特許 7501256 点火プラグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】点火プラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/20 20060101AFI20240611BHJP

【ＦＩ】

H01T13/20 C

H01T13/20 B

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020151264

(22)【出願日】2020-09-09

(65)【公開番号】P2022045593

(43)【公開日】2022-03-22

【審査請求日】2023-07-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100140486

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100170058

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 拓真

(72)【発明者】

【氏名】高田 健一朗

【審査官】関 信之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０５３１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－１２５９４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｔ １３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸孔（２００）の形成された絶縁碍子（２０）と、
前記軸孔の中心軸（ＣＸ）に沿った一方側端部となる位置において、前記絶縁碍子に保持された中心電極（３０）と、
前記軸孔の中心軸に沿った他方側端部となる位置において、前記絶縁碍子に保持された端子金具（４０）と、
前記軸孔のうち、前記中心電極と前記端子金具との間に配置された複数の抵抗体（３１０，３２０）と、を備え、
前記軸孔の内部に形成された空間のうち、複数の前記抵抗体が配置されている部分のことを保持空間（２１０）としたときに、
前記中心電極側となる位置における前記保持空間の内径は、前記端子金具側となる位置における前記保持空間の内径よりも小さくなっており、
複数の前記抵抗体には、前記中心電極側に配置された第１抵抗体（３１０）と、前記端子金具側に配置された第２抵抗体（３２０）と、が含まれており、
前記第１抵抗体の電気抵抗の値が、前記第２抵抗体の電気抵抗の値よりも大きく、
前記第１抵抗体と前記中心電極との間、前記第１抵抗体と前記第２抵抗体との間、及び、前記第２抵抗体と前記端子金具との間、のそれぞれには、いずれの前記抵抗体よりも電気抵抗の低い導電性シール層（４１０，４２０，４３０）が配置されている点火プラグ。

【請求項2】

前記保持空間には、
最も前記中心電極側となる位置に形成された第１保持空間（２１１）と、
前記第１保持空間よりも前記端子金具側となる位置に形成された第２保持空間（２１２）と、
前記第２保持空間よりも前記端子金具側となる位置に形成された第３保持空間（２１３）と、が含まれており、
前記第２保持空間の内径は、前記第３保持空間の内径よりも小さく、前記第１保持空間の内径は、前記第２保持空間の内径よりも小さい、請求項１に記載の点火プラグ。

【請求項3】

前記第１保持空間と前記第２保持空間との間、及び、前記第２保持空間と前記第３保持空間との間、のそれぞれには、前記軸孔の中心軸に沿って前記中心電極側に行くほど内径の小さくなる縮径部（２１４，２１５）が形成されている、請求項２に記載の点火プラグ。

【請求項4】

前記第１抵抗体と前記第２抵抗体との間にある前記導電性シール層は、その全体が前記第２保持空間に配置されている、請求項２又は３に記載の点火プラグ。

【請求項5】

前記第１抵抗体は、前記第１保持空間及び前記第２保持空間の両方に跨る位置に配置されており、
前記第２抵抗体は、前記第２保持空間及び前記第３保持空間の両方に跨る位置に配置されている、請求項４に記載の点火プラグ。

【請求項6】

前記第１抵抗体のうち前記第２保持空間に配置されている部分の、前記軸孔の中心軸に沿った長さ（Ｌ１２）は、
前記第２抵抗体のうち前記第２保持空間に配置されている部分の、前記軸孔の中心軸に沿った長さ（Ｌ２１）よりも長い、請求項５に記載の点火プラグ。

【請求項7】

前記第１抵抗体のうち前記第１保持空間に配置されている部分の、前記軸孔の中心軸に沿った長さ（Ｌ１１）は、
前記第１抵抗体のうち前記第２保持空間に配置されている部分の、前記軸孔の中心軸に沿った長さ（Ｌ１２）よりも長い、請求項５又は６に記載の点火プラグ。

【請求項8】

前記第２抵抗体のうち前記第２保持空間に配置されている部分の、前記軸孔の中心軸に沿った長さ（Ｌ２１）は、
前記第２抵抗体のうち前記第３保持空間に配置されている部分の、前記軸孔の中心軸に沿った長さ（Ｌ２２）よりも長い、請求項５乃至７のうちいずれか１項に記載の点火プラグ。

【請求項9】

前記第１抵抗体を構成する材料の比抵抗の値と、前記第２抵抗体を構成する材料の比抵抗の値と、が互いに異なる、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の点火プラグ。

【請求項10】

前記第１抵抗体を構成する材料の比抵抗の値が、前記第２抵抗体を構成する材料の比抵抗の値よりも大きい、請求項９に記載の点火プラグ。

【請求項11】

前記第２抵抗体と前記端子金具との間に配置された前記導電性シール層の、前記軸孔の中心軸に沿った長さ（Ｌ０３）は、
前記第１抵抗体と前記中心電極との間に配置された前記導電性シール層の、前記軸孔の中心軸に沿った長さ（Ｌ０１）よりも長い、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の点火プラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は点火プラグに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば車両に搭載される内燃機関には、燃料への点火を行うための点火プラグが設けられる。点火プラグは、中心電極と接地電極とを備えており、これらが互いに離間した状態で設けられている。燃料への点火が行われる際には、中心電極と接地電極との間に高電圧が印加され、両電極間において火花放電が生じる。

【0003】

下記特許文献１に記載されているように、点火プラグの内部には、火花放電に伴う電磁ノイズの発生を抑制するための抵抗体が配置されるのが一般的である。このような構成の点火プラグでは、火花放電が繰り返されることに伴って抵抗体の電気抵抗が大きくなり、短期間のうちに十分な着火性能が得られなくなってしまうことがある。抵抗体の電気抵抗の増加は、カーボンにより形成された抵抗体の温度が局所的に上昇し、当該部分を起点として、カーボンの酸化が周囲に進行してしまうためと考えられる。このような電気抵抗の増加は、抵抗体のうち先端側部分、すなわち中心電極側の部分において特に生じやすい。

