KR101449779B1 - 내연기관용 스파크 플러그 - Google Patents

Abstract

내연기관용 스파크 플러그의 열전도 및 내오손성의 향상을 도모한다. 스파크 플러그(1)는 절연애자(2)와 금속 셸(3)과 중심전극(5)과 접지전극(27)을 구비하며, 중심전극(5)의 선단부(28)와 접지전극(27)의 사이에 불꽃방전간극(33)이 형성된다. 금속 셸(3)은 관통구멍(29)이 형성되며, 이 관통구멍(29)에는 지름방향 내측으로 돌출되는 금속 셸 볼록부(21)가 형성된다. 금속 셸 볼록부(21)는 볼록부 후측면(30)과 볼록부 내주면(31)과 볼록부 선측면(32)을 가지며, 관통구멍(29)에 있어서 볼록부 선측면(32)보다도 선단측의 선단측 내주면(40)은 일정한 내경(A)(㎜)을 가진다. 절연애자(2)는 관통구멍(29)에 삽입됨과 아울러, 제 1, 제 2 절연체 테이퍼부(14,36) 및 테이퍼부간 기부(37)를 가진다. 제 2 절연체 테이퍼부(36)와 절연체 선단부(38)의 경계부(K)의 외경을 B(㎜), 불꽃방전간극(33)의 거리를 G(㎜), 볼록부 내주면(31)의 최선단부(FF)에서부터 상기 경계부(K)까지의 상기 축선(C1)방향의 길이를 XX(㎜)로 하였을 때, G≤(A-B)/2, A≥7.3, 2≤XX≤4을 만족한다.

Description

내연기관용 스파크 플러그{SPARK PLUG FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관용 스파크 플러그에 관한 것이다.

내연기관용 스파크 플러그는 내연기관(엔진)에 부착되어 연소실 내의 혼합기에 대한 착화를 위해서 이용되는 것이다. 일반적으로 스파크 플러그는 축구멍을 가지는 절연체와, 이 축구멍에 삽입되는 중심전극과, 절연체의 외주에 설치되는 금속 셸(metal shell)과, 금속 셸의 선단면에 형성되어 중심전극과의 사이에 불꽃방전간극을 형성하는 접지전극을 구비한다. 또, 금속 셸과 절연체의 조립시에는, 일반적으로 금속 셸의 내주면에 형성되는 금속 셸 테이퍼부와 절연체의 외주면에 형성되는 절연체 테이퍼부가 금속제의 평판 패킹을 사이에 두고서 걸려 고정된다.

그런데, 연소실 내에서는 혼합기의 불완전연소 등에 의해서 카본이 발생하며, 이것이 절연체에 있어서의 상기 혼합기나 연소가스에 노출되는 부위(다리부)의 표면에 퇴적될 우려가 있다. 여기서, 다리부의 표면에 대해서 카본의 퇴적이 진행되어 다리부의 표면이 카본에 의해서 덮여지게 되면, 전류가 중심전극에서 상기 다리부에 퇴적된 카본을 타고서 금속 셸로 누전되게 됨으로써, 불꽃방전간극에서의 정상적인 불꽃방전이 저해될 우려가 있다.

이것에 대해서, 절연체의 다리부를 더 길게 하는 것이 제안되어 있다. 이것에 의해서 같은 양의 카본이 퇴적되었다 하더라도 다리부의 표면이 덮여질 가능성을 저감시킬 수 있고, 더 나아가서는 내오손성(耐汚損性;anti-fouling performance)의 향상을 도모할 수 있다.

그런데, 다리부를 길게 하면, 평판 패킹보다도 선단측에서 금속 셸과 근접하여 있는 근접부분의 길이를 필연적으로 짧게 하지 않을 수 없어, 절연체에서 금속 셸로의 열의 이동이 원활하게 행해지지 않게 된다. 이 때문에, 절연체의 열전도가 악화될 우려가 있다.

그래서, 최근에는 절연체의 선단부분을 2단계로 축소시키 것(이른바 "2단 테이퍼 형상"이라고 하는 것)으로서, 1단째의 테이퍼부와 2단째의 테이퍼부의 사이에 위치하는 부위의 외주면과 금속 셸 볼록부의 내주면을 더 근접시키는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이것에 의해서 절연체에서 금속 셸로의 열의 이동을 더 원활하게 할 수 있다. 이 결과, 절연체의 열전도의 향상을 도모할 수 있고, 더 나아가서는 다리부를 더 길게 할 수 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개 2005-183177호 공보

(발명의 개시)

(발명이 해결하려고 하는 과제)

그러나, 종래의 스파크 플러그와 비교하여 볼 때, 단지 다리부를 길게 한 것만으로는 내오손성의 향상을 충분히 도모할 수 없을 우려가 있다. 즉, 도 5에 나타낸 바와 같이, 절연체(51)의 선단에서부터 금속 셸(52)의 내주면에 대해서 불꽃방전간극(G)과 같은 치수의 간극(g)을 형성하는 절연체(51)의 부위(J)까지가 카본에 의해서 덮여지게 되면, 금속 셸(52)의 내부에서 상기 카본을 타고서 상기 부위(J)에서 금속 셸(52)로 방전(점프 스파크)될 우려가 있다. 특히, 절연체(51)의 선단에서부터 상기 부위(J)까지의 축선(C1)을 따르는 거리(H)가 짧으면, 절연체(51)의 선단에서부터 부위(J)까지가 카본에 의해서 쉽게 덮여지고, 더 나아가서는 점프 스파크가 더 발생하기 쉽다. 이 결과, 불꽃방전간극에서의 정상적인 불꽃방전이 저해될 것이 우려된다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 열전도의 향상을 도모할 수 있음과 아울러, 내오손성의 비약적인 향상을 도모할 수 있는 내연기관용 스파크 플러그를 제공하는 것에 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

이하, 상기 목적을 해결하는데 적합한 각 구성에 대해서 항목별로 나누어서 설명한다. 또한, 필요에 따라서는 대응하는 구성에 특유한 작용 효과를 부기한다.

