WO2005061963A1 - セラミックスヒータ型グロープラグ - Google Patents

Abstract

　金属製外筒８内に固定されたセラミックスヒータ４の後端部に形成されている小径部４ａが破損することを防止する。セラミックスヒータ４は、先端の発熱部を外部に露出させた状態で金属製外筒８内にロウ付け等により固定されている。セラミックスヒータ４の後端部は金属製外筒８の内部に位置しており、この後端に小径部４ｂが形成されている。セラミックスヒータ４の後端小径部４ｂが、発熱体の正極を外部に取り出す電極取り出し部材（電極取り出し線１０）に接続されている。金属製外筒８内のセラミックスヒータ４と電極取り出し線１０との接続部の周囲に無機絶縁体の顆粒体粉末（例えばアルミナ）１８が充填され、さらに、その外部側にマグネシア２０が封入されている。その後、スエージングを行い、マグネシア２０を高密度化して電極取り出し線１０および電極取り出しロッド１２を金属製外筒８内に固定する。

Description

明 細 書

セラミックスヒータ型グロ一プラグ

技術分野

[0001] 本発明は、ディーゼルエンジンの始動補助用として使用されるセラミックスヒータ型 グロ一プラグに係り、特に、セラミックスヒータを保持する金属製外筒の内部に、封止 材料としてマグネシア等の絶縁体を封入したセラミックスヒータ型グロ一プラグに関す るものである。

背景技術

[0002] ディーゼルエンジンの始動補助用として用いられるセラミックスヒータ型グロ一プラグ は、一般に、セラミックスヒータの先端の発熱部を外部に突出させた状態で後部側を 金属製外筒内に保持させ、さらに、この金属製外筒の後端を、エンジンのシリンダへ ッドへの取付け金具である円筒状ハウジングの前端部内に挿入して固定し、前記セ ラミックスヒータの一方の電極 (負極)を、ヒータ本体の外面に取り出して前記金属製 外筒の内面に電気的に接続するとともに、他方の電極 (正極)を、後端部側から電極 取り出し金具を介して外部に取り出し、前記ハウジングの後端部側に絶縁部材を介し て固定した外部接続端子に電気的に接続した構成を有している。

[0003] 前記のようなセラミックスヒータ型グロ一プラグにおいて、セラミックスヒータの正極側 と電極取り出し金具とを接続するために、セラミックスヒータの後端部を研削して小径 部を形成したものが提案されている（例えば、特許文献 1参照)。

[0004] ところで、近年、排気ガスの規制に対応するため、ディーゼルエンジンの燃焼方式 力 副燃焼室を有するタイプから、直接噴射型、いわゆる直噴型に移行し、さらに、マ ルチバルブ化が行われてきて 、る。このような直接噴射型のディーゼルエンジンに用 いるグロ一プラグは、シリンダヘッドの壁面を通って主燃焼室に臨むため、副燃焼室 を予熱するタイプに比べて全長を長くし、し力も、細径にすることが必要である。

[0005] さらに、シリンダヘッドの強度を確保するためにシリンダヘッドの厚さを大きくする必 要があり、そのため、グロ一プラグを装着する挿入孔が非常に細ぐし力も、長くなつ てきており、それに合わせてグロ一プラグも非常に細長く形成する必要がある。 [0006] 前述のようなグロ一プラグの長尺化の要求に応えるとともに、セラミックヒータの全長 を短縮してコストダウンを図るために、セラミックヒータを、その発熱体が埋設されてい る先端発熱部を外部に突出させるようにして金属製外筒の一端側に固定するととも に、電極取り出し金具が接続されている後端部側は金属製外筒の内部に位置するよ うにした構造のグロ一プラグがすでに知られて 、る。

[0007] 金属製外筒の内部で、セラミックスヒータの後端部に露出された正極と電極取り出し 金具とを接続した構成のグロ一プラグでは、金属製外筒の内部にマグネシア (MgO) 等の耐熱絶縁粉体を封入し、スエージング等により前記耐熱絶縁粉体を高密度化す ることにより電極取り出し金具を強固に固定して 、る。

