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JP2015200468A - glow plug - Google Patents

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JP2015200468A
JP2015200468A JP2014079942A JP2014079942A JP2015200468A JP 2015200468 A JP2015200468 A JP 2015200468A JP 2014079942 A JP2014079942 A JP 2014079942A JP 2014079942 A JP2014079942 A JP 2014079942A JP 2015200468 A JP2015200468 A JP 2015200468A
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剛 大熊
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剛 大熊
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Abstract

【課題】グロープラグに備えられたコイル中のAlの酸化を抑制する技術を提供する。【解決手段】グロープラグは、一端が閉塞したシース管と、シース管の内側に配置されるコイルと、シース管とコイルとの間に配置される酸化物と、を備える。コイルは、アルミニウムを含む芯材と、芯材の外周を被覆するニッケル層と、を含むクラッド材により形成されている。【選択図】図1A technique for suppressing oxidation of Al in a coil provided in a glow plug is provided. A glow plug includes a sheath tube having one end closed, a coil disposed inside the sheath tube, and an oxide disposed between the sheath tube and the coil. The coil is formed of a clad material including a core material containing aluminum and a nickel layer covering the outer periphery of the core material. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、グロープラグに関する。   The present invention relates to a glow plug.

グロープラグは、一般に、コイルとシース管とを備える。コイルとシース管との間には、MgO等の酸化物が充填される。グロープラグの使用時には、発熱と冷却とが繰り返されるため、コイル中の金属成分が酸化物中の酸素と反応し、コイルが酸化されてしまう場合がある。このような問題に関し、例えば、特許文献1では、コイルを白金で被覆することによりコイル中の鉄(Fe)の酸化を防止している。   The glow plug generally includes a coil and a sheath tube. An oxide such as MgO is filled between the coil and the sheath tube. When the glow plug is used, heat generation and cooling are repeated, so that the metal component in the coil may react with oxygen in the oxide and the coil may be oxidized. Regarding such a problem, for example, in Patent Document 1, the coil is covered with platinum to prevent oxidation of iron (Fe) in the coil.

特開2001−153359号公報JP 2001-153359 A 特開2004−263951号公報JP 2004-263951 A

コイルの材料としては、Feに加えて、アルミニウム(Al)を含む合金が用いられる場合がある。この場合、FeよりもAlの方が、イオン化傾向が大きく、酸化されやすい。そのため、グロープラグに備えられたコイル中のAlの酸化を抑制することが可能な技術が望まれている。   As a material for the coil, an alloy containing aluminum (Al) in addition to Fe may be used. In this case, Al has a higher ionization tendency and is more easily oxidized than Fe. Therefore, a technique capable of suppressing the oxidation of Al in the coil provided in the glow plug is desired.

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 forms.

(1)本発明の一形態によれば、グロープラグが提供される。このグロープラグは、一端が閉塞したシース管と;前記シース管の内側に配置されるコイルと;前記シース管と前記コイルとの間に配置される酸化物と、を備え、前記コイルは、アルミニウムを含む芯材と、前記芯材の外周を被覆するニッケル層と、を含むクラッド材により形成されていることを特徴とする。このような形態のグロープラグであれば、ニッケル層によって芯材が被覆されているため、酸化物中の酸素によって、芯材中のアルミニウムが酸化されてしまうことを抑制することができる。 (1) According to one aspect of the present invention, a glow plug is provided. The glow plug includes: a sheath tube closed at one end; a coil disposed inside the sheath tube; and an oxide disposed between the sheath tube and the coil, wherein the coil is made of aluminum. It is formed by the clad material containing the core material containing this and the nickel layer which coat | covers the outer periphery of the said core material. In the case of such a glow plug, since the core material is covered with the nickel layer, it is possible to suppress oxidation of aluminum in the core material due to oxygen in the oxide.

(2)上記形態のグロープラグにおいて、前記ニッケル層の厚みが10μm以上であってもよい。このような形態であれば、コイルの耐久性や温度性能が低下することを効果的に抑制することができる。 (2) In the glow plug of the above aspect, the nickel layer may have a thickness of 10 μm or more. If it is such a form, it can suppress effectively that durability and temperature performance of a coil fall.

(3)上記形態のグロープラグにおいて、前記ニッケル層の厚みが50μm以下であってもよい。このような形態であれば、ニッケル層によって芯材を被覆することによりコイルの温度性能が低下してしまうことを効果的に抑制することができる。 (3) In the glow plug of the above aspect, the nickel layer may have a thickness of 50 μm or less. If it is such a form, it can suppress effectively that the temperature performance of a coil will fall by coat | covering a core material with a nickel layer.

