燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ
【課題】パイプをセラミック基体に圧入等により締り嵌めとしてなるセラミックヒータを備えると共に、そのパイプの外周面に、燃焼圧検知のため、ハウジングに対するヒータの先後動を許容してシールを確保するシール部材を溶接してなる燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグで、その溶接によってそのパイプの内周面が凹むこと等に起因する、その内周面とセラミック基体の外周面間における気密性を保つ。
【解決手段】パイプ２０の内周面２２にメッキ層２５を形成しておき、これをセラミック基体１１に圧入等により締り嵌めとし、このパイプにシール部材を溶接する。これにより、そのパイプの内周面に溶接歪で発生する凹部２２ｃを、圧縮されていたメッキ層が埋め得るため、前記内、外周面間の凹部に対応する部位に空隙ができないため、その内、外周面間における気密性の低下を防止できる。
【解決手段】パイプ２０の内周面２２にメッキ層２５を形成しておき、これをセラミック基体１１に圧入等により締り嵌めとし、このパイプにシール部材を溶接する。これにより、そのパイプの内周面に溶接歪で発生する凹部２２ｃを、圧縮されていたメッキ層が埋め得るため、前記内、外周面間の凹部に対応する部位に空隙ができないため、その内、外周面間における気密性の低下を防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼室内における着火の促進と、それに加えて燃焼圧を検知（検出）する機能を備えた燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ（以下、単にグロープラグともいう）としては各種のものが知られている（例えば、特許文献１、２）。図７は、これと同種のグロープラグ９０１の断面構造を簡略化して示した破断縦断面図である。同図のものは、筒状をなすハウジング４０内に、通電することによって発熱する棒状（円軸状）のセラミックヒータ１０を、自身の先端（燃焼室内に突出する側の端。図示下端）１０ａが、そのハウジング４０の先端５３から突出するようにして備えている。なお、図７、および図８中の２点鎖線は、エンジンヘッドＨにおける燃焼室の近傍部分を示す。
【０００３】
このようなグロープラグ９０１では、燃焼圧を検知するためにセラミックヒータ（以下、単にヒータともいう）１０がハウジング４０内において、その軸（軸線）Ｇ方向（先後方向）に、数十μｍ程度と微小ではあるが変位可能に配置されている。そのため、ヒータ１０は、ハウジング４０の内周面５５との間に空隙（環状空隙Ｋ）を保持して配置されている。そして、このヒータ１０の後方には、これに同軸で突き合わせ状に配置された通電用の軸部材６０が接続用のパイプ１９を介して設けられている。これにより、ヒータ１０が燃焼圧によって先端１０ａから後方に押されることによって発生する変位（又は圧力）を、この軸部材６０を介して、後方に設けられた例えば歪部材２１０に与え、これに取付けられた歪センサ（歪ゲージ）２２０にて、その歪量を検出（測定）することで、燃焼圧を検出するように構成されている。
【０００４】
ところで、このグロープラグ９０１では、高温、高圧の燃焼ガスが、ハウジング４０の先端５３から、その先端部位の内周面とヒータ１０の外周面との間の先端側の隙間（環状空隙Ｋ）を通ってハウジング４０内の後方に入り込むのを防止する（シールを確保する）必要がある。このため、同図のグロープラグ９０１では、ハウジング４０の先端部位（先端側ハウジング５０）に続く後方の内側に形成された環状空間内に、燃焼ガスの侵入を防止する金属製のシール部材３０を備えている。このシール部材３０は、ハウジング４０に対するヒータ１０の軸Ｇ方向の変位を許容するため、ベローズやダイアフラムのようにそれ自体が容易に変形できる金属薄膜（例えば、ＳＵＳ３０４製又はＳＵＳ６３０製で、０．１〜０．２ｍｍ厚の薄膜）で、十分な可撓性のある環状膜部（メンブレン）を有する環状又は筒状のものとされる。
【０００５】
同図のシール部材３０においては、後端３５側が大径で、先端３２側が小径のベローズをなしている。このベローズは、後端３５側をハウジング４０の内周面に、先端３２側をセラミックヒータ１０の後端寄り部位の外周面に、それぞれ周方向に沿って溶接により気密を保持するように固定されている。ハウジング４０内の空間は、このようなシール部材３０を配置することにより、その先後が気密状に遮断され、奥の空間Ｋ２と先端側の外部との間におけるシール（気密）が保持される。なお、上記ヒータ１０は、棒状をなすセラミック基体１１内に発熱体１２を形成してなるセラミックヒータであることから、このようなセラミック基体１１の外周面１１ｂに、金属製のシール部材３０を直接溶接することはできない。このため、セラミック基体１１に薄肉（０．３〜０．５ｍｍ）の金属製（例えば、ＳＵＳ６３０製）のパイプ２０を外嵌めし、このパイプ２０の外周面２４に、シール部材３０の先端３２寄り部位を、その所定位置（図８の黒塗り三角部）で、周方向に例えばレーザ溶接している。なお、発熱体１２の接地用電極１６はこのパイプ２０、及びシール部材３０を介しハウジング４０に接続され、他方の電極１７は上記した、接続用のパイプ１９を介して軸部材６０に接続されている。
【０００６】
一方、このパイプ２０の内周面２２とヒータ１０をなすセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間は、その間の気密保持のため、パイプ２０は、セラミック基体１１に対して圧入等より締り嵌め状態となるように外嵌されている。しかも、その気密性を高度に保持するため、セラミック基体１１の外周面１１ｂの表面粗さは、例えばＲａで、０．１５〜０．２μｍ以下とされ、パイプ２０の内周面２２の表面粗さも、例えば、Ｒａで、０．１５〜０．２μｍ以下とされていた。すなわち、パイプ２０とセラミック基体１１の内、外周面２２、１１ｂを高度の面仕上げとした上で、セラミック基体１１をパイプ２０に圧入するなどにより締り嵌めにすることで、その内外周面間における先後方向の気密を確保していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−５２０９４１号公報
【特許文献２】特開２０１１−０８９６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記した燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグにおいては、圧力検知精度の低下がみられるという問題が判明した。これは、ヒータ１０をなすセラミック基体１１の外周面１１ｂと、これに外嵌めされたパイプ２０の内周面２２との間を通って、先端側から後方に向けてガス（ＧＡＳ）が侵入する。そして、このガスが、シール部材３０で仕切られたグロープラグの奥（内部）の空間Ｋ２に、図７中、破線矢印で示したように入り込んでしまうことによるものである。
【０００９】
すなわち、このグロープラグ９０１では、燃焼圧（燃焼ガス圧）を、ヒータ１０の先端１０ａと共に、シール部材３０の燃焼室内側の面で受圧することで、ヒータ１０が後方に押圧されることによる歪部材２１０の歪を歪センサ２２０で検出したり、圧電素子の圧縮に基づいて、その圧力を検知する構成を有しているため、シール部材３０で仕切られた奥の空間Ｋ２にガスが入り込むと、その空間Ｋ２内は、高温、高圧となるため、センサにノイズを発生させる等の影響がでる。また、シール部材３０には逆向きの圧力がかかることになるため、ヒータ１０の後方への押圧力や変位の低下を招く。こうしたことに基づき、圧力検知精度は低下するのである。
【００１０】
また、パイプ２０の内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの隙間にガスが入り込むということは、例えそれが奥の空間Ｋ２に入り込まないとしても、セラミックヒータ１０をなす発熱体１２の熱がパイプ２０に伝わり難くなるという点で問題である。すなわち、その熱が、パイプ２０およびシール部材３０を介して、ハウジング４０やエンジンヘッドＨへ熱伝導（熱引き）されにくくなるため、グロープラグ９０１後方の高温化を招くという問題もある。
【００１１】
上記したガスの侵入の原因について本願発明者らは次のように推論した。この種のグロープラグは、セラミックヒータ１０、及びこれに外嵌めされているパイプ２０の両先端が燃焼室内に露出するようにして取付けられるため、その両者とも先端側ほど高温となる。このような高温に曝されたとしても、セラミックヒータ１０をなすセラミック基体１１については、その熱膨張は無視できる。一方、パイプ２０は金属製であるから相対的に大きく熱膨張する。このため、両者が当初は締り嵌め状態にあったとしても、相対的にパイプ２０が大きく熱膨張してその径が大きくなることから、締り嵌めによるパイプ２０の内部応力が減少し、最終的に、内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間には隙間が発生する。とくに、図７の拡大図中、図８中の２点鎖線、及び図１０に誇張して示したように、パイプ２０はその後端２０ｂに対して先端２０ａ側（図示下端側）ほど高温となり、大きく拡径するように膨張する。そして、このようにして発生する隙間が、ガスを後方に入り込ませる原因であると考えた。これに対して、本願発明者は、セラミック基体１１に対するパイプ２０の締め代（接触面圧）をできるだけ大きくしたりして、上記問題の解決を試みたが、いずれも、根本的な解決策とはならなかった。こうした中、本願発明者は、セラミックヒータ１０では、シール部材３０を、セラミック基体１１に外嵌めしている金属製のパイプ２０に対し、溶接（通常、レーザ溶接）で固定していることにも、その原因があるのではないかと考えた。
【００１２】
そこで、この溶接部位について調べたところ、次のことが判明した。図９に誇張して示したように、このような溶接部位Ｗ１では、パイプ２０の内周面２２には半径方向外向きに凹む形で、極めて微小ではあるが凹部２２ｃが、周方向に沿って発生していることを突き止めた。そして、この凹部２２ｃが、セラミック基体１１の外周面１１ｂとの間で微小な空隙を形成しており、この空隙（以下空隙２２ｃともいう）が上記した気密性の低下の原因にもなっていると推論した。
【００１３】
このような凹部２２ｃは、次のようにして発生すると考えられる。セラミック基体１１に外嵌めされたパイプ２０に、シール部材３０を外嵌めし、その先端３２寄り部位において外周面側から周回状に溶接すると、その溶接過程で溶融金属が冷却固化する際、金属製のパイプ２０は、その内周面２２寄り部位から外周面２４側に向かって冷却、固化が進む。このため、その溶接部位Ｗ１は、その外周面２４側が最後に冷却固化する。このような冷却固化過程における収縮、そして、その収縮に起因して発生する応力により、そのパイプ２０における溶接部位Ｗ１は半径方向外方に熱収縮で引張られる溶接歪を発生する。その結果、最初に固化したその内周面２２には凹部２２ｃが形成され、セラミック基体１１の外周面１１ｂとの間で空隙を発生させる（以下、この空隙も符号２２ｃで示す）。
【００１４】
実際、溶接部位Ｗ１を切断して調べてみると、図９に示したような空隙２２ｃが確認される。そして、上記肉厚のパイプ２０やシール部材３０で、溶接部位Ｗ１の幅が、２ｍｍ程度である場合、パイプ２０の内周面２２の凹部２２ｃは、半径方向外向きの深さＤ１が、1〜３μｍ程度で、先後方向における幅Ｗｈが、最大、溶接部位Ｗ１を挟む先後に1ｍｍ程度に及ぶことが確認される。ガスがグロープラグの奥（内部）の空間Ｋ２に入り込むのは、上記したパイプ２０の熱膨張と、この凹部２２ｃによる空隙の発生に原因があると考えられる。
【００１５】
すなわち、上記したようにパイプ２０が拡径するように熱膨張し、パイプ２０の内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間に隙間が発生することによって、燃焼ガスがこの隙間に入り込む。そして、このガスは、シール部材３０の溶接部位Ｗ１における空隙に入り込もうとする。一方、隙間はこの空隙２２ｃで局所的に大きくなる。また、溶接部位は、通常、パイプ２０における後端寄り部位である。これにより、図１０に誇張して示したように、この空隙２２ｃに入り込んだガスはこの空隙２２ｃを支点として、パイプ２０の先端側を大きく開くように変形させるようになると共に、パイプ２０の後方に向けて侵入しようとする。このような熱サイクルの繰り返しにより、この空隙２２ｃを起点としてガスは最終的にパイプ２０の後端を突破して、その後方のグロープラグの奥の空間Ｋ２に入り込んでしまうと考えられる。
【００１６】
本願発明者において、こうした問題は、パイプ２０の内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間に上記のような熱サイクル下で発生する隙間を小さくすることと、溶接によって、パイプ２０の内周面２２に発生する上記凹部２２ｃに起因する空隙の発生を防止することによって解消できると考えた。一方、その空隙２２ｃをなす凹部の深さＤ１が、1〜３μｍ程度と、その内周面２２、又はセラミック基体１１の外周面１１ｂの表面粗さ（Ｒａ）レベルにおける最大の凹凸と同程度である。こうしたことからして、例えばパイプ２０の内周面２２であって、少なくとも前記溶接部位Ｗ１を挟む先後方向の所定範囲に、メッキ等により、ある程度の柔軟性ないし変形容易性、及び復元性（弾性）のある金属層を形成しておき、その後で、パイプの締り嵌めによってその金属層を圧縮しておくことにより、溶接時に発生する凹部２２ｃにおける空隙の発生は防止できると考えた。すなわち、金属層を形成しておき、それをパイプの締り嵌めによって圧縮しておくことで、その圧縮されていた金属層によってその凹部２２ｃを埋め、それにより、空隙の発生を防止できる推論した。そこで、実際に、一例としてパイプ２０の内周面２２にメッキ層を形成しておいて試験したところ、その効果が実証された。
【００１７】
