JP2010073425A - セラミックヒータ、グロープラグ、及び、内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱抵抗体の発熱部の通電耐久性を向上させることができるセラミックヒータ、グロープラグ及び内燃機関を提供すること。
【解決手段】 セラミックヒータ１０１は、絶縁性セラミックからなる直棒状の絶縁基体１０３と、これに埋設され、通電による発熱する発熱抵抗体１０５とを有する。発熱部抵抗体１０５の発熱部１０５ｈは、軸線ＡＸを含む仮想基準平面ＨＨに沿って先端側に凸となるＵ字状に曲げ返された形態を有する。そして、絶縁基体１０３の絶縁体先端部１０３ｓは、仮想基準平面ＨＨに直交する方向ＨＡの寸法が、絶縁体胴部１０３ｃの直径Ｄよりも小さい扁平形状を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、絶縁性セラミックからなる直棒状の絶縁基体と、この絶縁基体に埋設され、通電により発熱する発熱抵抗体とを備えるセラミックヒータ、このようなセラミックヒータを有するグロープラグ、及び、このようなグロープラグを取り付けてなる内燃機関に関する。

従来より、絶縁性セラミックからなる直棒状の絶縁基体と、この絶縁基体に埋設され、通電により発熱する発熱抵抗体とを有するセラミックヒータが知られている。絶縁基体の形態としては、例えば、軸線方向に円柱状に延びると共に、先端が半球状をなすものがある。また、発熱抵抗体の形態としては、絶縁基体の先端部に埋設され、通電により発熱する発熱部と、絶縁基体に埋設され、発熱部から基端側に延びるリード部とを有するものがある。更に、この発熱部の形態としては、先端側に凸となるＵ字状に曲げ返された形態をなすものがある。例えば、特許文献１の図１等にこのような形態のセラミックヒータが開示されている。

特開２００６−２４３９４号公報

ところで、セラミックヒータにおいては、ヒータの到達温度は維持しつつ、消費電力をできる限り小さくしたいという要請がある。発熱抵抗体の低消費電力化を実現するには、発熱部の断面積を小さくして、局所的に発熱させるのが好ましい。しかしながら、発熱部の断面積を小さくするほど、発熱部の通電耐久性が低下しがちになる。というのも、発熱部の断面積を小さくするほど、発熱部の体積も小さくなるために、絶縁基体の表面温度を所定温度まで加熱するには、発熱部の体積が小さくなった分だけ、発熱部をより高温に発熱させなければならない。このため、発熱部の断面積を小さくするほど、発熱部の通電耐久性が低下するものと考えられる。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、発熱部の通電耐久性を確保できるセラミックヒータ、このようなセラミックヒータを有するグロープラグ、及び、このようなグロープラグを取り付けてなる内燃機関を提供することを目的とする。

その解決手段は、絶縁性セラミックからなり、軸線方向に延びる直棒状の絶縁基体であって、自身の先端部分をなす絶縁体先端部、及び、この絶縁体先端部から前記軸線方向基端側に延びる柱状の絶縁体胴部、からなる絶縁基体と、前記絶縁基体に埋設された発熱抵抗体であって、前記絶縁体先端部に埋設され、導電性セラミックからなり、通電により発熱する発熱部、及び、前記絶縁基体に埋設され、前記発熱部から前記軸線方向基端側に延び、前記発熱部に導通するリード部、を有する発熱抵抗体と、を備えるセラミックヒータであって、前記発熱部は、前記軸線を含む仮想基準平面に沿って前記軸線方向先端側に凸となるＵ字状に曲げ返された形態を有し、前記絶縁体先端部は、その前記仮想基準平面に直交する方向の寸法Ｚ３が、前記絶縁体胴部における前記仮想基準平面に直交する方向の寸法Ｄよりも小さい扁平形状を有するセラミックヒータである。

本発明のセラミックヒータでは、絶縁体先端部は、その仮想基準平面に直交する方向の寸法Ｚ３が、絶縁体胴部の仮想基準平面に直交する方向の寸法Ｄよりも小さい扁平形状を有する。絶縁体先端部をこのような形態とすることで、仮想基準平面に直交する方向について、発熱部から絶縁体先端部の表面（仮想基準平面に直交する方向の表面）までの距離を、絶縁体先端部を半球状とするなど、扁平形状としない従来のセラミックヒータに比して、小さくできる（仮想基準平面に直交する方向について、絶縁体先端部の肉厚を従来よりも薄くできる）。このため、発熱部の温度と絶縁体先端部の表面温度との温度差を、従来のセラミックヒータよりも小さくできるので、絶縁体先端部の表面温度を所定温度にする際の、発熱部の温度を従来よりも低くできる。従って、発熱部の通電耐久性を向上させることができる。また、発熱部が暖める絶縁体先端部の体積が小さくなることで、発熱抵抗体の消費電力も扁平形状としない従来のセラミックヒータよりも抑制できる。

なお、「セラミックヒータ」としては、例えば、グロープラグに用いるセラミックヒータや、ガスセンサのセンサ部を加熱するのにガスセンサに用いるセラミックヒータなどが挙げられる。
「絶縁基体」の「絶縁体胴部」の形態としては、例えば、円柱状、楕円柱状、長円柱状、四角柱などの多角柱状などが挙げられる。
「発熱抵抗体」の「リード部」は、例えば、導電性セラミックからなるものでもよいし、或いは、タングステン線などの金属材料からなるものでもよい。
「発熱部」の延伸方向に直交する横断面の形状としては、例えば、円状、半円状、楕円状、長円状、矩形状、台形状、多角形状などが挙げられる。

更に、上記のセラミックヒータであって、前記絶縁体先端部は、その扁平率をα＝Ｚ３／Ｄとしたとき、α≦０．６１を満たす扁平形状とされてなるセラミックヒータとすると良い。

本発明のセラミックヒータでは、絶縁体先端部の形態を、その扁平率をα＝Ｚ３／Ｄとしたとき、α≦０．６１を満たす扁平形状としている。このような形態とすることで、発熱部の通電耐久性を特に向上させることができる。また、発熱抵抗体の消費電力を特に効果的に抑制できる。なお、絶縁体先端部の形態を、α≦０．４１を満たす扁平形状とすることにより、発熱部の通電耐久性を更に向上させることができ、発熱抵抗体の消費電力を更に抑制できる。

更に、上記のいずれかに記載のセラミックヒータであって、前記絶縁体先端部は、前記仮想基準平面に平行な第１平面と、前記仮想基準平面に平行で、前記第１平面との間に前記発熱部を挟む第２平面と、これら第１平面と第２平面との間を結び、前記発熱部を前記仮想基準平面に沿う方向から囲む第３面と、を含む形態を有するセラミックヒータとすると良い。

絶縁体先端部を、上記のような第１平面、第２平面及び第３面を含む形態を有するものとすることで、仮想基準平面に直交する方向における、発熱部から絶縁体先端部の表面までの距離、即ち、発熱部から第１，第２平面までの距離を一定にすることができる。これにより、絶縁体先端部のうち、仮想基準平面に直交する方向の表面における温度分布の偏りを小さくできる。

なお、前記第１平面及び前記第２平面をぞれぞれ前記軸線方向先端側に凸となる半円状とすると共に、前記第３面を前記軸線方向先端側に凸となるＵ字状に折り曲げ返された形態とするのがより好ましい。
発熱抵抗体の発熱部が軸線方向先端側に凸となるＵ字状に曲げ返された形態を有するため、第１平面、第２平面及び第３面を上記形態とすることで、発熱部から第１平面、第２平面及び第３面までの距離をそれぞれ特に小さくできるからである。

