JP2003166714A - グロープラグ及びグロープラグの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックヒータの後端部にろう付けされた
電極取出部材に金属リード部を溶接するグロープラグに
おいて、組立て作業性が良好で生産が容易であり、金属
リード部と電極取出部材との溶接部の熱影響がろう材層
に及びにくくする。 【解決手段】 グロープラグ５０は、セラミックヒータ
１の通電経路部１２の露出領域に対し、金属層を介して
該通電経路部１２，５１と導通する形で接合される電極
取出部材２５と、その電極取出部材２５に先端部が溶接
される金属リード部１７とを有する。電極取出部材２５
は、片側の板面にて露出領域に金属層を介して接合され
る板状の本体部２７と、該本体部２７の周縁から延出す
る形態でこれと一体に形成されたリード接合延出部２８
を有し、金属リード部１７は該リード接合延出部２８に
溶接される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、グロープラグとそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のようなグロープラグとし
て、セラミックヒータを発熱部として用いたものが普及
している。セラミックヒータへの通電は、グロープラグ
の主体金具後端部に設けられた金属軸（電源に接続され
る）と、該金属軸とセラミックヒータとをつなぐ金属リ
ード部とを介して行われる。従来のグロープラグにおい
てセラミックヒータと金属リード部とを接続する一形態
として、特開平４−２６８１１２号公報、特開昭６２−
１４１４２３号公報及び実公昭６０−３０６０８号公報
には、セラミックヒータの後端部に接続金具をろう付け
し、この接続金具に金属リードの末端を接続する構成が
開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報のグ
ロープラグにおいてはいずれも、接続金具の、セラミッ
クヒータの後端面を被う板状の本体中央に貫通穴を穿
ち、そこに金属リードの末端を差し込んで溶接する構造
が採用されている。このような構造は、金属リードの溶
接工程以外に、接続金具に貫通穴を形成する工程が必要
であり、生産性が悪い。さらに、金属リードを接続金具
に溶接する工程を行なう場合、その順序としては、接続
金具のセラミックヒータへのろう付け工程前に行なう方
法と、ろう付け工程後に行なう方法との２種類は考えら
れるが、それぞれ問題がある。

【０００４】まず、金属リードの溶接を接続金具のセラ
ミックヒータへのろう付け工程前に行なう方法では、金
属リードを溶接・一体化した状態で接続金具をセラミッ
クヒータへろう付けしなければならない。このろう付け
は、活性ろう材を用いた高温のろう付け処理であり、金
具とセラミックヒータとを重ね合わせた組立体を熱処理
炉内に配置し、全体を昇温する形で行なうので、接続金
具に一体化された金属リードが邪魔になって非常に作業
性が悪い問題がある。さらに、ろう付けの結果得られる
のはセラミックヒータの後端面に接続金具を介して細長
い金属リードが一体化された接合体であり、金属リード
はろう付け熱処理時に焼きなまされて非常に柔軟な状態
になっている。そのため、金属リード付のセラミックヒ
ータに、端子用の金属軸や、セラミックヒータを保持す
る金属リング、あるいは主体金具など、グロープラグの
構成部品を組み付ける際に、柔らかい金属リードの位置
が安定しないために組立て作業が非常に行ないにくく、
自動化を行なう上でも支障が大きい。

【０００５】他方、金属リードの溶接を接続金具のセラ
ミックヒータへのろう付け工程後に行なう場合は、上記
公報の構成では、接続金具の板状の本体中央に金属リー
ドを溶接するので、その溶接の熱影響が、接続金具本体
とセラミックヒータとのろう付け状態に及びやすく、接
続金具とセラミックヒータとのろう付け不良等を招きや
すい問題がある。

【０００６】本発明の課題は、セラミックヒータの後端
部にろう付けされた電極取出部材（接続金具）に金属リ
ード部を溶接するグロープラグにおいて、組立て作業性
が良好で生産が容易であり、金属リード部と電極取出部
材との溶接部の熱影響がろう材層に及びにくく、ひいて
はろう付け不良が生じにくい構造を有したグロープラグ
と、その製造方法とを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明の
グロープラグは、絶縁性セラミックからなるセラミック
基体中に、抵抗発熱体と、その抵抗発熱体に通電するた
めの通電経路部とが埋設された棒状のセラミックヒータ
を有するセラミックヒータを有し、上記課題を解決する
ために、抵抗発熱体はセラミックヒータの軸線方向にお
いて先端部に埋設される一方、通電経路部は、該抵抗発
熱体に先端が導通し、後端が該セラミックヒータから露
出する形で軸線方向に埋設されてなり、また、通電経路
部の露出領域に対し、ろう材層を介して該通電経路部と
導通する形で接合される電極取出部材と、その電極取出
部材に先端部が溶接される金属リード部とを有し、電極
取出部材は、露出領域にろう材層を介して接合される板
状の本体部と、該本体部の周縁から延出する形態でこれ
と一体に形成されたリード接合延出部とを有し、金属リ
ード部が該リード接合延出部に溶接されてなることを特
徴とする。

