JP6537893B2 - 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グロープラグが知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。グロープラグのシースヒータは、先端側に閉塞部を有するチューブと、チューブの内側に設けられた発熱コイルとを備える。

特開２００１−３３０２４９号公報 特開２０１３−１５２０３５号公報

特許文献１，２のグロープラグでは、シースヒータにおける部位間の温度差に起因する熱応力によってグロープラグの耐久性が低下することについて十分に対策されていなかった。特に、シースヒータの先端側にはチューブ先端とチューブ側面との２つの放熱経路があるとともに、チューブの体積は先端側において後端側より比較的に大きいため、シースヒータの先端側の温度は後端側より低下しやすい。その結果、シースヒータの先端側と後端側との間に温度差が発生しやすい。

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。
［形態１］先端側から後端側へと延びた筒状を成し、前記先端側に閉塞部を有するチューブと、前記チューブの内側に設けられ、前記先端側から前記後端側へと延びた螺旋状を成し、通電によって発熱する発熱コイルとを有するシースヒータを備え、前記チューブの中心軸を通り、前記中心軸に沿って前記シースヒータを切断した断面において、前記発熱コイルは、前記チューブから離れた位置に現れる部位のうち前記発熱コイルとは異なる部材と接合された部位を除く複数の断面部を有し、前記複数の断面部は、前記先端側から１番目に位置する先頭断面部と、前記先端側から２番目以降に位置する複数の後続断面部とを含む、グロープラグであって、前記先頭断面部の断面積Ａ１と、前記複数の後続断面部の平均断面積Ａｍとの関係は、０．５≦Ａ１／Ａｍ≦０．７を満たし、前記断面において、前記中心軸に直交する方向における前記先頭断面部と前記チューブとの最短距離Ｌ１は、前記中心軸に直交する方向における前記複数の後続断面部と前記チューブとのそれぞれの最短距離を平均した平均値Ｌｍより短いことを特徴とするグロープラグ。この形態によれば、シースヒータの昇温特性を維持しながら、発熱コイルの先端側における発熱量を増加させることができる。したがって、シースヒータの先端側と後端側との間の温度差を低減できる。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。またこの形態によれば、発熱コイルの先端側からチューブの先端側へと伝わる熱量を増加させることができる。したがって、シースヒータの昇温特性を向上させることができる。

（１）本発明の一形態は、先端側から後端側へと延びた筒状を成し、前記先端側に閉塞部を有するチューブと；前記チューブの内側に設けられ、前記先端側から前記後端側へと延びた螺旋状を成し、通電によって発熱する発熱コイルとを有するシースヒータを備えるグロープラグを提供する。このグロープラグでは、前記チューブの中心軸を通る位置で前記シースヒータを切断した断面において、前記発熱コイルは、前記チューブから離れた位置に現れる部位のうち前記発熱コイルとは異なる部材と接合された部位を除く複数の断面部を有する。前記複数の断面部は、前記先端側から１番目に位置する先頭断面部と；前記先端側から２番目以降に位置する複数の後続断面部とを含む。このグロープラグにおいて、前記先頭断面部の断面積Ａ１と、前記複数の後続断面部の平均断面積Ａｍとの関係は、０．５≦Ａ１／Ａｍ≦０．７を満たす。この形態によれば、シースヒータの昇温特性を維持しながら、発熱コイルの先端側における発熱量を増加させることができる。したがって、シースヒータの先端側と後端側との間の温度差を低減できる。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）上記形態のグロープラグでは、前記断面において、前記中心軸に直交する方向における前記先頭断面部と前記チューブとの最短距離Ｌ１は、前記中心軸に直交する方向における前記複数の後続断面部と前記チューブとのそれぞれの最短距離を平均した平均値Ｌｍより短くてもよい。この形態によれば、発熱コイルの先端側からチューブの先端側へと伝わる熱量を増加させることができる。したがって、シースヒータの昇温特性を向上させることができる。

（３）上記形態のグロープラグにおいて、前記最短距離Ｌ１と前記平均値Ｌｍとの関係は、０．０＜Ｌ１／Ｌｍ≦０．５を満たしてもよい。この形態によれば、シースヒータの昇温特性を十分に向上させることができる。