また、上記のセラミックヒータであって、前記発熱抵抗体は、その全体が導電性セラミックからなり、前記発熱部は、Ｕ字状の一端から他端に向かって自身が延びる延伸方向に直交する各横断面の形態が互いに同じ形態をなし、前記リード部は、前記軸線方向に延びる直棒状をなし、前記軸線方向に直交する各横断面の形態が互いに同じ形態を有する一対の棒状部と、この棒状部と前記発熱部との間に位置して両者を繋ぐ連結部であって、前記軸線方向の寸法が前記棒状部及び前記発熱部よりも小さい一対の連結部と、を有し、前記リード部の前記棒状部の、前記仮想基準平面に直交する方向の寸法を、リード部厚みＺ１（ｍｍ）とし、前記発熱部の、前記仮想基準平面に直交する方向の寸法を、発熱部厚みＺ２（ｍｍ）とし、前記絶縁体先端部の、前記第１平面と前記第２平面との間の寸法を、絶縁体先端部厚みＺ３（ｍｍ）としたとき、前記絶縁基体及び前記発熱抵抗体は、Ｚ１＞Ｚ３＞Ｚ２を満たす形態とされてなるセラミックヒータとすると良い。

発熱抵抗体のリード部をタングステン線などの金属材料により形成すると、リード部（タングステン線等）と絶縁基体との界面で反応を生じるおそれがある。また、タングステン線等は、熱膨張係数が発熱部を構成する導電性セラミックよりも大きいため、タングステン線等と発熱部との接続部分で強度が低下するおそれもある。これに対し本発明では、発熱抵抗体の全体を導電性セラミックにより形成している。このため、上記のようにタングステン線等を用いた場合の問題が生じない。

一方、発熱抵抗体の全体を導電性セラミックにより形成すると、リード部にタングステン線等を用いる場合に比して、リード部の抵抗が大きくなりがちになる。これに対し本発明では、リード部厚みＺ１を発熱部厚みＺ２よりも大きくするだけでなく、更にリード部厚みＺ１を絶縁体先端部厚みＺ３よりも大きくして、Ｚ１＞Ｚ３＞Ｚ２を満たす形態としている。従って、リード部を導電性セラミックで形成しながらも、その抵抗を十分に小さくできる。
なお、「発熱抵抗体」は、その全体が導電セラミックからなるものであればよく、その全体が同一組成の導電性セラミックからなるものでもよい。或いは、発熱抵抗体は、発熱部とリード部とで導電性セラミックの組成を変えるなど、複数種の導電性セラミックからなるものでもよい。

また、他の解決手段は、上記のいずれかに記載のセラミックヒータを有するグロープラグである。

本発明のグロープラグは、前述のセラミックヒータを有するので、仮想基準平面に直交する方向について、発熱部から絶縁体先端部の表面までの距離を、絶縁体先端部を半球状とするなど、扁平形状としない従来のものに比して小さくできる。これにより、前述したように、発熱部の通電耐久性を向上させることができるので、グロープラグの耐久性も向上させることができる。また、前述したように、発熱抵抗体の消費電力を小さくできるので、グロープラグの消費電力も小さくできる。

また、他の解決手段は、上記のグロープラグと燃料噴射装置とをシリンダヘッドに取り付けてなる内燃機関であって、前記グロープラグは、前記燃焼噴射装置の燃焼噴射口から前記軸線に下ろした仮想垂線が前記仮想基準平面と角度を持って交わる姿勢に、前記軸線の周方向の位置が定められた状態で、前記シリンダヘッドに保持されてなる内燃機関である。

グロープラグに用いたセラミックヒータの絶縁体先端部は、前述したように、仮想基準平面に直交する方向の寸法Ｚ３が小さくされた扁平形状であるため、軸線の周方向について方向性を有する。このようなグロープラグは、燃焼噴射装置の燃焼噴射口から軸線に下ろした仮想垂線が仮想基準平面と平行となるように配置すると、燃料の着火性が低下し、内燃機関の始動性が低下することが分かった。燃焼噴射口から噴射されて絶縁体先端部へ向かう燃料が、この絶縁体先端部の扁平な面（前述の第１平面、第２平面など）に当たり難く、仮想基準平面に沿った方向に流れ去り易くなるためであると考えられる。

これに対し本発明の内燃機関では、上記の仮想垂線が仮想基準平面と角度を持って交わる姿勢に、軸線の周方向の位置を定めた状態で、グロープラグをシリンダヘッドに保持させている。このようにグロープラグを配置することで、燃焼噴射口から噴射されて絶縁体先端部へ向かう燃料が、絶縁体先端部の扁平な面に当たり易くなる。これにより、燃料の着火性を向上させることができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。

グロープラグを軸線の周方向の位置を定めた状態でシリンダヘッドに保持させる方法としては、次のようなものが挙げられる。
例えば、グロープラグの外周に設けるネジ部（雄ネジ部）、及び、シリンダヘッドの取付穴の内周に設けるネジ部（雌ネジ部）の位相を、それぞれ所定の位相に形成しておき、グロープラグをシリンダヘッドに固定したときに、グロープラグの周方向の位置が常に所定位置に配置されるようにすればよい。
また、グロープラグ及びシリンダヘッドの取付穴にネジ部を形成しないでおき、グロープラグの主体金具等に突起を形成するなど、軸線の周方向について方向性を有する形態とする。一方、これに合わせてシリンダヘッドの取付穴にキー溝を形成するなど、周方向について方向性を有する形態とし、グロープラグをシリンダヘッドの取付穴に挿入したときに、グロープラグの周方向の位置が常に所定位置に配置されるようにしてもよい。この場合、別途固定部材を用意して、これによりグロープラグをシリンダヘッドに固定するとよい。

更に、上記の内燃機関であって、前記グロープラグは、前記仮想垂線が前記仮想基準平面と直交する姿勢に、前記軸線の周方向の位置が定められた状態で、前記シリンダヘッドに保持されてなる内燃機関とすると良い。

前述した方向性を有する絶縁体先端部を有するグロープラグでは、仮想垂線が仮想基準平面と直交する位置関係に近づけるほど、つまり、燃焼噴射口から噴射されて絶縁体先端部へ向かう燃料の流れに対し、仮想基準平面が直交するようにグロープラグの周方向の位置を調整するほど、燃料の着火性が向上し、内燃機関の始動性が向上することが分かってきた。
そこで、本発明の内燃機関では、仮想垂線が仮想基準平面と直交する姿勢に、軸線の周方向の位置を定めた状態で、グロープラグをシリンダヘッドに保持されている。このようにグロープラグを配置することで、燃焼噴射口から噴射されて絶縁体先端部へ向かう燃料が、絶縁体先端部の扁平な面（前述の第１平面、第２平面など）に当たり易くなる。これにより、燃料の着火性を向上させることができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。

また、他の解決手段は、前記のグロープラグをシリンダヘッドに取り付けてなる内燃機関であって、前記グロープラグは、着火時に前記絶縁体先端部に吹きつけられる、燃料粒子を含む気流の向きが、前記仮想基準平面と角度を持って交わる姿勢に、前記軸線の周方向の位置が定められた状態で、前記シリンダヘッドに保持されてなる内燃機関である。

グロープラグに用いたセラミックヒータの絶縁体先端部は、前述したように、仮想基準平面に直交する方向の寸法Ｚ３が小さくされた扁平形状であるため、軸線の周方向について方向性を有する。このようなグロープラグは、着火時に絶縁体先端部に吹きつけられる燃料粒子を含む気流の向きが、仮想基準平面と平行となるように配置すると、燃料の着火性が低下し、内燃機関の始動性が低下することが分かってきた。燃料粒子を含む気流が、この絶縁体先端部の扁平な面（前述の第１平面、第２平面など）に当たり難く、仮想基準平面に沿った方向に流れ去り易くなるためであると考えられる。

