JPH0721894Y2 - デイーゼルエンジン用予熱装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、多気筒ディーゼルエンジンの副燃焼室または
燃焼室（以下シリンダ室という）を予熱するための複数
本のグロープラグを備えてなる予熱装置の改良に関す
る。

〔従来の技術〕

この種の予熱装置を構成するディーゼルエンジン用グロ
ープラグとしては、従来からシース型等を始めとして種
々の構造を有するものが知られており、その中でも近年
はセラミックヒータ型のものが、速熱型として機能し得
る等の理由から注目を集めている。この種のセラミック
ヒータ型グロープラグとしては従来から種々の構造によ
るものが提案されているが、その中でもたとえば実開昭
62−148869号公報や特開昭63−201425号公報などに示さ
れるものは、導電性サイアロンと呼ばれる導電性セラミ
ック材を、略Ｕ字状に形成してなるセラミックヒータを
備えており、従来の金属製発熱線をシースや絶縁性セラ
ミック材内に埋設してなる内部発熱型のものに比べ、発
熱部をヒータ外表面に露呈させて迅速な赤熱化を図り速
熱型としての機能を発揮させるとともに、この導電性セ
ラミック材を用いることで発熱特性を改善し、使用時に
おいて繰返し加わる熱応力にもかかわらず、耐熱強度等
の信頼性が高く、耐久性の面でも優れ、また成形加工性
等も面からも有利で、量産化が可能でコスト低減化を達
成し得る等の利点を奏するものであった。ここで、前者
にはグロープラグとして二極式によるものが、後者には
ボディアースタイプの一極式によるものが示されてお
り、エンジン側での取付け条件等によって選択的に用い
られていた。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上述したグロープラグが付設されるディーゼ
ルエンジンを搭載している車輌用バッテリには12ボルト
用と24ボルト用の二種類があり、特に大型車や寒冷地用
車輌には24ボルトが使用されることが多い。このため、
エンジンシリンダ室内を予熱するために用いられるグロ
ープラグとしても、いずれの電圧でも所定の発熱温度が
得られるように12ボルト用と24ボルト用とを準備するこ
とが一般に行なわれていた。しかしながら、前述した導
電性サイアロンによるセラミックヒータを備えたグロー
プラグにあっては、12ボルト用を形成する場合には問題
がないものの、24ボルト用のグロープラグを形成する場
合に、抵抗値の制御面から問題を生じていた。

すなわち、上述したセラミックヒータを形成する導電性
セラミック材としては、たとえばβサイアロンまたはα
とβとの混相しているサイアロンに窒化チタン（TiN）
の添加量を約20％以上に調整することで正の抵抗温度係
数による導電性が得られる導電性サイアロン（SiAlON）
等を用いるとよく、また上述した以上に加えることで固
有の抵抗値が連続的に変化することが知られており、上
述したTiNの含有率を選択し、任意の抵抗値に制御する
とよい。しかし、上述した導電性サイアロンにおいて常
温抵抗値とTiNの添加量との特性図は第９図に示す通り
で、12ボルト用の場合はTiNの添加量に対して抵抗値の
変化勾配が緩やかなばらつき等といった問題はないが、
24ボルト用の場合に必要とされる抵抗値ｂは、TiN添加
量の微小な違いにより抵抗値が大きく変化うる勾配の大
きな領域に該当するため、製作時において抵抗値のばら
つきが非常に大きくなり、歩留りが悪いという問題があ
った。したがって、この種のサイアロンによるセラミッ
クヒータを備えた24ボルト用のグロープラグを、高い信
頼性をもって量産することが難しく、その結果耐久性等
を始めとする性能面でも、製作上やコスト面でも問題
で、24ボルト用のバッテリ電源を使用する車輌に用いる
グロープラグとして何らかの対策を講じることが望まれ
ている。

