JP4871193B2 - グロープラグ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジンや燃料の予熱などに使用するグロープラグ及びその製造方法に関する。

ディーゼルエンジンや燃料の予熱などに使用するグロープラグとしては、一般に、先端部の閉じた金属製のシースチューブ内に、発熱体としてのコイル部材を絶縁粉末とともに封入したシースヒータを用いるものが知られている。

シースチューブ内に配設されたコイル部材は、その先端部がシースチューブの先端に接合され、その後端部が、シースチューブ後部に挿入された通電端子軸の先端に接合されており、当該通電端子軸を介して通電されることにより発熱する。

上記シースヒータは一般的に以下のように製造される。先ず円筒状のチューブの先端をテーパ状に縮径する一方、通電端子軸の先端に接続されたコイル部材をチューブ内に配置する。そして、チューブの先端部にコイル部材の一端を溶接するとともにチューブ先端を閉塞する。その後、チューブ内にマグネシア等の絶縁粉末を充填し、チューブの後端を通電端子軸との間で封止部材により封止した状態でスウェージング加工を施す。このようにして得られたシースヒータを主体金具に突出状態で組付けることにより、グロープラグが完成する。

上記スウェージング加工では、一般的に、ダイス間にチューブの先端側を挿入するとともにスウェージングを開始し、そのチューブをダイス間に押し込むことにより、チューブを先端側から後端側まで後端方向に向かってスウェージングする正方向スウェージングや、ダイス間にチューブを先端側から後端側まで挿入した後、そのチューブをダイス間から引き抜くことにより、チューブを後端側から先端側まで先端方向に向かってスウェージングする逆方向スウェージングなどが行われる。逆方向スウェージングが行われた場合、チューブ先端部近傍においてはチューブ内の絶縁粉末が先端側へ向かって移動するため、正方向スウェージングのみが行われた場合に比べ、チューブ先端部近傍における絶縁粉末の充填密度を高くすることができ、チューブ先端側の熱伝導性の良いシースヒータを製造できる。

しかしながら、コイル部材は比較的柔らかいため、従来では、スウェージング加工を行った際に、コイル部材が途中で曲がってしまったり、偏芯してしまうおそれがあった。場合によっては、コイル部材の巻線ピッチが不均一になることもあった。また、コイル部材の曲がりが大きいと、シースチューブとコイル部材とが接触し通電時に短絡してしまうため、設定温度に達しないなどの不具合が発生するおそれがあった。一方、各コイル部材毎の巻線ピッチの不均一さにより各グロープラグ毎のヒータ昇温特性に大きなバラツキが生じるおそれもあった。

これに対し、近年では、スウェージング加工に先立ってコイル部材内に棒状の絶縁体を挿通することで、シースチューブ内の充填密度を高め、上記不具合の発生を抑制することが提案されている（例えば特許文献１参照）。

但し、図４に示すシースヒータ５０のように、棒状の絶縁体５１をコイル部材５２内に挿通した場合でも、当該絶縁体５１が比較的細径のものであると、コイル部材５２の内周部とのクリアランスが比較的大きくなり、上記同様にコイル部材５２が大きく曲がるおそれがあるため、図５に示すようにコイル部材５２の内周部とのクリアランスが無くなる又は小さくなるよう、比較的太径の絶縁体６１を用いることが好ましい。
特開２００４−３４０５６２号公報

しかしながら、図５に示すように、一般的なコイル部材５２の先端部近傍は、シースチューブ５３の先端側テーパ部５３ａと接触しないように、テーパ状に縮径されている。そのため、太径の絶縁体６１を用いた場合には、コイル部材５２の曲がりは小さくできるものの、当該絶縁体６１をコイル部材５２のテーパ状縮径部５２ａ内の先の方まで挿入できないこととなる。この場合、コイル部材５２の先端部近傍は、絶縁粉末のみが充填されることとなり、充填密度が比較的低い状態となる。絶縁体６１が挿通されていないこの部位にスウェージング加工が行われると、この部位では局部的にコイル部材５２の変形量が大きくなったり太さが不均一となったりするおそれがある。これは、スウェージング加工によりシースチューブが変形し、この変形による絶縁粉末の移動に伴って生じる応力がコイル部材に及ぶことが主たる原因として考えられる。コイル部材が局部的に大きく変形すると太さが不均一となり、特に細い部分では抵抗値が大きくなって局部発熱するおそれがあり、早期断線の原因となりうる。このような不具合は、特に上述したような逆方向スウェージングが行われ、チューブ先端部近傍においてチューブ内の絶縁粉末が先端側へ向かって移動する際に発生するおそれが高い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コイル部材の不均一な変形や偏芯等を抑制し、耐久性の向上を図るとともに、ヒータ昇温特性のバラツキを抑制することのできるグロープラグ及びその製造方法を提供することにある。

