スパークプラグ
【課題】気密性に優れたスパークプラグを提供すること。
【解決手段】本発明のスパークプラグ１は、中心電極１１と、絶縁碍子と、中心電極１１との間に火花放電ギャップ１４０を形成する接地電極１４と、第一ハウジング１５と、副燃焼室２２を形成する第二ハウジング１６とを有する。第一ハウジング１５は、該第一ハウジング１５を第二ハウジング１６の内側に螺合する際に締付工具を係合するための第一係合部１５１を有している。第二ハウジング１６は、該第二ハウジング１６を内燃機関２に螺合する際に取付工具を係合するための第二係合部１６１を有している。第一係合部１５１は、スパークプラグ１の軸方向に直交する方向の断面形状である第一断面形状が８角以上１２角以下の多角形である。第一断面形状の外接円は、第二係合部１６１におけるスパークプラグ１の軸方向に直交する方向の断面形状である第二断面形状の外接円よりも小さい。
【解決手段】本発明のスパークプラグ１は、中心電極１１と、絶縁碍子と、中心電極１１との間に火花放電ギャップ１４０を形成する接地電極１４と、第一ハウジング１５と、副燃焼室２２を形成する第二ハウジング１６とを有する。第一ハウジング１５は、該第一ハウジング１５を第二ハウジング１６の内側に螺合する際に締付工具を係合するための第一係合部１５１を有している。第二ハウジング１６は、該第二ハウジング１６を内燃機関２に螺合する際に取付工具を係合するための第二係合部１６１を有している。第一係合部１５１は、スパークプラグ１の軸方向に直交する方向の断面形状である第一断面形状が８角以上１２角以下の多角形である。第一断面形状の外接円は、第二係合部１６１におけるスパークプラグ１の軸方向に直交する方向の断面形状である第二断面形状の外接円よりも小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コージェネレーション等の内燃機関に配設され、燃焼室における着火手段として用いられる、スパークプラグが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図１２に示すように、該スパークプラグ９は、中心電極（図示略）と、該中心電極を挿通保持する絶縁碍子９１２と、上記中心電極に対向配置され該中心電極との間に火花放電ギャップ（図示略）を形成する接地電極（図示略）とを有する。また、スパークプラグ９は、絶縁碍子９１２を挿通保持する第一ハウジング９１５と、第一ハウジング９１５の先端部に螺着されるとともに内側に上記火花放電ギャップを配置する副燃焼室９２２を形成する第二ハウジング９１６とを有する。
【０００３】
そして、第一ハウジング９１５は、図１２、図１３に示すように、スパークプラグ９の軸方向に直交する方向の断面形状が６角形状の第一係合部９１４と、該第一係合部９１４の基端側において絶縁碍子９１２をかしめるかしめ部９１８とを有している。
また、第二ハウジング９１６は、スパークプラグ９の軸方向に直交する方向の断面形状が６角形状の第二係合部９１７を有している。そして、第二係合部９１７を取付工具によって締め付けることにより、スパークプラグ９を内燃機関に取り付ける。
【０００４】
かかるスパークプラグ９においては、主燃焼室９２１内において燃料と空気とを混合してなる混合ガスを副燃焼室９２２に導入するとともに、上記火花放電ギャップにおいて火花放電を行うことにより混合ガスに着火し、副燃焼室９２２内で火炎を発生させる。
次いで、副燃焼室９２２から主燃焼室９２１に火炎ジェットを噴出させ、主燃焼室９２１全体に火炎を広げる。
これにより、燃焼速度の大きい内燃機関を構成することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５３−１２６４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、かかる従来のスパークプラグ９においては、特に燃焼圧力の高い内燃機関に用いる際に以下のような問題点がある。すなわち、図１３に示すように、第一係合部９１４の最も薄くなる部分の肉厚ｄを十分に確保することが困難となり、ひいてはかしめ部９１８の肉厚を確保することが困難となるおそれがある。そしてそのため、かしめ部９１８の剛性を十分に確保することが困難となり、かしめ部９１８によるかしめ力が低下してしまうおそれがある。
【０００７】
そこで、第一係合部９１４の外形を大きくすることにより、肉厚ｄを確保することが考えられる。
ところが、かかる場合には、第一係合部９１４の外接円Ａ１が大きくなり、場合によっては、第二系係合部９１７を締め付ける際に上記取付工具と第一係合部９１４とが干渉するおそれがある。
一方、絶縁碍子９１２を挿通するための挿通孔９１９の径を小さくすることも考えられるが、かかる場合には、絶縁碍子９１２が挿通孔９１９に挿通できなくなるおそれがある。
【０００８】
このように、従来のスパークプラグ９においては、第一係合部９１４、ひいてはかしめ部９１８の肉厚を大きくすること困難となり、かしめ部９１８の剛性を十分に得ることが困難となるおそれがある。このため、かしめ部９１８によって絶縁碍子９１２を十分にかしめることが困難となるおそれがある。
その結果、特に燃焼圧力の高い内燃機関に用いるものとして十分な気密性を有するスパークプラグ９を得ることが困難となってしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、気密性に優れたスパークプラグを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第一の発明は、中心電極と、該中心電極を挿通保持する絶縁碍子と、上記中心電極に対向配置され該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、上記絶縁碍子を挿通保持する第一ハウジングと、該第一ハウジングの先端部に螺着されるとともに内側に上記火花放電ギャップを配置する副燃焼室を形成する第二ハウジングとを有する内燃機関用のスパークプラグであって、
上記第一ハウジングは、該第一ハウジングを上記第二ハウジングの内側に螺合する際に締付工具を係合するための第一係合部と、該第一係合部の基端側において上記絶縁碍子をかしめるかしめ部とを有しており、
上記第二ハウジングは、該第二ハウジングを上記内燃機関に螺合する際に取付工具を係合するための第二係合部を有しており、
上記第一係合部は、上記スパークプラグの軸方向に直交する方向の断面形状である第一断面形状が８角以上１２角以下の多角形であり、
上記第一断面形状の外接円は、上記第二係合部における上記スパークプラグの軸方向に直交する方向の断面形状である第二断面形状の外接円よりも小さいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。
【００１１】
本発明の作用効果について説明する。
上記第一係合部は、上記スパークプラグの軸方向に直交する方向の断面形状である第一断面形状が８角以上１２角以下の多角形である。このように第一断面形状を８角以上１２角以下の多角形状とすることで、第一係合部の肉厚を大きくすることができ（後述する実施例１における作用効果参照）、第一ハウジングの基端部の肉厚を大きくすることができる。そしてこれにより、第一ハウジングの基端部の剛性を増大させることができる。このため、第一ハウジングの基端部を十分な力で変形させてかしめ部を形成すれば、これにより絶縁碍子を十分にかしめることができる。そのため、第一ハウジングから絶縁碍子が抜けるときの力の大きさである碍子抜け強度を大きくすることができ、気密性に優れたスパークプラグを得ることができる。
【００１２】
さらに、上記第一断面形状の外接円は、上記第二係合部における上記スパークプラグの軸方向に直交する方向の断面形状である第二断面形状の外接円よりも小さい（図６参照）。したがって、取付工具によって第二係合部を締め付けることにより、スパークプラグを容易に内燃機関に取り付けることができる。すなわち、第二係合部に係合させる取付工具は、第二係合部の外形と略同形状の内形を有するため、これを用いて第二係合部を締め付ける際には、取付工具の内形の内接円、すなわち第二断面形状の内接円よりも第一断面形状の外接円の方が大きい場合には取付工具が干渉してしまうことがある。これに対し、本発明のように第一断面形状の外接円を第二断面形状の外接円よりも小さくすることにより、第一断面形状の外接円を取付工具の内接円よりも小さくしやすくすることができ、上記のような干渉を生じにくくすることができる。その結果、スパークプラグを容易に燃機関に取り付けることができる。
【００１３】
また、上記構成とすれば、取付工具によって第二係合部を締め付けることにより、スパークプラグを内燃機関に取り付けることができる。すなわち、スパークプラグを内燃機関に取り付ける際の過大なトルクは第二係合部に作用させることができ、第一係合部に作用させる必要がない。このため、第一ハウジングにおいてねじ切れ等の不具合が生じることを十分に抑制することができる。
【００１４】
