JP2017083158A - Glow plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、グロープラグに関する。 The present invention relates to a glow plug.
従来、シース管内に発熱コイルのみを備えるグロープラグや、シース管内に発熱コイルと制御コイルと、を備えるグロープラグが知られている（特許文献１）。特許文献１記載の発熱コイルと制御コイルとを備えるグロープラグでは、発熱コイルとしてモリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）を主成分とするコイルを用い、制御コイルとしてコバルト（Ｃｏ）-ニッケル（Ｎｉ）-鉄（Ｆｅ）系合金等に代表されるＣｏまたはＮｉを主成分とする金属材料からなるコイルを用いている。このグロープラグでは、先端コイルの温度変化による抵抗値変化（抵抗比）が後端コイルよりも小さく、昇温時（比較的低温時）には、制御コイルの抵抗値が発熱コイルの抵抗値よりも低くなることで発熱コイルがより発熱するが、グロープラグが昇温されて温度が飽和した際には、制御コイルの抵抗値が発熱コイルの抵抗値よりも高くなり、発熱コイルの発熱を制御することができる。一方、このようなグロープラグに対し、特許文献２には、例えば、コバルト（Ｃｏ）−ニッケル（Ｎｉ）−鉄（Ｆｅ）合金からなる先端コイルと、ニッケル（Ｎｉ）−鉄（Ｆｅ）合金からなる後端コイルと、を備え、先端コイルの抵抗比を後端コイルの抵抗比よりも大きくすることで、グロープラグの先端側の温度変化を制御回路に正確に伝達可能なグロープラグが記載されている。
Conventionally, a glow plug having only a heat generating coil in a sheath tube and a glow plug having a heat generating coil and a control coil in a sheath tube are known (Patent Document 1). In the glow plug including the heating coil and the control coil described in
近年、グロープラグの温度を１０００℃より高い温度で維持するような制御（以下、高温制御とも言う）が望まれている。しかし、特許文献２に記載のグロープラグでは、グロープラグの温度を１０００℃において維持するような制御が想定された構成となっている（特許文献２、図４）。そのため、グロープラグに対して上述のような高温制御を行うと、例えばコバルト（Ｃｏ）−ニッケル（Ｎｉ）−鉄（Ｆｅ）合金からなる先端コイルの融点が比較的低いために、先端コイルが溶損するおそれがあった。そのため、このようなグロープラグにおいて、高温制御が行われた場合であっても先端コイルが溶損することを抑制可能な技術が求められていた。
In recent years, control that maintains the temperature of the glow plug at a temperature higher than 1000 ° C. (hereinafter also referred to as high temperature control) has been desired. However, the glow plug described in
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms.
（１）本発明の一形態によれば、軸線方向に延び、先端が閉じられたシース管と；前記シース管の内部に挿入された棒状の中軸と；前記シース管内に配置され、前記シース管の先端側内壁面に接続された螺旋状の先端コイルと；前記シース管内に配置され、前記先端コイルの後端部と前記中軸の先端部との間に接続された螺旋状の後端コイルと、を備えるグロープラグが提供される。このグロープラグは、前記先端コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ１と、前記後端コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ２とは、Ｒ１＞Ｒ２の関係を満たし；前記先端コイルの主成分は、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする。この形態のグロープラグによれば、先端コイルの温度変化による抵抗値の変化Ｒ１が後端コイルの温度変化による抵抗値の変化Ｒ２よりも大きいために、先端コイルの温度変化を制御回路へ正確に伝達することができる。また、先端コイルの主成分は、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）であるため、高温制御が行われた場合における先端コイルの溶損を抑制することができる。 (1) According to one aspect of the present invention, a sheath tube extending in the axial direction and having a closed tip; a rod-shaped center shaft inserted into the sheath tube; and the sheath tube disposed in the sheath tube A spiral tip coil connected to the tip inner wall surface; and a spiral tail coil disposed in the sheath tube and connected between the tip end portion of the tip coil and the tip end portion of the central shaft A glow plug is provided. This glow plug has a resistance ratio R1 which is a ratio of a resistance value at 1000 ° C. to a resistance value at 20 ° C. of the front end coil, and a resistance value at 1000 ° C. with respect to a resistance value at 20 ° C. of the rear end coil. The resistance ratio R2, which is a ratio, satisfies the relationship of R1> R2; the main component of the tip coil is tungsten (W) or molybdenum (Mo). According to the glow plug of this embodiment, since the change in resistance value R1 due to the temperature change of the front end coil is larger than the change in resistance value R2 due to the temperature change of the rear end coil, the temperature change of the front end coil is accurately transmitted to the control circuit. Can communicate. In addition, since the main component of the tip coil is tungsten (W) or molybdenum (Mo), it is possible to suppress melting of the tip coil when high temperature control is performed.
（２）上記形態のグロープラグにおいて、前記先端コイルの２０℃における抵抗値と前記後端コイルの２０℃における抵抗値の合計値は、０．２７５（Ω）よりも大きくてもよい。グロープラグに１１Ｖの電圧が印加された場合にシース管の先端部の表面温度を昇温開始から３秒以内で１０００℃以上に到達させるような急速昇温が行われたとしても、先端コイルの主成分をタングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）とすることで、高温制御が行われた場合と同様に、先端コイルの溶損を抑制することが可能となるが、急速昇温が行われることによって、制御回路に過剰な電流（以下、過電流とも言う）が流れるおそれがある。しかし、この形態のグロープラグによれば、急速昇温が行われた場合であっても制御回路に過剰な電流が流れることを抑制できる。 (2) In the glow plug of the above aspect, the total value of the resistance value at 20 ° C. of the leading end coil and the resistance value at 20 ° C. of the trailing end coil may be larger than 0.275 (Ω). Even when a temperature of 11 V is applied to the glow plug, even if rapid temperature rise is performed such that the surface temperature of the distal end of the sheath tube reaches 1000 ° C. or more within 3 seconds from the start of temperature rise, By using tungsten (W) or molybdenum (Mo) as the main component, it is possible to suppress melting of the tip coil as in the case of high temperature control, but rapid temperature rise is performed. As a result, an excessive current (hereinafter also referred to as an overcurrent) may flow through the control circuit. However, according to the glow plug of this embodiment, it is possible to suppress an excessive current from flowing through the control circuit even when rapid temperature rise is performed.
（３）上記形態のグロープラグにおいて、前記先端コイルの２０℃における抵抗値と前記後端コイルの２０℃における抵抗値の合計値は、０．６００（Ω）以下であってもよい。この形態のグロープラグによれば、先端コイル及び後端コイルに十分に電流を流すことができるため、グロープラグを効果的に発熱させることができる。そのため、急速昇温に適したグロープラグを提供できる。 (3) In the glow plug of the above aspect, the total value of the resistance value at 20 ° C. of the front end coil and the resistance value at 20 ° C. of the rear end coil may be 0.600 (Ω) or less. According to the glow plug of this embodiment, a sufficient amount of current can flow through the front end coil and the rear end coil, so that the glow plug can effectively generate heat. Therefore, a glow plug suitable for rapid temperature rise can be provided.
（４）上記形態のグロープラグにおいて、前記後端コイルの２０℃における抵抗値は、前記先端コイルの２０℃における抵抗値よりも大きくてもよい。この形態のグロープラグによれば、グロープラグの昇温初期には後端コイルが先端コイルよりも発熱するため、昇温過程において先端コイルの熱が後端コイルに伝達されることを抑制することができ、先端コイルによってグロープラグの先端側を効果的に発熱させることができるので、グロープラグをより急速に昇温させることができる。 (4) In the glow plug of the above aspect, the resistance value of the rear end coil at 20 ° C. may be larger than the resistance value of the front end coil at 20 ° C. According to the glow plug of this embodiment, since the rear end coil generates heat more than the front end coil at the initial stage of temperature rise of the glow plug, it is possible to suppress the heat of the front end coil from being transmitted to the rear end coil during the temperature rising process. Since the tip coil can effectively generate heat at the tip end side of the glow plug, the glow plug can be heated more rapidly.
（５）上記形態のグロープラグにおいて、前記後端コイルの２０℃における抵抗値は、前記先端コイルの２０℃における抵抗値の６倍以下であってもよい。この形態のグロープラグによれば、グロープラグをより急速に昇温させることができるとともに、後端コイルが過度に発熱することで消費電力が増加することを抑制できる。 (5) In the glow plug of the above aspect, the resistance value of the rear end coil at 20 ° C. may be not more than 6 times the resistance value of the front end coil at 20 ° C. According to this form of the glow plug, the temperature of the glow plug can be raised more rapidly, and an increase in power consumption due to excessive heat generation of the rear end coil can be suppressed.
