JP2014211280A - グロープラグ - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程の煩雑化を抑制しつつ、導電部の第１の電位側の端部と中軸との間の短絡を抑える。
【解決手段】グロープラグは、絶縁部と該絶縁部内に形成された導電部とを備え、少なくとも第１の電位側の端部が後端部において露出するヒータ素子と、導電性材料により形成された中軸と、前記ヒータ素子の後端部と前記中軸の先端部とが内部に嵌め込まれるリングと、を備える。グロープラグは、さらに、前記リングの内部に配置される絶縁体であって、前記ヒータ素子の後端部と前記中軸の先端部とに接触して前記導電部の前記第１の電位側の端部と前記中軸とを離間させる絶縁体を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、グロープラグに関するものである。

ディーゼルエンジン等の圧縮着火方式の内燃機関では、始動時の補助熱源としてグロープラグが使用される。従来、グロープラグの構造としては種々のものが知られている。例えば、通電することにより発熱するヒータ素子と、導電性材料により形成されて後端部に外部端子が取り付けられる中軸と、ヒータ素子の後端部と中軸の先端部とが内部に嵌め込まれるリングとを備える構成が知られている。上記ヒータ素子としては、ヒータ素子内に設けられて通電される導電部が、第１の電位側（マイナス側）の接続端子と第２の電位側（プラス側）の接続端子を備え、各々の接続端子がヒータ素子の側面に露出する構成のものが知られている。そして、このようなヒータ素子の後端部がリング内に嵌め込まれることによって、第２の電位側の接続端子と中軸とが、上記リングを介して電気的に接続される。このようなヒータ素子としては、その製造方法に起因して、導電部の第１の電位側の端部が、ヒータ素子の後端で露出する形状を有する素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−６３０７８号公報

このようなヒータ素子を用いるグロープラグでは、ヒータ素子の後端で露出する第１の電位側の端部と中軸との間にギャップを設ける構成が採用されている。

しかしながら、このような構成において、ヒータ素子の後端と中軸の先端との間の距離が近すぎる場合には、導電部の第１の電位側の端部と中軸の間が短絡する可能性が高まるため、ヒータ素子の後端と中軸の先端との間の距離を精度良く調節する必要が生じる。また、上記距離が遠すぎる場合には、グロープラグの軸線方向のサイズの大型化を招く。さらに、上記距離が遠すぎる場合には、リング内にヒータ素子が嵌め込まれたときに、リングとヒータ素子とが重なる軸線方向の長さ、あるいはリングと中軸とが重なる軸線方向の長さが、より短くなり、ヒータ素子および中軸とリングとの結合の強度が低下する。その結果、グロープラグの製造工程において、ヒータ素子および中軸をリング内に嵌め込んだ部材の取り扱いが困難化する可能性がある。このような事態を避けるために、リングの軸線方向の長さを大きくする方策も考えられるが、このようにすると、例えばヒータ素子や中軸を圧入によってリング内に嵌め込む場合には、圧入時の荷重が大きくなってしまい採用し難い場合がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、絶縁部と該絶縁部内に形成された導電部とを備えて前記導電部に通電することにより発熱し、軸線方向に延出する形状を有するヒータ素子であって、前記導電部の第１の電位側の端部と第２の電位側の端部のうち、少なくとも第１の電位側の端部が前記ヒータ素子の後端部において露出するヒータ素子と、導電性材料により形成された中軸と、前記ヒータ素子の後端部と前記中軸の先端部とが内部に嵌め込まれて、前記ヒータ素子の後端部の側面を介して前記導電部の前記第２の電位側の接続端子と前記中軸とを電気的に接続させるリングと、を備えるグロープラグが提供される。このグロープラグは、さらに、前記リングの内部に配置される絶縁体であって、前記ヒータ素子の後端部と前記中軸の先端部とに接触して前記導電部の前記第１の電位側の端部と前記中軸とを離間させる絶縁体を備える。
この形態のグロープラグによれば、絶縁体を設けることにより、第１の電位側の端部と中軸の間の短絡を抑えることができる。そのため、リングの軸線方向の長さを抑えても、リングとヒータ素子の間を固定する力、およびリングと中軸の間を固定する力を、より大きく確保することができる。また、リングの軸線方向の長さを抑えることができるため、ヒータ素子および中軸をリング内に圧入する際の圧入荷重を低減することができる。さらに、中軸をリング内に嵌め込む際に、特別な位置制御を行なう必要がないため、グロープラグの組付けを容易化することができる。

（２）上記形態のグロープラグにおいて、前記絶縁体は、前記ヒータ素子の後端部であって、少なくとも前記導電部の前記第１の電位側の端部の露出部を含む領域と、前記中軸の先端部との間に配置されていることとしてもよい。
この形態のグロープラグによれば、第１の電位側の端部と中軸との間の短絡を抑える効果を高めることができる。