これに対し本発明の内燃機関では、着火時に絶縁体先端部に吹きつけられる燃料粒子を含む気流の向きが、仮想基準平面と角度を持って交わる姿勢に、軸線の周方向の位置を定めた状態で、グロープラグをシリンダヘッドに保持させている。このようにグロープラグを配置することで、着火時に絶縁体先端部に吹きつけられる燃料粒子を含む気流が、絶縁体先端部の扁平な面に当たり易くなる。これにより、燃料の着火性を向上させることができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。

更に、上記の内燃機関であって、前記グロープラグは、前記気流の向きが、前記仮想基準平面と直交する仮想直交面に沿う姿勢に、前記軸線の周方向の位置が定められた状態で、前記シリンダヘッドに保持されてなる内燃機関とすると良い。

前述した方向性を有する絶縁体先端部を有するグロープラグでは、燃料粒子を含む気流の向きが、仮想基準平面と直交する仮想直交面に沿う位置関係に近づけるほど、着火性が向上し、内燃機関の始動性が向上することが分かってきた。
そこで、本発明の内燃機関では、燃料粒子を含む気流の向きが、仮想基準平面と直交する仮想直交面に沿う姿勢に、軸線の周方向の位置を定めた状態で、グロープラグをシリンダヘッドに保持させている。このようにグロープラグを配置することで、着火時の燃料粒子を含む気流が、絶縁体先端部の扁平な面（前述の第１平面、第２平面など）に当たり易くなる。これにより、燃料の着火性を向上させることができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態に係るセラミックヒータ１０１を用いたグロープラグ１００を示す。また、図２〜図５に、セラミックヒータ１０１の外観を示す。また、図６〜図１０に、セラミックヒータ１０１の断面を示す。

本実施形態１に係るグロープラグ１００は、図１に示すように、その軸線ＡＸ方向先端側（図１中、下方。以下、単に先端側とも言う。）に、通電より発熱するセラミックヒータ１０１を有する。このセラミックヒータ１０１は、軸線ＡＸ方向に基端部１０１ｋから先端部１０１ｓまで延びる直棒状をなす（図２〜図４，図６，図７も参照）。セラミックヒータ１０１の全長（軸線ＡＸ方向長さ）は４２ｍｍである。このセラミックヒータ１０１は、直棒状をなす絶縁基体１０３の中に、通電によって発熱する発熱抵抗体１０５が埋設されたものである。

このうち絶縁基体１０３は、絶縁性セラミック（具体的には、窒化珪素質セラミック）からなる。この絶縁基体１０３は、セラミックヒータ１０１の先端部１０１ｓに対応し、自身の先端部分をなす絶縁体先端部１０３ｓと、この絶縁体先端部１０３ｓから基端側に延びる絶縁体胴部１０３ｃとからなる。絶縁体胴部１０３ｃのうち、最も基端側の部分は、セラミックヒータ１０１の基端部１０１ｋに対応した絶縁体基端部１０３ｋである。

絶縁体胴部１０３ｃは、直径Ｄ（図１０参照）がＤ＝３．３ｍｍの円柱状をなす。一方、絶縁体先端部１０３ｓは、後述する仮想基準平面ＨＨに直交する方向ＨＡの寸法Ｚ３が、絶縁体胴部１０３ｃの直径Ｄよりも小さい扁平形状を有する（図２〜図５，図７，図１０参照）。なお、仮想基準平面ＨＨは、軸線ＡＸを含む平面であり、図４，図７及び図１０において、軸線ＡＸを通って紙面に直交する面であり、図６及び図９において、紙面に沿う（重なる）面である。また、図５及び図８において、左右方向に延びると共に紙面に直交する面である。
絶縁体先端部１０３ｓは、最先端に位置する絶縁体第１先端部１０３ｓａと、この絶縁体第１先端部１０３ｓａと絶縁体胴部１０３ｃとの間に位置する絶縁体第２先端部１０３ｓｂとからなる。

絶縁体第１先端部１０３ｓａは、第１平面１０３ｓｅ１と第２平面１０３ｓｅ２と第３曲面１０３ｓｅ３とにより構成された半円盤状をなす。第１平面１０３ｓｅ１は、後述する仮想基準平面ＨＨに平行で、先端側に凸となる半円状をなす。また、第２平面１０３ｓｅ１は、仮想基準平面ＨＨに平行で、先端側に凸となる半円状をなす。第１平面１０３ｓｅ１と第２平面１０３ｓｅ１は、後述する発熱部１０５ｈの先端側の大部分を間に挟んで互いに対向している。第３曲面１０３ｓｅ３は、第１平面１０３ｓｅ１と第２平面１０３ｓｅ２との間を結び、発熱部１０５ｈを仮想基準平面ＨＨに沿う方向から囲んで、先端側に凸となるＵ字状に曲げ返された形態をなす。この第３曲面１０３ｓｅ３は、絶縁基体１０３の先端を従来のように半球状に形成した場合の半球面の一部をなす形状である。
この絶縁体第１先端部１０３ｓａの、仮想基準平面ＨＨに直交する方向ＨＡの寸法（第１平面１０３ｓｅ１と第２平面１０３ｓｅ２との間の寸法）を、絶縁体先端部厚みＺ３（ｍｍ）とすると、本実施形態では、Ｚ３＝１．３５（ｍｍ）である（図１０参照）。絶縁体先端部１０３ｓの扁平率を、絶縁体先端部厚みＺ３（ｍｍ）と絶縁体胴部１０３ｃの直径Ｄから、α＝Ｚ３／Ｄと定義したとき、この絶縁体先端部１０３ｓは、α＝０．４１を満たす扁平形状とされている。

絶縁体第２先端部１０３ｓｂは、絶縁体第１先端部１０３ｓａと絶縁体胴部１０３ｃとの間に位置する。絶縁体第２先端部１０３ｓｂは、第１テーパ面１０３ｓｅ４と第２テーパ面１０３ｓｅ７とを有し、基端側に向かうにつれて仮想基準平面ＨＨに直交する方向ＨＡの寸法が徐々に大きくなる形態をなす。

第１テーパ面１０３ｓｅ４は、絶縁体第１先端部１０３ｓａの第１平面１０３ｓｅ１と、絶縁体胴部１０３ｃの外周面１０３ｃｇとの間を結び、基端側に向かうにつれて幅狭となる概略半円状をなすテーパ面である。より詳細には、第１テーパ面１０３ｓｅ４は、第１−１テーパ面１０３ｓｅ５と第１−２テーパ面１０３ｓｅ６とからなる。第１−１テーパ面１０３ｓｅ５は、絶縁体第１先端部１０３ｓａの第１平面１０３ｓｅ１と、第１−２テーパ面１０３ｓｅ６との間に位置し、曲面をなす。第１−２テーパ面１０３ｓｅ６は、第１−１テーパ面１０３ｓｅ５と絶縁体胴部１０３ｃの外周面１０３ｃｇとの間に位置し、平面をなす。

また、第２テーパ面１０３ｓｅ７は、絶縁体第１先端部１０３ｓａの第２平面１０３ｓｅ２と、絶縁体胴部１０３ｃの外周面１０３ｃｇとの間を結び、基端側に向かうにつれて幅狭となる概略半円状をなすテーパ面である。より詳細には、第２テーパ面１０３ｓｅ７は、第２−１テーパ面１０３ｓｅ８と第２−２テーパ面１０３ｓｅ９とからなる。第２−１テーパ面１０３ｓｅ８は、絶縁体第１先端部１０３ｓａの第２平面１０３ｓｅ２と、第２−２テーパ面１０３ｓｅ９との間に位置し、曲面をなす。第２−２テーパ面１０３ｓｅ９は、第２−１テーパ面１０３ｓｅ８と絶縁体胴部１０３ｃの外周面１０３ｃｇとの間に位置し、平面をなす。

