KR101638722B1

KR101638722B1 - 글로 플러그

Info

Publication number: KR101638722B1
Application number: KR1020147031836A
Authority: KR
Inventors: 게이스케 가사하라
Original assignee: 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2016-07-11
Also published as: WO2013157223A1; EP2840314A1; US9702556B2; JPWO2013157223A1; US20140361005A1; EP2840314B1; JP5584370B2; KR20150004379A; EP2840314A4

Abstract

발열 코일 속의 Al 농도의 저하에 의한 저항값의 감소에 의해서 장기적인 단선이 발생하는 것을 방지할 수 있음과 아울러, 급속 승온시의 과승온에 의한 발열 코일의 단기적인 단선을 방지할 수 있어 단선 수명의 장기화를 도모할 수 있는 글로 플러그를 제공한다. 글로 플러그는 튜브 내에 수용된 코일을 가지고 있으며, 코일은 튜브 내의 선단측에 배치되는 Ni-Cr 합금으로 이루어지는 발열 코일과 후단측에 접속된 제어 코일을 가지고, 상온 저항값이 300mΩ∼500mΩ이며, 통전 개시에서 2초 후까지의 발열 코일의 누적 발열량이 360W 이상 400W 이하이고, 통전 개시시에 있어서의 돌입 전류값과 통전 개시에서 2초 후의 전류값의 비가 1.2 이상 1.4 이하이며, 제어 코일의 온도저항계수가 5 이상 6 이하이고, 제어 코일의 축선 방향의 길이를 L로 했을 때에, 제어 코일의 선단에서 L/2까지의 부위에 있어서의 저항값이 25mΩ 이상 30mΩ 이하이다.

Description

글로 플러그{GLOW PLUG}

본 발명은 디젤 엔진에 사용되는 글로 플러그에 관한 것이다.

종래부터, 디젤 엔진의 시동 보조 등에 사용되는 글로 플러그로서 선단부가 닫힌 금속제의 튜브(시즈관) 내에, 발열 코일을 수용함과 아울러 MgO 분말 등의 절연 분말을 봉입한 시즈 히터를 이용하는 것이 알려져 있다. 발열 코일의 재질로서는 Fe-Cr-Al 합금이나 Ni-Cr 합금 등이 알려져 있다.

Fe-Cr-Al 합금은 융점이 1520℃로 높다. 한편, Ni-Cr 합금은 융점이 1370℃이며, Fe-Cr-Al 합금과 비교해서 융점이 150℃ 낮다. 이로 인해, 발열 코일의 재질로서 Ni-Cr 합금을 이용하면, 급속 승온시에 발열 코일이 용손(溶損)될 가능성이 있다. 그래서, 종래는 발열 코일의 재질로서 Fe-Cr-Al 합금을 사용하는 것이 일반적이었다. 또, 발열 코일의 급속 승온을 가능하게 하고, 또한, 과승온을 방지하기 위해, Ni이나 Fe을 주된 성분으로 하는 제어 코일을 Fe-Cr-Al 합금으로 이루어지는 발열 코일에 직렬로 접속한 구성으로 한 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.).

특허문헌 1: 일본국 특개2008-157485호 공보

상기한 바와 같이, 종래의 급속 승온 가능한 글로 플러그에서는, Fe-Cr-Al 합금으로 이루어지는 발열 코일과, Ni이나 Fe을 주된 성분으로 하는 제어 코일을 직렬로 접속하여 시즈관 내에 수용한 구성으로 되어 있는 것이 많다.

그러나, 발열 코일에 Fe-Cr-Al 합금을 이용한 경우, 발열 코일 속의 Al이 산화됨으로써 Al 농도가 서서히 저하되고, 그 저항값이 저하되기 때문에, 발열 코일을 흐르는 전류가 점차 증대하여 발열 코일이 열화해서 단선된다(이하, 열화 단선이라고 한다)고 하는 문제가 발생하는 것을 알았다.

