(57)【要約】【課題】スパークプラグの耐電圧を向上させる【解決手段】放電部１５０を有する柱状の中心電極１００と、中心電極１００を内周側に保持する筒状の絶縁碍子３００と、絶縁碍子３００を内周側に保持する筒状のハウジング４００と、ハウジング４００から伸長されて、放電部１５０と対向するように配置される接地電極２００とを、備え、放電部１５０と接地電極２００との間の火花放電ギャップＧにおいて火花放電する内燃機関用のスパークプラグ１は、中心電極１００は、導電材料からなり、放電部１５０の設けられる柱状の軸芯部１１０と、導電材料からなり、軸芯部１１０を外周側から覆うとともに、絶縁碍子３００により外周側から覆われる筒状の保護部１３０と、絶縁材料からなり、軸芯部１１０と保護部３００との間に設けられる筒状の絶縁部１２０とを、有することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電部（１５０）を有する柱状の中心電極（１００）と、前記中心電極を内周側に保持する筒状の絶縁碍子（３００）と、導電材料からなり、前記絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（４００）と、前記ハウジングから伸長されて、前記放電部と対向するように配置される接地電極（２００）とを、備え、前記放電部と前記接地電極との間の火花放電ギャップ（Ｇ）において火花放電する内燃機関用のスパークプラグ（１）であって、
前記中心電極は、導電材料からなり、前記放電部の設けられる柱状の軸芯部（１１０）と、
導電材料からなり、前記軸芯部の外周側において前記絶縁碍子により外周側から覆われる筒状の保護部（１３０）と、絶縁材料からなり、前記軸芯部と前記保護部との間に設けられる筒状の絶縁部（１２０）とを、有することを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。
【請求項２】
前記保護部は、前記軸芯部よりも導電性の低い導電材料からなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項３】
前記絶縁部及び前記保護部は、前記軸芯部と同軸の円周上に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項４】
前記軸芯部は、先端の前記放電部に対して基端側に、前記放電部と隣接する中間部を有し、
前記絶縁部は、前記中間部を外周側から覆うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項５】
前記絶縁部は、前記保護部よりも前記接地電極側に突出し、
前記軸芯部は、前記絶縁部よりもさらに前記接地電極側に突出し、当該突出した先端に前記放電部を形成していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項６】
導電材料からなり、前記スパークプラグに印加された電圧を前記中心電極に伝える伝達部材（５００）を、備え、
前記絶縁部は、前記軸芯部において先端の前記放電部とは反対側の基端を覆う箇所に、大径化した鍔部（１２１）を形成しており、
前記保護部は、前記鍔部によって前記導電部材と隔絶されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の燃焼室内にて燃料を燃焼させるべく、当該燃料に着火するための火花放電を生じるスパークプラグが知られている。一般にスパークプラグは、放電部を有する柱状の中心電極と、中心電極を内周側に保持する筒状の絶縁碍子と、絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジングと、ハウジングから伸長されて放電部と対向するように配置される接地電極とを備えている。かかるスパークプラグでは、外部からスパークプラグに電圧印加されるのに応じて、放電部と接地電極との間の火花放電ギャップに火花放電を生じさせることで、燃焼室内の燃料に着火する。
【０００３】
