JP6568435B2 - グロープラグ - Google Patents

Description

本発明は、グロープラグに関する。

内燃機関における点火補助に用いられるグロープラグとして、絶縁性セラミックからなる基体内部に導電性セラミックからなる発熱体が配置されたヒータを備えるグロープラグが用いられる。また、発熱体とは異なる導電体が基体内部に配置されたヒータを備えるグロープラグが提案されている。特許文献１のグロープラグは、基体内部の導電体によって燃料室内に発生した火炎により生じたマイナスイオンを捕獲し、また、プラスイオンをシリンダヘッドにより捕獲し、導電体およびシリンダヘッドを含む閉回路を流れるイオン電流を検出する。そして、検出されたイオン電流に基づき燃料室内におけるイオン化状態を検出する。

特許第３６０５９６５号

ところで、基体内部に設けられた導電体は、イオン電流の測定の他、グロープラグの温度を測定する温度測定用導電体としても用いられ得る。例えば、温度測定用導電体に所定電圧を印加し、温度測定用導電体と発熱体との間の基体を流れる微弱電流を測定し、かかる電流から基体の電気抵抗を求め、更にかかる基体の電気抵抗からグロープラグの温度を推定することが可能である。

しかしながら、基体内部に配置された温度測定用導電体により温度を測定するグロープラグでは、基体内部における温度測定用導電体の配置位置の製造バラツキに起因して、温度の測定精度が低下するという問題がある。例えば、特許文献１のグロープラグを用いてグロープラグの温度を測定すると、温度測定用導電体の配置位置が温度推定のために予め定められた基準位置に対して発熱体から離れる側（又は近づく側）にずれている場合、温度測定用導電体と発熱体との間の電気抵抗は、かかる位置ずれが無い状態、すなわち、温度測定用導電体が基準位置に設置されている状態に比べて大きくなる（又は小さくなる）。このため、電気的抵抗から推定されるグロープラグの温度は、実際の温度からずれてしまう。これは、特許文献１のグロープラグにおいて、発熱体と温度測定用導電体とが並列に並んでいるためである。このような問題は、温度測定用導電体の配置位置が基準位置からずれる場合だけでなく、発熱体の配置位置が基準位置からずれた場合にも起こり得る。すなわち、発熱体に対する温度測定用導電体の相対位置のずれに起因して温度測定の精度が低下するという問題があった。

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。
［形態１］本発明の一形態によれば、グロープラグが提供される。このグロープラグは、絶縁性セラミックを含有し、軸線方向に延びる棒状の基体と、導電性セラミックを含有し、前記基体内に配置されてなる発熱体であって、前記軸線方向に延びる一対の第１のリード部および第２のリード部と、前記第１のリード部の先端部と前記第２のリード部の先端部とを連結する連結部と、を有する発熱体と、前記軸線方向に延び、前記基体内に配置された温度測定用導電体と、を備える。前記温度測定用導電体の少なくとも先端側は、前記基体内に埋設されてなる。前記第１のリード部の軸線と前記第２のリード部の軸線とを含む第１の仮想面へ前記発熱体及び前記温度測定用導電体を投影したときに、前記温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部は、前記発熱体の射影の外側の輪郭で画定される外側輪郭領域に重なる。前記第１の仮想面と平行であり且つ前記軸線方向と垂直な方向である横方向において、前記発熱体の中心位置は、前記基体の軸線の位置と重なる。

（１）本発明の一形態によれば、絶縁性セラミックを含有し、軸線方向に延びる棒状の基体と；導電性セラミックを含有し、前記基体内に配置されてなる発熱体であって、前記軸線方向に延びる一対の第１のリード部および第２のリード部と、前記第１のリード部の先端部と前記第２のリード部の先端部とを連結する連結部と、を有する発熱体と；前記軸線方向に延び、前記基体内に配置された温度測定用導電体と；を備えるグロープラグが提供される。このグロープラグでは、前記温度測定用導電体の少なくとも先端側は、前記基体内に埋設されてなり、前記第１のリード部の軸線と前記第２のリード部の軸線とを含む第１の仮想面へ前記発熱体及び前記温度測定用導電体を投影したときに、前記温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部は、前記発熱体の射影の外側の輪郭で画定される外側輪郭領域に重なることを特徴とする。
この形態のグロープラグによれば、第１の仮想面へ発熱体及び温度測定用導電体を投影したときに、温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部は、発熱体の射影の外側の輪郭で画定される外側輪郭領域に重なるので、基体内部における発熱体に対する温度測定用導電体の相対位置にバラツキが生じても、温度測定用導電体と第１のリード部との間の基体、および温度測定用導電体と第２のリード部との間の基体の合計体積のバラツキを抑制できる。このため、温度測定用導電体と発熱体との間の電気抵抗のバラツキを抑制できるので、発熱体に対する温度測定用導電体の相対位置のずれ（バラツキ）に起因する温度の測定精度の低下を抑制できる。加えて、温度測定用導電体の少なくとも先端側は基体内に埋設されているので、温度測定用導電体の少なくとも先端側が基体の外周表面に露出する構成に比べて、グロープラグの設置環境の影響、例えば、燃焼室内の環境の影響等を抑制できる。このため、例えば、グロープラグの温度が実際の温度よりも高温に測定されてしまう、といった温度測定の精度の低下を抑制できる。

（２）上記形態のグロープラグにおいて、前記温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部は、前記発熱体の射影の内側の輪郭で画定される内側輪郭領域に重なる、ことを特徴としてもよい。この形態のグロープラグによれば、基体内部における発熱体に対する温度測定用導電体の相対位置のバラツキが生じても、温度測定用導電体と第１のリード部との間の基体、および温度測定用導電体と第２のリード部との間の基体の合計体積のバラツキを、温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部が内側輪郭領域に重ならない場合に比べて、より抑制できる。このため、発熱体に対する温度測定用導電体の相対位置のずれに起因する温度の測定精度の低下をより抑制できる。

（３）上記形態のグロープラグにおいて、前記第１の仮想面と平行であり且つ前記軸線方向と垂直な方向である横方向において、前記発熱体の中心位置は、前記基体の軸線の位置と重なる、ことを特徴としてもよい。この形態のグロープラグによれば、発熱体の中心位置は、基体の軸線の位置と重なるので、ヒータにおける位置毎の発熱ムラが生じることを抑制できる。このため、ヒータの温度制御を精度良く実行できる。

（４）上記形態のグロープラグにおいて、前記第１の仮想面と垂直であり且つ前記軸線方向と平行な第２の仮想面へ前記発熱体及び前記温度測定用導電体を投影したときに、前記温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部は、前記発熱体の射影に重なる、ことを特徴としてもよい。この形態のグロープラグによれば、第２の仮想面へ発熱体及び温度測定用導電体を投影したときに、温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部は、発熱体の射影に重なるので、かかる投影において、温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部が発熱体の射影に重ならない構成に比べて、温度測定用導電体と第１のリード部との間の基体、および温度測定用導電体と第２のリード部との間の基体の合計体積のバラツキをより抑制できる。

（５）上記形態のグロープラグにおいて、前記連結部は、略Ｕ字状をなし、前記第１の仮想面への前記温度測定用導電体の射影における先端は、前記第１の仮想面への前記連結部の射影における後端よりも先端側に位置し、且つ、前記連結部の射影に重ならない、ことを特徴としてもよい。この形態のグロープラグによれば、第１の仮想面への温度測定用導電体の射影における先端は、第１の仮想面への連結部の射影における後端よりも先端側に位置し、且つ、連結部の射影に重ならないので、温度測定用導電体の先端は、連結部、すなわち多量の熱を発する部位に近い位置に配置される。このため、温度測定用導電体と発熱体との間の基体は高温となり抵抗値が小さくなる。したがって、温度測定用導電体と発熱体との間に流れる電流の電流値の絶対値を大きくできるので、測定電流値とノイズとを明確に区別でき、電流の測定精度を向上できる。

（６）上記形態のグロープラグにおいて、前記温度測定用導電体は、所定空間における燃料の燃料により発生したイオンに基づくイオン電流を測定するためにも用いられ、前記第１の仮想面と垂直であり且つ前記軸線方向と平行な第２の仮想面へ前記発熱体及び前記温度測定用導電体を投影したときに、前記温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部は、前記発熱体の射影に対して、前記軸線方向と垂直な方向にオフセットされている、ことを特徴としてもよい。この形態のグロープラグによれば、第２の仮想面への温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部は、発熱体の射影に対して、第２の仮想面と平行であり且つ前記軸線方向と垂直な方向にオフセットされているので、温度測定用導電体は、オフセットされていない構成に比べて、基体表面に近い位置に配置される。このため、基体表面と温度測定用導電体との間の基体体積を、オフセットされていない構成に比べて低減でき、燃料の燃焼により発生したイオンを、温度測定用導電体においてより多く捕獲できる。このため、測定電流値の絶対値を大きくできるので、測定電流値とノイズとを容易に区別でき、電流測定精度を向上できる。したがって、イオン化状態を精度良く検出できる。