【0004】

そこで、下記特許文献１では、抵抗体のうち先端側部分の電気抵抗が、他の部分の電気抵抗よりも小さくなるように、抵抗体の各部におけるカーボンの含有量を調整することが提案されている。下記特許文献１では、抵抗体の各部における電気抵抗の分布をこのように調整することで、先端側部分において生じるジュール熱を抑制し、当該部分における酸化を抑制することができる旨記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５７９５１２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明者らは、抵抗体の局所的な温度上昇及び酸化が生じる原因について、鋭意研究を行った。その結果、抵抗体の局所的な温度上昇は、抵抗体を構成する材料の気孔率が大きい部分で最初に生じ、当該部分から周囲へと酸化が進行して行く、という知見が得られている。抵抗体は、カーボンやガラス等からなる粉体を、点火プラグの絶縁碍子内の空間に充填して加熱することにより形成されるのであるが、抵抗体のうち先端側部分、すなわち中心電極側の部分においては、材料の粉体を充填した際において気孔率が特に大きくなりやすい傾向がある。

【0007】

このため、上記特許文献１に記載されているように、抵抗体の各部におけるカーボンの含有量を調整したとしても、抵抗体のうち例えば先端側部分において気孔率が大きくなっている場合には、当該部分における温度上昇及び酸化を十分に抑制することは難しいと考えられる。

【0008】

本開示は、抵抗体の温度上昇及び酸化を抑制することのできる点火プラグ、を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示に係る点火プラグ（１０）は、軸孔（２００）の形成された絶縁碍子（２０）と、軸孔の中心軸（ＣＸ）に沿った一方側端部となる位置において、絶縁碍子に保持された中心電極（３０）と、軸孔の中心軸に沿った他方側端部となる位置において、絶縁碍子に保持された端子金具（４０）と、軸孔のうち、中心電極と端子金具との間に配置された複数の抵抗体（３１０，３２０）と、を備える。軸孔の内部に形成された空間のうち、複数の抵抗体が配置されている部分のことを保持空間（２１０）としたときに、中心電極側となる位置における保持空間の内径は、端子金具側となる位置における保持空間の内径よりも小さくなっており、複数の抵抗体には、中心電極側に配置された第１抵抗体（３１０）と、端子金具側に配置された第２抵抗体（３２０）と、が含まれており、第１抵抗体と中心電極との間、第１抵抗体と第２抵抗体との間、及び、第２抵抗体と端子金具との間、のそれぞれには、いずれの抵抗体よりも電気抵抗の低い導電性シール層（４１０，４２０，４３０）が配置されている。

【0010】

このような構成の点火プラグでは、端子金具側よりも中心電極側の方が狭くなるように保持空間が形成されており、このような形状の保持空間に複数の抵抗体が配置されている。抵抗体の材料、すなわち、カーボンやガラス等からなる粉体が、上記形状の保持空間に充填され加圧されると、比較的狭くなっている中心電極側の部分では、端子電極側の部分に比べて、粉体に加えられる圧力が大きくなる。その結果、中心電極側の部分における抵抗体の気孔率が上記圧力により小さくなるので、従来に比べて、抵抗体の局所的な温度上昇及び酸化の発生を抑制することが可能となる。

【0011】

また、上記構成の点火プラグでは、抵抗体が、複数に分かれた状態で保持空間に配置されている。このような構成の点火プラグの製造時においては、抵抗体の材料である粉体の充填及び加圧が複数回に分けて行われることとなる。その結果、抵抗体の各部における気孔率を更に小さくすることができるので、上記のような保持空間の形状と併せて、抵抗体の温度上昇及び酸化の発生を更に抑制することが可能となる。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、抵抗体の温度上昇及び酸化を抑制することのできる点火プラグ、が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、第１実施形態に係る点火プラグの内部構成を示す図である。

【図2】図２は、図１の一部の構成を拡大して模式的に示す図である。

【図3】図３は、導電性シール層等の「長さ」の定義について説明するための図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る点火プラグの製造工程を説明するためのフローチャートである。

【図5】図５は、第２実施形態に係る点火プラグの内部構成を示す図である。

【図6】図６は、第３実施形態に係る点火プラグの内部構成を示す図である。

【図7】図７は、第４実施形態に係る点火プラグの内部構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0015】

第１実施形態に係る点火プラグ１０の構成について、図１を参照しながら説明する。尚、図１においては、点火プラグ１０を、後述の中心軸ＣＸに沿って切断した場合の断面が左側部分に示されている。ただし、点火プラグ１０を構成する部材のうち中心電極３０及び端子金具４０については、断面ではなくそれぞれの外観が示されている。

【0016】

点火プラグ１０は、不図示の内燃機関の各気筒に設けられ、当該気筒の燃焼室において燃料への着火を行うための装置である。点火プラグ１０は、絶縁碍子２０と、中心電極３０と、端子金具４０と、ハウジング５０と、接地電極６０と、を備えている。

【0017】

絶縁碍子２０は、例えばアルミナ等の絶縁材料により形成された筒状の部材である。絶縁碍子２０には軸孔２００が形成されている。軸孔２００は、絶縁碍子２０をその中心軸に沿って貫くように形成された貫通孔である。軸孔２００の中心軸は、絶縁碍子２０の中心軸と一致している。軸孔２００の中心軸のことを、以下では「中心軸ＣＸ」とも表記する。

【0018】

絶縁碍子２０を、中心軸ＣＸに対し垂直に切断した場合の断面においては、軸孔２００の形状は円形となっている。ただし、当該円の直径、すなわち軸孔２００の内径の大きは、軸孔２００の全体において一様とはなっておらず、中心軸ＣＸに沿った位置により異なる大きさとなっている。軸孔２００の具体的な形状については後に説明する。

