KR101915376B1 - 스파크 플러그 - Google Patents

Abstract

귀금속 칩-전극 모재 계면에 있어서의 산화 스케일의 진전을 억제한다. 용융부 (26) 는, 귀금속 칩 (27) 의 측면 전체 둘레에 용융 처짐 (28) 을 구비한다. 중심축을 포함하는 전극 단면에 있어서, 귀금속 칩 (27) 의 단면에 상당하는 선분 (S) 의 길이 D, 중심축으로부터 「9D/20」이간된 가상 직선을 L1, L2, 가상 직선 (L1, L2) 과 귀금속 칩-용융부 계면과의 교점을 P1, P2, 교점 (P1, P2) 을 연결한 가상 직선을 L3, 선분 (S) 의 양 단점 중, 가상 직선 (L1) 과 같은 측을 단점 P3, 가상 직선 (L2) 과 같은 측을 단점 P4, 단점 (P3, P4) 을 통과하고 중심축에 평행한 직선을 가상 직선 L4, L5, 용융 처짐 (28) 의 단점 중, 가상 직선 (L4) 상의 단점을 P5, 가상 직선 (L5) 상의 단점을 P6, 가상 직선 (L4, L5) 과 가상 직선 (L3) 의 교점을 P7, P8 로 하면, 교점 (P7) 과 단점 (P5) 의 거리 X1, 교점 (P8) 과 단점 (P6) 의 거리 X2 는 0.092 ㎜ 이상이다.

Description

스파크 플러그{SPARK PLUG}

본 발명은 스파크 플러그에 관한 것이다.

종래, 스파크 플러그로서 귀금속 또는 귀금속을 주성분으로 하는 합금에 의해 형성된 전극 칩 (이하, 「귀금속 칩」이라고 한다) 이 접합된 전극 (중심 전극이나 접지 전극) 을 구비하는 스파크 플러그가 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 일반적으로, 귀금속 칩은 레이저 용접에 의해서 전극 모재에 접합된다. 구체적으로는, 귀금속 칩의 외주를 따라서 레이저를 조사함으로써, 귀금속 칩이 전극 모재에 접합된다. 귀금속 칩을 전극 모재에 용접함으로써, 통상은 귀금속 칩과 전극 모재 사이에, 귀금속 칩의 재료와 전극 모재의 재료가 용융된 용융부가 형성된다.

상기한 바와 같이 귀금속 칩을 구비하는 스파크 플러그에서는, 용융부와 귀금속 칩의 계면 (이하, 용융부 계면이라고도 한다) 에 있어서, 용융부 표면에 산화 피막 (이하, 산화 스케일이라고도 한다) 이 형성될 수 있다. 산화 스케일은, 상기 용융부 계면에 있어서, 외기에 가까운 외주부로부터 용융부 계면의 내부로 점차적으로 진전되도록 형성된다.

스파크 플러그의 사용시에는 냉열 사이클이 반복되기 때문에, 귀금속 칩과 전극 모재의 접합 부위의 근방에서는, 귀금속 칩과 전극 모재의 열팽창률 차에서 기인하여 응력이 발생한다. 일반적으로 산화 스케일은, 용융부 또는 귀금속 칩과 비교하여 강도가 약하기 (무르기) 때문에, 상기한 바와 같이 응력이 생기면, 비교적 강도가 약한 산화 스케일에 있어서 크랙이 발생하기 쉬워진다. 산화 스케일에 크랙이 발생하면, 크랙에 공기가 침입함으로써 용융부 계면의 산화가 진행되어, 산화 스케일이 용융부 계면의 내부로 한층 더 진전된다. 이와 같이 산화 스케일이 용융부 계면의 내부로 진전되어, 크랙이 용융부 계면의 내부로 신장되면, 결국에는 귀금속 칩이 탈락될 가능성이 있어, 귀금속 칩과 전극 모재의 접합 신뢰성의 확보가 곤란해진다.

귀금속 칩과 전극 모재의 접합 신뢰성을 높이기 위한 방책으로는, 종래, 용융부를 보다 두껍게 형성하는 방책이나, 용융부의 형상을 조정함으로써, 귀금속 칩과 전극 모재의 사이에 발생하는 응력을 억제하는 방책이 제안되어 있었다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 용융부는 귀금속 칩과 전극 모재의 중간적인 조성이기 때문에, 귀금속 칩과 용융부 사이의 열팽창률 차는, 귀금속 칩과 전극 모재의 사이의 열팽창률 차보다 작다. 그 때문에, 예를 들어 용융부의 두께를 보다 두껍게 함으로써, 귀금속 칩과 용융부의 계면 근방에서 생기는 응력을 억제할 수 있어, 응력에서 기인하여 산화 스케일에 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있다.

일본 공개특허공보 2013-178912호

그러나, 귀금속 칩과 전극 모재의 계면에 있어서의 산화 스케일의 진전 자체를 억제하는 방책에 관해서는 충분히 검토되어 있지 않았다. 그 때문에, 산화 스케일의 진전을 억제하여, 귀금속 칩과 전극 모재의 접합 신뢰성을 높이는 것이 요망되고 있었다.

본 발명은 상기 서술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 이하의 형태로서 실현하는 것이 가능하다.