以下、上記課題等を解決するのに適した各構成を項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果等を付記する。

構成１．本構成のグロープラグの製造方法は、
軸線方向に延びる筒状のシースチューブ内に、抵抗発熱線よりなるコイル部材をその軸線に沿って配置する配置工程と、
前記シースチューブの先端を閉塞させるとともに当該先端部に前記コイル部材の先端を接合する接合工程と、
絶縁性材料よりなる棒状の絶縁体を前記コイル部材に挿通する挿通工程と、
前記シースチューブ内に絶縁粉末を充填する充填工程と、
前記シースチューブにスウェージング加工を施すスウェージング工程とを経て
前記コイル部材として、
一定の内径を持つ第１コイル一般部、及び当該第１コイル一般部よりも先端側に、先端側に向かうにつれ縮径しかつ前記シースチューブの先端部に接合されるテーパ状縮径部を有する第１コイルと、
当該第１コイルの後端側に直列に接続され一定の内径を持つ第２コイル一般部を有する第２コイルと
を備えたグロープラグを製造するグロープラグの製造方法であって、
前記絶縁体を、外径が軸線方向において一定となる直棒状をなし、その外径が前記第１コイルのテーパ状縮径部の最大内径よりも小さくかつ最小内径よりも大きくするとともに、
前記スウェージング工程において、前記スウェージング加工が施される被加工区間のうちの先端側端部位置が、前記絶縁体の先端部の位置又はそれよりも後端側となるようスウェージング加工を行うことを特徴とする。

上記構成１のグロープラグの製造方法によれば、コイル部材に絶縁体を挿通することにより、スウェージング加工時はもちろんのこと、当該スウェージング加工に先立ってコイル部材をチューブ内に配置する工程や、チューブ先端にコイル部材を溶接する工程などにおいて、コイル部材が自重により倒れるなどの不具合を防止し、コイル部材の偏芯やコイル曲がり等を低減することができる。結果として、溶接時やスウェージング加工時の製造バラツキ等によりシースチューブとコイル部材とが接触して短絡が発生するおそれを低減することができる。ひいては、ヒータ昇温特性のバラツキを抑制することができる。

また、コイル部材に挿通される絶縁体として、その外径がコイル部材（第１コイル）のテーパ状縮径部の最大内径よりも小さくかつ最小内径よりも大きいものを用いることによって、外径が一定の直棒状の絶縁体を用いつつも、絶縁体をテーパ状縮径部の内側まで挿通することができる。これにより、スウェージング加工に先立って、コイル部材の先端部近傍の充填密度を高めることができる。さらには、スウェージング加工が施される被加工区間のうちの先端側端部位置又はそれよりも先端側まで絶縁体の先端部が挿入される。従って、第１コイル一般部及び第２コイル一般部は勿論のこと、先端寄り部位である第１コイルのテーパ状縮径部においても、スウェージング加工によるコイル部材の不均一な変形やコイルの太さが不均一となること、さらに偏芯をも抑制することができる。ひいては、早期断線の不具合を抑制し、耐久性の向上を図ることができる。このような作用効果は、スウェージング工程において、チューブの後端側から先端側まで先端方向に向かってスウェージングが行われ、コイル部材の先端部近傍においてチューブ内の絶縁粉末が先端側へ向かって移動するような場合により奏効する。上述した第１コイル一般部及び第２コイル一般部とは、それぞれ軸線方向に沿って均一に延び、一定の内径を持つ部位を指す。従って、第１コイルのテーパ状縮径部の最大内径は、第１コイル一般部の内径と同じになる。また、テーパ状縮径部の最小内径とは、テーパ状縮径部のうち、最も軸線方向先端側に位置する部位（最先端部）を始点として１巻目の抵抗発熱線により画定される部位の内径を指す。

尚、仮にスウェージング加工の際にチューブ内で絶縁体が粉々に折れてしまったとしても、当該加工時に絶縁体がコイル部材内に挿通されていることにより、当該加工によるコイル部材への影響は極力抑えられる。

さらに、直棒状の絶縁体を用いることにより、例えば第１コイルのテーパ状縮径部に合わせて、絶縁体の先端部をテーパ状にしたり、一般部よりも細径にしたりといった加工を施さなくともよいため、製造コストの増大を抑制することができる。ひいては、コイル部材への絶縁体の挿通作業を行う際に、前記テーパ部や細径部を確認するといった絶縁体の方向選別作業が不要であるため、作業性の低下が抑制される。

