JPS61213512A - 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】 発明の背景 産業上の利用分野 本発明は、炭化水素燃料を点火燃焼させるための電気的
加熱装置、特に珪化金楓製抵抗フイルム加熱装ｉｔｔ−
ｗする内燃機関用グローブラグに関するものである。

従来の技術 電気的て付勢されるグロープラグは、８：Ｍ１点火式即
ちディーゼル式内燃機関において、冷標始勤時に空気／
燃料混合気め点火を助けるために現在使用されている。

特に、グロープラグは、冬期周囲温度が１０゜Ｃ以下の
期間中、米国の北部諸州では必須のものである。

１９８３年６月２３日付で出願した米国特許出願第５　
０　７，２　５　４号において、責金域製抵抗フイルム
をセラミック製円筒拭基質体の円面及び外面に配設した
新規の加熱装置の構造が開示されている。

この種のグロープラグは自動車て一般に用いられている
グロープラグよりも優れた作動特性全頁しているが、セ
ラミック製基質体の表面の微小な凹凸及び所望の抵抗率
全得るのに必要な１１金属製抵抗フイルムの厚さのため
に、貴金属委抵抗フイルム全被１することが困難であっ
た。本発明は貴金属製フィルムを珪化金属層フイルムに
［喚しようとするものであり、珪化金＠はより高い抵抗
率を肩しているので、珪化金属製フィルムはより厚い抵
抗フィルムの使用全可能にし、セラミック製基質体の微
小な凹凸にさほど敏感ではなく、より高い融解温度を頁
していてグロー１ラグを高温度で作動させることができ
、更に、大きい正の抵抗係数をＭしていてグロープラグ
を自己制御できるようにし付随するコントローラの所ｇ
量を減少させている。

加熱要素に珪化金属を使用することは轟業技術分野にお
いて周知である。加熱要素として、米国特許第３，９　
１　２，９０　５号に開示されたよウな珪化金属を採用
したもの、あるいは、米国特許第３，８１０，７３４号
に開示されたように構造強さを得るため金属ワイヤに被
覆された絶縁又はセラミック層に珪化金属層を形成した
ものがある。米国特許第４，４３７，４４０号には、管
状加熱要素の閉＠鴻部に接触する軸線方向の電極とシェ
ルとの間に電気接点が形成された珪化モリブデンｌｆｌ
！管状加熱要素ｔＷするグロープラグが開示されている
。

発明の概要 本発明は、円筒状の金＠夷シェルと、上記金属製シェル
内に電気的に絶縁されて配設された軸線方向の電極と、
金属製シェル及び軸線方向の電極間に電気的に接続され
た加熱部材とを有し、加熱部材が円筒状基質体及びこの
円筒状基質体の表゛面に配設された連続した珪化金屑製
抵抗層を備えていることを特徴とする内燃機関用のグロ
ープラグに関する。円筒状基質体は、シェル内に耐雪さ
れシェルの一端部と軸線方向の電極との間に保持された
内方部分と、シェルから外方に突出した外方部分と七π
する。珪化金属製抵抗層は円筒状基質体の内面と外面及
び上記外方部分の端部に配設されている。円筒状基質体
の外面に配設された抵抗層の部分は金属製シェルに電気
的に接続され、内面に配設された抵抗層の部分は軸線方
向の電極に電気的に接続されている。

本発明に係るグロープラグの利点の一つは、円筒状の加
熱部材の内部が流入する空気／然科混合気の冷却作用を
受けない高温の袋小路を形成することである。グロープ
ラグの他の利点は、珪化金属製抵抗層が酸化及びエンジ
ン内の腐食性雰囲気に対してさほど敏感ではないこ、と
である。更にこのグロープラグの利点は、加熱部材の質
量が小さいことによりグロープラグが６０ワツト以下の
印加電力で５秒以内に作動温度に到達し得ることである
。

