JP7037338B2 - Glow plug - Google Patents

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Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の始動補助として使用されるグロープラグに関する。 The present invention relates to a glow plug used as a starting aid for an internal combustion engine such as a diesel engine.

ディーゼルエンジンの始動補助用に使用されるグロープラグとして、セラミックヒータ型グロープラグが知られている。このようなセラミックヒータ型グロープラグは、セラミックヒータと、少なくとも先端が露出するようにセラミックヒータの一部を収容する外筒と、を備えている。 Ceramic heater type glow plugs are known as glow plugs used to assist the starting of diesel engines. Such a ceramic heater type glow plug includes a ceramic heater and an outer cylinder that houses a part of the ceramic heater so that at least the tip is exposed.

外筒は、グロープラグの軸線方向において先端側に外径が比較的小径の先端部と、軸線方向において先端部の後端に一体に連続した先端部の外径よりも外径が大きい基端部とを有している。 The outer cylinder has a base end having a relatively small outer diameter on the tip side in the axial direction of the glow plug and a base end having a larger outer diameter than the outer diameter of the tip portion integrally continuous with the rear end of the tip in the axial direction. Has a part.

セラミックヒータは、外筒に挿入された状態において外筒の先端から露出するとともに、外筒の後端からも露出しており、外筒の基端部においてろう付け等の接合部を介して支持されている。セラミックヒータは、略円柱形状をした絶縁性セラミックスの中に、U字形状をした発熱部と、その発熱部の両後端に接続された2つのリードとを有する。2つのリードのうち一方のリードは、絶縁性セラミックスの外周面から外部に露出した露出部を有しており、当該露出部が接合部を介して外筒の内周面に電気的に接続されている(例えば、特許文献1参照。)。 The ceramic heater is exposed from the tip of the outer cylinder and also from the rear end of the outer cylinder when it is inserted into the outer cylinder, and is supported at the base end of the outer cylinder via a joint such as brazing. Has been done. The ceramic heater has a U-shaped heat generating portion and two leads connected to both rear ends of the heat generating portion in a substantially cylindrical insulating ceramic. One of the two leads has an exposed portion exposed to the outside from the outer peripheral surface of the insulating ceramic, and the exposed portion is electrically connected to the inner peripheral surface of the outer cylinder via the joint portion. (See, for example, Patent Document 1).

また、セラミックヒータを先端部及び基端部を有する外筒の先端部に接合部を介して支持するグロープラグが公知である(例えば、特許文献2参照。)。 Further, a glow plug that supports a ceramic heater at the tip of an outer cylinder having a tip and a base end via a joint is known (see, for example, Patent Document 2).

特開2013-76513号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-76513 特開2011-7372号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-7372

ところで、特許文献1のように、セラミックヒータが軸線方向に沿って外筒の先端から突出しているとともに、後端からも突出しているグロープラグにおいては、セラミックヒータを長く構成する必要があり、製造コストが高くなっていた。 By the way, as in Patent Document 1, in the glow plug in which the ceramic heater protrudes from the tip of the outer cylinder along the axial direction and also protrudes from the rear end, it is necessary to configure the ceramic heater for a long time. The cost was high.

これに対して、特許文献2のように、セラミックヒータの長さを短くして、外筒の先端部に接合部を介してセラミックヒータを接合することでセラミックヒータの延在長さを抑えて製造コストを抑えることを試みた場合、露出部の位置が発熱部に近い位置にくるので、リードの露出部が高温になり、露出部と外筒とを接合する接合部への熱負荷が高まることになる。 On the other hand, as in Patent Document 2, the length of the ceramic heater is shortened, and the ceramic heater is joined to the tip of the outer cylinder via the joint portion to suppress the extended length of the ceramic heater. When trying to reduce the manufacturing cost, the exposed part is located closer to the heat generating part, so that the exposed part of the lead becomes hot and the heat load on the joint part that joins the exposed part and the outer cylinder increases. It will be.

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、セラミックヒータにおいてリードの露出部と外筒とを接合する接合部への熱負荷を抑制することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress a heat load on a joint portion that joins an exposed portion of a lead and an outer cylinder in a ceramic heater.

上記目的を達成するために、本発明に係るグロープラグは、セラミックヒータと、前記
セラミックヒータの少なくとも先端が露出するように前記セラミックヒータの一部を収容する外筒と、を備え、前記外筒は、接合部を介して前記セラミックヒータと接合される筒状の先端部と、前記先端部の後端に接続する筒状の基端部と、を有し、前記基端部の外周面は、前記先端部の外周面と面一をなしている、又は前記外筒の中心軸線に対して前記先端部の外周面よりも外側に位置し、前記基端部の内周面は、前記中心軸線に対して前記先端部の内周面よりも内側に位置することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the glow plug according to the present invention includes a ceramic heater and an outer cylinder that accommodates a part of the ceramic heater so that at least the tip of the ceramic heater is exposed. Has a tubular tip portion that is joined to the ceramic heater via the joint portion and a tubular base end portion that is connected to the rear end of the tip portion, and the outer peripheral surface of the base end portion is , Which is flush with the outer peripheral surface of the tip portion, or is located outside the outer peripheral surface of the tip portion with respect to the central axis of the outer cylinder, and the inner peripheral surface of the base end portion is the center. It is characterized in that it is located inside the inner peripheral surface of the tip portion with respect to the axis line.

