KR20150074091A

KR20150074091A - 스파크 플러그

Info

Publication number: KR20150074091A
Application number: KR1020157012991A
Authority: KR
Inventors: 노부아키 사카야나기; 도모아키 가토
Original assignee: 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-07-01
Also published as: US9252569B2; EP2922157A4; KR101738798B1; CN104798272B; JPWO2014076966A1; EP2922157A1; WO2014076966A1; CN104798272A; EP2922157B1; US20150288149A1; JP5658848B2

Abstract

불꽃방전의 날림에 의한 접지전극의 측면의 급격한 소모를 효과적으로 억제할 수 있음과 아울러, 접지전극으로부터의 팁의 박리를 더욱 확실하게 방지한다. 스파크 플러그(1)는 절연 애자(2)와, 중심전극(5)과, 금속 쉘(3)과, 금속 쉘(3)의 선단부에 배치되어 중심전극(5)의 선단부와의 사이에 간극(33)을 형성하는 접지전극(27)과, 자신의 적어도 일부가 접지전극(27)의 양 측면(27S1, 27S2) 중 적어도 연료가스의 하류 방향에 배치되는 면에 접합되는 접지전극측 팁(32)을 가진다. 간극(33)의 크기를 G(㎜)로 했을 때에 있어서, 중심전극(5)의 선단면(5F)을 포함하는 제 1 가상평면(VS1)에 대해서, 접지전극측 팁(32)의 방전면(32A)을 투영했을 때, 제 1 가상평면(VS1)에 있어서, 방전면(32A)의 투영영역(PR1)의 적어도 일부가 중심전극(5)의 선단면(5F) 외주로부터 2.5G의 범위 내에 위치한다.

Description

스파크 플러그{SPARK PLUG}

본 발명은 내연기관 등에 사용되는 스파크 플러그에 관한 것이다.

내연기관 등에 사용되는 스파크 플러그는 예를 들면, 축선 방향으로 연장되는 축 구멍을 가지는 절연체와, 상기 축 구멍의 선단측에 삽입 설치된 중심전극과, 상기 절연체의 외주에 설치된 통 형상의 금속 쉘과, 상기 금속 쉘의 선단부에 고정된 봉 형상의 접지전극을 구비하고 있다. 또, 접지전극의 선단부와 중심전극의 선단부의 사이에는 간극이 형성되고, 당해 간극에 전압을 인가하는 것에 의해, 불꽃방전을 발생시키도록 되어 있다.

또한 근래에는 불꽃방전에 대한 내소모성의 향상을 도모하기 위해, 접지전극 중 중심전극의 선단부와 대향하는 면(대향면)에 귀금속 합금 등의 내구성이 우수한 금속으로 이루어지는 팁을 접합하고, 당해 팁과 중심전극의 선단부의 사이에 상기 간극을 형성하는 기술이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 등 참조).

특허문헌 1 : 일본국 특개2012-69376호 공보

그러나, 연소실 내를 흐르는 연료가스의 영향에 의해, 상기 간극에 있어서 발생한 불꽃방전이 접지전극 중 상기 대향면에 인접하는 측면 쪽으로 날리는 일이 있다. 이와 같이 불꽃방전이 날리면, 접지전극 중 팁이 존재하지 않는 측면측의 부위와 중심전극의 선단부의 사이에서 불꽃방전이 형성되게 되어, 접지전극의 측면이 급격하게 소모된다. 그 결과, 불꽃방전을 위해서 필요한 전압(요구전압)의 급격한 증대를 초래하여 사용개시부터 비교적 빠른 시기에 불꽃방전을 발생시킬 수 없게될(즉, 실화(失火)가 발생할) 우려가 있다.

또한, 접지전극의 상기 대향면에 팁이 접합되어 있는 경우에는, 팁에 대해서 연료가스가 직접 닿기 쉬워 팁이 급속히 냉각되기 쉽다. 팁이 급속히 냉각되면, 팁 및 접지전극 사이에서 발생하는 열응력차가 큰 것으로 된다. 그 결과, 팁 및 접지전극의 접합 부분에 크랙이 발생하여 접지전극으로부터 팁이 박리할 우려가 있다.

또한, 연비향상을 도모하기 위해, 연소실 내에 있어서 연료가스가 더욱 빠르게 흐르도록 구성된 내연기관에서는, 연료가스가 더욱 날리기 쉽고, 또, 팁이 한층 급속히 냉각되기 쉽다. 그로 인해, 접지전극의 측면이 매우 급격하게 소모되거나, 접지전극으로부터 팁이 용이하게 박리하거나 할 우려가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 불꽃방전의 날림에 의한 접지전극의 측면의 급격한 소모를 효과적으로 억제할 수 있음과 아울러, 접지전극으로부터의 팁의 박리를 더욱 확실하게 방지할 수 있는 스파크 플러그를 제공하는 것에 있다.

이하, 상기 목적을 해결하는데에 적합한 각 구성에 대해, 항목 분류하여 설명한다. 또한, 필요에 따라서 대응하는 구성에 특유의 작용 효과를 부기한다.

구성 1.

본 구성의 스파크 플러그는 축선 방향으로 관통하는 축 구멍을 가지는 통 형상의 절연체와,

상기 축 구멍의 선단측에 삽입 설치된 중심전극과,

상기 절연체의 외주에 설치된 통 형상의 금속 쉘과,

상기 금속 쉘의 선단부에 배치되어 상기 중심전극의 선단부와의 사이에 간극을 형성하는 접지전극을 구비하는 스파크 플러그로서,

자신의 적어도 일부가 상기 접지전극의 양 측면 중 적어도 연료가스의 하류 방향에 배치되는 면에 접합되는 팁을 가지며,

상기 간극의 크기를 G(㎜)로 했을 때에 있어서,

상기 중심전극의 선단면을 포함하는 가상평면에 대해서, 상기 팁에 있어서의 방전면을 상기 축선을 따라서 투영했을 때, 상기 가상평면에 있어서, 상기 방전면의 투영영역의 적어도 일부가 상기 중심전극의 선단면 외주로부터 2.5G의 범위 내에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 「간극의 크기(G)」라는 것은, 중심전극의 선단면을 포함하는 가상평면에서 접지전극의 상기 중심전극에 대향하는 면(대향면)을 포함하는 가상평면까지의 최단 거리를 말한다. 또, 「접지전극의 측면」이라는 것은, 접지전극의 상기 대향면에 인접하는 면 중, 접지전극의 선단면 이외의 면을 말한다. 또한, 「방전면」이라는 것은, 팁 중, 접지전극의 접합면(접지전극의 측면 중, 팁이 접합되어 있는 면)으로 향하고 있는 면의 배후에 위치하는 면을 말한다.

