(57)【要約】【課題】中心電極等の折損をより確実に防止し、貴金属チップを設けることによる着火性や耐久性の向上効果を十分に発揮させる。【解決手段】スパークプラグ１は、絶縁碍子２、中心電極５、主体金具３、及び、接地電極２７を備える。中心電極５の先端部には、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて先細り形状をなす肩部５１が形成されるとともに、当該先端部には、接地電極２７との間で火花放電間隙３３を形成する貴金属チップ３１が溶融部３５により接合される。貴金属チップ３１の外側面において、軸線ＣＬ１に沿った貴金属チップ３１の先端面と溶融部３５との間の最短距離が０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であり、溶融部３５のうち最も先端側の部位における外径が、最も基端側の部位における外径よりも小さくされる。直線Ｌ１及び直線Ｌ２のなす角のうち鋭角の角度をθ１としたとき、θ１≦７２°を満たす。【選択図】      図３
2011171102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
前記中心電極の先端部に接合され、前記接地電極との間で間隙を形成する貴金属チップとを備え、
前記中心電極の先端部には、前記軸線方向先端側に向けて先細り形状をなす肩部が形成されるとともに、
前記貴金属チップは、レーザー溶接にて自身と前記中心電極とが溶け込みあった溶融部が自身の基端側の少なくとも一部に形成されることにより前記中心電極に接合され、
前記貴金属チップの外側面において、前記軸線に沿った前記貴金属チップの先端面と前記溶融部との間の最短距離が０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であるスパークプラグであって、
前記溶融部のうち最も先端側の部位における外径が、最も基端側の部位における外径よりも小さく、
下記の直線Ｌ１及び直線Ｌ２のなす角のうち鋭角の角度をθ１としたとき、
θ１≦７２°
を満たすことを特徴するスパークプラグ。
直線Ｌ１：前記軸線を含む断面において、前記軸線を挟んで位置する前記肩部の両外形線のうち一方の外形線を、前記軸線方向先端側に向けて延長してなる直線
直線Ｌ２：前記軸線を含む断面において、前記軸線を挟んで位置する前記肩部の両外形線のうち他方の外形線を、前記軸線方向先端側に向けて延長してなる直線
【請求項２】
下記の直線Ｌ３及び直線Ｌ４のなす角のうち鋭角の角度をθ２としたとき、
前記軸線を含み、かつ、前記角度θ２が最大となる断面において、
θ１＞θ２、及び、（θ１−θ２）≦５０°
を満たすことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
直線Ｌ３：前記軸線を含む断面において、前記溶融部のうち外表面に露出する部位の外形線のうち前記軸線を挟んで一方側に位置する外形線の両端を通る直線
直線Ｌ４：前記軸線を含む断面において、前記溶融部のうち外表面に露出する部位の外形線のうち前記軸線を挟んで他方側に位置する外形線の両端を通る直線
【請求項３】
前記軸線を含む断面において、
前記肩部の外形線が直線状をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記中心電極は、外層と、当該外層の内部に設けられ、当該外層よりも熱伝導性が高い内層とを備え、
前記内層から前記貴金属チップの基端面までの距離または前記内層から前記溶融部までの距離のうち短いほうの距離が２ｍｍ以下であり、
前記軸線を含む断面において、前記直線Ｌ１及び直線Ｌ２の交点を通り、前記内層の外形線に接する２本の直線のなす角のうち鋭角の角度をθ３としたとき、
（θ１×１／３）≦θ３
を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
θ３≦（θ１×３／４）
を満たすことを特徴とする請求項４に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記接地電極は、その先端面が前記貴金属チップの外側面と対向するように配置されており、
前記間隙において、前記軸線と直交する方向にほぼ沿って火花放電が行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
前記貴金属チップは円柱状をなすとともに、その先端面の外径が０．７ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項８】
前記貴金属チップは円柱状をなすとともに、その先端面の外径が０．５ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項９】
前記貴金属チップは、イリジウム或いは白金を主成分とする合金により形成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関等の燃焼装置に使用されるスパークプラグは、例えば、軸線方向に延びる中心電極と、当該中心電極の外周に設けられる絶縁体と、当該絶縁体の外側に組付けられる円筒状の主体金具と、当該主体金具の先端部から延び、中心電極側へと屈曲された接地電極とを備える。また、着火性や耐消耗性の向上を図るべく、中心電極の先端部に貴金属合金からなる貴金属チップを接合する技術が提案されている。
【０００３】
さらに近年では、前記貴金属チップを軸方向に沿ってより長くすることが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。これは、例えば、次の理由による。
【０００４】
すなわち、貴金属チップの先端側側面に対して接地電極の先端面が対向し、両者の間に形成された火花放電間隙にて軸線と直交する方向にほぼ沿って火花放電が行われるタイプ（いわゆる、横放電タイプ）のスパークプラグにおいては、中心電極及び貴金属チップを接合する溶融部と接地電極とが接近していると、両者の間で異常な火花放電が生じてしまい、耐久性が低下してしまうおそれがある。この点、貴金属チップをより長くすれば、前記溶融部と接地電極との間の軸線方向に沿った距離を十分に確保することができ、異常な火花放電の発生ひいては耐久性の低下をより確実に防止することができる。
【０００５】
また、貴金属チップの先端面に対して接地電極の先端部が対向し、両者の間に形成された火花放電間隙にて軸線方向にほぼ沿った方向で火花放電が行われるタイプ（いわゆる、平行電極タイプ）のスパークプラグにおいては、貴金属チップをより長くすることで、発火位置を燃焼室の中心により近い場所へと突き出させることができ、着火性の向上を図ることができる。すなわち、耐久性や着火性の向上を図るという観点から、種々のタイプのスパークプラグにおいて、貴金属チップを軸方向に沿ってより長くすることが行われ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５８３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、貴金属チップを長くすると、内燃機関等の動作に伴う振動により、中心電極のうち貴金属チップの基端部近傍に位置する部位や、中心電極と溶融部との境界部分に対してより大きな応力が加わることとなってしまう。そのため、中心電極や前記境界部分等において折損が生じてしまい、貴金属チップを設けることによる上述の作用効果が十分に発揮されないおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的長尺の貴金属チップを備えるスパークプラグにおいて、中心電極等の折損をより確実に防止することができ、ひいては貴金属チップを設けることによる着火性や耐久性等の向上効果を十分に発揮させることができるスパークプラグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。
【００１０】
