JP6870460B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、スパークプラグに関する。

従来、内燃機関の燃焼室において燃料を点火するスパークプラグは、放電部を有する中心電極の絶縁状態を維持する絶縁碍子を備える。絶縁碍子は、熱伝導性が比較的低い材料から形成されるため、混合気の燃焼熱によって加熱され高温になりやすい。絶縁碍子が高温になると、絶縁碍子の熱によってシリンダ内の燃焼前の混合気が自着火するプレイグニッションが発生する場合がある。そこで、例えば、特許文献１には、銅を主成分とする母材とカーボンとの複合材からなる芯部材、及び、芯部材を覆うニッケルを主成分とする外皮を有する中心電極を備え、絶縁碍子の熱を熱伝導性が比較的高い中心電極を介して外部に放出するスパークプラグが記載されている。

国際公開第２０１２／０３９２２９号

しかしながら、特許文献１に記載のスパークプラグでは、例えば、当該スパークプラグを備える車両の加速などによって混合気の燃焼熱が一時的に大量に発生するとき、中心電極を移動する熱量が多くなるため、熱によって中心電極が破損するおそれがある。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、混合気のプレイグニッションの発生を防止しつつ熱による破損を防止するスパークプラグを提供することにある。

本発明は、内燃機関（９０）のスパークプラグであって、内燃機関に固定可能な筒状のハウジング（１１，６１）、ハウジングの一端に設けられる接地電極（１３，５３）、ハウジングの内側に設けられる筒状の絶縁碍子（１５）、中心電極（２０，３０，４０，７０，８０）、及び、融解部材（２５，４１，４２）を備える。
中心電極は、絶縁碍子の内側に設けられ、接地電極との間の放電隙間に内燃機関の燃料を点火可能な火花を生成可能である。
融解部材は、ハウジング、接地電極、及び、中心電極の少なくとも一つに収容されている。融解部材は、スパークプラグを使用する温度領域において融解可能な材料から形成されている。
融解部材を収容するハウジング、接地電極、及び、中心電極の少なくとも一つは、液体状態である融解部材の体積に比べ大きい内容積を有し融解部材を収容可能な収容空間（２００，３００，４３１，４３２，５００，６００，７００，８００）を有する。
中心電極は、複数の収容空間を有する。
融解部材は、複数の収容空間の第一収容空間（４３１）に収容される第一融解部材（４１）、及び、第一収容空間に比べ接地電極から離れた位置に形成されている複数の収容空間の第二収容空間（４３２）に収容され第一融解部材に比べ融点が低い第二融解部材（４２）を有する。

本発明のスパークプラグでは、例えば、本発明のスパークプラグが適用される内燃機関を搭載する車両の加速によって、燃焼熱が大量に発生すると、ハウジング、接地電極、及び、中心電極の少なくとも一つに収容されている融解部材が融解する。融解部材の融解が続いている間、融解部材の温度は変化しないため、燃焼熱によって直接加熱される絶縁碍子の部位と融解部材との温度差が大きくなる。これにより、絶縁碍子の熱が比較的多く融解部材に伝わるため、絶縁碍子の温度上昇が抑制され、絶縁碍子に溜まる熱による混合気のプレイグニッションの発生を防止することができる。
また、融解部材の融解によって融解部材の温度が変化しなくなると、スパークプラグの燃焼熱によって直接加熱される部位から比較的離れた位置にある融解部材の周囲の部位と融解部材との温度差が小さくなるため、融解部材を介した融解部材の周囲の部材への熱の伝わりが緩慢になる。これにより、大量に発生する燃焼熱の短時間での伝熱によって、スパークプラグの温度が過度に上昇することを防止できる。
このように、本発明のスパークプラグでは、融解部材の融解によって、絶縁碍子に溜まる熱による混合気のプレイグニッションの発生を防止しつつ、かつ、スパークプラグの過度の温度上昇を防止しスパークプラグを構成する部材の熱による破損を防止することができる。

第一実施形態によるスパークプラグが適用される内燃機関の模式図である。 第一実施形態によるスパークプラグの断面図である。 図２のＩＩＩ部拡大図である。 （ａ）第一実施形態によるスパークプラグを有する車両の速度変化を示す特性図、（ｂ）第一実施形態によるスパークプラグが備える融解部材の温度変化を示す特性図、及び、（ｃ）第一実施形態によるスパークプラグが備える絶縁碍子の温度変化を示す特性図である。 第一実施形態によるスパークプラグにおける熱の移動を説明する模式図である。 第一実施形態によるスパークプラグにおける熱の移動を説明する模式図でああって、図５とは異なる状態の模式図である。 第一実施形態によるスパークプラグにおける熱の移動を説明する模式図でああって、図５，６とは異なる状態の模式図である。 第二実施形態によるスパークプラグの断面図である。 第三実施形態によるスパークプラグの断面図である。 第四実施形態によるスパークプラグの断面図である。 第五実施形態によるスパークプラグの断面図である。 第六実施形態によるスパークプラグの断面図である。 第六実施形態によるスパークプラグの断面図であって、図１２とは異なる状態の断面図である。 第七実施形態によるスパークプラグの断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第一実施形態）
第一実施形態によるスパークプラグを図１〜７に基づいて説明する。第一実施形態によるスパークプラグ１は、図１に示す「内燃機関」としてのエンジン９０に設けられる。エンジン９０は、吸気系９１、シリンダ９２、ピストン９３、クランクシャフト９４、排気系９５などを備える。なお、図１には、吸気系９１に流入する空気の流れを矢印Ｆ１で示し、排気系９５から流出する排気の流れを矢印Ｆ２で示す。

吸気系９１が有する吸気ポート９１０を流れる空気は、吸気系９１に設けられている燃料噴射弁９１１が噴射する燃料と混合されると、混合気を形成する。吸気ポート９１０を流れる混合気は、吸気口９１２を通ってシリンダ９２及びピストン９３によって形成される燃焼室９００に流入する。燃焼室９００への混合気の流入タイミングは、吸気口９１２に設けられている吸気弁９１３の開閉によって制御される。

