JP3988426B2

JP3988426B2 - スパークプラグ

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Publication number: JP3988426B2
Application number: JP2001307683A
Authority: JP
Inventors: 浩己平松
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-10-03
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2021-10-03
Also published as: FR2819646B1; JP2002289321A; FR2819646A1; US6798124B2; US20020093277A1; DE10201697A1; DE10201697B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等に適用され、貴金属部材を火花放電部電極材として接地電極に溶接してなるスパークプラグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スパークプラグは、取付金具内に絶縁体を介して絶縁保持された中心電極と、取付金具に接合された接地電極とを備える。そして、中心電極の絶縁体から露出した部分と接地電極とを対向させ、この対向部（火花放電部）に、火花放電が行われる放電ギャップを形成する。
【０００３】
さらに、近年、プラグの長寿命、高性能化のために、接地電極の放電ギャップ部分に、火花放電部電極材として火花消耗性に優れたＰｔ（白金）合金やＩｒ（イリジウム）合金等よりなる貴金属部材を溶接することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した貴金属部材を接地電極に溶接してなるスパークプラグにおいては、接地電極と貴金属部材とが溶融しあって形成される溶融部が、火花放電部近傍に存在するのであるが、該溶融部は火花消耗性が悪く、放電によって消耗してしまい、貴金属部材が接地電極から脱落してしまうという問題が生じる。
【０００５】
このような接地電極における耐熱性及び強度の問題に対して、本出願人は、先に特願平１１−３５９７６７号にて、接地電極の構成を改良したものを提案している。その構成を図１０に示す。
【０００６】
すなわち、図１０に示す様に、接地電極４０を、中心電極３０の先端部３３の側方側にて取付金具１０に固定された母材４１と、この母材４１に溶接され先端部４３が中心電極３０の先端部３３に対向するように母材４１の先端部から中心電極３０の軸側に向かって延びる貴金属部材４２とにより構成している。
【０００７】
このような構成によれば、貴金属部材４２と母材４１との溶融部が、放電ギャップＧの延長線上およびその近傍に存在することが無いから、火花消耗によって火花放電部電極材としての貴金属部材４２が脱落するのを防止できる。よって、接地電極の耐熱性及び強度の向上が図れ、プラグの長寿命化を図ることができる。
【０００８】
しかしながら、本発明者の検討によれば、図１０に示すスパークプラグにおいては、中心電極３０の先端部３３に、接地電極４０の貴金属部材４２が重なるように位置しているため、放電ギャップＧにて発生する火炎核の成長が貴金属部材４２によって阻害され、着火性の向上を妨げていることがわかった。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、貴金属部材を火花放電部電極材として接地電極に溶接してなるスパークプラグにおいて、接地電極における耐熱性・強度の向上と着火性の向上との両立を図ることを目的とする。
【００１０】
【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、中心電極（３０）と、中心電極の先端部（３３）を露出させた状態で中心電極を絶縁保持する取付金具（１０）と、母材（４１）及び該母材に溶接された貴金属部材（４２）を有する接地電極（４０）とを備え、母材及び貴金属部材が、レーザ溶接にてそれらが互いに溶け込み合った溶融部（４４）を介して接合されているスパークプラグにおいて、母材は、中心電極の先端部の側方側にて取付金具に固定され、貴金属部材は、中心電極の先端部と放電ギャップ（Ｇ）を介して対向するように、母材から中心電極の軸（Ｊ３）側に向かって突出して延びており、中心電極の先端部は、中心電極の軸先端表面のうち最も前記