JP2000111048A - グロープラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱チューブの先端部を短時間のうちに小電
力で効率よく昇温させることができ、しかも、ヒートコ
イルの耐久性を向上させることができる具体的なグロー
プラグを提供すること。 【解決手段】 一材型ヒートコイル１１１を使用するグ
ロープラグ１０１において、溝幅が２乃至５ｍｍである
溝１１３ａを、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離が
６．５乃至７．５ｍｍとなる位置に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、グロープラグに関
し、さらに詳しくは、発熱チューブを短時間で昇温させ
ることにより、エンジン低温始動性を向上させることが
できるグロープラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ディーゼルエンジンの始動時
の着火補助装置として、グロープラグが各気筒の燃焼室
に取り付けられている。グロープラグは、エンジンの始
動直前に電流を通じて赤熱させ、これに燃料噴霧の一部
を吹き付けて着火、燃焼を補助する。

【０００３】従来、この種のグロープラグとして、例え
ば図１２に示すようなものがあった。図１２に示すよう
に、従来のグロープラグ１は、不図示のバッテリに電気
的に接続されており、通電と同時に発熱する高抵抗体の
ヒートコイル１１と、ヒートコイル１１の発熱により絶
縁粉末であるインシュレート粉１２を介して赤熱する円
筒型の発熱チューブ１３とを備える。グロープラグ１
は、通電開始と同時にヒートコイル１１が発熱し、イン
シュレート粉１２を介して発熱チューブ１３が赤熱す
る。赤熱した発熱チューブ１３の熱により、不図示の噴
射ノズルから燃焼室内に吹き付けられた燃料の一部が着
火、燃焼を始める。

【０００４】しかし、従来のグロープラグ１は、熱が先
端部から後端部へ逃げるので、先端部が赤熱するのに時
間がかかり、また、電力消費量が大きいという問題点が
あった。そこで、特開平３−２６７６１６号公報は、熱
が先端部から後端部に逃げることを防ぐ方法を開示し
た。図１３に特開平３−２６７６１６号公報において開
示されたグロープラグの発熱チューブ１３の断面図を示
す。

【０００５】特開平３−２６７６１６号公報は、発熱チ
ューブ１３の先端部に半径方向に絞ったくびれ部１３ａ
を設け、発熱チューブ１３の先端部分１３ｂを本体部分
１３ｃと分けた形状にしている。発熱チューブ１３はく
びれ部１３ａにより先端部分１３ｂと本体部分１３ｃと
に分けられているので、先端部分１３ｂの熱の逃げがく
びれ部１３ａにより防止され、先端部分１３ｂは本体部
分１３ｃに比し高い温度状態を保っていて熱だまりの状
態にある。よって、例えば、車両を加速状態にする際に
は、燃焼室へ噴霧される燃料が増加するが、前述の如く
発熱チューブ１３の先端部分１３ａは熱だまりの状態に
あるので、ヒートコイル１１に通電することなく噴霧さ
れた燃料の着火を瞬時に行い得られ、過渡応答性を向上
できる。また、発熱チューブ１３の先端部に、半径方向
に絞ったくびれ部１３ａを設けただけであるので、燃焼
室内に占める発熱チューブ１３の体積割合を増加させる
ことなく発熱チューブ１３の表面積を増大できて燃焼室
の温度上昇を確実且つ迅速に行なうことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】（１）確かに、特開平
３−２６７６１６号公報には、エンジンの過渡応答性お
よび始動性を向上させるために、発熱チューブ１３の先
端部に半径方向に絞ったくびれ部１３ａを設けることに
より、先端部分１３ｂを熱だまりの状態にし、且つ、伝
熱面積を増大させたことが開示されている。しかしなが
ら、特開平３−２６７６１６号公報は、従来のグロープ
ラグ１の問題を定性的に解決したにとどまり、具体性に
欠けている。すなわち、くびれ部１３ａの形状、及び、
くびれ部１３ａを形成する位置等の定量的な技術内容に
ついては何等開示していない。

【０００７】（２）また、図１２に示すように、特開平
３−２６７６１６号公報に開示しているグロープラグの
ヒートコイルは、くびれ部１３ａにおいて変形している
ので、通電回数を重ねるにつれて劣化し、耐久性に欠け
るという問題があった。

【０００８】そこで本発明は、発熱チューブの先端部を
短時間のうちに小電力で効率よく昇温させることがで
き、しかも、ヒートコイルの耐久性を向上させることが
できる具体的なグロープラグを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）通電すると発熱す
るヒートコイルと、前記ヒートコイルの発熱により絶縁
粉体を介して赤熱される発熱チューブとを有するグロー
プラグであって、前記発熱チューブが、半径方向に狭く
して形成した溝を有し、前記溝の幅が、２乃至５ｍｍで
ある。

【００１０】（２）（１）に記載するグロープラグであ
って、前記ヒートコイルが一種類の材質からなる部材で
構成され、前記溝幅の中心が、発熱チューブの先端部か
ら６．５乃至７．５ｍｍの位置にある。

