特許 7018265 グロープラグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-02

(45)【発行日】2022-02-10

(54)【発明の名称】グロープラグ

(51)【国際特許分類】

   F23Q 7/00 20060101AFI20220203BHJP

【ＦＩ】

F23Q7/00 U

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2017099638

(22)【出願日】2017-05-19

(65)【公開番号】P2018194249

(43)【公開日】2018-12-06

【審査請求日】2020-03-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000534

【氏名又は名称】特許業務法人しんめいセンチュリー

(72)【発明者】

【氏名】八谷 洋介

(72)【発明者】

【氏名】田中 智雄

(72)【発明者】

【氏名】瀬川 昌幸

(72)【発明者】

【氏名】吉本 修

(72)【発明者】

【氏名】桜井 利之

(72)【発明者】

【氏名】千藤 彰大

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０７８７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４２４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９５１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７５４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８３１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８３１０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｑ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属製の中軸と、
前記中軸に電気的に接続されると共にＷやＭｏを主成分とするコイルと、
前記コイル及び前記中軸の先端側が内側に配置されると共に前記コイルが接続される、先端が閉じたチューブと、
前記チューブと前記中軸との間に介在するシール材と、
前記シール材で前記中軸との間が密閉された前記チューブ内に充填される絶縁粉末と、を備え、
前記チューブは、Ｎｉを主成分とし、Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌ及びＳｉを含有するグロープラグであって、
前記絶縁粉末は、ＭｇＯ及びＣａＯを含有し、
前記絶縁粉末におけるＣａＯの含有率は、ＭｇＯ及びＣａＯの含有率の合計に対して０．０５～１．５ｗｔ％であるグロープラグ。

【請求項2】

前記コイルは、Ａｌ，Ｃｒ及びＳｉの含有率の合計が０．１ｗｔ％以下である請求項１記載のグロープラグ。

【請求項3】

前記コイルの後端と前記中軸との先端とに接続される後端コイルをさらに有し、
前記コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ１と、前記後端コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ２とはＲ１＞Ｒ２の関係を満たし、
前記後端コイルは、Ａｌの含有率が１ｗｔ％以下である請求項１又は２に記載のグロープラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はグロープラグに関し、特に発熱温度を高温化できるグロープラグに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、金属製のチューブの内側にコイルが配置されたグロープラグが知られている。このグロープラグは、圧縮着火方式によるディーゼルエンジン等の内燃機関の補助熱源として用いられる。また、グロープラグは、内燃機関の規制が厳格化される中、発熱温度の高温化が求められている。特許文献１には、発熱温度の高温化の要求に応えるため、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌ及びＳｉを含有するチューブの内側に、ＷやＭｏを主成分とするコイルを配置し、ＭｇＯからなる絶縁粉末をチューブ内に充填する技術が開示されている。絶縁粉末にＭｇＯを用いることにより、コイルからチューブへの熱伝導性を向上できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５２５５７０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ＭｇＯが吸湿して生成されたＭｇ（ＯＨ）_２は、３７０℃付近で分解され水を放出する。例えばグロープラグの昇温時などのように、チューブの温度よりもコイルの温度が高いときには、チューブよりも温度の高いコイルの表面の反応速度が速いので、水の存在下でコイルの酸化が進行し、コイルの断面積が減少して抵抗値が上昇し、過熱してコイルが断線するおそれがある。従って、コイルの耐久性のさらなる向上が望まれている。

【0005】

本発明は上述した要求に応えるためになされたものであり、発熱温度を高温化しつつコイルの耐久性を向上できるグロープラグを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的を達成するために本発明のグロープラグは、金属製の中軸と、中軸に電気的に接続されると共にＷやＭｏを主成分とするコイルと、コイル及び中軸の先端側が内側に配置されると共にコイルが接続される、先端が閉じたチューブと、チューブと中軸との間に介在するシール材と、シール材で中軸との間が密閉されたチューブ内に充填される絶縁粉末と、を備え、チューブは、Ｎｉを主成分とし、Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌ及びＳｉを含有する。絶縁粉末はＭｇＯ及びＣａＯを含有し、絶縁粉末におけるＣａＯの含有率は、ＭｇＯ及びＣａＯの含有率の合計に対して０．０５～１．５ｗｔ％である。

