글로 플러그

글로 플러그{GLOW PLUG}

본 발명은 디젤 엔진의 시동 보조 등에 이용되는 글로 플러그에 관한 것이다.

디젤 엔진의 시동 보조 등에 이용되기 때문에, 엔진의 실린더 헤드에 장착되는 글로 플러그로서는, 선단이 닫힌 통 형상을 이루는 튜브 내에 Fe이나 Ni을 주된 성분으로 하는 합금에 의해 형성된 나선 형상의 발열코일을, 절연분말과 함께 봉입한 시스히터를 가지는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

그런데, 근래에는 이미션의 저감 등을 도모한다고 하는 목적에서, 시스히터를 급속히 승온시키는 것이 요구되고 있다. 그래서, 급속 승온의 성능 향상을 도모하기 위해, 소정의 통전제어장치에 의해, 글로 플러그로의 통전 초기에 있어서, 발열코일에 대해서 대전류(예를 들면, 30A 정도)를 투입하는 것을 생각할 수 있다.

그러나, 발열코일에 대전류를 투입한 경우에는, 발열코일이 과승온하여 발열코일이 용손(溶損)될 우려가 있다. 특히, 튜브 내에 봉입된 발열코일의 권선 자체의 단면 형상이 일반적인 원형 형상[진원(眞圓) 형상]이면, 대전류가 흐른 경우에, 발열코일의 내측 부분에 전류밀도가 집중하기 쉬우며, 발열코일의 과승온이 발생하기 쉬운 경향이 있다.

본 발명은 상기의 사정에 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 양호한 급속 승온성을 실현하기 위해, 발열코일에 대전류를 투입하는 경우라도, 발열코일의 용손을 양호하게 방지할 수 있는 글로 플러그를 제공하는 것에 있다.

이하, 상기 목적을 해결하는데에 적합한 각 구성에 대해, 항목 분류하여 설명한다. 또한, 필요에 따라서 대응하는 구성에 관한 작용 효과를 부기한다.

구성 1.

본 구성의 글로 플러그는 축선 방향을 따라서 연장되고, 선단부가 폐색되는 통 형상의 튜브와,

나선 형상으로 권회된 발열코일로서, 상기 튜브와 대략 동일축 형상으로 상기 튜브 내에 배치 설치됨과 아울러, 자신의 일단이 상기 튜브의 선단부에 결합되어 이루어지는 발열코일을 구비하는 글로 플러그로서,

상기 튜브의 중심축선을 포함하는 종단면을 관찰했을 때의 상기 발열코일의 각 단면코일영역의 하나인 특정단면영역에 있어서,

상기 특정단면영역의 상기 축선 방향을 따른 길이를 a(㎜)로 하고, 상기 특정단면영역의 상기 축선과 직교하는 방향을 따른 길이를 b(㎜)로 했을 때, a＞b를 만족하며,

상기 특정단면영역의 외형선 중, 상기 중심축선측에 위치하는 선분을 내측 외형선으로 하고, 상기 내측 외형선을 상기 축선 방향을 따라서 4등분하는 3개의 점을 취했을 때, 상기 내측 외형선은 상기 3개의 점 중, 양단점의 사이에 위치하는 범위에서, 직선 형상, 또는 곡률반경을 R(㎜)로 했을 때, R＞a/2를 만족하는 상기 중심축선측에 볼록한 만곡선 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 「곡률반경(R)」이라는 것은, 상기 3개의 점을 통과하는 가상원의 반경을 의미한다(이하, 마찬가지).

대전류의 투입시에 있어서의 발열코일의 용손에 대해서, 본원 발명자가 예의 검토한 바, 발열코일 중, 특히 중심축선측에 위치하는 부위(내측 부분)에 있어서, 용손이 발생하기 쉬운 것을 알았다. 그리고 발열코일의 권선 자체의 단면 형상, 특히 상기한 단면코일영역(특정단면영역)의 내측 외형선 근처 부위의 형상(형태)을 적정화(適正化)함으로써, 발열코일의 내측 부분에 있어서의 전류밀도를 낮게 하는(분산하는) 것이 가능하게 되고, 상기 내측 부분이 국소적으로 과승온하는 것을 억제 가능한 것을 찾아냈다.

