JP2018174035A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁体の先端側の表面積を確保しつつ肉厚を薄くすることで、着火性に優れる点火プラグを提供すること。
【解決手段】点火プラグは、中心電極と、少なくとも中心電極の先端部の周囲を取り囲むと共に先端側に底部を有する有底筒状の絶縁体と、絶縁体を外周側から保持する筒状の主体金具とを備えている。中心電極は、軸線に沿って延びる軸部と、軸部の先端に配置される頭部とを備えている。頭部は、軸部よりも軸線と直交する軸直角方向へ広がる。絶縁体は、頭部の最大径よりも径が小さい軸孔を有する第１絶縁体と、第１絶縁体と直接または他部材を介して接合する第２絶縁体とを備えている。第１絶縁体の軸孔に軸部が配置され、第２絶縁体は頭部を内包する。
【選択図】図１

Description

本発明は点火プラグに関し、特に非平衡プラズマを利用する点火プラグに関するものである。

内燃機関に装着される点火プラグとして、非平衡プラズマを利用するものがある（特許文献１）。点火プラグは、主体金具に保持された有底筒状の絶縁体が、中心電極の先端を内包する。点火プラグの主体金具と中心電極との間で放電が生じると、気体を電離して（非平衡プラズマ）、混合気に火炎核を発生させる。特許文献１に開示される従来の技術では、絶縁体のうち燃焼室に露出する先端側における単位面積当たりのプラズマの生成量を増やすために、絶縁体の先端側の外径を小さくして、絶縁体の先端側の肉厚を薄くしている。

特開２０１４−２６７５４号公報

しかしながら、上記従来の技術では、絶縁体の先端側の外径を小さくするので、絶縁体の先端側の表面積が小さくなる。その結果、絶縁体の先端側におけるプラズマの生成範囲が狭くなり、着火性が低下するという問題点がある。

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、絶縁体の先端側の表面積を確保しつつ肉厚を薄くすることで、着火性に優れる点火プラグを提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明の点火プラグは、先端側から後端側へと軸線に沿って延びる略棒状の中心電極と、少なくとも中心電極の先端部の周囲を取り囲むと共に先端側に底部を有する有底筒状の絶縁体と、絶縁体を外周側から保持する筒状の主体金具とを備えている。中心電極は、軸線に沿って延びる軸部と、軸部の先端に配置される頭部とを備えている。頭部は、軸部よりも軸線と直交する軸直角方向へ広がる。絶縁体は、頭部の最大径よりも径が小さい軸孔を有する第１絶縁体と、第１絶縁体と直接または他部材を介して接合する第２絶縁体とを備えている。第１絶縁体の軸孔に軸部が配置され、第２絶縁体は頭部を内包する。

請求項１記載の点火プラグによれば、中心電極は、軸線に沿って延びる軸部と、軸部の先端に配置される頭部と、を備えており、頭部は軸部よりも軸線と直交する軸直角方向へ広がる。よって、絶縁体の先端側の外径を小さくすることなく（つまり、絶縁体の先端側の表面積を確保しつつ）、絶縁体の肉厚を薄くできるので、プラズマの生成範囲を広くすることができ、着火性を向上できる。

また、絶縁体は、頭部の最大径よりも径が小さく軸部が配置される軸孔を有する第１絶縁体と、頭部を内包する第２絶縁体と、を備えている。そのため、軸部を取り囲む第１絶縁体の肉厚を、頭部を取り囲む第２絶縁体の肉厚に比べて厚くできる。よって、第１絶縁体を電流が貫通するのを抑制しながら、第２絶縁体の外表面に多くのプラズマを発生させることができる。また、絶縁体は、第１絶縁体および第２絶縁体の２部材を備えるので、中心電極を絶縁体へ容易に配置できる。

請求項２記載の点火プラグによれば、第１絶縁体は軸直角方向の外側へ大径部が突出し、主体金具は大径部よりも先端側に棚部が設けられる。棚部は全周に亘って大径部よりも軸直角方向の内側へ突出し、第１絶縁体の大径部は主体金具の棚部に支持される。絶縁体のうち軸部を覆う第１絶縁体に大径部を設ける場合、軸部よりも軸直角方向へ広がる頭部を内包する第２絶縁体に大径部を設ける場合に比べて、大径部の軸直角方向の厚さを厚くできるので、請求項１の効果に加え、大径部の機械的強度を確保できる。