（３）上記形態のグロープラグにおいて、前記リングの後端から前記絶縁体の後端面が配置される位置までの軸線方向の距離を嵌め込み可能長さとしたときに、前記中軸は、該中軸の先端の位置から、該中軸の先端からの距離が前記嵌め込み可能長さとなる位置までにわたって、横断面の径が前記リングの後端の内径以下に形成されていることとしてもよい。
この形態のグロープラグによれば、リング内への中軸の嵌め込み位置を規定するための特別な構造を設ける必要がないため、グロープラグの製造工程を簡素化することができる。

（４）上記形態のグロープラグにおいて、前記絶縁体は、軸線方向の厚みが１μｍ以上であることとしてもよい。
この形態のグロープラグによれば、導電部の第１の電位側の端部と中軸との間の短絡を抑える効果を高めることができる。

（５）上記形態のグロープラグにおいて、前記絶縁体は、軸線方向の厚みが１０μｍ以上であることとしてもよい。
この形態のグロープラグによれば、リング内に中軸を挿入する動作に起因する絶縁体の損傷を抑制することができる。

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、グロープラグ用の絶縁体、あるいはグロープラグの製造方法などの形態で実現することが可能である。

グロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。 ヒータ素子の後端部と中軸の先端部とを含む領域の構成を拡大して示す断面模式図である。 グロープラグの製造方法を表わす工程図である。 グロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。 グロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。 グロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。 グロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。 グロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。 グロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。 グロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。

Ａ．第１の実施形態：
図１は、本発明の第１の実施形態としてのグロープラグ１０の概略構成を表わす断面模式図である。本実施形態のグロープラグ１０は、ディーゼルエンジンを始めとする内燃機関に取り付けられて、内燃機関の始動時における点火を補助する熱源として機能する。グロープラグ１０は、ディーゼル微粒子捕集フィルター（ＤＰＦ）の再活性バーナーシステムにおいて用いることもできる。図１に示すように、グロープラグ１０は、主な構成要素として、主体金具２０と、外筒３０と、ヒータ素子４０と、中軸５０と、リング６０と、絶縁体６５と、を備えている。なお、本明細書では、図１におけるグロープラグ１０の軸線Ｏ方向の下方側をグロープラグ１０の「先端側」と呼び、上方側を「後端側」と呼んで説明する。

主体金具２０は、軸線Ｏに沿って延びる略円筒状の部材であり、本実施形態では、炭素鋼によって形成されている。主体金具２０の内部には、軸線Ｏに沿って主体金具２０を貫通する軸孔２１が形成されている。また、主体金具２０の後端側の外周面には、雄ネジ部２２が形成されている。この雄ネジ部２２が、内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）のプラグ取り付け孔に形成された雌ネジに螺合することによって、グロープラグ１０が内燃機関に固定される。

外筒３０は、軸線Ｏに沿って延びる略円筒状の金属製部材である。外筒３０の内部には、軸線Ｏに沿って外筒３０を貫通する軸孔３１が形成されている。軸孔３１の内径は、ヒータ素子４０の外径と同等、あるいはヒータ素子４０の外径に比べて若干小さく形成されており、軸孔３１内にヒータ素子４０が嵌め込まれる。外筒３０の後端部は、主体金具２０の軸孔２１の先端部に嵌め込まれ、主体金具２０の先端において、主体金具２０と外筒３０とが溶接される。

ヒータ素子４０は、軸線Ｏに沿って延びる略円柱状の部材であり、絶縁部４１と、導電部４２とを備えている。ヒータ素子４０は、その中ほどの部位において外筒３０内の軸孔３１内に嵌め込まれている。ヒータ素子４０において、上記中ほどの部位よりも先端側の部分は、外筒３０の先端から突出している。上記中ほどの部位よりも後端側の部分は、主体金具２０の軸孔２１内に収容されている。ヒータ素子４０は、電力が供給されることによって発熱する。

絶縁部４１は、絶縁性のセラミックによって形成されている。本実施形態では、絶縁部４１は窒化珪素によって形成されている。ただし、絶縁部４１は、窒化珪素に限らず、例えば、アルミナやサイアロン等の他の絶縁性のセラミックによって形成されていてもよい。この絶縁部４１は、ヒータ素子４０の基体を成す部位である。

導電部４２は、絶縁部４１の内部に埋設されており、軸線Ｏ方向に伸長すると共に先端側を頂点にして折り曲げられたＵ字状の構造であり、通電によって抵抗発熱する導電性のセラミックによって形成されている。本実施形態では、導電部４２は、タングステンカーバイドによって形成されている。ただし、導電部４２は、タングステンカーバイドに限らず、例えば、二珪化モリブデンや二珪化タングステン等の他の導電性のセラミックによって形成されていてもよい。

