaft member 200 by being joined to the middle shaft member front end portion 210 of the middle shaft member 200.

絶縁粉末８４０は、電気絶縁性を有する粉末である。絶縁粉末８４０としては、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉末が用いられる。絶縁粉末８４０は、シース管８１０の内側に充填され、シース管８１０と、発熱コイル８２０と、制御コイル８３０と、中軸部材２００との各隙間を電気的に絶縁する。 The insulating powder 840 is a powder having electrical insulating properties. As the insulating powder 840, for example, magnesium oxide (MgO) powder is used. The insulating powder 840 is filled inside the sheath tube 810 and electrically insulates the gaps between the sheath tube 810, the heating coil 820, the control coil 830, and the central shaft member 200.

発熱コイル８２０は、導電材料で形成されたコイルである。発熱コイル８２０は、シース管８１０の内側に軸線Ｏ方向に沿って配置され、通電によって発熱する。発熱コイル８２０は、先端側の端部である発熱コイル先端部８２１と、後端側の端部である発熱コイル後端部８２９とを備える。発熱コイル先端部８２１は、シース管８１０の先端付近に溶接されることによってシース管８１０と電気的に接続される。 The heating coil 820 is a coil made of a conductive material. The heating coil 820 is disposed along the axis O direction inside the sheath tube 810 and generates heat when energized. The heat generating coil 820 includes a heat generating coil front end portion 821 that is an end portion on the front end side, and a heat generating coil rear end portion 829 that is an end portion on the rear end side. The heating coil tip 821 is electrically connected to the sheath tube 810 by welding near the tip of the sheath tube 810.

図３は、シース管８１０と発熱コイル８２０との溶接前における先端付近の断面図である。シース管８１０は、発熱コイル８２０と溶接される前は、先端が開口している。発熱コイル８２０は、溶接の前に、その開口端を貫通するように配置される。溶接前における発熱コイル８２０の先端は、図３に示されるように、軸線Ｏに対して斜めに延びるように形成されている。この配置で、シース管８１０と発熱コイル８２０とが溶接されることによって、先端付近は、図２に示された形状になる。本実施形態における溶接は、アーク溶接によって実現する。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the vicinity of the distal end of the sheath tube 810 and the heating coil 820 before welding. Before the sheath tube 810 is welded to the heating coil 820, the tip is opened. The heating coil 820 is disposed so as to penetrate through the open end before welding. The tip of the heating coil 820 before welding is formed so as to extend obliquely with respect to the axis O as shown in FIG. With this arrangement, the sheath tube 810 and the heating coil 820 are welded, so that the vicinity of the tip has the shape shown in FIG. The welding in this embodiment is realized by arc welding.

図４は、シース管８１０と発熱コイル８２０との溶接後における溶融部８５０付近の断面図である。溶融部８５０は、発熱コイル８２０とシース管８１０とが溶融した状態で混ざり合い、その後、固まって形成された部位であり、図４ではハッチングで示されている。溶融部８５０の外表面は、シース管先端部８１１を形成する。図４に示された筒部８６０は、シース管８１０から溶融部８５０を除いて残った部位である。溶融部８５０は、このように溶接によって形成されるので、発熱コイル８２０の主成分と、筒部８６０の主成分とを少なくとも含有する。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the vicinity of the melted portion 850 after welding of the sheath tube 810 and the heating coil 820. The melting part 850 is a part formed by mixing the heat generating coil 820 and the sheath tube 810 in a melted state and then solidifying, and is indicated by hatching in FIG. The outer surface of the melting part 850 forms a sheath tube tip 811. The cylindrical portion 860 shown in FIG. 4 is a portion remaining after removing the melting portion 850 from the sheath tube 810. Since the melted part 850 is formed by welding in this way, it contains at least the main component of the heating coil 820 and the main component of the cylindrical part 860.

図４を用いて、溶融部８５０の成分分析について説明する。この分析は、後述する実験の準備として実施され、溶融部８５０と筒部８６０との境界付近を対象とする。 The component analysis of the melting part 850 will be described with reference to FIG. This analysis is performed as preparation for an experiment to be described later, and targets the vicinity of the boundary between the melting portion 850 and the cylindrical portion 860.

分析対象の部位は以下のように決定する。図４における軸線Ｏの左側において、溶融部８５０と筒部８６０との界面上の最先端側の点Ａ、最後端側の点Ｂをとり、点Ａと点Ｂとを通過する直線Ｗを引く。よって、直線Ｗが溶融部８５０と筒部８６０との界面であるとは限らない。軸線Ｏの左側とは、軸線ＯをＸＹ平面におけるＹ軸とした場合に、先端側をＹ軸の正の向き、後端側をＹ軸の負の向きとしたとき、Ｘ軸の負の向きに相当する。 The site to be analyzed is determined as follows. On the left side of the axis O in FIG. 4, a point A on the foremost side and a point B on the rearmost side on the interface between the melted part 850 and the cylindrical part 860 are taken, and a straight line W passing through the point A and the point B is drawn. . Therefore, the straight line W is not necessarily the interface between the melting part 850 and the cylinder part 860. The left side of the axis O means that when the axis O is the Y axis in the XY plane, the front side is the positive direction of the Y axis, and the rear side is the negative direction of the Y axis. It corresponds to.