이 점을 감안하여, 상기 구성 1의 글로 플러그에 따르면, 코일단면영역의 하나인 특정단면영역이 a＞b를 만족하는 형상으로 되어 있다. 따라서, 특정단면영역 전체의 면적에 대한, 단면영역 중, 그 가장 내측부(가장 중심축선에 근접하는 부위)에서 외측으로 소정의 범위까지의 사이에 위치하는 부분(내측 부분)의 면적의 비율을 비교적 큰 것으로 할 수 있다.

또한, 상기 글로 플러그에 따르면, 내측 외형선이 상기 3개 점의 양단점의 사이에 위치하는 범위에서, 직선 형상, 또는, 곡률반경(4R)이 a/2보다도 큰 축선측에 볼록한 만곡 형상으로 구성되어 있다. 즉, 내측 외형선은 내측(중심축선측)을 향하여 과도하게 돌출되는 부분을 가지는 형상은 아니며, 직선 형상, 또는, 완만하게 만곡하는 형상으로 되어 있다. 특정단면영역이 이와 같은 형상을 채용하는 것에 의해, 특정단면영역 전체에 대한 상기 내측 부분의 면적 비율을 충분히 크게 할 수 있으며, 글로 플러그(발열코일)로의 통전시에, 면적 비율이 크게 확보된 발열코일의 내측 부분에 있어서, 전류밀도를 낮게 할 수 있다. 그 결과, 양호한 급속 승온성을 실현하기 위해, 발열코일에 대전류를 투입하는 경우라도, 발열코일의 용손을 방지할 수 있다.

구성 2.

본 구성의 글로 플러그는 상기 특정단면영역에 대해서, 상기 축선과 평행으로 연장되는 가상직선을 상기 특정단면영역 중에서 상기 내측 외형선 근처 영역의 면적이 상기 특정단면영역 전체의 면적의 10％가 되는 위치로 이끌고, 상기 내측 외형선 중에서 상기 중심축선측에 가장 근접하는 부위에서 상기 가상직선까지의 상기 축선과 직교하는 방향을 따른 거리를 L(㎜)로 했을 때에, 0.100＜L/b≤0.144를 만족하면 좋다.

상기 글로 플러그에 따르면, 거리(L)와 길이(b)의 관계를 0.100＜L/b≤0.144로 하는 것에 의해, 발열코일 중 특히 중심축선측에 위치하는 부위(내측 부분) 중에, 전류 경로가 극단적으로 짧아지는 부분이 형성되지 않고, 통전시의 전류가 흐르기 쉬운 부분이, 상기 내측 부분의 축선 방향으로 광범위하게 걸쳐서 형성되게 된다. 이에 따라, 특정단면영역의 내측 외형선의 형상을 특정 형상으로 한 효과와 더불어서 글로 플러그(발열코일)로의 통전시에, 발열코일의 상기 내측 부분에 있어서 전류밀도를 더욱 낮게 할 수 있다. 그 결과, 발열코일에 대전류를 투입하는 경우라도, 발열코일의 용손을 더욱 확실하게 방지할 수 있다. 또한, L/b를 0.100보다 큰 값으로 구성하는 것에 의해, 전류밀도가 집중되기 쉬운 대략 직각인 에지부가 특정단면영역 내 근처 부위에 발생하지 않고, 전류밀도를 낮게 할 수 있다.

구성 3.

본 구성의 글로 플러그는, 상기 구성 1 또는 구성 2에 있어서, 상기 특정단면영역에 있어서의 상기 내측 외형선은, 상기 양단점의 사이에 위치하는 범위에서, 상기 중심축선측을 향하여 볼록한 만곡선 형상으로 되고,

0.30≤a≤1.00, 0.10≤b≤0.30, 및, R≥1.00을 만족하면 좋다.

상기 글로 플러그에 따르면, 전류밀도를 더욱 효과적으로 분산시키는 것이 가능하게 되어 발열코일의 용손을 한층 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 상기 글로 플러그에 따르면, a≤1.00을 만족하도록 구성되어 있기 때문에, 발열코일의 권수(倦數)를 비교적 크게 확보할 수 있어 발열코일의 저항값을 충분히 크게 할 수 있다. 그 결과, 발열코일의 급속 승온성을 높일 수 있다. 더불어서, 0.10≤b를 만족하도록 구성되는 것에 의해, 발열코일에 있어서 양호한 기계적인 강도를 얻을 수 있다.

