(57)【要約】【課題】簡単な構成で耐汚損性を確保できるスパークプラグを提供すること。【解決手段】スパークプラグは、先端側から後端側へと軸線方向に延びる絶縁体と、絶縁体の外周側に配置されると共に燃焼室を有する内燃機関に取り付けられる円筒状の主体金具と、を備える。絶縁体は、主体金具が内燃機関に取り付けられたときに燃焼ガスに絶縁体が曝される暴露部の少なくとも一部に設けられた絶縁層を備え、絶縁層は、波長８〜１３μｍにおける放射率が９４％以上である。【選択図】図２
2019040775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側から後端側へと軸線方向に延びる絶縁体と、
前記絶縁体の外周側に配置されると共に燃焼室を有する内燃機関に取り付けられる円筒状の主体金具と、を備えるスパークプラグであって、
前記絶縁体は、前記主体金具が前記内燃機関に取り付けられたときに燃焼ガスに前記絶縁体が曝される暴露部の少なくとも一部に設けられた絶縁層を備え、
前記絶縁層は、波長８〜１３μｍにおける放射率が９４％以上であるスパークプラグ。
【請求項２】
前記絶縁体は、先端側に向かうにつれて縮径する縮径部を備え、
前記縮径部は、自身の少なくとも一部が前記主体金具に全周に亘って係止され、
前記絶縁層は、前記絶縁体のうち前記縮径部の先端側に隣接する先端部であり、前記縮径部よりも緩やかに縮径し、又は、前記軸線に沿って直線に延びる前記先端部の少なくとも後端部に設けられる請求項１記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記主体金具は、径方向の内側に向かって凸状に張り出す棚部を備え、
前記絶縁体は、前記棚部の後端面に全周に亘って係止される係止部を備え、
前記絶縁層は、前記絶縁体のうち前記係止部よりも先端側、且つ、前記棚部と軸線方向において重なる位置の少なくとも一部に設けられる請求項１記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記軸線に沿って前記絶縁体に形成された軸孔の内部に、自身の先端が前記絶縁体の先端よりも後端側に位置するように配置された中心電極と、
前記主体金具に電気的に接続されると共に、前記絶縁体よりも先端側に配置され、前記絶縁体の前記軸孔の先端側の開口端を外周側から全周に亘って覆う環状の接地電極と、を備え、
前記絶縁体の表面と、前記中心電極の表面と、前記接地電極の後端面と、によって前記燃焼室と連通するキャビティが形成され、
前記絶縁層は、前記キャビティを形成する前記絶縁体の前記表面の少なくとも一部に設けられている請求項１記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記絶縁層は、前記キャビティを形成する前記絶縁体の前記表面のうち前記中心電極の先端よりも後端側の少なくとも一部に設けられる請求項４記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記絶縁層は、前記暴露部の少なくとも一部に全周に亘って設けられた請求項１から５のいずれかに記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスパークプラグに関し、特に耐汚損性を確保できるスパークプラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグは、一般に、絶縁体で隔てられた２つの電極間に火花放電を生じさせて内燃機関の燃焼室内の混合気に点火する。しかし、混合気の不完全燃焼等によって生じたカーボンが絶縁体の表面に堆積して電極間の絶縁抵抗が低下し、印加電圧が要求電圧（火花放電が生じる電圧）を下回ると火花放電が生じなくなる。そこで、カーボンの堆積による絶縁体の汚損を防ぐ種々の技術が開発されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、軸線と交わる方向に突出する突起部を絶縁体に設ける技術が開示されている。特許文献１に開示される技術では、突起部に堆積したカーボンが中心電極と主体金具との間の導電経路となってエアギャップに放電が生じる。これにより、絶縁体に堆積したカーボンが焼失する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−４７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の技術に対して、より簡単な構成で耐汚損性を確保したいという要求がある。
【０００６】
本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、簡単な構成で耐汚損性を確保できるスパークプラグを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために本発明のスパークプラグは、先端側から後端側へと軸線方向に延びる絶縁体と、絶縁体の外周側に配置されると共に燃焼室を有する内燃機関に取り付けられる円筒状の主体金具と、を備える。絶縁体は、主体金具が内燃機関に取り付けられたときに燃焼ガスに絶縁体が曝される暴露部の少なくとも一部に設けられた絶縁層を備え、絶縁層は、波長８〜１３μｍにおける放射率が９４％以上である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載のスパークプラグによれば、絶縁体は、主体金具が内燃機関に取り付けられたときに燃焼ガスに絶縁体が曝される暴露部の少なくとも一部に絶縁層が設けられる。絶縁層は波長８〜１３μｍにおける放射率が９４％以上なので、熱放射で絶縁層が放出するエネルギーによって、絶縁層に堆積したカーボンを焼失させ易くできる。従って、耐汚損性を確保できる。