Ｕ字状に形成された導電部４２の両端部は、ヒータ素子４０の後端部の外表面において露出する。一方の端部が第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３であり、他方の端部が、一方の端部よりも高電位になる第２の電位側の端部（プラス側端部）４４である。また、導電部４２には、上記第２の電位側の端部（プラス側端部）４４の近傍において、ヒータ素子４０の側面で露出する第２の電位側の接続端子（プラス側接続端子）４６が形成されている。さらに導電部４２には、上記第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３の近傍であって、上記第２の電位側の接続端子４６よりも先端側の位置に、ヒータ素子４０の側面で露出する第１の電位側の接続端子（マイナス側接続端子）４５が形成されている。導電部４２の第１の電位側の接続端子（マイナス側接続端子）４５は、ヒータ素子４０が外筒３０内の軸孔３１内に嵌め込まれることにより、軸孔３１の内壁に接触し、外筒３０と電気的に接続される。なお、本実施形態では、第１の電位側の接続端子４５および第２の電位側の接続端子４６は、導電部４２の他の部位と同じ材料で形成されており、導電部４２の一部として形成されている。ただし、第１の電位側の接続端子４５および第２の電位側の接続端子４６は、導電部４２の他の部位と別体で形成されていてもよい。

中軸５０は、軸線Ｏに沿って延びる形状を有し、導電性材料によって形成される棒状の部材であり、主体金具２０の軸孔２１内において、ヒータ素子４０の後端側に配置されている。中軸５０は、例えば、ＳＵＳ４３０等の金属材料によって形成することができる。中軸５０の外径は、主体金具２０の軸孔２１の内径よりも小さく形成されており、中軸５０と軸孔２１の内壁との間には、両者を電気的に絶縁する空隙が形成される。

リング６０は、導電材料で形成された円筒状部材であり、主体金具２０の軸孔２１の内部で、中軸５０とヒータ素子４０との間に組み付けられる。具体的には、ヒータ素子４０の後端部と、中軸５０の先端部とが、リング６０の内部に嵌め込まれる。ヒータ素子４０の後端部がリング６０に嵌め込まれることにより、ヒータ素子４０の側面に露出する第２の電位側の接続端子（プラス側接続端子）４６がリング６０の内壁に接する。これにより、ヒータ素子４０の導電部４２の第２の電位側の接続端子（プラス側接続端子）４６が、リング６０を介して中軸５０に電気的に接続される。リング６０は、例えば、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ６３０等の金属材料によって形成することができる。

絶縁体６５は、電気絶縁性を有する材料によって構成される薄板状の部材であり、リング６０内において、ヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部の間に配置される。絶縁体６５は、ヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部の双方に接触しており、リング６０内においてヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部との間に形成される空間に、隙間無く配置されている。このように絶縁体６５が配置されることにより、ヒータ素子４０が備える導電部４２の第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３と中軸５０との間が絶縁される。絶縁体６５を構成する絶縁性材料としては、例えば、ゴム、樹脂、およびセラミックから選択される材料を用いることができる。絶縁体６５は、後述するように、リング６０内に中軸５０を圧入する際にヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部との間に配置するため、中軸５０の圧入時の衝撃を低減する観点からは、弾性率がより高いゴム製部材あるいは樹脂製部材を用いることが好ましい。

絶縁体６５を構成するゴムとしては、例えば、ブチルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）から選択されるゴムを用いることができる。絶縁体６５を構成する樹脂としては、例えば、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ樹脂から選択される樹脂を用いることができる。グロープラグ１０の使用中における絶縁体６５の環境条件（温度および雰囲気等）において安定な材料であれば良い。絶縁体６５を構成する材料の耐熱温度は、１００℃以上であることが好ましく、１５０℃以上であることがより好ましく、２００℃以上であることがさらに好ましく、３００℃以上であることが最も好ましい。

図２は、ヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部とを含む領域（図１において領域Ｘとして破線で囲んだ領域）の構成を拡大して示す断面模式図である。なお、図２では、図１の領域Ｘ内における主体金具２０については記載を省略している。

本実施形態では、中軸５０の最先端とヒータ素子４０の最後端とは、軸線Ｏ方向に垂直な平坦面として形成されている。中軸５０、ヒータ素子４０、およびリング６０の内壁は、いずれも横断面が円形に形成されており、絶縁体６５は円盤状に形成されている。なお、本明細書において説明する各部の形状、具体的には、円形、円筒状、円柱状、円盤状等の形状は、各部を備える部材を製造する際に生じる誤差等に起因する公差による歪みや変形を有する形状を含んでいる。

