JP6280853B2 - グロープラグ - Google Patents

Description

本発明は、グロープラグに関する。

グロープラグとしては、シースヒータを用いたシース型グロープラグが知られている。グロープラグのシースヒータは、先端部が閉塞したシースチューブ（筒状体）と、シースチューブの内側に設けられた発熱コイル（発熱体）とを備える。グロープラグのシースチューブには、耐熱性および耐酸化性に優れる材料として、ニッケル（Ｎｉ）から主に成るニッケル基合金や、ニッケル（Ｎｉ）を含有するステンレス鋼などが、一般的に用いられる。

グロープラグの発熱コイルには、一般的に、鉄（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）とアルミニウム（Ａｌ）とを含有するＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金が用いられる。近年、グロープラグの耐熱性を向上させるために、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金よりも高い融点を有する材料として、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）から実質的に成る純金属や、ニッケル（Ｎｉ）から主に成りタングステン（Ｗ）を含有するＮｉ−Ｗ系合金を、グロープラグの発熱コイルに用いることが提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。

国際公開第２０１１／１６２０７４号 特開２０１２−５７８２０号公報

特許文献１のグロープラグでは、ニッケル（Ｎｉ）を含有するシースチューブに対して、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）から実質的に成る発熱コイルを溶接する際、シースチューブと発熱コイルとの間に溶接によって形成される溶融部に、ＷまたはＭｏよりも融点が低いＷ−Ｎｉ合金またはＭｏ−Ｎｉ合金が生成されるため、溶融部において耐熱性が不足し、その結果、グロープラグの耐久性を十分に確保できないおそれがあった。このような溶融部における耐熱性の不足に起因する課題は、今まで検討されていなかった新規な課題である。特許文献２のグロープラグでは、発熱コイルそのものがＮｉ−Ｗ系合金から成るため、ＷまたはＭｏから実質的に成る発熱コイルと比較して発熱コイルの耐熱性が不足し、その結果、グロープラグの耐久性を十分に確保できないおそれがあった。

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。
本発明の一形態によれば、筒状を成す筒状体と；前記筒状体の内側に設けられ、通電によって発熱する発熱体と；前記筒状体と前記発熱体との間を接続する接続部であって、前記発熱体との溶接によって形成された溶融部を有する接続部とを備えるグロープラグが提供される。このグロープラグにおいて、前記発熱体は、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）から主に成り、前記溶融部における前記発熱体との界面から少なくとも２０μｍまでの部位は、ニッケル（Ｎｉ）を含有しない。この形態によれば、溶融部における耐熱性を向上させることができる。その結果、グロープラグの耐久性を向上させることができる。

（１）本発明の一形態によれば、先端部が閉塞した筒状を成す筒状体と；前記筒状体の内側に設けられ、通電によって発熱する発熱体と；前記筒状体の内側に設けられ、前記先端部と前記発熱体との間を接続する接続部であって、前記発熱体との溶接によって形成された第１の溶融部と、前記筒状体との溶接によって形成された第２の溶融部とを有する接続部とを備えるグロープラグが提供される。このグロープラグにおいて、前記発熱体は、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）から主に成り、前記第１の溶融部における前記発熱体との界面から少なくとも２０μｍまでの部位は、ニッケル（Ｎｉ）を含有しない。この形態によれば、第１の溶融部における耐熱性を向上させることができる。その結果、グロープラグの耐久性を向上させることができる。

（２）上述のグロープラグにおいて、前記接続部は、鉄（Ｆｅ）から主に成るとともにクロム（Ｃｒ）を含有する部位と、クロム（Ｃｒ）から主に成る部位との少なくとも一方の部位を有してもよい。この形態によれば、発熱体との界面から少なくとも２０μｍまでの部位にニッケル（Ｎｉ）を含有しない第１の溶融部を実現できる。

（３）上述のグロープラグにおいて、前記筒状体は、ニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）から主に成るとともに、先端側に位置する先端部と、後端側に位置する後端部とを備え、前記筒状体の中心軸上に位置する前記先端部の部位のうち、前記筒状体の外側から前記中心軸に沿って１００μｍまでの部位に含まれるクロム（Ｃｒ）の含有量は、１３質量％以上であってもよい。この形態によれば、先端部における耐酸化性を十分に確保できる。その結果、グロープラグの耐久性を十分に向上させることができる。

（４）上述のグロープラグにおいて、前記筒状体は、ニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）から主に成るとともに、先端側に位置する先端部と、後端側に位置する後端部とを備え、前記筒状体の中心軸上に位置する前記先端部の部位のうち、前記筒状体の外側から前記中心軸に沿って１００μｍまでの部位に含まれるクロム（Ｃｒ）の含有量は、１８質量％以上であってもよい。この形態によれば、先端部における耐酸化性をいっそう確保できる。その結果、グロープラグの耐久性をいっそう向上させることができる。

