JP6130265B2 - 圧力センサ付きグロープラグ - Google Patents

Description

本発明は、圧力センサ付きグロープラグに関する。

グロープラグは、圧縮着火方式による内燃機関（例えばディーゼルエンジン等）の補助熱源として使用される。グロープラグは、燃焼室に配置される軸状のヒータ部を備え、当該ヒータ部によって燃焼室内を予熱し、内燃機関における始動時の燃焼を安定させる。グロープラグとしては、燃焼室内の圧力変化を検出するための圧力センサを備え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）。圧力センサ付きグロープラグでは、通常、ヒータ部は、ハウジングに固定された保持部材によって保持されており、当該保持部材の弾性変形によって、燃焼室内の圧力変化に伴ってその軸方向に変位する。圧力センサは、そのヒータ部の変位量に基づいて燃焼室内の圧力を検出する。

特表２００９−５２０９４１号公報 特許第４４８７８５３号公報

ところで、グロープラグにおいては、従来から、保持部材をヒータ部及びハウジングに接合する接合部について、その接合性や、強度、シール性、外観性状などの品質が確保されることが要求されてきた。また、そうした接合部の品質を確保するためにも、当該接合部を形成するための接合工程の簡易化や容易化、低コスト化などが要求されてきた。

特許文献１では、鋼製のダイアフラムによってロッド状のヒータエレメントが保持されている。しかし、特許文献１は、燃焼生成物の堆積に対するヒータエレメントの可動性の保護を課題としている。そのため、特許文献１では、ダイアフラムをヒータエレメント及びハウジングに接合する接合部の品質については十分な考慮がなされていない。また、特許文献２では、先端側起歪部および後端側起歪部を有する支持部材によってヒータ部として機能する中軸がハウジング内に保持されている。しかし、特許文献２においても、特許文献１と同様に、支持部材を中軸及びセンサ用ハウジングに接合する接合部の品質については十分な考慮がなされていない。このように、圧力センサ付きグロープラグにおいては、保持部材をヒータ部及びハウジングに接合する接合部の品質について依然として改良の余地があった。

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、圧力センサ付きグロープラグが提供される。この圧力センサ付きグロープラグは、軸線方向に延びる筒状のハウジングと；前記軸線方向に延び、後端部が前記ハウジング内に収容され、先端部が前記ハウジングの先端から延出されるヒータ部と；一方の端部が前記ハウジングに固定されるとともに、他方の端部が前記ヒータ部に固定されて前記ヒータ部を保持し、外力に応じて前記ヒータ部が前記軸線方向に変位するように弾性変形する保持部材と；前記ヒータ部の変位量に基づいて燃焼室内の圧力を測定する圧力センサと、を備える。前記保持部材は、複数の膜状部材が積層された多層構造を有しており；前記保持部材において、前記ヒータ部から見てｎ（ｎは自然数）＋１層目に配置されている膜状部材は、前記ｎ＋１層目に配置されている膜状部材を厚み方向に貫通する接合部によって、ｎ層目に配置されている膜状部材に接合されており；前記接合部は、前記ｎ＋１層目に配置されている膜状部材を厚み方向に貫通するとともに、前記ｎ層目に配置されている膜状部材の厚み方向の途中まで形成されている。この形態の圧力センサ付きグロープラグによれば、接合部がｎ層目に配置されている膜状部材を厚み方向に貫通するように形成されない。そのため、各膜状部材間の接合が容易化され、接合部の良好な品質が確保される。

［２］上記形態の圧力センサ付きグロープラグにおいて、前記ｎ層目に配置されている膜状部材の前記ハウジング側の端部および前記ヒータ部側の端部のうちの少なくとも一方の端部は、前記ｎ＋１層目に配置されている膜状部材における前記ハウジング側の端部または前記ヒータ部側の端部から露出していても良い。この形態の圧力センサ付きグロープラグによれば、ヒータ部から見て下層に配置されている膜状部材におけるハウジング側の端部またはヒータ部側の端部の少なくとも一方が、上層に配置されている膜状部材から露出している保持部材において、接合部の良好な品質を確保することができる。

［３］上記形態の圧力センサ付きグロープラグにおいて、前記ｎ層目に配置されている膜状部材の前記ハウジング側の端部および前記ヒータ部側の端部はいずれも、前記ｎ＋１層目に配置されている膜状部材における前記ハウジング側の端部または前記ヒータ部側の端部から露出していても良い。この形態の圧力センサ付きグロープラグによれば、ヒータ部から見て下層に配置されている膜状部材におけるハウジング側の端部またはヒータ部側の端部のいずれもが、上層に配置されている膜状部材から露出している保持部材において、接合部の良好な品質を確保することができる。

［４］上記形態の圧力センサ付きグロープラグにおいて、前記ヒータ部から見てＮ（Ｎは自然数）層目に配置されている膜状部材を貫通する前記接合部は、Ｎ＋１層目に配置されている膜状部材の端部から露出していても良い。この形態の圧力センサ付きグロープラグによれば、Ｎ層目の膜状部材の接合が容易化されるため、接合部の良好な品質を極めて容易に確保することができる。

