JP2020009530A - イグナイタプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタと中心電極との間の導電性の向上と、熱膨張時の中心電極の湾曲の抑制と、の両立。【解決手段】イグナイタプラグは、軸線に沿って延び先端側に発火部を有する棒状の中心電極と、軸線に沿って延び中心電極が挿通される筒状の絶縁体と、絶縁体の外周に配置され絶縁体が固定される主体金具と、を備える。絶縁体は、先端側絶縁体と、先端側絶縁体と軸線方向に離間した後端側絶縁体と、を有する。後端側絶縁体の後端部には、コネクタを内部に収容するためのコネクタ収容部であり、後端側に向かって開放しつつ後端側絶縁体の先端部の軸孔よりも拡径された軸孔を有するコネクタ収容部を有する。中心電極は、中心電極の後端部にコネクタと直接接触するコネクタ接触部を有し、先端側絶縁体に支持されつつ、後端側絶縁体に遊嵌状に挿通される。コネクタ接触部は、コネクタ収容部の内部に配置される。【選択図】 図３

Description

本明細書は、イグナイタプラグに関する。

イグナイタプラグは、ガスタービンエンジン等にて、燃料ガスへの着火のために用いられる。イグナイタプラグは、例えば、中心電極と、中心電極を内部に収容する絶縁体と、絶縁体を内部に収容する主体金具と、主体金具の先端に設けられ、中心電極との間に放電のための間隙を形成する接地電極と、を備えている。

このようなイグナイタプラグでは、電源と接続されたコネクタを介して中心電極に駆動電圧が印加される。例えば、特許文献１のイグナイタプラグは、コネクタが接触するための端子を備えており、該端子に設けられた孔に中心電極の後端部が挿通される。該端子は、ネジによって絶縁体に固定され、端子と中心電極の後端部との隙間には、導電性ガラスを基材とする導電性シールが充填されている。これによって、端子と中心電極間の導電性が向上できる、とされている。

特開２０１３−２１８９８１号公報

しかしながら、上記技術では、絶縁体に固定された端子に対して中心電極の後端部が導電性シールによって固定されるために、絶縁体が端子および中心電極の後端部を保持する形態となる。上記技術では、中心電極の先端部も絶縁体に保持されているため、中心電極が熱膨張によって伸長した際に中心電極が湾曲する可能性があった。該湾曲によって中心電極が主体金具に近づきフラッシュオーバが発生するおそれがある。なお、フラッシュオーバは、放電のための間隙とは異なる部分で、中心電極と主体金具との間に放電が発生する現象である。仮に、導電性シールを廃止する等によって、中心電極を絶縁体や端子に保持せずに端子に対して中心電極が軸線方向に移動可能とすれば、中心電極が湾曲することを抑制でき、主体金具の内部でフラッシュオーバが発生することを抑制できる。しかしながら、この場合には、端子と中心電極との間の導電性、ひいては、コネクタと中心電極との間の導電性が低下する可能性があった。

本明細書は、イグナイタプラグにおいて、コネクタと中心電極との間の導電性の向上と、熱膨張時の中心電極の湾曲の抑制と、を両立できる技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］軸線に沿って延び先端側に発火部を有する棒状の中心電極と、
前記軸線に沿って延び前記中心電極が挿通される筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置され前記絶縁体が固定される主体金具と、
を備え、
前記絶縁体は、先端側絶縁体と、前記先端側絶縁体よりも後端側に位置し前記先端側絶縁体と軸線方向に離間した後端側絶縁体と、を有するイグナイタプラグであって、
前記後端側絶縁体の後端部には、前記中心電極と電源とを電気的に接続するコネクタを内部に収容するためのコネクタ収容部であり、後端側に向かって開放しつつ前記後端側絶縁体の先端部の軸孔よりも拡径された軸孔を有するコネクタ収容部を有し、
前記中心電極は、前記先端側絶縁体の先端部から前記後端側絶縁体の後端部まで延びており、前記中心電極の後端部に前記コネクタと直接接触するコネクタ接触部を有し、
前記中心電極は、前記先端側絶縁体に支持されつつ、前記後端側絶縁体に遊嵌状に挿通され、
前記コネクタ接触部は、前記コネクタ収容部の内部に配置されていることを特徴とするイグナイタプラグ。

上記構成によれば、中心電極は、コネクタと直接接触するので、他部材を介してコネクタと接触する場合と比較して、コネクタと中心電極間の抵抗を低減して導電性を向上できる。また、中心電極は、後端側絶縁体に遊嵌状に挿通されるので、中心電極が熱膨張によって伸長した場合に湾曲することを抑制できる。したがって、コネクタと中心電極との間の導電性の向上と、熱膨張時の中心電極の湾曲の抑制と、を両立できる。

［適用例２］適用例１に記載のイグナイタプラグであって、
中心電極は、前記発火部を含む第１部分と、前記第１部分よりも比抵抗が小さな材料で形成され前記第１部分よりも後端側に設けられた第２部分と、を有し、
前記第１部分と前記第２部分とは接合されてなることを特徴とするイグナイタプラグ。

上記構成によれば、コネクタと発火部を含む第１部分との間に位置する第２部分の抵抗を低減することができ、導電性をさらに向上できる。

［適用例３］適用例１または２に記載のイグナイタプラグであって、さらに、
前記後端側絶縁体の前記軸孔の内部に固定された金属製の筒部材を備え、
前記中心電極は、前記筒部材に遊嵌状に挿通されていることを特徴とするイグナイタプラグ。

