WO2009084453A1

WO2009084453A1 - シースヒータ及びグロープラグ

Info

Publication number: WO2009084453A1
Application number: PCT/JP2008/073086
Authority: WO
Inventors: Saori Narita; Wataru Matsutani; Masayuki Segawa; Yosuke Yatsuya
Original assignee: Ngk Spark Plug Co., Ltd.
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2009-07-09

Abstract

　本発明のシースヒータは、軸線方向に延び、ニッケル又は鉄を主成分としてなる先端側が閉塞した筒状の金属製のシースと、当該シース内に前記軸線方向に沿って配置され、先端が前記シースに電気的に接続された発熱コイルと、先端が前記発熱コイルと電気的に接続するとともに前記シース内に位置し、後端が当該シースの後端側へ突出するリード部材と、前記シース内の前記発熱コイルの周囲に充填される絶縁粉末と、前記シースの後端部を封止する封止部材と、を備え、当該封止部材によって封止された前記シースの内部雰囲気が分圧比で酸素分圧よりも窒素分圧が大きい内部雰囲気であり、前記発熱コイルは、鉄を主成分とし、クロムを５重量％以上２０重量％以下、アルミニウムを８重量％を超えて１５重量％以下含有してなることを特徴とする。このようなシースヒータはグロープラグ等に好適に使用される。

Description

シースヒータ及びグロープラグ

　本発明は加熱用シースヒータ、及びそのシースヒータを利用し、ディーゼルエンジンの始動補助にも用いられるグロープラグに関する。

発明の背景

　ディーゼルエンジンでは、従来より、エンジンの始動補助及び始動後の燃焼安定化や排気ガスの清浄化のためにグロープラグが用いられている。グロープラグには、金属製のシース内に発熱抵抗体（単に発熱コイルともいう）や制御抵抗体（単に制御コイルともいう）を収容してヒータをなした、いわゆるメタルグロープラグと呼称されるものがある。また、ヒータを、セラミック材料を主体に構成したセラミックグロープラグと呼称されるものもある。ディーゼルエンジンの高出力化や環境負荷の低減のためには、一般的にグロープラグの使用温度が高温であることが有利である。セラミックグロープラグの方がメタルグロープラグに比して高温耐久性に優れることから、近年ではセラミックグロープラグの需要が高まりつつある。一方で、メタルグロープラグは製造の容易性から、また構成の面でも費用を抑えやすく、依然として需要があるのが現状である。これに加え、エンジンの始動までの待ち時間の短縮という需要もある。

　メタルグロープラグは使用時においてエンジンの燃焼室内へヒータとしてシースが露出される。燃焼室内は非常に高温、かつ燃料の混合した未燃焼ガス・燃焼ガスの漂う雰囲気であるため、シースの耐高温腐食性、高温強度などの耐熱性が要求される。これに応えるべく、シースにはSUS 310やInconel 601（商標名）といったＮｉ（ニッケル）やＦｅ（鉄）を主成分とした耐熱耐食性に優れた材料が用いられたりしている。

　ところで、グロープラグの耐久性に関しては、燃焼室に晒されるシース以上にヒータ機能を成す発熱コイルについて重視されており、その材料開発が行われている。特にメタルグロープラグの発熱コイル材料としてはＦｅ（鉄）－Ｃｒ（クロム）－Ａｌ（アルミニウム）系の材料が用いられており、例えば、特許文献１では、Ｆｅ－７．５Ａｌ－２８Ｃｒなる組成のコイル材料が開示されている。このコイル材料は耐酸化性に優れることで多くのグロープラグに用いられている材料である。また、非特許文献１では、図３に示すような『Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ系発熱体（抵抗体合金材料）におけるＡｌ，Ｃｒの寿命特性に与える影響』が報告されている。これによると、Ａｌとの相乗効果もあるのであろうか、Ｃｒの含有量が２０重量％を超えたあたりからＣｒの含有量の増加に伴う寿命値の上昇度合いが著しく、Ｃｒは２０重量％以上含有させることが望ましいように見える。

　上記コイル材料は優れた耐酸化性を備えたものではあるが、近年のエンジンが求める１１００℃以上といった非常に高い温度では、実使用には耐えず、発熱コイルが断線してしまうことがある。この断線の要因としては、使用に伴い発熱コイル材の内部に粒状のＡｌＮ（窒化アルミニウム）が生成されることにあると考えられている。発熱コイルのうちのある断面を考えたときに、その断面積に占める金属部分の割合（高電導率部分の割合）がＡｌＮの生成によって低下すると、これによって抵抗値が増大し、発熱コイルに局部的に異常加熱する部位が形成され、そこで断線してしまうと考えられるためである。

　発熱コイルの耐久性向上技術として、特許文献２では、メタルグロープラグのシースの後端部をＮ₂（窒素）透過性の小さい弾性体にて封止することが開示されている。この構成により、シースの外部からの窒素の侵入を効果的に防いでＡｌＮ生成を抑制することができるが、それでもなお、発熱コイルの耐久性としては十分ではないことがある。これは、製造過程にてシース内へ絶縁粉末を充填する工程の際に、大気中に含まれる酸素や窒素がシース内に混入しうるため、シース内にコイル材料を冒しうる成分が封入されているためとも考えられる。従来の発熱抵抗体材料を用いていたのではこの問題を解消することは困難である。

　発熱抵抗体を別の材料とすることなく耐久性向上を図るため、特許文献３参照では、絶縁粉末であるＭｇＯ（酸化マグネシウム）粉末中にＴｉＯ（酸化チタン）を混合し、酸素ドナーとしての役割によって積極的に発熱抵抗体の表層を酸化させ、その酸化皮膜により窒素の発熱抵抗体内部への侵入を防ぐことが開示されている。この構成により、一見すると、発熱抵抗体の耐久性の課題は解消されたようにも見える。しかしながら、酸素ドナーを混合させることにより次のような不具合を生じ得る。酸素ドナーとしての役割を果たし、酸素が乖離した金属（Ｔｉ）により、絶縁粉末としての絶縁機能の低下が懸念される。また、ＴｉＯが混合されたＭｇＯ絶縁粉末自体の熱伝導率の変化により、シースの表面温度が所期のものとならず、グロープラグとしての本来の性能を発揮できなくなることがある。このような実情を鑑みると、グロープラグとしての基本構成は従来同等とし、発熱抵抗体の耐久性のみを向上させるような技術が好ましいとも言える。

特開昭５４－１４１３１４号公報特開平１－１６７５２９号公報特表２００５－５０７０６８号公報工業加熱　Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．４

　このように、従来公知のメタルグロープラグは発熱抵抗体の耐久性の向上について十分に検討されてきたとも言える。しかしながら、上述の特許文献１－３及び非特許文献１に開示される発熱抵抗体材料をそのまま流用してもグロープラグとしての発熱性能や耐久性については必ずしも十分とは言えない。また信頼性の面から、メタルグロープラグとしての基本構成を変更することは好まれないという市場の動向もある。年々高まる環境保護の観点から、また利用者の利便性から、例えば２秒程度の短時間で例えば１０００℃程度の高温域に達するという急速昇温も可能であることが望まれている。

発明の概要

　本発明は、従来同等の基本構成でありながら、発熱性能・急速昇温性能や信頼性の課題を解消し、発熱抵抗体の耐久性を向上させることによって、シースヒータ、またグロープラグとしての高耐久性を実現することを目的とする。

　本発明によれば、軸線方向に延び、ニッケル又は鉄を主成分としてなる先端側が閉塞した筒状の金属製のシースと、シース内に軸線方向に沿って配置され、先端がシースに電気的に接続された発熱コイルと、先端が発熱コイルと電気的に接続するとともにシース内に位置し、後端がシースの後端側へ突出するリード部材と、シース内の発熱コイルの周囲に充填される絶縁粉末と、シースの後端部を封止する封止部材と、を備え、封止部材によって封止されたシースの内部雰囲気が分圧比で酸素分圧よりも窒素分圧が大きい内部雰囲気であり、発熱コイルは、鉄を主成分とし、クロムを５重量％以上２０重量％以下、アルミニウムを８重量％を超えて１５重量％以下含有してなることを特徴とするシースヒータが提供される。

　また、本発明によれば、上記構成のシースヒータを具備したグロープラグが提供される。

本発明の実施形態におけるシースヒータを備えたグロープラグの正面図である。本発明の実施形態におけるグロープラグのシースヒータの取付構造を示す一部破断断面図である。非特許文献１から抜粋の「Ｆｅ－Ｃｒ－Ａｌ系発熱体におけるＡｌ，Ｃｒの寿命特性に与える影響（大気中）」を示すグラフである。評価試験後のサンプル（比較例）の断面観察図である。評価試験後のサンプル（実施例）の断面観察図である。評価試験において各サンプルの断面を観察するために測定対象を樹脂ブロック中に埋設した状態を示す模式図である。本発明の実施形態におけるグロープラグのシースヒータ先端部の部分拡大断面図である。シースヒータの発熱コイルとシースを接合する先端側接合部位を示す部分拡大断面図である。シースヒータの発熱コイルと制御コイルを接合する後端側接合部位を示す部分拡大断面図である。接合領域における平均Ａｌ濃度勾配について説明するためのグラフである。接合領域における平均Ａｌ濃度勾配について説明するためのグラフである。接合領域における平均Ａｌ濃度勾配について説明するためのグラフである。平均Ａｌ濃度勾配の測定方法を説明するための所定サンプルの断面写真図である。所定サンプルのＡｌ濃度及びＡｌ変化率を示すグラフである。発熱コイル中のＡｌ及びＣｒの含有量を示す三角図である。発熱コイルと制御コイルとの接合部位の変形例を示す部分拡大断面図である。発熱コイル及び制御コイルとの接合部位の変形例を示す部分拡大断面図である。発熱コイル及び制御コイルとの接合部位の変形例を示す部分拡大断面図である。発熱コイル及び制御コイルとの接合部位の変形例を示す部分拡大断面図である。シースヒータ先端部の断面図である。発熱コイルの対象コイル領域の面積をその周長で除算した値ｘ及びＡｌ含有量ｙの関係を示すグラフである。より好適な発熱コイルの対象コイル領域の面積をその周長で除算した値ｘ及びＡｌ含有量ｙの関係を示すグラフである。より好適な発熱コイルの対象コイル領域の面積をその周長で除算した値ｘ及びＡｌ含有量ｙの関係を示すグラフである。評価試験で用いたサンプルの対象コイル領域の面積をその周長で除算した値ｘ及びＡｌ含有量ｙの関係を示すグラフである。発熱コイルとシースとの接合部位の表層領域を示す部分拡大断面図である。

詳細な説明

　以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

　図１，２に示すように、グロープラグ１は、筒状のハウジング２と、ハウジング２に装着されたシースヒータ３とを備えている。

　ハウジング２は、軸線Ｃ１方向に貫通する軸孔４を有するとともに、その外周面には、ディーゼルエンジンへの取付用のねじ部５と、トルクレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部６とが形成されている。

　シースヒータ３は、シース７と、電力を伝達するためのリード部材としての中軸８と、発熱コイル９（発熱抵抗体）と、制御コイル（制御抵抗体）１０とが軸線Ｃ１方向に一体化されて構成されている。

　シース７は、先端部が閉じたＮｉ又はＦｅを主成分とする金属製（例えばSUS 310やInconel 600，601などからなる）の筒状シースであって、ハウジング２の先端側から自身の先端部を突出させた状態で、ハウジング２に固定される。シース７の内側には、シース７先端に溶融接合された発熱コイル９と、当該発熱コイル９の後端に直列接続された制御コイル１０とがＭｇＯなどの絶縁粉末１１とともに封入されている。

　シース７の後端は、中軸８との間でフッ素ゴム製の環状ゴム１７により封止されている。前述のように、発熱コイル９は、その先端においてシース７と導通しているが、発熱コイル９及び制御コイル１０の外周面とシース７の内周面とは、絶縁粉末１１の介在により絶縁された状態となっている。

　発熱コイル９は、Ｆｅを主成分とし、Ｃｒ，Ａｌを含有するＦｅ－Ｃｒ－Ａｌ系合金から形成しており、詳細については後述する。また、制御コイル１０は発熱コイル９の材質よりも電気比抵抗の温度係数が大きい材質、例えばＣｏ（コバルト）－Ｎｉ－Ｆｅ合金等に代表されるＣｏ又はＮｉを主成分とする抵抗発熱線により構成されている。これにより、制御コイル１０は、自身の発熱及び発熱コイル９からの発熱を受けることにより電気抵抗値を増大させ、発熱コイル９に対する電力供給量を制御する。従って、通電初期においては発熱コイル９には比較的大きな電力供給がなされ、発熱コイル９の温度は急速に上昇する。すると、その発熱により制御コイル１０が加熱されて電気抵抗値が増大し、発熱コイル９への電力供給が減少する。これにより、シースヒータ３の昇温特性は、通電初期に急速昇温した後、以降は制御コイル１０の働きにより電力供給が抑制されて温度が飽和する形となる。つまり、制御コイル１０の存在により、急速昇温性を高めつつ発熱コイル９の温度の過昇（オーバーシュート）も生じにくくすることができるようになっている。

