JP6702094B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本開示は、内燃機関用のスパークプラグに関する。

内燃機関には、燃焼室内の混合気に点火を行うためのスパークプラグが備えられる。スパークプラグは、互いに離間した２つの電極間において火花放電を生じさせ、これにより混合気への点火を行うものである。

スパークプラグの電極の形状や配置については、これまでに様々なものが提案されている。例えば下記特許文献１に記載のスパークプラグは、中心電極側チップが設けられた中心電極と、接地電極側チップが設けられた接地電極とを備えている。中心電極は取り付け金具の内側に保持されており、接地電極は、取り付け金具の先端に設けられている。当該スパークプラグは、中心電極側チップの先端面と、接地電極側チップの先端面との間で火花放電を生じさせる。

上記スパークプラグは、接地電極のうち接地電極側チップが設けられている部分を、取り付け金具の中心軸に対して傾斜させている。これにより、接地電極側チップから中心電極側チップに向かう方向が、中心電極の中心軸に対して傾斜した方向となっている。また、接地電極側チップは、接地電極の側面から同方向に沿って伸びている。

このような構成においては、中心電極の直上となる位置（つまり、中心電極の中心軸と重なる位置）まで接地電極が伸びているような構成に比べて、接地電極と中心電極との間の空間が広めに確保される。このため、中心電極の近傍で生じた火炎核が、接地電極の表面に接触してその成長が阻害されてしまうような現象を防止することができ、良好な着火性能を発揮することができる。また、上記構成においては接地電極が短化される結果、接地電極の熱引き性が良好になるという効果も得られる。

更に、下記特許文献１には、中心電極の先端に設けられた中心電極側チップをも傾斜させることにより、中心電極側チップの先端面と、接地電極側チップの先端面とを、互いに平行な状態で対向させることについても記載されている。このような構成においては、火花放電に伴い中心電極側チップ等の一部が消耗した場合であっても、中心電極側チップと接地電極側チップとの間の距離、すなわち放電距離を一定に保つことができる。その結果、スパークプラグの着火性能を長期間に亘り安定的に維持することができる。

特開２００２−３２４６５０号公報

上記特許文献１に記載のスパークプラグのように、取り付け金具の中心軸に対し接地電極を傾斜させた構成のスパークプラグにおいては、チップの先端面同士を互いに平行な状態で対向させようとすると、電極にチップを溶接する作業が行いにくくなるという問題がある。これは、チップの中心軸が（接合対象である）電極の中心軸に対して傾斜していると、溶接を行うために必要な設備や条件が従来とは異なるものとなってしまうからである。溶接の作業を容易に行うためには、接合部分におけるチップの中心軸が、電極の被接合面に対して垂直となっていることが好ましい。

本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、取り付け金具の中心軸に対し接地電極を傾斜させ、且つ、チップの先端面同士を互いに平行な状態で対向させた構成としながらも、電極に対するチップの溶接を容易に行うことのできるスパークプラグを提供することにある。

上記課題を解決するために、本開示に係るスパークプラグは、内燃機関用のスパークプラグ（１００）であって、筒状の取り付け金具（１０）と、取り付け金具の中心軸に沿って配置され、取り付け金具に対し電気的に絶縁された状態で保持されている中心電極（３０）と、中心電極の一部から突出するように設けられた中心チップ（５０）と、一端側が取り付け金具に固定されており、他端側に行くほど取り付け金具の中心軸（ＡＸ１）に近づくよう、少なくともその一部が当該中心軸に対して傾斜している接地電極（４０）と、接地電極の一部から中心チップ側に向かって突出するように設けられた接地チップ（６０）と、を備える。中心チップ及び接地チップのうち少なくとも一方は、中心電極又は接地電極に接合される部分であって、第１中心軸（ＡＸ５１）に沿って直線状に伸びるように形成された第１部分（５１０）と、第１部分の先端側から、第１中心軸に対し傾斜した第２中心軸（ＡＸ５２）に沿って直線状に伸びるように形成された第２部分（５２０）と、を有している。

このような構成のスパークプラグは、中心チップ及び接地チップのうち少なくとも一方が、互いに中心軸の方向が異なる第１部分と第２部分とを有しており、結果的にその全体が屈曲した状態となるように形成されている。このため、中心電極又は接地電極に接合される部分である第１部分の形状については、溶接作業に適した形状とした上で、放電の起点となる先端側の第２部分については、着火性能の向上に適した形状とすることが可能となる。つまり、チップの一方側端部の形状と他方側端部の形状とを、互いに独立に決定することが可能となる。

第１部分の形状を「溶接作業に適した形状」とすることの例としては、例えば、第１部分のうち電極側における端面を、第１中心軸に対して垂直とし、これにより被接合面に対して第１部分を垂直に立てることが挙げられる。また、第２部分の形状を「着火性能の向上に適した形状」とすることの例としては、例えば、第２部分のうち先端側（他方のチップ側）における端面を、第２中心軸に対して垂直とし、これにより２つのチップ（中心チップ、接地チップ）の先端面同士を互いに平行とすることが挙げられる。

