JP2016062865A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ点火プラグにおいて、プラズマの生成効率を低下させることなく放電ノイズを抑制可能な技術を提供する。【解決手段】点火プラグは、電源が接続される端子と、端子に抵抗体を介して自身の後端部が接続された第１電極と、端子に直接的に自身の後端部が接続された第２電極と、第１電極の先端部および第２電極の先端部に対向する接地電極と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、点火プラグに関する。

内燃機関の点火プラグとして、混合気をプラズマによって点火するプラズマ点火プラグが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の点火プラグでは、中心電極と接地電極との間の放電ギャップにおいて放電を行わせ、その後、その放電ギャップ間に高いエネルギを印加することでプラズマを生成する。

特開２０１２−１２７２８６号公報

点火プラグに高いエネルギを印加するためには、プラズマ点火プラグに大きな電流を流すことが好ましい。一方で、点火プラグの放電ノイズを抑制するためには、点火プラグ内に抵抗器を実装することが好ましい。しかし、抵抗器を点火プラグに設けると、大きな電流を流すことが困難になり、プラズマの生成効率が低下する。そのため、プラズマ点火プラグにおいて、プラズマの生成効率を低下させることなく放電ノイズを抑制可能な技術が求められている。

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。

（１）本発明の一形態によれば、点火プラグが提供される。この点火プラグは、電源が接続される端子と；前記端子に抵抗体を介して自身の後端部が電気的に接続された第１電極と；前記端子に直接的に自身の後端部が電気的に接続された第２電極と；前記第１電極の先端部および前記第２電極の先端部に対向する接地電極と；を備えることを特徴とする。このような形態の点火プラグによれば、端子と第１電極との間に抵抗体が備えられているので、第１電極と接地電極との間の放電ギャップにおける放電の際に、放電ノイズが発生することを抑制することができる。また、第２電極が端子に直接的に接続されているので、プラズマを生成するための電力を、この第２電極を通じて効率的に放電ギャップに供給することができる。そのため、プラズマの生成効率を低下させることなく放電ノイズの発生を抑制することができる。

（２）上記形態の点火プラグは、前記第１電極の後端と、前記抵抗体と、前記端子の先端とを内包する筒状の第１絶縁体を備えてもよい。このような形態の点火プラグによれば、第１絶縁体によって、第１電極の後端と抵抗体と端子の先端とを他の部品から絶縁することができる。

（３）上記形態の点火プラグにおいて、前記第１絶縁体を内包する筒状の第２絶縁体を備え、前記第２電極が、前記第２絶縁体の内周と前記第１絶縁体の外周との間に設けられてもよい。このような形態の点火プラグによれば、第２絶縁体によって、第２電極を他の部品から絶縁することができる。

（４）上記形態の点火プラグは、前記接地電極を先端に有し、前記第２絶縁体の外周に設けられた筒状の金具を備えてもよい。このような形態の点火プラグによれば、金具を介して接地電極を接地させることができる。

（５）上記形態の点火プラグにおいて、前記第１絶縁体は、前記第２絶縁体よりも短く、前記第２電極は、前記第１絶縁体よりも後端側で前記端子に接続されてもよい。このような形態の点火プラグによれば、簡易な構成で第２電極を端子に接続することができる。

（６）上記形態の点火プラグにおいて、前記第２電極と前記第１絶縁体との境界に、前記第２電極の材料と前記第１絶縁体の材料とが拡散しており、かつ、前記第２電極と前記第２絶縁体との境界に、前記第２電極の材料と前記第２絶縁体の材料とが拡散していてもよい。このような形態の点火プラグであれば、第２電極の材料と各絶縁体の材料とがそれらの境界で拡散しているので、強固な構造とすることができる。

（７）上記形態の点火プラグにおいて、前記端子の先端から前記第１絶縁体の後端までの距離が、３ｍｍ以上でもよい。このような形態の点火プラグによれば、端子の引き抜き強度を高めることができる。

（８）上記形態の点火プラグにおいて、前記端子と前記第１電極との間の抵抗値が１ｋΩ以上１０ｋΩ以下であり、かつ、前記端子と前記第２電極との間の抵抗値が５Ω以下でもよい。このような形態の点火プラグによれば、プラズマが生成される確実性を高めることができる。

（９）上記形態の点火プラグにおいて、前記第１電極と前記接地電極との間の最短距離が、前記第２電極と前記接地電極との間の最短距離よりも短くてもよい。このような形態の点火プラグによれば、適切な位置、すなわち、第１電極と接地電極との間で放電が発生する可能性を高めることができる。