【０００９】
請求項２記載のスパークプラグによれば、絶縁体は先端側に向かうにつれて縮径する縮径部を備え、縮径部は自身の少なくとも一部が主体金具に全周に亘って係止される。絶縁体のうち縮径部の先端側に隣接し縮径部よりも緩やかに縮径する先端部の少なくとも後端部、又は、絶縁体のうち縮径部の先端側に隣接し軸線に沿って直線に延びる先端部の少なくとも後端部に絶縁層が設けられる。主体金具との距離が比較的近く、カーボンが堆積し易い先端部の後端部に絶縁層が設けられるので、請求項１の効果に加え、絶縁体の汚損を抑制する効果を向上できる。
【００１０】
請求項３記載のスパークプラグによれば、主体金具は径方向の内側に向かって凸状に棚部が張り出し、絶縁体は、係止部が、棚部の後端面に全周に亘って係止される。絶縁体のうち係止部よりも先端側、且つ、棚部と軸線方向において重なる位置の少なくとも一部に絶縁層が設けられる。棚部との距離が近く、カーボンが堆積し易い位置に絶縁層が設けられるので、請求項１の効果に加え、絶縁体の汚損を抑制する効果を向上できる。
【００１１】
請求項４記載のスパークプラグによれば、軸線に沿って絶縁体に形成された軸孔の内部に、自身の先端が絶縁体の先端よりも後端側に位置するように中心電極が配置される。絶縁体よりも先端側に配置された環状の接地電極は、主体金具に電気的に接続され、絶縁体の軸孔の先端側の開口端を外周側から全周に亘って覆う。絶縁体の表面と中心電極の表面と接地電極の後端面とによって形成されるキャビティは、燃焼室と連通する。絶縁層はキャビティを形成する絶縁体の表面の少なくとも一部に設けられるので、請求項１の効果に加え、キャビティ内の絶縁体の表面に堆積したカーボンを焼失させ易くすることができる。
【００１２】
請求項５記載のスパークプラグによれば、絶縁層は、キャビティを形成する絶縁体の表面のうち中心電極の先端よりも後端側の少なくとも一部に設けられる。絶縁体の表面のうち、中心電極の先端よりも先端側に比べてカーボンが堆積し易い位置に絶縁層が設けられるので、請求項４の効果に加え、絶縁体の汚損を抑制する効果を向上できる。
【００１３】
請求項６記載のスパークプラグによれば、絶縁層は、暴露部の少なくとも一部に全周に亘って設けられるので、絶縁層に堆積したカーボンを焼失させることにより、カーボンが堆積してできる軸線方向の導電路を分断できる。よって、請求項１から５のいずれかの効果に加え、絶縁体の汚損を抑制する信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１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。
【図２】図１の一部を拡大したスパークプラグの断面図である。
【図３】第２実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。
【図４】第３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。
【図５】図４の一部を拡大したスパークプラグの断面図である。
【図６】第４実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。
【図７】第５実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。
【図８】実施例および比較例におけるスパークプラグの絶縁抵抗と内燃機関の運転時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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は本発明の第１実施の形態におけるスパークプラグ１０の軸線Ｏを境にした片側断面図である。図１では、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から図７においても同じ）。図１に示すようにスパークプラグ１０は、絶縁体１１及び主体金具３０を備えている。
【００１６】
絶縁体１１は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等により形成された略円筒状の部材である。絶縁体１１は、軸線Ｏに沿って軸孔が貫通する。軸孔を形成する絶縁体１１の内周面１２の先端側には、先端側に向かって縮径する後端向き面１３が形成されている。絶縁体１１は、軸線Ｏ方向の中央に大径部１４が形成されている。大径部１４は、絶縁体１１のうち外径が最も大きい部分である。大径部１４の先端側に、大径部１４よりも外径の小さい小径部１５が連接されている。小径部１５の先端側に、縮径部１６を介して、小径部１５よりも外径の小さい先端部１７が連接されている。縮径部１６は、先端側へ向かうにつれて外周面が縮径する。
【００１７】
中心電極２０は、軸孔の先端側に挿入され軸線Ｏに沿って絶縁体１１に保持される棒状の電極である。中心電極２０は、軸線Ｏ方向に延びる軸部２１と、軸部２１に対して軸直角方向へ張り出す頭部２２と、が連接されている。頭部２２は後端向き面１３に係止され、軸部２１は先端を絶縁体１１から突出させて軸孔に配置されている。中心電極２０は、熱伝導性に優れる芯材が電極母材に埋設されている。電極母材は、Ｎｉを主体とする合金またはＮｉからなる金属材料で形成されており、芯材は銅または銅を主成分とする合金で形成されている。
