JP4310565B2

JP4310565B2 - セラミックヒータ型グロープラグおよびその製造方法

Info

Publication number: JP4310565B2
Application number: JP2000313761A
Authority: JP
Inventors: 有仁田中; 隆青田; 艱趙; 俊嗣三浦
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2020-10-13
Also published as: JP2002122326A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの始動補助用として使用されるグロープラグに係り、特に、発熱体としてセラミックヒータを用いたセラミックヒータ型グロープラグおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セラミックヒータとして、絶縁性セラミックス中に、高融点金属（例えばタングステン等）のコイルや導電性セラミックス等の発熱体を埋設し、または導電性セラミックスの発熱体の一部を露出させ、その発熱体の負極側のリード線を絶縁性セラミックスの側面から取り出して金属製外筒に接続するとともに、正極側のリード線を、絶縁性セラミックスの前記発熱体が埋設された位置と逆の端面側で電極取り出し金具の一端に接続し、さらに、この電極取り出し金具の他端に外部接続端子を接続するように構成したものが従来から知られている。
【０００３】
ところで、近年、排気ガスの規制に対応するため、ディーゼルエンジンの燃焼方式が、副燃焼室を有するタイプから、直接噴射型、いわゆる直噴型に移行し、さらに、マルチバルブ化が行われてきている。このような直接噴射型のディーゼルエンジンに用いるグロープラグは、シリンダヘッドの壁面を通って主燃焼室に臨むため、副燃焼室を予熱するタイプに比べて全長を長くし、しかも、細径にすることが必要である。
【０００４】
さらに、シリンダヘッドの強度を確保するためにシリンダヘッドの厚さを大きくする必要がある。そのため、グロープラグを装着する挿入孔が非常に細く、しかも、長くなってきており、それに合わせてグロープラグも非常に細長く形成する必要がある。
【０００５】
前述のようなグロープラグの長尺化の要求に応えるとともに、セラミックヒータの全長を短縮してコストダウンを図るために、セラミックヒータを、その発熱体が埋設されている発熱部が外部に突出するようにして金属製外筒の一端側に固定するとともに、電極取り出し金具が接続されている他端側は金属製外筒の内部に位置するようにした構造のグロープラグが提案されている。
【０００６】
前記構造のセラミックヒータ型グロープラグでは、セラミックヒータの、金属製外筒の内部に位置している端面側の正極側リード線と、電極取り出し金具とを接続する構成が重要なポイントになっている。
【０００７】
例えば、セラミックヒータの正極側リード線が前記端面から外部に取り出されている場合には、電極取り出し金具との接続が容易であるが、実際には正極側リード線を端面から外部に取り出すことは相当困難である。セラミックヒータをホットプレス等により焼結成形する際に、前記リード線を予め外部に出た状態で焼結しようとすると、型構成が複雑になり、焼結が非常に難しくなってしまう。しかも、無理にリード線が外に出た状態で焼結成形したとしても、リード線の表面にセラミックス層が形成されたり、リード線自体が炭化してぼろぼろになりリード線としての強度や機能を発揮できないおそれがある。
【０００８】
そこで、セラミックヒータの端面に接続孔を形成し、その接続孔内に電極取り出し金具の先端を挿入して、接続孔内に露出している正極側のリード線と電極取り出し金具とを接続するようにした構成が、本出願の出願人によってすでに出願されている（特願平１１−１７３８７７号、特願２０００ー４３９９４号）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記各出願の発明のように、セラミックヒータの端面に接続孔を形成して、その正極側リード線と電極取り出し金具とを接続する構成は、これら両者を確実に接続できるので優れているが、さらに、他の構造により発熱体の正極側リード線と電極取り出し金具とを接続することが可能であり、このような接続構造を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明に係るセラミックヒータ型グロープラグは、発熱体を絶縁性セラミックスで保持するセラミックヒータと、このセラミックヒータが一端部内に固定されるとともに、他端部側がハウジングの内部孔に固定された金属製外筒と、この金属製外筒内に位置する前記セラミックヒータの端面側で、前記発熱体の正極側リード線に接続された電極取り出し金具とを備えており、さらに、前記セラミックヒータの端面に露出させた前記発熱体の正極側リード線と、前記電極取り出し金具の端部に固定された正極接続部材とが、ロウ付けにより接続されるとともに、金属製外筒のセラミックヒータ固定側よりも大径の電極取り出し金具側に充填され、この大径部をスエージング加工することにより高密度化された耐熱性絶縁粉体によって、前記電極取り出し金具と正極接続部材との接続部が固定されたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、前記セラミックヒータの端部に突出部を形成し、この突出部表面に前記正極側リード線を露出させて、前記正極接続部材をロウ付けにより接続させたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、前記突出部の側面に前記正極側リード線の側面を露出させるとともに、前記正極接続部材を有底筒状に形成し、この正極接続部材を前記突出部に嵌合し、ロウ付けにより接続したことを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、前記セラミックヒータの端部に凹陥部を形成し、この凹陥部表面に前記正極側リード線を露出させて、前記正極接続部材をロウ付けにより接続させたことを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、前記セラミックヒータの端部に前記正極側リード線に接続する前記正極側リード線より大径のリード線接続部材を配置するとともに、このリード線接続部材の端面を前記セラミックヒータの端面に露出させて、前記接続部材をロウ付けにより接続させたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、前記正極側リード線の先端に折り曲げ部を形成し、この折り曲げ部の側面を前記セラミックヒータの端面に露出させたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、前記構成のセラミックヒータ型グロープラグを製造する方法であって、前記セラミックヒータの端面を機械加工して、この端面に前記発熱体の正極側リード線を露出させ、このセラミックヒータの前記端面側を、大径部と小径部を有する金属製金具の小径部側に挿入し、その後、前記正極側リード線と、金属製外筒の大径部側から挿入した前記電極取り出し金具の端部に固定された正極接続部材をロウ付けにより接続した後、金属製外筒の大径部側から耐熱性絶縁粉体を充填し、この大径部側をスエージング加工することにより耐熱性絶縁粉体を高密度化して、前記電極取り出し金具と正極接続部材との接続部を固定したことを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグ（全体を符号１で示す）の縦断面図、図２はその要部の拡大図である。このグロープラグ１のハウジング２は円筒状をしており、その内部の孔４は、図の左側のセラミックヒータ固定側が中径部４ａ、図の右側の外部接続端子固定側が大径部４ｃ、これら中径部４ａと大径部４ｃの間が小径部４ｂである段付きの軸方向孔になっている。
【００２１】
前記ハウジング２の内部孔４（段付きの軸方向孔）の中径部４ａ内には、セラミックヒータ６が圧入またはロウ付け等により接合された金属製外筒８が挿入され、この金属製外筒８の外周面の一部が圧入またはロウ付け等によりこのハウジング２に固定されている。金属製外筒８は、内部側の端面８ａがハウジング２の内部孔４の中径部４ａと小径部４ｂとの間の段部４ｄに当接して位置決めが行われる。
【００２２】
セラミックヒータ６は、その本体部を構成するセラミックス絶縁体６２の内部に、例えば高融点金属（例えばタングステン（Ｗ）等）をコイル状にした発熱線（発熱体）６４が埋め込まれた発熱部６ａを有しており、この発熱部６ａが、前記金属製外筒８の先端８ｂから外部へ突出するとともに、この発熱部６ａから遠い側の端面（後端面）６ｂが金属製外筒８の内部に位置している。なお、前記セラミックヒータ６の発熱体６ａは、導電性セラミックスの発熱体あるいはシート状の発熱体等を用いることもできる。
