JP2020087616A - 点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁体の先端部の肉厚の周方向のばらつきを小さくできる点火プラグを提供すること。【解決手段】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導電体と、導電体の先端の周囲を取り囲む有底筒状の先端部を有し、導電体の後端部が自身の後端から後端側に突出する状態で導電体が内部に配置される絶縁体と、先端部が自身の先端から先端側に突出する状態で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。絶縁体は、先端部と軸線とが交わる部位を含む穴であって先端部の厚さ方向に貫通する穴が形成された第１絶縁体と、穴に挿入される第２絶縁体と、を備え、後端側を向く第１絶縁体の環状の後端向き面に、先端側を向く第２絶縁体の環状の先端向き面が係止される。【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。

非平衡プラズマを利用する点火プラグが知られている（例えば特許文献１）。このような点火プラグは、導電体と、導電体の先端を取り囲む有底筒状の先端部を有するセラミック製の絶縁体と、絶縁体を保持する主体金具と、を備えている。絶縁体は、セラミックスの原料粉末を固めた有底筒状の成形体の焼結により作られる。成形体の外面を成形する型は、一方が開口し他方が閉じた内面をもつ。成形体の内面を成形する心棒は、型の内面に接触しないように一方の端部が支持される。型の内面と心棒との間に充填された原料粉末により成形体が作られる。心棒の他方の端部は、成形体の先端部の内面を成形する。

特開２０１８−１３９１７３号公報

しかし上記従来の技術では、心棒の一方の端部が支持された状態で成形体が作られるので、心棒の他方の端部に軸ずれが生じるおそれがある。成形時に心棒の軸ずれが生じると、絶縁体の先端部の肉厚（径方向の厚さ）の周方向のばらつきが大きくなるという問題点がある。

本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、絶縁体の先端部の肉厚の周方向のばらつきを小さくでき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導電体と、導電体の先端の周囲を取り囲む有底筒状の先端部を有し、導電体の後端部が自身の後端から後端側に突出する状態で導電体が内部に配置される絶縁体と、先端部が自身の先端から先端側に突出する状態で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。絶縁体は、先端部と軸線とが交わる部位を含む穴であって先端部の厚さ方向に貫通する穴が形成された第１絶縁体と、穴に挿入される第２絶縁体と、を備え、後端側を向く第１絶縁体の環状の後端向き面に、先端側を向く第２絶縁体の環状の先端向き面が係止される。

請求項１記載の点火プラグによれば、第１絶縁体の穴に挿入された第２絶縁体の、先端側を向く環状の先端向き面が、後端側を向く第１絶縁体の環状の後端向き面に係止され、有底筒状の先端部が形成される。第１絶縁体の穴は、先端部と軸線とが交わる部位を含み、先端部の厚さ方向に貫通するので、成形体の内面を成形する心棒の両方の端部を支持できる。これにより成形時に心棒の軸ずれを発生し難くできるので、第１絶縁体の肉厚の周方向のばらつきを小さくできる。よって、先端部の肉厚の周方向のばらつきを小さくできる。

請求項２記載の点火プラグによれば、先端部の内部に第１シール材が配置されているので、第１絶縁体と第２絶縁体との間から先端部の内部への外気の漏洩を抑制できる。よって、請求項１の効果に加え、先端部の気密性を向上できる。

請求項３記載の点火プラグによれば、導電体は、絶縁体に固定された金属製の棒状の部材を備え、部材の先端が、第２絶縁体の後端部に当接している。これにより第１絶縁体と第２絶縁体との間から先端部の内部への外気の侵入を抑制できる。よって、請求項１又は２の効果に加え、先端部の気密性を向上できる。

請求項４記載の点火プラグによれば、第２絶縁体の後端側に配置された圧縮ばねは、第２絶縁体を先端側に付勢する。これにより第１絶縁体と第２絶縁体との間から先端部の内部への外気の侵入を抑制できる。よって、請求項１から３のいずれかの効果に加え、先端部の気密性を向上できる。

請求項５記載の点火プラグによれば、第１絶縁体の後端向き面と第２絶縁体の先端向き面との間に環状の金属製の第２シール材が配置される。これにより第１絶縁体と第２絶縁体との間から先端部の内部への外気の侵入を抑制できる。よって、請求項１から４のいずれかの効果に加え、先端部の気密性を向上できる。

請求項６記載の点火プラグによれば、後端向き面または先端向き面に形成された環状の溝に第２シール材が配置される。溝により第２シール材の位置が固定されるので、第２シール材が電極となるような不正な放電を生じ難くできる。放電による第２シール材の破損を抑制できるので、請求項５の効果に加え、第１絶縁体と第２絶縁体との間の気密性の低下を抑制できる。

請求項７記載の点火プラグによれば、第２絶縁体は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、チタン酸バリウムのいずれか１種以上からなる。これにより請求項１から６のいずれかの効果に加え、第２絶縁体の機械的強度と絶縁性とを確保できる。

