(57)【要約】  点火プラグの端子部側から放電用の高電圧と電磁波を給電するように構成された場合であっても、中心電極先端部分が溶損することがなく、また電磁波の電力損失を低減することができる点火プラグを提供するもので、電極部（２）が、接地電極（５）との間で火花放電を生じさせるための電極チップ部を備えた中心電極（２Ａ）と、この中心電極（２Ａ）を覆う筒状の絶縁筒（２Ｂ）とから構成され、絶縁筒（２Ｂ）の外周面に、導電部材（２１）を設け、中心電極（２Ａ）を外部からの給電を受ける端子部（２０）と電気的に接続する。
2015163366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの給電を受ける端子部及び該端子部と電気的に接続される電極部と、  該電極部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ように配置された主体金具と、  該主体金具の端面から延設され、前記電極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とを備えた点火プラグであって、  前記電極部が、  接地電極との間で火花放電を生じさせるための電極チップ部を備えた中心電極と、  該中心電極を覆う筒状の絶縁筒とから構成され、  前記絶縁筒の外周面に、導電部材を設けた点火プラグ。
【請求項２】
前記導電部材が、端子部と電気的に絶縁されている請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項３】
前記絶縁碍子、絶縁筒及び導電部材を一体的に焼成して構成した請求項１に記載の点火プラグ。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載の点火プラグに装着するソケットであって、  前記点火プラグの端子部と電気的に接続される給電部と、  外部から供給される電磁波を照射する円環状のアンテナとを備え、  該環状アンテナと前記導電部材とを前記絶縁碍子を介して容量結合するようにしたソケット。
【請求項５】
前記給電部が、ローパスフィルタを構成するコイルスプリングである請求項４に記載のソケット。
【請求項６】
前記環状アンテナより点火コイル側にチョークを構成する同軸共振器を配設した請求項４又は請求項５に記載のソケット。
【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及び当該点火プラグに使用するソケット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、電磁波発振装置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。【０００５】  具体的には、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ともに中心電極の軸芯を対称軸にして、中心電極の軸芯が最も高く、中心電極を覆う絶縁碍子の外縁に向けて減少する曲線となる。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。【０００６】  さらに、火花放電のための放電電流と電磁波発生装置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、装置全体のコスト高の要因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−０３６１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  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、点火プラグの端子部側から放電用の高電圧と電磁波を給電するように構成された場合であっても、中心電極先端部分が溶損することがなく、また電磁波の電力損失を低減することができる点火プラグ及び高電圧と電磁波を供給源から当該点火プラグに供給するソケットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記課題を解決するためになされた第１の発明は、外部からの給電を受ける端子部及び該端子部と電気的に接続される電極部と、  該電極部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ように配置された主体金具と、  該主体金具の端面から延設され、前記電極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とを備えた点火プラグであって、  前記電極部が、  接地電極との間で火花放電を生じさせるための電極チップ部を備えた中心電極と、  該中心電極を覆う筒状の絶縁筒とから構成され、  前記絶縁筒の外周面に、導電部材を設けた点火プラグである。