JP4572492B2 - セラミックスグロープラグおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【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、自己温度制御用の制御コイル(ブレーキコイル)を備えた自己制御型のセラミックスグロープラグ、およびセラミックスヒータの抵抗偏差を容易に補正することができるセラミックスグロープラグに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
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る等、絶縁性セラミックスと発熱体としての無機導電体とを複合して形成したセラミックスヒータを、金属製外筒内にロウ付けにより固定し、前記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の内面に電気的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セラミックスグロープラグが従来から知られている。
【0003】
前記セラミックスグロープラグの発熱体に、この発熱体よりも正の抵抗温度係数の大きい制御コイル(高融点金属製のコイル)を直列に配置した自己温度制御型セラミックスグロープラグが従来から広く用いられている。この自己制御型セラミックスグロープラグは、発熱体をグロープラグの先端に配置し、その後方側に制御コイルを配置している。
【0004】
前記自己制御型のセラミックスグロープラグは、温度が低いときには、発熱体および制御コイルともに抵抗値が小さいので、発熱体、制御コイルに大きな電流が流れて急速に温度が上昇する。そして、温度が上昇するにつれて、制御コイルの抵抗値が急速に大きくなり、そのため発熱体に流れる電流が小さくなって、それ以上の温度の上昇が抑制される。このように自ら温度制御を行うので、温度制御のための高価なコントローラが必要なく、低コストである。
【0005】
従来の自己制御型のセラミックスグロープラグとして、各種の構成のものが知られており、例えば、特開昭59−170620号公報には、発熱体(発熱コイル)を埋設したセラミックスヒータを金属製外筒を介してハウジング(機関取付金具)の内部孔に固定し、そのセラミックスヒータに、電極取り出し金具等を介して制御コイル(ブレーキコイル)、外部接続端子を接続し、ハウジングの内部孔および金属製外筒内に耐熱絶縁性の充填材(ガラス)を充填して、前記制御コイル等を固定した構成が記載されている。
【0006】
また、特開昭60−196164号公報には、発熱体(発熱コイル)を埋設したセラミックスヒータを、金属製外筒を介してハウジングの内部孔の一端部側に固定し、制御コイルと外部接続端子の先端部とを埋設したシースをハウジングの内部孔の他端側に固定し、これらを接続リードによって固定した構成が記載されている。
【0007】
さらに、特開平4−257615号公報には、導電性セラミックスの発熱体と制御コイルとを直列に接続して絶縁性セラミックス中に埋設したセラミックスヒータを、金属製外筒を介してハウジングに固定した構成が記載されている。
【0008】
また、特開昭61−217623号公報には、導電性セラミックスの発熱部と制御部とを直列に配置し、その中央に形成した孔内に絶縁部材を介して外部接続端子を挿入して前記発熱部に接続した構成が記載されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
前記第1および第2の公報(特開昭59−170620号、特開昭60−196164号)に記載された自己制御型セラミックスグロープラグのように、セラミックスヒータと制御コイルとが別体の構成の場合には、ハウジングに組み込むときに、制御コイルや外部接続端子等の位置決めが難しく、また、それらの接続を確実に行うことが困難である。しかも、組み込み時にハウジング内に組み込む部品点数が多いため、組立性や信頼性に問題があり、コストアップになってしまうという欠点があった。
【0010】
さらに、前記第3および第4の公報(特開平4−257615号、特開昭61−217623号)に記載された自己制御型セラミックスグロープラグのように、セラミックスヒータの内部に発熱体(発熱コイル)と制御部(制御コイル)をともに配置する場合には、発熱部と制御部との間の距離が充分にとれず、自己温度制御性が悪く、また、セラミックスヒータの構造が複雑で成形工程が複雑になってしまう。さらに、制御コイルを配置する分だけセラミックスヒータの長さが長くなってしまい、しかも、セラミックスヒータの機械的強度が下がってしまう等、生産性、強度、コスト等の面で種々の問題があった。
【0011】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、制御コイルをセラミックスヒータと一体的に結合することにより、組立性および信頼性が優れ、しかもコストダウンを図ることができる自己制御型のセラミックスグロープラグを提供することを目的とするものである。また、セラミックスヒータの構造が簡単で、しかもその長さを短くすることができ、製造コストを削減するとともに、生産性が良く、強度上優れた自己制御型のセラミックスグロープラグを提供することを目的とするものである。
【0012】
また、セラミックスグロープラグでは、セラミックスヒータの温度制御を行い、最高到達温度を制御する上から、発熱体部分の抵抗を必要とされる範囲内に規制することが非常に重要である。セラミックスヒータは、無機導電体と無機絶縁体とを混合することで抵抗値の調整を行うが、原料粉体の調整の困難さ、および焼結密度のばらつき、あるいは、周囲の絶縁性部分との焼結時のアンバランス等が要因となり、所定の抵抗値を得ることが非常に困難である。
【0013】
これらの事情は、セラミックスグロープラグ固有の問題ではなく、セラミックスヒータ全体に共通の問題であるが、特に、セラミックスグロープラグにおいては、使用する温度条件が厳しく、さらに、車両から供給される電圧が約12Vであり、また、要求される形状が小さいため自由度が低いことなどから、抵抗体設計が困難で、これらのばらつきの結果生じる抵抗値の変化を抑制することが非常に難しいという問題がある。
【0014】
そこで、従来からセラミックスグロープラグにおいては、ホットプレス工法という特殊な焼結方法を採用していた。ホットプレス工法では、外力の助けを得ながら焼結が進行することから、これらのばらつき要因の多くを小さくすることができる。すなわち、焼結密度のばらつきや、焼結時のアンバランスを大幅に軽減し、抵抗値のばらつきを実用上差し支えのない範囲まで抑制することが可能である。しかしながら、ホットプレス工法は、設備自体が非常に高価であり、さらに、ニアネットシェープ加工が困難であり、研削コストが高いため、量産性の観点からは好ましい工法とはいえない。このことがセラミックスグロープラグが金属グロープラグと比較して高価であることの主たる要因になっていた。また、ホットプレス工法を採用した場合にも、所定の抵抗値を得るためには非常に厳しい品質管理が必要であり、さらにコスト高の要因になっていた。
【0015】