本発明は、グロープラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、上述のグロープラグを備える内燃機関、上述の筒状体と発熱体とを備える発熱装置、上述のグロープラグを製造する製造方法などの形態で実現することができる。

グロープラグの構成を示す説明図である。 グロープラグにおけるシースヒータの詳細構成を示す説明図である。 シースヒータにおける接続部の詳細構成を示す説明図である。 後端側溶融部の部分断面を示す説明図である。 変形例のシースヒータを示す説明図である。 グロープラグの製造方法を示す工程図である。 グロープラグを製造する様子を示す説明図である。 タングステン（Ｗ）から主に成る発熱コイルを備えるグロープラグの耐久性を評価した結果を示す表である。 モリブデン（Ｍｏ）から主に成る発熱コイルを備えるグロープラグの耐久性を評価した結果を示す表である。 変形例のシースヒータを示す説明図である。 変形例のシースヒータを示す説明図である。 変形例のシースヒータを示す説明図である。 変形例のシースヒータを示す説明図である。

Ａ．実施形態
Ａ１．グロープラグの構成
図１は、グロープラグ１０の構成を示す説明図である。図１には、グロープラグ１０の中心軸ＳＣを境界として、紙面右側にグロープラグ１０の外観形状が図示され、紙面左側にグロープラグ１０の断面形状が図示されている。本実施形態の説明では、グロープラグ１０における図１の紙面下側を「先端側」といい、図１の紙面上側を「後端側」という。

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（図示しない）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、中軸２００と、主体金具５００と、シースヒータ８００とを備える。本実施形態では、グロープラグ１０の中心軸ＳＣは、中軸２００、主体金具５００、およびシースヒータ８００の各部材における中心軸でもある。

グロープラグ１０の中軸２００は、主体金具５００の内側に設けられた導体である。本実施形態では、中軸２００は、中心軸ＳＣを中心とする円柱状を成す金属製の導体である。中軸２００は、シースヒータ８００へと電力を中継する。

中軸２００は、先端側に設けられた先端部２１０と、後端側に設けられた後端部２９０とを備える。中軸２００の先端部２１０は、主体金具５００の先端側に接合されたシースヒータ８００の内側に挿入されている。中軸２００の後端部２９０は、主体金具５００の後端側から突出する。本実施形態では、後端部２９０には、雄ネジが形成されており、後端部２９０には、絶縁樹脂製の環状部材であるＯリング１１０と、絶縁樹脂製の筒状部材である絶縁ブッシュ１２０と、金属製の筒状部材であるリング１３０と、金属製のナット１４０とが、順に組み付けられている。

グロープラグ１０の主体金具５００は、中心軸ＳＣを中心とする円筒状を成す金属製の導体である。本実施形態では、主体金具５００は、ニッケルめっきが施された低炭素鋼である。他の実施形態では、主体金具５００は、亜鉛めっきが施された低炭素鋼であっても良いし、めっきが施されていない低炭素鋼であっても良い。

主体金具５００は、軸孔５１０と、工具係合部５２０と、ネジ部５４０とを備える。主体金具５００の軸孔５１０は、中心軸ＳＣを中心とする貫通孔である。軸孔５１０の先端側には、シースヒータ８００が圧入によって接合されている。軸孔５１０の内径は、中軸２００の外形よりも大きい。軸孔５１０の内側には、中軸２００が保持されている。中軸２００と軸孔５１０との間には、空隙が形成されている。主体金具５００の工具係合部５２０は、グロープラグ１０の取り付けおよび取り外しに用いられる工具（図示しない）に係り合う外周形状（例えば、六角形）を有する部位である。主体金具５００のネジ部５４０は、内燃機関（図示しない）に対して嵌り合う雄ネジが外周に形成された部位である。

図２は、グロープラグ１０におけるシースヒータ８００の詳細構成を示す説明図である。シースヒータ８００は、熱を発生させる発熱装置である。シースヒータ８００は、シースチューブ８１０と、接続部８３０と、発熱コイル８５０と、絶縁粉末８７０とを備える。

シースヒータ８００のシースチューブ８１０は、先端側が閉塞した筒状を成す筒状体である。シースチューブ８１０は、先端側に位置する先端部８１１と、後端側に位置する後端部８１９とを備える。シースチューブ８１０の先端部８１１は、閉塞した端部である。先端部８１１の内側には、接続部８３０を介して、発熱コイル８５０が接続されている。シースチューブ８１０の後端部８１９は、開放した端部である。後端部８１９の内側には、中軸２００が挿入されている。中軸２００と後端部８１９との間は、絶縁樹脂製の筒状部材であるパッキン６００によって電気的に絶縁される。後端部８１９の外側は、軸孔５１０を有する主体金具５００の内側に接触する。

本実施形態では、シースチューブ８１０の外径は、３．５ｍｍ（ミリメートル）である。本実施形態では、シースチューブ８１０の先端部８１１および側面における肉厚は、約０．５ｍｍである。

