JP6535511B2

JP6535511B2 - グロープラグおよび加熱装置

Info

Publication number: JP6535511B2
Application number: JP2015101652A
Authority: JP
Inventors: 将憲大坪
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2019-06-26
Anticipated expiration: 2035-05-19
Also published as: JP2016217588A

Description

本発明は、グロープラグおよび加熱装置に関する。

グロープラグとして、セラミックヒータを用いたセラミックグロープラグが知られている（特許文献１を参照）。このようなセラミックグロープラグとしては、バッテリ（二次電池）から出力されるバッテリ電圧の印加を直接的に受けることによって発熱するタイプ（以下、「直通電タイプ」という）と、ＰＷＭ制御された供給電圧の印加を受けることによって、直通電タイプより急速な発熱温度の上昇を実現するタイプ（以下、「急速昇温タイプ」という）とがある。

直通電タイプのセラミックグロープラグの場合、内燃機関を始動する際、セラミックグロープラグは、内燃機関が始動する前のバッテリ電圧（例えば１１ボルト）の印加を受けることによって、内燃機関の始動に必要な温度へと発熱する。その後、内燃機関が始動した後も内燃機関の運転を安定させるために、セラミックグロープラグに対する通電が継続される。内燃機関の始動に伴って、オルタネータ（発電機）によるバッテリに対する充電が開始される。そのため、内燃機関が始動した後、バッテリ電圧は、内燃機関が始動する前より高い電圧（例えば１４ボルト）へと上昇する。

特許第４８５１５７０号公報

内燃機関が始動した後、直通電タイプのセラミックグロープラグには、内燃機関の始動前より高い電圧が印加される。そのため、セラミックグロープラグが過剰に発熱することによって、セラミックグロープラグの耐久性が低下するおそれがあった。その対策として、内燃機関の始動後に上昇するバッテリ電圧を見越した耐久性を有するセラミックグロープラグとするために、セラミックグロープラグの発熱特性（例えば、セラミックグロープラグが到達する最高温度）を低下させた場合には、内燃機関の始動に必要な熱量を得られなくなる問題があった。

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。

（１）本発明の一形態は、グロープラグを提供する。このグロープラグは、軸線方向の先端側から後端側へと延びたセラミックヒータと；内燃機関の取付孔に接触する傾斜面を外周に有するとともに、自身の先端側から前記セラミックヒータを先端側に突出させた状態で前記セラミックヒータを保持する軸孔を有する筒状体とを備える。前記セラミックヒータは、絶縁性セラミックから主に成り、前記軸線方向に延びた支持体と；導電性セラミックから主に成り、前記支持体に埋め込まれた発熱抵抗体とを含む。このグロープラグにおいて、前記発熱抵抗体の部分のうち、前記支持体の先端から前記傾斜面の後端までの前記軸線方向における長さＬの範囲に存在する部分の環境温度２０℃における常温抵抗値ＲＬは、０．５０Ω以上であり；前記発熱抵抗体の部分のうち、前記支持体の先端から前記軸線方向に長さＬ／４の範囲に存在する部分の環境温度２０℃における常温抵抗値Ｒ１は、０．３５≦Ｒ１／ＲＬ≦０．５０を満たす。この形態によれば、発熱抵抗体の先端側における発熱の立ち上がり特性を十分に確保しながら、過大なバッテリ電圧による発熱抵抗体の先端側における過剰な発熱を抑制できる。その結果、直通電タイプのグロープラグの耐久性を向上させることができる。

（２）上記形態のグロープラグにおいて、前記発熱抵抗体の部分のうち、前記支持体の先端から前記軸線方向に長さ２Ｌ／３の範囲に存在する部分の常温抵抗値Ｒ３は、０．７０≦Ｒ３／ＲＬ≦０．８０を満たしてもよい。この形態によれば、発熱抵抗体の先端側における発熱の立ち上がりを十分に確保しながら、過大なバッテリ電圧による発熱抵抗体の先端側における過剰な発熱を抑制できる。

（３）上記形態のグロープラグにおいて、環境温度２０℃において前記グロープラグに１１Ｖの電圧に印加することによって前記発熱抵抗体に通電する場合、前記セラミックヒータの先端から前記軸線方向へ２ｍｍに位置する前記セラミックヒータの表面温度が２０℃から１０００℃に到達する時間は、４秒以上であってもよい。この形態によれば、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。

