JP6426376B2 - Glow plug - Google Patents
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Description
本発明は、グロープラグに関する。 The present invention relates to glow plugs.
グロープラグとしては、シースヒータを用いたシース型グロープラグが知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。シース型グロープラグは、主体金具と、シースチューブと、コイルと、中軸とを備える。主体金具は、先端側にシースチューブを保持する。シースチューブは、先端側で閉塞した筒状を成す。コイルは、シースチューブ内に設けられ、通電によって発熱する。中軸は、シースチューブの後端側に挿入され、シースチューブ内においてコイルに嵌まり合う。コイルに対する通電は、グロープラグの外部から中軸を介して行われる。シースチューブ内には、絶縁粉末が充填されている。シースチューブと中軸との間は、シール材で密閉されている。 As a glow plug, a sheath type glow plug using a sheath heater is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The sheathed glow plug includes a metal shell, a sheath tube, a coil, and a central shaft. The metal shell holds the sheath tube on the distal end side. The sheath tube has a tubular shape closed at the distal end side. The coil is provided in the sheath tube and generates heat by energization. The central shaft is inserted at the rear end side of the sheath tube and fits the coil inside the sheath tube. The coil is energized from the outside of the glow plug through the central shaft. Insulating powder is filled in the sheath tube. A seal material seals between the sheath tube and the central shaft.
特許文献１，２のグロープラグでは、十分な発熱性能を維持しつつ、消費電力を低減することについて十分に検討されていなかった。例えば、消費電力の低減を目的として、発熱効率を向上させるために、コイルから後端側へ逃げる熱量を抑制することが考えられる。しかしながら、コイルから中軸を介して逃げる熱量を抑制するために中軸の細径化を図る場合には、中軸の先端側においてコイルを保持するための強度が不足する虞があるとともに、シール材と接触する中軸の部位においてシール性および強度が不足する虞があった。 The glow plugs of Patent Documents 1 and 2 have not sufficiently considered reducing power consumption while maintaining sufficient heat generation performance. For example, for the purpose of reducing power consumption, it is conceivable to suppress the amount of heat escaping from the coil to the rear end side in order to improve the heat generation efficiency. However, when the diameter of the central shaft is reduced in order to suppress the amount of heat escaping from the coil via the central shaft, there is a possibility that the strength for holding the coil at the tip end side of the central shaft may be insufficient. There is a risk that the sealability and the strength may be insufficient at the central shaft portion.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following modes.
（１）本発明の一形態によれば、軸線方向の後端側から先端側に延びた筒状を成す主体金具と；前記後端側から前記先端側に延び前記先端側で閉塞した筒状を成し、前記主体金具の内側に少なくとも一部が配置されたシースチューブと；前記シースチューブ内に設けられたコイルと；前記シースチューブの前記後端側に挿入され、前記シースチューブ内において前記コイルに嵌まり合う嵌合部を有する棒状の中軸と；前記シースチューブに充填された絶縁粉末と；前記シースチューブと前記中軸との間を密閉するシール材と；を備えるグロープラグが提供される。このグロープラグにおいて、前記中軸は、更に、前記シースチューブ内における前記嵌合部より前記後端側に位置し、前記嵌合部より大きな断面積を有する第１の軸部と；前記シースチューブ内における前記第１の軸部より前記後端側に位置し、前記第１の軸部より小さな断面積を有する第２の軸部と；前記第２の軸部より前記後端側に位置し、前記第２の軸部より大きな断面積を有し、前記シール材に接触する第３の軸部とを有する。この形態によれば、第１の軸部においてコイルを保持するための強度を確保し、第３の軸部においてシール性および強度を確保しながら、第２の軸部において熱伝導によって後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグの発熱効率を向上させることができる。その結果、グロープラグの消費電力を低減できる。 (1) According to one aspect of the present invention, a cylindrical metal shell extending from the rear end side to the front end side in the axial direction; and a cylindrical shape extending from the rear end side to the front end side and closed at the front end side A sheath tube disposed at least in part inside the metal shell; a coil provided in the sheath tube; and a coil inserted in the rear end side of the sheath tube; Provided is a glow plug comprising: a rod-like central shaft having a fitting portion fitted to a coil; an insulating powder filled in the sheath tube; and a sealing material for sealing between the sheath tube and the central shaft. . In this glow plug, the central shaft is further located at the rear end side with respect to the fitting portion in the sheath tube, and has a first shaft portion having a larger cross-sectional area than the fitting portion; and the inside of the sheath tube A second shaft portion located on the rear end side with respect to the first shaft portion and having a cross-sectional area smaller than the first shaft portion; and located on the rear end side with respect to the second shaft portion; And a third shaft having a larger cross-sectional area than the second shaft and in contact with the seal material. According to this aspect, the strength for holding the coil in the first shaft portion is secured, and the sealing performance and the strength in the third shaft portion are ensured, and the rear end side by heat conduction in the second shaft portion The amount of heat that escapes to can be suppressed. Therefore, the heat generation efficiency of the glow plug can be improved. As a result, the power consumption of the glow plug can be reduced.
