JPS6144222A - デイ−ゼルエンジン用グロ−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】 〔発明の技術分野〕 本発明はディーゼルエンジンの副燃焼室または燃焼室内
を予熱するために用いられるグロープラグに関し、特に
速熱型としての機能を発揮させ得るとともにその発熱特
性を改良してアフターグローの長時間化を図ることが可
能となる自己温度制御型のディーゼルエンジン用グロー
プラグに関する。

〔従来技術〕

一般に、ディーゼルエンジンは低温時の始動性が悪いた
め、副燃焼室または燃焼室内にグロープラグを設置し、
これに電流を流して発熱させることにより、吸気温度を
１−昇させあるいは着火源としてエンジンの始動性を向
にさせる方法が採用されている。そして、この種のディ
ーゼルエンジン用グロープラグとして従来は、耐熱金属
製のシース内に耐熱絶縁粉末を充填してたとえば鉄クロ
ムまたはニッケルなどからなるコイル状の発熱線を埋設
した、いわゆるシース型グロープラグと呼ばれる構造の
ものが一般に用いられ、上述した副燃焼室または燃焼室
内で高温ガス中にさらされる等といった悪条件下におけ
る耐久性を保証し得るような構成とされていた。

しかしながら、このようなシース型のグロープラグでは
、耐熱絶縁粉末およびシース等を介しての間接加熱であ
ることから熱伝達効率の面で問題であり、グロープラグ
のｙ７温に時間がかかりすぎ、速熱型として機能し得な
いものであった。そして、このようなグロープラグでは
、その発熱温度をたとえば８００℃とするには数１０秒
の時間を必要とし、エンジンをすみやかに始動すること
ができないものであった。さらに、上述したシース型で
は、シース部分がエンジン燃焼室等といった悪条件下に
さらされるばかりでなく、急速加熱を行なう際に内、外
温度差が大きい等といった理由から、上述した発熱線の
負担が大きく、その材料劣化により断線等を生じる等の
問題もあった。

このため、ｌ二連したシース等の代りに、発熱線をセラ
ミック材中に埋設するようにした棒状セラミックヒータ
を用い、熱伝達効率を向Ｉ−させてなるグロープラグが
たとえば特開昭５７−４１５２３号公報等により提案さ
れており、従来のシース型に比べその発熱特性に優れ、
しかも加熱時に短時間で赤熱させて温度立１ニリ特性を
大幅に向１−させ、速熱型としての性能を発揮し得るも
のである。

しかしながら、このような利点をもつセラミックヒータ
を用いたグロープラグにおいても、その内部には従来の
シース型と同様に、ｒｎに・種類の発熱線が埋設されて
いるだけであるため５通電電力の制御などに若干の問題
を生じている。すなわち、この種のグロープラグにおい
て、加熱時における温度立１−り特性を大幅に向にさせ
るためには、通電初期に大電源を波して発熱線を急速に
発熱させることが考えられるが、発熱線の溶断を生じた
り、あるいは高熱によってセラミックヒータに悪影響を
及ぼす虞れがあり、さらにバッテリ、電気回路側に対し
ても悪影響を及ぼし、ヒユーズの切断等の問題を生じる
こともあり、これを防ぐための温度制御手段を発熱線へ
の回路上に新たに設けることが必要で、その結果グロー
プラグを含めた予熱装置全体のコスト高を招くという欠
点があった。

このような発熱線への通電電力を自己制御してその発熱
特性を改善しヒータ部分での過加熱を防止し得る構成を
もつものとして、この種のグロープラグにおいて、その
発熱線（発熱体）よりも正の抵抗温度係数（ＰＴＣ）の
大きな材料にて形成した抵抗体を、通電電力制御要素と
してグロープラグ内で発熱線と直列接続するようにした
。いわゆる二種材料による自己温度制御型のものが、た
とえば特公昭４５−１１８４８号公報や特開昭５４−１
０９５３８号公報等により従来から既に提案されている
が、これら従来のグロープラグにあっては、その制御機
能等の信頼性の面で問題を生じるばかりでなく、前述し
たと同様に速熱性等の点でも問題を生じるものであった
。

