KR20140094643A - 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그 - Google Patents

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KR20140094643A
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heat
ceramic heater
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rear end
housing
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KR1020147017322A
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마나부 오키나카
요시히로 야마모토
히로유키 스즈키
아키미츠 삿사
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니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
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Abstract

세라믹 히터를 이용한 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그를 구성할 때에, 가동 부재의 전열량이 적게 되는 구성을 채용해도, 가동 부재와 가동 부재와 장착되는 부위의 접합부의 접합강도가 저하되는 것을 회피하여 장기간에 걸쳐서 양호한 발열이 가능하게 되는 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그를 제공한다. 세라믹 히터(10)의 전체 저항값에 대해서 75％의 저항값이 되는 발열 주부(P)를 유지 외통(15)의 선단보다도 선단측에 위치시킨다. 이에 따라, 발열 주부에서 후단으로 향하여 전반하는 열이 유지 외통과 가동 부재의 접합부에 전반할 때까지의 사이에 세라믹 히터에서 엔진 헤드나 플러그 홀로 방열할 수 있다. 따라서, 유지 외통과 가동 부재의 접합부에서의 열의 영향을 저감할 수 있어 접합강도의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 연소가스에 대한 기밀성이 저하되는 것에 동반하여 압력 센서로서의 기능을 손상시키는 것을 억제할 수 있다.

Description

압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그{CERAMIC GLOW PLUG EQUIPPED WITH PRESSURE SENSOR}
본 발명은 세라믹 히터를 구비하는 디젤 엔진의 연소 보조 등에 이용되는 글로 플러그로서, 엔진의 연소압의 측정이 가능한 압력 센서를 내장한 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그에 관한 것이다.
종래, 절연성 세라믹을 기체(基體)로 하고, 상기 기체의 내부에 저항체나 도전성 세라믹으로 이루어지는 저항 발열체를 매설하거나 혹은, 해당 기체의 외표면(특히 선단 근처 부위)에 상기 저항 발열체를 설치한 세라믹 히터(이하, 히터라고도 한다)를 구비하여 이루어지는 세라믹 글로 플러그가 있다. 세라믹 글로 플러그는 예를 들면 히터의 선단의 표면 온도가 1350℃가 되는 고온으로 이용되어도 저항선 코일을 구비하여 이루어지는 메탈 글로 플러그와 같이 단선할 우려가 낮다. 이 로 인해, 비교적 고온으로 발열시켜서 이용하는 것이 상정되고 있다. 이와 같은 세라믹 글로 플러그가 구성될 때는, 히터의 외주가 통 형상을 이루는 금속제의 유지 외통에 유지되어 있다. 유지 외통은 히터를 유지함과 아울러 히터가 구비하는 저항 발열체에 전력을 공급하기 위한 전극꺼냄부와 맞닿는 것에 의해 전기적인 접속을 조달하는 역할도 담당하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
또 근래에는, 연비 절약성의 향상이나 배가스의 청정화를 목적으로 하여 연소 제어를 더욱 세밀하게 실행하기 위해, 정확한 연소 상태를 파악할 수 있는 것이 중요시되고 있다. 연소실 내의 압력의 변동을 관찰하기 위해, 연소실로 노출된 히터를 가지는 글로 플러그를 활용하기 위해, 연소압 센서를 글로 플러그에 내장한 압력 센서 부착 글로 플러그가 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조). 이와 같은 압력 센서 부착 글로 플러그는, 연소실로 노출된 히터가 연소압을 받음으로써 하우징에 대해서 히터가 후단측에 상대적으로 변위할 수 있도록, 벨로스 형상이나 다이어프램 형상의 밀봉 겸, 히터가 변위되는 것이 가능하게 탄성적으로 유지하는 가동 부재를 구비한다. 상기 가동 부재는 연소실의 연소가스가 글로 플러그의 내부로 진입하는 일이 없도록 기밀을 확보하는 것이 가능하게 구성된다. 이와 함께, 연소압의 변동에 의해 히터의 상대 변위가 가능하게 되도록 두께 0.15㎜ 정도의 강판이 접어 구부러져 구성된다.
특허문헌 1: 일본국 특개2011-33318호 공보 특허문헌 2: 일본국 특개2008-2809호 공보
그런데, 특허문헌 1과 같은 세라믹 글로 플러그에 있어서, 히터가 발하는 열이나 연소가스로부터 수열(受熱)한 열의 일부는 글로 플러그에서 엔진 헤드로 전열된다. 그 열당김의 경로(전열 경로)는 히터로부터 유지 외통을 경유하여 해당 유지 외통과 용접이나 납땜, 압입 등에 의해서 강고하게 접속된 하우징을 경유하여 엔진 헤드로이다.
그러나, 특허문헌 2와 같은, 압력 센서 부착 글로 플러그에 있어서는, 상기한 바와 같이, 히터와 하우징의 사이에 상기의 벨로스나 다이어프램 등의 두께가 비교적 얇은 가동 부재로 연결된다. 그러면, 가동 부재의 전열량은 비교적 작기 때문에, 히터에서 가동 부재를 경유하여 하우징, 엔진 헤드로의 전열 경로가 특허문헌 1과 같은 세라믹 글로 플러그에 비해서 극단적으로 적어진다. 그 결과, 가동 부재와 가동 부재가 장착되어 있는 부위의 접합부에 열의 영향을 받아 양자의 접합강도가 저하될 우려가 있다.
본 발명은 이와 같은 실정에 감안하여 세라믹 히터를 이용한 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그를 구성할 때에, 가동 부재의 전열량이 적어지는 구성을 채용 해도, 가동 부재와 가동 부재와 장착되는 부위의 접합부의 접합강도가 저하되는 것을 회피하여 장기간에 걸쳐 양호한 발열이 가능하게 되는 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그를 제공하려고 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그는,
절연성 세라믹으로 이루어져 기둥 형상을 이루는 기체와, 상기 기체와 일체를 이루어 통전에 의해서 저항 발열하는 저항 발열체와, 상기 저항 발열체와 전기적으로 접속되어 후단부에 있어서 상기 기체의 외표면으로 노출 형성되는 전극꺼냄부를 가지는 축 방향으로 연장되는 세라믹 히터와,
상기 전극꺼냄부와 직접적 또는 간접적으로 접촉함과 아울러, 상기 세라믹 히터의 선단측을 돌출시키면서, 상기 세라믹 히터를 유지하는 금속제의 유지 외통과,
통 형상을 이룸과 아울러 상기 세라믹 히터 및 유지 외통을 자신의 내부에 수용하는 하우징과,
상기 유지 외통과 상기 하우징에 접합되어 자신의 선후를 기밀하게 가로 막아 연소압에 의해 탄성 변형 가능하게 구성되는 금속제의 박판으로 이루어지는 가동 부재와,
상기 세라믹 히터, 상기 유지 외통 및 상기 가동 부재보다도 후단측이며, 또한 상기 하우징의 내부에 배치되어 자신에게 가해지는 압력을 검출하는 압력 센서를 구비한 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그로서,
상기 세라믹 히터의 선단을 포함하고, 상기 세라믹 히터 중의 전체 저항값에 대해서 75％의 저항값을 차지하는 선단 근처 부위를 발열 주부(主部)로 했을 때, 상기 발열 주부는 상기 유지 외통보다도 선단측에 위치하는 것을 특징으로 하는 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그.
또한, 전극꺼냄부와 유지 외통의 접속에 있어서 「직접적 또는 간접적으로 접촉」이란, 압입이나 각종 끼워 맞춤에 의해 직접 맞닿아서 도통 가능한 상태에 있던지, 혹은 금속 박막이나 납재를 통하여 도통 가능하게 접속된 상태를 의미한다. 따라서, 예를 들면, 각각에 접속된 도선에 의해 전기적으로 접속된 상태를 의미하는 것은 아니다.
또 「발열 주부」는 세라믹 히터 중의 도전 경로의 전체 저항값에 대해서 75％의 저항값을 차지하는 부위이다. 또한, 발열 주부의 저항값을 측정하는 방법으로서는, 세라믹 히터의 상온시에 있어서, 세라믹 히터의 전극꺼냄부에 저항기를 접촉시켜서 도전 경로의 저항값(즉, 세라믹 히터 중의 도전 경로의 전체 저항값에 상당)을 측정한다. 그 후, 세라믹 히터를 길이 방향에 수직인 방향으로 절단하고, 절단면에 노출되는 도전 경로에 저항기를 접촉시켜서 도전 경로의 저항값(이하, 부분 저항값이라고 한다)을 측정한다. 그 후, 전체 저항값에 대한 부분 저항값의 비율을 산출하고, 이 산출값이 75％가 되는 위치보다도 세라믹 히터의 선단측을 발열 주부로 한다.
상기 구성에 더불어서 청구항 2의 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그에 따르면, 상기 유지 외통과 상기 가동 부재의 접합부가 상기 금속 쉘의 내부에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 구성에 더불어서 청구항 3의 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그에 따르면, 상기 발열 주부의 상기 발열 저항체의 비저항은 상기 발열 주부 이외의 부위의 발열 저항체의 비저항의 90％∼110％이며, 상기 발열 주부의 상기 발열 저항체의 단면적은 상기 발열 주부 이외의 부위의 발열 저항체의 단면적보다도 작은 것이 바람직하다.