請求項３記載の点火プラグによれば、第２絶縁体のうち少なくとも主体金具よりも先端側の外径は、棚部の最小内径よりも大きいので、第２絶縁体の表面積を大きくできる。また、中心電極は、軸部よりも軸直角方向へ広がる頭部を先端に備えているので、絶縁体のうち燃焼室の中心付近に近い部分の厚さを比較的薄くしながら、第２絶縁体の表面積を大きくすることができる。よって、請求項２の効果に加え、プラズマの発生量を増加できる。

請求項４記載の点火プラグによれば、頭部は主体金具の先端よりも先端側に配置される。絶縁体のうち主体金具と中心電極とに挟まれる部分で貫通が生じ易いが、主体金具の先端よりも先端側に頭部を配置することにより、第２絶縁体のうち頭部を取り囲む部分（肉厚の薄い部分）を主体金具の内側に配置しないようにできる。よって、請求項１から３のいずれかの効果に加え、さらに絶縁体の貫通を生じ難くできる。

本発明の第１実施の形態における点火プラグの片側断面図である。 一部を拡大した点火プラグの片側断面図である。 第２実施の形態における点火プラグの片側断面図である。

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点火プラグ１０の軸線Ｏを境にした片側断面図であり、図２は一部を拡大した点火プラグ１０の片側断面図である。図１及び図２では、紙面下側を点火プラグ１０の先端側、紙面上側を点火プラグ１０の後端側という（図３においても同じ）。図２では、点火プラグ１０の軸線Ｏ方向の後端側の図示が省略されている。

図１及び図２に示すように点火プラグ１０は、絶縁体１１、中心電極５０及び主体金具６０を備えている。絶縁体１１は、機械的特性や高温下の絶縁性に優れるアルミナ等により形成される部材である。絶縁体１１は、略円筒状の第１絶縁体２０、及び、有底円筒状の第２絶縁体４０を備えている。

第１絶縁体２０は、後端側から先端側へ軸線Ｏに沿って胴部２１、突出部２２、大径部２３、小径部２５の順に連接されており、軸線Ｏに沿って形成された孔部２９、段部３０及び軸孔３１が中心を貫通する。胴部２１は、第１絶縁体２０のうち後端側に位置する。胴部２１と大径部２３との境界から径方向の外側へ突出部２２が鍔状に張り出している。突出部２２は、胴部２１と大径部２３との境界の全周に亘って設けられている。

大径部２３の先端側に設けられた小径部２５は、第１小径部２６及び第２小径部２７を備えている。第２小径部２７は第１小径部２６の先端側に配置されている。第１小径部２６の外径は、第２小径部２７の外径よりも大きく、大径部２３の外径よりも小さい。大径部２３の外径と第１小径部２６の外径との差により、先端側を向く係止部２４が大径部２３の外周に形成される。係止部２４は、軸線Ｏ方向の先端側へ向かうにつれて縮径している。第２小径部２７は、外周におねじ部２８が形成されている。

孔部２９は、胴部２１から大径部２３にかけて形成されている。軸孔３１は、大径部２３から第２小径部２７にかけて形成されている。孔部２９の内径は、軸孔３１の内径よりも大きい。孔部２９の内径と軸孔３１の内径との差により、後端側を向く段部３０が大径部２３の内周に形成される。段部３０は、軸線Ｏ方向の先端側へ向かうにつれて縮径している。

第２絶縁体４０は、第１絶縁体２０の第２小径部２７の周囲を取り囲む部材である。第２絶縁体４０は、円筒部４１と、第２絶縁体４０の先端面４３を形成し円筒部４１の先端側の開口を塞ぐ底部４２と、を備えている。円筒部４１の内周には、めねじ部４４が形成されている。

めねじ部４４は、第１絶縁体２０の第２小径部２７の外周に形成されたおねじ部２８に係合して、第１絶縁体２０に第２絶縁体４０を直接接合する。円筒部４１の外径は、第１絶縁体２０の第１小径部２６の外径と略等しい。円筒部４１の径方向の肉厚は、第１小径部２６の外径と第２小径部２７の外径との差に略等しい。円筒部４１の径方向の肉厚は、円筒部４１の軸線Ｏ方向の全長に亘って同一である。第２絶縁体４０の軸線Ｏ方向の長さは、第２小径部２７の軸線Ｏ方向の長さよりも長い。

