JP2815610B2 - 点火栓の外側電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、中心電極との間に、火花間隙を介して配さ
れる点火栓の外側電極に関し、特に外側電極の複合電極
化に関する。

［従来の技術］ 点火栓の外側電極は、一般的に棒状を呈し、取付金具
の端部に固着されている。そして、外側電極は、端部が
中心電極との間に火花間隙を介して対向配置されるよ
う、曲折されている。

また、外側電極は、一般に、90％以上（以下、％は重
量％を示す）のニッケルに、珪素、クロム、アルミニウ
ム、マンガン等を添加したNi合金によって形成されてい
る。このNi合金は、耐腐食性（特に耐火花消耗性）、高
温強度（耐熱強度）、熱引き（熱伝導性）等に比較的優
れた金属として、採用されている。

［発明が解決しようとする課題］ 外側電極は、内燃機関の燃焼室内で高温、高圧に晒さ
れるとともに、内燃機関の振動、ノッキング等の影響を
直接受ける。このため、外側電極は、疲労等による折損
を防ぐため、耐久性が、より向上するように望まれる。

なお、外側電極の複合電極として、Ni合金の内側に、
銅や、銀等の熱伝導性に優れた金属を配したものがあ
る。しかるに、この外側電極は、受熱温度を下げる効果
はあるが、高温強度を確保するNi合金の断面積が小さく
なるため、疲労破損に対する耐久性の低下が懸念され
る。

また、耐久性の向上を図って、外側電極をNi−Cr−Fe
合金で形成したものは、Ni−Cr−Fe合金の熱伝導性が悪
いために、外側電極が高温となり、熱により劣化するこ
とが懸念される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、耐久性に優れた点火栓の外側電極の提供にある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の点火栓の外側
電極は、次の技術的手段を採用する。

（第１発明） 点火栓の外側電極は、芯部の金属と、この芯部の周囲
を覆う中層部の金属と、この中層部の金属を覆う外層部
の金属とからなる。

そして、前記芯部の金属は、純ニッケルまたはニッケ
ルが90％以上のNi合金で、前記中層部の金属は、Crが14
〜25％、Feが６〜57％、残りがNiのNi−Cr−Fe合金で、
前記外層部の金属は、ニッケルが90％以上のNi合金であ
る。

（第２発明） 点火栓の外側電極は、芯部の金属と、この芯部の周囲
を覆う中層部の金属と、この中層部の金属を覆う外層部
の金属とからなる。

そして、前記芯部の金属は、Crが14〜25％、Feが６〜
57％、残りがNiのNi−Cr−Fe合金で、前記中層部の金属
は、純ニッケルで、前記外層部の金属は、ニッケルが90
％以上のNi合金である。

［作用］ （第１発明に対応する作用） 熱伝導性に優れた純ニッケルまたはNi合金を芯部に用
いる。熱伝導性は悪いが高温強度に優れたNi−Cr−Fe合
金を中層部に用いる。熱伝導性、耐腐食性（特に耐火花
消耗性）に優れたNi合金を外層部に用いる。

熱伝導性に優れた芯部および外層部によって、外側電
極の温度は、低く抑えられる。

高温強度に優れる中層部は、外側電極の温度が低く抑
えられることも加わって、外側電極の折損に対する耐久
性は、向上する。

対腐食性（特に耐火花消耗性）に優れた外層部は、外
側電極の温度が低く抑えられることも加わって、表面の
酸化による腐食を抑える。

（第２発明に対応する作用） 熱伝導性は悪いが高温強度に優れたNi−Cr−Fe合金を
芯部に用いる。熱伝導性に優れた純ニッケルを中層部に
用いる。熱伝導性、耐腐食性（特に耐火花消耗性）に優
れたNi合金を外層部に用いる。

高温強度に優れる芯部によって、外側電極の折損に対
する耐久性が向上する。なお、芯部の温度は、中層部お
よび外層部によって低く抑えられる。

熱伝導性に優れた中層部は、外側電極の温度を低く抑
える。

耐腐食性（特に耐火花消耗性）に優れた外層部は、中
層部とともに外側電極の温度が低く抑えられることも加
わって、表面の酸化による腐食を抑える。

［発明の効果］ （第１発明および第２発明に対応する発明の効果） 第１発明および第２発明は、上記作用で説明したよう
に、耐腐食性に優れるとともに、特に折損に対する耐久
性を向上させることができる。