（２）上記形態のグロープラグにおいて、前記嵌合部は、前記主体金具より前記先端側に位置してもよい。この形態によれば、中軸を介さずに熱放射および熱伝導によってコイルから主体金具を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグの発熱効率をいっそう向上させることができる。 (2) In the glow plug of the above aspect, the fitting portion may be located closer to the tip end than the metal shell. According to this aspect, it is possible to suppress the amount of heat that escapes from the coil to the rear end side via the metal shell by thermal radiation and thermal conduction without the middle shaft. Therefore, the heat generation efficiency of the glow plug can be further improved.
（３）上記形態のグロープラグにおいて、前記第２の軸部の少なくとも一部は、前記主体金具の内側に位置してもよい。この形態によれば、第２の軸部が主体金具の外側に位置する場合と比較して、熱放射および熱伝導によって中軸から主体金具を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。 (3) In the glow plug according to the above aspect, at least a part of the second shaft portion may be located inside the metal shell. According to this aspect, compared to the case where the second shaft portion is located outside the metal shell, it is possible to suppress the amount of heat that escapes from the center shaft to the rear end side via the metal shell due to heat radiation and heat conduction.
（４）上記形態のグロープラグにおいて、前記シースチューブの少なくとも一部は、前記主体金具の内側に圧入されており、前記主体金具は、前記シースチューブに接触する圧入面を有し、前記第２の軸部の少なくとも一部は、前記圧入面の内側に位置してもよい。この形態によれば、熱放射および熱伝導によって中軸から主体金具の圧入面を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。 (4) In the glow plug of the above aspect, at least a part of the sheath tube is press-fit into the inside of the metal shell, and the metal shell has a press-fitting surface in contact with the sheath tube, At least a portion of the shaft portion of the may be located inside the press-fit surface. According to this aspect, it is possible to suppress the amount of heat that escapes from the center shaft to the rear end side via the press-fitting surface of the metal shell due to heat radiation and heat conduction.
（５）上記形態のグロープラグにおいて、前記軸線方向における前記第１の軸部の長さは、前記軸線方向に直交する方向における前記第１の軸部の最大長さより長くてもよい。この形態によれば、第１の軸部の強度を十分に確保し、コイルの位置ずれを防止できる。 (5) In the glow plug of the above aspect, the length of the first shaft portion in the axial direction may be longer than the maximum length of the first shaft portion in the direction orthogonal to the axial direction. According to this aspect, the strength of the first shaft portion can be sufficiently ensured, and the positional deviation of the coil can be prevented.
（６）上記形態のグロープラグにおいて、前記シースチューブの少なくとも一部は、前記主体金具の内側に圧入されており、前記主体金具は、前記シースチューブに接触する圧入面と；前記圧入面より前記先端側に位置し、前記シースチューブとの間に間隙を形成する対向面とを有し、前記第２の軸部の少なくとも一部は、前記対向面の内側に位置してもよい。この形態によれば、熱放射および熱伝導によって中軸から主体金具の対向面を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。なお、中軸から対向面への熱伝導は、シースチューブと対向面との間に堆積したカーボンを介して起こり得る。 (6) In the glow plug of the above aspect, at least a part of the sheath tube is press-fit into the inside of the metal shell, and the metal shell is a press-fit surface in contact with the sheath tube; The distal end side may have a facing surface which forms a gap with the sheath tube, and at least a part of the second shaft portion may be located inside the facing surface. According to this aspect, it is possible to suppress the amount of heat that escapes from the center shaft to the rear end side via the facing surface of the metal shell due to heat radiation and heat conduction. Note that heat conduction from the central axis to the opposing surface can occur via carbon deposited between the sheath tube and the opposing surface.
（７）上記形態のグロープラグにおいて、前記シースチューブの直径は、３．９ｍｍ以下であってもよい。この形態によれば、コイルから後端側へ逃げる熱量のうち中軸を介して逃げる熱量の割合が比較的に高くなるシースチューブの直径において、中軸を介して逃げる熱量を抑制できる。 (7) In the glow plug of the above aspect, the diameter of the sheath tube may be 3.9 mm or less. According to this aspect, it is possible to suppress the amount of heat escaping through the central shaft at the diameter of the sheath tube in which the ratio of the amount of heat escaping through the central shaft is relatively high among the amounts of heat escaping from the coil.
（８）上記形態のグロープラグにおいて、前記第２の軸部における断面形状は、前記第１の軸部における断面形状を縮小した形状であってもよい。この形態によれば、第２の軸部を容易に成形できる。 (8) In the glow plug of the above aspect, the cross-sectional shape of the second shaft portion may be a shape in which the cross-sectional shape of the first shaft portion is reduced. According to this aspect, the second shaft can be easily formed.
