JPH0618032A - シーズヒータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スェージングされるシース口元部での電極棒
との隙間を充分に確保してショート等を防止し、シーズ
ヒータの高品質、加工、組立ての自動化、低コスト化を
図る。 【構成】 金属製シース１４内にヒータコイル１１およ
び電極棒１７の先端寄りの部分を臨ませた状態で耐熱絶
縁粉末１３にて埋設することで、シーズヒータ１５が組
立てられる。前記シースの後端部には、スェージング加
工前において外周側に段付き加工が施されることで薄肉
小径部３０が形成されている。このシース内にヒータコ
イル、電極棒を組込みかつ耐熱絶縁粉末を充填した組立
て後に、スェージング加工を施すことで、シーズヒータ
が製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの副
燃焼室または燃焼室内を予熱するために用いられるシー
ス型グロープラグにおいて発熱体となるシーズヒータお
よびその製造方法に関し、特にシース内でコイル状発熱
線（以下、ヒータコイルという）と電極棒とが埋設され
るように耐熱絶縁粉末を充填した組立て状態においてス
ェージング加工が施される際に採用して好適なシース構
造およびこのシースを用いたシーズヒータの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの始動性を向上させ
るために用いられるグロープラグとして、たとえば特開
昭57-58017号公報や特開昭57−182026号公報等に示され
るように、ステンレス鋼材等の耐熱金属材によるシース
内に、鉄クロム等によるヒータコイル（またはこれに正
の抵抗温度係数の大きな純ニッケル等による抵抗体を電
力制御要素として直列接続したもの）を挿入し、その一
端をシース先端部に、他端をシース後端部から挿入され
る電極棒先端側にそれぞれ溶接等で接続するとともに、
このシース内にマグネシア等の耐熱絶縁粉末を充填し、
さらにシース全体にスェージング加工を施すことにより
構成されるシーズヒータを備えてなるシース型グロープ
ラグが、従来から一般に知られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなシース型グロープラグにおいて、シーズヒータを製
造するにあたっては、加工、組立て上から若干の問題を
生じている。すなわち、この種のシーズヒータは、耐熱
金属製のシース素材内に、電極棒先端に接続されるヒー
タコイル、さらにはその電力制御用の抵抗体を挿入し、
ヒータコイルの先端を、シース先端部に接続するととも
に、このヒータコイルの後端部を抵抗体を介して電極棒
に接続し、さらにこのシース内部に耐熱絶縁粉末を充填
しこれらを埋設した状態で組立てた後、このシーズヒー
タ組立体におけるシース素材を縮径させて、シース内部
での高密度化を図り、熱伝導特性等を所要の状態として
発熱特性を向上させ、またその信頼性を確保した状態と
するためのスェージング加工を施すことによって、製造
されている。

【０００４】しかしながら、従来構造によるシーズヒー
タにおいて、上述したスェージング加工を行なうと、耐
熱絶縁粉末がシース外部にこぼれ、充填密度を高めて耐
久性を向上させるという本来の目的を達成し得ないばか
りでなく、このスェージング加工によってシースの一部
と内部に差込まれている電極棒との間でショート等とい
った問題を生じ易く、品質上や動作上での信頼性の面で
問題を避けられないものであった。すなわち、前述した
スェージング加工時において、シース内に充填した耐熱
絶縁粉末が、シース後端側の電極棒引出し部分に形成さ
れる環状隙間いわゆる口元部からこぼれると、シース内
への充填量が少なくなり、結果としてシース内部での充
填密度が低下し、結果として耐久性が損なわれるもので
あった。

【０００５】このため、従来からシース後端側の口元部
での電極棒回りの環状隙間に、耐熱ゴム等といった耐熱
性を有する弾性材を、シールリングとして嵌め込み、こ
れにより上述したスェージング加工時等での耐熱絶縁粉
末のこぼれを防止することが従来から行われている。そ
して、このようなシールリングは、近年コスト削減と自
動組立化の目的から採用されるようになっているシース
をこれを保持する筒状ハウジングに圧入固定する際に、
耐熱絶縁粉末がこぼれて圧入部分に圧入不良を生じる虞
れをなくすとともに、シースを筒状ハウジングに圧入し
たりしたときに生じるバリ等によるシース口元部での電
極棒とのショート等を生じる虞れをなくすうえで、ある
程度の効果を発揮し得るものであった。