構成１．本構成のスパークプラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
前記中心電極の先端部に接合され、前記接地電極との間で間隙を形成する貴金属チップとを備え、
前記中心電極の先端部には、前記軸線方向先端側に向けて先細り形状をなす肩部が形成されるとともに、
前記貴金属チップは、レーザー溶接にて自身と前記中心電極とが溶け込みあった溶融部が自身の基端側の少なくとも一部に形成されることにより前記中心電極に接合され、
前記貴金属チップの外側面において、前記軸線に沿った前記貴金属チップの先端面と前記溶融部との間の最短距離が０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であるスパークプラグであって、
前記溶融部のうち最も先端側の部位における外径が、最も基端側の部位における外径よりも小さく、
下記の直線Ｌ１及び直線Ｌ２のなす角のうち鋭角の角度をθ１としたとき、
θ１≦７２°
を満たすことを特徴する。
【００１１】
直線Ｌ１：前記軸線を含む断面において、前記軸線を挟んで位置する前記肩部の両外形線のうち一方の外形線を、前記軸線方向先端側に向けて延長してなる直線
直線Ｌ２：前記軸線を含む断面において、前記軸線を挟んで位置する前記肩部の両外形線のうち他方の外形線を、前記軸線方向先端側に向けて延長してなる直線
尚、軸線を含む断面において、肩部の外形線が湾曲していてもよいし、肩部の外形線が屈曲していてもよい。肩部の外形線が湾曲している場合、前記直線Ｌ１，Ｌ２は、前記外形線の両端を結んでなる線分を軸線方向先端側に向けて延長してなる直線を意味する。また、肩部の外形線が屈曲している場合、前記直線Ｌ１，Ｌ２は、肩部の外形線のうち屈曲部分よりも先端側に位置する線分を軸線方向先端側に向けて延長してなる直線をいう。
【００１２】
上記構成１によれば、貴金属チップは、外側面において、その先端面と溶融部との間の軸線に沿った最短距離が０．８ｍｍ以上となるように比較的長尺に構成されている。従って、耐久性や着火性の向上を図ることができる。
【００１３】
一方で、貴金属チップを比較的長くすると、上述の通り、中心電極等における折損が懸念されるが、上記構成１によれば、前記直線Ｌ１及び直線Ｌ２のなす角のうち鋭角の角度θ１が７２°以下と比較的小さなものとされている。すなわち、断面積が比較的大きく変化する部位において応力の集中が生じるところ、折損が特に懸念される中心電極の肩部において軸線に沿った断面積の変化割合が比較的小さくなるように構成されている。従って、振動に伴う応力が肩部に集中してしまうことを効果的に抑制でき、肩部における折損をより確実に防止することができる。
【００１４】
また、肩部の先端側に形成される溶融部については、最も先端側の部位における外径が、最も基端側の部位における外径よりも小さくなるように（すなわち、外周部分が先細り形状をなすように）構成されている。従って、肩部と溶融部との境界部分が急峻な屈曲形状（断面積が急激に変化してしまう形状）となってしまうことを防止することができ、振動に伴う応力が、前記境界部分やその近傍に対して集中してしまうことをより確実に防止できる。その結果、前記境界部分及びその近傍における折損をより確実に抑制できる。
【００１５】
以上、本構成１によれば、肩部や前記境界部分等における耐折損性を向上させることができ、ひいては貴金属チップを設けることによる耐久性や着火性の向上効果をより確実に、かつ、より長期間に亘って発揮させることができる。
【００１６】
尚、前記貴金属チップについて、その先端面と溶融部との間の軸線に沿った最短距離を１．２ｍｍよりも大きくすると、肩部等に加わる応力が極端に増大してしまうとともに、貴金属チップの熱引きが悪化してしまう。従って、肩部等における折損や貴金属チップにおける耐消耗性の低下を防止すべく、前記最短距離を１．２ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００１７】
また、耐折損性の更なる向上を図るという点からは、角度θ１をより小さくすることが好ましい。但し、角度θ１を小さくすると、肩部の軸方向長さがより増大するため、絶縁体の先端に対して貴金属チップが過度に先端側に突き出して配置されてしまうこととなり、結果として、耐熱性等が低下してしまうおそれがある。一方で、絶縁体の先端に対する貴金属チップの突き出し量を抑制すると、肩部の基端側外周部分と絶縁体の軸孔との間に大きな環状空間が形成されることとなってしまい、絶縁体の耐熱性が低下してしまうおそれがある。従って、角度θ１を比較的小さくした場合において、肩部の軸方向長さが過度に増大しないように、肩部後端の外径を比較的小さなもの（例えば、２．６ｍｍ以下や２．１ｍｍ以下）とすることが好ましい。
【００１８】
構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、下記の直線Ｌ３及び直線Ｌ４のなす角のうち鋭角の角度をθ２としたとき、
前記軸線を含み、かつ、前記角度θ２が最大となる断面において、
θ１＞θ２、及び、（θ１−θ２）≦５０°
を満たすことを特徴とする。
【００１９】
直線Ｌ３：前記軸線を含む断面において、前記溶融部のうち外表面に露出する部位の外形線のうち前記軸線を挟んで一方側に位置する外形線の両端を通る直線
直線Ｌ４：前記軸線を含む断面において、前記溶融部のうち外表面に露出する部位の外形線のうち前記軸線を挟んで他方側に位置する外形線の両端を通る直線
上記構成２によれば、前記直線Ｌ３と直線Ｌ４とのなす角度θ２について、θ１−θ２≦５０°を満たすように構成されている。従って、肩部から溶融部にかけた部位において、軸線方向に沿った断面積の変化割合を一層小さくすることができ、ひいては肩部や溶融部に対する応力の集中をより一層確実に防止することができる。その結果、耐折損性の更なる向上を図ることができる。
【００２０】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記軸線を含む断面において、
前記肩部の外形線が直線状をなすことを特徴とする。
【００２１】
尚、「直線状」とあるのは、肩部の外形線が屈曲していなかったり（角が形成されていなかったり）、過度に湾曲していないことを意味し、肩部の外形線が厳密に直線となっていることを意味するのではない。
【００２２】
上記構成３によれば、肩部の外形線が直線状をなしているため、肩部における応力の集中を一層確実に防止することができる。その結果、耐折損性を一層向上させることができる。
【００２３】
構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記中心電極は、外層と、当該外層の内部に設けられ、当該外層よりも熱伝導性が高い内層とを備え、
前記内層から前記貴金属チップの基端面までの距離または前記内層から前記溶融部までの距離のうち短いほうの距離が２ｍｍ以下であり、
前記軸線を含む断面において、前記直線Ｌ１及び直線Ｌ２の交点を通り、前記内層の外形線に接する２本の直線のなす角のうち鋭角の角度をθ３としたとき、
（θ１×１／３）≦θ３
を満たすことを特徴とする。
【００２４】
貴金属チップの熱は、貴金属チップから直接又は溶融部を介して中心電極側へと引かれるところ、上記構成４によれば、中心電極の内部に設けられた熱伝導性に優れる内層から貴金属チップの基端面までの距離、又は、前記内層から溶融部までの距離の少なくとも一方が２ｍｍ以下とされている（すなわち、貴金属チップや溶融部に対して内層が比較的接近した位置に配置されている）。加えて、θ１×１／３≦θ３を満たすように、つまり、内層先端部が、角度θ１の変化に伴う中心電極先端部の太さに対応した十分なボリュームを有するように構成されている。このため、内層により貴金属チップの熱を効率よく引くことができ、貴金属チップの耐消耗性を一層向上させることができる。
【００２５】
構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成４において、θ３≦（θ１×３／４）
を満たすことを特徴とする。
【００２６】
