JP4714046B2 - Spark plug for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、中心電極及び接地電極のうち少なくとも一方に貴金属が溶接されてなる内燃機関用スパークプラグに関する。   The present invention relates to a spark plug for an internal combustion engine in which a noble metal is welded to at least one of a center electrode and a ground electrode.

自動車エンジン等の内燃機関用スパークプラグでは、火花の発生毎に、電極（中心電極及び接地電極）の溶融、飛散、蒸着等が繰り返されながら、電極の消耗が進行していく。これにより、中心電極と接地電極とで形成される火花放電間隙は徐々に広くなり、電極間の火花放電に必要な放電電圧（要求電圧）も徐々に高くなっていく。そして、放電電圧が機関の供給可能電圧を上回ると、電極間の火花放電を発生させることができなくなる。したがって、内燃機関用スパークプラグの長寿命化は、上記火花放電間隙の成長率を低下させることなどにより、放電電圧の経時的な上昇を抑制することで達成できる。   In a spark plug for an internal combustion engine such as an automobile engine, every time a spark is generated, the electrode (center electrode and ground electrode) is repeatedly melted, scattered, deposited, and the like, and the electrode wears out. As a result, the spark discharge gap formed by the center electrode and the ground electrode is gradually widened, and the discharge voltage (required voltage) necessary for the spark discharge between the electrodes is also gradually increased. When the discharge voltage exceeds the supplyable voltage of the engine, spark discharge between the electrodes cannot be generated. Therefore, extending the life of the spark plug for an internal combustion engine can be achieved by suppressing the increase in discharge voltage over time, for example, by reducing the growth rate of the spark discharge gap.

従来のスパークプラグには、火花放電間隙の成長率を低下させるために、電極の放電面に貴金属チップを溶接したものがある。また、中心電極の径を大きくする等、電極のサイズを大きくしたものがある（例えば、特許文献１参照）。   Some conventional spark plugs have a noble metal tip welded to the discharge surface of an electrode in order to reduce the growth rate of the spark discharge gap. In addition, there is one in which the size of the electrode is increased, for example, by increasing the diameter of the center electrode (for example, see Patent Document 1).

特に、コージェネレーション用のガスエンジン等は、運転負荷が常に高く、また、長時間に亘って運転される。そのため、このようなエンジンにおいては、スパークプラグは厳しい環境下で使用されることになり、その火花放電間隙の成長率が、例えばガソリン自動車用のエンジンに用いられるスパークプラグと比べて高い傾向がある。したがって、上述したように電極のサイズを大きくすることによって、火花放電間隙の成長率を低下させることが有効である。
特開２００２−８３６６２号公報 Particularly, a cogeneration gas engine or the like has a high operating load and is operated for a long time. Therefore, in such an engine, the spark plug is used in a harsh environment, and the growth rate of the spark discharge gap tends to be higher than that of a spark plug used in an engine for a gasoline vehicle, for example. . Therefore, it is effective to reduce the growth rate of the spark discharge gap by increasing the size of the electrode as described above.
JP 2002-83862 A

しかしながら、電極のサイズを大きくすることで放電面の面積が大きくなると、火花放電間隙の成長率は低下させられるものの、放電電圧が放電面の面積に影響を受けることから、電極の消耗が進んで火花放電間隙がある程度の距離になると、放電電圧の急激な上昇を招くことになってしまう。結果として、電極のサイズを単に大きくすることだけでは、さらなる長寿命化の要請にこたえられないおそれがある。   However, if the area of the discharge surface is increased by increasing the size of the electrode, the growth rate of the spark discharge gap is reduced, but the discharge voltage is affected by the area of the discharge surface, so that the electrode wears out. If the spark discharge gap is a certain distance, the discharge voltage will be rapidly increased. As a result, simply increasing the size of the electrode may not meet the demand for a longer life.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、電極の消耗が進んだ場合の放電電圧の上昇を抑制することにより、内燃機関用スパークプラグのさらなる長寿命化を図ることを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is intended to further extend the life of a spark plug for an internal combustion engine by suppressing an increase in discharge voltage when the electrode wears out. Objective.

以下、上記課題等を解決するのに適した各構成を項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果等を付記する。   Hereinafter, each configuration suitable for solving the above-described problems will be described in terms of items. In addition, the effect etc. peculiar to the structure which respond | corresponds as needed are added.

構成１．本構成の内燃機関用スパークプラグは、中心電極と、当該中心電極との間に火花放電間隙を有する接地電極とを備えた内燃機関用スパークプラグにおいて、
他方の電極に対し前記火花放電間隙を介して対向する方向である対向方向に直交する方向である幅方向を面方向とする板状部及び、当該板状部側を基端側として前記対向方向に延設され前記幅方向に沿った断面の断面積が前記板状部よりも小さな脚部を有する貴金属チップと、
自身の先端に、前記脚部と係合する係合部を有する電極母材とを備え、
前記貴金属チップは、前記脚部が前記係合部に係合された状態で、前記脚部の先端側の溶融部にて前記電極母材と溶接固定されており、
一方の電極を構成する貴金属チップの脚部の基端と、板状部の先端面との距離を、０．２ｍｍ以下に設定することで、
前記板状部に接続された前記脚部の基端が、電極の消耗予定範囲に配置されるようにしたことを特徴とする。 Configuration 1. The spark plug for an internal combustion engine of the present configuration is a spark plug for an internal combustion engine comprising a center electrode and a ground electrode having a spark discharge gap between the center electrode,
A plate-like portion having a width direction that is a direction orthogonal to the opposite direction, which is a direction opposed to the other electrode through the spark discharge gap, and a surface direction, and the opposite direction with the plate-like portion side as a base end side A noble metal tip having a leg portion extending in the width direction and having a smaller cross-sectional area along the width direction than the plate-like portion;
An electrode base material having an engaging portion that engages with the leg portion at its tip,
The noble metal tip is welded and fixed to the electrode base material at the melting portion on the distal end side of the leg portion with the leg portion engaged with the engaging portion ,
By setting the distance between the base end of the leg portion of the noble metal tip constituting one electrode and the tip surface of the plate-like portion to 0.2 mm or less,
The base end of the leg part connected to the plate-like part is arranged in an expected consumption range of the electrode .

上記構成１では、中心電極及び接地電極のうち少なくとも一方が、貴金属チップと、電極母材とを備えてなる。ここで特に、貴金属チップは、板状部及び脚部を有している。貴金属チップは、一方の電極（例えば中心電極）に、その板状部が他方の電極（例えば接地電極）に対向して火花放電間隙を形成するように配置される。この対向する方向（対向方向）が、前記板状部の厚み方向となっており、前記対向方向に直交する方向（幅方向）が、板状部の面方向となっている。そして、板状部では、幅方向に沿った断面の断面積が、脚部よりも大きくなっている。脚部は、その基端側を板状部とし、先端が前記対向方向に沿って他方の電極から遠ざかる方向に配置されている。また、板状部の説明として既に述べたが、脚部においては、幅方向に沿った断面の断面積が板状部よりも小さくなっている。一方、電極母材は自身の先端に係合部を有し、この係合部によって、貴金属チップの脚部が係合されるスペースが形成されている。そして、この係合部に貴金属チップの脚部が係合した状態で、貴金属チップは、脚部の先端側の溶融部にて電極母材に溶接固定されている。   In the configuration 1, at least one of the center electrode and the ground electrode includes the noble metal tip and the electrode base material. Here, in particular, the noble metal tip has a plate-like portion and a leg portion. The noble metal tip is arranged on one electrode (for example, the center electrode) so that the plate-like portion faces the other electrode (for example, the ground electrode) to form a spark discharge gap. This opposing direction (opposing direction) is the thickness direction of the plate-like portion, and the direction orthogonal to the opposing direction (width direction) is the surface direction of the plate-like portion. And in the plate-shaped part, the cross-sectional area of the cross section along the width direction is larger than the leg part. The leg portion has a plate-like portion on the base end side, and the distal end is arranged in a direction away from the other electrode along the facing direction. Moreover, although already described as description of a plate-shaped part, in the leg part, the cross-sectional area of the cross section along the width direction is smaller than a plate-shaped part. On the other hand, the electrode base material has an engaging portion at its tip, and a space in which the leg portion of the noble metal tip is engaged is formed by this engaging portion. The noble metal tip is welded and fixed to the electrode base material at the melting portion on the distal end side of the leg portion in a state where the leg portion of the noble metal tip is engaged with the engaging portion.