【００１１】（３）（１）に記載するグロープラグであ
って、前記ヒートコイルが、先端部から第１部材、前記
第１部材と異なる材質からなる第２部材で構成され、前
記溝幅の中心が、前記第１部材と前記第２部材との接合
点と、前記発熱チューブの先端部との間にある。

【００１２】（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに
記載するグロープラグであって、前記溝をスウェージャ
加工または転造加工によって形成する。

【００１３】上記構成を有する本発明のグロープラグ
は、次のように作用する。一種類の材質からなるヒート
コイルに通電すると、溝が形成された発熱チューブが発
熱する。このとき、溝幅が２乃至５ｍｍであって、溝幅
の中心が発熱チューブの先端部から６．５乃至７．５ｍ
ｍの位置にある溝をグロープラグに形成すると、発熱チ
ューブの先端部が短時間で昇温することが、実験から明
らかになった。

【００１４】すなわち、溝幅が２ｍｍより狭い場合に
は、先端部の熱が溝を介して後端部に伝導するため、溝
が形成されていない場合と同じ状態となり、溝なしグロ
ープラグと顕著な差異を生じない。一方、溝幅が５ｍｍ
より広いと、最高発熱位置が先端部と溝との間に属さ
ず、最高発熱位置において発生した熱が後端部に逃げる
ので、先端部が短時間で効率よく昇温せず、溝なしグロ
ープラグと顕著な温度差を生じない。また、先端部から
溝幅の中心までの距離が６．５ｍｍ未満である場合に
は、最高発熱位置が先端部と溝との間に属さず、熱が先
端部から後端部へ逃げるので、先端部が効率よく昇温せ
ず、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。一
方、先端部から溝幅の中心までの距離が７．５ｍｍを超
える場合には、赤熱させる面積が発熱を要しない余分な
部分を含んで増大するため、先端部が効率よく昇温せ
ず、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。従っ
て、溝幅を２乃至５ｍｍであって、先端部から溝幅の中
心までの距離が６．５乃至７．５ｍｍである溝を形成す
ると、溝により先端部から後端部への熱引きが効率よく
阻害され、熱が先端部に集中して、先端部が短時間で赤
熱する。

【００１５】よって、本発明のグロープラグによれば、
例えば、寒冷地などの冬場に長時間エンジンを停止した
後などにおいて、グロープラグの後端部を保持するエン
ジンが完全に冷却した状態であっても、先端部から後端
部への熱引きが溝により効率よく阻害されるので、先端
部が短時間で赤熱し、エンジンの低温始動性が飛躍的に
向上する。

【００１６】また、先端部から第１部材、第１部材と異
なる材質からなる第２部材から構成されるヒートコイル
に通電すると、溝が形成された発熱チューブが発熱す
る。このとき、溝幅が２乃至５ｍｍであって、溝幅の中
心が第１部材および第２部材の接合点と、先端部との間
にある溝を形成すると、発熱チューブの先端部分が短時
間で昇温することが、実験から明らかになった。

【００１７】すなわち、溝が第１部材と第２部材との接
合点から後端部に形成される場合には、第１部材で発生
した熱が、赤熱させる面積が発熱を要しない余分な部分
を含んで増大するため、先端部が効率よく昇温せず、溝
なしグロープラグと顕著な差異を生じない。従って、溝
幅を２乃至５ｍｍであって、先端部から溝幅の中心まで
の距離が４乃至５ｍｍである溝を形成すると、溝により
先端部から後端部への熱引きが効率よく阻害され、熱が
先端部に集中して、先端部が短時間で赤熱する。よっ
て、本発明のグロープラグによれば、例えば、寒冷地な
どの冬場に長時間エンジンを停止した後などにおいて、
グロープラグの後端部を保持するエンジンが完全に冷却
した状態であっても、先端部から後端部への熱引きが効
率よく阻害され、先端部が短時間で赤熱するので、エン
ジンの低温始動性が飛躍的に向上する。

【００１８】また、二材型ヒートコイルを使用する溝な
しグロープラグは、一材型ヒートコイルを使用する溝あ
りグロープラグと昇温速度が殆ど変わらない。よって、
一材型ヒートコイルを使用しても、二材型ヒートコイル
と同じように電力を節約することができる。しかも、一
材型ヒートコイルは二材型ヒートコイルよりも安価であ
るので、一材型ヒートコイルを使用することにより材料
費のコストダウンを図ることができる。