（６）上記形態のグロープラグにおいて、前記先端コイルの前記抵抗比Ｒ１は５．０以上であり；前記後端コイルの前記抵抗比Ｒ２は０．８０以上１．２以下であってもよい。この形態のグロープラグによれば、グロープラグの先端側の温度が変化すると、先端コイルの抵抗値が大きく変化する。一方、グロープラグの後端側の温度が変化しても、後端コイルの抵抗値変化は小さい。そのため、後端コイルの及ぼす影響を抑制しつつ、グロープラグの先端側の温度変化を制御回路へ適切（正確）に伝達することができる。 (6) In the glow plug of the above aspect, the resistance ratio R1 of the leading end coil may be 5.0 or more; the resistance ratio R2 of the trailing end coil may be 0.80 or more and 1.2 or less. According to the glow plug of this form, when the temperature on the tip side of the glow plug changes, the resistance value of the tip coil changes greatly. On the other hand, even if the temperature on the rear end side of the glow plug changes, the resistance value change of the rear end coil is small. Therefore, it is possible to appropriately (accurately) transmit the temperature change on the front end side of the glow plug to the control circuit while suppressing the influence of the rear end coil.
（７）上記形態のグロープラグにおいて、前記後端コイルは、鉄（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）とアルミニウム（Ａｌ）とを含む合金または、ニッケル（Ｎｉ）とクロム（Ｃｒ）とを含む合金からなってもよい。この形態のグロープラグによれば、後端コイルの抵抗比Ｒ２が小さいため、グロープラグの先端側の温度変化を制御回路へ正確に伝達することができる。 (7) In the glow plug of the above aspect, the rear end coil is made of an alloy containing iron (Fe), chromium (Cr), and aluminum (Al), or an alloy containing nickel (Ni) and chromium (Cr). It may be. According to the glow plug of this embodiment, since the resistance ratio R2 of the rear end coil is small, the temperature change at the front end side of the glow plug can be accurately transmitted to the control circuit.
（８）上記形態のグロープラグにおいて、後端コイルの線径は、前記先端コイルの線径よりも大きくてもよい。この形態のグロープラグによれば、グロープラグの昇温過程において後端コイルが過度に発熱することを抑制することができ、急速昇温に適したグロープラグを提供することができる。 (8) In the glow plug of the above aspect, the wire diameter of the rear end coil may be larger than the wire diameter of the front end coil. According to the glow plug of this form, it is possible to suppress the rear end coil from excessively generating heat during the temperature increase process of the glow plug, and it is possible to provide a glow plug suitable for rapid temperature increase.
（９）上記形態のグロープラグにおいて、前記先端コイルにおける、前記シース管の前記先端側内壁面から前記後端コイルとの接続部までの前記軸線に沿った長さＬ１と、前記後端コイルにおける、前記先端コイルとの接続部から前記中軸の先端面までの前記軸線に沿った長さＬ２とは、Ｌ１＜Ｌ２の関係を満たしてもよい。この形態のグロープラグによれば、先端コイルの長さＬ１が後端コイルの長さＬ２よりも短いため、グロープラグにおいて、先端コイルが加熱する領域を小さくすることができる。そのため、グロープラグの消費電力を低減させることができる。 (9) In the glow plug of the above aspect, in the distal end coil, a length L1 along the axis from the distal end inner wall surface of the sheath tube to the connection portion with the rear end coil, and the rear end coil The length L2 along the axis from the connecting portion with the tip coil to the tip surface of the middle shaft may satisfy the relationship L1 <L2. According to the glow plug of this embodiment, since the length L1 of the front end coil is shorter than the length L2 of the rear end coil, the area where the front end coil is heated in the glow plug can be reduced. Therefore, the power consumption of the glow plug can be reduced.
（１０）上記形態のグロープラグにおいて、前記先端コイルの螺旋部分の平均ピッチＰ１と、前記後端コイルの螺旋部分の平均ピッチＰ２とは、Ｐ２／Ｐ１≧３．５の関係を満たしてもよい。この形態のグロープラグによれば、グロープラグの発熱を先端コイルの位置する先端側に集中させることができるので、グロープラグの消費電力を低減させることができる。 (10) In the glow plug of the above aspect, the average pitch P1 of the spiral portion of the leading end coil and the average pitch P2 of the spiral portion of the trailing end coil may satisfy a relationship of P2 / P1 ≧ 3.5. . According to the glow plug of this embodiment, the heat generated by the glow plug can be concentrated on the tip side where the tip coil is located, so that the power consumption of the glow plug can be reduced.
（１１）上記形態のグロープラグにおいて、前記先端コイルの１０００℃を超えた所定温度における抵抗値は、前記後端コイルの１０００℃を超えた前記所定温度における抵抗値よりも高くてもよい。この形態のグロープラグによれば、先端コイルの１０００℃を超えた所定温度における抵抗値が、後端コイルの１０００℃を超えた前記所定温度における抵抗値以下である場合と比較して、先端コイルを１０００℃を超えた温度に発熱させるために後端コイルで消費される電力を低減することができるので、グロープラグの消費電力を低減させることができる。 (11) In the glow plug of the above aspect, the resistance value of the tip coil at a predetermined temperature exceeding 1000 ° C. may be higher than the resistance value of the trailing end coil at the predetermined temperature exceeding 1000 ° C. According to the glow plug of this form, the resistance value of the tip coil at a predetermined temperature exceeding 1000 ° C. is equal to or less than the resistance value of the trailing end coil at a predetermined temperature exceeding 1000 ° C. Since the power consumed by the rear end coil can be reduced in order to generate heat at a temperature exceeding 1000 ° C., the power consumption of the glow plug can be reduced.
本発明は、上述したグロープラグとしての形態以外にも、例えば、グロープラグの製造方法や、グロープラグを備える点火装置など、種々の形態で実現することが可能である。 The present invention can be implemented in various forms other than the above-described form as a glow plug, such as a glow plug manufacturing method and an ignition device equipped with a glow plug.
Ａ．実施形態：
Ａ１．グロープラグ制御装置の構成：
図１は、本発明の一実施形態としてのグロープラグ制御装置２１を示すブロック図である。グロープラグ制御装置２１は、グロープラグ１０と、制御部３２と、スイッチ３３と、を備えている。なお、図１では、グロープラグ１０を１つのみ示しているが、実際のエンジンには複数の気筒が設けられており、各気筒に対応してグロープラグ１０やスイッチ３３が設けられる。
A. Embodiment:
A1. Glow plug controller configuration:
