JP2019002644A - 圧力センサ付きグロープラグ - Google Patents

Abstract

【課題】圧力センサ付きグロープラグにおいて、消費電力の増大を抑制する。【解決手段】圧力センサ付きグロープラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する筒状のハウジングと、軸線方向に延び、ハウジングの軸孔に挿通される筒状の外筒と、軸線方向に延び、外筒に挿通されて、外筒に固定されるとともに、先端がハウジングの先端よりも先端側に位置する棒状のセラミックヒータと、軸孔内に配置され、径方向外側の部位がハウジングに固定され、径方向内側の部位が外筒の外周面に固定され、セラミックヒータを軸線方向に変位可能に保持する薄膜状の保持部材と、セラミックヒータの変位を検出するセンサと、を備える。外筒の先端は、ハウジングの先端よりも後端側に位置する。【選択図】 図５

Description

本明細書は、圧力センサ付きグロープラグに関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃焼室において着火を補助するために使用されるグロープラグとして、燃焼室内の圧力を検出する機能も有する圧力センサ付きグロープラグが知られている（例えば、特許文献１）。この特許文献１の圧力センサ付きグロープラグは、筒状の主体金具と、主体金具の内側に配置されるとともに主体金具よりも先端側に突出する外筒と、外筒に保持されたセラミックヒータと、を備えている。さらに、この圧力センサ付きグロープラグは、圧力センサとしての機能を実現するために、セラミックヒータおよびセラミックヒータが固定される外筒が、主体金具を含むハウジングに対して軸方向に変位可能に保持される。このために、ハウジングに対して外筒を保持する保持部材には、薄膜状部材が用いられている。

特開２０１５−１４８３８６号公報

特許文献１の圧力センサ付きグロープラグでは、外筒の先端側（主体金具よりも先端側に突出した部位）は、高温の燃焼ガスに曝されるため、燃焼ガスの熱を受ける。また、外筒の先端側は、セラミックヒータの先端側に近接しているため、セラミックヒータ自身が発生する熱も受ける。これに対し、保持部材が薄膜状の部材であるために、外筒の先端側が受けた熱を、保持部材を介してハウジングに逃がすことが困難であった。そのため、セラミックヒータの後端側に、この熱が多量に到達し、セラミックヒータの後端側も、より加熱されてしまう。その結果、セラミックヒータの後端側に配置された導体の抵抗値が加熱によって増大し、グロープラグの消費電力が増大する可能性があった。

本明細書は、圧力センサ付きグロープラグにおいて、消費電力の増大を抑制できる技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］軸線方向に延びる軸孔を有する筒状のハウジングと、
前記軸線方向に延び、前記ハウジングの前記軸孔に挿通される筒状の外筒と、
前記軸線方向に延び、前記外筒に挿通されて、前記外筒に固定されるとともに、先端が前記ハウジングの先端よりも先端側に位置する棒状のセラミックヒータと、
前記軸孔内に配置され、径方向外側の部位が前記ハウジングに固定され、径方向内側の部位が前記外筒の外周面に固定され、前記セラミックヒータを前記軸線方向に変位可能に保持する薄膜状の保持部材と、
前記セラミックヒータの前記変位を検出するセンサと、
を備える圧力センサ付きグロープラグであって、
前記外筒の先端は、前記ハウジングの先端よりも後端側に位置することを特徴とする、圧力センサ付きグロープラグ。

上記構成によれば、外筒の先端が、ハウジングの先端よりも後端側に位置するので、外筒は、高温の燃焼ガスに曝されることを低減でき、燃焼ガスの熱を受けることを抑制できる。また、外筒は、外筒とセラミックヒータの先端側とがより離間するため、セラミックヒータ自身が発生する熱を受けることを抑制できる。このため、外筒からセラミックヒータの後端側に伝わる熱量を低減できる。この結果、セラミックヒータの後端側の抵抗値が温度上昇によって増大することに起因して圧力センサ付きグロープラグの消費電力が増大することを抑制できる。