実捲例 本発明に係るグロープラグの上記及び他の利点は、添付
図面を参照して行う下記説明から一層明瞭に理解される
であろう。

第１図にグロープラグの断面が示されている。

グロー１ラグ１０は内部孔１４を具えた円筒状の金属製
シェル１２を有する。シェル１２の一端部に、ヒータ孔
１８を限定する周辺接触座面１６が形成されている。内
部孔１４内に加熱部材２０が配設され、同加熱部材は、
後に説明チるように、非導電性の円筒状基質体２２の少
なくとも一面に被覆され又は被層された珪化金屑製抵抗
表面フィルム加熱要素２４を具えている。非導電性基質
体２２はアルミナのような耐熱セラミックが好ましいが
、しかし水晶、耐熱ガラス又は絶縁材料で被覆された金
属スリーブでもよい。円筒状基質体はこれを貫通する内
部孔２６を具え、又シェル１２内に配置される基部又は
内方部分２８と、ヒータ孔１８を通ってシェル１２の外
方に突出した小径の外方部分３０とを具えている。ヒー
タ孔１８の直径は上記基質体２２の内方部分２８の直径
よりは小さく、外方部分３０の直径よりは大きい。

軸線方向に延びた電極３６はその一端部に半径方向フラ
ンジ３８と案内指部４０とを具え、案内指部４０は円筒
状基質体２２の内部孔２６内に挿入され、半径方向フラ
ンジ３８の一側面は円筒状基質体２２の内方端面４２に
当接されている。軸線方向の電極３６は、円筒状基質体
２２の肩部３４とシェルの周辺接触座面１６との間に配
設された電気的良導体製のガスケット３２を十分に変形
させるように力を加えている。導体裂ガスケット３２は
、銅、金又は他の町塑性貧属もしくは合金で作られる。

スパークプラグに通常用いられている絶縁部材と同様な
円筒状絶縁部材４４が孔１４円に装入されて、軸線方向
の電極３６ｔ−囲繞し、かつ半径方向フランジ３８の他
側面に当接している。シェル１２の端部がクリンプされ
て外周りツブ４６ｔ−形成している。絶縁部材４４と軸
線方向の電極３６と加熱部材２０とは、ホットプレス作
業によってシェル１２の内部に強固にロックされ、同ホ
ットプレス作業は、外周リップ４６と六角形部分５０の
反対側端面との間にモ縮力を加えながら、加熱し、冷却
し、かつ溝９５を刻設する作業である。

シェル１２は、更にその外周に、グロープラグｌＯをエ
ンジンに装架するための外ねじ部４８を具えている。外
向の六角形部分５０′ｆｉ、グロープラグをエンジンの
ねじ孔に（合させることを容易ならしめるものである。

第１図に示されたグロープラグＩＯの一つの利点は、表
面フィルム加熱要素２４とシェル１２及び軸線方向の電
極３６との電気的接続がシェル１２の内部で行われ、従
って上記各部材がエンジン内部の高温度で腐食性雰囲気
から保護されることである。この構成によれば、珪化８
２嘱裂フイルムとシェル１２及び軸線方向の電極３６と
の電気的接続部の腐食の問題を解決することができる。

加熱部材２０の祥細が第２図に示されている。

第２図において、加熱部材２０は、既に述べたように、
軸線方向の内部孔２６、内方部分２８、より小径の外方
部分３０及び上記内方部分２８と外方部分３０の外表面
を連結する傾斜した肩部３４を具えた実質的に円筒状の
セラミック裂基質体２２を育する。基質体２２の端面５
２の諌部は、端面５２を隣接する孔２６の内面及び基質
体２２の外面６４に接続するように丸められ、又は、図
示のように半円形に成形される。同様に、基質体の基部
において端面４２を孔２６の内面に接続する丸められた
湾曲部５４が形成されている。

二珪化モリブデン（Ｍｏ５ｉ２）、二珪化タングステン
＜　ｗｓＬ２）　、二珪化タンタル（Ｔａ５ｉ２）ある
いは二珪化チタニウム（Ｔ　Ｉ　Ｓ　ｉ　２　）　　の
ような珪化金属部の抵抗表面フィルム加熱要素２４が、
傾斜した肩部３４、外面６４の全長、端面５２の周り、
そして孔２６の内面に沿って被層され、基質体２２の内
径と外径との中間地点で終る。連続した珪化金属製抵抗
層を形成する加熱要素２４は、図示のように、基質体２
２の外面６０の全長に沿って短かい距ｉｔ延在せしめら
れていてもよい。

