JP2002324650A - スパークプラグおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中心電極と接地電極の火花放電部に貴金属チ
ップを接合してなるスパークプラグにおいて、接地電極
を短化して、その耐熱性及び強度を向上させるととも
に、接地電極におけるチップ接合部での放電を防止して
チップの接合信頼性を確保しつつ、高着火性を実現す
る。 【解決手段】 一端側が取付金具１０の一端部１１に接
合された接地電極４０の他端側が中心電極３０の一端部
３１に向かって中心電極の軸３３とは鋭角をなすように
延びており、接地電極他端面４３には柱状の接地電極側
チップ６０が接合されている。接地電極側チップ４０
は、接地電極他端面４３に向かう軸４４と交差した軸４
５の方向に沿って接地電極他端面４３から中心電極３０
側へ突出して延びており、中心電極側チップの軸５２と
接地電極側チップの軸６２とが交差またはねじれの位置
関係にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中心電極と接地電
極の火花放電部に貴金属等よりなるチップを接合してな
るスパークプラグおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のスパークプラグとしては、特開
昭５２−３６２３７号公報に記載のものが提案されてい
る。このスパークプラグの概略形状を図１９に示す。ま
ず、図１９（ａ）に示すものでは、中心電極Ｊ１の先端
部に接合された貴金属チップ（中心電極側チップ）Ｊ２
と、接地電極Ｊ３の先端部に接合された貴金属チップ
（接地電極側チップ）Ｊ４とが、中心電極Ｊ１の軸方向
と同一方向に沿って平行に配置されている。

【０００３】一方、図１９（ｂ）に示すものでは、中心
電極Ｊ１の先端部に接合された中心電極側チップＪ２
と、接地電極Ｊ３の先端部に接合された接地電極側チッ
プＪ４とが、中心電極Ｊ１の軸方向と直交する方向に沿
って平行に配置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
１９（ａ）に示すものでは、接地電極Ｊ３が長く、その
熱引きが悪いため、燃焼による受熱によって接地電極Ｊ
３の温度が高くなり、接地電極Ｊ３の耐熱性の悪化、強
度の低下、更には、放電部の消耗の増加が大きくなる。
そのため、接地電極における妥当な寿命が得られないと
いう問題がある。

【０００５】また、燃焼室内に発生する混合気流は、通
常、プラグの軸即ち中心電極Ｊ１の軸と直交する方向
（図１９（ｂ）中の矢印Ｙ方向）に発生するが、このと
き、両チップＪ２、Ｊ４間即ち放電ギャップにて着火後
形成された火炎核は、当該混合気流により接地電極Ｊ３
側へ流される場合がある。

【０００６】この場合、上記図１９（ｂ）に示すもので
は、中心電極Ｊ１と接地電極Ｊ３とが互いに平行に近接
して配置されているため、上記混合気流により接地電極
Ｊ３側へ流された火炎核が接地電極Ｊ３に接触して冷却
され、着火性能が低下するという問題が生じる。

【０００７】また、この種のスパークプラグとしては、
特開昭６１−４５５８３号公報に記載のものが提案され
ている。このスパークプラグの概略形状を図２０に示
す。図２０に示す様に、一端側が取付金具Ｊ５の一端部
に接合された接地電極Ｊ６は、その他端側が中心電極Ｊ
７の一端部に向かって中心電極Ｊ７の軸とは鋭角をなす
ように延びている。

【０００８】このものによれば、先端部側が中心電極の
軸と直交して中心電極の先端部に覆いかぶさるような形
状を有する通常の接地電極（上記図１９（ａ）参照）に
比べて、接地電極を短くでき、耐熱性及び強度は向上す
る。

【０００９】しかし、図２０に示すものでは、接地電極
側チップＪ８が接地電極Ｊ６の他端側の端面Ｊ６１の幅
内に位置した形で、中心電極側チップＪ９と対向して放
電ギャップを形成しているため、接地電極Ｊ６の他端側
と中心電極側チップＪ９との距離Ｊ１０を近いものとせ
ざるを得ない。

【００１０】そのため、放電ギャップにて着火後形成さ
れた火炎核が、上記混合気流により接地電極Ｊ６側へ流
された場合、接地電極Ｊ６に火炎核が冷却され、着火性
能が低下する。そればかりでなく、接地電極Ｊ６と接地
電極側チップＪ８との接合部が中心電極側チップＪ９に
近いため、当該接合部にて放電が発生し、接合部の信頼
性を確保できないという問題が生じる。

【００１１】本発明は上記問題に鑑み、中心電極と接地
電極の火花放電部に貴金属等よりなるチップを接合して
なるスパークプラグにおいて、接地電極を短化して、そ
の耐熱性及び強度を向上させるとともに、接地電極にお
けるチップ接合部での放電を防止してチップの接合信頼
性を確保しつつ、高着火性を実現することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、筒状の取付金具（１
０）と、この取付金具内に収納され一端部（３１）が取
付金具の一端部（１１）から露出して延びる中心電極
（３０）と、中心電極の一端部に接合され中心電極の軸
（３３）と同一方向に延びる中心電極側チップ（５０）
と、一端側が取付金具の一端部に接合され他端側が中心
電極の一端部に向かって延びる接地電極（４０）と、接
地電極の他端側の端面（４３）に接合され先端面（６
１）が中心電極側チップの先端面（５１）と放電ギャッ
プを介して対向するように延びる柱状の接地電極側チッ
プ（５０）とを備え、接地電極と取付金具との接合部断
面の重心および中心電極の軸を含む面を仮想面とし、こ
の仮想面に対して投影した時の実質的な接地電極の他端
側の端面に向かう軸（４４）と中心電極の軸とが鋭角と
なるように形成されており、接地電極側チップは、接地
電極の他端側の端面に向かう軸（４４）と交差した軸
（４５）の方向に沿って接地電極の他端側の端面から中
心電極側へ突出して延びており、中心電極側チップの軸
（５２）と接地電極側チップの軸（６２）とが交差また
はねじれの位置関係にあることを特徴としている。

【００１３】それによれば、一端側が取付金具の一端部
に接合された接地電極を、その他端側が中心電極の一端
部に向かって中心電極の軸とは鋭角をなすように延びる
ものとしているため、先端部側が中心電極の軸と直交し
て中心電極の先端部に覆いかぶさるような形状を有する
通常の接地電極に比べて、接地電極を短くでき、その耐
熱性及び強度を向上させることができる。

【００１４】また、柱状の接地電極側チップを、接地電
極の他端側の端面に向かう軸と交差した軸の方向に沿っ
て接地電極の他端側の端面から中心電極側へ突出して延
びるものとし、且つ、中心電極側チップの軸と接地電極
側チップの軸とが交差またはねじれの位置関係にあるよ
うにしているから、接地電極側チップの接合部と中心電
極側チップの先端面との距離を、接地電極側チップの先
端面と中心電極側チップの先端面との距離に比べて十分
に遠いものとすることができる。

【００１５】つまり、中心電極側チップの先端面と接地
電極側チップの接合部との距離よりも、両チップの先端
面間の距離が十分に近いため、実質的に、両チップの先
端面間でのみ放電が発生し、接地電極側チップの接合部
にて放電が発生するのを防止できる。

【００１６】また、上記構成に伴って、接地電極の他端
側と中心電極側チップの先端面との距離も、両チップの
先端面間で発生する火炎核の成長を接地電極が阻害しな
い程度に十分に遠くすることができる。

【００１７】従って、本発明によれば、接地電極を短化
して、その耐熱性及び強度を向上させるとともに、接地
電極におけるチップ接合部での放電を防止してチップの
接合信頼性を確保しつつ、高着火性を実現することがで
きる。

【００１８】ここで、中心電極側チップの軸（５２）と
接地電極側チップの軸（６２）との交差角度（θ２）
は、請求項２に記載の発明のように、５°以上７０°以
下であることが好ましい。

【００１９】これは、当該交差角度が５°未満である
と、接地電極の形状が、従来の中心電極に覆いかぶさる
接地電極のような形状に近くなり、接地電極の耐熱性及
び強度が急激に悪化し、一方、７０°より大であると、
接地電極の他端側が中心電極チップに近づきすぎて、火
炎核の成長を阻害し着火性の悪化を招くためである。

【００２０】また、請求項３に記載の発明では、筒状の
取付金具（１０）と、この取付金具内に収納され、一端
部（３１）が取付金具の一端部（１１）から露出して延
びる中心電極（３０）と、中心電極の一端部に接合さ
れ、中心電極の軸（３３）と同一方向に延びる中心電極
側チップ（５０）と、一端側が取付金具の一端部に接合
され、他端側が中心電極の一端部に向かって中心電極の
軸とは鋭角をなすように延びる接地電極（４０）と、接
地電極の他端側の端面（４３）または接地電極の他端側
における中心電極に対向した面（４６）に接合され、先
端面（６１）が中心電極側チップの先端面（５１）と放
電ギャップを介して対向するように延びる柱状の接地電
極側チップ（６０）とを備え、接地電極側チップは、接
地電極の他端側の端面に向かう軸（４４）と交差した軸
（４５）の方向に沿って、接地電極の他端側の端面から
前記中心電極側へ突出して延びており、中心電極側チッ
プの軸（５２）と接地電極側チップの軸（６２）との交
差角度（θ２）が５°以上７０°以下であり、接地電極
側チップの接地電極との接合部が、中心電極の軸方向に
おいて中心電極側チップの先端面よりも取付金具とは反
対側にあることを特徴とする。

