JPH11287441A - グロープラグ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料の着火・燃焼を促進するための発熱体と
内部に中軸を絶縁保持するリード管とがリード線接続さ
れているグロープラグにおいて、リード線とリード管と
の安定した電気的接続を実現する。 【解決手段】 グロープラグ１は、筒状のハウジング２
の一端側内部にセラミック発熱部６、他端側内部に中軸
１４を内部に絶縁保持するリード管１３を備える。ハウ
ジング２内部にて、セラミック発熱部６の発熱体７を通
電加熱する一対の電極のうち電極９ａはキャップ１１を
介して中軸１４に接続され、電極９ｂはキャップ１２及
びリード線１７を介してリード管１３に接続されてい
る。リード線１７は絶縁チューブ１８に被覆され、リー
ド管１３の小径部１３ａの外周面に接続されており、こ
の外周面はリード管１３の軸と平行になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてディーゼ
ルエンジンに装着され、エンジンヘッドに設けられた副
燃焼室等を予熱するグロープラグに関し、特に、イオン
電流検出のための検出電極を備えるグロープラグに用い
て好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のグロープラグとしては、
実公平３−７７３３号公報に記載のものが提案されてい
る。これは、共に導電性金属からなる中軸とリード管と
の間に絶縁粉末を充填し、リード管を外周よりスウェー
ジング加工して得られる中軸組付体と、燃焼室等を予熱
するためのヒータセラミック（発熱体）とを、各々、筒
状の取付金具の一端側及び他端側内部に保持した構成と
している。

【０００３】そして、リード管先端のテーパ部及び中軸
組付体の中軸先端に形成された平坦面を、各々リード線
によってヒータセラミック（発熱体）の各端子金具（電
極）と電気的に接続したものである。また、中軸組付体
は取付金具の後端部内腔に直接ガラス封着されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が上記従来技術について検討した結果、リード管とリ
ード線との接続において、以下のような問題が生じるこ
とがわかった。すなわち、従来では、リード線をリード
管先端のテーパ部に、溶接（抵抗溶接等）しているが、
テーパ部において両者を常に均一に接触させることは難
しく、そのため、リード線とリード管との接触圧力が不
均一となり、溶接状態にばらつきが生じる。

【０００５】そのため、例えばヒータセラミック（発熱
体）に通電する際の電流もばらつくため、安定した予熱
性能を得ることが困難となる。特に、発熱体に電気的に
接続されたイオン電流検出のための検出電極を備えるグ
ロープラグにおいては、微小なイオン電流（例えば、数
μＡ）がリード線に流れるため、上記溶接状態のばらつ
きは、検出精度の悪化を招く。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みて、燃料の着
火・燃焼を促進するための発熱体と内部に中軸を絶縁保
持するリード管とがリード線接続されているグロープラ
グにおいて、リード線とリード管との安定した電気的接
続を実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、リード管において、リード線と溶接される部
分の形状を工夫することに着目したものである。そし
て、この着目点に基づいて、筒状の取付金具の一端側内
部に保持された耐熱性絶縁体に埋設された発熱体と、前
記取付金具の他端側内部に保持された筒状の金属製リー
ド管及びこのリード管内に絶縁して保持された中軸とを
備え、取付金具内部にて、前記発熱体を通電加熱する一
対の電極を、それぞれリード管及び中軸に電気的に接続
するようにしたグロープラグについて、検討を行った。

【０００８】請求項１ないし請求項６記載の発明は、こ
の検討に基づいてなされたものである。すなわち、請求
項１記載の発明においては、リード管（１３）は一端側
に取付金具（２）に保持される大径部（１３ｂ）、他端
側に大径部（１３ｂ）よりも径の小さい小径部（１３
ａ）を有し、この小径部（１３ａ）は外周面がリード管
（１３）の軸と平行に形成され、この外周面にて一対の
電極（９ａ、９ｂ）の一方（９ｂ）とリード線（１７）
を介して接続されていることを特徴としている。

【０００９】本発明では、リード管（１３）の小径部
（１３ａ）は外周面が軸と平行に形成されており、リー
ド線（１７）の接続部分とこの小径部（１３ａ）とを平
行な状態で接触させることが容易になる、従って、両者
の接触部分において、接着力が小径部（１３ａ）の外周
面に対して垂直方向に均一に作用するようにでき、ばら
つきのない溶接状態を実現できるため、安定した電気的
接続とすることができる。

【００１０】また、この小径部（１３ａ）は、取付金具
（２）に保持される大径部（１３ｂ）よりも径が小さ
く、取付金具（２）と小径部（１３ａ）との隙間を大き
くできる。リード線（１７）は小径部（１３ａ）に接続
されるため、リード管（１３）の最大径の内側に配置可
能となり、リード線（１７）と取付金具（２）との絶縁
距離が拡大し、電気的短絡を確実に防止できる。

【００１１】また、請求項２記載の発明では、リード管
（１３）において、小径部（１３ａ）を他の部位よりも
薄肉化したことを特徴としており、上述の取付金具
（２）と小径部（１３ａ）との隙間をより大きくするこ
とが可能なため、リード線（１７）の絶縁性をより向上
できる。また、請求項３記載の発明では、リード管（１
３）を、大径部（１３ｂ）から小径部（１３ａ）に向か
って連続的に径が小さくなる絞り部（１３ｃ）を有する
ものとしたことを特徴としており、両径部（１３ａ、１
３ｂ）間の部位においてリード管（１３）が折れる等す
ることを防止でき、強度向上が図れる。

