JP6965153B2 - グロープラグ - Google Patents

Description

本発明はグロープラグに関する。

近年、ディーゼルエンジンの排ガス規制の強化に伴い、グロープラグの高温化が要求されている。そこで、高温化を達成するために、Ｗ（タングステン）を主成分とする発熱体を備えたグロープラグが提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１のグロープラグでは、筒状体（チューブ）の先端の溶融部内に発熱体が挿入されて両者が接合されている。これは、Ｗを主成分とする発熱体の融点が高いため、発熱体は殆ど溶融せずに、筒状体が溶融して溶融部が形成されるためである。さらに、特許文献１では、コイル状の発熱体は、溶融部内において先端に向かうにつれて縮径している。

国際公開第２０１４／２０６８４７号

グロープラグの製造においては、筒状体の先端を溶融凝固させて、溶融部内にコイル状の発熱体の先端を固定している。具体的には、発熱体の先端が配置された筒状体の先端を溶融させ、その後、溶融した部分が凝固して、発熱体の先端が挿入された溶融部が形成される。そして、凝固の際、溶融部は、その外縁から凝固が始まり、徐々に中心に向けて凝固される。
ところで、上記特許文献１のグロープラグの場合、発熱体の先端は、溶融部の中心付近に固定されている。この溶融部の中心付近は凝固が最も遅い部分である。このため、発熱体が固定されるまでに発熱体が動いたり、偏心したりしてしまうおそれがあった。特に、溶融部は凝固の際に収縮するため、溶融部の外縁が凝固した際に、溶融部の中心に引張応力が加わり、発熱体が動きやすかった。そして、この結果、発熱体が所望の位置に固定されない場合があった。

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）本発明の一形態によれば、
先端が溶融部にて閉塞された筒状体と、
前記筒状体の内側に配置されたコイル状でＷを主成分とする発熱体と、を備えるグロープラグであって、
前記筒状体は、前記溶融部に連接されると共に、前記溶融部の組織とは異なる組織を有する母材部をさらに有し、
前記発熱体の先端部は、前記溶融部内に挿入されて、前記筒状体と接合されており、
前記グロープラグを、前記グロープラグの軸線に沿いつつ、前記溶融部内の前記発熱体の断面が前記軸線を中心線とした両側に同数現れるように切断した切断面において、
前記溶融部内に少なくとも一部が配置され、前記軸線の一方側に配された前記発熱体の断面のうち最後端に位置する第１発熱体断面の最外側から前記母材部の最内側までの径方向の距離Ｆが０．２００ｍｍ以内であり、
前記溶融部に少なくとも一部が配置され、前記軸線の他方側に配された前記発熱体の断面のうち最後端に位置する第２発熱体断面の最外側から前記母材部の最内側までの径方向の距離Ｇが０．２００ｍｍ以内であることを特徴とする。

本発明の一形態によれば、溶融部内で、第１発熱体断面の最外側から母材部の最内側までの径方向の距離が０．２００ｍｍ以内であり、且つ第２発熱体断面の最外側から母材部の最内側までの径方向の距離が０．２００ｍｍ以内とされている。すなわち、溶融部内の発熱体を、より母材部側に近接させている。よって、溶融部の凝固の際に、早い段階で凝固される部分（溶融部の外縁）に発熱体を位置させることで、発熱体が動いたり、偏心したりせずに、所望の位置に固定される。従って、グロープラグの周方向の温度分布が均一化でき、エンジン始動性を安定化することができる。また、発熱体が偏心していないから、発熱体の側部が筒状体に接触することが抑制されて、短絡が少なくなり、耐久性が向上する。
なお、「第１発熱体断面」、及び「第２発熱体断面」は、それぞれ溶融部内に少なくとも一部が配置されていればよく、第１発熱体断面全体、第２発熱体断面全体が溶融部内に配置されていても良いし、第１発熱体断面の一部、第２発熱体断面の一部が溶融部内に配置されていても良い。

（２）前記距離Ｆと前記距離Ｇとの差の絶対値が０．１５０ｍｍ以内である（１）に記載のグロープラグとすることができる。
この構成とすると、発熱体の偏心がさらに抑制されて、耐久性がより向上する。

（３）前記切断面において、
前記溶融部外に配置され、前記軸線の一方側に配された前記発熱体の断面のうち最先端に位置する第３発熱体断面の径方向の両端から前記軸線の方向に２直線を引き、これら２直線によって挟まれた領域を領域Ａとし、
前記第１発熱体断面の径方向の両端から前記軸線の方向に２直線を引き、これら２直線によって挟まれた領域を領域Ｂとした場合に、
前記領域Ａの半分以上は、前記領域Ｂに重なっており、
前記溶融部外に配置され、前記軸線の他方側に配された前記発熱体の断面のうち最先端に位置する第４発熱体断面の径方向の両端から前記軸線の方向に２直線を引き、これら２直線によって挟まれた領域を領域Ｃとし、
前記第２発熱体断面の径方向の両端から前記軸線の方向に２直線を引き、これら２直線によって挟まれた領域を領域Ｄとした場合に、
前記領域Ｃの半分以上は、前記領域Ｄに重なっている（１）又は（２）に記載のグロープラグとすることができる。

