JP2005203119A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【目的】 沿面放電を含む火花放電が生じる形態において、中心電極の先端部側周面の火花消耗を低減し、耐久性を向上させることができるスパークプラグを提供すること。
【構成】 スパークプラグ１００は、絶縁体１２０の先端面１２１に沿う沿面放電を経由して中心電極１３０の先端部側周面１３３に至る放電態様が生じる。そして、中心電極１３０は、先端部側周面１３３を構成し、Ｎｉを主成分とする外層部１３５と、先端部１３１の中心に内包され、外層部１３５よりも熱伝導性が高い良熱伝導芯部１４１とを有する。また、中心電極１３０は、絶縁体１２０の先端面１２１を含む仮想平面Ｅ上において、中心電極１３０の直径Ｄと良熱伝導芯部１４１の直径ｄとの関係がｄ≧０．５Ｄを満たし、かつ、外層部１３５の肉厚ｔを０．１５ｍｍ以上としてなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関し、特に、中心電極に熱伝導性が高い良熱伝導芯部を有し、絶縁体の先端面に沿う沿面放電を含む火花放電が生じるスパークプラグに関する。

従来より、中心電極に熱伝導性が高い良熱伝導芯部（芯材）を有するスパークプラグが知られている。例えば、特許文献１にそのようなスパークプラグが開示されている（図２、段落（００１１）等参照）。中心電極として内部に良熱伝導芯部（芯材）を配置するのは、燃焼室内部に露出した中心電極の側周部に受けた熱が良熱伝導芯部を通り、中心電極後端部から主体金具を介してエンジンヘッドに放熱することで、中心電極の耐酸化消耗性が向上するからである。
また、上記のような中心電極を備えたスパークプラグの中には、絶縁体の先端面に沿う沿面放電を含む火花放電が生じる形態のスパークプラグが知られている。例えば、特許文献２には、そのような形態のスパークプラグが開示されている（図２及びその説明箇所を参照）。

特開２００２−２６０８１７号公報 特開２００３−１７２１６号公報

しかしながら、沿面放電を含む火花放電が生じる形態の従来のスパークプラグでは、火花放電に伴い中心電極の先端部側周面が火花消耗することにより、中心電極の耐久性を大きく低下させていた。特に、中心電極のうち、絶縁体先端面の軸線方向の位置に対応する部位が消耗した。
このような中心電極の火花消耗を抑制する対策として、これまで中心電極の側周部を構成するＮｉ合金材の組成の改良を検討してきた。しかし、Ｎｉ合金材の組成の改良だけでは、中心電極の耐火花消耗性を向上させると、中心電極の耐酸化消耗性が低下するなど、中心電極に求められる各種性能を同時に十分に発揮できなかった。
また、別の対策として、中心電極の径を太くしＮｉ合金材の体積を増加させることで、中心電極の火花消耗が生じても、スパークプラグとしての性能を発揮させることも検討した。しかし、中心電極の径を太くすると、着火性が悪化したり、放電位置のバラツキが大きくなってラフアイドルが発生する場合があり、効果的な対策とはなり得なかった。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、沿面放電を含む火花放電が生じる形態のスパークプラグにおいて、中心電極の先端部側周面の火花消耗を低減し、中心電極の耐久性を向上させることができるスパークプラグを提供することを目的とする。

その解決手段は、筒状の主体金具と、前記主体金具によって周囲が取り囲まれ、軸線方向に軸孔を有する筒状の絶縁体と、自身の先端部が前記絶縁体の先端面から突出した状態で前記絶縁体の軸孔に保持された中心電極と、一端が前記主体金具に接続し、他端が前記中心電極の先端部側周面に対して火花放電間隙を隔てて配置された接地電極と、を備え、前記中心電極と前記接地電極との間に、前記絶縁体の先端面に沿う沿面放電を含む火花放電が発生するスパークプラグであって、前記中心電極は、この中心電極の少なくとも前記先端部側周面を構成し、Ｎｉを主成分とするＮｉ合金からなる外層部と、この中心電極の少なくとも前記先端部において、前記外層部に自身の側周面が包囲され、前記外層部よりも熱伝導性が高い良熱伝導芯部とを有し、前記絶縁体の先端面を含む仮想平面上において、前記中心電極の直径Ｄと前記良熱伝導芯部の直径ｄとの関係がｄ≧０．５Ｄを満たし、かつ、前記外層部の肉厚ｔを０．１５ｍｍ以上としてなるスパークプラグである。