本発明は、上記した問題点に対する、かかる知見に基づいてなされたもので、シール部材を溶接しているパイプの熱膨張、さらには、このシール部材を外周面側から周方向に沿ってパイプに溶接することにより、その溶接部位に対応するパイプの内周面が凹むこと等に起因する、パイプ及びセラミック基体の内、外周面間における気密性の低下を防ぎ、もって、燃焼圧の検知精度を高めることのできる燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、筒状をなすハウジング内に、その先端から自身の先端を突出させた棒状をなすセラミックヒータが、該ハウジングの内周面と該ヒータの外周面との間に隙間を保持して軸方向に変位可能に配置されており、
該セラミックヒータが燃焼圧によって先端から後方に押されることによって発生する圧力又は変位に基づいて燃焼圧を検知するセンサを備えてなる燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグであって、
前記セラミックヒータは、発熱体を含む棒状をなすセラミック基体と、このセラミック基体の外周面に締り嵌めで外嵌めされてなる金属製のパイプとを含む構成を有し、
前記ハウジングの先端寄り部位の内周面と該パイプの外周面との間の環状空隙に、該ハウジングの先端寄り部位において内外を気密状に遮断する配置で、前記ヒータの変位を許容するように変形可能に形成された環状又は筒状のシール部材が、前記パイプに外嵌状に配置されていると共に、前記セラミック基体の外周面に締り嵌めで外嵌めされてなる前記パイプの外周面に対し、シール部材自身の外周面側からその周方向に沿って溶接された構成を有する燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグにおいて、
前記パイプの内周面と前記セラミック基体の外周面との周面間であって、少なくとも前記シール部材が溶接されてなる溶接部位を挟む先後方向の所定範囲に金属層が形成されており、この金属層が前記パイプの締り嵌め状態において圧縮されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、前記金属層は、前記パイプの内周面にメッキによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグである。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、筒状をなすハウジング内に、その先端から自身の先端を突出させた棒状をなすセラミックヒータが、該ハウジングの内周面と該ヒータの外周面との間に隙間を保持して軸方向に変位可能に配置されており、
該セラミックヒータが燃焼圧によって先端から後方に押されることによって発生する圧力又は変位に基づいて燃焼圧を検知するセンサを備えてなる燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグであって、
前記セラミックヒータは、発熱体を含む棒状をなすセラミック基体と、このセラミック基体の外周面に外嵌めされてなる金属製のパイプとを含む構成を有し、
前記ハウジングの先端寄り部位の内周面と該パイプの外周面との間の環状空隙に、該ハウジングの先端寄り部位において内外を気密状に遮断する配置で、前記ヒータの変位を許容するように変形可能に形成された環状又は筒状のシール部材が、前記パイプに外嵌状に配置されていると共に、前記セラミック基体の外周面に外嵌めされてなる前記パイプの外周面に対し、シール部材自身の外周面側からその周方向に沿って溶接された構成を有する燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグにおいて、
前記パイプは、前記セラミック基体に隙間嵌で外嵌され、その隙間に、溶融ロウを濡れ拡がらせて固化させることによって金属層を形成し、該パイプはこの金属層を介して該セラミック基体に固定されており、
前記シール部材は、該パイプの外周面のうち、その内側の前記金属層が存在する先後方向の範囲内において溶接されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、前記金属層は、前記パイプよりも低硬度材からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグである。
請求項５に記載の発明は、前記金属層は、前記パイプの全長にわたり形成されているこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグである。
請求項６に記載の発明は、前記金属層は、前記溶接部位を含め、該溶接部位の後方の所定範囲にわたり形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、前記パイプの内周面と前記セラミック基体の外周面との周面間であって、少なくとも前記シール部材が溶接されてなる溶接部位を挟む（含む）先後方向の所定範囲に金属層が形成されており、この金属層が前記パイプの締り嵌め状態において圧縮されている。そして、このようなシール部材は、パイプの締り嵌め状態において、例えば、その先端又は先端寄り端部において外周面側から、前記パイプの外周面に、周方向に沿って例えば、レーザ溶接されたものである。この溶接において、パイプ側の溶融金属の冷却、固化は、パイプの内周面側から始まりその外周面へと進む。このため、その外周面側が冷却、固化する際に発生する収縮応力（溶接歪）により、パイプの内周面におけるその溶接部位は、他の部位に比べて局所的に半径方向外向きに引張られる。この場合、前記パイプの内周面と前記セラミック基体の外周面との周面間において、圧縮されている金属層がないとした場合には、背景技術で説明したように、パイプの内周面のうち、溶接部位に対応する部位は、溶接部位を含む先後の所定範囲のなかで、微小な深さで半径方向外向きに凹む。これによりパイプの内周面とセラミック基体の外周面との間には微小な空隙が発生する。
【００２３】
しかし、本発明では、その内、外周面の間には、パイプの締り嵌め状態において圧縮されていた金属層がある。このため、パイプの内周面が半径方向外向きに、２μｍ程度といった微小な深さで凹むように変形しようとすると、その圧縮されていた金属層は、その凹部に対応する部位において同時にその圧縮から解放される。すなわち、圧縮されていた金属層は、この凹みの生成に対応して、同部位においては圧縮前の元形ないし元の厚みにもどろうとするから、その凹みを埋める（空隙を発生させない）ように変形する。つまり、本発明では、溶接においてパイプの内周面に凹部は発生するとしても、その凹部は圧縮されていた金属層が埋める作用をする。このように本発明では、その内、外周面の間に、パイプの締り嵌め状態において圧縮されていた金属層がない従来のものに比べると、その間に圧縮されていた金属層がある分、空隙が発生するのを防止する効果が得られる。
【００２４】
また、本発明において、その金属層は、溶接部位を挟む先後方向の所定範囲に形成されている。したがって、凹み（凹部）を挟む先後方向の所定範囲におけるパイプの内周面とセラミック基体の外周面との間に、パイプの締り嵌めにより圧縮されている金属層がある。このため、パイプが熱膨張して、先端側においてセラミック基体の外周面との間に隙間が発生するとしても、圧縮されている金属層がある分、それがない場合より、その隙間の発生を遅らすことができる。また、その隙間が発生したとしても、従来のように溶接に起因するパイプの内周面の凹部における空隙が金属層で埋められている分、空隙の発生が抑えられるから、燃焼ガスがその凹部より奥へ侵入するのを防止する作用が得られる。これらの結果、本発明によれば、従来よりも、パイプの内周面とセラミック基体の外周面との間における気密性を高められるので、燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグにおける燃焼圧の検知精度の低下が防止される。
【００２５】
なお、パイプの内周面に発生する溶接に起因する凹部の半径方向寸法（深さＤ１）は、１〜３μｍ程度であり、これは、その内周面やセラミック基体の外周面の面粗度レベル（Ｒａ：約０．５μｍ）において発生する凹凸と同じ程度のものであり、極めて微小である。したがって、金属層の厚みは、そのような凹部が生成されるとき、金属層自身による変形ないし復元性によりその凹部を埋め得るように設定すればよい。このため、この厚みは、その金属層の硬度や弾性などの物理的性質に応じて設定することになる。例えば、金属層の厚みは、０．１μｍにおいて設定される。
【００２６】
前記金属層は、セラミック基体に外嵌されるパイプの全長にわたって形成されているのが好ましい。これは次の理由による。セラミックヒータの先後方向における温度分布は、先端側が相対的に高温となるところ、セラミック基体自体の熱膨張は無視できる。これに対して、パイプは相対的に著しく大きく熱膨張し、高温となる先端側ほど大きく膨張（大径化）する。しかし、パイプの内周面とセラミック基体の外周面の周面間において圧縮されている金属層が存在していることで、その金属層がパイプの熱膨張においてその圧縮が開放される形で、パイプの熱膨張に追随する形で変形する。すなわち、金属層が両者の内、外周面間にあることにより、その間の隙間をなくすように作用するが、この作用領域は気密保持性の観点からすると長い方がよいためである。
【００２７】
一方、パイプはその先端側ほど、両者の内、外周面間の隙間が大きくなるように熱膨張する。この場合、金属層がパイプの全長にあっても、その先端側での気密保持の効果は金属層の厚みによっては小さい。他方、パイプはその後端側は先端側ほど高温とならないから熱膨張も小さい。また、シール部材の溶接はパイプの後端寄り部位でなされるのが普通である。したがって、パイプの後端寄り部位において金属層が設けられている場合には、それにより、従来のような、上記内、外周面の間に存在していた空隙の発生が防止され得る上に、この内、外周面間における気密性が効率的に高められるためである。すなわち、金属層は、溶接部位を含め、その溶接部位の後方の所定範囲にわたって形成するのが効率的ないし合理的である。とくに、金属層に、Ａｕ，Ａｇ等の高価な金属を用いる場合にはコスト面からして、このようにするのが好ましい。
【００２８】
本発明において金属層は、メッキで形成するのが容易である。一方、パイプ全体を電解メッキで形成する場合には、通常は、その外周面にも形成されてしまう。一方、溶接部位にメッキ層がある場合には、溶接時において生成される合金層によるシール部材の接合不良の因子となることがある。したがって、メッキ層は、パイプの内面にのみ選択的に形成するのが好ましい。なお、金属層は、メッキにより形成するのが好ましいが、蒸着や溶射によって形成してもよい。そして、金属層は、単層又は複数層としてもよい。さらに、このような金属層は、パイプを外嵌めする前のその内周面と、セラミック基体の外周面の少なくとも一方に形成されていればよい。また、Ｎｉロウ，Ｃｕロウ等の高融点の溶融ロウを、セラミックヒータをなすセラミック基体に隙間嵌めしたパイプとの隙間に流し込み、冷却固化過程におけるパイプの熱収縮を利用して締り嵌めとすることで、締り嵌めと同時に金属層を形成することもできる。
【００２９】
本発明の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグをなすセラミックヒータは、セラミック基体に、パイプを圧入してなるものに限られない。すなわち、前記したように、セラミック基体に、パイプが締り嵌めではなく、隙間嵌めで外嵌めされ、その隙間に溶融ロウを流し込む等して濡れ拡がらせて固化させることによって金属層を形成し、この金属層を介して、その両者を固定することで、セラミックヒータを構成したものとしてもよい。このように金属層の形成に、溶融ロウを用いる場合には、溶融ロウの熱、又はその溶融のための熱雰囲気下において金属製のパイプは相対的に大きく熱膨張する。そして、その後の冷却、固化過程において、膨張していたパイプは熱収縮する。これにより、その固化後には、パイプの内周面とセラミック基体の外周面との間に存在する金属層（ロウ材層）が、その内、外周面間において圧縮されたものとなり、その周面間の気密が保持される。これより理解されるが、セラミック基体に対してパイプが隙間嵌めで外嵌めされ、その隙間に溶融ロウを濡れ拡がらせて固化させることで、その両者を固定してなるものでは、パイプに溶接すべきシール部材を、パイプの外周面において、その内側にロウ材層が存在する先後方向の範囲内において溶接することで、前記発明の効果と同様の効果が得られる。
【００３０】
すなわち、このようにロウ材層で、両者を固定したときも、シール部材をパイプに溶接する際には、そのパイプの内周面に溶接歪（凹部）が発生する。しかし、パイプの内周面と、セラミック基体の外周面との間には、その周面間で圧縮状態にあるロウ材層（以下、金属層ともいう）がある。このため、その溶接時に発生するパイプの内周面の溶接歪（凹部）に対応する部位にあるロウ材層は、その圧縮状態から解放されるようになることから、その凹部（凹み）に追随するよう膨らみ変形する。これにより、上記発明におけるのと同様に、ロウ材がその凹部を埋めるようになるから、空隙を発生させない。メッキと異なり、前記周面間の隙間に溶融ロウを濡れ拡がらせて金属層を形成する場合には、その金属層の厚みを容易に厚く形成することができるから、その分、溶接歪（凹部）が深くなっても、それを埋め易い。したがって、大きな溶接歪を発生させがちな肉厚の薄いパイプの使用に好適である。
【００３１】
前記したように、本発明では、パイプがセラミック基体に外嵌された際においては、締り嵌めではなく、隙間嵌め状態にあり、その後、その隙間に、溶融ロウが流し込まれて濡れ拡がらせられ、固化することで、その両者を固定するものであってもよい。なお、この場合においても、ロウ材層の先後方向の形成領域（形成範囲）は、上記したのと同様、溶接部位を挟む（含む）先後方向の所定範囲であればよい。すなわち、パイプの内側の前記ロウ材層が存在する先後方向の範囲内において、シール部材が溶接されることとすればよい。なお、パイプの全長にわたってロウ材層が存在しているのが、気密保持上、好ましいが、前記溶接部位を含め、該溶接部位の後方の所定範囲にわたり形成されていることとしてもよい。なお、ロウは、燃焼ガスの温度に耐え得るように、上記したように、ＣｕやＮｉを主成分とする高融点のロウ（合金）の中から選択して用いればよい。