(1) 본 발명의 일 형태에 의하면, 귀금속을 함유하는 주상 (柱狀) 의 귀금속 칩으로서, 자신의 중심축에 대한 일방의 단부측의 단면 (端面) 에서 방전을 허용하는 귀금속 칩과, 상기 귀금속 칩에 대하여 상기 중심축 방향에 대한 타방의 단부측에 배치된 전극 모재가 용접된 전극으로서, 상기 귀금속 칩의 상기 타방의 단부와 상기 전극 모재와의 사이에, 상기 귀금속 칩과 상기 전극 모재가 용융된 용융부가 형성된 전극을 구비하는 스파크 플러그가 제공된다. 이 스파크 플러그의 상기 용융부는, 상기 귀금속 칩의 측면 상의 전체 둘레에 걸쳐서 용융 처짐 (melt sagging) 을 구비한다. 또, 이 스파크 플러그는, 상기 전극에 있어서의 상기 중심축을 포함하는 임의의 단면 (斷面) 에 있어서; 상기 귀금속 칩에 있어서의 상기 일방의 단부측의 단면에 상당하는 선분 (S) 의 길이를 D 로 하고; 상기 중심축으로부터 「9D/20」의 거리만큼 이간된 2 개의 직선을 가상 직선 L1, L2 로 하고; 상기 가상 직선 (L1, L2) 의 각각과 상기 귀금속 칩과 상기 용융부의 계면과의 교점을 각각 교점 P1, P2 로 하고; 상기 교점 (P1, P2) 을 연결한 직선을 가상 직선 L3 으로 하고; 상기 선분 (S) 의 양 단점 (端點) 중, 상기 중심축에 대하여 상기 가상 직선 (L1) 과 같은 측에 위치하는 단점을 단점 P3, 상기 중심축에 대하여 상기 가상 직선 (L2) 과 같은 측에 위치하는 단점을 단점 P4 로 하고; 상기 단점 (P3, P4) 의 각각을 통과하고, 상기 중심축에 평행한 직선을, 각각 가상 직선 L4, L5 로 하고; 상기 가상 직선 (L4, L5) 상에 있어서의 상기 용융 처짐의 상기 일방의 단부측의 단점 중, 상기 가상 직선 (L4) 상의 단점을 단점 P5, 상기 가상 직선 (L5) 상의 단점을 단점 P6 으로 하고; 상기 가상 직선 (L4, L5) 의 각각과 상기 가상 직선 (L3) 과의 교점을, 각각 교점 P7, P8 로 하면, 상기 교점 (P7) 과 상기 단점 (P5) 의 거리인 거리 X1, 및, 상기 교점 (P8) 과 상기 단점 (P6) 의 거리인 거리 X2 는, 모두 0.092 ㎜ 이상이다. 이 형태의 스파크 플러그에 의하면, 귀금속 칩의 측면 상의 전체 둘레에 소정 형상의 용융 처짐을 형성하기 때문에, 귀금속 칩과 용융부의 계면 안으로의 공기의 진입을 억제하여, 귀금속 칩과 용융부의 계면에 산화 스케일이 형성되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 스파크 플러그에 있어서 냉열 사이클이 반복되었을 때, 귀금속 칩과 용융부의 계면에 있어서, 귀금속 칩과 전극 모재의 열팽창률 차에서 기인하는 크랙의 발생을 억제하여, 귀금속 칩과 전극 모재의 접합 신뢰성을 높일 수 있다.

(2) 상기 형태의 스파크 플러그에 있어서, 상기 거리 (X1, X2) 는, 모두 0.110 ㎜ 이상인 것으로 해도 된다. 이 형태의 스파크 플러그에 의하면, 귀금속 칩과 용융부의 계면에 있어서의 산화 스케일의 진전을 보다 억제하여, 귀금속 칩과 전극 모재의 접합 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.

본 발명은, 스파크 플러그 이외의 여러 가지 형태로 실현하는 것이 가능하다. 예를 들어, 스파크 플러그가 장착된 내연 기관이나, 이러한 내연 기관을 구비한 차량 등의 형태로 실현할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스파크 플러그의 제조 방법의 형태로 실현할 수도 있다.

도 1 은, 스파크 플러그의 부분 단면도이다.
도 2 는, 중심 전극의 선단부의 구조를 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 3 은, 용융 처짐의 구체적인 형상을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 는, 냉열 시험에 제공된 각 전극의 사양을 나타내는 설명도이다.
도 5 는, 용융 처짐의 길이를 가로축에 취하고, 산화 스케일의 형성 비율을 세로축에 취하여 나타내는 설명도이다.
도 6 은, 용융 처짐의 길이를 가로축에 취하고, 산화 스케일의 형성 비율을 세로축에 취하여 나타내는 설명도이다.

A. 스파크 플러그의 개략 구성: 도 1 은, 본 발명의 실시형태로서의 스파크 플러그 (100) 의 부분 단면도이다. 스파크 플러그 (100) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 축선 (Ax) (스파크 플러그 (100) 의 중심축) 을 따라서 신장되는 가늘고 긴 형상을 갖고 있다. 도 1 에 있어서, 일점파선으로 나타내는 축선 (Ax) 의 우측은 외관 정면도를 나타내고, 축선 (Ax) 의 좌측은, 축선 (Ax) 를 지나는 단면으로 스파크 플러그 (100) 를 절단한 단면도를 나타내고 있다. 이하의 설명에서는, 축선 (Ax) 에 평행한 방향에 있어서 도 1 의 하방측 (도 1 중 화살표 X 로 나타낸다) 을 선단측이라고 부르고, 도 1 의 상방측을 후단측이라고 부른다.

스파크 플러그 (100) 는, 절연 애자 (10) 와, 중심 전극 (20) 과, 접지 전극 (30) 과, 단자 금구 (金具) (40) 와, 주체 금구 (50) 를 구비한다. 절연 애자 (10) 의 선단으로부터 돌출되는 막대상의 중심 전극 (20) 은, 절연 애자 (10) 의 내부를 통하여 절연 애자 (10) 의 후단에 형성된 단자 금구 (40) 에 전기적으로 접속되어 있다. 중심 전극 (20) 의 외주는 절연 애자 (10) 에 의해서 유지되고, 절연 애자 (10) 의 외주는, 단자 금구 (40) 로부터 떨어진 위치에서 주체 금구 (50) 에 의해서 유지되고 있다.

주체 금구 (50) 에 전기적으로 접속된 접지 전극 (30) 은, 불꽃을 발생시키는 간극인 불꽃 갭을 중심 전극 (20) 의 선단과의 사이에 형성한다. 스파크 플러그 (100) 는, 내연 기관의 엔진 헤드 (200) 에 형성된 장착 나사구멍 (201) 에 주체 금구 (50) 를 통해서 장착된다. 단자 금구 (40) 에 2 만∼3 만 볼트의 고전압이 인가되면, 중심 전극 (20) 과 접지 전극 (30) 사이에 형성된 불꽃 갭에 불꽃이 발생한다.