このようなスパークプラグとして特許文献１には、中心電極において放電部に達するまでの電圧損失を可能な限り少なくするために、導電材料からなる軸芯部と、軸芯部の酸化乃至は腐食を抑制する保護部とから、中心電極を構成したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１４４５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、近年、内燃機関として燃費向上のため過給吸気エンジンの開発が進められており、点火時筒内圧力が従来エンジンより高くなる傾向にある。この場合スパークプラグでの放電電圧が従来より上昇しスパークプラグの中心電極への印加電圧が絶縁碍子の耐電圧値を越えることで、絶縁碍子において絶縁破壊を引き起こす現象が懸念される。そのため、スパークプラグには、絶縁破壊せずに高電圧に耐え得る耐電圧が求められている。
【０００６】
また、特許文献１に開示のスパークプラグにおいて中心電極に高電圧を印加すると、当該高電圧は、放電後に極端に下がるため、中心電極を流れる電流値の変動が大きくなる。かかる変動により、短時間のうちに電流値の振幅が大きく変動する高周波成分を多く含むようにして、電流が中心電極を流れることで、導体表面での電流密度を高くする表皮効果が生じる。このとき高周波成分を含む電流は、特許文献１に開示のスパークプラグでは、中心電極のうち軸芯部に直接、接する保護部の外周面に集中的に流れることとなるので、当該保護部外周面の電子が活性化する。その結果、絶縁碍子と接触している保護部の外周面が温度上昇することで、絶縁碍子に向けて電子が保護部側から衝突することになるので、絶縁碍子における電子の衝突電離が加速されて、スパークプラグの耐電圧を低下させるおそれがある。
【０００７】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、スパークプラグの耐電圧を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、放電部（１５０）を有する柱状の中心電極（１００）と、中心電極を内周側に保持する筒状の絶縁碍子（３００）と、導電材料からなり、絶縁碍子を内周側に保持する筒状のハウジング（４００）と、ハウジングから伸長されて放電部と対向するように配置される接地電極（２００）とを備え、放電部と接地電極との間の火花放電ギャップ（Ｇ）において火花放電する内燃機関用のスパークプラグ（１）であって、中心電極は、導電材料からなり、放電部の設けられる柱状の軸芯部（１１０）と、軸芯部の外周側において絶縁碍子により外周側から覆われる筒状の保護部（１３０）と、絶縁材料からなり、軸芯部と保護部との間に設けられる筒状の絶縁部（１２０）とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明において中心電極は、導電材料からなる柱状軸芯部と、それよりも外周側の筒状保護部との間に、絶縁材料からなる筒状絶縁部を有しているので、それら軸芯部と保護部とが絶縁部により電気的に絶縁され得る。これにより、外部から軸心部に高電圧を印加されて高周波成分を多く含む電流は、中心電極のうち保護部の外周面ではなく、軸芯部の外周面を流れるので、筒状絶縁碍子により外周側から覆われる保護部の外周面の温度上昇を抑制することができる。故に、絶縁碍子に向けて中心電極側から電子が衝突することに起因して、絶縁碍子内の電子の衝突電離が加速されて、スパークプラグの耐電圧が低下する現象を、抑制することができる。
【００１０】
それとともに本発明によると、絶縁碍子を内周側に保持するハウジングと、絶縁碍子内周側に保持される中心電極のうち軸芯部との間では、同中心電極のうち軸心部外周側の絶縁部が絶縁碍子に加えて設けられるので、電気抵抗が増大し得る。さらに、印加電圧が絶縁部と絶縁碍子とに分圧されて下がるので、それら絶縁部及び絶縁碍子の各々における電界強度が緩和される。したがって、こうした電気抵抗の増大及び電界強度の緩和によっても、絶縁碍子の絶縁破壊を抑制し得るのである。
【００１１】
以上説明した本発明の絶縁破壊の抑制作用によれば、スパークプラグの耐電圧を向上させることが可能となる。
【００１２】
なお、特許請求の範囲、及び課題を解決するための手段に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態におけるスパークプラグを示す全体断面図。
【図２】一実施形態における中心電極を示す断面図。
【図３】一実施形態におけるセラミックコーティング加工の説明図。
【図４】一実施形態におけるしぼり加工の説明図。
【図５】スパークプラグに生じる放電により高周波成分を含む電流が生じる際の電流と時間との関係を示す特性図。
【図６】電子が絶縁碍子に衝突する様子を示した説明図。
【図７】同じ抵抗値を有する抵抗に電圧を印加した際の、温度上昇によって電流値が変化する様子を示す特性図。