次に、絶縁基体１０３に埋設された発熱抵抗体１０５について説明する。発熱抵抗体１０５は、発熱部１０５ｈと、これに繋がる一対のリード部１０５ｒ１，１０５ｒ２とから一体的に構成されている。この発熱抵抗体１０５は、導電性セラミック（具体的には、炭化タングステン）から形成されている。

このうち発熱部１０５ｈ（図９及び図１０参照）は、軸線ＡＸを含む仮想基準平面ＨＨに沿って先端側に凸となるＵ字状に曲げ返された形態をなす。なお、仮想基準平面ＨＨは、前述のように、図４，図７及び図１０において、軸線ＡＸを通って紙面に直交する面であり、図６及び図９において、紙面に沿う（重なる）面である。また、図５及び図８において、左右方向に延びると共に紙面に直交する面である。

この発熱部１０５ｈは、Ｕ字状の一端から他端に向かって自身が延びる延伸方向ＳＡ（図９参照）に直交する各横断面の形態が互いに同じとなる形態（延伸方向に一様な形態）をなしている。具体的には、各横断面が互いに同じ矩形状となる形態とされている。そして、このＵ字状をなす発熱部１０５ｈは、２つの端部１０５ｈｋ１，１０５ｈｋ２が基端側に位置し、２つの端部１０５ｈｋ１，１０５ｈｋ２の間に位置する中間部１０５ｈｓがこの２つの端部１０５ｈｋ１，１０５ｈｋ２よりも先端側に位置する姿勢に配置されている。発熱部１０５ｈの、仮想基準平面ＨＨに直交する方向ＨＡの寸法を、発熱部厚みＺ２（ｍｍ）とすると、本実施形態では、Ｚ２＝０．３５ｍｍである。また、発熱部１０５ｈの軸線方向長さＹ３は、１．５ｍｍである（図７参照）。

発熱部１０５ｈに繋がる一対のリード部１０５ｒ１，１０５ｒ２は、棒状部１０５ｒｃ１，１０５ｒｃ２と、連結部１０５ｒｅ１，１０５ｒｅ２と、電極部１０５ｒｄ１，１０５ｒｄ２とから一体的に構成されている（図６〜図１０参照）。
このうち棒状部１０５ｒｃ１，１０５ｒｃ２は、軸線ＡＸ方向に延びる直棒状をなし、軸線ＡＸ方向に直交する各横断面の形態（図８参照）が軸線ＡＸ方向に一様な形態（具体的には半円柱状）を有する。この棒状部１０５ｒｃ１，１０５ｒｃ２は、後述する連結部１０５ｒｅ１，１０５ｒｅ２を介して発熱部１０５ｈの端部１０５ｈｋ１，１０５ｈｋ２にぞれぞれ繋がる一方、絶縁基体１０３の絶縁体基端部１０３ｋまで延設されている。

各々の棒状部１０５ｒｃ１，１０５ｒｃ２の軸線方向長さＹ１は、３９．０８ｍｍである（図７参照）。また、各々の棒状部１０５ｒｃ１，１０５ｒｃ２の、仮想基準平面ＨＨに直交する方向ＨＡの寸法を、リード部厚みＺ１（ｍｍ）とすると、本実施形態では、Ｚ１＝２．３ｍｍである（図１０参照）。従って、このリード部厚みＺ１と、前述の発熱部厚みＺ２及び絶縁体先端部厚みＺ３は、Ｚ１＞Ｚ３＞Ｚ２の関係を満たしている。

連結部１０５ｒｅ１，１０５ｒｅ２は、棒状部１０５ｒｃ１，１０５ｒｃ２と発熱部１０５ｈの端部１０５ｈｋ１，１０５ｈｋ２との間に位置して両者を繋いでいる。この連結部１０５ｒｅ１，１０５ｒｅ２は、先端の断面積が発熱部１０５ｈの断面積と等しくされている一方、基端の断面積が棒状部１０５ｒｃ１，１０５ｒｃ２の断面積と等しくされている。そして、連結部１０５ｒｅ１，１０５ｒｅ２は、先端側から基端側に進むにつれて、断面積が徐々に大きくなる形態とされている。この連結部１０５ｒｅ１，１０５ｒｅ２の軸線ＡＸ方向長さＹ２は、０．９２ｍｍである（図７参照）。従って、連結部１０５ｒｅ１，１０５ｒｅ２は、棒状部１０５ｒｃ１，１０５ｒｃ２及び発熱部１０５ｈよりも軸線ＡＸ方向に短い。

電極部１０５ｒｄ１，１０５ｒｄ２は、棒状部１０５ｒｃ１，１０５ｒｃ２の所定位置から絶縁基体１０３の外周面１０３ｃｇに延出しており、外部との電気的接続に利用される。この電極部１０５ｒｄ１，１０５ｒｄ２は、概略直方体形状をなしている。このうち一方の電極部１０５ｒｄ１は、絶縁基体１０３の絶縁体基端部１０３ｋに配置され、一方の棒状部１０５ｒｃ１に接続すると共に、セラミックヒータ１０１の外部に露出している。また、他方の電極部１０５ｒｄ２は、絶縁基体１０３の絶縁体基端部１０３ｋよりもやや先端側の所定位置に配置され、もう一方の棒状部１０５ｒｃ２に接続すると共に、セラミックヒータ１０１の外部に露出している。

次に、グロープラグ１００のその他の部分について説明する（図１参照）。グロープラグ１００は、上述のセラミックヒータ１０１の基端側部分を保持する筒状の主体金具１２０を有する。この主体金具１２０は、先端側に位置し、セラミックヒータ１０１を保持するヒータ保持部材１２３と、このヒータ保持部材１２３の基端側に位置する主体金具本体１２１とから構成されている。
このうち主体金具本体１２１は、軸線ＡＸ方向に基端部１２１ｋから先端部１２１ｓまで延びる筒状をなしている。主体金具本体１２１の基端部１２１ｋには、このグロープラグ１００をディーゼルエンジンに取り付けるに際して、トルクレンチ等の工具を係合させるための六角断面形状の工具係合部１２１ｅが形成されている。また、主体金具本体１２１のうち、工具係合部１２１ｅよりも先端側の外周には、取付用のねじ部（雄ネジ部）１２１ｆが形成されている。このネジ部１２１ｆは、後述するディーゼルエンジン２００のシリンダヘッド２１１の貫通孔２１９ｃに形成されたネジ部（雌ネジ部）２１９ｇの位相を考慮して、所定の位相に形成されている（図２１参照）。

この主体金具本体１２１の内側には、その基端側から、セラミックヒータ１０１に電力を供給するための棒状の金属端子軸１２５が、主体金具本体１２１と電気的に絶縁した状態で配置されている。主体金具本体１２１と金属端子軸１２５との間には、主体金具本体１２１の内周に形成された棚部１２１ｇの基端側に、気密封止及び水密封止のためのＯリング１２７が配置されている。また、主体金具本体１２１と金属端子軸１２５との間のうち、Ｏリング１２７の基端側には、通電端子軸１２５が挿通する筒状の絶縁ブッシュ１２９が配置されている。この絶縁ブッシュ１２９は、後述する端子金具１３３によって先端側に押圧され、Ｏリング１２７を棚部１２１ｇとの間で圧縮している。

