JPH02155184A - 窒化物系セラミック絶緑体を有するスパークプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関のスパークプラグに係わり、特に絶
縁体に窒化物系セラミックを用いたスパークプラグの改
良に関する。

し従来の技術］ 窒化物系セラミックは、通常、スパークプラグの絶縁体
に用いられるアルミナより熱衝９性、熱伝導性に優れて
いる。

従来、窒化物系セラミック絶縁体を有するスパークプラ
グは、筒状土木金具と、該主体金具に嵌め込まれセラミ
ック焼結体で形成された筒状の絶縁体と、該絶縁体内に
嵌め込まれる中心電極とからなり、前記絶縁体の脚長部
に窒化物系セラミック絶縁体が用いられていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、従来の、窒化物系セラミック絶縁体を有する
スパークプラグは、つぎのような欠点がある。

（あ）窒化物系セラミックは共有結合性が強く、高温で
絶縁性が低下し、貫通不具合が発生し易い。

くい）貫通を防ぐため、絶縁体の肉厚を厚くすると脚長
部の径大化を招き、中心電極を細径とすると、中心電極
の機械的強度が低下したり、発火部の熱引きに問題が生
じる。

本発明の目的は、絶縁体の径大化を伴わず、中心電極の
機械的強度を低下させずに、発火部の熱引きに優れ、か
つ、貫通電圧が高く取れる窒化物系セラミック絶縁体を
看するスパークプラグの提供にある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題の達成のため本発明の窒化物系セラミック絶縁
体を有するスパークプラグはつぎの構成を採用した。

■筒状主体金具と、該筒状主体金具に嵌め込まれ、セラ
ミック焼結体で形成された筒状の絶縁体と、該絶縁体内
に嵌め込まれる中心電極とからなり、前記絶縁体の少な
くとも脚長部に窒化物系セラミック絶縁体が用いられる
スパークプラグにおいて、軸孔的中心電極径をφＡ、絶
縁体冗談をφＢとした場合、φＢ−φＡが少なくとも４
．９ｍｍでかつ、φＡが０．９ｍｍ以上２．０ｍｍ以下
である構成。

■上記■の構成を有し、かつ、前記中心電極は、（ア）
複合元素の調合により製造された貴金属合金を含む貴金
属により形成されるか、該貴金属で、ニッケル合金を包
んで形成され、かつ、（イ）絶縁体の軸孔内で導電性ガ
ラスシール材により中軸と接合され、かつ、（つ）前記
軸孔内申心電様と軸孔との隙間を、厚さｔが０．１ｍｍ
以上１．Ｏｍｍ以十０耐熱絶縁物で充填させた構成。

［作用および発明の効果］ 本発明はつぎの作用および発明の効果を奏する。

・く請求項１について〉 軸孔内中心電極仔をφＡ、絶縁体冗談をφＢとした場合
、絶縁体肉厚（φＢ−ΦＡ）／２は、アルミナセラミッ
クと同程度くらいでは貫通を引き起こすので少なくとも
２ｍｍの厚さが必要である。

また、絶縁体冗談φＢは、スパークプラグの主体金具の
ねじ径で上限値が決まる（　０　＋ｎ　ｍ程度）ので、
軸孔的中心電極径φＡを細くする程、有利となるが製造
時に折損が起こり易くなる。そこで、φＡの範囲は０．
９ｍｍ以上２．０ｍｍ以下となる。

上記範囲内であれば、窒化物系セラミック絶縁体を有す
るスパークプラグは絶縁体の径大化を伴わず、貫通耐電
圧が高く取れる。

く請求項２について〉 絶縁体の脚長部に窒化物系セラミック絶縁体が用いられ
ている。ここで、（ア）複合元素の調合により製造され
た貴金属合金を含む貴金属により形成されるか、この貴
金属でニッケル合金を包んで形成され、かつ、（イ）絶
縁体の軸孔内で導電性ガラスシール材により中軸と接合
され、かつ、（つ）軸孔内中心電極と軸孔との隙間を、
■さが０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の耐熱絶縁物で充
填させている。

窒化物系セラミック絶縁体を有するスパークプラグは構
造上中心電極が細くなり、そのままではＴ４極消耗が起
きやすいのでこれを補うために前述の（ア）の構成とし
ている。

中心電極の細径化による機械的強度低下を補うためと熱
引きを効果的に行うために前述の（つ）の構成をとって
いる。ここで、この数値限定は０゜１ｍｍ未満であると
中心電極の機械的強度低下を補う効果が起き難く、１．
０ｍｍを越えると厚すぎ熱引きが悪くなるためである。

中軸と中心電極の接合強度が保たれるように前述の（イ
）の構成をとっている。

（ア）〜（つ）の構成により、中心電極先端の発火部の
熱は、耐熱絶縁物、絶縁体の脚長部、バッキンと伝導さ
れ主体金具に逃がすことができる。

よって、窒化物系セラミック絶縁体を有するスパークプ
ラグは、熱伝導性、熱衝撃性に優れた長所を生かすとと
もに、中心電極の機械的強度を低下させずに、発火部の
熱引きに優れ、かつ、貫通耐電圧が高く取れる。

［実施例］ つぎに本発明の一実施例（請求項１．２に対応）を第１
図および第２図に基づき説明する。

窒化物系セラミック絶縁体を有するスパークプラＡは、
第１図に示すごとく、筒状主体金具１と、該筒状主体金
具１に嵌め込まれ窒化アルミニウムで形成された脚長部
絶縁体２（熱伝導度１７０〜１８０Ｗ／ｍ　−ｋ　；室
温）と、該絶縁体２の軸孔２０内に嵌め込まれる中心電
極３とからなる。