珪化金属製抵抗層の両端部は外面６０の無被覆部分５６
支び端面４２の周辺の無被覆部分５８によって電気的に
絶縁されている。珪化金属製抵抗層又はフィルムは化学
的蒸涜技術あるいは機業技術分野において周知の他の方
法によって基質体２２の所望の面に被層されてよい。珪
化金属製フィルムのための被層技術は半導体産業におい
て低抵抗接点に関し広く開発されているので、珪化金属
製フィルムの被層方法については詳細に説明する必要は
ない。

実際には、被着作業中無被覆部分は機械的シールドによ
って保護されている。しかし、基質体全体が珪化金属製
抵抗層を被覆され、そして空気研摩によって被覆層を部
分５６と５８から取除いてもよい。＠６図に示されてい
るように、円筒状基質体２２は、珪化金属を被覆された
後、アルミナのような絶縁材料６５を内部に充填されて
セラミック製基質体の構造強さを増す。

第３図に示す実施例では、高度の導電性金属フに夫々付
着されて、珪化金属製抵抗層と周辺接触座面１６及び軸
線方向の電極２６との良好な電気的接続を確保すること
ができる。

第４図に示す実施例では、軸線方向の内部孔２６には、
珪化金属材料又は他の適宜の導電材料が完全に充填され
て内部導電体７０を形成し、珪化金属裂抵抗層四；基質
体の肩部３４、外面６４及び端面５２にわ閏って被着さ
れ、端面５２ｔ／′ｉ内部孔２６内に充満した内部導電
体７０と電気的に接続されている。内部孔２６内に充満
した内部導電体７０は、基質体２２の端面４２に凹所７
２を形成されていて軸線方向の電極３６の案内指部４０
を受容し、又、端面４２上に延在して軸線方向の電極の
半径方向フランジ３８のための接点部分７４を形成する
。代りとして、第５図に示されているように、セラミッ
ク基質体がｍｓ方向の電極３６万回の電極３６は円筒状
基質体２２の円方部分に隣接して***部７６を有してい
て、軸線方向の電極３６に対して基質体２２全ロックし
、珪化金属製フィルムと電極３６の端面７８との接続部
における電気的切断あるいは破損を生じ得る基質体２２
の電極３６に対する長手方向変位全防止している。

第３図に示されている金属フィルム６６のような高度の
導電性金属フィルムが傾斜した肩部３４に被層されて、
シェル１２と珪化金属製抵抗層（２４）との良好な電気
的接続全確保することができる。

自動車用バッテリのような１２ポルトの電力源を用いた
場合に加熱部材２０が５アンペア以下のｔＲで９００’
Ｃ以上の作動温度を得ることができるように、珪化＊属
製抵抗表面フィルム加熱要素２４の低温時の抵抗は０．
２から０．６オームの間であることが好ましい。

第２図及び第３図に示されている加熱部材を円筒状にす
ることの第１の利点は、孔２６がその外方端に隣接して
、エンジンの燃焼室内における空気／燃料混合気のスワ
ール流による冷却効果を受けない高温の袋小路を形成す
ることである。

本発明による力ロ熱部材２０の他の利点は、次の通りで
ある。

＋１＋　　円筒状基質体２２及び珪化金属製表面フィル
ム加熱要素２４の質量が小さいので、約６０ワツトの印
加電力で５秒以内に８００°Ｃのグロープラグ作動温度
に到達し得る。