【0019】

中心電極３０は、軸孔２００のうち、中心軸ＣＸに沿った一方側の端部（図１では下方側の端部）となる位置において、絶縁碍子２０により保持されている金属製の部材である。中心電極３０は棒状の部材であり、その大部分が軸孔２００の内側に配置されている。中心電極３０の一部は、軸孔２００から絶縁碍子２０の外側へと突出しており、その突出している部分の先端には放電チップ３１が取り付けられている。

【0020】

端子金具４０は、軸孔２００のうち、中心軸ＣＸに沿った他方側の端部（図１では上方側の端部）となる位置において、絶縁碍子２０により保持されている金属製の部材である。端子金具４０は棒状の部材であり、その大部分が軸孔２００の内側に配置されている。端子金具４０の一部は、軸孔２００から絶縁碍子２０の外側へと突出している。この突出している部分は、不図示の外部電源から電圧が印加される電極端子となっている。軸孔２００のうち、端子金具４０と中心電極３０との間には、両者を電気的に接続するための部材が配置されているのであるが、当該部材については後に説明する。

【0021】

尚、絶縁碍子２０のうち、中心軸ＣＸに沿って中心電極３０が取り付けられている方のことを、以下では「先端側」とも表記する。また、絶縁碍子２０のうち、中心軸ＣＸに沿って端子金具４０が取り付けられている方のことを、以下では「後端側」とも表記する。

【0022】

ハウジング５０は、絶縁碍子２０の一部を外周側から覆うように設けられた金属製の部材である。ハウジング５０の外周面には雄螺子２０１が形成されている。点火プラグ１０が内燃機関に取り付けられる際には、内燃機関に形成された雌螺子と、雄螺子２０１とが互いに螺合することとなる。点火プラグ１０が内燃機関に取り付けられた状態においては、ハウジング５０の電位は、内燃機関と共に接地電位となる。

【0023】

接地電極６０は、ハウジング５０のうち先端側の端部から、更に先端側へと伸びるように形成された金属製の部材である。接地電極６０は屈曲しており、その一部が、中心軸ＣＸに沿って中心電極３０の放電チップ３１と対向した状態となっている。接地電極６０のうち放電チップ３１と対向する部分には、接地側チップ６１が取り付けられている。接地側チップ６１と放電チップ３１との間に形成された隙間が、放電ギャップとなっている。

【0024】

図１及び図２を参照しながら、軸孔２００の内部における構成等について説明する。図２は、図１の一部、具体的には軸孔２００の内部の構成を、拡大して模式的に描いた図となっている。軸孔２００は、上記のように中心電極３０と接地電極６０とのそれぞれを保持する他、両電極を電気的につなぐ部材をも保持している。当該部材には、第１導電性シール層４１０と、第１抵抗体３１０と、第２導電性シール層４２０と、第２抵抗体３２０と、第３導電性シール層４３０と、が含まれている。尚、軸孔２００の内部に形成された空間のうち、第１抵抗体３１０や第２抵抗体３２０を含む上記各部材が配置されている部分のことを、以下では「保持空間２１０」とも表記する。

【0025】

上記各部材のうち、第１抵抗体３１０及び第２抵抗体３２０は、接地電極６０から中心電極３０に至る電路の電気抵抗を調整するために配置された部材である。それぞれの抵抗体はいずれも、粉末状のガラス及びジルコニアに対し所定量のカーボン粉末を添加した材料、により形成されている。第１抵抗体３１０及び第２抵抗体３２０のそれぞれの電気抵抗は、上記のカーボン添加量によって調整されている。接地電極６０から中心電極３０に至る電路に、このような第１抵抗体３１０及び第２抵抗体３２０が配置されることで、点火プラグ１０の火花放電に伴う電磁ノイズの発生が抑制される。このように、本実施形態に係る点火プラグ１０では、電磁ノイズの発生を抑制するための抵抗体が複数配置されている。

【0026】

第１抵抗体３１０は、中心軸ＣＸに沿って先端側となる位置に配置され、第２抵抗体３２０は、中心軸ＣＸに沿って後端側となる位置に配置されている。このように、軸孔２００のうち、中心電極３０と端子金具４０との間の保持空間２１０には、複数の抵抗体（第１抵抗体３１０、第２抵抗体３２０）が中心軸ＣＸに沿って並ぶように配置されている。

【0027】

中心電極３０と第１抵抗体３１０との間は離間しており、両者の間の隙間を埋めるように第１導電性シール層４１０が配置されている。また、第１抵抗体３１０と第２抵抗体３２０の間は離間しており、両者の間の隙間を埋めるように第２導電性シール層４２０が配置されている。更に、第２抵抗体３２０と端子金具４０との間は離間しており、両者の間の隙間を埋めるように第３導電性シール層４３０が配置されている。

【0028】

第１導電性シール層４１０、第２導電性シール層４２０、及び第３導電性シール層４３０は、いずれも、粉末状のガラスに対し銅粉末を添加した材料、により形成されている。各導電性シール層の電気抵抗は、第１抵抗体３１０及び第２抵抗体３２０のいずれの電気抵抗よりも十分に低くなっている。第１導電性シール層４１０、第２導電性シール層４２０、及び第３導電性シール層４３０は、その両側にある各部材を電気的に接続するための部材として配置されている。

【0029】

保持空間２１０が形成されている部分においては、軸孔２００の内径は全体において一様とはなっておらず、後端側から先端側に行くに従って段階的に小さくなって行く。保持空間２１０のうち最も先端側（つまり、最も中心電極３０側）の部分においては、軸孔２００の内径は最も小さくなっている。保持空間２１０のうち当該部分のことを、以下では「第１保持空間２１１」とも表記する。第１保持空間２１１においては、軸孔２００の内径は各部で等しくなっている。第１保持空間２１１における軸孔２００の内径のことを、以下では「Ｄ１」とも表記する。