또한, 발열 주부의 발열 저항체의 단면적, 및 후단측 부위의 발열 저항체의 단면적은 발열 주부, 및 후단측 부위를 길이 방향에 수직인 방향으로 절단하고, 절단면에 노출되는 각각의 발열 저항체의 면적을 가리킨다. 또, 발열 주부의 발열 저항체의 비저항은 발열 주부 내에 설치되는 발열 저항체의 저항값을 발열 주부 내에 배치되는 발열 저항체의 체적으로 나눈 값이며, 후단측 부위의 발열 저항체의 비저항은 후단측 부위 내에 설치되는 발열 저항체의 저항값을 후단측 부위 내에 배치되는 발열 저항체의 체적으로 나눈 값이다.
상기 구성에 더불어서 청구항 4의 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그에 따르면, 상기 발열 주부의 상기 발열 저항체의 단면적이 상기 발열 주부 이외의 부위의 발열 저항체의 단면적의 90％∼110％이며, 상기 발열 주부의 상기 발열 저항체의 비저항은 상기 발열 주부 이외의 부위의 발열 저항체의 비저항보다도 큰 것이 바람직하다.
상기 구성에 더불어서 청구항 5의 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그에 따르면, 상기 발열 주부의 후단으로부터 더욱더 후단으로 연장되는 상기 저항체의 일부로서, 자신의 저항값과 상기 발열 주부의 저항값의 합계가 상기 전체 저항값에 대해서 80％의 저항값이 되는 부위를 발열 부부(副部)로 했을 때, 축 방향 길이의 관계가 발열 주부＜발열 부부인 것과 아울러, 상기 발열 부부보다도 후단측에 상기 유지 외통과 상기 가동 부재의 접합부가 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 「발열 부부」는, 자신의 저항값과 발열 주부의 저항값의 합계가 전체 저항값에 대해서 80％의 저항값이 되는 부위이다. 상기 발열 부부의 저항값을 측정하는 방법으로서는, 세라믹 히터의 상온시에 있어서, 세라믹 히터의 전극꺼냄부에 저항기를 접촉시켜서 도전 경로의 저항값(즉, 세라믹 히터 중의 도전 경로의 전체 저항값에 상당)을 측정한다. 그 후, 세라믹 히터를 길이 방향에 수직인 방향으로 절단하고, 절단면에 노출되는 도전 경로에 저항기를 접촉시켜서 도전 경로의 저항값(이하, 부분 저항값이라고 한다)을 측정한다. 그 후, 전체 저항값에 대한 부분 저항값의 비율을 산출하고, 이 산출값이 75％∼80％가 되는 위치를 발열 부부로 한다.
상기 구성에 더불어서 청구항 6의 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그에 따르면, 상기 절연성 세라믹 또는 상기 저항 발열체의 1350℃에서의 열전도율이 15W/m℃ 이상이며,
또한 상기 발열 주부의 선단에서 상기 유지 외통과 상기 가동 부재의 상기 접합부까지의 축 방향 최단 거리가 24㎜ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 세라믹 히터 중의 도전 경로의 전체 저항값에 대해서 75％의 저항값을 차지하고, 세라믹 히터의 선단을 포함하는 발열 주부가 유지 외통보다도 선단측에 위치하고 있다. 즉, 발열 주부는 세라믹 히터 선단부에 집중적으로 형성되어 있으며, 효율 좋게 비교적 고온으로 발열시키는 것이 가능하다. 게다가, 발열 주부를 유지 외통보다도 선단측에 배치하고 있으므로, 발열 주부에서 후단으로 향하여 전반(傳搬)하는 열이 유지 외통과 가동 부재의 접합부에 전반할 때까지 사이에 세라믹 히터에서 엔진 헤드나 플러그 홀로 방열할 수 있다. 이에 따라, 유지 외통과 가동 부재의 접합부에서의 열의 영향을 저감할 수 있어 접합강도의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 연소가스에 대한 기밀성이 저하되는 것에 동반하여 압력 센서로서의 기능을 손상시키는 것을 억제할 수 있다.
청구항 2의 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그에 따르면, 발열 주부를 유지 외통보다도 선단측에 배치하는 한편, 접합부를 금속 쉘의 내부에 위치시키는 것에 의해, 발열 주부와 접합부의 길이 방향 거리가 더욱 길어짐과 아울러, 발열 주부와 접합부 사이의 세라믹 히터의 주위를 금속 쉘이 둘러싸게 되고, 발열 주부에서 후단으로 향하여 전반하는 열이 접합부에 전반할 때까지 사이에 세라믹 히터에서 엔진 헤드나 플러그 홀로 더욱 방열할 수 있다. 이에 따라, 유지 외통과 가동 부재의 접합부에서의 열의 영향을 더욱 저감할 수 있어 접합강도의 저하를 더욱 억제할 수 있다. 그 결과, 연소가스에 대한 기밀성이 저하되는 것에 동반하여 압력 센서로서의 기능을 손상시키는 것을 더욱 억제할 수 있다.
청구항 3의 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그에 따르면, 발열 주부의 발열 저항체의 비저항과 발열 주부 이외의 부위(이하, 후단측 부위라고 한다)의 발열 저항체의 비저항을 대략 균일하게 하면서, 발열 주부의 발열 저항체의 단면적을 후단측 부위의 발열 저항체의 단면적보다도 작게 하는 것에 의해, 세라믹 히터 중의 도전 경로의 전체 저항값에 대해서 75％의 저항값을 차지하는 발열 주부를 유지 외통보다도 선단측에 위치시키는 것이 가능하게 된다.
청구항 4의 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그에 따르면, 발열 주부의 발열 저항체의 단면적과 발열 주부 이외의 부위(이하, 후단측 부위라고 한다)의 발열 저항체의 단면적을 대략 균일하게 하면서, 발열 주부의 발열 저항체의 비저항을 후단측 부위의 발열 저항체의 비저항보다도 크게 하는 것에 의해, 세라믹 히터 중의 도전 경로의 전체 저항값에 대해서 75％의 저항값을 차지하는 발열 주부를 유지 외통 보다도 선단측에 위치시키는 것이 가능하게 된다.
청구항 5의 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그에 따르면, 발열 주부의 저항값을 포함하여 세라믹 히터 중의 도전 경로의 전체 저항값에 대해서 80％의 저항값을 차지하도록 발열 부부를 설치하고, 상기 발열 부부를 발열 주부보다도 축 방향 길이를 길게 형성하고 있다. 따라서, 발열 주부에서 후단으로 향하여 전반하는 열이 발열 부부를 경유하여 전반할 때까지 사이에 발열 부부에서 엔진 헤드나 플러그 홀로 방열할 수 있다. 그 결과, 세라믹 히터의 발열 부부보다도 후단측 부위의 온도를 비교적 낮게 할 수 있다. 이와 같은 구성을 전제로 한 다음에, 세라믹 히터를 직경 방향으로 유지하는 유지 외통과 상기 가동 부재의 접합부를 발열 부부보다도 후단측의 부위에 위치하도록 구성하고 있다. 이에 따라 유지 외통과 가동 부재의 접합부에서의 열의 영향을 저감할 수 있어 접합강도의 저하를 더욱 억제할 수 있다. 그 결과, 연소가스에 대한 기밀성이 저하되는 것에 동반하여 압력 센서로서의 기능을 손상시키는 것을 더욱 억제할 수 있다.
청구항 6의 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그에 따르면, 기체를 구성하는 절연제 세라믹 또는 저항 발열체의 1350℃에서의 열전도율이 15W/m℃ 이상이면, 세라믹 히터의 선단부(상세하게는 발열 주부)에서 후단부(접합부가 설치되는 부위)로 향하여 열이 전반되기 쉬워지지만, 발열 주부의 선단에서 접합부까지의 축 방향 최단 거리를 24㎜ 이상으로 하고 있기 때문에, 상기 발열 부부의 축 방향 길이를 비교적 길게 형성할 수 있다. 따라서, 발열 주부에서 후단으로 향하여 전반하는 열은 발열 부부를 경유하여 전반하는 사이에 엔진 헤드나 플러그 홀로, 효과적으로 방열할 수 있다. 그 결과, 세라믹 히터의 발열 부부보다도 후단측 부위의 온도를 더욱더 낮게 할 수 있어 유지 외통과 가동 부재의 접합부의 접합강도의 저하를 더욱더 억제할 수 있다. 또한, 접합부가 길이 방향으로 연장되도록 형성될 경우에는, 축 방향 최단 거리는 접합부의 선단과 발열 주부의 선단의 거리로 나타낸다.
도 1은 본 발명을 구체화한 압력 센서 부착 글로 플러그(제 1 실시형태)의 종단면도, 및 그 선단부와 후단부의 확대도.
도 2는 압력 센서 부착 글로 플러그의 도 1에 나타내는 후단부의 B의 확대도.
도 3은 압력 센서 부착 글로 플러그의 도 1에 나타내는 선단부의 C의 확대도.
도 4는 본 발명을 구체화한 압력 센서 부착 글로 플러그(제 2 실시형태)의 종단면도, 및 그 선단부과 후단부의 확대도.
도 5는 압력 센서 부착 글로 플러그의 도 4에 나타내는 선단부의 D의 확대도.
도 6은 본 발명을 구체화한 압력 센서 부착 글로 플러그(제 3 실시형태) 중, 선단부의 확대도
도 7은 비교예의 압력 센서 부착 글로 플러그의 확대도(도 3에 대응한 도면).
