(57)【要約】本開示のスパークプラグ１００は、中心電極２０と、軸線ＡＸを中心として筒状をなすように設けられ、自身の内部に中心電極２０を絶縁保持する金具であって、自身の側面に径方向に延びる孔部５５を有する金具と、孔部５５において支えられ、孔部５５から軸線ＡＸに向けて延設された接地電極３０と、を備えるスパークプラグ１００であって、接地電極３０は、孔部５５に固定された金属製の固定部と、中心電極２０との間に間隙Ｇを形成する放電面を有し、固定部よりも軸線ＡＸ側に配された貴金属を含む発火部３９と、を備えて構成され、金具と固定部の熱膨張係数差の絶対値は、金具と発火部３９の熱膨張係数差の絶対値よりも小さい。
2021111719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、
軸線を中心として筒状をなすように設けられ、自身の内部に前記中心電極を絶縁保持する金具であって、自身の側面に径方向に延びる孔部を有する金具と、
前記孔部において支えられ、前記孔部から前記軸線に向けて延設された接地電極と、を備えるスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記孔部に固定された金属製の固定部と、前記中心電極との間に間隙を形成する放電面を有し、前記固定部よりも前記軸線側に配された貴金属を含む発火部と、を備えて構成され、
前記金具と前記固定部の熱膨張係数差の絶対値は、前記金具と前記発火部の熱膨張係数差の絶対値よりも小さい、スパークプラグ。
【請求項２】
前記固定部は、前記孔部に圧入されることで固定されており、前記固定部の熱膨張係数は、前記発火部の熱膨張係数よりも大きい、請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記固定部は、Ｎｉ製またはＮｉが一番多く含まれる合金製である、請求項１または請求項２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記接地電極は、前記固定部と、前記発火部と、前記固定部と前記発火部をつなぐ接続部と、を備えて構成され、
前記接地電極のうち、前記固定部と前記接続部の境界における前記軸線と平行、かつ、前記接地電極の延設方向に垂直な方向の断面積は、前記接続部における前記発火部側の端部における前記軸線と平行、かつ、前記接地電極の延設方向に垂直な方向の断面積よりも大きい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記接続部は、テーパ部を有する、請求項４に記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関等において混合気に点火するためのスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に用いられるスパークプラグとして、例えば特開２００５−１３５７８３号公報に記載のスパークプラグが知られている。このスパークプラグは、筒状の主体金具と、主体金具が嵌め込まれた絶縁体と、発火部を突出させた状態で絶縁体の内側に設けられた中心電極と、中心電極の発火部と対向するように配置された接地電極と、を備えている。接地電極は、中心電極の発火部とほぼ平行に対向するように曲げられた接地電極本体と、中心電極の発火部と対向する位置に配された発火部と、を有している。【０００３】
接地電極本体の一端は、主体金具の先端面に溶接することで固着されており、接地電極本体の他端部に発火部が備えられている。発火部は貴金属チップによって構成され、接地電極本体の他端部に設けた凹部に貴金属チップを挿入し、その接地電極本体の他端部と貴金属チップとの境界を溶接することで形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３５７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、エンジンの高性能化に伴ってスパークプラグの高性能化が要求されており、その要求性能の一つが着火性とされている。着火性の向上には接地電極に取り付けられる貴金属チップの接地電極本体からの突き出し量を大きくすることが有効であり、例えば接地電極本体をなくして主体金具に設けた凹部に貴金属チップを固定したものなどが提案されている。このようにすると、貴金属チップの主体金具からの突き出し量を大きくすることができる。【０００６】
