JP6946048B2 - グロープラグ - Google Patents

Description

本発明はグロープラグに関し、特に発熱温度を高温化できるグロープラグに関するものである。

従来より、金属製のチューブの内側にコイルが配置されたグロープラグが知られている（特許文献１及び２）。このグロープラグは、圧縮着火方式によるディーゼルエンジン等の内燃機関の補助熱源として用いられる。また、内燃機関の規制が厳格化される中、グロープラグは発熱温度の高温化が求められている。この要求に応えるため、特許文献３には、ＦｅＣｒＡｌ合金やＮｉＣｒ合金よりも高融点のＷやＭｏを主成分とする耐熱金属をコイルに用いる技術が開示されている。

特開２０１５−１１７９３０号公報 特開２０１５−１５５７９０号公報 国際公開第２０１４／２０６８４７号

しかしながら、ＷやＭｏを主成分とするコイルは酸化し易いので、チューブにクラックが生じると、そこからチューブ内に酸素が侵入してコイルが酸化し、コイルが早期に劣化するという問題点がある。特に、グロープラグを所定温度まで短時間で昇温させる性能（以下「急速昇温性」と称す）の向上のため、チューブの熱容量を小さくする目的でチューブの外径を小さくするにつれて、チューブのスウェージング加工時などにチューブにクラックが生じ易くなる傾向がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、発熱温度の高温化を確保しつつ、チューブを小径化したときのコイルの耐久性を確保できるグロープラグを提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明のグロープラグは、軸線方向に延び、軸線方向の先端が閉じた金属製のチューブと、チューブの内側に配置され、チューブの先端側に接続されると共にＷやＭｏを主成分とするコイルと、を備えている。チューブの先端から軸線方向の後端側に向かって２ｍｍの位置におけるチューブの外径は３．５ｍｍ未満である。チューブは、Ｎｉを５０ｗｔ％以上、Ｃｒを１８〜３０ｗｔ％、Ａｌを１ｗｔ％以下およびＭｎを０．１〜０．５ｗｔ％含有する。軸線を含むチューブの断面における１８０μｍ×２５０μｍの大きさの任意の１０個の視野のうち、５μｍ以上の大きさの析出物が現出する視野は３個以下である。

請求項１記載のグロープラグによれば、ＷやＭｏを主成分とするコイルがチューブの内側に配置されるので、発熱温度の高温化を確保できる。また、請求項１記載のグロープラグによれば、チューブは、Ｎｉを５０ｗｔ％以上、Ｃｒを１８〜３０ｗｔ％、Ａｌを１ｗｔ％以下およびＭｎを０．１〜０．５ｗｔ％含有するので、チューブの耐酸化性および加工性を確保できる。さらに、請求項１記載のグロープラグによれば、軸線を含むチューブの断面における１８０μｍ×２５０μｍの大きさの任意の１０個の視野のうち、５μｍ以上の大きさの析出物が現出する視野は３個以下となるので、粒子径の大きな析出物が、チューブの成形時や加工時に割れの起点となるのを抑制できる。よって、先端から軸線方向の後端側に向かって２ｍｍの位置における外径が３．５ｍｍ未満となるような、小径化したチューブであってもクラックを生じ難くできる。その結果、発熱温度の高温化を確保しつつ、チューブを小径化したときのコイルの耐久性を確保できる。

なお、「ＷやＭｏを主成分」とは、コイル材料の全体含有量に対するＷ又はＭｏの合計含有量が５０ｗｔ％以上であることをいう。

また、請求項２記載のグロープラグによれば、チューブは、Ｓｉを０．２〜１．５ｗｔ％含有するので、請求項１の効果に加え、粒子径の大きな析出物の析出を抑制しつつチューブの耐酸化性を向上できる。

また、請求項３記載のグロープラグによれば、チューブは、Ｃを０．０４ｗｔ％以下、Ｆｅを５〜１５ｗｔ％含有するので、請求項１又は２の効果に加え、チューブの加工性を向上できる。

