JP5947122B2 - グロープラグ - Google Patents

Description

本発明は、グロープラグに関するものである。

グロープラグ、特に圧力センサを搭載したグロープラグに関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。この技術では、発熱体としてのヒータは、弾性変形可能な可動部材に支持されており、燃焼圧を受けることによってヒータが変位する。圧力センサは、このヒータの変位を検出することによって、燃焼室内における圧力（燃焼圧）を検出している。そして、この可動部材は、薄肉化や形状変更が行なわれることによって、ヒータの変位を生じやすくするとともに、ハウジングの内部と燃焼室とを隔ててハウジングの内部の気密を確保する構造となっている。

特開２００６−８４４６８号公報

ところで、発熱体としてセラミックヒータを採用したグロープラグでは、セラミックヒータの外周に外筒が設けられており、可動部材は、その外筒に溶接される。しかし、可動部材は薄肉であるため、可動部材と外筒とを適切に溶接することが困難であり、溶接部位の耐久性やハウジングの内部の気密性を向上させることが困難であるといった課題があった。

また、発熱体としてシーズヒータを採用したグロープラグにおいても、可動部材は、シーズヒータの金属チューブに溶接される。しかし、可動部材は薄肉であるため、可動部材と金属チューブとを適切に溶接することが困難であり、溶接部位の耐久性やハウジングの内部の気密性を向上させることが困難であるといった課題があった。

本発明は、上述した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、圧力センサを搭載したグロープラグにおいて、可動部材と外筒との溶接部位の耐久性およびハウジングの内部の気密性を向上させることのできる技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。

[適用例１]
軸線に沿って延びるセラミックヒータであり、絶縁性セラミックによって形成された柱状の基体と、前記基体の内部に埋設され、通電によって抵抗発熱する抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体と電気的に接続され、セラミックヒータの後端部の外表面に露出する電極取出部とを有するセラミックヒータと、
前記セラミックヒータの前記後端部に外側から嵌められると共に、前記電極取出部に接続された外筒と、
前記セラミックヒータの先端を突出させた状態で前記セラミックヒータを内部に収容する筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内部の気密を確保するとともに、前記外筒を介して前記セラミックヒータと前記ハウジングとを連結しつつ、弾性変形することによって、前記セラミックヒータの、前記ハウジングに対する前記軸線に沿った変位を許容する可動部材と、
前記ハウジングの内部のうち前記セラミックヒータよりも後端側に配置され、前記セラミックヒータの前記変位に基づいて前記燃焼ガスの圧力を検出する圧力センサと、
を備えるグロープラグであって、
前記可動部材は、前記外筒を覆うように前記軸線に沿って延びると共に、前記外筒との間に隙間を有する筒部を有し、該筒部は、溶接によって前記外筒に接合されており、
前記筒部と前記外筒との溶接部位には、前記筒部側に設けられ、前記筒部の母材の組織を維持したまま前記隙間を減らすように形状が変化した母材部と、前記筒部を前記筒部の厚み方向に貫通すると共に、少なくとも一部が前記母材部の内部に設けられ、前記溶接による熱の影響を受けて前記筒部の母材の組織が変化した熱影響部と、前記熱影響部に接続しつつ前記外筒側に設けられ、前記筒部の母材と前記外筒の材料とが前記溶接によって溶けて混ざり合った溶融部と、が形成されており、
前記軸線に平行かつ前記軸線を通る平面によって前記溶接部位を切断した断面において、
前記熱影響部の最大幅は、前記筒部の最大厚さよりも大きく、
前記隙間は、前記溶接部位の中央に近づくにしたがって狭くなっており、
前記外筒の外表面を規定する仮想直線と、前記筒部の前記外筒に対向する面を規定する仮想直線との間に挟まれた領域には、前記母材部と前記熱影響部の両方が存在していることを特徴とする、
グロープラグ。

この構成によれば、溶接部位に肉厚の薄い部分が形成されないので、溶接部位の耐久性を向上させることができる。さらに、外筒と可動部材（筒部）との隙間を母材部と熱影響部の２層によって確実に封止することができるので、ハウジングの内部の気密性を向上させることができる。