(4)上記形態のグロープラグにおいて、前記芯材は、更に、鉄とクロムとを含んでもよい。 (4) In the glow plug of the above aspect, the core material may further include iron and chromium.

本発明は、上述したグロープラグとしての形態に限らず、種々の形態で実現することが可能である。例えば、グロープラグの製造方法や、グロープラグを備える内燃機関あるいは車両等の形態で実現することができる。   The present invention is not limited to the above-described form as a glow plug, and can be realized in various forms. For example, it can be realized in the form of a glow plug manufacturing method, an internal combustion engine or a vehicle equipped with a glow plug.

本発明の一実施形態としてのグロープラグを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the glow plug as one Embodiment of this invention. シースヒータの詳細な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detailed structure of a sheath heater. 発熱コイルの断面図である。It is sectional drawing of a heat generating coil.

A.実施形態:
図1は、本発明の一実施形態としてのグロープラグ10を示す説明図である。グロープラグ10は、熱を発生させるシースヒータ(発熱装置)800を備え、ディーゼルエンジンを始めとする内燃機関の始動時における点火を補助する熱源として機能する。グロープラグ10は、シースヒータ800の他、中軸200と、主体金具500とを備える。これらグロープラグ10を構成する部材は、グロープラグ10の軸線Oに沿って組み付けられている。図1では、軸線Oから紙面右側に外観構成を図示し、軸線Oから紙面左側に断面構成を図示した。なお、本明細書では、グロープラグ10におけるシースヒータ800側を「先端側」と呼び、係合部材100側を「後端側」と呼ぶ。
A. Embodiment:
FIG. 1 is an explanatory view showing a glow plug 10 as an embodiment of the present invention. The glow plug 10 includes a sheath heater (heat generating device) 800 that generates heat, and functions as a heat source that assists ignition when starting an internal combustion engine such as a diesel engine. The glow plug 10 includes a center shaft 200 and a metal shell 500 in addition to the sheath heater 800. These members constituting the glow plug 10 are assembled along the axis O of the glow plug 10. In FIG. 1, an external configuration is illustrated on the right side of the drawing from the axis O, and a cross-sectional configuration is illustrated on the left side of the drawing from the axis O. In this specification, the sheath heater 800 side of the glow plug 10 is referred to as a “front end side”, and the engagement member 100 side is referred to as a “rear end side”.

主体金具500は、炭素鋼を筒状に成形した部材である。主体金具500は、先端側の端部においてシースヒータ800を保持する。また、主体金具500は、後端側の端部において絶縁部材410およびO(オー)リング460を介して中軸200を保持する。絶縁部材410の軸線Oに沿った位置は、絶縁部材410の後端に接するリング300が中軸200に加締められることで固定される。更に、主体金具500は、絶縁部材410からシースヒータ800に至る中軸200の部位を内包する。   The metal shell 500 is a member obtained by forming carbon steel into a cylindrical shape. The metal shell 500 holds the sheath heater 800 at the end on the distal end side. The metal shell 500 holds the central shaft 200 via the insulating member 410 and the O (O) ring 460 at the end on the rear end side. The position along the axis O of the insulating member 410 is fixed by crimping the ring 300 in contact with the rear end of the insulating member 410 to the middle shaft 200. Further, the metal shell 500 includes a portion of the central shaft 200 that extends from the insulating member 410 to the sheath heater 800.

主体金具500は、軸孔510と、工具係合部520と、雄ネジ部540とを備える。軸孔510は、軸線Oに沿って形成された貫通孔であり、中軸200よりも大きな径を有する。軸孔510に中軸200が位置決めされた状態で、軸孔510と中軸200との間には、両者を電気的に絶縁する空隙が形成される。軸孔510の先端側には、シースヒータ800が圧入されて接合されている。主体金具500の工具係合部520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に係合する。雄ネジ部540は、内燃機関に形成された雌ネジに嵌り合う。   The metal shell 500 includes a shaft hole 510, a tool engaging portion 520, and a male screw portion 540. The shaft hole 510 is a through hole formed along the axis O and has a larger diameter than the middle shaft 200. In a state where the middle shaft 200 is positioned in the shaft hole 510, a gap is formed between the shaft hole 510 and the middle shaft 200 to electrically insulate them. A sheath heater 800 is press-fitted and joined to the distal end side of the shaft hole 510. The tool engaging portion 520 of the metal shell 500 is engaged with a tool used for attaching and removing the glow plug 10. The male screw portion 540 is fitted to a female screw formed in the internal combustion engine.