本実施形態では、シースチューブ８１０は、ニッケル（Ｎｉ）から主に成り、Ｎｉは、シースチューブ８１０に占める割合が最も多い成分（好ましくは、５０質量％以上）である。具体的には、シースチューブ８１０の材料は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分として、２３質量％のクロム（Ｃｒ）と、１４質量％の鉄（Ｆｅ）と、１．４質量％のアルミニウム（Ａｌ）とを含有するニッケル基合金（インコネル６０１（「インコネル」は登録商標））である。

他の実施形態では、シースチューブ８１０は、鉄（Ｆｅ）から主に成るとともにニッケル（Ｎｉ）を含有してもよく、Ｆｅは、シースチューブ８１０に占める割合が最も多い成分（好ましくは、５０質量％以上）であってもよい。具体的には、シースチューブ８１０の材料は、鉄（Ｆｅ）を主成分として、２６質量％のクロム（Ｃｒ）と、２２質量％のニッケル（Ｎｉ）とを含有するステンレス鋼（ＳＵＳ３１０ｓ）であってもよい。

シースヒータ８００の発熱コイル８５０は、シースチューブ８１０の内側に設けられ、通電によって発熱する発熱体である。発熱コイル８５０は、先端側に位置する先端部８５１と、後端側に位置する後端部８５９とを備える。発熱コイル８５０の先端部８５１は、接続部８３０を介して、シースチューブ８１０の先端部８１１へと接続されている。発熱コイル８５０の後端部８５９は、中軸２００に接続されている。

発熱コイル８５０は、ニッケル（Ｎｉ）を実質的に含有しない。本実施形態では、発熱コイル８５０は、タングステン（Ｗ）から主に成り、Ｗは、発熱コイル８５０に占める割合が最も多い成分（好ましくは、９９質量％以上）である。すなわち、発熱コイル８５０は、タングステン（Ｗ）から実質的に成る。具体的には、発熱コイル８５０の材料は、タングステン（Ｗ）の純金属である。

他の実施形態では、発熱コイル８５０は、モリブデン（Ｍｏ）から主に成ってもよく、Ｍｏは、発熱コイル８５０に占める割合が最も多い成分（好ましくは、９９質量％以上）であってもよい。すなわち、発熱コイル８５０は、モリブデン（Ｍｏ）から実質的に成ってもよい。具体的には、発熱コイル８５０の材料は、モリブデン（Ｍｏ）の純金属であってもよい。

シースヒータ８００の絶縁粉末８７０は、電気絶縁性を有する粉末である。本実施例では、絶縁粉末８７０は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から主に成る。絶縁粉末８７０は、シースチューブ８１０の内側に充填され、中軸２００と、シースチューブ８１０と、接続部８３０と、発熱コイル８５０との各隙間を電気的に絶縁する。

図３は、シースヒータ８００における接続部８３０の詳細構成を示す説明図である。接続部８３０は、シースチューブ８１０の内側に設けられ、シースチューブ８１０の先端部８１１と、発熱コイル８５０の先端部８５１との間を接続する。接続部８３０は、後端側溶融部８３１と、先端側溶融部８３２と、線材部８３５とを備える。接続部８３０の後端側溶融部８３１は、接続部８３０の元となる線材と発熱コイル８５０との溶接によって形成された第１の溶融部である。接続部８３０の先端側溶融部８３２は、接続部８３０の元となる線材とシースチューブ８１０との溶接によって形成された第２の溶融部である。接続部８３０の線材部８３５は、接続部８３０の元となる線材のうち、シースチューブ８１０および発熱コイル８５０との各溶接時に溶融することなく残された部位である。

接続部８３０の元となる線材は、ニッケル（Ｎｉ）を実質的に含有しない。本実施形態では、接続部８３０の元となる線材の材質は、鉄（Ｆｅ）から主に成るとともにクロム（Ｃｒ）を含有する合金である。他の実施形態では、接続部８３０の元となる線材の材質は、クロム（Ｃｒ）から主になる合金であってもよいし、クロム（Ｃｒ）の純金属であってもよい。

接続部８３０は、元となる線材の材質に起因して、鉄（Ｆｅ）から主に成るとともにクロム（Ｃｒ）を含有する部位と、クロム（Ｃｒ）から主に成る部位との少なくとも一方の部位を有する。本実施形態では、後端側溶融部８３１の先端寄りの部分、先端側溶融部８３２の後端寄りの部分、および、線材部８３５の全域は、鉄（Ｆｅ）から主に成るとともにクロム（Ｃｒ）を含有する部位である。他の実施形態では、後端側溶融部８３１の先端寄りの部分、先端側溶融部８３２の後端よりの部分、および、線材部８３５の全域は、クロム（Ｃｒ）から主に成る部位であってもよい。

