(57)【要約】【課題】放電体積が大きくなり熱損失が小さくなる点火プラグ用の電極構造及び点火プラグの製造を容易にする。【解決手段】絶縁セラミックスの粉体の成形体がゲルキャスト成形法により作製される。成形体には、高圧電極用の孔及び浮遊電極用の孔が形成される。高圧電極及び浮遊電極がそれぞれ高圧電極用の孔及び浮遊電極用の孔に差し込まれる。成形体、高圧電極及び浮遊電極が共焼成される。流動体が浮遊電極用の孔に注入され、浮遊電極の前駆体が浮遊電極用の孔に充填されてもよい。【選択図】図５
2013197023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a) 第１の孔及び第２の孔が形成された絶縁セラミックスの粉体の成形体をゲルキャスト成形法により作製する工程と、
(b) 一定の形状を有する高圧電極を前記第１の孔に差し込む工程と、
(c) 一定の形状を有する浮遊電極を前記第２の孔に差し込む工程と、
(d) 前記高圧電極が前記第１の孔に差し込まれ前記浮遊電極が前記第２の孔に差し込まれた状態のまま前記成形体、前記高圧電極及び前記浮遊電極を共焼成し、前記成形体を焼結体に変化させ、前記高圧電極及び前記浮遊電極が前記焼結体に固着された電極構造を得る工程と、
を備える点火プラグ用の電極構造を製造する方法。
【請求項２】
(a) 第１の孔及び第２の孔が形成された絶縁セラミックスの粉体の成形体をゲルキャスト成形法により作製する工程と、
(b) 一定の形状を有する高圧電極を前記第１の孔に差し込む工程と、
(c) 流動体を前記第２の孔に注入し、浮遊電極の前駆体を前記第２の孔に充填する工程と、
(d) 前記高圧電極が前記第１の孔に差し込まれ前記浮遊電極の前駆体が前記第２の孔に充填された状態のまま前記成形体、前記高圧電極及び前記浮遊電極の前駆体を共焼成し、前記成形体を焼結体に変化させ、前記浮遊電極の前駆体を浮遊電極に変化させ、前記高圧電極及び前記浮遊電極が前記焼結体に固着された電極構造を得る工程と、
を備える点火プラグ用の電極構造を製造する方法。
【請求項３】
前記流動体がゲルキャスト成形用のスラリーであり、
前記工程(c)は、
(c-1) 前記スラリーを前記第２の孔に注入する工程と、
(c-2) 前記工程(c-1)の後に、前記スラリーをゲル化させ、前記浮遊電極の前駆体を得る工程と、
を備える請求項２の点火プラグ用の電極構造を製造する方法。
【請求項４】
前記スラリーにおいて導電体の粉体が分散媒に分散されている
請求項３の点火プラグ用の電極構造を製造する方法。
【請求項５】
前記スラリーにおいて導電体の粉体及びセラミックスの粉体が分散媒に分散されている
請求項３の点火プラグ用の電極構造を製造する方法。
【請求項６】
前記流動体が原料粉体であり、
前記工程(c)は、
(c-1) 前記原料粉体を前記第２の孔に注入し、前記浮遊電極の前駆体を得る工程
を備える請求項２の点火プラグ用の電極構造を製造する方法。
【請求項７】
前記原料粉体が導電体の粉体である
請求項６の点火プラグ用の電極構造を製造する方法。
【請求項８】
前記原料粉体が導電体の粉体及びセラミックスの粉体の混合物である
請求項６の点火プラグ用の電極構造を製造する方法。
【請求項９】
(a) 請求項１から請求項８までいずれかの方法により点火プラグ用の電極構造を製造する工程と、
(b) 前記電極構造を主体金具に収容する工程と、
を備える点火プラグを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火プラグ用の電極構造を製造する方法及び点火プラグを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な点火プラグは、高圧電極及び接地電極を備える。高圧電極及び接地電極の間には高圧が印加され、高圧電極及び接地電極の間隙には放電が発生させられる。
【０００３】
一般的な点火プラグは、放電体積が小さい。希薄燃焼が行われる場合等の難燃焼条件においては、放電体積が小さいことは、点火の安定性を損なう。
【０００４】
特許文献１の点火プラグ（スパークプラグ１）は、高圧電極（中心電極３）及び接地電極（外側電極６及び接地電極８）に加えて浮遊電極（浮遊電極１１）を備える。高圧電極及び接地電極の間に電圧が印加され、高圧電極及び浮遊電極の間隙に放電が発生させられる。高圧電極及び浮遊電極は、絶縁体（絶縁体２及び絶縁コーティング１４）により絶縁される。
【０００５】
特許文献２の点火プラグ（プラズマイグナイター）は、高圧電極（陽極７０４）及び接地電極（陰極７０８）に加えて浮遊電極（浮遊電極７１０）を備える。高圧電極及び接地電極の間に電圧が印加され、高圧電極及び浮遊電極の間隙に放電が発生させられ、浮遊電極及び接地電極の間に放電が発生させられる。高圧電極及び浮遊電極は、絶縁体（基材７１４）により絶縁される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３６４６３号公報
【特許文献２】特開２０１１−３４９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
２個以上の構成物を組み立てることにより電極構造が製造される場合は、複雑な形状を有する電極構造、小型の電極構造等の製造が困難である。複雑な形状を有する電極構造の製造が困難であることは、放電体積を大きくすることを阻害する。小型の電極構造の製造が困難であることは、熱損失を小さくすることを阻害する。
【０００８】