すなわち、前者の場合には、そのホルダ内に配設される
電力制御用の抵抗体を絶縁状態で安定して保持するため
に、ホルダ内壁に水ガラス等の絶縁材を充填するような
構成が採用されているが、その構造等が面倒かつ煩雑で
あるばかりでなく、絶縁材を高密度に充填することは事
実ｌ二不可能で、その結果抵抗体からの熱放散のばらつ
きが大きく、その部分での熱容量を安定させることがで
きず、これにより発熱線側への通電電力制御性能を安定
させることができないといった欠点があった。

一方、後者の場合には、シース内で発熱線と抵抗体を直
列接続するような構成であるため、抵抗体部分での絶縁
材の充填効率を高密度とし、発熱特性を改善するうえで
効果的である反面、発熱線と抵抗体との接続が面倒かつ
煩雑で、組立性の面で問題であるばかりでなく、発熱線
側での発熱による熱影響が抵抗体に及ぶことを確実に防
１卜するν ことは事実り困難なものであった。そして、このような
構成では、抵抗体部分での絶縁材の充填効率を高密度と
し、ある程度の速熱化は図れるものの、その温度上Ａ時
間をたとえば１０秒以内というように速めることはでき
ず、また飽和温度を一定値以下（たとえば１０００℃以
下）とすること等ができないため、その結果エンジン始
動後における通電いわゆるアフターグロ一時間の長時間
化を図ることができないという問題を生じるものであっ
た。

特に、近年では、この種のディーゼルエンジン用グロー
プラグにあっては、エンジン始動後において一定時間の
間グロープラグに対し通電状態を維持することによ１）
エンジン内部での燃焼を円滑かつ適切に行なえるように
するという、いわゆるアフターグロ一方式を採用するこ
とに対しての要求が大きく、しかもそのアフターグロ一
時間をｒ＋ｆ能な限り長時間にすることが必要とされて
いる。

すなわち、エンジン始動後においても、たとえば寒冷地
等にあってはエンジンが冷えすぎており、エンジンが暖
機状態になるまでには時間がかかるものである。また、
この非暖機状態では、アイドリング時の騒音が大きく、
また不完全燃焼により白煙が生じたり、エンストしたり
するといった排気、騒音等の問題が生じるものであった
。

ところで、１−述したディーゼルエンジンには、直接噴
射式のものと、副燃焼室式のものとがあり、前者の場合
には、１〕述したアフターグロ一時間が約３０秒以内で
充分であることから、１述した従来構成のグロープラグ
においてもその性能や耐久性等に悪影響を生じることは
なく、その使用にあたっての問題は小さいものである。

しかしながら、後者の場合には、アフターグロ一時間は
約３０秒程度では不充分で、その要求が約３分分量−に
も及ぶことがあり、このような場合においてはグロープ
ラグ各部の−Ｉ久性に悪影響を及ぼす虞れがある。すな
わち、この種のグロープラグにおいて、通常のη熱時（
約５秒稈度）での印加電圧はＩＩＶ程度であるが、エン
ジンが始動されるとレギュレータの設定電圧が一般に１
４Ｖ程度となるもので、これがグロープラグに印加され
ることから、アフターグロ一時間を長くすると高電圧の
ため温度が１−りすぎ、特にその内部に設けられた発熱
体や抵抗体部分での劣化や溶断等といった耐久性に影響
を及ぼす虞れが生じている。

特に、近年ではディーゼルエンジンが一般の乗用車にも
多く採用されるようになっており、ガソリンエンジンに
対抗するうえで始動性がよいことが望まれ、速熱型のグ
ロープラグに対しての要求が大きいものであるが、その
一方においてエンジンの排気、騒音対策として長時間の
アフターグローをも達成することが望まれているもので
あり、これらは互いに相反する要求である。すなわち、
上述した速熱化を図るためには、通電初期において発熱
線側に大電力を迅速に供給しなければならないが、反面
長時間のアフターグローを可能とするには、上述した大
電力の供給は逆にその妨げとなるものである。したがっ
て、このような相反する発熱特性に対する要求を、簡単
な構成によって、それぞれの必要枠内で両立させること
ができるような何らかの対策を講じてなる簡易型のグロ
ープラグの出現が要望されている。