上記構成４のように、θ３を比較的大きくすることで貴金属チップにおける耐消耗性の向上を図ることができる。ところが、θ３を過度に大きくしてしまうと、軸線と直交する断面において、中心電極先端部における内層の占める割合が過度に大きくなってしまい、一方で、外層が過度に薄肉となってしまう。その結果、内層の熱膨張量が増大してしまうとともに、外層の強度が不十分なものとなってしまい、ひいては冷熱サイクルの繰り返しにより中心電極の表面に亀裂が生じてしまうおそれがある。
【００２７】
この点、上記構成５によれば、θ３≦（θ１×３／４）を満たすように構成されているため、角度θ１の変化に伴う中心電極先端部の太さに対応した、適切なボリュームの内層と適切な厚さの外層とが設定されることとなる。その結果、内層の熱膨張に対して外層が十分な強度を有することとなり、中心電極における亀裂の発生をより確実に防止することができる。
【００２８】
構成６．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記接地電極は、その先端面が前記貴金属チップの外側面と対向するように配置されており、
前記間隙において、前記軸線と直交する方向にほぼ沿って火花放電が行われることを特徴とする。
【００２９】
上記構成６のような、軸線と直交する方向にほぼ沿って火花放電が行われるタイプ（いわゆる、横放電タイプ）のスパークプラグにおいては、溶融部と接地電極との間における異常な火花放電を防止すべく、貴金属チップの一層の長尺化が望まれる。ところが、貴金属チップをより長尺に構成すれば、中心電極等における折損のおそれが高まることとなってしまう。
【００３０】
この点、上記構成１等を採用することで、貴金属チップの一層の長尺化が必要となる横放電タイプのスパークプラグにおいて、中心電極等の折損をより確実に防止できる。すなわち、上記構成１等は、横放電タイプのスパークプラグにおいて特に有意である。
【００３１】
構成７．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記貴金属チップは円柱状をなすとともに、その先端面の外径が０．７ｍｍ以下とされることを特徴とする。
【００３２】
貴金属チップによる消炎作用を抑制し、着火性の向上を図るためには、貴金属チップを比較的小径なものとすることが好ましい。ところが、貴金属チップを小径化した場合には、貴金属チップが接合される肩部も比較的小径なものとされ得る。肩部を小径化すると、肩部の強度が低下してしまうため、肩部等における折損が一層懸念されることとなる。
【００３３】
この点、上記構成７によれば、貴金属チップは、その先端面の外径が０．７ｍｍ以下となるように小径化されているため、着火性の向上を期待できる一方で、耐折損性の低下が懸念されるが、上記構成１等を採用することで、当該懸念を払拭することができる。換言すれば、上記構成１等は、先端面の外径が０．７ｍｍ以下と小径化された貴金属チップを有するスパークプラグにおいて特に有効である。
【００３４】
構成８．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記貴金属チップは円柱状をなすとともに、その先端面の外径が０．５ｍｍ以下とされることを特徴とする。
【００３５】
上記構成８によれば、貴金属チップは、その先端面の外径が０．５ｍｍ以下とより一層小径化されているため、着火性の更なる向上を期待できる一方で、肩部等における折損がより懸念される。この点、上記構成１等を採用することで、肩部における応力の集中を抑制することができ、良好な着火性を維持しつつ、優れた耐折損性を実現することができる。換言すれば、上記構成１等は、先端面の外径が０．５ｍｍ以下と小径化された貴金属チップを有するスパークプラグにおいて一層有効である。
【００３６】
構成９．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至８のいずれかにおいて、前記貴金属チップは、イリジウム（Ｉｒ）或いは白金（Ｐｔ）を主成分とする合金により形成されることを特徴とする。
【００３７】
上記構成９によれば、貴金属チップが、ＰｔやＩｒを主成分とする耐消耗性に優れた合金により形成されているため、耐久性の更なる向上を図ることができる。
【００３８】
また、このような合金を用いることで、上記構成７や構成８のような細長い形状の貴金属チップを比較的容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図２】スパークプラグの先端部の構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図３】肩部や溶融部等の構成を示す部分拡大断面模式図である。
【図４】溶融部の別例を説明するための溶融部等の部分拡大断面図である。
【図５】θ１を種々変更したサンプルについての耐折損性評価試験の試験結果を示すグラフである。
【図６】θ１を７２°としたサンプルについて、θ１−θ２を種々変更した際における耐折損性評価試験の試験結果を示すグラフである。
【図７】θ１を６０°としたサンプルについて、θ１−θ２を種々変更した際における耐折損性評価試験の試験結果を示すグラフである。
【図８】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態における肩部等の構成を示す部分拡大断面模式図である。
【図９】別の実施形態におけるスパークプラグの構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態におけるスパークプラグの構成を示す一部破断拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００４１】
スパークプラグ１は、絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００４２】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。また、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００４３】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。中心電極５は、先端側から順に、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて先細る肩部５１と、当該肩部５１の後端から軸線ＣＬ１に沿って延びる本体部５２と、当該本体部５２の後端において径方向外側に膨出する鍔部５３とを備えており、前記鍔部５３が前記軸孔４に形成されたテーパ状部位に係止されている。尚、本実施形態では、前記本体部５２は小径化されており、その基端部の外径が比較的小さなもの（例えば、２．６ｍｍ以下や２．１ｍｍ以下）とされている。また、本体部５２Ａの先端部には、サーモと呼ばれる略同一外形の小径部５２Ａ（図２参照）が設けられている。
【００４４】
加えて、中心電極５は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂと、当該外層５Ｂよりも熱伝導性に優れる金属材料（例えば、銅や銅合金、純Ｎｉ等）からなる内層５Ａとを有している。また、中心電極５は、その先端部が絶縁碍子２の先端から突出しており、中心電極５の先端部には、レーザー溶接により形成された溶融部３５を介して貴金属チップ３１が接合されている。
【００４５】
前記貴金属チップ３１は、円柱状をなし、イリジウム（Ｉｒ）又は白金（Ｐｔ）を主成分とする合金により形成されている。また、前記溶融部３５は、中心電極５を構成する金属と貴金属チップ３１を構成する金属とが溶け込み合うことで形成されており、貴金属チップ３１の基端側の少なくとも一部に形成されている（尚、中心電極５や貴金属チップ３１、溶融部３５の構成については後に詳述する）。
【００４６】
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で、低炭素鋼などにより形成された端子電極６が挿入、固定されている。
