JPS5932833Y2 - デイ−ゼルエンジン用グロ−プラグ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、テ゛イーゼルエンジンのシリンダ内を予熱す
るグロープラグに関する。

一般に、ディーゼルエンジンは低温時の始動性が悪いた
め、シリンダ内にグロープラグを設けこれに電流を流し
て加熱することにより、シリンダ内部の温度を上昇させ
てエンジンの始動性を向上させる方法が用いられている
。

この種のグロープラグとして従来のものでは、耐熱金属
製のシース内に耐熱絶縁粉末を充填してコイル状発熱線
を埋設してなる、いわゆるシーズヒータを用いており、
これが間接加熱であることからシリンダ内の昇温に時間
がかかりすぎるという問題があった。

すなわち、発熱線に電流を流して加熱することにより発
生する熱は耐熱絶縁粉末を経てシース側に伝達され、こ
のシースから熱がシリンダ内に放射されるもので、熱伝
達効率の面で問題である。

たとえばシリンダ内の温度を８００℃とするには数１０
秒の時間を必要としている。

そして、このような長い昇温時間を短縮するために通電
電流を増加すると、発熱線の溶断あるいは高熱によるシ
ースの破損などが生じ易くなる。

さらに、上述した構造では、発熱線の埋設時にシースと
の間の短絡などが生じないようにすることが望まれ、こ
のために発熱線を予め絶縁物で覆ったり、シース内壁に
絶縁層を形成するといった手段を講じる必要があり、そ
の製造作業が面倒であるという問題もある。

また、特開昭５４−１０９５３６号公報には、上述した
熱伝達効率を向上させるものとして多層基板の技術を応
用したグロープラグ用セラミックヒータが開示されてい
るが、これは抵抗体を印刷した円板上のうすいセラミッ
クグリーンシートを多数枚積層して一体化し棒状とした
もので、その製造にあたって困難さが伴い非常に繁雑な
作業を必要としている。

特に、狭少なグリーンシート面に抵抗体を設けたものを
多数必要とし、さらに各シート上の抵抗体を接続するた
めにはシート外周部に露呈する抵抗体の両端を直列ある
いは並列に結線しなければならず、このための作業が繁
雑で、しかも所望の結線状態を容易に得ることができる
とは考えられない。

また、上述したディーゼルエンジン用グロープラグを形
成するうえで、問題とされることは、その本体部を構成
するホルダの後端部から後方に引き出される外部接続端
子に対する外力がその他の構成部品、特にこの外部接続
端子に直接的に、あるいはリードを介して間接的に接続
されるヒータ側やその接続部分に悪影響を及ぼすことが
ないようにすることで、このような点をも考慮して、前
述したように速熱性に優れしかもその構造が簡単で製造
が容易に行なえ、さらに各部の耐久性の面でも優れてな
るテ゛イーゼルエンジン用グロープラグを開発すること
が望まれている。

本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
ヒータ棒としてその接合部分に抵抗体を介装した状態で
シリコン系非酸化物からなる一対のセラミック圧粉体を
焼成してなるものを用いがつこのセラミックヒータ棒を
中空状ホルダ側に組込んで保持させるとともに、このヒ
ータ棒の後端部とホルダ後端部に保持される外部接続端
子との間を柔軟性を有する導線にて接続し、さらにこの
導線を内設したホルダ空間部に耐熱絶縁粉末を充填する
という簡単な構造によって、直接的な熱伝達構造である
ことから加熱時にヒータ棒を短時間で赤熱させてその温
度立上り特性を向上させることができ、速熱型としてそ
の性能を充分に発揮し得るばかりでなく、各部の製造、
組立てが容易に行なえ、またヒータ棒、外部接続端子間
を接続する柔軟性を有する導線の周囲に耐熱絶縁粉末が
充填されていることから、この導線自身の柔軟性とこれ
を所要の弾力性をもって支持する耐熱絶縁粉末とによっ
て、外部接続端子に加わる外力に対する防振性を発揮さ
せ、その衝撃力などによる電気的接合部の断線等といっ
た悪影響を簡単かつ確実に防止することが可能で、各部
の強度上の信頼性の面でも優れており、さらにコスト的
にも安価であるディーゼルエンジン用グロープラグを提
供するものである。