［５］上記形態の圧力センサ付きグロープラグにおいて、前記保持部材は、前記軸線方向に伸びて前記ヒータ部に固定されるヒータ部側延伸部を備え、前記ヒータ部から見てｍ（ｍは２以上の自然数）層目に配置されている膜状部材は、前記ヒータ部側延伸部において、ｍ層目より下層に配置されている膜状部材の端部から前記軸線方向に延出している第１の端部部位を有するとともに、前記第１の端部部位を貫通する接合部によって前記ヒータ部に接合されている。この形態の圧力センサ付きグロープラグによれば、ｍ層目より下層の膜状部材の軸線方向先端側の端部を保護できるとともに、ｍ層目の膜状部材のヒータ部に対する接合を容易化できる。

［６］上記形態の圧力センサ付きグロープラグにおいて、前記保持部材は、前記軸線方向に伸びて前記ハウジングに固定されているハウジング側延伸部を備え、前記ｍ層目に配置されている膜状部材は、前記ハウジング側延伸部において、前記ｍ層目より下層に配置されている膜状部材の端部から前記軸線方向に延出している第２の端部部位を有するとともに、前記第２の端部部位を貫通する接合部によって前記ハウジングに固定されていても良い。この形態の圧力センサ付きグロープラグによれば、ｍ層目より下層の膜状部材の軸線方向先端側の両端部を保護できるとともに、ｍ層目の膜状部材のハウジングに対する接合を容易化できる。

［７］上記形態の圧力センサ付きグロープラグにおいて、前記ｍ層目に配置されている膜状部材は前記シール部材における最外層の膜状部材であっても良い。この形態の圧力センサ付きグロープラグによれば、ｍ層目の膜状部材によって、下層の膜状部材を保護することができる。

本発明は、圧力センサ付きグロープラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、圧力センサ付きグロープラグの製造方法や圧力センサ付きグロープラグにおいてヒータ部を保持する保持部材、その保持部材の製造方法、その保持部材を構成する膜状部材の接合方法等の形態で実現することができる。

グロープラグの構成を示す概略図。 第１実施形態のメンブレン部の構成を示す概略断面図。 第２実施形態のメンブレン部の構成を示す概略断面図。 第３実施形態のメンブレン部の構成を示す概略断面図。 第４実施形態のメンブレン部の構成を示す概略断面図。 第５実施形態のメンブレン部の構成を示す概略断面図。 第６実施形態のメンブレン部の構成を示す概略断面図。

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の構成を示す概略図である。図１では、便宜上、グロープラグ１００の紙面上側の部位についてはその外部構成を概略正面図によって図示し、紙面下側の部位についてはその内部構成が概略断面図によって図示してある。また、図１では、グロープラグ１００の仮想中心軸ＣＸ（以下、単に「中心軸ＣＸ」とも呼ぶ）が一点鎖線によって図示してある。さらに、図１では、中心軸ＣＸに平行な方向（以後、「軸線方向ＡＤ」と呼ぶ）を双方向の矢印で図示してあり、中心軸ＣＸに垂直な方向（以後、「径方向ＲＤ」）を双方向の矢印で図示してある。

グロープラグ１００は、圧力センサ付きグロープラグである。グロープラグ１００は、内燃機関の燃焼室に一方の端部が挿入され、燃焼室内を予熱する補助熱源として機能するとともに、燃焼室内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサとして機能する。以後、本明細書では、グロープラグ１００において、燃焼室内に配置される端部側（図１の紙面下側）を「先端側」と呼び、燃焼室の外部に配置される端部側（図１の紙面上側）を「後端側」と呼ぶ。

グロープラグ１００は、ヒータ部１０１と、本体部１０２と、を備える。ヒータ部１０１は、本体部１０２の先端側に保持されている棒状の発熱体である。ヒータ部１０１は、その中心軸がグロープラグ１００の中心軸ＣＸと一致するように配置されている。ヒータ部１０１は、シース管１１１と、発熱コイル１１２と、絶縁粉末１１３と、シール部材１１４と、を備える。

シース管１１１は、ヒータ部１０１のハウジングを構成する略円筒状の部材であり、先端部が半球状に閉塞しており、後端部が開口している。シース管１１１は、例えば、ステンレス鋼によって構成される。シース管１１１の先端側は本体部１０２の先端部であるキャップ部１５０から延出して外部に露出されており、その後端側は本体部１０２内に収容されている。

発熱コイル１１２は、螺旋状に巻かれた電熱線であり、シース管１１１内に収容されている。発熱コイル１１２は、中心軸ＣＸ上においてヒータ部１０１のうち本体部１０２から露出される部位の全体にわたって配置されている。発熱コイル１１２は、シース管１１１内に挿入されている中軸部材１３１の先端部に巻き付けられて保持されている。発熱コイル１１２には、当該中軸部材１３１および配線（図示は省略）を介して外部から電力が供給される。

絶縁粉末１１３は、熱伝導フィラーであり、シース管１１１の内壁と発熱コイル１１２および中軸部材１３１の間の隙間に充填される。絶縁粉末１１３は、例えば、酸化マグネシウム粉末によって構成される。シール部材１１４は、シース管１１１の後端側の開口部に取り付けられる円環状部材であり、シース管１１１内に挿入される中軸部材１３１を保持するとともに、絶縁粉末１１３をシース管１１１内に密封する。なお、シース管１１１には、絶縁粉末１１３が充填されている状態でスウェージング加工が施されることが好ましい。これにより、絶縁粉末１１３の緻密性が高められ、ヒータ部１０１における熱伝導効率を向上させることができる。