【００２１】それによれば、請求項１の発明の効果と請
求項２の発明の効果とを備えたスパークプラグを提供す
ることができる。

【００２２】また、請求項４に記載の発明のように、接
地電極側チップ（６０）は、接地電極の他端側における
中心電極に対向した面（４６）から中心電極（３０）側
へ０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の長さ（Ｌ）にて突出
していることが好ましい。

【００２３】これは、当該長さ（Ｌ）を０．３ｍｍ未満
とすると、接地電極の他端側が中心電極チップに近づき
すぎて、火炎核の成長が阻害されやすくなり、一方、
１．５ｍｍより大であると、接地電極側チップ自身が長
すぎて熱引き性が悪化し、酸化消耗に弱くなりやすいた
めである。

【００２４】また、請求項５に記載の発明では、筒状の
取付金具（１０）と、この取付金具内に収納され一端部
（３１）が取付金具の一端部（１１）から露出して延び
る中心電極（３０）と、中心電極の一端部に接合され中
心電極の軸（３３）と同一方向に延びる中心電極側チッ
プ（５０）と、一端側が取付金具の一端部に接合され他
端側が中心電極の一端部に向かって延びる接地電極（４
０）と、接地電極の他端側における中心電極に対向した
面（４６）に接合され先端面（６１）が中心電極側チッ
プの先端面（５１）と放電ギャップを介して対向するよ
うに延びる柱状の接地電極側チップ（６０）とを備え、
接地電極と取付金具との接合部断面の重心および中心電
極の軸を含む面を仮想面とし、この仮想面に対して投影
した時の実質的な接地電極の他端側の端面に向かう軸
（４４）と中心電極の軸とが鋭角となるように形成され
ており、中心電極側チップの軸（５２）と接地電極側チ
ップの軸（６２）とが交差またはねじれの位置関係にあ
ることを特徴としている。

【００２５】つまり、上記請求項１の発明では、接地電
極側チップの接合部が、接地電極の他端側の端面（４
３）であったのに対し、本発明では、接地電極の他端側
における中心電極に対向した面（４６）としたことが相
違点である。それにより、本発明では、接地電極側チッ
プは、必然的に、接地電極との接合部から中心電極側チ
ップの方へ突き出した形となる。

【００２６】そして、本発明によっても、請求項１の発
明と同様に、接地電極を短くでき、その耐熱性及び強度
を向上させることができる。

【００２７】また、接地電極側チップが接地電極の他端
側における中心電極に対向した面から突出して延び、且
つ、中心電極側チップの軸と接地電極側チップの軸とが
交差またはねじれの位置関係にあるようにしているか
ら、接地電極側チップの接合部と中心電極側チップの先
端面との距離を、両チップの先端面間の距離に比べて十
分に遠いものとすることができる。

【００２８】そのため、上記請求項１の発明と同様に、
実質的に、両チップの先端面間でのみ放電が発生し、接
地電極側チップの接合部にて放電が発生するのを防止で
きるとともに、接地電極の他端側と中心電極側チップの
先端面との距離も、両チップの先端面間で発生する火炎
核の成長を接地電極が阻害しない程度に十分に遠くする
ことができる。

【００２９】従って、本発明によれば、接地電極を短化
して、その耐熱性及び強度を向上させるとともに、接地
電極におけるチップ接合部での放電を防止してチップの
接合信頼性を確保しつつ、高着火性を実現することがで
きる。

【００３０】なお、この請求項５に記載のスパークプラ
グにおいても、請求項６に記載の発明のように、中心電
極側チップの軸（５２）と接地電極側チップの軸（６
２）との交差角度（θ２）は、５°以上７０°以下であ
ることが好ましい。また、請求項７に記載の発明のよう
に、接地電極側チップ（６０）は、接地電極の他端側に
おける中心電極に対向した面（４６）から中心電極（３
０）側へ０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の長さ（Ｌ）に
て突出していることが好ましい。

【００３１】また、請求項８に記載の発明では、筒状の
取付金具（１０）と、この取付金具内に収納され一端部
（３１）が取付金具の一端部（１１）から露出して延び
る中心電極（３０）と、中心電極の一端部に接合されて
外方に延びる中心電極側チップ（５０）と、一端側が取
付金具の一端部に接合され他端側が中心電極の一端部に
向かって延びる接地電極（４０）と、接地電極の他端側
の端面（４３）に接合され先端面（６１）が中心電極側
チップの先端面（５１）と放電ギャップを介して対向す
るように延びる柱状の接地電極側チップ（６０）とを備
え、接地電極と取付金具との接合部断面の重心および中
心電極の軸（３３）を含む面を仮想面とし、この仮想面
に対して投影した時の実質的な接地電極の他端側の端面
に向かう軸（４４）と中心電極の軸とが鋭角となるよう
に形成されており、接地電極側チップは、接地電極の他
端側の端面に向かう軸（４４）と交差した軸（４５）の
方向に沿って接地電極の他端側の端面から中心電極側へ
突出して延びており、中心電極の軸と接地電極側チップ
の軸（６２）とが交差またはねじれの位置関係にあるこ
とを特徴としている。

【００３２】つまり、上記請求項１の発明では、中心電
極側チップの軸（５２）が、中心電極の軸（３３）と同
一方向であったのに対し、本発明では、中心電極側チッ
プの軸（５２）方向を、中心電極の軸（３３）と同一で
も異なっても良いものとしたことが相違点である。そし
て、本発明では、接地電極側チップの軸（６２）が、中
心電極の軸（３３）に対して交差またはねじれの位置関
係にあるようにしている。

【００３３】本発明によっても、請求項１の発明と同様
に、接地電極を短くでき、その耐熱性及び強度を向上さ
せることができる。

【００３４】そして、柱状の接地電極側チップを、接地
電極の他端側の端面に向かう軸と交差した軸の方向に沿
って接地電極の他端側の端面から中心電極側へ突出して
延びるものとし、且つ、中心電極の軸と接地電極側チッ
プの軸とが交差またはねじれの位置関係にあるようする
ことにより、請求項１の発明と同様に、接地電極側チッ
プの接合部と中心電極側チップの先端面との距離を、両
チップの先端面間の距離に比べて十分に遠いものとする
ことができる。

【００３５】そのため、上記請求項１の発明と同様に、
接地電極側チップの接合部における放電発生の防止、接
地電極による火炎核の成長の阻害防止がなされる。

【００３６】従って、本発明によれば、接地電極を短化
して、その耐熱性及び強度を向上させるとともに、接地
電極におけるチップ接合部での放電を防止してチップの
接合信頼性を確保しつつ、高着火性を実現することがで
きる。

【００３７】また、請求項９に記載の発明では、筒状の
取付金具（１０）と、この取付金具内に収納され一端部
（３１）が取付金具の一端部（１１）から露出して延び
る中心電極（３０）と、中心電極の一端部に接合されて
外方に延びる中心電極側チップ（５０）と、一端側が取
付金具の一端部に接合され他端側が中心電極の一端部に
向かって延びる接地電極（４０）と、接地電極の他端側
における中心電極に対向した面（４６）に接合され先端
面（６１）が中心電極側チップの先端面（５１）と放電
ギャップを介して対向するように延びる柱状の接地電極
側チップ（６０）とを備え、中心電極の軸と接地電極側
チップの軸（６２）とが交差またはねじれの位置関係に
あることを特徴としている。

【００３８】つまり、上記請求項８の発明では、接地電
極側チップの接合部が、接地電極の他端側の端面（４
３）であったのに対し、本発明では、接地電極の他端側
における中心電極に対向した面（４６）としたことが相
違点である。それにより、本発明では、接地電極側チッ
プは、必然的に、接地電極との接合部から中心電極側チ
ップの方へ突き出した形となる。

【００３９】このような本発明のスパークプラグによっ
ても、既に述べたのと同様の理由から、接地電極を短化
して、その耐熱性及び強度を向上させるとともに、接地
電極におけるチップ接合部での放電を防止してチップの
接合信頼性を確保しつつ、高着火性を実現することがで
きる。

【００４０】また、請求項８および請求項９に記載のス
パークプラグにおいても、上記と同様の理由から、請求
項１０に記載の発明のように、中心電極の軸（３３）と
接地電極側チップの軸（６２）との交差角度（θ２）は
５°以上７０°以下であることが好ましい。また、請求
項１１に記載の発明のように、接地電極側チップ（６
０）は、接地電極の他端側における中心電極に対向した
面（４６）から中心電極（３０）側へ０．３ｍｍ以上
１．５ｍｍ以下の長さ（Ｌ）にて突出していることが好
ましい。