中心電極５０は、棒状に形成された軸部５１と、軸部５１の先端に設けられた頭部５２と、を備える導電性のある部材である。軸部５１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が埋設されている。芯材は銅または銅を主成分とする合金で形成されており、電極母材はニッケル基合金やニッケル等により形成されている。

中心電極５０は、軸部５１の後端に係合部５３が設けられている。係合部５３は、軸部５１よりも軸線Ｏと直交する軸直角方向へ広がる部分であり、第１絶縁体２０の孔部２９に配置され、第１絶縁体２０の段部３０と係合する。軸部５１は、頭部５２の最大径よりも内径が小さい第１絶縁体２０の軸孔３１に配置される。

頭部５２は、軸部５１よりも軸線Ｏと直交する軸直角方向へ広がる部分であり、先端面５４、側面５５及び後端面５６を有している。本実施の形態では、頭部５２はニッケル基合金やニッケル等により円柱状に形成されており、溶接により軸部５１の先端に接合されている。頭部５２は、第１絶縁体２０の第２小径部２７よりも軸線Ｏ方向の先端側に配置される。第２絶縁体４０は頭部５２を内包する。頭部５２の先端面５４は第２絶縁体４０の底部４２に覆われ、頭部５２の側面５５は第２絶縁体４０の円筒部４１に覆われる。

端子金具５７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５７の先端側は第１絶縁体２０の孔部２９内に配置される。端子金具５７と中心電極５０の係合部５３との間に、導電性を有するシール材５８が配置される。シール材５８は、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が用いられる。シール材５８により中心電極５０と端子金具５７とは孔部２９内で電気的に接続される。

主体金具６０は、内燃機関（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（例えば低炭素鋼やステンレス鋼等）によって形成されている。主体金具６０は、後端側から先端側へと軸線Ｏに沿って加締め部６１、工具係合部６２、湾曲部６３、座部６４、胴部６５の順に連接されている。胴部６５は外周面にねじ部６６が形成されている。

加締め部６１及び湾曲部６３は、第１絶縁体２０を加締めるための部位である。工具係合部６２は、ねじ部６６を内燃機関のねじ穴（図示せず）に結合するときにレンチ等の工具を係合させる部位である。座部６４は、胴部６５の後端側に位置し、径方向の外側に環状に突出する部位である。座部６４は、胴部６５との間に環状のガスケット７５が配置される。

胴部６５は、径方向の内側へ突出する棚部６７が内周に設けられている。棚部６７は胴部６５の全周に亘って設けられており、軸線Ｏ方向の先端側へ向かうにつれて縮径している。胴部６５のうち棚部６７より先端側の内径は、棚部６７の最小内径と同じ大きさにされている。棚部６７にはパッキン７２が配置される。パッキン７２は、軟鋼板等の金属材料で形成される円環状の板材である。

胴部６５は、第１絶縁体２０の大径部２３及び小径部２５、第２絶縁体４０の円筒部４１を介して、中心電極５０と対向する。本実施の形態では、胴部６５の先端６８は、第２絶縁体４０の先端面４３よりも後端側（図２上側）に位置する。また、胴部６５の先端６８は、中心電極５０の頭部５２の後端面５６よりも後端側（図２上側）に位置する。

主体金具６０の工具係合部６２の内周と第１絶縁体２０の胴部２１の外周との間に、一対のリング部材７３及びリング部材７３に挟まれたタルク等の粉末７４が配置される。主体金具６０の加締め部６１を変形させてリング部材７３に密着させると、リング部材７３、粉末７４及び突出部２２を介して、係止部２４が主体金具６０の棚部６７へ向けて押圧される。その結果、主体金具６０は、パッキン７２、リング部材７３及び粉末７４を介して第１絶縁体２０に取り付けられる。パッキン７２は棚部６７と係止部２４との隙間を気密に閉塞する。

点火プラグ１０は、例えば、以下のような方法によって製造される。まず、中心電極５０の軸部５１を第１絶縁体２０の軸孔３１に挿入し、軸部５１の先端に頭部５２を溶接する。次に、シール材５８の原料粉末を孔部２９に充填して、孔部２９に端子金具５７を圧入し、加熱しながらシール材５８の原料粉末を軸方向へ圧縮する。原料粉末を圧縮・焼結させ、シール材５８で端子金具５７と中心電極５０との導通を確保する。次いで、第１絶縁体２０のおねじ部２８に第２絶縁体４０のめねじ部４４を結合して、第１絶縁体２０に第２絶縁体４０を接合する。最後に、第１絶縁体２０及び第２絶縁体４０の外周に主体金具６０を組み付け、点火プラグ１０を得る。