また、絶縁体の外径が、テーパ状縮径部の最大内径すなわち第１コイル一般部の内径よりも小径となっていることから、コイル部材への絶縁体の挿通作業を比較的スムーズに行うことができる。このように、絶縁体の挿通作業を円滑に行ったり、テーパ状縮径部の内側まで絶縁体を挿通するには、絶縁体とコイル部材と間にある程度のクリアランスが必要であるため、以下の構成２とすることがより好ましい。

構成２．本構成のグロープラグの製造方法は、上記構成１において、
前記第１コイルの前記第１コイル一般部の内径と、前記絶縁体の外径との径差をＡとしたとき、
０．０５≦Ａ
の関係を満たすことを特徴とする。

上記構成２とすることで、より確実に絶縁体をテーパ状縮径部の内側まで挿通でき、コイル部材の先端部近傍における不均一な変形等を抑制することができる。結果として、早期断線を抑制する効果、ひいては耐久性を向上する効果をより確実なものとすることができる。

逆に、絶縁体が細すぎると、第１コイル一般部及び第２コイル一般部、特に第２コイル一般部とのクリアランスが大きくなって、コイル部材が曲がりやすくなり、絶縁体を挿通する効果が薄れるため、以下の構成３とすることがより好ましい。

構成３．本構成のグロープラグの製造方法は、上記構成１又は２において、
前記第２コイルの前記第２コイル一般部の内径と、前記絶縁体の外径との径差をＢとしたとき、
Ｂ≦０．１５
の関係を満たすことを特徴とする。

上記構成３とすれば、絶縁体とコイル部材とのクリアランスを比較的小さく抑えることができ、より確実にコイル部材の曲がりを抑制することができる。結果として、シースチューブとコイル部材との短絡を抑制する効果、ひいてはヒータ昇温特性のバラツキを抑制する効果をより確実なものとすることができる。

構成４．本構成のグロープラグの製造方法は、上記構成１乃至３のいずれか１つにおいて、
前記第１コイルの線径が前記第２コイルの線径よりも大きいことを特徴とする。

上記構成４のように、第１コイルの線径をより太くすることで、当該第１コイルの剛性を高め、コイル部材の先端部近傍における不均一な変形等をより確実に抑制することができる。

構成５．本構成のグロープラグの製造方法は、上記構成１乃至４のいずれか１つにおいて、
前記第１コイルの前記第１コイル一般部の内径よりも前記第２コイルの前記第２コイル一般部の内径が大きいことを特徴とする。

上記構成５のような場合に、上記種々の構成の作用効果がより奏効することとなる。

構成６．本構成のグロープラグは、
軸線方向に延び、先端部が閉塞した筒状のシースチューブと、
抵抗発熱線よりなり、前記シースチューブ内にその軸線に沿って配置されるとともに、前記シースチューブの先端に接合されたコイル部材と、
絶縁性材料よりなり、前記コイル部材に挿通される棒状の絶縁体と、
前記シースチューブ内に充填される絶縁粉末とを有し、
スウェージング加工を経て形成されるグロープラグであって、
前記コイル部材は、
一定の内径を持つ第１コイル一般部、及び当該第１コイル一般部よりも先端側に、先端側に向かうにつれ縮径しかつ前記シースチューブの先端部に接合されるテーパ状縮径部を有する第１コイルと、
当該第１コイルの後端側に直列に接続され一定の内径を持つ第２コイル一般部を有する第２コイルとを備え、
前記絶縁体は、外径が軸線方向において一定となる直棒状をなし、その外径が前記第１コイルのテーパ状縮径部の最大内径よりも小さくかつ最小内径よりも大きく構成され、
前記第１コイルの前記第１コイル一般部の内径と、前記絶縁体の外径との径差をＡとしたとき、
０．０５≦Ａ
の関係を満たすとともに、
前記第２コイルの前記第２コイル一般部の内径と、前記絶縁体の外径との径差をＢとしたとき、
Ｂ≦０．１５
の関係を満たし、
前記絶縁体の先端部が、前記テーパ状縮径部の内側まで挿通された状態となり、前記スウェージング加工が施される被加工区間のうちの先端側端部位置又はそれよりも先端側に位置していることを特徴とする。

上記構成６によれば、上記構成１等の製造方法により製造されるグロープラグと同様の作用効果が奏される。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）は、本発明により製造されるグロープラグの一例を示す全体図であり、図１（ｂ）はその縦断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、グロープラグ１は、筒状の主体金具２と、主体金具２に固定されたシースヒータ３とを備えている。

主体金具２は、軸線Ｃ方向に貫通する軸孔４を有するとともに、その外周面には、ディーゼルエンジンへの取付用のねじ部５と、トルクレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部６とが形成されている。