구성 4.

본 구성의 글로 플러그는, 상기의 구성 1∼구성 3의 어느 하나에 있어서, 상기 발열코일은, 체적저항률이 1.0μΩㆍm 이상이면 좋다.

상기 글로 플러그에 따르면, 발열코일의 체적저항률이 1.0μΩㆍm 이상으로 되어 있기 때문에, 발열코일로의 통전시에 있어서의 전류밀도를 더욱 작게 할 수 있어 대전류를 투입한 경우라도 발열코일의 용손을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 1의 (a)는 제 1 실시형태에 있어서의 글로 플러그의 일부 파단 정면도이며, (b)는 제 1 실시형태에 있어서의 글로 플러그의 선단부의 확대 단면도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 있어서의 글로 플러그의 시스히터 선단부(튜브의 소경부의 선단측 부위)의 확대 단면도(종단면)이다.
도 3은 제 1 실시형태에 있어서의, 발열코일의 코일단면영역(특정단면영역)을 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 곡률반경(R)을 설명하기 위한 특정단면영역의 확대 단면도이다.
도 5는 거리(L)를 설명하기 위한 특정단면영역의 확대 단면도이다.
도 6은 제 2 실시형태에 있어서의 글로 플러그의 선단부[시스히터(43)의 선단측 부위]의 확대 단면도이다.
도 7은 거리(L) 등을 설명하기 위한 코일단면영역(특정단면영역)을 나타내는 확대 단면도이다.
도 8은 곡률반경(R)을 설명하기 위한 특정단면영역의 확대 단면도이다.
도 9는 다른 형태에 있어서의 코일단면영역(특정단면영역)을 나타내는 확대 단면도이다.

이하에, 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

[제 1 실시형태]

도 1의 (a)는 시스히터(3)를 가지는 글로 플러그(1)의 단면도(일부 파단 정면도)이며, (b)는 글로 플러그(1) 선단부의 부분 확대 단면도이다. 또한, 도 1에 있어서, 도면(지면)의 하측을 글로 플러그[1, 시스히터(3)]의 선단측, 상측을 후단측으로서 설명한다.

글로 플러그(1)는 소정의 금속에 의해 형성된 통 형상의 하우징(2)과, 상기 하우징(2)의 내주에 장착된 시스히터(3)를 구비하고 있다.

하우징(2)은 축선(CL1) 방향으로 관통하는 관통구멍(4)을 가짐과 아울러, 그 외주면에는 디젤 엔진의 실린더 헤드 등으로의 장착용의 나사부(5)와, 토크 렌치 등의 공구를 걸어 맞추게 하기 위한 단면 육각형 형상의 공구걸어맞춤부(6)가 형성되어 있다.

시스히터(3)는 튜브(7)와 중심축(8)이 축선(CL1) 방향으로 일체화되어 구성되어 있다.

튜브(7)는 철(Fe) 또는 니켈(Ni)을 주된 성분으로 하는 금속으로 형성된 단부가 닫힌 통 형상을 이루고 있으며, 그 선단측에 스웨징가공에 의해 세경(細徑)으로 된 소경부(小徑部, 7a)를 구비하고, 후단측에 소경부(7a)의 외경보다도 큰 직경으로 된 대경부(大徑部, 7b)를 구비하고 있다. 또, 튜브[7, 소경부(7a)] 내에는 소정의 금속[예를 들면, Ni-크롬(Cr)합금이나 Fe-Cr합금 등]으로 이루어지는 발열을 주목적으로 한 발열코일(9)이 설치되어 있으며, 상기 발열코일(9)의 선단부는 튜브(7)의 선단부에 접합되어 있다. 또한, 튜브(7) 내 중, 발열코일(9)의 후단부에 접합되도록(직렬로 접속되도록) 하여 온도상승과 함께 자기의 저항값이 증가하는 것에 의해 발열코일(9)로 흘리는 전류를 제한하는 것을 주목적으로 한 제어코일(16)이 설치되어 있다.

또, 튜브(7) 내에 있어서는, 발열코일(9) 및 제어코일(16)의 주위에 절연분말[10, 예를 들면, MgO분말]이 충전되어 있다. 그로 인해, 발열코일(9)은 그 선단에 있어서 튜브(7)와 도통하고 있지만, 발열코일(9)의 외주면과 튜브(7)의 내주면의 사이는 절연분말(10)의 개재에 의해 절연된 상태로 되어 있다. 제어코일(16)에 대해서도, 절연분말(10)의 개재에 의해 튜브(7)와의 절연이 도모되어 있다.