〔発明の概要〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたちのであり、
負の抵抗温ＪｉｌＦ係数の大きなセラミック材にて略筒
状に形成されかつその内、外周部と　−力の端面とに第
１の抵抗体としてヒータ膜が形成された発熱用フィルム
ヒータを、中空状ホルダ先端部に保持させるとともに、
そのヒータ膜の一端に直列に接続される電力制御用の第
２の抵抗体をその内部に埋設してなるセラミックヒータ
を、その外周部の一部または全体に耐熱絶縁性チューブ
を嵌装した状態で前記ホルダ内に嵌合保持させるという
簡単な構成により、第２の抵抗体を密封状！Ｅで埋設置
７てなるセラミックヒータを簡単かつ適切に形成すると
ともに、その電力制御機能を効率よく発揮させてフィル
１１ヒータ側での発熱特性を改善し、これにより発熱用
ヒータの先端での迅速かつ適切な赤熱化を図り、速熱型
としての機能を発揮させてエンジンの始動性を大幅に向
１−させることができ、さらに上述したセラミックヒー
タの制御機能にてエンジンの排気、騒音対策としての長
時間のアフターグローを可能とし、しかも全体の構造が
簡単でその組立＋１１等に優れてなる安価な自己潟度制
御型のディーゼルエンジン用グロープラグを提供するも
のである。

〔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図は本発明に係るディーゼルエンジン
用グロープラグの一実施例を示すものであり、これらの
図において、全体を符号１０で示すグロープラグは、そ
の表面に発熱体となる第１の抵抗体としてヒータ膜１１
を有し全体が略円筒状を呈するごとく負の抵抗温度係数
（ＮＴＣ）の大きなセラミック材にて形成されてなる棒
状ヒータとしてのフィルムヒータ１２と、この発熱用フ
ィルムヒータ１２を先端において保持する略管状を呈す
る金属製ホルダ１３とを備え、このホルダ１３の後端部
には合成樹脂材などからなる絶縁ブツシュ１４を介して
外部接続端子１５が同心状に嵌め込まれて保持され、ま
たこの外部接続端子１５は、後述する電力制御機能をも
つ第２の抵抗体２０を有するセラミックヒータ２１およ
び前記フィルムヒータ１２後端部からその軸孔１２ａ内
に嵌め込まれたフレキシブルワイヤ等の金属導線１６を
介してこのフィルｌ、ヒータ１２（Ｉｌｌのヒータ１１
９１１と接続されている。

なお、前記外部接続端子１５の後端側に形成されたねじ
部には、絶縁リング１７ａおよびその固定用ナラ）１７
ｂ、さらには外部リード締付は用のナツト１７Ｃなどが
螺合して設けられ、図示せぬバッテリからのリード線な
どをナツト１７ｂ。

１７ｃ間で挟みナツト１７ｃを締イ」けることによりこ
の外部接続端子１５はバッテリ端子に電気的に接続され
る。そして、前記ホルダ１３の外周部に形成されたねじ
部１３ａをエンジンのシリンダヘッドに形成されたねじ
孔に螺合させることによって、このホルダ１３を介して
前記発熱側のフィルムヒータ１２のヒータ膜１１の他端
は電気的にアース接続されると同時に、このフィルムヒ
ータ１２の先端は副燃焼室または燃焼室内に突出して配
置されるものである。

また、図中１４ａは前記ホルダ１３の後端部で外部接続
端子１５を保持する絶縁ブツシュ１４の外周部に嵌装さ
れその組付時においてかしめられるホルダ１３後端部に
よる高加圧力にてその軸線方向に座屈変形されて絶縁ブ
ツシュ１４をホルダ１３側に所要の機械的強度をもって
一体化し温度影響を受けにくい構造とするための金属卿
パイプで、これは従来一般的な樹脂製の絶縁ブツシュ１
４のみではその外部の温度変化によって膨張、収縮して
ホルダ１３に対して緩みを生じるといった問題を招くた
めで、このような問題を、絶縁ブツシュ１４、ホルダ１
３間での機械的強度を向」ニさせて防１トし得るように
したものである。勿論、上述した絶縁ブツシュ１４は外
部接続端子１５に対し一体的に成形され、回転方向への
ねじり等に対する接合強度を確保し得るように構成され
ている。