【００４１】また、上記した請求項１〜請求項７に記載
のスパークプラグのように、中心電極側チップの軸（５
２）と接地電極側チップの軸（６２）とが交差またはね
じれの位置関係にある場合、火花消耗によって各チップ
の先端面の摩耗が均一ではなく、偏って摩耗（偏摩耗）
するため、放電ギャップが拡大しやすく、プラグ寿命が
短くなる恐れがある。

【００４２】単純には、チップの径を拡大する等、チッ
プを太くすることで、実用レベルの寿命（例えば、自動
車の走行距離にて１０万ｋｍ程度）を確保することが考
えられるが、この場合、太いチップによって放電時の火
炎核の成長が阻害されるため、着火性が犠牲となってし
まう。

【００４３】そこで、実用レベルのプラグ寿命を確保可
能な、摩耗しにくい両チップの関係について、さらに、
実験検討を進めた。その結果に基づいて、請求項１２お
よび請求項２０に記載の発明は、なされたものである。

【００４４】すなわち、請求項１２に記載の発明では、
請求項１〜請求項７に記載のスパークプラグにおいて、
中心電極側チップ（５０）の軸（５２）および接地電極
側チップ（６０）の軸（６２）の両軸を含む平面におい
て、中心電極側チップの軸をＹ軸、中心電極側チップの
先端面（５１）をＸ軸として、これらＸ軸とＹ軸との交
点を（０、０）とした座標平面を設定し、この座標平面
において、中心電極側チップの先端面における接地電極
（４０）への最近接点Ｂの座標を（−ｂ、０）とし、放
電ギャップの大きさをχとしたとき、接地電極側チップ
における中心電極側チップへの最近接点Ａの座標は（−
ｂ／２、χ）にて規定されており、さらに、座標平面と
直交する方向への中心電極側チップの軸と接地電極側チ
ップの軸との軸ズレ量、および、Ｘ軸方向への最近接点
Ａの振れ量が、接地電極側チップの径をｄとしたとき±
ｄ／２以下に収まっていることを特徴としている。

【００４５】それによれば、請求項１〜請求項７の発明
の効果を発揮できることに加えて、実用レベルのプラグ
寿命を確保可能な程度に、中心電極側チップおよび接地
電極側チップの摩耗を抑制することができる。

【００４６】例えば、放電ギャップの大きさを１．０５
ｍｍとした場合、上記チップの摩耗による放電ギャップ
の拡大は１．４ｍｍ以下である必要があるが、この場合
も、請求項１２に記載のスパークプラグによれば、実用
レベルのプラグ寿命期間において、摩耗による放電ギャ
ップの拡大を１．４ｍｍ以下に抑えることができる。

【００４７】また、請求項２０に記載の製造方法によれ
ば、請求項１２に記載のスパークプラグを適切に製造す
ることができる。

【００４８】ここで、請求項１〜請求項１２に記載のス
パークプラグにおいては、請求項１３に記載の発明のよ
うに、中心電極側チップ（５０）は、断面積が０．０７
ｍｍ ²以上０．７９ｍｍ²以下の柱状であり、接地電極側
チップ（６０）は、断面積が０．０７ｍｍ²以上１．１
３ｍｍ²以下の柱状であることが好ましい。

【００４９】これは、各チップにおいて、径が太すぎる
（断面積が大きすぎる）と火炎核に当たって、その成長
を阻害しやすく、一方、径が細すぎる（断面積が小さす
ぎる）とチップ自身の熱引き性が悪く消耗しやすくなる
ことから、チップの径が、着火性及びチップの耐熱性へ
及ぼす影響について検討した結果得られた好適な範囲で
ある。

【００５０】また、請求項１４に記載の発明のように、
接地電極（４０）は、その他端側の端面（４３）に向か
うに連れテーパ状に細くなっていることが好ましい。こ
のような形状とすれば、火炎核と接触する接地電極の面
積を小さくすることができ、より着火性を向上させるこ
とができる。

【００５１】また、請求項１５に記載の発明のように、
接地電極（４０）は、外層（４０ａ）がＮｉ合金、内層
（４０ｂ）が銅もしくは銅合金よりなるものにすること
ができる。熱伝導性の良好な銅もしくは銅合金を内包し
た接地電極を採用することにより、より熱引き性を向上
させることができ、好ましい。

【００５２】また、請求項１６に記載の発明のように、
中心電極側チップ（５０）および接地電極側チップ（６
０）としては、Ｐｔを主成分としＩｒ、Ｎｉ、Ｒｈ、
Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓの少なくとも一つが添加された合
金よりなるものにできる。より具体的には、請求項１７
に記載の発明のように、Ｐｔを主成分とし、５０重量％
以下のＩｒ、４０重量％以下のＮｉ、５０重量％以下の
Ｒｈ、３０重量％以下のＷ、４０重量％以下のＰｄ、３
０重量％以下のＲｕ、２０重量％以下のＯｓの少なくと
も一つが添加された合金を採用することができる。

【００５３】また、請求項１８に記載の発明のように、
中心電極側チップ（５０）および接地電極側チップ（６
０）としては、Ｉｒを主成分としＲｈ、Ｐｔ、Ｎｉ、
Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓの少なくとも一つが添加された合
金よりなるものでも良い。より具体的には、請求項１９
に記載の発明のように、Ｉｒを主成分とし、５０重量％
以下のＲｈ、５０重量％以下のＰｔ、４０重量％以下の
Ｎｉ、３０重量％以下のＷ、４０重量％以下のＰｄ、３
０重量％以下のＲｕ、２０重量％以下のＯｓの少なくと
も一つが添加された合金を採用することができる。

【００５４】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００５５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の第
１実施形態に係るスパークプラグ１００の全体構成を示
す半断面図である。また、図２は、本発明の要部を示す
もので、スパークプラグ１００における火花放電部近傍
の拡大図である。

【００５６】このスパークプラグ１００は、自動車用エ
ンジンの点火栓等に適用されるものであり、該エンジン
の燃焼室を区画形成するエンジンヘッド（図示せず）に
設けられたネジ穴に挿入されて固定されるようになって
いる。

【００５７】スパークプラグ１００は、導電性の鉄鋼材
料（例えば低炭素鋼等）等よりなる筒形状の取付金具１
０を有しており、この取付金具１０は、図示しないエン
ジンブロックに固定するための取付ネジ部１０ａを備え
ている。取付金具１０の内部には、アルミナセラミック
（Ａｌ₂Ｏ₃）等からなる絶縁体２０が固定されており、
この絶縁体２０の一端部２１は、取付金具１０の一端部
１１から露出するように設けられている。

【００５８】絶縁体２０の軸孔２２には中心電極３０が
固定されており、この中心電極３０は取付金具１０に対
して絶縁保持されている。中心電極３０は、例えば、内
材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基
合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構
成された円柱体で、図２に示すように、その細径化され
た一端部３１が、絶縁体２０の一端部２１から露出して
延びるように設けられている。

【００５９】一方、接地電極４０は、その一端部４１に
て取付金具１０の一端部１１に溶接により固定され、途
中で曲げられて、その他端部４２側が中心電極３０の一
端部３１に向かって中心電極の軸３３とは鋭角をなすよ
うに延びる柱状（例えば角柱）をなす。

【００６０】つまり、図２に示す様に、接地電極４０の
他端部４２側の端面（以下、接地電極他端面という）４
３に向かう軸４４と中心電極の軸３３とのなす角度θ１
が鋭角となっている。この接地電極４０は、例えば、Ｎ
ｉを主成分とするＮｉ基合金より構成されている。

【００６１】ここで、接地電極４０の接地電極他端面４
３に向かう軸４４は、接地電極４０と取付金具１０との
接合部（溶接部）断面の重心および中心電極の軸３３を
含む面を仮想面とし、この仮想面に対して投影した時の
実質的な接地電極４０の接地電極他端面４３に向かう軸
である。当該仮想面は、図２における紙面に平行な面と
なる。

【００６２】また、中心電極３０の一端部３１には、中
心電極の軸３３と同一方向に延びる貴金属等よりなる中
心電極側チップ５０が、レーザ溶接や抵抗溶接等により
接合されている。つまり、本実施形態では、中心電極の
軸３３は中心電極側チップ５０の軸５２でもある。な
お、本例では、中心電極の軸３３は中心電極側チップの
軸５２と一致しているが、一致していなくても同一方向
即ち平行関係にあれば良い。

【００６３】一方、接地電極他端面４３には、貴金属等
よりなる柱状の接地電極側チップ６０が接合されてお
り、この接地電極側チップ６０は、その先端面６１と中
心電極側チップ５０の先端面５１とが放電ギャップを介
して対向するように、中心電極側チップ５０の先端面５
１に向かって延びている。

【００６４】ここで、接地電極側チップ６０は、接地電
極他端面４３に向かう軸４４と交差した軸４５の方向に
沿って、接地電極他端面４３の幅よりも外側に突出して
延びている。つまり、本実施形態では、接地電極他端面
４３に向かう軸４４と交差した軸４５は、接地電極側チ
ップの軸６２でもある。

【００６５】そして、中心電極側チップの軸５２と接地
電極側チップの軸６２とが交差またはねじれの位置関係
にある。ここで、具体的には、中心電極側チップの軸５
２と接地電極側チップの軸６２との交差角度θ２（ねじ
れの場合も、図２中のθ２を交差角度とする）は５°以
上７０°以下であることが好ましい。