ヒータ保持部材１２３は、筒状をなし、その基端部１２３ｋが主体金具本体１２１の先端部１２１ｓに溶接されている。このヒータ保持部材１２３には、前述のセラミックヒータ１０１の基端側部分が挿入され固定されている。具体的には、セラミックヒータ１０１は、先端部１０１ｓ及び基端部１０１ｋがそれぞれ突出するようにして、ヒータ保持部材１２３内に圧入されて、これに保持されている。

主体金具本体１２１に挿通された金属端子軸１２５の基端部１２５ｋは、主体金具本体１２１よりも基端側に突出している。そして、この基端部１２５ｋには、上記の絶縁ブッシュ１２９を介して端子金具１３３が取り付けられている。
一方、金属端子軸１２５の先端部１２５ｓは、筒状の接続リング１３５に挿入されて、これに溶接されている。また、この接続リング１３５には、他方でセラミックヒータ１０１の基端部１０１ｋが圧入され、基端部１０１ｋに設けられた一方の電極部１０５ｒｄ１（図１では不図示）が、接続リング１３５に電気的に接続されている。これにより、セラミックヒータ１０１の一方の電極部１０５ｒｄ１と、金属端子軸１２５とが電気的に接続されている。なお、セラミックヒータ１０１のもう一方の電極部１０５ｒｄ２（図１では不図示）は、セラミックヒータ１０１を保持するヒータ保持部材１２３、従って、主体金具１２０に電気的に接続されている。

以上で説明したように、本実施形態のセラミックヒータ１０１では、絶縁体先端部１０３ｓは、その仮想基準平面ＨＨに直交する方向ＨＡの寸法Ｚ３が、円柱形状をなす絶縁体胴部１０３ｃの直径Ｄよりも小さい扁平形状を有する。このような形態とすることで、仮想基準平面ＨＨに直交する方向について、発熱部１０５ｈから絶縁体先端部１０３ｓの表面（第１，第２平面１０３ｓｅ１，１０３ｓｅ２）までの距離を、半球状などの扁平形状としない従来のセラミックヒータに比して小さくできる（絶縁体先端部１０３ｓの肉厚を従来よりも薄くできる）。このため、発熱部１０５ｈの温度と絶縁体先端部１０３ｓの表面温度との温度差を扁平形状としない従来のセラミックヒータよりも小さくできるので、絶縁体先端部１０３ｓの表面温度を所定温度にする際の、発熱部１０５ｈの温度を従来よりも低くできる。従って、発熱部１０５ｈの通電耐久性を向上させることができる。また、発熱部１０５ｈが暖める絶縁体先端部１０３ｓの体積が小さくなることで、発熱抵抗体１０５の消費電力も従来よりも抑制できる。
特に本実施形態では、絶縁体先端部１０３ｓの形態を、その扁平率をα＝Ｚ３／Ｄとしたとき、α≦０．６１を満たす（具体的には、α＝０．４１）扁平形状としている。このような形態とすることで、発熱部１０５ｈの通電耐久性を特に向上させることができる。また、発熱抵抗体１０５の消費電力を特に効果的に抑制できる。

また、本実施形態では、絶縁体先端部１０３ｓを、前述のような第１平面１０３ｓｅ１、第２平面１０３ｓｅ２及び第３曲面１０３ｓｅ３とをを含む形態を有するものとすることで、仮想基準平面ＨＨに直交する方向ＨＡにおける、発熱部１０５ｈから絶縁体先端部１０３ｓの表面までの距離、即ち、発熱部１０５ｈから第１，第２平面１０３ｓｅ１，１０３ｓｅ２までの距離を一定にすることができる。これにより、絶縁体先端部１０３ｓのうち、仮想基準平面ＨＨに直交する方向ＨＡの表面（第１，第２平面１０３ｓｅ１，１０３ｓｅ２）における温度分布の偏りを小さくできる。

特に本実施形態では、第１，第２平面１０３ｓｅ１，１０３ｓｅ２をぞれぞれ先端側に凸となる半円状とすると共に、第３曲面１０３ｓｅ３を先端側に凸となるＵ字状に折り曲げ返された形態としている。このため、絶縁体先端部１０３ｓは、先端側に凸となるＵ字状に曲げ返された形態とされた発熱部１０５ｈを、薄い肉厚で覆うことができ、発熱部１０５ｈから第１平面１０３ｓｅ１、第２平面１０３ｓｅ２及び第３曲面１０３ｓｅ３までの距離をそれぞれ特に小さくできる。

更に本実施形態では、発熱抵抗体１０５の全体を導電性セラミックにより形成している。このため、発熱抵抗体１０５のリード部１０５ｒ１，１０５ｒ２をタングステン線等の金属材料で形成する場合の問題（絶縁基体１０３との界面における反応や、発熱部１０５ｈとの接続部分における信頼性低下など）が生じない。
一方、発熱抵抗体１０５の全体を導電性セラミックにより形成すると、リード部１０５ｒ１，１０５ｒ２にタングステン線等を用いる場合に比して、リード部１０５ｒ１，１０５ｒ２の抵抗が大きくなりがちになる。これに対し本実施形態では、リード部厚みＺ１を発熱部厚みＺ２よりも大きくするだけでなく、更にリード部厚みＺ１を絶縁体先端部厚みＺ３よりも大きくして、Ｚ１＞Ｚ３＞Ｚ２を満たす形態としている。従って、リード部１０５ｒ１，１０５ｒ２を導電性セラミックで形成しながらも、その抵抗を十分に小さくできる。

次に、上記セラミックヒータ１０１及び上記グロープラグ１００の製造方法について説明する。まず、セラミックヒータ１００の製造方法について説明する（図１１〜図２０参照）。
まず、絶縁性セラミック粉末、バインダ等を含有するセラミック粒子を、金型でプレス成型して、焼成後に絶縁基体１０３の一部となる第１未焼成絶縁基体１５１を形成する（図１１及び図１２参照）。

この第１未焼成絶縁基体１５１は、絶縁基体１０３を、図６に示した縦断面図が見られるように仮想基準平面ＨＨで二分割したものの一方に対応する形状をなす。具体的には、図１１及び図１２に示すように、この第１未焼成絶縁基体１５１は、第１主面１５１ａを有する概略半円柱状をなす。そして、この第１主面１５１ａには、発熱抵抗体１０５に対応した形状をなす第１抵抗体対応凹部１５１ｊが凹設されている。この第１抵抗体対応凹部１５１ｊは、発熱抵抗体１０５の発熱部１０５ｈに対応したＵ字状の開口形状をなす発熱部対応凹部１５１ｊａと、リード部１０５ｒ１，１０５ｒ２に対応した開口形状をなす第１リード対応凹部１５１ｊｂとからなる。

次に、第１透孔ＴＣ１を有する第１メタルマスクＭＭ１を用意する（図１３参照）。第１透孔ＴＣ１は、第１未焼成絶縁基体１５１の第１抵抗体対応凹部１５１ｊの全体に対応した開口形状をなす。具体的には、この第１透孔ＴＣ１は、第１抵抗体対応凹部１５１ｊの発熱部対応凹部１５１ｊａに対応したＵ字状の開口形状をなす第１発熱部対応孔部ＴＣ１ａと、第１抵抗体対応凹部１５１ｊの第１リード対応凹部１５１ｊｂに対応した開口形状をなす第１リード対応孔部ＴＣ１ｂとからなる。