請求項８記載の点火プラグによれば、一端部が主体金具に接続された接地電極の他端部と絶縁体の先端部との間に放電ギャップが形成される。第２絶縁体の先端向き面および第１絶縁体の後端向き面は、接地電極の他端部よりも先端側に位置するので、先端向き面や後端向き面の近傍に放電を生じ難くできる。よって、請求項１から７のいずれかの効果に加え、放電による第１絶縁体と第２絶縁体との間の気密性の低下を抑制できる。

請求項９記載の点火プラグによれば、導電体は、第１絶縁体のうち先端部の内部表面に形成された導電層を備える。導電層は、後端向き面のうち先端向き面を受ける部位の先端よりも後端側に存在する。これにより請求項１から８のいずれかの効果に加え、導電層を電気的に接続し易くできる。さらに、後端向き面と先端向き面との間に介在する導電層によって、第１絶縁体と第２絶縁体との間の気密性を向上できる。

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。 先端部の断面図である。 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。 先端部の断面図である。 第３実施の形態における点火プラグの断面図である。 第４実施の形態における点火プラグの片側断面図である。 先端部の断面図である。

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る。図２は軸線Ｏを含む先端部１２の断面図である。図２では点火プラグ１０の後端側の図示が省略されている。図１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２から図７においても同じ）。

図１に示すように点火プラグ１０は、絶縁体１１と、絶縁体１１の内部に配置される導電体３０と、絶縁体１１を保持する主体金具４０と、を備えている。絶縁体１１の先端部１２は、主体金具４０の先端４１から先端側に突出する部位である。先端部１２は有底筒状に形成されている。絶縁体１１は、第１絶縁体１３と、第２絶縁体２０と、を備えている。先端部１２は、第１絶縁体１３の先端側の部位と第２絶縁体２０とを組み合わせて作られている。

第１絶縁体１３は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等により形成された略円筒状の部材である。第１絶縁体１３は、軸線Ｏに沿って先端側から後端側へと延びている。本実施形態では、第１絶縁体１３の内部表面１４の軸線Ｏに垂直な断面は円形である。第１絶縁体１３は、径方向の外側へ張り出す第１係止部１５が、外周面に形成されている。第１絶縁体１３は、第１係止部１５よりも後端側の外周面に、径方向の外側へ張り出す第２係止部１６が形成されている。

図２に示すように第１絶縁体１３には、先端部１２と軸線Ｏとが交わる部位に、先端部１２を厚さ方向に貫通する穴１７が形成されている。穴１７は第１絶縁体１３の先端面１３ａに開口する。本実施形態では、穴１７は円筒状の内面をもつ。穴１７が第１絶縁体１３の先端面１３ａに開口するので、穴１７によって先端部１２の周方向の肉厚の一部に欠損が生じないようにできる。第１絶縁体１３の内部表面１４には、後端側へ向かうにつれて拡径する環状の後端向き面１８が形成されている。後端向き面１８は、全周に亘って穴１７の後端に隣接している。

第２絶縁体２０は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるセラミックスにより形成されている。第２絶縁体２０を構成するセラミックスとしては、例えば酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、チタン酸バリウムが挙げられる。これらのうちのいずれか１種で作られていても良いし、２種以上が複合されていても良い。本実施形態では、第２絶縁体２０は略円柱状に形成されている。第２絶縁体２０が酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、チタン酸バリウムのいずれか１種以上からなると、第２絶縁体２０の機械的強度と絶縁性とを確保できる。

第２絶縁体２０は、穴１７に挿入される先端部２１と、第１絶縁体１３の後端向き面１８よりも後端側に位置する後端部２２と、を備えている。先端部２１及び後端部２２は円柱状に形成されている。第２絶縁体２０は、径方向の外側へ全周に亘って張り出す先端向き面２３が、外周面に形成されている。第２絶縁体２０の先端向き面２３は、第１絶縁体１３の後端向き面１８に係止される。

図１に戻って説明する。導電体３０は複数の部位からなり、軸線Ｏに沿って先端側から後端側へと延び、第１絶縁体１３の内部に配置されている。導電体３０は、本実施形態では第１シール材３１及び端子金具３２を備えている。

第１シール材３１は、絶縁体１１の先端側に充填された導電性を有する部材である。第２絶縁体２０の後端部２２は第１シール材３１に埋め込まれている。本実施形態では、第１シール材３１は、骨材と導電性粉末とを混合したものが用いられている。第１シール材３１は、第１絶縁体１３の後端向き面１８と第２絶縁体２０の先端向き面２３との間から先端部１２の内部への外気（燃焼室の可燃混合気）の漏洩を抑制する。第１シール材３１の先端は第１絶縁体１３の後端向き面１８に位置し、第１シール材３１の後端は、軸線方向において、主体金具４０の先端４１よりも後端側に位置する。