【０００８】また、本発明のグロープラグの製造方法
は、上記本発明のグロープラグを製造するためのもので
あって、セラミックヒータの通電経路部の露出領域に対
し、電極取出部材の本体部をろう付けするろう付け工程
と、該ろう付けされた電極取出部材のリード接合延出部
に、金属リード部の先端部を溶接するリード溶接工程
と、を含むことを特徴とする。

【０００９】なお、本発明のグロープラグは、より具体
的には、セラミックヒータを周方向に取り囲むととも
に、軸線方向においてセラミックヒータの先端部を突出
させる形にて配置されるヒータ保持リングと、そのヒー
タ保持リングの軸線方向後端部に結合され、外周面に内
燃機関への取付部が形成された主体金具と、を備えたも
のとして構成できる。

【００１０】上記本発明のグロープラグは、セラミック
ヒータの後端面に形成された通電経路部の露出領域に対
し電極取出部材をろう付けし、その電極取出部材に金属
リード部の先端部を溶接する。そして、前記した公報の
グロープラグと異なり、電極取出部材を、セラミックヒ
ータにろう付けされる板状の本体部と、該本体部の周縁
から延出するリード接合延出部とを有するものとして構
成し、そのリード接合延出部に金属リード部を溶接する
ようにした。すなわち、公報のグロープラグのように電
極取出部材（接続金具）に金属リード部の先端をはめ込
む貫通孔の形成が不要となるので、組立ての工数が削減
され、安価に製造できる。

【００１１】また、本発明のグロープラグの製造方法
は、上記本発明のグロープラグを製造するために、電極
取出部材の本体部をセラミックヒータに先にろう付けし
てから、そのろう付けされた電極取出部材のリード接合
延出部に、金属リード部の先端部を溶接することを要旨
とする。この方法は、金属リード部の電極取出部材への
溶接を後で行なうので、セラミックヒータにすでに金属
リード部が一体化された状態で、グロープラグの他の部
品をアセンブリする方法と比較して作業性がよく、組立
てが楽である。そして、セラミックヒータに直接溶接さ
れる本体部ではなく、その周縁から延出するリード接合
延出部に金属リード部を溶接するから、該本体部をセラ
ミックヒータに接合しているろう材層に、金属リード部
とリード接合延出部とを溶接する際の熱影響が及びにく
くなり、ろう付け不良の発生も生じにくい。

【００１２】上記本発明のグロープラグにおいては、電
極取出部材をセラミックヒータの周側面部とは非接合と
することができる。これにより、セラミックヒータの径
方向に余分なスペースを消費せず、セラミックヒータひ
いてはグロープラグのコンパクト化、特に細径化に寄与
する。また、主体金具とセラミックヒータとの周方向の
クリアランスが小さい場合でも、該クリアランスからは
電極取出部材を構成する導体部分が排除されているの
で、短絡等の心配がない。さらに、ヒータ端面を覆う部
位に側周面部を覆う部位が一体化されていないため、加
熱／冷却が繰り返された場合でもセラミックヒータの周
側面に強い応力が集中しにくく、ひいてはヒータの割れ
等を効果的に防止することができる。

【００１３】なお、本明細書の特許請求の範囲において
各要件に付与した符号は、添付の図面の対応部分に付さ
れた符号を援用して用いたものであるが、あくまで発明
の理解を容易にするために付与したものであり、特許請
求の範囲における各構成要件の概念を何ら限定するもの
ではない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。図１は、本発明のグロープラグの
一例を、その内部構造とともに示すものである。該グロ
ープラグ５０は、筒状の主体金具４と、主体金具４の軸
線Ｏ方向における先端部内側に、自身の先端部２を突出
させる形で配置された棒状のセラミックヒータ１と、該
セラミックヒータ１に通電するために、主体金具４の後
端部内側に軸線Ｏ方向に挿入された金属軸６とを備えて
いる。また、金属軸６の先端部と、セラミックヒータ１
の後端部外周面に形成された通電経路部１２の後端の露
出面とを接続する金属リード部１７が設けられている。
本実施形態では、セラミックヒータ１の先端部が突出す
るようにその外周面を覆うヒータ保持リング３が設けら
れ、主体金具４は、そのヒータ保持リング３を外側から
覆うものとされている。ヒータ保持リング３は、セラミ
ックヒータ１の外周面に圧入や焼き嵌めにより、締まり
嵌め状態で取り付けられている。

