JP2002195558A - セラミックスヒータ型グロープラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミックスヒータ６の正極側リード線６８と
電極取り出し金具１２、およびセラミックスヒータ６の
外周面と金属製外筒８の内周面をロウ付けにより接合す
る場合に、セラミックスヒータ６の端面６ｂにロウ材が
残らないようにして、電極取り出し金具１２と金属製外
筒８との短絡を防止する。 【解決手段】セラミックスヒータ６の一方の端部側を金
属製外筒８内に挿入する。そして、金属製外筒８内に位
置するセラミックスヒータ６の端面６ｂに電極取り出し
金具取付け孔１２ｃを形成し、この取付け孔内６ｃに発
熱体６４の正極側リード線６８を露出させておく。その
後、この取行け孔６ｃ内に電極取り出し金具１２の先端
１２ａを挿入し、セラミックスヒータ６と金属製外筒８
との間、およびセラミックスヒータ６の取付け孔６ｃと
電極取り出し金具１２の間を同時に銀ロウ付けする。セ
ラミックスヒータ６の端面６ｂが球面状なので、溶けた
ロウ材が外周側に流れて端面６ｂ上に残らない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】絶縁性セラミックス中に、高融点金属
（例えばタングステン等）のコイルや導電性セラミック
ス等の発熱体を埋設し、または導電性セラミックスの発
熱体の一部を露出させる等、絶縁性セラミックスと発熱
体としての無機導電体とを複合して形成したセラミック
スヒータを、金属製外筒内にロウ付けにより固定し、前
記発熱体の負極側のリード線を絶縁性セラミックスの側
面から取り出して金属製外筒に接続するとともに、正極
側のリード線を、絶縁性セラミックスの前記発熱体が埋
設された位置と逆の端面側で電極取り出し金具の一端に
接続し、さらに、この電極取り出し金具の他端に外部接
続端子を接続するように構成したセラミックスヒータ型
グロープラグが従来から知られている。

【０００３】ところで、近年、排気ガスの規制に対応す
るため、ディーゼルエンジンの燃焼方式が、副燃焼室を
有するタイプから、直接噴射型、いわゆる直噴型に移行
し、さらに、マルチバルブ化が行われてきている。この
ような直接噴射型のディーゼルエンジンに用いるグロー
プラグは、シリンダヘッドの壁面を通って主燃焼室に臨
むため、副燃焼室を予熱するタイプに比べて全長を長く
し、しかも、細径にすることが必要である。

【０００４】さらに、シリンダヘッドの強度を確保する
ためにシリンダヘッドの厚さを大きくするとともに、バ
ルブ孔、噴射ノズル取付け孔およびグロープラグ取付け
孔の間隔をそれらの干渉防止のために確保する必要があ
る。そのため、グロープラグを装着する挿入孔が非常に
細く、しかも、長くなってきており、それに合わせてグ
ロープラグも非常に細長く形成する必要がある。

【０００５】前述のようなグロープラグの長尺化の要求
に応えるとともに、セラミックスヒータの全長を短縮し
てコストダウンを図るために、セラミックスヒータを、
その発熱体が埋設されている発熱部を外部に突出させる
ようにして金属製外筒の一端側に固定するとともに、電
極取り出し金具が接続されている他端側は金属製外筒の
内部に位置するようにした構造のグロープラグが提案さ
れている。

【０００６】前記のような構造のグロープラグは、図５
に示す工程により、セラミックスヒータ６の内部に埋設
された発熱線６４（その一端に接続された正極側リード
線６８）と電極取り出し金具１２との接続、およびセラ
ミックスヒータ６と金属製外筒８との接合を、ロウ付け
によって行うことが一般に行われている。これら各部材
６，８，１２をロウ付けする場合の工程について図５
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）により説明する。先ず、セラミ
ックスヒータ６および金属製外筒８をロウ付け治具１４
に取付けて位置あわせをし、電極取り出し金具１２の一
端１２ａをセラミックスヒータ６の上部の端面６ｂに開
口している取付け孔６ｃ内に挿入した後、所定量の銀ロ
ウ２６を、線材をコイル状に巻いた状態にして、セラミ
ックスヒータ６の平坦な上部側端面６ｂ上に挿入し（図
５（ａ）参照）、水素雰囲気中で９００℃に加熱する。

【０００７】９００℃に加熱すると、セラミックスヒー
タ６の上部側端面６ｂ上に載っている銀ロウ材２６が溶
けて（図５（ｂ）参照）、セラミックスヒータ６と金属
製外筒８との間の隙間、およびセラミックスヒータ６の
取付け孔６ｃと電極取り出し金具１２の先端部１２ａと
の間の隙間に流れ込み、これらが接合される（図５
（ｃ）参照）。このように正常に銀ロウ付けが行われて
接合された場合には、セラミックスヒータ６の上部側端
面６ｂ上には銀ロウ２６が残らず、すべてが前記隙間に
流れ込む。

【０００８】一方、ロウ付けが正常に行われなかった場
合には、セラミックスヒータ６の上部側端面６ｂ上に挿
入されたコイル状の銀ロウ材２６が溶けても、セラミッ
クスヒータ６と金属製外筒８との間の隙間や、セラミッ
クスヒータ６の取付け孔６ｃと電極取り出し金具１２と
の間の隙間に全部流れ込まず、一部がそのままセラミッ
クスヒータ６の上部側端面６ｂ上に残ってしまう。この
ようにロウ付けが正常に行われずに、銀ロウ２６がその
ままセラミックスヒータ６の端面６ｂ上に残ってしまう
と、電極取り出し金具１２と金属製外筒８との短絡が生
ずるという問題があった。