【００１０】  本発明の点火プラグは、火花放電のためのエネルギ（放電電流）は端子部から中心電極軸芯の中心部分を流れて電極チップ部の先端と接地電極との間で火花放電を発生する。そして、物質の表面を流れる特性を有する電磁波は、端子部から絶縁筒の外周面に設けられた導電部材を流れ、導電部材の接地電極側端面から照射される。このため、中心電極先端と接地電極との間における、放電電流による電界強度は中心電極の軸芯が最も高くなるものの、電磁波による電界強度は、中心電極の軸芯よりも外側（軸芯を中心とした環状）で最も高くなり、高温となる部分が軸芯部分に集中することがなく、中心電極の先端部分の溶損を有効に防止することができる。また、電磁波は、絶縁筒の外周面に設けられた導電部材を効率よく流れ、電力損失を最小限に抑えることができる。このとき、導電部材と端子部とが電気的に接続されていても、火花放電のための高電圧は、接地電極との間で放電ギャップを形成する先端部の径が小径であるほど電界強度が高くなり、電界強度の低い部分では放電しにくい特性があるため、火花放電のための高電圧が絶縁筒の外周面に設けられた導電部材を流れ、接地電極との間で放電することはない。【００１１】  この場合において、前記導電部材を端子部と電気的に絶縁することができる。導電部材を端子部と電気的に絶縁することで、火花放電のための高電圧が導電部材をながれることを確実に抑制することができる。【００１２】  また、この場合において、前記絶縁碍子、絶縁筒及び導電部材を一体的に焼成して構成することができる。一般的な絶縁碍子の製造工程は、原料粉末の加圧工程、研削工程、焼成工程からなり、加圧工程の際に軸孔を形成するためのプレスピンと同軸に導電部材となる導体筒を挿入して加圧工程を行うことで、絶縁碍子、絶縁筒及び導電部材を一体的に焼成することができ、高精度な点火プラグを製造することができる。【００１３】  また、第２の発明は、前記点火プラグの端子部と電気的に接続される給電部と、  外部から供給される電磁波を照射する環状アンテナとを備え、  該環状アンテナと前記導電部材とを前記絶縁碍子を介して容量結合するようにしたソケットである。【００１４】  第２の発明のソケットは、火花放電のための高電圧を供給する給電部と、導電部材と容量結合されることによって電磁波を供給する環状アンテナを備えているから簡単な構造で、筒状の導電部材を介して、火花放電により生じたプラズマに電磁波を供給することができる。【００１５】  この場合において、前記給電部を、ローパスフィルタを構成���るコイルスプリングとすることができる。給電部をローパスフィルタとすることで、円環状のアンテナから供給され導電部材を流れる電磁波が点火コイル側に流れることを防止することができる。【００１６】  さらに、これらの場合において、前記環状アンテナより給電部側にチョークを構成する同軸共振器を配設することができる。これによって、より確実に環状アンテナから供給され導電部材を流れる電磁波が点火コイル側に流れることを防止することができる。【００１７】  なお、本発明の用語として、導体（中心電極、端子部、導電部材等）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、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、誘電体（先端誘電筒）というときは、誘電材料、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、点火プラグの端子部から放電電流と電磁波を給電するように構成された点火プラグあっても、中心電極先端部分の溶損を有効に防止し、また供給する電磁波の電力損失を低減することができる。また、当該点火プラグを用いたプラズマ発生装置においては、電磁波発振器を小型化することができ、装置全体の小型化と低廉化を図ることができる。また、本発明のソケットを用いることで、装置全体のコストダウンを図ることができる。
【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し、（ａ）は一部断面図、（ｂ）は中心電極、端子部及び絶縁筒を組み立てた正面図である。
【図２】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）は導電部材と端子部が電気的に接続されている構成を示す一部拡大断面図、（ｃ）は導電部材と端子部が電気的に絶縁されている構成を示す一部拡大断面図。
【図３】第３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、絶縁筒及び導電部材を一体的に焼成した構成を示す一部拡大断面図。