また、前記外筒は、円筒状に形成されており、前記先端部の外径をD、前記基端部の外径をDとし、前記先端部の内径をd、前記基端部の内径をdとしたとき、D≦D、かつ、d>d、を満たすとよい。 Further, the outer cylinder is formed in a cylindrical shape, the outer diameter of the tip portion is DA , the outer diameter of the base end portion is DB, the inner diameter of the tip portion is d A , and the base end portion. When the inner diameter of is dB , it is preferable that DADB and d A > dB .

また、前記セラミックヒータは、導電性セラミックスと、該導電性セラミックスを覆う絶縁性セラミックスとを有し、前記導電性セラミックスは、発熱部と該発熱部の後端に接続されたリードとを有し、前記リードは、正極側リードと、負極側リードとを有し、前記負極側リードは、後端が前記絶縁性セラミックスの外周面から露出して前記外筒の先端部の内周面に電気的に接続されているとよい。 Further, the ceramic heater has a conductive ceramic and an insulating ceramic covering the conductive ceramic, and the conductive ceramic has a heat generating portion and a lead connected to the rear end of the heat generating portion. The lead has a positive electrode side lead and a negative electrode side lead, and the negative electrode side lead has a rear end exposed from the outer peripheral surface of the insulating ceramic and is electrically charged to the inner peripheral surface of the tip end portion of the outer cylinder. It is good that they are connected to each other.

また、前記外筒の基端部を支持する筒状のハウジングをさらに備え、前記基端部は、その先端が前記ハウジングから少なくとも部分的に突出している記外筒の基端部を支持する筒状のハウジングをさらに備え、前記基端部は、その先端が前記ハウジングから少なくとも部分的に突出しているとよい。 Further, a cylindrical housing for supporting the base end portion of the outer cylinder is further provided, and the base end portion is a cylinder for supporting the base end portion of the outer cylinder whose tip is at least partially protruding from the housing. The base end portion may further include a shaped housing, the tip of which may at least partially project from the housing.

本発明によれば、セラミックヒータにおいてリードの露出部と外筒とを接合する接合部への熱負荷を抑制する。 According to the present invention, in the ceramic heater, the heat load on the joint portion where the exposed portion of the lead and the outer cylinder are joined is suppressed.

シリンダヘッドに取り付けられた状態の本実施の形態に係るグロープラグの軸線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the axis of the glow plug which concerns on this embodiment in the state of being attached to a cylinder head. 本実施の形態に係るグロープラグの外筒の構成を説明するための概略図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the outer cylinder of the glow plug which concerns on this embodiment.

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の実施の形態をとりうる。図1は、シリンダヘッドに取り付けられた状態の本実施の形態に係るグロープラグの軸線に沿った断面図である。図2は、本実施の形態に係るグロープラグの外筒の構成を説明するための概略図である。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the embodiment shown below is an example, and various embodiments can be taken within the scope of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the axis of the glow plug according to the present embodiment in a state of being attached to the cylinder head. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of the outer cylinder of the glow plug according to the present embodiment.

グロープラグ1は、例えば、セラミックヒータ型グロープラグであり、図1に示すように、セラミックヒータ10と、セラミックヒータの一部を収容する金属製の外筒20と、ハウジング30と、を備えている。 The glow plug 1 is, for example, a ceramic heater type glow plug, and as shown in FIG. 1, includes a ceramic heater 10, a metal outer cylinder 20 accommodating a part of the ceramic heater, and a housing 30. There is.

セラミックヒータ10は、内燃機関の始動を補助するものであり、燃焼室Cc内(予燃焼型の内燃機関の場合には予燃焼室、直噴型の内燃機関の場合には内燃機関の燃焼室)に先端が挿入され、外筒20を介してハウジング30に固定されている。セラミックヒータ10は、セラミックスにより形成されている。 The ceramic heater 10 assists in starting the internal combustion engine, and is inside the combustion chamber Cc (pre-combustion chamber in the case of a pre-combustion type internal combustion engine, and combustion chamber of the internal combustion engine in the case of a direct injection type internal combustion engine). ), And fixed to the housing 30 via the outer cylinder 20. The ceramic heater 10 is made of ceramics.

セラミックヒータ10は、導電性セラミックス11と、導電性セラミックス11を覆う絶縁性セラミックス16とを有する。セラミックヒータ10は、先端がドーム状の棒状の
部材である。
The ceramic heater 10 has a conductive ceramic 11 and an insulating ceramic 16 that covers the conductive ceramic 11. The ceramic heater 10 is a rod-shaped member having a dome-shaped tip.

導電性セラミックス11は、グロープラグ1において通電により加熱されるものであり、先端に配置されたU字状に成形された発熱部12と、発熱部12の後端に接続されたリード14とを有する。 The conductive ceramics 11 are heated by energization in the glow plug 1, and the U-shaped heat generating portion 12 arranged at the tip thereof and the lead 14 connected to the rear end of the heat generating portion 12 are connected to each other. Have.

