(57)【要約】【課題】中心電極の先端部の火花消耗を抑制し、より正確に温度測定を行うことができる温度センサ付きスパークプラグを提供する。【解決手段】中心電極２０は先端部２２の内部に熱電対７０の接点７１が形成されている。この先端部に、中心電極２０の母材の先端面２１の外周縁２３を含む先端部２２の外周を周方向に取り囲む形態で、貴金属合金からなるリング状の電極部材８０を設けた。電極部材８０の先端面８１の外周縁８３が、中心電極２０の先端部２２における稜角部分を形成しており、接地電極との間での火花放電は、この稜角部分を起点として生ずるため、中心電極２０自身の消耗が抑制される。このため、接点７１付近における熱引きの状態が変化しにくく、熱電対７０により測定される温度指示値が温測プラグの長期の使用においても変動しにくい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に沿う挿入孔が形成され、その挿入孔が自身の先端部において閉じられた有底筒状をなす中心電極と、
前記挿入孔内に挿入され、温度を測定する測定部が前記中心電極の前記先端部内に配置された状態で、その挿入孔内に固定される温度センサと、
軸線方向に沿って延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、
前記絶縁碍子を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
一端部が前記主体金具に接合され、他端部が前記中心電極の前記先端部に向けて屈曲された接地電極と、
を備えた温度センサ付きスパークプラグにおいて、
前記中心電極の前記先端部には、前記中心電極の母材の先端面の外周縁を含む前記中心電極の前記母材の先端部の外周を周方向に取り囲む電極部材が設けられていることを特徴とする温度センサ付きスパークプラグ。
【請求項２】
前記中心電極の前記先端部の外径をｄとしたとき、１．７≦ｄ≦３．０［ｍｍ］を満たすことを特徴とする請求項１に記載の温度センサ付きスパークプラグ。
【請求項３】
前記中心電極の前記先端部に形成され、前記中心電極が有底筒状となるように前記挿入孔を閉じる底壁部は、前記中心電極の軸線方向におけるその厚みをｈとしたときに、０．５≦ｈ≦１．５［ｍｍ］を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の温度センサ付きスパークプラグ。
【請求項４】
前記中心電極の前記先端面における前記電極部材の径方向の厚みをｔとしたとき、０．２≦ｔ≦０．５［ｍｍ］を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温度センサ付きスパークプラグ。
【請求項５】
前記中心電極の軸線方向において、前記先端面から後端側に向かって前記電極部材の延びる長さをｗとしたとき、０．６≦ｗ≦１．４［ｍｍ］を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の温度センサ付きスパークプラグ。
【請求項６】
前記電極部材は、貴金属または貴金属を主成分とする合金からなり、貴金属として、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈのうち少なくとも１種以上を含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の温度センサ付きスパークプラグ。
【請求項７】
前記電極部材は、貴金属を、６５重量％以上１００重量％以下含有することを特徴とする請求項６に記載の温度センサ付きスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心電極の先端部内に温度センサを収容し、中心電極の温度を測定することができる温度センサ付きスパークプラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の小型化や高性能化が進み、燃焼室内の温度は上昇傾向にある。内燃機関の点火にはスパークプラグが用いられるが、こうしたスパークプラグを開発する上で、内燃機関から受ける熱負荷の影響を考慮する必要がある。そこで、スパークプラグの受ける熱負荷を確認できるように、中心電極の内部に温度センサを収容した、温度センサ付きスパークプラグ（内燃機関用温測プラグ）が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の温度センサ付きスパークプラグは、軸方向に延びる挿入孔を設けた中心電極内に熱電対を挿入し、熱電対ごと中心電極の先端部を溶融して熱電対の接点を形成することで温度センサとして機能させるとともに、両者を固定したものである。
【特許文献１】特開平９−３５８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の温度センサ付きスパークプラグは、接地電極との間で行われる火花放電により中心電極の先端部が消耗して体積が減少すると、その先端部内に配置された温度センサ（熱電対の接点）付近において中心電極の熱引きの度合いが変化する。このため、中心電極が消耗するにつれて、温度センサによって測定される温度の値（以下、「温度指示値」という。）が新品のもの（中心電極が消耗する前のもの）に対し、大きくずれてしまうという問題があった。そこで、中心電極の先端面に、例えばＰｔ等の貴金属チップを接合し、中心電極の消耗を抑制することが考えられる。