구성 1. 본 구성의 내연기관용 스파크 플러그는, 축선방향으로 연장되는 관통구멍을 가짐과 아울러 상기 관통구멍 내에 지름방향 내측으로 돌출되는 금속 셸 볼록부를 구비하며, 상기 금속 셸 볼록부는 가장 내경이 작은 부위를 가지는 볼록부 내주면, 상기 볼록부 내주면의 후단측에 위치하는 볼록부 후측면 및 상기 볼록부 내주면의 선단측에 위치하는 볼록부 선측면으로 이루어지는 금속 셸과,

상기 축선방향으로 연장되는 축구멍을 가짐과 아울러 자신의 외주면에 상기 금속 셸 볼록부의 볼록부 후측면에 걸려 고정되는 제 1 절연체 테이퍼부, 상기 제 1 절연체 테이퍼부보다 선단측에 위치하며 상기 볼록부 내주면에 근접상태로 대향하는 테이퍼부간 기부(基部), 상기 테이퍼부간 기부보다 선단측에 위치하며 선단측으로 향하여 갈수록 축소된 외경을 가지는 제 2 절연체 테이퍼부 및 상기 제 2 절연체 테이퍼부의 선단에서 선단측으로 연장되되 일정한 외경 혹은 선단측으로 향하여 갈수록 상기 제 2 절연체 테이퍼부의 선단의 외경보다도 축소된 외경을 가지는 절연체 선단부를 구비하며, 상기 금속 셸 볼록부의 볼록부 내주면의 최선단부가 상기 테이퍼부간 기부에 대향하도록 상기 금속 셸에 유지되어 이루어지는 절연체와,

상기 절연체의 상기 축구멍에 삽입된 상태로 유지되어 이루어지는 중심전극과,

자신의 선단부분이 상기 중심전극의 선단부와 대향하도록 상기 금속 셸의 선단부에 형성되며, 상기 중심전극의 선단부와의 사이에 불꽃방전간극을 형성하는 접지전극을 구비하는 내연기관용 스파크 플러그로서,

상기 불꽃방전간극을 G(㎜), 상기 금속 셸 볼록부의 볼록부 선측면보다도 선단측의 상기 관통구멍의 내경을 A(㎜), 상기 제 2 절연체 테이퍼부와 상기 절연체 선단부의 경계부의 외경을 B(㎜), 상기 볼록부 내주면의 최선단부(FF)에서부터 상기 제 2 절연체 테이퍼부와 상기 절연체 선단부의 경계부까지의 상기 축선방향의 길이를 XX(㎜)로 하였을 때, 다음의 식(1)∼식(3)을 만족하는 것을 특징으로 한다.

G≤(A-B)/2 ……(1)

A≥7.3 ……(2)

2≤XX≤4 ……(3)

또한, "근접상태"라고 하는 것은, 절연체에서 금속 셸로의 열의 이동을 원활하게 하기 위해서, 금속 셸 볼록부의 볼록부 내주면과 테이퍼부간 기부와의 간극이 비교적 작은 상태에 있는 것을 의미하고 있으며, 예를 들면 양자의 간극을 0.45㎜ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 또, 중심전극의 선단부에 백금이나 이리듐 등의 귀금속으로 이루어지는 귀금속 칩을 형성하고, 이 귀금속 칩과 접지전극의 사이에 불꽃방전간극을 형성하는 것으로 하여도 좋다. 또, 접지전극의 중심전극과 대향하는 면에 귀금속 칩을 형성하고, 이 접지전극에 형성된 귀금속 칩과 중심전극의 선단부 혹은 중심전극에 형성된 귀금속 칩의 사이에 불꽃방전간극을 형성하는 것으로 하여도 좋다.

상기 구성 1에 의하면, 절연체는 제 1 절연체 테이퍼부와 제 2 절연체 테이퍼부가 형성됨과 아울러, 이들 제 1 절연체 테이퍼부와 제 2 절연체 테이퍼부의 사이에 위치하는 테이퍼부간 기부가 금속 셸 볼록부의 볼록부 내주면과 근접상태로 대향하는 이른바 "2단 테이퍼 형상"으로 되어 있다. 따라서, 테이퍼부간 기부에서 금속 셸 볼록부의 볼록부 내주면으로의 열전달을 효율적으로 할 수 있어 절연체의 열전도의 향상을 도모할 수 있다. 또, 절연체의 열전도의 향상이 도모됨으로써, 절연체의 다리부의 길이를 비교적 길게 하더라도 충분한 열전도 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 다리부를 길게 할 수 있고, 더 나아가서는 내오손성의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 구성 1에 의하면, 상기 식(1)을 만족하는 점에서, 제 2 절연체 테이퍼부와 절연체 선단부의 경계부보다 후단측의 위치에 있어서, 절연체와 금속 셸의 간극이 불꽃방전간극(G)과 같은 치수로 되어 있다. 이것에 의해서, 절연체의 선단에서부터 절연체와 금속 셸의 간극이 불꽃방전간극(G)과 같은 치수로 되는 위치까지의 축선방향을 따르는 거리(이하, 단지 "축선방향 절연거리"라 한다)를 충분히 긴 것으로 할 수 있다. 따라서, 이른바 점프 스파크가 발생하기 어려운 것이 되어 연소상태의 안정화를 도모할 수 있다. 이 결과, 상기 다리부를 길게 할 수 있음과 아울러 내오손성의 비약적인 향상을 도모할 수 있다.

또, 상기 금속 셸 볼록부의 볼록부 선측면보다도 선단측의 관통구멍의 내경(A)은 7.3㎜ 이상으로 되어 있다. 이것에 의해서, 전류가 절연체의 표면을 타고서 금속 셸의 선단면으로 방전하는 것(점프 스파크)이 한층 더 발생하기 어렵게 되어 비정상적인 불꽃방전을 억제할 수 있다.

또한, 금속 셸 볼록부의 볼록부 내주면의 최선단부를 테이퍼부간 기부에 대해서 대향시킴과 아울러, 상기 볼록부 내주면의 최선단부에서부터 제 2 절연체 테이퍼부와 상기 절연체 선단부의 경계부까지의 상기 축선방향의 길이(XX)가 2㎜ 이상으로 되어 있다. 따라서, 절연체 선단부의 기단부와 금속 셸의 내주면의 사이에 형성되는 공간의 크기를 비교적 작게 할 수 있다. 이 결과, 상기 공간으로의 연소가스의 유입량을 상대적으로 억제할 수 있고, 열전도 성능의 향상을 한층 더 도모할 수 있다. 또, 상기 길이(XX)가 4㎜ 이하로 되어 있기 때문에, 상술한 "2단 테이퍼 형상"으로 함과 아울러, 절연체를 따르는 중심전극에서부터 금속 셸 볼록부까지의 거리를 비교적 크게 확보할 수 있다. 이것에 의해서 내오손성의 향상을 한층 더 도모할 수 있다.