（７）上記形態のグロープラグにおいて、前記第１の仮想面への前記温度測定用導電体の射影における先端は、前記第１の仮想面への前記連結部の射影における内側の輪郭に対して、前記軸線方向に沿って同じ位置またはより先端側に配置されている、ことを特徴としてもよい。この形態のグロープラグによれば、第１の仮想面への温度測定用導電体の射影における先端は、第１の仮想面への連結部の射影における内側の輪郭に対して、軸線方向に沿って同じ位置またはより先端側に配置されているので、温度測定用導電体の先端は、連結部、すなわち、多量の熱を発する部位に近い位置に配置される。このため、温度測定用導電体と発熱体との間の基体は高温となり抵抗値が小さくなるので、温度測定用導電体と発熱体との間に流れる電流を大きくできる。このため、測定電流値とノイズとを明確に区別でき、電流の測定精度を向上できる。

（８）上記形態のグロープラグにおいて、前記基体が挿入されてなり、前記基体の外周側面の少なくとも一部を囲む環状の電極部材を、さらに備え、前記温度測定用導電体は、前記軸線方向に延びる通電部と；自身の一端が前記通電部に連なり、他端が前記基体の外周側面に露出して前記電極部材の内周面に接する電極取出部を有する、ことを特徴としてもよい。この形態のグロープラグによれば、電極取り出し部の他端は基体の外周側面に露出して電極部材の内周面に接するので、温度測定用導電体と電極部材との電気的接続の信頼性を向上させつつ、温度測定用導電体と電極部材とを容易に電気的に接続することができる。

本発明は、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、グロープラグの製造方法や、セラミックヒータや、セラミックヒータの製造方法や、グロープラグの温度測定方法や、セラミックヒータの温度測定方法、グロープラグを備える内燃機関等の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態としてのグロープラグの概略構成を示す断面図である。 連結部３５近傍の構成を拡大して示す部分拡大図である。 導通部材６０の詳細構成を示す説明図である。 導通部材用リング７０の詳細構成を示す斜視図である。 弾性部材８０の概略構成を示す説明図である。 温度測定用導電体３６の配置位置を示す第１の説明図である。 温度測定用導電体３６の配置位置を示す第２の説明図である。 温度測定用導電体３６の配置位置を示す第３の説明図である。 本実施形態における温度測定用導電体３６と発熱体３２との位置関係を示す説明図である。 比較例における温度測定用導電体１３６と発熱体１３２との位置関係を示す説明図である。 中軸４０の共振振動を模式的に示す説明図である。 温度測定用導電体の位置ずれ量と電気抵抗値誤差との関係を示す説明図である。 第２実施形態のグロープラグにおける連結部近傍の構成を拡大して示す部分拡大図である。 第２実施形態のグロープラグにおける温度測定用導電体の配置位置を示す第１の説明図である。 第２実施形態のグロープラグにおける温度測定用導電体の配置位置を示す第２の説明図である。 第３実施形態のグロープラグにおける連結部近傍の構成を拡大して示す部分拡大図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．グロープラグの構成：
図１は、本発明の一実施形態としてのグロープラグの概略構成を示す断面図である。図１では、グロープラグ１００の軸線ＯＬを一点鎖線で示している。また、図１では、軸線ＯＬと平行にＸ軸が設定され、また、Ｘ軸とそれぞれ直交するようにＹ軸およびＺ軸が設定されている。以降の説明では、グロープラグ１００において、後述するセラミックヒータ３０が配置されている側（−Ｘ方向側）を「先端側」と呼び、後述する収容部材９０が配置されている側（＋Ｘ方向側）を「後端側」と呼ぶ。

本実施形態のグロープラグ１００は、ディーゼルエンジン等の内燃機関のシリンダヘッドに装着され、燃料着火の補助熱源として使用される。グロープラグ１００は、グロープラグ１００の温度を制御することによって燃焼室内の温度を制御するために、グロープラグ１００の温度を測定するための構成を備えている。本実施形態において、グロープラグ１００の温度とは、後述するセラミックヒータ３０を構成する基体３１の最高表面温度を意味する。グロープラグ１００の温度を測定するための詳細構成については後述する。グロープラグ１００は、主体金具１０と、外筒２０と、セラミックヒータ３０と、中軸４０と、中軸用リング５０と、導通部材６０と、導通部材用リング７０と、弾性部材８０と、収容部材９０とを備える。

主体金具１０は、軸線ＯＬに沿った方向（以下、「軸線方向」と呼ぶ）に延びる略筒状の外観形状を有する。主体金具１０には、雄ねじ部１２と、工具係合部１４と、加締部１６とを有し、軸孔１８が形成されている。

雄ねじ部１２は、主体金具１０の外周面に形成され、図示しないシリンダヘッドに形成された雌ねじ部と螺合する。工具係合部１４は、雄ねじ部１２よりも後端側に形成され、グロープラグ１００をシリンダヘッドに取り付けるための工具と係合する。加締部１６は、主体金具１０の最後端に位置し、収容部材９０を主体金具１０に加締め固定する。軸孔１８は、軸線ＯＬに沿って延びる貫通孔であり、セラミックヒータ３０の一部と中軸４０の一部と中軸用リング５０と導通部材６０の一部と導通部材用リング７０と弾性部材８０とを収容する。

外筒２０は、細径の先端部を有する略筒状の外観形状を有し、主体金具１０の先端部と溶接されている。外筒２０は、金属により形成され、導電性を有する。

セラミックヒータ３０は、軸線ＯＬに沿って延びる略棒状の外観形状を有すると共に、半球状の先端部を有する。セラミックヒータ３０は、圧入によって外筒２０に嵌め込まれている。セラミックヒータ３０の後端側は軸孔１８に収容され、セラミックヒータ３０の先端部は主体金具１０および外筒２０から突出している。セラミックヒータ３０は、基体３１と、発熱体３２と、温度測定用導電体３６とを有する。

基体３１は、絶縁性セラミックにより生成され、軸線方向に延びる棒状の外観形状を有する。基体３１の軸線は、グロープラグ１００の軸線ＯＬに重なる。基体３１は、自身の内部に発熱体３２および温度測定用導電体３６を、互いに隔離した状態で保持している。本実施形態において、基体３１は、窒化ケイ素系セラミックにより形成されている。窒化ケイ素系セラミックに代えて、二ホウ化チタンやアルミナやサイアロン等の、他の任意の絶縁性セラミックにより基体３１が形成されていてもよい。

発熱体３２は、導電性セラミックにより形成され、通電により高温となる。発熱体３２は、一対のリード部である第１のリード部３３ａおよび第２のリード部３３ｂと、連結部３５とを備える。連結部３５のＹ軸方向に沿った中心位置を通り、Ｘ軸方向に沿って延びる発熱体３２の軸線は、グロープラグ１００の軸線ＯＬ、すなわち、基体３１の軸線の位置と重なる。このような配置により、ヒータ３０における位置毎の発熱ムラを抑制できる。導電性セラミックは、例えば、基体３１に用いるセラミック材料に、導電性を有する材料を混ぜ合わせて得られる材料により形成してもよい。導電性を有する材料としては、例えば、タングステンカーバイド、珪化モリブデン、珪化タングステンなどを用いてもよい。

第１のリード部３３ａおよび第２のリード部３３ｂは、いずれも軸線方向と平行に延設された棒状の外観形状を有する。第１のリード部３３ａの先端部は、連結部３５に接続されている。第１のリード部３３ａの後端部側には、電極取出部３４ａが形成されている。電極取出部３４ａは、軸線方向と垂直に突出し、突出方向の端面が基体３１の外周側面に露出している。電極取出部３４ａは、中軸用リング５０の内周面に接している。これにより、発熱体３２と中軸用リング５０とは、電気的に接続される。

同様に、第２のリード部３３ｂの先端部は、連結部３５に接続されている。第２のリード部３３ｂの後端部には、電極取出部３４ｂが形成されている。電極取出部３４ｂは、軸線方向と垂直に突出し、突出方向の端面が基体３１の外周側面に露出している。電極取出部３４ｂは、外筒２０の内周面に接している。これにより、発熱体３２と外筒２０と主体金具１０とは、電気的に接続される。本実施形態では、第１のリード部３３ａの軸線方向に沿った長さは、第２のリード部３３ｂの軸線方向に沿った長さに比べて長い。

連結部３５は、略Ｕ字形の外観形状を有し、セラミックヒータ３０の先端部に配置されている。図２は、連結部３５近傍の構成を拡大して示す部分拡大図である。図２では、図示の便宜上、図１に示すハッチングの一部を省略している。連結部３５は、第１のリード部３３ａの先端部と第２のリード部３３ｂの先端部とを連結する。すなわち、連結部３５の一方の端部は、第１のリード部３３ａの先端部に接続され、他方の端部は、第２のリード部３３ｂの先端部に接続されている。本実施形態では、第１のリード部３３ａおよび第２のリード部３３ｂと、連結部３５とは、別部材として形成されており、グロープラグ１００の製造過程において、これら部材同士が接合される。したがって、図２に示すように、第１のリード部３３ａと連結部３５との接続部分の境界３５１と、第２のリード部３３ｂと連結部３５との接続部分の境界３５２とは、視認可能である。連結部３５に電流を集中させることにより連結部３５を昇温させるために、連結部３５の径は、発熱体３２のうちの他の部位の径に比べて小さい。

