KR101491945B1 - 연소압 검지센서 장착 글로 플러그 - Google Patents

Abstract

(목적) 연소압 검지센서 장착 글로 플러그에 의해, 하우징의 선단 근방 부위 내측과 히터 외주면의 사이에 배치된 통형상의 밀봉부재(유지부재)가 얇은 두께로 순시에 고온으로 되기 위해 일어나는 순시 열팽창에 의한 히터를 전방으로 압출하는 작용을 작게 하고, 연소압의 검지 정밀도를 높인다.
(해결수단) 밀봉부재(60)를 내외 이중의 통 구조로 하고, 일측의 외측 통형상 밀봉부재(160a)가 후단측에서 선단측 하우징(131)의 내주면에 용접되어 하우징측 접합부(W2)로 되고, 타측의 내측 통형상 밀봉부재(160b)는 그 선단측에서 외측 통형상 밀봉부재(160a)의 선단측에 용접되어 양측 통형상 밀봉부재간 접합부(W3)를 가지는 것으로 하며, 내측 통형상 밀봉부재(160b)가 양측 통형상 밀봉부재간 접합부(W3)보다도 후방에서 히터(10)의 외주면에 용접된 히터측 접합부(W1)를 가지는 것으로 했다. 히터의 전방으로의 압출 작용이 하우징측 접합부(W2)와 양측 통형상 밀봉부재간 접합부(W3)의 전후간 치수가 아니고, 이것보다 작은 하우징측 접합부(W2)와 히터측 접합부(W1)의 전후간 치수(L1)에 의거하기 때문에 작아진다.

Description

연소압 검지센서 장착 글로 플러그{GLOW PLUG WITH COMBUSTION PRESSURE SENSOR}

본 발명은 엔진의 연소실 내에 있어서의 착화의 촉진과, 그것에 더불어서 연소압을 검지(검출)하는 기능을 구비한 연소압 검지센서 장착 글로 플러그에 관한 것이다, 상세하게는, 엔진 헤드에 장착되어 연소실 내에 히터를 노출시켜서 연료의 착화의 촉진을 도모하는 것에 더불어서, 연소실 내의 연소압(연소가스압)을 히터에 의해 받게 하고, 이것을 유지하는 하우징 내에 배치된 압전소자나 변형센서(게이지) 등의 검지센서에 의해서 연소압을 검지하도록 한 연소압 검지센서 장착 글로 플러그에 관한 것이다.

이런 종류의 연소압 검지센서 장착 글로 플러그(이하, 단지 글로 플러그라고도 한다)로서는 각종의 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 도 9는 이것과 동종의 글로 플러그(901)의 단면 구조를 간략화해서 나타낸 파단 종단면도이다. 동일 도면의 것은, 통형상을 이루는 하우징(110) 내에 통전됨으로써 발열하는 봉형상(원축 형상)의 히터{(예를 들면, 메탈 히터, 또는 세라믹 히터)(10)}를 자신의 선단{(연소실 내로 돌출되는 측의 단, 도시의 하단)(10a)}이 상기 하우징(110)의 선단(136)으로부터 돌출되도록 해서 구비하고 있다. 이와 같은 글로 플러그(901)에서는, 히터(10)는 연소압을 받아서 검지센서가 배치된 후단으로 압력을 전달하기 위함이나 그 자신의 열팽창 등을 고려하여 하우징(110) 내에 있어서, 그 축(G) 방향(전후 방향)으로 미소하기는 하지만 변위되는 것이 가능하게 배치되어 있다. 즉, 히터(10)는 하우징(110)의 내주면과의 사이에 공극(환형상 공극)을 유지해서 배치되어 있다. 그리고 상기 히터(10)의 후방에는, 히터(10)가 연소압에 의해서 선단(10a)에서 후방으로 눌려짐에 의해 발생하는 압력을 검출시킬 수 있는 검지 수단으로서, 예를 들면 압전소자(40)가 배치되어 있다. 이것은, 연소압에 의해서 히터(10)가 후방으로 눌려지는 힘으로 상기 압전소자(40)를 압축하고, 그 압축력의 변화에 대응하여 발생하는 전기신호를 측정하는 것에 의해 연소압을 검출하도록 구성되어 있다.

그런데 상기 글로 플러그(901)에서는, 고온, 고압의 연소가스가 하우징(110)의 선단(136)에서, 그 내주면과 히터(10)의 외주면의 사이의 상기한 환형상 공극을 통과하여 하우징(110) 내의 후방으로 비집고 들어가는 것을 방지할(밀봉을 확보할) 필요가 있다. 이로 인해, 하우징(110)의 내주면과 히터(10)의 외주면의 사이의 환형상 공극에는 어떤 밀봉부재가 배치되는 것이 보통이다. 예를 들면, 동일 도면의 글로 플러그(901)에서는, 동일 도면 중의 확대도 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 하우징(110)의 선단을 이루는 선단측 하우징(131)의 내측에 직경이 확대되는(이하, 「확경」이라고도 한다) 형상으로 형성된 확경 환형상 공극(K2)에 연소가스의 내부 후방으로의 침입을 방지하는 밀봉부재(60)가 배치되어 있다. 한편, 하우징(110)에 대한 히터(10)의 축(G) 방향의 변위를 허용하기 위해, 상기 밀봉부재(60)에는, 다이어프램, 혹은 벨로즈와 같이 그 자체가 전후로 용이하게 변형될 수 있는 금속 박막(예를 들면, SUS630제의 박막) 등, 충분한 가요성이 있는 환형상 막부(멤브레인)를 가지는 내열(耐熱) 부재가 사용되고 있다. 상기 밀봉부재(60)는 도 9 중의 확대도 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 선단측의 작은 직경(이하, 「소경」이라고도 한다)통부(65)와, 후단측의 큰 직경((이하, 「대경」이라고도 한다)통부(61)의 사이에 확경 환형상 공극(K2)을 전후로 칸막이하도록 단면 곡선 형상을 이루는 환형상 막부(63)를 가지고 있다. 그리고 상기한 확경 환형상 공극(K2) 내에 있어서, 상기 소경통부(65)가 히터(10)의 외주면을 따라서 소정위치(W1)에서, 예를 들면 용접(레이저 용접)에 의해 접합되고, 상기 대경통부(61)가 둘레방향을 따라서 하우징(110)측{선단측 하우징(131)}에 소정위치(W2)에서, 예를 들면 용접(레이저 용접)에 의해 접합되어 있다. 상기 접합에 의해서 하우징(110)의 선단(136)의 내주면에 있어서의 밀봉이 확보되어 있다. 또한, 이하, 소정위치(W1)를 히터측 접합부, 그리고 소정위치(W2)를 하우징측 접합부라고도 한다.

이와 같은 밀봉부재(60)에 의해, 하우징(110)에 대해 히터(10)가 축(G) 방향(전후 방향)으로 변위할 때에는 밀봉을 확보하면서, 주로 상기 환형상 막부(63)가 변형해서 히터(10)의 축(G) 방향의 변위를 허용할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 밀봉부재(60)는 하우징(110)의 선단(136) 근방 부위에 있어서, 그 내주면과 히터(10)의 외주면의 사이(환형상 공극)로 비집고 들어가는 고온, 고압의 연소가스를 차단하는 역할을 담당함과 아울러, 하우징(110)에 대해 히터(10)가 축(G) 방향으로 변위하는 것을 허용하는 역할도 담당하고 있다. 또한, 도시는 하지 않지만, 예를 들면 하우징의 선단에서 안쪽으로 비집고 들어간 위치의, 그 내주면과 히터(10)의 외주면의 사이에 밀봉부재를 배치하는 것에 의해 그 사이의 밀봉을 확보하도록 한 구성의 것도 있다. 이와 같은 구성의 것에서는, 상기한 바와 같은 하우징의 선단 근방 부위에 있어서의 밀봉부재(60)는 불필요하게 된다. 그러나 그 안쪽에 배치된 밀봉부재의 위치에 따라서는, 하우징의 선단 또는 선단 근방 부위에 있어서, 안쪽의 밀봉부재와는 별도로, 히터의 축 방향의 변위를 허용하면서, 히터를 유지하는 유지부재를 설치하는 것이 필요하게 되는 것이 보통이다. 즉, 상기 밀봉부재와 마찬가지인 변형 용이성을 구비한 구성이 필요하다. 그렇다고 하는 것은, 히터는 하우징 내에서 틈새 끼움 상태에 있고, 돌출되는 선단이 자유단을 이루고 있기 때문에, 이와 같은 히터를 안정되게 유지하기 위해서는, 하우징의 선단 또는 선단 근방 부위에 있어서도, 안쪽에 배치된 밀봉부재와는 별도로, 히터를 유지(지지)할 필요가 있기 때문이다. 이것으로부터 이해되지만, 상기 밀봉부재(60)는 이 유지의 역할도 겸하고 있고, 따라서, 하우징의 선단 또는 선단 근방 부위에서 히터를 유지하는 유지부재라고도 말할 수 있다.