【００２３】
前記セラミックヒータ６の内部に埋め込まれたコイル状発熱線６４の一端６４ａに負極側のリード線６６が接続されるとともに、他端６４ｂに正極側のリード線６８が接続されている。負極側のリード線６６は、金属製外筒８の内部側でセラミックス絶縁体６２の外面に露出して金属製外筒８の内面にロウ付けにより電気的に接続されている。一方、正極側のリード線６８は、セラミックヒータ６の前記端面６ｂ方向に伸びており、先端６８ａがセラミックヒータの端面６ｂに露出している。この正極側リード線６８の先端６８ａに、後に説明するように電極取り出し金具１２が接続されている。
【００２４】
前記のようにセラミックヒータ６の金属製外筒８内の端面６ｂには正極側リード線６８の先端６８ａが露出しており、一方、電極取り出し金具１２の先端１２ａには円板状の正極接続部材１４が固定され、この正極接続部材１４が前記正極側リード線６８の先端６８ａにロウ付けにより固定されている。なお、図中の符号１６は、ロウ付けしたロウ材を示している。
【００２５】
前記のように、外周面に金属製外筒８が接合されるとともに、内部に埋設されたコイル状発熱線６４の正極側リード線６８に電極取り出し金具１２が接続されたセラミックヒータ６が、シリンダヘッド（図示せず）への取付金具となる筒状のハウジング２に固定される。
【００２６】
ハウジング２の大径部４ｃ内には、外部接続端子１８の外周面に一体的に固定された絶縁部材（絶縁ブッシュ）２０が挿入され、ハウジング２の端部２ａをかしめることにより固定されている。この外部接続端子１８の外周には、綾目ローレット等の凹凸が形成され、絶縁性樹脂製の絶縁ブッシュ２０が固着されている。外部接続端子１８には、軸芯部を貫通する軸方向貫通穴１８ａが形成されており、この貫通穴１８ａ内を前記セラミックスヒータ６の正極側リード線６８に接続された電極取り出し金具（電極取り出し線）１２が挿通され、その端部１２ｂが外部側の端面１８ｂ（図１の右端）にろう付けまたはかしめ等により電気的に接続されている。さらに、ハウジング２のかしめられた端部２ａの外側には、ワッシャ状の絶縁部材２２を嵌合させ、アルミ製のナット２４を外部接続端子１８の締め付けねじ部１８ｃに締結している。
【００２７】
前記セラミックヒータ６の正極側リード線６８と電極取り出し金具１２との接続の手順について説明する。先ず、セラミックヒータ６の端面６ｂの中央部（この端面６ｂに先端部６８ａが露出している正極側リード線６８を含み、外周部からは所定距離以上離れた部分）に金属Ｎｉ層を形成する。つまり、セラミックヒータ６の端面６ｂの前記中央部に、Ｎｉペーストを塗布した後、メタライジング処理、すなわち、９５０度程度の温度で焼いて、ペースト中の金属成分（Ｎｉ）を金属被膜化する処理を行う。なお、前記正極側リード線６８と電極取り出し金具１２の正極接続部材１４とをロウ付けする際に、同時にセラミックヒータ６を金属製外筒８の内面にロウ付けにより接合するために、セラミックヒータ６の外周面にも同様の処理を行い金属Ｎｉ層を形成する。
【００２８】
一方、電極取り出し金具１２側には、その先端部１２ａに金属製（例えばステンレス鋼）の円板状の正極接続部材１４を溶接またはかしめ等により固定する。
【００２９】
前記のように、前記端面６ｂのロウ付けをする部分（中央部）と外周面とに金属被膜化処理を行ったセラミックヒータ６を、金属製外筒８内の所定位置に挿入する。このとき、セラミックヒータ６のコイル状発熱体６４が埋め込まれている先端寄りの発熱部６ａは、金属製外筒８の外部に突出し、前記正極側リード線６８の先端６８ａが露出している他方側の端面（後端面）６ｂは、金属製外筒８の内部に位置している。次に、金属製外筒８のハウジング内部側端部８ａの開口部から、電極取り出し金具１２に固定された正極接続部材１４を挿入し、セラミックヒータ６の端面６ｂの前記金属Ｎｉ層が形成された部分に仮止めする。
【００３０】
その後、前記金属製外筒８の端部８ａの開口部からコイル状のロウ材（銀ロウ材）を挿入して加熱することにより、セラミックヒータ６と金属製外筒８とを固定するとともに、前記電極取り出し金具１２に固定されている正極接続部材１４を正極側リード線６８に接続する。前述のように、セラミックヒータ６の端面６ｂは、正極側リード線６８の先端６８ａが露出している中心部寄りの部分には金属Ｎｉ層が形成されているが、外周側の部分はＮｉ層が形成されていないので、この外周側の部分にはロウ材が残らない。従って、電極取り出し金具１２と金属製外筒８との短絡が生ずるおそれはない。
