JP4536065B2

JP4536065B2 - グロープラグ

Info

Publication number: JP4536065B2
Application number: JP2006519349A
Authority: JP
Inventors: 孝哉吉川; 進也村越
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2025-02-18
Also published as: US7420139B2; CN1806147A; EP1719948A4; EP1719948A1; EP1719948B1; WO2005080877A1; US20070056949A1; JPWO2005080877A1

Description

本発明は、ディーゼルエンジンのシリンダ内を予熱するためのセラミックグロープラグや水の予熱のための加熱プラグに使用されるグロープラグに関する。

従来のグロープラグ９０は、図７に示すように、棒状のセラミックヒータ９１と、そのセラミックヒータ９１の先端部９１ａ及び後端部９１ｂを突出させた状態でセラミックヒータ９１を締まり嵌めにて保持する筒状の外筒９２と、自身の先端部が外筒９２の後端部外周面９２ａに接合する筒状の主体金具９３とを有している。このセラミックヒータ９１は、通電により発熱する発熱部９１２を軸線Ｏ方向に延びるセラミックヒータ本体９１１の先端部９１１ａに有し、発熱部９１２からセラミックヒータ本体９１１の後端側９１１ｂ外周面に露出するように延設された通電用の一対のリード部９１３とを有している。そして、このセラミックヒータ９１への通電は、セラミックヒータ９１よりも軸線Ｏ方向後方側に位置し、軸線方向に延びて外部と電気的に接続する棒状の中軸９４と、リード部９１３の一方と中軸９４とを電気的に接続するように、自身の先端部９５１がセラミックヒータ９１の後端側９１１ｂ外周面にロウ材にて接合され、自身の後端部９５２が中軸９４の先端部９４ａ外周面に加締めにより接合される筒状部材９５とにより行われる（例えば、特許文献１参照）。そして、この筒状部材９５の材料としては、加締め等を考慮してステンレス鋼、銅等の弾性力を有する金属弾性材を使用している。
特開平９−４２６７１号公報（第３図）

しかしながら、特許文献１のような金属弾性体を用いた筒状部材９５は、セラミックヒータ９１に対してロウ材にて接合したときに、セラミックヒータ９１に対して十分に締め付け力が得られない虞がある。ところで、このグロープラグ９０を内燃機関等に取り付けて使用すると、セラミックヒータ９１及び筒状部材９５に熱負荷がかかり両者共に熱膨張を起こすが、このときセラミックヒータ９１よりも筒状部材９５のほうが熱膨張しやすい。すると、上記のようなセラミックヒータ９１に対して筒状部材９５の締め付け力が十分に得られないグロープラグ９０を用いると、セラミックヒータ９１と筒状部材９５との間に隙間が生じることがある。なお、セラミックヒータ９１と筒状部材９５との隙間にはロウ材が介されているが、ロウ材とセラミックとの濡れ性が十分でないと、ロウ材とセラミックヒータ９１との間にこのような隙間が生じてしまう。すると、この隙間に酸素が侵入して露出するリード部９１３の露出面が酸化してしまい、リード部９１３と筒状部材９５との接触抵抗が上昇し、さらには、グロープラグ９０の電気的導通が低下する虞がある。

本発明は、こうした問題を鑑みてなされたものであって、内燃機関等の使用時にも、セラミックヒータと筒状部材との間に隙間が発生するのを抑制し、電気的導通が低下するのを抑制することができるグロープラグを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた本発明（請求項１に記載の発明）は、軸線方向に延びるセラミックヒータ本体と、該セラミック本体の先端部に埋設され、通電により発熱する発熱部と、該発熱部に一端が接続され、他端が該セラミックヒータ本体の後端部外周面に露出する一対のリード部と、を有する棒状のセラミックヒータと、軸線方向に延びて外部と電気的に接続する棒状の中軸と、前記セラミックヒータの後端側外周面に接合される先端部と、前記中軸の先端側外周面に接合される後端部とを有し、前記一対のリード部の一方と前記中軸とを電気的に接続する金属材料からなる筒状部材と、を有するグロープラグにおいて、前記筒状部材は、一定の内径を有しており、前記中軸の先端部の外周面に自身の内周面が接合され、２５℃におけるビッカース硬度が２００ＨＶ以上であり、前記筒状部材の先端部は、前記セラミックヒータの後端側外周面に締まり嵌めにより接合され、前記筒状部材の後端部は、前記中軸の先端側外周面に溶接により接合されていることを特徴とする。

