(57)【要約】【課題】中心電極の先端部に、外周面に導体筒を装着した絶縁筒を装着した点火プラグであっても、内部に残留する気体によって生じる不具合を回避することができる点火プラグを提供することであって、中心電極２は、外部からの給電を受ける端子部２０を備えた後端部２１と、後端部２１より小径で電極チップ部を備えた先端部２２とからなり、先端部２２に、外周面に導体筒２Ａを装着した絶縁筒２Ｂを装着し、導体筒２Ａは、一端の内周面に絶縁筒２Ｂの抜け防止用リング２Ｃを配設するとともに、他端の外周面を中心電極２の後端部２１と接合し、抜け防止用リング２Ｃの絶縁筒２Ｂとの当接面に形成した凹凸部からなる気体排出機構６を設け内部に残存する気体を外部に排出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地電極との間で外部からの給電によって火花放電を生じさせる中心電極と、
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を備え、
前記中心電極は、外部からの給電を受ける端子部を備えた後端部と、該後端部より小径で電極チップ部を備えた先端部とからなり、
該先端部に、外周面に導体筒を装着した絶縁筒を装着し、
前記導体筒は、一端の内周面に絶縁筒の抜け防止用リングを配設するとともに、他端の外周面を前記中心電極の後端部と接合し、
内部に残存する気体を外部に排出する気体排出機構を設けた点火プラグ。
【請求項２】
前記気体排出機構は、前記抜け防止用リングの絶縁筒との当接面に形成した凹凸部とした請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
接地電極との間で外部からの給電によって火花放電を生じさせる中心電極と、
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を備え、
前記中心電極は、外部からの給電を受ける端子部を備えた後端部と、該後端部より小径で電極チップ部を備えた先端部とからなり、
該先端部に、外周面に導体筒を装着した絶縁筒を装着し、
前記軸孔の接地電極側の解放端部に絶縁筒の抜けを防止し用の段差部を設け、
前記導体筒は、反接地電極側の端部を前記中心電極の後端部と接合し、
内部に残存する気体を外部に排出する気体排出機構を設けた点火プラグ。
【請求項４】
前記気体排出機構は、前記段差部の絶縁筒との当接面に形成した凹凸部とした請求項３に記載の点火プラグ。
【請求項５】
前記気体排出機構は、前記導体筒と中心電極の後端部との接合箇所に形成した隙間とした請求項１から請求項４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】
本発明は、火花放電のための高電圧及び火花放電にエネルギとして供給される電磁波を照射する点火プラグに関するものである。
【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、このプラズマを電磁波（マイクロ波）により拡大させるプラズマ発生装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。このプラズマ発生装置においては、火花放電のための放電電流（放電のためのエネルギ）と電磁波発生装置（以下、電磁波発振器という）からの電磁波のエネルギとを混合する混合回路を備えた混合器が設けられており、この混合器は点火プラグの入力端子となる接続端子部に接続されている。これにより、火花放電のための高電圧（放電電流）と電磁波とは同じ伝送線路（電路）を通って点火プラグに給電される。従って、点火プラグの中心電極は、スパーク放電電極と電磁波照射用アンテナとを兼用する。【０００３】
しかし、このプラズマ発生装置に使用される一般的な点火プラグの中心電極（以下、点火コイルと接続される端子部から接地電極との間で放電ギャップを形成する先端部分までを総称して中心電極とよぶ。以下同じ。）は、通常、先端部を除き、鉄を主成分とする合金から構成されている。そのため、電磁波発振器から供給される電磁波は、中心電極表面を流れることとなるが、透磁率の高い鉄を主成分とするため、また、内部に抵抗を内蔵しているため大きな電力損失を伴うこととなり、十分な電磁波の照射を行うためには電磁波発振器を小型化することができなかった。【０００４】