燃焼室９００に導入された混合気は、シリンダ９２が有するシリンダヘッド９２１に設けられているスパークプラグ１によって点火し、燃焼する。この混合気の燃焼による燃焼室９００の圧力の増加によってピストン９３が押し下げられ、ピストン９３に連結するクランクシャフト９４が回転する。このクランクシャフト９４の回転トルクは、エンジン９０の外部に伝達され、例えば、エンジン９０を搭載する車両のタイヤを回転する。

燃焼室９００の混合気が燃焼した後の排気は、排気系９５が有する排気口９５１を通って排気ポート９５０に排出される。燃焼室９００からの排気の排出タイミングは、排気口９５１に設けられている排気弁９５２の開閉によって制御される。排気ポート９５０を流れる排気は、大気に排出される。

次に、スパークプラグ１の構成について、図２，３に基づいて説明する。スパークプラグ１は、ハウジング１１、接地電極１３、絶縁碍子１５、中心電極２０、融解部材２５、及び、ターミナル１９を備える。スパークプラグ１は、図１に示すように、シリンダヘッド９２１が有する取付孔９２２に挿通され、シリンダヘッド９２１とねじ締結されている。なお、図２，３には、スパークプラグ１をシリンダヘッド９２１に取り付けたときの燃焼室９００側の方向を「燃焼室方向」とし、燃焼室９００とは反対側の方向を「ターミナル方向」として示す。

ハウジング１１は、筒状の金属部材であって、ハウジング第一筒部１１１、及び、ハウジング第二筒部１１２を有する。ハウジング第一筒部１１１とハウジング第二筒部１１２とは、一体に形成されている。

ハウジング第一筒部１１１は、スパークプラグ１をシリンダヘッド９２１に取り付けたとき、ハウジング１１の燃焼室９００側に位置する部位である。ハウジング第一筒部１１１は、径方向外側の外壁にシリンダヘッド９２１とねじ結合可能なねじ溝を有する。ハウジング第一筒部１１１は、内壁に絶縁碍子１５の外壁と係合可能なハウジング突部１１３を有する。

ハウジング第二筒部１１２は、ハウジング第一筒部１１１のターミナル１９側に設けられている。ハウジング第二筒部１１２の外径は、ハウジング第一筒部１１１の外径に比べ大きい。ハウジング第二筒部１１２は、ハウジング第二筒部１１２のハウジング第一筒部１１１側の段差面にガスケット１１４が設けられている。ガスケット１１４は、スパークプラグ１をシリンダヘッド９２１に取り付けたとき、燃焼室９００と外部との気密を維持する。ハウジング第二筒部１１２の内径は、ハウジング第一筒部１１１の内径に比べ大きい。

接地電極１３は、ハウジング第一筒部１１１の燃焼室９００側の端部に設けられる。接地電極１３は、金属から略Ｌ字状に形成されている。接地電極１３は、ハウジング第一筒部１１１と接続する側とは反対側の端部と、中心電極２０の放電部２１１と、の間に所定の間隔の放電隙間２１０が形成されるよう設けられている。

絶縁碍子１５は、ハウジング１１の内側に位置する筒状の部材である。絶縁碍子１５は、ハウジング１１と中心電極２０との絶縁を維持する。絶縁碍子１５は、小内径部１５１、大内径部１５２、大外径部１５３、及び、ターミナル支持部１５４を有する。小内径部１５１、大内径部１５２、大外径部１５３、及び、ターミナル支持部１５４は、一体に形成されている。

小内径部１５１は、ハウジング第一筒部１１１の内側であって、スパークプラグ１をシリンダヘッド９２１に取り付けたとき、絶縁碍子１５の燃焼室９００側に位置する部位である。小内径部１５１は、筒状に形成されており、内側には一定の断面積を有する柱状空間が形成されている。小内径部１５１は、燃焼室９００から離れるにしたがって外径が大きくなるよう形成されている。小内径部１５１の大内径部１５２側の端部は、外壁に段差面１５５を有する。段差面１５５にはハウジング突部１１３のターミナル方向の傾斜面１１５に当接可能なシール部材１５６が設けられている。

大内径部１５２は、ハウジング第一筒部１１１の内側であって、小内径部１５１のターミナル１９側に設けられている。大内径部１５２は、筒状に形成されており、内側には小内径部１５１の内側の断面積に比べ大きい一定の断面積を有する柱状空間が形成されている。大内径部１５２は、外径が小内径部１５１の大内径部１５２側の端部の外径と同じになるよう形成されている。

大外径部１５３は、ハウジング第二筒部１１２の内側であって、大内径部１５２のターミナル１９側に設けられている。大外径部１５３は、外径が大内径部１５２の外径に比べ大きくなるよう形成されている。大外径部１５３は、筒状に形成されており、内側には大内径部１５２の内側の断面積と同じ大きさの一定の断面積を有する柱状空間が形成されている。

ターミナル支持部１５４は、大外径部１５３の大内径部１５２とは反対側に設けられている筒状の部位である。ターミナル支持部１５４は、内側にターミナル１９が設けられる。ターミナル支持部１５４は、ターミナル１９を所定の位置に支持する。ターミナル支持部１５４の外壁には、周方向に形成されている溝を複数有する。

中心電極２０は、スパークプラグ１の燃焼室９００側の絶縁碍子１５の内側に位置する金属からなる部材である。中心電極２０は、電極部材２１、及び、「蓋部」としての蓋部材２２を有する。電極部材２１と蓋部材２２とは、別体に形成されている。中心電極２０は、接地電極１３との間に混合気を点火可能な火花を生成可能である。