【００１８】
頭部２２は、軸孔に充填された導電性を有するガラスからなる導電性シール２３によって、抵抗体２４と接続される。抵抗体２４は、導電性を有するガラスからなる導電性シール２５によって、端子金具２６と接続される。端子金具２６は、高圧ケーブル（図示せず）が接続される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。端子金具２６は先端側が絶縁体１１の軸孔に挿入されている。
【００１９】
主体金具３０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３０は、先端３１が、絶縁体１１の先端部１７の径方向の外側に位置する。主体金具３０は、絶縁体１１の先端部１７から小径部１５までを取り囲む胴部３２と、胴部３２の後端側に連接される座部３６と、座部３６の後端側に連接される接続部３７と、接続部３７の後端側に連接される工具係合部３８と、工具係合部３８の後端側に連接される後端部３９と、を備えている。胴部３２は、内燃機関（図示せず）のねじ穴に螺合するおねじ３３が外周に形成されており、絶縁体１１の縮径部１６を先端側から係止する棚部３４が内周に形成されている。
【００２０】
座部３６は、内燃機関（図示せず）のねじ穴とおねじ３３との隙間を塞ぐための部位であり、胴部３２の外径よりも外径が大きく形成されている。接続部３７は、主体金具３０を絶縁体１１に組み付けるときに、塑性変形して固定するための部位である。工具係合部３８は、内燃機関のねじ穴におねじ３３を締め付けるときに、レンチ等の工具を係合させる部位である。後端部３９は径方向の内側へ向けて屈曲し、大径部１４よりも後端側に位置する。主体金具３０の棚部３４から後端部３９までの部分は、絶縁体１１のうち小径部１５から大径部１４までの部分に、軸線Ｏ方向の圧縮荷重を加える。その結果、絶縁体１１の外周に主体金具３０が固定される。
【００２１】
接地電極４０は、主体金具３０の先端３１に接合される棒状の金属製（例えばニッケル基合金製）の部材である。接地電極４０は、先端部が、中心電極２０と間隙（火花ギャップ）を介して対向する。本実施の形態では、接地電極４０は屈曲している。
【００２２】
図２は図１の一部を拡大したスパークプラグ１０の断面図である。図２では、スパークプラグ１０の軸線Ｏ方向の両端側の図示が省略されている（図３においても同じ）。図２に示すように絶縁体１１の縮径部１６は、外周面が先端側に向かうにつれて縮径する。主体金具３０の棚部３４は、胴部３２から径方向の内側に向けて凸状に張り出す部位である。棚部３４は、胴部３２の全周に亘って設けられている。
【００２３】
棚部３４の後端面３５と縮径部１６との間にパッキン４１が介在する。パッキン４１は、主体金具３０を構成する金属材料よりも軟質の軟鋼板等の金属材料で形成される円環状の板材である。絶縁体１１の縮径部１６の径方向の一部（係止部４２）にパッキン４１が密着して、パッキン４１が全周に亘って軸線Ｏ方向に圧縮される。これにより、棚部３４の後端面３５と縮径部１６との間の気密を確保できる。
【００２４】
絶縁体１１の係止部４２は、全周に亘って、パッキン４１を介して棚部３４の後端面３５に係止される。内燃機関（図示せず）のねじ穴に主体金具３０のおねじ３３を締結してスパークプラグ１０が内燃機関に取り付けられると、絶縁体１１のうち係止部４２（パッキン４１が密着した部分）よりも先端側の部分の外周面４３及び先端面４３ａは、燃焼室内の燃焼ガスに曝される。先端面４３ａは軸線Ｏ方向の先端側を向く面であり、面取りされた角面は先端面４３ａに含まれる。
【００２５】
なお、主体金具３０の胴部３２は、０．１ｍｍ以上の隙間をあけて外周面４３を外周側から取り囲む。一方、中心電極２０の軸部２１と絶縁体１１の内周面１２との隙間Ｇは０．１ｍｍ未満に設定されており狭いので、絶縁体１１の内周面１２は燃焼ガスに曝されない。よって、本実施形態では、絶縁体１１のうち係止部４２（パッキン４１が密着した部分）よりも先端側の部分の外周面４３及び先端面４３ａが暴露部に該当する。
【００２６】
先端部１７は、絶縁体１１のうち縮径部１６の先端側に隣接する部分である。先端部１７は、先端側に向かうにつれて縮径部１６よりも緩やかに略一様に縮径している。先端部１７の後端部１８（縮径部１６の先端側に隣接する部分）は、棚部３４と軸線Ｏ方向において重なり、棚部３４の径方向の内側に位置する。縮径部１６よりも緩やかに縮径する後端部１８には、全周に亘って絶縁層４４が設けられている。絶縁層４４は、波長８〜１３μｍにおける放射率が９４％以上の値を示す層である。
【００２７】
本実施の形態では、絶縁層４４は、酸化鉄を主成分とする無機顔料塗料を用いた焼き付け塗装により、暴露部４３の一部に環状に形成されている。絶縁層４４の軸線Ｏ方向の長さは、棚部３４と対向する範囲内に設定されている。絶縁層４４は、絶縁層４４の機械的強度を確保しつつ絶縁層４４を剥離し難くできる厚さに適宜設定される。絶縁層４４は、スパークプラグ１０の使用環境下における絶縁抵抗などの電気特性が、絶縁体１１の電気特性と同等であることが望ましい。
【００２８】
