JP2017083129A

JP2017083129A - グロープラグ

Info

Publication number: JP2017083129A
Application number: JP2015214663A
Authority: JP
Inventors: 智貴石黒; Tomoki Ishiguro
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: EP3163172B1; JP6587501B2; EP3163172A1

Abstract

【課題】グロープラグの耐久性と急速昇温性とを確保する。【解決手段】軸線方向に延びる側面部と、側面部の先端側に接続され、側面部の先端側を閉じてなるシース管と、シース管内に軸線方向に延びるように配置され、自身の先端部がシース管の先端部と接続された発熱コイルと、を備えるグロープラグ。発熱コイルの先端部は、シース管の先端部に取り囲まれつつ埋め込まれてなり、シース管の先端部と発熱コイルとの間のシース管を構成する金属と発熱コイルを構成する金属との合金からなる合金部の厚さは１０（μｍ）以下であり、軸線方向において、発熱コイルが配置された部位に対応するシース管の側面部の厚さのうち、最小の厚さＡと、シース管の先端から発熱コイルの先端までの軸線方向における距離Ｂと、シース管の先端部の軸線方向における最大の厚さＣと、は、Ｂ＞Ａ、及び、Ｃ／Ａ≦２．５の関係を満たす。【選択図】図３

Description

本発明は、グロープラグに関する。

軸線方向に延びるシース管と、シース管内に配置され、先端がシース管の先端部に接続された発熱コイルと、を備えるグロープラグが知られている（特許文献１）。

国際公開第２０１４／２０６８４７号公報特開平４−１１９号公報

しかし、発熱コイルの先端と、シース管の先端と、の距離が短い場合には、シース管の先端が劣化した際に、シース管の先端から発熱コイルの先端が露出して、グロープラグの耐久性が確保できない場合があった。一方、距離が長い場合には、シース管の先端部の熱容量が大きくなるために、比較的短時間で所望の温度にまでグロープラグを昇温させる、急速昇温性を確保することが困難な場合があった。そのため、このようなグロープラグにおいて、耐久性と急速昇温性とを確保可能な技術が求められていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、軸線方向に延びる側面部と、前記側面部の先端側に接続され、前記側面部の先端側を閉じてなるシース管と、前記シース管内に前記軸線方向に延びるように配置され、自身の先端部が前記シース管の先端部と接続された発熱コイルと、を備えるグロープラグが提供される。このグロープラグでは、前記発熱コイルの先端部は、前記シース管の先端部に取り囲まれつつ埋め込まれてなり；前記シース管の先端部と前記発熱コイルとの間の前記シース管を構成する金属と前記発熱コイルを構成する金属との合金からなる合金部の厚さは１０（μｍ）以下であり；前記軸線方向において、前記発熱コイルが配置された部位に対応する前記シース管の側面部の厚さのうち、最小の厚さＡと；前記シース管の先端から前記発熱コイルの先端までの前記軸線方向における距離Ｂと；前記シース管の先端部の前記軸線方向ＯＤにおける最大の厚さＣと、は、
Ｂ＞Ａ・・・式（１）
Ｃ／Ａ≦２．５・・・式（２）
の関係を満たすことを特徴とする。このような形態のグロープラグであれば、グロープラグの耐久性と急速昇温性とを確保することができる。

（２）上記形態のグロープラグにおいて、前記発熱コイルの先端部は、直線状であってもよい。このような形態のグロープラグであれば、先端部の長さを調整しやすいので、上述の式（１）、式（２）の関係を満たしながら、厚さＣの値を小さくすることができる。そのため、シース管先端部の熱容量を小さくすることができるので、急速昇温に適したグロープラグを提供することができる。

（３）上記形態のグロープラグにおいて、前記発熱コイルの先端部は、螺旋状であってもよい。このような形態のグロープラグであれば、発熱コイルの先端部とシース管の先端部とをより強固に接続することができる。

本発明は、上述したグロープラグとしての形態以外にも、例えば、グロープラグの製造方法や、シースヒータ、グロープラグを備える制御装置など、種々の形態で実現することが可能である。