しかしながら、貴金属チップを構成する金属の熱膨張係数と主体金具の熱膨張係数との差が大きいと、スパークプラグが高温になった際に熱膨張係数差に起因して保持力が低下して貴金属チップが脱落するおそれがある。また、貴金属は高価であるため、貴金属チップの主体金具からの突き出し量を大きくすると、その分だけ貴金属の使用量が増加することになるため、スパークプラグの製造コストが非常に高くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のスパークプラグは、中心電極と、軸線を中心として筒状をなすように設けられ、自身の内部に前記中心電極を絶縁保持する金具であって、自身の側面に径方向に延びる孔部を有する金具と、前記孔部において支えられ、前記孔部から前記軸線に向けて延設された接地電極と、を備えるスパークプラグであって、前記接地電極は、前記孔部に固定された金属製の固定部と、前記中心電極との間に間隙を形成する放電面を有し、前記固定部よりも前記軸線側に配された貴金属を含む発火部と、を備えて構成され、前記金具と前記固定部の熱膨張係数差の絶対値は、前記金具と前記発火部の熱膨張係数差の絶対値よりも小さい、スパークプラグである。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、接地電極の脱落を抑制でき、スパークプラグの製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は実施形態１のスパークプラグの断面図である。
【図２】図２は図１のスパークプラグの先端部を拡大した断面図である。
【図３】図３は主体金具と接地電極の取付構造を示した断面図である。
【図４】図４は接地電極を拡大した断面図である。
【図５】図５は実施形態２の主体金具と接地電極の取付構造を示した断面図である。
【図６】図６は実施形態３の主体金具と接地電極の取付構造を示した断面図である。
【図７】図７は実施形態４の主体金具と接地電極の取付構造を示した断面図である。
【図８】図８は実施形態５の主体金具と接地電極の取付構造を示した断面図である。
【図９】図９は実施形態６の主体金具と接地電極の取付構造を示した断面図である。
【図１０】図１０は実施形態７の主体金具と接地電極の取付構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示のスパークプラグは、中心電極と、軸線を中心として筒状をなすように設けられ、自身の内部に前記中心電極を絶縁保持する金具であって、自身の側面に径方向に延びる孔部を有する金具と、前記孔部において支えられ、前記孔部から前記軸線に向けて延設された接地電極と、を備えるスパークプラグであって、前記接地電極は、前記孔部に固定された金属製の固定部と、前記中心電極との間に間隙を形成する放電面を有し、前記固定部よりも前記軸線側に配された貴金属を含む発火部と、を備えて構成され、前記金具と前記固定部の熱膨張係数差の絶対値は、前記金具と前記発火部の熱膨張係数差の絶対値よりも小さい、スパークプラグである。
【００１１】
上記構成によれば、発火部の熱膨張係数より固定部の熱膨張係数が金具の熱膨張係数に近い値となるから、スパークプラグが高温になった際に熱膨張係数差に起因して固定部の金具に対する保持力が低下することを抑制でき、もって接地電極の脱落を抑制できる。
【００１２】
（２）前記固定部は、前記孔部に圧入されることで固定されており、前記固定部の熱膨張係数は、前記発火部の熱膨張係数よりも大きいことが好ましい。
上記構成によれば、圧入部の熱膨張係数は発火部の熱膨張係数よりも大きいため、スパークプラグが高温になった際に、圧入部が貴金属で構成されている場合よりも、接地電極の脱落を抑制できる。また、発火部を構成する貴金属は高価であるため、貴金属よりも安価な金属で圧入部を構成することで、スパークプラグの製造コストを低減できる。
【００１３】
（３）前記固定部は、Ｎｉ製またはＮｉが一番多く含まれる合金製であることが好ましい。
ＮｉまたはＮｉが一番多く含まれる合金は貴金属よりも安価な金属であるため、固定部が貴金属で構成されている場合と比較して、スパークプラグの製造コストを低減できる。また、Ｎｉは高い融点を持つため、火花に対する耐消耗性という点においても十分な性能を発揮できる。
【００１４】
（４）前記接地電極は、前記固定部と、前記発火部と、前記固定部と前記発火部をつなぐ接続部と、を備えて構成され、前記接地電極のうち、前記固定部と前記接続部の境界における前記軸線と平行、かつ、前記接地電極の延設方向に垂直な方向の断面積は、前記接続部における前記発火部側の端部における前記軸線と平行、かつ、前記接地電極の延設方向に垂直な方向の断面積よりも大きいことが好ましい。
上記構成によれば、接続部の断面積が発火部側の端部よりも固定部との境界のほうが大きいから、固定部と接続部の境界において振動によって変形や折損が生じにくくなり、接地電極の破損を防ぎやすくなる。また、発火部から固定部に向かう熱引き効果を高めることができる。
【００１５】
（５）前記接続部は、テーパ部を有することが好ましい。
上記構成によれば、接続部がテーパ部を有するから、吸気の際に中心電極と放電面との間の間隙に混合気が入りやすくでき、点火した際に接続部が燃焼の邪魔をしないようにできる。さらに、テーパ部を備えることで、固定部と接続部の境界において振動によって変形や折損が生じにくくなり、接地電極の破損をさらに防ぎやすくなる。
【００１６】
［本開示の実施形態１の詳細］
本開示のスパークプラグの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１７】
＜スパークプラグの全体構成＞