또, 「연료가스의 하류 방향에 배치되는 면」이란, 내연기관(엔진)의 형식에 따라서 다르지만, 일반적으로는 접지전극의 중심전극과의 대향면에 인접하는 측면 중, 이들의 양 측면에 팁을 설치하지 않았던 경우에, 다른 당해 측면에 대해서 소모가 진행되는 측면이다.

상기 구성 1에 따르면, 접지전극 중 연료가스의 하류 방향에 배치되는 면에 팁이 접합되어 있다. 즉, 날린 불꽃방전에 대응하는 위치에 팁이 설치되어 있다. 또, 중심전극의 선단면을 포함하는 가상평면에 대해서 팁의 방전면을 투영했을 때, 방전면의 투영영역의 적어도 일부가 중심전극의 선단면 외주로부터 2.5G의 범위 내에 위치하도록 구성되어 있다. 즉, 접지전극 중 중심전극과의 사이에서 불꽃방전을 형성할 수 있는 부위에, 상기 방전면의 적어도 일부가 위치하도록 구성되어 있다. 이들의 구성에 의해, 연료가스에 의해 불꽃방전이 날렸을 때에, 팁과 중심전극의 사이에서 불꽃방전을 더욱 확실하게 형성할 수 있다. 그 결과, 불꽃방전의 날림에 수반하는 접지전극의 측면이 급격하게 소모되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어 실화의 발생을 장기간에 걸쳐서 방지할 수 있다.

또, 상기 구성 1에 따르면, 팁에 대해서 연료가스가 직접 닿는 것을 억제할 수 있어 팁의 급격한 냉각을 더욱 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 냉각시에 있어서 접지전극과 팁의 사이에서 발생하는 열응력차를 효과적으로 저감시킬 수 있다. 그 결과, 접지전극 및 팁의 접합 부분에 있어서의 크랙의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어 접지전극으로부터의 팁의 박리를 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

구성 2.

본 구성의 스파크 플러그는 상기 구성 1에 있어서, 상기 팁의 두께가 0.1㎜ 이상이며,

상기 팁 중 상기 접지전극에 접합되어 있는 면으로부터 0.1㎜ 이상의 부분을 상기 축선에 직교하는 방향으로부터 상기 접지전극 중 상기 팁이 접합되어 있는 상기 측면을 포함하는 제 2 가상평면에 투영했을 때, 상기 부분의 투영영역의 면적이 0.1㎟ 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 「팁의 두께」라는 것은, 팁 중 접지전극의 측면에 접합되어 있는 면을 기준으로 하는 팁의 최대 두께를 말한다.

상기 구성 2에 따르면, 팁의 소모 체적을 충분히 확보할 수 있어 내소모성을 한층 향상시킬 수 있다.

구성 3.

본 구성의 스파크 플러그는 상기 구성 1 또는 2에 있어서, 상기 중심전극의 선단면을 기준으로 하여 상기 연료가스의 하류 방향을 +측, 상기 연료가스의 상류 방향을 -측으로 했을 때,

상기 중심전극의 선단면에서 상기 팁의 상기 방전면까지의 상기 축선에 직교하는 방향을 따른 최단 거리가 +1.5㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 구성 3에 따르면, 불꽃방전의 날림 방향을 따른 중심전극의 선단면에서 팁의 방전면까지의 거리가 충분히 작게 되어 있으며, 나아가서는 상기 날림 방향을 따른 중심전극의 선단면에서 접지전극의 측면(팁이 접합되어 있는 면)까지의 거리가 충분히 작게 되어 있다. 따라서, 날린 불꽃방전(화염핵)의 성장이 접지전극에 의해서 저해되는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있어 불꽃방전(화염핵)을 더욱 크게 성장시킬 수 있다. 그 결과, 우수한 착화성을 실현할 수 있다.

구성 4.

본 구성의 스파크 플러그는 상기 구성 1 내지 3의 어느 하나에 있어서, 상기 팁의 일부는 상기 접지전극 중 상기 중심전극측에 위치하는 대향면 및 당해 대향면의 배후에 위치하는 배면 중 적어도 일방에 배치 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 4에 따르면, 접지전극에 대한 팁의 접합 강도를 더욱 높일 수 있어 팁의 내박리성을 한층 향상시킬 수 있다.

구성 5.

본 구성의 스파크 플러그는 상기 구성 1 내지 4의 어느 하나에 있어서, 상기 팁의 일부는 상기 접지전극 중 상기 중심전극측에 위치하는 대향면보다도 상기 중심전극측으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 5에 따르면, 불꽃방전이 날렸을 때에, 팁과 중심전극의 사이에서 불꽃방전을 더욱 확실하게 형성할 수 있다. 그 결과, 불꽃방전에 수반하는 접지전극의 소모를 한층 확실하게 방지할 수 있다.

또, 불꽃방전이 날렸을 때에는, 팁 중 상기 대향면으로부터 돌출되는 부위에 불꽃방전을 접촉시킬 수 있어 불꽃방전의 그 이상의 날림을 방지할 수 있다. 이에 따라, 불꽃방전을 더욱 장기간에 걸쳐서 유지할 수 있어 실화의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 그 결과, 착화성의 한층의 향상을 도모할 수 있다.

구성 6.

본 구성의 스파크 플러그는 상기 구성 1 내지 5의 어느 하나에 있어서, 상기 팁은 상기 접지전극의 양 측면 중 상기 연료가스의 하류 방향에 배치되는 면에만 접합되는 것을 특징으로 한다.

접지전극의 양 측면에 팁을 설치하는 것에 의해, 내연기관 등에 대한 스파크 플러그의 장착 위치가 정상 위치보다도 어긋난 경우(예를 들면, 스파크 플러그가 정상 위치보다도 회전한 상태에서 내연기관 등에 장착된 경우)라도, 접지전극 중 연료가스의 하류 방향에 배치되는 면에 팁을 더욱 확실하게 설치할 수 있다.

그러나, 접지전극의 양 측면에 팁을 설치하면, 연료가스의 상류 방향에 배치된 팁에 의해, 간극에 대한 연료가스의 유입이 저해될 우려가 있다. 또, 연료가스의 상류 방향에 배치된 팁은 연료가스에 의해 급격하게 냉각되기 쉬워 박리하기 쉽다. 그리고 박리한 팁이 간극으로 비집고 들어가는 것에 의해, 실화를 초래할 우려가 있다. 또한, 복수의 팁을 설치하는 것에 수반하는 비용의 증대도 염려된다.