（４）上記形態のグロープラグでは、前記断面において、前記中心軸に直交する方向における前記中心軸から前記先頭断面部の外周までの最長長さＲ１は、前記中心軸に直交する方向における前記中心軸から前記複数の後続断面部の外周までのそれぞれの最長長さを平均した平均値Ｒｍより大きくてもよい。この形態によれば、発熱コイルの先端側からチューブの先端側へと伝わる熱量を増加させることができる。したがって、シースヒータの昇温特性を向上させることができる。

本発明は、グロープラグとは異なる種々の形態で実現可能であり、例えば、シースヒータ、並びに、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。

グロープラグの構成を示す説明図である。 シースヒータの先端側における断面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。 第２実施形態におけるシースヒータの先端側における断面を示す説明図である。

Ａ．第１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。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）の始動時における着火を補助する熱源として機能する加熱装置である。

図１には、グロープラグ１０の中心軸ＣＬ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。

図１には、ＸＹＺ軸が図示されている。図１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の中心軸ＣＬに沿った軸である。図１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、中軸２００と、主体金具５００と、シースヒータ８００とを主に備える。シースヒータ８００を備えるグロープラグ１０は、メタルグロープラグとも呼ばれる。本実施形態では、グロープラグ１０の中心軸ＣＬ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、中心軸ＣＬを中心に先端側から後端側へと延びた棒状を成す導体である。中軸２００は、グロープラグ１０の外部からシースヒータ８００へと電力を中継する。本実施形態では、中軸２００は、円柱状を成す。本実施形態では、中軸２００の材質は、ステンレス鋼である。

中軸２００は、先端部２１０と、後端部２９０とを有する。中軸２００の先端部２１０は、中軸２００の先端側を構成し、シースヒータ８００に接続されている。中軸２００の後端部２９０は、中軸２００の後端側を構成し、主体金具５００の後端側から突出している。本実施形態では、後端部２９０には、雄ねじが形成されている。本実施形態では、後端部２９０には、先端側から順に、絶縁ゴム製の環状部材であるＯリング４６０と、絶縁樹脂製の筒状部材である絶縁ブッシュ４１０と、金属製の筒状部材であるリング３００と、金属製のナット１００とが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ＣＬを中心に先端側から後端側へと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の材質は、炭素鋼である。主体金具５００は、軸孔部５１０と、工具係合部５６０と、ねじ部５７０とを有する。

主体金具５００の軸孔部５１０は、中心軸ＣＬを中心に後端側から先端側へと貫通する貫通孔である。軸孔部５１０は、中軸２００との間に間隙を形成する。軸孔部５１０の先端側には、シースヒータ８００が圧入されている。

主体金具５００の工具係合部５６０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）に係り合うことが可能に構成された部位である。本実施形態では、工具係合部５６０は、ＸＹ平面に沿った断面形状が多角形（例えば、六角形）を成す外周面を有する。

主体金具５００のねじ部５７０は、工具係合部５６０より先端側に位置し、内燃機関（図示しない）に対して嵌り合う雄ねじが外周面に形成された部位である。本実施形態では、ねじ部５７０に形成された雄ネねじの呼び径は、Ｍ８である。他の実施形態では、ねじ部５７０の呼び径は、Ｍ８より小さくてもよいし、Ｍ８より大きくてもよい。

グロープラグ１０のシースヒータ８００は、電気エネルギを熱エネルギに変換することによって熱を発生させる発熱装置である。シースヒータ８００は、中心軸ＣＬを中心に先端側から後端側へと延びた棒状を成す。シースヒータ８００は、チューブ８１０と、発熱コイル８２０と、制御コイル８４０と、絶縁粉末８７０とを備える。

シースヒータ８００のチューブ８１０は、中心軸ＣＬを中心に先端側から後端側に延びた筒状を成す。チューブ８１０の先端側は、主体金具５００の先端側から突出している。チューブ８１０の後端側は、主体金具５００の先端側に固定されている。本実施形態では、チューブ８１０の後端側は、主体金具５００の軸孔部５１０に圧入されている。

チューブ８１０は、筒状の一端を閉塞する閉塞部８１２を先端側に有する。閉塞部８１２の内側には、発熱コイル８２０が接合されている。閉塞部８１２は、チューブ８１０と発熱コイル８２０とを溶接することによって形成された部位である。