본 발명은 상기 종래의 사정에 대처하여 이루어진 것이다. 본 발명은 발열 코일 속의 Al 농도의 저하에 의한 저항값의 감소에 의해서 발열 코일의 열화 단선이 발생되는 것을 방지할 수 있음과 아울러, 급속 승온시의 과승온에 의한 발열 코일의 용손을 방지할 수 있어 단선 수명의 장기화를 도모할 수 있는 글로 플러그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 글로 플러그의 한 형태는, 축선 방향으로 연장되는 통 형상의 금속 쉘과, 선단이 닫힌 금속제의 튜브, 및 상기 튜브 내에 수용된 코일을 가지며, 상기 튜브 내에 절연 분말이 충전되어 상기 금속 쉘에 장착된 히터와, 선단측이 상기 튜브 내에서 상기 코일에 접속되고, 후단측이 상기 튜브의 후단으로부터 돌출된 중심축을 구비한 글로 플러그로서, 상기 코일은 상기 튜브 내의 선단측에 배치 되는 Ni-Cr 합금으로 이루어지는 되는 발열 코일과, 상기 발열 코일의 후단측에 접속된 제어 코일을 가지며, 상온 저항값이 300mΩ∼500mΩ이고, 통전 개시에서 2초 후까지의 상기 발열 코일의 누적 발열량이 360W 이상 400W 이하이며, 상기 통전 개시시에 있어서의 돌입 전류값과, 상기 통전 개시에서 2초 후의 전류값의 비(돌입 전류값/통전 개시에서 2초 후의 전류값)가 1.2 이상 1.4 이하이고, 상기 제어 코일의 온도저항계수가 5 이상 6 이하이며, 상기 제어 코일의 축선 방향의 길이를 L로 했을 때에, 상기 제어 코일의 선단에서 L/2까지의 부위에 있어서의 저항값이 25mΩ 이상 30mΩ 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 본 발명의 글로 플러그에서는, Ni-Cr 합금으로 이루어지는 발열 코일을 이용함으로써, 발열 코일 속의 Al 농도의 저하에 의한 저항값의 감소에 의해서 발열 코일의 열화 단선이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또, 히터를 구성하는 코일은, 발열 코일의 후단측에 제어 코일이 직렬로 접속된 구성으로 되고, 상온 저항값이 300mΩ∼500mΩ, 통전 개시에서 2초 후까지의 발열 코일의 누적 발열량이 360W 이상 400W 이하, 통전 개시시에 있어서의 돌입 전류값과 통전 개시에서 2초 후의 전류값의 비(돌입 전류값/통전 개시에서 2초 후의 전류값)가 1.2 이상 1.4 이하, 제어 코일의 온도저항계수(1000℃의 저항값/20℃의 저항값)가 5 이상 6 이하, 제어 코일의 선단에서 L/2까지의 부위에 있어서의 저항값이 25mΩ 이상 30mΩ 이하으로 되어 있으며, 이에 따라서, 통전 개시에서 2초 후의 온도가 대략 1000℃가 되는 급속 승온이 가능하고, 또한, 급속 승온시의 과승온에 의해서 발열 코일이 용손되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 단선 수명의 장기화를 도모할 수 있다.

상기와 같이 상온 저항을 300mΩ∼500mΩ로 하는 것은, 이하와 같은 이유에 의한다. 즉, 상온 저항은 돌입 전류값에 크게 영향을 주고, 예를 들면, 11V로 2초간 전압을 인가했을 때에, 상온 저항이 300mΩ 미만이면, 돌입 전류값이 너무 커져서 발열 코일로의 부담이 커지고, 급속 승온시의 과승온에 의해서, 발열 코일이 용 손되기 때문이다. 또.상온 저항이 500mΩ를 초과한 경우, 예를 들면, 11V의 전압을 인가했을 때의 돌입 전류값이 너무 작아져서 급속 승온이 어렵게 되기 때문이다.

또, 상기와 같이 통전 개시에서 2초 후까지의 발열 코일의 누적 발열량을 400W 이하로 하는 것은, 발열 코일의 누적 발열량이 400W를 초과한 경우, 발열 코일로의 부담이 커지고, 급속 승온시의 과승온에 의해서, 발열 코일이 용손되기 때문이다. 또한, 본 발명에서는 통전 개시에서 2초 후의 튜브 표면의 온도를 대략 1000℃ 이상으로 하는 것을 전제로 하고 있다.

또한, 통전 개시에서 2초 후의 전류값의 비를 1.2 이상으로 하는 것은, 상기 비가 1.2 미만이면 급속 승온시에 제어 코일의 저항값이 커지지 않기 때문에, 발열 코일의 부하가 커지고, 급속 승온시의 과승온에 의해서, 발열 코일이 용손되기 때문이다.

