JP2014059086A - グロープラグの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱コイルと制御コイルとを溶接する場合の不具合の可能性を低減できる技術を提供する。
【解決手段】発熱コイルの一端と制御コイルの一端とをアーク溶接する溶接工程は、溶接電流がゼロよりも大きな第１期間と、溶接電流が第１期間の溶接電流と比べて小さい第２期間と、を含む溶接電流波形を、Ｎ回（Ｎは２以上の整数）繰り返す工程を含む。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内燃機関等に利用されるグロープラグに関するものである。

従来から、内燃機関の始動補助などのために、通電によって発熱するヒータを含むグロープラグが利用されている。ヒータとしては、例えば、発熱コイルを含む、いわゆるシースヒータが採用され得る。このようなシースヒータが採用される場合には、上昇後の温度を制御するための制御コイルが、発熱コイルに接続され得る。制御コイルと発熱コイルとは、例えば、溶接によって接続される。

特開２００６−２２０４１５号公報

ところが、発熱コイルと制御コイルとを溶接する場合に、種々の不具合が生じる可能性があった。例えば、発熱コイルまたは制御コイルに含まれていた内部欠陥（ガス（例えば、空気）で満たされた穴）に起因して、溶接部分が膨らむ可能性があった。

本発明の主な利点は、発熱コイルと制御コイルとを溶接する場合の不具合の可能性を低減できる技術を提供することである。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
発熱コイルと、前記発熱コイルに直列に接続され、電気比抵抗の温度係数が前記発熱コイルよりも大きい制御コイルと、を含むグロープラグの製造方法であって、
前記発熱コイルの一端と、前記制御コイルの一端とを、アーク溶接する溶接工程を含み、
前記溶接工程は、
溶接電流がゼロよりも大きな第１期間と、溶接電流が前記第１期間の前記溶接電流と比べて小さい第２期間と、を含む溶接電流波形を、Ｎ回（Ｎは２以上の整数）繰り返す工程を含むことを特徴とする、
製造方法。

この構成によれば、溶融量が増大することを抑制しつつ溶接時間を長くすることができるので、不具合の可能性を低減できる。

［適用例２］
適用例１に記載の製造方法であって、
前記制御コイルの材料は、純金属である、製造方法。

この構成によれば、制御コイルが内部欠陥（ガス（例えば、空気）で満たされた穴）を含む可能性が低減されるので、不具合の可能性を更に低減できる。

［適用例３］
適用例１または２に記載の製造方法であって、
前記制御コイルの融点と前記発熱コイルの融点との間の差が、摂氏３５度以下である、製造方法。

この構成によれば、溶接時に、制御コイルと発熱コイルとのうちの一方の溶融の進行が他方の溶融の進行と比べて遅れることを抑制できるので、不具合の可能性を更に低減できる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、グロープラグ用のシースヒータの製造方法、その製造方法によって製造されたシースヒータ、グロープラグの製造方法、その製造方法によって製造されたグロープラグ、等の態様で実現することができる。

本発明の一実施例としてのグロープラグを示す説明図である。 グロープラグ１０の製造方法のフローチャートである。 参考電流波形ＷＦｒと、接続部分の不具合と、の説明図である。 実施例の電流波形ＷＦと、接続部分と、の説明図である。

Ａ．実施例：
Ａ１．グロープラグの構成例：
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、本発明の一実施例としてのグロープラグを示す説明図である。グロープラグ１０は、図示しない内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン）の点火を補助する熱源として機能する。グロープラグ１０は、端子１００と、中軸２００と、リング状の絶縁部材３００と、Ｏ（オー）リング４００と、主体金具５００（単に「金具５００」とも呼ぶ）と、ヒータ部材８００と、を含む。以下、グロープラグ１０の中心軸ＣＬを「軸線」とも呼び、中心軸ＣＬと平行な方向を「軸線方向」とも呼ぶ。図中の第１方向Ｄ１は、中心軸ＣＬと平行な方向であり、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と反対の方向である。グロープラグ１０が内燃機関に装着された状態では、グロープラグ１０の第１方向Ｄ１側の端部（より具体的には、ヒータ部材８００の第１方向Ｄ１側の端部）は、燃焼室内に挿入される。以下、このような第１方向Ｄ１側を「先端側」とも呼び、第２方向Ｄ２側を「後端側」とも呼ぶ。また、グロープラグ１０の種々の部材の第１方向Ｄ１側の端を「先端」とも呼び、第２方向Ｄ２側の端を「後端」とも呼ぶ。なお、図１では、中心軸ＣＬの右側が外観構成を示し、中心軸ＣＬの左側が断面構成を示している。

