JPS6086327A

JPS6086327A - デイ−ゼルエンジン用グロ−プラグにおける発熱体の製造方法

Info

Publication number: JPS6086327A
Application number: JP19424083A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Kurabayashi; 倉林　正義; Yoshihiro Matsumoto; 松本　善弘
Original assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Current assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Priority date: 1983-10-19
Filing date: 1983-10-19
Publication date: 1985-05-15
Also published as: JPH0120687B2

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】〔発明の技術分野〕本発明はディーゼルエンジンの副燃焼室または燃焼室内
を予熱するために用いられるグロープラグにおいて、自
己温度制御型として機能するために組込まれる二種類の
螺旋状線材からなる発熱体の製造方法に関する。

〔従来技術〕

一般ニ、ディーゼルエンジンは低温時の始動性が悪いた
め、副燃焼室または燃焼室内にグロープラグを設けこれ
に電流を流して発熱させることによシ、吸気温度を上昇
させあるいは着火源としてエンジンの始動性を向上させ
る方法が採用されている。ところで、この種のグロープ
ラグにおいて要求されることは、通電初期においてその
内部に組込まれた発熱体に大電力を供給することにより
その温度立上シ特性を向上させ速熱型として機能させ得
るとともに、発熱体の溶断等を防ぐためにその飽和温度
を適正なものとしてその過加熱を防止し、安定した発熱
特性を得ることができ、また副燃焼室または燃焼室内で
の高温ガス中にさらされることによる耐久性を保証し得
る等といった性能を満足することである。

そして、従来からよく知られている、耐熱金属製のシー
ス内に耐熱絶縁粉末を充填してたとえばニッケルなどの
一種材料による螺旋状発熱体を埋設した一般的なシース
型グロープラグでは、その供給電力が発熱体を始めとす
る各部への悪影響を防ぐために制限され、温度立上シ特
性の面で問題であル、シかも速熱型として機能させるに
は、発熱体の過−加熱を防ぐために温度制御手段を別個
に設けることが必要で、装置全体のコスト高を招くとい
った欠点があった。

また、上述した温度立上シ特性を向上させかつ自己温度
制御手段を有するものとして、抵抗温度係数の異なる二
種類の材料によシそれぞれ形成された発熱体を用いてな
るグロープラグも提案されているが、このような構造の
ものはある程度速熱型として機能する反面、製造が面倒
でコスト高となる割には発熱特性が良くないもので、上
述した性能をすべて満足し得るとは言い難いものであっ
た。これは、この種従来のグロープラグでは、抵抗温度
係数の小さい発熱体を先端側に、かつ抵抗温度係数の大
きい発熱体を後端側に設け、この後端側発熱体の温度変
化による抵抗変動を利用して通電血抜において先端側発
熱体に大電力を供給することによりその迅速な赤熱化を
図っているが、両発熱体があ−Ｈにも近接して配置され
ているため後端側発熱体が先端側からの熱影響によシ急
激に温度上昇し、とれによシ先端側への供給電力が制御
されることによる。そして、このような問題から発熱特
性に欠け、速熱型としての効果を発揮し得ないものであ
った。

このため、本出願人は、上述した二種材料による発熱体
を用いることによる利点を有効に活用すべく種々研究、
開発を行ない、二種類の発熱体を所定の間隙をおいて接
続することによシ通電初期における熱影替を防ぎ、安定
かつ速熱性に優れた発熱特性を得ることができる安価な
自己温度制御型のディーゼルエンジン用グロープラグを
、特開昭５７−１８２０２６号公報などによυ先に提案
している。

これを簡単に説明すると、そのグループラグでは、たと
えば鉄クロムあるいはニッケルクロム合金などの正の抵
抗温度係数の小さな導電材料によ多形成した第１の螺旋
状発熱体（以下第１の発熱体という）と、たとえばニッ
ケルまたはカーボン含有量が０．２５％以下の低炭素鋼
などの正の抵抗温度係数の大きな導電材料によ多形成し
た第２の螺旋状発熱体（以下第２の発熱体という）とを
、それぞれの螺旋部が所定の間隙（ＧＡＰ　）をおいて
対向するようにして接続し、ξれらをシース内でマグネ
シア（ＭｇＯ）等の耐熱絶縁粉末中に埋設するように構
成している。

