JPS6193313A

JPS6193313A - デイ−ゼルエンジン用グロ−プラグ

Info

Publication number: JPS6193313A
Application number: JP21327984A
Authority: JP
Inventors: Hiroji Hatanaka; 広二畑中; Sokichi Minegishi; 峰岸　壮吉
Original assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Current assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Priority date: 1984-10-13
Filing date: 1984-10-13
Publication date: 1986-05-12

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】〔産業上の利用分野〕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、４、
ν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
が可能となる自己温度制御型のグロープラグに関する。

〔従来の技術〕

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、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
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。そして、この種のグロー
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
と呼ばれる構造のものが一般に用いられ、」二連した副
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グロープラグでは、
＃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
昇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。すなわち、このグロープラグでは、その発
熱温度をたとえば８００℃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、上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、急蓮加熱を行なう際に内、昇温度差が
大きい等といった理由から、その内部の発熱線での負担
が大きく、その材料劣化により断線等を生じる等の問題
もあった。このため、上述したシース等の代りに、たと
えばタングステン（Ｗ）等による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壮公報等により提案されており１
従来のシース型に比べ発熱特性に優れ、しかも加熱時に
短時間で赤熱させて温度立上り特性を大幅に向上させ、
速熱型としての性能を発揮し得るものである。

しかしながら、上述した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、単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上り特性を大幅に向上させるため
には、通電初期に大電流を波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、高
熱によってセラミックヒータに悪影響を及ぼす等の虞れ
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りに
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ものであった。

このような発熱線への通電電力を自己制御して七の発熱
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号公報や特開昭５４−１
０９５３８号公報等により従来から既に提案されている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、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
とは事実上不可能で、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ものであった。

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
止することは事実り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
上昇時間をたとえば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１００
０℃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
長持間化を図ることができないという問題があった。

特に、近年この種の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。さらに、この非暖機状態では、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、エンストしたりするという排気、騒音等の
問題もあった。

ところで、上述したディーゼルエンジンには、直接噴射
式と副燃焼室式とがあり、前者の場合ではアフターグロ
一時間が約３０秒以内で充分であることから、上述した
従来のグロープラグ構造でもその性能や耐久性等に対す
る悪影響はなく、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、後者の場合には、アフターグロ一時間は
約３０秒程度では不充分で、その要求が３分以上にも及
ぶことがあり、このような場合で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、通常の予熱時（約５秒程度）
での印加電圧はＩＩＶ程度であるが、エンジンが始動さ
れるとレギュレータの設定電圧が一般に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上
りすぎ、特にその内部の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
。

このため、上述したようにシース型に比べて始動性の面
で優れてなるセラミックヒータを、発熱体として用いる
とともに、これにニー２ケル（Ｎｉ）や鉄（Ｆｅ）等に
よる制御側の抵抗体を組合せてなる構成を採用すること
が考えられているが、この場合に上述したセラミックヒ
ータ内に埋設される第１の抵抗体として用いられるタン
グステン（Ｗ）に若干の問題を生じる。すなわち、この
種の二種材料を用いてなる自己温度制御型グロープラグ
として必要とされることは、通電初期においては発熱側
に大電力を供給する一方、所定の発熱温度に昇温したと
きには制御側の抵抗体を適切に温度上昇させ、その抵抗
値の増大により発熱側への電力供給を制御する必要があ
り、このためには発熱側の抵抗体材料として制御側の抵
抗体よりも抵抗温度係数の小さな材料を用いることが必
要である。しかしなから、従来から知られているセラミ
ックヒータは、たとえばシリコン系窒化物などのセラミ
ック材から形成され、その焼結温度（約ＩＢ００℃）が
高い等といった理由からある程度融点の高い材料である
。タングステン（Ｗ）が一般に採用されており、その抵
抗温度係数はかなり大きく、制御側である第２の抵抗体
の材料との差が小さいため、上述した電力制御機能を適
切に作用させるにはまだまだ問題のあるものであった。

