JPS5910551B2 - 点火栓及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、絶縁体の脚部の表面に付着する未燃焼カーボ
ンが除去され易いようになされた点火栓およびかかる点
火栓の製造方法に関する。

自動車工場において新らしいガソリン自動車が完成する
さ、この自動車は客先に届けられるまでの間に、モータ
プールに入れたり、輸送用トラックや輸出用貨物船に積
み込んだりするために、ガソリンエンジンを作動させて
移動させられている。

この移動のための運転は、一様ではないが、その自動車
速度は大体毎時３０ないし４０ＩａＩ１、運転距離は各
運転ごとに５００ｍ程度であり、運転状況としては、低
速、短距離である。

しかして、このような低速、短距離運転下では、自動車
のエンジンに装着されている点火栓は、くすぶりを生じ
易く、このくすぶりのために点火栓の絶縁抵抗が低下し
、失火を生じ、移動運転が不調となる場合がある。

冬期など外気が冷え込んだ場合には、特にこのようなく
すぶり現象が多い。

また、かかるくすぶりは、上記のごとき新車の場合のみ
に限らず、一般に既に使用されている自動車の場合にも
冬期等において生ずる場合がある。

かかるくすぶり現象は、第１図に示すように、点火栓１
の絶縁体６において、それが燃焼ガスに露らされる部分
である脚部６１の表面に、エンジン内でのガソリン燃焼
により生ずるスス等の未燃焼カーボンが付着するこおに
より生ずるものである。

なお、図面において、２はハウジング、３は接地電極、
４はワツシャー、５は中心電極である。

上記問題点を解決するために、従来は、接地電極の構造
を特殊なものきし、例えば沿而放電を利用して、未燃焼
カーボンの付着物を除去するという提案がなされている
。

しかしながら、このものは絶縁体脚部６１と接地電極き
の間の構造が複雑であり、またその製造に困難を伴なう
。

本発明は、かかる従来技術の欠点を解消し、絶縁体脚部
６１の表面に付着した未燃焼カーボンが除去され易いよ
うになされた、自己清浄性に優れた点火栓を提案しよう
とするものである。

即ち、本発明は、中心電極を保持した絶縁体と、この絶
縁体の外周に配置され接地電極を有するハウジングとを
有してなる内燃機関用点火栓において、上記絶縁体のう
ち内燃機関の燃焼ガスにさらされる脚部の表面に、酸化
バナジウムを島状に固着してなるこさを特徴とする点火
栓にある。

ここに、「島状」きは、酸化バナジウムの粒子が１個の
みの状態域いは複数個の結合状態において、前記脚部の
表面に互いに間隔を置いて点在している状態を言う。

しかして、本発明によれば、自己清浄性に優れた点火栓
を提供するこ♂ができる。

また、本発明においては、酸化バナジウムが島状に固着
されているので、これを固着させた絶縁体脚部６１の表
面の電気絶縁性は何ら損なわれず、点火栓において必然
的に要求されている上記脚部表面の電気絶縁性は従来ど
おり維持され、優れた点火栓を提供することができる。

また、上記の酸化バナジウムの島状固着物７は、例えそ
れが長時間の点火栓使用の後に前記脚部の表面から徐々
に取り去られていったとしても、そのものはエンジンか
らの排気ガスと共に容易に外部へ放出されてしまい、エ
ンジンの損傷の恐れもない。

また、本発明にかかる点火栓は、絶縁体脚部６１がエレ
ジン作動時に温度上昇をもたらすということがないため
、高速負荷時においてもプレイグニッションを生ずる恐
れがない。

さらに上記島状固着物７の形成は後述するごとく、酸化
バナジウムを懸濁液等の状態で塗布し、乾燥又は焼付す
るのみで行なうことができ、簡単である。

上記の自己清浄性とは、エンジンの低温、短距離運転に
よって前記脚部６１の表面に未燃焼カーボンが一旦付着
しても、次回の運転の際におけるエンジン室内の温度上
昇によって、点火栓温度が上昇し、付着カーボンが自然
に除去される、つまり点火栓自体による自己清浄が行な
われることをいう。

しかして、この自己清浄は成町く低温で行なわれるこ七
が要求されている。

例えば、自己清浄性の対策が行なわれておらず約５５０
℃の自己清浄作用を有する点火栓の場合には、自己清浄
は５００℃以下好ましくは４５０゜Ｃ以下であるこきが
望まれている。