母材側にある部位であって、貴金属部材における中心電極の先端部との距離が最短となる部位を貴金属部材の先端部（４３）とし、溶融部における中心電極の先端部との距離が最短となる部位を溶融部の近接部（４５）としたとき、貴金属部材の先端部及び溶融部の近接部は、中心電極の先端部から径方向に延びるように設定された第１の仮想線（Ｋ１）及び中心電極の先端部から軸方向に延びるように設定された第２の仮想線（Ｋ２）を境界とし、これら第１及び第２の仮想線を超えて中心電極と重ならないように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、従来に対して、中心電極と接地電極の貴金属部材とが重ならないような位置関係が達成されており、正常な火花放電を維持しつつ火炎核成長の阻害を防止することができるため、従来に比べて着火性を向上させることができる。
【００１２】
また、溶接により形成された貴金属部材と母材との溶融部が、放電ギャップの延長線上およびその近傍に存在することが無いから、火花消耗によって火花放電部電極材としての貴金属部材が脱落するのを防止でき、さらに、中心電極と溶融部とが重ならないような位置関係が達成されているため、中心電極の側面と溶融部との間で放電が起こるのを防止して溶融部の火花消耗を抑制できる。従って、それらが相俟って、接地電極における耐熱性・強度を向上させることができ、結果的に、プラグの長寿命化を図ることができる。
【００１３】
よって、本発明によれば、貴金属部材を火花放電部電極材として接地電極に溶接してなるスパークプラグにおいて、接地電極における耐熱性・強度の向上と着火性の向上との両立を図ることができる。
【００１４】
また、請求項１に記載の発明では、溶融部（４４）の近接部（４５）と中心電極（３０）の先端部（３３）との最短距離（Ｌ）が、放電ギャップ（Ｇ）よりも０．２ｍｍ以上大きいことを特徴としている。
【００１５】
これは、本発明者の実験検討の結果、見出されたものであり、上記のように最短距離を規定すれば、実質的に放電ギャップでのみ放電が起こる。そのため、溶融部と中心電極の先端部との間で放電が起こるのを防止することができ、溶融部の火花消耗を抑制できるため、接地電極における耐熱性・強度をより向上させることができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明のように、貴金属部材（４２）を円柱形状であるものとした場合、着火性を適切に確保するためには、その直径（Ｄｅ）を０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００１７】
これは、本発明者の実験検討の結果、見出されたものであり、上記直径が０．４ｍｍより細いと火花が集中して火花消耗性が悪化し、０．８ｍｍよりも太いと太すぎて火炎核成長の阻害を引き起し、着火性の低下を招くためである。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明のように、貴金属部材（４２）における母材（４１）からの突出長さ（Ｂ）が０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
これは、上記突出長さが０．３ｍｍより小であると母材が放電ギャップに近く母材によって火炎核成長の阻害、ひいては着火性の低下を招くこと、また、１．０ｍｍよりも大であると貴金属部材の先端部の温度が大きく上昇し溶融しやすくなってしまうことのためである。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明では、母材（４１）は、中心電極（３０）の先端部（３３）の側方側から中心電極の軸（Ｊ３）側に向かって延びる延長部を有しており、貴金属部材（４２）が母材から中心電極の軸側へ向かって延びる軸（Ｊ１）と延長部の軸（Ｊ２）とが平行となっていることを特徴としており、それによれば、請求項１に記載の中心電極と接地電極の貴金属部材とが重ならないような位置関係を好適に実現することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。本実施形態は、例えば、自動車のガソリンエンジンやコージェネレーションにおける発電機のガスエンジン用のスパークプラグとして用いられる。図１は本実施形態に係るスパークプラグＳ１の全体構成を示す半断面図であり、図２は、このスパークプラグＳ１における放電ギャップＧ部分の詳細を示す拡大図である。
【００２３】