図１は実施形態１のスパークプラグ１００の断面図である。図２は、図１のスパークプラグ１００の先端部を拡大した断面図である。図１、図２の一点破線は、スパークプラグ１００の軸線ＡＸを示している。軸線ＡＸと平行な方向（図１、図２の上下方向）を軸線方向ともいう。軸線ＡＸと垂直な面上の円の径方向を単に「径方向」といい、当該円の周方向を単に「周方向」という。軸線ＡＸと垂直な面上の円は軸線ＡＸを中心とする円でなくてもよく、すなわち径方向は軸線ＡＸと交わらない方向でもよい。図１における下方向を先端方向ＦＤといい、図１における上方向を後端方向ＢＤという。図１、図２における下側をスパークプラグ１００の先端側といい、図１、図２における上側をスパークプラグ１００の後端側という。
【００１８】
スパークプラグ１００は内燃機関に取り付けられ、内燃機関の燃焼室内の混合気に着火するために用いられる。スパークプラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子電極４０と、主体金具５０と、抵抗体７０と、導電性のシール部材６０、８０と、を備える。
【００１９】
＜絶縁体＞
絶縁体１０は、軸線ＡＸに沿って延び、絶縁体１０を貫通する貫通孔である軸孔１２を有する略円筒状の部材である。絶縁体１０は、例えば、アルミナ等のセラミックスを用いて形成されている。絶縁体１０は、鍔部１９と、後端側胴部１８と、先端側胴部１７と、縮外径部１５と、脚長部１３と、を備えている。
【００２０】
鍔部１９は、絶縁体１０における軸線方向の略中央に位置する部分である。後端側胴部１８は、鍔部１９よりも後端側に位置し、鍔部１９の外径よりも小さな外径を有している。先端側胴部１７は、鍔部１９よりも先端側に位置し、後端側胴部１８の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３は、先端側胴部１７よりも先端側に位置し、先端側胴部１７の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３の外径は、先端側ほど縮径され、スパークプラグ１００が内燃機関（図示せず）に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。縮外径部１５は、脚長部１３と先端側胴部１７との間に形成され、後端側から先端側に向かって外径が縮径した部分である。
【００２１】
絶縁体１０の内周側の構成は、後端側に位置する大内径部１２Ｌと、大内径部１２Ｌよりも先端側に位置し、大内径部１２Ｌよりも内径が小さな小内径部１２Ｓと、縮内径部１６と、を備えている。縮内径部１６は、大内径部１２Ｌと小内径部１２Ｓとの間に形成され、後端側から先端側に向かって内径が縮径した部分である。縮内径部１６の軸線方向の位置は、本実施形態では、先端側胴部１７の先端側の部分の位置である。
【００２２】
＜主体金具＞
主体金具５０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼材）で形成され、内燃機関のエンジンヘッド（図示省略）にスパークプラグ１００を固定するための円筒状の金具である。主体金具５０には、軸線ＡＸに沿って貫通する貫通孔５９が形成されている。主体金具５０は、絶縁体１０の径方向の周囲（すなわち、外周）に配置されている。すなわち、主体金具５０の貫通孔５９内に、絶縁体１０が挿入、保持されている。絶縁体１０の後端は、主体金具５０の後端よりも後端側に突出している。
【００２３】
主体金具５０は全体として、軸線ＡＸを中心として円筒状をなすように設けられている。主体金具５０の内部には、中心電極２０が絶縁保持されている。主体金具５０は、プラグレンチ等の工具が係合する六角柱形状の工具係合部５１と、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部５２と、工具係合部５１と取付ネジ部５２との間に形成された鍔状の座部５４と、を備えている。取付ネジ部５２の呼び径は、例えば、Ｍ８〜Ｍ１４である。
【００２４】
主体金具５０の取付ネジ部５２と座部５４との間には、金属製の環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００が内燃機関に取り付けられた際に、スパークプラグ１００と内燃機関（エンジンヘッド）との隙間を封止する。
【００２５】
主体金具５０は、さらに、工具係合部５１の後端側に設けられた薄肉の加締部５３と、座部５４と工具係合部５１との間に設けられた薄肉の圧縮変形部５８と、を備えている。主体金具５０における工具係合部５１から加締部５３に至る部位の内周面と、絶縁体１０の後端側胴部１８の外周面と、の間に形成される環状の領域には、環状の線パッキン６、７が配置されている。当該領域における２つの線パッキン６、７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３の後端は、径方向内側に折り曲げられて、絶縁体１０の外周面に固定されている。主体金具５０の圧縮変形部５８は、製造時において、絶縁体１０の外周面に固定された加締部５３が先端側に押圧されることにより、圧縮変形する。圧縮変形部５８の圧縮変形によって、線パッキン６、７およびタルク９を介し、絶縁体１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。主体金具５０における取付ネジ部５２の内周側の位置に段部５６（金具側段部）が形成されている。絶縁体１０の縮外径部１５（絶縁体側段部）は、環状の板パッキン８を介して段部５６によって押圧される。すなわち、板パッキン８は縮外径部１５と段部５６の間に挟持される。この結果、内燃機関の燃焼室内の混合気が、主体金具５０の絶縁体１０との隙間から外部に漏れることが、板パッキン８によって防止される。
