JP2001135457A

JP2001135457A - スパークプラグ

Info

Publication number: JP2001135457A
Application number: JP31555499A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Morita; 芳樹森田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2001-05-18
Also published as: EP1098404B1; US6548944B1; DE60003379D1; EP1098404A1; DE60003379T2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡素な構成にて絶縁体と取付金具との隙間部
に絶縁体汚損防止用の電気絶縁油を保持するとともに、
電気絶縁油による耐汚損効果を長時間維持可能なスパー
クプラグを提供する。【解決手段】絶縁体２０と取付金具１０との隙間部１
には環状のシールパッキン２が配設され、隙間部１のう
ちパッキン２よりも取付金具１０の一端部１１寄りの部
位には電気絶縁油４が充填されている。隙間部１のうち
電気絶縁油４の充填部は、その幅Ｗ１が０．０５ｍｍ〜
０．３ｍｍであり、且つ、パッキン２を起点とした軸方
向の長さＬ１が２ｍｍ以上となるように連続して設けら
れた部分であり、充填された電気絶縁油４は、液体状態
において自身の表面張力によって隙間部１に保持される
ようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁体と取付金具
との間に耐汚損性を向上させるための電気絶縁油を介在
させてなるスパークプラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、スパークプラグは、中心
電極を内包する筒状の絶縁体を、筒状の取付金具の内部
に保持するとともに、絶縁体の一端側に位置する中心電
極の先端部と取付金具に固定された接地電極とを、放電
ギャップを隔てて対向させてなるものである。そして、
放電ギャップ即ち絶縁体の一端側にて放電、発火が行わ
れる。

【０００３】このようなスパークプラグにおいては、発
火部温度が低い場合（例えば、５００℃以下）、絶縁体
の一端側表面にカーボン等の導電性物質が付着し絶縁抵
抗が低下して着火性能を阻害する恐れがある。特に、車
両が製造元からユーザーに渡るまであるいは１０００ｋ
ｍ未満の走行距離の期間で発生しやすく、エンジンの調
整運転や低速及び低負荷の短時間運転の繰り返しによ
り、絶縁体の一端側表面に導電性物質が付着して失火等
の不具合を生じやすい。

【０００４】この種の汚損防止を図ったものとして、従
来、実開昭６０−１６０４９０号公報に記載のものが提
案されている。これは、取付金具の一端部側（発火部
側）の内部において、絶縁体と取付金具との隙間部に、
発火部から遠い側から第１のシールパッキン、第２のシ
ールパッキンを配設し、該隙間部におけるこれら両シー
ルパッキンの間の部位に電気絶縁油を充填してなるもの
である。

【０００５】そして、発火部寄りの第２のシールパッキ
ンには、電気絶縁油が少量ずつ発火部側へ流れ出すよう
に溝部が形成されている。それによって、高速運転時等
の高温環境において、溝部から発火部側へ少量ずつ流れ
出した電気絶縁油が絶縁体の表面に被膜を形成するた
め、絶縁抵抗の低下が防止されるとともに、電気絶縁油
が高温にさらされたときに短時間で消失してしまうのが
防止され、電気絶縁油による耐汚損効果が長時間維持さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来公報のものでは、２個のシールパッキンが必要であ
り、特に、取付金具の一端部寄り（発火部寄り）に位置
する第２のシールパッキンは溝部を形成した複雑な構成
であるため、プラグ構成が複雑化するという問題があ
る。また、一方では、取付金具の一端部側（発火部側）
寄りに位置する第２のシールパッキンを設けないと、電
気絶縁油が高温にさらされたときに短時間で消失してし
まい、電気絶縁油による耐汚損効果が長時間維持できな
い。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、簡素な構成にて絶縁体と取付金具との隙間部に絶
縁体汚損防止用の電気絶縁油を保持するとともに、電気
絶縁油による耐汚損効果を長時間維持可能なスパークプ
ラグを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気絶縁油と
して用いられるシリコン系オイルやフッ素系オイル等
は、使用状態（例えば２００℃〜３００℃）において液
状となり表面張力を持つことから、絶縁体と取付金具と
の隙間部を狭くすれば、電気絶縁油自身の表面張力によ
って電気絶縁油を該隙間部に保持できることに着目して
なされたものである。