【００１５】主体金具４の内側において金属軸６は、主
体金具４と絶縁状態にて配置されている。本実施形態で
は、金属軸６の後端側外周面と主体金具４の内周面との
間にセラミックリング３１を配置し、その後方側にガラ
ス充填層３２を形成して固定する形としている。なお、
セラミックリング３１の外周面には、径大部の形でリン
グ側係合部３１ａが形成され、主体金具４の内周面後端
寄りに、周方向段部の形で形成された金具側係合部４ｅ
に係合することで、軸線方向前方側への抜け止めがなさ
れている。また、金属軸６のガラス充填層３２と接触す
る外周面部分には、ローレット加工等による凹凸が施さ
れている（図では網掛けを描いた領域）。さらに、金属
軸６の後端部は主体金具４の後方に延出し、その延出部
に絶縁ブッシュ８を介して端子金具７がはめ込まれてい
る。該端子金具７は、周方向の加締め部９により、金属
軸６の外周面に対して導通状態で固定されている。

【００１６】図４に詳細に示すように、グロープラグ５
０は、筒状に形成されたヒータ保持リング３を有する。
該ヒータ保持リング３は、セラミックヒータ１を、先端
部２を軸線Ｏ方向において突出させる形で自身の内側に
圧入や焼き嵌めにより締まり嵌め状態にて保持するもの
である。また、主体金具４は、内燃機関への取付部であ
るねじ部５（図１参照）が外周面に形成されている。な
お、主体金具４はヒータ保持リング３に対し、例えば両
者の内外周面の隙間を充填する形でろう付けすることが
できる。また、主体金具４の先端側開口内縁とヒータ保
持リング３の外周面とを全周レーザー溶接してもよい。
さらに、主体金具４をヒータ保持リング３の外側に、圧
入や焼き嵌めにより締まり嵌め状態で取り付けてもよ
い。他方、セラミックヒータ１の外周面後端部と、ヒー
タ保持リング３の内周面後端部との間には、隙間Ｇが形
成されている。該隙間Ｇは、周方向の段部３ｇによりヒ
ータ保持リング３の内周面後端部を拡径することにより
形成されている。

【００１７】セラミックヒータ１は、絶縁性セラミック
からなるセラミック基体１３中に抵抗発熱体１１が埋設
された棒状のセラミックヒータ素子として構成されてい
る。抵抗発熱体１１はセラミックヒータ１に対し、軸線
Ｏ方向において先端部に埋設される。また、通電経路部
１２，１２は、抵抗発熱体１１に先端が導通し、後端が
該セラミックヒータ１の後端面２ｒに露出する形で軸線
Ｏ方向に埋設される。そして、金属製の電極取出部材２
６，２７が、通電経路部１２，１２の露出領域を包含す
る形でセラミックヒータ１の後端面２ｒの一部に対し、
ろう材層３６，３７を介して面接触形態にて接合される
ことにより、通電経路部１２，１２と導通してなる。し
かし、当該電極取出部材２６，２７は、セラミックヒー
タ１の周側面部２ｓとは非接合とされている。

【００１８】抵抗発熱体１１は通電経路部１２，１２が
対をなす形で設けられ、それら通電経路部１２，１２の
各後端が該セラミックヒータ１の後端面２ｒに露出して
なり、電極取出部材２６，２７は、該通電経路部１２，
１２のそれぞれに対応するものが、互いに絶縁された状
態にて後端面２ｒに接合されてなる。このうち一方のも
のに電極取出部材２７が接合され、金属リード部１７を
介して金属軸６に電気的に接続されている。また、他方
のものには電極取出部材２６が接合され、リード部１６
を介してヒータ保持リング３に電気的に接合されてい
る。

【００１９】図３に示すように、電極取出部材２７は、
板状の本体部２７ａと、該本体部２７ａの周縁から延出
する形態でこれと一体に形成されたリード接合延出部２
８とを有し、本体部２７ａの片側の板面にて通電経路部
１２の露出領域にろう材層３７を介して接合されてい
る。また、金属リード部１７は、リード接合延出部２８
に溶接されている。本実施形態では、本体部２７ａが半
月状に形成されて、その円弧状の外延部からリード接合
延出部２８が延出している。

【００２０】電極取出部材２６は、板状の本体部２６ａ
と、これに一体化されたリード部１６とを有する。本実
施形態では本体部２６ａも半月状の形態を有し、その円
弧状の外縁部からは、リード部１６が半径方向外向きに
延出し、ヒータ保持リング３にその末端部が抵抗溶接等
により接合されている。本実施形態では、リード部１６
は前記した隙間Ｇを経て側方に延び、後方側に曲げ返さ
れた末端部の外周面にてヒータ保持リング３の内周面に
抵抗溶接により固着されている。