しかし、中心電極は主にＮｉを主体とするものが多く、Ｐｔとは熱伝導率が異なるため、得られる温度指示値が、従来の温度センサ付きスパークプラグによって得られる温度指示値とずれてしまい、過去の資源（温度測定データなど）を有効利用しにくくなるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、中心電極の先端部の火花消耗を抑制し、より正確に温度測定を行うことができる温度センサ付きスパークプラグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る温度センサ付きスパークプラグは、軸線方向に沿う挿入孔が形成され、その挿入孔が自身の先端部において閉じられた有底筒状をなす中心電極と、前記挿入孔内に挿入され、温度を測定する測定部が前記中心電極の前記先端部内に配置された状態で、その挿入孔内に固定される温度センサと、軸線方向に沿って延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁碍子と、前記絶縁碍子を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、一端部が前記主体金具に接合され、他端部が前記中心電極の前記先端部に向けて屈曲された接地電極と、を備えた温度センサ付きスパークプラグにおいて、前記中心電極の前記先端部には、前記中心電極の母材の先端面の外周縁を含む前記中心電極の前記母材の先端部の外周を周方向に取り囲む電極部材が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、中心電極の先端部に設けられる電極部材が、中心電極の母材の先端面の外周縁を含んだ上で中心電極の母材の先端部の外周を周方向に取り囲んで設けられるので、電界の集中により火花放電の起点を誘導しやすい稜角部分は、電極部材によって構成されることとなる。その電界の集中により接地電極との間での火花放電が電極部材との間で発生すれば、接地電極と中心電極の母材の先端部との間では発生しにくくなるので、火花放電に伴う中心電極の先端部の消耗を抑制することができる。そして中心電極の先端部の消耗を抑え先端部における体積の変動を抑制できれば、温度センサ付きスパークプラグの長期にわたる使用においても、温度センサによる中心電極の温度の測定値の変動を十分に抑えた正確な温度測定を行うことができる。
【０００７】
ところで、中心電極の先端部に設けた電極部材の熱伝導率が中心電極母材の熱伝導率と異なることにより、従来の電極部材の設けられていない中心電極と比べて先端部における熱引きの状態に違いが生ずる。そこで、本発明に係る温度センサ付きスパークプラグにおいて、前記中心電極の前記先端部の外径をｄとしたとき、１．７≦ｄ≦３．０［ｍｍ］を満たしてもよい。中心電極の先端部の外径ｄが１．７ｍｍ未満では、中心電極の先端部において、電極部材の占める体積の割合が中心電極の母材に対して大きくなってしまう。すると、中心電極全体としての熱引き性能が変化し、温度センサにより測定される中心電極の温度の値（温度指示値）と実際の中心電極の温度との間の誤差が大きくなる虞がある。
【０００８】
また、電極部材は、中心電極の母材の先端面の外周縁を含む中心電極の母材の先端部の外周に設けられるため、電界の集中により火花放電の起点となりやすい稜角部分は電極部材により構成される。中心電極の先端部の外径ｄが３．０ｍｍより大きくなると、中心電極の先端面の中央がその稜角部分から遠ざかってしまうため、稜角部分での電界の集中による火花放電の起点の誘導が中心電極の先端面に対して及びにくくなる。すると、接地電極と中心電極の先端面との間で火花放電が発生して中心電極が消耗し、温度センサの示す温度指示値にずれが生ずる虞がある。
【０００９】
また、本発明に係る温度センサ付きスパークプラグにおいて、前記中心電極の前記先端部に形成され、前記中心電極が有底筒状となるように前記挿入孔を閉じる底壁部は、前記中心電極の軸線方向におけるその厚みをｈとしたときに、０．５≦ｈ≦１．５［ｍｍ］を満たしてもよい。中心電極の底壁部の厚みｈが０．５ｍｍより小さい場合、その底壁部において中心電極は十分な体積を有することができず、中心電極の先端部において、電極部材の占める体積の割合が中心電極の母材に対して大きくなってしまう。すると、中心電極全体としての熱引き性能が変化し、温度センサにより測定される中心電極の温度の値（温度指示値）と実際の中心電極の温度との間の誤差が大きくなる虞がある。
【００１０】
一方、中心電極の底壁部の厚みｈが１．５ｍｍより大きい場合、中心電極は先端部においてもともと十分な体積を有するため、火花放電によって中心電極が消耗しても、先端部における熱引き性能に与える影響が小さく、温度センサの示す温度指示値への影響も小さい。このため、底壁部の厚みｈが１．５ｍｍより大きい中心電極を有する温度センサ付きスパークプラグについては本発明の対象外としている。
【００１１】
また、本発明に係る温度センサ付きスパークプラグにおいて、前記中心電極の前記先端面における前記電極部材の径方向の厚みをｔとしたとき、０．２≦ｔ≦０．５［ｍｍ］を満たしてもよい。電極部材の径方向の厚みｔが０．２ｍｍより小さいと、電極部材自身が火花放電により消耗し、中心電極の消耗抑制に対し十分な効果を得られなくなる虞がある。また、一般に、Ｎｉ等の合金が用いられる中心電極の母材は他の金属と比べ放電を生じやすい（電子を放出しやすい）ことが知られている。このため、電極部材の径方向の厚みｔが小さくなって中心電極の母材の先端面の外周縁が、電極部材を含む中心電極全体としての稜角部分に近づくと、その稜角部分における電界集中によって誘導された火花放電の起点が、より放電しやすい中心電極母材側に移行して、中心電極の消耗を招き、温度センサの示す温度指示値にずれが生ずる虞がある。
【００１２】
一方、電極部材の径方向の厚みｔが０．５ｍｍより大きいと、中心電極の先端部において、電極部材の占める体積の割合が中心電極に対して大きくなってしまう。すると、中心電極全体として熱引き性能が変化し、温度センサにより測定される中心電極の温度の値（温度指示値）と実際の中心電極の温度との間の誤差が大きくなる虞がある。
