JPH06300262A - シース型グロープラグおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二種類の螺旋状発熱体を、加工精度等が要求
されず、同心性等の位置合わせが容易で、しかも簡単な
手法により溶接接合して直列接続できるようにする。 【構成】 正の抵抗温度係数の異なる第１および第２の
螺旋状抵抗体３，４を直列接続し、シース２内で耐熱絶
縁粉末中に埋設することで、シーズヒータを形成する。
第１および第２の螺旋状抵抗体の接合端２０，２１同士
を、略等しい外径を有しかつ他の巻線部分よりも巻線ピ
ッチが小さい密着巻き部として形成する。これらの接合
端同士を突き合わせた状態で、レーザ溶接等で溶接接合
することにより、第１および第２の螺旋状抵抗体を直列
接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディ−ゼルエンジンの始
動性を向上させるための予熱栓として用いられるシース
型グロ−プラグにおいて、特に発熱体となるシーズヒー
タおよびそのの製造方法に関し、特に正の抵抗温度係数
の異なる二種類の螺旋状抵抗体を直列接続して用いるに
あたって、その抵抗体同士の接合構造およびその接合方
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は従来から種々
の構造によるものが知られており、本出願人も、たとえ
ば二種類の材料からなる抵抗体を巧みに組合わせて用い
ることで、速熱型としての機能と発熱線の過加熱を防ぎ
安定した発熱特性を得ることができる温度飽和機能とを
備えてなる自己温度制御型グロープラグを、特開昭５７
−１８２０２６号公報を始め、特開平３−９９１２２号
公報等により既に提案している。

【０００３】すなわち、この種のグロープラグは、発熱
体となる第１の螺旋状抵抗体（以下第１のコイル状抵抗
体または第１の抵抗体という）と、これによりも正の抵
抗温度係数の大きな材料で形成された第２の螺旋状抵抗
体（以下第２のコイル状抵抗体または第２の抵抗体とい
う）とを直列接続し、金属製シース内で耐熱絶縁粉末中
に埋設してなるシーズヒータを備えている。

【０００４】特に、上述した従来のシーズヒータでは、
第１の抵抗体からの熱伝達に時間遅れを生じさせるため
の間隙を両抵抗体間に設けることで、第１の抵抗体に対
し通電直後に必要とされる大電力を供給し迅速に発熱さ
せて速熱性を確保するとともに、所定時間経過後に第２
の抵抗体側での温度上昇による抵抗値の増大化により第
１の抵抗体への供給電力を減少せしめ、この第１の抵抗
体での過加熱による溶断等を防止しようとする自己温度
飽和機能を働かせるものであった。

【０００５】そして、このような構造では、グロープラ
グへの通電回路上に供給電力を制御する温度制御手段等
を設けることが不要となるために、予熱装置全体のコス
トを低く押えることが可能であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな二種類のコイル状抵抗体を組合わせたシーズヒータ
を用いたグロープラグにあっては、シーズヒータにおい
て発熱体となる第１のコイル状抵抗体と、これよりも大
きな正の抵抗温度係数をもつ第２のコイル状抵抗体とを
直列接続するための接合部に、以下のような問題を生じ
ていた。

【０００７】すなわち、上述したシース内に挿入される
第１、第２のコイル状抵抗体は、コイル径が３ｍｍ程度
の小さく、線径も細いものであり、このような抵抗体の
接合端同士を突き合わせて溶接接合等で直列接続する際
の作業が、面倒かつ煩雑で、コスト高を招くという問題
があった。特に、上述した第１のコイル状抵抗体と第２
のコイル状抵抗体とを、その接合端間に所定間隙を設け
て接続することにより、グロープラグとしての発熱特性
を向上させ、速熱型としての機能を発揮させるととも
に、過加熱を防止し耐久性を向上させ得るシーズヒータ
が、たとえば特開昭５７−１８２０２６号公報等を始
め、種々知られているが、このようなシーズヒータを形
成する際にも、上述した二種類のコイル状抵抗体の接合
作業が面倒なものであった。

【０００８】このような二種類のコイル状抵抗体を直列
接続するにあたっての接合部構造として、たとえば特開
昭５９−２１９１９号公報、特開昭６１−１７３０２３
号公報等には、第１、第２のコイル状抵抗体の接合端
を、コイル径が小径な状態で互いに螺合状態で密着嵌合
されるように、螺旋ピッチを密にした小径な螺旋状接合
端とし、これらを螺着することで直列接続したものが知
られている。