FIG. 1 is a block diagram showing a glow
制御部３２は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータとして構成されている。制御部３２はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりグロープラグ１０への通電を制御する。制御部３２は、入力された電圧に基づいてグロープラグ１０への印加電圧を算出することができる。スイッチ３３は、制御部３２からの指示に従い、バッテリＶＡからグロープラグ１０に対する通電のオン・オフを切り替える。スイッチ３３は、電流検知機能を有するＦＥＴ（Field Effect Transistor）を、ＮＰＮ型トランジスタ等を介して動作させるように構成されており、制御部３２は、印加電圧と、スイッチ３３によって測定されるグロープラグ１０に流れる電流と、から、グロープラグ１０の抵抗値を得る。更に、本実施形態では、制御部３２は、エンジンキーがオンされた際に、グロープラグ１０を急速昇温させるプリグロー通電と、プリグロー通電の後に、グロープラグ１０を所定時間に亘って所定温度において維持するアフターグロー通電と、を行うことが可能である。
The
プリグロー通電では、制御部３２は、グロープラグ１０に１１Ｖの電圧を印加することにより、印加開始から３秒以内で、グロープラグ１０のシース管の先端（後述）から軸線方向ＯＤの後端側に２ｍｍの位置における表面温度を１０００℃以上に到達させる、急速昇温を行う。このプリグロー通電では、制御部３２は、グロープラグ１０に投入する電力と経過時間との関係を示す曲線を、予め作成した基準となる曲線に一致させることで、グロープラグ１０を急速に目標温度まで昇温させる。具体的には、予め定めた基準とする曲線を示す関係式又はテーブルを用い、通電開始からの経過時間に応じた各時点においての投入すべき電力を求める。制御部３２は、グロープラグ１０に流れる電流と、その時点においての投入すべき電力の値との関係から、グロープラグ１０に印加すべき電圧を求め、ＰＷＭ制御により、グロープラグ１０に印加する電圧を制御する。これにより、基準とする曲線と同じカーブを描くようにして電力の投入が行われ、昇温過程の各時点までに投入された電力の積算量に応じ、グロープラグ１０が発熱する。したがって、基準とする曲線に沿った電力の投入が完了すれば、グロープラグ１０は基準曲線通りの時間で目標温度に到達する。
In pre-glow energization, the
また、アフターグロー通電においては、比較的長期間（例えば、１８０秒程度）の間、グロープラグ１０のシース管の表面温度が１０００℃より高い温度になるように、グロープラグ１０に対する供給電力が調節される。このアフターグロー通電では、制御部３２は、グロープラグ１０の抵抗値が、グロープラグ１０を目標の温度とした際の抵抗値（目標抵抗値）と一致するように、グロープラグ１０に対する通電を制御する（高温制御）。具体的には、制御部３２は、グロープラグ１０の現在の抵抗値と目標抵抗値との差分から、例えば、ＰＩ（Proportional-Integral）制御により、グロープラグ１０に印加すべき実行電圧を算出し、算出した実行電圧に基づいてパルス幅をパルス周期で割ったデューティ比を設定して、通電を制御する。
In addition, in after-glow energization, the power supplied to the
Ａ２．グロープラグの構成：
図２は、グロープラグ１０を示す説明図である。グロープラグ１０は、熱を発生させるシースヒータ（発熱装置）８００を備え、ディーゼルエンジンを始めとする内燃機関（図示せず）の始動時における点火を補助する熱源として機能する。グロープラグ１０は、シースヒータ８００の他、中軸２００と、主体金具５００とを備える。これらグロープラグ１０を構成する部材は、グロープラグ１０の軸線方向ＯＤに沿って組み付けられている。図２では、軸線Ｏから紙面右側に外観構成を図示し、軸線Ｏから紙面左側に断面構成を図示した。なお、本明細書では、グロープラグ１０におけるシースヒータ８００側を「先端側」と呼び、係合部材１００側を「後端側」と呼ぶ。
A2. Glow plug configuration:
FIG. 2 is an explanatory view showing the
主体金具５００は、炭素鋼を筒状に成形した部材である。主体金具５００は、先端側の端部においてシースヒータ８００を保持する。また、主体金具５００は、後端側の端部において絶縁部材４１０及びＯ（オー）リング４６０を介して中軸２００を保持する。絶縁部材４１０の軸線Ｏに沿った位置は、絶縁部材４１０の後端に接するリング３００が中軸２００に加締められることで固定される。更に、主体金具５００の軸孔５１０内には、絶縁部材４１０からシースヒータ８００に至る中軸２００の部位が配置される。軸孔５１０は、軸線Ｏに沿って形成された貫通孔であり、中軸２００よりも大きな径を有する。軸孔５１０内に中軸２００が位置決めされた状態で、軸孔５１０と中軸２００との間には、両者を電気的に絶縁する空隙が形成される。軸孔５１０の先端側には、シースヒータ８００が圧入されて接合されている。主体金具５００は、工具係合部５２０と、雄ネジ部５４０とを備える。主体金具５００の工具係合部５２０は、グロープラグ１０の取り付け及び取り外しに用いられる工具（図示しない）に係合する。雄ネジ部５４０は、内燃機関（図示しない）に形成された雌ネジに嵌り合う。
The
中軸２００は、導電材料で円柱状（棒状）に成形された部材である。中軸２００は、主体金具５００の軸孔５１０に挿入された状態で軸線Ｏに沿って組み付けられる。中軸２００は、先端側に形成された先端部２１０と、後端側に設けられた雄ネジ部２９０とを備える。先端部２１０は、シースヒータ８００の内部に挿入される。雄ネジ部２９０は、主体金具５００から後端側に突出している。雄ネジ部２９０には、係合部材１００が嵌り合う。
The
図３は、シースヒータ８００の詳細な構成を示す断面図である。シースヒータ８００は、シースヒータ８００の内部に中軸２００の先端部２１０が挿入された状態で、主体金具５００の軸孔５１０内に圧入されている。シースヒータ８００は、シース管８１０と、先端コイル８２０と、後端コイル８３０と、絶縁体８７０とを備える。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the
シース管８１０は、軸線方向ＯＤに延び、先端８１１が閉じられた筒状部材である。シース管８１０は、先端コイル８２０と、後端コイル８３０と、絶縁体８７０と、を内包する。シース管８１０は、外側に向けて丸く形成された先端部８１３と、先端部８１３とは反対側に開口した端部である後端部８１９とを備える。この後端部８１９からシース管８１０の内部に中軸２００の先端部２１０が挿入されている。シース管８１０は、パッキン６００及び絶縁体８７０によって中軸２００と電気的に絶縁される。一方、シース管８１０は、主体金具５００と接触して電気的に接続されている。シース管８１０は、例えば、鉄（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）と炭素（Ｃ）とを含有するオーステナイト系ステンレス材料や、インコネル（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標）、Ａｌｌｏｙ６０２（ドイツ工業規格（ＤＩＮ）で規定されたＤＩＮ２．４６３３合金に相当）といったＮｉ基合金によって形成されている。
The
絶縁体８７０は、電気絶縁性を有する絶縁材料の粉末である。絶縁体８７０としては、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉末が用いられる。絶縁体８７０は、シース管８１０と、先端コイル８２０及び後端コイル８３０との間に充填（配置）され、シース管８１０と、先端コイル８２０と、後端コイル８３０と、中軸２００との各隙間を電気的に絶縁する。
The
先端コイル８２０は、シース管８１０の内側に軸線方向ＯＤに沿って配置され、通電によって発熱する。先端コイル８２０は、先端側のコイル端部である先端部８２１と、後端側のコイル端部である後端部８２９とを備える。先端部８２１は、シース管８１０の先端部８１３の内壁面８１２に溶接されることによりシース管８１０と電気的に接続される。後端部８２９は、先端コイル８２０と後端コイル８３０とが溶接されることによって形成された接続部８４０を介して、後端コイル８３０と電気的に接続される。先端コイル８２０は、例えば、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）や、タングステン（Ｗ）合金により形成されており、主成分としてタングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を含んでいる。なお、本実施形態における主成分とは、含有率（質量％）が５０質量％以上の物質をいう。本実施形態では、先端コイル８２０はタングステン（Ｗ）により形成されている。
The
後端コイル８３０は、先端側のコイル端部である先端部８３１と、後端側のコイル端部である後端部８３９とを備える。先端部８３１は、接続部８４０を介して先端コイル８２０と電気的に接続される。後端部８３９は、中軸２００の先端部２１０に接合されることにより中軸２００と電気的に接続される。後端コイル８３０は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）合金や、鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金により形成されており、本実施形態では、鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金により形成されている。
The
ここで、先端コイル８２０と後端コイル８３０とは、温度変化による抵抗値の変化（抵抗比）が次の式（１）を満たすように構成されている。
Here, the
先端コイル８２０の２０℃での抵抗値Ｒ１２０に対する１０００℃での抵抗値Ｒ１１０００の比であるＲ１１０００／Ｒ１２０（以下、抵抗比Ｒ１）と、後端コイル８３０の２０℃での抵抗値Ｒ２２０に対する１０００℃での抵抗値Ｒ２１０００の比であるＲ２１０００／Ｒ２２０（以下、抵抗比Ｒ２）とは、以下の式（１）の関係を満たしている。本実施形態では、先端コイル８２０の抵抗比Ｒ１は５．０以上であり、後端コイル８３０の抵抗比Ｒ２は０．８０以上１．２以下である。
R1 1000 / R1 20 (hereinafter referred to as resistance ratio R1), which is a ratio of resistance value R1 1000 at 1000 ° C. to resistance value R1 20 at 20 ° C. of
Ｒ１＞Ｒ２・・・式（１）
以下、式（１）を満たしており、先端コイル８２０の主成分がタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）であるグロープラグ１０の仕様を、「仕様１」とも呼ぶ。
R1> R2 Formula (1)
Hereinafter, the specification of the