【００１９】また、溝は、スウェージ加工または転造加
工などを施すことにより容易に形成することができる。
すなわち、スウェージ加工の場合には、チューブを引き
伸ばしながら所定に位置において増圧して溝を形成する
か、或は、まずチューブを引き伸ばして発熱チューブの
本体を形成した後に、再度スウェージ加工を所定の位置
に施すことにより溝を形成する。スウェージ加工は一定
速度で移動しながら発熱チューブ及び溝を形成するの
で、加工後にヒートコイルの形状が疎密にならない。よ
って、ヒートコイルは溝部分において変形しない。ま
た、転造加工の場合には、スウェージ加工により成形さ
れた発熱チューブの本体を型に押し付けながら転動し
て、型の逆形を発熱チューブの所定の位置に写すことに
より溝が形成される。このとき、ヒートコイルは型によ
り押し付けられないので、溝部分において変形しない。
ここで、スウェージ加工または転造加工を施しても、ヒ
ートコイルは変形しないので、通電回数を重ねても劣化
しにくく、ヒートコイルの耐久性が向上する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるグロープラ
グについて具体化した実施の形態について図面を参照し
ながら説明する。図１は、第１実施の形態におけるグロ
ープラグ１０１の外観図である。図２は、図１の横断面
図である。図３は発熱チューブの先端部を示す。図１に
示すように、グロープラグ１０１は、先端部がＵ字状の
円筒形である発熱チューブ１１３と、ホールディングピ
ン１０２を中軸とするプラグハウジング１０７とを備え
る。プラグハウジング１０７には、不図示のシリンダヘ
ッドに取り付けるためのネジ部１０８が形成されてい
る。また、発熱チューブ１１３には、溝１１３ａが形成
されている。図３に示すように、本第１実施の形態にお
ける溝１１３ａの形状は、溝幅Ｑ１が２ｍｍであり、溝
の深さは０．３ｍｍである。また、先端部から溝幅Ｑ１
の中心までの距離Ｐ１は７ｍｍである。先端部から溝１
１３ａまでを先端部分１１３ｂ、溝１１３ａから後端部
側を本体部分１１３ｃとする。

【００２１】図２に示すように、発熱チューブ１１３の
内部には、通電により発熱する高抵抗体からなる一材型
ヒートコイル１１１が配設されており、絶縁粉末である
インシュレート粉１１２が積め込まれている。ホールデ
ィングピン１０２の一端は、一材型ヒートコイル１１１
に接続する。ホールディングピン１０２の他端は、プラ
グハウジング１０７から外部へ突出しており、突出した
部分には、固定ナット１０５と端子ナット１０３とが設
けられている。そして、固定ナット１０５と端子ナット
１０３との間にはバネ座金１０４が配設されている。バ
ネ座金１０４は、不図示のバッテリの接続端子に接続さ
れている。

【００２２】上記構成を有する第１実施の形態のグロー
プラグ１０１の作用について説明する。不図示のバッテ
リからの電流は、図２に図示するように、ホールディン
グピン１０２の端部に取り付けられた固定ナット１０３
と端子ナット１０５との間に、バネ座金１０４を介して
取り付けられる不図示の接続端子から通電される。そし
て、ホールディングピン１０２から一材型ヒートコイル
１１１へ流れ、さらに発熱チューブ１１３からプラグハ
ウジング１０７へ流れるようになっている。プラグハウ
ジング１０７は、不図示のシリンダヘッドによって保持
されている。通電開始と同時に高抵抗体である一材型ヒ
ートコイル１１１は発熱し、インシュレート粉１１２を
介して発熱チューブ１１３を赤熱させる。赤熱された発
熱チューブ１１３の熱により、不図示の噴射ノズルから
吹き付けられた燃料の一部が着火、燃焼を始める。

【００２３】ところで、図４は、溝１１３ａを形成した
グロープラグと、溝なしグロープラグとの各部位におけ
る昇温速度を示すグラフである。図４の縦軸は昇温温度
（℃）を示し、横軸は時間（秒）を示す。グラフＡ及び
グラフＢは、溝ありグロープラグにおけるＡ部およびＢ
部（図３参照）の昇温速度を示す。一方、グラフＡ’及
びグラフＢ’は、溝なしグロープラグにおけるＡ部およ
びＢ部（図１１参照）の昇温速度を示す。

【００２４】図４によると、溝１１３ａの有無に関係な
く、Ｂ部およびＢ’部の方がＡ部およびＡ’部よりも昇
温速度が遅い。よって、通電を開始すると、先端部は後
端部よりも高温状態になるので、先端部と後端部とは熱
平衡の状態に達しようとして、先端部の熱が後端部へ逃
げる。次に、グラフＢとグラフＢ’とを目標温度Ｍ２へ
の到達時間について比較すると、グラフＢはＴ１（秒）
であるのに対してグラフＢ’はＴ３（秒）であることか
ら、グラフＢの方がグラフＢ’よりも昇温速度が遅い。
また、グラフＡとグラフＡ’を目標温度Ｍ１への到達時
間について比較すると、グラフＡがＴ１（秒）であるの
に対してグラフＡ’はＴ２（秒）であることから、グラ
フＡの方がグラフＡ’よりも昇温速度が速い。従って、
溝１１３ａを発熱チューブ１１３に形成すると、熱が先
端部から後端部へ逃げにくくなり、先端部が昇温しやす
くなることが分かる。