図１に示す温度測定用導電体３６は、グロープラグ１００の温度を測定するために用いられる。温度測定用導電体３６は、軸線ＯＬに沿って延びる棒状の外観形状を有し、発熱体３２と同様に、導電性セラミックにより温度測定用導電体３６が形成されている。導電性セラミックに代えて、タングステンやニッケルといった金属などの他の任意の導電材料により形成されてもよい。温度測定用導電体３６は、棒状の通電部３７と、電極取出部３８とを備え、これら通電部３７および電極取出部３８が一体形成された構造を有する。電極取出部３８は、通電部３７の後端に連なり、軸線方向と垂直に突出している。電極取出部３８の一端は通電部３７に連なり、他端は、基体３１の外周側面に露出して導通部材用リング７０の内周面に接する。これにより、温度測定用導電体３６と導通部材用リング７０とは、電気的に接続される。基体３１内部における温度測定用導電体３６の配置位置の詳細については、後述する。

中軸４０は、軸線ＯＬに沿って延びる丸棒状の外観形状を有する剛体であり、金属により形成されている。本実施形態において、「剛体」とは、外力の付与によっても容易に変形しない性質を意味する。中軸４０は、先端側の端部に小径部４２を有し、後端側の端部に端子部４４を有する。小径部４２と端子部４４とは、基部４６を介して連なっている。中軸４０は、端子部４４を主体金具１０から後端側に突出させた状態で主体金具１０の軸孔１８に収容されている。小径部４２は、セラミックヒータ３０の外径と同程度の外径を有し、中軸用リング５０に嵌め込まれている。端子部４４は、図示しない外部コネクタにおける電流供給用の導通部と接続される。

中軸用リング５０は、円筒状の外観形状を有する剛体であり、金属により形成されている。中軸用リング５０には、セラミックヒータ３０の後端部と中軸４０の小径部４２とが嵌め込まれており、中軸用リング５０は、セラミックヒータ３０と中軸４０とを、互いの軸を一致させた状態で支持する。上述のように、中軸用リング５０の内周面には、電極取出部３４ａが接している。これにより、外部コネクタは、中軸４０と中軸用リング５０とリード部３３ａとを介して、連結部３５と電気的に接続される。

図３は、導通部材６０の詳細構成を示す説明図である。図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は、導通部材６０の斜視図、正面図、右側面図および底面図をそれぞれ示している。導通部材６０は、１枚の金属の薄板が曲面状に折り曲げられて溶接されることにより形成されている。導通部材６０は、剛体であり、先端側の端部にリング部６２を有し、後端側の端部に導電体端子部６６を有する。リング部６２と導電体端子部６６とは、接続部６４を介して連なっている。リング部６２は、円筒状の外観形状を有し、図１に示すように導通部材用リング７０の後端側と全周に亘って接触する。接続部６４および導電体端子部６６は、半円筒状の外観形状を有している。

図１に示すように、導通部材６０は、導電体端子部６６を主体金具１０から後端側に突出させた状態で主体金具１０の軸孔１８に収容されている。導通部材６０は、軸孔１８の内壁および中軸４０の外周表面とそれぞれ離れて配置されている。

図４は、導通部材用リング７０の詳細構成を示す斜視図である。導通部材用リング７０は、略円筒状の外観形状を有し、金属により形成されている。導通部材用リング７０は、軸線ＯＬに沿って中央部からやや後端側に寄った位置において、全周に亘って外周方向に突出した突出部７２を有する。導通部材用リング７０における突出部７２よりも後端側（図４上方側）は、後端側に向かうほど外径が小さくなるテーパード形状を有する。

図１に示すように、突出部７２の外径は、導通部材６０のリング部６２の外径とほぼ等しい。上述のように、導通部材用リング７０の内周面には、温度測定用導電体３６の電極取出部３８が接している。したがって、温度測定用導電体３６と導通部材６０とは、電極取出部３８と導通部材用リング７０とを介して互いに電気的に接続される。

図５は、弾性部材８０の概略構成を示す説明図である。図４（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、弾性部材８０の斜視図、軸線ＯＬに沿った断面図、および軸線ＯＬと垂直な方向に沿った断面図をそれぞれ示している。弾性部材８０は、絶縁性および弾性を有し、円柱状の外観形状を有する。

図１に示すように、弾性部材８０は、軸線ＯＬに沿った方向と径方向とにそれぞれ圧縮された状態で、主体金具１０の軸孔１８の後端に配置されている。図５に示すように、弾性部材８０には、軸線ＯＬに沿って自身を貫通する主孔８２および副孔８４が形成されている。主孔８２は、円形の断面形状を有する。主孔８２には、端子部４４を後端側に突出させた状態で中軸４０が挿入されている。副孔８４は、半円弧状の断面形状を有する。副孔８４には、導電体端子部６６を後端側に突出させた状態で導通部材６０が挿入されている。弾性部材８０により、主体金具１０と中軸４０と導通部材６０とは、互いに絶縁される。

本実施形態において、弾性部材８０は、フッ素ゴムにより形成されており、滑り性を有する。フッ素ゴムに代えて、シリコンゴム等の絶縁性を有する他の任意の弾性材料により弾性部材８０が形成されていてもよい。本実施形態において、弾性部材８０は、単一の部材により形成されている。また、本実施形態において、軸線ＯＬに沿った弾性部材８０の長さは、中軸４０の基部４６の径方向の長さ、すなわち直径と等しい。

本実施形態のグロープラグ１００において、中軸４０のうち弾性部材８０の主孔８２に挿入されている部分よりも先端側の外周面と、中軸用リング５０の外周面とは、絶縁フィルム１１０によって覆われている。絶縁フィルム１１０は、中軸４０および中軸用リング５０と、導通部材６０との間の絶縁性を、より確実に確保するために用いられている。なお、絶縁フィルム１１０は、省略されてもよい。

収容部材９０には軸孔９１が形成されており、収容部材９０は、略筒状の外観形状を有する。本実施形態において、収容部材９０は、樹脂により形成されている。収容部材９０は、主体金具１０の後端側の端面および弾性部材８０の後端側の端面とそれぞれ接触して配置され、中軸４０の端子部４４と、導通部材６０の導電体端子部６６とを軸孔９１に収容している。収容部材９０の先端部は、主体金具１０の加締部１６によって主体金具１０の後端側に接するように固定されている。収容部材９０は、防水機能を有すると共に、機械的強度の低い導電体端子部６６を保護する機能を有する。収容部材９０は、図示しない外部コネクタと嵌合可能に構成されている。

図示しない外部コネクタは、収容部材９０の外表面を覆うと共に収容部材９０の内部に挿入される形状を有する。外部コネクタは、図示しない電流供給用の導通部と温度測定用の導通部とを有する。収容部材９０に外部コネクタが嵌合されることにより、中軸４０の端子部４４は、電流供給用の導通部と接合して電気的に接続される。そして、外部コネクタの導通部、端子部４４、中軸用リング５０、第１のリード部３３ａ、連結部３５、第２のリード部３３ｂ、外筒２０、およびシリンダヘッドからなる電流経路が形成され、かかる電流経路を構成する連結部３５が通電により発熱して、セラミックヒータ３０全体が昇温する。

また、収容部材９０に外部コネクタが嵌合されることにより、導通部材６０の導電体端子部６６は、外部コネクタの温度測定用の導通部と接合して電気的に接続される。このとき、外部コネクタの温度測定用の導通部は、導通部材６０、および導通部材用リング７０を介して温度測定用導電体３６と電気的に接続される。基体３１は、一般的には絶縁体に分類される電気抵抗値を有する。しかしながら、基体３１は、微弱ではあるが電流を通す。したがって、外部コネクタの温度測定用の導通部を介して導通部材６０とシリンダヘッド（接地電位）との間に所定電圧が印加されると、温度測定用導電体３６と、基体３１に接する他の導電体との間に電流が流れる。特に、発熱体３２における連結部３５およびその近傍部分に電流が集中する。連結部３５およびその近傍は非常に高温となるため、その周囲の基体３１は、他の位置の基体３１に比べて電気的抵抗が低くなるからである。発熱体３２における連結部３５およびその近傍部分を流れる電流は、電極取出部３４ｂを介してシリンダヘッドへと流れる。

