JPH0399122A - 自己温度制御型グロープラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業Ｌの利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの始動性を向上させるため
の予熱栓としてのグローブラグに関し、特に速熱性およ
び自己温度飽和性を有し長時間にわたるアフターグロー
を達成し得る自己温度制御型グローブラグの改良に関す
る． 〔従来の技術〕 ディーゼルエンジンの始動性を向とさせるために用いら
れるグローブラグとしては従来から種々の構造によるも
のが知られており、本出願人も、たとえば二種類の材料
からなる抵抗体を巧みに組合わせて用いることで、速熱
型としての機能と発熱線の過加熱を防ぎ安定した発熱特
性を得ることができる温度飽和機能とを備えてなる自己
温度制御型グローブラグを，特開昭５７−　１８２０２
６号公報などにより先に提案している． すなわち、この種のグローブラグは、発熱体となる第１
の抵抗体とこれに直列随統されかつ第１の拭抗体よりも
正の抵抗温度係数の大きな材料で形成された第２の抵抗
体とを、金属製シース内で耐熱絶縁粉末中に埠設してな
る構造をもち、しかも第１の抵抗体からの熱伝達に時間
遅れを生じさせるための間隙を両抵抗体間に設けること
で、第１の抵抗体に対し通電直後に必要とされる大電力
を供給し迅速に発熱させて速熱性を確保するとともに，
所定時間経過後に第２の抵抗体側での温度−Ｌ昇による
抵抗値の増大化により第１の抵抗体への供給電力を減少
せしめ，この第１の抵抗体での過加熱による溶断等を防
旧しようとする自己温度飽和機能を働かせるものであっ
た．そして、このような構造では、グローブラグへの通
電回路七に供給電力を制御する温度制御手段等を設ける
ことが不要となるために、予熱装訝全体のコストを低く
押えることが可能であった． 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、このような従来のグローブラグにおいては，
速熱型としての機能と自己温度飽和機能とはある程度確
保し得るも，エンジン始動後におけるアフターグロ一時
において発熱温度を低下させる発熱特性をもたせること
は困難で、数ｌＯ秒程度のアフターグローは行なえるも
、近年要求が大きい長時間（１０分以上）にわたるアフ
ターグローを満足させることができないという問題を生
じていた．そして、上述した速熱型としての機能を発揮
させるとともに、長時間にわたるアフターグローを発熱
温度を低下させながら行なうためには、グローブラグへ
の通電回路上に，発熱時に用いるリレーとアフターグロ
一時に用いるリレーとを別々に組込むとともにアフター
グロー側の回路には電圧降下用抵抗等をも組込むことが
必要とされるもので、その結果回路構戊部品が多くなり
、装置全体がコスト高となるものであった．そして，こ
のようなアフターグローの長時間化を、回路上への素子
の追加なくグローブラグ単独で図るためには、発熱体へ
の通電電力を自己制御して発熱特性を大幅に改善しヒー
タ部分での過加熱を防止するとともに発熱線の耐久性確
保のために飽和温度を適切な温度状態以下に低下させて
その温度を維持し得る自己温度制御機能を有すること等
が必要とされ、これらの点を考慮し速熱性および自己温
度飽和性等をイｉしかつ耐熱強度等の信頼性の面でも優
れてなるヒータ部を有するグロープラグの出現が要望さ
れている． また、上述した二種類の発熱線を組合わせたシースヒー
タを用いてなるグローブラグにおいて、速熱型としての
機能を発揮させるために、発熱部となる先端側発熱線を
埋設したシース先端部分を小径に形成し，制御部を構成
する後端側発熱線を埋設してなる部分との比較において
熱容楡を小さ〈したものも、たとえば特開昭５４−８０
６３０号公報、特開昭５７−８７５３５号公報などによ
り従来から提案されている．そして、これらの従来構造
では、通電初期において先端側発熱線に大電力を供給し
、所要の発熱温度を得て速熱特性を得るうえではある程
度機能を発揮し得るものであるが、−１時間経過後にお
いて発熱温度を低下させ、発熱線等の耐久性を確保しつ
つ長時間にわたるアフターグローを行なう際の充分なオ
ーバーシュート機能つまりーほ必要とする温度までの発
熱させるとともにその発熱温度を時間の経過と共に充分
に温度を低下させて飽和させるという特性を得ることは
できないもので、これらの点を充分に考慮して前述した