（４）本発明の一形態は、加熱装置を提供する。この加熱装置は、上記形態のグロープラグと；電圧を調整することなく、二次電池から前記グロープラグに電力を供給する電力供給部とを備える。この形態によれば、直通電タイプとして用いられるグロープラグの耐久性を向上させることができる。

本発明は、グロープラグおよび加熱装置とは異なる種々の形態で実現可能であり、例えば、セラミックヒータ、内燃機関および車両、ならびに、グロープラグを製造する製造方法などの形態で実現可能である。

加熱装置の構成を示す説明図である。グロープラグの構成を示す説明図である。グロープラグの先端側における詳細構成を示す説明図である。グロープラグを評価した結果を示す表である。各試料の発熱抵抗体における抵抗値の分布特性を示すグラフである。

Ａ．実施形態
Ａ１．加熱装置の構成
図１は、加熱装置２０の構成を示す説明図である。加熱装置２０は、ディーゼルエンジンを始めとする内燃機関の始動時における着火を補助するために燃焼室を加熱する。加熱装置２０は、グロープラグ１０の他、リレー２２と、電源コード２４とを備える。リレー２２および電源コード２４は、バッテリ３０からグロープラグ１０に電力を供給する電力供給部である。

加熱装置２０のリレー２２は、電圧を調整することなく、バッテリ３０からグロープラグ１０に電力を供給する。本実施形態では、バッテリ３０は、鉛蓄電池である。リレー２２は、バッテリ３０から出力される電力を、電源コード２４を介してグロープラグ１０に供給する。加熱装置２０の電源コード２４は、リレー２２とグロープラグ１０との間を接続する被覆電線である。電源コード２４は、バッテリ３０から供給される電力をグロープラグ１０へと中継する。加熱装置２０のグロープラグ１０は、直通電タイプのグロープラグであり、電源コード２４を介して供給される電力に基づいて発熱する。

Ａ２．グロープラグの構成
図２は、グロープラグ１０の構成を示す説明図である。図２は、グロープラグ１０の軸線ＡＬを境界として、紙面右側にグロープラグ１０の外観形状を図示し、紙面左側にグロープラグ１０の断面形状を図示した。本実施形態の説明では、グロープラグ１０における図２の紙面下側を「先端側」といい、図２の紙面上側を「後端側」という。

図２には、ＸＹＺ軸が図示されている。図２のＸＹＺ軸は、互いに直交する３つの空間軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有する。本実施形態では、Ｚ軸は、グロープラグ１０の軸線ＡＬに沿った軸である。Ｘ軸に沿ったＸ軸方向のうち、＋Ｘ軸方向は、紙面手前から紙面奥に向かう方向であり、−Ｘ軸方向は、＋Ｘ軸方向に対する逆方向である。Ｙ軸に沿ったＹ軸方向のうち、＋Ｙ軸方向は、紙面右側から紙面左側に向かう方向であり、−Ｙ軸方向は、＋Ｙ軸方向に対する逆方向である。Ｚ軸に沿ったＺ軸方向（軸線方向）のうち、＋Ｚ軸方向は、先端側から後端側に向かう方向であり、−Ｚ軸方向は、＋Ｚ軸方向に対する逆方向である。図２のＸＹＺ軸は、他の図におけるＸＹＺ軸に対応する。

グロープラグ１０は、熱を発生させるセラミックヒータ８００を備え、ディーゼルエンジンを始めとする内燃機関９０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、セラミックヒータ８００の他、端子用ナット１２０と、かしめナット１４０と、中軸２００と、絶縁部材３００と、主体金具５００と、セラミックヒータ８００とを備える。本実施形態では、グロープラグ１０の軸線ＡＬは、端子用ナット１２０、かしめナット１４０、中軸２００、絶縁部材３００、主体金具５００およびセラミックヒータ８００などの各部材の軸線でもある。

グロープラグ１０の端子用ナット１２０は、中軸２００の後端側に形成された雄ねじ２１０に嵌まり合うナットである。本実施形態では、端子用ナット１２０は、中軸２００に嵌め込まれた電源コード２４の導電用電極（グロープレート、図示しない）をかしめナット１４０との間に固定する。グロープラグ１０のかしめナット１４０は、筒状を成し、中軸２００が挿入された状態で外周方向からかしめられることによって中軸２００に固定されている。本実施形態では、端子用ナット１２０およびかしめナット１４０は、導電性を有する金属製（例えば、アルミニウム合金、ステンレス合金など）である。