【００２１】図５に示すように、電極取出部材２６，２
７の各本体部２６ａ，２７ａは、前述の通り、セラミッ
クヒータ１の後端面に対しろう材層３６，３７を介して
接合されている。このろう付けは、金属／セラミック接
合のため、これに適した活性ろう材を用いるか、あるい
はその活性金属成分を蒸着等によりセラミック側に付着
させてメタライズし、その後通常のろう材を用いて接合
する手法を採用することが望ましい。ろう材としてはＡ
ｇ系あるいはＣｕ系の公知のものが使用でき、活性金属
成分としてはＴｉ、Ｚｒ及びＨｆの１種又は２種以上を
使用することができる。例えば、Ｃｕ系活性ろう材の組
成としてＣｕ−５質量％Ｓｉ−３質量％Ｐｄ−２質量％
Ｔｉを例示できる。

【００２２】金属／セラミック接合の場合、接合される
金属部分とセラミック部分との線膨張係数が大きく異な
ることから、ろう付け接合後の冷却時や、グロープラグ
使用時における加熱／冷却サイクルの付加により、前述
の通り、接合界面には大きな熱応力が集中しやすい。そ
こで、板状に形成された本体部２６ａ，２７ａを、その
第一主表面においてろう材層３６，３７と接する一方、
第二主表面を含む少なくとも一部を、ろう材層３６，３
７よりも線膨張係数の小さい低膨張率金属からなる低膨
張率金属部６２とすることができる。このような低膨張
率金属部６２を設けることにより、セラミック部分と直
接接触しているろう材層３６，３７の大きな膨張／収縮
を押さえ込むことができ、ひいては、接合界面に生ずる
熱応力を緩和できるので耐久性向上に寄与する。本実施
形態においては、製造上の便宜を図るため、本体部２６
ａ，２７ａとともにリード部１６，１７もクラッド材に
より一体に形成している。

【００２３】低膨張率金属部６２は、具体的には、１０
０℃〜２００℃の平均線膨張係数が２．０×１０^−６／
℃以下のＦｅ基低膨張率金属からなるものを使用でき
る。このような低膨張率金属としては、いわゆるインバ
ー効果の発現により低膨張率を実現したＦｅ基合金（Ｆ
ｅ含有量４０質量％以上）を例示できる。インバー効果
とは、室温での強磁性（反強磁性を含む）発現に伴う体
積膨張（具体的には自発磁化により生ずる強制体積磁
歪）が、格子振動に由来した熱的な体積変化を打ち消す
ことにより材料全体の線膨張係数が小さくなる現象をい
い、Ｆｅ基合金の場合、特定組成のＮｉ、Ｃｏ、Ｐｄ及
びＰｔ等を合金元素として含有するものに顕著に認めら
れる。材料コストの観点においては、合金元素の主体と
してＮｉ及びＣｏの一方又は双方を含有するものを使用
するのがよく、また、必要十分な線膨張係数低減効果が
得られる範囲内で、耐食性、強度や加工性などの機械的
性質を改善するための副成分（例えばＣｒ、Ｓｉ、Ｃな
ど）を添加することが可能である。

【００２４】これらの合金は、本体部２６ａ，２７ａの
実使用時の最高到達温度（例えば７００〜９００℃）で
は必ずしも低膨張率とはならないが、磁気変態点以下で
は概して非常に小さな線膨張係数を示すため、室温と高
温との間での熱履歴が加わる場合は膨張／収縮の総変位
が小さくなり、特にろう付け接合後の冷却時における接
合部へのクラックあるいは剥離の発生を抑制する上で効
果的である。従って、この効果をより確実に得るには、
磁気変態点がなるべく高い金属（例えば６０℃以上）を
使用することが望ましい。このようなＦｅ基合金の例と
して、以下のようなものがある： ・インバー（Ｆｅ―３６．５Ｎｉ、α＝１．２×１０
^−６／℃、Ｔｃ＝２３２℃）； ・スーパーインバー（Ｆｅ―３２Ｎｉ−５Ｃｏ、α＝
０．１×１０^−６／℃、Ｔｃ＝２２９℃）； ・コバール（Ｆｅ−２９Ｎｉ―１７Ｃｏ）； ・ステンレスインバー（Ｆｅ−５４Ｃｏ−９．５Ｃｒ、
α＝０．１×１０^−６／℃、Ｔｃ＝１１７℃）； ・ノビナイト合金（Ｆｅ−３２Ｎｉ−５Ｃｏ−２．４Ｃ
−２Ｓｉ、α＝１．８×１０^−６／℃、Ｔｃ＝３００
℃）； ・ＬＥＸ合金（Ｆｅ―３６Ｎｉ−０．８Ｃ−０．６Ｓ
ｉ、α＝１．９×１０^−６／℃、Ｔｃ＝２５０℃）； （組成の単位は質量％、αは１００℃〜２００℃の平均
線膨張係数、Ｔｃはキュリー点（磁気変態点））。