シースヒータ３は、シースチューブ７と通電端子軸８とが軸線Ｃ方向に一体化されて構成されている。

図２に示すように、シースチューブ７は、先端部が閉じた金属製（例えばステンレス鋼等）のチューブであって、その内側には、チューブ先端に接合された発熱コイル９と、当該発熱コイル９の後端に直列接続された制御コイル１０とが封入されている。つまり、本実施形態では、発熱コイル９が第１コイルに相当するとともに、制御コイル１０が第２コイルに相当し、両コイル９，１０によりコイル部材が構成される。

さらに、シースチューブ７内には、発熱コイル９及び制御コイル１０の内側に酸化アルミニウム（アルミナ）等の絶縁性材料からなる棒状の絶縁体１１が挿通されるとともに、これらの隙間を埋めるように酸化マグネシウム（マグネシア）粉末等からなる絶縁粉末１２が封入されている。そして、シースチューブ７の後端は、通電端子軸８との間で環状ゴム１３により封止されている。前述のように、発熱コイル９はその先端においてシースチューブ７と導通しているが、発熱コイル９及び制御コイル１０の外周部とシースチューブ７の内周部とは互いに離間し、また、絶縁粉末１２の介在により絶縁された状態となっている。

発熱コイル９は例えばニッケルクロム合金等の抵抗発熱線により構成され、制御コイル１０は発熱コイル９の材質よりも電気比抵抗の温度係数が大きい材質、例えばコバルト−鉄合金等の抵抗発熱線により構成されている。これにより、制御コイル１０は、自身の発熱及び発熱コイル９からの発熱を受け、温度が高くなることにより電気抵抗値を増大させ、発熱コイル９に対する電力供給量を制御する。従って、通電初期においては制御コイル１０の温度が低く電気抵抗値が小さいため、発熱コイル９には比較的大きな電力供給がなされ急速に昇温される。そして、発熱コイル９の温度が上昇すると、その発熱により制御コイル１０が加熱されて電気抵抗値が増大し、発熱コイル９への電力供給が減少する。これにより、ヒータの昇温特性は、通電初期に急速昇温した後、以降は制御コイル１０の働きにより電力供給が抑制されて温度が飽和する形となるので、急速昇温性を高めつつコイル温度の過昇も生じにくくすることができる。

また、シースチューブ７には、後述するスウェージング加工等によって、その先端側に発熱コイル９等を収容する小径部７ａが形成されるとともに、その後端側において小径部７ａより径の大きい大径部７ｂが形成されている。そして、この大径部７ｂが、主体金具２の軸孔４に形成された小径部４ａに対し圧入接合されることにより、シースチューブ７が主体金具２の先端より突出した状態で保持される。

通電端子軸８は、自身の先端がシースチューブ７内に挿入され、前記制御コイル１０の後端と電気的に接続されるとともに、主体金具２の軸孔４に挿通されている。通電端子軸８の後端は主体金具２の後端から突出しており、この主体金具２の後端部においては、ゴム製等のＯリング１５、樹脂製等の絶縁ブッシュ１６、絶縁ブッシュ１６の脱落を防止するための押さえリング１７、及び、通電用のケーブル接続用のナット１８がこの順序で通電端子軸８に嵌め込まれた構造となっている。

ここで、グロープラグ１の製造方法について説明する。シースヒータ３の製造工程では、先ず挿通工程にて、溶接された発熱コイル９及び制御コイル１０の内側に絶縁体１１を挿通した後、制御コイル１０の後端側を通電端子軸８に抵抗溶接等により接合する。

続く配置工程では、先ず最終寸法よりも加工代分だけ大径に形成され、かつ、先端が閉じられていない筒状のシースチューブ７の先端をテーパ状に縮径する。続いて、このシースチューブ７内に、絶縁体１１の挿通された発熱コイル９及び制御コイル１０と、これと一体となった通電端子軸８の先端を配置する。

そして、接合工程にて、シースチューブ７の先端部に発熱コイル９の先端をアーク溶接等により接合するとともに、当該シースチューブ７の先端を閉塞する。

その後、充填工程にて、シースチューブ７内に絶縁粉末１２を充填した後、シースチューブ７の後端を環状ゴム１３により封止する。そして、スウェージング工程にて、当該シースチューブ７の略全域にスウェージング加工を施し、所定寸法のシースチューブ７が形成される。

スウェージング工程では、まず第１工程において、大径部７ｂ用の図示しないダイス間にシースチューブ７の先端側から挿入し、後端の環状ゴム１３の位置する部位まで挿入した後、当該シースチューブ７をダイスから引き抜くことにより、シースチューブ７を先端方向に向かってスウェージングする。次に第２工程において、小径部７ａ用の図示しないダイス間にシースチューブ７の先端側を挿入するとともにスウェージングを開始し、小径部７ａと大径部７ｂとの境界部となる位置までシースチューブ７を押し込むことにより、シースチューブ７の途中まで後端方向に向かってスウェージングする。第２工程に連続してそのシースチューブ７をダイス間から引き抜くことにより行われる第３工程において、シースチューブ７を先端方向に向かってスウェージングする。これにより、当該シースチューブ７が通電端子軸８と一体となったシースヒータ３が完成する。

