JP2001227744A

JP2001227744A - セラミックグロープラグ

Info

Publication number: JP2001227744A
Application number: JP2000039794A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Aoi; 泰樹青井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミック基体におけるケースの一端から発
熱体とリード線との接続側のリード線端部までの軸方向
の長さＬ１が７ｍｍ以上であるセラミックグロープラグ
において、発熱体とリード線との剥離を抑制し、信頼性
を向上させる。【解決手段】棒状をなす絶縁性のセラミック基体６
が、ハウジング２に保持された筒状パイプ５内に保持さ
れており、セラミック基体６のうちパイプ５より突出し
た部位の内部において、Ｕ字状をなす通電発熱可能なセ
ラミック製発熱体７が埋設され、この発熱体７にはタン
グステン等よりなる２本のリード線８ａ、８ｂが通電可
能に接続されている。ここで、発熱時の発熱体７におけ
る最高温度部の存在する領域が、セラミック基体６の軸
方向における発熱体７の先端部７ａからリード線端部ま
での長さＬ２の３１％以内の範囲に存在するようになっ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの始動着火装置等に用いられるセラミックグロープラ
グに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のセラミックグロープラグの一般
的な断面構造を図７に示す。該グロープラグＪ１は、ハ
ウジングＪ２に保持された筒状のパイプ（スリーブ）Ｊ
３をケースとし、このケース内には棒状のセラミック基
体Ｊ４が、その一端側（図中の下端側）該ケース（パイ
プＪ３）の一端（図中の下端）より突出させて保持され
ている。

【０００３】このセラミック基体Ｊ４は、その本体が絶
縁性セラミックにより区画形成されており、セラミック
基体Ｊ４の一端側（上記ケースより突出する突出部）の
内部には、通電により発熱する例えばＵ字状のセラミッ
ク製の発熱体Ｊ５が埋設されている。

【０００４】また、セラミック基体Ｊ４の突出部内で
は、導電性の金属（例えばタングステン）等よりなる２
本のリード線Ｊ６が発熱体Ｊ５に通電可能に接続されて
いる。各リード線Ｊ６はそれぞれ、セラミック基体Ｊ４
の他端側にて、互いに電気的に絶縁された中軸Ｊ７及び
パイプＪ３に電気的に接続されている。

【０００５】かかるグロープラグＪ１は、ハウジングＪ
２を介してエンジンヘッド（図示せず）に取り付けられ
る。そして、コネクティングバーＪ８を介して電圧が印
加され、中軸Ｊ７、一方のリード線Ｊ６、発熱体Ｊ５、
他方のリード線Ｊ６、パイプＪ３、ハウジングＪ２を介
して上記エンジンヘッドにアースされるようになってお
り、これによって、発熱体Ｊ５が発熱し、ディーゼルエ
ンジンの着火始動を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、直
噴式のディーゼルエンジン等においては、グロープラグ
を細径化したり、混合気の点火容易な領域に発熱体を配
置させたい等の理由から、グロープラグにおける発熱部
（図７においてセラミック基体Ｊ４における発熱体Ｊ５
を内包する部分）のケース（パイプＪ３）からの突出長
さをより長くすることが望まれている。

【０００７】この点を考慮して、本発明者は、図７に示
す寸法Ｌ１、即ち、セラミック基体Ｊ４におけるケース
の一端（パイプＪ３の一端）から発熱体Ｊ５とリード線
Ｊ６との接続側のリード線端部までの軸方向の長さ（発
熱部突出長さＬ１）が、従来（例えば２．５ｍｍ）より
も長い７ｍｍ以上のものを開発しようと試みたが、以下
のような問題が新たに生じることがわかった。