要請を満足し得る何らかの対策を講じることが求められ
ている． 〔課題を解決するための手段〕 このような問題を解決するために本発明に係る「１己温
度制御型グローブラグは，発熱体となる第ｌの抵抗体と
、その一端に直列接続されかつ第１の抵抗体よりも正の
抵抗温度係数の大きな材料により形成される第２の抵抗
体と、これら第ｌおよび第２の抵抗体を耐熱絶縁粉末中
に埋設した状態で被覆するシースとを備えてなり、この
シースにおける第１の抵抗体を埋設するシース先端部分
でのシース径を、第２の抵抗体を埋設するシース後端部
分でのシース径よりも小さ〈設定するとともに、第１の
抵抗体と第２の抵抗体との間に、少なくとも第１の抵抗
体を埋設するシース先端部分におけるシース径よりも大
きい間隙を設け、この間隙内において両抵抗体を抵抗偵
の小さい接続−Ｐ段を介して接続するようにしたもので
ある．〔作用〕 本発明によれば、発熱体となる第１の抵抗体を埋設して
いるシース先端部分での熱容量を、制御側である第２の
抵抗体を理設しているシース後端部分に比べて充分に小
さくし、これにより速熱型としての機能を発揮させ得る
とともに、上述した発熱体理設部であるシース先端部分
から所定の間隙をおいて接続されているシース後端部分
に埋設される制御側の第２の抵抗体による電力制御機能
を必要かつ適切に働かせ、ピーク温度から充分に低い温
度での飽和特性を得るという長時間にわたるアフターグ
ローを行なえるオーノヘーシュート特性を得ることが可
能となる． 〔実施例〕 以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する． 第１図および第２図は本発明に係る自己温度制御型グロ
ーブラグの一実施例を示すものであり、これらの図にお
いて、まず、第ｌ図等により全体を符′ｆＢ１で示すグ
ローブラグの概略構成を簡単に説明すると、図中符号２
はステンレススチール等の耐熱金属材料からなるシース
、３はこのシース２を先端部において保持する筒状ハウ
ジングで、このハウジング３の後端部には絶縁プッシュ
４を介して電極棒５が同心状に取付けられ、この電極棒
５先端はシース１内に挿入されている．そして，シース
２先端側内部空間には、たとえば鉄クロムあるいはニッ
ケルクロム合金などのように正の抵抗温度係数の小さな
導電材料で形成され発熱体となる第１の螺旋状抵抗体１
０（以下第１の抵抗体という）が軸線方向に沿って配設
され、その一端は前記シース２の先端側に電気的に接続
されている．また，前記シース２の後端側内部空間には
，この第１の抵抗体ｌＯと連続してシース２後端側の電
極棒５との間に、たとえば鉄系材料またはニッケル等の
正の抵抗温度係数の大きな導電材料で形成された第２の
螺旋状抵抗体１１（以下第２の抵抗体という）とが配設
され、これによりこれら第１の抵抗体１０．第２の抵抗
体１１は、シース２と電極棒５間で直列して接続されて
いる．なお、これら第１および第２抵抗体１０．１１は
、シース２内に充填されたマグネシア（ＭｇＯ）等の耐
熱絶縁粉末６により埋設されている． ここで、上述した第２の抵抗体１１は、それ自身が発熱
源として作用するばかりでなく、前記第１の抵抗体１０
に対し通電開始直後において、その抵抗値が小さいこと
から大電力を供給し得るとともに、通電時間の経過と八
に抵抗値が増大して供給電力を減少させ、グローブラグ
自身の飽和温度を一定温度以下におさえ，過加熱を防＋
トする温度制御手段としても作用する．これは、この第
２の抵抗体１ｌの正の抵抗温度係数が大きく，その抵抗
値が通電による発熱と共に順次増大することから明らか
であろう．そして、この第２の抵抗体１１による電流制
御を適切なものとするために、第１の抵抗体１０と第２
の抵抗体１１とは、それぞれの螺旋部が所定の間隙ＧＡ
Ｐをおいて対向するようにして接続されている．すなわ
ち、これら両抵抗体１０．１１のＩｌ’！Ｊ旋部間に一
定の間隙を設けることで、従来問題とされていた第１の
抵抗体ｌＯからの第２の抵抗体１１に対する熱影響に時
間的間隔を保ち、これにより第２の抵抗体１１による電
流制御を時間的に遅らせて第１の抵抗体ｌＯへの大電力
の供給時間を延ばし、この第１の抵抗体１０を急速に赤
熱させて温度立上り特性を大幅に向とさせ得るものであ
る．なお、この実施例では，両抵抗体１０．１１を、第
２図から明らかなように，その岐終螺旋部端からそれぞ
れ軸線方向に向って延設した直線状端部１０ａ１１ａ同
士を平行して重ね合わせてレーザ溶接等で接続すること