【0030】

保持空間２１０のうち、第１保持空間２１１よりも後端側（つまり、端子金具４０側）となる部分においては、軸孔２００の内径は、第１保持空間２１１における内径Ｄ１よりも大きくなっている。保持空間２１０のうち当該部分のことを、以下では「第２保持空間２１２」とも表記する。第２保持空間２１２においては、軸孔２００の内径は各部で等しくなっている。第２保持空間２１２における軸孔２００の内径のことを、以下では「Ｄ２」とも表記する。

【0031】

保持空間２１０のうち、第２保持空間２１２よりも更に後端側となる部分においては、軸孔２００の内径は、第２保持空間２１２における内径Ｄ２よりも更に大きくなっている。保持空間２１０のうち当該部分のことを、以下では「第３保持空間２１３」とも表記する。第３保持空間２１３においては、軸孔２００の内径は各部で等しくなっている。第３保持空間２１３における軸孔２００の内径のことを、以下では「Ｄ３」とも表記する。

【0032】

保持空間２１０のうち、互いに内径の異なる第１保持空間２１１と第２保持空間２１２との間は、縮径部２１４により接続されている。同様に、互いに内径の異なる第２保持空間２１２と第３保持空間２１３との間は、縮径部２１５により接続されている。縮径部２１４及び縮径部２１５のそれぞれにおいては、中心軸ＣＸに沿って先端側（つまり中心電極３０側）に行くほど、軸孔２００の内径が次第に小さくなっている。

【0033】

以上のように、本実施形態における保持空間２１０には、最も中心電極３０側となる位置に形成された第１保持空間２１１と、第１保持空間２１１よりも端子金具４０側となる位置に形成された第２保持空間２１２と、第２保持空間２１２よりも端子金具４０側となる位置に形成された第３保持空間２１３と、が含まれている。また、中心電極３０側となる位置における保持空間２１０の内径は、端子金具４０側となる位置における保持空間２１０の内径よりも小さくなっている。具体的には、第２保持空間２１２の内径Ｄ２は、第３保持空間２１３の内径Ｄ３よりも小さくなっており、第１保持空間２１１の内径Ｄ１は、第２保持空間２１２の内径Ｄ２よりも小さくなっている。

【0034】

第１導電性シール層４１０は、その全体が第１保持空間２１１に配置されている。第２導電性シール層４２０は、その全体が第２保持空間２１２に配置されている。第３導電性シール層４３０は、その全体が第３保持空間２１３に配置されている。

【0035】

第１抵抗体３１０は、第１保持空間２１１及び第２保持空間２１２の両方に跨る位置に配置されている。つまり、第１抵抗体３１０の先端側の端部は第１保持空間２１１に配置されており、第１抵抗体３１０の後端側の端部は第２保持空間２１２に配置されている。同様に、第２抵抗体３２０は、第２保持空間２１２及び第３保持空間２１３の両方に跨る位置に配置されている。つまり、第２抵抗体３２０の先端側の端部は第２保持空間２１２に配置されており、第２抵抗体３２０の後端側の端部は第３保持空間２１３に配置されている。

【0036】

ここで、保持空間２１０に設けられた第１導電性シール層４１０や第１抵抗体３１０等の各層の、中心軸ＣＸに沿った長さについて説明する。例えば、第２導電性シール層４２０のうち先端側の端部は、その全体が平坦面となっているのではなく、その外周側の端部が後端側へと突出するような形状となっている。第２導電性シール層４２０のうち後端側の端部も同様である。その理由については後述するが、このような形状の第２導電性シール層４２０については、「中心軸ＣＸに沿った長さ」を以下のように定義することとする。

【0037】

図３（Ａ）には、上記形状の第２導電性シール層４２０のみが模式的に描かれている。同図に示される点線ＤＬ１は、保持空間２１０を中心軸ＣＸに対し垂直な面で切断した場合において、当該断面の全体が第２導電性シール層４２０で満たされるような切断位置のうち、最も後端側となるような切断位置を示すものである。また、図３（Ａ）に示される点線ＤＬ２は、保持空間２１０を中心軸ＣＸに対し垂直な面で切断した場合において、当該断面の全体が第２導電性シール層４２０で満たされるような切断位置のうち、最も先端側となるような切断位置を示すものである。以下においては、上記のような点線ＤＬ１の位置から点線ＤＬ２の位置までの距離（図３（Ａ）の「Ｌ０２」）のことを、第２導電性シール層４２０の「中心軸ＣＸに沿った長さ」として定義する。このような長さの定義は、第２導電性シール層４２０のみならず、第１導電性シール層４１０、第３導電性シール層４３０、第１抵抗体３１０、及び第２抵抗体３２０のそれぞれについても適用することとする。

【0038】

尚、第２導電性シール層４２０等の「中心軸ＣＸに沿った長さ」としては、上記とは異なる定義を用いることも可能である。図３（Ｂ）に示される点線ＤＬ３は、図３（Ａ）に示される点線ＤＬ１と同じ位置を示すものである。また、図３（Ｂ）に示される点線ＤＬ４は、保持空間２１０を中心軸ＣＸに対し垂直な面で切断した場合において、当該断面の少なくとも一部に第２導電性シール層４２０が含まれるような切断位置のうち、最も先端側となるような切断位置を示すものである。上記のような点線ＤＬ３の位置から点線ＤＬ４の位置までの距離（図３（Ｂ）の「Ｌ０２」）のことを、第２導電性シール層４２０等の「中心軸ＣＸに沿った長さ」として定義してもよい。このように定義される第２導電性シール層４２０の長さは、中心軸ＣＸの位置における第２導電性シール層４２０の長さ、ということもできる。