【００１３】
また、本発明に係る温度センサ付きスパークプラグにおいて、前記中心電極の軸線方向において、前記先端面から後端側に向かって前記電極部材の延びる長さをｗとしたとき、０．６≦ｗ≦１．４［ｍｍ］を満たしてもよい。電極部材の軸線方向の長さｗが０．６ｍｍより小さいと、中心電極の母材の外周面が、電極部材を含む中心電極全体としての稜角部分に近づき、その稜角部分における電界集中によって誘導された火花放電の起点が、より放電しやすい中心電極の母材側に移行して、中心電極の消耗を招き、温度センサの示す温度指示値にずれが生ずる虞がある。
【００１４】
一方、電極部材の軸線方向の長さｗが１．４ｍｍより大きいと、中心電極の先端部において、電極部材の占める体積の割合が中心電極に対して大きくなってしまう。すると、中心電極全体として熱引き性能が変化し、温度センサにより測定される中心電極の温度の値（温度指示値）と実際の中心電極の温度との間の誤差が大きくなる虞がある。
【００１５】
また、本発明に係る温度センサ付きスパークプラグにおいて、前記電極部材は、貴金属または貴金属を主成分とする合金からなり、貴金属として、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈのうち少なくとも１種以上を含有するとよい。電極部材の材料として貴金属または貴金属を主成分とする合金を用いれば、耐火花消耗性が高く、望ましい。そして、貴金属としては、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈなどが利用可能であり、それらのうち少なくとも１種以上を含有することが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る温度センサ付きスパークプラグにおいて、前記電極部材は、貴金属を、６５重量％以上１００重量％以下含有するとよい。電極部材の材料としてＰｔまたはＰｔからなる合金を用いた場合、そのＰｔの含有量を６５重量％〜１００重量％とすれば、電極部材自身の火花放電による消耗を抑制でき、ひいては中心電極の消耗を抑制することができ、望ましい。Ｐｔの含有量を６５重量％より少ない合金を電極部材の材料として用いると、電極部材が火花放電により消耗し、中心電極の消耗抑制に対し十分な効果を得られなくなる虞がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した温度センサ付きスパークプラグの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１，図２を参照し、温度センサ付きスパークプラグの一例として、中心電極２０の内部に、温度センサの一例としての熱電対７０を収容した温測プラグ１００の構造について説明する。図１は、温測プラグ１００の部分断面図である。図２は、中心電極２０の先端部２２付近の断面を示す斜視図である。なお、図１において、温測プラグ１００の軸線Ｏ方向を図面における上下方向とし、下側を温測プラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。また、図２では、紙面上側が温測プラグ１００の先端側となる。
【００１８】
図１に示す、温測プラグ１００は、外観的に一般的なスパークプラグと略同等の構成をなし、概略、自身の軸孔１２内に中心電極２０を保持する絶縁碍子１０が、主体金具５０の筒孔５５内にて保持された構造を有する。中心電極２０は、主体金具５０に接合された接地電極３０との間で火花放電間隙ＧＡＰを形成するが、その中心電極２０の内部に熱電対７０が収容されている。温測プラグ１００は、中心電極２０が燃焼室から受ける熱を熱電対７０で測定可能としたものである。
【００１９】
次に、中心電極２０について説明する。中心電極２０は、Ｎｉ合金から形成された棒状の電極を母材とする。中心電極２０は、絶縁碍子１０の軸孔１２内の先端側に保持されており、その先端部２２が絶縁碍子１０の先端から突出されている。また、図２に示すように、中心電極２０の内部には軸線Ｏ方向に沿う挿入孔２５が形成されており、その挿入孔２５は、先端部２２において底壁部２４によって閉じられている。すなわち中心電極２０は有底筒状をなし、その内部に、後述する熱電対７０が収容されている。
【００２０】
また、中心電極２０の先端部２２は、絶縁碍子１０の先端における軸孔１２の内周面との間にくすぶり時の自己清浄用の間隙を設けるため、若干縮径されている。この先端部２２には、Ｐｔ合金からなるリング状の電極部材８０が設けられている。なお、この電極部材８０の材料としては、少なくともＰｔ，Ｉｒ，Ｒｈのうちの少なくとも１種以上の貴金属を主成分とし、貴金属の含有量が６５〜１００重量％である合金を用いることが好ましい。電極部材８０は、中心電極２０の母材の先端面２１の外周縁２３を含み、先端部２２における母材の外周を周方向に取り囲む形態で設けられ、中心電極２０の母材と一体になっている。詳述すると、中心電極２０の先端部２２のうち、母材の先端面２１から電極部材８０の軸線Ｏ方向の長さ（後述する軸線Ｏ方向の長さｗ）分までの部位の外周が、電極部材８０の厚さ（後述する径方向の厚みｔ）分、さらに縮径されており、電極部材８０はその縮径部分に嵌められて、中心電極２０の母材と一体になっている。このように設けられる電極部材８０の外周面８６は、中心電極２０の先端部２２において母材の外周面２６に連続し、また、電極部材８０の先端面８１も、中心電極２０の母材の先端面２１に連続する形態となっている。つまり、電極部材８０の先端面８１の外周縁８３が、中心電極２０の先端部２２における稜角部分を形成している。