【００３１】
この実施の形態では、セラミックヒータ６のセラミックス絶縁体６２に孔を開ける必要がないので、セラミックスを切削する工程等が必要なく、作業が簡単になるとともにコストダウンを図ることができる。しかも、正極側リード線６８と電極取り出し金具１２とを、セラミックス絶縁体６２に形成した電極取り出し金具取付け孔内で接続する場合よりもセラミックヒータ６の全長を短縮することができる。
【００３２】
但し、セラミックヒータ６６ｂの端面に先端６８ａ露出しているリード線６８は極めて細いので（通常はφ０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）、電極取り出し金具１２との接続部の強度に不安があり、振動等の外力によって接続部が破損するおそれがあるため、この接続部を補強することが好ましい。図３は、第２の実施の形態を示すもので、このようにセラミックヒータ６の正極側リード線６８と電極取り出し金具１２との接続部を補強する構成を備えたものである。なお、以下の実施の形態は、セラミックヒータ６とその外周に接合される金属製外筒８の内部以外の構成は前記第１の実施の形態と同様であるので、図示および説明は省略する。
【００３３】
この第２の実施の形態は、前記第１の実施の形態と同様に、セラミックヒータ６の端面６ｂに露出している正極側リード線６８の先端面６８ａに、電極取り出し金具１２の先端１２ａに接続した金属製の円板状正極接続部材１４を、ロウ付け１６により接続したものを、さらに、ガラス材３０Ａを充填してその接続部を保持するようにしたものである。
【００３４】
この第２の実施の形態では、図３（ｂ）に示す円筒状のガラス部材３０を、その内部孔３０ａ内に電極取り出し金具１２を挿通しつつ、金属製外筒８内に挿入した後、溶解、固化させて、そのガラス３０Ａによりセラミックヒータ６の正極側リード線６８と電極取り出し金具１２に固定された正極接続部材１４との接続部を保持するようにした。このようにガラス３０Ａによって接続部を覆うことによりこの接続部を確実に保護することができる。
【００３５】
図３に示す構成では、正極側リード線６８と正極接続部材１４との接続部をガラス３０Ａによって覆うことにより確実に保持することができるが、さらに、前記ガラス部材３０の量を多くしてガラス３０Ａにより保持する距離を長くすれば、両者１４，６８の接続部を保持することに加えて、電極取り出し金具１２をさらに確実に保持することができ、振動等によって断線することを防止することもできる。なお、前記ガラス材３０Ａに変えて、耐熱性の絶縁樹脂等を用いても良い。
【００３６】
また、前記第１の実施の形態は、セラミックヒータ６の端面６ｂの外周部側には金属Ｎｉ層を形成せず、ロウ付けを行った後にその部分にロウ材が残らないようにして、電極取り出し金具１２と金属製外筒８との短絡が起こらないようにしているが、金属製外筒８の外径やその他の条件等によっては端面６ｂ上にロウ材が残ってしまうおそれもあるので、電極取り出し金具１２と金属製外筒８との短絡を確実に防止できる構成にすることが望ましい。
【００３７】
図４は、第３の実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグ１の要部（セラミックヒータ６と金属製外筒８の部分）を示すもので、電極取り出し金具１２と金属製外筒８との短絡を確実に防止できる構成にしたものである。この実施の形態の構成は、第２の実施の形態とは、セラミックヒータ６の端面６ｂの形状だけが異なっている。この実施の形態では、セラミックヒータ６の端面６ｂの正極接続部材１４をロウ付けする部分、つまり、金属Ｎｉ層を形成した部分６ｂａを平坦面とし、その外周側の部分６ｂｂをテーパ状にすることによりその外周部分６ｂｂよりも突出させたものである。
【００３８】
このようにセラミックヒータ６の端面６ｂのロウ付けする部分６ｂａを突出させたことにより、この端面６ｂに正極接続部材１４をロウ付けするロウ材１６以外のロウ材は、テーパ状の面６ｂｂからセラミックヒータ６の外周面と金属製外筒８の内周面との隙間に流れ込んでしまうので、セラミックヒータ６の端面６ｂ上に残ってしまうことがない。従って、正極接続部材１４（電極取り出し金具１２）と金属製外筒８とが短絡することを確実に防止することができる。なお、図４の構成では、ロウ付け部分６ｂａの周囲６ｂｂをテーパ状にしたが、テーパ状に限るものではなく、球状あるいは段付き形状等であっても良く、いずれにしてもロウ付け部分６ｂａよりも周辺部が低くなっていて、ロウ材がセラミックヒータ６と金属製外筒８との隙間に流れ込みやすい形状であれば良い。