このスパークプラグは、接地電極が中心電極の先端部側周面に対して火花放電間隙を隔てて配置され、絶縁体の先端面に沿う沿面放電を含む火花放電が中心電極と接地電極との間に生じる。このような沿面放電を含む火花放電が生じるスパークプラグは、前述したように、中心電極の先端部側周面における火花消耗が大きく、中心電極の耐久性が低い。
これに対し、本発明では、第１に、中心電極のうち、絶縁体の先端面から突出する先端部に、熱伝導性が高い良熱伝導芯部を配置している。第２に、軸線方向に見て絶縁体の先端面に一致する位置において、中心電極の直径Ｄと良熱伝導芯部の直径ｄとの関係をｄ≧０．５Ｄとしている。そして、第３に、この位置において、外層部の肉厚ｔを０．１５ｍｍ以上としている。

中心電極の火花消耗に対して中心電極の耐久性を上げるためには、火花消耗が起きてもスパークプラグとしての性能を発揮できるように、中心電極の側周部を構成するＮｉ合金のボリュームできるだけ確保するのがよいと考えられてきた。従って、中心電極の先端部にまで良熱伝導芯部を内包させることは、先端部のＮｉ合金のボリュームが少なくなるため、中心電極の耐久性が劣るのものと思われていた。
しかし、本発明者らが鋭意検討した結果、中心電極の先端部に良熱伝導芯部を配置することで、中心電極の先端部の熱引きが良好となり、中心電極の先端部の温度上昇が抑制され、中心電極の先端部側周面の火花消耗を低減できることが判った。更に、絶縁体の先端面を含む仮想平面上において、中心電極の直径Ｄと良熱伝導芯部の直径ｄとの関係をｄ≧０．５Ｄとすることで、即ち、外層部の肉厚をあえて薄くすることで、中心電極の先端部の熱引きが更に良くなり、中心電極の先端部の温度上昇が更によく抑えられる。その結果、中心電極の先端部側周面の火花消耗を更に効果的に低減できることが判った。また、絶縁体の先端面を含む仮想平面上において、外層部の肉厚ｔを０．１５ｍｍ以上とすることで、中心電極の先端部側周面に火花消耗が起きても、スパークプラグとしての性能を発揮する期間では、外層部が薄くなり過ぎたり、なくなることがなく、中心電極の耐久性に優れることが判った。このように、本発明のスパークプラグは、中心電極の先端部側周面の火花消耗を低減し、中心電極の耐久性を向上させることができる

更に、上記のスパークプラグであって、前記中心電極の直径Ｄと前記良熱伝導芯部の直径ｄとの関係がｄ≧０．７Ｄを満たしてなるスパークプラグとすると良い。

本発明によれば、中心電極の直径Ｄと良熱伝導芯部の直径ｄとの関係がｄ≧０．７Ｄである。このように、外層部の肉厚を更に薄くすることで、中心電極の先端部の熱引きが更に良くなり、中心電極の先端部の温度上昇が更に効果的に抑制される。従って、中心電極の先端部側周面の火花消耗を更に低減し、中心電極の耐久性を更に向上させることができる。

更に、上記のいずれかに記載のスパークプラグであって、前記良熱伝導芯部は、Ｃｕを主成分とするＣｕ合金からなるスパークプラグとすると良い。

本発明によれば、中心電極の良熱伝導芯部はＣｕを主成分とするＣｕ合金からなる。Ｃｕは熱伝導性が高いため、良熱伝導芯部の主成分をＣｕとすることで、中心電極の先端部の熱引きが更に良くなり、中心電極の先端部の温度上昇が更に効果的に抑制される。従って、中心電極の先端部側周面の火花消耗を更に低減し、中心電極の耐久性を更に向上させることができる。また、Ｃｕは比較的安価な素材であるため、スパークプラグを安価にできる利点がある。更に、Ｃｕは加工しやすいため、中心電極の製造が容易となり、スパークプラグを製造コストを低減できる。なお、本発明の「主成分」とは、含有される成分が５０％以上であることを指す。

