特許 6088897 グロープラグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6088897

(24)【登録日】2017年2月10日

(45)【発行日】2017年3月1日

(54)【発明の名称】グロープラグ

(51)【国際特許分類】

   F23Q 7/00 20060101AFI20170220BHJP

【ＦＩ】

   F23Q7/00 605H

   F23Q7/00 605M

   F23Q7/00 V

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-88257(P2013-88257)

(22)【出願日】2013年4月19日

(65)【公開番号】特開2014-211277(P2014-211277A)

(43)【公開日】2014年11月13日

【審査請求日】2016年2月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100167232

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 みな

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 勝照

【審査官】 藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−６３０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０４９５７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１８１０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２８０５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５５８９０９１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第２０９２６７０（ＧＢ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｑ ７／００

Ｆ０２Ｐ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁部と該絶縁部内に形成された導電部とを備えて前記導電部に通電することにより発熱し、軸線方向に延出する形状を有するヒータ素子であって、前記導電部の第１の電位側の端部と第２の電位側の端部のうちの、少なくとも前記第１の電位側の端部が前記ヒータ素子の後端部において露出するヒータ素子と、導電性材料により形成された中軸と、前記ヒータ素子の後端部と前記中軸の先端部とが内部に嵌め込まれるリングであって、前記ヒータ素子における前記リングに嵌め込まれた部分の側面で露出する前記導電部の第２の電位側の接続端子を介して、前記導電部と前記中軸とを電気的に接続させるリングと、を備えるグロープラグにおいて、
前記リング内で対向する前記ヒータ素子の後端部と前記中軸の先端部の少なくとも一方に、凹部形状または凸部形状が形成されており、
前記ヒータ素子の後端部のうちの前記導電部の前記第１の電位側の端部を除く領域と前記中軸の先端部とが接触すると共に、前記導電部の前記第１の電位側の端部が、前記中軸から離間していることを特徴とする
グロープラグ。

【請求項2】

請求項１記載のグロープラグであって、
前記中軸の先端部に前記凹部形状が形成されており、
前記導電部の前記第１の電位側の端部が、前記中軸の先端部に前記凹部形状が形成された領域と、軸線方向に重なる位置に形成されていることを特徴とする
グロープラグ。

【請求項3】

請求項１記載のグロープラグであって、
前記中軸の先端部に前記凸部形状が形成されており、
前記中軸は、前記凸部形状の最先端において前記ヒータ素子の後端部と接触しており、
前記導電部の前記第１の電位側の端部が、前記中軸の前記凸部形状のうちの前記最先端とは異なる部位と軸線方向に重なる位置に形成されていることを特徴とする
グロープラグ。

【請求項4】

請求項１記載のグロープラグであって、
前記ヒータ素子の後端部に前記凹部形状が形成されており、
前記ヒータ素子は、前記凹部形状の最後端において前記中軸の先端部と接触しており、
前記導電部の前記第１の電位側の端部が、前記ヒータ素子の前記凹部形状のうちの前記最後端とは異なる位置に形成されていることを特徴とする
グロープラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、グロー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等の圧縮着火方式の内燃機関では、始動時の補助熱源としてグロープラグが使用される。従来、グロープラグの構造としては種々のものが知られている。例えば、通電することにより発熱するヒータ素子と、導電性材料により形成されて後端部に外部端子が取り付けられる中軸と、ヒータ素子の後端部と中軸の先端部とが内部に嵌め込まれるリングとを備える構成が知られている。上記ヒータ素子としては、ヒータ素子内に設けられて通電される導電部が、第１の電位側（マイナス側）の接続端子と第２の電位側（プラス側）の接続端子を備え、各々の接続端子がヒータ素子の側面に露出する構成のものが知られている。そして、このようなヒータ素子の後端部がリング内に嵌め込まれることによって、第２の電位側の接続端子と中軸とが、上記リングを介して電気的に接続される。このようなヒータ素子としては、その製造方法に起因して、導電部の第１の電位側の端部が、ヒータ素子の後端で露出する形状を有する素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−６３０７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このようなヒータ素子を用いるグロープラグでは、ヒータ素子の後端で露出する第１の電位側の端部と中軸との間にギャップを設ける構成が採用されている。

【0005】

しかしながら、このような構成において、ヒータ素子の後端と中軸の先端との間の距離が近すぎる場合には、導電部の第１の電位側の端部と中軸の間が短絡する可能性が高まるため、ヒータ素子の後端と中軸の先端との間の距離を精度良く調節する必要が生じる。また、上記距離が遠すぎる場合には、グロープラグの軸線方向のサイズの大型化を招く。さらに、上記距離が遠すぎる場合には、リング内にヒータ素子が嵌め込まれたときに、リングとヒータ素子とが重なる軸線方向の長さ、あるいはリングと中軸とが重なる軸線方向の長さが、より短くなり、ヒータ素子および中軸とリングとの結合の強度が低下する。その結果、グロープラグの製造工程において、ヒータ素子および中軸をリング内に嵌め込んだ部材の取り扱いが困難化する可能性がある。このような事態を避けるために、リングの軸線方向の長さを大きくする方策も考えられるが、このようにすると、例えばヒータ素子や中軸を圧入によってリング内に嵌め込む場合には、圧入時の荷重が大きくなってしまい採用し難い場合がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