【０００８】即ち、上記図７において、発熱部がパイプ
Ｊ３から、あまり突出しすぎると、発熱体Ｊ５の熱がケ
ースＪ２、Ｊ３より放熱されにくくなる。そのため、発
熱体Ｊ５とリード線Ｊ６との接続部において、熱がこも
る。すると、セラミック等よりなる発熱体Ｊ５とタング
ステン等よりなるリード線Ｊ６との線膨張係数の差によ
って、該接続部において引っ張り応力が発生し、発熱体
Ｊ５の通電の繰り返しにより、発熱体Ｊ５に亀裂（クラ
ック）が生じる。この亀裂は、さらに進展し、やがて、
リード線Ｊ６の剥離（断線）に至る。

【０００９】この現象は、上記発熱部突出長さＬ１が長
くなるほど発生しやすく、特に、本発明者の開発しよう
とする発熱部突出長さＬ１が７ｍｍ以上の新規なグロー
プラグにおいては、顕著に発生し、信頼性の点で問題が
あることがわかった。そこで、本発明は上記事情に鑑
み、発熱部突出長さＬ１が７ｍｍ以上であるセラミック
グロープラグにおいて、発熱体とリード線との剥離を抑
制し、信頼性を向上させることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記発熱部
突出長さＬ１（セラミック基体におけるケースの一端か
ら発熱体とリード線との接続側のリード線端部までの軸
方向の長さ）が７ｍｍ以上のセラミックグロープラグに
ついて、発熱時における発熱体の最高温度部が、発熱体
とリード線との接続部とは反対側の部位から離れる程、
即ち、セラミック基体一端側に位置する先端部に近い
程、発熱体とリード線との接続部の熱負荷が小さくなる
ことに着目した。

【００１１】この着目点に鑑みて鋭意検討した結果、最
高温度部が発熱体の先端部から所定の領域内にあれば、
実用上、信頼性が確保可能な程度にリード線の剥離を防
止することができることを、実験的に見出した。本発明
は、この検討結果に基づいてなされたものである。

【００１２】即ち、請求項１記載の発明では、一端（６
ａ）側がケース（２、５）の一端（５ａ）より突出する
ように該ケース内に保持されたセラミック基体（６）
と、該セラミック基体の一端側に埋設された発熱体
（７）及び該発熱体に通電可能に接続されて該セラミッ
ク基体の他端（６ｂ）側へ延びるリード線（８ａ、８
ｂ）とを備えるセラミックグロープラグにおいて、発熱
部突出長さＬ１が７ｍｍ以上であり、該発熱体の通電発
熱時に、該セラミック基体の一端寄りに位置する該発熱
体の先端部（７ａ）から軸方向におけるリード線端部ま
での長さＬ２の３１％以内の領域に、該発熱体の最高温
度部があることを特徴としている。本発明によれば、リ
ード線の剥離（断線）が抑制され、実用上満足できる程
度に信頼性を向上させることができる。

【００１３】ここで、請求項２記載の発明のように、発
熱体（７）を、略Ｕ字形状であり、該Ｕ字における曲が
り部（７ｂ）が発熱体の先端部側に位置し、該Ｕ字にお
ける２本の直線部（７ｃ）がセラミック基体（６）の軸
（６ｃ）方向に沿って位置しているものにできる。

【００１４】また、請求項３記載の発明のように、請求
項２記載の発熱体（７）において、セラミック基体
（６）の軸（６ｃ）方向におけるリード線端部から曲が
り部（７ｂ）の内周部までの最大長さａと該曲がり部の
幅ｂとの比ｂ／ａを、０．２以下とすることが好まし
い。比ｂ／ａをこのような範囲とすれば、発熱体の先端
部を構成する曲がり部を、発熱体の他の部位に比べて相
対的に細くし電気抵抗を大きくできるため、曲がり部で
の発熱が大きくなり、発熱体の先端部寄りに最高温度部
を位置させることが容易となる。

