JP2019216067A - 点火プラグ - Google Patents
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Abstract
Description
軸線の方向に延びる貫通孔を有する絶縁体と、
前記貫通孔の先端側に少なくとも一部が挿入された中心電極と、
前記貫通孔の後端側に少なくとも一部が挿入された端子金具と、
前記貫通孔内の前記中心電極と前記端子金具との間に配置され、抵抗体を含む接続部と、
前記貫通孔内で前記中心電極と前記接続部とを接続する第1シール部と、
前記貫通孔内で前記端子金具と前記接続部とを接続する第2シール部と、
を備える点火プラグであって、
前記第1シール部は、珪素を含むガラスと導電性物質とを含み、
前記第2シール部は、珪素を含むガラスと導電性物質とを含み、
前記第1シール部は、セラミックを含む1種以上の第1結晶を有し、
前記第2シール部は、セラミックを含む1種以上の第2結晶を有し、
前記第1シール部の断面のX線回折により得られるピークのうち、前記1種以上の第1結晶のいずれかに由来する最大ピークの強度Ib1と、前記強度Ib1が由来する第1結晶が全体に亘って形成されている基準サンプルの断面のX線回折により得られるピークの強度Ia1との比率(Ib1/Ia1)を、第1の結晶比率とし、
前記第2シール部の断面のX線回折により得られるピークうち、前記1種以上の第2結晶のいずれかに由来する最大ピークの強度Ib2と、前記強度Ib2が由来する第2結晶が全体に亘って形成されている基準サンプルの断面のX線回折により得られるピークの強度Ia2との比率(Ib2/Ia2)を、第2の結晶比率とした場合に、
前記1種以上の第2結晶のそれぞれの前記第2の結晶比率の合計値は、前記1種以上の第1結晶のそれぞれの前記第1の結晶比率の合計値より、小さい、
点火プラグ。
適用例1に記載の点火プラグであって、
前記1種以上の第1結晶のうちの少なくとも1種は、前記セラミックとして珪素を含む結晶化ガラスであり、
前記1種以上の第2結晶のうちの少なくとも1種は、前記セラミックとして珪素を含む結晶化ガラスである、
点火プラグ。
軸線の方向に延びる貫通孔を有する絶縁体と、
前記貫通孔の先端側に少なくとも一部が挿入された中心電極と、
前記貫通孔の後端側に少なくとも一部が挿入された端子金具と、
前記貫通孔内の前記中心電極と前記端子金具との間に配置され、抵抗体を含む接続部と、
前記貫通孔内で前記中心電極と前記接続部とを接続する第1シール部と、
前記貫通孔内で前記端子金具と前記接続部とを接続する第2シール部と、
を備える点火プラグであって、
前記第1シール部は、珪素を含むガラスと導電性物質とを含み、
前記第2シール部は、珪素を含むガラスと導電性物質とを含み、
前記第1シール部は、セラミックを含む1種以上の第1結晶を有し、
前記第2シール部に含まれる前記ガラスは、非晶質ガラスである、
点火プラグ。
適用例3に記載の点火プラグであって、
前記1種以上の第1結晶のうちの少なくとも1種は、前記セラミックとして珪素を含む結晶化ガラスである、
点火プラグ。
適用例1から4のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記抵抗体は、非晶質ガラスを含む、
点火プラグ。
適用例5に記載の点火プラグであって、
前記第2シール部は、非晶質ガラスを含み、
前記第2シール部に含まれる前記非晶質ガラスのガラス転移温度は、前記抵抗体に含まれる前記非晶質ガラスのガラス転移温度よりも、低い、
点火プラグ。
適用例1から6のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記第1シール部は、非晶質ガラスを含み、
前記第2シール部は、非晶質ガラスを含み、
前記第2シール部に含まれる前記非晶質ガラスの軟化点は、前記第1シール部に含まれる前記非晶質ガラスの軟化点よりも、低い、
点火プラグ。