【０００６】さらに、このようなシース後端側の口元部
でのシールリングの嵌め込み易さやショート等の発生を
防止することを目的として、たとえばシース後端側の口
元部での隙間を大きくするためにシース内壁部を後加工
で切削することにより環状溝を形成し、このシース部分
を薄肉状に形成することによりスェージング加工を行な
っても、シース口元部での隙間を確保できるようにする
ことが、従来から行われていた。

【０００７】しかしながら、上述したようにシース口元
部の内壁部分に後加工で環状溝を形成すると、その切削
加工が面倒で、しかもシース内の環状溝での内径寸法に
ばらつきが生じるばかりでなく、シース内壁面にバリが
発生し易く、しかもそのバリが除去し難いものであるた
めに、このバリが原因してスェージング加工前はもとよ
り、スェージング加工後においても、シースと電極棒と
の間でショート等を招き、品質上で問題を招くといった
問題を避けられないものであった。特に、このような問
題は、上述したようなシース組立体にスェージング加工
を施した際に大きく、前記バリを生じた部分が、シース
内側に張り出すことにより電極棒と接触してショートし
たり、バリによってシールリングが破損されるといった
不具合を生じてしまうものであった。

【０００８】すなわち、シース後端側の内周環状溝によ
る口元部の環状隙間にゴム材等によるシールリングを介
在させた状態でシース全体にスェージング加工を施す
と、このシールリングを介在させている口元部での縮径
量が、耐熱絶縁粉末を充填している部分よりも大きくな
り、しかもそのシールリングによる反発力がほとんど作
用せず、単にシース後端部から外方に大きく張り出さ
れ、その結果としてシース内壁部と電極棒とが非常に接
近し、前述したショートやシールリングの破損といった
問題を生じる虞れがあった。このため、上述したシース
後端側の口元部での環状溝による隙間は可能な限り大き
くしなければならないが、前述したバリ等の発生は避け
られないもので、このような問題点を一掃し得る何らか
の対策を講じることが望まれている。

【０００９】また、上述したシース後端側の口元部をシ
ールする手法としては、シール剤を付着させるといった
ことも考えられているが、このような手法では、スェー
ジング加工時に対する対策は不十分であり、耐熱絶縁粉
末の飛散防止を確実に行えないばかりでなく、シース口
元部の内壁部が電極棒に異常に接近し、ショート等の問
題を招く虞れがあり、このような点をも考慮することが
必要となっている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係るシーズヒータは、ヒータコイルおよ
び電極棒の先端寄りの部分を臨ませた状態で耐熱絶縁粉
末にて埋設する略管体形状の金属製シースの電極棒が引
き出される後端部を、スェージング加工前において外周
側が切削あるいはスェージング加工等の段付き加工を施
されることにより薄肉小径部として形成したものであ
る。

【００１１】また、本発明に係るシーズヒータの製造方
法は、略管体形状を呈する金属製シース内に、その先端
部内側に電気的に接続されるヒータコイルとその後端に
電気的に接続されて先端寄りの部分をシース内に臨ませ
る電極棒とこれらを埋設するように充填される耐熱絶縁
粉末とで構成されかつその組立て状態でスェージング加
工が施されるシーズヒータを製造するにあたって、シー
スを、電極棒が引き出される後端部外周側に段付き加工
を施すことにより薄肉小径部を有する形状で形成し、こ
のシース内にヒータコイル、電極棒を組込みかつ耐熱絶
縁粉末を充填した組立て後に、スェージング加工を施す
ように構成したものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、シース後端側外周部に段付き
加工で薄肉小径部を形成し、このシース内にヒータコイ
ル、電極棒を収納し、耐熱絶縁粉末中に埋設した状態で
組立てし、しかる後シースにスェージング加工を施すこ
とで、シーズヒータが形成される。このとき、シース後
端側の薄肉小径部を含めてシース全体が縮径されるが、
他の部分に比べてこの薄肉小径部での変形量は小さく、
これによりシース後端側の口元部での電極棒との間の間
隙を充分に保ち、電極棒とのショート等といった不具合
を一掃し、品質や動作上での信頼性を向上させ得るもの
である。

【００１３】

【実施例】図１ないし図３は本発明に係るシーズヒータ
およびその製造方法の一実施例を示すものであり、これ
らの図において、まず、全体を符号１０で示すグロープ
ラグの概略構成を、図３等を用いて簡単に説明すると、
このグロープラグ１０は、たとえば直接噴射型として用
いられるものであって、たとえばニッケルクロム合金材
料等からなる発熱体としてのヒータコイル１１とこれに
直列接続される正の抵抗温度係数の大きな純ニッケル等
からなる電力制御要素としての抵抗体１２をその内部に
充填されたマグネシア等の耐熱絶縁粉末１３中に埋設し
てなる略管体形状を呈するステンレス鋼材等の耐熱金属
製シース１４によるシーズヒータ１５を備えている。