이 점을 감안하여 상기 구성 6에 따르면, 접지전극 중 연료가스의 하류 방향에 배치되는 면에만 팁이 접합되도록 구성되어 있다. 따라서, 간극에 대해서 연료가스를 원활하게 유입시킬 수 있어 착화성의 가일층의 향상을 도모할 수 있다. 또, 팁의 박리에 수반하는 실화의 발생을 더욱 확실하게 방지할 수 있음과 아울러, 비용의 억제를 도모할 수 있다.

구성 7.

본 구성의 스파크 플러그의 장착 구조는 상기 구성 1 내지 6의 어느 하나의 스파크 플러그를 장착한 내연기관으로서, 상기 팁은 상기 접지전극의 양 측면 중 적어도 연료가스의 하류 방향에 배치되는 면에 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 7의 장착 구조에 따르면, 스파크 플러그의 팁에 대해서 연료가스가 직접 닿는 것을 억제할 수 있어 팁의 급격한 냉각을 더욱 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 냉각시에 있어서 접지전극과 팁의 사이에서 발생하는 열응력차를 효과적으로 저감시킬 수 있다. 그 결과, 접지전극 및 팁의 접합 부분에 있어서의 크랙의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어 접지전극으로부터의 팁의 박리를 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

도 1은 스파크 플러그의 구성을 나타내는 일부 파단 정면도이다.
도 2는 스파크 플러그의 선단부의 구성을 나타내는 일부 파단 확대 정면도이다.
도 3은 스파크 플러그의 선단부의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 내연기관에 장착된 스파크 플러그를 나타내는 모식도이다.
도 5는 접지전극측 팁 등을 나타내는 부분 확대 사시도이다.
도 6은 접지전극측 팁의 다른 예를 나타내는 부분 확대 사시도이다.
도 7은 제 1 가상평면에 투영된 방전면의 투영영역 등을 나타내는 투영도이다.
도 8은 접지전극측 팁의 두께 등을 나타내는 모식도이다.
도 9는 최단 거리(K)를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 10은 방전발생거리와 간극 크기의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 방전전압의 시간변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는 최단 거리(K)와 한계공연비의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 다른 실시형태에 있어서의 접지전극측 팁의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 14는 다른 실시형태에 있어서의 접지전극측 팁의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 15는 다른 실시형태에 있어서의 접지전극측 팁의 구성을 나타내는 확대 사시도이다.
도 16은 다른 실시형태에 있어서, 접지전극의 선단면에 설치된 선단측 팁 등을 나타내는 확대 사시도이다.
도 17은 다른 실시형태에 있어서의 접지전극측 팁의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 18은 다른 실시형태에 있어서의 접지전극측 팁의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 19는 다른 실시형태에 있어서의 접지전극측 팁의 구성을 나타내는 확대 사시도이다.
도 20은 다른 실시형태에 있어서의 접지전극측 팁의 구성을 나타내는 확대 사시도이다.

도 1은 스파크 플러그(1)를 나타내는 일부 파단 정면도이다. 또한, 도 1에서는 스파크 플러그(1)의 축선(CL1) 방향을 도면에 있어서의 상하 방향으로 하고, 하측을 스파크 플러그(1)의 선단측, 상측을 후단측으로서 설명한다.

스파크 플러그(1)는 통 형상을 이루는 절연체로서의 절연 애자(2), 이것을 유지하는 통 형상의 금속 쉘(3) 등으로 구성되는 것이다.

절연 애자(2)는 주지하는 바와 같이 알루미나 등을 소성하여 형성되어 있으며, 그 외형부에 있어서, 후단측에 형성된 후단측 몸통부(10)와, 당해 후단측 몸통부(10)보다도 선단측에 있어서 직경 방향 외향으로 돌출 형성된 큰 직경부(11)와, 당해 큰 직경부(11)보다도 선단측에 있어서 이것보다도 가는 직경으로 형성된 중간 몸통부(12)와, 당해 중간 몸통부(12)보다도 선단측에 있어서 이것보다도 가는 직경으로 형성된 다리부(13)를 구비하고 있다. 더불어서, 절연 애자(2) 중, 큰 직경부 (11), 중간 몸통부(12) 및 대부분의 다리부(13)는 금속 쉘(3)의 내부에 수용되어 있는 한편에, 절연 애자(2)의 선단부는 금속 쉘(3)의 선단보다도 선단측으로 돌출되어 있다. 그리고, 중간 몸통부(12)와 다리부(13)의 연접부에는 테이퍼 형상의 단차부(14)가 형성되어 있으며, 당해 단차부(14)에서 절연 애자(2)가 금속 쉘(3)에 걸려 있다.

또한, 절연 애자(2)에는 축선(CL1)을 따라서 축 구멍(4)이 관통 형성되어 있으며, 당해 축 구멍(4)의 선단측에는 중심전극(5)이 삽입 설치되어 있다. 당해 중심전극(5)은 열전도성이 우수한 금속[예를 들면, 구리나 구리합금, 순니켈(Ni)] 등으로 이루어지는 내층(5A) 및 Ni을 주된 성분으로 하는 합금으로 이루어지는 외층 (5B)에 의해 구성되어 있다. 또한, 중심전극(5)은 전체적으로 봉 형상(원기둥 형상)을 이루며, 절연 애자(2)의 선단으로부터 돌출되어 있다. 또, 중심전극(5)의 선단부에는 소정의 금속[예를 들면, 이리듐(Ir), 백금(Pt), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 또는, 이들의 적어도 1종을 주된 성분으로 하는 합금 등]으로 이루어지며, 선단면이 평탄으로 된 원기둥 형상의 중심전극측 팁(31)이 설치되어 있다.

또, 축 구멍(4)의 후단측에는 절연 애자(2)의 후단으로부터 돌출된 상태에서 단자전극(6)이 삽입, 고정되어 있다.

또한, 축 구멍(4)의 중심전극(5)과 단자전극(6)의 사이에는 원기둥 형상의 저항체(7)가 배치 설치되어 있다. 당해 저항체(7)의 양 단부는 도전성의 유리밀봉층(8, 9)을 통하여 중심전극(5)과 단자전극(6)에 각각 전기적으로 접속되어 있다.