点火プラグ１０は、主体金具６０のねじ部６６が内燃機関（図示せず）のねじ穴に取り付けられると、第２絶縁体４０が燃焼室（図示せず）に露出する。点火プラグ１０は中心電極５０と主体金具６０とを絶縁体１１が隔てる１種のコンデンサなので、端子金具５７と主体金具６０との間に交流電圧または複数回のパルス電圧が印加されると、中心電極５０と主体金具６０との間に誘電体バリア放電が生じる。この放電によって点火プラグ１０は気体（混合気）を電離し、非平衡プラズマの状態にして混合気に火炎核を発生させる。

端子金具５７と主体金具６０との間の印加電圧が一定であれば、絶縁体１１に蓄えられる電荷の量は、中心電極５０と主体金具６０との間に介在する絶縁体１１の厚さに反比例するので、絶縁体１１の厚さが薄いほど第２絶縁体４０の表面に生じるプラズマの生成量が増加する。

点火プラグ１０は、軸部５１の太さよりも外寸が大きい頭部５２が先端に設けられた中心電極５０を備えるので、絶縁体１１の先端側の外径を小さくすることなく（つまり、絶縁体１１の先端側の表面積を確保しつつ）、絶縁体１１の先端側の肉厚を薄くできる。従って、プラズマの生成量を増やすことができ、着火性を向上できる。

また、プラズマの生成量を増やすために中心電極５０の外径を軸方向の全長に亘って大きくすると、中心電極５０と主体金具６０との間に介在する絶縁体１１の厚さを薄くできるが、その反面、絶縁体１１を電流が貫通し易くなるという問題点がある。

これに対し点火プラグ１０は、絶縁体１１を第１絶縁体２０と第２絶縁体４０とに分け、軸部５１よりも大きい頭部５２を先端部に備える中心電極５０を絶縁体１１の内部に配置するので、中心電極５０の軸部５１を取り囲む第１絶縁体２０（大径部２３及び小径部２５）を厚く、頭部５２を取り囲む第２絶縁体４０（円筒部４１）を薄くできる。よって、第１絶縁体２０の貫通を抑制しながら、第２絶縁体４０の外表面に多くのプラズマを発生させることができる。

また、絶縁体１１は、第１絶縁体２０及び第２絶縁体４０の２部材を備えるので、中心電極５０の軸部５１を第１絶縁体２０で覆いながら、軸部５１よりも外径の大きい頭部５２を第２絶縁体４０に内包できる。よって、頭部５２を備える中心電極５０を絶縁体１１の内部へ容易に配置できる。

第１絶縁体２０の先端側を第２絶縁体４０で覆う構造なので、第１絶縁体２０の軸孔３１の大きさとは無関係に、第２絶縁体４０に覆われる頭部５２の外径を大きくできる。その結果、絶縁体１１の厚みを確保しつつ、第２絶縁体４０の表面積を大きくできるので、第２絶縁体４０の外表面に発生するプラズマの量を増やすことができる。

この点火プラグ１０は、燃費向上、ＣＯ_２低減を目的として、小型、高出力および低ＮＯｘを達成するために開発が続けられている近年の高効率エンジンに特に適している。高効率エンジンは高過給、高圧縮に加え混合気が希薄で着火性が乏しい場合があるので、燃焼室の広い範囲が電離される、燃焼室内の気体（混合気）を広範囲で活性化させ、その改質ガスによる着火性や燃焼効率の向上が期待されるからである。なお、点火プラグ１０はガソリン、軽油、気体燃料等の種々の燃料系に適用可能である。

第２絶縁体４０は、先端面４３が、主体金具６０の先端６８よりも先端側（図２下側）に突出しているので、火炎核の成長を主体金具６０が阻害しないようにできる。よって、着火性を向上できる。さらに、頭部５２の後端面５６は、主体金具６０の先端６８よりも先端側に配置されるので、第２絶縁体４０のうち頭部５２を取り囲む部分（肉厚の薄い部分）を主体金具６０の外側に配置できる。貫通は、絶縁体１１のうち主体金具６０と中心電極５０とに挟まれる部分で生じ易いが、主体金具６０の先端６８よりも先端側に頭部５２を配置することにより、さらに絶縁体１１の貫通を生じ難くできる。