【0039】

図３（Ｃ）に示される点線ＤＬ５は、保持空間２１０を中心軸ＣＸに対し垂直な面で切断した場合において、当該断面の少なくとも一部に第２導電性シール層４２０が含まれるような切断位置のうち、最も後端側となるような切断位置を示すものである。また、図３（Ｃ）に示される点線ＤＬ６は、図３（Ｂ）に示される点線ＤＬ４と同じ位置を示すものである。上記のような点線ＤＬ５の位置から点線ＤＬ６の位置までの距離（図３（Ｃ）の「Ｌ０２」）のことを、第２導電性シール層４２０等の「中心軸ＣＸに沿った長さ」として定義してもよい。

【0040】

図２に示される「Ｌ０１」は、第１導電性シール層４１０の中心軸ＣＸに沿った長さである。尚、第１導電性シール層４１０を構成する材料の一部は、中心電極３０の後端側端部よりも先端側となる位置にまで入り込んでいるのであるが、この部分は第１導電性シール層４１０には含めないこととする。

【0041】

図２に示される「Ｌ０２」は、第２導電性シール層４２０の中心軸ＣＸに沿った長さである。「Ｌ０３」は、第３導電性シール層４３０の中心軸ＣＸに沿った長さである。尚、第３導電性シール層４３０を構成する材料の一部は、端子金具４０の先端側端部よりも後端側となる位置にまで入り込んでいるのであるが、この部分は第３導電性シール層４３０には含めないこととする。

【0042】

図２に示される「Ｌ１１」は、第１抵抗体３１０のうち第１保持空間２１１に配置されている部分の、中心軸ＣＸに沿った長さである。「Ｌ１２」は、第１抵抗体３１０のうち第２保持空間２１２に配置されている部分の、中心軸ＣＸに沿った長さである。「Ｌ２１」は、第２抵抗体３２０のうち第２保持空間２１２に配置されている部分の、中心軸ＣＸに沿った長さである。「Ｌ２２」は、第２抵抗体３２０のうち第３保持空間２１３に配置されている部分の、中心軸ＣＸに沿った長さである。

【0043】

本実施形態では、Ｌ１２がＬ２１よりも長くなっている。つまり、第２保持空間２１２に配置されている部分のみについて比較すると、先端側の第１保持空間２１１に配置されている第１抵抗体３１０の方が、後端側の第２保持空間２１２に配置されている第２抵抗体３２０よりも長くなっており、これによりその電気抵抗値が大きくなっている。

【0044】

また、本実施形態では、Ｌ１１がＬ１２よりも長くなっている。つまり、第１抵抗体３１０のみについて着目すると、先端側に配置されている部分の方が、後端側に配置されている部分よりも長くなっており、これによりその電気抵抗が大きくなっている。

【0045】

更に、本実施形態では、Ｌ２１がＬ２２よりも長くなっている。つまり、第２抵抗体３２０のみについて着目すると、先端側の第２保持空間２１２に配置されている部分の方が、後端側の第３保持空間２１３に配置されている部分よりも長くなっており、これによりその電気抵抗が大きくなっている。

【0046】

以上のように、本実施形態では、Ｌ１２＞Ｌ２１、Ｌ１１＞Ｌ１２、Ｌ２１＞Ｌ２２となるように各部の寸法が設定されており、これにより、各部の電気抵抗の値は、後端側から先端側に行くに従って、次第に大きくなっている。

【0047】

その利点について説明する。点火プラグ１０では、中心電極３０と接地電極６０との間で火花放電を生じさせるために、接地電極６０が接地電位となり、中心電極３０側がマイナス電位となるように、電圧が印加される。このため、火花放電時においては、端子金具４０から供給される電子が、後端側から先端側に向かって、第２抵抗体３２０や第１抵抗体３１０を通ることとなる。

【0048】

本実施形態では、上記のように、後端側から先端側に行くに従って各部の電気抵抗が次第に大きくなっている。先に電子の通過する後端側部分では電気抵抗が小さく、その後に電子の通過する先端側部分では電気抵抗が大きくなっているので、各部で生じるジュール熱の分布を一様な分布に近づけることができる。その結果、端子金具４０から中心電極３０に至る電路の全体において、局所的な温度上昇が生じることを防止することができる。

【0049】

尚、本実施形態では、第１抵抗体３１０を構成する材料における、単位体積当たりのカーボンの含有量と、第２抵抗体３２０を構成する材料における、単位体積当たりのカーボンの含有量と、が互いに等しくなっている。その結果、第１抵抗体３１０を構成する材料の比抵抗の値と、第２抵抗体３２０を構成する材料の比抵抗の値と、が互いに同じとなっている。ただし、第１抵抗体３１０及び第２抵抗体３２０はそれぞれの形状において互いに異なっているので、第１抵抗体３１０の全体の電気抵抗の値は、第２抵抗体３２０の全体の電気抵抗よりも大きくなっている。これにより、上記のように、局所的な温度上昇が生じることが防止されている。

【0050】

本実施形態では、第１抵抗体３１０が、縮径部２１４を間に挟んで、互いに径の異なる２つの部分を有している。また、第２抵抗体３２０も、縮径部２１５を間に挟んで、互いに径の異なる２つの部分を有している。このように、本実施形態では抵抗体として機能する部分が計４つあり、それぞれの電気抵抗の値が、先端側に行く程次第に大きくなっている。このため、電気抵抗の値が一部で大きく変化するような構成に比べると、各部分の間における電気抵抗の変化が緩やかとなるので、局所的な温度上昇を更に防止することが可能となっている。

【0051】

尚、電路における各部の電気抵抗を調整するにあたっては、第１抵抗体３１０を構成する材料の比抵抗の値と、第２抵抗体３２０を構成する材料の比抵抗の値と、が互いに異なることとしてもよい。例えば、先端側の第１抵抗体３１０を構成する材料の比抵抗の値が、後端側の第２抵抗体３２０を構成する材料の比抵抗の値よりも大きくなるように、各材料のカーボン含有量を調整してもよい。

