JPH05335066A

JPH05335066A - 内燃機関用スパークプラグ

Info

Publication number: JPH05335066A
Application number: JP4167033A
Authority: JP
Inventors: Akio Kato; 明夫加藤; Keiji Kano; 啓二金生
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1992-06-01
Publication date: 1993-12-17
Also published as: US5990602A

Abstract

(57)【要約】【目的】長寿命で，かつ放電電圧が低く，貴金属の使
用量が少なく経済的な内燃機関用スパークプラグを提供
すること。【構成】絶縁碍子２０と，絶縁碍子２０に保持した中
心電極４と，これに対向させた接地電極３とを有する。
中心電極４或いは接地電極３の少なくとも一方の電極材
料の先端には，電極材料を延設した突出部４０と，その
先端に固着した貴金属チップ１とからなる細径部４１を
設けている。電極材料はＮｉ基耐熱合金であり，上記貴
金属チップはＰｔ（白金）９０〜１００重量％とＩｒ
（イリジウム）０〜１０重量％とからなるＰｔ─Ｉｒ合
金よりなる。細径部の直径Ｄは０．６〜１．２ｍｍ，貴
金属チップの厚さｔは０．１６〜０．８ｍｍ，貴金属チ
ップの厚さｔを含む細径部の長さＬは０．８〜１．５ｍ
ｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，発火部に貴金属チップ
を設けた内燃機関用スパークプラグに関する。

【０００２】

【従来技術】近年，エンジンはますます高性能化され，
高圧縮比化，過給化，リーン化などの動向にあり，スパ
ークプラグの放電電圧は上昇を余儀なくされている。ひ
いては電源の発生電圧を超えてしまうおそれがある。ま
たエンジンに対するメンテナンスフリー化の要求も増大
しており，スパークプラグへの長寿命化のニーズも非常
に大きいものとなっている。

【０００３】以上の放電電圧低減，および長寿命化に対
応するため，従来，特公昭６３─６２８７０号公報に開
示されたスパークプラグがある。このものは，中心電極
と接地電極の少なくとも一方の電極材料の先端に，耐磨
耗性に非常に優れた長棒形状の貴金属チップを接合して
いる。貴金属チップは，７０〜９０％Ｐｔと３０〜１０
％ＩｒのＰｔ−Ｉｒ合金，又は８０〜９０％Ｐｔと２０
〜１０％ＮｉのＰｔ−Ｎｉ合金からなる。上記電極材料
は，Ｎｉ基耐熱合金からなる。

【０００４】上記接合に当たっては，まず，中心電極の
一端に，貴金属チップの直径よりも僅かに大きく開口し
た凹部を設ける。次に，貴金属チップを凹部に嵌合す
る。その後，これらを押圧するとともに，レーザー，電
子ビーム等により，溶接する。これにより，貴金属チッ
プの一端が鍔状に広がり，中心電極の凹部に強固に溶着
される。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記貴金属チ
ップは，Ｐｔ−Ｉｒ合金又はＰｔ−Ｎｉ合金という，高
価な材料を用いている。それにもかかわらず，大部分の
貴金属チップは，無傷のまま，スパークプラグの寿命と
ともに廃棄されてしまう。

【０００６】即ち，上記貴金属チップにおいて，放電に
より消耗する部分は，火花放電が生じる貴金属チップの
一端のみである。従って，消耗により火花ギャップが所
定の量（放電電圧が電源の発生電圧を超えてしまう火花
ギャップ量）を超えた時，即ちスパークプラグが寿命を
迎えた時，大部分の貴金属はスパークプラグとともに廃
棄されてしまう。このことは，経済的にのみではなく，
資源保護の立場からも好ましくない。

【０００７】また，電極材料を構成するＮｉ基耐熱合金
と貴金属チップとの間においては，その線膨張係数に大
きな差がある。そのため，スパークプラグを高温のエン
ジン中で長期間使用していると，熱応力により，図１３
に示すごとく，電極材料８との接合面９８付近から，貴
金属チップ９に亀裂９１が生じることがある。この亀裂
９１が大きい場合には，図１４に示すごとく，貴金属チ
ップ９が，電極材料８より，剥離脱落するというおそれ
がある。

【０００８】更に，高温のエンジンに冷却負荷をかける
場合には，冷却時の熱応力により，線膨張係数が大きい
電極材料に引張り応力が発生する。このとき，図１５に
示すごとく，塑性変形による膨らみ８３が電極材料８に
生じる。この膨らみ８３は，加熱冷却負荷を繰り返すこ
とにより，益々大きくなる。

【０００９】また，この過度の応力により，電極材料に
応力腐食が発生し，甚だしい場合には，図１４に示すご
とく，貴金属チップが剥離脱落する場合がある。以上の
ように貴金属チップが剥離脱落すると，スパークプラグ
の寿命ははなはだしく短くなる。本発明はかかる従来の
問題点に鑑み，長寿命で，かつ放電電圧が低く，また使
用する貴金属量が非常に少なく経済的な内燃機関用スパ
ークプラグを提供しようとするものである。

【００１０】

【課題の解決手段】本発明は，絶縁碍子と該絶縁碍子に
保持した中心電極と，上記絶縁碍子の外周に固定したハ
ウジングと，該ハウジングに設けられ上記中心電極と対
向させた接地電極とよりなり，かつ上記中心電極或いは
接地電極の少なくとも一方の電極材料の先端には，該電
極材料を延設した突出部と，該突出部の先端に固着した
貴金属チップとからなる細径部を設けてなり，上記電極
材料はＮｉ基耐熱合金であり，上記貴金属チップはＰｔ
（白金）９０〜１００％（重量比，以下同じ）とＩｒ
（イリジウム）０〜１０％とからなるＰｔ─Ｉｒ合金，
または前記Ｐｔ─Ｉｒ合金９９．９９〜９８％にジルコ
ニア，もしくはイットリアを０．０１〜２％分散させた
合金よりなる。上記細径部の直径Ｄは０．６〜１．２ｍ
ｍ，上記貴金属チップの厚さｔを含む上記細径部の長さ
Ｌは０．８〜１．５ｍｍであり，かつ上記厚さｔ，直径
Ｄ，及び長さＬは次の関係にあることを特徴とする内燃
機関用スパークプラグにある。０．６ｍｍ≦Ｄ＜０．８ｍｍのとき；０．４Ｌ≦ｔ≦
０．８ｍｍ０．８ｍｍ≦Ｄ＜１．０ｍｍのとき；０．３Ｌ≦ｔ≦
０．８ｍｍ１．０ｍｍ≦Ｄ≦１．２ｍｍのとき；０．２Ｌ≦ｔ≦
０．８ｍｍ

【００１１】本発明において最も注目すべきことは，上
記のごとく，電極材料と貴金属チップとからなる細径部
の形状と，電極材料及び貴金属チップの組成にある。本
発明において，上記貴金属チップは，中心電極或いは接
地電極の少なくとも一方の電極材料においてその細径部
の先端に固着されている。

【００１２】上記貴金属チップは，Ｐｔ９０〜１００％
とＩｒ０〜１０％からなる。即ち，Ｐｔ─Ｉｒ合金又は
白金のみよりなる。Ｉｒが１０％を越える場合には，火
花放電による貴金属チップの消耗量が多くなり，スパー
クプラグの寿命が短くなる（図７参照）。

【００１３】また，上記貴金属チップには，上記Ｐｔ─
Ｉｒ合金９９．９９〜９８％と，ジルコニア，もしくは
イットリアを０．０１〜２％とよりなる分散型合金を用
いることが好ましい。これにより，火花放電による貴金
属チップの消耗を減少させ，かつ貴金属チップの強度を
増加させることができる（図７，図８参照）。

