JP-2026077146-A - スパークプラグ

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Abstract

【課題】外からの力に対する中心電極の抵抗を大きくできるスパークプラグを提供する。【解決手段】スパークプラグは、先端から後端側へ向かって延びる軸孔が設けられた絶縁体と、軸孔に配置され絶縁体の先端から一部が突き出た中心電極と、絶縁体の外周に配置された主体金具と、主体金具に接続され中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極と、絶縁体の内周に中心電極の後端側の外周面を固着するセメントと、を備える。セメントはＡｌ２Ｏ３、ＣａＯ及びＦｅ２Ｏ３を含み、セメントに占めるＡｌ２Ｏ３の割合は３９ｗｔ％以上であり、セメントに占めるＡｌ２Ｏ３の割合をＣａＯの割合で除した比は１．０以上１．３以下である。【選択図】図１

Inventors

平手将太
藤村研悟
鬼海高明
木村彩

Assignees

日本特殊陶業株式会社

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (2)

先端から後端側へ向かって延びる軸孔が設けられた絶縁体と、前記軸孔に配置され前記先端から一部が突き出た中心電極と、前記絶縁体の外周に配置された主体金具と、前記主体金具に接続され前記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極と、前記絶縁体の内周に前記中心電極の後端側の外周面を固着するセメントと、を備えるスパークプラグであって、前記セメントはＡｌ２Ｏ３、ＣａＯ及びＦｅ２Ｏ３を含み、前記セメントに占めるＡｌ２Ｏ３の割合は３９ｗｔ％以上であり、前記セメントに占めるＡｌ２Ｏ３の割合をＣａＯの割合で除した比は１．０以上１．３以下であるスパークプラグ。
前記比は１．０以上１．２以下である請求項１記載のスパークプラグ。