中心電極が後端側絶縁体に遊嵌状に挿通されているだけであると、イグナイタプラグに加わる振動等により中心電極が後端側絶縁体に接触して後端側絶縁体にクラックが発生するおそれがある。これに対し、上記構成によれば、筒部材によって中心電極が後端側絶縁体に直接接触することが抑制できるので、後端側絶縁体にクラックが発生することを抑制できる。その上、中心電極は筒部材に遊嵌状に挿通されているため、中心電極が熱膨張によって伸長した場合に湾曲することも抑制できる。

［適用例４］適用例１〜３のいずれかに記載のイグナイタプラグであって、さらに、
前記主体金具の内部で、かつ、前記後端側絶縁体と前記先端側絶縁体との間に少なくとも充填された絶縁粉末を備えることを特徴とするイグナイタプラグ。

先端側絶縁体と後端側絶縁体とが軸線方向に離間して配置されているので、主体金具と中心電極とが空間のみを介して配置されると、主体金具の内部でフラッシュオーバが発生するおそれがある。これに対し、上記構成によれば、中心電極と主体金具との間の絶縁性を確保して、主体金具の内部でのフラッシュオーバを抑制できる。

［適用例５］適用例１〜４のいずれかに記載のイグナイタプラグであって、さらに、
前記後端側絶縁体と前記先端側絶縁体との間の前記軸線方向の範囲の少なくとも一部において、前記中心電極が挿通され、前記中心電極に固定された絶縁性の筒部材を備えることを特徴とするイグナイタプラグ。

上記構成によれば、中心電極と主体金具との間の絶縁性をさらに確保して、例えば、先端側絶縁体と後端側絶縁体とが軸線方向に離間している位置において、主体金具の内部でのフラッシュオーバを抑制できる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、イグナイタプラグやイグナイタプラグを用いた点火装置、そのイグナイタプラグを搭載するエンジン等の態様で実現することができる。

第１実施形態のイグナイタプラグ１００の概略図である。 イグナイタプラグ１００の先端側の部分の断面図を拡大した図である。 イグナイタプラグ１００の後端側の部分の断面図を拡大した図である。 イグナイタプラグ１００の先端を軸線ＡＸに沿って先端側から後端側に向かって見た図である。 後端側モジュール６１Ｍの製造の説明図である。 比較形態のイグナイタプラグ１００Ｘの説明図である。

Ａ．第１実施形態
Ａ−１．イグナイタプラグ１００の構成：
図１は、第１実施形態のイグナイタプラグ１００の概略図である。図１では、イグナイタプラグ１００の軸線ＡＸよりも左側部分については、外観図が示され、右側部分については、軸線ＡＸを含む面で切断された断面図が示されている。図２は、イグナイタプラグ１００の先端側の部分の断面図を拡大した図である。図３は、イグナイタプラグ１００の後端側の部分の断面図を拡大した図である。図中の一点破線は、イグナイタプラグ１００の軸線ＡＸを示している。軸線ＡＸと平行な方向を軸線方向とも呼ぶ。軸線ＡＸを中心とし、軸線ＡＸと垂直な面上の円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、当該円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図における下方向を先端方向ＦＤと呼び、上方向を後端方向ＢＤとも呼ぶ。図における下側を、イグナイタプラグ１００の先端側と呼び、図における上側をイグナイタプラグ１００の後端側と呼ぶ。

イグナイタプラグ１００は、例えば、航空機用のガスタービンエンジンやバーナー点火器等に用いられる点火装置であり、いわゆるイグナイタプラグである。イグナイタプラグ１００は、後端側絶縁体１０と先端側絶縁体２０とから成る絶縁体１と、中心電極４０と、接地電極５０と、主体金具６０と、金属筒部材７０と、絶縁筒部材８０と、を備えている。

後端側絶縁体１０、先端側絶縁体２０は、アルミナを始めとする絶縁性のセラミックス材料を焼成して形成され、軸線ＡＸに沿って延びる略円筒状の部材である。後端側絶縁体１０、先端側絶縁体２０には、軸線ＡＸに沿って延びる貫通孔である軸孔１２、２２が形成されている。後端側絶縁体１０は、先端側絶縁体２０よりも後端側に位置し、先端側絶縁体２０と後端側絶縁体１０とは、軸線ＡＸの方向に離間している。

後端側絶縁体１０は、後端側の第１部材１３と先端側の第２部材１４とを備えている。第１部材１３と第２部材１４とは、シール部材９ａ、９ｂによって接合されている。図３に示すように、第１部材１３は、大外径部１３１と、大外径部１３１よりも先端側の小外径部１３２と、小外径部１３２よりも先端側の薄肉部１３３と、を備えている。大外径部１３１は、小外径部１３２よりも外径が大きい。小外径部１３２は、薄肉部１３３よりも外径が大きい。第２部材１４は、大外径部１４１と、大外径部１４１よりも後端側の小外径部１４２と、小外径部１４２よりも後端側の薄肉部１４３と、を備えている。大外径部１４１は、小外径部１４２よりも外径が大きい。小外径部１４２は、薄肉部１４３よりも外径が大きい。第１部材１３の薄肉部１３３の先端と、第２部材１４の薄肉部１４３の後端とは、接触している。後端側絶縁体１０の内径（軸孔１２の径）は、第１部材１３の大外径部１３１および第２部材１４の大外径部１４１において、中央部（薄肉部１３３、１４３、小外径部１３２、１４２）よりも拡径している。

