(57)【要約】【課題】マイクロ波利用型の点火プラグの点火性能を更に向上させる。【解決手段】点火プラグは、パルス電圧と電磁波とを伝送する中心電極と、中心電極の先端部に装着される放電電極と、該中心電極が嵌め込まれる軸孔が形成された絶縁碍子と、該絶縁碍子の周囲を囲む筒状の主体金具と、一端部が該主体金具の先端に接合され、他端部が放電電極に対向する接地電極を備えた点火プラグであって、前記放電電極が主体金具の筒内に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火コイルで生成されたパルス電圧と電磁波発振器で生成された電磁波とを伝送する中心電極と、
中心電極の先端部に装着される放電電極と、
該中心電極が嵌め込まれる軸孔が形成された絶縁碍子と、
該絶縁碍子の周囲を囲む筒状の主体金具と、
一端部が該主体金具の先端に接合され、他端部が放電電極に対向する接地電極とを備えた点火プラグであって、
前記放電電極が主体金具の筒内に位置することを特徴とする点火プラグ。
【請求項２】
接地電極の他端部の放電電極との対向面が、放電電極の先端面に対して傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
前記主体金具の内周面と中心電極及び放電電極の外周面との間で形成する環状空間を電界生成空間としたことを特徴とする点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花放電のためのパルス電圧及び火花放電にエネルギとして供給される電磁波が中心電極に給電される点火プラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、点火プラグの放電を用いて局所的なプラズマを作り、このプラズマをマイクロ波等の電磁波により拡大させる点火プラグが開発されている（例えば、本願出願人による特許文献１）。特許文献１の点火プラグにおいては、火花放電のための高電圧パルスとマイクロ波発振器からのマイクロ波のエネルギとを混合する混合回路が設けられており、この混合回路が点火プラグの入力端子に接続される。そして、火花放電のための高電圧パルスが中心電極の内部を通って点火プラグの放電電極に導かれ、接地電極との間でスパーク放電を生じさせる。一方、マイクロ波は中心電極の外表面を通って点火プラグの先端部に導かれることにより、この先端部からマイクロ波が放射される。この点火プラグによれば、スパーク放電とマイクロ波の両方を用いて点火を行うので、従来よりも強力な点火（着火）が可能となり、燃焼効率を高めることができる。【０００３】
一方、レースやサーキット走行に適した自動車用に開発されたレーシングプラグが実用化されている（非特許文献１）。このレーシングプラグの中には、放電電極を主体金具の内側に引っ込めることにより、熱価を高めて冷却能力を高めて耐久性を向上させたスラント（斜方）タイプがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０３６１９８号公報
【非特許文献１】「レーシングプラグ｜NGKスパークプラグ プラグスタジオ」［平成２７年７月２日検索］、インターネット＜URL： http://www.ngk-sparkplugs.jp/products/sparkplugs/racing/＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
出願人は、特許文献１に代表されるマイクロ波利用型の点火プラグの点火性能向上のため、様々な検討を行ってきた。本発明は、以上の点に鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の点火プラグは、点火コイルで生成されたパルス電圧と電磁波発振器で生成された電磁波を受ける端子部と、該端子部から入力されたパルス電圧と電磁波とを伝送する中心電極と、中心電極の先端部に装着される放電電極と、該中心電極が嵌め込まれる軸孔が形成された絶縁碍子と、該絶縁碍子の周囲を囲む筒状の主体金具と、一端部が該主体金具の先端に接合され他端部が放電電極に対向する接地電極を備え、前記放電電極が主体金具の筒内に位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、マイクロ波利用型の点火プラグの点火性能を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る点火プラグの一部切り欠き断面の正面図。
【図２】比較例に係る点火プラグの一部切り欠き断面の正面図。
【図３】上記点火プラグから輻射されるマイクロ波による電界分布の模式図。
【図４】本実施形態に係る点火プラグから輻射されるマイクロ波による電界強度分布の計算例を示し、（ａ）は、放電ギャップ間の水平断面を、（ｂ）は縦断面を示す。
【図５】比較例に係る点火プラグから輻射されるマイクロ波による電界強度分布の計算例を示し、（ａ）は、放電ギャップ間の水平断面を、（ｂ）は縦断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１０】
図１を参照して、本実施形態の点火プラグ１は、中心電極２、絶縁碍子３、主体金具４、接地電極５、放電電極６を備える。中心電極２は円柱状の導体であって、その内部でパルス電圧を伝送する一方、その外表面でマイクロ波を伝送する。パルス電圧は図示しない点火コイルで生成され、これが点火プラグ１の図示しない端子部から中心電極２に入力される。一方、マイクロ波は、図示しないマイクロ波発振器で生成され、同じく上記端子部から中心電極２に入力される。
【００１１】