특허문헌1: 일본국 특표2009－527749호 공보

상기한 것으로부터 명백하지만, 밀봉부재(60)는 엔진의 연소사이클에 수반하여 하우징(110)의 내주면과 히터(10)의 외주면의 사이에서 선단(136)측으로부터 비집고 들어가는 고온, 고압의 연소가스{폭풍(爆風)}에 직격(直擊)되어 열적 충격을 받는 형태로 배치되어 있다. 한편, 상기 밀봉부재(60)는 그 변형 용이성의 확보를 위해, 환형상 막부(63)를 포함하여, 히터(10)나 하우징(110)의 선단 부위{선단측 하우징(131)} 등의 다른 각 구성 부재(각 부위)에 비하면, 상대적으로 현저하고 그 두께가 얇은 것으로 되어 있다. 예를 들면, 환형상 막부(63)의 두께는 0.1∼1.0mm 정도밖에 없다. 이로 인해, 밀봉부재(60)가 연소사이클에서 고온, 고압의 연소가스에 직격될 때에 있어서는, 히터(10)나 하우징(110) 등의 다른 각 구성 부재에 비하면, 상기 밀봉부재(60)는 현저하고 빨리, 즉, 순시(瞬時)에 고온으로 되고, 따라서, 순시에 상대적으로 큰 열팽창(이하, 순시 열팽창이라고도 한다)을 발생한다. 그리고 이것이 연소사이클에 있어서 반복되게 된다.

다른 한편, 히터(10)는 그 돌출되는 선단(10a)이 자유단이고, 상기 구성의 밀봉부재(60)는 그 선단측의 소경통부(65)가 소정위치(W1)에서, 상기 히터(10)의 외주면에 용접으로 고정되어 있으며, 대경통부(61)는 소정위치(W2)에서, 하우징(110)측에 마찬가지로 고정되어 있다. 이로 인해, 도 10 중에 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 밀봉부재(60)는, 연소가스의 직격에 의해, 순시에 축(G) 방향(도 10 중의 흰색 화살표 방향)의 선단측으로 향하여 상대적으로 큰 순시 열팽창을 하게 된다. 이 결과로서, 상기 소경통부(65)에 용접되어 있는 히터(10)는, 상기 밀봉부재(60)의 순시 열팽창에 대응해서 선단측(자유단측)으로 압출(押出)되는 응력 작용을 받게 된다. 즉, 히터(10)는 밀봉부재(60)의 순시 열팽창에 의해 상기 소경통부(65)와의 히터측 접합부(W1)에 있어서 선단측으로 인장(引張)되는 작용을 받게 되고, 히터(10)의 예를 들면 후단의 압전소자(40)에 접하고 있는 기준 위치가 전방으로 미량 변위(이동)되던지, 압전소자에 대한 압축력이 변화되게 된다.

따라서, 연소압에 의해서 히터(10)가 후방으로 눌려지는 힘에 의해 압전소자(40)를 압축하고, 그 압축력의 변화에 대응하여 발생하는 전기신호를 측정, 검지하도록 구성되어 있는 글로 플러그(901)에 있어서는, 밀봉부재(60)의 순시 열팽창에 의한 히터(10)의 선단측으로의 압출 작용이 그 압축에 영향을 준다. 이와 같이, 상기 구성의 글로 플러그(901)에 있어서는, 연소압의 검출에 있어서 드리프트 (drift)를 발생시키고, 그 검지 정밀도를 저하시킨다고 하는 문제가 있었다. 또한, 이와 같은 문제는 연소압을 검지시키는 센서가 압전소자(40)가 아니고, 히터(10)의 후방으로의 변형을 검지하는 변형센서를 이용했을 경우에도 마찬가지로 존재한다.

이와 같은 문제에 대해서는, 밀봉부재(60)의 순시 열팽창을 작게 억누르는 것에 의해 대응할 수 있다. 그리고 그 수단으로서는, 밀봉부재(60)에 있어서의 히터측 접합부(W1)와 하우징측 접합부(W2)의 전후 방향의 접합부간 치수(L1)를 작게 하도록, 예를 들면, 밀봉부재(60)의 전후 길이를 작게(짧게) 하고, 그 전후 방향의 열팽창의 크기(길이) 자체를 작게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 글로 플러그의 조립에 있어서, 단일의 통형상 부재로 이루어지는 밀봉부재(60)를 히터측과 하우징측에 용접하는 공정부터, 그것을 작게 하는데에는 한계가 있다. 게다가, 밀봉부재(60)의 전후 길이를 단지 작게 하면, 밀봉부재 자신의 전후 방향으로의 변형 용이성이 저해되고, 따라서, 히터(10)가 연소압에 의해 전후 방향으로 변위하는 것을 방해하게 된다. 또, 상기도 했지만, 하우징의 선단에서 안쪽으로 비집고 들어간 위치에 밀봉부재를 배치하는 등에 의거하여, 하우징의 선단 또는 선단 근방 부위에 있어서, 그 안쪽의 밀봉부재와는 별도로, 히터를 유지하는 유지부재를 설치할 경우에는, 그 유지에 있어서도, 밀봉부재(60)와 마찬가지로 히터의 축 방향의 변위를 허용할 필요가 있는 것은 상기한 바와 같다. 이와 같은 유지부재에는, 상기한 바와 같은 밀봉성은 요구되지 않지만, 상기 밀봉부재(60)와 마찬가지로, 금속 박막 등, 충분한 가요성이 있는 것을 이용하게 된다. 이로 인해, 이와 같은 유지부재를 설치할 경우에도, 상기한 밀봉부재에 있어서의 문제와 같은 문제가 있는 것이다. 또한, 상기도 한 바와 같이, 통형상을 이루는 「밀봉부재」는 히터를 유지하는 유지부재의 역할도 겸하는 것인 것으로부터, 이하, 상기 밀봉부재에 대해서도, 유지부재라고도 한다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 상기한 바와 같이, 통형상을 이루는 밀봉부재(유지부재), 및 이것과는 별도로 설치되는 상기한 바와 같은 히터의 유지부재가, 히터나 하우징의 선단 부위 등의 다른 부재에 비해서, 그것들과는 다른 사이클로 순시 열팽창을 일으킴으로써 발생하는 히터를 전방으로 압출하는 작용을 작게 하고, 따라서, 연소압의 검지 정밀도를 높일 수 있는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명은, 통형상을 이루는 하우징 내에, 그 선단으로부터 자신의 선단을 돌출시킨 봉형상을 이루는 히터가, 상기 하우징의 내주면과 상기 히터의 외주면의 사이에 틈새를 유지해서 축 방향으로 변위되는 것이 가능하게 배치되어 있고, 상기 히터가 연소압에 의해서 선단에서 후방으로 눌려짐에 의해 발생하는 압력 또는 변위를 검출하는 것에 의해 연소압을 검지하는 것이 가능한 센서를 구비하여 이루어지는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그로서,

상기 하우징의 선단 또는 선단 근방 부위의 내주면과 상기 히터의 외주면의 사이의 환형상 공극에, 상기 히터의 상기 변위를 허용하기 위해 변형되는 것이 가능하게 형성되고, 게다가, 상기 히터에 외측에서 끼운 상태로 되어 상기 히터를 유지하도록 형성된 통형상을 이루는 유지부재가, 상기 환형상 공극을 전후로 칸막이하도록 배치되고, 상기 하우징 및 상기 히터의 쌍방에, 둘레방향을 따라서 접합되어 설치되어 이루어지는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그에 있어서,

상기 유지부재가, 별도의 부재로 이루어지는 내외 이중의 통 구조의 것으로 되고,

일측의 통형상 유지부재가 그 후단측에서 상기 하우징에 둘레방향을 따라서 접합되어 하우징측 접합부를 형성하고 있는 한편,

타측의 통형상 유지부재는 자신의 선단측에서 상기 일측의 통형상 유지부재의 선단측에 둘레방향을 따라서 접합되어 양측 통형상 유지부재간 접합부를 가지고 있고,