主体金具５００は、導電材料（例えば、炭素鋼等の金属）を筒状に形成した部材である。主体金具５００は、中心軸ＣＬに沿って延びるように、配置されている。主体金具５００は、第２方向Ｄ２側に配置された工具係合部５２０と、工具係合部５２０から第１方向Ｄ１に向かって延びる胴体部５６０と、を含んでいる。工具係合部５２０は、グロープラグ１０の脱着時に工具（図示省略）と係合する部分である。胴体部５６０の外周面には、雄ネジ部５４０が形成されている。雄ネジ部５４０は、内燃機関（図示省略）の取付孔の雌ネジに螺合するためのネジ山を含む。主体金具５００は、軸線方向に延びる（中心軸ＣＬに沿って延びる）貫通孔５１０を有する（「軸孔５１０」とも呼ぶ）。貫通孔５１０の第１方向Ｄ１側の開口ＯＰ１には、ヒータ部材８００が挿入されている。

ヒータ部材８００は、本実施例では、いわゆるシースヒータであり、通電によって発熱する。ヒータ部材８００の第２方向Ｄ２側の一部は、貫通孔５１０の第１方向Ｄ１側の開口ＯＰ１から、貫通孔５１０内に、圧入されている。ヒータ部材８００は、発熱コイル８２０と、制御コイル８３０と、絶縁粉末８４０と、リング状のパッキン８５０と、それらの部材８２０、８３０、８４０、８５０を収容するチューブ８１０と、を含む。チューブ８１０は、導電材料（例えば、ニッケル合金）を筒状に形成した部材である。チューブ８１０は、中心軸ＣＬに沿って延びるように、配置されている。チューブ８１０の先端部（「先端部８１１」と呼ぶ）は、閉じられており、チューブ８１０の後端部（「後端部８１９」と呼ぶ）は、開口を形成している。

発熱コイル８２０は、金属線を螺旋状に成形したものである。発熱コイル８２０は、通電時の急速な温度上昇を実現するために、電気比抵抗が比較的大きな材料を用いて形成されている。例えば、鉄−クロム−アルミニウム（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）合金や、ニッケル−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金が、採用される。このように、急速な温度上昇を実現するためには、純金属ではなく、合金材料が、広く用いられている。

制御コイル８３０は、金属線を螺旋状に成形したものである。制御コイル８３０は、発熱コイル８２０に、直列に接続される（後述するように、アーク溶接で接続される）。制御コイル８３０は、通電時の過剰な温度上昇を抑制するために、発熱コイル８２０の材料と比べて、電気比抵抗の温度係数が大きい材料を用いて形成されている。例えば、鉄、ニッケル、イットリウム−ニッケル（Ｙ−Ｎｉ）合金、コバルト−ニッケル（Ｃｏ−Ｎｉ）合金等が採用される。後述するように、制御コイル８３０と発熱コイル８２０との接続部分の不具合の可能性を低減するためには、合金ではなく純金属（例えば、鉄、ニッケル等）を採用することが特に好ましい。なお、本明細書において、電気比抵抗の温度係数とは、常温（摂氏２０度）と、昇温後の規定温度（例えば、摂氏１０００度）との間の電気比抵抗の変化を、温度差で除した商である。

制御コイル８３０は、自身の発熱、および、発熱コイル８２０から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８２０に供給される電力を制御する。通電開始時には、制御コイル８３０の温度が低く電気抵抗値が小さいので、発熱コイル８２０には比較的大きな電力が供給され、温度が急速に上昇する。発熱コイル８２０の温度が上昇すると、制御コイル８３０の温度も上昇するので、制御コイル８３０の電気抵抗値が増大し、発熱コイル８２０へ供給される電力が低減する。この結果、通電開始時に急速に昇温した後は、発熱コイル８２０に供給される電力が制御コイル８３０によって抑制されて、温度が過剰に高くなることが抑制される。

チューブ８１０の先端部８１１には、発熱コイル８２０の先端部８２１が、電気的に接続されている。発熱コイル８２０の後端部８２９には、制御コイル８３０の先端部８３１が、アーク溶接されている。発熱コイル８２０と制御コイル８３０とのアーク溶接の詳細については、後述する。

チューブ８１０には、チューブ８１０の第２方向Ｄ２側の開口から、中軸２００の先端部（「先端部２０１」と呼ぶ）が挿入されている。中軸２００の先端部２０１は、制御コイル８３０の後端部８３９に、電気的に接続されている。パッキン８５０は、電気的な絶縁材料（例えば、シリコンゴムやフッ素ゴム等のゴム）をリング状に形成した部材である。パッキン８５０は、チューブ８１０の後端部８１９と中軸２００との間に配置されている。絶縁粉末８４０は、電気的な絶縁材料（例えば、酸化マグネシウム）の粉末であり、チューブ８１０の内部に充填されている。パッキン８５０と絶縁粉末８４０とは、チューブ８１０と中軸２００との間を、中心軸ＣＬを囲む全周に亘って、電気的に絶縁している。また、絶縁粉末８４０は、発熱コイル８２０と制御コイル８３０と中軸２００とチューブ８１０との間の意図しない電気的短絡を、抑制している。

