JP2006300046A5 - - Google Patents

Description

燃焼圧検知機能付グロープラグ

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の始動補助装置として使用すると共に、内燃機関の燃焼圧の変化を検知することができる燃焼圧検知機能付グロープラグに関する。

内燃機関の始動補助を行うためのグロープラグに、燃焼圧検知機能を付加した燃焼圧検知機能付グロープラグとしては、例えば特許文献１に記載の燃焼圧センサ内蔵プラグなどが提案されている。
この燃焼圧検知機能付グロープラグでは、筒状のハウジングと、一端側がハウジングから露出しつつその内部に保持され、発熱部材と電気的に導通される金属製の中軸と、燃焼圧によってパイプ部材に作用する力が中軸を介して伝達されて燃焼圧を検知する燃焼圧センサとを備えている。さらに、ハウジングの他端側の内周面と中軸の外周面との間に収納部が形成されている。この収納部には、圧電素子からなる燃焼圧センサが、軸線方向の圧縮応力（予荷重）をかけられた状態で配置されている。
特開２００２―３２７９１９号公報（第２頁、図１）

しかしながら、このように圧電素子に圧縮方向の予荷重をかけて使用するタイプの燃焼圧センサでは、予荷重の大きさによって感度（圧力に対する発生電荷量の比）が異なる場合がある。具体的には、燃焼圧センサにかかる予荷重が小さいと感度が低くなり、予荷重が大きいと感度が高くなる。
例えば、特許文献１に記載の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、この燃焼圧検知機能付グロープラグを内燃機関に取り付けた場合、ネジの締付けによりハウジングのうちネジの締付け部分より先端部分が軸線方向に圧縮されて縮む分、中軸を通じて燃焼圧センサにかけられていた予荷重が減少するため、燃焼圧センサの感度が低くなる。
そのほか、燃焼圧検知機能付グロープラグとして、ハウジングの基端部に設けた先端側を向く面と、これより先端側で中軸に設けた基端側を向く面との間に圧電素子を配置する構成が考えられる。このタイプの燃焼圧検知機能付グロープラグでは、特許文献１の燃焼圧検知機能付グロープラグとは逆に、この燃焼圧検知機能付グロープラグを内燃機関に取り付けた場合、圧電素子にかかる予荷重が増加するため、燃焼圧センサの感度が高くなる。
このように、上述のいずれの場合においても、燃焼圧検知機能付グロープラグを内燃機関に取り付ける場合、取り付けの際の雄ネジ部の締付け力（締付けトルク）の違いにより、圧電素子にかかる予荷重が増減するため、燃焼圧センサの感度がバラついてしまい適切な検知出力を得られない虞がある。
また、グロープラグの使用などにより、圧電素子の温度が変化すると、燃焼圧の変化とは関係なく、焦電効果によって圧電素子に電荷が発生し、検知出力に大きく影響する虞もある。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、燃焼圧の変化を適切に検知できる燃焼圧検知機能付グロープラグを提供することを目的とする。

その解決手段は、筒状のハウジングと、上記ハウジングに保持され、通電により発熱するヒータ部材と、上記ハウジングに挿通されてなり、上記ヒータ部材に導通し、使用時における内燃機関の燃焼圧の変化に伴って、上記ハウジングに対して軸線方向に相対変位を生じる導電性の中軸と、自身に加わる応力の変化に応じて電荷を発生する第１圧電素子であって、上記第１圧電素子を軸線方向に圧縮したときに、プラス電荷を発生する第１プラス面、及び、マイナス電荷を発生する第１マイナス面を有する第１圧電素子と、自身に加わる応力の変化に応じて電荷を発生する第２圧電素子であって、上記第２圧電素子を軸線方向に圧縮したときに、プラス電荷を発生する第２プラス面、及び、マイナス電荷を発生する第２マイナス面を有する第２圧電素子と、を備え、上記第１圧電素子及び第２圧電素子はそれぞれ、上記軸線方向に圧縮する予荷重がかけられてなり、上記中軸が基端側に変位したとき、上記第１圧電素子及び第２圧電素子のうち、一方は自身に掛かる上記軸線方向に圧縮する荷重が増加し、他方は自身に掛かる上記軸線方向に圧縮する荷重が減少する形態に配置されてなる燃焼圧検知機能付グロープラグである。

本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグは、第１圧電素子及び第２圧電素子を有している。しかも、これらのうちの一方は、中軸が基端側に変位したとき、軸線方向に圧縮する荷重が増加し、他方は逆に荷重が減少する形態に配置されている。従って、中軸が変位したときに、各々の圧電素子から発生する同極性の電荷を足し合わせれば、圧電素子２つ分の、より大きな出力（例えば２倍の出力）を得ることができる。
例えば、中軸が基端側に変位したとき、第１圧電素子は、軸線方向に圧縮する荷重が増加し、第２圧電素子は、軸線方向に圧縮する荷重が減少するようにそれぞれ配置されている場合について考える。この場合に、第１圧電素子の第１プラス面と第２圧電素子の第２マイナス面とを接続して第１の出力とし、第１圧電素子の第１マイナス面と第２圧電素子の第２プラス面とを接続して第２の出力とする。このようにすれば、中軸が基端側に変位すると、第１圧電素子では、軸線方向に圧縮する荷重が増加したために、その第１プラス面にプラス電荷が、第１マイナス面にマイナス電荷がそれぞれ発生する。一方、第２圧電素子では、軸線方向に圧縮する荷重が減少したために、その第２プラス面にマイナス電荷が、第２マイナス面にプラス電荷がそれぞれ発生する。従って、第１の出力からは、第１プラス面及び第２マイナス面で発生したプラス電荷を、第２の出力からは、第１マイナス面及び第２プラス面で発生したマイナス電荷を得ることができる。かくして、１つの圧電素子を用いた場合よりも大きい、例えば２倍の大きさの出力を得ることができる。

さらに、一般に圧電素子は、自身にかかる応力が変化しない状態でも、自身の温度の変化によって電荷を発生する焦電効果を有する。従って、グロープラグへの通電やエンジンの始動などにより圧電素子自身の温度が変化すると、焦電効果によって発生した電荷により、出力がドリフトし、誤検知を生じたり燃焼圧の適切な測定が困難となる虞がある。
しかるに、本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグにおいて、上述のように、２つの圧電素子について、第１プラス面と第２マイナス面とを接続し、第１マイナス面と第２プラス面とを接続すると、温度の変化（例えば２つの圧電素子の温度の上昇）に伴う焦電効果によって、第１圧電素子の第１プラス面に生じた電荷を第２圧電素子の第２マイナス面に生じた逆極性の電荷で打ち消し、同様に、第１圧電素子の第１マイナス面に生じた電荷を第２圧電素子の第２プラス面に生じた逆極性の電荷で打ち消すことができる。かくして、焦電効果による検知出力の変動を小さくすることもできる。

なお、圧電素子としては、圧電効果、逆圧電効果を有する材質からなるものであれば良く、具体的には、水晶、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム等、公知の圧電組成物が挙げられる。
また、第１圧電素子は、所定方向に分極されて、軸線方向に圧縮したときに、第１プラス面にプラス電荷を発生し、第１マイナス面にマイナス電荷を発生する構成とされていればよい。従って、第１圧電素子としては、軸線方向に分極されており、第１プラス面及び第１マイナス面が軸線（分極方向）に直交する面となる形態のもの、具体的には、例えばリング状の圧電素子をその軸線方向に分極し、軸線（分極方向）に直交する上面と底面を第１プラス面及び第１マイナス面としたものが挙げられる。また、軸線に直交する方向に分極されており、第１プラス面及び第１マイナス面を軸線に平行で且つ分極方向に直交する面とした形態のもの、具体的には、例えば、リング状の圧電素子をその径方向に分極し、軸線に平行で分極方向（径方向）に直交する内周面及び外周面を第１プラス面及び第１マイナス面としたものが挙げられる。第２圧電素子についても同様である。

また、第１圧電素子の第１プラス面及び第１マイナス面、第２圧電素子の第２プラス面及び第２マイナス面に発生した電荷を、４つのリード線等を用いてそれぞれ外部に取り出した上で、適宜足し合わせることができる。あるいは、グロープラグ内において、第１プラス面と第２マイナス面とを、また、第１マイナス面と第２プラス面とを導通させておき、２面分の電荷を２つのリード線を用いてそれぞれ外部に取り出すようにすることもできる。また、グロープラグ内において、第１プラス面と第２マイナス面とを導通させて、この２面分の電荷をリード線を用いて外部に取り出す一方、第１マイナス面と第２プラス面はそれぞれハウジングに導通させ、アースレベルとすることもできる。この逆に、グロープラグ内において、第１マイナス面と第２プラス面とを導通させて、この２面分の電荷をリード線を用いて外部に取り出す一方、第１プラス面と第２マイナス面はそれぞれハウジングに導通させ、アースレベルとすることもできる。

ここで、上述の燃焼圧検知機能付グロープラグであって、前記第１圧電素子は、前記軸線方向に分極されており、前記第１プラス面及び第１マイナス面は、それぞれ前記軸線に直交する第１−１面及び第１−２面であり、前記第２圧電素子は、上記軸線方向に分極されており、前記第２プラス面及び第２マイナス面は、それぞれ前記軸線に直交する第２−１面及び第２−２面である燃焼圧検知機能付グロープラグとすると良い。

本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグにおける第１圧電素子は、軸線方向に分極されており、軸線に直交する第１−１面及び第１−２面がそれぞれ第１プラス面及び第１マイナス面となっている。また、第２圧電素子は、同じく軸線方向に分極され、軸線に直交する第２−１面及び第２−２面がそれぞれ第２プラス面及び第２マイナス面となっている。

このように本発明の第１，第２圧電素子では、電荷の発生する面が分極方向に直交しており、この分極方向に荷重がかかるため、他の場合、例えば、分極方向に直交する方向に荷重が掛かる場合に比して、第１−１面等に発生する電荷量が大きくなる。したがって、より適切に燃焼圧を計測することができる。

また、中軸が変位したときに、各々の圧電素子から発生する同極性の電荷が足し合わせれば、前述と同様、圧電素子２つ分の、より大きな出力（例えば２倍の出力）を得ることができる。
さらに、本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでも、上述のように、２つの圧電素子について、第１−１面と第２−２面とを接続し、第１−２面と第２−１面とを接続すると、第１圧電素子と第２圧電素子とを分極方向が互いに逆向きになる。すると、温度の変化によって、第１圧電素子の第１−１面に生じた電荷を第２圧電素子の第２−２面に生じた逆極性の電荷で打ち消し、同様に、第１圧電素子の第１−２面に生じた電荷を第２圧電素子の第２−２面に生じた逆極性の電荷で打ち消すことができる。かくして、焦電効果による検知出力の変動を小さくすることもできる。

また他の解決手段は、通電により発熱するヒータ部材と、筒状のハウジングであって、軸線方向の最も先端側に位置するハウジング先端部、上記軸線方向の最も基端側に位置するハウジング基端部、上記ハウジング先端部と上記ハウジング基端部の間に位置し、このハウジングを内燃機関の取付孔内にネジ止めするための雄ネジ部、上記ハウジング先端部と上記雄ネジ部の間に位置し、上記取付孔内の所定部位と直接または間接に圧接して、このハウジングと上記取付孔との間の気密を保持するためのシール部、及び、上記雄ネジ部より上記軸線方向先端側に位置し、上記ヒータ部材の一部を上記ハウジング先端部より先端側に突出させた形態で、このヒータ部材を自身の内側に直接または間接に保持するヒータ保持部、を含み、上記ネジ止めにより上記ハウジング先端部が内燃機関の燃焼室側に位置するように上記内燃機関に取り付けられるハウジングと、導電性の中軸であって、上記軸線方向基端側に位置する中軸基端部、及び、上記軸線方向先端側に位置する中軸先端部、を含み、上記ハウジング内に収容されると共に、上記中軸基端部が上記ハウジング基端部から突出するよう配置され、上記中軸先端部で上記ヒータ部材と電気的に導通され、上記ヒータ部材と直接または間接にかつ機械的に剛に結合されてなる中軸と、上記軸線方向に分極されており、自身に加わる応力の変化に応じて電荷を発生する第１圧電素子であって、上記軸線に直交する第１−１面及び第１−２面を有し、上記第１圧電素子を軸線方向に圧縮したときに、上記第１−１面にプラス電荷を発生し、上記第１−２面にマイナス電荷を発生する第１圧電素子と、上記軸線方向に分極されており、自身に加わる応力の変化に応じて電荷を発生する第２圧電素子であって、上記軸線に直交する第２−１面及び第２−２面を有し、上記第２圧電素子を軸線方向に圧縮したときに、上記第２−１面にプラス電荷を発生し、上記第２−２面にマイナス電荷を発生する第２圧電素子と、を備え、上記第１圧電素子及び第２圧電素子はそれぞれ、上記ハウジングのハウジング基端部と上記中軸とに直接または間接に係合して、上記軸線方向に挟持され、上記軸線方向に圧縮する予荷重がかけられてなり、上記中軸が基端側に変位したとき、上記第１圧電素子及び第２圧電素子のうち、一方は自身に掛かる上記軸線方向に圧縮する荷重が増加し、他方は自身に掛かる上記軸線方向に圧縮する荷重が減少する形態に配置されてなる燃焼圧検知機能付グロープラグである。

本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグも、第１圧電素子及び第２圧電素子を有している。しかも、これらのうちの一方は、中軸が基端側に変位したとき、軸線方向に圧縮する荷重が増加し、他方は逆に荷重が減少する形態に配置されている。従って、中軸が変位したときに、各々の圧電素子から発生する同極性の電荷が足し合わせれば、圧電素子２つ分の、より大きな出力（例えば２倍の出力）を得ることができる。
例えば、中軸が基端側に変位したとき、第１圧電素子は、軸線方向に圧縮する荷重が増加し、第２圧電素子は、軸線方向に圧縮する荷重が減少するようにそれぞれ配置されている場合について考える。この場合に、第１圧電素子の第１−１面と第２圧電素子の第２−２面とを接続して第１の出力とし、第１圧電素子の第１−２面と第２圧電素子の第２−１面とを接続して第２の出力とする。このようにすれば、中軸が基端側に変位すると、第１圧電素子では、軸線方向に圧縮する荷重が増加したために、その第１−１面にプラス電荷が、第１−２面にマイナス電荷がそれぞれ発生する。一方、第２圧電素子では、軸線方向に圧縮する荷重が減少したために、その第２−１面にマイナス電荷が、第２−２面にプラス電荷がそれぞれ発生する。従って、第１の出力からは、第１−１面及び第２−２面で発生したプラス電荷を、第２の出力からは、第１−２面及び第２−１面で発生したマイナス電荷を得ることができる。かくして、１つの圧電素子を用いた場合の２倍の大きさの出力を得ることができる。