[適用例２]
軸線に沿って延び、有底筒状の金属チューブと、前記金属チューブの内部に配置され、通電によって抵抗発熱する発熱コイルと、を有するシーズヒータと、
前記シーズヒータの先端を突出させた状態で前記シーズヒータを内部に収容する筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内部の気密を確保するとともに、前記シーズヒータの前記金属チューブと前記ハウジングとを連結しつつ、弾性変形することによって、前記シーズヒータの、前記ハウジングに対する前記軸線に沿った変位を許容する可動部材と、
前記ハウジングの内部のうち前記シーズヒータよりも後端側に配置され、前記シーズヒータの前記変位に基づいて前記燃焼ガスの圧力を検出する圧力センサと、
を備えるグロープラグであって、
前記可動部材は、前記金属チューブを覆うように前記軸線に沿って延びると共に、前記金属チューブとの間に隙間を有する筒部を有し、該筒部は、溶接によって前記金属チューブに接合されており、
前記筒部と前記金属チューブとの溶接部位には、前記筒部側に設けられ、前記筒部の母材の組織を維持したまま前記隙間を減らすように形状が変化した母材部と、前記筒部を前記筒部の厚み方向に貫通すると共に、少なくとも一部が前記母材部の内部に設けられ、前記溶接による熱の影響を受けて前記筒部の母材の組織が変化した熱影響部と、前記熱影響部に接続しつつ前記金属チューブ側に設けられ、前記筒部の母材と前記金属チューブの材料とが前記溶接によって溶けて混ざり合った溶融部と、が形成されており、
前記軸線に平行かつ前記軸線を通る平面によって前記溶接部位を切断した断面において、
前記熱影響部の最大幅は、前記筒部の最大厚さよりも大きく、
前記隙間は、前記溶接部位の中央に近づくにしたがって狭くなっており、
前記金属チューブの外表面を規定する仮想直線と、前記筒部の前記金属チューブに対向する面を規定する仮想直線との間に挟まれた領域には、前記母材部と前記熱影響部の両方が存在していることを特徴とする、
グロープラグ。

この構成によれば、溶接部位に肉厚の薄い部分が形成されないので、溶接部位の耐久性を向上させることができる。さらに、金属チューブと可動部材（筒部）との隙間を母材部と熱影響部の２層によって確実に封止することができるので、ハウジングの内部の気密性を向上させることができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、グロープラグの製造方法および製造装置等の形態で実現することができる。

本発明の第１実施形態としてのグロープラグの断面構成を示す説明図である。 可動部材と外筒との溶接部位の断面を拡大して示す模式図である。 実施形態における溶接部位の写真およびＸ線を用いて撮影した写真を示す参考図である。 比較例における溶接部位の写真およびＸ線を用いて撮影した写真を示す参考図である。 本発明の第２実施形態としてのグロープラグの断面構成を示す説明図である。 可動部材の近傍を拡大して示す断面図である。 可動部材と金属チューブとの溶接部位の断面を拡大して示す模式図である。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ｂ．第２実施形態：
Ｃ．変形例：

Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としてのグロープラグ１００の断面構成を示す説明図である。以下では、図１におけるグロープラグ１００の軸線Ｏの下方をグロープラグ１００の先端側とし、上方を後端側として説明する。また、この図１には、セラミックヒータ１５０の先端側近傍を拡大した図も示した。

グロープラグ１００は、自動車用のディーゼルエンジン等の内燃機関において、燃焼の補助を行なう発熱体としての機能を有しており、主な構成要素として、略円筒状のハウジング１１０と、ハウジング１１０の後端側に設けられたシール用保護筒１２０と、ハウジング１１０の先端側から一部が突出した状態で配置されたセラミックヒータ１５０と、セラミックヒータ１５０に電力を供給するための中軸１７０とを備えている。

グロープラグ１００は、さらに、内燃機関のシリンダ内の圧力（燃焼圧）を検出する圧力センサとしての機能を有している。グロープラグ１００は、圧力センサとしての機能を実現するための主な構成要素として、可動部材１３０と、歪部材１６０と、圧力検出素子１６４とを備えている。これらの構成要素については後述する。

ハウジング１１０は、略円筒状の部材であり、第１実施形態では、炭素鋼によって形成されている。ただし、ハウジング１１０は、炭素鋼に限らず、ステンレス鋼等の他の材料によって形成されていてもよい。

ハウジング１１０は、先端側ハウジング１１２と、ハウジング本体１１４とによって構成されている。ハウジング本体１１４には、グロープラグ１００を内燃機関のシリンダヘッドに固定するためのネジ溝部１１７が形成されており、このネジ溝部１１７がシリンダヘッド（図示せず）のプラグ取り付け孔に螺合することによって、グロープラグ１００が内燃機関に固定される。なお、先端側ハウジング１１２の先端面には、テーパ状のテーパ部１１３が設けられており、このテーパ部１１３は、プラグ取り付け孔に設けられたシート面（図示せず）に接する。これにより、エンジンの燃焼室の気密が確保される。

シール用保護筒１２０は、ハウジング本体１１４の後端側に、歪部材１６０を挟んだ状態で取り付けられている。シール用保護筒１２０の内部には、端子金具１２２および端子バネ１２４が配置されている。また、シール用保護筒１２０の後端には、シール部材１２６が挿入されており、グロープラグ１００内を封止している。

端子金具１２２は、シール用保護筒１２０の後端に挿入されたシール部材１２６によって固定されている。端子バネ１２４は、端子金具１２２および中軸１７０に電気的に接続された金属製の弾性部材であり、中軸１７０の軸線Ｏに沿った変位を許容する。