【００１５】さらに、請求項４記載の発明のように、セ
ラミック基体（６）におけるリード線（８ａ、８ｂ）を
内包する部位を、該セラミック基体の軸（６ｃ）方向に
直交する断面でみたとき、該断面の全面積のうち該リー
ド線の占める割合を４％以下とすることが好ましい。本
発明者の検討によれば、該割合を４％以下とすれば、熱
応力の発生によるリード線の発熱体との接続部の剥離
を、より効果的に防止できる。

【００１６】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。本実施形態では、本発明を、直噴式
のディーゼルエンジンに搭載され燃焼室内の混合気に着
火するセラミックグロープラグに適用したものとして説
明する。図１は、本実施形態に係るグロープラグ１の全
体構成を示す断面図である。

【００１８】グロープラグ１は、略円筒状をなす導電性
材料（例えば金属）からなるハウジング（取付金具）２
を有し、このハウジング２の外周面には、グロープラグ
１をエンジンヘッド（図示せず）に取り付けるための雄
ねじ部３及び六角部（ナット部）４が形成されている。

【００１９】また、ハウジング２の一端側（図１の下方
側）内部には円筒状をなす金属（例えばステンレス）製
のパイプ（スリーブ）５が、ロウ付けや圧入等により保
持されており、パイプ５の一端５ａ側がハウジング２の
一端側から突出している。ここで、これらハウジング２
とパイプ５とにより、本発明でいうケースが構成され
る。

【００２０】このパイプ５内部には、絶縁性セラミック
よりなる断面円形の棒状のセラミック基体６がロウ付け
等により固定保持されている。該セラミック基体６の一
端６ａ側は、パイプ５の一端（ケースの一端）５ａより
突出した突出部を構成しており、この突出部の先端部は
略球面形状に形成されている。つまり、セラミック基体
６は、パイプ５を介してハウジング２の一端側内部に保
持されている。

【００２１】また、セラミック基体６の一端６ａ側（セ
ラミック基体６の突出部）の内部には、導電性セラミッ
クよりなり通電により発熱する略Ｕ字形状の発熱体７が
埋設されている。また、セラミック基体６の突出部の内
部には、タングステン（Ｗ）等よりなる導電性の２本の
リード線８ａ、８ｂが埋設されており、各リード線８
ａ、８ｂは、発熱体７の各端に通電可能に接続されると
ともに、セラミック基体６の他端６ｂ側へ延びるように
配置されている。

【００２２】ここで、セラミック基体６における発熱体
７を内包する部分が、グロープラグ１の発熱部として構
成されている。この発熱部の詳細構成を図２に示す。図
２において、（ａ）は図１中の発熱部の拡大図、（ｂ）
は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。グロープラグ１は、
この発熱部をエンジンの燃焼室（図示せず）に晒すよう
に、上記エンジンヘッドに取り付けられる。

【００２３】セラミック基体６及び発熱体７は、いずれ
も導電性セラミック粉末（例えば、珪化モリブデンＭｏ
Ｓｉ2 粉末）と絶縁性セラミック粉末（例えば、窒化珪
素Ｓｉ3 Ｎ4 粉末）の混合物よりなる焼結体により構成
されている。ここで、例えば、両体６、７を配合割合を
同一にした焼結体とし、且つ、各粉体の粒径を変更する
ことにより、導電性の発熱体７と絶縁性のセラミック基
体６とを作り分けることができる。

【００２４】具体的には、発熱体７は、大粒径のＳｉ3
Ｎ4 粉末と小粒径のＭｏＳｉ2 粉末から、セラミック基
体６では、ほぼ同粒径のＳｉ3 Ｎ4 粉末とＭｏＳｉ2 粉
末から構成される。それによって、発熱体７では、小粒
径のＭｏＳｉ2 粉末（導電性セラミック粉末）が大粒径
のＳｉ3 Ｎ4 粉末（絶縁性セラミック粉末）を取り囲ん
で互いに連なるため、発熱体７に電流が流れ、発熱体７
が発熱される。一方、セラミック基体６では、ＭｏＳｉ
2 粉末間に同粒径のＳｉ3 Ｎ4 粉末が介在するため、導
電性セラミック粉末が絶縁性セラミック粉末に相互に分
断され、発熱体７に比べて抵抗が大きく絶縁層を形成す
る。

