JPWO2010026940A1 - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】接地電極の折損をより確実に抑制できるスパークプラグを提供する。【解決手段】本発明のスパークプラグ１００は、主体金具１に固定される基端部４Ａと、基端部４Ａと一体をなして屈曲された屈曲部４Ｂと、屈曲部４Ｂと一体をなして中心電極３とともに火花放電ギャップｇを形成する先端部４Ｃとからなる接地電極４を備えている。接地電極４は、基端部４Ａから屈曲部４Ｂを経て先端部４Ｃに向かって延びる芯部４１と、芯部４１の外側に位置し、基端部４Ａから屈曲部４Ｂを経て先端部４Ｃまで延びる外皮部４３とを有して構成されている。芯部４１は第１金属としてのハステロイＣからなり、外皮部４３は第２金属としてのインコネル６０１からなる。ハステロイＣはインコネル６０１より硬度が高い。【選択図】図２

Description

本発明はスパークプラグに関する。

特許文献１に従来のスパークプラグが開示されている。このスパークプラグは、主体金具に固定される基端部と、基端部と一体をなして屈曲された屈曲部と、屈曲部と一体をなして中心電極とともに火花放電ギャップを形成する先端部とからなる接地電極を備えている。

接地電極は、基端部から屈曲部を経て先端部に向かって延びる芯部と、芯部の外側に位置し、基端部から屈曲部を経て先端部に向かって延びる伝熱部と、伝熱部の外側に位置し、基端部から屈曲部を経て先端部まで延びる外皮部とを有して構成されている。

芯部は純ニッケルからなり、伝熱部は銅からなり、外皮部はニッケル基合金からなる。芯部の純ニッケルは、ビッカース硬さＨｖが９６であり、ビッカース硬さＨｖが４６の銅より、硬度が高い。伝熱部の銅は、熱伝導率が０．９４ｃａｌ／ｃｍ・秒・°Ｃであり、ニッケル基合金よりも熱伝導率が大きい。また、伝熱部の銅は、熱膨張率が１７．０×１０^-6／°Ｃであり、熱膨張率が１１．５×１０^-6／°Ｃのニッケル基合金や、熱膨張率が１３．３×１０^-6／°Ｃの純ニッケルより、熱膨張率が大きい。外皮部のニッケル基合金は銅や純ニッケルよりも耐熱性及び耐食性に優れている。

このような構成である従来のスパークプラグは、エンジンに搭載され、高温条件下で、中心電極と接地電極との間で放電を繰り返す。

この際、このスパークプラグでは、伝熱部を構成する銅が熱伝導性に優れるため、先端部側の熱が伝熱部によって基端部側に効果的に伝えられ、主体金具からエンジンに好適に放熱される。すなわち、このスパークプラグは、伝熱部が熱引き性に優れることから、先端部の温度上昇を抑制し、優れた耐久性を発揮できるようになっている。

この一方、このスパークプラグは、伝熱部を構成する銅の熱膨張率が大きいことから、接地電極が高温条件下で起き上がろうとする。接地電極の起き上がりが生じると、接地電極と中心電極との火花放電ギャップが変化し、特性に悪影響を生じてしまう。このため、このスパークプラグは、伝熱部及び外皮部の厚みを調整することにより、そのような接地電極の起き上がりを抑制することとしている。また、芯部を構成する純ニッケルの硬度が伝熱部を構成する銅の硬度より高いことによる芯部の補強効果も、接地電極の起き上がりの抑制に寄与していると考えられる。

特開平１１−１８５９２８号公報

ところで、スパークプラグにおいては、接地電極に過大な力が作用してしまった場合、接地電極が折損するおそれがある。

この点、上記従来のスパークプラグでは、伝熱部よりもビッカース硬さが高い芯部を採用しているものの、芯部の硬度が外皮部の硬度よりも低く、依然として接地電極の折損の問題が残っている。

このため、接地電極を大型化したり、折損し難い形状にしたりする対策も考えられるが、近年ではスパークプラグの小径化が進み、それに伴って接地電極の小型化が要求されることから、そのような対策も困難になりつつある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、接地電極の折損をより確実に抑制できるスパークプラグを提供することを解決すべき課題としている。