【００２６】
＜中心電極＞
中心電極２０は、軸線ＡＸに沿って延びる棒状の中心電極本体２１と、発火部２９と、を備えている。中心電極本体２１は、絶縁体１０の軸孔１２の内部の先端側の部分に保持されている。すなわち、中心電極２０の後端側（中心電極本体２１の後端側）は、軸孔１２内に配置されている。中心電極本体２１は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、例えば、ニッケル（Ｎｉ）製またはニッケル（Ｎｉ）が一番多く含まれる合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１等のＮｉ合金）製とされている。中心電極本体２１は、ＮｉまたはＮｉ合金で形成された母材と、その母材の内部に埋設された芯部と、を含む２層構造を有してもよい。この場合には、芯部は、例えば、母材よりも熱伝導性に優れる銅（Ｃｕ）製または銅（Ｃｕ）が一番多く含まれる合金で形成される。
【００２７】
中心電極本体２１は、軸線方向の所定の位置に設けられた鍔部２４と、鍔部２４よりも後端側の部分である頭部２３と、鍔部２４よりも先端側の部分である脚部２５と、を備えている。鍔部２４は、絶縁体１０の縮内径部１６によって、先端側から支持されている。すなわち、中心電極本体２１は、縮内径部１６に係止されている。脚部２５の先端側、すなわち、中心電極本体２１の先端側は、絶縁体１０の先端よりも先端側に突出している。
【００２８】
発火部２９は、例えば、略円柱形状を有する部材であり、中心電極本体２１の先端（脚部２５の先端）に、例えば、レーザ溶接等の溶接によって接合されている。発火部２９は、後述する発火部３９との間で火花ギャップを形成する第１放電面２９５を先端に有する。発火部２９は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や白金（Ｐｔ）などの高融点の貴金属または貴金属が一番多く含まれる合金で形成された中心電極チップとされている。
【００２９】
＜端子電極＞
端子電極４０は、軸線方向に延びる棒状の部材である。端子電極４０は、絶縁体１０の軸孔１２に後端側から挿通され、軸孔１２内において、中心電極２０よりも後端側に位置している。端子電極４０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼）で形成され、端子電極４０の表面には、例えば、防食のために、Ｎｉなどのめっきが形成されている。
【００３０】
端子電極４０は、軸線方向の所定位置に形成された鍔部４２と、鍔部４２よりも後端側に位置するキャップ装着部４１と、鍔部４２よりも先端側の脚部４３と、を備えている。端子電極４０のキャップ装着部４１は、絶縁体１０よりも後端側に露出している。端子電極４０の脚部４３は、絶縁体１０の軸孔１２に挿入されている。キャップ装着部４１には、図示しない高圧ケーブルが接続された図示しないプラグキャップが装着され、放電を発生するための高電圧が印加される。
【００３１】
＜抵抗体＞
抵抗体７０は、絶縁体１０の軸孔１２において端子電極４０の先端と中心電極２０の後端との間に配置されている。抵抗体７０は、例えば、１ＫΩ以上の抵抗値（例えば、５ＫΩ）を有し、火花発生時の電波ノイズを低減する機能を有する。抵抗体７０は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。
【００３２】
軸孔１２における抵抗体７０の先端と中心電極２０の後端部との間には隙間が設定されており、この隙間は導電性のシール部材６０によって埋められている。一方、軸孔１２における抵抗体７０の後端と端子電極４０の先端部との間には隙間が設定されており、この隙間は導電性のシール部材８０によって埋められている。すなわち、シール部材６０は、中心電極２０と抵抗体７０とにそれぞれ接触し、中心電極２０と抵抗体７０とを離間している。シール部材８０は、抵抗体７０と端子電極４０とにそれぞれ接触し、抵抗体７０と端子電極４０とを離間している。このように、シール部材６０、８０は、中心電極２０と端子電極４０とを抵抗体７０を介して電気的、かつ、物理的に接続している。シール部材６０、８０は、導電性を有する材料、例えば、Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系等のガラス粒子と金属粒子（Ｃｕ、Ｆｅなど）とを含む組成物で形成されている。
【００３３】
＜孔部＞