【００２５】そして、図２（ａ）に示す様に、略Ｕ字形
状をなす発熱体７において、該Ｕ字における曲がり部７
ｂが、セラミック基体６の一端６ａ寄りに位置して発熱
体７の先端部７ａを構成し、該Ｕ字における２本の直線
部７ｃがセラミック基体６の軸６ｃ方向に沿って（図示
例では略平行に）位置している。また、発熱体７におい
ては、先端部７ａからリード線端部までの長さＬ２が、
セラミック基体６の軸６ｃ方向における発熱体７の長さ
Ｌ２（以下、発熱体長さＬ２という）となる。

【００２６】ここで、本実施形態では、上記発熱部突出
長さＬ１（セラミック基体６におけるパイプ５の一端５
ａから発熱体７とリード線８ａ、８ｂとの接続側のリー
ド線端部までの軸６ｃ方向の長さ）を７ｍｍ以上として
いる。このような場合、従来においては、上述したよう
に、発熱体７とリード線８ａ、８ｂとの接続部でクラッ
クが発生する可能性が大きい。ちなみに、セラミック基
体６及び発熱体７を上記した珪化モリブデン及び窒化珪
素で形成し、リード線８ａ、８ｂをタングステンで形成
した場合、各部の線膨張係数（×１０^-6／℃）は、セラ
ミック基体が３．８５、発熱体が４．０５、リード線が
４．５である。

【００２７】その点、本実施形態では、発熱時の発熱体
７における最高温度部の存在する領域を、セラミック基
体６の軸６ｃ方向において先端部７ａから上記発熱体長
さＬ２の３１％の長さ以内の範囲に存在するようにした
独自の構成を採用することにより、上記の接続部におけ
るクラックの発生を抑制し、実用上、信頼性が確保可能
な程度にリード線の剥離を防止できるようになってい
る。

【００２８】この独自の構成は、発熱体７において、セ
ラミック基体６の軸６ｃ方向におけるリード線端部から
曲がり部７ｂの内周部までの最大長さａ、曲がり部７ｂ
における先端部７ａを含む部位の幅ｂ、直線部７ｃの幅
ｃ（以下、それぞれ単に最大長さａ、曲がり部幅ｂ、直
線部幅ｃという）等を適宜設計して、発熱体７内の電気
抵抗分布を調整することで可能である。

【００２９】限定されるものではないが、発熱体７にお
ける各寸法の一例を示す。上記最大長さａが５．５ｍ
ｍ、曲がり部幅ｂが１．１ｍｍ（つまり、上記発熱体長
さＬ２が６．６ｍｍとなる）、直線部幅ｃが０．７５ｍ
ｍとできる。なお、２本の直線部７ｃにおいて互いの直
線部幅ｃは同一であり、両直線部７ｃの間隔ｄは１．２
ｍｍとできる。また、リード線８ａ、８ｂの線径はφ
０．４ｍｍとできる。

【００３０】この寸法例において発熱部突出長さＬ１を
７ｍｍとしたとき、上記発熱体７の最高温度部（例えば
１３００℃程度）は、セラミック基体６の軸６ｃ方向に
おいて、先端部７ａから発熱体長さＬ２の３１％の長さ
の部位にある。つまり、発熱時の発熱体７の軸６ｃ方向
に沿った温度分布をみたとき、発熱体７のうち先端部７
ａから０．３１×Ｌ２の長さの部位に最大ピークを持つ
ような形とできる。

【００３１】また、図１に示す様に、各リード線８ａ、
８ｂは、セラミック基体６の内部にて発熱体７からセラ
ミック基体６の他端６ｂ側へ向かって、互いに略平行に
直線状に延設されている。また、各リード線８ａ、８ｂ
の端部は、ケース２、５内に位置するセラミック基体６
の外周面に裸出している。