【００６６】また、図２から明らかなように、接地電極
側チップ６０の接地電極４０との接合部（溶接部）が、
中心電極の軸３３方向において中心電極側チップ５０の
先端面５１よりも取付金具１０とは反対側（図２中の上
側）にある。

【００６７】また、接地電極他端面４３に接合（溶接）
された接地電極側チップ６０が、接地電極４０の他端側
における中心電極３０に対向した面４６から中心電極３
０側へ突出する長さ（接地チップ突出長さ）Ｌは、０．
３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。

【００６８】また、中心電極側チップ５０は、柱状、円
板状等にすることができるが、断面積が０．０７ｍｍ²
以上０．７９ｍｍ²以下の柱状であることが好ましい。
これに合わせて本例の中心電極側チップ５０は、径φＤ
がφ０．３ｍｍ以上φ１．０ｍｍ以下の円柱としてい
る。

【００６９】また、柱状（棒状）の接地電極側チップ６
０は、断面積が０．０７ｍｍ²以上１．１３ｍｍ²以下の
柱状であることが好ましく、これに合わせて本例では、
径φｄがφ０．３ｍｍ以上φ１．２ｍｍ以下の円柱とし
ている。

【００７０】また、中心電極側チップ５０及び接地電極
側チップ６０の材質としては、Ｐｔ（白金）−Ｉｒ（イ
リジウム）、Ｐｔ−Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｔ−Ｎｉ（ニ
ッケル）、Ｉｒ−Ｒｈ、Ｉｒ−Ｙ（イットリウム）等の
合金のいずれか１種を採用することができる。

【００７１】更に言うならば、中心電極側チップ５０及
び接地電極側チップ６０の材質としては、Ｐｔを主成分
としＩｒ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓの少なく
とも一つが添加された合金よりなるものにできる。より
具体的には、Ｐｔを主成分とし、５０重量％以下のＩ
ｒ、４０重量％以下のＮｉ、５０重量％以下のＲｈ、３
０重量％以下のＷ、４０重量％以下のＰｄ、３０重量％
以下のＲｕ、２０重量％以下のＯｓの少なくとも一つが
添加された合金を採用することができる。

【００７２】また、中心電極側チップ５０及び接地電極
側チップ６０の材質としては、Ｉｒを主成分としＲｈ、
Ｐｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓの少なくとも一つが
添加された合金よりなるものを採用することができる。
より具体的には、Ｉｒを主成分とし、５０重量％以下の
Ｒｈ、５０重量％以下のＰｔ、４０重量％以下のＮｉ、
３０重量％以下のＷ、４０重量％以下のＰｄ、３０重量
％以下のＲｕ、２０重量％以下のＯｓの少なくとも一つ
が添加された合金を採用することができる。

【００７３】かかるスパークプラグ１００においては、
両チップ５０、６０の先端面５１、６１の間に形成され
た放電ギャップにおいて放電し、燃焼室内の混合気に着
火させる。着火後、放電ギャップに形成された火炎核
は、成長していき、燃焼室内にて燃焼が行われるように
なっている。

【００７４】ところで、本実施形態によれば、一端部４
１側が取付金具１０の一端部１１に接合された柱状の接
地電極４０を、その他端部４２側が中心電極３０の一端
部３１に向かって中心電極の軸３３とは鋭角（角度θ
１）をなすように延びるものとしている。

【００７５】つまり、上記した接地電極４０と取付金具
１０との接合部断面の重心および中心電極の軸３３を含
む仮想面に対して、投影した時の実質的な接地電極４０
の接地電極他端面４３に向かう軸４４と中心電極の軸３
３とが鋭角となるように形成されている。

【００７６】そのため、先端部側が中心電極の軸と直交
して中心電極の先端部に覆いかぶさるような形状を有す
る通常の接地電極（上記図１９（ａ）参照）に比べて、
接地電極４０を短化して熱引き性を良好にできる。従っ
て、接地電極４０の耐熱性を確保できるとともに、強度
の低下を防止することができる。

【００７７】さらに、接地電極４０を短化して熱引き性
を良好すれば、接地電極他端面４３に接合された接地電
極側チップ６０の温度も良好に低下させることができる
ため、接地電極側チップ６０の消耗も著しく軽減するこ
とができる。

【００７８】また、本実施形態では、柱状の接地電極側
チップ６０を、接地電極他端面４３に向かう軸４４と交
差した軸４５の方向に沿って接地電極他端面４３から中
心電極３０側へ突出して延びるものとし、且つ、中心電
極側チップの軸５２と接地電極側チップの軸６２とが交
差またはねじれの位置関係にあるようにしている。

【００７９】それにより、図２に示す様に、接地電極側
チップ６０の接合部と中心電極側チップ５０の先端面５
１との距離を、接地電極側チップ６０の先端面６１と中
心電極側チップ５０の先端面５１との距離に比べて十分
に遠いものとすることができる。

【００８０】つまり、中心電極側チップ５０の先端面５
１と接地電極側チップ６０の接合部との距離よりも、両
チップ５０、６０の先端面５１、６１間の距離が十分に
近いため、実質的に、両チップ５０、６０の先端面５
１、６１間でのみ放電が発生し、接地電極側チップ６０
と接地電極４０との接合部にて放電が発生するのを防止
できる。

【００８１】また、上記構成に伴って、接地電極４０の
他端部４２側と中心電極側チップ５０の先端面５１との
距離も十分に遠くすることができるため、両チップ５
０、６０の先端面５１、６１間で発生する火炎核が、接
地電極４０に当たって冷却され、その成長を阻害される
という不具合を抑制することができる。

【００８２】ちなみに、上記図１９（ｂ）に示す接地電
極Ｊ３では、その短化はなされているが、中心電極Ｊ１
と平行に近接しているため、火炎核が、接地電極Ｊ３に
当たってその成長を阻害されやすい。

【００８３】それに対して、本実施形態では、接地電極
４０が、その他端部４２側が中心電極の軸３３とは鋭角
をなすように延びるとともに、接地チップ突出長さＬの
分、中心電極側チップ５０の先端面５１から離れたもの
としているため、中心電極側チップ５０と接地電極４０
との間に、火炎核の成長に十分な空間を存在させること
ができる。

【００８４】このように、本実施形態のスパークプラグ
１００によれば、接地電極４０を短化して、その耐熱性
及び強度を向上させるとともに、接地電極４０における
チップ接合部での放電を防止して当該チップ６０の接合
信頼性を確保しつつ、高着火性を実現することができ
る。

【００８５】次に、両チップの軸５２、６２の交差角度
θ２を５°以上７０°以下とすること、接地チップ突出
長さＬを０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすること、お
よび、、中心電極側チップ５０を断面積が０．０７ｍｍ
²以上０．７９ｍｍ²以下の柱状（本例では、φ０．３ｍ
ｍ以上φ１．０ｍｍ以下の円柱）とすること、接地電極
側チップ６０を断面積が０．０７ｍｍ²以上１．１３ｍ
ｍ²以下の柱状（本例では、φ０．３ｍｍφ以上１．２
ｍｍ以下の円柱）とすることの根拠について述べる。

【００８６】これらの具体的数値は、スパークプラグ１
００において、取付ネジ部１０ａのネジ径を１４ｍｍ、
各チップ５０、６０をＩｒ−Ｒｈ合金の円柱体とし、各
チップ５０、６０の各電極３０、４０への接合をレーザ
溶接にて行ったものについて、着火性能評価試験及び接
地電極の耐熱性試験を行った結果、導出したものであ
る。

【００８７】ここで、着火性能評価試験は、エンジンと
して１８００ｃｃ、４気筒のものを用い、評価条件はア
イドリング、評価特性値は、リーン限界Ａ／Ｆ（失火し
ないような最も薄い混合気の空気／燃料比）を用いた。
また、接地電極の耐熱性試験は、エンジンとして２００
０ｃｃ、６気筒のものを用い、評価条件はＷＯＴ５６０
０ｒｐｍ（スロットル全開）、１００時間にて行った。

【００８８】まず、交差角度θ２を０°〜９０°まで種
々変えたものを作製した。一例を図３に示す。図３にお
いて、（ａ）は０°（比較例）、（ｂ）は１０°、
（ｃ）は４５°、（ｄ）は７０°、（ｅ）は９０°の例
である。

【００８９】図４は、交差角度θ２を種々変えた場合の
交差角度θ２（°）と接地電極４０の長さ（図３（ａ）
のＬ１に相当、単位ｍｍ）との関係を示す図である。図
４からわかるように、スパークプラグ１００において
は、交差角度θ２が大きくなるにつれて、接地電極４０
は短化される。

【００９０】また、上記した接地電極の耐熱性試験を行
った場合、接地電極４０の他端部４２には、熱酸化によ
り表面に酸化層が形成される。この酸化層の深さが小さ
いほど、耐熱性及び強度が良好である。