　また、シース７には、スウェージング加工等によって、その先端側に発熱コイル９等を収容する小径部７ａが形成されるとともに、その後端側において小径部７ａより径の大きい大径部７ｂが形成されている。そして、この大径部７ｂが、ハウジング２の軸孔４に形成された小径部４ａに対し圧入接合されることにより、シース７がハウジング２の先端より突出した状態で保持される。尚、スウェージング加工を経ることによって、発熱コイル９の最先端部分を除いた大部分（シース７の最先端付近はスウェージング加工によっては押圧されないため）が断面楕円形状に変形させられている（図２０参照；但し、図示はあくまでも模式図であり誇張して示したものである）。

　中軸８は、自身の先端がシース７内に挿入され、制御コイル１０の後端と電気的に接続されるとともに、ハウジング２の軸孔４に挿通されている。中軸８の後端はハウジング２の後端から突出しており、このハウジング２の後端部においては、ゴム製等のＯリング１２、樹脂製等の絶縁ブッシュ１３、絶縁ブッシュ１３の脱落を防止するための押さえリング１４、及び、通電用のケーブル接続用のナット１５がこの順序で中軸８に嵌め込まれた構造となっている。

　本実施形態におけるシースヒータ３の特徴１～１４について更に詳細に説明する。

　特許文献１に開示される従来の発熱抵抗体材料であるＦｅ－７．５Ａｌ－２８Ｃｒ材料は、大気下等、十分に酸素が存在する環境下ではその外表面にＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）を形成し、保護性酸化膜として奏効する。より具体的には、比較的に厚めのＡｌ₂Ｏ₃が発熱抵抗体（発熱コイル）の外表面に形成されるが、多量に含有されているＣｒ成分がＡｌ₂Ｏ₃直下にてごく僅かに酸化する事により合金内部への酸素の移動を抑制し、表面のみに緻密なＡｌ₂Ｏ₃を生成させる。しかしながら、分圧比において酸素分圧よりも窒素分圧が大きい雰囲気をなすとともに酸素の絶対量が少ないグロープラグのシース内部においては、十分な量の酸素が存在しないために酸化速度が遅く、発熱抵抗体の外表面に形成されるＡｌ₂Ｏ₃膜は薄く形成されうる。このため、Ａｌ₂Ｏ₃膜が薄く形成された状態で酸素が枯渇し、窒素過剰の雰囲気となる。この局面において、発熱抵抗体中のＣｒ量が多いと、Ａｌ₂Ｏ₃の薄膜の直下に、保護性については比較的劣るＣｒ₂Ｎ（窒化クロム）膜を形成しつつ、また発熱抵抗体内部には粒状のＡｌＮが析出してしまうという不具合が生じる。

　そこで本実施形態では、特徴１として、シース７の内部は、分圧比で酸素分圧よりも窒素分圧が大きい雰囲気とし、発熱コイル９中のＣｒ含有量を５重量％以上２０重量％以下、Ａｌ含有量を８重量％を超えて１５重量％以下としている。

　シースヒータ３の発熱コイル９中のＣｒ含有量を２０重量％以下という比較的Ｃｒ含有量の少なくすることで、Ａｌ₂Ｏ₃膜の直下ではＡｌＮが僅かしか生成されないようにすることができる。従来の発熱抵抗体材料に比してＣｒに対するＡｌ量が多いため、Ａｌ₂Ｏ₃膜の直下にはＡｌＮ膜（層状のものを含む）が形成される。このＡｌＮ膜は、自身を越えて発熱コイル９内部への窒素の侵入を阻止する作用を有するために、発熱コイル９内部における粒状のＡｌＮは生成されない。これにより発熱コイル９の早期断線を防ぐことが可能となり、耐久性の向上を実現しうるのである。発熱コイル９中のＣｒ含有量の低下により抵抗値が小さくなりすぎると、十分な発熱性能を得ることができない等の懸念が生じる。また、抵抗値が小さくなりすぎると、十分な抵抗値を得るためには発熱コイル９を細くする必要が生じ、耐久性の低下につながるおそれがある。このため、発熱コイル９中のＣｒ含有量は５重量％程度を下限とするとよい。

　一方、Ａｌ含有量を８重量％を超えて１５重量％以下とすることで、良好なＡｌ₂Ｏ₃膜を形成し、その直下にＡｌＮ膜が形成されるようにすることができる。Ａｌ含有量が８重量％以下では、良好な皮膜が形成されず、内部に窒化が進行してしまい、早期断線の原因となるおそれがある。Ａｌ含有量が１５重量％を超えてしまうと、コイル形状を成すことが極端に困難となってしまう。また、コイル形状を形成できたとしてもシース７を縮径するスウェージング工程において、発熱コイル９が均一に変形しない不具合を生じ、使用時には局所的な発熱を招くおそれがあり、好ましくない。

　また、特徴２として、Ｃｒ含有量に対するＡｌ含有量の比率（Ｎ_Al／Ｎ_Cr）については、０．６５≦Ｎ_Al／Ｎ_Cr≦１．４とすることが望ましい。

　含有比Ｎ_Al／Ｎ_Crが０．６５を下回ると、発熱コイル９の外表面に形成される膜の中にＣｒ₂Ｎが生成されやすくなってしまう。すると、発熱コイル９の外表面に形成された膜は均一なものとなりにくく、発熱コイル９の内部へ窒化の進行を有効に防げず、耐久性の面で難が出ることがある。一方で含有比Ｎ_Al／Ｎ_Crが１．４を超えると、耐久性の面では問題が生じにくいものの、ヒータ３の急速昇温が困難となったり、またコイル９の線径を細くしなければ初期の抵抗値が得られなかったりして、その結果として却って耐久性が低下してしまうというおそれもある。

　さらに、特徴３として、発熱コイル９が、１０００℃におけるクロムの窒化物生成自由エネルギーよりも１０００℃における窒化物生成自由エネルギーが小さい元素を少なくとも１種類含有し、その含有量を０．００１重量％以上５重量％以下とすることが望ましい。

　１０００℃におけるクロムの窒化物生成自由エネルギーよりも小さい元素は、Ｃｒより窒化しやすい元素であるため、発熱コイル９の表層においていわば窒素ゲッターとして機能し、窒素の発熱コイル９内部への侵入を効果的に抑制することができる。このような窒素ゲッターとして機能し得る元素（以下、窒素ゲッター元素と称する）としては、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の希土類元素や、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、ボロン（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）等の元素が挙げられる。窒素ゲッターの総含有量が０．００１重量％以上５重量％以下であれば、加工性の低下等を防止できる。

　特徴４として、シース７の内部雰囲気は、シースヒータ３へ通電を行い、制御コイル１０の位置する部位のシース７の表面温度を９００℃として２０時間保持したときに、制御コイル１０の外表面に形成される酸化皮膜またはシース７の内周面に形成される酸化皮膜のうち、いずれか一方の酸化皮膜が５μｍ以下となるような雰囲気であることが望ましい。

　上述の特徴１～４により、発熱コイル９自身の耐久性や急速昇温性を含む性能を向上されるが、その根底にある思想は発熱コイル９と窒素が何らかの反応を起こそうとした際の対策であるとも言える。つまり、発熱コイル９が窒素と反応しにくくなるような構成をも採用すれば、その性能のさらなる向上を実現することも可能となる。

　シースヒータ３では、発熱コイル９への窒素の移動（移動）経路として発熱コイル９と接続されている部材が媒体となっていることが考えられる。そこで特徴５では、「発熱コイル９が窒素と反応しにくくなるような構成」として、発熱コイル９は隣接する他部材（シース７、制御コイル１０、中軸８）と互いの金属成分を相互に溶融して混じり合うことによって形成された接合領域を有し、接合領域中の発熱コイル９と他部材との接合境界における中心及び軸線を含む面を断面としてみたときに、発熱コイル９と他部材とを仮想的に分断する直線（分断直線）に対して垂直で、分断直線から接合境界における中心を通る直線上の、分断直線から５００μｍの範囲内（便宜的に、「所定区間」と称する）で、他部材側から発熱コイル９側へ向けて長さ１５μｍの区間の平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の部位を有するような構成が挙げられる。

　接合領域の所定区間において、他部材から発熱コイル９側へ向けて長さ１５μｍの区間における平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の部分が存在していれば、ＡｌＮ層を形成するためにＡｌが消費されてしまったとしても、発熱コイル９側からＡｌＮ層形成領域周辺へとＡｌを次から次へと移動させる（供給する）ことができる。これにより、さらに窒素が侵入してきたとしても、当該窒素は供給されてきたＡｌと結びついてＡｌＮが次々と形成され、最終的には広範囲にわたって強固なＡｌＮ層を形成することができる。その結果、発熱コイル９近傍の接合領域から発熱コイル９内部への窒素の侵入を効果的に抑制することができ、ひいては発熱コイル９内部における窒化物の生成を防止することができる。

　「平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の部分」とあるのは、例えば、図１０のグラフに示すように、シース７（制御コイル１０）側から発熱コイル９側へと平均してＡｌ濃度が１５μｍの区間にわたって変化していてもよいし、図１１のグラフに示すように、シース７（制御コイル１０）側から発熱コイル９側へと曲線的にＡｌ濃度が変化していてもよい。また、図１２のグラフに示すように、シース７（制御コイル１０）側から発熱コイル９側へと急激にＡｌ濃度が変化していてもよい。いずれにせよ、勾配形成区間Ｎ１，Ｎ２内のいずれかにおいて、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の区間が存在していればよいという趣旨である。

　ところで、接合領域に平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の区間を設けるには、必ずしも発熱コイル９中のＡｌ含有量を単に多くするだけで実現できるとは限らない。すなわち、平均Ａｌ濃度勾配は、接合領域を形成する際の発熱コイル９とシース７や制御コイル１０等の隣接する他部材との溶接方法や溶接条件によって種々異なったものとなる。ここで、接合領域における平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の区間を設けるための方策としては、例えば、抵抗溶接を採用したり、比較的弱い電流で、かつ、比較的短い時間で行うアーク溶接を採用したりすること等、溶融量を比較的少なくすることが挙げられる。但し、溶融量の減少は接合強度の低下を招いてしまうため、十分な接合強度を確保できる程度の溶融量を確保しておくことは必要である。

　具体的には、図７，８に示すように、発熱コイル９の先端と、これに隣接するシース７とが、例えばアーク溶接により、互いの金属成分を相互に溶融して混じり合うことによって接合領域（以下、「先端側接合部位」）２１が形成され、先端側接合部位２１において、先端側勾配形成区間Ｎ１におけるシース７（先端側接合部位２１）側から発熱コイル９側へ向けて所定方向（Ａ）に沿った長さ１５μｍの区間の平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の部分を設けることができる。ここで、先端側勾配形成区間Ｎ１とは、軸線Ｃ１と発熱コイル９の先端の中心とを通る断面（すなわち、本実施形態においては図８の断面に等しい）における、先端側接合部位２１の外形線Ｇ１及び発熱コイル９の外形線Ｇ２の境界点である第１境界点Ｋ１と第２境界点Ｋ２とを結ぶ境界点連結線分Ｒ１の中心点Ｘ１から、境界点連結線分Ｒ１の垂直二等分線Ｓ１に沿って先端側接合部位２１側に５００μｍの長さを有する区間をいう。また、所定方向（Ａ）とは、境界点連結線分Ｒ１の垂直二等分線Ｓ１が延びる方向をいう。先端側接合部位２１を形成するに際しては、発熱コイル９の先端に金属製のチップ部材を接合した上で、当該チップ部材とシース７とを溶融することで形成することとしてもよい。

　発熱コイル９内部の窒化を防止するという観点からは、シース７のＡｌ含有量を比較的多くすることが考えられる。ところが、Ａｌ含有量の増大に伴い、シース７の加工性が低下してしまうおそれがある。このため、良好な加工性を確保するためには、シース７のＡｌ含有量を比較的少量（例えば、１３重量％以下）とすることが望ましい。換言すれば、このようにＡｌ含有量が最小限に抑えられたシース７を用いた上で、先端側接合部位２１の所定区間に長さ１５μｍの区間の平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の部分を設けることにより、シース７の加工性が低下することなく、発熱コイル９内部の窒化を効果的に防止することができるといえる。