チューブ８１０の後端側は、開放された形状である。チューブ８１０の後端側には、絶縁ゴム製の筒状部材であるパッキン６００を介して中軸２００が挿入されている。

本実施形態では、チューブ８１０の材質は、ニッケル基合金（例えば、インコネル６０１（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標））である。他の実施形態では、チューブ８１０の材質は、ステンレス鋼であってもよい。本実施形態では、チューブ８１０の外径は、シースヒータ８００の先端から中心軸ＣＬに沿って５ｍｍの位置において、約３．５０ｍｍ（ミリメートル）である。本実施形態では、チューブ８１０の内径は、シースヒータ８００の先端から中心軸ＣＬに沿って５ｍｍの位置において、約２．６０ｍｍである。

シースヒータ８００の発熱コイル８２０は、チューブ８１０の内側に設けられ、通電によって発熱するコイルである。発熱コイル８２０は、中心軸ＣＬを中心に先端側から後端側へと延びた螺旋状を成す。発熱コイル８２０の先端側は、チューブ８１０の閉塞部８１２に接合されている。発熱コイル８２０の後端側は、制御コイル８４０に接合されている。本実施形態では、発熱コイル８２０は、チューブ８１０および制御コイル８４０とそれぞれ溶接によって接合されている。

本実施形態では、発熱コイル８２０の材質は、鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金である。本実施形態では、発熱コイル８２０のコイル外径は、シースヒータ８００の先端から中心軸ＣＬに沿って５ｍｍの位置において、約１．８９ｍｍである。

シースヒータ８００の制御コイル８４０は、チューブ８１０の内側に設けられ、発熱コイル８２０による発熱を制御するコイルである。制御コイル８４０の先端側は、発熱コイル８２０に接合されている。制御コイル８４０の後端側は、中軸２００の先端部２１０に接続されている。なお、他の実施形態では、制御コイル８４０を設けることなく、発熱コイル８２０の後端側が、中軸２００の先端部２１０に対して直接的に接続されていてもよい。

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の材質は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）である。絶縁粉末８７０は、チューブ８１０の内側に充填され、中軸２００と、チューブ８１０と、発熱コイル８２０と、制御コイル８４０との各隙間を電気的に絶縁する。

図２は、シースヒータ８００の先端側における断面を示す説明図である。図２の断面は、中心軸ＣＬを通る位置でシースヒータ８００を切断した断面である。図２の断面には、チューブ８１０の閉塞部８１２と側壁部８１４とが現れる。チューブ８１０の側壁部８１４は、中心軸ＣＬに沿った壁面である。本実施形態では、図２の断面には、溶接部８３０が現れる。溶接部８３０は、発熱コイル８２０と制御コイル８４０との溶接によって形成され、発熱コイル８２０と制御コイル８４０とを固定する部位である。

発熱コイル８２０は、図２の断面においてチューブ８１０から離れた位置に現れる部位のうち発熱コイル８２０とは異なる部材と接合された部位を除く複数の断面部８２１，８２２，８２３，８２４，８２５，８２６，８２７，８２８を有する。チューブ８１０の断面部８２１は、先端側から１番目に位置する先頭断面部である。チューブ８１０の断面部８２２，８２３，８２４，８２５，８２６，８２７，８２８は、先端から２番目以降に位置する複数の後続断面部である。後続断面部の数は、２つ以上であればよく、本実施形態では、７つである。なお、図２の断面に現れる溶接部８３０は、発熱コイル８２０とは異なる部材である制御コイル８４０と接合された部位であり、後続断面部に相当しない。また、シースヒータ８００の切断位置によっては、発熱コイル８２０の部位として、チューブ８１０の閉塞部８１２の内側に接合された部位が断面に現れる場合がある。この閉塞部８１２に接合された部位は、発熱コイル８２０とは異なる部材であるチューブ８１０と接合された部位であり、先頭断面部に相当しない。

グロープラグの耐久性を向上させる観点から、断面部（先頭断面部）８２１の断面積Ａ１と、複数の断面部（後続断面部）８２２，８２３，８２４，８２５，８２６，８２７，８２８の平均断面積Ａｍとの関係は、０．５≦Ａ１／Ａｍ≦０．７を満たすことが好ましい。本実施形態では、平均断面積Ａｍは、断面部８２２の断面積Ａ２と、断面部８２３の断面積Ａ３と、断面部８２４の断面積Ａ４と、断面部８２５の断面積Ａ５と、断面部８２６の断面積Ａ６と、断面部８２７の断面積Ａ７と、断面部８２８の断面積Ａ８との平均値である。