상기 타측의 통형상 유지부재가, 상기 양측 통형상 유지부재간 접합부보다도 후방에서 상기 히터의 외주면에 둘레방향을 따라서 접합되어 히터측 접합부로 되어 설치되어 있고,
상기 일측의 통형상 유지부재와 상기 타측의 통형상 유지부재가 그들의 축 방향에서 길이가 다른 것으로 되어 있고, 그 중, 축 방향의 길이가 짧은 것이 긴 것보다 열팽창 계수가 큰 소재로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 통형상을 이루는 하우징 내에, 그 선단으로부터 자신의 선단을 돌출시킨 봉형상을 이루는 히터가, 상기 하우징의 내주면과 상기 히터의 외주면의 사이에 틈새를 유지해서 축 방향으로 변위되는 것이 가능하게 배치되어 있고, 상기 히터가 연소압에 의해서 선단에서 후방으로 눌려짐에 의해 발생하는 압력 또는 변위를 검출하는 것에 의해 연소압을 검지하는 것이 가능한 센서를 구비하여 이루어지는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그로서,

상기 하우징의 선단 또는 선단 근방 부위의 내주면과 상기 히터의 외주면의 사이의 환형상 공극에, 상기 히터의 상기 변위를 허용하기 위해 변형되는 것이 가능하게 형성되고, 게다가, 상기 히터에 외측에서 끼운 상태로 되어 상기 히터를 유지하도록 형성된 통형상을 이루는 유지부재가, 상기 환형상 공극을 전후로 칸막이하도록 배치되고, 상기 하우징 및 상기 히터의 쌍방에, 둘레방향을 따라서 접합되어 설치되어 이루어지는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그에 있어서,

상기 유지부재가, 별도의 부재로 이루어지는 내외 이중의 통 구조의 것으로 되고,

일측의 통형상 유지부재가 그 선단측에서 상기 하우징에 둘레방향을 따라서 접합되어 하우징측 접합부를 형성하고 있는 한편,

타측의 통형상 유지부재는 자신의 후단측에서 상기 일측의 통형상 유지부재의 후단측에 둘레방향을 따라서 접합되어 양측 통형상 유지부재간 접합부를 가지고 있고,

상기 타측의 통형상 유지부재가, 상기 양측 통형상 유지부재간 접합부보다도 전방에서 상기 히터의 외주면에 둘레방향을 따라서 접합되어 히터측 접합부로 되어 설치되고,
상기 일측의 통형상 유지부재와 상기 타측의 통형상 유지부재가 그들의 축 방향에서 길이가 다른 것으로 되어 있고, 그 중, 축 방향의 길이가 짧은 것이 긴 것보다 열팽창 계수가 큰 소재로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 상기 일측의 통형상 유지부재와 상기 타측의 통형상 유지부재 중 어느 하나가 전후에 걸쳐서 일정한 직경을 가지는 원통형상의 것이고, 나머지 하나가 전후에서 직경이 다른 이경 원통형상의 것인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 연소압 검지센서 장착 글로 플러그이다. 그리고 청구항 5에 기재된 발명은, 상기 일측의 통형상 유지부재와 상기 타측의 통형상 유지부재 중 어느 하나가 전후에 걸쳐서 일정한 직경을 가지는 원통형상의 것이고, 나머지 하나가 전후에서 직경이 다른 이경 원통형상의 것인 것을 특징으로 하는 청구항 4에 기재된 연소압 검지센서 장착 글로 플러그이다.

본 발명에서는, 상기 하우징의 내주면과 상기 히터의 외주면의 사이의 환형상 공극에 배치되어 있는 유지부재가, 상기 구성과 같이, 내외 이중의 통 구조로 되어 있다. 즉, 본 발명에서는 유지부재를 내외 이중의 통 구조로 하여 하우징측 접합부와 히터측 접합부를, 말하자면 양측 통형상 유지부재간 접합부에서 되접어 꺾는 형태로 위치시키고 있다. 따라서, 하우징측 접합부와 히터측 접합부의 전후간의 치수를 작게 할 수 있기 때문에, 내외 이중의 통 구조인 유지부재의 각각이, 전후 방향으로 크게 열팽창했다고 해도, 하우징측 접합부와 히터측 접합부의 사이의 축 방향 거리의 열팽창에 의한 증대량 자체는, 각 통형상 유지부재의 전체 전후 길이의 열팽창에 의한 증대량보다 작게 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 유지부재의 열팽창에 의해서 히터를 전방으로 압출하는 작용을 종래보다 저감할 수 있으므로, 그만큼, 연소 압력의 검출에 있어서, 종래와 같은 드리프트의 발생의 문제를 완화할 수 있고, 따라서, 연소압의 검지 정밀도를 높일 수 있다. 즉, 종래의 단일의 통 구조의 유지부재는, 하우징과 히터에, 하우징측 접합부와 히터측 접합부에서, 용접 등에 의해 접합하여 배치하는 공정상이나, 유지부재 자신의 전후 방향으로의 변형 용이성의 확보를 위해, 상기 양측 접합부간의 치수(거리)를 충분히 확보할 필요가 있었던 것으로부터, 유지부재 자체의 전후 길이도 상당 정도의 길이로 할 필요가 있었다. 그리고 이와 같은 유지부재가 하우징이나 히터 등의 다른 부재보다 빨리, 순시에 고온으로 되어 순시 열팽창할 경우에는, 상기 유지부재가 히터를 전방으로 압출하려고 하는 열응력은, 상기 양측 접합부간의 치수에 대응한 열팽창량에 의거한 것으로 되기 때문에, 필연적으로 커진다.

이에 대해서 본 발명에서는 상기한 유지부재의 구성에 의거하여, 하우징과 히터에 접합되어 있는 그 양측 접합부(하우징측 접합부와 히터측 접합부)간의 전후 거리(L1)를 작게 할 수 있다. 따라서, 비록 각 통형상 유지부재의 전체가 순시에 전방으로 크게 연장되도록 열팽창했다고 해도, 그 전체에 대한 열팽창량에 비해, 상기 거리(L1)의 열팽창에 의한 증대량은 그것보다 작게 할 수 있으므로, 히터를 전방으로 압출하려고 하는 열응력을 작게 할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는 유지부재가 하우징 등의 다른 구성 부재보다도 상대적으로 빨리, 순시에 이상 고온으로 되어 순시 열팽창했다고 해도, 히터를 축 방향 전방으로 압출하도록 발생하는 작용을 저감 내지 방지할 수 있다. 그 결과로서, 연소압의 검출에 있어서, 종래와 같은 드리프트의 발생의 문제를 완화 내지 방지할 수 있기 때문에, 연소압의 검지 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 하우징측 접합부와 히터측 접합부의 전후간의 거리{(치수)(L1)}가 0이고(하우징측 접합부와 히터측 접합부가 전후 방향에서 동일 위치에 있고), 양측 통형상 유지부재가 동일 소재로 이루어지는 것이라면, 유지부재 전체(각 통형상 유지부재)의 전후의 열팽창량이 크게 발생한다고 해도, 이론상, 히터를 전방으로 압출하는 작용은 발생하지 않고, 따라서, 한층더 검지 정밀도를 높일 수 있다. 이것으로부터 이해되지만, 상기 거리(L1)는 가능한 한 작은 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 각 통형상 유지부재가 상기한 바와 같이 상기 하우징 또는 상기 히터의 외주면에, 및 양측 통형상 유지부재의 상호가 상기한 바와 같이, 둘레방향을 따라서 접합하는 수단으로서는, 레이저 용접 등의 용접에 의한 것이 바람직하다. 단, 상기 접합 수단은, 용접 이외에도, 납땜이나 코킹 또는 압입(壓入), 게다가 이들의 조합으로 해도 좋다. 또한, 본 발명에 있어서, 둘레방향을 따라서 접합되고란, 둘레방향을 따라서 전체 둘레에 걸쳐 연속해서 접합되는 것 외에, 둘레방향을 따라서 불연속으로 접합되는 것, 및 둘레방향을 따라서 연속해서 접합되어 있지만, 전체 둘레에 걸쳐서는 접합되어 있지 않은 것도 포함된다. 둘레방향을 따라서 전체 둘레에 걸쳐 연속해서 접합되어 있다고 하는 것은, 적어도, 1둘레 이상 연속해서 접합되어 있는 것을 의미하는 것으로부터, 그 접합부를 사이에 두는 전후에 있어서 밀봉이 확보되어 있는 것을 의미한다. 따라서, 유지부재가 밀봉부재이기도 한 경우에는, 밀봉(기밀)의 확보를 위해, 하우징 및 히터로의 접합에 있어서는, 각 접합부 모두, 각각 둘레방향을 따라서, 전체 둘레에 걸쳐 연속해서 접합된다. 또, 둘레방향을 따라서 불연속으로 접합되어 있다고 하는 것은, 예를 들면, 둘레방향을 따라서, 3개소라든지 4개소 등, 간격을 두고 통상, 복수 개소에서 접합되어 있는 것을 의미하고, 밀봉성이 요구되지 않는 유지부재인 경우에 적용된다. 즉, 상기 유지부재가 밀봉부재와는 별도로 설치되는 유지부재인 경우에는, 상기 유지부재 자신에 의해서 환형상 공극을 밀봉을 유지해서 차단할 필요가 없다. 이로 인해, 이와 같은 경우에는, 유지부재가 상기 환형상 공극을 전후로 칸막이하도록 배치되고, 상기 하우징 및 상기 히터의 쌍방에, 둘레방향을 따라서 접합되어 설치되어 이루어진다고 해도, 둘레방향을 따라서 전체 둘레에 걸쳐 연속해서 접합할 필요는 없다. 또한, 접합의 수단의 대표 예로서는, 레이저 용접 등의 용접을 들 수 있다.