絶縁層４４の放射率εは、以下のようにして測定される。まず、放射率を測定する試料を準備する。試料は、縦・横の寸法を５０×１００ｍｍ以上１５０×３００ｍｍ以下とし、試料の厚さは試料の短辺の少なくとも１／１０以下とする。試料のうち放射率を測定しようとする側の表面（以下「試料表面」と称す）の形状は平面とし、試料表面の凹凸の差は１ｍｍ以内とする。なお、本実施の形態のように焼き付け塗装によって絶縁層を得る場合は、アルミナ等の絶縁体で形成された基材の表面に塗料を一様に塗布して絶縁層を形成し、絶縁層が形成された面を試料表面とする。試料表面のうち、その半分に放射率９５％以上の既知の黒色つや消し塗料を一様に塗布する（以下、この部分を「黒体化部分」と称す）。
【００２９】
次に、試料表面に配置した接触式温度計（熱電対）が３００℃となるように試料の裏面を加熱する。赤外線放射温度計の放射率指定目盛を完全黒体の位置に合わせ、試料表面の黒体化部分が出す放射熱量を試料表面のほぼ垂直方向から測定し、その読みが温度計の値（３００℃）と一致することを確かめる。赤外線放射温度計は、少なくとも８〜１３μｍの応答波長範囲をもつものを用いる。
【００３０】
次いで、赤外線放射温度計の放射率指定目盛を完全黒体の位置に合わせたまま、試料表面の黒体化部分以外の温度を測定し、その読みをＴ（℃）とする。放射率（％）をε＝Ｔ／３００・１００の式により算出する。なお、接触式温度計は熱電対の他、サーミスタや測温抵抗体などを用いることができる。
【００３１】
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、中心電極２０を絶縁体１１の軸孔に挿入し、軸部２１の先端が軸孔から外部に露出するように配置する。次いで、導電性シール２３，２５及び抵抗体２４を軸孔に形成しつつ、端子金具２６を軸孔に挿入する。これにより、端子金具２６と中心電極２０との導通を確保しつつ、端子金具２６を絶縁体１１の後端に固定する。次に、焼き付け塗装によって絶縁体１１に絶縁層４４を設けた後、接地電極４０が予め接合された主体金具３０に絶縁体１１を挿入し、接続部３７及び後端部３９を屈曲して主体金具３０を絶縁体１１に組み付ける。次いで、接地電極４０の先端部が中心電極２０と対向するように接地電極４０を曲げ加工し、スパークプラグ１０を得る。
【００３２】
スパークプラグ１０は、絶縁体１１のうち、主体金具３０が内燃機関（図示せず）に取り付けられたときに燃焼ガスに曝される暴露部４３の少なくとも一部に絶縁層４４が設けられているので、熱放射で絶縁層４４が放出するエネルギーによって、絶縁層４４に堆積したカーボンを焼失させ易くできる。従って、内燃機関の始動時やアイドル運転時などの暴露部４３の温度が比較的低いときも、耐汚損性を確保できる。
【００３３】
なお、カーボン自体の放射率は９５％程度なので、絶縁体１１のうちカーボン（煤）が堆積した部分は、絶縁体１１のそれ以外の部分に比べて放射熱量を多くできる。しかし、堆積したカーボンによる放射熱量によってカーボンが焼失する前にリークが生じ、中心電極２０と接地電極４０との間に火花放電が生じ難くなる。これに対し、スパークプラグ１０は絶縁体１１に予め絶縁層４４が設けられているので、絶縁層４４にカーボンが堆積してリークが生じる前に、絶縁層４４の放射熱量によって、絶縁層４４に堆積したカーボンを焼失させることができる。
【００３４】
絶縁層４４は、縮径部１６の先端側に隣接する先端部１７の後端部１８に設けられている。後端部１８は、主体金具３０との径方向の距離が近く、通常は温度が上昇し難いのでカーボンが堆積し易いが、この部分に絶縁層４４を設けることにより堆積したカーボンを焼失できる。よって、絶縁体１１の汚損を抑制する効果を向上できる。
【００３５】
また、絶縁層４４は、絶縁体１１のうち係止部４２よりも先端側、且つ、棚部３４と軸線Ｏ方向において重なる位置の少なくとも一部に設けられている。この部分は、棚部３４との径方向の距離が近く、通常は温度が上昇し難いのでカーボンが堆積し易いが、この部分に絶縁層４４を設けることにより堆積したカーボンを焼失できる。よって、絶縁体１１の汚損を抑制する効果を向上できる。
【００３６】
絶縁層４４は、棚部３４と軸線Ｏ方向において重なる部分に設けられているので、それよりも先端側に絶縁層４４が設けられる場合に比べて、絶縁体１１に設けられた絶縁層４４の過熱を抑制できる。絶縁層４４が火種にならないようにできるので、耐汚損性を確保しつつプレイグニッション（過早着火）を防止できる。
【００３７】
絶縁層４４は、暴露部４３の一部に全周に亘って設けられているので、絶縁層４４に堆積したカーボンを焼失させることにより、カーボンの堆積による軸線Ｏ方向の導電路を分断できる。よって、絶縁層４４が周方向に離散的に配置されている場合に比べて、絶縁体１１の汚損を抑制する信頼性を確保できる。
【００３８】
次に図３を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、絶縁体１１の先端部１７の後端部１８が、先端側に向かうにつれて縮径する場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、絶縁体５１の先端部５２の後端部５３が、軸線Ｏに沿って直線に延びる場合について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図３は第２実施の形態におけるスパークプラグ５０の軸線Ｏを含む断面図である。
【００３９】