【００３２】
本発明において金属層は、パイプよりも低硬度材（軟質材）を用いるのが好ましい。こうすることで、金属層自体が、パイプの締り嵌めにより圧縮されて潰され変形しやすくなり、セラミック基体の外周面とパイプの内周面との間の気密保持性が高められるためである。例えば、金属製のパイプが４００ＨｖのＳＵＳ６３０材であるとすると、金属層は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ又は，Ｎｉを主成分とする金属とするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を具体化した燃焼圧検知センサ付きグロープラグ（第１実施形態例）の縦断面図、及びそのハウジングの先端寄り部位の拡大図。
【図２】図１のＡ部の拡大図。
【図３】図２のＢ部を誇張して示した拡大図。
【図４】図１のグロープラグの組立工程を説明する図。
【図５】図４におけるＣ部を誇張して示した拡大図。
【図６】図１のグロープラグの組立工程を説明する図。
【図７】従来の燃焼圧検知センサ付きグロープラグの破断縦断面図、及びそのハウジングの先端寄り部位の拡大図。
【図８】図７のＡ部の拡大図。
【図９】図８のＢ部の拡大図。
【図１０】図８のＢ部の拡大図において、パイプが熱膨張して変形する状態を誇張して示した図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明を具体化した燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグの実施形態例（第１実施形態例）について、図１〜図６に基づいて説明する。ただし、このものは、上記背景技術で説明した従来のグロープラグと、本発明の要部である金属層の形成の点を除けば、その構成は共通するものである。したがって、グロープラグ１０１の全体構成の説明は重複するが、以下、その全体構成を含め、その要部について詳細に説明する。本例のグロープラグ１０１をなすハウジング４０は、ハウジング本体４１と、その先端に固定された先端側筒状ハウジング５０とから構成されている。このグロープラグ１０１は、ハウジング４０の内側において、自身の先端（図示、下方端）１０ａを、先端側筒状ハウジング５０の先端部５３から突出させてなるセラミックヒータ１０と、同ハウジング４０内においてこのヒータ１０の後端から後方に延びるように同軸で配置された、電圧印加用の軸部材（軸部材）６０、及びこの軸部材６０の後端においてハウジング４０の内側空間に設けられた燃焼圧検知センサを構成する歪部材２１０、及びこれに取付けられた歪センサ２２０等から構成されている。
【００３５】
本例において、ハウジング４０は、例えばＳＵＳ３０３からなり、概略円筒状のハウジング本体４１と、その先端４２側に同軸で突合せ状に嵌合され、溶接された先端側筒状ハウジング５０等とから構成されている。このうち、先端側ハウジング５０は、その先端５３の内周面５４の径がその後方より小さくなるように、周方向に沿って内向きに突出するフランジ状の先端環状部５４ａを備えている。そして、この後方は、先端環状部５４ａの内周面５４より拡径された内周面（拡径環状内周面）５５をなしている。先端側筒状ハウジング５０の先端部５３の先端面５４ｂは、プラグホールの座面Ｚに押付けられてシールを確保するところであり、先細りテーパ面をなしている。
【００３６】
セラミックヒータ１０は、先端１０ａが凸となす半球面状で、円柱状をなすセラミック基体１１と、それに外嵌めされた金属製のパイプ２０とからなり、ハウジング４０の軸線Ｇと同軸状に配置されている。このヒータ１０をなす円柱状（外径約３ｍｍ）のセラミック基体１１はその内部に抵抗発熱体（例えば、導電性セラミック）１２を埋設状にして備えている。抵抗発熱体１２は、セラミック基体１１の先端１０ａ寄り部位において折り返し部を有する折り返し状（Ｕ字状）に形成されている。そして、ヒータ１０をなすセラミック基体１１の後端寄り部位の側面（外周面）には、抵抗発熱体１２の両脚部１２ａ，１２ｂにおける各後端寄り部位に連なる通電用の各電極端子１６、１７を露出させている。
【００３７】
このセラミック基体１１には、その中間部位に金属製のパイプ２０（例えば、外径４ｍｍ、肉厚０．４５ｍｍの円管。例えばＳＵＳ６３０製）が、例えば、圧入により、設計上の締り嵌め代７０μｍで、締り嵌めにより外嵌めされている。これにより、そのパイプ２０の後端寄り部位の内周面２２を、相対的に先端側に位置する接地用の電極端子１６に圧接させて電気的に接続している。ただし、このパイプ２０の内周面２２には、その圧入前において、金属層としてＡｕメッキ層２５が所定厚さで形成されている。
【００３８】
なお、金属層としては、Ａｕ（金）に限らず、Ａｇ、やＮｉでもよい。このようなＡｕメッキ層（以下、単にメッキ層ともいう）２５は、本例ではその内周面２２の全体（全長にわたる全面）に形成してある。しかし、その内周面２２のうち、次記するベローズからなるシール部材３０がこのパイプ２０の外周面２４に溶接されている溶接部位Ｗ１を挟み、例えば、図２において示した先後方向の一定範囲Ｌ１においてのみ、その全面（周方向の全体）に形成してもよい。なお、パイプ２０への圧入前のセラミック基体１１の外周面１１ｂの面粗度はＲａ：約０．５μｍで、圧入前（メッキ前）のパイプ２０の内周面２２の面粗度はＲａ：約０．６μｍ以下、Ｒｙ：３μｍ以下とされている。
【００３９】
一方、先端側筒状ハウジング５０における拡径環状内周面５５と、ヒータ１０の外周面をなす金属製のパイプ２０の外周面２４との間の空隙（環状空隙）には、このパイプ２０に緩く外嵌めされるようベローズの筒状をなす形の金属薄肉材（ＳＵＳ３１６製で、厚み０．０７ｍｍ）からなるシール部材（以下、ベローズとも言う）３０が配置されている。すなわち、セラミック基体１１に外嵌めで圧入されているこのパイプ２０には、ハウジング４０内において遊挿された金属製のベローズ３０が外嵌され、そのベローズ３０の先端３２寄り部位における所定部位が、ヒータ１０をなすパイプ２０の外周面２４に、その周方向に沿って、所定幅（例えば２ｍｍ）で周回させてレーザ溶接されて溶接部位Ｗ１をなしている。また、このようにパイプ２０の外周面に先端３２寄り部位の所定部位が溶接されているベローズ３０の後端部３５は、ハウジング本体４１の先端４２と先端側筒状ハウジング５０の後端寄り部位５７の内周面において、その周方向に沿って溶接されている。なお、本例ではベローズ３０は１枚板製のものとされているが、複数の薄板で構成してもよい。
【００４０】
本例では、このようにして固定されているベローズ３０により、ハウジング４０の先端寄り部位（先端側筒状ハウジング５０）の内周面５５と、ヒータ１０の外周面との間の空隙が、先後において気密状に遮断されている。すなわち、ハウジング４０内に配置されているベローズ３０によって、奥の空間Ｋ２と、先端側の外部に連なる空間Ｋとが気密状に遮断されている。なお、このベローズ３０は、それ自身が先後方向も含めて変形容易とされており、これにより、ハウジング４０に対してヒータ１０が先後動する際に、シール部材３０自身が変形して、その先後動（変位）を許容するように形成されている。
【００４１】
また、ベローズ３０は、このように空間を先後において遮断して封止（気密保持）することに加えて、ヒータ１０の接地用の電極端子１６とハウジング４０との中継導通部をなしている。さらに、ヒータ１０をハウジング４０内において先後動可能に保持する共に、ヒータ１０の熱をハウジング４０を介してエンジンヘッドＨへ逃がす熱伝達部材の役割をも担っている。
【００４２】
なお、ベローズ３０の先端３２寄り部位のうち、ヒータ１０をなすパイプ２０の外周面２４に溶接されてなるその溶接部位Ｗ１は、図３に誇張して示したようになっている。すなわち、内周面２２にＡｕメッキ層２５が形成されたパイプ２０に、セラミック基体１１を圧入していることから、Ａｕメッキ層２５は自由状態のときより圧縮されて薄くなっている。しかも、内周面２２の溶接部位Ｗ１に対応する部位には溶接によって凹む凹部２２ｃが発生しており、この凹部２２ｃには圧縮されていたＡｕメッキ層２５が入り込んでいる。なお、この部分に関する詳細は後述する。
【００４３】
また、ヒータ１０の後端には、上記もしたが、それと同軸で電圧印加用の軸部材６０が配置されている。すなわち、ヒータ１０と軸部材６０とは、軸部材６０の先端とヒータ１０の後端において、金属製のパイプ１９が両者に圧入により外嵌、固定され、また、必要に応じて金属同士の接合には追加的に溶接され、両者を連結している。なお、ヒータ１０の相対的に後方に位置する電極端子（正電位側端子）１７は、このパイプ１９の内周面にてそれと導通が保持されて軸部材６０に電気的に接続されている。すなわち、接続用のパイプ１９は、ヒータ１０と軸部材６０との一体化とともに、その電気的な導通確保も担っている。
【００４４】
一方、ハウジング本体４１の外周面には、エンジンヘッドＨのプラグホールにねじ込み方式でグロープラグ１０１を固定するためのネジ４３が所定長さ形成されている。また、このハウジング本体４１の後端寄り部位は、相対的に大径をなすように拡径された拡径筒部４５を備えている。そして、この拡径筒部４５の後端には、シール用保護筒（キャップ）７０が、センサ用の歪部材２１０の外周寄り部位を挟んで溶接等により取り付けられている。なお、この歪部材２１０は、全体としてみると円環状（又は円筒状）をなすもので、その内周寄り部位において、絶縁筒体６５を介して軸部材６０の後端寄り部位に、例えば圧入により固定されている。これにより、ヒータ１０が燃焼圧により先後動すると、それと一体の軸部材６０の動きに対応して歪部材２１０が変形し、この歪部材２１０に取付けられた歪センサ２２０にて燃焼圧（電気信号）を取り出すように設定されている。そして、後端のシール用保護筒７０における後端側の小径部位内には、封止用のゴム部材６９が装填されており、同保護筒７０を縮径状に加締めることで固定している。なお、軸部材６０の後端に設けられた端子金具７５は、このゴム部材６９を貫通して後方に突出させられている。
【００４５】
さて、前記した構成の本例のグロープラグは、例えば、次のようにして組立てられる（図４等参照）。すなわち、図４の右に示したように、内周面２２にＡｕメッキ層２５が形成されているパイプ２０を、セラミック基体１１に外嵌めで圧入する。このようにして組付けた部品としてのセラミックヒータ（組立体）１０、又はこれに同軸で固定した軸部材６０等を含むヒータ側組付け体８０の状態において、そのヒータ１０にベローズからなるシール部材３０を外嵌して位置決めする。そして、このシール部材３０の先端部位３２において、その外周面側からパイプ２０の外周面２４にこれを例えばレーザＬａで溶接する。図５は、溶接前における図２におけるＢ部に対応する部位を示したもの（図４のＣ部を誇張して示した拡大図）である。
【００４６】
図４に示したように、このシール部材３０の溶接後のヒータ側組付け体８０を、その先端側から先端側ハウジング５０に内挿し、後端側からハウジング本体４１に内挿する。そして、先端側ハウジング５０とハウジング本体４１の後端、先端でシール部材３０の後端部３５を突合せ状に挟みその突合せ部において、周方向に溶接する。こうして、図６の左側に示したグロープラグ仕掛品を得る。その後、図６の右図に示した、センサ用の歪部材２１０等を順次取り付けて、上記したように組み立てればよい。
【００４７】
上記構成の本例グロープラグにおいては、内周面２２にメッキ層２５が形成されていたパイプ２０が、セラミック基体１１に圧入により外嵌めされ、この外嵌めされたパイプ２０に対してシール部材３０がその先端部位３２においてその外周面側から周回状に溶接されている。この工程中、そのパイプ２０をセラミック基体１１に圧入したとき、その内周面２２に形成されていたメッキ層２５は、その内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間で圧縮されており、したがって、圧縮されているときのメッキ層２５の厚みＴ１は、メッキ時の自由状態のときより薄くなっている（図５参照）。
【００４８】
そして、図５に示したように、このような状態においてシール部材３０が、ヒータ１０をなすパイプ２０の外周面２４に外嵌めされて位置決めされた状態で、その先端部位３２の先後方向における所定位置（溶接位置）で、外周面側から周回状にレーザ溶接されている。このため、その溶接部位Ｗ１は、図３に誇張して示したようになる。すなわち、この溶接により相手方のパイプ２０は、その内周面２２のうち、溶接部位Ｗ１に対応する部位には、溶接による溶融金属の冷却固化による外方向への引張りにより、その内周面２２が微小深さで凹む形の凹部２２ｃが発生する。しかし、図３に示したように、この凹部２２ｃに対応する部位において、圧入前にパイプ２０の内周面２２に形成されていたメッキ層２５は、その圧入に基づく圧縮から開放される形となり、元の厚みに戻ろうとする変形を起こす。すなわち、圧縮されていたメッキ層２５のうち、凹部２２ｃに対応する部位にあったものが膨らむように変形してその凹部２２ｃを埋めるため、本例でも凹部２２ｃの発生はあるが、そこに空隙を発生させないか、殆どないものとなっている。すなわち、金属層をなすメッキ層２５は、凹部２２ｃという微小部位において、あたかも圧縮されていたゴムと同様の復元をして、その凹部２２ｃを埋めると考えられる。
【００４９】
このような金属層２５を有する本例のグロープラグ１０１が、エンジンヘッドＨのプラグホール内のネジ穴にねじ込まれ、エンジンの始動の促進や、その始動後の燃焼圧の検出において使用される際には次のような効果が得られる。すなわち、この使用過程では、ヒータ１０やパイプ２０の特にそれらの先端寄り部位は極めて高温となる。このとき、セラミックヒータ１０をなすセラミック基体１１についての熱膨張は無視できるが、パイプ２０は金属製であるから、当初は締り嵌め状態にあるとしても、相対的に大きく熱膨張する。このため、熱膨張が大きくなるにつれて、締り嵌めにおいて生じていたパイプ２０自体の内部応力は低下する（締り嵌めが弱くなる）。
【００５０】