本発明のグロープラグは、筒状部材は、一定の内径を有しており、前記中軸の先端部の外周面に自身の内周面が接合され、筒状部材の２５℃におけるビッカース硬度が２００ＨＶ以上である。このように、筒状部材を従来よりも硬くすることで、セラミックヒータと接合したときに、セラミックヒータに対して十分な締め付け力を得ることができる。よって、内燃機関等の使用時にも、セラミックヒータと筒状部材との間に隙間が発生するのを抑制でき、グロープラグの電気的導通が低下するのを抑制することができる。なお、ビッカース硬度２００ＨＶ未満では、上記効果を十分に得ることができない。一方、筒状部材の２５℃でのビッカース硬度は、５００ＨＶ以下が好ましい。ビッカース硬度５００ＨＶを越えると、加工性が悪く、さらには、セラミックヒータとの接合時に、セラミックヒータが折損してしまう虞がある。

また、上記グロープラグは、前記筒状部材の先端部は、前記セラミックヒータの後端側外周面に締まり嵌めにより接合されている。筒状部材とセラミックヒータとを締まり嵌めにて接合するとロウ材による接合に比べ、締め付け力が十分に得られる。また、製造的、コスト的に有効である。なお、締まり嵌めの場合では、従来のような硬度の低い筒状部材を用いると、セラミックヒータに対して接合したときに、筒状部材セラミックヒータに対して過度な変形をしてしまい、セラミックヒータに対して十分に締め付け力が得られない虞がある。しかし、本発明を用いることで、筒状部材はセラミックヒータと接合したときに、セラミックヒータに対して十分な締め付け力を得ることができる。よって、内燃機関等の使用時にも、セラミックヒータと筒状部材との間に隙間が発生するのを抑制でき、グロープラグの電気的導通が低下するのを抑制することができる。なお、締まり嵌めとしては、圧入や焼き締め、冷やし締め等が考えられる。この中でも圧入が好ましい。圧入は、締まり嵌めを製造上容易に行うことが可能となる。さらに、圧入は、筒状部材が製造時に冷熱を受けることがないので筒状部材が十分に高硬度を保つことが出来る。
また、上記グロープラグは、筒状部材の後端部が、中軸の後端側外周面に溶接により接合されている。これにより、高硬度の筒状部材と中軸とを強固に接合することが出来る。なお、筒状部材と中軸との溶接は、抵抗溶接、超音波溶接、レーザ溶接のいずれでも良く、筒状部材と中軸とが電気的に接続されていれば良い。

なお、筒状部材の先端部はセラミックヒータの軸方向で見た時に、筒状部材の１５％以上締まり嵌めされていると良い。１５％未満であると、セラミックヒータとの締まり嵌めしろが低減し、筒状部材に亀裂が発生することがある。一方、筒状部材の締まり嵌めは９０％以下が好ましい。９０％を越えると、筒状部材の後端部が低減し、中軸との接合箇所が低減し、応力低減効果が有効に得ることができないことがある。

ところで、本発明のように筒状部材を従来よりも硬くすると、以下の問題が起こることがある。近年、ディーゼルエンジンの直噴化に伴い、セラミックヒータの先端部を直接、燃焼室内に配置するようになっている。この際、ディーゼルエンジンの燃焼圧等により、セラミックヒータの先端部は軸線方向後端側への押圧が繰り返され、その結果、セラミックヒータは軸線方向に振動しようとする。特許文献１のように、中軸と主体金具とをガラスシール９６により固定したグロープラグ（図７参照）に、本発明のような高硬度の筒状部材を使用すると、セラミックヒータに対して軸線方向後方に向かって加わる圧力が、筒状部材によって緩和されることなく中軸に加わり、ガラスシール９６が破壊される虞がある。これにより、中軸と主体金具とが短絡することや、中軸が主体金具から脱落することがある。

そこで、上記グロープラグは、請求項３に記載のように、前記セラミックヒータの先端部及び後端部とを突出させて保持する外筒と、該外筒を保持するとともに、中軸の先端側を取り囲む主体金具と、前記中軸と前記主体金具との間隙に位置するように配置された弾性部材と、を有していることが好ましい。

