JPH08261461A - 自己停止型セラミツクグロープラグ - Google Patents

自己停止型セラミツクグロープラグ

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JPH08261461A
JPH08261461A JP9151695A JP9151695A JPH08261461A JP H08261461 A JPH08261461 A JP H08261461A JP 9151695 A JP9151695 A JP 9151695A JP 9151695 A JP9151695 A JP 9151695A JP H08261461 A JPH08261461 A JP H08261461A
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JP
Japan
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transistor
ptc thermistor
self
glow plug
wire coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP9151695A
Other languages
English (en)
Inventor
Takemoto Hirai
岳根 平井
Hidenori Kita
英紀 北
Shogo Suzuki
省伍 鈴木
Hideo Kawamura
英男 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Publication date
Application filed by Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd filed Critical Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority to JP9151695A priority Critical patent/JPH08261461A/ja
Publication of JPH08261461A publication Critical patent/JPH08261461A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 PTC サーミスタを薄くしないでも、通電制御
部が高温になると、ヒータ部への電流を遮断し、ヒータ
部の過熱を防止する、自己停止型セラミツクグロープラ
グを得る。 【構成】 プラグ本体7の内部にPTC サーミスタ42を
配設し、ヒータ部30の発熱線コイル20とPTC サーミ
スタ42との一端を電源41の正極に接続し、発熱線コ
イル20の他端をトランジスタ43のコレクタに、PTC
サーミスタ42の他端をトランジスタ43のベースにそ
れぞれ接続し、トランジスタ43のエミツタを電源41
の負極に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はデイーゼルエンジンなど
における液体燃料を気化し着火させるのに用いるセラミ
ツクヒータ、詳しくはセラミツクからなる鞘状の外殻に
発熱線コイルを挿入したうえ、セラミツク焼結材を充填
してなる自己停止型セラミツクグロープラグに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】特開昭62-17520号公報に開示される自己
制御型セラミツクグロープラグは、タングステンなどの
発熱線を窒化ケイ素 (Si3N4)などのセラミツク材の内部
に埋設した棒状のものであり、ヒータ部の熱伝達率を高
め、発熱線への通電電力を自己制御することにより、ヒ
ータ部の発熱特性を改善し、ヒータ部の過熱を防止して
いる。発熱線への通電電力を自己制御するために、通電
制御要素として発熱線よりも正の抵抗温度係数が大きな
材料からなるシース型抵抗体を用い、プラグ本体の内部
でシース型抵抗体を発熱線と直列に接続している。シー
ス型抵抗体にはPTC サーミスタを用いている。
【0003】しかし、上述の自己制御型セラミツクグロ
ープラグでは、通電制御要素としてのPTC サーミスタと
発熱線とを直列に接続するとなると、BaTiO3 質の
セラミツクからなるPTC サーミスタの室温での比抵抗は
約102〜104Ω・cmであるのに対し、タングステン
のそれは5.654×10-6Ω・cmであり、PTC サー
ミスタの抵抗値を、他の通電部分の抵抗値に合せるとな
ると、PTC サーミスタの寸法(長さ)は数ミクロンとい
う微小な値になり、実用上困難な問題がある。また、PT
C サーミスタのキユリー温度での比抵抗の変化率が10
3〜104と、他の通電部品に比べて非常に大きいため
に、温度変化に対する通常の金属の比抵抗の変化とは異
なり、ON-OFF制御のようになつてしまい、温度制御性能
を十分に発揮できない。そこで、PTC サーミスタの抵抗
値を小さくするには、面積を広くし、通電経路を短くす
る必要から、数ミクロンの厚さにならざるを得ず、所望
の耐電圧、耐電流を得ることは非常に困難である。
【0004】本出願人が先に出願しているセラミツクグ
ロープラグについて上述の事情を説明すると、図4に示
すように、電極棒2に形成した円筒部2bと該円筒部2
bに嵌合しかつヒータ部30に接続する接続棒10との
間に、薄く大面積のPTC サーミスタ9の薄膜が配設さ
れ、接続棒10の下半部とプラグ本体7との間に、ヒー
タ部30からの伝熱を抑えるための空気層12が備えら
れる。
【0005】接続棒10に結合されるPTC サーミスタ9