発熱体の径が、溶融部外に比べて溶融部内で縮径している場合がある。この場合には、発熱体が溶融部に固定される部分は、筒状体の中心部（溶融部の中心）に近くなり、母材部（溶融部の外縁）から離れていることになる。このため、発熱体周りの凝固が遅く、発熱体が所望の位置に固定されない場合がある。
本発明の一形態によれば、溶融部内の発熱体は、ほとんど縮径されていないから、所望の位置に固定されやすい。

（４）前記発熱体の線径が０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍである（１）乃至（３）のいずれかに記載のグロープラグとすることができる。

タングステン（Ｗ）を主成分とする発熱体は、比抵抗が小さいため、発熱量が比較的小さくなることがある。これに対し、発熱体の線径を０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍと比較的細径とすることで、タングステン（Ｗ）を主成分とする発熱体の発熱量を確保できる。
一方、発熱体の線径が０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍの場合には、発熱体の剛性が低く、溶融部の凝固の際に、引張応力を受けて所望の位置に固定されずに偏心等する傾向にある。

本発明の一形態によれば、早い段階で凝固される部分（溶融部の外縁）に発熱体が位置しているから、細い線径の発熱体を用いても偏心等せずに、所望の位置に固定される。

（５）前記切断面において、
前記溶融部外に配置され、前記軸線の一方側に配された前記発熱体の断面のうち最先端に位置する断面を第３発熱体断面とし、
前記溶融部外に配置され、前記軸線の他方側に配された前記発熱体の断面のうち最先端に位置する断面を第４発熱体断面とし、
前記溶融部外に配置され、前記軸線の一方側に配された前記発熱体の断面のうち前記第３発熱体断面の１つ後ろ側に位置する断面を第５発熱体断面とし、
前記溶融部外に配置され、前記軸線の他方側に配された前記発熱体の断面のうち前記第４発熱体断面の１つ後ろ側に位置する断面を第６発熱体断面とした場合に、
前記第１発熱体断面の最後端と前記第３発熱体断面の最先端との前記軸線の方向における隙間は、前記第３発熱体断面の最後端と前記第５発熱体断面の最先端との前記軸線の方向における隙間よりも大きく、
前記第２発熱体断面の最後端と前記第４発熱体断面の最先端との前記軸線の方向における隙間は、前記第４発熱体断面の最後端と前記第６発熱体断面の最先端との前記軸線の方向における隙間よりも大きい（１）乃至（４）のいずれかに記載のグロープラグとすることができる。

第１発熱体断面の最後端と第３発熱体断面の最先端との軸線方向における隙間が小さい場合には、第３発熱体断面を形成する発熱体の部位が溶融部内に取り込まれて発熱体としての機能を果たさないおそれがある。本形態では、第１発熱体断面の最後端と第３発熱体断面の最先端との軸線方向における隙間は、第３発熱体断面の最後端と第５発熱体断面の最先端との軸線方向における隙間よりも大きいから、第３発熱体断面を形成する発熱体の部位が溶融部内に取り込まれるおそれが少なくなる。
同様に、第２発熱体断面の最後端と第４発熱体断面の最先端との軸線方向における隙間が小さい場合には、第４発熱体断面を形成する発熱体の部位が溶融部内に取り込まれて発熱体としての機能を果たさないおそれがある。本形態では、第２発熱体断面の最後端と第４発熱体断面の最先端との軸線方向における隙間は、第４発熱体断面の最後端と第６発熱体断面の最先端との軸線方向における隙間よりも大きいから、第４発熱体断面を形成する発熱体の部位が溶融部内に取り込まれるおそれが少なくなる。
このように、第３発熱体断面を形成する発熱体の部位、及び第４発熱体断面を形成する発熱体の部位がともに、溶融部内に取り込まれるおそれが少なくなり、これらの部位が、発熱体として機能するから、グロープラグの高温化を担保できる。

グロープラグを示す図である。 シースヒータの詳細な構成を示す断面図である。 シース管の先端部付近の断面図である。 シース管の先端部付近の断面図である。 シース管の先端部付近の断面図である。 グロープラグの製造方法を示すフローチャートである。 ステップＳ２０における溶接工程を示す説明図である。 他の実施形態のステップＳ２０における溶接工程を示す説明図である。