溶融部８５０と筒部８６０との界面は、例えば、断面を鏡面仕上げした後、シュウ酸二水和物による電解エッチングを行い、拡大した画像に基づき目視で決定する。 The interface between the melted part 850 and the cylindrical part 860 is determined visually by performing electrolytic etching with oxalic acid dihydrate after mirror-finishing the cross section, for example.

直線Ｗを軸線Ｏ側に０．３ｍｍ並進させた直線Ｘを引く。溶融部８５０上の直線Ｘに沿って１０μｍ間隔でライン状に分析する。この分析によって得られた各点におけるアルミニウムの含有率の平均値を、境界付近のアルミニウムの含有率として算出する。ただし、溶融部８５０の表面から０．０３ｍｍまでは酸化被膜が含まれる可能性が高いため、分析結果から除外する。 A straight line X obtained by translating the straight line W to the axis O side by 0.3 mm is drawn. Analysis is performed in a line shape at intervals of 10 μm along the straight line X on the melting part 850. The average value of the aluminum content at each point obtained by this analysis is calculated as the aluminum content near the boundary. However, since the oxide film is highly likely to be included from the surface of the melted part 850 to 0.03 mm, it is excluded from the analysis result.

同様に、図４における軸線Ｏの右側において、溶融部８５０と筒部８６０との界面上の最先端側の点Ｃ、最後端側の点Ｄをとり、点Ｃと点Ｄとを通過する直線Ｙを引く。直線Ｙを軸線Ｏ側に０．３ｍｍ並進させた直線Ｚを引く。溶融部８５０上の直線Ｚに沿って１０μｍ間隔でライン状に分析する。ただし、溶融部８５０の表面から０．０３ｍｍまでは酸化被膜が含まれる可能性が高いため、分析結果から除外する。 Similarly, on the right side of the axis O in FIG. 4, a straight line passing through the point C and the point D with the point C on the most distal side and the point D on the rearmost end on the interface between the melted part 850 and the cylindrical part 860. Draw Y. A straight line Z obtained by translating the straight line Y to the axis O side by 0.3 mm is drawn. Analysis is performed in a line shape at intervals of 10 μm along the straight line Z on the melting part 850. However, since the oxide film is highly likely to be included from the surface of the melted part 850 to 0.03 mm, it is excluded from the analysis result.

上記のように分析部位を決定したのは、この部位にクラックが発生しやすいと考えられるからである。ここでいうクラックとは、界面に生じる亀裂のことである。靱性が低い金属間化合物は、溶融部８５０と筒部８６０との境界付近に発生しやすく、且つ、熱膨張特性が元の金属と異なる。加えて、境界付近は機械的にも弱い。このため、熱膨張と熱収縮とが繰り返し発生すると、境界付近の界面にクラックが発生する場合がある。本実施形態では、その境界付近の一例として上記の部位を採用する。 The reason for determining the analysis site as described above is that cracks are likely to occur in this site. The crack here is a crack generated at the interface. An intermetallic compound having low toughness is likely to occur near the boundary between the melted portion 850 and the cylindrical portion 860, and has a different thermal expansion characteristic from the original metal. In addition, the vicinity of the boundary is weak mechanically. For this reason, when thermal expansion and thermal contraction occur repeatedly, cracks may occur at the interface near the boundary. In the present embodiment, the above-described part is adopted as an example near the boundary.

分析の手順を説明する。第１のステップとして、ＥＰＭＡのＷＤＳを用いて、溶融部８５０における定性分析を実施する。この分析によって、溶融部８５０に含まれる元素を特定し、最大質量％の元素を主成分とする。ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）とは、電子線マイクロアナライザのことである。ＷＤＳ（Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer）とは、波長分散型Ｘ線分光器のことである。 The analysis procedure will be described. As a first step, a qualitative analysis is performed in the melt zone 850 using EPMA WDS. By this analysis, the element contained in the melting part 850 is specified, and the element of the maximum mass% is the main component. EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) is an electron beam microanalyzer. WDS (Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer) is a wavelength dispersive X-ray spectrometer.