【００２５】そこで、発明者らは、いかなる形状を有す
る溝１１３ａを発熱チューブ１１３のどの位置に形成す
ると、短時間で効率よく発熱チューブ１１３の先端部を
赤熱させることができるかを実験した。その実験データ
を図５及び図６に示す。図５は溝１１３ａの形状を具体
化することを目的とし、溝幅Ｑ１と一定時間経過後の先
端部の昇温温度との関係に関する実験データを示す。図
６は溝１１３ａを形成する位置を具体化することを目的
とし、先端部からの距離Ｐ１と、一定時間経過後の先端
部の昇温温度との関係に関する実験データを示す。

【００２６】図５の縦軸は、まず溝なしグロープラグで
通電開始から１８秒後の先端部の温度αを測定し、次
に、所定の溝幅Ｑ１を有し、先端部から溝幅Ｑ１の中心
までの距離Ｐ１が７ｍｍである溝を形成したグロープラ
グで通電開始から１８秒後の先端部の温度βを測定し、
それらの温度差β−α（℃）を示す。一方、横軸は溝幅
Ｑ１（ｍｍ）を示す。このとき、ヒートコイル１１１の
最高発熱位置Ｓ１は、発熱チューブ１１３に溝１１３ａ
を形成していない場合において、先端部から５ｍｍの位
置である。ここで、通電開始から１８秒後に温度を測定
する理由は、溝なしグロープラグ及び溝ありグロープラ
グの双方が、目標温度である８００℃に十分到達し得る
時間であるからである。また、溝１１３ａの深さは、先
端部分１１２ｂから本体部分１１３ｃへの熱引きを阻害
しやすいように、ヒートコイルに接触しない程度に半径
方向に断面積を狭くすることにより形成される。この実
験においては、溝１１３ａの深さを０．３ｍｍとする。

【００２７】図５によると、溝幅Ｑ１が２乃至５ｍｍの
溝１１３ａを形成すると、溝なしグロープラグとの温度
差が約２０℃を示し、溝の有無による差異が顕著とな
る。すなわち、溝幅Ｑ１が２ｍｍより狭い場合には、先
端部分１１３ｂの熱が本体部分１１３ｃに溝１１３ａの
側面を介して伝導するため、溝１１３ａが形成されてい
ない場合と同じ状態となり、溝なしグロープラグと顕著
な差異を生じない。一方、溝幅Ｑ１が５ｍｍより広い場
合には、最高発熱位置Ｓ１が先端部分１１３ａ内に属さ
ず、最高発熱部Ｓ１による熱が本体部分１１３ｃに逃げ
るので、先端部分１１３ｂが短時間で効率よく昇温せ
ず、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。従っ
て、溝幅Ｑ１を２乃至５ｍｍとして溝１１３ａを形成す
ると、最高発熱位置Ｓ１が先端部分１１３ｂ内に属し、
溝１１３ａに先端部分１１３ｂから本体部分１１３ｃへ
の熱引きが効率よく阻害されるので、熱が先端部分１１
３ｂ内に集中し、先端部が短時間で赤熱する。ここで、
溝幅Ｑ１が５ｍｍより広い場合の方が、溝幅Ｑ１が２ｍ
ｍより狭い場合に比べて溝なしグロープラグとの温度差
が大きく、変化もなだらかである。この理由は、溝幅Ｑ
１が広くなるほど先端部分１１３ｂの面積が小さくな
り、熱が集中しやすいためであると考えられる。

【００２８】図６の縦軸は、まず溝なしグロープラグで
通電開始から１８秒後の温度αを測定し、次に、溝１１
３ａ（幅２ｍｍ、深さ０．３ｍｍ）を、先端部から溝幅
Ｑ１の中心まで所定の距離を有する溝を形成したグロー
プラグで通電開始から１８秒後の温度γを測定し、それ
らの温度差γ−α（℃）を示す。横軸は先端から溝幅Ｑ
１の中心までの距離Ｐ１（ｍｍ）を示す。このとき、ヒ
ートコイル１１１の最高発熱位置Ｓ１は、発熱チューブ
１１３に溝１１３ａを形成していない場合において、先
端部から５ｍｍの位置である。ここで、通電開始から１
８秒後に温度を測定する理由は、溝なしグロープラグ及
び溝ありグロープラグの双方が、目標温度である８００
℃に十分到達し得る時間であるからである。

【００２９】図６によると、先端部から溝幅Ｑ１の中心
までの距離Ｐ１が６．５乃至７．５ｍｍとなるように溝
１１３ａを形成すると、溝１１３ａを形成したグロープ
ラグの先端部は、溝のないグロープラグの先端部よりも
約１５乃至２０℃高温で発熱し、溝の有無による差異が
顕著となる。すなわち、先端部から溝幅Ｑ１の中心まで
の距離Ｐ１が６．５ｍｍ未満である場合には、最高発熱
位置Ｓ１が本体部分１１３ｃに属するか、或は、近接す
るかして、先端部分１１３ｂから本体部分１１３ｃに熱
が逃げるので、先端部分１１３ｂが効率よく昇温せず、
溝なしグロープラグと顕著な差異を生じない。一方、先
端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離が７．５ｍｍを超え
る場合には、先端部分１１３ｂの面積が大きくなり余分
な部分も発熱させなければならないので、先端部分１１
３ｂが昇温しにくくなり、溝なしグロープラグと顕著な
差異を生じない。従って、図６に示すように、溝幅Ｑ１
の中心が発熱チューブ１１３の先端部から６．５乃至
７．５ｍｍの距離を有するように溝１１３ａを形成する
と、先端部分１１３ｂから本体部分１１３ｃへの熱引き
が効率よく阻害され、先端部分１１２ｂに熱が集中する
ので、先端部が短時間で赤熱する。