【００４７】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４８】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を内燃機関や燃料電池改質器等の燃焼装置に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、スパークプラグ１を燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。尚、本実施形態では、スパークプラグ１の小型化を図るべく、主体金具３が比較的小径に形成されており、ひいては前記ねじ部１５のねじ径がＭ１２以下（例えば、Ｍ１０以下）とされている。
【００４９】
また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定されている。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
【００５０】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
【００５１】
また、図２に示すように、主体金具３の先端部には、自身の略中間が曲げ返されて、その先端面が前記貴金属チップ３１の外側面と対向する接地電極２７が接合されている。加えて、接地電極２７の先端部側面には、接地電極２７の先端面及び側面の双方から突出するようにして、所定の貴金属材料（例えば、Ｐｔ合金やＩｒ合金等）からなる角柱状の貴金属部３２が接合されている。そして、前記貴金属チップ３１の先端部と前記貴金属部３２との間には、間隙としての火花放電間隙３３が形成されており、当該火花放電間隙３３において、軸線ＣＬ１と直交する方向にほぼ沿って火花放電が行われるようになっている。
【００５２】
加えて、前記絶縁碍子２の外周と軸孔４の先端部との間には、軸線ＣＬ１を中心として環状の空間をなすサーモポケット部２８が形成されている。当該サーモポケット部２８により、中心電極５から主体金具３までの絶縁碍子２の表面に沿った距離や、中心電極５と絶縁碍子２の先端との間の距離を比較的大きくすることができる。このため、いわゆる横飛火等、絶縁碍子２の表面を這った異常な火花放電をより確実に防止できるようになっている。尚、前記小径部５２Ａひいてはサーモポケット部２８を設けることなく中心電極５等を構成することとしてもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態では、着火性の向上を図るべく、貴金属チップ３１が比較的小径とされる一方で、その軸線ＣＬ１に沿った長さが比較的長くされている。具体的には、図３（但し、図３においては、断面図において一般的に付されるハッチングを説明の便宜上省略してある）に示すように、貴金属チップ３１の外径ＤＣが０．７ｍｍ以下（例えば、０．５ｍｍ以下）とされる一方で、貴金属チップ３１の外側面において、軸線ＣＬ１に沿った貴金属チップ３１の先端面と溶融部３５との間の最短距離ＬＣが０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とされている。
【００５４】
また、前記中心電極５の肩部５１はテーパ状をなしており、その先端部は、比較的小径の前記貴金属チップ３１に対応して比較的小径に形成されている。加えて、軸線ＣＬ１を含む断面において、前記肩部５１の外形線ＯＬ１，ＯＬ２は直線状となっている（尚、肩部５１は、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて先細る部位であり、本体部５２の先端に設けられた略同一の外形を有する小径部５２Ａは、肩部５１を構成するものではない）。そして、軸線ＣＬ１を含む断面において、軸線ＣＬ１を挟んで位置する前記肩部５１の両外形線ＯＬ１，ＯＬ２のうち一方の外形線ＯＬ１を軸線ＣＬ１方向先端側に向けて延長してなる直線Ｌ１と、他方の外形線ＯＬ２を軸線ＣＬ１方向先端側に向けて延長してなる直線Ｌ２とのなす角のうち鋭角の角度をθ１としたとき、θ１≦７２°を満たすように肩部５１が形成されている。
【００５５】
加えて、前記溶融部３５は、軸線ＣＬ１を中心として環状をなしており、軸線ＣＬ１上においては、中心電極５の先端面と貴金属チップ３１の基端面とが接触するように構成されている。尚、溶融部３５の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、中心電極５の先端面と貴金属チップ３１の基端面とが接触することなく、両者の間の全域に亘って溶融部４５を形成することとしてもよい。
【００５６】
図３に戻り、前記溶融部３５は、その外周部分が軸線ＣＬ１方向先端側に向けて先細る形状をなしており、溶融部３５のうち、最も先端側に位置する部位の外径ＤＭ１が、最も基端側に位置する部位の外径ＤＭ２よりも小さくされている。さらに、軸線ＣＬ１を含む断面において、溶融部３５のうち外表面に露出する部位の外形線ＯＬ３，ＯＬ４のうち軸線ＣＬ１を挟んで一方側に位置する外形線ＯＬ３の両端を通る直線Ｌ３と、軸線ＣＬ１を挟んで他方側に位置する外形線ＯＬ４の両端を通る直線Ｌ４とのなす角のうち鋭角の角度をθ２としたとき、θ１＞θ２、及び、（θ１−θ２）≦５０°をそれぞれ満たすように溶融部３５等が形成されている。
【００５７】
尚、溶融部３５については、中心電極５に対する貴金属チップ３１の接合強度を十分に確保すべく、その深さ（軸線ＣＬ１を含む断面において、溶融部３５の外形線ＯＬ３，ＯＬ４から溶融部３５のうち最も内部側に位置する部位までの前記外形線ＯＬ３，ＯＬ４と直交する方向に沿った距離）が０．２ｍｍ以上とされている。
【００５８】
さらに、上述の通り、中心電極５の内部には熱伝導性に優れる内層５Ａが設けられているが、当該内層５Ａは、次の構成を満たすように設定されている。すなわち、内層５Ａは、貴金属チップ３１の基端面又は溶融部３５までの距離のうち短いほうの距離が２ｍｍ以下と貴金属チップ３１や溶融部３５に対して十分に接近するようにして設けられている。さらに、軸線ＣＬ１を含む断面において、前記直線Ｌ１及び直線Ｌ２の交点ＣＰを通り、内層５Ａの外形線に接する２本の直線Ｌ５，Ｌ６のなす角のうち鋭角の角度をθ３としたとき、（θ１×１／３）≦θ３≦（θ１×３／４）を満たすように内層５Ａの形状が設定されている。
【００５９】
以上詳述したように、本実施形態によれば、貴金属チップ３１は、外側面において、その先端面と溶融部３５との間の軸線ＣＬ１に沿った最短距離ＬＣが０．８ｍｍ以上とされている。そのため、耐久性や着火性の向上を図ることができる。
【００６０】
一方で、貴金属チップ３１を比較的長くすると、中心電極５等における折損が懸念されるが、本実施形態によれば、前記角度θ１が７２°以下と比較的小さなものとされている。従って、振動に伴う応力が肩部５１に集中してしまうことを効果的に抑制でき、肩部５１における折損をより確実に防止することができる。
【００６１】
また、溶融部３５は、最も先端側の部位における外径ＤＭ１が、最も基端側の部位における外径ＤＭ２よりも小さくなるように構成されている。従って、肩部５１と溶融部３５との境界部分が急峻な屈曲形状となってしまうことを防止することができ、振動に伴う応力が、前記境界部分やその近傍に対して集中してしまうことを抑制できる。その結果、前記境界部分及びその近傍における折損をより確実に防止することができる。
【００６２】
以上、本実施形態によれば、肩部５１や前記境界部分等における耐折損性を向上させることができ、ひいては貴金属チップ３１を設けることによる耐久性や着火性の向上効果をより確実に、かつ、より長期間に亘って発揮させることができる。
【００６３】
加えて、前記直線Ｌ３と直線Ｌ４とのなす角度θ２について、θ１−θ２≦５０°を満たすように構成されている。従って、肩部５１から溶融部３５にかけた部位において、軸線方向に沿った断面積の変化割合を一層小さくすることができ、ひいては肩部５１や溶融部３５に対する応力の集中をより一層確実に防止することができる。その結果、耐折損性の更なる向上を図ることができる。