中軸200は、導電材料で円柱状に成形された部材である。中軸200は、主体金具500の軸孔510に挿入された状態で軸線Oに沿って組み付けられる。中軸200は、先端側に形成された先端部210と、後端側に設けられた雄ネジ部290とを備える。先端部210は、シースヒータ800の内部に挿入される。雄ネジ部290は、主体金具500から後端側に突出している。雄ネジ部290には、係合部材100が嵌り合う。   The middle shaft 200 is a member formed of a conductive material into a cylindrical shape. The middle shaft 200 is assembled along the axis O while being inserted into the shaft hole 510 of the metal shell 500. The middle shaft 200 includes a front end portion 210 formed on the front end side and a male screw portion 290 provided on the rear end side. The distal end portion 210 is inserted into the sheath heater 800. The male screw portion 290 protrudes from the metal shell 500 to the rear end side. The engaging member 100 is fitted into the male screw portion 290.

図2は、シースヒータ800の詳細な構成を示す断面図である。シースヒータ800は、シースヒータ800の内部に中軸200の先端部210が挿入された状態で、主体金具500の軸孔510に圧入され接合されている。シースヒータ800は、シース管810と、発熱コイル820と、制御コイル830と、絶縁粉末840とを備える。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the sheath heater 800. The sheath heater 800 is press-fitted into and joined to the shaft hole 510 of the metal shell 500 with the distal end portion 210 of the middle shaft 200 inserted in the sheath heater 800. The sheath heater 800 includes a sheath tube 810, a heating coil 820, a control coil 830, and insulating powder 840.

シース管810は、軸線O方向に延び、一端(先端)が閉塞した筒状部材である。シース管810は、発熱コイル820と、制御コイル830と、絶縁粉末840とを内包する。シース管810は、外側に向けて丸く形成された先端部811と、先端部811とは反対側に開口した端部である後端部819とを備える。この後端部819からシース管810の内部に中軸200の先端部210が挿入されている。シース管810は、パッキン600および絶縁粉末840によって中軸200と電気的に絶縁される。一方、シース管810は、主体金具500と接触して電気的に接続されている。シース管810は、例えば、鉄とクロムと炭素とを含有するオーステナイト系ステンレス材料によって形成されている。   The sheath tube 810 is a cylindrical member that extends in the direction of the axis O and has one end (tip) closed. The sheath tube 810 includes a heat generating coil 820, a control coil 830, and insulating powder 840. The sheath tube 810 includes a distal end portion 811 that is formed round toward the outside, and a rear end portion 819 that is an end portion that opens to the opposite side of the distal end portion 811. The distal end portion 210 of the central shaft 200 is inserted from the rear end portion 819 into the sheath tube 810. The sheath tube 810 is electrically insulated from the central shaft 200 by the packing 600 and the insulating powder 840. On the other hand, the sheath tube 810 is in contact with and electrically connected to the metal shell 500. The sheath tube 810 is made of, for example, an austenitic stainless material containing iron, chromium, and carbon.

発熱コイル820は、シース管810の内側に軸線O方向に沿って配置され、通電によって発熱する。発熱コイル820は、先端側のコイル端部である先端部821と、後端側のコイル端部である後端部829とを備える。先端部821は、シース管810の先端部811の内壁に溶接されることによりシース管810と電気的に接続される。後端部829は、制御コイル830に溶接されることにより制御コイル830と電気的に接続される。発熱コイル820の詳細については後述する。   The heating coil 820 is disposed along the axis O direction inside the sheath tube 810 and generates heat when energized. The heating coil 820 includes a front end portion 821 that is a coil end portion on the front end side, and a rear end portion 829 that is a coil end portion on the rear end side. The distal end portion 821 is electrically connected to the sheath tube 810 by welding to the inner wall of the distal end portion 811 of the sheath tube 810. The rear end 829 is electrically connected to the control coil 830 by being welded to the control coil 830. Details of the heating coil 820 will be described later.

