JP4524415B2

JP4524415B2 - スパークプラグ

Info

Publication number: JP4524415B2
Application number: JP2004249848A
Authority: JP
Inventors: 隆博鈴木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2003-09-27
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2024-08-30
Also published as: JP2005123167A

Description

本発明は内燃機関の着火用に使用されるスパークプラグに関する。

自動車エンジン等の内燃機関の着火用に使用されるスパークプラグは、中心電極を従来のスパークプラグよりも主体金具の先端から突き出すタイプのものが多数提案されている。これは、通常、スパークプラグをエンジン等の内燃機関に取り付けた際に、中心電極と接地電極で形成される火花放電ギャップが燃焼室の内部に設けられることで、スパークプラグの着火性を向上させることができるためである。（特許文献１参照）

また、接地電極のうち、主体金具と接合される一端とは反対の他端付近（他端部）に貴金属チップを接合したスパークプラグも多数提案されている。これは、上記のように、スパークプラグの着火性向上のために、スパークプラグの火花放電ギャップを燃焼室内部に突出させるようになっているため、火花放電ギャップを形成する接地電極が高温に曝されるからである。（特許文献２参照）
特開昭５６−１５３６７７特開２００１−３４５１６２

ところが、上記のようなスパークプラグの場合、火花放電ギャップが燃焼室の内部に設けられるため、火花放電ギャップ間で形成される火花がスワール流等の影響を受け、火花が流されることがある。その結果、火花が貴金属チップ先端面から外れてしまい、接地電極本体と貴金属チップとの接合部での飛火が生じる虞がある。その結果、接合部が消耗してしまい、貴金属チップが接地電極本体から脱落する虞があった。

そこで、接地電極に接合された貴金属チップのうち、中心電極と対向する先端面と接合部との軸線方向の最短距離を大きくすることが有効であった。これにより、スワール流で火花が流された場合でも、チップ側面で火花を受けることができ、接合部での飛火が少なくなり、貴金属チップが接地電極本体から脱落するのを抑制することができる。

ところで、上記のような接合部との軸線方向の最短距離を大きくするスパークプラグは、貴金属チップの先端面と接地電極本体の内周面との距離（以後、突き出し量ともいう）が大きくなる。しかし、このような貴金属チップの突き出し量を大きくしたスパークプラグでは、貴金属チップの熱容量が増大し、貴金属チップの温度が上昇することで、貴金属チップの耐消耗性が低下する虞があった。

本発明の課題は、火花放電ギャップが突き出されたスパークプラグで、且つ、接地電極本体に接合された貴金属チップの突き出し量が大きいスパークプラグの貴金属チップの温度を低減し、貴金属チップの耐消耗性が低下することを抑制することができるスパークプラグを提供することにある。

本発明のスパークプラグは、軸線方向に軸孔を有する絶縁体と、該絶縁体の軸孔の先端側に配設される中心電極と、前記絶縁体の周囲を取り囲む主体金具と、一端が該主体金具に接合される接地電極本体と、該接地電極本体の他端部に接合部を介して接合され、且つ前記中心電極と対向して前記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する貴金属チップとを有する接地電極と、を備えるスパークプラグにおいて、前記貴金属チップは前記接地電極本体の他端部の前記接地電極本体における前記中心電極と対向する側の面（以下、「内周面」という）に接合されており、前記貴金属チップの先端面と前記接合部との軸線方向の最短距離をｔとし、前記貴金属チップ及び前記接合部の表面積をＳｔ、前記接地電極本体の内周面と平行な仮想面に投影させたときに、前記貴金属チップ及び前記接合部の投影される面積をＳｗとしたとき、ｔ≧０．３ｍｍ、Ｓｔ／Ｓｗ≦７であり、前記接合部は、前記貴金属チップと前記接地電極本体とをレーザ溶接して形成されたものであり、前記接地電極本体の内周面を見たときに、前記貴金属チップの側面から前記接合部のうちもっとも前記接地電極の前記一端に近い外縁までの最短距離Ｌａが、前記貴金属チップの側面から前記接合部のうちもっとも前記接地電極の前記他端に近い外縁までの最短距離Ｌｂよりも大きいことを特徴とすることを特徴とするスパークプラグ。