또한, 상기 튜브(7)의 후단부는 중심축(8)과의 사이에 환 형상의 밀봉부(11)에 의해 밀봉되어 있으며, 튜브(7)의 내측은 수밀(水密) 형상으로 밀봉되어 있다.

또, 관통구멍(4)에는 그 선단부에 대경부(4a)가 형성됨과 아울러, 대경부(4a)의 후단측에는 소경부(4b)가 형성되어 있다. 튜브(7)는 관통구멍(4)의 소경부(4b)에 대해서 압입 고정되는 것에 의해, 하우징(2)의 선단부보다도 돌출된 상태로 유지되어 있다.

중심축(8)은 하우징(2)의 관통구멍(4)에 삽입됨과 아울러, 그 선단이 튜브(7) 내로 삽입되어 상기 제어코일(16)의 후단에 접속되어 있다. 또, 중심축(8)의 후단부는, 하우징(2)의 후단으로부터 돌출되어 있으며, 상기 하우징(2)의 후단부에 있어서는, 고무 등으로 이루어지는 O링(12), 수지 등으로 이루어지는 절연부시(13)의 부재가 중심축(8)의 외주에 배치되어 있다. 또한, 절연부시(13)의 후단에 얹어 놓여지는 형태로, 통전용의 케이블을 접속하기 위한 단자(14)가 중심축(8)의 후단부에 씌워져서 중심축(8)에 클림핑 고정되어 있다.

여기서, 본 제 1 실시형태의 글로 플러그(1)에서는 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 튜브(7)의 중심축선(CL2)을 포함하는 종단면을 관찰했을 때에, 발열코일(9)의 각 단면코일영역의 하나인 특정단면영역(21)에 있어서, 특정단면영역(21)의 축선(CL1) 방향을 따른 길이를 a(㎜)로 하고, 특정단면영역(21)의 축선(CL1)과 직교하는 방향을 따른 길이를 b(㎜)로 했을 때, a＞b의 관계를 만족하도록 구성시키고 있다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 특정단면영역(21)을 형성하는 발열코일(9)의 외형선(22) 중, 튜브(7)의 중심축선(CL2)측에 위치하는 선분을 내측 외형선(221, 도 4 중, 굵은선으로 나타내는 부위)으로 하고, 상기 내측 외형선(221)을 축선(CL1) 방향을 따라서 4등분하는 3개의 점(P1, P2, P3) 중 양단점(P1, P3)의 사이에 위치하는 범위에서, 곡률반경을 R(㎜)로 했을 때, R＞a/2를 만족하는, 중심축선(CL2)측에 볼록한 만곡선 형상으로 되어 있다. 또한, 곡률반경(R)은 중심점(CP)의 것과 상기 각 점(P1, P2, P3)을 통과하는 가상원(VC)의 반경을 의미한다. 또, 특정단면영역(21)의 내측 외형선(221)은 상기 양단점(P1, P3)의 사이에 위치하는 범위에서, 튜브(7)의 중심축선(CL2)에 가장 접근하도록 구성되어 있다.

더불어서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 축선(CL1)과 평행으로 연장되는 가상직선(VL)을 특정단면영역(21) 중에서 내측 외형선(221) 근처의 영역(21B, 도 5 중, 산점(散点) 모양을 붙인 부위)의 면적이 상기 특정단면영역(21) 전체의 면적의 10％가 되는 위치로 이끈다. 이때, 특정단면영역(21) 중, 중심축선(CL2)에 가장 근접하는 부위(NP)에서 상기 가상직선(VL)까지의 축선(CL1)과 직교하는 방향을 따른 거리를 L(㎜)로 했을 때, 0.100＜L/b≤0.144의 관계를 만족하도록 구성되어 있다.

또한, 본 제 1 실시형태의 글로 플러그(1)의 특정단면영역(21)에서는 0.30≤a≤1.00, 0.10≤b≤0.30 및 R≥1.00의 관계를 만족하도록 구성되어 있다. 더불어서, 발열코일은 그 체적저항률이 1.0μΩㆍm

이어서, 상기한 글로 플러그(1)의 제조방법에 대해서 설명한다. 또한, 특별히 명기하지 않는 부위에 대해서는 종래 공지의 방법이 채용된다.