ここで、発熱体となるフィルムヒータ１２について、第
２図を用いて詳述すると、このフィルムヒ、り１２は、
全体が略円筒状を呈するようにして負の抵抗温度係数（
ＮＴＣ）の大きなセラミック材にて形成されるとともに
、その内、外周面とその一方の端面（グロープラグ１０
先端側端面）とにヒータ膜１１が均一に生成して形成さ
れ、かつこのフィルムヒータ１２内周面のヒータ膜１１
ａの内方端側に前記リード側の金属導線１６の先端が、
またその外周面のヒータ膜１１ｂの内方端側が前記アー
ス側ホルダ１３の先端に金属製補助パイプ１８を介して
それぞれ嵌合保持した状態で接続されている。すなわち
、このような発熱用フィルムヒータ１２において、通電
電流は、フィルムヒータ内周部のヒータ膜１１ａ、フィ
ルムヒータ先端側端面のヒータ膜ｌｉｅ、さらにフィル
ムヒータ外周部のヒータ膜ｔｉｂへと流れるとともに、
−上述したように負の抵抗温度係数をもって形成されて
いるセラミック本体部分をもその内側から外側に向って
流れるように構成されている。これは、上述した通電側
の導線１６とアース側のホルダ１３とは、に達したフィ
ルムヒータ内、外周部のヒータ膜１１ａ、ｌｌｂおよび
負の抵抗温度係数の大きなセラミック材によるフィルム
ヒータ１２本体部分を介して対向した状態とされている
ことから明らかであろう。

そして、このような構成によるフィルムヒータ１２にお
いて、前記外部接続端子１５、制御側のセラミックヒー
タ２１および金属導線１６を介して電圧を印加するする
と、その通電初期にあっては、電流は、第２図中矢印Ａ
で示すように、１−述したヒータ膜１１内周部の一端か
ら外周部の他端にかけて流れ、ホルダ１３側にアースさ
れるもので、このとき、このヒータ膜１１（ｌｌａ、１
１ｃ、１ｌｂ）には大電力が効率よく集中して供給され
るととなり、これによりこのヒータ膜１１は急速に発熱
して赤熱化され、その温度立１〕り特性に優れた発熱特
性を得ることができるものであル、特に、この種のフィ
ルムヒータ１２１ｆ、発熱体となるヒータ膜１１がセラ
ミック材からなる本体部表面に形成されているため、従
来のようなシース型や抵抗体を埋設してなるセラミック
ヒータ型に比べ、速熱型としてその効果を発揮させ得る
ことは容易に理解されよう。

また、１−述したフィルムヒータ１２において注目すべ
きことは、その本体部を構成するセラミック材として、
負の抵抗温度係数の大きな材料を用いているため、この
フィル１１ヒータ１２がその周囲温度の１−ｙｌにイ↑
なって抵抗値が小５〈なり、導電体として機能する点で
ある。すなわち、１−述した通電初期では、このフィル
ムヒータ１？はその抵抗値が大きいため導電体としての
機能は小さく、これによりヒータＩ’ｌｌに大′＠魔が
供給されてその急速加熱が【ｉ（能となるものであるが
、その発熱によるフィルムヒータ１２部分での温度１−
ジノによって、徐々に抵抗（ｔｌが小さくなり、ヒータ
膜１１が所定の温度（たとえば８００℃）程度まで温度
し昇すると、電流の一部を、第２図中矢印Ｂで示すよう
に、導線１６側からホルダ１３側に１υ絡させて分流さ
せるように機能するものである。そして、このような導
電機能によって１通電から所定時間経ｉＭ後における高
温時の電流制御１段として働き、これにより１−述した
ヒータ膜１１への電流を減少させ、このヒータ膜１１で
の過加熱をある程度病Ｉにすることも可能となるもので
ある。

したがって、■−述した負の抵抗温度係数の大きなセラ
ミック材によるフィルムヒータ１２によれば、従来型に
比較して熱伝導時間が不安となるため速熱型としての機
能を発揮させ得るとともに、その過加熱をある程度病１
１−シ得る機能をも備え、グロープラグ１０としてその
効果を発揮させ得るものである。また、１−述したフィ
ルムヒータ１２によれば、その構成および成形加Ｔなど
が簡単で、コスト的に安価であり、さらにヒータＭ１１
を発熱体として利用することから、従来のような発熱線
と用いるものに比べ断線等といった問題はなくなり、各
部の耐久性や動作ヒの信頼性の面で優れている。そして
、このようなフィルムヒータ１２においては、その先端
部分の迅速な赤熱化が可能であることから、エンジンの
始動性を大幅に向ヒさせ、しかもその出力を適切かつ良
好なものとし得るものである。