このように製造されたシースヒータ３は、別途成形された主体金具２の軸孔４に通電端子軸８の後端側から挿入され、シースチューブ７が軸孔４に圧入接合されることにより、シースチューブ７が主体金具２の先端より突出した状態で保持される。続いて、主体金具２の後端部から突出した通電端子軸８の後端部に上記Ｏリング１５、絶縁ブッシュ１６等が嵌め込まれることによって、グロープラグ１が完成する。

ここで、本発明の要部を説明するため、シースヒータ３の先端側部位の構成について図３を参照して詳しく説明する。図３は、シースヒータ３の先端側部位の構成を示した模式図である。

シースチューブ７の先端周囲には、当該シースチューブ７の成形時に形成された先端側テーパ部３０が設けられている。さらに、先端側テーパ部３０の先端側には、シースチューブ７と発熱コイル９とを溶融接合して形成された溶融接合部３１が設けられている。

また、シースチューブ７の先端側テーパ部３０の形状に合わせて、発熱コイル９の先端部近傍には、先端側に向かうにつれテーパ状に縮径したテーパ状縮径部９ａが設けられている。

これに対し、発熱コイル９及び制御コイル１０に挿通される絶縁体１１は、その外径Ｄ１が軸線Ｃ方向において一定となる直棒状をなし、その先端部１１ａが発熱コイル９のテーパ状縮径部９ａの内側まで挿入されている。これにより、絶縁体１１の先端部１１ａは、スウェージング加工が施される軸線Ｃ方向の被加工区間Ｗのうちの先端側端部位置Ｚよりもシースチューブ７の先端側に位置している。

このような構成とするため、本実施形態では、絶縁体１１の外径Ｄ１が、テーパ状縮径部９ａの最大内径（発熱コイル９の一般部の内径）Ｄ２よりも小さくかつテーパ状縮径部９ａの最小内径Ｄ３よりも大きく設定されている。なお、発熱コイル９の一般部とは、本実施形態における第１コイル一般部に相当し、軸線Ｃ方向に沿って均一に延び、一定の内径を持つ部位を指す。また、制御コイル１０の一般部についても同様で、制御コイル１０の一般部が本実施形態における第２コイル一般部に相当する。

より詳しくは、発熱コイル９の一般部の内径Ｄ２と、絶縁体１１の外径Ｄ１との径差、すなわち発熱コイル９の一般部の内周部と、絶縁体１１の外周部との間の発熱コイル−絶縁体間クリアランスＡが、次式（１）を満たすように設定されている。

０．０５≦Ａ …（１）
これは、発熱コイル−絶縁体間クリアランスＡが小さすぎると、発熱コイル９等への絶縁体１１の挿通作業をスムーズに行えないとともに、上記スウェージング加工が施される先端側端部位置Ｚよりも先端側まで絶縁体１１を挿通することができなくなるおそれがあるためである。

また、本実施形態では、制御コイル１０の一般部の内径Ｄ４が、発熱コイル９の一般部の内径Ｄ２よりも大きく設定されるとともに、発熱コイル９の線径Ｋ１が制御コイル１０の線径Ｋ２よりも大きくなっている。

さらに、制御コイル１０の一般部の内径Ｄ４と、絶縁体１１の外径Ｄ１との径差、すなわち制御コイル１０の一般部の内周部と、絶縁体１１の外周部との間の制御コイル−絶縁体間クリアランスＢが、次式（２）を満たすように設定されている。

Ｂ≦０．１５ …（２）
これは、制御コイル−絶縁体間クリアランスＢが大きすぎると、制御コイル１０等が曲がりやすく、溶接時やスウェージング加工時等の製造バラツキによりシースチューブ７と制御コイル１０等とが接触して短絡が発生するおそれがあるためである。

なお、上記クリアランスＡ，Ｂの値は、スウェージング加工後の設定値である。上記クリアランスＡ，Ｂの値としては、上記関係式（１），（２）を満たす多様な値を設定可能であるが、これに関して、本発明の効果を確認するべく、複数種類の試作例を上記方法により作製し検証した。各試作例の検証結果を表１，２に示す。但し、表１，２に示す試作例は全て、制御コイル１０の一般部の外径と、シースチューブ７の一般部の内径との径差、すなわちチューブ−制御コイル間クリアランスを０．４ｍｍに同じく設定している。