【発明の効果】

【0007】

請求項１記載のグロープラグによれば、ＣａＯと水との反応生成物であるＣａ（ＯＨ）_２はＭｇ（ＯＨ）_２より熱力学的に安定なので、ＣａＯは、Ｍｇ（ＯＨ）_２が３７０℃付近で分解して放出した水と反応してＣａ（ＯＨ）_２を生成する。Ｃａ（ＯＨ）_２は約５８０℃以上で分解されて水を放出する。しかし、Ｃａ（ＯＨ）_２の温度が５８０℃付近になるときは、コイルの温度だけでなくチューブの温度も十分高いので、コイルのＷやＭｏよりも酸化され易いチューブのＣｒやＡｌが、水分の存在下で酸化される。チューブのＣｒやＡｌが酸化されると、密閉されたチューブ内の酸素分圧が低下する。これにより、ＷやＭｏを主成分とするコイルの酸化を防ぐことができる。よって、発熱温度を高温化しつつコイルの耐久性を向上できる。

【0008】

請求項２記載のグロープラグによれば、コイルはＡｌ，Ｃｒ及びＳｉの含有率の合計が０．１ｗｔ％以下なので、コイルに含まれるＡｌ，Ｃｒ及びＳｉと、絶縁粉末に含まれるＣａＯと、が反応してできる低融点の化合物の生成を抑制できる。コイルに低融点の化合物が生成されると、コイルが発熱して化合物が溶融し、コイルの断面積が減少し、抵抗値が上昇してコイルが過熱し断線するおそれがあるが、低融点の生成物の生成を抑制できるので、請求項１の効果に加え、コイルの耐久性をさらに向上できる。

【0009】

請求項３記載のグロープラグによれば、コイルの後端と中軸との先端とに接続される後端コイルをさらに有している。コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ１と、後端コイルの２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比である抵抗比Ｒ２とはＲ１＞Ｒ２の関係を満たす。従って、電圧を印加すると、コイル全体の抵抗値を過度に増加させることなく、コイル及びチューブの先端側を所定温度（例えば１０００℃）まで上昇させることができる。なお、抵抗比とは「コイル（又は後端コイル）の２０℃での抵抗値に対する１０００℃での抵抗値の比」である。

【0010】

そして、コイル及び後端コイルの発熱量は各々の抵抗値に比例するので、コイルが所定温度まで上昇したときに、後端コイルの温度をコイルの温度より低くできる。後端コイルはＡｌの含有率が１ｗｔ％以下なので、後端コイルに含まれるＡｌと絶縁粉末に含まれるＣａＯとの反応を抑制することができ、後端コイルに低融点の化合物を生成させ難くできる。よって、請求項１又は２の効果に加え、後端コイルの耐久性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】グロープラグの片側断面図である。

【図2】一部を拡大したグロープラグの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１及び図２を参照して本発明の一実施の形態におけるグロープラグ１０について説明する。図１はグロープラグ１０の片側断面図であり、図２は一部を拡大したグロープラグ１０の断面図である。図１及び図２では、紙面下側をグロープラグ１０の先端側、紙面上側をグロープラグ１０の後端側という。

【0013】

図１に示すようにグロープラグ１０は中軸２０、主体金具３０、チューブ４０及びコイル５０を備えている。これらの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。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（図示せず）の始動時などに用いられる補助熱源である。

【0014】

中軸２０は円柱形状の金属製の導体であり、コイル５０に電力を供給するための部材である。中軸２０は先端にコイル５０が電気的に接続されている。中軸２０は、後端が主体金具３０から突出した状態で主体金具３０に挿入されている。

【0015】

中軸２０は、本実施の形態では、後端部に雄ねじからなる接続部２１が形成されている。中軸２０は、後端部に、先端側から順に絶縁ゴム製のＯリング２２、合成樹脂製の筒状部材である絶縁体２３、金属製の筒状部材であるリング２４、金属製のナット２５が組み付けられている。接続部２１は、バッテリ等の電源から電力を供給するケーブルのコネクタ（図示せず）が接続される部位である。ナット２５は、接続されたコネクタ（図示せず）を固定するための部材である。