　また、図９に示すように、発熱コイル９の後端と、制御コイル１０とが、例えばアーク溶接により、互いの金属成分を相互に溶融して混じり合うことによって接合領域（後端側接合部位）２２が形成され、後端側接合部位２２において、後端側勾配形成区間Ｎ２における制御コイル１０（後端側接合部位２２）側から発熱コイル９側へ向けての所定方向（Ｂ）に沿った長さ１５μｍの区間の平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の部分を設けることができる。ここで、後端側勾配形成区間Ｎ２とは、軸線Ｃ１と発熱コイル９の後端の中心とを通る断面（すなわち、本実施形態においては図９の断面に等しい）における、発熱コイル９の外形線Ｇ２及び後端側接合部位２２の外形線Ｇ３の境界点である後端側第１境界点Ｋ３と後端側第２境界点Ｋ４とを結ぶ後端側境界点連結線分Ｒ２の垂直二等分線たる後端側垂直二等分線Ｓ２に沿って、後端側境界点連結線分Ｒ２の中心点Ｘ２から発熱コイル９側及び制御コイル１０（後端側接合部位２２）側にそれぞれ５００μｍの長さを有する区間をいう。また、所定方向（Ｂ）とは、後端側垂直二等分線Ｓ２が延びる方向をいう。後端側接合部位２２を形成するに際しては、先端側接合部位２１を形成する場合に用いうるチップ部材と同様に、発熱コイル９及び制御コイル１０間にチップ部材を介した上で、両コイル９，１０及び当該チップ部材を溶融することで形成してもよい。

　発熱コイル９と制御コイル１０とは、図１６に示すように、抵抗溶接によって接合して、後端側勾配形成区間Ｎ３において、制御コイル１０側から発熱コイル９側へ向けての次述する後端側垂直二等分線Ｓ３が延びる方向に沿った長さ１５μｍの区間の平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の部分が設けることとしてもよい。尚、後端側勾配形成区間Ｎ３は、軸線Ｃ１と発熱コイル９後端の中心とを通る断面における、後端側接合部位形成前の発熱コイル９の仮想外形線ＫＧ１のうち、後端側接合部位形成時に制御コイル１０に対して当接する仮想当接線分ＫＴ１と、後端側接合部位形成前の制御コイル１０の仮想外形線ＫＧ２のうち、後端側接合部位形成時に発熱コイル９に対して当接する仮想当接線分ＫＴ２との中間に位置する仮想中間線分Ｍの垂直二等分線である後端側垂直二等分線Ｓ３に沿って、仮想中間線分Ｍの中心点Ｘ３から発熱コイル９側及び制御コイル１０側にそれぞれ５００μｍの長さを有する区間となる。図１７に示すように、発熱コイル９の仮想当接線分及び制御コイル１０の仮想当接線分が重なり合う場合には、重なり合った両仮想当接線分が仮想中間線分Ｍとされる。

　図９では、発熱コイル９及び制御コイル１０が離間した状態で両者を接合するように後端側接合部位２２が形成されているが、後端側接合部位２２の形態はこれに限定されるものではない。例えば、図１８，１９に示すように、後端側接合部位２２の形態を、発熱コイル９及び制御コイル１０が接した状態で両者を接合する形態としてもよい。尚、図１９において、後端側第２境界点Ｋ４と、発熱コイル９及び制御コイル１０の接触端点Ｋ５との間で発熱コイル９及び制御コイル１０が接しているが、両者は溶着していないものである。

　先端側接合部位２１及び後端側接合部位２２において、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の区間がそれぞれ設けてもよいが、先端側接合部位２１及び後端側接合部位２２のうちいずれか一方において、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の区間を設けることとしてもよい。

　発熱コイル９への窒素の別の侵入経路として、発熱コイル９と接続された部材を介することなく直接的に発熱コイル９と窒素が反応するも存在する。このような発熱コイル９と窒素との直接反応を抑制するため、特徴６として、図２０に示すように、軸線Ｃ１（発熱コイル９の中心軸Ｘ１）を含む断面における発熱コイル９の外形線Ｇで囲まれた複数のコイル領域Ｋ（コイル９の断面）の１つである対象コイル領域ＴＫについて、対象コイル領域ＴＫの面積を対象コイル領域ＴＫの周長で除算した値をｘとしたとき、４５≦ｘ≦１６０を満たすことが望ましい。

　除算値ｘが「４５≦ｘ≦１６０」と比較的小さい場合、発熱コイル９の単位表面積当たりの発熱コイル９の体積量が比較的小さいものとなるため、発熱コイル９の単位表面積当たりに供給可能なＡｌ量が少ないものとなってしまうおそれがある。そのため、発熱コイル９表層におけるＡｌ皮膜の生成・剥離の繰り返しにより、比較的短期間の使用であっても連続的なＡｌ皮膜を形成できないほどにＡｌ量が減少してしまうことが懸念される。「ｘ＞１６０」である場合には、対象コイル領域ＴＫの面積が十分に大きく、また、外形が真円に近いものであるため、Ａｌをさほど含有させなくても、必要な耐窒化性を実現しやすい。しかしながら、「ｘ＞１６０」とするためには、発熱コイル９の断面積を増大させる必要があり、これに起因して抵抗値が低下してしまう。その結果、消費電力の増大を招いてしまうおそれがあり、好ましくない。一方で、「ｘ＜４５」である場合には、発熱コイルの線径が過度に小さいものとなったり、コイル領域ＴＫの周長が面積に対して過度に大きく、外形が真円から大きく歪んだものとなったりするため、耐久性の低下を招いてしまうおそれがある。また、このような発熱コイル９は、製造自体が困難であるとともに、製造コストの増大を招いてしまうおそれがあり、実現性に乏しい。すなわち、「４５≦ｘ≦１６０」の発熱コイル９は、比較的断面積の大きい発熱コイルや断面真円状の発熱コイル等と比較して、窒素が侵入してしまいやすく、ひいては耐久性の低下がより一層懸念されるものである断面形状を呈するときに有効であるといえる。

　上述の通り、対象コイル領域ＴＫについて、発熱コイル９中のＡｌ含有量であるｙ（重量％）は「８＜ｙ≦１５」と比較的多いため、発熱コイル９の単位表面積当たりに供給可能なＡｌ量を増加させることができる。従って、Ａｌ皮膜の生成・剥離が繰り返されたとしても、比較的長期間に亘って連続的なＡｌ皮膜を形成し続けることができる。その結果、発熱コイル９内部への窒素の侵入を長期間に亘って抑制することができ、長寿命化を図ることができる。「４５≦ｘ≦１６０」であっても「ｙ≦８」であれば、Ａｌが不足して上述の作用効果が十分に奏されないおそれがある。一方、「ｙ＞１５」であれば、加工性の低下を招いてしまうおそれがある。このため、Ａｌ含有量は肝要である。所定量（「８＜ｙ≦１５」）のＡｌを含有した上で、４５≦ｘ≦１６０を満たす対象コイル領域ＴＫが存在することによって、発熱コイル９内部への窒素の侵入を長期間に亘って防ぐことが可能となる。複数のコイル領域Ｋのうちのより多くの領域が、対象コイル領域ＴＫとしての構成を有する程、長寿命を達成しやすくなる。例えば、複数のコイル領域Ｋのうち７０％以上の領域を対象コイル領域ＴＫとすることが例示できる。これにより、耐久性の一層の向上を図ることができるとともに、飛躍的な長寿命化を図ることができる。

　対象コイル領域ＴＫが、複数のコイル領域Ｋのうちの７０％を占めているか否かについては、複数のコイル領域Ｋのうち、シース７の先端から中心軸Ｘ１を挟んで一方側に位置する１０のコイル領域Ｋ１～Ｋ１０について値ｘをそれぞれ測定し、当該１０の領域のうち、少なくとも７の領域において値ｘが「４５≦ｘ≦１６０」を満たすかどうかにより判定してもよい。尚、値ｘを測定する領域の数は、８つ程度であっても十分に信頼性に足る。但し、発熱コイル９のうち、シース７と接合される部位については、コイル領域Ｋとしては扱わない。

　シースヒータ３は、特徴５の条件を満たすことに加えて、特徴６として、ｙ≧（－７／５）ｘ＋７８を満たすことがさらに望ましい。

　特徴５の「４５≦ｘ≦１６０」且つ「８＜ｙ≦１５」を満たすｘ，ｙの領域は、図２１において散点模様が付された領域である。これに対して、特徴６の「ｙ≧（－７／５）ｘ＋７８」を満たすｘ，ｙの領域は、図２２において散点模様が付された領域となる。除算値ｘ及びＡｌ含有量ｙが図２２の領域の範囲内という条件を満たすことで、より優れた耐久性を発揮することができる。上述の通り、製造等に際して発熱コイル９の断面形状が変形してしまったり、発熱コイル９の周長が比較的大きなものとなってしまったりすることがある。また、抵抗値を増大させ、十分な発熱性能を実現するとともに、消費電力を比較的低く抑えるという観点から、発熱コイル９が細径化されることがある。一方で、発熱コイル９の周長の増大や細径化に伴い、発熱コイル９の単位表面積当たりの体積は減少し、Ａｌ不足に陥りやすくなる。これに対し、特徴７では、ｘの値が比較的小さい場合（ｘが５０未満である場合）においては、さらに多くのＡｌを含有させることになる。従って、発熱コイル９内部への窒素の侵入を長期間に亘って抑制することができ、長寿命化を図ることができるという作用効果がより確実に奏されることとなる。このように、発熱コイル９の細径化を図りつつ、周長が比較的増大した発熱コイル９に関しても、より優れた耐久性を実現するという意味において、上記ｘ及びｙの関係を上記領域の範囲内とすることがより望ましいとえる。

　特徴６，７の条件を満たす場合、特徴８として、発熱コイル９は、マンガン（Ｍｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）、バナジウム（Ｖ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、及び、セリウム（Ｃｅ）等の希土類元素を少なくとも１種類含有するとともに、これらの総含有量が０．００１重量％以上５重量％以下であり、且つｙ≦（－１／２０）ｘ＋２０を満たすことが望ましい。

　ＭｎやＳｉ等の元素は、１０００℃におけるＣｒの窒化物生成自由エネルギーよりも１０００℃における窒化物生成自由エネルギーが少ない元素、すなわち、Ｃｒより窒化しやすい元素である。Ｃｒが含有されている場合においては、ＭｎやＳｉ等の元素が窒素ゲッター元素として機能して、Ｃｒの窒化を防止して、耐久性のより一層の向上を図ることができる。

　また、特に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、及び、Ｃｅ等の希土類元素は、Ａｌよりも窒化しやすい元素であるため、発熱コイル９内部におけるＡｌＮの形成を効果的に抑制することができる。さらに、このような元素が含有されることで、発熱コイル９を形成するＡｌ等の金属組織に格子歪が生じるため、Ａｌ等の金属組織に歪み負荷が発生する。これにより、Ａｌの移動（拡散）が促進され、Ａｌがより速やかに発熱コイル９表層へと移動する（供給される）こととなる。結果として、Ａｌ皮膜がより一層確実に形成されるため、発熱コイル９内部への窒素の侵入を一層確実に抑制することができる。

　上記窒素ゲッター元素及び／又は希土類元素の総含有量が０．００１重量％未満の場合には、上記作用効果が十分に奏されないおそれがある。一方で、総含有量が５重量％を超える場合には、加工性が低下してしまうとともに、発熱コイル９内部に比較的大きな窒化物が生成されてしまい、これらを起点として腐食ガスが侵入してしまうおそれがある。

　併せて、特徴８では、ｘ，ｙの領域が、図２３における直線ｙ＝（－１／２０）ｘ＋２０よりも下側の領域となる。ＭｎやＳｉ等の元素を含有することによって耐久性の向上を図ることができるため、除算値ｘが比較的大きい（ｘ≧１００）場合においては、さほどＡｌを含有させなくとも、発熱コイル９内部への窒素の侵入を長期間に亘って抑制することができ、長寿命化を図ることができる。従って、十分な耐久性を維持しつつ、Ａｌ含有量の抑制を図ることができる。その結果、コストの減少を図ることができるとともに、加工性の向上を図ることができる。

　上述の通り、発熱コイル９への窒素の侵入経路として、シース７内部の窒素が発熱コイル９と直接反応して侵入する直接的な経路と、他部材を通じて発熱コイル９に到る間接的な経路とがあることは上述の通りである。間接的な経路を辿る際は、シース７内部が窒素雰囲気であるので、その窒素がシース７自身を経由するようにも考えられる。しかしながら、窒素の侵入は拡散にも似た現象であり、無制限に長い距離を伝搬してくるわけではない。