また、火花放電のための放電電流及び電磁波は、共に中心電極の先端部分から出力される。そのため、中心電極先端と接地電極との間における、放電電流及び電磁波によって生じる電界強度は中心電極の軸芯部分が最も高くなる。このため、放電電流及び電磁波によって生じる電界強度が重畳されることとなり、中心電極の軸芯が最も高温となり、中心電極先端部分が溶損しやすいという不具合があった。【０００５】
本発明者らは、かかる問題点に対処するため、電磁波の伝送路として、中心電極ではなく、中心電極を覆うように構成した導体筒を用い、電力損失を低減するとともに、電界強度が中心電極の軸心に重畳することなく、中心電極の先端部分か溶損することを防止する点火プラグを提案している（例えば、特許文献２〜特許文献３）。【０００６】
一般的な点火プラグは、絶縁碍子の軸穴に電極チップ部を備えた先端中心電極と外部からの給電を受ける端子部を備えた後端中心電極とを挿通し、両者の間に充填する抵抗体粉末とともに加熱することで封着し、絶縁碍子内に中心電極を固定する。一方、本発明者等が提案する点火プラグの中心電極は、外部からの給電を受ける端子部を備えた後端部と、後端部より小径で電極チップ部を備えた先端部とからなり、この先端部に、外周面に導体筒を装着した絶縁筒を装着して、導体筒の中心電極後端部と接する端部の外周面を中心電極後端部と接合するようにしている。導体筒の反接合端は内部の絶縁筒が抜け落ちることを防止するために内部周面に抜け防止用リングを配設している。【０００７】
このため、点火プラグの内部、例えば、絶縁筒外周面と導体筒内周面との間隙に気体が残留する場合がある。構造上、この間隙に気体が残留すると排出経路がなく。内燃機関に取り付けて使用すると温度上昇に伴って残留する気体が膨張し、導体筒の接合が外れたり絶縁筒が損傷したりするといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−０３６１９８号公報
【特許文献２】特願２０１３−１６０８６２
【特許文献３】特願２０１４−０８８６３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、中心電極の先端部に、外周面に導体筒を装着した絶縁筒を装着した点火プラグであっても、内部に残留する気体によって生じる不具合を回避することができる点火プラグを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、接地電極との間で外部からの給電によって火花放電を生じさせる中心電極と、
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を備え、
前記中心電極は外部からの給電を受ける端子部を備えた後端部と、該後端部より小径で電極チップ部を備えた先端部とからなり、
該先端部に、外周面に導体筒を装着した絶縁筒を装着し、
前記導体筒は、一端の内周面に絶縁筒の抜け防止用リングを配設するとともに、他端の端部を前記中心電極の後端部と接合し、
内部に残存する気体を外部に排出する気体排出機構を設けた点火プラグである。【００１１】
本発明の点火プラグは、点火プラグの内部、例えば、中心電極の先端部外周面に装着する導体筒と絶縁筒との間隙に残存する気体を外部に排出する気体排出機構を設けたから、内燃機関に取り付けて使用しても、導体筒の接合が外れたり絶縁筒が損傷したりすることがない。【００１２】
また、この場合において、前記気体排出機構は、前記抜け防止用リングの絶縁筒との当接面に形成した溝部とすることができる。抜け防止用リングの絶縁筒との当接面に溝部を形成することで、内部に残留する気体を確実に排出することができる。【００１３】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、接地電極との間で外部からの給電によって火花放電を生じさせる中心電極と、
