JPS5872821A - グロ−プラグとその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な構造のグロープラグとその製法、詳しく
は短時間で高温域まで予熱することができるグロープラ
グとその製法ｅこ関するものである。

従来ディーゼルエンジンに使用されるグロープラグには
　（ａ）発熱体ｔこＮｉ　　線を用いたメタルグロープ
ラグと称せられるもの、或いはｔラミックグロープラグ
と称せられる　（ｂ）発熱体１こＳｌＣを用いたものと
　（Ｃ）窒化珪素ホットプレス焼結体中ｔｃＷ線ＭＯ線
等を埋設して固定したものとが知られている。このうち
ｌａ）のＮｉ線を用いたものは、Ｎｉの融点が低くて速
熱化の場合グロープラグ表面温度を１２００°Ｃ以上の
高７７ｉｉ１にすることが出来ないという欠点かあり、
また、（ｂ）のＳＩＣを用いたものは調度抵抗特性（Ｒ
’ｌ’特性）が負となるため、速熱化の為のコントロー
ルが離しく、（Ｃ）のホットプレスしたものは生産性が
悪く、コスト高ｌ・なるに共に、埋設したＷ線へ（０線
哨はホットプレス時に窒化珪素と反応して抵抗餉が変什
する事がある。史をこけ円柱状形状とする為１こは、研
磨加工を必映とする為桟用形状等の場合、渦流室中での
燃焼ガスの流れが不均一になる等の欠点があり、いずれ
も生産性あるいは性能面で満足すべきものとはいえなか
った・ そこで本発明者は上記従来のグロープラグの欠点を解消
した新規構造のグロープラグについて鋭意検討を市ねた
結果、発熱体としてｔｔ　’ｒ特性力に＋Ｅとなる高融
点金属線を用い、これを耐熱性のある焼結体から成る管
中に入れ、該金属線を非酸化物上ラミックで固定し、開
口部を気管シールすればよいことを見出し本発明を完成
した。

すなわち本発明の要旨は、緻密質セラミック焼結体から
成る下端が閉塞した管中に高融点金属製発熱体が挿入さ
れ、該管中の隙間には士ラミックの粉末或いは焼結体が
充填されて該発熱体が管中に強固に固定され、該管上端
の開口部より該発熱体のリード線が引ぎ出され、開口部
が気密シールされていることを特徴とするグロープラグ
とその製法に関するものである。

以下に本発明を図面に記載した実施例により詳細ｔこ説
明するに、ｌは六角ボルト状の頭部を有し、外周に取付
ネジが設けられ、内部に貫通孔１ａ　が設けられている
主体金具であり、該目通孔１ａには内側に段差のあるメ
タルスリーブ２を介して下端が閉塞した管３が嵌められ
ている。この管３は緻密質セラミック焼結体から作られ
ていることが必要で、ステンレス材や１耐熱合金を用い
ると１２００℃付近に長時間加熱された場合、酸化及び
高温強度不足により溶損或いは折損する恐れがある。

この緻密質セラミック焼結体のなかでは、高温高強度材
料として窒化珪素焼結体及び炭化珪素焼結体が特にすぐ
れているがとりわけグロープラグを速熱するという点で
は熱伝導率が高い炭化珪素焼結体が好ましい。管３には
タングステン線或いはモリブデン線等の高融点金属線の
発熱体４が管３の中心部を真「ぼぐに垂下し、コイル状
に管３内壁面を−Ｅ昇することによって挿入されている
。＠熱体の形状は特にコイル状に限るものではなくてグ
ロープラグ先端部に発熱が集中する形状たとえば櫛歯状
等の形状でも良い。そして下端部をより高温に加熱する
ため下部程発熱体の密１０゛を高くしている。タングス
テン線或いはモリブデン線はＩｔ　Ｔ特性が正であるた
め、大′ボ流を流すことによって１〜２秒間といった短
時間で、管３の表面ｌ関度をディーゼルエンジンが安定
して始動できる９００°Ｃ付近の温度まで一ヒ昇させる
ことができる。発熱体４を挿入した管３の隙間には酸化
マグネシウムや窒化珪素、窒化アルミニウム（Ａ７Ｎ）
等の士ラミックの粉末５或いは焼結体５が充填されてい
る。