さらに、請求項４記載のグロープラグによれば、チューブは、先端から軸線方向の後端側に向かって２ｍｍの位置を含む第１部と、第１部よりも後端側に位置し第１部よりも外径が大きい第２部と、を備えている。第２部の加工率（加工によって減少した断面積の原断面積に対する割合）を第１部の加工率より小さくできるので、スウェージング加工時に、第１部に比べて第２部にクラックを生じ難くできる。従って、請求項１から３のいずれかの効果に加え、軸線方向の全長に亘ってチューブの外径を３．５ｍｍ未満にする場合に比べて、チューブにクラックを生じ難くできる。

グロープラグの片側断面図である。 一部を拡大したグロープラグの断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１及び図２を参照して本発明の一実施の形態におけるグロープラグ１０について説明する。図１はグロープラグ１０の片側断面図であり、図２は一部を拡大したグロープラグ１０の断面図である。図１及び図２では、紙面下側をグロープラグ１０の先端側、紙面上側をグロープラグ１０の後端側という。

図１に示すようにグロープラグ１０は中軸２０、主体金具３０、チューブ４０及びコイル５０を備えている。これらの部材はグロープラグ１０の軸線Ｏに沿って組み付けられている。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（図示せず）の始動時などに用いられる補助熱源である。

中軸２０は円柱形状の金属製の導体であり、コイル５０に電力を供給するための部材である。中軸２０は先端にコイル５０が電気的に接続されている。中軸２０は、後端が主体金具３０から突出した状態で主体金具３０に挿入されている。

中軸２０は、本実施の形態では、後端に雄ねじからなる接続部２１が形成されている。中軸２０は、後端に、先端側から順に絶縁ゴム製のＯリング２２、合成樹脂製の筒状部材である絶縁体２３、金属製の筒状部材であるリング２４、金属製のナット２５が組み付けられている。接続部２１は、バッテリ等の電源から電力を供給するケーブルのコネクタ（図示せず）が接続される部位である。ナット２５は、接続されたコネクタ（図示せず）を固定するための部材である。

主体金具３０は炭素鋼等により形成される略円筒形状の部材である。主体金具３０は、軸線Ｏに沿って軸孔３１が貫通し、外周面にねじ部３２が形成されている。主体金具３０は、ねじ部３２より後端側に工具係合部３３が形成されている。軸孔３１は中軸２０が挿入される貫通孔である。軸孔３１の内径は中軸２０の外径より大きいので、中軸２０と軸孔３１との間に空隙が形成される。ねじ部３２は、内燃機関（図示せず）に嵌まり合う雄ねじである。工具係合部３３は、ねじ部３２を内燃機関のねじ穴（図示せず）に嵌めたり外したりするときに用いる工具（図示せず）が関わり合う形状（例えば六角形）をなす部位である。

主体金具３０は、軸孔３１の後端側において、Ｏリング２２及び絶縁体２３を介して中軸２０を保持する。絶縁体２３にリング２４が接した状態で中軸２０にリング２４が加締められることで、絶縁体２３は軸方向の位置が固定される。絶縁体２３によって主体金具３０の後端側とリング２４とが絶縁される。主体金具３０は、軸孔３１の先端側にチューブ４０が固定されている。

チューブ４０は先端４１が閉じた金属製の筒状体である。チューブ４０は軸孔３１に圧入されることで、主体金具３０に固定される。チューブ４０は中軸２０の先端側が挿入されている。チューブ４０の内径は中軸２０の外径より大きいので、中軸２０とチューブ４０との間に空隙が形成される。シール材４２は、中軸２０の先端側とチューブ４０の後端との間に挟まれた円筒形状の絶縁部材である。シール材４２は中軸２０とチューブ４０との間隔を維持し、中軸２０とチューブ４０との間を密閉する。

チューブ４０は、先端４１側の第１部４３と、第１部４３よりも後端側に位置する第２部４４と、を備えている。第２部４４の外径は第１部４３の外径よりも大きい。コイル５０は軸線Ｏに沿ってチューブ４０に収容されている。絶縁粉末６０はチューブ４０に充填されている。

