JP2017228341A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】主体金具へ熱を逃がし易くできるパークプラグを提供すること。【解決手段】第１絶縁体および第２絶縁体は、互いに対向する面の少なくとも一部に、互いいに対向する凹凸がそれぞれ形成される。第２絶縁体は、後端面の内縁の軸方向の位置が、段部にパッキンが接触する接触面の先端側の縁から、第１絶縁体の受け部に鍔部が接触する接触面の後端側の縁までの間に存在する。第１絶縁体は当接面が第２絶縁体の後端面に当接するので、第２絶縁体は、第１絶縁体と主体金具との間に挟まれて保持される。凹凸によって第１絶縁体と第２絶縁体とが対向する面の表面積を大きくできるので、主体金具へ熱を逃がし易くできる。【選択図】図２

Description

本発明はスパークプラグに関し、特に熱を放出させ易くできるスパークプラグに関するものである。

スパークプラグは、主体金具に接続される接地電極と、絶縁体によって主体金具に保持される中心電極とを備えている。接地電極と中心電極との間に電圧を印加し、接地電極と中心電極との間に火花放電を生じさせ、両電極間に曝された混合気に点火することにより火炎核が形成される。特許文献１には、絶縁体の耐熱性および絶縁性を向上させるため、特性の異なる複数の絶縁部材を中心電極と主体金具との間に配置する技術が開示されている。

特開２０１５−１８５２８６号公報

しかしながら特許文献１に開示される技術では、絶縁部材と絶縁部材との継ぎ目が熱の移動を妨げるので、混合気への点火によって生じた熱が絶縁部材に蓄積され、異常加熱の原因となるおそれがある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、熱を放出させ易くできるスパークプラグを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

この目的を達成するために請求項１記載のスパークプラグによれば、中心電極は、先端側から後端側へと軸線に沿って軸部が延び、軸部の後端から径方向の外側へ鍔部が張り出す。軸線に沿って形成された絶縁体の軸孔に鍔部を支持する受け部が形成され、段部は、先端側から後端側へ向かうにつれて拡径する。絶縁体の径方向の外側に配置される筒状の主体金具は、段部と軸方向に対向する棚部が内周面に形成される。中心電極と対向する接地電極は主体金具に接続され、段部と棚部との間にパッキンが配置される。

絶縁体は、第１絶縁体と、第１絶縁体の径方向外側に配置される第２絶縁体とを備えている。第１絶縁体は軸孔の全長および受け部が形成され、第２絶縁体は段部が外周面に形成される。第１絶縁体および第２絶縁体は、互いに対向する面の少なくとも一部に、互いいに対向する凹凸がそれぞれ形成される。第２絶縁体は、後端面の内縁の軸方向の位置が、段部にパッキンが接触する接触面の先端側の縁から、第１絶縁体の受け部に鍔部が接触する接触面の後端側の縁までの間に存在する。第１絶縁体は当接面が第２絶縁体の後端面に当接するので、第２絶縁体は、第１絶縁体と主体金具との間に挟まれて保持される。

第１絶縁体および第２絶縁体は凹凸によって、凹凸がない場合に比べて、対向する面の表面積を大きくすることができる。第１絶縁体および第２絶縁体は凹凸を互いに対向させるので、凹凸を伝熱面として第１絶縁体から第２絶縁体へ熱を伝わり易くできる。第２絶縁体へ伝えられた熱はパッキンから主体金具へ伝えられ、第２絶縁体の後端面から第１絶縁体の当接面へ伝えられた熱は、第１絶縁体から主体金具へ伝えられる。よって、熱を放出させ易くできる効果がある。

請求項２記載のスパークプラグによれば、第２絶縁体に形成された凹凸は、軸方向の先端の位置が、段部にパッキンが接触する接触面の先端側の縁と第２絶縁体の先端との間に存在する。その結果、請求項１の効果に加え、凹凸から第２絶縁体へ伝えられた熱を、パッキンから主体金具へより伝え易くできる効果がある。

請求項３記載のスパークプラグによれば、第１絶縁体および第２絶縁体の凹凸の間に充填層が配置される。充填層は第１絶縁体および第２絶縁体に接触するので、充填層を介して第１絶縁体と第２絶縁体との間に熱を伝えられる。従って、充填層の特性にもよるが、請求項１又は２の効果に加え、第１絶縁体と第２絶縁体との間の熱伝導率を向上できる効果がある。

本発明の第１実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 一部を拡大したスパークプラグの断面図である。 第２実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 第３実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 第４実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。 （ａ）は実施例１〜３におけるスパークプラグの試験結果を示す図であり、（ｂ）は実施例４〜６におけるスパークプラグの試験結果を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施の形態におけるスパークプラグ１０の軸線Ｏを含む面で切断した断面図であり、図２は一部を拡大したスパークプラグ１０の断面図である。図１及び図２では、紙面下側をスパークプラグ１０の先端側、紙面上側をスパークプラグ１０の後端側という。図２はスパークプラグ１０の後端側の図示が省略されている（図３から図５において同じ）。

図１に示すようにスパークプラグ１０は、主体金具２０、接地電極３０、絶縁体４０及び中心電極７０を備えている。主体金具２０は、内燃機関のねじ穴（図示せず）に固定される略円筒状の部材であり、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。