中軸２００は、導電材料（例えば、ニッケル等の金属）を円柱状に形成した部材である。中軸２００は、主体金具５００の貫通孔５１０に挿入された状態で、主体金具５００に支持されている。具体的には、中軸２００の後端部（「後端部２０９」と呼ぶ）は、主体金具５００の第２方向Ｄ２側の開口ＯＰ２よりも第２方向Ｄ２側に配置されている。中軸２００には、第２方向Ｄ２側から、Ｏリング４００と、絶縁部材３００とが、この順番に、嵌め込まれている。Ｏリング４００は、絶縁材料（例えば、シリコンゴムやフッ素ゴム等のゴム）を用いて形成されている。絶縁部材３００は、絶縁材料（例えば、樹脂）を用いて形成されている。Ｏリング４００と絶縁部材３００とは、主体金具５００の第２方向Ｄ２側の開口ＯＰ２の内側に挿入されている。Ｏリング４００と絶縁部材３００とは、主体金具５００の貫通孔５１０の内面と中軸２００の外面との間に挟まれている。このように、主体金具５００は、Ｏリング４００と絶縁部材３００とを介して、中軸２００を支持している。中軸２００の外径は、貫通孔５１０の内径よりも小さいので、中軸２００の外面は、主体金具５００の貫通孔５１０の内面から、離れている。

端子１００は、導電材料（例えば、ニッケル等の金属）をキャップ状に形成した部材である。端子１００は、中軸２００の後端部２０９に嵌合されている（端子１００は、中軸２００に、電気的に接続されている）。端子１００と主体金具５００との間には、絶縁部材３００が挟まれている。ヒータ部材８００への給電は、端子１００と中軸２００とを通じて、行われる。

Ａ２．製造方法：
図２は、グロープラグ１０の製造方法のフローチャートである。図中では、各ステップを示す矩形の中に、そのステップの概要を示すブロック図が示されている。最初のステップＳ１００は、アーク溶接を行うために、発熱コイル８２０と制御コイル８３０とを含む複数の部材を配置する工程である。図中には、このアーク溶接に用いられる溶接機９００が示されている。溶接機９００には、第１電極９１０（「トーチ９１０」とも呼ぶ）と第２電極９２０とが接続されている。溶接機９００は、電力を供給する装置であり、トーチ９１０と電極９２０とを流れる電流（溶接電流）によって生じるアークを利用して、溶接を行う。溶接機９００は、溶接電流の波形を制御する制御回路を有している（図示省略）。

具体的には、ステップＳ１００では、発熱コイル８２０の後端部８２９の近傍に、制御コイル８３０の先端部８３１が配置される。例えば、後端部８２９に先端部８３１が接触するように、コイル８２０、８３０が配置される。これらの端部８２９、８３１の近傍の、端部８２９、８３１から離れた位置に、トーチ９１０が配置される。トーチ９１０の先端が、端部８２９、８３１の近傍に配置される。第２電極９２０は、発熱コイル８２０と制御コイル８３０との少なくとも一方に、電気的に接続される。

このようなコイル８２０、８３０の配置を維持する方法としては、種々の方法を採用可能である。例えば、コイル８２０、８３０の内周に金属棒（図示せず）を貫通させ、コイル８２０、８３０の内周面を金属棒に接触させることによって、コイル８２０、８３０の配置を維持することができる。この場合には、第２電極９２０を金属棒に接続することによって、第２電極９２０を、コイル８２０、８３０に、電気的に接続できる。

次のステップＳ１１０は、アーク溶接工程である。溶接機９００が電極９１０、９２０に電力を供給することによって、トーチ９１０と、コイル８２０、８３０の端部８２９、８３１との間にアーク（アーク放電）が発生する。アークによってもたらされる熱によって、コイル８２０、８３０の端部８２９、８３１が溶融し、発熱コイル８２０の後端部８２９と、制御コイル８３０の先端部８３１とが溶接される。

図２のステップＳ１１０の下側には、溶接が完了した状態のコイル８２０、８３０の概略図Ｓｃが示されている。図示するように、発熱コイル８２０の後端部８２９と制御コイル８３０の先端部８３１とを接続する接続部分８６０が、溶接によって形成されている。