【００２１】
次に、図１に示すように、中心電極２０は、軸孔１２の内部に設けられたシール体４およびセラミック抵抗３を経由して、後方（図１における上方）の端子金具４０と電気的に接続されている。端子金具４０にはプラグキャップ（図示外）を介して高圧ケーブル（図示外）が接続され、火花放電のための高電圧が印加されるようになっている。
【００２２】
次に、熱電対７０について説明する。本実施の形態では温度センサの一例として、図２に示す、熱電対７０を、中心電極２０の挿入孔２５内に収容している。熱電対７０は、耐熱合金製のシース管７５内に異種の金属線（例えばクロメル−アルメル線）７２，７３を挿通しマグネシア等の絶縁粉末で固定したものであり、両金属線７２，７３の端部が中心電極２０の挿入孔２５を塞ぐ底壁部２４に接合されて、温度の測定を行う接点７１が形成されている。また、熱電対７０は、絶縁碍子１０の軸孔１２内を軸線Ｏに沿って後端側へ延び、シール体４、セラミック抵抗３および端子金具４０を貫通して温測プラグ１００の後端から外方に露出されている。
【００２３】
次いで、接地電極３０について説明する。図１に示す接地電極３０は、耐腐食性の高い金属から棒状に形成されたものであり、一例として、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル合金が用いられる。この接地電極３０は自身の長手方向の横断面が略長方形を有しており、基部３２が主体金具５０の先端面５７に溶接により接合されている。また、接地電極３０の先端部３１は中心電極２０の先端部２２に向かって屈曲され、両者間に火花放電間隙ＧＡＰが形成されている。
【００２４】
次に、主体金具５０について説明する。主体金具５０は、内燃機関のエンジンヘッド（図示外）に温測プラグ１００を固定するための円筒状の金具であり、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位を取り囲むようにして、絶縁碍子１０を筒孔５５に保持している。主体金具５０は低炭素鋼材より形成され、図示外のスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部５１と、エンジンヘッドのねじ孔（図示外）に螺合するねじ山が形成された取付部５２とを有する。また、主体金具５０の工具係合部５１と取付部５２との間には、鍔状のシール部５４が形成されている。そして、取付部５２とシール部５４との間には、温測プラグ１００をエンジンヘッドの取付孔（図示外）に取り付けた際の気密漏れ防止のため、板体を折り曲げ環状に形成したガスケット５が嵌挿されている。
【００２５】
主体金具５０の筒孔５５内で取付部５２の位置には内向きに突出する保持部５６が設けられ、環状の板パッキン８を介し、絶縁碍子１０の段部１５が保持されている。また、主体金具５０の工具係合部５１より後端側には薄肉の加締部５３が設けられている。そして、工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０の筒孔５５の内周と絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周との間に、円環状のリング部材６，７が介在されており、さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３の加締めにより、筒孔５５内で先端側に向け押圧された絶縁碍子１０が加締部５３と保持部５６との間に支持されて、軸孔１２内に中心電極２０等を保持した絶縁碍子１０と、主体金具５０とが一体となる。
【００２６】
このように、中心電極２０の母材の先端面２１の外周縁２３を含む先端部２２の外周を周方向に取り囲むリング状の電極部材８０を設けたことで、電界集中によって接地電極３０との間での火花放電の起点を誘導しやすい稜角部分が電極部材８０により構成されることとなり、中心電極２０の消耗が抑えられる。中心電極が消耗すると熱電対の接点付近における熱引きの状態が変化して測定される温度の値（温度指示値）が消耗前の値と異なってしまう虞があるが、本実施の形態の温測プラグ１００であれば、温測プラグ１００の長期の使用においてもこうした温度指示値への影響を効果的に低減することができる。もっとも、温測プラグ１００はスパークプラグや自動車の設計等において試験用に用いるプラグであり、試験対象のスパークプラグの中心電極には電極部材が設けられていない。本実施の形態では、Ｎｉ合金からなる中心電極２０とは熱伝導率の異なるＰｔ等の貴金属を用いた電極部材８０を先端部２２に設けたことにより熱電対７０の温度指示値に対して及ぶ影響を低減するため、電極部材８０や中心電極２０の大きさを以下のように規定している。
【００２７】
図２に示すように、中心電極２０の先端部２２における外径をｄとしたとき、本実施の形態では外径ｄの大きさをφ１．７〜φ３．０［ｍｍ］に規定している。中心電極２０の先端部２２には電極部材８０が設けられるが、電極部材８０自身の火花放電に伴う消耗を抑えるにはある程度の大きさを確保する必要があり、先端部２２の外径ｄがφ１．７ｍｍより小さいと、その先端部２２において中心電極２０の母材の占める体積に対し電極部材８０の占める体積の割合が大きくなってしまう。中心電極２０の母材と電極部材８０との熱伝導率の違いから、電極部材８０の占める体積の割合が増えると中心電極２０全体としての熱引き性能が変化し、熱電対７０により測定される中心電極２０の温度指示値と実際の中心電極２０の温度との間の誤差が大きくなる虞がある。
【００２８】