【００３９】
図５は、第４の実施の形態を示すもので、この実施の形態も前記第３の実施の形態と同様に第２の実施の形態の構成を一部変更したものである。この実施の形態では、セラミックヒータ６の端面６ｂのロウ付け部分６ｂｃ（金属Ｎｉ層形成部）を、その周囲の部分６ｂｄよりも凹陥させたものである。このように凹部６ｂｃを形成することにより、セラミックヒータ６の端面６ｂの正極接続部材１４とのロウ付けを行うロウ材１６以外の部分は、セラミックヒータ６の外周面と金属製外筒８の内周面との隙間およびこの凹部６ｂｃ内に流れ込むので、その周囲の端面６ｂｄ上にはロウ材が残ることがなく、金属製外筒８と電極取り出し金具１２との短絡が起こることがない。また、このセラミックヒータ６の端面６ｂの凹部６ｂｃ内に正極接続部材１４とのロウ付け部分１６が収容されるので、ロウ付け部分１６の強度がさらに大きくなる。なお、この実施の形態では、余分なロウ材が流れ込みやすいように、凹部６ｂｃの外径を正極接続部材１４の外径よりもやや大きくしてある。
【００４０】
さらに、前記第１の実施の形態の構成では、セラミックヒータ６の発熱体６４に接続された正極側リード線６８は極めて細いので、セラミックヒータ６の端面６ｂに露出している先端部６８ｂの面積がかなり小さいため、この先端部６８ｂに確実に正極接続部材１４を接続することは困難であり、接続されない場合が生ずるおそれがある。そこで、正極側リード線６８の正極接続部材１４との接続面積を拡大することにより確実に接続できるようにすることが好ましい。
【００４１】
図６は、第５の実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグ１の要部を示すもので、前記第２の実施の形態の構成に加えて、セラミックヒータ６の正極側リード線６８の先端６８ａに、このリード線６８よりも大径のリード線接続部材４０を接続したものである。
【００４２】
この実施の形態のセラミックヒータ６の製造工程は以下のように行われる。先ず、正極側リード線６８の先端６８ａに前記のようにリード線接続部材４０を接続する。図６に示す構成では、リード線接続部材４０のリード線６８側の端部に孔を形成し、その孔内にリード線６８の先端６８ａを挿入して接続している。次に、ホットプレスで焼結成形してセラミックヒータ６を形成し、その後、端面６ｂを研削、切削して前記リード線接続部材４０の先端を露出させる。なお、前記リード線接続部材４０は、高融点金属や導電性セラミックス等で形成される。
【００４３】
この第５の実施の形態では、セラミックヒータ６の正極側リード線６８側に、リード線６８よりも大径のリード線接続部材４０を設けたので、正極接続部材１４に対する接続面積を大きくすることができるため、これら両者１４，４０のロウ付け部分の強度が増し、接続がより確実になる。なお、前記正極側リード線６８とリード線接続部材４０との接続は、図示のように、リード線接続部材４０に孔を形成してリード線６８の先端６８ａを挿入するものに限らず、両者４０，６８の側面同士を接触させて溶接しても良い。また、両者４０，６８の側面同士を接触させておけば、ホットプレスを行う際に押し付けられて両者４０，６８は固着されるので溶接をしなくとも良い。
【００４４】
図７は、第６の実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグ１の要部を示すもので、前記第５の実施の形態と同様に、セラミックヒータ６の発熱体６２に接続されている正極側リード線６８の先端６８ａの、正極接続部材１４に対する接続部分の面積を拡大したものである。この実施の形態では、正極側リード線６８の先端６８ａをコイル状に巻くことにより接続面積を拡大している。
【００４５】
この構造では、正極側リード線６８の先端６８ａをコイル状に巻いた状態で、セラミックヒータ６を焼結成形し、研削等でリード線６８ａを端面６ｂに露出させると、環状にリード線６８の側面が露出する。従って、正極側リード線６８側の接続面積が増大し、第５の実施の形態と同様に、電極取り出し金具１２の正極接続部材１４と、正極側リード線６８とのロウ付けを確実に行うことができ、接続部の強度を増すことができる。なお、リード線６８の先端６８ａをコイル状にせず、単に折り曲げて、セラミックヒータ６の端面６ｂにリード線６８の側面が露出するようにしても、同様にリード線６８側の接続面積を増大することができる。