[0008] このように金属製外筒の内部でセラミックスヒータの正極と電極取り出し金具とを接 続する構成では、セラミックスヒータの後端部の径をより小さくする必要があり、その折 損に対する充分な配慮が必要となる。

特許文献 1 :特開平 10— 332149号公報 (第 4-5頁、図 1)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] ところが金属製外筒内に封入したマグネシア等の耐熱絶縁粉体は、比較的剛性の 高い多結晶体であり、金属製外筒の変形等が発生した場合には、このマグネシアを 介してセラミックスヒータの小径部に力が作用し、この小径部を破損するおそれがあつ た。

[0010] 本発明は前記課題を解決するためになされたもので、セラミックスヒータの先端側に 曲げ応力が作用したり、金属製外筒が変形した場合でも、セラミックスヒータが破損す るおそれのないセラミックスヒータ型グロ一プラグを提供することを目的とするものであ る。

課題を解決するための手段

[0011] 本発明は、セラミックスヒータと、このセラミックスヒータが一端部に保持されるととも に、他端部がハウジングの内部孔に固定された金属製外筒と、この金属製外筒内で 前記セラミックスヒータの一方の電極に接続された電極取り出し部材とを備え、前記 金属製外筒内に封止材として絶縁体を封入したセラミックスヒータ型グロ一プラグに おいて、

前記セラミックスヒータと電極取り出し部材との接続部の周囲に、無機絶縁体の顆 粒体粉末を充填したことを特徴とするものである。

[0012] また、請求項 2に記載の発明は、前記セラミックスヒータの金属製外筒内に位置する 端部に小径部が形成され、この小径部において前記セラミックスヒータの電極と電極 取り出し部材とが接続されたことを特徴とするものである。

[0013] さらに、請求項 3に記載の発明は、前記顆粒体粉末は、一次粒子が 5 μ m以下の 微粒粉力 なる顆粒体であることを特徴とするものである。

[0014] 請求項 4に記載の発明は、前記顆粒体の径が 30— 200 μ mであることを特徴とす るものである。

[0015] 請求項 5に記載の発明は、前記金属製外筒内に封入された絶縁体は、充填された 後スエージング加工により高密度化された耐熱性絶縁粉体であることを特徴とするも のである。

発明の効果

[0016] 本発明のセラミックスヒータ型グロ一プラグは、セラミックスヒータの先端部に曲げ応 力が作用したり、金属製外筒が変形した場合でも、金属製外筒内に位置しているセ ラミックスヒータの後端部側が破損するおそれがな 、と 、う効果がある。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]セラミックスヒータ型グロ一プラグの縦断面図である。 （実施例 1)

[図 2]前記セラミックヒータ型グロ一プラグの要部を拡大して示す縦断面図である。 符号の説明

[0018] 4 セラミックスヒータ

4b セラミックスヒータの小径部

8 金属製外筒

10 電極取り出し線 (電極取り出し部材)

12 電極取り出しロッド

16 ハウジング

16b ハウジングの内部孔 18 顆粒体粉末

20 絶縁体

発明を実施するための最良の形態

[0019] 金属製外筒内に位置しているセラミックスヒータの後端部側の、電極取り出し部材と の接続部の周囲に、無機絶縁体の顆粒体粉末を充填するという簡単な構成で、セラ ミックスヒータの破損を防止するという目的を達成することができる。

実施例 1

[0020] 以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図 1は本発明の一実施例に係 るディーゼルエンジン用グロ一プラグ（全体を符号 2で示す）の縦断面図、図 2はその 要部の拡大図である。この実施の形態のグロ一プラグ 2は、セラミックスヒータ 4を備え たセラミックスヒータ型グロ一プラグである。

[0021] このセラミックスヒータ 4は、その本体部を構成するセラミックス絶縁体 6の内部に図 示しない発熱体が埋め込まれている。この発熱体の負極側は、セラミックス絶縁体 6 の外周面に取り出され、後に説明するシース (金属製外筒） 8の内面にロウ付け等に より接合されて電気的に接続されている。一方、前記発熱体の正極側は、セラミックス ヒータ 4の発熱体が埋設されている先端部 4aと逆側の端部（図 1および図 2の左端に 位置する後端部)側に伸び、この後端部に研削等により形成された小径部 4bの外面 に露出している。セラミックスヒータ 4の後端小径部 4bには、電極取り出し部材として の電極取り出し線 10の先端に形成されたカップ状部 10aが嵌合し、前記セラミックス ヒータ 4の小径部 4bの外面に露出している発熱体の正極側と電気的に接続されてい る。