スパークプラグＳ１は、円筒形状の取付金具（ハウジング）１０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１１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の先端部２１は、取付金具１０の一端面（端部）１２から露出するように設けられている。
【００２４】
中心電極３０は絶縁体２０の軸孔２２に固定され、絶縁体２０を介して取付金具１０に絶縁保持されており、中心電極３０の先端部３３は絶縁体２０の先端部２１から露出するように設けられている。
【００２５】
中心電極３０は、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をなす本体３１と、この本体３１に溶接固定された円柱状の貴金属部材（以下、中心側貴金属部材という）３２とから構成される。ここで、貴金属部材３２が中心電極３０の先端部３３を構成している。
【００２６】
接地電極４０は、Ｎｉ基合金やＦｅ基合金等からなる母材４１と、該母材４１に溶接により固定された円柱状の貴金属部材（以下、接地側貴金属部材という）４２とを有している。これら各貴金属部材３２、４２は、レーザ溶接等にて各貴金属部材３２、４２と上記本体３１や母材４１とが互いに溶け込みあった溶融部３４、４４を介して接合されている。
【００２７】
この接地電極４０において、母材４１は、中心電極３０の先端部３３の側方側にて取付金具１０の一端面１２に溶接等により支持固定されている。詳しくは、母材４１は、取付金具１０の一端面１２へ固定された根元端部４１ａから途中部（曲がり部）４１ｂまでが中心電極３０の軸Ｊ３方向（すなわち、プラグの軸方向）に延び、途中部４１ｂから曲がって、接地側貴金属部材４２が固定された先端部４１ｃまでが中心電極３０の軸Ｊ３側に向かって径方向に延びており、全体として略Ｌ字形状をなしている。
【００２８】
接地側貴金属部材４２は、その先端部４３が中心電極３０の先端部３３に対向するように母材４１の先端部４１ｃから中心電極３０の軸Ｊ３側に向かって径方向に突出して延びている。つまり、母材４１においては、途中部４１ｂから先端部４１ｃまでの間の部位が、中心電極３０の先端部３３の側方側から中心電極３０の軸Ｊ３側に向かって延びる延長部として構成されており、接地側貴金属部材４２が母材４１から中心電極３０の軸Ｊ３側へ向かって延びる軸Ｊ１と延長部の軸Ｊ２とが平行となっている（本例では一致している）。
【００２９】
そして、接地側貴金属部材４２の先端部４３と中心電極３０（中心側貴金属部材３２）の先端部３３との対向部に放電ギャップＧが形成されている。このように、各先端部３３、４３は、放電ギャップＧを隔てて対向する部位であり、両貴金属部材３２、４２を最短距離で結ぶ部位として、本実施形態では、各々の先端部３３、４３における角部をいうものである。また、接地電極４０側の溶融部４４における中心電極３０の先端部３３との距離が最短となる部位を、接地電極４０側の溶融部４４の近接部４５という。
【００３０】
なお、上記両貴金属部材３２、４２は、Ｉｒ合金またはＰｔ合金等の耐熱性、耐消耗性に優れた貴金属よりなるものとでき、特に、Ｉｒ合金としては、５０重量％以上のＩｒに対してＲｈ（ロジウム）、Ｐｔ、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｐｄ（パラジウム）およびＷ（タングステン）のうち少なくとも１種が添加されているものを採用できる。例えば、Ｉｒ−１０Ｒｈ合金（Ｉｒが９０重量％、Ｒｈが１０重量％のもの）を採用できる。
【００３１】
ここで、図３を参照して、接地側貴金属部材４２と中心電極３０との位置関係について述べる。図３は、図２における放電ギャップ近傍部を更に拡大して示す図である。なお、図３中には、仮想線Ｋ１、Ｋ２、各寸法Ａ、Ｂ、Ｇ、Ｄｃ、Ｄｅ、Ｌ、αが示してあり、また、接地側貴金属部材４２の先端部４３および中心電極３０（中心側貴金属部材３２）の先端部３３は白丸にて示してある。
【００３２】
図３において、破線Ｋ１は、中心電極３０の先端部３３から径方向に延びるように設定された第１の仮想線であり、破線Ｋ２は、中心電極３０の先端部３３から軸方向に延びるように設定された第２の仮想線である。また、寸法Ａは接地側貴金属部材４２の先端部４３と中心電極３０の先端部３３との径方向における距離（径方向距離）であり、寸法Ｂは、接地側貴金属部材４２における母材４１からの突出長さである。
【００３３】