表１には、スウェージング加工後の発熱コイル−絶縁体間クリアランスＡがそれぞれ０ｍｍ，０．０５ｍｍ，０．１０ｍｍに設定された３種類の試作例Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が示されている。ここで、試作例Ｔ１は比較例であり、試作例Ｔ２，Ｔ３が実施例である。

ここでは、シースヒータ３の耐久性について検証している。これら検証結果は、上記比較例Ｔ１及び実施例Ｔ２，Ｔ３に係り、それぞれ１００本づつ作製されたサンプルの測定結果に基づくものである。

耐久性の検証においては、直流１１Ｖの電圧を１０秒間印加し、続けて直流１３．５Ｖの電圧を１８０秒間印加した後、チューブ表面温度が５０℃以下になるまで通電を休止するのを１サイクルとして、これを繰り返す通電耐久試験を行い、断線等の不具合が生じたサンプルのうち、最短のもののサイクル数を取得している。

発熱コイル−絶縁体間クリアランスＡが０ｍｍに設定された比較例Ｔ１では、絶縁体１１の先端部１１ａを発熱コイル９のテーパ状縮径部９ａの内側まで挿通できないため、スウェージング加工後における発熱コイル９の先端部近傍の変形量が非常に大きいサンプルがいくつか確認された。これらのサンプルでは、不均一に変形してしまった部位において太さにもバラツキが生じ、細くなった部分で抵抗値が大きくなり、そこで早期断線が発生したため、比較例Ｔ１では、通電耐久試験の結果が５０００サイクルとなり、耐久性に関して三者のうちで最も悪い結果が得られた。

これに対し、発熱コイル−絶縁体間クリアランスＡが０．０５ｍｍ，０．１０ｍｍに設定された実施例Ｔ２，Ｔ３では、発熱コイル９に対し絶縁体１１が比較的細く、絶縁体１１の先端部１１ａを発熱コイル９のテーパ状縮径部９ａの内側まで挿通できるため、発熱コイル９の先端部近傍に対するスウェージング加工の影響は抑えられる。このため、実施例Ｔ２に関しては、発熱コイル９の先端部近傍にやや不均一な変形のみられるサンプルがいくつか確認されたのみであり、実施例Ｔ３に関しては、どのサンプルにも、発熱コイル９の先端部近傍における不均一な変形はみられなかった。このため、通電耐久試験の結果に関しても、両者とも１００００サイクルとなり、優れたものとなった。

表２には、スウェージング加工後の制御コイル−絶縁体間クリアランスＢがそれぞれ０ｍｍ，０．１０ｍｍ，０．１５ｍｍ，０．２０ｍｍ，０．３０ｍｍ，０．４０ｍｍに設定された６種類の試作例Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６が示されている。ここで、試作例Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が実施例であり、試作例Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６は比較例である。

ここでは、短絡の発生及びヒータ昇温特性について検証している。これら検証結果についても、上記実施例Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及び比較例Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６に係り、それぞれ１００本づつ作製されたサンプルの測定結果に基づいている。

短絡発生の検証においては、各サンプルのＸ線写真から、シースチューブ７の一般部の内周部と、制御コイル１０の一般部の外周部とが接触しているか否かを確認するクリアランス測定を行うとともに、通電して電流値を確認することにより、短絡発生の有無を判断した。

ヒータ昇温特性の検証においては、直流１１Ｖの一定電圧を印加し、通電開始から４秒後の到達温度を測定する試験を各サンプルに対して行い、その平均値８５０℃に対するバラツキについて調べた。

制御コイル−絶縁体間クリアランスＢが０．１５ｍｍ以下となる実施例Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に関しては、制御コイル１０に対し絶縁体１１が比較的太く、制御コイル−絶縁体間クリアランスＢが小さいため、スウェージング加工により制御コイル１０等に大きな曲がりや偏芯が発生せず、短絡の発生したサンプルは確認されなかった。このため、ヒータ昇温特性に関しては、通電開始から４秒後の到達温度が実施例Ｓ１で平均８５０℃±３０℃、実施例Ｓ２，Ｓ３で平均８５０℃±４０℃と、発熱温度のバラツキが比較的小さかった。

これに対し、制御コイル−絶縁体間クリアランスＢが０．１５ｍｍより大きく設定された比較例Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６に関しては、短絡の発生したサンプルが確認された。これは、制御コイル１０に対し絶縁体１１が比較的細く、制御コイル−絶縁体間クリアランスＢが大きいため、スウェージング加工により制御コイル１０等が途中で曲がってしまったり、偏芯してしまうことが原因であった。このため、ヒータ昇温特性に関しては、通電開始から４秒後の到達温度が比較例Ｓ４，Ｓ５で平均８５０℃±５０℃、比較例Ｓ６で平均８５０℃±６０℃と、実施例Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に比べ発熱温度のバラツキが大きかった。