【００３２】また、セラミック基体６の他端６ｂには、
金属（例えばステンレス等）製棒状の中軸９の一端９ａ
が対向して設けられており、これら対向する両端６ｂ、
９ａは、金属（例えばステンレス等）製筒状のキャップ
リード１０に挿入され、ロウ付け等で固定されることに
より、電気的に接続されている。

【００３３】そして、一方のリード線８ａの裸出部は、
キャップリード１０にロウ付け等により電気的に接続さ
れており、他方のリード線８ｂの裸出部はパイプ５にロ
ウ付け等により電気的に接続されている。これにより、
中軸９を起点とした場合、中軸９、キャップリード１
０、一方のリード線８ａ、発熱体７、他方のリード線８
ｂ、パイプ５、ハウジング２といった順に電流経路が構
成される。

【００３４】また、中軸９の他端９ｂ側において、中軸
９とハウジング２との間には、共に絶縁性の溶着ガラス
１１及びインシュレータ１２が介在している。これら介
在部材１１、１２は、中軸９とハウジング２とを電気的
に絶縁しつつ、中軸９の保持・固定及び芯出しを行うた
めのものである。

【００３５】また、中軸９の他端９ｂ側には、絶縁材料
から成るつば付き筒状の絶縁ブッシュ１３がはめ込まれ
ており、この絶縁ブッシュ１３は、そのつば部を介して
固定ナット１４により、ハウジング２の六角部４の端面
に固定されている。そして、この絶縁ブッシュ１３によ
って、ハウジング２（六角部４）の端面と固定ナット１
４及び中軸９とは、電気的に絶縁されている。

【００３６】かかるグロープラグ１は、ハウジング２を
介して上記エンジンヘッドに取り付けられ、図１にて図
示しないが、中軸９の他端９ｂに設けられた端子ねじ９
ｃには、上記図７と同様に、端子ナット等によってコネ
クティングバーが電気的に接続される。

【００３７】このコネクティングバーは図示しない電源
に接続され、上記した中軸９〜ハウジング２に至る電流
経路を介してエンジンヘッドにアースされた状態とな
る。これにより、グロープラグ１において発熱体７を通
電発熱させ、ディーゼルエンジンの着火始動を行うこと
が可能となっている。

【００３８】次に、上記グロープラグ１における特徴部
分であるセラミック基体６の製造方法について、図３及
び図４に示す工程説明図を参照して説明する。まず、図
示しない型内にリード線８ａ、８ｂを配置させ、該型内
に、発熱体７を構成するセラミック粉末にバインダーを
混練してペースト化したものを射出することにより、図
３（ａ）に示す発熱体７とリード線８ａ、８ｂとが一体
化された第１成形体２０を作製する。

【００３９】次に、この第１成形体２０を図示しない型
内に配置させ、該型内に、セラミック基体６を構成する
セラミック粉末（基体構成粉末）にバインダーを混練し
てペースト化したものを射出することにより、図３
（ｂ）に示す様に、第１成形体２０が露出した形で基体
構成粉末に一体化された第２成形体２１を作製する。

【００４０】更に、この第２成形体２１と基体構成粉末
とを用いて、上記同様に射出成形することにより、図３
（ｃ）に示す第１成形体２０が基体構成粉末に内包され
た第３成形体２２を作製する。次に、この第３成形体２
２内部のバインダー成分を除去するために、第３成形体
２２に対して、所定の温度（例えば約５００℃）で加熱
乾燥処理（脱脂処理）を施す。