【００１４】また，本発明において，上記貴金属チップ
を含む細径部の長さＬは０．８〜１．５ｍｍである。Ｌ
が０．８ｍｍ未満では，放電電圧の低減効果がみられな
い。一方，Ｌが１．５ｍｍを越える場合には，中心電極
への熱引きが悪化するため，突出部の熱負荷が増大す
る。それ故，突出部は，エンジン運転時に非常に厳しい
温度環境に晒されることになり，使用可能期間が短くな
る。なお，好ましくは，Ｌは０．９〜１．３ｍｍであ
る。

【００１５】上記細径部の直径Ｄは０．６〜１．２ｍｍ
である。Ｄが０．６ｍｍ未満では，誘導放電時に火花放
電が陰極放電面で拡がるため，細径部の突出部が火花消
耗を起こしてしまう。ひいては，貴金属チップが剥離脱
落するおそれがある。一方，Ｄが１．２ｍｍを越える場
合，放電電圧の低減効果はみられない。

【００１６】また，この場合には，貴金属チップに亀裂
が発生し易くなる。即ち，加熱時において，線膨張係数
の小さい貴金属チップは，線膨張係数の大きい電極材料
から引張り応力を受ける。この応力は，貴金属チップと
突出部との接触面積が大きい程，増加する傾向にある。
そのため，細径部の直径Ｄが１．２ｍｍよりも大きい
と，突出部から貴金属チップへの応力の増加のため，貴
金属チップに亀裂が非常に生じやすくなる。なお，好ま
しくは，Ｄは０．７〜１．１ｍｍである。

【００１７】また，細径部の直径Ｄ，細径部の長さＬ，
及び貴金属チップの厚さｔの関係は，Ｄが０．６ｍｍ以
上０．８ｍｍ未満のとき，０．４Ｌ≦ｔ≦０．８ｍｍで
あり，上記Ｄが０．８ｍｍ以上１．０ｍｍ未満のとき，
０．３Ｌ≦ｔ≦０．８ｍｍであり，上記Ｄが１．０ｍｍ
以上１．２ｍｍを越えるとき，０．２Ｌ≦ｔ≦０．８ｍ
ｍである。

【００１８】ｔが０．８ｍｍを越える場合には，電極材
料に応力腐食が発生し易くなる（図１０参照）。即ち，
電極材料は貴金属チップからの前記の冷却時の引張り応
力を受けるため，貴金属チップとの接触面付近に膨らみ
が発生する。この膨らみは，冷熱負荷を繰り返すことに
より，益々膨張し，甚だしい場合には，電極材料に亀裂
が発生する。一方，ｔが小さくなると，貴金属チップの
強度が低下するため，貴金属チップに亀裂が発生しやす
くなり，甚だしい場合には貴金属チップが脱落するおそ
れがある。

【００１９】貴金属チップの厚さｔの最小値は，細径部
の直径Ｄの大小により，変化する。即ち，上記のごとく
Ｄが大きくなると，貴金属チップと突出部との接触面積
が大きくなり，上記のごとく，貴金属チップに発生する
応力は増加する傾向がある。一方熱引きは向上するた
め，細径部の温度が低下し，応力は減少する傾向にあ
る。以上の相反する傾向のバランスにより，ｔの最小値
が決まる。Ｄが０．６〜１．２ｍｍの範囲では，熱引き
による温度低下の効果が大きく，Ｄの増加に伴い，ｔの
最小値は減少する。

【００２０】具体的にはＤが０．６ｍｍ以上０．８ｍｍ
未満で，かつｔが０．４Ｌ未満の場合には，貴金属チッ
プの強度が，上記応力に対し不充分であるため，上記の
ごとく，貴金属チップに亀裂が発生したり，時には脱落
したりする。また，Ｄが０．８ｍｍ以上１．０ｍｍ未満
でかつｔが０．３Ｌ未満の場合，或いはＤが１．０ｍｍ
以上１．２ｍｍ以下でかつｔが０．２Ｌ未満の場合も，
同様である。