本発明のスパークプラグは、貴金属チップの先端面と接合部との軸線方向の最短距離ｔが０．３ｍｍ以上とするように構成されている。貴金属チップの先端面と接合部との軸線方向の最短距離ｔを０．３ｍｍ以上とすることで、貴金属チップの先端面と、貴金属チップと接地電極本体との接合部との軸線方向の距離を十分に得ることができ、スワール流等の影響を受け火花が流されたとしても、接合部での飛火が少なくなり、貴金属チップが接地電極本体から脱落する虞が抑制することができる。なお、貴金属チップの先端面と接合部との軸線方向の最短距離をｔが０．３ｍｍ未満であると、スワール流等の影響を受けた火花による接合部での飛火が生じ、接合部での飛火を抑制する効果を得ることができず、貴金属チップの接地電極本体からの脱落を抑制することができないことがある。

さらに本発明のスパークプラグは、前記貴金属チップ及び前記接合部の表面積をＳｔ、前記接地電極本体の内周面を見たときの、前記貴金属チップ及び前記接合部の面積をＳｗとしたとき、Ｓｔ／Ｓｗ≦７であるように構成されている。上記のような貴金属チップと接合部との軸線方向の最短距離を０．３ｍｍ以上とする貴金属チップは、突き出し量が大きくなる。そして、この突き出し量が大きいスパークプラグは、貴金属チップの熱容量が増大し、貴金属チップの温度が上昇することで、貴金属チップの耐消耗性が低下する虞があった。そこで本発明のように、前記貴金属チップ及び前記接合部の表面積をＳｔ、前記貴金属チップ及び前記接合部の面積をＳｗとしたとき、Ｓｔ／Ｓｗ≦７とすることで、貴金属チップが燃焼ガスから受ける熱量が十分に少なくでき、又は、貴金属チップが燃焼ガスから受け取った熱を有効に接地電極本体に移動させることができ、貴金属チップの温度の上昇が抑制され、その結果、貴金属チップの耐消耗性が低下することを抑制することができる。なお、Ｓｔ／Ｓｗが７を越えると、上記のような、貴金属チップの温度の上昇を抑制することができず、貴金属チップの耐消耗性の低下を抑制することができないことがある。また、Ｓｔ／Ｓｗ≦３であることが望ましい。

なお、接地電極本体の内周面とは、接地電極本体における中心電極と対向する側の面のことである。また、貴金属チップ及び貴金属チップと接地電極本体との接合部の表面積Ｓｔとは、接地電極本体の内周面に接合された、貴金属チップを視認した際、表面に見える面積のことである。さらに、前記接地電極本体の内周面を見たときの、前記貴金属チップ及び前記接合部の面積をＳｗとは、接地電極本体の内周面と平行な仮想面に投影させたときに、貴金属チップ及び接合部が投影される面積のことである。
さらに、本発明のスパークプラグは、接合部が、前記貴金属チップと前記接地電極本体とをレーザ溶接して形成されたものであり、接地電極本体の内周面を見たときに、接地電極の一端側が他端側よりも大きい。このように、接合部が接地電極の一端側、すなわち主体金具に向かってより長く形成されていることで、貴金属チップが受け取った熱を有効に主体金具に移動させることができる。

さらに、本発明のスパークプラグは、主体金具の先端と中心電極の先端面との軸線方向の距離をＬｓが３ｍｍ以上とするように構成されている。このように中心電極の先端面と主体金具の先端との距離を従来よりも大きくする（言い換えれば、中心電極を突き出す）ことで、スパークプラグをエンジン等の内燃機関に取り付けた際に、スパークプラグの中心電極と接地電極で形成される火花放電ギャップが燃焼室の内部に設けられ、スパークプラグの着火性を向上させることができる。なお、主体金具の先端と中心電極の先端面との軸線方向の距離をＬｓが３ｍｍ未満となると、上記のように、着火性が向上する効果を得ることができないことがある。

ところで、上記のような中心電極を突き出したスパークプラグは、特に火花放電ギャップが燃焼室の内部に設けられるため、火花放電ギャップ間で形成される火花がスワール流等の影響を受け、火花が流されることがある。その結果、火花が貴金属チップ先端面から外れてしまい、接地電極本体と貴金属チップとの接合部での飛火が生じ、その結果、接合部が消耗してしまい、貴金属チップが接地電極本体から脱落する虞がある。