尚、第１部分の先端側から伸びる第２部分は、第１部分の先端面に対して直接接合されていてもよく、一層又は複数層からなる他の部材を介して間接的に接合されていてもよい。

本開示によれば、取り付け金具の中心軸に対し接地電極を傾斜させ、且つ、チップの先端面同士を互いに平行な状態で対向させた構成としながらも、電極に対するチップの溶接を容易に行うことのできるスパークプラグが提供される。

本開示の第１実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す部分断面図である。 図１のスパークプラグのうち、火花放電が生じる部分の形状を拡大して示す図である。 中心チップの形状を示す斜視図である。 中心チップを形成するため方法について説明するための図である。 第１実施形態の変形例を示す斜視図である。 本開示の第２実施形態に係るスパークプラグの、中心チップの形状を示す斜視図である。 本開示の第３実施形態に係るスパークプラグの、中心チップの形状を示す斜視図である。 本開示の第４実施形態に係るスパークプラグの、中心チップの形状を示す斜視図である。 本開示の第５実施形態に係るスパークプラグの、中心チップの形状を示す斜視図である。 本開示の第６実施形態に係るスパークプラグの構成を示す図である。 本開示の第７実施形態に係るスパークプラグの構成を示す図である。 本開示の第８実施形態に係るスパークプラグの構成を示す図である。 本開示の第９実施形態に係るスパークプラグの構成を示す図である。 本開示の第１０実施形態に係るスパークプラグの、中心チップの形状を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態に係るスパークプラグ１００の構成について、図１を参照しながら説明する。スパークプラグ１００は、内燃機関（不図示）の燃焼室において火花放電を生じさせ、これにより燃焼室内の混合気に点火を行うための装置である。スパークプラグ１００は、取り付け金具１０と、絶縁体２０と、中心電極３０と、接地電極４０と、を備えている。

取り付け金具１０は、内燃機関に取り付けられる部分である。取り付け金具１０は全体が筒状に形成されており、その内側に後述の絶縁体２０及び中心電極３０を保持している。取り付け金具１０の外側面には、雄螺子部１３と、六角ナット部１１とが形成されている。雄螺子部１３は、内燃機関の壁に形成された螺子穴（内壁面に雌螺子加工された穴）に挿入され固定される部分である。スパークプラグ１００を内燃機関に取り付ける際には、作業者がトルクレンチ等の工具を用いて六角ナット部１１を回転させ、螺子穴に対するスパークプラグ１００の締め付け及び固定を行う。スパークプラグ１００が内燃機関に取り付けられると、中心電極３０と接地電極４０とが内燃機関の燃焼室内に配置された状態となる。

絶縁体２０は、取り付け金具１０と中心電極３０との間における電気的な絶縁を確保するための部材である。絶縁体２０は、本実施形態ではアルミナセラミックスにより形成されている。絶縁体２０は全体が筒状に形成されており、その内部に中心電極３０を保持している。絶縁体２０は、その中心軸を取り付け金具１０の中心軸ＡＸ１と一致させた状態で、取り付け金具１０の内面に対し固定されている。絶縁体２０のうち燃焼室側の端部２１は、取り付け金具１０の端部１２から更に外方（図１では下方）に向けて突出している。また、絶縁体２０のうち燃焼室とは反対側の端部２３も、取り付け金具１０から外方（図１では上方）に向けて突出している。

絶縁体２０の内部には、中心電極３０に電圧を印加するためのターミナル３５の一部が収容されている。ターミナル３５の他部は、絶縁体２０の端部２３から更に外方に向けて突出している。ターミナル３５と中心電極３０との間は、抵抗体を介して導通されている。

中心電極３０は、ニッケルを主成分とするニッケル基合金により形成された略円柱形状の部材である。中心電極３０は、その中心軸を取り付け金具１０の中心軸ＡＸ１と一致させた状態で、絶縁体２０の内面に対し固定されている。つまり、中心電極３０は取り付け金具１０の中心軸ＡＸ１に沿って配置されている。中心電極３０のうち燃焼室側の端部は、絶縁体２０の端部２１から更に外方（図１では下方）に向けて突出している。図１に示されるように、中心電極３０のうち端部２１から突出している部分の形状は、先端側に行くほど径が小さくなるようなテーパー状となっている。中心電極３０は、取り付け金具１０に対し電気的に絶縁された状態で保持されている。

中心電極３０のうち端部２１から突出している部分の先端、すなわち燃焼室側の先端には、中心チップ５０が設けられている。中心チップ５０は、後述の接地チップ６０と共に火花放電の起点となる部分であって、中心電極３０の一部（先端）から突出するように設けられている。中心チップ５０の具体的な形状については後述する。

接地電極４０は、ニッケルを主成分とするニッケル基合金により形成された部材である。接地電極４０の形状は概ね角柱形状となっている。接地電極４０は、その一端が取り付け金具１０のうち燃焼室側の端部１２に溶接され固定されている。図１に示されるように、取り付け金具１０の端部１２のうち接地電極４０が固定されている部分は、取り付け金具１０の中心軸ＡＸ１から離間した位置となっている。接地電極４０のうち当該部分とは反対側となる先端４３は、燃焼室側に向けて突出している。