【０００９】そこで、本発明の発明者等は、前記課題を
解決するために、ロウ付けを行う際に、溶けたロウ材
が、セラミックスヒータの外周面と金属製外筒の内周面
との間の隙間、およびセラミックスヒータの取付け孔と
電極取り出し金具との間の隙間に確実に流れ込むような
最適な条件を選択し、セラミックスヒータの端面上にロ
ウ材が残ることがなく、電極取り出し金具と金属製外筒
とが短絡を起こすことを防止できるセラミックスヒータ
型グロープラグを発明し、すでに出願をした（特願２０
００−２２３９８４号）。

【００１０】前記出願に係る発明では、セラミックスヒ
ータの電極取り出し金具取付け側の端面が平坦である
が、金属製外筒の内径と電極取り出し金具の外径との間
に一定の関係が存在する場合には、ロウ付けをした際
に、セラミックスヒータの端面上にロウ材が残ることが
なく、金属製外筒と電極取り出し金具との絶縁性を基本
的には確保することができ、これら両者の短絡が生じる
ことはない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記発明
では、セラミックスヒータの上端面が平坦であるため、
例えば、金属製外筒の内径を小さくした場合には、各部
材の寸法やロウ付け条件のばらつき等によってはセラミ
ックスヒータの前記端面上にロウ材が残ってしまう場合
があった。

【００１２】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、電極取り出し金具とセラミックスヒータ、お
よびセラミックスヒータと金属製外筒との間をロウ付け
により接合した場合に、セラミックスヒータの電極取り
出し金具取付け側の端面にロウ材が残ってしまうことが
なく、電極取り出し金具と金属製外筒との間に短絡が生
じるおそれのないセラミックスヒータ型グロープラグを
提供することを目的とするものである。

【００１３】さらに、前述のようにセラミックスヒータ
と金属製外筒とはロウ付けにより接合されており、この
ロウ材は５０〜１００ミクロン程度の厚さの薄膜状にな
っている。金属製外筒の線膨張係数がセラミックスヒー
タの線膨張係数より非常に大きいことにより、グロープ
ラグの発熱時に金属製外筒とセラミックスヒータとの間
に位置ずれを起こさせようとする力が発生する。そし
て、この薄膜状のロウ層がその力の緩衝層として機能し
ている。

【００１４】従来のセラミックスヒータでは、発熱体の
負極をタングステン等のリード線を介してセラミックス
ヒータの側面に露出させて銀ロウ層に接合しているが、
この部分の接合強度が小さい場合には、グロープラグの
発熱時に金属製外筒とセラミックスヒータとの間に生じ
る力によりリード線とロウ層との間に滑りや摩擦が生じ
て、負極と金属製外筒との導通性の信頼性が損なわれる
おそれがある。他方、この部分の接合強度が非常に強い
場合には、発熱時の力がこの部分に集中してリード線が
断線するおそれがあるという問題があった。

【００１５】従って、他の発明の目的は、セラミックス
ヒータの発熱体の一方の極（負極）と金属製外筒とを、
充分な厚さのある銀ロウにより確実な接合を行うととも
に、完全な導通性を確保することが出来るセラミックス
ヒータ型グロープラグを提供するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るセラミック
スヒータ型グロープラグは、絶縁性セラミックスと無機
導電体で形成したセラミックスヒータと、このセラミッ
クスヒータの端部内でその発熱体の一方の極に電気的に
接続された電極取り出し金具と、前記セラミックスヒー
タの発熱体側先端部を外部に突出させるとともに、電極
取り出し金具接続側の端部を内部に収容した状態で固定
された金属製外筒とを備えており、前記発熱体の一方の
極と電極取り出し金具、およびセラミックスヒータと金
属製外筒とをそれぞれロウ付けによって接合したもので
あって、特に、前記セラミックスヒータの、電極取り出
し金具接続側の端面を凸形状としたことを特徴とするも
のである。

【００１７】また、請求項２に記載の発明は、前記セラ
ミックスヒータの、電極取り出し金具接続側の端面を球
面状に形成したことを特徴とするものである。

【００１８】さらに、請求項３に記載の発明は、前記セ
ラミックスヒータの、電極取り出し金具接続側の端面を
テーパ状に突出形成したことを特徴とするものである。

【００１９】また、請求項４に記載の発明は、前記セラ
ミックスヒータの、電極取り出し金具接続側の端面を段
部を有する凸形状に形成したことを特徴とするものであ
る。

【００２０】請求項１ないし請求項４に記載の発明で
は、セラミックスヒータの金属製外筒内に位置している
電極取り出し金具取付け側の端面が凸形状をしているの
で、ロウ付けを行うと、溶けたロウ材はその凸面上を低
い方に流れていき、電極取り出し金具の接続されている
前記端面の中央部に残ることはない。従って、正極（電
極取り出し金具）と負極（金属製外筒）との絶縁性を確
保することができる。

【００２１】また、請求項５に記載の発明は、前記セラ
ミックスヒータの発熱体の他方の極を、前記凸形状部の
表面に露出させるとともに、ロウ付けによりこの露出部
と前記金属製外筒との電気的接続を行ったことを特徴と
するものである。

【００２２】また、請求項６に記載の発明は、前記セラ
ミックスヒータの発熱体の他方の極を、接続用の導電体
を介して、電極取り出し金具接続側の端面に露出させた
ことを特徴とするものである。

【００２３】また、請求項７に記載の発明は、前記一方
の極を前記端面の頂部で電極取り出し金具に接続し、他
方の極をその外周の金属製外筒寄りに露出させたことを
特徴とするものである。

【００２４】請求項５ないし請求項７に記載の発明によ
れば、発熱体の前記他方の極を凸形状部に露出させてい
るので、他方の極と金属製外筒との間に充分な厚さのロ
ウ層を形成することができ、他方の極（負極）と金属製
外筒との電気的接続の信頼性を向上させることができ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態によ
り本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係
るセラミックスヒータ型グロープラグ（全体を符号１で
示す）の縦断面図である。このグロープラグ１のハウジ
ング２はほぼ円筒状をしており、その内部の孔４は、図
の左側のセラミックスヒータ固定側が中径部４ａ、図の
右側の外部接続端子固定側が大径部４ｃ、これら中径部
４ａと大径部４ｃの間が小径部４ｂである段付きの軸方
向孔になっている。