【０００９】しかしながら、このような従来構造では、
各コイル状抵抗体の加工精度が要求され、コスト高とな
る。さらに、各コイル状抵抗体は柔らかいため、螺着に
より密着嵌合させる際に、機械的に挿入するのは困難で
あり、手作業では工数や手間がかかるものであった。ま
た、密着嵌合させる部分が、小径で螺旋ピッチが密な螺
旋状接合端であることから、接合時に心金を入れたりす
ることができず、その結果両コイル状抵抗体同士の同心
性を出し難いという問題があった。さらに、上述した密
着嵌合による接合部を溶接接合することもあるが、一方
の螺旋状接合端が、他方側の内側に入り込むために、こ
れらを溶接して接合する際に、外側のものだけが溶け過
ぎ、溶接不良を生じたり、接合部が不完全となる等の問
題を生じるものであった。

【００１０】また、特開昭６２−１９４１１７号公報等
には、二種類のコイル状抵抗体の接合端間に、導電性を
有するピン体を介在させ、両抵抗体を、所定間隙をおい
て抵抗値の小さい状態で直列接続したものも知られてい
る。しかし、このような構造によれば、部品点数が増え
るとともに、接続作業の煩雑さは避けられないものであ
った。

【００１１】一方、前述した特開昭５７−１８２０２６
号公報等には、各コイル状抵抗体の接合端に軸線方向に
延びた直線状部を形成し、これらの直線状部同士を突き
当て、または重ね合わせて溶接接合するようにしたもの
も知られている。しかし、このような構造では、両抵抗
体をコイリング前に溶接接合すると、心金の関係でコイ
ル径を均一に形成しなければならない。たとえば第１の
抵抗体の先端部を、小径な螺旋端とし、シース先端の接
合穴内に差し込み、この部分を溶接して接続するといっ
た、いわゆるキャップレスタイプのシーズヒータでは、
溶接後にコイリングすることができないという問題を生
じる。

【００１２】また、両抵抗体の接合端である直線状部
を、コイリング後に溶接する場合には、これらの直線状
部が軸線方向にまっすぐに延びていることが少ないた
め、両抵抗体の同心性を得ることができず、しかも溶接
接合作業も面倒である等の不具合をもつもので、これら
の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。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、シース内に組込まれる第１のコイル状抵抗
体と第２のコイル状抵抗体との接合端同士の直列接続
を、加工精度等が要求されない簡単な構造によって、き
わめて簡単かつ確実に行なえ、しかも各抵抗体の同心性
の確保も容易であるシース型グロープラグおよびその製
造方法を得ることを目的としている。

【００１４】

【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ス型グロープラグは、正の抵抗
温度係数の異なる第１のコイル状抵抗体と第２のコイル
状抵抗体とを直列接続した状態で、シース内で耐熱絶縁
粉末中に埋設するにあたって、第１および第２のコイル
抵抗体の接合端同士を、互いに略等しい外径を有しかつ
それぞれが他の巻線部分よりも巻線ピッチが小さい密着
巻き部として形成するとともに、これらの接合端同士を
突き合わせた状態で溶接接合することにより、両コイル
状抵抗体を直列接続するように構成したものである。

【００１５】また、本発明に係るシース型グロープラグ
の製造方法は、正の抵抗温度係数の異なる第１および第
２のコイル状抵抗体とを直列接続し、シース内に組込ん
で耐熱絶縁粉末中に埋設するにあたって、第１、第２の
コイル状抵抗体の接合端同士を、互いに略等しい外径を
有しかつそれぞれが他の巻線部分よりも巻線ピッチが小
さい密着巻き部として形成して準備し、これらの接合端
同士を突き合わせた状態で溶接接合し、両コイル状抵抗
体を直列接続し得るものである。

【００１６】

【作用】本発明によれば、第１、第２のコイル状抵抗体
を、その接合端の巻線ピッチが他の部分よりも密になる
状態で、コイリングし、これらの密着巻き部による接合
端同士を突き合わせし、その接合位置を溶接することに
より、両コイル状抵抗体を、位置合わせが簡単で、同心
性を保ち、かつ各部の加工精度が要求されずに、直列接
続することが可能となる。

【００１７】

【実施例】図１および図２は本発明に係るシース型グロ
ープラグおよびその製造方法の一実施例を示している。
これらの図において、まず、図２により全体を符号１で
示すシース型グロープラグの概略構成を簡単に説明する
と、図中符号２はステンレススチール等の耐熱金属材料
によるストレートな管状体等から形成されるシースであ
る。