また、電極部材８０は、中心電極２０の母材の先端面２１の外周縁２３を含む先端部２２の外周に設けられているため、電極部材８０の先端面８１の外周縁８３において、先端面８１と外周面８６とがなす稜角が形成される。中心電極２０の母材は、Ｎｉ合金からなり、Ｐｔ合金からなる電極部材８０よりも電子を放出しやすいため、より低い電圧で放電を生じやすい。しかし、上記の稜角部分では電界集中を生じやすく、その稜角部分が中心電極２０の母材の先端面２１を一周して取り巻いている。このため、稜角部分を構成するのが電極部材８０であっても、その稜角部分に火花放電の起点（発生位置）が誘導され、接地電極３０と電極部材８０の外周縁８３との間で火花放電を生じやすくなるため、中心電極２０の消耗が抑えられる。
【００２９】
ここで、中心電極２０の先端部２２の外径ｄが大きくなると、母材の先端面２１の中央が、電極部材８０の先端面８１の外周縁８３から遠ざかり、上記稜角部分における電界集中による火花放電の起点の誘導が、中心電極２０の母材の先端面２１に対して及びにくくなる。具体的に、外径ｄがφ３．０ｍｍより大きくなると、接地電極３０と中心電極２０の母材の先端面２１との間で火花放電が発生して中心電極２０が消耗し、熱電対７０の示す温度指示値にずれが生ずる虞がある。
【００３０】
次に、中心電極２０の底壁部２４について、軸線Ｏ方向におけるその厚みをｈとしたとき、本実施の形態では、厚みｈの大きさを０．５ｍｍ〜１．５ｍｍに規定している。中心電極２０の底壁部２４の厚みｈが１．５ｍｍより大きい場合、中心電極２０は先端部２２においてもともと十分な体積を有するため、火花放電によって中心電極２０が消耗しても、先端部２２における熱引き性能に与える影響が小さく、熱電対７０の示す温度指示値への影響も小さい。このため、底壁部の厚みｈが１．５ｍｍより大きい中心電極を有する温測プラグについては本発明の対象外としている。
【００３１】
また、中心電極２０の底壁部２４の厚みｈが０．５ｍｍより小さい場合、その底壁部２４において中心電極２０は十分な体積を有することができない。すると、上記同様、先端部２２において中心電極２０の占める体積に対し電極部材８０の占める体積の割合が大きくなってしまい、中心電極２０全体としての熱引き性能が変化し、熱電対７０の示す温度指示値と実際の中心電極２０の温度との間の誤差が大きくなる虞がある。
【００３２】
次に、中心電極２０の母材の先端面２１側において、電極部材８０の径方向の厚みをｔとしたとき、厚みｔの大きさを０．２ｍｍ〜０．５ｍｍに規定している。電極部材８０の厚みｔが０．２ｍｍより小さいと、電極部材８０自身が火花放電により消耗し、中心電極２０の消耗抑制に対し十分な効果を得られなくなる虞がある。また、上記したように、Ｐｔ合金からなる電極部材８０よりもＮｉ合金からなる中心電極２０の方が放電を生じやすい（電子を放出しやすい）。このため、電極部材８０の厚みｔが小さくなって中心電極２０の母材の先端面２１の外周縁２３が稜角部分（電極部材８０の外周縁８３）に近づくと、稜角部分における電界集中によって誘導された火花放電の起点が、より放電しやすい中心電極２０の母材側に移行して、中心電極２０の消耗を招き、熱電対７０の示す温度指示値にずれが生ずる虞がある。
【００３３】
一方、電極部材８０の厚みｔが０．５ｍｍより大きいと、先端部２２において中心電極２０の占める体積に対し電極部材８０の占める体積の割合が大きくなり、上記同様、中心電極２０全体としての熱引き性能が変化し、熱電対７０により測定される中心電極２０の温度指示値と実際の中心電極２０の温度との間の誤差が大きくなる虞がある。
【００３４】
次に、電極部材８０が軸線Ｏ方向に延びる長さをｗとしたとき、長さｗの大きさを０．６ｍｍ〜１．４ｍｍに規定している。電極部材８０の長さｗが１．４ｍｍより大きいと、先端部２２において中心電極２０の占める体積に対し電極部材８０の占める体積の割合が大きくなり、上記同様、中心電極２０全体としての熱引き性能が変化し、熱電対７０により測定される中心電極２０の温度指示値と実際の中心電極２０の温度との間の誤差が大きくなる虞がある。
【００３５】
一方、電極部材８０の長さｗが０．６ｍｍより小さいと、電極部材８０の先端面８１と中心電極２０の母材の外周面２６との間の距離が近くなる。上記したように、Ｐｔ合金からなる電極部材８０よりもＮｉ合金からなる中心電極２０の方が放電を生じやすい（電子を放出しやすい）。このため、電極部材８０の長さｗが小さくなって中心電極２０の母材の外周面２６が稜角部分（電極部材８０の外周縁８３）に近づくと、稜角部分における電界集中によって誘導された火花放電の起点が、より放電しやすい中心電極２０の母材側に移行して、中心電極２０の消耗を招く虞がある。
【００３６】
また、電極部材８０の材料について、本実施の形態では、貴金属としてＰｔ，Ｉｒ，Ｒｈのうちの少なくとも１種以上を含有し、その貴金属の含有量が６５重量％〜１００重量％であることを規定している。電極部材８０における貴金属の含有量が少ないと、電極部材８０の耐火花消耗性が低下し、火花放電による電極部材８０自身の消耗を招くため、中心電極２０の消耗抑制に対し十分な効果を得られなくなる虞がある。後述する実施例５によれば、電極部材８０を貴金属もしくは貴金属の含有量が６５重量％以上の合金から形成すれば、火花放電による電極部材８０自身の消耗を抑制でき、ひいては中心電極２０の消耗を抑制できることが確認できた。
【００３７】
なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、図３に示すように、本実施の形態と同様の中心電極２０の先端部２２において、電極部材１８０の先端面１８１を中心電極２０の母材の先端面２１よりも先端側に設けつつ径方向内向きに延ばし、電極部材１８０の外周縁１８３が中心電極２０の母材の外周縁２３を覆う形態としてもよい。また、電極部材８０は、中心電極２０の先端部２２において母材の外周を周方向に取り囲む形態で周方向に一周させて設けたが、周方向に一周していなくともよい。