すなわち、上述したような差の小さな材料を用いたグロ
ープラグでは、速熱性およびアフターグロ一時のオーバ
ーシュート特性の面で最適であるとは言えないものであ
った。

そして、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、−力投時間のアフターグローを可能とするには、４
−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、より簡単な構成にて、それぞれの必要枠内で両立
させることが可能となる何らかの対策を講じた簡易型の
グロープラグの出現が要望されている。

〔問題点を解決するための手段〕

丘述した要請に応えるために１本発明に係るディーゼル
エンジン用グロープラグは、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かつ発熱体となる
第１の抵抗体を埋設してなるセラミンクヒータと、この
セラミックヒータ内の第１の抵抗体の一端に直列に接続
される第２の抵抗体を有する電力制御用ヒータとを備え
、かつセラミックヒータ内に埋設される第１の抵抗体を
、少なくともその発熱部が抵抗温度係数の小さくしかも
融点の高い、たとえば炭化ケイ素系等の導電性セラミッ
ク材にて形成したものである。

〔作用〕

本発明によれば、融点（分解温度）の高い導電性セラミ
ック材を巧みに１１１用することにより、抵抗温度係数
の小さな材料による第１の抵抗体を埋設したセラミック
ヒータを得て、両抵抗体の抵抗温度係数を大きく異なら
しめ、これによりセラミックヒータに焼成温度に影響さ
れず、簡単に成形することができるとともに、速熱性と
オーバーシュート特性を向上させ得るものである。

〔実施例〕

以下１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図は本発明に係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の一実施例を示すもので、まず、同
図において、全体を符号１０で示すグロープラグの概略
構成を筒中に現用すると、このグロープラグｌＯは、そ
の内部に先端側が発塾体として機能する第１の抵抗体１
１を埋設した犬！ミ；で全体が１ｌｌ）１８絶縁性のセ
ラミック材にて形成された発熱用の棒状セラミックヒー
タ１２と、こＤセラミックヒータ１２を先端において保
持する磨管状を呈する金属製ホルダ１３とを備え、この
ｔシダ１後端部部には合成樹脂材などからなる絶縁ブツ
シュ１４を介して外部接続端子１５が同心大に嵌合保持
され、またこの外部接続端子１５よ、後述する電力制御
機能をもつ第２の抵抗体２０を有するシーズヒータ２１
および前記セラミックヒータ１２後端から延設されたフ
レキシブルワイヤ等の金属導線１８を介してその内部の
第１の氏抗体１１と接続されている。

ここで、上述したセラミックヒータ１２は、たヒえば断
面略楕円形状を呈し、第１の抵抗体１１に型内に保持し
た状態で充填されるセラミック粉本を加圧焼成する等に
よって成形されるもので、二の場合に断面を略楕円形状
にしたのは円形に比ベセラミック材の密度を向上させ、
その耐熱強度や熱伝導率等をより効果的とするためであ
る。そして、このセラミックヒータ１２の材質としては
、高温状態（１７００℃程度まで）でも性能的に安定し
ており、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等の
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
温強度が金属材料、アルミナ等に比べて数段優れており
、また耐熱衝撃性や高温状態での電気絶縁性、耐摩耗性
、耐薬品性などの面でも優れ、この腫のグロープラグに
要求される特性をほぼ満足し得るものである。

−なお１図中１７ａ、１７ｂはセラミックヒータ１’２
の長手方向中央部および後端部に嵌装され銀ろう付けな
どにより固定された金属製パイプおよびターミナルキャ
ップで、その内部に埋設されている第１の抵抗体１１の
リード部両端が金属コーティング層１６ａ、１６ｂを介
して電気的に接続されている。そして、このヒータ１２
中央部を保　　。

持するパイプ１７ａを介してヒータ内の第１の抵抗体ｌ
ｌはホルダ１３偏に接続されるとともに、キャップ１７
ｂを介し工後方に延設された前記導線１８にて後述する
第２の抵抗体２０を有する電力制御用シーズヒータ２１
を介して外部接続端子１５に接続されている。