本体部１０２は、主体金具１２０と、ヒータ保持部１３０と、圧力検出部１４０と、キャップ部１５０と、を備える。主体金具１２０は、本体部１０２のハウジングを構成する筒状部材であり、軸線方向ＡＤに貫通する軸孔１２１を有する。主体金具１２０の軸孔１２１の中心軸はグロープラグ１００の中心軸ＣＸと一致する。主体金具１２０は、軸孔１２１内にヒータ保持部１３０および圧力検出部１４０を収容する。主体金具１２０は、例えば、炭素鋼やステンレス鋼など、任意の鋼部材によって構成される。

主体金具１２０は、後端側の外表面にネジ部１２２を有している。ネジ部１２２には、グロープラグ１００をシリンダヘッドに固定するためのネジ溝（図示は省略）が形成されている。主体金具１２０は、さらに、ネジ部１２２の後端側に、略多角形断面の工具取付部１２４を有している。工具取付部１２４は、グロープラグ１００の内燃機関への取り付けの際にスパナなどの工具が系合される部位である。主体金具１２０の後端側の開口部には、外部からの電力供給や圧力検出部１４０の出力信号のための配線１０３が挿入される。

ヒータ保持部１３０は、ヒータ部１０１を、燃焼室内の圧力変動に応じて軸線方向ＡＤに変位可能なように保持する。ヒータ保持部１３０は、中軸部材１３１と、伝達スリーブ１３２と、固定部材１３３と、メンブレン部１３５と、を備える。中軸部材１３１は、金属製の軸状部材である。中軸部材１３１は、その中心軸がグロープラグ１００の中心軸ＣＸと一致するように配置され、キャップ部１５０の先端側開口部から主体金具１２０のネジ部１２２にわたって伸びている。上述したように、中軸部材１３１の先端部には、ヒータ部１０１の発熱コイル１１２が取り付けられる。

伝達スリーブ１３２は、ヒータ部１０１と中軸部材１３１とを収容する筒状部材であり、ヒータ部１０１の変位量に応じた外力を、圧力検出部１４０における環状の圧力センサ部１４１に伝達する。伝達スリーブ１３２は、自身の先端側の内壁面においてヒータ部１０１のシース管１１１と接合されている。また、伝達スリーブ１３２の後端部は、圧力センサ部１４１の内周部に固定されている。伝達スリーブ１３２は、例えば、ステンレス鋼によって構成される。

固定部材１３３は、伝達スリーブ１３２の全体を収容する筒状部材であり、主体金具１２０に固定されている。固定部材１３３の後端側開口部の端面には、圧力検出部１４０における圧力センサ部１４１の外周部が固定されている。固定部材１３３は、例えば、ステンレス鋼によって構成される。なお、固定部材１３３の内周壁面と、伝達スリーブ１３２の外周壁面との間には、伝達スリーブ１３２の軸線方向ＡＤへの移動を確保するための隙間が確保されている。

固定部材１３３の外周には、径方向ＲＤに突起したフランジ部１３３ｆが設けられている。フランジ部１３３ｆは、主体金具１２０の先端側開口部とキャップ部１５０の後端側開口部とにそれぞれ溶接接合されている。これによって、固定部材１３３は、主体金具１２０に対して軸線方向ＡＤへ位置ずれすることが抑制される。

メンブレン部１３５は、ヒータ部１０１を保持する保持部材である。メンブレン部１３５は、略円環形状を有する膜状部材によって構成され、先端側の内周部がシース管１１１の外周面に固定され、後端側の内周部が固定部材１３３の先端側開口部の外周面に固定されている。メンブレン部１３５は、軸線方向ＡＤに弾性変形し、外力に応じてヒータ部１０１を軸線方向ＡＤに変位させる。なお、図１では図示が省略されているが、メンブレン部１３５は、２つの膜状部材が積層された二層構造を有する。メンブレン部１３５の構成の詳細については後述する。

圧力検出部１４０は、圧力センサ部１４１と、集積回路１４２と、を備え、ヒータ部１０１の軸線方向ＡＤにおける変位量に基づいて燃焼室内の圧力変化を示す信号を出力する。圧力センサ部１４１は、上述したように、固定部材１３３の後端側開口部の端面に固定されるとともに、伝達スリーブ１３２の後端部に固定されている。圧力センサ部１４１は、環状の金属ダイアフラム部と、金属ダイアフラム部の上に配置されたピエゾ抵抗素子と、を備える。圧力センサ部１４１のピエゾ抵抗素子は、金属ダイアフラム部を介して伝達スリーブ１３２からヒータ部１０１の変位量に応じた外力の伝達を受けることによって、その抵抗値が変化する。集積回路１４２は、圧力センサ部１４１から出力される信号に基づいて燃焼室内の圧力変化を示す信号を配線１０３を介して外部に出力する。集積回路１４２は、主体金具１２０の軸孔１２１のうちネジ部１２２が形成されている位置に配置されている。

キャップ部１５０は、固定部材１３３におけるフランジ部１３３ｆの先端に取り付けられ、本体部１０２の先端開口部を構成する環状部材である。キャップ部１５０は、主体金具１２０と同様に、炭素鋼やステンレス鋼など、任意の鋼部材によって構成される。キャップ部１５０は、先端側に、その径が先端側ほど縮小するテーパー部１５１を有し、後端側に、主体金具１２０の外径とほぼ同一外径の本体部１５２を有する。上述したように、キャップ部１５０の後端側開口部の周縁部は、固定部材１３３のフランジ部１３３ｆに溶接接合されている。