또한, 상기 축선방향 절연거리를 비교적 길게 함에 따라서 절연체 선단부의 두께를 비교적 얇게 하는 것이 필요하게 된다. 이 때문에, 중심전극에 인가되는 고전압에 대한 절연체의 내전압 성능의 저하가 우려된다. 그러나, 내전압 성능에 가장 영향을 미치는 부위인 테이퍼부간 기부에 관해서는 상기한 바와 같이 2단 테이퍼 형상이 채용되어 있기 때문에 그 두께를 충분히 확보할 수 있다. 즉, 절연체를 2단 테이퍼 형상으로 함으로써 열전도의 향상 뿐만 아니라, 내전압 성능의 저하라는 사태의 억제도 도모할 수 있다.

구성 2. 본 구성의 내연기관용 스파크 플러그는, 상기한 구성 1에 있어서, 상기 제 2 절연체 테이퍼부와 상기 절연체 선단부의 경계부에 있어서의 상기 절연체의 두께를 YY(㎜)로 하였을 때 "0.8≤YY≤2"을 만족하는 것을 특징으로 한다.

내오손성의 향상을 도모한다는 관점에서는 '금속 셸의 내주면'과 '제 2 절연체 테이퍼부와 절연체 선단부의 경계부'의 간극[(A-B)/2]을 비교적 크게 확보하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 간극을 크게 함에 있어서는, 금속 셸의 내경을 비교적 크게 형성하는 수법을 생각할 수 있지만, 최근의 스파크 플러그의 소형화{소경화(小徑化)}의 요청으로부터 상기 수법을 채용하는 것은 사실상 곤란하다. 그래서, 상기 절연체의 외경을 비교적 소경화하는 것을 생각할 수 있다. 그런데, 상기 절연체의 외경을 소경화하면, 절연체의 내전압 성능이 저하되어 중심전극에서 금속 셸 측으로 절연체를 관통한 방전(관통방전)이 생길 우려가 있다. 특히 제 2 절연체 테이퍼부에서 절연체 선단부에 이르는 부위는 각형(角形)을 이루기 때문에, 이 각형 부위의 정상부가 되는 제 2 절연체 테이퍼부와 절연체 선단부의 경계부는 전계 강도가 높아지기 쉽다. 그러므로, 경계부에 있어서의 관통방전의 발생이 한층 더 우려된다.

이러한 점에서, 상기 구성 2에 의하면, 상기 경계부에 있어서의 절연체의 두께(YY)가 0.8㎜ 이상으로 되어 있다. 따라서, 관통방전이 발생하기 쉬운 경계부의 내전압 성능을 충분히 향상시킬 수 있어 관통방전의 발생을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

또, 경계부에 있어서의 절연체의 두께(YY)가 2㎜ 이하로 되어 있기 때문에, 금속 셸과 경계부의 간극을 비교적 크게 확보할 수 있다. 이 결과, 금속 셸과 절연체가 극단적으로 너무 접근하게 되는 것을 방지할 수 있어 내오손성의 저하를 보다 확실하게 방지할 수 있다.

구성 3. 본 구성의 내연기관용 스파크 플러그는, 상기한 구성 1 또는 구성 2에 있어서, 상기 금속 셸 볼록부의 볼록부 선측면보다도 선단측의 상기 관통구멍의 선단측 내주면과 상기 제 2 절연체 테이퍼부의 소정 부위와의 간극이 상기 불꽃방전간극(G)과 같게 되는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 절연체의 형상을 2단 테이퍼 형상으로 한 경우에는, 축선방향을 따르는 단위 거리당 표면적은 절연체 선단부보다도 제 2 절연체 테이퍼부측이 더 큰 것이 된다. 즉, 단위 거리당 같은 양의 카본이 존재한 경우를 상정하면, 절연체 선단부보다도 제 2 절연체 테이퍼부측이 카본의 퇴적정도가 적어지게 되며, 따라서 내오손성이 뛰어나다고 할 수 있다.

여기서, 상기 구성 3에서는, 금속 셸 볼록부의 볼록부 선측면보다도 선단측의 관통구멍의 선단측 내주면과 제 2 절연체 테이퍼부의 소정 부위와의 간극이 불꽃방전간극(G)과 같게 된다. 이 때문에, 점프 스파크가 일어날 수 있는 곳은 제 2 절연체 테이퍼부에 있어서의 상기 불꽃방전간극(G)과 같은 치수로 되는 소정 부위보다도 후측이 되는데, 이 부위는 카본의 퇴적정도가 비교적 적기 때문에, 점프 스파크가 한층 더 일어나기 어렵다. 따라서, 내오손성의 향상을 한층 더 도모할 수 있다.

구성 4. 본 구성의 내연기관용 스파크 플러그는, 상기한 구성 1 내지 구성 3 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 제 1 절연체 테이퍼부의 기단에서부터 상기 절연체의 선단까지의 상기 축선방향을 따르는 거리를 L로 하였을 때, 상기 축선방향을 따라서 상기 제 1 절연체 테이퍼부의 기단으로부터 L/7이 되는 위치에서부터 2L/3이 되는 위치까지의 사이에, 상기 제 2 절연체 테이퍼부와 상기 절연체 선단부의 경계부가 위치하고 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 축선방향 절연거리를 길게 함에 의해서 내오손성의 향상을 도모할 수 있지만, 한편으로는 축선방향 절연거리를 길게 하면, 필연적으로 테이퍼부간 기부의 축선방향을 따르는 길이를 짧게 하지 않을 수 없다. 이 때문에, 절연체에서 금속 셸로의 열의 이동이 원활하게 행해지지 않음으로써 충분한 열전도 성능을 유지할 수 없을 우려가 있다.

이러한 점에서, 상기 구성 4에 의하면, 상기 제 2 절연체 테이퍼부와 절연체 선단부의 경계부는, 제 1 절연체 테이퍼부의 기단으로부터 축선방향으로 L/7이 되는 위치에서부터 2L/3이 되는 위치까지의 사이에 위치하고 있다. 이것에 의해서, 축선방향 절연거리를 비교적 길게 할 수 있음과 아울러, 테이퍼부간 기부의 축선방향을 따르는 길이도 충분히 확보할 수 있다. 이 결과, 내오손성의 향상 및 열전도의 향상을 균형있게 실현할 수 있다.

구성 5. 본 구성의 내연기관용 스파크 플러그는, 상기한 구성 1 내지 구성 4 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 절연체 선단부는 그 기단에서부터 적어도 상기 금속 셸의 선단면을 축선방향으로 넘는 위치까지 일정한 외경을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 5에 의하면, 절연체 선단부는 그 기단에서부터 적어도 금속 셸의 선단면을 축선방향으로 넘는 위치까지 일정한 외경으로 형성된다. 이 때문에, 스파크 플러그의 열전도 성능{열가(熱價)}을 여러 가지로 변경하기 위해서 테이퍼부간 기부의 축선방향을 따르는 길이를 변경한 경우라 하더라도, 금속 셸의 선단부와 절연체의 간극을 항상 일정한 간극으로 할 수 있다. 따라서, 열가의 변경에 수반하여 금속 셸의 선단부와 절연체의 간극이 좁아져서 점프 스파크가 일어나기 쉬워지게 된다고 한 사태를 방지할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 있어서의 스파크 플러그를 나타내는 일부 파단 정면도 이다.