【００６４】
さらに、肩部５１の外形線ＯＬ１，ＯＬ２が直線状をなしているため、肩部５１における応力の集中を一層確実に防止でき、耐折損性を一層向上させることができる。
【００６５】
併せて、前記内層５Ａから貴金属チップ３１の基端面、又は、溶融部３５までの距離の少なくとも一方が２ｍｍ以下とされるとともに、（θ１×１／３）≦θ３を満たすように（つまり、内層５Ａ先端部が、角度θ１の変化に伴う中心電極５先端部の太さに対応した十分なボリュームを有するように）構成されている。このため、内層５Ａにより貴金属チップ３１の熱を効率よく引くことができ、貴金属チップ３１の耐消耗性を一層向上させることができる。
【００６６】
一方で、角度θ３については、θ３≦（θ１×３／４）を満たすように構成されており、角度θ１の変化に伴う中心電極５先端部の太さに対応した、適切なボリュームの内層５Ａと適切な厚さの外層５Ｂとが設定されている。その結果、内層５Ａの熱膨張に対して外層５Ｂが十分な強度を有することとなり、中心電極５における亀裂の発生をより確実に防止することができる。
【００６７】
尚、θ１≦７２°と比較的小さくするとともに、貴金属チップ３１を小径とすることで、肩部５１の軸線ＣＬ１に沿った長さが比較的大きなものとなり得る。ここで、中心電極５や貴金属チップ３１の耐熱性等を鑑みると、絶縁碍子２の先端に対して中心電極５の先端部（貴金属チップ３１）を軸線ＣＬ１方向先端側に突き出すことにも限度があるため、肩部５１の長さの増大に伴って、絶縁碍子２と軸孔４との間に形成される前記サーモポケット部２８の容積が増大することとなる。ところが、サーモポケット部２８の容積を過度に増大させてしまうと、絶縁碍子２の先端部が過熱されることとなってしまい、プレイグニッション等の不具合が生じてしまうおそれがある。絶縁碍子２の過熱を防止するためには、例えば、絶縁碍子２の脚長部１３を短くすることが考えられるが、この場合には、脚長部１３の表面積が減少してしまうため、耐汚損性が低下してしまうおそれがある。この点、本実施形態によれば、本体部５２が比較的小径なものとされているため、肩部５１の軸線ＣＬ１方向に沿った長さを比較的短くすることができる。従って、θ１≦７２°としつつ、小径の貴金属チップ３１を用いても、サーモポケット部２８の容積が過度に増大してしまうことがない。その結果、脚長部１３を短くすることなく（すなわち、耐汚損性の低下を招くことなく）絶縁碍子２の過熱を抑制することができる。
【００６８】
次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、貴金属チップを変更することで、軸線ＣＬ１に沿った貴金属チップの先端面と溶融部との間の最短距離（チップ長さ）ＬＣを種々変更するとともに、前記直線Ｌ１と直線Ｌ２とのなす角の角度θ１の大きさを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて耐折損性評価試験を行った。耐折損性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、超音波ホーンにより、サンプルに対して周波数２７．３ｋＨｚの振動を加え、中心電極や溶融部にて折損が生じるまでの時間（折損時間）を計測した。ここで、折損時間が１２０秒以上となったサンプルは、耐折損性に優れるとして「○」の評価を下し、折損時間が１８０秒以上となったサンプルは、耐折損性に極めて優れるとして「◎」の評価を下すこととした。一方で、折損時間が１２０秒未満となったサンプルは、耐折損性が不十分であるとして「×」の評価を下すこととした。表１に、耐折損性評価試験の試験結果を示す。尚、サンプル１０は、肩部の外形線が直線状となるように肩部を形成し、他のサンプルについては、外形線に屈曲部（角部）が存在するように肩部を形成した。また、各サンプルの溶融部深さを０．２ｍｍとした。さらに、図５として、各サンプルのうち、チップ長さＬＣ等を同一条件とした上で、角度θ１のみを種々変更したサンプル（サンプル６〜９，１１，１２）の試験結果を示す。
【００６９】
【表１】
2011171102.tif 000003
【００７０】
表１に示すように、チップ長さＬＣを０．７ｍｍとしたサンプル（サンプル１〜３）は、角度θ１の値によることなく、優れた耐折損性を有していた一方で、チップ長さＬＣを０．８ｍｍ以上としたサンプル（サンプル４〜１９）は、耐折損性が不十分なものとなり得ることが分かった。
【００７１】
そこで、チップ長さＬＣを０．８ｍｍ以上としたサンプルに着目すると、チップ長さＬＣを１．２ｍｍ以下としたサンプルであって、角度θ１を７２°以下としたサンプル（サンプル５，９〜１２）は、折損時間が１２０秒以上となり、優れた耐折損性を有することがわかった。これは、角度θ１を７２°以下としたことで、軸線方向に沿った肩部の断面積の変化割合が比較的小さなものとなり、ひいては振動に伴う肩部に対する応力の集中を抑制できたためであると考えられる。また、図５に示すように、角度θ１を小さくするにつれて、耐折損性が一層向上されることが確認された。
【００７２】
また、肩部の外形線に屈曲部が存在するサンプルに対して、肩部の外形線を直線状に形成し、肩部の外形線に屈曲部が存在していないサンプル（サンプル１０）は、非常に優れた耐折損性を有することが分かった。これは、屈曲部においては軸線方向に沿って断面積がやや急激に変化するため、応力が比較的集中しやすいところ、屈曲部をなくしたことで肩部に対する応力の集中をより一層抑制できたことによると考えられる。
【００７３】
以上の試験結果より、チップ長さが０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とされ、中心電極等における折損がより懸念されるスパークプラグにおいては、耐折損性の向上を図るべく、θ１≦７２°を満たすように肩部を形成することが有意であるといえる。
【００７４】
また、耐折損性の更なる向上を図るという点から、肩部を直線状に形成したり、角度θ１をより小さく（例えば、６０°以下と）したりすることがより有意であるといえる。
【００７５】
次に、チップ長さＬＣを１．２ｍｍとするとともに、角度θ１を７２°又は６０°とした上で、溶融部の形状を変更することにより直線Ｌ３と直線Ｌ４とのなす角度θ２と前記角度θ１との差分（θ１−θ２）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて上述の耐折損性評価試験を行った。図６に、角度θ１を７２°としたサンプルの試験結果を示し、図７に、角度θ１を６０°としたサンプルの試験結果を示す。尚、図６及び図７では、３６０秒以上の長時間に亘って中心電極や溶融部に折損が生じなかった場合に、折損時間を３６０秒として示した。また、各サンプルともに、溶融部の深さを０．２ｍｍとした。
【００７６】
図６及び図７に示すように、各サンプルともに折損時間が１２０秒以上となり、優れた耐折損性を有していたものの、θ１−θ２を５０°以下としたサンプルは、折損時間が３６０秒以上となり、極めて優れた耐折損性を有することがわかった。これは、θ１−θ２を比較的小さくしたことで、肩部から溶融部にかけた部位において、軸線方向に沿った断面積の変化割合が比較的小さなものとなり、その結果、肩部や溶融部に対する応力の集中が一層抑制されたためであると考えられる。
【００７７】
以上の試験結果より、耐折損性の一層の向上を図るという観点から、θ１−θ２≦５０°を満たすように溶融部等を構成することが好ましいといえる。
【００７８】