【００２６】前記ハウジング２の内部孔４（段付きの軸
方向孔）の中径部４ａ内には、セラミックスヒータ６が
ロウ付けにより接合された金属製外筒８が挿入され、こ
の金属製外筒８の外周面の一部が圧入またはロウ付け等
によりこのハウジング２に固定されている。金属製外筒
８は、内部側の端面８ａがハウジング２の内部孔４の中
径部４ａと小径部４ｂとの間の段部４ｄに当接して位置
決めが行われる。

【００２７】セラミックスヒータ６は、例えばその本体
部を構成するセラミックス絶縁体６２の内部に、高融点
金属（例えばタングステン（Ｗ）等）をコイル状にした
発熱線（発熱体）６４が埋め込まれた発熱部６ａを有し
ており、この発熱部６ａが、前記金属製外筒８の先端８
ｂから外部へ突出するとともに、この発熱部６ａから遠
い側の端面６ｂが金属製外筒８の内部に位置している。
セラミックスヒータ６の金属製外筒８内に位置する端面
６ｂは、この実施の形態では球面状をしている。この球
面状の端面６ｂは、セラミックス絶縁体６２をホットプ
レスにより成形した後、研削加工等によって形成され
る。なお、前記セラミックスヒータ６の発熱部６ａは、
導電性セラミックスの発熱体あるいはシート状の発熱体
等を用いることもできる。

【００２８】前記セラミックスヒータ６の内部に埋め込
まれたコイル状発熱線６４の一端６４ａに負極側のリー
ド線６６が接続されるとともに、他端６４ｂに正極側の
リード線６８が接続されている。負極側のリード線６６
は、金属製外筒８の内部側でセラミックス絶縁体６２の
外面に露出して金属製外筒８の内面にロウ付けにより電
気的に接続されている。一方、正極側のリード線６８
は、先端部６８ａがセラミックスヒータ６の前記端面６
ｂ側に伸びており、セラミックスヒータ６の内部で電極
取り出し金具１２の一端１２ａに接続されている。

【００２９】前記電極取り出し金具１２の一端１２ａを
セラミックスヒータ６の正極側リード線６８の先端６８
ａに接続する場合には、セラミックスヒータ６の前記端
面６ｂに電極取り出し金具取付け孔６ｃを形成し（後に
説明する図４（ａ）参照）、この電極取り出し金具取付
け孔６ｃ内に前記正極側リード線６８の先端部６８ａの
側面を露出させておく。そして、この電極取り出し金具
取付け孔６ｃ内に電極取り出し金具１２の先端部１２ａ
を挿入し、ロウ付け（銀ロウ付け）することにより、セ
ラミックスヒータ６の正極側リード線６８と電極取り出
し金具１２とを電気的に接続する。

【００３０】前記セラミックスヒータ６と金属製外筒
８、およびセラミックスヒータ６の正極側リード線６８
と電極取り出し金具１２とを銀ロウ付けにより接合する
工程について、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）により説明
する。先ず、金属製外筒８内にセラミックスヒータ６を
挿入し、これら金属製外筒８とセラミックスヒータ６と
をロウ付け治具１４内に取り付けて位置合わせをする。
セラミックスヒータ６と金属製外筒８とを位置決めをし
た状態では、セラミックスヒータ６の先端の発熱部６ａ
は金属製外筒８の外部に突出し、前記電極取り出し金具
１２が接続される逆の端面６ｂ（上端部）は金属製外筒
８の内部に位置している。

【００３１】なお、前記セラミックスヒータ６のロウ付
けを行う部分（その外周面と、電極取り出し金具取付け
孔６ｃの内周面）には、前記出願（特願２０００−２２
３９８４号）に係る発明と同様に、表面処理を行ってい
る。例えば、前記部分に金属Ｎｉ層を形成する。つま
り、セラミックスヒータ６の前記部分に、Ｎｉペースト
を塗布した後、メタライジング処理、すなわち、９５０
度程度の温度で焼いて、ペースト中の金属成分（Ｎｉ）
を金属被膜化する処理を行う。

【００３２】次に、セラミックスヒータ６の端面６ｂに
形成されて、正極側リード線６８の先端部６８ａの側面
が露出している電極取り出し金具取付け孔６ｃ内に、電
極取り出し金具１２の一端１２ａ挿入する。その後、線
状の銀ロウ２６を、外径が前記金属製外筒８の内径とほ
ぼ同じぐらいの外径を有するコイル状に巻き、金属製外
筒８の内部に挿入してセラミックスヒータ６の前記端面
６ｂ上に載せる（図４（ａ）参照）。この状態にして水
素雰囲気中で９００℃に加熱することにより、銀ロウ２
６が溶けて（図４（ｂ）参照）、セラミックスヒータ６
の外周面と金属製外筒８の内周面との間の隙間や、セラ
ミックスヒータ６の端面６ｂに形成された取付け孔６ｃ
の内面と電極取り出し金具１２の外面との間に流れ込み
ロウ付けが行われる（図４（ｃ）参照）。なお、真空雰
囲気中で銀ロウ付けを行うようにしても良い。

【００３３】この実施の形態に係るセラミックスヒータ
型グロープラグ１のセラミックスヒータ６と、金属製外
筒８および電極取り出し金具１２とを銀ロウ付けする
と、溶けた銀ロウ２６が、前述のように電極取り出し金
具取付け孔６ｃの内部および、セラミックスヒータ６と
金属製外筒８の内面との間の隙間に流れ込み、たとえ、
セラミックスヒータ６の端面６ｂ上にロウ材が残りそう
な場合でも、球面状の端面６ｂの傾斜のため重力により
外周側に流れて前記隙間内に流れ込んでしまうので、セ
ラミックスヒータ６の端面６ｂ上に銀ロウ２６が残るこ
とがない。従って、金属製外筒８と電極取り出し金具１
２との絶縁性が確保され、これら両者８，１２が短絡す
るおそれがない。