さらに、図３において、寸法Ｇは、両先端部３３、４３の距離すなわち放電ギャップであり、寸法Ｄｃは中心側貴金属部材３２の直径であり、寸法Ｄｅは接地側貴金属部材４２の直径であり、寸法Ｌは、接地電極４０側の溶融部４４における近接部４５と中心電極３０の先端部３３との最短距離である。また、寸法αは、両先端部３３、４３を最短距離にて結ぶ線（先端部対向線）Ｋ３と第１の仮想線Ｋ１とのなす角度である。
【００３４】
そして、本実施形態においては、図３に示す様に、接地側貴金属部材４２の先端部４３は、第１の仮想線Ｋ１及び第２の仮想線Ｋ２を境界とし、これら第１及び第２の仮想線Ｋ１、Ｋ２を超えて中心電極３０（中心側貴金属部材３２）と重ならないように配置されていることを主たる特徴としている。
【００３５】
このことは、換言すれば、上記した先端部３３、４３間の径方向距離Ａが０以上であり、且つ、先端部対向線Ｋ３と第１の仮想線Ｋ１とのなす角度αが０°以上９０°以下となるように、両先端部３３、４３が配置されていることを意味する。そして、この様な構成とすることにより、プラグの径方向及び軸方向から見たとき、接地側貴金属部材４２の先端部４３が中心電極３０と重ならないような位置関係を実現できる。
【００３６】
これは、次に述べるような本発明者が行った検討結果を根拠とするものである。もし、中心電極３０（中心側貴金属部材３２）と接地側貴金属部材４２とが重なると、放電ギャップＧにて発生する火炎核の成長が接地側貴金属部材４２によって阻害され、着火性の向上が妨げられると考えられる。
【００３７】
そこで、上記第１及び第２の仮想線Ｋ１、Ｋ２を重なりの境界とし、火炎核の成長を阻害せずに良好な着火性を確保するために必要な接地側貴金属部材４２と中心電極３０との位置関係について、次のような着火性試験を行った。
【００３８】
図４に示す様な、中心電極３０の先端部３３に対する接地側貴金属部材４２の先端部４３のトレース範囲にて、両先端部３３、４３の位置関係を種々変えたスパークプラグを作製した。図４において、中心電極３０の先端部３３を基準とし放電ギャップＧを半径とする円が示されている。
【００３９】
ここで、放電ギャップＧを固定し上記角度αを変えることで、上記した先端部３３、４３間の径方向距離Ａをパラメータとする。そして、この径方向距離Ａにおいて、両先端部３３、４３が第２の仮想線Ｋ２にて一致した状態を０、接地側貴金属部材４２の先端部４３が第２の仮想線Ｋ２を超えて中心電極３０と重なる状態を−（負）の値、接地側貴金属部材４２の先端部４３が第２の仮想線Ｋ２を超えない状態を＋（正）の値とする。
【００４０】
このとき、接地側貴金属部材４２の先端部４３は、図４中の太線両矢印に示される様に、径方向距離Ａが０以上の場合は上記円に沿って、径方向距離Ａが負の場合は上記円と第２の仮想線Ｋ２との交点における接線方向にトレースされる。それによって、両先端部３３、４３の位置関係を種々変えたスパークプラグが作製される。その一例を図５に示す。
【００４１】
図５（ａ）は上記径方向距離Ａが負の場合を示すもので、上記図１０に示される従来のスパークプラグに相当するものであり、図５（ｂ）は径方向距離Ａが０（上記角度α＝９０°）の場合、図５（ｃ）は径方向距離Ａが正であって放電ギャップＧよりも小さい場合、図５（ｄ）は径方向距離Ａが放電ギャップＧと等しい（上記角度α＝０）場合である。図５（ｂ）〜（ｄ）は本実施形態である。
【００４２】
このように、両先端部３３、４３の位置関係を種々変えたスパークプラグを作製し、着火性試験を行った。スパークプラグをエンジンに取り付け、着火性能の判定方法は、アイドリング状態にある空燃比にて、空燃比を大きくしていき、２分間に点火ミスが２回以上発生する空燃比を限界値（着火限界空燃比）とした。評価エンジンは４気筒１．６リットル、エンジン回転数６５０ｒｐｍで実施した。
【００４３】
この試験結果の一例を、径方向距離Ａ（ｍｍ、横軸）と着火限界空燃比（縦軸）との関係として図６に示す。なお、図６に示す試験においては、放電ギャップＧは例えば１．０ｍｍとし、中心側貴金属部材３２は、例えば直径Ｄｃが０．７ｍｍの円柱体を用い、接地側貴金属部材４２は、例えば直径Ｄｅが０．４ｍｍの円柱体を用いた。
【００４４】
ここで、着火限界空燃比は大きい方が優れており、それだけ希薄燃焼可能であって着火性が良くなることを意味する。そして、図６においては、径方向距離Ａが−１．０ｍｍのときが上記図５（ａ）に示す従来形状であり、１．０ｍｍのときが上記図５（ｄ）に示す形状である。図６からわかるように、径方向距離Ａが０を境として正の場合は負の場合よりも着火性が向上することがわかる。
【００４５】