【０００９】即ち、請求項１記載の発明は、絶縁体（２
０）と取付金具（１０）との隙間部（１）に環状のシー
ル部材（２）を配設し、該隙間部のうち該シール部材よ
りも該取付金具の一端部（１１）寄りの部位に電気絶縁
油（４）を充填するスパークプラグにおいて、該隙間部
における該電気絶縁油が充填される部位を、軸方向へ２
ｍｍ以上の長さに渡って連続して設けつつ、液体状態の
ときの該電気絶縁油がその表面張力によって前記隙間部
に保持可能な形状としたことを特徴としている。

【００１０】本発明によれば、プラグの使用状態におい
て液状となる電気絶縁油は、その表面張力によって隙間
部に保持される。そして、使用温度の上昇とともに電気
絶縁油はその表面張力が弱まって充填部から少しずつ流
れ出し、絶縁体の表面に電気絶縁油による被膜が形成さ
れるため、汚損防止が可能となる。

【００１１】また、隙間部における電気絶縁油の充填部
位を軸方向へ２ｍｍ以上の長さに渡って連続して設ける
ことで、該充填部位を長くでき、十分な量の電気絶縁油
を確保できる。この隙間部の長さは、電気絶縁油を表面
張力で保持可能とした隙間部について、検討した結果、
実用レベルの充填量を確保可能なサイズとして実験的に
見出したものであり、隙間部の軸方向の長さが２ｍｍ未
満であると、実用上十分な電気絶縁油の量を確保できな
い。

【００１２】このように、本発明によれば、従来のよう
に電気絶縁油が多量に流れだすのを防止するための第２
のシ−ルパッキンを設けることなく、簡素な構成にて絶
縁体と取付金具との隙間部に電気絶縁油を保持するとと
もに、電気絶縁油による耐汚損効果を長時間維持可能な
スパークプラグを提供することができる。

【００１３】ここで、請求項２記載の発明のように、隙
間部（１）における電気絶縁油（４）が充填される部位
は、軸方向へ１０ｍｍ以下（つまり２ｍｍ以上１０ｍｍ
以下）の長さに渡って連続して設けることが好ましい。
該充填部位の軸方向への長さが１０ｍｍより長いと、プ
ラグの体格の大型化を招き、実用上、好ましくないため
である。

【００１４】また、請求項３記載の発明のように、隙間
部（１）における電気絶縁油（４）が充填される部位の
幅は０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであることが好ましい。
この数値範囲は、実験検討した結果に基づくもので、当
該幅（隙間幅）が０．０５ｍｍ未満であると電気絶縁油
が殆ど充填できなくなり、一方、０．３ｍｍよりも大き
いと電気絶縁油が表面張力によって保持できなくなるた
めである。

【００１５】また、請求項４記載の発明は、絶縁体（２
０）と取付金具（１０）との隙間部（１）に環状のシー
ル部材（２）を配設し、該隙間部のうち該シール部材よ
りも該取付金具の一端部（１１）寄りの部位に電気絶縁
油（４）を充填するスパークプラグにおいて、該隙間部
における該電気絶縁油が充填される部位を、その幅が
０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであり且つ該シール部材を起
点として軸方向へ２ｍｍ以上の長さに渡って連続して設
けられた部分としたことを特徴としている。

【００１６】本発明によれば、隙間部において、その幅
が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍである部分をシール部材を
起点として軸方向へ２ｍｍ以上の長さに渡って連続して
設けており、この部分に電気絶縁油を充填している。そ
のため、隙間部の幅については請求項３の発明にて、隙
間部の軸方向長さについては請求項１の発明にて、それ
ぞれ述べた理由から、簡素な構成にて絶縁体と取付金具
との隙間部に電気絶縁油を保持するとともに、電気絶縁
油による耐汚損効果を長時間維持可能なスパークプラグ
を提供することができる。

【００１７】また、請求項６記載の発明は、絶縁体（２
０）の外周部を、該絶縁体の一端部（２１）側から他端
部（２２）側に向かって、順に小径部（２５）、中径部
（２６）、大径部（２７）となるように段部（２３、２
４）を有して拡径させ、シール部材（２）を、該中径部
と該大径部との境界をなす段部（２４）に配設し、隙間
部（１）における電気絶縁油（４）の充填部位を、該中
径部と取付金具（１０）とのなす隙間としたことを特徴
とするもので、請求項１ないし５のスパークプラグの具
体的手段を提供するものである。