【００３４】前記のようにロウ付けを行って、絶縁性セ
ラミックス６２の内部に埋設されたコイル状発熱線６４
の正極側リード線６８に電極取り出し金具１２が接続さ
れるとともに、その外周面に金属製外筒８が接合された
セラミックスヒータ６が、シリンダヘッドへの取付金具
となる筒状のハウジング２内に、挿入されて固定され
る。

【００３５】ハウジング２の内部孔４の大径部４ｃ内に
は、外部接続端子１８の外周面に一体的に固定された絶
縁部材（絶縁ブッシュ）２０が挿入され、ハウジング２
の端部２ａをかしめることにより固定されている。この
外部接続端子１８の外周には、綾目ローレット等の凹凸
が形成されて、絶縁性樹脂製の絶縁ブッシュ２０が固着
されている。この外部接続端子１８は、軸芯部を貫通す
る軸方向貫通穴１８ａが形成されており、この貫通穴１
８ａ内を、先端１２ａが前記セラミックスヒータ６の正
極側リード線６８に接続された電極取り出し金具（電極
取り出し線）１２が挿通され、その末端部１２ｂが外部
側の端面１８ｂ（図１の右端）にロウ付けまたはかしめ
等により電気的に接続されている。さらに、ハウジング
２のかしめられた端部２ａの外側には、ワッシャ状の絶
縁部材２２を嵌合させ、アルミ製のナット２４を外部接
続端子１８の締め付けねじ部１８ｃに締結している。

【００３６】図２は、第２の実施の形態に係るセラミッ
クスヒータ型グロープラグの要部を拡大して示す縦断面
図であり、前記第１の実施の形態とはセラミックスヒー
タ６の形状だけが異なっており、その他の部分は同一の
構成なので、同一の部分には同一の符号を付してその説
明を省略する。

【００３７】この実施の形態のセラミックスヒータ６の
端面６ｂは、その内部に埋め込まれた正極側リード線６
８と電極取り出し金具１２とを接続する電極取り出し金
具取付け孔６ｃが形成されている中央部６ｂａが平坦で
あり、その周囲６ｂｂがテーパ状になっている。この構
成のセラミックスヒータ６も、前記第１の実施の形態と
同様の手順（図４参照）により正極側リード線６８と電
極取り出し金具１２、およびセラミックスヒータ６の外
周面と金属製外筒８の内周面とがロウ付けによって接合
される。そして、ロウ付けを行った後に、セラミックス
ヒータ６の端面６ｂ上には、前記実施の形態と同様に銀
ロウ２６が残ってしまうことがなく、電極取り出し金具
１２と金属製外筒８との短絡が起こることを防止するこ
とができる。

【００３８】図３は、第３の実施の形態に係るセラミッ
クスヒータ型グロープラグ１の要部を拡大して示す縦断
面図であり、セラミックスヒータ６の端面６ｂの形状だ
けが前記各実施の形態の構成と異なっている。この実施
の形態のセラミックスヒータ６の端面６ｂは、段付き形
状になっている。つまり、前記電極取り出し金具１２が
接続される中央部６ｂｃが、小径の平坦な突出部になっ
ており、その周囲の金属製外筒８側６ｂｄは一段低い平
坦面になっている。この実施の形態のセラミックスヒー
タ型グロープラグ１も、前記各実施の形態と同様の工程
で、セラミックスヒータ６と電極取り出し金具１２、お
よびセラミックスヒータ６と金属製外筒８とのロウ付け
が行われ、同様の効果を奏することができる。

【００３９】なお、セラミックスヒータ６の電極取り出
し金具取付け側の端面６ｂの形状は、図示のものに限定
されるものではなく、中央部寄りの電極取り出し金具１
２との接続部が突出し、その外周側の金属製外筒８寄り
の部分が前記突出した部分よりも低くなっていればよ
い。

【００４０】図６は第４の実施の形態に係るセラミック
スヒータ型グロープラグ１の要部を拡大して示す縦断面
図であり、セラミックスヒータ６の発熱体６４の負極側
を取り出す構成が前記各実施の形態と異なっている。前
記各実施の形態では、発熱体６４の負極側リード線６６
の端部をセラミックスヒータ６の側面（外周面）に露出
させ、銀ロウを介して金属製外筒８の内面に接合してい
たが、この実施の形態では、負極側リード線６６の端部
６６ａを、前記第１の実施の形態（図１参照）と同様の
形状をしているセラミックスヒータ６の球面状の端面６
ｂに露出させている。

【００４１】そして、球面状の端面６ｂと金属製外筒８
の内面との間の空間内に銀ロウ３０が充填されており、
この銀ロウ３０を介して負極側リード線６６と金属製外
筒８とが電気的に接続されている。なお、図４に示す工
程で銀ロウ付けを行う際に、球面状の端面６ｂ上に充填
された銀ロウ３０は、この端面６ｂに露出している負極
側リード線６６の先端６６ａを覆うが、電極取り出し金
具１２と正極側リード線６８とが接続されている球面の
頂部６ｂｅには銀ロウ３０が残らないことはいうまでも
ない。

【００４２】この実施の形態の構成によれば、負極側リ
ード線６６と金属製外筒８との接合部分のロウ材の厚さ
を充分に確保することが出来るので、グロープラグ発熱
時にそのロウ層により金属製外筒８とセラミックスヒー
タ６との熱膨張の差を吸収することができ、従って、負
極側リード線６６と金属製外筒８との電気的接続の信頼
性を確保することができる。また、従来の構成のように
負極の取り出し部付近に応力集中が発生しないので、セ
ラミックスヒータ６の亀裂発生の原因となることもな
い。さらに、セラミックスヒータ６の外周面を研削加工
等行うときに、外周面に負極部分が位置していないので
加工時に破損するおそれがなくなった。