더불어서, 상기 금속 쉘(3)은 저탄소강 등의 금속에 의해 통 형상으로 형성되어 있으며, 그 외주면에는 스파크 플러그(1)를 내연기관 등의 장착구멍에 장착하기 위한 나사부(수나사부, 15)가 형성되어 있다. 또, 나사부(15)보다도 후단측에는 차양 형상의 시트부(16)가 형성되고, 나사부(15) 후단의 나사목(17)에는 링 형상의 개스킷(18)이 끼워 넣어져 있다. 또한, 금속 쉘(3)의 후단측에는 금속 쉘(3)을 내연기관 등에 장착할 때에 렌치 등의 공구를 걸어 맞추게 하기 위한 단면 육각 형상의 공구 걸어맞춤부(19)가 설치됨과 아울러, 후단부에 있어서 절연 애자(2)를 유지하기 위한 크림핑(crimping)부(20)가 설치되어 있다.

또, 금속 쉘(3)의 내주면에는 절연 애자(2)를 걸기 위한 테이퍼 형상의 단차부(21)가 설치되어 있다. 그리고 절연 애자(2)는 금속 쉘(3)에 대해서 그 후단측에서 선단측으로 향하여 삽입되고, 자신의 단차부(14)가 금속 쉘(3)의 단차부(21)에 걸린 상태에서 금속 쉘(3)의 후단측 개구부를 직경 방향 내측으로 크림핑하는 것, 즉 상기 크림핑부(20)를 형성함으로써 고정되어 있다. 또한, 단차부(14, 21) 사이에는 원환 형상의 판 패킹(22)이 개재되어 있다. 이에 따라, 연소실 내의 기밀성을 유지하고, 연소실 내로 노출되는 절연 애자(2)의 다리부(13)와 금속 쉘(3)의 내주면의 틈새로 비집고 들어가는 연료가스가 외부로 누설되지 않도록 되어 있다.

또한, 크림핑에 의한 밀폐를 더욱 완전한 것으로 하기 위해, 금속 쉘(3)의 후단측에 있어서는, 금속 쉘(3)과 절연 애자(2)의 사이에 환 형상의 링 부재(23, 24)가 개재되고, 링 부재(23, 24) 사이에는 탈크(활석, 25)의 분말이 충전되어 있다. 즉, 금속 쉘(3)은 판 패킹(22), 링 부재(23, 24) 및 탈크(25)를 통하여 절연 애자(2)를 유지하고 있다.

또, 도 2에 나타내는 바와 같이, 금속 쉘(3)의 선단부(26)에는 거의 중간에서 구부려 돌려져서 그 선단부가 중심전극(5)의 선단부[중심전극측 팁(31)]와 대향하는 봉 형상의 접지전극(27)이 접합되어 있다. 접지전극(27)은 Ni을 주된 성분으로 하는 합금(예를 들면, Ni을 주된 성분으로 하고, 규소, 알루미늄 및 희토류 원소의 적어도 1종을 함유하는 합금)에 의해 구성되어 있으며, 접지전극(27)의 선단부와 중심전극(5)의 선단부[중심전극측 팁(31)]의 사이에는 간극(33)이 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 간극(33)의 크기(G)는 소정 범위 내(예를 들면, 0.2㎜ 이상 2㎜ 이하)로 되어 있다. 또한, 「간극(33)의 크기(G)」라는 것은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 중심전극(5)의 선단면(5F)을 포함하는 제 1 가상평면(VS1, 본 발명의 「가상평면」에 상당한다)에서, 접지전극(27) 중 중심전극(5)의 선단면(5F)에 대향하는 면인 대향면(27F)을 포함하는 제 3 가상평면(VS3)까지의 최단 거리를 말한다.

또, 본 실시형태에서는 도 4(도 4 중에 있어 굵은 선으로 나타내는 화살표는 연료가스의 흐름 방향을 나타낸다)에 나타내는 바와 같이, 금속 쉘(3) 중 접지전극 (27)이 고정된 부위에 대한 나사부(15)의 나사산의 상대적인 형성 위치를 내연기관 (EN)의 장착구멍(HO)에 형성된 암 나사부(FS)의 자름 시작의 위치 등에 대응한 위치로 하는 것에 의해, 스파크 플러그(1)를 내연기관(EN)에 조립했을 때에, 연소실 (ER)에 대해서 연료가스를 공급하는 연료공급장치(FJ)와 간극(33)의 사이에 접지전극(27)이 배치되지 않도록 구성되어 있다. 이에 따라, 접지전극(27)의 존재에 의해서 상기 간극(33)에 대한 연료가스의 공급이 저해되거나, 간극(33)을 흐르는 기류에 난류가 발생하거나 하는 것을 방지할 수 있어 양호한 착화성을 실현할 수 있도록 되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 내연기관(EN)은 연비향상 등을 도모하기 위해, 연소실(ER) 내에 있어서 연료가스의 흐름이 비교적 빨라지도록(예를 들면, 10m/s 이상으로 되도록) 구성되어 있다.

또한, 내연기관(EN)에 스파크 플러그(1)를 장착했을 때에, 접지전극(27)이 상기의 위치에 배치되기 때문에, 도 5(도 5 중에 있어서 굵은 선으로 나타내는 화살표는 연료가스의 흐름 방향을 나타낸다)에 나타내는 바와 같이, 접지전극(27)의 양 측면(27S1, 27S2) 중의 일방은 연료가스의 상류 방향에 배치되며, 양 측면 (27S1, 27S2) 중의 타방은 연료가스의 하류 방향에 배치된다. 그로 인해, 상기 간극(33)에 전압을 인가하여 불꽃방전을 발생시켰을 경우에, 불꽃방전은 연료가스에 의해서 날리는 일이 있다. 불꽃방전이 날리면, 접지전극(27) 중 연료가스의 하류 방향에 배치되는 측면과 중심전극[5, 중심전극측 팁(31)]의 선단부의 사이에서 불꽃방전이 형성되게 된다. 그 결과, 불꽃방전에 수반하여 접지전극(27) 중 연료가스의 하류 방향에 배치되는 측면이 편소모(偏消耗)할 우려가 있다.