第１シール材３１の骨材としては、ガラス粉末や、ガラス粉末と無機化合物粉末との混合物が挙げられる。ガラス粉末としては、例えばＢ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、ＢａＯ−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯ系、ＳｉＯ_２−ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｌｉ_２Ｏ系およびＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｌｉ_２Ｏ−ＢａＯ系等の粉末が挙げられる。無機化合物粉末としては、例えばアルミナ、窒化ケイ素、ムライト及びステアタイト等の粉末が挙げられる。これらの骨材は１種のみを用いても良いし、２種以上を併用しても良い。

第１シール材３１に導電性を与えるために混合される導電性粉末としては、例えば半導性酸化物、金属および非金属導電性材料等からなる粉末が挙げられる。半導性酸化物としては、例えばＳｎＯ_２が挙げられる。金属としては、例えばＺｎ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ａｇ及びＮｉ等が挙げられる。非金属導電性材料としては、例えば無定形カーボン（カーボンブラック）、グラファイト、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタン、炭化タングステン及び炭化ジルコニウム等が挙げられる。これらの導電性粉末は、１種のみを用いても良いし、２種以上を併用しても良い。

端子金具３２は、交流電圧やパルス電圧が入力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３２は、先端部３３が第１絶縁体１３の内側に挿入され、後端部３４が第１絶縁体１３から後端側へ突出している。端子金具３２は、先端部３３が、第１シール材３１に接続されている。

主体金具４０は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成された略円筒状の部材である。主体金具４０は、外周面の少なくとも一部におねじ４２が形成された胴部４３と、胴部４３の後端側に隣接する座部４４と、座部４４の後端側に隣接する連結部４５と、連結部４５の後端側に隣接する拡径部４６と、拡径部４６の後端側に隣接する後端部４７と、を備えている。

胴部４３に形成されたおねじ４２は、エンジン（図示せず）のねじ穴に螺合する。座部４４は、エンジンのねじ穴とおねじ４２との隙間を塞ぐための部位である。連結部４５は、主体金具４０を第１絶縁体１３に組み付けるときに湾曲状に塑性変形した部位である。拡径部４６は、エンジンのねじ穴におねじ４２を締め付けるときに、レンチ等の工具が係合する工具係合部である。後端部４７は径方向の内側へ向けて屈曲した部位であり、第１絶縁体１３の第２係止部１６よりも後端側に位置する。

胴部４３の内周面に、パッキン４８を介して、第１絶縁体１３の第１係止部１５を先端側から係止する棚部４９が形成されている。パッキン４８は、主体金具４０を構成する金属材料よりも軟質の軟鋼板等の金属製の円環状の板材である。

第１絶縁体１３の第２係止部１６よりも後端側の外周面の全周に亘って、第２係止部１６と後端部４７との間に、タルク等の粉末が充填されたシール部５０が設けられている。主体金具４０の棚部４９から後端部４７までの部位は、第１絶縁体１３の第１係止部１５から第２係止部１６までの部位に、パッキン４８及びシール部５０を介して軸線方向の圧縮荷重を加える。これにより主体金具４０は第１係止部１５及び第２係止部１６を係止し、第１絶縁体１３を保持する。

図２に示すように第１絶縁体１３の穴１７が第２絶縁体２０に塞がれた先端部１２は、第１シール材３１（導電体３０）の先端の周囲を取り囲む。先端部１２は、先端側に位置する第１部１２ａと、第１部１２ａの後端に隣接する第２部１２ｂと、からなる。第１部１２ａは、肉厚（径方向の厚さ）が、第２部１２ｂの肉厚よりも薄い部位である。本実施形態では、第１部１２ａの肉厚は、先端面１３ａの近傍を除き、軸線方向の全長に亘って同一である。

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、第１絶縁体１３の成形体を製造する。成形体の製造は、円筒状の内面をもつ型の内側に心棒を配置し、心棒の両方の端部を支持した状態で、型の内面と心棒との間に第１絶縁体１３の原料粉末を充填する。型に充填された原料粉末を加圧して第１絶縁体１３の成形体を得る。これとは別に第２絶縁体２０の成形体を得た後、これらの成形体を焼成して、第１絶縁体１３及び第２絶縁体２０を得る。

第１絶縁体１３の穴１７に第２絶縁体２０の先端部２１を挿入し、第１絶縁体１３の後端向き面１８に第２絶縁体２０の先端向き面２３を係止する。次いで、第１シール材３１の原料粉末を第１絶縁体１３の内部の第２絶縁体２０の後端側に充填する。圧縮用棒材（図示せず）を用いて、第１絶縁体１３の内部に充填した原料粉末を予備圧縮する。

次いで、第２絶縁体２０が係止された第１絶縁体１３を炉内に移送し、例えば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する。原料粉末を軟化させた後、第１絶縁体１３に挿入した端子金具３２によって、軟化した原料粉末を軸線方向へ圧縮する。原料粉末の焼結により第１絶縁体１３の内部に第１シール材３１が形成され、第１シール材３１に端子金具３２が接続される。次に、主体金具４０に第１絶縁体１３を挿入し、連結部４５及び後端部４７を屈曲して主体金具４０を第１絶縁体１３に組み付け、点火プラグ１０を得る。