発熱部12は、リード14に対して高抵抗性を有する発熱抵抗体であり、導電性セラミックスにより形成されている。発熱部12は、セラミックヒータ10の軸線xに沿って互いに平行に延在する一対の延在部12a,12bと、当該延在部12a,12bを連結する湾曲部12cとを有する。なお、軸線x方向に垂直な断面視において発熱部12の形状は、特に限定されず、円形、楕円形、長円形、多角形等の種々の形状をとり得る。なお、「軸線x」は、セラミックヒータ10の横断面における重心を通る線である。 The heat generating portion 12 is a heat generating resistor having high resistance to the lead 14, and is formed of conductive ceramics. The heat generating portion 12 has a pair of extending portions 12a and 12b extending in parallel with each other along the axis x of the ceramic heater 10, and a curved portion 12c connecting the extending portions 12a and 12b. The shape of the heat generating portion 12 is not particularly limited in the cross-sectional view perpendicular to the axis x direction, and various shapes such as a circle, an ellipse, an oval, and a polygon can be taken. The "axis line x" is a line passing through the center of gravity in the cross section of the ceramic heater 10.

発熱部12は、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)などを含む炭化物、窒化物、珪化物などを主成分とする材料により形成されている。発熱部12は、特に、高い耐熱性を有するとともに、比抵抗が小さい点で無機導電性を有する炭化タングステン(WC)を含有することが好ましい。 The heat generating portion 12 is formed of, for example, a material containing a carbide containing tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), a nitride, a silice, or the like as a main component. It is particularly preferable that the heat generating portion 12 contains tungsten carbide (WC) having high heat resistance and inorganic conductivity in that the specific resistance is small.

発熱部12は、上記主成分の他に窒化珪素(Si)を含有しており、窒化珪素(Si)の含有率が20質量%以上であるものが好ましい。例えば、発熱部12となる導体成分は、窒化珪素質セラミックスを含む絶縁性セラミックス16中の窒化珪素(Si)と比較して熱膨張率が大きいため、通常は引張応力がかかった状態にある。これに対して、発熱部12中に窒化珪素(Si)を添加することにより、熱膨張率を絶縁性セラミックス16の熱膨張率に近づけて、セラミックヒータ10の昇温時及び降温時の熱膨張率の差による応力を緩和することができる。 The heat generating portion 12 contains silicon nitride (Si 3 N 4 ) in addition to the above-mentioned main component, and the content of silicon nitride (Si 3 N 4 ) is preferably 20% by mass or more. For example, the conductor component serving as the heat generating portion 12 has a larger thermal expansion rate than silicon nitride (Si 3 N 4 ) in the insulating ceramics 16 including the silicon nitride ceramics, and therefore is usually in a state where tensile stress is applied. It is in. On the other hand, by adding silicon nitride (Si 3N 4 ) to the heat generating portion 12, the thermal expansion rate is brought closer to the thermal expansion rate of the insulating ceramics 16, and the temperature of the ceramic heater 10 is raised and lowered. It is possible to relieve the stress due to the difference in the thermal expansion rate of.

また、発熱部12に含まれる窒化珪素(Si)の含有率が40質量%以下であるときには、発熱部12の抵抗値を比較的小さくして安定させることができる。したがって、発熱部12に含まれる窒化珪素(Si)の含有率は20~40質量%であることが好ましい。より好ましくは、窒化珪素(Si)の含有率は25~35質量%がよい。 Further, when the content of silicon nitride (Si 3 N 4 ) contained in the heat generating portion 12 is 40% by mass or less, the resistance value of the heat generating portion 12 can be made relatively small and stabilized. Therefore, the content of silicon nitride (Si 3 N 4 ) contained in the heat generating portion 12 is preferably 20 to 40% by mass. More preferably, the content of silicon nitride (Si 3 N 4 ) is 25 to 35% by mass.

なお、発熱部12への同様の添加物として、窒化珪素(Si)の代わりに4~12質量%の窒化硼素(BN)を添加してもよい。さらに、発熱部12には、元素周期表第4周期の4,5,6,7,8族の元素(チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe))のうち少なくとも一種類を含有していてもよい。 As a similar additive to the heat generating portion 12, 4 to 12% by mass of boron nitride (BN) may be added instead of silicon nitride (Si 3N 4 ) . Further, the heat generating portion 12 includes elements of groups 4, 5, 6, 7, and 8 (titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), and iron (Mn) in the 4th period of the Periodic Table of the Elements. It may contain at least one of Fe)).

例えば、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)の元素の発熱部12における含有率は、0.5モル%以下であることが好ましい。 For example, the content of the elements of titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), and iron (Fe) in the heat generating portion 12 is preferably 0.5 mol% or less.

リード14は、一端側で発熱部12に接続されるとともに、他端側で絶縁性セラミックス16から露出している。リード14は、正極側リード14aと、負極側リード14bとを有する。なお、軸線x方向に垂直な断面視においてリード14の形状は、特に限定されず、円形、楕円形、長円形、多角形等の種々の形状をとり得る。 The lead 14 is connected to the heat generating portion 12 on one end side and is exposed from the insulating ceramic 16 on the other end side. The lead 14 has a positive electrode side lead 14a and a negative electrode side lead 14b. The shape of the lead 14 is not particularly limited in the cross-sectional view perpendicular to the axis x direction, and various shapes such as a circle, an ellipse, an oval, and a polygon can be taken.