さらに、本発明のグロープラグは、自身のハウジングを内燃機関の取付孔内に取り付けたとき、ネジの締付けに伴って、ハウジングのうち雄ネジ部とシール部との間の部分が、軸線方向に圧縮され、弾性によりその寸法が僅かに縮む。一方、中軸はヒータ部材に直接又は間接に機械的に剛に結合されている。具体的には、ヒータ部材が軸線方向に変位したとき、中軸も同じく軸線方向に変位するように結合されている。このような状態で、ヒータ部材はハウジングに保持されているため、ハウジングが縮むと中軸がハウジングに対して、さらに具体的にはハウジングのうち雄ネジ部に対して、相対的に基端側に変位することとなる。

ところで、本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、中軸がハウジングの基端側に変位した場合、２つの圧電素子のうち一方の素子に掛かる圧縮の予荷重は増加し、他方の素子に掛かる圧縮の予荷重は減少する。具体的には、例えば前述の例のように配置した場合には、第１圧電素子に掛かる圧縮の予荷重は増加し、第２圧電素子に掛かる圧縮の予荷重は減少する。前述したように、圧電素子にかかる予荷重が増加した場合には、圧力変化の感度は高くなり、予荷重が減少した場合には感度が低下する傾向にあるので、上述の場合、第１圧電素子の感度は高くなり、第２圧電素子の感度は低くなる。
そこで、本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグにおいて、２つの圧電素子について、第１−１面と第２−２面とを接続し、第１−２面と第２−１面とを接続し、第１圧電素子及び第２圧電素子からそれぞれ発生する電荷を足し合わさるようにすれば、それぞれの圧電素子の感度の変化分が相殺されて出力される。このため、このグロープラグをネジ止めする際に生じる中軸の変位の大きさの違い、即ち、ネジ止めのときの締め付けトルクの大きさの違いによる圧電素子の感度への影響が軽減される。つまり、異なる締め付けトルクで締め付けても、２つの圧電素子全体としては、感度の変化が抑制されるから、締め付けトルクの管理が容易で、広い締め付けトルクの範囲に亘り、適切に燃焼圧の変化を検知する燃焼圧検知機能付グロープラグとなし得る。

さらに、一般に圧電素子は、自身にかかる応力が変化しない状態でも、自身の温度の変化によって電荷を発生する焦電効果を有する。従って、グロープラグへの通電やエンジンの始動などにより圧電素子自身の温度が変化すると、焦電効果によって発生した電荷により、出力がドリフトし、誤検知を生じたり燃焼圧の適切な測定が困難となる虞がある。
しかるに、本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、上述のように、２つの圧電素子について、第１−１面と第２−２面とを接続し、第１−２面と第２−１面とを接続すると、第１圧電素子と第２圧電素子とを分極方向が互いに逆向きになるように接続したことになる。すると、温度の変化によって、第１圧電素子の第１−１面に生じた電荷を第２圧電素子の第２−２面に生じた逆極性の電荷で打ち消し、同様に、第１圧電素子の第１−２面に生じた電荷を第２圧電素子の第２−２面に生じた逆極性の電荷で打ち消すことができる。かくして、焦電効果による検知出力の変動を小さくすることもできる。
また、２つの圧電素子は、ハウジング基端部と中軸の基端側に係合するように配置されているので、ヒータ部材及びこのグロープラグが取り付けられる内燃機関から最も離れた位置に配置されている。このため、ヒータ部材や内燃機関の温度上昇による影響を受けにくい。

また、他の解決手段は、通電により発熱するヒータ部材と、筒状のハウジングであって、 軸線方向の最も先端側に位置するハウジング先端部、上記軸線方向の最も基端側に位置するハウジング基端部であって、径方向内側に突出してなり、上記軸線方向先端側を向く先端向き内方突出面を含む内方突出部、上記内方突出部より上記軸線方向先端側に位置し、上記先端向き内方突出面に対向する基端向き対向面を有する対向部、を有するハウジング基端部、上記ハウジング先端部と上記ハウジング基端部の間に位置し、このハウジングを内燃機関の取付孔内にネジ止めするための雄ネジ部、上記ハウジング先端部と上記雄ネジ部の間に位置し、上記取付孔内の所定部位と直接または間接に圧接して、このハウジングと上記取付孔との間の気密を保持するためのシール部、及び、上記雄ネジ部より上記軸線方向先端側に位置し、上記ヒータ部材の一部を上記ハウジング先端部より先端側に突出させた形態で、このヒータ部材を自身の内側に直接または間接に保持するヒータ保持部、を含み、上記ネジ止めにより上記ハウジング先端部が内燃機関の燃焼室側に位置するように上記内燃機関に取り付けられるハウジングと、導電性の中軸であって、上記軸線方向基端側に位置する中軸基端部、上記軸線方向先端側に位置する中軸先端部、及び、上記中軸基端部と上記中軸先端部の間に位置し、径方向外側に向かって突出してなり、軸線方向基端側を向く基端向き外方突出面及び軸線方向先端側を向く先端向き外方突出面を有する外方突出部、を含み、上記ハウジング内に収容されると共に、上記中軸基端部が上記ハウジング基端部から突出し、上記外方突出部が、上記ハウジングの内方突出部よりも上記軸線方向先端側に、かつ、上記ハウジングの対向部よりも上記軸線方向基端側に位置するよう配置され、上記中軸先端部で上記ヒータ部材と電気的に導通し、上記ヒータ部材と直接または間接に機械的に剛に結合されてなる中軸と、上記ハウジングの上記内方突出部の上記先端向き内方突出面と上記中軸の上記外方突出部の上記基端向き外方突出面との間に挟持されてなり、上記軸線方向に分極されており、自身に加わる応力の変化に応じて電荷を発生する第１圧電素子であって、上記軸線に直交する第１−１面及び第１−２面を有し、上記第１圧電素子を軸線方向に圧縮したときに、上記第１−１面にプラス電荷を発生し、上記第１−２面にマイナス電荷を発生する第１圧電素子と、上記ハウジングの上記対向部の上記基端向き対向面と上記中軸の上記外方突出部の上記先端向き外方突出面との間に挟持されてなり、上記軸線方向に分極されており、自身に加わる応力の変化に応じて電荷を発生する第２圧電素子であって、上記軸線に直交する第２−１面及び第２−２面を有し、上記第２圧電素子を軸線方向に圧縮したときに、上記第２−１面にプラス電荷を発生し、上記第２−２面にマイナス電荷を発生する第２圧電素子と、を備え、上記第１圧電素子及び第２圧電素子は、それぞれ上記軸線方向に圧縮する予荷重がかけられてなる燃焼圧検知機能付グロープラグである。

第１圧電素子及び第２圧電素子を有する燃焼圧検知機能付グロープラグについて、中軸が基端側に変位したとき、圧電素子のうち一方は軸線方向に圧縮する荷重が増加し、他方は軸線方向に圧縮する荷重が減少する形態に配置すると良いことは前述の通りである。しかし、グロープラグをこのように第１圧電素子及び第２圧電素子を配置できるように構成するには、その構造が複雑になりがちである。

これに対し、本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、ハウジングの内方突出部と中軸の外方突出部とに挟持された第１圧電素子、及び、ハウジングの対向部と中軸の外方突出部とに挟持された第２圧電素子が、予荷重をかけた状態で配置されている。従って、中軸が基端側に変位すると、第１圧電素子を圧縮する荷重が増加する。一方、第２圧電素子を圧縮する荷重は減少する。つまり、中軸の外方突出部によって、第１圧電素子の圧縮応力の増加と第２圧電素子の圧縮応力の減少の両方を同時に行える構成としている。なお、中軸が先端側に変位した場合にはこの逆となることは言うまでもない。
また、この燃焼圧検知機能付グロープラグでは、ハウジングの内方突出部と対向部とで、その間に位置する第１圧電素子、第２圧電素子及び中軸の外方突出部を挟持して予荷重をかけている。このため、２つの圧電素子に対する予荷重も同時に掛けることができ、しかも、第１圧電素子と第２圧電素子とが積み重なっているので、このグロープラグを作製する時点では、同じ大きさの予荷重をかけることができる。さらに、中軸の外方突出部の両面（先端向き外方突出面、基端向き外方突出面）を使用しているため中軸の構造も簡単である。このため、この燃焼圧検知機能付グロープラグは、構造が比較的簡単で、ローコスト化や小型化を図ることができる。

なお、前述の発明にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグと同様に、本発明にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグでも、中軸が基端側に変位したとき、第１圧電素子については、軸線方向に圧縮する荷重が増加し、第２圧電素子については、軸線方向に圧縮する荷重が減少するようにそれぞれ配置されている。このため、この燃焼圧検知機能付グロープラグでも同様に２つの圧電素子を接続すれば、１つの圧電素子を用いた場合の２倍の大きさの出力を得ることができ、さらに、ネジ止めのときの締付けトルクの大きさによる圧電素子の感度の影響を軽減することができる。
またさらに、この燃焼圧検知機能付グロープラグでは、焦電効果による検知出力の変動を小さくすることもできる。

さらに、上記のいずれかに記載の燃焼圧検知機能付グロープラグであって、上記第１圧電素子及び第２圧電素子は、互いに同一の特性を有する圧電素子である燃焼圧検知機能付グロープラグとすると良い。

本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、第１圧電素子と第２圧電素子とは、互いに同一の特性を有する。従って、第１圧電素子と第２圧電素子とが同様な温度変化をしたとすれば、焦電効果によって第１圧電素子の第１−１面に発生する電荷と第２圧電素子の第２−２面に発生する電荷とは、逆極性で同量となる。同様に第１圧電素子の第１−２面に発生する電荷と第２圧電素子の第２−１面に発生する電荷とは、逆極性で同量の発生量は等しい量となる。このため、この燃焼圧検知機能付グロープラグでは、焦電効果により第１圧電素子と第２圧電素子に発生した電荷とを、ちょうど互いに打ち消し合う量だけ発生する。そこで、第１−１面と第２−２面とを接続し、第１−２面と第２−１面とを接続すれば、第１、第２圧電素子からの出力について、焦電効果による電荷発生の影響を十分抑制したものとすることができる。かくして、焦電効果による影響を十分抑制し、適切に燃焼圧力を検知できる燃焼圧検知機能付グロープラグとなし得る。

さらに、上記いずれか一項に記載の燃焼圧検知機能付グロープラグであって、前記第１圧電素子の第１−１面と前記第２圧電素子の第２−２面との２面間を互いに導通させる第１導電路部材、及び、上記第１圧電素子の第１−２面と上記第２圧電素子の第２−１面との２面間を互いに導通させる第２導電路部材、の少なくともいずれかを備え、上記第１導電路部材及び第２導電路部材は、導通する２面の径方向外側において、これら２面間に架け渡された２面間を導通するブリッジ部を有する燃焼圧検知機能付グロープラグとすると良い。

本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、第１−１面と第２−２面とを導通する第１導電路部材、及び、第１−２面と第２−１面とを導通する第２導電路部材の少なくともいずれかを有する。しかも、第１導電路部材及び第２導電路部材は、導通する２面（つまり、第１−１面と第２−２面、あるいは第１−２面と第２−１面）の径方向外側において、これら２面間に架け渡されたブリッジ部を有している。従って、このブリッジ部にリード線を接続し、このリード線を外部に引き出せば、容易に２面分の電荷を外部に取り出すことができる。

さらに、上述の燃焼圧検知機能付グロープラグであって、前記第１導電路部材及び第２導電路部材は、それぞれ、自身が導通する２面のうちの一方の面に当接する第１面当接部、及び、上記第１面当接部から径方向外側に引き出され、前記ブリッジ部の少なくとも一部をなす第１ブリッジ形成部、を含む第１部材と、自身が導通する２面のうちの他方の面に当接する第２面当接部、及び、上記第２面当接部から径方向外側に引き出され、上記第１ブリッジ形成部とで上記ブリッジ部をなす第２ブリッジ形成部、を含む第２部材と、から構成されてなる燃焼圧検知機能付グロープラグとすると良い。

第１導通路部材あるいは第２導通路部材を単一の部材で構成している場合には、燃焼圧検知機能付グロープラグの組付を考慮すると、２面間に掛け渡されるブリッジ部の長さを、組付後に必要となる長さより長くしなければならない場合が多い。つまり、ブリッジ部を組付に必要な長さとすると、組付後にそのブリッジ部の長さが余剰となる場合がある。しかるに、このような余剰長さを有するブリッジ部では、ハウジングその他の部分に接触短絡して、適切に燃焼圧を検知できなくなる可能性がある。

これに対し、本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、第１導通路部材及び第２導通路部材は、それぞれ、第１部材と第２部材とから構成されている。しかも第１部材は、第１導通路部材あるいは第２導通路部材自身が導通する２面（例えば、第１−１面と第２−２面、あるいは第１−２面と第２−１面）のうちの一方の面に当接する第１面当接部と、この第１面当接部から径方向外側に引き出され、ブリッジ部の少なくとも一部をなす第１ブリッジ形成部とを含む。一方、第２部材は、第１導通路部材あるいは第２導通路部材自身が導通する２面のうちの他方の面に当接する第２面当接部と、この第２面当接部から径方向外側に引き出され、第１ブリッジ形成部とでブリッジ部をなす第２ブリッジ形成部とを含む。
このように第１導通路部材及び第２導通路部材が、第１部材と第２部材から構成されてなるため、第１導通路部材及び第２導通路部材の組付が容易になる上、ブリッジ部を第１ブリッジ形成部と第２ブリッジ形成部とで形成できるから、ブリッジ部の長さや形態を適切に調整して、ハウジング等との短絡が生じにくいものとすることが容易にできる。

また、上記いずれかに記載の燃焼圧検知機能付グロープラグであって、前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子は、前記中軸及び前記ハウジングと絶縁されてなる燃焼圧検知機能付グロープラグとすると良い。