制御コイル830は、発熱コイル820を形成する材料よりも電気比抵抗の温度係数が大きい導電材料(例えば、ニッケルや、コバルト−ニッケル合金)で形成されたコイルである。制御コイル830は、シース管810の内側に設けられ、発熱コイル820に供給される電力を制御する。制御コイル830は、先端側のコイル端部である先端部831と、後端側のコイル端部である後端部839とを備える。先端部831は、発熱コイル820の後端部829に溶接されることにより発熱コイル820と電気的に接続される。後端部839は、中軸200の先端部210に接合されることにより中軸200と電気的に接続される。   The control coil 830 is a coil formed of a conductive material (for example, nickel or cobalt-nickel alloy) having a temperature coefficient of electrical specific resistance larger than that of the material forming the heating coil 820. The control coil 830 is provided inside the sheath tube 810 and controls the power supplied to the heating coil 820. The control coil 830 includes a front end portion 831 that is a coil end portion on the front end side, and a rear end portion 839 that is a coil end portion on the rear end side. The distal end portion 831 is electrically connected to the heating coil 820 by being welded to the rear end portion 829 of the heating coil 820. The rear end portion 839 is electrically connected to the middle shaft 200 by being joined to the front end portion 210 of the middle shaft 200.

絶縁粉末840は、電気絶縁性を有する絶縁材料の粉末である。絶縁粉末840としては、例えば、酸化マグネシウム(MgO)の粉末が用いられる。絶縁粉末840は、シース管810と、発熱コイル820および制御コイル830との間に充填(配置)され、シース管810と、発熱コイル820と、制御コイル830と、中軸200との各隙間を電気的に絶縁する。   The insulating powder 840 is a powder of an insulating material having electrical insulating properties. As the insulating powder 840, for example, magnesium oxide (MgO) powder is used. The insulating powder 840 is filled (arranged) between the sheath tube 810, the heating coil 820 and the control coil 830, and each gap between the sheath tube 810, the heating coil 820, the control coil 830 and the middle shaft 200 is electrically connected. Insulate.

図3は、発熱コイル820の断面図である。図3には、シースヒータ800の軸線Oに沿った半断面における発熱コイル820の断面を示している。発熱コイル820は、アルミニウムを含む芯材822と、芯材822の外周に接合され、芯材822の外周を被覆するニッケル層823と、を含むクラッド材により形成されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the heating coil 820. FIG. 3 shows a cross section of the heating coil 820 in a half cross section along the axis O of the sheath heater 800. The heating coil 820 is formed of a clad material that includes a core material 822 containing aluminum and a nickel layer 823 that is bonded to the outer periphery of the core material 822 and covers the outer periphery of the core material 822.

本実施形態では、芯材822として、鉄(Fe)−クロム(Cr)−アルミニウム(Al)合金を用いている。これら各成分の含有率は、例えば、Feは、60〜80質量%であり、Crは15〜30質量%であり、Alは4〜10質量%である。本実施形態では、Feが65質量%、Crが26質量%、Alが7.5質量%である。ニッケル層823は、純度が99.0%以上のニッケル(Ni)によって形成されている。ニッケル層823のAl含有率は、0.10質量%以下であり、好ましくは、0質量%である。ニッケル層823は、Ni以外に、例えば、炭素(C)を0.02質量%以下、硫黄(S)を0.01質量%以下、マンガン(Mn)を0.30質量%以下、Feを0.40質量%以下、ケイ素(Si)を0.30質量%以下、銅(Cu)を0.20質量%以下、含有してもよい。   In this embodiment, an iron (Fe) -chromium (Cr) -aluminum (Al) alloy is used as the core material 822. For example, Fe is 60 to 80% by mass, Cr is 15 to 30% by mass, and Al is 4 to 10% by mass. In this embodiment, Fe is 65 mass%, Cr is 26 mass%, and Al is 7.5 mass%. The nickel layer 823 is formed of nickel (Ni) having a purity of 99.0% or more. The Al content of the nickel layer 823 is 0.10% by mass or less, and preferably 0% by mass. In addition to Ni, the nickel layer 823 includes, for example, carbon (C) of 0.02 mass% or less, sulfur (S) of 0.01 mass% or less, manganese (Mn) of 0.30 mass% or less, and Fe of 0. .40% by mass or less, silicon (Si) may be contained by 0.30% by mass or less, and copper (Cu) may be contained by 0.20% by mass or less.