　そこで、間接的な窒素侵入経路として、発熱コイル９とシース７との接合部の近傍において窒素がシース７を伝って発熱コイル９へ侵入してくる経路を考えた場合、特徴９として、図２５に示すように、発熱コイル９の先端とシース７との先端側接合部位２１のうち、内側表面から５μｍ以内の表層領域３１であって、少なくとも発熱コイル９の先端外周から先端側接合部位２１の内側表面に沿って１００μｍの範囲内におけるアルミニウムの含有量を３．５重量％以上とすることが望ましい。

　発熱コイル９を構成する成分として十分な量のＡｌが含有されていれば、発熱コイル９への直接的な窒素の侵入は回避できることは上述した通りである。一方、発熱コイル９の先端部とシース７とが相互に溶融して形成された溶融部１を鑑みると、シース７にはＡｌが含有されていない場合が一般的であるため、溶融部におけるＡｌの含有量は比較的少ないものとなってしまう。このため、発熱コイル９の先端部近傍である溶融部へ侵入した窒素が発熱コイルへ９と進入することが懸念されるのである。窒素の侵入が最も懸念される発熱コイル９の近傍部位、すなわち先端側接合部位２１の表層領域３１の所定範囲内におけるアルミニウムの含有量が３．５重量％以上であれば、発熱コイル９の近傍部位の表層においてＡｌ系被膜（Ａｌ₂Ｏ₃やＡｌＮの被膜）を形成することができ、発熱コイル９内部への窒素の侵入を効果的に防止することができる。

　以上のように、発熱コイル９表層からの窒素の侵入、及び、発熱コイル９近傍の先端側接合部位２１からの窒素の侵入を一挙に抑制できることから、発熱コイル９内部における窒化物の生成をより確実に防止することができ、ひいては耐久性の飛躍的な向上及び長寿命化を図ることができる。

　特徴９を満たす場合、特徴１０として、シース７におけるＡｌ含有量を３．５重量％以上とすることがさらに望ましい。

　Ａｌ含有量が３．５重量％以上のシース７を用いることで、発熱コイル９とシース７との先端側接合部位２１におけるＡｌ含有量を確実に３．５重量％以上とすることができる。従って、先端側接合部位２１の表層全域においてＡｌ系被膜を形成することができるとともに、シース７においてもＡｌ系被膜を形成することができる。その結果、発熱コイル９内部への窒素の侵入をより効果的に抑制することができ、耐久性の一層の向上を図ることができる。

　また、特徴９を満たす場合、特徴１１として、先端側接合部位２１の表層領域３１のうち、少なくとも発熱コイル９の先端外周から先端側接合部位２１の内側表面に沿って１００μｍの範囲内には、１０００℃におけるクロム（Ｃｒ）の窒化物生成自由エネルギーよりも１０００℃における窒化物生成自由エネルギーが少ない元素を少なくとも１種類含有する領域が存在していることが望ましい。

　発熱コイル９にはＣｒが含有されるため、発熱コイル９の抵抗値を十分に増大させることができる。このため、発熱コイル９に過度の細径化を施すことなく、十分な発熱性能を実現することができる。また、発熱コイル９の過度の細径化を図る必要がないことから、発熱コイル９を比較的太いものとすることでき、その結果、発熱コイル９の耐久性の向上を図ることができる。一方で、Ｃｒは比較的窒化しやすい元素であるため、Ｃｒの窒化が進行してしまい、発熱コイル９の耐久性が低下してしまうことが懸念される。また、先端側接合部位２１の形成によって、先端側接合部位２１中にＣｒが溶融され得るが、当該Ｃｒが窒化してしまうことによって、発熱コイル９近傍の先端側接合部位２１の表層におけるＡｌ系被膜中にＣｒ窒化物が散在してしまい、不連続なＡｌ系被膜が形成されてしまうおそれがある。その結果、発熱コイル９内部への窒素の侵入を十分に抑制できないことが懸念される。

　これに対して、少なくとも発熱コイル９の先端外周から先端側接合部位２１の内側表面に沿って１００μｍの範囲内に、１０００℃におけるクロム（Ｃｒ）の窒化物生成自由エネルギーよりも１０００℃における窒化物生成自由エネルギーが少ない元素を少なくとも１種類含有する領域が存在していれば、シースヒータ３使用時を想定した高温環境下（１０００℃）において、当該元素がいわゆる窒素ゲッター元素として機能し、発熱コイル９内部におけるＣｒの窒化を防止することができる。また、Ｃｒ窒化物の生成を抑制することができるため、発熱コイル９近傍の先端側接合部位２１において連続的なＡｌ系被膜を形成することができる。その結果、窒素の侵入を一層効果的に防止することができ、耐久性のより一層の向上を図ることができる。尚、窒素ゲッター元素としては、例えば、マンガン、ケイ素、ボロン、バナジウム、タンタル、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、及び、セリウム等の希土類元素等を挙げることができる。

　別の間接的な窒素侵入経路として、発熱コイル９に接合された制御コイル１０を経由する経路を考えた場合、特徴１２として、図９に示すような発熱コイル９と制御コイル１０との後端側接合部位２２におけるアルミニウムの含有量を３．５重量％以上とすることが望ましい。

　発熱コイル９に十分なＡｌが含有されていれば、発熱コイル９表層にＡｌ系被膜を形成することができ、発熱コイル９表層からの窒素の侵入を防止することができる。さらに、後端側接合部位２１におけるＡｌ含有量が３．５重量％以上であれば、後端側接合部位２１の表層においてＡｌ系被膜を形成することができる。これにより、後端側接合部位２１から発熱コイル９内部への窒素の侵入を効果的に抑制することができ、耐久性の一層の向上を図ることができる。

　特徴１２を満たす場合、特徴１３として、後端側接合部位２２には、１０００℃におけるＣｒの窒化物生成自由エネルギーよりも１０００℃における窒化物生成自由エネルギーが少ない元素を少なくとも１種類含有する領域が存在していることが望ましい。

　上述の通り、発熱コイル９にはＣｒが含有されるため、発熱コイル９の抵抗値を十分に増大させることができる。このため、発熱コイル９に過度の細径化を施すことなく、十分な発熱性能を実現することができる。また、発熱コイル９の過度の細径化を図る必要がないことから、発熱コイル９を比較的太いものとすることでき、その結果、発熱コイル９の耐久性の向上を図ることができる。一方で、Ｃｒは比較的窒化しやすい元素であるため、Ｃｒの窒化が進行してしまい、発熱コイル９の耐久性が低下してしまうことが懸念される。また、後端側接合部位２２の形成によって、後端側接合部位２２中にＣｒが溶融され得るが、当該Ｃｒが窒化してしまうことによって、後端側接合部位２２の表層におけるＡｌ系被膜にＣｒ窒化物が散在してしまい、Ａｌ系被膜が不連続なものとなってしまうおそれがある。

　これに対して、後端側接合部位２２に１０００℃におけるＣｒの窒化物生成自由エネルギーよりも１０００℃における窒化物生成自由エネルギーが少ない元素を少なくとも１種類含有する領域が存在していれば、シースヒータ使用時を想定した高温環境下（１０００℃）において、当該元素がいわゆる窒素ゲッター元素として機能し、発熱コイル９内部におけるＣｒの窒化を防止することができる。また、後端側接合部位２２において連続的なＡｌ系被膜を形成することができるため、窒素の侵入を一層効果的に防止することができる。

　さらに、特徴９を満たす場合、特徴１４として、先端側接合部位２１の表層領域の所定範囲内におけるＡｌ含有量が３．５重量％以上とするのに際して、発熱コイル９はＣｒを含有するとともに、ジルコニウム（Ｚｒ）を０．００５重量％以上２重量％以下、或いは、チタン（Ｔｉ）を０．００５重量％以上５重量％以下含有することが望ましい。

　発熱コイル９が、窒素ゲッター元素として機能するＺｒ又はＴｉを所定量含有することにより、Ｃｒの窒化をより確実に抑制することができる。Ｚｒ或いはＴｉの含有量が０．００５重量％未満である場合には、Ｃｒの窒化を十分に抑制できないおそれがある。一方で、Ｚｒの含有量が２重量％を超える場合、或いは、Ｔｉの含有量が５重量％を超える場合には、発熱コイル９の加工が困難となってしまうおそれがある。

　上記構成のグロープラグ１は、下記の方法により製造することができる。尚、特に明記しない部位については、従来公知の方法により製造している。

　まず、Ｃｒが５重量％以上２０重量％以下、Ａｌが８重量％を超えて１５重量％以下含有されているＦｅ－Ａｌ系合金の抵抗発熱線をコイル形状に加工し、発熱コイル９を得る。

　次いで、発熱コイル９の後端部分と、Ｃｏ－Ｎｉ－Ｆｅ系合金等の抵抗発熱線をコイル形状に加工した制御コイル１０の先端部分とを接合する。接合に際しては、例えば、アーク溶接によって両コイル９，１０を構成する合金成分が溶融された後端側接合部位２２を形成することにより、両コイル９，１０が接合される。このとき、十分な接合強度を確保しつつ、後端側接合部位２２における平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の区間を形成すべく、所定の溶接条件（例えば、３０Ａで１００ｍｓ間アークを飛ばして溶接する等）でアーク溶接が行われる。

　次いで、最終寸法より加工代分だけ大径に形成され、かつ、先端の閉じていない筒状のシース７内に、中軸８の先端と、当該中軸８と一体となった発熱コイル９及び制御コイル１０とが配置される。そして、例えば、アーク溶接によって、シース７の先端部分を閉塞させるとともに、当該シース７の先端部分と発熱コイル９の先端部分とを接合すべく、シース７を構成する金属及び発熱コイル９を構成する金属を相互に溶融させて、先端側接合部位２１が形成される。このとき、十分な接合強度を確保しつつ、先端側接合部位２１における平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の区間を形成すべく、所定の溶接条件（例えば、９０Ａで３００ｍｓ間アークを飛ばした後、４０Ａで５０ｍｓ間アークを飛ばして溶接すること等）でアーク溶接が行われる。

　その後、シース７内に絶縁粉末１１を充填した後、当該シース７にスウェージング加工を施す。これにより、大径部７ｂを有するシース７が形成されるとともに、当該シース７が中軸８と一体となってシースヒータ３が完成する。

　そして、上記のように形成されたシースヒータ３がハウジング２の軸孔４に圧入固定されるとともに、ハウジング２の後端部分において、Ｏリング１２や絶縁ブッシュ１３等が中軸８に嵌め込まれることで、グロープラグ１が完成する。

　以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（評価試験１）

　９種の発熱コイル（実施例：サンプルＮｏ．１，３～５，７，８、比較例：サンプルＮｏ．２，６，９）を次のように作製した。まず、原料を秤量・混合し、溶解合金を作製する。次いで、熱間加工にてφ３０ｍｍの円柱状の鋳塊とし、線引き加工にてφ０．３ｍｍの素線を作製した。作製した素線を従来公知の手法によりコイリングし、コイル形状とした。サンプルＮｏ．１～９の組成を表１に示す。サンプルＮｏ．１～９についてはＣｒを段階的に変化させて含有させ、それぞれＡｌの配合量を変化させた。表１に示す各組成の割合は重量％であり、各組成の合計が１００重量％となる。また、その組成は作製したサンプルについてＥＰＭＡを用いて分析を行った（条件　ビーム径：１０μｍ、電圧：２０ｋＶ、電流：２．５×１０^-8Ａ）。

　各サンプルにつき熱耐久試験を行った。試験では、グロープラグにおける使用を模擬するため、ガス置換可能な電気炉に各サンプルを載置し、１２００℃を５時間保持した。電気炉内部の雰囲気は初期酸素分圧を０．２×１０⁵Paとし、３分後、１．０×１０^-13Ｐａとしている。また、試験は、酸素分圧調整のためのＣＯ（一酸化炭素），Ｈ₂（水素）等の還元性ガスを含んだ、窒素ガスを用いて行った。

　本耐久試験における環境温度を１２００℃とした点については、次の通りである。高い耐久性が求められるディーゼルエンジンでは使用時においてシースの表面温度が９００℃～１０００℃といった高温状態となる。グロープラグでは、発熱コイルが位置するシースの表面温度と制御コイルが位置するシースの表面温度との間に最大で１００℃程度の温度差が生じる。また、それらの表面温度と、内部に収容される発熱コイル及び制御コイルとの間にもまた１００℃以上の温度差が生じる。これら及び温度誤差を加味すると、高温時における発熱コイルの耐久性を評価するには、１２００℃としておけば十分に使用状態を想定した試験を行うことができるのである。

