JP3050262B2 - セラミック製グロープラグ - Google Patents
セラミック製グロープラグInfo
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- JP3050262B2 JP3050262B2 JP5183205A JP18320593A JP3050262B2 JP 3050262 B2 JP3050262 B2 JP 3050262B2 JP 5183205 A JP5183205 A JP 5183205A JP 18320593 A JP18320593 A JP 18320593A JP 3050262 B2 JP3050262 B2 JP 3050262B2
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- ceramic
- current control
- glow plug
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼルエンジン
等に使用されるセラミック製グロープラグに関する。
等に使用されるセラミック製グロープラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、グロープラグは、窒化ケイ素等の
セラミックスにタングステンＷ線を埋め込んで構成され
ている。タングステンＷ線では、図４に示すように、１
２Ｖの電源に対して、常温では抵抗値が０．１Ωであり
且つその時の電流は１２０Ａである。グロープラグが時
間の経過に伴って常温から温度が上昇して９００℃にな
ると、抵抗値は０．４Ωになり、その時の電流は３０Ａ
である。そして、グロープラグが加熱して抵抗値が上昇
し、抵抗値が１Ωになって安定するものであり、その時
の電流は１２Ａである。即ち、ディーゼルエンジンに使
用されている従来のグロープラグでは、コントローラの
指令で１２Ｖのバッテリーから電流を流すと、最初は１
２０Ａの電流が流れるが、ヒータコイルの温度上昇と共
に、抵抗値が大きくなり、抵抗値が１Ωになったところ
で安定する。そこで、グロープラグを抵抗値が１Ωのと
ころで安定するように、コントローラの指令で電流を制
御してヒータコイルが１Ωに保持されるような制御を行
っていた。
セラミックスにタングステンＷ線を埋め込んで構成され
ている。タングステンＷ線では、図４に示すように、１
２Ｖの電源に対して、常温では抵抗値が０．１Ωであり
且つその時の電流は１２０Ａである。グロープラグが時
間の経過に伴って常温から温度が上昇して９００℃にな
ると、抵抗値は０．４Ωになり、その時の電流は３０Ａ
である。そして、グロープラグが加熱して抵抗値が上昇
し、抵抗値が１Ωになって安定するものであり、その時
の電流は１２Ａである。即ち、ディーゼルエンジンに使
用されている従来のグロープラグでは、コントローラの
指令で１２Ｖのバッテリーから電流を流すと、最初は１
２０Ａの電流が流れるが、ヒータコイルの温度上昇と共
に、抵抗値が大きくなり、抵抗値が１Ωになったところ
で安定する。そこで、グロープラグを抵抗値が１Ωのと
ころで安定するように、コントローラの指令で電流を制
御してヒータコイルが１Ωに保持されるような制御を行
っていた。
【０００３】従来のグロープラグでは、コントローラを
使用することなく、グロープラグが１Ωに調節されるよ
うな自己制御できるものが開発された。タングステンＷ
とニッケルＮｉは、図３に示すように、温度℃の上昇に
従って、抵抗値Ωが上昇して大きくなる特性を有してい
る。従って、タングステンＷ線とニッケルＮｉ線では、
温度の上昇に従って抵抗値Ωが大きくなり、電流が減少
して電流値が制限されることになる。そこで、自己制御
型グロープラグは、タングステンＷ線をＳｉ3Ｎ4 等の
セラミックスの中に埋設し、そのＷ線と直列にニッケル
Ｎｉ線のコイルを接続して構成されている。即ち、自己
制御型グロープラグは、ヒータコイルの発熱体の部分に
電気抵抗値が小さい導電体を配置し、その導電体の上流
側にＮｉ線のコイルの電気抵抗値の大きい金属線を接続
して作製されていた。このような自己制御型グロープラ
グは、電流を流すことによってＮｉ製コイルが過熱され
て抵抗値が大きくなり、電流が減少してヒータコイルの
発熱体の部分の発熱量が制御されることになる。
使用することなく、グロープラグが１Ωに調節されるよ
うな自己制御できるものが開発された。タングステンＷ
とニッケルＮｉは、図３に示すように、温度℃の上昇に
従って、抵抗値Ωが上昇して大きくなる特性を有してい
る。従って、タングステンＷ線とニッケルＮｉ線では、
温度の上昇に従って抵抗値Ωが大きくなり、電流が減少
して電流値が制限されることになる。そこで、自己制御
型グロープラグは、タングステンＷ線をＳｉ3Ｎ4 等の
セラミックスの中に埋設し、そのＷ線と直列にニッケル
Ｎｉ線のコイルを接続して構成されている。即ち、自己
制御型グロープラグは、ヒータコイルの発熱体の部分に
電気抵抗値が小さい導電体を配置し、その導電体の上流
側にＮｉ線のコイルの電気抵抗値の大きい金属線を接続
して作製されていた。このような自己制御型グロープラ
グは、電流を流すことによってＮｉ製コイルが過熱され
て抵抗値が大きくなり、電流が減少してヒータコイルの
発熱体の部分の発熱量が制御されることになる。
【０００４】従来、自己電流制御型グロープラグとして
は、特公平４−３４０５２号公報、特公昭６０−１９４
０４号公報、特開昭５９−１５７４２３号公報、特開昭
５８−１０６３２６号公報等に開示されたものがある。
は、特公平４−３４０５２号公報、特公昭６０−１９４
０４号公報、特開昭５９−１５７４２３号公報、特開昭
５８−１０６３２６号公報等に開示されたものがある。
【０００５】例えば、特公平４−３４０５２号公報に開
示された自己制御型グロープラグは、通電昇温時におけ
る発熱体の温度を制御するため、発熱体に電流制御用抵
抗体を直列に接続したものであり、発熱線コイルと抵抗
体コイルとが直列に接続されてセラミック焼結体中に埋
設され、一体化されたセラミックヒータを構成し、発熱
線が温度−抵抗係数が４倍以下となるような正の抵抗温
度係数を持つタングステンＷとレニウムＲｅ合金線から
なり、抵抗体は純Ｗ又は純モリブデンＭｏの線材からな
るものである。
示された自己制御型グロープラグは、通電昇温時におけ
る発熱体の温度を制御するため、発熱体に電流制御用抵
抗体を直列に接続したものであり、発熱線コイルと抵抗
体コイルとが直列に接続されてセラミック焼結体中に埋
設され、一体化されたセラミックヒータを構成し、発熱
線が温度−抵抗係数が４倍以下となるような正の抵抗温
度係数を持つタングステンＷとレニウムＲｅ合金線から
なり、抵抗体は純Ｗ又は純モリブデンＭｏの線材からな
るものである。
【０００６】また、特公昭６０−１９４０４号公報に開
示されたシーズグロープラグは、耐熱性の有底金属チュ
ーブの内底と中心電極間をいずれも巻線の発熱体と抵抗
体を直接接続して成る自己制御型のシーズグロープラグ
であり、抵抗体の巻線ピッチが中心電極側の電極側の取
付金具に近い部分を密にし、発熱体側に近い部分を粗に
形成したものである。
示されたシーズグロープラグは、耐熱性の有底金属チュ
ーブの内底と中心電極間をいずれも巻線の発熱体と抵抗
体を直接接続して成る自己制御型のシーズグロープラグ
であり、抵抗体の巻線ピッチが中心電極側の電極側の取
付金具に近い部分を密にし、発熱体側に近い部分を粗に
形成したものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自己電流制御型グロープラグは、遮熱エンジン等の高温