절연 애자 (10) 는, 알루미나 등의 세라믹스 재료를 소성하여 형성된 절연체로, 중심 전극 (20) 및 단자 금구 (40) 를 수용하는 축구멍 (12) 이 중심에 형성된 통상 (筒狀) 의 부재이다. 절연 애자 (10) 의 축 방향 중앙에는 외경을 크게 한 중앙 본체부 (19) 가 형성되어 있다. 중앙 본체부 (19) 보다 단자 금구 (40) 측에는, 단자 금구 (40) 와 주체 금구 (50) 사이를 절연하는 후단측 본체부 (18) 가 형성되어 있다. 중앙 본체부 (19) 보다 중심 전극 (20) 측에는, 후단측 본체부 (18) 보다 외경이 작은 선단측 본체부 (17) 가 형성되고, 선단측 본체부 (17) 의 보다 앞에는, 선단측 본체부 (17) 보다 작은 외경이며 선단측을 향할수록 외경이 작아지는 각장부 (脚長部) (13) 가 형성되어 있다.

주체 금구 (50) 는, 절연 애자 (10) 의 후단측 본체부 (18) 의 일부에서부터 각장부 (13) 에 걸친 부위를 포위하여 유지하는 원통상의 금구이다. 본 실시형태에서는, 주체 금구 (50) 는 저탄소강에 의해 형성되고, 전체적으로 니켈 도금이나 아연 도금 등의 도금 처리가 실시되어 있다. 주체 금구 (50) 는, 공구 걸어맞춤부 (51) 와, 장착 나사부 (52) 와, 개스킷 수용부 (54) 를 구비한다.

주체 금구 (50) 의 공구 걸어맞춤부 (51) 는, 스파크 플러그 (100) 를 엔진 헤드 (200) 에 장착하는 공구 (도시 생략) 가 끼워 맞춰진다. 주체 금구 (50) 의 장착 나사부 (52) 는, 엔진 헤드 (200) 의 장착 나사구멍 (201) 에 나사 결합하는 나사산을 갖는다. 주체 금구 (50) 의 개스킷 수용부 (54) 는, 장착 나사부 (52) 의 후단측에 있어서, 장착 나사부 (52) 보다도 직경 방향의 외주측으로 튀어나와, 플랜지 형상으로 형성되어 있다.

또한, 주체 금구 (50) 에는, 개스킷 수용부 (54) 의 선단측 단부에 접하도록, 중실 (中實) 의 대략 원환상 부재인 개스킷 (5) 이 끼워넣어진다. 이 개스킷 (5) 에 의해서, 스파크 플러그 (100) 의 개스킷 수용부 (54) 와 엔진 헤드 (200) 사이의 시일성이 확보된다. 주체 금구 (50) 의 선단면 (57) 은 중앙부에 개구를 갖는 원형상으로 형성되어 있고, 그 중앙부에서는, 절연 애자 (10) 의 각장부 (13) 로부터 중심 전극 (20) 이 돌출된다.

주체 금구 (50) 의 공구 걸어맞춤부 (51) 보다 후단측에는 두께가 얇은 크림프부 (53) 가 형성되어 있다. 또한, 개스킷 수용부 (54) 와 공구 걸어맞춤부 (51) 사이에는, 크림프부 (53) 와 동일하게 두께가 얇은 압축 변형부 (58) 가 형성되어 있다. 공구 걸어맞춤부 (51) 로부터 크림프부 (53) 에 걸친 주체 금구 (50) 의 내주면과 절연 애자 (10) 의 후단측 본체부 (18) 의 외주면 사이에는 원환상의 링 부재 (6, 7) 가 개재되어 있고, 또 양 링 부재 (6, 7) 사이에 탤크 (활석) (9) 의 분말이 충전되어 있다.

스파크 플러그 (100) 의 제조시에는, 크림프부 (53) 를 내측으로 구부리도록 하여 선단측에 가압함으로써 압축 변형부 (58) 를 압축 변형시키는 크림핑 가공을 실시한다. 크림핑 가공을 실시함으로써, 링 부재 (6, 7) 및 탤크 (9) 를 사이에 두고, 절연 애자 (10) 가 주체 금구 (50) 내에서 선단측을 향하여 가압된다. 이 가압에 의해, 탤크 (9) 가 축선 (Ax) 방향으로 압축되어 주체 금구 (50) 내의 기밀성이 높아진다.

또한, 주체 금구 (50) 의 내주에 있어서는, 장착 나사부 (52) 의 위치에 형성된 금구내 단차부 (56) 에 환상의 판 패킹 (8) 을 통해서, 절연 애자 (10) 의 각장부 (13) 의 기단에 위치하는 애자 단차부 (15) 가 가압되어 있다. 이 판 패킹 (8) 은 주체 금구 (50) 와 절연 애자 (10) 사이의 기밀성을 유지하는 부재로, 연소 가스의 유출이 방지된다.

중심 전극 (20) 은, 축선 (Ax) 방향으로 연장되는 막대상 부재인 전극 모재 (25) 를 구비한다. 전극 모재 (25) 는, 니켈을 주성분으로 하는 니켈 합금으로 이루어진다. 본 실시형태에서는, 전극 모재 (25) 는 추가로, 보다 열전도성이 우수한 재료, 예를 들어 구리 또는 구리를 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 심재를 내부에 구비하고 있다. 본 실시형태의 중심 전극 (20) 은, 전극 모재 (25) 의 선단에 내스파크 소모성이나 내산화 소모성을 향상시키기 위한 귀금속 칩을 추가로 구비하고 있다. 중심 전극 (20) 의 선단부의 구조에 관해서는, 뒤에서 상세히 설명한다. 중심 전극 (20) 은, 전극 모재 (25) 의 선단이 절연 애자 (10) 의 축구멍 (12) 으로부터 돌출된 상태로 절연 애자 (10) 의 축구멍 (12) 에 삽입되고, 세라믹 저항 (3) 및 시일체 (4) 를 통해서 단자 금구 (40) 에 전기적으로 접속되어 있다.

접지 전극 (30) 은 막대상의 부재이고, 그 기단은, 주체 금구 (50) 의 선단면 (57) 에 용접되어 있다. 접지 전극 (30) 의 선단측은 축선 (Ax) 과 교차하는 방향으로 굴곡되어 있어, 접지 전극 (30) 의 선단부가, 중심 전극 (20) 의 선단면과 축선 (Ax) 상에서 대향하고 있다. 접지 전극 (30) 의 선단부에 있어서의 중심 전극 (20) 과 대항하는 위치에, 중심 전극 (20) 과 동일한 귀금속 칩을 형성하는 것으로 해도 된다.