【００１２】また、請求項４記載の発明では、請求項１
ないし３のいずれか１つに記載のグロープラグにおい
て、燃料を燃焼させるための燃焼室（３２）内に一部が
晒されるとともに発熱体（７）に電気的に接続され、燃
焼室（３２）内で発生する火炎中のイオン化の状態を検
出するためのイオン検出用電極（１０）を備えることを
特徴としている。

【００１３】それによって、微小なイオン電流を検出す
るグロープラグにおいて、安定した電気的接続を実現で
きるため、上記請求項１〜３記載の発明の効果に加え
て、安定したイオン電流検出精度を持つグロープラグを
提供することができる。また、本発明者は、本発明の目
的を達成するグロープラグの製造方法についても検討を
行った。請求項５及び請求項６記載の発明は、導電性の
中軸と、この中軸を内部に絶縁保持する筒状の金属製リ
ード管と、耐熱性絶縁体に埋設された発熱体と、この発
熱体を通電加熱するための一対の電極とを備え、これら
一対の電極がそれぞれ中軸及びリード管に電気的に接続
されているグロープラグを製造する製造方法についてな
されたものである。

【００１４】すなわち、請求項５記載の発明において
は、リード管（１３）の素材である筒状金属製の素材管
（５０）の一端部を薄肉化して薄肉部（５０ａ）を形成
した後、この素材管（５０）内部に中軸（１４）を絶縁
保持し、続いて、スウェージングによって、素材管（５
０）の薄肉部（５０ａ）を、他の部分よりも径が小さく
且つ外周面が軸と平行な小径部（１３ａ）とすることに
より、リード管（１３）を形成し、更に、小径部（１３
ａ）の外周面にて、一対の電極（９ａ、９ｂ）の一方
（９ｂ）をリード線（１７）を介して接続することを特
徴としている。

【００１５】本発明では、スウェ−ジングによって、容
易に請求項１記載の小径部（１３ａ）が形成されたリー
ド管（１３）を形成することができる。そして、この小
径部（１３ａ）の外周面にて、リード線（１７）を接続
するから、請求項１記載の発明と同様に、安定した電気
的接続効果を有するグロープラグを製造することができ
る。

【００１６】また、本発明では、素材管（５０）の一端
を薄肉化し、この薄肉部（５０ａ）をスウェージングす
ることにより、リード線（１７）が接続される小径部
（１３ａ）を形成しており、請求項２記載の発明と同様
の効果を持ったグロープラグを提供できる。なお、本発
明ではスウェ−ジングにより、リード管（１３）におい
て他の部分よりも径が小さく且つ外周面が軸と平行な小
径部（１３ａ）を形成するため、リード管（１３）にお
いて大径部（１３ｂ）と小径部（１３ａ）との間には、
上記請求項３記載の絞り部（１３ｃ）と同様の、テーパ
状の絞り部（１３ｃ）が形成される。そのため、本発明
の製造方法によるグロープラグは、請求項３記載の発明
と同様の効果も併せ持つ。

【００１７】さらに、請求項６記載の発明では、請求項
５記載の製造方法のうち、素材管（５０）の内部に中軸
（１４）を絶縁保持する工程において、素材管（５０）
と中軸（１４）との間に絶縁粉末（５３）を充填した
後、室温硬化性の液状シリコンゴムを用いて封入するこ
とを特徴としている。それによって、絶縁粉末（５３）
を介して、中軸（１４）をリード管（１３）に絶縁支持
できるとともに、この絶縁粉末（５３）の封入を簡単に
行うことができ、製造コストの低減等の効果を奏する。

【００１８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。本実施形態では、本発明のグロープ
ラグを、ディーゼルエンジンに搭載され燃焼室内に発生
するイオン電流を検出可能なイオン電流検出用グロープ
ラグに適用したものとして説明する。図１は、本実施形
態に係るグロープラグ１の全体構成を示す断面図であ
る。

【００２０】グロープラグ１は略円筒状をなす導電性材
料からなる（例えば金属製）ハウジング（取付金具）２
を有している。このハウジング２の外周面には、グロー
プラグ１をシリンダヘッド（図示せず）に取り付けるた
めの雄ねじ部３及び六角部４が形成されている。また、
ハウジング２の一端側（図１の下方側）内部には円筒状
をなす金属（例えばステンレス）製のスリーブ５が、ロ
ウ付け等により保持されている。

【００２１】また、スリーブ５内部には、セラミック発
熱部６が設けられている。このセラミック発熱部６は、
導電性を有するＵ字状の発熱体７と、絶縁性を有する耐
熱性絶縁体８と、発熱体７に一体成形されたイオン検出
用電極１０と、発熱体７の両端に接続されると共に耐熱
性絶縁体８に埋設された２本のタングステン（Ｗ）リー
ド線からなる一対の電極９ａ、９ｂとから構成されてい
る。この一対の電極９ａ、９ｂは、発熱体７を通電加熱
するためのものである。

【００２２】ここで、図２はセラミック発熱部６の要部
拡大図であり、ディーゼルエンジンに搭載された状態を
示す。セラミック発熱部６は、その一部が渦流室（燃焼
室）３２（図２の破線部）内に晒されている。ここで、
渦流室はエンジンの主燃焼室（図示せず）に連通し燃焼
室の一部をなしている。発熱体７先端に形成されたイオ
ン検出用電極１０の端面は、耐熱性絶縁体８の外周面と
同一面上に設けられており、発熱体７とイオン検出用電
極１０とは一体的に成形されているため、両部材７、１
０は常に電気的に接続された状態となっている。かかる
構成において、発熱体７の露出部と渦流室３２の内壁と
は、渦流室３２内で発生する火炎中のイオン化の状態を
イオン電流として検出するための対向電極を形成する。