第１圧電素子及び第２圧電素子は、中軸あるいはハウジングと必ずしも絶縁されていなければならない訳ではない。例えば、第１圧電素子の第１−２面と第２圧電素子の第２−１面とをいずれもハウジングと導通するように配置する一方、第１圧電素子の第１−１面と第２圧電素子の第２−２面とから出力を得るようにすることができる。即ち、エンジンブロックに導通されアースレベルとされたハウジングと、第１圧電素子の第１−２面と第２圧電素子の第２−１面とを共通として用いることができる。
しかしながら、グロープラグは、始動時やアフターグロー通電時などに、数１０〜１００Ａにも達する大電流を流すため、グロープラグへの通電時には、アースレベルが変動する。このため、このアースレベルの変動により、第１−１面及び第２−２面からの出力が変動して見え、適切な燃焼圧の測定が困難になる場合も考えられる。

これに対し、本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、第１圧電素子及び第２圧電素子は、中軸及びハウジングと絶縁されている。従って、これらの第１圧電素子と第２圧電素子の出力レベルは、ハウジングにおけるアースレベルからも、中軸におけるヒータ電圧レベルからもフローティングしたレベルになる。このため、グロープラグの通電などによるアースレベルの変動に影響される虞がない。

あるいは、前記のいずれか一項に記載の燃焼圧検知機能付グロープラグであって、前記第１圧電素子の前記第１−１面と前記第２圧電素子の前記第２−２面、及び、上記第１圧電素子の前記第１−２面と上記第２圧電素子の前記第２−１面のうち、一方の２面に生ずる電荷が前記中軸及び前記ハウジングと絶縁されつつ外部に導出され、他方の２面に生ずる電荷が前記ハウジングを通じて外部に導出されるように構成されてなる燃焼圧検知機能付グロープラグとすると良い。

本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、第１−１面及び第２−２面と、第１−２面及び第２−１面のうち、一方の２面を中軸やハウジングとは絶縁して外部に取り出す。他方の２面については、ハウジングに導通する。つまり、他方の２面はハウジングのアースレベルとする。
このようにすると、前述したように、始動時やアフターグロー通電時などに、グロープラグに大電流を流すと、アースレベルが変動し、出力変動が生じる場合がある。しかし、このような問題点を別途、測定回路等によって回避できるのであれば、外部に取り出すリード線の数を減少させることができる、圧電素子の周囲の構造を簡単にでき、安価なグロープラグとすることができるなどの利点が有る。

また、上記いずれかに記載の燃焼圧検知機能付グロープラグであって、前記ハウジングは、軸線方向の最も先端側に位置するハウジング先端部、上記軸線方向の最も基端側に位置するハウジング基端部、上記ハウジング先端部と上記ハウジング基端部の間に位置し、このハウジングを内燃機関の取付孔内にネジ止めするための雄ネジ部、及び、上記ハウジング基端部と上記雄ネジ部の間に位置し、上記ネジ止めのときに工具を係合させる工具係合部を含み、前記第１圧電素子及び前記第２圧電素子は、上記ハウジング基端部内に配置されてなる燃焼圧検知機能付グロープラグとすると良い。

燃焼圧検知機能付グロープラグにおける工具係合部は、この燃焼圧検知機能付グロープラグを内燃機関にネジ止めする際に、工具を係合させ締め付けを行うものであるから、肉厚に形成して変形を防いでおく必要がある。しかるに、工具係合部の径方向内側に圧電素子を配置する形態にすると、工具係合部が肉薄となりがちで、その強度が低下し、この部分の変形などを招来しやすい。

これに対し、本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、第１圧電素子及び第２圧電素子が、工具係合部よりも基端側に位置するハウジング基端部内に配置されている。従って、第１圧電素子及び第２圧電素子の寸法や配置などに影響することなく、工具係合部の肉厚などの寸法を選択できるので、強度が高い工具係合部とすることができる。
しかも、第１圧電素子及び第２圧電素子をハウジング基端部内に配置しているので、取り扱い時に工具等が圧電素子に当たったりすることも防止できる。このため、取付の際の取り扱いや作業が容易で信頼性の高い燃焼圧検知機能付グロープラグとなし得る。

なお、工具係合部としては、燃焼圧検知機能付グロープラグを内燃機関にネジ止めあるいは取り外しする際に、スパナやレンチなどの工具を係合させるのに適した形状にした部位を指し、具体的には、六角形状や二面取り形状とした部位を指す。

また、上記のいずれかに記載の燃焼圧検知機能付グロープラグであって、前記ハウジングの基端側は、樹脂により封止されてなる燃焼圧検知機能付グロープラグとすると良い。

本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、ハウジングの基端側が樹脂により封止されている。従って、ハウジング基端部内に配置された圧電素子などを水分や油等から保護することができるから、より信頼性の高い燃焼圧検知機能付グロープラグとすることができる。

さらに、上記のいずれか１項に記載の燃焼圧検知機能付グロープラグであって、前記中軸が貫通してなるリング状のシール部材であって、前記軸線方向に見て前記第１圧電素子及び第２圧電素子よりも先端側に配置され、上記中軸の外側面と上記ハウジングの内側面との間の空間のうち、上記シール部材より上記第１圧電素子及び第２圧電素子側の空間を上記シール部材より先端側の空間に対して気密とするシール部材を備える燃焼圧検知機能付グロープラグとすると良い。

本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、リング状のシール部材を軸線方向に見て第１圧電素子及び第２圧電素子よりも先端側に配置し、中軸とハウジングの内側面との間の空間のうち、シール部材より第１圧電素子及び第２圧電素子側の空間をシール部材より先端側の空間に対して気密に保持している。このため、先端側から中軸とハウジングの内側面との間の空間に燃焼ガスが侵入しても、このガスが第１圧電素子及び第２圧電素子のある部分にまで達することはない。従って、この燃焼ガスの圧力によって、第１圧電素子及び第２圧電素子が応力を受けて、それらの出力に影響が生じることもない。このため、本発明の燃焼圧検知機能付グロープラグでは、適切な燃焼圧検知出力を得ることができる。

なお、リング状のシール部材としては、ハウジングに対する中軸の相対変位を妨げることなく、中軸とハウジングの内側面との間の空間のうち、シール部材より第１圧電素子及び第２圧電素子側の空間をシール部材より先端側の空間に対して気密に保持できれば、いずれのものでも良い。具体的には、ゴムからなるＯリング、特に耐熱性の高いフッ素ゴムからなるＯリングを挙げることができる。

本発明の実施にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグを図面を参照して説明する。

まず、本発明の第１の実施例を、図１〜図１５を参照して説明する。グロープラグ１０００は、内燃機関の始動補助のため通電によってヒータ部材１１００を発熱させることができるほか、内燃機関の燃焼圧の変化を検知することができるように構成された燃焼圧センサ１００５を有するグロープラグである。このグロープラグ１０００は、図１（ａ）に示すように、軸線ＡＸに沿う方向（以下、単に軸線方向ともいう）ＡＸＴに延びる筒状のハウジング１２００と、このハウジング１２００内に保持された導電性の中軸１３００と、この中軸１３００の軸線方向先端側（図中下方。以下、単に先端側ともいう）に配置されたヒータ部材１１００とを備えている。

このヒータ部材１１００は、図１（ｂ）に示すように、ヒータ先端部１１０１が略半球状の形状を有し、窒化珪素質セラミックからなる棒状を有する。このヒータ部材１１００は、ヒータ先端部１１０１に内に非金属発熱体からなるヒータ発熱部１１１０を有する。また、ヒータ部材１１００の基端側の外周面には、このヒータ発熱部１１１０の発熱に必要な電力の供給端子であるヒータ接続部１１４０、１１５０を有する。さらに、ヒータ発熱部１１１０の両端とヒータ接続部１１４０、１１５０をそれぞれ導通するヒータ導電路１１２０、１１３０とを有する。これらは、窒化珪素質セラミックによって包囲されている。

一方、図１及び図２に示すように、ハウジング１２００は、筒状のハウジング本体部材１２２０、この先端側に配置され、上述のヒータ部材１１００を保持するヒータ保持部材１２１０、及びハウジング本体部材１２２０の基端に配置されているセンサキャップ１２３０（図２参照）からなる。
このうち、ヒータ保持部材１２１０とハウジング本体部材１２２０とは、図１（ｂ）に示すように、ハウジング本体部材１２２０のうち先端側（図１中下方）に位置する先端側溶接部１２２４で、レーザ溶接により固着されている。また、ハウジング本体部材１２２０とセンサキャップ１２３０とは、図２に示すように、ハウジング本体部材１２２０の軸線方向基端側（図２中上方。以下、単に基端側ともいう）に位置する基端側第１溶接部１２２５で、レーザ溶接により固着されている。
このように３つの部材からなるハウジング１２００のうち、最も先端側にある部分をハウジング先端部１２０１とし、最も基端側にある部分をハウジング基端部１２０２とする。

このハウジング１２００は、ハウジング先端部１２０１とハウジング基端部１２０２との間に、具体的には、ハウジング本体部材１２２０の軸線方向の中間部分に、このハウジング１２００を図３のように内燃機関１００の取付孔１０１に取り付けるための雄ネジ部１２０３を備える。さらに、このハウジング１２００のハウジング本体部材１２２０は、ハウジング基端部１２０２と雄ネジ部１２０３との間に、ネジ止めのときにレンチなどの工具を係合させる六角形状の工具係合部１２０６を有する。またさらに、このハウジング１２００は、ハウジング先端部１２０１と雄ネジ部１２０３との間に、具体的には、ヒータ保持部材１２１０の基端部分に、取付孔１０１の取付面１０３に圧接して、このハウジング１２００と取付孔１０１との間を気密に保持するための、先細のテーパ面からなるシール部１２０４を有する。従って、図１から明らかなように、ヒータ保持部材１２１０は、雄ネジ部１２０３より軸線方向先端側に位置している。

また、ヒータ保持部材１２１０は、ヒータ部材１１００を、そのヒータ先端部１１０１をハウジング先端部１２０１より先端側に突出させた形態で保持している。具体的には、このヒータ保持部材１２１０は、ヒータ部材１１００の基端側に位置するヒータ基端部１１０２がこのヒータ保持部１２０５内に圧入されている。このため、ヒータ保持部材１２１０とヒータ部材１１００は気密に密着し、このグロープラグ１０００を内燃機関１００に装着した場合でも、高圧の燃焼ガスが、ハウジング１２００内に侵入することが防止されている。
さらに、ヒータ部材１１００のヒータ接続部１１４０とヒータ保持部材１２１０の内周面とが、電気的に導通するので、このヒータ部材１１００のヒータ発熱部１１１０の一端は、ハウジング１２００と電気的に接続されることになる。

一方、ヒータ部材１１００のうちヒータ基端部１１０２は、金属からなる接続リング１３３０のうち接続リング先端部１３３１内に圧入されている。さらに、中軸１３００の中軸先端部１３２０は、接続リング１３３０の接続リング基端部１３３２の内周に挿入され、中軸先端溶接部１３２１で溶接により固着されている。このため、中軸１３００と、ヒータ部材１１００とは、接続リング１３３０を介して、機械的に剛に結合される。その上、中軸１３００とヒータ部材１１００のヒータ接続部１１５０とは、接続リングを介して電気的に接続されている。
従って、ハウジング１２００と中軸１３００との間に電圧を印加することで、ヒータ部材１１００を発熱させることができる。

次いで、ハウジング１２００のうち最も基端側に位置するハウジング基端部１２０２について説明する。このハウジング基端部１２０２は、センサキャップ１２３０及びハウジング本体部材１２２０のハウジング本体基端部１２２３を含む。
このうち、センサキャップ１２３０は、図５に示すように、略筒状の形態を有する胴部１２３２と、その軸線方向先端側（図５中、下方）に位置する円環状の環状部１２３３と、を備える。さらに、このセンサキャップ１２３０は、胴部１２３２の軸線方向基端（図５中上端）から、軸線ＡＸに直交し径方向内側に突出する内方突出部１２３１を含む。さらに、この内方突出部１２３１は、軸線方向先端側を向いた先端向き内方突出面１２３４を含む。また、環状部１２３３は、胴部１２３２に比して、肉厚が薄くされている。
また、胴部１２３２及び内方突出部１２３１には、中軸１３００をその軸線ＡＸに沿って貫通可能とすると共に、後述する配線部材を挿通するための挿通孔１２３５を含む。この挿通孔１２３５は、図５（ａ）に示すように、軸線ＡＸを内部に含む、平面視略Ｕ字状で、胴部１２３２では、軸線方向に延びるスリット状の形態を有している。

なお、センサキャップ１２３０及びハウジング本体基端部１２２３は、前述の通り基端側第１溶接部１２２５で固着されている（図２参照）。これにより、センサキャップ１２３０の内方突出部１２３１と胴部１２３２、及びハウジング本体基端部１２２３で、後述する燃焼圧センサ１００５をその内部に収容するための包囲空間Ｇを形成している。
この包囲空間Ｇの先端側に位置するハウジング本体基端部１２２３は、内方突出部１２３１の先端向き内方突出面１２３４に対向する対向部１２２１を構成する。また、この対向部１２２１は、ハウジング本体部材１２２０の基端面であり、軸線方向基端側を向く、基端向き対向面１２２２を含んでいる。この基端向き対向面１２２２は、センサキャップ１２３０の先端向き内方突出面１２３４に対向している。

次いで、中軸１３００について図１，図２を参照して説明する。鉄からなり、棒状の形態を有する中軸１３００は、ハウジング１２００の内部に配置されている。また、この中軸１３００は、基端側に位置する中軸基端部１３１０とこの中軸基端部１３１０から先端側に延びる棒状の形態を有する中軸本体１３０１とからなる。このうち中軸基端部１３１０は、その先端側に雌ネジ部１３１１が形成されている。また、中軸本体１３０１は、その基端側に雄ネジ部１３０２が形成されている。中軸基端部１３１０と中軸本体１３０１とは、雌ネジ部１３１１と雄ネジ部１３０２とで、ネジ止めされた後、カシメ加工により固着される（図２参照）。

