特許 7227933 スパークプラグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-14

(45)【発行日】2023-02-22

(54)【発明の名称】スパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/20 20060101AFI20230215BHJP

   H01T 13/32 20060101ALI20230215BHJP

【ＦＩ】

H01T13/20 B

H01T13/32

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020023208

(22)【出願日】2020-02-14

(65)【公開番号】P2021128869

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-02-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】樋口 寛治

(72)【発明者】

【氏名】西尾 直樹

【審査官】内田 勝久

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／０７６９６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－１３４２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９７０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２３７３６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｔ ７／００ － ２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端に第１放電面を有し、軸線に沿って延びる中心電極と、
前記中心電極を外周から保持する絶縁体と、
前記絶縁体を外周から保持する保持部材と、
接地電極と、を備え、
前記接地電極が、
棒状の電極母材と、
前記電極母材に中間部材を介して接合され、軸線方向において前記中心電極の前記第１放電面との間に間隙を形成する第２放電面を有する貴金属チップと、を有し、
前記電極母材が前記保持部材側の端部である一端部と前記貴金属チップ側の端部である他端部とを備え、前記保持部材から前記貴金属チップに向けて延設されているスパークプラグであって、
前記電極母材の前記他端部は、前記軸線方向において前記第１放電面と対向するチップ保持面を有し、前記中間部材は前記チップ保持面に接合されており、
前記中間部材の少なくとも一部が、前記電極母材から、前記電極母材の延設方向および前記軸線方向に対して垂直な方向に突出する突出部を有し、
前記貴金属チップの少なくとも一部は、前記突出部に接合されている、スパークプラグ。

【請求項2】

前記貴金属チップと前記中間部材との接合強度よりも、前記中間部材と前記電極母材との接合強度の方が大きい、請求項１に記載のスパークプラグ。

【請求項3】

前記中間部材が、前記電極母材の延設方向および前記軸線方向に対して垂直な２方向のうち一方にのみ突出している、請求項１または請求項２に記載のスパークプラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スパークプラグに関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関には、燃焼室内の混合気に着火するためのスパークプラグが備えられる。スパークプラグは、中心電極と、中心電極を保持する絶縁体と、絶縁体を保持する主体金具と、主体金具から延びる接地電極とを備えている。接地電極と中心電極との間で火花放電を生じさせると、電極間で火炎核が形成され、この火炎核が成長することで、混合気への着火が行われる。

【0003】

ここで、接地電極の電極母材上に中間部材を介して貴金属チップを取り付けたスパークプラグが知られている（特許文献１参照）。中間部材は、貴金属チップを電極母材に直接に取り付ける場合に生じ得る不具合の発生を低減するために用いられる。例えば、電極母材と貴金属チップとの熱膨張係数の差が大きい場合には、熱履歴によって電極母材から貴金属チップが剥がれてしまうことが懸念される。このような場合に、電極母材の熱膨張係数と貴金属チップの熱膨張係数の中間程度の熱膨張係数を有する中間部材を介在させることによって、貴金属チップの剥がれを避けることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－９１７５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のようなスパークプラグは、接地電極の主体金具からの延設方向が、燃焼室内の混合気の気流の流れる方向と交わるように、スパークプラグを燃焼室に取り付けているような場合がある。スパークプラグでは、燃焼室内の混合気の気流の影響により、接地電極と中心電極との間で生じる火花放電の経路が、接地電極と中心電極とを結ぶ最短経路から混合気の気流の流れる方向に大きく湾曲してしまうことがある。このような場合には、放電経路が長くなるために、火炎核の形成や成長のために比較的大きなエネルギーが必要となってしまい、着火性が低下することが懸念される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のスパークプラグは、軸線に沿って延びる中心電極と、前記中心電極を外周から保持する絶縁体と、前記絶縁体を外周から保持する保持部材と、接地電極と、を備え、前記接地電極が、棒状の電極母材と、前記電極母材に中間部材を介して接合され、軸線方向において前記中心電極との間に間隙を形成する放電面を有する貴金属チップと、を有し、前記電極母材が前記保持部材から前記貴金属チップに向けて延設されているスパークプラグであって、前記中間部材の少なくとも一部が、前記電極母材から、前記電極母材の延設方向および前記軸線方向に対して垂直な方向に突出する突出部を有し、前記貴金属チップの少なくとも一部は、前記突出部に接合されている。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、スパークプラグの着火性の低下を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態のスパークプラグの断面図である。