図２は、第１実施形態のメンブレン部１３５の構成を示す概略図である。図２には、メンブレン部１３５の近傍領域を抜き出して拡大した概略断面図を図示してある。なお、図２には、図１と同様に、軸線方向ＡＤおよび径方向ＲＤを示す双方向矢印を図示してある。メンブレン部１３５は、第１と第２の膜状部材１１，１２を備える。第１と第２の膜状部材１１，１２はそれぞれ円環状の部材であり、第２の膜状部材１２が第１の膜状部材１１の上に積層されている。第１と第２の膜状部材１１，１２は、例えば、ステンレス鋼によって構成される。また、第１の膜状部材１１のバネ定数Ｋ１と第２の膜状部材１２のバネ定数Ｋ２とは、Ｋ１＞Ｋ２の関係を有している。

第１と第２の膜状部材１１，１２はそれぞれ、先端側に、軸線方向ＡＤに伸びる先端側延伸部１１ｆ，１２ｆを有し、後端側に、軸線方向ＡＤに伸びる後端側延伸部１１ｒ，１２ｒを有する。先端側延伸部１１ｆ，１２ｆはシース管１１１の外周を囲む径の小さい円環を形成し、後端側延伸部１１ｒ，１２ｒは固定部材１３３の先端側開口部を囲む径の大きい円環を形成する。

第１と第２の膜状部材１１，１２はそれぞれ、先端側延伸部１１ｆ，１２ｆと後端側延伸部１１ｒ，１２ｒとの間に、中間延伸部１１ｍ，１２ｍを有している。中間延伸部１１ｍ，１２ｍは、先端側延伸部１１ｆ，１２ｆおよび後端側延伸部１１ｒ，１２ｒのそれぞれから湾曲しつつ軸線方向ＡＤに交わる方向に延伸している部位である。このように、第１と第２の膜状部材１１，１２はそれぞれ、略Ｓ字状に湾曲する断面形状を有する円環状の弾性部材として構成されている。

第１の膜状部材１１は、先端側延伸部１１ｆがシース管１１１の外周表面に密着し、後端側延伸部１１ｒが固定部材１３３のフランジ部１３３ｆより先端側において固定部材１３３の外周表面に密着するように配置されている。第２の膜状部材１２は、先端側延伸部１２ｆが第１の膜状部材１１の先端側延伸部１１ｆの外周表面に密着し、後端側延伸部１２ｒが第１の膜状部材１１の後端側延伸部１１ｒに密着するように、第１の膜状部材１１の上に積層配置されている。

本実施形態のメンブレン部１３５では、第１の膜状部材１１の先端側延伸部１１ｆの端部は、第２の膜状部材１２の先端側延伸部１２ｆの端部より先端側に延出している。また、第１の膜状部材１１の後端側延伸部１１ｒの端部は、第２の膜状部材１２の後端側延伸部１２ｒの端部より後端側に延出している。さらに、第１と第２の膜状部材１１，１２の中間延伸部１１ｍ，１２ｍ同士の間には空隙１４が形成されている。

メンブレン部１３５は、キャップ部１５０が取り付けられる前に、第１と第２の膜状部材１１，１２の先端側延伸部１１ｆ，１２ｆと後端側延伸部１１ｒ，１２ｒのそれぞれの端部においてレーザー溶接が行われている。このレーザー溶接によって、メンブレン部１３５の各膜状部材１１，１２には、各膜状部材１１，１２を貫通する接合部１５が形成される。接合部１５は、第１と第２の膜状部材１１，１２同士を接合するとともに、第１の膜状部材１１をシース管１１１及び固定部材１３３に接合する。各接合部１５は、メンブレン部１３５の外周全体にわたって周状に形成されており、メンブレン部１３５の固定性を確保するとともに、燃焼ガスに対するメンブレン部１３５によるシール性を確保する。

第１の膜状部材１１を貫通する接合部１５は、先端側延伸部１１ｆおよび後端側延伸部１１ｒにおいて第２の膜状部材１２から露出している部位に形成されており、第１の膜状部材１１を貫通してシース管１１１または固定部材１３３に到達している。第２の膜状部材１２を貫通する接合部１５は、先端側延伸部１２ｆおよび後端側延伸部１２ｒの端部近傍に形成されており、第２の膜状部材１２を貫通して第１の膜状部材１１に到達している。ただし、第２の膜状部材１２の接合部１５は、下層の第１の膜状部材１１を貫通していない。

このように、メンブレン部１３５は、接合部１５によって、先端側の端部がヒータ部１０１に固定され、後端側の端部が主体金具１２０に固定された固定部材１３３に固定されている。メンブレン部１３５は、軸線方向ＡＤの外力が付与されたときに、先端側の端部と後端側の端部との間の距離が軸線方向ＡＤに伸縮するように弾性変形する。そのため、メンブレン部１３５に保持されているヒータ部１０１は燃焼室内における燃焼圧に応じて、本体部１０２に対して軸線方向ＡＤに変位することができる。