以下、本考案を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。

第１図および第３図は本考案に係るディーゼルエンジン
用グロープラグの一実施例を示し、これらの図において
、全体を符号１０で示すグロープラグは、その一方の接
合面に抵抗体１１を有しこれを介装した状態で加圧焼成
されるシリコン系非酸化物からなる一対のセラミック圧
粉体１２．１３により形成されたセラミックヒータ棒１
４と、このヒータ棒１４を先端部において保持する略々
管状のホルダ１５を備え、このホルダ１５の後端部には
合成樹脂材などからなる絶縁ブツシュ１６を介して外部
接続端子１７が嵌め込まれ、またこの外部接続端子１７
は前記ヒータ棒１４の後端部に所要の柔軟性を有する導
線１８を介して接続されている。

ここで、前記ヒータ棒１４は、その断面形状が略々楕円
状を呈するように、前述した一対のセラミック圧粉体１
２．１３を接合して加圧燃成することによって成形され
る。

この場合、ヒータ棒１４の断面形状を略々楕円状とした
のは、円形に比べてセラミック材の密度を向上させ、そ
の耐熱強度、絶縁性さらにはその熱伝導率をより効果的
とするためである。

なお、上述した一対のセラミック圧粉体１２．１３の材
質としては、絶縁性、耐熱衝撃性などに優れてなる、い
わゆるファインセラミックスと言われているシリコン系
非酸化物、たとえばシリコン系窒化物などが好ましいも
のである。

また、前記ヒータ棒１４内の抵抗体１１は、第２図に示
すような状態で前記一方のセラミック圧粉体１２の接合
面１２ ａ上に形成されている。

すなわち、抵抗体１１は、セラミック圧粉体１２の先端
部側に設けられたヒータ部１１ ａと、このヒータ部１
１ ａの一瑞からセラミック圧粉体１２の後方に延設さ
れその後端部から棒体外に露出する第１のリード部１１
ｂと、前記ヒータ部１１ ａの他端から後方に延設さ
れセラミック圧粉体１２の中央部側方から棒体外に露出
する第２のリード部１１ Ｃとからなり、これらが前記
接合面１２ ａ上に一連に形成されている。

この場合、注意すべき点は、抵抗体１１のヒータ部１１
３部分の抵抗が大きくなるようにその幅が充分に狭く形
成され、一方各リード部１１ｂ、１１Ｃは抵抗が小さく
なるようにヒータ部１１ ａよりも広い幅をもって形成
されることである。

また、ヒータ部１１ ａと各リード部１１ ｂ、１１
Ｃとはセラミック圧粉体１２．１３の接合時においてヒ
ータ棒１４内部に完全に埋設され、各リード部１１ ｂ
、１１ Ｃの端部のみがセラミック圧粉体１２．１３の
接合部から外部に露出される。

なお、前記抵抗体１１はセラミック圧粉体１２の接合面
１２ ａ上に薄い導電膜として印刷配線したり、高融点
金属の線条または板状のものを貼着、あるいは焼付け、
蒸着などの手法により容易に得られ、またその材料とし
てはタングステンなどの金属材料が考えられる。

これはセラミック焼成温度が高く、このために抵抗体１
１が耐熱材である必要からである。

そして、このような抵抗体１１を、前述した一対のセラ
ミック圧粉体１２．１３間に介装した状態でこれらを約
１７００〜２０００℃の高温雰囲気中において約２００
〜５００ ｋｇ／Ｃｍ２の高圧でその上下方向から加圧
焼成することにより、前述したセラミックヒータ棒１４
が得られるものである。

また、上述したようにして形成されるヒータ棒１４の中
央部外周と後端部外周およびその端面とのそれぞれには
、第１図および第３図から明らかなように、金属コーテ
ィング層１９．２０が形成されている。