【００４１】続いて、図３（ｄ）に示す様に、ホットプ
レス用の波形の上型３０及び下型３１の間に、第３成形
体２２を複数個並べて配置させるとともに、その前後左
右の四方にプレス型３２〜３５を配置する。なお、これ
ら各型３０〜３５はカーボン等よりなる。また、各第３
成形体２２には、互いの付着を防止するために、上下型
３０、３１に配置する前に離型剤（窒化ボロン等）が予
め塗布される。そして、複数個の第３成形体２２を型３
０〜３５を介して加圧しながら所定の温度（例えば約１
８００℃）で焼成する。

【００４２】こうして、焼成された各第３成形体２２を
型３０〜３５から取り出し、分離すると、図４（ａ）に
示す焼結体（焼成体）２３が作製される。続いて、図４
（ｂ）に示す様に、焼結体２３の外周面を切削加工して
円柱体２４を作製し、更に、円柱体２４に対してリード
線８ａ、８ｂの裸出部が形成されるように仕上げ研削を
行うとともに、その先端部を球面状に切削加工すること
により、図４（ｃ）に示すセラミック基体６が出来上が
る。

【００４３】その後、このセラミック基体６をパイプ５
に対して銀ロウ等を用いてロウ付けして組み付け、更
に、セラミック基体６と中軸９とをキャップリード１０
を介してロウ付け等により組み付ける。続いて、この組
付体をハウジング２へ挿入し、パイプ５とハウジング２
とをロウ付け等により固定し、更に、インシュレータ１
２の挿入、ガラス溶着及び固定ナット１４による絶縁ブ
ッシュ１３の固定等を行うことで、図１に示すグロープ
ラグ１が完成する。

【００４４】ところで、本グロープラグ１では、上記発
熱部突出長さＬ１を７ｍｍ以上とし、且つ、発熱体７の
上記最高温度部の存在する領域を、セラミック基体６の
軸６ｃ方向において先端部７ａから上記長さＬ２の３１
％以内の範囲に存在させている。このような構成とする
ために、発熱体７における上記各寸法ａ、ｂ、ｃ及び発
熱部突出長さＬ１について検討した例を述べる。

【００４５】図５は、発熱部突出長さＬ１（単位：ｍ
ｍ）、曲がり部幅ｂと最大長さａとの比ｂ／ａ、曲がり
部ｂと直線部幅ｃとの比ｂ／ｃ、直線部幅ｃと最大長さ
ａとの比ｃ／ａを種々変えたグロープラグ（番号１〜１
２）について、その時の発熱体７の最高温度部の先端部
７ａからの位置（発熱体長さＬ２を１００％としたとき
の割合で示す、単位：％）、及び、耐久試験を行った後
のリード線８ａ、８ｂの発熱体７との接続部におけるク
ラックの発生の有無を示す図表である。

【００４６】ここで、各比ｂ／ａ等は、各寸法ａ〜ｃを
上記した一例（ａ＝５．５ｍｍ、ｂ＝１．１ｍｍ、ｃ＝
０．７５ｍｍ）から種々変えていった。図５中、番号１
〜４は、発熱部突出長さＬ１を従来寸法である２．５ｍ
ｍとした比較例であり、番号５〜１２は、該長さＬ１を
７ｍｍ以上とした例である。ここで、番号６は、各寸法
ａ、ｂ、ｃを上記した一例としたものである。

【００４７】ちなみに、比較例において、番号１は、ａ
＝６．６ｍｍ、ｂ＝１．０ｍｍ、ｃ＝０．７５ｍｍ、番
号２は、ａ＝５．５ｍｍ、ｂ＝１．１ｍｍ、ｃ＝０．７
５ｍｍ、番号３は、ａ＝６．３ｍｍ、ｂ＝１．４ｍｍ、
ｃ＝１．０ｍｍ、番号４は、ａ＝５．０ｍｍ、ｂ＝１．
６ｍｍ、ｃ＝１．０ｍｍ、としたものである。