燃焼室での使用では、耐熱性、熱ショックに対する強
度、高温強度等について十分なものとはいえないもので
あった。また、従来開示されている自己制御型グロープ
ラグは、炭化タングステン線を用いて作製した発熱線コ
イルとＮｉ線コイルを用いて作製した抵抗体コイルとを
接続し、両者を抵抗温度係数が異なる材料で作製した
り、或いは巻線の発熱体と抵抗体とを異なった形状に作
製したものであるので、使用中にＮｉ線が過熱によって
断線したり、経時変化によって劣化するという問題があ
り、しかも構造が複雑になり、コスト、強度に関して満
足できるものではなかった。
自己電流制御型グロープラグは、遮熱エンジン等の高温
燃焼室での使用では、耐熱性、熱ショックに対する強
度、高温強度等について十分なものとはいえないもので
あった。また、従来開示されている自己制御型グロープ
ラグは、炭化タングステン線を用いて作製した発熱線コ
イルとＮｉ線コイルを用いて作製した抵抗体コイルとを
接続し、両者を抵抗温度係数が異なる材料で作製した
り、或いは巻線の発熱体と抵抗体とを異なった形状に作
製したものであるので、使用中にＮｉ線が過熱によって
断線したり、経時変化によって劣化するという問題があ
り、しかも構造が複雑になり、コスト、強度に関して満
足できるものではなかった。
【０００８】セラミック製グロープラグについては、自
己電流制御型グロープラグを構成するには、ヒータコイ
ルの電流通路の上流側領域で抵抗値が極端に上昇すれば
よいものである。ヒータコイルにおける抵抗値と温度と
の関係は、次式で示される。 ρT X ＝ρT 0 〔１＋α（ＴX −Ｔ0 ）〕 但し、ρT X はある温度ＴX でのヒータコイルの抵抗
値、ρT 0 は常温Ｔ0 でのヒータコイルの抵抗値、αは
抵抗温度係数である。
己電流制御型グロープラグを構成するには、ヒータコイ
ルの電流通路の上流側領域で抵抗値が極端に上昇すれば
よいものである。ヒータコイルにおける抵抗値と温度と
の関係は、次式で示される。 ρT X ＝ρT 0 〔１＋α（ＴX −Ｔ0 ）〕 但し、ρT X はある温度ＴX でのヒータコイルの抵抗
値、ρT 0 は常温Ｔ0 でのヒータコイルの抵抗値、αは
抵抗温度係数である。
【０００９】通常、グロープラグは、１２Ｖの電源電圧
では、１Ω位で飽和電流が流れ、温度が約９００℃に保
持されるものである。グロープラグを瞬間的に加熱する
ためには、常温で０．１Ω位が必要である。通常、加熱
線即ちヒータコイルとして使用されるＷ線等は、抵抗温
度係数が４×１０- 3 程度であるので、９００℃で電流
を飽和させることができない。
では、１Ω位で飽和電流が流れ、温度が約９００℃に保
持されるものである。グロープラグを瞬間的に加熱する
ためには、常温で０．１Ω位が必要である。通常、加熱
線即ちヒータコイルとして使用されるＷ線等は、抵抗温
度係数が４×１０- 3 程度であるので、９００℃で電流
を飽和させることができない。
【００１０】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、タングステン線等の上流側領域の
電流制御用ヒータコイルの遮熱度を該電流制御用ヒータ
コイルに直列に接続した下流側領域のヒータコイルの遮
熱度より大きくし、前記電流制御用ヒータコイルと前記
ヒータコイルとの熱放散量の違いによって、前記電流制
御用ヒータコイルを過熱して前記電流制御用ヒータコイ
ルの抵抗値を大きくし、前記電流制御用ヒータコイル及
び前記ヒータコイルに流れる電流を制御し、セラミック
製シースの発熱体を構成する先端部の発熱量を制御する
自己電流制御型に構成し、高温の燃焼室での熱ショック
に対して高強度を有し、耐酸化性、耐熱性に富み、電気
的接続部に無理が発生せず、安定した強度を確保できる
セラミック製グロープラグを提供することである。
解決することであり、タングステン線等の上流側領域の
電流制御用ヒータコイルの遮熱度を該電流制御用ヒータ
コイルに直列に接続した下流側領域のヒータコイルの遮
熱度より大きくし、前記電流制御用ヒータコイルと前記
ヒータコイルとの熱放散量の違いによって、前記電流制
御用ヒータコイルを過熱して前記電流制御用ヒータコイ
ルの抵抗値を大きくし、前記電流制御用ヒータコイル及
び前記ヒータコイルに流れる電流を制御し、セラミック
製シースの発熱体を構成する先端部の発熱量を制御する
自己電流制御型に構成し、高温の燃焼室での熱ショック
に対して高強度を有し、耐酸化性、耐熱性に富み、電気
的接続部に無理が発生せず、安定した強度を確保できる
セラミック製グロープラグを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、次のように構成されている。即ち、この
発明は、電極を備えた中空状本体、該本体から発熱部を
突出させた前記本体に固定されたセラミック製シース、
該セラミック製シース内に充填されたセラミックスから
成る低熱伝導部材、前記電極に電源接続部を介して接続
し且つ前記セラミック製シース内で前記低熱伝導部材の
長手方向内部に埋設された線径が小径の電流制御用ヒー
タコイル、及び該電流制御用ヒータコイルに直列に接続
すると共に前記本体に電気接続部を介して接続し且つ前
記セラミック製シースの内壁面に接触状態に前記低熱伝
導部材の長手方向外側に配置された線径が大径のヒータ
コイル、を有することを特徴とするセラミック製グロー
プラグに関する。
達成するため、次のように構成されている。即ち、この
発明は、電極を備えた中空状本体、該本体から発熱部を
突出させた前記本体に固定されたセラミック製シース、
該セラミック製シース内に充填されたセラミックスから
成る低熱伝導部材、前記電極に電源接続部を介して接続
し且つ前記セラミック製シース内で前記低熱伝導部材の
長手方向内部に埋設された線径が小径の電流制御用ヒー
タコイル、及び該電流制御用ヒータコイルに直列に接続
すると共に前記本体に電気接続部を介して接続し且つ前
記セラミック製シースの内壁面に接触状態に前記低熱伝
導部材の長手方向外側に配置された線径が大径のヒータ
コイル、を有することを特徴とするセラミック製グロー
プラグに関する。
【００１２】また、このセラミック製グロープラグにお
いて、前記電流制御用ヒータコイルの巻き方は密に巻き
上げられ、前記ヒータコイルの巻き方は粗に巻き上げら
れている。
いて、前記電流制御用ヒータコイルの巻き方は密に巻き
上げられ、前記ヒータコイルの巻き方は粗に巻き上げら
れている。
【００１３】また、このセラミック製グロープラグにお
いて、前記セラミック製シースに充填された低熱伝導部
材は、Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ2 Ｏ3 の粉末混合物をＮ2 中で
焼結して作製したＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミッ
クスから構成されているものである。
いて、前記セラミック製シースに充填された低熱伝導部
材は、Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ2 Ｏ3 の粉末混合物をＮ2 中で
焼結して作製したＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミッ
クスから構成されているものである。
【００１４】また、このセラミック製グロープラグにお
いて、前記セラミック製シースはＳｉ3 Ｎ4 で作製され
ているものである。
いて、前記セラミック製シースはＳｉ3 Ｎ4 で作製され