本発明の一実施形態としてのグロープラグ制御装置を示すブロック図。グロープラグ制御装置の備えるグロープラグを示す図。シースヒータの詳細な構成を示す断面図。シース管の先端部付近の断面図。グロープラグの製造方法を示すフローチャート。ステップＳ２０における溶接工程を示す説明図。実験の結果を示す図。第２実施形態におけるグロープラグのシース管の先端部付近の断面図。第２実施形態における溶接工程を示す説明図。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．グロープラグ制御装置の構成：
図１は、本発明の一実施形態としてのグロープラグ制御装置２１を示すブロック図である。グロープラグ制御装置２１は、グロープラグ１０と、制御部３２と、スイッチ３３と、を備えている。なお、図１では、グロープラグ１０を１つのみ示しているが、実際のエンジンには複数の気筒が設けられており、各気筒に対応してグロープラグ１０やスイッチ３３が設けられる。

制御部３２は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータとして構成されている。制御部３２はＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によりグロープラグ１０への通電を制御する。制御部３２は、入力された電圧に基づいてグロープラグ１０からの印加電圧を算出することができる。スイッチ３３は、制御部３２からの指示に従い、バッテリＶＡからグロープラグ１０に対する通電のオン・オフを切り替える。スイッチ３３は、電流検知機能を有するＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を、ＮＰＮ型トランジスタ等を介して動作させるように構成されており、制御部３２は、印加電圧と、スイッチ３３によって測定されるグロープラグ１０に流れる電流と、から、グロープラグ１０の抵抗値を得る。さらに、本実施形態では、制御部３２は、エンジンキーがオンされた際に、グロープラグ１０を急速昇温させるプリグロー通電と、プリグロー通電の後に、グロープラグ１０を所定時間に亘って所定温度において維持するアフターグロー通電と、を行うことが可能である。

プリグロー通電では、制御部３２は、グロープラグ１０に１１Ｖの電圧を印加することにより、印加開始から３秒以内で、グロープラグ１０のシース管の先端（後述）から軸線方向ＯＤの後端側に２ｍｍの位置における表面温度を１０００℃以上に到達させる、急速昇温を行う。このプリグロー通電では、制御部３２は、グロープラグ１０に投入する電力と経過時間との関係を示す曲線を、予め作成した基準となる曲線に一致させることで、グロープラグ１０を急速に目標温度まで昇温させる。具体的には、予め定めた基準とする曲線を示す関係式又はテーブルを用い、通電開始からの経過時間に応じた各時点においての投入すべき電力を求める。制御部３２は、グロープラグ１０に流れる電流と、その時点においての投入すべき電力の値との関係から、グロープラグ１０に印加すべき電圧を求め、ＰＷＭ制御により、グロープラグ１０に印加する電圧を制御する。これにより、基準とする曲線と同じカーブを描くようにして電力の投入が行われ、昇温過程の各時点までに投入された電力の積算量に応じ、グロープラグ１０が発熱する。したがって、基準とする曲線に沿った電力の投入が完了すれば、グロープラグ１０は基準曲線通りの時間で目標温度に到達する。

また、アフターグロー通電においては、比較的長期間（例えば、１８０秒程度）の間、グロープラグ１０のシース管の表面温度が１０００℃以上になるように、グロープラグ１０に対する供給電力が調節される。このアフターグロー通電では、制御部３２は、グロープラグ１０の抵抗値が、グロープラグ１０を目標の温度とした際の抵抗値（目標抵抗値）と一致するように、グロープラグ１０に対する通電を制御する。具体的には、制御部３２は、グロープラグ１０の現在の抵抗値と目標抵抗値との差分から、例えば、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ-Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御により、グロープラグ１０に印加すべき実行電圧を算出し、算出された実行電圧に基づいてパルス幅をパルス周期で割ったデューティ比を設定して、通電を制御する。