【００２３】セラミック発熱部６の発熱体７、イオン検
出用電極１０及び耐熱性絶縁体８は、いずれも導電性セ
ラミック粉末（本実施形態では、珪化モリブデンＭｏＳ
ｉ2粉末）と絶縁性セラミック粉末（本実施形態では、
窒化珪素Ｓｉ3 Ｎ4 粉末）の混合物等から形成されてい
る。ここで、発熱体７は、その大部分が耐熱性絶縁体８
内に埋設され、強固に保持されており、耐熱性絶縁体８
は、スリーブ５に固定保持されている。こうして、セラ
ミック発熱部６は、スリーブ５を介してハウジング２の
一端側内部に保持される。

【００２４】ところで、図１に示す様に、各電極９ａ、
９ｂはセラミック発熱部６の上部の耐熱性絶縁体８の径
小部において、一端が裸出している。また、この耐熱性
絶縁体８の径小部の外周には、２つの金属円筒管状のキ
ャップ（端子金具）１１、キャップ（端子金具）１２が
設けられている。そして、各電極９ａ、９ｂは上記裸出
部位において、それぞれキャップ１１、キャップ１２に
銀ロウ材等によって電気的に接続されている。

【００２５】また、スリーブ５、セラミック発熱部６、
キャップ１１、キャップ１２は銀ロウ材等によってロウ
付けされている。一方、ハウジング２の他端側（図１の
上方側）内部には、筒状の金属導電製（例えばステンレ
ス製）のリード管１３が、酸化鉛を主成分とする低融点
のガラス１５で固定保持されている。そしてリード管１
３の内部には、金属導電製（例えばステンレス製）の中
軸１４が、マグネシア等の絶縁粉末を介しリード管１３
とは絶縁して保持され、両者は一体化した中軸組付体１
４０を構成している。なお、ガラス１５の前後にはリー
ド管１３の芯出しのためアルミナリング１６が設置され
ている。

【００２６】これらリード管１３及び中軸１４は、検出
電流の取り出しにおいてグロー側端子電極を構成するも
のであり、中軸１４がプラス（＋）側端子電極、リード
管１３がマイナス（−）側端子電極として構成される。
ここで、リード管１３のキャップ１１側は、ハウジング
２との間隔を大きくして絶縁性を確保するため、他の部
位よりも径が小さく且つ薄肉化された小径部１３ａを構
成している。この小径部１３ａの外周面は、後述のリー
ド線１７の溶接作業を容易とするため、リード管１３の
軸と平行になっている。

【００２７】そして、リード管１３には、大径部１３ｂ
から小径部１３ａに向かって連続的に径が小さくなるテ
ーパ部（絞り部）１３ｃが形成されている。なお、リー
ド管１３は、小径部よりも径が大きい大径部１３ｂに
て、ガラス１５を介してハウジング２内壁に固定されて
いる。また、中軸１４は３つの異なる外径部を有し、リ
ード管１３と同様にキャップ１１側の部位が最も細い小
径部１４ｃを構成し、反対側に向かって中径部１４ｂ、
大径部１４ａを構成している。中軸１４は、主として中
径部１４ｂにてリード管１３に保持され、また、大径部
１４ａは、ハウジング２外部に露出して、後述のコネク
ティングバー２２ａが電気的に接続されるターミナル部
として構成されている。

【００２８】そして、耐熱性絶縁体８にロウ付けされた
キャップ１１は、中軸１４の小径部１４ｃに挿入され、
カシメ等により電気的に接続固定されている。従って、
一方の電極９ａは、キャップ１１を介して中軸１４に電
気的に接続されている。一方、他方の電極９ｂは、キャ
ップ１２を介して、ニッケル（Ｎｉ）等の導電性線材か
らなるリード線１７と電気的に接続されている。ここ
で、リード線１７は、ハウジング２内において、上記中
軸組付体１４０とハウジング２との間に配設され、両端
部が、それぞれキャップ１２及びリード管１３の小径部
１３ａの外周面に抵抗溶接されている。

【００２９】従って、上記他方の電極９ｂは、キャップ
１２、リード線１７を介してリード管１３に電気的に接
続されている。また、このリード線１７の外周は、絶縁
部材である絶縁チューブ（碍子管等）１８にて被覆さ
れ、リード線１７とハウジング２との絶縁を確保するよ
うになっている。これらリード線１７及び絶縁チューブ
１８は、キャップ１２を介して電極９ｂをリード管１３
に接続するリード部１９として構成される。

【００３０】ところで、図１に示す様に、ハウジング２
の一端側（図１の上方側）外部からは、中軸組付体１４
０の一端が露出している。この露出部分において、リー
ド管１３の大径部１３ｂの外周には、金属製のリング状
の端子板２０が設けられている。この端子板２０はリー
ド管１３と圧入により固着されており、ハウジング２と
端子板２０との間には、両者を絶縁するためのリング状
の絶縁板２１が設置されている。そして、端子板２０は
リード管１３と電気的に接続されており、両者は、検出
電流の取り出しにおいてグロー側端子電極（−側）を構
成する。

【００３１】本実施形態のグロープラグ１は、以上の構
成よりなる。ここで、グロープラグ１が接続される外部
接続端子部であるコネクティングバー２２ａ、２２ｂ
は、良導電性のアルミニウムからなる接続板である。そ
して、コネクティングバー２２ａはグロー側端子電極
（＋側）となる中軸１４（中軸１４の大径部１４ａ）
と、コネクティングバー２２ｂはグロー側電極（−側）
となる端子板２０に電気的に接続固定される。