【００１８】このシース２の先端側内部空間には、たと
えば鉄クロムあるいはニッケルクロム合金等のように正
の抵抗温度係数の小さな導電材料で形成され発熱体とな
る第１のコイル状抵抗体３が軸線方向に沿って配設さ
れ、その一端は前記シース２の先端側に電気的に接続さ
れる。さらに、このシース２の後端側内部空間には、こ
の第１の抵抗体３と連続してシース２後端側の電極棒５
との間に、たとえば鉄系材料またはニッケル等の正の抵
抗温度係数の大きな導電材料で形成された第２のコイル
状抵抗体４とが配設され、これら第１、第２の抵抗体
３，４は、シース２と電極棒５間で直列して接続されて
いる。

【００１９】上述した第２の抵抗体４は、それ自身が発
熱源として作用するばかりでなく、第１の抵抗体３に対
し通電開始直後において、その抵抗値が小さいことから
大電力を供給するとともに、通電時間の経過と共に抵抗
値が増大して供給電力を減少させ、グロープラグ自身の
飽和温度を一定温度以下に抑え、過加熱を防止する温度
制御手段としても作用する。これは、この第２の抵抗体
４の正の抵抗温度係数が、第１の抵抗体３よりも大き
く、かつその抵抗値が通電による発熱と共に順次増大す
ることから明らかであろう。

【００２０】そして、このような第２の抵抗体４による
電流制御を適切なものとするために、第１の抵抗体３と
第２の抵抗体４とは、それぞれの螺旋状の接合端が所定
間隙をおいて対向するようにして接続されている。すな
わち、これら両抵抗体３，４の接合端間に一定の間隙を
設け、この間隙内で両抵抗体３，４を小さい抵抗値とな
る接合部１０によって接続することで、従来問題とされ
ていた第１の抵抗体３からの第２の抵抗体４に対する熱
影響に時間的間隔を保ち、これにより第２の抵抗体４に
よる電流制御を時間的に遅らせて第１の抵抗体３への大
電力の供給時間を延ばし、この第１の抵抗体３を急速に
赤熱させて温度立上り特性を大幅に向上させ得るもので
ある。

【００２１】なお、図中８はシース２内に充填されて抵
抗体３，４を埋設するマグネシア等の耐熱絶縁粉末、８
ａは前記電極棒５が引き出されているシース２の後端側
開口部分に嵌め込まれこの部分をシールする耐熱性のシ
ール材である。また、図中１１はこのシース２を先端部
において保持する筒状ハウジングで、このハウジング１
１の後端部には絶縁ブッシュ１２を介して電極棒５が同
心状に取付けられ、この電極棒５の先端がシース２内に
挿入され、後端がハウジング１１の後端から外方に引き
出されている。

【００２２】さて、本発明によれば、正の抵抗温度係数
の異なる第１のコイル状抵抗体３と第２のコイル状抵抗
体４とを直列接続した状態で、シース２内で耐熱絶縁粉
末８中に埋設するにあたって、第１および第２のコイル
抵抗体３，４の接合端２０，２１同士を、図１および図
２から明らかなように、互いに略等しい外径を有しかつ
それぞれが他の巻線部分よりも巻線ピッチが小さい密着
巻き部として形成するとともに、これらの接合端２０，
２１同士を突き合わせた状態で溶接接合することによ
り、両コイル状抵抗体３，４を直列接続するように構成
したところを特徴としている。なお、図中２２は各抵抗
体３，４の接合端２０，２１の突き合わせ部での溶接接
合部である。

【００２３】このような構成によれば、第１、第２の抵
抗体３，４を、その接合端２０，２１の巻線ピッチが他
の部分よりも密になる状態でコイリングして準備し、こ
れらの密着巻き部による接合端２０，２１同士を突き合
わせし、その接合位置を溶接することにより、両抵抗体
３，４を、位置合わせが簡単で、同心性を保ち、かつ各
部の加工精度が要求されずに、直列接続することが可能
で、しかも均一な品質を得ることができる。

【００２４】特に、本発明によれば、略同径に形成され
ている密着巻き部による接合端２０，２１を、単純に突
き合わせることで、両抵抗体３，４の位置決めが行なえ
るため、同心性を保った溶接接合が行なえる。これは、
従来のような密着嵌合等の場合に比べて容易に理解され
よう。