第１部材１３の大外径部１３１内の拡径した軸孔１２は、後端側絶縁体１０の最後端部に位置しており、後端側に向かって開放している。イグナイタプラグ１００の使用時において、大外径部１３１内の拡径した軸孔１２の内部には、図３に示すように、コネクタＣＴが収容される。このために、大外径部１３１は、コネクタ収容部と言うことができる。コネクタＣＴは、イグナイタプラグ１００に電力を供給する電源の電力供給ケーブル（図示省略）に接続されている。コネクタＣＴの先端は、図３に示すように中心電極４０の後端のコネクタ接触部４６（後述）と直接接触する。これによって、コネクタＣＴは、中心電極４０と電力供給ケーブルとを電気的に接続する。

図２に示すように、先端側絶縁体２０は、中央大径部２４と、中央大径部２４よりも先端側の先端小径部２５と、中央大径部２４よりも後端側の後端小径部２３と、を備えている。先端小径部２５および後端小径部２３の外径は、中央大径部２４よりも小さい。先端小径部２５の先端近傍は、発火部４２Ｃにて発生する火花が接触するため、先端小径部２５は、より低電圧で放電可能なセラミックス材料（例えば、酸化銅などの金属酸化物）で形成された先端部分２５Ａを有している。

先端側絶縁体２０の軸孔２２は、中央大径部２４の先端部分より後端側において、先端側の小内径孔２２Ｂより内径が大きな大内径孔２２Ａ（図２）となっている。先端側絶縁体２０において、小内径孔２２Ｂが形成された部分と大内径孔２２Ａが形成された部分との間に段部２６が形成されている。

金属筒部材７０は、軸線ＡＸに沿って延びる金属製の略円筒状の部材である。金属筒部材７０は、例えば、ステンレスで形成されている。図３に示すように、金属筒部材７０は、筒状部７１と、筒状部７１よりも先端側の鍔部７５と、を備えている。鍔部７５は、筒状部７１よりも大きな外径を有している。筒状部７１は、後端側絶縁体１０の中央部（薄肉部１３３、１４３、小外径部１３２、１４２）の軸孔１２に挿通されている。鍔部７５は、後端側絶縁体１０の大外径部１４１の拡径された軸孔１２内に位置している。金属筒部材７０は、シール部材９ｂによって、後端側絶縁体１０に固定されている。

中心電極４０は、軸線ＡＸに沿って延びる棒状の部材である。中心電極４０は、先端部材４２と、先端部材４２よりも後端側に設けられた中央部材４３と、中央部材４３よりも後端側に設けられた後端部材４４と、の３個の部材を溶接によって接合して形成されている。先端部材４２は、火花放電が行われる発火部４２Ｃ（後述）を含むため、中央部材４３や後端部材４４よりも耐熱性に優れた金属材料、本実施形態では、ニッケル（Ｎｉ）を主成分としクロム（Ｃｒ）や鉄（Ｆｅ）を含む合金（具体例としては、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）を用いて形成されている。中央部材４３と後端部材４４とは、先端部材４２よりも比抵抗が小さく導電性に優れた金属材料（比抵抗が低い金属材料）、本実施形態では、純Ｎｉを用いて形成されている。

中心電極４０は、絶縁体１の軸孔１２、２２に挿通されている。具体的には、先端部材４２の全体と、中央部材４３の先端側の部分とは、先端側絶縁体２０の軸孔２２に挿通されている。後端部材４４の後端側の部分は、後端側絶縁体１０の軸孔１２に挿通されている。

図２に示すように、先端部材４２は、棒状部４２Ａと、棒状部４２Ａよりも後端側の鍔部４２Ｂと、を備えている。鍔部４２Ｂは、棒状部４２Ａよりも大きな外径を有している。棒状部４２Ａは、先端側絶縁体２０の小内径孔２２Ｂ内に位置し、鍔部４２Ｂは、先端側絶縁体２０の段部２６に先端側から支持されている。先端部材４２の先端部分（棒状部４２Ａの先端部分）は、接地電極５０との間に火花ギャップを形成する発火部４２Ｃである。

中央部材４３の先端は、先端部材４２の後端、すなわち、鍔部４２Ｂの後端に溶接されている。中央部材４３の先端側の部分は、先端側絶縁体２０の大内径孔２２Ａ内に位置している。大内径孔２２Ａにおいて、中心電極４０（鍔部４２Ｂおよび中央部材４３）と先端側絶縁体２０の内周面との間に、粉末２ａ（例えば、滑石）、および、粉末２ａとは材質が異なるアルミナ滑石７が充填されている。これによって、中心電極４０の先端側の部分は、先端側絶縁体２０に固定されている。

後端部材４４の先端は、後端側絶縁体１０と先端側絶縁体２０との間に位置し、中央部材４３の後端に溶接されている。後端部材４４の後端側の部分は、後端側絶縁体１０の軸孔１２と、金属筒部材７０と、に遊嵌状に挿通されている。すなわち、金属筒部材７０の筒状部７１の内周面と、後端部材４４の外周面と、の間には、僅かな隙間があり、互いに固定されていない。例えば、本実施形態では、筒状部７１の内周面と、後端部材４４の外周面と、の間のクリアランスは、０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍである。この程度のクリアランスとすることで、後述する絶縁粉末５が、筒状部７１の内周面と、後端部材４４の外周面と、の間に浸入することを抑制しつつ、金属筒部材７０および先端側絶縁体２０に対して、後端部材４４を遊嵌状に維持することができる。