　試験後の各サンプルについて観察した。観察に際して、図６に示すように、各サンプルを樹脂ブロックＰ１中に埋設し、サンプルの長手方向Ｃ２に沿って樹脂ブロックＰ１及びサンプルを切断し研磨を施した（勿論、切断することなく研磨だけを行うこととしてもよい）。研磨に際して、先ずはＳｉＣ耐水研磨紙（＃１５００）で粗研磨を施し、その後ダイヤモンドペースト１μｍで鏡面化仕上げを行った。例えば、サンプルがφ０．３ｍｍである場合には、当該サンプルの０．１～０．１５ｍｍ位内部までに研磨を抑えることが望ましい。鏡面化されたサンプルにつき、アセトンなどの有機溶剤により脱脂洗浄を行い、金属顕微鏡又はＳＥＭなどにより組織観察を行い、サンプルの表層で変質した部位の厚さを測定した。観察した画像の代表例としてサンプル２及び４を図４，図５に示す。また、酸化皮膜の性状の分析については、各サンプルに対して、ＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）を用いた元素マッピングを行い、生成物を特定した。この分析の結果につき、皮膜がＡｌを主体とする酸化物もしくは窒化物であったものについては「表層生成物」の欄に「Ａｌ」、Ａｌ，Ｃｒの混合した酸化物もしくは窒化物であったものについては「Ａｌ，Ｃｒ」と示す。皮膜を含む表層部位の厚さ及びその表層部位の性状についての測定・分析結果を表１に示す。

　サンプルＮｏ．１～９については、変質した表層部位はＡｌのみもしくはＡｌとＣｒが混合した酸化膜及び窒化膜であった。Ａｌの含有量が８重量％以下のサンプルＮｏ．２については、表層のＡｌ₂Ｏ₃膜の直下に保護性に劣るＣｒ₂Ｎが層状に形成されてしまい、内部へ窒素が侵入してしまった。また、Ｃｒの含有量が２０重量％を超えたサンプルＮｏ．９については、表層にＡｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ及びＣｒ₂Ｎが混合した皮膜が形成されており、このために良好な皮膜として形成されず、内部窒化が生じてしまっていた。これは、Ａｌ₂Ｏ₃皮膜とは異なりＣｒ₂Ｎ皮膜は窒素ガスの透過性が高く、内部への窒素の侵入を有効に防ぐことができなかったためであると考えられる。また、Ｃｒ₂Ｎ皮膜が形成されてしまうが故に緻密なＡｌ₂Ｏ₃皮膜が連続的に形成されず、Ｃｒ₂Ｎ皮膜とＡｌ₂Ｏ₃皮膜とが断片的に隣り合った皮膜となってしまったためとも推察する。

　以上の結果から、グロープラグのシース内のように分圧比において酸素分圧よりも窒素分圧の方が高い雰囲気であって、酸素分圧が徐々に低くなる（発熱コイルの酸化により、シース内の酸素が消耗される）環境下においては、発熱コイルを、Ｃｒを５重量％以上２０重量％以下、Ａｌを８重量％超１５重量％以下という組成とすることで、粒状ＡｌＮの生成及びＣｒ₂Ｎの生成を抑制して、発熱コイルの耐久性を向上させ、シースヒータひいてはグロープラグとしての高耐久性を実現することが可能であることが確認された。
（評価試験２）

　評価試験１と同様に、１０種の発熱コイル（実施例：サンプルＮｏ．５，７，１０～１４、比較例：サンプルＮｏ．２，９）を作製した。各サンプルの組成を表２に示す。評価試験２のサンプルＮｏ．２，５，７，９は評価試験１で用いたサンプルＮｏ．２，５，７，９と同じであるが、サンプルＮｏ．１０～１４については評価試験２のために新たに作製したものである。

　各サンプルにつき通電耐久試験を行い、耐断線性を測定した。通電耐久試験では、通電パターンを"直流１１Ｖ６秒－直流１４Ｖ１８０秒"を１サイクルとし、耐断線性の指標としてサンプルが断線した時のサイクル数を５００サイクル刻みで取得した。試験結果を表２に示す。

　Ｃｒの含有量を５重量％以上２０重量％以下とし、Ａｌの含有量を８重量％を超えて１５重量％以下としたサンプルＮｏ．５，７，１０～１４についてはいずれも６０００サイクルを超え、優れた耐久性を有していたことが確認された。このうち、Ｃｒの含有量に対するＡｌの含有量比率Ｎ_Al／Ｎ_Crが０．６５を下回ってしまったサンプルＮｏ．７は、耐久性は６０００サイクル以上であったものの、外表面に形成される膜中にＣｒ₂Ｎが生成されやすく、上記評価試験１においてもＡｌ₂Ｏ₃とＣｒ₂Ｎとが混合した酸化膜及び窒化膜が形成されてしまったように、Ｎ_Al／Ｎ_Crが０．６５以上となる他のサンプル（例えばサンプルＮｏ．５等）に比較すると耐久性の面で難がある傾向があった。一方、Ｎ_Al／Ｎ_Crが１．４０を超えてしまったサンプルＮｏ．１０もまた、耐久性は６０００サイクル以上であったが、比較的にＣｒが少ないことから抵抗値が低くなりがちであり、速熱性を得ることが困難であったり、コイル線径を細くしたりしなければならず、これらの影響を受けて耐久性がサンプルＮｏ．５等に比較して低いものとなってしまった。

　以上の結果から、Ｃｒは適度に含有されている方がグロープラグとしての速熱性を実現しやすく、５重量％以上含有されていることが好ましいと言える。また、含有比Ｎ_Al／Ｎ_Crが０．６５以上１．４０以下であると、より一層優れた耐久性を得ることができることが確認された。
（評価試験３）

　評価試験１のサンプルＮｏ．５（実施例）とサンプルＮｏ．２（比較例）と同様の２種の発熱コイル（サンプルＮｏ．２，５）を作製した。別途作成した制御コイルを用いて、５本のシースヒータを作製した。サンプルＮｏ．２の発熱コイルを使用したシースヒータをサンプルＮｏ．２－１，２－２、サンプルＮｏ．５の発熱コイルを使用したシースヒータをサンプルＮｏ．５－１，５－２、及びサンプルＮｏ．５の発熱コイルを使用し、制御コイルを有さないシースヒータをサンプルＮｏ．５－３とした。尚、制御コイルはＣｏ－２５ｗｔ％Ｎｉ－４ｗｔ％Ｆｅ製のもの、シースはInconel 601製のものを使用した。

　各シースヒータにつき評価試験１と同様の装置を用いて熱耐久試験を行った。これら５本のシースヒータは試験を行うために、シースヒータとして完成させた後、シース後端の封止部材を含む部位を切削により取り除き、シースの内部と外部とが気密の状態にないものとした。試験では、各サンプルを１２００℃で２０時間保持した。サンプルＮｏ．２－１及び５－１の２本については大気雰囲気に等しく、酸素分圧を０．２×１０⁵Ｐａとした。一方サンプルＮｏ．２－２，５－２及び５－３の３本については、グロープラグとして使用するシース内部の雰囲気を想定して酸素分圧を１．０×１０^-13Ｐａとした。

　２０時間電気炉にて保持した後、各サンプルを分解・切削等を行い、発熱コイル、制御コイル及びシースの断面観察をする。断面観察の際は評価試験１と同様に観察する各部材を樹脂ブロックに埋設させて観察している（図６参照）。この観察結果を表３に示す。

　サンプルＮｏ．２－１と５－１は大気雰囲気、すなわち酸素が十分に存在し、窒素過剰な雰囲気とならない環境における発熱コイルの組成の違いによる窒化の度合いを比較するものである。これによると、比較例のサンプルＮｏ．２－１であっても本発明の実施例のサンプルＮｏ．５－１であっても、発熱コイルの窒化度合いは０％と進行しておらず、両者の間に格別な差異はなく、いずれも優れた耐久性を有するものと判断できる。このときの制御コイルの酸化皮膜の厚み及びシース内周面の酸化皮膜の厚みは、サンプルＮｏ．２－１では１１３μｍ、１７μｍであり、サンプルＮｏ．５－１では１１７μｍ、１９μｍであった。

　一方、酸素が十分に存在せず、窒素過剰な雰囲気であるシースの内部を想定したサンプルＮｏ．２－２，５－２，５－３を比較すると、比較例であるサンプルＮｏ．２－２では発熱コイルの窒化度合いが８２％と進行するものの、本発明の実施例であるサンプルＮｏ．５－２及び５－３については窒化度合いが０％と進行しておらず、優れた耐久性を有するものと判断できる。従って、発熱コイル９は、酸素分圧よりも窒素分圧が大きい内部雰囲気を持つシース内において優れた耐久性を実現するものであることが検証された。このときの制御コイルの酸化皮膜の厚みは、サンプルＮｏ．２－２では０．７μｍ、サンプルＮｏ．５－２では０．８μｍであり、シース内周面の酸化皮膜の厚みはいずれも１μｍであり、すべてが５μｍ以下であった。
（評価実験４）

　主成分をＦｅとする発熱コイルのＡｌ、Ｃｒ、及び、ＺｒやＴｉ等の窒素ゲッター元素の各含有量と、先端側接合部位における平均Ａｌ濃度勾配、又は、後端側接合部位における平均Ａｌ濃度勾配とを種々変更したグロープラグのサンプルＮｏ．１～２８を作製した。ここで、発熱コイルの先端側接合部位はアーク溶接又は抵抗溶接によって形成し、発熱コイルの後端側接合部位は各サンプルともに同一の溶接方法及び同一の溶接条件により形成することとした。また、発熱コイルが所定の抵抗値を有するように必要に応じて発熱コイルの細径化処理を行うこととした。各サンプルの発熱コイル中のＡｌやＣｒ等の含有量、先端側接合部位における平均Ａｌ濃度勾配、及び、溶接方法・条件を表５に示す。さらに、特にＡｌ及びＣｒの含有量に着目した際の、各サンプルにおける発熱コイルの組成比分布を図１５の三角図に示す。ここで、図１５の三角図の左斜辺はＣｒの含有量（重量％）を示し、右斜辺はＡｌの含有量（重量％）を示すものである。

　尚、表５中の「平均Ａｌ濃度勾配」について（参考）と記したのは、耐久性評価試験を行った各サンプルとは別に、各サンプルと同様の組成を有するとともに、同一の溶接方法及び溶接条件によって作製されたサンプル（すなわち、厳密には各サンプルとは異なるもの）について、勾配形成区間を分析して得られた平均Ａｌ濃度勾配を示しているためである。従って、表中の「平均Ａｌ濃度勾配」は、各サンプルの実際に有する「平均Ａｌ濃度勾配」とは厳密には等しいといえない可能性があるが、実際の値に非常に近い値を示すものである。

　平均Ａｌ濃度勾配の測定は次のように行った。まず、図１３に示すように、シースの軸線及び発熱コイル先端の中心を通るようにサンプルを切断した後、切断面を観察し、先端側接合部位２１の外形線Ｇ１と発熱コイルの外形線Ｇ２とを特定した（図１３の左側部位が先端側接合部位２１であり、右側部位が発熱コイル９である）。そして、両外形線Ｇ１，Ｇ２の境界点Ｋ１，Ｋ２（Ｋ２は図示せず）同士を結ぶ線分（境界点連結線分）Ｒ１の垂直二等分線Ｓ１に沿ってシース側（図の左側）に５００μｍの区間を勾配形成区間Ｎ１とし、当該勾配形成区間に対して任意の間隔でＥＰＭＡを用い、Ａｌ濃度の変化が比較的大きい区間（詳細測定対象区間）を特定した（すなわち、Ａｌ濃度の変化量が比較的大きな区間についてあたりをつけた）。次いで、ＥＰＭＡを用い、当該詳細測定対象区間に対してビーム径３μｍのビーム（電圧値２０ｋＶ、電流値２．５×１０^-8Ａ）をビームスポットが重複しないように（詳細測定対象区間に対して３μｍ毎に）照射し、表４及び図１４に示すように、詳細測定対象区間の始点Ｄ１から詳細測定対象区間の終点Ｄ３５までの各点のＡｌ濃度を測定した。さらに、５点間のＡｌ濃度変化量を１５μｍで除算することで、１５μｍの長さを有する複数の区間（Ｄｎ～Ｄｎ+４）について１μｍ当たりのＡｌ濃度変化量（すなわち、Ａｌ変化率）を算出した。尚、図１４において、Ａｌ濃度を黒四角点でプロットし、Ａｌ変化率を黒三角点でプロットしている。そして、各区間のＡｌ変化率のうち、その最大値をサンプルの平均Ａｌ濃度勾配とした。すなわち、当該サンプルの平均Ａｌ濃度勾配は、各Ａｌ変化率のうちの最大値である０．２５９重量％／μｍであった。尚、当該サンプルにおいて、Ａｌ濃度の変化が隣接点と比較してほとんどなくなった部分（Ｄ２８近傍；図１４中の境界線）が、発熱コイル及び先端側接合部位の境界（図１３中の境界線）であった。