以上のように構成された本実施形態のグロープラグ１０は、先端コイル８２０の温度変化による抵抗値の変化Ｒ１と、後端コイル８３０の温度変化による抵抗値の変化Ｒ２と、が上述の式（１）の関係を満たすため、先端コイル８２０の温度変化による抵抗値の変化Ｒ１が後端コイル８３０の温度変化による抵抗値の変化Ｒ２よりも小さい場合（Ｒ１＜Ｒ２）と比較して、先端コイル８２０の温度変化をグロープラグ制御装置２１（制御部３２）へ正確に伝達することができる。また、先端コイル８２０の主成分は、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）であるため、高温制御が行われた場合であっても、先端コイル８２０の溶損を抑制することができる。
In the
なお、本実施形態のグロープラグ１０は、更に、以下の仕様２〜１２のうち、１以上の仕様を満たしていることが好ましい。以下に、各仕様と、その仕様を満たすことが好ましい理由とについて説明する。
In addition, it is preferable that the
＜仕様２＞
先端コイル８２０の２０℃における抵抗値Ｒ１２０と後端コイル８３０の２０℃における抵抗値Ｒ２２０の合計値（Ｒ１２０＋Ｒ２２０）は、０．２７５（Ω）より大きい。
<
The total value (R1 20 + R2 20 ) of the resistance value R1 20 at 20 ° C. of the leading
グロープラグ１０に１１Ｖの電圧を印加してシース管８１０の先端部の表面温度を昇温開始から３秒以内で１０００℃に到達させるような急速昇温が行われたとしても、先端コイル８２０の主成分をタングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）とすることで、高温制御が行われた場合と同様に、先端コイル８２０の溶損を抑制することが可能となる。一方、このような急速昇温が行われた場合には、合計値（Ｒ１２０＋Ｒ２２０）が０．２７５（Ω）以下であると、グロープラグ１０には４０（Ａ）以上の電流が流れることになる。このような場合には、グロープラグ制御装置２１の備える制御回路に過電流が流れることによって、制御回路が断線するおそれがある。しかし、合計値（Ｒ１２０＋Ｒ２２０）が０．２７５（Ω）より大きければ、急速昇温が行われた場合であっても、制御回路の断線を抑制できる。
Even when a voltage of 11 V is applied to the
＜仕様３＞
先端コイル８２０の２０℃における抵抗値と後端コイル８３０の２０℃における抵抗値の合計値は、０．６００（Ω）以下である。
<
The total value of the resistance value at 20 ° C. of the
グロープラグ１０に一定の電圧が印加された場合には、抵抗値Ｒ（Ω）が大きくなるにつれて、電流値Ｉ（Ａ）は小さくなる。ここで、発熱量Ｐ（Ｗ）は、抵抗値Ｒ（Ω）と電流値Ｉ（Ａ）の２乗（Ｉ２）とが乗算された値であるため、グロープラグ１０の抵抗値Ｒが大きくなると、発熱量Ｐは電流値の２乗に比例して大きく低下してしまう。しかし、抵抗値の合計値（Ｒ１２０＋Ｒ２２０）が０．６００（Ω）以下である場合には、電流値が小さくなることを抑制できるので、先端コイル８２０及び後端コイル８３０に十分に電流を流すことができる。そのため、グロープラグ１０を効果的に発熱させることができ、急速昇温に適したグロープラグ１０を提供できる。
When a constant voltage is applied to the
＜仕様４＞
後端コイル８３０の２０℃における抵抗値は、先端コイル８２０の２０℃における抵抗値よりも大きい。
<
The resistance value of the trailing
本仕様を満たす場合には、グロープラグ１０の昇温初期には後端コイル８３０が先端コイル８２０よりも発熱する。そのため、昇温過程において先端コイル８２０の熱が後端コイル８３０に伝達されることを抑制することができるので、先端コイル８２０によってグロープラグ１０の先端側を効果的に発熱させることができ、グロープラグ１０をより急速に昇温させることができる。
When this specification is satisfied, the
＜仕様５＞
後端コイル８３０の２０℃における抵抗値は、先端コイル８２０の２０℃における抵抗値の６倍以下であってもよい。
<
The resistance value of the
本仕様を満たすグロープラグ１０では、先端コイル８２０及び後端コイル８３０に十分に電流を流すことができるため、グロープラグ１０を効果的に発熱させることができる。そのため、急速昇温に適したグロープラグ１０を提供できる。また、後端コイル８３０が過度に発熱することで消費電力が増加することを抑制できる。
In the
＜仕様６＞
先端コイル８２０の抵抗比Ｒ１は５．０以上であり、後端コイル８３０の抵抗比Ｒ２は０．８０以上１．２以下である。
<
The resistance ratio R1 of the
本仕様を満たすグロープラグ１０では、先端コイル８２０の位置するグロープラグ１０の先端側の温度が変化すると、先端コイル８２０の抵抗値が大きく変化する。一方、後端コイル８３０の位置するグロープラグ１０の後端側の温度が変化しても、後端コイル８３０の抵抗値変化は小さい。そのため、後端コイル８３０の影響を抑制しつつ、グロープラグ１０の先端側の温度変化を制御回路へ正確に伝達することができる。なお、本実施形態のグロープラグ１０は、本仕様を満たしている。
In the
＜仕様７＞
後端コイル８３０は、鉄（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）とアルミニウム（Ａｌ）とを含む合金または、ニッケル（Ｎｉ）とクロム（Ｃｒ）とを含む合金からなる。
<
The
仕様６を満たすグロープラグ１０では、後端コイル８３０の抵抗比Ｒ２が小さいため、グロープラグ１０の先端側の温度変化を制御回路へより正確に伝達することができる。なお、本実施形態のグロープラグ１０は、本仕様を満たしている。
In the
＜仕様８＞
後端コイル８３０の線径は、先端コイル８２０の線径よりも大きい。
<
The wire diameter of the
この仕様を満たせば、グロープラグ１０の昇温過程において後端コイル８３０が過度に発熱することを抑制することができ、急速昇温に適したグロープラグ１０を提供することができる。なお、本実施形態のグロープラグ１０では、先端コイル８２０の線径がΦ０．２ｍｍであり、後端コイル８３０の線径がΦ０．４ｍｍであり、本仕様を満たしている。
If this specification is satisfied, it is possible to suppress the
＜仕様９＞
図３には、先端コイル８２０における、シース管８１０の先端側内壁面８１２から後端コイル８３０との接続部８４０までの軸線Ｏに沿った長さＬ１と、後端コイル８３０における、先端コイル８２０との接続部８４０から中軸２００の先端面２１１までの軸線Ｏに沿った長さＬ２と、が示されている。長さＬ１と長さＬ２とは、以下の式（２）を満たす。
<
In FIG. 3, the length L1 along the axis O from the distal-side
Ｌ１＜Ｌ２・・・式（２） L1 <L2 Formula (2)
上述の式（２）を満たすグロープラグ１０では、先端コイル８２０の長さＬ１が後端コイル８３０の長さＬ２よりも短いため、先端コイル８２０が加熱する領域を小さくすることができ、グロープラグ１０の発熱を先端コイル８２０の位置する先端側に集中させることができる。そのため、グロープラグ１０の消費電力を低減させることができる。
In the
＜仕様１０＞
先端コイル８２０の螺旋部分の平均ピッチＰ１と、後端コイル８３０の螺旋部分の平均ピッチＰ２とは、以下の式（３）の関係を満たしている。なお、ピッチとは、コイルの螺旋部分の間隔（例えば、先端コイル８２０では図３に示す間隔ｐ１、後端コイル８３０では図３に示す間隔ｐ２）をいう。平均ピッチとは、コイルの螺旋部分の間隔が安定している箇所における、間隔の平均値である。本実施形態では、先端コイル８２０の平均ピッチＰ１は、シース管８１０の先端側内壁面８１２から後端側に３巻き分の螺旋部分と、接続部８４０から先端８１１側に３巻き分の螺旋部分と、を除いた、図３にＴ１で示す部分における、螺旋部分の間隔を平均することにより求められる。後端コイル８３０の平均ピッチＰ２は、接続部８４０から後端側に１巻き分の螺旋部分と、中軸２００の先端面２１１から先端側に１巻き分の螺旋部分と、を除いた、図３にＴ２で示す部分における螺旋部分の間隔を平均することにより求められる。
<
The average pitch P1 of the spiral portion of the
Ｐ２／Ｐ１≧３．５・・・式（３） P2 / P1 ≧ 3.5 Formula (3)
仕様１０（上述の式（３））を満たすグロープラグ１０では、グロープラグ１０の発熱を先端コイル８２０の位置する先端側に集中させることができるので、グロープラグ１０の消費電力を低減させることができる。なお、平均ピッチＰ１と平均ピッチＰ２とは、Ｐ２／Ｐ１≧４．０の関係を満たすことがより好ましい。
In the
＜仕様１１＞
先端コイル８２０の１０００℃を超えた所定温度における抵抗値は、後端コイル８３０の１０００℃を超えた前記所定温度における抵抗値よりも高い。
<
The resistance value of the
この仕様１１を満たせば、先端コイル８２０の１０００℃を超えた所定温度における抵抗値が、後端コイル８３０の１０００℃を超えた前記所定温度における抵抗値以下である場合と比較して、先端コイル８２０を１０００℃を超えた温度に発熱させるために後端コイル８３０で消費される電力を低減することができるので、グロープラグ１０の消費電力を低減させることができる。
If this
＜仕様１２＞
先端コイル８２０の長さＬ１は、６．０ｍｍ以下である。
<
The length L1 of the
先端コイル８２０の長さＬ１が６．０ｍｍ以下である場合には、エンジンヘッドにグロープラグ１０が装着された状態において先端コイル８２０が燃焼室内に位置するので、燃焼室内において先端コイル８２０を効率的に発熱させることができる。そのため、グロープラグ１０の消費電力を低減させることができる。なお、本実施形態のグロープラグ１０では、先端コイルの長さＬ１は５．０ｍｍ以下である。
When the length L1 of the
以下では、上述の仕様１を満たすようにすることで、高温制御が行われた場合における先端コイル８２０の溶損を抑制することが可能な根拠について、実験１の結果に基づいて説明する。また、上述の仕様２又は上述の仕様３を満たすようにすることで急速昇温に適したグロープラグ１０を提供可能な根拠について、実験２の結果に基づいて説明する。また、上述の仕様８又は上述の仕様９（式（２））を満たすようにすることで、急速昇温に適したグロープラグ１０を提供可能な根拠を、実験３の結果に基づいて説明する。更に、上述の仕様９（式（２））又は上述の仕様１０（式（３））を満たすようにすることで、グロープラグ１０の消費電力を低減させることが可能な根拠について、実験４の結果に基づいて説明する。
Below, the grounds that can suppress the melting loss of the
Ｂ．実験内容及びその実験結果：
Ｂ１．実験１の内容及びその結果：