主体金具２０は、後端側から先端側へ軸線Ｏに沿って端部２１、工具係合部２２、溝部２３、座部２４、胴部２５、棚部２７、脚長部２８の順に連接されている。端部２１及び溝部２３は絶縁体４０を加締めるための部位であり、工具係合部２２はスパークプラグ１０を内燃機関に取り付けるときにレンチ等の工具を係合させる部位である。本実施の形態では、主体金具２０は冷間鍛造加工等によって成形されている。

棚部２７は、胴部２５の内周と脚長部２８の内周との境界に位置し、胴部２５の先端から径方向の内側へ張り出している。棚部２７は、胴部２５の内周面２６の内径より内径が小さく形成され、後端側から先端側へ向かうにつれて縮径する。座部２４よりも先端側の胴部２５及び脚長部２８は、外周面にねじ部２９が形成される。座部２４とねじ部２９との間に環状のガスケット９８が嵌め込まれる。ガスケット９８は、内燃機関のねじ穴にねじ部２９が嵌められたときに、座部２４と内燃機関（エンジンヘッド）とに挟まれて主体金具２０と内燃機関との隙間を封止する。

接地電極３０は、主体金具２０の先端（脚長部２８の端面）に接合される金属製（例えばニッケル基合金製）の電極母材３１と、電極母材３１の先端に接合されるチップ３２とを備えている。電極母材３１は、軸線Ｏと交わるように軸線Ｏへ向かって屈曲する棒状の部材である。チップ３２は、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム等の貴金属またはこれらを主成分とする合金によって形成される部材であり、軸線Ｏと交わる位置に接合されている。

絶縁体４０は、主体金具２０に保持されると共に中心電極７０を絶縁保持するための部材であり、第１絶縁体５０と第２絶縁体６０とを備えている。本実施の形態では、第１絶縁体５０は、機械的特性や高温下の絶縁性に優れるアルミナを主成分とする略円筒状の部材である。第２絶縁体６０は、熱伝導率の高い窒化アルミニウムや炭化ケイ素等により形成される略円筒状の部材である。しかし、第１絶縁体５０及び第２絶縁体６０の材質はこれに限らず、目的に応じて適宜設定できる。

第１絶縁体５０は、軸線Ｏに沿って貫通する軸孔５１が形成されている。第１絶縁体５０は、後部５２、突出部５３、筒部５４が、軸線Ｏに沿って後端側から先端側へ順に連接され、筒部５４（図２参照）には大径部５６、小径部５７、脚部５８が、軸線Ｏに沿って後端側から先端側へ順に連接されている。受け部５５（図２参照）は、筒部５４の内周と大径部５６の内周との境界に位置し、筒部５４の先端から径方向の内側へ張り出している。受け部５５は後端側から先端側へ向かうにつれて縮径する。

第２絶縁体６０は、第１絶縁体５０の径方向外側に配置される。第２絶縁体６０は、環状部６１、筒状部６３の順に、軸線Ｏに沿って後端側から先端側へ連接されている。環状部６１は第１絶縁体５０の小径部５７の径方向外側に配置され、筒状部６３は第１絶縁体５０の脚部５８の径方向外側に配置されている。段部６２（図２参照）は、環状部６１の外周と筒状部６３の外周との境界に位置し、後端側から先端側へ向かうにつれて縮径する。

第１絶縁体５０及び第２絶縁体６０は、外周に主体金具２０が固定される。第１絶縁体５０は、後部５２の後端および脚部５８の先端が、主体金具２０からそれぞれ露出する。脚部５８は、主体金具２０の脚長部２８及び第２絶縁体６０の筒状部６３の径方向内側に配置される。脚部５８は脚長部２８と所定の間隔をあけて対向する。突出部５３は、後部５２の径方向の外側に張り出す部位であり、主体金具２０の溝部２３の径方向内側に配置される。

中心電極７０は、有底筒状に形成された電極母材の内部に、電極母材よりも熱伝導性に優れる芯材７３を埋設した棒状の電極である。芯材７３は銅または銅を主成分とする合金で形成されている。中心電極７０は、第１絶縁体５０の脚部５８の内側に配置されると共に軸線Ｏに沿って先端側へ延びる軸部７１と、軸部７１の後端側から径方向外側へ張り出して第１絶縁体５０の受け部５５（図２参照）に配置される鍔部７２とを備えている。

軸部７１は先端が軸孔５１から露出し、チップ７４が接合されている。チップ７４は、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム等の貴金属またはこれらを主成分とする合金によって形成される柱状の部材であり、火花ギャップを介して接地電極３０のチップ３２と対向する。

パッキン８０は、主体金具２０を構成する金属材料よりも軟質の軟鋼板等の金属材料で形成される円環状の板材である。パッキン８０は必要に応じて浸炭処理や浸炭窒化処理が施される。パッキン８０は主体金具２０と第２絶縁体６０とを気密に閉塞する。

端子金具９０は、高圧ケーブル（図示せず）が接続される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。端子金具９０の先端側は第１絶縁体５０の軸孔５１内に配置される。