主体金具５０の側面には径方向に延びる孔部５５が設けられており、接地電極３０は、主体金具５０の孔部５５に挿入された状態で固定されている。ここで、孔部５５が延びる方向である径方向は、軸線ＡＸと交わらない方向でもよい。主体金具５０の先端は、中心電極２０の先端よりも先端側に位置しており、軸線方向において主体金具５０の先端と中心電極２０の先端との間の位置に接地電極３０が配されている。孔部５５は、主体金具５０の貫通孔５９を構成する周壁を径方向に貫通する形態で設けられている。
【００３４】
＜接地電極＞
接地電極３０は、図２に示すように、孔部５５において支えられ、孔部５５から軸線ＡＸに向けて延設されている。接地電極３０は、孔部５５に挿入されて固定された接地電極本体３１と、接地電極本体３１の先端に固定された発火部３９と、を備えて構成されている。接地電極本体３１は、耐腐食性と耐熱性が高い金属、例えば、ニッケル（Ｎｉ）製またはニッケル（Ｎｉ）が一番多く含まれる合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１等のＮｉ合金）製とされている。接地電極本体３１は、ＮｉまたはＮｉ合金で形成された母材と、その母材の内部に埋設された芯部と、を含む複層構造を有してもよい。この場合には、芯部は、例えば、母材よりも熱伝導性に優れる銅（Ｃｕ）製または銅（Ｃｕ）が一番多く含まれる合金で形成される。
【００３５】
図３に示すように、接地電極本体３１は略柱状とされ、孔部５５に圧入された圧入部３２と、圧入部３２と発火部３９をつなぐ接続部３３と、を備える。圧入部３２が請求項の「固定部」に対応する。接続部３３は、圧入部３２と一体に構成されている。接地電極３０は、圧入部３２が孔部５５に圧入されることで主体金具５０に固定されている。一方、接続部３３と発火部３９は、例えば、レーザ溶接等の溶接によって接合されている。接続部３３は、圧入部３２との境界から発火部３９側の端部に向かうほど断面積が小さくなるように縮径されている。この断面積とは、軸線ＡＸと平行、かつ、接地電極３０の延設方向に垂直な方向の断面積のことである。また、接地電極３０の延設方向は、軸線ＡＸと交わらない方向でもよい。
【００３６】
発火部３９は貴金属を含んで構成とされた接地電極チップとされ、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や白金（Ｐｔ）などの高融点の貴金属または貴金属が一番多く含まれる合金で形成されている。発火部３９は、例えば、略円柱形状を有する部材であり、中心電極２０の第１放電面２９５と対向する第２放電面３９５を有している。図２に示すように、中心電極２０の第１放電面２９５と接地電極３０の第２放電面３９５との間には、間隙Ｇが形成されている。間隙Ｇは、放電が発生するいわゆる火花ギャップである。
【００３７】
詳細には図４に示すように、接続部３３と発火部３９の間には溶接部３４が形成されている。溶接部３４は、接続部３３の金属と発火部３９の金属とからなる溶接金属である。接地電極本体３１のうち、圧入部３２と接続部３３の境界における軸線ＡＸと平行、かつ、接地電極３０の延設方向に垂直な方向の断面積Ｓｋは、接続部３３における発火部３９側の端部における軸線ＡＸと平行、かつ、接地電極３０の延設方向に垂直な方向の断面積Ｓｈよりも大きい。図４において接続部３３における発火部３９側の端部とは、接続部３３と溶接部３４の境界であるが、溶接ではなく圧入によって接続部３３と発火部３９を固定するような場合には、接続部３３と発火部３９の境界としてもよい。
【００３８】
接続部３３は中心線ＣＬを中心とした円錐台形状とされ、圧入部３２との境界から発火部３９に向かうにつれて径寸法が小さくなるように形成されている。接続部３３と発火部３９は孔部５５から突出した形状とされ、かつ、発火部３９が貴金属を含んでいるため、接地電極３０の重心は通常よりも発火部３９側に偏っている。このため、エンジンの振動により圧入部３２側に大きな荷重が発生するものの、接続部３３の径寸法が発火部３９側よりも圧入部３２側のほうが大きいため、圧入部３２側の剛性が高くなっており、接地電極本体３１の破損には至らないものとなっている。また、発火部３９側から圧入部３２に向かう熱引き効果が高いものとなり、燃焼に対する耐消耗性を高めることができる。
【００３９】
接続部３３の先端面と後端面には、圧入部３２との境界から発火部３９との境界に向かうほど中心線ＣＬに近づくように形成された一対のテーパ部３５が設けられている。点火により混合気が燃焼した際には、発火部３９を中心として燃え広がることになるものの、テーパ部３５が設けられていることで燃焼の邪魔をしないものとされている。また、吸気の際には、テーパ部３５が設けられていることで発火部３９に向かう混合気の流れを阻害しないものとされている。
【００４０】
接地電極３０は、圧入部３２が孔部５５に圧入されることによって主体金具５０に固定されている。孔部５５は、接地電極３０の延設方向において一定の内径を有する円孔状とされている。一方、圧入部３２は、軸線方向の寸法が接地電極３０の延設方向において一定とされている。よって、圧入部３２のうち孔部５５に配置された部分は、周方向の全周にわたって、かつ、接地電極３０の延設方向の全長にわたって孔部５５の内周面に隙間なく接触している。このため、孔部５５の開口縁と圧入部３２とは隙間なく接触することになる。