도 2는 본 실시형태에 있어서의 스파크 플러그의 선단부를 나타내는 부분 확대 단면도이다.

도 3은 열가 측정 시험 및 내오손성 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.

도 4는 다른 실시형태에 있어서의 스파크 플러그의 선단부를 나타내는 부분 확대 단면도이다.

도 5는 종래 기술에 관한 스파크 플러그의 선단부를 나타내는 부분 확대 단면도이다.

(부호의 설명)

1 - 내연기관용 스파크 플러그 2 - 절연애자(절연체)

3 - 금속 셸 4 - 축구멍

5 - 중심전극 14 - 제 1 절연체 테이퍼부

21 - 금속 셸 볼록부 26 - 금속 셸의 선단면

27 - 접지전극 28 - 중심전극의 선단부

29 - 관통구멍 30 - 볼록부 후측면

31 - 볼록부 내주면 32 - 볼록부 선측면

33 - 불꽃방전간극 36 - 제 2 절연체 테이퍼부

37 - 테이퍼부간 기부(基部) 38 - 절연체 선단부

40 - 선단측 내주면 C1 - 축선

K - 경계부 R - 절연체 선단부의 기단

S - 제 1 절연체 테이퍼부의 기단 T - 절연애자의 선단

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

이하, 본 발명의 일 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 내연기관용 스파크 플러그(1)(이하, 단지 "스파크 플러그(1)"라 한다)를 나타내는 일부 파단 정면도이다. 또한, 도 1에서는 스파크 플러그(1)의 축선(C1)방향을 도면에 있어서의 상하방향으로 하고, 하측을 스파크 플러그(1)의 선단측, 상측을 스파크 플러그(1)의 후단측으로 하여 설명한다.

스파크 플러그(1)는 통형상을 이루는 절연체로서의 절연애자(2), 이것을 유지하는 통형상의 금속 셸(3) 등으로 구성되는 것이다.

절연애자(2)에는 축선(C1)을 따라서 축구멍(4)이 관통되게 형성되어 있다. 그리고, 축구멍(4)의 선단부측에는 중심전극(5)이 삽입되어 유지되고, 후단부측에는 단자전극(6)이 삽입되어 유지되어 있다. 축구멍(4) 내에 있어서의 중심전극(5)과 단자전극(6)의 사이에는 저항체(7)가 배치되어 있으며, 이 저항체(7)의 양 단부는 전도성의 유리밀봉층(8,9)을 통해서 중심전극(5)과 단자전극(6)에 각각 전기적으로 접속되어 있다. 중심전극(5)은 절연애자(2)의 선단에서 돌출되고, 단자전극(6)은 절연애자(2)의 후단에서 돌출된 상태로 각각 고정되어 있다.

한편, 절연애자(2)는 주지된 바와 같이 알루미나 등을 소성하여 형성되어 있으며, 그 외형부에 있어서, 후단측에 형성된 후단측 몸통부(10)와, 이 후단측 몸통 부(10)보다도 선단측에 있어서 지름방향 외측으로 돌출형성된 큰 지름부(11)와, 이 큰 지름부(11)보다도 선단측에 있어서 이것보다도 작은 지름으로 형성된 중간 몸통부(12)와, 이 중간 몸통부(12)보다도 선단측에 있어서 이것보다도 작은 지름으로 형성된 다리부(13)를 구비하고 있다. 절연애자(2)에 있어서, 큰 지름부(11)와 중간 몸통부(12)와 대부분의 다리부(13)는 통형상으로 형성된 금속 셸(3)의 내부에 수용되어 있다. 그리고, 다리부(13)와 중간 몸통부(12)의 연접부에는 테이퍼형상의 제 1 절연체 테이퍼부(14)가 형성되어 있으며, 이 제 1 절연체 테이퍼부(14)에 의해서 절연애자(2)가 금속 셸(3)에 걸려 고정되어 있다. 또한, 본 실시형태에서의 다리부(13)는 같은 열가(상기한 열전도 성능)를 가지는 종래의 스파크 플러그의 다리부에 비해서 축선방향으로 소정 길이(예를 들면, 1㎜)만큼 길게 형성되어 있다.

금속 셸(3)은 저탄소강 등의 금속에 의해서 형성되며, 상기 축선(C1)방향으로 연장되는 관통구멍(29)이 관통되게 형성되어 있다. 또한, 금속 셸(3)의 외주면에는 스파크 플러그(1)를 엔진 헤드에 부착하기 위한 나사부(숫나사부)(15)가 형성되어 있다. 또, 나사부(15)의 후단측의 외주면에는 시트부(16)가 형성되고, 나사부(15)의 후단의 나사 목부(17)에는 링형상의 개스킷(18)이 삽입되어 있다. 또한, 금속 셸(3)의 후단측에는 금속 셸(3)을 엔진 헤드에 부착할 때에 렌치 등의 공구를 걸어맞추기 위한 단면 육각형 형상의 공구 걸어맞춤부(19)가 형성됨과 아울러, 후단부에 있어서 절연애자(2)를 유지하기 위한 코킹부(20)가 형성되어 있다.

또, 금속 셸(3)의 상기 관통구멍(29)에는 지름방향 내측으로 돌출되어 절연애자(2)를 걸어 고정하기 위한 금속 셸 볼록부(21)가 형성되어 있다. 상기 금속 셸 볼록부(21)는, 그 후단측에 위치하는 테이퍼형상의 볼록부 후측면(30)과, 이 볼록부 후측면(30)의 선단측에 위치함과 아울러 축선(C1)에 대해서 평행하게 연장되어 관통구멍(29) 내에서 가장 작은 일정한 내경을 가지는 볼록부 내주면(31)과, 상기 볼록부 내주면(31)의 선단측에 위치하며 선단으로 향하여 갈수록 확대된 내경을 가지는 볼록부 선측면(32)을 가진다. 또한, 관통구멍(29)에 있어서, 상기 금속 셸 볼록부(21)의 볼록부 선측면(32)보다도 선단측의 선단측 내주면(40)에 있어서는 그 내경(A)이 일정하게 되도록 설정되어 있다(도 2 참조). 여기서, 상기 절연애자(2)는 금속 셸(3)의 후단측에서 선단측으로 향해서 삽입되되, 제 1 절연체 테이퍼부(14)가 상기 금속 셸 볼록부(21)의 볼록부 후측면(30)에 걸려 고정된 상태에서 금속 셸(3)의 후단측의 개구부를 지름방향 내측으로 코킹함에 의해서, 즉 상기 코킹부(20)를 형성함에 의해서 고정된다. 또한, 제 1 절연체 테이퍼부(14)와 상기 볼록부 후측면(30)의 사이에는 원환형상의 평판 패킹(22)이 개재되어 있다. 이것에 의해서 연소실 내의 기밀성이 유지됨으로써, 연소실 내로 노출되는 절연애자(2)의 다리부(13)와 금속 셸(3)의 내주면의 틈새로 흘러 들어가는 연료 공기가 외부로 누출되지 않도록 되어 있다.