上述したように、基体３１の電気抵抗値は、より高い温度である場合により小さくなる。そこで、以下のようにして、基体３１の最高表面温度、すなわち、グロープラグ１００の温度を測定できる。まず、外部コネクタの温度測定用の導通部、導通部材６０、導通部材用リング７０、温度測定用導電体３６、基体３１、発熱体３２、およびシリンダヘッドを含む電流経路を流れる電流値を測定し、かかる電流値と印加電圧とに基づき基体３１の抵抗値を求める。なお、電流値の測定は、外部コネクタの温度測定用導通部およびシリンダヘッドに接続されている既知の電気抵抗値を有する温度測定用抵抗器の両端に生じる電位差を電圧計で検出することにより測定できる。そして、予め実験等により定めておいた基体３１の電気抵抗値と基体３１の最高表面温度との相関関係に照らして、基体３１の電気抵抗値から基体３１の最高表面温度を測定（推定）する。一般に、基体３１の電気抵抗値が低い方が、基体３１の最高表面温度は高い。

Ａ−２．温度測定用導電体の配置：
温度測定用導電体３６の配置位置について、図６ないし図８、および上述の図２を用いて詳細に説明する。

図６は、温度測定用導電体３６の配置位置を示す第１の説明図である。図６（Ａ）は、後述する外側輪郭領域ＡＲ１と温度測定用導電体３６との位置関係を示し、図６（Ｂ）は、後述する内側輪郭領域ＡＲ２と温度測定用導電体３６との位置関係を示す。図６（Ａ）および（Ｂ）では、第１のリード部３３ａの軸線と第２のリード部３３ｂの軸線とを含む仮想面（以下、「第１の仮想面」と呼ぶ）へ発熱体３２および温度測定用導電体３６を投影したときの、発熱体３２および温度測定用導電体３６の射影を表している。図示の便宜上、発熱体３２の射影には、発熱体３２と同じ符号を付し、温度測定用導電体３６の射影には、温度測定用導電体３６と同じ符号を付している。

図６（Ａ）において、外縁を太線で示しハッチングを施した外側輪郭領域ＡＲ１は、発熱体３２の射影の外側の輪郭で画定される領域、換言すると、発熱体３２の外側の輪郭を結んで得られる閉領域である。上述の「外側の輪郭」とは、発熱体３２の射影の輪郭のうちの軸線ＯＬから最も離れた位置の輪郭を含む概念である。本実施形態では、温度測定用導電体３６の射影のうち、通電部３７の射影全体と電極取出部３８の射影のうちの軸線ＯＬ寄りの一部とが、外側輪郭領域ＡＲ１内に位置する。

図６（Ｂ）において、外縁を太線で示しハッチングを施した内側輪郭領域ＡＲ２は、発熱体３２の射影の内側の輪郭で画定される領域、換言すると、発熱体３２の内側の輪郭を結んで得られる閉領域である。上述の「内側の輪郭」とは、発熱体３２の射影の輪郭のうちの軸線ＯＬに最も近い輪郭を含む概念である。本実施形態では、温度測定用導電体３６の射影のうち、通電部３７の射影全体と電極取出部３８の射影のうちの軸線ＯＬ寄りの一部とが、内側輪郭領域ＡＲ２内に位置する。

図７は、温度測定用導電体３６の配置位置を示す第２の説明図である。図８は、温度測定用導電体３６の配置位置を示す第３の説明図である。図７では、図１に示すＡ−Ａ断面を表している。図７に示すように、第１のリード部３３ａの直径と第２のリード部３３ｂの直径とはほぼ等しく、また、これら２つのリード部３３ａ，３３ｂの直径は、温度測定用導電体３６の直径、具体的には通電部３７の直径よりも大きい。例えば、２つのリード部３３ａ，３３ｂの直径を０．７ｍｍとし、温度測定用導電体３６の直径を０．３ｍｍとしてもよい。温度測定用導電体３６は、２つのリード部３３ａ，３３ｂの間において、Ｙ軸方向に沿った略中央に配置されている。

図８では、上述の第１の仮想面と垂直であり且つ軸線方向と平行な仮想面（以下、「第２の仮想面」と呼ぶ）へ発熱体３２および温度測定用導電体３６を投影したときの、発熱体３２および温度測定用導電体３６の射影を表している。なお、図８では、基体３１の第２の仮想面への射影も併せて示している。また、図８では、基体３１の射影、発熱体３２の射影、および温度測定用導電体３６の射影のうち、先端側の一部を表し、後端側は省略している。したがって、図８では、発熱体３２の射影として、一対のリード部３３ａ，３３ｂの射影が表されている。また、温度測定用導電体３６の射影として、通電部３７の射影が表されている。また、図８では、図７と同様に、図示の便宜上、発熱体３２の射影には発熱体３２と同じ符号を付し、温度測定用導電体３６の射影には温度測定用導電体３６と同じ符号を付し、基体３１の射影には基体３１と同じ符号を付している。

図８に示すように、温度測定用導電体３６の射影すなわち通電部３７の射影は、発熱体３２の射影すなわち一対のリード部３３ａ，３３ｂの射影の内部に位置している。換言すると、温度測定用導電体３６の射影すなわち通電部３７の射影は、発熱体３２の射影に対して、第２の仮想面と平行であり且つ軸線方向と垂直な方向にオフセットせず、重なっている。

図２，図６（Ａ）および図６（Ｂ），および図８に示すように、温度測定用導電体３６の先端、すなわち、通電部３７の先端（図２に示す先端３７１）の射影は、連結部３５の射影の後端ＢＥよりも先端側に位置し、且つ、連結部３５の射影に重ならない。換言すると、温度測定用導電体３６の先端は、連結部３５よりも内側に位置している。上述の「連結部３５よりも内側」とは、連結部３５の射影のうちの内側の輪郭よりも内側を意味する。

温度測定用導電体３６の配置位置が、上述のような位置であることによる効果について以下説明する。図９は、本実施形態における温度測定用導電体３６と発熱体３２との位置関係を示す説明図である。図９（Ａ）は、温度測定用導電体３６の位置ずれが無い場合の温度測定用導電体３６および発熱体３２を模式的に表している。図９（Ｂ）は、温度測定用導電体３６の配置位置のずれが有る場合の温度測定用導電体３６および発熱体３２を模式的に表している。上述の位置ずれとは、発熱体３２に対する温度測定用導電体３６の相対的な配置位置として予め設定されている位置（以下、「基準位置」と呼ぶ）に対して、実際の相対的な配置位置がずれていることを意味する。このような位置ずれは、製造バラツキによって、基体３１における温度測定用導電体３６の配置位置および基体３１における温度測定用導電体３６の配置位置のうちの少なくとも一方が、予め設定されている位置からずれた場合に生じ得る。図９（Ａ），（Ｂ）では、第１のリード部３３ａにおいて、温度測定用導電体３６との間で電流が流れる領域、つまり、第１のリード部３３ａの外周表面において軸線ＯＬ寄り且つ先端寄りの領域ＡＲ１１を、ハッチングで表わしている。同様に、第２のリード部３３ｂにおいて、温度測定用導電体３６との間で電流が流れる領域、つまり、第２のリード部３３ｂの外周表面において軸線ＯＬ寄り且つ先端寄りの領域ＡＲ１２を、ハッチングで表わしている。

上述のように、第１の仮想面への温度測定用導電体３６の射影が、図６に示す外側輪郭領域ＡＲ１の内部、且つ、内側輪郭領域ＡＲ２の内部に位置するように、基体３１内において、温度測定用導電体３６が配置されている。このため、製造バラツキ等に起因して温度測定用導電体３６の配置位置が、基準位置からずれても、温度測定用導電体３６と発熱体３２との間の基体３１の合計体積のずれが抑制される。図９（Ａ）に示す位置ずれが無い場合には、温度測定用導電体３６と第１のリード部３３ａとの間の距離ｄ１ａと、温度測定用導電体３６と第２のリード部３３ｂとの間の距離ｄ１ｂとは、略等しい。これに対して、図９（Ｂ）に示す位置ずれが有る場合には、温度測定用導電体３６と第１のリード部３３ａとの間の距離ｄ２ａは、位置ずれが無い場合の距離ｄ１ａに比べて大きくなっている。これとは逆に、温度測定用導電体３６と第２のリード部３３ｂとの間の距離ｄ２ｂは、位置ずれが無い場合の距離ｄ１ｂに比べて小さくなっている。このため、温度測定用導電体３６と領域ＡＲ１１との間の基体３１の体積と、温度測定用導電体３６と領域ＡＲ１２との間の基体３１の体積との合計体積は、位置ずれが無い場合と有る場合とでほぼ等しい。したがって、温度測定用導電体３６と発熱体３２との間を流れる電流、すなわち、温度測定用導電体３６と領域ＡＲ１１との間を流れる電流と、温度測定用導電体３６と領域ＡＲ１２との間を流れる電流との合計電流値は、位置ずれが無い場合と有る場合とでほぼ等しい。よって、かかる電流に基づきグロープラグ１００の温度を測定した場合に、測定精度の低下を抑制できる。

