JPS6144224A - デイ−ゼルエンジン用グロ−プラグ - 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】 〔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関し、特に
速熱型としての機能を発揮させ得るとともにその発熱特
性を改良してアフターグローの長時間化を図ることがＩ
ＩＴ能となる自己温度制御型のディーゼルエンジン用グ
ロープラグに関する。

〔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置し、
これに電流を流して発熱させることにより、吸気温度を
１−シ１させあるいは着火源としてエンジンの始動性を
向ｌ−させる方法が採用されている。そして、この種の
ディーゼルエンジン用グロープラグとして従来は、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鉄
クロムまたはニッケルなどからなるコイル状の発熱線を
埋設した、いわゆるシース型グロープラグと呼ばれる構
造のものが−・般に用いられ、上述した副燃焼室または
燃焼室内で高温ガス中にさらされる等といった悪条件下
における耐久性を保証し得るような構成とされていた。

しかしながら、このようなシース型のグロープラグでは
、耐熱絶縁粉末およびシース等を介しての間接加熱であ
ることから熱伝達効率の面で問題であり、グロープラグ
のＡ温に時間がかかりすぎ、速熱型として機能し得ない
ものであった。そして、このようなグロープラグでは、
その発熱温度をたとえば９００℃とするには数１０秒の
時間を必要とし、エンジンをすみやかに始動することが
できないものであった。さらに、Ｉ−述したシース型で
は、シース部分がエンジン燃焼室等といった悪条件下に
さらされるばかりでなく、急速加熱を行なう際に内、９
Ｉ温度差が大きい等といった理由から、に述した発熱線
の負担が大きく、その材料劣化により断線等を生しる等
の問題もあった。

このため、上述したシース等の代りに、発熱線をセラミ
ック材中に埋設するようにした棒状セラミックヒータを
用い、熱伝達効率を向上させてなるグロープラグがたと
えば特開昭５７−４１５２３号公報等により提案されて
おり、従来のシース型に比べその発熱特性に優れ、しか
も加熱時に短時間で赤熱させて温度立−１ニリ特性を大
幅に向１−させ、速熱型としての性能を発揮しｆｌるも
のである。

しかしながら、このような利点をもつセラミックヒータ
を用いたグロープラグにおいても、その内部には従来の
シース型と同様に、巾に一種類の発熱線が埋設されてい
るだけであるため、通電電力の制御などに若干の問題を
生じている。すなわち、この種のグロープラグにおいて
、加熱時における温度立トリ特性を大幅に向トさせるた
めには、通電初期に大電流を筐して発熱線を急速に発熱
させることが考えられるが、発熱線の溶断を生じたり、
あるいは高熱によってセラミックヒータに悪影響を及ぼ
す虞れがあり、さらにバッテリ、電気回路側に対しても
悪影響を及ぼし、ヒユーズの切断等の問題を生じること
もあり、これを防ぐための温度制御手段を発熱線への回
路−１−に新たに設けることが必要で、その結果グロー
プラグを含めた予熱装置全体のコスト高を招くという欠
点があった。

このような発熱線への通電電力を自己制御してその発熱
特性を改善しヒータ部分での過加熱を防止し得る構成を
もつものとして、この種のグロープラグにおいて、その
発熱線（発熱体）よりも正の抵抗温度係数（ＰＴＣ）の
大きな材料にて形成した抵抗体を、通電電力制御要素と
してグロープラグ内で発熱線と直列接続するようにした
、いわゆる二種材料による自己温度制御型のものが、た
とえば特公昭４５−１１８４８号公報や特開ＩＶ１５４
−１０９５３８号公報等により従来から既に提案されて
いるが、これら従来のグロープラグにあっては、その制
御機能等の信頼性の面で問題を生じるばかりでなく、前
述したと同様に速熱性等の点でも問題を生じるものであ
った。

すなわち、前者の場合には、そのホルダ内に配設される
電力制御用の抵抗体を絶縁状態で安定して保持するため
に、ホルダ内壁に水ガラス等の絶縁材を充填するような
構成が採用されているが、その構造等が面倒かつ煩雑で
あるばかりでなく。

絶縁材を高密度に充填することは事実１−不可能で、そ
の結果抵抗体からの熱放散のばらつきが大きく、その部
分での熱容量を安定させることができず、これにより発
熱線側への通電電力制御性能を安定させることができな
いといった欠点があった。