更に、上記のいずれかに記載のスパークプラグであって、前記外層部は、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ及びＭｎのうち少なくとも１つ以上を含有するＮｉ合金からなるスパークプラグとすると良い。

本発明によれば、中心電極の外層部は、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ及びＭｎのうち少なくとも１つ以上を含有するＮｉ合金からなる。このようなＮｉ合金は、中心電極に求められる各種の性能に優れているが、中心電極の耐火花消耗性に関しては、それだけで十分な効果を発揮できるものではない。しかし、前述したように、中心電極の先端部に良熱伝導芯部を配置し、中心電極の直径Ｄと良熱伝導芯部の直径ｄとの関係をｄ≧０．５Ｄとし、更に、外層部の肉厚ｔを０．１５ｍｍ以上とすることで、中心電極の耐火花消耗性を向上させ、中心電極の耐久性を十分に向上させることができる。
なお、中心電極の外層部として上記Ｓｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ及びＭｎを併せて２０ｗｔ％以上添加したＮｉ合金を使用した場合、中心電極に求められる各種の性能に優れているが、中心電極の耐火花消耗性に関しては、十分発揮できるものではない。しかし、本発明を採用することで、更に有効に中心電極の耐火花消耗性を向上させ、中心電極の耐久性を十分に向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態のスパークプラグ１００の側面図を図１に、先端付近Ｂの部分拡大断面図を図２に示す。このスパークプラグ１００は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられて使用に供される内燃機関用のスパークプラグである。スパークプラグ１００は、主体金具１１０と、絶縁体１２０と、中心電極１３０と、２つの接地電極１５０とを備える。

主体金具１１０は、低炭素鋼等の金属からなり、筒状をなす。主体金具１１０は、スパークプラグ１００のハウジングを構成すると共に、その外周には、スパークプラグ１００をエンジンのシリンダヘッドに取り付けるための取付ねじ部１１３が形成され、また、取付けの際にスパナやレンチ等の工具を係合させるための六角状の軸断面形状をなす工具係合部１１５が設けられている。
絶縁体１２０は、アルミナ系セラミック等からなり、主体金具１１０によって周囲が取り囲まれ、軸線Ｃ方向に軸孔１２２を有する筒状をなす。絶縁体１２０の先端面１２１は、主体金具１１０の先端面１１１よりも軸線方向先端側（図１中下方及び図２中上方）に突出している。

中心電極１３０は、自身の先端部１３１が絶縁体１２０の先端面１２１から突出した状態で、絶縁体１２０の軸孔１２２に挿通され保持されている。中心電極１３０は、Ｎｉを主成分とするＮｉ合金からなり、先端面（先端部先端面）１３２と先端部側周面１３３を含む側周面１３４とを構成する外層部１３５と、この外層部１３５よりも熱伝導性が高い素材からなり、先端部１３１とその基端側において、中心電極１３０の中心に内包された（外層部１３５に自身の側周面が包囲された）良熱伝導芯部１４１とからなる。良熱伝導芯部１４１の先端は先細りの形状とされている。外層部１３５は、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ及びＭｎの少なくとも１つ以上を含有するＮｉ合金からなり、良熱伝導芯部１４１は、Ｃｕを主成分とするＣｕ合金からなる。
中心電極１３０は、絶縁体１２０の先端面１２１を含む仮想平面Ｅ上において、中心電極１３０の直径Ｄと良熱伝導芯部１４１の直径ｄとの関係がｄ≧０．５Ｄを満たしている。また、この仮想平面Ｅ上において、外層部１３５の肉厚ｔが０．１５ｍｍ以上確保されている。