以上のとおり、本発明によれば、気密性に優れたスパークプラグを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明（請求項１）において、上記スパークプラグは、後述するように（請求項４）コージェネレーション等のガスエンジンにおける着火手段として用いられるほか、例えば自動車のエンジン等の内燃機関における着火手段として用いることもできる。
【００１６】
なお、第一断面形状が８角未満である場合には、第一係合部の肉厚を十分に確保することが困難となり、本発明の作用効果を十分に発揮することが困難となるおそれがある。
また、第一断面形状が１２角を超える場合には、平坦部分が小さくなるため締付工具と係合する部分である平坦部の幅が小さくなるため、第一係合部において取付工具が滑りやすくなるおそれがある。その結果、十分なトルクにて第一ハウジングを第二ハウジングに締め付けることが困難となるおそれがある。
【００１７】
また、上記第一断面形状の外接円は、上記第二断面形状の内接円よりも小さいことが好ましい（請求項２）。
この場合には、取付工具によって第二係合部を締め付けることにより、スパークプラグを確実に内燃機関に取り付けることができる。すなわち、上記のように第一断面形状の外接円を第二断面形状の内接円よりも小さくすることにより、取付工具の干渉を確実に防いで、スパークプラグを確実に内燃機関に取り付けることができる。
【００１８】
また、上記第一係合部は、上記第一断面形状における外接円が、上記第二断面形状における外接円の９０％以下の直径であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、第二断面形状の外接円、ひいてはその内接円に対して第一断面形状の外接円を十分に小さくすることができ、取付工具にて第二係合部を締め付ける際に取付工具の内側と第一係合部とが干渉することを十分に防ぐことができる。これにより、第二ハウジングを内燃機関に確実に締め付けることができる。
【００１９】
また、上記第一係合部は、最も薄くなる部分の肉厚が１．５〜２．０ｍｍであることが好ましい（請求項４）。
この場合には、気密性に十分優れたスパークプラグを得ることができる。すなわち、上記のように第一係合部の肉厚を十分に確保することにより、かしめ部の肉厚を確保することができる。これにより、絶縁碍子を十分な力でかしめることができ、ひいては、十分な碍子抜け強度を得ることができる。その結果、気密性に十分優れたスパークプラグを得ることができる。
【００２０】
一方、上記肉厚が１．５ｍｍ未満である場合には、気密性に優れたスパークプラグを得ることが困難となるおそれがある。
また、上記肉厚が２．０ｍｍを超える場合には、第一ハウジングの剛性が大きくなりすぎてかしめ部を形成しにくくなり、十分なかしめ力を得ることが困難となるおそれがある。
【００２１】
また、最高燃焼圧力が１５ＭＰａ以上の発電用ガスエンジンに用いられていてもよい（請求項５）。
このような燃焼圧力の高い発電用ガスエンジンに用いられるスパークプラグは、特に高い気密性が要求されるため、本発明の作用効果を効果的に発揮させることができる。
【００２２】
また、上記第二ハウジングは、上記内燃機関に螺合するための外周ねじ部のねじ径をＭ１８とすることができる（請求項６）。
この場合には、燃焼圧の高い内燃機関に適したスパークプラグとなるため、本発明の作用効果を効果的に発揮させることができる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
本発明の実施例に係る内燃機関用のスパークプラグについて、図１〜図７を用いて説明する。
本例のスパークプラグ１は、図１〜図４に示すように、中心電極１１と、該中心電極１１を挿通保持する絶縁碍子１２と、中心電極１１に対向配置され該中心電極１１との間に火花放電ギャップ１４０を形成する接地電極１４とを有する。
また、スパークプラグ１は、絶縁碍子１２を挿通保持する第一ハウジング１５と、第一ハウジング１５の先端部に螺着されるとともに内側に火花放電ギャップ１４０を配置する副燃焼室２２を形成する第二ハウジング１６とを有する。
【００２４】
第一ハウジング１５は、図１〜図５に示すように、第一ハウジング１５を第二ハウジング１６の内側に螺合する際に締付工具４５１を係合するための第一係合部１５１と、該第一係合部１５１の基端側において絶縁碍子１２をかしめるかしめ部１５２とを有している。
また、第二ハウジング１６は、図１〜図４、図６に示すように、第二ハウジング１６を内燃機関２に螺合する際に取付工具４６１を係合するための第二係合部１６１を有している。
【００２５】
第一係合部１５１は、スパークプラグ１の軸方向に直交する方向の断面形状である第一断面形状１５０が８角以上１２角以下の多角形である。
本例においては、図６に示すように、第一係合部１５１の第一断面形状１５０は１２角としてある。
【００２６】
そして、図１〜図３、図６に示すように、第一断面形状１５０の外接円（図６における符号Ａ１参照）は、第二係合部１６１におけるスパークプラグ１の軸方向に直交する方向の断面形状である第二断面形状１６０の外接円（図６における符号Ｂ１参照）よりも小さい。さらに本例においては、第一断面形状１５０の外接円Ａ１は、第二断面形状１６０の内接円（図６における符号Ｂ２参照）よりも小さくなるよう構成してある。
【００２７】
なお、上記とは異なり、第一断面形状１５０の外接円Ａ１は、第二断面形状１６０の外接円Ｂ１よりも小さく、かつ、第二断面形状１６０の内接円Ｂ２よりも大きくすることもできる。この場合でも、取付工具４６１と第一係合部１５１との遊びの大きさによっては、取付工具４６１の干渉を防ぐことができる。
【００２８】
本例のスパークプラグ１について詳細に説明する。
スパークプラグ１は、上述したように、第一ハウジング１５と第二ハウジング１６との間に形成された副燃焼室２２を有するスパークプラグである。
また、本例のスパークプラグ１は、コージェネレーションの発電用ガスエンジンにおける着火手段として用いられるスパークプラグであり、より具体的には、最高燃焼圧力が１５ＭＰａ以上の発電用ガスエンジンに用いられるものである。
【００２９】
そしてまた、スパークプラグ１は、図１〜図３に示すように、中心電極１１と接地電極１４と絶縁碍子１２と第一ハウジング１５とからなるプラグ本体部３と、第二ハウジング１６とからなる。
上述したように中心電極１１に対向配置される接地電極１４は、例えば、溶接等によって第一ハウジング１５に取り付けられている。
【００３０】
接地電極１４及び中心電極１１は、図４に示すように、互いの対向部を貴金属チップ１４１、１１１によって構成してなる。
なお、これらの貴金属チップ１４１、１１１は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、あるいはこれらの合金（Ｐｔ−Ｒｈ、Ｉｒ−Ｒｈ等）によって構成することができる。
【００３１】
また、接地電極１４の貴金属チップ１４１は、その中心が、接地電極１４の母材に搭載されている。
これにより、図４に示すように、接地電極１４の貴金属チップ１４１は、中心電極１１の貴金属チップ１１１と対向した状態で配置される。
【００３２】
また、図１〜図３、図５に示すように、第一ハウジング１５における、第一係合部１５１よりも基端側においては、第一ハウジング１５の基端部を絶縁碍子１２に向かってかしめてなるかしめ部１５２が形成されている。
【００３３】
また、絶縁碍子１２に形成された大径部１２１と上記かしめ部１５２との間には、図５に示すように、粉末状のタルク１７１が軸方向の両側に配されたリング１７２に挟まれた状態で配設されている。
そして、タルク１７１は、かしめ部１５２によって十分に押圧されて、第一ハウジング１５と絶縁碍子１２との間の気密性を確保している。
【００３４】
また、第一係合部１５１は、図６に示すように、第一断面形状１５０における外接円Ａ１が、第二断面形状１６０における外接円Ｂ１の９０％以下の直径である。
また、第一係合部１５１における最も薄くなる部分の肉厚ｄを十分に確保するため、上記外接円Ａ１の直径は上記外接円Ｂ１の直径の７０％以上であることが好ましい。
なお、例えば、挿通孔１５３の直径が１７．４５ｍｍである場合には、第一断面形状１５０の内接円Ａ２の直径を２１ｍｍ以上にすることにより、１５ＭＰａ以上３０ＭＰａ未満の異常燃焼等による燃焼最大圧力に耐えることができるようになる。
【００３５】
第一係合部１５１は、最も薄くなる部分の肉厚ｄを１．５〜２．０ｍｍとすることができる。
なお、上記肉厚ｄは、図５、図６に示すように、第一係合部１５１の外表面から、第一ハウジング１５の内側に形成され絶縁碍子１２を挿通するための挿通孔１５３までの最短距離となる。より具体的には、第一係合部１５１における内接円Ａ２の半径から、挿通孔１５３の半径を引いた値が肉厚ｄとなる。
【００３６】
第二ハウジング１６は、内燃機関２に螺合するための外周ねじ部１６３のねじ径がＭ１８である。
また、図７に示すように、第二ハウジング１６は、先端部にその内側と外側とを貫通する貫通孔１６４を、複数設けてなる。
【００３７】
そして、貫通孔１６４の一つは、スパークプラグ１の中心軸上に配される、第二ハウジング１６の先端部の中央に形成されている。
