JPH0155368B2 - - Google Patents
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- JPH0155368B2 JPH0155368B2 JP58104199A JP10419983A JPH0155368B2 JP H0155368 B2 JPH0155368 B2 JP H0155368B2 JP 58104199 A JP58104199 A JP 58104199A JP 10419983 A JP10419983 A JP 10419983A JP H0155368 B2 JPH0155368 B2 JP H0155368B2
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- glow plug
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- resistor
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、主として始動のためデイーゼルエン
ジンに装着される急速加熱型グロープラグ、特に
自己制御型グロープラグに関するものである。
ジンに装着される急速加熱型グロープラグ、特に
自己制御型グロープラグに関するものである。
一般にデイーゼルエンジンは低温時における始
動性が悪いために、シリンダー又は副燃焼室内に
グロープラグを装着し、室内の温度を上昇させて
エンジンの始動性を向上させる方法がとられてお
り、始動時において急速な昇温特性を持つことが
要求されるとともに、近時においては、グロープ
ラグを始動時に使用するのみでなく、始動後も燃
焼安定化のためのアフターグローとして長時間使
用する傾向となつており、グロープラグの電気的
ならびに化学的耐久性が特に必要とされてきてい
る。
動性が悪いために、シリンダー又は副燃焼室内に
グロープラグを装着し、室内の温度を上昇させて
エンジンの始動性を向上させる方法がとられてお
り、始動時において急速な昇温特性を持つことが
要求されるとともに、近時においては、グロープ
ラグを始動時に使用するのみでなく、始動後も燃
焼安定化のためのアフターグローとして長時間使
用する傾向となつており、グロープラグの電気的
ならびに化学的耐久性が特に必要とされてきてい
る。
この目的を達成するための急速加熱型グロープ
ラグとして、線材にタングステン（Ｗ）を用いた
発熱線がセラミツク焼結体中に埋設されてなる発
熱ヒーターを発熱体とした、セラミツクグロープ
ラグを用いる場合があるが、発熱線に高耐熱金属
を用いているため、高温時に於ても溶断するおそ
れは少ないが、急速昇温による熱衝撃によりセラ
ミツク割れを生ずるおそれがあるので、この場合
においては、これを防止する為に通電を制御する
コントローラその他の補助手段を特に設ける必要
のあることが問題点であつた。
ラグとして、線材にタングステン（Ｗ）を用いた
発熱線がセラミツク焼結体中に埋設されてなる発
熱ヒーターを発熱体とした、セラミツクグロープ
ラグを用いる場合があるが、発熱線に高耐熱金属
を用いているため、高温時に於ても溶断するおそ
れは少ないが、急速昇温による熱衝撃によりセラ
ミツク割れを生ずるおそれがあるので、この場合
においては、これを防止する為に通電を制御する
コントローラその他の補助手段を特に設ける必要
のあることが問題点であつた。
又、この問題点を改善したものとして、セラミ
ツクヒーターに、ヒーターの発熱線より大きい正
の抵抗温度係数をもつ抵抗体を直列に接続し、加
熱電流の通電による急速昇温時において、抵抗体
の抵抗値を発熱線より速かに増大させて通電電流
を減少させ、ヒーター部の過熱を防止するように
した自己制御型グロープラグとして、発熱線にＷ
を用い抵抗体の線材にNi、Ｗ、Mo等を用いた従
来例があるが、この種自己制御型グロープラグに
おいて、すぐれた自己制御機能をもたせる為に
は、発熱線の線材と、抵抗体の線材の温度−抵抗
係数（常温における抵抗値と：1000℃の高温時に
おける抵抗値との比）に大きい差のあることが望
ましく、例えば抵抗体の線材にNi（温度−抵抗係
数６〜７倍）を用いる場合には、これと組合せ接
続される発熱線の線材には、温度−抵抗係数が４
倍以下のものを用いるのが最も好ましい条件とな
るもので、この目的に用いられる発熱線材料とし
