(57)【要約】【課題】圧入時に金属製外筒２が変形したりセラミックスヒータ４が破損することを防止するとともに、使用中にセラミックスヒータ４が脱落することを防止する。【解決手段】セラミックスヒータ４を、先端部４ａ側が細径のテーパ状とし、金属製外筒２のセラミックスヒータ４が圧入される部分の内径を均一とする。しかも、セラミックスヒータ４の先端部４ａはこの金属製外筒２の内径よりも小径で、後端部４ｂは金属製外筒２の内径よりも大径になっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部を外部に露出させて金属製外筒内に保持されたセラミックスヒータと、前記金属製外筒が固定された円筒状ハウジングとを備えたセラミックスヒータ型グロープラグにおいて、
前記セラミックスヒータを、先端部側が細径のテーパ形状としたことを特徴とするセラミックスヒータ型グロープラグ。
【請求項２】
前記セラミックスヒータを、その後端部の外径よりも小さい内径を有する金属製外筒内に圧入したことを特徴とする請求項１に記載のセラミックスヒータ型グロープラグ。
【請求項３】
前記金属製外筒のセラミックスヒータを保持する部分が全長に亘り同一の内径を有することを特徴とする請求項２に記載のセラミックスヒータ型グロープラグ。
【請求項４】
前記金属製外筒とセラミックスヒータとをロウ付けしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載のセラミックスヒータ型グロープラグ。
【請求項５】
先端部を外部に露出させて金属製外筒内に保持されたセラミックスヒータと、前記金属製外筒が固定された円筒状ハウジングとを備えたセラミックスヒータ型グロープラグにおいて、
先端部側が細径のテーパ形状をしたセラミックスヒータと、このセラミックスヒータを保持する円筒部材とを備え、前記セラミックスヒータを前記円筒部材に固定する第１の固定手段と、この第１の固定手段によって固定されたセラミックスヒータ部を前記金属製外筒内に固定する第２の固定手段とを備えたことを特徴とするセラミックスヒータ型グロープラグ。
【請求項６】
前記第１の固定手段は、圧入またはロウ付けであることを特徴とする請求項５に記載のセラミックスヒータ型グロープラグ。
【請求項７】
前記第２の固定手段は、圧入またはロウ付けであることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のセラミックスヒータ型グロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの始動補助用として使用されるグロープラグに係り、特に、発熱体としてセラミックスヒータを用いたセラミックスヒータ型グロープラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの始動補助用として使用されるセラミックスヒータ型グロープラグは、一般に、セラミックスヒータを、その先端部が外部に露出した状態で金属製外筒内に保持させ、この金属製外筒の後部側を、エンジンのシリンダヘッドへの取付け金具となる円筒状ハウジングの前端部内に挿入して固定し、前記セラミックスヒータの内部に埋め込まれた発熱コイル等の発熱部材の一方の電極を前記金属製外筒に電気的に接続するとともに、他方の電極を、電極取り出し金具を介して外部に取り出し、前記円筒状ハウジングの他端部に絶縁体を介して固定した外部接続端子に電気的に接続する構成を有している。
【０００３】
前記ディーゼルエンジン用グロープラグでは、セラミックスヒータを金属製外筒に固定する方法として、ロウ付けまたは圧入が一般的に用いられている。セラミックスヒータを圧入により金属製外筒内に固定する場合に、従来の構造では、金属製外筒のセラミックスヒータを圧入する部分の内径を均一とし、この金属製外筒内に、全長に亘り同一の外径を有するセラミックスヒータを圧入している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２４１４１号公報（第５−６頁、図２（ｄ））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来の構成のようにセラミックスヒータが圧入される部分全体に亘って同一の内径を有する金属製外筒内に、全長に亘り同一の外径を有するセラミックスヒータを圧入によって固定する場合には、圧入長さが長くなるため、圧入荷重が増大して金属製外筒が座屈変形したりセラミックスヒータを破損するおそれがあった。また、寸法の管理が甘くなると、圧入荷重のバラツキ等が発生するという問題があった。
【０００６】