게다가, 제어 코일의 온도저항계수를 5 이상으로 하는 것은, 제어 코일의 온도저항계수가 5 미만이면, 통전 개시에서 2초 후의 전류값이 커지고, 발열 코일의 부하가 커져서 급속 승온시의 과승온에 의해서, 발열 코일이 용손되기 때문이다.

또한, 제어 코일의 선단에서 L/2까지의 부위에 있어서의 저항값이 25mΩ 이상으로 하는 것은, 제어 코일의 선단에서 L/2까지의 부위에 있어서의 저항값이 25mΩ 미만이면, 통전 개시에서 2초 후의 전류값이 커지고, 발열 코일의 부하가 커져서 급속 승온시의 과승온에 의해서, 발열 코일이 용손되기 때문이다.

상기 구성의 글로 플러그에서는, 히터의 발열 코일이 존재하는 부분에 있어서의 단위 체적당의 저항값을 3.0mΩ/㎣∼5.0mΩ/㎣로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 단위 체적당의 저항값이 3.0mΩ/㎣ 미만이면, 급속 승온시켜서 시즈(튜브) 표면을 소정 온도로 하기 위해, 발열 코일의 단위 체적당의 발열량을 크게할 필요가 발생하여 발열 코일의 부하가 커지기 때문이다. 한편, 단위 체적당의 저항값이 5.0mΩ/㎣를 초과할 경우는, 코일의 권선 간격이 너무 좁아져서 서로 이웃하는 코일이 서로의 발열의 영향을 받기 때문에, 발열 코일이 과승온하여 발열 코일의 부하가 커지기 때문이다.

또, 상기 구성의 글로 플러그에서는, 발열 코일을 구성하는 선재(線材)의 단면적을 0.15㎟∼0.30㎟로 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 발열 코일을 구성하는 선재의 단면을 0.15㎟∼0.30㎟로 하는 것은, 이하와 같은 이유에 의한다. 즉, 선재의 단면이 0.30㎟를 초과하면 권선 간격이 좁아져서 발열 코일의 부하가 커지기 때문이다. 한편, 선재의 단면이 0.15㎟ 미만이 되면 시즈(튜브) 표면을 소정 온도로 하기 위해 발열 코일의 부하가 커지기 때문이다. 또한, 히터 중심축을 포함하는 임의 단면에 있어서의 선재의 단면 형상은, 유효 발열부에 있어서, 축선 방향으로 긴 축, 직경 방향으로 짧은 축을 가지는 타원 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라서, 효율 좋게 시즈(튜브) 표면의 온도를 상승시킬 수 있으며, 급속 승온성을 높일 수 있다.

본 발명에 따르면, 발열 코일 속의 Al 농도의 저하에 의한 저항값의 감소를 방지할 수 있음과 아울러, 급속 승온시의 과승온에 의한 발열 코일의 용융 단선을 방지할 수 있어 단선 수명의 장기화를 도모할 수 있는 글로 플러그를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 관련되는 글로 플러그의 개략 구성을 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 글로 플러그의 단면 개략 구성을 나타내는 도면.
도 3은 도 1의 글로 플러그의 주요부 단면 개략 구성을 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 상세를 도면을 참조하여 실시형태에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 관련되는 글로 플러그(1)의 전체 개략 구성을 나타내는 도면이며, 도 2는 글로 플러그(1)의 종단면 개략 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 글로 플러그(1)의 주요부 종단면 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 글로 플러그(1)는 통 형상의 금속 쉘(2)과, 금속 쉘(2)에 장착된 시즈 히터(3)를 구비하고 있으며, 축선(C₁) 방향으로 연장되어 있다.

금속 쉘(2)에는 축선(C₁) 방향으로 관통하는 축 구멍(4)이 형성되어 있다. 또, 금속 쉘(2)의 외주면에는 디젤 엔진으로의 장착용의 나사부(5)와, 토크 렌치 등의 공구를 걸어 맞추게 하기 위한 단면 육각 형상의 공구걸어맞춤부(6)가 형성되어 있다.

시즈 히터(3)는 시즈관(7)을 구비하고 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 시즈관(7)은 선단부가 닫힌 금속제, 예를 들면 니켈기 합금 등으로 이루어지는 통 형상의 튜브로 구성되어 있다.