ここで、本実施形態のメンブレン部１３５は、第１と第２の膜状部材１１，１２が積層された二層構造を有している。そのため、メンブレン部１３５を単層で構成した場合よりも、メンブレン部１３５の耐久性が向上されているとともに、メンブレン部１３５による燃焼ガスに対するシール性が向上されている。また、本実施形態のメンブレン部１３５では、第１と第２の膜状部材１１，１２が一体的に積層されているため、メンブレン部１３５の多層化によるグロープラグ１００の大型化が抑制されている。さらに、本実施形態のメンブレン部１３５によれば、第１の膜状部材１１の本体部位が第２の膜状部材１２によって直接的に燃焼ガスに曝されることが抑制されているため、第１の膜状部材１１が燃焼室からの受熱によって熱膨張してしまうことが抑制されている。

ところで、上述したように、本実施形態のメンブレン部１３５では、第１の膜状部材１１に形成された接合部１５は、第１の膜状部材１１を貫通して下層のシース管１１１または固定部材１３３に到達している。一方、第２の膜状部材１２に形成された接合部１５は、第２の膜状部材１２を貫通して下層の第１の膜状部材１１に到達するものの、第１の膜状部材１１を貫通していない。このように、本実施形態のメンブレン部１３５では、各接合部１５は１層分のみを貫通するように形成されているため、比較的低い出力のレーザーで形成することができる。従って、接合の容易性が向上し、安定的な接合が確保されるとともに、接合に要するコストが低減される。

特に、本実施形態のメンブレン部１３５では、第１の膜状部材１１の接合部１５は、第２の膜状部材１２の端部から延出して露出している端部に形成されている。そのため、第１と第２の膜状部材１１，１２が積層配置された状態であっても、第１の膜状部材１１の接合を行うことが可能である。また、第１と第２の膜状部材１１，１２のそれぞれを貫通する接合部１５同士の位置が重なり合ってしまうことが確実に抑制されるため、接合部１５同士の重なりによって、その接合強度が低下してしまうことが抑制される。

また、本実施形態のメンブレン部１３５では、第１と第２の膜状部材１１，１２の中間延伸部１１ｍ，１２ｍ同士の間に空隙１４が形成されている。メンブレン部１３５では、この空隙１４が断熱層として機能するため、メンブレン部１３５が燃焼ガスに曝されたときの第２の膜状部材１２の温度上昇が抑制される。また、空隙１４は、第１と第２の膜状部材１１，１２が弾性変形するときに、第１と第２の膜状部材１１，１２同士の干渉を緩和する緩衝部として機能するため、メンブレン部１３５における弾性変形の安定性が確保される。

以上のように、本実施形態のグロープラグ１００によれば、メンブレン部１３５が多層化されているため、第１の膜状部材が第２の膜状部材によって直接的に燃焼ガスに曝されることが抑制され、圧力の検出精度の低下を抑制することができる。また、メンブレン部１３５を構成する第１と第２の膜状部材１１，１２の接合が容易化されているため、接合の安定性を確保でき、メンブレン部１３５の固定性を確保することができる。

B．第２実施形態：
図３は、本発明の第２実施形態としてのグロープラグ１００Ａが備えるメンブレン部１３５Ａの構成を示す概略断面図である。第２実施形態のメンブレン部１３５Ａは、第１の膜状部材１１の両端部を貫通する接合部１５が第２の膜状部材１２の先端側延伸部１２ｆまたは後端側延伸部１２ｒの下に配置されている点以外は、第１実施形態のメンブレン部１３５（図２）とほぼ同じである。なお、第２実施形態のグロープラグ１００Ａの他の構成は、第１実施形態のグロープラグ１００（図１）と同じである。

第２実施形態のメンブレン部１３５Ａでは、第１の膜状部材１１の両端の接合部１５が第２の膜状部材１２によって被覆されており、当該接合部１５が燃焼ガスに直接的に曝されることが抑制されている。従って、第１の膜状部材１１の接合部１５の劣化が抑制され、第１の膜状部材１１の固定性が向上される。なお、第２実施形態のメンブレン部１３５Ａは、第１の膜状部材１１に対するレーザー溶接が行われた後に、第２の膜状部材１２が第１の膜状部材１１の上に積層配置されてレーザー溶接されることによって製造される。

C．第３実施形態：
図４は、本発明の第３実施形態としてのグロープラグ１００Ｂが備えるメンブレン部１３５Ｂの構成を示す概略断面図である。第３実施形態のメンブレン部１３５Ｂは、第１と第２の膜状部材１１，１２の両端部がそれぞれほぼ同じ位置にあり、第１の膜状部材１１の全体が第２の膜状部材１２によって被覆されている点以外は、第２実施形態のメンブレン部１３５Ａ（図３）とほぼ同じである。なお、第３実施形態のグロープラグ１００Ｂの他の構成は、第２実施形態のグロープラグ１００Ａと同じである。

第３実施形態のメンブレン部１３５Ｂでは、第１の膜状部材１１の全体が第２の膜状部材１２によって被覆されている。従って、第１の膜状部材１１の表面全体が、第２の膜状部材１２によって保護されるため、メンブレン部１３５Ｂの耐久性がさらに向上する。

D．第４実施形態：
図５は、本発明の第４実施形態としてのグロープラグ１００Ｃが備えるメンブレン部１３５Ｃの構成を示す概略断面図である。第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃの構成は、以下の点以外は、第３実施形態のメンブレン部１３５Ｂ（図４）とほぼ同じである。第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃでは、第２の膜状部材１２の先端側延伸部１２ｆの端部が、第１の膜状部材１１の先端側延伸部１１ｆの先端部よりも先端側に延出しており、その延出している端部においてシース管１１１に接合されている。