（９）上記形態のグロープラグにおいて、前記第２の軸部における断面形状は、前記第１の軸部における断面形状を部分的に凹ませた形状であってもよい。この形態によれば、第２の軸部を容易に成形できる。 (9) In the glow plug according to the above aspect, the cross-sectional shape of the second shaft portion may be a shape in which the cross-sectional shape of the first shaft portion is partially recessed. According to this aspect, the second shaft can be easily formed.
本発明は、グロープラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、上述のグロープラグを備える内燃機関、上述のグロープラグに用いられる中軸、上述のグロープラグを製造する製造方法などの形態で実現することができる。 The present invention can also be realized in various forms other than glow plugs. For example, the present invention can be realized in the form of an internal combustion engine provided with the above-mentioned glow plug, a central shaft used for the above-mentioned glow plug, a manufacturing method for manufacturing the above-mentioned glow plug, or the like.
Ａ．第１実施形態
Ａ１．グロープラグの構成
図１は、グロープラグ１０の構成を示す説明図である。グロープラグ１０は、ディーゼルエンジンを始めとする内燃機関（図示しない）の始動時における着火を補助する熱源として機能する加熱装置である。
A. First Embodiment A1. Glow Plug Configuration FIG. 1 is an explanatory view showing the configuration of the
図１には、グロープラグ１０の軸線ＣＬを境界として、紙面右側にグロープラグ１０の外観形状が図示され、紙面左側にグロープラグ１０の断面形状が図示されている。本実施形態の説明では、グロープラグ１０における図１の紙面下側を「先端側」といい、図１の紙面上側を「後端側」という。
In FIG. 1, the outer shape of the
図１には、ＸＹＺ軸が図示されている。図１のＸＹＺ軸は、互いに直交する３つの空間軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有する。Ｘ軸に沿ったＸ軸方向のうち、＋Ｘ軸方向は、紙面手前から紙面奥に向かう正の方向であり、−Ｘ軸方向は、負の方向である。Ｙ軸に沿ったＹ軸方向のうち、＋Ｙ軸方向は、紙面右側から紙面左側に向かう正の方向であり、−Ｙ軸方向は、負の方向である。本実施形態では、Ｚ軸は、グロープラグ１０の軸線ＣＬに沿った軸である。Ｚ軸に沿ったＺ軸方向（軸線方向）のうち、＋Ｚ軸方向は、先端側から後端側に向かう正の方向であり、−Ｚ軸方向は、後端側から先端側に向かう負の方向である。図１のＸＹＺ軸は、他の図におけるＸＹＺ軸に対応する。
XYZ axes are illustrated in FIG. The XYZ axes in FIG. 1 have an X axis, a Y axis, and a Z axis as three space axes orthogonal to one another. Of the X-axis directions along the X-axis, the + X-axis direction is a positive direction from the front of the paper to the back of the paper, and the -X-axis is a negative direction. Of the Y-axis directions along the Y-axis, the + Y-axis direction is a positive direction from the right side to the left side of the sheet, and the -Y-axis direction is a negative direction. In the present embodiment, the Z axis is an axis along the axis line CL of the
グロープラグ１０は、中軸２００と、主体金具５００と、シースヒータ８００とを備える。グロープラグ１０は、シースヒータ８００を備えることから、メタルグロープラグとも呼ばれる。本実施形態では、グロープラグ１０の軸線ＣＬは、中軸２００、主体金具５００、およびシースヒータ８００の各部材における軸線でもある。
The
グロープラグ１０の主体金具５００は、金属製の導体であり、軸線ＣＬを中心に後端側から先端側へと延びた筒状を成す。主体金具５００は、先端部５１０と、軸孔面５２０と、軸孔面５３０と、軸孔面５４０と、円筒部５６０と、ねじ部５７０と、工具係合部５８０とを有する。
The
主体金具５００の先端部５１０は、主体金具５００の先端側における端部である。先端部５１０の内側には、シースヒータ８００が挿入されている。
The
主体金具５００の軸孔面５２０は、軸孔面５３０，５４０とともに、軸線ＣＬを中心に延びた貫通孔を構成する。軸孔面５２０は、先端部５１０より後端側に位置するとともに、軸孔面５３０より先端側に位置する。軸孔面５２０における主体金具５００の内径は、シースヒータ８００の外径より大きい。そのため、軸孔面５２０は、シースヒータ８００との間に間隙を形成する。軸孔面５２０は、シースヒータ８００に向けて対向する対向面である。