B. 귀금속 칩 주변의 구성: 도 2 는, 중심 전극 (20) 의 선단부의 구조를 확대하여 나타내는 설명도이다. 도 2 의 (A) 는, 중심 전극 (20) 의 선단부의 외관을 나타내는 측면도이고, 도 2 의 (B) 는, 중심 전극 (20) 이 구비하는 귀금속 칩 (27) 의 중심축 (O) 을 포함하는 단면의 모습을 나타내는 단면도이다. 도 2 의 (A) 에서는, 스파크 플러그 (100) 에 있어서의 앞서 서술한 선단측을, 화살표 X 로 나타내고 있다. 또, 본 실시형태의 스파크 플러그 (100) 에서는, 귀금속 칩 (27) 의 중심축 (O) 은 스파크 플러그 (100) 의 중심축인 축선 (Ax) 과 일치하고 있다.

귀금속 칩 (27) 은, 귀금속 (예를 들어, 백금, 이리듐, 루테늄, 로듐 등), 또는 귀금속을 주성분으로서 50 wt％ 이상 함유하는 합금에 의해 형성되는 원주 (圓柱) 형상의 부재로, 레이저 용접에 의해서 전극 모재 (25) 의 선단면에 접합되어 있다. 그 때문에, 전극 모재 (25) 의 선단면과 귀금속 칩 (27) 사이에는, 전극 모재 (25) 와 귀금속 칩 (27) 이 용융된 용융부 (26) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 용융부 (26) 는 전극 모재 (25) 의 선단면 전체를 덮도록 형성되어 있다.

또, 전극 모재 (25) 에 용접하는 귀금속 칩 (27) 에 있어서, 중심축 (O) 에 수직인 횡단면의 직경 (선단측의 단면의 직경) 은, 예를 들어 0.3 ㎜ 이상으로 할 수 있고, 0.4 ㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 귀금속 칩 (27) 의 횡단면의 직경은, 예를 들어 1.5 ㎜ 이하로 할 수 있고, 1.2 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 전극 모재 (25) 에 있어서, 귀금속 칩 (27) 이 접합되는 선단면은, 귀금속 칩 (27) 의 후단면 전체와 접촉할 수 있는 크기이면 된다. 예를 들어 전극 모재 (25) 가 원주상 부재인 경우에는, 전극 모재 (25) 의 선단면의 직경은 용접을 용이하게 하는 관점에서, 귀금속 칩 (27) 의 후단면의 직경보다 0.2∼0.4 ㎜ 정도 크게 하면 된다.

그리고 본 실시형태에서는, 상기 용융부 (26) 에 있어서 용융 처짐 (28) 이 형성되어 있다. 용융 처짐 (28) 이란, 전극 모재 (25) 와 귀금속 칩 (27) 이 용융되어 용융부 (26) 가 형성될 때, 용융부 (26) 를 구성하는 용융물의 일부에 의해서 형성된다. 즉, 용융 처짐 (28) 은, 전극 모재 (25) 와 귀금속 칩 (27) 의 용접시에, 상기 용융물의 일부가 전극 모재 (25) 와 귀금속 칩 (27) 의 경계 근방으로부터, 귀금속 칩 (27) 의 측면 상에서 선단측으로 연장됨으로써 형성된다 (도 2 의 (B) 참조). 본 실시형태에서는, 용융 처짐 (28) 은, 귀금속 칩 (27) 의 측면 상의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다.

전극 모재 (25) 와 귀금속 칩 (27) 의 용접은, 전극 모재 (25) 의 선단면과 귀금속 칩 (27) 의 후단면을 접촉시키고, 양자의 접촉부를 포함하는 영역에 있어서, 귀금속 칩 (27) 의 외주측에서부터 내부측으로 레이저 조사함으로써 실시하면 된다. 본 실시형태에서는, 귀금속 칩 (27) 의 외주측에서부터 귀금속 칩 (27) 의 중심축 (O) 을 향하여 레이저를 조사하고 있다. 레이저 조사는, 귀금속 칩 (27) 의 전체 둘레에 대하여 균등하게 실시하는 것이 바람직하다.

전극 모재 (25) 와 귀금속 칩 (27) 의 용접을 위해서는, YAG 레이저, 탄산 가스 레이저, 반도체 레이저, 파이버 레이저 등, 레이저광을 조사 가능한 각종 장치를 채용할 수 있다. 사용하는 레이저는 펄스 발진 (PW) 이어도 되고, 연속 발진 (CW) 이어도 된다. 용접시에, 후술하는 원하는 형상의 용융 처짐 (28) 을 형성하기 위해서는, 예를 들어, 레이저 빔의 프로파일에 있어서, 조사폭 당 에너지량을 보다 크게 하는 것이 바람직하다. 레이저 빔의 프로파일에 있어서, 조사폭 당 에너지량을 보다 크게 하기 위해서는, 예를 들어, 레이저 조사 장치에 있어서의 렌즈의 최적화나 발진기의 최적화를 실시함과 함께, 레이저 출력 및 레이저 조사 시간으로부터 선택되는 조건을 조절하면 된다. 조사폭 당 에너지량을 보다 크게 한다는 관점에서, 특히 파이버 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.

도 3 은, 용융 처짐 (28) 의 구체적인 형상을 설명하기 위한 단면도이다. 도 3 은, 중심 전극 (20) 의 선단부에 있어서의, 중심축 (O) 을 포함하는 단면의 단면도이다. 도 3 에서는, 귀금속 칩 (27) 에 있어서의 선단측 단면에 상당하는 선분을 선분 S 로서 나타내고 있고, 선분 (S) 의 길이를 D 라고 하고 있다. 본 실시형태의 중심 전극 (20) 에 형성된 용융 처짐 (28) 은, 다음과 같은 형상을 갖고 있다.

도 3 의 단면에 있어서, 중심축 (O) 으로부터 「9D/20」의 거리만큼 이간된 2 개의 직선을, 각각 가상 직선 L1, L2 로 한다. 이 각각의 가상 직선 (L1, L2) 과 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면과의 교점을, 각각 교점 P1, P2 으로 한다. 이들 교점 (P1, P2) 을 연결한 직선을, 가상 직선 L3 으로 한다.