グロープラグ１０の中軸２００は、先端側から後端側（＋Ｚ軸方向）へ軸線方向に延びた棒状を成す導体である。本実施形態では、中軸２００は、金属製（例えば、ステンレス鋼など）である。本実施形態では、中軸２００の後端側を構成する雄ねじ２１０は、電源コード２４と接続可能にかしめナット１４０から突出している。本実施形態では、中軸２００の先端側は、セラミックヒータ８００の後端側に連結されている。

本実施形態では、中軸２００は、中軸２００の後端側において、グロープラグ１０の外部から直接的に給電を受け付けている。他の本実施形態では、中軸２００は、中軸２００の後端側において、グロープラグ１０の外部から端子１００を介して給電を受け付けてもよい。

本実施形態では、中軸２００は、中軸２００の先端側において、導体製のリング６００を介してセラミックヒータ８００と接続されている。他の実施形態では、中軸２００は、中軸２００の先端側において、セラミックヒータ８００と直接的に接続されてもよい。

グロープラグ１０の主体金具５００は、軸線ＡＬを中心に延びた筒状を成す導体である。本実施形態では、主体金具５００は、金属製（例えば、炭素鋼）である。本実施形態では、主体金具５００の表面には、めっき（例えば、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛−ニッケル合金など）が施されている。主体金具５００は、軸孔５１０と、工具係合部５２０と、雄ねじ部５４０とを有する。

主体金具５００の軸孔５１０は、軸線ＡＬを中心に延びた貫通孔である。軸孔５１０の内径は、中軸２００の外径よりも大きい。軸孔５１０の内側には、中軸２００が軸線ＡＬ上に保持される。軸孔５１０と中軸２００との間には、軸孔５１０と中軸２００とを電気的に絶縁する空隙が形成される。本実施形態では、軸孔５１０の後端側には、円筒状を成す絶縁部材３００と、環状を成す絶縁部材４００とを介して、中軸２００が保持されている。

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）と係合可能に構成されている。主体金具５００の雄ねじ部５４０は、内燃機関９０に形成された雌ねじ９２に嵌り合うことによって、内燃機関９０に対して固定可能に構成されている。本実施形態では、雄ねじ部５４０は、工具係合部５２０より先端側に位置する。

図３は、グロープラグ１０の先端側における詳細構成を示す説明図である。図３には、外筒７００およびセラミックヒータ８００を中心とする構成が図示されている。

グロープラグ１０の外筒７００は、軸線ＡＬを中心に延びた筒状を成す導体である。本実施形態では、主体金具５００は、金属製（例えば、ステンレス鋼）である。外筒７００の後端側は、主体金具５００の先端側に溶接されている。外筒７００は、軸孔７１０と、小径部７２０と、傾斜面部７３０と、大径部７４０とを有する。

外筒７００の軸孔７１０は、軸線ＡＬを中心に延びた貫通孔である。軸孔７１０は、先端側からセラミックヒータ８００を突出させた状態でセラミックヒータ８００を保持する。本実施形態では、軸孔７１０には、セラミックヒータ８００が圧入されている。

外筒７００の小径部７２０は、外筒７００の先端側を構成し、大径部７４０より小さな外径を有する筒状の部位である。外筒７００の大径部７４０は、外筒７００の後端側を構成し、主体金具５００の先端側とほぼ同じ外径を有する筒状の部位である。

外筒７００の傾斜面部７３０は、小径部７２０と大径部７４０とを繋ぐ部位であり、外筒７００の外周の一部を構成する。本実施形態では、傾斜面部７３０は、後端側から先端側（−Ｚ軸方向）に向けて傾斜した面を有する。傾斜面部７３０は、内燃機関９０に形成された取付孔９６に接触する。セラミックヒータ８００で発生した熱の一部は、小径部７２０から傾斜面部７３０を通じて取付孔９６へと移動する。外筒７００の大径部７４０は、傾斜面部７３０と主体金具５００とを繋ぐ部位である。