次のステップＳ１２０は、ヒータ部材８００の組み立て工程である。この工程では、ステップＳ１１０で溶接されたコイル８２０、８３０のうちの制御コイル８３０の後端部８３９が、中軸２００の先端部２０１に接続される（例えば、溶接）。そして、コイル８２０、８３０と、中軸２００の先端側の部分（先端部２０１を含む）とは、チューブ８１０の中に収容されて、発熱コイル８２０の先端部８２１がチューブ８１０の先端部８１１に接続される（例えば、溶接またはロウ付）。そして、チューブ８１０の中には絶縁粉末８４０が充填され、チューブ８１０の後端部８１９の内周面と、中軸２００の外周面と、の間に、パッキン８５０が挿入される。そして、チューブ８１０をスウェージング加工して所定の外形形状に成形する。なお、ヒータ部材８００を組み立てる方法としては、上記の方法に限らず、公知の任意の方法を採用可能である。

次のステップＳ１３０は、グロープラグ１０の組み立て工程である。この工程では、ステップＳ１２０で組み立てられたヒータ部材８００が、主体金具５００の開口ＯＰ１に圧入される。そして、図１で説明した種々の部材を用いて、グロープラグ１０が組み立てられる。グロープラグ１０の組み立て方法としては、公知の任意の方法を採用可能である。

以上により、ヒータ部材８００、ひいては、グロープラグ１０が、製造される。

Ａ３．接続部分：
次に、図２のステップＳ１１０のアーク溶接で形成される接続部分８６０について、詳細に説明する。接続部分８６０は、端部８２９、８３１の溶融した部分が冷えて固まったものであり、その理想的な形状は、略球形状である。しかし、ステップＳ１１０の溶接の条件によっては、接続部分８６０が膨らんで大きくなる場合や、接続部分８６０にトゲのような突出部が形成される場合がある。このような不具合を抑制するために、本実施例では、ステップＳ１１０の溶接工程において、溶接機９００は、電極９１０、９２０を流れる電流（溶接電流）の波形を、ピークを含むパルス形状が複数回に亘って繰り返すように、制御する。以下、参考電流波形と上記の不具合とについて説明し、続けて、本実施例で採用される溶接電流波形について説明する。

Ａ４．参考電流波形：
図３（Ａ）は、参考電流波形ＷＦｒを示すグラフである。横軸は時間Ｔを示し、縦軸は溶接電流Ｉを示している。この参考電流波形ＷＦｒは、アーク溶接の典型的な溶接電流波形を示している。図示するように、溶接電流Ｉは、溶接開始時間Ｔｒｓから、溶接終了時間Ｔｒｅまでの間、ゼロよりも大きくなるように制御される。以下、溶接開始時間Ｔｒｓから溶接終了時間Ｔｒｅまでの時間を、「参考溶接時間Ｔｒｍ」と呼ぶ。この参考溶接時間Ｔｒｍのうちの最初の第１時間Ｔｒ１中の第１電流Ｉｈは、残りの時間（「第２時間Ｔｒ２」と呼ぶ）中の第２電流Ｉｒｂと比べて、大きい。この第１電流Ｉｈは、アークを発生させるための大電流であり、ホット電流とも呼ばれる（以下「ホット電流Ｉｈ」とも呼ぶ）。第２電流Ｉｒｂは、溶接に適したアークを継続するための電流であり、ベース電流とも呼ばれる（以下「参考ベース電流Ｉｒｂ」と呼ぶ）。金属の溶融は、アークが発生してから、始まる。従って、第１時間Ｔｒ１以降の時間（ここでは、主に第２時間Ｔｒ２）が、金属が溶融する時間である。

図３（Ｂ）は、参考電流波形ＷＦｒを用いて得られ得る、良好な接続部分８６０の概略図である。図示するように、発熱コイル８２０の後端部８２９と、制御コイル８３０の先端部８３１とが、接続部分８６０によって接続されている。接続部分８６０の形状は、略球形状である。

図３（Ｃ）は、参考電流波形ＷＦｒを用いて得られ得る、不具合を含む接続部分８６０ｂの概略図を示している。接続部分８６０ｂは、風船のように膨らんだ状態で、凝固している（以下、このような接続部分８６０ｂを、「膨張接続部分８６０ｂ」とも呼ぶ）。膨張接続部分８６０ｂが形成されると、膨張接続部分８６０ｂがチューブ８１０（図１、図２）の内面と接触する可能性がある（意図しない短絡が生じる可能性がある）。また、接続部分８６０ｂが膨らんで薄い部分が形成されると、その薄い部分の強度が低いので、断線の可能性が高くなる。

このような不具合は、例えば、以下の理由で、生じ得る。上述したように、発熱コイル８２０の材料としては、合金が用いられる。金属からワイヤ状の金属線を製造する方法としては、線引き（伸線）が広く用いられている。合金材料は、互いに異なる複数の元素を含んでいるので、線引きによって、内部欠陥（ガス（例えば、空気）で満たされた穴）が生じやすい。アーク溶接によって溶融する部分が、そのような内部欠陥を含んでいる場合には、ガスが熱によって膨張する。この結果、図３（Ｃ）のような膨張接続部分８６０ｂが、形成され得る。純金属を採用する場合には、そのような内部欠陥の可能性が低いので、膨張接続部分８６０ｂが形成される可能性を低減できる。