〔課題を解決するための手段〕

上述した要請に応えるために本考案に係るディーゼルエ
ンジン用予熱装置は、導電性セラミック材により略Ｕ字
状に呈するセラミックヒータを有する複数本のグロープ
ラグとして、バッテリ電源における所定電圧の1/2の電
圧を仕様とするものを用いるとともに、これらグロープ
ラグを、少なくとも二本を一組として直列接続するにあ
たって、その後端側の外部接続端子を導電材による端子
接続板に接続させた状態でエンジンヘッドに並設される
少なくとも二本のグロープラグのうちの一方を、第１お
よび第２の外部接続端子を後端側に有する二極式で構成
し、その第１の外部接続端子を、前記端子接続板内に絶
縁体を介して一体的に嵌込み保持されてバッテリ電源側
に接続される第２の端子接続板に接続し、かつ前記第２
の外部接続端子を、前記第２の端子接続板に接続される
第１の外部接続端子と略同一平面内に位置する状態で、
前記端子接続板側に接続させ、この端子接続板を介して
外部接続端子が接続されている他方のグロープラグと直
列接続するように構成したものである。

〔作用〕

本考案によれば、たとえば24ボルト用のバッテリ電源を
用いてなる車輌にあっても、ディーゼルエンジン予熱用
として、製作上からも性能面からも問題のない12ボルト
用のセラミックヒータを備えたグロープラグをそのまま
流用して使用でき、グロープラグとしての性能を発揮さ
せ得るとともに、一枚の端子接続板とこれに一体的に嵌
込み保持される第２の端子接続板を用い、各グロープラ
グの外部接続端子を高低差のない状態で一体構成による
端子接続板に締付け固定するという、構造が簡単でコス
ト的にも安価な配線構造を採用し、実車搭載性の面で有
利である。

〔実施例〕

第１図ないし第６図は本考案に係るディーゼルエンジン
用予熱装置の一実施例を示すもので、まず、第１図にお
いて全体を符号10A,10Bで示すグロープラグの概略構成
を簡単に説明すると、図中右側のグロープラグ10Aは二
極式によるものであって、先端側が発熱部として機能す
る棒状セラミックヒータ11と、このヒータ11を先端にお
いて保持する略々管状を呈する金属製ホルダ12とを備え
ている。そして、このホルダ12後端部には、第１および
第２の外部接続端子13,14を合成樹脂材などにおる絶縁
材内に貫通して埋設してなる端子組立体15が嵌込み保持
され、かつ各端子13,14は前記ヒータ11を構成する導電
性セラミック材によるリード部11a,11b側にフレキシブ
ルワイヤ等による柔軟性をもつ金属導線16,17を介して
接続されている。なお、12aはホルダ12外周に形成され
たねじ部で、エンジンのシリンダヘッド１側のねじ孔２
に螺合され、ヒータ11先端を副燃焼室（または燃焼室）
３内に突出させた状態で配置させるためのものである。

また、端子組立体15は、その軸線上に配置され導線16と
接続されるロッド部をその内方端側に有する第１の外部
接続端子13と、その周囲に所定間隔おいて配置されかつ
その内方端の一部から延設されたリード片が導線17と接
続される筒状を呈する第２の外部接続端子14と、これら
両端子13,14間を絶縁するとともにその外周部にも絶縁
層を有するようにしてこれらを一体化する樹脂モールデ
ィングによる組立体本体15aを有し、この本体15aの外周
には連結補強用の金属管が嵌装されている。

さらに、18a,18bはホルダ12後方に突出する第２の端子1
4に対し嵌装された絶縁リングおよび金属ワッシャで、
この金属ワッシャ18bが第２の外部接続端子14に対し圧
入などによって電気的、機械的に結合され、さらにこの
金属ワッシャ18bに後述する導電材による端子接続板４
が当接されることで電気的に接続される。また、19は前
記第１の外部接続端子13の外方端に螺合して設けられた
締付け用ナットで、第１の端子13は後述する第２の端子
接続板５と電気的に接続される。

ここで、上述したグロープラグ10Aにおいて、ホルダ12
先端部に保持されるセラミックヒータ11は、Ｕ字状発熱
部11cおよびその両端から後方に平行して延設される一
対のリード部11a,11bをサイアロン等の導電性セラミッ
ク材で一体に形成することで全体が略々Ｕ字状を呈する
ように構成され、かつ両リード部11a,11b外側面を絶縁
層として絶縁コーティング層お介してホルダ12先端部に
接合保持されている。なお、11dは前記リード部11a,11b
間のスリット内でホルダ12への保持部分に介在されて一
体化される絶縁性セラミック材による絶縁シートであ
る。