図３の距離Ｄｔｍは、中心軸ＳＣに沿ったシースチューブ８１０の先端Ａから後端側溶融部８３１までの距離である。本実施形態では、距離Ｄｔｍは、約１．０ｍｍである。

接続部８３０の先端側溶融部８３２は、シースチューブ８１０における先端部８１１の少なくとも一部を構成する。シースチューブ８１０の先端部８１１および接続部８３０の先端側溶融部８３２は、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。

図３の位置Ｂは、中心軸ＳＣ上に位置する先端部８１１の部位のうち、シースチューブ８１０の外側である先端Ａから、中心軸ＳＣに沿って１００μｍ離れた位置を示す。中心軸ＳＣ上に位置する先端Ａから位置Ｂまでの部位に含まれるクロム（Ｃｒ）の含有量ＣＴ＿Ｃｒは、１３質量％以上であることが好ましく、１８質量％以上であることがさらに好ましい。この含有量ＣＴ＿Ｃｒは、中心軸ＳＣに沿って切断したシースチューブ８１０における先端Ａから位置Ｂまでの間に１μｍ刻みで設定された合計１００箇所の分析領域（径１μｍ）から、波長分散型Ｘ線分光器（ＷＤＳ：Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer）を利用する電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe MicroAnalyser）を用いて検出されるクロム含有量の平均値である。

図４は、後端側溶融部８３１の部分断面を示す説明図である。接続部８３０と発熱コイル８５０との界面８３９は、接続部８３０と発熱コイル８５０との溶接時に溶融した後に凝固した部位である接続部８３０の後端側溶融部８３１と、接続部８３０と発熱コイル８５０との溶接時に溶融することなく残された発熱コイル８５０の先端部８５１との間に存在する。図４に示す例では、界面８３９は、位置Ｃと位置Ｄとの間にわたって存在する。図４の仮想線Ｌ１は、後端側溶融部８３１における界面８３９から２０μｍ（マイクロメートル）離れた位置を示す。

後端側溶融部８３１における発熱コイル８５０との界面８３９から少なくとも２０μｍまでの部位は、ニッケル（Ｎｉ）を含有しないことが好ましい。この「ニッケル（Ｎｉ）を含有しない」とは、後端側溶融部８３１における界面８３９から仮想線Ｌ１までの間に１μｍ刻みで設定された合計２０箇所の分析領域（径１μｍ）から、ＷＤＳを利用するＥＰＭＡを用いて検出されるニッケル含有量の平均値が０．１ａｔ％（原子パーセント)以下であり、実質的にＮｉを含有しないことを意味する。

図５は、変形例のシースヒータ８００Ｂを示す説明図である。変形例のシースヒータ８００Ｂは、接続部８３０に代えて接続部８３０Ｂを備える点を除き、上述した実施形態のシースヒータ８００と同様である。接続部８３０Ｂは、後端側溶融部８３１と先端側溶融部８３２とが隣接する点を除き、上述した実施形態の接続部８３０と同様である。図５に示す例では、後端側溶融部８３１と先端側溶融部８３２との間に、線材部８３５が存在しない。他の変形例では、後端側溶融部８３１と先端側溶融部８３２との間に、線材部８３５が部分的に存在してもよい。

Ａ２．グロープラグの製造方法
図６は、グロープラグ１０の製造方法を示す工程図である。図７は、グロープラグ１０を製造する様子を示す説明図である。

グロープラグ１０を製造する際には、製造者は、グロープラグ１０を構成する各種部材を用意する（工程Ｐ１１０）。本実施形態では、製造者は、シースヒータ８００の部材として、先端側に開口８１１ｈを有するシースチューブ８１０と、接続部８３０の元となる線材８３５ｐと、他の部材と接合されていない発熱コイル８５０とを用意する。

各種部材を用意した後（工程Ｐ１１０）、製造者は、線材８３５ｐを発熱コイル８５０の先端側に溶接する（工程Ｐ１２０）。これによって、線材８３５ｐと発熱コイル８５０との間には、後端側溶融部８３１が形成される（図７（Ａ）を参照）。

線材８３５ｐを発熱コイル８５０に溶接した後（工程Ｐ１２０）、製造者は、線材８３５ｐを溶接した発熱コイル８５０を、シースチューブ８１０の後端側からシースチューブ８１０の内側に挿入する（工程Ｐ１３０）。これによって、シースチューブ８１０の開口８１１ｈから、線材８３５ｐが突出する（図７（Ｂ）を参照）。

シースチューブ８１０に発熱コイル８５０を挿入した後（工程Ｐ１３０）、製造者は、シースチューブ８１０の先端側に線材８３５ｐを溶接する（工程Ｐ１４０）。これによって、シースチューブ８１０の先端側では、シースチューブ８１０の開口８１１ｈが閉塞しながら、先端側溶融部８３２が形成され、これに伴って、シースチューブ８１０の先端部８１１が形成される（図７（Ｃ）を参照）。