後端部材４４の後端に位置する上述したコネクタ接触部４６（図３）は、後端側絶縁体１０の大外径部１３１（コネクタ収容部）の拡径した軸孔１２内に位置している。

以上の説明から解るように、中心電極４０は、先端側絶縁体２０の先端近傍部分（先端部）から後端側絶縁体１０の後端近傍部分（後端部）まで延びている。

主体金具６０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼材やＮｉ合金）で形成され、例えば、エンジン（図示省略）にイグナイタプラグ１００を固定するための軸線方向に延びる略円筒状の金具である。主体金具６０には、軸線ＡＸに沿って貫通する貫通孔６９が形成されている。主体金具６０の貫通孔６９内には、絶縁体１および中心電極４０が収容されている。このために、主体金具６０は、後端側絶縁体１０および先端側絶縁体２０の径方向の周囲（すなわち、外周）に配置されている。主体金具６０の後端は、後端側絶縁体１０の後端よりも後端側に位置し、主体金具６０の先端は、先端側絶縁体２０の先端よりも先端側に位置している。

図１に示すように、主体金具６０は、３個の同軸に並んだ部材、すなわち、後端側の後端金具６１と、先端側の先端金具６３と、後端金具６１と先端金具６３との間の中間金具６２と、が接合されることによって形成されている。後端金具６１と中間金具６２とは、溶接部ＷＰ１によって接合され、中間金具６２と先端金具６３とは、溶接部ＷＰ２によって接合されている。溶接部ＷＰ１、ＷＰ２は、例えば、レーザ溶接によって形成される溶接部である。

主体金具６０は、後端側から順に、ネジ部６４と、工具係合部６５と、２個の鍔状の座部６６、６７と、を備えている。ネジ部６４は、上述したコネクタＣＴと電力供給ケーブルとが取り付けられたキャップを固定するための雄ネジである。工具係合部６５は、プラグレンチが係合するために面取りが成された部分である。後端側の座部６６は、イグナイタプラグ１００をエンジンなどに取り付ける際に、イグナイタプラグ１００をエンジン側（先端側）に押し付けるバネ（図示省略）を支持する。先端側の座部６７よりも先端側の小外径部６８は、エンジンなどに取り付けられた際に、燃焼ガスに曝される部分である。

後端金具６１の貫通孔６９内には、シール部材９ａ、９ｂによって、上述した後端側絶縁体１０が固定されている。

主体金具６０において、中間金具６２の先端は、線パッキン６と滑石２ｂと板パッキン８とを介して、先端側絶縁体２０の中央大径部２４を後端側から先端側に押さえている。また、主体金具６０の先端に形成された接地電極５０（後述）の後端向き面５０ｂは、先端側絶縁体２０の先端小径部２５の先端を先端側から支持している。これによって、主体金具６０の貫通孔６９内に、先端側絶縁体２０が固定されている。

主体金具６０の貫通孔６９内の板パッキン８よりも先端側において、主体金具６０の内周面と、先端側絶縁体２０の外周面と、の間には、筒状空間ＳＰ１が形成されている。

先端金具６３の座部６７の後端側の壁面には、周方向に分散して配置され、壁面を軸線方向と垂直に貫通する複数個（例えば６個）の入口孔６０ｉが形成されている。入口孔６０ｉによって、主体金具６０内の筒状空間ＳＰ１と、外部と、が連通し、冷却のための外部のガス（冷却流体とも呼ぶ）が筒状空間ＳＰ１内に導入可能とされる。

図４は、イグナイタプラグ１００の先端を軸線ＡＸに沿って先端側から後端側に向かって見た図である。図４では、構成する部材の種類が解りやすいように、各部材に、図２の断面図と同様のハッチングを付している。図４では、座部６７および座部６７より後端側の図示は省略されている。

図４に示すように、接地電極５０は、主体金具６０の先端に形成され、軸線方向に貫通する貫通孔５７を有する円環状の部分である。接地電極５０は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、例えば、ＮｉやＮｉ合金、タングステンで形成されている。本実施形態では、主体金具６０の先端金具６３がＮｉ合金で形成され、接地電極５０は、先端金具６３と一体に形成されている。これに代えて、接地電極５０は、主体金具６０とは別部材で形成され、主体金具６０の先端に溶接によって接合されていても良い。

接地電極５０には、図２、図４に示すように、内周縁よりも径方向外側（すなわち、貫通孔５７よりも径方向外側）に位置し、周方向に分散して配置され、接地電極５０を軸線方向に貫通する複数個（本実施形態では１２個）の出口孔５０ｏが形成されている。また、図２に示すように、小外径部６８の先端近傍の壁面にも、周方向に分散して配置され、壁面を軸線方向と垂直に貫通する複数個（例えば８個）の出口孔６０ｏが形成されている。出口孔５０ｏ、６０ｏによって、主体金具６０内の筒状空間ＳＰ１と、外部と、が連通し、冷却のための外部のガス（冷却流体とも呼ぶ）が筒状空間ＳＰ１内から排出可能とされる。このように、上述した入口孔６０ｉよりも先端側に出口孔５０ｏ、６０ｏが形成されることで、図２で矢印で示すように、筒状空間ＳＰ１内を、後端側からより高温な先端側に向かって冷却流体が流動する。