従って、他の発明は、前記課題を解決するためになされたもので、セラミックスヒータの抵抗値のばらつきの調整を可能にすることにより、ホットプレスという高価な工法を用いることなく、実用上問題のない発熱特性を有し、しかも、低コストで生産することが可能なセラミックスグロープラグを提供することを目的とするものである。
【0016】
【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自己制御型のセラミックスグロープラグは、絶縁性セラミックスと発熱体としての無機導電体で形成したセラミックスヒータと、このセラミックス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、前記発熱体の一方の極に接続された、前記発熱体よりも正の抵抗温度係数の大きい制御コイルと、この制御コイルの他端に接続された電極取り出し金具とを備えたものであって、特に、前記電極取り出し金具を剛体により形成するとともに、前記制御コイルおよびこの制御コイルと電極取り出し金具との接続部を前記金属製外筒内に収容し、かつ、金属製外筒を、前記セラミックスヒータが固定された小径部と、前記ハウジングに固定された大径部とを有する段付き形状とし、前記制御コイルを大径部内に配置し、さらに、これら制御コイルおよび電極取り出し金具を、金属製外筒内に充填されスエージング加工により高密度化された耐熱性絶縁粉体を介して前記金属製外筒に固定したものである。
【0019】
また、請求項2に記載の発明は、前記制御コイルを、前記ハウジングの先端部より内側に配置したことを特徴とするものである。
【0020】
また、請求項3に記載の発明は、前記セラミックスヒータの一方の極と制御コイルとをリード線を介して接続したことを特徴とするものである。
【0021】
また、請求項4に記載の発明は、前記電極取り出し金具に、その端面に開口する挿入孔を形成し、この挿入孔内に前記制御コイルの一端を挿入して接続したことを特徴とするものである。
【0022】
また、請求項5に記載の発明は、前記挿入孔が、前記電極取り出し金具を軸方向に貫通する貫通孔であり、この貫通孔に前記制御コイルを挿通し、前記電極取り出し金具の外周を塑性変形させることで前記制御コイルとの接続を行うことを特徴とするものである。
【0023】
また、請求項6に記載の発明は、前記電極取り出し金具の先端部側面に、前記制御コイルの先端部側面を当接させて接続したことを特徴とするものである。
【0024】
また、請求項7に記載の発明は、前記制御コイルの先端部をコイル状に形成し、このコイル状部に前記電極取り出し金具の先端部を挿入して接続したことを特徴とするものである。
【0026】
また、請求項8に記載の発明は、絶縁性セラミックスと発熱体としての無機導電体で形成したセラミックスヒータと、このセラミックス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、前記発熱体の一方の極に接続された抵抗体と、この抵抗体の他端に接続された電極取り出し金具とを備えたセラミックスグロープラグにおいて、前記抵抗体の電極取り出し金具側をコイル状にするとともに、電極取り出し金具の先端にねじ部を形成して、このねじ部を前記コイル状部内にねじ込むことにより、前記抵抗体と電極取り出し金具とを接続し、かつ、電極取り出し金具のねじ込み位置を調整可能に構成し、直列に接続した前記セラミックスヒータと抵抗体との抵抗値を測定し、この測定値に応じて前記電極取り出し金具のねじ込み位置を調整することにより、セラミックスヒータの抵抗値を補正して全体の発熱特性をほぼ同一にしたことを特徴とするものである。
【0027】
また、請求項9に記載の発明は、請求項8に記載のセラミックスグロープラグにおいて、前記電極取り出し金具を剛体により形成するとともに、前記抵抗体およびこの抵抗体と電極取り出し金具との接続部を前記金属製外筒内に収容し、これら抵抗体および電極取り出し金具を、スエージング加工により高密度化された耐熱性絶縁粉体を介して前記金属製外筒に固定したことを特徴とするものである。
【0028】
また、請求項10に記載の発明は、前記請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の自己制御型のセラミックスグロープラグを製造する製造方法であって、前記制御コイルの一端を剛体からなる電極取り出し金具の一端に接続するとともに、前記制御コイルの他端を前記セラミックスヒータの一方の極に接続する工程と、前記セラミックスヒータを大径部と小径部を有する前記金属製外筒の小径部内に固定する工程と、前記金属製外筒の開口部から耐熱性絶縁粉体を充填した後シール部材を挿入する工程と、内部に前記制御コイルと前記電極取り出し金具との接続部が収容されている前記金属製外筒の大径部の外周部分をスエージング加工により縮径することにより、前記制御コイルおよび電極取り出し金具を金属製外筒に固定する工程とを順次行うことを特徴とするものである。
【0029】
また、請求項11に記載の発明に係る製造方法は、前記制御コイルの一端をセラミックスヒータの一方の極に接続するとともに、このセラミックスヒータを大径部と小径部を有する金属製外筒の小径部に固定する工程と、制御コイルの他端と電極取り出し金具の一端を接続する工程と、前記金属製外筒の開口部から耐熱性絶縁粉体を充填した後シール部材を挿入する工程と、内部に前記制御コイルと前記電極取り出し金具との接続部が収容されている前記金属製外筒の大径部の外周部分をスエージング加工により縮径することにより、前記制御コイルおよび電極取り出し金具を金属製外筒に固定する工程とを順次行うことを特徴とするものである。
。
【0031】
【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ス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。このセラミックスグロープラグ1のハウジング2はほぼ円筒状をしており、その内部に段付きの軸方向孔4が形成されている。このハウジング2の内部孔4の中央部4bは小径になっており、後に説明するセラミックスヒータを固定する図の左側に、前記小径部4bより僅かに内径の大きい中径部4aが形成されている。セラミックスヒータが固定される中径部4aの左方に位置する開口部4eは、セラミックスヒータ固定部(中径部)4aよりもやや内径が大きくなっている。また、外部接続端子と絶縁部材を固定する図1の右側は大径部4cになっている。
【0032】
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、セラミックスヒータ6がロウ付け(銀ロウ付け)により接合された金属製外筒8の後端部8c側が圧入され、または挿入されてロウ付け等により固定されている。
【0033】
セラミックスヒータ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、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の後方側が金属製外筒8内に挿入されており、その後端面6bが金属製外筒8の内部に位置している。なお、この実施の形態では、発熱体64を高融点金属としているが、導電性セラミックスやシート状の発熱体等にしても良く、導電性セラミックスの発熱体の一部を絶縁性セラミックスから露出させる等、セラミックスヒータ6は、絶縁性セラミックスと発熱体としての無機導電体とを複合して形成したものであればよい。