본 발명을 구체화한 제 1 실시형태의 압력 센서 부착 글로 플러그에 대해서, 도 1에 의거하여 설명한다. 본 예의 글로 플러그(101)는 금속제이며 개략 원통 형상을 이루는 하우징(40)과, 그 내측에 있어서 선단(도시, 하방단, 10a)을 선단측 하우징(50)의 선단(53)으로부터 돌출시켜서 이루어지는 세라믹 히터(10)와, 또한, 하우징(40) 내에 있어서 상기 세라믹 히터(10)의 후단에서 후방으로 연장되도록 배치된 전압 인가용의 중심축(30), 및 상기 중심축(30)의 후단부에 있어서 그 외주면과 하우징(40)의 내주면의 사이에 설치된 연소압 검지 센서를 구성하는 왜곡 부재 (210) 등으로 구성되어 있다.
본 예에 있어서, 하우징(40)은 예를 들면 SUS303으로 이루어지며, 개략 원통 형상의 하우징 본체(41)와, 그 선단측에 동일 축에서 맞댐 형상으로 끼워 맞춰져서 용접된 선단측 하우징(50) 등으로 구성되어 있다. 세라믹 히터(10)는 원기둥 형상을 이루고, 선단(10a)이 상기 선단측 하우징(50)의 선단(53)으로부터 돌출되도록 선단측 하우징(50)의 축선(G)과 동축 형상으로 배치되어 있다. 상기 세라믹 히터 (10)는 그 세라믹 기체(11, 특허청구범위의 기체에 상당)의 내부에 선단(10a)에 있어서 되접어 꺾음 형상(U자 형상)으로 배치된 저항 발열체(도전성 세라믹, 12)를 가지고 있으며, 세라믹 히터(10)의 후단부의 측면에 통전용의 각 전극꺼냄부(16, 17)를 노출시키고 있다. 단, 세라믹 히터(10)에는 그 중간 부위에 SUS630 등의 금속제의 유지 외통(15)이 압입으로 외측에서 끼워져 있으며, 그 후단부의 내주면에서, 상대적으로 선단측에 위치하는 접지용의 전극꺼냄부(16)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 상기 유지 외통(15)에는 인코넬(INCO사의 등록상표) 등의 내열 Ni 합금으로 이루어지는 벨로스(18, 특허청구범위의 가동 부재에 상당)가 외측 끼움 형상으로 유동(遊動) 삽입되어 있다. 상기 벨로스(18)는 예를 들면, 두께 0.07㎜의 박막 형상으로 형성되어 있으며, 그 후단부를 선단측 하우징(50)의 선단부의 내주면에 있어서 밀봉 형상으로 용접되고, 그 선단측을 유지 외통(15)의 외주면에 밀봉 형상으로 용접되어 있다. 즉, 벨로스(18)는 하우징(40)에 대한 히터(10)의 선후 운동(변위)을 허용함과 아울러, 히터(10)의 접지용의 전극꺼냄부(16)와 하우징 (40)의 중계 도통부를 이루며, 또한, 히터(10)를 하우징(40) 내에 있어서 유지함과 아울러, 선단측 내부를 밀봉하는 역할을 담당하고 있다. 또한, 세라믹 히터(10) 및 벨로스(18)에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.
또, 세라믹 히터(10)의 후단에는 그것과 동축에 전압 인가용의 중심축(30)이 배치되어 있으며, 하우징(40) 내에 있어서 절연(본 실시예에서는 공기 절연)을 유지하도록 하여 후단으로 향하여 하우징(40)과 동축에 배치되어 있다. 단, 세라믹 히터(10)의 후단과 중심축(30)의 선단에는 금속의 연결 파이프(19)가 압입 등에 의해 외측에서 끼워져 있으며, 세라믹 히터(10)의 상대적으로 후방에 위치하는 전극꺼냄부(정전위(正電位)측 단자, 17)는 상기 연결 파이프(19)의 내주면에서 그 도통이 유지되고, 중심축(30)에 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 연결 파이프(19)는 세라믹 히터(10)와 중심축(30)의 일체화와 아울러, 그 도통 확보도 담당하고 있다.
본 예에서는, 하우징(40)은 하우징 본체(41)와 선단측 하우징(50) 등으로 이루어지며, 그 본체(41)의 외주면에는 도시하지 않는 엔진 헤드의 플러그 홀에 나사 체결 방식으로 글로 플러그를 고정하기 위한 나사(43)가 소정 길이로 형성되어 있다. 또, 이 하우징 본체(41)의 후단부는 후단에서 선단으로 향한 소정 범위가 상대적으로 큰 직경을 이루도록 확경(擴徑)된 확경통부(擴徑筒部, 45)를 이루고 있으며, 상기 확경통부(45)의 후단에는 후단측이 상대적으로 작은 직경으로 이경(異徑) 원통 형상을 이루는 후단측 하우징(60)인 밀봉용 보호 통(캡)이 후술하는 센서용의 왜곡 부재(210)의 외주부를 사이에 두고 설치되어 있다. 또한, 상기 왜곡 부재 (210)는 전체적으로 보면 원환 형상(또는 원통 형상)을 이루는 것으로, 상세하게는 후술하지만, 그 내주부에 있어서, 절연 링(260)을 통하여 중심축(30)의 후단부에 고정되어 있다.
본 예에 있어서 중심축(30)은, 그 전체 길이에 있어서 선단 근처 부위와 후단 근처 부위가 부분적으로 굵게 형성되어 있다. 그리고, 후단이 하우징 본체(41)의 후단에서 후방으로 돌출되고, 후단의 밀봉용 보호 통(후단측 하우징, 60)의 대경통부(大徑筒部, 63)의 선단부에 위치하고 있다. 또, 중심축(30)의 후단부 중, 그 하우징 본체(41)의 확경통부(45)의 선단 부분에 상당하는 위치에서, 그 후단으로 향하여 테이퍼 형상의 동축에 축경된 테이퍼 축경부(縮徑部, 33)와, 테이퍼 축경부 (33)의 후단에 있어서 동축에 더욱더 축경된 절연 링 끼워 맞춤용 축부를 이루는 평행 축경 축부(34)를 가지고 있다. 그리고, 상기 평행 축경 축부(절연 링 끼워 맞춤용 축부, 34)의 후방에는 동심에 이것보다 가는 소경 축부(35)를 가지고 있다. 중심축(30)의 후단인 상기 소경 축부(35)의 후단에는 후단의 밀봉용 보호 통(60) 내에 있어서 선후 방향의 변위를 허용하는 단자 스프링(71)을 통하여 후단 외방으로 돌출되는 플러그 단자(73)를 가지는 금속 단자(75)가 용접되어 접속되어 있다. 또한 후단의 밀봉용 보호 통(60)에 있어서의 후단측의 소경 부위(65) 내에는, 예를 들면 고무로 이루어지는 밀봉 부재(69)가 장전되어 있다.
다음에, 압력 검지용의 센서를 구성하는 왜곡 부재(210)와 중심축(30)이 절연 링(260)을 통하여 고정되어 있는 구조 등에 대해서 설명한다. 왜곡 부재(210)는 하우징 본체(41)의 후단에 있어서 그 내측과 중심축(30)의 후단부의 외주의 사이의 환 형상 공간을 선후로 폐색하도록 배치되어 있으며, 전체적으로 보면 환 형상(원통 형상)을 이루고 있다. 그리고, 중심축(30)이 세라믹 히터(10)의 선후 운동 변위를 받아서 왜곡 부재(210) 자체가 동시에 변형하도록 설치되어 있다. 즉, 상기 왜곡 부재(210)는 외주에 환 형상 후육부(厚肉部, 212a)를 가지고 있으며, 상기 환 형상 후육부(212a)를 확경통부(45)의 후단과 그 후방의 밀봉용 보호 통(후단측 하우징, 60)의 선단 사이에 두는 형태로 맞대도록 하여 상호에 끼워 맞춰지고, 예를 들면, 그 각 맞댐부에 있어서, 외주면측에서 둘레 방향으로 레이저용접으로 고정되어 있다.
한편, 상기 왜곡 부재(210)는 외주의 환 형상 후육부(212a)의 내측에 있어서 후방(도 2 상방)으로 연장되는 외측 통부(212)를 가지고 있으며, 상기 외측 통부 (212)의 후단 내측에는 환 형상 막부(원환 형상의 다이어프램부, 215)를 가지고 있다. 그리고, 상기 환 형상 막부(215)의 내측(내주측 부위)에 있어서는, 전방으로 연장되는 내측 통부(211)를 가지고 있다. 또한 내측 통부(211)는 외주의 환 형상 후육부(212a)보다도 선단측에 위치하도록 연장되어 있으며, 내측 통부(211)의 외주면 중, 선단부(211a)의 외경은 상대적으로 소경으로 되고, 그 선단부(211a)가 상대적으로 박육(薄肉)으로 되어 있다.
또한, 왜곡 부재(210)의, 예를 들면 환 형상 막부(환 형상 다이어프램부, 215)의 후단 방향면측에는 적당한 수의 왜곡 센서(특허청구범위의 압력 센서에 상당, 220)가 장착되어 있으며, 도시하지 않는 회로를 포함하는 장치를 통하여 축 부재(30)의 선후 운동 변위를 받아서 변형하는 왜곡 부재(210)의 변형에 의거하는 왜곡량을 검지하고, 그것에 의거하는 전기 신호를 도시하지 않는 출력꺼냄용의 전선을 통하여 출력하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 본 예의 글로 플러그(101)는 연소압에 의해 히터(10) 및 축 부재(30)가 일체로 되어 그 양자의 축선(G) 방향으로 선후 운동하는 것에 의해 왜곡 부재(210)를 변형시키고, 그 왜곡 부재(210)의 변형으로부터 왜곡 센서(220)를 이용하는 것에 의해 연소압이 검지되도록 구성되어 있다.