本発明のスパークプラグは、主体金具に固定される基端部と、前記基端部と一体をなして屈曲された屈曲部と、前記屈曲部と一体をなして中心電極とともに火花放電ギャップを形成する先端部とからなる接地電極を備え、
前記接地電極は、前記基端部から前記屈曲部を経て前記先端部に向かって延びる芯部と、前記芯部の外側に位置し、前記基端部から前記屈曲部を経て前記先端部まで延びる外皮部とを有して構成され、
前記芯部は第１金属からなり、前記外皮部は第２金属からなるスパークプラグにおいて、
前記第１金属は前記第２金属より硬度が高いことを特徴とする（請求項１）。

本発明のスパークプラグでは、芯部を構成する第１金属の硬度が外皮部を構成する第２金属よりも高いため、外皮部に過大な力が作用して接地電極が折損してしまいそうになっても、芯部がその力に対して抵抗する。

したがって、本発明のスパークプラグは、接地電極の折損をより確実に抑制できる。この作用効果について、従来の補強効果は伝熱部の金属との比較の下で芯部の硬度を規定しているに過ぎない。本発明のスパークプラグは、芯部を構成する第１金属の硬度が外皮部を構成する第２金属よりも高いことから、従来の補強効果よりも顕著な補強効果を発揮し、接地電極の折損をより確実に抑制できる。

外皮部としては、一般的にＮｉ−Ｍｎ−Ｓｉ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金等のニッケル基合金、インコネル（「インコネル」は登録商標）６００、インコネル６０１等の第２金属が採用される。この第２金属はビッカース硬さＨｖが１００〜１７０程度である。なお、本発明の外皮部には、メッキ等の表面処理により形成される薄膜は含まれない。

このため、芯部としては、そのスパークプラグの外皮部より硬度が高いハステロイ（「ハステロイ」は登録商標）Ａ、ハステロイＢ、ハステロイＣ等、ビッカース硬さＨｖが１７０〜２１０程度の第１金属が採用される。

接地電極は、外皮部内に存在し、基端部から屈曲部を経て先端部に向かって延びる伝熱部を有して構成され得る。そして、伝熱部は、第１金属及び第２金属より熱伝導性が優れる第３金属からなることが好ましい（請求項２）。この場合、接地電極の先端部側の熱が伝熱部によって基端部側に効果的に伝えられることから、優れた熱引き性を発揮し、優れた耐久性を発揮できる。

伝熱部としては、純銅、銅合金、銀等の第３金属を採用することが可能である。

このように本発明は、伝熱部のない接地電極を有するスパークプラグに具体化してもよく、伝熱部のある接地電極を有するスパークプラグに具体化してもよい。伝熱部のある接地電極を有するスパークプラグでは、芯部は伝熱部内に位置してもよく、芯部内に伝熱部が位置してもよく、芯部の一部が伝熱部からはみ出していてもよく、伝熱部の一部が芯部からはみ出していてもよく、芯部と伝熱部とがそれぞれ独立して存在していてもよい。

本発明のスパークプラグにおいて、伝熱部は、芯部の外側に位置して構成され得る（請求項３）。このように熱伝導性が良い伝熱部を外皮部と接触させることで、芯部の熱伝導性が低い場合でも、接地電極の熱引き性を高くすることができる。

また、本発明のスパークプラグにおいて、芯部は、伝熱部の外側に位置して構成され得る（請求項４）。このように外皮部よりも硬度が高い芯部を外皮部と接触させることで、請求項３のスパークプラグと比較して、接地電極の折損をより確実に抑制できる。

本発明のスパークプラグにおいて、接地電極が延びる方向に直交する断面で接地電極を見た場合、芯部は、少なくとも屈曲部の中間において、中心電極側に偏芯していることが好ましい（請求項５）。この場合、少なくとも屈曲部の中間では、接地電極の断面において、中心電極の反対側における外皮部又は外皮部及び伝熱部の断面積は、中心電極側の断面積よりも大きくなっている。このため、このスパークプラグは、外皮部又は外皮部及び伝熱部の中心と芯部の中心とが一致するスパークプラグと比較すると、外皮部又は外皮部及び伝熱部と芯部とが熱膨張差によりいわゆるバイメタルのように作用する。このため、接地電極が高温条件下で起き上がろうとする傾向を弱める効果も期待できる。