第２のステップとして、ＥＰＭＡの測定条件を決定する。この決定は、分析精度を高めるために実施される。この条件は、第１のステップで特定した主成分の検出において、Ｘ線の大量入射による数え落としが起こらないビーム電流量で、測定カウント数が１万カウント以上得られることが満たされるように決定される。 As a second step, measurement conditions for EPMA are determined. This determination is performed to improve the analysis accuracy. This condition is determined so that the measurement count number of 10,000 counts or more can be obtained with the beam current amount that does not cause counting down due to the mass incidence of X-rays in the detection of the principal component specified in the first step. Is done.

第３のステップとして、第１のステップで特定した元素を第２のステップで決定した条件で定量分析し、先述した複数の分析対象点の平均値をアルミニウムの含有率として算出する。加速電圧は２０ｋＶ、プローブ電流２．５×１０^−８Ａ、ビームの照射径１０μｍで主ピークを１０秒、バックグラウンドを高角、低角側それぞれ５秒ずつ取り込む。正味の強度から各元素のＣＰＳ（Count Per Second）を得て、同条件で分析した比較試料（ASTIMEX社製標準試料）のＣＰＳを用いてＺＡＦ法によって定量計算を実施する。この比較試料は、アルミニウムの含有率が予め分析されている。ＺＡＦとは、原子番号効果（Z effect）と、吸収効果（Absorption effect）と、蛍光励起効果（Fluorescence excitation effect）とに基づく頭字語である。この定量計算の際、含有率の合計が１００％となるようにノーマライズ（規格化）する。 As a third step, the element specified in the first step is quantitatively analyzed under the conditions determined in the second step, and the average value of the plurality of analysis target points described above is calculated as the aluminum content rate. The acceleration voltage is 20 kV, the probe current is 2.5 × 10 ⁻⁸ A, the beam irradiation diameter is 10 μm, the main peak is captured for 10 seconds, and the background is captured for 5 seconds each on the high angle and low angle sides. CPS (Count Per Second) of each element is obtained from the net intensity, and quantitative calculation is performed by the ZAF method using CPS of a comparative sample (standard sample manufactured by ASTIMEX) analyzed under the same conditions. This comparative sample is analyzed in advance for the aluminum content. ZAF is an acronym based on the atomic number effect (Z effect), the absorption effect (Absorption effect), and the fluorescence excitation effect (Fluorescence excitation effect). In this quantitative calculation, normalization (normalization) is performed so that the total content is 100%.

図５は、先述した境界付近におけるアルミニウムの含有率と、クラックの発生との関係を調べた実験結果をテーブルによって示す。 FIG. 5 is a table showing the experimental results of examining the relationship between the aluminum content near the boundary and the occurrence of cracks.

実験No.1の場合、発熱コイル８２０は、ニッケルを主成分とし、クロムも含む一方、アルミニウムを含まない材質によって形成されたものを使用した。本願で「アルミニウムを含まない」という場合、アルミニウムが誤差程度の含有率で含まれていてもよい。実験No.1の場合、筒部８６０は、アルミニウムが含まれない材質（例えばＳＵＳ３１０Ｓ）によって形成されたものを用いた。この結果、実験No.1における溶融部８５０のアルミニウムの含有率は、０．００質量％であった。 In the case of Experiment No. 1, the heating coil 820 used was made of a material containing nickel as a main component and chromium but not containing aluminum. In the present application, when “does not contain aluminum”, aluminum may be contained with a content rate of an error. In the case of Experiment No. 1, the cylindrical part 860 was formed of a material that does not contain aluminum (for example, SUS310S). As a result, the aluminum content of the melted part 850 in Experiment No. 1 was 0.00% by mass.

No.2〜10の場合、発熱コイル８２０は、鉄を主成分とし、クロム及びアルミニウムも含む材質によって形成されたものを使用し、筒部８６０は、Ａｌｌｏｙ６０２によって形成されたものを用いた。Ａｌｌｏｙ６０２とは、本願出願時におけるドイツ工業規格（ＤＩＮ）で規定されたＤＩＮ２．４６３３の合金のことである。Ａｌｌｏｙ６０２は、クロムの含有率が２４質量％以上、２６質量％以下であり、アルミニウムの含有率が１．８質量％以上、２．４質量％以下である。この結果、溶融部８５０におけるアルミニウムの含有率は、３．００〜５．５０質量％となった。アルミニウムの含有率は、溶融前の発熱コイル８２０の先端形状や、発熱コイル８２０に含まれるアルミニウムの含有率を調整することによって、変化させた。 In the case of Nos. 2 to 10, the heating coil 820 was made of a material containing iron as a main component and also containing chromium and aluminum, and the cylindrical portion 860 was made of Alloy 602. Alloy 602 is an alloy of DIN 2.4633 defined by German Industrial Standard (DIN) at the time of filing of the present application. Alloy 602 has a chromium content of 24% by mass or more and 26% by mass or less, and an aluminum content of 1.8% by mass or more and 2.4% by mass or less. As a result, the aluminum content in the fusion zone 850 was 3.00 to 5.50 mass%. The aluminum content was changed by adjusting the tip shape of the heating coil 820 before melting and the aluminum content contained in the heating coil 820.