以上の結果から分かるように、発熱コイル９の先端部近傍における不均一な変形の発生を低減させるためには、絶縁体１１の外径Ｄ１を比較的小さくして、発熱コイル９のテーパ状縮径部９ａの内側まで絶縁体１１の先端部１１ａを挿通させ、スウェージング加工時における発熱コイル９の先端部近傍の変形量を小さく抑えれば良いことが分かる。

逆に、チューブ−コイル間における短絡の発生を低減させるためには、絶縁体１１の外径Ｄ１を比較的大きくして、制御コイル１０等の曲がりや偏芯を抑えれば良い。

つまり、外径が一定の直棒状の絶縁体１１を用いつつ両者の性能を併せ持つグロープラグ１を歩留まり良く製造するためには、本実施形態のように、発熱コイル−絶縁体間クリアランスＡを０．０５ｍｍ以上に設定しかつ制御コイル−絶縁体間クリアランスＢを０．１５ｍｍ以下に設定することで、制御コイル−絶縁体間クリアランスＢを比較的小さく保ちつつも、絶縁体１１を発熱コイル９のテーパ状縮径部９ａの内側まで挿通させ、スウェージング加工の施される軸線Ｃ方向の被加工区間Ｗのうちの先端側端部位置Ｚよりも先端側に絶縁体１１の先端部１１ａが位置するように設定すればよい。

このようにすることで、早期断線の不具合を抑制し、グロープラグ１の耐久性の向上を図るとともに、ヒータ昇温特性のバラツキを抑制することができる。なお、仮にスウェージング加工の際にシースチューブ７内で絶縁体１１が粉々に折れてしまったとしても、当該加工時に絶縁体１１が発熱コイル９及び制御コイル１０に挿通されていることにより、当該加工による発熱コイル９等への影響は極力抑えられる。

さらに、本実施形態では、発熱コイル９の線径Ｋ１を制御コイル１０の線径Ｋ２よりも大きくしていることから、発熱コイル９の剛性がより高くなるため、発熱コイル９の先端部近傍における不均一な変形等をより確実に抑制することができる。

また、本実施形態では、直棒状の絶縁体１１を用いているため、例えば発熱コイル９のテーパ状縮径部９ａに合わせて、絶縁体１１の先端をテーパ状にしたり、一般部よりも細径にしたりといった加工を施さなくともよいため、製造コストの増大を抑制することができる。ひていは、発熱コイル９等への絶縁体１１の挿通作業を行う際に、前記テーパ部や細径部を確認するといった絶縁体１１の方向選別作業が不要であるため、作業性の低下が抑制される。

なお、上述した実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。

（ａ）グロープラグ１の形状など各種構成は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、シースチューブ７は、大径部７ｂが省略され、その外径が略一定のストレート形態のものであってもよい。また、上記実施形態では、発熱コイル９及び制御コイル１０の２つのコイルによりコイル部材が構成されているが、これに限らず、本発明は３つ以上のコイルが直列接続されたコイル部材を備えた構成にも適用できる。

（ｂ）シースチューブ７、発熱コイル９、制御コイル１０及び絶縁体１１の寸法に関しても、上記実施形態に限定されることなく、種々寸法が異なるものを使用してもよい。

例えば、上記実施形態では、発熱コイル−絶縁体間クリアランスＡが０．０５ｍｍ以上でかつ制御コイル−絶縁体間クリアランスＢが０．１５ｍｍ以下となるように、発熱コイル９、制御コイル１０及び絶縁体１１の寸法が設定されている。これに限らず、少なくとも絶縁体１１の外径Ｄ１が、テーパ状縮径部９ａの最大内径（発熱コイル９の一般部の内径）Ｄ２よりも小さくかつテーパ状縮径部９ａの最小内径Ｄ３よりも大きく設定されていれば、どのような組合せであってもよい。しかしながら、外径が一定の直棒状の絶縁体１１を用いつつ、上記作用効果を得るためには、上記関係式（１），（２）のいずれか一方を満たしていることが好ましい。勿論、両方を満たしていることがより好ましい。

（ｃ）上記実施形態では、発熱コイル９及び制御コイル１０に関して、線径及び内径が異なるものを使用しているが、これに限らず、例えば同一線径のものや、同一内径のものを使用してもよい。

（ｄ）絶縁体１１の材質に関しても上記実施形態に限定されるものではなく、例えば絶縁体１１が酸化マグネシウムなど他の絶縁性材料から形成されていてもよい。

（ｅ）絶縁体１１の先端部１１ａの位置に関して、上記実施形態では、絶縁体１１の先端部１１ａが、スウェージング加工が施される軸線Ｃ方向の被加工区間Ｗのうちの先端側端部位置Ｚよりもシースチューブ７の先端側に位置しているが、少なくとも絶縁体１１の先端部１１ｂが、スウェージング加工が施される先端側端部位置Ｚに達していればよい。