【図2】図２は、実施形態のスパークプラグの部分拡大断面図である。

【図3】図３は、実施形態の接地電極の先端部を示す部分拡大斜視図である。

【図4】図４は、実施形態の接地電極の先端部を示す部分拡大正面図である。

【図5】図５は、実施形態の接地電極の先端部を示す部分拡大平面図である。

【図6】図６は、電極母材と中間部材、および中間部材と貴金属チップの接合強度の試験方法を示す概略側面図である。

【図7】図７は、従来のスパークプラグにおいて、中心電極チップと貴金属チップとの間で生じる火花放電の経路を示す部分拡正面図である。

【図8】図８は、実施形態のスパークプラグにおいて、中心電極チップと貴金属チップとの間で生じる火花放電の経路を示す部分拡大正面図である。

【図9】図９は、実施形態２の接地電極の先端部を示す部分拡大斜視図である。

【図10】図１０は、実施形態２の接地電極の先端部を示す部分拡大平面図である。

【図11】図１１は、実施形態３の接地電極の先端部を示す部分拡大斜視図である。

【図12】図１２は、実施形態３の接地電極の先端部を示す部分拡大平面図である。

【図13】図１３は、実施形態４の接地電極の先端部を示す部分拡大斜視図である。

【図14】図１４は、実施形態４の接地電極の先端部を示す部分拡大平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
（１）本開示のスパークプラグは、軸線に沿って延びる中心電極と、前記中心電極を外周から保持する絶縁体と、前記絶縁体を外周から保持する保持部材と、接地電極と、を備え、前記接地電極が、棒状の電極母材と、前記電極母材に中間部材を介して接合され、軸線方向において前記中心電極との間に間隙を形成する放電面を有する貴金属チップと、を有し、前記電極母材が前記保持部材から前記貴金属チップに向けて延設されているスパークプラグであって、前記中間部材の少なくとも一部が、前記電極母材から、前記電極母材の延設方向および前記軸線方向に対して垂直な方向に突出する突出部を有し、前記貴金属チップの少なくとも一部は、前記突出部に接合されている。

【0010】

上記構成によれば、放電経路が混合気の気流の流れる方向（下流側）に湾曲した場合に、中間部材および貴金属チップの突出方向が放電経路の湾曲方向に沿うようにスパークプラグを設置することにより、中間部材および貴金属チップが突出していない場合と比較して、放電経路を短くすることができる。これにより、着火性の低下を回避することができる。

【0011】

（２）前記貴金属チップと前記中間部材との接合強度よりも、前記中間部材と前記電極母材との接合強度の方が大きくても構わない。

【0012】

貴金属チップに対して外力が加えられた場合には、電極母材との接合界面から中間部材が剥離し、貴金属チップが脱落することが懸念される。貴金属チップと中間部材との接合強度よりも、中間部材と電極母材との接合強度の方を大きくすることで、電極母材との接合界面から中間部材が剥離することを回避できる。

【0013】

（３）前記中間部材が、前記電極母材の延設方向および前記軸線方向に対して垂直な２方向のうち一方にのみ突出していても構わない。

【0014】

上記構成によれば、中間部材が電極母材の延設方向および前記軸線方向に対して垂直な２方向の双方に突出している場合と比較して、中間部材を小さくできる。これにより、発生した火炎核の成長エネルギーを、温度の低い中間部材が奪ってしまうことにより火炎核が消滅してしまう作用（消炎作用）を低減することができる。

【0015】

なお、本開示において、「前記電極母材の延設方向および前記軸線方向に対して垂直な方向」とは、電極母材の延設方向および軸線方向に対して９０°をなす方向のみならず、９０°から多少傾いた方向も含む意である。

【0016】

［本開示の実施形態１の詳細］
本開示のスパークプラグの具体例を、図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0017】