この中軸１３００のうち中軸先端部１３２０は、前述したように、ヒータ部材１１００のヒータ基端部１１０２に接続リング１３３０を介して機械的に剛に結合している（図１（ｂ）参照）。一方、中軸１３００のうち基端側の端部である中軸基端部１３１０は、ハウジング基端部１２０２（センサキャップ１２３０）より基端側に位置して、ハウジング１２００より基端側に突出しており、図示しない接続端子を差し込み接続できる形態にされている。

さらに、この中軸１３００は、中軸基端部１３１０よりも先端側（図中下方）において、円柱状の中軸本体１３０１のほか、燃焼圧センサ１００５の一部を成し、筒状で中軸本体１３０１を内部に挿通して、これと一体化してなる中軸スリーブ１３４０を有する。この中軸スリーブ１３４０は、図６に示すように、貫通孔１３４４を有する筒形状を有し、その軸線方向中間位置には、径方向外側に向けて突出するフランジ状の外方突出部１３４２を含む。以下では、この中軸スリーブ１３４０において、外方突出部１３４２を挟んで、軸線方向基端側に位置する部分を第１筒部１３４１と、先端側に位置する第２筒部１３４３とする。
なお、この中軸スリーブ１３４０の外方突出部１３４２は、軸線方向基端側を向く基端向き外方突出面１３４５と、軸線方向先端側を向く先端向き外方突出面１３４６とを有している。また、第１筒部１３４１及び第２筒部１３４３の外周には、それぞれ絶縁チューブ１３５２，１３５１が配置されている。

次いで、図３及び図４を参照して、ハウジング１２００のハウジング基端部１２０２に形成された燃焼圧センサ１００５について説明する。
この燃焼圧センサ１００５は、センサキャップ１２３０、中軸スリーブ１３４０、ハウジング本体部材１２２０のハウジング本体基端部１２２３（対向部１２２１）のほか、２枚の円環状の第１、第２圧電素子１４００、１５００、及び、４枚の円環状の第１、第２、第３、第４絶縁スペーサ１７１０、１７２０、１７３０、１７４０、第１、第２電極部材１６３０、１６４０、及び絶縁チューブ１３５１，１３５２を含む。

この燃焼圧センサ１００５の中心には、図２及び図４に示すように、中軸本体１３０１を挿通固着した中軸スリーブ１３４０が配置されている。この中軸スリーブ１３４０は、その外方突出部１３４２が、ハウジング１２００（センサキャップ１２３０）の内方突出部１２３１よりも先端側（図４中、下方）に、かつ、ハウジング１２００（ハウジング本体部材１２２０）の対向部１２２１（ハウジング本体基端部１２２３）よりも基端側（図４中、上方）に位置するよう配置されている。また、中軸スリーブ１３４０のうち、外方突出部１３４２から基端側に延びる第１筒部１３４１は、センサキャップ１２３０の内方突出部１２３１を越えて基端側に突出するように延びている。また、中軸スリーブ１３４０のうち外方突出部１３４２から先端側に延びる第２筒部１３４３は、対向部１２２１の基端向き対向面１２２２を越えて先端側まで延びて、一部がハウジング本体部材１２２０内に挿入されている。

まず、この燃焼圧センサ１００５のうち、内方突出部１２３１の先端向き内方突出面１２３４と、外方突出部１３４２の基端向き外方突出面１３４５とで挟まれた部分について説明する。
内方突出部１２３１の先端向き内方突出面１２３４より先端側（図２，図４中、下方）には、アルミナセラミックからなるリング状の第１絶縁スペーサ１７１０が、その内部に中軸スリーブ１３４０の第１筒部１３４１を挿通した形態で配置されている。
この第１絶縁スペーサ１７１０の先端側には、鉄―ニッケル合金からなる第１電極部材１６３０（図７参照）の一部であり、内部に中軸スリーブ１３４０の第１筒部１３４１を挿通したリング状の第１−１電極部１６３１が配置されている。
なお、第１電極部材１６３０は、図７に示すように、リング状の二つの電極部である第１−１電極部１６３１、第２−２電極部１６３３及びこれらを連結する第１連結部１６３２を含む。
また、後述の第２電極部材１６４０についても同様に、リング状の二つの電極部である第１−２電極部１６４１、第２−１電極部１６４３及びこれらを接続する第２連結部１６４２を含む。

さらに、第１−１電極部１６３１の先端側には、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とし、内部に中軸スリーブ１３４０の第１筒部１３４１を挿通したリング状の第１圧電素子１４００が配置されている。この第１圧電素子１４００は、自身の軸線方向に分極されており、軸線方向に圧縮応力を受けると、その応力の変化に応じて、一方の端面である第１−１面１４１０にプラス電荷を発生し、他方の端面である第１−２面１４２０にマイナス電荷を発生する。
なお、この第１圧電素子１４００は、第１−１面１４１０を基端側（図中、上方）に向け第１−１電極部１６３１に当接するように配置されている。また、本実施例では、第１圧電素子１４００の第１−１面１４１０及び第１−２面１４２０には、電極層を形成していない。但し、電極層を形成しておくこともできる。

さらに、この第１圧電素子１４００の先端側には、上述の第２電極部材１６４０の一部であり、内部に中軸スリーブ１３４０の第１筒部１３４１を挿通したリング状の第１−２電極部１６４１が第１−２電極部に当接するように配置されている。
さらに、この第１−２電極部１６４１と、外方突出部１３４２の基端向き外方突出面１３４５との間には、アルミナセラミックからなるリング状の第２絶縁スペーサ１７２０が配置されている。また、前述したように、中軸スリーブ１３４０の第１筒部１３４１の外周を絶縁チューブ１３５２が包囲している。
かくして、第１圧電素子１４００、第１電極部材１６３０の第１−１電極部１６３１、及び第２電極部材１６４０の第１−２電極部１６４１は、第１、第２絶縁スペーサ１７１０、１７２０、及び絶縁チューブ１３５２により、センサキャップ１２３０の内方突出部１２３１及び中軸スリーブ１３４０の外方突出部１３４２と絶縁された状態で、これらの間に挟持されている。

次いで、この燃焼圧センサ１００５のうち、外方突出部１３４２の先端向き外方突出面１３４６と、対向部１２２１の基端向き対向面１２２２とで挟まれた部分について説明する。

外方突出部１３４２の先端向き外方突出面１３４６の先端側に、アルミナセラミックからなるリング状の第３絶縁スペーサ１７３０、第１電極部材１６３０の一部であるリング状の第２−２電極部１６３３が、いずれも、内部に中軸スリーブ１３４０の第２筒部１３４３を挿通した状態で配置されている。

さらに、第２−２電極部１６３３の先端側には、第１圧電素子１４００と同一の形状及び特性を有し、内部に中軸スリーブ１３４０の第２筒部１３４３を挿通したリング状の第２圧電素子１５００が配置されている。
この第２圧電素子１５００も、自身の軸線方向に分極されており、軸線方向に圧縮応力を受けると、その応力の変化に応じて、一方の端面である第２−１面１５１０にプラス電荷を発生し、第２−２面１５２０にマイナス電荷を発生する。
なお、本実施例では、この第２圧電素子１５００は、第２−２面１５２０を基端側（図中、上方）に向けて配置されている。また、第１圧電素子１４００と同様、第２圧電素子１５００の第２−１面１５１０及び第２−２面１５２０には、電極層を形成していない。

さらに、この第２圧電素子１５００の先端側には、第２電極部材１６４０の一部であるリング状の第２−１電極部１６４３が配置されている。また、さらに先端側に、アルミナセラミックからなるリング状の絶縁スペーサ１７４０が配置されている。また、前述したように、中軸スリーブ１３４０の第２筒部１３４３の外周を絶縁チューブ１３５１が包囲している。
かくして、第２圧電素子１５００、第１電極部材１６３０の第２−２電極部１６３３、及び第２電極部材１６４０の第２−１電極部１６４３は、第３、第４絶縁スペーサ１７３０、１７４０、及び絶縁チューブ１３５１により、中軸スリーブ１３４０の外方突出部１３４２及びハウジング本体部材１２２０の対向部１２２１と絶縁された状態で、これらの間に挟持されている。

この燃焼圧センサ１００５では、センサキャップ１２３０に、軸線方向先端方向への押圧力を掛けた状態、即ち、第１、第２圧電素子１４００、１５００に軸線方向の圧縮力を掛かけた状態で、基端側第１溶接部１２２５において、センサキャップ１２３０の環状部１２３３を、その全周に亘ってハウジング本体基端部１２２０の外周面２にレーザー溶接してある。従って、この燃焼圧センサ１００５では、第１圧電素子１４００及び第２圧電素子１５００に軸線方向に圧縮の予荷重が常時掛かる状態となっている。なお、このレーザー溶接の際、環状部１２３３にはビード（径方向外側への隆起）が発生する。センサキャップ１２３０の外側に包囲部材１０１０を組み付けるとき、この包囲部材１０１０がビードに干渉して、適切に組み付けを行えない虞がある。このため、環状部１２３３は、このようなビードが発生しても、組み付けの際、包囲部材１０１０に干渉しないように、薄肉とされている。
従って、内方突出部１２３１、第１絶縁スペーサ１７１０、第１−１電極部１６３１、第１圧電素子１４００、第１−２電極部１６４１、第２絶縁スペーサ１７２０、外方突出部１３４２、第３絶縁スペーサ１７３０、第２−２電極部１６３３、第２圧電素子１５００、第２−１電極部１６４３、絶縁スペーサ１７４０及び対向部１２２１が積み重ねられて、図２及び図４に示すように、互いに上下の部材と密着している。

また、中軸本体１３０１と中軸スリーブ１３４０についても、第１筒部１３４１の基端１３４７において、中軸スリーブ１３４０と中軸本体１３０１とが近接する部位Ｌ２でアーク溶接（アルゴン溶接）されている。このため、中軸スリーブ１３４０と中軸本体１３０１とは一体となっている。

また、第１圧電素子１４００及び第２圧電素子１５００で発生した電荷（出力信号）は、図４に示すように、第１電極部材１６３０、第２電極部材１６４０、リード線１６１０、１６２０及びケーブル１６５０によって外部に取り出されている。
具体的には、第１圧電素子１４００のうち、第１−１面１４１０は第１電極部材１６３０の第１−１電極部１６３１に、第１−２面１４２０は第２電極部材１６４０の第１−２電極部１６４１に当接している。また、第２圧電素子１５００のうち、第２−２面１５２０は第１電極部材１６３０の第２−２電極部１６３３に、第２−１面１５１０は第２電極部材１６４０の第２−１電極部１６４３にそれぞれ当接している。従って、第１圧電素子１４００の第１−１面１４１０と第２圧電素子１５００の第２−２面１５２０とは、第１電極部材１６３０によって導通されている。同様に、第１圧電素子１４００の第１−２面１４２０と第２圧電素子１５００の第２−１面１５１０とは、第２電極部材１６４０によって導通されている。

その上、第１電極部材１６３０及び第２電極部材１６４０は、図２に示すように、それぞれ第１、第２連結部１６３２、１６４２において、リード線１６１０及びリード線１６２０と、それぞれスポット溶接されて接続されている。さらに、リード線１６１０、１６２０は、内部編粗１６６０を有するケーブル１６５０として、絶縁を取った状態で外部に取り出される。具体的には、図示しないチャージアンプなどを経由してＥＣＵなどの制御機器に入力され、燃焼圧の変化を検知する。
また、このケーブル１６５０のうち内部編粗１６６０はケーブル固定部材１６７０にカシメ固定され、このケーブル固定部材１６７０は、次述する包囲部材１０１０（図８参照）の膨出部１０１１内に溶接されて固定されている。これにより、このケーブル１６５０の引張りなどにより、リード線１６１０、１６２０に力が加わって第１電極部材１６３０及び第２電極部材１６４０が変形したり、リード線１６１０、１６２０が外れたりすることが防止されている。

本実施例のグロープラグ１０００では、図２に示すように、上述の燃焼圧センサ１００５を含むハウジング基端部１２０２は、筒状の包囲部材１０１０（図８参照）に包囲されその内部に収容されている。包囲部材１０１０は、図８に示すように、略円筒状の円筒部１０１２と、この円筒部１０１２の周方向一部において径方向外側に突出する膨出部１０１１とからなる。この包囲部材１０１０の円筒部１０１２は、燃焼圧センサ１００５をなす各部材を包囲する。また、膨出部１０１１内には、第１、第２電極部材１６３０、１６４０に接続するリード線１６１０、１６２０が収容されている。さらに、包囲部材１０１０内には、基端側から樹脂１０４０が充填されており、この樹脂１０４０により燃焼圧センサ１００５が包囲され封止されている。従って、このグロープラグ１０００では、基端側からの水分や油などの進入を防止して燃焼圧センサ１００５を保護することができ、信頼性の高いグロープラグ１０００となし得る。

また、図２に示すとおり、中軸１３００（中軸本体１３０１）のうち、軸線方向ＡＸＴに見た燃焼圧センサ１００５（第１，第２圧電素子１４００，１５００）とハウジング１２００の雄ネジ部１２０３との間には、リング状のＯリング１７００が挿通して配置されている。このＯリング１７００は、耐熱性を有するフッ素ゴムからなり、圧縮変形して、中軸１３００（中軸本体１３０１）の外側面１３０３とハウジング１２００の内側面１２０７とに密着している。このため、中軸１３００の外側面１３０３とハウジング１２００の内側面１２０７との間に形成される空間のうち、このＯリング１７００より基端側（図２中、上方）の空間Ｊは、Ｏリング１７００により、これより先端側（図２中、下方）の空間Ｈに対して気密に保持されている。なお、このＯリング１７００は、弾力性を有するため、燃焼圧の変化による中軸１３００の軸線方向ＡＸＴの変位を妨げることはない。
また、本実施例において、このＯリング１７００は、軸線方向ＡＸＴに見て、ハウジング１２００の雄ネジ部１２０３よりも基端側に配置されている。即ち、このグロープラグを内燃機関１００に取り付けたときに、この内燃機関１００から突出した位置に配置されている。この位置ならば、内燃機関１００で発生した熱が伝わる間に放熱されるなどして、Ｏロング１７００が比較的低い温度に保たれる。従って、Ｏリング１７００が軸線方向ＡＸＴに見て、雄ネジ部１２０３よりも先端側（図２において下側）にある場合に比して、Ｏリング１７００の特性劣化が生じにくい利点もある。