The
主体金具５００の軸孔面５３０は、軸孔面５２０，５４０とともに、軸線ＣＬを中心に延びた貫通孔を構成する。軸孔面５３０は、軸孔面５２０より後端側かつ軸孔面５４０より先端側に位置する。軸孔面５３０は、主体金具５００に圧入されたシースヒータ８００に接触する圧入面である。そのため、軸孔面５３０は、シースヒータ８００に接触する。
The
本実施形態では、軸孔面５３０における主体金具５００の内径は、シースヒータ８００を圧入可能にするため、軸孔面５２０，５４０における主体金具５００の内径より小さい。他の実施形態では、軸孔面５３０に接触するシースヒータ８００の部分が外側に突出している場合、軸孔面５３０における主体金具５００の内径は、軸孔面５２０，５４０における主体金具５００の内径と同等であってもよい。
In the present embodiment, the inner diameter of the
主体金具５００の軸孔面５４０は、軸孔面５２０，５３０とともに、軸線ＣＬを中心に延びた貫通孔を構成する。軸孔面５４０は、軸孔面５３０より後端側に位置する。軸孔面５４０における主体金具５００の内径は、シースヒータ８００の外径より大きい。軸孔面５４０は、中軸２００およびシースヒータ８００との間に間隙を形成する。
The
主体金具５００の円筒部５６０は、円柱状を成す部位である。円筒部５６０は、先端部５１０より後端側かつねじ部５７０より先端側に位置する。
The
主体金具５００のねじ部５７０は、雄ねじが外周面に形成された部位である。ねじ部５７０は、円筒部５６０より後端側かつ工具係合部５８０より先端側に位置する。本実施形態では、ねじ部５７０は、内燃機関に設けられた雌ねじ（図示しない）に嵌り合う。本実施形態では、ねじ部５７０に形成された雄ねじの呼び径は、Ｍ８である。他の実施形態では、ねじ部５７０の呼び径は、Ｍ８より小さくてもよいし（例えば、Ｍ６）、Ｍ８より大きくてもよい（例えば、Ｍ１０）。
The threaded
主体金具５００の工具係合部５８０は、グロープラグ１０の取り付けおよび取り外しに用いられる工具（図示しない）に係り合う形状を成す部位である。工具係合部５８０は、ねじ部５７０の後端側に位置する。本実施形態では、ＸＹ平面に沿った工具係合部５８０の断面形状は、多角形（例えば、六角形）である。
The
グロープラグ１０のシースヒータ８００は、電気エネルギを熱エネルギに変換することによって熱を発生させる発熱装置である。シースヒータ８００は、軸線ＣＬを中心に後端側から先端側に延びた棒状を成す。シースヒータ８００は、シースチューブ８１０と、コイル８２０と、絶縁粉末８７０とを備える。
The
シースヒータ８００のシースチューブ８１０は、金属製の導体であり、軸線ＣＬを中心に後端側から先端側に延びた円筒状を成す。シースチューブ８１０の先端側は、閉塞された形状であり、主体金具５００の先端側から突出している。シースチューブ８１０の後端側は、開放された形状であり、主体金具５００の内側に配置されている。シースチューブ８１０の後端側には、中軸２００がシール材６００とともに挿入されている。シール材６００は、筒状を成す絶縁ゴム製の部材であり、中軸２００とシースチューブ８１０との間を密閉する。
The
シースヒータ８００のコイル８２０は、シースチューブ８１０の内側に設けられ、通電によって発熱する。コイル８２０の先端側は、シースチューブ８１０の内側に溶接によって接合されている。コイル８２０の後端側は、中軸２００に接続されている。
The
シースヒータ８００の絶縁粉末８７０は、電気絶縁性を有する粉末である。本実施例では、絶縁粉末８７０は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から主に成る。絶縁粉末８７０は、シースチューブ８１０の内側に充填され、中軸２００と、シースチューブ８１０と、コイル８２０との各隙間を電気的に絶縁する。
Insulating
図２は、中軸２００の先端側を中心にグロープラグ１０の構成を示す説明図である。図２には、紙面右側に中軸２００の断面形状が図示され、紙面左側に中軸２００の外観形状が図示されている。図３は、中軸２００の断面を示す説明図である。図３には、図２の矢視Ｆ３−Ｆ３から見た中軸２００の断面形状が図示されている。
FIG. 2 is an explanatory view showing the configuration of the
グロープラグ１０の中軸２００は、金属製の導体であり、軸線ＣＬを中心に後端側から先端側に延びた棒状を成す。中軸２００の先端側は、主体金具５００の内側において、シースチューブ８１０の後端側に挿入されている。中軸２００は、グロープラグ１０の外部からコイル８２０へと供給される電力を中継する。中軸２００は、嵌合部２０５と、軸部２１０と、軸部２２０と、軸部２３０と、後端部２９０とを有する。
The
中軸２００の嵌合部２０５は、シースチューブ８１０内においてコイル８２０に嵌まり合う部位である。本実施形態では、嵌合部２０５は、中軸２００の先端側における端部である。本実施形態では、嵌合部２０５は、コイル８２０の内側に嵌まり合う外径を有する円柱状を成す部位である。本実施形態では、ＸＹ平面に沿った嵌合部２０５の断面形状は、円形である。他の実施形態では、嵌合部２０５の断面形状は、楕円であってもよいし、多角形であってもよい。
The
本実施形態では、嵌合部２０５は、主体金具５００より先端側に位置する。他の実施形態では、嵌合部２０５の少なくとも一部は、主体金具５００の内側に位置してもよい。
In the present embodiment, the
中軸２００の軸部２１０は、シースチューブ８１０内における嵌合部２０５より後端側に位置する第１の軸部である。ＸＹ平面に沿った軸部２１０の断面積Ｓ１は、ＸＹ平面に沿った嵌合部２０５の断面積より大きい。本実施形態では、軸部２１０は、嵌合部２０５より大きな外径Ｄ１を有する円柱状を成す部位である。本実施形態では、ＸＹ平面に沿った軸部２１０の断面形状は、円形である。他の実施形態では、軸部２１０の断面形状は、楕円であってもよいし、多角形であってもよい。
The
本実施形態では、Ｚ軸方向における軸部２１０の長さＬ１は、Ｚ軸方向に直交する方向における軸部２１０の最大長さである外径Ｄ１より長い。他の実施形態では、軸部２１０の長さＬ１は、軸部２１０の外径Ｄ１以下であってもよい。