本発明は、上述した点火プラグとしての形態に限らず、種々の形態で実現することが可能である。例えば、点火プラグを備えた点火システムや、点火プラグの製造方法等の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態としての点火プラグの部分断面図である。 点火プラグを含む点火システムの概略構成図である。 点火プラグの製造方法の流れを示す工程図である。 点火プラグが製造される様子を示す図である。 ノイズの評価試験を行った結果を示す図である。 プラズマの生成試験を行った結果を示す図である。 プラズマの大きさを確認する試験結果を示す図である。 放電が生じた位置を確認する試験の結果を示す図である。 放電が生じた位置を確認する試験の結果を示す図である。 端子の引き抜き強度試験の結果を示す図である。 端子の引き抜き強度試験の結果を示す図である。 点火プラグの破損試験の結果を示す図である。 点火プラグの破損試験の結果を示す図である。 点火プラグの変形例を示す説明図である。

Ａ．点火プラグの実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としての点火プラグの部分断面図である。図２は、点火プラグを含む点火システムの概略構成図である。以下では、点火プラグ１００の軸線Ｏ方向を各図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。図１において、一点破線で示す軸線Ｏの右側は、点火プラグ１００の外観を示しており、軸線Ｏの左側は、点火プラグ１００の中心軸を通る断面を示している。

図１に示すように、点火プラグ１００は、電源が接続される端子１０と、第１電極２０と、第２電極３０と、接地電極４０と、を備えている。また、点火プラグ１００は、第１絶縁体５０と、第２絶縁体６０と、主体金具７０と、を備えている。

端子１０は、軸線Ｏ方向に沿って延びる棒状の金属部材である。端子１０は、後端に位置して外部に露出する頭部１１と、頭部１１よりも先端側に位置し、頭部１１よりも外径が小さい胴部１２と、胴部１２よりも先端側に位置し、胴部１２よりも外径が小さい先端部１３とを有している。端子１０の頭部１１には、高圧ケーブルおよびプラグキャップを介して電源が接続される。

本実施形態の点火プラグ１００には、図２に示すように、電源として、火花放電用の高圧電源２００と、プラズマ生成用の高周波電源３００とが接続される。これらの電源の構成は周知であるため、詳細な説明は省略する。高圧電源２００からは、比較的高い電圧（例えば、５ｋＶ〜３０ｋＶ）がトリガ放電用の電圧として点火プラグ１００に供給される。また、高周波電源３００からは、比較的高い周波数（例えば、１ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ以下）の電流が、プラズマ生成用の電流として点火プラグ１００に供給される。

第１電極２０（図１）は、軸線Ｏ方向に沿って延びる棒状の電極である。第１電極２０は、インコネル（商標名）６００等のニッケルまたはニッケルを主成分とする合金から形成された母材の内部に、母材よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金からなる芯材２１を埋設した構造を有する。第１電極２０の後端部は、セラミック製の抵抗体２５を介して端子１０の先端部１３に接続されている。抵抗体２５と第１電極２０とは、導電性のガラスシール材２６によって接続されている。第１電極２０の先端部は、内燃機関の燃焼室内に曝される。第１電極２０は、「中心電極」と呼ぶこともできる。

第２電極３０は、軸線Ｏ方向に沿って延びる円筒状の電極である。第２電極３０は、例えば、銅、ニッケルまたはニッケルを含有する合金（例えば、ＳＵＳ３０４）から形成された筒状の金属体を塑性加工することによって作製される。第２電極３０は、第１電極２０の周囲に第１絶縁体５０を介して配置されている。第２電極３０の後端部３１は、端子１０の胴部１２に直接的に接続されている。本実施形態では、軸線Ｏ方向における第２電極３０の先端の位置は、第１電極２０の先端よりも後端側である。

第１絶縁体５０は、アルミナ等を焼成して形成された筒状の絶縁体である。第１絶縁体５０は、第１電極２０の後端と、抵抗体２５と、端子１０の先端とを内包している。また、第１絶縁体５０の周囲には第２電極３０が配置される。そのため、第１絶縁体５０は、第１電極２０の後端と抵抗体２５と端子１０の先端とを第２電極３０から電気的に絶縁することができる。第１絶縁体５０は、例えば、アルミナ等の原料をプレス成形することによって作製することができる。第１絶縁体５０の材料としては、窒化ケイ素や窒化アルミニウムを用いることも可能である。