次いで、本実施例のグロープラグ１０００を内燃機関１００に取り付けて使用する場合について説明する。
このグロープラグ１０００の内燃機関１００への取り付けは、図３（ａ）に示すように、内燃機関１００の取付孔１０１にグロープラグ１０００を挿入し、シール部１２０４が、燃焼室１０２の近傍に設けられた取付面１０３に圧接するまで、そのハウジング１２００の雄ネジ部１２０３をねじ込むことによってなされる。

そのために、ハウジング１２００に形成された工具係合部１２０６に工具を係合させ、締付けに必要な回転トルクをハウジング１２００に与える。この工具係合部１２０６は、図３（ａ）に示すように、燃焼圧センサ１００５よりも先端側（図中、下方）に配置されているため、燃焼圧センサ１００５の寸法や配置などに影響されずに、厚肉の構造とすることができており、強い締付けトルクが掛けても破損しない。また、燃焼圧センサ１００５は、包囲部材１０１０によって包囲されているので、取り付けあるいは取り外しのとき、工具等が燃焼圧センサ１００５に当たって破損することも防止されている。

このグロープラグ１０００では、テーパ面をなすハウジング１２００のシール部１２０４が取付孔１０１の取付面１０３に当接すると、グロープラグ１０００が内燃機関１００に固定される。これと共に、シール部１２０４が取付面１０３に圧接、密着して燃焼室１０２内に生じる高圧の燃焼ガスが取付孔１０１内に漏れ出ることを防止することができる。

なお、このようにしてハウジング１２００をネジ止め固定すると、ハウジング１２００のうち、シール部１２０４と雄ネジ部１２０３との間が圧縮され、この間が弾性的に縮む。すると、ハウジング１２００のうちこの圧縮された部分の弾性力によって、シール部１２０４と取付孔１０１の取付面１０３とが弾性的に圧接され、より確実に気密を保つことができる。
また、ヒータ保持部材１２１０に保持されていたヒータ部材１１００と、接続リング１３３０で結合されていた中軸１３００（中軸本体１３０１）がハウジング１２００に対して相対的に基端側に持ち上げられた状態、つまり、ハウジング１２００に対して、中軸１３００（中軸本体１３０１）が相対的に基端側（図中、上方）に移動した状態となる。これにより、中軸スリーブ１３４０及びその外方突出部１３４２も基端側に移動するので、第１圧電素子１４００に掛けられた圧縮の予荷重がさらに増加する。一方、第２圧電素子１５００に掛けられた圧縮の予荷重は減少する。

さらに、この内燃機関１００を始動させると、燃料の爆発燃焼により、燃焼室１０２内の高圧の燃焼圧が発生する。
すると、この燃焼圧により、グロープラグ１０００のヒータ部材１１００及びハウジング先端部１２０１は、軸線方向基端側に押されて変位する。そのため、ハウジング１２００のうち雄ネジ部１２０３とシール部１２０４の間の部分が、さらに圧縮されることになる。

中軸１３００は、前述のとおり、接続リング１３３０を介して機械的に剛にヒータ部材１１００と結合され、ヒータ部材１１００は、ハウジング１２００のヒータ保持部１２０５で保持されているため、ヒータ保持部１２０５（ハウジング先端部１２０１）が変位すると、中軸１３００も同様に変位することになる。
従って、ハウジング基端部１２０２において、燃焼圧の上昇に伴って、中軸１３００は、ハウジング１２００に対し、さらに具体的にはハウジングのうち内燃機関への固定部である雄ネジ部１２０３に対して、軸線方向基端側に相対的に移動することになる。

図９は、燃焼圧センサ１００５の動作を説明するために、燃焼圧センサ１００５の縦断面の一部を簡略化して示した説明図である。
この燃焼圧センサ１００５では、前述したように、第１絶縁スペーサ１７１０、第１−１電極部１６３１、第１圧電素子１４００、第１−２電極部１６４１、第２絶縁スペーサ１７２０、外方突出部１３４２、第３絶縁スペーサ１７３０、第２−２電極部１６３３、第２圧電素子１５００、第２−１電極部１６４３及び絶縁スペーサ１７４０が、この順に内方突出部１２３１と対向部１２２１との間に挟持されている。従って、第１圧電素子１４００と第２圧電素子１５００とは、いずれも圧縮方向の予荷重ＰＬが掛かった状態になっている。なお、第１圧電素子１４００は、その分極方向ＰＬＴが、軸線ＡＸに沿い（軸線方向ＡＸＴに平行な）先端側を向く方向（図９において下向き）となるように配置されている。一方、第２圧電素子１５００は、その分極方向ＰＬＴが、軸線ＡＸに沿い基端側（図９において上向き）となるように配置されている。

ここで、内燃機関１００の燃焼室１０２内の燃焼圧の上昇により、ハウジング１２００に対して、相対的に中軸１３００の中軸本体１３０１及び中軸スリーブ１３４０が基端側に変位すると、中軸スリーブ１３４０の外方突出部１３４２も基端側に変位する。このため、第１圧電素子１４００では、既に掛けられている予荷重ＰＬに加えて、外方突出部１３４２の変位による圧縮応力ＣＦがさらに加重されて、第１圧電素子１４００に掛かる軸線方向の圧縮荷重が増加する。一方、第２圧電素子１５００では、これとは逆に、外方突出部１３４２の変位により、第２圧電素子１５００にかかる軸線方向の圧縮荷重は、予荷重ＰＬよりも減少する。

次いで、第１、第２圧電素子１４００、１５００のそれぞれの面（第１−１面１４１０等）に発生する電荷について考える。第１圧電素子１４００は、その軸線方向の圧縮荷重が増加すると、第１−１面１４１０にプラス電荷が発生し、第１−２面１４２０にマイナス電荷が発生するように分極されている。従って、上述のように、燃焼圧が上昇して中軸１３００が基端側に変位して、第１圧電素子１４００に掛かる圧縮荷重が増加する場合には、第１−１面１４１０にプラス電荷Ｑ１１が、第１−２面１４２０にマイナス電荷Ｑ１２が発生する。
また、第２圧電素子１５００は、その軸線方向の圧縮荷重が増加すると、第２−１面１５１０にプラス電荷が、第２−２面１５２０にマイナス電荷が発生するように分極されている。但し、本実施例のグロープラグ１０００では、上述のように燃焼圧が上昇し中軸が基端側に変位すると、第２圧電素子１５００にかかる圧縮荷重が減少するため、これとは逆方向の電荷が、即ち、第２−２面１５２０にプラス電荷Ｑ２２が発生し、第２−１面１５１０にマイナス電荷Ｑ２１が発生する。
このとき発生した各電荷は、第１電極部材１６３０及び第２電極部材１６４０の各電極部へ導出される。具体的には、第１圧電素子１４００については、第１−１面１４１０に発生したプラス電荷Ｑ１１は第１−１電極部１６３１へ、第１−２面１４２０に発生したマイナス電荷Ｑ１２は第１−２電極部１６４１へそれぞれ導出される。また、第２圧電素子１５００についても同様に、第２−２面１５２０に発生したプラス電荷Ｑ２２は第２−２電極部１６３３へ、第２−１面１５１０に発生したマイナス電荷Ｑ２１は第２−１電極部１６４３へそれぞれ導出される。

さらに、いずれも第１電極部材１６３０の一部である第１−１電極部１６３１と第２−２電極部１６３３で発生したプラス電荷Ｑ１１とＱ２２とは足し合わされてリード線１６１０で外部に取り出される。同様に、いずれも第２電極部材１６４０の一部である第１−２電極部１６４１と第２−１電極部１６４３で発生したマイナス電荷Ｑ１２とＱ２１とは足し合わされてリード線１６２０で外部に取り出される。従って、この燃焼圧センサ１００５では、１つの圧電素子を用いた場合に比して、略２倍の大きさの出力（電荷）を得ることができる。

また、上述の効果を確認するため、グロープラグ１０００の燃焼圧センサ１００５の出力を、図１０に示す内燃機関２６００を使用した測定システム２５００を用いて実際の出力を測定した。この測定システム２５００では、燃焼室２６０２内に燃料インジェタ２８００を用いて燃料を噴射するタイプの内燃機関２６００を用いる。この内燃機関２６００（燃焼室２６０２）の燃焼圧を、本実施例にかかる燃焼圧センサ１００５を含むグロープラグ１０００、及び、比較例１である従来の単一の圧電素子を用いた燃焼圧センサを有するグロープラグＪＧＰを用いて計測する。
なお、基準圧力センサ２７００（KISTLER社製6052A）を用いて、燃焼圧の大きさを本実施例及び比較例で同一になるように調整して測定した。

具体的には、グロープラグ１０００の燃焼圧センサ１００５（第１、第２圧電素子１４００、１５００）の出力、及び比較例１にかかるグロープラグＪＧＰの出力は、チャージアンプ２５０１（KISTLER社製5011）に接続され、基準圧力センサ２７００の出力はチャージアンプ２５０２（KISTLER社製5011）に接続されている。さらに、チャージアンプ２５０１、２５０２の出力はオシロスコープ２５０３に接続されている。また、内燃機関２６００のクランク角との関係を観測するため、内燃機関２６００の図示しないクランク角センサ出力もオシロスコープ２５０３に接続されている。

この状態で、内燃機関２６００を作動させ、オシロスコープ２５０３のＸ軸入力にクランク角センサ出力を、Ｙ軸入力にチャージアンプ２５０１出力を接続して、その関係を示すグラフを示す波形を取得した。

測定システム２５００を用いて測定した結果を図１１に示す。横軸はクランク角であり、縦軸はセンサ出力を示している。このうち、破線で示すグラフ２９００は、１つの圧電素子を用いた従来タイプのグロープラグＪＧＰの燃焼圧センサについてのクランク角とセンサ出力との関係を示すグラフである。一方、グラフ２９０１は、本実施例にかかるグロープラグ１０００の燃焼圧センサ１００５についてのクランク角とセンサ出力との関係を示すグラフである。
図１１から容易に理解できるように、２つの第１、第２圧電素子１４００、１５００を用いた本実施例のグロープラグ１０００は、１つの圧電素子を用いたグロープラグＪＧＰに比して、クランク角の全域に亘って略２倍の出力を得ることができている。

ところで、前述したように、本実施例にかかるグロープラグ１０００は、内燃機関１００の取付孔１０１に取り付けたとき（図３参照）、ネジの締付けに伴って、ハウジング１２００のうち雄ネジ部１２０３とシール部１２０４の間の部分が僅かに縮む。すると、燃焼圧が上昇したときと同様に、ハウジング１２００に対し中軸１３００は、基端側に相対的に変位することとなる。すると、第１圧電素子１４００に掛かる予荷重は増加し、第２圧電素子１５００に掛かる予荷重は減少する。
圧電素子に圧縮方向の予荷重をかけて使用するタイプの燃焼圧センサでは、一般に、予荷重の大きさが変化すると感度、即ち、圧縮力の変化に対して発生する電荷量が変化する。具体的には、予荷重が小さいと感度が低くなり、予荷重が大きいと感度が高くなる。第１、第２圧電素子１４００、１５００や第１絶縁スペーサ１７１０等、中軸スリーブ１３４０の外方突出部１３４２の表面（当接面）同士が互いに完全に密着していないため、圧縮応力の大小により、各隙間の大きさが変動することにより、第１圧電素子１４００等にかかる圧縮応力の大きさが変化するためであると推測される。

従って、本実施例のグロープラグ１０００においても、ネジを締め付けた場合、締付力、即ち、締付けトルクが大きくなるほど、第１圧電素子１４００についてはその感度は上がる。一方、第２圧電素子１５００の感度は下がることになる。このため、前述した従来のグロープラグＪＧＰあるいは、第１圧電素子１４００のみ、あるいは第２圧電素子１５００のみを用いる場合には、グロープラグ１０００を取付孔１０１に取り付ける際の締付力（締付けトルク）の大小により、圧電素子の感度が変化し、同じ燃焼圧であっても、センサ出力（圧電素子の出力）がばらつく不具合を生じる。従って、各内燃機関について、グロープラグ１０００の燃焼圧センサ１００５の感度のバラツキを抑えるには、締付けトルクの管理を厳密に行う必要がある。

これに対し、本実施例にかかるグロープラグ１０００では、締付力（締付けトルク）の増加により感度が増加する第１圧電素子１４００と、感度が低下する第２圧電素子１５００について、第１−１面１４１０と第２−２面１５２０が接続され、第１−２面１４２０と第２−１面１５１０が接続され、各面に発生する電荷は足し合わされている。このため、例えば、締付力（締付けトルク）が大きい場合には、第１圧電素子１４００の感度が高くなり、同じ燃焼圧でも多くの電荷を発生するが、第２圧電素子１５００では感度が低くなり、同じ燃焼圧でも少ない電荷しか発生しない。このため、これらで発生する電荷を足し合わせれば、締付力（締付けトルク）が小さい場合に比して、同じ燃焼圧を受けた場合に発生する電荷の量は余り違わないと考えられる。即ち、本実施例にかかるグロープラグ１０００では、それぞれの圧電素子の感度の変化分が相殺して、電荷（出力）を取り出すことができる。このため、ネジ止め時の締付けトルクの大きさによる圧電素子の感度への影響が軽減され、締付けトルクの管理が容易で、広い締付けトルクの範囲に亘り、適切に燃焼圧の変化を検知することができる燃焼圧検知機能付グロープラグとなし得る。

なお、上述の効果を確認するため、図１２（ａ）に示すグロープラグの出力をエアチャンバを使用する測定システム３０００を用いて実際の出力を測定した。この測定システム３０００は、高圧空気を気密に収容するエアチャンバ３１００と、図示しない高気圧空気発生装置にこのエアチャンバ３１００を接続する電磁弁ＡＩＮと、エアチャンバ３１００を大気に接続する電磁弁ＡＯＵＴを有している。電磁弁ＡＩＮ及び電磁弁ＡＯＵＴは、公知の電磁ソレノイドで開閉する空気弁である。電磁弁ＡＩＮ及び電磁弁ＡＯＵＴは、電圧を加えない状態（低電位とする）では弁が閉じて通気を遮断し、電圧を加える（高電位とする）と弁が開いて通気するように構成されている。
また、グロープラグ１０００あるいは比較例にかかる１つの圧電素子を用いたグロープラグＪＧＰと、基準圧力センサ３２００（KISTLER社製6052A）とが、エアチャンバ３１００にそれぞれ取り付けられている。さらに、グロープラグ１０００あるいはＪＧＰの出力はチャージアンプ３３００（KISTLER社製5011）に接続され、基準圧力センサ３２００の出力はチャージアンプ３４００（KISTLER社製5011）に接続されている。さらに、チャージアンプ３３００及びチャージアンプ３４００の出力は、オシロスコープ３５００それぞれに接続されている。また、基準圧力センサ３２００は、上述の測定システム２５００における基準圧力センサ２７００と同様に、グロープラグ１０００とグロープラグＪＧＰとについて、同一の条件（同一の圧力変化）の下で測定を行うために用いる。

