JP3345761B2 - ヒーター付スパークプラグ及びその製造方法 - Google Patents
ヒーター付スパークプラグ及びその製造方法Info
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Description
に使用され、特に低温時において絶縁体脚部へのカーボ
ンの付着に対する耐汚損性を向上させてなるスパークプ
ラグの構造に関する。
特に低温時においての絶縁体脚部へのカーボンの付着を
防止するために、中心電極を軸孔先端内に保持する絶縁
体の絶縁体脚部にニクロム線を巻回したものが一般的で
あったが、高温となる混合気の燃焼ガスによってニクロ
ム線が容易に酸化し、焼損してしまい寿命が短いという
欠点があったことから、絶縁体脚部の表面に高融点メタ
ライズインクよりなる抵抗発熱パターンを埋設させてな
るもの(実開昭54−164322号)や、アルミナ等
の未焼成のセラミック基板上に、タングステン、モリブ
デン、白金等の高融点メタライズインキにより抵抗発熱
パターン層を印刷した後、この抵抗発熱パターン層上を
アルミナ等のセラミックシート又はセラミックペースト
により絶縁被覆層を形成し、この絶縁被覆層によって表
面に印刷した抵抗発熱パターン層を被覆した未焼成のセ
ラミック基板を絶縁体脚部に巻回し、絶縁体と共に同時
焼成し、絶縁体脚部に対して一体に結合させてなるもの
(実開昭55−10239号)が提案されている。
従来のものにおいて、実開昭54−164322号の場
合には、絶縁体脚部の表面に、高融点メタライズインク
よりなる抵抗発熱パターンを埋設させてなるものである
ので、構造的には簡易なものであるが、ヒーター自体の
保護のための電気的絶縁が殆ど為されないか或は不完全
なものであるため、内燃機関の運転中に容易に電気的絶
縁が破れ、中心電極と上記絶縁体脚部の表面に埋設され
る高融点メタライズインクよりなる抵抗発熱パターンと
の間にスパークが発生してしまい、混合気への着火が不
十分なものとなる欠点があった。
は、ヒーター自体の保護及び電気的絶縁を十分に確保す
るため、アルミナ等のセラミック基板上に、タングステ
ン、モリブデン、白金等の高融点メタライズインキによ
り抵抗発熱パターン層を印刷した後、この抵抗発熱パタ
ーン層上をアルミナ等のセラミックシート又はセラミッ
クペーストにより絶縁被覆層を形成してなるものである
が、このセラミック基板上に印刷された抵抗発熱パター
ンを被覆してなるアルミナ等のセラミックシート又はセ
ラミックペーストによる絶縁被覆層においては、近年の
内燃機関の高性能化に伴って燃焼室内での燃焼ガス圧の
上昇により容易に破損し易くなることで、十分に電気的
な絶縁を維持することができなくなり、同様に混合気へ
の着火性が完全に確保することができなくなる欠点があ
る。
欠点を解消するものであり、低温時におけるカーボンの
付着を防止するセラミックヒーターにおける絶縁性を十
分に確保すると共に、その生産性を向上させようとする
ものである。
おいて中心電極を保持する絶縁体の絶縁体脚部において
絶縁体表面に沿って配置されるリード線に接続し、金属
ペーストの焼付けにより構成されるヒーターを配設し、
更にヒーターをアルミナ被膜を挟持しつつ高軟化点ガラ
スによって被覆固定し、特に、絶縁体脚部に配設される
ヒーター上のアルミナ被膜を厚さ20〜200μmとす
ると共に、上記ヒーターをこのアルミナ被膜を挟持しつ
つ被覆固定してなる高軟化点ガラスの被覆層の厚さを3
0〜500μmとしてなるものである。更には、絶縁体
脚部に設けられる上記ヒーターは、絶縁体に設ける凹陥
部内に形成できるものである。
トの焼付けにより構成されるヒーターとアルミナ被膜
は、予め樹脂シートに印刷されたものであって、この樹
脂シートを絶縁体脚部に貼着後、絶縁体と共に同時焼成
してなるものである。
心電極を保持する絶縁体の絶縁体脚部において絶縁体表
面に沿って配置されるリード線に接続し、金属ペースト
の焼付けにより構成されるヒーターを配設した上、高軟
化点ガラスによって被覆し、特にこの高軟化点ガラスの
被覆層の厚さを30〜500μmとすることで、耐電圧
性能を十分に確保すると共に、熱衝撃による破損を防ぎ
つつ、ヒーターの加熱により絶縁体脚部へのカーボンの
付着を防止した上、この高軟化点ガラスの有する優れた
絶縁性により、中心電極と絶縁体脚部に配設されたヒー
ターとの間での発火を十分に防止できる。
被覆し、固定する際に、上記ヒーターと高軟化点ガラス
の間に挟持されるアルミナ被膜によって、高軟化点ガラ
スに多量に含まれる酸化珪素(SiO2) がヒーター
への通電時に高温となり、その状態が維持されることで
高軟化点ガラスに含有される金属分(Si)が溶出する