【００２５】また、このような溶接接合は、心金を抵抗
体３，４の接合端２０，２１部分に通して行なえるた
め、抵抗体３，４同士の同心性を確保するうえで有利
で、しかもこのような作業は、手作業によっても比較的
簡単に行なえるが、自動化も容易に達成できる。

【００２６】ここで、上述した抵抗体３，４の接合端２
０，２１の突き合わせ部での溶接接合は、その外周部分
から複数個所を、レーザ溶接により接合部１０の外側か
ら求心方向に向ってレーザ光を照射することにより行な
われ、これにより溶接接合部２２が形成されている。こ
のような溶接接合としては、コスト的に有利なレーザ溶
接を用いるとよいが、これに限らず、プラズマ溶接であ
っても、またスポット溶接等であってもよいことは勿論
である。

【００２７】さらに、本実施例では、抵抗体となる第２
のコイル状抵抗体４の電極棒５との接合端２３をも、密
着巻き部として形成し、電極棒５との組立、溶接接合も
容易に行なえるように構成している。

【００２８】また、本実施例では、発熱体となる第１の
抵抗体３において、シース２先端に接続される先端部２
４を、他の部分よりも小径でかつ巻線ピッチも密として
形成しており、シース２の先端に形成した接続孔内にこ
の部分を差込み、外側からプラズマ溶接等で溶融するこ
とにより、キャップレスタイプのシーズヒータを形成し
た場合を示している。特に、本発明による抵抗体３，４
の接合構造では、前述したように両抵抗体３，４の接合
端２０，２１の溶接接合が、上述したキャップレスタイ
プのように小径な先端部２４を有している場合にあって
も、容易にしかも確実に行なえるものであり、その利点
は大きい。

【００２９】なお、上述した実施例では、両抵抗体３，
４の接合端２０，２１を、他の部分とは異なる小径な外
径寸法をもって形成した場合を説明したが、本発明はこ
れに限定されず、接合端２０，２１の径寸法を、第１の
抵抗体３または第２の抵抗体４と同径に形成してもよ
い。

【００３０】また、上述した実施例では、各抵抗体３，
４とそれぞれの接合端２０，２１とを、巻線ピッチのみ
を変えた一連な螺旋状にて形成しているが、これに限ら
ず、抵抗体３，４から接合端２０，２１に至る一部を、
溶接時の心金が挿入可能な状態での直線状部や湾曲部等
によって形成してもよい。

【００３１】以上の構成によれば、抵抗体３，４の接合
端２０，２１を溶接接合する際に、その位置合わせをき
わめて簡単に行なえるばかりでなく、溶接時に心金を挿
入することで同心性を確保することが簡単かつ確実に行
なえ、しかも溶接が容易に行なえるため、抵抗体３，４
の接合部１０を含めた品質を一定以上の条件を満足した
状態で均一に保つことができる。

【００３２】また、各抵抗体３，４は、共に形状がシン
プルであり、接合端２０，２１を含めた各部の加工精度
が得易く、しかも精度はラフでよいもので、前述した従
来の密着嵌合タイプに比べてその利点は大きい。さら
に、第１の抵抗体３において第２の抵抗体４と反対側の
先端部形状を、任意に選択できることから、キャップレ
スタイプのシーズヒータを構成するうえで有利である。

【００３３】図３および図４は本発明の別の実施例を示
すものであり、この実施例では、第２の抵抗体４におけ
る密着巻き部による接合端２１を、そのコイル径と同一
に形成し、かつ第１の抵抗体３の接合端２０を、この径
寸法に併せて大径に形成した場合を示している。

【００３４】この場合、第１の抵抗体３のコイル径が小
径としたのは、シース２先端側での熱容量を小さくし、
迅速な発熱化を可能とするためで、このような場合に
は、第１の抵抗体３とその接合端２０とを、直線状部３
ａで接続してもよい。しかし、これに限らず、この直線
状部３ａ部分は、螺旋巻きで形成してもよいことは容易
に理解されよう。

【００３５】また、このような構成では、第２の抵抗体
４における両端を、接合端２１に併せて密着巻き部によ
る端部として形成することにより、この第２の抵抗体４
における組立時の方向性をなくせるという利点もある。
すなわち、この第２の抵抗体４では、部品供給時や組付
け時に方向性を配慮することがなくなり、加工コストが
低減できるばかりでなく、組付けも容易で、自動化を図
れるものである。