抵抗体９３は、スパーク時に発生する電波ノイズを抑えるための部材であり、端子金具９０と中心電極７０との間の軸孔５１内に配置されている。抵抗体９３と中心電極７０との間、抵抗体９３と端子金具９０との間に、導電性を有するガラスシール９４，９５がそれぞれ配置される。ガラスシール９４は抵抗体９３と中心電極７０とにそれぞれ接触し、ガラスシール９５は抵抗体９３と端子金具９０とにそれぞれ接触する。この結果、中心電極７０と端子金具９０とは、抵抗体９３とガラスシール９４，９５とを介して電気的に接続される。

第１絶縁体５０の後部５２の外周には、リング部材９６，９６及びリング部材９６，９６に挟まれたタルク等の粉末層９７が配置される。主体金具２０の端部２１が第１絶縁体５０へ向けて径方向内側に加締められると、突出部５３と端部２１との間にリング部材９６及び粉末層９７が挟まれ、第１絶縁体５０が軸方向の先端側へ向けて押圧される。その結果、主体金具２０の棚部２７と第２絶縁体６０の段部６２（図２参照）とにパッキン８０が密着する。

図２に示すように第１絶縁体５０は、大径部５６と小径部５７との境界に当接面５６ａが形成されている。小径部５７は、外径が、大径部５６の外径よりも小さく且つ脚部５８の外径よりも大きく設定される部位である。当接面５６ａは、大径部５６の外周面に対して径方向の内側へ向けて段差状に形成される面である。

第２絶縁体６０は、環状部６１と筒状部６３との境界に形成された段部６２が、パッキン８０を介して主体金具２０の棚部２７に支持される。環状部６１は円環状に形成されており、筒状部６３は、外径が、段部６２の分だけ環状部６１の外径よりも小さい円筒状に形成されている。第１絶縁体５０の大径部５６及び第２絶縁体６０の環状部６１は、外周面が同一曲面上に配置される。

第２絶縁体６０はパッキン８０を介して主体金具２０の棚部２７に段部６２が押し付けられて軸方向の位置が規制される。第２絶縁体６０の後端面６４に第１絶縁体５０の当接面５６ａが押し付けられると、第２絶縁体６０を介して第１絶縁体５０の軸方向の位置が規制される。第２絶縁体６０は主体金具２０の棚部２７と第１絶縁体５０の当接面５６ａとの間に挟まれた状態で保持されるので、第１絶縁体５０に対して第２絶縁体６０を強固に固定できる。

第２絶縁体６０は、筒状部６３の先端が、主体金具２０の脚長部２８の径方向の内側に配置される。第１絶縁体５０は、脚部５８の先端側（図２下側）が、主体金具２０の脚長部２８よりも軸方向へ突出する。第１絶縁体５０は、脚部５８と小径部５７との境界の外周面に凹凸５９が形成される。第２絶縁体６０は、筒状部６３の内周面であって凹凸５９と対向する位置に凹凸６６が形成される。

凹凸５９，６６は、軸線Ｏを含む断面（図２）において、第２絶縁体６０（筒状部６３）の先端の内縁６３ａと後端面６４の内縁６５とを通る直線Ｌに交差する面を備えている。その結果、凹凸５９，６６がない場合に比べて、第１絶縁体５０と第２絶縁体６０とが対向する面の表面積を凹凸５９，６６の分だけ大きくできる。

本実施の形態では、凹凸５９は小径部５７の外周面に形成された雄ねじであり、凹凸６６は筒状部６３の内周面に形成された雌ねじである。第１絶縁体５０及び第２絶縁体６０は、凹凸５９，６６が互いに噛み合って捻じ込まれると、第２絶縁体６０の後端面６４が第１絶縁体５０の当接面５６ａに突き当たるように、当接面５６ａや凹凸５９，６６の位置が設定されている。

位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、軸線Ｏを含む断面（図２）における各部の軸方向の位置を示している。凹凸５９，６６の先端の位置Ｐ１及び後端の位置Ｐ２は、段部６２にパッキン８０が接触する接触面の先端側（図２下側）の縁の位置Ｐ３と第２絶縁体６０の先端の位置（内縁６３ａの位置）との間に存在する。第２絶縁体６０は、後端面６４の内縁６５が、位置Ｐ３から、第１絶縁体５０の受け部５５に鍔部７２が接触する接触面の後端側の縁の位置Ｐ４までの間に存在する。

スパークプラグ１０は、例えば、以下のような方法によって製造される。まず、第１絶縁体５０の脚部５８を第２絶縁体６０の後端面６４側から挿入し、凹凸５９，６６を噛み合わせて、第２絶縁体６０の後端面６４に第１絶縁体５０の当接面５６ａを押し付け、絶縁体４０を組み立てる。次に、第１絶縁体５０の軸孔５１の後部５２側から中心電極７０を挿入する。中心電極７０は、軸部７１の先端にチップ７４が接合されている。中心電極７０は受け部５５に鍔部７２が支持され、軸部７１の先端が軸孔５１の先端から外部に露出するように配置される。

