JP2012069376A - スパークプラグ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発電用ガスエンジンにおける着火手段として用いられるスパークプラグ1。スパークプラグ1は、ハウジング2と絶縁碍子3と中心電極4と接地電極5とを備える。中心電極4と接地電極5とは、スパークプラグ1の軸方向であるプラグ軸方向に対向配置され、両者の間に火花放電ギャップGを形成してなる。中心電極4及び接地電極5は、互いの対向面に、それぞれの電極母材42よりも高融点の材料を用いた第1放電用チップ41及び第2放電用チップ51をそれぞれ配置してなる。第1放電用チップ41は、その外接円の直径Bが絶縁碍子3の先端部31の内径よりも大きい。
【選択図】図1
Description
筒状のハウジングと、該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、電極先端部が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、上記ハウジングに固定された接地電極とを備え、
上記中心電極と上記接地電極とは、上記スパークプラグの軸方向であるプラグ軸方向に対向配置され、両者の間に火花放電ギャップを形成してなり、
上記中心電極及び上記接地電極は、互いの対向面に、それぞれの電極母材よりも高融点の材料を用いた第1放電用チップ及び第2放電用チップをそれぞれ配置してなり、
上記第1放電用チップは、その外接円の直径が上記絶縁碍子の先端部の内径よりも大きいことを特徴とするスパークプラグにある(請求項1)。
上記絶縁碍子の内側に上記中心電極の上記電極母材を挿入配置するとともにその先端部を絶縁碍子の先端から突出させ、
次いで、上記電極母材の先端部に上記第1放電用チップを溶接し、
次いで、上記電極母材の基端側から上記絶縁碍子の内側に溶融した溶着材を充填し、該溶着材を固化させて上記電極母材を上記絶縁碍子に固定することを特徴とするスパークプラグの製造方法にある(請求項5)。
また、本願発明のスパークプラグにおいて、内燃機関の燃焼室内に挿入される側を先端側、その反対側を基端側として説明する。
なお、第1放電用チップが円板状に形成される場合において、「外接円の直径」とは、第1放電用チップの直径そのものとなる。
この場合には、上記先端側金属層と上記基端側金属層との間に、さらに両者の間の熱膨張係数を有する材料からなる中間金属層を介在させて上記第1放電用チップを構成することで、上記先端側金属層と上記電極母材との間の熱膨張差に起因する応力を中間金属層及び基端側金属層によって、より多段に吸収することができ、上記電極母材と第1放電用チップとの接合強度を高めることができる。
この場合には、電極材料の耐消耗性をより効果的に向上させることが可能となる。
上記貴金属としては、例えば、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)等又はその合金が適宜に用いられる。
また、第1放電用チップは、必ずしも貴金属である必要がなく、例えばW、Re、Ta、Nb又はその合金からなる高融点金属を用いてもよい。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
本発明の実施例にかかるスパークプラグにつき、図1〜図13を用いて説明する。
本例のスパークプラグ1は、発電用ガスエンジンにおける着火手段として用いられるスパークプラグであって、図1に示すごとく、筒状のハウジング2と、ハウジング2の内側に保持された筒状の絶縁碍子3と、電極先端部43が突出するように絶縁碍子3の内側に保持された中心電極4と、ハウジング2に固定された接地電極5とを備える。
また、中心電極4と接地電極5とは、スパークプラグ1の軸方向であるプラグ軸方向に対向配置され、両者の間に火花放電ギャップGを形成する。
また、第1放電用チップ41は、その直径Bが絶縁碍子3の先端部31の内径よりも大きい。
したがって、図3に示すごとく第2放電用チップ51の直径をAとし、図2に示すごとく第1放電用チップ41の直径をBとすると、A/B=0.7〜1.4内にするのが望ましい。理想はA/B=1.0である。
そして、第2放電用チップ51は、第1放電用チップ41と平行に配置されている。
また、この場合、第1放電用チップ41及び第2放電用チップ51の軸方向に直交する断面形状の外接円の直径を、第1放電用チップ41及び第2放電用チップ51が円板状の場合のA、Bに置き換えて、上述と同様の関係が説明できる。
本例は、まず、図6、図7に示すごとく、絶縁碍子3の内側に中心電極4の電極母材42を挿入配置するとともに、電極先端部43を絶縁碍子3の先端部31から突出させる。
次いで、図8に示すごとく、電極母材42の電極先端部43に第1放電用チップ41を載置して、これらを軸方向の両側から一対の溶接電極71、72によって狭持する。すなわち、一方の溶接電極71を絶縁碍子3の内側に基端側から挿入すると共に、電極母材42の基端に当接させ、他方の溶接電極72を第1放電用チップ41の先端面に当接させる。そして、溶接電極71と溶接電極72との間に電圧をかけて抵抗溶接を行うことで第1放電用チップ41と電極母材42とを溶接する。そして、図9に示すごとく、電極母材42の基端側から絶縁碍子3の内側に溶融した溶着材6を充填し、溶着材6を固化させて電極母材42を絶縁碍子3に固定する。