【００３８】
また、温度センサの一例として熱電対７０を挙げたが、エンジンの稼働時に１０００℃以上の高温となる中心電極２０の温度を測定可能、且つ、中心電極２０の内部に収容可能な大きさ条件を満たす温度センサであれば利用可能である。
【００３９】
［実施例１］
次に、上記した各種規定を設けたことによる効果を確認するため評価試験を行った。まず、中心電極２０の先端部２２に設けた電極部材８０の径方向の厚みｔを０．２ｍｍ〜０．５ｍｍに規定したことによる効果を確認するため、評価試験を行った。
【００４０】
この評価試験では、外径ｄがφ１．７ｍｍで底壁部の厚みｈを０．５ｍｍとした中心電極を複数本用意した。また、Ｐｔ（１００重量％）を用い、外径をφ１．７ｍｍ、軸線Ｏ方向の長さｗを１．０ｍｍ、径方向の厚みｔを０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲で０．１ｍｍごとに異ならせて作製した７種類のリング状の電極部材を用意した。そして各電極部材にあわせて中心電極の先端部を加工した上で両者を接合するとともに、中心電極内に熱電対を組み込んで、温測プラグのサンプルを作製した。さらに比較用に、中心電極に電極部材を設けなかった（すなわち電極部材の径方向の厚みｔを０ｍｍとした）温測プラグの基準サンプルを用意した。
【００４１】
まず、比較用の基準サンプルを、排気量２０００ｃｃの直列６気筒ＤＯＨＣ直噴型エンジンに組み付けた。そしてエンジンを始動させ、アクセルをフルスロットル（６０００ｒｐｍ）にし、回転数が安定したところで基準サンプルの温度を測定し、測定結果を基準温度として記録した。次に、各サンプルについても同様に、それぞれ上記のエンジンに組み付け、アクセルをフルスロットル（６０００ｒｐｍ）にし、回転数が安定したところで温度を測定し、各サンプルごとに第１測定温度として記録した。そして、第１測定温度と基準温度との差分を温度ずれΔθ１として各サンプルごとに求め、厚みｔとの関係がわかるように、図４にグラフ化した。
【００４２】
さらに、エンジンの駆動を１００時間継続し、各サンプルの１００時間使用後の温度を測定し、各サンプルごとに第２測定温度として記録した。試験後に、第１測定温度と第２測定温度との差分を温度ずれΔθ２として各サンプルごとに求め、上記同様、厚みｔとの関係がわかるように、図５にグラフ化した。
【００４３】
図４に示すように、電極部材の径方向の厚みｔが大きくなるにつれて、温度ずれΔθ１が大きくなっていくことがわかる。つまり、中心電極自身よりも熱伝導率の小さな電極部材が中心電極の先端部にて占める体積の割合が大きくなるにつれて、その先端部における熱引き性能が変化し、熱電対により測定される中心電極の温度（第１測定温度）と実際の中心電極の温度（基準温度）との間の誤差、すなわち温度ずれΔθ１が大きくなることが確認できる。温度ずれΔθ１の許容値を５℃に設定した場合（エンジンの稼働時に１０００℃以上の高温となるスパークプラグの中心電極において測定される温度のずれとして０．５％以内の誤差を目標として設定した場合）、許容値を満たすには、図４のグラフから、電極部材の径方向の厚みｔを０．５ｍｍ以下とすればよいことがわかった。
【００４４】
また、図５に示すように、電極部材の厚みｔが小さくなるにつれて、温度ずれΔθ２が大きくなっていくことがわかる。電極部材の厚みｔが小さくなって中心電極の母材の先端面の外周縁が電極部材の外周縁（すなわち接地電極との間で火花放電を生じやすい稜角部分）に近づくにつれ、接地電極と中心電極の母材との間で火花放電が発生しやすくなり、中心電極が消耗するため温度上昇を招き、１００時間の使用前後における温度変動（第１測定温度と第２測定温度との差分）、すなわち温度ずれΔθ２が大きくなることが確認できる。上記同様に温度測定誤差を０．５％以内とするために設定した温度ずれΔθ２の許容値（５℃以内）を満たすには、図５のグラフから、電極部材の径方向の厚みｔを０．２ｍｍ以上とすればよいことがわかった。
【００４５】
［実施例２］
次に、中心電極２０の先端部２２に設けた電極部材８０の軸線Ｏ方向の長さｗを０．６ｍｍ〜１．４ｍｍに規定したことによる効果を確認するため、評価試験を行った。この評価試験でも、外径ｄがφ１．７ｍｍで底壁部の厚みｈを０．５ｍｍとした中心電極を複数本用意した。また、Ｐｔ（１００重量％）を用い、外径をφ１．７ｍｍ、径方向の厚みｔを０．５ｍｍ、軸線Ｏ方向の長さｗを０．２ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲で０．２ｍｍごとに異ならせて作製した１０種類のリング状の電極部材を用意した。そして、各電極部材にあわせて中心電極の先端部を加工した上で両者を接合するとともに、中心電極内に熱電対を組み込んで、温測プラグのサンプルを作製した。さらに比較用に、中心電極に電極部材を設けなかった（すなわち電極部材の軸線Ｏ方向の長さｗを０ｍｍとした）温測プラグの基準サンプルを用意した。そして、各サンプルに対し、実施例１と同様の評価試験（同一のエンジン条件による）を行い、温度ずれΔθ１を求めた。電極部材の軸線Ｏ方向の長さｗと温度ずれΔθ１との関係をグラフ化したものを図６に示す。
【００４６】
さらに、Ｐｔ（１００重量％）を用い、外径をφ１．７ｍｍ、径方向の厚みｔを０．２ｍｍ、軸線Ｏ方向の長さｗを０．２ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲で０．２ｍｍごとに異ならせて作製した１０種類のリング状の電極部材を用意した。そして、各電極部材にあわせて上記同様に作製した中心電極の先端部を加工した上で両者を接合するとともに、中心電極内に熱電対を組み込んで、温測プラグのサンプルを作製した。次いで各サンプルに対し、実施例１と同様の１００時間の耐久試験を行い、各サンプルの１００時間使用後の温度を測定して温度ずれΔθ２を求めた。電極部材の軸線Ｏ方向の長さｗと温度ずれΔθ２との関係をグラフ化したものを図７に示す。