マイグレーション効果によるヒーター抵抗値の変化によ
る断線を防止することができるものであり、この時ヒー
ターと高軟化点ガラスの間に挟持されるアルミナ被膜の
厚さを、20〜200μmとすることで、同時にマイグ
レーション効果によるヒーターの断線を防止すると共
に、セラミック被膜自体の耐衝撃性をも向上させること
ができる。その上、上記ヒーターを凹陥部内に配設する
ことにより、ガラスの流出を防止し、ヒーターの位置づ
けを容易にすることができる。
トの焼付けにより構成されるヒーターとアルミナ被膜
は、予め樹脂シートに印刷されたものであり、この樹脂
シートを絶縁体脚部に貼着後、絶縁体と共に同時焼成し
て一体に結合させることで、複雑な構造を有するこの発
明のヒーター付スパークプラグの生産性を向上させるこ
とができる。
に説明する。(1)は、この発明の実施例であるヒータ
ー付スパークプラグであり、このヒーター付スパークプ
ラグ(1)は、先端に突出して中心電極(3)を、その
後端に端子電極(5)を軸孔(4)内に保持、或は封
入、固定してなる絶縁体(2)と、この中心電極(3)
の先端の対向する位置において、接地電極(7)を先端
に配置してなると共に、内燃機関自体に装着する際にプ
ラグホールに螺合固定するネジ部(8)を螺設してなる
主体金具(6)から構成されてなるものである。
(3)を保持する絶縁体(2)の絶縁体脚部(10)に
おいて凹陥部(11)を設けると共に、上記凹陥部(1
1)内において、絶縁体上部の通電リング(9)と絶縁
体(2)の軸方向の表面に沿って埋設されるリード線
(12)を介して接続し、例えばPtやW等の金属粉末
にアルミナ粉末を、アクリル系或はセルロース系等のバ
インダー材と共に混合する金属ペーストを焼付け(金属
粉末にWを使用する場合には、還元雰囲気下において行
う。)により構成されるヒーター(13)を配設し、更
にこの凹陥部(11)内に配設されるヒーター(13)
をアルミナ被膜(14)を挟持しつつ高軟化点ガラス
(15)によって被覆、固定し、特に、絶縁体脚部(1
0)の凹陥部(11)内に配設されるヒーター(13)
上のアルミナ被膜(14)を厚さ20〜200μmとす
ると共に、上記ヒーター(13)をこのアルミナ被膜
(14)を挟持しつつ被覆、固定してなる高軟化点ガラ
スの被覆層(15)の厚さを30〜500μmとしてな
るものである。
1)内に配設される金属ペーストの焼付けにより構成さ
れるヒーター(13)とアルミナ被膜(14)は、予め
表面に水溶性接着剤を塗布した台紙(16)上に金属ペ
ーストによってヒーター(13)を印刷した後、このヒ
ーター(13)を樹脂フィルム(17)と共にアルミナ
被膜(14)となるアルミナ系ペーストによって被覆
し、この台紙(16)上の樹脂フィルム(17)と共に
アルミナ被膜(14)となるアルミナ系ペースト及び樹
脂フィルム(17)を未焼成アルミナの絶縁体脚部(1
0)の凹陥部(11)内に台紙(16)を水により剥離
しつつ貼着した後、絶縁体(2)と共に約1600℃で
同時焼成し、更にアルミナ珪酸系ガラスである高軟化点
ガラス(15)により被覆して約1350℃でグレージ
ングしてなるものである。
で、中心電極(3)を軸孔(4)先端において保持して
なる絶縁体(2)の絶縁体脚部(10)において凹陥部
(11)を設けると共に、上記凹陥部(11)内に絶縁
体(2)の表面に沿って配置されるリード線(12)に
接続し、金属ペーストの焼付けにより構成されるヒータ
ー(13)を配設した上、高軟化点ガラス(15)によ
って被覆し、特にこの高軟化点ガラスの被覆層(15)
の厚さを30〜500μmとすることで、耐電圧性能を
十分に確保すると共に、熱衝撃による破損を防ぎつつ、
ヒーター(13)の加熱により絶縁体脚部(10)への
カーボンの付着を防止した上、この高軟化点ガラスの被
覆層(15)の有する優れた絶縁性により、中心電極
(3)と絶縁体脚部(10)の凹陥部(11)内に配設
されたヒーター(13)との間での発火を十分に防止で
き、確実に内燃機関の燃焼室内において、混合気に対し
て着火を行うことができるようにするものである。
1)内に配設されるヒーター(13)を被覆し、固定す
る際に、上記ヒーター(13)と高融点ガラスの被覆層
(15)の間に挟持されるアルミナ被膜(14)によっ
て、高軟化点ガラスの被覆層(15)に多量に含まれる
酸化珪素(SiO2 )が、ヒーター(13)への通電時
に高温となり、その高温状態が維持されることで高軟化
点ガラスの被覆層(15)に含有される金属分(Si)
を溶出させるマイグレーション効果によって、ヒーター
(13)の抵抗値の変化による断線を防止することがで
きるものであり、この時ヒーター(13)と高融点ガラ