（２）珪化金属製加熱要素の電力密度は円筒状基質侍の
嵩高材料のそれより高く、所要電流を約５アンペアに減
少させる。

（３）珪化金属製加熱要素に対する電気的接続がシェル
１２の内部で行われるので、エンジンの高温度に曝され
ることが少なく、酸化及び又は腐食が低減される。

（４）　　珪化金属製加熱要素の正の温度係数により、
グロープラグは印加電圧の変動に影響され雅く、制御が
容易である。

（５）　　珪化金属製加熱要素はエンジン内の腐食性雰
囲気（（対し十分耐え得る。

（６１グロープラグの構成部品には、標準的な点火詮の
製造技術を適用することができ、従って他の型のグロー
プラグよりも製造コストヲ低減し得る可能性がある。

本発明は上述した実権例に限定されるものではなく、本
発明の範囲を逸脱することなく種々の変更、修正を加え
実権することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるセラミック製円筒状加熱部材を備
えたグロープラグの断面図、第２図は円筒状加熱部材の
第１実施例の断面図、第３図は円筒状加熱部材の第２実
捲例の断面図、第４図は基質体の内部に珪化金属を充填
した加熱部材の実権例の断面図、第５図は電極の周りに
基質体を形成した加熱部材の実施例の断面図、第６１菌
は基質体の内部にアルミナを充填した加熱部材の実権例
の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　円筒状の金属製シエル（１２）と、上記金属製シエ
   ル（１２）内に電気的に絶縁されて配設された軸線方向
   の電極（３６）と、金属製シエル（１２）及び軸線方向
   の電極（３６）間に電気的に接続された加熱部材（２０
   ）とを有するものにおいて、加熱部材が、内面と外面と
   端面とを有すると共に、上記シエル（１２）の一端部に
   配置され上記電極（３６）によつてシエル内に保持され
   た内方部分（２８）と、シエルから外方に突出した外方
   部分（３０）とを有するセラミツク製円筒状基質体（２
   ２）、及び、上記円筒状基質体（２２）の内面と外面及
   び上記外方部分（３０）の端部に配設された連続した珪
   化金属製抵抗層（２４）を備え、上記円筒状基質体（２
   ２）の外面に配設された上記抵抗層（２４）の部分がシ
   エル（１２）に電気的に接続され、上記円筒状基質体（
   ２２）の内面に配設された上記抵抗層（２４）の部分が
   電極（３６）に電気的に接続されていることを特徴とす
   るグロープラグ。 ２　上記金属製シエル（１２）がその一端部にヒータ孔
   （１８）を限定する周辺座面（１６）を有し、上記円筒
   状基質体（２２）の内方部分（２８）が上記周辺座面（
   １６）に係合する肩部（３４）を有し、上記外面に配設
   された抵抗層（２４）が上記肩部（３４）の面に沿つて
   延在していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のグロープラグ。 ３　上記電極（３６）が上記円筒状基質体の内方部分（
   ２８）の端面（４２）に係合する半径方向フランジ（３
   ８）を有し、上記円筒状基質体（２２）の内面に配設さ
   れた上記抵抗層が上記内方部分（２８）の端面（４２）
   に沿つて延在して、内方部分の内径と外径との中間の径
   を有する電気接点を形成し、電極（３６）の半径方向フ
   ランジ（３８）が上記電気接点に電気的に接続されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のグロープラ
   グ。 ４　金属フイルム（６６，６８）を上記肩部（３４）及
   び上記電気接点において上記抵抗層（２４）の表面に配
   設して、上記円筒状基質体（２２）の内面及び外面に配
   設された抵抗層（２４）とシエル（１２）及び電極（３
   ６）との接点抵抗を減少させていることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載のグロープラグ。 ５　上記円筒状基質体（２２）の肩部（３４）と上記周
   辺座面（１６）との間に電気的良導体製ガスケツト（３
   ２）を配設したことを特徴とする特許請求の範囲第４項
   記載のグロープラグ。 ６　上記珪化金属製抵抗層（２４）が二珪化モリブデン
   の抵抗層であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のグロープラグ。 ７　上記珪化金属製抵抗層（２４）が二珪化タングステ
   ンの抵抗層であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のグロープラグ。 ８　上記珪化金属製抵抗層（２４）が二珪化タンタルの
   抵抗層であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のグロープラグ。 ９　上記珪化金属製抵抗層（２４）が二珪化チタニウム
   の抵抗層であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のグロープラグ。 １０　上記円筒状基質体（２２）の内部に絶縁材料（６
   ５）を充填したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のグロープラグ。