耐久性を判定する実験として、熱衝撃を繰り返し負荷した場合に、溶融部８５０にクラックが発生するか否かを確認した。熱衝撃の負荷として、グロープラグ１０に対して、８０００サイクルの加熱と冷却とを施した。加熱は、グロープラグ１０の表面が１１５０℃になるように２０秒間、実施した。冷却は、冷却開始から１秒後に１４９℃低下することを条件に、６０秒間、実施した。なお、これら実験条件としての数値は、全て例示であり、再現実験の際には、どのように変更してもよい。例えば、冷却開始から１秒後に低下する温度は１３９〜１５９℃であってもよいし、加熱時におけるグロープラグ１０の表面温度は１１４０〜１１６０℃であってもよい。 As an experiment for determining durability, it was confirmed whether or not a crack occurred in the melted portion 850 when a thermal shock was repeatedly applied. As a thermal shock load, the glow plug 10 was heated and cooled for 8000 cycles. The heating was performed for 20 seconds so that the surface of the glow plug 10 was 1150 ° C. Cooling was performed for 60 seconds on condition that the temperature decreased by 149 ° C. 1 second after the start of cooling. Note that these numerical values as experimental conditions are all illustrative, and may be changed in any way during the reproduction experiment. For example, the temperature that decreases after 1 second from the start of cooling may be 139 to 159 ° C, and the surface temperature of the glow plug 10 during heating may be 1140 to 1160 ° C.

図５に示されるように、実験No.1〜6の場合、クラックは発生しなかった。実験No.7〜10の場合、クラックが発生した。よって、アルミニウムの含有率は、５．００質量％未満が好ましく、４．９５質量％以下が更に好ましい。 As shown in FIG. 5, no cracks occurred in Experiment Nos. 1 to 6. In the case of Experiment Nos. 7 to 10, cracks occurred. Therefore, the aluminum content is preferably less than 5.00% by mass, and more preferably 4.95% by mass or less.

さらに、アルミニウムと他の金属（例えば、Ａｌｌｏｙ６０２に含まれるニッケルとの化合物であるＮｉ_３Ａｌ）との金属間化合物の生成を抑制するためには、アルミニウムの含有率は小さければ小さいほど好ましい。例えば、２．００質量％以下が好ましく、１．００質量％以下が更に好ましい。 Further, aluminum and other metals (e.g., Ni 3 _Al is a compound of nickel contained in Alloy602) in order to suppress the generation of the intermetallic compound with the aluminum content is preferably as small as possible. For example, it is preferably 2.00% by mass or less, and more preferably 1.00% by mass or less.

次に、溶融部８５０の表面付近を対象とした成分分析について説明する。表面付近を対象とした成分分析は、アルミニウム、クロム及び鉄それぞれの質量％を分析するために実施する。図６は、この分析の対象となる部位をハッチングで示す。図６は、図４と同様、溶融部８５０付近の断面図である。分析対象となる部位は、溶融部８５０の表面から深さが０．０３ｍｍから０．５ｍｍまでの範囲である。ここでいう深さの方向は、図６に示されるように、表面に対して垂直方向である。０．０３ｍｍまでの範囲を除外するのは、先述したように、酸化被膜を分析対象から除外するためである。分析対象の部位から選択された所定数の点（例えば１０点）それぞれのアルミニウムの含有率を求め、それらの平均値を表面付近におけるアルミニウムの平均含有率として算出する。クロムと鉄とについても同様に平均含有率を算出する。各点を対象とした分析は、境界付近における分析として説明した第１〜第３のステップと同じ手法で実施する。但し、ビームの照射径を１００μｍに変更した。分析対象点の選択は、例えば、ランダムに実施してもよいし、できるだけ分散するように実施してもよい。 Next, component analysis for the vicinity of the surface of the melting part 850 will be described. Component analysis in the vicinity of the surface is performed to analyze the mass% of aluminum, chromium, and iron. FIG. 6 shows a portion to be analyzed by hatching. FIG. 6 is a cross-sectional view of the vicinity of the fusion zone 850, as in FIG. The site to be analyzed is in the range from 0.03 mm to 0.5 mm in depth from the surface of the melted part 850. The depth direction here is perpendicular to the surface, as shown in FIG. The reason why the range up to 0.03 mm is excluded is to exclude the oxide film from the analysis target as described above. The aluminum content of each of a predetermined number of points (for example, 10 points) selected from the site to be analyzed is obtained, and the average value thereof is calculated as the average aluminum content near the surface. The average content rate is similarly calculated about chromium and iron. The analysis for each point is performed by the same method as the first to third steps described as the analysis in the vicinity of the boundary. However, the irradiation diameter of the beam was changed to 100 μm. The selection of the analysis target points may be performed at random, for example, so as to be dispersed as much as possible.