次いで、チップ長さＬＣを１．２ｍｍとするとともに、θ１を４５°、６０°、又は、７２°とした上で、内層の構成を変更することにより前記直線Ｌ５と直線Ｌ６とのなす角度θ３を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて加熱温度測定試験を行った。加熱温度測定試験の概要は次の通りである。すなわち、チップ長さを０．４ｍｍとした従来のスパークプラグにおいて貴金属チップの先端部の温度が１０００℃となる条件にて、所定のバーナーにより各サンプルの先端部を加熱した上で、そのときの貴金属チップ先端部の温度を測定した。ここで、チップ長さＬＣが１．２ｍｍであり、貴金属チップが非常に加熱されやすい条件であったにも関わらず、貴金属チップの先端部の温度が１０５０℃以下となったサンプル（つまり、従来のスパークプラグと比べて、加熱時における温度上昇が５０℃以下に抑えられたサンプル）は、熱引きに優れるとして「○」の評価を下すこととした。一方で、貴金属チップの先端部の温度が１０５０℃を超えたサンプルは、熱引きにやや劣るとして「△」の評価を下すこととした。表２に、角度θ１を４５°としたサンプルについての試験結果を示し、表３に、角度θ１を６０°としたサンプルの試験結果を示す。また、表４に、角度θ１を７２°としたサンプルの試験結果を示す。尚、各サンプルともに、中心電極の本体部の基端における外径を１．９ｍｍとし、貴金属チップの外径を０．７ｍｍとした。また、内層と、貴金属チップ又は溶融部との間の最短距離を２．０ｍｍ以内とした。
【００７９】
さらに、チップ長さＬＣを１．２ｍｍとするとともに、θ１を４５°、６０°、又は、７２°とした上で、内層と、貴金属チップ又は溶融部との間の最短距離ＳＤを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて上述の加熱温度測定試験を行った。尚、θ１を４５°としたサンプルはθ３を１５°とし、θ１を６０°としたサンプルはθ３を２０°とし、θ１を７２°としたサンプルはθ３を２５°とした。また、中心電極等のサイズについては、上記同様とした。表５に、角度θ１を４５°としたサンプルについての試験結果を示し、表６に、角度θ１を６０°としたサンプルの試験結果を示す。また、表７に、角度θ１を７２°としたサンプルの試験結果を示す。
【００８０】
【表２】
2011171102.tif 000004
【００８１】
【表３】
2011171102.tif 000005
【００８２】
【表４】
2011171102.tif 000006
【００８３】
【表５】
2011171102.tif 000007
【００８４】
【表６】
2011171102.tif 000008
【００８５】
【表７】
2011171102.tif 000009
【００８６】
表２〜４に示すように、角度θ３を（θ１×１／３）未満としたサンプルは、熱引きにやや劣ることが明らかとなった。これは、貴金属チップに近接する内層先端部のボリュームが比較的小さかったため、貴金属チップの熱を効率よく伝導できなかったことによると考えられる。
【００８７】
さらに、表５〜７に示すように、最短距離ＳＤを２．０ｍｍよりも大きくしたサンプルは、熱引きにやや劣ることが分かった。これは、貴金属チップや溶融部に対して内層が比較的離間していたため、貴金属チップの熱が内層へと伝わりにくくなってしまったためであると考えられる。
【００８８】
これに対して、最短距離ＳＤを２．０ｍｍ以内としつつ、（θ１×１／３）≦θ３を満たすサンプルは、熱引きに優れることが明らかとなった。これは、貴金属チップ等に対して内層が十分に接近するとともに、内層先端部が、角度θ１の変化に伴う中心電極先端部の太さに対応した十分なボリュームを有するものとなったため、貴金属チップの熱を効率よく伝導できたためであると考えられる。
【００８９】
以上の試験結果より、貴金属チップの熱を効率よく引くためには、最短距離ＳＤを２．０ｍｍ以内としつつ、（θ１×１／３）≦θ３を満たすように肩部や内層を構成することが好ましいといえる。
【００９０】
次いで、チップ長さＬＣを１．２ｍｍとするとともに、角度θ１を４５°、６０°、又は、７２°とした上で、前記角度θ３を種々変更したスパークプラグのサンプルを５本ずつ作製し、各サンプルについてバーナー冷熱試験を行った。尚、バーナー冷熱試験の概要は次の通りである。すなわち、所定のバーナーにより中心電極先端部を狙い温度１０００℃の条件にて３分間加熱した後、１分間徐冷させることを１サイクルとして２５００サイクル実施した。そして、２５００サイクル終了後、中心電極を観察し、表面における亀裂の有無を確認した。ここで、５本の全てにおいて亀裂が確認されなかったサンプルは、耐膨張性に優れるとして「○」の評価を下し、一方で、５本中の少なくとも１本において亀裂が確認されたサンプルは、耐膨張性にやや劣るとして「△」の評価を下すこととした。表８に、角度θ１を４５°としたサンプルの試験結果を示し、表９に、角度θ１を６０°としたサンプルの試験結果を示す。また、表１０に、角度θ１を７２°としたサンプルの試験結果を示す。尚、各サンプルともに、中心電極の本体部の基端における外径を１．９ｍｍとし、貴金属チップの外径を０．７ｍｍとした。また、内層と、貴金属チップ又は溶融部との間の最短距離を２．０ｍｍ以内とした。
【００９１】
【表８】
2011171102.tif 000010
【００９２】
【表９】
2011171102.tif 000011
【００９３】
【表１０】
2011171102.tif 000012
【００９４】
表８〜１０に示すように、角度θ３を（θ１×３／４）よりも大きくしたサンプルは、冷熱サイクルの繰り返しに伴って、中心電極に亀裂が生じ得ることが分かった。これは、角度θ１の変化に伴って貴金属チップの近傍に位置する中心電極先端部の太さが変化する（θ１が小さいと細くなり、θ１が大きいと太くなる）ところ、θ３＞（θ１×３／４）としたことで、軸線と直交する断面において、中心電極先端部における内層の占める割合が過度に大きくなるとともに、外層が比較的薄肉となってしまい、その結果、内層の熱膨張に対する外層の強度が不十分となってしまったためであると考えられる。
【００９５】
これに対して、θ３≦（θ１×３／４）を満たすサンプルは、中心電極に亀裂が生じることなく、耐膨張性に優れることが明らかとなった。これは、θ３≦（θ１×３／４）としたことで、角度θ１の変化に伴う中心電極先端部の太さに対応した、適切なボリュームの内層と適切な厚さの外層とが設定されることとなり、その結果、内層の熱膨張に対して外層が十分な強度を有することとなったためであると考えられる。
【００９６】
以上の試験結果より、耐膨張性の向上を図るべく、θ３≦（θ１×３／４）を満たすように、肩部や内層を構成することが好ましいといえる。
【００９７】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００９８】
（ａ）上記実施形態では、軸線ＣＬ１を含む断面における肩部５１の外形線ＯＬ１，ＯＬ２が直線状に形成されているが、肩部５１は軸線ＣＬ１方向先端側に向けて先細り形状をなすものであればよく、例えば、図８（ａ）に示すように、肩部６１に屈曲部６４が形成されていてもよいし、図８（ｂ）に示すように、肩部７１の外形線ＯＬ７，ＯＬ８が外側に（又は、内側に）凸形状をなすように若干湾曲していてもよい〔尚、図８（ａ），（ｂ）においては、断面図において一般的に付されるハッチングを説明の便宜上省略してある〕。尚、肩部６１に屈曲部６４が形成されている場合において、直線Ｌ１及び直線Ｌ２は、肩部６１の外形線のうち屈曲部６４よりも先端側に位置する線分を延長した直線をいう。また、肩部７１の外形線ＯＬ７，ＯＬ８が湾曲している場合において、直線Ｌ１，Ｌ２は、前記外形線ＯＬ７，ＯＬ８のそれぞれ両端を結んでなる線分を軸線ＣＬ１方向先端側に向けて延長してなる直線をいう。
【００９９】
（ｂ）上記実施形態においては、接地電極２７の先端部側面に貴金属部３２が接合されているが、図９に示すように、接地電極２７の先端面に貴金属部８２を接合することとしてもよい。
【０１００】