エンジン（図示せず）に取り付けられた点火プラグ１０の導電体３０と主体金具４０との間に交流電圧やパルス電圧が入力されると、絶縁体１１の先端部１２の表面に非平衡プラズマ（ストリーマ放電）が生じる。非平衡プラズマは熱エネルギーへの変換が少ないので、燃焼室（図示せず）内の可燃混合気の温度はあまり上がらないが、高いエネルギーをもつ電子が生成される。この高いエネルギーをもつ電子の衝突によりＯ，Ｎ，ＯＨ等のラジカルが大量に生成され、発熱反応による温度上昇およびラジカルによる連鎖反応が進行し点火に至る。

非平衡プラズマは、点火プラグ１０の先端部１２のうち肉厚（径方向の寸法）の薄い部位に生じ易い。そのため第１部１２ａの肉厚の周方向のばらつきが大きいと、第１部１２ａに生じる非平衡プラズマに周方向のムラが生じ、生成されるラジカルの分布に偏りができる。また、肉厚の薄い部位は破壊し易いので、先端部１２は周方向の肉厚のばらつきが小さいのが望ましい。

そのため点火プラグ１０は、第１絶縁体１３の穴１７に第２絶縁体２０を挿入して、有底筒状の先端部１２が形成される。第１絶縁体１３の穴１７は、先端部１２と軸線Ｏとが交わる部位を含み、先端部１２の厚さ方向に貫通するので、第１絶縁体１３の成形体を製造するときに、成形体の内面を成形する心棒の両方の端部を支持できる。これにより成形時に心棒の軸ずれを発生し難くできる。その結果、第１絶縁体１３の肉厚の周方向のばらつきを小さくできるので、先端部１２の肉厚の周方向のばらつきを小さくできる。これにより、先端部１２に生じる非平衡プラズマや先端部１２の機械的強度に周方向のムラを生じ難くできる。

先端部１２の内部に第１シール材３１が配置されているので、第１絶縁体１３の後端向き面１８と第２絶縁体２０の先端向き面２３との間から先端部１２の内部への外気の侵入を抑制できる。これにより先端部１２の気密性を向上できる。また、導電性を有する第１シール材３１は導電体３０の一部を構成するので、先端部１２の内部において導電体３０の一部を構成する部材と先端部１２の気密性を向上させる部材とを別々に設ける場合に比べ、部品点数を削減できる。

図３及び図４を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施形態では、第１シール材３１が導電体３０の一部を構成する場合について説明した。これに対し第２実施形態では、導電層７１が導電体７０の一部を構成する場合について説明する。なお、第１実施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６０の軸線Ｏを境にした片側断面図であり、図４は軸線Ｏを含む先端部１２の断面図である。図４では点火プラグ６０の後端側の図示、及び、絶縁体６１の先端部１２と後端向き面６４との間の部位の図示が省略されている。

図３に示すように点火プラグ６０は、絶縁体６１と、絶縁体６１の内部に配置される導電体７０と、先端４１から絶縁体６１の先端部１２が突出する状態で絶縁体６１を保持する主体金具４０と、を備えている。絶縁体６１は、第１絶縁体６２と、第２絶縁体６５と、を備えている。

第１絶縁体６２は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等により形成された略円筒状の部材である。内部表面６３が形成された第１絶縁体６２は、軸線Ｏに沿って先端側から後端側へと延びている。第１絶縁体６２の内部表面６３の先端側であって、軸線方向において第１係止部１５よりも後端側には、先端側へ向かうにつれて縮径する後端向き面６４が形成されている。

図４に示すように第２絶縁体６５は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるセラミックスにより形成された略円柱状の部材である。第２絶縁体６５の先端向き面２３には、全周に亘って連続する溝６６が形成されている。溝６６には、金属製の第２シール材６７が配置されている。第２シール材６７は、第１絶縁体６２の後端向き面１８と第２絶縁体６５の先端向き面２３（溝６６）との間に挟まれている。本実施形態では、第２シール材６７はニッケル基合金などの耐熱合金製の円環状の部材であり、穴１７を臨む第２シール材６７の内周面に開口が形成されている。

導電体７０（図３参照）は複数の部位からなり、軸線Ｏに沿って先端側から後端側へと延び、第１絶縁体６２の内部に配置されている。導電体７０は、本実施形態では導電層７１、金属製の部材７２、端子金具７６及び接続部７９を備えている。

導電層７１は、化学的または物理的な力によって第１絶縁体６２の内部表面６３に結合した導電性を有する層である。本実施形態では、導電層７１の先端は、第１絶縁体６２の後端向き面１８のうち第２シール材６７が接触する部位に位置する。導電層７１の後端は、軸線方向において主体金具４０の先端４１と後端向き面６４との間に位置する。導電層７１は、導電層７１の先端から後端まで、第１絶縁体６２の内部表面６３の全周を覆っている。導電層７１は、例えばめっき、導電ペースト等の導電性樹脂材料の塗布、溶射、蒸着などにより形成される。本実施形態では、無電解ニッケルめっきにより導電層７１が形成されている。