【００９１】図５は、上記した接地電極の耐熱性試験を
行った場合の交差角度θ２（°）と接地電極４０の他端
部４２の酸化層の深さ（接地電極先端の酸化層の深さ、
単位μｍ）との関係を調べた結果を示す図である。な
お、この場合、中心電極側チップ５０、接地電極側チッ
プ６０共にφ０．４ｍｍの円柱（断面積が０．１３ｍｍ
²の柱状体に相当）とした。

【００９２】図５からわかるように、交差角度θ２が５
°以上となれば、酸化層の深さを急激に低減することが
できる、すなわち、接地電極４０の耐熱性及び強度を大
幅に向上させることができる。これは、図４からもわか
るように、接地電極４０を大幅に短化できたことによ
る。

【００９３】また、交差角度θ２を種々変えた場合に、
上記着火性能試験を行った。図６は、このときの交差角
度θ２（°）とリーン限界Ａ／Ｆとの関係を示す図であ
る。図６からわかるように、交差角度θ２が７０°以下
で、着火性能が大幅に向上している。

【００９４】「課題」の欄にて述べたように、放電ギャ
ップにて着火後形成された火炎核は、燃焼室内にて中心
電極の軸３３と直交する方向に発生する混合気流によ
り、接地電極４０側へ流される。このとき、交差角度θ
２が大きくなると、接地電極４０の他端部４２側が中心
電極側チップ５０に近づきすぎて、火炎核の成長を阻害
しやすくなるが、このことが交差角度７０°より大とな
ると顕著に現れている。

【００９５】また、接地電極４０の他端部４２側が中心
電極チップ５０に近づきすぎると、チップ接合部にて放
電が起こりやすくなり、当該接合部の消耗が増加し、接
合の信頼性が大きく低下する。このように、図４〜図６
に示す結果に基づけば、交差角度θ２は５°以上７０°
以下であることが好ましく、より好ましくは１０°以上
６０°以下である。

【００９６】次に、円柱状の接地電極側チップ６０にお
いて、チップ径φｄ、上記接地チップ突出長さＬを種々
変えたものを作製し、上記着火性能試験を行った。な
お、このとき、交差角度θ２は４５°、中心電極側チッ
プ６０はφ０．４ｍｍの円柱とした。その結果を図７に
示す。

【００９７】図７では、チップ径φｄ（ｍｍ）を変え
て、接地チップ突出長さＬ（ｍｍ）を横軸、リーン限界
Ａ／Ｆを縦軸として示してある。図７から分かるよう
に、接地チップ突出長さＬが０．３ｍｍ以上、且つ、接
地電極側チップ６０の径φｄがφ１．２ｍｍ以下（断面
積が１．１３ｍｍ²以下の柱状である接地電極側チップ
に相当）のとき、高い着火性を確保できている。

【００９８】これは、接地チップ突出長さＬが０．３ｍ
ｍ未満であると接地電極４０の他端部４２側が中心電極
側チップ５０に近づきすぎて火炎核の成長が阻害されや
すくなること、及び、接地電極側チップ６０の径φｄが
φ１．２ｍｍより大であると火炎核が接地電極側チップ
６０に当たって成長が阻害されやすくなることのためで
ある。

【００９９】ただし、接地チップ突出長さＬが１．５ｍ
ｍ以上であると、接地電極側チップ６０が長すぎて熱引
きが悪化し、また、接地電極側チップ６０の径φｄがφ
０．３ｍｍ未満（断面積が０．０７ｍｍ²未満の柱状で
ある接地電極側チップに相当）であると、接地電極側チ
ップ６０が細すぎて熱引きが悪化し、接地電極側チップ
６０自身が高温となり、酸化消耗に弱くなるため、実用
的ではない。

【０１００】従って、接地チップ突出長さＬは０．３ｍ
ｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましく、接地電極
側チップ６０は、径φｄがφ０．３ｍｍ以上φ１．２ｍ
ｍ以下の円柱とすること、つまり、断面積が０．０７ｍ
ｍ²以上１．１３ｍｍ²以下の柱状とすることが好まし
い。

【０１０１】なお、より好ましい範囲は、接地チップ突
出長さＬが０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、接地電極側
チップ６０の径φｄがφ０．４ｍｍ以上φ１．０ｍｍ以
下、つまり、柱状体の断面積で言えば、０．１３ｍｍ²
以上０．７９ｍｍ²以下である。

【０１０２】次に、円柱状（円板状も含む）の中心電極
側チップ５０において、チップ径φＤを種々変えたもの
を作製し、上記着火性能試験を行った。なお、このと
き、交差角度θ２は４５°、接地電極側チップ６０の径
φｄはφ０．４ｍｍ、接地チップ突出長さＬは１．０ｍ
ｍとした。その結果を、チップ径φＤとリーン限界Ａ／
Ｆとの関係として図８に示す。

【０１０３】図８からわかるように、中心電極側チップ
５０のチップ径φＤがφ１．０ｍｍ以下（断面積が０．
７９ｍｍ²以下の柱状である中心電極側チップに相当）
であると、着火性が良好となっている。これは、中心電
極側チップ５０の径φＤがφ１．０ｍｍより大であると
火炎核が中心電極側チップ５０に当たって成長が阻害さ
れやすくなるためである。

【０１０４】ただし、中心電極側チップ５０のチップ径
φＤがφ０．３ｍｍ未満（断面積が０．０７ｍｍ²未満
の柱状である中心電極側チップに相当）であると、中心
電極側チップ５０が細すぎて熱引きが悪化し、中心電極
側チップ５０自身が高温となり、酸化消耗に弱くなるた
め、実用的ではない。よって、中心電極側チップ５０
は、φ０．３ｍｍ以上φ１．０ｍｍ以下の円柱とするこ
と、つまり、断面積が０．０７ｍｍ²以上０．７９ｍｍ²
以下の柱状とすることが好ましい。

【０１０５】（第２実施形態）図９は本発明の第２実施
形態に係るスパークプラグ２００における火花放電部近
傍の拡大図である。上記第１実施形態では、接地電極側
チップ６０の接合部が、接地電極４０の他端部４２側の
端面（接地電極他端面）４３であったのに対し、本実施
形態では、当該接合部を、接地電極４０の他端部４２側
における中心電極３０に対向した面４６としたことが相
違点である。

【０１０６】それにより、本実施形態では、接地電極側
チップ６０は、必然的に、接地電極４０との接合部から
（つまり、接地電極他端面４３の幅からはみ出して）中
心電極側チップ５０の方へ突き出した形となる。

【０１０７】そして、本実施形態においては、接地電極
側チップ６０を接地電極他端面４３に接合した上記第１
実施形態に比べて、接地電極４０の長さは多少長くなる
が、先端部側が中心電極の軸と直交して中心電極の先端
部に覆いかぶさるような形状を有する通常の接地電極に
比べて、接地電極４０を十分短くでき、その耐熱性及び
強度を向上させることができる。

【０１０８】また、接地電極側チップ６０が接地電極４
０の他端部４２側における中心電極３０に対向した面４
６から突出して延び、且つ、中心電極側チップの軸５２
と接地電極側チップの軸４５とが交差またはねじれの位
置関係にあるようにしているから、接地電極側チップ６
０の接合部と中心電極側チップ５０の先端面５１との距
離を、両チップ５０、６０の先端面５１、６１間の距離
に比べて十分に遠いものとすることができる。

【０１０９】そのため、上記第１実施形態と同様に、実
質的に、両チップ５０、６０の先端面５１、６１間での
み放電が発生し、接地電極側チップ６０の接合部にて放
電が発生するのを防止できる。それとともに、接地電極
４０の他端部４２側と中心電極側チップ５０の先端面５
１との距離も、両チップ５０、６０の先端面５１、６１
間で発生する火炎核の成長を接地電極４０が阻害しない
程度に十分に遠くすることができる。

【０１１０】従って、本実施形態によっても、接地電極
４０を短化して、その耐熱性及び強度を向上させるとと
もに、接地電極４０におけるチップ接合部での放電を防
止してチップ６０の接合信頼性を確保しつつ、高着火性
を実現することができる。

【０１１１】なお、本実施形態のスパークプラグ２００
においても、上記第１実施形態と同様の理由から、中心
電極の軸３３と接地電極側チップの軸６２との交差角度
θ２は、５°以上７０°以下であることが好ましく、接
地チップ突出長さＬは、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下
であることが好ましい。

【０１１２】要するに、本実施形態から言えることは、
接地電極側チップ６０は、接地電極４０の他端部４２側
の端面４３ではなく、接地電極４０の他端部４２側にお
ける中心電極３０に対向した面４６に接合しても良く、
この場合でも、接地電極側チップ６０を、接地電極他端
面４３に向かう軸４４と交差した軸の方向に沿って、チ
ップ接合部から中心電極３０の方へ突出して延びるよう
に配置させることができる。そして、中心電極側チップ
の軸５２と接地電極側チップの軸６２とが交差またはね
じれの位置関係にあるようにできる。

【０１１３】（第３実施形態）図１０は本発明の第３実
施形態に係るスパークプラグ３００における火花放電部
近傍の拡大図である。上記第１実施形態では、中心電極
側チップの軸５２が、中心電極の軸３３と同一方向であ
ったのに対し、本実施形態では、中心電極側チップの軸
５２の方向を、中心電極の軸３３と異なったものとし、
接地電極側チップの軸６２が、中心電極の軸３３に対し
て交差またはねじれの位置関係にあるようにしたことが
相違点である。なお、図示例では、軸４５及び両チップ
の軸５２、６２が一致している。