接地電極５０の貫通孔５７内には、中心電極４０の発火部４２Ｃ（上述）が位置しており、接地電極５０の貫通孔５７を形成する壁面と、発火部４２Ｃの側面と、の間に放電のための間隙Ｇ（火花ギャップ）が形成される。

絶縁筒部材８０は、絶縁性の材料（例えば、アルミナ）によって形成された円筒状の部材である。絶縁筒部材８０は、中心電極４０のうち、軸線方向の一部の外周に配置されている。すなわち、中心電極４０のうちの一部分は、絶縁筒部材８０に挿通されている。絶縁筒部材８０の先端は、先端側絶縁体２０の後端小径部２３の内部に位置している（図２）。絶縁筒部材８０の後端は、後端側絶縁体１０の大外径部１４１の内部に位置している（図３）。したがって、本実施形態では、絶縁筒部材８０は、中心電極４０のうち、後端側絶縁体１０の先端から先端側絶縁体２０の後端までの範囲を含む軸線方向の範囲を覆っている。絶縁筒部材８０の内周面と中心電極４０の外周面とは、接着材３によって接着されている。

絶縁筒部材８０の外周面と、主体金具６０の内周面（後端金具６１と中間金具６２との内周面）と、の間には、絶縁粉末５が充填されている。絶縁粉末５は、絶縁性の材料で形成された粉末であり、本実施形態では、マグネシア（ＭｇＯ、酸化マグネシウムとも呼ぶ）の粉末である。絶縁粉末５は、後端側絶縁体１０の大外径部１４１の内周面と絶縁筒部材８０の外周面との間、および、大外径部１４１の内周面と金属筒部材７０の鍔部７５との間にも充填されている（図３）。絶縁粉末５は、さらに、先端側絶縁体２０の後端小径部２３の内周面と絶縁筒部材８０の外周面との間、および、後端小径部２３の内周面と中心電極４０（中央部材４３）の外周面との間にも充填されている（図２）。

中間金具６２の外壁に形成された貫通孔６２Ａは、イグナイタプラグ１００の製造時に、絶縁粉末５を充填するための孔である。貫通孔６２Ａは、貫通孔６２Ａに嵌合する栓部材４によって塞がれている。

以上説明したイグナイタプラグ１００の動作を説明する。中心電極４０と主体金具６０とに、駆動電圧が印加されると、間隙Ｇに、先端側絶縁体２０の先端部分２５Ａに沿う放電が発生し、貫通孔５７から該放電によって生じたプラズマや火炎が先端側に放出される。

また、イグナイタプラグ１００が使用される際には、図２に筒状空間ＳＰ１内に矢印で示すように、入口孔６０ｉを介して筒状空間ＳＰ１に冷却流体（例えば空気）が供給される。供給された冷却流体の一部は、筒状空間ＳＰ１の先端側に流動して、出口孔５０ｏ、６０ｏを通って外部に排出される。このような冷却流体の流れにより、主に、先端側絶縁体２０の先端小径部２５が冷却される。

Ａ−２．イグナイタプラグ１００の製造方法：
イグナイタプラグ１００の製造では、後端金具６１に絶縁体１０を組付けた後端側モジュール６１Ｍが作成される。図５は、後端側モジュール６１Ｍの製造の説明図である。まず、図５（Ａ）の組付治具２００が用意される。組付治具２００は、例えば、金属製の治具であり、台部２１０と、大径部２２０と、小径部２３０と、を備えている。大径部２２０は、台部２１０の上面から上方に延びる円筒状の部分である。小径部２３０は、大径部２２０と同軸であり、大径部２２０の上方に位置する円筒状の部材である。小径部２３０の外径は、大径部２２０よりも小さい。

まず、図５（Ｂ）に示すように、組付治具２００の小径部２３０の先端に、先端側を（鍔部７５側）を下方にし後端側（筒状部７１側）を上方にした姿勢で金属筒部材７０が載置される。そして、金属筒部材７０の先端が、第２部材１４の軸孔１２に後端側から挿通されるように、第２部材１４が、組付治具２００に載置される。第２部材１４の大外径部１４１には、組付治具２００の大径部２２０の先端部分が挿通される。さらに、第２部材１４の全体が後端金具６１の貫通孔６９内に配置されるように、後端金具６１が組付治具２００に載置される。後端金具６１の先端が台部２１０の上面に接した状態で、後端金具６１の内部の適切な軸線方向の位置に、第２部材１４および金属筒部材７０が配置されるように、大径部２２０および小径部２３０の高さが設定されている。

この状態で、図５（Ｃ）に示すように、金属筒部材７０の孔が上方から棒部材２４０で塞がれる。そして、後端金具６１の貫通孔６９内に、シール部材９ａ、９ｂの材料となるガラス粉末９Ｐが所定の量だけ充填される。

次に、図５（Ｄ）に示すように、後端金具６１を、ガラス粉末９Ｐの軟化点よりも高い所定温度まで加熱し、所定温度に加熱した状態で、貫通孔６９の後端側の開口から絶縁体１０を構成する第１部材１３が挿入される。これによって、第１部材１３の先端でガラス粉末９Ｐを圧縮するように、第１部材１３が押し込まれて、シール部材９ａ、９ｂが形成される。この結果、後端金具６１の貫通孔６９内に絶縁体１０がシール部材９ａ、９ｂによって固定された後端側モジュール６１Ｍが完成する。