【００３０】以上のことから、一材型ヒートコイル１１
１を使用するグロープラグに、溝幅Ｑ１が２乃至５ｍｍ
であって、発熱チューブ１１３の内壁がヒートコイル１
１１に接触しない程度に半径方向に断面積を狭くして形
成した溝１１３ａを、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの
距離が６．５乃至７．５ｍｍとなるように形成すると、
先端部分１１３ｂから本体部分１１３ｃへの熱引きが効
率よく阻害され、先端部が短時間で無駄な電力を使用せ
ずに赤熱する。この実験結果に基づき、第１実施の形態
においては、溝幅Ｑ１を２ｍｍ、溝の深さを０．３ｍｍ
とし、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離を７ｍｍと
している。

【００３１】次に、本第１実施の形態のグロープラグ１
０１と、一材型ヒートコイルを使用する従来の溝なしグ
ロープラグ１とにおいて、８００℃までの到達時間を計
測した。図７にその実験データを示す。図７のグラフＸ
は溝ありグロープラグ１０１を示し、グラフＸ’は従来
の溝なしグロープラグ１を示す。グラフの縦軸は昇温温
度（℃）を、横軸は時間（秒）を示す。図７によると、
従来の溝なしグロープラグ１は、通電開始から１５秒経
過後に８００℃に到達するが、第１実施の形態の溝あり
グロープラグ１０１は、通電開始から僅か５秒経過後に
８００℃に到達する。従って、実験により定量化した溝
をグロープラグに形成することにより、８００℃までの
到達時間を溝なしグロープラグ１の３分の１に短縮する
ことができ、エンジンの低温始動性が飛躍的に改善され
る。

【００３２】ここで、溝１１３ａは、例えばスウェージ
加工あるいは転造加工などを施すことにより形成され
る。スウェージ加工の場合は、例えば図８に示すスウェ
ージングマシン５０を用いて行なわれる。スウェージン
グマシン５０においては、対象物を取り囲むように配置
された複数のダイス５３がそれぞれ対応するハンマ５２
によって支えられており、それらが回転主軸５４内に配
置されて一体的に回転させられる。この回転主軸５４
は、焼き入れ鋼等で構成された複数のローラ５１を有す
るゲージ５５の内側で回転するようになっており、回転
主軸５４とともに回転しながらハンマ５２がローラ５１
の位置にくると、ダイス５３が圧縮され、ハンマ５２が
隣接するローラ５１の間にくるとダイス５３は遠心力に
よる圧縮加工を何度も繰り返すことができる。

【００３３】従って、最終寸法よりも加工代分だけ大径
に形成されたチューブ１１３’内に、コイル１１１’お
よび絶縁粉末であるインシュレート粉１１２を封入し
て、チューブ１１３’を回転主軸５４内に配置し、スウ
ェージングマシン５０を作動させる。すると、チューブ
１１３’等は回転主軸５４と一体的に回転しながら加圧
されて、引き伸ばされる。このとき、チューブ１１３’
の所定の位置において増圧すると、溝１１３ａを一度の
工程で形成することができる。また、本体１１３と溝１
１３ａとを別個の工程で形成してもよい。すなわち、ス
ウェージ加工により本体を形成した後に、所定の位置を
所定の幅加圧して溝１１３ａを形成する。よって、溝１
１３ａを発熱チューブに容易に形成することができる。
このように、スウェージ加工は同じ速度で対象物を引き
伸ばすので、ヒートコイル１１１が疎密にならず、溝１
１３ａ部分において変形しない。よって、ヒートコイル
１１１は通電回数を重ねても劣化しにくく、ヒートコイ
ルの耐久性が向上する。

【００３４】また、転造加工する場合には、まず、スウ
ェージ加工により発熱チューブ１１３の本体を形成す
る。そして、先端部がＵ字状である円筒形に形成された
発熱チューブ１１３を、例えば、高さ０．３ｍｍ、幅２
ｍｍの型で押し付けながら転動し、型の逆形を発熱チュ
ーブ１１３に写すように特殊圧延する。このとき、ヒー
トコイルが型に押し付けられないため、ヒートコイル１
１１が溝１１３ａ部分において変形しないので、ヒート
コイル１１１は通電回数を重ねても劣化しにくく、ヒー
トコイルの耐久性が向上する。