セラミックヒータ１５０は、その先端が突出した状態でハウジング１１０の内部に収容されている。セラミックヒータ１５０は、柱状の基体１５１と、基体１５１の内部に埋設され、通電によって抵抗発熱する抵抗発熱体１５２と、セラミックヒータ１５０の後端部１５３の外表面に露出すると共に、抵抗発熱体１５２に電気的に接続される電極取出部１５４、１５５とを備えている。

基体１５１は、軸線Ｏに沿って延びた柱状の部材であり、第１実施形態では、窒化珪素によって形成されている。ただし、基体１５１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。

抵抗発熱体１５２は、セラミックヒータ１５０の先端近傍で折り返すＵ字状の部材であり、第１実施形態では、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、抵抗発熱体１５２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。

電極取出部１５４は、抵抗発熱体１５２および中軸１７０と電気的に接続されており、抵抗発熱体１５２の正電位側端子として機能する。電極取出部１５５は、後述する外筒１７３と電気的に接続されており、抵抗発熱体１５２の接地側端子として機能する。なお、第１実施形態では、電極取出部１５４、１５５は、抵抗発熱体１５２と同じ材料で形成されており、抵抗発熱体１５２と一体となって形成されている。もとより、電極取出部１５４、１５５は、抵抗発熱体１５２と別体であってもよい。

中軸１７０は、セラミックヒータ１５０の後端側に配置された金属製の棒状の部材である。セラミックヒータ１５０と中軸１７０とは、金属製の連結筒１７２によって連結されている。また、中軸１７０の後端近傍には、絶縁筒体１７８が締り嵌め状態で固定されている。第１実施形態では、絶縁筒体１７８は、窒化珪素によって形成されているが、他の絶縁性の材料によって形成されていてもよい。

連結筒１７２は、導電性を有する筒状の部材であり、圧入によって中軸１７０およびセラミックヒータ１５０の外側から嵌められている。連結筒１７２は、内周側において電極取出部１５４と電気的に接続されている。すなわち、連結筒１７２は、中軸１７０と電極取出部１５４とを電気的に接続している。セラミックヒータ１５０の後端部１５３のうち、連結筒１７２よりも先端側には、外筒１７３が圧入によってセラミックヒータ１５０の外側から嵌められている。

外筒１７３は、導電性を有する筒状の部材であり、第１実施形態では、ＳＵＳ６３０によって形成されている。ただし、外筒１７３は、ＳＵＳ６３０以外の他の材料で形成されていてもよい。外筒１７３は、内周側において電極取出部１５５と電気的に接続されており、外周側において可動部材１３０と電気的に接続されている。すなわち、外筒１７３は、電極取出部１５５と可動部材１３０とを電気的に接続している。

以上の構成により、端子金具１２２に電力が供給されると、端子バネ１２４、中軸１７０、連結筒１７２および電極取出部１５４を通じて抵抗発熱体１５２に電力が供給され、セラミックヒータ１５０が発熱する。なお、電極取出部１５５は、外筒１７３、可動部材１３０、ハウジング１１０（テーパ部１１３）、エンジン（シート面）を通じて接地されている。

次に、内燃機関のシリンダ内の圧力を検出するための構成について説明する。ハウジング１１０内には、セラミックヒータ１５０とハウジング１１０とを連結するとともに、セラミックヒータ１５０の軸線Ｏに沿った変位を許容する可動部材１３０と、セラミックヒータ１５０の変位に基づいて変形する歪部材１６０と、歪部材１６０の変形量を検出する圧力検出素子１６４とが設けられている。

可動部材１３０は、外筒１７３を介してセラミックヒータ１５０とハウジング１１０とを連結する金属製のベローズ形状（蛇腹形状）を有しており、第１実施形態では、ＳＵＳ３１６によって形成されている。ただし、可動部材１３０は、ニッケル合金や、ステンレス鋼等の他の材料によって形成されていてもよい。第１実施形態では、可動部材１３０の後端側は、先端側ハウジング１１２に溶接されており、可動部材１３０の先端側に設けられた筒部１３１は、溶接部位Ｗにおいて、外筒１７３に溶接されている。溶接部位Ｗの形状については、後に詳述する。

このようにして、可動部材１３０は、セラミックヒータ１５０とハウジング１１０とを連結するとともに、その弾性力によって、セラミックヒータ１５０の軸線Ｏに沿った変位を許容する。また、可動部材１３０は、セラミックヒータ１５０とハウジング１１０とを連結することで、ハウジング１１０の内部の気密を確保する役割も果たす。

歪部材１６０は、導電性を有する環状の部材であり、第１実施形態では、ステンレス鋼によって形成されたダイアフラムが採用されている。ただし、歪部材１６０は、ステンレス鋼に限定されず、炭素鋼等の他の材料によって形成されていてもよい。歪部材１６０は、ハウジング１１０の内部のうち、可動部材１３０よりも後端側に配置されており、外周部がハウジング本体１１４とシール用保護筒１２０との間に挟まれることによって固定されている。