［適用例２］適用例１に記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
前記保持部材の前記径方向内側の部位は、前記軸線方向に延びる外筒側部であり、
前記外筒側部は、前記外筒側部と前記外筒とに跨って形成された溶融部によって、前記外筒に固定され、
前記外筒の先端は、前記ハウジングの先端と、前記外筒側部の先端と、の間に位置することを特徴とする、圧力センサ付きグロープラグ。

上記構成によれば、外筒側部は、外筒側部と外筒との両者に跨って形成された溶融部によって、外筒に固定されている。そのうえ、外筒の先端は、ハウジングの先端と、外筒側部の先端と、の間に、位置している。そのため、セラミックヒータの後端側の温度上昇を抑制しつつ、外筒側部と外筒側部とを固定する溶融部を確実に、かつ、自由に形成できるので、保持部材の外筒側部を強固に外筒に固定できる。その結果、外筒およびセラミックヒータは、保持部材によって、ハウジングに対して確実に保持される。

［適用例３］適用例１または２に記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
前記外筒は、前記軸線方向の全長に亘って、前記セラミックヒータの外周面と接触していることを特徴とする、圧力センサ付きグロープラグ。

上記構成によれば、セラミックヒータとの間に高温の燃焼ガスが浸入することを抑制できる。この結果、セラミックヒータの後端側の部分の温度上昇を、さらに抑制できる。

なお、本明細書に開示の技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、圧力センサ付きグロープラグを備える始動補助装置、その圧力センサ付きグロープラグを搭載する内燃機関、その圧力センサ付きグロープラグを備える始動補助装置を搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。

本実施形態の圧力センサ付きグロープラグ１００の概略図である。 図１の断面図の一部分を拡大した第１の図である。 図１の断面図の一部分を拡大した第２の図である。 図１の断面図の一部分を拡大した第３の図である。 図３の破線で示す領域ＡＲの拡大図である。

Ａ−１．グロープラグの構成：
図１は、本実施形態の圧力センサ付きグロープラグ１００（以下、単にグロープラグ１００とも呼ぶ）の概略図である。図１では、グロープラグ１００の後端部分については、外観図が示され、先端部分については、軸線ＣＯを含む面で切断された断面図が示されている。図２〜図４は、図１の断面図の一部分を拡大した図である。図中の一点破線は、グロープラグ１００の軸線ＣＯを示している。軸線ＣＯと平行な方向（図の上下方向）を軸線方向とも呼ぶ。軸線ＣＯを中心とし、軸線ＣＯと垂直な面上の円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、当該円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図における下方向を先端方向ＦＤと呼び、上方向を後端方向ＢＤとも呼ぶ。図における下側を、グロープラグ１００の先端側と呼び、図における上側をグロープラグ１００の後端側と呼ぶ。

グロープラグ１００は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関（図示省略）に取り付けられ、燃焼室内の燃料ガスの着火を補助するためと、燃焼室内の圧力を検出するためと、に利用される。グロープラグ１００は、ハウジング１０と、セラミックヒータ２０と、外筒３０と、保持部材４０と、圧力検出部５０と、樹脂部材６０と、接続部材８０と、中軸９０と、を備えている。

ハウジング１０は、主体金具１１と、主体金具１１よりも先端側に配置された先端キャップ部材１２と、主体金具１１よりも後端側に配置された後端キャップ部材１３と、センサ支持部材１４と、を備えている（図１等）。

主体金具１１（図１、図３、図４）は、軸線方向に延びる貫通孔である軸孔１１ｈを有する筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、炭素鋼を用いて形成されている。主体金具１１の後端部１１ｋは、主体金具１１のうちの後端部１１ｋよりも先端側の部分よりも大きな外径を有している。後端部１１ｋは、後端キャップ部材１３の先端部１３ｓと、直接、接合（具体的には溶接）されている（図１）。主体金具１１の外周面のうち、軸線方向の中央より後端側の一部には、グロープラグ１００を内燃機関に取り付けるための雄ネジ１１ｄが形成されている。主体金具１１の先端部１１ｓ（図３）は、後述するセンサ支持部材１４のフランジ部１４ｃを介して、先端キャップ部材１２の後端部１２ｋと接合（具体的には溶接）されている（図３等）。