一方、本例のグロープラグ１０１においては、金属層２５が、パイプ２０の内周面２２の全体に形成されており、凹部２２ｃを挟む先後方向において、パイプ２０の内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間で、パイプ２０による締り嵌めにより圧縮されている。このため、パイプ２０の熱膨張が大きくなって、先端側においてセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間に隙間が発生するとしても、圧縮されている金属層２５がある分、それがない従来のものより、その隙間の発生を遅らすことができる。また、その隙間が発生したとしても、従来のように溶接に起因するパイプ２０の内周面２２の凹部２２ｃにおける空隙は金属層２５で埋められている。したがって、その分、燃焼ガスがその凹部２２ｃより奥へ侵入するのを防止する作用が得られる。これらの結果、本例のグロープラグ１０１においては、従来のもののように、セラミック基体１１に金属製のパイプ２０を直接圧入等によって締り嵌めとし、その状態においてそのパイプ２０に、シール部材３０を外周面側から溶接した構造のものに比べると、パイプ２０の内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間における気密性を高められる。これによって、燃焼圧の検知精度の低下が防止される。
【００５１】
次に、本例における効果を確認するため、グロープラグの試料を作り、パイプ２０の後端部が４５０℃となるようにヒータの先端側を加熱し、その下で、ガス圧５ＭＰａを、１０分間かけてリークテストを行い、リークの有無を測定した。ただし本例で用いた試料は、ヒータをなすセラミック基体は窒化珪素（外径３．０ｍｍ）、これに圧入されるパイプはＳＵＳ６３０製（硬度ＨＶ４００）で、肉厚、０．４５ｍｍ、長さ、２０ｍｍ。パイプの設計上の内径は、２．９３ｍｍで、圧入代は直径で７０μｍ。実施例（１−７）をなす試料において、金属層をなすメッキ層は、Ａｕメッキで、厚み、０．２〜０．６５μｍ。比較例はメッキなし。また、リークテストはヒータを通電するか、加熱炉等を用いて後端部を４５０℃に加熱した後に行っている。結果は、表１に示したようである。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１に示したように、パイプの内周面にメッキ層が形成されている実施例においては、殆どの試料においてリークの発生はなかった。また、メッキ層の厚みが０．１μｍの場合において、リークの発生はみられたが、それでも、メッキ層が形成されていない比較例に比べると、そのリーク量は遥かに少ないことが確認された。これらのことは、とりもなおさず、上記した本発明の効果を実証するものである。なお、この試験からも理解されるが、メッキ層の厚みは厚い方が好ましいことがわかる。
【００５４】
上記例では、金属層にパイプの内周面にＡｕメッキを形成した場合を例示したが、Ａｇメッキ、Ｎｉメッキとしてもよい。また、セラミック基体の外周面に無電解メッキで、メッキ層を形成してもよい。上記もしたように、メッキ層の厚みはパイプの内周面、セラミック基体の外周面の表面粗さにもよるが、本発明の効果は、溶接時においてパイプの内周面に発生する凹部を、圧縮されていた金属層にて埋めることに基づいている。そして、この凹部の深さは、セラミック基体の外周面と、パイプの内周面の表面粗さにおける凹凸のレベルである。このため、セラミック基体の外周面の表面粗さがＲａ０．２μｍであり、パイプの内周面の表面粗さＲａ０．１５μｍであるとすると、これらの合計０．３５μｍ以上が基準となると考えられる。また、金属層は、メッキ層に限定されるものでないことは上記した通りであるが、いずれの形成手段による場合でも、その金属層は、セラミック基体に外嵌するパイプをなす金属より軟質（低硬度）、すなわち、変形しやすいものとするのが好ましい。
【００５５】
また、形成すべき金属層の先後方向における領域（範囲）は、シール部材が溶接されるパイプの部位（溶接部位）を挟んで、先後方向になるべく長くするのがよい。ただし、上記もしたように、Ａｕ，Ａｇなどの、高価な金属（貴金属）を用いる場合には、溶接部位を挟む先後方向の所定範囲とすればよい。この場合、溶接部位を含む後方の所定範囲とするのが良いのは上記した通りである。なお、上記例では、溶接がレーザ溶接である場合において説明したが、電子ビーム溶接やその他の溶接とする場合にも、パイプの内周面には溶接による凹部が発生するから、本発明を適用できる。
【００５６】
なお、上記例では、シール部材３０が溶接されるセラミックヒータ１０を、内周面２２に金属層（メッキ層２５）を形成したパイプ２０に、セラミック基体１１を圧入して締り嵌めとし、これによってその内周面２２と同基体１１の外周面１１ｂとの間の気密を保持してなるものとしたが、本発明では次のようにして具体化することもできる。上記例において、パイプ２０の内径をセラミック基体１１の外径より、例えば、０．３ｍｍ程度大きくしておく。このパイプ２０を、セラミック基体１１に隙間嵌めで外嵌し、先後方向の位置決めをする。この位置決め状態の下で、その隙間に、溶融ロウ（ロウ材）を毛管作用等により流し込んで、その内、外周面２２，１１ｂの間に溶融ロウを濡れ拡がらせる。その後、冷却、固化させることによって、その内、外周面２２，１１ｂの間にロウ材層を形成し、両者を一体化する。すなわち、両者をいわばロウ付けして、その内、外周面間の気密を保持してなるセラミックヒータ１０を用いることにより、そのパイプ２０にシール部材３０を上記したように溶接しても、上記例と同様の効果が得られる。なお、このように、金属層としてロウ材層を、パイプ２０の内周面２２と同基体１１の外周面１１ｂとの間に形成した場合にも、形状的には図３に示されたものと同じとなる。
【００５７】
ロウ材層を形成する場合には、上記もしたように、溶融ロウの流し込みにより、相対的に大きく熱膨張したパイプ２０が、溶融ロウの冷却、固化過程において、収縮することから、その隙間に濡れ拡がったロウ材層（金属層）は、固化後においては、パイプ２０の内周面２２とセラミック基体１１との外周面１１ｂとの間で圧縮される。すなわち、パイプ２０は、その収縮により、圧縮されたロウ材層を介してセラミック基体１１に対して締り嵌め状態をなすことから、このロウ材層が図３におけるメッキ層２５に相当することになる。このため、そのパイプ２０の外周面２１のうち、内側のロウ材層が存在する先後方向の範囲内において、シール部材３０を溶接する際には、その内周面２２に溶接歪（凹部）２２ｃが発生するが、この凹部には、メッキ層の場合と同様に、圧縮されていたロウ材層が膨らみ変形するようにして入り込む。すなわち、ロウ材層がその凹部２２ｃを上記例におけるメッキ層２５に代わって埋めることから、上記例と同様、空隙の発生が防止されるため、同様の効果が得られる。なお、通常、ロウ材層は、パイプ２０の内周面２２に接着している（ロウ付けされている）一方、セラミック基体１１の外周面１１ｂには押付けられている（密着しているだけでロウ付けされていない）と考えられる。このため、内周面２２の溶接歪（凹部）２２ｃの発生に伴い、ロウ材層は、セラミック基体１１の外周面１１ｂに押付けられている側（外周面１１ｂとの界面側）において、ロウ材層自身に発生しようとする溶接歪（凹部）を、ロウ材層自身が膨らんで埋め戻すともいえる。
【００５８】
上記したようにロウ材層を用いる場合には、メッキ層と異なり、ロウ材層、すなわち、金属層の厚みを容易に厚く形成することができるから、その分、溶接歪（凹部）が深くなっても、それを埋めることができる。したがって、大きな溶接歪を発生させがちな肉厚の薄いパイプの使用にも対応できるという効果も得られる。また、面粗度が低くても気密性保持が可能となるため、両部材の表面処理が容易となる。なお、このようにロウ材層を用いる場合、上記空隙の発生防止の観点のみからすれば、ロウ材層の先後方向の形成領域（形成範囲）は、上記したのと同様、シール部材の溶接部位を挟む（含む）先後方向の所定範囲であればよいといえるが、気密性を高めるためには、パイプの全長にわたってロウ材層を形成するのが好ましいといえる。ただし、これに限定されるものではないことは、メッキ層を形成する場合と同様である。
【００５９】
本発明のグロープラグは、上記したものに限定されるものではなく、適宜に変更して具体化できる。例えば、上記例ではシール部材を、蛇腹状のベローズとしたが、円環板状の単なるダイヤフラム（薄膜）形状のものや、メンブレン構造のもの、或いはその他の環状又は筒状の膜体とするなど適宜の形状、構造のものであってよい。これを、セラミック基体に締り嵌めで外嵌めされているパイプに溶接して固定する場合には、そのパイプの内周面に、上記したのと同様に凹部が発生するためである。また、上記したグロープラグにおいては、ハウジングをハウジング本体と、その先端に同軸状で突き合わせ固定した先端側ハウジングとを含むものからなるものとしたが、グロープラグをなすハウジングの構成はこれに限定されるものではなく、１つの筒体からなるもの（筒状の主体金具）であっても具体化できる。
【００６０】
また、本発明のような燃焼圧検知センサ付きグロープラグにおけるそのセンサ（検知手段）は、上記例ではヒータが燃焼圧によって先端から後方に押されることによって発生する先後動により、歪部材を変形させ、歪センサ（歪ゲージ）にて、その検知を行うものを例示したが、これに限定されるものではない。ピエゾ抵抗体を備えた半導体素子のような、半導体歪ゲージを用いたものでも、或いは、燃焼圧にて圧電素子を圧縮することで発生する電圧変化を検知するものなど、各種のセンサ（センサ素子）方式を用いた燃焼圧検知センサ付きグロープラグに広く適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１０ セラミックヒータ
１０ａ ヒータ の先端
１１ セラミック基体
１１ｂ セラミック基体の外周面
２０ セラミック基体の外周面に締り嵌めで外嵌めされてなる金属製のパイプ
２２ パイプの外周面
２４ パイプの外周面
２５ 金属層
３０ シール部材
４０ ハウジング
５３ ハウジングの先端
５５ ハウジングの先端寄り部位の内周面
１０１ 燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ
２２０ センサ
Ｇ 軸
Ｗ１ 溶接部位
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼室内における着火の促進と、それに加えて燃焼圧を検知（検出）する機能を備えた燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ（以下、単にグロープラグともいう）としては各種のものが知られている（例えば、特許文献１、２）。図７は、これと同種のグロープラグ９０１の断面構造を簡略化して示した破断縦断面図である。同図のものは、筒状をなすハウジング４０内に、通電することによって発熱する棒状（円軸状）のセラミックヒータ１０を、自身の先端（燃焼室内に突出する側の端。図示下端）１０ａが、そのハウジング４０の先端５３から突出するようにして備えている。なお、図７、および図８中の２点鎖線は、エンジンヘッドＨにおける燃焼室の近傍部分を示す。
【０００３】
このようなグロープラグ９０１では、燃焼圧を検知するためにセラミックヒータ（以下、単にヒータともいう）１０がハウジング４０内において、その軸（軸線）Ｇ方向（先後方向）に、数十μｍ程度と微小ではあるが変位可能に配置されている。そのため、ヒータ１０は、ハウジング４０の内周面５５との間に空隙（環状空隙Ｋ）を保持して配置されている。そして、このヒータ１０の後方には、これに同軸で突き合わせ状に配置された通電用の軸部材６０が接続用のパイプ１９を介して設けられている。これにより、ヒータ１０が燃焼圧によって先端１０ａから後方に押されることによって発生する変位（又は圧力）を、この軸部材６０を介して、後方に設けられた例えば歪部材２１０に与え、これに取付けられた歪センサ（歪ゲージ）２２０にて、その歪量を検出（測定）することで、燃焼圧を検出するように構成されている。
【０００４】
ところで、このグロープラグ９０１では、高温、高圧の燃焼ガスが、ハウジング４０の先端５３から、その先端部位の内周面とヒータ１０の外周面との間の先端側の隙間（環状空隙Ｋ）を通ってハウジング４０内の後方に入り込むのを防止する（シールを確保する）必要がある。このため、同図のグロープラグ９０１では、ハウジング４０の先端部位（先端側ハウジング５０）に続く後方の内側に形成された環状空間内に、燃焼ガスの侵入を防止する金属製のシール部材３０を備えている。このシール部材３０は、ハウジング４０に対するヒータ１０の軸Ｇ方向の変位を許容するため、ベローズやダイアフラムのようにそれ自体が容易に変形できる金属薄膜（例えば、ＳＵＳ３０４製又はＳＵＳ６３０製で、０．１〜０．２ｍｍ厚の薄膜）で、十分な可撓性のある環状膜部（メンブレン）を有する環状又は筒状のものとされる。
【０００５】
同図のシール部材３０においては、後端３５側が大径で、先端３２側が小径のベローズをなしている。このベローズは、後端３５側をハウジング４０の内周面に、先端３２側をセラミックヒータ１０の後端寄り部位の外周面に、それぞれ周方向に沿って溶接により気密を保持するように固定されている。ハウジング４０内の空間は、このようなシール部材３０を配置することにより、その先後が気密状に遮断され、奥の空間Ｋ２と先端側の外部との間におけるシール（気密）が保持される。なお、上記ヒータ１０は、棒状をなすセラミック基体１１内に発熱体１２を形成してなるセラミックヒータであることから、このようなセラミック基体１１の外周面１１ｂに、金属製のシール部材３０を直接溶接することはできない。このため、セラミック基体１１に薄肉（０．３〜０．５ｍｍ）の金属製（例えば、ＳＵＳ６３０製）のパイプ２０を外嵌めし、このパイプ２０の外周面２４に、シール部材３０の先端３２寄り部位を、その所定位置（図８の黒塗り三角部）で、周方向に例えばレーザ溶接している。なお、発熱体１２の接地用電極１６はこのパイプ２０、及びシール部材３０を介しハウジング４０に接続され、他方の電極１７は上記した、接続用のパイプ１９を介して軸部材６０に接続されている。
【０００６】