【００４６】
図８は、第７の実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグ１の要部を示す図であり、第２の実施の形態の一部を変更したものである。この実施の形態では、セラミックヒータ６の端面６ｂの中央部に、外周部６ｂｆよりも突出した円形の凸部６ｂｅを形成するとともに、この凸部６ｂｅの側面に、発熱体６４に接続された正極側リード線６８の先端部６８ａの側面を露出させている。一方、電極取り出し金具１２の先端には、カップ状（有底円筒状）に形成した正極接続部材５０を接続し、この正極接続部材５０を前記セラミックヒータ６の端面６ｂに形成された凸部６ｂｅに嵌合させてロウ付けにより接合している。
【００４７】
前記セラミックヒータ６は、焼結時に正極側リード線６８を偏芯させておき、焼結成形後のセラミックヒータ６の端面６ｂを研削等により段付き形状にして円形凸部６ｂｅを形成し、その円形凸部６ｂｅの側面に前記リード線６８の先端６８ａが露出するようにしている。この構成でも、リード線６８の側面に正極接続部材５０が接続されるため、接続面積が大きくなるので、接続をより確実にすることができる。また、カップ状の正極接続部材５０をセラミックヒータ６の端部の円形凸部６ｂｅに嵌合させてロウ付けしたので、このロウ付け部分１６の強度が向上する。さらに、ロウ付け部分１６を端面６ｂから突出させたので、その周囲の部分にロウ材が残らず、電極取り出し金具１２と金属製外筒８との短絡を防止することができる。
【００４８】
図９は、第８の実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグ１の要部を示す図であり、この形態では、図１に示す実施の形態と同様に、セラミックヒータ６の端面６ｂに正極側リード線６８の先端６８ａを露出させるとともに、電極取り出し金具１２の先端１２ａに、金属製の円板状正極接続部材１４を固定し、この正極接続部材１４を前記正極側リード線６８にロウ付けしている。さらに、金属製外筒８内に耐熱性絶縁粉体をスエージング加工して高密度化した絶縁体７０が充填されており、この絶縁体７０を介して電極取り出し金具１２を金属製外筒８に固定するとともに、電極取り出し金具１２の正極接続部材１４とセラミックヒータ６の正極側リード線６８との接続部を固定したものである。
【００４９】
この実施の形態の、図９に示すセラミックヒータ部分の製造手順について説明する。組付け前の金属製外筒８は、図示しないが、セラミックヒータ固定側（図９の下部）よりも電極取り出し金具側（図９の上部）が大径の段付き形状をしている。この段付き形状の金属製外筒８内にセラミックヒータ６を固定するとともに、前記第１の実施の形態等と同様にして、セラミックヒータ６の正極側リード線６８と電極取り出し金具１２の正極接続部材１４とを接続する。
【００５０】
その後、金属製外筒８の大径部側の開口部（図９の上端）から、内部の空間内に耐熱性絶縁粉体（例えば、マグネシア（ＭｇＯ）等）７０を充填する。次に、金属製外筒８の開口部に、ゴム製のシール部材（シリコンゴム、フッ素ゴム等）７２を挿入する。このシール部材７２を金属製外筒８の開口部内に挿入することにより、後の工程でスエージングを行う際に前記耐熱性絶縁粉体７０がこぼれてしまうことを防止できる。また、電極取り出し金具１２が金属製外筒８に接触することも防止できる。その後、金属製外筒８の端部をかしめて前記シール部材７２が脱落しないようにする。
【００５１】
続いて、金属製外筒８の大径部を、スエージング加工することにより、前記セラミックヒータ６が固定されている部分とほぼ同径になるように縮径する。このようにスエージング加工により金属製外筒８の外径を縮径することにより、耐熱性絶縁粉体７０を高密度化して電極取り出し金具１２を金属製外筒８内に固定するとともに、正極接続部材１４と正極側リード線６８との接続部を固定する。この構成でも、電極取り出し金具１２と正極側リード線６８との接続部を確実に保持することができる。また、電極取り出し金具１２と金属製外筒８が短絡することを防止することができる。
【００５２】