【0052】

尚、第２導電性シール層４２０等の「中心軸ＣＸに沿った長さ」の定義を、図３（Ｂ）を参照しながら説明した定義とした場合や、図３（Ｃ）を参照しながら説明した定義とした場合のいずれにおいても、それぞれ、Ｌ１２＞Ｌ２１、Ｌ１１＞Ｌ１２、Ｌ２１＞Ｌ２２となるように各部の寸法を調整することが好ましい。

【0053】

点火プラグ１０を製造する方法について説明する。図４に示されるフローチャートは、点火プラグ１０を製造する際の工程の流れを模式的に表すものである。尚、以下においては、上記のように構成された点火プラグ１０特有の製造工程について主に説明し、従来と同様の製造工程については適宜説明を省略することとする。

【0054】

先ず、絶縁碍子２０が用意される（Ｓ０１）。この時点における絶縁碍子２０には、先に述べた形状の軸孔２００が形成されている。ただし、軸孔２００の内側は全体において中空の状態であり、第１導電性シール層４１０等は充填されていない。

【0055】

続いて、絶縁碍子２０に中心電極３０が取り付けられる（Ｓ０２）。中心電極３０は、絶縁碍子２０の後端側から軸孔２００に挿入された後、先端側へと移動し、放電チップ３１が絶縁碍子２０の先端側から突出した状態とされる。

【0056】

続いて、上記のように中心電極３０が取り付けられた絶縁碍子２０に、第１導電性シール層４１０の材料が充填される（Ｓ０３）。当該材料としては、先に述べたように、粉末状のガラスに対し銅粉末を添加したものが用いられる。当該材料は、絶縁碍子２０の後端側から、軸孔２００の内部へと充填される。その際の充填量は、第１導電性シール層４１０の長さ（Ｌ０１）が後に説明する条件を満たす長さとなるように、予め設定された充填量とされる。

【0057】

続いて、上記のように充填された第１導電性シール層４１０の材料を加圧する処理が行われる（Ｓ０４）。ここでは、絶縁碍子２０の後端側から押さえ棒（不図示）が軸孔２００へと挿入され、当該押さえ棒の先端面によって上記材料の略全体が加圧される。ここで用いられる押さえ棒は、略円柱形状の棒であり、その外径は、第１保持空間２１１の内径よりも僅かに小さい。押さえ棒による材料の加圧は、予め設定された圧力で、予め設定された時間だけ行われる。

【0058】

続いて、絶縁碍子２０に、第１抵抗体３１０の材料が充填される（Ｓ０５）。当該材料としては、先に述べたように、粉末状のガラス及びジルコニアに対し所定量のカーボン粉末を添加したものが用いられる。当該材料は、絶縁碍子２０の後端側から、軸孔２００の内部へと充填される。その際の充填量は、第１抵抗体３１０の各部の長さ（Ｌ１１及びＬ１２）が、先に説明した条件を満たす長さとなるように、予め設定された充填量とされる。

【0059】

続いて、上記のように充填された第１抵抗体３１０の材料を加圧する処理が行われる（Ｓ０６）。ここでは、絶縁碍子２０の後端側から押さえ棒が軸孔２００へと挿入され、当該押さえ棒の先端面によって上記材料の略全体が加圧される。ここで用いられる押さえ棒は、略円柱形状の棒であり、その外径は、第２保持空間２１２の内径よりも僅かに小さく、且つ、第１保持空間２１１の内径よりも僅かに大きい。この押さえ棒によって、第１抵抗体３１０の材料のみならず、先に充填されていた第１導電性シール層４１０の材料も同時に加圧される。押さえ棒による材料の加圧は、予め設定された圧力で、予め設定された時間だけ行われる。

【0060】

続いて、絶縁碍子２０に、第２導電性シール層４２０の材料が充填される（Ｓ０７）。当該材料としては、第１導電性シール層４１０と同じものが用いられる。当該材料は、絶縁碍子２０の後端側から、軸孔２００の内部へと充填される。その際の充填量は予め設定された充填量とされる。

【0061】

続いて、上記のように充填された第２導電性シール層４２０の材料を加圧する処理が行われる（Ｓ０８）。ここでは、絶縁碍子２０の後端側から押さえ棒が軸孔２００へと挿入され、当該押さえ棒の先端面によって上記材料の略全体が加圧される。ここで用いられる押さえ棒は、略円柱形状の棒であり、その外径は、第２保持空間２１２の内径よりも僅かに小さく、且つ、第１保持空間２１１の内径よりも僅かに大きい。この押さえ棒によって、第２導電性シール層４２０の材料のみならず、先に充填されていた第１導電性シール層４１０、及び第１抵抗体３１０の材料も同時に加圧される。押さえ棒による材料の加圧は、予め設定された圧力で、予め設定された時間だけ行われる。

【0062】

続いて、絶縁碍子２０に、第２抵抗体３２０の材料が充填される（Ｓ０９）。当該材料としては、先に述べたように、第１抵抗体３１０の材料と同じものが用いられる。当該材料は、絶縁碍子２０の後端側から、軸孔２００の内部へと充填される。その際の充填量は、第２抵抗体３２０の各部の長さ（Ｌ２１及びＬ２２）が、先に説明した条件を満たす長さとなるように、予め設定された充填量とされる。