一方、図中左側のグロープラグ10Bは、上述した二極式
のグロープラグ10Aにおける端子組立体15の筒状を呈す
る第２の外部接続端子14を省略し、前記ヒータ11の一方
のリード部11b側をホルダ12側に電気的に接続しボディ
アースタイプとした一極式によるもので、このホルダ12
はこれが螺合されるエンジンヘッド１側に電気的に接続
される。なお、上述した以外の構成は前述したグロープ
ラグ10Aと略同等で、同一または相当する部分には同一
番号を付してその詳細な説明は省略する。

さて、本考案によれば、上述したような二極式のグロー
プラグ10Aや一極式のグロープラグ10Bとして、第２図か
ら明らかなように、バッテリ電源Ｅにおける所定電圧
（本実施例では24ボルト）の1/2である12ボルトを仕様
電圧とするものを用い、かつこれらグロープラグ10A,10
Bを、少なくとも二本を一組として直列接続するように
構成している。

ここで、この第２図では、四気筒のディーゼルエンジン
に対し組付けられる四本のグロープラグ〜を、二本
づつ一組として並列接続するとともに、これらを直列接
続した場合を示している。なお、上述したグロープラグ
のうち、上流側に位置する二本のグロープラグ，に
は、前述した二極式のものを用いることが必要である
が、残りのグロープラグ，としては、前述した一極
式のグロープラグ10Bを用いても、また二極式のグロー
プラグ10Aを用いてもよい。要は、バッテリ電源Ｅに対
し二本一組のグロープラグ10A,10Bを直列接続すること
により、バッテリ電源Ｅの半分の電圧（本実施例では12
ボルト）を仕様とするグロープラグを用いることができ
るようにすればよい。なお、第２図中Ｒは回路中に設け
たリレーである。

このような構成とすれば、上述したグロープラグ10A,10
Bのセラミックヒータ11を導電性セラミック材である導
電性サイアロンで形成する際に、歩留りがよく安定した
領域で形成できる12ボルト用のものを、そのまま24ボル
ト用に流用できるもので、従来のように24ボルト用のセ
ラミックヒータ11を形成する際に問題となる常温抵抗値
のばらつきによる製作困難といった問題を一掃し、また
12ボルト用と24ボルト用との間での部品の共用化を図れ
ることから、製造面で量産効果を上げ、コスト低減化を
図り、さらに部品管理等の面でも有利である等の実用上
優れた効果を奏する。

さらに、本発明によれば、第３図ないし第６図に示した
ような端子接続構造によって、前述した複数本のグロー
プラグ10A,10Bを接続するようにし、単純でしかもスペ
ース的にも何ら支障ない構造で前記グロープラグ10A,10
Bを所要の状態で並列、直列接続するようにしたところ
に特徴を有している。

これを簡単に説明すると、前記回路上で下流側に位置す
るボディアースタイプのグロープラグ10Bは、前述した
エンジンヘッド１の外表面に沿って付設される端子接続
板４にその外部接続端子13を貫通させ、ナット19等で締
付け固定されるとともに、エンジンヘッド１内に螺合し
て設けられ先端部が燃焼室３等に臨ませられるととも
に、ヘッド１に螺合されるホルダ12を介してボディアー
スされている。

一方、前記端子接続板４の一部には、両端に段差状の保
持部6a,6aを有する貫通溝６が形成され、この溝６内に
前記第２の端子接続板５が絶縁状態を保って嵌込み固定
されて一体構成となるようになっている。したがって、
この第２の端子接続板５は、前記端子接続板４に嵌込み
保持されることにより略同一平面内に位置し、この第２
の端子接続板５に接続される外部接続端子13を締付け保
持する締付け固定するナット19が、端子接続板４側での
締付け固定用のナット19と同一平面上に位置することに
なる。