２つの接地電極１５０は、それぞれ、一方の端部１５１が主体金具１１０の先端面１１１に溶接等により接合されると共に、他方の端部（先端部）１５３が側方に折り曲げられ、その先端面１５４が中心電極１３０の先端部側周面１３３に対して火花放電間隙（約１ｍｍ）を隔てて配置されている。また、これらの接地電極１５０は、中心電極１３０を間に挟んで対向する位置に設けられている。接地電極１５０は、９５％Ｎｉ合金等で構成されている。

更に、このスパークプラグ１００では、絶縁体１２０の先端部１２３が中心電極１３０の先端部側周面１３３と接地電極１５０の先端面１５４との間に挟まれる位置に配置されている。詳細には、絶縁体１２０の先端面１２１は、軸線Ｃ方向に見たとき、接地電極１５０の先端面１５４の先端側縁部１５４ｐと基端側縁部１５４ｑとの間に位置している。なお、中心電極１３０の先端部側周面１３３と接地電極１５０の先端面１５４との間隙を第１ギャップｇ１、絶縁体１２０の先端部側周面１２４と接地電極１５０の先端面１５４との間隙を第２ギャップｇ２とする。

次いで、このスパークプラグ１００を使用に供したときの様子について説明する。
このスパークプラグ１００は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられ、燃焼室に供給される混合気への着火源として使用される。スパークプラグ１００に放電用高電圧が印加されると、第１ギャップｇ１を隔てた中心電極１３０の先端部側周面１３３と接地電極１５０の先端面１５４との間で気中放電する火花放電が発生し、燃焼室内の混合気に着火を行う。また、絶縁体１２０の先端面１２１及び先端部側周面１２４に沿った沿面放電、並びに、第２ギャップｇ２を隔てた絶縁体の先端部側周面１２４と接地電極１５０の先端面１５４との間の気中放電が組み合わされた火花放電が発生し、燃焼室内の混合気に着火を行う。このように、本実施形態のスパークプラグ１００は、気中放電と沿面放電が生じる、いわゆるセミ沿面放電型のスパークプラグとして機能する。

このような沿面放電を含む火花放電が生じるスパークプラグ１００では、前述したように、中心電極１３０の先端部側周面１３３（特に、軸線Ｃ方向に見て絶縁体１２０の先端面１２１に対応する部位Ｆ）が火花放電によって大きく火花消耗して、中心電極１３０の耐久性が低下しやすい。
しかし、このスパークプラグ１００では、中心電極１３０のうち、絶縁体１２０の先端面１２１から突出する先端部１３１に、熱伝導性が高い良熱伝導芯部１４１を配置している。また、絶縁体１２０の先端面１２１を含む仮想平面Ｅ上において、中心電極１３０の直径Ｄと良熱伝導芯部１４１の直径ｄとの関係をｄ≧０．５Ｄとしている。更に、この仮想平面Ｅ上において、外層部１３５の肉厚ｔを０．１５ｍｍ以上確保している。

中心電極１３０の先端部１３１に良熱伝導芯部１４１を内包することで、中心電極１３０の先端部１３１の熱引きが良好となり、中心電極１３０の先端部１３１の温度上昇が抑制され、中心電極１３０の先端部側周面１３３の消耗を低減できる。更に、絶縁体１２０の先端面１２１の位置Ｅにおいて、中心電極１３１の直径Ｄと良熱伝導芯部１４１の直径ｄとの関係をｄ≧０．５Ｄとすることで、即ち、外層部１３５の肉厚ｔを薄くすることで、中心電極１３０の先端部１３１の熱引きが更に良くなり、中心電極１３０の先端部１３１の温度上昇が更によく抑えられる。その結果、中心電極１３０の先端部側周面１３３の火花消耗を更に効果的に低減できる。また、絶縁体１２０の先端面１２１を含む仮想平面Ｅ上において、外層部１３５の肉厚ｔを０．１５ｍｍ以上確保することで、中心電極１３０の先端部側周面１３３に火花消耗が起きても、スパークプラグ１００としての性能を発揮する期間では、外層部１３５が薄くなり過ぎたり、なくなることがなく、中心電極１３０の耐久性に優れる。このように、本実施形態のスパークプラグ１００は、中心電極１３０の先端部側周面１３３の火花消耗を低減し、中心電極１３０の耐久性を向上させることができる。