【００２１】また上記電極材料においてその細径部の先
端には，放電層を固着することが好ましい。該放電層
は，放電側に設けられた上記貴金属チップと，突出部側
に設けられた緩和層とからなる。該緩和層はＰｔ７０〜
９０％とＮｉ（ニッケル）１０〜３０％とからなるＰｔ
−Ｎｉ合金よりなる。Ｐｔ及びＮｉの組成が，上記範囲
内にある場合には，緩和層の線膨張係数が，貴金属チッ
プと突出部との間にある。そのため，緩和層は，冷熱負
荷時による両者の応力を，緩和することができる。それ
故，両者に亀裂，応力腐食が発生することを防止するこ
とができ，長期間に渡ってスパークプラグを使用するこ
とができる。

【００２２】また，緩和層の厚さＳは０．０５ｍｍ以上
が好ましい。Ｓが０．０５ｍｍ未満では，緩和層は貴金
属チップと電極材料との応力を充分緩和することができ
ない。なお，Ｓは厚ければ，厚い程，応力の緩和作用は
大きくなるが，０．５ｍｍを超えると顕著な効果増大が
ない。緩和層も貴金属であるので，経済性の点より緩和
層の上限厚みは０．５ｍｍとすることが好ましい。

【００２３】また，細径部の長さＬと放電層の厚さＴと
は，０．２Ｌ≦Ｔ≦Ｌの関係にあることが好ましい。Ｔ
が０．２Ｌ未満の場合には，緩和層は貴金属チップと電
極材料との応力を緩和することができない。ＴがＬを越
える場合には，高価な貴金属チップを無駄に使用するの
みである。尚，放電層の厚さＴは，貴金属チップの厚さ
ｔと緩和層の厚さＳとの和である。

【００２４】

【作用及び効果】本発明においては，電極材料及び貴金
属チップの組成が，上記の範囲にある。そのため，火花
放電による貴金属チップの消耗量が少ない（図７参
照）。それ故，スパークプラグの寿命が増し，長期間に
渡ってスパークプラグを使用することができる。

【００２５】また，貴金属チップの厚さｔ，細径部の直
径Ｄ及び長さＬは，上記の範囲にある。そのため，放電
電圧を非常に低減できると共に，貴金属チップの消耗量
及び使用量を最小限にすることができる。また，上記形
状を有する細径部は，上記において詳説したごとく，エ
ンジン運転時の過酷な温度環境にも，充分に耐えること
ができる。従って，本発明によれば，長寿命で，かつ放
電電圧を非常に低減でき，貴金属を無駄なく使用し非常
に経済的な内燃機関用スパークプラグを提供することが
できる。

【００２６】

【実施例】

実施例１本発明の実施例につき，図１〜図３を用いて説明する。
本例の内燃機関用スパークプラグ２は，絶縁碍子２０
と，絶縁碍子２０に保持した中心電極４と，絶縁碍子２
０の外周に固定したハウジング２５と，ハウジング２５
に設けられて，上記中心電極４との間に火花放電用のギ
ャップ５を設けて対向させた接地電極３とよりなる。

【００２７】上記中心電極４の先端には，貴金属チップ
１と中心電極４の突出部４０とからなる細径部４１を設
けている。中心電極４は陰極である。上記突出部４０
は，中心電極４を延設することにより形成されている。
また，中心電極４及び接地電極３は，Ｎｉ基耐熱合金を
用いた電極材料により形成されている。また中心電極４
の伝熱性を向上させるため，Ｃｕ材４２が中心電極４内
に封入されている。突出部４０の先端には，Ｐｔ９５％
−Ｉｒ５％合金からなる貴金属チップ１が固着されてい
る。

【００２８】また，本例においては，細径部４１の直径
Ｄは０．９ｍｍ，上記金属チップ１を含む上記細径部４
１の長さＬは１．２ｍｍである。また，上記厚さｔは
０．４ｍｍである。また，接地電極３の先端には，貴金
属チップ１９が固着されている。火花放電は，貴金属チ
ップ１，１９の間のギャップ５で発生する。