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を備え、
前記中心電極は、外部からの給電を受ける端子部を備えた後端部と、該後端部より小径で電極チップ部を備えた先端部とからなり、
該先端部に、外周面に導体筒を装着した絶縁筒を装着し、
前記軸孔の接地電極側の解放端部に絶縁筒の抜けを防止し用の段差部を設け、
前記導体筒は、反接地電極側の端部を前記中心電極の後端部と接合し、
内部に残存する気体を外部に排出する気体排出機構を設けた点火プラグである。【００１４】
本発明の点火プラグは、第１の発明と同様、点火プラグの内部、例えば、中心電極の先端部外周面に装着する導体筒と絶縁筒との間隙に残存する気体を外部に排出する気体排出機構を設けたから、内燃機関に取り付けて使用しても、導体筒の接合が外れたり絶縁筒が損傷したりすることがない。また、絶縁碍子の軸孔の接地電極側の解放端部に絶縁筒の抜けを防止し用の段差部を設けたから、導体筒の解放端部が内燃機関の燃焼室に露出することがなく導体筒の解放端部にカーボンが付着することがなく電磁波の照射不良や電極チップ部との間での異常点火が生じない。【００１５】
この場合において、前記気体排出機構は、前記段差部の絶縁筒との当接面に形成した溝部とすることができる。段差部の絶縁筒との当接面に溝部を形成することで、内部に残留する気体を確実に排出することができる。【００１６】
また、これらの場合において、前記気体排出機構は、前記導体筒と中心電極の後端部との接合箇所に形成した隙間とすることができる。通常、中心電極の後端部と導体筒との接触箇所の全体（周上）を溶接するところ、周上の複数個所をスポット溶接等することでスポット溶接されていないところに隙間が生じ、かかる隙間から内部に残留する気体を排出する。また、中心電極の後端部と当接する導体筒の端部に切り欠き部を設けることで周上全体を溶接しても切り欠き部から気体を排出することができる。また、導体筒は中心電極の後端部に嵌入して接合することもでき、この場合、中心電極の後端部の導体筒が嵌入される部分に溝部を形成したり、平坦部を形成したりすることで隙間を形成することができる。【００１７】
なお、本発明の用語として、導体（中心電極、端子部、導体筒等）というときは、金属材料、例えば鉄、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、モリブデン、チタン、ジルコニウム、コバール、ニオブ、タンタル、ビスマス、鉛、スズ又はこれらを主体とした合金（例えば、ステンレス鋼）若しくはこれらの複合材料等を指し、絶縁体（絶縁筒、絶縁碍子等（誘電体を含む））というときは、絶縁材料、アルミナ（ＡＬ２Ｏ３）等を基材とするセラミックス等を指す。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、中心電極の先端部に、外周面に導体筒を装着した絶縁筒を装着した点火プラグであっても、内部、例えば、絶縁筒外周面と導体筒内周面との間隙に残留する気体によって生じる不具合を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る点火プラグを示す一部切り欠きの断面図正面図である。
【図２】同点火プラグの気体排出機構を説明する概略図で、（ａ）は導体筒と中心電極の後端部との接合箇所に形成した隙間（溝部）を示す拡大断面図、（ｂ）は抜け防止リングの絶縁筒との当接面に溝部を設けた一部切り欠きの断面斜視図、（ｃ）は抜け防止リングの絶縁筒との当接面に突部を設けた一部切り欠きの断面斜視図、（ｄ）は絶縁筒の抜け防止リングとの当接面に溝部を設けた一部切り欠きの断面斜視図、（ｃ）は絶縁筒の抜け防止リングとの当接面に突部を設けた一部切り欠きの断面斜視図である。
【図３】第２実施形態に係る点火プラグを示し、（ａ）は一部断面図、（ｂ）は絶縁碍子の段差部の絶縁筒との当接面に溝部を設けた一部切り欠きの断面斜視図、（ｃ）は絶縁碍子の段差部の絶縁筒との当接面に突部を設けた一部切り欠きの断面斜視図、（ｄ）は絶縁筒の段差部との当接面に溝部を設けた一部切り欠きの断面斜視図、（ｃ）は絶縁筒の段差部との当接面に突部を設けた一部切り欠きの断面斜視図である。