てはFe−Cr、Ni−Cr合金等があり、金属シース
内に充填された絶縁粉末中に発熱線が埋設されて
なるメタル型のこの種グロープラグには実際に使
用されている例があるが、セラミツクヒーターに
用いるには、融点が低くセラミツクの焼結温度に
耐えないこと及びセラミツク材料との熱膨脹差が
大きい等の理由により使用できない為前記従来の
自己制御型グロープラグのセラミツクヒーターに
はＷ発熱線が用いられており、このＷ線材は、Ｗ
成分が99.9％以上の純Ｗに近いものである為温度
−抵抗係数が大きく、抵抗体の温度−抵抗係数と
の差を大きくすることが出来ないために充分な自
己制御機能をもたせることが困難なものであつ
た。
ツクヒーターに、ヒーターの発熱線より大きい正
の抵抗温度係数をもつ抵抗体を直列に接続し、加
熱電流の通電による急速昇温時において、抵抗体
の抵抗値を発熱線より速かに増大させて通電電流
を減少させ、ヒーター部の過熱を防止するように
した自己制御型グロープラグとして、発熱線にＷ
を用い抵抗体の線材にNi、Ｗ、Mo等を用いた従
来例があるが、この種自己制御型グロープラグに
おいて、すぐれた自己制御機能をもたせる為に
は、発熱線の線材と、抵抗体の線材の温度−抵抗
係数（常温における抵抗値と：1000℃の高温時に
おける抵抗値との比）に大きい差のあることが望
ましく、例えば抵抗体の線材にNi（温度−抵抗係
数６〜７倍）を用いる場合には、これと組合せ接
続される発熱線の線材には、温度−抵抗係数が４
倍以下のものを用いるのが最も好ましい条件とな
るもので、この目的に用いられる発熱線材料とし
てはFe−Cr、Ni−Cr合金等があり、金属シース
内に充填された絶縁粉末中に発熱線が埋設されて
なるメタル型のこの種グロープラグには実際に使
用されている例があるが、セラミツクヒーターに
用いるには、融点が低くセラミツクの焼結温度に
耐えないこと及びセラミツク材料との熱膨脹差が
大きい等の理由により使用できない為前記従来の
自己制御型グロープラグのセラミツクヒーターに
はＷ発熱線が用いられており、このＷ線材は、Ｗ
成分が99.9％以上の純Ｗに近いものである為温度
−抵抗係数が大きく、抵抗体の温度−抵抗係数と
の差を大きくすることが出来ないために充分な自
己制御機能をもたせることが困難なものであつ
た。
本発明者らは、このような実情に鑑み、温度−
抵抗係数の小さい発熱線材を得るため種々検討を
行なつた結果、タングステン（Ｗ）を主成分と
し、これにレニウム（Re）、コバルト（Co）、ト
リウム（Th）、モリブデン（Mo）、ジルコニウム
（Zr）等の１種又は２種以上を添加したＷ合金が
最適のものであることを見出した。
抵抗係数の小さい発熱線材を得るため種々検討を
行なつた結果、タングステン（Ｗ）を主成分と
し、これにレニウム（Re）、コバルト（Co）、ト
リウム（Th）、モリブデン（Mo）、ジルコニウム
（Zr）等の１種又は２種以上を添加したＷ合金が
最適のものであることを見出した。
第１図は、前記添加材料のうち最も効果的な
Reを添加したＷ合金につき、その添加量と温度
−抵抗係数の関係をグラフ化したものであつて、
グラフで見られるようにReの添加量は２〜50重
量％の範囲内で有効であり、２重量％未満では温
度−抵抗係数を４以下とすることは難しく、添加
量を多くするに従つて加工性が悪くなり、50重量
％を超えると細線の線引加工が殆ど不可能に近く
なることも知り得た。なおReの添加量は10〜30
重量％が最も好ましい。
Reを添加したＷ合金につき、その添加量と温度
−抵抗係数の関係をグラフ化したものであつて、
グラフで見られるようにReの添加量は２〜50重
量％の範囲内で有効であり、２重量％未満では温
度−抵抗係数を４以下とすることは難しく、添加
量を多くするに従つて加工性が悪くなり、50重量
％を超えると細線の線引加工が殆ど不可能に近く
なることも知り得た。なおReの添加量は10〜30
重量％が最も好ましい。
また、その他のＷ合金の好適な組成割合を記す
と、Ｗ−Co合金（Co5〜30重量％）、Ｗ−Mo合
金（Mo5〜60重量％）、Ｗ−Th合金（Th5〜30重
量％）、Ｗ−Zr合金（Zr5〜40重量％）が温度−
抵抗係数４倍以上となり高融点（2400℃以上）を
有して好ましい。
と、Ｗ−Co合金（Co5〜30重量％）、Ｗ−Mo合
金（Mo5〜60重量％）、Ｗ−Th合金（Th5〜30重