部材７２は、導電性を有する金属材料（例えばニッケル基合金等）からなる棒状の部材であり、導電層７１に接続されている。部材７２は、先端部７３と、先端部７３の軸線方向の後端側に位置する後端部７４と、を備えている。部材７２の外周面には、径方向の外側へ拡径する拡径部７５が形成されている。拡径部７５は、第１絶縁体６２の後端向き面６４に係止される。

部材７２の拡径部７５が第１絶縁体６２の後端向き面６４に係止された状態で、部材７２の先端７３ａは第２絶縁体６５の後端部２２に当接し、部材７２は第２絶縁体６５を介して第２シール材６７に締付力を加える。部材７２の先端部７３の外周面は導電層７１に接続される。

図３に戻って説明する。端子金具７６は、交流電圧やパルス電圧が入力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７６は、先端部７７が第１絶縁体６２の内側に挿入され、後端部７８が第１絶縁体６２から後端側へ突出している。端子金具７６は、先端部７７が、接続部７９に接続されている。

接続部７９は、部材７２の後端部７４と端子金具７６の先端部７７とが埋め込まれた導電性を有する部材である。本実施形態では、接続部７９は、骨材と導電性粉末とを混合したものが用いられている。接続部７９の骨材および導電性粉末としては、第１実施形態で説明した第１シール材３１と同様のものが用いられるので、説明を省略する。

点火プラグ６０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６２の成形体を製造する。円筒状の内面をもつ型の内側に心棒を配置し、心棒の両方の端部を支持した状態で、型の内面と心棒との間に第１絶縁体６２の原料粉末を充填する。型に充填された原料粉末を加圧して第１絶縁体６２の成形体を得る。これとは別に第２絶縁体６５の成形体を得た後、これらの成形体を焼成して、第１絶縁体６２及び第２絶縁体６５を得る。第１絶縁体６２の内部表面６３に導電層７１を形成する。

溝６６に第２シール材６７を配置した第２絶縁体６５の先端部２１を、第１絶縁体６２の穴１７に挿入し、第１絶縁体６２の後端向き面１８に第２絶縁体６５の先端向き面２３を係止する。次いで、第１絶縁体６２の内部に部材７２を挿入し、部材７２の拡径部７５を第１絶縁体６２の後端向き面６４に係止する。次に、第１絶縁体６２の内部の部材７２の後端部７４の周囲に、接続部７９の原料粉末を充填する。圧縮用棒材（図示せず）を用いて、後端部７４の周囲に充填した原料粉末を予備圧縮する。

次いで、部材７２が配置された第１絶縁体６２を炉内に移送し、例えば接続部７９の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する。原料粉末を軟化させた後、第１絶縁体６２に挿入した端子金具７６によって、軟化した原料粉末を軸線方向へ圧縮する。原料粉末の焼結により第１絶縁体６２の内部に接続部７９が形成され、接続部７９に部材７２及び端子金具７６が接続される。次に、主体金具４０を第１絶縁体６２に組み付け、点火プラグ６０を得る。

点火プラグ６０は、第１絶縁体６２に固定された金属製の棒状の部材７２の先端７３ａが、第２絶縁体６５の後端部２２に当接している。部材７２は第２絶縁体６５を後端側へ移動し難くするので、第１絶縁体６２の後端向き面１８と第２絶縁体６５の先端向き面２３との間から先端部１２の内部への外気（燃焼室内の可燃混合気）の侵入を抑制できる。よって、先端部１２の気密性を向上できる。

導電体７０の一部を構成する部材７２の先端７３ａは先端部１２（特に第１部１２ａ）の内側に位置するので、介在する第１絶縁体６２により主体金具４０と部材７２との間に誘電体バリア放電を生じさせ、先端部１２の表面に非平衡プラズマを生じさせることができる。部材７２は第２絶縁体６５を軸線方向に固定する機能と放電の電極としての機能とをもつ。

第１絶縁体６２の後端向き面１８と第２絶縁体６５の先端向き面２３との間に環状の金属製の第２シール材６７が配置されているので、第１絶縁体６２と第２絶縁体６５との間から先端部１２の内部への外気の侵入を抑制できる。よって、先端部１２の気密性を向上できる。

第２シール材６７は先端向き面２３に形成された環状の溝６６に配置されているので、溝６６により第２シール材６７の位置が固定される。溝６６は第２シール材６７の位置がずれるのを防ぎ、第２シール材６７が穴１７に侵入しないようにできるので、第２シール材６７が電極となるような不正な放電を生じ難くできる。放電による第２シール材６７の破損を抑制できるので、第１絶縁体６２と第２絶縁体６５との間の気密性の低下を抑制できる。

第２シール材６７は、第１絶縁体６２の穴１７を臨む内周面に開口が形成されているので、燃焼室内の流体圧が第２シール材６７の開口に導入される。これにより部材７２の先端７３ａが第２絶縁体６５の後端部２２に押し付けられて生じる第２シール材６７の初期の締付力に、流体圧による反力が加わるので、気密性を向上できる。