또한, 상기한 선분 (S) 의 양 단점 중, 중심축 (O) 에 대하여 가상 직선 (L1) 과 같은 측에 위치하는 단점을 단점 P3 으로 하고, 중심축 (O) 에 대하여 가상 직선 (L2) 과 같은 측에 위치하는 단점을 단점 P4 로 한다. 단점 (P3, P4) 의 각각을 통과하고, 중심축 (O) 에 평행한 직선을, 각각 가상 직선 L4, L5 로 한다. 또한, 가상 직선 (L4, L5) 상에 있어서의 용융 처짐 (28) 의 선단측의 단점 중, 가상 직선 (L4) 상의 단점을 단점 P5, 가상 직선 (L5) 상의 단점을 단점 P6 으로 한다. 또한, 가상 직선 (L4, L5) 의 각각과 가상 직선 (L3) 과의 교점을, 각각 교점 P7, P8 로 한다. 이 때, 교점 (P7) 과 단점 (P5) 의 거리인 거리 X1, 및, 교점 (P8) 과 단점 (P6) 의 거리인 거리 X2 는, 모두 0.092 ㎜ 이상이다.

또한, 도 3 의 단면에서는, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 경계에 있어서, 가상 직선 (L4) 과 중첩되는 부위에 있어서의 후단을 점 P9, 가상 직선 (L5) 과 중첩되는 부위에 있어서의 후단을 점 P10 으로 한다. 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 가 접하는 영역 중 P5-P9 사이 및 P6-P10 사이에 상당하는 영역은, 귀금속 칩 (27) 의 표면이 실질적으로 용융되어 있지 않은 영역이라고 할 수 있다. 이에 대하여, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 가 접하는 영역 중 P9-P10 사이에 상당하는 영역은, 귀금속 칩 (27) 의 표면이 용융되어 있는 영역이라고 할 수 있다. 따라서, 본원 명세서에서는, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 가 접하는 영역 중 P9-P10 사이에 상당하는 영역을, 「귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면」이라고도 부른다. 귀금속 칩 (27) 의 표면이 용융된 상기 P9-P10 으로 나타내는 계면은, 귀금속 칩 (27) 과 전극 모재 (25) 의 접합 강도에 보다 크게 공헌하는 영역이라고 할 수 있다.

또, 본 실시형태의 스파크 플러그 (100) 에 있어서, 도 3 에 관해서 설명한 용융 처짐 (28) 의 상기한 형상은, 중심 전극 (20) 의 선단부에 있어서의 중심축 (O) 을 포함하는 어느 단면에 있어서도 성립한다.

이상과 같이 구성된 본 실시형태의 스파크 플러그 (100) 에 의하면, 중심 전극 (20) 의 선단부에 배치된 귀금속 칩 (27) 의 측면 상에, 용융부 (26) 의 일부가 선단측으로 연장되어 튀어나온 용융 처짐 (28) 이 형성되어 있다. 그 때문에, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면 안으로의 공기의 진입을 억제하여, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면에, 귀금속 칩 (27) 및 용융부 (26) 와 비교하여 강도가 약한 산화 스케일이 형성되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 스파크 플러그 (100) 에 있어서 냉열 사이클이 반복되었을 때에, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면에 있어서, 귀금속 칩 (27) 과 전극 모재 (25) 와의 열팽창률 차에서 기인하는 크랙의 발생을 억제할 수 있다. 그리고, 크랙의 발생을 억제함으로써, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면으로의 공기의 진입을 억제하여, 산화 스케일이 한층 더 진전되는 것을 억제할 수 있다. 이렇게 해서 크랙의 신장을 억제함으로써 귀금속 칩 (27) 의 탈락을 억제하여, 귀금속 칩 (27) 과 전극 모재 (25) 의 접합 신뢰성을 높일 수 있다.

즉, 용융 처짐 (28) 이, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면으로의 공기의 진입을 억제하는 시일부로서의 기능을 갖는다고 생각할 수 있다. 그 때문에, 용융 처짐 (28) 을 중심축 (O) 을 따라서 보다 길게 형성함으로써, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면에 있어서의 산화 스케일의 진전 및 크랙의 신장을 억제하는 효과를 높일 수 있다.

특히, 본 실시형태에서는, 도 3 의 가상 직선 (L3) 에 상당하는 소정의 기준 위치로부터의 중심축 (O) 방향을 따른 용융 처짐 (28) 의 길이 (도 3 에 있어서의 거리 (X1, X2) 에 상당) 가 0.092 ㎜ 이상인 것을, 귀금속 칩 (27) 의 측면 상의 전체 둘레에 걸쳐서 만족하고 있다. 그 때문에, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면 전체에서, 산화 스케일의 진전을 효과적으로 억제할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태는, 종래에는 외관상 문제로부터 바람직하지 않다고 여겨온 용융 처짐을 굳이 소정의 길이 이상으로 형성함으로써 귀금속 칩 (27) 의 접합 신뢰성을 높이고, 그 결과, 스파크 플러그 (100) 의 내구성을 향상시키는 것을 특징으로 하고 있다.

용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이가 길수록, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면에 있어서의 산화 스케일의 진전을 억제하는 효과를 높일 수 있는데, 상기한 용융 처짐 (28) 의 길이 (도 3 에 있어서의 거리 (X1, X2)) 는 0.110 ㎜ 이상으로 하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 냉열 사이클에 있어서 귀금속 칩 (27) 이 노출되는 온도가 보다 고온으로 되어도, 귀금속 칩과 전극 모재의 접합 신뢰성을 확보할 수 있다. 단, 용융 처짐 (28) 의 길이 (도 3 의 거리 (X1, X2)) 의 상한은, 가상 직선 (L3) 과, 귀금속 칩 (27) 의 선단측의 단면에 상당하는 선분 (S) 의 단점인 단점 (P3, P4) 과의 거리로 하는 것이 바람직하다. 즉, 용융 처짐 (28) 은, 귀금속 칩 (27) 의 선단측의 단면에는 존재하지 않는 것이 바람직하다. 용융 처짐 (28) 이 스파크 플러그 (100) 에서의 착화성에 영향을 미치는 것을 억제하기 위해서이다.