グロープラグ１０のセラミックヒータ８００は、セラミック組成物から成る発熱素子（発熱装置）である。グロープラグ１０において、セラミックヒータ８００は、先端側から後端側（＋Ｚ軸方向）へと軸線方向に延びている。セラミックヒータ８００は、支持体８１０と、発熱抵抗体８３０とを備える。

セラミックヒータ８００の支持体８１０は、電気絶縁性を有する絶縁性セラミックから主に成り、軸線方向（Ｚ軸方向）に延びている。支持体８１０には、発熱抵抗体８３０が埋め込まれている。支持体８１０は、発熱抵抗体８３０を支持する。支持体８１０は、グロープラグ１０の外部から発熱抵抗体８３０を電気的に絶縁すると共に、発熱抵抗体８３０の熱をグロープラグ１０の外部へと伝達する。

本実施形態では、支持体８１０は、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）から主に成る。他の実施形態では、支持体８１０を形成する窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）のうち、ケイ素（Ｓｉ）の少なくとも一部がアルミニウム（Ａｌ）で置換され、窒素（Ｎ）の少なくとも一部が酸素（Ｏ）で置換されてもよい。支持体８１０は、焼結助剤として、希土類酸化物（例えば、イッテルビウム（Ｙｂ）酸化物、エルビウム（Ｅｒ）酸化物など）とアルミニウム（Ａｌ）酸化物とを含有してもよい。

セラミックヒータ８００の発熱抵抗体８３０は、導電性を有する導電性セラミックから主に成る。発熱抵抗体８３０は、通電によって発熱する。

本実施形態では、発熱抵抗体８３０は、炭化タングステン（ＷＣ）から主に成る。本実施形態では、発熱抵抗体８３０は、炭化タングステンに加え、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を含有する。発熱抵抗体８３０は、５５〜７０質量％の炭化タングステンと、２８〜３５質量％の窒化ケイ素とを含有し、残りの２〜１０質量％として酸化エルビウム（Ｅｒ_２Ｏ_３）および酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含有してもよい。他の実施形態では、発熱抵抗体８３０は、二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ_２）から主に成る組成物であってもよい。

発熱抵抗体８３０は、折返し部８３２と、一対の線状部８３４と、一対の導電部８３６と、２つの端子部８３８とを備える。

発熱抵抗体８３０の折返し部８３２は、支持体８１０の先端側に設けられている。折返し部８３２は、円弧状に折り返した線状を成す部位である。折返し部８３２は、一対の線状部８３４の間を接続する。

発熱抵抗体８３０における一対の線状部８３４は、折返し部８３２（先端側）から後端側（＋Ｚ軸方向側）へ相互に延びた部位である。一対の線状部８３４は、線状部８３４ａと、線状部８３４ｂとを含む。線状部８３４ａは、折返し部８３２の右側から後端側へと線状に延びた部位であり、線状部８３４ｂは、折返し部８３２の左側から後端側へと線状に延びた部位である。本実施例では、線状部８３４ａと線状部８３４ｂとは、相互にほぼ平行に延びた部位である。本実施形態の説明では、線状部を総称する場合には符号「８３４」を使用し、線状部を特定する場合には符号「８３４ａ」、「８３４ｂ」を使用する。

発熱抵抗体８３０における一対の導電部８３６は、一対の線状部８３４の各々（先端側）から後端側（＋Ｚ軸方向側）へ相互に延びた部位である。一対の導電部８３６は、導電部８３６ａと、導電部８３６ｂとを含む。導電部８３６ａは、線状部８３４ａから後端側へと線状に延びた部位であり、導電部８３６ｂは、線状部８３４ｂから後端側へと線状に延びた部位である。本実施形態では、導電部８３６ａと導電部８３６ｂとは、相互にほぼ平行に延びた部位である。本実施形態の説明では、導電部を総称する場合には符号「８３６」を使用し、導電部を特定する場合には符号「８３６ａ」、「８３６ｂ」を使用する。