本実施形態では、複数の断面部（後続断面部）８２２，８２３，８２４，８２５，８２６，８２７，８２８の断面積のうち、最大の断面積Ａｍａｘと最小の断面積Ａｍｉｎとの関係は、１．０＜Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ≦１．５を満たしている。なお、Ａｍａｘ／Ａｍｉｎが１．５を超える場合、後続断面部の一部の断面積が極大化する一方、後続端面部の一部の断面積が先頭断面部の断面積に近くなるため、発熱コイルの先端側における発熱量を増加させる効果を得られない可能性がある。また、この場合、後続断面部同士の間隔が狭くなるため、後続断面部同士が接触する可能性がある。

グロープラグの昇温特性を向上させる観点から、図２の断面において、断面部（先頭断面部）８２１と側壁部８１４との最短距離Ｌ１は、複数の断面部（後続断面部）８２２，８２３，８２４，８２５，８２６，８２７，８２８と側壁部８１４とのそれぞれの最短距離を平均した平均値Ｌｍより短いことが好ましい。さらに、最短距離Ｌ１と平均値Ｌｍとの関係は、０．０＜Ｌ１／Ｌｍ≦０．５を満たすことがいっそう好ましい。

最短距離Ｌ１は、中心軸ＣＬに直交する方向における断面部８２１とチューブ８１０との最短距離である。また、本実施形態では、最短距離の平均値Ｌｍは、中心軸ＣＬに直交する方向における断面部８２２とチューブ８１０との最短距離Ｌ２と、中心軸ＣＬに直交する方向における断面部８２３とチューブ８１０との最短距離Ｌ３と、中心軸ＣＬに直交する方向における断面部８２４とチューブ８１０との最短距離Ｌ４と、中心軸ＣＬに直交する方向における断面部８２５とチューブ８１０との最短距離Ｌ５と、中心軸ＣＬに直交する方向における断面部８２６とチューブ８１０との最短距離Ｌ６と、中心軸ＣＬに直交する方向における断面部８２７とチューブ８１０との最短距離Ｌ７と、中心軸ＣＬに直交する方向における断面部８２８とチューブ８１０との最短距離Ｌ８との平均値である。

グロープラグの昇温特性を向上させる観点から、図２の断面において、中心軸ＣＬから断面部（先頭断面部）８２１の外周までの最長長さＲ１は、中心軸ＣＬから複数の断面部（後続断面部）８２２，８２３，８２４，８２５，８２６，８２７，８２８の外周までのそれぞれの最長長さを平均した平均値Ｒｍより大きいことが好ましい。

最長長さＲ１は、中心軸ＣＬに直交する方向における中心軸ＣＬから断面部８２１までの最長長さである。また、本実施形態では、最長長さの平均値Ｒｍは、中心軸ＣＬに直交する方向における中心軸ＣＬから断面部８２２までの最長長さＲ２と、中心軸ＣＬに直交する方向における中心軸ＣＬから断面部８２３までの最長長さＲ３と、中心軸ＣＬに直交する方向における中心軸ＣＬから断面部８２４までの最長長さＲ４と、中心軸ＣＬに直交する方向における中心軸ＣＬから断面部８２５までの最長長さＲ５と、中心軸ＣＬに直交する方向における中心軸ＣＬから断面部８２６までの最長長さＲ６と、中心軸ＣＬに直交する方向における中心軸ＣＬから断面部８２７までの最長長さＲ７と、中心軸ＣＬに直交する方向における中心軸ＣＬから断面部８２８までの最長長さＲ８と、の平均値である。

Ａ２．グロープラグの製造方法
グロープラグ１０を製造する場合、本実施形態では、製造者は、まず、シースヒータ８００を作成する。シースヒータ８００を作成する場合、製造者は、金属板を筒状に加工することによってチューブ８１０を作成する。金属板からチューブ８１０を作成する手法としては、例えば、金属板を丸めてアーク溶接する手法、金属板を深絞りする手法などがある。チューブ８１０を作成した後、製造者は、中軸２００と一体化された制御コイル８４０および発熱コイル８２０をチューブ８１０の内側に配置する。その後、製造者は、チューブ８１０の先端部２１０と発熱コイル８２０の先端部２１０とを溶接する。これよって、チューブ８１０に閉塞部８１２が形成される。その後、製造者は、チューブ８１０の内側に絶縁粉末８７０を充填する。これにより、シースヒータ８００が作成される。