図３に示すようにスパークプラグ５０の絶縁体５１は、縮径部１６の先端側に隣接する先端部５２を備えている。先端部５２は、軸線Ｏに沿って直線に延びる後端部５３を備え、後端部５３よりも先端側の部分は、後端部５３の外径以下の円錐台状ないしは円筒状に形成されている。先端部５２の後端部５３（縮径部１６の先端側に隣接する部分）は、棚部３４と軸線Ｏ方向において重なり、棚部３４の径方向の内側に位置する。
【００４０】
内燃機関（図示せず）のねじ穴に主体金具３０のおねじ３３を締結してスパークプラグ５０が内燃機関に取り付けられると、絶縁体５１のうち係止部４２（パッキン４１が密着した部分）よりも先端側の部分の外周面５４及び先端面５４ａは、燃焼室内の燃焼ガスに曝される。よって、本実施形態では、絶縁体５１のうち係止部４２（パッキン４１が密着した部分）よりも先端側の部分の外周面５４及び先端面５４ａが暴露部に該当する。なお、先端面５４ａは軸線Ｏ方向の先端側を向く面であり、丸みが付された丸面は先端面５４ａに含まれる。
【００４１】
主体金具３０の胴部３２は、０．１ｍｍ以上の隙間をあけて外周面５４を外周側から取り囲む。後端部５３には、波長８〜１３μｍにおける放射率が９４％以上の値を示す絶縁層５５が、全周に亘って設けられている。本実施の形態では、絶縁層５５は無機顔料塗料を用いた焼き付け塗装により後端部５３の範囲内に形成されている。また、絶縁層５５の軸線Ｏ方向の長さは、棚部３４と対向する範囲内である。
【００４２】
スパークプラグ５０によれば、絶縁層５５は、縮径部１６の先端側に隣接する先端部５２の後端部５３に設けられている。後端部５３は、主体金具３０との径方向の距離が近く、通常は温度が上昇し難いのでカーボンが堆積し易いが、この部分に絶縁層５５を設けることにより堆積したカーボンを焼失させ易くできる。よって、絶縁体５１の汚損を抑制する効果を向上できる。
【００４３】
次に図４を参照して第３実施の形態について説明する。第１実施の形態および第２実施の形態では、中心電極２０と接地電極４０とのギャップを絶縁体１１，５１の外に設けるスパークプラグ１０，５０について説明した。これに対し第３実施の形態では、絶縁体６１の内側に中心電極７０と接地電極９０とのギャップを設けるスパークプラグ６０について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４は第３実施の形態におけるスパークプラグ６０の軸線Ｏを境にした片側断面図である。図４に示すようにスパークプラグ６０は、絶縁体６１、中心電極７０及び接地電極９０を備えている。
【００４４】
絶縁体６１は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等により形成された略円筒状の部材である。絶縁体６１は、軸線Ｏに沿って軸孔が貫通する。軸孔を形成する絶縁体６１の内周面６２の先端側には、先端側に向かって縮径する後端向き面６３が形成されている。絶縁体６１は、軸線Ｏ方向の中央に大径部６４が形成されている。大径部６４は、絶縁体６１のうち外径が最も大きい部分である。大径部６４の先端側に、大径部６４よりも外径の小さい小径部６５が連接されている。小径部６５の先端側に、縮径部６６を介して、小径部６５よりも外径の小さい先端部６７が連接されている。縮径部６６は、先端側へ向かうにつれて外周面が縮径する。
【００４５】
中心電極７０は、軸孔の先端側に挿入され軸線Ｏに沿って絶縁体６１に保持される棒状の電極である。中心電極７０は、軸線Ｏ方向に延びる軸部７１と、軸部７１に対して軸直角方向へ張り出す頭部７２と、が連接されている。頭部７２は後端向き面６３に係止されている。中心電極７０は、熱伝導性に優れる芯材が電極母材に埋設されている。電極母材は、Ｎｉを主体とする合金またはＮｉからなる金属材料で形成されており、芯材は銅または銅を主成分とする合金で形成されている。
【００４６】
頭部７２は、軸孔に充填された導電性を有するガラスからなる導電性シール７３によって、端子金具７４と接続される。端子金具７４は、高圧ケーブル（図示せず）が接続される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。端子金具７４は先端側が軸孔に挿入されている。
【００４７】
主体金具８０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８０の先端８１は、軸線Ｏ方向において、絶縁体６１の先端６１ａと同じ位置に配置されている。主体金具８０は、絶縁体６１の先端部６７から小径部６５までを取り囲む胴部８２と、胴部８２の後端側に連接される座部８６と、座部８６の後端側に連接される接続部８７と、接続部８７の後端側に連接される工具係合部８８と、工具係合部８８の後端側に連接される後端部８９と、を備えている。胴部８２は、内燃機関（図示せず）のねじ穴に螺合するおねじ８３が外周に形成されており、絶縁体６１の縮径部６６を先端側から係止する棚部８４が内周に形成されている。
【００４８】
座部８６は、内燃機関（図示せず）のねじ穴とおねじ８３との隙間を塞ぐための部位である。接続部８７は、主体金具８０を絶縁体６１に組み付けるときに、塑性変形して固定するための部位である。工具係合部８８は、内燃機関のねじ穴におねじ８３を締め付けるときに、レンチ等の工具を係合させる部位である。後端部８９は径方向の内側へ向けて屈曲し、大径部６４よりも後端側に位置する。主体金具８０の棚部８４の後端面８５から後端部８９までの部分は、絶縁体６１のうち小径部６５から大径部６４までの部分に、パッキン４１を介して軸線Ｏ方向の圧縮荷重を加える。その結果、絶縁体６１の外周に主体金具８０が固定される。接地電極９０は、主体金具８０の先端８１に接合される環状の金属製（例えばニッケル基合金製）の部材である。接地電極９０は、中心電極７０と間隙を介して対向する。