【図４】第３実施形態に係る点火プラグの一部断面の正面図を示す。
【図５】第３実施形態に係る点火プラグの一部断面の拡大図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、本質的に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。
【００２１】
＜実施形態１＞
−点火プラグ−
本実施形態１は、本第１発明に係る点火プラグである。
【００２２】
図１に本実施形態１の点火プラグを示す。この点火プラグ１は、接地電極５との間で外部からの給電によって火花放電を生じさせる中心電極２と、中心電極２が嵌め込まれる軸孔３０が形成された絶縁碍子３とを備え、中心電極２は、外部からの給電を受ける端子部２０を備えた後端部２１と、後端部２１より小径で電極チップ部を備えた先端部２２とからなり、この先端部２２に、外周面に導体筒２Ａを装着した絶縁筒２Ｂが装着されている。絶縁碍子３は、中空の主体金具４に挿通され固定されている。接地電極５はこの主体金具４の端面から延設されている。導体筒２Ａは、一端の内周面に絶縁筒の抜け防止用リング２Ｃを配設するとともに、他端の外周面を中心電極２の後端部２１と接合するようにしている。
【００２３】
そして、当該点火プラグ１は、導体筒２Ａの内周面と絶縁筒２Ｂの外周面との間隙に残存する気体を外部に排出する気体排出機構６を備えている。この気体排出機構６は、導体筒２Ａと中心電極２の後端部との接合箇所に形成した隙間を利用する。本実施形態（第１の発明）に係る点火プラグ１は、先端部２２に装着される絶縁筒２Ｂの抜け防止として、導体筒２Ａの一端の内周面に抜け防止用リング２Ｃを配設して絶縁筒２Ｂの端面を当接させて保持するように構成しているため、導体筒２Ａの多端側は中心電極２の後端部２１と強固に接合する必要がある。そのため、導体筒２Ａの多端側を中心電極２の後端部２１に溶接等の接合手段によって接合する必要があるが、中心電極２の後端部２１と導体筒２Ａとの接触箇所の全体（周上全体）を溶接することなく、周上の複数個所をスポット溶接等することでスポット溶接されていないところに生じる隙間を利用するように構成することができる。また、積極的に排出経路となるように、中心電極２の後端部２１の表面に長手方向に溝部６Ａを形成し、溝部６Ａ以外の周上全体を溶接等しても隙間の気体が外部に排出するように構成することもできる（図２（ａ）参照）。
【００２４】
また、気体排出機構６は、図２（ｂ）〜図２（ｅ）に示すように、抜け防止用リング２Ｃの絶縁筒２Ｂとの当接面に形成した凹凸部とすることができる。抜け防止用リング２Ｃの絶縁筒２Ｂとの当接面に溝部（凹部）６Ｂ（図２（ｂ）参照）や突部（凸部）６Ｃ（図２（ｃ）参照）を形成したり、絶縁筒２Ｂの抜け防止用リング２Ｃとの当接面に溝部（凹部）６Ｄ（図２（ｄ）参照）や突部（凸部）６Ｅ（図２（ｅ）参照）を形成したりすることで、内燃機関に取り付けた際、内部（この場合、導体筒２Ａの内周面と絶縁筒２Ｂの外周面との間隙）に残留する気体を外部に排出する経路となり、温度上昇に伴って残留する気体が膨張しても、導体筒２Ａの接合が外れたり絶縁筒２Ｂが損傷したりすることがない。また、図２（ａ）に示す中心電極２の後端部２１と絶縁筒２Ｂとの当接箇所に所定の隙間が生じるように構成（絶縁筒２Ｂの当接箇所に切り欠き部を設ける等）することで中心電極２の先端部２２の外周面と絶縁筒２Ｂの内周面の間隙に残留する気体を外部に排出させることができる。
【００２５】
本実施形態において、絶縁筒２Ｂに装着される導体筒２Ａは、外部から給電を受ける端子部２０と中心電極の後端部21を介して電気的に接続されている。そして、火花放電のための高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、ミキサー回路（火花放電のための高電圧（放電電流）と電磁波とがそれぞれの供給源に逆流することを防止する回路）を備えたミキサー装置（図示省略）を介して、点火コイル（図示省略）の２次電極側及び電磁波発振器（図示省略）から端子部２０に給電される。