【００２９】本例においては，火花放電による貴金属チ
ップ１の消耗量が少ない。そのため，スパークプラグ２
の寿命が増え，長期間に渡ってスパークプラグ２を使用
することができる。また，貴金属チップ１の厚さｔ，細
径部４１の直径Ｄ及び長さＬは，上記の関係にある。そ
のため，放電電圧を非常に低減できると共に，貴金属チ
ップ１の消耗量及び使用量を最小限にすることができ
る。また，上記形状を有する細径部４１は，エンジン運
転時の過酷な温度環境にも，充分に耐えることができ
る。

【００３０】実施例２本例のスパーククラブにおける電極材料は，上記実施例
１におけるＰｔ−Ｉｒ合金９９．９％に，ジルコニア，
もしくはイットリアを０．１％添加して得られた分散強
化型合金である。その他は，実施例１と同様である。本
例によれば，貴金属チップ１の強度が向上し，かつ突出
部４０の電極材料の消耗が一層少なくなり，スパークプ
ラグを長期間使用することができる。また，実施例１と
同様の効果を得ることができる。

【００３１】実施例３本例においては，実施例１のように中心電極４の先端に
細径部４１を設ける代わりに，図４に示すごとく，接地
電極３の先端に細径部３１を設けている。そして，接地
電極３が陰極，中心電極４が陽極である。上記細径部３
１は，接地電極３を延設した突出部３０と，該突出部３
０の先端に固着した貴金属チップ１とからなる。火花放
電は，貴金属チップ１，１９の間のギャップ５で発生す
る。そのほかは，実施例１と同様である。本例において
も，実施例１と同様の効果を得ることができる。

【００３２】実施例４本例においては，図５に示すごとく，接地電極３が中心
電極４の先端の横方向まで延びており，中心電極４及び
接地電極３の両方に細径部４１，３１が設けられてい
る。上記細径部３１は，接地電極３を延設した突出部３
０と，該突出部３０の先端に固着した貴金属チップ１と
からなる。その他は，実施例１と同様である。本例にお
いても，実施例１と同様の効果を得ることができる。

【００３３】実施例５本例は，図６に示すごとく，中心電極４に細径部４１を
設けたものである。細径部４１は，突出部４０と，その
先端に固着した放電層１０とからなる。放電層１０は，
放電側に設けた貴金属チップ１と，突出部４０側に設け
られた緩和層１５とからなる。また，細径部４０の長さ
Ｌと放電層１０の厚さＴとは，０．２Ｌ≦Ｔ≦Ｌの関係
にある。具体的には，Ｔが０．４ｍｍ，Ｌが１．２ｍｍ
である。

【００３４】該緩和層１５はＰｔ−Ｎｉ合金を用いてい
る。Ｐｔ−Ｎｉ合金は，Ｐｔ８０％とＮｉ（ニッケル）
２０％とからなる。緩和層１５の厚さＳは０．０６ｍｍ
である。その他は，実施例１と同様である。

【００３５】本例においては，上記のごとき緩和層１５
を設けている。そのため，冷熱負荷時による両者の応力
を，緩和することができる。それ故，両者に亀裂，応力
腐食が発生することを防止することができ，長期間に渡
ってスパークプラグを使用することができる。本例にお
いても，実施例１と同様の効果を得ることができる。

【００３６】実施例６，７次に，本例のスパークプラグにつき，貴金属チップに用
いられているＰｔ−Ｉｒ合金及び分散強化型合金のＩｒ
含有量を種々に変えて，火花放電による貴金属チップの
耐消耗性及びその強度に関する評価試験を行った。本例
のスパークプラグを作製するにあたっては，スパークプ
ラグ（ＰＫ２０Ｒ日本電装（株）製）の中心電極の先端
に，Ｉｒ含有量を種々に変えたＰｔ−Ｉｒ合金よりな
る，貴金属チップを溶接した。

【００３７】また，細径部の直径Ｄは０．８ｍｍ，細径
部の長さＬは１．３ｍｍ，貴金属チップ１の厚さｔは
０．５ｍｍである。電極材料は，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ａ
ｌ等よりなるＮｉ基耐熱合金である。尚，本例におい
て，中心電極は陰極であり，陽極の接地電極よりも，厳
しい温度環境に晒される。その他は，実施例１と同様で
ある。これを実施例６とする。