ているものである。
【００１５】また、このセラミック製グロープラグにお
いて、前記電流制御用ヒータコイル及び前記ヒータコイ
ルはタングステン線で作製され、該タングステン線の外
面が炭化ケイ素又は炭化タングステンで被覆されている
ものである。
いて、前記電流制御用ヒータコイル及び前記ヒータコイ
ルはタングステン線で作製され、該タングステン線の外
面が炭化ケイ素又は炭化タングステンで被覆されている
ものである。
【００１６】
【作用】この発明によるセラミック製グロープラグは、
上記のように構成されており、次のように作用する。即
ち、このセラミック製グロープラグは、中空状本体から
セラミック製シースの発熱部を突出させ、該セラミック
製シース内にセラミックスから成る低熱伝導部材を充填
し、前記電極に電源接続部を介して接続した小径の電流
制御用ヒータコイルを前記セラミック製シース内で前記
低熱伝導部材の長手方向内部に埋設し、前記セラミック
製シースの内壁面に接触して前記低熱伝導部材の長手方
向外側に配置した大径のヒータコイルを前記電流制御用
ヒータコイルに直列に接続すると共に前記本体に電気接
続部を介して接続したので、前記電流制御用ヒータコイ
ルと前記ヒータコイルに電流を流すと、前記電流制御用
ヒータコイルは前記低熱伝導部材中に埋設されて遮熱度
が大きく、前記電流制御用ヒータコイルが前記ヒータコ
イルに比較して高温になる。そこで、前記電流制御用ヒ
ータコイルが高温になれば、前記電流制御用ヒータコイ
ルの抵抗値が大きくなり、前記電流制御用ヒータコイル
と前記ヒータコイルに流れる電流が小さくなり、前記セ
ラミック製シースの前記発熱部の発熱量が自己制御さ
れ、最適値に制御されることになる。
上記のように構成されており、次のように作用する。即
ち、このセラミック製グロープラグは、中空状本体から
セラミック製シースの発熱部を突出させ、該セラミック
製シース内にセラミックスから成る低熱伝導部材を充填
し、前記電極に電源接続部を介して接続した小径の電流
制御用ヒータコイルを前記セラミック製シース内で前記
低熱伝導部材の長手方向内部に埋設し、前記セラミック
製シースの内壁面に接触して前記低熱伝導部材の長手方
向外側に配置した大径のヒータコイルを前記電流制御用
ヒータコイルに直列に接続すると共に前記本体に電気接
続部を介して接続したので、前記電流制御用ヒータコイ
ルと前記ヒータコイルに電流を流すと、前記電流制御用
ヒータコイルは前記低熱伝導部材中に埋設されて遮熱度
が大きく、前記電流制御用ヒータコイルが前記ヒータコ
イルに比較して高温になる。そこで、前記電流制御用ヒ
ータコイルが高温になれば、前記電流制御用ヒータコイ
ルの抵抗値が大きくなり、前記電流制御用ヒータコイル
と前記ヒータコイルに流れる電流が小さくなり、前記セ
ラミック製シースの前記発熱部の発熱量が自己制御さ
れ、最適値に制御されることになる。
【００１７】このセラミック製グロープラグにおいて、
前記セラミック製シースは、Ｓｉ3Ｎ4 から一端が閉鎖
状態に形成された薄肉チューブに形成され、その中に二
重に耐熱金属線が配置され、該耐熱金属線の内部側が前
記電流制御用ヒータコイルであり且つ外側が前記ヒータ
コイルである。また、前記セラミック製シース内にはＳ
ｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系のセラミックスから成る低熱
伝導部材が充填され、該低熱伝導部材内に前記電流制御
用ヒータコイルが埋め込まれているので、前記電流制御
用ヒータコイルは確実に遮熱されると共に、前記電流制
御用ヒータコイルと前記ヒータコイルは前記セラミック
製シース内に強固に固定される。しかも、温度上昇で抵
抗値が上昇する前記電流制御用ヒータコイルは、Ｓｉ−
Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミックスの中に埋設されてい
るので、断線の発生は確実に防止することができ、ま
た、前記セラミック製シースは筒状であり、構造がシン
プルであるので、前記ヒータコイル、前記電流制御用ヒ
ータコイル、前記中空状本体、前記電源接続部の接続部
を強固に構成することができる。
前記セラミック製シースは、Ｓｉ3Ｎ4 から一端が閉鎖
状態に形成された薄肉チューブに形成され、その中に二
重に耐熱金属線が配置され、該耐熱金属線の内部側が前
記電流制御用ヒータコイルであり且つ外側が前記ヒータ
コイルである。また、前記セラミック製シース内にはＳ
ｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系のセラミックスから成る低熱
伝導部材が充填され、該低熱伝導部材内に前記電流制御
用ヒータコイルが埋め込まれているので、前記電流制御
用ヒータコイルは確実に遮熱されると共に、前記電流制
御用ヒータコイルと前記ヒータコイルは前記セラミック
製シース内に強固に固定される。しかも、温度上昇で抵
抗値が上昇する前記電流制御用ヒータコイルは、Ｓｉ−
Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミックスの中に埋設されてい
るので、断線の発生は確実に防止することができ、ま
た、前記セラミック製シースは筒状であり、構造がシン
プルであるので、前記ヒータコイル、前記電流制御用ヒ
ータコイル、前記中空状本体、前記電源接続部の接続部
を強固に構成することができる。
【００１８】また、Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミ
ックスは、原料としてＳｉ，Ｔｉ，Ａｌ2 Ｏ3 を粉砕し
てＳｉ3 Ｎ4 の前記セラミック製シース内に充填し、Ｎ
2 ガス雰囲気中で焼結し、Ｓｉ3 Ｎ4 とＴｉＮの複合材
を作製し、次いで、Ｏ2 ガス雰囲気中で、約１０００℃
でＴｉＮを酸化させ、ＴｉＯ2 とし、内部の密度を均一
にし、Ｓｉ3 Ｎ4 に近い値にする。この場合、タングス
テンＷ線は、高温でＯ2 による酸化が厳しいので、外周
の線膨張率のほぼ同じ、ＳｉＣによって被覆することに
より対応できる。この時、Ｓｉ，Ｔｉ，Ａｌ2 Ｏ3 の粉
末混合物をＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮとに反応焼結させる場合
に、ＴｉＮが体積膨張するので、グロープラグ内で隙間
無く均一な焼結体が作製できる。即ち、この焼結体は、
Ｓｉ3 Ｎ4 から成る前記セラミック製シース内で収縮せ
ず、熱伝導率が小さく、線膨張係数が小さいので、前記
セラミック製シース内での低熱伝導部材として理想的な
特性を有している。
ックスは、原料としてＳｉ，Ｔｉ，Ａｌ2 Ｏ3 を粉砕し
てＳｉ3 Ｎ4 の前記セラミック製シース内に充填し、Ｎ
2 ガス雰囲気中で焼結し、Ｓｉ3 Ｎ4 とＴｉＮの複合材
を作製し、次いで、Ｏ2 ガス雰囲気中で、約１０００℃
でＴｉＮを酸化させ、ＴｉＯ2 とし、内部の密度を均一
にし、Ｓｉ3 Ｎ4 に近い値にする。この場合、タングス
テンＷ線は、高温でＯ2 による酸化が厳しいので、外周
の線膨張率のほぼ同じ、ＳｉＣによって被覆することに
より対応できる。この時、Ｓｉ，Ｔｉ，Ａｌ2 Ｏ3 の粉
末混合物をＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮとに反応焼結させる場合
に、ＴｉＮが体積膨張するので、グロープラグ内で隙間
無く均一な焼結体が作製できる。即ち、この焼結体は、
Ｓｉ3 Ｎ4 から成る前記セラミック製シース内で収縮せ
ず、熱伝導率が小さく、線膨張係数が小さいので、前記
セラミック製シース内での低熱伝導部材として理想的な