図３（Ｄ）は、参考電流波形ＷＦｒを用いて得られ得る、不具合を含む接続部分８６０ｃの概略図を示している。接続部分８６０ｃは、突出部８６０ｐを含んでいる（以下、このような接続部分８６０ｃを「突出接続部分８６０ｃ」とも呼ぶ）。突出接続部分８６０ｃ（突出部８６０ｐ）が形成されると、突出部８６０ｐがチューブ８１０（図１、図２）の内面と接触する可能性がある（意図しない短絡が生じる可能性がある）。

このような不具合は、例えば、以下の理由で、生じ得る。上述したように、発熱コイル８２０と制御コイル８３０との間では、材料が異なるので、融点も異なる可能性が高い。互いに融点が異なる発熱コイル８２０と制御コイル８３０とをアーク溶接する場合、融点が比較的高いコイルの溶融の進行が、他方のコイルの溶融の進行と比べて、遅れてしまい、十分に溶融しなかった部分が接続部分８６０ｃに突出部８６０ｐを形成し得る。

ここで、上述のような不具合を解消するために、参考溶接時間Ｔｒｍを長くしたと仮定する。この場合には、溶融量が増大することによって接続部分が大きくなり、意図しない短絡の可能性が生じる。また、参考溶接時間Ｔｒｍを長くする代わりに、参考ベース電流Ｉｒｂを小さくしたと仮定する。この場合には、溶接部分の温度が低下してしまい、十分にコイル８２０、８３０が溶融できなくなる可能性がある。また、参考溶接時間Ｔｒｍを短くして参考ベース電流Ｉｒｂを大きくしたと仮定する。この場合には、溶融時間が不足して、接続部分の上記の不具合を解消することができなくなる可能性が生じる。

Ａ５．実施例の溶接電流波形：
図４（Ａ）は、本実施例の電流波形ＷＦを示すグラフである。横軸は時間Ｔを示し、縦軸は溶接電流Ｉを示している。本実施例の電流波形ＷＦは、溶接開始時間Ｔｓから溶接終了時間Ｔｅまでの時間内に順番に並ぶ４つの部分波形ＷＦｓ０、ＷＦｓ１、ＷＦｓ２、ＷＦｓ３を含んでいる。それらの部分波形ＷＦｓ０〜ＷＦｓ３は、以下のように構成されている。
（Ａ）第０部分波形ＷＦｓ０は、溶接電流Ｉがゼロよりも大きな第１期間Ｔ０１と、第１期間Ｔ０１よりも溶接電流Ｉが小さい第２期間Ｔ０２と、を含んでいる。
（Ｂ）第１部分波形ＷＦｓ１は、溶接電流Ｉがゼロよりも大きな第１期間Ｔ１１と、第１期間Ｔ１１よりも溶接電流Ｉが小さい第２期間Ｔ１２と、を含んでいる。
（Ｃ）第２部分波形ＷＦｓ２は、溶接電流Ｉがゼロよりも大きな第１期間Ｔ２１と、第１期間Ｔ２１よりも溶接電流Ｉが小さい第２期間Ｔ２２と、を含んでいる。
（Ｄ）第３部分波形ＷＦｓ３は、溶接電流Ｉがゼロよりも大きな第１期間Ｔ３１と、第１期間Ｔ３１よりも溶接電流Ｉが小さい第２期間Ｔ３２と、を含んでいる。
いずれの部分波形ＷＦｓ０〜ＷＦｓ３においても、第２期間は第１期間の後である。

第０部分波形ＷＦｓ０の第１期間Ｔ０１の溶接電流Ｉは、アークを発生させるための電流であり、参考電流波形ＷＦｒ（図３（Ａ））のホット電流Ｉｈと同じである。続く第２期間Ｔ０２の溶接電流Ｉは、ホット電流Ｉｈよりも小さいベース電流Ｉｂである。

第１部分波形ＷＦｓ１の第１期間Ｔ１１の溶接電流Ｉは、ベース電流Ｉｂよりも大きいピーク電流Ｉｐである。続く第２期間Ｔ１２の溶接電流Ｉは、ベース電流Ｉｂである。続く第２部分波形ＷＦｓ２、第３部分波形ＷＦｓ３の構成も、第１部分波形ＷＦｓ１の構成と同じである。第１期間Ｔ２１、Ｔ３１の溶接電流Ｉは、ピーク電流Ｉｐであり、第２期間Ｔ２２、Ｔ３２の溶接電流Ｉは、ベース電流Ｉｂである。