発熱コイル820の材料となるクラッド材は、Niによって形成されたパイプ状の材料に芯材を挿入して中間体を形成し、その中間体を引き抜き加工によって所定の径(例えば、0.4mm)に絞ることで形成される。発熱コイル820は、こうして形成されたクラッド材に、コイル巻き加工を施すことで形成される。   The clad material used as the material of the heating coil 820 is formed by inserting a core into a pipe-shaped material made of Ni to form an intermediate body, and drawing the intermediate body to a predetermined diameter (for example, 0.4 mm). It is formed by narrowing down. The heating coil 820 is formed by subjecting the clad material thus formed to coil winding.

上述したように、本実施形態では、発熱コイル820が、ニッケルを含むクラッド材によって形成されている。そのため、ニッケルを含む制御コイル830との溶接を良好に行うことができる。また、本実施形態では、発熱コイル820が、ニッケルを含むクラッド材によって形成されているため、Fe−Cr−Al合金だけで形成されるよりも、Fe成分の割合を少なくすることができる。そのため、発熱コイル820の先端部821とシース管810の内壁との溶接部における耐食性を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, the heating coil 820 is formed of a clad material containing nickel. Therefore, welding with the control coil 830 containing nickel can be performed satisfactorily. In the present embodiment, since the heating coil 820 is formed of a clad material containing nickel, the proportion of the Fe component can be reduced as compared with the case where the heating coil 820 is formed of only an Fe—Cr—Al alloy. Therefore, the corrosion resistance at the welded portion between the tip 821 of the heating coil 820 and the inner wall of the sheath tube 810 can be improved.

なお、本実施形態では、グロープラグ10は、コイルとして、発熱コイル820と制御コイル830との2種類のコイルを備えているが、グロープラグ10は、発熱コイル820だけを備える構成であっても良い。   In the present embodiment, the glow plug 10 includes two types of coils, that is, a heating coil 820 and a control coil 830, but the glow plug 10 may include only the heating coil 820. good.

B.グロープラグの評価:
以下の表1には、グロープラグについて評価試験を行った結果を示している。この評価試験では、表1に示す7種類のグロープラグ10のサンプルを用意し、それぞれのサンプルについて、温度性能と、性能劣化と、耐久性と、について評価を行った。サンプル1は、発熱コイル820が芯材(つまり、Fe−Cr−Al合金)のみによって形成されたサンプルである。サンプル2〜4は、芯材822の外周にニッケルめっきが形成されたサンプルである。サンプル5〜7は、上記実施形態に従ってクラッド材を使用することにより、芯材822の外周にニッケル層823が形成されたサンプルである。
B. Glow plug rating:
Table 1 below shows the results of an evaluation test on the glow plug. In this evaluation test, seven types of glow plug 10 samples shown in Table 1 were prepared, and the temperature performance, performance degradation, and durability of each sample were evaluated. Sample 1 is a sample in which the heating coil 820 is formed only of a core material (that is, Fe—Cr—Al alloy). Samples 2 to 4 are samples in which nickel plating is formed on the outer periphery of the core material 822. Samples 5 to 7 are samples in which the nickel layer 823 is formed on the outer periphery of the core material 822 by using the clad material according to the above embodiment.

サンプル2およびサンプル5は、芯材の外周に形成された外層(ニッケルめっき、または、クラッド材によって形成されたニッケル層823)の厚み(図3における厚みT)が10μm未満である。具体的には、サンプル2およびサンプル5として、外層の厚みが5μmのサンプルを用いた。サンプル3およびサンプル6は、外層の厚みが10μm以上50μm以下である。具体的には、サンプル3およびサンプル6として、外層の厚みが、10μm,30μm,50μmのものを用いた。サンプル4およびサンプル7は、外層の厚みが50μm超である。具体的には、サンプル4またはサンプル7として、外層の厚みが、80μmのものを用いた。各サンプルの発熱コイル820の直径は、外層の厚みも含め、いずれも0.4mmである。   In sample 2 and sample 5, the thickness (thickness T in FIG. 3) of the outer layer (nickel plating or nickel layer 823 formed by the clad material) formed on the outer periphery of the core material is less than 10 μm. Specifically, samples with an outer layer thickness of 5 μm were used as Sample 2 and Sample 5. In Sample 3 and Sample 6, the outer layer has a thickness of 10 μm or more and 50 μm or less. Specifically, samples 3 and 6 having outer layer thicknesses of 10 μm, 30 μm, and 50 μm were used. Samples 4 and 7 have an outer layer thickness of more than 50 μm. Specifically, Sample 4 or Sample 7 having an outer layer thickness of 80 μm was used. The diameter of the heating coil 820 of each sample is 0.4 mm, including the thickness of the outer layer.