前述のように圧入時の荷重が過大になるとセラミックスヒータが破損するおそれがあるため、従来の構成では、圧入代を大きくとることができず、圧入代を小さくせざるを得なかった。このように圧入代が小さくなると、実際にエンジンのシリンダヘッドに取り付けて使用した際に、熱が加わることにより金属製外筒が熱膨張して、金属製外筒とセラミックスヒータとの間に弛緩が発生して、セラミックスヒータが金属製外筒内から抜け出してシリンダの燃焼室内に脱落し、エンジン内部を損傷してしまうおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、先端部を外部に露出させて金属製外筒内に保持されたセラミックスヒータと、前記金属製外筒が固定された円筒状ハウジングとを備えたセラミックスヒータ型グロープラグにおいて、前記セラミックスヒータを、先端部側が細径のテーパ状としたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２に記載した発明は、前記セラミックスヒータを、その後端部の外径よりも小さい内径を有する金属製外筒内に圧入したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載した発明は、前記金属製外筒のセラミックスヒータを保持する部分が全長に亘り同一の内径を有することを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、請求項４に記載した発明は、前記金属製外筒とセラミックスヒータとをロウ付けしたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に記載した発明は、先端部を外部に露出させて金属製外筒内に保持されたセラミックスヒータと、前記金属製外筒が固定された円筒状ハウジングとを備えたセラミックスヒータ型グロープラグにおいて、先端部側が細径のテーパ形状をしたセラミックスヒータと、このセラミックスヒータを保持する円筒部材とを備え、前記セラミックスヒータを前記円筒部材に固定する第１の固定手段と、この第１の固定手段によって固定されたセラミックスヒータ部を前記金属製外筒内に固定する第２の固定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に記載した発明は、前記第１の固定手段が、圧入またはロウ付けであることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７に記載した発明は、前記第２の固定手段が、圧入またはロウ付けであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセラミックスヒータ型グロープラグは、セラミックスヒータの金属製外筒内に圧入される部分が短いので、圧入荷重が過大になることがなく、圧入時の荷重のばらつきを少なくできるため、圧入の際に金属製外筒が変形したり、セラミックスヒータが破損したりするおそれが無くなる。また、圧入長さが短くなることで、圧入荷重のばらつきが少なくなり、締まり量を大きくとることができる。さらに、セラミックスヒータの後端部側の外径が、金属製外筒の内径よりも大きいので、エンジン内部での受熱や発熱時に、金属製外筒とセラミックスヒータとの熱膨張差に伴ってこれらが弛緩しても、セラミックスヒータが金属製外筒から前方側つまりエンジンの内部側へ脱落することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
セラミックスヒータ型グロープラグの発熱体であるセラミックスヒータは、図示を省略するが、その本体部を構成するセラミックス絶縁体の内部に、発熱コイル等の発熱部材が埋め込まれ、この発熱コイルの一端に負極側のリード線が接続されるとともに、他端側に正極側のリード線が接続されている。負極側のリード線は、セラミックス絶縁体の外周面に取り出されて、金属製外筒の内面に電気的に接続され、一方、正極側のリード線は、発熱コイルの埋設されている位置（金属製外筒の外部に露出している先端部）と逆の端部側に伸び、この端部側で、電極取り出し金具の先端部にロウ付けにより電気的に接続されている。さらに、この電極取り出し金具の後端部が、外部接続端子の先端部に接続されている。
【００１６】
前記セラミックスヒータは、金属製外筒内に圧入することにより固定され、この金属製外筒を介してシリンダヘッドへの取付け金具である円筒状ハウジングに固定されている。
【００１７】