特性を有している。
【００１９】前記発熱部を構成する前記ヒータコイル
は、径の大きいタングステンＷ線であり、Ｓｉ3 Ｎ4 の
前記セラミック製シースに近接しているので、熱伝導性
の良好なＳｉ3 Ｎ4 の前記セラミック製シースを加熱す
る。これに対して、径の小さい前記電流制御用ヒータコ
イルは線径の小さいタングステンＷ線であり、前記低熱
伝導部材のＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミックス内
に埋設されているので、前記電流制御用ヒータコイルの
加熱に伴って前記電流制御用ヒータコイルの周囲は高温
雰囲気になる。即ち、Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラ
ミックスは線膨張係数が小さい（２×１０- 6 ／Ｋ）の
で、熱応力の発生が少なく、高温に到達するまで、急加
熱しても破壊する心配が少ない。また、前記低熱伝導部
材の内部のタングステン線は、温度上昇と共に、その抵
抗値が増加し、グロープラグに通電される電流を抑制す
る。エンジンの燃焼室内での加熱急冷等の熱応力の変化
に対しては、外側に位置するセラミック製シースのＳｉ
3 Ｎ4 が十分に強度を保証しているので、総合的に耐久
性の優れたグロープラグを提供できる。
は、径の大きいタングステンＷ線であり、Ｓｉ3 Ｎ4 の
前記セラミック製シースに近接しているので、熱伝導性
の良好なＳｉ3 Ｎ4 の前記セラミック製シースを加熱す
る。これに対して、径の小さい前記電流制御用ヒータコ
イルは線径の小さいタングステンＷ線であり、前記低熱
伝導部材のＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミックス内
に埋設されているので、前記電流制御用ヒータコイルの
加熱に伴って前記電流制御用ヒータコイルの周囲は高温
雰囲気になる。即ち、Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラ
ミックスは線膨張係数が小さい（２×１０- 6 ／Ｋ）の
で、熱応力の発生が少なく、高温に到達するまで、急加
熱しても破壊する心配が少ない。また、前記低熱伝導部
材の内部のタングステン線は、温度上昇と共に、その抵
抗値が増加し、グロープラグに通電される電流を抑制す
る。エンジンの燃焼室内での加熱急冷等の熱応力の変化
に対しては、外側に位置するセラミック製シースのＳｉ
3 Ｎ4 が十分に強度を保証しているので、総合的に耐久
性の優れたグロープラグを提供できる。
【００２０】また、前記電流制御用ヒータコイル及び前
記ヒータコイルはタングステン線で作製され、がタング
ステン線の外面は炭化ケイ素又は炭化タングステンで被
覆されているので、前記ヒータコイルを構成するタング
ステンの酸化を防止でき、耐腐食性を向上でき、前記ヒ
ータコイルの耐久性を向上できる。しかも、タングステ
ンと炭化ケイ素とは、両者とも線膨張係数が４×１０
- 6 ／℃であり、同一であるので、熱膨張差によってＳ
ｉＣの被覆層がＷ線から剥離することがなく、強固に被
覆される。そして、炭化ケイ素ＳｉＣは抵抗温度係数が
負であるので、高温度で自己の発熱性が悪くなり、内側
での発熱が大きくなる。また、前記セラミック製シース
を構成する窒化ケイ素と前記低熱伝導部材を構成するＳ
ｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ材は、ほぼ線膨張係数が同じで
あり、両者の馴染み性が良好であるので、前記セラミッ
ク製シース内に前記低熱伝導部材が隙間が発生すること
なく、良好に接合されて配置される。
記ヒータコイルはタングステン線で作製され、がタング
ステン線の外面は炭化ケイ素又は炭化タングステンで被
覆されているので、前記ヒータコイルを構成するタング
ステンの酸化を防止でき、耐腐食性を向上でき、前記ヒ
ータコイルの耐久性を向上できる。しかも、タングステ
ンと炭化ケイ素とは、両者とも線膨張係数が４×１０
- 6 ／℃であり、同一であるので、熱膨張差によってＳ
ｉＣの被覆層がＷ線から剥離することがなく、強固に被
覆される。そして、炭化ケイ素ＳｉＣは抵抗温度係数が
負であるので、高温度で自己の発熱性が悪くなり、内側
での発熱が大きくなる。また、前記セラミック製シース
を構成する窒化ケイ素と前記低熱伝導部材を構成するＳ
ｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ材は、ほぼ線膨張係数が同じで
あり、両者の馴染み性が良好であるので、前記セラミッ
ク製シース内に前記低熱伝導部材が隙間が発生すること
なく、良好に接合されて配置される。
【００２１】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるセラ
ミック製グロープラグの実施例を説明する。図１はこの
発明によるセラミック製グロープラグの一実施例を示す
概略説明図である。
ミック製グロープラグの実施例を説明する。図１はこの
発明によるセラミック製グロープラグの一実施例を示す
概略説明図である。
【００２２】このセラミック製グロープラグは、主とし
て、絶縁体（図示せず）を介在して端子即ち電極１０を
取り付けた中空状本体１、セラミック製シース２、電流
制御用ヒータコイル３、該電流制御用ヒータコイル３に
直列に接続したヒータコイル５、及びセラミック製シー
ス２内に充填された低熱伝導部材４から構成されてい
る。中空状本体１は、耐熱合金等の金属から作製され、
取り付けのためのねじ１１及びナット１４を有してい
る。セラミック製シース２は、耐熱性及び高温高強度に
優れた窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 から薄肉チューブに形成さ
れており、先端は円弧状に閉鎖されており、他端の一部
が中空状本体１の内壁面１７に接触した状態に固定され
ている。セラミック製シース２は、中空状本体１から突
出した発熱部１２が構成されている。また、セラミック
製シース２を中空状本体１に固着するには、セラミック
製シース２の外周面をメタリイジングして接合すれば、
両者は極めて強固に電気的に接合できる。また、セラミ
ック製シース２の発熱部１２は、中空状本体１の端部１
５から突出状態に配置されている。
て、絶縁体（図示せず）を介在して端子即ち電極１０を
取り付けた中空状本体１、セラミック製シース２、電流
制御用ヒータコイル３、該電流制御用ヒータコイル３に
直列に接続したヒータコイル５、及びセラミック製シー
ス２内に充填された低熱伝導部材４から構成されてい
る。中空状本体１は、耐熱合金等の金属から作製され、
取り付けのためのねじ１１及びナット１４を有してい
る。セラミック製シース２は、耐熱性及び高温高強度に
優れた窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 から薄肉チューブに形成さ
れており、先端は円弧状に閉鎖されており、他端の一部
が中空状本体１の内壁面１７に接触した状態に固定され
ている。セラミック製シース２は、中空状本体１から突
出した発熱部１２が構成されている。また、セラミック
製シース２を中空状本体１に固着するには、セラミック
製シース２の外周面をメタリイジングして接合すれば、
両者は極めて強固に電気的に接合できる。また、セラミ
ック製シース２の発熱部１２は、中空状本体１の端部１
５から突出状態に配置されている。
【００２３】このセラミック製グロープラグにおいて、
電流制御用ヒータコイル３は、電極１０に電源接続部８