電極部材２１は、放電部２１１、「収容部」としての筒部２１２、係合部２１３、及び、接続端子部２１４を有する。

放電部２１１は、スパークプラグ１をシリンダヘッド９２１に取り付けたとき、中心電極２０の燃焼室９００側に位置する部位である。放電部２１１は、先端が比較的細くなるよう形成されている。放電部２１１は、ターミナル１９を介して高電圧が印加されると、混合気を点火可能な火花を放電隙間２１０に生成可能である。

筒部２１２は、放電部２１１のターミナル１９側に設けられる部位である。筒部２１２は、筒状に形成されている。

係合部２１３は、筒部２１２のターミナル１９側に設けられる部位である。係合部２１３は、外径が筒部２１２の外径に比べ大きい環状に形成されている。係合部２１３の燃焼室方向の端面２１５は、小内径部１５１の大内径部１５２側の端面１５７に当接可能に形成されている。これにより、電極部材２１をターミナル支持部１５４の開口から絶縁碍子１５の内側に挿入するとき、端面２１５と端面１５７とが当接し、電極部材２１の燃焼室方向への移動が規制される。

接続端子部２１４は、係合部２１３のターミナル１９側に設けられる部位である。接続端子部２１４は、外径が係合部２１３の外径に比べ小さい筒状に形成されている。接続端子部２１４は、絶縁碍子１５内に設けられるシール部材１６と電気的に接続するよう形成されている。

電極部材２１は、筒部２１２の内部，係合部２１３の内部、及び、接続端子部２１４の内部が連通するよう形成されている。電極部材２１内には、融解部材２５及び蓋部材２２が設けられる。

蓋部材２２は、電極部材２１のターミナル１９側の開口から電極部材２１の内部に挿入されている部材である。蓋部材２２は、電極部材２１のターミナル１９側の開口において電極部材２１の内部を液密に維持するよう塞ぐ。ここで、便宜的に、電極部材２１の内部であって、蓋部材２２によって液密に維持されている空間を収容空間２００という。収容空間２００は、放電部２１１のターミナル１９側の端面２１６、筒部２１２の内壁面２１７、及び、蓋部材２２の燃焼室９００側の端面２２１によって形成される。収容空間２００は、液体状態である融解部材２５の体積に比べ大きい内容積を有する。

融解部材２５は、収容空間２００に収容されている。融解部材２５は、スパークプラグ１を使用する環境において燃焼室９００で発生する混合気の燃焼熱が伝わると、融解可能な材料であって電気伝導性を有する、例えば、アルミニウムから形成されている。固体状態である融解部材２５を収容空間２００に収容すると、図３に示すように、融解部材２５のターミナル１９側の端面２５１と蓋部材２２の端面２２１との間には隙間２５０が形成される。

中心電極２０のターミナル１９側には、シール部材１６が設けられている。第一実施形態では、シール部材１６は、ガラス粉末と銅粉との混合物であって、抵抗体１７と中心電極２０とを電気的に接続しつつ、絶縁碍子１５と溶着され中心電極２０と絶縁碍子１５との間の隙間における燃焼室９００の気密を維持する。

抵抗体１７は、シール部材１６のターミナル１９側に設けられている。抵抗体１７は、ターミナル１９を介して供給される高圧電流によるノイズを低減する。

抵抗体１７のターミナル１９側には、シール部材１８が設けられている。第一実施形態では、シール部材１８は、ガラス粉末と銅粉との混合物であって、抵抗体１７と中心電極２０とを電気的に接続しつつ、絶縁碍子１５と溶着されている。

ターミナル１９は、シール部材１８の抵抗体１７とは反対側に設けられている。ターミナル１９は、シール部材１８と電気的に接続している。ターミナル１９は、シール部材１８と接続する側とは反対側の端部がターミナル支持部１５４の外部に露出している。ターミナル１９は、外部から供給される高圧電流を受電する。

次に、スパークプラグ１の作用について、図４〜７に基づいて説明する。
図４には、エンジン９０を搭載する車両の速度及びスパークプラグ１における特定の部材の温度の時間変化を示す。図４（ａ）には、車両の速度の時間変化（実線Ｌ１ａ）を示す。図４（ｂ）には、融解部材２５の温度の時間変化（実線Ｌ１ｂ）を示す。図４（ｃ）には、絶縁碍子１５の小内径部１５１の大内径部１５２側の端部の温度の時間変化（実線Ｌ１ｃ）を示す。図４（ｃ）には、燃焼前の混合気がプレイグニッションするおそれがある絶縁碍子の温度を温度Ｔｉｇで示す。
図４（ｂ）には、比較例として、融解部材を有しない中実状の中心電極を備えるスパークプラグにおける中心電極の温度の時間変化（点線Ｌ０ｂ）を示す。また、図４（ｃ）には、比較例のスパークプラグにおける絶縁碍子の小内径部の大内径部側の端部の温度の時間変化（点線Ｌ０ｃ）を示す。

図５〜７には、融解部材２５の状態に応じた熱の移動を表した模式図を示す。図５〜７には、図４（ｃ）において温度変化が示されている絶縁碍子１５の小内径部１５１の大内径部１５２側の端部を指す領域を二点鎖線で囲まれる領域Ａ１５０で示す。また、絶縁碍子１５の小内径部１５１の燃焼室９００側の端部を指す領域を二点鎖線で囲まれる領域Ａ１５１で示す。なお、図５〜７には、スパークプラグ１をシリンダヘッド９２１に取り付けたときの燃焼室９００側の方向を「燃焼室方向」とし、燃焼室９００とは反対側の方向を「ターミナル方向」として示す。

燃焼室９００において混合気が燃焼すると、スパークプラグ１では、絶縁碍子１５及び中心電極２０に混合気の燃焼熱が伝わる。具体的には、図５に示すように、燃焼室９００の燃焼熱は、絶縁碍子１５の領域Ａ１５１、及び、中心電極２０の放電部２１１に伝わる（図５の実線矢印Ｆ５１）。領域Ａ１５１及び放電部２１１に伝わる熱は、中心電極２０の筒部２１２及び融解部材２５に伝わる（図５の実線矢印Ｆ５２）。エンジン９０の始動直後では、融解部材２５は固体状態である。