【0034】
前記セラミックスヒータ6の内部に埋め込まれているコイル状発熱線64の一端(負極側端部)64aが、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、コイル状発熱線64の正極側端部64bは、セラミックスヒータ6の前記後端面6b側に伸びており、セラミックスヒータ6の内部で正極側リード線11の一端11aに接続されている。この正極側リード線11は、Ni線またはNiメッキの軟鋼線からなっている。
【0035】
前記正極側リード線11の一端11aをセラミックスヒータ6のコイル状発熱線64の正極側端部64bに接続する場合には、セラミックスヒータ6の後方側端部6d内にリード線取付け孔6cを形成し、このリード線取付け孔6c内に前記コイル状発熱線64の端部64bの側面を露出させておく。そして、このリード線取付け孔6c内に正極側リード線11の先端部11aを挿入し、ロウ付け(銀ロウ付け)することにより、コイル状発熱線64の端部64bと正極側リード線11とを電気的に接続している。
【0036】
セラミックスヒータ6の端面6bから取り出された正極側リード線11の他端部11bは、制御コイル13の一端13aに接続されている。この制御コイル13は、抵抗温度係数が比較的高い金属の線材をコイル状に巻いたものであり、その一端13aが前記のように正極側リード線11に溶接(スポット溶接)等により接合されるとともに、他端13bの側面が、剛体からなる電極取り出し金具12の一端部12aの側面にスポット溶接等により接合されている。なお、制御コイル13と正極側リード線11とを一体に形成しても良い。
【0037】
前記金属製外筒8は、セラミックスヒータ6が固定されている前方側の小径部8fと、それより後方側の大径部8gを有する段付き形状をしており、この大径部8gの後端部8cがハウジング2の内部孔4内に固定されている。この金属製外筒8の小径部8f内には前述のようにセラミックスヒータ6が固定され、大径部8g内には、前記制御コイル13およびこの制御コイル13と電極取り出し金具12との接続部12a、13bが収容されている。金属製外筒8内の、制御コイル13および電極取り出し金具12が収容されている部分の周囲には、耐熱性絶縁粉体をスエージング加工により高密度化した絶縁体14が充填されており、この絶縁体14を介して制御コイル13と電極取り出し金具12とがこの金属製外筒8に固定されている。さらに、金属製外筒8の開口部の内面と電極取り出し金具12の外面との間には、シール部材16が嵌着されている。
【0038】
前記制御コイル13は、金属製外筒8の大径部8g内の小径部8f寄り(セラミックスヒータ6側)に配置されており、この金属製外筒8がハウジング2に固定された状態では、ハウジング2の先端部2a付近の内部に位置している。
【0039】
一端部12aが金属製外筒8内で正極側リード線11に固定された前記電極取り出し金具12の他端部12bが、金属製外筒8から外部に突出しており、この端部12bに外部接続端子18の先端18aがバット溶接等により接続されている。
【0040】
前述のようにセラミックスヒータ6および金属製外筒8がハウジング2に固定されており、この状態で、外部接続端子18の末端(図1の右端)のねじ部18bがハウジング2から外方へ突出している、このねじ部18b側からシール部材(Oリング)20および円筒状の絶縁ブッシュ22嵌合され、ハウジング2の内部孔4の大径部4c内に挿入されている。さらにその外側からワッシャ状の絶縁部材24が嵌合され、アルミ製のナット26を締め付けることにより絶縁ブッシュ22を固定している。前記ハウジング2の内部孔4の大径部4cは、小径部4b側がテーパ面4fになっており、シール部材20をこのテーパ面4fと絶縁ブッシュ22との間で圧迫することにより、ハウジング2の内部の気密を保持している。なお、シール部材20と絶縁ブッシュ22を、ハウジング2の端部をかしめることにより固定することもできるが、前記アルミ製ナット26で固定する方がかしめ工程が不要であり、コスト的に有利である。
【0041】
但し、外部接続端子18の固定構造は、前記構成に限定されるものではなく他の方法により固定しても良い。例えば、特願2000−084659号等に記載されたように、ハウジング2の内面と外部接続端子18の外面との間に絶縁固定部材を設け、この絶縁固定部材によって外部接続端子18に作用する締め付けトルクを受けるようにすることもできる。
【0042】
以上の構成に係る自己制御型のセラミックスグロープラグ1では、セラミックスヒータ6から取り出された正極側リード線11と制御コイル13、および制御コイル13と電極取り出し金具12とが、金属製外筒8の内部で接続されており、これら制御コイル13および電極取り出し金具12が金属製外筒8内に充填した絶縁体14によってこの金属製外筒8に固定されている。このようにセラミックスヒータ6に制御コイル13が一体化されているので、このグロープラグ1の組立が非常に容易であり、ハウジング2内に組み付ける部品点数も少ないので作業性が良く、コストダウンを図ることができる。
【0043】
また、セラミックスヒータ6と制御コイル13とを一体化しているが、セラミックスヒータ6の内部に制御コイル13を組み込んだ従来の構成と異なり、発熱体64と制御コイル13との距離を必要なだけ確保することができるので、温度制御性が優れている。しかも、セラミックスヒータ6を短くすることができるので全体的なコストを削減することができる。
【0044】
さらに、金属シース内に耐熱性絶縁粉体を充填してスエージング加工して、発熱コイルと制御コイルを固定した従来の自己制御型の金属グロープラグと構造が類似しているので、金属製外筒8をハウジング2に圧入する設備等を共用化することができる。また、制御コイル13を、耐熱性絶縁粉体をスエージング加工により高密度化した絶縁体14内に固定しているので、制御コイル部分の気密保持が容易である。
【0045】
次に、前記図1、図2、および図3ないし図5により、前記構成の自己制御型セラミックスグロープラグ1の組立手順について説明する。先ず、セラミックスヒータ6の端面6bに形成された正極側リード線取付け孔6cに、制御コイル13の一端13aに溶接(スポット溶接)した正極側リード線11(Ni線またはNiメッキの軟鋼線)の一端11aを挿入して銀ロウ付けし、制御コイル13の他端13bに剛体の電極取り出し金具12を溶接して組立体を形成する(図3(a)参照)。この実施の形態では、制御コイル13の端部13bの側面を、電極取り出し金具12の先端部12aの側面に当接させてスポット溶接により固定している。
【0046】
前記組立体としてのセラミックスヒータ6を、その発熱部6aを外部に出した状態で金属製外筒8の小径部8f内に挿入し、銀ロウ付けで金属製外筒8に固定する。セラミックスヒータ6と金属製外筒8とを銀ロウ付けにより接合した状態では、図3(b)に示すように、制御コイル13が金属製外筒8の大径部8g内の小径部8f寄りに位置しており、さらにこの制御コイル13と電極取り出し金具12との接続部12a、13bも金属製外筒8内に位置している。