Ａ２．グロープラグの構成：
図２は、グロープラグ制御装置２１の備えるグロープラグ１０を示す図である。グロープラグ１０は、熱を発生させるシースヒータ（発熱装置）８００を備え、ディーゼルエンジンを始めとする内燃機関（図示せず）の始動時における点火を補助する熱源として機能する。グロープラグ１０は、シースヒータ８００の他、中軸２００と、主体金具５００とを備える。これらグロープラグ１０を構成する部材は、グロープラグ１０の軸線方向ＯＤに沿って組み付けられている。図２では、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におけるシースヒータ８００側を「先端側」と呼び、係合部材１００側を「後端側」と呼ぶ。

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。また、主体金具５００は、後端側の端部において絶縁部材４１０及びＯ（オー）リング４６０を介して中軸２００を保持する。絶縁部材４１０の軸線Ｏに沿った位置は、絶縁部材４１０の後端に接するリング３００が中軸２００に加締められることで固定される。さらに、主体金具５００の軸孔５１０内には、絶縁部材４１０からシースヒータ８００に至る中軸２００の部位が配置される。軸孔５１０は、軸線Ｏに沿って形成された貫通孔であり、中軸２００よりも大きな径を有する。軸孔５１０に中軸２００が位置決めされた状態で、軸孔５１０と中軸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。また、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。さらに、主体金具５００は、工具係合部５２０と、雄ネジ部５４０とを備える。主体金具５００の工具係合部５２０は、グロープラグ１０の取り付け及び取り外しに用いられる工具（図示せず）に係合する。雄ネジ部５４０は、内燃機関（図示せず）に形成された雌ネジに嵌り合う。

中軸２００は、導電材料で円柱状（棒状）に成形された部材である。中軸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２００は、先端側に形成された先端部２１０と、後端側に設けられた雄ネジ部２９０とを備える。先端部２１０は、シースヒータ８００の内部に挿入される。雄ネジ部２９０は、主体金具５００から後端側に突出している。雄ネジ部２９０には、係合部材１００が嵌り合う。

図３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、シースヒータ８００の内部に中軸２００の先端部２１０が挿入された状態で、主体金具５００の軸孔５１０内に圧入され接合されている。シースヒータ８００は、シース管８１０と、発熱コイル８２０と、後端コイル８３０と、絶縁体８７０とを備える。発熱コイル８２０のことを「先端コイル」とも呼ぶ。

シース管８１０は、軸線方向ＯＤに延び、先端が閉じられた筒状部材である。シース管８１０は、発熱コイル８２０と、後端コイル８３０と、絶縁体８７０と、を内包する。シース管８１０は、軸線方向ＯＤに延びる側面部８１４と、側面部８１４の先端側に接続し、外側に向けて丸く形成された先端部８１３と、先端部８１３とは反対側に開口した端部である後端部８１９とを備える。この後端部８１９からシース管８１０の内部に中軸２００の先端部２１０が挿入されている。シース管８１０は、パッキン６００及び絶縁体８７０によって中軸２００と電気的に絶縁される。一方、シース管８１０は、主体金具５００と接触して電気的に接続されている。シース管８１０は、例えば、鉄（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）と炭素（Ｃ）とを含有するオーステナイト系ステンレス材料や、インコネル６０１（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標）、Ａｌｌｏｙ６０２（ドイツ工業規格（ＤＩＮ）で規定されたＤＩＮ２．４６３３合金に相当）といったニッケル（Ｎｉ）基合金によって形成されている。

絶縁体８７０は、電気絶縁性を有する絶縁材料の粉末により形成されている。絶縁体８７０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。絶縁体８７０は、シース管８１０が中軸２００、発熱コイル８２０、及び後端コイル８３０を内包することによって、シース管８１０内に形成された隙間に充填（配置）され、その隙間を電気的に絶縁する。

発熱コイル８２０は、シース管８１０の内側に軸線方向ＯＤ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、先端側のコイル端部である先端部８２２と、後端側のコイル端部である後端部８２９とを備える。先端部８２２は、シース管８１０の先端部８１３内に位置しており、シース管８１０と電気的に接続される。後端部８２９は、発熱コイル８２０と後端コイル８３０とが溶接されることによって形成された接続部８４０を介して、後端コイル８３０と電気的に接続される。発熱コイル８２０の主成分は、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）であることが好ましい。なお、主成分とは、含有率（質量％）が５０質量％以上の物質をいう。また、発熱コイル８２０の主成分は、タングステン（Ｗ）であり、発熱コイル８２０におけるタングステン（Ｗ）の含有率は、９９質量％以上であることがより好ましい。本実施形態では、発熱コイル８２０の主成分は、タングステン（Ｗ）であり、発熱コイル８２０におけるタングステン（Ｗ）の含有率は、９９質量％以上である。