第１絶縁体６２の内部表面６３に形成された導電層７１は、後端向き面１８のうち先端向き面２３（本実施形態では第２シール材６７）を受ける部位の先端から後端側に存在する。これにより軸線Ｏに沿って延びる部材７２に導電層７１を接続し易くできる。

導電層７１により部材７２と第１絶縁体６２の内部表面６３との隙間（空気層）をなくすことができる。隙間（空気層）があると点火プラグの見かけの誘電率が低下するので、その分だけ絶縁体の表面に蓄えられる電荷が少なくなる。そのため、点火プラグに投入された電力に対して出力（プラズマの発生量）が低下する、即ちエネルギーの損失が生じるという問題点がある。これに対し点火プラグ６０によれば、導電層７１により部材７２と第１絶縁体６２の内部表面６３との隙間（空気層）が見かけの誘電率に与える影響を抑制できるので、エネルギーの損失を抑制できる。

導電層７１は第１絶縁体６２の後端向き面１８と第２絶縁体６５の先端向き面２３との間に介在するので、後端向き面１８に導電層７１が無い場合に比べ、導電層７１の塑性変形により第１絶縁体６２と第２絶縁体６５との間の気密性を向上できる。

図５を参照して第３実施の形態について説明する。第２実施形態では、棒状の部材７２により第２絶縁体６５を先端側に押し付ける場合について説明した。これに対し第３実施形態では、圧縮ばね８８により第２絶縁体２０を先端側に押し付ける場合について説明する。なお、第１実施形態および第２実施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３実施の形態における点火プラグ８０の断面図である。図５では点火プラグ８０の後端側の図示が省略されている。

点火プラグ８０は、第１絶縁体６２及び第２絶縁体２０の内部表面６３に配置される導電体８１を備えている。導電体７０（図３参照）は複数の部位からなり、軸線Ｏに沿って先端側から後端側へと延びている。導電体８１は、本実施形態では導電層８２、金属製の部材８３、端子金具７６及び接続部７９を備えている。

導電層８２は、第１絶縁体６２の内部表面６３に結合しためっき膜である。導電層８２の先端は、第１絶縁体６２の後端向き面１８のうち第２絶縁体２０の先端向き面２３が接触する部位に位置する。導電層８２の後端は、第１絶縁体６２の後端向き面６４に位置する。導電層８２は、導電層８２の先端から後端まで、第１絶縁体６２の内部表面６３の全周を覆っている。導電層８２と主体金具４０との間に誘電体バリア放電を生じさせることができる。

部材８３は導電性を有する金属材料（例えばニッケル基合金等）によって形成され、軸線Ｏに沿って配置されている。部材８３は、中間部８４と、中間部８４の軸線方向の後端側に位置する後端部８５と、を備えている。部材８３の外周面には、径方向の外側へ拡径する拡径部８６が形成されている。拡径部８６は、第１絶縁体６２の後端向き面６４に形成された導電層８２に接触した状態で、後端向き面６４に係止される。後端部８５及び端子金具７６（先端部７７）は接続部７９に埋め込まれている。

部材８３の当接部８７は、中間部８４よりも先端側に配置されている。当接部８７と中間部８４との間に圧縮ばね８８が介在する。部材８３の拡径部８６が第１絶縁体６２の後端向き面６４に係止された状態で、当接部８７は第２絶縁体２０の後端部２２に当接する。圧縮ばね８８は、当接部８７を介して第２絶縁体２０を先端側に付勢する。本実施形態では、圧縮ばね８８はコイルばねである。

点火プラグ８０は、第２絶縁体２０の後端側に配置された圧縮ばね８８が、第２絶縁体２０を先端側に付勢するので、第１絶縁体６２と第２絶縁体６５との間から先端部１２の内部への外気の侵入を抑制できる。よって、先端部１２の気密性を向上できる。

図６及び図７を参照して第４実施の形態について説明する。第４実施形態では、主体金具４０に接地電極１０１，１０５が接続されている場合について説明する。なお、第１実施形態から第３実施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６は第４実施の形態における点火プラグ９０の軸線Ｏを境にした片側断面図であり、図７は点火プラグ９０の軸線Ｏを含む断面図である。図７では、点火プラグ９０の後端側の図示が省略されている。

図６に示すように点火プラグ９０は、絶縁体６１の内部に配置された導電体９１と、絶縁体６１を保持する主体金具４０と、主体金具４０に接続された接地電極９７，１０１と、を備えている。接地電極９７，１０１は、主体金具４０の胴部４２に接合された棒状の金属製（例えばニッケル基合金製）の部材である。本実施形態では、接地電極９７，１０１は軸線Ｏに沿って配置されており、軸線Ｏに垂直な断面が矩形状である。

図７に示すように接地電極９７の一端部９８及び接地電極１０１の一端部１０２は主体金具４０に接続されている。接地電極１０１の他端部１０３は、接地電極９７の他端部９９よりも先端側に位置する。接地電極９７の他端部９９及び接地電極１０１の他端部１０３は、軸線Ｏを中心にして互いに１８０°離れた位置に存在する。