イグナイタプラグ１００の先端側は、後端側モジュール６１Ｍとは別に作成される。まず、中心電極４０のうち、先端部材４２と中央部材４３とが溶接される。溶接された先端部材４２と中央部材４３とは、先端側絶縁体２０の軸孔２２内に後端側から挿入される。軸孔２２内に、滑石２ａが充填され、アルミナ滑石７が取り付けられる。これによって、先端側絶縁体２０に対して、先端部材４２および中央部材４３が固定される。

先端金具６３の貫通孔６９に、先端部材４２および中央部材４３が固定された先端側絶縁体２０が挿入される。先端金具６３の内周面と先端側絶縁体２０の外周面との間に、線パッキン６、板パッキン８の配置および滑石２ｂの充填が行われる。

さらに、中央部材４３の後端に後端部材４４が溶接されて中心電極４０が形成される。そして、中心電極４０の外周面に接着材３が塗布された後に、中心電極４０は絶縁筒部材８０に挿通される。これによって、中心電極４０に絶縁筒部材８０が固定される。

その後、先端金具６３の後端に中間金具６２が溶接される。さらに、中間金具６２の後端に、後端金具６１を含む後端側モジュール６１Ｍが取り付けられ、後端金具６１と中間金具６２とが溶接される。このとき、後端側モジュール６１Ｍの金属筒部材７０には、中心電極４０の後端部材４４が挿通される。

次に、中間金具６２に形成された貫通孔６２Ａから、貫通孔６９内に絶縁粉末５が充填される。絶縁粉末５が充填された後に、貫通孔６２Ａが栓部材４によって塞がれる。栓部材４は溶接によって中間金具６２に固定される。以上の工程を経て、イグナイタプラグ１００が完成する。

以上説明した本実施形態のイグナイタプラグ１００によれば、中心電極４０は、先端側絶縁体２０の先端部から後端側絶縁体の後端部まで延びており、その後端部分にコネクタＣＴと直接接触するコネクタ接触部４６を有している（図３）。そして、中心電極４０は、先端側絶縁体２０に支持されつつ（図２）、後端側絶縁体１０に遊嵌状に挿通されている（図３）。コネクタ接触部４６は、コネクタ収容部としての大外径部１３１の内部に配置されている（図３）。この結果、中心電極４０は、コネクタＣＴと直接接触するので、他部材（例えば、端子金具）を介してコネクタＣＴと接触する場合と比較して、コネクタＣＴと中心電極４０間の抵抗を低減して導電性を向上できる。また、中心電極４０は、後端側絶縁体１０に遊嵌状に挿通されるので、中心電極４０が熱膨張によって伸長した場合に湾曲することを抑制できる。したがって、コネクタＣＴと中心電極４０との間の導電性の向上と、熱膨張時の中心電極４０の湾曲の抑制と、を両立できる。

より詳しく説明する。図６は、比較形態のイグナイタプラグ１００Ｘの説明図である。図６には、イグナイタプラグ１００Ｘの後端側の一部分を軸線ＡＸを含む平面で切断した断面が示されている。イグナイタプラグ１００Ｘでは、絶縁体１０Ｘの後端近傍において、軸孔１２Ｘ内に、中心電極４０Ｘとは別体の端子金具９０Ｘが配置されている。この端子金具９０Ｘには、雄ネジが形成されている。この雄ネジが絶縁体１０Ｘの内周面に形成された雌ネジと係合することで、端子金具９０Ｘは、絶縁体１０Ｘに固定されている。中心電極４０Ｘの後端は、端子金具９０Ｘの先端側に開口する孔に挿入されており、中心電極４０Ｘと端子金具９０Ｘとは、直接接触しており、該接触によって、中心電極４０と端子金具９０Ｘとは電気的に接続されている。電源を供給するためのコネクタＣＴＸは、主体金具６０Ｘおよび絶縁体１０Ｘの後端側の開口から挿入されて、端子金具９０Ｘと接触する。

ところで、イグナイタプラグ１００の使用時には、中心電極４０は、燃焼ガスに曝されるために、高温（例えば、摂氏１０００度）になる。このために、中心電極４０は、熱膨張によって伸長する。例えば、航空機用のジェットエンジンのイグナイタプラグ１００では、中心電極４０の長さは、３０ｃｍ以上になり得る。この場合に、常温から摂氏１０００度まで加熱されると、中心電極４０は、数ｍｍ（例えば、約５ｍｍ）伸長する。

この場合に、イグナイタプラグ１００Ｘにおいて、中心電極４０Ｘが端子金具９０Ｘに固定されていると、絶縁体１０Ｘが端子金具９０Ｘおよび中心電極４０Ｘを保持する形態となる。すると、熱膨張によって中心電極４０Ｘが伸長した場合に、中心電極４０Ｘが湾曲する。この結果、例えば、中心電極４０Ｘが主体金具６０Ｘに近づき、フラッシュオーバが発生するおそれがある。一方で、中心電極４０Ｘの湾曲を抑制するために、例えば、中心電極４０Ｘを絶縁体１０Ｘや端子金具９０Ｘに保持せずに、中心電極４０Ｘを端子金具９０Ｘに対して軸線方向に摺動可能に構成すると、中心電極４０Ｘが湾曲することを抑制でき、主体金具６０Ｘの内部でフラッシュオーバが発生することを抑制できる。しかしながら、この場合には、端子金具９０Ｘと中心電極４０Ｘとの接触性が低下して、接触抵抗が増大する。この結果、中心電極４０ＸとコネクタＣＴＸとの間の導電性が低下する。

