(57)【要約】【課題】従来に比べて消費電力の削減を図ることのできるグロープラグを提供する。【解決手段】ヒータ２０をハウジング１に支持するヒータ支持部材１０には、外側に向けて鍔状に突出するフランジからなるハウジング接続部１２が設けられている。このハウジング接続部１２と先端側ハウジング２との間、及びハウジング接続部１２と後端側ハウジング３との間には、断熱材層５０が介在するように設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成され、軸方向先端側に機関と密接するシート面を有し、当該シート面より軸方向後端側の外周面に機関取り付け用のねじ部を有するハウジングと、
先端側が前記ハウジングの先端部から突出し、後端側が前記ハウジング内に収容されるように設けられたヒータと、
前記ヒータを前記ハウジングに対して支持するヒータ支持部材と
を具備したグロープラグであって、
前記ハウジングと前記ヒータ支持部材との接合界面に断熱材層が介在することを特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
筒状に形成され、軸方向先端側に機関と密接するシート面を有し、当該シート面より軸方向後端側の外周面に機関取り付け用のねじ部を有するハウジングと、
先端側が前記ハウジングの先端部から突出し、後端側が前記ハウジング内に収容されるように設けられたヒータと、
前記ヒータを前記ハウジングに対して支持するヒータ支持部材であって、前記ヒータの外周側に位置する円筒状のスリーブを有するヒータ支持部材と
を具備したグロープラグであって、
前記ハウジング内面と前記スリーブ外面との間、前記スリーブ内面と前記ヒータ外面との間の少なくともいずれか一方に断熱材層が介在することを特徴とするグロープラグ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のグロープラグであって、
前記ヒータの後端側に圧力センサ素子と、当該圧力センサ素子を支持する絶縁部材とを具備し、
前記圧力センサ素子と前記ヒータとの間に介在するように、前記絶縁部材に断熱材層が形成されていることを特徴とするグロープラグ。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載のグロープラグであって、
前記ハウジングの少なくとも前記機関取り付け用のねじ部の外側面に、断熱材層が形成されていることを特徴とするグロープラグ。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載のグロープラグであって、
前記ハウジングの少なくとも前記シート面に、断熱材層が形成されていることを特徴とするグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エンジン等の内燃機関に使用されるグロープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車用のディーゼルエンジン等の内燃機関の始動促進用にグロープラグが使用されている。このようなグロープラグとしては、筒状で外周面に機関取り付け用のねじ部等が設けられたハウジング内に、先端側がハウジングの先端部から突出し、後端側がハウジング内に収容されるように、ヒータ支持部材によりヒータを支持した構成のものが知られている。また、ヒータに電力を供給するリード用軸部材の外側とハウジングの内周面との間に絶縁層を設け、リード用軸部材をハウジング内に絶縁を保持して強固に固定できるようにしたグロープラグも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１３２６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した従来のグロープラグでは、ヒータで発生した熱が、ヒータ支持部材及びハウジング等を介して外部に逃げる。このため、ヒータを所望温度に加熱するために必要とされる電力が増大し、消費電力が大きいという課題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明は、従来に比べて消費電力の削減を図ることのできるグロープラグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のグロープラグは、筒状に形成され、軸方向先端側に機関と密接するシート面を有し、当該シート面より軸方向後端側の外周面に機関取り付け用のねじ部を有するハウジングと、先端側が前記ハウジングの先端部から突出し、後端側が前記ハウジング内に収容されるように設けられたヒータと、前記ヒータを前記ハウジングに対して支持するヒータ支持部材とを具備したグロープラグであって、前記ハウジングと前記ヒータ支持部材との接合界面に断熱材層が介在することを特徴とする。
【０００６】
上記構成の本発明のグロープラグでは、ハウジングと、このハウジングに対してヒータを支持するヒータ支持部材との接合界面に、断熱材層が介在する構成となっている。これによって、ヒータの熱がヒータ支持部材を介してハウジングに伝熱されることを抑制することができ、ヒータを所望温度に加熱するために必要とされる電力を削減して、消費電力の削減を図ることができる。なお、断熱材層とは、当該断熱材層が設けられた部材よりも熱伝導率が低い材料からなる層をいう。
【０００７】