このように、本実施例の電流波形ＷＦは、図３（Ａ）の参考電流波形ＷＦｒとは異なり、溶接開始時のホット電流Ｉｈのピーク以外に、３つのピークを有している（Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１）。従って、仮に第０部分波形ＷＦｓ０、または、第１部分波形ＷＦｓ１の溶接によって、不具合を含む接続部分８６０ｂ、８６０ｃ（図３（Ｃ）、図３（Ｄ））が形成されたとしても、その後のピーク電流Ｉｐによる溶融によって、上述した不具合を解消することができる。例えば、図４（Ｂ）のように膨張接続部分８６０ｂが形成された場合であっても、ピーク電流Ｉｐによる溶融を繰り返すことによって、膨張接続部分８６０ｂが破壊されて、良好な接続部分８６０を形成することができる。また、図４（Ｃ）のように突出接続部分８６０ｃが形成された場合であっても、ピーク電流Ｉｐによる溶融を繰り返すことによって、突出部８６０ｐが溶融し、良好な接続部分８６０を形成することができる。

また、溶接開始時間Ｔｓから溶接終了時間Ｔｅまでの溶接時間Ｔｍは、参考溶接時間Ｔｒｍよりも長い。従って、本実施例の電流波形ＷＦは、参考電流波形ＷＦｒと比べて長い時間に亘って、端部８２９、８３１を溶融させることができる。この結果、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）で説明した不具合解消を、さらに促進することができる。

また、本実施例では、複数回のピーク電流Ｉｐによって、端部８２９、８３１が繰り返し溶融するので、ベース電流Ｉｂを小さくすることができる。例えば、ベース電流Ｉｂをゼロに設定することも可能である。このように、端部８２９、８３１の溶融量が想定以上に増大することを抑制できる。なお、ベース電流Ｉｂが小さい場合には、第２期間Ｔ０２、Ｔ１２、Ｔ２２、Ｔ３２の少なくとも一部において、接続部分が凝固する可能性がある。この場合も、ピーク電流Ｉｐからベース電流Ｉｂに切り替わった直後には、接続部分の温度が融点（発熱コイル８２０の融点と制御コイル８３０の融点とのうちの高い方の融点）まで下がるまでに、ゼロよりも大きな時間を要する。従って、ベース電流Ｉｂが小さい場合であっても、ピーク電流Ｉｐが流れる第１期間Ｔ０１、Ｔ１１、Ｔ２１、Ｔ３１だけでなく、第２期間Ｔ０２、Ｔ１２、Ｔ２２、Ｔ３２の一部においても、接続部分を溶融させることが可能である。従って、上記の不具合を十分に解消することができる。

なお、ピークの回数と、溶接時間Ｔｍと、ピーク電流Ｉｐが継続する時間の割合と、ピーク電流Ｉｐと、ベース電流Ｉｂと、としては、発熱コイル８２０と制御コイル８３０との構成に合わせて、種々の値を採用可能である。例えば、以下の値を採用可能である。

溶接電流波形に含まれるピークの回数については、以下の通りである。溶接開始時のホット電流Ｉｈのピークでは、端部８２９、８３１の温度が十分に上昇せずに、溶融が十分に進行しない場合がある。そこで、溶接開始時のピークを除いた残りのピークの回数（「有効ピーク回数」と呼ぶ）と、溶接開始時のピークを含む全てのピークの回数（「全ピーク回数」と呼ぶ）とを区別して説明する。有効ピーク回数としては、例えば、１回〜５回の範囲内の値を採用可能である（すなわち、全ピーク回数は、２回〜６回）。

溶接時間Ｔｍとしては、例えば、０．１秒〜１秒程度の時間を採用可能である。複数回のピークは、この溶接時間Ｔｍ内で実現され得る。ピーク電流Ｉｐが継続する時間の割合は、例えば、ピーク電流Ｉｐとベース電流Ｉｂとを含む１回のサイクルの時間のうちの１５％〜５０％の範囲内の値を採用可能である。ピーク電流Ｉｐとしては、例えば、１Ａ〜１０Ａの範囲内の値を採用可能である。ベース電流Ｉｂとしては、例えば、０Ａ〜１Ａの範囲内の値を採用可能である（ただし、Ｉｂ＜Ｉｐ）。