しかし、本発明のように、ｔ≧０．３ｍｍ、Ｓｔ／Ｓｗ≦７とすることで、上記のような中心電極を突き出したスパークプラグにおいても、有効に接合部が消耗することを抑制することができ、さらには、貴金属チップ自身の耐消耗性が低下することを抑制できる。

なお、本発明において、火花放電ギャップは２ｍｍ以下が好ましい。火花放電ギャップが２ｍｍを越えると、フラッシュオーバや失火等が発生する虞がある。よって、火花放電ギャップを２ｍｍ以下とすることで、放電電圧を下げる事ができ、火花放電ギャップで容易に放電することができる。

また、本発明のスパークプラグは、前記接地電極本体の前記内周面と外周面とに垂直な断面をとり、該断面のうち最小となる断面の断面積をＳｙとしたとき、Ｓｙ／Ｓｗ≧１であることが好ましい。貴金属チップから移動した熱は接地電極本体、主体金具、エンジンヘッドの順で移動していく。つまり、接地電極本体の熱容量が小さいと、貴金属チップから移動した熱を主体金具に移動させることができず、貴金属チップから熱を受け取ることができなくなり、貴金属チップの耐久性が低下する虞がある。よって、前記接地電極本体の前記内周面と外周面とに垂直な断面をとり、該断面のうち最小となる断面の断面積をＳｙとしたとき、Ｓｙ／Ｓｗ≧１とすることで、貴金属チップから受け取った熱を有効に主体金具に移動させることができ、貴金属チップの耐久性の低下を抑制することができる。なお、Ｓｙ／Ｓｗが１未満であると、上記効果を得ることができないことがある。
また、この断面Ｓｙは、接地電極の一端から接合部において、Ｓｙ／Ｓｗ≧１であることを意味する。

また、本発明のスパークプラグは、貴金属チップが比熱が０．５Ｊ／ｇｄｅｇ以下で、且つ融点が１５００℃以上の材質であることが好ましい。上記のような貴金属チップを用いることで、貴金属チップの耐久性をより向上させることができる。なお、具体的には、ＩｒやＰｔ等の合金が挙げられる。

ところで、中心電極側の発火部も接地電極側と同様に高温に曝されるため、中心電極の先端にも第２貴金属チップを有しているスパークプラグが知られている。このようなスパークプラグでは、第２貴金属チップの先端面と第２接合部との軸線方向の最短距離をＴとしたとき、ｔ＞Ｔであることが好ましい。一般的なスパークプラグでは、中心電極側よりも接地電極側の方に、火花放電ギャップ間で形成される火花がスワール流等の影響を受け、火花が貴金属チップ先端面から外れる現象が起こる可能性が多い。つまり、接地電極本体と貴金属チップとの接合部での飛火が生じる可能性が、中心電極本体と第２貴金属チップとの接合部での飛火が生じる可能性よりも大きくなる傾向にある。そこで、本発明のように、貴金属チップの先端面と接合部との軸線方向の距離ｔを、第２貴金属チップの先端面と第２接合部との軸線方向の最短距離をＴよりも大きくすることで、接地電極本体と貴金属チップとの接合部での飛火が生じる可能性を減少させることができる。よって、中心電極よりも損傷を受けやすい接地電極側においても、貴金属チップが接地電極本体から脱落するのを抑制することができる。

以下、本発明のいくつかの実施の形態を図面を用いて説明する。図１〜図３に示す本発明の一例たる抵抗体入りスパークプラグ１００は、筒状の主体金具１、先端部が突出するようにその主体金具１に嵌め込まれた絶縁体２、貴金属チップ３１を突出させた状態で絶縁体２の内側に設けられた中心電極３、その一端（接地電極の後端面）４２が主体金具１と接合され、他端（接地電極の先端面）４４近傍（他端部）の内周面４５に貴金属チップ４１が接合された接地電極４等を備えている。接地電極４は、貴金属チップ４１の先端面４１ａが、貴金属チップ３１の先端面３１ａと対向するように曲げられている。そして、貴金属チップ３１と貴金属チップ４１との間が火花ギャップｇとなっている。