【００４３】また、グロープラグの発熱時には、セラミ
ックヒータ６と金属製外筒８とのロウ付け部分は大きな
温度勾配が生じ、セラミックヒータ６の発熱部６ａに近
い先端部側は、温度が高くなるため、セラミックヒータ
６と金属製外筒８とに軸方向の大きな相対変位が生じる
とともに、その部位の銀ロウが流動化傾向を示すことか
ら、セラミックスヒータ６が金属製外筒８の内部側に移
動するいわゆる入り込み現象が発生するが、前記のよう
に球面状の端面６ｂと金属製外筒８の内面との間に厚い
ロウ層（符号３０で示す部分）が形成されることによ
り、前記セラミックスヒータ６の入り込み現象を抑制す
ることができる。しかも、セラミックスヒータ６と金属
製外筒８との寸法公差により、銀ロウ付けに必要な銀ロ
ウの量の変動が生じても、前記部分に厚いロウ層が形成
されることから、銀ロウの不足等が抑制でき、安定した
ロウ付けを行うことが出来る。さらに、前記第１の実施
の形態と同様に、セラミックスヒータ６の球面状の端面
６ｂの頂部６ｂｅ付近、つまり電極取り出し金具１２の
接続部の周辺には銀ロウが残ることがないので、電極取
り出し金具１２と金属製外筒８との絶縁性を確保するこ
とが出来る。

【００４４】図７は第５の実施の形態に係るセラミック
スヒータ型グロープラグ１の要部を示すもので、図６に
示す実施の形態とは、セラミックスヒータ６の金属製外
筒８内に位置する端面６ｂの形状だけが異なっている。
すなわち、この実施の形態では、セラミックスヒータ６
の端面６ｂの形状が、正極側リード線６８と電極取り出
し金具１２とを接続する電極取り出し金具取付け孔６ｃ
が形成されている中央部６ｂａが平坦であり、その周囲
６ｂｂがテーパ状になっている。

【００４５】そして、この実施の形態では、前記テーパ
状の面６ｂｂに、負極側リード線６６の先端部６６ａが
露出し、この露出した先端部６６ａを覆う高さまで銀ロ
ウ３０が充填されている。なお、この銀ロウ３０が、中
央の平坦部６ｂａには達していないことは勿論である。
この実施の形態の構成でも、前記第４の実施の形態と同
様の効果を奏することができる。また、図示はしない
が、セラミックスヒータの端面を前記第３の実施の形態
（図３参照）と同様の段付き形状にして、周囲の金属製
外筒側の一段低い平坦面に負極側のリード線の先端を露
出させ、中央の突出部に達しない高さまでロウ材を充填
するようにしても良い。

【００４６】図８は第６の実施の形態の要部を示す図で
あり、この実施の形態のセラミックスヒータ６は図７に
示す第５の実施の形態と同様に、その端面６ｂの形状
が、正極側リード線６８と電極取り出し金具１２とを接
続する電極取り出し金具取付け孔６ｃが形成されている
中央部６ｂａが平坦であり、その周囲６ｂｂがテーパ状
になっている。そして、この実施の形態では、負極側リ
ード線６６の先端を直接テーパ面６ｂｂに露出させず、
無機導電体３２を介して取り出している。また、前記実
施の形態と同様に、テーパ面６ｂｂに露出している無機
導電体３２を覆う高さまで銀ロウ３０を充填している。
この実施の形態でも、前記第４および第５の実施の形態
と同様の効果を奏することができる。

【００４７】また、前記段落００３１で説明したよう
に、セラミックスヒータ６のロウ付けを行う部分には、
メタライジング処理を行っている。一般的には、セラミ
ックスヒータ６の外周面のロウ付けを行う部分（図９
（ｂ）の範囲Ａで示す部分）と電極取り出し金具取付け
孔６ｃとにＮｉペーストを塗布した後加熱して、ペース
ト中の金属成分（Ｎｉ）を金属被膜化する。なお、メタ
ライジング処理はＮｉメタライジングに限るものではな
く、例えば、活性金属としてＴｉを含むＡｇ−Ｃｕ系の
活性銀ロウ等によるメタライジングは、強固な結合を行
いうるメタライジング層が得られるので望ましい。

【００４８】ところで、前記第１ないし第３の実施の形
態では、いずれもセラミックスヒータ６の外周面に負極
側リード線６６を取り出しているが、第４ないし第６の
実施の形態では、金属製外筒８に直接接合するセラミッ
クスヒータ６の外周面に負極を取り出さず、凸形状部の
表面である端面６ｂ（球面部またはテーパ面）に負極を
露出させているので、セラミックスヒータ６の外周面の
メタライジング処理と、負極取り出し部（負極側リード
線６６の先端６６ａまたは前記無機導電体３２が露出す
る部分）のメタライジング処理との種類を容易に変える
ことができる。例えば、セラミックスヒータ６の、負極
取り出し部（図９（ｃ）の範囲Ｂで示す部分）には導通
性のＮｉあるいは活性銀ロウメタライジング処理を行
い、範囲Ａにはガラス皮膜処理などの表面処理を行うこ
とにより、銀ロウ付けに適した界面処理と、導通に適合
した処理とを、それぞれの目的に応じて設定するとこと
ができ、全体としての品質を向上させることができる。

【００４９】前記メタライジング処理をしたセラミック
スヒータ６と金属製外筒８および電極取り出し金具１２
とを接合する銀ロウ付けの工程について図１０により説
明する。この例では、図９（ｃ）に示すように、金属製
外筒８に直接接合される外周面（Ａ）と負極側リード線
６６が露出しているテーパ面６ｂｂの一部（Ｂ）とに異
なる種類のメタライジング処理をしたセラミックスヒー
タ６を、金属製外筒８内に挿入し、ロウ付け治具１４内
に取り付けて位置決めする。さらに、正極側リード線６
８の先端部の側面が露出している電極取り出し金具取付
け孔６ｃ内に、電極取り出し金具１２の一端を挿入す
る。