接地電極４０のうち端部１２の近傍の部分、すなわち図１において符号４１が付された部分は、その中心軸が取り付け金具１０の中心軸ＡＸ１と概ね平行となっている。接地電極４０のうち先端４３側の部分、すなわち図１において符号４２が付された部分は、その中心軸が取り付け金具１０の中心軸ＡＸ１に対して傾斜している。具体的には、先端４３側に行くほど取り付け金具１０の中心軸ＡＸ１に近づくように傾斜している。ただし、中心軸ＡＸ１に沿って見た場合においては、接地電極４０と中心軸ＡＸ１とは互いに重なっていない。

接地電極４０のうち先端４３の近傍となる位置には、接地チップ６０が設けられている。本実施形態における接地チップ６０は、白金を基材とした貴金属合金により形成された部材であって、その形状は円柱形状となっている。接地チップ６０の材料としては、イリジウムを基材とした貴金属合金が用いられてもよい。

接地チップ６０の一端は、接地電極４０のうち中心軸ＡＸ１側の側面４２１に対して溶接され固定されている。接地チップ６０の中心軸ＡＸ６０は、側面４２１に対して垂直である。その結果、接地チップ６０は、接地電極４０の一部から中心チップ５０側に向かって突出している。また、接地チップ６０の中心軸ＡＸ６０は、取り付け金具１０の中心軸ＡＸ１に対して傾斜している。接地チップ６０の先端面６１は、中心軸ＡＸ６０に対して垂直な面となっており、中心チップ５０の先端面５２２（後述）と対向している。

中心チップ５０と接地チップ６０との間は離間しており、火花放電が生じる空間が両者の間に形成されている。内燃機関の動作中においては、取り付け金具１０とターミナル３５との間に高電圧が印加され、これにより中心チップ５０と接地チップ６０との間で火花放電が生じる。

図２及び図３を参照しながら、中心チップ５０の具体的な形状について説明する。図２は、スパークプラグ１００のうち火花放電が生じる部分の形状、すなわち、中心チップ５０や接地チップ６０及びその近傍部分における形状を拡大して示した図である。図３は、中心チップ５０の形状を示す斜視図である。尚、図３に示される中心チップ５０は、図２に示されるものを上下逆にした状態で描かれている。

中心チップ５０は、第１部分５１０と第２部分５２０とを有しており、これら２つの部材を例えば拡散接合することによって形成されている。第１部分５１０は、中心チップ５０のうち中心電極３０側の部分であって、中心電極３０の先端面３１に接合される部分である。第１部分５１０は、中心電極３０と同様にニッケルを基材とする合金により形成されている。第１部分５１０の形状は略円柱形状となっている。第１部分５１０は、中心電極３０の先端面３１から、第１部分５１０の中心軸ＡＸ５１に沿って直線状に伸びるように設けられている。中心軸ＡＸ５１は中心軸ＡＸ１と一致している。中心軸ＡＸ５１は、本実施形態における「第１中心軸」に該当する。

中心電極３０の先端面３１は、取り付け金具１０の中心軸ＡＸ１に対し垂直な面として形成されている。また、第１部分５１０のうち中心電極３０側の端面５１１（つまり、第２部分５２０とは反対側の端面）は、第１部分５１０の中心軸ＡＸ５１に対して垂直な面として形成されている。第１部分５１０は、その端面５１１を先端面３１の中央となる位置に設置した状態で溶接固定されている。その結果、第１部分５１０は、その中心軸ＡＸ５１が先端面３１に対して垂直となるように接続されている。

第１部分５１０のうち第２部分５２０側の端面５１２は、中心軸ＡＸ１や中心軸ＡＸ５１に対して傾斜した面として形成されている。端面５１２は、接地チップ６０の中心軸ＡＸ６０に対して垂直な面となるように形成されている。換言すれば、端面５１２は、接地電極４０の側面４２１と平行な面となるように形成されている。

第２部分５２０は、中心チップ５０のうち接地チップ６０側の部分である。第２部分５２０は、接地チップ６０と同様に白金を基材とした貴金属合金（つまり、白金を含む合金）により形成された部材であって、その形状は円柱形状となっている。第２部分５２０の材料としては、イリジウムを基材とした貴金属合金（つまり、イリジウムを含む合金）が用いられてもよい。

第２部分５２０は、第１部分５１０の端面５１２から、第２部分５２０の中心軸ＡＸ５２に沿って直線状に伸びるように設けられている。第２部分５２０のうち第１部分５１０側の端面５２１、及び、第２部分５２０のうち接地チップ６０側の先端面５２２は、いずれも、中心軸ＡＸ５２に対して垂直な面として形成されている。中心軸ＡＸ５２は、接地チップ６０の中心軸ＡＸ６０と一致している。このため、第２部分５２０の先端面５２２は、接地チップ６０の先端面６１と互いに平行な状態で対向している。中心軸ＡＸ５２は、本実施形態における「第２中心軸」に該当する。

以上のような構成としたことの効果について説明する。図２に示されるように、本実施形態では、中心電極３０の直上となる位置（つまり、中心軸ＡＸ１と重なるような位置）までは接地電極４０の先端４３が伸びていないので、接地電極４０と中心電極３０との間の空間が広めに確保されている。このため、中心電極３０の近傍で生じた火炎核が、接地電極４０の表面に接触してその成長が阻害されてしまうような現象を防止することができ、良好な着火性能を発揮することが可能となっている。また、上記構成においては接地電極４０が短化され、接地電極４０の熱引き性が良好になるという効果も得られる。