　各サンプルについて耐久性評価試験を行った。耐久性評価試験では、１１Ｖで６秒間通電した後、１４Ｖで１８０秒間通電することを１サイクルとして、発熱コイルが断線するまでのサイクル数（断線サイクル数）を測定した。ここで、断線サイクル数が６０００サイクル以上のサンプルについては、耐久性に優れるとして「Ｂ」の評価を下すこととし、断線サイクル数が７０００サイクル以上のサンプルについては、耐久性に非常に優れるとして「Ａ」の評価を下すこととした。一方で、断線サイクル数が６０００サイクル未満のサンプルについては、耐久性が良好ではないとして「Ｃ」の評価を下すこととした。尚、Ａｌが１５重量％を超えて含有される場合、及び、窒素ゲッター元素の総含有量が５重量％を超えて含有される場合には、発熱コイルを所定径に細径化することが困難であったため、評価試験を行わなかった。試験結果を表５に示す。

　表５に示すように、Ａｌの含有量が８重量％以下のサンプルＮｏ．１～４は、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上であっても、断線サイクル数が６０００サイクル未満となってしまい、耐久性が不十分となってしまうことがわかった。これは、先端側接合部位におけるＡｌＮ層の形成に伴ってＡｌが不足してしまったため、強固なＡｌＮ層が形成されるまでには至らなかったことに起因すると考えられる。また、Ａｌの含有量が８重量％を超えていても、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ未満のサンプルＮｏ．５については、耐久性が良好ではなかった。これは、Ａｌの移動（供給）速度が比較的遅いことから、先端側接合部位におけるＡｌＮ層の形成が不十分となってしまったことによると考えられる。

　これに対して、Ａｌの含有量が８重量％を超えて１５重量％以下であり、かつ、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上のサンプルＮｏ．６～２８については、断線サイクル数が６０００サイクル以上となり、優れた耐久性を有することが認められた。これは、Ａｌが含有されることで発熱コイル表層にＡｌＮ等の被膜が形成されたこと、及び、発熱コイルにＡｌが８重量％を超えて１５重量％以下含有されるとともに、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上とされたことで、Ａｌが不足することなく、侵入してきた窒素と供給されてきたＡｌとでＡｌＮが次々と形成され、広範囲にわたる強固なＡｌＮ層が形成されたことにより、発熱コイル近傍の先端側接合部位から発熱コイル内部への窒素の侵入がより確実に抑制されたことに起因すると考えられる。尚、この場合において、Ａｌ含有量を１５重量％を限度としてより大きくすること、或いは、平均Ａｌ濃度勾配をより大きくすることによって、耐久性のより一層の向上を図ることができるといえる。

　さらに、Ａｌの含有量が８重量％を超えて１５重量％以下であり、かつ、Ｃｒの含有量が５重量％以上２０重量％以下である、すなわち、図１５中の太線で囲まれた領域内の組成比で形成され、さらに、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上のサンプルＮｏ．７～２８については、非常に優れた耐久性を有することが明らかとなった。これは、Ｃｒが含有されたことで発熱コイルを比較的太くすることができたため、耐久性のより一層の向上を図ることができたことによると考えられる。また、この場合において、Ｃｒ含有量が１５重量％以下のサンプルＮｏ．１０～２８については、断線サイクル数が８０００サイクル以上となり、耐久性のより一層の向上が認められた。

　併せて、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ等の窒素ゲッター元素が０．００１重量％以上５重量％以下含有されたサンプルＮｏ．２２～２８については、ＡｌやＣｒの含有量及び平均Ａｌ濃度勾配が等しいサンプルＮｏ．１５と比較して耐久性のより一層の向上が認められた。これは、当該元素によって、Ｃｒの窒化が抑制されたこと、及び、発熱コイルの金属組織に金属歪みを生じさせたことによって、Ａｌがより速やかに移動することとなり、ひいてはＡｌＮ層がより一層確実に形成されたことに起因すると考えられる。
（評価試験５）

　評価試験４と同様に、発熱コイルのＡｌやＣｒ等の含有量、及び、後端側接合部位における平均Ａｌ濃度勾配を種々変更したグロープラグのサンプルＮｏ．４１～６０を作製した。尚、この場合において、後端側接合部位は、アーク溶接又は抵抗溶接によって形成するとともに、先端側接合部位は、各サンプルともに同一の溶接方法及び同一の溶接条件によって形成することとした。各サンプルの発熱コイル中のＡｌやＣｒの含有量、後端側接合部位における平均Ａｌ濃度勾配、及び、溶接方法・条件を表６に示す。平均Ａｌ濃度勾配は、基本的には上述した測定方法と同様の測定方法によって測定した。但し、シースの軸線及び発熱コイル後端の中心を通るようにして切断したサンプルの切断面における、発熱コイルの外形線及び後端側接合部位の外形線の境界点である後端側第１境界点と後端側第２境界点とを結ぶ後端側境界点連結線分の垂直二等分線たる後端側垂直二等分線に沿って、後端側境界点連結線分の中心点から発熱コイル側及び制御コイル側にそれぞれ５００μｍの長さを有する区間を、勾配形成区間とした。

　各サンプルにつき、評価試験４と同様に、耐久性評価試験を行った。試験結果を表６に示す。

　表６に示すように、Ａｌの含有量が８重量％以下のサンプルＮｏ．４１，４２、及び、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ未満のサンプルＮｏ．４３については、耐久性が不十分であることがわかった。それぞれ上述した理由と同様の理由によるものであると考えられる。

　これに対して、Ａｌを８重量％を超えて１５重量％以下含有するとともに、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上であるサンプルＮｏ．４４～６０については、耐久性に優れていることが明らかとなった。これは、後端側接合部位において広範囲にわたる強固なＡｌＮ層が形成されたため、後端側接合部位から発熱コイル内部への窒素の侵入がより確実に抑制されたこと等に起因すると考えられる。

　また、Ａｌを８重量％を超えて１５重量％以下含有するとともに、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上であり、かつ、Ｃｒが５重量％以上２０重量％以下含有されたサンプルＮｏ．４５～６０については、非常に優れた耐久性を有することが明らかとなった。これは、Ｃｒが添加されたことによって、発熱コイルを比較的太くできたことに起因すると考えられる。また、この場合において、Ｃｒ含有量が１５重量％以下のサンプルＮｏ．４７～６０については、断線サイクル数が８０００サイクル以上となり、耐久性のより一層の向上が認められた。ただし、Ｃｒが２０重量％を越えてしまったサンプルＮｏ．４４については、Ａｌが同量でＣｒが２０重量％以下であるサンプルＮｏ．４５に比して僅かながら断線サイクル数が短くなるという結果であった。

　また、ＨｆやＺｒ等の窒素ゲッター元素が０．００１重量％以上５重量％以下含有されたサンプルＮｏ．５６～６０については、ＡｌやＣｒの含有量及び平均Ａｌ濃度勾配が等しいサンプルＮｏ．４８と比較して耐久性がより一層向上することが認められた。

　以上より、発熱コイルにＡｌが８重量％を超えて１５重量％以下含有されるとともに、接合領域における平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の区間が設けられることで、発熱コイル内部の窒化を効果的に抑制でき、ひいては耐久性の向上を十分に図ることができるといえる。さらに、Ｃｒが５重量％以上２０重量％以下含有されることで、断線サイクル数が７０００サイクル以上となり、非常に優れた耐久性を実現することができるといえる。また、この場合において、Ｃｒ含有量が１５重量％以下とされることで、耐久性をより効果的に向上させることができるといえる。加えて、ＨｆやＺｒ等の窒素ゲッター元素が０．００１重量％以上５重量％以下含有されることで、耐久性のより一層の向上を図ることができるといえる。
（評価試験６）

　発熱コイルの接合部位における溶接方法及び溶接条件と平均Ａｌ濃度勾配との関係を下記の通り検証した。
（試験６－１）

　溶接方法（アーク溶接或いは抵抗溶接）及び溶接条件（電流値及び放電時間）を種々変更して発熱コイルとシースを接合することによりサンプルＮｏ．１～１８を作製した。ここで、発熱コイルは、Ｆｅを主成分とするとともに、Ｃｒを９．４重量％含有し、さらに、Ａｌを８重量％を超えて１５重量％以下と比較的多く含有して構成されるものを用いた。また、シースはＦｅ－２５Ｃｒ－２０Ｎｉ（SUS 310s）若しくはＮｉ－２３Ｃｒ－１４．４Ｆｅ－１．４Ａｌ〔Inconel 601（登録商標）〕によって構成されるものを使用した。尚、アーク溶接では、９０Ａで３００ｍｓの間アークを飛ばした後、４０Ａで５０ｍｓの間アークを飛ばすことで溶接することとした。また、抵抗溶接では、１．７ｋＡの電流を１５ｍｓの間通電することで溶接することとした。抵抗溶接を行う際には、発熱コイル先端部をSUS 310s製の円柱状のチップ部材に抵抗溶接した後、当該発熱コイルの溶接されたチップ部材とシースとをアーク溶接により接合することとした。

　各サンプルについて、発熱コイルとシースとの接合領域における平均Ａｌ濃度勾配を測定した。平均Ａｌ濃度勾配を測定するに際しては、ＥＰＭＡを用い、ビーム径３μｍのビームを勾配形成区間に対して３μｍごとに照射し、各部位のＡｌ濃度を測定した。そして、１５μｍの長さを有する複数の区間について平均Ａｌ濃度勾配をそれぞれ算出し、それらの中の最大値を各サンプルの平均Ａｌ濃度勾配とした。

　溶接方法をアーク溶接或いは抵抗溶接とした場合の平均Ａｌ濃度勾配を表７に示す。

　表７に示すように、アーク溶接によって溶接されたサンプルＮｏ．１～６、及び、抵抗溶接によって溶接されたサンプルＮｏ．７～１２ともに平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の区間を形成することができたが、抵抗溶接によって溶接されたサンプルＮｏ．７～１２は、アーク溶接によって溶接されたサンプルＮｏ．１～６と比較して平均Ａｌ濃度勾配をより大きくできることがわかった。これは、アーク溶接によって形成された先端側接合部位の溶融量と比較して、抵抗溶接によって形成された先端側接合部位の溶融量が少なくなったため、より急峻なＡｌ濃度勾配が形成されたためであると考えられる。

　アーク溶接において溶接条件（電流値及び放電時間）を種々変更した場合の平均Ａｌ濃度勾配を表８に示す。

　表８に示すように、１１０Ａで３５０ｍｓの間アークを飛ばした後、８０Ａで８０ｍｓの間アークを飛ばして溶接されたサンプルＮｏ．１３，１４，１５は、９０Ａで３００ｍｓの間アークを飛ばした後、４０Ａで５０ｍｓの間アークを飛ばして溶接されたサンプルＮｏ．１，２，３と発熱コイル等の組成が同一であるにも関わらず、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ未満となってしまうことがわかった。これは、先端側接合部位の溶融量が多くなり過ぎた結果、Ａｌ濃度勾配がより緩やかなものとなってしまったことによると考えられる。

　一方、７０Ａで２００ｍｓの間アークを飛ばした後、５５Ａで１５０ｍｓの間アークを飛ばし、次いで、３０Ａで５０ｍｓの間アークを飛ばして溶接されたサンプルＮｏ．１６，１７，１８については、平均Ａｌ濃度勾配をより一層大きくすることができた。これは、比較的弱いアークを３回飛ばして溶接することで溶融量をより少なくすることができたことに起因すると考えられる。
（試験６－２）

　溶接方法（アーク溶接或いは抵抗溶接）及び溶接条件（電流値及び放電時間）を種々変更して発熱コイルと制御コイルを接合することによりサンプルＮｏ．１～９を作製した。ここで、発熱コイルは上記同様のものを用いた。制御コイルはコバルト（Ｃｏ）を主成分とするとともに、Ｎｉ及びＦｅを含有して構成されるものを用いた。また、アーク溶接では、３０Ａで１００ｍｓの間アークを飛ばして溶接することとし、一方で、抵抗溶接では、１．５ｋＡで１０ｍｓ間通電することで溶接することとした。