＜スパークプラグの全体構成＞
スパークプラグ１は内燃機関に取り付けられ、内燃機関の燃焼室内の混合気に着火するために用いられる。スパークプラグ１は、図１に示すように、中心電極２０と、絶縁体１０と、主体金具５０（保持部材の一例）と、端子電極４０と、抵抗体７０と、導電性のシール部材６０、８０と、接地電極３０と、を備える。図１の一点破線は、スパークプラグ１の軸線ＡＸを示している。以下の説明では、軸線ＡＸと平行な方向（図１のＺ軸方向）を軸線方向という。また、図１における下側をスパークプラグ１の先端側といい、図１における上側をスパークプラグ１の後端側という。

【0018】

＜中心電極＞
中心電極２０は、図１に示すように、軸線ＡＸに沿って延びる棒状の中心電極本体２１と、中心電極チップ２９と、を備えている。中心電極本体２１は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、例えば、ニッケル（Ｎｉ）製またはニッケル（Ｎｉ）が一番多く含まれる合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１等のＮｉ合金）製とされている。中心電極本体２１は、ＮｉまたはＮｉ合金で形成された母材と、その母材の内部に埋設された芯部と、を含む２層構造を有してもよい。この場合には、芯部は、例えば、母材よりも熱伝導性に優れる銅（Ｃｕ）製または銅（Ｃｕ）が一番多く含まれる合金で形成される。

【0019】

中心電極本体２１は、軸線方向の所定の位置に設けられた鍔部２４と、鍔部２４よりも後端側の部分である頭部２３と、鍔部２４よりも先端側の部分である脚部２５と、を備えている。

【0020】

中心電極チップ２９は、例えば、略円柱形状を有する部材であり、中心電極本体２１の先端（脚部２５の先端）に、例えば、レーザ溶接等の溶接によって接合されている。中心電極チップ２９は、図２に示すように、後述する貴金属チップ３３との間で火花ギャップを形成する第１放電面２９５を先端に有する。中心電極チップ２９は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や白金（Ｐｔ）などの高融点の貴金属または貴金属が一番多く含まれる合金で形成された中心電極チップとされている。中心電極チップ２９は、軸線ＡＸ上に位置している。

【0021】

＜絶縁体＞
絶縁体１０は、図１に示すように、軸線ＡＸに沿って延び、絶縁体１０を貫通する貫通孔である軸孔１２を有する略円筒状の部材である。絶縁体１０は、例えば、アルミナ等のセラミックスを用いて形成されている。絶縁体１０は、鍔部１９と、後端側胴部１８と、先端側胴部１７と、縮外径部１５と、脚長部１３と、を備えている。

【0022】

鍔部１９は、絶縁体１０における軸線方向の略中央に位置する部分である。後端側胴部１８は、鍔部１９よりも後端側に位置し、鍔部１９の外径よりも小さな外径を有している。先端側胴部１７は、鍔部１９よりも先端側に位置し、後端側胴部１８の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３は、先端側胴部１７よりも先端側に位置し、先端側胴部１７の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３の外径は、先端側ほど縮径され、スパークプラグ１が内燃機関（図示せず）に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。縮外径部１５は、脚長部１３と先端側胴部１７との間に形成され、後端側から先端側に向かって外径が縮径した部分である。

【0023】

絶縁体１０の内周側の構成は、後端側に位置する大内径部１２Ｌと、大内径部１２Ｌよりも先端側に位置し、大内径部１２Ｌよりも内径が小さな小内径部１２Ｓと、縮内径部１６と、を備えている。縮内径部１６は、大内径部１２Ｌと小内径部１２Ｓとの間に形成され、後端側から先端側に向かって内径が縮径した部分である。縮内径部１６の軸線方向の位置は、本実施形態では、先端側胴部１７の先端側の部分の位置である。

【0024】

絶縁体１０は、中心電極２０を外周から保持している。具体的には、中心電極本体２１は、絶縁体１０の軸孔１２の内部の先端側の部分に挿入されている。鍔部２４は、絶縁体１０の縮内径部１６によって、先端側から支持されている。すなわち、中心電極本体２１は、縮内径部１６に係止されている。脚部２５の先端側、すなわち、中心電極本体２１の先端側は、絶縁体１０の先端よりも先端側に突出している。

【0025】

＜主体金具＞
主体金具５０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼材）で形成され、内燃機関のエンジンヘッド（図示省略）にスパークプラグ１を固定するための円筒状の金具である。主体金具５０には、図１に示すように、軸線ＡＸに沿って貫通する貫通孔５９が形成されている。主体金具５０は、絶縁体１０を外周から保持している。すなわち、主体金具５０の貫通孔５９内に、絶縁体１０が挿入されている。絶縁体１０の後端は、主体金具５０の後端よりも後端側に突出している。