우선, 코일 중간체 형성공정에 있어서, Ni 또는 Fe을 주된 성분으로 하는 단면 원형 형상의 저항발열선을 나선 형상으로 권회하고, 발열코일(9)이 되어야 할 제 1 코일 중간체를 제조하여 둔다. 그것과는 별도로, 제어코일(16)이 되어야 할 제 2 코일 중간체도 제조하여 둔다. 또, Ni이나 Fe을 주된 성분으로 하는 금속 재료에 의해 튜브(7)가 되어야 할 선단이 닫혀 있지 않은 통 형상의 튜브 중간체를 제조하여 둔다.

이어서, 제 1 코일 중간체와 제 2 코일 중간체를 용접하고, 제 2 코일 중간체와 봉 형상의 중심축(8)을 용접한다. 그리고 튜브 중간체의 내부에 중심축(8)과 접속된 각 코일 중간체를 삽입하고, 그 다음에, 아크용접 등에 의해, 튜브 중간체의 선단부를 용융하며, 튜브 중간체의 선단부와 발열코일(9)이 되어야 할 제 1 코일 중간체의 선단부를 접합한다. 그 후, 튜브 중간체 내에 절연분말(10)을 충전하고, 튜브 중간체의 후단부 개구와 중심축(8)의 사이에 밀봉부(11)를 배치한다.

다음에, 스웨징공정에 있어서, 튜브 중간체의 외주면 전체에 스웨징가공을 시행하고, 튜브 중간체를 축경화(縮徑化)하여 절연분말(10)의 충전 밀도를 높이면서, 선단측에 소경부(7a)를 구비하는 튜브(7)를 형성한다. 이와 같이 하여 시스히터(3)가 얻어진다. 또한, 스웨징가공에 수반하여 발열코일(9)이 되어야 할 제 1 코일 중간체는 직경 방향 내측을 향한 압축력을 받는 것이지만, 본 제 1 실시형태에서는, 상기 스웨징가공의 조건을 사전에 적절하게 조정하여 둠으로써, 스웨징공정 후에 얻어지는 발열코일(9)에 있어서, 상기한 특정단면영역(21)이 얻어지도록(형성되도록) 하고 있다. 즉, 발열코일에 있어서 상기한 특정단면영역을 얻음에 있어서는, 스웨징가공의 조건을 적절히 설정하거나, 스웨징공정에 제공되는 발열코일이 되어야 할 코일 중간체의 단면 형상을 적절히 설정하거나 하여 둠으로써 실현할 수 있다.

그리고, 이와 같이 하여 얻은 시스히터(3)를 하우징(2)의 관통구멍(4)에 압입함과 아울러, 하우징(2)의 후단 부분에 있어서, 상기 O링(12)이나 절연부시(13) 등을 배치, 조립함으로써, 글로 플러그(1)가 얻어진다.

이상 상세히 서술한 바와 같이, 본 제 1 실시형태의 글로 플러그(1)에 따르면, a＞b의 관계를 만족하도록 구성되어 있기 때문에, 특정단면영역(21)의 전체에 대한, 그 내측 부분[특정단면영역(21) 중, 그 가장 내측부에서 외측으로 소정의 범위까지의 사이에 위치하는 부분]의 면적 비율을 충분히 크게 할 수 있다.

또, 특정단면영역(21)의 내측 외형선(221)이 양단점(P1, P3)의 사이에 위치하는 범위에서 곡률반경(R)이 a/2보다 큰 중심축선(CL2)측에 볼록한 만곡선 형상으로 구성됨과 아울러, L/b≤0.144의 관계를 만족하며, 또한, 내측 외형선(221)이 점(P1, P3)의 사이에 위치하는 범위에서 중심축선(CL2)에 가장 접근하도록 구성되어 있다. 따라서, 글로 플러그[1, 발열코일(9)]로의 통전시에 면적 비율이 크게 확보된 상기 내측 부분에 있어서, 전류밀도를 낮게 할 수 있다. 그 결과, 양호한 급속 승온을 실현하기 위해, 글로 플러그[1, 발열코일(9)]로 대전류를 투입하는 경우라도, 발열코일(9)의 용손을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 본 제 1 실시형태의 글로 플러그(1)에서는 0.30≤a를 만족하도록 구성되어 있기 때문에, 특정단면영역(21)의 내측 부분의 면적을 더욱 증대시킬 수 있고, 또, b≤0.30 및 R≥1.00을 만족하도록 구성되어 있으며, 전류밀도를 더욱 효과적으로 분산시키는 것이 가능하게 되어 발열코일(9)의 용손을 한층 확실하게 방지할 수 있다.