（ｆ）グロープラグ１の製造方法に関しても、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、スウェージング工程において、シースチューブ７を後端方向にスウェージングすることなく、先端方向に向かってのみスウェージングする構成としてもよい。

（ａ）は本実施形態のグロープラグを示す全体図であり、（ｂ）はその縦断面図である。 シースヒータを説明するための部分拡大断面図である。 シースヒータの先端部近傍を説明するための模式図である。 従来のシースヒータの先端部近傍を説明するための模式図である。 従来のシースヒータの先端部近傍を説明するための模式図である。

符号の説明

１…グロープラグ、２…主体金具、３…シースヒータ、７…シースチューブ、９…発熱コイル、９ａ…テーパ状縮径部、１０…制御コイル、１１…絶縁体、１２…絶縁粉末、Ａ…発熱コイル−絶縁体間クリアランス、Ｂ…制御コイル−絶縁体間クリアランス。

Claims (6)

1. 軸線方向に延びる筒状のシースチューブ内に、抵抗発熱線よりなるコイル部材をその軸線に沿って配置する配置工程と、
   前記シースチューブの先端を閉塞させるとともに当該先端部に前記コイル部材の先端を接合する接合工程と、
   絶縁性材料よりなる棒状の絶縁体を前記コイル部材に挿通する挿通工程と、
   前記シースチューブ内に絶縁粉末を充填する充填工程と、
   前記シースチューブにスウェージング加工を施すスウェージング工程とを経て
   前記コイル部材として、
   一定の内径を持つ第１コイル一般部、及び当該第１コイル一般部よりも先端側に、先端側に向かうにつれ縮径しかつ前記シースチューブの先端部に接合されるテーパ状縮径部を有する第１コイルと、
   当該第１コイルの後端側に直列に接続され一定の内径を持つ第２コイル一般部を有する第２コイルと
   を備えたグロープラグを製造するグロープラグの製造方法であって、
   前記絶縁体を、外径が軸線方向において一定となる直棒状をなし、その外径が前記第１コイルのテーパ状縮径部の最大内径よりも小さくかつ最小内径よりも大きくするとともに、
   前記スウェージング工程において、前記スウェージング加工が施される被加工区間のうちの先端側端部位置が、前記絶縁体の先端部の位置又はそれよりも後端側となるようスウェージング加工を行うことを特徴とするグロープラグの製造方法。
2. 前記第１コイルの前記第１コイル一般部の内径と、前記絶縁体の外径との径差をＡとしたとき、
   ０．０５≦Ａ
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のグロープラグの製造方法。
3. 前記第２コイルの前記第２コイル一般部の内径と、前記絶縁体の外径との径差をＢとしたとき、
   Ｂ≦０．１５
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のグロープラグの製造方法。
4. 前記第１コイルの線径が前記第２コイルの線径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のグロープラグの製造方法。
5. 前記第１コイルの前記第１コイル一般部の内径よりも前記第２コイルの前記第２コイル一般部の内径が大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のグロープラグの製造方法。
6. 軸線方向に延び、先端部が閉塞した筒状のシースチューブと、
   抵抗発熱線よりなり、前記シースチューブ内にその軸線に沿って配置されるとともに、前記シースチューブの先端に接合されたコイル部材と、
   絶縁性材料よりなり、前記コイル部材に挿通される棒状の絶縁体と、
   前記シースチューブ内に充填される絶縁粉末とを有し、
   スウェージング加工を経て形成されるグロープラグであって、
   前記コイル部材は、
   一定の内径を持つ第１コイル一般部、及び当該第１コイル一般部よりも先端側に、先端側に向かうにつれ縮径しかつ前記シースチューブの先端部に接合されるテーパ状縮径部を有する第１コイルと、
   当該第１コイルの後端側に直列に接続され一定の内径を持つ第２コイル一般部を有する第２コイルとを備え、
   前記絶縁体は、外径が軸線方向において一定となる直棒状をなし、その外径が前記第１コイルのテーパ状縮径部の最大内径よりも小さくかつ最小内径よりも大きく構成され、
   前記第１コイルの前記第１コイル一般部の内径と、前記絶縁体の外径との径差をＡとしたとき、
   ０．０５≦Ａ
   の関係を満たすとともに、
   前記第２コイルの前記第２コイル一般部の内径と、前記絶縁体の外径との径差をＢとしたとき、
   Ｂ≦０．１５
   の関係を満たし、
   前記絶縁体の先端部が、前記テーパ状縮径部の内側まで挿通された状態となり、前記スウェージング加工が施される被加工区間のうちの先端側端部位置又はそれよりも先端側に位置していることを特徴とするグロープラグ。

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