【0026】

主体金具５０は全体として、軸線ＡＸを中心として円筒状をなすように設けられている。主体金具５０の内部には、中心電極２０が絶縁保持されている。主体金具５０は、プラグレンチ等の工具が係合する六角柱形状の工具係合部５１と、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部５２と、工具係合部５１と取付ネジ部５２との間に形成された鍔状の座部５４と、を備えている。取付ネジ部５２の呼び径は、例えば、Ｍ８～Ｍ１４である。

【0027】

主体金具５０の取付ネジ部５２と座部５４との間には、図１に示すように、金属製の環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１が内燃機関に取り付けられた際に、スパークプラグ１と内燃機関（エンジンヘッド）との隙間を封止する。

【0028】

主体金具５０は、さらに、工具係合部５１の後端側に設けられた薄肉の加締部５３と、座部５４と工具係合部５１との間に設けられた薄肉の圧縮変形部５８と、を備えている。主体金具５０における工具係合部５１から加締部５３に至る部位の内周面と、絶縁体１０の後端側胴部１８の外周面と、の間に形成される環状の領域には、環状の線パッキン６、７が配置されている。当該領域における２つの線パッキン６、７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３の後端は、径方向内側に折り曲げられて、絶縁体１０の外周面に固定されている。主体金具５０の圧縮変形部５８は、製造時において、絶縁体１０の外周面に固定された加締部５３が先端側に押圧されることにより、圧縮変形する。圧縮変形部５８の圧縮変形によって、線パッキン６、７およびタルク９を介し、絶縁体１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。主体金具５０における取付ネジ部５２の内周側の位置に段部５６が形成されている。絶縁体１０の縮外径部１５は、環状の板パッキン８を介して段部５６によって押圧される。すなわち、板パッキン８は縮外径部１５と段部５６の間に挟持される。この結果、内燃機関の燃焼室内の混合気が、主体金具５０の絶縁体１０との隙間から外部に漏れることが、板パッキン８によって防止される。

【0029】

＜端子電極＞
端子電極４０は、図１に示すように、軸線方向に延びる棒状の部材である。端子電極４０は、絶縁体１０の軸孔１２に後端側から挿通され、軸孔１２内において、中心電極２０よりも後端側に位置している。端子電極４０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼）で形成され、端子電極４０の表面には、例えば、防食のために、Ｎｉなどのめっきが形成されている。

【0030】

端子電極４０は、軸線方向の所定位置に形成された鍔部４２と、鍔部４２よりも後端側に位置するキャップ装着部４１と、鍔部４２よりも先端側の脚部４３と、を備えている。端子電極４０のキャップ装着部４１は、絶縁体１０よりも後端側に露出している。端子電極４０の脚部４３は、絶縁体１０の軸孔１２に挿入されている。キャップ装着部４１には、図示しない高圧ケーブルが接続された図示しないプラグキャップが装着され、放電を発生するための高電圧が印加される。

【0031】

＜抵抗体およびシール部材＞
抵抗体７０は、図１に示すように、絶縁体１０の軸孔１２において端子電極４０の先端と中心電極２０の後端との間に配置されている。抵抗体７０は、例えば、１ＫΩ以上の抵抗値（例えば、５ＫΩ）を有し、火花発生時の電波ノイズを低減する機能を有する。抵抗体７０は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。

【0032】

軸孔１２における抵抗体７０の先端と中心電極２０の後端部との間には隙間が設定されており、この隙間は導電性のシール部材６０によって埋められている。一方、軸孔１２における抵抗体７０の後端と端子電極４０の先端部との間には隙間が設定されており、この隙間は導電性のシール部材８０によって埋められている。すなわち、シール部材６０は、中心電極２０と抵抗体７０とにそれぞれ接触し、中心電極２０と抵抗体７０とを離間している。シール部材８０は、抵抗体７０と端子電極４０とにそれぞれ接触し、抵抗体７０と端子電極４０とを離間している。このように、シール部材６０、８０は、中心電極２０と端子電極４０とを抵抗体７０を介して電気的、かつ、物理的に接続している。シール部材６０、８０は、導電性を有する材料、例えば、Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系等のガラス粒子と金属粒子（Ｃｕ、Ｆｅなど）とを含む組成物で形成されている。