Figure 2015200468
Figure 2015200468

表2は、温度性能、性能劣化、耐久性のそれぞれの評価方法と、表1における評価結果(「○」、「△」、「×」)の基準を示している。   Table 2 shows the evaluation methods for temperature performance, performance deterioration, and durability, and the criteria for the evaluation results (“◯”, “Δ”, “×”) in Table 1.

Figure 2015200468
Figure 2015200468

表2に示すように、温度性能については、グロープラグ10に定格電圧(例えば、11V)を印加して、シースヒータ800の30秒後の最高発熱部の温度を放射温度計により測定し、測定された温度を、サンプル1を同条件によって測定した温度と比較することにより評価した。この温度性能の評価結果において、「○」は、サンプル1よりも、2%以内の範囲で温度が低かったことを示している。「△」は、サンプル1よりも、2%超10%未満の範囲で温度が低かったことを示している。「×」は、サンプル1よりも、10%以上、温度が低かったことを示している。表1に示すように、この温度性能の評価結果によれば、サンプル2,3,5,6の評価が「○」であり、サンプル4,7の評価が「△」であった。つまり、芯材822の外周を覆う外層(ニッケルめっき、または、ニッケル層823)の厚みは、50μm以下が好ましいことが示された。外層の厚みが厚くなるほど温度性能が低下するのは、外層の厚みが厚くなると、それだけ、芯材822の直径が小さくなり、電気抵抗が小さくなるからである。   As shown in Table 2, the temperature performance is measured by applying a rated voltage (for example, 11 V) to the glow plug 10 and measuring the temperature of the highest heat generating part 30 seconds after the sheath heater 800 with a radiation thermometer. The temperature was evaluated by comparing Sample 1 with the temperature measured under the same conditions. In the evaluation result of the temperature performance, “◯” indicates that the temperature was lower than the sample 1 in a range within 2%. “Δ” indicates that the temperature was lower than Sample 1 in the range of more than 2% and less than 10%. “X” indicates that the temperature was 10% or more lower than that of Sample 1. As shown in Table 1, according to the evaluation result of this temperature performance, the evaluation of samples 2, 3, 5 and 6 was “◯”, and the evaluation of samples 4 and 7 was “Δ”. That is, the thickness of the outer layer (nickel plating or nickel layer 823) covering the outer periphery of the core material 822 is preferably 50 μm or less. The reason why the temperature performance decreases as the thickness of the outer layer increases is that the diameter of the core material 822 becomes smaller and the electrical resistance decreases as the thickness of the outer layer increases.

表2に示すように、性能劣化については、グロープラグ10に定格電圧を60秒間印加して、その後、60秒間、風冷するサイクルを繰り返す通電耐久試験を実施し、試験開始から温度性能が10%低下したサイクル数を、サンプル1を同条件によって測定したサイクル数と比較することにより評価した。この性能劣化の評価結果において、「○」は、サンプル1に対してサイクル数が10%以上増加したことを示している。「△」は、サンプル1に対してサイクル数が10%未満の増加であったことを示している。「×」は、サンプル1に対してサイクル数が同等若しくは劣ったことを示している。表1に示すように、この性能劣化の評価試験によれば、サンプル6,7の評価が「○」であり、サンプル4,5の評価が「△」であった。また、サンプル2,3の評価は「×」であった。つまり、発熱コイル820の外層としては、ニッケルめっきよりも、クラッド材によって形成されたニッケル層823の方が好ましく、更に、ニッケル層823の厚みは、10μm以上であることが好ましいことが示された。   As shown in Table 2, with respect to performance deterioration, a rated voltage was applied to the glow plug 10 for 60 seconds, and then an energization endurance test was repeated in which the air cooling cycle was repeated for 60 seconds. % Cycle number was evaluated by comparing Sample 1 with the cycle number measured under the same conditions. In the evaluation result of this performance deterioration, “◯” indicates that the number of cycles increased by 10% or more with respect to Sample 1. “Δ” indicates that the number of cycles increased by less than 10% with respect to Sample 1. “X” indicates that the number of cycles is equal to or inferior to that of Sample 1. As shown in Table 1, according to this performance degradation evaluation test, the evaluation of samples 6 and 7 was “◯”, and the evaluation of samples 4 and 5 was “Δ”. Samples 2 and 3 were evaluated as “x”. That is, as the outer layer of the heating coil 820, the nickel layer 823 formed of the clad material is preferable to the nickel plating, and the thickness of the nickel layer 823 is preferably 10 μm or more. .