【００４８】また、最高温度部は、放射温度計を用い
て、通電発熱時の発熱体７におけるセラミック基体６の
軸６ｃ方向に沿った温度分布を測定することで求めた。
また、耐久試験は、発熱体７に対して通電と非通電を繰
り返すことで、発熱体７に対して室温状態と発熱した高
温状態（発熱温度が飽和した状態、例えば１３００℃程
度）とを各々例えば１分間ずつ実現し、この冷熱サイク
ルを実用レベルに耐えうるサイクル数（例えば２万サイ
クル）実施した。

【００４９】図５に示す様に、まず、発熱部突出長さＬ
１を従来の長さである７ｍｍ未満とした比較例（番号１
〜４）では、発熱体の最高温度部の位置に関係なく、ク
ラックが発生せず、信頼性を確保できる。それに対し
て、該長さＬ１を従来よりも長い７ｍｍとした例（番号
５〜８）では、最高温度部が３１％以内であれば、クラ
ックが発生せず、信頼性を確保でき、更に、該長さＬ１
を７ｍｍよりも長くした場合（番号９〜１２）でも、最
高温度部が３１％以内であれば、クラックが発生せず、
信頼性を確保できる。

【００５０】このように、本実施形態によれば、発熱体
７を、通電発熱時における発熱体７の最高温度部が、発
熱体７の先端部７ａから発熱体長さＬ２の３１％以内の
領域に存在するような形状としているため、発熱部突出
長さＬ１を７ｍｍ以上としても、発熱体７とリード線８
ａ、８ｂとの接続部においてリード線８ａ、８ｂの剥離
（断線）を抑制し、実用上、信頼性を確保したグロープ
ラグ１を提供することができる。

【００５１】また、図５からわかるように、発熱体７に
おいて、最大長さａと曲がり部幅ｂとの比ｂ／ａを、
０．２以下とすることが好ましい。比ｂ／ａをこのよう
な範囲とすれば、曲がり部幅ｂが小さくなるため、発熱
体７の先端部７ａを構成する曲がり部７ｂを、発熱体７
の他の部位に比べて相対的に細くし電気抵抗を大きくで
きる。そのため、曲がり部７ｂでの発熱が大きくなり、
結果的に、先端部７ａ寄りに最高温度部を位置させるこ
とが容易となる。

【００５２】さらに、本実施形態では、セラミック基体
６の内部にて、発熱体７からセラミック基体６の他端６
ｂ側へ向かってリード線８ａ、８ｂが延設されている
が、この場合、セラミック基体６におけるリード線を内
包する部位を軸６ｃ方向に直交する断面でみたとき、該
断面の全面積のうちリード線の占める割合を４％以下と
することが好ましい。

【００５３】この根拠となった検討例を図６に示す。図
６において、（ａ）は図２（ａ）中のＢ−Ｂ断面を示す
図、（ｂ）は該Ｂ−Ｂ断面の全面積のうちリード線の占
める割合を種々変えたグロープラグ（番号１〜８）につ
いて、上記耐久試験を行った後のリード線８ａ、８ｂの
発熱体７との接続部におけるクラックの発生の有無を示
す図表である。

【００５４】なお、本検討例では、セラミック基体６は
上記した珪化モリブデン及び窒化珪素で形成し、リード
線８ａ、８ｂはタングステンで形成したものである。ま
た、両者共、上記Ｂ−Ｂ断面に沿った断面形状は円形状
であり、図６中、セラミック基体６の直径をｆ（単位：
ｍｍ）、リード線８ａ、８ｂの線径（直径）をｇ（単
位：ｍｍ）、上記２本のリード線の占める割合をＷ占有
率（単位：％）として示してある。

【００５５】図６（ｂ）から、セラミック基体６におけ
る上記Ｂ−Ｂ断面、即ち、リード線内包部位の軸６ｃ方
向直交断面の全面積のうち、リード線８ａ、８ｂの占め
る割合（Ｗ占有率）を４％以下とすれば、クラックが発
生せず、信頼性を確保できることがわかる。よって、Ｗ
占有率を４％以下とすることにより、熱応力の発生によ
るリード線８ａ、８ｂの発熱体７との接続部の剥離を、
より効果的に防止できる。