量％）、Ｗ−Zr合金（Zr5〜40重量％）が温度−
抵抗係数４倍以上となり高融点（2400℃以上）を
有して好ましい。
本発明自己制御型グロープラグは、発熱体とし
て、前記せるＷ合金を線材とした発熱線がセラミ
ツク焼結体中に埋設されてなるセラミツクヒータ
ーを用い、このセラミツクヒーターに抵抗体を直
列に接続し、その周囲に耐熱絶縁材を充填してな
る構造をもち、従来の問題点を解決したものであ
る。
て、前記せるＷ合金を線材とした発熱線がセラミ
ツク焼結体中に埋設されてなるセラミツクヒータ
ーを用い、このセラミツクヒーターに抵抗体を直
列に接続し、その周囲に耐熱絶縁材を充填してな
る構造をもち、従来の問題点を解決したものであ
る。
以下本発明の実施例につき付図を用いて説明す
る。
る。
第２図は本発明自己制御型グロープラグの実施
例の縦断面図を示したもので、セラミツクヒータ
ー１は、線材にＷを主成分とし、これにReを20
重量％添加したＷ合金を用いたコイル状発熱線２
を、Si3N4、SiC等を主成分とするセラミツク粉
体中に埋設し、円筒形状に予備成型を行なつた
後、ホツトプレス法でセラミツクを焼結させ、研
磨あるいは研削加工により外形仕上をしてなるも
のであり、その後半部外側に金属外筒３が嵌挿さ
れてろう接され、同時に発熱線の一端２ａが接続
されている。而して金属外筒３は、取付金具４の
先端部内腔にろう接され側電極となり、一方発
熱線２の他端２ｂは、セラミツクヒーター１の後
端部に嵌装固着されたキヤツプ５にろう接され、
このキヤツプ５に溶接されたリード棒６を経て線
材にNiを用いた金属コイル状抵抗体７に接続さ
れ、さらに抵抗体７の他端は中軸８に溶接されて
いる。而して取付金具４及び金属外筒３の内腔に
は、該内腔部に配設されている前記各構成部が埋
設されるように例えばMgOあるいはガラス等の
耐熱充填剤９が充填され、中軸８は絶縁体１０を
取付金具４との間に介在させて丸ナツト１１で締
付け固定され電極となるような構造としたもの
であつて、前記せる如くセラミツクヒーター１の
発熱線２は、その線材としてReを10〜30重量％
添加したＷ合金を用いていることにより、極めて
低い温度−抵抗係数（２〜４倍）のものとなり、
またこれに直列に接続する抵抗体７には正の温度
−抵抗係数が５倍以上となるNi線材（温度−抵
抗係数６〜７倍）、Ｗ線材（５〜６倍）、Mo線材
（５〜６倍）、Fe線材（10〜11倍）等を適宜用い
て組合せている為、加熱電流の通電による急速昇
温時において、抵抗体７の温度−抵抗係数が発熱
線２のそれよりはるかに大であることによつて、
抵抗体７の抵抗値が発熱線２より速かに増大し、
自己制御により加熱電流を減少せしめ、発熱線２
の過熱を極めて有効に防止することができるもの
である。
例の縦断面図を示したもので、セラミツクヒータ
ー１は、線材にＷを主成分とし、これにReを20
重量％添加したＷ合金を用いたコイル状発熱線２
を、Si3N4、SiC等を主成分とするセラミツク粉
体中に埋設し、円筒形状に予備成型を行なつた
後、ホツトプレス法でセラミツクを焼結させ、研
磨あるいは研削加工により外形仕上をしてなるも
のであり、その後半部外側に金属外筒３が嵌挿さ
れてろう接され、同時に発熱線の一端２ａが接続
されている。而して金属外筒３は、取付金具４の
先端部内腔にろう接され側電極となり、一方発
熱線２の他端２ｂは、セラミツクヒーター１の後
端部に嵌装固着されたキヤツプ５にろう接され、
このキヤツプ５に溶接されたリード棒６を経て線
材にNiを用いた金属コイル状抵抗体７に接続さ
れ、さらに抵抗体７の他端は中軸８に溶接されて
いる。而して取付金具４及び金属外筒３の内腔に
は、該内腔部に配設されている前記各構成部が埋
設されるように例えばMgOあるいはガラス等の
耐熱充填剤９が充填され、中軸８は絶縁体１０を
取付金具４との間に介在させて丸ナツト１１で締
付け固定され電極となるような構造としたもの
であつて、前記せる如くセラミツクヒーター１の
発熱線２は、その線材としてReを10〜30重量％
添加したＷ合金を用いていることにより、極めて
低い温度−抵抗係数（２〜４倍）のものとなり、
またこれに直列に接続する抵抗体７には正の温度
−抵抗係数が５倍以上となるNi線材（温度−抵
抗係数６〜７倍）、Ｗ線材（５〜６倍）、Mo線材
（５〜６倍）、Fe線材（10〜11倍）等を適宜用い
て組合せている為、加熱電流の通電による急速昇