前記各実施の形態は、種々の組み合わせが可能であり、例えば、第５の実施の形態の正極側リード線６８にリード線接続部材４０を接続した構成や、第６の実施の形態の正極側リード線６８の先端６８ａをコイル状に巻いた構成と、第３の実施の形態のセラミックヒータ６の端面６ｂをテーパ状にした構成や、第４の実施の形態のセラミックヒータ６の端面６ｂに凹部６ｂｃを形成した構成とを組み合わせることが可能である。また、第８の実施の形態のスエージングにより耐熱性絶縁粉体７０を高密度化した構成と、前記第３および第４の実施の形態と、さらに、前記第５および第６の実施の形態や、第７の実施の形態のセラミックヒータ６の端面６ａを段付き形状にした構成とを組み合わせることもできる。可能な限りその他の構成を組み合わせることもできる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、発熱体を絶縁性セラミックスで保持するセラミックヒータと、このセラミックヒータが一端部内に固定されるとともに、他端部側がハウジングの内部孔に固定された金属製外筒と、この金属製外筒内に位置する前記セラミックヒータの端面側で、前記発熱体の正極側リード線に接続された電極取り出し金具とを備えたセラミックヒータ型グロープラグにおいて、前記セラミックヒータの端面に露出させた前記発熱体の正極側リード線と、前記電極取り出し金具の端部に固定された正極接続部材とが、ロウ付けにより接続されるとともに、金属製外筒のセラミックヒータ固定側よりも大径の電極取り出し金具側に充填され、この大径部をスエージング加工することにより高密度化された耐熱性絶縁粉体によって、前記電極取り出し金具と正極接続部材との接続部が固定されているので、セラミックヒータの正極側リード線と電極取り出し金具とを接続する際に、セラミックヒータのセラミックス絶縁体に孔を開ける必要がないので、セラミックスの切削等の工程が必要なく、コストダウンを図ることができる。しかも、セラミックヒータの全長を短縮することもできる。さらに、スエージング加工することにより耐熱性絶縁粉体を高密度化したので、電極取り出し金具と正極側リード線との接続部を確実に保持することができる。また、電極取り出し金具と金属製外筒が短絡することを防止することができる。
【００５５】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、前記セラミックヒータの端部に突出部を形成し、この突出部表面に前記正極側リード線を露出させて、前記正極接続部材をロウ付けにより接続させたことにより、電極取り出し金具と金属製外筒との短絡を確実に防止することができる。
【００５６】
また、請求項３に記載の発明によれば、前記突出部の側面に前記正極側リード線の側面を露出させるとともに、前記正極接続部材を有底筒状に形成し、この正極接続部材を前記突出部に嵌合し、ロウ付けにより接続したことにより、リード線側の接続面積を大きくすることができ、確実に接続をすることができるとともに、凸部に正極接続部材を嵌合させているので、ロウ付け部分の強度が向上し、しかも、短絡を防止することができる。
【００５７】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、セラミックヒータの端部に凹陥部を形成し、この凹陥部表面に前記正極側リード線を露出させて、前記正極接続部材をロウ付けにより接続させたことにより、ロウ付け部分の強度を大きくすることができるとともに、電極取り出し金具と金属製外筒との短絡を防止することができる。
【００５８】
また、請求項５に記載の発明によれば、前記セラミックヒータの端部に前記正極側リード線に接続する前記正極側リード線より大径のリード線接続部材を配置するとともに、このリード線接続部材の端面を前記セラミックヒータの端面に露出させて、前記接続部材をロウ付けにより接続させたことにより、リード線側の接続面積を大きくすることができ、確実に接続をすることができる。
【００５９】
また、請求項６に記載の発明によれば、前記正極側リード線の先端に折り曲げ部を形成し、この折り曲げ部の側面を前記セラミックヒータの端面に露出させたことにより、リード線側の接続面積を大きくすることができ、確実に接続をすることができる。
【００６０】
さらに、請求項７に記載の発明方法によれば、前記請求項１等に記載のセラミックヒータ型グロープラグを簡単な工程で、かつローコストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグの縦断面図である。
【図２】前記セラミックヒータの要部の拡大図である。
【図３】第２の実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグの要部の縦断面図である。