筒部２１２及び融解部材２５に伝わる熱は、ターミナル方向に移動する（図５の実線矢印Ｆ５３）。融解部材２５のターミナル１９側の端部２５２に伝わる熱は、筒部２１２や領域Ａ１５０を介して（図５の実線矢印Ｆ５４）ターミナル方向に移動し、外部に放出される。これにより、燃焼室９００に位置するスパークプラグ１の部位の温度上昇は抑制される。

一方、図４（ａ）に示すように、車両の加速によって速度が増加すると、燃焼室９００では、混合気の燃焼熱が一時的に大量に発生する。大量に発生する燃焼室９００の燃焼熱が絶縁碍子１５の領域Ａ１５１及び放電部２１１を介して筒部２１２及び融解部材２５に伝わると、図４（ｂ）に示すように、融解部材２５の温度は上昇する（図４の時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間）。融解部材２５の温度が上昇すると、ターミナル方向に移動する熱が絶縁碍子１５の領域Ａ１５０に伝わるため、図４（ｃ）に示すように、領域Ａ１５０の温度も上昇する。

燃焼室９００の燃焼熱によって融解部材２５の温度が融解部材２５の融点である６６０度まで上昇すると、融解部材２５は融解し始めるため、融解部材２５の温度は、中心電極２０から熱が伝わっても一定となる（図４の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間）。このとき、絶縁碍子１５の領域Ａ１５１及び放電部２１１を介して融解部材２５に伝わる熱（図６の実線矢印Ｆ５１、Ｆ６２）は融解部材２５の融解に利用されるため、図４（ｂ）に示すように、融解部材２５の温度変化は０となる。

融解部材２５の温度変化が０になると、スパークプラグ１の燃焼室側では、小内径部１５１の領域Ａ１５１と融解部材２５との温度差が大きくなるため、絶縁碍子１５の領域Ａ１５１から融解部材２５に移動する熱量は、領域Ａ１５１から固体状態の融解部材２５に移動する熱量に比べ多くなる。これにより、領域Ａ１５１に熱は溜まりにくくなるため、領域Ａ１５１は高温になりにくい。
また、融解部材２５の温度変化が０になると、融解部材２５と絶縁碍子１５の領域Ａ１５０との温度差が小さくなるため、融解部材２５から筒部２１２を介して領域Ａ１５０に伝わる熱量は、ほぼ０となる。これにより、図６の実線矢印Ｆ６３に示すように、領域Ａ１５１及び放電部２１１の熱は、筒部２１２を通ってターミナル方向に移動する。筒部２１２を通ってターミナル方向に移動する熱は、図６の実線矢印Ｆ６４に示すように、領域Ａ１５０に伝わる。したがって、図４（ｃ）に示すように、領域Ａ１５０の温度上昇の度合いが緩やかになる。

融解部材２５が全て液体になると、図７に示すように、絶縁碍子１５の領域Ａ１５１及び放電部２１１の熱の一部は、液体状態である融解部材２５を介して絶縁碍子１５の領域Ａ１５０の近傍まで伝わる（図７の実線矢印Ｆ７３）。液体状態である融解部材２５や筒部２１２を介して領域Ａ１５０の近傍まで伝わった熱は、領域Ａ１５０を介して（図７の実線矢印Ｆ７４）ターミナル方向に移動する。これにより、融解部材２５が全て液体となる図４の時刻ｔ２以降において、融解部材２５及び領域Ａ１５０の温度が再び上昇する。このとき、融解部材２５の体積は固体状態の融解部材２５の体積に比べ大きいため、液体状態の融解部材２５と筒部２１２との接触面積は、固体状態の融解部材２５と筒部２１２との接触面積に比べ大きい。したがって、図４（ｂ）、（ｃ）の時刻ｔ２から時刻ｔ３に示す温度上昇の度合いは、時刻ｔ０から時刻ｔ１に示す温度上昇の度合いに比べ緩やかになる。

図４の時刻ｔ３において車両の加速が終了し減速し始めると、燃焼室９００において発生する燃焼熱は比較的少なくなる。これにより、融解部材２５及び絶縁碍子１５の領域Ａ１５０の温度は低下する。このとき、液体状態である融解部材２５が６６０度において固化するため、時刻ｔ３以降において、領域Ａ１５０の温度の低下の度合いも一端緩やかになる（図４の時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間）。

その後、車両が一定の速度で走行する定常状態になると、図５に示す経路で固体状態である融解部材２５を介して燃焼室９００の燃焼熱が外部に放出される。
スパークプラグ１では、このようにして、混合気の燃焼熱を外部に放出する。

従来、スパークプラグでは、例えば、当該スパークプラグを有するエンジンを搭載する車両の加速によって燃焼熱が一時的に大量に発生すると、スパークプラグの温度が急激に上昇する。図４（ｂ）、（ｃ）に示す比較例のスパークプラグでは、大量に発生する燃焼熱が伝わると絶縁碍子の温度も急激に上昇する（図４（ｂ）参照）。このため、図４（c）に示すように、絶縁碍子の温度が温度Ｔｉｇ以上となるため、プレイグニッションが発生する。また、燃焼熱が一時的に大量に発生するときに絶縁碍子の温度が温度Ｔｉｇより小さくなるよう中心電極の熱伝達率を上げると、中心電極を移動する熱量が多くなるため、中心電極や中心電極の周りにある部材が熱によって破損するおそれがある。