温時において、抵抗体７の温度−抵抗係数が発熱
線２のそれよりはるかに大であることによつて、
抵抗体７の抵抗値が発熱線２より速かに増大し、
自己制御により加熱電流を減少せしめ、発熱線２
の過熱を極めて有効に防止することができるもの
である。
第３図（第２図と同一部分は同一符号で示す）
は、本発明自己制御型グロープラグの他の実施例
につき、その縦断面図を示したもので、先端部に
配設するセラミツクヒーターを、前記実施例に示
した円筒形状のものから第４図イ及びロにその要
部を示す如きデイスク形状のものに代えたもので
あつて、ゼンマイコイル状に巻回された発熱線
２′をセラミツク粉体中に埋設してデイスク状に
予備成型を行なつた後、ホツトプレス法でセラミ
ツクを焼結させ、研磨あるいは研削加工により外
形仕上してなるものである。而してゼンマイコイ
ル状発熱線２′の中心部から引き出された端部
２′ａは、リード棒６′に溶接され、このリード棒
６′を経て抵抗体７に直列に接続され、又セラミ
ツクヒーター１′は、金属外筒３′の先端部内腔に
嵌装ろう接されて、発熱線２′の他端２′ｂが接続
されている。以下本実施例のその他の構造は前実
施例と同様で説明を省略する。なお本実施例にお
ける発熱線２′及び抵抗体７に用いた線材ならび
にセラミツク材質等も前実施例と全く同様のもの
である。
は、本発明自己制御型グロープラグの他の実施例
につき、その縦断面図を示したもので、先端部に
配設するセラミツクヒーターを、前記実施例に示
した円筒形状のものから第４図イ及びロにその要
部を示す如きデイスク形状のものに代えたもので
あつて、ゼンマイコイル状に巻回された発熱線
２′をセラミツク粉体中に埋設してデイスク状に
予備成型を行なつた後、ホツトプレス法でセラミ
ツクを焼結させ、研磨あるいは研削加工により外
形仕上してなるものである。而してゼンマイコイ
ル状発熱線２′の中心部から引き出された端部
２′ａは、リード棒６′に溶接され、このリード棒
６′を経て抵抗体７に直列に接続され、又セラミ
ツクヒーター１′は、金属外筒３′の先端部内腔に
嵌装ろう接されて、発熱線２′の他端２′ｂが接続
されている。以下本実施例のその他の構造は前実
施例と同様で説明を省略する。なお本実施例にお
ける発熱線２′及び抵抗体７に用いた線材ならび
にセラミツク材質等も前実施例と全く同様のもの
である。
以上の説明から理解されるように、本発明自己
制御型グロープラグは、タングステン（Ｗ）に、
Re、Co、Th、Mo、Zr等の１種又は２種以上が
添加され、温度−抵抗係数が４倍以下となるよう
なＷ合金線材を用いた発熱線を、セラミツク焼結
体中に埋設してなるセラミツクヒーターを発熱体
とし、これに正の温度−抵抗係数が５倍以上とな
るNi線材（６〜７倍）Ｗ線材（５〜６倍）、Mo
線材（５〜６倍）、Fe線材（10〜11倍）等を用い
た抵抗体を直列に接続した構造としたことによ
り、通電昇温時において、抵抗体の抵抗を発熱線
の抵抗より速かに増大させ、加熱電流を減少せし
めて自己制御により発熱体の過熱を極めて有効に
防止出来るもので、高価で繁雑な通電制御用コン
トローラ等を特に必要としないコスト低下をはか
り得る利点をもつ従来の問題点を解決した優れた
特長を有するものである。
制御型グロープラグは、タングステン（Ｗ）に、
Re、Co、Th、Mo、Zr等の１種又は２種以上が
添加され、温度−抵抗係数が４倍以下となるよう
なＷ合金線材を用いた発熱線を、セラミツク焼結
体中に埋設してなるセラミツクヒーターを発熱体
とし、これに正の温度−抵抗係数が５倍以上とな
るNi線材（６〜７倍）Ｗ線材（５〜６倍）、Mo
線材（５〜６倍）、Fe線材（10〜11倍）等を用い
た抵抗体を直列に接続した構造としたことによ
り、通電昇温時において、抵抗体の抵抗を発熱線
の抵抗より速かに増大させ、加熱電流を減少せし
めて自己制御により発熱体の過熱を極めて有効に
防止出来るもので、高価で繁雑な通電制御用コン
トローラ等を特に必要としないコスト低下をはか
り得る利点をもつ従来の問題点を解決した優れた
特長を有するものである。
第１図は、ＷにReを添加したＷ合金の、Reの
添加量と、温度−抵抗係数との関係を示すグラ
フ、第２図は、本発明自己制御型グロープラグの
実施例縦断面図、第３図はその他の実施例縦断面
図で、第４図は第３図におけるセラミツクヒータ
ーの要部を示し、イは正面図、ロはイのＸ−Ｘ線