다음에, 본 발명의 주요부가 되는 세라믹 히터(10) 및 벨로스(18)에 대해서 설명한다.
또한, 도 3은 도 1의 C의 확대도를 나타내고 있지만, 설명의 관계상, 선단측 하우징(50)에 대해서는 생략하고 있다.
상기 세라믹 히터(10)는 본 실시형태에서는 질화규소로 이루어지는 세라믹 기체(11)의 내부에 U자 형상으로 배치되고, 탄화텅스텐으로 이루어지는 도전성 세라믹으로 형성된 저항 발열체(12)가 설치되어 있다. 또한, 세라믹 기체(11)로서는, 질화규소에 한정되는 것은 아니며, 그 밖에 알루미나, 사이알론 등을 이용할 수 있다. 또, 저항 발열체(12)를 형성하는 도전성 세라믹에 있어서도, 탄화텅스텐에 한정되는 것은 아니고, 그 밖에 2규화 몰리브덴 및 2규화 텅스텐 등을 이용할 수 있다. 상기 저항 발열체(12)는 상기한 바와 같이 U자 형상 이루며, 그 U자의 바닥부인 선단(도 3 하단)의 되접어 꺾음을 포함하는 선단부가, 예를 들면, 0.5㎜의 원 단면으로 된 소경선부(小徑線部, 101)로 되어 있다. 또한, 저항 발열체(12)는 소경선부(101)에 연결되도록 대향하는 내측에 있어서 테이퍼를 이루며, 후단으로 향함에 따라서 앞이 굵은 형상으로 형성된 1쌍의 테이퍼부(102), 또한, 테이퍼부에 연결되는 1쌍의 대경선부(大徑線部, 103)가 설치되어 있다. 또한, 대경선부(103)는 서로 평행으로 배치되어 각각 직선 형상을 이루고 있으며, 횡단면이 동일하고, 예를 들면, 직경 0.9㎜의 원 단면(혹은 타원 단면)으로 되어 있다. 그리고, 대경선부 (103)의 외측으로 향하여, 도 1에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 원형이며 또한 기둥 형상의 전극꺼냄부(16, 17)가 돌출 형성되어 있다.
이와 같은 세라믹 히터(10)는 선단부를 엔진의 연소실 내에 배치시켜서 연소실 내를 가열시키는 것을 고려하고, 세라믹 히터(10)의 선단부를 집중적으로 고온으로 발열시키는 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 세라믹 히터(10)의 전체 저항값(예를 들면, 400mΩ)에 대해서 75％의 저항값(예를 들면, 300mΩ)이 되는 발열 주부(P1)가 도 3에 나타내는 바와 같이 세라믹 히터(10)보다 선단부에 집중하여 배치되어 있다{예를 들면, 세라믹 히터(10)의 전체 부위를 선단측으로부터 3등분한 경우에, 그 3개의 부위 중, 선단측의 부위 내에 발열 주부(P1)를 배치하고 있다}. 그 결과, 상기 발열 주부(P1)가 유지 외통(15)의 선단보다도 선단측에 위치할 수 있다. 이에 따라, 세라믹 히터(10)의 선단부를 효율 좋게 집중적으로 고온으로 발열시킬 수 있다.
또한, 발열 주부(P1)를 선단측에 집중하여 배치하는 구체적인 방법으로서는, 상기한 바와 같이, 저항 발열체(12)를 탄화텅스텐으로 이루어지는 도전성 세라믹만으로 형성함과 아울러, 저항 발열체(12)에 대경선부(103)에 비해서 단면적이 경소한 소경선부(101)를 설치하는 것에 의해, 세라믹 히터(10)의 선단측의 저항값을 더욱 큰 저항값으로 하고 있다.
또한, 발열 주부(P1)에 접속하도록 발열 부부(P2)가 설치되어 있다. 상기 발열 부부(P2)는 발열 주부(P1)의 저항값을 포함하여 세라믹 히터(10)의 전체 저항값에 대해서 80％의 저항값(예를 들면, 320mΩ)이 되는 부위이다. 즉, 발열 부부(P2)의 저항값은 세라믹 히터(10)의 전체 저항값에 대해서 5％의 저항값이 되는 부위이다. 또한, 발열 부부(P2)는 상기한 바와 같이, 저항 발열체(12)에 설치한 대경선부 (103)가 설치되는 것에 의해, 세라믹 히터(10)의 전체 저항값에 대해서 5％의 저항값이 되는 부위로 하는 것이 가능하다. 또한, 발열 부부(P2)의 후단측은 유지 외통 (15)의 내부에 배치되어 있다.
그리고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 발열 부부(P2)의 축 방향 길이를 발열 주부(P1)의 축 방향 길이보다도 길게 형성하고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 발열 주부(P1)의 축 방향 길이를 7.5㎜, 발열 부부(P2)의 축 방향 길이를 12.5㎜로 하고 있다. 이와 같이, 발열 부부(P2)의 축 방향 길이를 발열 주부(P1)의 축 방향 길이보다도 길게 하는 것에 의해, 발열 주부(P1)에서 후단측으로 향하여 전반하는 열이, 발열 부부(P2)를 경유하여 전반하는 사이에 세라믹 히터(10)에서 엔진 헤드나 플러그 홀로 더욱 방열할 수 있다. 그 결과, 세라믹 히터(10)의 발열 부부(P2)보다도 후단측 부위의 온도를 비교적 낮게 할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 세라믹 히터(10)에는 그 중간 부위에 유지 외통 (15)이 압입으로 외측에서 끼워지고, 상기 유지 외통(15)에 금속제의 벨로스(18)가 용접되어 있다. 그런데, 벨로스(18)는 예를 들면, 두께 0.07㎜의 박막 형상으로 형성되어 있기 때문에, 벨로스(18) 자신의 전열량은 비교적 작다. 이로 인해, 세라믹 히터(10)에서 벨로스(18)를 경유하여 선단측 하우징(50), 엔진 헤드로의 전열 경로가 종래 구조의 글로 플러그에 비해서 극단적으로 적게 되어, 접합부(110)의 접합강도에 영향을 끼칠 우려가 있다. 이에 대해, 본 실시형태에 있어서는 유지 외통 (15)과 벨로스(18)의 접합부(110)를 발열 부부(P2)보다도 후단측에 위치시키고 있다. 이에 따라, 유지 외통(15)과 벨로스(18)의 접합부(110)에서의 열의 영향을 저감할 수 있어 접합부(110)의 접합강도의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 연소가스에 대한 기밀성이 저하되는 것에 동반하여 압력 센서로서의 기능을 손상시키는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 접합부(110)를 하우징(40)의 내부에 위치시키고 있다(도 1 참조). 이와 같이, 발열 주부(P1)를 유지 외통(15)보다도 선단측에 배치하는 한편, 접합부(110)를 하우징(40)의 내부에 위치시키는 것에 의해, 발열 주부(P1)와 접합부(110)의 길이 방향 거리가 더욱 길어짐과 아울러, 발열 주부와 접합부 사이의 세라믹 히터의 주위를 금속 쉘이 둘러싸게 되고, 발열 주부(P1)에서 후단으로 향하여 전반하는 열이 접합부(110)에 전반할 때까지의 사이에 세라믹 히터(10)에서 엔진 헤드나 플러그 홀로 더욱 방열할 수 있다. 이에 따라, 유지 외통 (15)과 벨로스(18)의 접합부(110)에서의 열의 영향을 더욱 저감할 수 있어 접합강도의 저하를 더욱 억제할 수 있다. 그 결과, 연소가스에 대한 기밀성이 저하되는 것에 동반하여 압력 센서로서의 기능을 손상시키는 것을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 세라믹 기체(11)를 형성하는 질화규소의 1350℃에서의 열전도율이 17W/m℃이며, 저항 발열체(12)를 형성하는 탄화텅스텐의 1350℃에서의 열전도율이 22.5W/m℃이다. 이와 같이, 세라믹 기체(11) 또는 저항 발열체(12)의 1350℃에서의 열전도율이 15W/m℃ 이상이면, 세라믹 히터(10)의 발열 주부(P1)에서 접합부(110)가 설치되는 후단부로 향하여 열이 비교적 전반하기 쉬워진다. 이에 대해, 본 실시형태에서는, 발열 주부(P1)의 선단{즉, 세라믹 히터(10)의 선단}에서 접합부(110)까지의 거리(T1)를 24㎜로 하고 있다. 이와 같이, 발열 주부(P1)의 선단에서 접합부(110)까지의 축 방향 거리를 24㎜ 이상으로 하고 있기 때문에, 상기 발열 부부(P2)의 축 방향 길이를 비교적 길게 형성할 수 있다. 따라서, 발열 주부(P1)에서 후단으로 향하여 전반하는 열은 발열 부부(P2)를 경유하여 전반하는 사이에 엔진 헤드나 플러그 홀로 효과적으로 방열할 수 있다. 그 결과, 세라믹 히터(10)의 발열 부부(P2)보다도 후단측에 설치한 접합부(110)의 온도를 더욱더 낮게 할 수 있어 접합부(110)의 접합강도의 저하를 더욱더 억제할 수 있다. 또한, 발열 주부(P1)의 선단에서 접합부(110)까지의 축 방향 거리가 길면 길수록 발열 부부(P2)의 축 방향 길이를 길게 할 수 있기 때문에 더욱 효과적으로 방열하는 것이 가능하게 되지만, 발열 주부(P1)의 선단에서 접합부(110)까지의 축 방향 거리가 40㎜를 초과하면, 글로 플러그(101)의 승온 성능이 내려가기 때문에, 상기 축 방향 거리를 40㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명을 구체화한 제 2 실시형태의 압력 센서 부착 글로 플러그에 대해서 도 4, 도 5에 의거하여 설명한다. 본 예의 글로 플러그(301)는 금속제이며 개략 원통 형상을 이루는 하우징(340)과, 그 내측에 있어서 선단(도시, 하방단, 410a)을 선단측 하우징(342)의 선단(343)으로부터 돌출시켜서 이루어지는 세라믹 히터(410)와, 또한, 하우징(340) 내에 있어서 상기 세라믹 히터(410)의 후단으로부터 후방으로 연장되도록 배치된 전압 인가용의 중심축(330), 중심축(330)의 주위에 설치된 압력 전달 튜브(360), 압력 전달 튜브(360)의 후단부에 있어서 그 외주면과 하우징(340)의 내주면의 사이에 설치된 연소압 검지 센서를 구성하는 왜곡 부재 (350) 등으로 구성되어 있다.