또, a≤1.00을 만족하도록 구성되어 있기 때문에, 발열코일(9)의 권수를 충분히 확보할 수 있어 발열코일(9)의 저항값을 충분히 작게 할 수 있다. 그 결과, 발열코일(9)의 급속 승온성을 높일 수 있다. 또한, 0.10≤b를 만족하는 것에 의해, 발열코일(9)에 있어서 양호한 기계적인 강도를 확보할 수 있다.

[제 2 실시형태]

이어서, 제 2 실시형태의 글로 플러그에 대해서, 상기 제 1 실시형태와의 상위점을 중심으로 설명한다. 상기 제 1실시형태에서는, 단면 원형 형상의 저항발열선에 의해, 발열코일(9)이 되어야 할 제 1 코일 중간체가 형성되어 있지만, 본 제 2 실시형태에서는, 코일 중간체 형성공정에 있어서, 단면 직사각형 형상을 이루는 금속제의 띠재를 그 단면의 장변(長邊)측이 내측을 향하도록 나선 형상으로 권회시키는 것에 의해, 발열코일(19)이 되어야 할 코일 중간체(제 1 코일 중간체)가 형성되어 있다.

또, 스웨징공정에서는 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로 제 1 코일 중간체, 제 2 코일 중간체, 중심축(8)의 일부를 튜브 중간체의 내부에 배치한 다음에, 튜브 중간체의 외주면 전체에 스웨징가공을 시행한다. 이에 따라, 선단측에 소경부(7a)를 구비하는 튜브(7)를 형성하고, 시스히터(43)를 얻는다. 또, 스웨징가공에 의해 제 1 코일 중간체가 내측을 향하여 압축력을 받음으로써, 발열코일(19)이 되어야 할 단면 직사각형 형상을 이루는 제 1 코일 중간체는 그 단면 형상이 팽창하도록 하여 변형한다. 그 결과, 본 제 2 실시형태에서는, 스웨징공정을 거쳐서 얻어진 시스히터(43)에 대해서, 튜브(7)의 중심축선(CL2)을 포함하는 종단면을 관찰했을 때, 발열코일(19)의 단면코일영역의 하나인 특정단면영역(49) 중, 중심축선(CL2) 측에 위치하는 면은, 중심축선(CL2) 측을 향하여 볼록한 만곡면 형상으로 된다. 도 6에 완성 후에 있어서의, 제 2 실시형태의 글로 플러그[시스히터(43)의 선단측 부위]의 확대 단면도를 나타낸다. 또, 도 7에 발열코일(19)의 특정단면영역(49)을 나타내는 확대 단면도를 나타냄과 아울러, 도 8에 곡률반경(R)을 설명하는 특정단면영역(49)을 나타내는 확대 단면도를 나타낸다.

또, 본 제 2 실시형태의 글로 플러그에서는, 스웨징공정에 있어서, 발열코일(19)의 상기 특정단면영역(49)에 있어서, 상기 제 1 실시형태의 각 관계(즉, a＞b, R＞a/2 및 0.100＜L/b≤0.144)를 만족함과 아울러, 내측 외형선(611, 도 8중, 굵은선으로 나타내는 부위)이 양단점(P1, P3)의 사이에 위치하는 범위에서 중심축선(CL2)에 가장 접근하도록, 발열코일(19)이 되어야 할 제 1 코일 중간체에 대한 가공이 시행되어 있다.

이상, 제 2 실시형태의 글로 플러그에 따르면, 상기한 제 1 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.

이어서, 상기 실시형태에 의해서 이루어지는 작용 효과를 확인하기 위해, 상기 길이[a, b(㎜)]나 곡률반경[R(㎜)], 거리[L(㎜)], 발열코일의 체적저항률(μΩㆍm)을 여러 가지 변경한 발열코일을 가지는 글로 플러그의 샘플을 복수 제작하고, 각 샘플에 대해서 내구성 평가시험을 실행했다. 또한, 발열코일과 접속되는 제어 코일이나 중심축에 대해서는, 각 샘플에 대해서 동일한 것을 이용하고 있다. 내구시험의 개요는 다음과 같다.