【００４９】
図５は図４の一部を拡大したスパークプラグ６０の断面図である。図５では、スパークプラグ６０の後端側の図示が省略されている（図６及び図７においても同じ）。図５に示すように絶縁体６１は、先端部６７の先端部分に、内径が、内周面６２の内径に比べて大きい孔部６８を有している。軸部７１（中心電極７０）の先端７５は、絶縁体６１の先端６１ａよりも後端側に位置する。孔部６８の開口端６９は、主体金具８０に接合された接地電極９０によって、外周側から全周に亘って覆われる。
【００５０】
絶縁体６１の孔部６８の内側に、接地電極９０よりも後端側に位置する絶縁体６１の表面（具体的には孔部６８の内面９２）、軸部７１（中心電極７０）の表面７６及び接地電極９０の後端面９１に囲まれたキャビティ９３が形成される。内燃機関（図示せず）のねじ穴に主体金具８０のおねじ８３を締結してスパークプラグ６０が内燃機関に取り付けられると、孔部６８の内面９２は、燃焼室内の燃焼ガスに曝される。
【００５１】
なお、軸部７１（中心電極７０）と絶縁体６１のうち孔部６８よりも後端側の内周面６２との隙間Ｇは０．１ｍｍ未満に設定されており狭いので、絶縁体６１の内周面６２は燃焼ガスに曝される暴露部に該当しない。よって、本実施形態では、絶縁体６１のうち孔部６８の内面９２（内周面および先端向き面）が、燃焼ガスに曝される暴露部に該当する。
【００５２】
キャビティ９３を形成する絶縁体６１の表面（具体的には孔部６８の内面９２）には、絶縁層９４が形成されている。絶縁層９４は、波長８〜１３μｍにおける放射率が９４％以上の値を示す層である。本実施の形態では、絶縁層９４は、絶縁体６１の孔部６８の内面９２のうち軸部７１の先端７５よりも後端側の部分（孔部６８の内面９２の内周面の一部および先端向き面）に、軸部７１を囲むように環状に形成されている。
【００５３】
スパークプラグ６０は、高電圧が印加されることによって中心電極７０と接地電極９０との間で放電が生じると、キャビティ９３内の気体が励起されてキャビティ９３内にプラズマが形成される。キャビティ９３内に形成されたプラズマが膨張しキャビティ９３内の圧力が高まると、プラズマは火花状に接地電極９０から噴出し、混合気に着火する。
【００５４】
スパークプラグ６０は、キャビティ９３を形成する絶縁体６１の表面（孔部６８の内面９２）に絶縁層９４が形成されているので、絶縁層９４が出す放射熱量によって、絶縁層９４に堆積したカーボンを焼失させ易くできる。これにより、絶縁体６１の耐汚損性を確保できる。また、キャビティ９３を形成する絶縁体６１の表面（孔部６８の内面９２）のうち、中心電極７０の先端７５よりも先端側（図５下側）に比べてカーボンが堆積し易い位置（中心電極７０の先端７５よりも後端側の少なくとも一部）に絶縁層９４が設けられているので、絶縁体６１の汚損を抑制する効果を向上できる。
【００５５】
図６を参照して第４実施の形態について説明する。第３実施の形態では、絶縁体６１が一部材で形成される場合について説明した。これに対し第４実施の形態では、複数の部材で絶縁体が形成される場合について説明する。なお、第３実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図６は第４実施の形態におけるスパークプラグ１００の軸線Ｏを含む断面図である。
【００５６】
図６に示すようにスパークプラグ１００は、第１絶縁体１０１、第２絶縁体１０５、中心電極１１０、主体金具１２０及び接地電極１３０を備えている。第１絶縁体１０１及び第２絶縁体１０５は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等により形成された略円筒状の部材である。第１絶縁体１０１は、内周面１０２が、軸線Ｏに沿って貫通する第１絶縁体１０１の軸孔を形成する。第１絶縁体１０１は、軸線Ｏに沿って延びる第１部１０３と、第１絶縁体１０１の先端を成し、第１部１０３の径方向の内側から先端側へ突出する円環状の第２部１０４と、を備えている。
【００５７】
第２絶縁体１０５は、第１絶縁体１０１の第１部１０３の径方向の外側に隣接して配置される部材であり、先端側へ向かうにつれて外径が縮径する縮径部１０６と、縮径部１０６の先端側に隣接する先端部１０７と、を備えている。先端部１０７は、第１絶縁体１０１の第２部１０４よりも先端側に突出している。
【００５８】
中心電極１１０は、ニッケル基合金等で形成された棒状の部材であり、軸孔の先端側に配置される。中心電極１１０の先端１１１は、第１絶縁体１０１の第２部１０４よりも先端側に位置する。また、中心電極１１０の先端１１１は、第２絶縁体１０５の先端１０５ａよりも後端側に位置する。
【００５９】
主体金具１２０は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成される部材であり、座部８６（図４参照）の先端側に連接される胴部１２１と、胴部１２１の先端に接合されたリング部材１２５と、を備えている。胴部１２１は、内燃機関（図示せず）のねじ穴に螺合するおねじが外周に形成されており、第２絶縁体１０５の縮径部１０６を先端側から係止する棚部１２２が内周に形成されている。棚部１２２の後端面１２３と縮径部１０６との間にパッキン１２４が介在する。
【００６０】