一方、第一実施形態によるスパークプラグ１では、燃焼熱が大量に発生すると、中心電極２０に収容されている固体状態である融解部材２５が融解する。融解部材２５の融解が続いている間、融解部材２５の温度は変化しないため、燃焼熱によって加熱される絶縁碍子１５の領域Ａ１５１と融解部材２５との温度差が大きくなる。これにより、絶縁碍子１５の熱が比較的多く融解部材２５に伝わるため、絶縁碍子１５の温度上昇が抑制され、絶縁碍子１５に溜まる熱による混合気のプレイグニッションの発生を防止することができる。
また、融解部材２５の温度が変化しなくなると、絶縁碍子１５の領域Ａ１５０と融解部材２５との温度差が小さくなるため、領域Ａ１５０への熱の伝わり方が緩慢になる。これにより、大量に発生する燃焼熱の短時間での伝達によってスパークプラグ１の温度が過度に上昇することを防止できる。
第一実施形態によるスパークプラグ１では、このように、融解部材２５の融解によって、絶縁碍子１５に溜まる熱による混合気のプレイグニッションの発生を防止しつつ、かつ、スパークプラグ１の過度の温度上昇を防止し中心電極２０や絶縁碍子１５の熱による破損を防止することができる。

また、スパークプラグ１では、スパークプラグ１が比較的低温のとき固体状態である融解部材２５の体積は、液体状態である融解部材２５の体積に比べ小さい。このため、スパークプラグ１が比較的低温のときの融解部材２５と中心電極２０との接触面積は、スパークプラグ１が比較的高温となったとき液体状態となった融解部材２５と中心電極２０との接触面積に比べ小さい。これにより、スパークプラグ１が比較的低温のときの融解部材２５を介した伝熱量は、融解部材２５が液体状態であるときの融解部材２５を介した伝熱量に比べ小さくなるため、例えば、エンジン９０の始動直後などスパークプラグ１が比較的低温のときスパークプラグ１の温度を比較的上昇しやすい。したがって、スパークプラグ１は、絶縁碍子１５の温度が低いために未燃カーボンが発生しやすい時間を短くすることができるため、エンジン９０における良好な燃焼状態を早期に実現することができる。

スパークプラグ１では、中心電極２０に収容される融解部材２５の体積を変更することが可能である。これにより、スパークプラグ１が所定の温度に到達するまでにかかる時間などスパークプラグ１の昇温特性を調整することができる。すなわち、スパークプラグ１は、スパークプラグ１の燃焼室９００側からターミナル１９側への熱の伝わり方をエンジン９０の特性に応じて制御することができる。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態によるスパークプラグを図８に基づいて説明する。第二実施形態は、中心電極の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第二実施形態によるスパークプラグ２は、ハウジング１１、接地電極１３、絶縁碍子１５、中心電極３０、融解部材２５、及び、ターミナル１９を備える。

中心電極３０は、スパークプラグ２の燃焼室９００側の絶縁碍子１５の内側に位置する金属からなる部材である。中心電極３０は、電極部材２１、及び、「中空部材」としての収容部材３２を有する。電極部材２１と収容部材３２とは、別体に形成されている。中心電極３０は、接地電極１３との間の放電隙間３１０に混合気を点火可能な火花を生成可能である。

収容部材３２は、電極部材２１が有する筒部２１２の内部，係合部２１３の内部及び接続端子部２１４の内部に収容されている。収容部材３２は、筒部３２１、係合部３２２、及び、蓋部３２３を有する。収容部材３２は、融解部材２５に比べ電気伝導性が高く、比較的熱伝導性が高い材料から一体に形成されている。

筒部３２１は、有底筒状に形成されている。筒部３２１は、筒部２１２に収容されている。筒部３２１の外壁は、放電部２１１の端面２１６及び筒部２１２の内壁面２１７に当接している。筒部３２１は、融解部材２５を収容可能な収容空間３００を有する。収容空間３００は、融解部材２５の融解後の体積に比べ大きい内容積を有する。
係合部３２２は、筒部３２１のターミナル１９側に設けられる部位である。係合部３２２は、筒部３２１のターミナル方向の開口を塞ぐよう形成されている。係合部３２２は、係合部２１３に収容されている。
蓋部３２３は、係合部３２２のターミナル１９側に設けられる部位である。蓋部３２３は、接続端子部２１４に収容されている。

融解部材２５は、収容空間３００に収容されている。収容空間３００において融解部材２５が固体状態であると、図８に示すように、融解部材２５のターミナル１９側の端面２５１と係合部３２２の燃焼室９００側の端面３２４との間には、隙間２５０が形成される。

第二実施形態によるスパークプラグ２は、スパークプラグ２を使用する温度領域において融解可能な融解部材２５を収容部材３２の内部に収容している。これにより、第二実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
また、スパークプラグ２では、融解部材２５は、電極部材２１に収容されている収容部材３２内に収容されている。これにより、中心電極３０の強度を維持することができる。また、収容部材３２は、融解部材２５に比べ電気伝導性が高い材料から形成されている。これにより、融解部材２５の電気伝導性が低い場合でも電極部材２１及び収容部材３２の電気伝導性によって、接地電極１３と中心電極３０との間に混合気を点火可能な火花を確実に生成することができる。

（第三実施形態）
次に、第三実施形態によるスパークプラグを図９に基づいて説明する。第三実施形態は、中心電極の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第三実施形態によるスパークプラグ３は、ハウジング１１、接地電極１３、絶縁碍子１５、中心電極４０、「融解部材」としての第一融解部材４１、「融解部材」としての第二融解部材４２、及び、ターミナル１９を備える。

中心電極４０は、スパークプラグ３の燃焼室９００側の絶縁碍子１５の内側に位置する金属からなる部材である。中心電極４０は、電極部材２１、蓋部材２２、及び、区画部材４３を有する。電極部材２１と蓋部材２２と区画部材４３とは、別体に形成されている。中心電極４０は、接地電極１３との間の放電隙間４１０に混合気を点火可能な火花を生成可能である。

区画部材４３は、収容空間２００に収容されている。区画部材４３は、筒部２１２の内壁面２１７に固定され、筒部２１２に対して相対移動不能となっている。区画部材４３は、収容空間２００を燃焼室９００側の第一収容空間４３１とターミナル１９側の第二収容空間４３２とに区画する。