本実施形態のように接地電極４０を傾斜させた構成においては、燃焼室内の気流が接地電極４０に沿って案内されること等により、図２の矢印ＡＲ１に沿った方向に向けて気流が流れる傾向がある。当該気流の影響により、中心チップ５０と接地チップ６０との間で生じる火花放電の経路は、符号ＳＰ１を付して示されるような経路、すなわち、図２においては接地チップ６０の右下側の空間に向かって膨らむような経路となる。火花放電が膨らむ方向の空間は、接地電極４０の傾斜によって広く確保されている。このため、本実施形態においては比較的大きな火花が形成されやくなっており、スパークプラグ１００の着火性能が向上している。

また、本実施形態では、接地チップ６０の先端面６１と、中心チップ５０の先端面５２２とが互いに平行な状態で対向している。このため、火花放電の衝撃により接地チップ６０等の一部が消耗したとしても、中心チップ５０と接地チップ６０との間の距離、すなわち放電距離は変化することなく一定のままで維持される。その結果、火花放電を安定的に生じさせることができ、スパークプラグ１００の着火性能を長期間に亘り安定的に維持することができる。

ところで、中心軸ＡＸ１に対し接地電極４０が傾斜しており、且つ、チップの先端面同士が互いに平行な状態で対向しているようなスパークプラグ１００の構成としては、上記とは異なる構成とすることも考えられる。例えば、中心電極３０の先端面３１を中心軸ＡＸ１に対して斜めとなるように形成し、このような先端面３１の上に円柱形状のチップを接合するような態様とすることも考えられる。また、チップのうち中心電極３０側の端面を斜めにカットし、当該端面を中心電極３０の先端面３１に接合するような態様とすることも考えられる。

しかしながら、そのような構成においては、中心電極３０に対し中心チップを傾斜させた状態で溶接する必要があるので、溶接を行うために必要な設備や条件が従来とは異なるものとなってしまう。その結果、溶接作業が行いにくくなってしまうことが懸念される。

これに対し、本実施形態では、中心チップ５０のうち中心電極３０側の部分、すなわち中心電極３０に溶接される部分である第１部分５１０の形状が、先端面３１に対して垂直であり、且つ中心電極３０の長手方向（中心軸ＡＸ１）に沿って伸びるような形状となっている。このため、溶接のためにレーザを当てる方向は、図３の矢印ＡＲ２で示されるように、中心軸ＡＸ１に対して垂直な方向となる。また、溶接位置を周方向に沿って変化させる際においては、溶接の方向や溶接部の高さ（中心軸ＡＸ１に沿った位置）を一定のままとすることができる。更に、溶接部分においては中心チップ５０が特定の方向に傾いていないので、周方向の全体に亘り溶接を均等に行うことができる。以上のような理由により、本実施形態では、中心電極３０に対する中心チップ５０の溶接を、従来と同様の手順で容易に行うことが可能となっている。

以上のように本実施形態では、中心チップ５０のうち、中心電極３０に接合される部分である第１部分５１０の形状については、溶接作業に適した形状とした上で、放電の起点となる先端側の第２部分５２０については、着火性能の向上に適した形状としている。つまり、中心チップ５０の一方側端部の形状と他方側端部の形状とを、それぞれの機能のために適した形状となるよう、互いに独立に決定している。

また、火花放電に対する耐久性の高い貴金属合金を、中心チップ５０の全体ではなく一部のみに用いることとすることで、貴金属合金の使用量を抑制することができる、という効果も奏する。

尚、第１部分５１０に対する第２部分５２０の接合は、本実施形態では拡散接合により行われている。このような態様に替えて、当該接合を溶接によって行うこととしてもよい。しかしながら、この場合は図４（Ａ）に示されるように、溶接による溶融部５４０が第１部分５１０と第２部分５２０との間に形成されることで、中心軸ＡＸ５２に沿った第２部分５２０の長さＬ１が、当初の長さよりも短くなってしまうこととなる。放電の起点となり得る範囲を広く確保するという観点からは、当該長さは長めに確保しておくことが望ましい。

本実施形態のように、第１部分５１０に対する第２部分５２０の接合を拡散接合により行えば、上記のような溶融部５４０は形成されない。その結果、図４（Ｂ）に示されるように、中心軸ＡＸ５２に沿った第２部分５２０の長さを、当初の長さにほぼ等しい長さＬ２とすることが可能となっている。これにより、スパークプラグ１００の着火性能がより向上している。

第１実施形態の変形例について、図５を参照しながら説明する。この変形例では、第１部分５１０の端面５１２が、中心軸ＡＸ５１に対して垂直な面となるように形成されている。一方、第２部分５２０の端面５２１、すなわち端面５１２に接合される面が、中心軸ＡＸ５２に対して傾斜した面として形成されている。尚、第２部分５２０の先端面５２２は、上記第１実施形態と同様に、中心軸ＡＸ５２に対して垂直な面となっている。