歪部材１６０の中央には、中軸１７０が通る開口部１６１が設けられている。歪部材１６０の開口部１６１の内周には、絶縁筒体１７８が締り嵌め状態で固定されている。このため、燃焼ガスの圧力（燃焼圧）を受けてセラミックヒータ１５０が軸線Ｏに沿って変位すると、その変位量が歪部材１６０に伝達され、歪部材１６０が変形する。

圧力検出素子１６４は、歪部材１６０の上面（後端側の面）に設けられており、歪部材１６０の変形量に基づいて圧力を検出する。第１実施形態では、圧力検出素子１６４として、ピエゾ抵抗素子が用いられている。ただし、圧力検出素子１６４としては、ピエゾ抵抗素子の他に、歪部材１６０の変形量を検出することのできる他の素子を採用することができる。例えば、圧力検出素子１６４としては、抵抗線を用いたひずみゲージや、半導体を用いたひずみゲージ等を採用することができる。

第１実施形態の圧力検出素子１６４（ピエゾ抵抗素子）は、歪部材１６０の変形量に応じてその抵抗値が変化する。圧力検出素子１６４には、ハウジング１１０内の所定の部位に設けられた集積回路（図示せず）が電気的に接続されている。

集積回路は、圧力検出素子１６４の抵抗値の変化を検出することによって、内燃機関の燃焼圧を検出する。集積回路は、こうして検出された燃焼圧を示す電気信号を、ハウジング１１０の後端から挿入された配線を通じて外部のＥＣＵ等に出力する。

図２は、可動部材１３０（筒部１３１）と外筒１７３との溶接部位の断面を拡大して示す模式図である。図２（Ａ）は、第１実施形態における溶接部位Ｗの形状を示しており、図２（Ｂ）は、比較例における溶接部位Ｗｃの形状を示している。なお、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す断面は、軸線Ｏに平行かつ軸線Ｏを通る平面によってそれぞれの溶接部位Ｗ、Ｗｃを切断した断面である。

図２に示すように、第１実施形態及び比較例における、可動部材１３０（筒部１３１）と外筒１７３との間には、隙間Ｓ１が設けられている。さらに、図２（Ａ）に示すように、第１実施形態における可動部材１３０と外筒１７３との溶接部位Ｗには、筒部１３１側に設けられ、筒部１３１の母材（第１実施形態ではＳＵＳ６３０）の組織を維持したまま隙間Ｓ１を減らすように形状が変化した母材部Ｗ１と、筒部１３１の厚みＴ方向に貫通すると共に、少なくとも一部が母材部Ｗ１の内部に設けられ、溶接による熱の影響を受けて筒部１３１の母材の組織が変化した熱影響部Ｗ２と、熱影響部Ｗ２に接続しつつ外筒１７３側に設けられ、筒部１３１の母材と外筒１７３の材料とが溶接によって溶けて混ざり合った溶融部Ｗ３とが形成されている。なお、第１実施形態では、熱影響部Ｗ２における金属組織の粒径は、母材部Ｗ１における金属組織の粒径よりも大きな粒径に変化している。

そして、第１実施形態では、熱影響部Ｗ２の最大幅Ｄは、筒部１３１の最大厚さＴよりも大きくなっている。また、隙間Ｓ１は、溶接部位Ｗの中央Ｍに近づくにしたがって狭くなっている。そして、外筒１７３の外表面を規定する仮想直線Ｌ１と、筒部１３１の外筒１７３に対向する面を規定する仮想直線Ｌ２との間に挟まれた領域には、母材部Ｗ１と熱影響部Ｗ２の両方が存在している。

以上の構成により、第１実施形態では、溶接部位Ｗに肉厚の薄い部分が形成されないので、溶接部位Ｗの耐久性を向上させることができる。さらに、外筒１７３と可動部材１３０（筒部１３１）との隙間Ｓ１を母材部Ｗ１と熱影響部Ｗ２の２層によって確実に封止することができるので、ハウジング１１０の内部の気密性を向上させることができる。

これに対して、図２（Ｂ）に示す比較例における溶接部位Ｗｃでは、熱影響部Ｗ２ｃの最大幅Ｄｃは、筒部１３１の最大厚さＴよりも小さく、可動部材１３０の表面が鋭利に削り取られた形状となっている。また、可動部材１３０と外筒１７３との間の隙間Ｓ１ｃは、溶接部位Ｗｃの中央Ｍに近づいても一定の幅を維持しており、溶接部位Ｗｃの中央Ｍは、熱影響部Ｗ２ｃのみによって封止される構造となっている。そして、仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ２とに挟まれた領域には、熱影響部Ｗ２ｃのみが存在し、母材部Ｗ１は存在していない。なお、第１実施形態と同様に、外筒１７３側には、可動部材１３０の母材と外筒１７３の材料とが溶接によって溶けて混ざり合った溶融部Ｗ３ｃが熱影響部Ｗ２ｃに接続するように形成されている。