を介して接続すると共に、セラミック製シース２の先端
に設けられた接続線７に接続されている。更に、電流制
御用ヒータコイル３は、セラミック製シース２内で低熱
伝導部材４の長手方向内部に埋設された線径が小径の耐
熱金属線である。また、ヒータコイル５は、電流制御用
ヒータコイル３に接続線即ち接続部７を介して直列に接
続されると共に、中空状本体１の内壁面１７に固定され
た電気接続部６を介して中空状本体１に接続されてい
る。更に、ヒータコイル５は、セラミック製シース２内
で低熱伝導部材４の長手方向外側に配置された線径が大
径の耐熱金属線であり、セラミック製シース２の内壁面
１３に接触して配置され、ヒータコイル５からセラミッ
ク製シース２への熱伝導が良好になるように構成されて
いる。電流制御用ヒータコイル３の巻き方は密に巻き上
げられ、また、ヒータコイル５の巻き方は粗に巻き上げ
られている。
電流制御用ヒータコイル３は、電極１０に電源接続部８
を介して接続すると共に、セラミック製シース２の先端
に設けられた接続線７に接続されている。更に、電流制
御用ヒータコイル３は、セラミック製シース２内で低熱
伝導部材４の長手方向内部に埋設された線径が小径の耐
熱金属線である。また、ヒータコイル５は、電流制御用
ヒータコイル３に接続線即ち接続部７を介して直列に接
続されると共に、中空状本体１の内壁面１７に固定され
た電気接続部６を介して中空状本体１に接続されてい
る。更に、ヒータコイル５は、セラミック製シース２内
で低熱伝導部材４の長手方向外側に配置された線径が大
径の耐熱金属線であり、セラミック製シース２の内壁面
１３に接触して配置され、ヒータコイル５からセラミッ
ク製シース２への熱伝導が良好になるように構成されて
いる。電流制御用ヒータコイル３の巻き方は密に巻き上
げられ、また、ヒータコイル５の巻き方は粗に巻き上げ
られている。
【００２４】このセラミック製グロープラグにおいて、
電流制御用ヒータコイル３及びヒータコイル５は、炭化
ケイ素ＳｉＣ又は炭化タングステンＷＣで被覆されたタ
ングステンＷ線等の耐熱金属材料で作製されており、セ
ラミック製シース２内の長手方向に延びており、しか
も、電流制御用ヒータコイル３とヒータコイル５とは低
熱伝導部材４によって電気的に遮断されている。電流制
御用ヒータコイル３とヒータコイル５を構成するタング
ステンＷ線を、ＳｉＣ又はＷＣ等で被覆することによっ
て、タングステンＷの酸化を防止でき、耐久性を向上で
きる。
電流制御用ヒータコイル３及びヒータコイル５は、炭化
ケイ素ＳｉＣ又は炭化タングステンＷＣで被覆されたタ
ングステンＷ線等の耐熱金属材料で作製されており、セ
ラミック製シース２内の長手方向に延びており、しか
も、電流制御用ヒータコイル３とヒータコイル５とは低
熱伝導部材４によって電気的に遮断されている。電流制
御用ヒータコイル３とヒータコイル５を構成するタング
ステンＷ線を、ＳｉＣ又はＷＣ等で被覆することによっ
て、タングステンＷの酸化を防止でき、耐久性を向上で
きる。
【００２５】また、このセラミック製グロープラグにお
いて、セラミック製シース２内に充填された低熱伝導部
材４は、Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系のセラミックスか
ら成る低熱伝導セラミックスである。Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ
−Ｏ−Ｎ系セラミックスは、Ｓｉ3 Ｎ4 ＋ＴｉＯ2 ＋Ａ
ｌ2 Ｏ3 から成る複合材であり、熱伝導率は、ほぼ２Ｗ
／ｈ・ｍ2 と極めて低いセラミックスである。
いて、セラミック製シース２内に充填された低熱伝導部
材４は、Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系のセラミックスか
ら成る低熱伝導セラミックスである。Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ
−Ｏ−Ｎ系セラミックスは、Ｓｉ3 Ｎ4 ＋ＴｉＯ2 ＋Ａ
ｌ2 Ｏ3 から成る複合材であり、熱伝導率は、ほぼ２Ｗ
／ｈ・ｍ2 と極めて低いセラミックスである。
【００２６】Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミックス
の複合材は、次のようにして作製できる。Ｓｉ、Ｔｉ及
びＡｌ2 Ｏ3 から成る混合粉末に添加物、バインダ等を
加えてスラリーを作製し、Ｎ2 ガス雰囲気で反応焼結さ
せることによって、充填物はＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮに転化
する。ＴｉＮは不安定であるので、そこで、Ｓｉ3 Ｎ4
とＴｉＮをＯ2 ガス中で反応させると、ＴｉＮがＴｉＯ
2 になり、Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミックスが
作製される。ここで、ＴｉＯ2 自体は酸化に対して極め
て安定しており、製造工程中の中間生成物としてＴｉＮ
を含んでいるので反応体積が大となるので、セラミック
製シース２との間、及び電流制御用ヒータコイル３及び
ヒータコイル５の線体との間に隙間等が発生することが
なく、密着した状態にＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラ
ミックスの低熱伝導部材４がセラミック製シース２内に
配置されることになる。
の複合材は、次のようにして作製できる。Ｓｉ、Ｔｉ及
びＡｌ2 Ｏ3 から成る混合粉末に添加物、バインダ等を
加えてスラリーを作製し、Ｎ2 ガス雰囲気で反応焼結さ
せることによって、充填物はＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮに転化
する。ＴｉＮは不安定であるので、そこで、Ｓｉ3 Ｎ4
とＴｉＮをＯ2 ガス中で反応させると、ＴｉＮがＴｉＯ
2 になり、Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミックスが
作製される。ここで、ＴｉＯ2 自体は酸化に対して極め
て安定しており、製造工程中の中間生成物としてＴｉＮ
を含んでいるので反応体積が大となるので、セラミック
製シース２との間、及び電流制御用ヒータコイル３及び
ヒータコイル５の線体との間に隙間等が発生することが
なく、密着した状態にＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラ
ミックスの低熱伝導部材４がセラミック製シース２内に
配置されることになる。
【００２７】セラミック製シース２は、Ｓｉ3 Ｎ4 から
一端が閉鎖状態に形成された薄肉チューブに形成されて
いる。セラミック製シース２を作製は、例えば、石膏型
内にヒータコイル５となるタングステン線を配置してお
き、Ｓｉ3 Ｎ4 の原料スラリーを排泥法で石膏型壁面に
着肉させて成形体を作製し、該成形体を焼成してＳｉ3
Ｎ4 から成るセラミック製シース２を作製する。また、
セラミック製シース２の中に耐熱金属線を配置して内部
に電流制御用ヒータコイル３を配置する。次いで、セラ
ミック製シース２内にＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラ
ミックスを形成するには、原料としてＴｉ，Ｓｉ
3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 の各粉末を混合し、バインダ、添加
剤等を添加したスラリーをセラミック製シース２に充填
し、Ｎ2 ガス中で反応焼結することによって、セラミッ