　各サンプルについて、発熱コイルと制御コイルとの接合領域における平均Ａｌ濃度勾配を上記同様に測定した。

　溶接方法をアーク溶接或いは抵抗溶接とした場合の平均Ａｌ濃度勾配を表９に示す。

　表９に示すように、アーク溶接によって溶接されたサンプルＮｏ．１，２，３，４、及び、抵抗溶接によって溶接されたサンプルＮｏ．５，６，７，８ともに平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の区間を形成することができたが、抵抗溶接によって溶接されたサンプルＮｏ．５，６，７，８は、アーク溶接によって溶接されたサンプルＮｏ．１，２，３，４と比較して平均Ａｌ濃度勾配をより大きくできることがわかった。これは、アーク溶接によって形成された後端側接合部位の溶融量と比較して、抵抗溶接によって形成された後端側接合部位の溶融量が比較的少なくなったためであると考えられる。

　アーク溶接において溶接条件（電流値、放電時間）を種々変更した場合の平均Ａｌ濃度勾配を表１０に示す。

　表１０に示すように、５０Ａで２００ｍｓの間アークを飛ばして溶接されたサンプルＮｏ．９は、３０Ａで１００ｍｓの間アークを飛ばして溶接されたサンプルＮｏ．１と発熱コイル等の材質が同一であるにも関わらず、平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ未満となってしまうことがわかった。これは、後端側接合部位の溶融量が多くなり過ぎた結果、Ａｌ濃度勾配がより緩やかなものとなってしまったことによると考えられる。

　以上より、発熱コイルの接合領域に平均Ａｌ濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の区間を設けることは、発熱コイル中のＡｌ含有量を単に多くするだけで実現できるとは限らず、溶接方法及び条件を適宜変更することが必要であると言える。
（評価試験７）

　発熱コイルのＡｌ含有量ｙと、Ｃｒ、及び、ＳｉやＴｉ等の窒素ゲッター元素の各含有量と、対象コイル領域ＴＫの面積をその周長で除算した値であるｘとを種々変更したグロープラグのサンプルＮｏ．１～３０を作製した。これらのサンプルは、それぞれスウェージングの程度や絶縁粉末の充填密度を適宜変更するなどして比較できるように作製した。各サンプルのＣｒ，Ａｌ等の含有量及び除算値ｘを表１１に示す。

　尚、各サンプルにおける対象コイル領域ＴＫの周長及び面積は次のようにして測定した。すなわち、まず、前述の図６同様に、各サンプルのシース７を樹脂ピースＰ１内に埋設し、シース７の長手方向に沿って切断した。より詳しくは、シース７内の発熱コイルの中心軸を含むべく、シース７の中心軸Ｃ２に沿ってシース７（発熱コイル）を切断し、切断面を撮像した。そして、対象コイル領域ＴＫの周長を求めるにあたっては、前記撮像データをコンピュータで分析することで、対象コイル領域ＴＫについて輪郭をトレースし、当該輪郭のピクセル数を測定した。その後、当該ピクセル数と、予め算出した１ピクセル当たりの実際の長さとを乗算することで対象コイル領域ＴＫの周長を算出した。また、対象コイル領域ＴＫの面積を求めるにあたっては、前記撮像データをコンピュータで二階調化することで、対象コイル領域ＴＫを抽出し、対象コイル領域ＴＫの占めるピクセル数を測定した。そして、当該測定されたピクセル数と、予め算出した１ピクセル当たりの実際の面積とを乗算することで対象コイル領域ＴＫの面積を算出した。

　各サンプルの発熱コイルのＡｌ含有量は、ＥＰＭＡを用い、発熱コイルの所定部位に対して、ビーム（電圧値２０ｋＶ、電流値２．５×１０^-8Ａ）を照射することによって計測した。加えて、各サンプルの添加元素の含有量は、ＩＣＰ分析によって測定した。

　各サンプルについて耐久性評価試験及び昇温特性評価試験を行った。各試験の概要は次の通りである。

　耐久性評価試験では、各サンプルについて、１１Ｖで５秒間通電した後、１４Ｖで１００秒間通電し、その後１８０秒間空冷することを１サイクルとして、発熱コイルが断線するまでのサイクル数（断線サイクル数）を測定した。ここで、断線サイクル数が７５００サイクル以上のサンプルについては、耐久性に優れるとして「Ｂ」の評価を下すこととし、断線サイクル数が８０００サイクル以上のサンプルについては、耐久性に非常に優れるとして「Ａ」の評価を下すこととした。一方で、断線サイクル数が７５００サイクル未満のサンプルについては、耐久性が良好ではないとして「Ｃ」の評価を下すこととした。

　昇温特性評価試験は、まず、シースヒータの先端から軸線方向に沿って後端側に５ｍｍまでの測定対象部分における最も高い温度となる位置（最高温度位置）を予め特定した。そして、当該最高温度位置に熱電対（Ｐｔ／Ｐｔ－Ｒｈ）を取付け、シースヒータに連続通電し、当該最高温度位置における温度と通電時間との関係を求め、８００℃に到達するまでの通電時間を算出した。ここで、８００℃に到達するまでの通電時間が７秒以下のサンプルについては、優れた昇温性能を有するとして「Ａ」の評価を下すこととし、一方で、８００℃に到達するまでの通電時間が７秒を超えるサンプルについては、昇温性能がやや不十分であるとして「Ｂ」の評価を下すこととした。

　耐久性評価試験及び昇温特性評価試験の結果を表１１に示す。但し、Ａｌが１５重量％を超えて含有される場合、及び、窒素ゲッター元素の総含有量が５重量％を超えて含有される場合には、発熱コイルの加工が困難であったため、評価試験を行わなかった。また、いずれのサンプルについてもシースの先端側から４番目の発熱コイルの断面を対象コイル領域ＴＫとし、当該対象コイル領域ＴＫについての値ｘを上記の算出法により算出した。

　表１１に示すように、「ｘ＜４５」であるサンプルＮｏ．１，２や「ｙ＜８」であるサンプルＮｏ．３，４については、断線サイクル数が７５００サイクル未満となってしまい、耐久性が良好ではないことがわかった。これは、発熱コイルの過度の細径化や周長の増大、又は、Ａｌ含有量の不足等によって、発熱コイル表層におけるＡｌ皮膜の生成・剥離のサイクルに伴い、比較的短期間の使用で連続的なＡｌ皮膜を形成できないほどにＡｌ量が減少してしまったことに起因すると考えられる。

　これに対して、上記ｘが「４５≦ｘ≦１６０」の範囲内であり、かつ、Ａｌ含有量ｙが「８＜ｙ≦１５」のサンプルＮｏ．５～３０（図２４の太線で囲まれた領域内のサンプル）については、断線サイクル数が７５００サイクル以上となり、優れた耐久性を実現できることが明らかとなった。

　また、特に「ｙ≧（－７／５）ｘ＋７８」の式を満たすように構成されたサンプルＮｏ．６～３０（図２４の散点模様を付した領域内のサンプル）においては、断線サイクル数が８０００サイクル以上となり、非常に優れた耐久性を有することがわかった。これは、発熱コイルの周長の増大や細径化等により種々変化する上記ｘの値に対応した、より適切な量のＡｌが含有されたことによると考えられる。

　併せて、Ｓｉ、Ｔｉ等の窒素ゲッター元素が０．００１重量％以上５重量％以下含有されたサンプルＮｏ．１９～２３については、窒素ゲッター元素が含有されず、かつ、上記ｘ及びＡｌやＣｒの含有量が等しいサンプルＮｏ．１４～１６と比較して耐久性のより一層の向上が認められた。これは、当該窒素ゲッター元素によって、Ｃｒの窒化が抑制されたこと、及び、発熱コイルの金属組織に金属歪みを生じさせたことによって、Ａｌがより速やかに移動することとなり、ひいてはＡｌ皮膜がより一層確実に形成されたことに起因すると考えられる。

　特に、窒素ゲッター元素が含有されるとともに、「ｙ≦（－１／２０）ｘ＋２０」の式を満たすように構成されたサンプルＮｏ．１９～２２は、断線サイクル数が１４０００サイクル以上となり、上記ｘの値が等しく、Ａｌが比較的多く含有されたサンプルＮｏ．１６と比較して、遜色ない耐久性を有するものであることがわかった。すなわち、窒素ゲッター元素を含有するとともに、「ｙ≦（－１／２０）ｘ＋２０」の式を満たすように構成することで、優れた耐久性を実現しつつ、Ａｌ含有量の抑制を図ることができ、ひいては加工性の向上を図ることができるといえる。

　加えて、Ｃｒの含有量が５重量％未満のサンプルＮｏ．２４，２５については、優れた耐久性を有するものの、昇温性能がやや不十分であることがわかった。また、Ｃｒの含有量が２０重量％を超えるサンプルＮｏ．２６については、優れた耐久性を有するものの、Ａｌ含有量及び上記ｘの値が同様である一方で、Ｃｒ含有量が５重量％以上２０重量％以下のサンプルＮｏ．１２，２７～３０と比較して、耐久性が若干低下してしまうことが認められた。従って、十分な昇温性能を実現しつつ、非常に優れた耐久性を維持するためには、Ｃｒの含有量を５重量％以上２０重量％以下とすることがより望ましいといえる。

　さらに、サンプルＮｏ．９及びサンプルＮｏ．１２について詳細に比較すると次のような事実が明らかとなった。すなわち、この２つのサンプルは、いずれも組成は同様であるが、シースに対するスウェージング加工の方法を異ならせることにより、コイル形状に僅かな差異をもたせたものである。ここで、最先端に位置するコイル領域Ｋ１から、後端側に８番目のコイル領域Ｋ８までの８のコイル領域Ｋ１～Ｋ８について、それぞれ値ｘを測定・算出した結果を、サンプルＮｏ．９については表１２に示し、サンプルＮｏ．１２については表１３に示す。

　表１２及び表１３に示すように、サンプルＮｏ．９については、８箇所のコイル領域のうち、５箇所の領域（すなわち約６３％の領域）においてしか、値ｘが「４５≦ｘ≦１６０」を満たしていなかったのに対し、サンプルＮｏ．１２については、８箇所のコイル領域のうち、６箇所の領域（すなわち７５％の領域）において値ｘが上記式を満たしていた。両サンプルともに良好な耐久性を有していたものの、この７０％を挟んだ差異が断線に至るサイクル数として、１５００サイクルの差異を生じさせたといえる。

　以上より、窒素が侵入しやすい断面形状を有する発熱コイルであっても、ｘ，ｙの値を適宜調整することにより、耐久性の向上を図ることができると言える。
（評価試験８）

　発熱コイルの組成比、シースの組成比、及び、先端側接合部位２１の表層領域３１（図２５参照；先端側接合部位２１の表層領域３１とは、先端側接合部位２１のうち発熱コイル９側の内側領域から５μｍ以内の領域を表す）のうち、Ａｌ含有量が３．５重量％以上となっている部位の発熱コイル先端外周からの平均長さ（「表層Ａｌ長さ」という）を種々変更したグロープラグのサンプルＮｏ．１～１３を作製した。尚、発熱コイルを構成する合金としては、Ｆｅ－２２Ｃｒ－５．３Ａｌ［カンタル(登録商標)］、Ｆｅ－２６Ｃｒ－７．５Ａｌ［パイロマックス（登録商標）］、或いは、カンタルに窒素ゲッター元素としてのＺｒやＴｉを含有した合金を用いた。また、シースを構成する合金としては、Ｆｅ－２５Ｃｒ－２０Ｎｉ（SUS 310）、Ｎｉ－２３Ｃｒ－１４．４Ｆｅ－１．４Ａｌ〔Inconel 601（登録商標）〕、Ｎｉ－１８．７Ｃｏ－１４．５Ｃｒ－５Ｍｏ－４Ａｌ－３Ｔｉ(Ｕｄｉｍｅｔ７００)、或いは、Ｎｉ－１５Ｃｒ－１４Ｃｏ－５Ａｌ－４Ｔｉ〔Nimonic 115(登録商標)〕を用いた。加えて、サンプルＮｏ．１～４，７，８，１１，１２については、発熱コイル及びシースを直接接合して先端側接合部位を形成し、サンプルＮｏ．５，６，９，１９，１３については、発熱コイル及びシースを、Ｆｅを主成分とし、Ａｌを２重量％、３重量％、或いは１０重量％含有するチップ部材を介して接合して先端側接合部位を形成した。さらに、サンプルＮｏ．４においては、発熱コイル先端２ｍｍに厚さ１００μｍのＡｌメッキを施した上で、サンプルＮｏ．７においては、発熱コイル先端２ｍｍに厚さ２００μｍのＡｌメッキを施した上で、発熱コイル及びシースを接合して先端側接合部位を形成した。表層Ａｌ長さの計測に際しては、表面より３μｍ内側の箇所を、スポット径３μｍ、１０μｍ間隔でＡｌ濃度を測定し、当該Ａｌ濃度が３．５重量％以上を満たす領域の長さを計測することとした。また、Ａｌ濃度については、ＥＰＭＡのＷＤＳにより定量分析にて、電圧２０ｋＶ、電流２．５×１０^-8Ａの条件下で算出することとした。