適用例1から7のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記第1シール部は、結晶化ガラスと非晶質ガラスとを含み、
前記第1シール部に含まれる前記結晶化ガラスは、前記第1シール部に含まれる前記非晶質ガラスに含まれる成分で構成されている、
点火プラグ。
適用例1から8のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記第1シール部は、結晶化ガラスを含み、
前記第1シール部に含まれる前記結晶化ガラスは、β−ユークリプタイト、コーディエライト、β−スポジュメン、アノーサイトのうちの少なくとも1つを含む結晶化ガラスを含む、
点火プラグ。
A−1.点火プラグの構成:
図1は、一実施形態としての点火プラグ100の断面図である。図中には、点火プラグ100の中心軸CL(「軸線CL」とも呼ぶ)と、点火プラグ100の中心軸CLを含む平らな断面と、が示されている。以下、中心軸CLに平行な方向を「軸線CLの方向」、または、単に「軸線方向」または「前後方向」とも呼ぶ。軸線CLを中心とする円の径方向を「径方向」とも呼ぶ。径方向は、軸線CLに垂直な方向である。軸線CLを中心とする円の円周方向を、「周方向」とも呼ぶ。中心軸CLに平行な方向のうち、図1における下方向を先端方向Df、または、前方向Dfと呼び、上方向を後端方向Dfr、または、後方向Dfrとも呼ぶ。先端方向Dfは、後述する端子金具40から中心電極20に向かう方向である。また、図1における先端方向Df側を点火プラグ100の先端側と呼び、図1における後端方向Dfr側を点火プラグ100の後端側と呼ぶ。
点火プラグ100の製造方法としては、種々の方法を採用可能である。例えば、以下の製造方法を採用可能である。まず、絶縁体10と、端子金具40と、抵抗体73の材料粉末と、シール部72、74のそれぞれの材料粉末と、主体金具50と、中心電極20と、直線状の接地電極30と、を含む点火プラグ100の部品を準備する。絶縁体10は、例えば、アルミナなどの材料粉末を所定の形状に成形し、成形された部材を焼成することによって、製造される。端子金具40、主体金具50、中心電極20、直線状の接地電極30などの金属部材は、例えば、鍛造、切削、溶接などの方法によって、製造される。
B−1.第1実施形態:
内燃機関の運転中のように、点火プラグ100が、燃料に点火する動作を繰り返す場合、点火プラグ100の温度は、燃料の燃焼によって、上昇する。これにより、絶縁体10の貫通孔12内の部材72、73、74の温度も、上昇する。また、抵抗体73の温度は、抵抗体73を流れる電流によって、上昇し得る。温度上昇に起因して、部材72、73、74は、熱膨張し得る。部材72、73、74が熱膨張する場合、部材72、73、74に作用する力(例えば、圧力)が、増大する。このような力の増大は、不具合を引き起こし得る。例えば、絶縁体10が、破損し得る。また、昇温時に第1シール部72が柔らかくなる場合、柔らかくなった第1シール部72が、絶縁体10の貫通孔12の先端側から、漏れ得る。漏れた第1シール部72が燃焼室内に入る場合、第1シール部72は、燃焼室を破損し得る。部材72、73、74は、点火プラグ100のこのような不具合を抑制できるように、構成されていることが好ましい。以下、部材72、73、74の好ましい実施形態について、説明する。
(構成A1)第1シール部72は、珪素を含むガラスと導電性物質とを含む。
(構成A2)第2シール部74は、珪素を含むガラスと導電性物質とを含む。
(構成A3)第1シール部72は、珪素を含む1種以上の第1結晶を有する。
(構成A4)第2シール部74は、珪素を含む1種以上の第2結晶を有する。
(構成A5)第2シール部74の1種以上の第2結晶のそれぞれの結晶比率の合計値は、第1シール部72の1種以上の第1結晶のそれぞれの結晶比率の合計値よりも、小さい。
(G1)SiO2、B2O3、Al2O3、Li2Oで構成される組成。