In the present embodiment, the length L1 of the
中軸２００の軸部２２０は、シースチューブ８１０内における軸部２１０より後端側に位置する第２の軸部である。ＸＹ平面に沿った軸部２２０の断面積Ｓ２は、軸部２１０の断面積Ｓ１より小さい。本実施形態では、軸部２２０は、軸部２１０の外径Ｄ１より小さな外径Ｄ２を有する円柱状を成す部位である。言い換えると、軸部２２０は、軸部２１０より細い。本実施形態では、軸部２２０は、軸部２１０および軸部２３０より細い。
The
本実施形態では、ＸＹ平面に沿った軸部２２０の断面形状は、ＸＹ平面に沿った軸部２１０の断面形状を縮小した形状である。本実施形態では、ＸＹ平面に沿った軸部２２０の断面形状は、円形である。他の実施形態では、軸部２２０の断面形状は、楕円であってもよいし、多角形であってもよい。図３に示すように、Ｚ軸方向から見た場合、軸部２２０の輪郭は、軸部２１０の輪郭より内側に存在する。
In the present embodiment, the cross-sectional shape of the
本実施形態では、軸部２２０は、主体金具５００の内側に位置する。本実施形態では、軸部２２０は、主体金具５００における軸孔面５２０の内側に位置する。他の実施形態では、軸部２２０の少なくとも一部は、主体金具５００より先端側に位置してもよい。本実施形態では、軸部２２０は、主体金具５００の軸孔面５３０より先端側に位置する。他の実施形態では、軸部２２０の少なくとも一部は、軸孔面５３０の内側に位置してもよい。
In the present embodiment, the
本実施形態では、軸部２２０が存在する位置におけるシースチューブ８１０の直径Ｄｔは、３．９ｍｍ（ミリメートル）以下である。他の実施形態では、シースチューブ８１０の直径Ｄｔは、３．９ｍｍ超過（例えば、４．４ｍｍ）であってもよい。
In the present embodiment, the diameter Dt of the
中軸２００の軸部２３０は、軸部２２０より後端側に位置する第３の軸部である。ＸＹ平面に沿った軸部２３０の断面積Ｓ３は、軸部２２０の断面積Ｓ２より大きい。本実施形態では、軸部２３０の断面積Ｓ３は、軸部２１０の断面積Ｓ１と同等である。軸部２３０は、シースチューブ８１０の内側から、シースチューブ８１０の後端側にわたって存在し、軸部２３０の一部は、シール材６００に接触する。
The
本実施形態では、軸部２３０は、軸部２２０より大きな外径Ｄ３を有する円柱状を成す部位である。本実施形態では、軸部２３０の外径Ｄ３は、軸部２１０の外径Ｄ１と同等である。本実施形態では、ＸＹ平面に沿った軸部２３０の断面形状は、円形である。他の実施形態では、軸部２３０の断面形状は、楕円であってもよいし、多角形であってもよい。ここで、部位Ａの断面形状が部位Ｂの断面形状を縮小した形状とは、Ｚ軸方向から見た場合、部位Ａの輪郭が部位Ｂの輪郭より内側に存在することを意味し、形状の種類は問わない。例えば、部位Ｂの断面形状が円形であり、部位Ａの断面形状が部位Ｂの断面形状を縮小した形状である場合、部位Ａの断面形状は、部位Ｂの断面形状に相似する状態で縮小した円形である。本実施形態では、軸部２２０の断面形状は、軸部２１０の断面形状を縮小した形状であり、かつ、軸部２１０の断面形状に相似する。
In the present embodiment, the
中軸２００の後端部２９０は、軸部２３０より後端側に位置する部位である。本実施形態では、後端部２９０の一部は、主体金具５００の後端側から突出している。本実施形態では、後端部２９０には、雄ねじが形成されている。本実施形態では、後端部２９０には、後端側から順に、金属製のナット１００と、金属製の筒状部材であるリング３００と、絶縁樹脂製の筒状部材である絶縁ブッシュ４１０と、絶縁ゴム製の環状部材であるＯリング４６０とが組み付けられている。
The
Ａ２．グロープラグの評価
図４は、通電開始から２秒後におけるコイル８２０に流れる電流とシースチューブ８１０の表面温度との関係を示すグラフである。図５は、通電開始から６０秒後におけるコイル８２０に流れる電流とシースチューブ８１０の表面温度との関係を示すグラフである。
A2. Evaluation of Glow Plug FIG. 4 is a graph showing the relationship between the current flowing through the
図４および図５の評価試験では、試験者は、１０個の評価試料と、１０個の比較試料とを用意した。評価試料は、軸部２２０で縮径した中軸２００を備えるグロープラグ１０である。比較試料は、評価試料とは中軸の仕様が異なる点を除き同様の構成を有するグロープラグである。比較試料の中軸は、軸部２２０が形成されることなく軸部２１０と軸部２３０とが一連に形成された点を除き、評価試料の中軸２００と同様である。試験者は、評価試料および比較試料に通電を開始した後、２秒後および６０秒後に、コイル８２０に流れる電流と、シースチューブ８１０の先端側における表面温度とを測定した。
In the evaluation tests of FIG. 4 and FIG. 5, the examiner prepared 10 evaluation samples and 10 comparison samples. The evaluation sample is the
評価試料の２秒時電流の平均値は、２３．１８Ａ（アンペア）であり、評価試料の２秒時温度の平均値は、９９８．７℃であった。比較試料の２秒時電流の平均値は、２３．８９Ａ（アンペア）であり、比較試料の２秒時温度の平均値は、１００１．１℃であった。 The average value of the 2-second current of the evaluation sample was 23.18 A (ampere), and the average value of the 2-second temperature of the evaluation sample was 998.7 ° C. The average value of the 2-second current of the comparative sample was 23.89 A (ampere), and the average value of the 2-second temperature of the comparative sample was 1001.1 ° C.