Ａ６．評価試験：
上記実施例に基づいて種々の条件下でアーク溶接を行う試験を行った。具体的には、条件毎に、５０個のサンプルを溶接した。溶接後、膨張接続部分８６０ｂ（図３（Ｃ））が形成されたサンプルの個数（「膨張個数」と呼ぶ）と、突出接続部分８６０ｃ（図３（Ｄ））が形成されたサンプルの個数（「突出個数」と呼ぶ）とを、目視で確認した。膨張個数を基準と比較して評価し（膨張評価）、突出個数を基準と比較して評価した（突出評価）。膨張評価の基準と、突出評価の基準とは、以下の通りである。
膨張個数が、５０個中、ゼロ ：Ａ評価
膨張個数が、５０個中、１以上１９以下：Ｂ評価
膨張個数が、５０個中、２０以上 ：Ｃ評価
突出個数が、５０個中、ゼロ ：Ａ評価
突出個数が、５０個中、１以上１９以下：Ｂ評価
突出個数が、５０個中、２０以上 ：Ｃ評価
なお、試験された有効ピーク回数は、１、２、３、４、５の５通りである（全ピーク回数は、２、３、４、５、６の５通り）。例えば、図４（Ａ）の電流波形ＷＦを用いる場合には、有効ピーク回数＝３（全ピーク回数＝４）である。以下に、４種類の試験について、条件と、評価結果の表とを、示す。

［試験Ａ］
発熱コイル８２０の材料：Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌの合金
発熱コイル８２０の融点：摂氏１４９０度
制御コイル８３０の材料：Ｆｅ（純金属）
制御コイル８３０の融点：摂氏１５３９度
融点差 ：摂氏４９度

［試験Ｂ］
発熱コイル８２０の材料：Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌの合金
発熱コイル８２０の融点：摂氏１４９０度
制御コイル８３０の材料：Ｎｉ（純金属）
制御コイル８３０の融点：摂氏１４５５度
融点差 ：摂氏３５度

［試験Ｃ］
発熱コイル８２０の材料：Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌの合金
発熱コイル８２０の融点：摂氏１４９０度
制御コイル８３０の材料：Ｙ−Ｎｉ合金
制御コイル８３０の融点：摂氏１４５５度
融点差 ：摂氏３５度

［試験Ｄ］
発熱コイル８２０の材料：Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌの合金
発熱コイル８２０の融点：摂氏１４９０度
制御コイル８３０の材料：Ｃｏ−Ｎｉ合金
制御コイル８３０の融点：摂氏１４８４度
融点差 ：摂氏６度

表１〜表４に示すように、有効ピーク回数を増加させると、不具合が生じる可能性が低減し、有効ピーク回数が３回以上（全ピーク回数が４回以上）である場合には、いずれの条件下においても、膨張評価、突出評価、ともに、Ａ評価であった。このように、有効ピークの回数を増加することによって、上記の不具合を抑制できることを、確認できた。

試験Ａ、試験Ｂでは、制御コイル８３０の材料が純金属であり、試験Ｃ、試験Ｄでは、制御コイル８３０の材料が合金である。ここで、膨張評価について検討すると、純金属を用いる試験Ａ、Ｂでは、合金を用いる試験Ｃ、Ｄと比べて、有効ピーク回数＝１、２の場合の膨張評価の結果が良好である。このように、制御コイル８３０の材料として、純金属を採用することが特に好ましいことを、確認できた。

次に、融点差と突出評価との関係について検討する。融点差は、高い方の融点から低い方の融点を引いて得られる差分を示している。試験Ａ〜試験Ｄ（表１〜表４）に示すように、融点差が小さいほど、突出評価が良好である。特に、融点差が摂氏４９度である試験Ａでは、有効ピーク回数＝１の場合の突出評価がＣ評価であるが、融点差が摂氏３５度以下である試験Ｂ、Ｃ、Ｄでは、有効ピーク回数＝１の場合の突出評価がＢ評価以上である。従って、発熱コイル８２０と制御コイル８３０との間の融点差は、摂氏３５度以下であることが好ましいことを、確認できた。但し、融点差が摂氏３５度よりも高い条件を採用してもよい。例えば、試験Ａの条件を採用してもよい。この場合も、表１に示すように、有効ピーク回数を増やすことによって、上記の不具合を解消可能である。

また、融点差が摂氏３５度である試験Ｂ、Ｃでは、有効ピーク回数＝１の場合の突出評価がＢ評価であるが、融点差が摂氏６度である試験Ｄでは、有効ピーク回数＝１の場合の突出評価がＡ評価である。従って、発熱コイル８２０と制御コイル８３０との間の融点差は、摂氏６度以下であることが最も好ましいことを、確認できた。