なお、−Ｌ述した発熱側となるフィルムヒータ１２を形
成するセラミック材としては、高温状態（１７００’ｃ
程度まで）でも性能的に安定しておｌ、しかも負の抵抗
温度係数の導電性をイｆするものであって、８００〜１
０００℃の温度で一部導電性を有する特性のものである
、たとえばＺｒ０ｚ　−Ｙ２０　）系、Ｚｒ０２−Ｃｅ
Ｏ２系、Ｔａ２０５系、Ｔｉ　Ｎ系、ＳｉＣ系、ＡＩ　
Ｎ系等が考えられる。また、このフィルムヒータ１２の
表面に形成されるヒータ膜１１は、正の抵抗温度係数の
導電性を４１し、かつ断続的な熱衝撃を受けても上述し
たフィルムヒータ１２を形成するセラミック材と密着性
が良好な導電材料、たとえばＰｔ（白金）、Ｗ（タング
ステン）、Ｎｉにッケル）等にて形成するとよい、この
場合、このヒータ膜１１は、セラミック材にて加Ｉ＋：
焼成されたフィルムヒータ１２の表面に０．０５〜１０
ル程度の厚さをもってフィルム蒸着法などにて形成され
るものである。さらに、Ｉ−述したフィルムヒータ１２
表面のヒータ膜１１は、ある程度の耐酸化性等を有し、
その耐久性を保証し１するものであるが、必要に応じて
第３図に示すように、その外表面に高温酸化防１１−保
護薄膜１９を、同様に蒸着などによって形成するように
してもよいものである。ここで、この高温酸化防１ト保
護薄膜１９としては、たとえば１５００℃程度までの耐
酸化性を有しかつヒータ膜１１の高温酸化保護の役割を
果だすごとが可能な材料、たとえばＺｒＯ２、ＴｉＮ　
、あるいは８１３　Ｎ　４等を用いるとよいものである
。そして、この高温酸化防止保護薄膜１９を生成するよ
うにすると、フィルムヒーター２とその表面のヒータ膜
１１の高温安定性を向トさせることかでき、その効果は
大きいものであるが、ヒータ膜ｌ■自身が耐食性等を有
する場合には必ずしも必要とされるものではない。

そして、に述したようにして形成されるフィルムヒータ
ー２は、その内部に導線１６を差込んでろう付けなどに
より固着されるとともに、その外周部もホルダ−３先端
部にろう付けなどにより固着されることにより簡単に組
立てられる。

さて、本発明によれば、上述した構成によるグロープラ
グ１０において、第１図に示すように、ホルダー３の先
端部に保持されかつ発熱体となる第１の抵抗体と１．て
のヒータ膜１１をその表面に形成してなるフィルムヒー
タ１２に対し、そのヒータ膜１１の一端に直列に接続さ
れる電力制御用の第２の抵抗体２０をその内部に埋設し
てなるセラミックヒータ２１を一連に設けるようにし。

かつこのセラミックヒータ２１を、その外周部両端側に
耐熱絶縁性チューブ２４（２４ａ、２４ｂ）を嵌装した
状態で前記ホルダ１３内に嵌合保持ネせるようにしたと
ころに特徴を有している。

すなわち、本発明によれば、上述したように速熱型とし
てその性能を発揮させ得るとともに耐熱性などの点で優
れてなるフィルムヒータ１２に対しその通電電力の制御
手段として、第２の抵抗体２０を埋設したセラミックヒ
ータ２１を用い、これをユニットとしてホルダ１３内に
嵌合して配設させることにより、グロープラグ１０に必
要とされる速熱型と低い飽和温度とを実現し得るように
したものである。そして、このようなセラミックヒータ
２１を用いることにより、第２の抵抗体２０を、セラミ
ック粉体中で高密度な密封状態で埋設して従来のように
ホルダ１３内に耐熱絶縁粉末を充填するようにした場合
に比べ放熱性等を改善し、第２の抵抗体２０から外部へ
の熱伝導率を安定させてフィルムヒータ１２の性能を安
定化させ得る構成とするとともに、この部分での熱容量
を前記発熱体となるフィルムヒータ１２部分よりも大き
くなるようにして、第２の抵抗体２０による発熱特性の
制御機能を適切に発揮させ得るものである。