【0007】

（１）本発明の一形態によれば、絶縁部と該絶縁部内に形成された導電部とを備えて前記導電部に通電することにより発熱し、軸線方向に延出する形状を有するヒータ素子であって、前記導電部の第１の電位側の端部と第２の電位側の端部のうちの、少なくとも前記第１の電位側の端部が前記ヒータ素子の後端部において露出するヒータ素子と、導電性材料により形成された中軸と、前記ヒータ素子の後端部と前記中軸の先端部とが内部に嵌め込まれるリングであって、前記ヒータ素子における前記リングに嵌め込まれた部分の側面で露出する前記導電部の第２の電位側の接続端子を介して、前記導電部と前記中軸とを電気的に接続させるリングと、を備えるグロープラグが提供される。このグロープラグは、前記リング内で対向する前記ヒータ素子の後端部と前記中軸の先端部の少なくとも一方に、凹部形状または凸部形状が形成されており、前記ヒータ素子の後端部のうちの前記導電部の前記第１の電位側の端部を除く領域と前記中軸の先端部とが接触すると共に、前記導電部の前記第１の電位側の端部が、前記中軸から離間している。
この形態のグロープラグによれば、中軸の先端とヒータ素子の後端とをリング内で接触させても、第１の電位側の端部と中軸の間の短絡を抑えることができる。そのため、リングの軸線方向の長さを抑えても、リングとヒータ素子の間を固定する力、およびリングと中軸の間を固定する力を、より大きく確保することができる。また、リングの軸線方向の長さを抑えることができるため、ヒータ素子および中軸をリング内に圧入する際の圧入荷重を低減することができる。さらに、中軸をリング内に嵌め込む際に、特別な位置制御を行なう必要がないため、グロープラグの組付けを容易化することができる。

【0008】

（２）上記形態のグロープラグにおいて、前記中軸の先端部に前記凹部形状が形成されており、前記導電部の前記第１の電位側の端部が、前記中軸の先端部に前記凹部形状が形成された領域と、軸線方向に重なる位置に形成されていることとしてもよい。
この形態のグロープラグによれば、中軸の先端部に上記した凹部形状を形成することによって、導電部の第１の電位側の端部と中軸とが離間する状態を確保することができる。

【0009】

（３）上記形態のグロープラグにおいて、前記中軸の先端部に前記凸部形状が形成されており、前記中軸は、前記凸部形状の最先端において前記ヒータ素子の後端部と接触しており、前記導電部の前記第１の電位側の端部が、前記中軸の前記凸部形状のうちの前記最先端とは異なる部位と軸線方向に重なる位置に形成されていることとしてもよい。
この形態のグロープラグによれば、中軸の先端部に上記した凸部形状を形成することによって、導電部の第１の電位側の端部と中軸とが離間する状態を確保することができる。

【0010】

（４）上記形態のグロープラグにおいて、前記ヒータ素子の後端部に前記凹部形状が形成されており、前記ヒータ素子は、前記凹部形状の最後端において前記中軸の先端部と接触しており、前記導電部の前記第１の電位側の端部が、前記ヒータ素子の前記凹部形状のうちの前記最後端とは異なる位置に形成されていることとしてもよい。
この形態のグロープラグによれば、ヒータ素子の後端部に上記した凹部形状を形成することによって、導電部の第１の電位側の端部と中軸とが離間する状態を確保することができる。

【0011】

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、グロープラグ用のヒータ素子、グロープラグ用の中軸、あるいは、グロープラグの製造方法などの形態で実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】グロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。

【図2】ヒータ素子の後端部と中軸の先端部とが接する部位を含む領域の様子を表わす説明図である。

【図3】中軸とヒータ素子を構成する各部の位置関係および大きさを示す説明図である。

【図4】実施形態のグロープラグの製造方法を表わす工程図である。

【図5】第２の実施形態のグロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。

【図6】第３の実施形態のグロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。

【図7】第４の実施形態のグロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。

【図8】本発明の変形例のグロープラグの概略構成を表わす断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

Ａ．第１の実施形態：
図１は、本発明の第１の実施形態としてのグロープラグ１０の概略構成を表わす断面模式図である。本実施形態のグロープラグ１０は、ディーゼルエンジンを始めとする内燃機関に取り付けられて、内燃機関の始動時における点火を補助する熱源として機能する。グロープラグ１０は、ディーゼル微粒子捕集フィルター（ＤＰＦ）の再活性バーナーシステムにおいて用いることもできる。図１に示すように、グロープラグ１０は、主な構成要素として、主体金具２０と、外筒３０と、ヒータ素子４０と、中軸５０と、リング６０と、を備えている。なお、本明細書では、図１におけるグロープラグ１０の軸線Ｏ方向の下方側をグロープラグ１０の「先端側」と呼び、上方側を「後端側」と呼んで説明する。