後端コイル８３０は、先端側のコイル端部である先端部８３１と、後端側のコイル端部である後端部８３９とを備える。先端部８３１は、発熱コイル８２０の後端部８２９に溶接されることにより発熱コイル８２０と電気的に接続される。後端部８３９は、中軸２００の先端部２１０に接合されることにより中軸２００と電気的に接続される。後端コイル８３０は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）合金や、鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金により形成されている。

なお、急速昇温性を確保する観点から、グロープラグ１０の２０℃における抵抗値Ｒ_２０は、０．６（Ω）以下であることが好ましい。グロープラグ１０の２０℃における抵抗値Ｒ_２０とは、本実施形態では、発熱コイル８２０の２０℃における抵抗値と、後端コイル８３０の２０℃における抵抗値との合計値である。本実施形態では、グロープラグ１０の２０℃における抵抗値Ｒ_２０は、０．４（Ω）である。また、本実施形態では、発熱コイル８２０の２０℃での抵抗値Ｒ１_２０に対する１０００℃での抵抗値Ｒ１_１０００の比である抵抗比Ｒ１と、後端コイル８３０の２０℃での抵抗値Ｒ２_２０に対する１０００℃での抵抗値Ｒ２_１０００の比である抵抗比Ｒ２とは、Ｒ１＞Ｒ２の関係にある。

図４は、シース管８１０の先端部８１３付近の断面図である。図４の断面は、軸線Ｏを通る位置でシースヒータ８００を切断した断面であり、軸線Ｏを通る位置において切断された発熱コイル８２０の螺旋部分８２３及び先端部８２２と、シース管８１０と、絶縁体８７０と、が示されている。本実施形態では、発熱コイル８２０の先端部８２２は、軸線Ｏ上において、軸線Ｏに沿った直線状である。図４に示すように、発熱コイル８２０の先端部８２２は、シース管８１０の先端８１１とシース管８１０の先端側内壁面８１２との間に位置しており、発熱コイル８２０の先端部８２２は、シース管８１０の先端部８１３に取り囲まれつつ埋め込まれている。また、シース管８１０の先端部８１３と発熱コイル８２０の先端部８２２との間に、シース管８１０を構成する金属と発熱コイル８２０を構成する金属との合金が形成された場合、その合金からなる合金部の厚さは１０（μｍ）以下である。合金部は、発熱コイル８２０の先端部８２２とシース管８１０の先端部８１３との境界付近を例えばＥＰＭＡ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｒｏｂｅＭｉｃｒｏＡｎａｌｙｓｅｒ）などによって分析することにより検出して、厚さを算出することができる。なお、本実施形態のグロープラグ１０には、合金部は形成されていない。そのため、図４には合金部は示されていない。

図４には、さらに、厚さＡと、距離Ｂと、厚さＣと、が示されている。厚さＡは、軸線方向ＯＤにおいて、発熱コイル８２０が配置された部位に対応するシース管８１０の側面部８１４の厚さのうち、最小の厚さである。距離Ｂは、シース管８１０の先端８１１から発熱コイル８２０の先端８２１までの軸線方向ＯＤにおける距離である。厚さＣは、シース管８１０の先端部８１３の軸線方向ＯＤにおける最大の厚さである。なお、側面部８１４の厚さＡは、グロープラグ１０に対する通電のオンとオフとを１サイクルとして通電を繰り返した場合に、シース管８１０（側面部８１４）が例えば酸化などにより消耗した場合であっても、少なくとも所望のサイクル数までグロープラグ１０を使用可能なように、あらかじめ定められた厚さである。厚さＡと、距離Ｂと、厚さＣとは、以下の式（１）、（２）を満たしている。以下、厚さＣと厚さＡとの比「Ｃ／Ａ」のことを、「厚さ比」という。