これを詳述すると、前記セラミックヒータ２１は、全体
が棒状を晴するようにして上述したフィルムヒータ１２
とは異なり絶縁性を有しかつその耐熱強度等の面で優れ
ているセラミック材にて形成され、かつフィルムヒータ
１２よりも大きな熱容量を有するように構成され、また
その内部には上述した第２の抵抗体２０およびその両端
に接続されたリードワイヤ２２．２３の内方端が埋設さ
れるようにして成形されるものである。したがって、こ
のような構成によるセラミックヒータ２１によれば、従
来のようにホルダ内に単に耐熱絶縁粉末を充填するよう
にした場合に比べ、その本体部分でのセラミック材の充
填密度を向にさせ得るもので、これによりこの部分での
熱伝導を安定させ得るものである。

すなわち、このような電力制御用のセラミックヒータ２
１において必要とされることは、フィルムヒータ１２で
の適切な温度１−Ａを得るために第２の抵抗体２０部分
での温度」二昇をある程度押えることができるようにそ
の熱容量をフィルムヒータ２１よりも大きくすることが
望まれる一方、フィルムヒータ１２側でのピーク温度と
飽和温度とを適正に制御する電力制御機能を発揮させる
ためにはある程度の温度−ヒ昇は必要となるもので、こ
のような相反する要求を共に満足し得るような構成とす
ることで、本発明はこのような要請に応えることができ
るようにしたものであると言うことができる。

そして、１−述１．たように高密度の充填されたセラミ
ック材中にＪ’ｌ殺された第２の抵抗体２０によれば、
このグロープラグ１０に対する通電初期においては、前
記発熱側であるフィルムヒータ１２側のヒータ＠（第１
の抵抗体）１１と負の抵抗温度係数によるヒータ本体部
自身の合成抵抗値に対する比率により、このヒータ膜１
１側に高電圧を印加させ、その迅速な赤熱化を図るとと
もに、一定時間経過後においては、この第２の抵抗体２
０自身の発熱によりＩ；昇する抵抗値により前記ヒータ
膜ｌｌ側への印加電圧を低下させる制御機能を備えてい
るものである。

特に、本実施例によれば、上述した構成による制御用の
セラミックヒータ２１の外周部両端に一対をなす耐熱絶
縁性チューブ２４ａ、２４ｂを嵌装した状態でホルダ１
３内に空気層を介して遊嵌状態にて保持させるようにし
ているため、ホルダ１３側への熱伝導による熱放散を適
正に押え、フィルムヒータ１２側での温度を適切に制御
するための大きな熱台藝を保つうえでその効果は大きい
ものであり、またその絶縁性を確実に確保し得るといっ
た利点もある。しかし、場合によっては、この第２の抵
抗体２１の全周にわたって耐熱絶縁性チューブを設けて
も、あるいはこのセラミックヒータ２１をホルダ１３内
に直接嵌合保持されるようにしてもよいものである。さ
らに、１−述したようなセラミックヒータ２１を電力制
御要素としてホルダ１３内に組込む構成では、このセラ
ミックヒータ２１部分の成形加工が簡単かつ確実に行な
えるばかりでなく、このユニット化されたセラミックヒ
ータ２１に対し前記フィルムヒータ１２側の金属導線１
６、外部接続端子１５に対しスポット溶接等にて接続だ
金属導線２２を接続し、これに耐熱絶縁性チューブ２４
を単に嵌装した状態で、ホルダ１３内に挿入するだけで
その組立作業が行なえるため組Ｑ性の点でも優れている
等といった利点を奏するものである。

なお、１−述したセラミックヒータ２１の材質としては
、フィルムヒータ１２のような負の抵抗温度係数はもた
ず、絶縁性、耐熱衝撃性などに優れてなる、いわゆるフ
ァインセラミックスと言われているシリコン系非酸化物
、たとえばシリコン系窒化物などが好ましいものである
。特に、Ｌ述したシリコン系窒化物は、その高温強度に
おいて金属材料、アルミナ等に比較して数段優れており
、また耐熱衝撃性にも、さらには高温での電気絶縁性、
耐摩耗性、耐薬品性などの面からも優れており、この種
のグロープラグに要求される特性をほぼ満足し得るもの
である。