また、本発明のグロープラグは、筒状に形成され、軸方向先端側に機関と密接するシート面を有し、当該シート面より軸方向後端側の外周面に機関取り付け用のねじ部を有するハウジングと、先端側が前記ハウジングの先端部から突出し、後端側が前記ハウジング内に収容されるように設けられたヒータと、前記ヒータを前記ハウジングに対して支持するヒータ支持部材であって、前記ヒータの外周側に位置する円筒状のスリーブを有するヒータ支持部材とを具備したグロープラグであって、前記ハウジング内面と前記スリーブ外面との間、前記スリーブ内面と前記ヒータ外面との間の少なくともいずれか一方に断熱材層が介在することを特徴とする。
【０００８】
上記構成の本発明のグロープラグでは、ヒータをハウジングに対して支持するヒータ支持部材がヒータの外周側に位置する円筒状のスリーブを有する構造となっており、ハウジング内面とスリーブ外面との間、スリーブ内面とヒータ外面との間の少なくともいずれか一方に断熱材層が介在する構成となっている。これによって、ヒータの熱がヒータ支持部材を介してハウジングに輻射によって伝わることを抑制することができ、ヒータを所望温度に加熱するために必要とされる電力を削減して、消費電力の削減を図ることができる。
【０００９】
上記のグロープラグにおいて、ヒータの後端側に、圧力センサ素子と、当該圧力センサ素子を支持する絶縁部材とを具備した構成となっている場合は、圧力センサ素子とヒータとの間に介在するように、絶縁部材に断熱材層が形成されている構成とすることが好ましい。このように構成することにより、ヒータの後端側に熱が伝わって逃げることを抑制することができ、ヒータを所望温度に加熱するために必要とされる電力を削減して、消費電力の削減を図ることができる。また、熱による悪影響が圧力センサ素子に及ぶことを抑制することができる。
【００１０】
また、上記のグロープラグにおいて、さらに、ハウジングの少なくとも機関取り付け用のねじ部の外側面に、断熱材層が形成されている構成とすれば、このねじ部から内燃機関へ熱が伝わって逃げることを抑制することができる。さらに、上記のグロープラグにおいて、さらに、ハウジングのシート面に、断熱材層が形成されている構成とすれば、このシート面から内燃機関へ熱が伝わって逃げることを抑制することができる。これにより、ヒータを所望温度に加熱するために必要とされる電力を削減して、消費電力の削減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のグロープラグによれば、従来に比べて消費電力の削減を図ることのできるグロープラグを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を燃焼圧力センサ付きグロープラグに適用した実施形態について図面を参照して説明する。図１，２は、本発明の実施形態に係る燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００の構成を示すもので、図１は燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００の先端部分を拡大して示す断面図、図２は燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００の全体構成を示す一部切り欠き側面図である。
【００１３】
図１，２に示すように、燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００は、例えば、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ等）、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３０等）等の高強度の金属からなり、略筒状に形成されたハウジング１を具備している。ハウジング１は、先端側ハウジング２と後端側ハウジング３とを接続して構成されている。
【００１４】
図２に示すように、後端側ハウジング３の外周面には、燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００を図示しない機関（エンジン）に取り付けるためのねじ部４が形成されている。本実施形態では、このねじ部４の外周に断熱材層５０がコーティングにより形成されている。また、このねじ部４より後端側の外周部には、ハウジング１を機関に取り付ける際に、スパナやレンチ等の工具を係合させる工具係合部５が設けられている。
【００１５】
図１に示すように、先端側ハウジング２は、ヒータ２０をハウジング１の先端から突出させた状態とするための開口部６を有しており、その軸方向先端側端面は、自動車用ディーゼルエンジン等の機関と密接するシート面（テーパ面）７が形成されている。本実施形態では、このシート面７に、コーティングにより断熱材層５０が形成されている。開口部６内には、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３０等）等の金属からなるヒータ支持部材１０が設けられている。ヒータ支持部材１０は、略筒状に形成されヒータ２０の外側に位置するスリーブ１１を具備しており、このスリーブ１１にはその外周部から外側に向けて鍔状に突出するフランジからなるハウジング接続部１２が設けられている。そして、このハウジング接続部１２を、先端側ハウジング２と後端側ハウジング３との間に介在させた状態で溶接等によって固定することにより、ヒータ支持部材１０がハウジング１に接続されている。また、このハウジング接続部１２と先端側ハウジング２との間、及びハウジング接続部１２と後端側ハウジング３との間には、断熱材層５０が介在するように設けられている。この断熱材層５０は、コーティングあるいは樹脂製の薄膜を挟み込むことによって設けられている。断熱材層５０が介在するように挟み込んで溶接を行うと、断熱材層５０は、溶接によりその一部が溶けて導通状態となる。
