JP4759674B2 - グロープラグ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グローチューブを有するグロープラグであって、該グローチューブ内へ突出した内部ポールが加熱及び制御コイルを介してグローチューブに接続しているものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
既知のグロープラグにおいては、加熱コイルと計測コイルとが順次直列に配置され、従来、この加熱コイルは、グロー・ピンの前方領域内に配置されるとともに、制御コイルを介してグロープラグの内部ポールに接続されている。上記制御コイルは、抵抗温度係数が正または負の材料からなり、それによって加熱エレメントへのグロー電流の自己調節が行われて、加熱エレメントのオーバーヒートが防止されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
制御エレメントの制御挙動は、通過電流による加熱に加えて、直列接続した加熱エレメントからの熱放射によっても影響を受ける。しかし、加熱コイルから制御コイルへ、これら二つのコイル間のワイヤ接続を通じて、あるいはコイルの周辺部を通じて行なわれる熱の通過は、一定の時間を要し、また加熱コイルの方向から不均一に起こる。その結果、制御コイルの制御挙動に対して遅延効果と不均一効果を及ぼし、ひいては加熱コイルを融解させる可能性がある。
【０００４】
本発明の目的は、制御コイルが加熱コイルの温度によってより均一かつ迅速に影響されることによって適切に制御されるとともに、加熱コイルがグロー電流供給制御用の計測コイルとして構成されたグロープラグを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、グローチューブを有するグロープラグであって、該グローチューブ内へ突出した内部ポールが加熱及び制御コイルを介してグローチューブに接続しているものにおいて、制御コイルは、その長さの大部分にわたって加熱コイルからの熱により均一に熱せられるように、加熱コイルに対して配置されていることを特徴とするグロープラグによって達成される。
【０００６】
本発明のその他の優れた実施態様において、制御コイルは、加熱コイルの二つのセグメントの間に配置してもよい。また、制御コイルは、その長さの大部分にわたり、加熱コイルまたは加熱コイルセグメントによって囲まれてもよい。また、加熱コイルセグメントが制御コイルの長さの大部分を囲み、かつ後者が加熱コイルセグメントを囲んでもよい。また、制御コイルは、正または負の抵抗温度係数を有する材料から構成できる。また、加熱コイルまたは加熱コイルセグメントは、温度による抵抗値変化のまったくまたはほとんどない材料から構成できる。制御コイルは、例えば、Ｎｉ９９．９またはＣｏＦｅから製作できる。加熱コイル（セグメント）は、例えば、カンタル合金（ＣｒＡｌ２５５）熱伝導材料から製作できる。なお、本発明のその他の利点及び効果は、下記の実施形態に関する記載から明らかである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、添付の図面を用いて詳述する。
【０００８】
図１に示すように、本発明によるグロープラグの一実施形態では、内部ポール７がグローチューブ８の中へ突出し、グローチューブ８の前部は直径を漸減させてもよい。内部ポール７の一端部（turn）７．１上で、加熱コイル３のブロック巻き上げ部３．２が、たとえば溶接や圧着（crimping）などによって、内部ポール７と電気的に接続されており、内部ポール７は、加熱コイル３の長球（prolate）領域３．１まで貫通しているが、ここで長球領域３．１は内部ポール７と実加熱コイル（actual heating spiral）３（コイル半径が少し大きい）との間を熱分離するために利用されている。直径の大きい加熱コイル３は、その直径故に加熱コイルの各螺旋をグローチューブ８の内壁近傍に位置させている。そして、この加熱コイル３は従来通り計測コイルとしても働き得る制御コイル２と溶接５で結合されている。一方、グローチューブ８の先端部において、計測コイル２は別の溶接５を介して加熱コイル１に接続されている。内部ポール７の端部７．１の周辺には、ブロック巻き上げ部３．２の最後の端子側螺旋を支持するための溝を設けることが望ましい。
【０００９】
また、加熱コイルは、グローチューブ８の先端で接続ピン（contact pin）６に固定されている。接続ピン６は、長さ方向の留め具６．１を有し、軸方向の境界として利用される。この境界によって、溶接（たとえばWIG溶接など）の限定長が定まるとともに、ショルダー部（６．１）によってレーザー溶接実施中の抜け落ち（shooting through）が防止される。
【００１０】
加熱コイル１および３（以下、加熱コイルセグメント１および３とも呼ぶ）は、溶接５の領域のコイル形状（ワイヤの数、直径、巻き数）を実質的に同一にすることにより、制御コイル２への両側からの熱伝達を同一に生じさせるようにすることが望ましい。加熱コイルセグメント１および３の材料としてはＣｒＡ１２５５（カンタル合金（canthal））熱伝導材料のワイヤであることが望ましいが、基本的には、温度によってほとんどあるいはまったく抵抗値が変化しない熱伝導材料であれば他のいかなる材料でもよい。
【００１１】
制御コイル２の材料は、正または負の抵抗温度係数を有し、Ｎｉ９９．９やＣｏＦｅなどから構成される。ＣｏＦｅはＮｉ９９．９より高い制御率をし、この制御コイルを計測コイルとして用いた場合には、より良好な計測信号を得ることができる。温度によって抵抗値が変化する材料であれば他のいかなる材料も好適に利用できる。
【００１２】
図２に示す実施形態は、他の点では図１に対応するものであるが、加熱／制御領域からさらに熱分離するため、突出部と内部ポール７に直径の小さい部分７．３が設けられ、加熱コイルセグメント３．２の端子側の端部が突出部の穴７．２内に固定されている。グローチューブの先端との接触は直接行なわれており、したがって、図１に示すような接触部品６は用いられていない。
【００１３】
図３に示す本発明の別のグロープラグは、加熱コイル１と制御コイル２とが直列に接続され、５において互いに溶接されているが、この実施形態では、制御コイル２の全長のかなりの領域が、より大きいコイル径を有する加熱コイル１の中へ押し込まれている。この領域は、その制御挙動に関し、周囲の加熱コイル１からの流入熱によって所定の影響を受けるに十分大きいものであって、計測コイル２の長さの重要な領域であると考えられる。このアプローチにおいては、好ましくは、加熱コイル１と制御コイル２との間に、二つのコイルを互いに絶縁するようにチューブセグメント１１を押し込んでもよい。内部ポール７へ接続するための制御コイルの領域２．１は、制御／加熱領域と内部ポールとから熱分離するために長球面コイル（prolate spiral）として作られる。グローチューブの先端との接触は直接行なわれるため、図１に示すような接触部品６を用いられていない。
【００１４】
図４に示すアプローチにおいても、同様に、加熱コイルセグメント１、制御コイル２および加熱コイルセグメント３が直列に接続されているが、これら３個のコイルはすべて互いの中へ押し込まれており、場合によっては絶縁チューブ１１および１１．１によって互いに絶縁される。これら以外の参照番号は上記と同様の意味を有する。
【００１５】
図５に示す本発明のアプローチは、加熱・制御エレメントが加熱コイルセグメント１、制御コイル２および加熱コイルセグメント３の三つの部分から構成されるという点で図１に示す実施形態に対応するものであるが、図３に示す実施形態の場合と同様、制御コイル２が加熱コイル１の中へ押し込まれている。加熱コイルセグメント１は溶接部１０によってグローチューブの先端に固定されているのが望ましく、さらにグローチューブの先端には縮小領域１３．１を設けることができる。内部ポール７はグローチューブ８に対してOリング１２で封止されている。内部ポール７と本体１４との間に環状本体シール１５が設けられ、グロープラグ端子１８を有する端子スリーブ１７とハウジング１４との間には絶縁ワッシャー１６が設けられている。
【００１６】
【発明の効果】
提案したアプローチ、特に、望ましいアプローチにおいては、制御コイルが、本発明にしたがって、一つまたは二つの加熱コイル領域に隣接していることにより、制御コイル２の温度と抵抗が、制御にとって重要な領域の長さにわたって、加熱コイルセグメント１、あるいは二つの加熱コイルセグメント１および３と、ほとんど同時かつ均一に変化する。制御コイルの抵抗の変化は、グロープラグの制御デバイスまたは制御用電子機器の中で制御信号として処理されて、エネルギー供給を直接増減させ、その結果、不要な加熱コイルのオーバーヒートを起こすことなく制御時間を明らかに減少させることが可能である。これにより、一般に、これらプラグの寿命が伸びる。本発明に従うと、１０００℃まで約２秒の加熱時間が達成される。本発明のグロープラグは、従来装置においては、イオン電流測定プラグとして、また特にプラグ本体の端子側領域に集積電子回路を有するイオン電流測定プラグとして、非常に好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるグロープラグの一実施形態におけるグローチューブ前部領域の長さ方向の模式的断面図。
【図２】図１に示した本発明によるグロープラグの別の一実施形態の模式的側面図であって、一部、長さ方向断面として示す。
【図３】本発明によるグロープラグの別の一実施形態の模式的側面図であって、一部、長さ方向断面として示す。
【図４】本発明によるグロープラグの別の一実施形態におけるグローチューブの先端部の長さ方向断面図。
【図５】本発明による別の一実施形態の側面図であって、一部、長さ方向断面として示す。
【符号の説明】
１，３…加熱コイル
２…制御コイル
７…内部ポール
８…グローチューブ