そして、このように両発熱体の螺旋部間に一定の間隙を
設けることにより、従来問題とされていた第１の発熱体
からの第２の発熱体に対する熱影響に時間的間隔を保ち
、辷れによシ第２の発熱体による電流制御を時間的に遅
らせて第１の発熱体への大電力の供給時間を延ばし、こ
の第１の発熱体を急速に赤熱させてこのグロープラグの
温度立上り特性を大幅に向上させることが可能となシ、
また第２の発熱体は所定時間経過後において除々に抵抗
値が増加され、これにより供給電流を減らして第１の発
熱体での過加熱を防止するとともに、それ自身も発熱体
として働き、グロープラグ全体としての発熱特性を大幅
に向上させることができるものであった。

ところで、上述した構成によるグロープラグにおいて、
第１および第２の発熱体は前記間隙内において熱伝達が
必要最小限となるように接続されるものであシ、それぞ
れの最終螺旋部端から互いに対向して軸線方向に延設さ
れた直線状端部の端面同士を接合させて、あるいはこれ
らを所定長さにわたって重ね合わせてプラズマアーク溶
接、スポット溶接などにより接続することが一般に考え
られている。しかしながら、上述したように螺旋状を呈
する再発熱体をその直線状端部同士で接続するにあたっ
て、その作業性、耐久性、さらに動作上の信頼性などの
面から種々の問題を生じている。

すなわち、再発熱体はその線径を始めとしてコイル径や
コイル長がかなシ小さなものであシ、このような微細部
品の直線状端部の端面同士を接合したり、重ね合わせた
シしてその部分を溶接するにあたって、両直線状端部間
での位置合わせが面倒かつ繁雑でしかも確実性に欠ける
ものであシ、またこのような部分に対する溶接は面倒か
つ困難で、不良率が高く、量産化を図るうえで大きな問
題となっている。特に、上述したよりな螺旋状を呈する
再発熱体の直線状端部を接合させて溶接した場合、この
溶接部が外側にはみ出したシ、再発熱体の軸線がずれた
状態で接続されることが多く、これによシシースの内壁
部に接触して短絡事故等を生じるといった欠点があシ、
シかも上述した間隙を一定に保つことも難しく、ばらつ
きを生じるものであった。ｔた、上述した溶接部におい
て、その接合強度を得ることは困難で、組立て後に断線
事故等を生じることもあった。

さらに、上述した構成では、溶接する部分が各発熱体の
螺旋部側に近づく程溶接するにあたっての困難性は大き
いもので、その溶接個所や接続構造に制約があるばかシ
でなく、この間隙内での接続部分に細径部が生じ、とれ
にょシミ流密塵が高くなシ、通電時に温度上昇を招き、
劣化して断線し易いといった耐久性の面で問題を生じる
ものであった。すなわち、この種のグロープラグによれ
ば、シース内に耐熱絶縁粉末と共に発熱体を組込んだ後
、その酸化等を防ぐためにスェージ加工を施こすことが
一般に行なわれているが、このようなスェージ加工を行
なうと、再発熱体の螺旋部はシース径の縮小化と共にコ
イル径、コイル長は小さくなる一方、その応力分布から
線径が太くなることが確認されている。そして、これに
対し、前述した間隙内における直線状端部による接続部
の径は不変で、その線径差から上述した問題を生じるも
ので、このような点をも考慮してなる簡単な接続構造を
採用することが必要とされている。

〔発明の概要〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、第１
および第２の螺旋状発熱体を形成する二種類の線材を準
備し、これらを直線状態のまま予め所定長さにわたって
重ね合わせて溶接するとともに、この溶接後にそれぞれ
の線材をコイル巻きして螺旋状に形成するという簡単な
方法によって、その成形加工性が大幅に向上するととも
に、その品質を安定させて耐久性や動作上の信頼性を向
上させることが可能とな〕、シか屯その成形にあたって
自動化を図ることができるため量産性やコスト面でその
効果が大きいディーゼルエンジン用グロープラグにおけ
る発熱体の製造方法を提供するものである。