接地電極９７，１０１は他端部９９，１０３を除き、軸線Ｏに平行に配置されている。他端部９９，１０３は絶縁体６１の先端部１２へ向かって屈曲している。他端部９９，１０３は、先端部１２のうち導電体９１（導電層８２）と軸線方向に重なる部位との間に、放電ギャップ１００，１０４をそれぞれ形成する。接地電極１０１の他端部１０３は、第１絶縁体６２の後端向き面１８及び第２絶縁体２０の先端向き面２３よりも後端側に位置する。

導電体９１は、導電層８２、金属製の部材９２、端子金具７６及び接続部７９を備えている。部材９２は、導電性を有する金属材料（例えばステンレス鋼等）からなる。部材９２は、先端部９３と、先端部９３の軸線方向の後端側に位置する後端部９４と、を備えている。部材９２の外周面には、径方向の外側へ拡径する拡径部９５が形成されている。拡径部９５は、第１絶縁体６２の後端向き面６４に形成された導電層８２に接触した状態で、後端向き面６４に係止される。後端部９４及び端子金具７６（先端部７７）は接続部７９に埋め込まれている。部材９２の先端部９３と第２絶縁体２０の後端部２２とは軸線方向に離間している。部材９２の先端部９３は、軸線方向において、主体金具４０の先端４１よりも後端側に位置する。

第１シール材９６は、第１絶縁体６２の後端向き面１８と第２絶縁体２０の先端向き面２３との間から先端部１２の内部への外気の漏洩を抑制するための部材である。第１シール材９６は、第１絶縁体６２の後端向き面１８と部材９２の先端部９３との間に充填されている。第２絶縁体２０の後端部２２は第１シール材９６に埋め込まれている。本実施形態では、第１シール材９６は骨材が固化された絶縁体である。

第１シール材９６の骨材としては、ガラス粉末や、ガラス粉末と無機化合物粉末との混合物が挙げられる。ガラス粉末としては、例えばＢ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、ＢａＯ−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯ系、ＳｉＯ_２−ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｌｉ_２Ｏ系およびＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｌｉ_２Ｏ−ＢａＯ系等の粉末が挙げられる。無機化合物粉末としては、例えばアルミナ、窒化ケイ素、ムライト及びステアタイト等の粉末が挙げられる。これらの骨材は１種のみを用いても良いし、２種以上を併用しても良い。

点火プラグ９０は、先端部１２の内部に第１シール材９６が配置されているので、第１絶縁体６２と第２絶縁体２０との間から先端部１２の内部への外気の漏洩を抑制できる。よって、先端部１２の気密性を向上できる。第１シール材９６は絶縁体であるが、第１絶縁体６２の内部表面６３のうち第１シール材９６が配置された部位に導電層８２が形成されているので、導電層８２と接地電極９７，１０１との間に放電が生じる。

点火プラグ９０は、第２絶縁体２０の先端向き面２３及び第１絶縁体６２の後端向き面１８が、接地電極１０１の他端部１０３よりも先端側に位置するので、先端向き面２３や後端向き面１８と接地電極１０１との間に放電を生じ難くできる。よって、放電による先端向き面２３と後端向き面１８との間の気密性の低下を抑制できる。

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。

実施形態では、円筒状の内面をもつ穴１７が第１絶縁体１３，６２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い。穴１７の内面を、軸線方向の先端側へ向かうにつれて縮径または拡径する円錐状にすることは当然可能である。穴１７の内面が、軸線方向の先端側へ向かうにつれて縮径する場合には、穴１７の内面（後端向き面）に第２絶縁体の先端向き面を係止させることは当然可能である。この場合、第２シール材は穴１７の内面（後端向き面）と第２絶縁体の先端向き面との間に配置される。

第２実施形態では、第２絶縁体６５の先端向き面２３に形成された溝６６に第２シール材６７が配置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い。第１絶縁体６２の後端向き面１８に溝６６を形成し、溝６６に第２シール材を配置することは当然可能である。溝６６は省略できる。

第２実施形態では、第２シール材６７の内周面に開口が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い。第２シール材６７の形状は適宜設定できる。第２シール材６７として、例えば断面が円形の金属製Ｏリング等を用いることは当然可能である。

第２実施形態で説明した金属製の部材７２の一部を塑性変形（例えば屈曲）させた状態で、部材７２の先端７３ａを第２絶縁体６５の後端部２２に当接させることは当然可能である。また、部材７２の一部を弾性変形（例えば屈曲）させた状態で、部材７２の先端７３ａを第２絶縁体６５の後端部２２に当接させることは当然可能である。この場合、弾性変形させた部材７２の一部は、第２絶縁体６５を先端側へ付勢する圧縮ばねである。

第３実施形態では、圧縮ばね８８としてコイルばねを用い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。皿ばね等の他の圧縮ばねを用いることは当然可能である。