発熱抵抗体８３０における２つの端子部８３８は、一対の線状部８３４の各々から突出し、支持体８１０の表面に露出する。２つの端子部８３８は、端子部８３８ａと、端子部８３８ｂとを含む。端子部８３８ａは、導電部８３６ａの後端側に形成され、導電部８３６ａから−Ｙ軸方向に突出した部位である。端子部８３８ｂは、導電部８３６ｂの後端側に形成され、導電部８３６ｂから＋Ｙ軸方向に突出した部位である。本実施形態では、端子部８３８ｂは、端子部８３８ａより先端側に位置する。本実施形態では、セラミックヒータ８００が主体金具５００に組み付けられた状態で、端子部８３８ａは中軸２００と電気的に接続され、端子部８３８ｂは外筒７００と電気的に接続される。本実施形態の説明では、端子部を総称する場合には符号「８３８」を使用し、導電部を特定する場合には符号「８３８ａ」、「８３８ｂ」を使用する。

本実施形態では、発熱抵抗体８３０の部分的な抵抗値である常温抵抗値ＲＬは、０．５０Ω以上である。常温抵抗値ＲＬは、発熱抵抗体８３０の部位のうち、支持体８１０の先端から傾斜面７３０の後端までの軸線方向（Ｚ軸方向）における長さＬの範囲に存在する部分の抵抗値である。常温抵抗値ＲＬは、２０℃の環境温度において測定される抵抗値である。本実施形態では、長さＬは、３０ｍｍ（ミリメートル）である。他の実施形態では、長さＬは、３０ｍｍ未満であってもよいし、３０ｍｍ超過であってもよい。なお、本実施形態では、常温抵抗値ＲＬは、発熱抵抗体８３０全体の抵抗値である常温抵抗値ＲＡに対して、ＲＬ／ＲＡ≧０．８を満たす。

本実施形態では、発熱抵抗体８３０の部分的な抵抗値である常温抵抗値Ｒ１は、０．３５≦Ｒ１／ＲＬ≦０．５０を満たす。常温抵抗値Ｒ１は、発熱抵抗体８３０の部分のうち支持体８１０の先端から軸線方向（Ｚ軸方向）に長さＬ１（＝Ｌ／４）の範囲に存在する部分の抵抗値である。常温抵抗値Ｒ１は、２０℃の環境温度において測定される抵抗値である。本実施形態では、長さＬ１は、７．５ｍｍである。他の実施形態では、長さＬ１は、７．５ｍｍ未満であってもよいし、７．５ｍｍ超過であってもよい。

本実施形態では、発熱抵抗体８３０の部分的な抵抗値である常温抵抗値Ｒ２は、Ｒ１≦Ｒ２を満たす。常温抵抗値Ｒ２は、発熱抵抗体８３０の部分のうち支持体８１０の先端から軸線方向（Ｚ軸方向）に長さＬの範囲に存在する部分から、発熱抵抗体８３０の部分のうち支持体８１０の先端から軸線方向（Ｚ軸方向）に長さＬ１の範囲に存在する部分を除いた、長さＬ２（＝３Ｌ／４）の範囲に存在する部分の抵抗値である。常温抵抗値Ｒ２は、２０℃の環境温度において測定される抵抗値である。本実施形態では、長さＬ２は、２０ｍｍである。他の実施形態では、長さＬ２は、２０ｍｍ未満であってもよいし、２０ｍｍ超過であってもよい。

本実施形態では、発熱抵抗体８３０の部分的な抵抗値である常温抵抗値Ｒ３は、０．７０≦Ｒ３／ＲＬ≦０．８０を満たす。常温抵抗値Ｒ３は、発熱抵抗体８３０の部分のうち支持体８１０の先端から軸線方向（Ｚ軸方向）に長さＬ３（＝２Ｌ／３）の範囲に存在する部分の抵抗値である。常温抵抗値Ｒ３は、２０℃の環境温度において測定される抵抗値である。本実施形態では、長さＬ３は、２２．５ｍｍである。他の実施形態では、長さＬ３は、２２．５ｍｍ未満であってもよいし、２２．５ｍｍ超過であってもよい。

なお、本実施形態の常温抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，ＲＬ，ＲＡの各値は、発熱抵抗体８３０の仕様（例えば、折返し部８３２の断面積、線状部８３４の断面積、導電部８３６の断面積、折返し部８３２のＹ軸方向の長さ、線状部８３４の軸線方向（Ｚ軸方向）の長さ、導電部８３６の軸線方向（Ｚ軸方向）の長さなど）との関係に応じて調整可能である。