第２絶縁体６０は、アルミナ等を焼成して形成された筒状の絶縁体である。第２絶縁体６０は、第１絶縁体５０を内包している。そして、第２絶縁体６０の内周と第１絶縁体５０の外周との間には、前述した第２電極３０が配置されている。そのため、第２絶縁体６０は、第２電極３０を、後述する主体金具７０から絶縁することができる。軸線Ｏ方向における第１絶縁体５０、第２電極３０および第２絶縁体６０のそれぞれの先端の位置は、本実施形態では同一であるが、第２電極３０は、第２絶縁体６０よりも短く、第１絶縁体５０よりも長いため、第２電極３０の後端部は、第２絶縁体６０の軸孔６１内において露出している。この露出した第２電極３０の後端部は、第２絶縁体６０と端子１０の胴部１２との間に挟まれるようにして端子１０に接触している。このような構造であれば、第２電極３０を簡易な構成で端子１０に接続することができる。

第２絶縁体６０の、軸線Ｏ方向の略中央には、外径が最も大きな鍔部６２が形成されており、それより後端側には後端側胴部６３が形成されている。第２絶縁体６０の、鍔部６２より先端側には、後端側胴部６３よりも外径の小さな先端側胴部６４が形成されている。さらにその先端側胴部６４よりも先端側に、先端側胴部６４よりも外径の小さな脚長部６５が形成されている。脚長部６５の先端は、点火プラグ１００が内燃機関に取り付けられた際には、内燃機関の燃焼室内に曝される。

主体金具７０は、内燃機関のエンジンヘッドに点火プラグ１００を固定するための略円筒状の金具である。主体金具７０は、第２絶縁体６０を、その後端側胴部６３の一部から脚長部６５にかけての部位を取り囲むようにして保持している。主体金具７０は低炭素鋼材により形成され、全体にニッケルメッキあるいは亜鉛メッキが施されている。主体金具７０の後端部には、プラグレンチが係合する六角柱形状の工具係合部７１が設けられている。また、主体金具７０は、工具係合部７１よりも先端側に、エンジンヘッドのプラグホールに螺合するネジ山（図示省略）が形成されたネジ部７２を備えている。

主体金具７０の工具係合部７１とネジ部７２との間には、鍔状のシール部７３が形成されている。ネジ部７２とシール部７３との間のネジ首７４には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット８０が嵌挿されている。ガスケット８０は、点火プラグ１００をエンジンヘッドに取り付けた際に、点火プラグ１００とエンジンヘッドとの間を封止し、気密漏れを防止する。

主体金具７０の工具係合部７１より後端側には薄肉の加締部７５が設けられている。また、シール部７３と工具係合部７１との間には、薄肉の圧縮変形部７６が設けられている。工具係合部７１から加締部７５にかけての主体金具７０の内周面と第２絶縁体６０の後端側胴部６３の外周面との間には、環状の線パッキン８１および線パッキン８２が介在している。線パッキン８１と線パッキン８２との間には、タルク（滑石）８３が充填されている。

点火プラグ１００の製造時においては、加締部７５を内側に折り曲げるようにして先端側に押圧することにより圧縮変形部７６が変形する。圧縮変形部７６の変形により、線パッキン８１、タルク８３、線パッキン８２を介し、第２絶縁体６０が主体金具７０内で先端側に向け押圧される。この押圧により、主体金具７０のネジ部７２の内周に形成された第１段部７７に、第２絶縁体６０の先端側胴部６４と脚長部６５との間に形成された第２段部６６が板パッキン８４を介して押圧され、主体金具７０と第２絶縁体６０とが一体にされる。このとき、主体金具７０と第２絶縁体６０との間の気密性は、板パッキン８４によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。また、この押圧により、タルク８３が軸線Ｏ方向に圧縮されて主体金具７０内の気密性が高められる。

接地電極４０は、主体金具７０の先端に溶接されて固定されている。接地電極４０は、その内側面が第１電極２０の先端部および第２電極３０の先端部に対向するように、屈曲されている。接地電極４０の内側面の軸線Ｏ上および第１電極２０の先端には、それぞれ貴金属チップが溶接されていてもよい。接地電極４０は、主体金具７０を介してエンジンヘッドに電気的に接地される。