実施形態では、絶縁体１１，６１の先端部１２のうち第１部１２ａの外径が、軸線方向の全長に亘って同一の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。例えば、第１部１２ａの先端側の外径が後端側の外径よりも小さくなるように第１部１２ａの外周面を先端側へ向けて縮径させたり、第１部１２ａの先端側の外径が後端側の外径よりも大きくなるように第１部１２ａの外周面を先端側へ向けて拡径させたりすることは当然可能である。また、第１部１２ａの軸線方向の中央付近の外径が先端側の外径や後端側の外径よりも大きくなるように第１部１２ａの外周面を中央が膨らんだ円筒状にすることは当然可能である。先端部１２の外周面の形状を適宜変更することより、絶縁体１１，６１の先端部１２の径方向の厚さ等との関係で、先端部１２の周囲の電界強度を適宜設定できる。

実施形態では、絶縁体１１，６１の先端部１２の先端面１３ａが平面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い。例えば、先端部１２の先端面１３ａを球冠状にすることは当然可能である。

第２実施形態から第４実施形態で説明した導電層７１，８２を、第１実施形態の第１絶縁体１３の内部表面１４（先端部１２）に形成することは当然可能である。また、第２実施形態では第１絶縁体６２の内部に金属製の部材７２が配置されているので、導電層７１を省略することは当然可能である。

第４実施形態では、接地電極の数が２つの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。接地電極の数は適宜設定できるので、接地電極の数を１つ、３つ又はそれ以上にすることは当然可能である。

第４実施形態では、接地電極９７，１０１が直線状に形成され、さらに各電極の他端部側の部位が軸線Ｏと平行に配置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い。軸線Ｏを含む平面に接地電極が含まれるように各電極の端部側の部位を傾け、各電極の他端部と先端部１２との間に放電ギャップを形成することは当然可能である。また、軸線Ｏに対してねじれの位置に接地電極を配置したり、接地電極を曲線状にしたりすることは当然可能である。

１０，６０，８０，９０ 点火プラグ
１１，６１ 絶縁体
１２ 先端部
１３，６２ 第１絶縁体
１４，６３ 内部表面
１７ 穴
１８ 後端向き面
２０，６５ 第２絶縁体
２２ 後端部
２３ 先端向き面
３０，７０，８１，９１ 導電体
３１ 第１シール材
３４，７８ 後端部（導電体の後端部）
４０ 主体金具
６６ 溝
６７ 第２シール材
７１，８２ 導電層
７２，８３ 部材
８８ 圧縮ばね
９６ 第１シール材
９７，１０１ 接地電極
９８，１０２ 一端部
９９，１０３ 他端部
１００，１０４ 放電ギャップ
Ｏ 軸線

Claims (9)

1. 先端側から後端側へと軸線に沿って延びる導電体と、
   前記導電体の先端の周囲を取り囲む有底筒状の先端部を有し、前記導電体の後端部が自身の後端から後端側に突出する状態で前記導電体が内部に配置される絶縁体と、
   前記先端部が自身の先端から先端側に突出する状態で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、
   前記絶縁体は、前記先端部と前記軸線とが交わる部位を含む穴であって前記先端部の厚さ方向に貫通する穴が形成された第１絶縁体と、
   前記穴に挿入される第２絶縁体と、を備え、
   後端側を向く前記第１絶縁体の環状の後端向き面に、先端側を向く前記第２絶縁体の環状の先端向き面が係止される点火プラグ。
2. 前記先端部の内部に第１シール材が配置されている請求項１記載の点火プラグ。
3. 前記導電体は、前記絶縁体に固定された金属製の棒状の部材を備え、
   前記部材は、自身の先端が、前記第２絶縁体の後端部に当接している請求項１又は２に記載の点火プラグ。
4. 前記第２絶縁体の後端側に配置された圧縮ばねを備え、
   前記圧縮ばねは、前記第２絶縁体を先端側に付勢する請求項１から３のいずれかに記載の点火プラグ。
5. 前記第１絶縁体の前記後端向き面と前記第２絶縁体の前記先端向き面との間に配置された環状の第２シール材を備え、
   前記第２シール材は金属製である請求項１から４のいずれかに記載の点火プラグ。
6. 前記後端向き面または前記先端向き面に環状の溝が形成され、前記溝に前記第２シール材が配置されている請求項５記載の点火プラグ。
7. 前記第２絶縁体は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、チタン酸バリウムのいずれか１種以上からなる請求項１から６のいずれかに記載の点火プラグ。
8. 一端部が前記主体金具に接続され、他端部が前記絶縁体の前記先端部と放電ギャップを形成する接地電極を備え、
   前記先端向き面および前記後端向き面は、前記接地電極の前記他端部よりも先端側に位置する請求項１から７のいずれかに記載の点火プラグ。
9. 前記導電体は、前記第１絶縁体のうち前記先端部の内部表面に形成された導電層を備え、
   前記導電層は、前記後端向き面のうち前記先端向き面を受ける部位の先端よりも後端側に存在する請求項１から８のいずれかに記載の点火プラグ。

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