測定は、エアチャンバ３１００には、本実施例のグロープラグ１０００、あるいは比較例に掛かるグロープラグＪＧＰを所定の締付けトルクで取り付けて測定した。エアチャンバ３１００に接続された電磁弁ＡＩＮ及び電磁弁ＡＯＵＴを図１２（ｂ）に示すシーケンスで動作させて、エアチャンバ３１００内が高圧の状態と大気圧の状態を繰り返すようにした。この状態で、オシロスコープ３５００のＸ軸を時間軸とし、Ｙ軸入力にチャージアンプ３３００の出力を入力して、その出力波形を取得し、その出力波形の下限値と上限値の差を、その締付けトルクにおける各グロープラグのセンサ出力とし、４通りの締付けトルク値について測定した。
また、比較のために、本実施例にかかるグロープラグ１０００の代えて、グロープラグ１０００と同様の構造であるが、第１電極部材１６３０の第１連結部１６３２、及び第２電極部材１６４０の第２連結部１６４２を切断し、第１圧電素子１４００及び第２圧電素子１５００の各出力を個別に取り出したグロープラグＧＰ２（比較例２）についても測定した。

その結果を図１３に示す。横軸は締付けトルクであり、縦軸はセンサ出力である。このうち、グラフ４００１は、一つの圧電素子を用いた従来タイプのグロープラグＪＧＰについてのグラフであり、グラフ４００２は、本実施例にかかるグロープラグ１０００についてのグラフである。また、グラフ４００３は、グロープラグＧＰ２のうち第１圧電素子１４００で発生する出力についてのグラフであり、グラフ４００４は、同じくグロープラグＧＰ２のうち第２圧電素子１５００で発生する出力についてのグラフである。

この図１３を参照すると容易に理解できるように、グラフ４００１から、一つの圧電素子を用いたグロープラグＪＧＰでは、締付けトルクが小さいとセンサ出力が小さく（感度が低く）、締付けトルクが大きいとセンサ出力は大きく（感度が高く）なる。また、感度の低下は、締付けトルクが小さい場合に顕著であることが判る。
それに対して、本実施例にかかるグロープラグ１０００では、センサ出力の大きさがグラフ４００１に比して約２倍になっているのみならず、締付けトルク値の大きさに関わらず、センサ出力の大きさは、略一定となっている。即ち、締付けトルクの大きさが変わっても、センサ出力の感度がほとんど変化しないことがわかる。なお、グロープラグＧＰ２に関する第１圧電素子１４００の出力に相当するグラフ４００３は、比較例１のグロープラグＪＧＰとほぼ同様の変化を示す。一方、第２圧電素子１５００の出力に相当するグラフ４００４は、締付けトルクが大きくなるほど、センサ出力が小さく（センサの感度が低く）なる。前述したように、第２圧電素子１５００では、ハウジング１２００の締付けトルクが大きくなるほど、予荷重が減少する構造となっているからである。さらに、このグラフ４００３と４００４とを足し合わせると、ほぼグラフ４００２とおなじとなり、締付けトルクの大きさによるセンサ出力の変化が、互いに相殺される関係になっていることが判る。
かくして、図１３から明らかな通り、本実施例のグロープラグ１０００では、一つの圧電素子を用いたタイプのグロープラグＪＧＰに比して、締付けトルクの大きさによるセンサ感度への影響が軽減されていることが確認できた。

また一般に、圧電素子は、自身にかかる応力が変化しない状態でも、自身の温度の変化によって電荷を発生する焦電効果を有する。具体的には、圧電素子のうち、圧縮応力が大きくなるとプラス電荷を発生する面は、温度が上がってもプラス電荷を発生する。このため、圧電素子の温度が変化すると、焦電効果によって発生した電荷により、センサ出力がドリフトして、適切に測定できないなどの不具合を生じやすい。
例えば、本実施例にかかるグロープラグ１０００について、温度が上がった場合、第１圧電素子１４００及び第２圧電素子１５００の分極方向ＰＬＴが図１４に示すようになっているので、第１圧電素子１４００の第１−１面１４１０及び第２圧電素子１５００の第２−１面１５１０に、プラス電荷ＱＳ１１及びプラス電荷ＱＳ２１が発生する。一方、第１圧電素子１４００の第１−２面１４２０及び第２圧電素子１５００の第２−２面１５２０には、マイナス電荷ＱＳ１２及びマイナス電荷ＱＳ２２が発生する。

しかるに、本実施例にかかるグロープラグ１０００では、第１圧電素子１４００及び第２圧電素子１５００のうち、第１−１面１４１０と第２−２面１５２０とは第１電極部材１６３０で接続され、第１−２面１４２０と第２−１面１５１０とは第２電極部材１６４０で接続されている。従って、第１電極部材１６３０では、プラス電荷ＱＳ１１及びマイナス電荷ＱＳ２２が互いに打ち消しあい、第２電極部材１６４０では、マイナス電荷ＱＳ１２及びプラス電荷ＱＳ２１が互いに打ち消しあうことになる。
特に、本実施例にかかるグロープラグ１０００では、第１圧電素子１４００及び第２圧電素子１５００は、互いに同一の形状及び特性を有している。このため、焦電効果により発生した各電荷量の絶対値は略同じ大きさとなる。従って、第１電極部材１６３０における、プラス電荷ＱＳ１１とマイナス電荷ＱＳ２２とは、極性が反対でほぼ同量となるため、ちょうど打ち消しあうことができる。同様に、第２電極部材１６４０における、マイナス電荷ＱＳ１２とプラス電荷ＱＳ２１ともちょうど打ち消しあうことができる。
このため、本実施例にかかるグロープラグ１０００では、第１圧電素子１４００及び第２圧電素子１５００からの出力を、焦電効果による電荷発生の影響を十分抑制したものとすることができる。

上述の効果を確認するため、前述のグロープラグ１０００、ＪＧＰ、ＧＰ２をそれぞれ高温の油に浸け、時間と共に上昇する温度と焦電効果により発生する電荷量を測定した。なお、温度は、別途、各グロープラグの圧電素子に接して配置した図示しない熱電対によって計測した。
図１５は、各グロープラグ１０００、ＪＧＰ、ＧＰ２について、焦電効果によって圧電素子から発生した電荷量及び圧電素子の温度の変化の経過を示したグラフである。このうち、図１５（ａ）のグラフ２００１及びグラフ２００２は、１つの圧電素子を用いた従来タイプのグロープラグＪＧＰ（比較例１）における圧電素子の温度変化の時間経過及び発生電荷量の変化の時間経過を示している。この図１５（ａ）から、圧電素子の温度が上昇するとともに、電荷が発生していることが理解できる。

また、図１５（ｂ）のグラフ２１０１及びグラフ２１０２、２１０３は、比較例２にかかるグロープラグＧＰ２に関するものである。このうち、グラフ２１０１は第１圧電素子１４００の温度変化の時間経過を、グラフ２１０２は第１圧電素子１４００で発生した電荷量の時間経過を、グラフ２１０３は第２圧電素子１５００で発生した電荷量の時間経過を示している。なお、グラフ２１０２は、第１圧電素子１４００で発生した電荷を、その第１−２面を基準として表示している。一方、グラフ２１０３では、第２圧電素子１５００に発生した電荷を、その第２−２面を基準として表示している。
このため、このグラフ２１０２と２１０３とを対比すれば判るように、第１圧電素子１４００と第２圧電素子１５００はいずれも、焦電効果により電荷を発生していること、第１−２面と第２−２面とを共通の基準とすれば、第１、第２圧電素子１４００、１５００に発生した電荷は、互いに逆極性となることが判る。

さらに、図１５（ｃ）のグラフ２２０１及びグラフ２２０２は、本実施例のグロープラグ１０００における第１圧電素子１４００の温度変化の時間経過及びこのグロープラグ１０００の出力する電荷量（即ち、第１、第２圧電素子１４００、１５００で発生する電荷量の和）を示している。このグラフ２２０２から容易に理解できるように、本実施例のグロープラグ１０００の燃焼圧センサ１００５は、第１、第２圧電素子１４００、１５００の温度が変化しても、焦電効果による電荷の発生がほとんど無いことが判る。第１、第２圧電素子１４００、１５００を、互いに分極方向が逆向きになるように、第１、第２電極部材１６３０、１６４０を用いて接続しているため、焦電効果によって発生した電荷（図１５（ｂ）のグラフ２１０２及び２１０３に相当）を互いに打ち消すことができたためである。
かくして、本実施例のグロープラグ１０００は、温度変化が生じても、焦電効果による出力のドリフトを抑制し、適切に燃焼圧を計測できることが判る。

さらに、本実施例１にかかるグロープラグ１０００では、第１，第２圧電素子１４００，１５００の両面に発生した電荷を、いずれもハウジング１２００及び中軸１３００などから絶縁した状態で、リード線１６１０，１６２０（ケーブル１６５０）を用いて外部に導出した。このようにすると、中軸１３００に大電流を流すなどことによって、ハウジング１２００のアースレベルが変動しても、これとは関係なく、圧電素子１４００，１５００の、従って、燃焼圧センサ１００５の出力を安定して得ることができる。
但し、２本のリード線１６１０，１６２０を用いて、電荷（出力）を外部に導出する必要があるから、燃焼圧センサ１００５の構造や製造がやや複雑になる。

ここで、グロープラグ１０００のうち、ハウジング１２００の内側面１２０７と中軸１３００の外側面１３０３との間の空間Ｈの気圧が変化した場合について考察する。燃料の爆発燃焼により生じた内燃機関１００の燃焼室内の高圧の燃焼ガスが、ヒータ部材１１００とハウジング１２００のヒータ保持部１２１０との隙間を通って、空間Ｈに侵入する場合があるからである。
Ｏリング１７００を設けていない場合、空間Ｈ内の気圧が上昇すると、燃焼ガスの圧力により、中軸スリーブ１３４０が基端側（図２中、上方）に持ち上げられ、第１，第２圧電素子１４００，１５００に掛かる圧縮応力が変化するため、その出力が変化する。つまり、高圧の燃焼ガスが空間Ｈに侵入することにより、燃焼圧の変化の検知に影響が生じる虞がある。特に、本実施例にかかるグロープラグ１０００では、燃焼圧センサ１００５の基端側が樹脂１０４０によって封止されているため、燃焼ガスが基端側に抜け出るなどの逃げ道がなく、特に上述の影響を受ける虞がある。

しかるに、本実施例のグロープラグ１０００は、前述したように、空間Ｈと空間ＪとをＯリング１７００で気密に仕切っている。このため、このグロープラグ１０００では、高圧の燃焼ガスが空間Ｈに侵入しても、Ｏリング１７００により空間Ｊへの侵入が防止されるので、燃焼圧センサ１００５（第１，第２圧電素子１４００，１５００）に達することがなく、燃焼圧の変化の検知に影響を及ぼすことなく、適切に燃焼圧を検知することができる。

次いで、本実施例１にかかるグロープラグ１０００の製造方法について説明する。グロープラグ１０００の製造のうち、ヒータ部材１１００の製造については公知の手法によればよいので、説明を省略する。

ヒータ部材１１００のうち基端側をヒータ保持部材１２１０に圧入固定し、ヒータ基端部１１０２を接続リング１３３０を介して中軸１３００の中軸先端部１３２０と結合する。次いで、ヒータ保持部材１２１０とハウジング本体部材１２２０を固着する。このようにして、ハウジング１２００内に中軸本体１３０１が配置された状態において、本実施例１のグロープラグ１０００を以下のようにして製造する。

まず、図４（ｂ）に示す燃焼圧センサ１００５の製造のうち、各部材の中軸スリーブ１３４０への組付について説明する。中軸スリーブ１３４０の第１筒部１３４１及び第２筒部１３４３にはあらかじめ絶縁チューブ１３５２及び絶縁チューブ１３５１をそれぞれ被せておく（図２参照）。この中軸スリーブ１３４０の外方突出部１３４２を挟んで、軸線方向両側に部材を組付ける。具体的には、まず、中軸スリーブ１３４０の第１筒部１３４１に、第２絶縁スペーサ１７２０、第１−２電極部１６４１、第１圧電素子１４００を、この順に挿通する。なお、第１圧電素子１４００は、その第１−１面１４１０を外方突出部１３４２側に向けて配置する。また、中軸スリーブ１３４０の第２筒部１３４３に第３絶縁スペーサ１７３０、第２−２電極部１６３３、第２圧電素子１５００を、この順に挿通する。第２圧電素子１５００は、その第２−２面１５２０を外方突出部１３４２側に向けて配置する。次いで、第２−２電極部１６３３の他端である第１−１電極部１６３１を第１筒部１３４１に挿通し、同様に、第１−２電極部１６４１の他端である第２−１電極部１６４３を第２筒部１３４３に挿通する。最後に、第１絶縁スペーサ１７１０を第１筒部１３４１に、第４絶縁スペーサ１７４０を第２筒部１３４３に挿通して、各部材の中軸スリーブ１３４０の組付が完了する。

次いで、その基端部分がハウジング本体基端部１２２３から突出している中軸本体１３０１を、この中軸スリーブ１３４０に、先端側から挿通して、ハウジング本体基端部１２２３に第４絶縁スペーサ１７４０を当接させる。さらに、センサキャップ１２３０を、中軸スリーブ１３４０の第１筒部１３４１が一部基端側に突出した状態で、軸線方向基端側から先端側に向けて所定の押圧力で押圧する。この押圧力を維持した状態で、このセンサキャップ１２３０の環状部１２３３とハウジング本体基端部１２２３の基端側の外周面とを、ＹＡＧレーザを用いて全周に亘りレーザ溶接して、基端側第１溶接部１２２５を形成する。これにより、この燃焼圧センサ１００５では、第１圧電素子１４００及び第２圧電素子１５００に軸線方向に圧縮荷重が常時掛かる状態となる（図２参照）。