시즈관(7)의 내측에는 시즈관(7)의 선단에 접합되는 발열 코일(9)과, 상기 발열 코일(9)의 후단에 직렬 접속된 제어 코일(10)로 이루어지는 코일(20)이 산화 마그네슘(MgO) 분말 등의 절연 분말(11)과 함께 봉입되어 있다. 시즈관(7)과 발열 코일(9)은 선단부에 있어서 접합되어 있다.

또한, 시즈관(7)의 후단은 중심축(8)과의 사이에서 환 형상 고무(17)에 의해 밀봉되어 있다. 더불어서, 상기와 같이, 발열 코일(9)은 그 선단에 있어서 시즈관 (7)과 도통하고 있지만, 발열 코일(9) 및 제어 코일(10)의 외주면과 시즈관(7)의 내주면은 절연 분말(11)의 개재에 의해 절연된 상태로 되어 있다.

발열 코일(9)은 예를 들면, 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금의 저항 발열선에 의해 구성되어 있다. 또, 제어 코일(10)은 발열 코일(9)의 재질보다도 전기 비저항의 온도계수가 큰 재질, 예를 들면, 코발트(Co)-니켈(Ni)-Fe계 합금 등으로 대표되는 Co 또는 Ni을 주된 성분으로 하는 저항 발열선에 의해 구성되어 있다. 발열 코일(9)은 통전에 의해서 발열하고, 시즈관(7)의 표면 온도를 소정의 온도까지 승온시키며, 제어 코일(10)은 발열 코일(9)의 과승온을 일으키기 어렵게 한다. 이와 같이, 본 실시형태의 글로 플러그(1)에서는 Ni-Cr 합금으로 이루어지는 발열 코일(9)을 이용함으로써, 발열 코일(9) 속의 Al 농도의 저하에 의한 저항값의 감소에 의해서, 발열 코일의 열화 단선이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또, 히터를 구성하는 코일(20)은 발열 코일(9)의 후단측에 제어 코일(10)이 직렬로 접속된 구성으로 되고, 상온 저항값이 300mΩ∼500mΩ, 통전 개시에서 2초 후까지의 발열 코일(9)의 누적 발열량이 400W 이하, 통전 개시시에 있어서의 돌입 전류값과, 통전 개시에서 2초 후의 전류값의 비(돌입 전류값/통전 개시에서 2초 후의 전류값)가 1.2 이상, 제어 코일(10)의 온도저항계수(1000℃의 저항값/20℃의 저항값)가 5 이상, 제어 코일(10)의 선단(T1)에서 L/2까지의 부위(S)에 있어서의 저항값이 25mΩ 이상으로 되어 있다. 또한, 「제어 코일(10)의 축선(C₁) 방향의 길이 (L)」란, 도 3에 나타내는 바와 같이, 발열 코일(9)과 용접된 제어 코일(10)의 선단(T1)에서 중심축(8)과 용접된 제어 코일(10)의 후단(T2)까지의 길이를 가리킨다. 그리고, 부위(S)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 제어 코일(10)의 선단에서 L/2까지의 부위(도 3에서는, 선단에서 L/2의 위치를 점선으로 나타낸다)를 가리킨다. 이와 같은 발열 코일(9), 제어 코일(10)의 구성을 채용함으로써, 통전 개시에서 2초 후의 온도가 대략 1000℃가 되는 급속 승온이 가능하고, 또한, 급속 승온시의 과승온에 의해서 발열 코일(9)이 용손되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 단선 수명의 장기화를 도모할 수 있다.

또한, 시즈 히터(3)의 발열 코일(9)이 존재하는 부분에 있어서의 단위 체적당의 저항값을 3.0mΩ/㎣∼5.0mΩ/㎣로 하는 것이 바람직하다. 또, 발열 코일(9)을 구성하는 선재의 단면을 0.15㎟∼0.30㎟로 하는 것이 바람직하다. 또한, 시즈 히터 (3)의 중심축을 포함하는 단면에 있어서의 발열 코일(9)을 구성하는 선재의 단면 형상은, 유효 발열부에 있어서, 축선 방향으로 긴 축, 직경 방향으로 짧은 축을 가지는 타원 형상으로 하는 것이 바람직하다.