【０１１４】本実施形態においても、上記第１実施形態
と同様に、一端部４１側が取付金具１０の一端部１１に
接合された接地電極４０を、その他端部４２側が中心電
極３０の一端部３１に向かって中心電極の軸３３とは鋭
角をなすように延びるものとしているため、接地電極４
０を短くでき、その耐熱性及び強度を向上させることが
できる。

【０１１５】そして、柱状の接地電極側チップ４０を、
接地電極他端面４３に向かう軸４４と交差した軸４５の
方向に沿って接地電極他端面４３から中心電極３０側へ
突出して延びるものとし、且つ、中心電極の軸３３と接
地電極側チップの軸６２とが交差またはねじれの位置関
係にあるようにすることにより、図１０に示す様に、接
地電極側チップ６０の接合部と中心電極側チップ５０の
先端面５１との距離を、両チップ５０、６０の先端面５
１、６１間の距離に比べて十分に遠いものとすることが
できる。

【０１１６】そのため、本実施形態によっても、上記第
１実施形態と同様に、接地電極側チップ６０の接合部に
おける放電発生の防止、接地電極４０による火炎核の成
長の阻害防止がなされる。そして、接地電極４０を短化
して、その耐熱性及び強度を向上させるとともに、接地
電極４０におけるチップ接合部での放電を防止してチッ
プ６０の接合信頼性を確保しつつ、高着火性を実現する
ことができる。

【０１１７】なお、本実施形態のスパークプラグ３００
においても、上記第１実施形態と同様の理由から、交差
角度θ２は、５°以上７０°以下であることが好まし
く、接地チップ突出長さＬは、０．３ｍｍ以上１．５ｍ
ｍ以下であることが好ましい。

【０１１８】（第４実施形態）図１１は本発明の第４実
施形態に係るスパークプラグ４００における火花放電部
の拡大図である。本第４実施形態は、上記第３実施形態
に上記第２実施形態を組み合わせたものである。

【０１１９】即ち、図１１に示すように、第１実施形態
と比較した場合、接地電極側チップ６０の接合部を、接
地電極４０の他端部４２側における中心電極３０に対向
した面４６とし、且つ、中心電極側チップの軸５２の方
向を中心電極の軸３３と異なったものとし、接地電極側
チップの軸６２が、中心電極の軸３３に対して交差また
はねじれの位置関係にあるようにしても良い。

【０１２０】このようなスパークプラグ４００によって
も、既に述べたのと同様の理由から、接地電極４０を短
化して、その耐熱性及び強度を向上させるとともに、接
地電極４０におけるチップ接合部での放電を防止して接
地電極側チップ６０の接合信頼性を確保しつつ、高着火
性を実現することができる。

【０１２１】なお、本実施形態のスパークプラグ４００
においても、上記第１実施形態と同様の理由から、交差
角度θ２は、５°以上７０°以下であることが好まし
く、接地チップ突出長さＬは、０．３ｍｍ以上１．５ｍ
ｍ以下であることが好ましい。

【０１２２】要するに、上記の第３および第４実施形態
から言えることは、中心電極側チップの軸５２は、中心
電極の軸３３と同一または一致する方向でなくても良
く、外方に延びていれば良い。そして、この場合、接地
電極側チップの軸６２と中心電極の軸３３とが交差また
はねじれの位置関係に有れば良い。

【０１２３】（第５実施形態）図１２は本発明の第５実
施形態に係るスパークプラグ５００における火花放電部
近傍の拡大図である。

【０１２４】本実施形態は、上記第１、第２実施形態に
示した様な、中心電極側チップの軸５２が中心電極の軸
３３と同一方向であり且つ接地電極側チップの軸６２が
中心電極の軸３３に対して交差またはねじれの位置関係
にあるスパークプラグにおいて、両チップ５０、６０の
位置関係を独自の座標系を用いて規定したものである。
なお、図示例では、接地電極側チップ６０の接合部を、
接地電極４０の他端部４２側における中心電極３０に対
向した面４６としている。

【０１２５】ここにおいて、本実施形態では、次のよう
な座標平面を設定する。この座標平面は、中心電極側チ
ップ５０の軸５２および接地電極側チップ６０の軸６２
の両軸５２、６２を含む平面であり、この平面におい
て、中心電極側チップの軸５２をＹ軸、中心電極側チッ
プ５０の先端面５１をＸ軸として、これらＸ軸とＹ軸と
の交点Ｏを（０、０）とした座標平面である。

【０１２６】この座標平面においては、単位をｍｍとす
る。そして、中心電極側チップ５０の先端面５１におけ
る接地電極４０への最近接点Ｂの座標を（−ｂ、０）と
し、放電ギャップＧの大きさをχとしたとき、接地電極
側チップ６０における中心電極側チップ５０への最近接
点Ａの座標は（−ｂ／２、χ）にて規定されている。

【０１２７】本例では、両チップ５０、６０は柱形状で
あるが、この場合、接地電極側チップ６０の先端面６１
の端部に位置する最近接点Ａは、中心電極側チップ５０
の先端面５１における中心電極側チップの軸５２から中
心電極側チップ５０の半径ｂの１／２だけ接地電極４０
側へ寄り、且つ、中心電極側チップ５０の先端面５１か
ら中心電極側チップの軸５２に沿って放電ギャップＧの
大きさχだけ離れた位置に、位置することとなる。

【０１２８】さらに、上記のように規定された両チップ
５０、６０の位置関係においては、図１３に示す様な軸
ズレ量および振れ量について許容範囲が存在する。図１
３中の（ａ）は、図１２中のＯ点近傍拡大図、（ｂ）は
（ａ）の右視図である。ここで、上記座標平面と直交す
る方向（図１２における紙面垂直方向）をＺ軸（図１３
（ｂ）参照）とする。

【０１２９】そして、図１３（ｄ）に示す様に、Ｚ軸方
向への中心電極側チップの軸５２と接地電極側チップの
軸６２との軸ズレ量は、座標平面内にて両軸５２、６２
が一致している場合を基準として±ｄ／２（ｄは接地電
極側チップ６０の直径、単位：ｍｍ）以下である。さら
に、図１３（ｃ）に示す様に、Ｘ軸方向への最近接点Ａ
の振れ量も、−ｂ／２を中心として±ｄ／２以下であ
る。ただし、上記軸ズレおよび振れにおいて、最近接点
ＡのＹ座標すなわちχは一定である。

【０１３０】上記したような本実施形態における両チッ
プ５０、６０の位置関係は、チップの摩耗を抑制し、実
用レベルの寿命（例えば、自動車の走行距離にて１０万
ｋｍ程度）を確保する目的のために、決められたもので
ある。このような位置関係は、本発明者等の実験検討の
結果、得られたものであり、次に、限定するものではな
いが、その検討結果の一例を述べる。

【０１３１】中心電極側チップ５０および接地電極側チ
ップ６０の径（直径）ｄを、共に０．４ｍｍとし、初期
の放電ギャップＧの大きさχを１．０５ｍｍとし、中心
電極側チップの軸５２と接地電極側チップの軸６２との
交差角度θ２を２５°としたスパークプラグ５００につ
いて、上記軸ズレ量および振れ量を変化させて耐久試験
を行った。

【０１３２】耐久試験は、自動車の走行距離にて１０万
ｋｍ程度に相当する実機試験を行い、耐久試験後におけ
る放電ギャップＧの大きさを測定した。試験条件は、２
０００ｃｃ、６気筒エンジンで、５６００ｒｐｍ×１８
０時間、にて行った。

【０１３３】その結果を図１４に示す。図１４では、横
軸に軸ズレ量（単位：ｍｍ）、縦軸に摩耗後ギャップ
（耐久試験後における放電ギャップＧの大きさ、単位：
ｍｍ）をとり、振れ量（単位：ｍｍ）が０の場合と０．
４ｍｍの場合とを示している。

【０１３４】ここで、摩耗後ギャップが１．４ｍｍ以下
であれば、実用レベルを満足する。１．４ｍｍより放電
ギャップが大きくなると、点火コイルの発生電圧能力が
及ばず火花が飛ばない場合が発生するためである。図１
４から、軸ズレ量および振れ量が±０．２ｍｍ以下（接
地電極側チップの径ｄとしたとき±ｄ／２以下）であれ
ば、実用レベルのプラグ寿命期間において、おおよそ許
容摩耗量に抑えることができるといえる。また、図１４
に示す結果は、初期放電ギャップＧが１ｍｍ前後の通常
の範囲にて成立する。

【０１３５】以上、本第５実施形態によれば、上記第１
および第２実施形態と同様の効果を発揮できることに加
えて、実用レベルのプラグ寿命を確保可能な程度に、中
心電極側チップ５０および接地電極側チップ６０の摩耗
を抑制することができる。そして、さらに信頼性を向上
させたスパークプラグ５００を提供することができる。