【００４１】
さて、主体金具５０と圧入部３２の熱膨張係数差は、主体金具５０と発火部３９の熱膨張係数差よりも小さいものとされている。さらに圧入部３２の熱膨張係数は、発火部３９の熱膨張係数よりも大きいものとされている。混合気が燃焼するとスパークプラグ１００は高温状態となるため、主体金具５０の孔部５５が拡径し、圧入部３２の圧入状態に緩みが生じるおそれがある。仮に、接地電極本体３１が発火部３９と同じ金属で構成されているとした場合、エンジンの振動により圧入部３２が力を受けた際に、接地電極本体３１が孔部５５から脱落するなどのおそれがある。そこで、本実施形態では発火部３９の熱膨張係数より圧入部３２の熱膨張係数が主体金具５０の熱膨張係数に近い値となるようにしたから、圧入部３２の圧入状態に緩みが生じることを回避できる。
【００４２】
＜熱膨張率の測定方法＞
次に、圧入部３２と発火部３９の熱膨張率の測定方法について説明する。熱膨張率は、ＴＭＡ（Thermomechanical Analysis）の圧縮法で測定される。圧入部３２と発火部３９をそれぞれ同様の寸法形状に切り出し、それぞれ複数のサンプル（例えば３０サンプル以上）を測定し、その平均値を熱膨張係数とする。切り出し位置はそれぞれ任意の点から１つのプラグにつき１サンプルとし、平均をとる際のサンプル数は圧入部３２と発火部３９とで同数にする。
【００４３】
＜実施形態１の効果＞
以上説明した本実施形態のスパークプラグ１００によれば、発火部３９の熱膨張係数より圧入部３２の熱膨張係数が主体金具５０の熱膨張係数に近い値となるから、スパークプラグ１００が高温になった際に熱膨張係数差に起因して圧入部３２の主体金具５０に対する保持力が低下することを抑制でき、もって接地電極３０の脱落を抑制できる。
【００４４】
圧入部３２は、孔部５５に圧入されることで固定されており、圧入部３２の熱膨張係数は発火部３９の熱膨張係数よりも大きいため、スパークプラグ１００が高温になった際に、圧入部３２が貴金属で構成されている場合よりも、接地電極３０の脱落を抑制できる。また、発火部３９を構成する貴金属は高価であるため、貴金属よりも安価な金属で圧入部３２を構成することで、スパークプラグ１００の製造コストを低減できる。
【００４５】
圧入部３２は、Ｎｉ製またはＮｉが一番多く含まれる合金製である。ＮｉまたはＮｉが一番多く含まれる合金は貴金属よりも安価な金属であるため、圧入部３２が貴金属で構成されている場合と比較して、スパークプラグ１００の製造コストを低減できる。また、Ｎｉは高い融点を持つため、火花に対する耐消耗性という点においても十分な性能を発揮できる。
【００４６】
接地電極３０は、圧入部３２と、発火部３９と、圧入部３２と発火部３９をつなぐ接続部３３と、を備えて構成され、接地電極３０のうち、圧入部３２と接続部３３の境界における軸線ＡＸと平行、かつ、接地電極３０の延設方向に垂直な方向の断面積は、接続部３３における発火部３９側の端部における軸線ＡＸと平行、かつ、接地電極３０の延設方向に垂直な方向の断面積よりも大きい。このようにすれば、接続部３３の断面積が発火部３９側の端部よりも圧入部３２との境界のほうが大きいから、圧入部３２と接続部３３の境界において振動によって変形や折損が生じにくくなり、接地電極３０の破損を防ぎやすくなる。また、発火部３９から圧入部３２に向かう熱引き効果を高めることができる。
【００４７】
接続部３３は、テーパ部３５を有する。接続部３３がテーパ部３５を有するから、吸気の際に中心電極２０と放電面３９５との間の間隙Ｇに混合気が入りやすくでき、点火した際に接続部３３が燃焼の邪魔をしないようにできる。さらに、テーパ部３５を備えることで、圧入部３２と接続部３３の境界において振動によって変形や折損が生じにくくなり、接地電極３０の破損をさらに防ぎやすくなる。
【００４８】
［本開示の実施形態２の詳細］
次に、実施形態１の接地電極３０の構成を変更した実施形態２について図５を参照しながら説明する。実施形態１と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。実施形態２の接地電極１２０は、孔部５５から突出した接地電極本体１２１と、接地電極本体１２１の突出端に固定された発火部１２９と、を備えて構成されている。接地電極本体１２１は略柱状とされ、孔部５５に圧入された圧入部１２２と、圧入部１２２と発火部１２９をつなぐ接続部１２３と、を備える。圧入部１２２が請求項の「固定部」に対応する。接続部１２３は、圧入部１２２と一体に構成されている。一方、接続部１２３と発火部１２９は、例えば、レーザ溶接等の溶接によって接合されている。
【００４９】
接続部１２３の断面積は、圧入部１２２との境界から発火部１２９側の端部にわたって同じとされている。また、圧入部１２２の断面積は接続部１２３の断面積と同じである。さらに、発火部１２９の断面積は接続部１２３の断面積と同じである。発火部１２９の大きさは、実施形態１の発火部３９の大きさと同じである。一方、接地電極本体１２１の大きさは、実施形態１の接地電極本体３１の大きさよりも小さい。