시즈관(7)에는 스웨이징 가공 등에 의해서, 그 선단부에 발열 코일(9) 등을 수용하는 소경부(小徑部, 7a)가 형성됨과 아울러, 그 후단측에 있어서 소경부(7a)보다도 직경이 큰 대경부(大徑部, 7b)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 대경부(7b)가 금속 쉘(2)의 축 구멍(4)에 형성된 소경부(4a)에 대해 압입 접합됨으로써, 시즈관(7)이 금속 쉘(2)의 선단으로부터 돌출된 상태로 유지된다.

중심축(8)은 자신의 선단이 시즈관(7) 내로 삽입되고, 제어 코일(10)의 후단 (T2)과 전기적으로 접속됨과 아울러, 금속 쉘(2)의 축 구멍(4)에 삽입되어 있다. 중심축(8)의 후단은 금속 쉘(2)의 후단으로부터 돌출되어 있으며, 상기 금속 쉘(2)의 후단부에 있어서는, 고무제 등의 O링(12), 수지제 등의 절연 부시(13), 절연 부시(13)의 탈락을 방지하기 위한 누름 링(pressing ring , 14) 및 통전 케이블 접속용의 너트(15)가 상기 순서로 중심축(8)에 끼워 넣어진 구조로 되어 있다(도 2 참조).

이어서, 글로 플러그(1)의 제조방법에 대해서 설명한다. 우선, 시즈 히터(3)를 제조할 때에는, 우선, Ni-Cr 합금의 저항 발열선을 코일 형상으로 가공하여 발열 코일(9)을 얻는다.

이어서, Co-Ni-Fe계 합금 등의 저항 발열선을 코일 형상으로 가공하여 제어 코일(10)을 얻는다. 그리고, 발열 코일(9)의 후단 부분과 제어 코일(10)의 선단 부 분을 접합 부위(22)에 있어서 아크 용접 등에 의해서 접합한다. 또한, 제어 코일 (10)의 후단측에 중심축(8)을 아크 용접 등에 의해서 접합한다.

한편, 선단이 닫혀져 있지 않고, 선단에 개구를 가지며, 최종 치수보다 가공마진 분량만큼 큰 직경으로 형성된 원통 형상의 튜브 소재를 준비한다. 그리고, 상기 튜브 소재의 속에 중심축(8)의 선단 부분과 상기 중심축(8)과 일체가 된 발열 코일(9) 및 제어 코일(10)로 이루어지는 코일(20)을 배치한다.

그리고, 외측으로부터 아크 용접 등을 실시함으로써, 튜브 소재의 선단 부분의 개구를 폐색시킴과 아울러, 튜브 소재의 선단 부분과 발열 코일(9)의 선단 부분을 접합한다.

다음에, 튜브 소재 내에 절연 분말을 충전한 후, 상기 튜브 소재에 스웨이징 가공을 시행한다. 이에 따라, 소경부(7a)를 가지는 시즈관(7)이 형성됨과 아울러, 상기 시즈관(7)이 중심축(8)과 일체가 되어 시즈 히터(3)가 완성된다.

그리고, 상기와 같이 형성된 시즈 히터(3)가 금속 쉘(2)의 축 구멍(4)에 압입 고정됨과 아울러, 금속 쉘(2)의 후단 부분에 있어서, O링(12)이나 절연 부시 (13) 등이 중심축(8)에 끼워 넣어지는 것에 의해, 글로 플러그(1)가 완성된다.

다음에, 실시예 및 비교예에 대해서 설명한다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 발열 코일의 재질이 Ni-Cr 합금으로 이루어지는 실시예 1∼5 및 비교예 3∼7, 발열 코일의 재질이 Fe-Cr-Al로 이루어지는 비교예 1, 2의 글로 플러그를 작성했다. 이들의 실시예 1∼5 및 비교예 1∼7의 글로 플러그의 코일의 상온 저항값(mΩ), 통전 개시에서 2초 후의 발열 코일의 누적 발열량(W), 돌입 전류값과 통전 개시에서 2초 후의 전류값의 비(돌입전류/2초시 전류), 제어 코일의 온도저항계수, 제어 코일의 선단에서 L/2까지의 부위에 있어서의 저항값(mΩ), 히터의 발열 코일이 존재하는 부분에 있어서의 단위 체적당의 저항값(mΩ/㎣), 발열 코일을 구성하는 선재의 유효 발열부의 단면적(㎟)은, 각각 표 1에 나타내는 값으로 되어 있었다. 또한, 표 1에 나타내는 각 실시예 1∼5 및 비교예 1∼7의 측정은 이하와 같이 하여 실시했다.