또한, 용융 처짐 (28) 의 상기한 길이는, 이미 서술한 바와 같이, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면으로의 공기의 진입을 억제하는 시일부로서의 기능을 확보하기 위한 길이이다. 그 때문에, 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이를 상기 값으로 하는 것에 의한 효과는, 귀금속 칩 (27) 의 크기나 귀금속 칩 (27) 을 구성하는 재료에 상관없이 발휘되는 효과이다.

본 실시형태에 있어서, 가상 직선 (L3) 은, 귀금속 칩 (27) 의 측면 상에 형성되는 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이를 특정하기 위한 기준이 되는 위치이다. 이 가상 직선 (L3) 의 특정에 관해서, 이하에 설명한다.

이미 서술한 바와 같이, 용융 처짐 (28) 을 형성하는 것에 의한 효과는, 귀금속 칩 (27) 의 측면을 덮어 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면으로 공기가 진입하는 것을 억제하는 것에 의해서 얻어진다. 그 때문에, 용융 처짐 (28) 의 길이를 정하는 기준은, 귀금속 칩 (27) 의 후단측의 단부에 있어서의 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면의 위치에 기초하여 정해져야 하는 것으로 생각된다. 그러나, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면의 형상은, 용접 조건에 따라서 변동할 수 있다. 특히, 본 실시형태와 같이 귀금속 칩 (27) 의 측면 상에 용융 처짐 (28) 을 형성하는 경우에는, 귀금속 칩 (27) 과 전극 모재 (25) 가 용융된 고온의 용융물이 귀금속 칩 (27) 의 측면 상에서 선단측으로 퍼져나갈 때에, 귀금속 칩 (27) 의 측면은, 용융물과 접함으로써 어느 정도 용융된다. 귀금속 칩 (27) 의 측면이 용융되는 정도는, 고온의 용융물이 공급되는 후단측일수록 크다. 본 실시형태에 있어서 가상 직선 (L3) 을 얻기 위해서 사용하는 가상 직선 (L1, L2) 을 정하기 위한 중심축 (O) 으로부터의 거리 「9D/20」는, 귀금속 칩 (27) 의 측면이 고온의 용융물에 의해서 용융되는 영향이 충분히 적어지는 위치로서, 본원 발명자에 의해서 경험적으로 구해진 값이다. 본 실시형태에서는, 중심축 (O) 으로부터의 거리가 「9D/20」인 가상 직선 (L1, L2) 과, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면의 교점인 교점 (P1, P2) 을 연결하여, 기준이 되는 가상 직선 (L3) 을 구하고 있다. 이로써, 고온의 용융물에 의해서 귀금속 칩 (27) 의 측면이 용융되어 변형된 영향을 억제하면서, 귀금속 칩 (27) 의 측면의 후단측 단부의 위치를 정하고, 귀금속 칩 (27) 의 측면 상에 형성되는 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이를 특정하고 있다.

C. 변형예: 변형예 1 (용융부 (26) 의 형상의 변형) : 상기 실시형태에서는, 귀금속 칩 (27) 의 용접시에 있어서, 귀금속 칩 (27) 의 전체 둘레에 대하여 균등하게 레이저를 조사하고 있고, 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이는 귀금속 칩 (27) 의 측면의 전체 둘레에서 거의 균등한 것으로 하였지만, 다른 구성으로 해도 된다. 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이는 불균일해도 되고, 예를 들어, 도 3 에 나타내는 단면에 있어서, 거리 (X1) 와 거리 (X2) 가 달라도 된다. 귀금속 칩 (27) 에 있어서의 중심축 (O) 을 포함하는 모든 단면에 있어서, 도 3 에 기초하여 설명한 용융 처짐 (28) 의 길이 (도 3 의 거리 (X1, X2)) 가 0.092 ㎜ 이상이면 된다. 또한, 중심 전극 (20) 은, 귀금속 칩 (27) 과 전극 모재 (25) 가 용융부 (26) 를 사이에 두지 않고 직접 접하는 부위를 가지고 있어도 된다. 이러한 구성이어도, 용융부 (26) 가 구비하는 용융 처짐 (28) 이, 중심축 (O) 방향의 길이로서 실시형태와 동일한 길이를 가진다면, 실시예와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

·변형예 2 (용접 방법의 변형) : 귀금속 칩 (27) 과 전극 모재 (25) 간의 용접은, 앞서 서술한 레이저 용접 외에, 예를 들어 전자빔 용접에 의해 실시해도 된다. 귀금속 칩 (27) 의 외주측에서부터 내부측을 향하여 에너지를 조사함으로써, 귀금속 칩 (27) 과 전극 모재 (25) 를 용융시켜 용융 처짐 (28) 을 갖는 용융부 (26) 를 형성하고 용접 가능하다면, 실시형태와 동일하게 본원 발명을 적용할 수 있다.

·변형예 3 (전극의 변형) : 상기 실시형태에서는, 중심 전극 (20) 의 전극 모재 (25) 에 귀금속 칩 (27) 을 용접함으로써 형성되는 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이에 관해서 규정하였지만, 다른 구성으로 해도 된다. 중심 전극 (20) 대신에, 또는 중심 전극 (20) 에 추가하여, 접지 전극 (30) 에 있어서 본원을 적용해도 된다.

실시예

구성 재료 및 사이즈가 다른 각종 귀금속 칩 (27) 을 전극 모재 (25) 에 용접하여, 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이가 다른 복수의 전극을 제작하였다. 이들 전극을 냉열 사이클에 노출시키는 냉열 시험에 제공하여, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면에 산화 스케일이 형성되는 정도를 조사하였다. 냉열 시험은, 가열 조건이 상이한 2 종류의 시험 (제 1 냉열 시험 및 제 2 냉열 시험) 을 실시하였다. 또, 여기서는 실제로 스파크 플러그를 제작하여 스파크 플러그를 사용한 점화의 동작을 실제로 실시하는 것은 아니고, 전극 모재 (25) 를 모방한 용접 모재 상에 귀금속 칩을 용접하고, 버너를 사용한 가열을 수반하는 탁상 시험을 실시하였다.