〔実施例〕

以下、本発明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２図は本発明に係る発熱体の製造方法を
適用したディーゼルエンジン用グロープラグの一実施例
を示すものであシ、これらの図において、その全体の概
略構成を簡単に説明すると、符号１はステンレススチー
ル等の耐熱金属材料かラナルシース、２はこのシース１
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２の後端部には絶縁ブツシュ３を介して電極棒４
が同心状に取付けられ、この電極棒４の先端は前記シー
ス１内に挿入されている。

５は前記シース１の先端側内部空間に軸線方向に活って
配設された第１の発熱体で、たとえば鉄クロムあるいは
ニッケルクロム合金などの正の抵抗温度係数の小さな導
電材料によ多形成され、その一端はシース１の先端に電
気的に接続されている。６は同じくシース１の後端側内
部空間に軸線方向に涜って配設された第２の発熱体で、
たとえばニッケルまたは低炭素鋼などの正の抵抗温度係
数の大きな導電材料により形成され、かつその一端は前
記第１の発熱体５の後端に、他端は前記電極棒４の先端
に電気的に接続されている。

そして、これら再発熱体５，６は、それぞれの最終螺旋
部端５ａ、６ａから互いに対向するようにして軸線方向
に延設された直線状端部５ｂ、６ｂが所定長さ範囲にわ
たって重ね合わされた状態で溶接されることによシ、そ
の螺旋部間に一定の間隙（ＧＡＰ　）をおいて接続され
ている。

なお、図中７はシース１内に充填され前記再発熱体５．
６を埋設するマグネシア（ＭｇＯ）などの耐熱絶縁粉末
、８は上述した両発熱体５，６内に貫通して配設されこ
れらを所定個所に保持するセラミック等の耐熱絶縁材料
からなるインシュレータで、再発熱体５．６の組立性を
向上させるとともに、上述した両発熱体５，６間の間隙
を適正に維持し発熱特性の安定化を図るうえで有用なも
ので。

ある。

そして、このような構成によるグロープラグを用いるこ
とにより、通電開始直後では第２の発熱体６の抵抗が小
さいため大電力が第１の発熱体５に集中し、その迅速な
発熱化を得ることができる。

また、この第１の発熱体５からの熱影響が第２の発熱体
６に伝達されその抵抗値を増大させるまでに、前述した
間隙の存在により時間遅れをもたせることができ、これ
によシこの第１の発熱体５に大電力が集中する時間が長
くとれることとなり、この部分での速熱性が良好となる
。

一方、第２の発熱体６にあっても、時間の経過とともに
供給電力によシ徐々に発熱しその発熱温度と第１の発熱
体５からの熱影響に伴なって抵抗値が増加するもので、
これによシ第１の発熱体５への供給電力を減少させてそ
の過加熱を防止するとともに、その自身も発熱体として
働き、シース１は順次加熱されてよシ優れた温度立上シ
特性にてエンジン始動に必要な温度まで温度上昇される
結果となる。

さて、本発明によれば、上述したような構成によるグロ
ープラグにおいて、発熱体１０としてシース１内に配設
される第１および第２の発熱体５゜６を、第３図に示す
ように、その螺旋部間に所望の間隙をおいて接続した状
態で製造するにあたって、再発熱体５，６を形成する二
種類の線材１１゜１２を、直線状態のｉｔで予め所定長
さにわたって重ね合わせて溶接した後、それぞれを螺旋
状に巻回して形成するようにしたところに特徴を有して
いる。

そして、このような構成によれば、再発熱体５゜６を形
成する線材１１．１２を重ね合わせて溶接するにあたっ
て、その位置合わせおよび溶接作業が簡単かつ確実に行
なえ、その連結強度も確実なものとすることができるも
ので、成形加工性やその品質の安定化、さらには耐久性
、動作上の信頼性を向上させるうえでその効果は大きい
。