[0022] 前記電極取り出し線 10の後端部 10bはコイル状になっており、このコイル部 10b内 に、導電性金属の剛体力もなる電極取り出しロッド 12の先端部 12aが挿入されて電 気的に接続されている。さらに、この電極取り出しロッド 12の後端部 12bが、外部接 続端子 14の先端部 14aにバット溶接等により固定されている。なお、この実施例では 、電極取り出し線 10と電極取り出しロッド 12とにより、電極 (正極)を外部に取り出すよ うにしているが、必ずしもこの構成に限定されるものではなぐセラミックスヒータ 4の正 極と外部接続端子 14とを一本のワイヤによって接続する等の構成でも良い。 [0023] 前記構成のセラミックスヒータ 4は、金属製外筒 8内にロウ付け等により接合され、こ の金属製外筒 8を介して、エンジンのシリンダヘッド（図示せず）への取付け金具であ る円筒状のハウジング 16に固定されて 、る。

[0024] 前記セラミックスヒータ 4の発熱体の正極側に電気的に接続されて ヽる電極取り出し 線 10および電極取り出しロッド 12は、スエージングカ卩ェにより金属製外筒 8に固定さ れている。これら部品をスエージングにより固定する工程について説明する。先ず、 セラミックスヒータ 4の小径部 4bが形成された後端部側を、金属製外筒 8の先端部 8a 内に挿入してロウ付け等により固定するとともに、金属製外筒 8の先端部 8a内に位置 しているセラミックスヒータ 4の小径部 4bの周囲に、電極取り出し線 10の先端に設け られているカップ部 10aを嵌合させ、さらに、前記電極取り出し線 10の後端部に形成 されているコイル状部 10b内に、電極取り出しロッド 12の先端 12aを挿入する。

[0025] 前述のように金属製外筒 12の先端部 8a寄りにセラミックスヒータ 2を固定し、金属製 外筒 8の内部で電極取り出し線 10および電極取り出しロッド 12を連結した後、金属 製外筒 8の後部側の開口部 8bから、先ず、無機絶縁体の顆粒体粉末 (図 2中に符号 18で示す部分参照）を充填する。この顆粒体 18は、一次粒子が 5 m以下の微細 粉からなっており、その径が 30— 200 /z m程度のサイズであることが好ましい。また、 顆粒体粉末 18の材質は、 500°C程度までの耐熱性を有し、絶縁性に優れた材料で あればよぐ例えば、マグネシア、ジルコニァ、窒化アルミ、窒化珪素等が使用可能で あるが、この実施例では、絶縁性、入手性から、アルミナの顆粒体を使用している。

[0026] 金属製外筒 8内の、セラミックスヒータ 4の小径部 4bの周囲、つまり、小径部 4bと電 極取り出し線 10のカップ部 10aとの接続部の周囲に、無機絶縁体の顆粒体粉末 18 を充填した後、金属製外筒 8内の、電極取り出し線 10と電極取り出しロッド 12との接 続部が収容されて!ヽる残りの空間内に耐熱絶縁粉体 (例えば、マグネシア（MgO)等 ) 20を充填する。次に、金属製外筒 8の開口部 8bに、ゴム製 (例えばシリコンゴム、フ ッ素ゴム等）のシール部材 22を挿入する。このシール部材 22を金属製外筒 8の開口 部 8b内に挿入することにより、後の工程でスエージングを行う際に前記耐熱絶縁粉 体 20がこぼれることを防止できる。また、電極取り出しロッド 12が金属製外筒 8に接 虫することも防止できる。 [0027] その後、電極取り出し用リード線 10と電極取り出しロッド 12との接続部が収容され ている金属製外筒 8の後部側をスエージング加工することにより、金属製外筒 8の後 部側の外径を縮径する。このスエージング力卩ェを行うことにより、耐熱絶縁粉体 20を 高密度化して電極取り出し線 10および電極取り出しロッド 12を金属製外筒 8内に固 定する。