[시험용 전극] 도 4 는, 냉열 시험에 제공된 각 전극의 사양을 나타내는 설명도이다. 사양 1 및 사양 4 의 전극에서는, 백금의 함유 비율이 10 wt％ 인 이리듐-백금 (Ir-Pt) 합금으로 이루어지는 귀금속 칩 (27) 을 사용하였다. 사양 2 및 사양 5 의 전극에서서는, 로듐의 함유 비율이 10 wt％ 인 이리듐-로듐 (Ir-Rh) 합금으로 이루어지는 귀금속 칩 (27) 을 사용하였다. 사양 3 및 사양 6 의 전극에서는, 루테늄의 함유 비율이 8 wt％ 인 이리듐-루테늄 (Ir-Ru) 합금으로 이루어지는 귀금속 칩 (27) 을 사용하였다. 또한, 사양 1 ∼ 사양 3 의 전극에서는, 단면의 직경이 0.6 ㎜, 높이가 0.75 ㎜ 인 원주상의 귀금속 칩 (27) 을 사용하고, 사양 4 ∼ 사양 6 의 전극에서는, 단면의 직경이 0.8 ㎜, 높이가 0.5 ㎜ 인 원주상의 귀금속 칩 (27) 을 사용하였다.

냉열 시험에 제공되는 각 전극에서는, 전극 모재 (25) 를 모방한 용접 모재로서, 니켈 베이스 합금인 인코넬 (600) (인코넬은 등록상표) 로 이루어지는 원주상 부재를 사용하였다. 각 전극을 제조할 때에는, 용접 모재로서, 귀금속 칩을 용접하는 단면의 직경이, 용접하는 귀금속 칩의 단면의 직경보다 0.3 ㎜ 큰 용접 모재를 사용하였다.

냉열 시험에 제공되는 각 전극을 제작할 때의 용접 조건은 다음과 같다. 용접은, 펄스 발진 (PW) 시킨 파이버 레이저를 이용하여 실시하였다. 레이저 용접에 앞서, 용접 모재의 단면 상에 귀금속 칩 (27) 을 배치하고, 핀으로 가압 고정하였다. 그리고, 귀금속 칩 (27) 을 고정시킨 용접 모재를, 중심축 (O) 을 중심으로 하여 60 rpm 의 회전수로 회전시키면서 레이저 용접을 실시하였다. 여기서는, 사양별로, 레이저의 평균 출력이 30 ∼ 45 W 의 범위에서 상이한 여러 가지 전극을 제작하였다. 또한, 사양별로, 레이저의 조사수가 11 ∼ 14 발의 범위에서 상이한 여러 가지 전극을 제작하였다. 어느 전극에 있어서도, 1 발당 레이저의 조사 시간은 5 msec 으로 하였다. 그리고, 귀금속 칩을 고정시킨 용접 모재를 1 회전시키는 동안에 레이저 조사가 종료되도록, 레이저 조사의 간격을 균등하게 조절하였다. 또, 각 전극에 있어서, 처음에 레이저 조사한 범위와 마지막에 레이저 조사한 범위는, 서로 약 절반만 겹치도록 조정하였다.

이와 같이, 사양별로, 레이저의 평균 출력 및 레이저의 조사수를 다르게 한 여러 가지 전극을 제작하고, 이들 전극에 관해서 X 선 CT 관찰을 실시하여, 비파괴 내부 관찰에 의해 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이를 측정하였다. 또, 용융 처짐 (28) 은 귀금속 칩 (27) 의 측면 상의 전체 둘레에 걸쳐서 거의 균일하게 형성되지만, 여기서는, 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이가 가장 짧아지는 위치에서 용융 처짐 (28) 의 길이를 측정하였다. 그리고, 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이가 0.01 ㎜ 정도 내지 0.18 ㎜ 정도의 사이에서 가능한 한 균등하게 흩어져 분포하도록, 제 1 냉열 시험 및 제 2 냉열 시험의 각각을 위해, 사양별로 용접 조건이 상이한 6 개의 전극을 선택하였다 (도 4 에 있어서, 어느 사양에 관해서도 수량 6 으로 기재).

[제 1 냉열 시험의 조건] 사양 1 ∼ 사양 6 의 사양별로, 상기한 바와 같이 하여 6 개씩 선택한 모든 전극에 관해서 제 1 냉열 시험을 실시하였다. 제 1 냉열 시험은, 귀금속 칩 (27) 을 버너로 가열하는 동작과 가열을 정지하는 동작을 1 사이클로 하여, 1000 사이클 실시하였다. 상기 가열의 동작은, 귀금속 칩 (27) 의 온도를 방사 온도계로 계측하면서, 귀금속 칩 (27) 의 온도가 950 ℃ 가 되도록 가열하였다. 1 사이클 당 가열 시간은 2 분으로 하였다. 또한, 가열을 정지하는 동작은, 1 사이클 당 1 분으로 하였다.

[제 2 냉열 시험의 조건] 사양 1 ∼ 사양 6 의 사양별로, 상기한 바와 같이 하여 6 개씩 선택한 모든 전극에 관해서 제 2 냉열 시험을 실시하였다. 제 2 냉열 시험은, 상기한 제 1 냉열 시험과 비교하여 가열시의 온도를 1000 ℃ 로 한 점만이 다르다. 즉, 제 2 냉열 시험은, 제 1 냉열 시험과 비교하여 가열의 조건을 보다 엄격하게 한 시험이다.

[산화 스케일의 측정] 상기한 제 1 및 제 2 냉열 시험을 각각 1000 사이클 실시한 후에, 각각의 전극에 관해서, 귀금속 칩 (27) 의 중심축을 포함하는 단면을 노출시켰다. 그리고, 노출시킨 단면에 있어서, 도 3 에 나타낸 바와 같이 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이 X1, X2 를 실측한 결과, X 선 CT 관찰에 의해 비파괴 내부 관찰로 측정한 수치와 잘 일치하였다. 또한, 상기 노출시킨 단면을 70 배로 확대하여 관찰하여, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면에 형성된 산화 스케일의 길이를 측정하였다. 그리고, 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면 (도 3 에 있어서의 P9-P10 사이) 의 길이에 대한, P9-P10 사이에 형성된 산화 스케일의 길이의 합계의 비율을, 산화 스케일의 형성 비율로서 산출하였다. 또, 전극 단면에 있어서 노출되는 귀금속 칩 (27) 과 용융부 (26) 의 계면에 있어서, 산화 스케일은 다른 부위와는 색이 다르기 때문에 용이하게 판별 가능하다.