これを詳述すると、本発明に係る発熱体１０の製造方法
によれば、第４図および第５図に示すような製造装置が
用いられ、線材１１．１２の繰シ出し、溶接９強度検査
、切断およびコイル巻きを一連の動作にて自動的に行な
い、その量産性およびコスト低減化を達成することが可
能となる。

ここで、第４図において符号２０は螺旋巻きガイド棒２
１を保持した状態でコンベア２２上を順次搬送される治
具で、このコンベア２２上のＡ部において治具２０に対
するガイド棒２１の軸線方向の位置合わせが行なわれ、
第５図に示す装置が両側に配設された８部に順次移送さ
れる。

この第５図を簡単に説明すると、符号２３．２４は前記
両発熱体５．６を形成する線材１１．１２がロット毎に
巻回されたボビ７Ｘ２５．２６はこれら各ボビン２３．
２４から線材１１．１２を前記ガイド棒２１の軸線方向
両端から互いに対向するように繰り出すためのローラ群
、２７．２８はこれらローラ群２５，２６によって繰シ
出された各線材１１．１２をガイド棒２１上に案内する
ガイドで、また２９ａ　、　２９ｂは各線材１１．１２
を所望の長さで切断し得るように調整自在に設けられた
バイトである。

そして、とのような構成において、ローラ２５゜２６を
回転させることにより、治具２０に保持されたガイド棒
２１の上部に対し、その両端側からその軸線方向に沿っ
て各線材１１．１２を順次繰り出し、それぞれの先端を
前記発熱体５，６間の間隙に応じた長さにわたって重ね
合わせるようにする。

次いで、この重ね合わせ部３０に対し、第６図に示すよ
うな一対の溶接用案内治具３１ｍ　、　３１ｂをガイド
棒２１の両側から組付けて、その間に形成される溝部３
１６にて挾持するとともに、その溝部３１１１上方から
第７図に示すような押え部材３２（３２ｍ　、　３２ｂ
　）を下降させてこれを抑圧保持し、この状態で前記重
ね合わせ部３０の少なくとも両端の二個所をたとえばレ
ーザ溶接、抵抗溶接、プラズマ溶接などにより連結する
ものである。なお、この溶接個所としては、両線材１１
．１２の重ね合わせ部３０での連結強度等を得るために
少なくとも第５図に示すように、その両端の二個所を溶
接することが必要であるが、勿論第３図および第７図に
示すように中央をも含めた三個所以上を溶接するように
してもよいものである。また、上述した溶接用案内治具
３１＆、３１ｂの配設位置および駆動方法としては種々
の変形例が考えられるもので、要は両線材１１，１２の
重ね合わせ部３０を溶接時に押え部材３２と共に挾持し
て保持し得る構造であればよいもので、さらにこれら治
具３１＆。

３１ｂを前記線材１１．１２の繰り出し時にガイド棒２
１に予め組付けてお舞、その溝部３１ｅを線材の繰シ出
し案内用として利用してもよいことは言うまでもない。

そして、仁のような構成によれば、従来のように螺旋状
の線材を、その直線状端部を重ねて溶接する場合に比べ
てその成形加工性や品質の安定化を大幅に向上させ得る
ことは容易に理解されよう。

さらに、各線材１１．１２の先端を相手側に接合させる
ことができるため、その強度や、性能面から利点は大き
い。

また、上述した溶接終了後において前記ローラ２５　、
２６　（２３，２４）を逆方向に回転駆動することによ
りこの溶接部分の引張シ強度試験を行なうことができ、
この点においても従来と比べて有利である。

さらに、上述した強度試験が終了した後、第８図（、）
（ｂ）に示すように、ガイド棒２１上でその両端側に各
線材１１．１２を保持する保持具３３＆、３３ｂをセッ
トし、この状態で前記バイ）　２９＆　、　２９ｂによ
シ各線材１１．１２を所望の長さに応じて切断する。こ
のとき、前記溶接用案内治具３１ｍ　、　３１ｂや押え
部材３２は取外されていることは勿論である。

なお、上述した各線材１１．１２の切断長さは、第３図
において第１および第２の発熱体５，６の螺旋部の長さ
ＬＲ，ＬＢを形成できるような長さに設定されるもので
、また必要とされる抵抗値が得られるようにそのロット
毎の線径を測定して決定される。

