JPH03149790A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関のスパークプラグに係わり、中心電
極と絶縁体を同時焼成してつくるスパークプラグに関す
る。

［従来の技術１ 従来の技術として、（例えば第５図に示す特願昭６３−
１１１８５６号）二珪化モリブデンなどの導電性セラミ
ック製の中間電極４Ｄと絶縁体２を同時焼成し、中間電
極の先端に、白金、イリジウムあるいはそれらの合金製
のチップを接合して中心電極発火部５Ｄとなした同時焼
成型スパークプラグＤが提案されている。

このスパークプラグＤは、第に絶縁体（アルミナ）２と
中間電極４Ｄとを同時焼成することにより、両者間の空
敞がなくなる。また第二に中間電極４Ｄに用いる導電性
セラミック（二珪化モリブデンなど）は絶縁体（アルミ
ナ）２と同程度の線膨張係数でありかつ熱伝導率がニッ
ケル合金と比べ２倍以上良好である。それらの相乗効果
で、中間電極４Ｄと絶縁体２の熱応力が均一化するとと
もに熱伝導性が向上し、中間電極にニッケル合金を用い
る従来のスパークプラグと比較すると、熱的性能（燃焼
熱を外部へ円滑に放熱して耐プレイグニツシヨン性が向
トする）、耐熱衝撃性能（熱応力による割れを防止する
）等が大きく向上し、ワイドレンジのプラグとなった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記同時焼成型スパーク１ラグＤは、い
ずれも中心電極発火部５Ｄとして、高価な白金、イリジ
ウムあるいはそれらの合金を接合して用いるので、高価
になるとともに製造工程が複雑になる欠点があった。

本発明は、上記事情を鑑みたものであり、その目的は、
熱的性能（燃焼熱を外部へ円滑に放熱して耐プレイグニ
ッション性が向上する）、電気的性能（貫通）、耐熱衝
撃性能（熱応力による割れを防止する）等が大きく向上
するとともに、貴金属を用いないのでコストを抑えるこ
とができ、また製造工程が簡単化でき、量産適用に優れ
るスパークプラグを提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 本発明のスパークプラグは、上記目的を達成するために
、先端に外側電極を備える筒状主体金具と、該筒状主体
金具に嵌め込まれる絶縁性セラミック製の軸孔付の筒状
絶縁体と、前記軸孔の先端に空隙孔を形成して該軸孔内
に嵌込まれ、前記筒状絶縁体と同時焼成される導電性セ
ラミック製の棒状中心電極と、前記筒状絶縁体の軸孔内
の前記中心電極の後側に嵌込まれた端子と、前記筒状絶
縁体の軸孔内の中心電極と端子の隙間に充填される導電
性封着ガラス等からなることを技術的手段とし− さらに前記導電性セラミックは、遷移元素の第ｍＶ、　
Ｖ、　Ｖｌ族に属する金属の珪化物、硼化物あるいは珪
化物と硼化物との複合物の焼結体であることを技術的手
段とし、 さらに前記空隙孔は内径０．２〜１．０膿、深さ０．３
〜２，０−であることを技術的手段とし、さらに前記棒
状中心電極は、先端部がテーパ形状であることを技術的
手段とし、 さらに前記棒状中心電極の先端は、厚さくし５履以下の
絶縁体で覆われていることを技術的手段とし、 さらに前記導電性セラミックには、絶縁性セラミックが
添加され、数１０Ω〜数ＫΩの電気抵抗値を有すること
を技術的手段とする。

［作用および発明の効果］ 本発明のスパークプラグは、 請求項１について、 （構成）導電性セラミ・ｙり（二珪化モリブデン、二珪
化タングステンなど）製の中心電極と絶縁性セラミ・フ
り（アルミナ、窒化アルミなど）製の絶縁体を同時焼成
することにより。

（作用）中心電極と絶縁体の隙間がなくなり、また両者
の線ｍ脹係数差が小さいので中心電極と絶縁体の熱応力
が均一化し、 （効果）耐熱衝撃性能（熱応力による割れを防止する）
が向上する。

（作用）中心電極と絶縁体の隙間がなくなり、導電性セ
ラミック（二珪化モリブデンなど）の熱伝導率がアルミ
ナより良好であるので、熱伝導性が向上し、 （効果）熱的性能（燃焼熱を外部へ円滑に放熱して耐プ
レイグニッション性が向上する）が大きく向上する。

（構成）融点が高く、耐酸化性に優れた導電性セラミッ
ク製の棒状中心電極が、筒状絶縁体の軸孔の先端に空隙
を形成して該軸孔内に嵌込まれて同時焼成されることに
より、 （作用）放電部に沿って絶縁体が取巻き、絶縁体沿面放
電効果により放電電圧を低く押さえることができるとと
もに、棒状中心電極の先端が取巻いた絶縁体により保護
されるので、 （効果）長時間使用しても放電電圧の増加が抑さえられ
火花放電電圧が安定する。