また、接地側貴金属部材４２の先端部４３が第１の仮想線Ｋ１を超えて中心電極３０と重なる場合（角度α＞９０°）は、中心側貴金属部材３２の側面と接地側貴金属部材４２の先端部４３との間に放電ギャップが形成されるため、中心電極３０側の溶融部３４にて放電が起こりやすくなり、好ましくない。そのため、接地側貴金属部材４２の先端部４３は第１の仮想線Ｋ１を超えないようにする必要がある。
【００４６】
このように、本実施形態においては、第１の仮想線Ｋ１及び第２の仮想線Ｋ２を境界とし、これら第１及び第２の仮想線Ｋ１、Ｋ２を超えて中心電極３０（中心側貴金属部材３２）と重ならないように、接地側貴金属部材４２の先端部４３を配置した構成（径方向距離Ａ≧０、且つ、０≦α≦９０°）を採用することにより、正常な火花放電を維持しつつ火炎核成長の阻害を防止することができるため、従来に比べて着火性を向上させることができる。
【００４７】
また、ここで、母材４１から中心電極３０の軸Ｊ３側に向かって延びる円柱状の接地側貴金属部材４２においては、その直径Ｄｅが０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であることが好ましい。更には、接地側貴金属部材４２における母材４１からの突出長さＢが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４８】
これは、次に述べるような本発明者が行った検討結果を根拠とするものである。接地側貴金属部材４２が細いほど、火炎核が当たらずに阻害されにくくなると考えられる。そこで、上記図６に示した試験において、更に、接地側貴金属部材４２の直径Ｄｅを種々変えたスパークプラグを作製し、同様の試験を行った。その結果を図７に示す。
【００４９】
図７では、直径Ｄｅを０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍと変えた各場合における径方向距離Ａ（ｍｍ）と着火限界空燃比との関係が示されている。図７から、接地側貴金属部材４２の直径Ｄｅが細くなるほど着火性は向上しているが、直径Ｄｅが１．０ｍｍに太くなると大幅に着火性が低下していることがわかる。
【００５０】
また、本発明者の検討によれば、耐熱性・耐消耗性に優れた貴金属よりなる接地側貴金属部材４２といえども、上記直径Ｄｅが０．４ｍｍより細いと火花が集中して消耗性が悪化する。これらのことから、接地側貴金属部材４２の直径Ｄｅを０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とすることが好ましく、それによって、適切に着火性を確保することができる。
【００５１】
なお、本例では、接地側貴金属部材４２の直径Ｄｅを中心側貴金属部材３２の直径Ｄｃよりも小さくして、接地側の方を細くすることにより、火炎核の成長の阻害をより防止しやすくしている。
【００５２】
また、接地側貴金属部材４２の突出長さＢについては、小さいほど母材４１が放電ギャップＧに近く、母材４１によって火炎核成長の阻害、ひいては着火性の低下を招くため、当該突出長さＢが大きいほど着火性は向上するものと考えられる。
【００５３】
本発明者の検討によれば、その向上の度合は当該突出長さＢが０．３ｍｍ以上で略飽和する。例えば、突出長さＢが０〜０．３ｍｍまでは上記着火限界限界空燃比は２近く向上するのに対し、突出長さＢが０．３ｍｍ以上となっても該着火限界限界空燃比は約０．３向上する程度である。
【００５４】
また、上記突出長さＢが１．０ｍｍよりも長いと、接地側貴金属部材４２の先端の温度が大きく上昇し溶融しやすくなってしまう。これらのことから、上記突出長さＢを０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることが好ましく、それによって、適切に着火性を確保することができる。
【００５５】
また、本実施形態においては、上記図２に示す様に、接地側貴金属部材４２と母材４１の溶融部４４が、放電ギャップＧの延長線上およびその近傍に存在することが無い。そのため、火花消耗によって火花放電部電極材としての接地側貴金属部材４２が脱落するのを防止でき、接地電極４０における耐熱性・強度を向上させることができ、結果的にプラグの長寿命化を図ることができる。
【００５６】
ところで、図１１に示す比較例のように、接地電極４０側の溶融部４４における近接部４５が、第１の仮想線Ｋ１を超えて中心電極３０と重なる場合は、溶融部４４における近接部４５と中心側貴金属部材３２の側面との間の距離Ｌ１が、溶融部４４における近接部４５と中心電極３０の先端部３３との最短距離Ｌよりも短くなる。そのため、接地電極４０側の溶融部４４と中心側貴金属部材３２の側面との間にて放電が起こりやすくなり、火花消耗の点で好ましくない。