本実施形態のように、導体筒２Ａと端子部２０とが電気的に接続されていても、導体筒２Ａの接地電極側端部と接地電極５との間で放電直流による火花放電が生じることはない。これは、火花放電のための高電圧は、放電部の面積が小さく電界の高い箇所や接地電極５との距離が短い箇所で生じるためである。本実施形態においては、導体筒２Ａの接地電極５側端部が円環状であって、尖頭状の中心電極２の先端部２２（先端部２２の先端に形成されている電極チップ部）よりも面積が大きいため電界強度が低くなる。また、中心電極２の先端部分を導体筒２Ａの接地電極側端部よりも突出させているため、接地電極５との距離は中心電極２の先端部２２からの方が短くなる。
【００２６】
絶縁碍子３は、周知の方法、例えば、高絶縁性と耐熱耐食性を有したアルミナ（ＡＬ２Ｏ３）等を基材とするセラミックスでアルミナ粉を静水圧プレスで成形し、研削装置や砥石等で研削した後、１６００℃前後で焼成し絶縁碍子３を製作する。
【００２７】
中心電極２の先端部２２に形成されている電極チップ部は、高融点で耐酸化性の貴金属（例えば、白金合金やイリジウム）を用いることが好ましい。
【００２８】
絶縁筒２Ｂの外周面に装着する導体筒２Ａは、厚さが０．０４ｍｍ〜０．２ｍｍ、好ましくは０．０６ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の薄い筒状の金属製の導体であれば特に限定されないが、例えば、鉄、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、モリブデン、チタン、ジルコニウム、コバール、ニオブ、タンタル、ビスマス、鉛、スズ又はこれらを主体とした合金（例えば、ステンレス鋼）若しくはこれらの複合材料又はこれらをコーティングした材料を用いる。
【００２９】
絶縁筒２Ｂは、絶縁碍子３と同様、高絶縁性と耐熱耐食性を有したアルミナ（ＡＬ２Ｏ３）等を基材とするセラミックスを用いることが好ましい。
【００３０】
端子部２０は、点火コイルからの給電を受け、軸孔３０に挿入され中心電極２の後端部２１と電気的に接続されている。
【００３１】
主体金具４は、略円筒状の金属製ケースである。主体金具４は、絶縁碍子３の外周を支持して、絶縁碍子３を収容する。主体金具４の先端部の内周面は、絶縁碍子３の先端部の外周面との間に隙間を存して離間している。主体金具４の先端側の外周面には、内燃機関へ取り付けるための取付構造として雄ネジ部４１が形成されている。当該点火プラグ１は、主体金具４の雄ネジ部４１をシリンダヘッドのプラグホールの雌ネジ部（図示省略）に螺合させることにより、シリンダヘッドにねじ込み固定される。主体金具４の上部には、プラグレンチが嵌め込まれるレンチ嵌合部４０が形成されている。なお、主体金具４のレンチ嵌合部４０と絶縁碍子３の間にはシール部材として粉末状のタルク（滑石）が充填され、端部が加締られている。
【００３２】
接地電極５は、中心電極２との間で火花放電が生じる放電ギャップを形成する。接地電極５は、接地電極本体部５ｂと接地電極チップ部５ａとから構成されている。接地電極本体部５ｂは、曲板状の導体である。接地電極本体部５ｂは、一端側が主体金具４の先端面に接合されている。接地電極本体部５ｂは、主体金具４の先端面から点火プラグ１の軸心に沿って延びて内側へ略９０°折れ曲がり、接地電極チップ部５ａが設けられた先端側が中心電極２の先端部２２に設けられた電極チップ部と対面している。
【００３３】
中心電極２（後端部２１及び先端部２２）、絶縁筒２Ｂ、導体筒２Ａ及び端子部２０の組み付けは、特に限定するものではないが、本実施形態においては、図１（ｂ）に示すように、中心電極２の後端部２１の端部に形成した取付孔に先端部２２を嵌入し蝋付けやレーザー溶接等の接合手段で接合する。そして、絶縁筒２Ｂを中心電極２の先端部２２に装着し、内径が中心電極の後端部２１の外径と略同径の導体筒２Ａを装着する。この際、導体筒２Ａの一端に配設した抜け防止用リング２Ｃの内側端面に絶縁筒２Ｂの端面に当接させる。その後、導体筒２Ａの他端と中心電極２の後端部２１とをスポット溶接等の接合手段で接合する。なお、絶縁筒２Ｂは導体筒２Ａに装着した状態で中心電極２の先端部２２に装着するようにしても構わない。軸孔３０に挿入される中心電極２の後端部２１の外周部で、端子部２０の近傍には、雄ねじを刻設し、絶縁碍子３の軸孔３０内面の対応する箇所に雌ねじを刻設する。そして、端子部２０の雄ねじを軸孔３０の雌ねじに螺合して固定する。なお、軸孔３０及び端子部２０にねじを刻設することなく、セラミック接着剤等、適宜接合手段を用いて、中心電極２、導体筒２Ａ、絶縁筒２Ｂ及び端子部２０を絶縁碍子３と接合することもできる。その後、導体筒２Ａ、中心電極２、絶縁筒２Ｂ及び端子部２０を備えた絶縁碍子３を主体金具４に取り付けて点火プラグ１が完成する。