チューブ８１０に絶縁粉末８７０を充填した後、製造者は、チャックおよび回転ダイスを備えるスウェージング装置を用いて、シースヒータ８００に対してスウェージング加工を施すことによって、シースヒータ８００の径を調整する。スウェージング加工では、製造者は、シースヒータ８００に固定された中軸２００をチャックに把持した後、チャックを移動させることによってシースヒータ８００を中心軸ＣＬに沿って移動させながら、回転ダイスによってチューブ８１０の周囲に打撃を加える。これによって、シースヒータ８００の径は、所定の径に調整される。

スウェージング加工において、回転ダイスによる打撃のストロークおよび打撃数、回転ダイスを構成するダイスの数、ならびに、チャックによる送り速度などを調整することによって、「断面部（先頭断面部）８２１の断面積Ａ１と、複数の断面部（後続断面部）８２２，８２３，８２４，８２５，８２６，８２７，８２８の平均断面積Ａｍとの関係」、「断面部（先頭断面部）８２１と側壁部８１４との最短距離Ｌ１と、複数の断面部（後続断面部）８２２，８２３，８２４，８２５，８２６，８２７，８２８と側壁部８１４とのそれぞれの最短距離を平均した平均値Ｌｍとの関係」、ならびに、「中心軸ＣＬから断面部（先頭断面部）８２１の外周までの最長長さＲ１と、中心軸ＣＬから複数の断面部（後続断面部）８２２，８２３，８２４，８２５，８２６，８２７，８２８の外周までのそれぞれの最長長さを平均した平均値Ｒｍとの関係」を、所定の数値範囲内の値に調整することができる。

シースヒータ８００に対してスウェージング加工を施した後、製造者は、グロープラグ１０を組み立てる。具体的には、製造者は、中軸２００が固定されたシースヒータ８００を、主体金具５００の軸孔部５１０に圧入することによって固定するとともに、主体金具５００の後端部にＯリング４６０、絶縁ブッシュ４１０、リング３００を中軸２００に嵌め込む。その後、製造者は、ナット１００を中軸２００の後端部２９０に螺合させることによって固定する。これらの工程を経て、グロープラグ１０が完成する。

Ａ３．評価試験
図３は、グロープラグを評価した結果を示す表である。図３の評価試験では、試験者は、断面積比Ａ１／Ａｍと間隙比Ｌ１／Ｌｍとが異なる複数のグロープラグである試料Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８について評価を行った。各試料の構成は、断面積比Ａ１／Ａｍと間隙比Ｌ１／Ｌｍとが異なる点を除き、上述したグロープラグ１０と同様である。なお、試料Ｓ１〜Ｓ８の後段断面部の数は、本実施形態と同様に７つである。

断面積比Ａ１／Ａｍを算出する際、試験者は、まず、中心軸を通る位置でグロープラグを切断した後、その半断面の撮像データを取得した。その後、試験者は、その撮像データを二階調化した後、測定対象となる断面部である先頭断面部および後続断面部のピクセル数をそれぞれ計測した。試験者は、これらのピクセル数の比に基づいて断面積比Ａ１／Ａｍを算出した。断面積比Ａ１／Ａｍを算出する他の手法としては、半断面の撮像データから先頭断面部および後続断面部の面積を求める手法を用いることができる。

間隙比Ｌ１／Ｌｍを算出する際、試験者は、断面積比Ａ１／Ａｍの算出で取得した判断面の撮像データから、測定対象となる断面部である先頭断面部および後続断面部とチューブとの距離を測定し、これらの距離に基づいて間隙比Ｌ１／Ｌｍを算出した。最大長さＲ１および最長長さの平均値Ｒｍについても、同様に算出することができる。

昇温特性を評価するため、試験者は、１１ボルト（Ｖ）の電圧を各試料に印加し、印加開始から２秒後におけるチューブ８１０の温度Ｔ１をＰＲ熱電対によって測定した。温度Ｔ１は、シースヒータ８００の先端から中心軸ＣＬに沿って２ｍｍの位置におけるチューブ８１０の表面温度である。