（ｃ）上記実施形態では、軸線ＣＬ１と直交する方向にほぼ沿って火花放電が行われるタイプのスパークプラグ１に本発明の技術思想が適用されているが、本発明の技術思想を適用可能なスパークプラグのタイプはこれに限定されるものではない。従って、本発明の技術思想を、例えば、図１０（ａ）に示すように、貴金属チップ３１及び貴金属部９２の間に形成された火花放電間隙８３において軸線ＣＬ１方向にほぼ沿って火花放電が行われるタイプのスパークプラグ１Ａや、図１０（ｂ）に示すように、貴金属チップ３１及び貴金属部１０２の間に形成された火花放電間隙９３において軸線ＣＬ１に対して斜め方向に火花放電が行われるタイプのスパークプラグ１Ｂに適用することとしてもよい。この場合においても、上記実施形態と同様に、着火性等の向上を図ることができる。
【０１０１】
（ｄ）上記実施形態では、接地電極２７に貴金属部３２が設けられているが、当該貴金属部３２を設けないこととしてもよい。この場合、前記火花放電間隙３３は、貴金属チップ３１と接地電極２７との間に形成されることとなる。
【０１０２】
（ｅ）上記実施形態では、中心電極５は、内層５Ａ及び外層５Ｂからなる２層構造とされているが、３層構造或いは４層以上の多層構造をなしていてもよい。従って、例えば、外層５Ｂの内側に銅合金或いは純銅で構成された中間層を設けるとともに、当該中間層の内側に純ニッケルで構成された最内層を設けることとしてもよい。尚、中心電極５が３層構造以上をなす場合には、外層５Ｂの内側に位置し、当該外層５Ｂよりも良熱伝導性金属を含んでなる複数の層が内層５Ａに相当する。例えば、上述した中間層及び最内層を設ける構成を採用した場合、中間層及び最内層が内層５Ａに相当することとなる。
【０１０３】
（ｆ）上記実施形態では、主体金具３の先端部に、接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。
【０１０４】
（ｇ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
４…軸孔
５…中心電極
５Ａ…内層
５Ｂ…外層
２７…接地電極
３１…貴金属チップ
３３…火花放電間隙（間隙）
３５…溶融部
５１…肩部
ＣＬ１…軸線
【図１】
2011171102.tif 000013
【図２】
2011171102.tif 000014
【図３】
2011171102.tif 000015
【図４】
2011171102.tif 000016
【図５】
2011171102.tif 000017
【図６】
2011171102.tif 000018
【図７】
2011171102.tif 000019
【図８】
2011171102.tif 000020
【図９】
2011171102.tif 000021
【図１０】
2011171102.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月31日(2011.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
前記中心電極の先端部に接合され、前記接地電極との間で間隙を形成する貴金属チップとを備え、
前記中心電極の先端部には、前記軸線方向先端側に向けて先細り形状をなす肩部が形成されるとともに、
前記貴金属チップは、レーザー溶接にて自身と前記中心電極とが溶け込みあった溶融部が自身の基端側の少なくとも一部に形成されることにより前記中心電極に接合され、
前記貴金属チップの外側面において、前記軸線に沿った前記貴金属チップの先端面と前記溶融部との間の最短距離が０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であるスパークプラグであって、
前記溶融部のうち最も先端側の部位における外径が、最も基端側の部位における外径よりも小さく、
下記の直線Ｌ１及び直線Ｌ２のなす角のうち鋭角の角度をθ１としたとき、
θ１≦７２°
を満たし、かつ、
下記の直線Ｌ３及び直線Ｌ４のなす角のうち鋭角の角度をθ２としたとき、
前記軸線を含み、かつ、前記角度θ２が最大となる断面において、
θ１＞θ２、及び、（θ１−θ２）≦５０°
を満たすことを特徴するスパークプラグ。
直線Ｌ１：前記軸線を含む断面において、前記軸線を挟んで位置する前記肩部の両外形線のうち一方の外形線を、前記軸線方向先端側に向けて延長してなる直線
直線Ｌ２：前記軸線を含む断面において、前記軸線を挟んで位置する前記肩部の両外形線のうち他方の外形線を、前記軸線方向先端側に向けて延長してなる直線
直線Ｌ３：前記軸線を含む断面において、前記溶融部のうち外表面に露出する部位の外形線のうち前記軸線を挟んで一方側に位置する外形線の両端を通る直線
直線Ｌ４：前記軸線を含む断面において、前記溶融部のうち外表面に露出する部位の外形線のうち前記軸線を挟んで他方側に位置する外形線の両端を通る直線
【請求項２】
前記軸線を含む断面において、
前記肩部の外形線が直線状をなすことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記中心電極は、外層と、当該外層の内部に設けられ、当該外層よりも熱伝導性が高い内層とを備え、
前記内層から前記貴金属チップの基端面までの距離または前記内層から前記溶融部までの距離のうち短いほうの距離が２ｍｍ以下であり、
前記軸線を含む断面において、前記直線Ｌ１及び直線Ｌ２の交点を通り、前記内層の外形線に接する２本の直線のなす角のうち鋭角の角度をθ３としたとき、
（θ１×１／３）≦θ３
を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
θ３≦（θ１×３／４）
を満たすことを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記接地電極は、その先端面が前記貴金属チップの外側面と対向するように配置されており、
前記間隙において、前記軸線と直交する方向にほぼ沿って火花放電が行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記貴金属チップは円柱状をなすとともに、その先端面の外径が０．７ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
前記貴金属チップは円柱状をなすとともに、その先端面の外径が０．５ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項８】
前記貴金属チップは、イリジウム或いは白金を主成分とする合金により形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
構成１．本構成のスパークプラグは、
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
前記中心電極の先端部に接合され、前記接地電極との間で間隙を形成する貴金属チップとを備え、
前記中心電極の先端部には、前記軸線方向先端側に向けて先細り形状をなす肩部が形成されるとともに、
前記貴金属チップは、レーザー溶接にて自身と前記中心電極とが溶け込みあった溶融部が自身の基端側の少なくとも一部に形成されることにより前記中心電極に接合され、
前記貴金属チップの外側面において、前記軸線に沿った前記貴金属チップの先端面と前記溶融部との間の最短距離が０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であるスパークプラグであって、
前記溶融部のうち最も先端側の部位における外径が、最も基端側の部位における外径よりも小さく、
下記の直線Ｌ１及び直線Ｌ２のなす角のうち鋭角の角度をθ１としたとき、
θ１≦７２°
を満たし、かつ、
下記の直線Ｌ３及び直線Ｌ４のなす角のうち鋭角の角度をθ２としたとき、
前記軸線を含み、かつ、前記角度θ２が最大となる断面において、
θ１＞θ２、及び、（θ１−θ２）≦５０°
を満たすことを特徴する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
直線Ｌ１：前記軸線を含む断面において、前記軸線を挟んで位置する前記肩部の両外形線のうち一方の外形線を、前記軸線方向先端側に向けて延長してなる直線
直線Ｌ２：前記軸線を含む断面において、前記軸線を挟んで位置する前記肩部の両外形線のうち他方の外形線を、前記軸線方向先端側に向けて延長してなる直線