は、酸化チタンバリウム(BaTiO3 )の被膜とし
て、接続棒10の上半部外周面に形成したうえ、接続棒
10を電極棒2の下半部に形成した円筒部2bへ嵌挿
し、電極棒2からPTC サーミスタ9を経て接続棒10へ
通電するように構成される。接続棒10の上端と円筒部
2bの上端壁の間に、ベークライトなどの絶縁円板8を
挟み、電極棒2と接続棒10との短絡を防止する。
【0006】通電時、電流は図示してない電源バツテリ
から電極棒2、PTC サーミスタ9、接続棒10、発熱線
コイル20のリード部21、通電制御部22、リード部
23、発熱部24、リード部25、金属環15、プラグ
本体7、機関の壁部を経て電源バツテリへ流れる。発熱
部24の熱は外殻31の表面で燃料を加熱気化し、短時
間の内に着火させる。通電制御部22が高温になると自
ら抵抗値が増加し、発熱部24への電流を減じ、ヒータ
部30の過熱を防止する。機関の始動に伴つて燃焼室の
壁部の熱がプラグ本体7、絶縁筒6を経てPTC サーミス
タ9へ伝わり、PTC サーミスタ9の温度がキユーリー点
に達すると、PTC サーミスタ9の抵抗値が無限大にな
り、発熱部24への電流を遮断する。
【0007】上述のセラミツクグロープラグでも、PTC
サーミスタ9の面積を広くし、通電経路を短くする必要
からPTC サーミスタ9が非常に薄いものになり、耐電
圧、耐電流、量産上解決すべき困難な問題がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
問題に鑑み、PTC サーミスタを薄くしないでも、通電制
御部が高温になると、ヒータ部への電流を減じるか遮断
し、ヒータ部の過熱を防止する、自己停止型セラミツク
グロープラグを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はプラグ本体の内部に配設したサーミスタに
より、ヒータ部の発熱線コイルの通電回路を開閉するト
ランジスタのベース電流を加減するものである。
【0010】
【作用】グロープラグのヒータ部はプラグ本体の内部
に、所定の抵抗値を有するPTC サーミスタと発熱線コイ
ルとを並列的に配設してなる。PTC サーミスタの一端は
外部のトランジスタのベースに接続し、エンジンのシリ
ンダヘツドの温度が高くなると、PTC サーミスタはトラ
ンジスタのベース電流を減じ、電源から発熱線コイル、
トランジスタのコレクタ、トランジスタのエミツタへと
流れる電流を遮断する。
【0011】
【実施例】図1は本発明に係る自己停止型セラミツクグ
ロープラグの正面断面図、図2は同自己停止型セラミツ
クグロープラグの電気回路図である。図2に示すよう
に、発熱線コイル20とPTC サーミスタ42はプラグ本
体7の内部に並列的に配設される。発熱線コイル20と
PTC サーミスタ42の一端は電源41の正極に接続さ
れ、発熱線コイル20の他端は外部に設けた所望の容量
のトランジスタ43のコレクタに、PTC サーミスタ42
の他端はトランジスタ43のベースにそれぞれ接続され
る。トランジスタ43のエミツタは電源41の負極に接
続される。
【0012】エンジンのシリンダヘツドが高温になる
と、PTC サーミスタ42はトランジスタ43のベース電
圧を減じ、発熱線コイル20を経てトランジスタ43の
コレクタへ流れる電流を減じる。つまり、PTC サーミス
タ42に過剰な電圧がかかつたり、過剰な電流が流れる
のを防止する。
【0013】図1に示すように、本発明による自己制御
型セラミツクグロープラグは筒形のプラグ本体7の上端
部に電極棒2を、下端部にヒータ部30をそれぞれ結合
し、プラグ本体7の内部で電極棒2は酸化チタンバリウ
ム(BaTiO3 )などからなる筒状のPTC サーミスタ
42を貫通し、ヒータ部30の発熱線コイル20のリー
ド部25に接続される。プラグ本体7は中間部に形成し
たねじ部7bを、六角形の頭部7aに工具を係合して機
関の燃焼室の壁部のねじ孔へ締結され、下端のヒータ部
30を燃焼室の内部へ突出される。電極棒2は上端部に
ねじ部2aを形成され、絶縁筒6の内部へ嵌挿したう
え、プラグ本体7の上端部へ嵌合される。絶縁筒6の上
端フランジ6aは金属環5により補強されたうえ、プラ
グ本体7の頭部7aに重ね合され、かつ絶縁座板4と一
体の電極板4aを重ね、ねじ部2aに螺合したナツト3
により締結される。
【0014】ヒータ部30は鞘状の外殻31をプラグ本
体7の下端へ嵌合され、かつメタライズ法により結合さ
れる。外殻31の内空部に予めタングステンなどからな
る発熱線コイル20を挿入し、かつその内空部へ内殻3
2をなす、反応焼結法により作製するセラミツク焼結材
の粉末を充填して一体に焼結される。発熱線コイル20
はヒータ部30の軸心を通るリード部25の上端を、電
極棒2の下端へ接続される。
【0015】発熱線コイル20のリード部25の下端
は、外殻31の下端部でコイル状の発熱部24を形成さ
れる。発熱部24の上端はリード部23を経てコイル状
の通電制御部22を形成される。通電制御部22の上端
はリード部21を形成される。リード部21の上端はプ
ラグ本体7の内周壁にろう接されるとともに、PTC サー
ミスタ42の下端にろう接される。PTC サーミスタ42
の上端は導線16をろう接される。導線16は絶縁筒6
と絶縁座板4の通孔を経て電極板4aにろう接される。
プラグ本体7の絶縁筒6とヒータ部30との間の空部に
は、絶縁粉末12aが充填され、PTC サーミスタ42を
プラグ本体7と電極棒2とから絶縁する。通電時、電源
バツテリ41からプラグ本体7、リード部21、PTC サ
ーミスタ42、導線16、電極板4aを経てトランジス