正極側リード14a及び負極側リード14bはそれぞれ、発熱部12に対して低抵抗性を有する導電性セラミックスにより形成されている。正極側リード14a及び負極側リード14bは、セラミックヒータ10の軸線x方向に沿って互いに平行に延在している。正極側リード14a及び負極側リード14bは、U字状に延在する発熱部12の延在部12
a,12bそれぞれの後端に接続されている。
The positive electrode side lead 14a and the negative electrode side lead 14b are each formed of conductive ceramics having low resistance to the heat generating portion 12. The positive electrode side lead 14a and the negative electrode side lead 14b extend in parallel with each other along the axis x direction of the ceramic heater 10. The positive electrode side lead 14a and the negative electrode side lead 14b are the extending portions 12 of the heat generating portion 12 extending in a U shape.
It is connected to the rear end of each of a and 12b.

正極側リード14aは、発熱部12の延在部12aに接続されている。正極側リード14aは、絶縁性セラミックス16の後端まで絶縁性セラミックス16の内部を延在している。セラミックヒータ10の後端において正極側リード14aは、絶縁性セラミックス16から露出してキャップ状の接続部114を介してリードワイヤ115に電気的に接続されている。 The positive electrode side lead 14a is connected to the extending portion 12a of the heat generating portion 12. The positive electrode side lead 14a extends inside the insulating ceramic 16 to the rear end of the insulating ceramic 16. At the rear end of the ceramic heater 10, the positive electrode side lead 14a is exposed from the insulating ceramic 16 and is electrically connected to the lead wire 115 via the cap-shaped connecting portion 114.

負極側リード14bは、後端が絶縁性セラミックス16の外周面から露出して外筒20の先端部22の内周面に電気的に接続されている。負極側リード14bは、先端が発熱部12の延在部12bに接続され、後端に絶縁性セラミックス16から外周面に一部露出した露出部14cを有する。 The rear end of the negative electrode side lead 14b is exposed from the outer peripheral surface of the insulating ceramics 16 and is electrically connected to the inner peripheral surface of the tip portion 22 of the outer cylinder 20. The negative electrode side lead 14b has an exposed portion 14c whose tip is connected to the extending portion 12b of the heat generating portion 12 and whose rear end is partially exposed from the insulating ceramics 16 to the outer peripheral surface.

リード14の露出部14cは、後述する接合部21を介して外筒20の内周面にろう付け等によって接合されている。導電性を有する金属材料により形成された外筒20に電気的に接続されている。負極側リード14bの露出部14cは、負極側電極として機能する。 The exposed portion 14c of the lead 14 is joined to the inner peripheral surface of the outer cylinder 20 by brazing or the like via a joining portion 21 described later. It is electrically connected to an outer cylinder 20 formed of a conductive metal material. The exposed portion 14c of the negative electrode side lead 14b functions as a negative electrode side electrode.

リード14は、無機導電体である炭化タングステン(WC)を主成分とし、これに窒化珪素(Si)を含有率が15質量%以上となるように添加することが好ましい。窒化珪素(Si)の含有率が増すにつれて正極側リード14a及び負極側リード14bの熱膨張率を絶縁性セラミックス16に含有される窒化珪素(Si)の熱膨張率に近づけることができる。 The lead 14 contains tungsten carbide (WC), which is an inorganic conductor, as a main component, and it is preferable to add silicon nitride (Si 3N 4 ) to the lead 14 so that the content is 15% by mass or more. As the content of silicon nitride (Si 3 N 4 ) increases, the thermal expansion coefficient of the positive lead side lead 14a and the negative electrode side lead 14b becomes closer to the thermal expansion coefficient of silicon nitride (Si 3 N 4 ) contained in the insulating ceramics 16. be able to.

窒化珪素の含有率が40質量%以下であるときには、正極側リード14a及び負極側リード14bの抵抗値が小さくなるとともに安定する。したがって、窒化珪素(Si)の含有率は15~40質量%が好ましい。より好ましくは、窒化珪素(Si)の含有率は20~35質量%とするのがよい。 When the content of silicon nitride is 40% by mass or less, the resistance values of the positive electrode side lead 14a and the negative electrode side lead 14b become small and stable. Therefore, the content of silicon nitride (Si 3 N 4 ) is preferably 15 to 40% by mass. More preferably, the content of silicon nitride (Si 3 N 4 ) is preferably 20 to 35% by mass.

さらに、リード14には、元素周期表第4周期の4,5,6,7,8族の元素(チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe))のうち少なくとも一種類の酸化物及び/又は窒化物が含まれてもよい。例えば、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)の元素のリード14における含有率は、0.5モル%以下であることが好ましい。 Further, the lead 14 has elements of groups 4, 5, 6, 7, and 8 (titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), and iron (Fe) in the 4th period of the Periodic Table of the Elements. )) At least one kind of oxide and / or nitride may be contained. For example, the content of the elements of titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), and iron (Fe) in the lead 14 is preferably 0.5 mol% or less.

リード14は、例えば、数十PPM程度の酸化クロム(Cr)等の希土類元素化合物を含む混合物であることが好ましく、焼結により形成された焼結体である。 The lead 14 is preferably a mixture containing, for example, a rare earth element compound such as chromium oxide (Cr 2O 3 ) of about several tens of PPM, and is a sintered body formed by sintering.