상온 저항값은 상온(25℃)에서의 글로 플러그의 저항값을 계측했다.

발열 코일의 누적 발열량은, 글로 플러그에 통전하여 돌입시∼2초시까지의 전류값을 항상 계측하고, W=RI²로 누적을 계측했다{발열 코일의 저항값(R)은 발열 코일의 온도를 온도 측정 플러그로 확인하여 발열 코일의 온도저항계수를 곱하는 것에 의해 산출했다.}.

통전 개시에서 2초 후의 전류값의 비(돌입전류/2초시 전류)는 통전 개시 후 2초에 대략 1000℃가 되도록 통전했을 때의 돌입 전류값 및 2초시의 전류값을 각각 계측하여 그 비를 구했다.

제어 코일의 선단에서 L/2까지의 부위에 있어서의 저항값은, 글로 플러그의 시즈관(7)을 떼어내고, 제어 코일의 선단과 L/2까지의 부위에 단자를 접촉시켜서 저항 측정기로 측정했다.

단위 당의 저항값은 발열 코일 부분에 상당하는 시즈관의 체적(시즈관의 두께를 포함한다)과 발열 코일의 저항값으로부터 산출했다.

그리고 상기의 각 실시예 1∼5 및 비교예 1∼7에 대해서, 저항값 저하, 급속 승온성, 단선 수명의 시험을 실시하고 그 평가를 실시했다. 상기 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

상기의 저항값 저하에 대해서는, 이하와 같이 하여 시험을 실시해서 평가했다.

탁상 내구 시험에 의해,

1 사이클: 통전 개시→2초시(시즈관 온도 1000℃)→그 전류값으로 그대로 통전→포화온도 1100℃를 180초→120초 냉각

상기의 시험을 2000 사이클 실시했을 때의 상온 저항값의 저하가 초기의 상온 저항값에 대해서 5％ 미만을 ○, 5％ 이상을 ×로 했다.

급속 승온성에 대해서는, 이하와 같이 하여 시험을 실시해서 평가했다. 글로 플러그로의 초기 통전으로 판단했다. 또한, 온도의 측정은 튜브의 선단으로부터 2㎜의 위치에서 열전대 등을 이용하여 계측했다.

11V의 전압을 2초 인가했을 때의 온도가 950℃ 이상 1050℃ 이하이면 ◎.

11V의 전압을 2초 인가했을 때의 온도가 900℃ 이상 950℃ 미만, 또는 1050℃를 초과 1100℃ 이하이면 ○.

11V의 전압을 2초 인가했을 때의 온도가 900℃ 미만, 또는 1100℃를 초과한 경우는 ×.

단선 수명에 대해서는, 상기의 저항값 저하와 마찬가지인 탁상 내구 시험을 실시하여 이하와 같이 평가했다. 또한, 급속 승온성이 소정의 평가가 ×로 된 글로 플러그에 대해서는, 단선 수명의 평가를 실시하지 않았다.

단선 사이클수가 8000 이상이 ◎.

단선 사이클수가 5000 이상 8000 미만이 ○.

단선 사이클수가 5000 미만이 ×.

표 2의 평가 결과에 나타내어지는 바와 같이, 발열 코일의 재질이 Fe-Cr-Al로 이루어지는 비교예 1, 2의 글로 플러그에서는, 통전을 반복하는 중에 5％ 이상의 저항값 저하가 발생했다. 이것에 대해서, 실시예 1∼5, 비교예 1∼7의 발열 코일의 재질을 Ni-Cr로 한 글로 플러그에서는, 저항값 저하는 5％ 미만이었다.

또, 상온 저항값이 300mΩ∼500mΩ, 통전 개시에서 2초 후까지의 발열 코일의 누적 발열량이 400W 이하, 돌입 전류값과 통전 개시에서 2초 후의 전류값의 비(돌입전류/2초시 전류)가 1.2 이상, 제어 코일의 온도저항계수가 5 이상인 실시예 1∼5에서는, 급속 승온성, 단선 수명도 양호한 결과가 되었다.