ここで、図中7,7は第６図にも詳細を図示したように前
記端子接続板４側の保持部6a,6a上に載置されるととも
に該端子接続板４と絶縁状態を保って前記第２の端子板
５の両端部5a,5aを保持する保持部7a,7aを有する形状で
形成された絶縁体である。なお、7bはこの絶縁体７の下
部に突設され端子接続板４側の貫通溝６を介して他端側
に臨む突出部、7cは前記グロープラグ10Aの第１の外部
接続端子13が貫通する孔部である。

このような構成によれば、後端側の外部接続端子13,13
を導電材による端子接続板4,5に保持させた状態でエン
ジンヘッド１に並設される少なくとも二本のグロープラ
グ10A,10Bのうちの一方（10A）を、第１および第２の外
部接続端子13,14を後端側に有する二極式で構成し、そ
の第１の外部接続端子13を、前記端子接続板４に絶縁体
７を介して一体的に組付け保持されてバッテリ電源Ｅ側
に接続される第２の端子接続板５に接続するとともに、
第２の外部接続端子14を金属ワッシャ18b等を介して端
子接続板４側に接続させ、この端子接続板４を介して外
部接続端子13が接続される他方のグロープラグ10Bと直
列接続し得るものである。

そして、このような構成を採用することにより、たとえ
ば24ボルト用のバッテリ電源Ｅを用いてなる大型車輌な
どにあっても、ディーゼルエンジン予熱用として、製作
上からも性能面からも問題のない12ボルト用のセラミッ
クヒータ11によるグロープラグ10A,10Bをそのまま流用
して使用でき、グロープラグとしての性能を発揮させ得
るとともに、構造が簡単でコスト的にも安価な配線構造
を採用でき、またスペース的にも何ら支障なく実車搭載
性の面で有利であるといった実用上優れた効果を発揮し
得る。

特に、このような配線接続構成によれば、端子接続板４
とその一部に一体的に嵌込み保持される第２の端子接続
板５への複数のグロープラグ10A,10B等の配線接続が、
ナット19による外部接続端子13の締付けによってきわめ
て簡単に行なえ、しかも所要の状態での配線が可能であ
り、その取り扱いが容易で、また各グロープラグ10A,10
Bでの外部接続端子13の締付け用のナット19に高低差が
生ぜず、略同一平面内での組立体として構成でき、車輌
に搭載した際に他の部品との干渉問題を生じるおそれが
少ない等の利点を奏する。

ここで、この配線接続構造は、前述した導電性サイアロ
ンによるセラミックヒータ11に限定されず、シース型や
他のセラミック型のヒータ等の場合にも採用して効果を
発揮し得ることは容易に理解されよう。

なお、本考案は上述した実施例構造に限定されず、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、四気筒のディーゼル
エンジンに対し組付けられる四本のグロープラグ〜
を、二本づつ一組として並列接続するとともに、これら
を直列接続した場合を示しているが、六気筒のディーゼ
ルエンジンである場合には、第７図あるいは第８図に示
すような配線接続構造としてもよいことは勿論である。
すなわち、六本のグロープラグを、三本づつを一組とし
て並列接続するとともに、これらを直列接続したり、二
本づつを直列接続したものを一組とし、これらを並列接
続する等といった適宜の変形例が考えられる。ここで、
前者の場合には上流側に位置する三本のグロープラグ
，，を、後者の場合には，，を、前述した
二極式のものとする一方、残りのグロープラグ，，
または，，としては、前述した一極式でも、ま
た二極式のものであってもよいものである。上述した第
７図，第８図では、下流側に一極式のグロープラグ10B
を用いた場合を例示している。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に係るディーゼルエンジン用
予熱装置によれば、導電性セラミック材による略Ｕ字状
を呈するセラミックヒータを有する複数本のグロープラ
グとして、バッテリ電源における所定電圧の1/2の電圧
を仕様とするものを用いるとともに、これらグロープラ
グを、少なくとも二本を一組として直列接続するにあた
って、その後端側の外部接続端子を導電材による端子接
続板に接続させた状態でエンジンヘッドに並設される少
なくとも二本のグロープラグのうちの一方を、第１およ
び第２の外部接続端子を後端側に有する二極式で構成
し、その第１の外部接続端子を、前記端子接続板内に絶
縁体を介して一体的に嵌込み保持されてバッテリ電源側
に接続される第２の端子接続板に接続し、かつ前記第２
の外部接続端子を、前記第２の端子接続板に接続される
第１の外部接続端子と略同一平面内に位置する状態で、
端子接続板側に接続させ、この端子接続板を介して外部
接続端子が接続されている他方のグロープラグと直列接
続するように構成したので、簡単かつ安価な構成にもか
かわらず、以下に列挙する実用上種々優れた効果を奏す
る。