この変形例のように、第１部分５１０ではなく第２部分５２０の端部を斜めにカットしたような構成でも、第１実施形態と同様の効果を奏する。ただし、貴金属材料からなる第２部分５２０は加工性が悪いことに鑑みれば、第１実施形態のように、第１部分５１０の端部の方を斜めにカットしたような構成の方が好ましい。

第２実施形態について、図６を参照しながら説明する。第２実施形態に係るスパークプラグ１００は、中心チップ５０ａの形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態では、第１部分５１０ａ及び第２部分５２０ａのそれぞれが、円柱形状ではなく四角柱形状となるように形成されている。第１部分５１０ａのうち中心電極３０側の端面（第１実施形態における端面５１１に相当する部分）は、第１部分５１０ａの中心軸ＡＸ５１に対して垂直な面として形成されている。第１部分５１０ａは、当該端面を先端面３１の中央となる位置に設置した状態で溶接固定されている。その結果、第１部分５１０ａは、その中心軸ＡＸ５１が先端面３１に対して垂直となるように接続されている。

第１部分５１０ａのうち第２部分５２０ａ側の端面５１２ａは、中心軸ＡＸ２に対して傾斜した面として形成されている。端面５１２ａは、第１実施形態における端面５１２と同様に、接地チップ６０の中心軸ＡＸ６０に対して垂直な面となるように形成されている。

第２部分５２０ａは、第１部分５１０ａの端面５１２ａから、第２部分５２０ａの中心軸ＡＸ５２に沿って直線状に伸びるように設けられている。第２部分５２０ａのうち第１部分５１０ａ側の端面（第１実施形態における端面５２１に相当する部分）、及び、第２部分５２０ａのうち接地チップ６０側の先端面５２２ａは、いずれも、中心軸ＡＸ５２に対して垂直な面として形成されている。中心軸ＡＸ２は、接地チップ６０の中心軸ＡＸ６０と一致している。このため、本実施形態においても、第２部分５２０ａの先端面５２２ａは、接地チップ６０の先端面６１と互いに平行な状態で対向している。以上のような態様でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

第３実施形態について、図７を参照しながら説明する。第３実施形態に係るスパークプラグ１００は、中心チップ５０ｂの形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態では、第１部分５１０ｂが円柱形状ではなく四角柱形状となるように形成されており、その形状は第２実施形態における第１部分５１０ａの形状と同一である。一方、第２部分５２０ｂの形状は円柱形状となっており、その形状は第１実施形態における第２部分５２０の形状と同一である。このため、第１部分５１０ｂのうち第２部分５２０ｂ側の端面５１２ｂは、中心軸ＡＸ５１に対して傾斜した面となっており、接地チップ６０の中心軸ＡＸ６０に対して垂直な面となっている。また、第２部分５２０ｂのうち接地チップ６０側の先端面５２２ｂは、いずれも、中心軸ＡＸ５２に対して垂直な面となっており、接地チップ６０の先端面６１と互いに平行な状態で対向している。以上のような態様でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

尚、中心チップ５０ｂの形状は、本実施形態のように中心電極３０側の第１部分５１０ｂのみを四角柱形状とすることに換えて、接地チップ６０側の第２部分５２０ｂのみを四角柱形状としてもよい。中心軸ＡＸ５１と垂直な断面における第１部分５１０ｂの断面形状や、中心軸ＡＸ５２と垂直な断面における第２部分５２０ｂの断面形状は、それぞれ任意の形状とすることができる。

第４実施形態について、図８を参照しながら説明する。第４実施形態に係るスパークプラグ１００は、中心チップ５０ｃの形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態では、第１部分５１０ｃと第２部分５２０ｃとの間に、中間層５３０ｃが形成されている。中間層５３０ｃは、第１部分５１０ｃにおける端面５１２ｃの全体、及び、第２部分５２０ｃにおける端面５２１ｃの全体、のそれぞれに対して接合されている。中間層５３０ｃは、第１部分５１０ｃの材料及び第２部分５２０ｃの材料のいずれとも異なる材料によって形成されている。本実施形態における中間層５３０ｃの材料は、白金とニッケルの両方を含有する合金が用いられている。その結果、中間層５３０ｃの線膨張係数は、第１部分５１０ｃの線膨張係数よりも小さくなっており、第２部分５２０ｃの線膨張係数よりも大きくなっている。このような中間層５３０ｃが形成されていることにより、第１部分５１０ｃと第２部分５２０ｃとの間に生じる熱応力が緩和されている。その結果、内燃機関の内部における冷熱環境下に中心チップ５０ｃが曝されても、中心チップ５０ｃが分離してしまうようなことが防止される。

第５実施形態について、図９を参照しながら説明する。第５実施形態に係るスパークプラグ１００は、中心チップ５０ｄの形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態における第１部分５１０ｄの形状は四角柱形状となっている。第１部分５１０ｄのうち中心電極３０側の端面５１１ｄ、及び、第１部分５１０ｄのうち第２部分５２０ｄ側の端面５１２ｄは、いずれも、中心軸ＡＸ５１に対して垂直な面として形成されている。

