JP4305713B2 - スパークプラグ - Google Patents
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Description
【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Ｊ３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Ｊ７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、参考例１としては、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（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（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り、接地電極側チップ（６０）は、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。
【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】
また、参考例１では、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３．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の長さ（Ｌ）にて突出している。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。また、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、参考例２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、参考例３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。
【００２１】
それによれば、参考例１の効果と参考例２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。
【００２４】
また、請求項１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（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、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り、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）は１０°以上６０°以下であり、前記中心電極側チップ（５０）は、断面積が０．０７ｍｍ２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０．０７ｍｍ２以上１．１３ｍｍ２以下の柱状であり、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している。
【００２５】
つまり、上記参考例１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（４３）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。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、参考例１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、上記参考例１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。
【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１および請求項７に記載の発明は、なされたものである。
【００４４】
すなわち、請求項１に記載の発明のうち、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１．０５ｍｍ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１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。
【００４９】
請求項１では、中心電極側チップ（５０）は、断面積が０．０７ｍｍ 2 以上０．７９ｍｍ 2 以下の柱状であり、接地電極側チップ（６０）は、断面積が０．０７ｍｍ 2 以上１．１３ｍｍ 2 以下の柱状とした。
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２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３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４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（６０）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５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、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。
【００５３】
また、請求項６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（６０）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８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、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。
【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】
（参考例１）
以下、参考例を図に示す実施形態について説明する。図１は第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、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）４３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、Ｎｉ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４３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５１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５２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３０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６０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４１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θ１）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３３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５１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５１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５１、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５０、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０．０７ｍｍ2以上０．７９ｍｍ2以下の柱状（本例では、φ０．３ｍｍ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１．１３ｍｍ2以下の柱状（本例では、φ０．３ｍｍφ以上１．２ｍｍ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１００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２０００ｃｃ、６気筒のものを用い、評価条件はＷＯＴ５６００ｒｐｍ（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０．１３ｍｍ2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θ２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０．３ｍｍ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１．５ｍｍ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φ０．３ｍｍ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０．３ｍｍ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φ１．２ｍｍ以下の円柱とすること、つまり、断面積が０．０７ｍｍ2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１．０ｍｍ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１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４０の他端部４２側における中心電極３０に対向した面４６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５１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】
（参考例２）
図１０は第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４０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。
【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１．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【０１１８】
（参考例３）
図１１は第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１．５ｍｍ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】
（参考例４）
図１２は第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１３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、２０００ｃｃ、６気筒エンジンで、５６００ｒｐｍ×１８０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１４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】
（他の参考例）
次に、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４０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】参考例１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１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】参考例２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】参考例３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】参考例４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】その他の参考例の第１の変形例を示す説明図である。
【図１６】その他の参考例の第２の変形例を示す説明図である。
【図１７】その他の参考例の第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、５１…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。
【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Ｊ３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Ｊ７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、参考例１としては、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（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（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り、接地電極側チップ（６０）は、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。
【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】
また、参考例１では、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３．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の長さ（Ｌ）にて突出している。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。また、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、参考例２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、参考例３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。
【００２１】
それによれば、参考例１の効果と参考例２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。
【００２４】
また、請求項１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（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、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り、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）は１０°以上６０°以下であり、前記中心電極側チップ（５０）は、断面積が０．０７ｍｍ２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０．０７ｍｍ２以上１．１３ｍｍ２以下の柱状であり、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している。
【００２５】
つまり、上記参考例１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（４３）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。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、参考例１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、上記参考例１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。
【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１および請求項７に記載の発明は、なされたものである。
【００４４】
すなわち、請求項１に記載の発明のうち、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１．０５ｍｍ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１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。
【００４９】
請求項１では、中心電極側チップ（５０）は、断面積が０．０７ｍｍ 2 以上０．７９ｍｍ 2 以下の柱状であり、接地電極側チップ（６０）は、断面積が０．０７ｍｍ 2 以上１．１３ｍｍ 2 以下の柱状とした。
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２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３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４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（６０）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５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、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。
【００５３】
また、請求項６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（６０）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８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、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。
【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】
（参考例１）
以下、参考例を図に示す実施形態について説明する。図１は第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、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）４３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、Ｎｉ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４３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５１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５２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３０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６０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４１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θ１）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３３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５１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５１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５１、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５０、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０．０７ｍｍ2以上０．７９ｍｍ2以下の柱状（本例では、φ０．３ｍｍ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１．１３ｍｍ2以下の柱状（本例では、φ０．３ｍｍφ以上１．２ｍｍ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１００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２０００ｃｃ、６気筒のものを用い、評価条件はＷＯＴ５６００ｒｐｍ（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０．１３ｍｍ2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θ２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０．３ｍｍ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１．５ｍｍ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φ０．３ｍｍ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０．３ｍｍ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φ１．２ｍｍ以下の円柱とすること、つまり、断面積が０．０７ｍｍ2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１．０ｍｍ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１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４０の他端部４２側における中心電極３０に対向した面４６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５１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】
（参考例２）
図１０は第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４０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。
【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１．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【０１１８】
（参考例３）
図１１は第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１．５ｍｍ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】
（参考例４）
図１２は第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１３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、２０００ｃｃ、６気筒エンジンで、５６００ｒｐｍ×１８０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１４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】
（他の参考例）
次に、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４０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】参考例１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１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】参考例２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】参考例３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】参考例４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】その他の参考例の第１の変形例を示す説明図である。
【図１６】その他の参考例の第２の変形例を示す説明図である。
【図１７】その他の参考例の第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、５１…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。
Claims (7)
- 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（３０）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り、
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）は１０°以上６０°以下であり、
前記中心電極側チップ（５０）は、断面積が０．０７ｍｍ２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０．０７ｍｍ２以上１．１３ｍｍ２以下の柱状であり、
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スパークプラグ。 - 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に記載のスパークプラグ。
- 前記接地電極（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であることを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載のスパークプラグ。
- 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Ｉｒ、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３のいずれか一つに記載のスパークプラグ。
- 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４に記載のスパークプラグ。
- 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Ｒｈ、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３のいずれか一つに記載のスパークプラグ。
- 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６に記載のスパークプラグ。
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