【００２５】なお、図５においては、本体部２６ａ，２
７ａの第一主表面側が、前記低膨張率金属部６２よりも
軟質の金属よりなる軟質金属層６１とされたクラッド材
にて構成されている。軟質金属層６１は、例えばＣｕ又
はＣｕ合金にて構成できる。このような軟質金属層６１
を設けておくと、仮にセラミック製のセラミックヒータ
１との該線膨張係数差による相対変位が大きくなって
も、軟質金属層６１が塑性変形して応力緩和が図られる
ので、接合部の剥離等が一層生じにくい。

【００２６】図１に戻り、セラミックヒータ１は、絶縁
性セラミックからなるセラミック基体１３中に導電性セ
ラミックからなるセラミック抵抗体ユニット１０が埋設
されている。セラミック抵抗体ユニット１０は、第一導
電性セラミックからなり、セラミックヒータ１の先端部
に配置される第一抵抗体部分１１と、各々該第一抵抗体
部分１１の後方側において、セラミックヒータ１の軸線
Ｏ方向に延伸する形で配置され、先端部が第一抵抗体部
分１１の通電方向における両端部にそれぞれ接合される
とともに、第一導電性セラミックよりも抵抗率が低い第
二導電性セラミックからなる１対の第二抵抗体部分１
２，１２とを有する。そして、第一抵抗体部分１１が抵
抗発熱体を、第二抵抗体部分１２，１２が通電経路部を
それぞれ構成する。第二抵抗体部分１２，１２は、軸線
Ｏ方向後端部においてセラミックヒータ１の後端面に露
出している。この構造では、セラミックヒータ１をオー
ルセラミックにて構成できるので、製造工数の削減を図
ることができる。

【００２７】セラミック基体１３を構成する絶縁性セラ
ミックとして、本実施形態では窒化珪素質セラミックが
採用されている。一方、セラミック抵抗体ユニット１０
を構成する第一抵抗体部分１１及び第二抵抗体部分１
２，１２は、前記した通り電気抵抗率の異なる導電性セ
ラミックにて構成されている。両導電性セラミックの電
気抵抗率を互いに異なるものとする方法は特に限定され
ず、例えば、 同種の導電性セラミック相を用いつつ、その含有量を
互いに異ならせる方法； 電気抵抗率の異なる異種の導電性セラミック相を採用
する方法； との組合せによる方法； 等、種々例示できるが、本実施形態ではの方法を採用
している。なお、導電性セラミック相としては、例え
ば、炭化タングステン（ＷＣ）、二珪化モリブデン（Ｍ
ｏＳｉ_２）及び二珪化タングステン（ＷＳｉ_２）等、周
知のものを採用できる。本実施形態ではＷＣを採用して
いる。

【００２８】上記グロープラグ５０は、ねじ部５におい
てディーゼルエンジンのエンジンブロックに取り付けら
れる。このときに、セラミックヒータ１の発熱部となる
先端部は、例えばエンジンの燃焼室に連通する渦流室内
に位置決めされる。そして、端子金具７をバッテリーに
接続することにより、金属軸６→金属リード部１７→セ
ラミックヒータ１→リード部１６→ヒータ保持リング３
→主体金具４→エンジンブロック（→接地）の経路によ
り通電され、抵抗発熱体１１が赤熱して渦流室の暖機を
行なう。

【００２９】以下、上記グロープラグ５０の製造方法に
ついて説明する。まず、図６の工程に示すように、各
々電極取出部材２６，２７の本体部２６ａ，２７ａとな
るべき電極予定部位２６ａ’，２７ａ’を、連結部２０
１，２０１により電気的に短絡させる形で一体化した一
体電極体２００を用意する。本実施形態では、一体電極
体２００には、さらにリード部１６及びリード接合延出
部２８となるべきリード予定部１６’，２８’も一体化
されている。

【００３０】これを用いた電極取出部材２６，２７の形
成工程の概略は以下の通りである。まず、工程に示す
ように、電極予定部位２６ａ’，２７ａ’を連結部２０
１で連結した一体電極体２００を用意する。そして、工
程のように、その一体電極体２００の各電極予定部位
２６ａ’，２７ａ’を、通電経路部１２，１２の露出領
域１２ａ，１２ａのそれぞれに導通する形にてセラミッ
クヒータ１に、前記した活性ろう材を用いてろう付け接
合する（接合工程）。その接合工程の終了後に、工程
に示すように、一体電極体２００を連結部２０１，２０
１において分断することにより、電極予定部位２６
ａ’，２７ａ’を、互いに絶縁された電極取出部材２
６，２７の本体部２６ａ，２７ａとなす。また、リード
予定部１６’，２８’はそれぞれリード部１６及びリー
ド接合延出部２８となる。