【0016】

主体金具３０は炭素鋼等により形成される略円筒形状の部材である。主体金具３０は、軸線Ｏに沿って軸孔３１が貫通し、外周面にねじ部３２が形成されている。主体金具３０は、ねじ部３２より後端側に工具係合部３３が形成されている。軸孔３１は中軸２０が挿入される貫通孔である。軸孔３１の内径は中軸２０の外径より大きいので、中軸２０と軸孔３１との間に空隙が形成される。ねじ部３２は、内燃機関（図示せず）に嵌まり合う雄ねじである。工具係合部３３は、ねじ部３２を内燃機関のねじ穴（図示せず）に嵌めたり外したりするときに用いる工具（図示せず）が関わり合う形状（例えば六角形）をなす部位である。

【0017】

主体金具３０は、軸孔３１の後端側において、Ｏリング２２及び絶縁体２３を介して中軸２０を保持する。絶縁体２３にリング２４が接した状態で中軸２０にリング２４が加締められることで、絶縁体２３は軸方向の位置が固定される。絶縁体２３によって主体金具３０の後端側とリング２４とが絶縁される。主体金具３０は、軸孔３１の先端側にチューブ４０が固定されている。

【0018】

チューブ４０は先端４１が閉じた金属製の筒状体である。チューブ４０は軸孔３１に圧入されることで、主体金具３０に固定される。チューブ４０の材料は、例えばニッケル基合金、ステンレス鋼などの耐熱合金が挙げられる。

【0019】

チューブ４０の組成は、例えばＮｉを５０ｗｔ％以上、Ｃｒを１８～３０ｗｔ％、Ａｌを０．３ｗｔ％以上、Ｓｉを０．２～１．５ｗｔ％、Ｃを０．０４ｗｔ％以下、及び、Ｆｅを５～１５ｗｔ％含有する。希土類元素を含有しても良い。

【0020】

チューブ４０はＮｉを５０ｗｔ％以上含有することにより、チューブ４０の耐熱性を確保できる。Ｃｒを１８～３０ｗｔ％含有することにより、チューブ４０の表面に形成されるＣｒ酸化膜によりチューブ４０の耐酸化性を確保しつつ、チューブ４０の加工性を確保できる。Ａｌを０．３ｗｔ％以上含有することにより、チューブ４０の表面に形成されるＡｌ酸化膜によりチューブ４０の耐酸化性を確保できる。Ｓｉを０．２～１．５ｗｔ％含有することにより、チューブ４０の耐酸化性を確保しつつ、チューブ４０の加工性を確保できる。Ｃの含有率を０．０４ｗｔ％以下に抑え、Ｆｅを５～１５ｗｔ％含有することにより、チューブ４０の高温下における強度を向上させると共に加工性を確保できる。

【0021】

チューブ４０は中軸２０の先端側が挿入されている。チューブ４０の内径は中軸２０の外径より大きいので、中軸２０とチューブ４０との間に空隙が形成される。シール材２６は、中軸２０の先端側とチューブ４０の後端との間に挟まれた円筒形状の絶縁部材である。シール材２６は中軸２０とチューブ４０との間隔を維持し、中軸２０とチューブ４０との間を密閉する。コイル５０は軸線Ｏに沿ってチューブ４０に収容されている。絶縁粉末６０はチューブ４０に充填されている。

【0022】

図２に示すように、コイル５０は螺旋状に形成されており、通電により発熱する。コイル５０は、溶接によりチューブ４０の先端４１側の部分に先端が接合されている。後端コイル５１は、溶接によってコイル５０の後端に接合される。コイル５０と後端コイル５１との間に、溶接で溶けて溶接金属が固まった溶融部５２が形成されている。後端コイル５１は溶融部５２を介してコイル５０と直列に接続される。

【0023】

絶縁粉末６０は電気絶縁性を有し、且つ、高温下で熱伝導性を有する粉末である。絶縁粉末６０は、コイル５０及び後端コイル５１とチューブ４０との間、中軸２０とチューブ４０との間、コイル５０及び後端コイル５１の内側に充填される。絶縁粉末６０は、コイル５０からチューブ４０へ熱を移動させる機能、コイル５０及び後端コイル５１とチューブ４０との短絡を防ぐ機能、コイル５０及び後端コイル５１を振動し難くして断線を防ぐ機能がある。