次に、ガラスシール９４の原料粉末を軸孔５１から入れて、鍔部７２の周囲および後端側に充填する。圧縮用棒材（図示せず）を用いて、軸孔５１に充填したガラスシール９４の原料粉末を予備圧縮する。成形されたガラスシール９４の原料粉末の成形体の上に、抵抗体９３の原料粉末を充填する。圧縮用棒材（図示せず）を用いて、軸孔５１に充填した抵抗体９３の原料粉末を予備圧縮する。次いで、抵抗体９３の原料粉末の上に、ガラスシール９５の原料粉末を充填する。圧縮用棒材（図示せず）を用いて、軸孔５１に充填したガラスシール９５の原料粉末を予備圧縮する。

その後、軸孔５１の後端側から端子金具９０の先端部８１を挿入して、先端部８１がガラスシール９５の原料粉末に接触するように端子金具９０を配置する。次いで、例えば各原料粉末に含まれるガラス成分の軟化点より高い温度まで加熱しつつ、端子金具９０の後端側に設けられた張出部９２の先端面が第１絶縁体５０の後端面に当接するまで端子金具９０を圧入して、先端部９１によってガラスシール９４，９５及び抵抗体９３の原料粉末に軸方向の荷重を加える。この結果、各原料粉末が圧縮・焼結され、第１絶縁体５０（絶縁体４０）の内部にガラスシール９４，９５及び抵抗体９３が形成される。

次に、予め接地電極３０が接合された主体金具２０の棚部２７の上にパッキン８０を配置した後、主体金具２０の端部２１側から絶縁体４０を軸方向へ挿入する。リング部材９６及び粉末層９７を端部２１と第１絶縁体５０との間に挿入した後、端部２１の加締め形状に対応する凹部を備える治具（図示せず）により端部２１を軸方向へ押圧し、端部２１を径方向内側へ屈曲させる。

これにより主体金具２０と第１絶縁体５０とが固定される。溝部２３は、主体金具２０に加えられた荷重により座屈し、曲げ変形する。その結果、リング部材９６及び粉末層９７を介して、端部２１により第１絶縁体５０の突出部５３が軸方向先端側へ押し付けられる。これにより、第１絶縁体５０を介して第２絶縁体６０の段部６２と主体金具２０の棚部２７とにパッキン８０が挟まれ、パッキン８０が密着する。

その後、接地電極３０の電極母材３１にチップ３２を接合し、接地電極３０のチップ３２が中心電極７０のチップ７４と軸方向に対向するように電極母材３１を屈曲して、スパークプラグ１０を得る。

スパークプラグ１０は、主体金具２０のねじ部２９が内燃機関（図示せず）のねじ穴に取り付けられると、主体金具２０から突出する部分が混合気に曝される。スパークプラグ１０の接地電極３０と中心電極７０との間に火花放電を生じさせ、点火された混合気が爆発すると、第１絶縁体５０の脚部５８が加熱される。第１絶縁体５０及び第２絶縁体６０は凹凸５９，６６を互いに対向させるので、凹凸５９，６６を伝熱面として、熱伝導または熱伝達によって、第１絶縁体５０から第２絶縁体６０へ熱を伝わり易くできる。

凹凸５９，６６から第２絶縁体６０へ伝えられた熱の一部は、パッキン８０から熱伝導によって主体金具２０へ伝えられる。また、第２絶縁体６０へ伝えられた熱の一部は、熱伝導や熱伝達によって、環状部６１から主体金具２０の胴部２５へ伝えられたり、後端面６４から第１絶縁体５０の当接面５６ａへ伝えられたりする。第１絶縁体５０へ伝えられた熱は、熱伝導や熱伝達によって主体金具２０へ伝えられる。第１絶縁体５０の脚部５８の熱を主体金具２０へ逃し易くすることができるので、脚部５８に熱が蓄積されることを防ぎ、熱を放出させ易くできる。その結果、第１絶縁体５０の異常加熱を抑制し、混合気の早期着火を防止できる。

凹凸５９，６６の軸方向の先端側の位置Ｐ１は、パッキン８０の位置Ｐ３と第２絶縁体６０の先端の位置との間に存在する。その結果、凹凸５９，６６から第２絶縁体６０へ伝えられた熱を、パッキン８０から主体金具２０へ伝え易くすることができる。よって、第１絶縁体５０の脚部５８の熱を放出させ易くできる。

第２絶縁体６０は、後端面６４の内縁６５が、パッキン８０の位置Ｐ３から受け部５５の位置Ｐ４までの間に存在する。その結果、第２絶縁体６０の後端面６４を臨む第１絶縁体５０の当接面５６ａを、筒部５４よりも第１絶縁体５０の先端側に設けることができる。これにより、筒部５４の径方向の厚さに影響を与えずに、当接面５６ａの面積を確保できる。

これに対し、筒部５４や突出部５３等に当接面５６ａを設けると、当接面５６ａの分だけ筒部５４や突出部５３等の径方向の厚さが低下する。その結果、軸孔５１に充填したガラスシール９４，９５及び抵抗体９３の原料粉末に軸方向の荷重を加えるスパークプラグ１０の製造時に、筒部５４や突出部５３等が破損するおそれがある。本実施の形態によれば、これを防止することができ、筒部５４の径方向の厚さ及び当接面５６ａの面積をどちらも確保できる。

凹凸５９は雄ねじであり凹凸６６は雌ねじなので、凹凸５９，６６を噛み合わせると第１絶縁体５０及び第２絶縁体６０を一体化させることができる。その結果、スパークプラグ１０の製造時には、第１絶縁体５０及び第２絶縁体６０を一体化した絶縁体４０として取り扱うことができるので、スパークプラグ１０の製造工程を簡素化できる。