본 예에 있어서, 하우징(340)은 예를 들면 SUS303으로 이루어지고, 개략 원통 형상의 하우징 본체(341)와, 그 선단측에 동축에 맞댐 형상으로 끼워 맞춰져서 용접된 선단측 하우징(342)과, 하우징 본체(341)의 후단부에 외측에서 끼워져서 용접된 중간 하우징(344) 등으로 구성되어 있다. 세라믹 히터(410)는 원기둥 형상을 이루며, 선단(410a)이 상기 선단측 하우징(342)의 선단(343)으로부터 돌출되도록 선단측 하우징(342)의 축선(G)과 동축 형상으로 배치되어 있다. 상기 세라믹 히터 (410)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 그 세라믹 기체(411, 특허청구범위의 기체에 상당)의 내부에 선단(410a)에 대해 되접어 꺾음 형상(U자 형상)으로 배치된 저항 발열체(도전성 세라믹, 412)를 가지고 있으며, 세라믹 히터(410)의 후단부의 측면에 통전용의 각 전극꺼냄부(416, 417)를 노출시키고 있다. 단, 세라믹 히터(410)에는 그 중간 부위에 SUS630 등의 금속제의 유지 외통(315)이 압입으로 외측에서 끼워져 있으며, 그 후단부의 내주면에서 상대적으로 선단측에 위치하는 접지용의 전극꺼냄부(416)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 상기 유지 외통(315)에는 스텐인리스강, 또는 인코넬(INCO사의 등록상표) 등의 내열 Ni 합금으로 이루어지는 금속 탄성막(멤브레인, 418, 특허청구범위의 가동 부재에 상당)이 외측 끼움 형상으로 유동 삽입되어 있다. 상기 금속 탄성막(418)은 두께 0.3㎜의 박막 형상으로 형성되어 있으며, 그 후단부를 선단측 하우징(342)의 선단부의 내주면에 있어서 밀봉 형상으로 용접되고, 그 선단측을 유지 외통(515)의 외주면에 밀봉 형상으로 용접되어 있다. 즉, 금속 탄성막(418)은 하우징(340)에 대한 히터(410)의 선후 운동(변위)을 허용함과 아울러, 히터(410)의 접지용의 전극꺼냄부(416)와 하우징(340)의 중계 도통부를 이루며, 또한, 히터(410)를 하우징(340) 내에 있어서 유지함과 아울러, 선단측 내부를 밀봉하는 역할을 담당하고 있다. 또한, 세라믹 히터(410) 및 금속 탄성막(418)에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.
또, 세라믹 히터(410)의 후단에는 그것과 동축에 전압 인가용의 중심축(330)이 배치되어 있으며, 하우징(340) 내에 있어서 절연(본 실시예에서는 공기 절연)을 유지하도록 하여 후단으로 향하여 하우징(340)과 동축에 배치되어 있다. 단, 세라믹 히터(410)의 후단과 중심축(330)의 선단에는 금속의 연결 파이프(319)가 압입 등에 의해 외측에서 끼워져 있으며, 세라믹 히터(410)의 상대적으로 후방에 위치하는 전극꺼냄부(정전위측 단자, 417)는 상기 연결 파이프(319)의 내주면에서 그 도통이 유지되고, 중심축(330)에 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 연결 파이프(319)는 세라믹 히터(410)와 중심축(330)의 일체화와 아울러, 그 도통 확보도 담당하고 있다.
본 예에서는, 하우징(340)은 하우징 본체(341)와 선단측 하우징(342) 등으로 이루어지며, 상기 하우징 본체(341)의 외주면에는 도시하지 않는 엔진 헤드의 플러그 홀에 나사 체결 방식으로 글로 플러그를 고정하기 위한 나사(346)가 소정 길이로 형성되어 있다. 또, 상기 하우징 본체(341)의 후단부에는 대략 원통 형상의 중간 하우징(344)이 외측에서 끼워지고, 또한, 상기 중간 하우징(344)의 후단에는 후단측이 상대적으로 소경이며 이경 원통 형상을 이루는 후단측 하우징(345)인 밀봉용 보호 통(캡)이 후술하는 센서용의 왜곡 부재(350)의 외주부를 사이에 두고 장착되어 있다. 또한, 상기 왜곡 부재(350)는 전체적으로 보면 원환 형상(또는 원통 형상)을 이루는 것으로, 상세하게는 후술하지만, 그 내주부에 있어서, 압력 전달 튜브(360)에 접합되어 있다.
본 예에 있어서 중심축(330)은 그 후단이 하우징 본체(341)의 후단에서 후방으로 돌출되고, 후단의 밀봉용 보호 통(후단측 하우징, 345)의 대경통부(363)의 선단부에 위치하고 있다. 그리고, 중심축(330)의 후단에는 후단의 밀봉용 보호 통 (345) 내에 있어서 선후 방향의 변위를 허용하는 단자 스프링(371)을 통하여 후단 외방으로 돌출되는 플러그 단자(373)를 가지는 금속 단자(375)가 용접되어 접속되어 있다. 또한 후단의 밀봉용 보호 통(345)에 있어서의 후단측의 소경 부위(365) 내에는 예를 들면 고무로 이루어지는 밀봉 부재(369)가 장전되어 있다.
다음에, 압력 검지용의 센서를 구성하는 왜곡 부재(350)와 압력 전달 튜브 (360)가 고정되어 있는 구조 등에 대해서 설명한다. 압력 전달 튜브(360)의 선단은 유지 외통(315)의 후단부에 접합되어 고정되어 있다. 그리고, 중심축(330)과 하우징 본체(341)의 간극을 중심축(330) 및 하우징 본체(341)와 이간하면서, 선후 방향으로 연장되도록 설치되어 있다. 압력 전달 튜브(360)의 후단부는 중간 하우징 (344) 내에 배치되고, 이 외주면에 왜곡 부재(350)의 내주면이 접합되어 있다.
왜곡 부재(350)는 중간 하우징(344)의 후단에 있어서 그 내측과 압력 전달 튜브(360)의 후단부의 외주의 사이의 환 형상 공간을 선후로 폐색하도록 배치되어 있으며, 전체적으로 보면 환 형상(원통 형상)을 이루고 있다. 그리고, 압력 전달 튜브(360)가 세라믹 히터(410)의 선후 운동 변위를 받아서 왜곡 부재(350) 자체가 동시에 변형하도록 설치되어 있다. 즉, 상기 왜곡 부재(350)는 외주에 환 형상 후육부(352a)를 가지고 있으며, 상기 환 형상 후육부(352a)를 중간 하우징(344)의 후단과 그 후방의 밀봉용 보호 통(후단측 하우징, 345)의 선단 사이에 두는 형태로 맞대도록 하여 상호에 끼워 맞춰지고, 예를 들면, 그 각 맞댐부에 있어서, 외주면측에서 둘레 방향으로 레이저용접으로 고정되어 있다.
한편, 상기 왜곡 부재(350)는 외주의 환 형상 후육부(352a)의 내측에 있어서 후방(도 2 상방)으로 연장되는 외측 통부(352)를 가지고 있으며, 상기 외측 통부 (352)의 후단 내측에는 환 형상 막부(원환 형상의 다이어프램부, 355)를 가지고 있다. 그리고, 상기 환 형상 막부(355)의 내측(내주측 부위)에 있어서는, 전방으로 연장되는 내측 통부(351)를 가지고 있다. 또한 내측 통부(351)는 외주의 환 형상 후육부(352a)보다도 선단측에 위치하도록 연장되어 있다.
또한, 왜곡 부재(350)의 예를 들면 환 형상 막부(환 형상 다이어프램부, 355)의 후단 방향면측에는 적당한 수의 왜곡 센서(특허청구범위의 압력 센서에 상당, 320)가 장착되어 있으며, 도시하지 않는 회로를 포함하는 장치를 통하여 압력 전달 튜브(360)의 선후 운동 변위를 받아서 변형하는 왜곡 부재(350)의 변형에 의거하는 왜곡량을 검지하고, 그것에 의거하는 전기 신호를 도시하지 않는 출력꺼냄용의 전선을 통하여 출력하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 본 예의 글로 플러그 (301)는 연소압에 의해 히터(410) 및 압력 전달 튜브(360)가 일체로 되어 그 양자의 축선(G) 방향으로 선후 운동하는 것에 의해 왜곡 부재(350)를 변형시키고, 그 왜곡 부재(350)의 변형으로부터 왜곡 센서(320)를 이용하는 것에 의해 연소압이 검지되도록 구성되어 있다.