【００５６】なお、発熱体を上記のように射出成形する
ものでなく、例えば、ＷＣ（タングステンカーバイド）
を用いて印刷により成形したものとした場合も、ＷＣ
（線膨張係数：５．２×１０^-6／℃）よりなる発熱体と
例えばＷ（線膨張係数：４．５×１０^-6／℃）よりなる
リード線との線膨張係数の差により、上記クラックの問
題が発生するが、この場合も本実施形態の構成を適用す
ることにより、発熱体とリード線との剥離を抑制し、信
頼性を向上させることができる。

【００５７】また、発熱体はＵ字形状に限定されるもの
ではなく、任意の形状が可能である。また、セラミック
基体についても、断面円形の棒状に限定されるものでは
なく、断面多角形の棒状であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るグロープラグの全体構
成を示す縦断面図である。

【図２】図１に示すグロープラグにおける発熱部の詳細
構成を示す図である。

【図３】上記実施形態に係るセラミック基体の製造方法
を示す工程図である。

【図４】図３に続く製造方法を示す工程図である。

【図５】発熱体における各部寸法ａ、ｂ、ｃ及び発熱部
突出長さＬ１の検討例を示す図表である。

【図６】セラミック基体の断面積に対するリード線の占
有率についての検討例を示す図表である。

【図７】一般的なグロープラグの全体構成を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

２…ハウジング、５…パイプ、５ａ…パイプの一端（ケ
ースの一端）、６…セラミック基体、６ａ…セラミック
基体の一端、６ｂ…セラミック基体の他端、６ｃ…セラ
ミック基体の軸、７…発熱体、７ａ…発熱体の先端部、
７ｂ…曲がり部、７ｃ…直線部、８ａ、８ｂ…リード
線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケース（２、５）と、一端（６ａ）側が前記ケースの一端（５ａ）より突出す
るように前記ケース内に保持されたセラミック基体
（６）と、このセラミック基体の前記一端側に埋設され通電により
発熱する発熱体（７）と、前記セラミック基体に埋設されて前記発熱体に通電可能
に接続されるとともに、前記セラミック基体の他端（６
ｂ）側へ延びるリード線（８ａ、８ｂ）とを備えるセラ
ミックグロープラグにおいて、前記セラミック基体における前記ケースの一端から前記
発熱体と前記リード線との接続側のリード線端部までの
軸方向の長さＬ１が７ｍｍ以上であり、前記発熱体が通電により発熱したとき、前記セラミック
基体の前記一端寄りに位置する前記発熱体の先端部（７
ａ）から軸（６ｃ）方向におけるリード線端部までの長
さＬ２の３１％以内の領域に、前記発熱体の最高温度部
があることを特徴とするセラミックグロープラグ。
【請求項２】前記発熱体（７）は略Ｕ字形状をなし、
該Ｕ字における曲がり部（７ｂ）が前記先端部（７ａ）
側に位置し、該Ｕ字における２本の直線部（７ｃ）が前
記セラミック基体（６）の軸（６ｃ）方向に沿って位置
していることを特徴とする請求項１に記載のセラミック
グロープラグ。
【請求項３】前記発熱体（７）において、前記セラミ
ック基体（６）の軸（６ｃ）方向におけるリード線端部
から前記曲がり部（７ｂ）の内周部までの最大長さａと
前記曲がり部の幅ｂとの比ｂ／ａが、０．２以下となっ
ていることを特徴とする請求項２に記載のセラミックグ
ロープラグ。
【請求項４】前記セラミック基体（６）における前記
リード線（８ａ、８ｂ）を内包する部位を、前記セラミ
ック基体の軸（６ｃ）方向に直交する断面でみたとき、
該断面の全面積のうち前記リード線の占める割合が４％
以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
か１つに記載のセラミックグロープラグ。