これらの金属コーティング層１９．２０は前記ヒータ棒
１４内に埋設される抵抗体１１の両端、すなわち各リー
ド部１１ ｂ、１１ Ｃの端部を外部に電気的に接続す
るためのもので、各リード部１１ｂ、ＩＩＣの棒体外の
露出する端部に接触してヒータ棒１４外部に形成される
。

これはセラミック材からなるヒータ棒１４には金属部材
を直接溶接あるいはろう付けすることができないためで
ある。

そして、前記ヒータ棒１４の中央部分には補強用の金属
製パイプ２１が嵌合され、かつその後端部側には前記導
線１８を結線するためのターミナルキャップ２２が被冠
され、それぞれヒータ棒１４に対し銀ろう付けなどによ
り固着される。

すなわち、このヒータ棒１４は前記ホルダ１５の先端部
に保持された状態で組込まれるが、この場合その断面形
状が略々楕円状をなすためにこれを確実に固定するには
ホルダ１５の先端部開口をヒータ棒１４に合わせて形成
する必要がある。

、しかし、このような楕円状開口をホルダ１５の先端部
に成形するといった作業は面倒でまたコスト的にも好ま
しくない。

このために、ヒータ棒１４の形状に合わせて形成した略
々楕円状をなす貫通孔２１ ａを有する金属製パイプ２
１をホルダ１５と別個に準備し、このパイプ２１をヒー
タ棒１４に固定した後これをホルダ１５の先端部に嵌合
して固定すれば、各部の成形加工が容易で、コスト的に
も安価となり、しかもヒータ棒１４のホルダ１５に対す
る取付けを簡単かつ確実に行なえ、その強度も充分に保
障される。

特に、この種のグロープラグ１０が取付けられるディー
ゼルエンジンはその動作時にかなりの震動等を生じるも
ので、ホルダ１５へのヒータ棒１４の保持状態が問題と
なる。

なお、金属製パイプ２１の楕円状貫通孔２１ ａは簡単
な引抜き加工などにより精度よく成形することが可能で
ある。

また、ヒータ棒１４内の抵抗体１１の一端、すなわち第
２のリード部１１ Ｃの端部は金属コーティング層１９
、金属製パイプ２１を介してホルダ１５と電気的に接続
されている。

一方、ヒータ棒１４の後端部に露出する抵抗体１１の他
端、すなわち第１のリード部１１ ｂの端部は、ホルダ
１５の後端部に絶縁ブツシュ１６を介して取付けられる
外部接続端子１７と接続されるが、この場合この外部接
続端子１７をヒータ棒１４の後端部に直接固着すると、
外部接続端子１７に加わる振動や締付トルクなどの機械
的外力によってその接続部分が外れたり、ヒータ棒１４
に損傷等が生じるなどといった問題があり、これらを弾
性的に結合する必要がある。

したがって、このような外力の影響を強度的に保障する
ために、本考案によれば、ヒータ棒１４と外部接続端子
１７とはフレキシブルリードワイヤなどの柔軟性に富む
導線１８で接続されている。

そして、本考案によれば、上述した柔軟性を有する導線
１８が内設されているホルダ１５の内部空間部に、第３
図に示すように、耐熱絶縁粉末２２を充填するように構
成している。

すなわち、上述した導線１８として柔軟性の少ない剛体
に近いものを用いた場合には、外部接続端子１７での外
力がそのままヒータ棒１４側に伝達されることとなり、
上記の目的を満足することはできないものである。

しかし、その一方において、ヒータ棒１４の後端部と外
部接続端子１７とを、単に柔軟性をもつ導線１８の接続
した場合、この導線１８がそれ自身の柔軟性により、振
動などといった機械的外力で振動することとなり、この
導線１８両端の接合部分に断線が生じたリヒータ棒１４
に無理な力が伝達されてその破損を招くなどといった問
題が生じるもので、その防振対策を講じる必要がある。

特に、この問題は、導線１８が柔軟性の著しい材料で形
成されている場合に顕著である。

したがって、本考案によれば、この導線１８がホルダ１
５内で必要以上に揺動するといった問題を取り除くため
に、その内部空間部に耐熱絶縁粉末２２を充填し、導線
１８外周を取り囲んでこれを弾性的に保持するように構
成している。