図４は、実験１の結果を示す図である。図４には、先端コイル８２０の材質と、後端コイル８３０の材質と、先端コイル８２０の２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ１と、後端コイル８３０の２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ２との関係（大小関係）と、判定結果と、が示されている。この実験では、先端コイル８２０の材質と後端コイル８３０の材質の組合せを異ならせたグロープラグ１０のサンプル１〜６を作製し、コイルの材質がコイルの溶損に与える影響を調査した。なお、サンプル１〜６は、いずれも上述の式（１）の関係を満たしている。
B. Experiment contents and results:
B1. Contents of
FIG. 4 is a diagram showing the results of
＜コイル線径＞
先端コイルの線径：直径０．２０（ｍｍ）
後端コイルの線径：直径０．４０（ｍｍ）
＜コイル長さＬ１、Ｌ２＞
先端コイルの長さ：Ｌ１＝７（ｍｍ）
後端コイルの長さ：Ｌ２＝１２（ｍｍ）
＜平均ピッチ及びピッチ比＞
先端コイルの平均ピッチＰ１：０．３０（ｍｍ）
後端コイルの平均ピッチＰ２：２．５（ｍｍ）
平均ピッチ比Ｐ２／Ｐ１＝８．３３
<Coil wire diameter>
Tip coil wire diameter: 0.20 (mm)
Wire diameter of rear end coil: Diameter 0.40 (mm)
<Coil length L1, L2>
Length of tip coil: L1 = 7 (mm)
Length of rear end coil: L2 = 12 (mm)
<Average pitch and pitch ratio>
Tip coil average pitch P1: 0.30 (mm)
Average pitch P2 of rear end coil: 2.5 (mm)
Average pitch ratio P2 / P1 = 8.33
実験１では、サンプル１〜６について、次の工程１、２を１サイクルとして合計６０００サイクルのサイクル試験を行った。温度は、熱電対を用いて測定した。
（工程１）：各サンプルに１１Ｖの電圧を印加することによって、シースヒータ８００（シース管８１０）の先端８１１から軸線方向ＯＤ後端側に２ｍｍの位置におけるシース管８１０の表面温度を、印加開始から２秒後に１０００℃とした後、シース管８１０の表面温度を１１００℃に維持。印加開始から１８０秒後に電圧の印加を停止。印加を開始した温度は、常温（約２０℃）である。
（工程２）：電圧の印加を停止した後、送風によってシースヒータ８００を１２０秒間冷却。
In
(Step 1): By applying a voltage of 11 V to each sample, the surface temperature of the
(Step 2): After stopping the application of voltage, the
６０００サイクル後の先端コイル８２０を観察し、以下の基準で各サンプルを判定した。
○：先端コイルが断線しておらず、かつ、先端コイルにおける試験後の線径の最小値が試験前の線径の０．８倍以下には至っておらず、かつ、先端コイルにおける試験後の抵抗値が試験前の抵抗値の０．９倍以下には至っていない。
△：先端コイルが断線しておらず、かつ、先端コイルにおける試験後の線径の最小値が試験前の線径の０．８倍以下である、又は、先端コイルが断線しておらず、かつ、先端コイルにおける試験後の抵抗値が試験前の抵抗値の０．９倍以下である。
×：６０００サイクルに至る前に先端コイルが断線。
The
○: The tip coil is not disconnected, and the minimum value of the wire diameter after the test at the tip coil is not less than 0.8 times the wire diameter before the test, and after the test at the tip coil The resistance value does not reach below 0.9 times the resistance value before the test.
Δ: The tip coil is not disconnected, and the minimum value of the wire diameter after the test in the tip coil is 0.8 times or less of the wire diameter before the test, or the tip coil is not disconnected. And the resistance value after the test in the tip coil is 0.9 times or less of the resistance value before the test.
X: The tip coil was disconnected before reaching 6000 cycles.
判定結果が「○」又は「△」のサンプルでは、先端コイル８２０の溶損が抑制されているといえる。
It can be said that the melt damage of the
実験１の結果、先端コイル８２０の材質がタングステン（Ｗ）であり後端コイル８３０の材質がニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）合金であるサンプル１と、先端コイル８２０の材質がタングステン（Ｗ）であり後端コイル８３０の材質がニッケル（Ｎｉ）−タングステン（Ｗ）合金であるサンプル３は、どちらのサンプルも先端コイル８２０が断線していなかった。また、サンプル１とサンプル３は、先端コイル８２０における試験後の線径の最小値が試験前の線径の０．８倍以下には至っておらず、かつ、先端コイル８２０における試験後の抵抗値が試験前の抵抗値の０．９倍以下には至っていなかった。そのため、サンプル１とサンプル３は「○」と判定した。先端コイル８２０の材質がモリブデン（Ｍｏ）であり後端コイル８３０の材質が鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金であるサンプル２は、先端コイル８２０が断線していなかった。また、サンプル２は、先端コイル８２０における試験後の線径の最小値が試験前の線径の０．８倍以下であり、先端コイル８２０における試験後の抵抗値が試験前の抵抗値の０．９倍以下であった。そのため、サンプル２は「△」と判定した。一方、先端コイル８２０の材質がコバルト（Ｃｏ）−ニッケル（Ｎｉ）−鉄（Ｆｅ）合金であり、後端コイル８３０の材質が鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金であるサンプル４と、先端コイル８２０の材質がコバルト（Ｃｏ）−ニッケル（Ｎｉ）−鉄（Ｆｅ）合金であり、後端コイル８３０の材質がニッケル（Ｎｉ）であるサンプル５と、先端コイル８２０の材質がニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）合金であり、後端コイル８３０の材質が鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金であるサンプル６は、先端コイル８２０が断線していた。そのため、サンプル４〜６は「×」と判定した。
As a result of
サンプル１〜３とサンプル４〜６の実験の結果から、先端コイル８２０の材質がタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）である場合には、後端コイル８３０の材質にかかわらず、高温制御が行われた場合における先端コイル８２０の溶損が抑制されることが示された。また、サンプル１〜３の結果から、先端コイル８２０の材質がタングステン（Ｗ）である場合には、先端コイル８２０がモリブデン（Ｍｏ）である場合と比較して、高温制御が行われた場合における先端コイル８２０の線径の減少や、先端コイル８２０の抵抗値の減少が抑制されることが示された。
From the results of the experiments of
Ｂ２．実験２の内容及びその結果：
図５は、実験２の結果を示す図である。図５には、先端コイル８２０の２０℃における抵抗値Ｒ１２０と後端コイル８３０の２０℃における抵抗値Ｒ２２０の合計値（合計値（Ｒ１２０＋Ｒ２２０））と、急速昇温性の判定結果と、突入電流（インラッシュカレント、inrush current）の判定結果と、総合判定結果と、が示されている。この実験では、合計値（Ｒ１２０＋Ｒ２２０）が、急速昇温性と突入電流に与える影響を調査した。なお、サンプル７〜１０は、いずれも上述の式（１）の関係を満たしており、また、以下に示すように、サンプル７〜１０の先端コイル８２０の材質はタングステン（Ｗ）であることから、サンプル７〜１０は上述の仕様１を満たしている。
B2. Contents of
FIG. 5 is a diagram showing the results of
＜コイル材質＞
先端コイルの材質：タングステン（Ｗ）
後端コイルの材質：鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金
＜コイル長さＬ１、Ｌ２＞
先端コイルの長さ：Ｌ１＝７（ｍｍ）
後端コイルの長さ：Ｌ２＝１２（ｍｍ）
＜平均ピッチ及びピッチ比＞
先端コイルの平均ピッチＰ１：０．３０（ｍｍ）
後端コイルの平均ピッチＰ２：２．５（ｍｍ）
平均ピッチ比Ｐ２／Ｐ１＝８．３３
<Coil material>
Tip coil material: Tungsten (W)
Material of rear end coil: iron (Fe) -chromium (Cr) -aluminum (Al) alloy <coil length L1, L2>
Length of tip coil: L1 = 7 (mm)
Length of rear end coil: L2 = 12 (mm)
<Average pitch and pitch ratio>
Tip coil average pitch P1: 0.30 (mm)
Average pitch P2 of rear end coil: 2.5 (mm)
Average pitch ratio P2 / P1 = 8.33
実験２では、合計値（Ｒ１２０＋Ｒ２２０）による急速昇温性を評価するため、サンプル７〜１０に１１Ｖの電圧を印加して、シース管８１０の先端８１１から軸線方向ＯＤ後端側に２ｍｍの位置におけるシース管８１０の表面温度が、印加を開始してから１０００℃に到達するまでの時間を測定した。温度は、熱電対を用いて測定した。なお、印加を開始した温度は、常温（約２０℃）である。
In
１０００℃に到達するまでの時間の測定結果により、以下の基準で各サンプルの急速昇温性を判定した。
○：印加開始から、１．９秒以内で１０００℃に到達。
△：印加開始から、１．９秒より長く３秒以内で１０００℃に到達。
×：印加開始から、３秒より長い時間で１０００℃に到達。
Based on the measurement result of the time to reach 1000 ° C., the rapid temperature rise property of each sample was determined according to the following criteria.