そして、この第１メタルマスクＭＭ１を第１未焼成絶縁基体１５１の第１主面１５１ａ上に位置合わせをして載置する。その後、スキージＳＫにより、第１未焼成導電性セラミックペーストＤＰ１を第１抵抗体対応凹部１５１ｊ内及び第１透孔ＴＣ１内に印刷充填する（図１４も参照）。なお、第１未焼成導電性セラミックペーストＤＰ１は、導電性セラミック粉末７０重量％、絶縁性セラミック粉末３０重量％からなるセラミック粉末、バインダ及び溶媒等から作られる。
これにより、焼成後に発熱抵抗体１０５の一部となる第１未焼成発熱抵抗体１６１を形成する。この第１未焼成発熱抵抗体１６１は、焼成後に発熱部１０５ｈの全体となる未焼成発熱部１６１ｈと、焼成後にリード部１０５ｒ１，１０５ｒ２の一部となる第１未焼成リード部１６１ｒとからなる。

この一方で、絶縁性セラミック粉末、バインダ等を含有するセラミック粒子を、金型でプレス成型して、焼成後に絶縁基体１０３の残部となる第２未焼成絶縁基体１５３を形成する（図１５及び図１６参照）。この第２未焼成絶縁基体１５３は、絶縁基体１０３を、図６に示した断面図が見られるように仮想基準平面ＨＨで二分割したもののもう一方に対応する形状を有する。具体的には、図１５及び図１６に示すように、第２未焼成絶縁基体１５３は、第２主面１５３ａを有する半円柱状をなす。そして、この第２主面１５３ａには、発熱抵抗体１０５に対応した形状をなす第２抵抗体対応凹部１５３ｊが凹設されている。この第２抵抗体対応凹部１５３ｊは、発熱抵抗体１０５のリード部１０５ｒ１，１０５ｒ２に対応した開口形状をなす第２リード対応凹部１５３ｊｂのみからなり、発熱部１０５ｈに対応した部分は有しない。

次に、第２透孔ＴＣ２を有する第２メタルマスクＭＭ２を用意する（図１７参照）。第２透孔ＴＣ２は、第２未焼成絶縁基体１５３の第２抵抗体対応凹部１５３ｊの全体に対応した開口形状をなす。第２抵抗体対応凹部１５３ｊは、上記のように第２リード対応凹部１５３ｊｂのみからなるので、この第２透孔ＴＣ２は、第２リード対応凹部１５３ｊｂに対応した開口形状をなす第２リード対応孔部ＴＣ２ｂのみからなる。

そして、この第２メタルマスクＭＭ２を第２未焼成絶縁基体１５３の第２主面１５３ａ上に位置合わせをして載置する。その後、スキージＳＫにより、第２未焼成導電性セラミックペーストＤＰ２を第２抵抗体対応凹部１５３ｊ及び第２透孔ＴＣ２内に印刷充填する（図１８も参照）。これにより、焼成後に発熱抵抗体１０５の残部となる第２未焼成発熱抵抗体１６３を形成する。この第２未焼成発熱抵抗体１６３は、焼成後にリード部１０５ｒ１，１０５ｒ２の残部となる第２未焼成リード部１６３ｒのみからなり、焼成後の発熱部１０５ｈに相当する部分は存在しない。なお、本実施形態では、第２未焼成導電性セラミックペーストＤＰ２に前述の第１未焼成導電性セラミックペーストＤＰ１と同じものを用いる。

次に、ペースト印刷後の第１未焼成絶縁基体１５１の第１主面１５１ａと、ペースト印刷後の第２未焼成絶縁基体１５３の第２主面１５３ａとを合わせて、焼成後にセラミックヒータ１０１となる未焼成セラミックヒータ１７０を形成する（図１９及び図２０参照）。具体的には、第１未焼成絶縁基体１５１と第２未焼成絶縁基体１５３とを金型を用いてプレスして一体化することにより、未焼成セラミックヒータ１７０を形成する。これにより、第１未焼成絶縁基体１５１と第２未焼成絶縁基体１５３とから、焼成後に絶縁基体１０３となる未焼成絶縁基体１７１が形成される。また、第１未焼成発熱抵抗体１６１と第２未焼成発熱抵抗体１６３とから、焼成後の発熱部１０５ｈに対応した未焼成発熱部１７３ｈ及び焼成後のリード部１０５ｒ１，１０５ｒ２に対応した未焼成リード部１７３ｒからなる未焼成発熱抵抗体１７３が形成される。

次に、未焼成セラミックヒータ１７０からバインダ成分等を除去するために、未焼成セラミックヒータ１７０を窒素雰囲気下で所定温度（例えば８００℃）で仮焼成する。その後、窒素雰囲気下で所定温度（例えば１８００℃）でホットプレス焼成を行うことにより、セラミックヒータ１０１を得る。
次に、焼成後のセラミックヒータ１０１に研磨加工等の加工を施し、絶縁体先端部１０３ｓを前述した扁平形状として、図２等に示したセラミックヒータ１０１を完成させる。

次いで、上記グロープラグ１００の製造方法について説明する。まず、セラミックヒータ１０１を上記の製造方法により製造する。また、主体金具本体１２１やヒータ保持部材１２３、接続リング１３５、金属端子軸１２５、Ｏリング１２７、絶縁ブッシュ１２９、端子金具１３３など、グロープラグ１００を構成するその他の部材も用意する。次に、これらの部材を用いてグロープラグ１００を組み立てて、図１に示したグロープラグ１００を完成させる。

次いで、上記グロープラグを有するディーゼルエンジン（内燃機関）２００について説明する（図２１及び図２２）。このディーゼルエンジン２００は、ピストン２０３などが収容されたシリンダブロック２０１と、これに取り付けられたシリンダヘッド２１１とを有する。
シリンダヘッド２１１は、シリンダブロック２０１に当接する下壁２１２と、この下壁２１２に対向する上壁２１３と、下壁２１２と上壁２１３との間を結ぶ側壁２１４とを有する。また、シリンダヘッド２１１は、内部を冷却水が流通する冷却水通路２１６が、下壁２１２と上壁２１３と側壁２１４とに囲まれて構成されている。

また、このシリンダヘッド２１１には、燃料噴射装置２２１を挿通可能な貫通孔２１７ｃを有する概略筒状をなすノズル固定部２１７が、上壁２１３と下壁２１２との間を結ぶ形態で設けられている。そして、このノズル固定部２１７には、燃料噴射装置２２１が挿通されて固定されている。また、シリンダヘッド２１１のうち、ノズル固定部２１７の周囲には、図示外の２つの吸気ポートと２つの排気ポートが、上壁２１３と下壁２１２との間を結ぶ形態で設けられている。

また、このシリンダヘッド２１１には、前述のグロープラグ１００を挿通可能な貫通孔２１９ｃを有する概略筒状をなすプラグ固定部２１９が、上壁２１３と下壁２１２との間を斜めに結ぶ形態で設けられている。そして、このプラグ固定部２１９には、グロープラグ１００が挿通されて固定されている。具体的には、グロープラグ１００のネジ部１２１ｆが、プラグ固定部２１９のネジ部２１９ｇに螺合することにより、グロープラグ１００がプラグ固定部２１９に固定されている。プラグ固定部２１９のネジ部２１９ｇは、グロープラグ１００のネジ部１２１ｆの位相を考慮して、所定の位相に形成されている。このため、グロープラグ１００をプラグ固定部２１９に固定したときに、グロープラグ１００の周方向の位置は、常に所定位置に配置される。これにより、グロープラグは１００は、軸線ＡＸの周方向の位置が定められた状態で、シリンダヘッド２１１に保持されている。即ち、グロープラグは１００は、燃焼噴射装置２２１の燃焼噴射口２２３から軸線ＡＸに下ろした仮想垂線ＶＳが、仮想基準平面ＨＨと角度を持って交わる姿勢に、更に詳細には、仮想垂線ＶＳが仮想基準平面ＨＨと直交する姿勢に、配置されている。