Ｂ＞Ａ・・・式（１）
Ｃ／Ａ≦２．５・・・式（２）

なお、グロープラグ１０に対する通電を繰り返した場合における、シース管８１０（側面部８１４）の消耗を考慮すると、厚さＡは、０．４（ｍｍ）以上であることが好ましい。厚さＡが０．４（ｍｍ）以上であれば、グロープラグ１０を十分なサイクル数まで使用することができる。また、グロープラグ１０の急速昇温性を考慮すると、厚さＡは、０．７（ｍｍ）以下であることが好ましい。厚さＡが０．７（ｍｍ）以下であれば、シース管８１０の内壁から表面までの距離が長くなりすぎないため、グロープラグ１０の急速昇温性を確保することができる。

Ａ３．グロープラグ１０の製造方法：
図５は、グロープラグ１０の製造方法を示すフローチャートである。グロープラグ１０の製造では、まず、発熱コイル８２０と中軸２００と、が溶接される（ステップＳ１０）。具体的には発熱コイル８２０と後端コイル８３０とが溶接され、さらに、後端コイル８３０の後端部８３９と、中軸２００の先端部２１０と、が溶接される。次に、発熱コイル８２０の先端部８２２と、シース管８１０の先端部８１３と、が溶接される（ステップＳ２０）。ステップＳ２０を「溶接工程」とも呼ぶ。

図６は、ステップＳ２０における溶接工程を示す説明図である。この工程では、まず、開口８１５を有する先端部８１３ｐを備え、この開口８１５に向かって次第に縮径する形状に成形されたシース管８１０ｐを用意する。用意されたシース管８１０ｐの先端部８１３ｐ内（開口８１５内）に、発熱コイル８２０の先端部８２２を挿入して配置する（図６（ａ））。次に、先端部８１３ｐの外側から、例えばアーク溶接によって先端部８１３ｐを溶融して凝固させることにより開口８１５を閉塞させつつ、発熱コイル８２０の先端部８２２とシース管８１０の先端部８１３とを溶接する（図６（ｂ））。こうすることにより、発熱コイル８２０の先端部８２２がシース管８１０の先端部８１３に取り囲まれて埋め込まれる。溶接工程では、用意されるシース管８１０ｐの先端部８１３ｐの体積や、開口８１５内に配置される発熱コイル８２０の長さ（先端部８２２の長さ）や、溶接機器の出力や、溶接時間などを調整することにより、厚さＡと、距離Ｂと、厚さＣと、が上述の式（１）及び（２）を満たすようにする。また、溶接工程において、発熱コイル８２０の融点より低く、シース管８１０の融点より高い温度で発熱コイル８２０とシース管８１０とが溶接されるように、溶接機器の出力や、溶接時間などを調整することにより、合金部の厚さが１０（μｍ）以下となるようにする。

ステップＳ２０における溶接工程が完了すると、次に、シース管８１０の内に絶縁体８７０が充填される（ステップＳ３０）。絶縁体８７０が、発熱コイル８２０と、後端コイル８３０と、中軸２００とを内包することによってシース管８１０内に形成された空隙に充填されて、シースヒータ８００の組み立てが完了する。

シースヒータ８００が組み立てられると、シースヒータ８００に対し、スウェージング加工が施される（ステップＳ４０）。スウェージング加工とは、シースヒータ８００に対して打撃力を加えてシースヒータ８００を縮径させ、シース管８１０内に充填した絶縁体８７０を緻密化させる加工である。スウェージングに伴ってシースヒータ８００に打撃力が加えられると、打撃力がシースヒータ８００内部に伝えられることにより、絶縁体８７０が緻密化される。