○: 1000 ° C. is reached within 1.9 seconds from the start of application.
Δ: 1000 ° C. is reached within 3 seconds longer than 1.9 seconds from the start of application.
X: 1000 ° C. is reached in a time longer than 3 seconds from the start of application.
印加開始から３秒以内で１０００℃に到達するサンプル（判定結果が「○」又は「△」のサンプル）では、十分な急速昇温性を有しているといえる。また、印加開始から１．９秒以内で１０００℃に到達するサンプル（判定結果が「○」のサンプル）は、印加開始から３秒よりも短い時間で１０００℃に到達可能であるため、急速昇温により適しているといえる。 Samples that reach 1000 ° C. within 3 seconds from the start of application (samples with a determination result of “◯” or “Δ”) can be said to have sufficient rapid temperature rise. In addition, a sample that reaches 1000 ° C. within 1.9 seconds from the start of application (a sample with a determination result of “◯”) can reach 1000 ° C. in a time shorter than 3 seconds from the start of application. It can be said that it is more suitable for temperature.
また、実験２では、サンプル７〜１０について１１Ｖの電圧を印加した際に流れる電流（突入電流）を測定することによって、以下の基準で各サンプルの突入電流を判定した。
○：急速昇温が行われた場合に制御回路に流れる電流が４０（Ａ）未満。
×：急速昇温が行われた場合に制御回路に流れる電流が４０（Ａ）以上。
In
○: The current flowing through the control circuit when rapid temperature increase is performed is less than 40 (A).
X: The electric current which flows into a control circuit when rapid temperature rising is performed is 40 (A) or more.
判定結果が「○」のサンプルでは、急速昇温が行われた場合にグロープラグ制御装置２１の備える制御回路に過剰な電流が流れることが抑制され、制御回路の断線が抑制できるといえる。
In the sample with the determination result “◯”, it can be said that excessive current is prevented from flowing through the control circuit included in the glow
更に、急速昇温性の判定結果と突入電流の判定結果から、各サンプルを以下の基準により総合判定した。
○：急速昇温性の判定結果が「○」であり、かつ、突入電流の判定結果が「○」である。
×：急速昇温性の判定結果と突入電流の判定結果の少なくとも一方が「△」又は「×」である。
Furthermore, each sample was comprehensively determined according to the following criteria from the determination result of the rapid temperature rise property and the determination result of the inrush current.
◯: The determination result of the rapid temperature rise property is “◯”, and the determination result of the inrush current is “◯”.
×: At least one of the determination result of the rapid temperature rise property and the determination result of the inrush current is “Δ” or “×”.
総合判定結果が「○」であるサンプルは、急速昇温に適しており、かつ、急速昇温が行われた場合であっても制御回路の断線が抑制可能であるといえる。 It can be said that the sample with the overall determination result of “◯” is suitable for rapid temperature rise, and that the disconnection of the control circuit can be suppressed even when the rapid temperature rise is performed.
実験２の結果、急速昇温性についてみると、合計値（Ｒ１２０＋Ｒ２２０）が０．２７５（Ω）であるサンプル７と、０．２８０（Ω）であるサンプル８と、０．６００（Ω）であるサンプル９では、印加開始から１．９秒以内で１０００℃に到達していた。サンプル７〜９は「○」と判定した。合計値が０．６０５（Ω）のサンプル１０では、印加開始から１．９秒よりも長く３秒以内で１０００℃に到達していた。サンプル１０は「△」と判定した。この結果から、サンプル７〜１０は、いずれも、シース管８１０の先端８１１から軸線方向ＯＤ後端側に２ｍｍの位置におけるシース管８１０の表面温度を、昇温開始から３秒以内で１０００℃以上に到達させるような、急速昇温が可能であることが示された。特に、合計値が０．６００（Ω）以下であるサンプル７〜９は、１．９秒以内で１０００℃に到達可能であることから、合計値を０．６００（Ω）以下とすることで、すなわち、上述の仕様３を満たすようにすることで、急速昇温に適したグロープラグ１０を提供できることが示された。
As a result of the
また、突入電流についてみると、合計値が０．２７５（Ω）よりも大きいサンプル８〜１０では、突入電流が４０（Ａ）未満であった。そのため、サンプル８〜１０は「○」と判定した。一方、合計値が０．２７５（Ω）のサンプル７では、突入電流が４０（Ａ）以上であった。そのため、サンプル７は「×」と判定した。この結果から、合計値を０．２７５（Ω）より大きくすることで、すなわち、上述の仕様２を満たすようにすることで、急速昇温が行われた場合であっても制御回路に過剰な電流が流れることを抑制できることが示された。
Further, regarding the inrush current, in the
以上の実験の結果より、サンプル８、９は「○」と総合判定し、サンプル７、１０は「×」と総合判定した。この結果は、上述の仕様２及び仕様３を満たすグロープラグ１０は、急速昇温に適しており、かつ、急速昇温が行われた場合であっても制御回路の断線が抑制可能なグロープラグ１０であることを示している。
From the results of the above experiments,
Ｂ３．実験３の内容及びその結果：
図６は、実験３の結果を示す図である。図６には、先端コイル８２０の線径ｄ１と、後端コイル８３０の線径ｄ２と、先端コイル８２０の線径ｄ１と後端コイル８３０の線径ｄ２の大小関係と、判定結果と、が示されている。この実験３では、先端コイル８２０の線径ｄ１と後端コイル８３０の線径ｄ２の大小関係が急速昇温性に与える影響を調査した。なお、サンプル１１〜１３は、いずれも上述の式（１）の関係を満たしており、以下に示すように、サンプル１１〜１３の先端コイル８２０の材質はタングステン（Ｗ）であることから、サンプル１１〜１３は上述の仕様１を満たしている。
B3. Contents of
FIG. 6 is a diagram showing the results of
＜コイル材質＞
先端コイルの材質：タングステン（Ｗ）
後端コイルの材質：ニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）合金
＜先端コイルの２０℃における抵抗値Ｒ１２０と後端コイルの２０℃における抵抗値Ｒ２２０の合計値＞
合計値（Ｒ１２０＋Ｒ２２０）＝０．３５（Ω）
＜コイル長さＬ１、Ｌ２＞
先端コイルの長さ：Ｌ１＝７（ｍｍ）
後端コイルの長さ：Ｌ２＝１２（ｍｍ）
<Coil material>
Tip coil material: Tungsten (W)
Material of rear end coil: nickel (Ni) -chromium (Cr) alloy <total value of resistance value R1 20 at 20 ° C. of tip coil and resistance value R2 20 at 20 ° C. of rear end coil>
Total value (R1 20 + R2 20 ) = 0.35 (Ω)
<Coil length L1, L2>
Length of tip coil: L1 = 7 (mm)
Length of rear end coil: L2 = 12 (mm)
実験３では、実験２と同様に、サンプル１１〜１３に１１Ｖの電圧を印加して、シース管８１０の先端８１１から軸線方向ＯＤ後端側に２ｍｍの位置におけるシース管８１０の表面温度が、印加を開始してから１０００℃に到達するまでの時間を測定した。急速昇温性は、以下の基準により判定した。なお、印加を開始した温度は、常温（約２０℃）である。
In
判定は、以下の基準により行った。
○：印加開始から、１．８秒以内で１０００℃に到達
△：印加開始から、１．８秒より長く３秒以内で１０００℃に到達
×：印加開始から、３秒より長い時間で１０００℃に到達
The determination was made according to the following criteria.