表2に示すように、耐久性については、グロープラグ10に対して、上述した通電耐久試験を実施し、発熱コイル820が断線したサイクル数を、サンプル1を同条件によって測定したサイクル数と比較することにより評価した。この耐久性の評価結果において、「○」は、サンプル1に対してサイクル数が10%以上増加したことを示している。「△」は、サンプル1に対してサイクル数が10%未満の増加であったことを示している。「×」は、サンプル1に対してサイクル数が同等若しくは劣ったことを示している。表1に示すように、この耐久性の評価試験によれば、サンプル6,7の評価が「○」であり、サンプル4,5の評価が「△」であった。また、サンプル2,3の評価は「×」であった。つまり、この耐久性の評価試験においても、性能劣化の評価試験と同様に、発熱コイル820の外層としては、ニッケルめっきよりも、クラッド材によって形成されたニッケル層823の方が好ましく、更に、ニッケル層823の厚みは、10μm以上であることが好ましいことが示された。   As shown in Table 2, regarding the durability, the glow plug 10 was subjected to the above-described energization durability test, and the number of cycles in which the heating coil 820 was disconnected was compared with the number of cycles in which the sample 1 was measured under the same conditions. It was evaluated by doing. In this durability evaluation result, “◯” indicates that the number of cycles increased by 10% or more with respect to Sample 1. “Δ” indicates that the number of cycles increased by less than 10% with respect to Sample 1. “X” indicates that the number of cycles is equal to or inferior to that of Sample 1. As shown in Table 1, according to this durability evaluation test, the evaluation of samples 6 and 7 was “◯”, and the evaluation of samples 4 and 5 was “Δ”. Samples 2 and 3 were evaluated as “x”. That is, also in this durability evaluation test, as in the performance deterioration evaluation test, the outer layer of the heating coil 820 is preferably a nickel layer 823 formed of a clad material rather than nickel plating. It was shown that the thickness of the layer 823 is preferably 10 μm or more.

上述した性能劣化の評価試験や耐久性の評価試験において、ニッケルめっきよりも、クラッド材によって形成されたニッケル層823の方が良い評価となったのは、めっき処理では、厚みを増したとしても、ピンホールの形成が避けられず、そのピンホールを通じて、芯材822中のAlと絶縁粉末(MgO)840中の「O」とが反応してしまうためであると考えられる。芯材822中のAlと絶縁粉末840中の「O」とが反応して芯材822が酸化されると、その部分における芯材822の抵抗値が下がるため、芯材822に抵抗値の分布が生じる。そうすると、発熱コイル820中の一部が局所的に温度上昇する場合があり、性能の劣化や耐久性の低下を招くことになる。   In the above-described performance degradation evaluation test and durability evaluation test, the nickel layer 823 formed of the clad material was evaluated better than the nickel plating, even though the plating process increased the thickness. This is probably because the formation of pinholes cannot be avoided, and Al in the core material 822 reacts with “O” in the insulating powder (MgO) 840 through the pinholes. When Al in the core material 822 reacts with “O” in the insulating powder 840 to oxidize the core material 822, the resistance value of the core material 822 at that portion decreases, and therefore the resistance value distribution on the core material 822 is reduced. Occurs. As a result, a part of the heating coil 820 may locally rise in temperature, leading to performance deterioration and durability reduction.

以上で説明した評価試験の結果によれば、グロープラグ10の発熱コイル820には、ニッケルめっきが施されているよりも、クラッド材の使用によってニッケル層823が形成されていることが好ましく、また、ニッケル層823の厚みは、10μm以上、50μm以下であることが好ましいことが示された。こうしたグロープラグ10であれば、グロープラグ10を繰り返し使用した際に、発熱コイル820を構成する芯材822中のAlの酸化が抑制されるため、抵抗値の変化が小さくなる。そのため、発熱コイル820の温度分布の変化も小さくなるので、温度が局所的に高くなるなどの異常が生じにくく、耐久性が高い(つまり、断線しにくい)グロープラグ10を提供することが可能になる。   According to the results of the evaluation test described above, it is preferable that the heating layer 820 of the glow plug 10 is formed with a nickel layer 823 by using a clad material rather than being plated with nickel. It was shown that the thickness of the nickel layer 823 is preferably 10 μm or more and 50 μm or less. With such a glow plug 10, when the glow plug 10 is used repeatedly, the oxidation of Al in the core member 822 constituting the heating coil 820 is suppressed, so that the change in resistance value is small. Therefore, since the change in the temperature distribution of the heating coil 820 is also reduced, it is possible to provide the glow plug 10 that is unlikely to cause an abnormality such as a locally high temperature and that has high durability (that is, is not easily disconnected). Become.