또한, 발열 코일이 존재하는 부분에 있어서의 단위 체적당의 저항값이 3.0mΩ/㎣∼5.0mΩ/㎣인 실시예 1∼3에서는, 급속 승온성이 더욱더 양호했다. 게다가, 실시예 1∼3 중, 발열 코일의 선재의 단면이 0.15㎟∼0.30㎟의 범위인 실시예 1에서는, 단선 수명이 더욱더 양호했다.

이에 대해서, 상온 저항값이 300mΩ 미만인 비교예 3, 상온 저항값이 500mΩ를 초과하는 비교예 4, 통전 개시에서 2초 후까지의 누적 발열량이 400W를 초과하는 비교예 5∼7, 통전 개시에서 2초 후의 전류값의 비(돌입전류/2초시 전류)가 1.2 미만인 비교예 5∼7, 제어 코일의 온도저항계수가 5 미만인 비교예 6, 제어 코일의 선단에서 L/2까지의 부위에 있어서의 저항값이 25mΩ 미만인 비교예 5, 7에서는, 급속 승온성을 충족시킬 수 없었다.

비교예 3, 비교예 5, 비교예 6, 비교예 7의 경우, 11V의 전압을 2초 인가했을 때의 온도가 1100℃를 초과했다. 이와 같이, 11V의 전압을 2초 인가했을 때의 온도가 1100℃를 초과하면, 발열 코일로의 부담이 커키고, 급속 승온시의 과승온에 의해서, 발열 코일이 용손된다. 다른 한편, 비교예 4의 경우, 11V의 전압을 2초 인가했을 때의 온도가 900℃ 미만이었다. 이와 같이, 11V의 전압을 2초 인가했을 때의 온도가 900℃ 미만이면, 급속 승온이 곤란하게 된다.

또, 발열 코일의 재질이 Fe-Cr-Al로 이루어지는 비교예 1, 2에서는, 단선 수명을 충족시킬 수 없었다. 이것은, 발열 코일 속의 Al이 산화됨으로써 Al 농도가 서서히 저하되고, 그 저항값이 저하되기 때문에, 발열 코일을 흐르는 전류가 점차 증대하여 발열 코일이 열화 단선하고, 그 결과, 단선 수명이 짧아지기 때문이다.

이상 본 발명의 상세를 실시형태 및 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이들의 실시형태 및 실시예에 한정되는 것은 아니고, 각종의 변형이 가능한 것은 물론이다.

1: 글로 플러그
2: 금속 쉘
3: 시즈 히터
7: 시즈관(튜브)
8: 중심축
9: 발열 코일
10: 제어 코일
20: 코일

Claims

축선 방향으로 연장되는 통 형상의 금속 쉘과,
선단이 닫힌 금속제의 튜브, 및 상기 튜브 내에 수용된 코일을 가지며, 상기 튜브 내에 절연 분말이 충전되어 상기 금속 쉘에 장착된 히터와,
선단측이 상기 튜브 내에서 상기 코일에 접속되고, 후단측이 상기 튜브의 후단으로부터 돌출된 중심축을 구비한 글로 플러그로서,
상기 코일은 상기 튜브 내의 선단측에 배치되는 Ni-Cr 합금으로 이루어지는 발열 코일과, 상기 발열 코일의 후단측에 접속된 제어 코일을 가지며, 상온 저항값이 300mΩ∼500mΩ이고,
통전 개시에서 2초 후까지의 상기 발열 코일의 누적 발열량이 360W 이상 400W 이하이며,
상기 통전 개시시에 있어서의 돌입 전류값과 상기 통전 개시에서 2초 후의 전류값의 비(돌입 전류값/통전 개시에서 2초 후의 전류값)가 1.2 이상 1.4 이하이고,
상기 제어 코일의 온도저항계수가 5 이상 6 이하이며,
상기 제어 코일의 축선 방향의 길이를 L로 했을 때에, 상기 제어 코일의 선단에서 L/2까지의 부위에 있어서의 저항값이 25mΩ 이상 30mΩ인 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
청구항 1에 있어서,
상기 히터의 상기 발열 코일이 존재하는 부분에 있어서의 단위 체적당의 저항값이 3.0mΩ/㎣∼5.0mΩ/㎣인 것을 특징으로 하는 글로 플러그.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 발열 코일을 구성하는 선재의 단면적이 0.15㎟∼0.30㎟인 것을 특징으로 하는 글로 플러그.