【００３１】一体電極体２００は、隙間２０３を介して
並ぶ電極予定部位２６ａ’，２７ａ’（さらにはリード
予定部１６’，２８’）を、連結部２０１，２０１によ
り板面方向に結合した一体の板状部材として形成してい
る。工程に示すように、リード予定部２８’は電極予
定部位２７ａ’との接続位置に後端面２ｒと逆方向に略
直角に曲げ返し、リード予定部１６’は末端部をリード
予定部２８’と同方向に曲げ返す。他方、セラミックヒ
ータ１の後端面２ｒを、各露出端子部１２ａ，１２ａを
包含し、かつ互いに絶縁された形でろう材層２１０，２
１０により被覆する。このろう材層２１０，２１０は、
活性ろう材箔にて構成してもよいが、活性ろう材粉末を
用いたペーストを用いてスクリーン印刷等により後端面
２ｒに印刷形成するようにすれば、互いに絶縁された小
面積のろう材層２１０，２１０を能率よく確実に形成す
ることができる。

【００３２】そして、ろう材層２１０，２１０の形成さ
れたセラミックヒータ１の後端面２ｒに、リード予定部
１６’及び１７’に上記曲げ加工を施した一体電極体２
００の各電極予定部位２６’，２７ａ’が、それぞれろ
う材層２１０，２１０に重なるように配置する。その状
態でろう付け熱処理を施すことにより、セラミックヒー
タ１への一体電極体２００の接合がなされる。接合が終
了すれば、工程に示すように、該一体電極体２００の
連結部２０１，２０１を切断することにより、各電極予
定部位２６ａ’，２７ａ’が分離され、それぞれ本体部
２６ａ，２７ａとなる。

【００３３】以上の工程が終了すれば、セラミックヒー
タ１に対し図１に示す各部分を組み付けることにより、
グロープラグ５０が完成する。具体的には、セラミック
ヒータ１へのヒータ保持リング３の組み付け、リード部
１６のヒータ保持リング３への溶接、金属リード部１７
への金属軸６の取り付け（図７の工程）、リード接合
延出部２８への金属リード部１７の溶接（図７の工程
及び）、主体金具４のヒータ保持リング３の組み付
け、さらにセラミックリング３１の配置と、ガラス充填
層３２の形成、及び絶縁ブッシュ８と端子金具７の組み
付け、の各工程が実施される。以下、本発明と関係する
部分について、より詳細に説明する。

【００３４】セラミックヒータろう付けされた電極取出
部材２７は、図７の工程及びに示すように、金属リ
ード部１７の先端部がリード接合延出部２８に対し、抵
抗溶接により溶接・固着される（Ｗは溶接部である）。
このように、金属リード部１７の電極取出部材２７への
溶接を、電極取出部材２７のセラミックヒータ１へのろ
う付け後に行なうので、セラミックヒータ１にすでに金
属リード部１７が一体化された状態で他の部品（ヒータ
保持リング３、主体金具４、金属軸６等）をアセンブリ
する従来の方法と比較して、作業性がよく組立てが楽で
ある。そして、セラミックヒータ１に直接溶接される本
体部２７ａではなく、その周縁から延出するリード接合
延出部２８に金属リード部１７を溶接するから、該本体
部２７ａをセラミックヒータ１に接合しているろう材層
３７に該溶接の熱影響が及びにくくなり、ろう付け不良
が発生しにくい。

【００３５】本実施形態においては、図６の工程からも
明らかな通り、リード接合延出部２８は、本体部２７ａ
からの延出基端側にて、軸線Ｏ方向後方側に曲げ返され
てなり、図５に示すように、その曲げ返された部分に金
属リード部１７が溶接される。従って、リード接合延出
部２８と金属リード部１７との溶接部Ｗが本体部２７ａ
から後方側に離間するので、ろう材層３７への溶接時の
熱影響を軽減する効果が高められている。

【００３６】なお、リード接合延出部２８を、セラミッ
クヒータ１の後端面外延よりも半径方向外側に延出さ
せ、その後さらに後方側に曲げ返したものとして形成す
ることもできる。この場合、金属リード部１７とリード
接合延出部２８との溶接部Ｗを、セラミックヒータ１の
後端面外周縁よりも半径方向外側に位置させることがで
きる。このようにすると、溶接の際に、ろう材層３７に
及ぶ熱影響をさらに小さくすることができる。