また、前記外部接続端子１５後端側に形成されたねじ部
には、絶縁リング１９ａおよびその固定用ナツト１９ｂ
、さらには外部リード締付は用のナツト１９０などが螺
合して設けられ、図示せぬバッテリからのり−Ｙ゛線な
どをナラ）１９ｂ、１９０間で挟みナツト１９Ｃ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
形成されたねじ孔に螺合させることによって、このホル
ダ１３を介して発熱側のセラミックヒータ１２の第１の
抵抗体１１の他端は電気的にアース接続されると同時に
、このセラミックヒータ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。

さらに、図中１４ａはホルタ１３後端部で外部接続端子
１５を保持する絶縁ジンシュ１４外周部に嵌装されその
組付時に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し絶縁ブツシュ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、収縮してホルダ１３に対して
緩みを生じるといった問題を、上述した絶縁ブツシュ１
４、ホルダ１３間での機械的強度を向４−させて防−ロ
ーするためである。勿論、上述した絶縁ブツシュ１４は
外部接続端子１５に対し一体的に形成され、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されて
いる。

また、上述したセラミンク材によるヒータ１２に対し外
部接続端子１５に連続するシーズヒータ２１を金属導線
１８にて接続したのは、外部接続端子■５に加わる種々
の振動や締付はトルク等の機械的外力からヒータ１２を
強度的に保護するためで、この導線１８の材料としては
ある程度の柔軟性をもつものを用いるとよいものである
。この場合、導線１８を図示したように波状に湾曲して
形成すれば、その保護効果をより一層高めることかでき
るものであるが、その柔軟性によっては第５図に示すよ
うに直線状態のままで接続してもよいものである。

そして、に述したようなセラミンクヒータ１２によれば
、発熱体となる第１の抵抗体１１をセラミック材による
本体部内に直接埋設しているため、従来のシーズ型に比
べ速熱型としてその効果を発揮させ得るものである。そ
して、このようなヒータ１２では、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
幅に向上させ、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。

さて、本発明によれば、上述した構成によるグロープラ
グ１０において、発熱体として用いられるセラミックヒ
ータ１２の内部に埋設される第１の抵抗体１１を、少な
くともその発熱部１１ａが抵抗温度係数の小さくしかも
融点の高い導電性セラミック材、たとえば炭化ケイ素系
（Ｓｉｎ）のセラミック材にて形成するようにしたとこ
ろに特徴を有している。

すなわち、従来一般には、この種のセラミックヒータ１
２内にはセラミック材のホットプレス等の焼成温度を考
慮してその融点が高い導電材料、たとえばタングステン
（Ｗ）等による抵抗体が埋設されていたが、本発明者ら
は上述した材料が抵抗温度係数がかなり高いことに鑑み
、種々研究、開発を行なった結果、導電性・セラミ・ツ
ク材、特に炭化ケイ素系セラミンク材によれば、その抵
抗温度係数の小さく（一般に常温付近で負の抵抗温度係
数をもつ）、シかもその融点が約２４００℃以ヒと上述
した焼成温度に制約を受けないことを見出した。

そして、未実施例によれば、上述した導電性セラミック
材のもつ特徴を発揮すべく、たとえば第１図に示すよう
に、ヒータ先端の発熱部１１ａとヒータ中央部および後
端部に至るリード部１１ｂ、ｌＬｃを有する略Ｕ字状を
呈しかつ断面形状が丸または角形状である第１の抵抗体
１１を埋設するような構成にてセラミックヒータ１２を
成形するようにしている。ここで、−上述した発熱部ｌ
ｌａにおいては、その部分を薄肉に形成し、抵抗値を大
きくするような構成としている。

勿論、このような構造に限定されず、たとえば第４図に
示すように発熱部１１ａのみを炭化ケイ素系セラミンク
材等の導電性セラミック材にて形成し、他のリード部１
１ｂ、ｌｌｃは従来と同様にタングステン（Ｗ）などに
よるリードワイヤにて形成したものでもよいことは明ら
かであろう。