【0047】
ここで、セラミックスヒータ6を金属製外筒8内にロウ付けによって固定する場合の組立手順について簡単に説明する。先ず、ロウ付け治具に金属製外筒8をセットする。なお、金属製外筒8とセラミックスヒータ組立体を複数セットして同時にロウ付けを行う。次に、正極側リード線11、制御コイル13および電極取り出し金具12を接続してなるセラミックスヒータ6の組立体(図3(a)の状態)の端面6b上に、線材をコイル状に巻いたロウ材(銀ロウ材)をセットして、それを金属製外筒8内に嵌合してセットする。これにより金属製外筒8とセラミックスヒータ6との位置決めがなされる。そして、加熱してロウ材を溶解しセラミックスヒータ6と金属製外筒8とのロウ付けを行う。
【0048】
前述のように、段付き形状の金属製外筒8内にセラミックスヒータ6を銀ロウ付けにより固定した後、金属製外筒8の大径部8g側の開口部8dから、制御コイル13と電極取り出し金具12の一端が収容されている空間15内に耐熱性絶縁粉体14(例えば、マグネシア(MgO)等)を充填する(図3(c)参照)。耐熱性絶縁粉体14を充填した後、金属製外筒8の開口部8d付近の粉体を取り除いてシール部材16を挿入する空間17を確保する(図3(d)参照)。
【0049】
次に、金属製外筒8の開口部8d内の空間17に、ゴム製のシール部材16(シリコンゴム、フッ素ゴム等)を挿入する(図4(a)参照)。このシール部材16を金属製外筒8の開口部8d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14がこぼれることを防止できる。また、電極取り出し金具12が金属製外筒8の内面に接触することを防止できる。その後、金属製外筒8の端部をかしめて(図4(b)の符号8e参照)前記シール部材16が脱落しないようにする。
【0050】
図4(b)に示すように、金属製外筒8内に耐熱性絶縁粉体14を充填し、シール部材16を挿入して金属製外筒8の端部8eをかしめた後、制御コイル13およびこの制御コイル13と電極取り出し金具12との接続部12a、13bが収容されている金属製外筒8の大径部8gを、スエージング加工することにより、前記セラミックスヒータ6が固定されている小径部8fよりもやや大径になる程度まで縮径する。このようにスエージング加工により金属製外筒8の大径部8gの外径を縮径することにより、耐熱性絶縁粉体14を高密度化して、制御コイル13および電極取り出し金具12を金属製外筒8内に固定する(図4(c)参照)。なお、縮径した部分の外径を、セラミックスヒータ6が固定されている部分(小径部8f)の外径とほぼ同径にしても良い。
【0051】
前記のようにスエージング加工により金属製外筒8に固定された電極取り出し金具12の外部側端部12bに、外部接続端子18の一端18aをバット溶接等によって固定する(図5参照)。図5に示すサブアセンブリ(セラミックスヒータ6、金属製外筒8、制御コイル13、電極取り出し金具12、外部接続端子18等)を、外部接続端子18のバッテリ接続用のねじ部18b側を先にして、ハウジング2のセラミックスヒータ固定側端部(図1の左端)から内部孔4内に挿入し、圧入、または、ロウ付け(銀ロウ付け)等により固定する。
【0052】
前記サブアセンブリをハウジング2に固定したときには、外部接続端子18の末端ねじ部18bが、ハウジング2の外部へ突出している。このねじ部18bの外周に、前述のように、シール部材(Oリング)20および円筒状の絶縁ブッシュ22嵌合して、ハウジング2の内部孔4の大径部4c内に挿入し、さらにその外側からワッシャ状の絶縁部材24を嵌合し、アルミ製のナット26を締め付けて固定することにより、図1に示す自己制御型のセラミックスグロープラグ1を組み立てる。
【0053】
以上のように金属製外筒8の内部に制御コイル13を収容した状態でスエージングを行うことにより、セラミックスヒータ6と制御コイル13とを容易に一体化することができる。そして、これら一体化したセラミックスヒータ6、制御コイル13および電極取り出し金具12をハウジング2に組み付けるので、極めて作業性が良く、また、ハウジング2に組み込む部品点数も少なく、組立性や信頼性が優れており、しかもコストダウンを図ることができる。
【0054】
図6ないし図8は、第2の実施の形態に係る自己制御型のセラミックスグロープラグ1の組立手順を示す図であり、この実施の形態では、先ず、セラミックスヒータ6と金属製外筒8、およびセラミックスヒータ6のコイル状発熱線64の正極側64bと制御コイル13の端部13aとを同時にロウ付けして一体化した後、制御コイル13の他端13cに電極取り出し金具12を接続し、その後、スエージング加工を行って、固定および電気的接続をする。この実施の形態では、制御コイル13のセラミックスヒータ6への固定側の端部13aを延長してあり、前記第1の実施の形態の正極側リード線11を省略して、制御コイル13を直接セラミックスヒータ6のコイル状発熱体64の正極側64bに接続している。
【0055】
セラミックスヒータ6と制御コイル13および金属製外筒8をロウ付けする際には、セラミックスヒータ6の外周に、ハウジング2への固定側(図6の上部)に大径部8gが形成された金属製外筒8の下部(小径部8f)を嵌合させた状態で、ロウ付け治具(図示せず)にセットし、セラミックスヒータ6の端面6b上に、線材をコイル状に巻いたロウ材をセットし、端面6bに形成されたコイル状発熱線64の正極側64bが露出している取付け孔6c内に制御コイル13の先端13aを挿入し、所定の温度(例えば900度)に加熱し、銀ロウ材を溶融する。溶けた銀ロウ材は金属製外筒8の内面とセラミックスヒータ6の外面との間の隙間、およびセラミックスヒータ6の取付け孔の内面と制御コイル13の外面との間の隙間に流れ込み同時にロウ付けされる(図6(a)参照)。
【0056】
さらに、この実施の形態では、図6(b)に示すように、電極取り出し金具12の先端部(図6の下端部)12cを小径にするとともに、制御コイル13の他端部13c(図6の上端部)を、電極取り出し金具12の先端小径部12cの外径とほぼ同じ程度の内径を有する小径のコイル状に巻いておき、この制御コイル13の小径コイル状部13c内に電極取り出し金具12の先端の小径部12cを挿入する。
【0057】
続いて、前記第1の実施の形態と同様の工程を行う。すなわち、金属製外筒8の大径部8g側の上部空間15(図6(b)参照)内に耐熱性絶縁粉体14を充填し(図6(c)参照)、金属製外筒8の開口部8dの入口付近の耐熱性絶縁粉体14を取り除いて空間17を形成する(図6(d)参照)。次に、金属製外筒8の開口部8dにシール部材16を挿入した後(図7(a)参照)、金属製外筒8の端部8eをかしめてシール部材16が脱落しないようにする(図7(b)参照)。その後、金属製外筒8の前記大径部8gをスエージング加工することにより前記セラミックスヒータ6が固定されている小径部8fよりもやや大径となるように縮径する(図7(c)参照)。
【0058】