本実施形態における第２部分５２０ｄの形状は、その中心軸が途中で屈曲したような四角柱形状となっている。第２部分５２０ｄのうち第１部分５１０ｄ側の部分（以下、当該部分のことを「垂直部５２５ｄ」とも表記する）は、端面５１２ｄに対して垂直に延びるように形成されており、その中心軸がＡＸ５１と一致している。また、第２部分５２０ｄのうち接地チップ６０側の部分（以下、当該部分のことを「傾斜部５２６ｄ」とも表記する）は、その中心軸ＡＸ５２が中心軸ＡＸ５１に対して傾斜している。この傾斜部５２６ｄの中心軸ＡＸ５２は、第１実施形態における中心軸ＡＸ５２と同様に、接地チップ６０の中心軸ＡＸ６０と一致している。また、傾斜部５２６ｄの先端面５２２ｄは、中心軸ＡＸ５２に対して垂直な面であり、接地チップ６０の先端面６１と互いに平行な状態で対向している。図９では、垂直部５２５ｄと傾斜部５２６ｄとの境界が点線ＤＬ１で示されている。

垂直部５２５ｄの材料と、傾斜部５２６ｄの材料とは、互いに同一の材料であってもよく、互いに異なる材料であってもよい。例えば、傾斜部５２６ｄは白金を基材とする貴金属合金で形成されており、垂直部５２５ｄは第１部分５１０ｄと同じ材料（ニッケルを基材とする合金）で形成されているような態様としてもよい。

本実施形態のように、第２部分５２０ｄの全体ではなく先端部分のみを中心軸ＡＸ５１に対し傾斜させた態様であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。尚、垂直部５２５ｄの形状は、図９に示されるものとは異なる形状であってもよい。

第６実施形態について、図１０を参照しながら説明する。第６実施形態に係るスパークプラグ１００は、中心チップ５０ｅの形状及び接地チップ６０ｅの形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態における中心チップ５０ｅの形状は、第１実施形態における接地チップ６０の形状と同じ形状となっている。つまり、中心チップ５０ｅは円柱形状に形成されており、その中心軸ＡＸ５０は中心電極３０の先端面３１に対して垂直となっている。中心チップ５０ｅの中心軸ＡＸ５０は、取り付け金具１０の中心軸ＡＸ１と一致している。中心チップ５０ｅのうち接地チップ６０ｅ側の先端面５１ｅは、中心軸ＡＸ５０に対して垂直となるように形成されている。

本実施形態における接地チップ６０ｅの形状は、第１実施形態における中心チップ５０の形状と同じ形状となっている。つまり、接地チップ６０ｅは第１部分６１０ｅと第２部分６２０ｅとを有しており、これら２つの部材を拡散接合することによって形成されている。これにより接地チップ６０ｅは、その中心軸が途中で屈曲したような円柱形状となっている。

第１部分６１０ｅは、接地チップ６０ｅのうち接地電極４０側の部分であって、接地電極４０の側面４２１に接合される部分である。第１部分６１０ｅの形状は略円柱形状となっている。第１部分６１０ｅは、接地電極４０の側面４２１から、第１部分６１０ｅの中心軸ＡＸ６１に沿って直線状に伸びるように設けられている。

第１部分６１０ｅのうち接地電極４０側の端面６１１ｅ（つまり、第２部分６２０ｅとは反対側の端面）は、第１部分６１０ｅの中心軸ＡＸ６１に対して垂直な面として形成されている。第１部分６１０ｅは、その端面６１１ｅを接地電極４０の側面４２１に設置した状態で溶接固定されている。その結果、第１部分６１０ｅは、その中心軸ＡＸ６１が側面４２１に対して垂直となるように接続されている。

第１部分６１０ｅのうち第２部分６２０ｅ側の端面６１２ｅは、中心軸ＡＸ６１に対して傾斜した面として形成されている。また、端面６１２ｅは、中心チップ５０ｅの中心軸ＡＸ５０に対して垂直な面となるように形成されている。換言すれば、端面６１２ｅは、中心電極３０の先端面３１と平行な面となるように形成されている。

第２部分６２０ｅは、接地チップ６０ｅのうち中心チップ５０ｅ側の部分である。第２部分６２０ｅの形状は円柱形状となっている。第２部分６２０ｅは、第１部分６１０ｅの端面６１２ｅから、第２部分６２０ｅの中心軸ＡＸ６２に沿って直線状に伸びるように設けられている。第２部分６２０ｅのうち第１部分６１０ｅ側の端面６２１ｅ、及び、第２部分６２０ｅのうち中心チップ５０ｅ側の先端面６２２ｅは、いずれも、中心軸ＡＸ６２に対して垂直な面として形成されている。中心軸ＡＸ６２は、中心チップ５０の中心軸ＡＸ５０と一致している。このため、第２部分６２０ｅの先端面６２２ｅは、中心チップ５０ｅの先端面５１ｅと互いに平行な状態で対向している。

以上のような構成においては、接地チップ６０ｅのうち接地電極４０側の部分、すなわち接地電極４０に溶接される部分である第１部分６１０ｅの形状が、側面４２１に対して垂直となっている。このため、接地電極４０に対する接地チップ６０ｅの溶接を比較的容易に行うことが可能となっている。つまり、本実施形態でも第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