先端キャップ部材１２（図１、図３）は、筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、炭素鋼を用いて形成されている。先端キャップ部材１２の先端側の縮外径部１２ｃは、先端側に向かって外径が縮径している（図３等）。縮外径部１２ｃは、グロープラグ１００が内燃機関に取り付けられた際に、プラグホールの座面に圧接されて、燃焼室内の気密性を確保する。

後端キャップ部材１３（図１）は、筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、炭素鋼を用いて形成されている。後端キャップ部材１３の後端部分には、グロープラグ１００の取り付け時に、レンチが係合する工具係合部１３ｅが形成されている。後端キャップ部材１３の後端１３ｋには、円筒状の樹脂部材６０が装着されている。

センサ支持部材１４（図３、図４等）は、軸線方向に延びる軸孔１４ｈを有する筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。センサ支持部材１４は、主体金具１１の軸孔１１ｈ内に挿通され、主体金具１１の内周面に沿って配置されている。センサ支持部材１４の先端は、主体金具１１の先端よりも先端側に位置している。センサ支持部材１４の後端は、後述するセンサ５７の近傍に位置している。センサ支持部材１４の先端の近傍には、径方向外側に延出したフランジ部１４ｃが形成されている。フランジ部１４ｃの後端側には、主体金具１１の先端部１１ｓが溶接され、フランジ部１４ｃの先端側には、先端キャップ部材１２の後端部１２ｋが溶接されている。これによって、上述したように、主体金具１１と先端キャップ部材１２とが、フランジ部１４ｃを介して接合されるとともに、主体金具１１に対して、センサ支持部材１４が固定される。

以上の説明から解るように、ハウジング１０は、全体として、軸線方向に延びる軸孔（例えば、軸孔１１ｈ、１４ｈ）を有する筒状の形状を有している。

外筒３０（図１、図３、図４）は、軸線方向に延び、貫通孔３０ｈを有する円筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。外筒３０の内周面には、Ａｕメッキ層が形成されている。外筒３０の外径および内径は、軸線方向のいずれの位置において一定である。外筒３０は、ハウジング１０の軸孔内に挿通されている。具体的には、外筒３０の大部分は、センサ支持部材１４の軸孔１４ｈ内に位置し、外筒３０の先端部３０ｓは、先端キャップ部材１２の内部に位置している。外筒３０については、さらに、後述する。

セラミックヒータ２０（図１、図２等）は、軸線方向に延びる丸棒状の部材である。セラミックヒータ２０の外径は、例えば、３〜４ｍｍ程度である。セラミックヒータ２０は、丸棒状の絶縁性の基体２６と、基体２６の内部に埋設された導電性の発熱抵抗体２７と、を備えている。

基体２６は、絶縁性のセラミック、例えば、窒化珪素質セラミックを用いて形成されている。基体２６の先端部２６ｓ（すなわち、セラミックヒータ２０の先端部）は、半球状に丸められている。

発熱抵抗体２７は、導電性のセラミック、例えば、導電成分として炭化タングステンを含有する窒化珪素質セラミックを用いて形成されている。発熱抵抗体２７は、発熱部２７ｃと、一対のリード部２７ｄ、２７ｅと、一対の電極取出部２７ｆ、２７ｇと、を備えている。発熱部２７ｃ（図２）は、先端に配置されて、Ｕ字状に曲げられた形状を有する。発熱部２７ｃは、通電によって高温に発熱する。一対のリード部２７ｄ、２７ｅ（図２〜図４）は、先端が発熱部２７ｃの両端に接続され、後端側に向かって互いに平行に延びている。一対の電極取出部２７ｆ、２７ｇ（図３、図４）は、セラミックヒータ２０の後端側の部分に位置している。一対の電極取出部２７ｆ、２７ｇの径方向内側の端は、一対のリード部２７ｄ、２７ｅと接続しており、径方向外側の端は、セラミックヒータ２０の外周面２０ｏ（基体２６の外周面）に露出している。一方の電極取出部２７ｇは、他方の電極取出部２７ｆよりも後端側に位置している。