도 1은 본 발명을 구체화한 연소압 검지센서 장착 글로 플러그(제 1 실시형태예)의 부분 파단면도, 및 그 주요부의 확대도.
도 2는 도 1의 A1부{유지부재(본 예에서는 밀봉부재)를 포함하는 주요부의 확대도}의 새로운 확대도.
도 3은 도 2의 A2부의 새로운 확대도.
도 4는 도 1의 글로 플러그의 조립공정예를 설명하는 분해도이고, 하우징에 시스히터 등을 조립하기 전의 분해도.
도 5는 도 1의 글로 플러그의 조립공정예의 설명도, 및, 밀봉부재(유지부재)를 고정한 부분의 확대도.
도 6은 본 발명을 구체화한 연소압 검지센서 장착 글로 플러그의 제 2 실시형태예의 주요부 확대도, 및 그 새로운 확대도.
도 7은 본 발명을 구체화한 연소압 검지센서 장착 글로 플러그의 제 3 실시형태예의 주요부 확대도, 및 그 새로운 확대도.
도 8은 본 발명을 구체화한 연소압 검지센서 장착 글로 플러그의 제 4 실시형태예의 주요부 확대도, 및 그 새로운 확대도.
도 9는 종래의 연소압 검지센서 장착 글로 플러그의 일례를 나타내는 파단 종단면도, 및 그 밀봉부재를 포함하는 부분의 확대도.
도 10은 도 9의 글로 플러그에 있어서의 문제점을 설명하는, 동일 도면 중의 A9부의 확대도.

본 발명을 구체화한 실시형태예(제 1 실시형태예)의 연소압 검지센서 장착 글로 플러그에 대해서, 도 1∼도 5에 의거하여 설명한다. 본 예의 글로 플러그 (101)는, 개략 원통형상의 하우징(110)과, 그 내측에 있어서 선단{(도시, 하측단) (10a)}을 하우징(110)의 선단(136)으로부터 돌출시켜서 이루어지는 시스히터 {(sheath heater)(10)}와, 게다가, 상기 시스히터(10)의 후단측에 배치된 센서로서의 압전소자(40) 등을 주체로 하여 구성되어 있다. 이하, 우선, 상기 글로 플러그 (101)의 전체 구성에 대해서, 도 4, 도 5에 나타낸 조립공정예를 설명하는 도면도 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 예에 있어서, 하우징(110)은, 개략 원통형상의 하우징 본체(111)와, 그 내부에 삽입되고, 시스히터(10)의 후단에 있어서 압전소자(40)를 지지하도록, 상기 하우징 본체(111) 내에 삽입되어 배치된 센서지지용 내부 하우징(121)과, 하우징 본체(111)의 선단 부위에 위치하는 선단측 하우징(131)의 3부품으로 구성되어 있다. 이 중, 하우징 본체(111)는 후단 근방 부위의 외주면에, 나사 체결용 다각형부 (113)를 구비하고 있음과 아울러, 그 선단측의 외주면에는 실린더 헤드로의 나사 체결용의 나사(115)를 구비하고 있고, 상기 나사(115)보다 선단측은, 상기 나사 (115)의 골의 직경보다 약간 소경을 이루는 원통관부(117)를 구비하고 있다. 그리고 상기 원통관부(117)의 선단 근방 부위의 내주면에는, 센서지지용 내부 하우징 (121)이 내측으로 삽입되어 배치되어 있다.

상기 센서지지용 내부 하우징(121)은, 그 외경이 하우징 본체(111)의 내경보다 약간 작은 외경의 원통관을 이루고 있고(도 4, 도 5 참조), 선단측의 외주면에 있어서 돌출 형성된 플랜지(123)를 구비하고 있다. 상기 플랜지(123)는 외경이 하우징 본체(111)의 원통관부(117)의 외경과 같게 되고, 도 1의 확대도 등에 나타내어지는 바와 같이, 상기 플랜지(123)에 있어서의 후단방향면(124)을 하우징 본체 (111)의 선단(118)에 맞닿게 해서, 예를 들면, 용접(구체적으로는 레이저 용접)으로 접합(이하, 단지 「용접」)되어 있다. 한편, 도 1의 확대도에 나타내어지는 바와 같이, 상기 센서지지용 내부 하우징(121)의 후단(125)에는, 중앙이 개구되는 원환형상 바닥판(126)을 가지는 원통형상 캡(127)이, 그 통형상부(128)의 선단을 통하여 용접되어 있다. 그리고 상기 원통형상 캡(127) 내에는, 상기 원환형상 바닥판(126)에 맞닿는 배치로 원환형상을 이루고, 양단면에 전극판(43, 44)을 통하여 절연판(47)이 배치된 압전소자(40)가 배치되어 있다. 또한, 도시는 하지 않지만, 각 전극판(43, 44)으로부터는 후방으로 신호 도출용의 배선이 인출되어 있다.

한편, 시스히터(10)는 선단(10a)이 볼록하게 이루어지는 반구면 형상으로 되고, 후방으로 연장되는 둥근 관으로 이루어지는 시스파이프(11)와, 그 내부의 선단에 접속되어 후방으로 연장되는 형태로 배치된 발열 코일(21)과, 상기 발열 코일 (21)의 후단에 시스파이프(11) 내에서 접속되어 후방으로 연장되는 통전용 축 부재 {(원축 부재)(25)}를 포함해서 구성되어 있다. 또한, 상기 통전용 축 부재(25)는 시스파이프(11)의 후단으로부터 돌출되어 있다. 그리고 시스파이프(11)의 후단 근방 부위에는, 상기 후단을 폐색 형상으로 유지하는 시스파이프 외장관{(外裝管) (31)}이 외측에서 끼워져 있다(도 4 우측 참조). 단, 시스히터(10)는, 전체적으로 보면, 봉형상을 이루고 있고, 시스파이프(11)의 선단 근방의 절반 정도가 하우징 (110)의 선단(136)으로부터 돌출되도록 설정되어 있다. 또, 도 1의 확대도에 나타낸 바와 같이, 시스파이프 외장관(31)의 후단은, 통전용 축 부재(25)를 돌출시키도록 직경이 축소(이하, 「축경」이라고도 한다)된 원형의 후단 바닥부(33)를 가지고 있고, 상기 후단 바닥부(33)의 후단방향면에는 원통부(35)가 돌출 형상으로 형성되어 있다. 또한, 상기 시스파이프 외장관(31)은 그 선단이 센서지지용 내부 하우징 (121)의 선단과 대략 동일 위치이던지, 약간 그것보다 선단측에 위치하도록 유지되어 있음과 동시에, 외경이 작은 얇은 두께(이하, 「박육(薄肉)이라고도 한다」)부 (37)로 되어 있다. 그리고 예를 들면, 둘레방향을 따라서 시스파이프(11)의 외주면에 용접되어 고정되어 있다. 또한, 상기 시스파이프 외장관(31)은 센서지지용 내부 하우징(121)의 내주면에 대해서 간극을 가지고 배치된 틈새 끼움 상태에 있다.