[0028] 前記のようにスエージングカ卩ェにより金属製外筒 8に固定された電極取り出しロッド 12の後端部 12bに、外部接続端子 14の先端 14aをバット溶接等により固定する。そ して、前記ハウジング 16の先端部 16aから内部孔 16b内に、セラミックスヒータ 4、金 属製外筒 8、電極取り出し線 10、電極取り出しロッド 12および外部接続端子 14がー 体になったアセンブリを、外部接続端子 14の後端のねじ部 14b側を先にして挿入す る。前記アセンブリをノヽウジング 16の内部まで挿入し、金属製外筒 8の後部側からハ ウジング 16の内部孔 16b内に圧入して、この金属製外筒 8をノヽウジング 16に固定す る。なお、金属製外筒 8のハウジング 16への固定手段は圧入に限らずその他の方法 で固定しても良い。

[0029] 前記セラミックスヒータ 4、金属製外筒 8、電極取り出し線 10、電極取り出しロッド 12 および外部接続端子 16からなるアセンブリをハウジング 16内に挿入して固定すると 、外部接続端子 14の後端に形成されたバッテリ接続用のねじ部 14bがハウジング 16 の後端部 16cから突出した状態になる。このねじ部 14bの外方力 絶縁ブッシュ 24を 嵌合させて、ハウジング 16の後端の大径孔 16d内に挿入し、その外側力 アルミ製 のナット 26を螺合して外部接続端子 14をノヽウジング 16に固定する。なお、このハウ ジング 16の外面には、ほぼ中間部に図示しないエンジンのシリンダヘッドへの取り付 け用ねじ部 16eが形成され、後端部 16cの外面には、このねじ部 16eを締め付けるた めの六角ナット部が設けられている。

[0030] 前述のように、従来は、セラミックスヒータの後端部と電極取り出し金具とが接続され ている金属製外筒の内部全体に、マグネシア等の耐熱絶縁粉体を封入し、スエージ ング加工により高密度化することにより、電極取り出し金具を金属製外筒に固定して いたが、この実施例では、セラミックスヒータ 4の後端部に形成された小径部 4aと電極 取り出し金具に相当する電極取り出し線 10との接続部の周囲に、無機絶縁体の顆 粒体粉末 18を充填している。この顆粒体 18は、一次粒子が 5 m以下の微細粉から なる顆粒径が 30— 200 m程度のサイズを有しており、剛性が非常に低いので、セ ラミックスヒータ 4の先端に曲げ応力が作用したり、金属製外筒 8が変形した場合でも 、セラミックスヒータ 4の後端部に形成されている小径部 4bが破損することを防止する ことができる。

Claims

請求の範囲

[1] セラミックスヒータと、このセラミックスヒータが一端部に保持されるとともに、他端部 側がハウジングの内部孔に固定された金属製外筒と、この金属製外筒内で前記セラ ミックスヒータの一方の電極に接続された電極取り出し部材とを備え、

前記金属製外筒内に封止材として絶縁体を封入したセラミックスヒータ型グローブラ グにおいて、

前記セラミックスヒータと電極取り出し部材との接続部の周囲に、無機絶縁体の顆 粒体粉末を充填したことを特徴とするセラミックスヒータ型グロ一プラグ。

[2] 前記セラミックスヒータの金属製外筒内に位置する端部に小径部が形成され、この 小径部において前記セラミックスヒータの電極と電極取り出し部材とが接続されたこと を特徴とする請求項 1に記載のセラミックスヒータ型グロ一プラグ。

[3] 前記顆粒体粉末は、一次粒子が 5 μ m以下の微粒粉力 なる顆粒体であることを 特徴とする請求項 1または請求項 2に記載のセラミックスヒータ型グロ一プラグ。

[4] 前記顆粒体の径が 30— 200 μ mであることを特徴とする請求項 1な 、し請求項 3の いずれかに記載のセラミックスヒータ型グロ一プラグ。

[5] 前記金属製外筒内に封入された絶縁体は、充填された後スエージング加工により 高密度化された耐熱性絶縁粉体であることを特徴とする請求項 1に記載のセラミック スヒータ型グロ一プラグ。