【００１６】
また、ヒータ支持部材１０には、その全体がシート面７より先端側に位置するように、つまり、その全体がハウジング１より先端側に露出した状態となる可動部１３が設けられている（図１に符合「Ｓ」にて示す領域。）。この可動部１３は、ヒータ２０の受圧面に印加される燃焼圧に応じて弾性的に変形することにより、ヒータ２０を軸方向に変位させる機能を有する。本実施形態では、この可動部１３は、その肉厚を他のヒータ支持部材１０の部分の肉厚より薄肉とした薄肉部によって構成されている。
【００１７】
上記ヒータ支持部材１０の可動部１３より先端側には、ヒータ保持部１４が設けられている。このヒータ保持部１４は、圧入もしくはロウ付けにより、その内周面でヒータ２０を保持した状態とされたおり、その肉厚は、可動部１３より肉厚とされている。
【００１８】
また、ヒータ２０は、例えば、絶縁性セラミック２１の内部に導電性セラミック２２を設けたセラミックヒータ（窒化珪素、アルミナ等からなる）である。図２に示すヒータ２０の先端面２３は、燃焼室内部の燃焼圧を受ける受圧面とされている。なお、ヒータ２０はセラミックヒータに限らず、メタルグロープラグを構成するメタルヒータ（コイル、ステンレスチューブ、絶縁粉末等からなる）としてもよい。
【００１９】
ヒータ支持部材１０のハウジング接続部１２より後端側のスリーブ１１は、円筒状に後端側に向けて延在している。その後端部には、円環状の素子押え３１が固着されている。素子押え３１は自身の先端面が軸線に垂直な面をなし、例えば、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ等）、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３０等）等の高強度金属から構成されている。素子押え３１より先端側のヒータ支持部材１０の後端側内部には、圧力検出素子３０が設けられている。圧力検出素子３０は、例えば圧電素子とすることができる。この圧力検出素子３０の後端側面（図中、上面に相当する。）には円盤状の絶縁部材４０が隣接配置されることで、圧力検出素子３０は円環状の素子押え３１に対して絶縁状態にある。
【００２０】
上記の素子押え３１の中央には、貫通孔３２が形成されており、この貫通孔３２を貫通するように、棒状に形成された導電性の中軸（リード用軸部材）３３が設けられている。この中軸３３の先端部には、径大となるフランジ部３４が形成されており、このフランジ部３４が圧力検出素子３０とヒータ２０の後端部との間に介在するように配置され、ヒータ２０から伝達された燃焼圧力は、このフランジ部３４及びフランジ部３４と圧力検出素子３０との間に設けられた絶縁部材４１を介して圧力検出素子３０に伝達されるようになっている。また、中軸３３は、導電性のリング部材３５を介してヒータ２０の導電性セラミック２２と電気的に接続され、この中軸３３を介してヒータ２０に電力が供給されるようになっている。なお、中軸３３は、図２に示すヒータ通電線８と電気的に接続され、圧力検出素子３０は、図示しない圧力検出素子３０からの出力信号を処理するための電子回路を介して信号出力線９と電気的に接続され、ハウジング１の外部に電気的に導出されている。なお、上記電子回路はハウジング１の外部に設けてもよい。
【００２１】
本実施形態では、上記した絶縁部材４０，４１の軸方向先端側及び後端側の両側の面に、断熱材層５０がコーティングあるいは樹脂製の薄膜を挟み込むことによって設けられている。また、スリーブ１１の内面には、断熱材層５０がコーティングによって設けられている。
【００２２】
なお、図１において、ハウジング接続部１２より後端側に隣接する部分１５は、ヒータ支持部材１０の後端側部のうち他の部分よりも厚肉で且つ径大の圧入部であり、ハウジング１の後端側ハウジング３内にこの圧入部１５を圧入することにより、後端側ハウジング３（ハウジング１）の軸線とヒータ支持部材１０の軸線とが一致するように、後端側ハウジング３とヒータ支持部材１０とが固定される。
【００２３】
上記構成の燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００では、図２に示すように、ヒータ２０の先端部が、ハウジング１の先端部から突出した状態となっている。そして、グロープラグ１００を図示しない機関のプラグ取り付け孔内に挿入し、ねじ部４を機関の取り付けねじに締め付けてシート面７を機関に当接させることにより、気密性を確保する。この状態で、ヒータ２０の先端側が燃焼室内に位置するように内燃機関に取り付けられ、ヒータ２０に通電して発熱させることによって内燃機関の始動を補助する。
【００２４】
そして、ヒータ２０先端面（受圧面）２３に燃焼圧が加わると、可動部１３が弾性的に変形する（撓む）ことにより、ヒータ２０が後方に向けて軸方向に変位し、圧力検出素子３０が押圧されることにより、圧力検出信号が検出される。なお、圧力検出素子３０より後端側のハウジング１内には、圧力検出素子３０からの出力信号を処理するための電子回路（図示せず。）が搭載され、この電子回路の信号は、信号出力線９を介してＥＣＵなどの制御機器に入力され、機関（エンジン）内における燃焼圧の変化が検知される。
