JP2016075468A - グロープラグ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】グロープラグ(10)は、筒状のシースチューブ(810)と、シースチューブ内に収納された発熱コイル(820)と、を備える。シースチューブは、筒状部(851)と、筒状部の先端を塞ぎ、タングステン(W)およびモリブデン(Mo)を実質的に含有しない蓋部(850)とを備える。蓋部と発熱コイルの先端とは、蓋部の金属材料と発熱コイルの金属材料とのうちの少なくとも一方を含む第1の接合部(852)を介して接合されている。発熱コイルは、タングステン(W)とモリブデン(Mo)とから選択される金属の少なくとも一方を含有する金属材料によって形成されている。発熱コイルと第1の接合部との境界と、蓋部の最先端部と、の間の軸線方向の距離が2.0mm以下であり、第1の接合部が、蓋部の外表面から離間している。
【選択図】図3
Description
この形態のグロープラグによれば、グロープラグの急速昇温性をさらに向上させることができる。
この形態のグロープラグによれば、グロープラグの耐久性をさらに向上させることができる。
この形態のグロープラグによれば、第1の接合部が、発熱コイルの構成材料であるタングステン(W)および/またはモリブデン(Mo)を含有する場合であっても、これらの金属が第2の接合部を介してシースチューブの表面に存在することを抑えることができる。
この形態のグロープラグによれば、蓋部の中ほどに形成した第1の接合部と第2の接合部とを、容易に離間させることができる。
この形態のグロープラグによれば、シースチューブにおいて第2の接合部が形成されている部位における局所的な発熱量の低下を抑え、グロープラグの性能を向上させることができる。
このような構成とすれば、発熱コイルの耐久性および加工性をさらに高めることができる。
図1は、本発明の第1の実施形態としてのグロープラグ10を示す説明図である。本実施形態のグロープラグ10は、ディーゼルエンジンを始めとする内燃機関の始動時等における点火を補助する熱源として機能する。図1に示すように、グロープラグ10は、主な構成要素として、通電によって発熱するシースヒータ800と、主体金具500と、中軸200と、を備える。図1では、グロープラグ10の軸線Oから紙面右側に外観構成を図示し、軸線Oから紙面左側に断面構成を図示した。なお、本明細書では、グロープラグ10において軸線Oに沿ってシースヒータ800側を「先端側」と呼び、中軸200側を「後端側」と呼ぶ。
図2は、シースヒータ800の詳細な構成を示す説明図である。シースヒータ800は、シースチューブ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。図2では、発熱コイル820、制御コイル830、および中軸200以外の構成部材については、断面の様子を示している。
図3は、シースヒータ800の先端部の構造を拡大して示す断面模式図である。図3は、シースヒータ800の中心軸CA(後述する筒状部851の中心軸)を含む断面の様子を示す。本実施形態では、シースヒータ800の中心軸CAは、グロープラグ10の軸線Oに一致している(図2参照)。
図4は、本実施形態のグロープラグ10の製造方法を示す工程図である。グロープラグ10を製造する際には、まず、筒状部851、蓋部850、発熱コイル820、制御コイル830、先端側中軸20a、および後端側中軸200bを用意する(ステップS100)。筒状部は、例えば、板材を筒状に丸めてアーク溶接したり、板材を深絞りすることにより円筒形部材を作製し、得られた円筒形部材の先端側に絞り加工を施すことにより得られる。蓋部850は、筒状部851先端に設けた開口部に対応する大きさを有する円盤状部材である。
・変形例1(シースチューブの形状の変形):
図6は、本実施形態の変形例としてのシースヒータの先端部の構造を拡大して示す断面模式図である。図6は、図3と同様に、シースヒータ800の中心軸CA(筒状部851の中心軸)を含む断面の様子を示す。図6において、既述した実施形態と共通する部位には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。
上記実施形態では、筒状部851と蓋部850とは、第2の接合部854を介して溶接により接合しているが、例えば、加締め等、異なる方法により両者を接合してもよい。発熱コイル820の最先端と蓋部850の最先端部811との間の軸線方向の距離Xが2.0mm以下であり、第1の接合部852が、蓋部850の外表面から離間していれば、グロープラグにおける耐久性の向上および急速昇温性の向上を両立させるという実施形態と同様の効果が得られる。
上記実施形態では、図4に示した製造工程によりグロープラグ10を製造したが、異なる構成としてもよい。例えば、シースヒータ800を作製する際に、発熱コイル820と制御コイル830との溶接(ステップS110)および制御コイル830と先端側中軸200aとの接合(ステップS120)に先立って、蓋部850と発熱コイル820との溶接の工程(ステップS130)を先に行なってもよい。また、さらに、蓋部850を溶接した発熱コイル820の筒状部851内への配置の工程(ステップS140)、および、筒状部851と蓋部850との溶接の工程(ステップS150)を、先に行なってもよい。