【0014】

主体金具２０は、軸線Ｏに沿って延びる略円筒状の部材であり、本実施形態では、炭素鋼によって形成されている。主体金具２０の内部には、軸線Ｏに沿って主体金具２０を貫通する軸孔２１が形成されている。また、主体金具２０の後端側の外周面には、雄ネジ部２２が形成されている。この雄ネジ部２２が、内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）のプラグ取り付け孔に形成された雌ネジに螺合することによって、グロープラグ１０が内燃機関に固定される。

【0015】

外筒３０は、軸線Ｏに沿って延びる略円筒状の金属製部材である。外筒３０の内部には、軸線Ｏに沿って外筒３０を貫通する軸孔３１が形成されている。軸孔３１の内径は、ヒータ素子４０の外径と同等、あるいはヒータ素子４０の外径に比べて若干小さく形成されており、軸孔３１内にヒータ素子４０が嵌め込まれる。外筒３０の後端部は、主体金具２０の軸孔２１の先端部に嵌め込まれ、主体金具２０の先端において、主体金具２０と外筒３０とが溶接される。

【0016】

ヒータ素子４０は、軸線Ｏに沿って延びる略円柱状の部材であり、絶縁部４１と、導電部４２とを備えている。ヒータ素子４０は、その中ほどの部位において外筒３０内の軸孔３１内に嵌め込まれている。ヒータ素子４０において、上記中ほどの部位よりも先端側の部分は、外筒３０の先端から突出している。上記中ほどの部位よりも後端側の部分は、主体金具２０の軸孔２１内に収容されている。ヒータ素子４０は、電力が供給されることによって発熱する。

【0017】

絶縁部４１は、絶縁性のセラミックによって形成されている。本実施形態では、絶縁部４１は窒化珪素によって形成されている。ただし、絶縁部４１は、窒化珪素に限らず、例えば、アルミナやサイアロン等の他の絶縁性のセラミックによって形成されていてもよい。この絶縁部４１は、ヒータ素子４０の基体を成す部位である。

【0018】

導電部４２は、絶縁部４１の内部に埋設されており、軸線Ｏ方向に伸長すると共に先端側を頂点にして折り曲げられたＵ字状の構造であり、通電によって抵抗発熱する導電性のセラミックによって形成されている。本実施形態では、導電部４２は、タングステンカーバイドによって形成されている。ただし、導電部４２は、タングステンカーバイドに限らず、例えば、二珪化モリブデンや二珪化タングステン等の他の導電性のセラミックによって形成されていてもよい。

【0019】

Ｕ字状に形成された導電部４２の両端部は、ヒータ素子４０の後端部の外表面において露出する。一方の端部が第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３であり、他方の端部が、一方の端部よりも高電位になる第２の電位側の端部（プラス側端部）４４である。また、導電部４２には、上記第２の電位側の端部（プラス側端部）４４の近傍において、ヒータ素子４０の側面で露出する第２の電位側の接続端子（プラス側接続端子）４６が形成されている。さらに導電部４２には、上記第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３の近傍であって、上記第２の電位側の接続端子４６よりも先端側の位置に、ヒータ素子４０の側面で露出する第１の電位側の接続端子（マイナス側接続端子）４５が形成されている。導電部４２の第１の電位側の接続端子（マイナス側接続端子）４５は、ヒータ素子４０が外筒３０内の軸孔３１内に嵌め込まれることにより、軸孔３１の内壁に接触し、外筒３０と電気的に接続される。なお、本実施形態では、第１の電位側の接続端子４５および第２の電位側の接続端子４６は、導電部４２の他の部位と同じ材料で形成されており、導電部４２の一部として形成されている。ただし、第１の電位側の接続端子４５および第２の電位側の接続端子４６は、導電部４２の他の部位と別体で形成されていてもよい。

【0020】

中軸５０は、軸線Ｏに沿って延びる形状を有し、導電性材料によって形成される棒状の部材であり、主体金具２０の軸孔２１内において、ヒータ素子４０の後端側に配置されている。中軸５０は、例えば、ＳＵＳ４３０等の金属材料によって形成することができる。中軸５０の外径は、主体金具２０の軸孔２１の内径よりも小さく形成されており、中軸５０と軸孔２１の内壁との間には、両者を電気的に絶縁する空隙が形成される。本実施形態では、中軸５０の先端部がヒータ素子４０の後端部に接しており、中軸５０の先端部の構造に特徴があるが、中軸５０の先端部とヒータ素子４０の後端部が接する様子、および、中軸５０の先端部の構造の詳細については後に詳述する。