그래서, 본 실시형태에서는 접지전극(27)의 편소모를 방지하기 위해 접지전극(27)의 양 측면(27S1, 27S2) 중 적어도 연료가스의 하류 방향에 배치되는 면[본 실시형태에서는 측면(27S1)]에 직육면체 형상의 접지전극측 팁(32)이 접합되어 있다. 접지전극측 팁(32)은 내소모성이 우수한 금속(예를 들면, Ir, Pt, Rh, Ru, Re, W, Pd, 또는, 이들의 적어도 1종을 주된 성분으로 하는 합금 등)에 의해 구성되어 있으며, 저항용접 등에 의해, 접지전극(27)에 매몰된 상태에서 접지전극(27)에 접합되어 있다. 또, 본 실시형태에서는 연료가스의 하류 방향에 배치되는 면(27S1)에만 접지전극측 팁(32)이 접합되어 있다. 또한, 접지전극측 팁(32) 중 중심전극(5) 측에 위치하는 면은 접지전극(27)의 대향면(27F)과 면일치되도록 구성되어 있다.

또한, 접지전극측 팁(32)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 접지전극측 팁(41)이 원기둥 형상을 이루고 있어도 좋다.

더불어서, 본 실시형태에서는 도 7에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 가상평면(VS1)에 대해서, 접지전극측 팁(32)의 방전면(32A)을 축선(CL1)을 따라서 투영했을 때, 제 1 가상평면(VS1)에 있어서, 방전면(32A)의 투영영역(PR1, 도 7 중, 굵은 선으로 나타낸 부위)의 적어도 일부가 중심전극(5)의 선단면(5F) 외주로부터 2.5G의 범위(RA, 도 7 중, 산점(散点) 모양을 붙인 부위) 내에 위치하도록 구성되어 있다. 또한, 「방전면(32A)」이라는 것은, 도 5 등에 나타내는 바와 같이, 접지전극측 팁(32) 중, 접지전극(27)의 접합면[접지전극(27)의 측면(27S1, 27S2) 중, 연료가스의 하류 방향에 배치되어 접지전극측 팁(32)이 접합되는 면이며, 본 실시형태에서는 측면(27S1)]으로 향하고 있는 면의 배후에 위치하는 면을 말한다.

또, 도 8에 나타내는 바와 같이, 접지전극측 팁(32)의 두께[T, 더욱 상세하게는, 접지전극측 팁(32) 중 측면(27S1)에 접합되어 있는 면을 기준으로 한 접지전극측 팁(32)의 최대 두께]가 0.1㎜ 이상으로 되어 있다.

또한, 접지전극측 팁(32) 중 접지전극(27)에 접합되어 있는 면으로부터 상기 접지전극측 팁(32)의 두께 방향을 따라서 0.1㎜ 이상의 부분[32P, 도 8 중, 산점 모양을 붙인 부위]을 축선(CL1)에 직교하는 방향으로부터 접지전극(27)의 측면 [27S1, 팁(32)이 접합되어 있는 면]을 포함하는 제 2 가상평면(VS2)에 투영했을 때, 상기 부분(32P)의 투영영역[PR2, 도 8 중, 사선을 붙인 부위]의 면적(S)이 0.1㎟ 이상으로 되어 있다. 즉, 접지전극측 팁(32)은 충분히 두꺼운 두께인 것과 아울러, 방전면(32A) 측에 위치하는 부위의 단면적이 충분히 큰 것으로 되어 있다.

또한, 도 9(도 9 중에 있어서 굵은 선으로 나타내는 화살표는 연료가스의 흐름 방향을 나타낸다)에 나타내는 바와 같이, 중심전극(5)의 선단면(5F)을 기준으로 하여, 연료가스의 하류 방향을 +측, 연료가스의 상류 방향을 -측으로 했을 때, 중심전극(5)의 선단면(5F)에서 상기 방전면(32A)까지의 축선(CL1)에 직교하는 방향을 따른 최단 거리(K)가 +1.5㎜ 이하로 되어 있다. 즉, 연료가스에 의해서 날린 불꽃방전(화염핵)이 성장할 때에, 그 성장이 접지전극(27)에 의해서 극력 억제되지 않도록 구성되어 있다. 또한, 중심전극(5)의 선단면(5F) 위에 방전면(32A)이 위치할 경우[더욱 자세하게는, 방전면(32A)이 선단면(5F)의 외주를 축선(CL1)을 따라서 연장되어 이루어지는 가상면 위, 또는, 당해 가상면보다도 내측에 위치하는 경우], 최단 거리(K)는 0.0㎜이다.

이상 상세히 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 접지전극(27) 중 연료가스의 하류 방향에 배치되는 측면(27S1)에 접지전극측 팁(32)이 접합되어 있다. 즉, 날린 불꽃방전에 대응하는 위치에 접지전극측 팁(32)이 설치되어 있다. 또, 제 1 가상평면(VS1)에 대해서 방전면(32A)을 투영했을 때, 방전면(32A)의 투영영역 (PR1)의 적어도 일부가 중심전극(5)의 선단면(5F) 외주로부터 2.5G의 범위(RA) 내에 위치하도록 구성되어 있다. 즉, 접지전극(27) 중 중심전극(5)과의 사이에서 불꽃방전을 형성할 수 있는 부위에 방전면(32A)의 적어도 일부가 위치하도록 구성되어 있다. 이들의 구성에 의해, 연료가스에 의해서 불꽃방전이 날렸을 때에, 접지전극측 팁(32)과 중심전극(5)의 사이에서 불꽃방전을 형성할 수 있다. 그 결과, 불꽃방전의 날림에 수반하여 접지전극(27)의 측면(27S1)이 급격하게 소모되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어 실화의 발생을 장기간에 걸쳐서 방지할 수 있다.

또, 본 실시형태에 따르면, 접지전극측 팁(32)에 대해서 연료가스가 직접 닿는 것을 억제할 수 있어 접지전극측 팁(32)의 급격한 냉각을 더욱 확실하게 방지할 수 있다. 따라서, 냉각시에 있어서 접지전극(27)과 접지전극측 팁(32)의 사이에서 발생하는 열응력차를 효과적으로 저감시킬 수 있다. 그 결과, 접지전극(27) 및 접지전극측 팁(32)의 접합 부분에 있어서의 크랙의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어 접지전극측 팁(32)의 박리를 더욱 확실하게 방지할 수 있다.

특히 본 실시형태와 같이, 연료가스의 흐름이 빨라지도록(예를 들면, 10m/s 이상이 되도록) 구성된 내연기관(EN)에 스파크 플러그(1)를 장착한 경우에는, 접지전극(27)의 편소모나, 접지전극측 팁(32)의 박리가 더욱 염려되지만, 상기의 구성으로 하는 것에 의해, 접지전극(27)의 편소모나 접지전극측 팁(32)의 박리를 더욱 확실하게 방지할 수 있다. 환언하면, 접지전극(27)의 측면(27S1, 27S2) 중 적어도 연료가스의 하류 방향에 배치되는 측면에 접지전극측 팁( 31 32)을 접합하는 것은, 연료가스의 흐름이 빨라지도록(예를 들면, 10m/s 이상이 되도록) 구성된 내연기관 (EN)에 이용되는 스파크 플러그에 있어서 특히 유효하다.