そして、上述した構成によるセラミックヒータ１２を用
い、かつ後述する電力制御用のヒータ２１をこれに組合
せてグロープラグ１０を構成することにより、第２図お
よび第３図に示すようなグロープラグ１０として優れた
特性を発揮し得るものである。

たとえば、本実施例では、［−述したグロープラグｌＯ
において、第１図に示すように１発熱体となセラミック
ヒータ１２内の第１の抵抗体ｌｌの一端に直列に接続さ
れる第２の抵抗体２０を有する電力制御用ヒータとして
シーズヒータ２１を用いており、このシーズヒータ２１
は、金属製シース２２内に充填された耐熱絶縁粉末２３
にてその内部に第２の抵抗体２０を密封状態で埋設して
形成され、かつそのシース２２外周部に＃熱絶縁性チュ
ーブ２４を嵌装した状態で１ｔＩ記ホルダ１３内に嵌合
保持されている。

すなわち、本実施例によれば、−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
で優れてなるセラミックヒータ１２に対しその通電電力
の制御手段として、従来のシース型グロープラグと略同
様の構成をもつシーズヒータ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１０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
ようなシーズヒータ２１によれば、第２の抵抗体２０を
、シース２２内に充填された耐熱絶縁粉末２３にて密封
状態にて埋設することができ、これにより従来のような
放熱性等といった問題を改善し、第２の抵抗体２０から
外部への熱伝導を安定させてセラミックヒータ１２の性
能を安定化させ得る構成として、その内部の第２の抵抗
体２０による発熱特性の制御ｖ１俺を適切に発揮させ得
るものである。

これをＤｔＩ巾に述べると、このシーズヒータ２１は、
シース２２内に前記第２の抵抗体２０を配設した状態で
、たとえばマグネシア（ＭｇＯ）やジルコニア（Ｚｒ０
２　）などといった耐熱絶縁粉末２３を充填し、さらに
この耐熱絶縁粉末２３を高密度な状態となるようにシー
ス２２を減径処理、いわゆるスェージング加１などを施
すことにより形成されるもので、従来のようにホルダ内
に単に耐熱絶縁粉末を充填して抵抗体を埋設する場合に
比べてその充填密度を飛躍的に向上させ得るものである
。

すなわち、上述したように高密度に充填された耐熱絶縁
粉末２３内に埋設された第２の抵抗体２０によれば、こ
の、グロープラグｌＯに対する通電初期においては前記
発熱用セラミックヒータ１２側の第１の抵抗体１１との
抵抗値の比率により、第１の抵抗体ｌｌ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
過後においては第２の抵抗体２０自身の発熱により上昇
する抵抗値により第１の抵抗体ｌｌ側への印加電圧を低
下させる制御機能を備えているものであると言える。

なお、本実施例のように従来のシース型グロープラグと
同様な構成による後端が開口されたシース２２を用いて
なるシーズヒータ２１では、第２の抵抗体２０部分を外
部接続端子１５と共に一体化したユニット構造とするこ
とができるため、その部分の成形加工が簡単かつ確実に
行なえるばかりでなく、これらを電極棒として単に耐熱
絶縁性チューブ２４を嵌装した状態でホルダ１３内に挿
入し前記セラミックヒータ１２側の金属導線１８とスポ
ット溶接等にて接続するだけでその組立作業が行なえる
ため組立性の点でも優れている等といった利点がある。

ここで、上述した第２の抵抗体２０の材質としては、発
熱用ヒータ１２側の第１の抵抗体１１の材質よりもかな
り大きな正の抵抗温度係数（ＰＴＣ）を有するものが望
ましく、たとえばタングステン（Ｗ）、ニッケル（旧）
、または鉄（Ｆｅ）等を用いるとよい。そして、上述し
た構成によるグロープラグｌＯ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４〜．５：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。なお、本
発明によれば、このシーズヒータ２１部分での発熱温度
が低いものであるため、その内部に埋設する第２の抵抗
体２０の材料を選定するにあたっての自由度が大きいと
いった利点もある。