（効果）棒状中心電極の先端部の電極消耗を減少できる
。

請求項２について、 （効果）この物質に限定することにより、十分な耐熱性
と、耐酸化性が達成される。

請求項３について、 （効果）空隙孔の内径０．２〜１〜Ｏｍ、空隙孔の深さ
０．３〜２．０−に限定することにより、絶縁体沿面放
電効果により放電電圧が長期に亘り低く抑さえられ、火
花放電電圧を長期に亘り安定させる効果および棒状中心
電極の先端部の電極消耗を防止する効果と、着火性の確
保とを両立できる。

請求項４について、 （効果）先端部をテーパ形状にして中心を突出させると
、飛火する位置を消炎作用の少ない電極の中心近傍にで
きるので、着火性が向上する。

請求項５について、 （効果）棒状中心電極の先端が覆った絶縁体により保護
されるので、棒状中心電極の先端部の電極消耗より良く
防止できる。また被覆する絶縁体の厚さ０．５ｍ以下と
限定するのはこれ以上厚いと絶縁体貫通による火花通路
ができなくなるからである。

請求項６について、 （効果）抵抗内蔵型スパークプラグを容易かつ安価に製
造できる。

以上に述べたごとく、本発明によれば耐プレイグニツシ
ヨン性に優れ十分な耐ｆｉ衝撃性を有するとともに小型
化が可能で低コストなスパークプラグを提供できる。

［実施例］ 本発明にかかる第１実施例のスパークプラグＡを第１図
および第２図に基づき説明する。

スパークブラグＡは、先端に外側電極１１を突設した筒
状の主体金具１を備える。該主体金具ｌには、本実施例
ではアルミナ製の筒状絶縁体２が嵌込まれている。

該筒状絶縁体２は、先端側から、先端最小径部３１、小
径部３３、中径部３５、大径部３７がそれぞれテーパ部
３２．３４．３６を介して連続してなる軸孔３を有する
。

該軸孔３の小径部３３には、先端部４１がテーバ状に突
出して形成された棒状で、導電性セラミック製の中心型
ｆｉ４が、筒状絶縁体２との同時焼成により嵌込まれて
いる。

該中心電極４は、本実施例では融点が高く、耐酸化性が
特に優れた二珪化モリブデン製である。

また、中心電極４の先′４部４１が前記先端最小径部３
１に突出して、両者で空隙孔５（内径０．ロー、深さ１
２ｍ）を形成し、また後端４２がテーバ部３４に突出し
ている。

前記軸孔３内の中心電極４の後側には、本実施例では充
填された導電性封着ガラス６を挟んで雑音防止用抵抗体
７が嵌め込まれている。また、その後側には、端子電極
８が、充填された導電性封着ガラス６を挟んで、軸孔３
の中径部３３から大径Ｍ３７にかけて嵌込まれ、後端部
を突出して、一体に加熱封着されている。

つぎに筒状絶縁体２と中心電極４を同時焼成する製造二
［程について説明する。

まず導電性セラミックは、二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ
２）を押出し成形し、先端部がテーパ状に形成された棒
状体を形成し、つぎに水素雰囲気中１５６０〜１７００
℃で焼成し焼結体を形成する。強度をさらに向上させる
ためにＭｏＳｉ。

−ＭｏＢ　（硼化モルブデン）の複合焼結体を用いても
よい。

つぎに絶縁体は、アルミナを用い、それを成形した生素
地中に前記焼結体を挿入して、同時焼成する。

同時焼成した絶縁体２と中心電極４との接合状態は、例
えばアルミナ（Ａ　ｌ　ｘ　Ｏｓ　）と二珪化モリブデ
ンの場合は相互に反応することはなく、外側の絶縁体の
焼結収縮力で保持される。

（効果） このようにして作られた、同時焼成した絶縁体２と中心
電極４とを備えるスパークブラグＡは、（１）熱的性能
において（表１参照）−１Ｖｌｏｓｉ２の熱伝導率は、
Ａｌｉｂｉより優れているので、燃焼熱を外部へ円滑に
放熱でき、プレイグニツシヨンの発生を防止できるワイ
ドレンジのスパークプラグが得られる。

表１ １　　　　　１ｍｍ脹係数　　　熱伝導率ＩＡｔ、ｏ、
ｌ　　　６．２Ｘ１０−　　ｌ　　２０１／ｍｋｌ（２
）電気的性能において、導電性セラミックの中心電極は
押出し成形で作れば径小とすることが容易であり、絶縁
体の肉厚を厚くした設計ができるので小型プラグに好適
である。