【0024】

絶縁粉末６０は、ＭｇＯ及びＣａＯの酸化物粉末を含有する。ＭｇＯ及びＣａＯの酸化物粉末に加え、Ａｌ_２Ｏ_３，ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２等の酸化物粉末、Ｓｉ等の粉末を添加できる。ＣａＯの含有率は、ＭｇＯ及びＣａＯの含有率の合計に対して０．０５～１．５ｗｔ％である。なお、ＭｇＯ及びＣａＯの含有率の合計は、絶縁粉末６０の全体に対して９８～１００ｗｔ％である。

【0025】

コイル５０は、Ｗ，Ｍｏを主成分とする高融点金属からなる。なお、これらの元素の単体、又は、これらの元素のいずれかを主成分とする合金をコイル５０として用いることができる。なお、「ＷやＭｏを主成分」とは、コイル材料の全体含有量に対するＷ又はＭｏの合計含有量が５０ｗｔ％以上であることをいう。

【0026】

コイル５０は、ＷやＭｏを９９ｗｔ％以上含有するのが好ましい。コイル５０の耐熱性を向上させるためである。この場合、数ｐｐｍ～数十ｐｐｍ程度の不可避不純物や意図的添加物を含有できる。特に純Ｗ又は純Ｍｏが好適に用いられる。この場合も不可避不純物を含有できる。なかでも純Ｗが好適である。純Ｗは純Ｍｏに比べて融点が高いからである。融点の高い純Ｗ製のコイル５０を用いることにより、ＭｇＯを含有する絶縁粉末６０にＣａＯを添加してコイル５０の耐久性を向上させる効果を高めることができる。

【0027】

コイル５０は、Ａｌ，Ｃｒ及びＳｉの含有率の合計が０．１ｗｔ％以下に設定される。これにより、コイル５０に含まれるＡｌ，Ｃｒ及びＳｉと、絶縁粉末６０に含まれるＣａＯと、が反応してできる低融点の化合物の生成（コイル５０の腐食）を抑制できる。コイル５０に低融点の化合物が生成されると、コイル５０の断面積が減少し、抵抗値が上昇してコイル５０が過熱し断線するおそれがあるが、コイル５０の腐食を抑制できるので、コイル５０の耐久性を向上できる。

【0028】

後端コイル５１は、コイル５０の抵抗比Ｒ１より小さい抵抗比Ｒ２をもつ導電材料で形成されている。後端コイル５１の材料としては、例えばＦｅＣｒ合金、ＮｉＣｒ合金などが挙げられる。後端コイル５１は軸線Ｏ（図１参照）に沿ってチューブ４０に収容されており、中軸２０に接合されている。中軸２０は後端コイル５１及びコイル５０を介してチューブ４０と電気的に接続されている。

【0029】

中軸２０とチューブ４０との間に電圧Ｖを印加すると、コイル５０の抵抗値Ｒ_１及び後端コイル５１の抵抗値Ｒ_２の和Ｒ_１＋Ｒ_２で電圧Ｖを除した電流Ｉが、コイル５０及び後端コイル５１に流れる。単位時間当たりのコイル５０の発熱量はＲ_１・Ｉ^２であり、単位時間当たりの後端コイル５１の発熱量はＲ_２・Ｉ^２である。

【0030】

後端コイル５１の２０℃における抵抗値Ｒ_２は、コイル５０の２０℃における抵抗値Ｒ_１よりも大きい値に設定されている。常温においてコイル５０に流れる電流Ｉ（突入電流）を確保し、コイル５０を発熱させるためである。

【0031】

後端コイル５１はコイル５０の抵抗比Ｒ１よりも小さい抵抗比Ｒ２をもつので、コイル５０及び後端コイル５１の発熱による温度上昇に伴い、コイル５０の抵抗値Ｒ_１が後端コイル５１の抵抗値Ｒ_２よりも大きくなる。その結果、コイル５０の単位時間当たりの発熱量Ｒ_１・Ｉ^２を、後端コイル５１の単位時間当たりの発熱量Ｒ_２・Ｉ^２より大きくできる。コイル５０はＷ，Ｍｏを主成分とする高融点金属により形成されているので、発熱温度を高温化できる。これにより、所望する温度（例えば１０００℃）までコイル５０を昇温させ、絶縁粉末６０の熱伝導により、チューブ４０の先端４１付近を所望する温度まで局所的に昇温させることができる。