一方、後者の場合には、シース内で発熱線と抵抗体を直
列接続するような構成であるため、抵抗体部分での絶縁
材の充填効率を高密度とし、発熱特性を改善するうえで
効果的である反面、発熱線と抵抗体との接続が面倒かつ
煩雑で、組立性の面で問題であるばかりでなく、発熱線
側での発熱による熱影響が抵抗体に及ぶことを確実に防
止することは事実ト困難なものであった。そして、この
ような構成では、抵抗体部分での絶縁材の充填効率を高
密度とし、ある程度の速熱化は図れるものの、その温度
１−Ａ時間をたとえば１０秒以内というように速めるこ
とはできず、また飽和温度を一定値以下（たとえば１０
００°Ｃ以下）とすること等ができないため、その結果
エンジン始動後における通電いわゆるアフターグロ一時
間の長時間化を図ることができないという問題を生じる
ものであった。

特に、近年では、この種のディーゼルエンジン用グロー
プラグにあっては、エンジン始動後において一定時間の
間グロープラグに対し通電状態を維持することによりエ
ンジン内部での燃焼を円滑かつ適切に行なえるようにす
るという、いわゆるアフターグロ一方式を採用すること
に対しての要求が大きく、しかもそのアフターグロ一時
間を可能な限り長時間にすることが必要とされている。

すなわち、エンジン始動後においても、たとえば寒冷地
等にあってはエンジンが冷えすぎており、エンジンが暖
機状態になるまでには時間がかかるものである。また、
この非暖機状！π：では、アイドリング時の騒音が大き
く、また不完全燃焼により白煙が生じたり、エンストシ
たりするといった１非気、騒音等の問題が生じるもので
あった。

トコ口で、Ｌ述したディーゼルエンジンには、直接噴射
式のものと、副燃焼室式のものとがあり、前者の場合に
は、Ｌ述したアフターグロ一時間が約３０秒以内で充分
であることから、１．述した従来構成のグロープラグに
おいてもその性能や耐久性等に悪影響を生じることはな
く、その使用にあたっての問題は小さいものである。

しかしながら、後書の場合には、アフターグロ一時間は
約３０秒程爪では不充分で、その要求が約３分量）〕に
も及ぶことがあり、このような場合においてはグロープ
ラグ各部の耐久性に悪影響を及ぼす虞れがある。すなわ
ち、この種のグロープラグにおいて、通常のＹ・熱時（
約５秒ｉｆＪ度）での印加電圧はＩＩＶ程瓜であるが、
エンジンが始動されるとレギュレータの設定′−ト圧が
一般に１４Ｖ程度となるもので、これがグロープラグに
印加されることから、アフターグロ一時間を長くすると
高電圧のため温度がトリすぎ、特にその内部に設けられ
た発熱体や抵抗体部分での劣化や溶断等といった耐久性
に影響を及ぼす虞れが生じている。

特に、近年ではディーゼルエンジンが一般の乗用車にも
多く採用されるようになっており、ガソリンエンジンに
対抗するうえで始動性がよいことが望まれ、速熱型のグ
ロープラグに対しての要求が大きいものであるが、その
一方においてエンジンの排気、騒音対策として長時間の
アフターグローをも達成することが望まれているもので
あり、これらは互いに相反する要求である。すなわち、
上述した速熱化を図るためには、通電初期において発熱
線側に大電力を迅速に供給しなければならないが、反面
長時間のアフターグローを可能とするには、１：述した
大電力の供給は逆にその妨げとなるものである。したが
って、このような相反する発熱特性に対する要求を、簡
単な構成によって、それぞれの必要枠内で両立させるこ
とができるような何らかの対策を講じてなる簡易型のグ
ロープラグの出現が安望されている。