【００３４】
上記構成において、当該点火プラグ１は、端子部２０から給電される火花放電のための高電圧が端子部２０及び中心電極２の軸芯を流れ、中心電極２の先端部２２の電極チップ部と接地電極チップ部５ａとの間、即ち放電ギャップで火花放電（スパーク放電）を生じさせる。そして、火花放電にエネルギとして端子部２０から供給される電磁波（マイクロ波）は、導体及び誘電体の表面を流れる特性をもつから、後端部２１、導体筒２Ａの表面を流れ、導体筒２Ａの開放端に配設される抜け防止用リング２Ｃの接地電極側端面から円環状に接地電極５側（燃焼室側）に向けて照射（供給）される。これにより、照射される電磁波は、中心電極２の先端部２２の電極チップ部と接地電極チップ部５ａとの間に形成される放電ギャップで生じる放電プラズマにエネルギとして供給され、プラズマが維持拡大される。この際、点火プラグ１の内部に気体が残留していても気体排出機構６から内部の気体は排出され、温度上昇に伴う導体筒２Ａの接合が外れたり絶縁筒２Ｂが損傷したりすることがない。また、照射される電磁波の電界強度のピーク部分は、中心電極２の軸芯からずれ、放電電流による電界強度のピーク部分から外れることとなる。この結果、中心電極２の軸芯部分での高温化を防止し、中心電極２の先端部２２の電極チップ部の溶損を有効に防止することができる。
【００３５】
−実施形態１の効果−
本実施形態の点火プラグは、中心電極２の先端部２２に、外周面に導体筒２Ａを装着した絶縁筒２Ｂを装着した点火プラグ１であっても、内部、例えば、絶縁筒２Ｂの外周面と導体筒２Ａの内周面との間隙に残留する気体によって生じる不具合を回避することができる
【００３６】
＜実施形態２＞
−点火プラグ−
本実施形態２は、本第２発明に係る点火プラグである。この点火プラグは、実施形態１の点火プラグと比べて、導体筒２Ａ、絶縁筒２Ｂ及び絶縁碍子３の取付構造が異なる。主体金具４、接地電極５等、実施形態１と同様の構成については説明を省略する。
【００３７】
図３に本実施形態２の点火プラグを示す。この点火プラグ１は、実施形態１と同様、外部からの給電を受ける端子部２０及び電極チップ部を備えた中心電極２と、この中心電極２が嵌め込まれる軸孔３０が形成された絶縁碍子３と、この絶縁碍子３の周囲を囲むように配置された主体金具４と、この主体金具４の端面から延設され、中心電極２の先端部２２の電極チップ部との間に火花放電が生じる放電ギャップを形成する接地電極５とを備えている。中心電極２は実施形態１と同様に、電極チップ部を備える先端部２２と端子部２０を備える後端部２１とから構成されている。
【００３８】
中心電極２は、外部からの給電を受ける端子部２０を備えた後端部２１と、この後端部２１より小径で電極チップ部を備えた先端部２２とからなり、先端部２２に、外周面に導体筒２Ａを装着した絶縁筒２Ｂを装着し、絶縁碍子３の軸孔３０の接地電極５側の解放端部に絶縁筒２Ｂ（及び導体筒２Ａ）の抜けを防止し用の段差部３１を設け、導体筒２Ａは、反接地電極側の端部を中心電極２の後端部２１と接合するようにしている。導体筒２Ａの接地電極側は、絶縁碍子３の段差部３１に保持されているため、中心電極２の後端部２１との接合に際しては、実施形態１のようにスポット溶接等の接合手段を採用することなく、後端部２１に嵌合することで接合することもできる。
【００３９】
そして、当該点火プラグ１は、実施形態１と同様、内部に残存する気体を外部に排出する気体排出機構６を備えている。
【００４０】