本発明において最も重要なこさは、酸化バナジウムが絶
縁体脚部６１の表面において島状に点在し固着されてい
るというこ々である。

この島状の固着により、第一には酸化バナジウムによる
前記自己清浄性が高度に発揮され、また第二には酸化バ
ナジウムを存在させてもこれらは互いに離れているので
、点火栓の絶縁体表面の電気絶縁性が側ら損なわれない
という効果が得られるのである。

もしも、酸化バナジウムを絶縁体表面に一面に固着させ
た場合には、点火栓の使用中に絶縁体脚部表面の電気絶
縁性が破壊され、点火栓の本来の機能が低下してしまう
。

なお、上記の酸化バナジウムの固着は、後述するどさき
その原料さした酸化バナジウムの粉末が１個のみの一次
粒子の場合、域いは２個以上が凝集し合った二次凝集粒
子の場合いずれの場合であっても良い（後述する第２ｂ
，２ｃ図参照）。

また、この固着は強いほど耐久性が太きいて、弱いもの
であっても自己清浄作用の効果は十分に有する。

本発明において、前記島状固着物７を形成するための物
質は、酸化バナジウムである。

該酸化バナジウムには、五酸化バナジウム（ Ｖ２ ０
５ ）、三酸化バナジウム（■２０３）等の種類がある
が、本発明においてはいずれの酸化バナジウムであって
も良い。

なお、実用的には実施例に示すごとく五酸化バナジウム
を用いるのが適轟である。

また、島状固着物自体についても、いずれの種類の酸化
バナジウムであっても本発明の効果がある。

上記酸化バナジウムの島状固着物の形成は、例えば、そ
の形成用物質としての酸化バナジウムの粉末ヲエチルア
ルコール等のアルコールや水等の液体中に懸濁させ、該
懸濁液を上記絶縁体６の脚部６１の表面に塗布し、乾燥
することにより行なう。

この乾燥は４０ないし１００℃において行なう。

この乾燥により、酸化バナジウムは比較的弱い力で絶縁
体脚部上に固着される。

この場合、耐久性向上を図るためには、該乾燥の後に７
００ないし９００℃において５分ないし３０分程度加熱
、焼付けを行なう。

上記の塗布は、上記脚部６１を溶液中に浸漬すること、
域いはこの部分にハケ塗り域いはスプレー塗布を施こす
ことにより行なう，また、上記の懸濁液の濃度は０．０
１ないし６チ（重量比、以下同じ）のものを用いるが、
この中０．５ないし５係の場合が、自己清浄性の持続性
に優れており、より好ましい。

上記において絶縁体脚部上に島状に酸化バナジウムを固
着させるに当っては、前記酸化バナジウム粉末は粒径約
０．５ないし１０μのものを用る。

また、その島状固着は脚部の単位表面積（ ｃｖｆ−
）当り酸化バナジウム３ＸＩＱ−５．９ないし３Ｘ］．
Ｏ−”ｇさするこさが好ましい。

また酸化バナジウムの固着物の平均厚みは前記の電気絶
縁性の面より１０μ以下が好ましく、一方０．１μ未満
では自己清浄能力が低くなるおそれがある。

なお、前記島状の固着は、前記塗布、乾燥、更にはこれ
に続く前記加熱により行なうが、この各工程における酸
化バナジウム粒子の状態を示せば次のようである。

即ち、第２ａ図ないし第２ｃ図に示すごさく、上記懸濁
液の塗布により、絶縁体脚部６１の表面には、一次粒子
又は二次凝集粒子の状態にある酸化バナジウム７１の粒
子を懸濁させた懸濁液７０の層が作られ（第２ａ図）、
次工程の乾燥により絶縁体脚部６１の表面には酸化バナ
ジウム７２の粒子のみが島状に点在固着することとなる
（第２ｂ図）。

また、該乾燥に続いて前記加熱を行なった場合には、上
記酸化バナジウム７２の粒子は溶融し絶縁体表面に密着
し、その後の冷却によって該溶融体はその島状点在のま
ま固化し絶縁体表面に固着し前記島状固着物７３を形成
する（第２ｃ図）。

実施例 １ 自己清浄用の固着物７は形成されていない市販の点火栓
を準備し、これらの前記絶縁体６の脚部６１の表面に、
本発明にかかる島状固着物用物質としての五酸化バナジ
ウム（■２０５）粉末の懸濁液を、塗布し、約６０℃で
３０秒間乾燥後、電気炉内で７５０℃、２０分間の加熱
を行ない、その後冷却し、前記脚部６１の表面上に本発
明にかかる酸化バナジウムの島状の固着物７を形成した
点火栓を製造した。

