JP6192346B2 - グロープラグ - Google Patents
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Description
この形態のグロープラグによれば、ヒータ素子の後端部と中軸の先端部との間に伝熱部を配置しているため、伝熱部を経由してヒータ素子の熱を中軸へと伝えることができる。そのため、ヒータ素子が過熱状態になることを抑制できる。
この形態のグロープラグによれば、伝熱部および中軸を経由するヒータ素子からの放熱の効率をさらに向上させることができる。
この形態のグロープラグによれば、伝熱部を設けることにより、ヒータ素子からの放熱効率の向上と共に第2の電位側の端部と中軸との間の絶縁性を確保することができる。そのため、後端部で第2の電位側の端部が露出するヒータ素子を用いる場合であっても、第2の電位側の端部と中軸との間の絶縁性を確保するための構造を別途設ける必要が無く、グロープラグの構造の複雑化を抑制できる。
この形態のグロープラグによれば、伝熱部が備える電気絶縁部によって、導電部の第2の電位側の端部と中軸との間の絶縁性を確保することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態としてのグロープラグ10の概略構成を表わす断面模式図である。また、図2は、図1において領域Xとして示した部分の拡大断面図である。本実施形態のグロープラグ10は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に取り付けられて、内燃機関の始動時における点火を補助する熱源として機能する。グロープラグ10は、ディーゼル微粒子捕集フィルター(DPF)の再活性バーナーシステムの熱源として用いることもできる。図1に示すように、グロープラグ10は、主な構成要素として、ハウジング20と、ヒータ素子40と、中軸50と、リング60と、伝熱部65と、を備えている。また、グロープラグ10は、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さらに有している。グロープラグ10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、連結部材70と、伝達スリーブ32と、ダイヤフラム33と、圧力検出素子35と、センサ固定部材34と、を備えている。以下では、図2に基づいて各部について説明する。なお、本明細書では、図1におけるグロープラグ10の軸線O方向の下方側をグロープラグ10の「先端側」と呼び、上方側を「後端側」と呼ぶ。
図4は、第2の実施形態のグロープラグ110の概略構成を表わす断面模式図である。第2の実施形態において、第1の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第2の実施形態のグロープラグ110は、伝熱部65に代えて伝熱部165を備えること以外は、第1の実施形態のグロープラグ10と同様の構成を有している。図4では、図3と同様にして、ヒータ素子40の後端部と中軸50の先端部とを含む領域のみを拡大して示している。
図5は、第3の実施形態のグロープラグ210の概略構成を表わす断面模式図である。第3の実施形態において、第1の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第3の実施形態のグロープラグ210は、伝熱部65に代えて伝熱部265を備えること以外は、第1の実施形態のグロープラグ10と同様の構成を有している。図5では、図2と同様にして、ヒータ素子40の後端部と中軸50の先端部とを含む領域のみを拡大して示している。
図6は、第4の実施形態のグロープラグ310の概略構成を表わす断面模式図である。第4の実施形態において、第1の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第4の実施形態のグロープラグ310は、伝熱部65に代えて伝熱部365を備えること以外は、第1の実施形態のグロープラグ10と同様の構成を有している。図6では、図2と同様にして、ヒータ素子40の後端部と中軸50の先端部とを含む領域のみを拡大して示している。
図8は、第5の実施形態のグロープラグ410の概略構成を表わす断面模式図である。第5の実施形態において、第1の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第5の実施形態のグロープラグ410は、伝熱部65に代えて伝熱部465を備えること以外は、第1の実施形態のグロープラグ10と同様の構成を有している。図8では、図2と同様にして、ヒータ素子40の後端部と中軸50の先端部とを含む領域のみを拡大して示している。
図9は、第6の実施形態のグロープラグ510の概略構成を表わす断面模式図である。第6の実施形態において、第1の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第6の実施形態のグロープラグ510は、中軸50に代えて中軸550を備えること以外は、第1の実施形態のグロープラグ10と同様の構成を有している。図9では、図2と同様にして、ヒータ素子40の後端部と中軸50の先端部とを含む領域のみを拡大して示している。
・変形例1(熱伝導率の関係の変形):
第1〜第6の実施形態では、伝熱部の構成材料の熱伝導率を、中軸50の構成材料の熱伝導率よりも小さくしたが、同等の熱伝導率としてもよく、伝熱部の方が熱伝導率を高くしても良い。このような場合であっても、伝熱部を設けることによりヒータ素子から中軸側への伝熱効率を向上させる同様の効果を得ることができる。