また、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。ここ
で、７本実施例において、この耐熱絶縁チューブ２４を
、シーズヒータ２１外同部でその軸線方向の略中央部付
近にのみ嵌装させるようにしたのは、このシーズヒータ
２１をホルダ１３内に電気的にかつ熱的に絶縁した状態
で保持させるためで、その内部での発熱部分を避けた部
分に設けることが望ましい。このようにすると、シーズ
ヒータ２１はホルダ１３内で遊嵌状態で保持されること
となり、その周囲に空気層が形成されてヒータ２１から
ホルダ１３側への熱放散を適正に押え、セラミックヒー
タ１２側での温度を適切に制御するための効果は大きい
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、このシーズヒ
ータ２１の長手方向全周にわたって、あるいは第５図に
示すように発熱部を避けた後端側に延設するようにして
、耐熱絶縁性チューブ２４を設けてもよいことは明らか
であろう。

以上の構成によるグロープラグ１０において、外部接続
端子１５を介してシーズヒータ２１に、さらに金属導Ｉ
Ｊｉ１８を介してセラミックヒータ■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１２，２１部内の各抵抗体１１．２０による抵抗比に
おいて分圧され（第３図参照）、その熱容量が小さなセ
ラミックヒータ１２側にシーズヒータ２１よりも大きな
電圧が印加され、相対的にシーズヒータ２１に対し大き
な電力密度となり、速熱性に優れているセラミンクヒー
タ１２の先端が急速に発熱されるものである。

また、通電開始から所定時間経過する間にシーズヒータ
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間に加わる電圧が第
３図に示すように徐々に変化し、セラミンクヒータ１２
側は１１００〜１２５０℃程度でピーク温度に達した後
１０００℃程度で飽和し、その過加熱が防１ヒされるこ
ととなる。すなわ−ち、この時点でのシーズヒータ２１
側の第２の抵抗体２０による抵抗値は、セラミックヒー
タ１２側の第１の抵抗体としての第１の抵抗体１１より
もかなり太きくなるものである。そして、この第２の抵
抗体２０による制御機能により第１の抵抗体ｌｌ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、その耐久性を充分
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グロープラグ１０に
よれば、ホルダ１３内にユニットとして簡単に組込まれ
る電力制御用のシーズヒータ２１によるセラミックヒー
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
れば、その発熱温度の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１０
００℃以下とし、さらにそのピーク温度を１１００℃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
ることができるもので、これは第２図に示す第１の抵抗
体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は上述したセラミックヒ
ータ１２のみを単独で用いた場合の温度特性、ｄは従来
型のセラミックヒータ（タングステン埋設）の温度特性
である。

また、第３図は一上述した第１の抵抗体１１と第２の抵
抗体２０での抵抗値に応じて分圧される電圧の関係を示
すもので、図中ａは本発明を特徴づける導電性セラミッ
ク材を用いた第１の抵抗体１１の電圧印加特性、ｂは第
２の抵抗体２０の電圧印加特性を示し、また図中ｃ、ｄ
は従来型のセラミックヒータによるタングステン等によ
る＄１の抵抗体と第２の抵抗体との分圧関係を示すもの
で、従来型に比ベグロープラグ１０の適切な発熱特性を
得ることが可能となる分圧関係が得られることは容易に
理解されよう。すなわち、発熱側の第１の抵抗体ｌｌに
対して通電初期には大電圧を印加し、通電と」（に印加
゛電圧を著しく低下させ得るものである。

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−上述した実施例におけるシーズヒータ２
１の代りに、第６図（ａ）に示すように、その両端が開
口されたシース３０によるシーズヒータ３１を用いても
よいものである。

このようなシーズヒータ３１は、その内部に第２の抵抗
体２０を配設するとともに、耐熱絶縁粉末２３を充填し
、さらに同図（ｂ）に示すように、揺動振動を加えた後
、その両端から加圧してその内部での耐熱絶縁粉末２３
の充填効率を高密度にすることにより形成されるもので
、上述したと同様の作用効果が得られることは容易に理
解されよう。ここで、図中２４ａ　、２４ｂはシーズヒ
ータ３１の両端部分に嵌装されてこれをホルダ１３内で
遊嵌状態にて支持する耐熱絶縁性チューブ、３２ａ、３
２ｂはシース３０の開口端に封入されたセラミックセメ
ント等の対人材、３３ａ、３３ｂは耐熱絶縁粉末２３充
填時の治具である。さらに、この場合には、その内部に
埋設した第２の抵抗体２０の両端を延設してセラミック
ヒータ１２、外部接続端子１５側に接合した例を示して
いるが、これに限定されないことは明らかであろう。