直線Ｌ３：前記軸線を含む断面において、前記溶融部のうち外表面に露出する部位の外形線のうち前記軸線を挟んで一方側に位置する外形線の両端を通る直線
直線Ｌ４：前記軸線を含む断面において、前記溶融部のうち外表面に露出する部位の外形線のうち前記軸線を挟んで他方側に位置する外形線の両端を通る直線
尚、軸線を含む断面において、肩部の外形線が湾曲していてもよいし、肩部の外形線が屈曲していてもよい。肩部の外形線が湾曲している場合、前記直線Ｌ１，Ｌ２は、前記外形線の両端を結んでなる線分を軸線方向先端側に向けて延長してなる直線を意味する。また、肩部の外形線が屈曲している場合、前記直線Ｌ１，Ｌ２は、肩部の外形線のうち屈曲部分よりも先端側に位置する線分を軸線方向先端側に向けて延長してなる直線をいう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、前記直線Ｌ３と直線Ｌ４とのなす角度θ２について、θ１−θ２≦５０°を満たすように構成されている。従って、肩部から溶融部にかけた部位において、軸線方向に沿った断面積の変化割合を一層小さくすることができ、ひいては肩部や溶融部に対する応力の集中をより一層確実に防止することができる。その結果、耐折損性の更なる向上を図ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記軸線を含む断面において、
前記肩部の外形線が直線状をなすことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
上記構成２によれば、肩部の外形線が直線状をなしているため、肩部における応力の集中を一層確実に防止することができる。その結果、耐折損性を一層向上させることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記中心電極は、外層と、当該外層の内部に設けられ、当該外層よりも熱伝導性が高い内層とを備え、
前記内層から前記貴金属チップの基端面までの距離または前記内層から前記溶融部までの距離のうち短いほうの距離が２ｍｍ以下であり、
前記軸線を含む断面において、前記直線Ｌ１及び直線Ｌ２の交点を通り、前記内層の外形線に接する２本の直線のなす角のうち鋭角の角度をθ３としたとき、
（θ１×１／３）≦θ３
を満たすことを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
貴金属チップの熱は、貴金属チップから直接又は溶融部を介して中心電極側へと引かれるところ、上記構成３によれば、中心電極の内部に設けられた熱伝導性に優れる内層から貴金属チップの基端面までの距離、又は、前記内層から溶融部までの距離の少なくとも一方が２ｍｍ以下とされている（すなわち、貴金属チップや溶融部に対して内層が比較的接近した位置に配置されている）。加えて、θ１×１／３≦θ３を満たすように、つまり、内層先端部が、角度θ１の変化に伴う中心電極先端部の太さに対応した十分なボリュームを有するように構成されている。このため、内層により貴金属チップの熱を効率よく引くことができ、貴金属チップの耐消耗性を一層向上させることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成３において、θ３≦（θ１×３／４）
を満たすことを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
上記構成３のように、θ３を比較的大きくすることで貴金属チップにおける耐消耗性の向上を図ることができる。ところが、θ３を過度に大きくしてしまうと、軸線と直交する断面において、中心電極先端部における内層の占める割合が過度に大きくなってしまい、一方で、外層が過度に薄肉となってしまう。その結果、内層の熱膨張量が増大してしまうとともに、外層の強度が不十分なものとなってしまい、ひいては冷熱サイクルの繰り返しにより中心電極の表面に亀裂が生じてしまうおそれがある。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
この点、上記構成４によれば、θ３≦（θ１×３／４）を満たすように構成されているため、角度θ１の変化に伴う中心電極先端部の太さに対応した、適切なボリュームの内層と適切な厚さの外層とが設定されることとなる。その結果、内層の熱膨張に対して外層が十分な強度を有することとなり、中心電極における亀裂の発生をより確実に防止することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記接地電極は、その先端面が前記貴金属チップの外側面と対向するように配置されており、
前記間隙において、前記軸線と直交する方向にほぼ沿って火花放電が行われることを特徴とする。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
上記構成５のような、軸線と直交する方向にほぼ沿って火花放電が行われるタイプ（いわゆる、横放電タイプ）のスパークプラグにおいては、溶融部と接地電極との間における異常な火花放電を防止すべく、貴金属チップの一層の長尺化が望まれる。ところが、貴金属チップをより長尺に構成すれば、中心電極等における折損のおそれが高まることとなってしまう。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
構成６．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記貴金属チップは円柱状をなすとともに、その先端面の外径が０．７ｍｍ以下とされることを特徴とする。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
この点、上記構成６によれば、貴金属チップは、その先端面の外径が０．７ｍｍ以下となるように小径化されているため、着火性の向上を期待できる一方で、耐折損性の低下が懸念されるが、上記構成１等を採用することで、当該懸念を払拭することができる。換言すれば、上記構成１等は、先端面の外径が０．７ｍｍ以下と小径化された貴金属チップを有するスパークプラグにおいて特に有効である。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
構成７．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記貴金属チップは円柱状をなすとともに、その先端面の外径が０．５ｍｍ以下とされることを特徴とする。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
上記構成７によれば、貴金属チップは、その先端面の外径が０．５ｍｍ以下とより一層小径化されているため、着火性の更なる向上を期待できる一方で、肩部等における折損がより懸念される。この点、上記構成１等を採用することで、肩部における応力の集中を抑制することができ、良好な着火性を維持しつつ、優れた耐折損性を実現することができる。換言すれば、上記構成１等は、先端面の外径が０．５ｍｍ以下と小径化された貴金属チップを有するスパークプラグにおいて一層有効である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
構成８．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記貴金属チップは、イリジウム（Ｉｒ）或いは白金（Ｐｔ）を主成分とする合金により形成されることを特徴とする。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
上記構成８によれば、貴金属チップが、ＰｔやＩｒを主成分とする耐消耗性に優れた合金により形成されているため、耐久性の更なる向上を図ることができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
また、このような合金を用いることで、上記構成６や構成７のような細長い形状の貴金属チップを比較的容易に形成することができる。