すなわち、本考案によれば、24ボルト用のバッテリ電源
を用いてなる車輌にあっても、ディーゼルエンジン予熱
用として、製作上からも性能面からも問題のない12ボル
ト用のセラミックヒータを備えたグロープラグをそのま
ま流用して使用でき、グロープラグとしての性能を発揮
させることができる。したがって、従来のように24ボル
ト用のグロープラグを製作する場合に問題であった抵抗
値の制御等が不要となる。

さらに、本考案によれば、簡単で、コスト的にも安価な
配線構造を得ることができ、しかもスペース的にも一枚
の端子接続板内に絶縁体を介して組込む第２の端子接続
板を巧みに利用していることから、実車搭載性の面で有
利である。

特に、本考案によれば、端子接続板とその一部に嵌込み
保持される第２の端子接続板への二極式、一極式のグロ
ープラグ等での配線接続が、ナットによる外部接続端子
の締付けによってきわめて簡単に行なえ、しかも所要の
状態での配線が可能であり、取り扱いが容易で、また各
グロープラグの締付け用のナットに高低差も生ぜず、車
輌に搭載した際に他の部品との干渉問題を生じるおそれ
が少ない等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るディーゼルエンジン用予熱装置の
一実施例を示す要部拡大断面図、第２図は全体の回路構
成を示す回路図、第３図は本考案に係る予熱装置の端子
接続構造を説明するための要部断面図、第４図（ａ），
（ｂ）は端子接続板構造を示す断面図およびその平面
図、第５図はその概略分解斜視図、第６図は絶縁体の概
略斜視図、第７図および第８図は本考案の別の実施例を
示す回路図、第９図はセラミックヒータを形成する導電
性サイアロンの常温抵抗値とTiN添加量との特性図であ
る。 １……エンジンヘッド、４……端子接続板、５……第２
の端子接続板、６……貫通溝、７……絶縁体、10A,10B
……ディーゼルエンジン用グロープラグ、11……セラミ
ックヒータ、12……ホルダ、13……（第１の）外部接続
端子、14……第２の外部接続端子、Ｅ……バッテリ電
源。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性セラミック材により略Ｕ字状に形成
   したセラミックヒータをホルダ先端部に保持させてなる
   複数本のグロープラグを備え、 これら各グロープラグを、その先端側のヒータを多気筒
   ディーゼルエンジンの各シリンダ室内に臨ませ、かつ後
   端側の外部接続端子を導電材による端子接続板に接続さ
   せた状態でエンジンヘッドに並設しているディーゼルエ
   ンジン用予熱装置において、 前記グロープラグとして、バッテリ電源における所定電
   圧の1/2の電圧を仕様とするものを用いるとともに、 これらグロープラグを、少なくとも二本を一組として直
   列接続するにあたって、これらのグロープラグの少なく
   とも一方を、第１および第２の外部接続端子を後端側に
   有する二極式で構成し、 その第１の外部接続端子を、前記端子接続板内に絶縁体
   を介して一体的に嵌込み保持されてバッテリ電源側に接
   続される第２の端子接続板に接続し、 かつ前記第２の外部接続端子を、前記第２の端子接続板
   に接続される第１の外部接続端子と略同一平面内に位置
   する状態で、前記端子接続板側に接続させ、この端子接
   続板を介して前記外部接続端子が接続されている他方の
   グロープラグと直列接続するように構成した ことを特徴とするディーゼルエンジン用予熱装置。