以上の構成により、比較例では、図中の破線で囲まれた領域Ｆに示すように、溶接部位Ｗｃに肉厚の薄い部分が形成されてしまう。当該薄い部分は、亀裂が生じやすいため、気密性の確保および耐久性が十分ではない。また、可動部材１３０と外筒１７３との間の隙間は、熱影響部Ｗ２ｃのみによって封止されているので、この点からも、気密性の確保が十分ではない。

なお、可動部材１３０と外筒１７３との溶接は、実施形態および比較例のいずれの場合も、ファイバーレーザーを可動部材１３０の表面に照射することによって行なわれる。実施形態では、ファイバーレーザーの出力や照射領域を調整することによって、図２（Ａ）に示す形状の溶接部位Ｗを形成する。

図３は、第１実施形態における溶接部位の写真およびＸ線を用いて撮影した写真を示す参考図である。図４は、比較例における溶接部位の写真およびＸ線を用いて撮影した写真を示す参考図である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示された第１実施形態では、溶接部位Ｗにおける可動部材１３０（筒部１３１）の表面は、滑らかな曲線状となっている。これに対して、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示された比較例では、溶接部位Ｗｃにおける可動部材１３０（筒部１３１）の表面は、幅の狭い溝状となっている。

このように、第１実施形態によれば、可動部材１３０と外筒１７３とを適切な形状で溶接するので、溶接部位Ｗの耐久性およびハウジング１１０の内部の気密性を向上させることができる。

Ｂ．第２実施形態：
図５は、本発明の第２実施形態としてのグロープラグ２００の断面構成を示す説明図である。以下では、図５におけるグロープラグ２００の軸線Ｏの下方をグロープラグ２００の先端側とし、上方を後端側として説明する。また、グロープラグ２００の軸線Ｏに沿った方向を軸線方向ＯＤとする。

図５に示すように、グロープラグ２００は、主体金具２１０及びキャップ部２２０を有する筒状のハウジング２３０と、シーズヒータ２５０と、圧力センサ２６０とを備えている。なお、この図５には、圧力センサ２６０の近傍を拡大した図も示されている。

ハウジング２３０を構成する主体金具２１０は、炭素鋼やステンレス鋼によって形成された略円筒状の金属部材である。主体金具２１０の後端近傍には、グロープラグ２００を内燃機関のシリンダヘッドに固定するためのネジ部２１４が形成されている。ネジ部２１４には、ネジ溝（図示せず）が形成されており、このネジ溝がシリンダヘッド（図示せず）のプラグ取り付け孔に螺合することによって、グロープラグ２００が内燃機関に固定される。

主体金具２１０の後端には、シール用保護筒（キャップ）２４０が、補助部材２４２を挟んで取り付けられている。シール用保護筒２４０の内部には、ハウジング２３０内の中軸２７０（後述）に電気的に接続された端子バネ２４４及び端子金具２４６が配置されている。端子金具２４６は、ゴムによって形成されたシール部材２４８によって固定されている。端子バネ２４４は、金属製の弾性部材であり、中軸２７０の軸線Ｏに沿った変位を許容する。

主体金具２１０の先端には、キャップ部２２０が配置されている。キャップ部２２０は、炭素鋼やステンレス鋼によって形成された環状の金属部材である。キャップ部２２０の後端側には、厚みが主体金具２１０よりも薄く、外径が主体金具とほぼ同径の円筒部２２２が形成され、先端側には、外径が先端に向かって縮径するテーパ部２２４が形成されている。

シーズヒータ２５０は、その先端が突出した状態でハウジング２３０の内部に収容されており、金属チューブ２５２と発熱コイル２５４と制御コイル２５１と絶縁粉末２５５とを備えている。金属チューブ２５２は、軸線Ｏに沿って延びた有底筒状の部材であり、先端が半球状に閉塞し、後端が主体金具２１０内において開口している。金属チューブ２５２は、耐熱・耐食性に優れたステンレス鋼等によって形成されている。

発熱コイル２５４及び制御コイル２５１は、いずれも通電によって抵抗発熱する巻線型抵抗であり、金属チューブ２５２の先端側内部に保持されている。シーズヒータ２５０には、金属製の棒状部材である中軸２７０が挿入されており、制御コイル２５１の後端は、この中軸２７０の先端に固定され、また、発熱コイルの先端は、金属チューブ２５２の先端に固定される。発熱コイル２５４及び制御コイル２５１には、端子金具２４６、端子バネ２４４および中軸２７０を通じて、外部から電力が供給される。金属チューブ２５２内には、発熱コイル２５４や制御コイル２５１との隙間に、耐熱性を有する酸化マグネシウム等の絶縁粉末２５５が充填されている。

金属チューブ２５２の開口された後端と中軸２７０との間には、絶縁粉末２５５を金属チューブ２５２内に密封するためのシール部材２５６が挿入されている。金属チューブ２５２には、スウェージング加工が施されており、これにより、内部に充填された絶縁粉末２５５の緻密性が高められ、熱伝導効率を向上させている。このような構成のシーズヒータ２５０は、後端側が主体金具２１０内に配置され、先端側が、キャップ部２２０の開口部２２５から軸線方向ＯＤの先端側に向かって突出するように配置されている。