【0063】

続いて、上記のように充填された第２抵抗体３２０の材料を加圧する処理が行われる（Ｓ１０）。ここでは、絶縁碍子２０の後端側から押さえ棒が軸孔２００へと挿入され、当該押さえ棒の先端面によって上記材料の略全体が加圧される。ここで用いられる押さえ棒は、略円柱形状の棒であり、その外径は、第３保持空間２１３の内径よりも僅かに小さく、且つ、第２保持空間２１２の内径よりも僅かに大きい。この押さえ棒によって、第２抵抗体３２０の材料のみならず、先に充填されていた第１導電性シール層４１０、第１抵抗体３１０、及び第２導電性シール層４２０の材料も同時に加圧される。押さえ棒による材料の加圧は、予め設定された圧力で、予め設定された時間だけ行われる。

【0064】

続いて、絶縁碍子２０に、第３導電性シール層４３０の材料が充填される（Ｓ１１）。当該材料としては、第１導電性シール層４１０や第２導電性シール層４２０と同じものが用いられる。当該材料は、絶縁碍子２０の後端側から、軸孔２００の内部へと充填される。その際の充填量は、第３導電性シール層４３０の長さ（Ｌ０３）が後に説明する条件を満たす長さとなるように、予め設定された充填量とされる。

【0065】

続いて、絶縁碍子２０に端子金具４０が取り付けられる（Ｓ１２）。このとき、端子金具４０は、軸孔２００に対し所定位置まで挿入され、固定される。これにより、軸孔２００内に充填されている第３導電性シール層４３０の材料は、他の材料と共に加圧された状態となる（Ｓ１３）。

【0066】

つまり、Ｓ１３では、端子金具４０の先端側部分が、第３導電性シール層４３０の材料を加圧するための押さえ棒として用いられることとなる。端子金具４０の先端側部分によって、上記材料の略全体が加圧される。端子金具４０の先端側部分（つまり押さえ棒）は、略円柱形状の棒であり、その外径は、第３保持空間２１３の内径よりも僅かに小さい。端子金具４０によって、第３導電性シール層４３０の材料のみならず、先に充填されていた第１導電性シール層４１０、第１抵抗体３１０、第２導電性シール層４２０、及び第２抵抗体３２０の材料も同時に加圧される。

【0067】

続いて、上記のように端子金具４０が取り付けられた絶縁碍子２０を、加熱炉に投入して加熱する処理が行われる（Ｓ１４）。これにより、各材料に含まれるガラスが溶解し、Ｓ０３以降において充填された各材料が接続され一体となる。

【0068】

加熱が完了すると、絶縁碍子２０は加熱炉から取り出される。その後、端子金具４０は、先端側に向かって止まる位置まで押し込まれる。端子金具４０が押し込まれて、その一部が第３導電性シール層４３０の内側に入り込むと、第３導電性シール層４３０の材料の一部は、端子金具４０の外周面に沿って後端側へと移動する。このような材料の流れに伴って、第３導電性シール層４３０と第２抵抗体３２０との境界面（つまり、第３導電性シール層４３０のうち先端側の端部）は、その外周側の端部が後端側へと突出した状態となるように変形して行く。このような変形は、第２抵抗体３２０と第２導電性シール層４２０との間の境界面、第２導電性シール層４２０と第１抵抗体３１０との間の境界面、及び、第１抵抗体３１０と第１導電性シール層４１０との間の境界面のそれぞれにおいても同様に生じる。

【0069】

端子金具４０が上記のように押込まれた状態で、絶縁碍子２０の全体が冷却される。冷却が完了した後、絶縁碍子２０に対するハウジング５０の取り付けなどが行われて、点火プラグ１０が完成する。

【0070】

ところで、上記のように粉末状の各材料が軸孔２００に充填されて行く過程においては、材料の一部において、気孔率が局所的に大きくなってしまうことがある。本発明者らが行った実験等によれば、気孔率が大きい部分が残ってしまった場合には、点火プラグ１０の動作中において、当該部分の温度が上昇し、これを起点として抵抗体の酸化が進行して抵抗値が増加してしまう、という知見が得られている。

【0071】

このような現象は、気孔率の大きな部分では、導電媒体であるカーボンの密度が低く、通電時においてより大きなジュール熱が生じやすいことに起因している。大きなジュール熱が生じると、当該部分では、気孔部分に存在する酸素や、ガラス中の酸素がカーボンと反応し、更なる電気抵抗の増加及び発熱量の増大が生じるので、抵抗体の寿命が短くなってしまうものと考えられる。また、上記のような気孔率の局所的な増大、及びそれに伴う電気抵抗の増加は、抵抗体のうち先端側部分、すなわち中心電極３０側の端部近傍において特に生じやすいことも確認されている。

【0072】

これを防止するために、本実施形態に係る点火プラグ１０では、中心電極３０側となる位置における保持空間２１０の内径が、端子金具４０側となる位置における保持空間２１０の内径よりも小さい、という構成を採用している。具体的には、端子金具４０側から中心電極３０側に行くに従って、保持空間２１０の内径が段階的に小さくなっていく構成を採用している。

【0073】

このような構成においては、例えば、図４のＳ１２で材料の加圧が行われる際に、直径がＤ１となっている第１抵抗体３１０の材料が、Ｄ１よりも大きな直径を有する押さえ棒によって加圧されることとなる。粉体材料の加圧がこのように行われた場合には、内径の小さな部分に配置された第１抵抗体３１０の材料は、押さえ棒で直接押されている部分に比べて、より大きな面圧で加圧されることとなる。尚、図４のＳ１４における加圧も、上記と同じ理由により、従来よりも高い面圧で行われる。

【0074】

これにより、第１抵抗体３１０の材料において気孔率が局所的に大きくなっていたとしても、加えられる高い面圧により材料の気孔率は低下するので、加熱前における材料の均一性が高められることとなる。

【0075】

また、本実施形態では、第１保持空間２１１と第２保持空間２１２との間に縮径部２１４が形成されており、第２保持空間２１２と第３保持空間２１３との間に縮径部２１５が形成されている。このような構成においては、保持空間２１０の内径が、中心軸ＣＸに沿って急激に変化することが無いので、材料において局所的に気孔率の高い部分が更に生じにくくなる。