一方、このパイプ２０の内周面２２とヒータ１０をなすセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間は、その間の気密保持のため、パイプ２０は、セラミック基体１１に対して圧入等より締り嵌め状態となるように外嵌されている。しかも、その気密性を高度に保持するため、セラミック基体１１の外周面１１ｂの表面粗さは、例えばＲａで、０．１５〜０．２μｍ以下とされ、パイプ２０の内周面２２の表面粗さも、例えば、Ｒａで、０．１５〜０．２μｍ以下とされていた。すなわち、パイプ２０とセラミック基体１１の内、外周面２２、１１ｂを高度の面仕上げとした上で、セラミック基体１１をパイプ２０に圧入するなどにより締り嵌めにすることで、その内外周面間における先後方向の気密を確保していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−５２０９４１号公報
【特許文献２】特開２０１１−０８９６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記した燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグにおいては、圧力検知精度の低下がみられるという問題が判明した。これは、ヒータ１０をなすセラミック基体１１の外周面１１ｂと、これに外嵌めされたパイプ２０の内周面２２との間を通って、先端側から後方に向けてガス（ＧＡＳ）が侵入する。そして、このガスが、シール部材３０で仕切られたグロープラグの奥（内部）の空間Ｋ２に、図７中、破線矢印で示したように入り込んでしまうことによるものである。
【０００９】
すなわち、このグロープラグ９０１では、燃焼圧（燃焼ガス圧）を、ヒータ１０の先端１０ａと共に、シール部材３０の燃焼室内側の面で受圧することで、ヒータ１０が後方に押圧されることによる歪部材２１０の歪を歪センサ２２０で検出したり、圧電素子の圧縮に基づいて、その圧力を検知する構成を有しているため、シール部材３０で仕切られた奥の空間Ｋ２にガスが入り込むと、その空間Ｋ２内は、高温、高圧となるため、センサにノイズを発生させる等の影響がでる。また、シール部材３０には逆向きの圧力がかかることになるため、ヒータ１０の後方への押圧力や変位の低下を招く。こうしたことに基づき、圧力検知精度は低下するのである。
【００１０】
また、パイプ２０の内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの隙間にガスが入り込むということは、例えそれが奥の空間Ｋ２に入り込まないとしても、セラミックヒータ１０をなす発熱体１２の熱がパイプ２０に伝わり難くなるという点で問題である。すなわち、その熱が、パイプ２０およびシール部材３０を介して、ハウジング４０やエンジンヘッドＨへ熱伝導（熱引き）されにくくなるため、グロープラグ９０１後方の高温化を招くという問題もある。
【００１１】
上記したガスの侵入の原因について本願発明者らは次のように推論した。この種のグロープラグは、セラミックヒータ１０、及びこれに外嵌めされているパイプ２０の両先端が燃焼室内に露出するようにして取付けられるため、その両者とも先端側ほど高温となる。このような高温に曝されたとしても、セラミックヒータ１０をなすセラミック基体１１については、その熱膨張は無視できる。一方、パイプ２０は金属製であるから相対的に大きく熱膨張する。このため、両者が当初は締り嵌め状態にあったとしても、相対的にパイプ２０が大きく熱膨張してその径が大きくなることから、締り嵌めによるパイプ２０の内部応力が減少し、最終的に、内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間には隙間が発生する。とくに、図７の拡大図中、図８中の２点鎖線、及び図１０に誇張して示したように、パイプ２０はその後端２０ｂに対して先端２０ａ側（図示下端側）ほど高温となり、大きく拡径するように膨張する。そして、このようにして発生する隙間が、ガスを後方に入り込ませる原因であると考えた。これに対して、本願発明者は、セラミック基体１１に対するパイプ２０の締め代（接触面圧）をできるだけ大きくしたりして、上記問題の解決を試みたが、いずれも、根本的な解決策とはならなかった。こうした中、本願発明者は、セラミックヒータ１０では、シール部材３０を、セラミック基体１１に外嵌めしている金属製のパイプ２０に対し、溶接（通常、レーザ溶接）で固定していることにも、その原因があるのではないかと考えた。
【００１２】
そこで、この溶接部位について調べたところ、次のことが判明した。図９に誇張して示したように、このような溶接部位Ｗ１では、パイプ２０の内周面２２には半径方向外向きに凹む形で、極めて微小ではあるが凹部２２ｃが、周方向に沿って発生していることを突き止めた。そして、この凹部２２ｃが、セラミック基体１１の外周面１１ｂとの間で微小な空隙を形成しており、この空隙（以下空隙２２ｃともいう）が上記した気密性の低下の原因にもなっていると推論した。
【００１３】
このような凹部２２ｃは、次のようにして発生すると考えられる。セラミック基体１１に外嵌めされたパイプ２０に、シール部材３０を外嵌めし、その先端３２寄り部位において外周面側から周回状に溶接すると、その溶接過程で溶融金属が冷却固化する際、金属製のパイプ２０は、その内周面２２寄り部位から外周面２４側に向かって冷却、固化が進む。このため、その溶接部位Ｗ１は、その外周面２４側が最後に冷却固化する。このような冷却固化過程における収縮、そして、その収縮に起因して発生する応力により、そのパイプ２０における溶接部位Ｗ１は半径方向外方に熱収縮で引張られる溶接歪を発生する。その結果、最初に固化したその内周面２２には凹部２２ｃが形成され、セラミック基体１１の外周面１１ｂとの間で空隙を発生させる（以下、この空隙も符号２２ｃで示す）。
【００１４】
実際、溶接部位Ｗ１を切断して調べてみると、図９に示したような空隙２２ｃが確認される。そして、上記肉厚のパイプ２０やシール部材３０で、溶接部位Ｗ１の幅が、２ｍｍ程度である場合、パイプ２０の内周面２２の凹部２２ｃは、半径方向外向きの深さＤ１が、1〜３μｍ程度で、先後方向における幅Ｗｈが、最大、溶接部位Ｗ１を挟む先後に1ｍｍ程度に及ぶことが確認される。ガスがグロープラグの奥（内部）の空間Ｋ２に入り込むのは、上記したパイプ２０の熱膨張と、この凹部２２ｃによる空隙の発生に原因があると考えられる。
【００１５】
すなわち、上記したようにパイプ２０が拡径するように熱膨張し、パイプ２０の内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間に隙間が発生することによって、燃焼ガスがこの隙間に入り込む。そして、このガスは、シール部材３０の溶接部位Ｗ１における空隙に入り込もうとする。一方、隙間はこの空隙２２ｃで局所的に大きくなる。また、溶接部位は、通常、パイプ２０における後端寄り部位である。これにより、図１０に誇張して示したように、この空隙２２ｃに入り込んだガスはこの空隙２２ｃを支点として、パイプ２０の先端側を大きく開くように変形させるようになると共に、パイプ２０の後方に向けて侵入しようとする。このような熱サイクルの繰り返しにより、この空隙２２ｃを起点としてガスは最終的にパイプ２０の後端を突破して、その後方のグロープラグの奥の空間Ｋ２に入り込んでしまうと考えられる。
【００１６】
本願発明者において、こうした問題は、パイプ２０の内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間に上記のような熱サイクル下で発生する隙間を小さくすることと、溶接によって、パイプ２０の内周面２２に発生する上記凹部２２ｃに起因する空隙の発生を防止することによって解消できると考えた。一方、その空隙２２ｃをなす凹部の深さＤ１が、1〜３μｍ程度と、その内周面２２、又はセラミック基体１１の外周面１１ｂの表面粗さ（Ｒａ）レベルにおける最大の凹凸と同程度である。こうしたことからして、例えばパイプ２０の内周面２２であって、少なくとも前記溶接部位Ｗ１を挟む先後方向の所定範囲に、メッキ等により、ある程度の柔軟性ないし変形容易性、及び復元性（弾性）のある金属層を形成しておき、その後で、パイプの締り嵌めによってその金属層を圧縮しておくことにより、溶接時に発生する凹部２２ｃにおける空隙の発生は防止できると考えた。すなわち、金属層を形成しておき、それをパイプの締り嵌めによって圧縮しておくことで、その圧縮されていた金属層によってその凹部２２ｃを埋め、それにより、空隙の発生を防止できる推論した。そこで、実際に、一例としてパイプ２０の内周面２２にメッキ層を形成しておいて試験したところ、その効果が実証された。
【００１７】
本発明は、上記した問題点に対する、かかる知見に基づいてなされたもので、シール部材を溶接しているパイプの熱膨張、さらには、このシール部材を外周面側から周方向に沿ってパイプに溶接することにより、その溶接部位に対応するパイプの内周面が凹むこと等に起因する、パイプ及びセラミック基体の内、外周面間における気密性の低下を防ぎ、もって、燃焼圧の検知精度を高めることのできる燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、筒状をなすハウジング内に、その先端から自身の先端を突出させた棒状をなすセラミックヒータが、該ハウジングの内周面と該ヒータの外周面との間に隙間を保持して軸方向に変位可能に配置されており、
該セラミックヒータが燃焼圧によって先端から後方に押されることによって発生する圧力又は変位に基づいて燃焼圧を検知するセンサを備えてなる燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグであって、
前記セラミックヒータは、発熱体を含む棒状をなすセラミック基体と、このセラミック基体の外周面に締り嵌めで外嵌めされてなる金属製のパイプとを含む構成を有し、
前記ハウジングの先端寄り部位の内周面と該パイプの外周面との間の環状空隙に、該ハウジングの先端寄り部位において内外を気密状に遮断する配置で、前記ヒータの変位を許容するように変形可能に形成された環状又は筒状のシール部材が、前記パイプに外嵌状に配置されていると共に、前記セラミック基体の外周面に締り嵌めで外嵌めされてなる前記パイプの外周面に対し、シール部材自身の外周面側からその周方向に沿って溶接された構成を有する燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグにおいて、
前記パイプの内周面と前記セラミック基体の外周面との周面間であって、少なくとも前記シール部材が溶接されてなる溶接部位を挟む先後方向の所定範囲に金属層が形成されており、この金属層が前記パイプの締り嵌め状態において圧縮されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、前記金属層は、前記パイプの内周面にメッキによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグである。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、筒状をなすハウジング内に、その先端から自身の先端を突出させた棒状をなすセラミックヒータが、該ハウジングの内周面と該ヒータの外周面との間に隙間を保持して軸方向に変位可能に配置されており、
該セラミックヒータが燃焼圧によって先端から後方に押されることによって発生する圧力又は変位に基づいて燃焼圧を検知するセンサを備えてなる燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグであって、
前記セラミックヒータは、発熱体を含む棒状をなすセラミック基体と、このセラミック基体の外周面に外嵌めされてなる金属製のパイプとを含む構成を有し、
前記ハウジングの先端寄り部位の内周面と該パイプの外周面との間の環状空隙に、該ハウジングの先端寄り部位において内外を気密状に遮断する配置で、前記ヒータの変位を許容するように変形可能に形成された環状又は筒状のシール部材が、前記パイプに外嵌状に配置されていると共に、前記セラミック基体の外周面に外嵌めされてなる前記パイプの外周面に対し、シール部材自身の外周面側からその周方向に沿って溶接された構成を有する燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグにおいて、
前記パイプは、前記セラミック基体に隙間嵌で外嵌され、その隙間に、溶融ロウを濡れ拡がらせて固化させることによって金属層を形成し、該パイプはこの金属層を介して該セラミック基体に固定されており、
前記シール部材は、該パイプの外周面のうち、その内側の前記金属層が存在する先後方向の範囲内において溶接されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、前記金属層は、前記パイプよりも低硬度材からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグである。
請求項５に記載の発明は、前記金属層は、前記パイプの全長にわたり形成されているこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグである。
請求項６に記載の発明は、前記金属層は、前記溶接部位を含め、該溶接部位の後方の所定範囲にわたり形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、前記パイプの内周面と前記セラミック基体の外周面との周面間であって、少なくとも前記シール部材が溶接されてなる溶接部位を挟む（含む）先後方向の所定範囲に金属層が形成されており、この金属層が前記パイプの締り嵌め状態において圧縮されている。そして、このようなシール部材は、パイプの締り嵌め状態において、例えば、その先端又は先端寄り端部において外周面側から、前記パイプの外周面に、周方向に沿って例えば、レーザ溶接されたものである。この溶接において、パイプ側の溶融金属の冷却、固化は、パイプの内周面側から始まりその外周面へと進む。このため、その外周面側が冷却、固化する際に発生する収縮応力（溶接歪）により、パイプの内周面におけるその溶接部位は、他の部位に比べて局所的に半径方向外向きに引張られる。この場合、前記パイプの内周面と前記セラミック基体の外周面との周面間において、圧縮されている金属層がないとした場合には、背景技術で説明したように、パイプの内周面のうち、溶接部位に対応する部位は、溶接部位を含む先後の所定範囲のなかで、微小な深さで半径方向外向きに凹む。これによりパイプの内周面とセラミック基体の外周面との間には微小な空隙が発生する。