다음에, 본 발명의 주요부가 되는 세라믹 히터(410) 및 금속 탄성막(멤브레인, 418)에 대해서 설명한다.
또한, 도 5는 도 4의 글로 플러그(301) 중, 선단측의 D의 확대도를 나타내고 있지만, 이하의 설명의 관계상, 선단측 하우징(342)에 대해서는 생략하고 있다.
또, 세라믹 히터(410)에 대해서는 실시형태 1의 세라믹 히터(10)와 마찬가지의 세라믹 히터이기 때문에 설명을 생략 또는 간략하여 설명한다.
상기 세라믹 히터(410)는 제 1 실시형태와 마찬가지로, 질화규소로 이루어지는 세라믹 기체(411)의 내부에 U자 형상으로 배치되고, 탄화텅스텐으로 이루어지는 도전성 세라믹으로 형성된 저항 발열체(412)가 설치되어 있다. 상기 저항 발열체 (412)는 U자 형상을 이루며, 선단으로부터 직경 0.5㎜의 원 단면으로 된 소경선부 (401), 1쌍의 테이퍼부(402), 직경 0.9㎜의 원 단면(혹은 타원 단면)으로 된 1쌍의 대경선부(403)의 순서로 배치되어 있다. 그리고, 대경선부(403)의 외측으로 향하여, 도 4에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 원형이며 또한 기둥 형상의 전극꺼냄부 (416, 417)가 돌출 형성되어 있다.
상기 세라믹 히터(410)에 있어서도, 세라믹 히터(410)의 선단부를 집중적으로 고온으로 발열시키는 구성으로 되어 있으며, 구체적으로는, 세라믹 히터(410)의 전체 저항값(예를 들면, 400mΩ)에 대해서 75％의 저항값(예를 들면, 300mΩ)으로 되는 발열 주부(P41)가 도 5에 나타내는 바와 같이 세라믹 히터(410)보다 선단부에 집중하여 배치되어 있다{예를 들면, 세라믹 히터(410)의 전체 부위를 선단측으로부터 3등분한 경우에, 그 3개의 부위 중, 선단측의 부위 내에 발열 주부(P41)를 배치하고 있다}. 그 결과, 상기 발열 주부(P41)가 유지 외통(315)의 선단보다도 선단측에 위치할 수 있다. 이에 따라, 세라믹 히터(410)의 선단부를 효율 좋게 집중적으로 고온으로 발열시킬 수 있다.
또한, 발열 주부(P41)를 선단측에 집중하여 배치하는 구체적인 방법으로서는, 상기한 바와 같이, 저항 발열체(412)를 탄화텅스텐으로 이루어지는 도전성 세라믹만으로 형성함과 아울러, 저항 발열체(412)에 대경선부(403)에 비해서 단면적이 경소한 소경선부(401)를 설치하는 것에 의해, 세라믹 히터(10)의 선단측의 저항값을 더욱 큰 저항값으로 하고 있다.
또한, 발열 주부(P41)에 접속하도록 발열 부부(P42)가 설치되어 있다. 상기 발열 부부(P42)는 발열 주부(P41)의 저항값을 포함하여 세라믹 히터(410)의 전체 저항값에 대해서 80％의 저항값(예를 들면, 320mΩ)이 되는 부위이다. 즉, 발열 부부(P42)의 저항값은 세라믹 히터(410)의 전체 저항값에 대해서 5％의 저항값이 되는 부위이다. 또한, 발열 부부(P42)의 후단측은 유지 외통(315)의 내부에 배치되어 있다.
그리고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 발열 부부(P42)의 축 방향 길이를 발열 주부(P41)의 축 방향 길이보다도 길게 형성하고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 발열 주부(P41)의 축 방향 길이를 7.5㎜, 발열 부부(P42)의 축 방향 길이를 12.5㎜로 하고 있다. 이와 같이, 발열 부부(P42)의 축 방향 길이를 발열 주부(P41)의 축 방향 길이보다도 길게 하는 것에 의해, 발열 주부(P41)에서 후단측으로 향하여 전반하는 열이 발열 부부(P42)를 경유하여 전반하는 사이에 세라믹 히터(410)에서 엔진 헤드나 플러그 홀로 더욱 방열할 수 있다. 그 결과, 세라믹 히터(410)의 발열 부부 (P42)보다도 후단측 부위의 온도를 비교적 낮게 할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 세라믹 히터(410)에는 그 중간 부위에 유지 외통 (315)이 압입으로 외측에서 끼워지고, 상기 유지 외통(315)에 금속 탄성막(멤브레인, 418)이 용접되어 있다. 그런데, 금속 탄성막(418)은 예를 들면, 두께 0.3㎜의 박막 형상으로 형성되어 있기 때문에, 금속 탄성막(418) 자신의 전열량은 비교적 작다. 이로 인해, 세라믹 히터(410)에서 금속 탄성막(418)을 경유하여 하우징 (340), 엔진 헤드로의 전열 경로가 종래 구조의 글로 플러그에 비해서 극단적으로 적게 되어 접합부(510)의 접합강도에 영향을 끼칠 우려가 있다. 이에 대해, 본 실시형태에 있어서는, 유지 외통(315)과 금속 탄성막(418)의 접합부(510)를 발열 부부(P42)보다도 후단측에 위치시키고 있다. 이에 따라, 유지 외통(315)과 금속 탄성막(418)의 접합부(510)에서의 열의 영향을 저감할 수 있어 접합부(510)의 접합강도의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 연소가스에 대한 기밀성이 저하되는 것에 동반하여 압력 센서로서의 기능을 손상시키는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 접합부(510)를 하우징(340)의 내부에 위치시키고 있다(도 1 참조). 이와 같이, 발열 주부(P31)를 유지 외통(315)보다도 선단측에 배치하는 한편, 접합부(510)를 하우징(340)의 내부에 위치시키는 것에 의해, 발열 주부(P41)와 접합부(510)의 길이 방향 거리가 더욱 길어짐과 아울러, 발열 주부와 접합부 사이의 세라믹 히터의 주위를 금속 쉘이 둘러싸게 되고, 발열 주부(P41)에서 후단으로 향하여 전반하는 열이, 접합부(510)에 전반할 때까지의 사이에 세라믹 히터(10)에서 엔진 헤드나 플러그 홀로 더욱 방열할 수 있다. 이에 따라, 유지 외통(315)과 금속 탄성막(418)의 접합부(510)에서의 열의 영향을 더욱 저감할 수 있어 접합강도의 저하를 더욱 억제할 수 있다. 그 결과, 연소가스에 대한 기밀성이 저하되는 것에 동반하여 압력 센서로서의 기능을 손상시키는 것을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 세라믹 기체(411)를 형성하는 질화규소의 1350℃에서의 열전도율이 17W/m℃이며, 저항 발열체(412)를 형성하는 탄화텅스텐의 1350℃에서의 열전도율이 22.5W/m℃이다. 이와 같이, 세라믹 기체(411) 또는 저항 발열체(412)의 1350℃에서의 열전도율이 15W/m℃ 이상이면, 세라믹 히터(410)의 발열 주부(P41)에서 접합부(510)가 설치되는 후단부로 향하여 열이 비교적 전반하기 쉬워진다. 이에 대해, 본 실시형태에서는 발열 주부(P41)의 선단{즉, 세라믹 히터 (410)의 선단}에서 접합부(510)까지의 거리(T41)를 24㎜로 하고 있다. 이와 같이, 발열 주부(P41)의 선단에서 접합부(510)까지의 축 방향 거리를 24㎜ 이상으로 하고 있기 때문에, 상기 발열 부부(P42)의 축 방향 길이를 비교적 길게 형성할 수 있다. 따라서, 발열 주부(P41)에서 후단으로 향하여 전반하는 열은 발열 부부(P42)를 경유하여 전반하는 사이에 엔진 헤드나 플러그 홀로, 효과적으로 방열할 수 있다. 그 결과, 세라믹 히터(410)의 발열 부부(P42)보다도 후단측에 설치한 접합부(510)의 온도를 더욱더 낮게 할 수 있어 접합부(510)의 접합강도의 저하를 더욱더 억제할 수 있다. 또한, 발열 주부(P41)의 선단에서 접합부(510)까지의 축 방향 거리가 길면 길수록, 발열 부부(P42)의 축 방향 길이를 길게 할 수 있기 때문에, 더욱 효과적으로 방열하는 것이 가능하게 되지만, 발열 주부(P41)의 선단에서 접합부(510)까지의 축 방향 거리가 40㎜를 초과하면, 승온 성능이 저하되므로, 상기 축 방향 거리를 40㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명을 구체화한 제 3 실시형태의 압력 센서 부착 글로 플러그에 대해서 도 6에 의거하여 설명한다. 또한, 제 3 실시형태의 글로 플러그(701)는 제 1 실시형태의 글로 플러그(101)와는 세라믹 히터의 구성이 다를 뿐이며, 이하의 설명에서는 세라믹 히터에 관련되는 부위에 대해서 상세하게 설명하고, 그 외의 부위는 간략, 생략한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 제 1 실시형태의 글로 플러그(101)와 동일 부위에 대해서는 동일 부호를 이용하여 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 세라믹 히터(710)는 제 1 실시형태의 세라믹 히터(10)와는 달리, 질화규소로 이루어지는 세라믹 기체(711)의 선단측의 내부에 U자 형상으로 배치되고, 기체(711)의 후단측으로 연장되는 저항 발열체(712)가 설치되어 있다. 상기 저항 발열체(712)는 U자 형상을 이루고, 그 U자의 바닥부인 선단(도 3 하단)의 되접어 꺾음을 포함하는 선단부(701)와, 상기 선단부에 연결되도록 2개의 리드부(703)로 형성되어 있다. 상기 선단부(701)는 단면이 대략 타원 형상으로 되어 있으며, 세라믹 히터(710)에 대한 선단부(701)의 단면적{선단부(701)의 합계값}은 12％로 되어 있다. 한편, 리드부(703)는 단면이 대략 원형 형상으로 되어 있으며, 세라믹 히터(710)에 대한 리드부(703) 전체의 단면적은 18％로 되어 있다. 즉, 선단부(701)의 단면적과 리드부(703)의 단면적이 대략 균일하다.