【図８】図１におけるVIIIを拡大して示す拡大断面図。
【図９】変形例１における中心電極を示す断面図。
【図１０】変形例２における中心電極を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の実施形態においては、内燃機関の燃焼室側を先端とし、燃焼室側と反対側を基端としている。
【００１５】
図１に示されるように、本発明の一実施形態によるスパークプラグ１は、例えば自動車、二輪車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプなどに搭載される内燃機関に適用され、当該内燃機関の燃焼室内にて燃料を燃焼させるために火花放電を発生させる。スパークプラグ１は、ハウジング４００、絶縁碍子３００、接地電極２００、中心電極１００、グラスシール５００、ターミナル６００、及び抵抗体７００などからなる。
【００１６】
ハウジング４００は、炭素鋼といった金属などの導電材料からなり、円筒状を呈している。ハウジング４００の外周には、内燃機関のシリンダヘッド（図示せず）などに形成される雌螺子部に螺合するように、雄螺子部４１０が形成されている。かかる雄螺子部４１０が雌螺子部に螺合することにより、スパークプラグ１は内燃機関に取り付けられる。
【００１７】
接地電極２００は、ニッケル合金といった金属などの導電材料からなり、矩形横断面の帯状を呈してハウジング４００の先端から燃焼室内に突出している。接地電極２００は、曲折されて中心電極１００の先端に設けられる放電部１５０と対向するように配置されている。接地電極２００においてかかる放電部１５０と対向する位置には、放電部２１０が設けられている。
【００１８】
絶縁碍子３００は、アルミナといったセラミックなどの絶縁材料からなり、円筒状を呈している。絶縁碍子３００は、スパークプラグ１に印加される電圧が中心電極１００に印加されるように、内燃機関の各要素と中心電極１００とを絶縁する機能を持つ。絶縁碍子３００は、ハウジング４００の内周側に同軸上に嵌合保持され、ハウジング４００よりも軸方向両側に突出している。また、絶縁碍子３００の基端側においてハウジング４００から突出した部位には、蛇腹状に形成された段部３１０が形成されている。段部３１０は、絶縁碍子３００の軸方向の寸法を小さくしながらも絶縁距離を大きくすることにより、良好な絶縁効果を奏することができる。絶縁碍子３００は、円筒孔状の内部空間を有しており、かかる内部空間において、中心電極１００、グラスシール５００及びターミナル６００などを保持している。
【００１９】
ターミナル６００は、鉄鋼材料といった金属などの導電材料からなり、外部から印加される電圧を中心電極１００に伝える。ターミナル６００は、絶縁碍子３００に外周側から覆われた円柱状のステム部６２０と、絶縁碍子３００から露出している端子部６１０とからなる。そして、端子部６１０は、例えば点火コイルなどの外部の昇圧装置と接続されて、かかる昇圧装置から印加された電圧をステム部６２０に伝える。
【００２０】
導電部材であるグラスシール５００は、ガラスと銅といった金属などの焼結体からなり、絶縁碍子３００の内部空間に保持されている。グラスシール５００は、ステム部６２０と、中心電極１００との間に配置されている。また、グラスシール５００は、絶縁碍子３００との間をシールするとともに、ステム部６２０と中心電極１００とを接合している。グラスシール５００は、かかる接合により、ステム部６２０と中心電極１００とを電気的に接続する。さらに絶縁碍子３００と溶着することで、絶縁碍子３００の内部空間を密閉して当該内部空間の気密性を確保する。
【００２１】
抵抗部７００は、円柱状を呈してグラスシール５００に覆われるように設けられており、絶縁碍子３００の内部空間に保持されている。抵抗部７００は、ターミナル６００と中心電極１００との間において設けられることにより、中心電極１００の直前において、スパークプラグ１の放電電流を低減することにより、電波ノイズを、低減する。
【００２２】
全体として円柱状の中心電極１００は、絶縁碍子３００により覆われることで、当該碍子３００の内周側に保持されている。図２に示されるように中心電極１００は、軸芯部１１０、絶縁部１２０及び保護部１３０を有している。
【００２３】
軸芯部１１０は、先端の放電部１５０から基端側へ向かって順に、中間部１４０及び芯本体部１６０を有している。芯本体部１６０は、銅合金といった金属などの導電材料からなり、実質的に円柱状に形成されている。芯本体部１６０は、絶縁碍子３００の内周側に同軸上に配置される軸芯部１１０の大半部分を、構成している。芯本体部１６０は、グラスシール５００の基端面と接触している。これにより芯本体部１１０には、グラスシール５００から高電圧が印加される。