도 5 는, 제 1 냉열 시험을 실시한 각 전극에 관해서, 실측한 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이 (도 3 에 있어서의 거리 (X1, X2) 의 최소치) 를 가로축에 취하고, 산출한 산화 스케일의 형성 비율을 세로축에 취하여 나타내는 설명도이다. 여기서는, 산화 스케일의 형성 비율이 30 ％ 이하인 전극을 「합격」으로 평가하였다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 모든 사양에 있어서, 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이가 0.092 ㎜ 이상인 전극은 전부 「합격」으로 판정되었다. 그 때문에, 용융 처짐 (28) 의 길이를 0.092 ㎜ 이상으로 함으로써, 산화 스케일의 진전을 억제하는 효과가 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 또, 귀금속 칩 (27) 의 사양에 따라, 즉 귀금속 칩 (27) 의 구성 재료 및 칩 사이즈에 따라, 상기한 경향에 차이는 보이지 않았다.

도 6 은, 제 2 냉열 시험을 실시한 각 전극에 관해서, 실측한 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이 (도 3 에 있어서의 거리 (X1, X2) 의 최소치) 를 가로축에 취하고, 산출한 산화 스케일의 형성 비율을 세로축에 취하여 나타내는 설명도이다. 여기서는, 산화 스케일의 형성 비율이 50 ％ 이하인 전극을 「합격」으로 평가하였다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 모든 사양에 있어서, 용융 처짐 (28) 의 중심축 (O) 방향의 길이가 0.110 ㎜ 이상인 전극은 전부 「합격」으로 판정되었다. 그 때문에, 용융 처짐 (28) 의 길이를 0.110 ㎜ 이상으로 함으로써, 가열 온도가 1000 ℃ 에 달하는 보다 가혹한 냉열 사이클에 노출된 경우라도, 산화 스케일의 진전을 억제하는 효과가 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 또, 귀금속 칩 (27) 의 사양에 따라, 즉 귀금속 칩 (27) 의 구성 재료 및 칩 사이즈에 따라, 상기한 경향에 차이는 보이지 않았다.

본 발명은 상기 서술한 실시형태나 실시예, 변형예에 한정되는 것이 아니라, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 구성으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 발명의 개요란에 기재한 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시형태, 실시예, 변형예 중의 기술적 특징은, 상기 서술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해서, 또는 상기 서술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해서, 적절히 교체 또는 조합을 행하는 것이 가능하다. 또한, 그 기술적 특징이 본 명세서 중에서 필수적인 것으로서 설명되어 있지 않으면, 적절히 삭제하는 것이 가능하다.

3 … 세라믹 저항
4 … 시일체
5 … 개스킷
6 … 링 부재
8 … 판 패킹
9 … 탤크
10 … 절연 애자
12 … 축구멍
13 … 각장부
15 … 애자 단차부
17 … 선단측 본체부
18 … 후단측 본체부
19 … 중앙 본체부
20 … 중심 전극
25 … 전극 모재
26 … 용융부
27 … 귀금속 칩
28 … 용융 처짐
30 … 접지 전극
40 … 단자 금구
50 … 주체 금구
51 … 공구 걸어맞춤부
52 … 장착 나사부
53 … 크림프부
54 … 개스킷 수용부
56 … 금구내 단차부
57 … 선단면
58 … 압축 변형부
100 … 스파크 플러그
200 … 엔진 헤드
201 … 장착 나사구멍
600 … 인코넬

Claims (2)

1. 귀금속을 함유하는 주상의 귀금속 칩으로서, 자신의 중심축에 대한 일방의 단부측의 단면에서 방전을 허용하는 귀금속 칩과, 상기 귀금속 칩에 대하여 상기 중심축 방향에 대한 타방의 단부측에 배치된 전극 모재가 용접된 전극으로서, 상기 귀금속 칩의 상기 타방의 단부와 상기 전극 모재와의 사이에, 상기 귀금속 칩과 상기 전극 모재가 용융된 용융부가 형성된 전극을 구비하는 스파크 플러그에 있어서,
   상기 용융부는, 상기 귀금속 칩의 측면 상의 전체 둘레에 걸쳐서 용융 처짐을 구비하고,
   상기 전극에 있어서의 상기 중심축을 포함하는 임의의 단면에 있어서,
   상기 귀금속 칩에 있어서의 상기 일방의 단부측의 단면에 상당하는 선분 (S) 의 길이를 D 로 하고,
   상기 중심축으로부터 「9D/20」의 거리만큼 이간된 2 개의 직선을 가상 직선 L1, L2 로 하고,
   상기 가상 직선 (L1, L2) 의 각각과 상기 귀금속 칩과 상기 용융부의 계면과의 교점을 각각 교점 P1, P2 로 하고,
   상기 교점 (P1, P2) 을 연결한 직선을 가상 직선 L3 으로 하고,
   상기 선분 (S) 의 양 단점 중, 상기 중심축에 대하여 상기 가상 직선 (L1) 과 같은 측에 위치하는 단점을 단점 P3, 상기 중심축에 대하여 상기 가상 직선 (L2) 과 같은 측에 위치하는 단점을 단점 P4 로 하고,
   상기 단점 (P3, P4) 의 각각을 통과하고, 상기 중심축에 평행한 직선을, 각각 가상 직선 L4, L5 로 하고,
   상기 가상 직선 (L4, L5) 상에 있어서의 상기 용융 처짐의 상기 일방의 단부측의 단점 중, 상기 가상 직선 (L4) 상의 단점을 단점 P5, 상기 가상 직선 (L5) 상의 단점을 단점 P6 으로 하고,
   상기 가상 직선 (L4, L5) 의 각각과 상기 가상 직선 (L3) 과의 교점을, 각각 교점 P7, P8 로 하면,
   상기 교점 (P7) 과 상기 단점 (P5) 의 거리인 거리 X1, 및, 상기 교점 (P8) 과 상기 단점 (P6) 의 거리인 거리 X2 는, 모두 0.092 ㎜ 이상이고,
   상기 거리 X1 는, 상기 단점 (P3) 과 상기 교점 (P7) 의 거리 이하이며,
   상기 거리 X2 는, 상기 단점 (P4) 과 상기 교점 (P8) 의 거리 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 거리 (X1, X2) 는, 모두 0.110 ㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
   

Images