ハウジング２３０内には、シーズヒータ２５０よりも後端側に配置された環状の圧力センサ２６０と、圧力センサ２６０をハウジング２３０内に固定するためのセンサ固定部材２３２と、シーズヒータ２５０の軸線Ｏに沿った変位を圧力センサ２６０に伝達するための伝達スリーブ２３４と、シーズヒータ２５０の外周をハウジング２３０の内部に連結するための可動部材２８０とが設けられている。

センサ固定部材２３２は、ステンレス鋼等によって形成された略円筒形状の部材である。センサ固定部材２３２は、主体金具２１０の内周に沿って配置されており、その先端部には、鍔状のフランジ部２３３が形成されている。このフランジ部２３３は、主体金具２１０の先端面に溶接されている。また、センサ固定部材２３２の後端には、圧力センサ２６０の外周部が溶接されている。第２実施形態では、このセンサ固定部材２３２によって、圧力センサ２６０がハウジング２３０内の中央部付近に固定されている。

伝達スリーブ２３４は、ステンレス鋼等によって形成された略円筒状の部材である。伝達スリーブ２３４は、センサ固定部材２３２とシーズヒータ２５０との間に配置されている。伝達スリーブ２３４の先端は、センサ固定部材２３２のフランジ部２３３が形成されている位置付近において、シーズヒータ２５０の外周に溶接されている。また、伝達スリーブ２３４の後端は、環状の圧力センサ２６０の内周部に溶接されている。シーズヒータ２５０の軸線Ｏに沿った変位は、この伝達スリーブ２３４によって圧力センサ２６０の内周部に伝達される。

可動部材２８０は、弾性を有する環状の部材であり、ステンレス鋼やニッケル合金等によって形成されている。第２実施形態では、可動部材２８０は、インコネル７１８（インコネルは登録商標）によって形成されている。可動部材２８０は、その後端側が、センサ固定部材２３２に溶接され、その先端側が、シーズヒータ２５０（金属チューブ２５２）の外周に溶接されている。シーズヒータ２５０は、この可動部材２８０によって、ハウジング２３０に連結されるとともに、この可動部材２８０の弾性力によって、軸線Ｏに沿った変位が許容されている。なお、この可動部材２８０は、シーズヒータ２５０とハウジング２３０とを連結することで、主体金具２１０内の気密性を確保する役割も果たす。可動部材２８０の構造の詳細については後述する。

圧力センサ２６０は、ハウジング２３０の内部のうち、シーズヒータ２５０および可動部材２８０よりも後端側に配置されており、中軸２７０が通る開口部２６１が中央に設けられた環状の金属ダイアフラム２６２と、金属ダイアフラム２６２の上面（後端側の面）に接合されたピエゾ抵抗素子２６４とを備えている。

金属ダイアフラム２６２は、例えば、ステンレス鋼等によって形成されている。ピエゾ抵抗素子２６４には、ハウジング２３０内の所定の部位に設けられた集積回路（図示せず）が電気的に接続されている。前述のように、金属ダイアフラム２６２の内周には、シーズヒータ２５０に接続された伝達スリーブ２３４の後端が接合されている。そのため、燃焼ガスの圧力（燃焼圧）を受けてシーズヒータ２５０が軸線Ｏに沿って変位すると、伝達スリーブ２３４によって、その変位量が金属ダイアフラム２６２に伝達され、金属ダイアフラム２６２を変形させる。

集積回路は、金属ダイアフラム２６２の変形をピエゾ抵抗素子２６４を用いて検出することによって、内燃機関の燃焼圧を検出する。集積回路は、こうして検出された燃焼圧を示す電気信号を、主体金具２１０の後端に挿入された配線を通じて外部のＥＣＵ等に出力する。

図６は、可動部材２８０の近傍を拡大して示す断面図である。可動部材２８０は、金属チューブ２５２を覆うように軸線Ｏに沿って延びると共に溶接（溶接部位Ｗ）によって金属チューブ２５２に接合された筒部２８１と、軸線Ｏに沿って延び、センサ固定部材２３２に溶接（溶接部位Ｗｘ）されることによってハウジング２３０に連結された固定部２８２と、屈曲部２８４、２８５を介して、筒部２８１と固定部２８２とを連結する連結部２８３とを備えている。

図７は、可動部材２８０（筒部２８１）と金属チューブ２５２との溶接部位の断面を拡大して示す模式図である。なお、図７に示す断面は、軸線Ｏに平行かつ軸線Ｏを通る平面によって溶接部位Ｗを切断した断面である。