〔発明のＪＩｉ要〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
負の抵抗温度係数の大きなセラミック材にて略筒状に形
成されかつその内、外周面と　一方の端面とに第１の抵
抗体としてヒータ膜が形成された発熱用フィルムヒータ
を、中空状ホルダ先端部に保持させるとともに、そのヒ
ータ膜の一端に直列に接続される電力制御用の第２の抵
抗体を有する第２のフィルムヒータを、全体が略筒状を
すするようにして耐熱絶縁性を有するセラミック材にて
形成された本体部の外周面およびその両端面とに前記第
２の抵抗体としての導電膜を形成することによって構成
し、かつその外周部の・部または全体に耐熱絶縁性チュ
ーブを嵌装した状態で前記ホルダ内に嵌合保持させると
いう簡単な構成により、第２の抵抗体を有する第２のフ
ィルムヒータを簡単かつ適切に形成し、その電力制御機
能を効率よく発揮させて第１のフィルムヒータ側での発
熱特性を改善し、これにより発熱用ヒータの先端での迅
速かつ適切な赤熱化を図り、速熱型としての機能を発揮
させてエンジンの始動性を大幅に向」ニさせ得るととも
に、この第２のフィルムヒータの制御機能にてエンジン
の排気、騒音対策としての長時間のアフターグローを可
能とし、しかも全体の構造が簡単でその組立性等に優れ
てな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図は本発明に係るディーゼルエンジン
用グロ〜プラグの一実施例を示すものであり、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
の表面に発熱体となる第１の抵抗体としてヒータ膜１１
を有し全体が略円筒状を呈するごとく負の抵抗温度係数
（ＮＴＣ）の大きなセラミック材にて形成されてなる棒
状ヒータとしてのｆｆ１ｌのフィルムヒータ１２と、こ
の発熱用フィルムヒータ１２を先端において保持する略
管状を呈する金属製ホルダ１３とを備え、このホルダ１
３の後端部には合成樹脂材などからなる絶縁ブツシュ１
４を介して外部接続端子１５が同心状に嵌め込まれて保
持され、またこの外部接続端子１５は、後述する電力制
御機能をもつ第２の抵抗体２０を有する第２のフィルム
ヒータ２１および前記第１のフィルムヒータＩ２後端部
からその軸孔１２　ａ内に嵌め込まれたフレキシブルワ
イヤ等の金属導線１６を介してこの第１のフィルムヒー
タ１２側のヒータ膜１１と接続されている。

なお、前記外部接続端子１５の後端側に形成されたねじ
部には、絶縁リング１７ａおよびその固定用ナツト１７
ｂ、さらには外部リード締イ１け用のナツト１７ｃなど
が螺合して設けられ、図示せぬパンテリからのリード線
などをナラｈ１７ｂ。

１７ｃ間で挟みナラｌ−１７ｃを締付けることによりこ
の外部接続端子１５はバッテリ端子に電気的に接続され
る。そして、前記ホルダ１３の外周部に形成されたねじ
部１３ａをエンジンのシリンダヘッドに形成されたねし
孔に螺合させることによって、このホルダ１３を介して
前記発熱側のフィルムヒータ１２のヒータＭ１１の他端
は電気的にアース接続されると同時に、このフィルムヒ
ータ１２の先端は副燃焼室または燃焼室内に突出して配
置されるものである。

また、図中１．４　ａは前記ホルダ１３の後端部で外部
接続端子１５を保持する絶縁ブツシュ１４の外周部に嵌
装されその組イ・１時においてかしめられるホルダ１３
後端部による高加圧力にてその軸線方向に座屈変形され
て絶縁ブツシュ１４をホルダ１３側に所要の機械的強度
をもって一体化し温度影響を受けにくい構造とするため
の金属製パイプで、これは従来一般的な樹脂製の絶縁ブ
ツシュ１４のみではその外部の温度変化によって膨張、
収縮してホルタ１３に対して緩みを生じるといった問題
を招くためで、このような問題を、絶縁ブツシュ１４、
ホルダ１３間での機械的強度を向上させて防止し得るよ
うにしたものである。勿論、上述した絶縁ブツシュ１４
は外部接続端子１５に対し一体的に成形され、回転方向
へのねじり等に対する接合強度を確保し得るように構成
されている。