【００２３】
しかし、本発明では、その内、外周面の間には、パイプの締り嵌め状態において圧縮されていた金属層がある。このため、パイプの内周面が半径方向外向きに、２μｍ程度といった微小な深さで凹むように変形しようとすると、その圧縮されていた金属層は、その凹部に対応する部位において同時にその圧縮から解放される。すなわち、圧縮されていた金属層は、この凹みの生成に対応して、同部位においては圧縮前の元形ないし元の厚みにもどろうとするから、その凹みを埋める（空隙を発生させない）ように変形する。つまり、本発明では、溶接においてパイプの内周面に凹部は発生するとしても、その凹部は圧縮されていた金属層が埋める作用をする。このように本発明では、その内、外周面の間に、パイプの締り嵌め状態において圧縮されていた金属層がない従来のものに比べると、その間に圧縮されていた金属層がある分、空隙が発生するのを防止する効果が得られる。
【００２４】
また、本発明において、その金属層は、溶接部位を挟む先後方向の所定範囲に形成されている。したがって、凹み（凹部）を挟む先後方向の所定範囲におけるパイプの内周面とセラミック基体の外周面との間に、パイプの締り嵌めにより圧縮されている金属層がある。このため、パイプが熱膨張して、先端側においてセラミック基体の外周面との間に隙間が発生するとしても、圧縮されている金属層がある分、それがない場合より、その隙間の発生を遅らすことができる。また、その隙間が発生したとしても、従来のように溶接に起因するパイプの内周面の凹部における空隙が金属層で埋められている分、空隙の発生が抑えられるから、燃焼ガスがその凹部より奥へ侵入するのを防止する作用が得られる。これらの結果、本発明によれば、従来よりも、パイプの内周面とセラミック基体の外周面との間における気密性を高められるので、燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグにおける燃焼圧の検知精度の低下が防止される。
【００２５】
なお、パイプの内周面に発生する溶接に起因する凹部の半径方向寸法（深さＤ１）は、１〜３μｍ程度であり、これは、その内周面やセラミック基体の外周面の面粗度レベル（Ｒａ：約０．５μｍ）において発生する凹凸と同じ程度のものであり、極めて微小である。したがって、金属層の厚みは、そのような凹部が生成されるとき、金属層自身による変形ないし復元性によりその凹部を埋め得るように設定すればよい。このため、この厚みは、その金属層の硬度や弾性などの物理的性質に応じて設定することになる。例えば、金属層の厚みは、０．１μｍにおいて設定される。
【００２６】
前記金属層は、セラミック基体に外嵌されるパイプの全長にわたって形成されているのが好ましい。これは次の理由による。セラミックヒータの先後方向における温度分布は、先端側が相対的に高温となるところ、セラミック基体自体の熱膨張は無視できる。これに対して、パイプは相対的に著しく大きく熱膨張し、高温となる先端側ほど大きく膨張（大径化）する。しかし、パイプの内周面とセラミック基体の外周面の周面間において圧縮されている金属層が存在していることで、その金属層がパイプの熱膨張においてその圧縮が開放される形で、パイプの熱膨張に追随する形で変形する。すなわち、金属層が両者の内、外周面間にあることにより、その間の隙間をなくすように作用するが、この作用領域は気密保持性の観点からすると長い方がよいためである。
【００２７】
一方、パイプはその先端側ほど、両者の内、外周面間の隙間が大きくなるように熱膨張する。この場合、金属層がパイプの全長にあっても、その先端側での気密保持の効果は金属層の厚みによっては小さい。他方、パイプはその後端側は先端側ほど高温とならないから熱膨張も小さい。また、シール部材の溶接はパイプの後端寄り部位でなされるのが普通である。したがって、パイプの後端寄り部位において金属層が設けられている場合には、それにより、従来のような、上記内、外周面の間に存在していた空隙の発生が防止され得る上に、この内、外周面間における気密性が効率的に高められるためである。すなわち、金属層は、溶接部位を含め、その溶接部位の後方の所定範囲にわたって形成するのが効率的ないし合理的である。とくに、金属層に、Ａｕ，Ａｇ等の高価な金属を用いる場合にはコスト面からして、このようにするのが好ましい。
【００２８】
本発明において金属層は、メッキで形成するのが容易である。一方、パイプ全体を電解メッキで形成する場合には、通常は、その外周面にも形成されてしまう。一方、溶接部位にメッキ層がある場合には、溶接時において生成される合金層によるシール部材の接合不良の因子となることがある。したがって、メッキ層は、パイプの内面にのみ選択的に形成するのが好ましい。なお、金属層は、メッキにより形成するのが好ましいが、蒸着や溶射によって形成してもよい。そして、金属層は、単層又は複数層としてもよい。さらに、このような金属層は、パイプを外嵌めする前のその内周面と、セラミック基体の外周面の少なくとも一方に形成されていればよい。また、Ｎｉロウ，Ｃｕロウ等の高融点の溶融ロウを、セラミックヒータをなすセラミック基体に隙間嵌めしたパイプとの隙間に流し込み、冷却固化過程におけるパイプの熱収縮を利用して締り嵌めとすることで、締り嵌めと同時に金属層を形成することもできる。
【００２９】
本発明の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグをなすセラミックヒータは、セラミック基体に、パイプを圧入してなるものに限られない。すなわち、前記したように、セラミック基体に、パイプが締り嵌めではなく、隙間嵌めで外嵌めされ、その隙間に溶融ロウを流し込む等して濡れ拡がらせて固化させることによって金属層を形成し、この金属層を介して、その両者を固定することで、セラミックヒータを構成したものとしてもよい。このように金属層の形成に、溶融ロウを用いる場合には、溶融ロウの熱、又はその溶融のための熱雰囲気下において金属製のパイプは相対的に大きく熱膨張する。そして、その後の冷却、固化過程において、膨張していたパイプは熱収縮する。これにより、その固化後には、パイプの内周面とセラミック基体の外周面との間に存在する金属層（ロウ材層）が、その内、外周面間において圧縮されたものとなり、その周面間の気密が保持される。これより理解されるが、セラミック基体に対してパイプが隙間嵌めで外嵌めされ、その隙間に溶融ロウを濡れ拡がらせて固化させることで、その両者を固定してなるものでは、パイプに溶接すべきシール部材を、パイプの外周面において、その内側にロウ材層が存在する先後方向の範囲内において溶接することで、前記発明の効果と同様の効果が得られる。
【００３０】
すなわち、このようにロウ材層で、両者を固定したときも、シール部材をパイプに溶接する際には、そのパイプの内周面に溶接歪（凹部）が発生する。しかし、パイプの内周面と、セラミック基体の外周面との間には、その周面間で圧縮状態にあるロウ材層（以下、金属層ともいう）がある。このため、その溶接時に発生するパイプの内周面の溶接歪（凹部）に対応する部位にあるロウ材層は、その圧縮状態から解放されるようになることから、その凹部（凹み）に追随するよう膨らみ変形する。これにより、上記発明におけるのと同様に、ロウ材がその凹部を埋めるようになるから、空隙を発生させない。メッキと異なり、前記周面間の隙間に溶融ロウを濡れ拡がらせて金属層を形成する場合には、その金属層の厚みを容易に厚く形成することができるから、その分、溶接歪（凹部）が深くなっても、それを埋め易い。したがって、大きな溶接歪を発生させがちな肉厚の薄いパイプの使用に好適である。
【００３１】
前記したように、本発明では、パイプがセラミック基体に外嵌された際においては、締り嵌めではなく、隙間嵌め状態にあり、その後、その隙間に、溶融ロウが流し込まれて濡れ拡がらせられ、固化することで、その両者を固定するものであってもよい。なお、この場合においても、ロウ材層の先後方向の形成領域（形成範囲）は、上記したのと同様、溶接部位を挟む（含む）先後方向の所定範囲であればよい。すなわち、パイプの内側の前記ロウ材層が存在する先後方向の範囲内において、シール部材が溶接されることとすればよい。なお、パイプの全長にわたってロウ材層が存在しているのが、気密保持上、好ましいが、前記溶接部位を含め、該溶接部位の後方の所定範囲にわたり形成されていることとしてもよい。なお、ロウは、燃焼ガスの温度に耐え得るように、上記したように、ＣｕやＮｉを主成分とする高融点のロウ（合金）の中から選択して用いればよい。
【００３２】
本発明において金属層は、パイプよりも低硬度材（軟質材）を用いるのが好ましい。こうすることで、金属層自体が、パイプの締り嵌めにより圧縮されて潰され変形しやすくなり、セラミック基体の外周面とパイプの内周面との間の気密保持性が高められるためである。例えば、金属製のパイプが４００ＨｖのＳＵＳ６３０材であるとすると、金属層は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ又は，Ｎｉを主成分とする金属とするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を具体化した燃焼圧検知センサ付きグロープラグ（第１実施形態例）の縦断面図、及びそのハウジングの先端寄り部位の拡大図。
【図２】図１のＡ部の拡大図。
【図３】図２のＢ部を誇張して示した拡大図。
【図４】図１のグロープラグの組立工程を説明する図。
【図５】図４におけるＣ部を誇張して示した拡大図。
【図６】図１のグロープラグの組立工程を説明する図。
【図７】従来の燃焼圧検知センサ付きグロープラグの破断縦断面図、及びそのハウジングの先端寄り部位の拡大図。
【図８】図７のＡ部の拡大図。
【図９】図８のＢ部の拡大図。
【図１０】図８のＢ部の拡大図において、パイプが熱膨張して変形する状態を誇張して示した図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明を具体化した燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグの実施形態例（第１実施形態例）について、図１〜図６に基づいて説明する。ただし、このものは、上記背景技術で説明した従来のグロープラグと、本発明の要部である金属層の形成の点を除けば、その構成は共通するものである。したがって、グロープラグ１０１の全体構成の説明は重複するが、以下、その全体構成を含め、その要部について詳細に説明する。本例のグロープラグ１０１をなすハウジング４０は、ハウジング本体４１と、その先端に固定された先端側筒状ハウジング５０とから構成されている。このグロープラグ１０１は、ハウジング４０の内側において、自身の先端（図示、下方端）１０ａを、先端側筒状ハウジング５０の先端部５３から突出させてなるセラミックヒータ１０と、同ハウジング４０内においてこのヒータ１０の後端から後方に延びるように同軸で配置された、電圧印加用の軸部材（軸部材）６０、及びこの軸部材６０の後端においてハウジング４０の内側空間に設けられた燃焼圧検知センサを構成する歪部材２１０、及びこれに取付けられた歪センサ２２０等から構成されている。
【００３５】
本例において、ハウジング４０は、例えばＳＵＳ３０３からなり、概略円筒状のハウジング本体４１と、その先端４２側に同軸で突合せ状に嵌合され、溶接された先端側筒状ハウジング５０等とから構成されている。このうち、先端側ハウジング５０は、その先端５３の内周面５４の径がその後方より小さくなるように、周方向に沿って内向きに突出するフランジ状の先端環状部５４ａを備えている。そして、この後方は、先端環状部５４ａの内周面５４より拡径された内周面（拡径環状内周面）５５をなしている。先端側筒状ハウジング５０の先端部５３の先端面５４ｂは、プラグホールの座面Ｚに押付けられてシールを確保するところであり、先細りテーパ面をなしている。
【００３６】
セラミックヒータ１０は、先端１０ａが凸となす半球面状で、円柱状をなすセラミック基体１１と、それに外嵌めされた金属製のパイプ２０とからなり、ハウジング４０の軸線Ｇと同軸状に配置されている。このヒータ１０をなす円柱状（外径約３ｍｍ）のセラミック基体１１はその内部に抵抗発熱体（例えば、導電性セラミック）１２を埋設状にして備えている。抵抗発熱体１２は、セラミック基体１１の先端１０ａ寄り部位において折り返し部を有する折り返し状（Ｕ字状）に形成されている。そして、ヒータ１０をなすセラミック基体１１の後端寄り部位の側面（外周面）には、抵抗発熱体１２の両脚部１２ａ，１２ｂにおける各後端寄り部位に連なる通電用の各電極端子１６、１７を露出させている。
【００３７】
このセラミック基体１１には、その中間部位に金属製のパイプ２０（例えば、外径４ｍｍ、肉厚０．４５ｍｍの円管。例えばＳＵＳ６３０製）が、例えば、圧入により、設計上の締り嵌め代７０μｍで、締り嵌めにより外嵌めされている。これにより、そのパイプ２０の後端寄り部位の内周面２２を、相対的に先端側に位置する接地用の電極端子１６に圧接させて電気的に接続している。ただし、このパイプ２０の内周面２２には、その圧入前において、金属層としてＡｕメッキ層２５が所定厚さで形成されている。
【００３８】
なお、金属層としては、Ａｕ（金）に限らず、Ａｇ、やＮｉでもよい。このようなＡｕメッキ層（以下、単にメッキ層ともいう）２５は、本例ではその内周面２２の全体（全長にわたる全面）に形成してある。しかし、その内周面２２のうち、次記するベローズからなるシール部材３０がこのパイプ２０の外周面２４に溶接されている溶接部位Ｗ１を挟み、例えば、図２において示した先後方向の一定範囲Ｌ１においてのみ、その全面（周方向の全体）に形成してもよい。なお、パイプ２０への圧入前のセラミック基体１１の外周面１１ｂの面粗度はＲａ：約０．５μｍで、圧入前（メッキ前）のパイプ２０の内周面２２の面粗度はＲａ：約０．６μｍ以下、Ｒｙ：３μｍ以下とされている。