リード14は、発熱部12と同じ材料により形成されているが、例えば、形成材料を発熱部12よりも多く含んだり、発熱部12よりも断面積を大きくしたりすることにより発熱部12よりも単位長さ当たりの抵抗値が低くなっている。 The lead 14 is made of the same material as the heat generating portion 12, but is more than the heat generating portion 12, for example, by containing more forming material than the heat generating portion 12 or by making the cross-sectional area larger than that of the heat generating portion 12. The resistance value per unit length is low.

絶縁性セラミックス16は、例えば、焼結により形成された外周面が円筒状の焼結体である。絶縁性セラミックス16は、導電性セラミックス11を被覆しており、より具体的には、絶縁性セラミックス16は、発熱部12及びリード14を覆っている。換言すると、発熱部12及びリード14は、絶縁性セラミックス16に埋設されている。 The insulating ceramic 16 is, for example, a sintered body having a cylindrical outer peripheral surface formed by sintering. The insulating ceramic 16 covers the conductive ceramic 11, and more specifically, the insulating ceramic 16 covers the heat generating portion 12 and the lead 14. In other words, the heat generating portion 12 and the lead 14 are embedded in the insulating ceramics 16.

絶縁性セラミックス16は、セラミックスにより形成されているので、急速昇温時の信頼性が高いセラミックヒータ10を提供することが可能になる。具体的には、酸化物セラミックス,窒化物セラミックス,炭化物セラミックス等の電気的な絶縁性を有するセラミ
ックスが挙げられる。
Since the insulating ceramics 16 are made of ceramics, it is possible to provide a highly reliable ceramic heater 10 at the time of rapid temperature rise. Specific examples thereof include ceramics having electrical insulating properties such as oxide ceramics, nitride ceramics, and carbide ceramics.

特に、窒化珪素質セラミックスは、主成分である窒化珪素が高強度、高靱性、高絶縁性および耐熱性の観点で優れているからである。この窒化珪素質セラミックスは、例えば、主成分の窒化珪素に対して、焼結助剤として3~12質量%の酸化イットリウム(Y)、酸化イッテルビウム(Yb)、酸化エリビウム(Er)等の希土類元素酸化物、0.5~3質量%の酸化アルミニウム(Al2O3)、さらに焼結体に含まれる二酸化珪素(SiO)量として1.5~5質量%となるように二酸化珪素(SiO)を混合され、ホットプレス焼成することにより得られる。 In particular, silicon nitride ceramics, which is the main component of silicon nitride ceramics, is excellent in terms of high strength, high toughness, high insulation and heat resistance. This silicon dioxide ceramic has, for example, yttrium oxide (Y 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), and erybium oxide (Yb 2 O 3) in an amount of 3 to 12% by mass as a sintering aid with respect to silicon dioxide as a main component. The amount of rare earth element oxides such as Er 2O 3 ), 0.5 to 3% by mass of aluminum oxide (Al2O3), and silicon dioxide (SiO 2 ) contained in the sintered body is 1.5 to 5% by mass. It is obtained by mixing silicon dioxide (SiO 2 ) as described above and hot-press firing.

また、絶縁性セラミックス16として窒化珪素質セラミックスから成るものを用いる場合、二珪化モリブデン(MoSi)、二珪化タングステン(WSi)等を混合し分散させることが好ましい。この場合、母材である窒化珪素質セラミックスの熱膨張率を発熱部12の熱膨張率に近づけることができ、セラミックヒータ10の耐久性を向上させることができる。 When a silicon nitride ceramic is used as the insulating ceramic 16, it is preferable to mix and disperse molybdenum dissilicate (MoSi 2 ), tungsten disilicate (WSi 2 ) and the like. In this case, the thermal expansion rate of the silicon nitride ceramics as the base material can be brought close to the thermal expansion rate of the heat generating portion 12, and the durability of the ceramic heater 10 can be improved.

図2に示すように、外筒20は、例えば、SUS430等のステンレス鋼が円筒形状になって構成されている。外筒20は、セラミックヒータ10を当該セラミックヒータ10の先端部が露出した状態で収容するものである。 As shown in FIG. 2, the outer cylinder 20 is formed of, for example, stainless steel such as SUS430 having a cylindrical shape. The outer cylinder 20 accommodates the ceramic heater 10 in a state where the tip portion of the ceramic heater 10 is exposed.

外筒20は、軸線x方向先端側(燃焼室Cc側)に位置して、グロープラグ1のセラミックヒータ10を少なくとも先端が露出するように収容する筒状の先端部22と、シリンダヘッドChに取り付けられるハウジング30に支持される先端部22の後端に接続した筒状の基端部23と、を備える。 The outer cylinder 20 is located on the tip side (combustion chamber Cc side) in the x-direction of the axis, and has a cylindrical tip portion 22 for accommodating the ceramic heater 10 of the glow plug 1 so that at least the tip is exposed, and a cylinder head Ch. A tubular base end portion 23 connected to the rear end of the tip end portion 22 supported by the housing 30 to be attached is provided.