図２では、絶縁体６５の厚みを厚みａとして示している。この厚みａは、導電部４２が備える第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３と中軸５０との間の短絡を抑える観点から、１μｍ以上とすることが好ましく、５μｍ以上とすることがより好ましい。また、厚みａは、後述するように中軸５０をリング６０内に圧入する際に、中軸５０とヒータ素子４０との間に挟まれることによる損傷を抑えるという観点から、１０μｍ以上とすることが好ましい。また、厚みａは、グロープラグ１０の軸線Ｏ方向の大型化を抑える観点、あるいは中軸５０とリング６０との結合の強度を確保する観点から、１ｍｍ以下とすることが好ましく、０．５ｍｍ以下とすることがより好ましく、０．１ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。ただし、厚みａは、１μｍ未満とすることも可能であり、１ｍｍ以上とすることも可能である。

なお、中軸５０の最先端の近傍の外壁において、中軸５０の先端側に向かって次第に縮径するテーパが形成されていてもよい。これにより、中軸５０の先端部をリング６０内に嵌め込む動作を容易化することができる。

図１に戻り、グロープラグ１０では、さらに、中軸５０の後端部において金属製の端子金具７０が加締め固定されている。

また、主体金具２０の後端部には、主体金具２０の軸孔２１の内壁と中軸５０の間、および、主体金具２０の後端と端子金具７０の間に介在するように、円筒状の絶縁部材７２が配置されている。絶縁部材７２は、中軸５０を主体金具２０内で位置決めすることによって、中軸５０と主体金具２０との間を電気的に絶縁する空隙を形成すると共に、端子金具７０と主体金具２０との間を電気的に絶縁する。絶縁部材７２は、絶縁性および使用環境に応じた耐熱性を有する材料、例えば、ナイロン（登録商標）やＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の絶縁性樹脂によって形成することができる。

主体金具２０の軸孔２１の内壁と中軸５０の間において、絶縁部材７２よりも先端側には、円筒状の封止部材７４が配置されている。封止部材７４は、中軸５０、絶縁部材７２および主体金具２０の各々に密着することによって、主体金具２０の内部を密閉する。封止部材７４は、絶縁性、弾性、および使用環境に応じた耐熱性を有する材料、例えば、フッ素ゴムやシリコーンゴム等の弾性体によって形成することができる。

以上のように構成されたグロープラグ１０では、端子金具７０から電力が供給されると、中軸５０、リング６０および第２の電位側の接続端子４６を通じて導電部４２に電力が供給され、ヒータ素子４０が発熱する。このとき、導電部４２の第１の電位側の接続端子４５は、外筒３０、主体金具２０、および内燃機関のシリンダヘッドを通じて接地される。

図３は、本発明の第１の実施形態のグロープラグ１０の製造方法を表わす工程図である。グロープラグ１０を製造する際には、まず、リング６０の後端側から先端側へとヒータ素子４０の先端を挿入し、リング６０内にヒータ素子４０を圧入する（ステップＳ１００）。これにより、導電部４２の第２の電位側の接続端子（プラス側接続端子）４６がリング６０の内壁に接触して、導電部４２とリング６０とが電気的に接続される。このとき、ヒータ素子４０がリング６０内に圧入されることで、プラス側接続端子４６とリング６０の内壁との密着状態が高められ、導電部４２とリング６０とが電気的に接続される際の抵抗が十分に抑えられる。

その後、外筒３０内に、軸孔３１の後端側からヒータ素子４０を圧入し、外筒３０の先端からヒータ素子４０の先端部を突出させる（ステップＳ１１０）。これにより、導電部４２の第１の電位側の接続端子（マイナス側接続端子）４５が軸孔３１の内壁に密着され、導電部４２と外筒３０とが電気的に接続される。

次に、中軸５０の最先端の平坦面（以後、先端面ともいう）に絶縁体６５を貼り付ける（ステップＳ１２０）。中軸５０への絶縁体６５の貼り付けは、グロープラグ１０の使用中における絶縁体６５の環境条件（温度および雰囲気等）において安定であって絶縁性を有する接着剤を用いて行なえばよい。接着剤としては、例えば、シリコーン系接着剤を用いることができる。

その後、リング６０の後端側に、絶縁体６５を貼り付けた中軸５０の先端部を圧入し、リング６０と中軸５０とを溶接により固定する（ステップＳ１３０）。中軸５０をリング６０内に圧入する際には、絶縁体６５を貼り付けた中軸５０の先端部がヒータ素子４０の後端部に接するまで、中軸５０をリング６０内へと挿入すればよい。リング６０と中軸５０との溶接は、リング６０の後端と中軸４５０の外表面とが接する位置（図２において矢印Ｗ１で示す）において行なえばよい。