【００３５】以上詳細に説明したように、本第１実施の
形態のグロープラグ１０１によれば次のような効果を奏
する。 （１）一材型ヒートコイル１１１を使用するグロープラ
グ１０１において、溝幅が２乃至５ｍｍである溝１１３
ａを、先端部から溝幅Ｑ１の中心までの距離が６．５乃
至７．５ｍｍとなる位置に形成することにより、先端部
分１１３ａから本体部分１１３ｃへの熱引きが効率よく
阻害され、先端部が短時間のうちに小電力で赤熱し、エ
ンジンの低温始動性が向上する。従って、例えば、寒冷
地の冬場において長時間エンジンを停止した後など燃焼
室内が氷点下になった場合において、従来のグロープラ
グ１は、エンジンの始動を補助する先端部分以外に、冷
えきったエンジンに保持されている後端部をも発熱させ
ていたので、先端部の熱が後端部へ逃げ、先端部が赤熱
するのに時間がかかり、なかなかエンジンが始動しなか
った。しかも、寒冷地の冬場においては特にバッテリの
能力が低下しているにもかかわらず、先端部から後端部
へ熱引きするために余分な電力を消費し、バッテリに多
大な負担をかけた。しかし、本第１実施の形態のグロー
プラグ１０１は、エンジンが冷えきっていても、溝１１
３ａにより先端部から後端部への熱引きが効率よく阻害
されるので、発熱チューブの先端部を短時間で集中的に
赤熱させることができ、エンジンの低温始動性が向上す
る。また、短時間で先端部が赤熱するので、消費電力が
小さく、バッテリに余分な負担をかけない。

【００３６】（２）また、溝１１３ａは、形状が単純で
あるので、スウェージ加工または転造加工により容易に
形成することができる。しかも、ヒートコイル１１１を
変形させることなく溝１１３ａを形成することができる
ので、ヒートコイル１１１は通電回数を重ねても劣化し
にくく、ヒートコイル１１１の耐久性が向上する。

【００３７】次に、第２実施の形態のグロープラグにつ
いて図面を参照しながら説明する。第１実施の形態のグ
ロープラグ１０１と第２実施の形態グロープラグとは、
ほぼ同様の構成を有しているので、ここでは異なる点に
ついてのみ説明する。図８は、第２実施の形態のグロー
プラグの断面図である。図９に示すように、本第２実施
の形態のグロープラグのヒートコイル２１１は、発熱コ
イル２１１ｂと制御コイル２１１ｃとを備える。発熱コ
イル２１１ｂは高抵抗体であって、温度抵抗係数が低く
作られている。また、制御コイル２１１ｃは発熱コイル
２１１ｂよりも低抵抗体であって、温度抵抗係数が高く
作られている。発熱コイル２１１ｂと制御コイル２１１
ｃとは、接合点２１１ａにおいて掛合している。また、
第２実施の形態のグロープラグの発熱チューブ２１３に
も、溝２１３ａが形成されている。溝２１３ａは、溝幅
Ｑ２が４ｍｍであって、深さが０．３ｍｍである。そし
て、溝２１３ａは、先端部から溝幅Ｑ２の中心までの距
離Ｐ２が４．５ｍｍとなるように形成されている。溝２
１３ａにより、発熱チューブ２１３ａは、先端部分２１
３ｂと本体部分２１３ｃに分けられている。

【００３８】第２実施の形態のグロープラグの作用につ
いて説明する。ヒートコイル２１１に通電すると、発熱
コイル２１１ｂは急速に加熱するが、制御コイル２１１
ｃは抵抗が小さいので発熱しにくい。よって、二材型ヒ
ートコイル２１１は、一材型ヒートコイル１１１よりも
先端部の昇温速度が速い。この急速な加熱が続くと、熱
が先端部から後端部に伝わるので、抵抗温度係数の大き
な制御コイル２１１ｃの温度も上昇する。制御コイル２
１１ｃの温度の上昇とともに抵抗も増加し、発熱コイル
２１１ｂへの過大電流が制御され、発熱コイル２１１ｂ
の安全温度が保たれる。

【００３９】本第２実施の形態の発熱チューブ２１３に
は、溝２１３ａが形成されている。溝２１３ａを先端部
と接合点２１１ａとの間に形成すると、先端部分２１３
ｂから本体部分２１３ｃへの熱引きが阻害され、先端部
が発熱コイル２１１ｂで発生した熱により効率よく赤熱
する。発明者らは、更に発熱チューブ２１３のいずれの
位置に溝２１３ａを形成すると、更に効率よく発熱チュ
ーブの先端部を昇温させることができるかを実験した。
その実験データを図１０に示す。

【００４０】図１０は、先端部から溝幅Ｑ２の中心まで
の距離Ｐ２と先端部の昇温温度との関係を示す実験デー
タである。すなわち、図９の縦軸は、まず溝をつけてい
ないグロープラグで通電開始から１８秒経過後の先端部
の温度αを測定し、次に溝２１３ａ（幅２ｍｍ、深さ
０．３ｍｍ）を先端部から所定の位置に形成したグロー
プラグで通電開始から１８秒経過後の先端部の温度γを
測定し、それらの温度差γ−α（℃）を示す。横軸は先
端部から溝幅Ｑ２までの距離Ｐ２（ｍｍ）を示す。ここ
で、二材型ヒートコイル２１１の最高発熱位置は、溝な
しグロープラグにおいて先端部から２．５ｍｍである。
また、通電開始から１８秒後に温度を測定する理由は、
溝の有無とは無関係に二材型ヒートコイルを使用したグ
ロープラグが、８００℃に十分に到達し得る時間である
ためである。