【００３７】なお、金属リード部１７は、前端がリード
接合延出部２８に結合され、後端が金属軸６の前端部に
結合されるものであるが、グロープラグ５０の組立て時
には、種々の要因により発生する外力により、金属軸６
とリード接合延出部２８との距離が軸線Ｏ方向に変化す
る場合がある。また、組立て後のグロープラグ５０を実
使用する際にも、昇温・冷却に伴う部品の伸縮が生じ、
金属軸６とリード接合延出部２８との距離が変動する要
因となる。金属リード部１７が、金属軸６とリード接合
延出部２８とを結合するために、幾何学的に必要な最短
長さで形成されていると、金属軸６とリード接合延出部
２８との距離が少し変動しただけでも、リード接合延出
部２８との溶接部Ｗに過大な荷重が作用し、断線等の不
具合を生じやすくなる。そこで、金属リード部１７に
は、金属軸６とリード接合延出部２８との距離が軸線Ｏ
方向に変化したときの、該距離変化を吸収する距離変化
吸収部が設けられている。具体的には、金属リード部１
７の長さを、前記幾何学的に必要な最短長さよりも大き
くすることで一定の余裕を生じさせ、上記の距離変化を
吸収する。

【００３８】本実施形態では、金属リード部１７には、
その中間位置に形成した１ないし複数個の巻線部１７
ａ，１８ａにより、上記距離変化吸収のための余裕長を
生じさせている。このような巻線部１７ａ，１８ａは、
弦巻バネと同様に軸線Ｏ方向に伸縮することができる。
本実施形態では、軸線Ｏ方向に延出するリード接合延出
部２８に対し、金属リード部１７の先端部を該軸線Ｏと
直交する向きに重ね合わせて溶接を行っているが、巻線
部１７ａ，１８ａが伸縮することによる弾性力は上記軸
線Ｏ方向に作用するため、金属リード部１７に対し、リ
ード接合延出部２８から引き剥がされる向きの荷重が作
用しにくい利点がある。

【００３９】図２に示すように、金属リード部１７は、
その後端部にコイル状の通電結合部１８を有してなり、
そのコイル状の通電結合部１８の内側に、端子金具７に
導通する金属軸６の前端部が軸線Ｏ方向に挿通され、通
電結合部１８がこれに抵抗溶接等により溶接されてい
る。このようなコイル状の通電結合部１８を用いること
により、金属軸６の溶接による組付けを容易に行なうこ
とができる。本実施形態では、通電結合部１８の前端部
を金属軸６の前端側に延出させ、これを距離変化吸収部
として機能する巻線部１８ａとして利用している。

【００４０】グロープラグ５０の組立ての利便性を考慮
した場合、図７の工程に示すように、金属軸６の前端
部に金属リード部１７の後端部を先に溶接しておき、そ
の後、工程に示すように、該金属リード部１７の先端
部を電極取出部材２７のリード接合延出部２８に溶接す
る工程を採用することが、他の部品の組付時に金属リー
ド部１７が邪魔になりにくいので作業性がよく、組立て
が楽である。

【００４１】上記のような通電結合部１８を形成する場
合は、図７の工程及びに示すように、そのコイル状
の通電結合部１８の内側に、グロープラグの端子金具に
導通する金属軸６の前端部を軸線Ｏ方向に挿通し、それ
ら通電結合部１８と金属軸６の挿入部分とを溶接する。
この溶接は、たとえば抵抗溶接により、金属軸６の軸線
方向に沿う溶接部Ｗを形成することにより行なう。

【００４２】上記のような通電結合部１８を有する金属
リード部１７に用いる金属線材は、柔らかい焼きなまし
線材（例えば、焼きなまし軟鋼線材，焼きなましＮｉ線
材）を用いれば、抵抗溶接時に通電結合部１８が金属軸
６によく密着し、スプリングバックも生じにくいので、
溶接性を高めることができる。しかし、通電結合部１８
の形成時には、適度に硬い線材を用いたほうが巻線加工
を行ないやすい、という問題がある。そこで、金属リー
ド部１７に用いる金属線材として冷間加工線材（例え
ば、冷間圧延線材あるいは冷間伸線材）を用い、その冷
間加工線材を巻線して通電結合部１８を形成した後、焼
きなましを施し、その後通電結合部１８に金属軸６を溶
接するようにすれば、上記のジレンマを解消することが
できる。

【００４３】なお、図２において巻線部１７ａは、金属
リード部１７を金属軸６の軸線周りにらせん状に巻きま
わして形成しているが、図８に示すように、金属軸６の
軸線と直交する軸線周りに巻きまわして形成した巻線部
１７ｂを用いてもよい。なお、図８においては、金属リ
ード部１７の後端部にコイル状の通電結合部１８を形成
せず、該金属リード部１７の末端部を金属軸６の側面に
溶接結合した構成としている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のグロープラグの一実施例を示す縦断面
図。

