特許 7313268 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】

(24)【登録日】2023-07-13

(45)【発行日】2023-07-24

(54)【発明の名称】グロープラグ

(51)【国際特許分類】

   F23Q 7/00 20060101AFI20230714BHJP

   H05B 3/44 20060101ALI20230714BHJP

   H05B 3/03 20060101ALI20230714BHJP

【ＦＩ】

F23Q7/00 V

F23Q7/00 605F

H05B3/44

H05B3/03

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019230312

(22)【出願日】2019-12-20

(65)【公開番号】P2021099175

(43)【公開日】2021-07-01

【審査請求日】2022-10-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000003333

【氏名又は名称】ボッシュ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】趙 艱

(72)【発明者】

【氏名】浜本 嘉大

(72)【発明者】

【氏名】菅原 拓矢

(72)【発明者】

【氏名】塩見 圭介

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／０８３９１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開昭６２－１７２９５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特表２００７－５０７６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２５７６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第３７６２１０３（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｑ ７／００

Ｈ０５Ｂ ３／４４

Ｈ０５Ｂ ３／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発熱部を含むロッド状のヒータと、
前記ヒータの外周面の一部をそれぞれが覆うように間隙をもって軸方向に並ぶ複数のメタライズ部と、
前記ヒータが挿入される、導電性を有する外筒と、
前記複数のメタライズ部を覆うように前記ヒータと前記外筒との間に配置され、前記ヒータを前記外筒に接合させる、導電性を有する接合部と、
を備え、
前記ヒータは、前記発熱部に導通する電極であって、前記ヒータの外周面に一部が露出するように配置された電極をさらに含み、
前記複数のメタライズ部は、前記電極にそれぞれが接触するように配置されていることを特徴とする、グロープラグ。

【請求項2】

３つ以上の前記メタライズ部を有することを特徴とする、請求項１に記載のグロープラグ。

【請求項3】

前記複数のメタライズ部の少なくとも１つは、前記電極の露出部を通るように軸方向に貫通する少なくとも１つのスリットを有することを特徴とする、請求項１または２記載のグロープラグ。

【請求項4】

前記複数のメタライズ部の少なくとも１つは、前記電極の露出部を通るように軸方向に貫通する複数のスリットを有することを特徴とする、請求項３記載のグロープラグ。

【請求項5】

前記複数のメタライズ部の少なくとも１つは、前記ヒータの外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のグロープラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の始動補助として使用されるグロープラグに関する。

【背景技術】

【0002】

ディーゼルエンジンの始動補助用に使用されるグロープラグは一般的に、ヒータと、ヒータが挿入される外筒を有しており、ヒータは、ろう付けなど導電性を有する接合部によって外筒に固定されている。こうして、ヒータに含まれる電極と外筒とが電気的に接続され、ヒータに含まれる発熱部への電極供給が可能となっている。一方、セラミックスヒータの周方向外周部に露出させた電極を覆うように第１のメタライズ部を形成するとともに、第１のメタライズ部よりも先端側の金属製外筒の先端部に対応する位置に、表面濡れ性改善のための第２のメタライズ部を形成する、セラミックスヒータ型グロープラグの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、セラミックスヒータと金属製外筒とをロウ付けにより接合する際に、接合部以外へのロウ材の回り込みをできる限り防止し、できる限り少ない量のロウ材を効率的に接合部に供給することを可能としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１４／０８３９１３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ヒータは熱源であり、さらにヒータは燃焼室の熱にさらされるため、ヒータ上に形成されたメタライズ部には熱応力が与えられる。また、グロープラグは車両に配置されるため、グロープラグにはエンジンの稼働や車両の走行などにより振動や加速度が与えられ、これによりメタライズ部にも応力が与えられる。しかしながら、上記特許文献１ではこのような熱応力や応力によってメタライズ部が剥離して導通不良が発生する可能性を低減させる必要性は考慮されていない。このため、メタライズ部における導通信頼性の向上において改善の余地があった。

【0005】

そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ヒータの発熱部に電力を供給するための経路における導通信頼性を向上させたグロープラグを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るグロープラグは、発熱部を含むロッド状のヒータと、前記ヒータの外周面の一部をそれぞれが覆うように間隙をもって軸方向に並ぶ複数のメタライズ部と、前記ヒータが挿入される、導電性を有する外筒と、前記複数のメタライズ部を覆うように前記ヒータと前記外筒との間に配置され、前記ヒータを前記外筒に接合させる、導電性を有する接合部と、を備える。前記ヒータは、前記発熱部に導通する電極であって、前記ヒータの外周面に一部が露出するように配置された電極をさらに含み、前記複数のメタライズ部は、前記電極にそれぞれが接触するように配置されている。