【００１８】ここで、上記各手段における電気絶縁油
（４）は、シリコンを主成分とするもの又はシリコンに
ワックスが添加されているものを採用することができ
る。なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施
形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は本実施形態のスパークプラグ
１００の全体構成を示す半断面図であり、図２は図１中
のスパークプラグ１００の点火部側の拡大図である。ス
パークプラグ１００は、エンジンの燃焼室Ｆ１の一部と
して燃焼室を区画形成するエンジンヘッド２００に設け
られたネジ穴２０１に挿入されて固定されている。

【００２０】１０は導電性の鉄鋼材料（例えば低炭素鋼
等）等よりなる略円筒状の取付金具（主体金具）であ
る。取付金具１０の外周面には、その一端部（燃焼室
側）１１側にネジ部１３が軸回りに形成されている。ネ
ジ部１３は、プラグ１００のネジ穴２０１への挿入に伴
い、レンチ等の工具を用いて取付金具１０の外周面に形
成された六角部１４を軸回りに回転させることでネジ穴
２０１とネジ結合するもので、このネジ結合によってプ
ラグ本体がネジ穴２０１に固定されている。

【００２１】取付金具１０の内部には、アルミナセラミ
ック（Ａｌ₂Ｏ₃）等からなる円筒状の絶縁体２０が保
持されており、絶縁体２０の一端部２１及び他端部２２
は、それぞれ、取付金具１０の一端部１１及び他端部１
２から露出している。この絶縁体２０の外周部には、、
軸回りに環状をなす２個の段部即ち第１段部２３及び第
２段部２４が形成されており、これら第１及び第２段部
２３、２４を境界として絶縁体２０はその一端部２１側
から他端部２２側に向かって順に小径部２５、中径部２
６、大径部２７となるように拡径している。

【００２２】また、２個の段部２３、２４のうち絶縁体
２０の他端部２２寄りに位置し、中径部２６と大径部２
７との境界をなす第２段部２４には、この第２段部２４
に沿って環状のシールパッキン（本発明でいうシール部
材）２が配設されている。このシールパッキン２は鉄系
金属等よりなるもので、このパッキン２によって絶縁体
２０と取付金具１０との間はシールされている。なお、
大径部２７における絶縁体２０の他端部２２側寄りに形
成された段部２８には、金属製環状のパッキン３を介し
て、取付金具１０の他端部１２がかしめられ固定されて
いる。

【００２３】そして、絶縁体２０と取付金具１０との隙
間部１のうち上記シールパッキン（シール部材）２より
も取付金具１０の一端部１１寄りの部位には、シリコン
系オイルやフッ素系オイル等の室温でゲル状態、プラグ
の使用状態（例えば２００℃〜３００℃）において液状
となるような電気絶縁油４が充填されている。本例で
は、隙間部１のうち電気絶縁油４が充填されている部位
（以下、隙間部１における充填部という）は、絶縁体２
０の中径部２６と取付金具１０とのなす隙間としてい
る。

【００２４】この隙間部１における充填部は、その隙間
の幅Ｗ１（図２参照）が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであ
り、且つ、シールパッキン２を起点として軸方向の長さ
Ｌ１（図２参照）が２ｍｍ以上となるように連続して設
けられた部分である。それによって、充填された電気絶
縁油４は、使用状態（液体状態）において電気絶縁油４
自身の表面張力によって隙間部１に保持されるようにな
っている。つまり、隙間部１における充填部は、電気絶
縁油の液体自身の形状効果や粘性から生じる保持力で保
持可能な形状となっている。

【００２５】ここで、より具体的に、電気絶縁油４とし
ては、シリコンを主成分とするもの又はシリコンにワッ
クスが添加されているものを採用できる。また、電気絶
縁油４の充填は、例えば、電気絶縁油４としてのシリコ
ンオイルを約１０〜２０ｍｇ、溶剤に混ぜ、この溶液を
隙間部１の開口部側（取付金具１０の一端部１１側）か
ら隙間部１へ注入し、溶剤を気化させることにより、行
うことができる。