上記構成１によれば、当初、貴金属チップのうち比較的面積の大きな板状部が放電面となっており、この間、火花放電間隙の成長率が抑えられる。そして、電極の消耗が進むと（板状部が消耗すると）、次に、貴金属チップの脚部が出現し、このとき、一般的に電極母材の方が脚部（貴金属）に比べて消耗速度が速いため、脚部が突出した状態となる。したがって、脚部が針のごとく突出するため、この部分における電界傾度は急峻なものとなり（いわば針効果が得られる）、火花放電間隙の拡張による放電電圧（要求電圧）の上昇を針効果によって相殺し抑制することができる。特に、電極の消耗を抑制するために電極のサイズを大きくしたスパークプラグが知られているが、そのようなスパークプラグであっても、放電電圧の急激な上昇を抑制することができる。結果として、内燃機関用スパークプラグのさらなる長寿命化を図ることができる。   According to the above configuration 1, initially, a plate-like portion having a relatively large area of the noble metal tip serves as a discharge surface, and during this time, the growth rate of the spark discharge gap is suppressed. Then, as the electrode wears out (when the plate-like part is consumed), the leg part of the noble metal tip appears. At this time, the electrode base material is generally consumed compared to the leg part (noble metal). Since the speed is high, the leg portion protrudes. Therefore, since the leg portion protrudes like a needle, the electric field gradient in this portion becomes steep (so-called needle effect is obtained), and the increase in discharge voltage (required voltage) due to expansion of the spark discharge gap is offset by the needle effect. And can be suppressed. In particular, a spark plug having a large electrode size is known to suppress electrode consumption, but even such a spark plug can suppress a rapid increase in discharge voltage. As a result, the life of the spark plug for the internal combustion engine can be further extended.

上記効果を得るために、貴金属チップは、その脚部の先端側の溶融部で溶接固定されている。溶融部は溶融していない貴金属に比較して火花放電が生じやすい傾向がある。そのために溶融部において積極的に火花放電が生じてしまうと、溶融部が率先して消耗してしまうため貴金属チップの脱落の懸念が生じる。そこで上記の構成のごとく、貴金属チップを溶接固定する部位を脚部の先端、つまり火花放電間隙から遠ざける位置としているのである。
また、構成１によれば、一方の電極を構成する貴金属チップの脚部の基端と、板状部の先端面との距離を、０．２ｍｍ以下に設定することで、前記板状部に接続された前記脚部の基端が、電極の消耗予定範囲に配置されるようになっているため、電極の消耗が進んだ場合に脚部が現出し、上記針効果が確実に得られる。 In order to obtain the above effect, the noble metal tip is welded and fixed at the molten portion on the tip side of the leg portion. The molten part tends to cause spark discharge as compared with a precious metal that is not melted. For this reason, if spark discharge is positively generated in the melted part, the melted part is preemptively consumed, and there is a concern that the noble metal tip may fall off. Therefore, as described above, the part where the noble metal tip is fixed by welding is positioned away from the tip of the leg, that is, the spark discharge gap.
Further, according to the configuration 1, by setting the distance between the base end of the leg portion of the noble metal tip constituting one electrode and the distal end surface of the plate-like portion to 0.2 mm or less, Since the base end of the connected leg part is arranged in the expected consumption range of the electrode, the leg part appears when the electrode wears out, and the needle effect can be obtained reliably.

構成２．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成１において、前記脚部と前記係合部とのそれぞれ対向面が、少なくとも前記溶融部を除いて、非接合状態であることを特徴とする。   Configuration 2. The spark plug for an internal combustion engine of this configuration is characterized in that, in the above configuration 1, the opposing surfaces of the leg portion and the engagement portion are in a non-joined state except at least the melting portion.

上記構成２によれば、貴金属チップの脚部と電極母材の係合部との対向面が非接合状態となっているため、上述したように電極の消耗が進んだ場合、突出する貴金属チップの脚部に、エッジが現れる。これにより、放電電圧の急激な上昇を確実に抑制することができる。この効果は脚部と係合部との対向し合う面同士が接合されてしまっていては期待しにくい。特に溶接によって接合されているとその嫌いは大きくなる。したがって、この対向面同士が、当接・非当接は問わず、脚部と係合部とを両者の界面において明確に区別できる構成であればよい。   According to the above configuration 2, since the opposing surfaces of the leg portion of the noble metal tip and the engaging portion of the electrode base material are in a non-bonded state, the noble metal tip that protrudes when the electrode wears out as described above. An edge appears on the leg. Thereby, the rapid rise of the discharge voltage can be reliably suppressed. This effect is difficult to expect if the opposing surfaces of the leg portion and the engaging portion are joined together. The dislike is especially great when they are joined by welding. Therefore, the opposing surfaces may be configured so that the leg portion and the engaging portion can be clearly distinguished at the interface between them regardless of contact or non-contact.

構成３．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成１又は２において、前記火花放電間隙が、０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする。   Configuration 3. The spark plug for an internal combustion engine of this configuration is characterized in that, in the above configuration 1 or 2, the spark discharge gap is in a range of 0.2 mm to 0.6 mm.

上記構成３では、火花放電間隙が０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の範囲となっている。このようなスパークプラグは、絶縁破壊強度が高いガスエンジンなどに使用され、電極の消耗が著しいため、上記構成による効果が際立つ。   In the configuration 3, the spark discharge gap is in the range of 0.2 mm to 0.6 mm. Such a spark plug is used in a gas engine or the like having a high dielectric breakdown strength, and since the electrode is consumed significantly, the effect of the above configuration is conspicuous.

構成４．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記一方の電極と前記他方の電極との間に（中心電極と前記接地電極との間に）所定電圧が印加されたときに、前記板状部と前記他方の電極との間に火花放電経路を形成する一方、前記溶融部と前記他方の電極との間に火花放電経路を形成しないことを特徴とする。   Configuration 4. In the spark plug for an internal combustion engine of this configuration, a predetermined voltage is applied between the one electrode and the other electrode (between the center electrode and the ground electrode) in any of the above configurations 1 to 3. A spark discharge path is formed between the plate-like part and the other electrode, while no spark discharge path is formed between the melting part and the other electrode.

溶融部は、貴金属と電極母材を構成する卑金属（例えばニッケル（Ｎｉ））合金とが溶融してなるため、貴金属よりもこの溶融部を介した火花放電が生じやすい。そして、溶融部において火花放電が頻発すると、溶融部の消耗を招き、場合によっては、貴金属チップの脱落を招くおそれがある。この点、上記構成４によれば、電極の溶融部は火花放電の基点とならないようにしているため、溶融部を介した火花放電を確実に抑制することができる。なお、この効果を得るための具体例として、例えば対向方向（プラグの長手方向）における溶融部と貴金属チップ（例えば板状部の先端面）との距離を０．５ｍｍとすることが考えられる。   Since the melted portion is formed by melting a noble metal and a base metal (for example, nickel (Ni)) alloy constituting the electrode base material, spark discharge is more likely to occur through the melted portion than the noble metal. When spark discharge frequently occurs in the melted part, the melted part is consumed, and in some cases, the noble metal tip may drop off. In this regard, according to the above-described configuration 4, since the melted portion of the electrode is prevented from being the base point of the spark discharge, it is possible to reliably suppress the spark discharge through the melted portion. As a specific example for obtaining this effect, for example, it is conceivable that the distance between the melted portion and the noble metal tip (for example, the tip surface of the plate-like portion) in the facing direction (longitudinal direction of the plug) is 0.5 mm.

構成５．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記中心電極及び前記接地電極の両方が、前記貴金属チップ及び前記電極母材を備えていることを特徴とする。 Configuration 5 . The spark plug for an internal combustion engine according to this configuration is characterized in that, in any one of the above configurations 1 to 4 , both the center electrode and the ground electrode include the noble metal tip and the electrode base material.

上記構成１等においては少なくとも中心電極及び接地電極のいずれか一方が貴金属チップ及び電極母材を備える構成であったが、本構成５では、両方の電極が、貴金属チップ及び電極母材を備える構成となっている。これにより、両方の電極の消耗が進むと、各電極の貴金属チップの脚部が現出し、両電極において針効果が得られる。その結果、放電電圧の急激な上昇を確実に抑制でき、内燃機関用スパークプラグのさらなる長寿命化に寄与する。
In the configuration 1 or the like, at least one of the center electrode and the ground electrode has a configuration including a noble metal tip and an electrode base material. In the configuration 5 , both electrodes include a noble metal tip and an electrode base material. It has become. As a result, when the consumption of both electrodes proceeds, the legs of the noble metal tip of each electrode appear, and the needle effect is obtained in both electrodes. As a result, a rapid increase in the discharge voltage can be reliably suppressed, contributing to a further increase in the life of the spark plug for the internal combustion engine.