【0007】

この態様によれば、電極に接触するメタライズ部を複数に分割することができる。このため、たとえば複数のメタライズ部の一部が電極から剥離するなどして導通に不具合が生じた場合でも、他のメタライズ部によって導通を確保することができる。このため、導通
信頼性を向上させることができる。

【0008】

３つ以上の前記メタライズ部を有していてもよい。この態様によれば、例えば２つのメタライズ部が電極から剥離するなどして導通に不具合が生じた場合でも、他のメタライズ部によって導通を確保することができる。このため、導通信頼性をさらに向上させることができる。

【0009】

前記複数のメタライズ部の少なくとも１つは、前記電極の露出部を通るように軸方向に貫通する少なくとも１つのスリットを有していてもよい。この態様によれば、電極に接触するメタライズ部をさらに分割することができるため、導通信頼性をさらに向上させることができる。なお、複数のメタライズ部の少なくとも１つは、前記電極の露出部を通るように軸方向に貫通する複数のスリットを有していてもよい。

【0010】

前記複数のメタライズ部の少なくとも１つは、前記ヒータの外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていてもよい。この態様によれば、メタライズ部を用いてエンジンの燃焼室からのガスを遮蔽することができる。このため、ガス漏洩に対する対策のコストを低減することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明により、ヒータの発熱部に電力を供給するための経路における導通信頼性を向上させたグロープラグを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施形態に係るグロープラグの軸線に沿った断面図である。

【図2】図１の領域Ｐの拡大図である。

【図3】図２の領域Ｑの拡大図である。

【図4】図３の視点Ｒから第１の実施形態に係るグロープラグを見た図である。

【図5】図３の視点Ｒから第２の実施形態に係るグロープラグを見た図である。

【図6】図３の視点Ｒから第３の実施形態に係るグロープラグを見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の実施形態をとりうる。

【0014】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るグロープラグ１０の軸線に沿った断面図である。グロープラグ１０は、内燃機関の燃焼室内（予燃焼型の内燃機関の場合には予燃焼室、直噴型の内燃機関の場合には内燃機関の燃焼室）に先端が挿入されて保持され、その先端が発熱することで内燃機関の始動を補助する。

【0015】

グロープラグ１０は、ヒータ１２、外筒１４、およびハウジング１６を有する。ヒータ１２は、その軸方向に延在するロッド状の部材である。外筒１４は、導電性を有する金属で形成されており、先端が露出するようにヒータ１２の後端側の一部が挿入され固定される。ハウジング１６も筒状の部材である。外筒１４は、その後端側の一部がハウジング１６に挿入され固定される。

【0016】

ヒータ１２は、セラミックヒータであり、導電性セラミックス３０、および導電性セラミックス３０を覆う絶縁性セラミックス３２を有する。導電性セラミックス３０は、発熱部３４と、リード３６と、を有する。

【0017】

発熱部３４は、Ｕ字形に形成されている。発熱部３４は、リード３６よりも高抵抗性を有する発熱抵抗体である。発熱部３４は、焼結により形成された焼結体であり、導電性セラミックスにより形成されている。発熱部３４は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）などを含む炭化物、窒化物、珪化物などを主成分とする材料により形成されている。

【0018】

リード３６は、無機導電体である炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とし、これに窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）が添加されている。リード３６もまた、焼結により形成された焼結体である。

【0019】

絶縁性セラミックス３２もまた、焼結により形成された焼結体である。絶縁性セラミックス３２は、発熱部３４及びリード３６を覆っている。すなわち、発熱部３４及びリード３６は、絶縁性セラミックス３２に埋設されている。

【0020】

グロープラグ１０は、リードワイヤ１７、外部接続端子１８、インシュレータ２０、およびラウンドピン２２をさらに有する。リードワイヤ１７は、その先端がヒータ１２の後端に接続されている。外部接続端子１８は、その先端がリードワイヤ１７の後端に接続されており、その後端周辺でインシュレータ２０に保持されている。外部接続端子１８の後端部はハウジング１６から突出している。外部接続端子１８の後端部は、ラウンドピン２２に固定されている。

【0021】

図２は、図１の領域Ｐの拡大図である。リード３６は、軸方向に延在する正側リード３６ａおよび負側リード３６ｂからなる。正側リード３６ａおよび負側リード３６ｂは、Ｕ字型の発熱部３４の２つの端部にそれぞれ接続されている。

【0022】

ヒータ１２は、正側電極４０、および負側電極５０をさらに有する。正側電極４０は、その一部がヒータ１２の後端から露出するように、ヒータ１２の後端部に埋設されている。負側電極５０は、その一部がヒータ１２の外周面に露出するようにヒータ１２の外周面周辺に埋設されている。