【0033】

＜接地電極＞
接地電極３０は、図２に示すように、主体金具５０から延設された棒状の電極母材３１と、この電極母材３１に中間部材３２を介して接合された貴金属チップ３３とを備えている。

【0034】

電極母材３１は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、例えば、ニッケル（Ｎｉ）製またはニッケル（Ｎｉ）が一番多く含まれる合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１等のＮｉ合金）製とされている。電極母材３１は、ＮｉまたはＮｉ合金で形成された母材と、その母材の内部に埋設された芯部と、を含む複層構造を有してもよい。この場合には、芯部は、例えば、母材よりも熱伝導性に優れる銅（Ｃｕ）製または銅（Ｃｕ）が一番多く含まれる合金で形成される。

【0035】

中間部材３２は、図３に示すように、円板状であって、例えば、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とした合金、例えば、ニッケル（Ｎｉ）にアルミニウム（Ａｌ）やケイ素（Ｓｉ）を添加した合金により形成されている。

【0036】

貴金属チップ３３は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や白金（Ｐｔ）などの高融点の貴金属または貴金属が一番多く含まれる合金で形成されている。

【0037】

貴金属チップ３３は、図２、図４および図８に示すように、軸線ＡＸの近傍に位置しており、中心電極チップ２９に対して、軸線方向にやや離れた位置に配置されている。貴金属チップ３３は、図３に示すように、中間部材３２よりも直径が一回り小さな円柱状であって、図２に示すように、第２放電面３３５（放電面の一例）を有している。第１放電面２９５と第２放電面３３５との間には、図２および図８に示すように、軸線方向において間隙Ｇが形成されている。間隙Ｇは、放電が発生するいわゆる火花ギャップである。

【0038】

電極母材３１は、図２に示すように、主体金具５０に連なる一端部３１Ａと、貴金属チップ３３が中間部材３２を介して接合される他端部３１Ｂと、一端部３１Ａと他端部３１Ｂとを繋ぐ湾曲部３１Ｃとを備えている。一端部３１Ａは、主体金具５０の先端から軸線方向に沿って延びている。湾曲部３１Ｃは、一端部３１Ａの先端から、中心電極チップ２９の方を向く面が凹となるアーチ状に湾曲しつつ延びている。他端部３１Ｂは、湾曲部３１Ｃの先端から、軸線ＡＸに向かって延びている。他端部３１Ｂは、中心電極チップ２９の第１放電面２９５と対向するチップ保持面３１５を有している。

【0039】

中間部材３２は、チップ保持面３１５に例えば溶接によって接合されている。中間部材３２の一部は、図４および図５に示すように、電極母材３１から、この電極母材３１の延設方向（一端部３１Ａから他端部３１Ｂに向かう方向）、および軸線方向の双方に対して垂直な方向（図４のＹ軸方向）に突出する突出部３２Ａとなっている。なお、「垂直な方向」とは、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して９０°をなす方向のみならず、９０°から多少傾いた方向も含む意である。図４に示すように、中間部材３２は、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して垂直な２方向（図４のＹ１方向およびＹ２方向）のうち一方向にのみ突出していることが好ましい。本実施形態では、中間部材３２がＹ１方向に突出している例を示したが、中間部材３２がＹ２方向に突出していても構わない。

【0040】

貴金属チップ３３は、中間部材３２に、例えば溶接によって接合されている。貴金属チップ３３の一部は、図４および図５に示すように、突出部３２Ａに接合されている。これにより、貴金属チップ３３は、電極母材３１から、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して垂直な方向に突出している。但し、貴金属チップ３３は、主体金具５０における取付ネジ部５２の外周面を貴金属チップ３３の周囲まで延長した仮想面５２Ｖ（図１参照）よりも内側にあることを要する。貴金属チップ３３が仮想面５２Ｖよりも外側に位置していると、スパークプラグ１の内燃機関へのねじ付けに支障をきたすためである。