また、第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃでは、第２の膜状部材１２は、第１の膜状部材１１よりも熱膨張率が小さく、高温耐力が高い材料によって構成されている。さらに、第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃでは、第１と第２の膜状部材１１，１２の中間延伸部１１ｍ，１２ｍ同士が面接触しており、空隙１４が省略されている。なお、第４実施形態のグロープラグ１００Ｃの他の構成は、第３実施形態のグロープラグ１００Ｂと同じである。

第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃでは、第２の膜状部材１２の先端側延伸部１２ｆによって第１の膜状部材１１の先端側の端面を含む端部全体がほぼ完全に被覆されている。そのため、第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃによれば、第２の膜状部材１２による第１の膜状部材１１の保護性がさらに向上されている。また、第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃでは、第１の膜状部材１１の先端側の接合部１５が、応力集中が発生しやすい中間延伸部１１ｍ，１２ｍのシース管１１１側の湾曲部から離間した位置に形成されている。従って、第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃによれば、当該接合部１５が当該応力集中の影響によって劣化してしまうことが抑制される。

さらに、第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃでは、第１と第２の膜状部材１１，１２のそれぞれがシース管１１１に直接的に接合されている。そのため、第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃであれば、メンブレン部１３５Ｃによるヒータ部１０１の保持性がさらに向上される。また、第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃでは、接合部１５によって、シース管１１１との間に軸線方向ＡＤにシールラインが２重に形成される。そのため、第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃであれば、燃焼ガスに対するシール性が向上される。加えて、第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃでは、燃焼ガスに曝される第２の膜状部材１２の熱膨張率が小さく、高温耐力が高い。そのため、第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃであれば、高温環境下における圧力の検出精度が確保されるとともに高温環境に対する耐久性がさらに向上される。

E．第５実施形態：
図６は、本発明の第５実施形態としてのグロープラグ１００Ｄが備えるメンブレン部１３５Ｄの構成を示す概略断面図である。第５実施形態のメンブレン部１３５Ｄの構成は、以下の点以外は、第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃ（図５）とほぼ同じである。第５実施形態のメンブレン部１３５Ｄでは、第２の膜状部材１２の後端側延伸部１２ｒの端部が、第１の膜状部材１１の後端側延伸部１１ｒの端部よりも後端側に延出しており、その延出している端部において固定部材１３３に接合されている。なお、第５実施形態のグロープラグ１００Ｄの他の構成は、第４実施形態のグロープラグ１００Ｃと同じである。

第５実施形態のメンブレン部１３５Ｄによれば、上述した第４実施形態のメンブレン部１３５Ｃによって得られる効果に加えて、さらに、以下のような効果が得られる。第５実施形態のメンブレン部１３５Ｄによれば、第１の膜状部材１１の両端部が第２の膜状部材１２によって被覆されるため、第１の膜状部材１１の保護性がさらに向上される。また、第５実施形態のメンブレン部１３５Ｄによれば、第１と第２の膜状部材１１，１２のそれぞれが固定部材１３３に直接的に接合されているため、固定部材１３３に対するメンブレン部１３５Ｄの固定性が向上される。

F．第６実施形態：
図７は、本発明の第６実施形態としてのグロープラグ１００Ｅが備えるメンブレン部１３５Ｅの構成を示す概略断面図である。第６実施形態のメンブレン部１３５Ｅの構成は、第２の膜状部材１２の上に、さらに、第３の膜状部材１３が積層配置されている点以外は、第５実施形態のメンブレン部１３５Ｄ（図６）とほぼ同じである。なお、第６実施形態のグロープラグ１００Ｅの他の構成は、第５実施形態のグロープラグ１００Ｄと同じである。

第３の膜状部材１３は、第１と第２の膜状部材１１，１２と同様に、先端側延伸部１３ｆと、中間延伸部１３ｍと、後端側延伸部１３ｒと、を有する。第３の膜状部材１３の先端側延伸部１３ｆは、第１と第２の膜状部材１１，１２の先端側延伸部１１ｆ，１２ｆの上に積層配置されている。第３の膜状部材１３の先端側延伸部１３ｆの端部は、第１と第２の膜状部材１１，１２の先端側延伸部１１ｆ，１２ｆの端部より後端側に位置している。

第３の膜状部材１３の後端側延伸部１３ｒは、 第１と第２の膜状部材１１，１２の後端側延伸部１１ｒ，１２ｒの上に積層配置されている。第３の膜状部材１３の先端側延伸部１３ｆの端部は、第１の膜状部材１１の先端側延伸部１１ｆの端部より後端側に位置している。また、第３の膜状部材１３の後端側延伸部１３ｒの端部は、第１の膜状部材１１の後端側延伸部１１ｒの端部より先端側に位置している。

第３の膜状部材１３は、先端側延伸部１３ｆおよび後端側延伸部１３ｒに形成された第３の膜状部材１３を厚み方向に貫通する接合部１５によって、下層の第２の膜状部材１２に接合されている。なお、第３の膜状部材１３を貫通する接合部１５は、第２の膜状部材１２を貫通しておらず、第１の膜状部材１１まで到達していない。