다른 한편, 통전용 축 부재(25)는 상기 시스파이프 외장관(31)의 후단의 원통부(35) 내, 및 그 후방에 배치된 다음에 기재하는 압압체{(押壓體)(50)}의 내측, 또한, 상기한 압전소자(40), 원통형상 캡(127)의 원환형상 바닥판(126)의 각 내측(관통구멍)을 관통하도록 하여 하우징(110) 내에 있어서 그 축(G)을 따라서 후방으로 연장되어 있다. 그리고 통전용 축 부재(25)의 후단은 하우징 본체(111)의 후단에 있어서, 도시하지 않는 절연재 등으로 절연이 유지되어 고정되어 있고, 외부로 돌출되어 있다. 또한, 시스파이프(11)의 내부에는 도시는 하지 않지만 절연 분말이 충전되어 있다.

또, 상기 시스파이프 외장관(31)의 후단부에 있어서의 원통부(35)와, 상기한 압전소자(40)의 선단에 배치된 전극판(43), 절연판(47)의 사이에는, 상기 절연판 (47)과 대략 동일 직경의 원환판부{(圓環板部)(51)}와, 이것으로부터 동심에서 전방으로 연장되는 소원환부{(小圓環部)(53)}를 가지는 압압체(50)가 배치되어 있다. 상기 압압체(50)의 소원환부(53)는 시스파이프 외장관(31)의 후단부에 있어서의 원통부(35)에 동일 축 형상으로 고정되어 있다. 그러나 시스히터(10)는 자신의 선단 (10a)을 상기한 바와 같이 통형상을 이루는 하우징(110)의 선단(136)으로부터 돌출시키고, 센서지지용 내부 하우징(121) 내에 대해 틈새 끼움 상태로 배치되어 있다. 이에 따라, 상기 히터(10)는 연소압에 의해서 선단(10a)에서 후방으로 눌려짐에 의해 발생하는 압력에 의해 축(G) 방향(후방)으로 압축되고, 압전소자(40)는 시스파이프 외장관(31)의 후단부의 원통부(35)에 고정된 압압체(50)의 원환판부(51)와, 센서지지용 내부 하우징(121)의 후단에 고정된 원통형상 캡(127)의 원환형상 바닥판(126)의 사이에서 압축되도록 구성되어 있다. 그리고 상기 압축에 의해서 발생하는 전압 신호를 각 전극판(43, 44)에서 후방으로 배선을 통하여 출력할 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한, 각 전극판(43, 44)으로부터의 배선은, 예를 들면 원통형상 캡(127)의 원환형상 바닥판(126)의 내측과 통전용 축 부재(25)의 사이(공극)를 절연을 유지해서 통과되어 외부로 인출되도록 설치되어 있다.

그런데 본 예의 글로 플러그(101)에 있어서는, 센서지지용 내부 하우징 (121)은, 그 선단측의 외주면에 있어서 돌출되어 형성된 플랜지(123)에 있어서의 후단방향면(124)을 하우징 본체(111)의 선단(118)에 맞닿게 하여 용접으로 고정되어 있는 것은 상기한 바와 같다. 한편, 본 예에서는, 상기 센서지지용 내부 하우징 (121)의 플랜지(123)보다 전방은, 플랜지(123)의 외경보다 소경을 이루는 원통부 (129)를 구비하고 있다. 상세하게는 후술하지만, 상기 원통부[{유지부재(본 예에서는 밀봉부재)의 고정용의 원통부}(129)]에, 내외 이중의 통 구조를 이루는 유지부재(60) 중의 일측의 통형상 밀봉부재{(본 발명의 일측의 통형상 유지부재에 상당. 본 예에서는 외측 통형상 밀봉부재)(160a)}의 후단 부위를 외측에서 끼워 도면 중 검은색 삼각으로 도시한 바와 같이, 소정위치(W2)에서 외측으로부터 용접되어 있다(도 3 참조). 또한, 본 예를 포함해서, 이하의 각 실시형태예에 있어서 이용되고 있는 「유지부재」는 밀봉부재이기 때문에 이하의 각 예에 있어서는 「밀봉부재」라고 한다.

그리고 이와 같이 용접된 외측 통형상 밀봉부재(160a)의 후단 부위의 외측에, 선단측 하우징(131)이, 상기 후단 근방 부위의 원통부{(하우징측 원통부) (133)}를 외측에서 끼우고, 게다가, 그 후단면(132)이 플랜지(123)에 있어서의 선단방향면{(환형상 면)(122)}에 맞닿게 하여 용접되어 있다. 또한, 선단측 하우징 (131)의 선단 근방 부위는, 외주면이 끝으로 갈수록 가늘어지는 테이퍼면을 가지는 테이퍼통부(135)를 이루고, 그 선단(136)의 내주면의 직경{(내경)(D1)}은 히터(10)의 외주면과 미소한 환형상 공극(K1)을 가지도록 설정되어 있고, 상기 공극보다 후방에 있어서, 상기 선단측 하우징(131)의 내주면과 히터(10)의 외주면의 사이는, 그것보다 직경이 확대(이하, 「확경」이라고도 한다)된 환형상 공극(K2)을 가지고 있으며, 본 예에서는 상기한 일측의 통형상 밀봉부재{(외측 통형상 밀봉부재) (160a)}와, 그 내측에 있어서 히터(10)의 외주면에 둘레방향을 따라서 용접으로 고정된, 타측의 통형상 밀봉부재{(본 발명의 타측의 통형상 유지부재에 상당. 본 예에서는, 내측 통형상 밀봉부재)(160b)}로 밀봉부재(60)를 이루고, 다음에 기재하는 바와 같이하여 상기 환형상 공극을 전후에서 폐색하도록 설치되어 있다. 또한, 외측 통형상 밀봉부재(160a)와 내측 통형상 밀봉부재(160b)는 동일 소재로 이루어지고, 예를 들면, SUS630, 또는 인코넬718(상표)로 구성되지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

즉, 본 예에 있어서 외측 통형상 밀봉부재(160a)는, 후단측이 확경 환형상 공극(K2) 내에 수용되는 치수로, 상대적으로 대경의 대경원통부(61)를 이루고, 선단측이 상대적으로 소경인 소경원통부{(환형상부)(65)}를 이루고 있다. 그리고 상기 양 원통부(61, 65)의 사이가, 전후 방향으로 다이어프램과 같이 변형 용이한 금속 박막으로 이루어지고, 단면 곡선 형상을 이루는 환형상 막부(63)를 이루고 있다. 또한, 상기 대경원통부(61)는 상기한 바와 같이, 센서지지용 내부 하우징(121)의 플랜지(123)의 전방의 밀봉부재 고정용의 원통부(129)에 외측에서 끼우고, 도시하는 바와 같이 소정위치(W2)에 있어서, 그 외주면측으로부터 둘레방향을 따라서 용접되어 하우징측 접합부(W2)를 이루고 있다.

한편, 내측 통형상 밀봉부재(160b)는 자신의 선단측에 외측 통형상 밀봉부재 (160a)의 선단측의 소정위치(W3)에 있어서, 외측으로부터 둘레방향을 따라서 용접된 양측 통형상 밀봉부재간 접합부{(본 발명의 양측 통형상 유지부재간 접합부에 상당)(W3)}를 가지고 있고, 상기 양자 사이에 있어서의 밀봉이 유지되어 있다. 또한, 도면 중, 용접 부위에 관해서는, 각 접합부(W1∼W3)만 검은색 삼각으로 나타내고 있고, 각 밀봉부재는 상기 검은색 삼각개소에서만 용접으로 고정되어 있다. 그리고 상기 내측 통형상 밀봉부재(160b)는, 양측 통형상 밀봉부재간 접합부(W3)보다도 후방에 있어서의 자신의 소정위치(W1)에 있어서, 히터(10)의 외주면에 둘레방향을 따라서 용접되어 히터측 접합부(W1)로 되어 있다. 이에 따라서, 연소가스가 선단측 하우징(131)의 선단(136)으로부터 그 내주면과 히터(10)의 외주면의 사이의 환형상 공극(K1)을 통과하여 확경 환형상 공극(K2) 내로 비집고 들어간다고 해도, 그 밀봉부재(60)보다 후방으로 비집고 들어가는 것이 방지되어 있다.