シースチューブ８１０に線材８３５ｐを溶接した後（工程Ｐ１４０）、製造者は、シースチューブ８１０の内側に絶縁粉末８７０を充填する（工程Ｐ１５０）。これらの工程を経て、シースヒータ８００が完成する。

シースチューブ８１０に絶縁粉末８７０を充填した後（工程Ｐ１５０）、製造者は、シースヒータ８００に各種部材（例えば、中軸２００および主体金具５００など）を取り付ける（工程Ｐ１６０）。これらの工程を経て、グロープラグ１０が完成する。

Ａ３．グロープラグの評価
図８は、タングステン（Ｗ）から主に成る発熱コイル８５０を備えるグロープラグの耐久性を評価した結果を示す表である。図９は、モリブデン（Ｍｏ）から主に成る発熱コイル８５０を備えるグロープラグの耐久性を評価した結果を示す表である。

試験者は、タングステン（Ｗ）から主に成る発熱コイル８５０を備えるグロープラグとして６種の試料Ａ１〜Ａ６を用意するとともに、モリブデン（Ｍｏ）から主に成る発熱コイル８５０を備えるグロープラグとして６種の試料Ｂ１〜Ｂ６を用意した。試料Ａ１〜Ａ６および試料Ｂ１〜Ｂ６において、シースチューブ８１０の材料は、ニッケル合金（インコネル６０１）である。

試料Ａ１〜Ａ６および試料Ｂ１〜Ｂ６において、接続部８３０の元となる線材８３５ｐの材質は、次のとおりである。
・試料Ａ１，Ｂ１：鉄（Ｆｅ）を主成分として、１８質量％のクロム（Ｃｒ）を含有するステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）
・試料Ａ２，Ｂ２：鉄（Ｆｅ）を主成分として、１８質量％のクロム（Ｃｒ）と、３質量％のアルミニウム（Ａｌ）を含有するステンレス鋼（ＳＵＨ２１）
・試料Ａ３，Ｂ３：鉄（Ｆｅ）を主成分として、１２質量％のクロム（Ｃｒ）を含有するステンレス鋼（ＳＵＳ４０３）
・試料Ａ４，Ｂ４：鉄（Ｆｅ）を主成分として、１０質量％のクロム（Ｃｒ）を含有するステンレス鋼
・試料Ａ５，Ｂ５：ニッケル（Ｎｉ）を主成分として、２３質量％のクロム（Ｃｒ）と、１４質量％の鉄（Ｆｅ）と、１．４質量％のアルミニウム（Ａｌ）とを含有するニッケル基合金（インコネル６０１）
・試料Ａ６，Ｂ６：鉄（Ｆｅ）を主成分として、２６質量％のクロム（Ｃｒ）と、２２質量％のニッケル（Ｎｉ）を含有するステンレス鋼（ＳＵＳ３１０ｓ）

試験者は、各試料における接続部８３０の後端側溶融部８３１から発熱コイル８５０の先端部８５１にわたる部分を切断し、後端側溶融部８３１における発熱コイル８５０との界面８３９から１０μｍまでの部位に含まれるニッケル（Ｎｉ）の含有量ＣＴ＿Ｎｉ１０と、後端側溶融部８３１における発熱コイル８５０との界面８３９から２０μｍまでの部位に含まれるニッケル（Ｎｉ）の含有量ＣＴ＿Ｎｉ２０とを測定した。含有量ＣＴ＿Ｎｉ１０は、後端側溶融部８３１における界面８３９から１０μｍまでの間に１μｍ刻みで設定された合計１０箇所の分析領域（径１μｍ）から、ＷＤＳを利用するＥＰＭＡを用いて検出されるニッケル含有量の平均値である。含有量ＣＴ＿Ｎｉ２０は、後端側溶融部８３１における界面８３９から２０μｍまでの間に１μｍ刻みで設定された合計２０箇所の分析領域（径１μｍ）から、ＷＤＳを利用するＥＰＭＡを用いて検出されるニッケル含有量の平均値である。含有量ＣＴ＿Ｎｉ１０および含有量ＣＴ＿Ｎｉ２０の測定に際し、試験者は、ニッケル含有量の平均値が０．１ａｔ％以下である場合、測定対象である後端側溶融部８３１の部位からニッケル（Ｎｉ）が検出されない（不検出）、すなわち、測定対象である後端側溶融部８３１の部位はニッケル（Ｎｉ）を含有しない、と判断した。

試験者は、各試料におけるシースチューブ８１０を中心軸ＳＣに沿って切断し、シースチューブ８１０における中心軸ＳＣ上に位置する先端Ａから位置Ｂまでの部位に含まれるクロム（Ｃｒ）の含有量ＣＴ＿Ｃｒを測定した。含有量ＣＴ＿Ｃｒは、先端Ａから位置Ｂまでの間に１μｍ刻みで設定された合計１００箇所の分析領域（径１μｍ）から、ＷＤＳを利用するＥＰＭＡを用いて検出されるクロム含有量の平均値である。