튜브 중 그 선단에서 후단측으로 2㎜의 부위(가장 고온이 되는 부위)가 1.5초간에 1000℃가 되도록 발열코일을 튜브 내에 배치함과 아울러 급속 승온시키고, 이어서 서서히 냉각하는 것을 반복 실행했다. 그 후, 글로 플러그를 해체하여 발열코일을 관찰하고, 발열코일에 용손이 발생하고 있는지 아닌지를 확인했다. 여기서, 발열코일에 용손이 발생하지 않았던 경우에는, 발열코일의 용손을 매우 효과적으로 방지할 수 있다고 하여 「◎」의 평가를 내리는 것으로 했다.

한편, 발열코일에 용손이 발생하고 있었던 경우에는, 길이(a, b) 등을 동일로 한 샘플을 이용하여 승온시간을 1.5초간에서 1.7초간으로 변경한 다음에, 상기 가장 고온이 되는 부위가 1000℃가 되도록 발열코일을 급속 승온시키고, 이어서 서서히 냉각하는 것을 반복 실행했다. 그 후, 발열코일에 있어서의 용손의 유무를 확인하고, 발열코일에 용손이 발생하지 않았던 경우에는, 발열코일의 용손을 충분히 방지할 수 있다고 하여 「○」의 평가를 내리는 것으로 했다. 또, 승온시간을 1.7초간으로 변경해도 발열코일에 용손이 발생한 경우에는, 길이(a, b) 등을 동일로 한 샘플을 이용하여 승온시간을 1.7초간에서 1.9초간으로 변경한 다음, 상기 가장 고온이 되는 부위가 1000℃가 되도록 발열코일을 급속 승온시키고, 이어서 서서히 냉각하는 것을 반복 실행했다. 그 후, 발열코일에 있어서의 용손의 유무를 확인 하고, 발열코일에 용손이 발생하지 않았던 경우에는, 발열코일의 용손을 방지 가능으로 하여 「△」의 평가를 내리는 것으로 했다. 또한, 승온시간을 1.9초간으로 한 경우에 있어서도, 발열코일에 용손이 발생하고 있었던 경우에는, 발열코일의 용손이 약간 생기기 쉬운 것으로 하여 「×」의 평가를 내리는 것으로 했다.

표 1에 내구 시험의 시험 결과를 나타낸다. 또한, 튜브의 온도는 방사 온도계에 의해 계측했다. 또, 체적저항률은 발열코일의 구성재료를 변경하는 것에 의해 변경했다. 또한, 각 샘플 모두, 내측 외형선 중 상기 양단점의 사이에 위치하는 부위를, 튜브의 중심축선측에 볼록한 만곡선 형상으로 하고, 또한, 상기 중심축선측에 가장 접근시켰다.

표 1에 나타내는 바와 같이, a＞b, R＞a/2 및 L/b≤0.144를 만족하는 샘플(샘플 1∼7)은 발열코일의 용손을 효과적으로 억제할 수 있는 것이 확인되었다. 이것은 다음의 (1) 및 (2)가 상승적으로 작용한 것에 의해, 글로 플러그로의 통전시에 발열코일로 흐르는 전류가 분산하여 흘렀기 때문이라고 생각할 수 있다.

(1) a＞b로 한 것에 의해, 발열코일의 상기 특정단면영역의 전체에 대한 그 내측 부분의 면적 비율이 충분히 큰 것이 된 것.

(2) R＞a/2 및 L/b≤0.144로 한 것에 의해, 상기 내측 부분 중에, 전류 경로가 극단적으로 짧아지는 부분이 형성되지 않게 된 것(환언하면, 통전시에 전류가 흐르기 쉬운 부분이, 상기 내측 부분의 축선 방향을 따른 광범위하게 걸쳐서 형성된 것).

또한, 표 1에 나타내는 바와 같이, a＞b, R＞a/2를 만족하는 샘플(샘플 10∼12)에 대해서도, 승온시간이 2.0초간을 하회하는 1.9초간의 조건하에서, 발열코일의 용손을 억제할 수 있는 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.