Claims (8)

1. グローチューブ（８）を有するグロープラグであって、該グローチューブ内へ突出した内部ポール（７）が加熱及び制御コイル（１、２）を介してグローチューブ（８）に接続しているものにおいて、制御コイル（２）は、その長さの大部分にわたって加熱コイル（３及び／又は１）からの熱により均一に熱せられるように、加熱コイル（３及び／又は１）に対して配置されていることを特徴とするグロープラグ。
2. 制御コイル（２）が加熱コイルの二つのセグメント（１、３）の間に配置されている請求項１に記載のグロープラグ。
3. 制御コイル（２）が、その長さの大部分にわたり、加熱コイル（１）または加熱コイルセグメント（１）によって囲まれている請求項１に記載のグロープラグ。
4. 加熱コイルセグメント（１）が制御コイル（２）の長さの大部分を囲み、かつ後者が加熱コイルセグメント（３）を囲んでいる請求項３に記載のグロープラグ。
5. 制御コイル（２）が正または負の抵抗温度係数を有する材料からなる請求項１〜４の何れか１項に記載の制御コイル。
6. 加熱コイル（１）または加熱コイルセグメント（１、３）が温度による抵抗値変化のまったくまたはほとんどない材料からなる請求項５に記載のグロープラグ。
7. 制御コイルがＮｉ９９．９またはＣｏＦｅからなる請求項５に記載のグロープラグ。
8. 加熱コイル（セグメント）（１、３）がカンタル合金（ＣｒＡｌ２５５）熱伝導材料からなる請求項６に記載のグロープラグ。

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