図２に示すようにチューブ４０は、先端４１から後端側に向かって２ｍｍの位置４５における外径Ｄが３．５ｍｍ未満に設定される。なお、位置４５の近傍は、コイル５０の発熱によって最も温度が高くなる部分である。位置４５は第１部４３の一部であり、第１部４３は軸線Ｏ方向の全長に亘って同一の外径Ｄに設定される。一方、第２部４４は、位置４６よりも先端側の部分が、先端側へ向かうにつれて縮径している。

コイル５０は螺旋状に形成されており、通電により発熱する。コイル５０は、チューブ４０の先端４１側に接合された先端コイル５１と、中軸２０の先端に接合された後端コイル５２とを備えている。先端コイル５１は、先端が溶接によりチューブ４０の先端４１側に接合されている。先端コイル５１の材料としては、Ｗ，Ｍｏを主成分とする高融点金属からなる。なお、これらの元素の単体、又は、これらの元素のいずれかを主成分とする合金を先端コイル５１として用いることができる。

先端コイル５１は、後端が溶接によって後端コイル５２に接合されている。先端コイル５１と後端コイル５２との間に、溶接で溶けて溶接金属が固まった溶融部５３が形成されている。溶融部５３はチューブ４０の第１部４３の内側に位置し、位置４６は溶融部５３よりも後端側に位置する。

後端コイル５２は、溶融部５３を介して先端コイル５１と直列に接続される。後端コイル５２は、先端コイル５１の抵抗比Ｒ１より小さい抵抗比Ｒ２をもつ導電材料で形成されている。なお、抵抗比Ｒ１，Ｒ２とは「コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比」である。Ｒ１＞Ｒ２なので、先端コイル５１は後端コイル５２に比べて高温での抵抗値が大きくなる。

後端コイル５２の材料としては、例えばＦｅＣｒＡｌ合金、ＮｉＣｒ合金などが挙げられる。後端コイル５２は軸線Ｏに沿ってチューブ４０に収容されており、後端が溶接により中軸２０の先端に接合されている。中軸２０は後端コイル５２及び先端コイル５１を介してチューブ４０と電気的に接続されている。

グロープラグ１０の接続部２１と主体金具３０との間に電圧Ｖを印加すると、先端コイル５１の抵抗値Ｒ_１及び後端コイル５２の抵抗値Ｒ_２の和Ｒ_１＋Ｒ_２で電圧Ｖを除した電流Ｉが、コイル５０に流れる。単位時間当たりの先端コイル５１の発熱量はＲ_１・Ｉ^２であり、単位時間当たりの後端コイル５２の発熱量はＲ_２・Ｉ^２である。

後端コイル５２は先端コイル５１の抵抗比Ｒ１よりも小さい抵抗比Ｒ２をもつので、コイル５０の発熱による温度上昇に伴い、先端コイル５１の抵抗値Ｒ_１が後端コイル５２の抵抗値Ｒ_２よりも大きくなる。その結果、先端コイル５１の単位時間当たりの発熱量Ｒ_１・Ｉ^２を、後端コイル５２の単位時間当たりの発熱量Ｒ_２・Ｉ^２より大きくできる。

先端コイル５１はＷ，Ｍｏを主成分とする高融点金属により形成されているので、所望する温度（例えば１０００℃）まで第１部５４の発熱温度Ｔを急速に昇温できる。なお、所望する温度（ここでは１０００℃）に発熱温度Ｔが到達した後、グロープラグ１０に印加する電圧Ｖを低下させることにより、発熱温度Ｔを安定時の飽和温度（例えば１１００℃）にできる。

絶縁粉末６０は電気絶縁性を有し、且つ、高温下で熱伝導性を有する粉末である。絶縁粉末６０は、コイル５０とチューブ４０との間、中軸２０とチューブ４０との間、コイル５０の内側に充填される。絶縁粉末６０は、コイル５０からチューブ４０へ熱を移動させる機能、コイル５０とチューブ４０との短絡を防ぐ機能、コイル５０を振動し難くして断線を防ぐ機能がある。絶縁粉末６０としては、例えばＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物粉末が挙げられる。ＭｇＯ，Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物粉末に加え、ＣａＯ，ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２，Ｓｉ等の粉末を添加できる。