【００３２】具体的には、各コネクティングバー２２
ａ、２２ｂには穴が形成されており、この穴にグロープ
ラグ１を挿入できるようになっている。図示例では、両
コネクティングバー２２ａ、２２ｂの間に、フェノール
樹脂等からなる耐熱絶縁樹脂２３と金属クッションバネ
２４とアルミ等からなる金属ケース２５とからなるイン
シュレータ２６を介在させる。

【００３３】そして、中軸１４の大径部１４ａに、例え
ばターミナルねじ部を形成して、この部分を座付ナット
２７によって締結することで、グロープラグ１とコネク
ティングバー２２ａ、２２ｂは固定されており、接触圧
力を適正に保持でき接触抵抗の信頼性を更に向上させて
いる。なお、このコネクティングバー２２ａ、２２ｂ
は、ディーゼルエンジンのシリンダヘッド（図示せず）
近傍に配置され、エンジンの気筒数に応じた数のグロー
プラグ１を配設できるようになっている。

【００３４】従って、グロープラグ１とコネクティング
バー２２ａ、２２ｂとの電気的接続は次のようになって
いる。すなわち、発熱体からの一方の電極９ａは、キャ
ップ１１、中軸１４、コネクティングバー２２ａ（以
上、＋側）の順に接続され、他方の電極９ｂは、キャッ
プ１２、リード線１７、リード管１３及び端子板２０、
コネクティングバー２２ｂ（以上、−側）の順に接続さ
れている。なお、＋および−の極性は逆であってもよ
い。

【００３５】ところで、このグロープラグ１は、図２に
示す様に、セラミック発熱部６の先端部が、上記渦流室
３２に突出するように、ハウジング２の雄ねじ部３及び
六角部４によってシリンダヘッドに固定配置される。そ
して、コネクティングバー２２ａ、２２ｂ及び渦流室３
２は、例えば車両の電子制御装置（ＥＣＵ等）等に設け
られている図示しない制御回路に電気的に接続されてい
る。

【００３６】この制御回路は、一対の電極９ａ、９ｂに
流れる電流経路を切り換えるスイッチ手段を有し、エン
ジン冷却水の温度、エンジン回転数等の状態に応じて、
発熱体７が通電加熱される状態（発熱体加熱状態）と、
イオン検出用電極１０と渦流室３２の内壁（対向電極）
との間に所定電圧が印加される状態（イオン電流検出状
態）とに切替可能としている。

【００３７】ここで、発熱体加熱状態においては、加熱
された発熱体７が着火燃焼を促進し、イオン電流検出状
態においては、火炎発生時に火炎中のイオンが上記対向
電極間に存在すると、上記対向電極間に微小なイオン電
流（例えば数μＡ）が流れる。こうして、エンジンの始
動着火を容易にできるとともに、燃焼状態（着火時期、
燃焼期間等）を精度よく検出できる。

【００３８】次に、上記構成を有するグロープラグ１の
製造方法について、以下、具体例を示しながら説明する
が、本実施形態は具体例の数値に限定されるものではな
い。図３ないし図６に本実施形態に係るグロープラグ１
の製造工程を示す。なお、工程毎に、各工程における作
用効果も合わせて述べる。 （１）素材管の加工工程（図３（ａ）参照） 本工程では、リード管１３の素材となる円筒金属製の素
材管５０の一端部を薄肉化する。具体的には、素材管５
０として、例えば全長３０ｍｍ、外径φ５．７ｍｍ、内
径φ４．３ｍｍのＳＵＳ３１０Ｓ材から成るシースパイ
プを用い、切削加工あるいはパイプ内へ外径φ４．３ｍ
ｍ弱の芯金を挿入してスウェージングすることにより、
片側端部に薄肉部（例えば長さ７ｍｍ、外径φ５．２ｍ
ｍ）５０ａを形成する。

【００３９】本工程では、この薄肉部５０ａの形成によ
り、上記図１に示すグロープラグ１において、リード管
１３の小径部１３ａにおける中軸１４とリード管１３と
の絶縁厚さを確保するとともに、リード線１７とハウジ
ング２との絶縁距離を大きくして、電気的短絡を防止す
ることができる。また、後述のリード線１７溶接工程の
際に、リード管１３側からの放熱を低減させ、相方均一
な溶け込み状態とできるため、溶接部の品質を向上させ
ることができる。

【００４０】（２）中軸加工工程（図３（ｂ）参照） 本工程では、導電性の棒体を一端側と他端側とで径を異
ならせるように加工（例えば切削加工等）し、中軸１４
を形成する。具体的には、中軸１４は、少なくとも３つ
の異なる外径部１４ａ〜１４ｃを有したＳＣＭ４３５材
から成る多段状の中実棒（例えば全長は５０ｍｍ）であ
る。

【００４１】ここで、大径部１４ａ（例えばφ３．５ｍ
ｍ）は図１に示すターミナルねじ部１４ａ、中径部１４
ｂ（例えばφ２．９ｍｍ）は図１に示すリード管１３を
保持するリード管保持部、細径部１４ｃ（例えばφ２．
１ｍｍ）は図１に示すセラミック発熱部６との接続部、
と各々対応している。また、各段差部は緩やかなテーパ
で結ばれている。尚、中径部１４ｂの外周表面にローレ
ット等による凹凸状の加工を施して、後述の絶縁粉末と
の接触表面積、引いては摩擦抵抗増大を図ることによ
り、図１に示す中軸組付体１４０において、中軸１４の
保持力をより効果的に高めることが出来る。