評価試料の６０秒時電流の平均値は、８．５５Ａ（アンペア）であり、評価試料の６０秒時温度の平均値は、１０００．２℃であった。比較試料の６０秒時電流の平均値は、８．６２Ａ（アンペア）であり、比較試料の２秒時温度の平均値は、１０００．８℃であった。 The average value of the 60-second current of the evaluation sample was 8.55 A (ampere), and the average value of the 60-second temperature of the evaluation sample was 1000.2 ° C. The average value of the 60-second current of the comparative sample was 8.62 A (ampere), and the average value of the 2-second temperature of the comparative sample was 1000.8 ° C.
図４および図５の結果によれば、中軸２００に軸部２２０を設けることによって、十分な発熱性能を維持しつつ、消費電力を低減できることが分かる。特に、通電開始６０秒後よりも通電開始２秒後において、消費電力を大幅に低減できることが分かる。
According to the results of FIG. 4 and FIG. 5, it can be understood that the power consumption can be reduced while maintaining sufficient heat generation performance by providing the
図１０は、シースチューブ８１０の直径Ｄｔと消費電力の低減率Ｐ２／Ｐ１との関係を示す表である。図１１は、シースチューブ８１０の直径Ｄｔと消費電力の低減率Ｐ２／Ｐ１との関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a table showing the relationship between the diameter Dt of the
図１０および図１１の評価試験では、試験者は、シースチューブ８１０の直径Ｄｔがそれぞれ異なる５個の評価試料と、シースチューブ８１０の直径Ｄｔがそれぞれ異なる５個の比較試料とを用意した。評価試料は、軸部２２０で縮径した中軸２００を備えるグロープラグ１０である。比較試料は、評価試料とは中軸の仕様が異なる点を除き同様の構成を有するグロープラグである。比較試料の中軸は、軸部２２０が形成されることなく軸部２１０と軸部２３０とが一連に形成された点を除き、評価試料の中軸２００と同様である。評価試料および比較試料において、シースチューブ８１０の直径Ｄｔは、５．０ｍｍ、４．４ｍｍ、４．０ｍｍ、３．９ｍｍ、および、３．８ｍｍである。試験者は、評価試料の消費電力Ｐ１および比較試料の消費電力Ｐ２を測定し、シースチューブ８１０の直径Ｄｔごとに低減率Ｐ２／Ｐ１を算出した。
In the evaluation tests of FIGS. 10 and 11, the tester prepares five evaluation samples in which the diameter Dt of the
図１０および図１１の結果によれば、シースチューブ８１０の直径Ｄｔが小さくなる程、中軸２００に軸部２２０を設けることによって、より効果的に消費電力を低減できることが分かる。特に、シースチューブ８１０の直径Ｄｔが３．９ｍｍ以下である場合、いっそう効果的に消費電力を低減できることが分かる。
According to the results in FIG. 10 and FIG. 11, it can be seen that the power consumption can be reduced more effectively by providing the
Ａ３．効果
以上説明した第１実施形態によれば、軸部２１０においてコイル８２０を保持するための強度を確保し、軸部２３０においてシール性および強度を確保しながら、軸部２２０において熱伝導によって後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグ１０の発熱効率を向上させることができる。その結果、グロープラグ１０の消費電力を低減できる。
A3. According to the first embodiment described above, the strength for holding the
また、嵌合部２０５が主体金具５００より先端側に位置するため、中軸２００を介さずに熱放射および熱伝導によってコイル８２０から主体金具５００を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグ１０の発熱効率をいっそう向上させることができる。
Further, since the
また、軸部２２０の少なくとも一部が主体金具５００の内側に位置するため、軸部２２０が主体金具５００の外側に位置する場合と比較して、熱放射および熱伝導によって中軸２００から主体金具５００を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。
In addition, since at least a part of the
また、軸部２１０の長さＬ１は、軸部２１０の外径Ｄ１より長いため、軸部２１０の強度を十分に確保し、コイル８２０の位置ずれを防止できる。
Further, since the length L1 of the
また、軸部２２０の少なくとも一部が軸孔面５２０の内側に位置するため、熱放射および熱伝導によって中軸２００から軸孔面５２０を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグ１０の発熱効率をいっそう向上させることができる。なお、中軸２００から軸孔面５２０への熱伝導は、シースチューブ８１０と軸孔面５２０との間に堆積したカーボンを介して起こり得る。