더불어서, 본 실시형태에서는 접지전극측 팁(32)의 두께(T)가 0.1㎜ 이상으로 되고, 상기 면적(S)이 0.1㎟ 이상으로 되어 있다. 따라서, 접지전극측 팁(32)의 소모 체적을 충분히 확보할 수 있어 내소모성을 한층 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 최단 거리(K)가 +1.5㎜ 이하로 되어 있으며, 불꽃방전의 날림 방향을 따른 중심전극(5)의 선단면(5F)에서 접지전극(27)의 측면(27S1)까지의 거리가 충분히 작게 되어 있다. 따라서, 날린 불꽃방전(화염핵)의 성장이 접지전극(27)에 의해서 저해되는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있어 불꽃방전(화염핵)을 더욱 크게 성장시킬 수 있다. 그 결과, 우수한 착화성을 실현할 수 있다.

아울러서, 접지전극(27) 중 연료가스의 하류 방향에 배치되는 측면(27S1)에만 접지전극측 팁(32)이 접합되어 있기 때문에, 간극(33)에 대해서 연료가스를 원활하게 유입시킬 수 있어 착화성의 가일층의 향상을 도모할 수 있다.

이어서, 상기 실시형태에 의해서 이루어지는 작용 효과를 확인하기 위해, 접지전극의 대향면에 접지전극측 팁을 접합한 스파크 플러그의 샘플 1(비교예에 상당한다)과, 접지전극 중 연료가스의 하류 방향에 배치되는 측면에 접지전극측 팁을 접합한 스파크 플러그의 샘플 2(실시예에 상당한다)를 제작하고, 양 샘플에 대해서 탁상냉열시험을 실시했다. 탁상냉열시험의 개요는 다음과 같다. 즉, 샘플에 대해서, 대기 분위기하에서 접지전극측 팁의 주위의 온도가 1000℃가 되도록 버너로 2분간 가열 후, 접지전극의 측면(샘플 2는 팁이 접합된 측면과는 반대측의 측면)에 연료가스를 상정한 공기를 1분간 내뿜는 것을 1사이클로 하여 1000사이클 실시했다. 그리고, 1000사이클 종료 후에 샘플 단면을 관찰하는 것에 의해, 접지전극과 접지전극측 팁의 경계 부분의 길이에 대한, 당해 경계 부분에 있어서 형성된 산화 스케일의 길이의 비율(산화 스케일 비율)을 계측했다. 표 1에 양 샘플에 있어서의 산화 스케일 비율을 각각 나타낸다.

또한, 각 샘플 모두, 중심전극의 선단면의 외경을 0.8㎜로 했다. 또, 접지전극은 그 두께를 1.5㎜로 하고, 그 폭을 2.8㎜로 했다. 또한, 접지전극측 팁은 원기둥 형상으로 하고, 그 두께를 0.3㎜로 하며, 그 외경을 0.7㎜로 했다.

	산화스케일 비율
샘플1	50％
샘플2	70％

표 1에 나타내는 바와 같이, 샘플 2는 산화 스케일 비율이 충분히 작으며, 접지전극으로부터의 접지전극측 팁의 박리를 더욱 확실하게 방지할 수 있는 것이 명백하게 되었다. 이것은 공기(연료가스)에 의한 접지전극측 팁의 급냉이 억제되고, 그 결과, 접지전극과 접지전극측 팁의 사이에서 발생하는 열응력차가 효과적으로 저감되었기 때문이라고 생각된다.

상기 시험의 결과로부터, 접지전극측 팁의 박리 방지를 도모하기 위해, 접지전극의 양 측면 중 연료가스의 하류 방향에 배치되는 측면에 접지전극측 팁을 접합하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

다음에, 간극의 크기(G)를 0.8㎜, 1.1㎜, 또는, 1.5㎜로 한 스파크 플러그의 샘플을 제작함과 아울러, 중심전극을 마이너스 극성으로 하고, 접지전극을 플러스 극성으로 하여 불꽃방전이 발생하도록 각 샘플과 전원장치를 접속했다. 이어서, 간극에 대해서 10m/s 이상의 유속의 공기를 내뿜으면서, 1㎫의 대기 분위기하에서 샘플에 대해서 전압을 인가했다(또한, 인가전압의 주파수를 100㎐로 하고, 1분당 6000회의 불꽃방전이 실시되도록 했다). 그리고 접지전극 중 중심전극과의 사이에서 불꽃방전이 형성된 부위이며 중심전극의 선단면 외주로부터 가장 이간하는 부위를 특정함과 아울러, 특정된 부위에서 중심전극의 선단면 외주까지의 축선과 직교하는 방향을 따른 거리(방전발생거리)를 측정했다. 또한, 당해 방전발생거리의 크기는, 접지전극 중 중심전극과의 사이에서 불꽃방전이 형성될 수 있는 범위(즉, 불꽃방전에 의한 소모가 발생할 수 있는 범위)의 크기에 상당한다.

도 10에 간극의 크기(G)와 방전발생거리의 관계를 나타내는 그래프를 나타낸다. 또한, 각 샘플 모두, 중심전극의 선단면의 외경을 0.8㎜로 했다. 또, 접지전극은 그 두께를 1.5㎜로 하고, 그 폭을 2.8㎜로 했다. 또한, 접지전극측 팁은 원기둥 형상으로 하고, 그 두께를 0.3㎜로 하며, 그 외경을 0.7㎜로 했다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 방전발생거리는 간극의 크기(G)의 2.5배가 되는 것이 확인되었다. 즉, 중심전극의 선단면 외주로부터 외주측으로 2.5G만 이간한 환 형상 부분을 축선 방향 선단측으로 연장되어 이루어지는 가상면을 취했을 때, 접지전극 중 상기 가상면 내에 위치하는 부분이 불꽃방전에 수반하여 소모가 발생할 수 있는 부분인 것이 확인되었다.