Ｂ．点火プラグの製造方法：
図３は、点火プラグの製造方法の流れを示す工程図である。図４は、点火プラグが製造される様子を示す図である。本実施形態の製造方法では、まず、図４に示すように、第２絶縁体６０の軸孔６１内に、第２電極３０と第１絶縁体５０と第１電極２０とが挿入される（図３のステップＳ１０）。

その後、第２絶縁体６０の軸孔６１内には、既に挿入された第１電極２０の後端側からガラスシール材２６の原料となる粉体が挿入される。そして、更に、その後端から端子１０が挿入されつつ加熱処理が行われる（ステップＳ２０）。本実施形態では、この加熱処理を、８００℃において所定時間（例えば、５分）、行う。このステップＳ２０の工程が終了すると、第２絶縁体６０と第２電極３０と第１絶縁体５０と第１電極２０とガラスシール材２６と端子１０とが一体化された中間組立体が形成される。８００℃の温度で加熱処理を行うことにより、第２電極３０と第１絶縁体５０との境界に、第２電極３０の材料と第１絶縁体５０の材料とが拡散し、かつ、第２電極３０と第２絶縁体６０との境界に、第２電極３０の材料と第２絶縁体６０の材料とが拡散することになる。２種の材料が拡散していることは、例えば、中間組立体の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）によって観察することによって確認することができる。

中間組立体が形成されると、その中間組立体が、主体金具７０に挿入され、所定の治具によって、主体金具７０の加締部７５が加締められる（ステップＳ３０）。すると、主体金具７０と中間組立体とが接合され、点火プラグ１００が完成する。

上記ステップＳ２０では、第２絶縁体６０の内周面と、第１絶縁体５０の外周面とに、それぞれ、第２電極３０に含まれる金属と同種の金属によるめっき（例えば、厚さ３μｍのニッケルめっき）を施した上で、上述した加熱処理を行ってもよい。こうすることにより、第２電極３０と、第１絶縁体５０および第２絶縁体６０との接合強度を更に高めることができる。

以上で説明した本実施形態の点火プラグ１００によれば、端子１０と第１電極２０との間に抵抗体２５が備えられているので、第１電極２０と接地電極４０との間の放電ギャップにおけるトリガ放電の際に、放電ノイズが発生することを抑制することができる。また、端子１０には、抵抗体２５を介することなく第２電極３０が直接的に接続されているため、高周波電源３００からの高周波電流を、この第２電極３０を通じて、放電ギャップに効率的に供給することができる。しかも、本実施形態では、第１電極２０よりも径方向外側に円筒状の第２電極３０が配置されているため、物体の表面を伝わりやすい高周波電流を、効率的に放電ギャップに供給することができる。よって、本実施形態の点火プラグ１００によれば、プラズマの生成効率を低下させることなく放電ノイズが発生することを抑制することができる。

なお、ノイズを抑制するための抵抗体を、点火プラグの内部ではなく、点火プラグの外部（例えば、高圧電源２００内）に設けることも可能であるが、その場合には、抵抗体と放電ギャップとの間に存在する導電体の長さが長くなり、その分、その導電体に電荷が蓄積されやすくなる。すると、放電時にその電荷が放電ギャップに流れ込むことにより、大きな電流が流れてしまい、放電ノイズを抑制することが困難になる。これに対して、本実施形態では、放電ギャップに近い位置に抵抗体２５が設けられているため、電荷が蓄積されにくく、放電ノイズを効果的に抑制することができる。

以上で説明した本実施形態の点火プラグ１００は、以下の仕様１〜４のうち１以上の仕様を満たしていることが好ましい。

（仕様１）端子１０の後端から第１電極２０の先端までの抵抗値Ｒ１が１ｋΩ以上１０ｋΩ以下であり、かつ、端子１０の後端から第２電極３０の先端までの抵抗値Ｒ２が５Ω以下である。

（仕様２）第１電極２０と接地電極４０との間の最短距離Ｇ１（図１参照）が、第２電極３０と接地電極４０との間の最短距離Ｇ２（図１参照）よりも短い。

（仕様３）端子１０の先端から第１絶縁体５０の後端までの軸線Ｏに沿った距離Ｌ（図１参照）が、３ｍｍ以上である。

（仕様４）第２絶縁体６０と第２電極３０と第１絶縁体５０と第１電極２０とガラスシール材２６と抵抗体２５と端子１０とが一体化された中間組立体を、８００℃以上の温度で熱処理して形成する。