また、他の４つの貫通孔１６４は、この中央の貫通孔１６４の周囲において斜め先端方向に向かって放射状に貫通して形成されている。
【００３８】
また、これらの放射状の貫通孔１６４は、図７に示すように、スパークプラグ１の軸方向から見た形成方向についても、第二ハウジング１６の径方向よりも周方向に傾斜した方向に形成されている。これにより、貫通孔１６４から噴出する火炎が主燃焼室２１内において渦を巻くように広がりやすくなる。
【００３９】
本例のスパークプラグ１による混合ガスの着火方法について説明する。
まず、図示しない噴射弁より内燃機関２の主燃焼室２１内に、ガス燃料を噴出させて空気と十分に混合させて混合ガスを生成する。
かかる混合ガスは、内燃機関２の圧縮工程時に第二ハウジング１６の先端部に形成された貫通孔１６４から第二ハウジング１６の内側へと流入する。
【００４０】
次いで、中心電極１１に高電圧をかける。これにより、中心電極１１の貴金属チップ１１１から接地電極１４の貴金属チップ１４１へと飛火して、火花放電ギャップ１４０において火炎核が発生する。
また、上記のように副燃焼室２２を設けているため、かかる副燃焼室２２において火炎核を容易に成長させることができる。
これにより、副燃焼室２２内は急激に圧力上昇する。
【００４１】
次いで、圧力上昇した燃焼ガスは主燃焼室２１内に、第二ハウジング１６に形成された貫通孔１６４を介して火炎ジェットを発生させる。
この火炎ジェットが主燃焼室２１内の混合ガスに着火して主燃焼室２１の圧力を上昇させる。
以上の手順により、スパークプラグ１によって混合ガスに着火させ、発電用の駆動力を得ている。
【００４２】
ところが、スパークプラグ１の使用により、火花放電ギャップ１４０が大きくなってしまうおそれがある。そのため、火花放電ギャップ１４０を狭めるリギャップが必要となってくる。
そこで、以下では、本例のスパークプラグ１をリギャップする方法について説明する。
【００４３】
まず、スパークプラグ１の装着方法について説明する。
スパークプラグ１に装着するに当たっては、まず、プラグ本体部３を第二ハウジング１６の内側に挿通する。このとき、第二係合部１６１をレンチ等で保持したうえで、図２に示すように、締付工具４５１によって第一係合部１５１を係合しつつこれを回し、プラグ本体部３と第二ハウジング１６とを一体化して（図２における矢印Ｗ参照）スパークプラグ１を形成する。
【００４４】
次いで、スパークプラグ１の先端を装着部２０に挿入するとともに取付工具４６１によって第二係合部１６１を係合しつつこれを回す。このとき、第二係合部１６１の内接円Ｂ２は、第一係合部１５１の外接円Ａ１よりも大きいため、取付工具４６１が第一係合部１５１と干渉することがない。
以上の手順により、プラグ本体部３を内側に保持した状態の第二ハウジング１６の取付ねじ部１６３が内燃機関２の装着部２０に螺合して、スパークプラグ１を内燃機関２に装着することができる。
【００４５】
次に、スパークプラグ１の取り外し方法について説明する。
スパークプラグ１を取り外すに当たっては、第二係合部１６１をレンチ等で保持したうえで、上記取付工具４６１を用いて第二係合部１６１を回すと、内燃機関２の装着部２０に螺着されていたスパークプラグ１が取り外される。
【００４６】
次いで、内燃機関２から取り外されたスパークプラグ１を、第二ハウジング１６とプラグ本体部３とに分離する。
具体的には、図２に示すように、締付工具４５１によって第一係合部１５１を係合しつつこれを回すことにより、プラグ本体部３と第二ハウジング１６とに分離することができる。
【００４７】
次いで、接地電極１４を先端側からハンマーで叩くなどして接地電極１４と中心電極１１との間の火花放電ギャップ１４０の大きさを調整する。
次いで、プラグ本体部３を第二ハウジング１６に挿通し、これを内燃機関２に取り付ける。
以上の手順により、スパークプラグ１をリギャップさせれば、これまでの性能と同等の性能にて着火することができる。
【００４８】
次に、本例の作用効果について説明する。
第一係合部１５１は、スパークプラグ１の軸方向に直交する方向の断面形状である第一断面形状１５０が１２角の多角形である。このように第一断面形状１５０を１２角の多角形状とすることで、第一係合部１５１の肉厚ｄを大きくすることができる。
これを、図６を用いて説明する。本例のように、第一断面形状１５０を８角以上で構成したスパークプラグ１においては、第一断面形状１５０の外接円Ａ１の直径及び挿通孔１５３の内形の直径を変化させることなく、第一断面形状１５０の内接円Ａ２の径を十分大きくすることができる。これにより、内接円Ａ２と挿通孔１５３との間の距離、すなわち肉厚ｄを大きくすることができる。
【００４９】
そして、このように、第一係合部１５１の肉厚ｄを大きくできるため、第一ハウジング１５の基端部の肉厚をも大きくすることができる。そしてこれにより、第一ハウジング１５の基端部の剛性を増大させることができる。このため、第一ハウジング１５の基端部を十分な力で変形させてかしめ部１５２を形成すれば、これにより絶縁碍子１２を十分にかしめることができる。そのため、第一ハウジング１５から絶縁碍子１２が抜けるときの力の大きさである碍子抜け強度を大きくすることができる。その結果、気密性に優れたスパークプラグ１を得ることができる。
【００５０】
さらに、第一断面形状１５０の外接円Ａ１は、第二断面形状１６０の内接円Ｂ２よりも小さい。したがって、取付工具４６１によって第二係合部１６１を締め付けることにより、スパークプラグ１を確実に内燃機関２に取り付けることができる。すなわち、第二係合部１６１に係合させる取付工具４６１は、第二係合部１６１の外形と略同形状の内形を有するため、これを用いて第二係合部１６１を締め付ける際には、取付工具４６１の内形の内接円、すなわち第二断面形状１６０の内接円Ｂ２よりも第一断面形状１５０の外接円Ａ１の方が小さくないと取付工具４６１が干渉してしまうことがある。これに対し、上記構成によれば、かかる干渉を生じることなく、スパークプラグ１を確実に内燃機関２に取り付けることができる。
【００５１】
このように、第一断面形状１５０の外接円Ａ１を第二断面形状１６０の内接円Ｂ２よりも小さい状態を保ちつつ、第一断面形状１５０を８角以上の多角形とすることにより、第一ハウジング１５と取付工具４６１との干渉という問題を防ぎつつ、かしめ部１５２の剛性を向上してかしめ力を高めることができる。
【００５２】
また、上記構成とすれば、取付工具４６１によって第二係合部１６１を締め付けることにより、スパークプラグ１を内燃機関２に取り付けることができる。すなわち、スパークプラグ１を内燃機関２に取り付ける際の過大なトルクは第二係合部１６１に作用させることができ、第一係合部１５１に作用させる必要がない。このため、第一ハウジング１５においてねじ切れ等の不具合が生じることを十分に抑制することができる。
【００５３】
また、第一係合部１５１は、第一断面形状１５０における外接円Ａ１が、第二断面形状１６０における外接円Ｂ１の９０％以下の直径である。これにより、第二断面形状１６０の内接円Ｂ２に対して第一断面形状１５０の外接円Ａ１を十分に小さくすることができ、取付工具４６１にて第二係合部１６１を締め付ける際に取付工具４６１の内側と第一係合部１５１とが干渉することを十分に防ぐことができる。これにより、第二ハウジング１６を内燃機関２に確実に締め付けることができる。
【００５４】
また、第一係合部１５１は、最も薄くなる部分の肉厚ｄが１．５〜２．０ｍｍであるため、気密性に十分優れたスパークプラグ１を得ることができる。すなわち、上記のように第一係合部１５１の肉厚ｄを十分に確保することにより、十分な力で第一ハウジング１５を絶縁碍子１２に十分な力でかしめることができ、ひいては、十分な碍子抜け強度を得ることができる。その結果、気密性に十分優れたスパークプラグ１を得ることができる。
【００５５】
また、本例のスパークプラグ１は、上記のようなコージェネレーションのガスエンジンにおけるスパークプラグ１として用いられる。このような燃焼圧力の高い発電用ガスエンジンに用いられるスパークプラグ１は、特に高い気密性が要求されるため、本発明の作用効果を効果的に発揮させることができる。
また、第二ハウジング１６は、内燃機関２に螺合するための外周ねじ部１５３のねじ径がＭ１８である。これにより、燃焼圧の高い内燃機関に適したスパークプラグ１となるため、本発明の作用効果を効果的に発揮させることができる。
【００５６】
以上のとおり、本例によれば、気密性に優れたスパークプラグを提供することができる。
【００５７】
（実施例２）
本例は、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、第一断面形状１５０を８角形〜１２角形とした場合には、第一断面形状１５０を６角形とした場合より、どの程度肉厚が大きくなるかを調べた例である。すなわち、第一断面形状１５０を６角形〜１２角形とした場合のそれぞれの肉厚ｄ１〜ｄ４の値を比較した。
【００５８】
具体的には、６角形〜１２角形の第一断面形状１５０において挿通孔１５３の半径を８．７２５ｍｍで一定とするとともに、第一断面形状１５０の外接円Ａ１の半径を１１．１ｍｍで一定とした状態で、第一断面形状１５０の角数を種々変更させてそれぞれの肉厚を算出した。