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面を参照しつつ説明する。 [First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、例えばコージェネレーションシステムなどのガスエンジンに使用される「内燃機関用スパークプラグ」としてのスパークプラグ１００の構成を示す説明図である。   FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration of a spark plug 100 as an “spark plug for an internal combustion engine” used in a gas engine such as a cogeneration system.

図１に示すように、スパークプラグ１００は、主体金具１と、絶縁体２と、中心電極３と、接地電極４とを備えている。また、特に符号を付さないが絶縁体２の後端側（図１の上側）には、抵抗体やガラスシール体を介して中心電極３に電気的に接続された接続端子等を備えている。主体金具１は筒状をなしており、その内側に絶縁体２が滑石（タルク）やパッキン等を介して保持されている。絶縁体２の先端部２１は主体金具１から突出している。また、中心電極３は、その先端を突出させた状態で絶縁体２の内側に設けられている。さらに、接地電極４は、前記主体金具１に対しその基端部が主体金具１の先端面に溶接されるとともに、先端側が曲げ返されて、その一側面が中心電極３の先端面と対向するように配置されている。これにより、中心電極３と接地電極４との間に、火花放電間隙ｇが形成されている。   As shown in FIG. 1, the spark plug 100 includes a metal shell 1, an insulator 2, a center electrode 3, and a ground electrode 4. Although not particularly designated, the rear end side (the upper side in FIG. 1) of the insulator 2 is provided with a connection terminal electrically connected to the center electrode 3 through a resistor or a glass seal body. Yes. The metal shell 1 has a cylindrical shape, and an insulator 2 is held inside the metal shell 1 via talc, packing, or the like. A tip 21 of the insulator 2 protrudes from the metal shell 1. The center electrode 3 is provided inside the insulator 2 with its tip protruding. Further, the ground electrode 4 is welded at its proximal end to the front end surface of the metal shell 1 with respect to the metal shell 1, and the front end is bent back, and one side surface thereof faces the front surface of the center electrode 3. Are arranged as follows. Thereby, a spark discharge gap g is formed between the center electrode 3 and the ground electrode 4.

前記絶縁体２は、例えばアルミナからなるセラミック焼結体により構成され、その内部には自身の軸方向に沿って中心電極３を保持するための孔部６が形成されている。また、主体金具１は、低炭素鋼等の金属により円筒状に形成されており、スパークプラグ１００のハウジングを構成するとともに、その外周面には、図示しないエンジンのシリンダヘッドにプラグ１００を取り付けるためのねじ部７が形成されている。   The insulator 2 is made of a ceramic sintered body made of alumina, for example, and has a hole 6 for holding the center electrode 3 along its own axial direction. The metal shell 1 is formed in a cylindrical shape from a metal such as low carbon steel, and constitutes a housing of the spark plug 100, and the plug 100 is attached to the cylinder head of an engine (not shown) on the outer peripheral surface thereof. The threaded portion 7 is formed.

図２に示すように、中心電極３及び接地電極４はそれぞれ、電極母材３２，４２と、その先端部に溶接固定された貴金属チップ３１，４１とを備えている。電極母材３２，４２は、Ｎｉ合金等で構成されている。また、貴金属チップ３１，４１は、例えばイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする合金等により構成されている。そして、この貴金属チップ３１，４１の対向面が火花の放電面となり、貴金属チップ３１，４１同士の間隙が、上記火花放電間隙ｇを形成している。   As shown in FIG. 2, the center electrode 3 and the ground electrode 4 include electrode base materials 32 and 42 and noble metal tips 31 and 41 that are welded and fixed to the tip portions thereof, respectively. The electrode base materials 32 and 42 are made of Ni alloy or the like. The noble metal tips 31 and 41 are made of, for example, an alloy containing iridium (Ir) as a main component. The opposing surfaces of the noble metal tips 31 and 41 are spark discharge surfaces, and the gap between the noble metal tips 31 and 41 forms the spark discharge gap g.

次に、中心電極３の構成について図３を参照して説明する。図３（ａ）は中心電極３の先端部の縦断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線平断面図である。また図３（ｃ）は、貴金属チップ３１を電極母材３２から離脱させた態様を示す説明図である。   Next, the configuration of the center electrode 3 will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a longitudinal sectional view of the distal end portion of the center electrode 3, and FIG. 3B is a plan sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 3C is an explanatory view showing an aspect in which the noble metal tip 31 is detached from the electrode base material 32.

中心電極３の貴金属チップ３１は、図３（ａ）に示すように、板状部３１ａと、脚部３１ｂとを有している。板状部３１ａは、軸方向（同図の上下方向、「対向方向」）に沿った厚さ方向よりも当該軸方向に直交する径方向（同図の左右方向、「幅方向」）に沿った面方向が大きな円形板状の部材である。脚部３１ｂは、板状部３１ａの周縁部から軸方向へ延設されており、図３（ｂ）に示すように、環状をなしている。ここで、脚部３１ｂの径方向に沿った断面の断面積は、板状部３１ａの断面積と比較して小さくなっている。   As shown in FIG. 3A, the noble metal tip 31 of the center electrode 3 has a plate-like portion 31a and leg portions 31b. The plate-like portion 31a is along the radial direction (left and right direction in the figure, “width direction”) perpendicular to the axial direction rather than the thickness direction along the axial direction (up and down direction in the figure, “opposite direction”). This is a circular plate-like member having a large surface direction. The leg part 31b is extended in the axial direction from the peripheral part of the plate-shaped part 31a, and has comprised the cyclic | annular form as shown in FIG.3 (b). Here, the cross-sectional area of the cross section along the radial direction of the leg portion 31b is smaller than the cross-sectional area of the plate-like portion 31a.

中心電極３の電極母材３２において貴金属チップ３１に近い部分は、その先端を除いて、板状部３１ａと同様の断面形状となっている。電極母材３２の先端には、径の小さな係合部３２ａが一体形成されており、図３（ｃ）に示すように、係合部３２ａの周囲に脚部３１ｂとほぼ同形状のスペースＳ１が形成されている。そして、係合部３２ａの外側面Ｔ１と脚部３１ｂの内側面Ｔ２とが当接するようにして、換言すれば脚部３１ｂが係合部３２ａに係合された状態で、貴金属チップ３１が電極母材３２に取り付けられる。貴金属チップ３１は、その脚部３１ｂの先端外縁部にレーザー溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接等により溶融部３３が形成されることで、電極母材３２に対して溶接固定されている。   A portion of the electrode base material 32 of the center electrode 3 close to the noble metal tip 31 has a cross-sectional shape similar to that of the plate-like portion 31a except for the tip. An engaging portion 32a having a small diameter is integrally formed at the tip of the electrode base material 32. As shown in FIG. 3C, a space S1 having substantially the same shape as the leg portion 31b is formed around the engaging portion 32a. Is formed. Then, the noble metal tip 31 is connected to the electrode 31 with the outer surface T1 of the engaging portion 32a and the inner surface T2 of the leg portion 31b in contact with each other, in other words, with the leg portion 31b engaged with the engaging portion 32a. It is attached to the base material 32. The noble metal tip 31 is welded and fixed to the electrode base material 32 by forming a melting portion 33 on the outer peripheral edge of the leg portion 31b by laser welding, electron beam welding, resistance welding or the like.

このように溶融部３３によって貴金属チップ３１が固定されており、係合部３２ａと脚部３１ｂとの当接面Ｔ１，Ｔ２は、非接合状態となっている。また、溶融部３３は、脚部３１ｂの先端外縁部に形成されるのであるが、使用の際に中心電極３の放電面として火花放電経路の基点とならないように、中心電極３の当初放電面から一定距離ｄ１（本実施形態では、０．５ｍｍ）以上離間させられている。さらに、脚部３１ｂの基端３１ｃ（板状部３１ａとの接続部位３１ｃ、図３（ｃ）参照）は、中心電極３の消耗予定範囲に配置されるように構成されている。例えば本実施形態では、貴金属チップ３１の脚部３１ｂの基端３１ｃと板状部３１ａの先端面（当初放電面）との距離ｄ２が、０．２ｍｍに設定されている。   Thus, the noble metal tip 31 is fixed by the melting part 33, and the contact surfaces T1 and T2 between the engaging part 32a and the leg part 31b are not joined. Moreover, although the fusion | melting part 33 is formed in the front-end | tip outer edge part of the leg part 31b, the initial discharge surface of the center electrode 3 is used as a discharge surface of the center electrode 3 at the time of use so that it may not become a starting point of a spark discharge path | route. Is separated by a certain distance d1 (0.5 mm in this embodiment) or more. Further, the base end 31c of the leg portion 31b (the connection portion 31c with the plate-like portion 31a, see FIG. 3C) is configured to be disposed within the expected consumption range of the center electrode 3. For example, in the present embodiment, the distance d2 between the base end 31c of the leg portion 31b of the noble metal tip 31 and the tip end surface (initial discharge surface) of the plate-like portion 31a is set to 0.2 mm.