【0021】

リング６０は、導電材料で形成された円筒状部材であり、主体金具２０の軸孔２１の内部で、中軸５０とヒータ素子４０との間に組み付けられる。具体的には、ヒータ素子４０の後端部と、中軸５０の先端部とが、リング６０の内部に嵌め込まれる。ヒータ素子４０の後端部がリング６０に嵌め込まれることにより、ヒータ素子４０の側面に露出する第２の電位側の接続端子（プラス側接続端子）４６がリング６０の内壁に接する。これにより、ヒータ素子４０の導電部４２の第２の電位側の接続端子（プラス側接続端子）４６が、リング６０を介して中軸５０に電気的に接続される。リング６０は、例えば、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ６３０等の金属材料によって形成することができる。

【0022】

グロープラグ１０では、さらに、中軸５０の後端部において、金属製の端子金具７０が加締め固定されている。

【0023】

また、主体金具２０の後端部には、主体金具２０の軸孔２１の内壁と中軸５０の間、および、主体金具２０の後端と端子金具７０の間に介在するように、円筒状の絶縁部材７２が配置されている。絶縁部材７２は、中軸５０を主体金具２０内で位置決めすることによって、中軸５０と主体金具２０との間を電気的に絶縁する空隙を形成すると共に、端子金具７０と主体金具２０との間を電気的に絶縁する。絶縁部材７２は、絶縁性および使用環境に応じた耐熱性を有する材料、例えば、ナイロン（登録商標）やＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の絶縁性樹脂によって形成することができる。

【0024】

主体金具２０の軸孔２１の内壁と中軸５０の間において、絶縁部材７２よりも先端側には、円筒状の封止部材７４が配置されている。封止部材７４は、中軸５０、絶縁部材７２および主体金具２０の各々に密着することによって、主体金具２０の内部を密閉する。封止部材７４は、絶縁性、弾性、および使用環境に応じた耐熱性を有する材料、例えば、フッ素ゴムやシリコーンゴム等の弾性体によって形成することができる。

【0025】

以上のように構成されたグロープラグ１０では、端子金具７０から電力が供給されると、中軸５０、リング６０および第２の電位側の接続端子４６を通じて導電部４２に電力が供給され、ヒータ素子４０が発熱する。このとき、導電部４２の第１の電位側の接続端子４５は、外筒３０、主体金具２０、および内燃機関のシリンダヘッドを通じて接地される。

【0026】

図２は、ヒータ素子４０の後端部と中軸５０の先端部とが接する部位を含む領域の様子を表わす説明図である。具体的には、図２（Ａ）は、図１において領域Ｘとして破線で囲んだ領域の構成を拡大して示す断面模式図である。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）における２−２断面の様子を表わす断面図である。なお、図２では、図１の領域Ｘ内における主体金具２０については記載を省略している。

【0027】

中軸５０の先端部には、凹部形状５２が形成されている。具体的には、凹部形状５２は、軸線Ｏに垂直方向の面（以下、横断面と呼ぶ）の外周が円形に形成されると共に、横断面の外周が中軸５０の先端部の横断面の外周と同心円となるように形成されている。凹部形状５２は、例えば、中軸５０となる金属製の棒状部材の先端部を切削加工することにより形成すればよい。あるいは、鍛造によって、凹部形状５２を有する中軸５０を作製することとしてもよい。このような凹部形状５２が形成されることにより、中軸５０の先端部の横断面では、中軸５０の外壁を含む部分がリング状に形成される。リング６０内において、中軸５０の先端（最先端）は、ヒータ素子４０の後端部と接触している。なお、本明細書において説明する各部の形状、具体的には、円形、同心円、径が一定等の形状は、各部を備える部材を製造する際に生じる誤差等に起因する公差による歪みや変形を有する形状を含んでいる。

【0028】

図３は、中軸５０の先端部とヒータ素子４０の後端部とを離間して示すことにより、両者を構成する各部の位置関係および大きさを示す説明図である。凹部形状５２は、中軸５０の最先端から後端側に向かう所定の範囲にわたって、横断面の径が一定の長さとなるように形成されている。凹部形状５２における横断面の径が一定である部分を、軸線Ｏに垂直な面に投影したときの範囲を、図３において範囲Ｙとして示す。また、ヒータ素子４０の後端部において露出する第１の電位側の端部４３を、軸線Ｏに垂直な面に投影したときの範囲を、図３において範囲Ｚとして示す。図３に示すように、範囲Ｚは、範囲Ｙの外周から離間した状態で範囲Ｙと重なっている。すなわち、導電部４２の第１の電位側の端部４３は、中軸５０の先端部に凹部形状５２が形成された領域と、軸線Ｏ方向に重なる位置に形成されている。