１．グロープラグ
図１は、グロープラグ１０を示す図である。グロープラグ１０は、熱を発生させるシースヒータ（発熱装置）８００を備え、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、シースヒータ８００の他、中軸２００と、主体金具５００とを主に備える。これらグロープラグ１０を構成する部材は、グロープラグ１０の軸線方向ＯＤに沿って組み付けられている。図１では、軸線Ｏから紙面右側に外観構成を図示し、軸線Ｏから紙面左側に断面構成を図示した。なお、本明細書では、グロープラグ１０におけるシースヒータ８００側を「先端側」と呼び、係合部材１００側を「後端側」と呼ぶ。

主体金具５００は、炭素鋼を筒状に成形した部材である。主体金具５００は、先端側の端部においてシースヒータ８００を保持する。また、主体金具５００は、後端側の端部において絶縁部材４１０及びＯリング４６０を介して中軸２００を保持する。絶縁部材４１０の軸線Ｏに沿った位置は、絶縁部材４１０の後端に接するリング３００が中軸２００に加締められることで固定される。さらに、主体金具５００の軸孔５１０内には、絶縁部材４１０からシースヒータ８００に至る中軸２００の部位が配置される。軸孔５１０は、軸線Ｏに沿って形成された貫通孔であり、中軸２００よりも大きな径を有する。軸孔５１０に中軸２００が位置決めされた状態で、軸孔５１０と中軸２００との間には、両者を電気的に絶縁する空隙が形成される。また、軸孔５１０の先端側には、シースヒータ８００が圧入されて接合されている。さらに、主体金具５００は、工具係合部５２０と、雄ネジ部５４０とを備える。主体金具５００の工具係合部５２０は、グロープラグ１０の取り付け及び取り外しに用いられる工具（図示せず）に係合する。雄ネジ部５４０は、内燃機関（図示せず）に形成された雌ネジに嵌り合う。

中軸２００は、導電材料で円柱状（棒状）に成形された部材である。中軸２００は、主体金具５００の軸孔５１０に挿入された状態で軸線Ｏに沿って組み付けられる。中軸２００は、先端側に形成された先端部２１０と、後端側に設けられた雄ネジ部２９０とを備える。先端部２１０は、シースヒータ８００の内部に挿入される。雄ネジ部２９０は、主体金具５００から後端側に突出している。雄ネジ部２９０には、係合部材１００が嵌り合う。

図２は、シースヒータ８００の詳細な構成を示す断面図である。シースヒータ８００は、シースヒータ８００の内部に中軸２００の先端部２１０が挿入された状態で、主体金具５００の軸孔５１０内に圧入され接合されている。シースヒータ８００は、シース管８１０と、発熱コイル８２０と、後端コイル８３０と、絶縁体８７０とを備える。発熱コイル８２０のことを「先端コイル」とも呼ぶ。発熱コイル８２０は、本発明のコイル状の発熱体に相当する。

シース管８１０は、軸線方向ＯＤに延び、先端が閉じられた筒状部材であり、本発明の筒状体に相当する。シース管８１０は、発熱コイル８２０と、後端コイル８３０と、絶縁体８７０と、を内包する。シース管８１０は、軸線方向ＯＤに延びる側面部８１４と、側面部８１４の先端側に接続し、外側に向けて丸く形成された先端部８１３と、先端部８１３とは反対側に開口した端部である後端部８１９とを備える。この後端部８１９からシース管８１０の内部に中軸２００の先端部２１０が挿入されている。シース管８１０は、パッキン６００及び絶縁体８７０によって中軸２００と電気的に絶縁される。一方、シース管８１０は、主体金具５００と接触して電気的に接続されている。シース管８１０は、例えば、鉄（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）と炭素（Ｃ）とを含有するオーステナイト系ステンレス材料や、インコネル６０１（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標）、Ａｌｌｏｙ６０２（ドイツ工業規格（ＤＩＮ）で規定されたＤＩＮ２．４６３３合金に相当）といったニッケル（Ｎｉ）基合金によって形成されている。

絶縁体８７０は、電気絶縁性を有する絶縁材料の粉末により形成されている。絶縁体８７０としては、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉末が用いられる。絶縁体８７０は、シース管８１０が中軸２００、発熱コイル８２０、及び後端コイル８３０を内包することによって、シース管８１０内に形成された隙間に充填（配置）され、その隙間を電気的に絶縁する。