ク製シース２の内部にＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮに転化される
が、Ｏ2 ガス雰囲気中で、約１０００℃でＴｉＮを酸化
させ、ＴｉＯ2 とし、内部の密度を均一にし、Ｓｉ3 Ｎ
4 に近い値にする。この場合、タングステンＷ線は、高
温でＯ2 による酸化が厳しいので、外周の線膨張率のほ
ぼ同じ、ＳｉＣによって被覆することにより対応でき
る。また、Ｓｉ，Ｔｉ，Ａｌ2 Ｏ3 の粉末混合物をＳｉ
3 Ｎ4 とＴｉＮとに反応焼結させる場合に、ＴｉＮが体
積膨張するので、グロープラグ内で隙間無く均一な焼結
体が作製できる。この時、この焼結体は、Ｓｉ3 Ｎ4 か
ら成るセラミック製シース２内で収縮せず、熱伝導率が
小さく、線膨張係数が小さいので、セラミック製シース
２内での低熱伝導部材として理想的な特性を有してい
る。
一端が閉鎖状態に形成された薄肉チューブに形成されて
いる。セラミック製シース２を作製は、例えば、石膏型
内にヒータコイル５となるタングステン線を配置してお
き、Ｓｉ3 Ｎ4 の原料スラリーを排泥法で石膏型壁面に
着肉させて成形体を作製し、該成形体を焼成してＳｉ3
Ｎ4 から成るセラミック製シース２を作製する。また、
セラミック製シース２の中に耐熱金属線を配置して内部
に電流制御用ヒータコイル３を配置する。次いで、セラ
ミック製シース２内にＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラ
ミックスを形成するには、原料としてＴｉ，Ｓｉ
3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 の各粉末を混合し、バインダ、添加
剤等を添加したスラリーをセラミック製シース２に充填
し、Ｎ2 ガス中で反応焼結することによって、セラミッ
ク製シース２の内部にＳｉ3 Ｎ4 とＴｉＮに転化される
が、Ｏ2 ガス雰囲気中で、約１０００℃でＴｉＮを酸化
させ、ＴｉＯ2 とし、内部の密度を均一にし、Ｓｉ3 Ｎ
4 に近い値にする。この場合、タングステンＷ線は、高
温でＯ2 による酸化が厳しいので、外周の線膨張率のほ
ぼ同じ、ＳｉＣによって被覆することにより対応でき
る。また、Ｓｉ，Ｔｉ，Ａｌ2 Ｏ3 の粉末混合物をＳｉ
3 Ｎ4 とＴｉＮとに反応焼結させる場合に、ＴｉＮが体
積膨張するので、グロープラグ内で隙間無く均一な焼結
体が作製できる。この時、この焼結体は、Ｓｉ3 Ｎ4 か
ら成るセラミック製シース２内で収縮せず、熱伝導率が
小さく、線膨張係数が小さいので、セラミック製シース
２内での低熱伝導部材として理想的な特性を有してい
る。
【００２８】発熱体を構成するヒータコイル５は、径の
大きいタングステンＷ線であり、Ｓｉ3 Ｎ4 のセラミッ
ク製シース２に近接しているので、熱伝導性の良好なＳ
ｉ3Ｎ4 のセラミック製シース２を加熱する。これに対
して、径の小さい電流制御用ヒータコイル３は径の小さ
いタングステンＷ線であり、低熱伝導部材４のＳｉ−Ｔ
ｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミックス内に埋設されているの
で、電流制御用ヒータコイル３の加熱に伴って該電流制
御用ヒータコイル３の周囲は高温雰囲気になる。即ち、
Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミックスは線膨張係数
が小さいので、熱応力の発生が少なく、高温に到達する
まで、急加熱しても破壊する心配が少ない。また、低熱
伝導部材４の内部のタングステン線は、温度上昇と共
に、その抵抗値が増加し、グロープラグに通電される電
流を抑制する。エンジンの燃焼室内での加熱急冷等の熱
応力の変化に対しては、外側に位置するセラミック製シ
ース２のＳｉ3 Ｎ4 が十分に強度を保証しているので、
総合的に耐久性の優れたグロープラグを提供できる。
大きいタングステンＷ線であり、Ｓｉ3 Ｎ4 のセラミッ
ク製シース２に近接しているので、熱伝導性の良好なＳ
ｉ3Ｎ4 のセラミック製シース２を加熱する。これに対
して、径の小さい電流制御用ヒータコイル３は径の小さ
いタングステンＷ線であり、低熱伝導部材４のＳｉ−Ｔ
ｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミックス内に埋設されているの
で、電流制御用ヒータコイル３の加熱に伴って該電流制
御用ヒータコイル３の周囲は高温雰囲気になる。即ち、
Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系セラミックスは線膨張係数
が小さいので、熱応力の発生が少なく、高温に到達する
まで、急加熱しても破壊する心配が少ない。また、低熱
伝導部材４の内部のタングステン線は、温度上昇と共
に、その抵抗値が増加し、グロープラグに通電される電
流を抑制する。エンジンの燃焼室内での加熱急冷等の熱
応力の変化に対しては、外側に位置するセラミック製シ
ース２のＳｉ3 Ｎ4 が十分に強度を保証しているので、
総合的に耐久性の優れたグロープラグを提供できる。
【００２９】また、電流制御用ヒータコイル３及びヒー
タコイル５は、炭化ケイ素ＳｉＣ又は炭化タングステン
ＷＣで被覆されているので、電流制御用ヒータコイル３
及びヒータコイル５を構成するタングステンＷの酸化を
防止でき、耐腐食性を向上でき、電流制御用ヒータコイ
ル３及びヒータコイル５の耐久性を向上できる。そし
て、炭化ケイ素ＳｉＣは、抵抗温度係数が負であるの
で、高温度で自己の発熱性が悪くなり、内側での発熱が
大きくなる。
タコイル５は、炭化ケイ素ＳｉＣ又は炭化タングステン
ＷＣで被覆されているので、電流制御用ヒータコイル３
及びヒータコイル５を構成するタングステンＷの酸化を
防止でき、耐腐食性を向上でき、電流制御用ヒータコイ
ル３及びヒータコイル５の耐久性を向上できる。そし
て、炭化ケイ素ＳｉＣは、抵抗温度係数が負であるの
で、高温度で自己の発熱性が悪くなり、内側での発熱が
大きくなる。
【００３０】このセラミック製グロープラグでは、電極
１０は中空状本体１の中空部９に非接触状態に延びて電
源接続部８に接続されている。タングステンＷ線は、セ
ラミック製シース２内では径が小さく、セラミック製シ
ース２から外れる領域では径が大きく形成されているの
で、セラミック製シース２内でヒータコイル５を形成す
ることができる。また、セラミック製シース２は、窒化
ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 から排泥法等で成形体を形成して焼成
することで作製することができる。ヒータコイル５と中
空状本体１とを電気的に結線するため、中空状本体１の
内壁面１７に電気接続部６を固着し、該電気接続部６に
ヒータコイル５を耐熱金属で蒸着によって結線すること
ができる。また、ヒータコイル５と接続部７との電気的
結線及び電気抵抗線３と電源接続部８との電気的結線
は、耐熱金属で蒸着によって堅固に確実に結線されてい
る。
１０は中空状本体１の中空部９に非接触状態に延びて電
源接続部８に接続されている。タングステンＷ線は、セ
ラミック製シース２内では径が小さく、セラミック製シ
ース２から外れる領域では径が大きく形成されているの
で、セラミック製シース２内でヒータコイル５を形成す
ることができる。また、セラミック製シース２は、窒化
ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 から排泥法等で成形体を形成して焼成
することで作製することができる。ヒータコイル５と中