評価試験では、試験者は、次の手順１〜３を１サイクルとして各試料に対して繰り返し実施することによって、各試料の接続部８３０が断線するサイクル数（断線サイクル数）を確認した。
（手順１）シースチューブ８１０の外側表面における先端Ａから中心軸ＳＣに沿って２ｍｍの位置ＭＬが１２００℃になるように、試料であるグロープラグに通電
（手順２）シースチューブ８１０の位置ＭＬが１２００℃になった後、グロープラグに対する通電を継続することによって、シースチューブ８１０の位置ＭＬが１２００℃となる状態を１０分間維持
（手順３）シースチューブ８１０の位置ＭＬが１２００℃となる状態を１０分間維持した後、グロープラグに対する通電を遮断し、送風によってシースチューブ８１０を２分間冷却

試験者は、次の評価基準に基づいて各試料の耐久性を評価した。
◎（優）：１００００≦断線サイクル
○（良）：８０００≦断線サイクル＜１００００
△（可）：６０００≦断線サイクル＜８０００
×（不可）：断線サイクル＜６０００

発熱コイル８５０の材質がタングステン（Ｗ）である試料Ａ１〜Ａ４と試料Ａ５，Ａ６との対比によれば、後端側溶融部８３１における界面８３９から２０μｍまでの部位からニッケル（Ｎｉ）が検出されなければ、グロープラグの耐久性を十分に確保できることが分かる。試料Ａ５，Ａ６では、タングステン（Ｗ）よりも融点が低いタングステン（Ｗ）−ニッケル（Ｎｉ）合金が後端側溶融部８３１に存在することに起因して、後端側溶融部８３１における融点が１５００℃未満にまで低下するため、試料Ａ１〜Ａ４と比較してグロープラグの耐久性が低下すると考えられる。

試料Ａ１〜Ａ４の対比によれば、グロープラグの耐久性を向上させる観点から、シースチューブ８１０におけるクロム（Ｃｒ）の含有量ＣＴ＿Ｃｒは、１３質量％以上が好ましく、１８質量％以上がさらに好ましい。この結果は、鉄（Ｆｅ）−Ｃｒ（クロム）合金から成る線材８３５ｐに由来する先端側溶融部８３２の耐酸化性がクロム（Ｃｒ）によって確保されることに起因すると考えられる。

発熱コイル８５０の材質がモリブデン（Ｍｏ）である試料Ｂ１〜Ｂ４と試料Ｂ５，Ｂ６との対比によれば、後端側溶融部８３１における界面８３９から２０μｍまでの部位からニッケル（Ｎｉ）が検出されなければ、グロープラグの耐久性を十分に確保できることが分かる。試料Ｂ５，Ｂ６では、モリブデン（Ｍｏ）よりも融点が低いモリブデン（Ｍｏ）−ニッケル（Ｎｉ）合金が後端側溶融部８３１に存在することに起因して、後端側溶融部８３１における融点が１５００℃未満にまで低下するため、試料Ｂ１〜Ｂ４と比較してグロープラグの耐久性が低下すると考えられる。

試料Ｂ１〜Ｂ４の対比によれば、グロープラグの耐久性を向上させる観点から、シースチューブ８１０におけるクロム（Ｃｒ）の含有量ＣＴ＿Ｃｒは、１３質量％以上が好ましく、１８質量％以上がさらに好ましい。この結果は、鉄（Ｆｅ）−Ｃｒ（クロム）合金から成る線材８３５ｐに由来する先端側溶融部８３２の耐酸化性がクロム（Ｃｒ）によって確保されることに起因すると考えられる。

Ａ４．効果
以上説明した実施形態によれば、発熱コイル８５０は、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）から主に成り、後端側溶融部８３１における発熱コイル８５０との界面８３９から少なくとも２０μｍまでの部位は、ニッケル（Ｎｉ）を含有しないため、後端側溶融部８３１における耐熱性を向上させることができる。その結果、グロープラグ１０の耐久性を向上させることができる。

また、接続部８３０は、鉄（Ｆｅ）から主に成るとともにクロム（Ｃｒ）を含有する部位と、クロム（Ｃｒ）から主に成る部位との少なくとも一方の部位を有するため、発熱コイル８５０との界面８３９から少なくとも２０μｍまでの部位にニッケル（Ｎｉ）を含有しない後端側溶融部８３１を実現できる。

また、シースチューブ８１０は、ニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）から主に成り、シースチューブ８１０の先端部８１１におけるクロム（Ｃｒ）の含有量ＣＴ＿Ｃｒが１３質量％以上である場合、先端部８１１における耐酸化性を十分に確保できる。その結果、グロープラグ１０の耐久性を十分に向上させることができる。さらに、シースチューブ８１０の先端部８１１におけるクロム（Ｃｒ）の含有量ＣＴ＿Ｃｒが１８質量％以上である場合、先端部８１１における耐酸化性をいっそうに確保できる。その結果、グロープラグ１０の耐久性をいっそう向上させることができる。