図７は、溶融部８５０の表面付近におけるアルミニウム及びクロムの平均含有率と、酸化消耗との関係を調べた実験結果をテーブルによって示す。ここでいう酸化消耗とは、繰り返しの熱負荷によって、溶融部８５０の表面が剥落して、薄くなることである。熱負荷の条件は、クラックに関する実験として既に説明したものと同じである。図７には、各実験No.についてのアルミニウム及びクロムの平均含有率を実現するために用いた発熱コイル８２０及び筒部８６０の組成も示した。発熱コイル８２０及び筒部８６０の組成における「残り」とは、微少添加物や不純物のことである。不純物とは、例えば、炭素、ケイ素、チタン、マンガン等である。 FIG. 7 is a table showing the experimental results of examining the relationship between the average content of aluminum and chromium in the vicinity of the surface of the melt zone 850 and the oxidation consumption. The oxidation consumption here means that the surface of the melted portion 850 is peeled off and thinned by repeated heat loads. The conditions for the heat load are the same as those already described as the experiment concerning cracks. FIG. 7 also shows the composition of the heating coil 820 and the cylindrical portion 860 used to realize the average content of aluminum and chromium for each experiment No. “Remaining” in the composition of the heating coil 820 and the cylindrical portion 860 is a minute additive or an impurity. Impurities are, for example, carbon, silicon, titanium, manganese and the like.

図７に示された酸化消耗の評価Ａは、酸化消耗によって薄くなった分の厚み（以下「消耗量」という）が０．０５ｍｍ未満であることを意味する。評価Ｂは消耗量が０．０５ｍｍ以上０．１０ｍｍ未満、評価Ｃは消耗量が０．１０ｍｍ以上０．１５ｍｍ未満、評価Ｄは消耗量が０．１５ｍｍ以上０．２０ｍｍ未満であることを意味する。図７に示されるように、アルミニウムの平均含有率が２．５質量％以下の場合(実験No.11〜37)、評価Ｃ以上であった。これに対して２．６質量％の場合(実験No.38)、評価Ｄだった。よって、溶融部８５０の表面付近におけるアルミニウムの平均含有率は、２．５質量％以下が好ましい。 The evaluation A of oxidation consumption shown in FIG. 7 means that the thickness reduced by the oxidation consumption (hereinafter referred to as “consumption amount”) is less than 0.05 mm. Evaluation B means that the consumption amount is 0.05 mm or more and less than 0.10 mm, Evaluation C means that the consumption amount is 0.10 mm or more and less than 0.15 mm, and Evaluation D means that the consumption amount is 0.15 mm or more and less than 0.20 mm. . As FIG. 7 shows, when the average content rate of aluminum was 2.5 mass% or less (experiment No. 11-37), it was more than evaluation C. On the other hand, in the case of 2.6 mass% (Experiment No. 38), the evaluation was D. Therefore, the average aluminum content in the vicinity of the surface of the melted portion 850 is preferably 2.5% by mass or less.

上記のようにアルミニウムの平均含有率が酸化消耗に影響する理由は、次の通りである。アルミニウムの酸化被膜は、母材とクロムの酸化被膜とを繋ぎ止める作用がある。よって、アルミニウムの酸化被膜が厚すぎる場合、繰り返しの熱負荷が掛かってアルミニウムの酸化被膜が剥離すると、クロムの酸化被膜も剥離してしまう。上記のように実験No.38で評価Ｄとなったのは、アルミニウムの平均含有率が２．６質量％と高く、生成したアルミニウムの酸化被膜が厚すぎたからだと考えられる。これに対してアルミニウムの平均含有率が２．５質量％以下の場合、生成したアルミニウムの酸化被膜が厚すぎないことによって、評価Ｃ以上が得られたと考えられる。さらに、アルミニウムの平均含有率は、酸化消耗の観点において、少なければ少ないほど好ましい。例えば、１．２質量％以下が好ましい。 The reason why the average aluminum content affects the oxidation consumption as described above is as follows. The aluminum oxide film has an action of connecting the base material and the chromium oxide film. Therefore, when the aluminum oxide film is too thick, when the aluminum oxide film peels off due to repeated heat load, the chromium oxide film also peels off. As described above, the evaluation D in Experiment No. 38 is considered to be because the average content of aluminum was as high as 2.6% by mass, and the generated aluminum oxide film was too thick. On the other hand, when the average content of aluminum is 2.5% by mass or less, it is considered that an evaluation C or higher was obtained because the generated aluminum oxide film was not too thick. Furthermore, the average aluminum content is preferably as small as possible in terms of oxidation consumption. For example, 1.2 mass% or less is preferable.