【００４１】図１０によると、先端部から溝幅Ｑ２の中
心までの距離Ｐ２が４．５ｍｍ前後の位置に溝２１３ａ
を形成すると、溝なしグロープラグに比べて約２６℃の
高温の状態で昇温し、溝なしグロープラグとの差を顕著
に示す。従って、溝２１３ａは、先端部から４乃至５ｍ
ｍの位置に形成することが望ましい。すなわち、先端部
から溝幅Ｑ１の中心までの距離Ｐ１が４ｍｍ未満である
場合には、最高発熱位置Ｓ２が本体部分２１３ｃに属す
るか、或は、近接するかして、先端部分２１３ｂから本
体部分２１３ｃに熱が逃げて、先端部分２１３ｂが効率
よく昇温せず、溝なしグロープラグと顕著な差異を生じ
ない。一方、先端部から溝幅Ｑ２の中心までの距離が５
ｍｍを超える場合には、先端部分１１３ｂの面積が大き
くなり余分な部分も発熱させなければならないので、先
端部２１１３ｂが効率よく昇温せず、溝なしグロープラ
グと顕著な差異を生じない。よって、図１０に示すよう
に、溝幅Ｑ１の中心が発熱チューブ１１３の先端部から
４乃至５ｍｍの距離を有するように溝２１３ａを形成す
ると、先端部分２１３ｂから本体部分２１３ｃへの熱引
きが効率よく阻害され、発熱コイル２１１ｂにおいて発
生した熱が先端部分２１３ｂに集中し、先端部が短時間
で赤熱する。

【００４２】従って、二材型ヒートコイル２１１を使用
するグロープラグに、溝幅Ｑ２が２乃至５ｍｍであっ
て、発熱チューブ２１３の内壁がヒートコイル２１１に
接触しない程度に半径方向に断面積を狭くして形成した
溝２１３ａを、先端部から溝幅Ｑ２の中心までの距離が
４乃至５ｍｍとなるように形成すると、先端部分２１３
ｂから本体部分２１３ｃへの熱引きが効率よく阻害さ
れ、先端部が短時間で赤熱する。また、短時間で先端部
が赤熱するので電力を節約することができ、バッテリの
負担を軽減することができる。

【００４３】図１１は、二材型ヒートコイルを使用する
グロープラグにおいて、溝を形成した場合Ｙと、溝を形
成しない場合Ｙ’における８００℃までの到達時間を示
すグラフである。縦軸には昇温温度（℃）を、横軸には
時間（秒）をとっている。図１１によると、８００℃ま
での到達時間は、二材型ヒートコイルを使用する溝なし
グロープラグは４．５秒であるのに対して、二材型ヒー
トコイルを使用する溝ありグロープラグ２０１は４秒で
あって、所定の溝を形成することにより８００℃までの
到達時間が約１割速くなった。従って、接合点２１１ａ
と先端部との間に溝２１３ａを設けると、先端部分２１
３ｂから本体部分２１３ｃへの熱引きが阻害されるの
で、短時間で先端部が赤熱し、エンジンの低温始動性が
向上する。しかも、通電時間が短くて済むので小電力で
エンジンを起動させることができ、バッテリに負担がか
からない。

【００４４】以上詳細に説明したように、本第２実施の
形態のグロープラグによれば、発熱チューブ２１３の先
端部と接合点２１１ａとの間に溝幅Ｑ２の中心を有する
溝２１３ａを形成することにより、先端部から後端部へ
の熱引きが阻害されるので、溝２１３ａを形成しない場
合よりも効率よく先端部を発熱させることができ、昇温
速度を速くすることができる。しかも、溝２１３ａを形
成すると、溝を形成しない場合よりも通電時間が短くな
るので、小電力で先端部を赤熱させることができる。

【００４５】ここで、第１実施の形態のグロープラグの
効果を示すものとなるが、８００℃までの到達時間に関
し、図７および図１１を参照しながら、一材型ヒートコ
イルを使用するグロープラグと、二材型ヒートコイルを
使用するグロープラグとを比較する。まず、二材型ヒー
トコイルを使用する溝なしグロープラグと、第１実施の
形態である一材型ヒートコイルを使用する溝ありグロー
プラグとを比較すると、前者は通電開始から４．５経過
後に８００℃に到達しているのに対し、後者は通電開始
から５秒経過後に８００℃に到達し、後者は、前者のの
約１．１倍の時間で８００℃に到達する。よって、一材
型ヒートコイルを使用しても、溝幅が２乃至５ｍｍであ
って、先端部から溝幅の中心までの距離が６．５乃至
７．５ｍｍの位置に溝を形成すると、二材型ヒートコイ
ルを使用する溝なしグロープラグとほぼ同じ時間で８０
０℃に到達することができる。