これに対して本実施形態のイグナイタプラグ１００によれば、上述したように、中心電極４０は、コネクタＣＴと直接接触し、かつ、中心電極４０は、後端側絶縁体１０に遊嵌状に挿通されるので、比較形態のイグナイタプラグ１００Ｘのような不具合は発生しない。したがって、本実施形態のイグナイタプラグ１００では、コネクタＣＴと中心電極４０との間の導電性の向上と、熱膨張時の中心電極４０の湾曲の抑制と、を両立できる。

さらに、本実施形態のイグナイタプラグ１００は、中心電極４０は、発火部４２Ｃを含む第１部分（具体的には、先端部材４２）と、第１部分よりも比抵抗が小さな材料で形成される第２部分（具体的には、中央部材４３と後端部材４４）と、を有している。そして、第１部分と第２部分とは接合されてなる。この結果、コネクタＣＴと発火部４２Ｃを含む第１部分との間に位置する第２部分の抵抗を低減することができ、導電性をさらに向上できる。

ここで、仮に、金属筒部材７０が配置されず、中心電極４０が後端側絶縁体１０に遊嵌状に挿通されているだけであると、イグナイタプラグに加わる振動等により中心電極４０が後端側絶縁体１０に接触して後端側絶縁体１０にクラックが発生するおそれがある。これに対し、本実施形態のイグナイタプラグ１００は、後端側絶縁体１０の軸孔１２の内部に固定された金属筒部材７０を備え、中心電極４０は、金属筒部材７０に遊嵌状に挿通されている。この結果、中心電極４０が後端側絶縁体１０に直接接触しないので、エンジンの振動などに起因して中心電極４０が振動した場合に、後端側絶縁体１０にクラックが発生することを抑制できる。その上、中心電極４０は金属筒部材７０に遊嵌状に挿通されているため、中心電極４０が熱膨張によって伸長した場合に湾曲することも抑制できる。

また、先端側絶縁体２０と後端側絶縁体１０とが軸線方向に離間して配置されているので、仮に、主体金具６０と中心電極４０とが空間のみを介して配置されると、主体金具６０の内部でフラッシュオーバが発生するおそれがある。これに対し、本実施形態のイグナイタプラグ１００は、主体金具６０の内部（貫通孔６９内）で、かつ、後端側絶縁体１０と先端側絶縁体２０との間に、絶縁粉末５が充填されている。この結果、中心電極４０と主体金具６０との間の絶縁性を確保して、主体金具６０の内部でのフラッシュオーバを抑制できる。さらには、中心電極４０が貫通孔６９内で振動することを抑制できる。この結果、例えば、先端側絶縁体２０や絶縁体１０の割れなどの不具合を抑制できる。

さらに、本実施形態のイグナイタプラグ１００は、後端側絶縁体１０と先端側絶縁体２０との間の軸線方向の範囲において、中心電極４０が挿通され、中心電極４０に固定された絶縁筒部材８０を備える。この結果、中心電極４０と主体金具６０との間の絶縁性をさらに確保して、例えば、先端側絶縁体２０と後端側絶縁体１０とが軸線方向に離間している位置において、主体金具６０の内部でのフラッシュオーバを抑制できる。

Ｂ．変形例
（１）上記イグナイタプラグ１００の具体的構成は、一例であり、これに限られない。例えば、間隙Ｇの近傍の構成は、一例であり、これに限られない。例えば、中心電極４０の先端は、図２では、接地電極５０の貫通孔５７内に位置しているが、中心電極４０の先端は、接地電極５０よりも後端側に位置していても良い。そして、例えば、接地電極５０の後端向き面５０ｂと、先端側絶縁体２０の先端面と、の間には、耐消耗性に優れた貴金属チップが配置されても良い。この場合には、該貴金属チップと、中心電極４０の先端面と、の間が、火花放電が生じる間隙Ｇになる。また、出口孔６０ｏ、５０ｏのいずれは、省略されても良い。

（２）また、エンジン等へ取り付けるための主体金具６０の構成は、適宜に変更され得る。例えば、主体金具６０において、座部６６よりも先端側にエンジン等へ取り付けるための雄ネジが形成されていても良い。

（３）また、主体金具６０の貫通孔６９において、後端側絶縁体１０と、先端側絶縁体２０と、の間には、さらに、別体の中央絶縁体が配置されても良い。例えば、中央絶縁体は、絶縁体１０および先端側絶縁体２０とは離間して、貫通孔６９内に配置される略筒状の絶縁体である。中央絶縁体は、例えば、主体金具６０に固定される。中心電極４０は、中央絶縁体の軸孔に、遊嵌状に挿通される。この場合には、絶縁粉末５と絶縁筒部材８０との一方または両方を省略しても良い。中央絶縁体を設けることで、絶縁粉末５や絶縁筒部材８０を省略しても、中心電極４０と主体金具６０との間の絶縁性を確保してフラッシュオーバを抑制できる。