ここで、発熱体となる第１のフィルムヒータ１２につい
て、第２図を用いて詳述すると、この第１のフィルムヒ
ータ１２は、全体が略円筒状を呈するようにして負の抵
抗温度係数（ＮＴＣ）の大きなセラミック材にて形成さ
れるとともに、その内、外周面とその一方の端面（グロ
ープラグ１０先端側端面）とにヒータ膜１１が均一に生
成して形成され、かつこのフィルムヒータ１２内周面の
ヒータＩｆ！Ｉｌａの内方端側に前記リード側の金属導
線１６の先端が、またその外周面のヒータ膜１１ｂの内
方端側か前記アース側ホルダ１３の先端に金属製補助パ
イプ１８を介してそれぞれ嵌合保持した状態で接続され
ている。すなわち、このような発熱用フィルムヒータ１
２において、通電電流は、フィルムヒータ内周部のヒー
タｌ１１１１　ａ、フィルムヒータ先端側端面のヒータ
膜１１ｃ、さらにフィルムヒータ外周部のヒータ膜１１
ｂへと流れるとともに、１−述したように負の抵抗温度
係数をもって形成されているセラミック本体部分をもそ
の内側から外側に向って流れるように構成されている。

これは、］−述した通電側の導線１６とアース側のホル
ダ１３とは、ｌ−述したフィルムヒータ内、外周部のヒ
ータ膜１１ａ、ｌｌｂおよび負の抵抗温度係数の大きな
セラミック材によるフィルムヒータ１２本体部分を介し
て対向した状態とされていることから明らかであろう。

そして、このような構成によるフィルムヒータ１２にお
いて、前記外部接続端７−１５、制御側の第２のフィル
ムヒータ２１および金属導線１６を介して電圧を印加す
るすると、その通電初期にあっては、電流は、第２図中
矢印Ａで示すように、上述したヒータ膜ｌｌ内周部の一
端から外周部の他端にかけて流れ、ホルダ１３側にアー
スされるもので、このとき、このヒータ膜ｌｌ　（１１
ａ、ｌｌｃ、１ｌｂ）には大電力が効率よく集中して供
給されるととなり、これによりこのヒータ膜１１は急速
に発熱して赤熱化され、その温度立トり特性に優れた発
熱特性を得ることができるものである。特に、この種の
フィルムヒータ１２は、発熱体となるヒータ膜１１がセ
ラミック材からなる本体部表面に形成されているため、
従来のようなシース型や抵抗体を埋設してなるセラミッ
クヒータ型に比べ、速熱型としてその効果を発揮させ得
ることは容易に理解されよう。

また、上述したフィルムヒータ１２において汀１１すべ
きことは、その本体部を構成するセラミック材として、
負の抵抗温度係数の大きな材料を用いているため、この
フィルムヒータ１２がその周囲温度の−１に伴なって抵
抗値が小さくなり、導電体として機能する点である。す
なわち、上述した通電初期では、このフィルムヒータ１
２はその抵抗値が大きいため導電体としての機能は小さ
く、これによりヒータ膜１１に大電流が供給Ｓれてその
急速加熱が可能となるものであるが、その発熱によるフ
ィルムヒータ１２部分での温度１：　’ｊｌによって、
徐々に抵抗イ１１が小さくなり、ヒータ膜１１が所定の
温Ｗｉ（たとえば９００°Ｃ）程度まで温度ＩＪすると
、電流の一部を、第２図中矢印Ｂで示すように、導線１
６側からホルダ１３側に短絡させて分流させるように機
能するものである。そして、このような導電機能によっ
て、通電から所定時間経過後における高温時の電流制御
手段として働き、これにより」二連したヒータ膜１１へ
の電流を減少させ、このヒータ膜１１での過加熱をある
程度防止することも可能となるものである。

したがって、−１−述した負の抵抗温度係数の大きなセ
ラミック材による第１のフィルムヒータ１２によれば、
従来型に比較して熱伝導時間が不要となるため速熱型と
しての機能を発揮させ得るとともに、その過加熱をある
程度防止し得る機能をも備え、グロープラグ１０として
その効果を発揮させ得るものである。また、上述したフ
ィルムヒータ１２によれば、その構成および成形加工な
どが簡単で、コスト的に安価であり、さらにヒータ膜１
１を発熱体として利用することから、従来のような発熱
線と用いるものに比べ断線等といった問題はなくなり、
各部の耐久性や動作−Ｈの信頼性の面で債れている。そ
して、このようなフィルムヒータ１２においては、その
先端部分の迅速な赤熱化が可能であることから、エンジ
ンの始動性を大幅に向−１ニさせ、しかもその出力を適
切かつ良好なものとし得るものである。