또한, 코킹에 의한 밀폐를 더 완전하게 하기 위해서, 금속 셸(3)의 후단측에 있어서는 금속 셸(3)과 절연애자(2)의 사이에 환형상의 링부재(23,24)가 개재되고, 이들 링부재(23,24) 사이에는 탤크(활석)(25)의 분말이 충전되어 있다. 즉, 금속 셸(3)은 평판 패킹(22), 링부재(23,24) 및 탤크(25)를 개재하여 절연애자(2)를 유지하고 있다.

또, 금속 셸(3)의 선단면(26)에는 대략 L자 형상을 이루는 접지전극(27)이 접합되어 있다. 즉, 접지전극(27)은 상기 금속 셸(3)의 선단면(26)에 대해서 그 후단부가 용접됨과 아울러, 선단측이 굽혀지되 그 측면이 중심전극(5)의 선단부(28)와 대향하도록 배치되어 있다. 그리고, 중심전극(5)의 선단부(28)와 접지전극(27)의 사이의 틈새가 불꽃방전간극(33)으로 되어 있다.

중심전극(5)은 도 2에 나타낸 바와 같이 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 내층(5A)과 니켈(Ni) 합금으로 이루어지는 외층(5B)으로 구성되어 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서의 절연애자(2)는 이른바 "2단 테이퍼형상"으로 되어 있다. 즉, 상기 제 1 절연체 테이퍼부(14)에 부가하여, 이 제 1 절연체 테이퍼부(14)보다도 선단측에는 일정한 외경을 가지는 테이퍼부간 기부(37)가 형성됨과 아울러, 이 테이퍼부간 기부(37)보다 선단측에는 선단측으로 향하여 갈수록 축소되는 테이퍼형상의 제 2 절연체 테이퍼부(36)가 형성되어 있다. 또, 제 2 절연체 테이퍼부(36)보다 선단측에는 이 제 2 절연체 테이퍼부(36)의 선단 외경과 같은 치수의 일정한 외경을 가지는 절연체 선단부(38)가 형성되어 있다. 즉, 상기 절연체 선단부(38)는 그 기단(R)에서부터 적어도 금속 셸(3)의 선단면(26)을 축선(C1)방향으로 넘는 위치까지 일정한 외경을 가지고 있다. 여기서, 상기 테이퍼부간 기부(37)의 대부분은 상기 금속 셸 볼록부(21)의 볼록부 내주면(31)에 근접상태(예를 들면, 양자의 간극이 0.45㎜ 미만)로 대향하고 있다. 또, 상기 볼록부 내주면(31)의 최선단부(FF)는 상기 테이퍼부간 기부(37)에 대해서 대향하고 있다.

또한, 절연애자(2)에 있어서, 제 1 절연체 테이퍼부(14)의 기단(S)에서부터 절연애자(2)의 선단(T)까지의 축선(C1)방향의 거리를 L로 하였을 때, 제 2 절연체 테이퍼부(36)와 절연체 선단부(38)의 경계부(K)는 제 1 절연체 테이퍼부(14)의 기단(S)으로부터 축선(C1)방향으로 L/7이 되는 위치에서부터 2L/3이 되는 위치까지의 사이에 형성되어 있다{본 실시형태에서는 제 1 절연체 테이퍼부(14)의 기단(S)으로부터 L/4이 되는 위치}.

아울러, 불꽃방전간극(33)의 거리를 G, 상기 경계부(K)에 있어서의 외경을 B라 하면, 다음의 식(1)을 만족하도록 절연애자(2)의 형상이 결정되어 있다.

(A-B)/2≥G ……(1)

여기서, 상술한 바와 같이 선단측 내주면(40)에 있어서는 그 내경(A)이 일정하게 되도록 형성됨과 아울러, 절연체 선단부(38)는 그 기단(R)에서부터 적어도 금속 셸(3)의 선단면(26)을 축선(C1)방향으로 넘는 위치까지 일정한 외경을 가지도록 형성되어 있다. 따라서, 절연애자(2)의 외주면과 관통구멍(29)의 내주면의 간극은 상기 경계부(K)보다 후단측에 있어서 비로서 불꽃방전간극(33)의 거리(G)와 같은 치수가 된다. 더 상세하게는 제 2 절연체 테이퍼부(36)의 소정 부위(X)에 있어서, 절연애자(2)의 외주면과 관통구멍(29)의 내주면의 간극(g)이 불꽃방전간극(33)의 거리(G)와 같아지게 되도록 설정되어 있다.

그리고, 상기 선단측 내주면(40)에 있어서의 내경(A)은 7.3㎜ 이상(예를 들면, 7.5㎜)으로 되어 있다.

또한, 상기 볼록부 내주면(31)의 최선단부(FF)에서부터 상기 경계부(K)까지의 축선(C1)방향을 따르는 길이(XX)가 2㎜ 이상 4㎜ 이하로 되어 있다.

또한, 상기 경계부(K)에 있어서의 상기 절연애자(2)의 두께(YY)가 0.8㎜ 이상 2㎜ 이하로 되어 있다.

이어서, 상기한 바와 같이 구성되어 이루어지는 스파크 플러그(1)의 제조방법에 대해서 설명한다.

우선, 금속 셸(3)을 미리 가공하여 둔다. 즉, 원기둥형상의 금속소재(예를 들면, S17C나 S25C라는 철계 소재나 스테인리스 소재)를 냉간단조가공에 의해서 관통구멍을 형성하면서 개형(槪形)을 제조한다. 그 후, 절삭가공을 실시함에 의해서 외형을 조정하여 금속 셸 중간체를 얻는다.