次に、接地電極４の構成について図４を参照して詳述する。図４（ａ）は接地電極４の先端部の縦断面図であり、図面下方が中心電極３が位置する側である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線平断面図であり、図４（ｃ）は、貴金属チップ４１を電極母材４２から離脱させた態様を示す説明図である。   Next, the configuration of the ground electrode 4 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4A is a longitudinal sectional view of the tip of the ground electrode 4, and the lower side of the drawing is the side on which the center electrode 3 is located. 4B is a cross-sectional plan view taken along the line BB of FIG. 4A, and FIG. 4C is an explanatory view showing an aspect in which the noble metal tip 41 is detached from the electrode base material 42. is there.

接地電極４の貴金属チップ４１は、図４（ａ）に示すように、板状部４１ａと、脚部４１ｂとを有している。板状部４１ａは、軸方向（同図の上下方向、「対向方向」）に沿った厚み方向よりも当該軸方向に直交する径方向（同図の左右方向、「幅方向」）に沿った面方向が大きな円形板状の部材である。脚部４１ｂは、板状部４１ａの中央部から軸方向へ延設されており、図４（ｂ）に示すように、円柱状をなしている。ここで、脚部４１ｂの径方向に沿った断面の断面積は、板状部４１ａの断面積と比較して小さくなっている。   As shown in FIG. 4A, the noble metal tip 41 of the ground electrode 4 has a plate-like portion 41a and leg portions 41b. The plate-like portion 41a is along the radial direction (left and right direction in the figure, “width direction”) perpendicular to the axial direction rather than the thickness direction along the axial direction (up and down direction in the figure, “opposite direction”). A circular plate-like member having a large surface direction. The leg part 41b is extended in the axial direction from the center part of the plate-shaped part 41a, and has comprised the column shape as shown in FIG.4 (b). Here, the cross-sectional area of the cross section along the radial direction of the leg portion 41b is smaller than the cross-sectional area of the plate-like portion 41a.

接地電極４の電極母材４２は、上述したようにその一側面が中心電極３の先端部と対向するように配置されているが、その対向面に、係合部４２ａが設けられており、図４（ｃ）に示すように、上記脚部４１ｂとほぼ同形状のスペースＳ２が形成されている。そして、係合部４２ａの内側面Ｔ３と脚部４１ｂの外側面Ｔ４とが当接するようにして、換言すれば脚部４１ｂが係合部４２ａに係合された状態で、貴金属チップ４１が電極母材４２に取り付けられる。貴金属チップ４１は、その脚部４１ｂの先端外縁部にレーザー溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接等により溶融部４３が形成されることで、電極母材４２に対して溶接固定されている。   As described above, the electrode base material 42 of the ground electrode 4 is disposed so that one side surface thereof is opposed to the distal end portion of the center electrode 3, and an engaging portion 42 a is provided on the opposite surface, As shown in FIG. 4C, a space S2 having substantially the same shape as the leg portion 41b is formed. The inner surface T3 of the engaging portion 42a and the outer surface T4 of the leg portion 41b are in contact with each other. In other words, the noble metal tip 41 is connected to the electrode with the leg portion 41b engaged with the engaging portion 42a. It is attached to the base material 42. The noble metal tip 41 is welded and fixed to the electrode base material 42 by forming a melted portion 43 by laser welding, electron beam welding, resistance welding or the like at the outer edge of the leg 41b.

このように接地電極４においても中心電極３と同様、溶融部４３によって貴金属チップ４１が固定されており、係合部４２ａと脚部４１ｂとの当接面Ｔ３，Ｔ４は、非接合状態となっている。また、溶融部４３は、脚部４１ｂの先端外縁部に形成されるのであるが、接地電極４の放電面として火花放電経路の基点とならないように、中心電極３に対して接地電極４の背面側に形成されている。さらに、脚部４１ｂの基端４１ｃ（板状部４１ａとの接続部位４１ｃ、図４（ｃ）参照）は、接地電極４の消耗予定範囲に配置されるように構成されている。例えば本実施形態では、貴金属チップ４１の脚部４１ｂの基端４１ｃと板状部４１ａの先端面（当初放電面）との距離ｄ３が、０．２ｍｍに設定されている。   As described above, in the ground electrode 4 as well as the center electrode 3, the noble metal tip 41 is fixed by the melting portion 43, and the contact surfaces T3 and T4 between the engaging portion 42a and the leg portion 41b are not joined. ing. Further, the melting portion 43 is formed at the outer edge portion of the tip of the leg portion 41b, but the back surface of the ground electrode 4 with respect to the center electrode 3 so as not to serve as a starting point of the spark discharge path as the discharge surface of the ground electrode 4. Formed on the side. Furthermore, the base end 41c of the leg portion 41b (the connection portion 41c with the plate-like portion 41a, see FIG. 4C) is configured so as to be disposed within the expected consumption range of the ground electrode 4. For example, in this embodiment, the distance d3 between the base end 41c of the leg portion 41b of the noble metal tip 41 and the distal end surface (initial discharge surface) of the plate-like portion 41a is set to 0.2 mm.

次に、上記のように構成されてなる中心電極３及び接地電極４による作用について説明する。図５は、中心電極３及び接地電極４が火花放電によって消耗した態様を模式的に示す説明図である。   Next, the operation of the center electrode 3 and the ground electrode 4 configured as described above will be described. FIG. 5 is an explanatory view schematically showing an aspect in which the center electrode 3 and the ground electrode 4 are consumed by spark discharge.

図５に二点鎖線で示すように、中心電極３及び接地電極４の貴金属チップ３１，４１同士は、当初、０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下（本実施形態では０．２ｍｍ）の火花放電間隙ｇを形成するように配置される。このときは、貴金属チップ３１，４１の板状部３１ａ，４１ａの対向面が主として放電面となる。   As indicated by a two-dot chain line in FIG. 5, the noble metal tips 31 and 41 of the center electrode 3 and the ground electrode 4 are initially spark discharge gaps of 0.2 mm or more and 0.6 mm or less (in this embodiment, 0.2 mm). are arranged to form g. At this time, the opposed surfaces of the plate-like portions 31a and 41a of the noble metal tips 31 and 41 are mainly discharge surfaces.

その後、図５に示すように、貴金属チップ３１，４１の板状部３１ａ，４１ａが消耗すると、脚部３１ｂ，４１ｂが放電間隙に出現するのであるが、Ｎｉ合金からなる電極母材３２，４２の消耗速度が貴金属チップ３１，４１の消耗速度よりも大きいため、また、脚部３１ｂ，４１ｂの基端３１ｃ，４１ｃが電極消耗予定範囲に配置されているため、電極母材３２，４２から脚部３１ｂ，４１ｂが突出した状態となる。   After that, as shown in FIG. 5, when the plate-like portions 31a and 41a of the noble metal tips 31 and 41 are consumed, the leg portions 31b and 41b appear in the discharge gap, but the electrode base materials 32 and 42 made of Ni alloy. Is larger than the consumption rate of the noble metal tips 31 and 41, and the base ends 31c and 41c of the leg portions 31b and 41b are arranged in the expected electrode consumption range. The parts 31b and 41b are projected.