【００３９】
一方、先端側筒状ハウジング５０における拡径環状内周面５５と、ヒータ１０の外周面をなす金属製のパイプ２０の外周面２４との間の空隙（環状空隙）には、このパイプ２０に緩く外嵌めされるようベローズの筒状をなす形の金属薄肉材（ＳＵＳ３１６製で、厚み０．０７ｍｍ）からなるシール部材（以下、ベローズとも言う）３０が配置されている。すなわち、セラミック基体１１に外嵌めで圧入されているこのパイプ２０には、ハウジング４０内において遊挿された金属製のベローズ３０が外嵌され、そのベローズ３０の先端３２寄り部位における所定部位が、ヒータ１０をなすパイプ２０の外周面２４に、その周方向に沿って、所定幅（例えば２ｍｍ）で周回させてレーザ溶接されて溶接部位Ｗ１をなしている。また、このようにパイプ２０の外周面に先端３２寄り部位の所定部位が溶接されているベローズ３０の後端部３５は、ハウジング本体４１の先端４２と先端側筒状ハウジング５０の後端寄り部位５７の内周面において、その周方向に沿って溶接されている。なお、本例ではベローズ３０は１枚板製のものとされているが、複数の薄板で構成してもよい。
【００４０】
本例では、このようにして固定されているベローズ３０により、ハウジング４０の先端寄り部位（先端側筒状ハウジング５０）の内周面５５と、ヒータ１０の外周面との間の空隙が、先後において気密状に遮断されている。すなわち、ハウジング４０内に配置されているベローズ３０によって、奥の空間Ｋ２と、先端側の外部に連なる空間Ｋとが気密状に遮断されている。なお、このベローズ３０は、それ自身が先後方向も含めて変形容易とされており、これにより、ハウジング４０に対してヒータ１０が先後動する際に、シール部材３０自身が変形して、その先後動（変位）を許容するように形成されている。
【００４１】
また、ベローズ３０は、このように空間を先後において遮断して封止（気密保持）することに加えて、ヒータ１０の接地用の電極端子１６とハウジング４０との中継導通部をなしている。さらに、ヒータ１０をハウジング４０内において先後動可能に保持する共に、ヒータ１０の熱をハウジング４０を介してエンジンヘッドＨへ逃がす熱伝達部材の役割をも担っている。
【００４２】
なお、ベローズ３０の先端３２寄り部位のうち、ヒータ１０をなすパイプ２０の外周面２４に溶接されてなるその溶接部位Ｗ１は、図３に誇張して示したようになっている。すなわち、内周面２２にＡｕメッキ層２５が形成されたパイプ２０に、セラミック基体１１を圧入していることから、Ａｕメッキ層２５は自由状態のときより圧縮されて薄くなっている。しかも、内周面２２の溶接部位Ｗ１に対応する部位には溶接によって凹む凹部２２ｃが発生しており、この凹部２２ｃには圧縮されていたＡｕメッキ層２５が入り込んでいる。なお、この部分に関する詳細は後述する。
【００４３】
また、ヒータ１０の後端には、上記もしたが、それと同軸で電圧印加用の軸部材６０が配置されている。すなわち、ヒータ１０と軸部材６０とは、軸部材６０の先端とヒータ１０の後端において、金属製のパイプ１９が両者に圧入により外嵌、固定され、また、必要に応じて金属同士の接合には追加的に溶接され、両者を連結している。なお、ヒータ１０の相対的に後方に位置する電極端子（正電位側端子）１７は、このパイプ１９の内周面にてそれと導通が保持されて軸部材６０に電気的に接続されている。すなわち、接続用のパイプ１９は、ヒータ１０と軸部材６０との一体化とともに、その電気的な導通確保も担っている。
【００４４】
一方、ハウジング本体４１の外周面には、エンジンヘッドＨのプラグホールにねじ込み方式でグロープラグ１０１を固定するためのネジ４３が所定長さ形成されている。また、このハウジング本体４１の後端寄り部位は、相対的に大径をなすように拡径された拡径筒部４５を備えている。そして、この拡径筒部４５の後端には、シール用保護筒（キャップ）７０が、センサ用の歪部材２１０の外周寄り部位を挟んで溶接等により取り付けられている。なお、この歪部材２１０は、全体としてみると円環状（又は円筒状）をなすもので、その内周寄り部位において、絶縁筒体６５を介して軸部材６０の後端寄り部位に、例えば圧入により固定されている。これにより、ヒータ１０が燃焼圧により先後動すると、それと一体の軸部材６０の動きに対応して歪部材２１０が変形し、この歪部材２１０に取付けられた歪センサ２２０にて燃焼圧（電気信号）を取り出すように設定されている。そして、後端のシール用保護筒７０における後端側の小径部位内には、封止用のゴム部材６９が装填されており、同保護筒７０を縮径状に加締めることで固定している。なお、軸部材６０の後端に設けられた端子金具７５は、このゴム部材６９を貫通して後方に突出させられている。
【００４５】
さて、前記した構成の本例のグロープラグは、例えば、次のようにして組立てられる（図４等参照）。すなわち、図４の右に示したように、内周面２２にＡｕメッキ層２５が形成されているパイプ２０を、セラミック基体１１に外嵌めで圧入する。このようにして組付けた部品としてのセラミックヒータ（組立体）１０、又はこれに同軸で固定した軸部材６０等を含むヒータ側組付け体８０の状態において、そのヒータ１０にベローズからなるシール部材３０を外嵌して位置決めする。そして、このシール部材３０の先端部位３２において、その外周面側からパイプ２０の外周面２４にこれを例えばレーザＬａで溶接する。図５は、溶接前における図２におけるＢ部に対応する部位を示したもの（図４のＣ部を誇張して示した拡大図）である。
【００４６】
図４に示したように、このシール部材３０の溶接後のヒータ側組付け体８０を、その先端側から先端側ハウジング５０に内挿し、後端側からハウジング本体４１に内挿する。そして、先端側ハウジング５０とハウジング本体４１の後端、先端でシール部材３０の後端部３５を突合せ状に挟みその突合せ部において、周方向に溶接する。こうして、図６の左側に示したグロープラグ仕掛品を得る。その後、図６の右図に示した、センサ用の歪部材２１０等を順次取り付けて、上記したように組み立てればよい。
【００４７】
上記構成の本例グロープラグにおいては、内周面２２にメッキ層２５が形成されていたパイプ２０が、セラミック基体１１に圧入により外嵌めされ、この外嵌めされたパイプ２０に対してシール部材３０がその先端部位３２においてその外周面側から周回状に溶接されている。この工程中、そのパイプ２０をセラミック基体１１に圧入したとき、その内周面２２に形成されていたメッキ層２５は、その内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間で圧縮されており、したがって、圧縮されているときのメッキ層２５の厚みＴ１は、メッキ時の自由状態のときより薄くなっている（図５参照）。
【００４８】
そして、図５に示したように、このような状態においてシール部材３０が、ヒータ１０をなすパイプ２０の外周面２４に外嵌めされて位置決めされた状態で、その先端部位３２の先後方向における所定位置（溶接位置）で、外周面側から周回状にレーザ溶接されている。このため、その溶接部位Ｗ１は、図３に誇張して示したようになる。すなわち、この溶接により相手方のパイプ２０は、その内周面２２のうち、溶接部位Ｗ１に対応する部位には、溶接による溶融金属の冷却固化による外方向への引張りにより、その内周面２２が微小深さで凹む形の凹部２２ｃが発生する。しかし、図３に示したように、この凹部２２ｃに対応する部位において、圧入前にパイプ２０の内周面２２に形成されていたメッキ層２５は、その圧入に基づく圧縮から開放される形となり、元の厚みに戻ろうとする変形を起こす。すなわち、圧縮されていたメッキ層２５のうち、凹部２２ｃに対応する部位にあったものが膨らむように変形してその凹部２２ｃを埋めるため、本例でも凹部２２ｃの発生はあるが、そこに空隙を発生させないか、殆どないものとなっている。すなわち、金属層をなすメッキ層２５は、凹部２２ｃという微小部位において、あたかも圧縮されていたゴムと同様の復元をして、その凹部２２ｃを埋めると考えられる。
【００４９】
このような金属層２５を有する本例のグロープラグ１０１が、エンジンヘッドＨのプラグホール内のネジ穴にねじ込まれ、エンジンの始動の促進や、その始動後の燃焼圧の検出において使用される際には次のような効果が得られる。すなわち、この使用過程では、ヒータ１０やパイプ２０の特にそれらの先端寄り部位は極めて高温となる。このとき、セラミックヒータ１０をなすセラミック基体１１についての熱膨張は無視できるが、パイプ２０は金属製であるから、当初は締り嵌め状態にあるとしても、相対的に大きく熱膨張する。このため、熱膨張が大きくなるにつれて、締り嵌めにおいて生じていたパイプ２０自体の内部応力は低下する（締り嵌めが弱くなる）。
【００５０】
一方、本例のグロープラグ１０１においては、金属層２５が、パイプ２０の内周面２２の全体に形成されており、凹部２２ｃを挟む先後方向において、パイプ２０の内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間で、パイプ２０による締り嵌めにより圧縮されている。このため、パイプ２０の熱膨張が大きくなって、先端側においてセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間に隙間が発生するとしても、圧縮されている金属層２５がある分、それがない従来のものより、その隙間の発生を遅らすことができる。また、その隙間が発生したとしても、従来のように溶接に起因するパイプ２０の内周面２２の凹部２２ｃにおける空隙は金属層２５で埋められている。したがって、その分、燃焼ガスがその凹部２２ｃより奥へ侵入するのを防止する作用が得られる。これらの結果、本例のグロープラグ１０１においては、従来のもののように、セラミック基体１１に金属製のパイプ２０を直接圧入等によって締り嵌めとし、その状態においてそのパイプ２０に、シール部材３０を外周面側から溶接した構造のものに比べると、パイプ２０の内周面２２とセラミック基体１１の外周面１１ｂとの間における気密性を高められる。これによって、燃焼圧の検知精度の低下が防止される。
【００５１】
次に、本例における効果を確認するため、グロープラグの試料を作り、パイプ２０の後端部が４５０℃となるようにヒータの先端側を加熱し、その下で、ガス圧５ＭＰａを、１０分間かけてリークテストを行い、リークの有無を測定した。ただし本例で用いた試料は、ヒータをなすセラミック基体は窒化珪素（外径３．０ｍｍ）、これに圧入されるパイプはＳＵＳ６３０製（硬度ＨＶ４００）で、肉厚、０．４５ｍｍ、長さ、２０ｍｍ。パイプの設計上の内径は、２．９３ｍｍで、圧入代は直径で７０μｍ。実施例（１−７）をなす試料において、金属層をなすメッキ層は、Ａｕメッキで、厚み、０．２〜０．６５μｍ。比較例はメッキなし。また、リークテストはヒータを通電するか、加熱炉等を用いて後端部を４５０℃に加熱した後に行っている。結果は、表１に示したようである。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１に示したように、パイプの内周面にメッキ層が形成されている実施例においては、殆どの試料においてリークの発生はなかった。また、メッキ層の厚みが０．１μｍの場合において、リークの発生はみられたが、それでも、メッキ層が形成されていない比較例に比べると、そのリーク量は遥かに少ないことが確認された。これらのことは、とりもなおさず、上記した本発明の効果を実証するものである。なお、この試験からも理解されるが、メッキ層の厚みは厚い方が好ましいことがわかる。
【００５４】
上記例では、金属層にパイプの内周面にＡｕメッキを形成した場合を例示したが、Ａｇメッキ、Ｎｉメッキとしてもよい。また、セラミック基体の外周面に無電解メッキで、メッキ層を形成してもよい。上記もしたように、メッキ層の厚みはパイプの内周面、セラミック基体の外周面の表面粗さにもよるが、本発明の効果は、溶接時においてパイプの内周面に発生する凹部を、圧縮されていた金属層にて埋めることに基づいている。そして、この凹部の深さは、セラミック基体の外周面と、パイプの内周面の表面粗さにおける凹凸のレベルである。このため、セラミック基体の外周面の表面粗さがＲａ０．２μｍであり、パイプの内周面の表面粗さＲａ０．１５μｍであるとすると、これらの合計０．３５μｍ以上が基準となると考えられる。また、金属層は、メッキ層に限定されるものでないことは上記した通りであるが、いずれの形成手段による場合でも、その金属層は、セラミック基体に外嵌するパイプをなす金属より軟質（低硬度）、すなわち、変形しやすいものとするのが好ましい。
【００５５】
また、形成すべき金属層の先後方向における領域（範囲）は、シール部材が溶接されるパイプの部位（溶接部位）を挟んで、先後方向になるべく長くするのがよい。ただし、上記もしたように、Ａｕ，Ａｇなどの、高価な金属（貴金属）を用いる場合には、溶接部位を挟む先後方向の所定範囲とすればよい。この場合、溶接部位を含む後方の所定範囲とするのが良いのは上記した通りである。なお、上記例では、溶接がレーザ溶接である場合において説明したが、電子ビーム溶接やその他の溶接とする場合にも、パイプの内周面には溶接による凹部が発生するから、本発明を適用できる。
【００５６】
なお、上記例では、シール部材３０が溶接されるセラミックヒータ１０を、内周面２２に金属層（メッキ層２５）を形成したパイプ２０に、セラミック基体１１を圧入して締り嵌めとし、これによってその内周面２２と同基体１１の外周面１１ｂとの間の気密を保持してなるものとしたが、本発明では次のようにして具体化することもできる。上記例において、パイプ２０の内径をセラミック基体１１の外径より、例えば、０．３ｍｍ程度大きくしておく。このパイプ２０を、セラミック基体１１に隙間嵌めで外嵌し、先後方向の位置決めをする。この位置決め状態の下で、その隙間に、溶融ロウ（ロウ材）を毛管作用等により流し込んで、その内、外周面２２，１１ｂの間に溶融ロウを濡れ拡がらせる。その後、冷却、固化させることによって、その内、外周面２２，１１ｂの間にロウ材層を形成し、両者を一体化する。すなわち、両者をいわばロウ付けして、その内、外周面間の気密を保持してなるセラミックヒータ１０を用いることにより、そのパイプ２０にシール部材３０を上記したように溶接しても、上記例と同様の効果が得られる。なお、このように、金属層としてロウ材層を、パイプ２０の内周面２２と同基体１１の外周面１１ｂとの間に形成した場合にも、形状的には図３に示されたものと同じとなる。