以下、点火プラグ１００がこれらの仕様を満たしていることが好ましい理由を、試験結果に基づき説明する。

Ｃ．試験結果：
＜仕様１について＞
図５は、ノイズの評価試験を行った結果を示す図である。この試験では、端子１０の後端から第１電極２０の先端までの抵抗値Ｒ１と、端子１０の後端から第２電極３０の先端までの抵抗値Ｒ２とが異なる複数の点火プラグ１００のサンプルを用意し、各サンプルについて、０．４ＭＰａの加圧空気中で、６０Ｈｚの周期で点火プラグ１００に放電を行わせ、「ＪＡＳＯ Ｄ００２−２−０４」に規定された電流法によってノイズの測定を行った。そして、１００ＭＨｚまでの周波数帯域中、１００ｋＨｚにおける電流強度（ｄＢ）を測定し、８０ｄＢ以下であれば、合格とした。

図５に示すように、本試験では、抵抗値Ｒ１が１ｋΩ以上２０ｋΩ以下、かつ、抵抗値Ｒ２が０．５Ω以上１０Ω以下のサンプルが、電流強度が８０ｄＢ以下となり、合格となった。これに対して、抵抗値Ｒ１が０．１ｋΩ以上０．５ｋΩ以下、かつ、抵抗値Ｒ２が０．５Ω以上１０Ω以下のサンプルは、いずれも、電流強度が８０ｄＢを超えており、不合格であった。

図６は、プラズマの生成試験を行った結果を示す図である。この試験では、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２とが異なる複数の点火プラグ１００のサンプルを用意し、各サンプルについて、０．４ＭＰａの加圧空気中において、高圧電源２００と高周波電源３００とを用いてプラズマが生成されるか否かを評価した。具体的には、点火プラグ１００の端子１０に流れる電流波形を測定し、その波形を観察することによって高周波電流が流れていることが確認された場合には、プラズマが生成されたと判断した。各サンプルの第２絶縁体６０の先端面における各部の寸法は以下の（１）〜（４）に示したとおりである。また、各サンプルにおいて、第２絶縁体６０の先端面から先端側に向けて第１電極２０が突出した長さは２．０ｍｍであり、第１電極２０の先端と接地電極４０との間の軸線Ｏ上の距離（放電ギャップ）は１．０ｍｍである。
（１）第１電極２０の外径が１．５ｍｍ。
（２）第１絶縁体５０の外径が２．７ｍｍ、径方向の厚みが０．４ｍｍ。
（３）第２電極３０の外径が３．３ｍｍ、径方向の厚みが０．２ｍｍ。
（４）第２絶縁体６０の外径が５．７ｍｍ。

図６に示すように、本試験では、抵抗値Ｒ１が０．１ｋ以上１０ｋΩ以下、かつ、抵抗値Ｒ２が０．５Ω以上１０Ω以下のサンプルにおいて、高周波電流が観察されたため合格となった。これに対して、抵抗値Ｒ１が１５ｋ以上２０ｋΩ以下、かつ、抵抗値Ｒ２が０．５Ω以上１０Ω以下のサンプルは、いずれも、高周波電流が観察されず不合格であった。

図７は、プラズマの大きさを確認する試験結果を示す図である。この試験では、図６に示した試験において発生したプラズマ（または火花）の画像を撮像し、その画像を解析することによって撮像されたプラズマの最大面積を算出した。

図７に示すように、本試験では、抵抗値Ｒ１が０．１ｋ以上１０ｋΩ以下、かつ、抵抗値Ｒ２が０．５Ω以上５Ω以下のサンプルでは、プラズマの面積が大きくなった。これに対して、抵抗値Ｒ１が１５ｋΩ以上２０ｋΩ以下のサンプル、および、抵抗値Ｒ２が１０Ωのサンプルは、いずれも、プラズマ（火花）の面積が顕著に小さくなった。そのため、この試験では、抵抗値Ｒ１が０．１ｋ以上１０ｋΩ以下、かつ、抵抗値Ｒ２が０．５Ω以上５Ω以下のサンプルを合格とし、それ以外のサンプルを不合格とした。