【０１３６】また、本実施形態によれば、上記第１およ
び第２実施形態に記載のスパークプラグを製造するにあ
たって、上記座標平面を設定し、中心電極側チップ５０
の先端面５１における接地電極４０への最近接点Ｂの座
標を（−ｂ、０）とし、初期放電ギャップＧの大きさを
χとし、接地電極側チップ６０における中心電極側チッ
プ５０への最近接点Ａの座標が（−ｂ／２、χ）にて規
定されるように、両チップ５０、６０の位置関係を設定
し、さらに、この両チップの位置関係を設定するときの
許容範囲を、上記軸ズレ量および振れ量が±ｄ／２（ｄ
は接地電極側チップ６０の直径）以下としたスパークプ
ラグの製造方法を提供することができる。

【０１３７】（他の実施形態）次に、本発明の他の実施
形態として、種々の変形例を以下に示す。図１５は、接
地電極４０の形状を改良した第１の変形例を示す説明図
であり、（ｂ）は図２に対応した側面図、（ａ）は
（ｂ）の上視図である。図１５に示す様に、接地電極４
０は、その他端部４２側の端面４３に向かうに連れテー
パ状に細くなっていることが好ましい。このような形状
とすれば、火炎核と接触する接地電極４０の面積を小さ
くすることができ、より着火性を向上させることができ
る。

【０１３８】また、図１６は、接地電極４０の材質構成
を改良した第２の変形例を示す説明図（接地電極は断面
を示してある）である。図１６に示す様に、接地電極４
０は、外層４０ａがＮｉ合金、内層４０ｂが銅もしくは
銅合金よりなるものにすることができる。熱伝導性の良
好な銅もしくは銅合金を内包した接地電極４０を採用す
ることにより、より熱引き性を向上させることができ、
好ましい。

【０１３９】また、接地電極４０は、一端部４１側が取
付金具１０の一端部１１に接合され、他端部４２側が中
心電極３０の一端部３１に向かって中心電極の軸３３と
は鋭角をなすように延びるものであれば良く、図１７に
第３の変形例として示す様に、両端４１、４２の途中部
に曲げ部が無いものであってもよい。

【０１４０】また、接地電極側チップ６０は柱状である
が、その軸と直交する方向の断面形状は、図１８に示す
様に、（ａ）正方形、（ｂ）長方形、（ｃ）菱形、
（ｄ）三角形、（ｅ）楕円等であってもよい。要は、当
該断面積が０．０７ｍｍ²以上１．１３ｍｍ²以下の範囲
にあれば良い。

【０１４１】また、中心電極側チップ５０および接地電
極側チップ６０は、貴金属でなくても良いし、各電極母
材（中心電極３０や接地電極４０）と同一材料であって
も良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るスパークプラグの
半断面図である。

【図２】図１に示すスパークプラグにおける火花放電部
近傍の拡大図である。

【図３】交差角度θ２を種々変えた構成例を示す図であ
る。

【図４】交差角度θ２と接地電極の長さとの関係を示す
図である。

【図５】交差角度θ２と接地電極先端の酸化層の深さと
の関係を示す図である。

【図６】交差角度θ２とリーン限界Ａ／Ｆとの関係を示
す図である。

【図７】接地電極側チップの径を変えて接地チップ突出
長さＬとリーン限界Ａ／Ｆとの関係を調べた結果を示す
図である。

【図８】中心電極側チップの径とリーン限界Ａ／Ｆとの
関係を示す図である。

【図９】本発明の第２実施形態に係るスパークプラグに
おける火花放電部近傍の拡大図である。

【図１０】本発明の第３実施形態に係るスパークプラグ
における火花放電部近傍の拡大図である。

【図１１】本発明の第４実施形態に係るスパークプラグ
における火花放電部近傍の拡大図である。

【図１２】本発明の第５実施形態に係るスパークプラグ
における火花放電部近傍の拡大図である。

【図１３】軸ズレ量および振れ量の説明図である。

【図１４】軸ズレ量および振れ量と摩耗後ギャップとの
関係を示す図である。

【図１５】本発明の第１の変形例を示す説明図である。

【図１６】本発明の第２の変形例を示す説明図である。

【図１７】本発明の第３の変形例を示す説明図である。

【図１８】柱状の接地電極側チップの種々の断面形状を
示す図である。

【図１９】従来のスパークプラグの概略形状を示す説明
図である。

【図２０】もう一つの従来のスパークプラグの概略形状
を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…取付金具、１１…取付金具の一端部、３０…中心
電極、３１…中心電極の一端部、３３…中心電極の軸
（中心電極側チップの軸）、４０…接地電極、４３…接
地電極の他端部側の端面、４４…接地電極の他端部側の
端面に向かう軸、４５…接地電極の他端部側の端面に向
かう軸と交差した軸、４６…接地電極の他端部側におけ
る中心電極に対向した面、５０…中心電極側チップ、５
１…中心電極側チップの先端面、５２…中心電極側チッ
プの軸、６０…接地電極側チップ、６１…接地電極側チ
ップの先端面、６２…接地電極側チップの軸、Ｌ…接地
チップ突出長さ、θ２…交差角度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平松 浩己 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5G059 AA01 AA03 CC02 DD11 EE04 EE10 EE11 EE23