そして、上述した各工程が終了した後、前記線材１１．
１２の重ね合わせ部３０に対し、第９図（、）（ｂ）に
示すような保持具３４をセットするとともに１両端側の
保持具３３ｍ　、　３３ｂを取外し、第４図のコンベア
２２上でＢ部から０部へと移送する。

次いで、この０部において、第９図（、）（ｂ）に示す
ように、ガイド棒２１の両端を支持具３５ｍ　、　３５
ｂにて回転可能に支持するとともに、第３図中り部に示
すように、治具２０から持ち上げた状態とし、この状態
で一方の支持具３５１ｔたは３５ｂに電磁クラッチ等を
介して連結されたパルスモータ（共に図示せず）を回転
駆動することによって各線材１１゜１２をガイド棒２１
に対し螺旋状に巻回するとよいものである。

これを詳述すると、第９図（、）に示すように、一方の
線材１１の重ね合わせ部３０の端部かられずかに離れた
部分を爪具３６にて保持し、この線材１１をガイド棒２
１の軸線方向と略直交する方向に折曲げた後、この爪具
３６を前記モータによるガイド棒２１の図中時計方向へ
の回転と共に線材１１の繰シ出し側に順次案内すること
によシ、第１０図（、）（ｂ）に示すように、第１の発
熱体５側の螺旋巻きが行なえる。勿論、この線材１１は
その線径が小さいものであシ、場合によっては上述した
折曲げ加工を行なわず、爪具３６にて保持してガイド棒
２１を回転させることによシ同様に螺旋巻きを行なうこ
とも可能である。なお、この線材１１の端部は第１０図
（、）に示すように軸線方向に折曲げ加工されるが、そ
の加工は簡単に行なえるものである。

また、上述した第１の発熱体５の成形が終了した後、第
１１図（、）（ｂ）に示すように、他方の線材１２側も
同様に爪具３７にて保持し、折曲げるとともに、これを
繰シ出し側に案内することにょシ、モータによるガイド
棒２１の回転にて同様に螺旋甘きが行なえ、第１２図に
示すような状態となることは容易に理解されよう。ここ
で、注意することは、上述した線材１２の折曲げ方向が
線材１１とは反対で、またガイド棒２１の回転方向も図
中反時計方向と逆であることである。そして、このよう
な方法とすることによって両発熱体５，６の巻き方向が
同一々発熱体１０が得られるもので、第１２図の状態か
らガイド棒２１を取外すことにょシ第３図に示すような
発熱体１０が得られ、その製造が終了するものである。

また、この一工程が終了した後、ガイド棒２１は第３図
において治具２０上にもどされ、次工程に順次にコンベ
ア２２にて搬送されることは言うまでもない。

なお、本発明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
。

たとえば両発熱体５．６間の重ね合わせ部３゜において
各螺旋部端５ａ、６ａに至る折曲げ部分を単線とした場
合を示しているが、第１３図に示すように、重ね合わせ
部３ｏの両端側部分を共に折曲げるようにしてもよいも
のである。

また、上述した実施例では、それぞれの線材１１゜１２
をガイド棒２１の正、逆側回転にょシ段階的に螺旋巻き
を行なう場合について説明したが、本発明はこれに限定
されず、第１４図（、）（ｂ）および第１５図に示すよ
うに、ガイド棒２１の同一方向への回転によシ同時に螺
旋巻きを行なうようにしてもよいものである。このとき
、各爪具３Ｂ、３７にて各線材１１．１２は同一方向に
折曲げられるもので、またこれによって得られる発熱体
１ｏは、第１および第２の発熱体５，６が逆巻き状態と
なるものである。しかし、このようにすれば、発熱体１
０の製造にあたって、その成形加工性が向上し、コスト
低減化を図れるものであシ、シかも動作上は伺ら支障な
いものである。ここで、両発熱体５，６のコイル長は異
なるが、これは一方が終了した後一時的にモータを停止
し、その端部処理を行なったうえで再びモータを回転さ
せるとよいもので、またそのまま回転させ続けても短い
方の長さが定まっているため問題はないものである。