また、このディーゼルエンジン２００では、着火時にグロープラグ１００の絶縁体先端部１０３ｓに吹き付けれる、燃料粒子を含む気流の向きＦＭが、図２２中に矢印で示すように右向きである。このため、グロープラグは１００は、着火時に絶縁体先端部１０３ｓに吹きつけられる気流の向きＦＭが、仮想基準平面ＨＨと角度を持って交わる姿勢に配置されている。更に詳細には、グロープラグは１００は、気流の向きＦＭが、仮想基準平面ＨＨと直交する仮想直交面ＴＴ（図２１及び図２２において紙面に沿う平面）に沿う姿勢に配置されている。

このように、本実施形態のディーゼルエンジン２００では、仮想垂線ＶＳが仮想基準平面ＨＨと角度を持って交わる姿勢に、更に具体的には、仮想垂線ＶＳが仮想基準平面ＨＨと直交する姿勢に、グロープラグ１００がシリンダヘッド２１１に保持されている。このため、燃焼噴射口２２３から噴射されて絶縁体先端部１０３ｓへ向かう燃料は、絶縁体先端部１０３ｓの扁平な面である第１，第２平面１０３ｓｅ１，１０３ｓｅ２に当たりやすくなり、仮想基準平面ＨＨに沿った方向に流れ去りにくくなる。これにより、燃料の着火性を特に向上させることができ、ディーゼルエンジン２００の始動性を特に向上させることができる。

また、本実施形態のディーゼルエンジン２００では、着火時に絶縁体先端部１０３ｓに吹きつけられる気流の向きＦＭが、仮想基準平面ＨＨと角度を持って交わる姿勢に、更に具体的には、気流の向きＦＭが仮想基準平面ＨＨと直交する仮想直交面ＴＴに沿う姿勢に、グロープラグ１００がシリンダヘッド２１１に保持されている。このため、着火時に絶縁体先端部１０３ｓに吹きつけられる気流が、絶縁体先端部１０３ｓの扁平な面である第１，第２平面１０３ｓｅ１，１０３ｓｅ２に当たりやすくなり、仮想基準平面ＨＨに沿った方向に流れ去りにくくなる。これにより、燃料の着火性を特に向上させることができ、ディーゼルエンジン２００の始動性を特に向上させることができる。

（実施例）
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。実施例１，２として、表１に示すように、絶縁体先端部１０３ｓの厚みＺ３を変更することで扁平率αを変更した２種類のセラミックヒータ１０１を用意した。具体的には、実施例１として、上記実施形態のセラミックヒータ１０１を用意した。また、実施例２として、絶縁体先端部１０３ｓの厚みＺ３＝２．０（ｍｍ）とし、扁平率α＝０．６１としたセラミックヒータを用意した。なお、実施例１のセラミックヒータ１０１では、絶縁体先端部１０３ｓの仮想基準平面ＨＨに直交する方向の肉厚も仮想基準平面ＨＨに沿う方向の肉厚も、０．５ｍｍとなっている。この肉厚は、絶縁体の酸化消耗を考慮した上の必要最小限の肉厚である。
また、比較例として、表１に示すように、絶縁体先端部を扁平形状としないセラミックヒータ、即ち、円柱状に延び先端が半球状をなす従来形態のセラミックヒータを用意した。

各実施例１，２及び比較例のセラミックヒータについて、通電耐久性試験を行った。具体的には、通電１秒後に１０００℃となる電圧を印加して、その後１４００℃になるまでその電圧を維持する。１４００℃に到達したら通電をオフして、セラミックヒータをエアにて３０秒間、強制冷却する。このサイクルを繰り返し行った。そして、１万５千サイクル後、３万サイクル後の各時点で発熱抵抗体の抵抗値を調べ、その抵抗値が試験開始前の抵抗値に対して１０％以上変化した時点で不合格（ＮＧ）とした。
また、各実施例１，２及び比較例のセラミックヒータについて、１２００℃飽和時の消費電力を測定した。
更に、各実施例１，２及び比較例のセラミックヒータについて、室温から通電１秒後に１０００℃とする場合における、内外温度差（発熱部１０５ｈの温度と基体表面の温度との差）のシミュレーションを行った。

その結果、通電耐久性試験において、比較例のセラミックヒータは、１万５千サイクルを終えた時点で既に不合格となった。これに対し、実施例２のセラミックヒータは、３万サイクルを終えた時点で不合格となったものの、１．５万サイクル後までは良好であった。また、実施例１のセラミックヒータは、３万サイクルを行った後でも良好であった。このことから、絶縁体先端部１０３ｓの扁平率をα≦０．６１、更にはα≦０．４１とすることにより、通電耐久性が向上することが判る。

また、１２００℃飽和時の消費電力では、比較例のセラミックヒータの消費電力よりも、実施例２のセラミックヒータの消費電力が小さく、更に実施例１のセラミックヒータの消費電力が小さかった。このことから、絶縁体先端部１０３ｓの扁平率をα≦０．６１、更にはα≦０．４１とすることにより、消費電力が低下することが判る。
また、内外温度差の解析からは、比較例のセラミックヒータの内外温度差よりも、実施例２のセラミックヒータの内外温度差が小さく、更に実施例１のセラミックヒータの内外温度差が小さかった。このことから、絶縁体先端部１０３ｓの扁平率をα≦０．６１、更にはα≦０．４１とすることにより、内外温度差が低下することが判る。即ち、発熱部１０５の温度が低くなることが判る。
以上の結果から、通電耐久性を向上させると共に、消費電力を抑制するためには、絶縁体先端部１０３ｓの形態を、α≦０．６１、更にはα≦０．４１を満たす扁平形状とするのが良い。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態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、上記実施形態では、絶縁体先端部１０３ｓに、発熱部１０５ｈの他、リード部１０５ｒ１，１０５ｒ２の先端側の一部も埋設した形態のセラミックヒータ１０１を例示した。しかし、絶縁体先端部１０３ｓには、発熱部１０５ｈのみを埋設し、絶縁体胴部１０３ｃに、リード部１０５ｒ１，１０５ｒ２の全体を埋設する形態のセラミックヒータとすることもできる。

また、上記実施形態では、グロープラグ１００の外周に形成されたネジ部１２１ｆの位相と、シリンダヘッド２１１の貫通孔２１９ｃに形成されたネジ部２１９ｇの位相を考慮して、グロープラグ１００をシリンダヘッド２１１に固定したときに、グロープラグ１００の周方向の位置が所定位置に配置されるようにしている。
しかし、グロープラグ１００の周方向の位置を決める手法はこれに限らない。例えば、グロープラグ１００及びシリンダヘッド２１１の貫通孔２１９ｃにネジ部を形成しないでおき、グロープラグ１００の主体金具１２０等に突起を形成するなど、軸線ＡＸの周方向について方向性を有する形態とする。一方、これに合わせてシリンダヘッド２１１の貫通孔２１９ｃにキー溝を形成するなど、周方向について方向性を有する形態とし、グロープラグ１００をシリンダヘッド２１１の貫通孔２１９ｃに挿入したときに、グロープラグ１００の周方向の位置が常に所定位置に配置されるようにしてもよい。この場合、別途固定部材を用意して、これによりグロープラグ１００をシリンダヘッド２１１に固定すると良い。