【0029】

図３では、凹部形状５２の横断面の径が一定である部分の中軸５０の肉厚（中軸５０の先端部における横断面がリング状に形成された部分の厚み）を厚みａとして示している。この厚みａは、中軸５０をリング６０内に圧入する動作を行なうために十分な強度を中軸５０が有することになる値であればよく、例えば５０μｍ以上とすることが望ましい。さらに、図３では、中軸５０の先端部の内壁と、ヒータ素子４０の後端部で露出する導電部４２の第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３との距離をｂ１として示している。この距離ｂ１は、第１の電位側の端部４３と、中軸５０の先端部の内壁と、の間の短絡を抑えるためには、０．１２ｍｍ以上とすることが好ましく、０．２ｍｍ以上とすることがさらに好ましい。また、上記した距離ｂ１は、グロープラグ１０の横断面の径の大型化を抑えるためには、１ｍｍ以下とすることが好ましく、０．８ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。

【0030】

また、図３では、中軸５０の先端部に設けた凹部形状５２において、横断面の径が一定の長さとなるように形成されている部分の軸線Ｏに平行な方向の長さを、凹部深さｃ１として示している。この凹部深さｃ１は、第１の電位側の端部４３と中軸５０との短絡を抑えるためには、０．２ｍｍ以上とすることが好ましく、０．５ｍｍ以上とすることがさらに好ましい。なお、凹部形状５２は、中軸５０において、より深く形成することも可能であり、例えば、端子金具７０が嵌め込まれる位置の手前まで、凹部形状５２を形成することとしてもよい。すなわち、中軸５０において、主体金具２０内に収納される部位は、凹部形状５２が軸線Ｏ方向に延出して形成された中空の構造を有することとしてもよい。

【0031】

なお、中軸５０の最先端の近傍の外壁において、中軸５０の先端側に向かって次第に縮径するテーパを形成してもよい。これにより、中軸５０の先端部をリング６０内に嵌め込む動作を容易化することができる。

【0032】

また、本実施形態では、中軸５０には、先端部近傍の外壁に、後端側に向かって急激に外径が拡大する鍔状の段差部５４が形成されている（図２および図３参照）。中軸５０は、この段差部５４において、リング６０の後端と接している。

【0033】

図４は、本発明の第１の実施形態のグロープラグ１０の製造方法を表わす工程図である。グロープラグ１０を製造する際には、まず、リング６０の後端側から先端側へとヒータ素子４０の先端を挿入し、リング６０内にヒータ素子４０を圧入する（ステップＳ１００）。これにより、導電部４２のプラス側接続端子４６がリング６０の内壁に接触して、導電部４２とリング６０とが電気的に接続される。このとき、ヒータ素子４０がリング６０内に圧入されることで、プラス側接続端子４６とリング６０の内壁との密着状態が高められ、導電部４２とリング６０とが電気的に接続される際の抵抗が十分に抑えられる。

【0034】

その後、外筒３０内に、軸孔３１の後端側からヒータ素子４０を圧入し、外筒３０の先端からヒータ素子４０の先端部を突出させる（ステップＳ１１０）。これにより、導電部４２のマイナス側接続端子４５が軸孔３１の内壁面に密着され、導電部４２と外筒３０とが電気的に接続される。

【0035】

次に、リング６０の後端側に、中軸５０の先端部を圧入し、溶接により両者を固定する（ステップＳ１２０）。既述したように、中軸５０をリング６０内に嵌め込んだときには、中軸５０は段差部５４においてリング６０の後端と接すると共に、中軸５０の先端（最先端）が、ヒータ素子４０の後端部（後端面）に接触する。リング６０と中軸５０との溶接は、リング６０の後端と段差部５４とが接する位置（図２において矢印Ｗ１で示す）において行なえばよい。なお、本実施形態では、ヒータ素子４０が嵌め込まれたリング６０の後端側に中軸５０を圧入する前に、外筒３０内にヒータ素子４０を圧入したが、このステップＳ１１０とステップＳ１２０の順序は逆であってもよい。

【0036】

次に、主体金具２０の軸孔２１内に中軸５０を挿入して、外筒３０の後端部に主体金具２０の先端部を組み付ける（ステップＳ１３０）。このとき、外筒３０と主体金具２０の間は、溶接により固定する。

【0037】

その後、主体金具２０および中軸５０の後端部に、封止部材７４、絶縁部材７２、および端子金具７０を取り付けて（ステップＳ１４０）、グロープラグ１０を完成する。

【0038】

以上のように構成された本実施形態のグロープラグ１０によれば、中軸５０の先端部に凹部形状５２を設けることにより、導電部４２の第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３と中軸５０とが離間されている。そのため、中軸５０の先端部とヒータ素子４０の後端部とをリング６０内で接触させても、第１の電位側の端部４３と中軸５０の間の短絡を抑えることができる。第１の電位側の端部４３と中軸５０とを短絡させることなく中軸５０の先端部とヒータ素子４０の後端部とを接触させることができるため、リング６０の軸線Ｏ方向の長さを大きくしなくても、リング６０とヒータ素子４０の間を固定する力、およびリング６０と中軸５０の間を固定する力を、より大きく確保することができる。そのため、グロープラグ１０の製造工程において、リング６０にヒータ素子４０を嵌め込んだ部材、あるいは、さらに中軸５０を嵌め込んだ部材の取り扱いが、より容易になる。