本発明は、これらの問題を解決するためになされる。本発明の目的は、放電体積が大きくなり熱損失が小さくなる点火プラグの製造を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、点火プラグ用の電極構造を製造する方法に向けられる。
【００１０】
絶縁セラミックスの粉体の成形体がゲルキャスト成形法により作製される。成形体には、第１の孔及び第２の孔が形成される。高圧電極が第１の孔に差し込まれ、浮遊電極が第２の孔に差し込まれる。高圧電極及び浮遊電極は、一定の形状を有する。高圧電極が第１の孔に差し込まれ浮遊電極が第２の孔に差し込まれた状態のまま成形体、高圧電極及び浮遊電極が共焼成される。成形体が焼結体に変化し、電極構造が得られる。電極構造においては、高圧電極及び浮遊電極が焼結体に固着される。
【００１１】
流動体が第２の孔に注入され、浮遊電極の前駆体が第２の孔に充填されてもよい。この場合は、高圧電極が第１の孔に差し込まれ浮遊電極の前駆体が第２の孔に充填された状態のまま成形体、高圧電極及び浮遊電極の前駆体が共焼成される。成形体が焼結体に変化し、浮遊電極の前駆体が浮遊電極に変化し、電極構造が得られる。流動体は、ゲルキャスト成形用のスラリーであってもよいし、原料粉体であってもよい。スラリーにおいては、導電体の粉体が分散媒に分散されてもよいし、導電体の粉体及びセラミックスの粉体が分散媒に分散されてもよい。原料粉体は、導電体の粉体であってもよいし、導電体の粉体及びセラミックスの粉体の混合物であってもよい。
【００１２】
本発明は、点火プラグを製造する方法にも向けられる。点火プラグが製造される場合は、電極構造が主体金具に収容される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複雑な形状を有する電極構造、小型の電極構造等が容易に製造される。不要な放電経路が形成されにくく、電極構造の耐圧が向上する。放電体積が大きくなり熱損失が小さくなる点火プラグが容易に製造される。
【００１４】
これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の点火プラグの断面図である。
【図２】第１実施形態の点火プラグの斜視図である。
【図３】第１実施形態の点火プラグの等価回路を示す回路図である。
【図４】第１実施形態の点火プラグを製造する手順を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態の電極構造を製造する手順を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態の電極構造を製造する手順を示す断面図である。
【図７】第１実施形態の電極構造を製造する手順を示す断面図である。
【図８】第１実施形態の成形体を作製する手順を示すフローチャートである。
【図９】第１実施形態の成形体を作製する手順を示す断面図である。
【図１０】第１実施形態の成形体を作製する手順を示す断面図である。
【図１１】第１実施形態の成形体を作製する手順を示す断面図である。
【図１２】第１実施形態の点火プラグの使用例を示す断面図である。
【図１３】第２実施形態の電極構造を備える点火プラグの断面図である。
【図１４】第２実施形態の電極構造を製造する手順を示すフローチャートである。
【図１５】第２実施形態の電極構造を製造する手順を示す断面図である。
【図１６】第３実施形態の電極構造を製造する手順を示すフローチャートである。
【図１７】第４実施形態の点火プラグの断面図である。
【図１８】第４実施形態の点火プラグの斜視図である。
【図１９】第５実施形態の点火プラグの断面図である。
【図２０】第５実施形態の点火プラグの斜視図である。
【図２１】第６実施形態の点火プラグの断面図である。
【図２２】第６実施形態の点火プラグの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
｛第１実施形態｝
（概略）
第１実施形態は、点火プラグ用の電極構造、当該電極構造を備える点火プラグ、当該電極構造を製造する方法、当該点火プラグを製造する方法等に関する。
【００１７】
図１及び図２の模式図は、第１実施形態の点火プラグを示す。図１は、断面図である。図２は、斜視図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、点火プラグ１０００は、電極構造１０２０、主体金具１０２２、ターミナル１０２４並びにガスケットワッシャー１０２６及び１０２８を備える。電極構造１０２０は、高圧電極１０４０、浮遊電極１０４２及び絶縁体１０４４を備える。高圧電極１０４０は、埋設部１０６０及び給電部１０６２を備える。浮遊電極１０４２の各々は、埋設部１０８０及び放電部１０８２を備える。主体金具１０２２は、収容部１１００及び放電部１１０２を備える。
【００１９】
ターミナル１０２４及び主体金具１０２２の間にパルス電圧が印加された場合は、高圧電極１０４０及び主体金具１０２２の間にパルス電圧が印加される。高圧電極１０４０及び主体金具１０２２の間にパルス電圧が印加された場合は、浮遊電極１０４２及び主体金具１０２２の間にパルス電圧が誘起され、浮遊電極１０４２及び主体金具１０２２の間隙１１２０にパルス放電が発生する。パルス放電により、混合気への点火が行われる。
【００２０】
電極構造１０２０が製造される場合は、絶縁セラミックスの粉体の成形体がゲルキャスト成形法により作製される。成形体には、高圧電極１０４０用の孔及び浮遊電極１０４２用の孔が形成される。高圧電極１０４０が高圧電極１０４０用の孔に差し込まれ、浮遊電極１０４２が浮遊電極１０４２用の孔に差し込まれ、成形体、高圧電極１０４０及び浮遊電極１０４２が共焼成される。ゲルキャスト成形法により成形体が作製される場合は、図１及び図２に示す複雑な形状を有する電極構造１０２０が容易に製造される。