試験者は、次の評価基準を用いて各試料の昇温特性を評価した。
＜昇温特性の評価基準＞
◎（優）：１０５０℃＜Ｔ１≦１１００℃
○（良）：１０００℃＜Ｔ１≦１０５０℃
×（可）：９５０℃＜Ｔ１≦１０００℃
××（不可）：Ｔ１≦９５０℃

温度分布を評価するため、試験者は、１１ボルトの電圧を各試料に２秒間印加した後、５ボルトの電圧を各試料に２８秒間印加し、印加開始から３０秒後におけるチューブ８１０の温度Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４をＰＲ熱電対によって測定した。温度Ｔ２は、シースヒータ８００の先端から中心軸ＣＬに沿って２ｍｍの位置におけるチューブ８１０の表面温度である。温度Ｔ３は、シースヒータ８００の先端から中心軸ＣＬに沿って４ｍｍの位置におけるチューブ８１０の表面温度である。温度Ｔ４は、シースヒータ８００の先端から中心軸ＣＬに沿って６ｍｍの位置におけるチューブ８１０の表面温度である。

試験者は、次の評価基準を用いて各試料の温度分布を評価した。
＜温度分布の評価基準＞
○（良）：｜Ｔ２−Ｔ３｜≦１０℃、かつ、｜Ｔ３−Ｔ４｜≦１０℃
×（不可）：上記「○（良）」の条件を満たさない場合

耐久性を評価するため、試験者は、次の工程１，２を１サイクルとして耐久試験を実施した。
（工程１）：各試料に電圧を調整しながら印加することによって、シースヒータ８００の先端から中心軸ＣＬに沿って２ｍｍの位置におけるチューブ８１０の表面温度を、印加開始から２秒後に１０００℃とした後、１８０秒間、チューブ８１０の表面温度を１１００℃に維持
（工程２）：１２０秒間、送風によってシースヒータ８００を冷却

試験者は、次の評価基準を用いて各試料の耐久性を評価した。
○（良）：１００００サイクル以上で発熱コイル８２０または制御コイル８４０が断線
×（不可）：１００００サイクル未満で発熱コイル８２０または制御コイル８４０が断線

図３の評価試験によれば、試料Ｓ１〜Ｓ４のように０．５≦Ａ１／Ａｍ≦０．７を満たすことによって、シースヒータ８００の昇温特性を維持しながら、チューブ８１０の表面において温度差を抑制した温度分布を実現でき、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た。また、試料Ｓ２，Ｓ４のように０．０＜Ｌ１／Ｌｍ≦０．５を満たすことによって、シースヒータ８００の昇温特性を向上させることができた。

Ａ４．効果
以上説明した第１実施形態によれば、０．５≦Ａ１／Ａｍ≦０．７を満たすため、シースヒータ８００の昇温特性を維持しながら、発熱コイル８２０の先端側の発熱量を増加させることができる。したがって、シースヒータ８００の先端側と後端側との間の温度差を低減できる。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、最短距離Ｌ１が最短距離の平均値Ｌｍより短い場合、発熱コイル８２０の先端側からチューブ８１０の先端側へと伝わる熱量を増加させることができる。したがって、シースヒータ８００の昇温特性を向上させることができる。さらに、０．０＜Ｌ１／Ｌｍ≦０．５を満たす場合、シースヒータ８００の昇温特性を十分に向上させることができる。

また、最大長さＲ１が最大長さの平均値Ｒｍより大きい場合、発熱コイル８２０の先端側からチューブ８１０の先端側へと伝わる熱量を増加させることができる。したがって、シースヒータ８００の昇温特性を向上させることができる。

Ｂ．第２実施形態
図４は、第２実施形態におけるシースヒータ８００Ｂの先端側における断面を示す説明図である。第２実施形態のグロープラグ１０は、シースヒータ８００に代えてシースヒータ８００Ｂを備える点を除き、第１実施形態と同様である。

第２実施形態のシースヒータ８００Ｂは、最大長さＲ１と最大長さの平均値Ｒｍとが同等の大きさである点、ならびに、チューブ８１０の先端側の内径が第１実施形態より小さい点を除き、第１実施形態と同様である。シースヒータ８００Ｂでは、最大長さＲ１と最大長さの平均値Ｒｍとが同等の大きさであるが、チューブ８１０の先端側の内径が第１実施形態より小さいため、最短距離Ｌ１と最短距離の平均値Ｌｍとの関係は、第１実施形態と同様である。