スエージング加工により金属製外筒8内に固定された電極取り出し金具12の外部側先端部12bに、外部接続端子18の一端18aをバット溶接等により固定する(図8参照)。このようにして組み立てたサブアセンブリ(セラミックスヒータ6、金属製外筒8、制御コイル13、電極取り出し金具12、外部接続端子18等)を前述のようにハウジング2内に挿入して固定することにより自己制御型セラミックスグロープラグ1を組み立てる。この実施の形態に係る自己制御型セラミックスグロープラグ1も前記第1の実施の形態のグロープラグと同様の効果を奏することができる。なお、電極取り出し金具12の先端小径部12dに、制御コイル13の小径コイル状部13c内に挿入した後に簡単に抜け出さないように段付き部を設けても良い。このようにすると、その後の工程で電極取り出し金具12の先端小径部12dが制御コイル13の小径コイル状部13cから抜け出してしまうことを防止できるようになる。
【0059】
また、この実施の形態の組立手順では、前記第1の実施の形態よりも製造上のメリットが大きい。前記実施の形態では、先に電極取り出し金具12をセラミックスヒータ6に固定された制御コイル13に接続した後、セラミックスヒータ6を金属製外筒8にロウ付けするようにしているので、ロウ付け時には、セラミックスヒータ組立体の全長が長くなっており、一度に多数のロウ付けを行うことが困難であり、また、ロウ付け中に電極取り出し金具12の重さで制御コイル13が曲がり、矯正が必要になる場合がある。さらに、電極取り出し金具12が邪魔になりコイル状のロウ材をセットしにくい、あるいは電極取り出し金具12の外径が金属製外筒8の内径よりも大きいとセットできない等の問題もある。しかも、セラミックスヒータ6と制御コイル13(制御コイル13に接続された正極側リード線11)とのロウ付けと、セラミックスヒータ6と金属製外筒8とのロウ付けとを別々に行っているので、2回のロウ付け工程が必要である。
【0060】
これに対し、この実施の形態では、セラミックスヒータ6と金属製外筒8、セラミックスヒータ6と制御コイル13のロウ付けを一回の工程で行った後、電極取り出し金具12を接続(仮の接続でも良い)してスエージング加工を行うようにしているので、前述のような組立手順における不具合はすべて解消される。
【0061】
図9は、第3の実施の形態に係る自己制御型のセラミックスグロープラグ1の要部の構成およびその組み立て手順を示すもので、この実施の形態では、電極取り出し金具12の先端12dを細くするとともに、その小径の先端部12dに、制御コイル13の端部13bを挿入する挿入孔12eを設けている(図9(b)参照)。なお、図示しない部分は前記各実施の形態と同一なので同一の符号を付して説明する。
【0062】
この実施の形態では、制御コイル13の一端13aに正極側リード線11を予め溶接しておき、セラミックスヒータ6を金属製外筒8の小径部8f内に嵌合するとともに、前記正極側リード線11の端部11aをセラミックスヒータ6の取付け孔6c内に挿入し、これらセラミックスヒータ6と金属製外筒8およびセラミックスヒータ6と制御コイル13(制御コイル13の正極側リード線11)とを同時にロウ付けする。
【0063】
次に、電極取り出し金具12の先端小径部12dに形成されている挿入孔12e内に制御コイル13の端部13bを挿入し、その後、前記各実施の形態と同様の手順により、耐熱性絶縁粉体14の充填、金属製外筒8の開口部8d付近の耐熱性絶縁粉体14の取り除き、シール部材16の挿入、金属製外筒8の端部8eのかしめ、およびスエージング加工の各工程を行う。スエージング加工により金属製外筒8の大径部8gを縮径することにより、電極取り出し金具12の先端の細径部12dが変形して制御コイル13と強固に固定され、確実に電気的接続が行われる。この実施の形態でも、前記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0064】
図10は、第4の実施の形態に係る自己制御型のセラミックスグロープラグ1の要部の構成およびその組み立て手順を示すもので、この実施の形態では、制御コイル13の電極取り出し金具12への接続側13dを大幅に延長してあり、この制御コイル13の他端部13a(図10の下端部)を正極側リード線11を介してセラミックスヒータ6のコイル状発熱線64に接続した状態で、金属製外筒8の開口部8dから外方へ伸びている(図10(a)参照)。
【0065】
この実施の形態も、組付け時には、前記第3の実施の形態と同様に、制御コイル13の一端13aに正極側リード線11を予め溶接しておき、セラミックスヒータ6を金属製外筒8の小径部8f内に嵌合するとともに、前記正極側リード線11の端部11aをセラミックスヒータ6の取付け孔6c内に挿入し、これらセラミックスヒータ6と金属製外筒8およびセラミックスヒータ6と制御コイル13とを同時にロウ付けする。
【0066】
さらに、電極取り出し金具12には、軸方向の貫通孔12fが形成してあり、この電極取り出し金具12の貫通孔12f内に前記制御コイル13の延長した端部13dを挿通し、かしめ等によりこれら電極取り出し金具12と制御コイル13とを固定して電気的に接続している。
【0067】
前述のように、一端13aをセラミックスヒータ6に接続するとともに、他端13dを金属製外筒8の外部に延長した制御コイル13の、その外部へ伸びている端部13dに、電極取り出し金具8を接続した後、前記各実施の形態と同様に、金属製外筒8の大径部8g側の空間15内に耐熱性絶縁粉体14を充填し、金属製外筒8の開口部8d付近の耐熱性絶縁粉体14を取り除き、その空いた空間17にシール部材16を挿入し、金属製外筒8の端部8eをかしめた後、スエージング加工を行う。このスエージング加工により電極取り出し金具12も鍛圧されて、制御コイル13と電極取り出し金具12との電気的接続が確実に行われる。従って、スエージング加工前の制御コイル13と電極取り出し金具12との電気的接続は、仮止め程度でも良い。また、スエージング加工前または後に電極取り出し金具12の外周をかしめることのみにより制御コイル13と電極取り出し金具12との電気的接続を行うようにしても良い。その後、制御コイル13の電極取り出し金具12から突出している部分を切断する。
【0068】
次に、電極取り出し金具12の端部12gに外部接続端子18の端部18aをバット溶接により接続し、このサブアセンブリをハウジング2内に挿入して固定して自己制御型セラミックスグロープラグ1を組み立てる。
【0069】
この実施の形態の組立手順は、電極取り出し金具12の貫通孔12fに電極取り出し用リード線10を挿入して固定する点で、第3の実施の形態(図9)に近似しているが、第3の実施の形態では、金属製外筒8の内部で電極取り出し金具12の挿入孔12eに制御コイル13の端部13bを挿入する作業を行うので、制御コイル13を挿入し難く、また、挿入できたか否か確認することも困難であるため、接続ミスが発生するおそれがあるが、この実施の形態では、制御コイル13の一端13dを長くして金属製外筒8の外部で電極取り出し金具12の貫通孔12f内に挿入するので、挿入作業が容易であり、しかも、確実に挿入できたことを確認することができる。従って、接続ミスが発生するおそれもなく品質管理上有利である。
【0070】
なお、この第4に実施の形態では、制御コイル13の端部13dを延長して金属製外筒8の外部まで引き出しているが、制御コイル13自体を延長することに変えて、別のリード線を制御コイル13の端部に溶接するようにしても良い。