なお、Ｉ−述した発熱側となる第１のフィルムヒータ１
２を形成するセラミック材としては、高温状態（１７０
０℃程度まで）でも性能的に安定しており、しかも負の
抵抗温度係数の導電性を有するものであって、　８００
〜１０００℃の温度で一部導電性を有する特性のもの、
たとえばＺｒ０ｚ　−Ｙ２０３系、Ｚｒ０２−ＣｅＯ２
系、Ｔａ２０５系、ＴｉＮ系、　ＳｉＣ系、ＡＩ　Ｎ系
等が考えられる。また、このフィルムヒータ１２の表面
に形成されるヒータ膜１１は、正の抵抗温度係数の導電
性を有し、かつ断続的な熱衝撃を受けても上述したフィ
ルムヒータ１２を形成するセラミック材と密着性が良好
な導電材料、たとえばｐｔ（白金）、Ｗ（タングステン
）、Ｎｉにッケル）等にて形成するとよい、この場合、
このヒータ膜１１は、セラミック材にて加圧焼成された
フィルムヒータ１２の表面に０．０５〜ｌＯμ程度の厚
さをもってフィルム蒸着法などにて形成されるものであ
る。さらに、−上述したフィルムヒータ１２表面のヒー
タ膜１１は、ある程度の耐酸化性等を有し、その耐久性
を保証し得るものであるが、必要に応じて第３図に示す
ように、その外表面に高温酸化防止保護薄膜１９を、同
様に蒸着などによって形成するようにしてもよいもので
ある。ここで、この高温酸化防止保護薄膜１９としては
、たとえば１５００℃程度までの耐酸化性を有しかつヒ
ータ膜１１の高温酸化保護の役割を果たすことが可能な
材料、たとえばＺｒ０ｔ　、　ＴｉＮ　、あるいはＳｉ
ｌ　Ｎ午等を用いるとよいものである。そして、この高
温酸化防止保護薄膜１９を生成するようにすると、フィ
ルムヒータ１２とその表面のヒータＩ！ｉｌｌの高温安
定性を向トさせることができ、その効果は大きいもので
あるが、ヒータ膜ｌ；　　　　　　１自身が耐食性等を
有する場合には必ずしも必要とされるものではない。

そして、上述したようにして形成される第１のフィルム
ヒータ１２は、その内部に導線１６を差込んでろう付け
などにより固着されるとともに、その外周部もホルダ１
３先端部にろうイ」けなどにより固着されることにより
簡単に組立てられる。

さて、本発明によれば、　−１−述した構成によるグロ
ープラグ１０において、第１図および第４図に示すよう
に、ホルダ１３の先端部に保持されかつ発熱体となる第
１の抵抗体としてのヒータ膜１１をその表面に形成して
なる第１のフィルムヒータ１２に対し、そのヒータ膜１
１の一端に直列に接続される電力制御用の第２の抵抗体
２０を有する第２のフィルムヒータ２１を一連に設ける
ようにし、かつこの第２のフィルムヒータ２１を、全体
が略筒状を呈するようにして絶縁性を有するセラミック
材にて形成された本体部の外周面およびその両端面とに
前記第２の抵抗体２０として導電膜（２０ａ；２０ｂ、
２０ｃ）を形成してなる構成とするとともに、その外周
部両端側に耐熱絶縁性チューブ２４　（２４ａ　、２４
ｂ）を１に装した状態で前記ホルダ１３内に嵌合保持さ
せるようにしたところに特徴を有している。

すなわち、本発明によれば、上述したように速熱型とし
てその性能を発揮させ得るとともに耐熱性などの点で優
れてなる第１のフィルムヒータ１２に対しその通電電力
の制御手段として、第２の抵抗体２０を有する第２のフ
ィルムヒータ２１を用い、これをユニットとしてホルダ
１３内に嵌合して配設させることにより、グロープラグ
ｌＯに必要とされる速熱型と低い飽和温度とを実現し得
るようにしたものである。そして、このような第２のフ
ィルムヒータ２１を用いることにより、第２の抵抗体２
０をセラミック材からなる筒体の周囲に均一かつ適切に
付設して従来のような放熱性等といった問題を改善し、
第２の抵抗体２０から外部への熱伝導率を安定ｙせて第
１のフィルムヒータ１２の性能を安定化させ得る構成と
するとともに、この部分での熱容量を前記発熱体となる
第１のフィルムヒータ１２部分よりも大きくなるように
して、第２の抵抗体２０による発熱特性の制御機能を適
切に発揮させ得るものである。