上記実施形態では、シースヒータ800の筒状部851は円柱状としたが、円柱状以外の筒状形状であってもよい。シースヒータ800において、軸線方向に垂直な断面の形状が円形以外であっても、発熱コイル820と第1の接合部852との境界と、蓋部850の最先端部811と、の間の軸線方向の最短距離を2.0mm以下とし、蓋部850の外表面から離間するように第1の接合部852を設けることにより、実施形態と同様の効果が得られる。なお、軸線方向に垂直な断面の形状が円形以外の形状のシースヒータ800を用いる場合には、筒状部851の中心軸CAとは、グロープラグ10の軸線方向に垂直な断面の重心を繋いだ直線をいう。
上記実施形態のグロープラグは、補助熱源としての機能のみを有しているが、さらに燃焼圧センサ機能を有していても良い。この場合には、シースヒータを軸線O方向に移動可能な構造とし、シースヒータの変位を検出可能なセンサをグロープラグに具備させることで、燃焼圧センサ機能を実現することができる。
各グロープラグに電圧を印加して、シースヒータ800の先端部の温度が900℃に達するまでに要する時間を測定した。上記先端部の温度が900℃に達するまでに要する時間が短いほど、急速昇温性能が優れていると判断できる。各グロープラグに電圧を印加する動作は、11Vで2秒、その後、4.4Vで60秒とした。各サンプルごとに、同じ条件で作製したグロープラグを5本ずつ用いた(n=5)。シースヒータ800の先端部の温度は、単色放射温度計を用い、測定時の放射率ε=1.0、測定スポット径2mmにて、シースヒータ800の最先端部811から軸線方向後端側に2mmの位置を測定位置として測定した。
各グロープラグに電圧を印加する動作を繰り返し行ない、通電耐久性を評価した。各グロープラグに電圧を印加する動作は、各グロープラグのシースヒータ800の先端部(最先端部811から軸線方向後端側に2mmの位置)の温度が2秒で1000℃になる電圧にて2秒印加し、その後、シースヒータ800の上記先端部の温度が1050℃で維持される電圧にて180秒印加し、その後、空冷を100秒行なう動作を1サイクルとして、このサイクルを繰り返し行なった。
100…係合部材
200…中軸
200a…先端側中軸
200b…後端側中軸
210…中軸先端部
290…接続部
300…リング
410…絶縁部材
460…Oリング
500…主体金具
510…軸孔
520…工具係合部
540…雄ねじ部
600…パッキン
800…シースヒータ
810…シースチューブ
811…シース管最先端部
819…シース管後端部
820…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…蓋部
851…筒状部
852…第1の接合部
854…第2の接合部
856…凹部
860…ストレート部
865…縮径部
Claims (7)
- 軸線方向に延びて先端が閉じられた筒状のシースチューブと、該シースチューブ内に収納されて通電により発熱する発熱コイルと、を備えるグロープラグであって、
前記シースチューブは、前記軸線方向に延びて第1の金属材料によって形成される筒状部と、前記筒状部の先端を塞ぎ、タングステン(W)およびモリブデン(Mo)を実質的に含有しない第2の金属材料によって形成される蓋部とを備え、
前記発熱コイルは、タングステン(W)とモリブデン(Mo)とから選択される金属の少なくとも一方を含有する第3の金属材料によって形成されており、
前記蓋部と前記発熱コイルの先端とは、前記第2の金属材料と前記第3の金属材料とのうちの少なくとも一方の金属材料を含む第1の接合部を介して接合されており、
前記発熱コイルと前記第1の接合部との境界と、前記蓋部の最先端部と、の間の前記軸線方向の距離が2.0mm以下であり、
前記第1の接合部が、前記蓋部の外表面から離間していることを特徴とする
グロープラグ。 - 請求項1に記載のグロープラグであって、
前記発熱コイルと前記第1の接合部との境界と、前記蓋部の最先端部と、の間の前記軸線方向の距離が1.0mm未満であることを特徴とする
グロープラグ。 - 請求項1または2に記載のグロープラグであって、
前記第1の接合部と、前記蓋部の最先端部との間の前記軸線方向の距離が、0.4mm以上であることを特徴とする
グロープラグ。 - 請求項1から3のうちのいずれか1項に記載のグロープラグであって、
前記蓋部と前記筒状部とは、前記第1の金属材料と前記第2の金属材料とのうちの少なくとも一方の金属材料を含む第2の接合部を介して接合されており、
前記第1の接合部と前記第2の接合部とが離間していることを特徴とする
グロープラグ。 - 請求項4に記載のグロープラグであって、
前記第2の接合部は、円環状であることを特徴とする
グロープラグ。 - 請求項4または5に記載のグロープラグであって、
前記シースチューブの内表面における前記第2の接合部が形成される箇所において、凹部が形成されていることを特徴とする
グロープラグ。 - 請求項1から6うちのいずれか1項に記載のグロープラグであって、
前記発熱コイルは、タングステン(W)を10〜37質量%含有するタングステン合金によって形成されることを特徴とする
グロープラグ。
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