또, 체적저항률을 동일로 한 샘플(샘플 1∼3, 5∼7) 중, a를 0.30㎜ 이상으로 하고, b를 0.30㎜ 이하로 하며, 또한, R을 1.00㎜ 이상으로 한 샘플(샘플 5∼7)은, 승온시간을 1.5초간으로 하고, 매우 짧은 시간에 대전류가 흐르는 조건이라도, 발열코일의 용손을 방지할 수 있는 것이 판명되었다. 이것은, 0.30≤a로 한 것에 의해, 특정단면영역의 내측 부분의 면적을 더욱 증대시킬 수 있던 것, 그리고 b≤0.30 및 R≥1.00으로 한 것에 의해, 특정단면영역 중 중심축선측에 위치하는 부위(면)의 상기 중심축선측으로의 팽출이 더욱 확실하게 억제되어 전류밀도를 효과적으로 분산시킬 수 있었던 것에 기인한다고 생각할 수 있다.

또한, 길이(a, b) 등을 동일하게 하고, 체적저항률만이 다른 것으로 한 샘플(샘플 4, 5)에 주목하여 보면, 체적저항률을 1.0μΩㆍm 이상으로 한 샘플(샘플 5)은 발열코일의 용손 방지 효과에 더욱 우수한 것을 알았다.

상기 내구 시험의 결과로부터, 발열코일의 용손을 방지하기 위해서는, a＞b, 또한, 특정단면영역의 내측 외형선 중 상기 양단점의 사이에 위치하는 부위를, R＞a/2를 만족하는 볼록한 만곡선 형상을 이루는 발열코일을 적용하면 좋은 것을 알 수 있다. 또, 상기 내구 시험의 결과로부터, 전류밀도의 집중에 의한 발열코일의 용손을 더욱 확실하게 방지하기 위해서는, a＞b 및 L/b≤0.144를 만족함과 아울러, 특정단면영역의 내측 외형선 중 상기 양단점의 사이에 위치하는 부위를, R＞a/2를 만족하는 볼록한 만곡선 형상을 이루는 발열코일을 적용하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다. 또, 발열코일의 용손을 한층 효과적으로 억제하기 위해서는, 0.30≤a, b≤0.30 및 R≥1.00을 만족하도록 발열코일(특정단면영역)을 구성하거나, 발열코일의 체적저항률을 1.0μΩㆍm 이상으로 하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태의 기재 내용에 한정되지 않고, 예를 들면 다음과 같이 실시해도 좋다. 물론, 이하에 있어서 예시하지 않는 다른 응용예, 변형예도 당연 가능하다.

(a) 상기 제 1 실시형태에 있어서, 발열코일(9)의 특정단면영역(21)의 내측 외형선(221)은 점(P1, P3)의 사이에 위치하는 범위에서 볼록한 만곡선 형상으로 되어 있지만, 도 9에 나타내는 바와 같이, 내측 외형선(221)을 점(P1, P3)의 사이에 위치하는 범위에서 직선 형상으로 구성해도 좋다(환언하면, 곡률반경(R)을 매우 큰 것으로 해도 좋다). 이 경우에 있어서도, 상기 실시형태와 마찬가지로, 글로 플러그에 대전류를 투입한 경우에도, 발열코일(9)의 용손을 방지할 수 있다.

(b) 글로 플러그(1)의 형상 등은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 튜브(7)를, 그 외경이 대략 일정한 스트레이트형 형상으로 해도 좋다. 또, 관통구멍(4)의 대경부(4a)를 생략하고, 축선(CL1) 방향에 스트레이트형 형태로 된 관통구멍(4)을 가지는 하우징(2)에 대해서, 튜브(7)를 압입 고정하는 것으로 해도 좋다.

(c) 상기 실시형태의 글로 플러그에서는, 발열코일과 중심축의 사이에 제어 코일을 개재시킨 구성을 채용했지만, 제어코일을 생략하고, 발열코일과 중심축을 직접 접속하는 구성을 채용해도 좋다.

1: 글로 플러그 2: 하우징
3, 43: 시스히터 7: 튜브
8: 중심축 9, 19: 발열코일
10: 절연분말 16: 제어코일
21, 49: 특정단면영역 221, 611: 내측 외형선
CL1: 축선 CL2: (튜브의) 중심축선
VL: 가상직선