Further, since at least a part of the
また、シースチューブ８１０の直径Ｄｔが３．９ｍｍ以下であり、コイル８２０から後端側へ逃げる熱量のうち中軸２００を介して逃げる熱量の割合が比較的に高くなるシースチューブ８１０の直径Ｄｔにおいて、中軸２００を介して逃げる熱量を抑制できる。
Further, at the diameter Dt of the
また、軸部２２０の断面形状が軸部２１０の断面形状を縮小した形状であるため、軸部２２０を容易に成形できる。
Further, since the cross-sectional shape of the
Ｂ．第２実施形態
図６は、第２実施形態におけるグロープラグ１０Ｂの構成を示す説明図である。図６には、図２と同様に、第２実施形態の中軸２００Ｂを中心に、紙面右側に中軸２００Ｂの断面形状が図示され、紙面左側に中軸２００Ｂの外観形状が図示されている。図７は、第２実施形態における中軸２００Ｂの断面を示す説明図である。図７には、図６の矢視Ｆ７−Ｆ７から見た中軸２００Ｂの断面形状が図示されている。
B. Second Embodiment FIG. 6 is an explanatory view showing a configuration of a
第２実施形態のグロープラグ１０Ｂは、中軸２００に代えて中軸２００Ｂを備える点を除き、第１実施形態のグロープラグ１０と同様である。第２実施形態の中軸２００Ｂは、第１実施形態の軸部２２０とは形状が異なる軸部２２０Ｂを有する点を除き、第１実施形態の中軸２００と同様である。
The
中軸２００Ｂの軸部２２０Ｂは、ＸＹ平面に沿った断面形状が異なる点を除き、第１実施形態の軸部２２０と同様である。軸部２２０Ｂの断面形状は、軸部２１０の断面形状を＋Ｙ軸方向および−Ｙ軸方向において部分的に凹ませた形状である。
The
以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、軸部２１０においてコイル８２０を保持するための強度を確保し、軸部２３０においてシール性および強度を確保しながら、軸部２２０Ｂにおいて熱伝導によって後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグ１０Ｂの発熱効率を向上させることができる。その結果、グロープラグ１０Ｂの消費電力を低減できる。
According to the second embodiment described above, as in the first embodiment, the
Ｃ．第３実施形態
図８は、第３実施形態におけるグロープラグ１０Ｃの構成を示す説明図である。図８には、図２と同様に、第３実施形態の中軸２００Ｃを中心に、紙面右側に中軸２００Ｃの断面形状が図示され、紙面左側に中軸２００Ｃの外観形状が図示されている。図９は、第３実施形態における中軸２００Ｃの断面を示す説明図である。図９には、図８の矢視Ｆ９−Ｆ９から見た中軸２００Ｃの断面形状が図示されている。
C. Third Embodiment FIG. 8 is an explanatory view showing a configuration of a
第３実施形態のグロープラグ１０Ｃは、中軸２００に代えて中軸２００Ｃを備える点を除き、第１実施形態のグロープラグ１０と同様である。第３実施形態の中軸２００Ｃは、第１実施形態の軸部２２０とは形状が異なる軸部２２０Ｃを有する点を除き、第１実施形態の中軸２００と同様である。
The
中軸２００Ｃの軸部２２０Ｃは、ＸＹ平面に沿った断面形状が異なる点を除き、第１実施形態の軸部２２０と同様である。軸部２２０Ｃの断面形状は、軸部２１０の断面形状を、＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向、並びに、＋Ｙ軸方向および−Ｙ軸方向において、部分的に凹ませた形状である。
The
以上説明した第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、軸部２１０においてコイル８２０を保持するための強度を確保し、軸部２３０においてシール性および強度を確保しながら、軸部２２０Ｃにおいて熱伝導によって後端側へ逃げる熱量を抑制できる。したがって、グロープラグ１０Ｃの発熱効率を向上させることができる。その結果、グロープラグ１０Ｃの消費電力を低減できる。
According to the third embodiment described above, as in the first embodiment, the
Ｄ．他の実施形態
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
D. Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized in various configurations without departing from the scope of the invention. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in the respective forms described in the section of the summary of the invention are for solving some or all of the problems described above, or It is possible to replace or combine as appropriate in order to achieve part or all of the above-mentioned effects. Also, if the technical features are not described as essential in the present specification, they can be deleted as appropriate.