Description

本発明は中心電極をセメントで絶縁体に固着したスパークプラグに関する。中心電極の外周面をセメントで絶縁体の内周に固着したスパークプラグは特許文献１に開示されている。特公平７－７６９６号公報一実施の形態におけるスパークプラグの片側断面図である。スパークプラグの一部を拡大した部分断面図である。以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は一実施の形態におけるスパークプラグ１０の軸線Ｘを境にして外形図と全断面図とを組み合わせた片側断面図である。図１の紙面下側をスパークプラグ１０の先端側、紙面上側をスパークプラグ１０の後端側という（図２においても同じ）。スパークプラグ１０は絶縁体１１、中心電極２０、主体金具３４及び接地電極３５を備えている。絶縁体１１は、軸線Ｘに沿って延びる軸孔１４が設けられた円筒状の部材であり、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等のセラミック製である。軸孔１４は、絶縁体１１の先端１２から後端１３までつながっており、絶縁体１１の先端１２に開口する第１部１５と、第１部１５の後端に隣接する第２部１６と、を含む。第２部１６は絶縁体１１の後端１３に開口し、第２部１６の直径は第１部１５の直径よりも大きい。絶縁体１１は第２部１６の後端１３付近にめねじが設けられている。絶縁体１１の軸孔１４内の先端側に中心電極２０が配置されている。中心電極２０は棒状の導体であり、熱伝導性に優れる芯材が母材に埋設されている。母材の材料は、Ｎｉを主体とする合金またはＮｉからなる金属が例示される。芯材の材料は銅または銅を主成分とする合金が例示される。芯材は省略できる。中心電極２０は、軸部２１と、軸部２１の後端に隣接する頭部２２と、を含む。頭部２２は軸部２１よりも太い。軸部２１は軸孔１４の第１部１５の中に配置され、頭部２２は軸孔１４の第２部１６の中に配置されている。第２部１６の中に配置された頭部２２は第１部１５に進入できないため、中心電極２０の先端側への移動が制限される。軸部２１の一部は絶縁体１１の先端１２から突き出ている。軸部２１の先端にＰｔ、Ｉｒ、Ｒｕ等の貴金属を含むチップを設けても良いし、チップを省いても良い。中心電極２０の頭部２２の後端に連絡部２３が接合されている。連絡部２３は、軸孔１４の第２部１６の長さよりも短い棒状の導体であり、第２部１６の中に配置されている。連絡部２３と頭部２２との間の接合の形態に制限はない。接合の形態は、ねじ、圧入などの機械的接合や溶接、圧接などの冶金的接合が例示される。中心電極２０の頭部２２及び連絡部２３の先端付近と第２部１６（絶縁体１１の内周）との隙間にセメント２５が充填され、連絡部２３と第２部１６との隙間にシール材２６が充填されている。シール材２６はセメント２５の後端に隣接している。セメント２５は中心電極２０の頭部２２を絶縁体１１に固着する。シール材２６は、連絡部２３と絶縁体１１の内周との間からのガス漏れを防ぐ部材である。シール材２６の体積は、セメント２５の体積よりも大きい。シール材２６は、鉱物や人工の無機物からなる粉末が例示される。粉末は滑石が含まれているものが好ましい。滑石は硬度が低く、連絡部２３と絶縁体１１の間に充填されると押しつぶされて鱗片状に砕かれるため、粉末からなるシール材２６を稠密にできるからである。図２はスパークプラグ１０の一部（頭部２２の付近）を拡大した部分断面図である。セメント２５は、絶縁体１１の内周に中心電極２０の後端側（頭部２２）の外周面２４を固着する。セメント２５の材料はアルミナセメントである。アルミナセメントは短時間で凝固する速硬性があり、凝固後は耐熱性に優れる耐火物であるため、中心電極２０を絶縁体１１に固着するのに好適である。図１に戻って説明する。絶縁体１１の第２部１６の後端側に端子金具３０が配置されている。端子金具３０は点火装置（図示せず）が接続される金属製の部材である。端子金具３０の材料は低炭素鋼が例示される。端子金具３０は、棒状の端子３１と、端子３１の周囲に出ている鍔３２と、端子３１と同軸に鍔３２から端子３１の反対側に突き出た有底筒状の接続部３３と、を含む。接続部３３の外周にねじ（おねじ）が設けられており、おねじは絶縁体１１の第２部１６に設けられためねじに嵌る。鍔３２の差渡しは第２部１６の直径よりも大きいため、絶縁体１１の後端１３に鍔３２を突き当て、接続部３３のおねじを絶縁体１１のめねじに締め付け、接続部３３を絶縁体１１に結合する。セメント等の無機接着剤を使って接続部３３のおねじと絶縁体１１のめねじとの間を接着すると、ねじの緩みを低減できるため好ましい。絶縁体１１に配置された端子金具３０の接続部３３の内周面と連絡部２３の後端側の外周面とが接し、連絡部２３が接合された中心電極２０と端子金具３０との間が電気的に接続される。接続部３３の底と連絡部２３の後端との間に隙間があるため、中心電極２０及び連絡部２３の熱膨張による伸びを許容する。主体金具３４は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成された略円筒状の部材である。主体金具３４は絶縁体１１の外周に配置されている。接地電極３５は、主体金具３４に接続された棒状の導体である。接地電極３５と中心電極２０との間に火花ギャップ３６が形成される。中心電極２０の軸部２１の先端と接地電極３５との間に火花ギャップ３６が設けられているが、これに限られるものではない。中心電極２０の軸部２１の側面と接地電極３５との間に火花ギャップ３６を設けても良い。主体金具３４に接地電極３５を複数接続しても良い。スパークプラグ１０は例えば以下のような方法によって製造される。まず連絡部２３が接続された中心電極２０を絶縁体１１の後端１３から軸孔１４に挿入する。次にセメント２５の凝固前の粉末に水を加えて練ったセメントペーストを軸孔１４に入れ、突棒（図示せず）で突き固めて中心電極２０の頭部２２の周囲にセメントペーストを充填する。湿潤状態かつ一定温度のもとで養生し、セメント２５が凝固した後、シール材２６の粉末を軸孔１４に入れ、突棒で突き固めて連絡部２３の周囲に粉末を充填する。次に端子金具３０の接続部３３に連絡部２３を接触させ、絶縁体１１の後端１３に端子金具３０を取り付ける。次いで接地電極３５が接続された主体金具３４を絶縁体１１の外周に組み付けた後、接地電極３５を屈曲し、接地電極３５と中心電極２０との間に火花ギャップ３６を設定してスパークプラグ１０を得る。セメント２５はＡｌ２Ｏ３、ＣａＯ及びＦｅ２Ｏ３を含む。セメント２５はさらにＳｉＯ２を含む。セメント２５はＦｅＯ、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、Ｍｎ２Ｏ３を含んでも良い。セメント２５の化学分析はＪＩＳＲ２５２２：１９９５に規定された方法に準じて行われる。セメント２５に占めるＡｌ２Ｏ３の割合は３９ｗｔ％以上である。セメント２５に占めるＡｌ２Ｏ３の割合をＣａＯの割合で除した比Ｒは１．０以上１．３以下であり、比Ｒは１．０以上１．２以下がより好ましい。これは比Ｒを適切な値に設定することで、セメント２５の固着力を大きくするためである。セメント２５に占めるＦｅ２Ｏ３の割合は１１ｗｔ％以上が好ましく、１３ｗｔ％以上がより好ましい。水和によってセメント２５に生成するアルミン酸カルシウムと共に、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３や２ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３等の鉄酸塩の結晶が存在することにより、セメント２５の固着力を大きくできるからである。絶縁体１１に中心電極２０を固着するセメント２５の力が大きくなると、外からの力に対する中心電極２０の抵抗が大きくなる。絶縁体１１に固着された中心電極２０が後端側に変位しにくくなるため、中心電極２０が後端側へ変位することによる火花ギャップ３６の拡大を低減できる。これにより火花ギャップ３６に放電を発生させる要求電圧の上昇を防ぐことができる。