(G2)SiO2、B2O3、Al2O3、Li2Oと、他の1以上の成分とで構成される組成。他の1以上の成分は、「MgO」、「MgO、ZnO」、「ZrO2、SnO2」、「ZrO2、P2O5、SnO2」、「ZrO2、TiO2、SnO2」のいずれか。
(G3)SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、ZrO2、TiO2、P2O5、MgOで構成される組成。
(G4)SiO2、Al2O3、Li2O、BaO、SrO、ZrO2、TiO2、Sb2O3で構成される組成。
(G5)SiO2、Al2O3、Li2O、BaO、SrO、ZrO2、TiO2、Sb2O3と、他の1以上の成分とで構成される組成。他の1以上の成分は、「ZnO」、「MgO、ZnO」のいずれか。
(G6)SiO2、Al2O3、MgOと、他の1以上の成分とで構成される組成。他の1以上の成分は、「TiO2」、「MoO3」のいずれか。
(G7)SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、ZnO、Na2Oで構成される組成。
(G8)SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、ZnO、Na2Oと、他の1以上の成分とで構成される組成。他の1以上の成分は、「ZrO2」、「TiO2、ZrO2」、「Li2O、ZrO2」、「Li2O」のいずれか。
(G9)SiO2、Al2O3、CaOで構成される組成。
(G10)SiO2、Al2O3、CaOと、他の1以上の成分とで構成される組成。他の1以上の成分は、「FeS」、「Na2SO4」、「Fe」、「Na2CO3」、「C」、「CaCO3」のいずれか。
なお、各要素(例えば、SiO2)のwt%は、種々の値であってよい。また、ガラスの組成は、第1シール部72と第2シール部74との間で異なっていてもよく、同じであってもよい。
第2実施形態のシール部72、74は、以下の構成A1〜A3、B1を備えている。
(構成A1)第1シール部72は、珪素を含むガラスと導電性物質とを含む。
(構成A2)第2シール部74は、珪素を含むガラスと導電性物質とを含む。
(構成A3)第1シール部72は、珪素を含む1種以上の第1結晶を有する。
(構成B1)第2シール部74に含まれるガラスは、非晶質ガラスである。
第3実施形態では、抵抗体73は、以下の構成C1を備えている。
構成C1)抵抗体73は、非晶質ガラスを含む。
本実施形態の抵抗体73の構成C1は、上記の第1実施形態または第2実施形態と、組み合わされる。
第4実施形態では、抵抗体73と第2シール部74とは、以下の構成C1、C2、C3を備えている。
(構成C1)抵抗体73は、非晶質ガラスを含む。
(構成C2)第2シール部74は、非晶質ガラスを含む。
(構成C3)第2シール部74に含まれる非晶質ガラスのガラス転移温度は、抵抗体73に含まれる非晶質ガラスのガラス転移温度よりも、低い。
第3実施形態との差異は、構成C2、C3が追加されている点である。本実施形態の抵抗体73と第2シール部74との構成C1〜C3は、上記の第1実施形態または第2実施形態と、組み合わされる。
第5実施形態では、シール部72、74は、以下の構成D1〜D3を備えている。
(構成D1)第1シール部72は、非晶質ガラスを含む。
(構成D2)第2シール部74は、非晶質ガラスを含む。
(構成D3)第2シール部74に含まれる非晶質ガラスの軟化点は、第1シール部72に含まれる非晶質ガラスの軟化点よりも、低い。
本実施形態のシール部72、74の構成D1〜D3は、上記の第1〜第4の実施形態のうちの任意の実施形態と、組み合わされる。
第6実施形態では、第1シール部72は、以下の構成E1、E2を備えている。
(構成E1)第1シール部72は、結晶化ガラスと非晶質ガラスとを含む。
(構成E2)第1シール部72に含まれる結晶化ガラスは、第1シール部72に含まれる非晶質ガラスに含まれる成分で構成されている。
本実施形態のシール部72の構成E1、E2は、上記の第1〜第5の実施形態のうちの任意の実施形態と、組み合わされる。