なお、本例において使用した符号は、図１において使用した符号に準ずる。
【００５９】
第一断面形状１５０を６角形とした場合には、図８（ａ）に示すように、第一係合部１５１の内接円Ａ２は半径が８．６１５ｍｍであるため、肉厚ｄ１は、０．１１ｍｍとなる。
一方、第一断面形状１５０を８角形とした場合は、図８（ｂ）に示すように、第一断面形状１５０の内接円Ａ２は半径が１０．２５５ｍｍであるため、肉厚ｄ２は１．５３ｍｍとなる。
【００６０】
また、第一断面形状１５０を１０角形とした場合は、図８（ｃ）に示すように、第一断面形状１５０の内接円Ａ２は半径が１０．５５５ｍｍであるため、肉厚ｄ３は１．８３ｍｍとなる。
さらに、第一断面形状１５０を１２角形とした場合は、図８（ｄ）に示すように、第一断面形状１５０の内接円Ａ２は半径が１０．７２ｍｍであるため、肉厚ｄ４は１．９９５ｍｍとなる。
【００６１】
以上からわかるように、８角形の第一断面形状１５０は６角形の第一断面形状１５０よりも肉厚が１．４２ｍｍ大きくなる。また、１０角形の第一断面形状１５０は６角形の第一断面形状１５０よりも肉厚が１．７２ｍｍ大きくなり、１２角形の第一断面形状１５０は６角形の第一断面形状１５０よりも肉厚が１．８８５ｍｍ大きくなることがわかる。
このように、８角形〜１２角形の第一断面形状１５０とすることにより、６角形の第一断面形状１５０よりも肉厚を十分に確保することができる。
【００６２】
（実施例３）
本例は、図９に示すように、第一断面形状１５０の角数と気密性との関係を調べた例である。
すなわち、まず、第一断面形状１５０の外接円（図６におけるＡ１参照）の直径を２２．２ｍｍ、絶縁碍子１２の直径を１４．４ｍｍとするとともに、第一断面形状１５０を６角形、８角形、１２角形と種々変更した試料を作製した。そして、各試料について、第一係合部１５１と取付ねじ部１５３との間に形成されたプラグ座面１５４を、１５０〜５５０℃までを５０℃刻みで変化させていくという雰囲気を３０分間保った後、その状態で副燃焼室２２に１．５ＭＰａの空気圧を加えてかしめ部１５２からの空気の漏れ量を調べた。
なお、本例において使用した符号は、図１における符号に準ずる。
【００６３】
測定結果を図９に示す。なお、同図におけるラインＬ１は第一断面形状１５０を６角形とした場合の結果であり、ラインＬ２は第一断面形状１５０を８角形とした場合の結果であり、ラインＬ３は第一断面形状１５０を１２角形とした場合の結果を示すものである。また、プラグ座面１５４の温度が１５０〜３５０℃がスパークプラグの実際の使用環境下における温度である。
【００６４】
図９からわかるように、第一断面形状１５０を８角形（ラインＬ２）又は１２角形（ラインＬ３）とした場合には、プラグ座面１５４の温度が３５０℃となっても漏れ量がなく、気密性を確保している。
一方、第一断面形状１５０を６角形（ラインＬ１）とした場合には、プラグ座面１５４の温度が２５０℃を超えると気密性が低下しはじめ、３５０℃においては、漏れ量が１ｍＬ／分を超えている。すなわち、第一断面形状１５０を６角とした場合には、実際のスパークプラグの使用環境下において十分な気密性を確保できるとは言い難い。
以上により、気密性を確保するという観点から、第一断面形状１５０を８角〜１２角とすることが好ましい。
【００６５】
（実施例４）
本例は、図１０、図１１に示すように、第一断面形状１５０と碍子抜け強度との関係、及び第一断面形状１５０の角数と第一係合部１５１に加わるトルクの最大値との関係を調べた例である。
【００６６】
すなわち、まず、第一断面形状１５０が６角〜１２角の多角形となるよう作製したスパークプラグに対し、第一ハウジング１５から絶縁碍子１２が抜けるときの力の大きさを調べた。
測定結果を図１０に示す。
なお、基準値を２５ｋＮとした。この２５ｋＮという値は、異常燃焼の最大圧力の３０ＭＰａを想定し、その際の疲労強度の安全率５を想定した規格値である。
【００６７】
図１０からわかるように、第一断面形状１５０を８角以上とした場合には、碍子抜け強度は基準値を十分に上回る。これは、第一断面形状１５０を８角以上とした場合には、その外接円Ａ１の径を２１ｍｍ以上とすることができ、碍子抜け強度が３００ＭＰａ以上の圧力に耐え得るためであると考えられる。また、図１０から、第一断面形状１５０の角数が増えるにつれて碍子抜け強度が増大することがわかる。
一方、第一断面形状１５０を６角形とした場合には、碍子抜け強度は基準値を下回る。これは、第一断面形状１５０の内接円Ａ２の直径が２１ｍｍ未満となり、第一係合部１５１ひいてはかしめ部１５２の肉厚が小さくなり、かしめ力が不十分となるおそれがあるからであると考えられる。
【００６８】
次に、第一断面形状１５０が６角〜１２角の多角形となるよう作製したスパークプラグに対し、第一ハウジング１５を第二ハウジング１６に締め付ける際のトルクの最大値を調べた。
なお、本例においては、第一ハウジング１５の取付ねじ部（図１における符号１５３参照）の直径をＭ１４で一定とした。
測定結果を図１１に示す。
また、トルクの基準値を２０Ｎｍとした。この２０Ｎｍは、スパークプラグの気密性を確保するに当たって必要なトルクである。
【００６９】
図１１からわかるように、第一断面形状１５０が１２角以下である場合には、２０Ｎｍ以上のトルクで締め付けることができる。
一方、第一断面形状１５０が１２角を超える場合には、およそ１０Ｎｍのトルクをかけると第一係合部１５１の十分な締め付け困難となることがわかった。これは、第一係合部１５１が締付工具４５１によって擦れてしまって、レンチかじりが生じるからであると考えられる。
【００７０】
以上の結果からわかるように、第一断面形状１５０は、十分な碍子抜け強度を確保するという観点からは８角以上とする必要があり、第一係合部１５１の締付トルクを大きくするという観点からは１２角以下とする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施例１における、スパークプラグの装着状態を示す説明図。
【図２】実施例１における、スパークプラグの組立方法を示す説明図。
【図３】実施例１における、スパークプラグの装着方法を示す説明図。
【図４】実施例１における、スパークプラグの先端部の説明図。
【図５】実施例１における、第一係合部の縦断面図。
【図６】実施例１における、第一係合部と第二係合部との大小関係を示す説明図。
【図７】実施例１における、第二ハウジングの先端部の正面図。
【図８】実施例２における、（ａ）６角の第一断面形状の肉厚を示す説明図、（ｂ）８角の第一断面形状の肉厚を示す説明図、（ｃ）１０角の第一断面形状の肉厚を示す説明図、（ｄ）１２角の第一断面形状の肉厚を示す説明図。
【図９】実施例３における、座面温度と気密性との関係を示した線図。
【図１０】実施例４における、角数と碍子抜け強度との関係を示す線図。
【図１１】実施例４における、角数と締付トルクとの関係を示す線図。
【図１２】従来例における、スパークプラグの装着状態を示す説明図。
【図１３】従来例における、第一係合部と第二係合部との大小関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００７２】
１ スパークプラグ
１１ 中心電極
１２ 絶縁碍子
１３ 副燃焼室
１４ 接地電極
１４０ 火花放電ギャップ
１５ 第一ハウジング
１５１ 第一係合部
１６ 第二ハウジング
１６１ 第二係合部
２ 内燃機関
２２ 副燃焼室
３６２ 取付工具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コージェネレーション等の内燃機関に配設され、燃焼室における着火手段として用いられる、スパークプラグが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図１２に示すように、該スパークプラグ９は、中心電極（図示略）と、該中心電極を挿通保持する絶縁碍子９１２と、上記中心電極に対向配置され該中心電極との間に火花放電ギャップ（図示略）を形成する接地電極（図示略）とを有する。また、スパークプラグ９は、絶縁碍子９１２を挿通保持する第一ハウジング９１５と、第一ハウジング９１５の先端部に螺着されるとともに内側に上記火花放電ギャップを配置する副燃焼室９２２を形成する第二ハウジング９１６とを有する。
【０００３】
そして、第一ハウジング９１５は、図１２、図１３に示すように、スパークプラグ９の軸方向に直交する方向の断面形状が６角形状の第一係合部９１４と、該第一係合部９１４の基端側において絶縁碍子９１２をかしめるかしめ部９１８とを有している。
また、第二ハウジング９１６は、スパークプラグ９の軸方向に直交する方向の断面形状が６角形状の第二係合部９１７を有している。そして、第二係合部９１７を取付工具によって締め付けることにより、スパークプラグ９を内燃機関に取り付ける。
【０００４】
かかるスパークプラグ９においては、主燃焼室９２１内において燃料と空気とを混合してなる混合ガスを副燃焼室９２２に導入するとともに、上記火花放電ギャップにおいて火花放電を行うことにより混合ガスに着火し、副燃焼室９２２内で火炎を発生させる。