【００４６】次に、第２実施の形態である二材型ヒート
コイルを使用する溝ありグロープラグと、第１実施の形
態である一材型ヒートコイルを使用する溝ありグロープ
ラグとを比較すると、前者は通電開始から４秒経過後に
８００℃に到達しているのに対し、後者は通電開始から
５秒経過後に８００℃に到達し、後者の方が前者よりも
約１．３倍の時間がかかる。よって、グロープラグに一
材型ヒートコイルを使用しても、溝幅が２乃至５ｍｍで
あって、先端部から溝幅の中心までの距離が６．５乃至
７．５ｍｍの位置に溝を形成すると、二材型ヒートコイ
ルを使用する溝ありグロープラグとほぼ同じ時間で８０
０℃に到達する。従って、一材型ヒートコイルを使用し
ても、溝を形成することにより二材型ヒートコイルとほ
ぼ同様に機能するので、二材型ヒートコイルを使用する
必要がなくなり、材料費のコストダウンを図ることがで
きる。

【００４７】尚、本発明は上記実施の形態に何等拘束さ
れるものではなく、発明の目的を逸脱しない範囲におい
て変更が可能である。例えば、本実施の形態において、
ヒートコイルはメタルからなるが、セラミックコイル、
或はタングステンコイルを使用してもよい。この場合、
前者は、セラミックコイルが途中で細くなっている位置
に溝を形成することが望ましい。また後者は、タングス
テンコイルと保持具とが接合する位置に溝を形成するこ
とが、望ましい。

【００４８】

【発明の効果】通電すると発熱するヒートコイルと、前
記ヒートコイルの発熱により絶縁粉体を介して赤熱され
る発熱チューブとを有するグロープラグにおいて、前記
発熱チューブが、半径方向に狭くして形成した溝を有
し、前記溝の幅が、２乃至５ｍｍであるので、溝が先端
部から後端部への熱引きを効率よく阻害し、先端部が短
時間のうちに小電力で赤熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態のグロープラグに係
り、外観図を示す。

【図２】同じく、図１の断面図である。

【図３】同じく、第１実施の形態の発熱チューブの先端
部を示す図である。

【図４】同じく、溝を形成した第１実施の形態のグロー
プラグと、従来の溝なしグロープラグにおける各部位の
昇温速度を示す図である。

【図５】同じく、溝幅と一定時間経過後の先端部の昇温
温度との関係に関する実験データ図を示す。

【図６】同じく、先端部から溝幅の中心までの距離と、
一定時間経過後の先端部の昇温温度との関係に関する実
験データ図を示す。

【図７】同じく、溝ありグロープラグと溝なしグロープ
ラグの昇温速度を示す図である。

【図８】同じく、スウェージングマシンの概念図を示
す。

【図９】本発明の第２実施の形態のグロープラグに係
り、発熱チューブの先端部の断面図を示す。

【図１０】同じく、先端部から溝幅の中心までの距離
と、一定時間経過後の先端部の昇温温度との関係に関す
る実験データ図である。

【図１１】同じく、溝ありグロープラグと溝なしグロー
プラグの昇温速度を示す図である。

【図１２】従来のグロープラグの断面図を示す。

【図１３】特開平３−２６７６１６号公報において開示
されたグロープラグにおける発熱チューブ部分の断面図
を示す。

【符号の説明】

１０１、２０１ グロープラグ １１１、２１１ ヒートコイル ２１１ａ 接合点 ２１１ｂ 第１部材 ２１１ｃ 第２部材 １１２、２１２ 絶縁粉体 １１３、２１３ 発熱チューブ １１３ａ、２１３ａ 溝 Ｑ１、Ｑ２ 溝幅

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電すると発熱するヒートコイルと、 前記ヒートコイルの発熱により絶縁粉体を介して赤熱さ
   れる発熱チューブとを有するグロープラグにおいて、 前記発熱チューブが、半径方向に狭くして形成した溝を
   有し、 前記溝の幅が、２乃至５ｍｍであることを特徴とするグ
   ロープラグ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載するグロープラグにおい
   て、 前記ヒートコイルが一種類の材質からなる部材で構成さ
   れ、 前記溝幅の中心が、発熱チューブの先端部から６．５乃
   至７．５ｍｍの位置にあることを特徴とするグロープラ
   グ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載するグロープラグにおい
   て、 前記ヒートコイルが、先端部から第１部材、前記第１部
   材と異なる材質からなる第２部材で構成され、 前記溝幅の中心が、前記第１部材と前記第２部材との接
   合点と、前記発熱チューブの先端部との間にあることを
   特徴とするグロープラグ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに
   記載するグロープラグにおいて、 前記溝をスウェージャ加工によって形成することを特徴
   とするグロープラグ。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに
   記載するグロープラグにおいて、 前記溝を転造加工によって形成することを特徴とするグ
   ロープラグ。