【図４】第３実施形態の絶縁碍子、絶縁筒及び導電部材を一体に成形するための工程を示す概略図で、（ａ）は、ゴム型のキャビティ内に原料粉末を充填する状態を、（ｂ）はゴム型を加圧圧縮している状態を、（ｃ）は圧力付与を解除した状態を、（ｄ）は圧縮成形された成形体をキャビティ内から取り出す状態を示す。
【図５】第４実施形態のソケットを示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）はアンテナとケーブルとの接続を示す概略図である。
【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、外部からの給電を受ける端子部２０及び端子部２０と電気的に接続される電極部２と、この電極部２及び電極部２と接続される端子部２０の一部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、電極部２の先端部（中心電極２Ａ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。そして、この電極部２が、接地電極５との間で火花放電を生じさせるための電極チップ部を先端に備えた中心電極２Ａと、中心電極２Ａの一部又は全部を被包する筒状の絶縁筒２Ｂとから構成され、この絶縁筒２Ｂの外周面には導電部材２１が設けられている。なお、本実施例においては、端子部２０は、一端が外部に露出し点火コイルの２次電極側と電気的に接続され、中心電極２Ａと接する他端の軸状部が絶縁碍子３の軸孔３０に挿入される構造となっている。
【００２３】  本実施形態において、絶縁筒２Ｂの外周面に設けられる導電部材２１は、外部から給電を受ける端子部２０と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、導電部材２１と端子部２０とが電気的に接続されていても、導電部材２１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、導電部材２１の接地電極側端部が円環状であって、尖頭状の中心電極２Ａ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２Ａの先端部分を導電部材２１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２Ａの先端部分からの方が短くなる。
【００２４】  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。
【００２５】  中心電極２Ａの先端部となる電極チップ部は、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。
【００２６】  導電部材２１は、金属製の導体であれば特に限定されないが、例えば、ステンレス、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、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。また、コーティング材料（例えば、チタンコーティング）を用いることもできる。また、その厚みは、０．０４ｍｍ〜０．２ｍｍ、好ましくは０．０６ｍｍ〜０．１ｍｍ程度である。また、絶縁筒２Ｂの外周面にコーティングして構成することもできる。
【００２７】  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。
【００２８】  端子部２０は、外部に露出する一端側が点火コイルからの給電を受け、他端側は、軸孔３０に挿入され中心電極２Ａと接続されている。
【００２９】  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。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。
【００３０】  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２Ａの先端に設けられた電極チップ部と対面している。
【００３１】  中心電極２Ａ、絶縁筒２Ｂ、導電部材２１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、筒状の導電部材２１の一端（接地電極側）に、導電部材２１の端部を係止する外周段差部を形成した係止部材２３を接合部Ｗ１で蝋付け溶接等の接合手段を施し接合する。係止部材２３は、この段差部以外の外径が導電部材２１の内径と略同径とし、導電部材２１の接地電極側端部から挿入されている。そして、係止部材２３の反接地電極側の端部に、先端部２Ｂ１と後端部２Ｂ２に分割した絶縁筒２Ｂの先端部２Ｂ１の一端を当接させ、先端部２Ｂ１の他端部に中心電極２Ａの大径部を係止させる。次いで、絶縁筒２Ｂの後端部２Ｂ２及び弾性部材２４を中心電極２Ａと同軸状に配設する。弾性部材２４は、例えば巻きバネ等を用い、端子部２０と中心電極２Ａとの接合を補助する。この状態で端子部２０を導電部材２１に挿入し、弾性部材２４を押し下げながら中心電極２Ａと電気的に接続させた状態で、接合部Ｗ２で蝋付け溶接等の接合手段を施し接合する。端子部２０の点火コイルとの接合部近傍で、軸孔３０に挿入される軸状部の外周部に雄ねじを刻設し、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、中心電極２Ａ、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。