で、両抵抗体１０．１１を、小さい抵抗値（実質的にゼ
ロに近い値）となる接続部ｌ２を構成するようにしてい
る． さて、本発明によれば、上述した構威による自己温度制
御型グローブラグ１において、シース２における発熱体
となる第１の抵抗体ｌＯを埋設した先端部分でのシース
径ＤＲを、第２の抵抗体１１が理設されるシース後端部
分でのシース径ＤＯよりも小さく設定するとともに、第
１の抵抗体１０と第２の抵抗体１ｌとの間に、少なくと
も第１の抵抗体１０が埋設されるシース先端部分におけ
るシース径ＤＲよりも大きい間隙ＧＡＰ（Ｇ　Ａ　Ｐ＞
ＤＲ　）を設け、この間隙内において両抵抗体１０．１
１を、前述したように抵抗値が実質的にゼロとなるよう
に構成した抵抗値の小さい接続部ｌ２を介して接続する
ようにしたところに特徴を有している．なお、Ｌ述した
実施例では，前述した間隙に対応するシース２部分を、
ラッパ状に形成された径変化部により構成し、これによ
り小径な先端部分と大径な後端部分とを連結するように
している． ここで、上述したシースｌ％ＤＲ，ＤＢとは、ＤＢ≧　
１．３ＤＲとすることが望ましく、特に｛ＤＢ　／ＤＲ
　＝　１．７｝程度が最適であることが、第３図（ａ）
．（ｂ）から明らかなように実論により確認されている
．たとえばシース２の後端部分でのシース径ＤＢを５φ
と１７たとき、シース先端部分でのシース径ＤＲは３φ
程度が望ましい．なお、上述した第３図（ａ）は上述し
た間隙ＧＡＰを８０とした場合のＤＢ　／ＤＲ　＝　１
．０、　１．３、　１．７とした場合の特性を示し、　
１．３以上であるときにオーバーシュート特性が得られ
、　１．７のときにピーク温度やシース径の製造ヒでの
裡由から最適であることが確認されている．勿論、これ
以１二の比率であると速熱性はよりー・層よくなるが，
シース先端が細くなり過ぎ、製造面から問題を生じる．
つまり、必要とするシース２の肉厚、螺旋状抵抗体１０
の線径などを：８慮すると、先端側のシース径ＤＲは、
比率２．０程度が製造限界と考えられる．なお，第３図
（ｂ）は上述した第１および第２の抵抗体１０．１！間
に間隙を設けない場合の特性を示しており、比率が１．
７程度であるときには多少のオーバーシュート特性を得
られることが確認できるが、その特性は実用Ｌでまだま
だ不充分で、本発明のような間隙ＧＡＰの必要性が理解
されよう．これは、シース径ＤＲを単純に異ならせて熱
容Ｘ謹を小さ〈しただけでは、両抵抗体１０．１１間で
の熱伝達が大きいことから，所要の電力制御が適切に行
なえないためである． そして、以上の構成によれば、発熱体となる第１の抵抗
体ＩＯを埋設しているシース２先端部分での熱容量を、
制御側である第２の抵抗体１１を埋設しているシース２
後端部分に比べて充分に小さ〈し、これにより迅速な赤
熱化を得て８００℃到達が５秒以内という速熱聖として
の機能を発揮させ得るとともに，丘述したシース２先端
部分の第１の抵抗体１０から所定の間隙をおいて接続さ
れているシース２後端部分に理設される制ｍ側の第２の
抵抗体１１による電力制御機能を必要かつ適切に働かせ
，エンジン始動後における発熱温度が、１０５０℃程度
をピーク温度としてこれから２００℃程度も充分に低い
８５０℃程度で飽和温度となるという第４図に示したよ
うなオーバーシュート特性を得ることが可能となり、こ
れにより長峰間にわたるアフターグローを行なえるもの
である． また、本発明によれば、ヒ述したような発熱特性をグロ
ーブラグｌ単独で自己制御により１リることかできるた
め、従来のようなアフターグロー侍用のリレーや゛准圧
降下用抵抗等といった余分な同路部品等は不要で、予熱
装置全体のコスト低減化が図れるものである． ここで、上述したグローブラグｌへの通電制御同路構威
を第５図（ａ）を用いてｆＷ１屯に説明すると、四本の
グローブラグ１　（ＧＰ）のヒータ部分が並列接続して
設けられ、たとえば１２Ｖの／ヘツテリ電源２０からの
定格電正が、リレー２ｌを介して印加され，各ヒータ部
分がそれぞれ発熱することで，ディーゼルエンジンの燃
焼室゜または副燃焼室を予熱し、エンジンの始動性を補
助するようになっている．なお、上述したグローブラグ
ｌはポディアースとなっており、また図中符号２２はエ
ンジンキースイッチ、２３はタイマ機能を右するコント
ローラ，２４はエンジン冷却氷温度センサ、２５は始動
タイミング表示器であるが、その動作等は周知の通りで
，その棲体的な説明は省略する． そして、本発明によるグローブラグ１によれば、その自