第６実施形態のメンブレン部１３５Ｅでは、第３の膜状部材１３によって第１と第２の膜状部材１１，１２の大部分が直接的に燃焼ガスに曝されることから保護される。また、第２と第３の膜状部材１２，１３を貫通する接合部１５はそれぞれ、下層の第１または第２の膜状部材１１，１２を貫通しておらず、その接合が容易化されている。従って、第６実施形態のメンブレン部１３５Ｅによれば、燃焼室における燃焼ガスに起因する圧力の測定精度の低下が抑制されるとともに、メンブレン部１３５Ｅの耐熱性・耐久性が向上される。

G．変形例：
G1．変形例１：
上記の各実施形態のグロープラグ１００，１００Ａ〜１００Ｅは、二層構造または三層構造のメンブレン部１３５，１３５Ａ〜１３５Ｅを備えていたが、メンブレン部における膜状部材の積層数は、二層または三層に限定されるものではない。メンブレン部は複数の膜状部材が積層された多層構造を有していれば良い。ただし、メンブレン部では、ヒータ部１０１から見てｎ（ｎは自然数）＋１層目に配置されている膜状部材が、ｎ＋１層目に配置されている膜状部材を厚み方向に貫通する接合部によって、ｎ層目に配置されている膜状部材に接合されており、その接合部は、ｎ＋１層目に配置されている膜状部材を厚み方向に貫通するとともに、ｎ層目に配置されている膜状部材の厚み方向の途中まで形成されていることが望ましい。即ち、メンブレン部では、膜状部材を貫通する接合部が、当該膜状部材の下層に隣接して配置されている膜状部材を貫通していないことが望ましい。これによって、メンブレン部における接合の容易性が向上し、メンブレン部の固定性やシール性が向上されるとともに、メンブレン部の製造コストが低減される。なお、各層の接合部は、膜状部材の積層方向に沿ってみたときに互いの位置がオフセットされて分散して形成されていることが好ましい。これによって、メンブレン部における接合部の形成位置が集中することによって、メンブレン部の耐久性が低下してしまうことを抑制できる。

G2．変形例２：
上記の各実施形態のグロープラグ１００，１００Ａ〜１００Ｅでは、メンブレン部１３５，１３５Ａ〜１３５Ｅは、略Ｓ字状の断面形状を有する膜状部材によって構成されていたが、メンブレン部を構成する膜状部材は略Ｓ字状の断面形状を有していなくても良い。メンブレン部を構成する膜状部材は、例えば、一方の端部が固定部材１３３に固定され、他方の端部がシース管１１１に固定された、略Ｕ字状の断面形状を有する膜状部材によって構成されていても良い。

G3．変形例３：
上記第１実施形態および第２実施形態のグロープラグ１００，１００Ａでは、メンブレン部１３５，１３５Ａの第１の膜状部材１１の先端側端部および後端側端部の両方が第２の膜状部材１２の端部から延出していた。しかし、メンブレン部１３５，１３５Ａの第１の膜状部材１１の先端側端部および後端側端部のいずれか一方のみが第２の膜状部材１２の端部から延出していても良い。

G4．変形例４：
上記第１〜第３実施形態のグロープラグ１００，１００Ａ，１００Ｂでは、メンブレン部１３５，１３５Ａ，１３５Ｂの第１と第２の膜状部材１１，１２の間に空隙１４が形成されていたが、空隙１４は省略されても良い。一方、上記第４〜第６実施形態のグロープラグ１００Ｃ〜１００Ｅでは、メンブレン部１３５Ｃ〜１３５Ｅの各膜状部材１１，１２，１３の間には空隙１４が形成されていなかったが、メンブレン部１３５Ｃ〜１３５Ｅの各膜状部材１１，１２，１３の間には空隙１４が形成されていても良い。

G5．変形例５：
上記の各実施形態のグロープラグ１００，１００Ａ〜１００Ｅでは、第１と第２の膜状部材１１，１２のバネ定数Ｋ１，Ｋ２がＫ１＞Ｋ２の関係を有していたが、第１と第２の膜状部材１１，１２のバネ定数Ｋ１，Ｋ２は、Ｋ１＞Ｋ２の関係を有していなくても良い。第１と第２の膜状部材１１，１２のバネ定数Ｋ１，Ｋ２はＫ１＝Ｋ２の関係を有していても良いし、Ｋ１＜Ｋ２の関係を有していても良い。

G6．変形例６：
上記の第４〜第６実施形態のグロープラグ１００Ｃ〜１００Ｅでは、第２の膜状部材１２の方が第１の膜状部材１１よりも熱膨張率が小さく、高温耐力が高く構成されていた。第２の膜状部材１２の熱膨張率は、第１の膜状部材１１と等しくても良いし、大きくても良く、第２の膜状部材１２の高温耐力は、第１の膜状部材１１と等しくても良いし、低くても良い。

G7．変形例７：
上記の各実施形態のグロープラグ１００，１００Ａ〜１００Ｅでは、各接合部１５はメンブレン部１３５,１３５Ａ〜１３５Ｅの外周全体にわたって周状に形成されていたが、全ての各接合部１５がメンブレン部１３５,１３５Ａ〜１３５Ｅの外周全体にわたって周状に形成されていなくても良い。メンブレン部では、少なくとも、膜状部材とシース管１１１または固定部材１３３とを接合する接合部が、メンブレン部の外周全体にわたって周状に形成されていれば良い。