　各サンプルについて耐久性評価試験を行った。耐久性評価試験では、１４Ｖで３００秒間通電した後、１００秒間冷却することを１サイクルとして、発熱コイルが断線するまでのサイクル数（断線サイクル数）を測定した。で、断線サイクル数が７０００サイクル以上のサンプルについては、耐久性に優れるとして「Ｂ」の評価を下すこととし、断線サイクル数が８０００サイクル以上のサンプルについては、耐久性に非常に優れるとして「Ａ」の評価を下すこととした。一方で、断線サイクル数が７０００サイクル未満のサンプルについては、耐久性が良好ではないとして「Ｃ」の評価を下すこととした。試験結果を表１４に示す。

　表１４に示すように、発熱コイルのＡｌ含有量が５重量％以上であっても、表層Ａｌ長さが１００μｍ未満のサンプルＮｏ．１～５は、断線サイクル数が７０００サイクル未満となってしまい、耐久性があまり良好とはいえないことが明らかとなった。これは、発熱コイル表層にＡｌ系被膜が形成され、当該発熱コイル表層からの窒素の侵入を抑制できたとしても、発熱コイル先端近傍の先端側接合部位において十分なＡｌ系被膜が形成されず、その結果、窒素の侵入を十分に防止することができなかったことに起因すると考えられる。

　一方で、発熱コイルのＡｌ含有量が５重量％を超え、表層Ａｌ長さが１００μｍ以上のサンプルＮｏ．６～１３については、断線サイクル数が７０００サイクル以上となり、優れた耐久性を発揮できることがわかった。これは、発熱コイル表層に加え、発熱コイル近傍の先端側接合部位（図２５における発熱コイル９の先端外周ＧＳから先端側接合部位２１の内側表面に沿って少なくとも１００μｍの範囲）においてもＡｌ系被膜が形成されたため、窒素の侵入を効果的に抑制できたことに起因すると考えられる。

　特に、シースにＡｌが３．５重量％以上含有されたサンプルＮｏ．８，１１，１２は、先端側接合部位の全域においてＡｌ含有量が３．５重量％以上となり、極めて優れた耐久性能を実現することができた。また、Ａｌを１０重量％含有するチップ部材を介して接合して先端側接合部位を形成したサンプルＮｏ．１３については、表層Ａｌ長さが５００μｍと長いものとなり、優れた耐久性能を実現することができた。

　また、発熱コイルにＴｉやＺｒが含有されたサンプルＮｏ．９，１０については、断線サイクル数が８０００サイクル以上となり、ＴｉやＺｒの有無を除いて、発熱コイルの組成比等が略等しいサンプルＮｏ．６と比較して、耐久性の一層の向上が認められた。これは、次の理由によるものと考えられる。すなわち、ＺｒやＴｉが含有された発熱コイルとシースとが溶融接合されたことで、先端側接合部位の表層領域のうち、少なくとも発熱コイルの先端外周から先端側接合部位の内側表面に沿って少なくとも１００μｍの範囲内にＴｉやＺｒを含有する領域が存在することとなる。その結果、当該ＴｉやＺｒが窒素ゲッター元素として機能し、Ｃｒの窒化を抑制できたこと、及び、発熱コイル先端近傍の先端側接合部位において連続的なＡｌ系被膜を形成することができたため、窒素の侵入をより一層効果的に防止できたことによると考えられる。
（評価試験９）

　制御コイルの組成比、発熱コイルの組成比、及び、後端側接合部位のＡｌ含有量を種々変更したグロープラグのサンプルＮｏ．２１～２４を作製した。尚、制御コイルとしては、Ｙ－Ｎｉ合金〔Ｎｉをベースとし、Ｙ（イットリウム）を微量に分散させた合金〕、又は、Ｙ－Ｎｉ－３Ａｌ合金を用いることとした。一方、発熱コイルとしては、Ｆｅ－２２Ｃｒ－５．３Ａｌ(カンタル)を用い、サンプルＮｏ．２４においては、カンタルにＺｒを含有することとした。また、サンプルＮｏ．２１，２２，２４においては、発熱コイル及び制御コイルを直接接合して後端側接合部位を形成し、サンプルＮｏ．２３については、発熱コイル及び制御コイルを、Ｆｅを主成分とし、Ａｌを１０重量％含有するチップ部材を介して接合することで後端側接合部位を形成した。

　各サンプルについて、評価試験８と同様の耐久性評価試験を行った。試験結果を表１５に示す。

　表１５に示すように、発熱コイルのＡｌ含有量が５重量％以上であっても、後端側接合部位におけるＡｌ含有量が３．５重量％未満のサンプルＮｏ．２１については、断線サイクル数が７０００サイクル未満となり、耐久性が不十分であることがわかった。これは、後端側接合部位におけるＡｌ系被膜の形成が不十分であったため、当該後端側接合部位から発熱コイル内部に窒素が侵入してしまったことに起因すると考えられる。

　一方、発熱コイルのＡｌ含有量が５重量％以上であって、後端側接合部位におけるＡｌ含有量が３．５重量％以上のサンプルＮｏ．２２，２３，２４については、断線サイクル数が７０００サイクル以上となり、優れた耐久性能を実現できることが明らかとなった。これは、発熱コイル表層に加え、後端側接合部位の表層においてもＡｌ系被膜が形成されたことにより、発熱コイル内部への窒素の侵入が効果的に抑制できたことによると考えられる。

　また、発熱コイルにＺｒが含有されたサンプルＮｏ．２４については、断線サイクル数が８０００サイクル以上となり、窒素ゲッター元素の有無を除いて、発熱コイルや制御コイルの組成比等が略等しいサンプルＮｏ．２２と比較して、耐久性をより一層向上できることがわかった。これは、Ｚｒが含有された発熱コイルと制御コイルとが溶融接合されたことで、後端側接合部位にＺｒを含有する領域が存在することとなり、当該Ｚｒが窒素ゲッター元素として機能し、Ｃｒの窒化を抑制できたこと、及び、後端側接合部位において連続的なＡｌ系被膜が形成されたため、窒素の侵入をより一層効果的に防止できたことによると考えられる。

　また、サンプルＮｏ．２１，２２，２４では、発熱コイルと制御コイルとは、両者を構成する金属が相互に溶融されて混じり合うことで形成された後端側接合部位によって接合している。後端側接合部位を形成するに際して、十分なＡｌを含有するチップ部材を発熱コイル及び制御コイル間に介した上で形成したサンプルＮｏ．２３は、窒素の侵入をより一層効果的に防止することが可能であり、４つのサンプル中で最も優れた断線サイクル数であった。

　尚、上記評価試験はそれぞれの評価試験内で比較を行うものであり、異なる評価試験でのサンプルの結果のみを単純比較して優劣を判定することは必ずしも有効ではない。これは、それぞれの評価試験の試験条件および判定基準がそれぞれで異なるためである。

　本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形・変更を含むものである。

　上記実施形態においては、制御コイル１０を備えたいわゆる自己制御型のグロープラグ１を例示しているが、これに限定されないことはいうまでもない。

　上記実施形態では、シースヒータ３を具備するグロープラグ１を具体例として説明しているが、ディーゼルエンジン用のグロープラグ１以外の各種分野において液体や気体を加熱するための加熱手段としてシースヒータ３を利用してもよい。

Claims

軸線方向に延び、ニッケル又は鉄を主成分としてなる先端側が閉塞した筒状の金属製のシースと、当該シース内に前記軸線方向に沿って配置され、先端が前記シースに電気的に接続された発熱コイルと、先端が前記発熱コイルと電気的に接続するとともに前記シース内に位置し、後端が当該シースの後端側へ突出するリード部材と、前記シース内の前記発熱コイルの周囲に充填される絶縁粉末と、前記シースの後端部を封止する封止部材と、を備え、当該封止部材によって封止された前記シースの内部雰囲気が分圧比で酸素分圧よりも窒素分圧が大きい内部雰囲気であり、前記発熱コイルは、鉄を主成分とし、クロムを５重量％以上２０重量％以下、アルミニウムを８重量％を超えて１５重量％以下含有してなることを特徴とするシースヒータ。
前記発熱コイルは、クロム含有量に対するアルミニウム含有量の比率Ｎ_Al／Ｎ_Crについて、０．６５≦Ｎ_Al／Ｎ_Cr≦１．４を満たすことを特徴とする請求項１に記載のシースヒータ。
前記発熱コイルは、１０００℃におけるクロムの窒化物生成自由エネルギーよりも１０００℃における窒化物生成自由エネルギーが少ない元素を少なくとも１種類含有し、その含有量を０．００１重量％以上５重量％以下とすることを特徴とする請求項１に記載のシースヒータ。
前記シースヒータは、前記発熱コイルに電気的に接続される制御コイルを備えてなり、前記シースヒータへ通電を行い、前記制御コイルの位置する部位の前記シースの表面温度を９００℃として２０時間保持したときに、当該制御コイルの外表面に形成される酸化皮膜または当該シースの内周面に形成される酸化皮膜のうち、いずれか一方の酸化皮膜が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のシースヒータ。
前記発熱コイルは隣接する他部材と互いの金属成分を相互に溶融して混じり合うことによって形成された接合領域を有し、前記接合領域中の、前記発熱コイルと前記他部材との接合境界における中心及び前記軸線を含む面を断面としてみたときに、前記発熱コイルと前記他部材とを仮想的に分断する直線（分断直線）に対して垂直で、前記分断直線から前記接合境界における中心を通る直線上の、前記分断直線から５００μｍの範囲内で、前記他部材側から前記発熱コイル側へ向けて長さ１５μｍの区間の平均アルミニウム濃度勾配が０．１重量％／μｍ以上の部位を有することを特徴とする請求項１に記載のシースヒータ。
前記発熱コイルの中心軸を含む断面における前記発熱コイルの外形線で囲まれた複数のコイル領域の１つである対象コイル領域について、当該対象コイル領域の面積を当該対象コイル領域の周長で除算した値をｘとしたとき、４５≦ｘ≦１６０を満たす前記コイル領域を有することを特徴とする請求項１乃至５に記載のシースヒータ。
前記発熱コイルのアルミニウム含有量をｙ（重量％）としたとき、ｙ≧（－７／５）ｘ＋７８を満たすことを特徴とする請求項６に記載のシースヒータ。
前記発熱コイルは、マンガン、ケイ素、ホウ素、バナジウム、タンタル、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、及び、セリウム等の希土類元素を少なくとも１種類含有するとともに、これらの総含有量が０．００１重量％以上５重量％以下であり、前記発熱コイルのアルミニウム含有量をｙ（重量％）としたときにｙ≦（－１／２０）ｘ＋２０を満たすことを特徴とする請求項６に記載のシースヒータ。
前記シースの先端及び前記発熱コイルの先端が接合された部位であって、前記シースを構成する金属成分及び前記発熱コイルを構成する金属成分が相互に溶融されて混じり合うことによって形成された先端側接合部位のうち、内側表面から５μｍ以内の表層領域であって、少なくとも前記発熱コイルの先端外周から前記先端側接合部位の内側表面に沿って１００μｍの範囲内におけるアルミニウムの含有量を３．５重量％以上としたことを特徴とする請求項１乃至５に記載のシースヒータ。
前記シースにおけるアルミニウム含有量を３．５重量％以上としたことを特徴とする請求項９に記載のシースヒータ。
前記表層領域のうち、少なくとも前記発熱コイルの先端外周から前記先端側接合部位の内側表面に沿って１００μｍの範囲内には、１０００℃におけるクロムの窒化物生成自由エネルギーよりも１０００℃における窒化物生成自由エネルギーが少ない元素を少なくとも１種類含有する領域が存在していることを特徴とする請求項９に記載のシースヒータ。
前記発熱コイルは、後端が制御コイルと接合され、前記発熱コイルを構成する金属成分及び前記制御コイルを構成する金属成分が相互に溶融されて混じり合うことによって形成された後端側接合部位を有し、当該後端側接合部位におけるアルミニウム含有量を３．５重量％以上としたことを特徴とする請求項１乃至５に記載のシースヒータ。
前記後端側接合部位には、１０００℃におけるクロムの窒化物生成自由エネルギーよりも１０００℃における窒化物生成自由エネルギーが少ない元素を少なくとも１種類含有する領域が存在していることを特徴とする請求項１２に記載のシースヒータ。
前記発熱コイルはクロムを含有するとともに、ジルコニウムを０．００５重量％以上２重量％以下、或いは、チタンを０．００５重量％以上５重量％以下含有することを特徴とする請求項９に記載のシースヒータ。
請求項１に記載のシースヒータを具備することを特徴とするグロープラグ。