凹凸５９（雄ねじ）と凹凸６６（雌ねじ）とを噛み合わせると、凹凸５９，６６のねじのフランクを密着させることができる。その結果、空気を介して凹凸５９，６６間に熱を伝える場合に比べて、凹凸５９，６６間を熱が良く移動できるようになるので、脚部５８の熱を第２絶縁体６０へ放出させ易くできる。

次に図３を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、第１絶縁体５０及び第２絶縁体６０の凹凸５９，６６を密着させる場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、第１絶縁体１１０の凹凸１１１と第２絶縁体１２０の凹凸１２６との間に充填層１３０を介在させる場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図３は第２実施の形態におけるスパークプラグ１００の断面図である。

図３に示すようにスパークプラグ１００は、主体金具２０に対して中心電極７０を絶縁保持する第１絶縁体１１０及び第２絶縁体１２０を備えている。第１絶縁体１１０は、大径部５６と脚部５８との境界に当接面５６ａが形成されており、脚部５８の外周に、環状の溝を軸方向に複数並べた凹凸１１１が形成されている。

第２絶縁体１２０は、環状部１２１と筒状部１２３との境界に形成された段部１２２が、パッキン８０を介して主体金具２０の棚部２７に支持される。環状部１２１は円環状に形成されており、筒状部１２３は、外径が、段部１２２の分だけ環状部１２１の外径よりも小さい円筒状に形成されている。

第１絶縁体１１０は、第２絶縁体１２０の後端面１２４に当接面５６ａが突き当たることで、軸方向の位置が規制される。第２絶縁体１２０は、筒状部１２３の内周面であって凹凸１１１と対向する位置に凹凸１２６が形成される。凹凸１２６は、環状の溝を軸方向に複数並べた形状をしている。凹凸１１１，１２６は、ねじのようなかみ合いを有しない。

凹凸１２６が形成されているので、軸線Ｏを含む断面（図３）において、第２絶縁体１２０（筒状部１２３）の先端の内縁１２３ａと後端面１２４の内縁１２５とを通る直線よりも第２絶縁体１２０の内周面の輪郭を長くできる。第１絶縁体１１０も同様に、凹凸１１１によって脚部５８の外周面の輪郭を長くできる。その結果、凹凸１１１，１２６がない場合に比べて、第１絶縁体５０と第２絶縁体６０とが対向する面の表面積を凹凸１１１，１１２の分だけ大きくできる。

凹凸１１１，１１２は適度の隙間を設けて対向しており、第２絶縁体１２０の内周面と脚部５８の外周面との間に充填層１３０が配置されている。充填層１３０は、耐熱性および熱伝導性を有する固形であり、第１絶縁体１１０及び第２絶縁体１２０に密着する。充填層１３０は無機接着剤（所謂セメント）や、ガラスシール９４（図１参照）と同様の材料（例えばＢ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系等のガラス粒子とＣｕやＦｅ等の金属粒子とを含む組成物）等が用いられる。

充填層１３０を介して第１絶縁体１１０と第２絶縁体１２０との間に熱が伝わるので、充填層１３０の特性にもよるが、第１絶縁体１１０と第２絶縁体１２０との間の熱伝導率を向上できる。かみ合いを有しない凹凸１１１，１２６であっても充填層１３０によって熱伝導が行われるので、凹凸の形状等の設計の自由度を向上できる。なお、充填層１３０は、軸線Ｏを略中心とする円環状に設けられることが好ましいが、これに限られない。つまり、必ずしも円環状に連続している必要はなく、周方向に連続しないように形成されてもよい。

位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、軸線Ｏを含む断面（図３）における各部の軸方向の位置を示している。凹凸１１１，１２６の先端の位置Ｐ１は、段部１２２にパッキン８０が接触する接触面の先端側（図３下側）の縁の位置Ｐ３と第２絶縁体１２０の先端の位置（内縁１２３ａの位置）との間に存在する。凹凸１１１，１２６の後端の位置Ｐ２は、位置Ｐ３よりも第２絶縁体１２０の後端側（図３上側）に存在する。第２絶縁体１２０は、後端面１２４の内縁１２５が、位置Ｐ３から、第１絶縁体１１０の受け部５５に鍔部７２が接触する接触面の後端側の縁の位置Ｐ４までの間に存在する。

スパークプラグ１００は、凹凸１１１，１２６から第２絶縁体１２０へ伝えられた熱の一部は、パッキン８０から熱伝導によって主体金具２０へ伝えられる。凹凸１１１，１２６の軸方向の先端側の位置Ｐ１は、パッキン８０の位置Ｐ３と第２絶縁体１２０の先端の位置との間に存在するので、熱をパッキン８０から主体金具２０へ伝え易くできる。なお、凹凸１１１，１２６は、軸方向の後端の位置Ｐ２が、パッキン８０の位置Ｐ３よりも第２絶縁体１２０の後端側（図３上側）に存在するので、凹凸１１１，１２６から第２絶縁体１２０へ伝えられた熱を、第２絶縁体１２０から主体金具２０へより伝え易くできる。よって、第１絶縁体１１０の熱を主体金具２０へ放出させ易くできる。