【００４７】
図６に示すように、電極部材の長さｗが大きくなるにつれて、温度ずれΔθ１が大きくなっていくことがわかる。中心電極自身よりも熱伝導率の小さな電極部材が中心電極の先端部にて占める体積の割合が大きくなるにつれて、その先端部における熱引き性能が変化することによる。上記同様に温度測定誤差を０．５％以内とするために設定した温度ずれΔθ１の許容値（５℃以内）を満たすには、図６のグラフから、電極部材の軸線Ｏ方向の長さｗを１．４ｍｍ以下とすればよいことがわかった。
【００４８】
また、図７に示すように、電極部材の長さｗが小さくなるにつれて、温度ずれΔθ２が大きくなっていくことがわかる。電極部材の長さｗが小さくなって中心電極の母材の外周面が電極部材の外周縁（すなわち接地電極との間で火花放電を生じやすい稜角部分）に近づくにつれ、接地電極との間の火花放電が稜角部分を飛び越して中心電極の母材の外周面との間で生じ、中心電極の消耗を招くことによる。上記のように温度測定誤差を０．５％以内とするために設定した温度ずれΔθ２の許容値（５℃以内）を満たすには、図７のグラフから、電極部材の軸線Ｏ方向の長さｗを０．６ｍｍ以上とすればよいことがわかった。
【００４９】
［実施例３］
次に、中心電極２０の先端部２２の外径ｄをφ１．７〜φ３．０［ｍｍ］に規定したことによる効果を確認するため、評価試験を行った。この評価試験では、外径ｄをφ１．６，φ１．７，φ３．０，φ３．１［ｍｍ］、底壁部の厚みｈを０．５ｍｍとした４種類の中心電極を用意した。また、Ｐｔ（１００重量％）を用い、外径をφ１．６，φ１．７，φ３．０，φ３．１［ｍｍ］、径方向の厚みｔを０．５ｍｍ、軸線Ｏ方向の長さｗを１．４ｍｍに形成した４種類のリング状の電極部材を用意した。そして、各電極部材にあわせて中心電極の先端部を加工した上で両者を接合するとともに、中心電極内に熱電対を組み込んで、温測プラグのサンプルを作製した。また、温度ずれΔθ１を求める上での基準用として、電極部材を接合しない基準サンプルも用意した。そして、各サンプルに対し、実施例１と同様の評価試験（同一のエンジン条件による）を行い、温度ずれΔθ１およびΔθ２を求めた。この評価試験の結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2010049856.tif 000003
【００５１】
表１に示すように、中心電極の先端部の外径ｄが小さくなるほど、温度ずれΔθ１が大きくなっていくことがわかる。中心電極自身よりも熱伝導率の小さな電極部材が中心電極の先端部にて占める体積の割合が大きくなるにつれて、その先端部における熱引き性能が変化することによる。上記同様に温度測定誤差を０．５％以内とするために設定した温度ずれΔθ１の許容値（５℃以内）を満たすには、表１から、中心電極の先端部の外径ｄをφ１．７ｍｍ以上とすればよいことがわかった。なお、中心電極の先端部の外径ｄがφ３．１ｍｍのサンプルでは、中心電極の母材の先端面の中央が外周縁から離れ、外周縁をなす稜角部分による電界集中の影響が及びにくくなり、接地電極と中心電極の母材の先端面との間で火花放電が発生してしまったため、無効とした。
【００５２】
そして、温度ずれΔθ１が許容値を満たした、中心電極の先端部の外径ｄがφ１．７，φ３．０［ｍｍ］の２つのサンプルについて温度ずれΔθ２を求めたところ、表１に示すように、それぞれ１．６，１．２［℃］となった。いずれも上記のように温度測定誤差を０．５％以内とするために設定した温度ずれΔθ２の許容値（５℃以内）を満たしており、このことから中心電極の先端部の外径ｄは、φ１．７〜φ３．０［ｍｍ］とすればよいことがわかった。なお、表１では、中心電極の先端部の外径ｄが大きいほど、先端部における中心電極の体積の占める割合が大きくなるため、体積に対する火花放電による消耗の度合いは小さくなることがわかる。
【００５３】
［実施例４］
次に、中心電極２０の底壁部２４の厚みｈを０．５ｍｍ〜１．５ｍｍに規定したことによる効果を確認するため、評価試験を行った。この評価試験では、外径ｄをφ１．７ｍｍ、底壁部の厚みｈを０．４，０．５，１．５［ｍｍ］とした３種類の中心電極を用意した。また、Ｐｔ（１００重量％）を用い、外径をφ１．７ｍｍ、径方向の厚みｔを０．５ｍｍ、軸線Ｏ方向の長さｗを１．４ｍｍに形成したリング状の電極部材を用意した。そして、各電極部材にあわせて各中心電極の先端部を加工した上で両者を接合するとともに、中心電極内に熱電対を組み込んで、温測プラグのサンプルを作製した。また、温度ずれΔθ１を求める上での基準用として、電極部材を接合しない基準サンプルも用意した。そして、各サンプルに対し、実施例１と同様の評価試験（同一のエンジン条件による）を行い、温度ずれΔθ１およびΔθ２を求めた。この評価試験の結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
2010049856.tif 000004
【００５５】
表２に示すように、中心電極の底壁部の厚みｈが小さくなるほど、温度ずれΔθ１が大きくなっていくことがわかる。中心電極自身よりも熱伝導率の小さな電極部材が中心電極の先端部にて占める体積の割合が大きくなるにつれて、その先端部における熱引き性能が変化することによる。上記同様に温度測定誤差を０．５％以内とするために設定した温度ずれΔθ１の許容値（５℃以内）を満たすには、表２から、中心電極の底壁部の厚みｈを０．５ｍｍ以上とすればよいことがわかった。
【００５６】