第２金属は、第１金属よりも、１０００°Ｃ以上の高温域における耐酸化性能が良いものであることが好ましい（請求項６）。また、第２金属は、第１金属よりも、耐火花消耗性能が良いものであることが好ましい（請求項７）。例えば、第２金属をインコネル６０１とし、第１金属をハステロイＣとすれば、本発明の作用効果を奏しつつ、優れた耐久性を発揮可能である。

実施例１のスパークプラグの正面図（部分断面図）である。 実施例１のスパークプラグの要部拡大断面図である。 実施例１のスパークプラグに係り、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。 実施例２のスパークプラグに係り、図３と同様の断面図である。 実施例３のスパークプラグに係り、図３と同様の断面図である。 実施例４のスパークプラグの要部拡大断面図である。 実施例４のスパークプラグに係り、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す断面図である。 実施例５のスパークプラグに係り、図７と同様の断面図である。 実施例６のスパークプラグに係り、図７と同様の断面図である。 試験１に係り、接地電極の断面積と振動折損試験の合格率との関係を示すグラフである。 試験３に係り、Ａ／Ｓと振動折損試験の合格率との関係を示すグラフである。 試験４に係り、Ｂ／Ｓと接地電極の温度との関係を示すグラフである。

以下、本発明を具体化した実施例１〜６を図面を参照しつつ説明する。

（実施例１）
図１及び図２に示すように、実施例１のスパークプラグ１００は、主体金具１、絶縁体２、中心電極３及び接地電極４等を備えている。なお、図１及び図２において、紙面下方が先端側であり、紙面上方が後端側である。

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、ねじ部７と工具係合部１ｅとが形成されている。ねじ部７は、プラグ１００を図示しないエンジンに取り付けるためのものである。工具係合部１ｅは、六角状の軸断面形状を有しており、主体金具１を取り付ける際に、スパナやレンチ等の工具が係合される。

絶縁体２は、アルミナ等を主体とする絶縁材料により構成されるものであり、先端が突出するように主体金具１の内側に嵌め込まれている。絶縁体２には、中心電極３及び端子電極１３を挿入するための貫通孔６が軸線方向に形成されている。貫通孔６の先端側には、中心電極３が挿入・固定され、貫通孔６の後端側には、端子電極１３が挿入・固定されている。また、貫通孔６内において、端子電極１３と中心電極３との間には、抵抗体１５が配置されている。この抵抗体１５の両端部は、導電性ガラスシール層１６、１７を介して中心電極３と端子電極１３とにそれぞれ電気的に接続されている。なお、抵抗体１５は、ガラス粉末と導電材料粉末（及び必要に応じてガラス以外のセラミック粉末）とを混合して、ホットプレス等により焼結して得られる抵抗体組成物により形成される。

中心電極３は、ニッケル基合金等で構成された円柱軸体である。中心電極３の先端は、略円錐形状とされ、貫通孔６の先端から突出した状態とされている。

図２に拡大して示すように、接地電極４ａは、主体金具１の先端側の開口縁に溶接等により固定される基端部４Ａと、基端部４Ａと一体をなし、円弧を描きつつ略直角に屈曲された屈曲部４Ｂと、屈曲部４Ｂと一体をなして中心電極３と対向する先端部４Ｃとからなっている。接地電極４ａの先端部４Ｃと中心電極３との間には火花放電ギャップｇが形成されている。このスパークプラグ１００において、接地電極４ａは一辺を１．１ｍｍで構成し、他の一辺を２．２ｍｍで構成している。すなわち、断面積Ｓは２．４２ｍｍ²である。接地電極４ａの断面積Ｓをどの程度にすべきかは後述の試験によって説明する。

接地電極４ａは、２層構造の略矩形断面軸体であり、基端部４Ａから屈曲部４Ｂを経て先端部４Ｃに向かって延びる芯部４１と、芯部４１の外側に位置し、基端部４Ａから屈曲部４Ｂを経て先端部４Ｃまで延びる外皮部４３とを有している。外皮部４３は、先端部４Ｃの末端まで延在している。一方、芯部４１は、先端部４Ｃにおいて、中心電極３の軸線の近傍まで延びている。芯部４１の先端位置を先端部４Ｃのどこまで延ばすか（中心電極３の軸線よりも根元側か先端側か）は、熱引き性等の要求性能により適宜調整される。