このとき、脚部３１ｂ，４１ｂの断面積が板状部３１ａ，４１ａと比べて小さくなっていることにより、この部分における電界傾度は急峻なものとなる（いわば針効果が得られる）。また、貴金属チップ３１，４１の脚部３１ｂ，４１ｂと電極母材３２，４２の係合部３２ａ，４２ａとの当接面Ｔ１とＴ２，Ｔ３とＴ４が非接合状態となっているため、突出した脚部３１ｂ，４１ｂの当接面Ｔ２，Ｔ４には、新たなエッジＥ１，Ｅ２が現れる。   At this time, since the cross-sectional areas of the leg portions 31b and 41b are smaller than those of the plate-like portions 31a and 41a, the electric field gradient in these portions becomes steep (so-called needle effect is obtained). Further, since the contact surfaces T1, T2, T3, and T4 of the leg portions 31b and 41b of the noble metal tips 31 and 41 and the engaging portions 32a and 42a of the electrode base materials 32 and 42 are in a non-joined state, the protrusions New edges E1 and E2 appear on the contact surfaces T2 and T4 of the leg portions 31b and 41b.

以上詳述したように、本実施形態によれば、当初、貴金属チップ３１，４１の板状部３１ａ，４１ａが放電面となり、火花放電間隙ｇの成長率が抑えられる。そして、電極３，４の消耗が進むと（板状部３１ａ，４１ａが消耗すると）、次に、貴金属チップ３１，４１の脚部３１ｂ，４１ｂが出現し、このとき、脚部３１ｂ，４１ｂが突出した状態となる（図５参照）。したがって、この部分における電界傾度が急峻なものとなる（いわば針効果が得られる）。また、貴金属チップ３１，４１の脚部３１ｂ，４１ｂと電極母材３２，４２の係合部３２ａ，４２ａとの当接面Ｔ１とＴ２，Ｔ３とＴ４が非接合状態となっているため、上述したように電極３，４の消耗が進んだ場合、貴金属チップ３１，４１の脚部３１ｂ，４１ｂに、エッジＥ１，Ｅ２が現れる（図５参照）。したがって、いわゆるエッジ効果が得られることになる。しかも、中心電極３及び接地電極４の両方に脚部３１ｂ，４１ｂを有する貴金属チップ３１，４１を備える構成であるため、上記針効果及びエッジＥ１，Ｅ２による効果が両電極３，４で得られる。したがって、放電電圧（要求電圧）の急激な上昇を抑制することができる。すなわち、火花放電間隙の拡張による放電電圧（要求電圧）の上昇を、針効果及びエッジ効果によって相殺することができる。結果として、スパークプラグ１００のさらなる長寿命化を図ることができる。   As described in detail above, according to the present embodiment, initially, the plate-like portions 31a and 41a of the noble metal tips 31 and 41 become discharge surfaces, and the growth rate of the spark discharge gap g is suppressed. When the electrodes 3 and 4 are further consumed (when the plate portions 31a and 41a are consumed), the leg portions 31b and 41b of the noble metal tips 31 and 41 appear, and at this time, the leg portions 31b and 41b are It will be in the state which protruded (refer to Drawing 5). Therefore, the electric field gradient in this portion becomes steep (so-called needle effect is obtained). Further, since the contact surfaces T1, T2, T3, and T4 between the leg portions 31b and 41b of the noble metal tips 31 and 41 and the engaging portions 32a and 42a of the electrode base materials 32 and 42 are in a non-bonded state, As described above, when the electrodes 3 and 4 are consumed, edges E1 and E2 appear on the legs 31b and 41b of the noble metal tips 31 and 41 (see FIG. 5). Therefore, a so-called edge effect is obtained. In addition, since both the center electrode 3 and the ground electrode 4 are provided with the noble metal tips 31 and 41 having the leg portions 31b and 41b, the above-described needle effect and the effect by the edges E1 and E2 can be obtained by both the electrodes 3 and 4. . Therefore, a rapid increase in the discharge voltage (required voltage) can be suppressed. That is, an increase in the discharge voltage (required voltage) due to the expansion of the spark discharge gap can be offset by the needle effect and the edge effect. As a result, the life of the spark plug 100 can be further extended.

ところで、溶融部３３，４３は、Ｎｉ合金と貴金属とが溶融してなるため、この溶融部３３，４３を介した火花放電が生じやすい。そして、溶融部３３，４３を介した火花放電が生じると、溶融部３３，４３の消耗を招き、場合によっては、貴金属チップ３１，４１の脱落を招くおそれがある。この点、本実施形態によれば、貴金属チップ３１，４１は、その脚部３１ｂ，４１ｂの先端の溶融部３３，４３で溶接固定されている。すなわち、電極３，４の溶融部３３，４３が火花放電の放電面として火花放電経路の基点とならないよう当該電極３，４の放電面から一定距離だけ離間させて形成されているため、溶融部３３，４３を介した火花放電を確実に抑制することができる。その結果、溶融部３３，４３の消耗を招きにくく、電極３，４が消耗したとしても、貴金属チップ３１，４１の脱落を招くようなことがない。   By the way, since the melting parts 33 and 43 are formed by melting the Ni alloy and the noble metal, spark discharge easily occurs through the melting parts 33 and 43. When spark discharge occurs via the melting portions 33 and 43, the melting portions 33 and 43 are consumed, and in some cases, the noble metal tips 31 and 41 may drop off. In this regard, according to the present embodiment, the noble metal tips 31 and 41 are welded and fixed at the melting portions 33 and 43 at the tips of the leg portions 31b and 41b. That is, since the melted portions 33 and 43 of the electrodes 3 and 4 are formed as a discharge surface of the spark discharge by being separated from the discharge surface of the electrodes 3 and 4 by a certain distance so as not to be a base point of the spark discharge path. The spark discharge via 33 and 43 can be reliably suppressed. As a result, the melting portions 33 and 43 are not easily consumed, and the noble metal tips 31 and 41 are not dropped even if the electrodes 3 and 4 are consumed.

ところで、溶融部３３，４３は、貴金属と電極母材３２，４２を構成する卑金属合金とが溶融してなるため、この溶融部３３，４３を介した火花放電が生じやすい。そして、溶融部３３，４３において火花放電が頻発すると、溶融部３３，４３の消耗を招き、場合によっては、貴金属チップ３１，４１の脱落を招くおそれがある。この点、本実施形態によれば、貴金属チップ３１，４１は、その脚部３１ｂ，４１ｂの先端の溶融部３３，４３で溶接固定されている。すなわち、電極３，４の溶融部３３，４３が放電面として火花放電の基点とならないようにしているため、溶融部３３，４３を介した火花放電を確実に抑制することができる。その結果、溶融部３３，４３の消耗を招きにくく、電極３，４が消耗したとしても、貴金属チップ３１，４１の脱落を招くようなことがない。   By the way, since the noble metal and the base metal alloy which comprises the electrode base materials 32 and 42 melt | dissolve in the fusion | melting parts 33 and 43, a spark discharge via this fusion | melting parts 33 and 43 tends to arise. If spark discharge frequently occurs in the melting portions 33 and 43, the melting portions 33 and 43 are consumed, and in some cases, the noble metal tips 31 and 41 may be dropped. In this regard, according to the present embodiment, the noble metal tips 31 and 41 are welded and fixed at the melting portions 33 and 43 at the tips of the leg portions 31b and 41b. That is, since the melting portions 33 and 43 of the electrodes 3 and 4 are prevented from serving as the base point of the spark discharge as the discharge surface, the spark discharge via the melting portions 33 and 43 can be reliably suppressed. As a result, the melting portions 33 and 43 are not easily consumed, and the noble metal tips 31 and 41 are not dropped even if the electrodes 3 and 4 are consumed.

また、本実施形態のスパークプラグ１００は、例えばコージェネレーションシステムなどのガスエンジンに使用されるものである。このようなガスエンジンにおいては、常時運転等によりエンジン負荷の大きな状態が継続する。そのため、電極３，４の消耗が著しく電極サイズが大きくされる傾向にある。したがって、上記構成による効果が際立つ。
［第２実施形態］
本第２実施形態では、上記第１実施形態とは相違する中心電極５０を有している。そこで、以下では主として、中心電極５０の構成について説明する。図６（ａ）は、本実施形態における中心電極５０の先端部の縦断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ線平断面図である。また、本実施形態においても、図６（ａ）に示すように、中心電極５０は、貴金属チップ５１と電極母材５２とを備えている。図６（ｃ）は、貴金属チップ５１を電極母材５２から離脱させた態様を示す説明図である。 Moreover, the spark plug 100 of this embodiment is used for gas engines, such as a cogeneration system, for example. In such a gas engine, a large engine load continues due to constant operation or the like. Therefore, the electrodes 3 and 4 are consumed significantly and the electrode size tends to be increased. Therefore, the effect by the said structure stands out.
[Second Embodiment]
The second embodiment has a center electrode 50 that is different from the first embodiment. Therefore, the configuration of the center electrode 50 will be mainly described below. FIG. 6A is a vertical cross-sectional view of the tip portion of the center electrode 50 in the present embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. Also in the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the center electrode 50 includes a noble metal tip 51 and an electrode base material 52. FIG. 6C is an explanatory view showing an aspect in which the noble metal tip 51 is detached from the electrode base material 52.