己温度制Ｗ機能によりヒ述した回路構成でよいが、従来
望の場合には、同図（ｂ）で示すように、アフターグロ
一時の制御用としての別Ｆ１１Ｊ路を設け、その制御用
リレー２６および電圧降下用抵抗２７を付設することが
必要であるもので、その回路構威Ｅでの相違は容易に理
解されよう．なお，本発明は１二述した￥施例構造に限
定されず、グロ・−ブラグｌ各部の形状、構造等を、適
宜変形、変更することは自由であり、またその適用する
グローブラグ構造としても第ｌ図および第２図に例示し
たものに限定されるものではない．たとえば第６図およ
び第７図に示すように、第１の抵抗体ｌＯと第２の抵抗
体１ｌとの間の間隙ＧＡＰを、柱状または筒状のロッド
体３０で接続してもよく、このような断面積の大きなロ
ッド体３０ではその抵抗値を実質的にゼロとすることが
可能となる．また、第８図に示すように、画抵抗体１０
．１１の螺旋部を小径として延設し，これら小径螺旋部
同士を螺合させて接合してなる接続部３ｌなどのような
接続ｆ段であってもよいことも容易に理解されよう．要
は抵抗値が充分に小さい接続手段により両抵抗体１０．
１１を所宇間隙をおいて接続するとよいものである． 〔発明の効果〕 以Ｌ説明したように，本発明に係る自己温度制御η２グ
ローブラグによれば、発熱体となる第１の抵抗体と、そ
の一端に直列接続されかつ第ｌの抵抗体よりも正の抵抗
温度係数の大きな材料により形成される第２の抵抗体と
、これら第１および第２の抵抗体を耐熱絶縁粉末中に埋
設した状態で被覆するシースとを備えてなり、このシー
スにおける第１の抵抗体を理設するシース先端部分での
シース径を，第２の抵抗体を埋設するシース後端部分で
のシース径よりも小さく設定するとともに、第ｌの抵抗
体と第２の抵抗体との間に、少な〈とも第１の抵抗体を
理設するシース先端部分におけるシース径よりも大きい
間隙を設け、この間隙内において両抵抗体を抵抗値の小
さい接続ｆ段を介して接続するようにしたので、簡単な
構成にもかかわらず，９．熱体となる第１の抵抗体を埋
設しているシース先端部分での熱容量を充分に小さくし
、通電初期において迅速な発熱を得て速熱壓としての機
能を発揮させ得るとともに、シース先端側の第１の抵抗
体から所定の間隙をおいて接続されているシース後端側
の制御側としての第２の抵抗体による電力制御機能を必
要かつ適切に働かせ、発熱温度を時間の経過に伴なって
ピーク温度から充分に低い飽和温度とし得るというオー
バーシュート特性を得ることができ、長時間にわたるア
フターグローが可能で、しかもこのような発熱特性をグ
ローブラグ自身で得ることができるため余分な回路部品
等は不要で、予熱装置全体のコスト低減化が図れる等の
種々優れた効果がある．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る〔１己温度制御型グローブラグを
承す全体の概略断面図、第２図はその要部拡大断而図、
ｍ３図（ａ）　．　（ｂ）は先端部発熱温度と時間との
関係を示す間隙を有する場合と間隙なしの場合との特性
図、第４図は発熱特性を説明するための特性図、第５図
（ａ）．（ｂ）はグローブラグヘの′ｉ１１電回路構威
を示す本発明による場合と従来例との同路図、第６図お
よび第７図は本発明の別の￥施例を示す全体の概略断而
図およびその要部拡大断面図、第８図はざらの別の実施
例を示す要部拡大断面図である． １・・・・自己温度制御型グローブラグ、２・・・・シ
ース、３・・・・ハウジング、５・・・・電極棒、６・
・・・酎／′８絶縁粉末、１０・・・・第ｌの抵抗体、
１ｌ・・・・第２の抵抗体、１２・・・・接統部、３ｏ
・・・・ロッド体．３１・・・・接続部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発熱体となる第１の抵抗体と、その一端に直列接続され
   かつ第１の抵抗体よりも正の抵抗温度係数の大きな材料
   により形成される第２の抵抗体と、これら第１および第
   ２の抵抗体を耐熱絶縁粉末中に埋設した状態で被覆する
   シースとを備えてなり、このシースにおける第１の抵抗
   体埋設部分のシース径を、第２の抵抗体埋設部分のシー
   ス径よりも小さく設定するとともに、前記第１の抵抗体
   と第２の抵抗体との間に、少なくとも第１の抵抗体埋設
   部分におけるシース径よりも大きい間隙を設け、この間
   隙内において両抵抗体を抵抗値の小さい接続手段を介し
   て接続したことを特徴とする自己温度制御型グロープラ
   グ。