第７実施形態について、図１１を参照しながら説明する。第７実施形態に係るスパークプラグ１００は、中心チップの形状及び接地チップの形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態における中心チップの形状は、第１実施形態（図２を参照）における中心チップ５０の形状と概ね同一である。従って、本実施形態における中心チップについても「中心チップ５０」と表記する。本実施形態の中心チップ５０は、中心軸ＡＸ５１と中心軸ＡＸ５２とのなす角度が、第１実施形態の場合と比べて僅かに大きくなっている。つまり、途中において屈曲している中心チップ５０の屈曲度合いが、図２に示される第１実施形態の場合に比べて僅かに小さくなっている。

本実施形態における接地チップの形状は、第６実施形態（図１０を参照）における接地チップ６０ｅの形状と概ね同一である。従って、本実施形態における接地チップについても「接地チップ６０ｅ」と表記する。本実施形態の接地チップ６０ｅは、中心軸ＡＸ６１と中心軸ＡＸ６２とのなす角度が、第６実施形態の場合と比べて僅かに大きくなっている。つまり、途中において屈曲している接地チップ６０ｅの屈曲度合いが、図１０に示される第６実施形態の場合に比べて僅かに小さくなっている。その結果、中心軸ＡＸ５２と中心軸ＡＸ６２とは互いに一致している。また、中心チップ５０の先端面５２２と、接地チップ６０ｅの先端面６２２ｅとは、互いに平行な状態で対向している。

以上のような構成においては、中心チップ５０のうち中心電極３０側の部分、すなわち中心電極３０に溶接される部分である第１部分５１０の形状が、中心電極３０の先端面３１に対して垂直となっている。このため、中心電極３０に対する中心チップ５０の溶接を比較的容易に行うことが可能となっている。つまり、本実施形態でも第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

また、接地チップ６０ｅのうち接地電極４０側の部分、すなわち接地電極４０に溶接される部分である第１部分６１０ｅの形状が、側面４２１に対して垂直となっている。このため、接地電極４０に対する接地チップ６０ｅの溶接を比較的容易に行うことが可能となっている。つまり、本実施形態でも第６実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

第８実施形態について、図１２を参照しながら説明する。第８実施形態に係るスパークプラグ１００は、接地電極の形状及び接地チップ６０ｇの形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態における接地電極の形状は、第１実施形態（図２を参照）における接地電極４０の形状と概ね同一である。従って、本実施形態における接地電極についても「接地電極４０」と表記する。本実施形態の接地電極４０は、先端４３に向かって伸びる部分（符号４２が付された部分）の長さが第１実施形態の場合よりも短くなっている。このため、中心軸ＡＸ５２に沿って見た場合においては、中心チップ５０の第２部分５２０と、接地電極４０のうち符号４２が付された部分とが互いに重なっていない。

本実施形態における接地チップ６０ｇの形状は四角柱形状となっている。接地チップ６０ｇは、その一端側部分における側面が、接地電極４０の側面４２１に対して溶接されている。接地チップ６０ｇの他端側部分は、接地電極４０の先端４３よりも更に中心軸ＡＸ１側に向かって突出している。接地チップ６０ｇの中心軸ＡＸ６０は、中心軸ＡＸ５２に対して垂直である。従って、接地チップ６０ｇのうち上記他端側部分においては、接地チップ６０ｇの側面６１ｇと、中心チップ５０の先端面５２２とが、互いに平行な状態で対向している。以上のような態様でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

尚、接地チップ６０ｇの材料は、白金やイリジウムを基材とした貴金属合金であってもよく、ニッケルを基材とする合金であってもよい。

第９実施形態について、図１３を参照しながら説明する。第９実施形態に係るスパークプラグ１００は、中心チップの形状、接地電極の形状、及び接地チップ６０ｈの形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態における中心チップの形状は、第６実施形態（図１０を参照）における中心チップ５０ｅの形状と同一である。従って、本実施形態における中心チップについても「中心チップ５０ｅ」と表記する。

本実施形態における接地電極の形状は、第１実施形態（図２を参照）における接地電極４０の形状と概ね同一である。従って、本実施形態における接地電極についても「接地電極４０」と表記する。本実施形態の接地電極４０は、先端４３に向かって伸びる部分（符号４２が付された部分）の長さが第１実施形態の場合よりも短くなっている。このため、中心軸ＡＸ５２に沿って見た場合においては、中心チップ５０の第２部分５２０と、接地電極４０のうち符号４２が付された部分とが互いに重なっていない。

本実施形態における接地チップ６０ｈは、図６に示される第２実施形態における中心チップ５０ａと同様の形状となるように形成されている。接地チップ６０ｈは、第１部分６１０ｈと第２部分６２０ｈとを拡散接合することによって形成されており、その中心軸が途中で屈曲したような四角柱形状となっている。

第１部分６１０ｈは、接地チップ６０ｈのうち接地電極４０側の部分である。第１部分６１０ｈは、その中心軸ＡＸ６１を接地電極４０の先端側部分（符号４２が付された部分）に沿わせた状態で、その側面が接地電極４０の側面４２１に溶接固定されている。接地チップ６０ｈのうち第２部分６２０ｈ側の端面６１２ｈは、中心軸ＡＸ６１に対して傾斜した面であって、且つ、取り付け金具１０の中心軸ＡＸ１と平行な面となるように形成されている。また、接地チップ６０ｈのうち、端面６１２ｈとは反対側の端面６１１ｈは、中心軸ＡＸ６１に対して垂直となるように形成されている。