本実施形態では、環境温度２０℃においてグロープラグ１０に１１Ｖの電圧に印加することによって発熱抵抗体８３０に通電する場合、セラミックヒータ８００の先端から軸線方向（Ｚ軸方向）へ２ｍｍに位置するセラミックヒータ８００の表面温度が２０℃から１０００℃に到達する時間は、４秒以上である。

Ａ３．評価試験
図４は、グロープラグを評価した結果を示す表である。図４の評価試験では、試験者は、発熱抵抗体の仕様が異なるグロープラグである試料Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６について評価を行った。試料Ｓ３，Ｓ４の構成は、上述したグロープラグ１０と同様である。試料Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６は、発熱抵抗体の仕様が異なる点を除き、上述したグロープラグ１０と同様である。

各試料における発熱抵抗体の環境温度２０℃における常温抵抗値ＲＡ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，ＲＬは、図４に示すとおりである。常温抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，ＲＬ，ＲＡは、前述したように、発熱抵抗体の部分的な抵抗値である。これらの常温抵抗値から、試験者は、抵抗集中率Ｒ１／ＲＬと、抵抗集中率Ｒ３／ＲＬと、抵抗比率Ｒ２／Ｒ１とを算出した。

図５は、各試料の発熱抵抗体における抵抗値の分布特性を示すグラフである。図５の横軸は、軸線方向（Ｚ軸方向）におけるセラミックヒータの先端からの距離を示す。図５の縦軸は、セラミックヒータの先端から各部位までの発熱抵抗体における抵抗集中率を示す。例えば、「長さＬ１における抵抗集中率が９０％である」とは、長さＬにおける発熱抵抗体の常温抵抗値ＲＬに対する、長さＬ１での発熱抵抗体の常温抵抗値Ｒ１の抵抗集中率Ｒ１／ＲＬ（＝０．９）の百分率が９０％であることを指す。試料Ｓ１の発熱抵抗体は、他の試料と比較して先端側に抵抗が集中している。試料Ｓ２の発熱抵抗体は、試料Ｓ１と比較して先端側への抵抗の集中が緩和されている。試料Ｓ３の発熱抵抗体は、試料Ｓ２より更に先端側への抵抗の集中が緩和されている。試料Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６の発熱抵抗体は、試料Ｓ３より更に先端側への抵抗の集中が緩和されている。なお、試料Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６の各分布特性は、ほぼ同一である。

各試料における発熱抵抗体は、１１Ｖ印加・１０秒時の温度Ｔ１が９５０℃以上になるように設計されている。温度Ｔ１は、２０℃の環境温度で１１Ｖ（ボルト）の電圧をグロープラグに印加してから１０秒後において、セラミックヒータの先端から軸線方向へ２ｍｍに位置するセラミックヒータの表面温度である。

各試料における１４Ｖ印加・飽和時の温度Ｔ２は、図４に示すとおりである。温度Ｔ２は、２０℃の環境温度で１４Ｖ（ボルト）の電圧をグロープラグに印加した際に、セラミックヒータの先端から軸線方向へ２ｍｍに位置するセラミックヒータの表面温度が飽和した飽和温度である。

試験者は、各試料に対して耐久試験を実施した。耐久試験では、試験者は、試料であるグロープラグに対して、１４Ｖの電圧を１分間通電した後、通電を３０秒間停止して圧縮空気で強制的に冷却するまでを１サイクルとして、１０万サイクル繰り返した。その後、試験者は、発熱抵抗体の常温抵抗値ＲＡを測定し、次の評価基準に基づいて各試料の耐久性を評価した。
＜評価基準＞
○（良）：評価試験の前後で発熱抵抗体の常温抵抗値ＲＡの変化が１０％未満
×（不可）：評価試験の前後で発熱抵抗体の常温抵抗値ＲＡの変化が１０％以上

図４の結果によれば、直通電タイプのグロープラグの耐久性を向上させる観点から、試料Ｓ３，Ｓ４の発熱抵抗体が好ましい。言い換えると、常温抵抗値ＲＬは、０．５０Ω以上であって、常温抵抗値Ｒ１は、０．３５≦Ｒ１／ＲＬ≦０．５０を満たすことが好ましい。また、常温抵抗値Ｒ２は、Ｒ１≦Ｒ２を満たすことが好ましい。また、常温抵抗値Ｒ３は、０．７０≦Ｒ３／ＲＬ≦０．８０を満たすことが好ましい。