【0023】

正側リード３６ａは、ヒータ１２の後端まで軸線方向に延在している。正側リード３６ａの後端は、正側電極４０に接続されている。正側電極４０の露出箇所は、キャップ状の接続部４２に接触し且つ覆われている。この接続部４２にリードワイヤ１７の先端が接続されている。こうして、リードワイヤ１７は、接続部４２、正側電極４０、正側リード３６ａを介して発熱部３４に電気的に接続されており、リードワイヤ１７から発熱部３４に発熱のための電力が供給される。

【0024】

負側リード３６ｂは、ヒータ１２の後端の手前まで軸方向に延在している。負側リード３６ｂの後端は、負側電極５０に接続されている。

【0025】

図３は、図２の領域Ｑの拡大図である。グロープラグ１０は、メタライズ部５２および接合部５４をさらに有する。メタライズ部５２は、銀ろうにチタンを加えた物質をセラミック表面に焼き付ける処理により、ヒータ１２の表面に固着される。第１の実施形態では、メタライズ部５２は、第１メタライズ部５２ａ、第２メタライズ部５２ｂ、および第３メタライズ部５２ｃからなる。

【0026】

外筒１４は、その内周面が、収容されたヒータ１２の外周面とろう付による接合部５４を介して接合される。このとき接合部５４は、第１メタライズ部５２ａ、第２メタライズ部５２ｂ、および第３メタライズ部５２ｃを覆うようにヒータ１２と外筒１４との間に配置され、ヒータ１２を外筒１４に接合させる。第１の実施形態ではろう付けに銀ろうが用
いられるが、他の導電性を有する材料が用いられてもよい。また、接合部５４の接合方法はろう付に限られず、他の接合方法であってもよい。こうして、負側リード３６ｂは、負側電極５０、メタライズ部５２、および接合部５４を介して外筒１４に電気的に接続される。

【0027】

図４は、図３の視点Ｒから第１の実施形態に係るグロープラグ１０を見た図である。ヒータ１２は熱源であり、さらにヒータ１２はエンジンの燃焼室からの熱にさらされるため、セラミックスで形成されたヒータ１２と金属で形成された外筒１４との間の熱膨張率の差によって、ヒータ１２上に形成されたメタライズ部５２には熱応力が与えられる。また、グロープラグ１０は車両に配置されるため、グロープラグ１０にはエンジンの稼働や車両の走行などにより振動や加速度が与えられ、これによりヒータ１２と外筒１４との間に引っ張り力が与えられ、メタライズ部５２にも応力が与えられる。

【0028】

このような熱応力や応力によってメタライズ部５２がヒータ１２から剥離することによる導通信頼性の低下を抑制すべく、第１の実施形態では、第１メタライズ部５２ａ、第２メタライズ部５２ｂ、および第３メタライズ部５２ｃは、ヒータ１２の外周面の一部をそれぞれが覆うように間隙をもって軸方向に並ぶ。また、第１メタライズ部５２ａ、第２メタライズ部５２ｂ、および第３メタライズ部５２ｃは、負側電極５０にそれぞれが接触するように配置されている。これにより、負側電極５０に接触するメタライズ部を複数に分割することができる。このため、たとえば第１メタライズ部５２ａ、第２メタライズ部５２ｂ、および第３メタライズ部５２ｃの一部が負側電極５０から剥離するなどして導通に不具合が生じた場合でも、他のメタライズ部によって導通を確保することができる。このため、導通信頼性を向上させることができる。

【0029】

第１の実施形態では、第１メタライズ部５２ａ、第２メタライズ部５２ｂ、および第３メタライズ部５２ｃの３つのメタライズ部を有する。ただし、メタライズ部の数は３つに限定されず、２つ、または４つ以上であってもよい。

【0030】

第１の実施形態では、第１メタライズ部５２ａ、第２メタライズ部５２ｂ、および第３メタライズ部５２ｃの３つのメタライズ部すべてが、ヒータ１２の外周面を取り囲む連続する筒状に形成されている。すなわち、３つのメタライズ部すべてが、軸方向に貫通するスリットを有していない。しかし、第１メタライズ部５２ａ、第２メタライズ部５２ｂ、および第３メタライズ部５２ｃの少なくとも１つがヒータ１２の外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていればよい。すなわち、第１メタライズ部５２ａ、第２メタライズ部５２ｂ、および第３メタライズ部５２ｃの少なくとも１つが、軸方向に貫通するスリットを有していなければよい。これにより、メタライズ部を用いてエンジンの燃焼室からのガスを遮蔽することができる。このため、ガス漏洩に対する対策のコストを低減することができる。

【0031】

（第２の実施形態）
図５は、図３の視点Ｒから第２の実施形態に係るグロープラグ１００を見た図である。以下、第１の実施形態と同一の構成は同一の符号を付して説明を省略する。