第２絶縁体１０５に周りが囲まれてできる開口の開口端１０９は、主体金具１２０のリング部材１２５に接合された接地電極１３０によって、外周側から全周に亘って覆われる。第２絶縁体１０５の内側に、接地電極１３０よりも後端側に位置する第１絶縁体１０１及び第２絶縁体１０５の表面（具体的には、第１絶縁体１０１の外面１３２及び第２絶縁体１０５の内周面１０８）、中心電極１１０の表面１１２及び接地電極１３０の後端面１３１に囲まれたキャビティ１３３が形成される。
【００６１】
内燃機関（図示せず）のねじ穴に主体金具１２０のおねじを締結してスパークプラグ１００が内燃機関に取り付けられると、第１絶縁体１０１の外面１３２及び第２絶縁体１０５の内周面１０８は、燃焼室内の燃焼ガスに曝される。なお、中心電極１１０と第１絶縁体１０１の内周面１０２との隙間Ｇは０．１ｍｍ未満に設定されており狭いので、第１絶縁体１０１の内周面１０２は燃焼ガスに曝されない。よって、本実施形態では、第１絶縁体１０１の外面１３２と第２絶縁体１０５の内周面１０８とが、絶縁体のうち燃焼ガスに曝される暴露部に該当する。
【００６２】
キャビティ１３３を形成する絶縁体の表面（第１絶縁体１０１の外面１３２及び第２絶縁体１０５の内周面１０８）には、絶縁層１３４が形成されている。絶縁層１３４は、波長８〜１３μｍにおける放射率が９４％以上の値を示す層である。本実施の形態では、絶縁層１３４は、キャビティ１３３のうち円環状の溝状の部分、即ち、第１絶縁体１０１の外周面および第２絶縁体１０５の内周面１０８に形成されている。絶縁層１３４は、第１絶縁体１０１の外面１３２及び第２絶縁体１０５の内周面１０８のうち、中心電極１１０の先端１１１よりも後端側の部分に、中心電極１１０を取り囲むように環状に形成されている。これにより、第４実施の形態におけるスパークプラグ１００は、第３実施の形態におけるスパークプラグ６０と同様の作用効果が得られる。
【００６３】
次に図７を参照して第５実施の形態について説明する。第３実施の形態および第４実施の形態では、中心電極７０，１１０の先端７５，１１１が平坦状に形成される場合について説明した。これに対し第５実施の形態では、中心電極１５０の先端１５４が段差状に形成される場合について説明する。なお、第３実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図７は第５実施の形態におけるスパークプラグ１４０の軸線Ｏを含む断面図である。
【００６４】
図７に示すようにスパークプラグ１４０は、絶縁体１４１、中心電極１５０、主体金具１６０及び接地電極１７０を備えている。絶縁体１４１は、高温下の絶縁性や機械的特性に優れるアルミナ等により形成された略円筒状の部材である。絶縁体１４１は、内周面１４２が、軸線Ｏに沿って貫通する絶縁体１４１の軸孔を形成する。絶縁体１４１は、先端側へ向かうにつれて外径が縮径する縮径部１４３と、縮径部１４３の先端側に隣接する先端部１４４と、を備えている。先端部１４４は、自身の先端部分に、内周面１４２の内径よりも内径が大きい孔部１４５を有している。
【００６５】
中心電極１５０は、ニッケル基合金等で形成された棒状の部材であり、軸孔の先端側に軸部１５１が配置されている。中心電極１５０は、軸部１５１の外径よりも外径の小さい小径部１５３が、軸部１５１の先端側に隣接して設けられている。小径部１５３と軸部１５１との間には、段部１５２が形成されている。段部１５２は絶縁体１４１のうち孔部１４５よりも後端側に配置され、小径部１５３の先端１５４は、絶縁体１４１の先端１４１ａよりも後端側に位置する。
【００６６】
主体金具１６０は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成される部材であり、座部８６（図４参照）の先端側に連接される胴部１６１を備えている。胴部１６１は、内燃機関（図示せず）のねじ穴に螺合するおねじが外周に形成されており、絶縁体１４１の縮径部１４３を先端側から係止する棚部１６２が内周に形成されている。棚部１６２の後端面１６３と縮径部１４３との間にパッキン１６４が介在する。
【００６７】
孔部１４５の開口端１４６は、主体金具１６０に接合された接地電極１７０によって、外周側から全周に亘って覆われる。先端部１４４の内側に、接地電極１７０よりも後端側に位置する絶縁体１４１の表面（具体的には絶縁体１４１のうち中心電極１５０の段部１５２よりも先端側の内面１７２）、中心電極１５０の表面１５５及び接地電極１７０の後端面１７１に囲まれたキャビティ１７３が形成される。
【００６８】
内燃機関（図示せず）のねじ穴に主体金具１６０のおねじを締結してスパークプラグ１４０が内燃機関に取り付けられると、絶縁体１４１のうち中心電極１５０の段部１５２よりも先端側の内面１７２は、燃焼室内の燃焼ガスに曝される。なお、中心電極１５０の軸部１５１と、絶縁体１４１のうち中心電極１５０の段部１５２よりも後端側の内周面１４２との隙間Ｇは０．１ｍｍ未満に設定されており狭いので、絶縁体１４１の内周面１４２は燃焼ガスに曝されない。よって、本実施形態では、絶縁体１４１のうち中心電極１５０の段部１５２よりも先端側の内面１７２が、絶縁体１４１のうち燃焼ガスに曝される暴露部に該当する。
【００６９】