계속해서, 금속 셸 중간체의 선단면에 Ni계 합금(예를 들면, 인코넬계 합금 등)으로 이루어지는 접지전극(27)이 저항용접된다. 이 용접시에는 이른바 "웰딩 드루프(welding droop)"가 생기기 때문에, 이 웰딩 드루프를 제거한 후, 금속 셸 중간체의 소정 부위에 나사부(15)가 전조에 의해서 형성된다. 이것에 의해서, 접지전극(27)이 용접된 금속 셸(3)이 얻어진다. 접지전극(27)이 용접된 금속 셸(3)에는 아연 도금 혹은 니켈 도금이 실시된다. 또한, 내식성 향상을 도모하기 위해서 그 표면에 크로메이트 처리가 더 실시되는 것으로 하여도 좋다.

한편, 상기 금속 셸(3)과는 별도로 절연애자(2)를 성형가공하여 둔다. 예를 들면, 알루미나를 주체로 하되 바인더 등을 포함하는 원료분말을 이용하여 성형용 소지 조립물(造粒物)을 조제하고, 이것을 이용하여 러버 프레스 성형을 실시함에 의해서 통형상의 성형체가 얻어진다. 얻어진 성형체에 대해서 연삭가공이 실시되어 정형(整形)된다. 그리고, 정형된 것이 소성로에 투입되어 소성된다. 소성 후, 각종 의 연마가공을 실시함에 의해서 제 1, 제 2 절연체 테이퍼부(14,36) 등을 구비하는 절연애자(2)가 얻어진다.

또, 상기 금속 셸(3) 및 절연애자(2)와는 별도로 중심전극(5)을 제조하여 둔다. 즉, Ni계 합금이 단조가공되고, 그 중앙부에 방열성 향상을 도모하기 위해서 구리 합금으로 이루어지는 내층(5A)이 형성된다.

그리고, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 절연애자(2) 및 중심전극(5)과 저항체(7)와 단자전극(6)이 유리밀봉층(8,9)에 의해서 봉합 고정된다. 유리밀봉층(8,9)으로서는 일반적으로 붕규산 유리와 금속분말이 혼합되어 조제되고, 이 조제된 것을 저항체(7)를 사이에 두고서 절연애자(2)의 축구멍(4) 내에 주입하고, 상기 단자전극(6)을 후방에서 압압한 상태로 한 후 소성로 내에서 구워 굳힌다. 또한, 이 때 절연애자(2)의 후단측 몸통부(10) 표면에는 유약층이 동시에 소성되는 것으로 하여도 되고, 사전에 유약층이 형성되는 것으로 하여도 된다.

그 후, 상기한 바와 같이 각각 작성된 중심전극(5) 및 단자전극(6)을 구비하는 절연애자(2)와 접지전극(27)을 구비하는 금속 셸(3)이 조립된다. 더 상세하게는, 비교적 두께가 얇게 형성된 금속 셸(3)의 후단측의 개구부를 지름방향 내측으로 코킹함에 의해서, 즉 상기 코킹부(20)를 형성함에 의해서 고정된다.

그리고, 최후로 접지전극(27)을 꺾어 구부림에 의해서 중심전극(5)의 선단부(28)와 접지전극(27) 간의 상기 불꽃방전간극(33)을 조정하는 가공이 실시된다.

이와 같이 일련의 공정을 거침에 의해서 상술한 구성을 가지는 스파크 플러그(1)가 제조된다.

이어서, 상기한 바와 같이 구성되어 이루어지는 본 실시형태의 스파크 플러그(1)에 의해서 얻어지는 작용 효과를 확인하기 위해서, 볼록부 내주면(31)의 최선단부(FF)에서부터 제 2 절연체 테이퍼부(36)와 절연체 선단부(38)의 경계부(K)까지의 축선(C1)방향을 따르는 길이(XX)를 여러 가지로 변경함과 아울러 나사부(15)의 외경이 M12인 스파크 플러그의 샘플을 제작하고, 각 샘플에 대해서 내오손성 시험(anti-fouling performance test)과 열가 측정 시험(thermal value measurement test)을 하였다.

여기서, 내오손성 시험은, 저온 시험실 내(-10℃)의 섀시 다이너모미터 위에 배기량 1800cc의 4기통 엔진을 가지는 시험용 자동차를 놓고, 이 시험용 자동차의 엔진에 각 스파크 플러그의 샘플을 각 기통에 대응하여 4개 조립한다. 다만, 당초에 있어서의 금속 셸(3)과 절연애자(2)의 사이의 절연저항값은 측정 불가능한 정도로 큰 것이었다. 그리고, 공회전을 3회 실시한 후, 3단 기어 35km/h로 40초간 주행하고, 90초간의 아이들링을 두고, 재차 3단 기어 35km/h로 40초간 주행한다. 그 후, 엔진을 1회 정지, 냉각시킨다. 그 다음에, 공회전을 3회 실시한 후, 1단 기어 15km/h로 20초간 주행하는 것을 30초간의 엔진 정지를 사이에 두면서 합계 3회 실시하고, 그 후 엔진을 정지시킨다. 이 일련의 테스트 패턴을 1사이클로 하는 것을 10사이클에 걸쳐서 시험을 함과 아울러, 각 사이클 종료시에 측정된 절연저항값이 100㏁을 넘고 있은 때의 회수('양호'판정회수)를 측정하였다.

또, 열가 측정 시험은 SAE 규격에 의거하는 것으로서, 이 시험의 개요는 다음과 같다. 즉, 압축비 5.6, 점화시기 30°BTDC로 설정된 SC17.6(SAE J2203) 엔진 에 샘플을 조립한 후, 벤졸을 주로 하는 연료를 이용하여 엔진을 회전수 2700rpm으로 동작시키면서 일정량의 과급(過給)을 실시하고, 이 과급량에서 연소실의 온도가 최고로 되는 연료 분사량을 조절하였다. 그리고, 과급량의 증가 및 연료 분사량의 조절을 반복하여 실시하고, 조기 점화(pre-ignition)가 발생하기 직전의 과급압(過給壓)을 특정하였다. 그 후, 특정된 과급압의 미세 조정 및 연료 분사량의 조정을 실시함에 의해서 엔진이 3분간 안정하게 동작할 때의 엔진출력을 측정함과 아울러 평균 유효압(PSI)을 산출하고, 이 평균 유효압을 각 샘플의 열가로서 특정하였다. 도 3에 길이(XX)와 양호판정회수 및 열가의 관계를 나타낸다. 또한, 도 3에 있어서, 양호판정회수는 검정색 삼각형으로 표시하고, 열가를 검정색 원형으로 표시하였다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 길이(XX)를 2㎜ 이상으로 한 샘플은 평균 유효압이 증대하고 열전도 성능이 향상되는 것이 분명하였다. 이것은, 절연체 선단부(38)의 기단부와 금속 셸(3)의 내주면의 사이에 형성되는 공간이 비교적 작게 되었기 때문에, 이 공간으로의 연소가스의 유입량이 상대적으로 억제된 것에 의한 것이라 생각된다.