中心電極５０の貴金属チップ５１は、図６（ａ）に示すように、板状部５１ａと、脚部５１ｂとを有している。板状部５１ａは、軸方向（同図の上下方向、「対向方向」）に沿った厚さ方向よりも当該軸方向に直交する径方向（同図の左右方向、「幅方向」）に沿った面方向が大きな円形板状の部材である。脚部５１ｂは、板状部５１ａの中央部から軸方向へ延設されており、図６（ｂ）に示すように円柱状をなしている。ここで、脚部５１ｂの径方向に沿った断面の断面積は、板状部５１ａの断面積と比較して小さくなっている。   As shown in FIG. 6A, the noble metal tip 51 of the center electrode 50 has a plate-like portion 51a and leg portions 51b. The plate-like portion 51a is along the radial direction (left and right direction in the figure, “width direction”) perpendicular to the axial direction rather than the thickness direction along the axial direction (up and down direction in the figure, “opposite direction”). This is a circular plate-like member having a large surface direction. The leg part 51b is extended in the axial direction from the center part of the plate-shaped part 51a, and has comprised the column shape as shown in FIG.6 (b). Here, the cross-sectional area of the cross section along the radial direction of the leg part 51b is smaller than the cross-sectional area of the plate-like part 51a.

中心電極５０の電極母材５２において貴金属チップ５１に近い部分は、その先端を除いて、板状部５１ａと同様の断面形状となっている。電極母材５２の先端には、係合部５２ａが設けられており、図６（ｃ）に示すように、脚部５１ｂとほぼ同形状のスペースＳ３が形成されている。そして、係合部５２ａの内側面Ｔ５と脚部５１ｂの外側面Ｔ６とが当接するようにして、換言すれば脚部５１ｂが係合部５２ａに係合された状態で、貴金属チップ５１が電極母材５２に取り付けられる。貴金属チップ５１は、その脚部５１ｂの先端外縁部にレーザー溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接等により溶融部５３が形成されることで、電極母材５２に対して溶接固定されている。   A portion of the electrode base material 52 of the center electrode 50 close to the noble metal tip 51 has a cross-sectional shape similar to that of the plate-like portion 51a except for the tip. An engaging portion 52a is provided at the tip of the electrode base material 52, and a space S3 having substantially the same shape as the leg portion 51b is formed as shown in FIG. 6 (c). The inner surface T5 of the engaging portion 52a and the outer surface T6 of the leg portion 51b are in contact with each other, in other words, the noble metal tip 51 is connected to the electrode with the leg portion 51b engaged with the engaging portion 52a. It is attached to the base material 52. The noble metal tip 51 is welded and fixed to the electrode base material 52 by forming a melted portion 53 by laser welding, electron beam welding, resistance welding, or the like at the outer edge of the leg 51b.

このように本第２実施形態の中心電極５０においても、上記第１実施形態の中心電極３と同様、溶融部５３によって貴金属チップ５１が固定されており、係合部５２ａと脚部５１ｂとの当接面Ｔ５，Ｔ６は、非接合状態となっている。また、溶融部５３は、脚部５１ｂの先端外縁部に形成されるのであるが、中心電極５０の放電面として火花放電経路の基点とならないように、板状部５１ａの先端面（当初放電面）から一定距離ｄ４（本実施形態では、０．５ｍｍ）離間させられている。さらに、脚部５１ｂの基端５１ｃ（板状部５１ａとの接続部位５１ｃ、図６（ｃ）参照）は、中心電極５０の消耗予定範囲に配置されるように構成されている。例えば本実施形態では、貴金属チップ５１の脚部５１ｂの基端５１ｃと板状部５１ａの先端面（当初放電面）との距離ｄ５が、０．２ｍｍに設定されている。   As described above, in the center electrode 50 of the second embodiment as well, the noble metal tip 51 is fixed by the melting portion 53 as in the case of the center electrode 3 of the first embodiment, and the engagement portion 52a and the leg portion 51b are connected to each other. The contact surfaces T5 and T6 are not joined. In addition, the melted portion 53 is formed at the outer edge of the tip of the leg 51b, but the tip surface of the plate-like portion 51a (initial discharge surface) is not used as the discharge point of the center electrode 50 so as to be the starting point of the spark discharge path. ) At a predetermined distance d4 (0.5 mm in this embodiment). Further, the base end 51c of the leg portion 51b (the connection portion 51c with the plate-like portion 51a, see FIG. 6C) is configured to be disposed within the expected consumption range of the center electrode 50. For example, in this embodiment, the distance d5 between the base end 51c of the leg portion 51b of the noble metal tip 51 and the tip end surface (initial discharge surface) of the plate-like portion 51a is set to 0.2 mm.

次に、上記のように構成されてなる中心電極５０及び接地電極４による作用について説明する。図７は、中心電極５０及び接地電極４が火花放電によって消耗した態様を模式的に示す説明図である。   Next, the operation of the center electrode 50 and the ground electrode 4 configured as described above will be described. FIG. 7 is an explanatory view schematically showing an aspect in which the center electrode 50 and the ground electrode 4 are consumed by spark discharge.

図７に二点鎖線で示すように、中心電極５０及び接地電極４の貴金属チップ５１，４１同士は、当初、０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下（本実施形態では０．２ｍｍ）の火花放電間隙ｇを形成するように配置される。このときは、貴金属チップ５１，４１の板状部５１ａ，４１ａの対向面が主として放電面となる。   As indicated by a two-dot chain line in FIG. 7, the noble metal tips 51 and 41 of the center electrode 50 and the ground electrode 4 initially have a spark discharge gap of 0.2 mm or more and 0.6 mm or less (in this embodiment, 0.2 mm). are arranged to form g. At this time, the opposing surfaces of the plate-like portions 51a and 41a of the noble metal tips 51 and 41 are mainly discharge surfaces.

その後、図７に示すように、貴金属チップ５１，４１の板状部５１ａ，４１ａが消耗すると、脚部５１ｂ，４１ｂが放電間隙に出現するのであるが、Ｎｉ合金からなる電極母材５２，４２の消耗速度が貴金属チップ５１，４１の消耗速度よりも大きいため、また、貴金属チップ５１，４１の脚部５１ｂ，４１ｂと電極母材５２，４２の係合部５２ａ，４２ａとの当接面Ｔ５とＴ６，Ｔ３とＴ４が非接合状態となっているため、電極母材５２，４２から脚部５１ｂ，４１ｂが突出した状態となる。   Thereafter, as shown in FIG. 7, when the plate-like portions 51a and 41a of the noble metal tips 51 and 41 are consumed, the leg portions 51b and 41b appear in the discharge gap, but the electrode base materials 52 and 42 made of Ni alloy. Is larger than the wear rate of the noble metal tips 51 and 41, and the contact surface T5 between the leg portions 51b and 41b of the noble metal tips 51 and 41 and the engaging portions 52a and 42a of the electrode base materials 52 and 42 is also shown. Since T6, T3, and T4 are in a non-bonded state, the leg portions 51b and 41b protrude from the electrode base materials 52 and 42.

このとき、脚部５１ｂ，４１ｂの断面積が板状部５１ａ，４１ａと比べて小さくなっていることにより、この部分における電界傾度は急峻なものとなる（いわば針効果が得られる）。また、貴金属チップ５１，４１の脚部５１ｂ，４１ｂと電極母材５２，４２の係合部５２ａ，４２ａとの当接面Ｔ５とＴ６，Ｔ３とＴ４が非接合状態となっているため、突出した脚部５１ｂ，４１ｂの当接面Ｔ５，Ｔ４には、新たなエッジＥ３，Ｅ２が現れる。   At this time, since the cross-sectional areas of the leg portions 51b and 41b are smaller than those of the plate-like portions 51a and 41a, the electric field gradient in these portions becomes steep (so-called needle effect is obtained). Further, the contact surfaces T5 and T6, T3 and T4 between the leg portions 51b and 41b of the noble metal tips 51 and 41 and the engaging portions 52a and 42a of the electrode base materials 52 and 42 are in a non-joined state, so that they protrude. New edges E3 and E2 appear on the contact surfaces T5 and T4 of the leg portions 51b and 41b.