グロープラグ１０は、例えば、次のようにして製造される。まず、所定の組成を有する抵抗発熱線をコイル状に加工し、先端コイル５１及び後端コイル５２をそれぞれ製造する。次いで、先端コイル５１と後端コイル５２との端部同士を溶接により接合し、コイル５０とする。次いで、コイル５０のうち後端コイル５２を中軸２０の先端に接合する。

一方、所定の組成を有する金属鋼管をチューブ４０の最終寸法よりも大径に形成し、かつ、その先端を他の部分よりも減径させて、先端が開口した先窄まり状のチューブ前駆体を製造する。チューブ前駆体の内部に中軸２０と一体となったコイル５０を挿入し、チューブ前駆体の先窄まり状の開口部にコイル５０の先端を配置する。チューブ前駆体の開口部とコイル５０の先端部分とを溶接によって溶融し、チューブ前駆体の先端部分を閉塞し、内部にコイル５０が収容されたヒータ前駆体を形成する。

次いで、ヒータ前駆体のチューブ４０内に絶縁粉末６０を充填した後、チューブ４０の後端の開口部と中軸２０との間にシール材４２を挿入して、チューブ４０を封止する。次に、チューブ４０が所定の外径になるまでチューブ４０にスウェージング加工を施す。スウェージング加工後のチューブ４０を主体金具３０の軸孔３１に圧入固定し、中軸２０の後端から主体金具３０と中軸２０との間にＯリング２２及び絶縁体２３を嵌め込む。リング２４で中軸２０を加締めてグロープラグ１０を得る。

チューブ４０は、先端４１から後端側に向かって２ｍｍの位置４５における外径Ｄが３．５ｍｍ未満に設定されるので、外径Ｄが３．５ｍｍ以上のチューブに比べて、先端４１近傍（発熱温度が最も高い部分）の熱容量を小さくできる。その結果、外径の大きいチューブに比べて、グロープラグ１０の急速昇温性に有利に作用する。また、内燃機関（図示せず）の燃焼室内に突出する部分の体積を小さくできるので、燃焼室内の気流を妨げ難くできる。

一方、チューブ４０の外径Ｄが３．５ｍｍ未満に小さくなると、スウェージング加工時の加工率（加工によって減少した断面積の原断面積に対する割合）が大きくなるので、加工のときにチューブ４０にクラックが生じ易くなる。チューブ４０に割れが生じると、そこからチューブ内に酸素が侵入してコイル５０が酸化する。Ｗ，Ｍｏを主成分とする高融点金属からなる先端コイル５１は、ＦｅＣｒＡｌ合金、ＮｉＣｒ合金などからなる後端コイル５２に比べて酸化し易いので、先端コイル５１が早期に劣化して断線するおそれがある。

そこで、チューブ４０は耐酸化性が要求されるのに加え、成形時やスウェージング加工時などにクラックが生じないようにするために、加工性（特に絞り加工性）が要求される。そのためチューブ４０は、軸線Ｏを含むチューブ４０の断面を鏡面研磨し、その研磨面を電子顕微鏡によって観察したときに、１８０μｍ×２５０μｍの大きさの任意の１０個の視野のうち、５μｍ以上の大きさの析出物が現出する視野が３個以下とされる。５μｍ以上の大きさの析出物が断面に多数現出すると、加工時にその析出物に応力が集中して割れの起点になり易いからである。

５μｍ以上の大きさの析出物としては、例えばＣｒ窒化物やＡｌ窒化物、Ｍｎ硫化物、Ｃｒ炭化物などの粗大な析出物が挙げられる。析出物の大きさは、電子顕微鏡による析出物の像を２本の平行線で挟んだときの平行線の最も広い間隔をいう。析出物の大きさは、チューブ前駆体やヒータ前駆体など熱処理の温度や時間、チューブ４０の組成などを管理することによって制御される。

チューブ４０の組成は、Ｎｉを５０ｗｔ％以上、Ｃｒを１８〜３０ｗｔ％、Ａｌを１ｗｔ％以下およびＭｎを０．１〜０．５ｗｔ％含有する。チューブ４０は、さらにＳｉを０．２〜１．５ｗｔ％含有するのが好ましい。また、チューブ４０は、Ｃを０．０４ｗｔ％以下、Ｆｅを５〜１５ｗｔ％含有するのが好ましい。