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の取付金具（１０）と、 この取付金具内に収納され、一端部（３１）が前記取付
   金具の一端部（１１）から露出して延びる中心電極（３
   ０）と、 前記中心電極の一端部に接合され、前記中心電極の軸
   （３３）と同一方向に延びる中心電極側チップ（５０）
   と、 一端側が前記取付金具の一端部に接合され、他端側が前
   記中心電極の一端部に向かって延びる接地電極（４０）
   と、 前記接地電極の他端側の端面（４３）に接合され、先端
   面（６１）が前記中心電極側チップの先端面（５１）と
   放電ギャップを介して対向するように延びる柱状の接地
   電極側チップ（６０）とを備え、 前記接地電極と前記取付金具との接合部断面の重心およ
   び前記中心電極の軸を含む面を仮想面とし、この仮想面
   に対して投影した時の実質的な前記接地電極の他端側の
   端面に向かう軸（４４）と前記中心電極の軸とが鋭角と
   なるように形成されており、 前記接地電極側チップは、前記接地電極の他端側の端面
   に向かう軸（４４）と交差した軸（４５）の方向に沿っ
   て、前記接地電極の他端側の端面から前記中心電極側へ
   突出して延びており、 前記中心電極側チップの軸（５２）と前記接地電極側チ
   ップの軸（６２）とが交差またはねじれの位置関係にあ
   ることを特徴とするスパークプラグ。
2. 【請求項２】 前記中心電極側チップの軸（５２）と前
   記接地電極側チップの軸（６２）との交差角度（θ２）
   は５°以上７０°以下であることを特徴とする請求項１
   に記載のスパークプラグ。
3. 【請求項３】 筒状の取付金具（１０）と、 この取付金具内に収納され、一端部（３１）が前記取付
   金具の一端部（１１）から露出して延びる中心電極（３
   ０）と、 前記中心電極の一端部に接合され、前記中心電極の軸
   （３３）と同一方向に延びる中心電極側チップ（５０）
   と、 一端側が前記取付金具の一端部に接合され、他端側が前
   記中心電極の一端部に向かって前記中心電極の軸とは鋭
   角をなすように延びる接地電極（４０）と、 前記接地電極の他端側の端面（４３）または前記接地電
   極の他端側における前記中心電極に対向した面（４６）
   に接合され、先端面（６１）が前記中心電極側チップの
   先端面（５１）と放電ギャップを介して対向するように
   延びる柱状の接地電極側チップ（６０）とを備え、 前記接地電極側チップは、前記接地電極の他端側の端面
   に向かう軸（４４）と交差した軸（４５）の方向に沿っ
   て、前記接地電極の他端側の端面から前記中心電極側へ
   突出して延びており、 前記中心電極側チップの軸（５２）と前記接地電極側チ
   ップの軸（６２）との交差角度（θ２）が５°以上７０
   °以下であり、 前記接地電極側チップの前記接地電極との接合部が、前
   記中心電極の軸方向において前記中心電極側チップの先
   端面よりも前記取付金具とは反対側にあることを特徴と
   するスパークプラグ。
4. 【請求項４】 前記接地電極側チップ（６０）は、前記
   接地電極の他端側における前記中心電極に対向した面
   （４６）から前記中心電極（３０）側へ０．３ｍｍ以上
   １．５ｍｍ以下の長さ（Ｌ）にて突出していることを特
   徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のスパ
   ークプラグ。
5. 【請求項５】 筒状の取付金具（１０）と、 この取付金具内に収納され、一端部（３１）が前記取付
   金具の一端部（１１）から露出して延びる中心電極（３
   ０）と、 前記中心電極の一端部に接合され、前記中心電極の軸
   （３３）と同一方向に延びる中心電極側チップ（５０）
   と、 一端側が前記取付金具の一端部に接合され、他端側が前
   記中心電極の一端部に向かって延びる接地電極（４０）
   と、 前記接地電極の他端側における前記中心電極に対向した
   面（４６）に接合され、先端面（６１）が前記中心電極
   側チップの先端面（５１）と放電ギャップを介して対向
   するように延びる柱状の接地電極側チップ（６０）とを
   備え、 前記接地電極と前記取付金具との接合部断面の重心およ
   び前記中心電極の軸を含む面を仮想面とし、この仮想面
   に対して投影した時の実質的な前記接地電極の他端側の
   端面に向かう軸（４４）と前記中心電極の軸とが鋭角と
   なるように形成されており、 前記中心電極側チップの軸（５２）と前記接地電極側チ
   ップの軸（６２）とが交差またはねじれの位置関係にあ
   ることを特徴とするスパークプラグ。
6. 【請求項６】 前記中心電極側チップの軸（５２）と前
   記接地電極側チップの軸（６２）との交差角度（θ２）
   は５°以上７０°以下であることを特徴とする請求項５
   に記載のスパークプラグ。
7. 【請求項７】 前記接地電極側チップ（６０）は、前記
   接地電極の他端側における前記中心電極に対向した面
   （４６）から前記中心電極（３０）側へ０．３ｍｍ以上
   １．５ｍｍ以下の長さ（Ｌ）にて突出していることを特
   徴とする請求項５または６に記載のスパークプラグ。
8. 【請求項８】 筒状の取付金具（１０）と、 この取付金具内に収納され、一端部（３１）が前記取付
   金具の一端部（１１）から露出して延びる中心電極（３
   ０）と、 前記中心電極の一端部に接合されて外方に延びる中心電
   極側チップ（５０）と、 一端側が前記取付金具の一端部に接合され、他端側が前
   記中心電極の一端部に向かって延びる接地電極（４０）
   と、 前記接地電極の他端側の端面（４３）に接合され、先端
   面（６１）が前記中心電極側チップの先端面（５１）と
   放電ギャップを介して対向するように延びる柱状の接地
   電極側チップ（６０）とを備え、 前記接地電極と前記取付金具との接合部断面の重心およ
   び前記中心電極の軸（３３）を含む面を仮想面とし、こ
   の仮想面に対して投影した時の実質的な前記接地電極の
   他端側の端面に向かう軸（４４）と前記中心電極の軸と
   が鋭角となるように形成されており、 前記接地電極側チップは、前記接地電極の他端側の端面
   に向かう軸（４４）と交差した軸（４５）の方向に沿っ
   て、前記接地電極の他端側の端面から前記中心電極側へ
   突出して延びており、 前記中心電極の軸と前記接地電極側チップの軸（６２）
   とが交差またはねじれの位置関係にあることを特徴とす
   るスパークプラグ。
9. 【請求項９】 筒状の取付金具（１０）と、 この取付金具内に収納され、一端部（３１）が前記取付
   金具の一端部（１１）から露出して延びる中心電極（３
   ０）と、 前記中心電極の一端部に接合されて外方に延びる中心電
   極側チップ（５０）と、 一端側が前記取付金具の一端部に接合され、他端側が前
   記中心電極の一端部に向かって延びる接地電極（４０）
   と、 前記接地電極の他端側における前記中心電極に対向した
   面（４６）に接合され、先端面（６１）が前記中心電極
   側チップの先端面（５１）と放電ギャップを介して対向
   するように延びる柱状の接地電極側チップ（６０）とを
   備え、 前記接地電極と前記取付金具との接合部断面の重心およ
   び前記中心電極の軸（３３）を含む面を仮想面とし、こ
   の仮想面に対して投影した時の実質的な前記接地電極の
   他端側の端面に向かう軸（４４）と前記中心電極の軸と
   が鋭角となるように形成されており、 前記中心電極の軸と前記接地電極側チップの軸（６２）
   とが交差またはねじれの位置関係にあることを特徴とす
   るスパークプラグ。
10. 【請求項１０】 前記中心電極の軸（３３）と前記接地
    電極側チップの軸（６２）との交差角度（θ２）は５°
    以上７０°以下であることを特徴とする請求項８または
    ９に記載のスパークプラグ。
11. 【請求項１１】 前記接地電極側チップ（６０）は、前
    記接地電極の他端側における前記中心電極に対向した面
    （４６）から前記中心電極（３０）側へ０．３ｍｍ以上
    １．５ｍｍ以下の長さ（Ｌ）にて突出していることを特
    徴とする請求項８ないし１０のいずれか一つに記載のス
    パークプラグ。
12. 【請求項１２】 前記中心電極側チップ（５０）の軸
    （５２）および前記接地電極側チップ（６０）の軸（６
    ２）の両軸を含む平面において、中心電極側チップの軸
    をＹ軸、前記中心電極側チップの先端面（５１）をＸ軸
    として、これらＸ軸とＹ軸との交点を（０、０）とした
    座標平面を設定し、 この座標平面において、前記中心電極側チップの先端面
    における前記接地電極（４０）への最近接点Ｂの座標を
    （−ｂ、０）とし、前記放電ギャップの大きさをχとし
    たとき、前記接地電極側チップにおける前記中心電極側
    チップへの最近接点Ａの座標は（−ｂ／２、χ）にて規
    定されており、 さらに、前記座標平面と直交する方向への前記中心電極
    側チップの軸と前記接地電極側チップの軸との軸ズレ
    量、および、前記Ｘ軸方向への前記最近接点Ａの振れ量
    が、前記接地電極側チップの径をｄとしたとき±ｄ／２
    以下に収まっていることを特徴とする請求項１ないし７
    のいずれか一つに記載のスパークプラグ。
13. 【請求項１３】 前記中心電極側チップ（５０）は、断
    面積が０．０７ｍｍ ²以上０．７９ｍｍ²以下の柱状であ
    り、前記接地電極側チップ（６０）は、断面積が０．０
    ７ｍｍ²以上１．１３ｍｍ²以下の柱状であることを特徴
    とする請求項１ないし１２のいずれか一つに記載のスパ
    ークプラグ。
14. 【請求項１４】 前記接地電極（４０）は、その他端側
    の端面（４３）に向かうに連れテーパ状に細くなってい
    ることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一つ
    に記載のスパークプラグ。
15. 【請求項１５】 前記接地電極（４０）は、外層（４０
    ａ）がＮｉ合金、内層（４０ｂ）が銅もしくは銅合金よ
    りなるものであることを特徴とする請求項１ないし１４
    のいずれか一つに記載のスパークプラグ。
16. 【請求項１６】 前記中心電極側チップ（５０）および
    前記接地電極側チップ（６０）は、Ｐｔを主成分としＩ
    ｒ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓの少なくとも一
    つが添加された合金であることを特徴とする請求項１な
    いし１５のいずれか一つに記載のスパークプラグ。
17. 【請求項１７】 前記中心電極側チップ（５０）および
    前記接地電極側チップ（６０）は、Ｐｔを主成分とし、
    ５０重量％以下のＩｒ、４０重量％以下のＮｉ、５０重
    量％以下のＲｈ、３０重量％以下のＷ、４０重量％以下
    のＰｄ、３０重量％以下のＲｕ、２０重量％以下のＯｓ
    の少なくとも一つが添加された合金であることを特徴と
    する請求項１６に記載のスパークプラグ。
18. 【請求項１８】 前記中心電極側チップ（５０）および
    前記接地電極側チップ（６０）は、Ｉｒを主成分としＲ
    ｈ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓの少なくとも一
    つが添加された合金であることを特徴とする請求項１な
    いし１５のいずれか一つに記載のスパークプラグ。
19. 【請求項１９】 前記中心電極側チップ（５０）および
    前記接地電極側チップ（６０）は、Ｉｒを主成分とし、
    ５０重量％以下のＲｈ、５０重量％以下のＰｔ、４０重
    量％以下のＮｉ、３０重量％以下のＷ、４０重量％以下
    のＰｄ、３０重量％以下のＲｕ、２０重量％以下のＯｓ
    の少なくとも一つが添加された合金であることを特徴と
    する請求項１８に記載のスパークプラグ。
20. 【請求項２０】 請求項１ないし７のいずれか一つに記
    載のスパークプラグを製造する方法であって、 前記中心電極側チップ（５０）の軸（５２）および前記
    接地電極側チップ（６０）の軸（６２）の両軸を含む平
    面において、中心電極側チップの軸をＹ軸、前記中心電
    極側チップの先端面（５１）をＸ軸として、これらＸ軸
    とＹ軸との交点を（０、０）とした座標平面を設定し、 この座標平面において、前記中心電極側チップの先端面
    における前記接地電極（４０）への最近接点Ｂの座標を
    （−ｂ、０）とし、前記放電ギャップの大きさをχとし
    たとき、前記接地電極側チップにおける前記中心電極側
    チップへの最近接点Ａの座標が（−ｂ／２、χ）にて規
    定されるように、前記両チップの位置関係を設定し、 さらに、前記両チップの位置関係を設定するときの許容
    範囲は、前記座標平面と直交する方向への前記中心電極
    側チップの軸と前記接地電極側チップの軸との軸ズレ
    量、および、前記Ｘ軸方向への前記最近接点Ａの振れ量
    が前記接地電極側チップの径をｄとしたとき±ｄ／２以
    下であることを特徴とするスパークプラグの製造方法。