（４）中心電極４０は、溶接によって接合された３個の部材（先端部材４２、中央部材４３、後端部材４４）から構成されているが、２個の部材で構成されても良いし、１個の部材で構成されても良い。中心電極が２個の部材で構成される場合には、例えば、先端側の部材は、Ｎｉ合金などの耐熱性に優れた材料で形成され、後端側の部材は、純Ｎｉなどの導電性に優れた材料で形成されても良い。中心電極が１個の部材で構成される場合には、例えば、Ｎｉ合金などの耐熱性に優れた材料で形成されても良い。

（５）また、金属筒部材７０が省略され、中心電極４０は、後端側絶縁体１０の軸孔１２に直接挿通されても良い。この場合でも中心電極４０は、後端側絶縁体１０に遊嵌状に挿通される。

（６）上記実施形態の各部材の材料は、例示であり、これに限られない。例えば、中心電極４０の全部または一部は、鉄、鉄とニッケルとの合金、ＳＵＳ３０４などのステンレスで形成されても良い。また、絶縁粉末５は、マグネシアに限らず、カルシア、アルミナなどの他の絶縁材料の粉末であっても良く、マグネシア、カルシア、アルミナなどの複数種類の絶縁材料の混合物であっても良い。

以上、本発明の実施形態および変形例について説明したが、本発明はこれらの実施形態および変形例になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様での実施が可能である。

１…絶縁体、２ａ、２ｂ…滑石、３…接着材、４…栓部材、５…絶縁粉末、６…線パッキン、７…アルミナ滑石、８…板パッキン、９Ｐ…ガラス粉末、９ａ…シール部材、９ｂ…シール部材、１０…後端側絶縁体、１２…軸孔、１３…第１部材、１４…第２部材、２０…先端側絶縁体、２２…軸孔、２２Ａ…大内径孔、２２Ｂ…小内径孔、２３…後端小径部、２４…中央大径部、２５…先端小径部、２５Ａ…先端部分、２６…段部、４０…中心電極、４２…先端部材、４２Ａ…棒状部、４２Ｂ…鍔部、４２Ｃ…発火部、４３…中央部材、４４…後端部材、４６…コネクタ接触部、５０…接地電極、５０ｂ…後端向き面、５０ｏ…出口孔、５７…貫通孔、６０…主体金具、６０ｉ…入口孔、６０ｏ…出口孔、６１…後端金具、６２…中間金具、６２Ａ…貫通孔、６３…先端金具、６４…ネジ部、６５…工具係合部、６６、６７…座部、６８…小外径部、６９…貫通孔、７０…金属筒部材、７１…筒状部、７１…筒状部、７５…鍔部、８０…絶縁筒部材、１００…イグナイタプラグ、１３１…大外径部、１３２…小外径部、１３３…薄肉部、１４１…大外径部、１４２…小外径部、１４３…薄肉部、２００…組付治具、２１０…台部、２２０…大径部、２３０…小径部、２４０…棒部材、Ｇ…間隙、ＦＤ…先端方向、ＢＤ…後端方向、ＣＴ…コネクタ、ＡＸ…軸線、ＷＰ１、ＷＰ２…溶接部、ＳＰ１…筒状空間

Claims (5)

1. 軸線に沿って延び先端側に発火部を有する棒状の中心電極と、
   前記軸線に沿って延び前記中心電極が挿通される筒状の絶縁体と、
   前記絶縁体の外周に配置され前記絶縁体が固定される主体金具と、
   を備え、
   前記絶縁体は、先端側絶縁体と、前記先端側絶縁体よりも後端側に位置し前記先端側絶縁体と軸線方向に離間した後端側絶縁体と、を有するイグナイタプラグであって、
   前記後端側絶縁体の後端部には、前記中心電極と電源とを電気的に接続するコネクタを内部に収容するためのコネクタ収容部であり、後端側に向かって開放しつつ前記後端側絶縁体の先端部の軸孔よりも拡径された軸孔を有するコネクタ収容部を有し、
   前記中心電極は、前記先端側絶縁体の先端部から前記後端側絶縁体の後端部まで延びており、前記中心電極の後端部に前記コネクタと直接接触するコネクタ接触部を有し、
   前記中心電極は、前記先端側絶縁体に支持されつつ、前記後端側絶縁体に遊嵌状に挿通され、
   前記コネクタ接触部は、前記コネクタ収容部の内部に配置されていることを特徴とするイグナイタプラグ。
2. 請求項１に記載のイグナイタプラグであって、
   中心電極は、前記発火部を含む第１部分と、前記第１部分よりも比抵抗が小さな材料で形成され前記第１部分よりも後端側に設けられた第２部分と、を有し、
   前記第１部分と前記第２部分とは接合されてなることを特徴とするイグナイタプラグ。
3. 請求項１または２に記載のイグナイタプラグであって、さらに、
   前記後端側絶縁体の前記軸孔の内部に固定された金属製の筒部材を備え、
   前記中心電極は、前記筒部材に遊嵌状に挿通されていることを特徴とするイグナイタプラグ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のイグナイタプラグであって、さらに、
   前記主体金具の内部で、かつ、前記後端側絶縁体と前記先端側絶縁体との間に少なくとも充填された絶縁粉末を備えることを特徴とするイグナイタプラグ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のイグナイタプラグであって、さらに、
   前記後端側絶縁体と前記先端側絶縁体との間の前記軸線方向の範囲の少なくとも一部において、前記中心電極が挿通され、前記中心電極に固定された絶縁性の筒部材を備えることを特徴とするイグナイタプラグ。

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