【００３２】  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２Ａの軸芯を流れ、中心電極２Ａの先端の電極チップ部と接地電極５の電極チップ部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、導電部材２１の表面を流れ、導電部材２１と接合されている係止部材２３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２Ａ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。ここで、照射される電磁波の電界強度のピーク部分は、中心電極２Ａ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の先端部分である電極チップ部の溶損を有効に防止することができる。
【００３３】−実施形態１の効果−  本実施形態の点火プラグは、筒状の導体である導電部材２１の表面を電磁波が流れ、中心電極２Ａと接地電極５との間で生じる火花放電（スパーク放電）にエネルギとして電磁波（マイクロ波）が供給され、放電プラズマが拡大する。これにより着火安定性を向上することができる。その結果、当該点火プラグを用いた内燃機関は、超希薄燃焼を可能とし、燃費及びＣＯ２の排出量を低減することができる。また、火花放電のための放電電流は中心電極２Ａの軸芯を、火花放電にエネルギとして供給される電磁波は、中心電極２Ａを囲う環状に放出されるから、中心電極２Ａの先端と接地電極５との間における、放電電流及び電磁波によって生じるそれぞれの電界強度は、放電電流による電界強度が中心電極２Ａの軸芯が最も高くなるものの、電磁波による電界強度が中心電極２Ａの軸芯よりも外側（軸芯を中心とした環状）で最も高くなり、高温となる部分が中心電極２Ａの軸芯部分に集中することがない。これによって、中心電極２の先端部分である電極チップ部先端の溶損を有効に防止することができる。
【００３４】  また、通常の放電ギャップの寸法（中心電極と接地電極までの距離）を半分程度として（中心電極２Ａと接地電極５を近づけて）、放電電力を低減させても電磁波のアシストによって火花放電を発生させることができる。これにより、８０００Ｖ、８００ｍＡ程度の出力が必要であったところ、１０００Ｖ、５〜６０ｍＡで放電プラズマを生成することができ、供給電源の小型化、省エネに資するとともに、パルス放電発生時に生じる電雑を大幅に低減することができる。
【００３５】  また、導電部材２１は、外部から給電を受ける端子部２０と電気的に絶縁することもできる。電気的に絶縁することで、後述するソケットを使用した場合、電磁波は容量結合によって導電部材２１の表面を流れるものの、放電用の高電圧が導電部材２１に流れることを確実に防止することができる。
【００３６】−実施形態１の変形例−  実施形態１の変形例では、アルミナ等の絶縁体を主成分とする薄い板状体の一面に抵抗パターンを、他面に導体となる金属コーティングを施し、金属コーティングを施した面が外周面となるようにチューブ状に巻回し、開放端の一端に中心電極２、多端に端子部２０又は端子部２０との接合部材を内周面の抵抗パターンと蝋付けや溶接等によって接合する。これにより、チューブ状の絶縁体が絶縁筒２Ｂを、その外周面の金属コーティングが導電部材２１を構成する。この際、巻回する大きさの板状体を、予め一面に金属コーティング、他面に複数の抵抗パターン施した大判の板状体から切断して形成することで、図１に示すように構成する場合と比べて大幅なコストダウンを図ることができる。
【００３７】＜実施形態２＞−点火プラグ−  本実施形態２は、本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、中心電極２Ａ、絶縁筒２Ｂ、導電部材２１及び絶縁碍子３の取付構造並びに端子部２０と絶縁碍子３と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。