したがって、本第２実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が奏される。   Therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained by the second embodiment.

なお、上述した実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。   In addition, it is not limited to the description content of embodiment mentioned above, For example, you may implement as follows.

（ａ）上記第２実施形態では、中心電極５０において、貴金属チップ５１の有する脚部５１ｂの断面形状が円形状であった（図６（ｂ）参照）。しかし、貴金属チップの脚部の断面形状は、これに限定されるものではない。   (A) In the said 2nd Embodiment, the cross-sectional shape of the leg part 51b which the noble metal tip 51 has in the center electrode 50 was circular shape (refer FIG.6 (b)). However, the cross-sectional shape of the leg portion of the noble metal tip is not limited to this.

例えば、図８（ａ）に示すように、円柱状の電極母材７１に対し、平断面四角形状の脚部６１を採用してもよい。また、図８（ｂ）に示すように、電極母材７２に対し、平断面三角形状の脚部６２を採用してもよい。同様に、図８（ｃ）に示すように電極母材７３に対し平断面五角形状の脚部６３を採用してもよいし、図８（ｄ）に示すように電極母材７４に対し平断面星形状の脚部６４を採用してもよい。特に星形状の脚部６４を採用する場合、電極消耗時に出現する脚部６４のエッジの長さ（周長）が長くなるという点で有利である。   For example, as shown in FIG. 8A, a leg portion 61 having a square cross section may be adopted for a columnar electrode base material 71. Further, as shown in FIG. 8B, legs 62 having a triangular cross section may be adopted for the electrode base material 72. Similarly, as shown in FIG. 8C, a leg portion 63 having a flat cross-sectional shape with respect to the electrode base material 73 may be adopted, or as shown in FIG. You may employ | adopt the leg part 64 of a cross-sectional star shape. In particular, when the star-shaped leg portion 64 is adopted, it is advantageous in that the length (peripheral length) of the edge of the leg portion 64 that appears when the electrode is consumed increases.

また例えば、図９（ａ）に示すように、円柱状の電極母材７５に対し、電極母材７５の外側面に露出するような板形状の脚部６５を採用してもよい。また、図９（ｂ）に示すように、平断面において、左半分が脚部６６となり、右半分が電極母材７６となるような構成としてもよい。さらにまた、図９（ｃ）に示すように、電極母材７７の外側面に露出するような十字形状の脚部６７を採用してもよい。   Further, for example, as shown in FIG. 9A, plate-shaped leg portions 65 that are exposed on the outer surface of the electrode base material 75 may be adopted for the columnar electrode base material 75. Further, as shown in FIG. 9B, a configuration may be adopted in which the left half is the leg portion 66 and the right half is the electrode base material 76 in the plane cross section. Furthermore, as shown in FIG. 9C, a cross-shaped leg portion 67 that is exposed on the outer surface of the electrode base material 77 may be employed.

なお、図８（ａ）〜（ｄ），図９（ａ）〜（ｃ）において、脚部６１〜６７と電極母材７１〜７７との関係を逆転させた構成としてもよい。すなわち、符号６１〜６７に対応する部分を電極母材（係合部）とし、符号７１〜７７に対応する部分を脚部としてもよい。   8A to 8D and 9A to 9C, the relationship between the leg portions 61 to 67 and the electrode base materials 71 to 77 may be reversed. That is, a portion corresponding to reference numerals 61 to 67 may be an electrode base material (engagement portion), and a portion corresponding to reference numerals 71 to 77 may be a leg portion.

（ｂ）上記実施形態では、接地電極４は、その先端側が曲げ返されて、その側面が中心電極３，５０の先端部と対向するように配置されていた。これに対し、図１０に示すように、接地電極９が中心電極８の側方に配置されるスパークプラグ１０１においては、次のような接地電極を採用してもよい。   (B) In the above embodiment, the ground electrode 4 is disposed such that the tip side is bent back and the side surface faces the tip of the center electrodes 3 and 50. On the other hand, as shown in FIG. 10, in the spark plug 101 in which the ground electrode 9 is disposed on the side of the center electrode 8, the following ground electrode may be employed.

図１１（ａ）〜（ｃ）は、スパークプラグ１０１の構成を示す図であって、軸方向先端から見た状態を示す説明図である。図１１（ａ）〜（ｃ）に示す各接地電極９は、電極母材９２，９４，９６の先端に貴金属チップ９１，９３，９５が溶接固定されたものである。図９（ａ）に示す接地電極９では、貴金属チップ９１が、中心電極８に対応するように放電面が曲面とされた板状部９１ａ及び、板状部９１の幅方向両端部から延設された２つの脚部９１ｂを有してなる。また、図９（ｂ）に示す接地電極９では、貴金属チップ９２が、中心電極８に対応するように放電面が曲面とされた板状部９３ａ及び、板状部９１の幅方向中央部から延設された脚部９３ｂを有してなる。さらにまた、図９（ｃ）に示す接地電極９では、貴金属チップ９５が、中心電極８に対し放電面を平面とする板状部９５ａと、板状部９５ａの幅方向両端部から延設された脚部９５ｂを有してなる。   FIGS. 11A to 11C are views showing the configuration of the spark plug 101 and are explanatory views showing a state viewed from the axial front end. Each ground electrode 9 shown in FIGS. 11A to 11C is obtained by welding and fixing noble metal tips 91, 93, 95 to the tips of electrode base materials 92, 94, 96. In the ground electrode 9 shown in FIG. 9A, the noble metal tip 91 extends from the plate-like portion 91 a having a curved discharge surface so as to correspond to the center electrode 8, and from both ends in the width direction of the plate-like portion 91. It has two leg portions 91b. Further, in the ground electrode 9 shown in FIG. 9B, the noble metal tip 92 has a plate-like portion 93 a whose discharge surface is curved so as to correspond to the center electrode 8, and a central portion in the width direction of the plate-like portion 91. It has the leg part 93b extended. Furthermore, in the ground electrode 9 shown in FIG. 9C, a noble metal tip 95 is extended from a plate-like portion 95a having a flat discharge surface with respect to the center electrode 8, and from both ends in the width direction of the plate-like portion 95a. It has the leg part 95b.

このような接地電極９によれば、図１０に示したスパークプラグ１０１において、上記実施形態と同様の効果が得られる。   According to such a ground electrode 9, the spark plug 101 shown in FIG.

（ｃ）また、図１１に示すスパークプラグ１０１は一つの接地電極９を具備しているものであるが、同図における上下左右方向等、任意の方向から複数の接地電極を対向させるようにしてもよい。   (C) In addition, the spark plug 101 shown in FIG. 11 has one ground electrode 9, but a plurality of ground electrodes are made to face each other from any direction such as up, down, left, and right in FIG. Also good.

（ｄ）上記実施形態では、貴金属チップ３１，４１，５１の脚部３１ｂ，４１ｂ，５１ｂの側面と、電極母材３２，４２，５２の係合部３２ａ，４２ａ，５２ａの側面とが、当接するよう構成されていた。これに対し、脚部３１ｂ，４１ｂ，５１ｂの側面と係合部３２ａ，４２ａ，５２ａの側面との間に隙間を有する構成としてもよい。非接合状態であれば所定のエッジ効果が得られるからである。   (D) In the above embodiment, the side surfaces of the leg portions 31b, 41b, 51b of the noble metal tips 31, 41, 51 and the side surfaces of the engaging portions 32a, 42a, 52a of the electrode base materials 32, 42, 52 It was configured to touch. On the other hand, it is good also as a structure which has a clearance gap between the side surface of leg part 31b, 41b, 51b and the side surface of engaging part 32a, 42a, 52a. This is because a predetermined edge effect can be obtained in the non-bonded state.

（ｅ）なお、「非接合状態」であるのは、脚部と係合部とのそれぞれが対向しあった面で非接合状態であることが特に針効果を得る上で重要であり、板状部が電極母材と接合している分には何ら問題はない。   (E) The “non-joined state” is particularly important in obtaining the needle effect that the leg part and the engaging part are in the non-joined state on the opposite surfaces. There is no problem as long as the shape portion is joined to the electrode base material.

例えば図１２（ａ）に示す接地電極４００のように、貴金属チップ４０１の脚部４０１ｂの先端外縁部に溶融部４０３を設けると共に、符号４０４にて示す、板状部４０１ａと電極母材４０２との当接界面に溶融部４０５を形成するようにしてもよい。   For example, as in the ground electrode 400 shown in FIG. 12A, a melting portion 403 is provided at the outer peripheral edge of the leg 401b of the noble metal tip 401, and a plate-like portion 401a and an electrode base material 402 indicated by reference numeral 404 are provided. The melting part 405 may be formed at the contact interface.