更に、中心電極１３０の直径Ｄと良熱伝導芯部１４１の直径ｄとの関係をｄ≧０．７Ｄとすると、中心電極１３０の先端部１３１の熱引きが更に良くなり、中心電極１３０の先端部１３０の温度上昇が更に効果的に抑制される。従って、中心電極１３０の先端部側周面１３３の火花消耗を更に低減し、中心電極１３０の耐久性を更に向上させることができる。

また、本実施形態では、中心電極１３０の良熱伝導芯部１４１はＣｕを主成分とするＣｕ合金からなる。Ｃｕは熱伝導性が高いため、良熱伝導芯部１４１の主成分をＣｕとすることで、中心電極１３０の先端部１３１の熱引きが更に良くなり、中心電極１３０の先端部１３１の温度上昇が更に効果的に抑制される。従って、中心電極１３０の先端部側周面１３３の火花消耗を更に低減し、中心電極１３０の耐久性を更に向上させることができる。また、Ｃｕは比較的安価な素材であるため、スパークプラグ１００を安価にできる利点がある。更に、Ｃｕは加工しやすいため、中心電極１３０の製造が容易となり、スパークプラグ１００を製造コストを低減できる。

また、本実施形態では、中心電極１３０の外層部１３５がＳｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ及びＭｎを少なくとも１つ以上含有するＮｉ合金からなるため、従来の形態では、中心電極１３０の耐火花消耗性に対して十分な効果を発揮できない。しかし、このようなＮｉ合金であっても、中心電極１３０を前述したような形態とすることで、中心電極１３０の耐火花消耗性を向上させ、中心電極１３０の耐久性を十分に向上させることができる。

（実施例１〜８）
本発明の効果を検証するために、実施形態に係る８種類のスパークプラグ１００（実施例１〜８）と、比較形態に係る５種類のスパークプラグ（比較例１〜５）をそれぞれ作製した。これらのスパークプラグ１００等は、表１に示すように、中心電極１３０等の直径Ｄ、外層部１３５等の肉厚ｔ、良熱伝導芯部（銅芯部）１４１等の直径ｄをそれぞれ変更している。

実施例１に係るスパークプラグ１００は、中心電極１３０の直径Ｄを２．５ｍｍ、外層部１３５の肉厚を０．１５ｍｍ、良熱伝導芯部１４１の直径ｄを２．２ｍｍとした。従って、中心電極１３０の直径Ｄに対する良熱伝導芯部１４１の直径ｄの比ｄ／Ｄは０．８８となる。
実施例２に係るスパークプラグ１００は、中心電極１３０の直径Ｄを２．５ｍｍ、外層部１３５の肉厚を０．２ｍｍ、良熱伝導芯部１４１の直径ｄを２．１ｍｍとした。従って、中心電極１３０の直径Ｄに対する良熱伝導芯部１４１の直径ｄの比ｄ／Ｄは０．８４となる。
実施例３に係るスパークプラグ１００は、中心電極１３０の直径Ｄを２．５ｍｍ、外層部１３５の肉厚を０．３ｍｍ、良熱伝導芯部１４１の直径ｄを１．９ｍｍとした。従って、中心電極１３０の直径Ｄに対する良熱伝導芯部１４１の直径ｄの比ｄ／Ｄは０．７６となる。
実施例４に係るスパークプラグ１００は、中心電極１３０の直径Ｄを２．５ｍｍ、外層部１３５の肉厚を０．４ｍｍ、良熱伝導芯部１４１の直径ｄを１．７ｍｍとした。従って、中心電極１３０の直径Ｄに対する良熱伝導芯部１４１の直径ｄの比ｄ／Ｄは０．６８となる。
実施例５に係るスパークプラグ１００は、中心電極１３０の直径Ｄを２．５ｍｍ、外層部１３５の肉厚を０．５ｍｍ、良熱伝導芯部１４１の直径ｄを１．５ｍｍとした。従って、中心電極１３０の直径Ｄに対する良熱伝導芯部１４１の直径ｄの比ｄ／Ｄは０．６０となる。
実施例６に係るスパークプラグ１００は、中心電極１３０の直径Ｄを２．５ｍｍ、外層部１３５の肉厚を０．６ｍｍ、良熱伝導芯部１４１の直径ｄを１．３ｍｍとした。従って、中心電極１３０の直径Ｄに対する良熱伝導芯部１４１の直径ｄの比ｄ／Ｄは０．５２となる。
実施例７に係るスパークプラグ１００は、中心電極１３０の直径Ｄを２．１ｍｍ、外層部１３５の肉厚を０．２ｍｍ、良熱伝導芯部１４１の直径ｄを１．７ｍｍとした。従って、中心電極１３０の直径Ｄに対する良熱伝導芯部１４１の直径ｄの比ｄ／Ｄは０．８１となる。
実施例８に係るスパークプラグ１００は、中心電極１３０の直径Ｄを２．１ｍｍ、外層部１３５の肉厚を０．５ｍｍ、良熱伝導芯部１４１の直径ｄを１．１ｍｍとした。従って、中心電極１３０の直径Ｄに対する良熱伝導芯部１４１の直径ｄの比ｄ／Ｄは０．５２となる。