【0039】

また、上記のようにリング６０の軸線Ｏ方向の長さを抑えることができるため、ヒータ素子４０および中軸５０をリング６０内に圧入する際の圧入荷重を低減することができる。圧入荷重が過剰であると、例えば、中軸５０の圧入時にリング６０が軸線Ｏ方向にスライドして、リング６０とヒータ素子４０および中軸５０との相対的な位置が、所望の位置からずれる可能性がある。リング６０がスライドすると、例えば第２の電位側の接続端子（プラス側接続端子）４６とリング６０との接触が十分に確保できなくなる可能性が生じるが、電極圧入荷重を抑えることで、このような不都合を抑えることができる。あるいは、圧入荷重が過剰であると、中軸５０の圧入時に中軸が変形する可能性がある。中軸５０が変形すると、グロープラグ１０内で中軸５０が主体金具２０の軸孔２１の内壁面に接触して短絡する可能性があるが、圧入荷重を低減することで、このような不都合を抑制することができる。

【0040】

また、中軸５０の先端部とヒータ素子４０の後端部とを接触させることができるため、グロープラグ１０の軸線方向の長さをより短くすることができる。さらに、中軸５０をリング６０内に圧入する際には、中軸５０の先端部がヒータ素子４０の後端部に接するまで嵌め込めばよく、特別な位置制御を行なう必要がないため、グロープラグ１０の組付けの動作を容易化することができる。

【0041】

さらに、本実施形態では、中軸５０の先端部に凹部形状５２を設けているため、導電部４２のマイナス側端部４３と中軸５０とを離間させるための構造を、容易に形成することができる。すなわち、切削などの簡易な加工により、あるいは、鍛造により中軸５０を形成する際に同時に、中軸５０の先端部に凹部形状５２を設けることができる。

【0042】

Ｂ．第２の実施形態：
図５は、第２の実施形態のグロープラグ１１０の概略構成を表わす断面模式図である。第２の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第２の実施形態のグロープラグ１１０は、中軸５０に代えて中軸１５０を備え、ヒータ素子４０に代えてヒータ素子１４０を備えること以外は、第１の実施形態のグロープラグ１０と同様の構成を有している。図５では、図２と同様にして、ヒータ素子１４０の後端部と中軸１５０の先端部とが接する部位を含む領域のみを拡大して示している。

【0043】

グロープラグ１１０における中軸１５０の先端部には、軸線Ｏ方向に垂直な平坦面が形成されている。これに対してヒータ素子１４０の後端部には、凹部形状１４７が形成されている。凹部形状１４７は、ヒータ素子１４０の後端部において、外周から中心に向かって次第に軸線Ｏ方向に深くなる形状に形成されている。そのため、ヒータ素子１４０は、凹部形状１４７の最後端において中軸１５０の先端部に接している。また、導電部４２の第１の電位側の端部４３は、ヒータ素子１４０の凹部形状１４７のうちの最後端とは異なる位置に形成されている。なお、第１の電位側の端部４３と中軸１５０の後端部との間の軸線Ｏ方向の距離ｃ２（図５参照）は、両者の絶縁性を確保するために、例えば、０．２ｍｍ以上とすることが好ましく、０．５ｍｍ以上とすることがさらに好ましい。このような凹部形状１４７は、例えば、第１の実施形態のヒータ素子４０と同様に後端部が平坦な素子を作製した後に、その後端部を研磨することにより形成することができる。

【0044】

このような凹部形状１４７をヒータ素子１４０の後端部に設けることで、ヒータ素子１４０の後端部と中軸１５０の先端部とをリング６０内で接触させても、導電部４２の第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３と中軸１５０との間を絶縁することができ、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0045】

Ｃ．第３の実施形態：
図６は、第３の実施形態のグロープラグ２１０の概略構成を表わす断面模式図である。第３の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第３の実施形態のグロープラグ２１０は、中軸５０に代えて中軸２５０を備えること以外は、第１の実施形態のグロープラグ１０と同様の構成を有している。図６では、図２と同様にして、ヒータ素子４０の後端部と中軸２５０の先端部とが接する部位を含む領域のみを拡大して示している。

【0046】

グロープラグ２１０の中軸２５０には、その先端部において、先端側に突出する凸部形状２５６が形成されている。凸部形状２５６は、横断面の外周が円形に形成されると共に、凸部形状２５６の横断面の外周がリング６０の横断面の内周と同心円になる形状に形成されている。中軸２５０が凸部形状２５６の最先端においてヒータ素子４０の後端部に接することで、リング６０内では、中軸２５０の先端部の外壁とリング６０の内壁とヒータ素子４０の後端面との間に、空間１５２が形成される。ヒータ素子４０の後端面において、導電部４２の第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３と、凸部形状２５６の外周とは、軸線Ｏに垂直な方向に距離ｂ２だけ離間している。すなわち、第１の電位側の端部４３は、中軸２５０における凸部形状２５６のうちの最先端とは異なる部位と、軸線Ｏ方向に重なる位置に形成されている。なお、第１の電位側の端部４３と中軸２５０の後端部との間の軸線Ｏ方向の距離ｃ３（図６参照）、すなわち凸部形状２５６の高さは、第１の電位側の端部４３と中軸２５０の絶縁性を確保するために、例えば、０．２ｍｍ以上とすることが好ましく、０．５ｍｍ以上とすることがさらに好ましい。このような凸部形状２５６は、例えば、中軸２５０となる金属製の棒状部材の先端部を切削加工することにより形成すればよい。あるいは、鍛造によって、凸部形状２５６を有する中軸２５０を作製することとしてもよい。