（ｆ）また、接地電極４に代わるものとして次に示す接地電極を採用してもよい。すなわち、図１２（ｂ）に示す接地電極４１０のように、貴金属チップ４１１の板状部４１１ａの一部が、脚部４１１ｂと共に、電極母材４１２に収容されているものとしてもよい。あるいは、図１２（ｃ）に示す接地電極４２０のように、貴金属チップ４２１の板状部４２１ａの全部が、脚部４２１ｂと共に、電極母材４２２に収容されているものとしてもよい。   (F) Further, the following ground electrode may be adopted as an alternative to the ground electrode 4. That is, like the ground electrode 410 shown in FIG. 12B, a part of the plate-like portion 411a of the noble metal tip 411 may be accommodated in the electrode base material 412 together with the leg portion 411b. Alternatively, like the ground electrode 420 shown in FIG. 12C, the entire plate-like portion 421a of the noble metal tip 421 may be accommodated in the electrode base material 422 together with the leg portions 421b.

スパークプラグの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a spark plug. 中心電極及び接地電極の配置関係を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the arrangement | positioning relationship of a center electrode and a ground electrode. （ａ）は中心電極の先端部分の縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線平断面図であり、（ｃ）は、貴金属チップを電極母材から離脱させた態様を示す説明図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view of the tip portion of the center electrode, (b) is a cross-sectional view taken along line AA of (a), and (c) is an embodiment in which the noble metal tip is detached from the electrode base material. It is explanatory drawing which shows. （ａ）は接地電極の先端部分の縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線平断面図であり、（ｃ）は、貴金属チップを電極母材から離脱させた態様を示す説明図である。(A) is the longitudinal cross-sectional view of the front-end | tip part of a ground electrode, (b) is the BB sectional view taken on the line of (a), (c) is the aspect which made the noble metal tip detach | leave from an electrode base material It is explanatory drawing which shows. 中心電極及び接地電極が火花放電によって消耗した態様を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the aspect with which the center electrode and the ground electrode were consumed by spark discharge. 第２実施形態における中心電極の構成を示す断面図であり、（ａ）は中心電極の先端部分の縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線平断面図であり、（ｃ）は、貴金属チップを電極母材から離脱させた態様を示す説明図である。It is sectional drawing which shows the structure of the center electrode in 2nd Embodiment, (a) is a longitudinal cross-sectional view of the front-end | tip part of a center electrode, (b) is CC sectional plan view of (a), (C) is explanatory drawing which shows the aspect which detached | separated the noble metal chip | tip from the electrode base material. 第２実施形態における中心電極及び接地電極が火花放電によって消耗した態様を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the aspect with which the center electrode and the ground electrode in 2nd Embodiment were consumed by spark discharge. 別実施形態の脚部の形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shape of the leg part of another embodiment. 別実施形態の脚部の形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the shape of the leg part of another embodiment. 別実施形態における中心電極及び接地電極の配置関係を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the arrangement | positioning relationship of the center electrode and ground electrode in another embodiment. 別実施形態の接地電極の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the ground electrode of another embodiment. 第１及び第２実施形態における接地電極の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the ground electrode in 1st and 2nd embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１…主体金具、２…絶縁体、３，８，５０…中心電極、４，９，４００，４１０，４２０…接地電極、３１，４１，５１，９１，９３，９５，４０１，４１１，４２１…貴金属チップ、３１ａ，４１ａ，５１ａ，９１ａ，９３ａ，９５ａ，４０１ａ，４１１ａ，４２１ａ…板状部、３１ｂ，４１ｂ，５１ｂ，６１〜６７，９１ｂ，９３ｂ，９５ｂ，４０１ｂ，４１１ｂ，４２１ｂ…脚部、３２，４２，５２，７１〜７７，９２，９４，９６，４０２，４１２，４２２…電極母材、４０４…当接界面、３２ａ，４２ａ，５２ａ…係合部、３３，４３，５３，４０３，４０５…溶融部、Ｅ１〜Ｅ３…エッジ、Ｓ１〜Ｓ３…スペース、Ｔ１〜Ｔ６…当接面、ｇ…火花放電間隙。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Metal fitting, 2 ... Insulator, 3, 8, 50 ... Center electrode, 4, 9, 400, 410, 420 ... Ground electrode, 31, 41, 51, 91, 93, 95, 401, 411, 421 ... Noble metal tip, 31a, 41a, 51a, 91a, 93a, 95a, 401a, 411a, 421a ... plate-like part, 31b, 41b, 51b, 61-67, 91b, 93b, 95b, 401b, 411b, 421b ... leg part, 32, 42, 52, 71-77, 92, 94, 96, 402, 412, 422 ... electrode base material, 404 ... abutting interface, 32a, 42a, 52a ... engaging portion, 33, 43, 53, 403, 405: Melting zone, E1-E3: Edge, S1-S3: Space, T1-T6: Contact surface, g: Spark discharge gap.

Claims (5)

中心電極と、当該中心電極との間に火花放電間隙を有する接地電極とを備えた内燃機関用スパークプラグにおいて、
他方の電極に対し前記火花放電間隙を介して対向する方向である対向方向に直交する方向である幅方向を面方向とする板状部及び、当該板状部側を基端側として前記対向方向に延設され前記幅方向に沿った断面の断面積が前記板状部よりも小さな脚部を有する貴金属チップと、
自身の先端に、前記脚部と係合する係合部を有する電極母材とを備え、
前記貴金属チップは、前記脚部が前記係合部に係合された状態で、前記脚部の先端側の溶融部にて前記電極母材と溶接固定されており、
一方の電極を構成する貴金属チップの脚部の基端と、板状部の先端面との距離を、０．２ｍｍ以下に設定することで、
前記板状部に接続された前記脚部の基端が、電極の消耗予定範囲に配置されるようにしたことを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。 In a spark plug for an internal combustion engine comprising a center electrode and a ground electrode having a spark discharge gap between the center electrode,
A plate-like portion having a width direction that is a direction orthogonal to the opposite direction, which is a direction opposed to the other electrode through the spark discharge gap, and a surface direction, and the opposite direction with the plate-like portion side as a base end side A noble metal tip having a leg portion extending in the width direction and having a smaller cross-sectional area along the width direction than the plate-like portion;
An electrode base material having an engaging portion that engages with the leg portion at its tip,
The noble metal tip is welded and fixed to the electrode base material at the melting portion on the distal end side of the leg portion with the leg portion engaged with the engaging portion ,
By setting the distance between the base end of the leg portion of the noble metal tip constituting one electrode and the tip surface of the plate-like portion to 0.2 mm or less,
A spark plug for an internal combustion engine, characterized in that a base end of the leg portion connected to the plate-like portion is arranged in an expected consumption range of the electrode . 請求項１に記載の内燃機関用スパークプラグにおいて、
前記脚部と前記係合部とのそれぞれの対向面は、少なくとも前記溶融部を除いて、非接合状態であることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。 The spark plug for an internal combustion engine according to claim 1,
The spark plug for an internal combustion engine, wherein the opposing surfaces of the leg portion and the engaging portion are in a non-joined state except at least the melting portion. 請求項１又は２に記載の内燃機関用スパークプラグにおいて、
前記火花放電間隙は、０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。 The spark plug for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The spark plug for an internal combustion engine, wherein the spark discharge gap is in a range of 0.2 mm to 0.6 mm. 請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関用スパークプラグにおいて、
前記一方の電極と前記他方の電極との間に所定電圧が印加されたときに、前記板状部と前記他方の電極との間に火花放電経路を形成する一方、前記溶融部と前記他方の電極との間に火花放電経路を形成しないことを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。 The spark plug for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
When Tokoro constant voltage is applied between the other electrode and the one electrode while forming a spark discharge path between the other electrode and the plate-shaped portion, the said molten portion other A spark plug for an internal combustion engine, wherein no spark discharge path is formed between the electrode and the electrode. 請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関用スパークプラグにおいて、
前記中心電極及び前記接地電極の両方が、前記貴金属チップ及び前記電極母材を備えていることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。 The spark plug for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4 ,
The spark plug for an internal combustion engine, wherein both the center electrode and the ground electrode include the noble metal tip and the electrode base material.
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