つまり、本発明のグロープラグは、この弾性部材により中軸と主体金具との絶縁を図ることができる。その上、弾性部材は、中軸の軸線方向後端側への移動は許容しているので、セラミックヒータからの長期の振動や過大な燃焼圧によるセラミックヒータの軸線方向後端側への移動が起こったとしても、弾性部材がそれを吸収できるので従来のガラスシールのように破壊されることがない。よって、燃焼圧等によりセラミックヒータが押圧された状態になった状態でも、筒状部材を介してセラミックヒータと接合する中軸が主体金具と絶縁を図りつつ、かつ脱落を防止することができる。なお、弾性部材としては、パッキンやＯリングが挙げられる。

また、上記グロープラグは、請求項４記載のように、前記弾性部材が、前記主体金具の後方向き面と係合するとともに、前記弾性部材を押圧するようにして該弾性部材の後端側に配置された筒状の絶縁部材を有していることが好ましい。この絶縁部材が弾性部材を押圧することで、燃焼室内の混合気がグロープラグ内の間隙を通って外部に放出されることが無い。なお、絶縁部材は主体金具と中軸との間隙に対して空間を持って配置されることが好ましい。これにより、絶縁部材が、セラミックヒータからの長期の振動や過大な燃焼圧によるセラミックヒータの軸線方向後端側への移動が起こったとしても、破壊されることがない。また、絶縁部材は、軸線方向に垂直な断面において、絶縁部材が中軸との６０％以上を占める部位を有することが良い。６０％以上を占めることで、十分に弾性部材を押圧することが可能となる。

さらに、主体金具の後方向き面は、主体金具の貫通孔内壁の一部として設けられるが、軸線方向に垂直に形成された面でもよいし、軸線方向の後端側に向かって貫通孔内径を拡大するテーパ面でも良い。

さらに、本発明のグロープラグは、請求項５のように、前記セラミックヒータの後端側外周面に締まり嵌めにより接合される筒状の先端部と、前記中軸の先端側外周面に接合される後端部とを有し、前記一対のリード部の一方と前記中軸とを電気的に接合し、一定の内径を有しており、前記中軸の先端部の外周面に自身の内周面が接合され、２５℃におけるビッカース硬度が２００ＨＶ以上である金属部材であって、前記金属部材の先端部は、前記セラミックヒータの後端側外周面に締まり嵌めにより接合され、前記金属部材の後端部は、前記中軸の先端側外周面に溶接により接合されている金属部材を用いたことを特徴とする。かかるグロープラグは、従来よりも硬い金属部材を用いているので、セラミックヒータと接合したときに、セラミックヒータに対する筒状の先端部の締め付け力を増大することができる。よって、内燃機関等の使用時にも、セラミックヒータと金属部材の筒状の先端部との間に隙間が発生するのを抑制でき、グロープラグの電気的導通が低下するのを抑制することができる。なお、ビッカース硬度２００ＨＶ未満では、上記効果を十分に得ることができない。一方、金属部材の２５℃でのビッカース硬度は、５００ＨＶ以下が好ましい。ビッカース硬度５００ＨＶを越えると、金属部材の加工性が悪く、さらには、セラミックヒータとの接合時に、セラミックヒータが折損してしまう虞がある。

［図１］本発明の実施形態１を示すグロープラグ１の縦断面図である。
［図２］図１の要部を示す縦断面図である。
［図３］グロープラグ１のセラミックヒータ２の製造工程の説明図である。
［図４］図３に続く、グロープラグ１の製造工程の説明図である。
［図５］図１のグロープラグ１の第１変形例を示す縦断面図である。
［図６］図１のグロープラグ１の第２変形例を示す縦断面図である。
［図７］従来のグロープラグ９０の説明図である。

符号の説明

１、９０、４００、５００・・・グロープラグ、２・・・セラミックヒータ、２１・・・セラミックヒータ本体、２２・・・発熱部、２３、２４・・・リード部３、４０３、５０３・・・外筒、３１・・・突出部、４・・・主体金具、５・・・中軸、４６・・・セラミックリング、７・・・ガラス充填層、８・・・絶縁ブッシュ、９・・・端子金具、１００・・・筒状部材、２００・・・複合成形体、２１１、２１２・・・分割成形体、２２０・・・発熱部粉末成形体

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一例であるグロープラグ１の内部構造を示すものである。また、図２は、その要部を拡大して示すものである。グロープラグ１は、主にセラミックヒータ２とこれを保持する外筒３、該外筒３を保持する主体金具４とセラミックヒータ２の後端側に配置された中軸５とを有する。