【００２４】
放電部１５０は、イリジウム、タングステン、白金といった貴金属やニッケルなどの導電材料からなり、芯本体部１６０よりも小径の円柱状を呈している。放電部１５０は、軸芯部１１０の先端において接地電極２００の放電部２１０と対向するように設けられている。それら放電部１５０と放電部２１０との間には、所定の間隔の火花放電ギャップＧが形成されている。放電部１５０には、高電圧が印加されることにより、放電部２１０との間で電位差が生じる。その結果、火花放電ギャップＧの絶縁を破壊する電位差が放電部１５０，２１０間に生じると、当該ギャップＧにおいて火花放電が生じることで、燃焼室内の燃料に着火する。
【００２５】
中間部１４０は、放電部１５０及び芯本体部１６０との接合性が良好な導電材料、例えばニッケル合金といった金属などからなり、軸芯部１１０において先端放電部１５０の基端側に隣接している。中間部１４０は、円柱状の柱部１４１及び円錐台状（テーパ状）の円錐台部１４２を、放電部１５０及び芯本体部１６０の間において同軸上に並んで有している。柱部１４１は、芯本体部１６０と実質同一径をもって軸方向にストレートに延伸し、芯本体部１６０の先端面に接合されている。円錐台部１４２は、柱部１４１との実質同一径から放電部１５０との実質同一径まで漸次縮小変化するように軸方向に延伸し、放電部１５０の基端面に接合されている。中間部１４０は、こうして放電部１５０及び芯本体部１６０と接合されることで、それら要素１５０，１６０とを電気的に接続して放電部１５０への電圧印加を可能にしている。
【００２６】
保護部１３０は、軸芯部１１０よりも導電性が低くかつ耐熱性、耐酸化性の良好な導電材料、例えばニッケル、コバルトといった金属などからなり、円筒状を呈している。保護部１３０は、軸芯部１１０の外周側において同軸円周上に配置され、絶縁碍子３００により外周側から覆われている。これにより保護部１３０の外周面１３２は、絶縁碍子３００に保持される中心電極１１０の外周面を構成している。保護部１３０は、燃焼室内において燃料が燃焼して生じる熱や、温度の上昇した燃焼室内の雰囲気などによって、軸芯部１１０が酸化乃至は腐食することを抑制する。
【００２７】
絶縁部１２０は、アルミナといったセラミックなどの絶縁材料からなり、円筒状を呈している。絶縁部１２０は、軸芯部１１０と保護部１３０との間において同軸円周上に設けられることで、軸芯部１１０の外周面１１２のうち特に本実施形態では、芯本体部１６０及び柱状部１４２の外周面を覆っている。これにより、軸方向において絶縁部１２０よりも接地電極２００側には、軸芯部１１０のうち円錐台部１４２が先端の放電部１５０とともに突出している。すなわち、軸芯部１１０のうち絶縁部１２０よりも突出した先端に、放電部１５０が形成された形態となっている。
【００２８】
絶縁部１２０は、胴体部１２２の基端側に鍔部１２１を有している。鍔部１２１は、軸芯部１１０において先端の放電部１５０とは反対側の基端を覆う箇所に、設けられている。鍔部１２１は、胴体部１２２から外周側へフランジ状に突出することで、胴体部１２２よりも大径化されている。鍔部１２１が保護部１３０の基端面と軸方向に接触することで、絶縁部１２０のうち鍔部１２１を除いた胴体部１２２が、保護部１３０によって外周側から覆われている。それとともに、鍔部１２１がグラスシール５００の基端面と軸方向に接触することで、保護部１３０が当該鍔部１２１によってグラスシール５００から隔絶されている。さらに、軸方向において絶縁部１２０は、保護部１３０よりも接地電極２００側に突出している。これにより、絶縁部１２０のうち少なくとも芯本体部１６０を覆う部分の全体を、保護部１３０がさらに覆う形態となっている。
【００２９】
（製造方法）
次に、本実施形態に用いられる中心電極１００の製造方法について述べる。
【００３０】
絶縁部１２０は、軸芯部１１０となる金属の棒材に中間部１４０が溶接されてなる芯材１１に対して、プラズマ溶射によるコーティング加工を行うことで、形成される。具体的には、まず、放電部１５０が接合される芯材１１の円錐台部１４２を、マスキング材２２で覆う。
【００３１】