【0071】
図11は第5の実施の形態に係る自己制御型のセラミックスグロープラグ1の全体の構成を示す縦断面図であり、前記第1の実施の形態の金属製外筒8をハウジング2の中央部付近まで延長して、制御コイル13をハウジング2の内部に位置させるようにしたものである。
【0072】
この実施の形態では、ハウジング2の内部孔4の金属製外筒8を固定する中径部4aを、ハウジング2の中央部付近に設け、大幅に延長した金属製外筒8の大径部8gの端部8cを、この中径部8a内に圧入し、または挿入して固定している。そして制御コイル13の一端13aには、長い正極側リード線11の一端11bを溶接等により固定し、正極側リード線11の他端11aをセラミックスヒータ6のコイル状発熱体64に接続している。従って、制御コイル13は、ハウジング2の内部側に位置している。その他の構成および組み立て手順は前記第1の実施の形態と同様である。
【0073】
前記第1の実施の形態では、制御コイル13がハウジング2の先端部2a側に位置する構成であり、金属製外筒8の長さを短くできるので、スエージング加工等の加工性は良いが、制御コイル13がセラミックスヒータ6の発熱部6aに近いため、発熱部6aの微少な温度の変動まで拾ってしまい、温度制御性、つまり、温度制御の安定性が悪くなるおそれがある。これに対し、この第5の実施の形態の構成では、金属製外筒8が長くなるので、スエージング加工等の加工性はあまり良くないが、制御コイル13をセラミックスヒータ6の発熱部6aから離すことができるので、温度制御性が良くなるという効果が得られる。さらに、第5の実施の形態では、制御コイル13の発熱が、セラミックスヒータ6と金属製外筒8のロウ付け部に影響を及ぼすのを防止でき、ロウ付け部が高温になって、機械的強度や気密性が低下するのを防止することができる。
【0074】
図12は、第6の実施の形態に係るセラミックスグロープラグ1の要部の構成を説明する図であり、全体の図示は省略するが、前記図1〜図5に示す第1の実施の形態の構成とほぼ同一の構成を有している。よって、図面に示していない部分については前記第1の実施の形態の対応する部分の符号を付して説明する。前記各実施の形態では、セラミックスヒータ6の発熱体64の一方の極(正極)と電極取り出し金具12との間に制御コイル13を介在させることにより自己温度制御を行わせるようにしている。この実施の形態では、セラミックスヒータ6と電極取り出し金具12との間に制御コイル13を直列に接続し、スエージングによって金属製外筒8の内部に固定した前記各実施の形態の構造をそのまま利用して、個々のセラミックスヒータ6の抵抗値が異なっている場合でも、その抵抗偏差による発熱特性のばらつきを軽減できるようにしたものである。
【0075】
この実施の形態では、図12の上部に示すように、予め、異なる抵抗値(R′1、R′2、R′3、……R′n)を有する抵抗体113を複数用意しておき、セラミックスヒータ6の抵抗値(R1、R2、R3、……Rn)に応じて前記複数の抵抗体113のうちから適宜の抵抗値を有する抵抗体113を選択して、これらを直列に接続し、セラミックスヒータ6と抵抗体113の全体としての発熱特性のばらつきをできるだけ小さくするようにしている。この実施の形態では、抵抗体113がコイル状をしており、一端にセラミックスヒータ6の発熱体の正極側への接続部113aが、そして、他端に電極取り出し金具12への接続部113bが形成されている。
【0076】
前記セラミックスヒータ6と抵抗体113とを備えたセラミックスグロープラグ1は、前記第1の実施の形態のセラミックスグロープラグ1と同様の工程により、またはその他の工程により組み立てることができる。例えば、先ず、セラミックスヒータ6の抵抗値(R1、R2、R3、……Rn)に応じて、最適な抵抗値(R′1、R′2、R′3、……R′n)を有する抵抗体113を選択し、この抵抗体113の一端113aをセラミックスヒータ6の取付け孔6c内に挿入して、セラミックスヒータ6の発熱体(図12では図示を省略)の正極に銀ロウ付けにより接続し、抵抗体113の他端113bに、剛体の電極取り出し金具12を溶接して組立体を形成する。この組立体としてのセラミックスヒータ6を金属製外筒8内に挿入して、銀ロウ付けにより固定する。
【0077】
その後、金属製外筒8の内部に耐熱性絶縁粉体14を充填し、金属製外筒8の開口部にシール部材16を挿入して、スエージング加工を行い、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14を高密度化して抵抗体113および電極取り出し金具12を金属製外筒8内に固定する。さらに、電極取り出し金具12の外部側の端部12bに外部接続端子18を固定する。これらセラミックスヒータ6、金属製外筒8、抵抗体113および外部接続端子18等からなるサブアセンブリを、ハウジング2の内部孔4に固定する。
【0078】
前記のように第1の実施の形態とほぼ同様の構造で、かつ、セラミックスヒータ6の個別の抵抗偏差に応じて、異なる抵抗値(R′1、R′2、R′3、……R′n)を有する抵抗体113のうちから一つの抵抗体113を選択して、セラミックスヒータ6と直列に接続することにより、セラミックスヒータ6の抵抗偏差による発熱特性のばらつきを軽減することができる。従って、セラミックスヒータ6の抵抗値(R1、R2、R3、……Rn)のばらつきを抑制するために、従来、ホットプレス工法によりセラミックスヒータ6を製造する必要があったが、ホットプレス工法よりも低コストで、簡単な工法によりセラミックスヒータ6を製造することが可能になった。
【0079】
また、ホットプレス工法によりセラミックスヒータ6を製造する場合にも、前記構造としたことにより、製品の歩留まりの向上、管理項目の削減等によるコスト削減が可能になった。しかも、金属製外筒8の内部において、セラミックスヒータ6の正極側と電極取り出し金具12との間に直列に抵抗体113を接続、これらをスエージングにより一体化するだけなので、この実施の形態の構造にするためのコスト上昇は極めて僅かである。
【0080】
図13は、第7の実施の形態に係るセラミックスグロープラグ1の組み立て工程の一部を示すもので、前記図12に示す実施の形態では、抵抗値(R′1、R′2、R′3、……R′n)の異なる複数のコイル状抵抗体113を用意しておき、セラミックスヒータ6の個々の抵抗偏差に応じて、前記抵抗体113のうちから選択した抵抗体113を組み合わせて直列に接続するようにしたが、この実施の形態では、単一の抵抗体(制御コイル)213を用い、この抵抗体213に接続する電極取り出し金具212の接続位置を調整することにより、外部抵抗値を最適化するようにしたものである。
【0081】
この実施の形態のセラミックスグロープラグ1に用いられる抵抗体213は、コイル状部213eの一端に、セラミックスヒータ6の発熱体(図示せず)の正極側に接続される接続端部213aを有しており、他方の電極取り出し金具212への接続側はコイル状部213eのままになっている。一方、電極取り出し金具212の抵抗体213への接続側にはねじ部212aが形成されており、このねじ部212aを抵抗体213のコイル状部213e内にねじ込むことにより、抵抗体213と電極取り出し金具212とを連結し、かつ電気的に接続するようになっている。