Ｂ．変形例：
（１）ピークを含む部分波形の繰り返し回数（全ピーク回数に相当する）は、図４（Ａ）に示す電流波形ＷＦでは「４回（ＷＦｓ０〜ＷＦｓ３）」であり、上記の評価試験では、２〜６回である。一般には、ピークを含む部分波形の繰り返し回数としては、Ｎ回（Ｎは２以上の整数）を採用可能である。すなわち、図２のステップＳ１１０の溶接工程は、溶接電流がゼロよりも大きな第１期間と、溶接電流が第１期間の溶接電流と比べて小さい第２期間と、を含む部分波形（溶接電流波形）を、Ｎ回繰り返す工程を含むように、構成されることが好ましい。ここで、図４（Ａ）の実施例では、第１期間の長さと、第１期間中の溶接電流と、第２期間の長さと、第２期間中の溶接電流とは、複数の部分波形に共通である（ホット電流Ｉｈと、最後の第３部分波形ＷＦｓ３とを除く）。この代わりに、第１期間の長さと、第１期間中の溶接電流と、第２期間の長さと、第２期間中の溶接電流とが、部分波形毎に異なっていても良い。また、上記実施例では、ピーク電流Ｉｐがホット電流Ｉｈよりも小さいが、この代わりに、ピーク電流Ｉｐ（より一般的には、第１期間内の溶接電流）がホット電流Ｉｈよりも大きくてもよい。また、第１期間内において、溶接電流が変化してもよく、第２期間内において、溶接電流が変化してもよい。いずれの場合も、溶接電流が比較的大きい期間が第１期間に相当し、溶接電流が比較的小さい期間が第２期間に相当する。

また、図４（Ａ）の実施例において、第０部分波形ＷＦｓ０の第２期間Ｔ０２が省略されてもよい。すなわち、ホット電流Ｉｈが流れる第１期間Ｔ０１の直後に、第１部分波形ＷＦｓ１（第１期間Ｔ１１）が続くように構成された電流波形を採用してもよい。この場合も、電流波形が、第１部分波形ＷＦｓ１と第２部分波形ＷＦｓ２とのように溶接電流が変化する部分を含むならば、溶接電流がゼロよりも大きな第１期間と、溶接電流が第１期間の溶接電流と比べて小さい第２期間と、を含む部分波形が、Ｎ回（Ｎは２以上の整数）繰り返されている、ということができる。この場合も、上述した種々の変形を適用可能である。

（２）ヒータ部材８００の構成としては、図１、図２に示す構成に限らず、他の種々の構成を採用可能である。例えば、中軸２００の代わりに電極が、ヒータ部材８００に設けられ、その電極に、制御コイル８３０の後端部８３９が接続されてもよい。

（３）グロープラグ１０の構成としては、図１に示す構成に限らず、他の種々の構成を採用可能である。例えば、中軸２００の後端部２０９に雄ねじを形成し、端子１００には雌ねじを形成し、端子１００を中軸２００に締結してもよい。

（４）上記実施例のグロープラグ（シースヒータ）の製造方法は、内燃機関の始動補助のために利用されるグロープラグに限らず、種々のグロープラグに適用可能である。例えば、排気ガスを昇温するための排気ガスヒータ装置や、触媒やディーゼル粒子フィルタ（DPF: Diesel Particulate Filter）を再活性化するためのバーナーシステムや、冷却水を昇温するためのウォータヒータ装置等の種々の装置に利用されるグロープラグに、上記実施例の製造方法を適用可能である。

以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

１０...グロープラグ、１００...端子、２００...中軸、２０１...先端部、２０９...後端部、３００...絶縁部材、４００...Ｏリング、５００...主体金具、５１０...軸孔（貫通孔）、５２０...工具係合部、５４０...雄ネジ部、５６０...胴体部、８００...ヒータ部材、８１０...チューブ、８１１...先端部、８１９...後端部、８２０...発熱コイル、８２１...先端部、８２９...後端部、８３０...制御コイル、８３１...先端部、８３９...後端部、８４０...絶縁粉末、８５０...パッキン、８６０...接続部分、８６０ｂ...膨張接続部分、８６０ｃ...突出接続部分、８６０ｐ...突出部、９００...溶接機、９１０...第１電極（トーチ）、９２０...第２電極、ＷＦｓ０〜ＷＦｓ３...部分波形、ＷＦ...電流波形、ＣＬ...中心軸、Ｉｂ...ベース電流、Ｉｈ...ホット電流、Ｔｍ...溶接時間、Ｉｐ...ピーク電流、ＯＰ１...開口、ＯＰ２...開口

Claims (3)

1. 発熱コイルと、前記発熱コイルに直列に接続され、電気比抵抗の温度係数が前記発熱コイルよりも大きい制御コイルと、を含むグロープラグの製造方法であって、
   前記発熱コイルの一端と、前記制御コイルの一端とを、アーク溶接する溶接工程を含み、
   前記溶接工程は、
   溶接電流がゼロよりも大きな第１期間と、溶接電流が前記第１期間の前記溶接電流と比べて小さい第２期間と、を含む溶接電流波形を、Ｎ回（Ｎは２以上の整数）繰り返す工程を含むことを特徴とする、
   製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法であって、
   前記制御コイルの材料は、純金属である、製造方法。
3. 請求項１または２に記載の製造方法であって、
   前記制御コイルの融点と前記発熱コイルの融点との間の差が、摂氏３５度以下である、製造方法。

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