また、上述したシーズヒータ２１．３１の代りに、第７
図に示すように、電力制御用ヒータとして第２の抵抗体
２０をその内部に埋設してなる第２のセラミックヒータ
４０を用い、かつこの第２のセラミックヒータ４０を、
その外周部両端側に耐熱絶縁性チューブ２４ａ　、２４
ｂを嵌装した状態で前記ホルダ１３内に嵌合保持させる
ようにしてもよいものである。

そして、このような第２のセラミックヒータ４０を用い
ると、第２の抵抗体２０を、セラミック粉体中で高密度
な密封状態で埋設して放熱性等を改善し、第２の抵抗体
２０から外部への熱伝導率を安定させて第１のセラミッ
クヒータ１２の性能を安定化させ得る構成としたもので
ある。ここで、この第２のセラミックヒータ４０は、全
体が棒状を呈するようにして一上述したセラミックヒー
タ１２と同様に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、かつセラミック
ヒータ１２よりも大きな熱容量を有するように構成され
、またその内部には上述した第２の抵抗体２０およびそ
の両端に接続されたリードワイヤ４１．４２の内方端が
埋設されるようにして成形される。

なお、本実施例においても１．制御用の第２のセラミッ
クヒータ４０の外周部両端に一対をなす耐熱絶縁性チュ
ーブ２４ａ　、２４ｂを嵌装した状ｊ６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、ホ
ルダ１３側への熱伝導による熱放散を適正に押え、第１
のセラミックヒータ１２側での温度を適切に制御するた
めの大きな熱容量を保ち、またその絶縁性を確実に確保
し得るにしている。しかし、場合によっては、この第２
のセラミックヒータ４０の全周にわたって耐熱絶縁性チ
ューブを設けても、あるいはこの第２のセラミックヒー
タ４０をホルダ１３内に直接嵌合保持されるようにして
もよいものである。

ここで、上述した第２のセラミックヒータ４０の材質と
しては、第１のセラミックヒータ１２と同様に、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、その利点は前述した通りである。

さらに、本実施例では、両側のチューブの径寸法を異な
らして形成した場合を示しているが、これは組立性等を
考慮したもので、これに限定されるものではない、また
、電力制御用の第２のセラミックヒータ４０側の形−状
等やその第２の抵抗体２０の埋設状態、さらにその外部
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。

また、上述したシーズヒータ２１．３０や、第２のセラ
ミックヒータ４０の代りに、第８図（ａ）。

（ｂ）に示すように、第２の抵抗体としての導電膜２０
を有、するフィルムヒータ５０を、電力制御用ヒータと
して用いてもよいものである。これを簡単に説明すると
、このフィルムヒータ５０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１１Ｑ２０　（２０ａ；２０ｂ、２０ｃ）
を形成してなる構成とされ、かつその外周部両端に耐熱
絶縁性チューブ２４ａ　、２４ｂを嵌装した状態で前記
ホルダ１３内に嵌合保持されている。そして、このよう
なフィルムヒータ５０を用いることにより、第２の抵抗
体２０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、前述した実施例における電力制御用ヒータ（２１，
３０；４０）と同様の作用効果を奏することは明らかで
あろう。