セラミックヒータ２は、棒状の形態であるセラミックヒータ本体２１と、セラミックヒータ２１の先端部に埋設された発熱部２２と、該発熱部２２に通電し、セラミックヒータ２１の後端部外周面から露出する一対のリード部２３、２４とを備えている。セラミックヒータ本体２１は、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を主成分とする絶縁性セラミックからなる。発熱部２２は、炭化タングステン（ＷＣ）、二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ_２）及び二珪化タングステン（ＷＳｉ_２）等の導電性セラミックと絶縁性セラミックとの混合物からなり、Ｕ字形状をなしている。また、リード部２３、２４は、発熱部２２と電気抵抗率の異なる導電性セラミックと絶縁性セラミックとの混合物からなる。

外筒３は径方向に突出する突出部３１を後端側に設けたＳＵＳ６３０、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼の筒状部材であって、セラミックヒータ２の先端部及び後端部を突出させた状態で自身の内側に保持する。そして、Ｓ４０Ｃからなる主体金具４の先端面４ａと外筒３の突出部３１の後端面３１ａとが当接するように主体金具４と外筒３を嵌合させ、さらにレーザにより溶接している。外筒３は、一方のリード部２４と主体金具４とを電気的に接続している。

そして、主体金具４は、その外周面にエンジンブロックにグロープラグ１を固定するためのねじ部４１と、スパナやレンチ等を組み付ける工具係合部４３とを有している。なお、エンジンブロックに固定する際、外筒３の突出部３１がエンジンブロックの固定部に当接する。また、主体金具４の軸線方向に延びる貫通孔４２は、先端側の小径孔４２ａ、後端側に位置し小径部４２ａよりも拡径する大径孔４２ｂ、小径孔４２ａと大径孔４２ｂとを連結する段部４２ｃから形成されている。

次に、セラミックヒータ２の後端部外周面２ａは、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼の筒状部材１００の先端部１０１に圧入され、リード部２３（外筒と接続するリード部とは別のリード部）と導通されている。一方、筒状部材１００の後端部１０２は、中軸５の先端部外周面に抵抗溶接、レーザ溶接等を用いて接合している。なお、中軸５とセラミックヒータ１との間には、軸線方向に０．４ｍｍの間隙を設けるようにして配置している。

この筒状部材１００は、２５℃でのビッカース硬度が４２０ＨＶである。このように、筒状部材１００が、ビッカース硬度が２００ＨＶ以上を有することで、筒状部材１００がセラミックヒータ２に対して接合したときに、セラミックヒータ２に対して十分な締め付け力を得ることができる。よって、内燃機関等の使用時にも、セラミックヒータ２と筒状部材１００との間に隙間が発生するのを抑制でき、グロープラグ１の電気的導通が低下するのを抑制することができる。なお、この筒状部材１００としては、ＳＵＳ４３０の加工硬化材や、ＳＵＳ６３０の時効硬化材等を用いることができる。

さらに、中軸５は主体金具４と間隙をもうけて（絶縁状態にて）配置され、その間隙には、主体金具４の段部４２ｃに当接するようにゴム製のＯリング６が嵌め込まれている。そして、Ｏリング６の後端側には、絶縁ブッシュ７が嵌め込まれている。具体的には、絶縁ブッシュ７は小径部７１と小径部７１よりも径大な大径部７２からなり、小径部７１は主体金具４の大径孔４２ｂに挿入されており、絶縁ブッシュの先端面７ａ（小径部の先端面７１ａ）がＯリング６を押圧している。一方、大径部７２は主体金具４の後端側に位置し、大径部７２の先端面７２ａは、主体金具４の後端面４ｂに当接している。さらに、絶縁ブッシュ７の後端面７ｂ（大径部７の後端面７２ｂ）には、絶縁ブッシュ７の脱落を防止する押えリング８の先端面８ａが当接している。押えリング８は、中軸５の後端部に設けられたローレット部５１に加締めにより固着される。

このように、Ｏリング６が中軸５は主体金具４と間隙に、主体金具４の段部４２ｃに当接するよう配置されていることで、中軸５と主体金具４との絶縁を図りつつ、セラミックヒータ２からの長期の振動や過大な燃焼圧によるセラミックヒータ２の軸線方向後端側への移動が起こったとしても、Ｏリング６が従来のガラスシールのように破壊されることがない。よって、中軸５の脱落を防止することができる。