発熱コイル８２０は、シース管８１０の内側に軸線方向ＯＤに沿って配置され、通電によって発熱する。発熱コイル８２０は、先端側のコイル端部である先端部８２２と、後端側のコイル端部である後端部８２９とを備える。先端部８２２は、シース管８１０の先端部８１３内に位置しており、シース管８１０と電気的に接続される。後端部８２９は、発熱コイル８２０と後端コイル８３０とが溶接されることによって形成された接続部８４０を介して、後端コイル８３０と電気的に接続される。発熱コイル８２０の主成分は、タングステン（Ｗ）である。なお、主成分とは、含有率（質量％）が５０質量％以上の物質をいう。また、発熱コイル８２０におけるタングステン（Ｗ）の含有率は、９９質量％以上であることがより好ましい。
発熱コイル８２０の線径は特に限定されないが、好ましくは０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍであり、より好ましくは０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍであり、特に好ましくは０．１８ｍｍ〜０．２５ｍｍである。発熱コイル８２０を０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍとすることで、比抵抗が小さくなる、タングステン（Ｗ）を主成分とする発熱体の発熱量を確保できる。一方、発熱コイル８２０が細くなると、剛性が低く、後述の溶融部８９１の凝固の際に、応力を受けて所望の位置に固定されずに偏心等する傾向にある。本実施形態によれば、早い段階で冷却される部分（溶融部８９１の外縁）に発熱コイル８２０が位置しているから、細い線形の発熱コイル８２０を用いても偏心等せずに、所望の位置に固定される。

後端コイル８３０は、先端側のコイル端部である先端部８３１と、後端側のコイル端部である後端部８３９とを備える。先端部８３１は、発熱コイル８２０の後端部８２９に溶接されることにより発熱コイル８２０と電気的に接続される。後端部８３９は、中軸２００の先端部２１０に接合されることにより中軸２００と電気的に接続される。後端コイル８３０は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）合金や、鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金により形成されている。

なお、急速昇温性を確保する観点から、グロープラグ１０の２０℃における抵抗値Ｒ_２０は、０．６（Ω）以下であることが好ましい。グロープラグ１０の２０℃における抵抗値Ｒ_２０とは、本実施形態では、発熱コイル８２０の２０℃における抵抗値と、後端コイル８３０の２０℃における抵抗値との合計値である。本実施形態では、グロープラグ１０の２０℃における抵抗値Ｒ_２０は、０．４（Ω）である。また、本実施形態では、発熱コイル８２０の２０℃での抵抗値Ｒ１_２０に対する１０００℃での抵抗値Ｒ１_１０００の比である抵抗比Ｒ１と、後端コイル８３０の２０℃での抵抗値Ｒ２_２０に対する１０００℃での抵抗値Ｒ２_１０００の比である抵抗比Ｒ２とは、Ｒ１＞Ｒ２の関係にある。

図３は、シース管８１０の先端部８１３付近の断面図である。シース管８１０は、先端が溶融部８９１にて閉塞されている。
図３は、グロープラグ１０を、グロープラグの軸線Ｏに沿いつつ、溶融部８９１内の発熱コイル８２０の断面が軸線Ｏを中心線とした両側に同数現れるように切断した切断面を示している。図３においては、軸線Ｏよりも左側を一方側とし、軸線Ｏよりも右側を他方側とする。図３では、溶融部８９１内の両側にそれぞれ２つの断面が現れている。図３には、軸線Ｏを通る位置において切断された発熱コイル８２０と、シース管８１０と、絶縁体８７０と、が示されている。
シース管８１０は、溶融部８９１に柱状晶（デンドライト）が含まれている一方、溶融部８９１以外の母材部８９３は、溶融部８９１の組織とは異なる組織を有している。母材部８９３の組織としては、例えば、繊維状組織、鍛造組織等が含まれている。なお、柱状晶、繊維状組織、鍛造組織であるか否かの判断は、切断面をシュウ酸溶液中で電解エッチングする（ＪＩＳ Ｇ ５０７１ ２０１２年発行）等の公知の金属組織観察により行うことができる。

発熱コイル８２０の先端部８２２は、溶融部８９１内に挿入された状態とされている。溶融部８９１内には、軸線Ｏの一方側に配された発熱コイル８２０の断面のうち最後端に位置する第１発熱体断面９０１が現れている。同様にして、溶融部８９１内には、軸線Ｏの他方側に配された発熱コイル８２０の断面のうち最後端に位置する第２発熱体断面９０２が現れている。
溶融部８９１の外では、軸線Ｏの一方側に配された発熱コイル８２０の断面のうち最先端に位置する第３発熱体断面９０３が現れている。同様にして、溶融部８９１の外では、軸線Ｏの他方側に配された発熱コイル８２０の断面のうち最先端に位置する第４発熱体断面９０４が現れている。この第３発熱体断面９０３及び第４発熱体断面９０４は、溶融部８９１と離間している。
さらに、溶融部８９１の外では、軸線Ｏの一方側に配された発熱コイル８２０の断面のうち第３発熱体断面９０３の１つ後ろ側に位置する第５発熱体断面９０５が現れている。同様にして、溶融部８９１の外では、軸線Ｏの他方側に配された発熱コイル８２０の断面のうち第４発熱体断面９０４の１つ後ろ側に位置する第６発熱体断面９０６が現れている。