上述した各試験の結果、上記実施形態における点火プラグ１００は、上述した仕様１のとおり、端子１０と第１電極２０間の抵抗値Ｒ１が１ｋΩ以上１０ｋΩ以下であり、かつ、端子１０と第２電極３０間の抵抗値Ｒ２が５Ω以下であることが好ましいことが確認された。上述した各試験によれば、ノイズを抑制するためには、抵抗値Ｒ１が１ｋΩ以上であることが好ましく、１０ｋΩを超える抵抗値Ｒ１では、ギャップ間の絶縁破壊が困難となり、また、抵抗値Ｒ２が５Ωを超えると、プラズマを十分に大きくすることができないからである。

＜仕様２について＞
図８および図９は、放電が生じた位置を確認する試験の結果を示す図である。図８は、０．４ＭＰａの加圧空気環境下で試験を行った結果を示し、図９は、１．２ＭＰａの加圧空気環境下で試験を行った結果を示している。これらの試験では、第１電極２０と接地電極４０との間の最短距離Ｇ１と、第２電極３０と接地電極４０との間の最短距離Ｇ２とが異なる複数の点火プラグ１００のサンプルを用意し、各サンプルについて、１Ｈｚの周期で点火プラグ１００を放電させ、高速度カメラにて放電時の画像を撮像し、放電が生じた位置を確認した。使用した各サンプルの抵抗値Ｒ１は５ｋΩであり、抵抗値Ｒ２は１Ωである。この試験では、１０回放電させて１０回全てにおいて、第１電極２０と接地電極４０との間で放電が生じた場合に合格と判定し、１０回中１回でもその他の位置（例えば、第２電極３０と接地電極４０と間）で放電が生じた場合には不合格と判定した。

図８および図９に示すように、これらの試験結果によれば、上述した仕様２のとおり、第１電極２０と接地電極４０との間の最短距離Ｇ１が、第２電極３０と接地電極４０との間の最短距離Ｇ２よりも短い場合に、適正な位置において放電が生じることが確認された。

＜仕様３について＞
図１０および図１１は、端子の引き抜き強度試験の結果を示す図である。この試験では、端子１０の先端から第１絶縁体５０の後端までの軸線Ｏに沿った距離Ｌを変化させた点火プラグ１００の複数のサンプルを用意し、各サンプルについて「ＪＩＳ Ｂ ８０３１ ７．７」に規定された引き抜き強度試験を実施し、端子１０の引き抜き強度を測定した。そして、この規定の基準である４００Ｎ以下の引き抜き強度であったサンプルを不合格と判定した。

図１０および図１１に示した試験結果によれば、上記仕様３のとおり、端子１０の先端から第１絶縁体５０の後端までの軸線Ｏに沿った距離Ｌは、３ｍｍ以上確保されていることが好ましいことが確認された。距離Ｌが３ｍｍ以上確保されていれば、端子１０の外周面と第１絶縁体５０の内周面とに十分な接触面積が確保され、引き抜き強度が高まるためだと推測される。

＜仕様４について＞
図１２および図１３は、点火プラグの破損試験の結果を示す図である。この試験では、上述した点火プラグ１００の製造方法のステップＳ２０（図３参照）における加熱処理の温度を変化させて作製した点火プラグ１００の複数のサンプルを用意し、各サンプルについて破損試験を行った。具体的には、各サンプルを高圧容器に取り付け、発火部側（先端側）に油圧によって圧力を加え、各サンプルが破損した圧力を測定した。この試験では、１８ＭＰａ未満の圧力で破損したサンプルを不合格とした。１８ＭＰａは、内燃機関の筒内圧に相当する。なお、各サンプルの、端子１０の先端から第１絶縁体５０の後端までの距離Ｌは、５ｍｍである。

図１２および図１３に示した試験結果によれば、８００℃以上の温度によって熱処理を行ったサンプルは、いずれも、１８ＭＰａ未満の圧力によって破損することがなかった。そのため、上述した仕様４のとおり、点火プラグ１００の製造時には、中間組立体を、８００℃以上の温度で熱処理することが好ましいことが確認された。このような温度で熱処理を行えば、第２電極３０と第１絶縁体５０、および、第２電極３０と第２絶縁体６０が、それぞれ、それらの境界において拡散し、強固に接合されるためだと推測される。

以上で説明したとおり、上述した実施形態における点火プラグ１００が、上記仕様１〜４のうち少なくともいずれか一つを満たすことが好ましいことが、各試験の結果から明らかとなった。