【0082】
このセラミックスグロープラグ1を組み立てる場合には、先ず、抵抗体213の一端213aを、セラミックスヒータ6の端面に形成された取付け孔6c内に挿入するとともに、セラミックスヒータ6を金属製外筒8の小径部8f側に嵌合して、ロウ付けをすることにより、抵抗体213とセラミックスヒータ6の発熱体の正極側とを接続すると同時に、セラミックスヒータ6と金属製外筒8とを接合する。この状態で、セラミックスヒータ6と抵抗体213の抵抗値を測定する(図13(a)参照)。
【0083】
次に、金属製外筒8の開口部から電極取り出し金具212のねじ部212a側を挿入して(図13(b)の矢印参照)、このねじ部212aを抵抗体213のコイル状部213e内にねじ込む。前記図(a)における測定抵抗値に合わせて抵抗体213への電極取り出し金具212のねじ込み位置を調整して外部抵抗値の最適化を行う(図13(c)、(d)参照)。電極取り出し金具212のねじ込み位置を調整した後、金属製外筒8の開口部から耐熱性絶縁粉体14を充填し、開口部にシール部材16を挿入して(図13(e)参照)、スエージング加工を行う(図13(f)参照)。スエージング加工により金属製外筒8の大径部8gを縮径することにより、耐熱性絶縁粉体14を高密度化して抵抗体213および電極取り出し金具212を金属製外筒8の内部に固定する。
【0084】
この実施の形態でも、個々のセラミックスヒータ8の抵抗値にばらつきがあった場合に、電極取り出し金具212のねじ込み位置を調整することによって、外部抵抗値を最適化することができるので、従来構成のように、ホットプレス工法を用いることなく、より低コストで、簡単な工法によりセラミックスヒータ6を製造することが可能になった。また、ホットプレスによりセラミックスヒータ6を製造する場合にも、前記構造としたことにより、製品の歩留まりの向上、管理項目の削減等によるコスト削減が可能になった。しかも、金属製外筒8の内部において、セラミックスヒータ6の正極側と電極取り出し金具212との間に直列に抵抗体213を接続するだけなので、この実施の形態の構造にするためのコスト上昇は極めて僅かである。
【0085】
さらに、電極取り出し金具212を、セラミックスヒータ6に接続された抵抗体213のコイル部213e内にねじ込むことによりこれらを連結するので、工法全体の自動化が可能である。また、スエージングにより高密度化した絶縁体14によって、金属製外筒8の内部で電極取り出し金具212と抵抗体213を接続するようにしたので、これら両者212、213の接合を、任意の位置で確実に行うことができる。なお、前記第1〜第5の実施の形態の構成では、自己制御型のセラミックスグロープラグであり、セラミックスヒータの発熱体よりも正の抵抗温度係数が大きい制御コイルを、セラミックスヒータと電極取り出し金具の間に接続している。これに対し、第6および第7の実施の形態の構成では、製造されたセラミックスヒータがそれぞれ異なる抵抗値を有している場合に、別の抵抗体を直列に接続して、これらセラミックスヒータと抵抗体との全体としての抵抗値をほぼ同一になるようにして、個々のセラミックスヒータの抵抗値のばらつきを調整することを目的とするものであり、前記制御コイルとしての要件を満たすものである必要はない。
【0086】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に記載の発明によれば、絶縁性セラミックスと発熱体としての無機導電体で形成したセラミックスヒータと、このセラミックス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、前記発熱体の一方の極に接続された、前記発熱体よりも正の抵抗温度係数の大きい制御コイルと、この制御コイルの他端に接続された電極取り出し金具とを備えた自己制御型のセラミックスグロープラグにおいて、前記電極取り出し金具を剛体により形成するとともに、前記制御コイルおよびこの制御コイルと電極取り出し金具との接続部を前記金属製外筒内に収容し、かつ、金属製外筒を、前記セラミックスヒータが固定された小径部と、前記ハウジングに固定された大径部とを有する段付き形状とし、前記制御コイルを大径部内に配置し、さらに、これら制御コイルおよび電極取り出し金具を、金属製外筒内に充填されスエージング加工により高密度化された耐熱性絶縁粉体を介して前記金属製外筒に固定したことにより、制御コイルをセラミックスヒータと一体化できるので、組立が容易であり、コストを削減することができる。また、従来の自己制御型の金属グロープラグと類似の構造なので、組立用設備を共用化することができる。
【0088】
また、請求項2に記載の発明によれば、前記制御コイルを、前記ハウジングの先端部より内側に配置したので、セラミックスヒータを小型化することができ、全体的なコストを削減することができる。また、セラミックスヒータの発熱体と制御コイルとの距離を離すことができるので、温度制御性を良くすることができる。
【0089】
また、請求項3ないし請求項7に記載の発明によれば、制御コイルと電極取り出し金具との電気的接続を容易に確実にすることができる。
【0091】
さらに、請求項8に記載の発明によれば、前記抵抗体の電極取り出し金具側をコイル状にするとともに、電極取り出し金具の先端にねじ部を形成して、このねじ部を前記コイル状部内にねじ込むことにより、前記抵抗体と電極取り出し金具とを接続し、かつ、電極取り出し金具のねじ込み位置を調整可能に構成し、直列に接続した前記セラミックスヒータと抵抗体との抵抗値を測定し、この測定値に応じて前記電極取り出し金具のねじ込み位置を調整することにより、セラミックスヒータの抵抗値を補正して全体の発熱特性をほぼ同一にしたことにより、セラミックスヒータの個別の抵抗偏差による発熱特性のばらつきを軽減することができるので、ホットプレス以外の工法で、セラミックスヒータを製造することが可能になり、また、ホットプレスによる場合にも、製品の歩留まりを向上させ、管理項目を削減する等により、コスト削減が可能になるとともに、工法全体の自動化が可能である。
【0092】
また、請求項10および請求項11に記載の発明に係る製造方法によれば、前記自己制御型セラミックスグロープラグを容易に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自己制御型セラミックスグロープラグの縦断面図である。
【図2】前記自己制御型セラミックスグロープラグの要部を拡大して示す縦断面図である。
【図3】前記自己制御型セラミックスグロープラグを組み立てる手順を示す図であり、その前半部を示す。
【図4】前記自己制御型セラミックスグロープラグを組み立てる手順を示す図であり、その後半部を示す。
【図5】前記自己制御型セラミックスグロープラグを組み立てる手順を示す図であり、その組立途中のサブアセンブリを示す。
【図6】第2の実施の形態に係る自己制御型セラミックスグロープラグの組立手順を示す図であり、その前半部を示す。
【図7】第2の実施の形態に係る自己制御型セラミックスグロープラグの組立手順を示す図であり、その後半部を示す。