キャビティ１７３を形成する絶縁体１４１の表面（絶縁体１４１のうち中心電極１５０の段部１５２よりも先端側の内面１７２）には、絶縁層１７４が形成されている。絶縁層１７４は、波長８〜１３μｍにおける放射率が９４％以上の値を示す層である。本実施の形態では、絶縁層１７４は、絶縁体１４１のうち、孔部１４５よりも後端側で、且つ、中心電極１５０の段部１５２よりも先端側の部分（内周面１４２の先端側の一部）に、全周に亘って形成されている。即ち絶縁層１７４は、絶縁体１４１の内面１７２のうち中心電極１５０の先端１５４よりも後端側の部分に、軸線Ｏを取り囲むように環状に形成されている。これにより、第５実施の形態におけるスパークプラグ１４０は、第３実施の形態におけるスパークプラグ６０と同様の作用効果が得られる。
【実施例】
【００７０】
本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００７１】
試験者は、第５実施の形態におけるスパークプラグ１４０と同等の実施例におけるサンプルを準備した。比較例として、絶縁層１７４を省略した以外は、実施例におけるサンプルと同じサンプルを準備した。なお、絶縁層１７４は酸化クロム及び酸化鉄を含有する塗料の焼き付け塗装により形成し、絶縁層１７４の波長８〜１３μｍにおける放射率は９４％であった。
【００７２】
試験者は、排気量１．３リットルの４気筒ガソリンエンジンの各気筒にサンプル（スパークプラグ）を取り付け、エンジンを作動した。エンジンには空燃比１０の混合気を供給し、エンジンの回転数が７００ｒｐｍ、冷却水の温度が３０℃となるようにエンジンを運転し、その間のサンプルの絶縁抵抗を測定した。
【００７３】
図８は実施例および比較例におけるスパークプラグの絶縁抵抗と運転時間との関係を示す図である。図８に示す絶縁抵抗は、各気筒に取り付けられた４本のサンプルの平均値である。図８に示すように実施例におけるサンプルは、エンジンの運転開始から３５０秒間は初期の絶縁抵抗を維持し、運転開始から４００秒後に１０００ＭΩ程度に絶縁抵抗が低下した。これに対し比較例におけるサンプルは、運転開始から５０秒後に１００ＭΩ程度に絶縁抵抗が低下した。
【００７４】
この実施例によれば、絶縁体１４１に絶縁層１７４を設けることにより、アイドル運転時や始動時など絶縁体１４１の温度が低くなる運転条件においても、耐汚損性を確保できることが明らかになった。
【００７５】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００７６】
実施の形態では、焼き付け塗装によって絶縁層４４，５５，９４，１３４，１７４が形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。他の手段によって絶縁層を形成することは当然可能である。絶縁層を形成する他の手段としては、例えば溶射が挙げられる。また、絶縁層を有する部材を絶縁体の表面に接着したり係合したりすることも可能である。
【００７７】
実施の形態では、パッキン４１，１２４，１６４を介して主体金具３０，８０，１２０，１６０に絶縁体１１，５１，６１，１０１，１４１を係止する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。パッキン４１，１２４，１６４を省略して、主体金具３０，８０，１２０，１６０に絶縁体１１，５１，６１，１０１，１４１を係止することは当然可能である。パッキン４１，１２４，１６４を省略する場合には、主体金具３０，８０，１２０，１６０の棚部３４，８４，１２２，１６２が絶縁体１１，５１，６１，１０１，１４１に密着した部分が、絶縁体１１，５１，６１，１０１，１４１の係止部である。
【００７８】
実施の形態では説明を省略したが、耐火花消耗性を向上させるため、貴金属を含有するチップを中心電極２０，７０，１１０，１５０や接地電極４０，９０，１３０，１７０に設けることは当然可能である。
【００７９】
第１実施の形態および第２実施の形態では、主体金具３０に接合された接地電極４０を屈曲させる場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではない。屈曲した接地電極４０を用いる代わりに、直線状の接地電極４０を用いることは当然可能である。この場合には、主体金具３０の先端側を軸線Ｏ方向に延ばし、直線状の接地電極４０を主体金具３０に接合して、接地電極４０の先端部を中心電極２０の先端面や側面と対向させる。
【符号の説明】
【００８０】
１０，５０，６０，１００，１４０  スパークプラグ
１１，５１，６１，１４１  絶縁体
１６  縮径部
１７，５２  先端部
１８，５３  先端部の後端部
３０，８０，１２０，１６０  主体金具
３４  棚部
３５  棚部の後端面
４２  係止部
４３，５４  外周面（暴露部）
４３ａ，５４ａ  先端面（暴露部）
４４，５５，９４，１３４，１７４  絶縁層
６１ａ，１０５ａ，１４１ａ  絶縁体の先端
６９，１０９，１４６  開口端
７０，１１０，１５０  中心電極
７５，１１１，１５４  中心電極の先端
７６，１１２，１５５  中心電極の表面
９０，１３０，１７０  接地電極
９１，１３１，１７１  接地電極の後端面
９２，１７２  絶縁体の内面（暴露部）
９３，１３３，１７３  キャビティ
１０１  第１絶縁体（絶縁体の一部）
１０５  第２絶縁体（絶縁体の一部）
１０８  絶縁体の内周面（暴露部）
１３２  絶縁体の外面（暴露部）
Ｏ    軸線
【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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