【図２】図１のグロープラグの、金属リード部の取付構
造の詳細を示す縦断面図。

【図３】同じく電極取出部材の一例を取付状態にて示す
斜視図。

【図４】図１のグロープラグの、セラミックヒータの周
辺を拡大して示す縦断面図。

【図５】図４の、電極取出部材の周辺をさらに拡大して
示す縦断面図。

【図６】図１のグロープラグの、製造工程の一例を示す
説明図。

【図７】図６に続く説明図。

【図８】巻線部の構造の変形例を示す縦断面図。

【符号の説明】

１ セラミックヒータ ２ｒ 後端面 ２ｓ 周側面部 ３ ヒータ保持リング ４ 主体金具 ６ 金属軸 １７ 金属リード部 １７ａ，１７ｂ，１８ａ 巻線部（距離変化吸収部） １８ 通電結合部 ２６，２７ 電極取出部材 ２６ａ，２７ａ 本体部 ２８ リード接合延出部 ３６，３７ ろう材層 ５０ グロープラグ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性セラミックからなるセラミック基
   体（１３）中に、抵抗発熱体（１１）と、その抵抗発熱
   体（１１）に通電するための通電経路部（１２，１２）
   とが埋設された棒状のセラミックヒータ（１）を有する
   グロープラグにおいて、 前記抵抗発熱体（１１）は前記セラミックヒータ（１）
   の軸線（Ｏ）方向において先端部に埋設される一方、前
   記通電経路部（１２）は、該抵抗発熱体（１１）に先端
   が導通し、後端が該セラミックヒータ（１）から露出す
   る形で軸線（Ｏ）方向に埋設されてなり、 また、前記通電経路部（１２）の露出領域に対し、ろう
   材層を介して該通電経路部（１２，１２）と導通する形
   で接合される電極取出部材（２７）と、その電極取出部
   材（２７）に先端部が溶接される金属リード部（１７）
   とを有し、 前記電極取出部材（２７）は、前記露出領域に前記ろう
   材層を介して接合される板状の本体部（２７ａ）と、該
   本体部（２７ａ）の周縁から延出する形態でこれと一体
   に形成されたリード接合延出部（２８）とを有し、前記
   金属リード部（１７）が該リード接合延出部（２８）に
   溶接されてなることを特徴とするグロープラグ（５
   ０）。
2. 【請求項２】 前記リード接合延出部（２８）は、前記
   本体部（２７ａ）からの延出基端側にて、前記軸線
   （Ｏ）方向に曲げ返されてなる請求項１記載のグロープ
   ラグ（５０）。
3. 【請求項３】 前記金属リード部（１７）は、その後端
   部にコイル状の通電結合部（１８）を有してなり、その
   コイル状の通電結合部（１８）の内側に、グロープラグ
   の端子金具に導通する金属軸（６）が前記軸線（Ｏ）方
   向に挿通され、前記通電結合部（１８）がこれに溶接さ
   れている請求項１又は２記載のグロープラグ（５０）。
4. 【請求項４】 前記金属リード部（１７）は、前端が前
   記リード接合延出部（２８）に結合される一方、後端が
   グロープラグの端子金具に導通する金属軸（６）に結合
   されてなり、かつ、前記金属軸（６）と前記リード接合
   延出部（２８）との距離が前記軸線（Ｏ）方向に変化し
   たときの該距離変化を吸収する距離変化吸収部が前記金
   属リード部（１７）に設けられてなる請求項１ないし３
   のいずれか１項に記載のグロープラグ（５０）。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項に記載
   のグロープラグの製造方法であって、 前記セラミックヒータ（１）の前記通電経路部（１２）
   の露出領域に対し、前記電極取出部材（２７）の前記本
   体部（２７ａ）をろう付けするろう付け工程と、 該ろう付けされた前記電極取出部材（２７）の前記リー
   ド接合延出部（２８）に、前記金属リード部（１７）の
   先端部を溶接するリード溶接工程とを含むことを特徴と
   するグロープラグの製造方法。
6. 【請求項６】 グロープラグの端子金具に導通する金属
   軸（６）に前記金属リード部（１７）の後端部を先に溶
   接しておき、その後、該金属リード部（１７）の先端部
   を前記電極取出部材（２７）の前記リード接合延出部
   （２８）に溶接する請求項５に記載のグロープラグの製
   造方法。
7. 【請求項７】 前記金属リード部（１７）の後端部をコ
   イル状に巻線することにより通電結合部（１８）とし、
   そのコイル状の通電結合部（１８）の内側に、グロープ
   ラグの端子金具に導通する金属軸（６）を前記軸線
   （Ｏ）方向に挿通し、それら通電結合部（１８）と金属
   軸（６）の挿入部分とを溶接する請求項５又は６に記載
   のグロープラグの製造方法。
8. 【請求項８】 前記金属リード部（１７）に用いる金属
   線材として、焼きなまし線材を使用する請求項７記載の
   グロープラグの製造方法。
9. 【請求項９】 前記金属リード部（１７）に用いる金属
   線材として冷間加工線材を用い、その冷間加工線材を巻
   線して前記通電結合部（１８）を形成した後、焼きなま
   しを施し、その後前記通電結合部（１８）に前記金属軸
   （６）を溶接する請求項７記載のグロープラグの製造方
   法。