前記構成のセラミックスヒータ型グロープラグでは、セラミックスヒータの先端部側が細径のテーパ状とし、このセラミックスヒータの後端部の外径よりも小さい内径を有する金属製外筒内に圧入するという簡単な構成で、エンジンのシリンダヘッドに取り付けて使用する際に、セラミックスヒータと金属製外筒との圧入部が、加熱された際の熱膨張率の相違によって弛緩が生じた場合でも、セラミックスヒータが金属製外筒から脱落することを防止し、また、圧入時のセラミックスヒータの損傷や金属製外筒の変形を防止するという目的を達成する。
【実施例１】
【００１８】
以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１および図２は、本発明の一実施例に係るセラミックスヒータ型グロープラグの要部（金属製外筒２とこの金属製外筒２内に圧入されるセラミックスヒータ４）を示す縦断面図であり、セラミックスヒータ４を金属製外筒２内に圧入して固定する工程を示している。
【００１９】
この実施の形態では、金属製外筒２は大径部２ａと小径部２ｂとを有する円筒状をしており、この小径部２ｂ内にセラミックスヒータ４が圧入されて固定される。セラミックスヒータ４が圧入される小径部２ｂは、全長に亘って均一の内径を有している。
【００２０】
前記構成の金属製外筒２内に圧入されるセラミックスヒータ４は、図示はしないが、金属製外筒２に固定された状態で金属製外筒２の先端２ｃから外部に露出している先端部４ａ（図２参照）の内部に、コイル状の抵抗発熱線等の発熱部材が埋め込まれている。この発熱コイルの一端に接続された負極側リード線は、セラミックスヒータ４が金属製外筒２に固定された状態で、この金属製外筒２の内面に接触する位置に取り出され、金属製外筒２に電気的に接続される。また、発熱コイルの他端側に接続された正極側リード線は、セラミックスヒータ４の後端部４ｂ（図１および図２の上部）側に伸びており、この後端部４ｂに形成された取付孔４ｃ内で、電極取り出し金具６の先端部６ａとロウ付け等により接続されている。
【００２１】
セラミックスヒータ４の正極側リード線に先端部６ａが接続された電極取り出し金具６の後端部は、金属製外筒２の大径部２ａから外部に伸びており、円筒状ハウジング（図示せず）に絶縁体を介して固定された外部接続端子に接続される。
【００２２】
前記セラミックスヒータ４は、先端部４ａ側が小径で、後端部４ｂ側が大径のテーパ状をしている。そして、このセラミックスヒータ４の先端部４ａ側の外径が、前記金属製外筒２の小径部２ｂの内径よりも小さく、後端部４ｂ側の外径が、前記小径部２ｂの内径よりも大きくなっている。
【００２３】
以上の構成のセラミックスヒータ４を金属製外筒２内に圧入して固定する工程について説明する。セラミックスヒータ４は前述のように、後端部４ｂ側に予め電極取り出し金具６を接続しておく。このセラミックスヒータ４を、小径の先端部４ａ側から金属製外筒２の大径部２ａ内に挿入する。セラミックスヒータ４の先端部４ａ側は、金属製外筒４の小径部２ｂの内径よりも小径になっているので、途中までは抵抗なく挿入される。
【００２４】
セラミックスヒータ４の外径が、金属製外筒２の内径と一致する位置以降は、セラミックスヒータ４の後端部４ｂ側を加圧して、金属製外筒２の小径部２ｂ内に圧入する（図１参照）。セラミックスヒータ４の先端部４ａ側を所定の長さだけ金属製外筒２の外部まで突出させて圧入工程を終了する（図２参照）。
【００２５】
この実施例の構成では、セラミックスヒータ４の外径が金属製外筒２の内径よりも大きい部分、つまり圧入代を有する部分の長さが、従来の構成よりも短いので、圧入荷重が過大になるおそれが無く、圧入時に金属製外筒２が変形したりセラミックスヒータ４が破損するおそれが減少する。しかも、圧入力の管理が容易であり、充分な大きさの締まり量を確保することができる。また、金属製外筒２の内部側に位置しているセラミックスヒータ４の後端部４ｂほど大径なので、エンジンに取り付けて使用する際に、セラミックスヒータ４と金属製外筒３との熱膨張差によって弛緩が生じた場合でも、セラミックスヒータ４が、金属製外筒２の前端２ｃ側から抜け出してエンジンの燃焼室内に落下して内部を損傷するおそれもない。
【実施例２】
【００２６】
図３は第２の実施例に係るセラミックスヒータ型グロープラグの要部、つまり前記第１の実施例と同様に金属製外筒２内に圧入されたセラミックスヒータ４を示す縦断面図である。この実施の形態では、セラミックスヒータ４に埋設された発熱コイル等の発熱部材の一方の電極が、取付孔４ｃ内で電極取り出し用のリード線１０６の先端１０６ａに接続されている。この電極取り出し用のリード線１０６の後端にコイル部１０６ｂが設けられており、このコイル部１０６ａ内に、剛体の棒状金具（図示せず）が挿入されて電気的に接続される。この実施の形態でも、セラミックスヒータ４の外径および金属製外筒２の内径は、前記第１の実施例と同様であり、同様の効果を奏することができる。いずれにしても、セラミックスヒータ４が先端側が細いテーパ状で、金属製外筒２は、前記セラミックスヒータ４の後端部４ｂよりも小径の均一な内径を有するものであれば、その他の部分の構造はどのようなものであっても良い。