外筒20の基端部23の外周面は、軸線xに対して先端部22の外周面よりも外側に位置し、基端部23の内周面は、軸線xに対して先端部22の内周面よりも内側に位置している。本実施の形態の外筒20においては、先端部22の外径をD、基端部23の外径をDとし、先端部22の内径をd、基端部23の内径をdとしたとき、D<D、かつ、d>dを満たす。 The outer peripheral surface of the base end portion 23 of the outer cylinder 20 is located outside the outer peripheral surface of the tip end portion 22 with respect to the axis x, and the inner peripheral surface of the base end portion 23 is the tip portion 22 with respect to the axis line x. It is located inside the inner peripheral surface. In the outer cylinder 20 of the present embodiment, the outer diameter of the tip portion 22 is DA , the outer diameter of the base end portion 23 is DB, the inner diameter of the tip portion 22 is d A , and the inner diameter of the base end portion 23 is d. When B is set, DA < DB and d A > dB are satisfied.

つまり、外筒20においては、先端部22の外径Dは、基端部23の外径Dよりも小さいが、先端部22の内径dは、基端部23の内径dより大きい。先端部22に対する基端部23の肉厚(壁厚)は大きくなっており、具体的には、基端部23は、外周面が先端部22の外周面に対して径方向において外側に位置しており、内周面が先端部22の内周面に対して径方向において内側に位置しているので、基端部23の肉厚は、先端部22の肉厚よりも大きくなっている。 That is, in the outer cylinder 20, the outer diameter DA of the tip portion 22 is smaller than the outer diameter DB of the base end portion 23, but the inner diameter d A of the tip portion 22 is smaller than the inner diameter dB of the base end portion 23. big. The wall thickness (wall thickness) of the base end portion 23 with respect to the tip end portion 22 is large. Specifically, the outer peripheral surface of the base end portion 23 is located outward in the radial direction with respect to the outer peripheral surface of the tip end portion 22. Since the inner peripheral surface is located inward in the radial direction with respect to the inner peripheral surface of the tip portion 22, the wall thickness of the base end portion 23 is larger than the wall thickness of the tip portion 22. ..

なお、本実施の形態においては、先端部22の外径D及び基端部23の外径Dは、D<D、の関係にあるが、この関係に限定されず、先端部22の外径D及び基端部23の外径Dが同じ(D=D)であってもよい。この場合、外筒20においては、D=D、かつ、d>d、となる。 In the present embodiment, the outer diameter DA of the tip portion 22 and the outer diameter DB of the base end portion 23 have a relationship of DA < DB , but the relationship is not limited to this, and the tip portion is not limited to this relationship. The outer diameter DA of 22 and the outer diameter DB of the base end portion 23 may be the same ( DA = DB ). In this case, in the outer cylinder 20, DA = DB and d A > dB .

先端部22と基端部23との間には、先端部22側から基端部23側に向かうに連れて拡径するテーパ部24が形成されているが、当該テーパ部24は、基端部23に含まれる。 A tapered portion 24 having a diameter increasing from the tip end portion 22 side to the proximal end portion 23 side is formed between the tip end portion 22 and the proximal end portion 23, and the tapered portion 24 is formed at the proximal end portion 24. It is included in the part 23.

セラミックヒータ10を収容した状態において外筒20の先端部22の内周面には、セラミックヒータ10の軸線xに沿って所定の長さにおいてセラミックヒータ10と外筒20とを、例えば、銀ろう等のろう材を用いてろう付により接合する接合部21が形成され
ている。絶縁性セラミックス16の外周面から露出した負極側リード14bの露出部14cは、外筒20の先端部22の内周面と接合部21を介して電気的に接続されている。
In the state where the ceramic heater 10 is housed, the ceramic heater 10 and the outer cylinder 20 are placed on the inner peripheral surface of the tip portion 22 of the outer cylinder 20 at a predetermined length along the axis x of the ceramic heater 10, for example, silver brazing. A joint portion 21 to be joined by brazing using a brazing material such as the above is formed. The exposed portion 14c of the negative electrode side lead 14b exposed from the outer peripheral surface of the insulating ceramic 16 is electrically connected to the inner peripheral surface of the tip portion 22 of the outer cylinder 20 via the joint portion 21.

接合部21は、絶縁性セラミックス16の外周面に銀ろう等のろう材のろう付けによりメタライズして形成されており、セラミックヒータ10の軸線xに沿って所定の長さだけセラミックヒータ10の外周面と外筒20の内周面との間に形成されている。本実施の形態において接合部21は、外筒20の先端から、絶縁性セラミックス16が後端側で外筒20の先端部22の内周面と接触している位置まで形成されている。しかし、接合部21は、その先端が軸線xにおいて外筒20から進出していても、また、外筒20内にあってもよい。 The joint portion 21 is formed by metallizing the outer peripheral surface of the insulating ceramic 16 by brazing a brazing material such as silver brazing, and is formed by metallizing the outer peripheral surface of the ceramic heater 10 by a predetermined length along the axis x of the ceramic heater 10. It is formed between the surface and the inner peripheral surface of the outer cylinder 20. In the present embodiment, the joint portion 21 is formed from the tip of the outer cylinder 20 to a position where the insulating ceramic 16 is in contact with the inner peripheral surface of the tip portion 22 of the outer cylinder 20 on the rear end side. However, the tip of the joint portion 21 may extend from the outer cylinder 20 on the axis x, or may be inside the outer cylinder 20.

