JPS5910552B2 - 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
と、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、輸送用トラン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４０／１７７１、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伜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とに
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
を特殊なものとし、例えば沿面放電を利用して、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と接地電極と
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供しよう
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
マンガンを島状に固着してなることを特徴とする点火栓
にある。

ここに、「島状」とは、酸化マンガンの粒子が１個のみ
の状態或いは複数個の凝集状態において、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
を提供することができる。

また、本発明においては、酸化マンガンが島状に固着さ
れているので、これを固着させた絶縁体脚部６１の表面
の電気絶縁体は伺ら損なわれず、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、上記の酸化マンガンの島状固着物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がエン
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
マンガツを懸濁液等の状態で塗布し、乾燥するのみで行
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、この自己清浄は成可く低温で行なわれること
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℃以下であることが望まれている。

本発明において最も重要なことは、酸化マンガンが絶縁
体脚部６１の表面において島状に点在し固着されている
ということである。

この島状の固着により、第一には酸化マンガンによる前
記自己清浄性が高度に発揮され、また第二には酸化マン
ガン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何ら損なわれないとい
う効果が得られるのである。

もしも、酸化マンガンを絶縁体表面に一面に固着させた
場合には、点火伶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、上記の酸化マンガンの固着は、後述するごときそ
の原科とした酸化マンガンの粉末が１個のみの一次粒子
の場合、或いは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図参
照）。

また、この固着は強いほど耐久性が大きいが、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、酸化マンガンである。

該酸化マンガンには、二酸化マンガン（ＭｎＯ。

）、四三酸化マンガツ（ Ｍｎ３ ０４）、三二酸化マ
ンガン（Ｍｎ２Ｑ３）、一酸化マンガン（ＭｎＯ）等の
種類があるが、本発明においてはいずれの酸化マンガン
であっても良い。

なお、実用的には実施例に示すごとく二酸化マンガンを
用いるのが適当である。

また、島状固着物自体についても、いずれの種類の酸化
マンガンであっても本発明の効果がある。

上記酸化マンガン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マンガンの粉末をエチルアルコ
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℃以上において行なう。

この乾燥により、酸化マンガンは絶縁体脚部上に固着さ
れる。

上記の塗布は、上記脚部６１を溶液中に浸漬すること、
或いはこの部分にハケ塗り或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０．５ないし１０％（重量
比、以下同じ）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マンガンを固着
させるに当っては、前記酸化マンガン粉末は粒径約数１
００人のものが多数集まり、３〜１０μの凝集した粒子
のものを用いる。

また酸化マンガンの固着物の平均厚みは前記の電気絶縁
性の面より１４μ以下が好ましく、一方０．７μ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
化マンガン粒子の状態を示せば次のようである。

即ち、第２ａ図および第２ｂ図に示すごとく、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マンガン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の表面には酸化マンガ
ン７２の粒子のみが島状に点在固着することとなる（第
２ｂ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二酸化マンガ
ン（ Ｍｎ ０２ ）粉末の懸濁液を塗布し、約１００
℃で３０秒間乾燥後冷却し、前記脚部６１の表面上に本
発明にかかる酸化マンガンの島状の固着物７を形成した
点火伶を製造した。

上記の懸濁液中の二酸化マンガン粉末の濃度は第１表に
示すごとく、１０，５，１，および０．５％（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。

上記二酸化マンガン粉末の粒径は数１００人の粒子の多
くが凝集して３ないし１０μ径になったものを用い、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
上の酸化マンガン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゜Ｃ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
ｉｏｏｏ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（／Ｉ６Ｃ１）、即ち市販のままの点火
伶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伶（篤
１〜４）は、被覆層の形成されていない市販の点火栓（
Ａ Ｃ １）に比して、５０ないし８０℃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
酸化マンガンの島状固着物の分散状態を見るべく、絶縁
体脚部表面の走査電子顕微鏡写真を撮った。

第３ａ図は、第１表／Ｉ６３に関する点火栓における該
写真である（倍率４００）。

同図において、小さい粒子状のものが酸化マンガンの島
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、輪郭で示した粒状物が上記島状固着
物である。

これらの粒状物がＭｎ ０２であることは、第３ｃ図に
示されるように第３ａ図と同じ場所でのＭｎ−Ｋａ線（
ＥＰＭＡによる分析）によって確かめた。

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、つまり市販点火伶における、前記絶縁体
脚部表面の上記と同様の写真を第４図に示す。

実施例 ２ 二酸化マンガンの濃度を変えて、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と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
５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とを確認した。

各回におけるカーボン付着物の除去温度を、各点火伶ご
とに第２表に示した。

また、同表には市販のままの点火栓（ Ａ Ｃ ２）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（磨
５〜８）は５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、未対策品（ Ａ Ｃ
２ ）に比して８０ないし４０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 二酸化マンガンの濃度を変えて、実施例１と同様に点火
栓を製造し（／ｌ６９ ， ｉ ｏ ）、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５５０
゜Ｃ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との間の電気抵
抗を測ることによって行なった。

また、比較のために、二酸化マンガン７０％と水３０％
とからなるペーストを絶縁体脚部の表面に厚く塗布し、
１００℃、、３０分の乾燥を行ない、上記脚部表面の全
面に一様に酸化マンガンの被覆層を形成した点火伶を製
造し（ Ａ６ Ｃ ３）、該点火栓についても上記と同
様のカーボン付着、その５５０℃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Ｍｎ０２濃度、絶縁体脚部
上の固着物の状態、その膜厚みと共に示す。

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（Ａ６Ｃ３）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、点火伶本来の機能を失ないかけている
ことが分る。

なお、上記Ａ ９ ｓ １ ０の点火伶は前記のごとき
カーボン付着、除去の操作を５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、上記実施例とは別に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ところ、いずれの点火伶もくすぶり
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および第２ｂ図は
酸化マンガン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
在状態を示す走査電子顕微鏡写真、第３ｂ図は該写真の
模写図、第３ｃ図は第３ａ図と同一場所でのＥＰＭＡ分
析における特性Ｘ線像、第４図は上記島状固着物を形成
させる前の走査電子顕微鏡写真である。 １・・・・・・点火栓、２・・・・・・ハウジング、６
・・・・・・絶縁体、６１・・・・・・脚部、７２・・
・・・・本発明にかかる酸化マンガンの島状固着物。 −１７８−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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
   燃焼ガスに露らされる脚部の表面に、酸化マンガンを島
   状に固着させてなることを特徴とする点火栓。 ２ 酸化マンガンの島状固着物は、その平均厚みが０．
   ７ないし１４μであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の点火伶。 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、０．５ないし１０重量％
   の酸化マンガンの懸濁液を塗布し、乾燥することにより
   、上記絶縁体脚部の表面に酸化マンガンを島状に固着さ
   せてなる点火詮を製造することを特徴とする点火俺の製
   造方法。