この気体排出機構６は、図３（ｂ）〜図３（ｅ）に示すように、段差部３１の絶縁筒２Ｂとの当接面に形成した凹凸部とすることができる。段差部３１の絶縁筒２Ｂとの当接面に溝部（凹部）６Ｂ（図３（ｂ）参照）や突部（凸部）６Ｃ（図３（ｃ）参照）を形成したり、絶縁筒２Ｂの段差部３１との当接面に溝部（凹部）６Ｄ（図３（ｄ）参照）や突部（凸部）６Ｅ（図３（ｅ）参照）を形成したりすることで、内燃機関に取り付けた際、内部（この場合、導体筒２Ａの内周面と絶縁筒２Ｂの外周面との間隙と中心電極２の先端部２２外周面と導体筒２Ａの内周面との間隙）に残留する気体を外部に排出する経路となり、温度上昇に伴って残留する気体が膨張しても、導体筒２Ａの接合が外れたり絶縁筒２Ｂが損傷したりすることがない。絶縁筒２Ｂに溝部（凹部）６Ｄや突部（凸部）６Ｅを形成する場合、導体筒２Ａの対応する箇所にも溝部（凹部）や突部（凸部）形成することが好ましい。また、図２（ａ）に示す中心電極２の先端部２２と絶縁筒２Ｂとの当接箇所に所定の隙間が生じるように構成することで中心電極２の先端部２２の外周面と導体筒２Ａの内周面の間隙に残留する気体を外部に排出させることができる。
【００４１】
段差部３１は、導体筒２Ａ端面と接地電極５との間の絶縁保護の役割を果たし、導体筒２Ａから火花放電を生じさせることを有効に防止する。また、導体筒２Ａの端面が燃焼室に露出しないから、燃焼煤の付着による異常放電を防止する。
【００４２】
また、図２に示すＡ部において、主体金具４に対する絶縁碍子３の係止構造は、燃焼圧に耐えることができるよう、効果的に応力分散ができるように、絶縁碍子３の隅部のＲ形状を大きく取ることが好ましい。
【００４３】
上記構成において、当該点火プラグ１は、実施形態１と同様に、端子部２０から給電される火花放電のための高電圧が端子部２０及び中心電極２の軸芯を流れ、中心電極２の先端部２２の電極チップ部と接地電極チップ部５ａとの間、即ち放電ギャップで火花放電（スパーク放電）を生じさせる。そして、火花放電にエネルギとして供給される電磁波（マイクロ波）は、導体及び誘電体の表面を流れる特性をもつから、端子部２０、後端部２１、導体筒２Ａの表面を流れ、導体筒２Ａの接地電極側端面から円環状に接地電極５側（燃焼室側）に向けて照射される。これにより、照射される電磁波は、中心電極２と接地電極５との間に形成される放電ギャップで生じる放電プラズマにエネルギとして供給され、プラズマが維持拡大される。この際、点火プラグ１の内部に気体が残留していても気体排出機構６から内部の気体は排出され、温度上昇に伴う導体筒２Ａの接合が外れたり絶縁筒２Ｂが損傷したりすることがない。また、照射される電磁波の電界強度のピーク部分は、中心電極２の軸芯からずれ、放電電流による電界強度のピーク部分から外れることとなる。この結果、中心電極２の軸芯部分での高温化を防止し、中心電極２の先端部２２の電極チップ部の溶損を有効に防止することができる。
【００４４】
−実施形態２の効果−
本実施形態の点火プラグは、実施形態１と同様に、中心電極２の先端部２２に、外周面に導体筒２Ａを装着した絶縁筒２Ｂを装着した点火プラグ１であっても、内部、例えば、絶縁筒２Ｂの外周面と導体筒２Ａの内周面との間隙に残留する気体によって生じる不具合を回避することができる。また、絶縁碍子３の段差部３１が絶縁保護の役割を果たし、導体筒２Ａとから火花放電を生じさせることを有効に防止する。
【００４５】
＜実施形態３＞
−点火プラグ−
本実施形態３は、中心電極２の先端部２２の電極チップ部の溶損を有効に防止するとともに、発生したプラズマを中心電極から離れた方向に広く拡散させることのできる点火プラグに係るものである。この点火プラグは、実施形態１及び実施形態２の点火プラグと比べて、絶縁碍子３の先端形状が異なる。導体筒２Ａ、絶縁筒２Ｂ、主体金具４及び接地電極５等、実施形態１と同様の構成については説明を省略する。
【００４６】
図４〜図５に本実施形態３の点火プラグを示す。この点火プラグ１は、実施形態１及び実施形態２と同様、外部からの給電を受ける端子部２０及び電極チップ部を備えた中心電極２と、この中心電極２が嵌め込まれる軸孔３０が形成された絶縁碍子３と、この絶縁碍子３の周囲を囲むように配置された主体金具４と、この主体金具４の端面から延設され、中心電極２の先端部２２の電極チップ部との間に火花放電が生じる放電ギャップを形成する接地電極５とを備えている。中心電極２は実施形態１と同様に、電極チップ部を備える先端部２２と端子部２０を備える後端部２１とから構成されている。