【００２６】また、絶縁体２０の内部には、円柱状の中
心電極３０およびステム部４０が固定されている。中心
電極３０の一端部（先端部）３１は、絶縁体２０の一端
部２１から露出し、ステム部４０の一端部４１は、絶縁
体２０の他端部２２から露出している。そして、中心電
極３０の他端部３２とステム部４０の他端部４２とは、
絶縁体２０内にて電気的に接続されている。こうして、
中心電極３０は、取付金具１０の一端部１１から一端部
３１を露出させた状態で取付金具１０内に絶縁保持され
ている。

【００２７】また、取付金具１０の一端部１１には、接
地電極５０が溶接等により固定されている。接地電極５
０は途中で略Ｌ字に曲げられて、溶接部分とは反対の部
位にて中心電極３０の一端部３１と放電ギャップ６０を
隔てて対向している。そして、スパークプラグ１００に
おいては、図１に示す様に、放電ギャップ６０側を燃焼
室Ｆ１内に挿入し、取付金具１０と中心電極３０との間
に放電用高電圧をかけることにより、放電ギャップ６０
に火花放電を発生させ、燃焼室Ｆ１内の混合気を燃焼さ
せるようになっている。

【００２８】ところで、本実施形態によれば、プラグの
使用状態において液状となる電気絶縁油４は、その表面
張力によって隙間部１に保持される。そして、使用温度
の上昇とともに電気絶縁油４はその表面張力が弱まっ
て、隙間部１における充填部から少しずつ絶縁体２０の
小径部２５の方へ流れ出し、小径部２５の表面に電気絶
縁油４による被膜を形成する。それにより、点火部近傍
にある絶縁体の小径部２５において、カーボン等の導電
性物質の付着による汚損を防止することができる。

【００２９】ここで、隙間部１における充填部におい
て、幅Ｗ１を０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとしたのは、幅
Ｗ１が０．０５ｍｍ未満であると電気絶縁油が殆ど充填
できなくなり、一方、０．３ｍｍよりも大きいと電気絶
縁油が表面張力によって保持できなくなるためである。
なお、この幅Ｗ１は０．１０ｍｍ〜０．２０ｍｍであれ
ば、より好ましい。

【００３０】また、隙間部１における充填部において上
記の軸方向の長さＬ１を２ｍｍ以上としたのは、当該長
さＬ１が２ｍｍ以上であれば該充填部を十分に長くで
き、実用上満足できるだけの電気絶縁油４の量を確保で
きるのに対し、２ｍｍ未満であると、実用上十分な電気
絶縁油４の量を確保できないためである。これは、電気
絶縁油４を表面張力で保持可能とした幅Ｗ１を持つ隙間
部１について、その長さＬ１を実験的に検討した結果に
基づく。

【００３１】具体的に、車両が製造元からユーザーに渡
るまでの耐汚損効果を検証する試験（新車燻り汚損試
験）を例にとって述べる。この試験は、−１０℃の環境
にスパークプラグを搭載した車両を置き、エンジンを始
動させ、急加速及び急停止を数回（例えば５回）繰り返
すことを１サイクル（例えば２分間）とし、失火（燻
り）が発生するまでのサイクル数をプラグの寿命とした
ものである。

【００３２】上記試験において、隙間部１の長さＬ１が
２ｍｍ未満では、５〜８サイクル程度の寿命しかなかっ
たのに対し、該長さＬ１が２ｍｍ以上では、１０〜１５
サイクル以上の寿命が確保できた。一般的な新車の搬送
パターンを考えると、寿命は１０サイクル以上であるこ
とが好ましいため、本実施形態では、長さＬ１を２ｍｍ
以上としている。そのため、本実施形態は、新車搬送時
のプラグの燻りによる始動不良、加速困難等のエンジン
不調を防止するものとして有効である。

【００３３】また、隙間部１における充填部において、
上記の軸方向の長さＬ１は１０ｍｍ以下であることが好
ましい。当該長さＬ１が１０ｍｍより長いとプラグの体
格の大型化を招き、実用上、好ましくない。なお、この
長さＬ１は３ｍｍ〜５ｍｍであれば、より好ましい。

【００３４】このように、本実施形態によれば、従来の
ように電気絶縁油が多量に流れだすのを防止するための
もう１つのパッキン（第２のシ−ルパッキン）を設ける
ことなく、簡素な構成にて絶縁体２０と取付金具１０と
の隙間部１に電気絶縁油４を保持するとともに、電気絶
縁油４による耐汚損効果を長時間維持可能なスパークプ
ラグ１００を提供することができる。