第２絶縁体４０は、めねじ部４４が第１絶縁体２０のおねじ部２８に結合して第１絶縁体２０に接合されるので、ねじの螺合ではなく無機接着剤だけで第２絶縁体４０を第１絶縁体２０に接合する場合に比べて、接合信頼性を向上できる。

めねじ部４４及びおねじ部２８を設けることによって、めねじ部４４及びおねじ部２８を設けない場合に比べて、第２小径部２７の外周および円筒部４１の内周の沿面距離を長くできる。その結果、第２小径部２７と円筒部４１との間を経路とする主体金具６０と頭部５２との間のリークを抑制できる。

主体金具６０の棚部６７は、全周に亘って大径部２３よりも軸直角方向の内側へ突出して、第１絶縁体２０の大径部２３を支持する。このように絶縁体１１は、第１絶縁体２０に設けられた大径部２３が、主体金具６０の棚部６７に支持されることで、主体金具６０の内周に保持されている。軸部５１を覆う第１絶縁体２０に大径部２３を設けることにより、軸部５１よりも軸直角方向に広がる頭部５２を覆う第２絶縁体４０に大径部２３を設ける場合に比べて、大径部２３の軸直角方向の厚さを厚くできる。よって、大径部２３の機械的強度を確保できる。

第２絶縁体４０は、主体金具６０の内部に円筒部４１が存在するので、燃焼室内の燃焼ガスに円筒部４１が曝されないようにできる。第２絶縁体４０の全部が燃焼ガスに曝される場合に比べて、第２絶縁体４０の過熱を抑制できるので、第２絶縁体４０の異常過熱による混合気への着火を抑制できる。

主体金具６０の外周にねじ部６６が存在する胴部６５の内部に、第２絶縁体４０の円筒部４１が存在する。よって、第２絶縁体４０の熱を、円筒部４１、胴部６５及びねじ部６６を介して内燃機関（図示せず）へ伝達できる。その結果、第２絶縁体４０の過熱を抑制できるので、第２絶縁体４０の異常過熱による混合気への着火をさらに抑制できる。

主体金具６０の胴部６５のうち棚部６７よりも先端６８側の部分は、先端６８まで内径が同一なので、棚部６７よりも先端６８側の胴部６５の肉厚を確保できる。その結果、第２絶縁体４０の円筒部４１の径方向の外側に存在する胴部６５の熱容量を確保できる。また、円筒部４１の外径は、第１絶縁体２０の第１小径部２６の外径と略等しく、円筒部４１の径方向の肉厚は、第１小径部２６の外径と第２小径部２７の外径との差に略等しいので、第１小径部２６及び円筒部４１と胴部６５との隙間を小さくできる。よって、第１小径部２６及び円筒部４１から胴部６５へ熱伝達し易くできる。その結果、第２絶縁体４０の過熱を抑制できるので、第２絶縁体４０の異常過熱による混合気への着火をさらに抑制できる。

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、中心電極５０の頭部５２の外径が、第１絶縁体２０の第１小径部２６の外径よりも小さい場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、中心電極１００の頭部１０２の外径が、第１絶縁体８１の小径部８２の外径と略同じ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点火プラグ８０の軸線Ｏを境にした片側断面図である。図３では点火プラグ８０の後端側の図示が省略されている。

図３に示すように点火プラグ８０は、第１絶縁体８１、第２絶縁体９０、中心電極１００及び主体金具１１０を備えている。第１絶縁体８１は、突出部２２（図１参照）から先端側へ軸線Ｏに沿って大径部２３、小径部８２の順に連接されている。小径部８２の外径は大径部２３の外径よりも小さく、小径部８２の外径は小径部８２の軸線Ｏ方向の全長に亘って略同一である。小径部８２は、先端側の外周におねじ部８３が形成されている。

第２絶縁体９０は、第１絶縁体８１の小径部８２の先端側の周囲を取り囲む部材である。第２絶縁体９０は、円筒部９１と、第２絶縁体９０の先端面９３を形成し円筒部９１の先端側の開口を塞ぐ底部９２と、を備えている。円筒部９１の外径は、第１絶縁体８１の小径部８２の外径より大きい。円筒部９１の内周にめねじ部９４が形成されている。めねじ部９４は、小径部８２のおねじ部８３と係合する。