図１０は、比較例における温度測定用導電体１３６と発熱体１３２との位置関係を示す説明図である。図１０（Ａ）は、位置ずれが無い場合の温度測定用導電体１３６と発熱体１３２との位置関係を示し、図１０（Ｂ）は、位置ずれが有る場合の温度測定用導電体１３６と発熱体１３２との位置関係を示す。比較例のグロープラグにおいて、発熱体１３２は、一対のリード部１３３ａ，１３３ｂと、これら２つのリード部１３３ａ，１３３ｂを連結する連結部１３５とを備えている。比較例のグロープラグにおいて、一対のリード部１３３ａ，１３３ｂの軸線を含む仮想平面へ温度測定用導電体１３６および発熱体１３２を投影したときに、温度測定用導電体１３６の射影は、発熱体１３２の外側輪郭領域の外側に位置する。換言すると、温度測定用導電体１３６の射影は、発熱体１３２の外側輪郭領域と重ならない。温度測定用導電体１３６は、一対のリード部１３３ａ，１３３ｂの軸線と略平行に配置されている。図１０（Ｂ）の例では、温度測定用導電体１３６は、図１０（Ａ）に示す温度測定用導電体１３６の配置位置である基準位置に比べて、発熱体１３２から離れる方向にずれている。このため、位置ずれが有る場合の温度測定用導電体１３６と発熱体１３２との間の距離、すなわち、温度測定用導電体１３６とリード部１３３ａとの間の距離ｄ２ｃは、位置ずれが無い場合の温度測定用導電体１３６と発熱体１３２との間の距離、すなわち、温度測定用導電体１３６とリード部１３３ａとの間の距離ｄ１ｃに比べて大きい。ここで、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すような位置に温度測定用導電体１３６が配置されている場合、発熱体１３２において、温度測定用導電体１３６との間で電流が流れる領域は、リード部１３３ａの外周面において温度測定用導電体１３６寄り且つ先端寄りの領域ＡＲ２１となる。このため、位置ずれにより温度測定用導電体１３６とリード部１３３ａとの間の距離が大きくなると、温度測定用導電体１３６と領域ＡＲ２１との間の基体の体積は大きくなる。したがって、温度測定用導電体１３６と領域ＡＲ２１との間を流れる電流、すなわち、温度測定用導電体１３６と発熱体１３２との間を流れる電流は、位置ずれが無い場合に比べて小さくなる。よって、かかる電流に基づきグロープラグの温度を推定した場合に、その測定精度は低下することとなる。

また、図８に示すように、第２の仮想面へ発熱体３２および温度測定用導電体３６を投影したときに、温度測定用導電体３６の通電部３７の射影は、発熱体３２の射影の内部に位置している。したがって、温度測定用導電体３６の位置ずれが無い場合と有る場合とにおける、通電部３７と発熱体３２との間の基体３１の合計体積、より詳細には、通電部３７と発熱体３２のうちの通電部３７との間で電流が流れる領域との間の基体３１の合計体積の差をより低減できる。このため、温度の測定精度の低下をより抑制できる。

また、通電部３７の先端（図２に示す先端３７１）の第１の仮想面への射影は、連結部３５の射影の後端ＢＥよりも先端側に位置し、且つ、連結部３５の射影に重ならない。したがって、通電部３７の先端が連結部３５の射影の後端ＢＥよりも後端側に位置する場合に比べて、通電部３７の先端は、連結部３５により近い位置に配置されてより高温となる。このため、通電部３７と発熱体３２との間を流れる電流は、基体３１のうち、より高温となって抵抗値がより小さい部分を流れることとなり、より大きな電流が測定される。したがって、かかる電流の値をノイズと容易に区別でき、電流値を正確に測定してグロープラグ１００の温度を精度良く測定できる。

Ａ−３．中軸の振動：
図１１は、中軸４０の共振振動を模式的に示す説明図である。図１１では、図１から符号の一部を省略している。グロープラグ１００が軸線方向と垂直な方向の振動を受けた場合、中軸４０は、或る特定の周波数で共振振動する。例えば、図１１において太い破線で示すように共振振動する。このとき、中軸４０の基部４６に限らず、弾性部材８０よりも後端側に位置して収容部材９０に収容されている端子部４４も振動する。グロープラグ１００が振動を受けた際には、主体金具１０に固定されている収容部材９０も振動することとなる。ここで、収容部材９０の共振周波数と、中軸４０の共振周波数は互いに異なるので、収容部材９０に固定されると共に中軸４０の端子部４４と接合されている外部コネクタには機械的負荷が掛かる。同様に、収容部材９０および端子部４４にも機械的負荷が掛かる。

しかしながら、本実施形態のグロープラグ１００は、軸線方向と径方向とにそれぞれ圧縮された弾性部材８０を備え、中軸４０は、弾性部材８０の主孔８２に貫通して配置されている。このため、弾性部材８０によって中軸４０の振動が吸収されて抑制されるので、端子部４４の変位を抑制でき、端子部４４と外部コネクタとの接合部に生じる機械的負荷を低減できる。これにより、部材の疲労破壊を抑制でき、グロープラグ１００の機械的強度の低下を抑制でき、耐衝撃性の低下を抑制できる。

本実施形態において、「変位」とは、軸線方向と垂直な方向、すなわち径方向における振幅を意味する。なお、中軸４０の端子部４４および基部４６の変位は、例えば、振動試験機を用いて、加速度３０Ｇ、周波数１００Ｈｚから２０００Ｈｚの振動を室温にて与えること等によって測定することができる。

軸線ＯＬに沿った弾性部材８０の長さは、中軸４０の振動を抑制する観点から、中軸４０の基部４６の径方向の長さの半分以上とすることが好ましく、基部４６の径方向の長さ以上とすることがより好ましい。本実施形態のグロープラグ１００において、軸線ＯＬに沿った弾性部材８０の長さは、中軸４０の基部４６の径方向の長さ、すなわち直径と等しい。このため、中軸４０の振動を効果的に抑制できる。

弾性部材８０は、中軸４０のうち特に端子部４４の変位を抑制する観点から、中軸４０の後端側に配置されることが好ましく、収容部材９０の近くに配置されることがより好ましく、収容部材９０と接触して配置されることがさらに好ましい。本実施形態のグロープラグ１００では、弾性部材８０と収容部材９０とが互いに接触して配置されているので、端子部４４の変位を効果的に抑制できる。

Ａ−４．グロープラグ１００の製造：
上述の構成を有するグロープラグ１００は、例えば以下のような工程を経て製造される。まず、プレス成形や射出成形などの成形方法により成形した基体３１の半割体に、射出成形により成形した発熱体３２および温度測定用導電体３６をそれぞれ所定位置に配置し、さらにプレス成形や射出成形などの成形方法により、基体３１の残りの半割り部分を成形する。本実施形態において上述の「成形した発熱体３２」とは、射出成形により成形した２つのリード部３３ａ，３３ｂの成形体、および同じく射出成形により形成した連結部３５の成形体を意味する。そして、得られた成形体に対して焼成および研削加工を行なうことにより、セラミックヒータ３０を得る。次に、中軸用リング５０と導通部材用リング７０とにセラミックヒータ３０を圧入すると共に、セラミックヒータ３０の外周に外筒２０を圧入によって組み付ける。さらに、中軸４０を中軸用リング５０に圧入後レーザ溶接で固定し、中軸４０のうち弾性部材８０の主孔８２に挿入される部分よりも先端側の外周面と、中軸用リング５０の外周面とを、絶縁フィルム１１０で覆う。そして、導通部材用リング７０と導電部材６０とをレーザ溶接で固定する。これらの組み付け部材を主体金具１０の軸孔１８に挿入し、主体金具１０と外筒２０とを溶接する。その後、主体金具１０の後端側から弾性部材８０を挿入する。この際、挿入を容易にするために、弾性部材８０の主孔８２、副孔８４、および主体金具１０との接触面に、シリコンオイルなどの絶縁性耐熱オイルを塗布してもよい。そして、収容部材９０によって弾性部材８０を軸線ＯＬに沿って圧縮した状態で、収容部材９０を主体金具１０に固定する。以上により、グロープラグ１００が得られる。

以上説明した本実施形態のグロープラグ１００によれば、第１の仮想面へ発熱体３２及び温度測定用導電体３６を投影したときに、温度測定用導電体３６の通電部３７は、発熱体３２の射影の外側の輪郭で画定される外側輪郭領域ＡＲ１の内部に位置するので、製造バラツキにより、発熱体３２に対する温度測定用導電体３６の相対位置のずれ（バラツキ）が生じても、温度測定用導電体３６と第１のリード部３３ａとの間の基体３１、および温度測定用導電体３６と第２のリード部３３ｂとの間の基体３１の合計体積のバラツキを抑制できる。このため、温度測定用導電体３６と発熱体３２との間の電気抵抗のバラツキを抑制でき、グロープラグ１００の温度の測定精度の低下を抑制できる。加えて、温度測定用導電体３６の通電部３７は基体３１に埋設されているので、その一部が基体３１の外周表面に露出する構成に比べて、グロープラグ１００の設置環境の影響、例えば、燃焼室内の環境の影響等を抑制できる。このため、設置環境に起因する温度測定の精度低下を抑制できる。