【００５７】
ロウ材層を形成する場合には、上記もしたように、溶融ロウの流し込みにより、相対的に大きく熱膨張したパイプ２０が、溶融ロウの冷却、固化過程において、収縮することから、その隙間に濡れ拡がったロウ材層（金属層）は、固化後においては、パイプ２０の内周面２２とセラミック基体１１との外周面１１ｂとの間で圧縮される。すなわち、パイプ２０は、その収縮により、圧縮されたロウ材層を介してセラミック基体１１に対して締り嵌め状態をなすことから、このロウ材層が図３におけるメッキ層２５に相当することになる。このため、そのパイプ２０の外周面２１のうち、内側のロウ材層が存在する先後方向の範囲内において、シール部材３０を溶接する際には、その内周面２２に溶接歪（凹部）２２ｃが発生するが、この凹部には、メッキ層の場合と同様に、圧縮されていたロウ材層が膨らみ変形するようにして入り込む。すなわち、ロウ材層がその凹部２２ｃを上記例におけるメッキ層２５に代わって埋めることから、上記例と同様、空隙の発生が防止されるため、同様の効果が得られる。なお、通常、ロウ材層は、パイプ２０の内周面２２に接着している（ロウ付けされている）一方、セラミック基体１１の外周面１１ｂには押付けられている（密着しているだけでロウ付けされていない）と考えられる。このため、内周面２２の溶接歪（凹部）２２ｃの発生に伴い、ロウ材層は、セラミック基体１１の外周面１１ｂに押付けられている側（外周面１１ｂとの界面側）において、ロウ材層自身に発生しようとする溶接歪（凹部）を、ロウ材層自身が膨らんで埋め戻すともいえる。
【００５８】
上記したようにロウ材層を用いる場合には、メッキ層と異なり、ロウ材層、すなわち、金属層の厚みを容易に厚く形成することができるから、その分、溶接歪（凹部）が深くなっても、それを埋めることができる。したがって、大きな溶接歪を発生させがちな肉厚の薄いパイプの使用にも対応できるという効果も得られる。また、面粗度が低くても気密性保持が可能となるため、両部材の表面処理が容易となる。なお、このようにロウ材層を用いる場合、上記空隙の発生防止の観点のみからすれば、ロウ材層の先後方向の形成領域（形成範囲）は、上記したのと同様、シール部材の溶接部位を挟む（含む）先後方向の所定範囲であればよいといえるが、気密性を高めるためには、パイプの全長にわたってロウ材層を形成するのが好ましいといえる。ただし、これに限定されるものではないことは、メッキ層を形成する場合と同様である。
【００５９】
本発明のグロープラグは、上記したものに限定されるものではなく、適宜に変更して具体化できる。例えば、上記例ではシール部材を、蛇腹状のベローズとしたが、円環板状の単なるダイヤフラム（薄膜）形状のものや、メンブレン構造のもの、或いはその他の環状又は筒状の膜体とするなど適宜の形状、構造のものであってよい。これを、セラミック基体に締り嵌めで外嵌めされているパイプに溶接して固定する場合には、そのパイプの内周面に、上記したのと同様に凹部が発生するためである。また、上記したグロープラグにおいては、ハウジングをハウジング本体と、その先端に同軸状で突き合わせ固定した先端側ハウジングとを含むものからなるものとしたが、グロープラグをなすハウジングの構成はこれに限定されるものではなく、１つの筒体からなるもの（筒状の主体金具）であっても具体化できる。
【００６０】
また、本発明のような燃焼圧検知センサ付きグロープラグにおけるそのセンサ（検知手段）は、上記例ではヒータが燃焼圧によって先端から後方に押されることによって発生する先後動により、歪部材を変形させ、歪センサ（歪ゲージ）にて、その検知を行うものを例示したが、これに限定されるものではない。ピエゾ抵抗体を備えた半導体素子のような、半導体歪ゲージを用いたものでも、或いは、燃焼圧にて圧電素子を圧縮することで発生する電圧変化を検知するものなど、各種のセンサ（センサ素子）方式を用いた燃焼圧検知センサ付きグロープラグに広く適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１０ セラミックヒータ
１０ａ ヒータ の先端
１１ セラミック基体
１１ｂ セラミック基体の外周面
２０ セラミック基体の外周面に締り嵌めで外嵌めされてなる金属製のパイプ
２２ パイプの外周面
２４ パイプの外周面
２５ 金属層
３０ シール部材
４０ ハウジング
５３ ハウジングの先端
５５ ハウジングの先端寄り部位の内周面
１０１ 燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ
２２０ センサ
Ｇ 軸
Ｗ１ 溶接部位
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をなすハウジング内に、その先端から自身の先端を突出させた棒状をなすセラミックヒータが、該ハウジングの内周面と該ヒータの外周面との間に隙間を保持して軸方向に変位可能に配置されており、
該セラミックヒータが燃焼圧によって先端から後方に押されることによって発生する圧力又は変位に基づいて燃焼圧を検知するセンサを備えてなる燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグであって、
前記セラミックヒータは、発熱体を含む棒状をなすセラミック基体と、このセラミック基体の外周面に締り嵌めで外嵌めされてなる金属製のパイプとを含む構成を有し、
前記ハウジングの先端寄り部位の内周面と該パイプの外周面との間の環状空隙に、該ハウジングの先端寄り部位において内外を気密状に遮断する配置で、前記ヒータの変位を許容するように変形可能に形成された環状又は筒状のシール部材が、前記パイプに外嵌状に配置されていると共に、前記セラミック基体の外周面に締り嵌めで外嵌めされてなる前記パイプの外周面に対し、シール部材自身の外周面側からその周方向に沿って溶接された構成を有する燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグにおいて、
前記パイプの内周面と前記セラミック基体の外周面との周面間であって、少なくとも前記シール部材が溶接されてなる溶接部位を挟む先後方向の所定範囲に金属層が形成されており、この金属層が前記パイプの締り嵌め状態において圧縮されていることを特徴とする燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ。
【請求項２】
前記金属層は、前記パイプの内周面にメッキによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ。
【請求項３】
筒状をなすハウジング内に、その先端から自身の先端を突出させた棒状をなすセラミックヒータが、該ハウジングの内周面と該ヒータの外周面との間に隙間を保持して軸方向に変位可能に配置されており、
該セラミックヒータが燃焼圧によって先端から後方に押されることによって発生する圧力又は変位に基づいて燃焼圧を検知するセンサを備えてなる燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグであって、
前記セラミックヒータは、発熱体を含む棒状をなすセラミック基体と、このセラミック基体の外周面に外嵌めされてなる金属製のパイプとを含む構成を有し、
前記ハウジングの先端寄り部位の内周面と該パイプの外周面との間の環状空隙に、該ハウジングの先端寄り部位において内外を気密状に遮断する配置で、前記ヒータの変位を許容するように変形可能に形成された環状又は筒状のシール部材が、前記パイプに外嵌状に配置されていると共に、前記セラミック基体の外周面に外嵌めされてなる前記パイプの外周面に対し、シール部材自身の外周面側からその周方向に沿って溶接された構成を有する燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグにおいて、
前記パイプは、前記セラミック基体に隙間嵌で外嵌され、その隙間に、溶融ロウを濡れ拡がらせて固化させることによって金属層を形成し、該パイプはこの金属層を介して該セラミック基体に固定されており、
前記シール部材は、該パイプの外周面のうち、その内側の前記金属層が存在する先後方向の範囲内において溶接されていることを特徴とする燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ。
【請求項４】
前記金属層は、前記パイプよりも低硬度材からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ。
【請求項５】
前記金属層は、前記パイプの全長にわたり形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ。
【請求項６】
前記金属層は、前記溶接部位を含め、該溶接部位の後方の所定範囲にわたり形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ。
【請求項１】
筒状をなすハウジング内に、その先端から自身の先端を突出させた棒状をなすセラミックヒータが、該ハウジングの内周面と該ヒータの外周面との間に隙間を保持して軸方向に変位可能に配置されており、
該セラミックヒータが燃焼圧によって先端から後方に押されることによって発生する圧力又は変位に基づいて燃焼圧を検知するセンサを備えてなる燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグであって、
前記セラミックヒータは、発熱体を含む棒状をなすセラミック基体と、このセラミック基体の外周面に締り嵌めで外嵌めされてなる金属製のパイプとを含む構成を有し、
前記ハウジングの先端寄り部位の内周面と該パイプの外周面との間の環状空隙に、該ハウジングの先端寄り部位において内外を気密状に遮断する配置で、前記ヒータの変位を許容するように変形可能に形成された環状又は筒状のシール部材が、前記パイプに外嵌状に配置されていると共に、前記セラミック基体の外周面に締り嵌めで外嵌めされてなる前記パイプの外周面に対し、シール部材自身の外周面側からその周方向に沿って溶接された構成を有する燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグにおいて、
前記パイプの内周面と前記セラミック基体の外周面との周面間であって、少なくとも前記シール部材が溶接されてなる溶接部位を挟む先後方向の所定範囲に金属層が形成されており、この金属層が前記パイプの締り嵌め状態において圧縮されていることを特徴とする燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ。
【請求項２】
前記金属層は、前記パイプの内周面にメッキによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ。
【請求項３】
筒状をなすハウジング内に、その先端から自身の先端を突出させた棒状をなすセラミックヒータが、該ハウジングの内周面と該ヒータの外周面との間に隙間を保持して軸方向に変位可能に配置されており、
該セラミックヒータが燃焼圧によって先端から後方に押されることによって発生する圧力又は変位に基づいて燃焼圧を検知するセンサを備えてなる燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグであって、
前記セラミックヒータは、発熱体を含む棒状をなすセラミック基体と、このセラミック基体の外周面に外嵌めされてなる金属製のパイプとを含む構成を有し、
前記ハウジングの先端寄り部位の内周面と該パイプの外周面との間の環状空隙に、該ハウジングの先端寄り部位において内外を気密状に遮断する配置で、前記ヒータの変位を許容するように変形可能に形成された環状又は筒状のシール部材が、前記パイプに外嵌状に配置されていると共に、前記セラミック基体の外周面に外嵌めされてなる前記パイプの外周面に対し、シール部材自身の外周面側からその周方向に沿って溶接された構成を有する燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグにおいて、
前記パイプは、前記セラミック基体に隙間嵌で外嵌され、その隙間に、溶融ロウを濡れ拡がらせて固化させることによって金属層を形成し、該パイプはこの金属層を介して該セラミック基体に固定されており、
前記シール部材は、該パイプの外周面のうち、その内側の前記金属層が存在する先後方向の範囲内において溶接されていることを特徴とする燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ。
【請求項４】
前記金属層は、前記パイプよりも低硬度材からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ。
【請求項５】
前記金属層は、前記パイプの全長にわたり形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ。
【請求項６】
前記金属層は、前記溶接部位を含め、該溶接部位の後方の所定範囲にわたり形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃焼圧検知センサ付きセラミックグロープラグ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−９２３５３（Ｐ２０１３−９２３５３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７０９４２（Ｐ２０１２−１７０９４２）
【出願日】平成２４年８月１日（２０１２．８．１）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月１日（２０１２．８．１）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
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