芯部４１には第１金属として高強度ニッケル基合金のハステロイＣが採用されている。ハステロイＣは、ビッカース硬さＨｖが２１０であり、熱膨張率が１１．３×１０^-6／°Ｃである。

外皮部４３には第２金属としてニッケル基合金のインコネル６０１が採用されている。インコネル６０１は、ビッカース硬さＨｖが１７０であり、熱膨張率が１１．５×１０^-6／°Ｃである。インコネル６０１は、ハステロイＣよりも、１０００°Ｃ以上の高温域における耐酸化性能及び耐火花消耗性能が良い。

接地電極４ａが延びる方向に直交し、かつ屈曲部４Ｂの中間に位置する断面（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面）で接地電極４ａを見た場合、図３に示すように、芯部４１は、外皮部４３の中央に位置している。言い換えれば、芯部４１の図形中心（重心に相当する。）Ｃ１が外皮部４３の図形中心Ｃ３と同位置に存在している。図２に示すように、芯部４１と外皮部４３との相対位置関係は、芯部４１が延びる方向の全域にわたって、図３の断面に示す相対位置関係と同様となっている。すなわち、芯部４１は、屈曲部４Ｂの全域において、外皮部４３の中心に位置している。なお、この場合において、接地電極４ａの先端部４Ｃに向かうにつれて、芯部４１の先端が細くなる形状としても良い。

このような構成である実施例１のスパークプラグ１００は、図示しないエンジンに搭載され、高温条件下で、中心電極３と接地電極４ａとの間で放電を繰り返す。実施例１のスパークプラグ１００では、芯部４１を構成するハステロイＡが外皮部４３を構成するインコネル６００よりも硬度が高いため、外皮部４３に過大な力が作用して接地電極４ａが折損してしまいそうになっても、芯部４１がその力に対して抵抗する。

したがって、実施例１のスパークプラグ１００は、接地電極４ａの折損をより確実に抑制できる。

また、実施例１のスパークプラグ１００のように、外皮部４２内に芯部４１を設ける場合、接地電極４ａの断面積における芯部４１の断面積の割合を４０％〜５０％の範囲で構成することで、接地電極４ａの熱引き性を向上させることができる。

（実施例２）
図４に示すように、実施例２のスパークプラグ２００では、実施例１のスパークプラグ１００よりも、接地電極４ｂの芯部４１を太くしている。他の構成は実施例１と同様である。

このスパークプラグ２００は、芯部４１が太いことから、スパークプラグ１００に比べて接地電極４ｂの折損抑制効果が顕著である。芯部４１をどの程度太くすべきかは後述の試験によって説明する。

（実施例３）
図５に示すように、実施例３のスパークプラグ３００では、接地電極４ｃの芯部４１が外皮部４３に対して中心電極３側に偏芯している。言い換えれば、芯部４１の図形中心Ｃ１が外皮部４３の図形中心Ｃ３に対して、距離Ｄ１分だけ中心電極３側に偏芯している。芯部４１は、屈曲部４Ｂの全域において、中心電極３側に偏芯している。すなわち、接地電極４ｃの断面において、中心電極３の反対側における外皮部４３の断面積は、中心電極３側の断面積よりも大きくなっている。他の構成は実施例１と同様である。

このスパークプラグ３００においても、芯部４１によって接地電極４ｃの折損を抑制できる。また、このスパークプラグ３００は、外皮部４３の図形中心Ｃ３と芯部４１の図形中心Ｃ１とが一致する実施例１のスパークプラグ１００と比較すると、外皮部４３と芯部４１とが熱膨張差によりいわゆるバイメタルのように作用する。このため、このスパークプラグ３００では、接地電極４ｃが高温条件下で起き上がろうとする傾向を弱める効果も期待できる。

（実施例４）
図６に示すように、実施例４のスパークプラグ４００は接地電極４ｄを備えている。この接地電極４ｄは、３層構造の略矩形断面軸体であり、基端部４Ａから屈曲部４Ｂを経て先端部４Ｃに向かって延びる芯部４１と、芯部４１の外側に位置し、基端部４Ａから屈曲部４Ｂを経て先端部４Ｃに向かって延びる伝熱部４２と、伝熱部４２の外側に位置し、基端部４Ａから屈曲部４Ｂを経て先端部４Ｃまで延びる外皮部４３とを有している。つまり、接地電極４ｄは外皮部４３内に伝熱部４２を有している。外皮部４３内において伝熱部４２は芯部４１の外側に位置し、芯部４１の全体を覆っている。芯部４１及び伝熱部４２の先端位置を先端部４Ｃのどこまで延ばすか（中心電極３の軸線よりも根元側か先端側か）は、熱引き性等の要求性能により適宜調整される。