主体金具１は炭素鋼等で形成され、図１に示すように、その外周面には、スパークプラグ１００を図示しないエンジンブロックに取付けるためのねじ部１２が形成されている。また、絶縁体２は、例えばアルミナあるいは窒化アルミニウム等のセラミック焼結体により構成され、その内部には自身の軸方向に沿って中心電極３を嵌め込むための貫通孔６を有している。貫通孔６の一方の端部側に端子金具８が挿入・固定され、同じく他方の端部側に中心電極３が挿入・固定されている。また、該貫通孔６内において端子金具８と中心電極３との間に抵抗体１５が配置されている。この抵抗体１５の両端部は、導電性ガラスシール層１６、１７を介して中心電極３と端子金具１３とにそれぞれ電気的に接続されている。

中心電極３は、ＩＮＣＯＮＥＬ６００（ＩＮＣＯ社の登録商標）等のＮｉ合金である。そして、中心電極３は、先端側が縮径されるとともにその先端面３１ａが平坦に構成され、ここに上記円板状の貴金属チップ重ね合わせ、さらにその接合面外縁部に沿ってレーザー溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接等により固着することにより接合部３３と共に第２貴金属チップ３１が形成される。上記第２貴金属チップ３１は、Ｐｔ、Ｉｒ及びＷを主成分とする金属にて構成される。具体的には、Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｒｈ等のＰｔ合金や、Ｉｒ−５ｗｔ％Ｐｔ、Ｉｒ−２０ｗｔ％Ｒｈ等のＩｒ合金が挙げられる。

接地電極４の一端４２は、主体金具１の先端面に対して溶接等により固着・一体化されている。一方、接地電極本体４ａの他端部の内周面４５には、貴金属チップ４１が接合しており、中心電極先端面（具体的には貴金属チップ３１）に対向している。貴金属チップ４１は、円板状乃至円柱状の貴金属チップを接地電極４の所定位置に設け、レーザー溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接等により固着することにより接合部４３と共に貴金属チップ４１が形成される。接地電極４の電極本体４ａは、ＩＮＣＯＭＥＬ６００である。貴金属チップ４１は、Ｐｔ、Ｉｒ及びＷを主成分とする金属にて構成される。具体的には、Ｐｔ−２０ｗｔ％Ｎｉ、Ｐｔ−２０ｗｔ％Ｒｈ等のＰｔ合金や、Ｉｒ−５ｗｔ％Ｐｔ、Ｉｒ−２０ｗｔ％Ｒｈ等のＩｒ合金が挙げられる。

このように、貴金属チップ３１、４１がＩｒやＰｔ等の比熱が０．５Ｊ／ｇｄｅｇ以下で、且つ融点が１５００℃以上の材質からなる合金にて形成されている。上記のような貴金属チップを用いることで、貴金属チップの耐久性をより向上させることができる。

また、図３に示されるように、接合部４３は、接地電極本体４ａの内周面４５を見たときに、接地電極４の一端４２側の長さ（図３におけるＬａ）が他端４４側の長さ（図３におけるＬｂ）よりも大きい。このように、接合部４３が接地電極４の一端４２側に向かって長く形成されていることで、貴金属チップ４１が受け取った熱を有効に主体金具１に伝導させることができる。なお、Ｌａ、Ｌｂは、貴金属チップ４１の側面から接合部４３の外縁４３ａ、４３ｂまでの最短距離のことを指す。４３ａは接合部４３のうちもっとも接地電極の一端４２（すなわち、主体金具１）に近い部分であり、４３ｂは接合部４３のうち接地電極の他端（先端面）４４にもっとも近い部分を示す。

また、図２に示される、貴金属チップ４１の先端面４１ａと接合部４３との軸線方向の最短距離ｔが、第２貴金属チップ３１の先端面３１ａと第２接合部３３との軸線方向の最短距離をＴよりも大きくなっている（本実施形態では、ｔ＝０．４５ｍｍ、Ｔ＝０．４ｍｍ）。これにより、接地電極本体４ａと貴金属チップ４１との接合部４３での飛火が生じにくく、接合部４３の損傷を減少させる事ができる。よって、さらに有効に貴金属チップ４１が接地電極本体４ａから脱落するのを抑制することができる。