そして、本実施形態では、第１発熱体断面９０１の最外側から母材部８９３の最内側までの径方向の距離Ｆが０．２００ｍｍ以内である。
すなわち、第１発熱体断面９０１の最外側から軸線方向に引いた直線Ｌ１と、母材部８９３の最内側から軸線方向に引いた直線Ｌ２との距離Ｆが０．２００ｍｍ以内である。この距離Ｆは、好ましくは０．１８０ｍｍ以内である。
さらに、本実施形態では、第２発熱体断面９０２の最外側から母材部８９３の最内側までの径方向の距離Ｇが０．２００ｍｍ以内である。
すなわち、第２発熱体断面９０２の最外側から軸線方向に引いた直線Ｌ３と、母材部８９３の最内側から軸線方向に引いた直線Ｌ４との距離Ｇが０．２００ｍｍ以内である。この距離Ｇは、好ましくは０．１８０ｍｍ以内である。

このように、第１発熱体断面９０１と母材部８９３の距離関係、及び第２発熱体断面９０２と母材部８９３の距離関係を規定すると以下の作用効果を奏する。すなわち、このような距離関係では、溶融部８９１内の発熱コイル８２０を、より母材部８９３側に近接させている。よって、溶融部８９１の凝固の際に、早い段階で凝固される部分（溶融部８９１の外縁）に発熱コイル８２０を位置させることで、発熱コイル８２０が動いたり、偏心したりせずに、所望の位置に固定される。従って、グロープラグ１０の周方向の温度分布が均一化でき、エンジン始動性を安定化することができる。また、発熱コイル８２０が偏心していないから、発熱コイル８２０の側部がシース管８１０に接触することが抑制されて、短絡が少なくなり、耐久性が向上する。なお、以上の距離関係によって、短絡が少なくなり、耐久性が向上する点については、後述する実施例によって詳細に説明する。

本実施形態では、距離Ｆと距離Ｇとの差の絶対値が０．１５０ｍｍ以内であることが好ましい。距離Ｆと距離Ｇとの差の絶対値がこの範囲にあると、発熱コイル８２０の偏心がさらに抑制されて、耐久性がより向上する。

さらに、本実施形態では、第１発熱体断面９０１、第２発熱体断面９０２、第３発熱体断面９０３、第４発熱体断面９０４は以下の関係を満たしている。
図４に示すように、第３発熱体断面９０３の径方向の両端から軸線Ｏ方向に２直線Ｍ１を引き、この２直線によって挟まれた領域を領域Ａとする。第１発熱体断面９０１の径方向の両端から軸線Ｏ方向に２直線Ｎ１を引き、この２直線によって挟まれた領域を領域Ｂとする。この場合に、領域Ａの半分以上は、領域Ｂに重なっていることが好ましい。重なりは、より好ましくは領域Ａの６５％以上であり、特に好ましくは領域Ａの７５％以上である。
同様に、図４に示すように、第４発熱体断面９０４の径方向の両端から軸線Ｏ方向に２直線Ｍ２を引き、この２直線によって挟まれた領域を領域Ｃとする。第２発熱体断面９０２の径方向の両端から軸線Ｏ方向に２直線Ｎ２を引き、この２直線によって挟まれた領域を領域Ｄとする。この場合に、領域Ｃの半分以上は、領域Ｄに重なっていることが好ましい。重なりは、より好ましくは領域Ｃの６５％以上であり、特に好ましくは領域Ｄの７５％以上である。

このように、第１発熱体断面９０１、第２発熱体断面９０２、第３発熱体断面９０３、第４発熱体断面９０４の関係を規定すると以下の作用効果を奏する。
発熱コイル８２０の径が、溶融部８９１の外に比べて溶融部８９１の内で縮径している場合がある。この場合には、発熱コイル８２０が溶融部８９１に固定される部分は、シース管８１０の中心部（溶融部８９１の中心）に近く、母材部８９３（溶融部８９１の外縁）から離れていることになる。このため発熱コイル８２０の周りの凝固が遅く、発熱コイル８２０が所望の位置に固定されない場合がある。
本実施形態によれば、溶融部８９１の内の発熱コイル８２０の径は、溶融部８９１の外の発熱コイル８２０の径から、ほとんど縮径されていないから、発熱コイル８２０の周りの凝固が早く、所望の位置に固定されやすい。