次に、主体金具２０の軸孔２１内に中軸５０を挿入して、外筒３０の後端部に主体金具２０の先端部を組み付ける（ステップＳ１４０）。このとき、外筒３０と主体金具２０の間は、溶接により固定する。その後、主体金具２０および中軸５０の後端部に、封止部材７４、絶縁部材７２、および端子金具７０を取り付けて（ステップＳ１５０）、グロープラグ１０を完成する。

なお、グロープラグ１０が備える絶縁体６５の厚みａについては既に説明したが、ステップＳ１２０で貼り付けに用いる絶縁体６５の厚みは、ステップＳ１３０における圧入による潰れを考慮して設定すればよい。

また、本実施形態では、ヒータ素子４０が嵌め込まれたリング６０の後端側に中軸５０を圧入する前に、外筒３０内にヒータ素子４０を圧入したが、このステップＳ１１０とステップＳ１３０の順序は逆であってもよい。また、本実施形態では、中軸５０の先端部に絶縁体６５を貼り付けてからリング６０内への中軸５０の圧入を行なったが、異なる構成としてもよい。例えば、ヒータ素子４０の後端部をリング６０内に圧入する前（ステップＳ１００の前）、あるいはヒータ素子４０の後端部をリング６０内に圧入した後に（例えばステップＳ１２０に代えて）、ヒータ素子４０の最後端の平坦面（以後、後端面ともいう）に絶縁体６５を貼り付けても良い。また、中軸５０の先端部への絶縁体６５の貼り付け、およびヒータ素子４０の後端部への絶縁体６５の貼り付けを行なわず、リング６０内への中軸５０の圧入によって、中軸５０とヒータ素子４０との間に絶縁体６５を挟み込んでも良い。

以上のように構成された本実施形態のグロープラグ１０によれば、中軸５０の先端面とヒータ素子４０の後端面の間に絶縁体６５を配置することにより、導電部４２の第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３と中軸５０とが離間されている。そのため、ヒータ素子４０の後端面よりも後端側に、第１の電位側の端部４３と中軸５０の間を絶縁するための空間を積極的に設けなくても、第１の電位側の端部４３と中軸５０の間の短絡を抑えることができる。このとき、ヒータ素子４０と中軸５０との距離が絶縁体６５の厚みと等しくなるため、ヒータ素子４０と中軸５０との距離を抑えることが容易になる。そのため、リング６０の軸線Ｏ方向の長さを抑えつつ、ヒータ素子４０あるいは中軸５０とリング６０とが重なる軸線Ｏ方向の長さをより長く確保して、ヒータ素子４０あるいは中軸５０とリング６０との間を固定する力を、より大きく確保することができる。その結果、グロープラグ１０の製造工程において、リング６０にヒータ素子４０を嵌め込んだ部材、あるいは、さらに中軸５０を嵌め込んだ部材の取り扱いが、より容易になる。

また、上記のようにリング６０の軸線Ｏ方向の長さを抑えることができるため、ヒータ素子４０および中軸５０をリング６０内に圧入する際の圧入荷重を低減することができる。圧入荷重が過剰であると、例えば、中軸５０の圧入時にリング６０が軸線Ｏ方向にスライドして、リング６０とヒータ素子４０および中軸５０との相対的な位置が、所望の位置からずれる可能性がある。リング６０がスライドすると、例えば第２の電位側の接続端子（プラス側接続端子）４６とリング６０との接触が十分に確保できなくなる可能性が生じるが、電極圧入荷重を抑えることで、このような不都合を抑えることができる。あるいは、圧入荷重が過剰であると、中軸５０の圧入時に中軸が変形する可能性がある。中軸５０が変形すると、グロープラグ１０内で中軸５０が主体金具２０の軸孔２１の内壁面に接触して短絡する可能性があるが、圧入荷重を低減することで、このような不都合を抑制することができる。

本実施形態によれば、上記したように、第１の電位側の端部４３と中軸５０の間を絶縁するための空間を積極的に設ける場合に比べて、中軸５０の先端部とヒータ素子４０の後端部の距離を、より短くすることができる。第１の電位側の端部４３と中軸５０の間に空間を設けることで両者を絶縁する場合には、中軸５０やヒータ素子４０の寸法の公差や圧入の動作の精度等を考慮すると、上記空間の軸線Ｏ方向の長さを０．５ｍｍ以上確保することが望ましい。これに対して本実施形態では、より薄い絶縁体６５を用いることにより、中軸５０の先端部とヒータ素子４０の後端部の距離を短くして、グロープラグ１０の軸線方向の長さをより短くすることができる。さらに、中軸５０をリング６０内に圧入する際には、中軸５０の先端部が絶縁体６５に接触し、絶縁体６５がヒータ素子４０の後端部に接触するまで中軸５０をリング６０内に挿入すればよい。そのため、特別な位置制御を行なう必要がなく、また、リング６０内への中軸５０の嵌め込み位置を規定するための特別な構造を設けることなく、リング６０内への中軸５０の嵌め込み位置を容易に決定できる。そのため、グロープラグ１０の組付けの動作を容易化し、グロープラグ１０の製造工程を簡素化することができる。