比較例１に係るスパークプラグは、中心電極の直径Ｄを２．５ｍｍ、外層部の肉厚ｔを０．１ｍｍ、良熱伝導芯部の直径ｄを２．３ｍｍとした。従って、中心電極の直径Ｄに対する良熱伝導芯部の直径ｄの比ｄ／Ｄは０．９２となる。
比較例２に係るスパークプラグは、中心電極の直径Ｄを２．５ｍｍ、外層部の肉厚ｔを１ｍｍ、良熱伝導芯部の直径ｄを０．５ｍｍとした。従って、中心電極の直径Ｄに対する良熱伝導芯部の直径ｄの比ｄ／Ｄは０．２０となる。
比較例３に係るスパークプラグは、中心電極の直径Ｄを２．５ｍｍ、外層部の肉厚ｔを１．２５ｍｍ、良熱伝導芯部の直径ｄを０ｍｍとした。即ち、中心電極の先端部に良熱伝導芯部が存在しないスパークプラグとした。
比較例４に係るスパークプラグは、中心電極の直径Ｄを２．１ｍｍ、外層部の肉厚ｔを０．１ｍｍ、良熱伝導芯部の直径ｄを１．９ｍｍとした。従って、中心電極の直径Ｄに対する良熱伝導芯部の直径ｄの比は０．９０となる。
比較例５に係るスパークプラグは、中心電極の直径Ｄを２．１ｍｍ、外層部の肉厚ｔを０．６ｍｍ、良熱伝導芯部の直径ｄを０．９ｍｍとした。従って、中心電極の直径Ｄに対する良熱伝導芯部の直径ｄの比ｄ／Ｄは０．４３となる。

次に、これら１３種類のスパークプラグ１００等について、中心電極１３０等の耐久性試験（耐消耗性試験）を行った。具体的には、排気量２５００ｃｃのガソリンエンジンにスパークプラグを取り付け、エンジンの回転数を５０００ｒｐｍに保って、３５０時間の運転を行った。この条件は、エンジンを自動車に搭載して走行した場合のおよそ７万〜８万ｋｍの走行距離に相当する。
試験後、消耗が生じた部分（先端部側周面１３３等）の深さを計測し、平均深さＡと最大深さＢを求めた。試験の結果、先端部側周面１３３等の外層部１３５等が消耗によって破れ、熱伝導芯部１４１等が露出したものを×、外層部１３５等が残っていたものを○として評価した（評価１）。
また、試験後の消耗が生じた部分の中心電極１３０等の径（幅Ｈ、図３参照）を測定した。そして、試験前の中心電極１３０等の径Ｄに対する試験後の中心電極１３０等の径（幅Ｈ）の比Ｈ／Ｄを計算した。その結果、この比Ｈ／Ｄが０．７以上のもの（消耗が３０％以下）を○、０．５以上０．７未満のもの（消耗が３０％〜５０％）を△、０．５未満のもの（消耗が５０％を越える）を×として評価した（評価２）。
更に、総合評価として、評価１及び評価２がいずれも○のものを○とし、いずれか一方が○でもう一方が△のものを△、いずれか一方に×があるものを×として評価した。
これを表２に示す。