さらに、本実施形態では、第１発熱体断面９０１、第２発熱体断面９０２、第３発熱体断面９０３、第４発熱体断面９０４、第５発熱体断面９０５、第６発熱体断面９０６は以下の関係を満たしている。
図５に示すように、第１発熱体断面９０１と第３発熱体断面９０３との軸線Ｏ方向における隙間（ａ１）は、第３発熱体断面９０３と第５発熱体断面９０５との軸線Ｏ方向における隙間（ｂ１）よりも大きい。
同様にして、第２発熱体断面９０２と第４発熱体断面９０４との軸線Ｏ方向における隙間（ａ２）は、第４発熱体断面９０４と第６発熱体断面９０６との軸線Ｏ方向における隙間（ｂ２）よりも大きい。

第１発熱体断面９０１と第３発熱体断面９０３との隙間（ａ１）が小さい場合には、第３発熱体断面９０３を形成する発熱コイル８２０の部位が溶融部８９１内に取り込まれて発熱体としての機能を果たさないおそれがある。本実施形態では、隙間（ａ１）は、隙間（ｂ１）よりも大きいから、第３発熱体断面９０３を形成する発熱コイル８２０の部位が溶融部８９１内に取り込まれるおそれが少なくなる。
同様に、第２発熱体断面９０２と第４発熱体断面９０４との隙間（ａ２）が小さい場合には、第４発熱体断面９０４を形成する発熱コイル８２０の部位が溶融部８９１内に取り込まれて発熱体としての機能を果たさないおそれがある。本実施形態では、隙間（ａ２）は、隙間（ｂ２）よりも大きいから、第４発熱体断面９０４を形成する発熱コイル８２０の部位が溶融部８９１内に取り込まれるおそれが少なくなる。
このように、第３発熱体断面９０３を形成する発熱コイル８２０の部位、及び第４発熱体断面９０４を形成する発熱コイル８２０の部位がともに、溶融部８９１内に取り込まれるおそれが少なくなり、これらの部位が、発熱体として機能するから、グロープラグ１０の高温化を担保できる。

２．グロープラグ１０の製造方法
図６は、グロープラグ１０の製造方法を示すフローチャートである。グロープラグ１０の製造では、まず、発熱コイル８２０と中軸２００と、が溶接される（ステップＳ１０）。具体的には発熱コイル８２０と後端コイル８３０とが溶接され、さらに、後端コイル８３０の後端部８３９と、中軸２００の先端部２１０と、が溶接される。次に、発熱コイル８２０の先端部８２２と、シース管８１０の先端部８１３と、が溶接される（ステップＳ２０）。ステップＳ２０を「溶接工程」とも呼ぶ。

図７は、ステップＳ２０における溶接工程を示す説明図である。この工程では、まず、開口８１５を有する先端部８１３Ｐを備え、この開口８１５に向かって次第に縮径する形状に成形されたシース管８１０Ｐを用意する。用意されたシース管８１０Ｐの先端部８１３Ｐの内側に、発熱コイル８２０の先端部８２２の２巻き目８２２Ｐを当接するようにして配置する（図７（ａ））。次に、先端部８１３Ｐの外側から、例えばアーク溶接によって先端部８１３Ｐを溶融して凝固させることにより開口８１５を閉塞させつつ、発熱コイル８２０の先端部８２２とシース管８１０の先端部８１３とを溶接する（図７（ｂ））。こうすることにより、発熱コイル８２０の先端部８２２がシース管８１０の先端部８１３に取り囲まれて埋め込まれる。また、溶接工程において、発熱コイル８２０の融点より低く、シース管８１０の融点より高い温度で発熱コイル８２０とシース管８１０とが溶接されるように、溶接機器の出力や、溶接時間などを調整する。
なお、シース管８１０の先端部８１３と発熱コイル８２０の先端部８２２との間に、シース管８１０を構成する金属と発熱コイル８２０を構成する金属との合金が形成された場合、その合金からなる合金部の厚さは１０（μｍ）以下である。合金部は、発熱コイル８２０の先端部８２２とシース管８１０の先端部８１３との境界付近を例えばＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｅｒ）などによって分析することにより検出して、厚さを算出することができる。なお、本実施形態のグロープラグ１０には、合金部は形成されていない。

ステップＳ２０における溶接工程が完了すると、次に、シース管８１０の内に絶縁体８７０が充填される（ステップＳ３０）。絶縁体８７０が、発熱コイル８２０と、後端コイル８３０と、中軸２００とを内包することによってシース管８１０内に形成された空隙に充填されて、シースヒータ８００の組み立てが完了する。

シースヒータ８００が組み立てられると、シースヒータ８００に対し、スウェージング加工が施される（ステップＳ４０）。スウェージング加工とは、シースヒータ８００に対して打撃力を加えてシースヒータ８００を縮径させ、シース管８１０内に充填した絶縁体８７０を緻密化させる加工である。スウェージングに伴ってシースヒータ８００に打撃力が加えられると、打撃力がシースヒータ８００内部に伝えられることにより、絶縁体８７０が緻密化される。