シースヒータ８００にスウェージング加工が施されると、シースヒータ８００と主体金具５００とが組み付けられて、グロープラグ１０が組み立てられ（ステップＳ５０）、グロープラグ１０が完成する。具体的には、中軸２００が一体化されたシースヒータ８００を主体金具５００の軸孔５１０に圧入して固定すると共に、主体金具５００の後端部分において、オーリング１１０や絶縁部材１２０を中軸２００に嵌め込み、係合部材１４０を主体金具５００の後端に設けられた中軸２００の雄ネジ部２９０に締め付ける。また、ステップＳ５０では、グロープラグ１０に対してエージング処理が施される。具体的には、組み立てられたグロープラグ１０に通電することによって、シースヒータ８００を発熱させて、シースヒータ８００の外表面に酸化膜を形成させる。

以上のように構成された本実施形態のグロープラグ１０によれば、厚さＡと距離Ｂとが上述の式（１）を満たすため、グロープラグ１０を所望のサイクル数まで使用した場合であっても、発熱コイル８２０の先端８２１がシース管８１０の先端部８１３から露出することを抑制できるので、グロープラグ１０の耐久性を確保することができる。

また、厚さＡと厚さＣとは、上述の式（２）を満たすため、グロープラグ１０の急速昇温性を確保することができる。

また、合金部の厚さは１０（μｍ）以下であるため、合金部が厚く形成されることによって距離Ｂが短くなることを抑制することができる。そのため、グロープラグ１０の耐久性の低下を抑制することができる。

さらに、発熱コイル８２０の先端部８２２は直線状であるため、シース管８１０の先端部８１３内における発熱コイル８２０の長さ（先端部８２２の長さ）を短くすることができるので、上述の式（１）及び式（２）の関係を満たしながら、厚さＣの値を小さくすることができる。そのため、シース管８１０の先端部８１３の熱容量を小さくすることができるので、急速昇温に適したグロープラグ１０を提供することができる。

以下では、上述の式（２）を満たすようにすることでグロープラグ１０の急速昇温性を確保することができる根拠について、実験結果に基づいて説明する。

Ｂ．実験内容及びその実験結果：
図７は、厚さ比の最適な範囲を求めるために行った実験の結果を示す図である。図７には、厚さＡと、厚さＣと、厚さ比（Ｃ／Ａ）と、急速昇温性の判定と、が示されている。この実験では、厚さＡと、厚さＣと、の組合せが異なるサンプル１〜９を用意した。なお、いずれのサンプルにおいても、厚さＡと距離Ｂとが上述の式（１）を満たし、かつ、合金部の厚さが１０（μｍ）以下となるようにシースヒータ８００を作製した。本実験では、発熱コイル８２０としてタングステン（Ｗ）を用い、後端コイル８３０として鉄（Ｆｅ）-クロム（Ｃｒ）-アルミニウム（Ａｌ）合金を用いた。

本実験では、厚さ比による急速昇温性を評価するために、サンプル１〜９に１１Ｖの電圧を印加して、シース管８１０の先端８１１から軸線方向ＯＤ後端側に２ｍｍの位置におけるシース管８１０の表面温度が、印加を開始してから１０００℃に到達するまでの時間を測定した。シース管８１０の表面温度は、熱電対により測定した。急速昇温性は、以下の基準により判定した。なお、印加を開始した温度は、常温（約２０℃）である。印加開始から３秒以内で１０００℃に到達するサンプル（判定が「◎」又は「○」のサンプル）では、十分な急速昇温性が確保されているといえる。

急速昇温性◎：印加開始から、２秒以内で１０００℃に到達
急速昇温性○：印加開始から、２秒より長く３秒以内で１０００℃に到達
急速昇温性△：印加開始から、３秒より長く３．５秒以内で１０００℃に到達
急速昇温性×：印加開始から、３．５秒より長い時間で１０００℃に到達

実験の結果、厚さ比が２．５以下のサンプル１〜６では、急速昇温性の判定が「○」又は「◎」であり、十分な急速昇温性が確保されていた。特に、厚さ比が１．９以下であるサンプル１、２では、急速昇温性の判定が「◎」であり、より急速に昇温が可能であった。