第一融解部材４１は、第一融解部材４１の融解後の体積に比べ大きい内容積を有する第一収容空間４３１に収容されている。第一融解部材４１は、スパークプラグ３を使用する環境において燃焼室９００で発生する混合気の燃焼熱が伝わると融解可能な材料から形成されている。固体状態である第一融解部材４１を第一収容空間４３１に収容すると、図８に示すように、第一融解部材４１のターミナル１９側の端面４１１と区画部材４３の燃焼室９００側の端面４３３との間には放電隙間４１０が形成される。

第二融解部材４２は、第二融解部材４２の融解後の体積に比べ大きい内容積を有する第二収容空間４３２に収容されている。第二融解部材４２は、スパークプラグ３を使用する環境において燃焼室９００で発生する混合気の燃焼熱が伝わると融解可能な材料であって、第一融解部材４１に比べ低い融点を有する材料から形成されている。固体状態である第二融解部材４２を第二収容空間４３２に収容すると、図８に示すように、第二融解部材４２のターミナル１９側の端面４２１と蓋部材２２の端面２２１との間には隙間４２０が形成される。

第三実施形態によるスパークプラグ３は、スパークプラグ３を使用する温度領域において融解可能な第一融解部材４１及び第二融解部材４２を中心電極４０の内部に収容している。これにより、第三実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
また、スパークプラグ３では、比較的高温となりやすい燃焼室９００側に融点が高い第一融解部材４１が設けられ、比較低低温となるターミナル１９側に第一融解部材４１に比べ融点が低い第二融解部材４２が設けられている。これにより、スパークプラグ３におけるターミナル１９方向への熱の移動にあわせて第一融解部材４１及び第二融解部材４２が融解することができる。したがって、第三実施形態は、大量に発生する燃焼熱の短時間での伝達によってスパークプラグ３の温度が過度に上昇することを確実に防止できる。

（第四実施形態）
次に、第四実施形態によるスパークプラグを図１０に基づいて説明する。第四実施形態は、融解部材を収容する部材が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第四実施形態によるスパークプラグ４は、ハウジング１１、接地電極５３、絶縁碍子１５、中心電極２０、融解部材２５、及び、ターミナル１９を備える。

接地電極５３は、ハウジング第一筒部１１１の燃焼室９００側の端部に設けられる。接地電極５３は、金属から略Ｌ字状に形成されている。接地電極５３は、ハウジング第一筒部１１１と接続する側とは反対側の端部と、中心電極２０の放電部２１１と、の間に所定の間隔の放電隙間２１０が形成されるよう設けられている。

接地電極５３は、融解部材２５を収容する収容空間５００を有する。収容空間５００の内容積は、収容空間５００に収容されている液体状態である融解部材２５の体積に比べ大きい。

第四実施形態によるスパークプラグ４は、スパークプラグ４を使用する温度領域において融解可能な融解部材２５を接地電極５３の内部に収容している。燃焼熱が一時的に大量に発生するとき、接地電極５３に収容されている融解部材２５の融解が続いている間、融解部材２５の温度は変化しない。これにより、燃焼熱によって加熱される接地電極５３と融解部材２５との温度差が大きくなるため、接地電極５３の熱が比較的多く融解部材２５に伝わる。したがって、接地電極５３の温度上昇が抑制され、接地電極５３に溜まる熱による混合気のプレイグニッションの発生を防止することができる。
また、接地電極５３の温度上昇が抑制されると、接地電極５３とハウジング１１との温度差が小さくなるため、接地電極５３からハウジング１１への熱の伝わり方が緩慢になる。これにより、大量に発生する燃焼熱の短時間での伝達によってスパークプラグ４の温度が過度に上昇することを防止できる。したがって、第四実施形態は、ハウジング１１の熱による破損を防止することができるため、第一実施形態と同じ効果を奏する。

（第五実施形態）
次に、第五実施形態によるスパークプラグを図１１に基づいて説明する。第五実施形態は、融解部材を収容する部材が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第五実施形態によるスパークプラグ５は、ハウジング６１、接地電極１３、絶縁碍子１５、中心電極２０、融解部材２５、及び、ターミナル１９を備える。

ハウジング６１は、筒状の金属部材であって、ハウジング第一筒部６１１、及び、ハウジング第二筒部１１２を有する。

ハウジング第一筒部６１１は、スパークプラグ５をシリンダヘッド９２１に取り付けたとき、ハウジング６１の燃焼室９００側に位置する部位である。ハウジング第一筒部６１１は、径方向外側の外壁にシリンダヘッド９２１とねじ結合可能なねじ溝を有する。ハウジング第一筒部６１１は、内壁に絶縁碍子１５の外壁と係合可能なハウジング突部６１３を有する。ハウジング第一筒部６１１は、燃焼室９００側の端部に接地電極１３が設けられている。
ハウジング第一筒部６１１のターミナル１９側には、外径がハウジング第一筒部６１１の外径に比べ大きいハウジング第二筒部１１２が設けられている。

ハウジング第一筒部６１１は、接地電極１３側の端部に融解部材２５を収容する収容空間６００を有する。収容空間６００の内容積は、液体状態である融解部材２５の体積に比べ大きい。

第五実施形態によるスパークプラグ５は、スパークプラグ５を使用する温度領域において融解可能な融解部材２５をハウジング第一筒部６１１の内部に収容している。燃焼熱が一時的に大量に発生するとき、ハウジング第一筒部６１１に収容されている融解部材２５の融解が続いている間、融解部材２５の温度は変化しない。これにより、燃焼熱によって加熱されるハウジング第一筒部６１１と融解部材２５との温度差が大きくなるため、ハウジング第一筒部６１１の熱が比較的多く融解部材２５に伝わる。したがって、ハウジング第一筒部６１１の温度上昇が抑制され、ハウジング第一筒部６１１に溜まる熱による混合気のプレイグニッションの発生を防止することができる。
また、ハウジング第一筒部６１１の温度上昇が抑制されると、ハウジング第一筒部６１１とハウジング第二筒部１１２との温度差が小さくなるため、ハウジング第一筒部６１１からハウジング第二筒部１１２への熱の伝わりが緩慢になる。これにより、大量に発生する燃焼熱の短時間での伝達によってスパークプラグ５の温度が過度に上昇することを防止できる。したがって、第五実施形態は、ハウジング６１の熱による破損を防止することができるため、第一実施形態と同じ効果を奏する。