なお、発熱コイル820の外層がクラッド材によって形成されているか、めっきによって形成されているかは、CP(クロスセクションポリッシャ)加工によって発熱コイル820の断面を図3のように形成し、その断面における外層部分を走査型電子顕微鏡等によって観察することで判別することが可能である。具体的には、外層部分に均一な組織が観察されれば、外層がクラッド材によって形成されていることが判別できる。一方、外層部分に、厚み方向に延びる柱状の組織が観察されれば、外層がめっきによって形成されていることが判別できる。なお、CP加工とは、イオンビームと遮蔽板とを用いて試料の断面を加工する技術である。   Whether the outer layer of the heating coil 820 is formed of a clad material or plating is determined by forming a section of the heating coil 820 by CP (cross section polisher) processing as shown in FIG. It is possible to discriminate by observing the portion with a scanning electron microscope or the like. Specifically, if a uniform structure is observed in the outer layer portion, it can be determined that the outer layer is formed of a clad material. On the other hand, if a columnar structure extending in the thickness direction is observed in the outer layer portion, it can be determined that the outer layer is formed by plating. CP processing is a technique for processing a cross section of a sample using an ion beam and a shielding plate.

本発明は、上述の実施形態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の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又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。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features of the embodiments corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are intended to solve part or all of the above-described problems, or part of the above-described effects. Or, in order to achieve the whole, it is possible to replace or combine as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

10…グロープラグ
100…係合部材
200…中軸
210…先端部
290…雄ネジ部
300…リング
410…絶縁部材
460…リング
500…主体金具
510…軸孔
520…工具係合部
540…雄ネジ部
600…パッキン
800…シースヒータ
810…シース管
811…先端部
819…後端部
820…発熱コイル
821…先端部
822…芯材
823…ニッケル層
829…後端部
830…制御コイル
831…先端部
839…後端部
840…絶縁粉末
O…軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Glow plug 100 ... Engagement member 200 ... Middle shaft 210 ... Tip part 290 ... Male screw part 300 ... Ring 410 ... Insulation member 460 ... Ring 500 ... Metallic metal body 510 ... Shaft hole 520 ... Tool engagement part 540 ... Male screw part DESCRIPTION OF SYMBOLS 600 ... Packing 800 ... Sheath heater 810 ... Sheath pipe | tube 811 ... Tip part 819 ... Rear end part 820 ... Heat generating coil 821 ... Tip part 822 ... Core material 823 ... Nickel layer 829 ... Rear end part 830 ... Control coil 831 ... Tip part 839 ... Rear end 840 ... Insulating powder O ... Axis

Claims (4)

一端が閉塞したシース管と、
前記シース管の内側に配置されるコイルと、
前記シース管と前記コイルとの間に配置される酸化物と、
を備えるグロープラグであって、
前記コイルは、アルミニウムを含む芯材と、前記芯材の外周を被覆するニッケル層と、を含むクラッド材により形成されていることを特徴とするグロープラグ。
A sheath tube closed at one end;
A coil disposed inside the sheath tube;
An oxide disposed between the sheath tube and the coil;
A glow plug comprising
The glow plug is characterized in that the coil is formed of a clad material including a core material including aluminum and a nickel layer covering an outer periphery of the core material.
請求項1に記載されたグロープラグであって、
前記ニッケル層の厚みが10μm以上であることを特徴とするグロープラグ。
A glow plug according to claim 1,
A glow plug, wherein the nickel layer has a thickness of 10 μm or more.
請求項1または請求項2に記載されたグロープラグであって、
前記ニッケル層の厚みが50μm以下であることを特徴とするグロープラグ。
A glow plug according to claim 1 or claim 2, wherein
A glow plug, wherein the nickel layer has a thickness of 50 μm or less.
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載されたグロープラグであって、
前記芯材は、更に、鉄とクロムとを含むことを特徴とするグロープラグ。
A glow plug according to any one of claims 1 to 3, wherein
The glow plug according to claim 1, wherein the core material further includes iron and chromium.
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