Ａ４．効果
以上説明した実施形態によれば、常温抵抗値ＲＬが０．５０Ω以上であり、常温抵抗値Ｒ１が０．３５≦Ｒ１／ＲＬ≦０．５０を満たすことによって、発熱抵抗体８３０の先端側における発熱の立ち上がり特性を十分に確保しながら、過大なバッテリ電圧による発熱抵抗体８３０の先端側における過剰な発熱を抑制できる。その結果、直通電タイプのグロープラグ１０の耐久性を向上させることができる。

また、常温抵抗値Ｒ３が０．７０≦Ｒ３／ＲＬ≦０．８０を満たすことによって、発熱抵抗体８３０の先端側における発熱の立ち上がりを十分に確保しながら、過大なバッテリ電圧による発熱抵抗体８３０の先端側における過剰な発熱を抑制できる。

また、環境温度２０℃においてグロープラグ１０に１１Ｖの電圧に印加することによって発熱抵抗体８３０に通電する場合、セラミックヒータ８００の先端から軸線方向へ２ｍｍに位置するセラミックヒータ８００の表面温度が２０℃から１０００℃に到達する時間は、４秒以上であるため、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、上述した実施形態、実施例および変形例に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、実施形態、実施例および変形例における技術的特徴のうち、発明の概要の欄に記載した各形態における技術的特徴に対応するものは、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、差し替えおよび組み合わせを行うことが可能である。また、本明細書中に必須なものとして説明されていない技術的特徴については、適宜、削除することが可能である。

１０…グロープラグ
２０…加熱装置
２２…リレー
２４…電源コード
３０…バッテリ
４０…コネクタ
９０…内燃機関
９６…取付孔
１２０…端子用ナット
１４０…かしめナット
２００…中軸
２１０…雄ねじ
３００…絶縁部材
４００…絶縁部材
５００…主体金具
５１０…軸孔
５２０…工具係合部
５４０…雄ねじ部
６００…リング
７００…外筒
７１０…軸孔
７２０…小径部
７３０…傾斜面部
７４０…大径部
８００…セラミックヒータ
８１０…支持体
８３０…発熱抵抗体
８３２…折返し部
８３４，８３４ａ，８３４ｂ…線状部
８３６，８３６ａ，８３６ｂ…導電部
８３８ｂ，８３８ａ，８３８…端子部

Claims

軸線方向の先端側から後端側へと延びたセラミックヒータと、
内燃機関の取付孔に接触する傾斜面を外周に有するとともに、自身の先端側から前記セラミックヒータを前記先端側に突出させた状態で前記セラミックヒータを保持する軸孔を有する筒状体と
を備え、
前記セラミックヒータは、
絶縁性セラミックから主に成り、前記軸線方向に延びた支持体と、
導電性セラミックから主に成り、前記支持体に埋め込まれた発熱抵抗体と
を含む、グロープラグであって、
前記発熱抵抗体の部分のうち、前記支持体の先端から前記傾斜面の後端までの前記軸線方向における長さＬの範囲に存在する部分の環境温度２０℃における常温抵抗値ＲＬは、０．５０Ω以上であり、
前記発熱抵抗体の部分のうち、前記支持体の先端から前記軸線方向に長さＬ／４の範囲に存在する部分の環境温度２０℃における常温抵抗値Ｒ１は、０．３５≦Ｒ１／ＲＬ≦０．５０を満たすことを特徴とするグロープラグ。
前記発熱抵抗体の部分のうち、前記支持体の先端から前記軸線方向に長さ２Ｌ／３の範囲に存在する部分の常温抵抗値Ｒ３は、０．７０≦Ｒ３／ＲＬ≦０．８０を満たす、請求項１に記載のグロープラグ。
環境温度２０℃において前記グロープラグに１１Ｖの電圧に印加することによって前記発熱抵抗体に通電する場合、前記セラミックヒータの先端から前記軸線方向へ２ｍｍに位置する前記セラミックヒータの表面温度が２０℃から１０００℃に到達する時間は、４秒以上である、請求項１または請求項２に記載のグロープラグ。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のグロープラグと、
電圧を調整することなく、二次電池から前記グロープラグに電力を供給する電力供給部と
を備える加熱装置。