そして、温度ずれΔθ１が許容値を満たした、中心電極の底壁部の厚みｈが０．５ｍｍ，１．５ｍｍの２つのサンプルについて温度ずれΔθ２を求めたところ、表２に示すように、それぞれ１．６，１．３［℃］となった。いずれも上記のように温度測定誤差を０．５％以内とするために設定した温度ずれΔθ２の許容値（５℃以内）を満たしており、このことから、中心電極の底壁部の厚みｈは、０．５ｍｍ以上とすればよいことがわかった。
【００５７】
なお、中心電極の底壁部の厚みｈが大きいほど、先端部における中心電極の体積の占める割合が大きくなるため、体積に対する火花放電による消耗の度合いは小さくなる。表２には示さないが、底壁部の厚みｈが１．５ｍｍより大きいと、中心電極はもともと先端部において十分な体積を有するため、火花放電により電極が消耗しても、先端部における熱引き性能に与える影響が小さい。このため、先端部に電極部材を設けない中心電極であっても、上記したエンジン駆動を１００時間行う評価試験の前後における温度ずれΔθ２はほとんどみられないことが確認されている。本発明にかかる効果を奏するには、中心電極の底壁部の厚みｈが１．５ｍｍ以下（すなわち０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ）であることが望ましい。
【００５８】
［実施例５］
次に、電極部材８０の材料に貴金属を用い、その含有量を６５重量％〜１００重量％としたことの効果を確認するため、評価試験を行った。この評価試験では、外径ｄをφ１．７ｍｍ、底壁部の厚みｈを０．５ｍｍとした中心電極を用意した。また、電極部材の材料として、Ｐｔと中心電極の材料（Ｎｉ）との合金で、Ｐｔの含有量を５０重量％〜１００重量％の間で１０重量％ずつ異ならせた６種類の材料（ただし、Ｐｔの含有量が１００重量％のものはＮｉが含まれていない）を用意した。各材料から、外径をφ１．７ｍｍ、径方向の厚みｔを０．５ｍｍ、軸線Ｏ方向の長さｗを１．４ｍｍに形成したリング状の電極部材をそれぞれ作製した。そして、電極部材にあわせて中心電極の先端部を加工した上で両者を接合するとともに、中心電極内に熱電対を組み込んで、温測プラグのサンプルを作製した。また、温度ずれΔθ１を求める上での基準用として、電極部材を接合しない基準サンプルも用意した。
【００５９】
そして、各サンプルに対し、実施例１と同様の評価試験（同一のエンジン条件による）を行い、温度ずれΔθ１およびΔθ２を求めた。電極部材のＰｔ含有量と温度ずれΔθ１との関係をグラフ化したものを図８に、Ｐｔ含有量と温度ずれΔθ２との関係をグラフ化したものを図９に示す。
【００６０】
図８に示すように、電極部材のＰｔ含有量が増えるほど、温度ずれΔθ１が大きくなっていくことがわかる。中心電極自身よりも熱伝導率の小さな電極部材が中心電極の先端部にて占める体積の割合が大きくなるにつれて、その先端部における熱引き性能が変化することによる。もっとも、電極部材が実施例１〜実施例４の規定を満たすため、Ｐｔから形成した電極部材（Ｐｔ含有量１００重量％）であっても、上記の温度測定誤差を０．５％以内とするために設定した温度ずれΔθ１の許容値（５℃以内）を満たす。
【００６１】
次いで、図９に示すように、電極部材のＰｔ含有量が少なくなるにつれて、温度ずれΔθ２は、大きくなっていくことがわかる。電極部材における貴金属の含有量が少なくなるほど、電極部材自身が火花放電により消耗しやすくなり、中心電極の消耗抑制に対し十分な効果を得られなくなることによる。上記のように温度測定誤差を０．５％以内とするために設定した温度ずれΔθ２の許容値（５℃以内）を満たすには、図９のグラフから、電極部材のＰｔ含有量を６５重量％以上とするとよいことがわかった。より詳細には、Ｐｔ含有量が６０重量％のとき、温度ずれΔθ２は５．３℃であり、Ｐｔ含有量が７０重量％のとき、温度ずれΔθ２が４．４℃であったことから、Ｐｔ含有量が６３．４重量％以上であれば望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】温測プラグ１００の部分断面図である。
【図２】中心電極２０の先端部２２付近の断面を示す斜視図である。
【図３】変形例としての電極部材１８０を説明するための中心電極２０の先端部２２付近の断面を示す斜視図である。
【図４】電極部材の径方向の厚みｔと温度ずれΔθ１との関係を示すグラフである。
【図５】電極部材の径方向の厚みｔと温度ずれΔθ２との関係を示すグラフである。
【図６】電極部材の軸線方向の長さｗと温度ずれΔθ１との関係を示すグラフである。
【図７】電極部材の軸線方向の長さｗと温度ずれΔθ２との関係を示すグラフである。
【図８】電極部材のＰｔ含有量と温度ずれΔθ１との関係を示すグラフである。
【図９】電極部材のＰｔ含有量と温度ずれΔθ２との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１０    絶縁碍子
１２    軸孔
２０    中心電極
２１    先端面
２２    先端部
２３    外周縁
２４    底壁部
２５    挿入孔
３０    接地電極
３１    先端部
３２    基部
５０    主体金具
７０    熱電対
７１    接点
８０    電極部材
１００    温測プラグ
【図１】
2010049856.tif 000005
【図２】
2010049856.tif 000006
【図３】
2010049856.tif 000007
【図４】
2010049856.tif 000008
【図５】
2010049856.tif 000009
【図６】
2010049856.tif 000010
【図７】
2010049856.tif 000011
【図８】
2010049856.tif 000012
【図９】
2010049856.tif 000013