表２から明らかなように、実施例１，２，３，４，５，７では、評価１及び評価２がいずれも○で、総合評価も○となった。また、実施例６，８では、評価１は○であったものの、評価２が△で、総合評価は△となった。
これらの実施例１〜８に対し、比較例１，４，５では、評価１が×で、総合評価も×となった。また、比較例２，３では、評価１は○であったものの、評価２が×で、総合評価は×となった。

具体的に検証していくと、評価１については、実施例１〜８及び比較例２，３では、いずれも、先端部側周面１３３に消耗が見られたが、外層部１３５等が依然残っていた（評価○）のに対し、比較例１，４，５では、消耗によって先端部側周面の外層部が破れていた（評価×）。
比較例１，４で「破れ」が生じたのは、外層部の肉厚ｔが０．１ｍｍと薄すぎたためであると考えられる。一方、例えば、実施例１では、外層部１３５の肉厚ｔが０．１５ｍｍと薄めであるが「破れ」が生じていない。このことから、先端部側周面１３３の消耗を低減し、中心電極１３０の耐久性を十分に向上させるためには、外層部１３５の肉厚ｔを０．１５ｍｍ以上確保する必要があると考えられる。
比較例５で外層部の肉厚ｔが０．６ｍｍと厚いにも拘わらず「破れ」が生じたのは、中心電極の直径Ｄに対する良熱伝導芯部の直径ｄの比ｄ／Ｄが０．４３と低すぎたためであると考えられる。一方、例えば、実施例６，８では、この比ｄ／Ｄが０．５２と低めではあるが「破れ」は生じていない。このことから、先端部側周面１３３の消耗を低減し、中心電極１３０の耐久性を十分に向上させるためには、この比ｄ／Ｄがおよそ０．５以上必要であると考えられる。即ち、中心電極の直径Ｄと良熱伝導芯部の直径ｄとの関係がｄ≧０．５Ｄを満たす必要があると考えられる。

次に、評価２について検証すると、実施例１〜５，７では、試験前の中心電極１３０の径Ｄに対する試験後の中心電極１３０の径（幅Ｈ）の比Ｈ／Ｄが大きく、即ち、先端部側周面１３３の消耗が小さくて非常に良好な結果（評価○）であり、また、実施例６，８では、この比Ｈ／Ｄがある程度大きく、即ち、先端部側周面１３３の消耗がある程度小さくて良好な結果（評価△）であった。これに対し、比較例２，３では、この比Ｈ／Ｄが小さく、即ち、先端部側周面の消耗か大きくて不良な結果であった（評価×）。なお、比較例１，４，５では、外層部に既に「破れ」が生じていたため、この評価の対象としていない。

比較例２，３で消耗が大きかったのは、比較例２では中心電極の直径Ｄに対する良熱伝導芯部の直径ｄの比ｄ／Ｄが０．２０と低すぎるためであり、比較例３では中心電極の先端部に良熱伝導芯部が存在しないためであると考えられる。一方、例えば、実施例６，８では、比ｄ／Ｄが０．５２と低めであるが、消耗がある程度抑えられている（評価△）。このことから、先端部側周面１３３の消耗を低減し、中心電極１３０の耐久性を十分に向上させるためには、中心電極１３０の先端部１３１に良熱伝導芯部１４１を内包すると共に、前述したように、比ｄ／Ｄをおよそ０．５以上とする必要があることが判る。即ち、中心電極の直径Ｄと良熱伝導芯部の直径ｄとの関係がｄ≧０．５Ｄを満たすようにする必要があると考えられる。
更に、例えば、実施例５では、この比ｄ／Ｄが０．７２８で、先端部側周面１３３の消耗がよく抑えられている（評価○）。このことから、比ｄ／Ｄがおよそ０．７以上であると、先端部側周面１３３の消耗の抑制効果が非常に高いことが判る。即ち、中心電極の直径Ｄと良熱伝導芯部の直径ｄとの関係がｄ≧０．７Ｄを満たすようにすると、先端部側周面１３３の消耗を更に低減し、中心電極１３０の耐久性を更に向上させることができることが判る。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の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、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、２つの接地電極１５０を有するセミ沿面放電型のスパークプラグ１００に本発明を適用した場合を示したが、スパークプラグの形態はこれに限られるものではない。中心電極の先端部側周面に対して火花放電間隙を隔てて配置された接地電極を有し、絶縁体の先端面に沿う沿面放電を含む火花放電が中心電極と接地電極との間に生じるスパークプラグであれば、その形態は問われない。