【0041】

混合気に着火する際には接地電極３０が高温状態となるため、貴金属チップ３３は、レーザ溶接によって接合されることが好ましい。レーザ溶接によって貴金属チップ３３の接合面を溶融することで、耐剥離性を向上させることができるためである。レーザ溶接を実施するためには、貴金属チップ３３の全周へのレーザ照射が必要となる。しかし、電極母材３１は上記したような湾曲形状を有しているため、一端部３１Ａおよび湾曲部３１Ｃが存在している側からは、貴金属チップ３３に対してレーザ照射を行うことが困難である。このため、まず中間部材３２に対して貴金属チップ３３をレーザ溶接によって接合し、その後、中間部材３２と電極母材３１とを例えば抵抗溶接によって接合することが好ましい。

【0042】

貴金属チップ３３と中間部材３２との接合強度の下限値は５０Ｎであることが好ましい。また、貴金属チップ３３と中間部材３２との接合強度よりも、中間部材３２と電極母材３１との接合強度の方が大きいことが好ましい。貴金属チップ３３に対して外力が加えられた場合には、電極母材３１との接合界面から中間部材３２が剥離し、貴金属チップ３３が脱落することが懸念される。貴金属チップ３３と中間部材３２との接合強度よりも、中間部材３２と電極母材３１との接合強度の方を大きくすることで、電極母材３１との接合界面から中間部材３２が剥離することを回避し、貴金属チップ３３が脱落することを回避できる。

【0043】

＜接合強度の試験方法＞
次に、貴金属チップ３３と中間部材３２との接合強度と、中間部材３２と電極母材３１との接合強度とを比較する試験方法について説明する。図６に示すように、貴金属チップ３３が中間部材３２を介して電極母材３１に接合された試験用の接地電極４０Ｔを準備する。治工具Ｊを貴金属チップ３３の側面（中間部材３２との接合面と垂直な面）に当接させる。この状態で、治工具Ｊを定速で、貴金属チップ３３と中間部材３２との接合面に平行な方向（図６の太矢印方向）に移動させる。貴金属チップ３３と中間部材３２との間、または、中間部材３２と電極母材３１との間で破断が生じた場合に、破断した瞬間の治工具Ｊから貴金属チップ３３に加えられていた力を接合強度とする。貴金属チップ３３と中間部材３２との間で破断が生じた時に、中間部材３２と電極母材３１との間で破断が生じていなければ、「貴金属チップ３３と中間部材３２との接合強度よりも、中間部材３２と電極母材３１との接合強度の方が大きい」と判断される。

【0044】

＜実施形態１の作用効果＞
上記のように本実施形態のスパークプラグ１は、軸線ＡＸに沿って延びる中心電極２０と、中心電極２０を外周から保持する絶縁体１０と、絶縁体１０を外周から保持する主体金具５０と、接地電極３０と、を備え、接地電極３０が、棒状の電極母材３１と、電極母材３１に中間部材３２を介して接合され、軸線方向において中心電極２０との間に間隙Ｇを形成する第２放電面３３５を有する貴金属チップ３３と、を有し、電極母材３１が主体金具５０から貴金属チップ３３に向けて延設されている。中間部材３２の少なくとも一部が、電極母材３１から、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して垂直な方向に突出する突出部３２Ａを有し、貴金属チップ３３の少なくとも一部は、突出部３２Ａに接合されている。

【0045】

上記のようなスパークプラグ１において、端子電極４０に高電圧が印加されると、第１放電面２９５と第２放電面３３５との間で火花放電が起こり、混合気が着火される。

【0046】

ここで、従来のスパークプラグ１００では、図７に示すように、中心電極チップ１０１と貴金属チップ１０２とが互いに対向し、共に軸線ＡＸ上に配置されていた。このようなスパークプラグ１００を用いて混合気への着火を行う際に、燃焼室内の混合気の流動によって、放電経路Ｐ１が、混合気の気流の下流側（図７の左側）に膨らむように湾曲されることがあった。このような事態が生じると、湾曲が生じない場合と比較して放電経路Ｐ１が長くなることによって、混合気への着火性が低下することが懸念された。