Ｂ．第２の実施形態：
図４は、第２の実施形態のグロープラグ１１０の概略構成を表わす断面模式図である。第２の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第２の実施形態のグロープラグ１１０は、絶縁体６５に代えて絶縁体１６５を備えること以外は、第１の実施形態のグロープラグ１０と同様の構成を有している。図４では、図２と同様にして、ヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部とを含む領域のみを拡大して示している。

絶縁体１６５は、第１の実施形態の絶縁体６５と同様の円盤状の薄板状部材であるが、絶縁体６５よりも径が小さく形成されている。そして、絶縁体１６５は、ヒータ素子４０の後端面で露出する第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３を覆うように配置されている。絶縁体１６５は、例えば第１の実施形態と同様に、ヒータ素子４０の後端部あるいは中軸５０の先端部のいずれかに予め固定することにより配置すればよい。このような構成としても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、絶縁体は、ヒータ素子４０の後端面全体を覆い、ヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部の間の空間全体を塞ぐ形状とする必要はない。

Ｃ．第３の実施形態：
図５は、第３の実施形態のグロープラグ２１０の概略構成を表わす断面模式図である。第３の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第３の実施形態のグロープラグ２１０は、絶縁体６５に代えて絶縁体２６５を備えること以外は、第１の実施形態のグロープラグ１０と同様の構成を有している。図５では、図２と同様にして、ヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部とを含む領域のみを拡大して示している。

絶縁体２６５は、第１の実施形態の絶縁体６５と同様の円盤状の薄板状部材であるが、絶縁体６５よりも径が小さく形成されている。そして、絶縁体２６５は、ヒータ素子４０の後端面で露出する第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３および第２の電位側の端部（プラス側端部）４４よりもヒータ素子４０の後端面の中央寄りの領域を覆うように配置されている。絶縁体２６５は、例えば第１の実施形態と同様に、ヒータ素子４０の後端部あるいは中軸５０の先端部のいずれかに予め固定することにより配置すればよい。このような構成としても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、絶縁体は、ヒータ素子４０の後端部で露出する第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３全体を覆う必要はない。絶縁体は、第１の電位側の端部４３の少なくとも一部を覆う態様としてもよく、第１の電位側の端部４３とは重ならない位置に配置する態様としてもよい。また、第２および第３の実施形態では、ヒータ素子４０の後端面の一部を覆う単一の絶縁体を設けることとしたが、ヒータ素子４０の後端面の一部を覆う複数の絶縁体を配置してもよい。

Ｄ．第４の実施形態：
図６は、第４の実施形態のグロープラグ３１０の概略構成を表わす断面模式図である。第４の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第４の実施形態のグロープラグ３１０は、絶縁体６５に代えて絶縁体３６５を備えること以外は、第１の実施形態のグロープラグ１０と同様の構成を有している。図６では、図２と同様にして、ヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部とを含む領域のみを拡大して示している。

絶縁体３６５は、中央部に穴が形成されたリング状の断面形状を有している。リング状に形成された絶縁体３６５の外周は、リング６０の内壁に接しており、絶縁体３６５の内周は、ヒータ素子４０の後端面で露出する第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３および第２の電位側の端部（プラス側端部）４４から離間している。絶縁体３６５は、例えば第１の実施形態と同様に、ヒータ素子４０の後端部あるいは中軸５０の先端部のいずれかに予め固定することにより配置すればよい。このような構成としても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、絶縁体３６５は、ヒータ素子４０の後端面で露出する第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３および第２の電位側の端部（プラス側端部）４４から離間している必要はない。例えば、第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３の少なくとも一部と重なっていてもよい。ヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部とに接触する絶縁体を設けることで、第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３と中軸５０とを離間させることができればよい。

Ｅ．第５の実施形態：
図７は、第５の実施形態のグロープラグ４１０の概略構成を表わす断面模式図である。第５の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第５の実施形態のグロープラグ４１０は、絶縁体６５に代えて絶縁体４６５を備えること以外は、第１の実施形態のグロープラグ１０と同様の構成を有している。図７では、図２と同様にして、ヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部とを含む領域のみを拡大して示している。