또, 길이(XX)가 4㎜ 이하인 샘플은 양호판정회수가 10회가 되어 뛰어난 내오손성을 가지는 것을 알 수 있었다. 이것은 길이(XX)를 4㎜ 이하로 함으로써, 절연애자(2)를 따르는 중심전극(5)에서부터 금속 셸 볼록부(21)로의 거리를 비교적 크게 확보할 수 있었던 것에 기인한다고 생각된다.

이상, 열전도 성능 및 내오손성의 쌍방을 일거에 향상시킨다고 하는 관점에 서는, 볼록부 내주면(31)의 최선단부(FF)에서부터 제 2 절연체 테이퍼부(36)와 절연체 선단부(38)의 경계부(K)까지의 축선(C1)방향을 따르는 길이(XX)를 2㎜ 이상 4㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

이어서, 제 2 절연체 테이퍼부(36)와 절연체 선단부(38)의 경계부(K)의 두께(이하, 단지 "경계부 두께"라고도 한다)(YY)를 여러 가지로 변경한 절연애자(2)에 중심전극(5)를 배치하여 이루어지는 절연애자(2)의 샘플을 복수개 제작함과 아울러, 각 샘플에 대해서 내전압 평가시험을 실시하였다.

내전압 평가시험의 개요는 다음과 같다. 즉, 제 2 절연체 테이퍼부(36)의 표면에서부터 지름방향 외측으로 2㎜ 떨어진 위치에 선단부가 30°의 첨각(尖角)형상을 이루는 어스의 선단을 배치한 후, 상기 중심전극(5)에 대해서 25kV의 전압을 1분간 인가하여, 상기 중심전극(5)과 어스의 사이에 있어서의 절연애자(2)를 관통한 방전(관통방전)의 발생 유무를 확인하였다. 여기서, 관통방전이 발생하지 않은 샘플에 대해서는 뛰어난 내전압 성능을 가지는 것으로서 "○"의 평가를 내리는 것으로 하고, 한편 관통방전이 발생한 샘플에 대해서는 내전압 성능이 불충분한 것으로서 "×"의 평가를 내리는 것으로 하였다.

또, 상기 경계부(K)의 두께(YY)를 여러 가지로 변경한 절연애자(2)를 구비하여 이루어지는 스파크 플러그의 샘플을 복수개 제작함과 아울러, 각 샘플에 대해서 온도를 -20℃로 변경한 저온 시험실 내에서 상술한 바와 같이 내오손성 시험(카본에 의한 오손 시험)을 실시하고, 양호판정회수를 측정하였다. 또한, 각 샘플의 나사부(15)의 외경을 각각 M12로 하였다. 표 1에 경계부 두께(YY)와, 내전압 성능 평 가 및 양호판정회수를 나타낸다.

경계부 두께(㎜)	내전압 성능 평가	양호판정회수
0.2	×	10
0.4	×	10
0.6	×	10
0.8	○	10
1	○	10
1.2	○	10
1.4	○	10
1.6	○	10
1.8	○	10
2	○	10
2.2	○	9
2.4	○	8
2.6	○	7
2.8	○	5
3	○	5

표 1에 나타낸 바와 같이, 경계부 두께(YY)를 0.8㎜ 이상으로 한 샘플에 대해서는 관통방전이 발생하지 않는 것을 알 수 있었다. 이것은 경계부(K)의 두께(YY)를 고전압에 견딜 수 있는 정도의 충분히 큰 것으로 한 것에 의한 것이라고 생각된다. 또, 경계부 두께(YY)가 2㎜ 이하의 샘플은 양호판정회수가 10회가 되어 뛰어난 내오손성을 가지는 것이 분명하였다. 이것은 금속 셸(3)과 경계부(K)의 간극을 비교적 크게 확보할 수 있었던 것에 기인한다고 생각된다.

이상과 같이 경계부 두께(YY)를 0.8㎜ 이상 2㎜ 이하로 함으로써, 내전압 성능 및 내오손성의 쌍방을 향상시킬 수 있다고 말할 수 있다.

또, 본 실시형태의 스파크 플러그(1)에 있어서, 선단측 내주면(40)에 있어서의 내경(A)은 7.3㎜ 이상으로 되어 있다. 따라서, 금속 셸(3)의 선단부와 절연애자(2)의 간극에 있어서의 점프 스파크의 발생을 한층 더 억제할 수 있다.

또한, 제 2 절연체 테이퍼부(36)와 절연체 선단부(38)의 경계부(K)는, 제 1 절연체 테이퍼부(14)의 기단(S)으로부터 축선(C1)방향으로 L/7이 되는 위치에서부터 2L/3이 되는 위치까지의 사이에 형성되어 있다. 이것에 의해서, 축선방향 절연거리를 비교적 길게 할 수 있음과 아울러, 테이퍼부간 기부(37)의 축선방향을 따르는 길이도 충분히 확보할 수 있다. 이 결과, 내오손성의 향상 및 열전도의 향상을 균형있게 실현할 수 있다.

아울러, 절연체 선단부(38)는 적어도 금속 셸(3)의 선단면(26)을 축선(C1)방향으로 넘는 위치까지 일정한 외경을 가지기 때문에, 금속 셸(3)의 선단부와 절연애자(2)의 간극을 항상 일정한 간극으로 할 수 있다. 따라서, 열가의 변경에 수반하여 점프 스파크가 일어나기 쉬워지게 된다고 한 사태를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 실시형태의 기재내용에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 다음과 같이 실시하여도 된다. 물론, 이하에서 예시하지 않은 다른 응용예, 변경예도 당연히 가능하다.

(a) 상기 실시형태에서는 절연체 선단부(38)가 자신의 기단(R)에서부터 적어도 금속 셸(3)의 선단면(26)을 축선(C1)방향으로 넘는 위치까지의 사이에 있어서 일정한 외경을 가지도록 구성되어 있으나, 도 4에 나타낸 바와 같이 선단방향으로 향하여 갈수록 감소하는 테이퍼 형상으로 구성하는 것으로 하여도 좋다.