ハウジング30は、エンジンのシリンダヘッドChへの取付具であり、セラミックヒータ10を外筒20とともに収容するものである。ハウジング30は、放熱性に優れた熱伝導性の金属材料から形成されている。ハウジング30は、例えば、円筒状に形成されており、外筒20の基端部23の先端が少なくとも部分的に突出するようにして外筒20の基端部23を支持する。 The housing 30 is a mounting tool for the cylinder head Ch of the engine, and accommodates the ceramic heater 10 together with the outer cylinder 20. The housing 30 is made of a thermally conductive metal material having excellent heat dissipation. The housing 30 is formed in a cylindrical shape, for example, and supports the base end portion 23 of the outer cylinder 20 so that the tip end portion of the base end portion 23 of the outer cylinder 20 projects at least partially.

以上のようなグロープラグ1によれば、外筒の20の先端部22においてセラミックヒータ10の先端が露出するようにセラミックヒータ10を収容するので、例えば、基端部において支持される従来のセラミックヒータに比べて、軸線x方向における長さを短くすることができ、セラミックヒータ10の製造コストを抑えることができる。 According to the glow plug 1 as described above, since the ceramic heater 10 is housed so that the tip of the ceramic heater 10 is exposed at the tip 22 of the outer cylinder 20, for example, the conventional ceramic supported at the base end. Compared with the heater, the length in the axis x direction can be shortened, and the manufacturing cost of the ceramic heater 10 can be suppressed.

さらに、セラミックヒータ10の外筒20の先端部22の外径D及び基端部23の外径Dが、D<D、を満たし、かつ先端部22の内径d及び基端部23の内径dが、d>d、を満たしているので、セラミックヒータ10において発生して先端部22を伝わる熱を排出する大きな経路を基端部23に確保することができる。 Further, the outer diameter DA of the tip portion 22 of the outer cylinder 20 of the ceramic heater 10 and the outer diameter DB of the base end portion 23 satisfy DA <DB, and the inner diameter d A and the base end of the tip portion 22 are satisfied. Since the inner diameter dB of the portion 23 satisfies d A > dB , it is possible to secure a large path in the base end portion 23 for discharging the heat generated in the ceramic heater 10 and transmitted through the tip portion 22.

グロープラグ1においては、外筒20の先端部22においてセラミックヒータ10が支持されているので、負極側リード14bの露出部14cが接合部21を介して先端部22と接触する位置は、基端部23においてセラミックヒータ10が支持される場合と比べて発熱部12に近くなっている。しかし、基端部23においては排熱経路が大きく確保されているため、露出部14cが接触している接合部21における熱負荷を軽減することができ、かくして、接合部21の長期寿命を達成することができる。 In the glow plug 1, since the ceramic heater 10 is supported by the tip portion 22 of the outer cylinder 20, the position where the exposed portion 14c of the negative electrode side lead 14b comes into contact with the tip portion 22 via the joint portion 21 is the base end. It is closer to the heat generating portion 12 than in the case where the ceramic heater 10 is supported in the portion 23. However, since the exhaust heat path is largely secured at the base end portion 23, the heat load at the joint portion 21 in contact with the exposed portion 14c can be reduced, and thus the long-term life of the joint portion 21 is achieved. can do.

また、基端部23における肉厚は、先端部22の外径Dに対して外径Dを大きくするだけでなく、先端部22の内径dに対して内径dを小さくすることで先端部22の肉厚よりも大きくなっている。これにより、基端部23の外径Dだけが大きくなることを抑えることができ、外筒20は、その設置スペースの省スペース化に貢献することができる。 Further, the wall thickness at the base end portion 23 is not only to increase the outer diameter DB with respect to the outer diameter DA of the tip portion 22, but also to decrease the inner diameter dB with respect to the inner diameter d A of the tip end portion 22. It is larger than the wall thickness of the tip portion 22. As a result, it is possible to prevent only the outer diameter DB of the base end portion 23 from becoming large, and the outer cylinder 20 can contribute to saving the installation space thereof.

また、基端部23において外径Dが拡大することを抑えることができるので、シリンダヘッドChのグローホールGhの内周面に接触することなく基端部23を部分的にハウジング30から突出させることができる。これにより、ハウジング30からの基端部23の突出量を比較的自由に調整することができ、セラミックヒータ10自体の長さを変更することなく、燃焼室Cc内へのグロープラグ1の突き出し量を調整することができる。 Further, since it is possible to suppress the expansion of the outer diameter DB at the base end portion 23, the base end portion 23 partially protrudes from the housing 30 without contacting the inner peripheral surface of the glow hole Gh of the cylinder head Ch. Can be made to. As a result, the amount of protrusion of the base end portion 23 from the housing 30 can be adjusted relatively freely, and the amount of protrusion of the glow plug 1 into the combustion chamber Cc without changing the length of the ceramic heater 10 itself. Can be adjusted.

<その他>
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られるものではなく、本発明の範囲を超えない範囲で適宜変更が可能である。例えば、セラミックヒータ10の外周面は、本実施の形態においては、円筒状に形成されているが、楕円形や矩形等の多角形のように種々異なる断
面形状を有していてもよい。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified without exceeding the scope of the present invention. For example, the outer peripheral surface of the ceramic heater 10 is formed in a cylindrical shape in the present embodiment, but may have various different cross-sectional shapes such as a polygon such as an ellipse or a rectangle.