タ43のベースへ電圧が印加され、トランジスタ43が
導通する。したがつて、電源バツテリ41からプラグ本
体7、発熱線コイル20のリード部21、通電制御部2
2、リード部23、発熱部24、リード部25、電極棒
2、トランジスタ43のコレクタ、トランジスタ43の
エミツタ、電源41へと通電回路が生じ、発熱部24が
加熱される。発熱部24の熱は外殻31の表面で燃料を
加熱気化し、短時間の内に着火させる。
【0016】エンジンのシリンダヘツドが高温になる
と、PTC サーミスタ42はトランジスタ43のベース電
圧を減じ、発熱線コイル20を経てトランジスタ43の
コレクタへ流れる電流を減じ、発熱線コイル20に過剰
な電圧がかかつたり、過剰な電流が流れるのを防止す
る。
【0017】図3の実線45,46,47は本発明によ
る自己停止型セラミツクグロープラグの発熱特性を、鎖
線45a,46a,47aは従来のセラミツクグロープ
ラグの発熱特性をそれぞれ表す。本発明では、PTC サー
ミスタ42が所定の温度に達すると、トランジスタ43
を非導通にし、発熱線コイル20への通電を遮断する。
PTC サーミスタ42の動作温度は、暖機後のエンジンの
シリンダヘツドの温度に合せてある。また、PTC サーミ
スタ42の抵抗値は、使用するトランジスタ43の仕様
によつても異なるが、発熱線コイル20の抵抗とトラン
ジスタ43の増幅率を考慮すると、1〜100Ωが望ま
しい。また、トランジスタ43の容量もコレクタに10
A以上の電流を流せるものが望ましい。
【0018】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、エ
ンジンが暖まるまでの間、従来の自己制御型グロープラ
グのように温度を自己制御し、エンジンが暖まつた後
は、従来は別途設けていたコントローラが電流を遮断し
ていた動作を、トランジスタを駆動するPTC サーミスタ
が行い、自己停止する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自己停止型セラミツクグロープラ
グの正面断面図である。
【図2】同自己停止型セラミツクグロープラグの電気回
路図である。
【図3】同自己停止型セラミツクグロープラグの発熱特
性を表す線図である。
【図4】従来の自己制御型セラミツクグロープラグの正
面断面図である。
【符号の説明】
2:電極棒 4:絶縁座板 4a:電極板 6:絶縁筒
7:プラグ本体 12a:絶縁粉末 14:絶縁筒
16:導線 20:発熱線コイル 24:発熱部 41:電源 42:PTC サーミスタ 43:トランジス
タ 30:ヒータ部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラグ本体の内部に配設したサーミスタに
    より、ヒータ部の発熱線コイルの通電回路を開閉するト
    ランジスタのベース電流を加減することを特徴とする、
    自己停止型セラミツクグロープラグ。
  2. 【請求項2】プラグ本体の内部にPTC サーミスタを配設
    し、ヒータ部の発熱線コイルと前記PTC サーミスタとの
    一端を電源の正極に接続し、前記発熱線コイルの他端を
    前記トランジスタのコレクタに、前記PTC サーミスタの
    他端をトランジスタのベースにそれぞれ接続し、前記ト
    ランジスタのエミツタを前記電源の負極に接続したこと
    を特徴とする、自己停止型セラミツクグロープラグ。
  3. 【請求項3】前記PTC サーミスタの室温での抵抗が1〜
    100Ωである、請求項1に記載の自己停止型セラミツ
    クグロープラグ。
  4. 【請求項4】前記トランジスタの最大コレクタ電流が1
    0A以上である、請求項1に記載の自己停止型セラミツ
    クグロープラグ。
  5. 【請求項5】前記PTC サーミスタと前記トランジスタと
    がプラグ本体の内部に配設されている、請求項1に記載
    の自己停止型セラミツクグロープラグ。
  6. 【請求項6】前記ヒータ部は緻密質の窒化ケイ素からな
    る管状ないし鞘状の外殻の内部に、タングステンまたは
    タングステン合金からなる発熱線コイルを装填し、前記
    外殻と前記発熱線コイルとの間の空部に反応焼結法によ
    り作製したセラミツク焼結材を充填してなる、請求項1
    〜4のいずれかに記載の自己停止型セラミツクグロープ
    ラグ。
JP9151695A 1995-03-24 1995-03-24 自己停止型セラミツクグロープラグ Pending JPH08261461A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1669675A1 (en) 2004-11-25 2006-06-14 Denso Corporation Glow plug for diesel engine with integrated electronics and heat sink
JP2015152222A (ja) * 2014-02-14 2015-08-24 日本特殊陶業株式会社 グロープラグ

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EP2202461A2 (en) 2004-11-25 2010-06-30 Denso Corporation Glow plug for diesel engine with integrated electronics and heat sink
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