【0032】

第２の実施形態では、メタライズ部５２に代えてメタライズ部１５２が設けられている。メタライズ部１５２は、第１メタライズ部１５２ａおよび第２メタライズ部１５２ｂからなる。第１メタライズ部１５２ａは、負側電極５０の露出部を通るように軸方向に貫通する１つのスリット１５２ｃを有する。これにより、負側電極５０に接触するメタライズ部をさらに分割することができるため、導通信頼性をさらに向上させることができる。

【0033】

第２メタライズ部１５２ｂは、前記ヒータの外周面を取り囲む連続する筒状に形成され
ていている。すなわち、第２メタライズ部１５２ｂが、軸方向に貫通するスリットを有していない。これにより、第２メタライズ部１５２ｂを用いてエンジンの燃焼室からのガスを遮蔽することができる。このため、ガス漏洩に対する対策のコストを低減することができる。

【0034】

第２の実施形態では、ヒータ１２の先端側に位置する第２メタライズ部１５２ｂが、前記ヒータの外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていている。これにより、エンジンの燃焼室からのガスがスリットに入り込むことを回避することができる。

【0035】

なお、第２の実施形態においても、ヒータ１２の外周面の一部をそれぞれが覆うように間隙をもって軸方向に並ぶ３つ以上のメタライズ部が設けられていてもよい。これら３つ以上のメタライズ部は、負側電極５０にそれぞれが接触するように配置されていてもよい。複数のメタライズ部の少なくとも１つは、負側電極５０の露出部を通るように軸方向に貫通する１つスリットを有していてもよい。これにより、負側電極５０の露出部上でメタライズ部をさらに細かく分割することができる。なお、このときも、エンジンの燃焼室からのガスを遮蔽するため、複数のメタライズ部の少なくとも１つは、ヒータ１２の外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていている。

【0036】

（第３の実施形態）
図６は、図３の視点Ｒから第３の実施形態に係るグロープラグ２００を見た図である。以下、上述の実施形態と同一の構成は同一の符号を付して説明を省略する。

【0037】

第３の実施形態では、メタライズ部５２に代えてメタライズ部２５２が設けられている。メタライズ部２５２は、第１メタライズ部２５２ａおよび第２メタライズ部２５２ｂからなる。第１メタライズ部２５２ａは、負側電極５０の露出部を通るように軸方向に貫通する２つのスリット２５２ｃを有する。なお、スリットの数は２つに限定されないことはもちろんであり、第１メタライズ部２５２ａは、負側電極５０の露出部を通るように軸方向に貫通する３つ以上のスリット２５２ｃを有していてもよい。これにより、負側電極５０に接触するメタライズ部をさらに分割することができるため、導通信頼性をさらに向上させることができる。

【0038】

第２メタライズ部２５２ｂは、前記ヒータの外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていている。すなわち、第２メタライズ部２５２ｂが、軸方向に貫通するスリットを有していない。これにより、第２メタライズ部２５２ｂを用いてエンジンの燃焼室からのガスを遮蔽することができる。このため、ガス漏洩に対する対策のコストを低減することができる。

【0039】

第３の実施形態では、ヒータ１２の先端側に位置する第２メタライズ部２５２ｂが、前記ヒータの外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていている。これにより、エンジンの燃焼室からのガスがスリットに入り込むことを回避することができる。

【0040】

なお、第３の実施形態においても、ヒータ１２の外周面の一部をそれぞれが覆うように間隙をもって軸方向に並ぶ３つ以上のメタライズ部が設けられていてもよい。これら３つ以上のメタライズ部は、負側電極５０にそれぞれが接触するように配置されていてもよい。複数のメタライズ部の少なくとも１つは、負側電極５０の露出部を通るように軸方向に貫通する複数のスリットを有していてもよい。これにより、負側電極５０の露出部上でメタライズ部をさらに細かく分割することができる。なお、このときも、エンジンの燃焼室からのガスを遮蔽するため、複数のメタライズ部の少なくとも１つは、ヒータ１２の外周面を取り囲む連続する筒状に形成されていている。

【0041】

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

【符号の説明】

【0042】

１０ グロープラグ，１２ ヒータ，１４ 外筒，１６ ハウジング，１８ 外部接続端子，２０ インシュレータ，２２ ラウンドピン，３０ 導電性セラミックス，３２ 絶縁性セラミックス，３４ 発熱部，３６ リード，３６ａ 正側リード，３６ｂ 負側リード，４０ 正側電極，４２ 接続部，４４ リードワイヤ，５０ 負側電極，５２ メタライズ部，５２ａ 第１メタライズ部，５２ｂ 第２メタライズ部，５２ｃ 第３メタライズ部，５４ 接合部，１００ グロープラグ，１５２ メタライズ部，１５２ａ 第１メタライズ部，１５２ｂ 第２メタライズ部，１５２ｃ スリット，２００ グロープラグ，２５２ メタライズ部，２５２ａ 第１メタライズ部，２５２ｂ 第２メタライズ部，２５２ｃ スリット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】