［実施例］ 次に、本発明の点火栓の外側電極を、図に示す一実施
例に基づき説明する。

（第１発明に対応する第１実施例の構成） 第１図は、内燃機関の燃焼室内に配される、点火栓１
の要部断面図である。

点火栓１は、大別して、中心電極２、絶縁体３、およ
び取付金具４から構成される。

中心電極２は、図示しない点火装置から高電圧が印加
される導電性金属体である。絶縁体３は、アルミナなど
の絶縁材料よりなり、中心電極２の周囲を覆って、中心
電極２を絶縁保持する筒状体である。取付金具４は、絶
縁体３を保持した状態で、内燃機関（図示しない）に螺
合される導電性の金具で、端部に、外側電極５が、溶接
などによって固着されている。

外側電極５は、棒状を呈し、端部が中心電極２との間
に火花間隙ｌを介して対向配置されるよう、略Ｌ字型に
曲折されている。

この外側電極５は、内側の芯部の金属６と、この芯部
の金属６を覆う中層部の金属７と、この中層部の金属７
を覆う外層部の金属８とからなる３層構造の複合電極で
ある。

そして、芯部の金属６は、純ニッケル（ニッケル100
％）を使用している。

中層部の金属７は、Ni−Cr−Fe合金の一例として、Ni
が72％以上、Crが14〜17％、Feが６〜10％のインコネル
600（商標）を使用している。

外層部の金属８は、添加物として、アルミニウム、珪
素、クロム、マンガン等を含み、90％以上がニッケルの
Ni合金を使用している。

本実施例の外側電極５は、第２図に示すように、断面
が略矩形を呈する。そして、矩形の長辺側が中心電極２
の端部に対向する。一方、外側電極５は、外層部が腐食
に対する最低厚みを確保し、かつ中層部の強度が確保で
き、さらに芯部による熱引きが十分に行えるように設け
られている。具体的には、断面矩形の短辺方向におけ
る、芯部の金属６の外寸法をＴ、外層部の金属８の厚み
をt1、中層部の金属７の厚みをt2とすると、Ｔ＝1.5m
m、t1＝0.3〜0.4mm、t2＝0.1〜0.4mmを満足するように
設けられる。

本実施例の外側電極５の製造例を簡単に説明する。

まず、中心が純ニッケル、その周囲がNi−Cr−Fe合
金、外周がNi合金（Al2％、Si2％、Cr2％、残りNi）
で、断面が矩形を呈するクラッドワイヤーを作る。

このクラッドワイヤーを適切な長さで切断する。

切断されたクラッドワイヤーの一端を、取付金具４の
端部に溶接などによって固着する。

最後に、クラッドワイヤーの端部が、中心電極２に所
定の火花間隙ｌを介して対向するように、略Ｌ字形に曲
折する。

この第１実施例の外側電極５の折損に対する実験デー
タを、後述の表１に示すとともに、外側電極５の腐食に
よる火花間隙ｌに関する実験データを、後述の表２に示
す。

（第１発明に対応する第２実施例の構成） 本実施例は、第３図に示すように、芯部の金属６に純
ニッケル（ニッケル 100％）を使用し、中層部の金属７
にNi−Cr−Fe合金の一例として、Niが19〜22％、Crが24
〜25％、残りがFeのステンレス310を使用し、外層部の
金属８に第１実施例と同じNi合金を使用したものであ
る。

この第２実施例の外側電極５の折損に対する実験デー
タを、後述の表１に示すとともに、外側電極５の腐食に
よる火花間隙ｌに関する実験データを、後述の表２に示
す。

（第２発明に対応する第３実施例の構成） 本実施例は、第４図に示すように、芯部の金属６にNi
−Cr−Fe合金の一例として、インコネル600（商標）を
使用し、中層部の金属７に純ニッケル（ニッケル 100
％）を使用し、外層部の金属８に第１実施例と同じNi合
金を使用したものである。

この第２実施例の外側電極５の折損に対する実験デー
タを、表１に示すとともに、外側電極５の腐食による火
花間隙ｌに関する実験データを、表２に示す。

次の表１に、上記第１〜第３実施例の外側電極５の折
損に対する実験データを示す。

次の表２に、上記第１〜第３実施例の外側電極５の腐
食による火花間隙ｌの増加に関する実験データを示す。

なお、表１および表２に示す比較品（１）とは、外側
電極５を無垢のNi合金で形成したものである。また、表
２に示す比較品（２）とは、外側電極５を無垢のNi−Cr
−Fe合金で形成したものである。