【００３８】  図２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及び端子部２０と電気的に接続される電極部２と、この電極部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、電極部２の先端部（中心電極２Ａの先端部）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。電極部２は実施形態１と同様に、電極チップ部２Ａと絶縁筒２Ｂとから構成されている。
【００３９】  絶縁筒２Ｂの一端（接地電極側）の内周部には、反電極チップ部が大径となっている電極チップ部を備えた中心電極２Ａ１（先端中心電極）の大径部を係止する段部を設け、外周面には導電部材２１を構成する厚さが０．０４ｍｍ〜０．２ｍｍ、好ましくは０．０６ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の薄い筒状の導体、例えばステンレス鋼を嵌入する。中心電極２Ａのうち電極チップ部を備えることなく、粉末状の抵抗体Ｒを介して絶縁筒２Ｂ内で中心電極２Ａ１と接続される中心電極２Ａ２（後端中心電極）の端部に外周が大径となる段差部を設け、この段差部に導電部材２１の端部を接合する。抵抗体Ｒは、ガラス粉末と金属粉末やカーボン粉末とを混合した複合粉末材料（抵抗体組成用粉末）から構成され、ガラス軟化温度以上の温度（９００℃〜１０００℃）で封着し、絶縁筒２Ｂ、中心電極２Ａ（中心電極２Ａ１及び中心電極２Ａ２）及び導電部材２１を一体的に構成する。
【００４０】  一体的に構成した絶縁筒２Ｂ、中心電極２Ａ及び導電部材２１は、中心電極２Ａ２の端部に形成した段差部を絶縁碍子３の軸孔３０内に形成した段差部に係止する。その後、端子部２０を絶縁碍子３の反接地電極側から挿入する。その際、中心電極２Ａと端子部２０の対向する端面間に銅・タングステン混合粉末、クロム・ニッケル混合粉末又はチタン・ニッケル混合粉末に導電性ガラス粉末を加えた粉末Ｐ（導電性混合粉末）を介在させ、ガラス軟化温度以上の温度（９００℃〜１０００℃）で封着する。また、導電性混合粉末に代えて、上述した抵抗体組成用粉末を用いることもできる。これにより、絶縁筒２Ｂ、中心電極２Ａ、導電部材２１及び端子部２０を内部に組み込んだ絶縁碍子３内が構成され、その後、この絶縁碍子３を主体金具４に取り付けて当該点火プラグ１が完成する。
【００４１】  また、図２（ｃ）に示すように、導電部材２１と中心電極２Ａ２とは電気的に絶縁することもできる。電気的に絶縁することで、後述するソケットを使用した場合、電磁波は容量結合によって導電部材２１の表面を流れるものの、放電用の高電圧が導電部材２１に流れることを確実に防止することができる。
【００４２】    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２Ａの軸芯を流れ、中心電極２Ａの先端の電極チップ部と接地電極５の電極チップ部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、導電部材２１の表面を流れ、導電部材２１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２Ａ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。ここで、照射される電磁波の電界強度のピーク部分は、中心電極２Ａ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の先端部分である電極チップ部の溶損を有効に防止することができる。
【００４３】−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、放電電流及び電磁波によって生じる電界強度は、放電電流による電界強度は中心電極２の軸芯が最も高くなるものの、電磁波による電界強度は、中心電極２の軸芯よりも外側（軸芯を中心とした環状）で最も高くなり、高温となる部分が中心電極２の軸芯部分に集中することがなく、中心電極２の先端部分である電極チップ部２５ａ先端の溶損を有効に防止することができる。また、各部材を複合粉末材料又は抵抗体組成用粉末を使って封着して製造するから、内燃機関に取り付けたときに、燃焼室で発生するガスがプラグ内から外部に漏れることなく安定して使用することができる。また、プラグ内に抵抗体を容易に構成することができるから、自動車の電子機器に影響を与える、火花放電の際に生じるノイズを有効に防止（電雑防止）することができる。
【００４４】＜実施形態３＞−点火プラグ−  本実施形態３は、本発明に係る点火プラグである。この点火プラグ１は、実施形態２の点火プラグと同様に、実施形態１の点火プラグと比べて、中心電極２Ａ、絶縁筒２Ｂ、導電部材２１及び絶縁碍子３の相互の取付構造（本実施形態においては成形方法）並びに端子部２０と絶縁碍子３との取付構造（成形方法）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。