（３）耐熱衝撃性能において、ＭｏＳｉｚ（二珪化モリ
ブデンなど）とＡｌｉｂｉ（アルミナ）とはＩＩＢ脹係
数が同程度でありがつ共に小さいので、熱応力による割
れを防止できる。

（４）耐久性および着火性能において−第２図に示すご
とく、放電長さＥは、絶縁体沿面放電長さＦ十エアーギ
ャップＧとなるが、沿面放電部は放電電圧を低く抑さえ
ることができるので、長時間耐久試験を行ってＥ寸法が
増加しても放電電圧の増加は押さえることができる。

つぎに第３図に示す第２実施例について説明する。

第２実施例のスパークブラグＢは、第１実施例の空隙孔
５に突出する中心電極４の先端部４１が−厚さ０．３閣
の絶縁体（Ａ　１２０３製）５Ｂで被覆されている。そ
の他は第１実施例と同様である。

つぎに第４図に示す第３実施例について説明する。

第３実施例のスパークプラグＣは、第１実施例の空隙孔
５の深さに相当する寸法が０．５膿と浅く、該空隙孔５
相当部は厚さ０．５ｍの絶縁体（Ａｌ□ＯＪ製）５Ｃで
完全に埋められている。

その他は第１実施例と同様である。

本発明は、上記実施例以外につぎの変形例を含む。

■中心電極に用いる導電性セラミックの焼結体は、二珪
化モリブデン（ＭｏＳｉｔ）以外に、ＷＳｉｘ　−Ｔａ
Ｓｉ、　、ＴｉＳｉｚ　、ＺｒＳｉ２、ＶＳｉｚ　−Ｎ
ｂ、Ｓｉｘ　−ＣｒＳｉｚ等の遷移元素の第１％Ｆ、　
Ｖ、　ＶＪ族に属する金属の珪化物、硼化物あるいは珪
化物と硼化物との複合物の焼結体であれば良く、またＷ
音肪止用の抵抗をもたせるために、上記成分にＡ１．Ｏ
，、Ｚｒ２０．等の絶縁性セラミックを複合した焼結体
を用いても良い。

■上記空隙孔の寸法は、内径（Ｌ２−　ｌ−Ｏｓ、空隙
孔の深さ０．３〜２．０■に限定すれば良く、望ましく
は内径０．４−０．７閣、空隙孔の深さ０．５ｍｍ１，
５ｍｍである。

■第２〜３実施例のように中心電極の先端部を絶縁体を
被覆する場合、絶縁体貫通による火花通路ができるよう
に厚さは０，５■以下とする。

■中心電極の先端部を被覆する絶縁体あるいは筒状絶縁
体は、アルミナ（Ａ　ｔ　２０３　）以外に窒化アルミ
ニウム、窒化珪素またはべりリア等でも良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるスパークプラグの第１実施例の
断面図、第２図はその部分断面図、第３図は本発明の第
２実施例の部分断面図、第４図は本発明の第３実施例の
部分断面図、第５図は従来例のスパークプラグの部分断
面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）先端に外側電極を備える筒状主体金具と、該筒状主
   体金具に嵌め込まれる絶縁性セラミック製の軸孔付の筒
   状絶縁体と、 前記軸孔の先端に空隙孔を形成して該軸孔内に嵌込まれ
   、前記筒状絶縁体と同時焼成される導電性セラミック製
   の棒状中心電極と、 前記筒状絶縁体の軸孔内の前記中心電極の後側に嵌込ま
   れた端子と、 前記筒状絶縁体の軸孔内の中心電極と端子の隙間に充填
   される導電性封着ガラス等からなることを特徴とするス
   パークプラグ。 ２）前記導電性セラミックは、遷移元素の第IV、Ｖ、V
   I族に属する金属の珪化物、硼化物あるいは珪化物と硼
   化物との複合物の焼結体であることを特徴とする請求項
   １記載のスパークプラグ。 ３）前記空隙孔は内径０．２〜１．０ｍｍ、深さ０．３
   〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜２のい
   ずれかに記載のスパークプラグ。 ４）前記棒状中心電極は、先端部がテーパ形状であるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスパー
   クプラグ。 ５）前記棒状中心電極の先端は、厚さ０．５ｍｍ以下の
   絶縁体で覆われていることを特徴とする請求項１〜４の
   いずれかに記載のスパークプラグ。 ６）前記導電性セラミックには、絶縁性セラミックが添
   加され、数１０Ω〜数ＫΩの電気抵抗値を有することを
   特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスパークプ
   ラグ。