表１の実験データは、750ccの４サイクル４バルブエ
ンジンを使用したデータである。また、表１に示す１サ
イクルとは、10500rpm（フルスロットル）を25分、アイ
ドリングを５分行うものである。

また、表２の実験データは、2000ccの４気筒エンジン
を使用し、6000rpm（フルスロットル）で行ったデータ
である。

さらに、表２に示す無鉛とは、無鉛ガソリンで、腐食
性の強くない燃料の一例として用いたものである。同様
に、有鉛とは、有鉛ガソリンで、腐食性の強い燃料の一
例として用いたものである。

（第１〜第３実施例共通の効果） 第１実施例ないし第３実施例は次の効果を奏する。

イ）表１に示されるように、外側電極５は、従来より用
いられる比較品（１）と比較して耐折損が飛躍的に向上
した。

ロ）表２に示されるように、外側電極５は、無鉛ガソリ
ンを使用する内燃機関に使用される場合、高温強度の強
い比較品（２）と比較して火花間隙ｌの増加を抑えるこ
とができる。つまり、比較品（２）より耐腐食性に優れ
る。

ハ）芯部の金属６および中層部の金属７は、耐腐食性に
優れるため、外側電極５の端部より芯部の金属６および
中層部の金属７が露出しても、耐久性の劣化を招かな
い。このため、外側電極５の母材をクラッドワイヤーで
供給することが可能となり、生産性に優れるとともに、
製造コストを低く抑えることができる。

（第１、第２実施例共通の効果） ニ）芯部の金属６に純ニッケルを用いたことにより、熱
引きが特に優れるため、電極部分が燃焼室内部深くに突
入するタイプの点火栓に用いて有利である。

（第３実施例の効果） ホ）芯部の金属６にNi−Cr−Fe合金を用いたことによ
り、高温強度が特に優れるため、振動の多い内燃機関
や、ノッキングの発生しやすい内燃機関など、外側電極
５の折損事故の発生しやすい内燃機関に用いて、特に有
利である。

（変形例） 本発明は、上記実施例以外に、次の実施態様を含む。

第１実施例および第２実施例は、芯部の金属６に純ニ
ッケルを用いた例を示したが、外層部の金属８と同じく
Niが90％以上のNi合金を用いても良い。

第１実施例および第２実施例の中層部の金属７、およ
び第３実施例の芯部の金属６に、インコネル600、ステ
ンレス310を用いた例を示したが、インコネル601（Niが
28〜63％、Crが21〜25％、残りがFe）、ハステロイＦ
（Crが22％、Feが16％、残りNi）など、他のNi−Cr−Fe
合金を用いても良い。

第１〜第３実施例は、芯部の金属６および中層部の金
属７を、外側電極５の端部より露出させたが、第５図に
示すように、芯部の金属６および中層部の金属７を外層
部の金属８によって覆っても良い。

本実施例では、１本の外側電極５を備えた点火栓１を
例示したが、複数本用いても良い。

略Ｌ字形に曲折した外側電極５に本発明を適用した
が、Ｃ字形など他の形状の外側電極５に適用したり、中
心電極の先端周縁に対向する斜方型で直線状の外側電極
５に適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は第１実施例を示すもので、第１図
は点火栓の要部断面図、第２図は外側電極の断面図であ
る。 第３図は第２実施例を示す点火栓の要部断面図である。 第４図は第３実施例を示す点火栓の要部断面図である。 第５図は変形例を示す点火栓の要部断面図である。 図中 １……点火栓、５……外側電極 ６……芯部の金属、７……中層部の金属 ８……外層部の金属

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】芯部の金属と、この芯部の周囲を覆う中層
   部の金属と、この中層部の金属を覆う外層部の金属とか
   らなり、 前記芯部の金属は、純ニッケルまたはニッケルが90重量
   ％以上のNi合金で、 前記中層部の金属は、Crが14〜25重量％、Feが６〜57重
   量％、残りがNiのNi−Cr−Fe合金で、 前記外層部の金属は、ニッケルが90重量％以上のNi合金
   であることを特徴とする点火栓の外側電極。
2. 【請求項２】芯部の金属と、この芯部の周囲を覆う中層
   部の金属と、この中層部の金属を覆う外層部の金属とか
   らなり、 前記芯部の金属は、Crが14〜25重量％、Feが６〜57重量
   ％、残りがNiのNi−Cr−Fe合金で、 前記中層部の金属は、純ニッケルで、 前記外層部の金属は、ニッケルが90重量％以上のNi合金
   であることを特徴とする点火栓の外側電極。