この場合、耐熱絶縁粉末２２としては、たとえば酸化マ
グネシウムなどのセラミック粉末が好ましい。

なお、上述した導線１８をヒータ棒１４の後端部に確実
に固着するために、本実施例では、前記ターミナルキャ
ップ２３が用いられている。

このターミナルキャップ２３は、第１図および第３図か
ら明らかなように、ヒータ棒１４の後端部に被冠される
ようなキャップ状を呈し、その底部から導線１８を固着
する取付片２３ ａが切り起こされている。

そして、この取付片２３ ａに前記導線１８の一端がス
ポット溶接などにより固着される。

勿論、導線１８の他端も外部接続端子１７の先端にスポ
ット溶接などにより固着される。

また、上述した柔軟性に富む導線１８の代りに、フレキ
シブルワイヤなどといったある程度の柔軟性をもつ電気
導体を用い、これをターミナルキャップ２３の取付片２
３ Ｈに弾性をもたせて結合したり、また外部接続端子
１７側に弾性的に結合することは自由である。

そして、この場合においても、前述した耐熱絶縁粉末２
２を防振対策として充填すればよいものである。

このように構成されたグロープラグ１０は、次のように
して簡単に組立てられる。

まず、その一方の接合面に抵抗体１１を有してなる一対
のセラミック圧粉体１２．１３を加圧焼結することによ
って発熱性に優れたヒータ棒１４が準備される。

そして、このヒータ棒１４の中央部と後端部とにそれぞ
れパイプ２１およびターミナルキャップ２２を嵌合し銀
ろう付けなどにより固着した後、ターミナルキャップ２
３の取付片２３ ａに導線１８の一端を、またその他端
を絶縁ブツシュ１６を嵌着した外部接続端子１７の先端
にそれぞれスポット溶接して固着する。

さらに、これらの各部材を前記ホルダ１５の後端部から
差し込み、その途中においてホルダ１５内に耐熱絶縁粉
末２２を充填した後、ヒータ棒１４を保持するパイプ２
１をホルダ１５の先端部において銀ろう付けにより固着
し、一方ホルダ１５の後端部に嵌め込まれた外部接続端
子１７外周の絶縁ブツシュ１６をホルダ１５の後端部を
がしめることによって組付は固定する。

この組立て状態を第３図Ａ。Ｂに示している。

また、このようにして組立てられたグロープラグ１０は
、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに形威されたね
し孔にねじ込まれ、その先端のヒータ棒１４をシリンダ
室内に突出した状態で取付けられる。

そして、外部接続端子１７とホルダ１５間に電圧が印加
され、ヒータ棒１４内の抵抗体１１に電流が流れると、
そのヒータ部１１ ａは加熱され、この発生熱がセラミ
ック材からなる外皮に伝達され、これによりシリンダ内
に熱が放射されてその内部温度が上昇し、その結果エン
ジンの始動性がよくなる。

ここで、注目すべき点は、抵抗体１１を埋設したヒータ
棒１４がシリコン系非酸化物などのセラミック材で形成
され、このセラミック材は絶縁性よいばかりでなく耐熱
衝撃性の面で優れており、この種のテ゛イーゼルエンジ
ン用グロープラグにおけるヒータ部分に用いてその性能
を発揮させ得るものである。

さらに、このようなセラミック材からなるヒータ棒１４
では、その内部に発熱体となる抵抗体１１が直接埋設さ
れており、従来のようなシース内に充填された耐熱絶縁
粉末にて発熱体を埋設したものに比べて、その熱伝導率
をも大幅に向上させ得るものである。

したがって、このようなヒータ棒１４は加熱時に短時間
で赤熱して温度立上り特性が向上し、速熱型としてその
性能を充分に発揮し得るものである。

たとえば、本考案によるグロープラグによって８００℃
の昇温温度を得るに、３秒以内で行なえることが実験の
結果確認されている。

特に、上述したヒータ棒１４は、エンジンの始動性に最
も影響する先端部にのみ抵抗体１１のヒータ部１１ ａ
を形成しており、これによりヒータ棒としての役割を充
分に果し、エンジンの始動性を著しく改善することが可
能である。