【0047】

本実施形態では、中間部材３２の少なくとも一部が、電極母材３１から、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して垂直な方向に突出する突出部３２Ａを有し、貴金属チップ３３の一部が突出部３２Ａに接合されている。このような構成によれば、図８に示すように、中間部材３２および貴金属チップ３３の突出方向が放電経路Ｐ２の膨らむ方向、すなわち混合気の気流の下流側（図９の左方向）と一致するようにスパークプラグ１を設置することにより、従来のスパークプラグ１００を使用した場合と比較して、放電経路Ｐ２を短くすることができる。これにより、着火性の低下を回避することができる。

【0048】

また、貴金属チップ３３と中間部材３２との接合強度よりも、中間部材３２と電極母材３１との接合強度の方が大きい。貴金属チップ３３に対して外力が加えられた場合には、電極母材３１との接合界面から中間部材３２が剥離し、貴金属チップ３３が脱落することが懸念される。貴金属チップ３３と中間部材３２との接合強度よりも、中間部材３２と電極母材３１との接合強度の方を大きくすることで、電極母材３１との接合界面から中間部材３２が剥離することを回避でき、貴金属チップ３３の脱落を回避できる。

【0049】

また、火花放電によって発生した火炎核の成長エネルギーを、温度の低い中心電極２０および接地電極３０が奪ってしまうために、火炎核が消滅してしまうことがある（消炎作用）。消炎作用をできるだけ小さくして、火炎核を早く大きく成長させることが、着火性能の向上につながる。本実施形態では、中間部材３２が、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して垂直な２方向のうち一方にのみ突出している。このような構成によれば、上記２方向の双方に突出している場合と比較して、中間部材３２を小さくできる。これにより、消炎作用を低減することができる。

【0050】

［本開示の実施形態２の詳細］
次に、実施形態１の接地電極３０の構成を変更した実施形態２について図９および図１０を参照しつつ説明する。実施形態１と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。実施形態２の接地電極１１０は、電極母材３１と、中間部材１１１と、貴金属チップ３３とを備えている。

【0051】

中間部材１１１は、実施形態１と同様の材質を有する円板状の部材であって、電極母材３１のチップ保持面３１５に例えば溶接によって接合されている。中間部材１１１の一部は、電極母材３１から、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して垂直な方向（図１０のＹ軸方向）に突出するとともに、電極母材３１における他端部３１Ｂの延設方向（図１０のＸ軸方向）にも突出する突出部１１１Ａとなっている。貴金属チップ３３は、中間部材３２に、例えば溶接によって接合されている。貴金属チップ３３の一部は、突出部１１１Ａに接合されており、これにより、貴金属チップ３３は、電極母材３１から、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して垂直な方向に突出するとともに、電極母材３１における他端部３１Ｂの延設方向にも突出している。

【0052】

［本開示の実施形態３の詳細］
次に、実施形態１の接地電極３０の構成を一部変更した実施形態３について、図１１および図１２を参照しつつ説明する。実施形態１と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。実施形態３の接地電極１２０は、電極母材３１と、中間部材１２１と、２つの貴金属チップ３３Ａ、３３Ｂとを備えている。

【0053】

中間部材１２１は、実施形態１と同様の材質を有しており、略楕円形の板状をなしている。中間部材１２１は、電極母材３１のチップ保持面３１５に例えば溶接によって接合されている。中間部材１２１の一部は、電極母材３１から、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して垂直な方向（図１２のＹ軸方向）に突出する突出部１２１Ａとなっている。

【0054】

２つの貴金属チップ３３Ａ、３３Ｂのそれぞれは、中間部材１２１に、例えば溶接によって接合されている。一方の貴金属チップ３３Ａは、突出部１２１Ａに接合されている。これにより、貴金属チップ３３Ａは、電極母材３１から、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して垂直な方向（図１１のＹ軸方向）に突出している。他方の貴金属チップ３３Ｂは、全体が、中間部材１２１において突出部１２１Ａではない部分に接合されており、電極母材３１から突出していない。他方の貴金属チップ３３Ｂは、軸線ＡＸ上に、中心電極チップ２９と対向して配置されている。