【００５０】その後、線状の銀ロウ２６をコイル状に巻
き、セラミックスヒータ６の前記端面６ｂ上に載せる。
この状態にして、真空雰囲気中で９００℃に加熱して３
０分間保持することにより、銀ロウ２６が溶けて前記セ
ラミックスヒータ６の外周面と金属製外筒８の内周面と
の間、および、電極取り出し金具取付け孔６ｃ内に流れ
込みロウ付けが行われる。なお、真空雰囲気中ではなく
水素雰囲気中でロウ付けを行うようにしても良い。

【００５１】前記ロウ付けを行う際の銀ロウ２６は、溶
けて前記各部分に流れ込んだ後にテーパ面６ｂｂと金属
製外筒８の内面との間の空間に残る量が、セラミックス
ヒータ６の前記端面６ｂの中央に形成されている平坦部
６ｂａまで達することはなく、しかも、負極側リード線
６６の先端が露出している位置よりも上まで充填される
量に設定される。

【００５２】前記各実施の形態では、セラミックスヒー
タ６の発熱体６４の正極側リード線６８を、セラミック
スヒータ６の端部内で電極取り出し金具１２に接続して
外部に取り出している。このようにセラミックスヒータ
６の端面６ｂに取付け孔６ｃを設けその取付け孔６ｃ内
で正極側リード線６８と電極取り出し金具１２との接続
を行う場合には、セラミックスヒータ６に形成できる取
付け孔６ｃの大きさに限界があり、電極取り出し金具１
２の線径を大きくすることができず、剛性をもたせるこ
とができない。

【００５３】そこで、図１１に示す第７の実施の形態の
ように、セラミックスヒータ６の正極側を、電極取り出
し用リード線３４によって外部に取り出し、この電極取
り出し用リード線３４に剛体の電極取り出し金具１２を
接続し、これらリード線３４と電極取り出し金具１２と
の接続部Ｃを金属製外筒８の内部に収容して、耐熱性絶
縁粉体を充填してスエージング加工を行うことにより、
高密度化した絶縁体を介して電極取り出し金具１２を金
属製外筒８に固定する構成にすれば、剛性のある電極取
り出し金具１２を介して外部接続端子に連結することが
できる。

【００５４】この第７の実施の形態では、セラミックス
ヒータ６の金属製外筒８内に位置している端面６ｂが、
第５の実施の形態（図７参照）と同様にテーパ状の面６
ｂｂを有しており、発熱体６４の負極側リード線６６
は、このテーパ面６ｂｂに露出している。そして、この
テーパ面６ｂｂと金属製外筒８の内面との間の空間に銀
ロウ３０が充填されて、負極側リード線６６と金属製外
筒８とが電気的に接続されている。一方、正極側リード
線６８は、セラミックスヒータ６の内部で電極取り出し
用リード線３４の一端３４ａに接続され、さらに、この
電極取り出し用リード線３４の他端３４ｂは、剛体の電
極取り出し金具１２に接続されている。なお、この電極
取り出し用リード線３４は、前記各実施の形態の電極取
り出し金具１２も同様であるが、細径のＮｉ線またはＮ
ｉメッキ軟鋼線等が用いられており、この端部３４ｂを
コイル状に形成し、このコイル部３４ｂ内に電極取り出
し金具１２の先端部１２ａが挿入されて固定されてい
る。

【００５５】次に、スエージング加工により前記電極取
り出し金具１２を金属製外筒８に固定する工程について
簡単に説明する。セラミックスヒータ６の正極用リード
線６８と電極取り出し用リード線３４を接合するととも
に、セラミックヒータ６を金属製外筒８のセラミックヒ
ータ固定側の端部８ａ寄りにロウ付けによって固定す
る。このとき、セラミックヒータ６の発熱部６ａ側は金
属製外筒８の外部に露出させておくことは勿論である。
そして、金属製外筒８の開口部８ｃから電極取り出し金
具１２の先端部１２ａを挿入して、電極取り出し用リー
ド線３４のコイル部３４ｂ内に嵌合させてこれら両者３
４、１２を連結する。セラミックヒータ６が固定される
金属製外筒８は、セラミックヒータ６が固定されている
側と逆の電極取り出し金具１２の固定側に大径部８ｂが
形成された段付き形状となっており、電極取り出し用リ
ード線３４と電極取り出し金具１２との接続部Ｃは、こ
の大径部８ｂ内に位置している。

【００５６】段付き形状の金属製外筒８内にセラミック
ヒータ６を固定した後、金属製外筒８の大径部８ａ側の
開口部８ｃから、電極取り出し用リード線１０と電極取
り出し金具１２との接続部Ｃが収容されている空間内に
耐熱性絶縁粉体（例えば、マグネシア（ＭｇＯ）等）３
６を充填する。次に、金属製外筒８の開口部８ｃに、ゴ
ム製のシール部材（シリコンゴム、フッ素ゴム等）３８
を挿入する。このシール部材３８を金属製外筒８の開口
部８ｃ内に挿入することにより、後の工程でスエージン
グを行う際に前記耐熱性絶縁粉体３６がこぼれてしまう
ことを防止できる。また、電極取り出し金具１２が金属
製外筒８に接触することも防止できる。その後、金属製
外筒８の端部をかしめて、前記シール部材３８が脱落し
ないようにする。

【００５７】その後、電極取り出し用リード線３４と電
極取り出し金具１２との接続部Ｃが収容されている金属
製外筒８の大径部８ｂを、スエージング加工することに
より、前記セラミックヒータ６が固定されている部分８
ａとほぼ同径になるように縮径する。このようにスエー
ジング加工により金属製外筒８の外径を縮径することに
より、耐熱性絶縁粉体３６を高密度化して電極取り出し
金具１２を金属製外筒８内に固定する