主体金具１は、耐熱金属で形成され、先端に白金−２０
％イリジウム合金よりなる外側電極１１を溶接している
。

脚長部絶縁体２（絶縁体光径φＢ＝５．５）は、前記主
体金具１内のテーバｒＩＩＩ１１２に配されたパツキン
１３を介して主体金具１内に固定されている。

また、絶縁体２の外径は先端側が径小、後端側が径大に
形成されている。これに対応して軸孔２０は先端側２１
が小径（φ１．５）、後端側２２が径大となっている。

中心電極３は、先端が径小（軸孔的中心電極径φＡ＝１
．２）に形成され、後端は鍔状部３１となり絶縁体２内
の円錐面２３に係止されている。

この中心電極３は、ニッケル合金よりなる電極本体３２
の外周を、白金−２０％イリジウム合金３３で包み、軸
孔２０内に嵌め込まれる先端において、軸孔２０との隙
間に耐熱絶縁物とし゛で本実施例ではアルミナセメント
２４（厚さｔ＝０．１５ｍｍ＞を充填しＣいる６前記鍔
状部３１の後端面３４は導電性ガラスシール材３５によ
り、中軸４に固着された抵抗体４１と接合され“ζいる
。

本実施例の窒化物系セラミック絶縁体を有するスパーク
プラグＡはつぎの作用および効果を奏する。

（力）軸孔的中心電極径φＡを１．２、絶縁体光径φＢ
が５．５ｍｍとしてあり、絶縁体肉厚（φＢ−φＡ）／
２は２．１５となり絶縁１１１ｇ１ｔがかせげ貫通を引
き起こし難い。また、φＡが１．２ｍｍであるので細す
ぎず製造時に折損が起こり難い。

よって、スパークプラグＡは絶縁体の径を太くしないで
、貫通耐電圧が高く収れる。

（キ）前述の理由により軸孔的中心電極径φＡが１．２
と細くなり、そのままでは′電極消耗が起きやすい。し
かし、中心電極３は、ニッケル合金よりなる電極本体３
２の外周を、白金−２０％イリジウム合金３３で包んで
いるので電極消耗は起き難くなっている。

（り）鍔状部３１の後端面３４は導電性ガラスシール材
３５により、中軸４に固着された抵抗体４１と接合され
ている。また、軸孔２０内に嵌め込まれる先端において
、軸孔２０との隙間に厚さｔ＝０．１５ｍｍのアルミナ
セメント２４を充填している。このため、抵抗体４１と
中心電極３の接合強度が強くできる。また、アルミナセ
メント２４により絶縁体２内にしつかり固定されるので
、燃焼ガスの振動や機械的振動を受けても折損は発生し
難い、さらに、アルミナセメント２（熱伝導度２０〜３
０Ｗ／ｍ・ｋ；室温）は材質がアルミナで厚さしが０．
１５ｍｍであるので熱引きがすみやかに行われ、その熱
引きの様子は第２図に示す。

参考として、第３図にアルミナ製の絶縁体２００と、ニ
ッケル１１０、銅１２０からなる中心電極１００とを有
するスパークプラグＢの熱引きの様子を示す。

（ケ）窒化アルミニウムで形成された脚長部絶縁体２は
熱膨張率が小さい（４，９Ｘ１０−’／ｄｅｇ）、この
、絶縁体２内に嵌め込まれる中心電極３はニッケル合金
よりなる電極本体３２の外周を、白金−２０％イリジウ
ム合金３３で包んでいる。

ここで、この中心電極３は酸化され難く、熱膨張率が小
さいので絶縁体２内に嵌め込むものとして好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の窒化物系セラミック絶縁体を有するス
パークプラグの一実施例を示す要部断面図、第２図はそ
のスパークプラグの熱引きの様子を示す要部断面図、第
３図はアルミナ製の絶縁体を有するスパークプラグの熱
引きの様子を示す要部断面図である。 図中　１・・・筒状主体金具　２・・・脚長部絶縁体３
・・・中心電極　４・・・中軸　２０・・・軸孔　３３
・・・白金−２０％イリジウム合金（ｉｌ金属合金を含
む貴金属）３５・・・導電性ガラスシール材　φＡ・・
・軸孔円中心電極径　φＢ・・・絶縁体冗談　ｔ・・・
厚さ（耐熱絶縁物の厚さ）　Ａ・・・窒化物系セラミッ
ク絶縁体を有するスパークプラグ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）筒状主体金具と、 該筒状主体金具に嵌め込まれ、セラミック焼結体で形成
   された筒状の絶縁体と、 該絶縁体内に嵌め込まれる中心電極とからなり、前記絶
   縁体の少なくとも脚長部に窒化物系セラミック絶縁体が
   用いられるスパークプラグにおいて、 軸孔内中心電極径をφＡ、絶縁体元径をφＢとした場合
   、φＢ−φＡが少なくとも４．９ｍｍで、かつ、φＡが
   ０．９ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする
   窒化物系セラミック絶縁体を有するスパークプラグ。 ２）前記中心電極は、 （ア）複合元素の調合により製造された貴金属合金を含
   む貴金属により形成されるか、該貴金属で、ニッケル合
   金を包んで形成され、かつ、 （イ）絶縁体の軸孔内で導電性ガラスシール材により中
   軸と接合され、かつ、 （ウ）前記軸孔内中心電極と軸孔との隙間を、厚さｔが
   ０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の耐熱絶縁物で充填させ
   たことを特徴とする請求項１記載の窒化物系セラミック
   絶縁体を有するスパークプラグ。