その後、中軸スリーブ１３４０と中軸本体１３０１との境界部分を、全周に亘りアーク溶接する。これにより、部位Ｌ２において、中軸スリーブ１３４０が中軸本体１３０１に固着されて一体となる。

次いで、図４（ｂ）に示すようにリード線１６１０、１６２０を第１電極部材１６３０及び第２電極部材１６４０の第１，第２連結部１６３２，１６４２にそれぞれスポット溶接する。さらに、包囲部材１０１０を基端側から被せ、この包囲部材１０１０とハウジング本体部材１２２０とを全周に亘ってレーザ溶接して、基端側第２溶接部１２２６を形成する（図２参照）。その後、センサキャップ１２３０の基端側及び包囲部材１０１０内に樹脂を充填し硬化させて、封止樹脂１０４０を形成する。最後に、中軸本体１３０１の雄ネジ部１２０３を、中軸基端部１３１０の雌ネジ部１３１１にねじ込み、中軸本体１３０１と中軸基端部１３１０とをカシメ結合し、グロープラグ１０００を完成させる。

（変形例１）
次いで、実施例１の第１の変形例について、図１６を参照して説明する。上述の実施例１では、非金属発熱体からなるヒータ発熱部１１１０を含むヒータ部材１１００、具体的にはいわゆるセラミックヒータを用いた。これに対し、本変形例１のグロープラグ５０００では、金属発熱体からなるヒータ部材５１０１を含むシース部材５１００を用いる点で異なる。従って、異なる部分のみを説明し、同様な部分の説明は省略する。

図１６は、グロープラグ５０００の先端部分の拡大断面図である。このグロープラグ５０００は、軸線方向に延びる筒状のハウジング５２００と、このハウジング５２００内に保持された中軸５３００と、その内部にコイル状のヒータ部材５１０１を保持し、先端（図１６中、下端）が略半球状に閉塞したシース部材５１００を有している。
ヒータ部材５１０１は、図１６に示すように、絶縁桿５１０２の周りを巻回して形成された鉄−クロム合金やコバルト−ニッケル合金などからなる金属線である。このヒータ部材５１０１、一端が先端側（図中下方）でシース部材５１００に溶着している。他方端は、中軸５３００の中軸先端部５３０１に巻きつけられて中軸５３００と導通している。
従って、シース部材５１００及びこれが固着されているハウジング５２００と中軸５３００との間に電圧を印加することで、ヒータ部材５１０１に電流が流れ、発熱させることができる。ヒータ部材５１０１及び中軸５３００の中軸先端部５３０１は、シース部材５１００内に絶縁充填粉末５１０３と共に配置されており、絶縁充填粉末５１０３が密に充填されているので、ヒータ部材５１０１及び中軸５３００とシース部材５１００とは機械的に一体に結合している。なお、絶縁充填粉末５１０３の漏れを防止するため、シース部材５１００の基端側（図中、上方）には、シース部材５１００と中軸５３００との間にゴムパッキン５１０５が介挿されている。

ステンレスからなるシース部材５１００は、シース基端部５１０４において、その外周面とハウジング５２００のハウジング先端部５２０１の内周面とが密着して、シース部材５１００の先端をハウジング先端部５２０１より先端側に突出させた形態で保持されている。具体的には、ハウジング先端部５２０１にシース部材５１００を圧入することで、ハウジング先端部５２０１にシース部材５１００は気密に保持されている。このため、このグロープラグ５０００を内燃機関に装着しても、高圧の燃焼ガスが、ハウジング５２００内に侵入することはない。

ハウジング５２００の軸線方向先端の近傍は、先細のテーパ面からなるシール部５２０４とされている。内燃機関１００にこのグロープラグ５０００を取り付けると、このシール部５２０４は、実施例１のグロープラグ１０００におけるシール部１２０４と同様、取付孔１０１の取付面１０３（図３参照）に圧接して、ハウジング５２００と取付孔１０１との間の気密を保つ。

内燃機関の運転による燃焼圧の上昇により、シース部材５１００が軸線方向の基端側に向かう力を受けた場合には、ハウジング５２００のうち雄ネジ部（図１参照）からシール部５２０４までの部分が僅かに縮むと共に、シース部材５１００、ヒータ部材５１０１、及び中軸５３００が、軸線方向基端側に向かって僅かに変位する。このようにして、実施例１のグロープラグ１０００と同様、ハウジング５２００に対して、中軸５３００が軸線方向の基端側に相対的に変位すると、燃焼圧センサ１００５（第１、第２圧電素子１４００、１５００）が中軸５３００の変位に応じて電荷を発生する。かくして、このグロープラグ５０００でも、内燃機関の燃焼圧の変化を検知することができる。
このグロープラグ５０００においても、ハウジング５２００の基端側に設けた実施例１と同様の構造を有する燃焼圧センサ１００５を用いる。このため、実施例１と同様、出力が１枚の素子を用いた場合の約２倍にできること、ハウジング５２００の締付けトルクによる燃焼圧センサの感度の変化が抑制されること、温度変化に伴う焦電効果によって発生する電荷量を抑制して、温度変化による出力のドリフトを抑制できることなどの効果を得ることができる。

（変形例２）
次いで、実施例１の第２の変形例について、図１７を参照して説明する。前述の実施例１では、燃焼圧センサ１００５において、軸線ＡＸに沿う軸線方向ＡＸＴと平行な分極方向ＰＬＴに分極されたリング状の第１，第２圧電素子１４００，１５００を用いた。
これに対し、本変形例２のグロープラグ２０００では、その燃焼圧センサ２００５において、軸線ＡＸに直交する径方向に分極された第１，第２圧電素子２４００，２５００を用いる点で異なり、他はほぼ同様である。従って、異なる部分のみを説明し、同様な部分の説明は省略する。

図１７は、グロープラグ２０００のうち燃焼圧センサ２００５の動作を説明するために、燃焼圧センサ２００５の縦断面の一部を簡略化して示した説明図である。
この燃焼圧センサ２００５では、第１絶縁スペーサ１７１０、第１圧電素子２４００、第２絶縁スペーサ１７２０、外方突出部１３４２、第３絶縁スペーサ１７３０、第２圧電素子２５００、及び絶縁スペーサ１７４０が、この順に内方突出部１２３１と対向部１２２１との間に挟持されている。従って、第１圧電素子２４００と第２圧電素子２５００には、軸線方向ＡＸＴの圧縮の予荷重ＰＬが掛かった状態となっている。

なお、第１圧電素子２４００は、その分極方向ＰＬＴが、軸線ＡＸに直交する径方向外向き（図１７において右向き）となるように分極されている。一方、第２圧電素子１５２０は、その分極方向ＰＬＴが、軸線ＡＸに直交する径方向内向き（図１７において左向き）となるように分極されている。また、このように分極されているため、第１圧電素子２４００に軸線方向の圧縮荷重が掛かると、その第１内周面２４１０に形成された第１内周電極２６３１にプラス電荷が、第１外周面２４２０に形成された第１外周電極２６４１にマイナス電荷が発生する。また、第２圧電素子２５００に軸線方向の圧縮荷重が掛かると、その第２内周面２５１０に形成された第２内周電極２６３３にマイナス電荷が、第２外周面２５２０に形成された第２外周電極２６４３にプラス電荷が発生することになる。
第１，第２内周電極２６３１，２６３３と中軸１３００（中軸スリーブ１３４０）との間には、絶縁樹脂からなる絶縁チューブ２３５１，２３５３が介在して、互いを絶縁している。

ここで、内燃機関１００の燃焼室１０２内の燃焼圧の上昇により、ハウジング１２００に対して、相対的に中軸１３００の中軸本体１３０１及び中軸スリーブ１３４０が基端側に変位すると、中軸スリーブ１３４０の外方突出部１３４２も基端側に変位する。このため、第１圧電素子２４００では、既に掛けられている予荷重ＰＬに加えて、外方突出部１３４２の変位による圧縮応力ＣＦがさらに加重されて、第１圧電素子２４００に掛かる軸線方向の圧縮荷重が増加する。一方、第２圧電素子２５００では、これとは逆に、外方突出部１３４２の変位により、第２圧電素子２５００にかかる軸線方向の圧縮荷重は、予荷重ＰＬよりも減少する。

次いで、第１、第２圧電素子２４００、２５００のそれぞれの面（第１内周面２４１０等）に発生する電荷について考える。第１圧電素子２４００では、燃焼圧が上昇して中軸１３００が基端側に変位して、第１圧電素子２４００に掛かる圧縮荷重が増加した場合には、第１内周面２４１０（第１内周電極２６３１）にプラス電荷Ｑ１１が、第１外周面２４２０（第１外周電極２６４１）にマイナス電荷Ｑ１２が発生する。
また、第２圧電素子２５００では、燃焼圧が上昇し中軸１３００が基端側に変位すると、第２圧電素子２５００にかかる圧縮荷重が減少するため、第２内周面２５１０（第２内周電極２６３３）にプラス電荷Ｑ２２が発生し、第２外周面２５２０（第２外周電極２６４３）にマイナス電荷Ｑ２１が発生する。

発生したプラス電荷Ｑ１１とＱ２２とは足し合わされてリード線２６１０により、また、マイナス電荷Ｑ１２とＱ２１とは足し合わされてリード線２６２０により、外部に取り出される。従って、この燃焼圧センサ２００５でも、１つの圧電素子を用いた場合に比して、略２倍の大きさの出力（電荷）を得ることができる。
一方、温度変化に伴う焦電効果により、第１，第２圧電素子２４００，２５００に電荷が発生した場合に、分極方向が逆向きの圧電素子を用いているので、実施例１と同様、発生した電荷が互いに相殺されるから、温度変化による出力への影響を小さくすることができる。
また、本変形例２のグロープラグ２０００においても、実施例１と同じく、取り付け時の締め付けトルクの大きさによるセンサ感度への影響を軽減することができている。
さらに、本変形例２では、前述の実施例と異なり、第１，第２圧電素子２４００，２５００と、各絶縁スペーサ１７１０，１７２０，１７３０，１７４０との間に、第１，第２電極部材１６３０，１６４０（第１−１電極部１６３１等）が介在しないので、これらの存在あるいは界面の存在による剛性の低下などを防止できる利点もある。

ついで、本発明の第２の実施例について、図１８〜図２０を参照して説明する。ところで、前述の実施例１にかかるグロープラグ１０００では、第１，第２圧電素子１４００，１５００の両面に発生した電荷を、いずれもハウジング１２００等から絶縁した状態で、リード線１６１０，１６２０を用いて外部に導出した。このようにすると、ハウジング１２００のアースレベルの変動に拘わらず、燃焼圧センサ１００５の出力を安定して得ることができる。

これに対して、本実施例２にかかるグロープラグ６０００は、第１，第２圧電素子１４００，１５００を用いる点、中軸１３００が基端側に変位したとき、第１圧電素子１４００では圧縮荷重が増加し、第２圧電素子１５００では圧縮荷重が減少するように燃焼圧センサを構成する点は同じである。
但し、本実施例２では、第１，第２圧電素子１４００，１５００のうち、一方の２面（第１−２面及び第２−１面）に発生する電荷をリード線を用いて外部に導出する一方、他方の２面（第１−１面及び第２−２面）をハウジングに導通させ、アースレベルとする点で異なる。そこで以下では、実施例１と異なる部分を中心に説明し、同様な部分の説明は省略あるいは簡略化する。

本実施例２にかかるグロープラグ６０００は、図１８に示すように、実施例１のグロープラグ１０００とほぼ同様の形態、及び構造を有している。但し、次述するように、燃焼圧センサ６００５の構造が若干異なる。
即ち、実施例１においては、第１圧電素子１４００の第１−１面１４１０と、センサキャップ１２３０の内方突出部１２３０の先端向き内方突出面１２３４との間には、第１電極部材１６３０の第１−１電極部１６３１及び第１絶縁スペーサ１７１０が介在していた（図２参照）。
また、第２圧電素子１５００の第２−１面１５１０と、対向部１２２１（ハウジング本体基端部１２２３）の基端向き対向面１２２２との間には、第２電極１６４０の第２−１電極部１６４３及び第４絶縁スペーサ１７４０が介在していた。

これに対し本実施例２では、図１９に示すように、第１圧電素子１４００の第１−１面１４１０とセンサキャップ６２３０の内方突出部６２３１の先端向き内方突出面６２３４とが直接接するように配置されている。このため、第１圧電素子１４００の第１−１面１４１０に発生した電荷は、ハウジング１２００に導通されることとなる。
さらに、第２圧電素子１５００については、実施例１とは上下逆にして、第２−１面１５１０を基端側（図１８中、上方）に、第２−２面１５２０を先端側（図中、下方）に向けて配置する。その上で、この第２圧電素子１５００の第２−２面１５２０と対向部１２２１の基端向き対向面１２２２とが直接接するように配置してある。このため、第２圧電素子１５００の第２−２面１５２０に発生した電荷も、ハウジング１２００に導通されることとなる。

さらに、前述の実施例１では、リング状の第１−２電極部１６４１と第２−１電極部１６４３とを第２連結部１６４２で連結した形態（図７参照）を有する第２電極部材１６４０を１つ使用して、２つの圧電素子の第１−２面１４２０と２−１面１５１０とを互いに導通させた。なお、第１電極部材１６３０も同様である。
これに対し、本実施例２では、図２０に示すように、２つの圧電素子の第１−２面１４２０と２−１面１５１０とを互いに導通させるにあたり、１−２電極部材６６４５と２−１電極部材６６４６という同形の２部材を用いる。１−２電極部材６６４５は、リング状の第１−２電極部６６４１と、これから径方向外側に向けて延出する第１延出部６６４２を備えている。同様に、２−１電極部材６６４６は、リング状の第２−１電極部６６４３と、これから径方向外側に向けて延出する第２延出部６６４４を備えている。