これを詳述すると、前記ｗＩＪ２のフィルムヒータ２１
は、全体が略筒状を呈するようにして１−述した第１の
フィルムヒータ１２とは異なり絶縁性を有しかつその耐
熱強度等の面で優れているセラミック材にて形成され、
その外周面およびその両端面、さらにその軸孔２１ａ内
の両端部分に前記第２の抵抗体２０としての導電膜２０
ａ；２０ｂ、２０ｃ；２０ｄ、２０ｅが形成され、また
そのｉｄｌ孔２１ａの両端には前記第１のフィルムヒー
タ１２からの金属導線１６および前記外部接続端子１５
偏に接続される金属導線２２がそれぞれ嵌入されてろう
付けなどにより固着されている。なお、図中２３ａ、２
３ｂはこれら金属導線１６゜２２と前記導電膜２０ｂ　
、２０ｃとの接合面積を増やすための金属円板である。

また、１−述した第２のフィルムヒータ２１において、
その軸孔２１ａ中の中間部分には、フィルム蒸着を施し
ていないが、これはその外周部の導電膜２０ａを電流通
路とするためである。

したがって、このような構成による第２のフイルムヒー
タ２１によれば、従来のようにホルダ内に巾に耐熱絶縁
粉末を充填するようにした場合に比べ、その本体部分で
のセラミック材の充填密度を向ｌ−させ得るもので、こ
れによりこの部分での熱伝導を安定させ得るものである
。すなわち、このような電力制御用の第２のフィルムヒ
ータ２１において必要とされることは、第１のフィルム
ヒータ１２での適切な温度ｆ−）７を得るために第２の
抵抗体２０部分での温度ｌニジ１をある程度押えること
ができるようにその熱容量を第１のフィルムヒータ２１
よりも大きくすることが望まれる一方、第１のフィルム
ヒータ１２側でのピーク温度と飽和温度とを適正に制御
する電力制御機部を発揮させるためにはある程度の温度
１−５１は必要となるもので、このような相反する要求
を共に満足しくりるような構成とすることで、本発明は
このような要請に応えることができるようにしたもので
あるとｄうことかできる。

そして、１−述したように高密度の充填されたセラミッ
ク材に対し蒸着された第２の抵抗体２０によれば、この
グロープラグ１０に対する通電初期においては、前記発
熱側である第１のフィルムヒータ１２側のヒータ膜（第
１の抵抗体）１１と負の抵抗温度係数によるヒータ本体
部自身の合成抵抗値に対する比率により、このヒータ膜
１１側に高電圧を印加させ、その迅速な赤熱化を図ると
ともに、一定時間経過後においては、この第２の抵抗体
２０自身の発熱によりト譬する抵抗イめにより前記ヒー
タ膜１１側への印加電圧を低ドさせる制御機能を備えて
いるものである。

特に、本実施例によれば、ｌ−述した構成による制御用
の第２のフィルムヒータ２１の外周部両端に一対をなす
耐熱絶縁に１チューブ２４．ａ、２４ｂを嵌装した状態
でホルダ１３内に空気層を介して遊嵌状態にて保持させ
るようにしているため、ホルダ１３側への熱伝導による
熱放散を適１Ｆに押え、第１のフィルムヒータ１２側で
の温度を適！／Ｊに制御するための大きな熱容量を保つ
うえでその効果は大きいものであり、またその絶縁性を
確実に確保し得るといった利点もある。しかし、場合に
よっては、この第２の抵抗体２１の全周にわたって耐熱
絶縁性チューブを設けてもよいものである。さらに、ｌ
−述したようなｐｉＳ２のフィルムヒータ２１を電力制
御要素としてホルダ１３内に組込む構成では、この第２
のフィルムヒータ２１部分の成形加１゛が筒中かつ確実
に行なえるばかりでなく、このユニット化された第２の
フィルムヒ−９２１に対し前記第１のフィルムヒータ１
２側の金属導線１６、外部接続端ｆ−１５に対しスボッ
］・溶接等にて接続た金属導線２２を接続し、これに耐
熱絶縁性チューブ２４を単に嵌装した状態で、ホルダ１
３内に挿入するだけでその組立作業が行なえるため組ｆ
性の点でも優れている等といった利点を奏するものであ
る。