【００１４】このシーズヒータ１５は、図３から明らか
なように、略管体状を呈する金属製ハウジング１６の先
端部に圧入等で組付けられることにより保持されてい
る。そして、前記ヒータコイル１１は、その先端１１ａ
がシース１４先端部側に溶着等によって電気的に接続さ
れるとともに、このシース１４の後端部から挿入される
電極棒１７の先端側（先端小径部１７ａ）に前記抵抗体
１２を介して接続され、かつこの電極棒１７は、前記シ
ース１４、さらにはハウジング１６の後端部から外方に
引出されている。そして、この電極棒１７は、前述した
ようにヒータコイル１１、抵抗体１２、耐熱絶縁粉末１
３と共にシース１４内に組み込まれ、このシース１４
が、その外径寸法をＤからｄ（＜Ｄ）へと縮径させるス
ェージング加工を施されることにより一体的に組立てら
れている。

【００１５】１８はハウジング１６の後端部に形成され
た内孔１６ａよりも大径な環状空間１６ｂ内に挿入され
る合成樹脂材等からなる絶縁ブッシュ、１８ａは前記環
状空間１６ｂ内でこの絶縁ブッシュ１８の先端側に押し
込まれることでハウジング１６の後端部をシールしハウ
ジング１６内部への油、水等の侵入を防ぐためのＯリン
グで、これらは組立時において電極棒１７の後端部側か
ら嵌装され絶縁ブッシュ１８の後端フランジをハウジン
グ１６の後端部端面に押し付けた状態でかしめ付け固定
される溝付きナット１９で係止固定されている。

【００１６】なお、この電極棒１７の後端部にはワッシ
ャ（図示せず）を介してナット１９ａが螺合され、バッ
テリからのリードが電気的に接続される一方、抵抗体１
２、ヒータコイル１１を介して接続されているシース１
４がハウジング１６により、エンジンのシリンダヘッド
２０側にアース接続されることで、ヒータコイル１１等
が通電されて発熱することは、周知の通りである。ま
た、図中１６ｄはハウジング１６の先端部においてシー
ズヒータ１５を圧入して保持する部分を必要最小限とす
る逃げ用の環状溝である。

【００１７】このようなグロープラグ１０は、そのハウ
ジング１６における後端側の外周部のねじ部１６ｃを、
エンジンのシリンダヘッド２０に形成されたねじ部２１
を外方端側に有する取付孔２２内に挿通して嵌合させる
ことにより、取付けられている。この場合、このような
グロープラグ１０の長さは、そのシース１４の先端部を
主燃焼室２３内に望ませて配置させるために、シリンダ
ヘッド２０の壁面の厚さに応じて形成されている。

【００１８】ここで、図中２４で示すところは、このグ
ロープラグ１０のハウジング１６とエンジンのシリンダ
ヘッド２０における取付孔２２の内壁部との間でのシー
ト部で、本実施例では、このシート部２４を、エンジン
のシリンダヘッド２０において取付孔２２の外方端側に
形成した段部２５とこれに対向するグロープラグ１０に
おけるハウジング１６の後端側大径部２６との間で構成
している。

【００１９】しかし、本発明はこれに限定されず、グロ
ープラグ１０のシリンダヘッド２０へのシート部を、ハ
ウジング１６の先端部端面と取付孔２２側の段部との間
に設けてもよいことは勿論である。

【００２０】さて、本発明によれば、上述した構成によ
るシーズヒータ１５において、図１および図２から明ら
かなように、ヒータコイル１１および電極棒１７の先端
寄りの部分を臨ませた状態で耐熱絶縁粉末１３にて埋設
する略管体形状の金属製シース１４の電極棒１７が引き
出される後端部を、スェージング加工前において外周側
を切削加工、あるいはスェージング加工等の段付き加工
を施すことで薄肉小径部３０として形成したところに特
徴を有している。ここで、図中３１はシース１４の電極
棒１７が引き出される後端側の口元部に嵌め込まれたゴ
ム等によるシールリングである。