また、Ｏリング６を後端側から押圧する絶縁ブッシュ７を有しているので、燃焼室内の混合気がグロープラグ内の間隙を通って外部に放出されることが無い。

なお、本実施例において、Ｏリング６が特許請求の範囲の弾性部材に相当し、絶縁ブッシュ７が特許請求の範囲の絶縁部材に相当する。また、主体金具４の後端面４ｂが特許請求の範囲の主体金具の後方向き面に相当する。

以下、グロープラグ１の製造方法について説明する。まず、図３に示すように、発熱部２２とリード部２３、２４を一体とした発熱部粉末成形体２２０を射出成形により作成する。また、セラミック本体２１を形成するための原料粉末を予め金型プレス成形することにより、上下別体に形成された本体成形体としての分割成形体２１１、２１２を用意しておく。これら分割成形体２１１、２１２には、発熱部粉末成形体２２０に対応した形状の凹部をそのあわせ面に形成しておき、ここに発熱部粉末成形体２２０を収容して分割予備成形体を上記合わせ面において嵌め合わせ、さらにプレス・圧縮することにより、図３（ｂ）に示すように、これらが一体化された複合成形体２００を作る。

こうして得られた複合成形体２００を脱バインダ処理後、ホットプレス等により１７００℃以上、例えば、約１８００℃前後で焼成することにより、焼成体とし、さらに外周面を円筒状に研磨すればセラミックヒータ２が得られる。そして、図４に示すように、筒状部材１００の先端部１０１を一対のリード部２３と電気的に接続するように、圧入等により締まり嵌めにて嵌合させる。さらに同様に、該セラミックヒータ２に外筒３を一対のリード部２４と電気的に接続させるように、圧入等により締まり嵌めにて嵌合させる。

そして、筒状部材１００の後端部１０２に中軸５の先端部をレーザ溶接により溶接する。具体的には、筒状部材１００の後端側１０２を中軸５の先端部に挿入し、重なり部を径方向全周にレーザ溶接する。そして、主体金具４を中軸５の後端側から挿入し、主体金具４の先端面４ａと外筒３の突出部３１の後端面３１ａを当接するようにして、レーザ溶接にて接合する。

次に、中軸５の後端側からＯリング６、絶縁ブッシュ７、押えリング８の順に挿入し、押えリング８を先端側に押圧しながら押えリング８を中軸５に向けて加締めることで、図１に示すグロープラグ１が完成する。なお、押えリング８を先端側に押圧することで、Ｏリング６が主体金具４の段孔４２ｃに押圧された状態となっている。

［実施例１］

次に、本発明の効果を確認するため、以下のような評価を行った。
まず、筒状部材１００の硬度と電気導通性との関係について調査した。Ｓｉ_３Ｎ_４を主成分とするセラミックヒータ本体２１に、ＷＣ等の導電性セラミックと絶縁性セラミックとからなる発熱部２２及びリード部２３、２４を埋設させて棒状のセラミックヒータ２を作製した。なお、セラミックヒータ２は、直径３．３ｍｍ、長さ４２ｍｍであり、発熱部２２はセラミックヒータ２の先端から１〜６ｍｍの位置に埋設した。次に、そのセラミックヒータ２に対してビッカース硬度をそれぞれ異ならせた筒状部材１００の先端部１０１を圧入した。この筒状部材１００は、長さ６．５ｍｍ、直径４．０ｍｍ、内径３．２ｍｍで、２５℃でのビッカース硬度１００ＨＶ、１５０ＨＶ、２００ＨＶ、２５０ＨＶ、３００ＨＶ、３５０ＨＶ、４００ＨＶのものをそれぞれ用意した。具体的には、ビッカース硬度１００ＨＶのものはＳＵＳ４３０の焼きなまし材、ビッカース硬度１５０ＨＶのものはＳＵＳ４３０の加工硬化材、ビッカース硬度２００ＨＶのものはＳＵＳ４３０の加工硬化材、ビッカース硬度２５０ＨＶのものはＳＵＳ４３０の加工硬化材、ビッカース硬度３００ＨＶのものはＳＵＳ６３０の溶体化材、ビッカース硬度３５０ＨＶのものはＳＵＳ６３０の時効硬化材、ビッカース硬度４００ＨＶのものはＳＵＳ６３０の時効硬化材を用いた。なお、ＳＵＳ４３０の焼きなまし材とは、引き抜き加工により所定の太さに形成されたＳＵＳ４３０の棒材に焼きなましを行い、その後切削により筒状に作成したものである。また、ＳＵＳ４３０の加工硬化材とは、引き抜き加工により所定の太さに形成されたＳＵＳ４３０の棒材に焼きなましを行う。そして、引き抜き加工を再度行って所定の硬度にし、その後切削により筒状に作成したものである。また、ＳＵＳ６３０の溶体化材は、ＳＵＳ６３０の素材を溶体化し、その後切削加工にて形成したものである。さらに、ＳＵＳ６３０の時効硬化材は、ＳＵＳ６３０の素材を溶体化し、その後切削加工を行って所定の形状にする。そして、ＪＩＳＧ４３０３（１９９１年度版）に基づいて所定の硬度に時効処理を行って形成したものである。また、セラミックヒータ２と筒状部材１００との重なり部の長さは４ｍｍである。次に、筒状部材１００の後端部１０２と中軸５とを溶接し、その後、外筒３及び主体金具４を接合して、グロープラグ１を作製した。