外筒20の断面が円筒に限らず、例えば矩形に形成されている場合には、外筒20の基端部23の外周面が先端部22の外周面と面一をなしている、又は、外筒20の中心軸線に対して先端部22の外周面よりも外側に位置し、基端部23の内周面が中心軸線に対して先端部22の内周面よりも内側に位置するようになっていればよい。ここで「外筒20の中心軸線」は、外筒20の横断面における図心を通る線である。 When the cross section of the outer cylinder 20 is not limited to a cylinder but is formed into a rectangular shape, for example, the outer peripheral surface of the base end portion 23 of the outer cylinder 20 is flush with the outer peripheral surface of the tip portion 22. It is located outside the outer peripheral surface of the tip portion 22 with respect to the central axis of the outer cylinder 20, and the inner peripheral surface of the base end portion 23 is located inside the inner peripheral surface of the tip portion 22 with respect to the central axis. It should be. Here, the "central axis of the outer cylinder 20" is a line passing through the centroid in the cross section of the outer cylinder 20.

換言すると、先端部22の外周長さをL、基端部23の外周長さをLとし、先端部22の内周長さをl、基端部23の内周長さをlとしたとき、L≦L、かつ、l>l、を満たすようになっている。 In other words, the outer peripheral length of the tip portion 22 is LA, the outer peripheral length of the base end portion 23 is LB, the inner peripheral length of the tip portion 22 is l A , and the inner peripheral length of the base end portion 23 is l. When B is set, LALB and l A > l B are satisfied.

1 グロープラグ
10 セラミックヒータ
11 導電性セラミックス
12 発熱部
14 リード
14a 正極側リード
14b 負極側リード
14c 露出部
16 絶縁性セラミックス
20 外筒
21 接合部
22 先端部
23 基端部
30 ハウジング
先端部の外径
先端部の内径
基端部の外径
基端部の内径
x 軸線
1 Glow plug 10 Ceramic heater 11 Conductive ceramics 12 Heat generating part 14 Lead 14a Positive electrode side lead 14b Negative electrode side lead 14c Exposed part 16 Insulating ceramics 20 Outer cylinder 21 Joint part 22 Tip part 23 Base end part 30 Housing DA Tip Outer diameter d A Inner diameter of the tip D B Outer diameter of the base end d B Inner diameter of the base end x Axis line

Claims (3)

セラミックヒータと、
前記セラミックヒータの少なくとも先端が露出するように前記セラミックヒータの一部を収容する外筒と、
を備え、
前記外筒は、
接合部を介して前記セラミックヒータと接合される筒状の先端部と、
前記先端部の後端に接続する筒状の基端部と、
を有し、
前記基端部の外周面は、前記先端部の外周面と面一をなしている、又は前記外筒の中心軸線に対して前記先端部の外周面よりも外側に位置し、
前記基端部の内周面は、前記中心軸線に対して前記先端部の内周面よりも内側に位置し、
前記外筒の基端部を支持する筒状のハウジングをさらに備え、
前記基端部は、その先端が前記ハウジングから少なくとも部分的に突出している、
ことを特徴とするグロープラグ。
With a ceramic heater
An outer cylinder accommodating a part of the ceramic heater so that at least the tip of the ceramic heater is exposed,
Equipped with
The outer cylinder is
A cylindrical tip that is joined to the ceramic heater via the joint,
A cylindrical base end connected to the rear end of the tip and
Have,
The outer peripheral surface of the base end portion is flush with the outer peripheral surface of the tip portion, or is located outside the outer peripheral surface of the tip portion with respect to the central axis of the outer cylinder.
The inner peripheral surface of the base end portion is located inside the inner peripheral surface of the tip end portion with respect to the central axis .
A cylindrical housing that supports the base end of the outer cylinder is further provided.
The base end portion has a tip that at least partially protrudes from the housing.
A glow plug that features that.
前記外筒は、円筒状に形成されており、
前記先端部の外径をD、前記基端部の外径をDとし、
前記先端部の内径をd、前記基端部の内径をdとしたとき、
≦D、かつ、d>d
を満たすことを特徴とする請求項1に記載のグロープラグ。
The outer cylinder is formed in a cylindrical shape and has a cylindrical shape.
The outer diameter of the tip is DA , and the outer diameter of the base is DB .
When the inner diameter of the tip is d A and the inner diameter of the base is dB .
DADB and d A > dB
The glow plug according to claim 1, wherein the glow plug meets the requirements.
前記セラミックヒータは、導電性セラミックスと、該導電性セラミックスを覆う絶縁性セラミックスとを有し、
前記導電性セラミックスは、発熱部と該発熱部の後端に接続されたリードとを有し、
前記リードは、正極側リードと、負極側リードとを有し、
前記負極側リードは、後端が前記絶縁性セラミックスの外周面から露出して前記外筒の先端部の内周面に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のグロープラグ。
The ceramic heater has a conductive ceramic and an insulating ceramic that covers the conductive ceramic.
The conductive ceramic has a heat generating portion and a lead connected to the rear end of the heat generating portion.
The lead has a positive electrode side lead and a negative electrode side lead.
The negative electrode side lead according to claim 1 or 2, wherein the rear end is exposed from the outer peripheral surface of the insulating ceramic and is electrically connected to the inner peripheral surface of the tip end portion of the outer cylinder. Glow plug.
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