空状本体１とを電気的に結線するため、中空状本体１の
内壁面１７に電気接続部６を固着し、該電気接続部６に
ヒータコイル５を耐熱金属で蒸着によって結線すること
ができる。また、ヒータコイル５と接続部７との電気的
結線及び電気抵抗線３と電源接続部８との電気的結線
は、耐熱金属で蒸着によって堅固に確実に結線されてい
る。
【００３１】このセラミック製グロープラグは、上記の
ように構成されているので、次のように作用する。即
ち、このセラミック製グロープラグは、電極１０から電
流を電流制御用ヒータコイル３ヒータコイル５に流す
と、セラミック製シース２内には低熱伝導部材４が充填
されているので、電流制御用ヒータコイル３の位置する
セラミック製シース２の中央部はヒータコイル５の位置
する外周部に比較して極端に温度が上昇する。そして、
低熱伝導部材４の内部が高温になれば、電流制御用ヒー
タコイル３の抵抗値が大きくなり、電流制御用ヒータコ
イル３及びヒータコイル５に流れる電流が小さくなり、
セラミック製シース２の発熱部１２の発熱量が自己制御
される。また、低熱伝導部材４の内部の温度が下がれ
ば、再び電流制御用ヒータコイル３とヒータコイル５に
電流が流れてヒータコイル３によってセラミック製シー
ス２の発熱部１２が加熱されるので、従って、発熱部１
２は常に最適発熱量に維持される。例えば、図２に示す
ように、セラミック製シース２の発熱部１２は燃焼室等
の外部に露出しているので、発熱部１２から熱放散さ
れ、発熱部１２の発熱体の温度は９００℃に維持されて
ヒータコイル５の抵抗値は０．４Ωになるが、低熱伝導
部材４の内部の電流制御用ヒータコイル３は低熱伝導部
材４内に埋設して遮熱されているので、低熱伝導部材４
の中央部の温度は１８００℃になって電流制御用ヒータ
コイル３の抵抗値は０．６Ωになる。従って、このセラ
ミック製グロープラグでは、電流制御用ヒータコイル３
とヒータコイル５とのトータルの抵抗値の総和は１Ωに
なり、安定状態になる。
ように構成されているので、次のように作用する。即
ち、このセラミック製グロープラグは、電極１０から電
流を電流制御用ヒータコイル３ヒータコイル５に流す
と、セラミック製シース２内には低熱伝導部材４が充填
されているので、電流制御用ヒータコイル３の位置する
セラミック製シース２の中央部はヒータコイル５の位置
する外周部に比較して極端に温度が上昇する。そして、
低熱伝導部材４の内部が高温になれば、電流制御用ヒー
タコイル３の抵抗値が大きくなり、電流制御用ヒータコ
イル３及びヒータコイル５に流れる電流が小さくなり、
セラミック製シース２の発熱部１２の発熱量が自己制御
される。また、低熱伝導部材４の内部の温度が下がれ
ば、再び電流制御用ヒータコイル３とヒータコイル５に
電流が流れてヒータコイル３によってセラミック製シー
ス２の発熱部１２が加熱されるので、従って、発熱部１
２は常に最適発熱量に維持される。例えば、図２に示す
ように、セラミック製シース２の発熱部１２は燃焼室等
の外部に露出しているので、発熱部１２から熱放散さ
れ、発熱部１２の発熱体の温度は９００℃に維持されて
ヒータコイル５の抵抗値は０．４Ωになるが、低熱伝導
部材４の内部の電流制御用ヒータコイル３は低熱伝導部
材４内に埋設して遮熱されているので、低熱伝導部材４
の中央部の温度は１８００℃になって電流制御用ヒータ
コイル３の抵抗値は０．６Ωになる。従って、このセラ
ミック製グロープラグでは、電流制御用ヒータコイル３
とヒータコイル５とのトータルの抵抗値の総和は１Ωに
なり、安定状態になる。
【００３２】
【発明の効果】この発明によるセラミック製グロープラ
グは、上記のように構成されており、次のような効果を
有する。即ち、このセラミック製グロープラグは、電極
を備えた中空状本体からセラミック製シースの発熱部を
突出させ、該セラミック製シース内にセラミックスから
成る低熱伝導部材を充填し、線径が小径の電流制御用ヒ
ータコイルを前記セラミック製シース内で前記低熱伝導
部材の長手方向内部に埋設して前記電極に電源接続部を
介して接続し、大径のヒータコイルを前記セラミック製
シース内で前記低熱伝導部材の長手方向外側に配置して
前記電流制御用ヒータコイルに直列に接続すると共に前
記本体に電気接続部を介して接続したので、前記電流制
御用ヒータコイルと前記ヒータコイルに電流が流される
ことにより、前記低熱伝導部材の内部に位置する前記電
流制御用ヒータコイルの領域が前記低熱伝導部材の外部
に位置する前記ヒータコイルの領域に比較して遮熱度が
大きくなり、前記低熱伝導部材の内部側が高温になり易
くなる。そこで、前記電流制御用ヒータコイルが高温に
なれば、前記電流制御用ヒータコイルの抵抗値が大きく
なり、前記電流制御用ヒータコイルと前記ヒータコイル
に流れる電流が小さくなり、また、前記電流制御用ヒー
タコイルの温度が下がれば、前記電流制御用ヒータコイ
ルに再び電流が流れて前記発熱部は加熱され、前記発熱
部は常に最適発熱量に自己制御されることになる。
グは、上記のように構成されており、次のような効果を
有する。即ち、このセラミック製グロープラグは、電極
を備えた中空状本体からセラミック製シースの発熱部を
突出させ、該セラミック製シース内にセラミックスから
成る低熱伝導部材を充填し、線径が小径の電流制御用ヒ
ータコイルを前記セラミック製シース内で前記低熱伝導
部材の長手方向内部に埋設して前記電極に電源接続部を
介して接続し、大径のヒータコイルを前記セラミック製
シース内で前記低熱伝導部材の長手方向外側に配置して
前記電流制御用ヒータコイルに直列に接続すると共に前
記本体に電気接続部を介して接続したので、前記電流制
御用ヒータコイルと前記ヒータコイルに電流が流される
ことにより、前記低熱伝導部材の内部に位置する前記電
流制御用ヒータコイルの領域が前記低熱伝導部材の外部
に位置する前記ヒータコイルの領域に比較して遮熱度が
大きくなり、前記低熱伝導部材の内部側が高温になり易
くなる。そこで、前記電流制御用ヒータコイルが高温に
なれば、前記電流制御用ヒータコイルの抵抗値が大きく
なり、前記電流制御用ヒータコイルと前記ヒータコイル
に流れる電流が小さくなり、また、前記電流制御用ヒー
タコイルの温度が下がれば、前記電流制御用ヒータコイ
ルに再び電流が流れて前記発熱部は加熱され、前記発熱
部は常に最適発熱量に自己制御されることになる。
【００３３】また、前記電流制御用ヒータコイルは線径
が小径であり且つ前記ヒータコイルは大径に形成され、
前記電流制御用ヒータコイルの巻き方は密に巻き上げら
れ、前記ヒータコイルの巻き方は粗に巻き上げられてい
るので、前記電流制御用ヒータコイルは前記低熱伝導部
材内で温度に応答して確実に且つ良好なレスポンスで電
流を制御することができ、また、前記ヒータコイルは前
記セラミック製シースの発熱量を適正に制御することが
できる。
が小径であり且つ前記ヒータコイルは大径に形成され、
前記電流制御用ヒータコイルの巻き方は密に巻き上げら
れ、前記ヒータコイルの巻き方は粗に巻き上げられてい
るので、前記電流制御用ヒータコイルは前記低熱伝導部
材内で温度に応答して確実に且つ良好なレスポンスで電
流を制御することができ、また、前記ヒータコイルは前
記セラミック製シースの発熱量を適正に制御することが
できる。
【００３４】また、前記セラミック製シース内にはＳｉ
−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系のセラミックスから成る低熱伝
導部材が充填され、該低熱伝導部材の内部に前記電流制
御用ヒータコイルが埋め込まれ、外側に前記ヒータコイ