한편, 선단부(701)는 질화물 세라믹으로 형성되어 있는 것에 대해, 리드부 (703)는 텅스텐으로 형성되어 있다. 즉, 선단부(701)의 비저항(20μΩcm)이 리드부의 비저항(5μΩcm)보다도 크게 되어 있다. 또한, 세라믹 기체(711)로서는, 질화규소에 한정되는 것은 아니고, 그 밖에 알루미나, 사이알론 등을 이용할 수 있다. 또, 선단부(701)로서는, 질화물 세라믹에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 질화 규소질 세라믹, 사이알론 및 질화 알루미늄 세라믹 중의 어느 하나만으로 구성되어도 좋고, 또, 질화 규소 세라믹, 사이알론 및 질화 알루미늄 세라믹 중 적어도 일종을 주성분으로 하여 이용할 수 있다. 또한, 리드부(703)에 있어서도 텅스텐에 한정되는 것은 아니고, 금속(예를 들면, 탄탈 등)을 이용할 수 있다.
이와 같은 세라믹 히터(710)는 선단부를 엔진의 연소실 내에 배치시켜서 연소실 내를 가열시키는 것을 고려하고, 세라믹 히터(710)의 선단부를 집중적으로 고온으로 발열시키는 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 세라믹 히터(710)의 전체 저항값(예를 들면, 400mΩ)에 대해서 75％의 저항값(예를 들면, 300mΩ)이 되는 발열 주부(P71)가 도 6에 나타내는 바와 같이 세라믹 히터(710)보다 선단부에 집중 하여 배치되어 있다{예를 들면, 세라믹 히터(710)의 전체 부위를 선단측으로부터 3등분한 경우에, 그 3개의 부위 중, 선단측의 부위 내에 발열 주부(P71)를 배치하고 있다}. 그 결과, 상기 발열 주부(P71)가 유지 외통(15)의 선단보다도 선단측에 위치할 수 있다. 이에 따라, 세라믹 히터(710)의 선단부를 효율 좋게 집중적으로 고온으로 발열시킬 수 있다.
또한, 발열 주부(P71)를 선단측에 집중하여 배치하는 구체적인 방법으로서는, 상기한 바와 같이, 선단부(701)와 리드부(703)의 면적을 대략 균일하게 함과 아울러, 선단부(701)의 비저항에 비해서 리드부(703)의 비저항을 크게 하는 것에 의해, 세라믹 히터(710)의 선단측의 저항값을 더욱 큰 저항값으로 하고 있다.
또한, 발열 주부(P71)에 접속하도록 발열 부부(P72)가 설치되어 있다. 상기 발열 부부(P72)는 발열 주부(P71)의 저항값을 포함하여 세라믹 히터(10)의 전체 저항값에 대해서 80％의 저항값(예를 들면, 320mΩ)이 되는 부위이다. 즉, 발열 부부 (P72)의 저항값은 세라믹 히터(710)의 전체 저항값에 대해서 5％의 저항값이 되는 부위이다. 또한, 발열 부부(P72)는 상기한 바와 같이, 저항 발열체(712)에 설치한 리드부(703)가 설치되는 것에 의해, 세라믹 히터(710)의 전체 저항값에 대해서 5％의 저항값이 되는 부위로 하는 것이 가능하다. 또한, 발열 부부(P72)의 후단측은 유지 외통(15)의 내부에 배치되어 있다.
그리고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 발열 부부(P72)의 축 방향 길이를 발열 주부(P71)의 축 방향 길이보다도 길게 형성하고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 발열 주부(P71)의 축 방향 길이를 7.5㎜, 발열 부부(P72)의 축 방향 길이를 12.5㎜로 하고 있다. 이와 같이, 발열 부부(P72)의 축 방향 길이를 발열 주부(P71)의 축 방향 길이보다도 길게 하는 것에 의해, 발열 주부(P71)에서 후단측으로 향하여 전반하는 열이, 발열 부부(P72)를 경유하여 전반할 때까지의 사이에 세라믹 히터(710)에서 엔진 헤드나 플러그 홀로 더욱 방열할 수 있다. 그 결과, 세라믹 히터(10)의 발열 부부(P72)보다도 후단측 부위의 온도를 비교적 낮게 할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 세라믹 히터(710)에는 그 중간 부위에 유지 외통 (15)이 압입으로 외측에서 끼워지고, 상기 유지 외통(15)에 금속제의 벨로스(18)가 용접되어 있다. 그런데, 벨로스(18)는 예를 들면, 두께 0.07㎜의 박막 형상으로 형성되어 있기 때문에, 벨로스(18) 자신의 전열량은 비교적 작다. 이로 인해, 세라믹 히터(710)에서 벨로스(18)를 경유하여 선단측 하우징(50), 엔진 헤드로의 전열 경로가 종래 구조의 글로 플러그에 비해서 극단적으로 적게 되어, 접합부(110)의 접합강도에 영향을 끼칠 우려가 있다. 이에 대해, 본 실시형태에 있어서는, 유지 외통(15)과 벨로스(18)의 접합부(110)를 세라믹 히터(710) 후단측에 위치시키고 있다. 이에 따라, 유지 외통(15)과 벨로스(18)의 접합부(110)에서의 열의 영향을 저감할 수 있어 접합부(110)의 접합강도의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 연소가스에 대한 기밀성이 저하되는 것에 동반하여 압력 센서로서의 기능을 손상시키는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서는, 접합부(110)를 하우징(40)의 내부에 위치시키고 있다(도 1 참조). 이와 같이, 발열 주부(P71)를 유지 외통(15)보다도 선단측에 배치하는 한편, 접합부(110)를 하우징(40)의 내부에 위치시키는 것에 의해, 발열 주부(P71)와 접합부(110)의 길이 방향 거리가 더욱 길어짐과 아울러, 발열 주부와 접합부 사이의 세라믹 히터의 주위를 금속 쉘이 둘러싸게 되어, 발열 주부(P71)에서 후단으로 향하여 전반하는 열이 접합부(110)에 전반할 때까지의 사이에 세라믹 히터(710)에서 엔진 헤드나 플러그 홀로 더욱 방열할 수 있다. 이에 따라, 유지 외통(15)과 벨로스(18)의 접합부(110)에서의 열의 영향을 더욱 저감할 수 있어 접합강도의 저하를 더욱 억제할 수 있다. 그 결과, 연소가스에 대한 기밀성이 저하되는 것에 동반하여 압력 센서로서의 기능을 손상시키는 것을 더욱 억제할 수 있다.
실시예
상기 제 1 실시형태에서 설명한 구성을 가지는 실시예의 글로 플러그(101)와, 제 1 실시형태의 글로 플러그(101) 중, 도 7에 나타내는 바와 같이, 발열 주부 (P1a) 및 발열 부부(P2a)의 축 방향 길이를 바꾼 비교예의 글로 플러그(101a)에 있어서, 접합부(110, 110a)의 온도에 대해서 측정했다. 또한, 도 7은 도 3과 마찬가지로, 세라믹 히터(110a), 유지 외통(15) 및 벨로스(18)에 대해서만 도시하고 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 실시예의 글로 플러그(101)에 있어서의, 발열 주부 (P1)의 축 방향 길이를 7.5㎜, 발열 부부(P2)의 축 방향 길이를 12.5㎜로 하고, 또한, 세라믹 히터(10)의 선단에서 접합부(110)까지의 축 방향 거리를 24㎜로 했다. 한편, 비교예의 글로 플러그(101a)에 있어서의, 발열 주부(P1a)의 축 방향 길이를 15㎜, 발열 부부(P2a)의 축 방향 길이를 5㎜로 하고, 또한, 세라믹 히터(10a)의 선단에서 접합부(110a)까지의 축 방향 거리(T1)를 24㎜로 했다. 즉, 발열 부부(P2, P2a)의 후단의 위치, 및 축 방향 거리(T1)에 대해서는, 실시예, 비교예 모두 같은 위치로 하고 있다.
또한, 비교예의 글로 플러그(10a)에 있어서는, 도전성 세라믹의 재료를 변경하거나, 도전성 세라믹의 단면적을 변경하는 것에 의해, 발열 주부(P1a), 발열 부부(P2a)의 축 방향 길이를 실시예의 글로 플러그(10)로 바꾸는 것이 가능하다. 또한, 도전성 세라믹의 재료 변경이란, 단일 재료를 이용해도 좋고, 복수 재료를 조합해도 좋다.