【００２１】
（等価回路）
高圧電極１０４０は、絶縁体１０４４により浮遊電極１０４２及び主体金具１０２２から絶縁される。浮遊電極１０４２は、絶縁体１０４４により主体金具１０２２から絶縁される。浮遊電極１０４２の各々は、絶縁体１０４４により他の浮遊電極１０４２から絶縁される。
【００２２】
高圧電極１０４０は、ターミナル１０２４を経由してパルス電源の正極に電気的に接続され、アノードになる。ターミナル１０２４が省略され、高圧電極１０４０に直接的に給電されてもよい。主体金具１０２２は、パルス電源の負極に電気的に接続され、カソードになる。主体金具１０２２は、接地され、接地電極になる。高圧電極１０４０がパルス電極の負極に電気的に接続されてカソードになってもよい。主体金具１０２２がパルス電源の正極に電気的に接続されてアノードになってもよい。
【００２３】
図３の回路図は、点火プラグの等価回路を示す。
【００２４】
高圧電極１０４０及び浮遊電極１０４２の各々の間には静電容量Ｃ１ｉが形成され、浮遊電極１０４２の各々及び主体金具１０２２の間には静電容量Ｃ２ｉが形成される（ｉ＝１，２，・・・，６）。
【００２５】
（多点放電）
浮遊電極１０４２の各々の電位Ｖ２ｉは、他の浮遊電極１０４２から独立する。これにより、一の浮遊電極１０４２及び主体金具１０２２の間隙１１２０にパルス放電が発生した場合においても他の浮遊電極１０４２及び主体金具１０２２の間隙１１２０におけるパルス放電の発生が阻害されず、多点放電が発生しやすくなる。多点放電は、放電体積を大きくすることに寄与する。浮遊電極１０４２の数及び主体金具１０２２の放電部１１０２の数が増減され、パルス放電が発生する間隙１１２０の数が増減されてもよい。
【００２６】
（静電容量の関係）
静電容量Ｃ１ｉは、望ましくは静電容量Ｃ２ｉより大きく（Ｃ２ｉ＜Ｃ１ｉ）、さらに望ましくは静電容量Ｃ２ｉの１０倍以上である（１０×Ｃ２ｉ＜Ｃ１ｉ）。これにより、高圧電極１０４０及び主体金具１０２２の間に電圧Ｖが印加された場合に浮遊電極１０４２の各々及び主体金具１０２２の間に誘起される電圧Ｖ２ｉが高くなり、間隙１１２０の各々にパルス放電が発生しやすくなる。ただし、静電容量Ｃ１ｉが静電容量Ｃ２ｉ以下である場合でも、間隙１１２０の各々にパルス放電が発生する場合がある。
【００２７】
（電極の形状及び配置）
高圧電極１０４０、浮遊電極１０４２及び主体金具１０２２の放電部１１０２は、棒形状を有する。高圧電極１０４０は、点火プラグ１０００の中心軸上に配置され、中心電極とも呼ばれる。浮遊電極１０４２及び主体金具１０２２の放電部１１０２は、高圧電極１０４０から点火プラグ１０００の径方向に離れる。浮遊電極１０４２は、高圧電極１０４０及び主体金具１０２２の中間に配置される。電極構造１０２０は、主体金具１０２２に収容される。
【００２８】
高圧電極１０４０の埋設部１０６０及び浮遊電極１０４２の埋設部１０８０は、点火プラグ１０００の径方向に離れ、対向する。高圧電極１０４０の埋設部１０６０及び浮遊電極１０４２の埋設部１０８０の間隙には絶縁体１０４４が満たされる。これにより、静電容量Ｃ１ｉが大きくなり、間隙１１２０にパルス放電が発生しやすくなる。
【００２９】
浮遊電極１０４２の放電部１０８２は、絶縁体１０４４の外部に露出し、途中で折り曲げられる。浮遊電極１０４２の放電部１０８２の根元寄りは、点火プラグ１０００の軸方向に延在する。浮遊電極１０４２の放電部１０８２の先端寄りは、点火プラグ１０００の径方向に延在する。浮遊電極１０４２の放電部１０８２の先端１１４０は、径方向外側を向く。主体金具１０２２の放電部１１０２は、点火プラグ１０００の軸方向に延在する。主体金具１０２２の放電部１１０２の先端１１４２は、軸方向前側を向く。浮遊電極１０４２の放電部１０８２の先端１１４０及び主体金具１０２２の放電部１１０２の先端１１４２は、接近させられる。これにより、間隙１１２０にパルス放電が発生しやすくなる。
【００３０】
（材質）
高圧電極１０４０、浮遊電極１０４２及び主体金具１０２２は、導電体からなる。導電体は、ニッケル、白金等の金属であってもよいし、ステンレス鋼、ニッケル合金等の合金であってもよいし、導電性セラミックスであってもよいし、導電性サーメットであってもよい。導電性サーメットは、ニッケル及びムライトの複合材料等である。
【００３１】
浮遊電極１０４２の放電部１０８２の先端１１４０が白金等の耐熱性が高い導電体からなり浮遊電極１０４２の放電部１０８２の先端１１４０以外がニッケル等の耐熱性が低いが安価な導電体からなることも許容される。
【００３２】
絶縁体１０４４は、絶縁セラミックスの焼結体である。絶縁セラミックスは、アルミナ、ジルコニア等である。
【００３３】
（点火プラグの製造）
図４のフローチャートは、点火プラグを製造する手順を示す。
【００３４】
図４に示すように、点火プラグ１０００が製造される場合は、電極構造１０２０が製造され（ステップＳ１０１）、電極構造１０２０が主体金具１０２２に収容される（ステップＳ１０２）、ターミナル１０２４の取り付け等が行われる（ステップＳ１０３）。
【００３５】
（電極構造の製造）
図５のフローチャートは、電極構造を製造する手順を示す。図６及び図７の模式図は、電極構造を製造する手順を示す断面図である。
【００３６】