第２部分６２０ｈは、第１部分６１０ｈの端面６１２ｈから、第２部分６２０ｈの中心軸ＡＸ６２に沿って直線状に伸びるように設けられている。第２部分６２０ｈのうち第１部分６１０ｈ側の端面６２１ｈ、及び、第２部分６２０ｈのうち中心チップ５０側の先端面６２２ｈは、いずれも、中心軸ＡＸ６２に対して垂直な面として形成されている。

中心軸ＡＸ６２は、中心チップ５０ｅの中心軸ＡＸ５０に対して垂直である。このため、第２部分６２０ｈのうち中心チップ５０ｅ側の側面６２３ｈは、中心軸ＡＸ５０に対して垂直であり、且つ中心チップ５０ｅの先端面５１ｅに対して平行となっている。第２部分６２０ｈのうち先端面６２２ｈの近傍部分においては、第２部分６２０ｈの側面６２３ｈと、中心チップ５０ｅの先端面５１ｅとが、互いに平行な状態で対向している。以上のような態様でも、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

第１０実施形態について、図１４を参照しながら説明する。第１０実施形態に係るスパークプラグ１００は、中心チップ５０ｉの形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他の構成については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態における中心チップ５０ｉでは、中心電極３０側の部分である第１部分５１０ｉの一部に、拡径部５１６ｉが形成されている。拡径部５１６ｉは、第１部分５１０ｉのうち他の部分（符号５１５ｉが付された部分）よりもその直径が大きくなるように形成された部分であって、第１部分５１０ｉのうち最も中心電極３０寄りとなる位置に形成されている。拡径部５１６ｉの中心軸は、第１部分５１０ｉの他の部分における中心軸ＡＸ５１や、取り付け金具１０の中心軸ＡＸ１と一致している。

尚、第１部分５１０ｉのうち符号５１５ｉが付された部分の形状は、第１実施形態における第１部分５１０に対し、その直径を一回り小さくしたような形状となっている。また、第２部分５２０ｉの形状は、第１実施形態における第２部分５２０に対し、その直径を一回り小さくしたような形状となっている。

このように、第１部分５１０ｉの直径が全体で均一となっていないような態様であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

以上、具体例を参照しつつ本開示の実施の形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本開示の特徴を含む限り本開示の範囲に包含される。

１００：スパークプラグ
１０：取り付け金具
３０：中心電極
４０：接地電極
５０：中心チップ
６０：接地チップ
５１０：第１部分
５２０：第２部分
５３０ｃ：中間層
ＡＸ１，ＡＸ２：中心軸

Claims (8)

1. 内燃機関用のスパークプラグ（１００）であって、
   筒状の取り付け金具（１０）と、
   前記取り付け金具の中心軸に沿って配置され、前記取り付け金具に対し電気的に絶縁された状態で保持されている中心電極（３０）と、
   前記中心電極の一部から突出するように設けられた中心チップ（５０）と、
   一端側が前記取り付け金具に固定されており、他端側に行くほど前記取り付け金具の中心軸（ＡＸ１）に近づくよう、少なくともその一部が当該中心軸に対して傾斜している接地電極（４０）と、
   前記接地電極の一部から前記中心チップ側に向かって突出するように設けられた接地チップ（６０）と、を備え、
   前記中心チップ及び前記接地チップのうち少なくとも一方は、
   前記中心電極又は前記接地電極に接合される部分であって、第１中心軸（ＡＸ５１）に沿って直線状に伸びるように形成された第１部分（５１０）と、
   前記第１部分の先端側から、前記第１中心軸に対し傾斜した第２中心軸（ＡＸ５２）に沿って直線状に伸びるように形成された第２部分（５２０）と、を有しているスパークプラグ。
2. 前記第１部分のうち、前記第２部分とは反対側の端面（５１１）が、前記第１中心軸に対して垂直となるように形成されている、請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記第１部分と前記第２部分とは、互いに異なる材料で形成されている、請求項２に記載のスパークプラグ。
4. 前記第２部分の両端に形成されたそれぞれの端面（５２１，５２２）が、いずれも前記第２中心軸に対して垂直となるように形成されている、請求項３に記載のスパークプラグ。
5. 前記第１部分と前記第２部分との間には、
   前記第１部分の材料及び前記第２部分の材料のいずれとも異なる材料、により中間層（５３０ｃ）が形成されている、請求項３又は４に記載のスパークプラグ。
6. 前記中間層の線膨張係数は、前記第１部分の線膨張係数よりも小さく、且つ前記第２部分の線膨張係数よりも大きい、請求項５に記載のスパークプラグ。
7. 前記第１部分はニッケルを含む合金により形成されており、前記第２部分は貴金属合金により形成されている、請求項３乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
8. 前記貴金属合金は白金又はイリジウムを含む合金である、請求項７に記載のスパークプラグ。

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