そして、この１−２電極部材６６４５の第１延出部６６４２と２−１電極部材６６４６の第２延出部６６４４とを用いて互いに導通して、第２電極部材６６４０を構成し、２つの圧電素子の第１−２面１４２０と２−１面１５１０とを互いに導通させる。
具体的には、中軸スリーブ６３４０の外方突出部６３４２より基端側に位置し、絶縁チューブ６３５２が被せられた第１筒部６３４１には、先端側から、第２絶縁スペーサ１７２０、１−２電極部材６６４５の第１−２電極部６６４１、及びこれに第１−２面１４２０を当接させるように第１圧電素子１４００が、この順に挿通されている。さらに上述したように、センサキャップ６２３０の内方突出部６２３１が、その基端向き内方突出面６２３４で第１圧電素子１４００の第１−１面１４１０と直接接するように配置されている。
また、外方突出部６３４２より先端側に位置し、絶縁チューブ６３５１が被せられた第２筒部６３４３には、基端側から、第３絶縁スペーサ１７３０、２−１電極部材６６４６の第２−１電極部６６４３、及びこれに第２−１面１５１０を当接させるように第２圧電素子１５００が挿通されている。さらに上述したように、ハウジング本体部材１２２０の対向部１２２１が、その先端向き対向面１２２２で第２圧電素子１５００の第２−２面１５２０と直接接している。

包囲部材６０１０の膨出部６０１１内において、２−１電極部材６６４６のうち、第２−１電極部６６４３から延出した第２延出部６６４４は、その途中で基端側に向けて折り曲げられている。同様に、１−２電極部材６６４５のうち、第１−２電極部６６４１から延出した第１延出部６６４２も、その途中で基端側に向けて折り曲げられている。また、第１延出部６６４２と第２延出部６６４４とが重なる部位において、これらはスポット溶接されて一体とされている。さらに、この基端側において、ケーブル６６５０のリード線６６１０が第１延出部６６４２にスポット溶接により固定されている。これにより、前述したように、１−２電極部材６６４５と２−１電極部材６６４６とが互いに導通して、第２電極部材６６４０が構成され、２つの圧電素子の第１−２面１４２０と２−１面１５１０に発生した電荷を併せて外部に導出することができる。

また、実施例１と同じく、第１圧電素子１４００及び第２圧電素子１５００には、それぞれ予荷重がかかるようにされている。具体的には、実施例１と同様にして、ハウジング本体部材１２２０とセンサキャップ６２３０の環状部６２３３とは、予荷重をかけられた状態で基端側第１溶接部６２２５においてレーザ溶接により固着されている。また、中軸スリーブ６３４０は、その第１筒部６３４１の基端の部位Ｌ２において、中軸本体１３０１とアーク溶接されて、中軸本体１３０１と一体となっている。また、包囲部材６０１０を基端側から被せ、この包囲部材６０１０とハウジング本体部材１２２０とを全周に亘ってレーザ溶接して、基端側第２溶接部６２２６が形成されている。また、実施例１と同様に、この燃焼圧センサ６００５でも、包囲部材６０１０内には、樹脂６０４０が充填されて、水分や油分から燃焼圧センサ６００５を保護している。

本実施例２のグロープラグ６０００でも、内燃機関の運転により燃焼圧が発生し、グロープラグ６０００の中軸１３００がその軸線方向に変位すると、ケーブル６６５０を通じて、燃焼圧センサ６００５（第１，第２圧電素子１４００，１５００）の出力を得ることができる。しかも、実施例１と同じく、２つの圧電素子１４００，１５００の電荷を併せて出力するので、大きな出力を得ることができる。しかも、中軸１３００が基端側に相対的に変位すると、第１圧電素子１４００では圧縮荷重が増加し、第２圧電素子１５００では圧縮荷重が減少するように構成されているので、実施例１と同じく、このグロープラグ６０００を内燃機関に取り付けたときの、締め付けトルクの大きさによる感度の変化も抑えることができる。さらに、このグロープラグ６０００（燃焼圧センサ６００５）の温度が変化した場合の焦電効果による電荷の発生に関しても、実施例１と同じく抑制されている。

さらに、本実施例２のグロープラグ６０００では、実施例１のグロープラグ１０００と異なり、第１圧電素子１４００の第１−１面、及び第２圧電素子１５００の第２−２面をハウジング１２００と導通させている。このため、この燃焼圧センサ６００５の出力はリード線６６１０一本で足りる。また、燃焼圧センサ６００５の構造も、実施例１における燃焼圧センサ１００５（図２参照）に比して、簡単な構造となっており、部品点数も少なく、組付けも容易である。従って、ハウジング１２００のアースレベルの変動を適切に考慮した検知手法を採用するのであれば、実施例１のグロープラグ１０００に比しても、構造簡単で安価なグロープラグ６０００として用いることができる。

また、実施例１では、中軸スリーブ１３４０の第１筒部１３４１に第２電極部材１６４０の第１−２電極部１６４１を挿通し、さらに、第２筒部１３４３にもその第２−１電極部１６４３を挿通する必要がある。このため、第２電極部材１６４０の第２連結部１６４２は、組付け後において２つの圧電素子１４００，１５００の第１−２面１４２０及び第２−１面１５１０の間を連結するのに足りる長さに止めておくことができず、第２電極部材１６４０が組付け可能となるだけの長さとしておく必要がある。なお、第１電極部材１６３０の第１連結部１６３２についても同様である。
しかるに、このように第２連結部１６４２の長さを長くしておくと、組付け後にはこの第２連結部１６４２が余り、同じく長さの余った第１連結部１６３２や外方突出部１３４２、あるいは、包囲部材１０１０と短絡する虞があった。また、グロープラグ１０００の組付けに当たっても、第１，第２電極部材１２３０，１２４０の組付け順序を考慮する必要があるなど、組付けもし難い。

これに対して、本実施例２のグロープラグ６０００では、実施例１のグロープラグ１０００において用いた第２電極部材１６４０に代えて、１−２電極部材６６４５及び２−１電極部材６６４６の２部材を用いて第２電極部材６６４７を構成している。このため、中軸スリーブ６３４０の第１筒部６３４１及び第２筒部６３４３に、第１−２電極部６６４１及び第２−１電極部６６４３を容易に挿通できる上、第１，第２圧電素子１４００等やセンサキャップ６２３０を積み重ね、溶接等を行ってから、第１，第２延出部６６４２，６６４４の所定位置を折り曲げて、互いに溶接し、またリード線６６１０を溶接すれば良い。従って、組付け後に第２連結部６６４７を構成する第１，第２延出部６６４２，６６４４の長さを適宜調節することができるから、外方突出部６３４２や包囲部材６０１０等との短絡の虞を低減させることができる。

以上において、本発明を実施例１，２及び変形例１，２に即して説明したが、本発明は上記実施例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いうまでもない。
例えば、本実施例１では、第１圧電素子１４００と第２圧電素子１５００とを、中軸スリーブ１３４０の外方突出部１３４２の両側（先端側と基端側、図中、上下）に配し、その先端側及び基端側から、ハウジング本体部材１２２０の対向部１２２１とセンサキャップ１２３０の内方突出部１２３１とで、第１絶縁スペーサ１７１０等を介して挟持した形態とした。
しかし、中軸とハウジングの相対変位に伴い、第１圧電素子と第２圧電素子のいずれかには、圧縮の予荷重に加重する圧縮力が掛かり、一方には圧縮の予荷重を減少させる力が掛かるように構成されていればよい。従って、例えば、ハウジングに設けた内方突出部の両側（先端側と基端側）に第１、第２圧電素子を設け、その先端側及び基端側から、中軸に設けた２つの外方突出部で挟持する構造など、他の構成とすることもできる。

また、実施例２においては、２つの圧電素子１４００，１５００の第１−２面１４２０及び第２−１面１５１０の電荷を、１−２電極部材６６４５及び２−１電極部材６６４６により導出した例を示した。しかし、この実施例２で用いた１−２電極部材６６４５及び２−１電極部材６６４６と同じ形態の電極部材を、実施例１における第１電極部材１６３０及び第２電極部材１６４０に代えて用いることもできる。この場合にも、第１，第２電極部材の組付けが容易になる上、組付け後に第１，第２連結部の長さが余ることによる短絡等の不具合を適切に防止することができる。

さらに、実施例２では、２つの圧電素子１４００，１５００の第１−１面１４１０及び第２−２面をハウジングに導通させた例を示したが、第１，第２圧電素子１４００，１５００をそれぞれ上下反対とした上で、第１−２面１４２０及び第２−１面１５１０をハウジングに導通する構成とすることもできる。さらには、上述したように、ハウジングに設けた内方突出部の先端側及び基端側に第１，第２圧電素子を設け、これらを中軸に設けた２つの外方突出部で挟持する構造とし、しかも、第１−１面及び第２−２面、あるいは第１−２面及び第２−１面をハウジングに導通する構成とすることもできる。

また、実施例２では、第１圧電素子１４００の第１面１４１０と、内方突出部６２３１の先端向き内方突出面６２３４とが直接接する構成としたが、これの間に導電性（金属製）のリングを介在させることもできる。このようにすると、第１圧電素子１４００に均一に圧縮応力を掛けることができ、さらに好ましい。
また、実施例２では、図１９に示すように、中軸スリーブ６３４０の外方突出部６３４２と第２連結部６６４７（第２延出部６６４４）とを、わずかに離間させている。しかし、さらにこれらの間の絶縁を確実にするため、第２延出部６６４４に必要部位に、絶縁チューブ（絶縁性熱収縮チューブ）を被せる、あるいは、外方突出部６３４２の外周に絶縁チューブを被せるなどの改変を行うこともできる。
さらに、上述の実施例１，２等では、圧電素子を２つ使用した例を示したが、例えば、圧電素子を２枚組として４枚使用するなど多数枚使用することもできる。

実施例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグを示し、（ａ）は全体の半断面図、（ｂ）は先端付近の要部拡大縦断面図である。 実施例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグのうち基端付近を拡大して示す部分拡大縦断面図である。 実施例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグを、内燃機関の外側と燃焼室面とを貫通する取付孔に取り付けた状態を示し、（ａ）は全体を示す半断面図、（ｂ）は先端付近の要部拡大縦断面図である。 実施例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は燃焼圧センサの構造を示す説明図である。 実施例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグのうちハウジングの一部をなすセンサキャップを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 実施例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグのうち中軸の一部をなす中軸スリーブを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は縦断面図である。 実施例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグのうち電極部材を示す説明図である。 実施例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグのうち包囲部材を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は縦断面図である。 実施例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグの燃焼圧センサ部について、中軸の変位と発生する電荷との関係を説明するための説明図である。 燃焼圧検知機能付グロープラグのセンサ出力を内燃機関を使用して測定するシステムを示す説明図である。 図１０の測定システムを使用して得られた、内燃機関のクランク角と、実施例１及び比較例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグの出力との関係を示すグラフである。 実施例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグのセンサ出力をエアチャンバを使用して測定するシステムを示す説明図であり、（ａ）はシステム全体の説明図であり、（ｂ）はエアチャンバの入力バルブ及び出力バルブの動作を示すタイミングチャートである。 図１２の測定システムを使用して得られた、各締付けトルクと、実施例１及び比較例１、２にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグのセンサ出力の大きさとの関係を示すグラフである。 実施例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグの燃焼圧センサについて、焦電効果に対する効果を説明するための説明図である。 燃焼圧検知機能付グロープラグを加熱した場合に圧電素子から発生する電荷量及び圧電素子の温度の変化を示すグラフであり、（ａ）は比較例１、（ｂ）は比較例２、（ｃ）は実施例１ある。 変形例１にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグのうち先端付近を示す拡大縦断面図である。 変形例２にかかる燃焼圧検知機能付きグロープラグのうち、第１圧電素子及び第２圧電素子の配置、分極方向、電荷取り出しを示す説明図である。 実施例２にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグの半断面図である。 実施例２にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグのうち基端付近を拡大して示す部分拡大縦断面図である。 実施例２にかかる燃焼圧検知機能付グロープラグに用いる電極部材を示す説明図である。

符号の説明

１００ 内燃機関
１０００、２０００、５０００、６０００ グロープラグ（燃焼圧検知機能付グロープラグ）
１００５、２００５、６００５ 燃焼圧センサ
１１００、５１０１ ヒータ部材
５１００ シース部材（ヒータ部材）
１１５０ ヒータ接続部
１２００、５２００ ハウジング
１２０１、５２０１ ハウジング先端部
１２０２ ハウジング基端部
１２０３ 雄ネジ部
１２０４、５２０４ シール部
１２０５ ヒータ保持部
１２０６ 工具係合部
１２０７ （ハウジングの）内側面
１２１０ ヒータ保持部材（ヒータ保持部）
１２２１ 対向部
１２２２ 基端向き対向面
１２２３ ハウジング本体基端部
１２３１、６２３１ 内方突出部
１２３４、６２３４ 先端向き内方突出面
１３００、５３００ 中軸
１３０３ （中軸の）外側面
１３１０ 中軸基端部
１３２０ 中軸先端部
１３４０、６３４０ 中軸スリーブ
１３４２、６３４２ 外方突出部
１３４５、６３４５ 基端向き外方突出面
１３４６、６３４６ 先端向き外方突出面
１４００、２４００ 第１圧電素子
１４１０ 第１−１面（第１プラス面）
１４２０ 第１−２面（第１マイナス面）
２４１０ 第１内周面（第１プラス面）
２４２０ 第１外周面（第１マイナス面）
２６３１ 第１内周電極
２６４１ 第１外周電極
１５００、２５００ 第２圧電素子
１５１０ 第２−１面（第２プラス面）
１５２０ 第２−２面（第２マイナス面）
２５１０ 第２内周面（第２マイナス面）
２５２０ 第２外周面（第２プラス面）
２６３３ 第２内周電極
２６４３ 第２外周電極
１６３０ 第１電極部材（第１導電路部材）
１６４０、６６４０ 第２電極部材（第２導電路部材）
１６３１ 第１−１電極部（第１面当接部）
１６３３ 第２−２電極部（第２面当接部）
１６４１、６６４１ 第１−２電極部（第１面当接部）
１６４３、６６４３ 第２−１電極部（第２面当接部）
１６３２ 第１連結部（ブリッジ部）
１６４２、６６４７ 第２連結部（ブリッジ部）
１７００ Ｏリング（シール部材）
６６４２ 第１延出部
６６４４ 第２延出部
６６４５ １−２電極部材（第２導電路部材）
６６４６ ２−１電極部材（第２導電路部材）
ＡＸ 軸線
ＡＸＴ 軸線方向
ＰＬ 予荷重
ＰＬＴ 分極方向