【００４２】また、中軸１４に形成された細径部１４ｃ
により、図１に示すグロープラグ１において、リード管
１３の小径部１３ａにおける中軸１４とリード管１３と
の絶縁厚さを確保し、電気的短絡を防止することができ
る。さらに、中軸１４において、細径部１４ｃよりも太
い中径部１４ｂ及び大径部１４ａを形成することによ
り、中軸１４の捩じり強度を十分なものとできる。

【００４３】（３）絶縁粉末の充填工程（図３（ｃ）参
照） 続いて、素材管５０の薄肉部５０ａと中軸１４の細径部
１４ｃとが対応する位置関係となるように、素材管５０
内部に中軸１４を絶縁保持して、仮中軸組付体１４０ａ
を形成する。具体的には、中軸１４の細径部１４ｃと素
材管５０の薄肉部５０ａの端面を同一方向に合わせ、中
軸１４を素材管５０の中に挿入し、中軸１４の細径部１
４ｃを素材管５０の薄肉部５０ａの端面から一部（例え
ば長さ５ｍｍ）突き出した状態とする。

【００４４】そして、シリコン材から成るリング状成型
ゴム（例えば外径φ４．５ｍｍ、内径φ１．９ｍｍ、厚
さ２ｍｍ）５２を中軸１４の細径部１４ｃに通し、かつ
素材管５０の内腔に成型ゴム５２を嵌挿する。その後、
治具で中軸１４を中心に保ちながら、マグネシアを主成
分とする絶縁粉末５３を、例えば、１０分間、振動と衝
撃を加える等することにより充填する。

【００４５】（４）液状シリコンゴムの注入・硬化工程
（図４（ａ）参照） 仮中軸組付体１４０ａにおいて、絶縁粉末５３投入側の
素材管５０端部に充填されている絶縁粉末５３を、エア
ーガンにて一部（例えば深さ２ｍｍ分）除去する。その
空間部へは室温硬化性の液状シリコンゴムを注入し、硬
化（例えば８時間放置による硬化）させ、絶縁粉末５３
を封入する。このシリコンゴム５４により以後、潤滑油
の侵入及び絶縁粉末５３の噴き出しが防止出来る。

【００４６】ちなみに従来、絶縁粉末の封入にはリング
状の成型ゴムが使用されていたが、素材管の内腔に成型
ゴムを嵌挿するには、一旦中軸の大径部を通すため、厚
さの薄い成型ゴムを必要以上に引き伸ばすことと成り、
かつ挿入の作業性に問題が残る。本工程ではこの点を改
善し、絶縁粉末の封入を簡単に行うことができる。 （５）第１スウェージング工程（図４（ｂ）参照） 仮中軸組付体１４０ａをスウェージング加工することに
より、素材管５０をストレート形状（例えば外径φ５ｍ
ｍ、長さ３３ｍｍ）に絞る。これにより、グロープラグ
１において、リード管１３の大径部１３ｂの寸法を調節
することができる。

【００４７】続いて、下記の（６）〜（８）の工程によ
り、仮中軸組付体１４０ａにおける素材管５０の薄肉部
５０ａを、更にスウェージングして、素材管５０に他の
部分よりも径が小さく且つ外周面が素材管５０の軸と平
行な小径部１３ａを形成することによりリード管１３を
形成する。 （６）第２スウェージング工程（図４（ｃ）参照） 具体的には、前記同様のスウェージング加工により、素
材管５０の薄肉化部５０ａ（例えば長さ７ｍｍ、外径φ
５．２ｍｍ）を細径化かつストレートに絞り（例えば長
さ９ｍｍ、外径φ３．５ｍｍ）、細径ストレート部５０
ｂを形成する。

【００４８】また、このスウェージング加工により、素
材管５０において、細径ストレート部５０ｂから大径ス
トレート部５０ｃ（例えば外径φ５ｍｍ）に至る部位に
は、素材管テーパ部（例えば１５°のテーパ角）５０ｄ
が形成される。全スウェージング加工後に於いて、素材
管５０の長さを所定長さ（例えば３０ｍｍ以上）を確保
することにより、中軸１４の捩じり保持強度を十分なも
の（例えば、２５Ｎ・ｃｍ以上）とできる。

【００４９】（７）ターミナル部のねじ加工工程（図４
（ｃ）参照） ターミナル部となる中軸１４の大径部１４ａに、上記座
付ナット２７を締結するためのねじ部５５を形成する。
具体的には、ねじ転造機を用いてＭ４ねじに加工する。 （８）リード管加工工程（図５（ａ）参照） 素材管５０の細径ストレート部５０ｂにおいて、嵌挿さ
れている成型ゴム５２及び素材管５０が中軸１４の細径
部１４ｃと接触している部分を切削加工により全て除去
する。ここで除去寸法は、除去面の径方向観察にて、中
軸１４とリード管１３との間の絶縁粉末５３が円周状に
露出するまで（例えば５ｍｍ）とし、かつ絶縁粉末厚さ
を絶縁確保可能な所定厚さ（例えば０．２ｍｍ以上）と
する。

【００５０】こうして図１に示すリード管１３が完成す
る。ここで、上記除去加工後において、素材管５０とリ
ード管１３との対応関係は、残りの細径ストレート部５
０ｂが小径部１３ａ、素材管テーパ部５０ｄがテーパ部
１３ｃ、大径ストレート部５０ｃが大径部１３ｂであ
る。さらに、本実施形態では、図１に示す上記端子板２
０を効率よく圧入するため、リード管１３の大径部１３
ｂ（例えば外径φ５ｍｍ）の端部に、端から端子板導入
用としての端子板導入部１３ｄ（例えば外径φ４．５ｍ
ｍ、長さ３ｍｍ）と、圧入部としての端子板圧入部１３
ｅ（例えば外径φ４．７ｍｍ、長さ９ｍｍ）を切削加工
して形成する。