【００２５】
このような状態で燃焼圧力センサ付きグロープラグ１００が使用される際に、本実施形態では、各部に形成された断熱材層５０によって、ヒータ２０において発生した熱が、他の部位へ逃げることを抑制することができる。つまり、ヒータ支持部材１０のハウジング接続部１２と先端側ハウジング２との間に設けられた断熱材層５０により、ヒータ支持部材１０を介して先端側ハウジング２に伝熱により熱が逃げることを抑制することができる。さらに、シート面７に設けられた断熱材層５０により、先端側ハウジング２から伝熱により内燃機関へ熱が逃げることを抑制することができる。また、ヒータ支持部材１０のハウジング接続部１２と後端側ハウジング３との間に設けられた断熱材層５０により、ヒータ支持部材１０を介して後端側ハウジング３に伝熱により熱が逃げることを抑制することができる。さらに、ねじ部４の外周部分に設けられた断熱材層５０により、後端側ハウジング３から伝熱により内燃機関へ熱が逃げることを抑制することができる。
【００２６】
さらに、絶縁部材４０，４１に設けられた断熱材層５０により、ヒータ２０において発生した熱が、ヒータ２０の後端側へ逃げることを抑制することができる。また、絶縁部材４１に設けられた断熱材層５０は、圧力検出素子３０に熱が伝わることを抑制して、圧力検出素子３０に熱による悪影響が及ぶことを抑制する作用も有する。
【００２７】
さらにまた、ヒータ支持部材１０のスリーブ１１内面に設けられた断熱材層５０により、ヒータ２０において発生した熱が、輻射によりヒータ支持部材１０へ逃げることを抑制することができる。また、このスリーブ１１内面に設けられた断熱材層５０は、中軸３３と電気的に接続されヒータ２０に給電するための導電性のリング部材３５とスリーブ１１との間の電気的絶縁を確保する作用も有し、これによって、リング部材３５とスリーブ１１との間で電気的なリークが発生することを抑制することができる。
【００２８】
なお、上記した各断熱材層５０は、当該断熱材層５０を設ける部材よりも熱伝導率が低い材料からなる。これらの熱材層５０は、例えば、ポリイミド樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂、ＰＥＥＫ（商品名）樹脂。耐熱塗料、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等によって形成することができ、夫々の断熱材層５０によって、異なる材料から形成してもよい。また、コーティングによって断熱材層５０を形成する場合、部品の段階でコーティングを行うことが好ましいが、例えば、シート面７に設けられた断熱材層５０及びねじ部４の外周部分に設けられた断熱材層５０については、完成体の状態でこれらの部位に耐熱塗料を吹き付ける、等の方法で形成してもよい。さらに、コーティングによって断熱材層５０を形成する場合、そのコーティングする部位の表面粗さ以上の厚みで断熱材層５０を形成し、その表面を断熱材層５０によって完全に覆った状態とすることが好ましい。
【００２９】
また、上記圧力検出素子３０としては、圧電素子以外に例えば、Ｓｉ素子、ＳＯＩ素子から構成され、圧力が加わった際の歪みに応じた電気信号を出力するように構成されているものでも良い。この圧力検出素子３０を構成する場合、ガラス、金属等からなる基板に、Ｓｉ素子、ＳＯＩ素子等の素子を接合した構造とすることができる。素子の表面にはピエゾ抵抗体が形成され、素子が押圧された際の抵抗値の変化から圧力を検出する。
【００３０】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。例えば、複数の箇所に設けた断熱材層５０については、必ずしも全ての箇所に設ける必要はなく、実施形態で説明した複数の箇所のうち、少なくとも１箇所以上設ければ、消費電力削減の効果を得ることができる。また、さらに、スリーブ１１外面とハウジング１内面との間等の部位に、断熱材層５０を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る燃焼圧力センサ付きグロープラグの要部構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る燃焼圧力センサ付きグロープラグの全体構成を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１……ハウジング、２……先端側ハウジング、３……後端側ハウジング、４……ねじ部、５……工具係合部、６……開口部、７……シート面、８……ヒータ通電線、９……信号出力線、１０……ヒータ支持部材、１１……スリーブ、１２……ハウジング接続部、１３……可動部、１４……ヒータ保持部、１５……圧入部、２０……ヒータ、２１……絶縁性セラミック、２２……導電性セラミック、２３……先端面（受圧面）、３０……圧力検出素子、３１……素子押え、３２……貫通孔、３３……中軸、３４……フランジ部、３５……リング部材、４０，４１……絶縁部材、５０……断熱材層、１００……燃焼圧力センサ付きグロープラグ。
【図１】
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【図２】
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