例えば、上記実施形態のようなスパークプラグ１００において、接地電極１５０を３極や４極に増やしたものに本発明を適用することもできる。
また、上記実施形態のようなスパークプラグ１００において、絶縁体１２０の先端面１２１をより基端側に配置し、気中放電が生じる頻度をより高くした、いわゆる間欠放電型のスパークプラグに本発明を適用することもできる。また、この形態において、接地電極１５０を３極や４極にすることもできる。
また、上記実施形態のようなセミ沿面放電型のスパークプラグ１００に、中心電極１３０の先端面１３１と対向する平行電極（接地電極）を組み合わせ、中心電極１３０の先端面１３１と平行電極との間でも火花放電が生じるようにした、いわゆるハイブリッド放電型のスパークプラグに本発明を適用することもできる。
また、絶縁体の周囲を取り囲む環状の接地電極を有し、この接地電極から気中放電することなく中心電極まで沿面放電する、いわゆるフル沿面放電型のスパークプラグに本発明を適用することもできる。

実施形態に係るスパークプラグの側面図である。 実施形態に係るスパークプラグの先端付近の部分拡大断面図である。 実施形態に係るスパークプラグに関し、中心電極が消耗した様子を示す説明図である。

符号の説明

１００ スパークプラグ
１１０ 主体金具
１２０ 絶縁体
１２１ （絶縁体の）先端面
１３０ 中心電極
１３１ （中心電極の）先端部
１３３ （中心電極の）先端部側周面
１３５ 外層部
１４１ 良熱伝導芯部
１５０ 接地電極

Claims (4)

1. 筒状の主体金具と、
   前記主体金具によって周囲が取り囲まれ、軸線方向に軸孔を有する筒状の絶縁体と、
   自身の先端部が前記絶縁体の先端面から突出した状態で前記絶縁体の軸孔に保持された中心電極と、
   一端が前記主体金具に接続し、他端が前記中心電極の先端部側周面に対して火花放電間隙を隔てて配置された接地電極と、
   を備え、
   前記中心電極と前記接地電極との間に、前記絶縁体の先端面に沿う沿面放電を含む火花放電が発生する
   スパークプラグであって、
   前記中心電極は、
   この中心電極の少なくとも前記先端部側周面を構成し、Ｎｉを主成分とするＮｉ合金からなる外層部と、この中心電極の少なくとも前記先端部において、前記外層部に自身の側周面が包囲され、前記外層部よりも熱伝導性が高い良熱伝導芯部とを有し、
   前記絶縁体の先端面を含む仮想平面上において、前記中心電極の直径Ｄと前記良熱伝導芯部の直径ｄとの関係がｄ≧０．５Ｄを満たし、かつ、前記外層部の肉厚ｔを０．１５ｍｍ以上としてなる
   スパークプラグ。
2. 請求項１に記載のスパークプラグであって、
   前記中心電極の直径Ｄと前記良熱伝導芯部の直径ｄとの関係がｄ≧０．７Ｄを満たしてなる
   スパークプラグ。
3. 請求項１または請求項２に記載のスパークプラグであって、
   前記良熱伝導芯部は、Ｃｕを主成分とするＣｕ合金からなる
   スパークプラグ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
   前記外層部は、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ａｌ及びＭｎのうち少なくとも１つ以上を含有するＮｉ合金からなる
   スパークプラグ。

Images