また、温度測定用導電体３６の通電部３７は、発熱体３２の射影の内側の輪郭で画定される内側輪郭領域ＡＲ２の内部に位置するので、基体３１内部における発熱体３２に対する温度測定用導電体３６の相対位置のバラツキが生じても、温度測定用導電体３６と第１のリード部３３ａとの間の基体３１、および温度測定用導電体３６と第２のリード部３３ｂとの間の基体３１の合計体積のバラツキを、温度測定用導電体３６の通電部３７が内側輪郭領域ＡＲ２に重ならない場合に比べて、より抑制できる。このため、グロープラグ１００の温度の測定精度の低下をより抑制できる。

また、第１の仮想面と平行であり且つ軸線方向と垂直な方向である横方向（Ｙ軸方向と平行な方向）において、発熱体３２の中心位置は基体３１の軸線の位置と重なるので、ヒータ３０における発熱ムラが生じることを抑制できる。このため、ヒータ３０の温度制御を精度良く実行できる。

また、第２の仮想面へ発熱体３２及び温度測定用導電体３６を投影したときに、温度測定用導電体３６の射影の少なくとも先端側の一部は、発熱体３２の射影に重なるので、温度測定用導電体３６の射影の少なくとも先端側の一部が発熱体３２の射影に重ならない構成に比べて、温度測定用導電体３６と第１のリード部３３ａとの間の基体３１、および温度測定用導電体３６と第２のリード部３３ｂとの間の基体３１の合計体積のバラツキをより抑制できる。

また、第１の仮想面への温度測定用導電体３６の射影における先端、すなわち、通電部３７の先端３７１の射影は、第１の仮想面への連結部３５の射影における後端ＢＥよりも先端側に位置し、且つ、連結部３５の射影に重ならないので、温度測定用導電体３６の先端は、連結部３５、すなわち、多量の熱を発する部位に近い位置に配置される。このため、温度測定用導電体３６と発熱体３２との間の基体３１は高温となり抵抗値が小さくなる。したがって、温度測定用導電体３６と発熱体３２との間に流れる電流の電流値の絶対値を大きくできるので、測定電流値とノイズとを明確に区別でき、電流の測定精度を向上できる。

また、本実施形態のグロープラグ１００によれば、剛体である中軸４０を備え、中軸４０の後端部である端子部４４を外部コネクタと直接接続できるので、グロープラグ１００の構造の複雑化を抑制できる。このため、外部の電力を、グロープラグの内部に設けた接続端子を介して発熱体に導通させる構成や、中軸の後端部にバネ等の接合部材を備えることにより導通させる構成や、誘導電流により導通させる構成等と比較して、製造コストを低廉化でき、製造工程を簡略化できる。また、グロープラグ１００の大型化を抑制できる。

Ａ−５．実施例：
上述のグロープラグ１００における、発熱体３２に対する温度測定用導電体３６の相対位置のずれによる温度測定の精度低下の抑制効果を確認するため、実際にグロープラグ１００を製造し、かかるグロープラグ１００を用いた温度測定の実験を行なった。具体的には、温度測定用導電体３６を基準位置に配置してグロープラグ１００を製造すると共に、かかる基準位置からずれた位置に温度測定用導電体３６を配置してグロープラグ１００を２つ製造した。これら合計３つのグロープラグ１００に対して、それぞれセラミックヒータ３０が１２００℃になるような電圧を発熱体３２に印加した状態で、温度測定用導電体３６に５０Ｖを印加して、温度測定用導電体３６を流れる電流を測定し、かかる電流値から基体３１の抵抗値を求めた。そして、基準位置に温度測定用導電体３６を配置したグロープラグ１００の抵抗値と、基準位置からずれた位置に温度測定用導電体３６を配置した２つのグロープラグ１００の抵抗値との差に基づき、温度測定の精度を評価した。

なお、実施形態のグロープラグ１００に加えて、比較例のグロープラグも製造した。比較例のグロープラグは、図１０に示す位置関係を有する温度測定用導電体１３６および発熱体１３２を備える。比較例のグロープラグとして、温度測定用導電体１３６を基準位置（この場合、比較例としての基準位置）に配置したグロープラグと、かかる基準位置からずれた位置に温度測定用導電体１３６を配置した２つのグロープラグとを製造した。これら合計３つのグロープラグに対して上述した実施例と同様に電圧を印加して、かかる電圧から基体の抵抗値を求め、実施例と同様に、温度測定の精度を評価した。

図１２は、温度測定用導電体の位置ずれ量と電気抵抗値誤差との関係を示す説明図である。図１２に示すグラフにおいて、横軸は、温度測定用導電体の位置ずれ量（ｍｍ：ミリメートル）を示す。実施例および比較例のいずれにおいても、プラスの位置ずれ量とは、基準位置から＋Ｙ方向への位置ずれを示し、マイナスの位置ずれ量とは、基準位置から−Ｙ方向への位置ずれを示す。図１２に示すグラフにおいて、縦軸は、基準位置に温度測定用導電体が配置されているグロープラグの抵抗値を基準としたときの、他の２つのグロープラグの抵抗値の誤差（Ω：オーム）を示す。具体的には、基準位置に温度測定用導電体が配置されているグロープラグの抵抗値から、他の２つのグロープラグの抵抗値をそれぞれ差し引いて得られる差分を示す。図１２に示すグラフにおいて、実線で示す直線Ｌ１は、実施例の測定結果から導き出された抵抗値の誤差の傾向を示し、破線で示す直線Ｌ２は、比較例の測定結果から導き出された抵抗値の誤差の傾向を示す。

図１２に示すように、実施例では、温度測定用導電体３６の位置ずれのある２つのグロープラグ１００において、電気抵抗値の誤差は、０Ｅ＋００〜＋１Ｅ＋０４の範囲内の値であり、相対的に非常に小さかった。これに対して、比較例では、温度測定用導電体１３６の位置ずれのある２つのグロープラグにおいて、抵抗値の誤差は、−２Ｅ＋０４〜＋３Ｅ＋０４の範囲内の値であり、相対的に大きかった。

実施例のグロープラグ１００では、温度測定用導電体３６が、外側輪郭領域ＡＲ１、特に内側輪郭領域ＡＲ２内に位置しているので、Ｙ軸方向の位置ずれが生じた場合であっても、温度測定用導電体３６と発熱体３２との間の基体３１の合計体積の変化が抑制され、測定される基体３１の抵抗値のずれが抑制されたためであると推測される。このように、発熱体３２に対する温度測定用導電体３６の相対位置のずれが生じた場合でも基体３１の電気抵抗値のずれを抑制できるので、電気抵抗値から得られるグロープラグ１００の温度の測定精度の低下を抑制できる。

Ｂ．第２実施形態：
図１３は、第２実施形態のグロープラグにおける連結部近傍の構成を拡大して示す部分拡大図である。図１４は、第２実施形態のグロープラグにおける温度測定用導電体の配置位置を示す第１の説明図である。図１５は、第２実施形態のグロープラグにおける温度測定用導電体の配置位置を示す第２の説明図である。図１４では、第２実施形態のグロープラグにおいて、図１に示す第１実施形態のグロープラグ１００におけるＡ−Ａ断面と同様な位置での断面、すなわち、セラミックヒータ３０の断面を示している。図１５では、第２実施形態の温度測定用導電体３６ａ、特に通電部３７ａの先端側の射影と、発熱体３２の先端側の射影と、基体３１の先端側の射影とを示している。図１５における射影を得るための投影は、上述した第１実施形態において、図８に示す射影を得るための投影と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

第２実施形態のグロープラグは、温度測定用導電体３６ａが、温度測定のために用いられるのに加えて、燃焼室内に発生したイオンに基づくイオン電流値を検出するためにも用いられる。その具体的な構成については、温度測定用導電体３６ａ、特に、通電部３７ａの配置位置において、第１実施形態のグロープラグ１００と異なる。第２実施形態のグロープラグにおける他の構成要素は、第１実施形態のグロープラグ１００の構成要素と同じであるので、同じ構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１４および図１５に示すように、第２実施形態のグロープラグにおいて、温度測定用導電体３６ａ（通電部３７ａ）の射影は、発熱体３２（２つのリード部３３ａ，３３ｂ）の射影に対して、−Ｚ方向にオフセットされている。換言すると、温度測定用導電体３６ａの射影は、発熱体３２の射影に対して、軸線方向と垂直な方向にオフセットされている。このような構成により、温度測定用導電体３６ａは、第１実施形態の温度測定用導電体３６に比べて、基体３１の外周表面により近い位置に配置されている。

また、図１３に示すように、第２実施形態のグロープラグにおいて、温度測定用導電体３６ａ（通電部３７ａ）の先端３７１ａの射影は、連結部３５の射影における内側の輪郭に対して、軸線方向に沿ってより先端側に位置している。すなわち、温度測定用導電体３６ａ（通電部３７ａ）は、第１実施形態の温度測定用導電体３６（通電部３７）に比べて基体３１においてより先端側に位置し、より高温となる位置に配置されている。