伝熱部４２には第３金属として銅が採用されている。銅は、熱伝導率が０．９４ｃａｌ／ｃｍ・秒・°Ｃであり、ハステロイＣやインコネル６０１よりも熱伝導率が優れている。また、銅は、ビッカース硬さＨｖが４６であり、接地電極４ｄを構成する金属の中で最も硬度が低い。さらに、銅は、熱膨張率が１７．０×１０^-6／°Ｃであり、接地電極４ｄを構成する金属の中で最も熱膨張率が大きい。

接地電極４ｄが延びる方向に直交し、かつ屈曲部４Ｂの中間に位置する断面（図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面）で接地電極４ｄを見た場合、図７に示すように、芯部４１及び伝熱部４２は、外皮部４３の中央に位置している。言い換えれば、芯部４１の図形中心Ｃ１及び伝熱部４２の図形中心Ｃ２が外皮部４３の図形中心Ｃ３と同位置に存在している。芯部４１及び伝熱部４２と外皮部４３との相対位置関係は、芯部４１及び伝熱部４２が延びる方向の全域にわたって、図７の断面に示す相対位置関係と同様となっている。すなわち、芯部４１及び伝熱部４２は、屈曲部４Ｂの全域において、外皮部４３の中心に位置している。他の構成は実施例１と同様であり、同一の構成については同一符号を付して構成の詳細な説明は省略する。

このスパークプラグ４００では、接地電極４ｄの先端部４Ｃ側の熱が伝熱部４２によって基端部４Ａ側に効果的に伝えられることから、優れた熱引き性を発揮することができる。この際に、熱伝導性が良い伝熱部４２を外皮部４３と接触させることで、芯部４１の熱伝導性が低い場合でも、接地電極４ｄの熱引き性を高くすることができる。このため、先端部４Ｃの温度上昇を抑制し、優れた耐久性を発揮できる。他の作用効果は実施例１と同様である。

また、実施例４のスパークプラグ４のように、外皮部４１内に芯部４１及び伝熱部４２を設ける場合、接地電極４ｄの断面積における芯部４１の断面積の割合を１０％〜１５％の範囲で構成することで、接地電極４ｄの熱引き性を向上させることができる。

（実施例５）
図８に示すように、実施例５のスパークプラグ５００では、接地電極４ｅの外皮部４３内において、芯部４１は伝熱部４２の外側に位置し、伝熱部４２の全体を覆っている。他の構成は実施例４と同様である。このスパークプラグ５００においても、実施例４と同様、伝熱部４２によって、優れた熱引き性を発揮することができる。また、この際に、外皮部４３よりも硬度が高い芯部４１を外皮部４３と接触させることで、実施例４のスパークプラグ４００と比較して、接地電極４ｅの折損抑制効果を高くすることができる。

（実施例６）
図９に示すように、実施例６のスパークプラグ６００では、接地電極４ｆの芯部４１が伝熱部４２及び外皮部４３に対して中心電極３側に偏芯している。言い換えれば、芯部４１の図形中心Ｃ１が伝熱部４２の図形中心Ｃ２及び外皮部４３の図形中心Ｃ３に対して、距離Ｄ１分だけ中心電極３側に偏芯している。芯部４１は、屈曲部４Ｂの全域において、中心電極３側に偏芯している。すなわち、接地電極４ｆの断面において、伝熱部４２及び外皮部４３の中心電極３の反対側の断面積は、中心電極３側の断面積よりも大きくなっている。他の構成は実施例４と同様である。

このスパークプラグ６００においても、芯部４１によって接地電極４ｆの折損を抑制できる。また、このスパークプラグ６００は、芯部４１、伝熱部４２及び外皮部４３の各中心が一致する実施例４のスパークプラグ４００と比較すると、外皮部４３及び伝熱部４２と芯部４１とが熱膨張差によりいわゆるバイメタルのように作用する。このため、このスパークプラグ６００では、接地電極４ｆが高温条件下で起き上がろうとする傾向を弱めること効果も期待できる。他の作用効果は実施例４と同様である。