【0076】

更に、本実施形態では、抵抗体が第１抵抗体３１０と第２抵抗体３２０の２つに分けられており、これらが中心軸ＣＸに沿って並ぶように配置された構成となっている。このような構成においては、図４を参照しながら説明したように、従来において最も気孔率の高くなりやすい位置にある第１抵抗体３１０の加圧が、Ｓ０４、Ｓ０６、Ｓ０８、Ｓ１０、及びＳ１２の複数回に亘って繰り返し行われることとなる。このため、第１抵抗体３１０における局所的な気孔率の増加が更に生じにくくなっている。また、本実施形態では、粉末状の材料の投入が少量ずつ行われ、当該材料の加圧が都度行われることとなるので、これによっても気孔率の増加が抑えられている。

【0077】

点火プラグ１０におけるその他の構成、及びその利点について説明する。本実施形態では、第２抵抗体３２０と端子金具４０との間に配置された第３導電性シール層４３０の、中心軸ＣＸに沿った長さ（Ｌ０３）が、第１抵抗体３１０と中心電極３０との間に配置された第１導電性シール層４１０の、中心軸ＣＸに沿った長さ（Ｌ０１）よりも長くなっている。

【0078】

先に述べたように、図４のＳ１４において絶縁碍子２０に端子金具４０が取り付けられる際には、端子金具４０の一部が第３導電性シール層４３０の内側に入り込んでいく。その際、第３導電性シール層４３０は比較的高い粘度を有しているので、端子金具４０からの圧縮力が、先端側にある第２抵抗体３２０や第１抵抗体３１０に対して均等に伝達されることとなる。

【0079】

ところが、仮に、第３導電性シール層４３０の厚さが予め十分に確保されていなかった場合には、端子金具４０の先端が第３導電性シール層４３０に直接当たってしまう可能性がある。その場合、端子金具４０からの圧縮力が、第２抵抗体３２０や第１抵抗体３１０に対して偏って加えられてしまい、第１抵抗体３１０等における気孔率が局所的に高くなってしまう恐れがある。

【0080】

これに対し、本実施形態では、上記のようにＬ０３＞Ｌ０１の条件を満たすように構成されているので、第３導電性シール層４３０の厚さが十分に確保されている。これにより、端子金具４０の先端が第３導電性シール層４３０に直接当たってしまうことがなくなるので、気孔率の局所的な上昇を確実に防止することができる。

【0081】

尚、第３導電性シール層４３０等の「中心軸ＣＸに沿った長さ」の定義を、図３（Ｂ）を参照しながら説明した定義とした場合や、図３（Ｃ）を参照しながら説明した定義とした場合のいずれにおいても、それぞれ、Ｌ０３＞Ｌ０１となるように各部の寸法を調整することが好ましい。

【0082】

第２実施形態について、図５を参照しながら説明する。本実施形態では、軸孔２００の形状において第１実施形態と異なっている。

【0083】

本実施形態に係る点火プラグ１０の軸孔２００には、第２保持空間２１２が形成されていない。本実施形態では、第３保持空間２１３と第１保持空間２１１とが、縮径部２１４を介して隣り合うように構成されている。本実施形態では、第３導電性シール層４３０、第２抵抗体３２０、及び第２導電性シール層４２０の全体と、第１抵抗体３１０のうち後端側の部分とが、第３保持空間２１３に配置されている。また、第１抵抗体３１０のうち先端側の部分は、第１実施形態と同様に第１保持空間２１１に配置されている。

【0084】

このように、軸孔２００における保持空間２１０が、その内径を３段階ではなく２段階に変化させているような構成においても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

【0085】

第３実施形態について、図６を参照しながら説明する。本実施形態でも、軸孔２００の形状において第１実施形態と異なっている。

【0086】

本実施形態に係る点火プラグ１０では、軸孔２００のうち保持空間２１０の部分における内径が、後端側から先端側に行くに従って次第に小さくように構成されている。このように、「中心電極３０側となる位置における保持空間２１０の内径が、端子金具４０側となる位置における保持空間２１０の内径よりも小さくなっている構成」としては、第１実施形態のように内径が段階的に変化する構成のみならず、本実施形態のように内径が滑らかに変化するような構成をも採用することができる。このような構成においても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

【0087】

第４実施形態について、図７を参照しながら説明する。本実施形態でも、軸孔２００の形状において第１実施形態と異なっている。

【0088】

本実施形態に係る点火プラグ１０では、保持空間２１０のうち第１導電性シール層４１０よりも更に先端側となる位置に、抵抗体３１０Ａが配置されている。抵抗体３１０Ａは、第１抵抗体３１０や第２抵抗体３２０と同じ材料により形成された抵抗体である。

【0089】

抵抗体３１０Ａと中心電極３０との間には、導電性シール層４１０Ａが配置されている。導電性シール層４１０Ａは、第１導電性シール層４１０等と同じ材料により形成された導電性の層である。

【0090】

このように、本実施形態では、保持空間２１０に配置された抵抗体が３つに分かれており、これらが中心軸ＣＸに沿って並ぶように配置されている。このように、保持空間２１０に配置された抵抗体の数は２つに限定されず、３つもしくはそれ以上であってもよい。保持空間２１０に配置される複数の抵抗体には、中心電極３０側に配置された第１抵抗体３１０と、端子金具４０側に配置された第２抵抗体３２０と、が少なくとも含まれていればよい。本実施形態のような構成においても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

【0091】

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

【符号の説明】

【0092】

１０：点火プラグ
２０：絶縁碍子
３０：中心電極
４０：端子金具
２００：軸孔
２１０：保持空間
３１０：第１抵抗体
３２０：第２抵抗体
４１０：第１導電性シール層
４２０：第２導電性シール層
４３０：第３導電性シール層
ＣＸ：中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】