【００５０】
［本開示の実施形態３の詳細］
次に、実施形態２の接地電極１２０の構成を一部変更した実施形態３について図６を参照しながら説明する。実施形態１と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。実施形態３の接地電極１３０は、孔部５５から突出した接地電極本体１３１と、接地電極本体１３１の突出端に固定された発火部１３９と、を備えて構成されている。接地電極本体１３１は略柱状とされ、孔部５５に圧入された圧入部１３２と、圧入部１３２と発火部１３９をつなぐ接続部１３３と、を備える。圧入部１３２が請求項の「固定部」に対応する。接続部１３３は、圧入部１３２と一体に構成されている。一方、接続部１３３と発火部１３９は、例えば、レーザ溶接等の溶接によって接合されている。
【００５１】
発火部１３９は、実施形態２の発火部１２９の半分の厚さとされている。これに伴い、接続部１３３の突出端には、発火部１２９の先端面に沿って延設部１３６が設けられている。したがって、発火部１３９は、接続部１３３の突出端と延設部１３６の後端面の双方に接合されている。
【００５２】
［本開示の実施形態４の詳細］
次に、実施形態３の接地電極１３０の構成を一部変更した実施形態４について図７を参照しながら説明する。実施形態１と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。実施形態４の接地電極１４０は、孔部５５から突出した接地電極本体１４１と、接地電極本体１４１の突出端に固定された発火部１４９と、を備えて構成されている。接地電極本体１４１は略柱状とされ、孔部５５に圧入された圧入部１４２と、圧入部１４２と発火部１４９をつなぐ接続部１４３と、を備える。圧入部１４２が請求項の「固定部」に対応する。接続部１４３は、圧入部１４２と一体に構成されている。一方、接続部１４３と発火部１４９は、例えば、レーザ溶接等の溶接によって接合されている。
【００５３】
発火部１４９は、実施形態３の発火部１３９と同じ大きさとされている。本実施形態においても、接続部１３３の突出端には、発火部１４９の先端面に沿って延設部１４６が設けられている。しかしながら、延設部１４６の延設方向の長さは、実施形態３の延設部１３６の半分である。したがって、発火部１４９の半分は、延設部１４６から突出した形態とされている。
【００５４】
［本開示の実施形態５の詳細］
次に、実施形態１の接地電極３０の構成を一部変更した実施形態５について図８を参照しながら説明する。実施形態１と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。実施形態５の接地電極１５０は、孔部５５から突出した接地電極本体１５１と、接地電極本体１５１の突出端に固定された発火部１５９と、を備えて構成されている。接地電極本体１５１は略柱状とされ、孔部５５に圧入された圧入部１５２と、圧入部１５２と発火部１５９をつなぐ接続部１５３と、を備える。圧入部１５２が請求項の「固定部」に対応する。接続部１５３は、圧入部１５２と一体に構成されている。一方、接続部１５３と発火部１５９は、例えば、レーザ溶接等の溶接によって接合されている。
【００５５】
発火部１５９の大きさは、実施形態１の発火部３９の大きさと同じである。接続部１５３の断面積は、圧入部１５２との境界から発火部１５９側の端部にわたって同じとされている。また、圧入部１５２の断面積は接続部１５３の断面積と同じである。一方、接続部１５３における圧入部１５２との境界の大きさは、実施形態１の接続部３３における圧入部３２との境界の大きさと同じである。しかしながら、接続部１５３における発火部１５９側の端部の大きさは、実施形態１の接続部３３における発火部３９側の端部の大きさよりも大きい。
【００５６】
［本開示の実施形態６の詳細］
次に、実施形態５の接地電極１５０の構成を一部変更した実施形態６について図９を参照しながら説明する。実施形態１と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。実施形態６の接地電極１６０は、孔部５５から突出した接地電極本体１６１と、接地電極本体１６１の突出端に固定された発火部１６９と、を備えて構成されている。接地電極本体１６１は略柱状とされ、孔部５５に圧入された圧入部１６２と、圧入部１６２と発火部１６９をつなぐ接続部１６３と、を備える。圧入部１６２が請求項の「固定部」に対応する。接続部１６３は、圧入部１６２と一体に構成されている。一方、接続部１６３と発火部１６９は、例えば、レーザ溶接等の溶接によって接合されている。
【００５７】
本実施形態の接続部１６３の後端面には、テーパ部１６５が設けられている。テーパ部１６５は、接続部１６３の突出端から中央付近にわたって設けられている。テーパ部１６５の長さは、本実施形態に限られず、接続部１６３の突出端から圧入部１６２との境界にわたる長さであってもよい。