次いで、副燃焼室９２２から主燃焼室９２１に火炎ジェットを噴出させ、主燃焼室９２１全体に火炎を広げる。
これにより、燃焼速度の大きい内燃機関を構成することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５３−１２６４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、かかる従来のスパークプラグ９においては、特に燃焼圧力の高い内燃機関に用いる際に以下のような問題点がある。すなわち、図１３に示すように、第一係合部９１４の最も薄くなる部分の肉厚ｄを十分に確保することが困難となり、ひいてはかしめ部９１８の肉厚を確保することが困難となるおそれがある。そしてそのため、かしめ部９１８の剛性を十分に確保することが困難となり、かしめ部９１８によるかしめ力が低下してしまうおそれがある。
【０００７】
そこで、第一係合部９１４の外形を大きくすることにより、肉厚ｄを確保することが考えられる。
ところが、かかる場合には、第一係合部９１４の外接円Ａ１が大きくなり、場合によっては、第二系係合部９１７を締め付ける際に上記取付工具と第一係合部９１４とが干渉するおそれがある。
一方、絶縁碍子９１２を挿通するための挿通孔９１９の径を小さくすることも考えられるが、かかる場合には、絶縁碍子９１２が挿通孔９１９に挿通できなくなるおそれがある。
【０００８】
このように、従来のスパークプラグ９においては、第一係合部９１４、ひいてはかしめ部９１８の肉厚を大きくすること困難となり、かしめ部９１８の剛性を十分に得ることが困難となるおそれがある。このため、かしめ部９１８によって絶縁碍子９１２を十分にかしめることが困難となるおそれがある。
その結果、特に燃焼圧力の高い内燃機関に用いるものとして十分な気密性を有するスパークプラグ９を得ることが困難となってしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、気密性に優れたスパークプラグを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第一の発明は、中心電極と、該中心電極を挿通保持する絶縁碍子と、上記中心電極に対向配置され該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、上記絶縁碍子を挿通保持する第一ハウジングと、該第一ハウジングの先端部に螺着されるとともに内側に上記火花放電ギャップを配置する副燃焼室を形成する第二ハウジングとを有する内燃機関用のスパークプラグであって、
上記第一ハウジングは、該第一ハウジングを上記第二ハウジングの内側に螺合する際に締付工具を係合するための第一係合部と、該第一係合部の基端側において上記絶縁碍子をかしめるかしめ部とを有しており、
上記第二ハウジングは、該第二ハウジングを上記内燃機関に螺合する際に取付工具を係合するための第二係合部を有しており、
上記第一係合部は、上記スパークプラグの軸方向に直交する方向の断面形状である第一断面形状が８角以上１２角以下の多角形であり、
上記第一断面形状の外接円は、上記第二係合部における上記スパークプラグの軸方向に直交する方向の断面形状である第二断面形状の外接円よりも小さいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。
【００１１】
本発明の作用効果について説明する。
上記第一係合部は、上記スパークプラグの軸方向に直交する方向の断面形状である第一断面形状が８角以上１２角以下の多角形である。このように第一断面形状を８角以上１２角以下の多角形状とすることで、第一係合部の肉厚を大きくすることができ（後述する実施例１における作用効果参照）、第一ハウジングの基端部の肉厚を大きくすることができる。そしてこれにより、第一ハウジングの基端部の剛性を増大させることができる。このため、第一ハウジングの基端部を十分な力で変形させてかしめ部を形成すれば、これにより絶縁碍子を十分にかしめることができる。そのため、第一ハウジングから絶縁碍子が抜けるときの力の大きさである碍子抜け強度を大きくすることができ、気密性に優れたスパークプラグを得ることができる。
【００１２】
さらに、上記第一断面形状の外接円は、上記第二係合部における上記スパークプラグの軸方向に直交する方向の断面形状である第二断面形状の外接円よりも小さい（図６参照）。したがって、取付工具によって第二係合部を締め付けることにより、スパークプラグを容易に内燃機関に取り付けることができる。すなわち、第二係合部に係合させる取付工具は、第二係合部の外形と略同形状の内形を有するため、これを用いて第二係合部を締め付ける際には、取付工具の内形の内接円、すなわち第二断面形状の内接円よりも第一断面形状の外接円の方が大きい場合には取付工具が干渉してしまうことがある。これに対し、本発明のように第一断面形状の外接円を第二断面形状の外接円よりも小さくすることにより、第一断面形状の外接円を取付工具の内接円よりも小さくしやすくすることができ、上記のような干渉を生じにくくすることができる。その結果、スパークプラグを容易に燃機関に取り付けることができる。
【００１３】
また、上記構成とすれば、取付工具によって第二係合部を締め付けることにより、スパークプラグを内燃機関に取り付けることができる。すなわち、スパークプラグを内燃機関に取り付ける際の過大なトルクは第二係合部に作用させることができ、第一係合部に作用させる必要がない。このため、第一ハウジングにおいてねじ切れ等の不具合が生じることを十分に抑制することができる。
【００１４】
以上のとおり、本発明によれば、気密性に優れたスパークプラグを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明（請求項１）において、上記スパークプラグは、後述するように（請求項４）コージェネレーション等のガスエンジンにおける着火手段として用いられるほか、例えば自動車のエンジン等の内燃機関における着火手段として用いることもできる。
【００１６】
なお、第一断面形状が８角未満である場合には、第一係合部の肉厚を十分に確保することが困難となり、本発明の作用効果を十分に発揮することが困難となるおそれがある。
また、第一断面形状が１２角を超える場合には、平坦部分が小さくなるため締付工具と係合する部分である平坦部の幅が小さくなるため、第一係合部において取付工具が滑りやすくなるおそれがある。その結果、十分なトルクにて第一ハウジングを第二ハウジングに締め付けることが困難となるおそれがある。
【００１７】
また、上記第一断面形状の外接円は、上記第二断面形状の内接円よりも小さいことが好ましい（請求項２）。
この場合には、取付工具によって第二係合部を締め付けることにより、スパークプラグを確実に内燃機関に取り付けることができる。すなわち、上記のように第一断面形状の外接円を第二断面形状の内接円よりも小さくすることにより、取付工具の干渉を確実に防いで、スパークプラグを確実に内燃機関に取り付けることができる。
【００１８】
また、上記第一係合部は、上記第一断面形状における外接円が、上記第二断面形状における外接円の９０％以下の直径であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、第二断面形状の外接円、ひいてはその内接円に対して第一断面形状の外接円を十分に小さくすることができ、取付工具にて第二係合部を締め付ける際に取付工具の内側と第一係合部とが干渉することを十分に防ぐことができる。これにより、第二ハウジングを内燃機関に確実に締め付けることができる。
【００１９】
また、上記第一係合部は、最も薄くなる部分の肉厚が１．５〜２．０ｍｍであることが好ましい（請求項４）。
この場合には、気密性に十分優れたスパークプラグを得ることができる。すなわち、上記のように第一係合部の肉厚を十分に確保することにより、かしめ部の肉厚を確保することができる。これにより、絶縁碍子を十分な力でかしめることができ、ひいては、十分な碍子抜け強度を得ることができる。その結果、気密性に十分優れたスパークプラグを得ることができる。
【００２０】
一方、上記肉厚が１．５ｍｍ未満である場合には、気密性に優れたスパークプラグを得ることが困難となるおそれがある。
また、上記肉厚が２．０ｍｍを超える場合には、第一ハウジングの剛性が大きくなりすぎてかしめ部を形成しにくくなり、十分なかしめ力を得ることが困難となるおそれがある。
【００２１】
また、最高燃焼圧力が１５ＭＰａ以上の発電用ガスエンジンに用いられていてもよい（請求項５）。
このような燃焼圧力の高い発電用ガスエンジンに用いられるスパークプラグは、特に高い気密性が要求されるため、本発明の作用効果を効果的に発揮させることができる。
【００２２】
また、上記第二ハウジングは、上記内燃機関に螺合するための外周ねじ部のねじ径をＭ１８とすることができる（請求項６）。
この場合には、燃焼圧の高い内燃機関に適したスパークプラグとなるため、本発明の作用効果を効果的に発揮させることができる。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