点火プラグ８０は、めねじ部９４とおねじ部８３との隙間に、第１絶縁体８１や第２絶縁体９０とは異なる他部材（充填材９５）が配置されている。充填材９５は、耐熱性および絶縁性を有し、めねじ部９４及びおねじ部８３の少なくとも一部に密着する。充填材９５は、例えば無機接着剤（所謂セメント）、Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系等のガラス粒子を含む組成物等が用いられる。充填材９５は、めねじ部９４とおねじ部８３とを接着する。

絶縁性を有する充填材９５が、めねじ部９４とおねじ部８３との隙間に配置され、めねじ部９４及びおねじ部８３の少なくとも一部に密着するので、小径部８２と円筒部９１との間を経路とするリークの抑制効果を高めることができる。また、充填材９５が、めねじ部９４及びおねじ部８３に密着するので、充填材９５の熱伝導率にもよるが、めねじ部９４及びおねじ部８３間の熱伝導性を向上させることができ、第２絶縁体９０から第１絶縁体８１への熱放散を良くすることができる。

めねじ部９４及びおねじ部８３を充填材９５が接着するので、おねじ部８３に対するめねじ部９４の緩みを防止できる。点火プラグ８０は、めねじ部９４及びおねじ部８３並びに充填材９５によって第２絶縁体９０が第１絶縁体８１に接合されるので、第２絶縁体９０の接合信頼性を向上できる。

中心電極１００は、棒状に形成された軸部１０１と、軸部１０１の先端に設けられた頭部１０２と、を備える導電性のある部材である。軸部１０１は、ニッケル基合金やニッケル等により形成されている。軸部１０１の後端に係合部１０３が設けられている。係合部１０３は、軸部１０１よりも軸線Ｏと直交する軸直角方向へ広がり、第１絶縁体８１の段部３０と係合する。係合部１０３は、軸部１０１とねじで結合する。

頭部１０２は、軸部１０１よりも軸線Ｏと直交する軸直角方向へ広がる部分であり、先端面１０４、側面１０５及び後端面１０６を有している。本実施の形態では、頭部１０２はニッケル基合金やニッケル等により円板状に形成されている。頭部１０２は、第１絶縁体８１の小径部８２よりも軸線Ｏ方向の先端側に配置される。頭部１０２の外径は、第１絶縁体８１の小径部８２の外径と略同一である。

第２絶縁体９０は頭部１０２を内包する。頭部１０２の先端面１０４は第２絶縁体９０の底部９２に覆われ、頭部１０２の側面１０５は第２絶縁体９０の円筒部９１に覆われる。本実施の形態では、円筒部９１の外径は、円筒部９１の軸線Ｏ方向の全長に亘って同一である。

主体金具１１０は、座部６４（図１参照）から先端側へ軸線Ｏに沿って胴部１１１、脚部１１３の順に連接される。胴部１１１及び脚部１１３の外周に、ねじ部６６が形成されている。胴部１１１は、径方向の内側へ突出する棚部１１２が内周に設けられている。棚部１１２は、パッキン７２を介して第１絶縁体８１の大径部２３を支持する。棚部１１２は、軸線Ｏ方向の先端側へ向かうにつれて縮径している。

脚部１１３は、内径が、棚部１１２の最小内径よりも大きい円筒状の部位である。本実施の形態では、脚部１１３の内径は、脚部１１３の軸線Ｏ方向の全長に亘って同一である。脚部１１３は、第２絶縁体９０の円筒部９１及び第１絶縁体８１の小径部８２を介して、中心電極１００と対向する。第２絶縁体９０の外径は、棚部１１２の最小内径よりも大きい。本実施の形態では、脚部１１３の先端１１４は、第２絶縁体９０の先端面９３よりも後端側（図３上側）に位置する。また、脚部１１３の先端１１４は、主体金具１１０の頭部１０２の後端面１０６よりも後端側（図３上側）に位置する。

点火プラグ８０は、例えば、以下のような方法によって製造される。まず、中心電極１００の頭部１０２が予め接合された軸部１０１を、第１絶縁体８１の軸孔３１に挿入し、段部３０に係合させた係合部１０３と軸部１０１とをねじで結合する。第１絶縁体８１のおねじ部８３に充填材９５を塗布した後、おねじ部８３にめねじ部９４を螺合して、小径部８２及び頭部１０２に第２絶縁体９０を被せる。