또한, 세라믹 기체(11, 11a)는 직경 3.1㎜로 하고, 또한, 유지 외통(15, 15a)의 두께를 0.45㎜, 벨로스(18)의 두께를 0.07㎜로 하고 있다.
상기 실시예, 비교예의 글로 플러그(101, 101a)에 대해서, 1000℃에 도달하는 시간을 2초, 그 후 1350℃에 도달하도록 통전 제어로 가열하고, 2분 후의 접합부(110, 110a)의 온도를 열전대로 계측했다. 그 결과, 실시예의 글로 플러그(101)에 있어서의 접합부(110)의 온도는 570℃가 되고, 비교예의 글로 플러그(101a)에 있어서의 접합부(110a)의 온도는 690℃가 되었다. 이와 같이, 발열 부부(P2)의 축 방향 길이를 발열 주부(P1)의 축 방향 길이보다도 길게 하는 것에 의해, 발열 부부 (P2)에서 엔진 헤드나 플러그 홀로 방열할 수 있어 접합부(110)에서의 온도를 저감할 수 있다. 또한, 벨로스(18)를 내열 Ni 합금으로 형성하고 있기 때문에, 벨로스 (18)에 대한 용접강도의 저하가 발생하지 않는 600℃ 이하의 온도로 용접부(110)를 제어하는 것이 바람직하고, 상기 점으로부터도 실시예의 글로 플러그(101)가 바람직한 것을 알 수 있다.
다음에, 상기의 제 1 실시형태의 글로 플러그(101)에 있어서, 세라믹 히터 (110)의 선단에서 용접부(110)까지의 축 방향 거리를 다르게 한 경우의 용접부 (110)의 접합강도에 대해서 평가했다.
구체적으로는, 세라믹 히터(110)의 선단에서 용접부(110)까지의 축 방향 거리를 20㎜, 22㎜, 24㎜, 26㎜로 한 4개의 글로 플러그(101)를 준비했다. 또한, 실시예의 글로 플러그(101)에 있어서의 발열 주부(P1)의 축 방향 길이는 7.5㎜, 발열 부부(P2)의 축 방향 길이는 12.5㎜로 하고, 또한, 세라믹 기체(11)를 질화규소, 저항 발열체(12)를 탄화텅스텐, 유지 금구(15)를 SUS316, 벨로스(18)를 내열 Ni 합금으로 형성하고 있다.
또한, 세라믹 기체(11)는 직경 3.1㎜로 하고, 또한, 유지 외통(15)의 두께를 0.45㎜, 벨로스(18)의 두께를 0.07㎜로 하고 있다.
상기 4개의 글로 플러그(101)를 450℃의 분위기 내에 배치하고, 소자 선단 온도를 1350℃{발열 주부(P1)의 최고 온도}로 한 상태에서, 세라믹 히터(110)를 도 3의 상하 방향으로 진동시켜서 벨로스(18)가 파단될 때까지의 진동 사이클을 측정했다. 또한, 진동 사이클의 1 사이클이란, 세라믹 히터(110)의 선단에 300N(21MPa)의 압력을 가하고, 그 후, 압력을 해방할 때까지의 사이클을 가리킨다.
그 결과, 세라믹 히터(110)의 선단에서 용접부(110)까지의 축 방향 거리를 20㎜로 한 글로 플러그(100)에서는 2×107사이클, 축 방향 거리를 22㎜로 한 글로 플러그(100)에서는 3×107사이클, 축 방향 거리를 24㎜로 한 글로 플러그(100)에서는 2×108사이클로 각각 파단했다. 한편, 축 방향 거리를 26㎜로 한 글로 플러그 (100)에서는, 1×109사이클의 진동을 가해도 벨로스(18)가 파단하지 않았다. 이와 같이, 세라믹 히터(110)의 선단에서 용접부(110)까지의 축 방향 거리를 24㎜ 이상으로 하는 것에 의해, 접합부(110)의 접합강도의 저하를 더욱더 억제할 수 있다.
본 발명의 글로 플러그는 상기한 각 예의 것으로 한정되는 것은 아니고, 적절하게 변경하여 구체화할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 실시형태에서는 왜곡 부재를 종단면에 있어서, 반경 방향의 편측이 후방에 있어서 되접어 꺾이는 형상, 구조의 것으로 했지만, 왜곡 부재는 히터가 연소압에 의해서 선단에서 후방으로 눌려짐으로써 발생하는 선후 운동에 의해 변형하고, 센서로 그 변형으로부터 연소압을 검지하는 것이 가능한 것이면 좋으며, 따라서, 원환 판 형상의 단순한 다이어프램(박막)으로 하는 등 적절한 형상, 구조의 것으로 할 수 있다. 또, 상기 제 1 실시형태, 제 2 실시형태에서는 센서로서 왜곡 게이지를 이용했지만, 피에조 저항체를 구비한 반도체소자와 같은, 반도체 왜곡 게이지나, 압전소자 등 각종의 센서(센서 소자)를 이용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 실시형태, 제 2 실시형태에서는 왜곡 부재를 하우징 본체의 후단과 중심축의 후단 근처 부위에 위치하는 부위에 배치한 경우를 예시했지만, 왜곡 부재는 하우징이나 중심축에 있어서의 선후 방향의 중간 부위에 있어서 설치할 수도 있다. 또한, 상기 제 1 실시형태의 글로 플러그에 있어서는, 벨로스에 대해서, 그 후단부를, 선단측 하우징의 선단부의 내주면에 밀봉 형상으로 용접되어 있다고 하는 구성의 것으로서 설명했지만, 상기 벨로스의 후단부는, 선단측 하우징의 후단과 하우징 본체의 선단의 이음매(맞댐부)에 끼워넣어서 용접한다.
101, 301, 701: 글로 플러그 10, 410, 710: 세라믹 히터
11, 411, 711: 세라믹 기체 12, 412, 712: 저항 발열체
15, 315: 유지 외통 18: 벨로스
210, 350: 왜곡 부재 220, 320: 왜곡 센서
30, 330: 중심축 40, 340: 하우징
418: 금속 탄성막(멤브레인) P1, P41, P71: 발열 주부
P2, P42, P72: 발열 부부 110, 510: 접합부

Claims (6)

  1. 절연성 세라믹으로 이루어져 기둥 형상을 이루는 기체와, 상기 기체와 일체를 이루어져 통전에 의해서 저항 발열하는 저항 발열체와, 상기 저항 발열체와 전기적으로 접속되어 후단부에 있어서 상기 기체의 외표면으로 노출 형성되는 전극꺼냄부를 가지는, 축 방향으로 연장되는 세라믹 히터와,
    상기 전극꺼냄부와 직접적 또는 간접적으로 접촉함과 아울러, 상기 세라믹 히터의 선단측을 돌출시키면서, 상기 세라믹 히터를 유지하는 금속제의 유지 외통과,
    통 형상을 이룸과 아울러 상기 세라믹 히터 및 유지 외통을 자신의 내부에 수용하는 하우징과,
    상기 유지 외통과 상기 하우징에 접합되어 자신의 선후를 기밀하게 칸막이하여 연소압에 의해 탄성 변형 가능하게 구성되는 금속제의 박판으로 이루어지는 가동 부재와,
    상기 세라믹 히터, 상기 유지 외통 및 상기 가동 부재보다도 후단측에, 또한 상기 하우징의 내부에 배치되어 자신에 가해지는 압력을 검출하는 압력 센서를 구비한 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그로서,
    상기 세라믹 히터의 선단을 포함하고, 상기 세라믹 히터 중의 전체 저항값에 대해서 75％의 저항값을 차지하는 선단 근처 부위를 발열 주부로 했을 때, 상기 발열 주부는 상기 유지 외통보다도 선단측에 위치하는 것을 특징으로 하는 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유지 외통과 상기 가동 부재의 접합부는, 상기 금속 쉘의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 발열 주부의 상기 발열 저항체의 비저항은 상기 발열 주부 이외의 부위의 발열 저항체의 비저항의 90％∼110％이며,
    상기 발열 주부의 상기 발열 저항체의 단면적은 상기 발열 주부 이외의 부위의 발열 저항체의 단면적보다도 작은 것을 특징으로 하는 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 발열 주부의 상기 발열 저항체의 단면적은 상기 발열 주부 이외의 부위의 발열 저항체의 단면적의 90％∼110％이며,
    상기 발열 주부의 상기 발열 저항체의 비저항은 상기 발열 주부 이외의 부위의 발열 저항체의 비저항보다도 큰 것을 특징으로 하는 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발열 주부의 후단으로부터 더욱더 후단으로 연장되는 상기 저항체의 일부로서, 자신의 저항값과 상기 발열 주부의 저항값의 합계가 상기 전체 저항값에 대해서 80％의 저항값이 되는 부위를 발열 부부로 했을 때, 축 방향 길이의 관계가 발열 주부＜발열 부부인 것과 아울러,
    상기 발열 부부보다도 후단측에 상기 유지 외통과 상기 가동 부재의 접합부가 위치하는 것을 특징으로 하는 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연성 세라믹 또는 상기 저항 발열체의 1350℃에서의 열전도율이 15W/m℃ 이상이며,
    또한 상기 발열 주부의 선단에서 상기 유지 외통과 상기 가동 부재의 상기 접합부까지의 상기 축 방향 최단 거리가 24㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 압력 센서 부착 세라믹 글로 플러그.
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