電極構造１０２０が製造される場合は、絶縁セラミックスの原料粉体の成形体がゲルキャスト成形法により作製される（ステップＳ１２１）。成形体１１６０には、図６に示すように、高圧電極１０４０用の孔１１８０及び浮遊電極１０４２用の孔１１８２が形成される。高圧電極１０４０用の孔１１８０は、成形体１１６０の表面に開口１２０を有する。浮遊電極１０４２用の孔１１８２は、成形体１１６０の表面に開口１２０２を有する。
【００３７】
成形体１１６０が作製された後に、図７に示すように、高圧電極１０４０用の孔１１８０に高圧電極１０４０が差し込まれ（ステップＳ１２２）、浮遊電極１０４２用の孔１１８２に浮遊電極１０４２が差し込まれる（ステップＳ１２３）。高圧電極１０４０及び浮遊電極１０４２は、一定の形状を有する非流動体（バルク体）である。高圧電極１０４０の差し込み及び浮遊電極１０４２の差し込みの順序が変更されてもよい。
【００３８】
高圧電極１０４０用の孔１１８０に高圧電極１０４０が差し込まれ浮遊電極１０４２用の孔１１８２に浮遊電極１０４２が差し込まれた状態のまま成形体１１６０、高圧電極１０４０及び浮遊電極１０４２が共焼成される（ステップＳ１２４）。共焼成により、成形体１１６０が焼結体（絶縁体１０４４）に変化し、電極構造１０２０が得られる。電極構造１０２０においては、高圧電極１０４０及び浮遊電極１０４２が絶縁体１０４４に固着される。高圧電極１０４０及び絶縁体１０４４の間に導電体及び絶縁体が相互に拡散した中間層が形成されてもよい。浮遊電極１０４２及び絶縁体１０４４の間に導電体及び絶縁体が相互に拡散した中間層が形成されてもよい。
【００３９】
接地電極用の孔が成形体に形成され、接地電極が接地電極用の孔に挿入された後に共焼成が行われてもよい。この場合は、高圧電極及び浮遊電極に加えて接地電極が焼結体に固着した電極構造が得られる。電極構造が接地電極を備える場合は、主体金具１０２２が省略されてもよい。
【００４０】
（成形体の作製）
図８のフローチャートは、成形体を作製する手順を示す。図９から図１１までの模式図は、成形体を作製する手順を示す断面図である。
【００４１】
成形体１１６０が作製される場合は、型が組み立てられる（ステップＳ１４１）。
【００４２】
型１２２０は、図９に示すように、型本体１２４０及び底側の閉塞体１２４２を備える。底側の閉塞体１２４２は、底蓋１２６０及び高圧電極１０４０用のスラリー排除棒１２６２を備える。
【００４３】
型１２２０が組み立てられる場合には、底側の閉塞体１２４２が型本体１２４０の底側の端部１２８０に取り付けられる。底側の閉塞体１２４２が取り付けられた場合は、型本体１２４０の底側の開口１２８２が底蓋１２６０により閉塞される。型本体１２４０の底側の開口１２８２の閉塞により、型本体１２４０の内部に形成された空間１２８４に流動体を注入できるようになる。また、底側の閉塞体１２４２が取り付けられた場合は、高圧電極１０４０用の孔１１８０が形成される領域に高圧電極１０４０用のスラリー排除棒１２６２が配置される。高圧電極１０４０用のスラリー排除棒１２６２の配置により、高圧電極１０４０用の孔１１８０が形成される領域からスラリーが排除され、脱型の後に高圧電極１０４０用の孔１１８０が成形体１１６０に形成される。
【００４４】
型１２２０が組み立てられた後に、図１０に示すように、ゲルキャスト成形用のスラリー１３００が注型され、空間１２８４がスラリー１３００で満たされる（ステップＳ１４２）。スラリー１３００においては、絶縁セラミックスの原料粉体が分散媒に分散させられている。
【００４５】
スラリー１３００が注型された後であってスラリー１３００がゲル化する前に、図１１に示すように、天側の閉塞体１２６４が型本体１２４０の天側の端部１３２０に取り付けられる。天側の閉塞体１２６４が取り付けられた場合は、型本体１２４０の天側の開口１３２２が天蓋１３４０により閉塞される。また、天側の閉塞体１２６４が取り付けられた場合は、浮遊電極１０４２用の孔１１８２が形成される領域に浮遊電極１０４２用のスラリー排除棒１３４２が配置される。これにより、浮遊電極１０４２用の孔１１８２が形成される領域からスラリー１３００が排除され、脱型１２２０の後に浮遊電極１０４２用の孔１１８２が成形体１１６０に形成される。
【００４６】
天側の閉塞体１２６４が取り付けられた後に、スラリー１３００がゲル化（硬化、固化）させられる（ステップＳ１４４）。ゲル化により、成形体１１６０が得られる。
【００４７】
底側の閉塞体が浮遊電極１０４２用のスラリー排除棒１３４２を備え天側の閉塞体が高圧電極１０４０用のスラリー排除棒１２６２を備えることも許容される。
【００４８】
（利点）
第１実施形態の電極構造を製造する方法によれば、複雑な形状を有する電極構造、小型の電極構造等が容易に製造され、放電体積が大きくなり熱損失が小さくなる点火プラグが容易に製造される。放電体積が大きくなり熱損失が小さくなることは、燃焼効率を向上することに貢献する。
【００４９】
加えて、第１実施形態の電極構造を製造する方法によれば、不要な放電経路が形成されにくく、電極構造の絶縁性が向上する。電極構造の絶縁性が向上することも、電極構造の形状の複雑化、電極構造の小型化を容易にする。これに対して、２個以上の構成物を組み立てることにより電極構造が製造される場合は、構成物の寸法及び形状の精度が不足しやすく、一の構成物及び他の構成物のはめあわせが悪くなりやすい。はめあわせが悪くなった場合は、一の構成物及び他の構成物の間隙に不要な放電経路が形成され、電極構造の絶縁性が低下する。この問題は、図１及び図２に示すように電極構造が複雑な形状を有する場合に顕著になる。
【００５０】