セラミックヒータ２０は、外筒３０の貫通孔３０ｈに挿通されて、外筒３０に固定されている。セラミックヒータ２０のうち、先端部２１（図２、図３）は、外筒３０の先端よりも先端側に位置しており、後端部２３（図３、図４）は、外筒３０の後端よりも後端側に位置している。先端部２１と後端部２３との間に位置する中間部２２（図３、図４）は、外筒３０の貫通孔３０ｈ内に保持されている。

セラミックヒータ２０は、圧入（締まり嵌め）により、外筒３０に固定されている。外筒３０の内周面３０ｉは、軸線方向の全長に亘って、かつ、全周に亘って、セラミックヒータ２０の外周面２０ｏ（基体２６の外周面）と接触している。換言すれば、外筒３０の内周面３０ｉと、セラミックヒータ２０の外周面２０ｏとの間に隙間はない。

セラミックヒータ２０の電極取出部２７ｆは、外筒３０の内周面３０ｉと接触している。これによって、電極取出部２７ｆは、外筒３０と電気的に接続される。他方の電極取出部２７ｇは、外筒３０とは接触していない。

保持部材４０（図３）は、円環状であるとともに、薄肉の膜状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。保持部材４０は、ハウジング１０の先端キャップ部材１２の内部で、かつ、外筒３０の外側に位置する、環状の空間ＳＰに配置されている。保持部材４０は、外筒側部４１と、金具側部４５と、外筒側部４１と金具側部４５との間に位置する中間変形部４３と、を備えている。

保持部材４０の外筒側部４１は、径方向内側の部位であり、軸線方向に延び、外筒３０の外周面３０ｏに沿う円筒状の部位である。外筒側部４１は、金具側部４５よりも先端側に位置している。外筒側部４１は、例えば、レーザ溶接によって全周に亘って接合されることによって、外筒３０に固定されている。図３の外筒側部４１と外筒３０とに跨って形成された溶融部Ｗ１は、レーザ溶接によって形成される溶融部である。

金具側部４５は、径方向外側の部位であり、ハウジング１０の先端キャップ部材１２の内周面１２ｉに沿う円筒状の部位である。金具側部４５は、例えば、レーザ溶接によって全周に亘って接合されることによって、センサ支持部材１４の先端部１４ｓに固定されている。先端部１４ｓは、センサ支持部材１４のうち、フランジ部１４ｃよりも先端側に位置し、先端キャップ部材１２の内周面１２ｉと、金具側部４５を挟んで対向する部分である。図３の金具側部４５とセンサ支持部材１４（先端部１４ｓ）とに跨って形成された溶融部Ｗ２は、レーザ溶接によって形成される溶融部である

中間変形部４３は、軸線ＣＯと略垂直な方向に延びている円環板状の部分である。中間変形部４３は、ハウジング１０（先端キャップ部材１２）に対して、外筒３０およびセラミックヒータ２０が軸線方向に沿って変位した場合に、該変位に応じて容易に変形する程度に薄い。

このように、保持部材４０は、ダイヤフラム（薄膜）として、ハウジング１０に対して外筒３０およびセラミックヒータ２０を軸線方向に変位可能に保持している。また、保持部材４０は、ハウジング１０の先端キャップ部材１２と外筒３０との間の空間ＳＰを通って、高温の燃焼ガスが後端側に浸入することを防止するシール部材として機能する。保持部材４０は、外筒３０とハウジング１０との間を電気的に接続している。これによって、セラミックヒータ２０の電極取出部２７ｆは、外筒３０および保持部材４０を介して、ハウジング１０に電気的に接続される。保持部材４０は、セラミックヒータ２０の熱を、ハウジング１０を介して内燃機関へ逃がす機能も有する。