【0032】

後端コイル５１は、Ａｌの含有率の合計が１ｗｔ％以下に設定される。後端コイル５１の単位時間当たりの発熱量は、コイル５０の単位時間当たりの発熱量より少ないので、後端コイル５１の温度をコイル５０の温度より低くできる。その結果、後端コイル５１に含まれるＡｌと絶縁粉末６０に含まれるＣａＯとの反応速度を遅くし、低融点の化合物の生成（後端コイル５１の腐食）を抑制できる。後端コイル５１に低融点の化合物が生成されると、後端コイル５１の断面積が減少し、抵抗値が上昇して後端コイル５１が過熱し断線するおそれがあるが、後端コイル５１の腐食を抑制できるので、後端コイル５１の耐久性を向上できる。

【0033】

グロープラグ１０は、例えば、次のようにして製造される。まず、所定の組成を有する抵抗発熱線をコイル状に加工し、コイル５０及び後端コイル５１をそれぞれ製造する。次いで、コイル５０と後端コイル５１との端部同士を溶接により接合し、後端コイル５１を中軸２０の先端に接合する。

【0034】

一方、所定の組成を有する金属鋼管をチューブ４０の最終寸法よりも大径に形成し、かつ、その先端を他の部分よりも減径させて、先端が開口した先窄まり状のチューブ前駆体を製造する。チューブ前駆体の内部に中軸２０と一体となったコイル５０及び後端コイル５１を挿入し、チューブ前駆体の先窄まり状の開口部にコイル５０の先端を配置する。チューブ前駆体の開口部とコイル５０とを溶接によって溶融し、チューブ前駆体の先端部分を閉塞し、内部にコイル５０及び後端コイル５１が収容されたヒータ前駆体を形成する。

【0035】

次いで、ヒータ前駆体のチューブ４０内に絶縁粉末６０を充填した後、チューブ４０の後端の開口部と中軸２０との間にシール材２６を挿入して、チューブ４０を封止する。次に、チューブ４０が所定の外径になるまでチューブ４０にスウェージング加工を施す。

【0036】

次に、スウェージング加工後のチューブ４０を主体金具３０の軸孔３１に圧入固定し、中軸２０の後端から主体金具３０と中軸２０との間にＯリング２２及び絶縁体２３を嵌め込む。リング２４で中軸２０を加締めてグロープラグ１０を得る。

【0037】

本実施の形態では、絶縁粉末６０のＭｇＯ及びＣａＯは、チューブ４０内の水と反応してＭｇ（ＯＨ）_２及びＣａ（ＯＨ）_２を生成する。グロープラグ１０を昇温させるときは、コイル５０及び後端コイル５１に通電すると、主にコイル５０が発熱する。コイル５０の熱は絶縁粉末６０を介してチューブ４０に伝わる。絶縁粉末６０が加熱されると、３７０℃付近でＭｇ（ＯＨ）_２は分解され水を放出する。

【0038】

一方、Ｃａ（ＯＨ）_２はＭｇ（ＯＨ）_２より熱力学的に安定なので、ＣａＯは、Ｍｇ（ＯＨ）_２が３７０℃付近で分解して放出した水と反応してＣａ（ＯＨ）_２を生成する。Ｃａ（ＯＨ）_２は約５８０℃以上で分解されて水を放出する。しかし、Ｃａ（ＯＨ）_２等の絶縁粉末の温度が５８０℃付近になるときは、コイル５０の温度だけでなくチューブ４０の温度も十分高いので、コイル５０のＷやＭｏよりも酸化され易いチューブ４０のＣｒやＡｌが、水分の存在下で酸化される。チューブ４０のＣｒやＡｌが酸化されると、密閉されたチューブ４０内の酸素分圧が低下する。これによりコイル５０の酸化を防ぐことができる。よって、グロープラグ１０の発熱温度を高温化しつつコイル５０の耐久性を向上できる。