【図４】第３の実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグの要部の縦断面図である。
【図５】第４の実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグの要部の縦断面図である。
【図６】第５の実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグの要部の縦断面図である。
【図７】第６の実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグの要部の縦断面図である。
【図８】第７の実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグの要部の縦断面図である。
【図９】第８の実施の形態に係るセラミックヒータ型グロープラグの要部の縦断面図である。
【符号の説明】
６セラミックヒータ
６ｂ端面
８金属製外筒
１２電極取り出し金具
１４正極接続部材
６２絶縁性セラミックス
６４発熱体
６８正極側リード線

Claims

発熱体を絶縁性セラミックスで保持するセラミックヒータと、このセラミックヒータが一端部内に固定されるとともに、他端部側がハウジングの内部孔に固定された金属製外筒と、この金属製外筒内に位置する前記セラミックヒータの端面側で、前記発熱体の正極側リード線に接続された電極取り出し金具とを備えたセラミックヒータ型グロープラグにおいて、
前記セラミックヒータの端面に露出させた前記発熱体の正極側リード線と、前記電極取り出し金具の端部に固定された正極接続部材とが、ロウ付けにより接続されるとともに、金属製外筒のセラミックヒータ固定側よりも大径の電極取り出し金具側に充填され、この大径部をスエージング加工することにより高密度化された耐熱性絶縁粉体によって、前記電極取り出し金具と正極接続部材との接続部が固定されたことを特徴とするセラミックヒータ型グロープラグ。
請求項１に記載のセラミックヒータ型グロープラグにおいて、
前記セラミックヒータの端部に突出部を形成し、この突出部表面に前記正極側リード線を露出させて、前記正極接続部材をロウ付けにより接続させたことを特徴とするセラミックヒータ型グロープラグ。
請求項２に記載のセラミックヒータ型グロープラグにおいて、
前記突出部の側面に前記正極側リード線の側面を露出させるとともに、前記正極接続部材を有底筒状に形成し、この正極接続部材を前記突出部に嵌合し、ロウ付けにより接続したことを特徴とするセラミックヒータ型グロープラグ。
請求項１に記載のセラミックヒータ型グロープラグにおいて、
前記セラミックヒータの端部に凹陥部を形成し、この凹陥部表面に前記正極側リード線を露出させて、前記正極接続部材をロウ付けにより接続させたことを特徴とするセラミックヒータ型グロープラグ。
請求項１に記載のセラミックヒータ型グロープラグにおいて、
前記セラミックヒータの端部に前記正極側リード線に接続する前記正極側リード線より大径のリード線接続部材を配置するとともに、このリード線接続部材の端面を前記セラミックヒータの端面に露出させて、前記接続部材をロウ付けにより接続させたことを特徴とするセラミックヒータ型グロープラグ。
請求項１に記載のセラミックヒータ型グロープラグにおいて、
前記正極側リード線の先端に折り曲げ部を形成し、この折り曲げ部の側面を前記セラミックヒータの端面に露出させたことを特徴とするセラミックヒータ型グロープラグ。
発熱体を絶縁性セラミックスで保持するセラミックヒータと、このセラミックヒータが一端部内に固定されるとともに、他端部側がハウジングの内部孔に固定された金属製外筒と、この金属製外筒内に位置する前記セラミックヒータの端面側で、前記発熱体の正極側リード線に接続された電極取り出し金具とを備えたセラミックヒータ型グロープラグを製造する製造方法において、
前記セラミックヒータの端面を機械加工して、この端面に前記発熱体の正極側リード線を露出させ、このセラミックヒータの前記端面側を、大径部と小径部を有する金属製金具の小径部側に挿入し、その後、前記正極側リード線と、金属製外筒の大径部側から挿入した前記電極取り出し金具の端部に固定された正極接続部材をロウ付けにより接続した後、金属製外筒の大径部側から耐熱性絶縁粉体を充填し、この大径部側をスエージング加工することにより耐熱性絶縁粉体を高密度化して、前記電極取り出し金具と正極接続部材との接続部を固定したことを特徴とするセラミックヒータ型グロープラグの製造方法。