【００４５】  本実施例における、絶縁碍子３は、絶縁筒２Ｂ及び導電部材２１と一体的に焼成して構成するようにしている。具体的にこの絶縁碍子3の成形方法は、図４に示すように、例えばラバープレス法と呼ばれる冷間静水圧プレス法を用いて行う。
【００４６】  まず、ゴム型８０で形成したキャビティ８０ａ内にアルミナ（ＡＬ２Ｏ３）等を主体とする原料粉末３Ａを充填し、開放端から上蓋８１に取り付けたプレスピン８１を配設する（図４（ａ）参照）、そして、ゴム型８０を成形装置本体８の加圧用の流体通路８ａから３０ＭＰａ〜１００ＭＰａの圧力を付与し、原料粉末３Ａを加圧圧縮することで成形体３Ｂを成形する（図４（ｂ）参照）。
【００４７】  ついで、加圧用の流体通路８ａからの圧力付与を解除し、ゴム型８０を弾性復帰させ、キャビティ８０ａを元の容積に復帰させる。これにより、圧縮成形された成形体３Ｂとキャビティ８０ａとの間に隙間が形成される（図４（ｃ）参照）。その後、プレスピン８１と共に成形体３Ｂを成形装置本体８から矢印方向に抜き取る（図４（ｄ）参照）。
【００４８】  上記工程のうち、プレスピン８１を挿入する際、プレスピン８１と同軸となるように筒状の導体筒２１Ａ（導電部材２１）を上蓋８１に配設しておくことで絶縁碍子３、絶縁筒２Ｂ及び導電部材２１を一体的に成形することができる。
【００４９】  なお、導体筒２１Ａは、プレスピン８１の鍔部分に形成した溝部に容易に着脱可能な程度に嵌入して同軸状態を保持する。また、導体筒２１Ａは、圧力付与によって変形した時に円筒状となるように、導体筒２１Ａの表面に圧力が均等に付与され、加圧後に直円筒形状となるように、例えば、加圧前は中央部が膨らんだ鼓状とすることが好ましい。その後、導体筒２１Ａを残しプレスピン８１のみを抜き取り、支持ピンを挿入して外形部分を所望の形状に成形する研削加工を施し、研削加工の後に焼成を行う。これにより、図３（ｂ）に示す、絶縁碍子３、絶縁筒２Ｂ（絶縁筒２Ｂは絶縁碍子３の一部である。）及び導電部材２１を一体的に焼成して構成することができる。
【００５０】  プレスピン８１は、反電極チップ部が大径となっている電極チップ部を備えた中心電極（先端中心電極）の大径部を係止する段部が形成されるように、先端部を小径とした段付き構造とする。
【００５１】  導電部材２１は、外部から給電を受ける端子部２０と電気的に絶縁するときは、図３（ａ）に示す端子部２０の鍔部２０ａと導電部材２１の端面との間に絶縁ワッシャを介在させる。電気的に絶縁することで、後述するソケットを使用した場合、電磁波は容量結合によって導電部材２１の表面を流れるものの、放電用の高電圧が導電部材２１に流れることを確実に防止することができる。
【００５２】    上記構成において、当該点火プラグ１は、実施形態１及び実施形態２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２Ａの軸芯を流れ、中心電極２Ａの先端の電極チップ部と接地電極５の電極チップ部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、導電部材２１の表面を流れ、導電部材２１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２Ａ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。ここで、照射される電磁波の電界強度のピーク部分は、中心電極２Ａ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の先端部分である電極チップ部の溶損を有効に防止することができる。
【００５３】−実施形態３の効果−  本実施形態の点火プラグは、通常用いられる点火プラグ用絶縁碍子の製造方法と同様の工程で製造することができ、新たな設備投資などにかかる初期費用を低減することができる。また、実施形態２と同様に、各部材を複合粉末材料又は抵抗体組成用粉末を使って封着して製造するから、内燃機関に取り付けたときに、燃焼室で発生するガスがプラグ内から外部に漏れることなく安定して使用することができる。また、プラグ内に抵抗体を容易に構成することができるから、自動車の電子機器に影響を与える、火花放電の際に生じるノイズを有効に防止（電雑防止）することができる。
【００５４】−実施形態３の変形例−  実施形態３の変形例では、ラバープレス法での成形の際に使用するプレスピン８１を接続部及び中心電極としてそのまま使用することができる。この場合、プレスピン８１の先端は、下蓋８３に達する長さとすることが好ましい。