燃料の燃焼によって、燃焼室内には大量のイオンが発生する。導通部材６０を介して、温度測定用導電体３６ａとシリンダヘッドとの間にイオン電流検出用の電圧が印加されると、温度測定用導電体３６ａには火炎に起因するマイナスイオンが捕獲され、シリンダヘッドにはプラスイオンが捕獲される。これにより、温度測定用導電体３６ａとシリンダヘッドとの間に電流経路が形成されるため、既知の電気抵抗値を有する図示しないイオン電流検出用抵抗器の両端に発生した電位差を電圧計によって検出することにより、かかる電流経路を流れるイオン電流値が検出される。

このとき検出されるイオン電流値は、非常に小さい。しかしながら、本実施形態のグロープラグは、防水機能を有する収容部材９０を備えるため、水分および油分等に起因するノイズ電流の発生を抑制でき、イオン電流値の検出誤差を抑制できる。なお、検出されたイオン電流値は、燃焼室内における燃料の燃焼状態を推定するために用いられ、これにより、ユーザーの利便性が向上される。加えて、温度測定用導電体３６ａは、基体３１の外周表面に近い位置に配置されているため、マイナスイオンをより多く捕獲でき、イオン電流としてより大きな電流値で測定できる。このため、測定電流値をノイズと明確に区別でき、イオン電流値の検出精度の低下を抑制できる。

なお、第２実施形態のグロープラグにおいても、第１実施形態のグロープラグ１００と同様に、温度測定用導電体３６ａとシリンダヘッドとの間に温度測定用の電圧を印加して、温度測定用導電体３６ａと発熱体３２との間に流れる電流を測定し、かかる電流値に基づき基体３１の抵抗値を特定して、グロープラグの温度を特定することもできる。ここで、第２実施形態のグロープラグでは、上述のように、第２の仮想面への温度測定用導電体３６ａの射影は、発熱体３２の射影に対してオフセットしている。しかしながら、第１の仮想面への温度測定用導電体３６ａの射影は、発熱体３２の射影の外側の輪郭で画定される外側輪郭領域の内部に位置するので、製造バラツキにより、発熱体３２に対する温度測定用導電体３６の相対位置のずれ（バラツキ）が生じても、温度測定用導電体３６ａと第１のリード部３３ａとの間の基体３１、および温度測定用導電体３６ａと第２のリード部３３ｂとの間の基体３１の合計体積のバラツキを抑制できる。このため、温度測定用導電体３６ａと発熱体３２との間の電気抵抗のバラツキを抑制でき、グロープラグの温度の測定精度の低下を抑制できる。そのうえ、温度測定用導電体３６ａの先端は、第１実施形態のグロープラグ１００に比べてより先端側に位置し、より高温となる位置に配置されている。したがって、温度測定用導電体３６ａと発熱体３２との間に流れる電流としてより大きな電流を測定できるため、測定された電流値とノイズとをより明確に区別でき、温度測定の精度低下を抑制できる。

第２実施形態のグロープラグの製造方法は、セラミックヒータを得るための工程において、第１実施形態のグロープラグ１００の製造方法と異なる。具体的には、基体３１の半割体の所定位置に射出成形により成形した発熱体３２を配置し、その上に、所定の厚さだけ基体の成形材料を配置し、更にその上に、射出成形により成形した温度測定用導電体３６ａを配置する。続いて、基体３１の残りの部分を射出成形等により成形する。そして、得られた成形体に対して焼成および研削加工を行なうことにより、セラミックヒータ３０を得る。

以上説明した第２実施形態のグロープラグは、第１実施形態のグロープラグ１００と同様な効果を有する。加えて、温度測定用導電体３６ａ（通電部３７ａ）の射影は、発熱体３２（２つのリード部３３ａ，３３ｂ）の射影に対して、−Ｚ方向にオフセットされている。このため、温度測定用導電体３６ａ（通電部３７ａ）は、基体３１の外周表面に近い位置に配置されている。したがって、温度測定用導電体３６ａは、火炎によって生じたマイナスイオンをより多く捕獲でき、イオン電流値としてより大きな電流値を検出できる。このため、測定電流値を、ノイズとより明確に区別でき、イオン電流値の検出精度の低下を抑制できる。

また、温度測定用導電体３６ａ（通電部３７ａ）の先端３７１ａの射影は、連結部３５の射影における内側の輪郭に対して、軸線方向に沿ってより先端側に位置している。このように、温度測定用導電体３６ａの先端は、第１実施形態のグロープラグ１００に比べてより先端側、すなわちより高温となる部位に位置しているので、温度測定用導電体３６ａと発熱体３２との間に流れる電流としてより大きな電流を測定できる。このため、測定された電流値とノイズとをより明確に区別でき、温度測定の精度低下を抑制できる。

Ｃ．第３実施形態：
図１６は、第３実施形態のグロープラグにおける連結部近傍の構成を拡大して示す部分拡大図である。第３実施形態のグロープラグは、発熱体３２に代えて発熱体３２ａを備える点において、第１実施形態のグロープラグ１００と異なる。第３実施形態のグロープラグにおける他の構成要素は、第１実施形態のグロープラグ１００の構成要素と同じであるので、同じ構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図１６の下方左側は、上方中央に示す領域ＡＲ３を拡大して表している。

第３実施形態における発熱体３２ａは、第１のリード部３３ｃと、第２のリード部３３ｄと、連結部３５ａとが、一体成形されている。したがって、第１のリード部３３ｃと連結部３５ａとの境界、および第２のリード部３３ｄと連結部３５ａとの境界が明らか（視認可能）でない。但し、発熱体３２ａの先端側の部位が一対の後端側の部位に比べて断面積が小さくなっている（なお、図１６では、幅方向に細い）。このため、先端側の相対的に断面積が小さい部位を連結部３５ａとし、一対の後端側の断面積が大きい部位を一対のリード部（第１のリード部３３ｃ、第２のリード部３３ｄ）と定義する。つまり、発熱体３２ａの断面積の小さい先端側の部位（連結部３５ａ）と後端側の断面積が大きい部位（第１のリード部３３ｃ、第２のリード部３３ｄ）との境界が連結部３５ａの後端ＢＥａとなる。

そして、第３実施形態のグロープラグでは、図１６に示すように、温度測定用導電体３６（通電部３７）の先端３７１の射影は、連結部３５の射影の後端よりも先端側に位置し、且つ、連結部３５の射影に重ならない。

以上説明した第３実施形態のグロープラグは、第１実施形態のグロープラグ１００と同様な効果を有する。

Ｄ．変形例：
Ｄ−１．変形例１：
各実施形態において、第１の仮想面への温度測定用導電体３６，３６ａの射影は、いずれも外側輪郭領域ＡＲ１の内部に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、温度測定用導電体３６，３６ａの位置がＹ軸方向に平行にずれて、外側輪郭領域ＡＲ１の輪郭の一部が、温度測定用導電体３６，３６ａの射影内部に位置してもよい。この構成では、温度測定用導電体３６，３６ａの一部は、外側輪郭領域ＡＲ１の内部に位置するが、その他の部分は、外側輪郭領域ＡＲ１の外に位置する。また、温度測定用導電体３６，３６ａの射影と、外側輪郭領域ＡＲ１とで、互いに輪郭の一部のみが重なり、他の部分は重ならない構成であってもよい。すなわち、一般には、温度測定用導電体３６，３６ａの射影の少なくとも先端側の一部が外側輪郭領域ＡＲ１に重なるように、温度測定用導電体３６，３６ａを配置してもよい。また、上述の各構成からも理解できるように、各実施形態では、通電部３７，３７ａの射影のすべてが、外側輪郭領域ＡＲ１および内側輪郭領域ＡＲ２の内部に位置していたが、通電部３７，３７ａの射影の少なくとも一部が、外側輪郭領域ＡＲ１または内側輪郭領域ＡＲ２と重ならなくても良い。

Ｄ−２．変形例２：
第１，２実施形態では、発熱体３２は、一対のリード部３３ａ，３３ｂの成形体と、連結部３５の成形体との合計２つの成形体により構成されていた。また、第３実施形態では、発熱体３２ａは、１つの成形体により構成されていた。しかしながら、本発明は、これら実施形態に限定されず、発熱体は、３つ以上の任意の数の成形体により構成されてもよい。例えば、第１，２実施形態における連結部３５に相当する部分が、２つの成形体により構成されてもよい。この場合、最も先端側に位置する成形体が、本発明における連結部に相当する。したがって、かかる構成を第１実施形態に適用した場合、温度測定用導電体３６の先端、すなわち、通電部３７の先端（図２に示す先端３７１）の射影が、上述の最先端の成形体の射影の後端よりも先端側に位置し、且つ、最先端の成形体の射影に重ならないように、温度測定用導電体３６が配置されることとなる。また、上記構成を第２実施形態に適用した場合、温度測定用導電体３６ａ（通電部３７ａ）の射影における先端３７１ａが、最先端の成形体の射影における内側の輪郭に対して軸線方向に沿ってより先端側に位置するように、温度測定用導電体３６ａが配置されることとなる。