そして、このグロープラグ１のセラミックヒータ２と筒状部材１００との接触抵抗を公知の方法により測定した。その後、グロープラグ１に通電し、セラミックヒータ２と筒状部材１００との重なり部の温度が２００℃となるようにセラミックヒータ２を１分間加熱し、その後３０秒自然冷却するのを１サイクルとして５００００サイクル行った。なお、重なり部の温度は筒状部材１００の外周面に熱電対を設けて測定した。また、２００℃は一般的な内燃機関に使用されるグロープラグ１における重なり部の温度よりも高い温度であり、その２００℃を目標として設定した。そして、再度セラミックヒータ２と筒状部材１００との接触抵抗を測定し、通電前の接触抵抗と通電後の接触抵抗を比較して、接触抵抗の上昇が５０ｍΩ以下であるグロープラグ１を○、接触抵抗の上昇が５０ｍΩを超えたグロープラグ１を×として判定した。結果を表１に示す。

表１によれば、筒状部材１００のビッカース硬度が２００ＨＶ以上のグロープラグ１は、接触抵抗の上昇が５０ｍΩ以下となったのに対して、筒状部材１００のビッカース硬度が１５０ＨＶ以下のグロープラグ１は、接触抵抗の上昇が５０ｍΩを超えてしまった。これにより、筒状部材１００をビッカース硬度２００ＨＶ以上とすることで、接触抵抗の上昇を抑制でき、良好な電気導通性を得ることができる。

［実施例２］
次に、ビッカース硬度が２００ＨＶ以上の筒状部材１００を用いたグロープラグ１の中軸５と主体金具４の固定手段と耐久性との関係について調べた。まず、実施例１に用いたビッカース硬度が１００ＨＶ、２００ＨＶ、３００ＨＶの筒状部材１００を備えるグロープラグ１をそれぞれ１０本用意する。なお、実施例としては、主体金具４と中軸５との固定手段として、本実施形態にて説明したゴム製（フッ素ゴム）のＯリング６及び絶縁ブッシュ７を用いた。一方、比較例として、特許文献１のようなガラスシール９６を用いた。そして、そのグロープラグ１をそれぞれ排気量３０００ｃｃの直噴コモンレール式（インタークーラ付ターボチャーヂャ）のディーゼルエンジンエンジンに取り付け、グロープラグ１に通電してエンジンを駆動させた。その後、グロープラグ１の通電を止めてセラミックヒータ２と筒状部材１００との重なり部が１００℃以下になるように保ちながら、エンジンを２５０時間駆動し続けた。そして、グロ−プラグ１をエンジンから取り外し、グロープラグ１のセラミックヒータ２にクラックが生じているか否かを観察し、クラックが生じているグロープラグ１の本数を数えた。結果を表２に示す。