（第六実施形態）
次に、第六実施形態によるスパークプラグを図１２，１３に基づいて説明する。第六実施形態は、蓋部材の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第六実施形態によるスパークプラグ６は、ハウジング１１、接地電極１３、絶縁碍子１５、中心電極７０、融解部材２５、及び、ターミナル１９を備える。

中心電極７０は、スパークプラグ６の燃焼室９００側の絶縁碍子１５の内側に位置する金属からなる部材である。中心電極７０は、電極部材２１、及び、蓋部材７２を有する。電極部材２１と蓋部材７２とは、別体に形成されている。中心電極７０は、接地電極１３との間の放電隙間７１０に混合気を点火可能な火花を生成可能である。

蓋部材７２は、電極部材２１のターミナル１９側の開口から電極部材２１の内部に挿入されている部材である。蓋部材７２は、蓋部７２１及び突出部７２２を有する。

蓋部７２１は、電極部材２１のターミナル１９側の開口において電極部材２１の内部を液密に維持するよう塞ぐ。ここで、便宜的に、電極部材２１の内部であって、蓋部７２１によって液密に維持されている空間を収容空間７００という。

突出部７２２は、蓋部７２１の燃焼室９００側の端面７２３に設けられている。突出部７２２は、蓋部７２１から放電部２１１に向かって延びるよう形成されている略円柱状の部位である。突出部７２２の径方向外側の側壁７２４と筒部２１２の内壁面２１７との間には、隙間７２５が形成されている。

融解部材２５は、液体状態である融解部材２５の体積に比べ大きい内容積を有する収容空間７００に収容されている。融解部材２５は、固体状態である融解部材２５を収容空間７００に収容すると、図１２に示すように、融解部材２５のターミナル１９側の端面２５１と突出部７２２の放電部２１１側の端面７２６との間に隙間２５０が形成される。

第六実施形態によるスパークプラグ６では、燃焼室９００で発生する混合気の燃焼熱によって融解部材２５が融解すると、図１３に示すように、液体となった融解部材２５が隙間７２５に入り込む。これにより、液体状態の融解部材２５と電極部材２１との接触面積が、第一実施形態における液体状態の融解部材２５と電極部材２１との接触面積に比べ大きくなるため、融解部材２５を介した伝熱が促進される。したがって、第六実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏するとともに、混合気のプレイグニッションの発生を確実に防止することができる。

（第七実施形態）
次に、第七実施形態によるスパークプラグを図１４に基づいて説明する。第七実施形態は、蓋部材の形状が第六実施形態と異なる。なお、第六実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第七実施形態によるスパークプラグ７は、ハウジング１１、接地電極１３、絶縁碍子１５、中心電極８０、融解部材２５、及び、ターミナル１９を備える。

中心電極８０は、スパークプラグ７の燃焼室９００側の絶縁碍子１５の内側に位置する金属からなる部材である。中心電極８０は、電極部材２１、及び、蓋部材８２を有する。電極部材２１と蓋部材８２とは、別体に形成されている。中心電極８０は、接地電極１３との間の放電隙間８１０に混合気を点火可能な火花を生成可能である。

蓋部材８２は、電極部材２１のターミナル１９側の開口から電極部材２１の内部に挿入されている部材である。蓋部材８２は、蓋部７２１及び突出部８２２を有する。
突出部８２２は、蓋部７２１の燃焼室９００側の端面７２３に設けられている。突出部８２２は、蓋部７２１から放電部２１１に向かって延びるよう形成されている略円柱状の部位である。電極部材２１の内壁面２１７に対向する突出部８２２の側壁８２４は、図１４に示すように、凹凸状に形成されている。突出部８２２の側壁８２４と筒部２１２の内壁面２１７との間には、隙間８２５が形成されている。

融解部材２５は、電極部材２１の内部であって、蓋部７２１によって液密に維持されている空間である収容空間８００に収容されている。融解部材２５は、固体状態である融解部材２５を収容空間８００に収容すると、図１４に示すように、融解部材２５のターミナル１９側の端面２５１と突出部８２２の放電部２１１側の端面８２６との間には隙間２５０が形成される。

第七実施形態によるスパークプラグ７では、燃焼室９００で発生する混合気の燃焼熱によって融解部材２５が融解すると、液体となった融解部材２５が隙間８２５に入り込む。隙間８２５を形成する突出部８２２の側壁８２４は凹凸状に形成されているため、液体状態の融解部材２５と電極部材２１との接触面積が第六実施形態に比べ大きくなる。これにより、融解部材２５を介した伝熱が第六実施形態に比べ促進される。したがって、第七実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏するとともに、混合気のプレイグニッションの発生を確実に防止することができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、ハウジング、接地電極、または、中心電極のいずれか一つに融解部材が収容されるとした。しかしながら、二つ以上にそれぞれ収容されてもよい。

上述の実施形態では、収容空間は、液体状態である融解部材の体積に比べ大きい内容積を有するとした。しかしながら、収容空間の内容積はこれに限定されない。

第二実施形態の構成を第三〜七実施形態に適用してもよい。また、第三実施形態の構成を第四〜七実施形態に適用してもよい。

第三実施形態では、収容空間を二つ有するとした。収容空間は三つ以上あってもよい。また、第三実施形態では、燃焼室側の第一融解部材の融点がターミナル側の第二融解部材の融点に比べ高いとした。しかしながら、融解部材の融点と当該融解部材が収容される位置との関係はこれに限定されない。