【図8】前記自己制御型セラミックスグロープラグを組み立てる手順を示す図であり、その組立途中のサブアセンブリを示す。
【図9】第3の実施の形態に係る自己制御型セラミックスグロープラグの組立手順を示す図であり、その前半部を示す。
【図10】第4の実施の形態に係る自己制御型セラミックスグロープラグの組立手順を示す図であり、その前半部を示す。
【図11】第5の実施の形態に係る自己制御型セラミックスグロープラグの全体の構成を示す縦断面図である。
【図12】第6の実施の形態に係るセラミックスグロープラグのセラミックスヒータと抵抗体との組み合わせについて説明する図である。
【図13】第7の実施の形態に係るセラミックスグロープラグの組立手順を示す図であり、その前半部を示す。
【符号の説明】
2 ハウジング
2a ハウジングの先端部
4 ハウジングの内部孔
6 セラミックスヒータ
8 金属製外筒
8f 金属製外筒の小径部
8g 金属製外筒の大径部
11 リード線(正極側リード線)
12 電極取り出し金具
13 制御コイル
14 絶縁体(耐熱性絶縁粉体)
62 絶縁性セラミックス
64 発熱体(コイル状発熱線)
Claims (11)
- 絶縁性セラミックスと発熱体としての無機導電体で形成したセラミックスヒータと、このセラミックス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、前記発熱体の一方の極に接続された、前記発熱体よりも正の抵抗温度係数の大きい制御コイルと、この制御コイルの他端に接続された電極取り出し金具とを備えた自己制御型のセラミックスグロープラグにおいて、
前記電極取り出し金具を剛体により形成するとともに、前記制御コイルおよびこの制御コイルと電極取り出し金具との接続部を前記金属製外筒内に収容し、かつ、金属製外筒を、前記セラミックスヒータが固定された小径部と、前記ハウジングに固定された大径部とを有する段付き形状とし、前記制御コイルを大径部内に配置し、さらに、これら制御コイルおよび電極取り出し金具を、金属製外筒内に充填されスエージング加工により高密度化された耐熱性絶縁粉体を介して前記金属製外筒に固定したことを特徴とする自己制御型のセラミックスグロープラグ。 - 請求項1に記載の自己制御型のセラミックスグロープラグにおいて、
前記制御コイルを、前記ハウジングの先端部より内側に配置したことを特徴とする自己制御型のセラミックスグロープラグ。 - 請求項1または請求項2に記載の自己制御型のセラミックスグロープラグにおいて、
前記セラミックスヒータの一方の極と制御コイルとをリード線を介して接続したことを特徴とする自己制御型のセラミックスグロープラグ。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の自己制御型のセラミックスグロープラグにおいて、
前記電極取り出し金具に、その端面に開口する挿入孔を形成し、この挿入孔内に前記制御コイルの一端を挿入して接続したことを特徴とする自己制御型のセラミックスグロープラグ。 - 請求項4に記載の自己制御型のセラミックスグロープラグにおいて、
前記挿入孔は、前記電極取り出し金具を軸方向に貫通する貫通孔であり、この貫通孔に前記制御コイルを挿通し、前記電極取り出し金具の外周を塑性変形させることで前記制御コイルとの接続を行うことを特徴とする自己制御型のセラミックスグロープラグ。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の自己制御型のセラミックスグロープラグにおいて、
前記電極取り出し金具の先端部側面に、前記制御コイルの先端部側面を当接させて接続したことを特徴とする自己制御型のセラミックスグロープラグ。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の自己制御型のセラミックスグロープラグにおいて、
前記制御コイルの先端部をコイル状に形成し、このコイル状部に前記電極取り出し金具の先端部を挿入して接続したことを特徴とする自己制御型のセラミックスグロープラグ。 - 絶縁性セラミックスと発熱体としての無機導電体で形成したセラミックスヒータと、このセラミックス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、前記発熱体の一方の極に接続された抵抗体と、この抵抗体の他端に接続された電極取り出し金具とを備えたセラミックスグロープラグにおいて、
前記抵抗体の電極取り出し金具側をコイル状にするとともに、電極取り出し金具の先端にねじ部を形成して、このねじ部を前記コイル状部内にねじ込むことにより、前記抵抗体と電極取り出し金具とを接続し、かつ、電極取り出し金具のねじ込み位置を調整可能に構成し、
直列に接続した前記セラミックスヒータと抵抗体との抵抗値を測定し、この測定値に応じて前記電極取り出し金具のねじ込み位置を調整することにより、セラミックスヒータの抵抗値を補正して全体の発熱特性をほぼ同一にしたことを特徴とするセラミックスグロープラグ。 - 請求項8に記載のセラミックスグロープラグにおいて、
前記電極取り出し金具を剛体により形成するとともに、前記抵抗体およびこの抵抗体と電極取り出し金具との接続部を前記金属製外筒内に収容し、これら抵抗体および電極取り出し金具を、スエージング加工により高密度化された耐熱性絶縁粉体を介して前記金属製外筒に固定したことを特徴とするセラミックスグロープラグ。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の自己制御型のセラミックスグロープラグを製造する製造方法において、
前記制御コイルの一端を剛体からなる電極取り出し金具の一端に接続するとともに、前記制御コイルの他端を前記セラミックスヒータの一方の極に接続する工程と、前記セラミックスヒータを大径部と小径部を有する前記金属製外筒の小径部内に固定する工程と、前記金属製外筒の開口部から耐熱性絶縁粉体を充填した後シール部材を挿入する工程と、内部に前記制御コイルと前記電極取り出し金具との接続部が収容されている前記金属製外筒の大径部の外周部分をスエージング加工により縮径することにより、前記制御コイルおよび電極取り出し金具を金属製外筒に固定する工程とを順次行うことを特徴とする自己制御型のセラミックスグロープラグの製造方法。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のセラミックスグロープラグを製造する製造方法において、
前記制御コイルの一端をセラミックスヒータの一方の極に接続するとともに、このセラミックスヒータを大径部と小径部を有する金属製外筒の小径部に固定する工程と、制御コイルの他端と電極取り出し金具の一端を接続する工程と、前記金属製外筒の開口部から耐熱性絶縁粉体を充填した後シール部材を挿入する工程と、内部に前記制御コイルと前記電極取り出し金具との接続部が収容されている前記金属製外筒の大径部の外周部分をスエージング加工により縮径することにより、前記制御コイルおよび電極取り出し金具を金属製外筒に固定する工程とを順次行うことを特徴とする自己制御型のセラミックスグロープラグの製造方法。
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