以上により、本例のスパークプラグ1を得る。
また、本例では、溶着材6内には電波雑音(ノイズ)の発生防止のためにレジスタが混合されて成る。
本例のスパークプラグ1においては、第1放電用チップ41の直径Bが絶縁碍子3の先端部31の内径よりも大きい。これによって、放電用チップの放電面積を拡大することにより、放電用チップの耐消耗性を向上させることができる。その結果、放電ギャップの拡大を抑制することができ、スパークプラグ1の長寿命化を図ることが可能となる。
なお、第1放電用チップ41の直径Bが絶縁碍子3の先端部31の内径よりも大きいという構成によって絶縁碍子3の外径を大きくすることなく、第1放電用チップ41の直径Bを大きくすることができる。すなわち、スパークプラグ1の大型化を招くことなく長寿命化を図ることが可能となる。
本例は、図12に示すごとく、第1放電用チップ41を異なる金属からなる2層の金属層によって構成した例である。
そして、第1放電用チップ41における接地電極5に対向する対向面に配置される先端側金属層411が中心電極4の電極母材42よりも高融点の金属によって構成されている。また、中心電極4の電極母材42との接合面を有する基端側金属層412は、電極母材42と同材料もしくは先端側金属層411と電極母材42との間の熱膨張係数を有する材料から構成させる。
そして、先端側金属層411と電極母材42との間の熱膨張係数を有する材料としては、ニッケルとイリジウム、白金、ロジウム等の貴金属との合金であるニッケル合金等が適宜に用いられる。
その他は、実施例1と同様である。
その他、実施例1と同様の効果を有する。
本例は、図13に示すごとく、第1放電用チップ41は、異なる金属からなる3層の金属層を有し、先端側金属層411と基端側金属層412との間に、両者の間の熱膨張係数を有する材料からなる中間金属層413を介在させて構成した例である。
なお、具体的に、本例では、基端側金属層412は電極母材42と同材料のニッケルが用いられ、また、中間金属層413の材料としては、ニッケルとイリジウム、白金、ロジウム等の貴金属との合金であるニッケル合金等が適宜用いられる。
その他は、実施例1と同様である。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
2 ハウジング
3 絶縁碍子
31 先端部
4 中心電極
41 第1放電用チップ
42 電極母材
5 接地電極
51 第2放電用チップ
G 火花放電ギャップ
Claims (5)
- 発電用ガスエンジンにおける着火手段として用いられるスパークプラグであって、
筒状のハウジングと、該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、電極先端部が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、上記ハウジングに固定された接地電極とを備え、
上記中心電極と上記接地電極とは、上記スパークプラグの軸方向であるプラグ軸方向に対向配置され、両者の間に火花放電ギャップを形成してなり、
上記中心電極及び上記接地電極は、互いの対向面に、それぞれの電極母材よりも高融点の材料を用いた第1放電用チップ及び第2放電用チップをそれぞれ配置してなり、
上記第1放電用チップは、その外接円の直径が上記絶縁碍子の先端部の内径よりも大きいことを特徴とするスパークプラグ。 - 請求項1に記載のスパークプラグにおいて、上記第1放電用チップは、異なる金属からなる複数の金属層を有し、上記対向面に配置される先端側金属層が上記中心電極の上記電極母材よりも高融点の金属からなり、上記中心電極の上記電極母材との接合面を有する基端側金属層は、上記電極母材と同材料もしくは上記先端側金属層と上記電極母材との間の熱膨張係数を有する材料からなることを特徴とするスパークプラグ。
- 請求項2に記載のスパークプラグにおいて、上記第1放電用チップは、異なる金属からなる3層以上の金属層を有し、上記先端側金属層と上記基端側金属層との間に、両者の間の熱膨張係数を有する材料からなる中間金属層を介在させてなることを特徴とするスパークプラグ。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のスパークプラグにおいて、上記第1放電用チップは、少なくとも上記対向面を構成する部分に貴金属もしくはW、Re、Ta、Nb又はこれらの合金からなる高融点金属を用いていることを特徴とするスパークプラグ。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
上記絶縁碍子の内側に上記中心電極の上記電極母材を挿入配置するとともにその先端部を絶縁碍子の先端から突出させ、
次いで、上記電極母材の先端部に上記第1放電用チップを溶接し、
次いで、上記電極母材の基端側から上記絶縁碍子の内側に溶融した溶着材を充填し、該溶着材を固化させて上記電極母材を上記絶縁碍子に固定することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
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