本発明の実施例に係る内燃機関用のスパークプラグについて、図１〜図７を用いて説明する。
本例のスパークプラグ１は、図１〜図４に示すように、中心電極１１と、該中心電極１１を挿通保持する絶縁碍子１２と、中心電極１１に対向配置され該中心電極１１との間に火花放電ギャップ１４０を形成する接地電極１４とを有する。
また、スパークプラグ１は、絶縁碍子１２を挿通保持する第一ハウジング１５と、第一ハウジング１５の先端部に螺着されるとともに内側に火花放電ギャップ１４０を配置する副燃焼室２２を形成する第二ハウジング１６とを有する。
【００２４】
第一ハウジング１５は、図１〜図５に示すように、第一ハウジング１５を第二ハウジング１６の内側に螺合する際に締付工具４５１を係合するための第一係合部１５１と、該第一係合部１５１の基端側において絶縁碍子１２をかしめるかしめ部１５２とを有している。
また、第二ハウジング１６は、図１〜図４、図６に示すように、第二ハウジング１６を内燃機関２に螺合する際に取付工具４６１を係合するための第二係合部１６１を有している。
【００２５】
第一係合部１５１は、スパークプラグ１の軸方向に直交する方向の断面形状である第一断面形状１５０が８角以上１２角以下の多角形である。
本例においては、図６に示すように、第一係合部１５１の第一断面形状１５０は１２角としてある。
【００２６】
そして、図１〜図３、図６に示すように、第一断面形状１５０の外接円（図６における符号Ａ１参照）は、第二係合部１６１におけるスパークプラグ１の軸方向に直交する方向の断面形状である第二断面形状１６０の外接円（図６における符号Ｂ１参照）よりも小さい。さらに本例においては、第一断面形状１５０の外接円Ａ１は、第二断面形状１６０の内接円（図６における符号Ｂ２参照）よりも小さくなるよう構成してある。
【００２７】
なお、上記とは異なり、第一断面形状１５０の外接円Ａ１は、第二断面形状１６０の外接円Ｂ１よりも小さく、かつ、第二断面形状１６０の内接円Ｂ２よりも大きくすることもできる。この場合でも、取付工具４６１と第一係合部１５１との遊びの大きさによっては、取付工具４６１の干渉を防ぐことができる。
【００２８】
本例のスパークプラグ１について詳細に説明する。
スパークプラグ１は、上述したように、第一ハウジング１５と第二ハウジング１６との間に形成された副燃焼室２２を有するスパークプラグである。
また、本例のスパークプラグ１は、コージェネレーションの発電用ガスエンジンにおける着火手段として用いられるスパークプラグであり、より具体的には、最高燃焼圧力が１５ＭＰａ以上の発電用ガスエンジンに用いられるものである。
【００２９】
そしてまた、スパークプラグ１は、図１〜図３に示すように、中心電極１１と接地電極１４と絶縁碍子１２と第一ハウジング１５とからなるプラグ本体部３と、第二ハウジング１６とからなる。
上述したように中心電極１１に対向配置される接地電極１４は、例えば、溶接等によって第一ハウジング１５に取り付けられている。
【００３０】
接地電極１４及び中心電極１１は、図４に示すように、互いの対向部を貴金属チップ１４１、１１１によって構成してなる。
なお、これらの貴金属チップ１４１、１１１は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、あるいはこれらの合金（Ｐｔ−Ｒｈ、Ｉｒ−Ｒｈ等）によって構成することができる。
【００３１】
また、接地電極１４の貴金属チップ１４１は、その中心が、接地電極１４の母材に搭載されている。
これにより、図４に示すように、接地電極１４の貴金属チップ１４１は、中心電極１１の貴金属チップ１１１と対向した状態で配置される。
【００３２】
また、図１〜図３、図５に示すように、第一ハウジング１５における、第一係合部１５１よりも基端側においては、第一ハウジング１５の基端部を絶縁碍子１２に向かってかしめてなるかしめ部１５２が形成されている。
【００３３】
また、絶縁碍子１２に形成された大径部１２１と上記かしめ部１５２との間には、図５に示すように、粉末状のタルク１７１が軸方向の両側に配されたリング１７２に挟まれた状態で配設されている。
そして、タルク１７１は、かしめ部１５２によって十分に押圧されて、第一ハウジング１５と絶縁碍子１２との間の気密性を確保している。
【００３４】
また、第一係合部１５１は、図６に示すように、第一断面形状１５０における外接円Ａ１が、第二断面形状１６０における外接円Ｂ１の９０％以下の直径である。
また、第一係合部１５１における最も薄くなる部分の肉厚ｄを十分に確保するため、上記外接円Ａ１の直径は上記外接円Ｂ１の直径の７０％以上であることが好ましい。
なお、例えば、挿通孔１５３の直径が１７．４５ｍｍである場合には、第一断面形状１５０の内接円Ａ２の直径を２１ｍｍ以上にすることにより、１５ＭＰａ以上３０ＭＰａ未満の異常燃焼等による燃焼最大圧力に耐えることができるようになる。
【００３５】
第一係合部１５１は、最も薄くなる部分の肉厚ｄを１．５〜２．０ｍｍとすることができる。
なお、上記肉厚ｄは、図５、図６に示すように、第一係合部１５１の外表面から、第一ハウジング１５の内側に形成され絶縁碍子１２を挿通するための挿通孔１５３までの最短距離となる。より具体的には、第一係合部１５１における内接円Ａ２の半径から、挿通孔１５３の半径を引いた値が肉厚ｄとなる。
【００３６】
第二ハウジング１６は、内燃機関２に螺合するための外周ねじ部１６３のねじ径がＭ１８である。
また、図７に示すように、第二ハウジング１６は、先端部にその内側と外側とを貫通する貫通孔１６４を、複数設けてなる。
【００３７】
そして、貫通孔１６４の一つは、スパークプラグ１の中心軸上に配される、第二ハウジング１６の先端部の中央に形成されている。
また、他の４つの貫通孔１６４は、この中央の貫通孔１６４の周囲において斜め先端方向に向かって放射状に貫通して形成されている。
【００３８】
また、これらの放射状の貫通孔１６４は、図７に示すように、スパークプラグ１の軸方向から見た形成方向についても、第二ハウジング１６の径方向よりも周方向に傾斜した方向に形成されている。これにより、貫通孔１６４から噴出する火炎が主燃焼室２１内において渦を巻くように広がりやすくなる。
【００３９】
本例のスパークプラグ１による混合ガスの着火方法について説明する。
まず、図示しない噴射弁より内燃機関２の主燃焼室２１内に、ガス燃料を噴出させて空気と十分に混合させて混合ガスを生成する。
かかる混合ガスは、内燃機関２の圧縮工程時に第二ハウジング１６の先端部に形成された貫通孔１６４から第二ハウジング１６の内側へと流入する。
【００４０】
次いで、中心電極１１に高電圧をかける。これにより、中心電極１１の貴金属チップ１１１から接地電極１４の貴金属チップ１４１へと飛火して、火花放電ギャップ１４０において火炎核が発生する。
また、上記のように副燃焼室２２を設けているため、かかる副燃焼室２２において火炎核を容易に成長させることができる。
これにより、副燃焼室２２内は急激に圧力上昇する。
【００４１】
次いで、圧力上昇した燃焼ガスは主燃焼室２１内に、第二ハウジング１６に形成された貫通孔１６４を介して火炎ジェットを発生させる。
この火炎ジェットが主燃焼室２１内の混合ガスに着火して主燃焼室２１の圧力を上昇させる。
以上の手順により、スパークプラグ１によって混合ガスに着火させ、発電用の駆動力を得ている。
【００４２】
ところが、スパークプラグ１の使用により、火花放電ギャップ１４０が大きくなってしまうおそれがある。そのため、火花放電ギャップ１４０を狭めるリギャップが必要となってくる。
そこで、以下では、本例のスパークプラグ１をリギャップする方法について説明する。
【００４３】
まず、スパークプラグ１の装着方法について説明する。
スパークプラグ１に装着するに当たっては、まず、プラグ本体部３を第二ハウジング１６の内側に挿通する。このとき、第二係合部１６１をレンチ等で保持したうえで、図２に示すように、締付工具４５１によって第一係合部１５１を係合しつつこれを回し、プラグ本体部３と第二ハウジング１６とを一体化して（図２における矢印Ｗ参照）スパークプラグ１を形成する。
【００４４】
次いで、スパークプラグ１の先端を装着部２０に挿入するとともに取付工具４６１によって第二係合部１６１を係合しつつこれを回す。このとき、第二係合部１６１の内接円Ｂ２は、第一係合部１５１の外接円Ａ１よりも大きいため、取付工具４６１が第一係合部１５１と干渉することがない。
以上の手順により、プラグ本体部３を内側に保持した状態の第二ハウジング１６の取付ねじ部１６３が内燃機関２の装着部２０に螺合して、スパークプラグ１を内燃機関２に装着することができる。
【００４５】
次に、スパークプラグ１の取り外し方法について説明する。
スパークプラグ１を取り外すに当たっては、第二係合部１６１をレンチ等で保持したうえで、上記取付工具４６１を用いて第二係合部１６１を回すと、内燃機関２の装着部２０に螺着されていたスパークプラグ１が取り外される。
【００４６】
次いで、内燃機関２から取り外されたスパークプラグ１を、第二ハウジング１６とプラグ本体部３とに分離する。
具体的には、図２に示すように、締付工具４５１によって第一係合部１５１を係合しつつこれを回すことにより、プラグ本体部３と第二ハウジング１６とに分離することができる。