Ｂ．他の実施形態
本発明は、上述の実施形態や実施例、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、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部また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。

図１０は、変形例のシースヒータ８００Ｃを示す説明図である。変形例のシースヒータ８００Ｃは、接続部８３０に代えて接続部８３０Ｃを備える点を除き、上述した実施形態のシースヒータ８００と同様である。接続部８３０Ｃは、シースチューブ８１０と発熱コイル８５０との間を接続する。接続部８３０Ｃは、後端側溶融部８３１Ｃと、先端側溶融部８３２Ｃと、鋲材部８３５Ｃとを備える。接続部８３０Ｃの元となる鋲材は、円盤状である点を除き、上述した実施形態における接続部８３０の元となる線材と同様である。

接続部８３０Ｃの後端側溶融部８３１Ｃは、接続部８３０Ｃの元となる鋲材と発熱コイル８５０との溶接によって形成された第１の溶融部である点を除き、上述した実施形態の後端側溶融部８３１と同様である。後端側溶融部８３１Ｃは、円盤状を成す鋲材部８３５Ｃにおける後端側の端面の中央に形成されている。

接続部８３０Ｃの先端側溶融部８３２Ｃは、接続部８３０Ｃの元となる鋲材とシースチューブ８１０との溶接によって形成された第２の溶融部である点を除き、上述した実施形態の先端側溶融部８３２と同様である。先端側溶融部８３２Ｃは、円盤状を成す鋲材部８３５Ｃにおける外周面の全域にわたって形成されている。

接続部８３０Ｃの鋲材部８３５Ｃは、接続部８３０Ｃの元となる鋲材のうち、シースチューブ８１０および発熱コイル８５０との各溶接時に溶融することなく残された部位である。鋲材部８３５Ｃは、円盤状を成し、鋲材部８３５Ｃにおける先端側の端面は、外部に露出している。

図１０の変形例によれば、上述した実施形態と同様に、グロープラグ８００Ｃの耐久性を向上させることができる。

図１１は、変形例のシースヒータ８００Ｄを示す説明図である。変形例のシースヒータ８００Ｄは、接続部８３０に代えて接続部８３０Ｄを備える点を除き、上述した実施形態のシースヒータ８００と同様である。接続部８３０Ｄは、シースチューブ８１０と発熱コイル８５０との間を接続する。接続部８３０Ｄは、後端側溶融部８３１Ｄと、先端側溶融部８３２Ｄと、鋲材部８３５Ｄとを備える。接続部８３０Ｄの元となる鋲材は、先端側が細く後端側が太い段付きの円柱状である点を除き、上述した実施形態における接続部８３０の元となる線材と同様である。

接続部８３０Ｄの後端側溶融部８３１Ｄは、接続部８３０Ｄの元となる鋲材と発熱コイル８５０との溶接によって形成された第１の溶融部である点を除き、上述した実施形態の後端側溶融部８３１と同様である。後端側溶融部８３１Ｄは、段付きの円柱状を成す鋲材部８３５Ｄにおける後端側の側面に形成されている。

接続部８３０Ｄの先端側溶融部８３２Ｄは、接続部８３０Ｄの元となる鋲材とシースチューブ８１０との溶接によって形成された第２の溶融部である点を除き、上述した実施形態の先端側溶融部８３２と同様である。先端側溶融部８３２Ｄは、段付きの円柱状を成す鋲材部８３５Ｄにおける先端側の外周面の全域にわたって形成されている。

接続部８３０Ｄの鋲材部８３５Ｄは、接続部８３０Ｄの元となる鋲材のうち、シースチューブ８１０および発熱コイル８５０との各溶接時に溶融することなく残された部位である。鋲材部８３５Ｄは、段付きの円柱状を成し、鋲材部８３５Ｄにおける先端側の端面は、外部に露出している。

図１１の変形例によれば、上述した実施形態と同様に、グロープラグ８００Ｄの耐久性を向上させることができる。

図１２は、変形例のシースヒータ８００Ｅを示す説明図である。変形例のシースヒータ８００Ｅは、接続部８３０に代えて接続部８３０Ｅを備える点を除き、上述した実施形態のシースヒータ８００と同様である。接続部８３０Ｅは、シースチューブ８１０と発熱コイル８５０との間を接続する。接続部８３０Ｅは、後端側溶融部８３１Ｅと、先端側溶融部８３２Ｅと、鋲材部８３５Ｅとを備える。接続部８３０Ｅの元となる鋲材は、図１１の変形例における接続部８３０Ｄの元となる鋲材と同様である。