加えて、第１実施形態の電極構造を製造する方法によれば、静電容量のばらつきが減少し、多点放電を発生させる点火プラグが容易に製造される。これに対して、２個以上の構成物を組み立てることにより電極構造が製造される場合は、構成物の寸法及び形状の精度が不足しやすく、一の構成物及び他の構成物のはめあわせが悪くなりやすい。精度が不足した場合及びはめあわせが悪くなった場合は、静電容量のばらつきが増加し、多点放電を発生させる点火プラグが容易に製造されない。
【００５１】
加えて、第１実施形態の電極構造を製造する方法によれば、電極構造の耐久性が向上する。
【００５２】
（ゲルキャスト成形法）
ゲルキャスト成形法は、粉体を含むスラリーを注型しスラリーをゲル化させることにより、流動性を失った成形体を作製する粉体の成形法である。ゲルキャスト成形法は、成形収縮が小さく、複雑な形状を有する成形体の作製に適する。
【００５３】
（スラリー）
スラリーは、望ましくは、反応性分散媒、粉体及びゲル化剤を含む。粉体は、反応性分散媒に分散させられる。ゲル化剤は、反応性分散媒に分散又は溶解させられる。ゲルキャスト成形が行われる場合は、ゲル化剤の分子及び反応性分散媒の分子が結合し、スラリーがゲル化する。スラリーが、他の成分を含んでもよい。例えば、スラリーが、分散剤、消泡剤、非反応性分散媒等を含んでもよい。
【００５４】
反応性分散媒は、反応性官能基を有する有機化合物からなる液体である。反応性分散媒の反応性官能基は、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等である。有機化合物は、望ましくは２個以上の反応性官能基を有する。
【００５５】
反応性分散媒は、例えば、多価アルコール、多塩基酸、多価アルコールの酸エステル、多塩基酸エステル等であり、望ましくは多価アルコールの酸エステル、多塩基酸エステル等である。エステルは、増粘を起こしにくく、反応性の高いゲル化剤とは十分に反応する。
【００５６】
多価アルコールは、エチレングリコール等のジオール類、グリセリン等のトリオール類等である。多塩基酸は、ジカルボン酸等である。多価アルコールの酸エステルは、トリアセチン等である。多塩基酸エステルは、グルタル酸ジメチル等である。
【００５７】
反応性分散媒は、エステル系ノニオン、アルコールエチレンオキサイド、アミン縮合物、ノニオン系特殊アミド化合物、変性ポリエステル系化合物、カルボキシル基含有ポリマー、マレイン系ポリアニオン、ポリカルボン酸エステル、多鎖型高分子非イオン系、リン酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、マレイン酸系化合物等でもよい。
【００５８】
ゲル化剤は、反応性官能基を有する有機化合物である。ゲル化剤の反応性官能基は、反応性分散媒の反応性官能基と反応する。ゲル化剤の反応性官能基は、イソシアナート基、イソチオシアナート基等である。イソシアナート基、イソチオシアナート基等を有するゲル化剤は、反応性が高く、反応性が低いエステルとも反応しやすい。ゲル化剤は、イソシアナート樹脂、イソチオシアナート樹脂等である。イソシアナート樹脂には、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）系、ヘキサメチレンジイソシアナート（ＨＤＩ）系、トリレンジイソシアナート（ＴＤＩ）系、イソホロンジイソシアナート（ＩＰＤＩ）系等がある。
【００５９】
反応性分散媒を含まないスラリーがゲルキャスト成形に使用されてもよい。この場合は、粉体が非反応性分散媒に分散させられ、ゲル化剤及び架橋剤が非反応性分散剤に分散又は溶解させられる。ゲルキャスト成形が行われる場合は、ゲル化剤の分子及び架橋剤の分子が結合し、スラリーがゲル化する。
【００６０】
（使用例）
図１２の模式図は、第１実施形態の点火プラグの使用例を示す断面図である。
【００６１】
図１２に示すように、点火装置１３６０は、点火プラグ１０００及びパルス電圧印加機構１３８０を備える。パルス電圧印加機構１３８０は、パルス電源１４００及びケーブル１４０２を備える。点火プラグ１０００は、燃焼容器１４００に取り付けられる。燃焼容器１４００には、燃焼室１４２０が形成される。燃焼室１４２０は、混合気で満たされる。
【００６２】
パルス電源１４００の正極１４１０及びターミナル１０２４は、ケーブル１４０２により電気的に接続される。パルス電源１４００の負極１４１２は、接地される。パルス電圧印加機構１３８０は、ターミナル１０２４及び主体金具１０２２の間にパルス電圧を印加する。
【００６３】
パルス電圧が印加された場合は、間隙１１２０に強力なストリーマ放電の多点放電が発生する。強力なストリーマ放電の多点放電により、混合気への点火が行われる。強力なストリーマ放電は、それ自身で混合気への点火を効率よく行うことができる。このため、強力なストリーマ放電の多点放電は、混合気への点火を格別に効率よく行うことができ、火炎核の拡大に寄与する。
【００６４】
（用途）
点火プラグ１０００は、エンジンの燃焼室に満たされた混合気への点火に主に用いられる。エンジンは、望ましくは内燃機関であり、さらに望ましくはレシプロエンジンである。レシプロエンジンは、４サイクルエンジン及び２サイクルエンジンのいずれであってもよい。エンジンが外燃機関であってもよい。エンジンがレシプロエンジン以外の内燃機関であってもよい。例えばエンジンがロータリーエンジンであってもよい。エンジンがガスエンジンであってもよい。
【００６５】
混合気は、空気及び燃料油の混合物である。混合気が空気及び可燃性気体の混合物であってもよい。可燃性気体は、水素ガス、ブタンガス、プロパンガス等である。
【００６６】
空気が他の種類の示燃性気体に置き換えられてもよい。例えば空気が酸素に置き換えられてもよい。燃料油が他の種類の可燃性液体に置き換えられてもよい。例えば燃料油がメタノールに置き換えられてもよい。