一方、アルミニウムの平均含有率が０．０３質量％以下の場合（実験No.39）、窒素の侵入を抑制しているアルミニウムの含有量が少なすぎるため、シース管８１０内に窒素が侵入してしまう。シース管８１０内に侵入した窒素は、発熱コイル８２０を窒化させ、ひいては発熱コイル８２０の耐久性を低下させる。よって、アルミニウムの平均含有率は、発熱コイル８２０の耐久性の観点において、０．０３質量％よりも大きい値（例えば０．０４質量％以上）が好ましい。なお、実験No.39は、酸化消耗の観点では評価Ａであるものの、先述したＥＰＭＡのＷＤＳを用いて分析したところ、発熱コイル８２０の窒化が確認された。発熱コイル８２０が窒化すると、耐久性が低下する虞があるため、実験No.39は評価Ｂとした。 On the other hand, when the average content of aluminum is 0.03% by mass or less (Experiment No. 39), the content of aluminum that suppresses intrusion of nitrogen is too small, so that nitrogen penetrates into the sheath tube 810. End up. Nitrogen that has entered the sheath tube 810 causes the heating coil 820 to be nitrided, which in turn reduces the durability of the heating coil 820. Therefore, the average content of aluminum is preferably a value larger than 0.03% by mass (for example, 0.04% by mass or more) from the viewpoint of durability of the heating coil 820. In Experiment No. 39, although the evaluation was A in terms of oxidation consumption, nitriding of the heating coil 820 was confirmed when analyzed using the above-mentioned EPMA WDS. When the heating coil 820 is nitrided, the durability may be lowered.

図７に示されるように、アルミニウムの平均含有率が０．０４質量％以上２．５質量％以下、且つ、クロムの平均含有率が１０質量％以上４０質量％以下の場合(実験No.11〜37)、評価Ｃ以上であった。よって、溶融部８５０の表面付近におけるクロムの平均含有率は、１０質量％以上４０質量％以下が好ましい。 As shown in FIG. 7, when the average content of aluminum is 0.04% by mass to 2.5% by mass and the average content of chromium is 10% by mass to 40% by mass (Experiment No. 11). -37), the evaluation was C or higher. Therefore, the average content of chromium in the vicinity of the surface of the fusion zone 850 is preferably 10% by mass or more and 40% by mass or less.

図７に示されるように、アルミニウムの平均含有率が０．０４質量％以上２．５質量％以下、且つ、クロムの平均含有率が１５質量％以上３０質量％以下の場合(実験No.13〜33)、評価Ｂ以上であった。よって、溶融部８５０の表面付近におけるクロムの平均含有率は、１５質量％以上３０質量％以下が好ましい。 As shown in FIG. 7, when the average aluminum content is 0.04% by mass to 2.5% by mass and the average chromium content is 15% by mass to 30% by mass (Experiment No. 13). To 33), which was rated B or higher. Therefore, the average content of chromium in the vicinity of the surface of the melted part 850 is preferably 15% by mass or more and 30% by mass or less.

図７に示されるように、アルミニウムの平均含有率が０．０４質量％以上２．５質量％以下、且つ、クロムの平均含有率が１５質量％以上２１質量％以下の場合(実験No.13〜18)、評価Ａであった。よって、溶融部８５０の表面付近におけるクロムの平均含有率は、１５質量％以上２１質量％以下が好ましい。 As shown in FIG. 7, when the average content of aluminum is 0.04% by mass or more and 2.5% by mass or less, and the average content of chromium is 15% by mass or more and 21% by mass or less (Experiment No. 13). -18) and evaluation A. Therefore, the average content of chromium in the vicinity of the surface of the fusion zone 850 is preferably 15% by mass or more and 21% by mass or less.

上記のようにクロムの平均含有率が酸化消耗に影響する理由は、次の通りである。クロム及びアルミニウムを含む合金の場合、酸化被膜として、クロムの酸化物が表面に形成される。繰り返しの熱負荷が掛かると、先述したように酸化被膜の生成と剥離が繰り返され、急速に酸化消耗が進むことがあるので、酸化被膜は厚すぎないことが好ましい。クロムの平均含有率が上記の適切な範囲である場合、酸化被膜は厚くなりすぎず、更には緻密に形成されるので、酸化消耗が抑制される。 The reason why the average chromium content affects the oxidation consumption as described above is as follows. In the case of an alloy containing chromium and aluminum, an oxide of chromium is formed on the surface as an oxide film. When a repeated heat load is applied, generation and separation of the oxide film are repeated as described above, and oxidation consumption may rapidly proceed. Therefore, the oxide film is preferably not too thick. When the average content of chromium is within the above-described range, the oxide film is not too thick and is formed densely, so that oxidation consumption is suppressed.