【００４７】
次いで、接地電極１４を先端側からハンマーで叩くなどして接地電極１４と中心電極１１との間の火花放電ギャップ１４０の大きさを調整する。
次いで、プラグ本体部３を第二ハウジング１６に挿通し、これを内燃機関２に取り付ける。
以上の手順により、スパークプラグ１をリギャップさせれば、これまでの性能と同等の性能にて着火することができる。
【００４８】
次に、本例の作用効果について説明する。
第一係合部１５１は、スパークプラグ１の軸方向に直交する方向の断面形状である第一断面形状１５０が１２角の多角形である。このように第一断面形状１５０を１２角の多角形状とすることで、第一係合部１５１の肉厚ｄを大きくすることができる。
これを、図６を用いて説明する。本例のように、第一断面形状１５０を８角以上で構成したスパークプラグ１においては、第一断面形状１５０の外接円Ａ１の直径及び挿通孔１５３の内形の直径を変化させることなく、第一断面形状１５０の内接円Ａ２の径を十分大きくすることができる。これにより、内接円Ａ２と挿通孔１５３との間の距離、すなわち肉厚ｄを大きくすることができる。
【００４９】
そして、このように、第一係合部１５１の肉厚ｄを大きくできるため、第一ハウジング１５の基端部の肉厚をも大きくすることができる。そしてこれにより、第一ハウジング１５の基端部の剛性を増大させることができる。このため、第一ハウジング１５の基端部を十分な力で変形させてかしめ部１５２を形成すれば、これにより絶縁碍子１２を十分にかしめることができる。そのため、第一ハウジング１５から絶縁碍子１２が抜けるときの力の大きさである碍子抜け強度を大きくすることができる。その結果、気密性に優れたスパークプラグ１を得ることができる。
【００５０】
さらに、第一断面形状１５０の外接円Ａ１は、第二断面形状１６０の内接円Ｂ２よりも小さい。したがって、取付工具４６１によって第二係合部１６１を締め付けることにより、スパークプラグ１を確実に内燃機関２に取り付けることができる。すなわち、第二係合部１６１に係合させる取付工具４６１は、第二係合部１６１の外形と略同形状の内形を有するため、これを用いて第二係合部１６１を締め付ける際には、取付工具４６１の内形の内接円、すなわち第二断面形状１６０の内接円Ｂ２よりも第一断面形状１５０の外接円Ａ１の方が小さくないと取付工具４６１が干渉してしまうことがある。これに対し、上記構成によれば、かかる干渉を生じることなく、スパークプラグ１を確実に内燃機関２に取り付けることができる。
【００５１】
このように、第一断面形状１５０の外接円Ａ１を第二断面形状１６０の内接円Ｂ２よりも小さい状態を保ちつつ、第一断面形状１５０を８角以上の多角形とすることにより、第一ハウジング１５と取付工具４６１との干渉という問題を防ぎつつ、かしめ部１５２の剛性を向上してかしめ力を高めることができる。
【００５２】
また、上記構成とすれば、取付工具４６１によって第二係合部１６１を締め付けることにより、スパークプラグ１を内燃機関２に取り付けることができる。すなわち、スパークプラグ１を内燃機関２に取り付ける際の過大なトルクは第二係合部１６１に作用させることができ、第一係合部１５１に作用させる必要がない。このため、第一ハウジング１５においてねじ切れ等の不具合が生じることを十分に抑制することができる。
【００５３】
また、第一係合部１５１は、第一断面形状１５０における外接円Ａ１が、第二断面形状１６０における外接円Ｂ１の９０％以下の直径である。これにより、第二断面形状１６０の内接円Ｂ２に対して第一断面形状１５０の外接円Ａ１を十分に小さくすることができ、取付工具４６１にて第二係合部１６１を締め付ける際に取付工具４６１の内側と第一係合部１５１とが干渉することを十分に防ぐことができる。これにより、第二ハウジング１６を内燃機関２に確実に締め付けることができる。
【００５４】
また、第一係合部１５１は、最も薄くなる部分の肉厚ｄが１．５〜２．０ｍｍであるため、気密性に十分優れたスパークプラグ１を得ることができる。すなわち、上記のように第一係合部１５１の肉厚ｄを十分に確保することにより、十分な力で第一ハウジング１５を絶縁碍子１２に十分な力でかしめることができ、ひいては、十分な碍子抜け強度を得ることができる。その結果、気密性に十分優れたスパークプラグ１を得ることができる。
【００５５】
また、本例のスパークプラグ１は、上記のようなコージェネレーションのガスエンジンにおけるスパークプラグ１として用いられる。このような燃焼圧力の高い発電用ガスエンジンに用いられるスパークプラグ１は、特に高い気密性が要求されるため、本発明の作用効果を効果的に発揮させることができる。
また、第二ハウジング１６は、内燃機関２に螺合するための外周ねじ部１５３のねじ径がＭ１８である。これにより、燃焼圧の高い内燃機関に適したスパークプラグ１となるため、本発明の作用効果を効果的に発揮させることができる。
【００５６】
以上のとおり、本例によれば、気密性に優れたスパークプラグを提供することができる。
【００５７】
（実施例２）
本例は、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、第一断面形状１５０を８角形〜１２角形とした場合には、第一断面形状１５０を６角形とした場合より、どの程度肉厚が大きくなるかを調べた例である。すなわち、第一断面形状１５０を６角形〜１２角形とした場合のそれぞれの肉厚ｄ１〜ｄ４の値を比較した。
【００５８】
具体的には、６角形〜１２角形の第一断面形状１５０において挿通孔１５３の半径を８．７２５ｍｍで一定とするとともに、第一断面形状１５０の外接円Ａ１の半径を１１．１ｍｍで一定とした状態で、第一断面形状１５０の角数を種々変更させてそれぞれの肉厚を算出した。
なお、本例において使用した符号は、図１において使用した符号に準ずる。
【００５９】
第一断面形状１５０を６角形とした場合には、図８（ａ）に示すように、第一係合部１５１の内接円Ａ２は半径が８．６１５ｍｍであるため、肉厚ｄ１は、０．１１ｍｍとなる。
一方、第一断面形状１５０を８角形とした場合は、図８（ｂ）に示すように、第一断面形状１５０の内接円Ａ２は半径が１０．２５５ｍｍであるため、肉厚ｄ２は１．５３ｍｍとなる。
【００６０】
また、第一断面形状１５０を１０角形とした場合は、図８（ｃ）に示すように、第一断面形状１５０の内接円Ａ２は半径が１０．５５５ｍｍであるため、肉厚ｄ３は１．８３ｍｍとなる。
さらに、第一断面形状１５０を１２角形とした場合は、図８（ｄ）に示すように、第一断面形状１５０の内接円Ａ２は半径が１０．７２ｍｍであるため、肉厚ｄ４は１．９９５ｍｍとなる。
【００６１】
以上からわかるように、８角形の第一断面形状１５０は６角形の第一断面形状１５０よりも肉厚が１．４２ｍｍ大きくなる。また、１０角形の第一断面形状１５０は６角形の第一断面形状１５０よりも肉厚が１．７２ｍｍ大きくなり、１２角形の第一断面形状１５０は６角形の第一断面形状１５０よりも肉厚が１．８８５ｍｍ大きくなることがわかる。
このように、８角形〜１２角形の第一断面形状１５０とすることにより、６角形の第一断面形状１５０よりも肉厚を十分に確保することができる。
【００６２】
（実施例３）
本例は、図９に示すように、第一断面形状１５０の角数と気密性との関係を調べた例である。
すなわち、まず、第一断面形状１５０の外接円（図６におけるＡ１参照）の直径を２２．２ｍｍ、絶縁碍子１２の直径を１４．４ｍｍとするとともに、第一断面形状１５０を６角形、８角形、１２角形と種々変更した試料を作製した。そして、各試料について、第一係合部１５１と取付ねじ部１５３との間に形成されたプラグ座面１５４を、１５０〜５５０℃までを５０℃刻みで変化させていくという雰囲気を３０分間保った後、その状態で副燃焼室２２に１．５ＭＰａの空気圧を加えてかしめ部１５２からの空気の漏れ量を調べた。
なお、本例において使用した符号は、図１における符号に準ずる。
【００６３】
測定結果を図９に示す。なお、同図におけるラインＬ１は第一断面形状１５０を６角形とした場合の結果であり、ラインＬ２は第一断面形状１５０を８角形とした場合の結果であり、ラインＬ３は第一断面形状１５０を１２角形とした場合の結果を示すものである。また、プラグ座面１５４の温度が１５０〜３５０℃がスパークプラグの実際の使用環境下における温度である。
【００６４】
図９からわかるように、第一断面形状１５０を８角形（ラインＬ２）又は１２角形（ラインＬ３）とした場合には、プラグ座面１５４の温度が３５０℃となっても漏れ量がなく、気密性を確保している。
一方、第一断面形状１５０を６角形（ラインＬ１）とした場合には、プラグ座面１５４の温度が２５０℃を超えると気密性が低下しはじめ、３５０℃においては、漏れ量が１ｍＬ／分を超えている。すなわち、第一断面形状１５０を６角とした場合には、実際のスパークプラグの使用環境下において十分な気密性を確保できるとは言い難い。
以上により、気密性を確保するという観点から、第一断面形状１５０を８角〜１２角とすることが好ましい。
【００６５】
（実施例４）
本例は、図１０、図１１に示すように、第一断面形状１５０と碍子抜け強度との関係、及び第一断面形状１５０の角数と第一係合部１５１に加わるトルクの最大値との関係を調べた例である。