ここで、注目すべきことは、本発明によれば、に述した
セラミックヒータ２１部分での発熱温度は、前記フィル
ムヒータ１２部分程の温度ト昇はしないため、その成形
時の焼成温度の低い（約１４００℃以下）のものを使用
することができ、これによりそのセラミック材の選定に
あたって自由度が大きく、またその成形加工も簡単に行
なえるばかりでなく、このような材料選定の自由度はそ
の内部に埋設する第２の抵抗体２０においても大きいも
のである。すなわち、１＝述した第２の抵抗体２０の材
質としては、フィルムヒータ１２側のヒータ膜１１の材
質よりも正の抵抗温度係数ＣＰＴＯ）の大きな材料であ
って、しかも上述したようなセラミックヒータ２１の焼
成温度、約１４００℃を考慮すると、その融点がある程
度高い、たとえばニッケル（Ｎ　ｉ　；　１４５２度）
、あるいは鉄（Ｆｅ　；　１５３５度）等を始めとして
適宜選定することができるものである。

そして、このような構成とすることにより、第２の抵抗
体２０部分での温度Ｉ−Ｈに伴なう制御効果を高め、前
記フィルムヒータ１２側での発熱部の飽和温度を許容値
以下に制御することがより一層効果的に行なえるもので
ある。

なお、Ｉ−述した第１および第２の抵抗体１１゜２０の
抵抗比としては、その初期状態において、たとえば２：
１程度となるように設定すればよいことが実験により確
認されている。これは、両ヒータ１２，２１の径寸法や
長さ、さらに各抵抗体１１．２０の材質、長さ等を適宜
設定することにより簡単に得られるものである。

さらに、前記耐熱絶縁性チューブ２４は、たとえばガラ
ス、セラミック、アスベストなどによる耐熱性に富み、
絶縁性を有する材料にて形成すればよいものである。な
お、本実施例では、両側のチューブの径寸法を異ならし
て形成した場合を示しているが、これは組立性等を考慮
したもので、これに限定されるものではない。

そして、このような構成によるグロープラグ１０におい
て、外部接続端子１５を介して第２のフィルムヒータ２
１さらに金属導線１６を介してフィルムヒータ１２側に
電圧を印加すると、その通電初期にあっては、印加電圧
は、両ヒータ１２．２１部内の各抵抗体１１．２０によ
る抵抗比において分圧され、その熱容量が小さなフィル
ムヒータ１２偏に第２フイルムヒータ２１よりも大きな
電圧が印加され、相対的にセラミックヒータ２１に対し
大きな電力密度となり、その先端が急速に発熱されるも
のである。

また、通電開始から所定時間経過する間にセラミックヒ
ータ２１＠が徐々に発熱しこれに伴なってその抵抗値が
増加すると、これら両ヒータ１２．２１間に加わる電圧
が徐々に変化し、フィルムヒータ１２側は１１００〜１
２５０℃程度でピーク温度に達した後１０００℃以下で
飽和し、その過加熱が防］にされることとなる。すなわ
ち、この時点でのセラミックヒータ２１側の第２の抵抗
体２０での抵抗値は、フィルムヒータ１２側の第１の抵
抗体としてのヒータ膜ｌｌに近づくものである。そして
、このような第２の抵抗体２０による制御機能、さらに
は前述したフィルムヒータ１２自身の温度制御機能によ
りヒータ膜１１側に加わる電圧が所定値以下に制限され
るため、長時間に及ぶアフターグローを行なう際におい
て、その耐久性を充分保証し得るものである。