次に図４を参照して第３実施の形態について説明する。第２実施の形態では、凹凸１１１，１２６がかみ合いを有しない場合について説明した。これに対し第３実施の形態では、凹凸１５１，１６６が互いに軸方向に対向する面を有する場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４は第３実施の形態におけるスパークプラグ１４０の断面図である。

図４に示すようにスパークプラグ１４０は、主体金具２０に対して中心電極７０を絶縁保持する第１絶縁体１５０及び第２絶縁体１６０を備えている。第１絶縁体１５０は、小径部５７と脚部５８との境界に円環状の凹凸１５１が段差状に形成されている。第２絶縁体１６０は、環状部１６１と筒状部１６３との境界に形成された段部１６２が、パッキン８０を介して主体金具２０の棚部２７に支持される。環状部１６１は円環状に形成されており、筒状部１６３は、外径が、段部１６２の分だけ環状部１６１の外径よりも小さい円筒状に形成されている。

第１絶縁体１５０は、第２絶縁体１６０の後端面１６４に当接面５６ａが突き当たることで、第２絶縁体１６０を介して軸方向の位置が規制される。第２絶縁体１６０は、筒状部１６３の内周面であって凹凸１５１と対向する位置に円環状の凹凸１６６が段差状に形成されている。

凹凸１６６が形成されているので、軸線Ｏを含む断面（図４）において、第２絶縁体１６０（筒状部１６３）の先端の内縁１６３ａと後端面１６４の内縁１６５とを通る直線よりも第２絶縁体１６０の内周面の輪郭を長くできる。第１絶縁体１５０も同様に、凹凸１５１によって小径部５７から脚部５８に亘る外周面の輪郭を長くできる。その結果、凹凸１５１，１６６がない場合に比べて、第１絶縁体１５０と第２絶縁体１６０とが対向する面の表面積を凹凸１５１，１６６の分だけ大きくできる。

第１絶縁体１５０の小径部５７から脚部５８までの外周面と、第２絶縁体１６０の内周面とは、適度の隙間をあけて対向している。その隙間に、第１絶縁体１５０及び第２絶縁体１６０に接触する充填層１７０が配置されている。

位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、軸線Ｏを含む断面（図４）における各部の軸方向の位置を示している。凹凸１５１，１６６は、先端の位置Ｐ１と後端の位置Ｐ２との間に設けられる。位置Ｐ１は、段部１６２にパッキン８０が接触する接触面の先端側（図４下側）の縁の位置Ｐ３と第２絶縁体１６０の先端の位置（内縁１６３ａの位置）との間に存在する。第２絶縁体１６０は、後端面１６４の内縁１６５が、位置Ｐ３から位置Ｐ４までの間に存在する。

スパークプラグ１４０は凹凸１５１，１６６及び充填層１７０が設けられているので、第３実施の形態と同様に、第１絶縁体１５０の脚部５８の熱を主体金具２０へ放出させ易くできる。凹凸１５１，１６６は軸方向に対向する面を有しているので、凹凸がかみ合いを有しない場合（図３参照）に比べて、凹凸１５１，１６６間の隙間を小さくできる。凹凸１５１，１６６間の充填層１７０の厚さを薄くできるので、充填層１７０に要するコストを削減できる。充填層１７０の厚さを薄くできるので、熱伝導率の比較的小さい充填層１７０を用いたとしても、第１絶縁体１５０から第２絶縁体２００への熱の移動に与える影響を小さくできる。

次に図５を参照して第４実施の形態について説明する。第１実施の形態から第３実施の形態では、凹凸５９，１１１，１５１，６６，１２６，１６６の先端側の位置Ｐ１が、パッキン８０の位置Ｐ３よりも第２絶縁体６０，１２０，１６０，２００の先端側に存在する場合について説明した。これに対し第４実施の形態では、凹凸１９３，２０４がパッキン８０の位置Ｐ３よりも第２絶縁体２００の後端側に位置する場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図５は第４実施の形態におけるスパークプラグ１８０の断面図である。

図５に示すようにスパークプラグ１８０は、主体金具２０に対して中心電極７０を絶縁保持する第１絶縁体１９０及び第２絶縁体２００を備えている。第２絶縁体２００は、環状部２０１と筒状部２０３との境界に形成された段部２０２が、パッキン８０を介して主体金具２０の棚部２７に支持される。環状部２０１は円環状に形成されており、筒状部２０３は、外径が、段部２０２の分だけ環状部２０１の外径よりも小さい円筒状に形成されている。

第２絶縁体２００は、後端面２０４が、軸線Ｏを中心とする同心円状の複数の環が段状に連接された形状を有している。後端面２０４は、複数の環（段）の軸方向の位置が、軸線Ｏへ向かうにつれて先端側（図５下側）へ位置する。段状に形成された後端面２０４は凹凸を兼ねる。軸線Ｏを含む断面（図５）において、後端面２０４の内縁２０５と筒状部２０３の内縁２０３ａとを結ぶ直線は、軸線Ｏに平行である。