なお、ｌ：、述した第２のフィルムヒータ２１の材質と
しては、第１のフィルムヒータ１２のような負の抵抗温
度係数はもたず、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。特に、上述したシリコン系窒化物は、そ
の高温強度において金属材料、アルミナ等に比較して数
段優れており、また耐熱衝撃性にも、さらには高温での
電気絶縁性、耐摩耗性、耐薬品性などの面からも優れて
おり、この種のグロープラグに要求される特性をほぼ満
足し得るものである。ここで、本発明によれば、１．ｘ
述した第２のフィルムヒータ２１部分での発熱温度が低
いものであるため、そのセラミック材の選定にあたって
自由度が大きく、またその成形加圧も筒中に行なえると
いった利点がある。

また、ｌ−述した第２の抵抗体２０の材質としては、第
１のフィルムヒータ１２側のヒータ膜ｌｌの材質と同等
量１−の１１の抵抗温度係数（ＰＴＣ）を有するものが
望ましく、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎ１）、あ
るいは鉄（Ｆｅ）等を用いるとよいものである。そして
、Ｌ述した構成において、第１および第２の抵抗体１１
．２０の抵抗比としては、その初期状態において、たと
えば２：ｌ程度となるように設定すればよいことが実験
により確認されている、これは、両フィルムヒーター２
．２１の径寸法や長さ等を適宜設定することにより簡単
にイ（Ｉられるものである。

さらに、前記耐熱絶縁性チューブ２４は、たとえばガラ
ス、セラミック、アスベストなどによる耐熱性に富み、
絶縁性を有する材料にて形成すればよいものである。

そして、このような構成によるグロープラグ１０におい
て、外ｆｆＢ接続端子１５を介して第２のフィルムヒー
タ２１さらに金属導線１６を介して第１のフィルムヒー
ター２側に電圧を印加すると、その通電初期にあっては
、印加電圧は、両ヒーター２．２１部内の各抵抗体１１
．２０による抵抗比において分圧され、その熱容量が小
さな第１のフィルムヒーター２側に第２フイルムヒータ
２１よりも大きな電圧が印加され、相対的に第２のフィ
ルムヒータ２１に対し大きな電力密度となり、その先端
が急速に発熱されるものである。

ネ また、通電開始から所定時間経過する間に第２のフィル
ムヒータ２１側が徐々に発熱しこれに伴なってその抵抗
値が増加すると、これら両ヒータ１２　、２１　ｆｆ、
ｌＩに加わる電圧が徐々に変化し、ｉｆのフィルムヒー
タ１２側は＋１００−１２５０℃程度でピーク温度に達
した後１０００℃以下で飽和し、その過加熱が防ＩＩニ
されることとなる。すなわち、この時点での第２のフィ
ルムヒータ２１側の第２の抵抗体２０での抵抗値は、第
１のフィルムヒータ１２側の第１の抵抗体としてのヒー
タ１１９１１に近づくものである。そして、このような
第シの抵抗体２０による制御機能、さらには前述した第
１のフィルムヒータ１２自身の温度制御機能によりヒー
タ膜１１側に加わる電圧が所定値以下に制限されるため
、長時間に及ぶアフターグローを行なう際において、そ
の−Ｉ久性を充分保証し得るものである。

したがって、このような構成によるディーゼルエンジン
用グロープラグｌＯによれば、ホルダ１３内にユニット
として簡単に組込まれる第２のフィルムヒータ２１によ
る第１のフィルムヒータ１２への印加電圧の制御機能に
より従来のような複雑な制御回路を別個に設けることな
く、それ自身で速熱型としての機能とアフターグローの
長時間化とを達成し得るもので、その利点は大きい。

特に、上述した構成によるグロープラグｌＯによれば、
その発熱温度が９００℃への到達時間を約４秒以内にす
ることが可能となるとともに、その飽和温度を１０００
℃以下とし、さらにそのピーク温度を１２５０℃以下に
押え、　３分以上にも及ぶアフターグローを可能とする
ことができるで、これは第５図に示す第１の抵抗体（ヒ
ータ膜）１１および第２の抵抗体２０の温度特性ａ、ｂ
から明らかであろう。ここで、図中Ｃは」−述した第１
のフィルムヒータエ２のみを単独で用いた場合の温度特
性である。