図７に示すように、第２実施形態における可動部材２８０（筒部２８１）と金属チューブ２５２との間には、隙間Ｓ１が設けられている。さらに、図７に示すように、第２実施形態における可動部材２８０と金属チューブ２５２との溶接部位Ｗ１には、筒部２８１側に設けられ、筒部２８１の母材の組織を維持したまま隙間Ｓ１を減らすように形状が変化した母材部Ｗ１と、筒部２８１の厚みＴ方向に貫通すると共に、少なくとも一部が母材部Ｗ１の内部に設けられ、溶接による熱の影響を受けて筒部２８１の母材の組織が変化した熱影響部Ｗ２と、熱影響部Ｗ２に接続しつつ金属チューブ２５２側に設けられ、筒部２８１の母材と金属チューブ２５２の材料とが溶接によって溶けて混ざり合った溶融部Ｗ３とが形成されている。なお、第２実施形態においても、熱影響部Ｗ２における金属組織の粒径は、母材部Ｗ１における金属組織の粒径よりも大きな粒径に変化している。

そして、第２実施形態においても、熱影響部Ｗ２の最大幅Ｄは、金属チューブ２５２の最大厚さＴよりも大きくなっている。また、隙間Ｓ１は、溶接部位Ｗの中央Ｍに近づくにしたがって狭くなっている。そして、金属チューブ２５２の外表面を規定する仮想直線Ｌ１と、筒部２８１の金属チューブ２５２に対向する面を規定する仮想直線Ｌ２との間に挟まれた領域には、母材部Ｗ１と熱影響部Ｗ２の両方が存在している。

以上の構成により、第２実施形態においても、溶接部位Ｗに肉厚の薄い部分が形成されないので、溶接部位Ｗの耐久性を向上させることができる。さらに、金属チューブ２５２と可動部材２８０（筒部２８１）との隙間Ｓ１を母材部Ｗ１と熱影響部Ｗ２の２層によって確実に封止することができるので、ハウジング２３０の内部の気密性を向上させることができる。

Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｃ１．変形例１：
上記実施形態では、可動部材１３０は、１層として構成されている。しかし、可動部材１３０は、２層以上の複数層として構成されていてもよい。また、第１実施形態では、可動部材１３０は、蛇腹形状、すなわちベローズ形状を有しており、第２実施形態では、可動部材２８０は、薄膜形状を有していたが、第１実施形態の可動部材１３０が薄膜状を有しており、第２実施形態の可動部材２８０がべローズ形状を有していてもよい。

Ｃ２．変形例２：
上記実施形態では、可動部材１３０は、先端側ハウジング１１２に溶接されている。しかし、可動部材１３０は、ハウジング１１０の他の部位に溶接されていてもよく、また、他の部材を介してハウジング１１０に連結されていてもよい。

Ｃ３．変形例３：
上記第１実施形態におけるグロープラグ１００は、さらに、セラミックヒータ１５０の変位を歪部材１６０に伝達する筒状の圧力伝達部材（第２実施形態における伝達スリーブ２３４に相当）を備えていてもよい。圧力伝達部材は、例えば、可動部材１３０よりも後端側のハウジング１１０内に配置され、セラミックヒータ１５０の後端部１５３に嵌め込まれると共に、ハウジング１１０に直接または他部材を介して連結されていればよい。また、上記第２実施形態における伝達スリーブ２３４は、省略してもよい。この場合、シーズヒータ２５０は、圧力センサ２６０に直接接続されていればよい。

１００…グロープラグ
１１０…ハウジング
１１２…先端側ハウジング
１１３…テーパ部
１１４…ハウジング本体
１１７…ネジ溝部
１２０…シール用保護筒
１２２…端子金具
１２４…端子バネ
１２６…シール部材
１３０…可動部材
１３１…筒部
１５０…セラミックヒータ
１５１…基体
１５２…抵抗発熱体
１５３…後端部
１５４…電極取出部
１５５…電極取出部
１６０…歪部材
１６１…開口部
１６４…圧力検出素子
１７０…中軸
１７２…連結筒
１７３…外筒
１７８…絶縁筒体
Ｏ…軸線
Ｗ…溶接部位
Ｗ１…母材部
Ｗ２…熱影響部
Ｗ３…溶融部
Ｓ１…隙間
Ｗｃ…溶接部位
Ｗ２ｃ…熱影響部
Ｗ３ｃ…溶融部
Ｓ１ｃ…隙間
Ｌ１…仮想直線
Ｌ２…仮想直線
２００…グロープラグ
２１０…主体金具
２１４…ネジ部
２２０…キャップ部
２２２…円筒部
２２４…テーパ部
２２５…開口部
２３０…ハウジング
２３２…センサ固定部材
２３３…フランジ部
２３４…伝達スリーブ
２４０…シール用保護筒
２４２…補助部材
２４４…端子バネ
２４６…端子金具
２４８…シール部材
２５０…シーズヒータ
２５１…制御コイル
２５２…金属チューブ
２５４…発熱コイル
２５５…絶縁粉末
２５６…シール部材
２６０…圧力センサ
２６１…開口部
２６２…金属ダイアフラム
２６４…ピエゾ抵抗素子
２７０…中軸
２８０…可動部材
２８１…筒部
２８２…固定部
２８３…連結部
２８４…屈曲部
２８５…屈曲部
Ｗｘ…溶接部位