【００６７】
エンジンは、典型的には自動車に組み込まれる。エンジンが自動車以外の輸送機械に組み込まれてもよい。例えばエンジンが鉄道車両、産業車両、船舶、航空機、宇宙船等に組み込まれてもよい。エンジンが輸送機械以外の機械に組み込まれてもよい。例えばエンジンが工具、農具、発動発電機等に組み込まれてもよい。
【００６８】
｛第２実施形態｝
第２実施形態は、第１実施形態の電極構造を置き換える電極構造及び当該電極構造を製造する方法に関する。
【００６９】
図１３の模式図は、第２実施形態の電極構造を備える点火プラグの断面図である。
【００７０】
図１３に示すように、電極構造２０２０は、高圧電極２０４０、浮遊電極２０４２及び絶縁体２０４４を備える。高圧電極２０４０は、埋設部２０６０及び給電部２０６２を備える。浮遊電極２０４２の各々は、埋設部２０８０及び放電部２０８２を備える。
【００７１】
第２実施形態の電極構造２０２０の構成物は、浮遊電極２０４２を除いて、第１実施形態の電極構造１０２０の同一名称を有する構成物と同じものである。浮遊電極２０４２においては、先端のみが絶縁体２０４４の外部に露出する。
【００７２】
図１４のフローチャートは、電極構造を製造する手順を示す。図１５の模式図は、電極構造を製造する手順を示す断面図である。
【００７３】
電極構造２０２０が製造される場合は、第１実施形態と同じように、成形体が作製され（ステップＳ２０１）、高圧電極２０４０用の孔に高圧電極２０４０が差し込まれる（ステップＳ２０２）。
【００７４】
高圧電極２０４０が差し込まれた後に、図１５に示すように、ゲルキャスト成形用のスラリー２４００が浮遊電極２０４２用の孔２１８２に注入される（ステップＳ２０３）。スラリー２４００においては、導電性の粉体が分散媒に分散させられてもよいし、導電性の粉体及びセラミックスの粉体が分散媒に分散させられてもよい。導電性の粉体及びセラミックスの粉体が分散させられる場合は、最終的に得られる浮遊電極２０４２はサーメットからなる。スラリー２４００は、一定の形状を持たない流動体の一例である。スラリー２４００は、ディスペンサー等により浮遊電極２０４２用の孔２１８２に注入される。
【００７５】
スラリー２４００が注入された後に、スラリー２４００がゲル化させられる（ステップＳ２０４）。ゲル化により、浮遊電極２０４２の前駆体（スラリー２４００のゲル化物）が得られ、浮遊電極２０４２の前駆体が浮遊電極２０４２用の孔２１８２に充填される。高圧電極２０４０の差し込み及び浮遊電極２０４２の前駆体の充填の順序が入れ替えられてもよい。
【００７６】
高圧電極２０４０が高圧電極２０４０用の孔２１８０に差し込まれ浮遊電極２０４２の前駆体が浮遊電極２０４２用の孔２１８２に充填された状態のまま成形体２１６０、高圧電極２０４０及び浮遊電極２０４２の前駆体が共焼成される（ステップＳ２０５）。共焼成により、成形体２１６０が焼結体（絶縁体２０４４）に変化し、浮遊電極２０４２の前駆体が浮遊電極２０４２に変化し、電極構造２０２０が得られる。電極構造２０２０においては、高圧電極２０４０及び浮遊電極２０４２が焼結体に固着される。高圧電極２０４０及び絶縁体２０４４の間に導電体及び絶縁体が相互に拡散した中間層が形成されてもよい。浮遊電極２０４２及び絶縁体２０４４の間に導電体及び絶縁体が相互に拡散した中間層が形成されてもよい。
【００７７】
第２実施形態の電極構造を製造する方法にも、第１実施形態の電極構造を製造する方法と同じ利点がある。
【００７８】
｛第３実施形態｝
第３実施形態は、第２実施形態の電極構造を製造する方法を置き換える電極構造を製造する方法に関する。
【００７９】
図１６のフローチャートは、電極構造を製造する手順を示す。
【００８０】
図１６に示すように、電極構造が製造される場合は、第２実施形態と同じように、成形体が作製され（ステップＳ３０１）、高圧電極用の孔に高圧電極が差し込まれる（ステップＳ３０２）。
【００８１】
高圧電極が差し込まれた後に、原料粉体が浮遊電極用の孔に注入される（ステップＳ３０３）。原料粉体は、導電体の粉体であってもよいし、導電体の粉体及びセラミックスの粉体の混合物であってもよい。導電体の粉体及びセラミックスの粉体の混合物が注入される場合は、最終的に得られる浮遊電極はサーメットからなる。原料粉体は、一定の形状を持たない流動体の一例である。注入により、浮遊電極の前駆体が得られ、浮遊電極の前駆体が浮遊電極用の孔に充填される。高圧電極の差し込み及び浮遊電極の前駆体の充填の順序が入れ替えられてもよい。
【００８２】
高圧電極が高圧電極用の孔に差し込まれ浮遊電極の前駆体が浮遊電極用の孔に充填された状態のまま成形体、高圧電極及び浮遊電極の前駆体が共焼成される（ステップＳ３０４）。共焼成により、成形体が焼結体（絶縁体）に変化し、浮遊電極の前駆体が浮遊電極に変化し、電極構造が得られる。電極構造においては、高圧電極及び浮遊電極が焼結体に固着される。
【００８３】
第３実施形態の電極構造を製造する方法にも、第１実施形態の電極構造を製造する方法と同じ利点がある。
【００８４】
｛第４実施形態｝
第４実施形態は、第１実施形態の点火プラグを製造する方法を援用して製造される点火プラグに関する。
【００８５】
図１７及び図１８の模式図は、第４実施形態の点火プラグを示す。図１７は、断面図である。図１８は、斜視図である。
【００８６】