さらに、本発明に係る実施例１〜４について説明する。

図１、図２に示す形状のスパークプラグ１００に関し、図２におけるＬｓの長さと着火限界の関係を、サンプルを用意して調査した。具体的には、Ｌｓの寸法を変化させることでＡ／Ｆがどのように変化するか調査した。なお、サンプルは、絶縁体２の材質として焼結アルミナセラミックを、中心電極３の電極本体３ａとしてＩＮＣＯＮＥＬ６００、貴金属チップ３１の材質として、Ｉｒ−２０ｗｔ％Ｒｈ、貴金属チップ４１の材質としてＰｔ−２０ｗｔ％Ｎｉを、それぞれ選定した。また、貴金属チップ４１の高さを０．８ｍｍ、直径をφ０．６ｍｍの円柱状とし、接地電極本体４ａの幅１．４ｍｍ、高さ２．５ｍｍとする。さらに、火花放電ギャップを１．１ｍｍとした。また、貴金属チップ４１は、レーザ溶接により、接地電極本体４ａに接合されている。そして、接合部４３の一端４２側の長さＬａは、１．２ｍｍ、接合部の他端４４側の長さＬｂは、０．４ｍｍである。主体金具１への放熱を効果的に行うために、接合部４３の一端４２側の長さＬａは、他端４４側の長さＬｂの２倍以上とされている。一方、第２貴金属チップ３１は、直径０．５５ｍｍとなっている。さらに、ｔ＝０．４５ｍｍ、Ｔ＝０．４ｍｍとなっている。

上記のように設定したスパークプラグ１００を、排気量１６００ｃｃ、４気筒のＤＯＨＣ型ガソリンエンジンに取り付け、吸気管圧を−３５０ｍｍＨｇとして着火性の試験を行った。本試験では、上記エンジン条件でＨＣスパイク法を用いており、ＨＣスパイク法にて失火が全体の１％となる値を着火限界と判断し、調査した。なお、本試験は、ＨＣ（ハイドロカーボン）が発生すると、エンジンが失火する事が知られている。結果を図４に示す。

図４に示すように、Ｌｓを３ｍｍ以上に設定したサンプルは、着火限界におけるＡ／Ｆが２０以上と高い値を示し、良好な着火性を得ることができた。ところが、Ｌｓが３ｍｍ未満に設定したサンプルは、Ａ／Ｆが２０未満となり、Ｌｓが０ｍｍに近づくにつれて、Ａ／Ｆが次第に低下してしまった。つまり、主体金具１の先端と中心電極３の先端面３１ａとの軸線方向の距離をＬｓが３ｍｍ以上とすれは、中心電極３を突き出すこととなり、スパークプラグ１００をエンジン等の内燃機関に取り付けた際に、スパークプラグ１００の中心電極３と接地電極４で形成される火花放電ギャップｇが燃焼室の内部に設けられることで、スパークプラグ１００の着火性を向上させることができる。

次に、スパークプラグ１００に関し、図２におけるｔの長さと溶接部への飛火の関係を、サンプルを用意して調査した。具体的には、Ｌｓの寸法を４ｍｍとするスパークプラグ１００において、ｔを変化させることで溶接部への飛火の頻度がどのように変化するか調査した。なお、サンプルは、絶縁体２の材質として焼結アルミナセラミックを、中心電極３の電極本体３ａとしてＩＮＣＯＮＥＬ６００、貴金属チップ３１の材質として、Ｉｒ−２０ｗｔ％Ｒｈ、貴金属チップ４１の材質としてＰｔ−２０ｗｔ％Ｎｉを、それぞれ選定した。また、貴金属チップ４１の直径をφ０．６ｍｍの円柱状とし、接地電極本体４ａの幅１．４ｍｍ、高さ２．５ｍｍとする。さらに、火花放電ギャップを１．１ｍｍとした。

上記のように設定したスパークプラグ１００を、流速８ｍｍ／ｓ、点火コイルのエネルギを４０ｍＪ、管内圧力を０．４ＭＰａとし、エンジンの燃焼室内を模擬した管内に取り付け、溶接部への飛火の頻度の机上試験を行った、具体的には、火花放電を５００回起こした時の溶接部の飛火の頻度を調査した。結果を図５に示す。