グロープラグ４１０では、中軸５０の先端面に、絶縁性材料からなる被膜として絶縁体４６５が形成されている。絶縁体４６５としての被膜は、例えば、グロープラグ１０の使用中における絶縁体６５の環境条件（温度および雰囲気等）において安定な樹脂（例えばポリイミド等）を用いて樹脂コーティングにより形成してもよく、あるいは、セラミックコーティングにより形成してもよい。セラミックコーティングは、例えばイオンプレーティングなどのＰＶＤ法（物理蒸着法）により行なうことができる。絶縁体４６５を絶縁性被膜によって構成する場合には、絶縁性被膜は、ヒータ素子４０の後端面および中軸５０の先端面のうちの少なくともいずれか一方に形成すればよい。このような構成としても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、コーティングにより形成される絶縁性被膜によって絶縁体を構成する場合には、ヒータ素子４０および中軸５０とは別体の薄板状部材によって絶縁体を構成する場合よりも、絶縁体の薄型化が容易になる。例えば、厚みａが１〜１０μｍ程度の絶縁体を容易に形成可能になる。これにより、リング６０の軸線Ｏ方向の長さおよびグロープラグの軸線Ｏ方向の長さを抑える効果を高めることができる。なお、絶縁体が被膜であるか薄板状部材であるか等の態様にかかわらず、絶縁体を薄く（例えば、厚みａを１０μｍ未満に）形成する場合には、第１の電位側の端部４３と中軸５０との間の絶縁を確保するために、絶縁体は、少なくとも第１の電位側の端部４３全体と重なる領域に設けることが望ましい。

Ｆ．第６の実施形態：
図８は、第６の実施形態のグロープラグ５１０の概略構成を表わす断面模式図である。第６の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第６の実施形態のグロープラグ５１０は、絶縁体６５に代えて絶縁体５６５を備えること以外は、第１の実施形態のグロープラグ１０と同様の構成を有している。図８では、図２と同様にして、ヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部とを含む領域のみを拡大して示している。

第６の実施形態では、絶縁体５６５は、絶縁性材料(既述した樹脂やセラミック）から成る粉体を、ヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部との間に充填することにより形成されている。このように、絶縁体は、絶縁性材料から成る固体によって形成されればよく、これにより第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。ただし、ヒータ素子４０の後端部との間に絶縁体を介在させつつリング６０内に中軸５０を嵌め込む動作を簡素化するためには、絶縁体は、単一の部材であること、あるいは、ヒータ素子４０の後端部または中軸５０の先端部に予め固定された状態で形成されることが望ましい。

Ｇ．第７の実施形態：
図９は、第７の実施形態のグロープラグ６１０の概略構成を表わす断面模式図である。第７の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第７の実施形態のグロープラグ６１０は、ヒータ素子４０に代えてヒータ素子６４０を備え、中軸５０に代えて中軸６５０を備えること以外は、第１の実施形態のグロープラグ１０と同様の構成を有している。図９では、図２と同様にして、ヒータ素子６４０の後端部と中軸６５０の先端部とを含む領域のみを拡大して示している。

第７の実施形態では、ヒータ素子６４０の後端部および中軸６５０の先端部における互いに対向する部位の各々が、平坦面として形成されるのではなく凹凸形状が形成されている。絶縁体６５は、例えば第１の実施形態と同様に、ヒータ素子６４０の後端部あるいは中軸６５０の先端部のいずれかに予め固定されることにより配置すればよい。このような場合であっても、ヒータ素子６４０の後端部と中軸６５０の先端部とに接触して第１の電位側の端部４３と中軸６５０とを離間させる絶縁体を設けることで、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、図９ではヒータ素子６４０の後端部および中軸６５０の先端部の双方に凹凸形状を設けたが、いずれか一方のみに凹凸形状を設けてもよい。

Ｈ．第８の実施形態：
図１０は、第８の実施形態のグロープラグ６１０の概略構成を表わす断面模式図である。第８の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第８の実施形態のグロープラグ６１０は、中軸５０に代えて中軸７５０を備えること以外は、第１の実施形態のグロープラグ１０と同様の構成を有している。図１０では、図２と同様にして、ヒータ素子４０の後端部と中軸７５０の先端部とが接する部位を含む領域のみを拡大して示している。

中軸７５０には、先端部近傍の外壁に、後端側に向かって急激に外径が拡大する鍔状の段差部７５５が形成されている。中軸７５０は、この段差部７５５において、リング６０の後端と接している。なお、グロープラグ７１０では、中軸７５０とリング６０との溶接は、リング６０の後端と段差部７５５とが接する位置（図１０において矢印Ｗ２で示す）において行なえばよい。なお、上記のように中軸に段差部７５５を設ける構成は、絶縁体の構成が異なる場合、例えば第２〜第６の実施形態において、同様に適用してもよい。