また、ヒータ棒１４の製造にあたっても、一対のセラミ
ック圧粉体１２．１３の一方の接合面１２ ａに抵抗体
１１を形威し、さらにこれらのセラミック圧粉体１２．
１３を接合することによって簡単に行なえることは明ら
がであろう。

なお、前述した実施例では、一対のセラミック圧粉体１
２．１３からなるヒータ棒１４の断面形状を略々楕円状
とし、これに合わせて形成された金属製パイプ２１およ
びターミナルキャップ２２を用いてホルダ１５内に組込
み、さらに外部接続端子１７に接続するようにした構成
について説明したが、本考案はこれに限定されず、ヒー
タ棒の断面形状を適宜変更し、これに合わせて各部材を
形成することは自由で、またその形状によってはヒータ
棒を直接ホルダの先端部に保持させてもよく、さらにタ
ーミナルキャップを用いず直接導線をはんだ付けなどに
より固着するようにしてもよい。

また、ヒータ棒内の抵抗体形成パターンも、前述した実
施例に限定されず、これを適宜変更してその抵抗値を可
変することは自由で、要するに、エンジンの始動性に影
響を与えるヒータ棒の先端部が特に迅速に赤熱するよう
に構成すればよい。

以上説明したように、本考案に係るテ゛イーゼルエンジ
ン用グロープラグによれは゛、ヒータ棒として抵抗体を
介装して焼成される一対のセラミック圧粉体からなるも
のを用いるとともに、このセラミックヒータ棒を保持す
る中空状ホルダ内においてヒータ棒後端部と外部接続端
子とを接続する柔軟性を有する導線の周囲に耐熱絶縁粉
末を充填するようにしたので、簡単かつ安価な構成にも
かかわらず、ヒータ棒、外部接続端子間を接続する導線
を、その周囲に充填された耐熱絶縁粉末にて所望の防振
性と突軟性をもって弾性的に支持し、外部からの衝撃力
を受けたとしても、ヒータ棒が破損されたり、電気的接
合部に断線などが生じる等の問題を生じることはなく、
その各部の強度上、さらには性能面での信頼性を大幅に
向上させ得るものであり、またヒータ棒の発熱特性を大
幅に向上させ、速熱型としてその性能を発揮させ得るば
かりでなく、その製造、組立てが簡単かつ確実に行なえ
る等の実用上程々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本考案に係るテ゛イーゼルエンジン用グロープラグ
の一実施例を示し、第１図は全体の概略構成を示す分解
斜視図、第２図は一対のセラミック圧粉体からなるヒー
タ棒を拡大して示す分解斜視図、第３図Ａは第１図の組
立て状態を示す縦断面図、同図Ｂは同じく先端側から見
た側面図である。 １０・・・・・・グロープラグ、１１・・・・・・抵抗
体、１１ ａ・・・・・・ヒータ部、１１ ｂ、１１
Ｃ・・・・・・リード部、１２．１３・・・・・・一対
のセラミック圧粉体、１４・・・・・・ヒータ棒、１５
・・・・・・ホルダ、１６・・・・・・絶縁ブツシュ、
１７・・・・・・外部接続端子、１８・・・・・・導線
、１９．２０・・・・・・金属コーティング層、２１・
・・・・・金属製パイプ、２２・・・・・・耐熱絶縁粉
末、２３・・・・・・ターミナルキャップ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリコン系非酸化物からなる一対のセラミック圧粉体間
   に抵抗体を介装した状態で焼成することにより形成され
   るセラミックヒータ棒と、先端部においてこのヒータ棒
   を保持する中空状のホルダと、このホルダの後端部に絶
   縁材を介して取付けられた外部接続端子とを備え、前記
   ヒータ棒の後端部から露呈する抵抗体と外部接続端子と
   を柔軟性を有する導線で接続するとともに、この導線を
   内設したホルダの空間部に耐熱絶縁粉末を充填したこと
   を特徴とするテ゛イーゼルエンジン用グロープラグ。