【００５８】この実施の形態のようにスエージング加工
によって金属製外筒８を変形させる際に、前記のように
セラミックスヒータ６の端面６ｂがテーパ状または球面
状になっていると、セラミックスヒータ６の端面６ｂの
外周縁部に金属製外筒８の内面が干渉して、セラミック
スヒータ６を破損してしまう等のおそれがない。

【００５９】前記構造のセラミックヒータ型グロープラ
グ１では、金属製外筒８のハウジング２への圧入部をス
エージング加工により形成するので、寸法精度を確保す
ることが出来、圧入性が安定する。また、セラミックヒ
ータ６の電極取り出し用リード線３４が耐熱性絶縁粉体
３６中に埋設されるので、振動による切断のおそれがな
く、水の侵入に対しても対応可能である。さらに、セラ
ミックヒータ６が、振動、熱サイクル、シリンダ内圧力
等によって金属製外筒８内へ入り込むことを、耐熱性絶
縁粉体３６により抑制することが出来る。また、外部接
続端子１８（図１参照）に過大な外力が作用した場合で
も、セラミックヒータ６には伝達されにくいので、セラ
ミックヒータ６の破損を防止することが出来る。さら
に、電極取り出し用リード線３４を短くすることが出来
るので、リード線３４の発熱を抑制でき、消費電流を低
減することができる。また、シース型グロープラグとほ
ぼ同一の構造に出来るので、部品や組立設備を共用化し
てコストダウンを図ることができる。

【００６０】図１２ないし図１４は、第８ないし第１０
の実施の形態に係るセラミックスヒータ型グロープラグ
の要部を拡大して示す図である。これら各実施の形態
は、それぞれ前記第４ないし第６の実施の形態に係るセ
ラミックスヒータ型グロープラグと基本的構成が共通
し、ロウ付け部の構造だけが異なっている。従って、同
一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
前記第４の実施の形態（図６参照）では、セラミックス
ヒータ６の後端部に形成された球面部６ｂと金属製外筒
８の内面との間に厚いロウ層３０を形成したが、第８の
実施の形態（図１２）では、セラミックスヒータ６の球
面部６ｂ上に、薄膜状のロウ層３１を形成したものであ
る。この構成では、前記各実施の形態と同様の効果を奏
することに加えて、前記第４の実施の形態の構成に対し
て金属製外筒８とセラミックスヒータ６との間のロウ材
を少なくすることにより、金属製外筒８とセラミックス
ヒータ６との線膨張係数の違いによる熱応力をさらに小
さくすることができ、それにより電極取り出し部の信頼
性を向上させることができる。

【００６１】また、前記第５および第６の実施の形態
（図７および図８）では、セラミックスヒータ６の端面
に形成されたテーパ面６ｂｂと金属製外筒８の内面との
間に厚いロウ層３０が形成されているが、第９および第
１０の実施の形態（図１３および図１４）では、テーパ
面６ｂｂ上に薄膜状のロウ層３１を形成している。これ
らの実施の形態でも、前記第８の実施の形態と同様の効
果を奏することができる。

【００６２】なお、前記各実施の形態では、ロウ材とし
て銀ロウを用いてロウ付けを行ったが、銀ロウに限るも
のではなく、その他のロウ材、例えば、銅ロウ、リン銅
ロウ、ニッケルロウ、金ロウ、パラジウムロウ等いわゆ
る硬ロウを用いても良く、この場合でも同様の効果を奏
することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、絶
縁性セラミックスと無機導電体で形成したセラミックス
ヒータと、このセラミックスヒータの端部内でその発熱
体の一方の極に電気的に接続された電極取り出し金具
と、前記セラミックスヒータの発熱体側先端部を外部に
突出させるとともに、電極取り出し金具接続側の端部を
内部に収容した状態で固定された金属製外筒とを備え、
前記発熱体の一方の極と電極取り出し金具、およびセラ
ミックスヒータと金属製外筒とがそれぞれロウ付けによ
って接合され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の、電極取り出し金具接
続側の端面を凸形状としたことにより、電極取り出し金
具とセラミックスヒータとをロウ付けにより接続する際
に、セラミックスヒータの端面上の溶けたロウ材がすべ
てセラミックスヒータの外周面と金属製外筒の内周面と
の間に流れ込んで、セラミックスヒータの端面、特に、
その中央部の電極取り出し金具が接続される位置付近に
はロウ材が全く残らないので、電極取り出し金具と金属
製外筒との短絡を完全に防止することができる。

【００６４】また、金属製外筒とセラミックスヒータの
端面との角度が直角よりも小さくなるような形状、例え
ば球面状やテーパ状の場合には、この部分に必然的に厚
いロウ層が生ずることになる。その結果、セラミックス
ヒータが金属製外筒の内部側に押し込まれるような力が
作用した場合に、この厚いロウ層によってセラミックス
ヒータの金属製外筒内への入り込みを防止するという効
果が生ずる。

【００６５】また、金属製外筒にスエージングやかしめ
加工、圧入等を施した場合に、セラミックスヒータへの
応力集中がなくなり、従来のセラミックスヒータの端面
がフラットな構成の場合のように周縁部の破損が発生す
るおそれがない。

【００６６】さらに、セラミックスヒータの端面の形状
が球面状の場合には、発熱部側の先端部と同一の形状と
することができる。この場合には、電極取り出し金具接
続側の端面を研削する研削加工機を、発熱部側の先端部
を加工する研削加工機と共通化することができる。ま
た、両側を同形状に研削するので、自動化が容易であ
り、画像処理装置による位置判別機構等の特別な機構が
不要となり、コストを削減することができる。