シースヒータ８００にスウェージング加工が施されると、シースヒータ８００と主体金具５００とが組み付けられて、グロープラグ１０が組み立てられ（ステップＳ５０）、グロープラグ１０が完成する。具体的には、中軸２００が一体化されたシースヒータ８００を主体金具５００の軸孔５１０に圧入して固定すると共に、主体金具５００の後端部分において、Ｏリング４６０や絶縁部材４１０を中軸２００に嵌め込み、係合部材１００を主体金具５００の後端に設けられた中軸２００の雄ネジ部２９０に締め付ける。また、ステップＳ５０では、グロープラグ１０に対してエージング処理が施される。具体的には、組み立てられたグロープラグ１０に通電することによって、シースヒータ８００を発熱させて、シースヒータ８００の外表面に酸化膜を形成させる。

実施例により本発明を更に具体的に説明する。
なお、実験例１〜７は、本発明の実施例に該当し、実験例８〜９は、比較例に該当する。

１．グロープラグの作製
各実験例のグロープラグ１０では、発熱コイル８２０の先端形状をそれぞれ調整することによって、第１発熱体断面９０１の最外側から母材部８９３の最内側までの径方向の距離Ｆ、及び第２発熱体断面９０２の最外側から母材部８９３の最内側までの径方向の距離Ｇを調整した。なお、母材部８９３から発熱コイル８２０までの距離は、解体前にＸ線で発熱コイル８２０の偏芯を確認し、第１発熱体断面９０１又は第２発熱体断面９０２が軸線Ｏの一方側又は他方側に一番偏っている位置が含まれる半断面で切断し、測定した。
その他の条件は以下の通りである。
・発熱コイル８２０には、タングステン材（線径φ０．２０ｍｍ）を使用した。
・後端コイル８３０には、ニッケル−クロム合金材（線径φ０．３８ｍｍ）を使用した。
・常温抵抗値は０．３１０Ωに調整した。
・シース管８１０の外径は、細径部ではφ３．２５ｍｍ、後端部ではφ４．００ｍｍとした。

２．耐久性試験
各グロープラグ１０に、２秒で１０００℃昇温する電圧を印加後、１１５０℃で飽和となる電圧を１８０秒間継続して印加した。その後、１２０秒間風冷し、常温に戻した。これを１サイクルとするサイクル試験を実施した。そして、サイクル試験中に短絡が発生するサイクル数を確認した。
判定は以下のようにした。

○（非常に良好）：７０００サイクル以内で短絡無し
△（良好） ：３５０１〜７０００サイクルで短絡が発生
×（不可） ：３５００サイクル以内で短絡が発生

なお、温度は、シース管８１０の先端から２ｍｍの位置を、ＰＲ熱電対（白金−白金ロジウム熱電対）及び放射温度計にて測定した。

３．試験結果
試験結果を表１に示す。実験例１〜７は、３５００サイクル以内では短絡が発生しなかった。一方、実験例８、９では、３５００サイクル以内で短絡が発生した。従って、第１発熱体断面９０１の最外側から母材部８９３の最内側までの径方向の距離Ｆ、及び第２発熱体断面９０２の最外側から母材部８９３の最内側までの径方向の距離Ｇが共に、０．２００ｍｍ以内の場合には、耐久性が向上することが確認された。
また、実験例１〜７の中でも、距離Ｆと距離Ｇとの差の絶対値が０．１５０ｍｍ以内の実験例１〜５は、７０００サイクルでも短絡が発生しなかった。従って、距離Ｆと距離Ｇとの差の絶対値が０．１５０ｍｍ以内であると、耐久性が更に向上することが確認された。
なお、耐久性試験により短絡が発生する理由は、次のように推測される。耐久性試験中に充填した絶縁粉末同士の間に空隙発生する。すると、発熱コイル８２０が過昇温した場合、発熱コイル８２０の熱によってシース管８１０が溶融して発熱コイル８２０側に溶け出し、その結果、短絡すると考えられる。

＜他の実施形態（変形例）＞
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。

（１）上記実施形態では、グロープラグ１０は、図７（ａ）に示すように、開口８１５を有するシース管８１０Ｐを用いて製造されていたが、図８（ａ）に示すように製造に用いるシース管８１０Ｒに開口を設けなくてもよい。図８では、上記実施形態のグロープラグと略同じ構成部位には同符号を付けて、構造、作用及び効果の説明は省略する。

（２）また、上記実施形態では、第１発熱体断面９０１の最外側から母材部８９３の最内側までの径方向の距離Ｆ、及び第２発熱体断面９０２の最外側から母材部８９３の最内側までの径方向の距離Ｇが、異なる距離であった。しかしながら、第１発熱体断面９０１の最外側から母材部８９３の最内側までの径方向の距離Ｆ、及び第２発熱体断面９０２の最外側から母材部８９３の最内側までの径方向の距離Ｇが、ともに０．２００ｍｍ以下であれば、別の距離である必要は無く、同じ距離であっても良い。