【００５１】ちなみに、上記従来技術においては、スウ
ェージング加工後の成型ゴムの除去及び切削加工追加の
記載は無い。このようにして、リード管１３内部に中軸
１４が絶縁保持された中軸組付体１４０を形成すること
ができるが、さらに、本実施形態では、以下の（９）の
工程に供する。

【００５２】（９）中軸細径部の加工工程（図５
（ｂ）） 本工程では、中軸１４の細径部１４ｃのうちリード管１
３端面より突き出している部分に、図１に示すキャップ
１１の挿入性向上を図るために、加工を施す。具体的に
は、細径部１４ｃ（例えば外径φ２．１ｍｍ）におい
て、リード管１３端面からの突出し長さを所定長さ（例
えば７ｍｍ）に調整加工すると共に、先端部を面取り加
工し、面取り部１４ｄを形成する。こうしてセラミック
発熱部６との接続の際のキャップ１１への挿入性向上を
図ることができる。

【００５３】また、本工程では、スウェージングによる
中軸先端部の振れを補正するため、リード管１３（例え
ば外形φ５ｍｍ）を基準に、中軸１４の細径部１４ｃ
を、例えば、先端より長さ６ｍｍ、外径φ１．８ｍｍに
切削加工して芯出し部１４ｅを形成し、中軸１４の芯出
しを図る。また、セラミック発熱部６にロウ付けされた
キャップ１１（例えば内径φ１．９ｍｍ）への挿入の
際、絶縁されているリード管１３との電気的な接触を避
けるため、中軸１４の細径部１４ｃには、故意的に段差
部（例えば外径φ１．８ｍｍと外径φ２．１ｍｍ）１４
ｆを残存させ、ここまでを挿入位置とした。

【００５４】（１０）シリコンゴムの焼却工程（図５
（ｃ）参照） 中軸組付体１４０を、例えばバッチ炉にて５００℃・２
時間、全体加熱し、シリコンゴム５４を焼却して大部分
を除去する。 （１１）焼却残さ物及び酸化膜の除去工程（図５（ｃ）
参照） シリコンゴム５４の焼却残さ物と、上記（１０）の工程
（例えば５００℃全体加熱）によるリード管１３の小径
部１３ａ及び中軸１４の細径部１４ｃにおける、電気的
接合部表面の酸化膜を、例えばショットブラストにて除
去する。

【００５５】上記（１０）及び（１１）の工程を行う理
由は、次のようである。本実施形態では、後述のよう
に、ハウジング（取付金具）２と中軸組付体１４０との
固着に、従来同様の低融点ガラスを用いた溶着接合法を
採用しているが、作業環境は、従来とは異なる全体加熱
で実施されている。このため、ハウジング２内部に難燃
性のシリコンゴムが残存していると、全体加熱（焼却）
時には燃焼ガスあるいは分解ガスが発生し、溶融ガラス
の発砲を招いて封着性・固着強度の品質悪化を引き起こ
す。また、ハウジング２の外に位置するシリコンゴムも
溶融ガラスへの焼却残さ物混入を防ぐために同様であ
る。

【００５６】以上の理由から（１０）及び（１１）の工
程を行っている。ちなみに、従来は、総組付完成後（ア
ッシー（ＡＳＳＹ））においても、中軸組付体には成型
ゴム２ケ所が残存していた。 （１２）中軸組付体とセラミック発熱部との接続・一体
化工程（図６参照） 本工程では、中軸組付体１４０とセラミック発熱部６と
を、セラミック発熱部６にロウ付けされたキャップ（端
子金具）１１を介して接続・一体化し、続いて、リード
管１３の小径部１３ａの外周面にて、セラミック発熱部
６からの一対の電極９ａ、９ｂのうち電極９ｂを、キャ
ップ１２及びリード線１７を介して、電気的に接続す
る。

【００５７】具体的には、中軸組付体１４０における中
軸１４の細径部１４ｃを、セラミック発熱部６の後端部
にロウ付け接合されたキャップ１１（例えば、厚さ０．
３ｍｍのＳＵＳ３０４材を２段絞り加工して長さ１０ｍ
ｍの円筒状としたもの）の内腔に挿入し、直接全周を８
点かしめして、電気的に接続する（図６（ａ）参照）。

【００５８】それによって、両者が一体化して剛性にも
優れるものとなるため、後工程での取扱いが容易となり
作業の自動化に好適となる等、製造上、作業性向上を図
ることができる。ちなみに、従来は、中軸組付体とセラ
ミック発熱部とは、全てリード線で結線されていたた
め、両者がリード線部分で、曲がってしまう等、作業上
不便であった。

【００５９】続いて、本工程では、セラミック発熱部の
キャップ１２の外周表面に、リード線１７を抵抗溶接に
て接合（例えば、接合長さ２ｍｍ）する。ここで、リー
ド線１７は、例えばφ０．６ｍｍ、長さ２０ｍｍの固有
電気抵抗の極めて小さい純Ｎｉ線を用いる。そして、リ
ード線１７と、ハウジング２及びキャップ１１との電気
的接触を防止するため、リード線１７の別端部より、セ
ラミック製の絶縁チューブ１８を装入して、リード線１
７を絶縁被覆する。絶縁チューブ１８は、例えば、長さ
１３ｍｍ、外径φ１．３ｍｍ、内径φ０．６５ｍｍの耐
熱性を有するアルミナ材から成るものを用いる。