【００３８】一方，他の本例のスパークプラグを作製す
るにあたっては，Ｉｒ含有量を種々に変えた分散強化型
合金よりなる，貴金属チップを溶接した。分散強化型合
金は，Ｐｔ−Ｉｒ合金９９．９％に対して，ジルコニ
ア，もしくはイットリアを０．１％添加して得られる。
その他は，実施例６と同様である。これを実施例７とす
る。

【００３９】上記試験条件は，大気中で，４ｋｇ／ｃｍ
²ゲージに加圧したチャンバー内で，スパークプラグを
毎秒６０回火花放電させ，４００時間試験した。この試
験について，貴金属チップの消耗量の結果を図７に示
す。同図において，横軸は貴金属チップのＩｒ含有量
（重量％）を示す。また，縦軸は，火花放電による貴金
属チップの消耗量を，Ｐｔ１００％（Ｉｒ０％）の場合
の消耗量を１として示す。

【００４０】次に上記の実施例６，７に用いた種々の貴
金属合金について，強度を評価した。直径Ｄが３ｍｍ，
長さＬが５０ｍｍの貴金属チップを通常の引張り試験機
で評価した。その結果を図８に示す。

【００４１】図７より知られるごとく，実施例６に関し
ては，Ｉｒが０〜１０％のときは貴金属チップの消耗量
は緩やかに増加している。Ｉｒが１０〜４０％では消耗
量が急増加し，更に多量になると，再び緩やかに増加し
ている。また，実施例７に関しては，実施例６よりも貴
金属チップの消耗量が少ない。

【００４２】図８より知られるごとく，実施例６に関し
ては，Ｉｒ含有量が増すにつれて貴金属チップの強度も
強くなる。また，実施例７に関しては，実施例６よりも
強度に優れている。従って，図７，図８により，Ｉｒが
０〜１０％のときに，貴金属チップの耐消耗性は最も良
好であり，また実施例７に用いた分散強化型のＰｔ─Ｉ
ｒ合金はその強度も強いことが確認された。

【００４３】実施例８本例においては，細径部の直径Ｄと，細径部の長さＬに
対する貴金属チップの厚さｔの比（ｔ／Ｌ）との関係に
ついて，貴金属チップの耐久性評価を行った。本例のス
パークプラグは，実施例１と同様の組成よりなる，貴金
属チップ及び電極材料を用いている。

【００４４】上記耐久性評価は，水冷６気筒２０００ｃ
ｃのエンジンに本例のスパークプラグを取り付けて，ア
イドリング１分，５６００ｒｐｍ×ＷＯＴ（スロットル
全開状態）１分を，繰り返し１００時間行った。そし
て，貴金属チップにおける亀裂発生率を検査することに
より，貴金属チップの耐久性評価をした。その結果を図
９に示す。同図において，横軸はｔ／Ｌを示す。一方，
縦軸は，同一水準の全試験品に対する，貴金属チップに
亀裂が発生した試験品の割合を，亀裂発生率として示
す。

【００４５】同図より知られるごとく，Ｄが小さくかつ
ｔ／Ｌが大きくなるに従って亀裂発生率は小さくなる。
また，貴金属チップに亀裂が発生しない条件は，Ｄが
０．６ｍｍのときはｔ／Ｌ≧０．４，Ｄが０．８ｍｍの
ときはｔ／Ｌ≧０．３，Ｄが１．０ｍｍのときはｔ／Ｌ
≧０．２である。

【００４６】そこで，貴金属チップに亀裂が発生しない
ｔの限界は，０．６ｍｍ≦Ｄ＜０．８ｍｍ；ｔ／Ｌ≧０．４即ち０．
４Ｌ≦ｔ０．８ｍｍ≦Ｄ＜１．０ｍｍ；ｔ／Ｌ≧０．３即ち０．
３Ｌ≦ｔ１．０ｍｍ≦Ｄ≦１．２ｍｍ；ｔ／Ｌ≧０．２即ち０．
２Ｌ≦ｔとなる。