【００５７】
これに対し、本実施形態においては、図３に示す様に、接地電極４０側の溶融部４４における近接部４５は、第１の仮想線Ｋ１及び第２の仮想線Ｋ２を境界とし、これら第１及び第２の仮想線Ｋ１、Ｋ２を超えて中心電極３０（中心側貴金属部材３２）と重ならないように配置されているいるため、中心電極３０の側面と接地電極４０側の溶融部４４との間で放電が起こるのを防止して溶融部４４の火花消耗を抑制でき、接地電極における耐熱性・強度を向上させることができ、結果的に、プラグの長寿命化を図ることができる。
【００５８】
ここで、接地電極４０側の溶融部４４における近接部４５と中心電極３０の先端部３３との最短距離Ｌが、放電ギャップＧよりも０．２ｍｍ以上大きいことが好ましい。これは、次に述べるような本発明者が行った検討結果を根拠とするものである。これら寸法Ｌ、Ｇを種々変えた場合について実験検討した。その一検討例を図８に示す。
【００５９】
図８に示す例では、接地側貴金属４２及び中心側貴金属部材３２としてＩｒ−１０Ｒｈ合金を採用した。そして、放電ギャップＧが０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲において、上記最短距離Ｌを変えたものについて、接地電極４０側の溶融部４４への飛火頻度（溶融部飛火頻度、％）を測定した。
【００６０】
該測定は、チャンバにプラグを取付け、ゲージ圧０．６ＭＰａに加圧し、火花放電させることにより行った。図８には、放電ギャップＧを０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍと変えた各場合における最短距離Ｌ（ｍｍ）と溶融部飛火頻度（％）との関係が示されている。溶融部飛火頻度が２０％とは、２０％は溶融部４４に飛火し、８０％は放電ギャップＧにて飛火することである。
【００６１】
図８からわかるように、放電ギャップＧ＝０．３ｍｍのとき距離Ｌが０．５ｍｍ以上であれば、全て放電ギャップＧで飛火する。また、放電ギャップＧ＝０．５ｍｍのとき距離Ｌが０．７ｍｍ以上、放電ギャップＧ＝０．８ｍｍのとき距離Ｌが１．０ｍｍ以上であれば、全て放電ギャップＧで飛火し、接地電極４０側の溶融部４４へ飛火することはない。
【００６２】
そのため、放電ギャップＧのみで良好に放電を発生させ、接地電極４０側の溶融部４４と中心電極３０の先端部３３との間の余分な放電を確実に防止するためには、上記最短距離Ｌは、放電ギャップＧよりも０．２ｍｍ以上大きいことが好ましいといえる。
【００６３】
以上述べてきたように、本実施形態によれば、上記図１０に示す先願構成に対して、火炎核成長の阻害を防止すべく、プラグの軸方向及び径方向からみたとき接地側貴金属部材４２の先端部４３が中心電極３０と重ならない位置とした構成を採用することにより、接地電極における耐熱性・強度の向上と着火性の向上との両立を図ることができる。
【００６４】
（他の実施形態）
なお、本発明の接地電極４０は、中心電極３０の先端部３３の側方側にて取付金具１０に固定された母材４１と、先端部４３が中心電極３０の先端部３３と放電ギャップＧを介して対向するように母材４１から中心電極３０の軸Ｊ３側へ向かって突出して延びる貴金属部材４２とを備えるものであれば、上記図２に示す構成以外にも、図９（ａ）〜（ｄ）に示す各変形例のような構成としても良い。
【００６５】
上記実施形態では、接地側貴金属部材４２の軸Ｊ１と母材４１における延長部の軸Ｊ２とが、プラグの軸（中心電極の軸）と略直交した形となっているが、図９（ａ）に示す様に、軸Ｊ１及びＪ２と中心電極３０の軸Ｊ３とが斜めとなっていても良い。
【００６６】
また、図９（ｂ）〜（ｄ）に示す様に、接地側貴金属部材４２は角柱形状であっても良い。なお、図９（ｂ）〜（ｄ）では、断面的に示された中心電極３０に対して、接地電極４０を斜視的に示してある。
【００６７】
また、これら図９（ｂ）〜（ｄ）に示される接地電極４０は、母材４１と貴金属部材４２が、溶融部４４を介して接合されている。これら図９（ｂ）〜（ｄ）に示される接地電極４０は、上記特願平１１−３５９７６７号に記載されているように、母材４１の先端部４１ｃに凹部を形成し該凹部に接地側貴金属部材４２を挿入してレーザ溶接したり、母材４１の先端部４１ｃの側面に接地側貴金属部材４２をレーザ溶接することにより形成可能である。
【００６８】
また、図９（ｃ）及び（ｄ）では、接地側貴金属部材４２の軸と母材４１における延長部の軸とは、平行ではあるが一致していない。これら図９に示す各変形例のような接地電極構成においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏するものである。
【００６９】
また、本発明においては、接地電極側に貴金属部材が溶接されていれば良く、中心電極は貴金属部材が無いものであっても良い。また、各電極と貴金属部材との溶接は、レーザ溶接以外にも、プラズマ溶接、アルゴン溶接等にて行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す半断面図である。
【図２】図１に示すスパークプラグにおける放電ギャップ部分の詳細拡大図である。
【図３】図２における放電ギャップ近傍部の更なる拡大図である。
【図４】着火性試験における中心電極の先端部に対する接地側貴金属部材の先端部の位置範囲を示す図である。
【図５】上記着火性試験に用いるスパークプラグにおける中心電極の先端部と接地側貴金属部材の先端部との種々の位置関係を示す図である。
【図６】着火性試験結果を径方向距離Ａと着火限界空燃比との関係として示す図である。
【図７】接地側貴金属部材の直径を変えたときの径方向距離Ａと着火限界空燃比との関係を示す図である。
【図８】最短距離Ｌ及び放電ギャップＧと溶融部飛火頻度との関係を示す図である。
【図９】本発明の接地電極構成の種々の変形例を示す図である。
【図１０】本出願人の先願に係るスパークプラグの全体構成を示す半断面図である。
【図１１】本発明と比較するためのスパークプラグを示す図である。
【符号の説明】
１０…取付金具、３０…中心電極、３３…中心電極の先端部、４０…接地電極、４１…接地電極の母材、４２…接地電極の貴金属部材、４３…接地電極の貴金属部材の先端部、４４…接地電極における母材と貴金属部材との溶融部、Ｄｅ…接地電極の貴金属部材の直径、Ｇ…放電ギャップ、Ｋ１…第１の仮想線、Ｋ２…第２の仮想線、Ｌ…接地電極側の溶融部と中心電極の先端部との最短距離。

Claims

中心電極（３０）と、
前記中心電極の先端部（３３）を露出させた状態で前記中心電極を絶縁保持する取付金具（１０）と、
母材（４１）及び該母材に溶接された貴金属部材（４２）を有する接地電極（４０）とを備え、
前記母材及び前記貴金属部材が、レーザ溶接にてそれらが互いに溶け込み合った溶融部（４４）を介して接合されているスパークプラグにおいて、
前記母材は、前記中心電極の先端部の側方側にて前記取付金具に固定され、
前記貴金属部材は、前記中心電極の先端部と放電ギャップ（Ｇ）を介して対向するように、前記母材から前記中心電極の軸（Ｊ３）側に向かって突出して延びており、
前記中心電極の先端部は、前記中心電極の軸先端表面のうち最も前記母材側にある部位であって、前記貴金属部材における前記中心電極の先端部との距離が最短となる部位を前記貴金属部材の先端部（４３）とし、前記溶融部における前記中心電極の先端部との距離が最短となる部位を前記溶融部の近接部（４５）としたとき、前記貴金属部材の先端部及び前記溶融部の近接部は、前記中心電極の先端部から径方向に延びるように設定された第１の仮想線（Ｋ１）及び前記中心電極の先端部から軸方向に延びるように設定された第２の仮想線（Ｋ２）を境界とし、これら第１及び第２の仮想線を超えて前記中心電極と重ならないように配置されており、
前記溶融部の近接部と前記中心電極の先端部との最短距離（Ｌ）が、前記放電ギャップよりも０．２ｍｍ以上大きいことを特徴とするスパークプラグ。
前記貴金属部材（４２）は、その直径（Ｄｅ）が０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である円柱形状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。
前記貴金属部材（４２）における前記母材（４１）からの突出長さ（Ｂ）が０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のスパークプラグ。
前記母材（４１）は、前記中心電極（３０）の先端部（３３）の側方側から前記中心電極の軸（Ｊ３）側に向かって延びる延長部を有しており、
前記貴金属部材（４２）が前記母材から前記中心電極の軸側へ向かって延びる軸（Ｊ１）と前記延長部の軸（Ｊ２）とが平行となっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
前記貴金属部材（４２）は、Ｉｒ合金またはＰｔ合金よりなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のスパークプラグ。