チューブ４０はＮｉを５０ｗｔ％以上含有することにより、チューブ４０の耐熱性を確保できる。Ｃｒを１８〜３０ｗｔ％含有することにより、チューブ４０の表面に形成されるＣｒ酸化膜によりチューブ４０の耐酸化性を確保できると共に、Ｃｒ窒化物やＣｒ炭化物などの析出物を析出させ難くすることができる。Ａｌの含有率を１ｗｔ％以下に抑えることにより、チューブ４０を加工硬化させ難くすることができ、チューブ４０の加工性を確保できる。Ｍｎの含有率を０．１〜０．５ｗｔ％に抑えることにより、脱硫によりチューブ４０の脆化を防ぐことができると共に、Ｍｎ硫化物などの析出物を析出させ難くできる。その結果、チューブ４０の加工性を確保できる。

チューブ４０は、加工性を確保するために含有率を抑えたＡｌの機能を補うために、Ｓｉを０．２〜１．５ｗｔ％含有する。これにより、チューブ４０の耐酸化性を確保できると共に、Ｓｉ化合物の析出物の析出を抑制できる。Ｃの含有率を０．０４ｗｔ％以下に抑え、Ｆｅを５〜１５ｗｔ％含有することにより、チューブ４０の高温下における強度を向上させると共に加工性を確保できる。

チューブ４０は、先端４１から２ｍｍの位置４５を含む第１部４３と、第１部４３よりも後端側に位置し第１部４３よりも外径が大きい第２部４４と、を備え、第１部４３の内側に先端コイル５１が配置されている。第２部４４に比べて外径の小さい第１部４３の熱容量は第２部４４の熱容量に比べて小さく、さらに第１部４３はコイル５０との距離も近いので、先端コイル５１が配置された第１部４３の急速昇温性に有利に働く。

また、第２部４４の加工率を第１部４３の加工率より小さくできるので、スウェージング加工時に、第１部４３に比べて第２部４４にクラックを生じ難くできる。よって、軸線Ｏ方向の全長に亘ってチューブ４０の外径Ｄを３．５ｍｍ未満にする場合に比べて、チューブ４０にクラックを生じ難くできる。

さらに、第１部４３よりも外径の大きい第２部４４が主体金具３０の軸孔３１に圧入されるので、主体金具３０の軸孔３１の直径を第１部４３の外径に応じて小さくしなくても良い。また、中軸２０の先端は第２部４４に挿入されるので、中軸２０の直径を第１部４３の内径に応じて小さくしなくても良い。即ち、中軸２０の外径や主体金具３０の内径を第１部４３の外径と無関係に設定できるので、中軸２０や主体金具３０の設計の自由度を確保できる。

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

（サンプルの作成）
Ｍｏ又はＷを主成分とする合金で作られた直径Φ０．２０ｍｍの線材を用いて種々の先端コイル５１を作成した。同様に、ＮｉＣｒ合金で作られた線材を用いて後端コイル５２を作成した。溶接により後端コイル５２を先端コイル５１に接合して、後端コイル５２及び先端コイル５１が直列に接続された種々のコイル５０を作成した。

Ｃｒ，Ｆｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｍｎ及びＣ（不可避不純物を除いて残部はＮｉ）が種々の比率で配合されたチューブ用金属鋼管を準備した。図１に示すグロープラグ１０と同様の構造を有するグロープラグを前述のとおりに製造して、表１に示すサンプル１〜３２におけるグロープラグを得た。サンプル１〜３２は、チューブ４０の先端４１から軸線Ｏ方向の後端側に向かって２ｍｍの位置４５における外径Ｄを３．２ｍｍ，３．４ｍｍ又は３．５ｍｍとした。サンプル１〜３２は、０．２質量％のＳｉ粉末を含有するＭｇＯ粉末を絶縁粉末６０とした。