焼結体５を充填するには、例えは次の方法により行う。

金属シリコン粉末或いは金属シリコン粉末に４０体積％
以［の窒化珪素粉末を混合した粉末をペースト或いは予
備成形体ｔこして管３中に発熱体４と共に入れ、それを
窒素ガス又は窒素と不活性ガスの混合ガスのような非酸
化性雰囲気中で２０〜５０°Ｃ／時間のベースで弁温し
１６８０〜１４００°Ｃで１〜６時間保持して、管３の
開口部分より侵入した窒素により金属シリコン粉末を窒
化し反応焼結窒化珪素焼結体を形成する。また金属シリ
コン粉末に窒化珪素粉末を混合する事により窒化時間が
短縮できる。発熱体４にタングステン線を用いた場合、
タングステンＭＯ等高融点メタルは高温でもろくなる性
質があるが、１４００°Ｃ以下での焼結では、グロープ
ラグに要求されるｙｏ、１〜０．４鬼の線径のものでは
十分な強度を有するので、上記反応焼結を行なっても実
用上差し支えない。また金属シリコン粉末は電気伝導性
であるが、反応焼結窒化珪素焼結体５は？ｔｆ、気絶縁
体で　　５あり、本実施例の場合は絶縁碍管の役目を果
たすと共ｅこ発熱体４を管３中に強固ｔこ固定する。開
口部は気密シールされるが、気密シールの方法としてメ
タライズロー（＝１による方法及びガラスシールによる
方法がある。

メタライズロー付法としては第２．６図のように管３の
開口部に、アルミナ等セラミックスからなる２つ穴碍管
６が嵌合され２つ穴より発熱体４のリード線４ａ、４ｂ
が引き出され外側のリード線４ａはメタルスリーブ２内
周に接触しロー刊され、このメタルスリーブ２を介して
主体金Ｌ１と１（１′究的に導通が図られている、内側
のリード線４ｂは中軸引き出しバイブ７とロー付されパ
１ネジ８に取り出される。

リード線が引き出され、る管３の開口部付近の２つ穴碍
管６とメタルスリーブ２との境界及び管３とメタルスリ
ーブ２との境界はメタライズロート１法により気密シー
ルされる。またガラスシール法により気密シールを行な
う場合は第４図のようｔこ上述２つ穴碍管部６をガラス
９におきかえガラスシールを行なうこの場合ガラスを軟
化さ仕た時点で加圧することにより気密性が確保される
ことよりガラスと熱膨張率の近いムライトのバイブｌＯ
等を用いて加圧する事が好ましい。またガラスシール部
より引き出されたリード線４ａ１４ｂは各々メタルスリ
ーブ２及び中軸引き出し用バイブ７とロー付される。

ガラスシール法でシールするにはＩｉ？３を形成するセ
ラミックの熱膨張率と金属製発熱体４の熱膨張率の中間
の熱膨張率のガラスを使用する必要がある。さもないと
熱膨張率の違いが大きくなり、ガラスにキレ又は剥離を
起こすことにより管内の気密シールが出来ず発熱体が酸
化し、抵抗が−Ｅ昇してしまう。例えは管３を形成する
セラミックとして常圧焼結窒化珪素焼結体（熱膨張率６
８×１７ ０／”０（室温〜１２０１］Ｃ））を用い、金属製発熱
体４としてタングステン線（熱膨張率５１×１７ ０／”ＣＣ室ｔＭ〜１０００“Ｃ）　＞を用いた場合に
は、熱膨張率４６Ｘ１ｔｌ／’Ｃ（室温〜１０００”り
のホウケイ酸ガラスにジルコンのフィラーを混合したガ
ラスを用いることができ、これを５”０７分のベースで
昇温し、１１２　　とＮ２ガスの雰囲気中１０５０°Ｃ
にて３０分間保持して気密シールすることができる。メ
タライズロー付するに際し、窒化珪素焼結体表面を金属
化するには、特開昭５５＝５１７７７号公報に記載され
ているように例えばＭＯ及び／又はＷよりなる粉末、又
はＡ（ｌｘ”ｘ　６％以し−及び／又はＭｎ　若しくは
Ｍｎ０ｚをＭｎ　換算で６％以上下桟ＭＯ及び／又はＷ
よりなる粉末を混合し有機溶剤で稀釈した樹脂を加えて
ＩＡｌ製したメタライズペーストを焼結体表面に鹸布し
Ｈ，又はＮ２を含むＨ２雰囲気で焼付けることによって
メタライズを行うことができる。