第7実施形態では、第1シール部72は、以下の構成F1、F2を備えている。
(構成F1)第1シール部72は、結晶化ガラスを含む。
(構成F2)第1シール部72に含まれる結晶化ガラスは、β−ユークリプタイト、コーディエライト、β−スポジュメン、アノーサイトのうちの少なくとも1つを含む結晶化ガラスを含む。
本実施形態のシール部72の構成F1、F2は、上記の第1〜第6の実施形態のうちの任意の実施形態と、組み合わされる。
(CG1)β−ユークリプタイト(Li2O・Al2O3・2SiO2)が析出している結晶化ガラス。
(CG2)コーディエライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)が析出している結晶化ガラス。
(CG3)β−スポジュメン(Li2O−Al2O3−nSiO2,n≧4)の固溶体が析出している結晶化ガラス
(CG4)アノーサイト(CaO・Al2O3・2SiO2)が析出している結晶化ガラス。
(1)第1シール部72は、非晶質ガラスと結晶化ガラスとの少なくとも一方を含んでよい。すなわち、第1シール部72は、非晶質ガラスを含まずに結晶化ガラスを含んでよく、結晶化ガラスを含まずに非晶質ガラスを含んでよく、非晶質ガラスと結晶化ガラスとの両方を含んでよい。同様に、第2シール部74は、非晶質ガラスと結晶化ガラスとの少なくとも一方を含んでよい。すなわち、第2シール部74は、非晶質ガラスを含まずに結晶化ガラスを含んでよく、結晶化ガラスを含まずに非晶質ガラスを含んでよく、非晶質ガラスと結晶化ガラスとの両方を含んでよい。例えば、以下の3つの組成のガラスは、いずれも、結晶化が困難なガラスである。「SiO2、B2O3、Na2O、K2O」、「SiO2、B2O3、CaO」、「SiO2、B2O3、CaO、Na2O」。第1シール部72に含まれるガラスは、このように結晶化が困難なガラスで構成されてよい(すなわち、第1シール部72は、結晶化ガラスを含まずに非晶質ガラスを含んでよい)。同様に、第2シール部74に含まれるガラスは、このように結晶化が困難なガラスで構成されてよい(すなわち、第2シール部74は、結晶化ガラスを含まずに非晶質ガラスを含んでよい)。
(構成A3a)第1シール部72は、セラミックを含む1種以上の第1結晶を有する。
第1シール部72の材料は、このようなセラミックを含む結晶を、含んでよい。また、第1シール部72に含まれるセラミックを含む1種以上の第1結晶のうちの少なくとも1種は、セラミックとして珪素を含む結晶化ガラスであることが好ましい。この構成によれば、珪素を含む結晶化ガラスと、その周囲に存在する珪素を含むガラス(例えば、非晶質ガラス)との接触を強化できるので、第1シール部72内に隙間が形成されることを抑制できる。ここで、セラミックを含む1種以上の第1結晶の全てが、珪素を含む結晶化ガラスであってもよい。
(構成A4a)第2シール部74は、セラミックを含む1種以上の第2結晶を有する。
第2シール部74の材料は、このようなセラミックを含む結晶を、含んでよい。また、第2シール部74に含まれるセラミックを含む1種以上の第2結晶のうちの少なくとも1種は、セラミックとして珪素を含む結晶化ガラスであることが好ましい。この構成によれば、第2シール部74内に隙間が形成されることを抑制できる。ここで、セラミックを含む1種以上の第2結晶の全てが、珪素を含む結晶化ガラスであってもよい。
Claims (9)
- 軸線の方向に延びる貫通孔を有する絶縁体と、
前記貫通孔の先端側に少なくとも一部が挿入された中心電極と、
前記貫通孔の後端側に少なくとも一部が挿入された端子金具と、
前記貫通孔内の前記中心電極と前記端子金具との間に配置され、抵抗体を含む接続部と、
前記貫通孔内で前記中心電極と前記接続部とを接続する第1シール部と、
前記貫通孔内で前記端子金具と前記接続部とを接続する第2シール部と、
を備える点火プラグであって、
前記第1シール部は、珪素を含むガラスと導電性物質とを含み、
前記第2シール部は、珪素を含むガラスと導電性物質とを含み、