【実施例】

【0039】

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

【0040】

（サンプル１～１１の作成）
直径Φ０．２ｍｍの純Ｗ製の線材を用いて外径Φ１．６ｍｍのコイル５０を作成した。同様に、ＮｉＣｒ合金で作られた線材を用いて後端コイル５１を作成し、溶接により後端コイル５１をコイル５０に接合した。

【0041】

６８．４Ｎｉ－２３Ｃｒ－７Ｆｅ－０．５Ａｌ－１Ｓｉ－０．１Ｙ（ｗｔ％）からなる金属鋼管を用いてチューブ４０を成形し、図１に示すグロープラグ１０と同様の構造を有するグロープラグを前述のとおりに製造した。これにより、絶縁粉末６０のＭｇＯ及びＣａＯが種々の比率で混合された表１に示すサンプル１～１１のグロープラグを得た。なお、チューブ４０は内径Φ２．２ｍｍとし、チューブ４０の体積（容積）は１００ｍｍ^３とした。

【0042】

【表1】

チューブ４０に充填されたＭｇＯ及びＣａＯの比率は、試験後、以下の方法により求めた。まず、グロープラグから絶縁粉末（ＣａＯを含むＭｇＯ粉末）を取り出し、この粉末を炭酸カリウムナトリウム及びホウ酸と混合した後、バーナで加熱し融解させた。アルカリ塩となったＣａを酸の水溶液に溶解した後、ＩＣＰ発光分析法によって定量分析した。

【0043】

（コイルの酸化）
コイルの酸化を評価した試験方法を説明する。電圧を印加してから２秒後のチューブ４０の先端４１付近の温度が１０００℃になるように、各サンプルの接続部２１と主体金具３０との間に直流電圧を印加した。電圧を印加してから２秒後に電圧の印加を止め、チューブ４０の先端４１を１２０秒間空冷した。これを１サイクルとして１００００サイクルを繰り返す試験を行った。

【0044】

なお、チューブ４０の先端４１付近の温度は、各サンプルのチューブ４０の先端４１から軸線Ｏ方向の後端側に２ｍｍ離れた位置（チューブ４０の表面）に接合したＰＲ熱電対により測定した。ＰＲ熱電対の代わりに放射温度計を用いても良い。

【0045】

試験後の各サンプル（ｎ＝５）について、軸線Ｏを含む切断面を鏡面研磨し、電子顕微鏡を用いて、コイル５０の表面に形成された酸化膜のうち最も厚い部分の厚さを測定し平均を求めた。

【0046】

表１に示すように、ＣａＯの含有率が０ｗｔ％のサンプル１は酸化膜の厚さ（平均値）が２３μｍだった。しかし、ＣａＯの含有率が０．０１ｗｔ％のサンプル２は２０μｍ、ＣａＯの含有率が０．０５ｗｔ％のサンプル３は８μｍと厚さが次第に低下し、ＣａＯの含有率が０．１ｗｔ％以上のサンプル４～１１は酸化膜が見られなかった。これにより、ＣａＯの含有率を０．１ｗｔ％以上にすれば、コイル５０の酸化を防止できることが確認された。

【0047】

（チューブの腐食）
チューブの腐食を評価した試験方法を説明する。サンプル１～１１のチューブ４０の先端４１から軸線Ｏ方向の後端側に２ｍｍ離れた位置（チューブ４０の表面）の温度が１２００℃になるように調整した電圧を、各サンプルの接続部２１と主体金具３０との間に、５００時間印加し続ける試験を行った。温度の測定はＰＲ熱電対を用いたが、ＰＲ熱電対の代わりに放射温度計を用いても良い。

【0048】

試験後の各サンプルについて、軸線Ｏを含む切断面を鏡面研磨し、ＥＰＭＡを用いて、チューブ４０の内表面に現出する皮膜をＷＤＳ分析した。皮膜に含まれるＣａがチューブ４０の界面まで到達したサンプルは、チューブ４０が腐食した（ＮＧ）と判定し、チューブ４０の界面までＣａが到達していないサンプルは、良い（Ｇ）と判定した。

【0049】

表１に示すように、ＣａＯの含有率が１．８ｗｔ％のサンプル１０及びＣａＯの含有率が２ｗｔ％のサンプル１１は判定がＮＧであったのに対し、ＣａＯの含有率が１．５ｗｔ％以下のサンプル１～９は判定がＧであった。これにより、ＣａＯの含有率を１．５ｗｔ％以下にすれば、チューブ４０の腐食を防止できることが確認された。