以上の実験結果より、上述の式（２）を満たすようにすることでグロープラグ１０の急速昇温性を確保することができることが示された。発熱コイル８２０の先端８２１がシース管８１０の先端部８１３から露出することによる耐久性の低下を抑制するためには、距離Ｂを長くすればよいが、距離Ｂが長くなるとシース管８１０の先端部８１３の熱容量が大きくなるためにグロープラグ１０の急速昇温性が低下する。しかし、厚さＣと厚さＡとが上述の式（２）を満たすようにすることで、すなわち厚さＣの上限を厚さＡの２．５倍とすることで、耐久性と急速昇温性とを確保することができると考えられる。

Ｃ．第２実施形態：
Ｃ１．グロープラグ１０ａの構成：
図８は、第２実施形態におけるグロープラグ１０ａのシース管８１０先端部８１３付近の断面図である。図８の断面は、軸線Ｏを通る位置でシースヒータ８００を切断した断面であり、軸線Ｏを通る位置において切断された発熱コイル８２０ａの螺旋部分８２３ａと先端部８２２ａと、シース管８１０と、絶縁体８７０と、が示されている。本実施形態では、発熱コイル８２０ａの先端部８２２ａは、螺旋状である。図８に示す破線Ｓは、シース管８１０の先端部８１３と発熱コイル８２０ａの先端部８２２ａとの間に合金部８６０が形成された場合における、発熱コイル８２０の先端部８２２の一部を、拡大して模式的に示している。図８には、さらに、厚さＡと、距離Ｂと、厚さＣと、が示されている。厚さＡは、軸線方向ＯＤにおいて、発熱コイル８２０ａが配置された部位に対応するシース管８１０の側面部８１４の厚さのうち、最小の厚さである。距離Ｂは、シース管８１０の先端８１１から発熱コイル８２０ａの先端８２１ａまでの軸線方向ＯＤにおける距離である。厚さＣは、シース管８１０の先端部８１３のＯＤにおける最大の厚さである。本実施形態においても、厚さＡと距離Ｂとは上述の式（１）を満たし、厚さＡと厚さＣとは上述の式（２）を満たす。本実施形態におけるグロープラグ１０ａのその他の構成は、上述の第１実施形態におけるグロープラグ１０の構成と同様であるため、説明を省略する。

Ｃ２．グロープラグ１０ａの製造方法
本実施形態におけるグロープラグ１０ａの製造方法では、まず、螺旋状の先端部８２２ａを有する発熱コイル８２０が用意されて、発熱コイル８２０ａと中軸２００と、が溶接される（図５、ステップＳ１０）。次に、上述の第１実施形態と同様に、発熱コイル８２０ａとシース管８１０ａとが溶接される溶接工程が実施される（図５、ステップＳ２０）。

図９は、第２実施形態における溶接工程を示す説明図である。溶接工程では、シース管８１０ｐの先端部８１３ｐ内（開口８１５内）に、発熱コイル８２０ａの螺旋状の先端部８２２ａを挿入して配置する（図９（ａ））。次に、先端部８１３ｐの外側から、例えばアーク溶接によって先端部８１３ｐを溶融して凝固させることにより開口８１５を閉塞させつつ、発熱コイル８２０ａの螺旋状の先端部８２２ａとシース管８１０の先端部８１３とを溶接する（図９（ｂ））。こうすることにより、発熱コイル８２０ａの先端部８２２ａは、シース管８１０の先端部８１３に取り囲まれつつ埋め込まれる。本実施形態におけるその他のグロープラグ１０ａの製造方法は、上述の第１実施形態におけるグロープラグ１０の製造方法と同様であるため、説明を省略する。

以上のように構成された本実施形態のグロープラグ１０ａによれば、合金部８６０の厚さＤが１０（μｍ）以下であり、厚さＡと距離Ｂとが上述の式（１）を満たし、厚さＡと厚さ（Ｃ）とが上述の式（２）を満たすため、上述の第１実施形態と同様の効果を奏する。

さらに、発熱コイル８２０ａの先端部８２２ａは螺旋状であるため、発熱コイル８２０の先端部８２２が直線状の場合と比較して、シース管８１０の先端部８１３内に取り囲まれる発熱コイル８２０ａの先端部８２２ａの表面積（体積）が大きい。そのため、シース管８１０の先端部８１３と発熱コイル８２０ａの先端部８２２ａとをより強固に接続することができる。