前記第1シール部は、セラミックを含む1種以上の第1結晶を有し、
前記第2シール部は、セラミックを含む1種以上の第2結晶を有し、
前記第1シール部の断面のX線回折により得られるピークのうち、前記1種以上の第1結晶のいずれかに由来する最大ピークの強度Ib1と、前記強度Ib1が由来する第1結晶が全体に亘って形成されている基準サンプルの断面のX線回折により得られるピークの強度Ia1との比率(Ib1/Ia1)を、第1の結晶比率とし、
前記第2シール部の断面のX線回折により得られるピークうち、前記1種以上の第2結晶のいずれかに由来する最大ピークの強度Ib2と、前記強度Ib2が由来する第2結晶が全体に亘って形成されている基準サンプルの断面のX線回折により得られるピークの強度Ia2との比率(Ib2/Ia2)を、第2の結晶比率とした場合に、
前記1種以上の第2結晶のそれぞれの前記第2の結晶比率の合計値は、前記1種以上の第1結晶のそれぞれの前記第1の結晶比率の合計値より、小さい、
点火プラグ。 - 請求項1に記載の点火プラグであって、
前記1種以上の第1結晶のうちの少なくとも1種は、前記セラミックとして珪素を含む結晶化ガラスであり、
前記1種以上の第2結晶のうちの少なくとも1種は、前記セラミックとして珪素を含む結晶化ガラスである、
点火プラグ。 - 軸線の方向に延びる貫通孔を有する絶縁体と、
前記貫通孔の先端側に少なくとも一部が挿入された中心電極と、
前記貫通孔の後端側に少なくとも一部が挿入された端子金具と、
前記貫通孔内の前記中心電極と前記端子金具との間に配置され、抵抗体を含む接続部と、
前記貫通孔内で前記中心電極と前記接続部とを接続する第1シール部と、
前記貫通孔内で前記端子金具と前記接続部とを接続する第2シール部と、
を備える点火プラグであって、
前記第1シール部は、珪素を含むガラスと導電性物質とを含み、
前記第2シール部は、珪素を含むガラスと導電性物質とを含み、
前記第1シール部は、セラミックを含む1種以上の第1結晶を有し、
前記第2シール部に含まれる前記ガラスは、非晶質ガラスである、
点火プラグ。 - 請求項3に記載の点火プラグであって、
前記1種以上の第1結晶のうちの少なくとも1種は、前記セラミックとして珪素を含む結晶化ガラスである、
点火プラグ。 - 請求項1から4のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記抵抗体は、非晶質ガラスを含む、
点火プラグ。 - 請求項5に記載の点火プラグであって、
前記第2シール部は、非晶質ガラスを含み、
前記第2シール部に含まれる前記非晶質ガラスのガラス転移温度は、前記抵抗体に含まれる前記非晶質ガラスのガラス転移温度よりも、低い、
点火プラグ。 - 請求項1から6のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記第1シール部は、非晶質ガラスを含み、
前記第2シール部は、非晶質ガラスを含み、
前記第2シール部に含まれる前記非晶質ガラスの軟化点は、前記第1シール部に含まれる前記非晶質ガラスの軟化点よりも、低い、
点火プラグ。 - 請求項1から7のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記第1シール部は、結晶化ガラスと非晶質ガラスとを含み、
前記第1シール部に含まれる前記結晶化ガラスは、前記第1シール部に含まれる前記非晶質ガラスに含まれる成分で構成されている、
点火プラグ。 - 請求項1から8のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記第1シール部は、結晶化ガラスを含み、
前記第1シール部に含まれる前記結晶化ガラスは、β−ユークリプタイト、コーディエライト、β−スポジュメン、アノーサイトのうちの少なくとも1つを含む結晶化ガラスを含む、
点火プラグ。
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