【００６０】本実施形態では、中軸組付体１４０とハウ
ジング２との狭い隙間に、リード線１７を配設している
ため、上記絶縁被覆処理を施すことは有用である。ちな
みに、従来ではリード線に絶縁被覆は無かった。次に、
絶縁チューブ１８で被覆されたリード線１７を、中軸１
４と平行に配置し、別端部をリード管１３の小径部１３
ａ外周面に抵抗溶接にて接合し（例えば接合長さ２ｍ
ｍ）する。こうして、セラミック発熱部６と中軸組付体
１４０のリード管１３との電気的接続が完了する（図６
（ｂ）参照）。

【００６１】本工程では、リード管１３の小径部１３ａ
は、外周面が軸と平行となっているので、中軸１４と平
行に配置されたリード線１７を、抵抗溶接する際に、抵
抗溶接用の溶接機の電極面とリード線１７及び小径部１
３ａ外周面が、全て平行に接触し、かつ圧力は垂直に加
圧されるため、バラツキのない安定した溶接状態を実現
できる。

【００６２】その後、セラミック発熱部６と中軸組付体
１４０との一体化部材を、ハウジング２内部に配置し、
ハウジング２一端側内部にてセラミック発熱部６を、他
端側内部にて中軸組付体１４０を、それぞれ固定するこ
とで、上記一体化部材をハウジング２内部に支持する。
具体的には、図１に示す様に、セラミック発熱部６と中
軸組付体１４０との一体化部材をハウジング２内部に挿
入し、まず、セラミック発熱部６における耐熱性絶縁体
８の外周を銀ロウを介在して接合したスリーブ５とハウ
ジング２とを、銀ロウを用いたバーナーロウ付けを行
い、上記一体化部材をハウジング２に固定する。続い
て、中軸組付体１４０のリード管１３の大径部１３ｂに
ガラス１５及びアルミナリング１６を配置し、全体加熱
により中軸組付体１４０をハウジング２にガラス封着し
固定・保持する。

【００６３】その後、中軸組付体１４０のリード管１３
にリング状の絶縁板２１と金属製のリング状の端子板２
０を挿入、端子板２０を圧入にてリード管１３に固着さ
せると共に、絶縁板２１を端子板２０でハウジング２に
圧押・固定する。こうして、図１に示すグロープラグ１
が完成する。なお、リード管１３の素材としての素材管
５０には、ＳＵＳ３１０Ｓ（熱膨張係数１６．４×１０
^-6／℃）を用いているが、これは、ガラス封着には酸化
鉛を主成分とした６００℃以下の低融ガラス（例えば熱
膨張係数１２×１０^-6／℃）を用いているため、両者の
接合性を考慮したものである。

【００６４】本発明者の検討によれば、素材管５０すな
わちリード管１３の材質と、ガラス封着に使用される低
融点ガラスとの熱膨張係数の関係は、リード管１３の熱
膨張係数をα１、ガラス１５の熱膨張係数をα２とする
と、α１−α２≦５×１０^-6／℃の関係を満足した材料
の選定が好適である。なお、ガラス封着に使用される低
融点ガラスとの熱膨張係数は、一般的に６×１０^-6／℃
〜１２×１０^-6／℃である。

【００６５】これにより封着後のガラス１５には、ハウ
ジング２の収縮応力も加算されて理想的な残留圧縮応力
が発生し、中軸組付体１４０とハウジング２とは、ガラ
ス１５を介して強固に密着接合され、気密性・耐衝撃性
および中軸組付体１４０の保持強度の品質が向上する。
以上、本実施形態について説明してきたが、ここで、本
実施形態の特徴をまとめると、次のようになる。中軸組
付体１４０において、リード線１７接合部であるリード
管１３の小径部１３ａを細径ストレート化及び薄肉化す
ることにより、リード線１７は、リード管１３最大径の
内側に配置可能となり、ハウジング２との絶縁距離が拡
大し、両者の電気的短絡を確実に防止できる。

【００６６】また、リード管１３の小径部１３ａを上記
構成とすることにより、リード線１７溶接の際、上記従
来技術におけるテーパ面に比較して、ばらつきのない安
定した溶接状態を実現できる。さらに、中軸１４におけ
る部分的な細径部の形成と、リード管１３の薄肉化によ
り、中軸１４の保持強度を低下させること無く、リード
管１３側の圧倒的であった放熱容積を大巾に減少させ、
相方のバランスのとれた溶け込み状態に改善できる。従
って、結果として、高い品質の取れた溶接が可能とな
る。

【００６７】また、リード管１３の小径部１３ａは薄肉
化されているため、リード管と中軸との絶縁距離を十分
確保できる。このように本実施形態では、リード線１７
とリード管１３との安定した電気的接続を確保でき、更
に、種々の電気的絶縁性を確保する構成としているた
め、微小なイオン電流を検出するグロープラグにおい
て、安定したイオン電流検出精度を持つグロープラグを
提供することができる。

【００６８】また、リード管１３において、大径部１３
ｂから小径部１３ａに向かって連続的に径が小さくなる
テーパ部１３ｃが形成されているため、両径部１３ａ、
１３ｂ間の部位においてリード管１３が折れる等するこ
とを防止でき、強度向上が図れる。また、中軸組付体１
４０とセラミック発熱部６との接続には、従来のリード
線ではなく、セラミック発熱部６側のキャップ１１へ直
接挿入、全外周を８点でかしめることにより電気的に接
続しているため、両者６、１４０が一体化した上記一体
化部材は、上記従来技術における２本のリード線によっ
て接続された構造に比べ、剛性が著しく向上する。その
ため、工程間の取扱い及びハウジング２への投入作業が
一段と向上し、自動化が容易にできる。