【００５５】  また、プレスピン８１の軸部分を、アルミナ等の絶縁体を主成分とする底面が正多角形（正四角形が好ましい）である立方体の表面に抵抗パターンを、抵抗パターンの一端に中心電極２、多端に端子部２０又は端子部２０との接合部を蝋付けや溶接等によって接合して構成した抵抗付き中心電極とすることもできる。これにより、中心電極と抵抗体とを容易に構成することができる。また、予め表面に複数の抵抗パターン施した大判の板状体から切断してプレスピン８１の軸部分を形成することで、製造コストを大幅に低減することができる。
【００５６】＜実施形態４＞−点火プラグ用のソケット−  本実施形態における点火プラグ用のソケット１００は、内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられる実施形態１〜実施形態３に係る点火プラグ１に、着脱自在に取り付けられる点火プラグ用のソケット装置又はイグニッションコイル（点火コイル）一体型のソケット装置の点火プラグとの接合部分であって、点火コイルからディストリビュータを介して点火プラグ１に接続するもの、点火コイルと一体型であって、点火プラグ１と接続するものを含む。
【００５７】  このソケット１００は、図５に示すように、ソケット本体１１０、このソケット本体１１０内に配設された給電部１２０、電磁波を照射する円環状のアンテナ１０１、このアンテナ１０１に電磁波発振器１０３から発振される電磁波を供給するケーブル１０２（例えば、同軸ケーブル）とから構成されている。
【００５８】  ソケット本体１１０は、筒状に形成され、内部に挿通孔１１０ａを形成する。ソケット本体１１０、特に点火プラグ１との接合部分は、弾性変形可能な弾性部材、例えば、弾性変形可能なゴム等で構成されている。
【００５９】  給電部１２０は、点火プラグ１から突出した端子部２０と点火コイルの２次コイル側とを電気的に接続する構造であれば特に限定するものではないが、本実施形態においては、ソケット１００の若干のズレによって切断されることがないようにスプリングを用いている。以下、給電部２０を導電スプリング１２０ということがある。給電部１２０をスプリングとすることで、給電部１２０が、ローパスフィルタを構成し、アンテナ１０１から照射される電磁波が放電用の電源に接続される点火コイル１０４側へ漏洩することを防止することができる。
【００６０】  アンテナ１０１の配設箇所は、特に限定されるものではないが、ソケット１００を点火プラグ１に装着したとき、点火プラグ１内の導電部材２１の位置と軸方向の位置が対応する位置となるように、ソケット本体１１０の挿通孔１１０ａの内周面に配設する。また、アンテナ１０１に電磁波を供給するケーブル１０２を同軸ケーブルとするときは、点火プラグの主体金具４と接合されるアース１０２ａを備えるようにしている。アース１０２ａの主体金具４との接触箇所はスプリングなどの弾性部材で構成し、ソケット１００の若干のズレによって切断されることがないように構成することが好ましい。アース１０２ａは、基準電位点に接続するものであれば主体金具４ではなく、例えば内燃機関のシリンダヘッドに接続するようにしても構わない。
【００６１】  ケーブル１０２は、アンテナ１０１の配設位置に相当するソケット本体１１０の外周面からソケット本体１１０の外側に配線するようにしても構わないが、図５（ａ）に示すように、ソケット本体１１０内に埋設するように構成することでシリンダヘッドのプラグ取付穴の周面に擦れることがなく摩耗、折損を抑制することができる。
【００６２】  アンテナ１０１とケーブル１０２との接続は、図４（ａ）に示すように、アンテナ１０１を円筒状に構成し、アンテナ１０１の任意の周面とケーブル１０２を接続することもできるが、図４（ｂ）に示すように、アンテナ１０１の周面の一部を、その円弧長さが漸減するように軸方向に延長し、その頂点部分と接続するように構成することが好ましい。このように接続することで、ケーブル１０２とアンテナ１０１との接合点における電磁波の反射を抑制することができる。
【００６３】  また、アンテナ１０１は、ソケット本体１１０の開口端近傍の外周面に、ケーブル１０２を多数巻回することで構成することができる。ケーブル１０２を同軸ケーブルとするときは、中心の内部導体（銅線）を巻回する。また、ソケット本体１１０の外周面又は内周面に予め銅線を織り込んでアンテナ１０１を構成してソケット本体１１０を成形しても構わない。
【００６４】  ソケット本体１１０の挿通孔１１０ａの内周面には、アンテナ１０１よりも点火コイル側にチョークを構成する同軸共振器１１１を配設することが好ましい。この同軸共振器１１１は、図５（ａ）に示すように、内径が挿通孔１１０ａと略同一の筒状体で内部に断面Ｌ次状の空洞を形成した導体で、軸方向の空洞長さを供給する電磁波の周波数λに対してλ／４となるように構成する。そして、開口部から電磁波の進入を許容するようにしている。これによって、アンテナ１０１から照射される電磁波を放電用の電源に接続される点火コイル１０４側へ漏洩することを確実に防止することができる。