본 예에서는, 히터측 접합부(W1)는 하우징측 접합부(W2)보다 전방에 위치하고 있지만, 상기 구성에 의해, 상기 양자 사이의 전후 방향의 거리{(접합부간 치수)(L1)}는 하우징측 접합부(W2)와, 종래에 있어서 히터측 접합부(W1)를 이루고 있었던 곳의 양측 통형상 밀봉부재간 접합부(W3)의 사이의 전후 방향의 거리(접합부간 치수)보다 작게 되어 있다. 또한, 내측 통형상 밀봉부재(160b)는, 히터(10)에 외측에서 끼울 수 있는 직관{(直管)(원통관)}을 이루고 있고, 따라서, 히터측 접합부(W1)보다 선단측의 내측 통형상 밀봉부재(160b)의 내주면과 히터(10)의 외주면의 사이는, 단지 접하고 있던지, 공극(미소한 공극)을 가지고 있다. 또, 외측 통형상 밀봉부재(160a)에 있어서의 선단측의 소경원통부{(환형상부)(65)}는 내측 통형상 밀봉부재(160b)에 외측에서 끼울 수 있는 내경 치수를 가지고 있다.

이와 같은 본 예의 글로 플러그(101)를 엔진의 실린더 헤드에 장착하여 사용할 경우에 있어서는, 그 연소가스가 히터(10)를 그 선단(10a)에서 후방으로 누르게 된다. 이에 따른 압력이, 센서지지용 내부 하우징(121)의 후단에 고정된 원통형상 캡(127)의 원환형상 바닥판(126)과, 시스파이프 외장관(31)의 후단부의 원통부(35)에 고정된 압압체(50)의 원환판부(51)의 사이에 있는 압전소자(40)를 압축하고, 그것에 의해서 발생하는 전압 신호로서 출력되어 검출된다. 그리고 그때에 있어서는, 히터(10)는 후방으로 미량 변위되지만, 주로, 외측 통형상 밀봉부재(160a)에 있어서의 환형상 막부(63)가 변형하고, 이 변위를 허용한다. 또한, 상기 환형상 막부 (63)는 본 예에서는 끝으로 갈수록 가늘어지는 테이퍼 형상의 종단면 곡선의 것으로 했지만, 그 형상 구조는 그 변위를 허용할 수 있는 것인 한, 적절한 것으로 하면 좋다.

본 예에서는 상기한 바와 같이, 환형상 공극에 배치되어 있는 밀봉부재(60)가 내외 이중의 통 구조로 되어 있고, 하우징측 접합부(W2)와 히터측 접합부(W1)를, 말하자면 양측 통형상 밀봉부재간 접합부(W3)에서 되접어 꺾는 형태로 위치시키고 있기 때문에, 그 하우징측 접합부(W2)와 히터측 접합부(W1)의 전후간의 치수 (L1)를 종래와 같이 1개의 통형상 밀봉부재만을 사용했을 경우에 있어서의 그것보다 작게 할 수 있다. 따라서, 엔진의 연소사이클 과정에서, 고온, 고압의 연소가스가 밀봉부재(60)를 직격하는 것에 의해 내외 이중의 통 구조의 밀봉부재(160a, 160b)의 각각이 다른 부위보다 빨리 순시에 고온으로 되어 전후 방향으로 크게 순시 열팽창을 일으켰다고 해도, 전후간 치수(L1)의 열팽창에 의한 증대량은 외측 통형상 밀봉부재(160a)의 전체 전후 길이의 열팽창에 의한 증대량보다 작게 할 수 있다. 이에 따라, 본 예에서는 밀봉부재(60)의 열팽창에 의해서 히터(10)를 전방으로 압출하는 작용을 종래보다 저감할 수 있으므로, 그만큼, 연소 압력의 검출에 있어서의 드리프트의 발생의 문제를 완화할 수 있고, 따라서, 연소압의 검지 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 전후간 치수(L1)가 작을수록 히터(10)를 전방으로 압출하는 작용을 저감할 수 있다.

또한, 상기 예의 글로 플러그(101)의 조립에서는, 예를 들면, 다음과 같이 해서 실시할 수 있다(도 4, 도 5 참조). 도 4의 중앙 및 우측에 나타낸 바와 같이, 시스파이프(11) 내에 발열 코일(21), 통전용 축 부재(25)의 선단측을 내측으로 삽입하고, 도시하지 않는 절연 분말을 충전하는 등으로 하여 시스히터(10)를 조립하여 둔다. 그리고 상기 시스파이프(11)의 후단 근방 부위에 시스파이프 외장관(31)을 외측에서 끼워 고정한다. 한편, 센서지지용 내부 하우징(121)의 후단(125)에 압전소자(40)를 포함하는 원통형상 캡(127)을 조립하여 둔다. 그리고 상기 조립체를 시스파이프 외장관(31)에 외측에서 끼운다(도 5의 좌측 도면 참조). 그 다음에, 도 5에 나타낸 바와 같이, 내측 통형상 밀봉부재(160b)를 그 후단측의 소정위치(W1)에서 외측에서 끼운 히터(10)에 용접하고, 이것에 외측에서 끼운 외측 통형상 밀봉부재(160a)를 그 선단측의 소정위치(W3)에서 내측 통형상 밀봉부재(160b)의 선단측의 소정위치(W3)에 용접하고, 외측 통형상 밀봉부재(160a)의 후단측을 상기한 바와 같이, 센서지지용 내부 하우징(121)의 플랜지(123)의 전방의 밀봉부재 고정용의 원통부(129)에 외측에서 끼워 소정위치(W2)에서 용접한다. 그 후, 후단측에서 외측에서 끼운 하우징 본체(111)와 선단측으로부터 외측에서 끼운 선단측 하우징(131)의 각 단면에서 플랜지(123)를 끼우도록 하고, 각 끼워붙임면 상호간을 외측으로부터 둘레방향을 따라서 용접하는 등의 공정을 거침으로써 도 1과 같이 조립된다.

다음에, 상기 본 발명의 글로 플러그의 다른 예(제 2 실시형태예)에 대해서 도 6에 의거하여 설명한다. 단, 본 예는 상기한 제 1 실시형태예의 글로 플러그와 본질적인 상위는 없고, 도 6에 나타낸 곳의, 도 2의 주요부에 대응하는 확대도와 같이 실질적으로는 내외 이중의 통 구조의 밀봉부재(60)의 단면 형상만을 변경한 것뿐이기 때문에 그 차이점만 설명하고, 동일한 부위에는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다. 즉, 본 예에서는 상기 제 1 실시형태예의 밀봉부재(60)와 달리, 양측 통형상 밀봉부재(260a, 260b)의 전후 길이를 같게 하고 있다. 그리고 일측의 통형상 밀봉부재를 이루고, 상기예와 근사한 종단면 형상을 가지는 외측 통형상 밀봉부재(260a)의 후단측의 대경원통부(61)를 센서지지용 내부 하우징(121)의 플랜지 (123)의 전방의 원통부(129)에 외측에서 끼워 소정위치(W2)에서 용접하고 있다. 또, 타측의 통형상 밀봉부재를 이루는 내측 통형상 밀봉부재(260b)를 그 후단측이 선단측보다 소경인 소경원통부로 하고, 상기 후단측의 소정위치(W1)에서 히터(10)의 외주면에 둘레방향을 따라서 용접하여 히터측 접합부(W1)로 하고 있다. 단 본 예에서는, “W1”, “W2”는 전후 위치가 같던지 거의 같고, 외측 통형상 밀봉부재 (260a)의 선단측의 소경원통부(65)의 내경은, 내측 통형상 밀봉부재(260b)의 선단측의 대경통부의 외경과 대략 동일 직경으로 되어 있으며, 상기 양자는 선단측의 소정위치(W3)에서 외측 통형상 밀봉부재(260a)의 선단측의 소경원통부(65)에서 둘레방향을 따라서 용접되고, 양측 통형상 밀봉부재간 접합부(W3)로 되어 있다. 즉, 본 예에서는 하우징측 접합부(W2)와 히터측 접합부(W1)의 전후간 치수(L1)가 0이던지, 대략 0이기 때문에, 내외 이중의 통 구조의 밀봉부재(60)의 각각이 전후 방향으로 크게 순시 열팽창했다고 해도 히터(10)를 전방으로 압출하는 작용을 거의 없음으로 할 수 있다.