サンプル１〜３２のチューブ４０の組成は、ＥＰＭＡを用いたＷＤＳ分析により求めた。また、サンプル１〜３２について、軸線Ｏを含むチューブ４０の断面を鏡面研磨し、その研磨面を電子顕微鏡で観察して、１８０μｍ×２５０μｍの大きさの任意の１０視野に現れる析出物の大きさを測定した。析出物の像を２本の平行線で挟んだときの平行線の最も広い間隔を析出物の大きさとした。その１０視野のうち、５μｍ以上の大きさの析出物が現出する視野がいくつあるかを調べ、その数を表１の「視野の数」の欄に記した。

サンプル１〜３２（チューブ４０の組成分析および析出物の大きさを調べたサンプルとは別のサンプル）について、耐久性および急速昇温性（昇温性）を評価した。また、サンプル１〜３２を作成するためのチューブ用金属鋼管と組成が同じ板材について、加工性を評価した。なお、加工性を評価した板材は、金属鋼管がチューブに加工されるときに加えられる熱処理と同じ処理を施した。

（耐久性の評価）
電圧を印加してから２秒後のチューブ４０の先端４１付近の温度が１０００℃になるように、各サンプルの接続部２１と主体金具３０との間に直流電圧を２秒間印加した。次いで、チューブ４０の先端４１付近の温度が１１００℃に飽和する定格電圧を１８０秒間印加した後、電圧の印加を１２０秒間止めた。これを１サイクルとして繰り返し試験を行い、コイル５０の断線の有無を調べた。

なお、チューブ４０の先端４１付近の温度は、各サンプルのチューブ４０の先端４１から軸線Ｏ方向に２ｍｍ離れたチューブ４０の表面の位置４５に接合したＰＲ熱電対により測定した。ＰＲ熱電対の代わりに放射温度計を用いても良い。

評価は、２００００サイクルを超えてもコイル５０が断線しなかったサンプルは「Ａ：特に優れている」、コイル５０が断線したサイクル数が１５０００サイクルを超え２００００サイクル以下のサンプルは「Ｂ：かなり優れている」、コイル５０が断線したサイクル数が１００００サイクルを超え１５０００サイクル以下のサンプルは「Ｃ：優れている」、コイル５０が断線したサイクル数が１００００サイクル以下のサンプルは「Ｅ：劣る」とした。結果を表１の耐久性の欄に記した。

（昇温性の評価）
突入電流が３０Ａを超えないように調整しながら、各サンプルの接続部２１と主体金具３０との間に直流電圧を印加し、電圧を印加してから２秒後のチューブ４０の先端４１付近の温度を測定した。チューブ４０の先端４１付近の温度は、各サンプルのチューブ４０の先端４１から軸線Ｏ方向に２ｍｍ離れたチューブ４０の表面の位置４５に接合したＰＲ熱電対により測定した。ＰＲ熱電対の代わりに放射温度計を用いても良い。

評価は、温度が１０００℃以上のサンプルは「Ｃ：優れている」、温度が１０００℃未満のサンプルは「Ｅ：劣る」とした。「昇温性」の評価においてＡ及びＢを設定していないのは、「耐久性」の評価項目の重要度を考慮した重み付けによる。結果を表１の昇温性の欄に記した。

（加工性の評価）
各サンプルのチューブ用金属鋼管と同じ組成の厚さ０．６ｍｍの板材に深絞り加工を行い、外径Φ５．１５ｍｍ、長さ４０ｍｍのチューブを１００本作成した。評価は、成形された１００本のチューブの全てにクラックが発生しなかったサンプルは「Ｂ：かなり優れている」、１００本のチューブのうち１〜９本のチューブにクラックが発生したサンプルは「Ｃ：優れている」、１００本のチューブのうち１０〜１９本のチューブにクラックが発生したサンプルは「Ｄ：良い」、１００本のチューブのうち２０本以上のチューブにクラックが発生したサンプルは「Ｅ：劣る」とした。「加工性」の評価においてＡを設定していないのは、「耐久性」の評価項目の重要度を考慮した重み付けによる。結果を表１の加工性の欄に記した。