圧力検出部５０（図１、図４等）は、変位伝達部材５１と、ダイアフラム部材５５と、センサ５７と、一対の配線５８と、集積回路５９と、を備えている。

変位伝達部材５１（図３、図４）は、軸線方向に延びる筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼製を用いて形成されている。変位伝達部材５１は、センサ支持部材１４の軸孔１４ｈに挿通され、保持部材４０よりも後端側に位置している。変位伝達部材５１の先端部５１ｓは、レーザ溶接によって、周方向の全周に亘って外筒３０の外周面３０ｏの先端側の部分に接合されている。図３の外筒３０と変位伝達部材５１（先端部５１ｓ）とに跨って形成された溶融部Ｗ３は、レーザ溶接によって形成される溶融部である。変位伝達部材５１の後端は、ダイアフラム部材５５に接続している。

ダイアフラム部材５５（図４参照）は、円環状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。ダイアフラム部材５５は、セラミックヒータ２０よりも後端側に位置している。ダイアフラム部材５５の径方向の内側部分５５ａの先端には、上述した変位伝達部材５１の後端が、例えば、溶接によって接合されている。ダイアフラム部材５５の径方向の外側部分５５ｂの先端には、上述したセンサ支持部材１４の後端が、例えば、溶接によって接合されている。ダイアフラム部材５５は、変位伝達部材５１の軸線方向の変位を妨げず、変位伝達部材５１の軸線方向の変位に応じて撓むダイアフラム（薄膜）として機能する。

センサ５７は、ダイアフラム部材５５の後端側の面に、接合されている。センサ５７は、いわゆるピエゾ抵抗型の半導体歪みゲージであり、ダイアフラム部材５５の撓み変形に伴って自身の抵抗値が変化する。集積回路５９は、図１に破線で示すように、ハウジング１０の後端キャップ部材１３の内部に配置されており、センサ５７から後端側に引き出された一対の配線５８を介して、センサ５７と接続されている。集積回路５９は、センサ５７の抵抗値に応じて変化する電気信号を外部に出力する。外部の機器（例えば、エンジンコンピュータ）は、該電気信号に基づいて、内燃機関の燃焼室内の圧力を取得することができる。

接続部材８０は、軸線方向に延びる円筒状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。接続部材８０の先端部８０ｓは、セラミックヒータ２０の後端部２３に、例えば、圧入によって、接続されている。先端部８０ｓは、セラミックヒータ２０の電極取出部２７ｇと接触する。これによって、接続部材８０および後述する中軸９０は、電極取出部２７ｇと、電気的に接続される。接続部材８０は、変位伝達部材６０とは離間している。接続部材８０は、他方の電極取出部２７ｆとは接触していない。

中軸９０は、軸線方向に延びる棒状の部材であり、導電性の金属、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されている。中軸９０は、先端側に位置する外径が大きな先端部９０ｓと、先端部９０ｓよりも外径が小さく、先端部９０ｓから後端側に延びる胴部９０ｃと、を備えている。中軸９０は、主体金具１１の軸孔１１ｈ内に、主体金具１１から離間した状態で挿通されている。中軸９０の先端部９０ｓを含む部分は、変位伝達部材５１およびセンサ支持部材１４の径方向内側に、これらから離間して配置されている。中軸９０の先端部９０ｓは、接続部材８０の後端部８０ｋに、例えば、溶接によって、接続されている。これによって、中軸９０は、接続部材８０を介して、セラミックヒータ２０に固定されるとともに、セラミックヒータ２０の電極取出部２７ｇに電気的に接続される。中軸９０の後端には、図示しない電気供給部材を介して、セラミックヒータ２０の電極取出部２７ｇに供給すべき電圧が印加される。