【0047】

このような凸部形状２５６を中軸２５０の先端部に設けることで、ヒータ素子１４０の後端部と中軸２５０の先端部とをリング６０内で接触させても、導電部４２の第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３と中軸２５０との間を絶縁することができ、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0048】

なお、グロープラグ２１０において、中軸２５０の外壁とリング６０の内壁との重なり部分の軸線Ｏ方向の長さｄ（図６参照）は、グロープラグ２１０の製造工程において、取り扱い上の支障が無い程度の強度で両者を固定できる長さであればよい。例えば、リング６０に中軸２５０を嵌め込んだ後に直ちに溶接にて両者を固定する場合には、中軸２５０の外壁とリング６０の内壁との重なりを設けず、上記長さｄを０としてもよい。

【0049】

Ｄ．第４の実施形態：
図７は、第４の実施形態のグロープラグ３１０の概略構成を表わす断面模式図である。第４の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。第４の実施形態のグロープラグ３１０は、中軸５０に代えて、第２の実施形態と同様の中軸１５０を備え、ヒータ素子４０に代えてヒータ素子３４０を備えること以外は、第１の実施形態のグロープラグ１０と同様の構成を有している。図７では、図２と同様にして、ヒータ素子４０の後端部と中軸２５０の先端部とが接する部位を含む領域のみを拡大して示している。

【0050】

グロープラグ３１０の中軸１５０の先端部には、軸線Ｏ方向に垂直な平坦面が形成されている。これに対してヒータ素子３４０の後端部には、凸部形状３４８が形成されている。凸部形状３４８は、ヒータ素子３４０の外周から中心に向かって次第に軸線Ｏ方向に突出する形状に形成されている。ヒータ素子３４０が凸部形状３４８の最先端において中軸１５０の先端部に接することで、リング６０内では空間３４７が形成される。なお、第１の電位側の端部４３と中軸１５０の後端部との間の軸線Ｏ方向の距離ｃ４（図７参照）は、両者の絶縁性を確保するために、例えば、０．２ｍｍ以上とすることが好ましく、０．５ｍｍ以上とすることがさらに好ましい。このような凸部形状３４８は、例えば、第１の実施形態のヒータ素子４０と同様に後端部が平坦な素子を作製した後に、その後端部を研磨することにより形成することができる。

【0051】

このような凸部形状３４８をヒータ素子３４０の後端部に設けることで、ヒータ素子３４０の後端部と中軸１５０の先端部とをリング６０内で接触させても、導電部４２の第１の電位側の端部（マイナス側端部）４３と中軸１５０との間を絶縁することができ、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0052】

Ｅ．変形例：
・変形例１（凹部形状および凸部形状の変形）：
上記各実施形態では、中軸の先端部とヒータ素子の後端部のいずれか一方に、凹部形状または凸部形状を設けたが、異なる構成としてもよい。例えば、中軸の先端部とヒータ素子の後端部の両方に凸部形状を設けてもよく、中軸の先端部とヒータ素子の後端部の両方に凹部形状を設けてもよい。いずれの場合であっても、中軸の先端部とヒータ素子の後端部とを接触させたときに、ヒータ素子の後端部のうちの第１の電位側の端部を除く領域と中軸の先端部とが接触し、導電部の第１の電位側の端部（マイナス側端部）が中軸から離間していればよい。

【0053】

また、上記各実施形態において、中軸の先端部あるいはヒータ素子の後端部に設けた凹部形状や凸部形状は、種々の変形が可能である。いずれの凹部形状も、図２の凹部形状５２のように、一定の深さまでは横断面の径が一定となるように形成してもよく、図５の凹部形状１４７のように、深くなるに従って次第に縮径するように形成してもよい。また、いずれの凸部形状も、図６の凸部形状２５６のように、横断面の径が一定となるように形成してもよく、図７の凸部形状３４８のように、高くなるに従って次第に縮径するように形成してもよい。また、上記各実施形態では、中軸の先端部あるいはヒータ素子の後端部に設けた凹部形状や凸部形状は、横断面が円形となるように形成したが、異なる構成としてもよい。凹部形状および凸部形状は、これを設けることにより、導電部の第１の電位側の端部と中軸との間が離間する形状であればよい。