このような構成としても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、段差部７５５の位置で中軸７５０とリング６０とを溶接すればよいため、溶接の動作を容易化することが可能になる。また、本実施形態では、絶縁体によって第１の電位側の端部４３と中軸７５０との間を絶縁しており、段差部７５５の位置により規定される第１の電位側の端部４３と中軸７５０との間のギャップの距離に依存して絶縁性を確保していない。そのため、段差部７５５の精度に係る要求を抑えることができる。ただし、中軸の製造工程を簡素化する観点からは、段差部７５５を設けない各実施形態の構成が望ましい。すなわち、リング６０の後端から絶縁体６５の後端面が配置される位置までの軸線Ｏ方向の距離を嵌め込み可能長さｂとしたときに（図１０参照）、中軸は、中軸の先端の位置から、中軸の先端からの距離が上記嵌め込み可能長さｂとなる位置までにわたって、横断面の径がリング６０の後端の内径以下に形成されていることが好ましい。

Ｉ．変形例：
・変形例１（プラス側端部の位置関係の変形）：
上記各実施形態では、ヒータ素子４０の後端部において、第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３と共に第２の電位側の端部（プラス側端部）４４も露出することとしたが、第２の電位側の端部（プラス側端部）４４は設けないこととしてもよい。第１の電位側の端部４３が後端部で露出するヒータ素子を用いるならば、本発明を適用することにより、各実施形態と同様の効果を得ることができる。

・変形例２（リングと中軸の組付け方法の変形）：
上記各実施形態では、中軸５０の先端部をリング６０の後端部に圧入した後に、中軸５０の先端部とリング６０の後端部とを溶接したが、異なる構成としてもよい。例えば、中軸５０の先端部をリング６０の後端部に圧入した後に、溶接を行なわないこととしてもよい。あるいは、中軸５０の先端部の外径をリング６０の後端部の内径よりも小さく形成し、中軸５０の先端部をリング６０内に単に挿入することによって、リング６０への中軸の嵌め込みを行ない、その後両者を溶接してもよい。また、中軸５０の先端部をリング６０内に挿入した後に、リング６０の外側から加締めることによって、中軸５０とリング６０とを固定してもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０…グロープラグ
２０…主体金具
２１…軸孔
２２…雄ネジ部
３０…外筒
３１…軸孔
４０，６４０…ヒータ素子
４１…絶縁部
４２…導電部
４３…端部
４５…第１の電位側の接続端子
４６…第２の電位側の接続端子
５０，６５０，７５０…中軸
６０…リング
６５，１６５，２６５，３６５，４６５，５６５…絶縁体
７０…端子金具
７２…絶縁部材
７４…封止部材
７５５…段差部

Claims (5)

1. 絶縁部と該絶縁部内に形成された導電部とを備えて前記導電部に通電することにより発熱し、軸線方向に延出する形状を有するヒータ素子であって、前記導電部の第１の電位側の端部と第２の電位側の端部のうち、少なくとも第１の電位側の端部が前記ヒータ素子の後端部において露出するヒータ素子と、導電性材料により形成された中軸と、前記ヒータ素子の後端部と前記中軸の先端部とが内部に嵌め込まれて、前記ヒータ素子の後端部の側面を介して前記導電部の前記第２の電位側の接続端子と前記中軸とを電気的に接続させるリングと、を備えるグロープラグにおいて、さらに、
   前記リングの内部に配置される絶縁体であって、前記ヒータ素子の後端部と前記中軸の先端部とに接触して前記導電部の前記第１の電位側の端部と前記中軸とを離間させる絶縁体を備えることを特徴とする
   グロープラグ。
2. 請求項１に記載のグロープラグであって、
   前記絶縁体は、前記ヒータ素子の後端部であって、少なくとも前記導電部の前記第１の電位側の端部の露出部を含む領域と、前記中軸の先端部との間に配置されていることを特徴とする
   グロープラグ。
3. 請求項１または２に記載のグロープラグであって、
   前記リングの後端から前記絶縁体の後端面が配置される位置までの軸線方向の距離を嵌め込み可能長さとしたときに、前記中軸は、該中軸の先端の位置から、該中軸の先端からの距離が前記嵌め込み可能長さとなる位置までにわたって、横断面の径が前記リングの後端の内径以下に形成されていることを特徴とする
   グロープラグ。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載のグロープラグであって、
   前記絶縁体は、軸線方向の厚みが１μｍ以上であることを特徴とする
   グロープラグ。
5. 請求項４に記載のグロープラグであって、
   前記絶縁体は、軸線方向の厚みが１０μｍ以上であることを特徴とする
   グロープラグ。

Images