次に、芯材１１を回転させながら、芯材１１の表面をショットブラストによって研磨する。その後、図３に示すように、芯材１１を回転させながら、密着性を向上させるためのアンダーコートをした後に、溶解したアルミナなどの絶縁材料の粉末体２３をプラズマガス２１によって噴射するようにプラズマ溶射を行う。このプラズマ溶射は、まず、プラズマガス噴射装置２０に電圧を印加してプラズマガス２１を生成する。そして、プラズマガス噴射装置２０の噴射口からプラズマガス２１を噴射するとともに、噴射口の周りに形成されている粉末ポートから粉末体２３をプラズマガス２１に送ることで、粉末体２３をプラズマガス２１とともに芯材１１に噴射する。プラズマガス２１が、回転する芯材１１に噴射されたプラズマガス２１は、芯材１１の外周面に絶縁層１２２を形成する。形成される絶縁層１２２の厚みが所望の厚みとなった際にプラズマ溶射を終了する。ここで、芯材１１の端部において、絶縁層１２２の厚みを大きくとることにより、鍔部１２１となる大径部が形成される。
【００３２】
所望の厚みの絶縁層１２２が芯材１１に形成された後には、マスキング材２２を除去するとともに、絶縁層１２２の外周面を仕上げ研磨する。以上、プラズマ溶射によるコーティング加工により、芯材１１の外周面に絶縁部１２０が形成された基材１２が完成する。
【００３３】
保護部１３０は、基材１２にしぼり加工を行うことにより、形成される。具体的には、まず、しぼり加工の準備工程として、基材１２を、保護部１３０となる円筒材１３に挿入する。ここで、円筒材１３は、基材１２の大径部を覆わないように挿入される。次に、図４に示されるように円筒材１３で覆われた基材１２を、図示しない直線駆動装置などによって型部材３０の圧入孔３１に圧入する。圧入孔３１は、基材１２と、基材１２を覆う円筒材１３との総直径よりも、小さい直径で形成されている。したがって、円筒材１３で覆われた基材１２を圧入孔３１に圧入するしぼり加工を行うことにより、円筒材１３が絞られて塑性変形し、基材１２の外周に所望の厚みの保護部１３０が形成される。
【００３４】
これらの工程により、軸芯部１１０と保護部１３０との間に絶縁部１２０が設けられた中心電極１００が完成する。
【００３５】
（原理）
次に、本実施形態によるスパークプラグ１の耐電圧の向上原理について述べる。
【００３６】
図５に示されるように、火花放電ギャップＧにおいて生じる火花放電は、二種類に分けられる。具体的に、その一つは、最初の高電圧により火花放電ギャップＧ間で絶縁破壊が起きて、極めて短時間に大電流が流れる、所謂容量放電Ｓ１である。また、別の一つは、容量放電Ｓ１により火花放電ギャップＧ間の混合気がイオン化し、引き続き火花放電ギャップＧにおいて電流が流れやすい状態となることで、容量放電Ｓ１の際の電圧よりも低い電圧により放電が行われる、所謂誘導放電Ｓ２である。この容量放電Ｓ１の後から誘導放電Ｓ２に移る間において、短時間の間に電流値は大きく変動する。故に、中心電極１００を流れる電流は、短時間のうちに電流値の振幅が大きく変動する高周波成分を含むことになる。ここで、一般に電流が円柱状の導体を流れる際、直流電流の場合は、導体の円形断面において一様の電流密度となる。一方、交流電流の場合は、交流電流の周波数が増加するにつれて、導体内部よりも導体表面にて電流密度が大きくなる、表皮効果と呼ばれる現象が起きる。
【００３７】
そこで、従来技術の如く軸芯部１１０と保護部１３０とが直接接する比較例を想定してみると、高周波成分を含んだ電流の流れる中心電極１００のうち保護部１３０の外周面１３２に、表皮効果が生じることになる。かかる表皮効果により、電流が保護部１３０の外周面１３２、即ち中心電極１００の外周面に流れると、当該電極１００全体としては、実質的に電流の流れる断面積が減少して、実質的な抵抗値が増大する。抵抗値の増大は、ジュール熱による局所的な発熱を招来するので、図６に示されるように熱エネルギーを得た電子４０は、中心電極１００の外周面である保護部１３０の外周面１３２と接触した絶縁碍子３００に放出され、活発的に衝突するようになる。その結果、絶縁碍子３００を構成する粒子（例えばセラミック粒子）に電子４０が衝突して当該粒子から新たに電子が放出されるという衝突電離という現象が生じる。こうして絶縁碍子３００内では、径方向における電子の衝突が繰り返されることで、電子がハウジング４００にまで達すると、中心電極１００とハウジング４００との間における絶縁碍子３００の絶縁破壊が生じることで、大電流が流れてしまうという懸念がある。
【００３８】