以上詳述したように本発明グロープラグは、下端が閑じ
た管を緻密質セラミック焼結体等で製作し、該管中にタ
ングステン線等の発熱体を挿入し、該発熱体をセラミッ
クで固定し該管−１一端の開口部付近を気密シールして
いることを特徴とするものである１、そのため発熱体に
大電流を流して短時間に１２００°Ｃ付近の高温域に昇
温することができ、エンジンの振動によっても発熱体が
短絡、断線することがない。しかも発熱体は気密シール
されているので酸化され帰＜、室１品〜１２００°Ｃを
４秒間で弁温しくこのうち室温〜９００°Ｃまでは２秒
間で昇温）、１５秒間空冷し、このテストを１万回仲り
返しても発熱体の酸化による抵抗上昇は±２％以内に抑
えられる。また５万ｋｔｘの実車装盾テストでも抵抗変
化を２％以下に抑えることができる。

また本発明方法では緻密質士ラミック焼結体からなるチ
ューブは従来の構造技術、挿し出し成形、射出成形によ
り容易に且つ安価に製造することが可能であり金属シリ
コン粉末の挿入もスリｙブキャスト或いは仮成形体によ
り賽易に挿入し、Ｎ２中で加熱すること１こより而単に
発熱体を固定する事ができる。しかもＷ線ＭＯ線寺がホ
ットプレスの様に反応し抵抗変化前はない事が挙げられ
る。そのため簡単ｔこ円柱形状のグロープラグを製造す
ることができ、円柱形状のグロープラグは渦流室内て燃
焼ガスの流れを不均一にするようなことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のグロープラグの１実施例を示す縦断面
図、第２図は同図の気密シールされている部分を示す拡
大部分断面図、第６図は第２図の２つ穴碍管を示す横断
面図、第４図は気密シールの別の例を示す拡大部分断面
図である。 １・・・主体金具　　　２・・・メタルスリーブ６・・
・管・　　　　　４・・・発熱体６・・・２つ穴碍管 代理人　　弁理士　足　立　　勉 （１１） 第１図 第２図 （３ 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　緻密質セラミック焼結体から成る下端が閉塞した管
   中に高融点金属製余熱体が挿入され、該管中の隙間には
   セラミックの粉末或いは焼結体が充填されて、該発ネ体
   が管中ｔこ強固に固定され、該管上端の開口部より該発
   熱体のリード線が引き出され、開口部を気密シールする
   ことを特徴とするグロープラグ。 ２　緻密質セラミック焼結体が、窒化珪素焼結体或いは
   炭化珪素焼結体である特許請求の範囲第１項記載のグロ
   ープラグ。 ６　高融点金属ｍ発熱体が、タングステン線またはモリ
   ブデン線のコイル状或いは櫛歯状等の発熱体である特許
   請求の範囲第１項記載のグロープラグ。 ４　管中の隙間に充填されるセラミックが、窒化珪素で
   ある特許請求の範囲第１項記載のグロープラグ。 ５　緻密質セラミック焼結体から成る下端が閉塞した管
   中に高融点金属製発熱体を挿入し、該管中の隙間に金属
   シリコン粉末或いは金属シリコン粉末に４０体積％以下
   の窒化珪素粉末を混合したものを充填し、窒素ガス又は
   窒素を含む混合ガスの非酸化性雰囲気中で反応焼結して
   該発熱体を管中に強固に固定し、該ノけ一ヒ端の開口部
   より発熱体のリード線を引き出し、さらｔこ開１０部付
   近を気密シールすることを特徴とするグロープラグの製
   法、６　ガラスシール法又はメタライズロー付法により
   気密シールする特許請求の範囲第５項記載のグロープラ
   グの製法。