以上において、本発明を実施例１〜６に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜６に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、芯部４１の断面形状は、矩形に限定されず、円、楕円、三角形、多角形等でもよい。

（試験１）
接地電極４の断面積Ｓをどの程度にすべきかについて、下記に示す試験品Ａ〜Ｄによる接地電極４を備えたスパークプラグを用意して、各接地電極４についての振動折損試験を行った。この試験では、接地電極４をバーナーで１０００°Ｃに熱した状態において、ＪＩＳ規格のＢ８０３１−１９９５に基づく耐衝撃性試験を実施した。これにより、屈曲部４Ｂでの折損の発生状況を調査し、ｎ＝５の場合の合格率（％）を求めた。なお、温度は放射温度計にて測温した。図１０は、接地電極４の断面積Ｓと振動折損試験における合格率との関係を示している。
試験品Ａ：インコネル６０１のみで構成された接地電極４。
試験品Ｂ：インコネル６０１及びハステロイＣで構成された接地電極４（実施例１の接地電極４ａに相当）。
試験品Ｃ：インコネル６０１、ハステロイＣ及び銅で構成された接地電極４（実施例５の接地電極４ｅに相当）。
試験品Ｄ：インコネル６０１、ハステロイＣ及び銅で構成された接地電極４（実施例４の接地電極４ｄに相当）。

図１０に示すように、試験品Ａで構成された接地電極４は、接地電極４の断面積Ｓが４．２ｍｍ以上となるように構成すると合格率が１００％となっている。一方、試験品Ａで構成された接地電極４は、接地電極４の断面積Ｓが４．２ｍｍ未満となるように構成すると合格率が低下し、接地電極４の断面積Ｓが２．４２ｍｍ以下では合格率が０％となっている。これに対して、試験品Ｂ〜Ｄで構成された接地電極４ａ、４ｄ、４ｅでは、接地電極４ａ、４ｄ、４ｅの断面積Ｓを２．４２ｍｍとしても、合格率が１００％であることが示されている。さらに、試験品Ｂ、Ｄで構成された接地電極４ａ、４ｄは、接地電極４ａ、４ｄの断面積Ｓが１．４ｍｍとなるように構成しても合格率を１００％に維持できることが確認されている。なお、試験品Ｃで構成された接地電極４ｅでは、接地電極４ｅの断面積Ｓが２．５ｍｍ未満となるように構成すると、合格率が低下し、接地電極４ｅの断面積Ｓを１．４ｍｍとした場合の合格率が８０％となることが確認されている。この試験により、外皮部４３内に外皮部４３よりも硬度が高い金属で構成された芯部４１を設けたことによる接地電極４の補強効果が確認できる。

接地電極４の断面積Ｓを２．５ｍｍ²以下とした場合、スパークプラグ１００〜６００は、接地電極４を大型化したり、折損し難い形状にしたりする対策が不能な程、小径化されることとなる。このようなスパークプラグ１００〜６００において、外皮部４３内に芯部４１を設けることによる接地電極４の補強効果がより顕著となる。

（試験２）
試験１で用いた各試験品Ａ〜Ｄの接地電極４について、各接地電極４毎の熱引き性に関する試験を行った。この試験では、インコネル６０１の耐酸化性能の上限である１０５０°Ｃまで接地電極４の全体をバーナーで加熱し、ｎ＝５の場合における各接地電極４の平均温度を求めた。この試験では、エンジンのヘッド部分を模したステンレス製のブロックに、試験品Ａ〜Ｄの接地電極４を備えるスパークプラグを取り付けて試験を行っている。また、このブロックの内部には、冷却水の水路が形成されており、スパークプラグの実際の使用状況に近づけている。なお、温度は放射温度計にて測温した。

この試験では、試験品Ａの接地電極４では、平均温度が１０５０°Ｃであり、熱引き性が確認されなかった。試験品Ｂの接地電極４ａでは、平均温度が１０３１°Ｃであり、試料１で構成された接地電極４に比べて若干の熱引き性が確認されている。試験品Ｃの接地電極４ｅでは、平均温度が８７４°Ｃであり、試験品Ａ、Ｂの接地電極４、４ａに比べて非常に優れた熱引き性が確認されている。試験品Ｄの接地電極４ｄでは、平均温度が９５９°Ｃであり、試験品Ｃの接地電極４ｅには劣るものの、試験品Ａ、Ｂの接地電極４、４ａに比べて優れた熱引き性が確認されている。この試験により、外皮部４３内に伝熱部４３を設けたことによる接地電極４の熱引き性の向上が確認できる。