図１７及び図１８に示すように、点火プラグ４０００は、電極構造４０２０、主体金具４０２２、ターミナル４０２４並びにガスケットワッシャー４０２６及び４０２８を備える。電極構造４０２０は、高圧電極４０４０、浮遊電極４０４２及び絶縁体４０４４を備える。高圧電極４０４０は、埋設部４０６０及び給電部４０６２を備える。浮遊電極４０４２の各々は、埋設部４０８０及び放電部４０８２を備える。主体金具４０２２は、収容部４１００及び放電部４１０２を備える。
【００８７】
ターミナル４０２４及び主体金具４０２２の間にパルス電圧が印加された場合は、高圧電極４０４０及び主体金具４０２２の間にパルス電圧が印加される。高圧電極４０４０及び主体金具４０２２の間にパルス電圧が印加された場合は、浮遊電極４０４２及び主体金具４０２２の間にパルス電圧が誘起され、浮遊電極４０４２及び主体金具４０２２の間隙４１２０にパルス放電が発生する。パルス放電により、混合気への点火が行われる。
【００８８】
電極構造４０２０が製造される場合は、第１実施形態と同じように、絶縁セラミックスの粉体の成形体がゲルキャスト成形法により作製される。成形体には、高圧電極４０４０用の孔及び浮遊電極４０４２用の孔が形成される。高圧電極４０４０が高圧電極４０４０用の孔に差し込まれ、浮遊電極４０４２が浮遊電極４０４２用の孔に差し込まれ、成形体、高圧電極４０４０及び浮遊電極４０４２が共焼成される。浮遊電極の先端のみが絶縁体の外部に露出するように点火プラグの構造が変形され、第２実施形態又は第３実施形態の点火プラグを製造する方法が援用されてもよい。
【００８９】
高圧電極４０４０、浮遊電極４０４２及び主体金具４０２２の放電部４１０２は、棒形状を有する。高圧電極４０４０は、点火プラグ４０００の中心軸上に配置される。浮遊電極４０４２及び主体金具４０２２の放電部４１０２は、高圧電極４０４０から点火プラグ４０００の径方向に離される。電極構造４０２０は、主体金具４０２２に収容される。
【００９０】
高圧電極４０４０の埋設部４０６０及び浮遊電極４０４２の埋設部４０８０は、点火プラグ４０００の径方向に離れ、対向する。高圧電極４０４０の埋設部４０６０及び浮遊電極４０４２の埋設部４０８０の間隙には絶縁体４０４４が満たされる。これにより、静電容量Ｃ１ｉが大きくなり、間隙４１２０にパルス放電が発生しやすくなる。
【００９１】
浮遊電極４０４２の放電部４０８２は、点火プラグ４０００の軸方向に延在する。浮遊電極４０４２の放電部４０８２の先端４１４０は、軸方向前側を向く。主体金具４０２２の放電部４１０２は、途中で折り曲げられる。主体金具４０２２の放電部４１０２の根元寄りは、点火プラグ４０００の軸方向に延在する。主体金具４０２２の放電部４１０２の先端寄りは、点火プラグ４０００の径方向に延在する。主体金具４０２２の放電部４１０２の先端４１４２は、径方向内側を向く。浮遊電極４０４２の放電部４０８２の先端４１４０及び主体金具４０２２の放電部４１０２の先端４１４２は、接近させられる。これにより、間隙４１２０にパルス放電が発生しやすくなる。
【００９２】
｛第５実施形態｝
第５実施形態は、第１実施形態の点火プラグを製造する方法を援用して製造される点火プラグに関する。
【００９３】
図１９及び図２０の模式図は、第５実施形態の点火プラグを示す。図１９は、断面図である。図２０は、斜視図である。
【００９４】
図１９及び図２０に示すように、点火プラグ５０００は、電極構造５０２０、主体金具５０２２、ターミナル５０２４並びにガスケットワッシャー５０２６及び５０２８を備える。電極構造５０２０は、高圧電極５０４０、浮遊電極５０４２及び絶縁体５０４４を備える。高圧電極５０４０は、埋設部５０６０、放電部５０６４及び給電部５０６２を備える。浮遊電極５０４２の各々は、埋設部５０８０及び放電部５０８２を備える。
【００９５】
ターミナル５０２４及び主体金具５０２２の間にパルス電圧が印加された場合は、高圧電極５０４０及び主体金具５０２２の間にパルス電圧が印加される。高圧電極５０４０及び主体金具５０２２の間にパルス電圧が印加された場合は、高圧電極５０４０及び浮遊電極５０４２の間にパルス電圧が誘起され、高圧電極５０４０及び浮遊電極５０４２の間隙５１２０にパルス放電が発生する。パルス放電により、混合気への点火が行われる。
【００９６】
電極構造５０２０が製造される場合は、第１実施形態と同じように、絶縁セラミックスの粉体の成形体がゲルキャスト成形法により作製される。成形体には、高圧電極５０４０用の孔及び浮遊電極５０４２用の孔が形成される。高圧電極５０４０が高圧電極５０４０用の孔に差し込まれ、浮遊電極５０４２が浮遊電極５０４２用の孔に差し込まれ、成形体、高圧電極５０４０及び浮遊電極５０４２が共焼成される。浮遊電極の先端のみが絶縁体の外部に露出するように点火プラグの構造が変形され、第２実施形態又は第３実施形態の点火プラグを製造する方法が援用されてもよい。
【００９７】
高圧電極５０４０及び浮遊電極５０４２の各々の間には静電容量Ｃ１ｉが形成され、浮遊電極５０４２の各々及び主体金具５０２２の間には静電容量Ｃ２ｉが形成される（ｉ＝１，２，・・・，６）。
【００９８】
静電容量Ｃ２ｉは、望ましくは静電容量Ｃ１ｉより大きく（Ｃ１ｉ＜Ｃ２ｉ）、さらに望ましくは静電容量Ｃ１ｉの１０倍以上である（１０×Ｃ１ｉ＜Ｃ２ｉ）。これにより、高圧電極５０４０及び主体金具５０２２の間に電圧Ｖが印加された場合に高圧電極５０４０及び浮遊電極５０４２の各々の間に誘起される電圧Ｖ１ｉが高くなり、間隙５１２０にパルス放電が発生しやすくなる。ただし、静電容量Ｃ２ｉが静電容量Ｃ１ｉより小さい場合であっても、間隙５１２０にパルス放電が発生する場合がある。
【００９９】
高圧電極５０４０及び浮遊電極５０４２は、棒形状を有する。高圧電極５０４０は、点火プラグ５０００の中心軸上に配置される。浮遊電極５０４２は、高圧電極５０４０から点火プラグ５０００の径方向に離される。電極構造５０２０は、主体金具５０２２に収容される。