したがって、このような構成によるディーゼルエンジン
用グロープラグｌＯによれば、ホルダ１３内にユニット
として簡単に組込まれるセラミックヒータ２１によるフ
ィルムヒータ１２への印加型Ｆ「の制御機能により従来
のような複雑な制御回路を別個に設けることなく、それ
自身で速熱型としての機能とアフターグローの長時間化
とを達成し１【Ｉるもので、その利点は大きい。特に、
１−述した構成によるグロープラグ１０によれば、その
発熱温度が９００℃への到達時間を約４秒以内にするこ
とが可能となるとともに、その飽和温度を１０００℃以
下とし、さらにそのピーク温度を１２５０”Ｏ以下に押
え、　３分量１：にも及ぶアフターグローを可能とする
ことができるで、これは第４図に示す第１の抵抗体（ヒ
ータ膜）１１および第２の抵抗体２０の温度特性ａ、ｂ
から明らかであろう、ここで、図中Ｃは１−述したフィ
ルムヒータ１２のみを単独で用いた場合の温度特性であ
る。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、各部
の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由であ
る。たとえば電力制御用としてのセラミックヒータ２１
例の形状等やその第２の抵抗体２０の埋設状態、さらに
その外部への電気的接続構造等については種々の変形例
が考えられるものである。また、発熱側であるフィルム
ヒータ１２の支持部を、第５図（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、ホルダ１３の先端から突出されているフィルムヒ
ータ１２を保護し得る金属製保護筒３０またはホルダ１
３にて直接保持するようにするとともに、その先端部形
状をフィルムヒータ１２の外周を所定間隔おいて包囲す
るように形成し、これによりこのフィルムヒータ１２を
より一層強固に保護し得るようにしてもよいものである
。

〔発明の効果〕

以ヒ説明したように、本発明に係るディーゼルエンジン
用グロープラグによれば、発熱体となる第１の抵抗体を
有する負の抵抗温度係数をもつセラミック材からなるフ
ィルムヒータをホルダ先端部に保持させるとともに、そ
の第１の抵抗体の一端に直列に接続される電力制御用の
第２の抵抗体をその内部に埋設してなるセラミックヒー
タを、その外周部の一部または全体に耐熱絶縁性チュー
ブ等を嵌装した状態で前記中空状ホルダ内に嵌合保持さ
せるようにしたので、簡単かつ安価な構成にもかかわら
ず、第２の抵抗体を高密度な重力状態で埋設してなる制
御用のセラミックヒータを簡単かつ適切に形成し得ると
ともに、その通電電力制御機能を効率よく発揮させてグ
ロープラグとしての発熱特性を改善し、これにより発熱
側ヒータ先端での迅速かつ適切な赤熱化を図り、速熱〒
としての機能を発揮させてエンジンの始動性を大幅に向
］−させ、さらに１−述したセラミックヒータの制御機
能にてエンジンの排気、騒音対策としての長時間のアフ
ターグローを口ｆ能とし、しかも全体の構造が簡単でそ
の組立性等に優れてなる等といった種々優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディーゼルエンジン用グロープラ
グの一実施例を示す縦断側面図、第２図は発熱側フィル
ムヒータ部分を拡大して示す要部断面図、第３図はその
変形例を示す図、第４図はその要部とする発熱用フィル
ムヒータおよび制御用セラミックヒータでの温度特性を
示す特性図、第５図（ａ）　、　（ｂ）は発熱側に用い
たフィルムヒータ保持部の変形例を示す概略断面図であ
る。 ｌＯφΦΦやディーゼルエンジン用グロープラグ、　　
１１・・・・ヒータ膜（第１の抵抗体）、１２・・・・
発熱用フィルムヒータ、１３・・・拳中空状ホルダ、　
　１５・ψ参会外部接続端子、１６・・・中金属導線、
２０・・・・第２の抵抗体、２１−φ・・電力制御用セ
ラミックヒータ、２２．２３・拳・拳リードワイヤ、２
４（２４ａ、２４ｂ）　・・・・耐熱絶縁性チューブ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）全体が略筒状を呈するようにして負の抵抗温度係
   数の大きなセラミック材にて形成されかつその内、外周
   面とその一方の端面とに第１の抵抗体としてヒータ膜が
   形成されるとともにその一端を外部に突出させた状態で
   中空状ホルダの先端部に保持されてなるフィルムヒータ
   と、このフィルムヒータ側のヒータ膜の一端に直列に接
   続される第２の抵抗体をその内部に埋設してなるセラミ
   ックヒータとを備え、このセラミックヒータは、前記中
   空状ホルダ内に嵌合させた状態で保持されていることを
   特徴とするディーゼルエンジン用グロープラグ。
2. （２）セラミックヒータは、少なくともその両端部外周
   に耐熱絶縁性チューブが嵌装された状態で、ホルダ内に
   遊嵌状態で保持されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のディーゼルエンジン用グロープラグ。