【００２１】このような構成による本発明によれば、上
述したシース１４内に、その先端部内側に電気的に接続
されるヒータコイル１１（抵抗体１２を含む）とその後
端に電気的に接続されて先端寄りの部分をシース１４内
に臨ませる電極棒１７とこれらを埋設するように充填さ
れる耐熱絶縁粉末１３とで構成されかつその組立て状態
でスェージング加工が施されるシーズヒータ１５を製造
するにあたって、シース１４を、電極棒１７が引き出さ
れる後端部外周側を切削等の段付き加工によって薄肉小
径部３０を有する形状で形成し、このシース１４内にヒ
ータコイル１１（抵抗体１２を含む）、電極棒１７を組
込みかつ耐熱絶縁粉末１３を充填した組立て後に、スェ
ージング加工を施すように構成したものである。

【００２２】そして、このような構成によれば、シース
１４後端側外周部を切削あるいはスェージングにより薄
肉小径部３０を形成し、このシース１４内にヒータコイ
ル１１、（抵抗体１２）、電極棒１７を収納し、耐熱絶
縁粉末１３中に埋設した状態で組立てし、しかる後シー
ス１４にスェージング加工を施すことで、シーズヒータ
１５が形成されるが、このときシース１４後端側の薄肉
小径部３０を含めたシース１４の外周部全体に略均一な
加圧力を作用させることが可能で、図１の(a)と(b) か
ら明らかなように、シース１４が全体にわたって略均一
な径寸法に縮径される。すなわち、外径寸法がＤである
ものが、径寸法ｄ（＜Ｄ）となるように縮径される。こ
こで、上述した薄肉小径部３０をスェージングにより段
付き加工すると、加工面やこの段付き加工後にシース１
４の全体に施すスェージング加工を行なううえでの結果
がよい。

【００２３】さらに、このようなスェージング加工前の
シース１４を図２に示しており、外径寸法Ｄに対して薄
肉小径部３０での外径寸法Ａ（＞ｄ）、内径寸法Ｂ（＜
ｄ）の関係にあり、また薄肉小径部３０の軸線方向長さ
Ｃは外径寸法Ａよりも小さい方が望ましい。ここで、こ
のような薄肉小径部３０とシース１４の厚肉部分との間
の段差部分は、角度θ（たとえば５°〜２０°程度）の
傾斜付きの段差部として形成するとよいことが、実験に
より確認されている。この角度θが大き過ぎると、シー
ス１４に対するスェージング加工後においてシース１４
の外径部に段差が生じ易く、実用面で問題となる。

【００２４】以上のような本発明によれば、シース１４
での薄肉小径部３０部分の変形量が他の厚肉部分に比べ
て小さく、これによりシース１４後端側の口元部での電
極棒１７との間の間隙を必要かつ充分に保ち、従来のよ
うな電極棒１７とのショート等といった不具合を一掃
し、シーズヒータ１５としての品質や動作上での信頼性
を向上させ得るものである。

【００２５】なお、本発明は上述した実施例構造に限定
されず、グロープラグ１０各部の形状、構造等を、適宜
変形、変更することは自由である。たとえば上述した実
施例では、シーズヒータ１５として、ヒータコイル１１
と電力制御用の抵抗体１２とを埋設してなる、いわゆる
二種材料によるものを説明したが、本発明はこれに限定
されず、従来から一般的なヒータコイル１１のみによる
一種材料のシーズヒータであっても適用して効果を発揮
し得るもので、要はヒータコイル１１を、シース１４の
先端部に溶接して接続固定する一方、後端側を電極棒１
７に接続固定している場合に適用するとよいものであ
る。

【００２６】また、上述した実施例では、シース１４の
後端側の口元部にシールリング３１を嵌め込んで耐熱絶
縁粉末１３のこぼれを防止するようにしているが、本発
明はこれに限定されず、このシールリング３１を省略し
てもよいことは言うまでもない。要は、シース１４の口
元部において薄肉化を外径段付き加工にて得ることによ
り、スェージング加工によっても電極棒１７とシース１
４の口元部との間での隙間を充分に確保し、しかも従来
のようなシース１４の内径部への環状溝形成といった場
合の段差部分に生じるバリ等の内側への出張りを防止し
得る構成であればよい。