また、上述した各発熱体５．６のコイル巻数は線材１１
．１２の線径によシ変更する必要があるが、実際にはそ
のばらつきはわずかで、コイル巻き終了端の位置をガイ
ド棒２１の周方向において変える程度で調節できるもの
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、第１および第２
の螺旋状発熱体を形成する二種類の線材を準備し、これ
ら線材を直線状態の′−！ま予め所定長さにわたって重
ね合わせて溶接した後、それぞれを螺旋状に巻回して形
成するようにしたので、簡単で自動化が図れ、コスト的
に安価な方法であるにもかかわらず、第１および第２の
発熱体を所定の間隙内で接続してなる発熱体を簡単かつ
確実に得ることができ、その成形加工性や品質の安定化
の面で優れ、その耐久性および動作上の信頼性を向上さ
せることができる等の種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明を適用するディーゼルエン
ジン用グロープラグの一実施例を示す全体の概略断面図
およびその要部拡大断面図、第３図は本発明を特徴づけ
る発熱体の拡大図、第４図および第５図は本発明による
製造方法を実施するための装置の概略構成図、第６図な
いし第８図（、）（ｂ）はその要部説明図、第９図（ａ
）（ｂ）ないし第１２図は螺旋巻き状態を説明する工程
図、第１３図、さらに第１４図（ａ）（ｂ）、第１５図
は本発明の別の実施例を示す説明図である。１・・・・シース、５・・・・第１の螺旋状発熱体、６
・・・・第２の螺旋状発熱体、５ａ、６ａ・・・・螺旋
部端、５ｂ、６ｂ・・・・直線状端部、１０・・・・発
熱体、１１．１２・・・・線材、２１・・・・ガイド棒
、３０−・・・重ね合わせ部、３１＆　、　３１ｂ・・
・・溶接用案内治具、３２・・・・押え部材、３４・・
・・保持具、３５ａ、３５ｂ・・・・支持具、３６．３
７・・・・爪具。２３− 第１図り第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の螺旋状発熱体とこの第１の螺旋状発熱体よ
りも正の抵抗温度係数の大きな材料にて形成された第２
の螺旋状発熱体とを、それぞれの螺旋部間に間隙をおい
て接続する発熱体の製造方法であって、前記第１および
第２の螺旋状発熱体を形成する二種類の線材を準備し、
これら両線材奪螺旋巻きガイド棒の両端側からその軸線
方向に沿って繰シ出し、それぞれの先端を前記間隙に応
じた長さにわたって重ね合わせた後、少なくとも各線材
の先端に対応する二個所で両線材を溶接して連結し、し
かる後一方の線材を前記重ね合わせ部の一端部付近から
ガイド棒に沿ってその繰シ出し側に順次案内するととも
にガイド棒を回転駆動することによシ螺旋状に巻回し、
さらに他方の線材を同様に重ね合わせ部の他端部付近か
らその繰シ出し側に順次案内するとともに前記ガイド棒
を逆方向に回転駆動し、螺旋状に巻回することを特徴と
するディーゼルエンジン用グロープラグにおける発熱体
の製造方法。
（２）第１の螺旋状発熱体とこの第１の螺旋状発熱体よ
シも正の抵抗温度係数の大きな材料にて形成され大筒２
の螺旋状発熱体とを、それぞれの螺旋部間に間隙をおい
て接続する発熱体の製造方法であって、前記第１および
第２の螺旋状発熱体を形成する二種類の線材を準備し、
これら両線材を螺旋巻きガイド棒の両端側からその軸線
方向に沿って繰シ出し、それぞれの先端を前記間隙に応
じた長さにわたって重ね合わせた後、少なくとも各線材
の先端に対応する二個所で両線材を溶接して連結し、し
かる後これら両線材をそれぞれ前記重ね合わせ部の両端
部付近からその繰シ出し側に順次案内するとともに前記
ガイド棒を回転駆動することにより螺旋状に巻回するこ
とを特徴とすｂディーゼルエンジン用グロープラグにお
ける発熱体の製造方法。