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。例えば、上記実施形態では、ヒータ部１０１はシース管１１１と発熱コイル１１２と絶縁粉末１１３とを備えるヒータによって構成されているが、ヒータ部１０１としてはそのような構成のヒータに限定されることはない。ヒータ部１０１は、例えば、セラミックヒータによって構成されても良い。より具体的には、ヒータ部１０１は、軸状のセラミックヒータとセラミックヒータの外周面に固定された筒状の金属製外筒との組立体によって構成されても良い。この場合には、メンブレン部は金属製外筒に取り付けられる。また、上記実施形態では、圧力検出部１４０はピエゾ抵抗素子によって燃焼圧を検出しているが、圧力検出部は他のセンサによって燃焼圧を検出しても良い。圧力検出部１４０は、例えば、圧電素子によって燃焼圧を検出しても良い。この場合には、圧電素子は伝達スリーブ１３２と固定部材１３３との間に軸方向に狭持されるように配置されても良い。

１１，１２，１３…膜状部材
１１ｆ，１２ｆ，１３ｆ…先端側延伸部
１１ｍ，１２ｍ，１３ｍ…中間延伸部
１１ｒ，１２ｒ，１３ｒ…後端側延伸部
１４…空隙
１５…接合部
１００，１００Ａ〜１００Ｅ…グロープラグ
１０１…ヒータ部
１０２…本体部
１０３…配線
１１１…シース管
１１２…発熱コイル
１１３…絶縁粉末
１１４…シール部材
１２０…主体金具
１２１…軸孔
１２２…ネジ部
１２４…工具取付部
１３０…ヒータ保持部
１３１…中軸部材
１３２…伝達スリーブ
１３３…固定部材
１３３ｆ…フランジ部
１３５，１３５Ａ〜１３５Ｅ…メンブレン部
１４０…圧力検出部
１４１…圧力センサ部
１４２…集積回路
１５０…キャップ部
１５１…テーパー部
１５２…本体部
ＡＤ…軸線方向
ＣＸ…中心軸
ＲＤ…径方向

Claims (7)

1. 軸線方向に延びる筒状のハウジングと、
   前記軸線方向に延び、後端部が前記ハウジング内に収容され、先端部が前記ハウジングの先端から延出されるヒータ部と、
   一方の端部が前記ハウジングに固定されるとともに、他方の端部が前記ヒータ部に固定されて前記ヒータ部を保持する保持部材であって、外力に応じて前記ヒータ部が前記軸線方向に変位するように弾性変形する保持部材と、
   前記ヒータ部の変位量に基づいて燃焼室内の圧力を測定する圧力センサと、
   を備える圧力センサ付きグロープラグであって、
   前記保持部材は、複数の膜状部材が積層された多層構造を有しており、
   前記保持部材において、前記ヒータ部から見てｎ（ｎは自然数）＋１層目に配置されている膜状部材は、前記ｎ＋１層目に配置されている膜状部材を厚み方向に貫通する接合部によって、ｎ層目に配置されている膜状部材に接合されており、
   前記接合部は、前記ｎ＋１層目に配置されている膜状部材を厚み方向に貫通するとともに、前記ｎ層目に配置されている膜状部材の厚み方向の途中まで形成されてい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記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
   前記ｎ層目に配置されている膜状部材の前記ハウジング側の端部および前記ヒータ部側の端部のうちの少なくとも一方の端部は、前記ｎ＋１層目に配置されている膜状部材における前記ハウジング側の端部または前記ヒータ部側の端部から露出している、圧力センサ付きグロープラグ。
3. 請求項２記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
   前記ｎ層目に配置されている膜状部材の前記ハウジング側の端部および前記ヒータ部側の端部はいずれも、前記ｎ＋１層目に配置されている膜状部材における前記ハウジング側の端部または前記ヒータ部側の端部から露出している、圧力センサ付きグロープラグ。
4. 請求項３記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
   前記ヒータ部から見てＮ（Ｎは自然数）層目に配置されている膜状部材を貫通する接合部は、Ｎ＋１層目に配置されている膜状部材の端部から露出している、圧力センサ付きグロープラグ。
5. 請求項１記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
   前記保持部材は、前記軸線方向に伸びて前記ヒータ部に固定されるヒータ部側延伸部を備え、
   前記ヒータ部から見てｍ（ｍは２以上の自然数）層目に配置されている膜状部材は、前記ヒータ部側延伸部において、ｍ層目より下層に配置されている膜状部材の端部から前記軸線方向に延出している第１の端部部位を有するとともに、前記第１の端部部位を貫通する接合部によって前記ヒータ部に接合されている、圧力センサ付きグロープラグ。
6. 請求項５記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
   前記保持部材は、前記軸線方向に伸びて前記ハウジングに固定されるハウジング側延伸部を備え、
   前記ｍ層目に配置されている膜状部材は、前記ハウジング側延伸部において、前記ｍ層目より下層に配置されている膜状部材の端部から前記軸線方向に延出している第２の端部部位を有するとともに、前記第２の端部部位を貫通する接合部によって前記ハウジングに固定されている、圧力センサ付きグロープラグ。
7. 請求項５または６記載の圧力センサ付きグロープラグであって、
   前記ｍ層目に配置されている膜状部材は前記保持部材における最外層の膜状部材である、圧力センサ付きグロープラグ。

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