（総合評価）
耐久性、昇温性および加工性の評価を点数化するため、Ａに３点、Ｂに２点、Ｃに１点、Ｄに０．５点、Ｅに０点を与え、合計点数を算出した。合計点数が６点以上を「Ａ：特に優れている」、合計点数が５点を「Ｂ：かなり優れている」、合計点数が４点を「Ｃ：優れている」、合計点数が３点を「Ｄ：良い」、合計点数が３点未満を「Ｅ：劣る」と評価した。結果を表１の総合の欄に記した。

（結果）
耐久性の評価において、サンプル１〜６，８〜３２はＣ以上の評価であったのに対し、サンプル７の評価はＥであった。サンプル１〜６，８〜３２はＣｒの含有率が１８〜３０ｗｔ％の範囲であったのに対し、サンプル７はＣｒの含有率が１５ｗｔ％であった。その結果、サンプル７はチューブ４０の耐酸化性が低く、酸化してチューブ４０に穴があき、コイル５０が酸化して早期に断線したものと推察される。

耐久性の評価において、サンプル１〜６，８〜２１は評価がＣであったのに対し、サンプル２２〜３２の評価はＡ又はＢであった。サンプル２２〜２５，２７〜３２はＳｉの含有率が０．２〜１．５ｗｔ％の範囲であったのに対し、サンプル１〜６，８〜２１はＳｉの含有率が０．１ｗｔ％であった。その結果、サンプル２２〜２５，２７〜３２は、サンプル１〜６，８〜２１に比べてチューブ４０の耐酸化性を高くできたので、コイル５０が断線するまでのサイクル数を多くできたと推察される。

なお、サンプル２６は耐久性の評価はＢであったのにも関わらず、５μｍ以上の大きさの析出物が存在する視野が５つあり、加工性の評価がＤであった。サンプル２６はＳｉの含有率が２．０ｗｔ％だったので、チューブ４０にＳｉ化合物の析出物が多く析出し、この析出物が、絞り加工のときにクラックの起点になったと推察される。

耐久性の評価において、サンプル２２〜２６，２９は評価がＢであったのに対し、サンプル２７，２８，３０〜３２は評価がＡであった。サンプル２７，２８，３０〜３２はＦｅの含有率が５〜１５ｗｔ％の範囲であったのに対し、サンプル２２〜２６，２９はＦｅの含有率が３ｗｔ％又は１８ｗｔ％であった。その結果、サンプル２７，２８，３０〜３２は、サンプル２２〜２６，２９に比べてチューブ４０の高温強度を高くすることができ、さらに加工性を向上できたので、チューブ４０の割れの発生を防ぎ、コイル５０の酸化を抑制できたと推察される。

昇温性の評価において、サンプル４以外は評価がＣであったのに対し、サンプル４は評価がＥであった。サンプル４以外は、チューブ４０の先端４１から２ｍｍの位置４５における外径が３．２ｍｍ又は３．４ｍｍであったのに対し、サンプル４はチューブ４０の外径が３．５ｍｍであった。この結果から、チューブ４０の外径を３．５ｍｍ未満にすることにより、チューブ４０の先端４１近傍の熱容量を小さくできるので、グロープラグの急速昇温性を向上できると推察される。

加工性の評価において、サンプル１〜９，１２，１３，１５，１６，１８〜２０，２２〜２５，２７〜３２は評価がＢ又はＣだったのに対し、サンプル１０，１１，１４，１７，２１は評価がＥであった。サンプル１〜９，１２，１３，１５，１６，１８〜２０，２２〜２５，２７〜３２は、５μｍ以上の大きさの析出物が存在する視野が３つ以下であったが、サンプル１０，２１は、５μｍ以上の大きさの析出物が存在する視野が４つ以上あった。サンプル１０，２１は５μｍ以上の大きさの析出物が多く析出し、この析出物が、絞り加工のときにクラックの起点になったと推察される。

サンプル１〜９，１２，１３，１５，１６，１８〜２０，２２〜２５，２７〜３２は、Ａｌの含有率が１．０ｗｔ％以下だったのに対し、サンプル１１はＡｌの含有率が１．１ｗｔ％であった。サンプル１１はＡｌの影響で板材が加工硬化し、絞り加工性が低下したと推察される。