接続部８３０Ｅの後端側溶融部８３１Ｅは、図１１の変形例における接続部８３０Ｄの後端側溶融部８３１Ｄと同様である。

接続部８３０Ｅの先端側溶融部８３２Ｅは、接続部８３０Ｅの元となる鋲材における先端側の中心部にまで形成されている点を除き、図１１の変形例における接続部８３０Ｄの先端側溶融部８３２Ｄと同様である。

接続部８３０Ｅの鋲材部８３５Ｅは、接続部８３０Ｅの元となる鋲材のうち、シースチューブ８１０および発熱コイル８５０との各溶接時に溶融することなく残された部位である。鋲材部８３５Ｅは、段付きの円柱状を成し、鋲材部８３５Ｄの先端側は、先端側溶融部８３２Ｅに隣接する。

図１２の変形例によれば、上述した実施形態と同様に、グロープラグ８００Ｅの耐久性を向上させることができる。

図１３は、変形例のシースヒータ８００Ｆを示す説明図である。変形例のシースヒータ８００Ｆは、接続部８３０に代えて接続部８３０Ｆを備える点を除き、上述した実施形態のシースヒータ８００と同様である。接続部８３０Ｆは、シースチューブ８１０と発熱コイル８５０との間を接続する。接続部８３０Ｆは、後端側溶融部８３１Ｆと、先端側溶融部８３２Ｆと、鋲材部８３５Ｆとを備える。接続部８３０Ｆの元となる鋲材は、図１１の変形例における接続部８３０Ｄの元となる鋲材と同様である。

接続部８３０Ｆの後端側溶融部８３１Ｆは、図１１の変形例における接続部８３０Ｄの後端側溶融部８３１Ｄと同様である。

接続部８３０Ｆの先端側溶融部８３２Ｆは、接続部８３０Ｆの元となる鋲材における先端側の中心部から先端側と後端側との間の段差を超えて形成されている点を除き、図１１の変形例における接続部８３０Ｄの先端側溶融部８３２Ｄと同様である。

接続部８３０Ｆの鋲材部８３５Ｆは、接続部８３０Ｆの元となる鋲材のうち、シースチューブ８１０および発熱コイル８５０との各溶接時に溶融することなく残された部位である。鋲材部８３５Ｆは、円柱状を成し、鋲材部８３５Ｄの先端側は、先端側溶融部８３２Ｅに隣接する。

図１３の変形例によれば、上述した実施形態と同様に、グロープラグ８００Ｆの耐久性を向上させることができる。

１０…グロープラグ
１１０…Ｏリング
１２０…絶縁ブッシュ
１３０…リング
１４０…ナット
２００…中軸
２１０…先端部
２９０…後端部
５００…主体金具
５１０…軸孔
５２０…工具係合部
５４０…ネジ部
６００…パッキン
８００，８００Ｂ〜８００Ｆ…シースヒータ
８１０…シースチューブ
８１１…先端部
８１１ｈ…開口
８１９…後端部
８３０，８３０Ｂ〜８３０Ｆ…接続部
８３１，８３１Ｃ〜８３１Ｆ…後端側溶融部
８３２，８３２Ｃ〜８３２Ｆ…先端側溶融部
８３５…線材部
８３５Ｃ〜８３５Ｆ…鋲材部
８３５ｐ…線材
８３９…界面
８５０…発熱コイル
８５１…先端部
８５９…後端部
８７０…絶縁粉末

Claims (4)

1. 筒状を成す筒状体と、
   前記筒状体の内側に設けられ、通電によって発熱する発熱体と、
   前記筒状体と前記発熱体との間を接続する接続部であって、前記発熱体との溶接によって形成された溶融部を有する接続部と
   を備えるグロープラグであって、
   前記発熱体は、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）から主に成り、
   前記溶融部における前記発熱体との界面から少なくとも２０μｍまでの部位は、ニッケル（Ｎｉ）を含有しないことを特徴とするグロープラグ。
2. 前記接続部は、鉄（Ｆｅ）から主に成るとともにクロム（Ｃｒ）を含有する部位と、クロム（Ｃｒ）から主に成る部位との少なくとも一方の部位を有する、請求項１に記載のグロープラグ。
3. 請求項１または請求項２に記載のグロープラグであって、
   前記筒状体は、ニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）から主に成るとともに、先端側に位置する先端部と、後端側に位置する後端部とを備え、
   前記筒状体の中心軸上に位置する前記先端部の部位のうち、前記筒状体の外側から前記中心軸に沿って１００μｍまでの部位に含まれるクロム（Ｃｒ）の含有量は、１３質量％以上である、グロープラグ。
4. 請求項１または請求項２に記載のグロープラグであって、
   前記筒状体は、ニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）から主に成るとともに、先端側に位置する先端部と、後端側に位置する後端部とを備え、
   前記筒状体の中心軸上に位置する前記先端部の部位のうち、前記筒状体の外側から前記中心軸に沿って１００μｍまでの部位に含まれるクロム（Ｃｒ）の含有量は、１８質量％以上である、グロープラグ。

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