상기 결과로부터, 접지전극측 팁을 설치함에 있어서는, 접지전극 중 상기 가상면 내에 위치하는 부분에 접지전극측 팁의 방전면의 적어도 일부가 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다. 환언하면, 중심전극의 선단면을 포함하는 가상평면에 대해서, 접지전극측 팁의 방전면을 축선을 따라서 투영했을 때, 상기 가상평면에 있어서, 방전면의 투영부분의 적어도 일부가 중심전극의 선단면 외주로부터 2.5G의 범위 내에 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

이어서, 팁 없음 샘플과, 팁 있음 샘플(A, B)을 제작하고, 각 샘플에 대해서, 탁상불꽃내구시험을 실시했다. 탁상불꽃내구시험의 개요는 다음과 같다. 즉, 중심전극을 마이너스 극성으로 하고, 접지전극을 플러스 극성으로 하여 불꽃방전이 발생되도록 각 샘플과 전원장치를 접속한 다음에, 간극에 대해서 10m/s 이상의 유속의 공기를 내뿜으면서, 1㎫의 대기 분위기하에서 최대 100시간에 걸쳐서 샘플에 대해서 전압을 인가했다(또한, 인가전압의 주파수를 100㎐로 하고, 1분당 6000회의 불꽃방전이 실시되도록 했다). 그리고 소정시간마다 각 샘플에 있어서의 방전전압의 시간변화를 측정했다.

도 11에 당해 시험의 결과를 나타낸다. 또한, 도 11에 있어서는 팁 없음 샘플의 시험 결과를 동그라미 표시로 나타내고, 팁 있음 샘플(A)의 시험결과를 삼각 표시로 나타내며, 팁 있음 샘플(B)의 시험결과를 사각 표시로 나타낸다. 또, 도 11에서는 실화가 발생한 것을 흰색 표시로 나타낸다.

또한, 팁 없음 샘플은 접지전극측 팁을 설치하는 일없이 구성한 스파크 플러그의 샘플이다. 또, 팁 있음 샘플(A)은 접지전극 중 연료가스(본 시험에서는 공기)의 하류 방향에 배치되는 측면에 접지전극측 팁을 설치함과 아울러, 접지전극측 팁의 두께(T)를 0.1㎜로 하고, 상기 면적(S)을 0.05㎟로 한 스파크 플러그의 샘플이다. 또한, 팁 있음 샘플(B)은 접지전극 중 연료가스(본 시험에서는 공기)의 하류 방향에 배치되는 측면에 접지전극측 팁을 설치함과 아울러, 접지전극측 팁의 두께 (T)를 0.1㎜로 하고, 상기 면적(S)을 0.1㎟로 한 스파크 플러그의 샘플이다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 두께(T)를 0.1㎜로 하고, 면적(S)을 0.1㎟로 한 샘플[팁 있음 샘플(B)]은 100시간에 걸쳐서 방전을 발생시켰을 때에도 실화가 발생되는 일없이, 방전전압의 상승억제효과가 우수한 것을 알았다.

상기 시험의 결과로부터, 내소모성을 더욱 향상시키고, 방전전압의 상승을 효과적으로 억제한다고 하는 관점에서, 접지전극측 팁의 두께(T)를 0.1㎜ 이상으로 함과 아울러, 상기 면적(S)을 0.1㎟ 이상으로 하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

다음에, 중심전극의 선단면을 기준으로 하여 연료가스의 하류 방향을 +측, 연료가스의 상류 방향을 -측으로 했을 때에 있어서, 중심전극의 선단면에서 접지전극측 팁의 방전면까지의 축선에 직교하는 방향을 따른 최단 거리(K, ㎜)를 여러 가지 변경한 스파크 플러그의 샘플을 제작하고, 각 샘플에 대해서, 착화한계평가시험을 실시했다. 착화한계평가시험의 개요는 다음과 같다. 즉, 각 샘플을 소정의 엔진에 장착한 다음에, 상기 엔진을 회전수 2000rpm으로 동작시키면서, 연료가스의 공연비(A/F)를 서서히 감소시켜 갔다. 그리고 샘플에 대해서 1000회의 전압을 인가했을 때에, 실화가 10회 발생했을 때의 공연비(한계공연비)를 측정했다. 도 12에 당해 시험의 결과를 나타낸다. 또한, 한계공연비가 클수록 착화성이 우수하다고 말할 수 있다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 최단 거리(K)를 +1.5㎜ 이하로 했을 때에는, 한계공연비가 현저하게 증대하여 우수한 착화성을 실현할 수 있는 것을 알았다. 이것은 접지전극에 의한 불꽃방전의 성장 저해가 효과적으로 억제된 것에 의한다고 생각할 수 있다.

상기 시험의 결과로부터, 우수한 착화성을 실현하기 위해, 중심전극의 선단면에서 접지전극측 팁의 방전면까지의 축선에 직교하는 방향을 따른 최단 거리(K)를 +1.5㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

또한, 상기 실시형태의 기재 내용에 한정되지 않고, 예를 들면 다음과 같이 실시해도 좋다. 물론, 이하에 있어서 예시하지 않는 다른 응용예, 변경예도 당연히 가능하다.

(a) 상기 실시형태에서는, 접지전극측 팁(32) 중 중심전극(5)측에 위치하는 면이 접지전극(27)의 대향면(27F)과 면일치 되도록 구성되어 있지만, 대향면(27F)에 대한 접지전극측 팁(32)의 상대위치는 이것에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들면, 도 13에 나타내는 바와 같이, 접지전극측 팁(42)의 전체영역이 상기 대향면(27F)보다 중심전극(5)으로부터 이간하는 측에 위치하도록 구성해도 좋다.

또한, 이와 같이 구성할 경우에는, 접지전극(27)의 소모를 더욱 확실하게 방지한다고 하는 관점에서, 접지전극측 팁 중 중심전극(5)측에 위치하는 면을 대향면 (27F)에 충분히 접근시키는 것이 바람직하다. 따라서, 접지전극측 팁 중 중심전극 (5)측에 위치하는 면과 대향면(27F) 사이의 거리를 접지전극측 팁이 접합된 부분에 있어서의 접지전극(27)의 두께의 절반 이하로 하는 것이 바람직하고, 상기 두께의 1/4 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또, 도 14에 나타내는 바와 같이, 접지전극측 팁(43)의 일부가 상기 대향면 (27F)보다도 중심전극(5)측으로 돌출되도록 구성해도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해, 불꽃방전이 날렸을 때에, 접지전극측 팁(43)과 중심전극(5)의 사이에서 불꽃방전을 더욱 확실하게 형성할 수 있다. 그 결과, 불꽃방전에 수반하는 접지전극(27)의 소모를 한층 확실하게 방지할 수 있다. 또, 불꽃방전이 날렸을 때에는, 접지전극측 팁(43) 중 상기 대향면(27F)으로부터 돌출되는 부위에 불꽃방전을 접촉시킬 수 있어 불꽃방전의 그 이상의 날림을 방지할 수 있다. 이에 따라, 불꽃방전을 더욱 장기간에 걸쳐서 유지할 수 있어 실화의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 그 결과, 착화성의 한층의 향상을 도모할 수 있다.