次に、シール材５８（図１参照）の原料粉末を孔部２９に充填して、孔部２９に端子金具５７を圧入し、加熱しながらシール材５８の原料粉末を軸方向へ圧縮する。原料粉末を圧縮・焼結させ、シール材５８で端子金具５７と中心電極１００との導通を確保する。同時に、加熱により充填材９５を硬化させ、充填材９５を介して第１絶縁体８１と第２絶縁体９０とを接合する。次いで、第１絶縁体８１及び第２絶縁体９０の外周に主体金具１１０を組み付けて点火プラグ８０を得る。

点火プラグ８０は、第２絶縁体９０のうち少なくとも主体金具１１０よりも先端側（図３下側）の部分の外径が、主体金具１１０の棚部１１２の最小内径よりも大きい。そのため、第１実施の形態に比べて、第２絶縁体９０のうち主体金具１１０の先端１１４よりも先端側に突出する部分の表面積を大きくできる。よって、プラズマの発生量を増やすことができる。

第２絶縁体９０のうち主体金具１１０の先端１１４よりも先端側に突出する部分の表面積を大きくできることに伴い、第２絶縁体９０に内包される頭部１０２の外径を大きくできる。その結果、軸部１０１よりも軸直角方向へ広がる頭部１０２を中心電極１００が有しない場合に比べて、絶縁体１１の厚さを薄くしながら、第２絶縁体９０の表面積を大きくできる。これにより、第２絶縁体９０の外表面に発生するプラズマの量を増やすことができる。

絶縁体が第１絶縁体８１及び第２絶縁体９０の２部材に分割されていない場合には、主体金具１１０の棚部１１２よりも先端側に、棚部１１２の最小内径よりも外径が大きい絶縁体（第２絶縁体９０）を設けることは難しい。しかし、第２絶縁体９０は、係止部２４よりも先端側の第１絶縁体８１に接合されるので、棚部１１２の内径に制約を受けることなく、棚部１１２の内径よりも外径が大きい絶縁体（第２絶縁体９０）を、主体金具１１０の先端側に容易に設けることができる。

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。

上記各実施の形態では、おねじ部２８，８３及びめねじ部４４，９４によって第１絶縁体２０，８１に第２絶縁体４０，９０を接合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。無機接着剤によって第１絶縁体２０，８１に第２絶縁体４０，９０を接合することは当然可能である。

上記各実施の形態では説明を省略したが、おねじ部２８，８３及びめねじ部４４，９４は連続的に設けても良いし、断続的に設けても良い。

上記各実施の形態では、第２絶縁体４０，９０の先端面４３，９３が、主体金具６０，１１０の先端６８，１１４より先端側に位置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２絶縁体４０，９０の先端面４３，９３を、主体金具６０，１１０の先端６８，１１４より後端側に存在させる（第２絶縁体４０，９０を主体金具６０，１１０の内側に存在させる）ことは当然可能である。この場合も中心電極５０，１００の頭部５２，１０２の表面積を大きくできるので、第２絶縁体４０，９０の外表面のプラズマの生成量を増やすことができるからである。

上記各実施の形態では、中心電極５０，１００の頭部５２，１０２の後端面５６，１０６が、主体金具６０，１１０の先端６８，１１４より先端側に位置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。頭部５２，１０２の後端面５６，１０６を主体金具６０，１１０の先端６８，１１４より後端側に存在させ、頭部５２，１０２の先端面５４，１０４を主体金具６０，１１０の先端６８，１１４より先端側に存在させることは当然可能である。また、頭部５２，１０２の先端面５４，１０４を主体金具６０，１１０の先端６８，１１４より後端側に存在させ、第２絶縁体４０，９０の先端面４３，９３を主体金具６０，１１０の先端６８，１１４より先端側に存在させることは当然可能である。これらの場合も中心電極５０，１００の頭部５２，１０２の表面積を大きくできるので、第２絶縁体４０，９０の外表面のプラズマの生成量を増やすことができるからである。

上記各実施の形態では、第２絶縁体４０，９０の外径が、第２絶縁体４０，９０の軸線Ｏ方向の全長に亘って同一であ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。即ち、点火プラグ１０，８０の製造工程において、第１絶縁体２０，８１の外周に主体金具６０，１１０を組み付けた後、主体金具６０，１１０の先端６８，１１４側から第１絶縁体２０，８１に第２絶縁体４０，９０を接合できる。従って、第２絶縁体４０，９０のうち主体金具６０，１１０よりも先端側に配置される部分の外径を、主体金具６０，１１０の先端６８，１１４の内径や、棚部６７，１１２の最小内径よりも大きくできる。