（試験３）
接地電極４が延びる方向に直交する断面で接地電極４を見た場合、接地電極４の断面積Ｓと芯部４１の断面積Ａとの割合をどの程度にすべきか、試験を行った。振動折損試験の条件を試験１と同じとし、ｎ＝５の場合の合格率（％）を求めた。芯部４１はハステロイＣであり、外皮部４３はインコネル６０１である。Ａ／Ｓと振動折損試験の合格率との関係を図１１に示す。

図１１に示すように、Ａ／Ｓが０．０４以下では合格率が０％となっている。芯部４１が細すぎると、接地電極４の折損抑制効果がないことを示している。一方、Ａ／Ｓが０．０４を超えていると、合格率が上昇している。Ａ／Ｓが０．０４を超える太さの芯部４１を採用すれば、接地電極４の折損抑制効果が実用的となることを示している。また、Ａ／Ｓが０．１以上であれば、合格率が１００％となっている。この試験により、Ａ／Ｓが０．１以上であれば、折損抑制効果を有するスパークプラグ１００を安定的に量産することが可能であることが確認できる。

（試験４）
接地電極４が延びる方向に直交する断面で接地電極４を見た場合、接地電極４の断面積Ｓと伝熱部４２の断面積Ｂとの割合をどの程度にすべきか、試験を行った。条件を試験２と同じとし、ｎ＝５の場合の接地電極４の温度（°Ｃ）を求めた。Ｂ／Ｓと接地電極の温度との関係を図１２に示す。

図１２に示すように、Ｂ／Ｓが０．２未満では、温度変化が少なく、伝熱部４２による熱引き効果が少ない。伝熱部４２が細いからである。一方、伝熱部４２を太くして、Ｂ／Ｓが０．２以上とすれば、温度変化が大きくなり熱引き効果が実用的であることが確認できる。

本発明はスパークプラグに利用可能である。

１…主体金具
４Ａ…基端部
４Ｂ…屈曲部
３…中心電極
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ…接地電極
ｇ…火花放電ギャップ
４Ｃ…先端部
４１…芯部
４３…外皮部
１００、２００、３００、４００、５００、６００…スパークプラグ
４２…伝熱部

Claims (7)

1. 主体金具に固定される基端部と、前記基端部と一体をなして屈曲された屈曲部と、前記屈曲部と一体をなして中心電極とともに火花放電ギャップを形成する先端部とからなる接地電極を備え、
   前記接地電極は、前記基端部から前記屈曲部を経て前記先端部に向かって延びる芯部と、前記芯部の外側に位置し、前記基端部から前記屈曲部を経て前記先端部まで延びる外皮部とを有して構成され、
   前記芯部は第１金属からなり、前記外皮部は第２金属からなるスパークプラグにおいて、
   前記第１金属は前記第２金属より硬度が高いことを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記接地電極は、前記外皮部内に存在し、前記基端部から前記屈曲部を経て前記先端部に向かって延びる伝熱部を有して構成され、
   前記伝熱部は、前記第１金属及び前記第２金属より熱伝導性が優れる第３金属からなる請求項１記載のスパークプラグ。
3. 前記伝熱部は、前記芯部の外側に位置している請求項２記載のスパークプラグ
4. 前記芯部は、前記伝熱部の外側に位置している請求項２記載のスパークプラグ
5. 前記接地電極が延びる方向に直交する断面で該接地電極を見た場合、前記芯部は、少なくとも前記屈曲部の中間において、前記中心電極側に偏芯している請求項１乃至４のいずれか１項記載のスパークプラグ。
6. 前記第２金属は、前記第１金属よりも、１０００°Ｃ以上の高温域における耐酸化性能が良いものである請求項１乃至５のいずれか１項記載のスパークプラグ。
7. 前記第２金属は、前記第１金属よりも、耐火花消耗性能が良いものである請求項１乃至６のいずれか１項記載のスパークプラグ。

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