上記各実施形態では、ヒータ素子40の後端部において、導電部42の第2の電位側の端部43および第1の電位側の端部44が露出することとしたが、異なる構成としてもよい。例えば、導電部42において、第2の電位側の端部43と第1の電位側の端部44の少なくとも一方が設けられず、導電部の後端部に露出しない構成としてもよい。このとき、少なくとも第2の電位側の端部(マイナス側端部)43が露出しない構成とする場合には、第2の電位側の端部43を絶縁性部材で覆ったり、第2の電位側の端部43と中軸50の先端部とを離間させる必要が無い。あるいは、ヒータ素子40の後端部で露出する第1の電位側の端部(プラス側端部)44は、中軸50と接していても差し支えない。ヒータ素子40における導電部42の引き回しの態様にかかわらず、ヒータ素子の後端部と中軸の先端部との間に伝熱部を設けることにより、各実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記各実施形態では、中軸50の先端部をリング60の後端部に圧入した後に、中軸50の先端部とリング60の後端部とを溶接したが、異なる構成としてもよい。例えば、中軸50の先端部をリング60の後端部に圧入した後に、溶接を行なわないこととしてもよい。あるいは、中軸50の先端部の外径をリング60の後端部の内径よりも小さく形成し、中軸50の先端部をリング60内に単に挿入することによって、リング60への中軸の嵌め込みを行ない、その後両者を溶接してもよい。また、中軸50の先端部をリング60内に挿入した後に、リング60の外側から加締めることによって、中軸50とリング60とを固定してもよい。
上記各実施例では、ヒータ素子40の最後端および中軸50の最先端を平坦面としたが、異なる構成としてもよい。ヒータ素子40の後端部および中軸50の先端部における互いに対向する部位の少なくとも一方に、何らかの凹凸が形成されていてもよい。このような場合であっても、ヒータ素子40の後端部の少なくとも一部と、中軸50の先端部の少なくとも一部とに接触して伝熱部を設けることで、各実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記各実施形態では、中軸50の先端部をリング60内に嵌め込んだが、異なる構成としてもよい。中軸50の先端部がリング60内に嵌め込まれていなくても、中軸50の先端部とリング60とが電気的に接続されており、ヒータ素子40の後端部と中軸50の先端部とに接して空気よりも熱伝導率が大きい伝熱部が配置されていれば、各実施形態と同様の効果が得られる。
上記各実施形態では、連結部材70は、ヒータ素子40とハウジング20とを連結する際に、ヒータ素子40との間に第2外筒31を介在させているが、異なる構成としてもよい。連結部材70とハウジング20との間に他の部材を介在させてもよく、あるいは、他の部材を介することなく、ヒータ素子40とハウジング20とを直接連結してもよい。
上記各実施形態では、伝達スリーブ32は、ヒータ素子40と接続する際に、第1外筒30を介在させているが、ヒータ素子40と直接接続してもよい。伝達スリーブ32がヒータ素子40と直接接続する場合には、伝達スリーブ32が第2の電位側の接続端子(マイナス側接続端子)45と接するように接続すればよい。
上記各実施例では、ヒータ素子40は、絶縁性のセラミックスによって形成される絶縁部41内に、導電性セラミックスによって形成される導電部42が埋設される構成としたが、異なる構成としてもよい。例えば、絶縁性のセラミックスから成る絶縁部の表面に露出するヒータ発熱体を備える構成としてもよい。このような構成としても、本願発明を適用することにより、各実施形態と同様にヒータ素子から中軸への放熱効率を向上させる効果を得ることができる。
20…ハウジング
21…軸孔
22…主体金具
23…ねじ部
24…キャップ部
25…テーパ部
30…第1外筒
31…第2外筒
32…伝達スリーブ
33…ダイヤフラム
34…センサ固定部材
35…圧力検出素子
36…フランジ部
37…開口部
40…ヒータ素子
41…絶縁部
42…導電部
43…第2の電位側の端部
44…第1の電位側の端部
45…第2の電位側の接続端子
46…第1の電位側の接続端子
50、550、650、750…中軸
60…リング
65、165、265、365、465…伝熱部
70…連結部材
72…保護筒
73…端子金具
366…高伝熱部
367…電気絶縁部
468…凹部形状
555…段差部
755…凹部形状
Claims (3)
- 軸線方向に延びて先端部が燃焼室で露出する棒状のヒータ素子と、
導電性材料により形成され、前記ヒータ素子よりも後端側に配置されて前記ヒータ素子に電力を供給する中軸と、
グロープラグの外壁を構成し、自身の軸孔に前記ヒータ素子の一部および前記中軸の一部を収容するハウジングと、
前記ヒータ素子が前記ハウジング内で前記軸線方向に変位することを許容しつつ、単独でまたは他の部材と共に前記ヒータ素子と前記ハウジングとを連結する連結部材と、
前記ハウジングに対する前記ヒータ素子の前記軸線方向の変位から、前記燃焼室の燃焼圧を検知する圧力検出素子と、
を備えるグロープラグにおいて、
前記ヒータ素子と前記中軸とを電気的に接続させるリングと、
前記リング内において前記ヒータ素子の後端部と前記中軸の先端部の間に配置され、前記ヒータ素子の後端部と前記中軸の先端部とに接し、空気よりも熱伝導率が大きい伝熱部と、
を備え、
前記ヒータ素子は、絶縁部と、該絶縁部内に形成されて通電することによる発熱する導電部とを備え、
前記導電部は、前記ヒータ素子の前記後端部の側面で露出して、前記リングの内壁面と接する第1の電位側の接続端子と、前記第1の電位側の接続端子よりも低電位である第2の電位側の接続端子と、前記ヒータ素子の後端部における前記中軸と対向する領域で露出する第2の電位側の端部と、を備え、
前記伝熱部を設けることにより、前記導電部の前記第2の電位側の端部が前記中軸と電気絶縁されていることを特徴とする
グロープラグ。 - 請求項1に記載のグロープラグであって、
前記伝熱部の熱伝導率が、前記中軸の熱伝導率よりも小さいことを特徴とする
グロープラグ。 - 請求項1または2に記載のグロープラグであって、
前記伝熱部は、少なくとも前記導電部の前記第2の電位側の端部を覆う電気絶縁部を備えることを特徴とする
グロープラグ。
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