다음에, 본 발명의 글로 플러그의 다른 예(제 3 실시형태예)에 대해서 그 주요부를 나타내는 도 7에 의거하여 설명한다. 단, 본 예도, 상기한 제 1 실시형태예의 글로 플러그와 본질적인 상위는 없고, 도 7에 나타낸 곳의, 도 2의 주요부에 대응하는 확대도에 나타낸 바와 같이, 실질적으로, 내외 이중의 통 구조를 이루는 밀봉부재(60)의 단면 구조만을 변경한 것뿐이기 때문에 그 차이점만 설명하고, 동일한 부위에는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다. 즉, 본 예에서는 내외 이중의 통 구조를 이루는 밀봉부재(60)를 구성하는 일측의 통형상 밀봉부재{(본 예에서는 내측 통형상 밀봉부재)(360a)}가 단순한 원통형상을 이루고, 센서지지용 내부 하우징 (121)의 플랜지(123)의 전방의 밀봉부재 고정용의 원통부(129)에 외측에서 끼워지고, 상기 일측의 통형상 밀봉부재(360a) 자신의 선단측의 도시의 소정위치(W2)에 있어서, 그 외주면측에서 하우징{원통부(129)}으로 둘레방향을 따라서 용접되어 하우징측 접합부(W2)를 이루고 있다. 그리고 타측의 통형상 밀봉부재{(본 예에서는 외측 통형상 밀봉부재)(360b)}는 그 단면 형상이 제 1 실시형태예의 일측의 하우징측 접합부(W2)를 가지는 외측 통형상 밀봉부재(160a)와 근사하고 있지만, 그 자신의 후단측의 소정위치(W3)에 있어서, 상기한 일측의 통형상 밀봉부재{(본 예에서는 내측 통형상 밀봉부재)(360a)}의 후단측에 둘레방향을 따라서 용접되어 양측 통형상 밀봉부재간 접합부(W3)를 이루고 있고, 상기 양측 통형상 밀봉부재간 접합부 (W3)보다도 전방의 소정위치(W1)에 있어서, 히터(10)의 외주면에 둘레방향을 따라서 용접되어 히터측 접합부(W1)를 가지는 것으로 되어 있다. 이에 따라, 히터측 접합부(W1)는 하우징측 접합부(W2)보다 전방에 그 전후간 치수(L1)를 가지고 있지만, 이것은 히터측 접합부(W1)와 양측 통형상 밀봉부재간 접합부(W3)간의 전후 치수보다 작은 것으로 되어 있다.

그러나 본 예에서도 종래와 같은 1개의 통형상 밀봉부재만을 이용하여 그 전후의 소정위치에서 히터측과 하우징측에 용접했을 경우의 그 전후간 치수에 비하면, 하우징측 접합부(W2)와 히터측 접합부(W1)의 전후간 치수(L1)를 상기 제 1 실시형태예와 마찬가지로 작게 할 수 있다. 이로 인해, 밀봉부재(60)가 각각 전후 방향으로 크게 순시 열팽창했다고 해도, 히터(10)를 전방으로 압출하는 작용을 작게 할 수 있다. 상기 효과를 확실히 하기 위해서, 다른 실시예와는 달리 본 제 3 실시형태예에서는 내측 통형상 밀봉부재(360a)를 SUS304로 구성하고, 외측 통형상 밀봉부재(360b)를 SUS630, 또는 인코넬718(상표)로 구성하며, 열팽창 계수가 내측 통형상 밀봉부재(360a)가 외측 통형상 밀봉부재(360b)보다 커지도록 구성하고 있다. 또한, 본 예에서는 상기 제 1 실시형태예와는 달리, 양측 통형상 밀봉부재간 접합부 (W3)를 각 통형상 밀봉부재의 후단측으로 하고, 내측 통형상 밀봉부재(360a)의 선단측에서 하우징측 접합부(W2)를 설치한 것이기 때문에, 예를 들면, 상기 내측 통형상 밀봉부재(360a)를 그 선단측의 소정위치(W2)에서 우선 용접하여 하우징측 접합부(W2)로 하고, 그 다음에, 외측 통형상 밀봉부재 (360b)의 후단측을 상기 내측 통형상 밀봉부재(360a)의 후단측에 용접함과 동시에, 외측 통형상 밀봉부재(360b)의 선단측을 소정위치(W1)에서 히터(10)의 외주면에 용접하면 좋다. 또한, 용접 순서는 적절히 설정하면 좋다.

도 8은 본 발명의 글로 플러그의 다른 예(제 4 실시형태예)의 주요부를 나타낸 것이지만, 이것은 상기한 제 3 실시형태예의 변형이라고도 말해야 하는 것이며, 그것과 본질적인 상위는 없고, 도 8에 나타낸 바와 같이, 내외 이중의 통 구조를 이루는 밀봉부재(60) 중, 하우징측 접합부(W2)를 이루는 일측의 통형상 밀봉부재 (460a)를 전례(前例)와는 반대로 외측 통형상 밀봉부재로 하고, 그 선단측의 소정위치(W2)에 있어서, 선단측 하우징(131)의 내주면에 용접하여 하우징측 접합부(W2)로 하며, 상기 외측 통형상 밀봉부재(460a)의 후단측에 있어서, 타측의 통형상 밀봉부재{(내측 통형상 밀봉부재)(460b)}의 후단측의 소정위치(W3)에서 용접하여 양측 통형상 밀봉부재간 접합부(W3)로 하고, 내측 통형상 밀봉부재(460b)의 선단측의 소정위치(W1)에서 히터(10)의 외주면에 용접한 것이다. 즉, 전례와는, 히터측 접합부를 가지는 것과 하우징측 접합부를 가지는 각 통형상 밀봉부재를 내외 반대로 한 점만이 전례와 상위한 것뿐이고, 따라서, 전례와 같은 효과를 가지는 것은 명백하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 유지부재(상기 각 예에서는 밀봉부재)가 별도의 부재로 이루어지는 내외 이중의 통 구조의 것으로 되어 있다. 그리고 예를 들면, 제 1, 제 2 실시형태예(도 1)에서는 일측의 통형상 밀봉부재가 그 후단측에 있어서 상기 하우징에 둘레방향을 따라서 용접되어 하우징측 접합부로 되어 있는 한편, 타측의 통형상 밀봉부재는 자신의 선단측에서 상기 일측의 통형상 밀봉부재의 선단측에 둘레방향을 따라서 용접되어 양측 통형상 밀봉부재간 접합부를 가지고 있고, 상기 타측의 통형상 밀봉부재가 상기 양측 통형상 밀봉부재간 접합부보다도 후방에서 상기 히터의 외주면에 둘레방향을 따라서 용접되어 히터측 접합부로 되어 설치되어 있다. 이 경우에 있어서, 하우징측 접합부를 가지는 일측의 통형상 밀봉부재는 외측 통형상 밀봉부재로 되고, 히터측 접합부를 가지는 타측의 통형상 밀봉부재는 내측 통형상 밀봉부재로 되어 있지만, 하우징측 접합부를 가지는 일측의 통형상 밀봉부재는 제 3 실시형태예(도 7)에 나타낸 바와 같이 내측 통형상 밀봉부재로서 구체화할 수도 있다.

또, 제 1 실시형태예(도 1)에서는 각 통형상 밀봉부재의 후단측에 있어서, 하우징측 접합부 및 히터측 접합부를 가지는 것으로 하여 구체화했지만, 이들 각 접합부는, 제 3, 제 4 실시형태예(도 8)에 나타낸 바와 같이, 각 통형상 밀봉부재의 선단측에 가지는 것으로 해도 구체화할 수 있다. 그리고 하우징측 접합부 및 히터측 접합부의 전후간 치수(L1)는 히터를 전방으로 압출하는 작용을 저감하기 위해서는 상기한 바와 같이 작은 것이 바람직하다. 도 1에서는 히터측 접합부가 하우징측 접합부보다 전방에 있는 것으로 해서 구체화했지만, 이 전후는 반대로 할 수도 있다.