【０１００】
浮遊電極５０４２の埋設部５０８０及び主体金具５０２２は、点火プラグ５０００の径方向に離れ、対向する。浮遊電極５０４２の埋設部５０８０及び主体金具５０２２の間隙には絶縁体５０４４が満たされる。これにより、静電容量Ｃ２ｉが大きくなり、間隙５１２０にパルス放電が発生しやすくなる。
【０１０１】
高圧電極５０４０の放電部５０６４は、点火プラグ５０００の軸方向に延在する。高圧電極５０４０の放電部５０６４の先端５１４２は、軸方向前側を向く。浮遊電極５０４２の放電部５０８２は途中で折り曲げられる。浮遊電極５０４２の放電部５０８２の根元寄りは、点火プラグ５０００の軸方向に延在する。浮遊電極５０４２の放電部５０８２の先端寄りは、点火プラグ５０００の径方向に延在する。浮遊電極５０４２の放電部５０８２の先端５１４０は、径方向内側を向く。高圧電極５０４０の放電部５０６４の先端５１４２及び浮遊電極５０４２の放電部５０８２の先端５１４０は、接近させられる。これにより、間隙５１２０にパルス放電が発生しやすくなる。
【０１０２】
｛第６実施形態｝
第６実施形態は、第１実施形態の点火プラグを製造する方法を援用して製造される点火プラグに関する。
【０１０３】
図２１及び図２２の模式図は、第６実施形態の点火プラグを示す。図２１は、断面図である。図２２は、斜視図である。
【０１０４】
図２１及び図２２に示すように、点火プラグ６０００は、電極構造６０２０、主体金具６０２２及びターミナル６０２４を備える。電極構造６０２０は、高圧電極６０４０、浮遊電極６０４２及び絶縁体６０４４を備える。高圧電極６０４０は、埋設部６０６０及び給電部６０６２を備える。浮遊電極６０４２の各々は、埋設部６０８０及び放電部６０８２を備える。主体金具６０２２は、収容部６１００及び放電部６１０２を備える。
【０１０５】
ターミナル６０２４及び主体金具６０２２の間にパルス電圧が印加された場合は、高圧電極６０４０及び主体金具６０２２の間にパルス電圧が印加される。高圧電極６０４０及び主体金具６０２２の間にパルス電圧が印加された場合は、浮遊電極６０４２及び主体金具６０２２の間にパルス電圧が誘起され、浮遊電極６０４２及び主体金具６０２２の間隙６１２０にパルス放電が発生する。パルス放電により、混合気への点火が行われる。
【０１０６】
電極構造６０２０が製造される場合は、第１実施形態と同じように、絶縁セラミックスの粉体の成形体がゲルキャスト成形法により作製される。成形体には、高圧電極６０４０用の孔及び浮遊電極６０４２用の孔が形成される。高圧電極６０４０が高圧電極６０４０用の孔に差し込まれ、浮遊電極６０４２が浮遊電極６０４２用の孔に差し込まれ、成形体、高圧電極６０４０及び浮遊電極６０４２が共焼成される。浮遊電極の先端のみが絶縁体の外部に露出するように点火プラグの構造が変形され、第２実施形態又は第３実施形態の点火プラグを製造する方法が援用されてもよい。
【０１０７】
高圧電極６０４０、浮遊電極６０４２及び主体金具６０２２の放電部６１０２は、棒形状を有する。高圧電極６０４０は、点火プラグ６０００の中心軸上に配置される。浮遊電極６０４２及び主体金具６０２２の放電部６１０２は、高圧電極６０４０から点火プラグ６０００の径方向に離される。電極構造６０２０は、主体金具６０２２に収容される。
【０１０８】
浮遊電極６０４２の放電部６０８２は、点火プラグ６０００の軸方向に延在する。浮遊電極６０４２の放電部６０８２の先端６１４０は、軸方向前側を向く。主体金具６０２２の放電部６１０２は、途中で折り曲げられる。主体金具６０２２の放電部６１０２の根元寄りは、点火プラグ６０００の軸方向に延在する。主体金具６０２２の放電部６１０２の先端寄りは、点火プラグ６０００の径方向に延在する。主体金具６０２２の放電部６１０２の先端６１４２は、径方向内側を向く。浮遊電極６０４２の放電部６０８２の先端６１４０は、軸方向前側を向く。浮遊電極６０４２の放電部６０８２の先端６１４０及び主体金具６０２２の放電部６１０２の先端６１４２は、接近させられる。これにより、間隙６１２０にパルス放電が発生しやすくなる。浮遊電極６０４２の放電部６０８２の露出長は、不均一になっている。
【０１０９】
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての局面において例示であって限定的ではない。したがって、本発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうると解される。特に、電極構造及び点火プラグの構造が変更された場合にも上記の電極構造を製造する方法及び点火プラグを製造する方法は適用可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０２０，２０２０，４０２０，５０２０，６０２０  電極構造
１０２２，４０２２，５０２２，６０２２  主体金具
１０４０，２０４０，４０４０，５０４０，６０４０  高圧電極
１０４２，２０４２，４０４２，５０４２，６０４２  浮遊電極
１０４４，２０４４，４０４４，５０４４，６０４４  絶縁体
１１６０，２１６０  成形体
【図１】
2013197023.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2013197023.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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