(b) 상기 실시형태에서는 중심전극(5)의 선단부(28)와 접지전극(27)의 사이에 불꽃방전간극(33)이 형성되어 있으나, 중심전극(5)의 선단부(28)에 백금이나 이리듐 등의 귀금속으로 이루어지는 귀금속 칩을 형성하고, 이 귀금속 칩과 접지전극(27)의 사이에 불꽃방전간극(33)을 형성하는 것으로 하여도 좋다. 또, 접지전극(27)의 중심전극(5)과 대향하는 면에 귀금속 칩을 형성하고, 이 접지전극(27)에 형성된 귀금속 칩과 중심전극(5)의 선단부(28) 혹은 중심전극(5)에 형성된 귀금속 칩의 사이에 불꽃방전간극(33)을 형성하는 것으로 하여도 좋다.

(c) 상기 실시형태에서는 중심전극(5)이 내층(5A)과 외층(5B)으로 이루어지는 2층 구조를 구비하고 있으나, 1층으로 구성되어 있어도 된다. 또, 외층(5B)을 중심전극(5)의 선단부분에만 형성하는 구성으로 하고, 외층(5B)이 존재하지 않는 비선단부분에서는 중심전극(5)의 내층(5A)의 측면이 중심전극(5)의 외주면에 노출되도록 한 중심전극(5)을 형성하는 것으로 하여도 좋다. 또, 외층(5B)을 형성하는 금속재로서 Ni합금이 이용되고 있으나, 철에 크롬이나 알루미늄 등을 첨가한 철계 합금 등을 이용하는 것으로 하여도 좋다.

(d) 상기 실시형태에서는 금속 셸(3)의 선단에 접지전극(27)이 접합되는 경우에 대해서 구체화하고 있으나, 금속 셸의 일부(또는, 금속 셸에 미리 용접되어 있는 선단의 일부)를 깎아내도록 하여 접지전극을 형성하는 경우에 대해서도 적용 가능하다(예를 들면, 일본국 특개 2006-236906호 공보 등).

(e) 상기 실시형태에서는 공구 걸어맞춤부(19)가 단면 육각형 형상으로 되어 있으나, 공구 걸어맞춤부(19)의 형상에 관해서는 상기한 형상에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, Bi-HEX(변형 12각)형상[ISO22977:2005(E)] 등으로 되어 있어도 된다.

Claims (6)

1. 축선(C1)방향으로 연장되는 관통구멍(29)을 가짐과 아울러 상기 관통구멍(29) 내에 지름방향 내측으로 돌출되는 금속 셸 볼록부(21)를 구비하며, 상기 금속 셸 볼록부(21)는 가장 내경이 작은 부위를 가지는 볼록부 내주면(31), 상기 볼록부 내주면(31)의 후단측에 위치하는 볼록부 후측면(30) 및 상기 볼록부 내주면(31)의 선단측에 위치하는 볼록부 선측면(32)으로 이루어지는 금속 셸(3)과

   상기 축선(C1)방향으로 연장되는 축구멍(4)을 가짐과 아울러 자신의 외주면에 상기 금속 셸 볼록부(21)의 볼록부 후측면(30)에 걸려 고정되는 제 1 절연체 테이퍼부(14), 상기 제 1 절연체 테이퍼부(14)보다 선단측에 위치하며 상기 볼록부 내주면(31)에 근접상태로 대향하는 테이퍼부간 기부(37), 상기 테이퍼부간 기부(37)보다 선단측에 위치하며 선단측으로 향하여 갈수록 축소된 외경을 가지는 제 2 절연체 테이퍼부(36) 및 상기 제 2 절연체 테이퍼부(36)의 선단에서 선단측으로 연장되되 일정한 외경 혹은 선단측으로 향하여 갈수록 상기 제 2 절연체 테이퍼부(36)의 선단의 외경보다도 축소된 외경을 가지는 절연체 선단부(38)를 구비하며, 상기 금속 셸 볼록부(21)의 볼록부 내주면(31)의 최선단부(FF)가 상기 테이퍼부간 기부(37)에 대향하도록 상기 금속 셸(3)에 유지되어 이루어지는 절연체(2)와,

   상기 절연체(2)의 상기 축구멍(4)에 삽입된 상태로 유지되어 이루어지는 중심전극(5)과,

   자신의 선단부분이 상기 중심전극(5)의 선단부(28)와 대향하도록 상기 금속 셸(3)의 선단부(26)에 형성되며, 상기 중심전극(5)의 선단부(28)와의 사이에 불꽃방전간극(33)을 형성하는 접지전극(27)을 구비하는 내연기관용 스파크 플러그(1)로서,

   상기 불꽃방전간극(33)을 G(㎜), 상기 금속 셸 볼록부(21)의 볼록부 선측면(32)보다도 선단측의 상기 관통구멍(29)의 내경을 A(㎜), 상기 제 2 절연체 테이퍼부(36)와 상기 절연체 선단부(38)의 경계부(K)의 외경을 B(㎜), 상기 볼록부 내주면(31)의 최선단부(FF)에서부터 상기 제 2 절연체 테이퍼부(36)와 상기 절연체 선단부(38)의 경계부(K)까지의 상기 축선(C1)방향의 길이를 XX(㎜)로 하였을 때, 다음의 식(1)∼식(3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.

   G≤(A-B)/2 ……(1)

   A≥7.3 ……(2)

   2≤XX≤4 ……(3)
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 2 절연체 테이퍼부(36)와 상기 절연체 선단부(38)의 경계부(K)에 있어서의 상기 절연체(2)의 두께를 YY(㎜)로 하였을 때,

   0.8≤YY≤2

   을 만족하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 금속 셸 볼록부(21)의 볼록부 선측면(32)보다도 선단측의 상기 관통구멍(29)의 선단측 내주면(40)과 상기 제 2 절연체 테이퍼부(36)의 소정 부위와의 간극이 상기 불꽃방전간극(33)(G)과 같게 되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 제 1 절연체 테이퍼부(14)의 기단(S)에서부터 상기 절연체(2)의 선단(T)까지의 상기 축선(C1)방향을 따르는 거리를 L로 하였을 때, 상기 축선(C1)방향을 따라서 상기 제 1 절연체 테이퍼부(14)의 기단(S)으로부터 L/7이 되는 위치에서부터 2L/3이 되는 위치까지의 사이에, 상기 제 2 절연체 테이퍼부(36)와 상기 절연체 선단부(38)의 경계부(K)가 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 절연체 선단부(38)는 그 기단(R)에서부터 적어도 상기 금속 셸(3)의 선단면(26)을 축선(C1)방향으로 넘는 위치까지 일정한 외경을 가지는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.
6. 청구항 4에 있어서,

   상기 절연체 선단부(38)는 그 기단(R)에서부터 적어도 상기 금속 셸(3)의 선단면(26)을 축선(C1)방향으로 넘는 위치까지 일정한 외경을 가지는 것을 특징으로 하는 내연기관용 스파크 플러그.

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