【００３５】（他の実施形態）なお、本隙間部１の構成
において、絶縁体２０には大径部、中径部、小径部が形
成されずに、十分な量の電気絶縁油４の確保と電気絶縁
油４自身の表面張力による保持との両立が可能となって
いれば、絶縁体の外周部はストレートな構成となってい
ても良い。また、絶縁体２０の中径部２６は、取付金具
１０の中径部と必ずしも平行とはなっていなくても良
く、いびつな形状（しりつぼみ、ラッパ、波形等）も含
む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るスパークプラグの全体
構成を示す半断面図である。

【図２】図１中のスパークプラグの点火部側の拡大図で
ある。

【符号の説明】

１…隙間部、２…シールパッキン、４…電気絶縁油、１
０…取付金具、１１…取付金具の一端部、２０…絶縁
体、２１…絶縁体の一端部、２３…第１段部、２４…第
２段部、２５…小径部、２６…中径部、２７…大径部、
３０…中心電極、３１…中心電極の一端部、５０…接地
電極、６０…放電ギャップ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心電極（３０）と、この中心電極の外側に設けられた絶縁体（２０）と、この絶縁体の外側に設けられた取付金具（１０）と、この取付金具の一端部（１１）側に一端が結合され他端
側が前記中心電極と対向するように配置された接地電極
（５０）と、前記絶縁体と前記取付金具との隙間部（１）に配設され
た環状のシール部材（２）と、前記隙間部のうち前記シール部材よりも前記取付金具の
前記一端部寄りの部位に充填された電気絶縁油（４）
と、を備えるスパークプラグにおいて、前記隙間部における前記電気絶縁油が充填される部位
は、軸方向へ２ｍｍ以上の長さに渡って連続して設けら
れており、且つ、前記電気絶縁油が液体状態のときその
表面張力によって前記電気絶縁油が前記隙間部に保持可
能な形状となっていることを特徴とするスパークプラ
グ。
【請求項２】前記隙間部（１）における前記電気絶縁
油（４）が充填される部位は、軸方向へ１０ｍｍ以下の
長さに渡って連続して設けられていることを特徴とする
請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】前記隙間部（１）における前記電気絶縁
油（４）が充填される部位は、その幅が０．０５ｍｍ〜
０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に
記載のスパークプラグ。
【請求項４】中心電極（３０）と、この中心電極の外側に設けられた絶縁体（２０）と、この絶縁体の外側に設けられた取付金具（１０）と、この取付金具の一端部（１１）側に一端が結合され他端
側が前記中心電極と対向するように配置された接地電極
（５０）と、前記絶縁体と前記取付金具との隙間部（１）に配設され
た環状のシール部材（２）と、前記隙間部のうち前記シール部材よりも前記取付金具の
前記一端部寄りの部位に充填された電気絶縁油（４）
と、を備えるスパークプラグにおいて、前記隙間部における前記電気絶縁油が充填される部位
は、その幅が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであり且つ前記
シール部材を起点として軸方向へ２ｍｍ以上の長さに渡
って連続して設けられた部分であることを特徴とするス
パークプラグ。
【請求項５】前記隙間部（１）における前記電気絶縁
油（４）が充填される部位は、軸方向へ１０ｍｍ以下の
長さに渡って連続して設けられた部分であることを特徴
とする請求項４に記載のスパークプラグ。
【請求項６】前記絶縁体（２０）の外周部は、前記絶
縁体の一端部（２１）側から他端部（２２）側に向かっ
て、順に小径部（２５）、中径部（２６）、大径部（２
７）となるように段部（２３、２４）を有して拡径して
おり、前記シール部材（２）は、前記段部のうち前記中径部と
前記大径部との境界をなす段部（２４）に配設されてお
り、前記隙間部（１）における前記電気絶縁油（４）が充填
される部位は、前記絶縁体の前記中径部と前記取付金具
（１０）とのなす隙間であることを特徴とする請求項１
ないし５のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
【請求項７】前記電気絶縁油（４）は、シリコンを主
成分とするもの又はシリコンにワックスが添加されてい
るものであることを特徴とする請求項１ないし６のいず
れか１つに記載のスパークプラグ。