グロープラグ１００の使用時には、ハウジング１０と中軸９０との間に、電圧が印加される。上述したように、一方の電極取出部２７ｆは、外筒３０と保持部材４０とを介して、ハウジング１０に電気的に接続されている。他方の電極取出部２７ｇは、接続部材８０を介して中軸９０に電気的に接続されている。従って、ハウジング１０と中軸９０とに供給された電力は、電極取出部２７ｆ、２７ｇを通じて、発熱部２７ｃに供給される。これにより、発熱部２７ｃが発熱する。また、上述したセラミックヒータ２０および外筒３０は、保持部材４０によって、軸線方向に変位可能に保持されているので、内燃機関の燃焼室内の圧力に応じて、軸線方向に変位する。セラミックヒータ２０および外筒３０の変位は、変位伝達部材５１を介して、ダイアフラム部材５５に伝えられる。この結果、ダイアフラム部材５５には、セラミックヒータ２０および外筒３０の変位に応じた歪みが生じるので、歪みゲージとして機能するセンサ５７によって、セラミックヒータ２０および外筒３０の変位を検出できる。そして、セラミックヒータ２０および外筒３０の変位に基づいて、燃焼室内の圧力が検出される。

Ａ−２．外筒３０の先端部３０ｓの近傍の構成：
図５は、図３の破線で示す領域ＡＲの拡大図である。先端キャップ部材１２は、内周側の構成の観点でみると、大内径部１２Ｌと、中内径部１２Ｍと、小内径部１２Ｓと、を備えている。大内径部１２Ｌは、最も後端側に位置し、内径が最も大きな部分である。中内径部１２Ｍは、大内径部１２Ｌよりも先端側に位置し、大内径部１２Ｌよりも内径が小さな部分である。小内径部１２Ｓは、中内径部１２Ｍよりも先端側に位置し、中内径部１２Ｍよりも内径が小さな部分である。大内径部１２Ｌの内径は、保持部材４０の金具側部４５の外径よりも僅かに大きい。中内径部１２Ｍの内径は、保持部材４０の外筒側部４１の外径よりも僅かに大きく、金具側部４５の外径よりも小さい。小内径部１２Ｓは、外筒３０の先端３０Ａよりも先端側に位置しており、外筒側部４１の外径および外筒３０の外径よりも小さい。小内径部１２Ｓの内径は、セラミックヒータ２０の外径（基体２６の外径）よりも僅かに大きい。

ここで、図５の位置Ｐ１は、ハウジング１０の先端１０Ａ（先端キャップ部材１２の先端）の軸線方向の位置を示している。位置Ｐ２は、外筒３０の先端３０Ａ（先端部３０ｓの先端）の軸線方向の位置を示している。このように、本実施形態のグロープラグ１００では、外筒３０の先端３０Ａは、ハウジング１０の先端１０Ａよりも後端側に位置している。この結果、外筒３０は、高温の燃焼ガスに曝されることを低減でき、燃焼ガスの熱を受けることを抑制できる。また、外筒３０は、セラミックヒータ２０の先端側（例えば、発熱部２７ｃ）とより離間するため、セラミックヒータ２０自身が発生する熱を受けることを抑制できる。このため、外筒３０を介してセラミックヒータ２０の後端側（例えば、中間部２２や後端部２３）に伝わる熱量を低減できる。この結果、セラミックヒータ２０の後端側の温度上昇を抑制できる。

セラミックヒータ２０では、先端の発熱部２７ｃの温度が目標値に達することが求められる。セラミックヒータ２０の発熱抵抗体２７は、上述のように導電性の成分（例えば、金属や金属を含む化合物、本実施例では炭化タングステン）を含んでいるので、発熱抵抗体２７の抵抗値は、温度が高いほど大きくなる。このために、セラミックヒータ２０の後端側の温度が高くなると発熱抵抗体２７の後端側の抵抗値が高くなるので、当該後端側の部分での消費電力（電圧降下）が増大する。この結果、先端の発熱部２７ｃの温度が目標値に達するようにするためには、発熱抵抗体２７に印加する電圧をより高くする必要がある。したがって、セラミックヒータ２０の後端側の部分の温度が高くなると、発熱抵抗体２７の全体の消費電力が増大してしまう。このために、セラミックヒータ２０の後端側は、温度が低いことが好ましい。本実施形態のグロープラグ１００は、セラミックヒータ２０の後端側の温度上昇を抑制できるので、セラミックヒータ２０の後端側の抵抗値が温度上昇によって増大することに起因してセラミックヒータ２０の後端部分の消費電力が増大することを抑制できる。したがって、セラミックヒータ２０の全体の消費電力を抑制できる。