以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、シースヒータ８００Ｂの昇温特性を維持しながら、発熱コイル８２０の先端側の発熱量を増加させることができる。したがって、シースヒータ８００Ｂの先端側と後端側との間の温度差を低減できる。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。

Ｃ．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。

例えば、グロープラグ１０のシースチューブは、第１実施形態のチューブ８１０と第２実施形態の発熱コイル８２０とを組み合わせた構成であってもよいし、第２実施形態のチューブ８１０と第１実施形態の発熱コイル８２０とを組み合わせた構成であってもよい。

また、第１実施形態および第２実施形態では、チューブ８１０内に発熱コイル８２０および制御コイル８４０が配置され、発熱コイル８２０および制御コイル８４０が溶接部８３０で接合されつつ、発熱コイル８２０の先端側がチューブ８１０に接続され、制御コイル８４０の後端側が中軸２００に接続されている。これに対して、他の実施形態では、チューブ内に制御コイルを設けることなく、発熱コイルがチューブ内に配置され、発熱コイルの先端側がチューブに接続され、発熱コイルの後端側が中軸の先端部に対して直接的に接続されていてもよい。この場合、先頭断面部および複数の後続断面部を含む「複数の断面部」は、中心軸を通る断面（図２に相当する断面）において、チューブから離れた位置に現れる部位のうち発熱コイルとは異なる部材と接合された部位を除く断面部である。この場合、中軸に接続された発熱コイルの一部の断面は、発熱コイルとは異なる部材である中軸と接合された部位であり、後続断面部に相当しない。

また、第１実施形態および第２実施形態では、シースヒータ８００における各部の値は、グロープラグ１０の製造時におけるシースヒータ８００に対するスウェージング加工によって調整される。これに対して、他の実施形態では、発熱コイルの形状およびチューブの形状の少なくとも一方を調整することによって、シースヒータ８００における各部の値が調整されてもよい。

１０…グロープラグ
１００…ナット
２００…中軸
２１０…先端部
２９０…後端部
３００…リング
４１０…絶縁ブッシュ
４６０…Ｏリング
５００…主体金具
５１０…軸孔部
５６０…工具係合部
５７０…ねじ部
６００…パッキン
８００，８００Ｂ…シースヒータ
８１０…チューブ
８１２…閉塞部
８１４…側壁部
８２０…発熱コイル
８２１…断面部（先頭断面部）
８２２〜８２６…断面部（後続断面部）
８２７，８２８…断面部
８３０…溶接部
８４０…制御コイル
８７０…絶縁粉末

Claims (3)

1. 先端側から後端側へと延びた筒状を成し、前記先端側に閉塞部を有するチューブと、
   前記チューブの内側に設けられ、前記先端側から前記後端側へと延びた螺旋状を成し、通電によって発熱する発熱コイルと
   を有するシースヒータを備え、
   前記チューブの中心軸を通り、前記中心軸に沿って前記シースヒータを切断した断面において、前記発熱コイルは、前記チューブから離れた位置に現れる部位のうち前記発熱コイルとは異なる部材と接合された部位を除く複数の断面部を有し、
   前記複数の断面部は、
   前記先端側から１番目に位置する先頭断面部と、
   前記先端側から２番目以降に位置する複数の後続断面部と
   を含む、グロープラグであって、
   前記先頭断面部の断面積Ａ１と、前記複数の後続断面部の平均断面積Ａｍとの関係は、０．５≦Ａ１／Ａｍ≦０．７を満たし、
   前記断面において、前記中心軸に直交する方向における前記先頭断面部と前記チューブとの最短距離Ｌ１は、前記中心軸に直交する方向における前記複数の後続断面部と前記チューブとのそれぞれの最短距離を平均した平均値Ｌｍより短いことを特徴とするグロープラグ。
2. 前記最短距離Ｌ１と前記平均値Ｌｍとの関係は、０．０＜Ｌ１／Ｌｍ≦０．５を満たす、請求項１に記載のグロープラグ。
3. 前記断面において、前記中心軸に直交する方向における前記中心軸から前記先頭断面部の外周までの最長長さＲ１は、前記中心軸に直交する方向における前記中心軸から前記複数の後続断面部の外周までのそれぞれの最長長さを平均した平均値Ｒｍより大きい、請求項１または請求項２に記載のグロープラグ。

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