［本開示の実施形態７の詳細］
次に、実施形態１の接地電極３０の構成を一部変更した実施形態７について図１０を参照しながら説明する。実施形態１と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
本実施形態の接地電極１７０は、孔部５５に挿入された接地電極本体１７１と、接地電極本体１７１の基端に一体に設けられた溶接部１７２と、接地電極本体１７１の先端に固定された発火部１７９と、を備えている。溶接部１７２が請求項の「固定部」に対応する。接地電極本体１７１は、孔部５５に対して主体金具５０の外周側から挿入されており、溶接部１７２は、主体金具５０の外周面に当接している。溶接部１７２は主体金具５０の外周面側に対してレーザ溶接等の溶接により固定されている（網掛けで図示されている箇所が溶接によって溶融した溶融部１７３を示している）。レーザ溶接は主体金具５０の外周面側から溶接部１７２に対して行われ、溶融部１７３は溶接部１７２を通過して主体金具５０の内部に至っている。
主体金具５０と発火部１７９の熱膨張係数差は、主体金具５０と溶接部１７２の熱膨張係数差よりも大きいものとされ、溶接部１７２の熱膨張係数は、発火部１７９の熱膨張係数よりも大きいものとされている。混合気が燃焼するとスパークプラグ１００は高温状態となるため、主体金具５０の孔部５５が拡径し、溶接部１７２にクラックが入るおそれがある。仮に、接地電極本体１７１が発火部１７９と同じ金属で構成されているとした場合、クラックが進行して溶接部１７２が破損し、接地電極本体１７１が孔部５５から脱落するなどのおそれがある。そこで、本実施形態では発火部１７９の熱膨張係数より溶接部１７２の熱膨張係数が主体金具５０の熱膨張係数に近い値となるようにしたから、クラックの発生を防いで溶接部１７２の破損を回避できる。
【００５８】
［他の実施形態］
（１）実施形態１から７では、接地電極が接続部を有するものを例示しているものの、発火部が孔部に直接固定された接地電極としてもよい。
【００５９】
（２）実施形態１から６では、接続部が圧入部と一体に構成されたものを例示しているものの、接続部が圧入部と別体に構成され、接続部が圧入部に溶接された接地電極としてもよい。
【００６０】
（３）実施形態１から６では、圧入部が主体金具の孔部に圧入されていることでのみ固定されているが、主体金具の内面に圧入部を残した状態で主体金具の外周面側からレーザ溶接等で溶接されていてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
５…ガスケット、６…線パッキン、７…線パッキン、８…板パッキン、９…タルク
１０…絶縁体、１２…軸孔、１２Ｌ…大内径部、１２Ｓ…小内径部、１３…脚長部、１５…縮外径部、１６…縮内径部、１７…先端側胴部、１８…後端側胴部、１９…鍔部
２０…中心電極、２１…中心電極本体、２３…頭部、２４…鍔部、２５…脚部、２９…発火部、２９５…第１放電面
３０…接地電極、３１…接地電極本体、３２…圧入部、３３…接続部、３４…溶接部、３５…テーパ部、３９…発火部、３９５…第２放電面（放電面）
４０…端子電極
５０…主体金具（金具）、５１…工具係合部、５２…取付ネジ部、５３…加締部、５４…座部、５５…孔部、５６…段部、５８…圧縮変形部、５９…貫通孔
６０…シール部材
７０…抵抗体
８０…シール部材
１００…スパークプラグ
１２０…接地電極、１２１…接地電極本体、１２２…圧入部、１２３…接続部、１２９…発火部
１３０…接地電極、１３１…接地電極本体、１３２…圧入部、１３３…接続部、１３６…延設部、１３９…発火部
１４０…接地電極、１４１…接地電極本体、１４２…圧入部、１４３…接続部、１４６…延設部、１４９…発火部
１５０…接地電極、１５１…接地電極本体、１５２…圧入部、１５３…接続部、１５９…発火部
１６０…接地電極、１６１…接地電極本体、１６２…圧入部、１６３…接続部、１６５…テーパ部、１６９…発火部
１７０…接地電極、１７１…接地電極本体、１７２…溶接部、１７３…溶融部、１７９…発火部
ＡＸ…軸線、Ｇ…間隙
Ｓｋ…接地電極のうち、圧入部と接続部の境界における軸線と平行、かつ、接地電極の延設方向に垂直な方向の断面積
Ｓｈ…接地電極のうち、接続部における発火部側の端部における軸線と平行、かつ、接地電極の延設方向に垂直な方向の断面積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2021111719.tif 000009
【図８】
2021111719.tif 000010
【図９】
2021111719.tif 000011
【図１０】
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【国際調査報告】
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2021111719.tif 000014
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