◯: Reached 1000 ° C. within 1.8 seconds from the start of application Δ: Reached 1000 ° C. within 3 seconds longer than 1.8 seconds from the start of application X: 1000 ° C. within 3 seconds after start of application Reach
印加開始から３秒以内で１０００℃に到達するサンプル（判定結果が「○」又は「△」のサンプル）では、十分な急速昇温性を有しているといえる。また、印加開始から１．８秒以内で１０００℃に到達するサンプル（判定結果が「○」のサンプル）は、急速昇温にいっそう適しているといえる。 Samples that reach 1000 ° C. within 3 seconds from the start of application (samples with a determination result of “◯” or “Δ”) can be said to have sufficient rapid temperature rise. A sample that reaches 1000 ° C. within 1.8 seconds from the start of application (a sample with a determination result of “◯”) is more suitable for rapid temperature increase.
実験３の結果、後端コイル８３０の線径ｄ２が先端コイル８２０の線径ｄ１よりも大きいサンプル１１、１２では、印加開始から１．８秒以内で１０００℃に到達していた。サンプル１１、１２は「○」と判定した。一方、後端コイル８３０の線径ｄ２が先端コイル８２０の線径ｄ１よりも小さいサンプル１３では、印加開始から１．８秒よりも長く３秒以内で１０００℃に到達していた。サンプル１０は「△」と判定した。
As a result of
この結果から、サンプル１１〜１３は、いずれも、シース管８１０の先端８１１から軸線方向ＯＤ後端側に２ｍｍの位置におけるシース管８１０の表面温度を、昇温開始から３秒以内で１０００℃以上に到達させるような、急速昇温が可能であることが示された。特に、後端コイル８３０の線径ｄ２が先端コイル８２０の線径ｄ１がよりも大きいサンプル１１、１２は、１．８秒以内で１０００℃に到達可能であることから、後端コイル８３０の線径ｄ２を先端コイル８２０の線径ｄ１よりも大きくすることで、すなわち、上述の仕様８を満たすようにすることで、急速昇温にいっそう適したグロープラグ１０を提供できることが示された。
From these results, in all of the
Ｂ４．実験４の内容及びその実験結果：
図７は、実験４の結果を示す図である。図７には、先端コイル８２０の平均ピッチＰ１（ｍｍ）と、後端コイル８３０の平均ピッチＰ２（ｍｍ）と、平均ピッチＰ１と平均ピッチＰ２との比Ｐ２／Ｐ１と、先端コイル８２０の長さＬ１と後端コイル８３０の長さＬ２との関係（長短関係）と、判定結果と、が示されている。この実験では、同じピッチ比を有し、コイルの長さＬ１とＬ２との長短関係が異なるサンプル１５とサンプル２６とを用いて、コイルの長さの長短関係が消費電力に与える影響を調査した。また、コイルの長さＬ１がコイルの長さＬ２よりも長く、比Ｐ２／Ｐ１がそれぞれ異なるサンプル１４〜２５を用いて、比Ｐ２／Ｐ１が消費電力に与える影響を調査した。なお、サンプル１４〜２６は、いずれも上述の式（１）の関係を満たしており、以下に示すように、サンプル１４〜２６の先端コイル８２０の材質はタングステン（Ｗ）であることから、サンプル１４〜２６は上述の仕様１を満たしている。また、サンプル１４〜２５において、先端コイル８２０の２０℃における抵抗値Ｒ１２０は、０．０８（Ω）以上０．１５（Ω）以下であり、後端コイル８３０の２０℃における抵抗値Ｒ２２０は、０．２２（Ω）以上０．４５（Ω）以下である。すなわち、サンプル１４〜２５は、上述の仕様２〜５を満たしている。
B4. Contents of
FIG. 7 is a diagram illustrating the results of
＜コイル材質及び線径＞
先端コイルの材質：タングステン（Ｗ）
先端コイルの線径：直径０．２０（ｍｍ）
後端コイルの材質：鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金
後端コイルの線径：直径０．４０（ｍｍ）
＜コイル長さＬ１、Ｌ２＞
サンプル１〜１２：Ｌ１＝５（ｍｍ）、Ｌ２＝１８（ｍｍ）
サンプル１３：Ｌ１＝１８（ｍｍ）、Ｌ２＝５（ｍｍ）
<Coil material and wire diameter>
Tip coil material: Tungsten (W)
Tip coil wire diameter: 0.20 (mm)
Rear end coil material: Iron (Fe) -chromium (Cr) -aluminum (Al) alloy rear end coil diameter: 0.40 (mm)
<Coil length L1, L2>
Sample 13: L1 = 18 (mm), L2 = 5 (mm)
実験では、サンプル１４〜２６について、シース管８１０の先端８１１から軸線方向ＯＤの後端側に２ｍｍの位置におけるシース管８１０の表面温度が、１０００℃に飽和する電圧を印加した場合の電流値を測定して、電圧値と電流値から、消費される電力値（消費電力）を算出した。温度は、熱電対を用いて測定した。判定は、急速昇温が可能である一般的なグロープラグの消費電力（おおよそ３３Ｗ以上）を基準として、以下のように行った。
In the experiment, for
◎：消費電力が２８（Ｗ）以下（急速昇温が可能である一般的なグロープラグと比較して、消費電力がより低減）
○：消費電力が２８（Ｗ）より大きく、かつ３３Ｗ未満（急速昇温が可能である一般的なグロープラグと比較して、消費電力が低減）
×：消費電力が３３（Ｗ）以上（急速昇温が可能である一般的なグロープラグと比較して、消費電力が同等）
A: Power consumption is 28 (W) or less (power consumption is further reduced compared to general glow plugs that can be rapidly heated)
○: Power consumption is greater than 28 (W) and less than 33 W (power consumption is reduced compared to general glow plugs capable of rapid temperature increase)
×: Power consumption is 33 (W) or more (power consumption is equivalent compared to a general glow plug that can be rapidly heated)
＜長短関係が消費電力に与える影響＞
同じピッチ比を有するサンプル１５とサンプル２６との実験の結果、先端コイル８２０の長さＬ１が後端コイル８３０の長さＬ２よりも短いサンプル１５では、消費電力が２８Ｗ以下であった。そのためサンプル１５は「◎」と判定した。一方、先端コイル８２０の長さＬ１が後端コイル８３０の長さＬ２よりも長いサンプル２６では、消費電力が３３Ｗ以上であった。そのため、サンプル１３は「×」と判定した。サンプル２６では、先端コイル８２０の長さＬ１が後端コイル８３０の長さＬ２よりも長いために、先端コイル８２０を発熱させてシース管８１０表面の温度を１０００℃まで到達させるまでに、多くの電力が消費されたと考えられる。
<Effect of long / short relationship on power consumption>
As a result of the experiment with the
先端コイル８２０が後端コイル８３０よりも長いと、グロープラグ１０の先端側に発熱を集中させることが困難な場合があり、先端側を発熱させようとすると、グロープラグ１０に大きな電力を印加しなければならず、消費電力が大きくなるおそれがある。しかし、以上の実験結果より、先端コイル８２０の長さＬ１を後端コイル８３０の長さＬ２よりも短くすることにより、すなわち、上述の仕様９を満たすようにすることにより、グロープラグ１０の消費電力を低減可能であることが示された。
If the
＜平均ピッチの比Ｐ２／Ｐ１が消費電力に与える影響＞
コイルの長さＬ１がコイルの長さＬ２よりも長く、平均ピッチの比Ｐ２／Ｐ１がそれぞれ異なるサンプル１４〜２５の実験の結果、平均ピッチの比Ｐ２／Ｐ１の値が３．５以上であるサンプル１４〜２５では、消費電力が３３Ｗ未満であった。その中でも、平均ピッチの比Ｐ２／Ｐ１の値が４．０以上であるサンプル１４〜２２では、消費電力が２８Ｗ以下であった。サンプル１４〜２２は、「◎」と判定し、サンプル２３、２４は「○」と判定した。
<Effect of Average Pitch Ratio P2 / P1 on Power Consumption>
As a result of the experiment of
以上の実験結果より、平均ピッチＰ１と平均ピッチＰ２とは、Ｐ２／Ｐ１≧３．５の関係（仕様１０（式（３）））を満たすことにより、グロープラグ１０の消費電力を低減可能であることが示された。また、Ｐ２／Ｐ１≧４．０の関係を満たすことにより、グロープラグ１０の消費電力をより低減可能であることが示された。
From the above experimental results, it is possible to reduce the power consumption of the
Ｃ．変形例：
・変形例１：
上述の実施形態では、先端コイル８２０の抵抗比Ｒ１は５．０以上であり、後端コイル８３０の抵抗比Ｒ２は０．８０以上１．２以下である。これに対し、抵抗比Ｒ１と抵抗比Ｒ２とが上述の式（１）を満たしていれば、先端コイル８２０の抵抗比Ｒ１と、後端コイル８３０の抵抗比Ｒ２とは、他の値であってもよい。例えば、抵抗比Ｒ１は、４．０、３．５であってもよく、抵抗比Ｒ２は、０．７、２．０であってもよい。なお、抵抗比Ｒ２が、１．０である場合には、グロープラグ１０の先端側の温度変化を制御回路へ伝達するにあたり、後端コイル８３０の抵抗値変化が与える影響を、いっそう抑制することができる。
C. Variations:
・ Modification 1:
In the above-described embodiment, the resistance ratio R1 of the
・変形例２：
後端コイル８３０は、抵抗比Ｒ１と抵抗比Ｒ２とが上述の式（１）を満たす材料により構成されていれば、ニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）合金や、鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）合金以外の合金や金属から構成されていてもよい。
If the
・変形例３：
後端コイル８３０の線径は、先端コイル８２０の線径よりも小さくてもよい。
・ Modification 3:
The wire diameter of the
・変形例４：
先端コイル８２０の長さＬ１は、６．０ｍｍより長くてもよい。
-Modification 4:
The length L1 of the
・変形例５：
上述の実施形態では、グロープラグ１０の後端コイル８３０は、１つのコイルにより構成されている。これに対し、グロープラグ１０の後端コイル８３０は、複数のコイルが接続されることにより構成されていてもよい。この場合、上述の式（１）の関係を満たすように、複数のコイルにより後端コイル８３０を構成すれば、上述の実施形態と同様の効果を奏する。また、先端コイル８２０との接続部８４０から中軸２００の先端面２１１までの軸線Ｏに沿った複数の後端コイル８３０の合計長さＬ２とが上述の式（２）を満たすように構成すれば、グロープラグ１０の消費電力を低減することができる。なお、コイルの平均ピッチＰ２／Ｐ１とが、上述の式（３）の関係を満たすように、複数のコイルにより後端コイル８３０を構成しても、グロープラグ１０の消費電力を低減することができる。