実験No.11〜21,23,25〜38の鉄の平均含有率は、１７質量％以上２１質量％以下であった（図示なし）。鉄の平均含有率が１７質量％以上２１質量％以下であると、凝集した鉄が、酸化消耗に伴って表面に露出することが防止される。凝集した鉄は、表面に露出すると急激に酸化し、酸化消耗を局所的に促進する。よって、鉄は、溶融部において凝集していないことが好ましい。これを実現するためには、上記のように、鉄の平均含有率が１７質量％以上２１質量％以下であることが好ましい。 The average iron content in Experiment Nos. 11 to 21, 23, 25 to 38 was 17% by mass or more and 21% by mass or less (not shown). When the average content of iron is 17% by mass or more and 21% by mass or less, aggregated iron is prevented from being exposed to the surface due to oxidation consumption. Aggregated iron rapidly oxidizes when exposed to the surface and promotes oxidative consumption locally. Therefore, it is preferable that iron is not aggregated in the melting part. In order to realize this, as described above, the average iron content is preferably 17% by mass or more and 21% by mass or less.

実験No.23の場合、発熱コイル８２０はアルミニウムを含み、シース管８１０はアルミニウムを含まない。実験No.22,24は、発熱コイル８２０はアルミニウムを含まず、シース管８１０はアルミニウムを含む。実験No.22,24は、発熱コイル８２０の主成分が、ニッケルである。 In the case of Experiment No. 23, the heating coil 820 contains aluminum, and the sheath tube 810 does not contain aluminum. In Experiments Nos. 22 and 24, the heating coil 820 does not contain aluminum, and the sheath tube 810 contains aluminum. In Experiments Nos. 22 and 24, the main component of the heating coil 820 is nickel.

なお、筒部８６０の材料として、ニッケル基合金を使用しているが、実験No.16,17,20〜22,24,26,27の場合にインコネル６０１(INCONELは登録商標)を用いてもよいし、実験No.18,19,25,29,30,38の場合にＡｌｌｏｙ６０２を用いてもよい。 In addition, although the nickel base alloy is used as the material of the cylindrical portion 860, Inconel 601 (INCONEL is a registered trademark) may be used in the case of Experiment Nos. 16, 17, 20 to 22, 24, 26, 27. Alternatively, Alloy 602 may be used in the case of Experiment No. 18, 19, 25, 29, 30, 38.

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。例えば、以下のものが例示される。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are intended to solve part or all of the above-described problems, or one of the above-described effects. In order to achieve part or all, replacement or combination can be appropriately performed. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate. For example, the following are exemplified.

図８は、他の実施形態として、シース管８１０と発熱コイル８２０ａとの溶接前の形状を示す。発熱コイル８２０ａは、実施形態における発熱コイル８２０を代替するものである。発熱コイル８２０ａの先端は、図８に示されるように、軸線Ｏとほぼ平行に延びるように形成されている。 FIG. 8 shows a shape before welding the sheath tube 810 and the heating coil 820a as another embodiment. The heating coil 820a replaces the heating coil 820 in the embodiment. The tip of the heating coil 820a is formed to extend substantially parallel to the axis O, as shown in FIG.

図９は、さらに他の実施形態として、シース管８１０と発熱コイル８２０ｂとの溶接前の形状を示す。発熱コイル８２０ｂは、実施形態における発熱コイル８２０を代替するものである。発熱コイル８２０ｂの先端は、図９に示されるように、開口端から突き出た部位が密巻きに形成されている。この他、溶接前の発熱コイルの形状は、図３，図８，図９に示されたものとは異なる形状であってもよい。 FIG. 9 shows the shape of the sheath tube 810 and the heating coil 820b before welding as still another embodiment. The heating coil 820b replaces the heating coil 820 in the embodiment. As shown in FIG. 9, the tip of the heating coil 820 b is formed in a tightly wound portion protruding from the open end. In addition, the shape of the heating coil before welding may be different from those shown in FIGS. 3, 8, and 9.