における縦断面図である。 １，１′：セラミツクヒーター、２，２′：発熱
線、３，３′：金属外筒、４：取付金具、５：キ
ヤツプ、６，６′：リード棒、７：抵抗体、８：
中軸、９：充填剤、１０：絶縁体、１１：丸ナツ
ト。
添加量と、温度−抵抗係数との関係を示すグラ
フ、第２図は、本発明自己制御型グロープラグの
実施例縦断面図、第３図はその他の実施例縦断面
図で、第４図は第３図におけるセラミツクヒータ
ーの要部を示し、イは正面図、ロはイのＸ−Ｘ線
における縦断面図である。 １，１′：セラミツクヒーター、２，２′：発熱
線、３，３′：金属外筒、４：取付金具、５：キ
ヤツプ、６，６′：リード棒、７：抵抗体、８：
中軸、９：充填剤、１０：絶縁体、１１：丸ナツ
ト。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 通電昇温時における発熱体の温度を制御する
ため、機関取付金具の先端に設けた発熱体に、電
流制御用抵抗体が直列に接続されてなる自己制御
型グロープラグにおいて、前記発熱体として、セ
ラミツク焼結体中に、温度−抵抗係数（常温−
1000℃）が４倍以下となるような抵抗温度係数を
もつタングステン（Ｗ）合金の発熱線を埋設して
なるセラミツクヒーターを用い、該セラミツクヒ
ーターが、取付金具内腔内において、別に設けた
正の温度−抵抗係数が５倍以上となるような線材
を用いた抵抗体に直列に接続されていることを特
徴とする自己制御型グロープラグ。 ２ セラミツクヒーターに用いる発熱線の線材
が、タングステン（Ｗ）にレニウム（Re）、コバ
ルト（Co）、トリウム（Th）、モリブデン
（Mo）、ジルコニウム（Zr）等の１種又は２種以
上を添加してなるタングステン（Ｗ）合金からな
る特許請求の範囲第１項記載の自己制御型グロー
プラグ。 ３ 抵抗体に用いる線材が、ニツケル（Ni）、タ
ングステン（Ｗ）、モリブデン（Mo）、鉄（Fe）
等からなる特許請求の範囲第１項記載の自己制御
型グロープラグ。 ４ セラミツクヒーターに用いる発熱線材がレニ
ウム（Re）２〜50重量％と残部タングステン
（Ｗ）からなる特許請求の範囲第１項記載の自己
制御型グロープラグ。 ５ セラミツクヒーターに用いる発熱線材がレニ
ウム（Re）10〜30重量％と残部タングステン
（Ｗ）からなる特許請求の範囲第１項記載の自己
制御型グロープラグ。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP58104199A JPS59231321A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 自己制御型グロ−プラグ |
| GB08414542A GB2144175B (en) | 1983-06-13 | 1984-06-07 | Glow plugs |
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| DE3421950A DE3421950C2 (de) | 1983-06-13 | 1984-06-13 | Selbstregelnde Glühkerze |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58104199A JPS59231321A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | 自己制御型グロ−プラグ |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS59231321A JPS59231321A (ja) | 1984-12-26 |
| JPH0155368B2 true JPH0155368B2 (ja) | 1989-11-24 |
Family
ID=14374299
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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- 1984-06-13 DE DE3421950A patent/DE3421950C2/de not_active Expired
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