上述の実施形態では、融解部材は、電気伝導性を有するとした。しかしながら、融解部材は、電気伝導性を有していなくてもよい。また、融解部材は、アルミニウムでなくてもよい。例えば、アルミニウム合金など、スパークプラグを使用する温度領域において融解可能な材料から形成されていればよい。

上述の実施形態では、中心電極に収容される溶解部材の体積によって溶解し始める温度や時間を調整し、スパークプラグの燃焼室側からターミナル側への熱の伝わり方をエンジンの特性に応じて制御することができるとした。しかしながら、溶解し始める温度や時間を調整する方法はこれに限定されない。溶解部材の融点によって調整してもよい。

固体状態である融解部材と融解部材の周りの壁面との間の隙間は、燃焼室から離れた側に形成されるとした。しかしながら、隙間は、燃焼室側に形成されてもよいし、液体状態である融解部材の固化の状況によって固体状態である融解部材が複数に分離してもよい。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１，２，３，４，５，６，７・・・スパークプラグ
１１，６１・・・ハウジング
１３，５３・・・接地電極
１５・・・絶縁碍子
２０，３０，４０，７０，８０・・・中心電極
２１０，３１０，４１０，７１０，８１０・・・放電隙間
２５・・・融解部材
４１・・・第一融解部材（融解部材）
４２・・・第二融解部材（融解部材）
９０・・・エンジン（内燃機関）

Claims (8)

1. 内燃機関（９０）のスパークプラグであって、
   前記内燃機関に固定可能な筒状のハウジング（１１，６１）と、
   前記ハウジングの一端に設けられる接地電極（１３，５３）と、
   前記ハウジングの内側に設けられる筒状の絶縁碍子（１５）と、
   前記絶縁碍子の内側に設けられ、前記接地電極との間の放電隙間（２１０，３１０，４１０，７１０，８１０）に前記内燃機関の燃料を点火可能な火花を生成可能な中心電極（２０，３０，４０，７０，８０）と、
   前記ハウジング、前記接地電極、及び、前記中心電極の少なくとも一つに収容され、前記スパークプラグを使用する温度領域において融解可能な材料から形成されている融解部材（２５，４１，４２）と、
   を備え、
   前記融解部材を収容する前記ハウジング、前記接地電極、及び、前記中心電極の少なくとも一つは、液体状態である前記融解部材の体積に比べ大きい内容積を有し前記融解部材を収容可能な収容空間（２００，３００，４３１，４３２，５００，６００，７００，８００）を有し、
   前記中心電極は、複数の前記収容空間を有し、
   前記融解部材は、複数の前記収容空間の第一収容空間（４３１）に収容される第一融解部材（４１）、及び、前記第一収容空間に比べ前記接地電極から離れた位置に形成されている複数の前記収容空間の第二収容空間（４３２）に収容され前記第一融解部材に比べ融点が低い第二融解部材（４２）を有するスパークプラグ。
2. 前記中心電極は、前記接地電極との間に前記放電隙間を形成する放電部（２１１）を有する電極部材（２１）、及び、前記電極部材内に収容され前記融解部材を形成する材料に比べ電気伝導性が高い材料から形成される中空部材（３２）を有し、
   前記融解部材は、前記中空部材内に収容されている請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記中心電極は、前記接地電極との間に前記放電隙間を形成する放電部（２１１）、筒状に形成され前記放電部の前記接地電極とは反対側に設けられ前記融解部材を収容可能な収容部（２１２）、前記収容部の前記放電部とは反対側の開口を塞ぐ蓋部（７２１）、及び、前記収容部内に位置し前記蓋部から前記放電部に向かって延びるよう形成され前記収容部の内壁面（２１７）との間に隙間（７２５，８２５）を形成する突出部（７２２，８２２）を有し、
   前記融解部材は、液体状態であるとき、一部が前記隙間に位置する請求項１または２に記載のスパークプラグ。
4. 前記突出部は、前記収容部の内壁面に対向する側壁（８２４）が凹凸状に形成されている請求項３に記載のスパークプラグ。
5. 内燃機関（９０）のスパークプラグであって、
   前記内燃機関に固定可能な筒状のハウジング（１１，６１）と、
   前記ハウジングの一端に設けられる接地電極（１３，５３）と、
   前記ハウジングの内側に設けられる筒状の絶縁碍子（１５）と、
   前記絶縁碍子の内側に設けられ、前記接地電極との間の放電隙間（２１０，３１０，４１０，７１０，８１０）に前記内燃機関の燃料を点火可能な火花を生成可能な中心電極（２０，３０，４０，７０，８０）と、
   前記ハウジング、前記接地電極、及び、前記中心電極の少なくとも一つに収容され、前記スパークプラグを使用する温度領域において融解可能な材料から形成されている融解部材（２５，４１，４２）と、
   を備え、
   前記中心電極は、前記接地電極との間に前記放電隙間を形成する放電部（２１１）、筒状に形成され前記放電部の前記接地電極とは反対側に設けられ前記融解部材を収容可能な収容部（２１２）、前記収容部の前記放電部とは反対側の開口を塞ぐ蓋部（７２１）、及び、前記収容部内に位置し前記蓋部から前記放電部に向かって延びるよう形成され前記収容部の内壁面（２１７）との間に隙間（７２５，８２５）を形成する突出部（７２２，８２２）を有し、
   前記融解部材は、液体状態であるとき、一部が前記隙間に位置するスパークプラグ。
6. 前記突出部は、前記収容部の内壁面に対向する側壁（８２４）が凹凸状に形成されている請求項５に記載のスパークプラグ。
7. 前記融解部材は、電気伝導性を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
8. 前記融解部材は、アルミニウム、または、アルミニウムを主成分とする合金から形成されている請求項１〜７のいずれか一項に記載のスパークプラグ。

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