【００４７】
そして、この点火プラグ１は、絶縁碍子３の接地電極５側の先端角部に面取り３２を施すようにしている。面取りは３０°〜６０°の面取り（Ｃ面取りを含む）、Ｒ面取り（図４における二点鎖線）のいずれであっても構わないが、本実施例においては、図４に示すように、導体筒２Ａの先端から絶縁碍子３の表面までの距離が最小（図４における距離Ｌ）となる絶縁碍子３の表面の位置Ｐが、中心電極２の先端部から離れた位置となるように、３５°程度の傾斜面としている。（実施形態２の場合、導体筒２Ａ先端は絶縁碍子３の段差部３１に当接し、導体筒２Ａ先端の真下が最小距離となり電界強度が最大となる。このため本実施形態と比較してプラズマの拡散効果は低くなる。）
【００４８】
このように構成することで、電磁波発信器から供給される電磁波は最も電界強度が強くなる位置Ｐから照射され、中心電極２の先端と接地電極５間の放電部近傍において発生した初期プラズマを効率よく外側に向かって拡げることができる。
【００４９】
なお、本実施形態においては、実施形態１及び実施形態２が備える気体排出機構６を必ずしも具備する必要はない。
【００５０】
−実施形態３の効果−
本実施形態の点火プラグは、絶縁碍子３の接地電極５側の先端外側に面取り３２を施し、導体筒２Ａ先端と絶縁碍子３表面との間で最短距離をとる箇所を中心電極２の放電部から離れた箇所とすることができ、放電により生じたプラズマを広く外側に拡げることができる。これにより中心電極２の軸芯部分での高温化を防止し、中心電極２の先端部２２の電極チップ部の溶損を有効に防止することができる。また、絶縁碍子３の先端角部に面取りを施すことで、放電によるプラズマにより点火した火種が絶縁碍子３に当たり熱ひけを起こすことを防止し、冷損の原因の一つを有効に防止することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したように、本発明によると、火花放電のための高電圧は、中心電極の中心を通り、火花放電にエネルギとして供給される電磁波（マイクロ波）は、導体筒の接地電極側端面から中心電極の軸芯を囲うように環状に放出され、中心電極の軸芯部分での高温化を防止することができるとともに、電損を大幅に低減することができるとともに、内部に気体が残留していても気体排出機構から内部の気体は排出され、温度上昇に伴う導体筒の接合が外れたり絶縁筒が損傷したりすることがないから、火花放電のための放電電圧及び火花放電にエネルギとしてマイクロ波を供給するプラズマ発生装置に好適に用いることができる。これらの結果、本発明の点火プラグを用いた自動車エンジン等の内燃機関として、自動車、飛行機、船舶等に広く使用することができる。また、内燃機関として、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、天然ガスエンジン等種々の内燃機関に使用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１    点火プラグ
２    中心電極
２Ａ  導体筒
２Ｂ  絶縁筒
２０  端子部
２１  後端部
２２  先端部
３    絶縁碍子
３０  軸孔
４    主体金具
５    接地電極
５ａ  接地電極チップ部
５ｂ  接地電極本体部
【図１】
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【図２】
2016013615.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016013615.tif 000006
【図５】
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【国際調査報告】
2016013615.tif 000008
2016013615.tif 000009