【００６６】
すなわち、まず、第一断面形状１５０が６角〜１２角の多角形となるよう作製したスパークプラグに対し、第一ハウジング１５から絶縁碍子１２が抜けるときの力の大きさを調べた。
測定結果を図１０に示す。
なお、基準値を２５ｋＮとした。この２５ｋＮという値は、異常燃焼の最大圧力の３０ＭＰａを想定し、その際の疲労強度の安全率５を想定した規格値である。
【００６７】
図１０からわかるように、第一断面形状１５０を８角以上とした場合には、碍子抜け強度は基準値を十分に上回る。これは、第一断面形状１５０を８角以上とした場合には、その外接円Ａ１の径を２１ｍｍ以上とすることができ、碍子抜け強度が３００ＭＰａ以上の圧力に耐え得るためであると考えられる。また、図１０から、第一断面形状１５０の角数が増えるにつれて碍子抜け強度が増大することがわかる。
一方、第一断面形状１５０を６角形とした場合には、碍子抜け強度は基準値を下回る。これは、第一断面形状１５０の内接円Ａ２の直径が２１ｍｍ未満となり、第一係合部１５１ひいてはかしめ部１５２の肉厚が小さくなり、かしめ力が不十分となるおそれがあるからであると考えられる。
【００６８】
次に、第一断面形状１５０が６角〜１２角の多角形となるよう作製したスパークプラグに対し、第一ハウジング１５を第二ハウジング１６に締め付ける際のトルクの最大値を調べた。
なお、本例においては、第一ハウジング１５の取付ねじ部（図１における符号１５３参照）の直径をＭ１４で一定とした。
測定結果を図１１に示す。
また、トルクの基準値を２０Ｎｍとした。この２０Ｎｍは、スパークプラグの気密性を確保するに当たって必要なトルクである。
【００６９】
図１１からわかるように、第一断面形状１５０が１２角以下である場合には、２０Ｎｍ以上のトルクで締め付けることができる。
一方、第一断面形状１５０が１２角を超える場合には、およそ１０Ｎｍのトルクをかけると第一係合部１５１の十分な締め付け困難となることがわかった。これは、第一係合部１５１が締付工具４５１によって擦れてしまって、レンチかじりが生じるからであると考えられる。
【００７０】
以上の結果からわかるように、第一断面形状１５０は、十分な碍子抜け強度を確保するという観点からは８角以上とする必要があり、第一係合部１５１の締付トルクを大きくするという観点からは１２角以下とする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施例１における、スパークプラグの装着状態を示す説明図。
【図２】実施例１における、スパークプラグの組立方法を示す説明図。
【図３】実施例１における、スパークプラグの装着方法を示す説明図。
【図４】実施例１における、スパークプラグの先端部の説明図。
【図５】実施例１における、第一係合部の縦断面図。
【図６】実施例１における、第一係合部と第二係合部との大小関係を示す説明図。
【図７】実施例１における、第二ハウジングの先端部の正面図。
【図８】実施例２における、（ａ）６角の第一断面形状の肉厚を示す説明図、（ｂ）８角の第一断面形状の肉厚を示す説明図、（ｃ）１０角の第一断面形状の肉厚を示す説明図、（ｄ）１２角の第一断面形状の肉厚を示す説明図。
【図９】実施例３における、座面温度と気密性との関係を示した線図。
【図１０】実施例４における、角数と碍子抜け強度との関係を示す線図。
【図１１】実施例４における、角数と締付トルクとの関係を示す線図。
【図１２】従来例における、スパークプラグの装着状態を示す説明図。
【図１３】従来例における、第一係合部と第二係合部との大小関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００７２】
１ スパークプラグ
１１ 中心電極
１２ 絶縁碍子
１３ 副燃焼室
１４ 接地電極
１４０ 火花放電ギャップ
１５ 第一ハウジング
１５１ 第一係合部
１６ 第二ハウジング
１６１ 第二係合部
２ 内燃機関
２２ 副燃焼室
３６２ 取付工具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、該中心電極を挿通保持する絶縁碍子と、上記中心電極に対向配置され該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、上記絶縁碍子を挿通保持する第一ハウジングと、該第一ハウジングの先端部に螺着されるとともに内側に上記火花放電ギャップを配置する副燃焼室を形成する第二ハウジングとを有する内燃機関用のスパークプラグであって、
上記第一ハウジングは、該第一ハウジングを上記第二ハウジングの内側に螺合する際に締付工具を係合するための第一係合部と、該第一係合部の基端側において上記絶縁碍子をかしめるかしめ部とを有しており、
上記第二ハウジングは、該第二ハウジングを上記内燃機関に螺合する際に取付工具を係合するための第二係合部を有しており、
上記第一係合部は、上記スパークプラグの軸方向に直交する方向の断面形状である第一断面形状が８角以上１２角以下の多角形であり、
上記第一断面形状の外接円は、上記第二係合部における上記スパークプラグの軸方向に直交する方向の断面形状である第二断面形状の外接円よりも小さいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項２】
請求項１において、上記第一断面形状の外接円は、上記第二断面形状の内接円よりも小さいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記第一係合部は、上記第一断面形状における外接円が、上記第二断面形状における外接円の９０％以下の直径であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記第一係合部は、最も薄くなる部分の肉厚が１．５〜２．０ｍｍであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、最高燃焼圧力が１５ＭＰａ以上の発電用ガスエンジンに用いられることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記第二ハウジングは、上記内燃機関に螺合するための外周ねじ部のねじ径がＭ１８であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項１】
中心電極と、該中心電極を挿通保持する絶縁碍子と、上記中心電極に対向配置され該中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極と、上記絶縁碍子を挿通保持する第一ハウジングと、該第一ハウジングの先端部に螺着されるとともに内側に上記火花放電ギャップを配置する副燃焼室を形成する第二ハウジングとを有する内燃機関用のスパークプラグであって、
上記第一ハウジングは、該第一ハウジングを上記第二ハウジングの内側に螺合する際に締付工具を係合するための第一係合部と、該第一係合部の基端側において上記絶縁碍子をかしめるかしめ部とを有しており、
上記第二ハウジングは、該第二ハウジングを上記内燃機関に螺合する際に取付工具を係合するための第二係合部を有しており、
上記第一係合部は、上記スパークプラグの軸方向に直交する方向の断面形状である第一断面形状が８角以上１２角以下の多角形であり、
上記第一断面形状の外接円は、上記第二係合部における上記スパークプラグの軸方向に直交する方向の断面形状である第二断面形状の外接円よりも小さいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項２】
請求項１において、上記第一断面形状の外接円は、上記第二断面形状の内接円よりも小さいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記第一係合部は、上記第一断面形状における外接円が、上記第二断面形状における外接円の９０％以下の直径であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記第一係合部は、最も薄くなる部分の肉厚が１．５〜２．０ｍｍであることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、最高燃焼圧力が１５ＭＰａ以上の発電用ガスエンジンに用いられることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記第二ハウジングは、上記内燃機関に螺合するための外周ねじ部のねじ径がＭ１８であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２５２６６５（Ｐ２００９−２５２６６５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０２１５４（Ｐ２００８−１０２１５４）
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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