また、図７に示されるように電流は、電圧が上昇するにつれて、オームの法則の比例関係通りには流れなくなる。なぜなら、高電圧を印加した際に、電子が放出するエネルギーが減少するショットキー効果が生じて、電子が放出されやすくなり、電流が多く流れるからである。また、ショットキー効果は温度が低いＡの場合よりも、温度が高いＢの場合において生じ易い。したがって、上述の如き比較例の場合、温度が上昇するにつれて保護部１３０の外周面１３２には、絶縁碍子３００を流れる微量の電流である漏れ電流以上に電流が流れることで、絶縁碍子３００の絶縁破壊を生じ易くする懸念も、さらにある。
【００３９】
一方、これらの懸念事項に対して本実施形態の中心電極１００では、図８に示すように、軸芯部１１０と、軸芯部１１０よりも外周側の保護部１３０との間に、絶縁部１２０が設けられているので、当該絶縁部１２０は、軸芯部１１０と保護部１３０とを絶縁して、保護部１３０に電流が流れるのを抑制する。これにより、電流は、放電部１５０とグラスシール５００との間の最短経路である軸芯部１１０を流れやすくなり、上述の表皮効果は、中心電極１００のうち保護部１３０の外周面１３２ではなく、軸芯部１１０の外周面１１２において生じることになる。故に、絶縁碍子３００と接触している保護部１３０の外周面１３２では、表皮効果により電流が流れて温度が上昇するのを抑制することができる。これによれば、電子４０が絶縁碍子３００に対して活発に衝突する現象、並びに漏れ電流により生じる以上の電流が流れる現象の両方を発現し難くして、絶縁碍子３００の絶縁破壊を抑制することができる。
【００４０】
以上に加えて本実施形態では、絶縁碍子３００の絶縁破壊を抑制するために、軸芯部１１０とハウジング４００との間において電界強度を緩和することを、考慮している。ここで、一般に電界強度は、軸芯部１１０及びハウジング４００の各々での電荷密度や、それら要素１１０，４００間の距離などにより決定される。しかし、本実施形態では、絶縁材料の誘電率を変化させることによる電界強度の緩和に着目することで、軸芯部１１０とハウジング４００との間に、絶縁部１２０と絶縁碍子３００との二つの絶縁材料を設けている。これにより、要素１１０，４００間に印加される電圧は、絶縁部１２０と絶縁碍子３００とに分圧されて下がるので、それら要素１１０，４００間の各絶縁材料に生じる分極が緩和される。その結果、絶縁部１２０と絶縁碍子３００との各々における電界強度が緩和されることで、要素１１０，４００間の電子４０に働く力が小さくなるので、電子４０が電界からエネルギーを得て力を受けることにより絶縁破壊が生じるのを、抑制することができる。
【００４１】
しかも本実施形態では、軸芯部１１０とハウジング４００との間の絶縁材料として、絶縁碍子３００とともに絶縁部１２０が設けられることで、それら要素１１０，４００間の電気抵抗が増大している。かかる電気抵抗の増大によって、絶縁碍子３００の絶縁破壊の抑制機能が高められることとなる。
【００４２】
（効果）
以下、本実施形態の効果を説明する。
【００４３】
上述の本実施形態において中心電極１００は、導電材料からなる柱状の軸芯部１１０と、それよりも外周側かつ導電材料からなる筒状の保護部１３０の間に、絶縁材料からなる筒状の絶縁部１２０を有しているので、それら要素１１０，１３０が絶縁部１２０により電気的に絶縁され得る。これにより、外部から高電圧を印加されて高周波成分を多く含む電流は、中心電極１００のうち保護部１３０の外周面ではなく、軸芯部１１０の外周面を流れるので、筒状絶縁碍子３００により外周側から覆われる保護部１３０の外周面の温度上昇を抑制することができる。故に、絶縁碍子３００に向けて中心電極１００側から電子４０が衝突することに起因して、設定電圧値よりも低い電圧値で絶縁碍子３００が絶縁破壊を引き起こす現象を、抑制することができる。
【００４４】
それとともに、絶縁碍子３００を内周側に保持する筒状のハウジング４００と、絶縁碍子３００内周側に保持される中心電極１００のうち軸芯部１１０との間では、同電極１００のうち軸芯部１１０外周側の絶縁部１２０が絶縁碍子３００に加えて設けられるので、電気抵抗が増大し得る。さらに、印加電圧が絶縁部１２０と絶縁碍子３００とに分圧されて下がるので、それら要素１２０，３００の各々における電界強度が緩和される。したがって、こうした電気抵抗の増大及び電界強度の緩和によっても、絶縁碍子３００の絶縁破壊を抑制し得るのである。
【００４５】