第１絶縁体１９０は、筒部５４に連接される大径部１９１と、大径部１９１よりも外径が小さい脚部１９２とを備えている。脚部１９２は、当接面１９３の分だけ大径部１９１の外径よりも小さい円筒状に形成されている。当接面１９３は、第２絶縁体２００の後端面２０４に対応する面であり、軸線Ｏを中心とする同心円状の複数の環が段状に連接された形状を有している。当接面１９３は、複数の環（段）の軸方向の位置が、軸線Ｏへ向かうにつれて先端側（図５下側）へ位置する。段状の当接面１０３は凹凸を兼ねる。

後端面２０４及び当接面１９３に凹凸が形成されているので、凹凸が形成されておらずに後端面および当接面が平坦な面である場合に比べて、後端面２０４及び当接面１９３の表面積を大きくできる。その結果、第１絶縁体１９０と第２絶縁体２００とが対向する面の表面積を凹凸の分だけ大きくできる。これにより、第１絶縁体１９０から第２絶縁体２００へ熱を移動させ易くできる。

位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、軸線Ｏを含む断面（図５）における各部の軸方向の位置を示している。凹凸（当接面１９３及び後端面２０４）の先端の位置Ｐ１及び後端の位置Ｐ２は、段部２０２にパッキン８０が接触する接触面の先端側（図５下側）の縁の位置Ｐ３と位置Ｐ４との間に存在する。スパークプラグ１８０は当接面１９３及び後端面２０４が凹凸を兼ねるので、第１実施の形態と同様に、第１絶縁体１９０の脚部５８の熱を主体金具２０へ放出させ易くできる。

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。この実施例では第１実施の形態で説明したスパークプラグ１０（図２参照）を参考にして、凹凸５９，６６の位置を異ならせた種々のサンプルを作成し、熱の放出を調べた。

（実施例１）
第１絶縁体５０及び第２絶縁体６０は、第２絶縁体６０の先端の内縁６３ａからパッキン８０の位置Ｐ３までの軸方向の長さを６ｍｍ、パッキン８０の位置Ｐ３から第２絶縁体６０の後端面６４までの軸方向の長さを６ｍｍ、第２絶縁体６０の後端面６４から鍔部７２の位置Ｐ４までの軸方向の長さを２ｍｍとした。ねじ状の凹凸５９，６６を、第２絶縁体６０の先端の内縁６３ａからパッキン８０の位置Ｐ３までの間に設け、実施例１におけるスパークプラグのサンプルを得た。

（実施例２）
パッキン８０の位置Ｐ３と重複するようにパッキン８０の径方向の内側に凹凸５９，６６を設けた以外は実施例１と同様にして、実施例２におけるスパークプラグのサンプルを得た。

（実施例３）
パッキン８０の位置Ｐ３から第２絶縁体６０の後端面６４までの間に凹凸５９，６６を設けた以外は実施例１と同様にして、実施例３におけるスパークプラグのサンプルを得た。

（比較例１）
凹凸５９，６６を省略して、その代りに第２絶縁体６０の後端面６４の内縁６５と先端の内縁６３ａとを連絡する円錐状の曲面を第２絶縁体および第１絶縁体に設けた以外は実施例１と同様にして、比較例１におけるスパークプラグのサンプルを得た。

（実施例４）
凹凸５９，６６間に充填層を設けた以外は実施例１と同様にして、実施例４におけるスパークプラグのサンプルを得た。なお、充填層は、Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系のガラス粒子とＣｕやＦｅ等の金属粒子とを含む組成物を用いた。その組成物を凹凸５９，６６間に配置し、ガラス成分の軟化点より高い温度まで加熱して充填層を形成した。充填層については実施例５，６及び比較例２において同じである。

（実施例５）
凹凸５９，６６間に充填層を設けた以外は実施例２と同様にして、実施例５におけるスパークプラグのサンプルを得た。

（実施例６）
凹凸５９，６６間に充填層を設けた以外は実施例３と同様にして、実施例５におけるスパークプラグのサンプルを得た。

（比較例２）
第１絶縁体および第２絶縁体が互いに対向する円錐状の曲面間に充填層を設けた以外は比較例１と同様にして、比較例２におけるスパークプラグのサンプルを得た。

（試験方法）
厚さ方向に貫通するねじ穴が形成されたアルミニウム合金製の板（図示せず）のねじ穴に、各サンプルの主体金具２０のねじ部２９を嵌め込み、接地電極３０、第１絶縁体５０の脚部５８の先端側および中心電極７０の先端を板から突出させた。中心電極７０の先端の温度が８００℃になるように、中心電極７０の先端をバーナで加熱した。中心電極７０の先端の温度が８００℃になったときの、第１絶縁体５０の脚部５８（先端から軸方向に１ｍｍ離れた地点）の温度を測定した。

（結果）
図６（ａ）は実施例１〜３におけるスパークプラグの試験結果を示す図であり、図６（ｂ）は実施例４〜６におけるスパークプラグの試験結果を示す図である。縦軸は第１絶縁体の先端の温度（℃）である。図６（ａ）に示すように、実施例１〜３は比較例１に比べて、第１絶縁体の温度を低くできることがわかった。第１絶縁体と第２絶縁体との間に凹凸を設けることによって、第１絶縁体の先端の熱を主体金具へ逃し易くできることが確認された。