例えば、上述の第１実施形態において、中軸２００における軸部２２０の少なくとも一部は、主体金具５００における軸孔面５３０の内側に位置してもよい。これによって、熱放射および熱伝導によって中軸２００から軸孔面５３０を介して後端側へ逃げる熱量を抑制できる。この形態を上述の第２実施形態および第３実施形態に適用してもよい。
For example, in the first embodiment described above, at least a part of the
１０，１０Ｂ，１０Ｃ…グロープラグ
１００…ナット
２００，２００Ｂ，２００Ｃ…中軸
２０５…嵌合部
２１０…軸部（第１の軸部）
２２０，２２０Ｂ，２２０Ｃ…軸部（第２の軸部）
２３０…軸部（第３の軸部）
２９０…後端部
３００…リング
４１０…絶縁ブッシュ
４６０…Ｏリング
５００…主体金具
５１０…先端部
５２０…軸孔面（対向面）
５３０…軸孔面（圧入面）
５４０…軸孔面
５６０…円筒部
５７０…ねじ部
５８０…工具係合部
６００…シール材
８００…シースヒータ
８１０…シースチューブ
８２０…コイル
８７０…絶縁粉末
10, 10B, 10C: glow plug 100:
220, 220B, 220C ... shaft portion (second shaft portion)
230 ... Shaft portion (third shaft portion)
290 ...
530: Shaft hole surface (press-in surface)
540 ...
Claims (9)
前記後端側から前記先端側に延び前記先端側で閉塞した筒状を成し、前記主体金具の内側に少なくとも一部が配置されたシースチューブと、
前記シースチューブ内に設けられたコイルと、
前記シースチューブの前記後端側に挿入され、前記シースチューブ内において前記コイルに嵌まり合う嵌合部を有する棒状の中軸と、
前記シースチューブに充填された絶縁粉末と、
前記シースチューブと前記中軸との間を密閉するシール材と、を備えるグロープラグであって、
前記中軸は、更に、
前記シースチューブ内における前記嵌合部より前記後端側に位置し、前記嵌合部より大きな断面積を有する第１の軸部と、
前記シースチューブ内における前記第１の軸部より前記後端側に位置し、前記第１の軸部より小さな断面積を有する第２の軸部と、
前記第２の軸部より前記後端側に位置し、前記第２の軸部より大きな断面積を有し、前記シール材に接触する第３の軸部と
を有することを特徴とするグロープラグ。 A cylindrical main metal fitting extending from the rear end side to the front end side in the axial direction;
A sheath tube which extends from the rear end side to the front end side and forms a cylindrical shape closed at the front end side, and at least a part of which is disposed inside the metal shell;
A coil provided in the sheath tube;
A rod-like central shaft inserted in the rear end side of the sheath tube and having a fitting portion in the sheath tube to be fitted to the coil;
Insulating powder filled in the sheath tube,
A glow plug comprising: a sealing material for sealing between the sheath tube and the center shaft,
Further, the central axis is
A first shaft portion located on the rear end side with respect to the fitting portion in the sheath tube and having a larger cross-sectional area than the fitting portion;
A second shaft portion located on the rear end side of the first shaft portion in the sheath tube and having a smaller cross-sectional area than the first shaft portion;
And a third shaft portion having a cross-sectional area larger than the second shaft portion and located on the rear end side from the second shaft portion, and having a third shaft portion contacting the seal material. .
前記シースチューブの少なくとも一部は、前記主体金具の内側に圧入されており、
前記主体金具は、前記シースチューブに接触する圧入面を有し、
前記第２の軸部の少なくとも一部は、前記圧入面の内側に位置する、グロープラグ。 A glow plug according to any one of claims 1 to 3, wherein
At least a portion of the sheath tube is press-fitted into the metal shell,
The metal shell has a press-fit surface in contact with the sheath tube,
At least one part of said 2nd axial part is a glow plug located inside said press-fit side.
前記シースチューブの少なくとも一部は、前記主体金具の内側に圧入されており、
前記主体金具は、
前記シースチューブに接触する圧入面と、
前記圧入面より前記先端側に位置し、前記シースチューブとの間に間隙を形成する対向面と
を有し、
前記第２の軸部の少なくとも一部は、前記対向面の内側に位置する、グロープラグ。 A glow plug according to any one of claims 1 to 5, wherein
At least a portion of the sheath tube is press-fitted into the metal shell,
The metal shell is
A press-fit surface in contact with the sheath tube;
And a facing surface located on the distal end side from the press-fit surface and forming a gap with the sheath tube,
At least one part of said 2nd axial part is a glow plug located inside the said opposing surface.
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