(b) 상기 실시형태에 있어서, 접지전극측 팁(32)은 접지전극(27)의 측면 (27S1)에만 접합되어 있지만, 도 15에 나타내는 바와 같이, 양 측면(27S1, 27S2)에 접지전극측 팁(44, 45)을 접합해도 좋다. 또, 도 16에 나타내는 바와 같이, 접지전극(27)의 측면(27S1, 27S2) 중 적어도 연료가스의 하류 방향에 배치되는 측면에 접지전극측 팁(46)을 접합함과 아울러, 접지전극(27)의 선단면(27A)에 소정의 금속(예를 들면, Ir, Pt, Rh, Ru, Re, W, Pd, 또는, 이들의 적어도 1종을 주된 성분으로 하는 합금 등)으로 이루어지는 선단면 팁(47)을 접합해도 좋다.

(c) 도 17에 나타내는 바와 같이, 접지전극측 팁(48)의 일부가 접지전극(27)중 중심전극(5)측에 위치하는 대향면(27F)에 배치 설치되도록 구성해도 좋다. 또, 도 18에 나타내는 바와 같이, 접지전극측 팁(49)의 일부가 접지전극(27) 중 상기 대향면(27F)의 배후에 위치하는 배면(27B)에 배치 설치되도록 구성해도 좋다. 또한, 접지전극측 팁의 일부가 상기 대향면(27F) 및 배면(27B)의 쌍방에 배치 설치되도록 구성해도 좋다. 이 경우에는, 접지전극(27)에 대한 접지전극측 팁의 접합 강도를 더욱 높일 수 있어 접지전극측 팁의 박리를 더욱 한층 확실하게 방지할 수 있다.

(d) 상기 실시형태에 있어서, 접지전극측 팁(32)은 접지전극(27)에 매몰된 상태로 되어 있지만, 도 19 및 도 20에 나타내는 바와 같이, 접지전극측 팁(50, 51)의 적어도 일부가 접지전극(27)의 측면(27S1)으로부터 돌출되도록 구성해도 좋다.

(e) 상기 실시형태에 있어서, 접지전극(27)은 단일의 금속에 의해 구성되어 있지만, 접지전극(27)의 내부에 좋은 열전도성이 우수한 구리나 구리합금 등으로 이루어지는 내층을 설치하고, 접지전극(27)을 외층 및 내층으로 이루어지는 다층 구조로 해도 좋다.

(f) 상기 실시형태에서는, 금속 쉘(3)의 선단부(26)에 접지전극(27)이 접합되는 경우에 대해서 구체화하고 있지만, 금속 쉘의 일부(또는, 금속 쉘에 미리 용접되어 있는 금속 선단의 일부)를 깎아내도록 하여 접지전극을 형성하는 경우에 대해서도 적용 가능하다(예를 들면, 일본국 특개2006-236906호 공보 등).

(g) 상기 실시형태에서는, 공구 걸어맞춤부(19)는 단면 육각 형상으로 되어 있지만, 공구 걸어맞춤부(19)의 형상에 관해서는, 이와 같은 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, Bi-HEX(변형 12각) 형상[ISO22977:2005(E)] 등으로 되어 있어도 좋다.

1: 스파크 플러그 2: 절연 애자(절연체)
3: 금속 쉘 4: 축 구멍
5: 중심전극 5F: (중심전극의) 선단면
27: 접지전극 27B: (접지전극의) 배면
27F: (접지전극의) 대향면 27S1, 27S2: (접지전극의) 측면
32: 접지전극측 팁(팁) 32A: 방전면
33: 간극 VS1: 제 1 가상평면(가상평면)
VS2: 제 2 가상평면 CL1: 축선
PR1: 방전면의 투영영역

Claims

축선 방향으로 관통하는 축 구멍을 가지는 통 형상의 절연체와,
상기 축 구멍의 선단측에 삽입 설치된 중심전극과,
상기 절연체의 외주에 설치된 통 형상의 금속 쉘과,
상기 금속 쉘의 선단부에 배치되어 상기 중심전극의 선단부와의 사이에 간극을 형성하는 접지전극을 구비하는 스파크 플러그로서,
자신의 적어도 일부가 상기 접지전극의 양 측면 중 적어도 연료가스의 하류 방향에 배치되는 면에 접합되는 팁을 가지며,
상기 간극의 크기를 G(㎜)로 했을 때에 있어서,
상기 중심전극의 선단면을 포함하는 가상평면에 대해서, 상기 팁에 있어서의 방전면을 상기 축선을 따라서 투영했을 때, 상기 가상평면에 있어서, 상기 방전면의 투영영역의 적어도 일부가 상기 중심전극의 선단면 외주로부터 2.5G의 범위 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 1에 있어서,
상기 팁의 두께가 0.1㎜ 이상이며,
상기 팁 중 상기 접지전극에 접합되어 있는 면으로부터 0.1㎜ 이상의 부분을 상기 축선에 직교하는 방향으로부터 상기 접지전극 중 상기 팁이 접합되어 있는 상기 측면을 포함하는 제 2 가상평면에 투영했을 때, 상기 부분의 투영영역의 면적이 0.1㎟ 이상인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 중심전극의 선단면을 기준으로 하여 상기 연료가스의 하류 방향을 +측, 상기 연료가스의 상류 방향을 -측으로 했을 때,
상기 중심전극의 선단면에서 상기 팁의 상기 방전면까지의 상기 축선에 직교하는 방향을 따른 최단 거리가 +1.5㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 팁의 일부는 상기 접지전극 중 상기 중심전극측에 위치하는 대향면 및 당해 대향면의 배후에 위치하는 배면 중 적어도 일방에 배치 설치되는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 팁의 일부는 상기 접지전극 중 상기 중심전극측에 위치하는 대향면보다도 상기 중심전극측으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 팁은 상기 접지전극의 양 측면 중 상기 연료가스의 하류 방향에 배치되는 면에만 접합되는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 스파크 플러그를 내연기관에 장착하여 이루어지는 스파크 플러그의 장착 구조로서, 상기 팁은 상기 접지전극의 양 측면 중 적어도 상기 연료가스의 하류 방향에 배치되는 면에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 설치 구조.