図５に示すように、ｔを０．３ｍｍ以上に設定したサンプルは、溶接部への飛火の頻度が２０％未満となり、絶縁体への飛火の頻度が少ない値を示した。ところが、ｔを０．３ｍｍ未満に設定したサンプルは、溶接部への飛火の頻度が２０％以上となり、さらには、ｔが０ｍｍに近づくにつれて、溶接部への飛火の頻度が次第に増加してしまった。つまり、貴金属チップ４１の先端面４１ａと接合部４３軸線方向の最短距離ｔを０．３ｍｍ以上とすることで、接合部４３での飛火が少なくなり、貴金属チップ４１が接地電極本体４ａから脱落する虞が抑制することができる。

次に、スパークプラグ１００に関し、ＳｔとＳｗとの関係を、サンプルを用意して調査した。具体的には、図２におけるＬｓの寸法を４ｍｍ、ｔの寸法を０．４５ｍｍとしたスパークプラグ１００において、ＳｔとＳｗの比率を変化させることで本体と貴金属チップとの温度差がどのように変化するか調査した。なお、サンプルは、絶縁体２の材質として焼結アルミナセラミックを、中心電極３の電極本体３ａとしてＩＮＣＯＮＥＬ６００、貴金属チップ３１の材質として、Ｉｒ−２０ｗｔ％Ｒｈ、貴金属チップ４１の材質としてＰｔ−２０ｗｔ％Ｎｉを、それぞれ選定した。また、貴金属チップ４１の直径をφ０．６ｍｍの円柱状とし、接地電極本体４ａの幅１．４ｍｍ、高さ２．５ｍｍとする。さらに、火花放電ギャップを１．１ｍｍとした。

上記のように設定したスパークプラグ１００を、排気量１６００ｃｃ、４気筒のＤＯＨＣ型ガソリンエンジンに取り付け、エンジン回転数５６００ｒｐｍでスロットル全開にて０．５時間運転を行った。そして、スパークプラグ１００の接地電極本体４ａと貴金属チップ４１の温度を計測し、温度差を調査した。結果を図６に示す。

なお、貴金属チップ４１及び接合部４３の面積Ｓｗは、接地電極本体４ａの内周面４５（図３の状態）をマイクロスコープ（製品名：株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−１００）を使って倍率２０倍で撮影し、０．１ｍｍ間隔でポイントを取ってそのポイントを結んだ線に囲まれた接合部４３の面積を計算した。また、貴金属チップ４１及び接合部４３の表面積Ｓｔは、まず、接地電極４の側面（図２の状態）を投影機でトレースを取り、接地電極本体４ａの内周面４５から突出している部位（突出部）の表面積をＣＡＤにより計算する。さらに、接合部のうち、接地電極本体４ａの内周面４５からの突出高さが僅かで側面から計測できない部分（平坦部）の表面積については、計算により求めた突出部の底面積を上記Ｓｗから減算したものとする。このようにして求めた突出部の表面積と平坦部の表面積とを加算した値をＳｔとする。

図６に示すように、Ｓｔ／Ｓｗを７以下に設定したサンプルは、接地電極本体４ａと貴金属チップ４１との温度差が８０℃以下となり、接地電極本体４ａと貴金属チップ４１との温度差が少ない値を示した。ところが、Ｓｔ／Ｓｗを７を越える値に設定したサンプルは、接地電極本体４ａと貴金属チップ４１との温度差が８０℃を越え、さらには、Ｓｔ／Ｓｗの値が大きくなるにつれて、接地電極本体４ａと貴金属チップ４１との温度差が次第に増加してしまった。つまり、貴金属チップ４１及び貴金属チップ４１と接地電極本体４ａとの接合部４３の表面積をＳｔ、先端面４１ａから接地電極本体４ａの内周面４５を見たときに、貴金属チップ４１の面積及び接地電極本体４ａと貴金属チップ４１との接合部４３の面積をＳｗとしたとき、Ｓｔ／Ｓｗ≦７とすることで、貴金属チップ４１が燃焼ガスから受ける熱量が十分に少なくでき、又は、貴金属チップ４１が燃焼ガスから受け取った熱を有効に接地電極本体４ａに移動させることができ、貴金属チップ４１の温度の上昇が抑制でき、貴金属チップ４１の耐消耗性が低下することを抑制することができる。