絶縁碍子３は、筒状の絶縁体（例えばセラミックで形成される）であり、中心電極２が嵌め込まれる軸孔が形成されている。主体金具４は、この絶縁碍子３を囲むように形成された筒状の金属導体で形成される。主体金具４の外周部には、内燃機関のシリンダヘッドの点火プラグ取付孔に螺合する図示しない雌ネジ部が設けられている。放電電極６は、中心電極２の先端に接合される。接地電極５は、その一端が主体金具４の先端に接合される一方、他端は放電電極６に対向する。
【００１２】
更に、点火プラグ１は、更に放電電極６が主体金具４の奥側に引っ込んだ構成となっている。つまり、図１に示すように放電電極６が主体金具４の筒内に位置している。この点、図２に示すような従来のマイクロ波利用型点火プラグ１００とは異なる（この点火プラグ１００では、中心電極１０２の先端部が主体金具１０４に対して突き出した構成となっている）。そしてこの構成の相違により、後述するように点火プラグ１は、優れた利点を有する。
【００１３】
更に、点火プラグ１では、接地電極５のうち放電電極６と対向する面が、放電電極６の先端面に対して傾斜している（それゆえ、スラント（斜め）型プラグと呼ばれている）。
【００１４】
上記のパルス電圧が中心電極２から放電電極６に伝送されると、放電電極６と接地電極５との間に生じる電位差によりスパーク放電が生じる。また、中心電極２の外表面を伝送したマイクロ波は、図３に示すように、放電電極６の先端部（同図では図示省略している）から放射（輻射）される。このマイクロ波は、接地電極５の先端側、根元側、或いは主体金具４の側に放射される（同図では、接地電極５の先端側に放射されるマイクロ波をＭ１、根元側に放射されるマイクロ波をＭ２、主体金具４の内面に放射されるマイクロ波をＭ３と表示している。また、マイクロ波により生成される電界のうち、接地電極５の先端側近傍に生成される電界をＥ１、接地電極５の根元側近傍に生成される電界をＥ２、主体金具４側に生成される電界をＥ３と表示している）。つまり、マイクロ波が接地電極５の先端側のみではなく、主体金具４の側にも放射され、広範囲に放射される。一方、従来の点火プラグ１００では、マイクロ波は専ら接地電極５の先端側に輻射され、主体金具４側に放射されるマイクロ波は少ない。図４、５は、このことを電界計算により確認した結果を示している。図５に示すように従来の点火プラグ１００、つまり中心電極１０２が突出した形状の点火プラグでは、マイクロ波の多くは筒内に近接電磁場として輻射され損失となる。一方、図４に示すようにスラント型のプラグである点火プラグ１では、プラグ形状が閉端同軸構造となっているおり、マイクロ波を広範囲に輻射させることについて好適な形状となっている。これにより、電界分布が改善でき、燃焼改善効果の向上、低電力化が可能となる。
【００１５】
なお、点火プラグ１は、接地電極５のうち放電電極６と対向する面が、放電電極６の先端面に対して傾斜しているが、図４の電界計算では、計算モデルの単純化の為、接地電極５のうち放電電極６と対向する面は放電電極６の先端面に対して傾斜しておらず、平行になっている。つまり、図４の電界計算結果は、接地電極５のうち放電電極６と対向する面が、放電電極６の先端面に対して傾斜していることによる技術的効果ではなく、放電電極６が主体金具４に対して奥に引っ込んだ構成としたことによる効果を示したものである。しかしながら、点火プラグ１のように、接地電極５のうち放電電極６と対向する面が、放電電極６の先端面に対して傾斜した構成の点火プラグによってもこれと同等又はそれ以上の効果が得られるものと考えられる。
【００１６】
なお、本来、スラント型の点火プラグ１は、上述のように熱価を高めて冷却能力を高めて耐久性を向上させることを目的に製造されたものである。これに対し、出願人は、この点火プラグ１をマイクロ波利用型の点火プラグとして活用することにより、マイクロ波利用型の点火プラグから放射されるマイクロ波による電界分布が改善し、燃焼改善効果が向上できることを見出した。つまり、スラント型の点火プラグにマイクロ波を重畳させることによって従来想定されていた技術的効果とは全く異なる特異な効果を見出した。この点において本発明は大きな意義を有する。
【００１７】
スラントプラグを用いることで生じる特異な効果をまとめると、放電電極６の先端端面が主体金具４の端面よりも上流側に位置することで、主体金具４の内周面と中心電極２及び放電電極６の外周面との間にキャビティとして環状空間が形成される。そして、主体金具４の内周面が受信アンテナとして作用し、放電電極６の先端から照射される電磁波によって電界Ｅ２、Ｅ３が効果的に形成され、キャビティとしての環状空間が電界生成空間となる。この電界生成空間において、パルス電圧によって生じるプラズマ放電が維持拡大され、燃焼効率が向上する。
【００１８】
以上、本発明の実施形態について説明した。本発明の範囲はあくまでも特許請求の範囲に記載された発明に基づいて定められるものであり、上記実施形態に限定されるべきものではない。
【００１９】
例えば電磁波の一例としてマイクロ波を例に説明したが、他の波長域の電磁波であってもよい。また、従来のスラント型の点火プラグは、元々ロータリーエンジン用に実用化されたプラグであるが、マイクロ波等の電磁波利用型プラグとして使用する限りにおいては、レシプロエンジンにおいて使用しても優れた作用効果を奏する。また、内燃機関（エンジン）が使用する燃料としては、ガソリンに限らず、軽油、天然ガス等、他の種類の燃料でもよい。
【符号の説明】
【００２０】
１    点火プラグ
２    中心電極
３    絶縁碍子
４    主体金具
５    接地電極
６    放電電極
【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】
2017002899.tif 000007
【国際調査報告】
2017002899.tif 000008
2017002899.tif 000009
2017002899.tif 000010