実施例１，２と実施例３とを比較すると、パッキン８０の位置Ｐ３よりも第２絶縁体６０の後端側に凹凸を設けるのではなく、パッキン８０の位置Ｐ３から第２絶縁体６０の先端までの間に凹凸を設けるのが好ましいことがわかった。特に実施例２のように、パッキン８０の位置Ｐ３と重複するように凹凸を設けるのが良いことがわかった。凹凸から第２絶縁体６０へ伝えた熱をパッキン８０から主体金具２０へ逃し易くできるからである。

図６（ｂ）に示すように、充填層を設けた場合も、実施例４〜６は比較例２に比べて温度を低くできることがわかった。図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較すると、実施例４は実施例１に比べて温度を低くできることがわかった。同様に、実施例５，６は実施例２，３に比べて温度を低くできることがわかった。充填層を設けることによって、第１絶縁体と第２絶縁体との間の熱伝導率を向上できることが確認された。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば主体金具２０や接地電極３０の形状は一例であり、適宜設定できる。同様に、第１絶縁体５０及び第２絶縁体６０の形状や大きさ、凹凸５９，６６，１１１，１２６，１５１，１６６，１９３，２０４の形状や大きさ等は一例であり、適宜設定できる。

上記各実施の形態では、凹凸５９，６６，１１１，１２６，１５１，１６６，１９３，２０４が周方向に連続する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１絶縁体５０，１１０，１５０，１９０の凹凸と第２絶縁体６０，１２０，１６０，２００の凹凸とを互いに対向させれば良いので、周方向の複数箇所に適当な間隔をあけて、互いに対向する位置に凹凸を設けることは当然可能である。

上記各実施の形態では、接地電極３０及び中心電極７０にそれぞれチップ４２，７４を設ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、チップ４２，７４を省略することは当然可能である。

上記各実施の形態では、抵抗体９３が内蔵されるスパークプラグ１０について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、抵抗体９３を省略することは当然可能である。この場合には、端子金具９０と中心電極７０とをガラスシール９４で接合する。

上記各実施の形態では、リング部材９６及び粉末層９７を介して主体金具２０の端部２１が第１絶縁体５０を加締める場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。リング部材９６及び粉末層９７を省略して、主体金具２０の端部２１を第１絶縁体５０の突出部５３に加締めることは当然可能である。

第４実施の形態では説明を省略したが、後端面２０４（凹凸）と当接面１９３（凹凸）との間に充填層を設けることは当然可能である。充填層を設けることによって、第１絶縁体１９０と第２絶縁体２００との間の熱の伝達性能を向上できる。同様に、第１実施の形態の凹凸５９，６６間に充填層を設けることは当然可能である。

１０，１００，１４０，１８０ スパークプラグ
２０ 主体金具
２７ 棚部
３０ 接地電極
４０ 絶縁体
５０，１１０，１５０，１９０ 第１絶縁体
５１ 軸孔
５５ 受け部
５６ａ 当接面
５９，１１１，１５１ 凹凸
６０，１２０，１６０，２００ 第２絶縁体
６２，１２２，２０２ 段部
６４，１２４，１６４ 後端面
６５，１２５，１６５ 内縁
６６，１２６，１６６ 凹凸
７０ 中心電極
７１ 軸部
７２ 鍔部
８０ パッキン
１３０，１７０ 充填層
１９３ 当接面（凹凸）
２０４ 後端面（凹凸）
２０５ 内縁
Ｏ 軸線

Claims (3)

1. 先端側から後端側へと軸線に沿って延びる軸部と、前記軸部の後端から径方向の外側へ張り出す鍔部とを備える中心電極と、
   前記軸線に沿って形成された軸孔に形成される、前記鍔部を支持する受け部と、先端側から後端側へ向かうにつれて拡径する段部とを備える絶縁体と、
   前記段部と軸方向に対向する棚部が内周面に形成されると共に前記絶縁体の径方向の外側に配置される筒状の主体金具と、
   前記主体金具に接続され前記中心電極と対向する接地電極と、
   前記段部と前記棚部との間に配置されるパッキンとを備えるスパークプラグであって、
   前記絶縁体は、前記軸孔の全長および前記受け部が形成される第１絶縁体と、
   前記第１絶縁体の径方向外側に配置されると共に前記段部が外周面に形成される第２絶縁体とを備え、
   前記第２絶縁体は、後端面の内縁の軸方向の位置が、前記段部に前記パッキンが接触する接触面の先端側の縁から、前記第１絶縁体の前記受け部に前記鍔部が接触する接触面の後端側の縁までの間に存在し、
   前記第１絶縁体は、前記第２絶縁体の前記後端面に当接する当接面を備え、
   前記第１絶縁体および前記第２絶縁体は、互いに対向する面の少なくとも一部に、互いいに対向する凹凸がそれぞれ形成されていることを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記第２絶縁体に形成された前記凹凸は、軸方向の先端の位置が、前記段部に前記パッキンが接触する前記接触面の先端側の縁と前記第２絶縁体の先端との間に存在することを特徴とする請求項１記載のスパークプラグ。
3. 前記第１絶縁体および前記第２絶縁体の前記凹凸の間に配置される充填層を備え、
   前記充填層は、前記第１絶縁体および前記第２絶縁体に接触することを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。

Images