例えば、圧力センサを備えないグロープラグでは、ハウジングの先端部分の内周面で、セラミックヒータの外周面を直接に保持することで、セラミックヒータからハウジングへと効率良く、熱を逃がすことができる。これに対して、本実施形態のグロープラグ１００は、圧力センサを備えるために、セラミックヒータ２０を、ハウジング１０に対して、変位可能に保持する必要がある。このために、ハウジング１０とセラミックヒータ２０との間の伝熱経路となる保持部材４０が薄膜状の部材で構成されている。この結果、保持部材４０を介して、セラミックヒータ２０および外筒３０の熱を逃がす熱引き性能が低くなりがちである。それに対して、本実施形態のグロープラグ１００は、熱引き性能が低くなりがちな圧力センサを備えるグロープラグであるが、外筒３０の先端３０Ａの位置を工夫することで、熱引き性能を向上させて、消費電力を抑制している。

また、図５の位置Ｐ３は、保持部材４０の径方向内側の外筒側部４１の先端４１Ａの軸線方向の位置を示している。このように、本実施形態のグロープラグ１００では、外筒３０の先端３０Ａ（位置Ｐ２）は、ハウジング１０の先端１０Ａ（位置Ｐ１）と、外筒側部４１の先端４１Ａ（位置Ｐ３）と、の間に位置している。この結果、外筒３０と外筒側部４１とに跨る溶融部Ｗ１を、確実に、かつ、自由に形成することができる。したがって、セラミックヒータ２０の先端部近傍の熱が、外筒３０を介してセラミックヒータ２０の後端部に伝わることを抑制しつつも、外筒およびセラミックヒータは、保持部材によって、ハウジングに対して確実に保持される。

さらに、本実施形態のグロープラグ１００では、上述したように、外筒３０は、軸線方向の全長に亘って、前記セラミックヒータ２０の外周面２０ｏと接触している。したがって、図５にて、矢印ＣＳで示すように、外筒３０とセラミックヒータ２０との間に隙間がない。この結果、外筒３０とセラミックヒータ２０との間に、先端側から高温の燃焼ガスが浸入することを抑制できる。この結果、セラミックヒータ２０の後端側の部分の温度上昇を、さらに抑制できる。

さらに、本実施形態のグロープラグ１００では、先端キャップ部材１２の先端側の小内径部１２Ｓの内径は、外筒３０の外径よりも小さい。この結果、先端キャップ部材１２の先端部分をセラミックヒータ２０に近づけることができるので、セラミックヒータ２０の先端側の部分の熱が、ハウジング１０（先端キャップ部材１２）を介して、外部に逃げることを、さらに、促進できる。

Ｂ．変形例
（１）上記実施形態の外筒３０の先端３０Ａの位置は、一例であり、これに限られない。例えば、外筒３０の先端３０Ａは、外筒側部４１の先端４１Ａ（位置Ｐ３）よりも僅かに後端側にあっても良い。この場合には、例えば、溶融部Ｗ１の位置が後端側にずらされても良い。また、外筒３０の先端３０Ａは、先端キャップ部材１２の小内径部１２Ｓが位置する軸線方向の範囲内であっても良い。この場合には、例えば、小内径部１２Ｓの内径は、外筒３０の外径より大きくされる。

（２）上記実施形態の外筒３０のうち、先端側の一部、または、後端側の一部において、外筒３０とセラミックヒータ２０との間には、隙間があっても良い。換言すれば、外筒３０の先端側の一部や、後端側の一部は、内部のセラミックヒータ２０を遊嵌状に包囲していても良い。例えば、図５の矢印ＣＳで示す部分に隙間があっても良い。