-Modification 5:
In the above-described embodiment, the
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組合せを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be appropriately performed. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
１０…グロープラグ
２１…グロープラグ制御装置
３２…制御部
３３…スイッチ
１００…係合部材
２００…中軸
２１０…先端部
２１１…先端面
２９０…雄ネジ部
３００…リング
４１０…絶縁部材
４６０…Ｏリング
５００…主体金具
５１０…軸孔
５２０…工具係合部
５４０…雄ネジ部
８００…シースヒータ
８１０…シース管
８１１…先端
８１２…内壁面
８１３…先端部
８１９…後端部
８２０…先端コイル
８２１…先端部
８２９…後端部
８３０…後端コイル
８３１…先端部
８３９…後端部
８４０…接続部
８７０…絶縁体
Ｏ…軸線
ＯＤ…軸線方向
ＶＡ…バッテリ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記シース管の内部に挿入された棒状の中軸と、
前記シース管内に配置され、前記シース管の先端側内壁面に接続された螺旋状の先端コイルと、
前記シース管内に配置され、前記先端コイルの後端部と前記中軸の先端部との間に接続された螺旋状の後端コイルと、を備えるグロープラグであって、
前記先端コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ１と、前記後端コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ２とは、Ｒ１＞Ｒ２の関係を満たし、
前記先端コイルの主成分は、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする、
グロープラグ。 A sheath tube extending in the axial direction and closed at the tip;
A rod-shaped central shaft inserted into the sheath tube;
A spiral tip coil disposed in the sheath tube and connected to the tip-side inner wall surface of the sheath tube;
A glow plug that is disposed in the sheath tube and includes a spiral rear end coil connected between a rear end portion of the front end coil and a front end portion of the middle shaft,
A resistance ratio R1 which is a ratio of a resistance value at 1000 ° C. to a resistance value at 20 ° C. of the front end coil and a resistance ratio which is a ratio of a resistance value at 1000 ° C. to a resistance value at 20 ° C. of the rear end coil R2 satisfies the relationship of R1> R2,
The main component of the tip coil is tungsten (W) or molybdenum (Mo),
Glow plug.
前記先端コイルの２０℃における抵抗値と前記後端コイルの２０℃における抵抗値の合計値は、０．２７５（Ω）よりも大きいことを特徴とする、グロープラグ。 The glow plug according to claim 1,
A glow plug, wherein a total value of a resistance value at 20 ° C. of the front end coil and a resistance value at 20 ° C. of the rear end coil is larger than 0.275 (Ω).
前記先端コイルの２０℃における抵抗値と前記後端コイルの２０℃における抵抗値の合計値は、０．６００（Ω）以下であることを特徴とする、グロープラグ。 The glow plug according to claim 2,
The glow plug according to claim 1, wherein a total value of a resistance value at 20 ° C. of the front end coil and a resistance value at 20 ° C. of the rear end coil is 0.600 (Ω) or less.
前記後端コイルの２０℃における抵抗値は、前記先端コイルの２０℃における抵抗値よりも大きいことを特徴とする、グロープラグ。 A glow plug according to any one of claims 1 to 3, wherein
The glow plug according to claim 1, wherein a resistance value at 20 ° C of the rear end coil is larger than a resistance value at 20 ° C of the front end coil.
前記後端コイルの２０℃における抵抗値は、前記先端コイルの２０℃における抵抗値の６倍以下であることを特徴とする、グロープラグ。 The glow plug according to claim 4,
The glow plug according to claim 1, wherein a resistance value at 20 ° C of the rear end coil is not more than 6 times a resistance value at 20 ° C of the front end coil.
前記先端コイルの前記抵抗比Ｒ１は５．０以上であり、
前記後端コイルの前記抵抗比Ｒ２は０．８０以上１．２以下であることを特徴とする、グロープラグ。 A glow plug according to any one of claims 1 to 5, wherein
The resistance ratio R1 of the tip coil is 5.0 or more,
The glow plug according to claim 1, wherein the resistance ratio R2 of the rear end coil is 0.80 or more and 1.2 or less.
前記後端コイルは、鉄（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）とアルミニウム（Ａｌ）とを含む合金または、ニッケル（Ｎｉ）とクロム（Ｃｒ）とを含む合金からなることを特徴とする、グロープラグ。 A glow plug according to any one of claims 1 to 6, wherein
The glow plug is characterized in that the rear end coil is made of an alloy containing iron (Fe), chromium (Cr) and aluminum (Al), or an alloy containing nickel (Ni) and chromium (Cr).
前記後端コイルの線径は、前記先端コイルの線径よりも大きいことを特徴とする、グロープラグ。 A glow plug according to any one of claims 1 to 7,
The glow plug according to claim 1, wherein a wire diameter of the rear end coil is larger than a wire diameter of the front end coil.
前記先端コイルにおける、前記シース管の前記先端側内壁面から前記後端コイルとの接続部までの前記軸線に沿った長さＬ１と、前記後端コイルにおける、前記先端コイルとの接続部から前記中軸の先端面までの前記軸線に沿った長さＬ２とは、Ｌ１＜Ｌ２の関係を満たすことを特徴とする、グロープラグ。 A glow plug according to any one of claims 1 to 8, wherein
A length L1 along the axis from the distal inner wall surface of the sheath tube to the connection portion with the rear end coil in the distal end coil, and from the connection portion with the front end coil in the rear end coil, A glow plug characterized by satisfying a relationship of L1 <L2 with a length L2 along the axis to the tip surface of the middle shaft.
前記先端コイルの螺旋部分の平均ピッチＰ１と、前記後端コイルの螺旋部分の平均ピッチＰ２とは、Ｐ２／Ｐ１≧３．５の関係を満たすことを特徴とする、グロープラグ。 A glow plug according to any one of claims 1 to 9, wherein
The glow plug according to claim 1, wherein an average pitch P1 of the spiral portion of the leading end coil and an average pitch P2 of the spiral portion of the trailing end coil satisfy a relationship of P2 / P1 ≧ 3.5.
前記先端コイルの１０００℃を超えた所定温度における抵抗値は、前記後端コイルの１０００℃を超えた前記所定温度における抵抗値よりも高いことを特徴とする、グロープラグ。 A glow plug according to any one of claims 1 to 10, wherein
The glow plug according to claim 1, wherein a resistance value of the front end coil at a predetermined temperature exceeding 1000 ° C is higher than a resistance value of the rear end coil at a predetermined temperature exceeding 1000 ° C.
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