【0055】

このような構成の接地電極１２０を備えるスパークプラグは、中間部材１２１および一方の貴金属チップ３３Ａの突出方向が放電経路の湾曲方向と一致するように設置される。燃焼室内の混合気の流動によって、放電経路が湾曲される場合には、一方の貴金属チップ３３Ａと中心電極チップ２９との間で火花放電を発生させる。これにより、放電経路を短くし、着火性の低下を回避することができる。また、燃焼室内の混合気の流動が弱く、放電経路があまり湾曲しない場合には、他方の貴金属チップ３３Ｂと中心電極チップ２９との間で火花放電を発生させればよい。このように、混合気の流動の状態によって、２つの貴金属チップ３３Ａ、３３Ｂを使い分けることにより、放電経路が湾曲する場合、あまり湾曲しない場合の双方において、良好な着火性が得られる。

【0056】

［本開示の実施形態４の詳細］
次に、実施形態１の接地電極３０の構成を一部変更した実施形態４について、図１３および図１４を参照しつつ説明する。実施形態１と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。実施形態４の接地電極１３０は、電極母材３１と、中間部材１３１と、貴金属チップ３３とを備えている。

【0057】

中間部材１３１は、実施形態１と同様の材質を有しており、略楕円形の板状をなしている。中間部材１３１は、電極母材３１のチップ保持面３１５に例えば溶接によって接合されている。中間部材１３１の一部は、電極母材３１から、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して垂直な２方向（図１４のＹ１方向およびＹ２方向）のうち一方に突出する第１突出部１３１Ａ（突出部の一例）となっている。また他の一部は、電極母材３１から、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して垂直な２方向のうち他方に突出する第２突出部１３１Ｂ（突出部の一例）となっている。このように、中間部材３２が、電極母材３１の延設方向および軸線方向に対して垂直な２方向の双方に突出していても構わない。

【0058】

貴金属チップ３３は、中間部材１３１に、例えば溶接によって接合されている。貴金属チップ３３の一部は、第１突出部１３１Ａおよび第２突出部１３１Ｂのいずれかに接合されていればよい。本実施形態では、貴金属チップ３３の一部は、第１突出部１３１Ａに接合されている。また、図１４に示すように、貴金属チップ３３の一部が、中間部材１３１から突出していても構わない。

【0059】

［他の実施形態］
（１）上記実施形態では、貴金属チップの一部が突出部に接合されていたが、貴金属チップの全体が突出部に接合されていても構わない。

【0060】

（２）実施形態３では、１つの中間部材に２つの貴金属チップが接合されていたが、例えば、電極母材に複数の中間部材が接合され、各中間部材に１つずつの貴金属チップが接合されていても構わない。

【0061】

（３）上記実施形態では、中間部材３２と貴金属チップ３３とをレーザ溶接によって接合し、中間部材３２と電極母材３１とを抵抗溶接によって接合する例を示したが、部材間の接合方法は上記の方法に限るものではなく、例えば中間部材と貴金属チップとを抵抗溶接によって接合し、中間部材と電極母材とをレーザ溶接によって接合しても構わない。あるいは、中間部材と貴金属チップ、中間部材と電極母材をともにレーザ溶接によって接合してもよく、ともに抵抗溶接によって接合しても構わない。あるいは、レーザ溶接および抵抗溶接以外の接合方法によって接合を行っても構わない。

【符号の説明】

【0062】

１…スパークプラグ
５…ガスケット、６、７…線パッキン、８…板パッキン、９…タルク
１０…絶縁体、１２…軸孔、１２Ｌ…大内径部、１２Ｓ…小内径部、１３…脚長部、１５…縮外径部、１６…縮内径部、１７…先端側胴部、１８…後端側胴部、１９…鍔部
２０…中心電極、２１…中心電極本体、２３…頭部、２４…鍔部、２５…脚部、２９…中心電極チップ
３０…接地電極、３１…電極母材、３１Ａ…一端部、３１Ｂ…他端部、３１Ｃ…湾曲部、３２…中間部材、３２Ａ…突出部、３３…貴金属チップ、３３Ａ…一方の貴金属チップ、３３Ｂ…他方の貴金属チップ
４０…端子電極、４１…キャップ装着部、４２…鍔部、４３…脚部
５０…主体金具（保持部材）、５１…工具係合部、５２…取付ネジ部、５２Ｖ…仮想面、５３…加締部、５４…座部、５６…段部、５８…圧縮変形部、５９…貫通孔
６０…シール部材
７０…抵抗体
８０…シール部材
ＡＸ…軸線
Ｇ…間隙
Ｐ１、Ｐ２…放電経路

【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14】