（３）上記実施形態では、圧入によって、外筒３０にセラミックヒータ２０が固定されている。これに代えて、ロウ付けや接着材などの他の手段を用いて、外筒３０にセラミックヒータ２０が固定されていても良い。

（４）上記実施形態では、センサ５７は、ピエゾ抵抗型の半導体歪みゲージが用いられている。これに代えて、センサ５７は、セラミックヒータ２０の変位によって生じる圧力を検知する圧電素子などの他のセンサであっても良い。

（５）上記実施形態では、保持部材４０とハウジング１０との固定手段および、保持部材４０と外筒３０との固定手段は、レーザ溶接である。これに代えて、該固定手段は、ロウ付け、接着材、加締めなどの他の手段であっても良い。

（６）上記実施形態では、保持部材４０は、外筒側部４１よりも金具側部４５が後端側に位置している。これに代えて、外筒側部４１よりも金具側部４５が先端側に位置していても良い。また、外筒側部４１と金具側部４５との間の中間変形部４３は、円環状のダイヤフラム（薄膜）に代えて、蛇腹状のベローズであっても良い。

以上、本発明の実施形態および変形例について説明したが、本発明はこれらの実施形態および変形例になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様での実施が可能である。

１０…ハウジング、１１…主体金具、１１ｈ…軸孔、１２…先端キャップ部材、１２Ｌ…大内径部、１２Ｍ…中内径部、１２Ｓ…小内径部、１２ｃ…縮外径部、１３…後端キャップ部材、１３ｅ…工具係合部、１４…センサ支持部材、１４ｃ…フランジ部、１４ｈ…軸孔、２０…セラミックヒータ、２０ｏ…外周面、２６…基体、２６ｍ…外周面、２７…発熱抵抗体、２７ｃ…発熱部、２７ｄ、２７ｅ…リード部、２７ｆ、２７ｇ…電極取出部、３０…外筒、４０…保持部材、４１…外筒側部、４３…中間変形部、４５…金具側部、５０…圧力検出部、５１…変位伝達部材、５１ｓ…先端部、５５…ダイアフラム部材、５５ａ…内側部分、５５ｂ…外側部分、５７…センサ、５８…配線、５９…集積回路、６０…樹脂部材、８０…接続部材、９０…中軸、１００…グロープラグ

Claims (3)

1. 軸線方向に延びる軸孔を有する筒状のハウジングと、
   前記軸線方向に延び、前記ハウジングの前記軸孔に挿通される筒状の外筒と、
   前記軸線方向に延び、前記外筒に挿通されて、前記外筒に固定されるとともに、先端が前記ハウジングの先端よりも先端側に位置する棒状のセラミックヒータと、
   前記軸孔内に配置され、径方向外側の部位が前記ハウジングに固定され、径方向内側の部位が前記外筒の外周面に固定され、前記セラミックヒータを前記軸線方向に変位可能に保持する薄膜状の保持部材と、
   前記セラミックヒータの前記変位を検出するセンサと、
   を備える圧力センサ付きグロープラグであって、
   前記外筒の先端は、前記ハウジングの先端よりも後端側に位置することを特徴とする、圧力センサ付きグロープラグ。
2. 請求項１に記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
   前記保持部材の前記径方向内側の部位は、前記軸線方向に延びる外筒側部であり、
   前記外筒側部は、前記外筒側部と前記外筒とに跨って形成された溶融部によって、前記外筒に固定され、
   前記外筒の先端は、前記ハウジングの先端と、前記外筒側部の先端と、の間に位置することを特徴とする、圧力センサ付きグロープラグ。
3. 請求項１または２に記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
   前記外筒は、前記軸線方向の全長に亘って、前記セラミックヒータの外周面と接触していることを特徴とする、圧力センサ付きグロープラグ。
   

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