ここで、このフィルムヒータ５０を簡単に説明すると、
このフィルムヒータ５０は全体が略筒状を呈するように
して上述したセラミックヒータ１２と同様に絶縁性を有
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５０ａ内の両端部分に前記ＮＳ２の抵抗体２０とし
ての導電膜２０ａ；２０ｂ、２０ｃ；２０ｄ、２０ｅが
形成され、またその軸孔５０ａの両端には前記セラミッ
クヒータ１２側からの金属導線１８および前記外部接続
端１’−１５側に接続される金属導ｍ５１がそれぞれ嵌
入されてろう（＝Ｊけなどにより固着されている。なお
、図中５２ａ、５３ｂはこれら金属導線１８．５１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、上述したフィルムヒータ５０にお
いて、その軸孔５０ａ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？Ｉｉ膜２０
ａを電流通路とするためである。なお、上述したフィル
ムヒータ５０の材質としては、上述した実施例における
セラミックヒータ１２等と略同様に、絶縁性、＃８衝撃
性などに優れてなるシリコン系非酸化物を用いるとよい
ものである。しかし、この実施例によるフィルムヒータ
５０によれば、前記発熱側のセラミックヒータ１２とは
異なり、その部分での発熱にが小さいものであること□
から、あまり大きな＃熱強度は要求されないため、その
セラミック材の選定にあたっての自由度が大きく、さら
にその成形にあたって反応焼結などのように焼成温度の
低い成形方法を採用することができるものであり、これ
によりその成形加工が簡単に行なえる等の利点がある。

また、制御用フィルムヒータ５０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ことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係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よれば、少なくとも
発熱部を導電性セラミック材にて形成した第１の抵抗体
を埋設したセラミックヒータを用い、かつこのセラミッ
クヒータ内の第１の抵抗体の一端に直列に接続される第
２の抵抗体を有する電力制御用ヒータを付設するように
したので、簡単かつ安価な構成にもかかわらず、第１の
抵抗体側の抵抗温度係数を第２の抵抗体側に比べて小さ
くし得るとともに、第２の抵抗体を高密度な状態で付設
した制御用ヒータを得ることができるため、その電力制
御機能を効率よく発揮させてセラミックヒータ先端での
迅速かつ適切な赤熱化を図り、速熱型としての機能を高
めエンジンの始動性を大幅に向上させるとともに、オー
バーシュート特性が改善され、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、さらに耐久性等に優れ
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図および第３図は
その要部とするセラミックヒータと電力制御用ヒータで
の温度特性および分圧特性を示す特性図、第４図はセラ
ミックヒータの変形例を示す要部拡大断面図、第５図は
電力制御用ヒータとしてのシーズヒータの変形例を示す
要部拡大断面図、第６図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の
別の実施例を示す縦断側面図およびその要部とするシー
ズヒータの製造１程を示す概略説ＩＪ′１図、第７図お
よび第８図（ａ）、（ｂ）は本発明に係るディーゼルエ
ンジン用グロープラグの別の実施例を示す図である。１０・・・・ディーゼルエンジン用グロープラグ、ｌｌ
＊ｓ＊＊第１（７）抵抗体　ｌ　ｌ　ａ＠　＠　１１１
１発熱部、１２・・・・セラミックヒータ、１３・・・
・中空状ホルダ、１５・・・・外部接続端子、１８・・
・・金属導線、２０・・・・第２の抵抗体、２１，３Ｌ
−−・・シーズヒータ（電力制御用ヒータ）、２２，３
０・・・・シース。２３・−・−耐熱絶縁粉末、２４　（２４ａ　、２４−
ｂ）　　・・・・耐熱絶縁性チューブ、４０・・拳・第
２のセラミックヒータ（電力制御用ヒータ）、５０・・
Φ・フィルムヒータ（電力制御用ヒータ）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　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かつ発熱体となる第１の抵抗体を
その内部に埋設してなる棒状セラミックヒータと、この
セラミックヒータ内に埋設された第１の抵抗体の一端に
直列に接続される第２の抵抗体を有する電力制御用ヒー
タとを備え、前記セラミックヒータ内に埋設される第１
の抵抗体は、少なくともその発熱部が抵抗温度係数の小
さくしかも融点の高い導電性セラミック材にて形成され
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）　セラミックヒータ内に埋設される第１の抵抗体
を形成する導電性セラミック材として、炭化ケイ素系セ
ラミック材を用いた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。