【００６９】（他の実施形態）なお、上記実施形態で
は、中軸１４に対して、（７）のねじ加工工程にて大径
部１４ａにターミナルねじ部を形成し、さらに、（９）
の中軸細径部の加工工程にて細径部１４ｃに面取り部１
４ｄを形成しているが、これらの加工は（２）の中軸加
工工程にて行ってもよい。

【００７０】また、上記（５）及び（６）の工程、すな
わち第１及び第２スウェージング加工工程の順序は逆で
も良い。また、必要形状寸法を有した総型ダイスの利用
が可能な、数値制御方式（ＮＣ）のスウェージングマシ
ーンにより、上記工程（５）、工程（６）、及び工程
（８）における端子板導入部１３ｄ端子板圧入部１３ｅ
の加工を一つの工程で行っても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るグロープラグの全体構
成図である。

【図２】図１のグロープラグにおけるセラミック発熱部
の要部拡大図である。

【図３】上記実施形態に係るグロープラグの製造工程を
説明する図である。

【図４】図３に続く製造工程を説明する図である。

【図５】図４に続く製造工程を説明する図である。

【図６】図５に続く製造工程を説明する図である。

【符号の説明】

２…ハウジング、７…発熱体、８…耐熱性絶縁体、９
ａ、９ｂ…一対の電極、１０…イオン検出用電極、１３
…リード管、１３ａ…リード管の小径部、１３ｂ…リー
ド管の大径部、１３ｃ…リード管のテーパ部、１４…中
軸、１７…リード線、３２…渦流室、５０…素材管、５
０ａ…素材管の薄肉部、５３…絶縁粉末。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の取付金具（２）と、 前記取付金具（２）の一端側内部に保持された耐熱性絶
   縁体（８）と、 前記耐熱性絶縁体（８）に埋設され一対の電極（９ａ、
   ９ｂ）によって通電加熱される発熱体（７）と、 前記取付金具（２）の他端側内部に保持された筒状の金
   属製リード管（１３）と、 前記リード管（１３）内に絶縁して保持された中軸（１
   ４）とを備え、 前記取付金具（２）内部にて前記一対の電極（９ａ、９
   ｂ）のうち一方の電極（９ｂ）が前記リード管（１３）
   に電気的に接続され、他方の電極（９ａ）が前記中軸
   （１４）に電気的に接続されているイオン電流検出用グ
   ロープラグにおいて、 前記リード管（１３）は一端側に前記取付金具（２）に
   保持される大径部（１３ｂ）、他端側に前記大径部（１
   ３ｂ）よりも径の小さい小径部（１３ａ）を有し、 前記小径部（１３ａ）は、外周面が前記リード管（１
   ３）の軸と平行に形成され、この外周面にて前記一対の
   電極（９ａ、９ｂ）の一方の電極（９ｂ）とリード線
   （１７）を介して電気的に接続されていることを特徴と
   するグロープラグ。
2. 【請求項２】 前記小径部（１３ａ）は、前記リード管
   （１３）における他の部位よりも薄肉化されていること
   を特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
3. 【請求項３】 前記リード管（１３）は、前記大径部
   （１３ｂ）から前記小径部（１３ａ）に向かって連続的
   に径が小さくなる絞り部（１３ｃ）を有することを特徴
   とする請求項１または２に記載のグロープラグ。
4. 【請求項４】 燃料を燃焼させるための燃焼室（３２）
   内に一部が晒されるとともに前記発熱体（７）に電気的
   に接続され、前記燃焼室（３２）内で発生する火炎中の
   イオン化の状態を検出するためのイオン検出用電極（１
   ０）を、備えることを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれか１つに記載のグロープラグ。
5. 【請求項５】 導電性の中軸（１４）と、この中軸（１
   ４）を内部に絶縁保持する筒状金属製のリード管（１
   ３）と、耐熱性絶縁体（８）に埋設された発熱体（７）
   と、この発熱体（７）を通電加熱するための一対の電極
   （９ａ、９ｂ）とを備え、これら一対の電極（９ａ、９
   ｂ）のうち一方の電極（９ｂ）が前記リード管（１３）
   に電気的に接続され、他方の電極（９ａ）が前記中軸
   （１４）に電気的に接続されているグロープラグを製造
   する製造方法であって、 前記リード管（１３）の素材として筒状金属製の素材管
   （５０）を用意し、この素材管（５０）の一端部を薄肉
   化して薄肉部（５０ａ）を形成する工程と、前記薄肉部
   （５０ａ）を有する前記素材管（５０）の内部に、前記
   中軸（１４）を絶縁保持する工程と、 スウェージングによって、前記中軸（１４）を保持する
   前記素材管（５０）の前記薄肉部（５０ａ）を、前記素
   材管（５０）の他の部位よりも径が小さく且つ外周面が
   前記素材管（５０）の軸と平行な小径部（１３ａ）とす
   ることにより、前記リード管（１３）を形成する工程
   と、 前記小径部（１３ａ）の外周面にて、前記一対の電極
   （９ａ、９ｂ）の一方の電極（９ｂ）を、リード線（１
   ７）を介して接続する工程とを備えることを特徴とする
   グロープラグの製造方法。
6. 【請求項６】 前記素材管（５０）の内部に前記中軸
   （１４）を絶縁保持する工程において、前記素材管（５
   ０）と前記中軸（１４）との間に絶縁粉末（５３）を充
   填した後、室温硬化性の液状シリコンゴムを用いて封入
   することを特徴とする請求項５に記載のグロープラグの
   製造方法。