サンプル１〜９，１２，１３，１５，１６，１８〜２０，２２〜２５，２７〜３２は、Ｍｎの含有率が０．１〜０．５ｗｔ％だったのに対し、サンプル１４はＭｎの含有率が０．０４ｗｔ％以下であり、サンプル１７はＭｎの含有率が０．７ｗｔ％であった。サンプル１４は脆化によって板材の加工性が低下し、サンプル１７はＭｎ硫化物などの析出物の析出によって加工性が低下したと推察される。

サンプル３１，３２は、Ｃの含有率が０．０４ｗｔ％以下だったのに対し、サンプル１〜９，１２，１３，１５，１６，１８〜２０，２２〜２５，２７〜３０は、Ｃの含有率が０．０５ｗｔ％であった。サンプル３１，３２は、Ｃの含有率が０．０４ｗｔ％以下だったので、サンプル１〜９，１２，１３，１５，１６，１８〜２０，２２〜２５，２７〜３０に比べて加工性が向上したと推察される。

この実施例によれば、Ｎｉを５０ｗｔ％以上、Ｃｒを１８〜３０ｗｔ％、Ａｌを１ｗｔ％以下およびＭｎを０．１〜０．５ｗｔ％含有するチューブ４０の内側にＷやＭｏを主成分とするコイル５０を配置し、軸線を含むチューブの断面における１８０μｍ×２５０μｍの大きさの任意の１０個の視野のうち、５μｍ以上の大きさの析出物が現出する視野を３個以下にすることにより、チューブ４０の先端４１から軸線方向の後端側に向かって２ｍｍの位置における外径Ｄが３．５ｍｍ未満であるスパークプラグ１０を安定して製造できることが明らかになった。コイル５０の寿命を長時間確保できることも明らかになった。

以上、実施の形態および実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、チューブ４０の形状は筒状である限り特に限定されず、軸線Ｏに直交する断面が円形状、楕円形状、多角形状等であってもよい。

上記実施の形態では、コイル５０のうち先端側の先端コイル５１はＷやＭｏを主成分とするコイルであるが、コイル５０のうち後端側の後端コイル５２はＦｅＣｒＡｌ合金、ＮｉＣｒ合金などで形成される場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、後端コイル５２を省略して、コイル５０の全体をＷやＭｏを主成分とすることは当然可能である。この場合も、発熱温度の高温化を確保しつつ、チューブを小径化したときのコイルの耐久性を確保できる。

１０ グロープラグ
４０ チューブ
４１ 先端
４３ 第１部
４４ 第２部
４５ 位置
５１ 先端コイル（コイル）
Ｄ 外径
Ｏ 軸線

Claims (4)

1. 軸線方向に延び、前記軸線方向の先端が閉じた金属製のチューブと、
   前記チューブの内側に配置され、前記チューブの先端側に接続されると共にＷやＭｏを主成分とするコイルと、を備えるグロープラグであって、
   前記チューブの前記先端から軸線方向の後端側に向かって２ｍｍの位置における外径が３．５ｍｍ未満であり、
   前記チューブは、Ｎｉを５０ｗｔ％以上、Ｃｒを１８〜３０ｗｔ％、Ａｌを１ｗｔ％以下およびＭｎを０．１〜０．５ｗｔ％含有し、
   軸線を含む前記チューブの断面における１８０μｍ×２５０μｍの大きさの任意の１０個の視野のうち、５μｍ以上の大きさの析出物が現出する視野が３個以下であるグロープラグ。
2. 前記チューブは、Ｓｉを０．２〜１．５ｗｔ％含有する請求項１記載のグロープラグ。
3. 前記チューブは、Ｃを０．０４ｗｔ％以下、Ｆｅを５〜１５ｗｔ％含有する請求項１又は２記載のグロープラグ。
4. 前記チューブは、前記先端から軸線方向の後端側に向かって２ｍｍの前記位置を含む第１部と、
   前記第１部よりも後端側に位置し前記第１部よりも外径が大きい第２部と、を備える請求項１から３のいずれかに記載のグロープラグ。

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