【００３６】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１各部の形状、構造等を始めとす
る各部の構造等を、適宜変形、変更することは自由で、
種々の変形例が考えられよう。たとえば上述した二つの
実施例では、シース２先端を小径部として形成している
が、図５に示すような同一径寸法によるシース２をもつ
シーズヒータであっても、本発明を適用して効果を発揮
し得る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るシース
型グロープラグによれば、正の抵抗温度係数の異なる第
１のコイル状抵抗体と第２のコイル状抵抗体とを直列接
続した状態で、シース内で耐熱絶縁粉末中に埋設するに
あたって、第１および第２のコイル抵抗体の接合端同士
を、互いに略等しい外径を有しかつそれぞれが他の巻線
部分よりも巻線ピッチが小さい密着巻き部として形成す
るとともに、これらの接合端同士を突き合わせた状態で
溶接接合することにより、両コイル状抵抗体を直列接続
するように構成したので、簡単な構造にもかかわらず、
両コイル状抵抗体の接合端同士の位置合わせが簡単で、
しかも同心性を保って溶接接合することができ、品質を
均一に維持し、また各部の加工精度も要求されず、組立
て作業の自動化を図れる等の優れた効果を奏する。

【００３８】また、本発明に係るシース型グロープラグ
の製造方法によれば、正の抵抗温度係数の異なる第１お
よび第２のコイル状抵抗体とを直列接続し、シース内に
組込んで耐熱絶縁粉末中に埋設するにあたって、第１、
第２のコイル状抵抗体の接合端同士を、互いに略等しい
外径を有しかつそれぞれが他の巻線部分よりも巻線ピッ
チが小さい密着巻き部として形成して準備し、これらの
接合端同士を突き合わせた状態で溶接接合し、両コイル
状抵抗体を直列接続できるので、簡単でしかも自動化が
容易な方法にもかかわらず、第１、第２のコイル状抵抗
体を、所要の接合部構造で位置合わせして溶接接合する
ことが可能で、同心性を維持でき、しかも各部の加工精
度が要求されずに、両コイル状抵抗体の直列接続を行な
え、製造コストを低減化し得るという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシース型グロープラグおよびその
製造方法の一実施例を説明するためにシーズヒータの要
部のみを拡大して示す概略図である。

【図２】本発明を特徴づけ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。

【図３】本発明の別の実施例を示し、シーズヒータの要
部のみを拡大して示す概略図である。

【図４】図３に示した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断面図である。

【図５】本発明の他の実施例を示し、シーズヒータの要
部のみを拡大して示す概略図である。

【符号の説明】

１ シース型グロープラグ ２ シース ３ 第１の螺旋状抵抗体（第１のコイル状抵抗体） ４ 第２の螺旋状抵抗体（第２のコイル状抵抗体） ５ 電極棒 ８ 耐熱絶縁粉末 １０ 接合部 ２０ 密着巻き部による接合端 ２１ 密着巻き部による接合端 ２２ 溶接接合部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱体となる第１の螺旋状抵抗体と、そ
   の一端に直列接続されかつ第１の螺旋状抵抗体よりも正
   の抵抗温度係数の大きな材料により形成される第２の螺
   旋状抵抗体と、これら第１および第２の螺旋状抵抗体を
   耐熱絶縁粉末中に埋設した状態で被覆するシースとを備
   えてなり、 前記第１の螺旋状抵抗体および第２の螺旋状抵抗体の接
   合端同士を、互いに略等しい外径を有しかつそれぞれが
   他の巻線部分よりも巻線ピッチが小さい密着巻き部とし
   て形成するとともに、これらの接合端同士を突き合わせ
   た状態で溶接接合することにより、これら第１および第
   ２の螺旋状抵抗体を直列接続したことを特徴とするシー
   ス型グロープラグ。
2. 【請求項２】 発熱体となる第１の螺旋状抵抗体と、そ
   の一端に直列接続されかつ第１の螺旋状抵抗体よりも正
   の抵抗温度係数の大きな材料により形成される第２の螺
   旋状抵抗体と、これら第１および第２の螺旋状抵抗体を
   耐熱絶縁粉末中に埋設した状態で被覆するシースとを備
   えてなるシース型グロープラグにおいて、 前記第１の螺旋状抵抗体と第２の螺旋状抵抗体の接合端
   同士を、互いに略等しい外径を有しかつそれぞれが他の
   巻線部分よりも巻線ピッチが小さい密着巻き部として形
   成して準備し、それぞれの螺旋状抵抗体における接合端
   同士を突き合わせた状態で溶接接合し、これら両螺旋状
   抵抗体を直列接続することを特徴とするシース型グロー
   プラグの製造方法。