【００２７】
前記各実施例のようにセラミックスヒータ４を金属製外筒２内に圧入することにより固定した場合に、さらに、これら両者２、４をロウ付けにより接合するようにしても良い。このようにロウ付けを施すことにより、両者２、４の接合強度の信頼性を一層増すことが可能である。
【実施例３】
【００２８】
前記各実施例では、テーパ形状のセラミックスヒータ４を金属製外筒２内に直接圧入して固定しているが、必ずしも金属製外筒２に直接固定するものに限定されるものではない。例えば、図４に示す第３の実施例ように、金属製パイプ等の円筒部材２０内に、テーパ状のセラミックスヒータ４の後部側を圧入またはロウ付け等により固定し、これらセラミックスヒータ４および円筒部材２０からなるセラミックスヒータ部２２を一体として、金属製外筒２内に圧入またはロウ付け等により固定するようにしても良い。この構成の場合にも、前記各実施例と同様の抜け止め効果やその他の効果を奏することができる。
【実施例４】
【００２９】
図５は第４の実施例に係るセラミックスヒータ型グロープラグの縦断面図である。この実施例では、セラミックスヒータ１０４の先端部１０４ａ側が小径となるテーパ状をしており、一方、金属製外筒１０２は、全長に亘って同一の内径を有しており、しかも、金属製外筒１０２の内径は、セラミックスヒータ１０４の先端部１０４ａ側よりも大きく、かつ、後端部１０４ｂ側よりも小さくなっている。
【００３０】
前記形状のセラミックスヒータ１０４を、先端部１０４ａ側から金属製外筒１０２内に挿入し、後端部１０４ｂ側を金属製外筒１０２の内周面に圧入する。前記第１実施例と同様に、内部に発熱コイル等の発熱部材が埋め込まれている先端部１０４ａを、金属製外筒１０２の先端１０２ｃから外部へ突出させた状態で固定する。
【００３１】
セラミックスヒータ１０４を圧入により固定した金属製外筒１０２を、円筒状ハウジング１０８の先端部１０８ａ内に挿入して、ロウ付けまたは圧入等により固定する。円筒状ハウジング１０８は、エンジンのシリンダヘッドの壁面への取付け金具であり、外周面に取り付け用のねじ１０８ｂが形成され、後端部にはねじ操作用の六角部１０８ｃが設けられている。
【００３２】
このグロープラグの構成では、セラミックスヒータ１０４の一方の電極をその外周面に取り出して金属製外筒１０２に電気的に接続し、他方の電極は、セラミックスヒータ１０４の後端部１０４ｂ側に、絶縁材からなる筒体１１２を介して導電素材（グラファイトピル）１１０を挿入し、この導電素材１１０を、ハウジング１０８の後端部に絶縁体１１４を介して固定された棒状の電極取り出し金具１１６によって常時押圧しておくことにより電気的な接続を行うようにしている。
【００３３】
従来の構成のように、セラミックスヒータの外径と金属製外筒の内径が、それぞれ圧入部分全体に亘って均一である場合には、エンジンに取り付けて使用する際に、熱膨張差によって弛緩し、セラミックスヒータが金属製外筒の先端側に移動してしまうおそれがあるため、電気的接続が維持できないおそれがあったが、この実施例では、セラミックスヒータ１０４を常時押圧していても、金属製外筒１０２の先端１０２ａ側に動いてしまうおそれがないので、電気的接続を確実に行うことができる。また、この構造の場合には、導電素材１１０とセラミックスヒータ１０４の後端面との間に圧力センサ等を配置して、燃焼室内の圧力測定等を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】セラミックスヒータ型グロープラグの要部を示す縦断面図であり、セラミックスヒータと金属製外筒との組付け途中の状態を示す。（実施例１）
【図２】図１の組付け終了時の状態を示す縦断面図である。
【図３】セラミックスヒータ型グロープラグの要部を示す縦断面図である。（実施例２）
【図４】セラミックスヒータ型グロープラグの要部を示す縦断面図である。（実施例３）
【図５】セラミックスヒータ型グロープラグの全体の構成を示す縦断面図である。（実施例４）
【符号の説明】
【００３５】
２    金属製外筒
４    セラミックスヒータ
４ａ  セラミックスヒータの先端部
４ｂ  セラミックスヒータの後端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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