Claims (2)

1. 軸線に沿って延びるセラミックヒータであり、絶縁性セラミックによって形成された柱状の基体と、前記基体の内部に埋設され、通電によって抵抗発熱する抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体と電気的に接続され、セラミックヒータの後端部の外表面に露出する電極取出部とを有するセラミックヒータと、
   前記セラミックヒータの前記後端部に外側から嵌められてなると共に、前記電極取出部に接続された外筒と、
   前記セラミックヒータの先端を突出させた状態で前記セラミックヒータを内部に収容する筒状のハウジングと、
   前記ハウジングの内部の気密を確保するとともに、前記外筒を介して前記セラミックヒータと前記ハウジングとを連結しつつ、弾性変形することによって、前記セラミックヒータの、前記ハウジングに対する前記軸線に沿った変位を許容する可動部材と、
   前記ハウジングの内部のうち前記セラミックヒータよりも後端側に配置され、前記セラミックヒータの前記変位に基づいて燃焼ガスの圧力を検出する圧力センサと、
   を備えるグロープラグであって、
   前記可動部材は、前記外筒を覆うように前記軸線に沿って延びると共に、前記外筒との間に隙間を有する筒部を有し、該筒部は、溶接によって前記外筒に接合されており、
   前記筒部と前記外筒との溶接部位には、前記筒部側に設けられ、前記筒部の母材の組織を維持したまま前記隙間を減らすように形状が変化した母材部と、前記筒部を前記筒部の厚み方向に貫通すると共に、少なくとも一部が前記母材部の内部に設けられ、前記溶接による熱の影響を受けて前記筒部の母材の組織が変化した熱影響部と、前記熱影響部に接続しつつ前記外筒側に設けられ、前記筒部の母材と前記外筒の材料とが前記溶接によって溶けて混ざり合った溶融部と、が形成されており、
   前記軸線に平行かつ前記軸線を通る平面によって前記溶接部位を切断した断面において、
   前記熱影響部の最大幅は、前記筒部の最大厚さよりも大きく、
   前記隙間は、前記溶接部位の中央に近づくにしたがって狭くなっており、
   前記外筒の外表面を規定する仮想直線と、前記筒部の前記外筒に対向する面を規定する仮想直線との間に挟まれた領域には、前記母材部と前記熱影響部の両方が存在しており、
   前記熱影響部の最大幅は、前記母材部の外表面と、前記筒部の前記外筒に対向する面を規定する前記仮想直線との交点間の直線距離よりも大きいことを特徴とする、
   グロープラグ。
2. 軸線に沿って延び、有底筒状の金属チューブと、前記金属チューブの内部に配置され、通電によって抵抗発熱する発熱コイルと、を有するシーズヒータと、
   前記シーズヒータの先端を突出させた状態で前記シーズヒータを内部に収容する筒状のハウジングと、
   前記ハウジングの内部の気密を確保するとともに、前記シーズヒータの前記金属チューブと前記ハウジングとを連結しつつ、弾性変形することによって、前記シーズヒータの、前記ハウジングに対する前記軸線に沿った変位を許容する可動部材と、
   前記ハウジングの内部のうち前記シーズヒータよりも後端側に配置され、前記シーズヒータの前記変位に基づいて燃焼ガスの圧力を検出する圧力センサと、
   を備えるグロープラグであって、
   前記可動部材は、前記金属チューブを覆うように前記軸線に沿って延びると共に、前記金属チューブとの間に隙間を有する筒部を有し、該筒部は、溶接によって前記金属チューブに接合されており、
   前記筒部と前記金属チューブとの溶接部位には、前記筒部側に設けられ、前記筒部の母材の組織を維持したまま前記隙間を減らすように形状が変化した母材部と、前記筒部を前記筒部の厚み方向に貫通すると共に、少なくとも一部が前記母材部の内部に設けられ、前記溶接による熱の影響を受けて前記筒部の母材の組織が変化した熱影響部と、前記熱影響部に接続しつつ前記金属チューブ側に設けられ、前記筒部の母材と前記金属チューブの材料とが前記溶接によって溶けて混ざり合った溶融部と、が形成されており、
   前記軸線に平行かつ前記軸線を通る平面によって前記溶接部位を切断した断面において、
   前記熱影響部の最大幅は、前記筒部の最大厚さよりも大きく、
   前記隙間は、前記溶接部位の中央に近づくにしたがって狭くなっており、
   前記金属チューブの外表面を規定する仮想直線と、前記筒部の前記金属チューブに対向する面を規定する仮想直線との間に挟まれた領域には、前記母材部と前記熱影響部の両方が存在しており、
   前記熱影響部の最大幅は、前記母材部の外表面と、前記筒部の前記金属チューブに対向する面を規定する前記仮想直線との交点間の直線距離よりも大きいことを特徴とする、
   グロープラグ。