【００２７】さらに、本発明を特徴づけるシース１４の
後端側での薄肉小径部３０の形成にあたっては、前述し
た切削加工、スェージング加工を始めとして、適宜の加
工方法が考えられることは言うまでもない。要は、段付
き加工でシース１４の後端側に外径方向から薄肉小径部
３０を形成し得るとよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るシーズ
ヒータによれば、ヒータコイルおよび電極棒の先端寄り
の部分を臨ませた状態で耐熱絶縁粉末にて埋設する略管
体形状の金属製シースの電極棒が引き出される後端部
を、スェージング加工前において外周側に段付き加工を
施すことにより薄肉小径部として形成したので、シース
後端部外周の簡単な切削加工を施すだけの簡単な構造に
もかかわらず、スェージング加工を、シース後端側の口
元部をも含めた全体にわたって均一な加圧力を加えるこ
とによって、所要の状態で簡単にしかも適切に行なえ、
シース内部の耐熱絶縁粉末の高密度化を図れるばかりで
なく、シースと電極棒との間の隙間を充分に確保でき、
良好な品質を得られ、さらに加工の自動化が容易で、し
かもシース外周部の切削加工精度も得られ、バリ等の発
生もなく、低コストでの生産が可能である等の種々優れ
た効果がある。

【００２９】また、本発明に係るシーズヒータの製造方
法は、略管体形状を呈する金属製シースを、電極棒が引
き出される後端部外周側を切削等の段付き加工によって
薄肉小径部を有する形状で形成し、このシース内にヒー
タコイル、電極棒を組込みかつ耐熱絶縁粉末を充填した
組立て後に、スェージング加工を施すように構成したの
で、簡単な方法にもかかわらず、各部の加工、組立てが
きわめて簡単にしかも確実に行なえ、スェージング加工
を、シース後端側の口元部をも含めた全体にわたって均
一な加圧力を加え、所要の状態で簡単にしかも適切に行
なえ、シース内部の耐熱絶縁粉末の高密度化を図れるば
かりでなく、シースと電極棒との間の隙間を充分に確保
でき、ショート等の不具合を一掃し、良好で安定した品
質が得られ、動作上での信頼性に優れ、さらに加工、組
立て等の自動化が容易で、しかもシース外周部の切削加
工精度も得られ、バリ等の発生もなく、低コストでの生
産が可能である等の種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシーズヒータおよびその製造方法
の一実施例を説明するためにスェージング加工前とスェ
ージング加工後の概略構成を(a),(b) に示す概略断面図
である。

【図２】本発明に係るシーズヒータの製造方法に用いて
好適なシース素材を示す概略断面図である。

【図３】本発明に係るシーズヒータを用いたシース型グ
ロープラグ全体の概略構成を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１０ グロープラグ １１ ヒータコイル（コイル状発熱線） １１ａ 先端 １２ 電力制御用の抵抗体 １２ｂ 後端 １３ 耐熱絶縁粉末 １４ シース １５ シーズヒータ １６ 筒状ハウジング １６ａ 内孔 １６ｂ 環状空間 １６ｃ ねじ部 １７ 電極棒 １７ａ 先端小径部 １８ 絶縁ブッシュ １９ 溝付きナット ２０ シリンダヘッド ２１ ねじ部 ２２ 取付孔 ２４ シート部 ３０ 薄肉小径部 ３１ シールリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略管体形状を呈する金属製シースと、こ
   のシース内でその先端部内側に先端が電気的に接続され
   た状態で収納されるコイル状発熱線と、このコイル状発
   熱線の後端に電気的に接続される先端寄りの部分を前記
   シース内に臨ませた状態でこのシース内に充填される耐
   熱絶縁粉末にて前記コイル状発熱線と共に埋設される電
   極棒とから構成され、かつその組立て状態でスェージン
   グ加工が施されるシーズヒータにおいて、 前記シースの前記電極棒が引き出される後端部は、前記
   スェージング加工前において外周側を段付き加工により
   薄肉小径部として形成されていることを特徴とするシー
   ズヒータ。
2. 【請求項２】 略管体形状を呈する金属製シースと、こ
   のシース内でその先端部内側に先端が電気的に接続され
   た状態で収納されるコイル状発熱線と、このコイル状発
   熱線の後端に電気的に接続される先端寄りの部分を前記
   シース内に臨ませた状態でこのシース内に充填される耐
   熱絶縁粉末にて前記コイル状発熱線と共に埋設される電
   極棒とから構成され、かつその組立て状態でスェージン
   グ加工が施されるシーズヒータを製造するにあたって、 前記シースは、前記電極棒が引き出される後端部外周側
   に段付き加工を施すことにより薄肉小径部を有する形状
   で形成されて準備され、このシース内にコイル状発熱
   線、電極棒を組込みかつ耐熱絶縁粉末を充填した組立て
   後に、スェージング加工を施すことを特徴とするシーズ
   ヒータの製造方法。