第２絶縁体４０，９０のうち主体金具６０，１１０よりも先端側に配置される部分の外径を大きくすることにより、第２絶縁体４０，９０の先端部の表面積を大きくできるので、プラズマの発生量を増やすことができる。さらに、第２絶縁体４０，９０の外径を大きくするのに伴い、中心電極５０，１００の頭部５２，１０２の外径を大きくすることにより、第２絶縁体４０，９０の厚さを維持しつつ、第２絶縁体４０，９０の表面積を大きくできる。その結果、プラズマの発生量をさらに増やすことができる。

上記各実施の形態では、中心電極５０，１００の頭部５２，１０２が円柱状に形成され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、頭部５２，１０２の形状は適宜設定できる。頭部５２，１０２の他の形状としては、例えば、円板状、球状、六角柱などの多角柱状などが挙げられる。

第１実施の形態では第１絶縁体２０に第２絶縁体４０を直接接合し、第２実施の形態では充填材９５（他部材）を介して第１絶縁体８１に第２絶縁体９０を接合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２０，８１と第２絶縁体４０，９０との間に、おねじ及びめねじが形成された円環状の中間材（図示せず）を介在させ、中間材（他部材）を介して第１絶縁体２０，８１と第２絶縁体４０，９０とを接合することは当然可能である。

第１実施の形態では、係合部５３が設けられた中心電極５０の軸部５１を軸孔３１に挿入した後、頭部５２を軸部５１に接合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２実施の形態のように、頭部５２が設けられた軸部５１を軸孔３１に挿入した後、ねじ等によって係合部５３を軸部５１に接合することは当然可能である。同様に、第２実施の形態で説明した中心電極１００を第１実施の形態の中心電極５０のようにすることは当然可能である。

第２実施の形態では、軸部１０１が接合された中心電極１００の係合部１０３と端子金具５７とをシール材５８を用いて接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。係合部１０３及びシール材５８を省略して、軸部１０１を端子金具５７にねじ等を用いて接合することは当然可能である。

上記各実施の形態では、リング部材７３及び粉末７４を介して主体金具６０，１１０を第１絶縁体２０，８１に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７３及び粉末７４を省略して、主体金具６０，１１０を加締めることは当然可能である。

１０，８０ 点火プラグ
１１ 絶縁体
２０，８１ 第１絶縁体
２３ 大径部
３１ 軸孔
４０，９０ 第２絶縁体
５０，１００ 中心電極
５１，１０１ 軸部
５２，１０２ 頭部
６０，１１０ 主体金具
６７，１１２ 棚部
６８，１１４ 先端
９５ 充填材（他部材）
Ｏ 軸線

Claims (4)

1. 先端側から後端側へと軸線に沿って延びる略棒状の中心電極と、
   少なくとも前記中心電極の先端部の周囲を取り囲むと共に、前記先端側に底部を有する有底筒状の絶縁体と、
   前記絶縁体を外周側から保持する筒状の主体金具と、を備える点火プラグであって、
   前記中心電極は、前記軸線に沿って延びる軸部と、
   前記軸部の先端に配置され、前記軸部よりも前記軸線と直交する軸直角方向へ広がる頭部と、を備え、
   前記絶縁体は、前記軸部が配置され、前記頭部の最大径よりも径が小さい軸孔を有する第１絶縁体と、
   前記第１絶縁体と直接または他部材を介して接合すると共に、前記頭部を内包する第２絶縁体と、を備える点火プラグ。
2. 前記第１絶縁体は、前記軸直角方向の外側へ突出する大径部を備え、
   前記主体金具は、前記大径部よりも先端側に設けられると共に、全周に亘って前記大径部よりも前記軸直角方向の内側へ突出し、前記大径部が係止される棚部を備える請求項１記載の点火プラグ。
3. 前記第２絶縁体のうち少なくとも前記主体金具よりも先端側の外径は、前記棚部の最小内径よりも大きい請求項２記載の点火プラグ。
4. 前記頭部は、前記主体金具の先端よりも先端側に配置される請求項１から３のいずれかに記載の点火プラグ。

Images