表２によると、ビッカース硬度１００Ｈｖの筒状部材１００を用いたグロープラグ１では、比較例のグロープラグ１の２本にクラックが発生したのに対して、実施例のグロープラグ１には０本であった。一方、ビッカース硬度２００Ｈｖの筒状部材１００を用いたグロープラグ１では、比較例のグロープラグの８本にクラックが発生したのに対して、実施例のグロープラグ１には０本であった。さらに、ビッカース硬度３００Ｈｖの筒状部材１００を用いたグロープラグ１では、比較例のグロープラグ１の９本にクラックが発生したのに対して、実施例のグロープラグ１には０本であった。これより、筒状部材１００のビッカース硬度２００ＨＶ以上となるグロープラグ１では、ガラスシール９６では十分にクラックを抑制できていないのに対して、本発明のグロープラグ１のようにＯリング６及び絶縁ブッシュ７を用いることで有効にクラックを抑制できることが分かる。

なお、本発明においては、上述した具体的な実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることができる。例えば、実施形態１のグロープラグ１において、全体が円筒形状を有する筒状部材１００を用いたが、これに代えて、セラミックヒータ２と接合される先端部のみを筒状形状とし、その他の部分は板形状とした金属部材や、先端部と後端部とを筒形状とし、その間を板形状の中間部で連結する金属部材も採用することもできる。また、外筒３に突出部３１を設けたが、これに限られず、図５のように、円筒状の外筒４０３を設けても良い。それにより、外筒を製造する際の、工程が減り、コストが低減できる。また、図６のように、円筒の後端側を拡径させた外筒５０３を設けても良い。それにより、外筒の径大部と径小部との境界部に主体金具先端を固定させることで、容易に位置決めができる外筒を作成することができる。

また、実施形態１のグロープラグ１において、発熱部２２は、セラミックヒータ本体２１に埋設されているが、これに限らず、セラミックヒータ本体２１の先端部外周面に露出していても良い。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２００４年２月１９日出願の日本特許出願（特願２００４−０４３３７８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims

軸線方向に延びるセラミックヒータ本体と、該セラミック本体の先端部に埋設され、通電により発熱する発熱部と、該発熱部に一端が接続され、他端が該セラミックヒータ本体の後端部外周面に露出する一対のリード部と、を有する棒状のセラミックヒータと、
軸線方向に延びて外部と電気的に接続する棒状の中軸と、
前記セラミックヒータの後端側外周面に接合される先端部と、前記中軸の先端側外周面に接合される後端部とを有し、前記一対のリード部の一方と前記中軸とを電気的に接続する金属材料からなる筒状部材と、
を有するグロープラグにおいて、
前記筒状部材は、一定の内径を有しており、前記中軸の先端部の外周面に自身の内周面が接合され、２５℃におけるビッカース硬度が２００ＨＶ以上であり、
前記筒状部材の先端部は、前記セラミックヒータの後端側外周面に締まり嵌めにより接合され、
前記筒状部材の後端部は、前記中軸の先端側外周面に溶接により接合されていることを特徴とするグロープラグ。
請求項１に記載のグロープラグにおいて、
前記締まり嵌めが圧入であることを特徴とするグロープラグ。
請求項１又は２に記載のグロープラグにおいて、
前記セラミックヒータの先端部及び後端部とを突出させて保持する外筒と、
該外筒を保持するとともに、中軸の先端側を取り囲む主体金具と、
前記中軸と前記主体金具との間隙に位置するように配置された弾性部材と、
を有していることを特徴とするグロープラグ。
請求項３に記載のグロープラグにおいて、
前記弾性部材は、前記主体金具の後方向き面と係合するとともに、
前記弾性部材を押圧するようにして該弾性部材の後端側に配置された筒状の絶縁部材を有していることを特徴とするグロープラグ。
軸線方向に延びるセラミックヒータ本体と、該セラミック本体の先端部に埋設され、通電により発熱する発熱部と、該発熱部に一端が接続され、他端が該セラミックヒータ本体の後端部外周面に露出する一対のリード部と、を有する棒状のセラミックヒータと、
軸線方向に延びて外部と電気的に接続する棒状の中軸と、
前記セラミックヒータの後端側外周面に接合される筒状の先端部と、前記中軸の先端側外周面に接合される後端部とを有し、前記一対のリード部の一方と前記中軸とを電気的に接続する金属部材と、
を有するグロープラグにおいて、
前記金属部材は、一定の内径を有しており、前記中軸の先端部の外周面に自身の内周面が接合され、２５℃におけるビッカース硬度が２００ＨＶ以上であり、
前記金属部材の先端部は、前記セラミックヒータの後端側外周面に締まり嵌めにより接合され、
前記金属部材の後端部は、前記中軸の先端側外周面に溶接により接合されていることを特徴とするグロープラグ。