Ｄ．変形例：
・変形例１：
上述の第１実施形態では、発熱コイル８２０の先端部８２２は軸線Ｏ上において、軸線Ｏに沿った直線状である。これに対し、直線状の先端部８２２は、軸線Ｏ上に位置していなくともよく、また、軸線Ｏと交差していてもよい。さらに、発熱コイルの先端部８２２，８２２ａは、直線状や、螺旋状以外の形状であってもよい。

・変形例２：
上述の種々の実施形態では、グロープラグ１０、１０ａは、発熱コイル８２０、８２０ａと後端コイル８３０とを備えている。これに対し、グロープラグ１０、１０ａは、発熱コイル８２０、８２０ａの後端部８１９が中軸２００の先端部２１０に接続された、１つのコイルにより構成されていてもよい。また、グロープラグ１０、１０ａの後端コイル８３０は、複数のコイルが接続されることにより構成されていてもよい。

・変形例３：
上述の種々の実施形態では、シース管の先端部８１３ｐと発熱コイルの先端部８２２，８２２ａとの溶接工程において、アーク溶接を用いている。これに対し、溶接工程では、レーザ溶接など、他の溶接方法を用いてもよい。

・変形例４：
上述の実施形態では、グロープラグ制御装置２１は、グロープラグ１０と、制御部３２と、スイッチ３３と、を備えている。これに対し、グロープラグ制御装置２１は、グロープラグ１０と、制御部３２と、を備える構成であってもよい。

本発明は、上述の実施形態や変形例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、変形例中の技術的特徴は、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。

１０、１０ａ…グロープラグ
２１…グロープラグ制御装置
３２…制御部
３３…スイッチ
１００…係合部材
１１０…オーリング
１２０…絶縁部材
１４０…係合部材
２００…中軸
２１０…先端部
２９０…雄ネジ部
３００…リング
４１０…絶縁部材
４６０…リング
５００…主体金具
５１０…軸孔
５２０…工具係合部
５４０…雄ネジ部
６００…インコネル
８００…シースヒータ
８１０、８１０ａ…シース管
８１０ｐ…シース管
８１１…先端
８１２…先端側内壁面
８１３、８１３ａ…先端部
８１３ｐ…先端部
８１４…側面部
８１５…開口
８１９…後端部
８２０、８２０ａ…発熱コイル
８２１、８２１ａ…先端
８２２、８２２ａ…先端部
８２３、８２３ａ…螺旋部分
８２９…後端部
８３０…後端コイル
８３１…先端部
８３９…後端部
８４０…接続部
８６０…合金部
８７０…絶縁体
Ｏ…軸線
ＯＤ…軸線方向
ＶＡ…バッテリ

Claims

軸線方向に延びる側面部と、前記側面部の先端側に接続され、前記側面部の先端側を閉じてなるシース管と、
前記シース管内に前記軸線方向に延びるように配置され、自身の先端部が前記シース管の先端部と接続された発熱コイルと、を備えるグロープラグであって、
前記発熱コイルの先端部は、前記シース管の先端部に取り囲まれつつ埋め込まれてなり、
前記シース管の先端部と前記発熱コイルとの間の前記シース管を構成する金属と前記発熱コイルを構成する金属との合金からなる合金部の厚さは１０（μｍ）以下であり、
前記軸線方向において、前記発熱コイルが配置された部位に対応する前記シース管の側面部の厚さのうち、最小の厚さＡと、
前記シース管の先端から前記発熱コイルの先端までの前記軸線方向における距離Ｂと、
前記シース管の先端部の前記軸線方向における最大の厚さＣと、は、
Ｂ＞Ａ
Ｃ／Ａ≦２．５
の関係を満たすことを特徴とする、
グロープラグ。
請求項１に記載のグロープラグであって、
前記発熱コイルの先端部は、直線状であ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、
前記発熱コイルの先端部は、螺旋状であることを特徴とする、グロープラグ。