上記の懸濁液中の五酸化バナジウム粉末の濃度は第１表
に示すごとく、５，１，０。

５，０．１および０．０１係（重量）とし、塗布は脚部
６１の部分を懸濁液中に１回浸漬することにより行なっ
た。

また、塗布は脚部６１の先端の方から１０ｍｍ上方まで
行なった。

上記五酸化バナジウム粉末の粒径は０．５ないし６μの
ものを用い、懸濁用の液体としてはエチルアルコールを
用いた。

上記のようにして得た点火栓における、絶縁体脚部表面
上の酸化バナジウムの島状固着物の平均膜厚みを第１表
に示す。

次に、上記点火栓を常法により自動車エンジンに取り付
け、点火栓の絶縁体６の脚部６１の部分が１５０℃以下
であるように、エンジン壁を冷却水により冷却しながら
、エンジンを作動させ、前記脚部６１の表面に多量のカ
ーボンを付着させた。

次いで、この点火栓をエンジンより取り外し、電気炉内
に入れてその温度を上昇させて行き、付着物が除去され
る温度を測定した。

なお、上記のエンジン作動は空燃比５ないし６、回転数
１０００回／分、運転時間８分であった。

その結果を第１表に示した。

また、同表には、本発明にかかる前記島状固着物を形成
していないもの（／Ｉ６Ｃ，）、即ち市販のままの点火
栓における同様の測定結果も併示した。

第１表より知られるごとく、本発明にかかる点火栓（４
１〜５）は、被覆層の形成されていない市販の点火栓（
Ａ６．Ｃ Ｉ）に比して、１００ないし１２０℃低い
温度において、付着物の除去が可能であることが分る。

また、上記のようにして製造した点火栓における、前記
酸化バナジウムの島状固着物の分散状態を見るべく、絶
縁体脚部表面の電子顕微鏡写真を撮ったっ第３ａ図は、
第１表Ａ６．３に関する点火栓における該写真である（
倍率３，０００）。

同図において、小さい粒子状のものが酸化バナジウムの
島状固着物である。

これを明示するために、同写真の模写図を第３ｂ図に示
した。

第３ｂ図において、濃い輪郭で示した粒状物が上記島状
固着物でこの中Ａで示すごとき１個のみの粒子が前記一
次粒子で、Ｂで示すとさき複数個の粒子群が前記二次凝
集粒子である。

なお、第３ａ図において、写真左方に見える黒色部分（
第３ｂ図の符号Ｃの部：分）は、写真撮影のために行な
うレプリカ作成時に酸化バナジウムの固着物が剥れた部
分である。

なお、比較のために、前記のごとき本発明にかかる処理
を行なう前の、つまり市販点火栓における、前記絶縁体
脚部表面の上記さ同様の写真を第４図に示す。

実施例 ２ 五酸化バナジウムの濃度を変えて、実施例１と同様にし
て各種の点火栓を製造し、それらについての自己清浄性
の耐久性について測定した。

即ち、実施例１七同様の点火栓について、実施例１と同
様にカーボンを付着させ、次いで付着物が除去される温
度を測定し、然る後再びその点火栓に同様にしてカーボ
ンを付着させ、その後除去温度を測定するという操作を
６回繰り返した。

各回のカーボン付着操作に当っては、その前の回に付着
させたカーボンが除去されているこさを確認した。

各回におけるカーボン付着物の除去温度を、各点火栓ご
さに第２表に示した。

また、同表には市販のままの点火栓（ ＡＣ２ ）につ
いての測定結果を示した。

第２表より知られるごとく、本発明にかかる点火栓（／
ｌ６６〜１０）は６回の繰り返しカーボン付着、除去操
作に対しても、低い除去温度を維持し、特ニｖ２０５濃
度０．１％以上のもの（Ａ．６〜９）は未対策品（ＡＣ
２）に比して１１０ないし９０度以下という除去温度を
示し続け、優れた自己清浄性耐久力を有することが分る
。

実施例 ３ 五酸化バナジウムの濃度を変えて、実施例１七同様に点
火栓を製造し（Ａｌｌ，１２）、それらを実施例１と同
様にして、カーボンの付着、該付着物の４５０℃加熱下
除去を行ない、その後絶縁体脚部表面の電気絶縁性につ
いて測定した。