Ｄ．変形例：
＜変形例１＞
図１４は、点火プラグの変形例を示す説明図である。上記実施形態では、接地電極４０は、主体金具７０の先端に接合され、屈曲されている。これに対して、接地電極４０ａは、図１４に示すように、主体金具７０ａの先端に環状に設けられていてもよい。この場合、環状の接地電極４０ａの中心に設けられた貫通孔４２を通じて、プラズマが燃焼室内に噴出する。接地電極４０ａは、主体金具７０ａに溶接されていてもよいし、主体金具７０ａと一体に形成されていてもよい。また、上記実施形態では、第２絶縁体６０、第２電極３０、および、第１絶縁体５０の先端の位置は軸線Ｏ方向において揃えられていたが、これらの先端の位置は、図１４に示すように、ばらついていてもよい。

＜変形例２＞
上記実施形態では、プラズマ生成用に高周波電源を用いているが、プラズマ生成用の電源としては、高周波電源以外にも、直流電源や容量の大きいコンデンサを用いてもよい。

＜変形例３＞
上記実施形態では、図１に示されているように、第２電極３０の後端部は、直接的に端子１０に接続されている。これに対して、例えば、第２絶縁体６０の内周面にめっきを施すことにより、そのめっきを介して第２電極３０を端子１０に接続してもよい。つまり、第２電極３０は、電気的に直接、端子１０に接続されていればよい。また、第２電極３０は、円筒状に限らず、端子１０に後端が接続された複数の線状の導線によって構成してもよい。

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や実施例、変形例の技術的特徴は、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。

１０…端子
１１…頭部
１２…胴部
１３…先端部
２０…第１電極
２１…芯材
２５…抵抗体
２６…ガラスシール材
３０…第２電極
３１…後端部
４０，４０ａ…接地電極
５０…第１絶縁体
６０…第２絶縁体
６１…軸孔
６２…鍔部
６３…後端側胴部
６４…先端側胴部
６５…脚長部
６６…第２段部
７０…主体金具
７１…工具係合部
７２…ネジ部
７３…シール部
７４…ネジ首
７５…加締部
７６…圧縮変形部
７７…第１段部
８０…ガスケット
８１，８２…線パッキン
８３…タルク
８４…板パッキン
９０…キャビティ
１００…点火プラグ
２００…高圧電源
３００…高周波電源
Ｏ…軸線

Claims (9)

1. 電源が接続される端子と、
   前記端子に抵抗体を介して自身の後端部が接続された第１電極と、
   前記端子に直接的に自身の後端部が接続された第２電極と、
   前記第１電極の先端部および前記第２電極の先端部に対向する接地電極と、
   を備えることを特徴とする点火プラグ。
2. 請求項１に記載の点火プラグであって、
   前記第１電極の後端と、前記抵抗体と、前記端子の先端とを内包する筒状の第１絶縁体を備えることを特徴とする点火プラグ。
3. 請求項２に記載の点火プラグであって、
   前記第１絶縁体を内包する筒状の第２絶縁体を備え、
   前記第２電極が、前記第２絶縁体の内周と前記第１絶縁体の外周との間に設けられていることを特徴とする点火プラグ。
4. 請求項３に記載の点火プラグであって、
   前記接地電極を先端に有し、前記第２絶縁体の外周に設けられた筒状の金具を備えることを特徴とする点火プラグ。
5. 請求項３または請求項４に記載の点火プラグであって、
   前記第１絶縁体は、前記第２絶縁体よりも短く、
   前記第２電極は、前記第１絶縁体よりも後端側で前記端子に接続されていることを特徴とする点火プラグ。
6. 請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載の点火プラグであって、
   前記第２電極と前記第１絶縁体との境界に、前記第２電極の材料と前記第１絶縁体の材料とが拡散しており、かつ、前記第２電極と前記第２絶縁体との境界に、前記第２電極の材料と前記第２絶縁体の材料とが拡散していることを特徴とする点火プラグ。
7. 請求項２から請求項６までのいずれか一項に記載の点火プラグであって、
   前記端子の先端から前記第１絶縁体の後端までの距離が、３ｍｍ以上であることを特徴とする点火プラグ。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の点火プラグであって、
   前記端子と前記第１電極との間の抵抗値が１ｋΩ以上１０ｋΩ以下であり、かつ、前記端子と前記第２電極との間の抵抗値が５Ω以下であることを特徴とする点火プラグ。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の点火プラグであって、
   前記第１電極と前記接地電極との間の最短距離が、前記第２電極と前記接地電極との間の最短距離よりも短いことを特徴とする点火プラグ。

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