ルが配置されているので、前記電流制御用ヒータコイル
は確実に遮熱され、且つ前記電流制御用ヒータコイルと
前記ヒータコイルとは前記セラミック製シース内に強固
に位置設定されて固定される。しかも、前記セラミック
製シースを構成する窒化ケイ素と前記低熱伝導部材を構
成するＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ材は、ほぼ線膨張係数
が同じであり、両者の馴染み性が良好であるので、前記
セラミック製シース内に前記低熱伝導部材が隙間が発生
することなく、良好に接合されて配置される。
−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系のセラミックスから成る低熱伝
導部材が充填され、該低熱伝導部材の内部に前記電流制
御用ヒータコイルが埋め込まれ、外側に前記ヒータコイ
ルが配置されているので、前記電流制御用ヒータコイル
は確実に遮熱され、且つ前記電流制御用ヒータコイルと
前記ヒータコイルとは前記セラミック製シース内に強固
に位置設定されて固定される。しかも、前記セラミック
製シースを構成する窒化ケイ素と前記低熱伝導部材を構
成するＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ材は、ほぼ線膨張係数
が同じであり、両者の馴染み性が良好であるので、前記
セラミック製シース内に前記低熱伝導部材が隙間が発生
することなく、良好に接合されて配置される。
【００３５】また、前記電流制御用ヒータコイルと前記
ヒータコイルは、タングステン線で作製され、該タング
ステン線の外面が炭化ケイ素又は炭化タングステンで被
覆されているので、タングステン線の酸化を防止でき、
耐腐食性を向上でき、前記ヒータコイルの耐久性を向上
できる。
ヒータコイルは、タングステン線で作製され、該タング
ステン線の外面が炭化ケイ素又は炭化タングステンで被
覆されているので、タングステン線の酸化を防止でき、
耐腐食性を向上でき、前記ヒータコイルの耐久性を向上
できる。
【図１】この発明によるセラミック製グロープラグの一
実施例を示す説明図である。
実施例を示す説明図である。
【図２】このセラミック製グロープラグにおける電気抵
抗線とヒータコイルとの温度と抵抗値との関係を説明す
るグラフである。
抗線とヒータコイルとの温度と抵抗値との関係を説明す
るグラフである。
【図３】ＮｉとＷとの温度に対する抵抗値の関係を説明
するグラフである。
するグラフである。
【図４】従来のセラミック製グロープラグの時間に対す
る電流制御の関係を示すグラフである。
る電流制御の関係を示すグラフである。
１ 中空状本体 ２ セラミック製シース ３ 電流制御用ヒータコイル ４ 低熱伝導部材 ５ ヒータコイル ６ 電気接続部 ７ 接続部 ８ 電源接続部 ９ 中空部 １０ 電極 １２ 発熱部 １３ セラミック製シースの内壁面
Claims (5)
- 【請求項１】 電極を備えた中空状本体、該本体から発
熱部を突出させた前記本体に固定されたセラミック製シ
ース、該セラミック製シース内に充填されたセラミック
スから成る低熱伝導部材、前記電極に電源接続部を介し
て接続し且つ前記セラミック製シース内で前記低熱伝導
部材の長手方向内部に埋設された線径が小径の電流制御
用ヒータコイル、及び該電流制御用ヒータコイルに直列
に接続すると共に前記本体に電気接続部を介して接続し
且つ前記セラミック製シースの内壁面に接触状態に前記
低熱伝導部材の長手方向外側に配置された線径が大径の
ヒータコイル、を有することを特徴とするセラミック製
グロープラグ。 - 【請求項２】 前記電流制御用ヒータコイルの巻き方は
密に巻き上げられ、前記ヒータコイルの巻き方は粗に巻
き上げられていることを特徴とする請求項１に記載のセ
ラミック製グロープラグ。 - 【請求項３】 前記セラミック製シースに充填された低
熱伝導部材は、Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ2 Ｏ3 の粉末混合物を
Ｎ2 中で焼結して作製したＳｉ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系
セラミックスから構成されていることを特徴とする請求
項１に記載のセラミック製グロープラグ。 - 【請求項４】 前記セラミック製シースはＳｉ3 Ｎ4 で
作製されていることを特徴とする請求項１に記載のセラ
ミック製グロープラグ。 - 【請求項５】 前記電流制御用ヒータコイル及び前記ヒ
ータコイルはタングステン線で作製され、該タングステ
ン線の外面が炭化ケイ素又は炭化タングステンで被覆さ
れていることを特徴とする請求項１に記載のセラミック
製グロープラグ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5183205A JP3050262B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | セラミック製グロープラグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5183205A JP3050262B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | セラミック製グロープラグ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0719477A JPH0719477A (ja) | 1995-01-20 |
| JP3050262B2 true JP3050262B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=16131621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5183205A Expired - Lifetime JP3050262B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | セラミック製グロープラグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3050262B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9452080B2 (en) | 2007-09-28 | 2016-09-27 | Hollister Incorporated | Fecal drainage system with multi-layer odor barrier catheter tube |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5183205A patent/JP3050262B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9452080B2 (en) | 2007-09-28 | 2016-09-27 | Hollister Incorporated | Fecal drainage system with multi-layer odor barrier catheter tube |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0719477A (ja) | 1995-01-20 |
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