なお、本発明は一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。たとえば電力制御用としての第２のフィルムヒー
タ２１側の形状等やその第２の抵抗体２０の外部への電
気的接続構造等については種々の変形例が考えられるも
のである。また、発熱側である第１のフィルムヒータ１
２の支持部を、第６図（ａ）　、　（ｂ）に示すように
、ホルダ１３の先端から突出されているフィルムヒータ
１２を保護し得る金属製保護筒３０またはホルダ】３に
て直接保持するようにするとともに、その先端部形状を
フィルムヒータ１２の外周を所定間隔おいて包囲するよ
うに形成し、これによりこのフィルムヒータ１２をより
一層強固に保護し得るようにしてもよいものである。

〔発明の効果〕

以」−説明したように、本発明に係るディーゼルエンジ
ン用グロ〜プラグによれば、発熱体となる第１の抵抗体
を有する負の抵抗温度係数をもつセラミック材からなる
第１のフィルムヒータをホルダ先端部に保持させるとと
もに、その第１の抵抗体の一端に直列に接続される電力
制御用の第２の抵抗体を有する第２のフィルムヒータを
、全体が略筒状を呈するようにして耐熱絶縁性を有する
セラミック材にて形成された本体部の外周面およびその
両端面とに前記第２の抵抗体としての導電膜を形成する
ことによって構成し、かつその外周部の一部または全体
に耐熱絶縁性チューブを嵌装した状態で前記中空状ホル
ダ内に嵌合保持させるようにしたので、簡単かつ安価な
構成にもかかわらず、第２の抵抗体を有する制御用のフ
ィルムヒータを簡単かつ適切に形成し得るとともに、そ
の通電電力制御機能を効率よく発揮させてグロープラグ
としての発熱特性を改善し、これにより発熱側ヒータ先
端での迅速かつ適９Ｊな赤熱化を図り、速熱型としての
機能を発揮させてエンジンの始動性を大幅に向１−させ
、さらにに述した第２のフィルムヒータの制御機能にて
エンジンの排気、騒ｒｆ対策としての長時間のアフター
グローを可能とし、しかも全体の構造が簡単でその組立
性等に優れてなる等といった種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラ
グの一実施例を示す縦断側面図、第２図は発熱側フィル
ムヒータ部分を拡大して示す要部断面図、第３図はその
変形例を示す図、第４図は本発明の特徴とする制御用の
フィルｌ、ヒータ部分を拡大して示す要部拡大図、第５
図はその要部とする発熱用および制御用のフィルＪ、ヒ
ータでの温Ｉｆ特性を示す特性図、第６図（ａ）　、　
（ｂ）は発熱側に用いたフィルＪ１ヒータ保持部の変形
例を小を概略断面図である。 １０１１・争φディーゼルエンジン用グロープラグ、　
　ｉｔΦ・・・ヒータ膜（第１の抵抗体）、１２・・・
・発熱用（第１の）フィルムヒータ、１３−−＠Φ中空
状ホルダ、　　１５・・＠壷外部接続端子、１６・・争
・金属導線、２０φ・・・第２の抵抗体、　　２１・争
・・電力制御用（第２の）フィルムヒータ、　２２φ・
・・金属導線、２３ａ、２３ｂ＊ｅｅｅ金属円板、２４
（２４ａ、２４ｂ）　・・・・耐熱絶縁＋１１チユーブ
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）全体が略筒状を呈するようにして負の抵抗温度係
   数の大きなセラミック材にて形成されかつその内、外周
   面とその一方の端面とに第１の抵抗体としてヒータ膜が
   形成されるとともにその一端を外部に突出させた状態で
   中空状ホルダの先端部に保持されてなるフィルムヒータ
   と、このフィルムヒータ側のヒータ膜の一端に直列に接
   続される第２の抵抗体を有する第２のフィルムヒータと
   を備え、この第２のフィルムヒータは、全体が略筒状を
   呈するようにして耐熱絶縁性を有するセラミック材にて
   形成された本体部の外周面およびその両端面とに前記第
   ２の抵抗体として導電膜が形成され、かつその外周部に
   耐熱絶縁性チューブを嵌装した状態で前記中空状ホルダ
   内に嵌合保持されてい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。
2. （２）第２のフィルムヒータは、少なくともその両端部
   外周に耐熱絶縁性チューブを嵌装した状態でホルダ内に
   遊嵌状態で保持されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のディーゼルエンジン用グロープラグ。