さらに、図６に示すように、Ｓｔ／Ｓｗを３以下に設定したサンプルは、接地電極本体４ａと貴金属チップ４１との温度差が０℃以下となり、接地電極本体４ａと貴金属チップ４１との温度差が極めて良好な値を示した。

なお、本発明においては、上述した具体的な実施形態及び実施例１〜４に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることができる。例えば、本発明のスパークプラグ１００において、貴金属チップ４１は円柱状であったが、これに限られず、円錐台状、角柱状、角錐台状であっても良い。

また、本発明のスパークプラグ１００において、中心電極３に貴金属チップ３１を設けたがこれに限られず、貴金属チップ３１が設けられていない中心電極３であってもよい。

また、本発明のスパークプラグ１００は、中心電極３または接地電極４は電極本体のみであるが、これに限らず、中心電極３の電極本体が表面に形成され、内部に金属芯が挿入されている、または接地電極４の電極本体が表面に形成され、内部に金属芯が挿入されていてもよい。そして、この場合の金属芯の材質は、Ｃｕ、Ａｇ等の単体または合金から形成されている。

本発明のスパークプラグ１００の実施形態１を示す正面断面図。図１の要部を示す正面断面図。図１の接地電極本体４ａの内周面４５を見た正面図。実施例１に係るスパークプラグ１００の着火性試験の結果を示すグラフである。実施例２に係るスパークプラグ１００の溶接部への飛火の頻度の結果を示すグラフである。実施例３に係るスパークプラグ１００の接地電極本体４ａと貴金属チップ４１との温度差の結果を示すグラフである。

符号の説明

１主体金具
２絶縁体
３中心電極
４接地電極
６貫通孔
３１貴金属チップ
４１貴金属チップ
１００スパークプラグ

Claims

軸線方向に軸孔を有する絶縁体と、
該絶縁体の軸孔の先端側に配設される中心電極と、
前記絶縁体の周囲を取り囲む主体金具と、
一端が該主体金具に接合される接地電極本体と、該接地電極本体の他端部に接合部を介して接合され、且つ前記中心電極と対向して前記中心電極との間に火花放電ギャップを形成する貴金属チップとを有する接地電極と、を備えるスパークプラグにおいて、
前記貴金属チップは前記接地電極本体の他端部の前記接地電極本体における前記中心電極と対向する側の面（以下、「内周面」という）に接合されており、
前記貴金属チップの先端面と前記接合部との軸線方向の最短距離をｔとし、前記貴金属チップ及び前記接合部の表面積をＳｔ、前記接地電極本体の内周面と平行な仮想面に投影させたときに、前記貴金属チップ及び前記接合部の投影される面積をＳｗとしたとき、
ｔ≧０．３ｍｍ
Ｓｔ／Ｓｗ≦７
であり、
前記接合部は、前記貴金属チップと前記接地電極本体とをレーザ溶接して形成されたものであり、
前記接地電極本体の内周面を見たときに、前記貴金属チップの側面から前記接合部のうちもっとも前記接地電極の前記一端に近い外縁までの最短距離Ｌａが、前記貴金属チップの側面から前記接合部のうちもっとも前記接地電極の前記他端に近い外縁までの最短距離Ｌｂよりも大きいことを特徴とすることを特徴とするスパークプラグ。
請求項１に記載のスパークプラグにおいて、
前記主体金具の先端と前記中心電極の先端面との軸線方向の距離をＬｓとしたとき、
Ｌｓ≧３ｍｍ
であることを特徴とするスパークプラグ。
請求項１乃至２のいずれか一項に記載のスパークプラグにおいて、
前記貴金属チップは、比熱が０．５Ｊ／ｇｄｅｇ以下で、且つ融点が１５００℃以上の材質であることを特徴とするスパークプラグ。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスパークプラグにおいて、
前記中心電極は、自身の先端に第２接合部を介して接合された第２貴金属チップを有し、
前記第２貴金属チップの先端面と前記第２接合部との軸線方向の最短距離をＴとしたとき、
ｔ＞Ｔ
であることを特徴とするスパークプラグ。