【００６５】  また、使用する実施形態１〜実施形態３の点火プラグ１は、筒状の導電部材２１と端子部２０とは、絶縁されていることが好ましい。上述したとおり、導電部材２１と端子部２０とが電気的に接続されていても、導電部材２１の接地電極側端部が中心電極２Ａの接地電極側端部（電極チップ部）よりも接地電極から離れており、また端部の面積が導電部材２１に比べて中心電極２Ａの方が小さいため、放電用の高電圧が導電部材２１と接地電極５との間で絶縁破壊を生じさせることはないが、導電部材２１と端子部２０との間を絶縁することで、高電圧が導電部材２１を流れることを確実に防止することができる。
【００６６】  上記構成において、放電用の高電圧は、制御装置（内燃機関においては、例えばＥＣＵ）からの点火信号を受け、点火コイル１０４の２次電極側からスプリング状の給電部１２０を介して、点火プラグ１の端子部２０に流れる。そして、中心電極２Ａの電極チップ部と接地電極５の電極チップ部５ａとの間に形成される放電ギャップにおいて火花放電を発生させる。
【００６７】  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、電磁波発振器１０３からケーブル１０２を介してアンテナ１０１から照射される。円環状のアンテナ１０１と筒状の導電部材２１とは容量結合されているから供給される電磁波は、導電部材２１の表面を流れ、導電部材２１の接地電極側端面から中心電極２Ａの軸芯を囲うように環状に放出され、中心電極２の軸芯部分での高温化を防止する。
【００６８】−実施形態４の効果−  本実施形態のソケットは、通常使用される点火プラグ用のソケット装置又はイグニッションコイル（点火コイル）一体型のソケット装置の点火プラグとの接合部分に改良を加えた構造であるため、製造コストを抑制することができる。また、点火プラグの筒状の導電部材と筒状のアンテナとが、容量結合されソケット内にローパスフィルタを構成するコイルスプリングやチョークを構成する同軸共振器を配設しているからミキサー回路を備えたミキサー装置を必要としない。
【００６９】−実施形態４の変形例１−  実施形態４の変形例１では、実施形態１〜実施形態３の点火プラグの絶縁碍子３の表面にアンテナとなる筒状の導体を形成する。そして、ケーブル１０２の先端と絶縁碍子３表面のアンテナとを電気的に接合するように構成する。この際、アンテナと電気的に確実に接合するようにするため、ケーブル１０２の先端を、絶縁碍子３の外径よりも僅かに小径となる略リング状部材に接続し、ソケット１００を点火プラグ１に装着したとき、このリング状部材が弾性変形するように（縮径するように）構成することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】  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、導電部材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及びソケット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。【００７１】  また、実施形態４のソケットは、実施形態１〜実施形態３に示した点火プラグ以外の通常の点火プラグを利用することができる。この場合、外部からの給電を受ける端子部の絶縁碍子３内部の軸状部分と絶縁碍子３を介して容量結合する。換言すると、円環状のアンテナ１０１と点火プラグ内の内部に配備される導体（内部導体）とが容量結合することで供給される電磁波は、点火プラグの先端から燃焼室内に供給されることとなる。一般的な抵抗入り点火プラグの場合、筒状の導電部材２１と容量結合する場合と比べ、供給される電磁波の流れが劣るものの廉価な通常の点火プラグを利用することができる。また、抵抗レスプラグを利用するときは、実施形態１〜実施形態３に示した点火プラグと比べ電磁波（マイクロ波）が中心に集中することとなるが、十分なマイクロ波を燃焼室内に供給することができる。
【符号の説明】
【００７２】  １      点火プラグ  ２      電極部  ２Ａ    中心電極  ２Ｂ    絶縁筒  ２０    端子部  ２１    導電部材  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  １００  ソケット  １０１  アンテナ  １０２  ケーブル  １１０  ソケット本体  １２０  給電部（給電スプリング）
【図１】
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【図２】
2015163366.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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