【0054】

・変形例２（プラス側端部の位置関係の変形）：
上記各実施形態では、ヒータ素子の後端部において露出する導電部の第２の電位側の端部（プラス側端部）も、第１の電位側の端部（マイナス側端部）と同様に、中軸から離間しているが、第２の電位側の端部は、中軸と接していても差し支えない。ただし、ヒータ素子の導電部と中軸との間の所望の導通状態を十分に確保するには、第２の電位側の端部と中軸との接触により導通を確保するのではなく、第２の電位側の接続端子４６とリングとの間で導通を確保することが望ましい。すなわち、圧入による接触の確保のような密着状態によって導電部とリングとを接続して、十分に接触抵抗を抑えることが望ましい。

【0055】

また、ヒータ素子後端部において、導電部の露出部である第２の電位側の端部４４を設けないこととしてもよい。第１の電位側の端部が後端部で露出するヒータ素子を用いるならば、本発明を適用することにより、各実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0056】

・変形例３（中軸の先端部近傍の形状の変形）：
上記各実施形態では、中軸の先端部近傍の外壁に、後端側に向かって急激に外径が拡大し、リングの後端と接する段差部５４を設けたが、このような段差部を設けないこととしてもよい。以下に、一例として、中軸に段差部５４を設けない構成を第１の実施形態に適用した例を変形例として示す。

【0057】

図８は、本発明の変形例としてのグロープラグ４１０の概略構成を表わす断面模式図である。本変形例において、第１の実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して詳しい説明は省略する。本変形例のグロープラグ４１０は、中軸５０に代えて中軸４５０を備えること以外は、第１の実施形態のグロープラグ１０と同様の構成を有している。図８では、図２と同様にして、ヒータ素子４０の後端部と中軸４５０の先端部とが接する部位を含む領域のみを拡大して示している。中軸４５０の先端部には、第１の実施形態と同様の凹部形状５２が形成されている。ただし、中軸４５０の先端部近傍の外壁には、段差部５４が設けられておらず、中軸４５０の外径は、リング６０の後端と接する位置から後端側に向かって、次第に縮径している。なお、グロープラグ４１０では、中軸４５０とリング６０との溶接は、リング６０の後端と中軸４５０の外表面とが接する位置（図８において矢印Ｗ２で示す）において行なえばよい。

【0058】

このようなグロープラグ４１０では、リング６０内にヒータ素子４０の後端部を先に嵌め込んだ場合には、中軸４５０の先端部がヒータ素子４０の後端部に当接するまでリング６０内への中軸４５０の嵌め込みを行なえばよい。そのため、段差部５４を設けなくても、さらに、中軸４５０の嵌め込み位置の特別な制御を行なわなくても、中軸４５０をリング６０内に嵌め込む動作を容易に行なうことができる。また、中軸の嵌め込み位置に対応して十分な精度が要求される段差部５４を形成する必要が無いため、中軸の製造工程を簡素化することができる。なお、中軸に段差部５４を設けない構成は、中軸の先端部およびヒータ素子の後端部における凹凸形状が異なる場合、例えば第２ないし第４の実施形態において、同様に適用してもよい。

【0059】

・変形例４（リングと中軸の組付け方法の変形）：
上記各実施形態では、中軸の先端部をリングの後端部に圧入した後に、中軸の先端部とリングの後端部とを溶接したが、異なる構成としてもよい。例えば、中軸の先端部をリングの後端部に圧入した後に、溶接を行なわないこととしてもよい。あるいは、中軸の先端部の外径をリングの後端部の内径よりも小さく形成し、中軸の先端部をリング内に単に挿入することによって、リングへの中軸の嵌め込みを行ない、その後両者を溶接してもよい。また、中軸の先端部をリング内に挿入した後に、リングの外側から加締めることによって、中軸とリングとを固定してもよい。なお、中軸の先端部の外径をリングの後端部の外径よりも小さくし、中軸の先端部に凹部形状を設ける場合には、中軸の先端部における凹部形状が形成された部分の側面は、リングの内壁から離間していてもよい。このような場合であっても、中軸の先端部とヒータ素子の後端部とを接触させたときに、ヒータ素子の後端部のうちの第１の電位側の端部を除く領域と中軸の先端部とが接触していればよい。

【0060】

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0061】

１０，１１０，２１０，３１０，４１０…グロープラグ
２０…主体金具
２１…軸孔
２２…雄ネジ部
３０…外筒
３１…軸孔
４０，１４０，３４０…ヒータ素子
４１…絶縁部
４２…導電部
４３…第１の電位側の端部（マイナス側端部）
４４…第２の電位側の端部（プラス側端部）
４５…第１の電位側の接続端子（マイナス側接続端子）
４６…第２の電位側の接続端子（プラス側接続端子）
５０，１５０，２５０，４５０…中軸
５２…凹部形状
５４…段差部
６０…リング
７０…端子金具
７２…絶縁部材
７４…封止部材
１４７…凹部形状
１５２…空間
２５６…凸部形状
３４７…空間
３４８…凸部形状

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】