スの被覆層(15)の間に挟持されるアルミナ被膜(1
4)の厚さを、20〜200μmとすることで、ヒータ
ー(13)への通電による高温状態によって発生するマ
イグレーション効果による高軟化点ガラス(15)内に
含まれる酸化珪素の溶出に対するヒーター(13)への
浸透を防いで、ヒーター(13)の断線を防止すると共
に、アルミナ被膜(14)自体の耐衝撃性をも向上させ
ることができるものである。
1)内に配設される金属ペーストの焼付けにより構成さ
れるヒーター(13)とアルミナ被膜(14)は、予め
台紙(16)上に金属ペーストによって印刷されたヒー
ター(13)と、このヒーター(13)を被覆してなる
アルミナ被膜(14)となるアルミナ系ペーストが樹脂
フィルム(17)と共に一体となっているので、未焼成
の絶縁体(2)の絶縁体脚部(10)の凹陥部(11)
内に、水によって台紙を剥離しつつ樹脂フィルム(1
7)と一体となるヒーター(13)及びアルミナ被膜
(14)となるアルミナ系ペーストが上記絶縁体脚部
(10)の凹陥部(11)内に容易に密着して貼着する
ことが可能となると共に、これらの樹脂フィルム(1
7)と共に一体となるヒーター(13)及びアルミナペ
ーストを、未焼成の絶縁体(2)と共に同時焼成して一
体に結合させることで、複雑な構造を有するこの発明の
ヒーター付スパークプラグ(1)の製作を容易に行うこ
とができるようにすることが可能となり、そのヒーター
付スパークプラグ(1)の生産性を向上させることがで
きるものである。
め絶縁体(2)の脚部(10)に形成する凹陥部(1
1)内に設けたものを示すが、凹陥部(11)は必ずし
も要件ではないから、例えば図4に示すように凹陥部を
形成することなしにヒーター(13)を脚部(10)上
に配置することもできる。このように構成すると、リ−
ド線(12)の取り出しが容易となるものである。
て、アルミナ被膜(14)のみのもの(A)及び高軟化
点ガラスによる被膜(17)のみのもの(B)につい
て、スパークプラグ(1)の放電電圧の条件を25kv
として実機耐電圧性能性能試験を、また通電12V(5
0W)で100時間後の抵抗値変化を測定する耐マイグ
レーション試験について実施したところ、この発明の実
施例の如く、絶縁体脚部(10)の凹陥部(11)内に
配設するヒーター(13)をアルミナ被膜(14)を挟
持しつつ高軟化点ガラス(15)によって被覆、固定す
るものとすることにより、耐電圧性能に優れ、かつ耐マ
イグレーション性能に富む優れたヒーター付スパークプ
ラグ(1)となる効果が認められた(図5および図
6)。
の凹陥部内に配設するヒーターをアルミナ被膜及び高軟
化点ガラスによって被覆、固定することにより、ヒータ
ーへの通電による加熱によって絶縁体脚部へのカーボン
の付着を防いだ上、加熱による耐電圧性能を向上させる
と共にヒーターへの通電により発生するマイグレーショ
ン効果を防止することが可能となり、更にヒーター及び
アルミナ被膜を予め台紙上に印刷して、このヒーター等
を印刷した物を絶縁体脚部あるいは脚部の凹陥部内に貼
着し、絶縁体と共に同時焼成するものとすることで、そ
の生産性を確実に向上させることができる優れた効果を
有するものである。
ラグの部分断面図である。
図である。
要部拡大断面図である。
果を示したものである。
験の結果を示したものである。
Claims (4)
- 【請求項1】 軸孔先端において中心電極を保持する絶
縁体の絶縁体脚部において絶縁体表面に沿って配置され
るリード線に接続し、金属ペーストの焼付けにより構成
されるヒーターを配設し、更にこのヒーターをアルミナ
被膜を挟持しつつ高軟化点ガラスによって被覆固定して
なるヒーター付スパークプラグ。 - 【請求項2】 絶縁体脚部に配設されるヒーター上のア
ルミナ被膜を厚さ20〜200μmとすると共に、上記
ヒーターをこのアルミナ被膜を挟持しつつ被覆固定して
なる高軟化点ガラスの被覆層の厚さを30〜500μm
としてなる請求項1記載のヒーター付スパークプラグ。 - 【請求項3】 絶縁体脚部に凹陥部を設け、該凹陥部に
ヒーターを配設してなる請求項1または請求項2記載の
ヒーター付スパークプラグ。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれか1項の
ヒーター付スパークプラグの製造方法において、絶縁体
脚部に配設される金属ペーストの焼付けにより構成され
るヒーターとアルミナ被膜は、予め樹脂シートに印刷さ
れたものであり、この樹脂シートを絶縁体脚部に貼着
後、絶縁体と共に同時焼成してなるものとするヒーター
付スパークプラグの製造方法。
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