【0050】

従って、ＭｇＯ及びＣａＯの含有率の合計に対してＣａＯの含有率を０．１～１．５ｗｔ％にすることにより、コイル５０の酸化の防止とチューブ４０の腐食の防止とを両立できることが確認された。

【0051】

（サンプル１２～３０の作成）
表２に示す種々の線材（線径Φ０．２ｍｍ）を用いて外径Φ１．６ｍｍのコイル５０を作成した。同様に、ＮｉＣｒ合金で作られた線材を用いて後端コイル５１を作成し、溶接により後端コイル５１をコイル５０に接合した。

【0052】

６８．４Ｎｉ－２３Ｃｒ－７Ｆｅ－０．５Ａｌ－１Ｓｉ－０．１Ｙ（ｗｔ％）からなる金属鋼管を用いてチューブ４０を成形し、図１に示すグロープラグ１０と同様の構造を有するグロープラグを前述のとおりに製造した。配合比率が９９ＭｇＯ－１ＣａＯ（ｗｔ％）の絶縁粉末６０をチューブ４０に充填して、表２に示すサンプル１２～３０を得た。なお、チューブ４０は内径Φ２．２ｍｍとし、チューブ４０の体積（容積）は１００ｍｍ^３とした。

【0053】

【表2】

（コイルの腐食）
コイルの腐食を評価した試験方法を説明する。サンプル１２～３０のチューブ４０の先端４１から軸線Ｏ方向の後端側に２ｍｍ離れた位置（チューブ４０の表面）の温度が１２００℃になるように調整した電圧を、各サンプルの接続部２１と主体金具３０との間に、５００時間印加し続ける試験を行った。温度の測定はＰＲ熱電対を用いたが、ＰＲ熱電対の代わりに放射温度計を用いても良い。

【0054】

試験後の各サンプルについて、軸線Ｏを含む切断面を鏡面研磨し、ＥＰＭＡを用いて、コイル５０をＷＤＳ分析した。コイル５０の内部までＣａが到達したサンプルは、コイル５０が腐食した（ＮＧ）と判定し、コイル５０の内部までＣａが到達していないサンプルは、良い（Ｇ）と判定した。

【0055】

表２に示すように、コイル５０に含まれるＡｌ，Ｃｒ，Ｓｉの含有率の合計が０．１ｗｔ％以下であるサンプル１２，１３，１６，１７，２０，２１，２３，２４，２６～２８，３０は判定がＧであった。一方、Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉの含有率の合計が０．１ｗｔ％を超えたサンプルは判定がＮＧであった。従って、コイル５０のＡｌ，Ｃｒ，Ｓｉの含有率の合計を０．１ｗｔ％以下にすれば、コイル５０の腐食を防止できることが確認された。

【0056】

この実施例では、Ｗを主成分とするコイル５０を備えるサンプルについて評価したが、Ｍｏを主成分とするコイル５０を備えるサンプルについても同様の結果が得られると推察される。Ｍｏは、Ｗと同様に酸化され易いが、高温下の機械的強度が優れるからである。

【0057】

以上、実施の形態および実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、チューブ４０の形状は筒状である限り特に限定されず、軸線Ｏに直交する断面が円形状、楕円形状、多角形状等であってもよい。

【0058】

上記実施の形態では、コイル５０に後端コイル５１が接続される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。後端コイル５１を省略して、中軸２０とチューブ４０の先端４１側との間に、ＷやＭｏを主成分とするコイルを接続することは当然可能である。この場合はチューブ４０の全体を加熱することができ、さらに発熱温度の高温化を確保しつつコイルの耐久性を確保できる。

【0059】

上記実施の形態では、チューブ４０の外径および内径が軸線Ｏの全長に亘って同一に設定される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。チューブ４０の熱容量等を考慮して、チューブ４０の先端側の外径や内径とチューブ４０後端側の外径や内径とを異ならせることは当然可能である。

【符号の説明】

【0060】

１０ グロープラグ
２０ 中軸
４０ チューブ
４２ シール材
５０ コイル
５１ 後端コイル
６０ 絶縁粉末
Ｏ 軸線

【図1】

【図2】