該測定は、点火栓の中心電極と接地電極きの間の電気抵
抗を測ることによって行なった。

また、比較のために、五酸化バナジウム７０％と水３０
係吉からなるペーストを絶縁体脚部の表面に厚く塗布し
、乾燥後電気炉内にて７５０℃、２０分の焼付けを行な
い、上記脚部表向の全面に一様に酸化バナジウムの被覆
層を形成した点火栓を製造し（ ／４６Ｃ ３ ）、該
点火栓についても上記と同様のカーボン付着、その４５
０゜Ｃ加熱下除去、前記電気絶縁性の測定を行なった。

これらの結果を、塗布物中の■２０５儂度、絶縁体脚部
上の固着物の状態、その膜厚みき共に示す。

第３表より知られるごとく、本発明にかかる点火栓は、
その使用によっても電気抵抗は、当初のまま変らず、無
限大である。

これに対し前記脚部の表面に、島状ではなく、厚み１５
０μの被覆層を形成した点火栓（ ＡＣ３ ）は、上記
のカーボン付着、加熱除去の１回操作によってその電気
絶縁性が破壊され、点火栓本来の機能を失ないかけてい
ることが分る。

なお、上記Ａｌｌ，１２の点火栓は前記のごときカーボ
ン付着、除去の操作を６回繰り返したが電気絶縁性の破
壊は見られなかった。

また、上記のＡＣ３の点火栓は、多量の■２０５塗布に
より前記脚部における塗布部分は茶色を呈しており、ま
た前記の付着物除去用の加熱において該部分は黒色に変
化した。

この黒色への変化は、前記電気絶縁性の変化に何らかの
関係があるものと考えられる。

実施例 ４ 懸濁液塗布後の乾燥を１００℃で３０秒間行ない、該乾
燥後の加熱は行なわなかったという他は実施例１と同様
にして点火栓を製造し、実施例２さ同様に自己清浄性の
耐久性について測定を行なった。

その結果を第４表に示した。

同表には前記点火栓／１６ Ｃ ２についての結果も併
示した。

第４表より知られるときく、前記乾燥を行なったままの
点火栓においても優れた自己清浄性を有することが分る
。

また、同表お第２表きを比較すると、前記加熱を行なわ
なかった本実施例のものよりも、前記加熱を行なった第
２実施例のものの方が耐久性に優れていることが分る。

また、上記実施例とは別に、前記乾燥まで、又は前記加
熱まで行なって製造した本発明にかかる点火栓をエンジ
ンに装着して、実際の場合と同様に低速、短距離運転を
行なった古ころ、いずれの点火栓もくすぶりを生ぜず、
優れた点火栓であることを示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は点火栓の要部断面図、第２ａないし第２０図は
酸化バナジウムの島状固着物を形成する過程を示す図、
第３ａ図は、絶縁体脚部表面における上記島状固着物の
存在状態を示す電子顕微鏡写真、第３ｂ図は該写真の模
写図、第４図は上記島状固着物を形成させる前の同写真
である。 １・・・・・・点火栓、２・・・・・・ハウジング、６
・・・・・・絶縁体、６１・・・・・・脚部、７，７２
．７３・・・・・・本発明にかかる酸化バナジウムの島
状固着物、Ａ，Ｂ・・・・・・酸化バナジウムの島状固
着物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中心電極を保持した絶縁体さ、この絶縁体の外周に
   配置され接地電極を有するハウジングとを有してなる内
   燃機関用点火栓において、上記絶縁体のうち内燃機関の
   燃焼ガスに露らされる脚部の表面に、酸化バナジウムを
   島状に固着させてなるこさを特徴とする点火栓。 ２ 酸化バナジウムの島状固着物は、その平均厚みが０
   ．１ないし１０μであるこさを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の点火栓。 ３ 内燃機関用点火栓における内燃機関の燃焼ガスに露
   らされる絶縁体脚部の表面に、０，０１ないし６重量係
   の酸化バナジウムの懸濁液を塗布し、乾燥するこさによ
   り、上記絶縁体脚部の表面に酸化バナジウムを島状に固
   着させてなる点火栓を製造することを特許さする点火栓
   の製造方法。 ４ 内燃機関用点火栓における内燃機関の燃焼ガスに露
   らされる絶縁体脚部の表面に０．０１ないし６重量係の
   酸化バナジウムの懸濁液を塗布し、乾燥後、７００℃以
   上に加熱することにより、上記絶縁体脚部の表面に酸化
   バナジウムを島状に固着させてなる点火栓を製造するこ
   とを特徴とする点火栓の製造方法。