溶融部のアルミニウムの含有率を分析する手法は、実施形態に示したものに限られない。分析に用いる機器を変更してもよいし、分析する部位を変更してもよい。例えば、クラックが発生しやすい部位を選定して、その部位を分析対象としてもよい。例えば、アルミニウムが最も凝集している部位を、クラックが発生しやすい部位として選定してもよい。アルミニウムが最も凝集している部位は、例えば、アルミニウムの含有率の分布を示した画像に基づき、観察者が選定してもよい。この画像の倍率は、例えば、３０倍であってもよい。測定点の数および間隔は、耐久性を評価するのに適切なものとなるように、適宜、変更してもよい。 The method of analyzing the aluminum content in the molten part is not limited to that shown in the embodiment. The apparatus used for analysis may be changed, and the site to be analyzed may be changed. For example, a part where a crack is likely to occur may be selected and the part may be set as an analysis target. For example, a site where aluminum is most aggregated may be selected as a site where cracks are likely to occur. The site where the aluminum is most agglomerated may be selected by an observer based on, for example, an image showing the distribution of the aluminum content. The magnification of this image may be 30 times, for example. The number and interval of the measurement points may be appropriately changed so as to be appropriate for evaluating the durability.

本願における溶融部とは、発熱体の外周に配置され、軸線方向に延びる筒部と、少なくとも筒部の主成分及び発熱体の主成分を含有し、筒部の先端を閉塞する部位のことを指し、溶接を用いて製造される部位に限られない。 The melted part in the present application is a part that is arranged on the outer periphery of the heating element and extends in the axial direction, and contains at least the main component of the cylindrical part and the main component of the heating element, and closes the tip of the cylindrical part. It is not limited to the part manufactured using welding.

１０…グロープラグ
１００…係合部材
２００…中軸
２１０…中軸部材先端部
２９０…接続部
３００…リング
４１０…絶縁部材
４６０…オーリング
５００…主体金具
５１０…軸孔
５２０…工具係合部
５４０…雄ネジ部
６００…パッキン
８００…シースヒータ
８１０…シース管
８１１…シース管先端部
８１９…シース管後端部
８２０…発熱コイル
８２０ａ…発熱コイル
８２０ｂ…発熱コイル
８２１…発熱コイル先端部
８２９…発熱コイル後端部
８３０…制御コイル
８３１…制御コイル先端部
８３９…制御コイル後端部
８４０…絶縁粉末
８５０…溶融部
８６０…筒部
Ｏ…軸線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Glow plug 100 ... Engagement member 200 ... Middle shaft 210 ... Middle shaft member front-end | tip part 290 ... Connection part 300 ... Ring 410 ... Insulation member 460 ... O-ring 500 ... Main metal fitting 510 ... Shaft hole 520 ... Tool engagement part 540 ... Male Screw portion 600 ... Packing 800 ... Sheath heater 810 ... Sheath tube 811 ... Sheath tube tip 819 ... Sheath tube rear end 820 ... Heating coil 820a ... Heating coil 820b ... Heating coil 821 ... Heating coil tip 829 ... Heating coil rear end 830 ... Control coil 831 ... Control coil tip 839 ... Control coil rear end 840 ... Insulating powder 850 ... Melting part 860 ... Tube part O ... Axis

Claims

A heating element that generates heat when energized;
A sheath tube provided on the outer periphery of the heating element and extending in the axial direction, and a melting part containing at least the main component of the cylindrical portion and the main component of the heating element and closing the tip of the cylindrical portion When,
A glow plug comprising
A glow plug, wherein the average content of aluminum is 2.5% by mass or less within a range of 0.03 mm or more and 0.5 mm or less from the surface of the melted portion toward the inside of the surface.

The glow plug according to claim 1, wherein at least one of the cylindrical portion and the heating element includes aluminum.

The glow plug according to claim 2, wherein the heating element includes aluminum.

The average content rate of chromium is 10 mass% or more and 40 mass% or less within the range of 0.03 mm or more and 0.5 mm or less. 4. The glow plug described.

The glow plug according to claim 4, wherein an average content of chromium is 15% by mass or more and 30% by mass or less within the range of 0.03 mm to 0.5 mm.

The glow plug according to claim 5, wherein an average content of chromium is 15% by mass or more and 21% by mass or less within the range of 0.03 mm to 0.5 mm.

The glow plug according to any one of claims 1 to 6, wherein the cylindrical portion has an aluminum content greater than 1.7 mass%.

The cylindrical portion has a chromium content of 24 mass% or more and 26 mass% or less, and an aluminum content of 1.8 mass% or more and 2.4 mass% or less. Glow plug as described in.

The glow plug according to any one of claims 1 to 8, wherein a main component of the heating element is nickel.

The glow plug according to any one of claims 1 to 9, wherein the melting portion has an aluminum content of less than 5 mass% in the vicinity of the boundary with the cylindrical portion.

The glow according to any one of claims 1 to 10, wherein an average aluminum content is 1.2 mass% or less within the range of 0.03 mm to 0.5 mm. plug.

The glow according to any one of claims 1 to 11, wherein an average aluminum content is 0.04% by mass or more within the range of 0.03mm to 0.5mm. plug.

In the range of 0.03 mm or more and 0.5 mm or less, the average iron content is 17% by mass or more and 21% by mass or less. The glow plug described.