상기 각 예(실시형태예)에서는, 유지부재가 밀봉부재인 경우에 있어서 구체화하고 있다. 이로 인해, 각 통형상 유지부재를 이루는 쌍방의 통형상 밀봉부재 중, 하우징 또는 히터에 둘레방향을 따라서 접합되어 이루어지는 각 접합부 모두 둘레방향을 따라서 전체 둘레에 걸쳐 연속해서 접합되어 있다. 그러나 본 발명에 있어서는, 유지부재가 밀봉성이 요구되지 않는 것인 경우, 즉, 히터의 유지뿐인 역할을 담당하는 것일 때는, 둘레방향을 따라서 접합되어 이루어지는 각 접합부는 둘레방향을 따라서 전체 둘레에 걸쳐 연속해서 접합되어 있어도 좋지만, 불연속으로 접합되어 있어도 좋다. 예를 들면, 둘레방향에 있어서 간격을 두고, 예를 들면, 4개소를 스포트적으로 접합되어 있는 것이라도 좋다. 또, 둘레방향을 따라서 연속해서 접합되어 있다고 해도, 전체 둘레에 걸쳐 연속해서 있지 않아도 좋다. 전체 둘레(360도)의 예를 들면 3/4주(270도)의 각도 범위에서 둘레방향으로 연속해서 접합되어 있는 것으로 해도 좋다.

또한, 상기 예에서는 센서가 압전소자인 경우에 의해 구체화했지만, 연소가스가 히터를 후방으로 압압할 때의 압력 또는 이에 따른 히터의 전후 방향의 변위로부터 그 연소압을 검지하는 것이 가능한 센서라면 좋고, 따라서, 예를 들면, 변형센서를 이용하는 것에 있어서도, 마찬가지로 적용할 수 있다. 또, 상기 예의 글로 플러그는 히터가 시스파이프 등으로 이루어지는 구성의 것에 있어서 구체화하고, 하우징이 하우징 본체나, 선단측 하우징 등으로 이루어지는 구성의 것으로 해서 구체화했지만, 본 발명에 있어서 이들은 적절한 구성의 것으로 해서 구체화할 수 있다. 또한, 상기 각 예에서는 통형상 밀봉부재(유지부재)의 「접합」의 수단으로서 용접을 이용하는 것으로 했지만, 용접을 이용한다고 해도, 레이저 용접 외에, 전자빔 용접이나 저항 용접 등, 적절한 용접을 이용할 수 있고, 용접으로 한정되는 것은 아니다. 용접 이외의 접합 수단으로서는, 상기도 한 바와 같이 코킹이나 압입 등에 의한 밀착 끼움으로 해도 좋고, 납재를 이용한 납땜에 의한 접합으로 하는 등, 적절한 수단을 이용하면 좋다.

10 - 히터
10a - 히터의 선단
40 - 압전소자(센서)
101 - 연소압 검지센서 장착 글로 플러그
110 - 하우징
111 - 하우징 본체
121 - 센서지지용 내부 하우징
131 - 선단측 하우징
136 - 하우징의 선단
160, 260, 360, 460 - 밀봉부재(유지부재)
160 a, 260 a - 일측의 통형상 밀봉부재(통형상 유지부재)
160 b, 260 b - 타측의 통형상 밀봉부재(통형상 유지부재)
G - 히터의 축
K1 - 하우징의 선단의 내주면과 히터의 외주면의 사이의 환형상 공극
K2 - 확경 환형상 공극
W1 - 히터측 접합부
W2 - 하우징측 접합부
W3 - 양측 통형상 밀봉부재간 접합부(양측 통형상 유지부재간 접합부)

Claims (6)

1. 통형상을 이루는 하우징 내에, 그 선단으로부터 자신의 선단을 돌출시킨 봉형상을 이루는 히터가, 상기 하우징의 내주면과 상기 히터의 외주면의 사이에 틈새를 유지해서 축 방향으로 변위되는 것이 가능하게 배치되어 있고, 상기 히터가 연소압에 의해서 선단에서 후방으로 눌려짐에 의해 발생하는 압력 또는 변위를 검출하는 것에 의해 연소압을 검지하는 것이 가능한 센서를 구비하여 이루어지는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그로서,
   상기 하우징의 선단 또는 선단 근방 부위의 내주면과 상기 히터의 외주면의 사이의 환형상 공극에, 상기 히터의 상기 변위를 허용하기 위해 변형되는 것이 가능하게 형성되고. 게다가, 상기 히터에 외측에서 끼운 상태로 되어 상기 히터를 유지하도록 형성된 통형상을 이루는 유지부재가, 상기 환형상 공극을 전후로 칸막이하도록 배치되고, 상기 하우징 및 상기 히터의 쌍방에, 둘레방향을 따라서 접합되어 설치되어 이루어지는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그에 있어서,
   상기 유지부재가, 별도의 부재로 이루어지는 내외 이중의 통 구조의 것으로 되고,
   일측의 통형상 유지부재가 그 후단측에서 상기 하우징에 둘레방향을 따라서 접합되어 하우징측 접합부를 형성하고 있는 한편,
   타측의 통형상 유지부재는 자신의 선단측에서 상기 일측의 통형상 유지부재의 선단측에 둘레방향을 따라서 접합되어 양측 통형상 유지부재간 접합부를 가지고 있고,
   상기 타측의 통형상 유지부재가, 상기 양측 통형상 유지부재간 접합부보다도 후방에서 상기 히터의 외주면에 둘레방향을 따라서 접합되어 히터측 접합부로 되어 설치되어 있고,
   상기 일측의 통형상 유지부재와 상기 타측의 통형상 유지부재가 그들의 축 방향에서 길이가 다른 것으로 되어 있고, 그 중, 축 방향의 길이가 짧은 것이 긴 것보다 열팽창 계수가 큰 소재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 일측의 통형상 유지부재와 상기 타측의 통형상 유지부재 중 어느 하나가 전후에 걸쳐서 일정한 직경을 가지는 원통형상의 것이고, 나머지 하나가 전후에서 직경이 다른 이경 원통형상의 것인 것을 특징으로 하는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그.
   
3. 삭제
4. 통형상을 이루는 하우징 내에, 그 선단으로부터 자신의 선단을 돌출시킨 봉형상을 이루는 히터가, 상기 하우징의 내주면과 상기 히터의 외주면의 사이에 틈새를 유지해서 축 방향으로 변위되는 것이 가능하게 배치되어 있고, 상기 히터가 연소압에 의해서 선단에서 후방으로 눌려짐에 의해 발생하는 압력 또는 변위를 검출하는 것에 의해 연소압을 검지하는 것이 가능한 센서를 구비하여 이루어지는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그로서,
   상기 하우징의 선단 또는 선단 근방 부위의 내주면과 상기 히터의 외주면의 사이의 환형상 공극에, 상기 히터의 상기 변위를 허용하기 위해 변형되는 것이 가능하게 형성되고, 게다가, 상기 히터에 외측에서 끼운 상태로 되어 상기 히터를 유지하도록 형성된 통형상을 이루는 유지부재가, 상기 환형상 공극을 전후로 칸막이하도록 배치되고, 상기 하우징 및 상기 히터의 쌍방에, 둘레방향을 따라서 접합되어 설치되어 이루어지는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그에 있어서,
   상기 유지부재가, 별도의 부재로 이루어지는 내외 이중의 통 구조의 것으로 되고,
   일측의 통형상 유지부재가 그 선단측에서 상기 하우징에 둘레방향을 따라서 접합되어 하우징측 접합부를 형성하고 있는 한편,
   타측의 통형상 유지부재는 자신의 후단측에서 상기 일측의 통형상 유지부재의 후단측에 둘레방향을 따라서 접합되어 양측 통형상 유지부재간 접합부를 가지고 있고,
   상기 타측의 통형상 유지부재가, 상기 양측 통형상 유지부재간 접합부보다도 전방에서 상기 히터의 외주면에 둘레방향을 따라서 접합되어 히터측 접합부로 되어 설치되어 있고,
   상기 일측의 통형상 유지부재와 상기 타측의 통형상 유지부재가 그들의 축 방향에서 길이가 다른 것으로 되어 있고, 그 중, 축 방향의 길이가 짧은 것이 긴 것보다 열팽창 계수가 큰 소재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 일측의 통형상 유지부재와 상기 타측의 통형상 유지부재 중 어느 하나가 전후에 걸쳐서 일정한 직경을 가지는 원통형상의 것이고, 나머지 하나가 전후에서 직경이 다른 이경 원통형상의 것인 것을 특징으로 하는 연소압 검지센서 장착 글로 플러그.
   
6. 삭제

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