Ｄ−３．変形例３：
第２実施形態において、温度測定用導電体３６ａ（通電部３７ａ）の先端３７１ａの射影は、連結部３５の射影における内側の輪郭に対して、軸線方向に沿ってより先端側に位置していたが、本発明は、これに限定されない。かかる先端３７１ａの射影は、連結部３５の射影における内側の輪郭と一致してもよい。かかる構成においても、第２実施形態と同様な効果を奏する。

Ｄ−４．変形例４：
第１，３実施形態のグロープラグ１００において、温度測定用導電体３６，３６ａは、グロープラグ１００（セラミックヒータ３０）の温度検出に用いられていた。また、第２実施形態のグロープラグでは、上記温度測定に加えて、イオン電流値の検出に用いられていた。しかしながら、本発明は、これに限定されない。温度測定用導電体３６，３６ａは、上述の温度測定に加えて、例えば、セラミックヒータ３０の異常等の推定や燃料室の圧力検出など、グロープラグ１００またはセラミックヒータ３０の状態、若しくは、グロープラグ１００またはセラミックヒータ３０の設置環境に関連する指標値を検出（センシング）するために用いられてもよい。

Ｄ−５．変形例５：
上記実施形態のグロープラグ１００は、ディーゼルエンジン等の内燃機関のシリンダヘッドに装着されて用いられていたが、例えば、バーナシステム等の可燃性ガスの着火源として用いられてもよい。

Ｄ−６．変形例６：
上記実施形態におけるグロープラグ１００の構成はあくまでも一例であり、種々変更可能である。例えば、発熱体３２，３２ａと中軸４０とは、セラミックヒータ３０と中軸４０とが中軸用リング５０によって物理的に接続されることによって電気的に接続されていたが、他の部材を介して電気的に接続されていてもよい。また、セラミックヒータ３０と中軸４０とは、直接固定されていてもよい。また、例えば、温度測定用導電体３６，３６ａと導通部材６０とは、導通部材用リング７０によって電気的に接続されていたが、剛体の他の部材を介して電気的に接続されていてもよく、直接固定されていてもよい。また、例えば、グロープラグ１００は１つの弾性部材８０を備えていたが、軸線ＯＬに沿って互いに並んで配置される複数の弾性部材８０を備えていてもよい。また、例えば、弾性部材８０は、単一の部材により形成されていたが、複数の部材により形成されていてもよい。また、例えば、導通部材６０の接続部６４および弾性部材８０の副孔８４は、半円弧状の断面形状を有していたが、それぞれ直線状等の任意の断面形状を有していてもよい。このような構成によっても、実施形態のグロープラグ１００と同様な効果を奏する。

また、第１，２実施形態における一対のリード部３３ａ，３３ｂの直径は、通電部３７の直径よりも大きかったが、これに代えて、通電部３７の直径以下であってもよい。同様に、第３実施形態における一対のリード部３３ｃ，３３ｄの直径は、通電部３７の直径以下であってもよい。また、第１，２実施形態において、第１のリード部３３ａの軸線方向に沿った長さは、第２のリード部３３ｂの軸線方向に沿った長さよりも長かったが、これに代えて、第１のリード部３３ａの軸線方向に沿った長さが第２のリード部３３ｂの軸線方向に沿った長さ以下であってもよい。同様に、第３実施形態における第１のリード部３３ａの軸線方向に沿った長さは、第２のリード部３３ｄの軸線方向に沿った長さ以下であってもよい。また、各リード部３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ、および温度測定用導電体３６，３６ａの断面形状は、いずれも円形（真円）であったが、円形に代えて、他の任意の形状であってもよい。例えば、楕円や、矩形や、多角形など、任意の形状であってもよい。また、発熱体３２，３２ａのＹ軸方向に沿った中心位置は、グロープラグ１００の軸線ＯＬ、すなわち、基体３１の軸線の位置と重なっていたが、かかる軸線の位置と重ならなくてもよい。また、電極取出部３８は、導通部材用リング７０を介して導通部材６０と導通していたが、導通部材用リング７０を介さずに導通部材６０と直接接してもよい。

本発明は、上述の実施形態、実施例および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本実施形態、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。

１０…主体金具
１２…雄ねじ部
１４…工具係合部
１６…加締部
１８…軸孔
２０…外筒
３０…セラミックヒータ
３１…基体
３２，３２ａ…発熱体
３３ａ…第１のリード部
３３ｂ…第２のリード部
３３ｃ…第１のリード部
３３ｄ…第２のリード部
３４ａ，３４ｂ…電極取出部
３５，３５ａ…連結部
３６，３６ａ…温度測定用導電体
３７，３７ａ…通電部
３８…電極取出部
４０…中軸
４２…小径部
４４…端子部
４６…基部
５０…中軸用リング
６０…導通部材
６２…リング部
６４…接続部
６６…導電体端子部
７０…導通部材用リング
７２…突出部
８０…弾性部材
８２…主孔
８４…副孔
９０…収容部材
９１…軸孔
１００…グロープラグ
１１０…絶縁フィルム
１３２…発熱体
１３３ａ，１３３ｂ…リード部
１３５…連結部
１３６…温度測定用導電体
３５１，３５２…境界
３７１，３７１ａ…先端
ＡＲ１…外側輪郭領域
ＡＲ１１…領域
ＡＲ１２…領域
ＡＲ２…内側輪郭領域
ＡＲ２１…領域
ＡＲ３…領域
ＢＥ，ＢＥａ…後端
Ｌ１，Ｌ２…直線
ＯＬ…軸線
ｄ１ａ，ｄ１ｂ，ｄ１ｃ，ｄ２ａ，ｄ２ｂ，ｄ２ｃ…距離

Claims (7)

1. 絶縁性セラミックを含有し、軸線方向に延びる棒状の基体と、
   導電性セラミックを含有し、前記基体内に配置されてなる発熱体であって、
   前記軸線方向に延びる一対の第１のリード部および第２のリード部と、
   前記第１のリード部の先端部と前記第２のリード部の先端部とを連結する連結部と、
   を有する発熱体と、
   前記軸線方向に延び、前記基体内に配置された温度測定用導電体と、
   を備えるグロープラグであって、
   前記温度測定用導電体の少なくとも先端側は、前記基体内に埋設されてなり、
   前記第１のリード部の軸線と前記第２のリード部の軸線とを含む第１の仮想面へ前記発熱体及び前記温度測定用導電体を投影したときに、前記温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部は、前記発熱体の射影の外側の輪郭で画定される外側輪郭領域に重なり、
   前記第１の仮想面と平行であり且つ前記軸線方向と垂直な方向である横方向において、前記発熱体の中心位置は、前記基体の軸線の位置と重なる、ことを特徴とする、グロープラグ。
2. 請求項１に記載のグロープラグにおいて、
   前記温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部は、前記発熱体の射影の内側の輪郭で画定される内側輪郭領域に重なる、ことを特徴とするグロープラグ。
3. 請求項１または請求項２に記載のグロープラグにおいて、
   前記第１の仮想面と垂直であり且つ前記軸線方向と平行な第２の仮想面へ前記発熱体及び前記温度測定用導電体を投影したときに、前記温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部は、前記発熱体の射影に重なる、ことを特徴とするグロープラグ。
4. 請求項３に記載のグロープラグにおいて、
   前記連結部は、略Ｕ字状をなし、
   前記第１の仮想面への前記温度測定用導電体の射影における先端は、前記第１の仮想面への前記連結部の射影における後端よりも先端側に位置し、且つ、前記連結部の射影に重ならない、ことを特徴とするグロープラグ。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のグロープラグにおいて、
   前記温度測定用導電体は、所定空間における燃料の燃料により発生したイオンに基づくイオン電流を測定するためにも用いられ、
   前記第１の仮想面と垂直であり且つ前記軸線方向と平行な第２の仮想面へ前記発熱体及び前記温度測定用導電体を投影したときに、前記温度測定用導電体の射影の少なくとも先端側の一部は、前記発熱体の射影に対して、前記軸線方向と垂直な方向にオフセットされている、ことを特徴とするグロープラグ。
6. 請求項５に記載のグロープラグにおいて、
   前記第１の仮想面への前記温度測定用導電体の射影における先端は、前記第１の仮想面への前記連結部の射影における内側の輪郭に対して、前記軸線方向に沿って同じ位置またはより先端側に配置されている、ことを特徴とするグロープラグ。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のグロープラグにおいて、
   前記基体が挿入されてなり、前記基体の外周側面の少なくとも一部を囲む環状の電極部材を、さらに備え、
   前記温度測定用導電体は、前記軸線方向に延びる通電部と、自身の一端が前記通電部に連なり、他端が前記基体の外周側面に露出して前記電極部材の内周面に接する電極取出部を有する、ことを特徴とするグロープラグ。

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