１０…グロープラグ
１００…係合部材
２００…中軸
２１０…先端部
２９０…雄ネジ部
３００…リング
４１０…絶縁部材
４６０…Ｏリング
５００…主体金具
５１０…軸孔
５２０…工具係合部
５４０…雄ネジ部
６００…パッキン
６０１…インコネル
８００…シースヒータ
８１０…シース管
８１３…先端部
８１４…側面部
８１５…開口
８１９…後端部
８２０…発熱コイル
８２２…先端部
８２９…後端部
８３０…後端コイル
８３１…先端部
８３９…後端部
８４０…接続部
８７０…絶縁体
８９１…溶融部
８９３…母材部
９０１…第１発熱体断面
９０２…第２発熱体断面
９０３…第３発熱体断面
９０４…第４発熱体断面
９０５…第５発熱体断面
９０６…第６発熱体断面

Claims (5)

1. 先端が溶融部にて閉塞された筒状体と、
   前記筒状体の内側に配置されたコイル状でＷを主成分とする発熱体と、を備えるグロープラグであって、
   前記筒状体は、前記溶融部に連設されると共に、前記溶融部の組織とは異なる組織を有する母材部をさらに有し、
   前記発熱体の先端部は、前記溶融部内に挿入されて、前記筒状体と接合されており、
   前記グロープラグを、前記グロープラグの軸線に沿いつつ、前記溶融部内の前記発熱体の断面が前記軸線を中心線とした両側に同数現れるように切断した切断面において、
   前記溶融部内に少なくとも一部が配置された第１発熱体断面であり、前記軸線の一方側に配された前記発熱体の断面のうち最後端に位置する前記第１発熱体断面の最外側から前記母材部の最内側までの径方向の距離Ｆが０．２００ｍｍ以内であり、
   前記溶融部内に少なくとも一部が配置された第２発熱体断面であり、前記軸線の他方側に配された前記発熱体の断面のうち最後端に位置する前記第２発熱体断面の最外側から前記母材部の最内側までの径方向の距離Ｇが０．２００ｍｍ以内であるグロープラグ。
2. 前記距離Ｆと前記距離Ｇとの差の絶対値が０．１５０ｍｍ以内である請求項１に記載のグロープラグ。
3. 前記切断面において、
   前記溶融部外に配置され、前記軸線の一方側に配された前記発熱体の断面のうち最先端に位置する第３発熱体断面の径方向の両端から前記軸線の方向に２直線を引き、これら２直線によって挟まれた領域を領域Ａとし、
   前記第１発熱体断面の径方向の両端から前記軸線の方向に２直線を引き、これら２直線によって挟まれた領域を領域Ｂとした場合に、
   前記領域Ａの半分以上は、前記領域Ｂに重なっており、
   前記溶融部外に配置され、前記軸線の他方側に配された前記発熱体の断面のうち最先端に位置する第４発熱体断面の径方向の両端から前記軸線の方向に２直線を引き、これら２直線によって挟まれた領域を領域Ｃとし、
   前記第２発熱体断面の径方向の両端から前記軸線の方向に２直線を引き、これら２直線によって挟まれた領域を領域Ｄとした場合に、
   前記領域Ｃの半分以上は、前記領域Ｄに重なっている請求項１又は２に記載のグロープラグ。
4. 前記発熱体の線径が０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍである請求項１乃至３のいずれか１項に記載のグロープラグ。
5. 前記切断面において、
   前記溶融部外に配置され、前記軸線の一方側に配された前記発熱体の断面のうち最先端に位置する断面を第３発熱体断面とし、
   前記溶融部外に配置され、前記軸線の他方側に配された前記発熱体の断面のうち最先端に位置する断面を第４発熱体断面とし、
   前記溶融部外に配置され、前記軸線の一方側に配された前記発熱体の断面のうち前記第３発熱体断面の１つ後ろ側に位置する断面を第５発熱体断面とし、
   前記溶融部外に配置され、前記軸線の他方側に配された前記発熱体の断面のうち前記第４発熱体断面の１つ後ろ側に位置する断面を第６発熱体断面とした場合に、
   前記第１発熱体断面の最後端と前記第３発熱体断面の最先端との前記軸線の方向における隙間は、前記第３発熱体断面の最後端と前記第５発熱体断面の最先端との前記軸線の方向における隙間よりも大きく、
   前記第２発熱体断面の最後端と前記第４発熱体断面の最先端との前記軸線の方向における隙間は、前記第４発熱体断面の最後端と前記第６発熱体断面の最先端との前記軸線の方向における隙間よりも大きい請求項１乃至４のいずれか１項に記載のグロープラグ。

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