【００６７】また、請求項５に記載の発明によれば、前
記セラミックスヒータの発熱体の他方の極を、前記凸形
状部の表面に露出させるとともに、ロウ付けによりこの
露出部と前記金属製外筒との電気的接続を行うようにし
たので、電気的接続の信頼性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態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。

【図２】第２の実施の形態に係るセラミックスヒータ型
グロープラグの要部を拡大して示す縦断面図である。

【図３】第３の実施の形態に係るセラミックスヒータ型
グロープラグの要部を拡大して示す縦断面図である。

【図４】前記セラミックスヒータ型グロープラグのセラ
ミックスヒータをロウ付けにより組み付ける工程を説明
する図である。

【図５】従来のセラミックスヒータ型グロープラグのセ
ラミックスヒータをロウ付けにより組み付ける工程を説
明する図である。

【図６】第４の実施の形態に係るセラミックスヒータ型
グロープラグの要部を拡大して示す縦断面図である。

【図７】第５の実施の形態に係るセラミックスヒータ型
グロープラグの要部を拡大して示す縦断面図である。

【図８】第６の実施の形態に係るセラミックスヒータ型
グロープラグの要部を拡大して示す縦断面図である。

【図９】メタライジング処理の異なる例を示す図であ
り、図（ａ）はメタライジング処理前、図（ｂ）は一種
類のメタライジング処理をした場合、図（ｃ）は二種類
のメタライジング処理をした場合をそれぞれ示す。

【図１０】第５の実施の形態に係るセラミックスヒータ
型グロープラグのロウ付け工程を説明する図である。

【図１１】第７の実施の形態に係るグロープラグを示す
もので、第５の実施の形態と同様のセラミックスヒータ
に取り付けた電極取り出し金具をスエージング加工によ
り金属製外筒に固定した場合を示す図である。

【図１２】第８の実施の形態に係るセラミックスヒータ
型グロープラグの要部を拡大して示す縦断面図である。

【図１３】第９の実施の形態に係るセラミックスヒータ
型グロープラグの要部を拡大して示す縦断面図である。

【図１４】第１０の実施の形態に係るセラミックスヒー
タ型グロープラグの要部を拡大して示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

６ セラミックスヒータ ６ａ セラミックスヒータの先端部 ６ｂ セラミックスヒータの端面 ８ 金属製外筒 １２ 電極取り出し金具 ６２ 絶縁性セラミックス ６４ 発熱体 ６６ 負極側リード線 ６８ 正極側リード線

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年３月６日（２００２．３．６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るセラミック
スヒータ型グロープラグは、絶縁性セラミックスと無機
導電体で形成したセラミックスヒータと、このセラミッ
クスヒータの端部内でその発熱体の一方の極に電気的に
接続された電極取り出し金具と、前記セラミックスヒー
タの発熱体側先端部を外部に突出させるとともに、電極
取り出し金具接続側の端部を内部に収容した金属製外筒
とを備えており、前記発熱体の一方の極と電極取り出し
金具、およびセラミックスヒータと金属製外筒とをそれ
ぞれロウ付けによって接合したものであって、特に、前
記セラミックスヒータの、電極取り出し金具接続側の端
面を凸形状としたことを特徴とするものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、絶
縁性セラミックスと無機導電体で形成したセラミックス
ヒータと、このセラミックスヒータの端部内でその発熱
体の一方の極に電気的に接続された電極取り出し金具
と、前記セラミックスヒータの発熱体側先端部を外部に
突出させるとともに、電極取り出し金具接続側の端部を
内部に収容した金属製外筒とを備え、前記発熱体の一方
の極と電極取り出し金具、およびセラミックスヒータと
金属製外筒とがそれぞれロウ付けによって接合されたセ
ラミックスヒータ型グロープラグにおいて、前記セラミ
ックスヒータの、電極取り出し金具接続側の端面を凸形
状としたことにより、電極取り出し金具とセラミックス
ヒータとをロウ付けにより接続する際に、セラミックス
ヒータの端面上の溶けたロウ材がすべてセラミックスヒ
ータの外周面と金属製外筒の内周面との間に流れ込ん
で、セラミックスヒータの端面、特に、その中央部の電
極取り出し金具が接続される位置付近にはロウ材が全く
残らないので、電極取り出し金具と金属製外筒との短絡
を完全に防止することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青田 隆 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ボッシュオートモーティブシステム 東松山工場内 (72)発明者 三浦 俊嗣 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ボッシュオートモーティブシステム 東松山工場内 (72)発明者 趙 艱 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ボッシュオートモーティブシステム 東松山工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性セラミックスと無機導電体で形成
   したセラミックスヒータと、このセラミックスヒータの
   端部内でその発熱体の一方の極に電気的に接続された電
   極取り出し金具と、前記セラミックスヒータの発熱体側
   先端部を外部に突出させるとともに、電極取り出し金具
   接続側の端部を内部に収容した状態で固定された金属製
   外筒とを備え、前記発熱体の一方の極と電極取り出し金
   具、およびセラミックスヒータと金属製外筒とをそれぞ
   れロウ付けによって接合し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の、電極取り出し金具接続側の
   端面を凸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。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の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の、電極取り出し金具接続側の
   端面を球面状に形成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。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の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の、電極取り出し金具接続側の
   端面をテーパ状に突出形成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。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の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の、電極取り出し金具接続側の
   端面を段部を有する凸形状に形成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。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の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の発熱体の他方の極を、前記凸
   形状部の表面に露出させるとともに、ロウ付けによりこ
   の露出部と前記金属製外筒との電気的接続を行ったこと
   を特徴とするセラミックスヒータ型グロープラグ。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の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の発熱体の他方の極を、接続用
   の導電体を介して、電極取り出し金具接続側の端面に露
   出させ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。
7. 【請求項７】 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において、 前記一方の極を前記端面の頂部で電極取り出し金具に接
   続し、他方の極をその外周の金属製外筒寄りに露出させ
   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。