以上説明した本実施形態の絶縁破壊の抑制作用によれば、スパークプラグ１の耐電圧を向上させることが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態では、保護部１３０は、軸芯部１１０よりも導電性の低い導電材料からなる。これによれば、スパークプラグ１に印加された電圧により流れる電流は、保護部１３０よりも、軸芯部１１０を流れ易くなる。したがって、高電圧により生じた高周波成分を含む電流は、保護部１３０の外周面ではなく、軸芯部１１０の外周面を流れるので、外周面の温度上昇に起因する絶縁碍子３００の絶縁破壊を抑制することができる。故に、スパークプラグ１の耐電圧向上に貢献可能となる。
【００４７】
また、絶縁部１２０及び保護部１３０が軸芯部１１０と同軸の円周上に設けられることで、それら要素１２０，１３０，１１０からなる中心電極１００の外周側では、電界分布が周方向にて均一となる。これによれば、中心電極１００を外周側から保持する絶縁碍子３００では、電荷集中が局所的に集中することに起因して電界強度が上昇することで絶縁破壊が生じ易くなる事態を、抑制することができる。故に、スパークプラグ１の耐電圧向上に貢献可能となる。
【００４８】
さて、軸芯部１１０及び保護部１３０間の絶縁性向上により本実施形態では、それら要素１１０，１３０間に電位差が生じる。そのため、軸芯部１１０において放電部１５０まで電圧が印加されるときには、放電部１５０，２１０間の火花放電ギャップＧで放電する代わりに、放電部１５０及び保護部１３０間で放電する事態が懸念される。しかし、本実施形態の絶縁部１２０は、軸芯部１１０にて先端放電部１５０の基端側に隣接する中間部１４０を外周側から覆うことにより、放電部１５０の近傍において軸芯部１１０を、当該絶縁部１２０外周側の保護部１３０に対して確実に絶縁し得る。それとともに、本実施形態の絶縁部１２０は、保護部１３０よりも接地電極２００側に突出することで、絶縁部１２０よりもさらに接地電極２００側に突出した軸心部１１０先端の放電部１５０を、当該保護部１３０に対して確実に絶縁し得る。これらによれば、軸芯部１１０から保護部１３０に放電して絶縁不良となる現象（横飛び）を、抑制することができるので、スパークプラグ１の信頼性を損なわずに耐電圧を向上させることが、可能となる。
【００４９】
加えて、軸心部１１０において先端の放電部１３０とは反対側の基端を覆う箇所では、絶縁部１２０において大径化した鍔部１２１が保護部１３０とグラスシール５００とを隔絶するので、グラスシール５００から中心電極１００に伝えられる印加電圧が保護部１３０には伝わり難くなる。これにより、印加電圧によって生じる電流は、軸芯部１１０に流れ易くなる一方、保護部１３０には流れ難くなる。したがって、保護部１３０に電流が流れて絶縁碍子３００が絶縁破壊する事態を、抑制することができるので、スパークプラグ１の耐電圧向上に貢献可能となる。
【００５０】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することができる。
【００５１】
例えば図９に示すように、変形例１では、保護部１３０が絶縁部１２０よりも接地電極２００側に突出していなくてもよい。また、図１０に示すように、変形例２では、鍔部１２１を形成していなくともよい。さらに、変形例３では、絶縁部１２０は、同軸円周状に形成されていなくてもよい。
【００５２】
またさらに、変形例４では、芯材１１に絶縁部１２０を形成する方法は、円筒状の絶縁材料に芯材１１を嵌合挿入する方法であってもよい。あるいは、変形例５では、芯材１１に絶縁部１２０を形成する方法は、熱収縮する円筒状の絶縁材料に芯材１１を挿入し、さらに絶縁材料を加熱により収縮させて絶縁部１２０とする方法であってもよい。
【００５３】
加えて、変形例６では、絶縁部１２０は、中間部１４０において放電部１５０の接合されている部分以外の全てを、覆っていてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  スパークプラグ、１００  中心電極、１１０  軸芯部、１１２  芯外周面、１２０  絶縁部、１２１  鍔部、１３０  保護部、１４０  中間部、１４１  柱部、１４２  円錐台部、１５０  放電部、１６０  芯本体部、２００  接地電極、２１０  放電部、３００  絶縁碍子、４００  ハウジング、５００  グラスシール、６００  ターミナル、７００  抵抗体、Ｇ  火花放電ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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