実施形態に係るグロープラグの縦断面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの斜視図である。 実施形態に係るセラミックヒータの平面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの図３と直交する方向から見た平面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの先端側から見た平面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの縦断面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの図６と直交する方向から見た部分縦断面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの図６におけるＡ−Ａ’横断面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの図６の先端部分を示す部分拡大断面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの図７の先端部分を示す部分拡大断面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの製造方法に関し、第１未焼成絶縁基体の第１主面側から見た平面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの製造方法に関し、第１未焼成絶縁基体の縦断面を示す図であり、図１１におけるＣ−Ｃ’縦断面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの製造方法に関し、第１未焼成絶縁基体に第１メタルマスクを載置して第１未焼成導電性セラミックペーストを印刷する様子を示す説明図である。 実施形態に係るセラミックヒータの製造方法に関し、第１未焼成絶縁基体の第１抵抗体対応凹部内及び第１メタルマスクの第１透孔内に第１未焼成導電性セラミックペーストを印刷充填した様子を示す説明図である。 実施形態に係るセラミックヒータの製造方法に関し、第２未焼成絶縁基体の第２主面側から見た平面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの製造方法に関し、第２未焼成絶縁基体の縦断面を示す図であり、図１５におけるＦ−Ｆ’断面図である。 実施形態に係るセラミックヒータの製造方法に関し、第２未焼成絶縁基体に第２メタルマスクを載置して第２未焼成導電性セラミックペーストを印刷する様子を示す説明図である。 実施形態に係るセラミックヒータの製造方法に関し、第２未焼成絶縁基体の第２抵抗体対応凹部内及び第２メタルマスクの第２透孔内に第２未焼成導電性セラミックペーストを印刷充填した様子を示す説明図である。 実施形態に係るセラミックヒータの製造方法に関し、ペースト印刷後の第１未焼成絶縁基体とペースト印刷後の第２未焼成絶縁基体とを合わせる様子を示す説明図である。 実施形態に係るセラミックヒータの製造方法に関し、第１未焼成絶縁基体と第２未焼成絶縁基体等を一体化して未焼成セラミックヒータを形成した様子を示す説明図である。 実施形態に係るディーゼルエンジンの部分断面図である。 実施形態に係るディーゼルエンジンの要部を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１００ グロープラグ
１０１ セラミックヒータ
１０３ 絶縁基体
１０３ｓ 絶縁体先端部
１０３ｓａ 絶縁体第１先端部
１０３ｓｂ 絶縁体第２先端部
１０３ｓｅ１ 第１平面
１０３ｓｅ２ 第２平面
１０３ｓｅ３ 第３曲面
１０３ｃ 絶縁体胴部
１０３ｋ 絶縁体基端部
１０５ 発熱抵抗体
１０５ｈ 発熱部
１０５ｒ１，１０５ｒ２ リード部
１０５ｒｃ１，１０５ｒｃ２ 棒状部
１０５ｒｄ１，１０５ｒｄ２ 電極部
１０５ｒｅ１，１０５ｒｅ２ 連結部
２００ ディーゼルエンジン（内燃機関）
２０１ シリンダブロック
２１１ シリンダヘッド
２２１ 燃料噴射装置
２２３ 燃焼噴射口
ＡＸ 軸線
Ｄ 直径
ＦＭ 気流の向き
ＨＨ 仮想基準平面
ＴＴ 仮想直交面
ＶＳ 仮想垂線
Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３ 軸線方向長さ
Ｚ１ リード部厚み
Ｚ２ 発熱部厚み
Ｚ３ 絶縁体先端部厚み

Claims (9)

1. 絶縁性セラミックからなり、軸線方向に延びる直棒状の絶縁基体であって、
   自身の先端部分をなす絶縁体先端部、及び、
   この絶縁体先端部から前記軸線方向基端側に延びる柱状の絶縁体胴部、
   からなる絶縁基体と、
   前記絶縁基体に埋設された発熱抵抗体であって、
   前記絶縁体先端部に埋設され、導電性セラミックからなり、通電により発熱する発熱部、及び、
   前記絶縁基体に埋設され、前記発熱部から前記軸線方向基端側に延び、前記発熱部に導通するリード部、
   を有する発熱抵抗体と、
   を備えるセラミックヒータであって、
   前記発熱部は、
   前記軸線を含む仮想基準平面に沿って前記軸線方向先端側に凸となるＵ字状に曲げ返された形態を有し、
   前記絶縁体先端部は、
   その前記仮想基準平面に直交する方向の寸法Ｚ３が、前記絶縁体胴部における前記仮想基準平面に直交する方向の寸法Ｄよりも小さい扁平形状を有する
   セラミックヒータ。
2. 請求項１に記載のセラミックヒータであって、
   前記絶縁体先端部は、
   その扁平率をα＝Ｚ３／Ｄとしたとき、α≦０．６１を満たす扁平形状とされてなる
   セラミックヒータ。
3. 請求項１または請求項２に記載のセラミックヒータであって、
   前記絶縁体先端部は、
   前記仮想基準平面に平行な第１平面と、
   前記仮想基準平面に平行で、前記第１平面との間に前記発熱部を挟む第２平面と、
   これら第１平面と第２平面との間を結び、前記発熱部を前記仮想基準平面に沿う方向から囲む第３面と、を含む形態を有する
   セラミックヒータ。
4. 請求項３に記載のセラミックヒータであって、
   前記発熱抵抗体は、その全体が導電性セラミックからなり、
   前記発熱部は、Ｕ字状の一端から他端に向かって自身が延びる延伸方向に直交する各横断面の形態が互いに同じ形態をなし、
   前記リード部は、
   前記軸線方向に延びる直棒状をなし、前記軸線方向に直交する各横断面の形態が互いに同じ形態を有する一対の棒状部と、
   この棒状部と前記発熱部との間に位置して両者を繋ぐ連結部であって、前記軸線方向の寸法が前記棒状部及び前記発熱部よりも小さい一対の連結部と、を有し、
   前記リード部の前記棒状部の、前記仮想基準平面に直交する方向の寸法を、リード部厚みＺ１（ｍｍ）とし、
   前記発熱部の、前記仮想基準平面に直交する方向の寸法を、発熱部厚みＺ２（ｍｍ）とし、
   前記絶縁体先端部の、前記第１平面と前記第２平面との間の寸法を、絶縁体先端部厚みＺ３（ｍｍ）としたとき、
   前記絶縁基体及び前記発熱抵抗体は、Ｚ１＞Ｚ３＞Ｚ２を満たす形態とされてなる
   セラミックヒータ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のセラミックヒータを備えるグロープラグ。
6. 請求項５に記載のグロープラグと燃料噴射装置とをシリンダヘッドに取り付けてなる内燃機関であって、
   前記グロープラグは、
   前記燃焼噴射装置の燃焼噴射口から前記軸線に下ろした仮想垂線が前記仮想基準平面と角度を持って交わる姿勢に、前記軸線の周方向の位置が定められた状態で、前記シリンダヘッドに保持されてなる
   内燃機関。
7. 請求項６に記載の内燃機関であって、
   前記グロープラグは、
   前記仮想垂線が前記仮想基準平面と直交する姿勢に、前記軸線の周方向の位置が定められた状態で、前記シリンダヘッドに保持されてなる
   内燃機関。
8. 請求項５に記載のグロープラグをシリンダヘッドに取り付けてなる内燃機関であって、
   前記グロープラグは、
   着火時に前記絶縁体先端部に吹きつけられる、燃料粒子を含む気流の向きが、前記仮想基準平面と角度を持って交わる姿勢に、前記軸線の周方向の位置が定められた状態で、前記シリンダヘッドに保持されてなる
   内燃機関。
9. 請求項８に記載の内燃機関であって、
   前記グロープラグは、
   前記気流の向きが、前記仮想基準平面と直交する仮想直交面に沿う姿勢に、前記軸線の周方向の位置が定められた状態で、前記シリンダヘッドに保持されてなる
   内燃機関。

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