【００４７】実施例９本例においては，電極材料の耐応力腐食性について，評
価した。本例のスパークプラグは，細径部の長さＬが
１．５ｍｍである。細径部の直径Ｄを０．６，０．９，
１．２ｍｍとし，それぞれの場合につき貴金属チップの
厚さｔを種々に変えて，評価した。

【００４８】その他は実施例８と同様である。また，実
施例８と同様に繰り返し使用し，評価した。その結果を
図１０に示す。同図において，横軸は貴金属チップの厚
さｔを，縦軸は電極材料の応力腐食の長さを示す。該応
力腐食長さは，１００×（Ａ＋Ｂ）÷Ｄ（％）で算出さ
れる。ここに，（Ａ＋Ｂ）は腐食した部分の径方向の長
さの総和である。

【００４９】同図より知られるごとく，ｔが０．８ｍｍ
以下の場合には，いずれも応力腐食長さが約２０％であ
る。ｔが０．８ｍｍを越えた場合には，上記応力腐食長
さが急激に増加する。これより，ｔは０．８ｍｍ以下で
あれば，電極材料に応力腐食が発生しにくいことが分か
る。

【００５０】したがって，実施例８と本例の結果とを結
合すると，以下のようになる。即ち，０．６ｍｍ≦Ｄ＜０．８ｍｍのとき；０．４Ｌ
≦ｔ≦０．８ｍｍ０．８ｍｍ≦Ｄ＜１．０ｍｍのとき；０．３Ｌ≦ｔ≦
０．８ｍｍ１．０ｍｍ≦Ｄ≦１．２ｍｍのとき；０．２Ｌ≦ｔ≦
０．８ｍｍとなる。

【００５１】実施例１０本例は，実施例８のスパークプラグにおいて，貴金属チ
ップと電極材料との間に，Ｐｔ−Ｎｉ合金よりなる緩和
層を組み込み，実施例８と同様に評価した。Ｐｔ−Ｎｉ
合金は，Ｐｔ８０％とＮｉ２０％とよりなる。緩和層の
厚さＳ（図６）は０．０５ｍｍ，細径部の直径Ｄは０．
６ｍｍである。Ｓ，Ｄが上記の値の場合，本発明にかか
る細径部の形状の中で，最も温度環境の厳しい形状であ
る。

【００５２】その結果を図１１に示す。同図において，
横軸は細径部の長さＬに対する放電層の厚さＴの比（Ｔ
／Ｌ）を，縦軸は貴金属チップの亀裂発生率を示す。同
図より知られるごとく，Ｔ／Ｌが，０．２未満では亀裂
が発生したが，０．２以上は亀裂は生じなかった。その
ため，ＴとＬは，０．２≦Ｔ／Ｌ≦１，即ち，０．２Ｌ
≦Ｔ≦Ｌという関係になる。なお，緩和層としてＰｔ９
０％─Ｎｉ１０％，およびＰｔ７０％─Ｎｉ３０％でも
上記の評価を行い，同様の結果を得た。

【００５３】実施例１１〜１４本例は，貴金属チップの組成を種々に変えて，実施例８
〜１０と同様の評価を行った。本例の貴金属チップは，
Ｐｔ─Ｉｒ合金或いは分散強化型合金を用いている。実
施例１１のスパークプラグは，Ｐｔ１００％，即ち純プ
ラチナからなる貴金属チップを用いている。

【００５４】実施例１２では，Ｐｔ９０％−Ｉｒ１０％
の合金を用いている。実施例１３では，Ｐｔ９８％と，
ジルコニア，もしくはイットリア２％とからなる，分散
強化型合金を用いている。実施例１４は，９０％Ｐｔと
１０％ＩｒよりなるＰｔ−Ｉｒ合金９９．９９％と，上
記酸化物０．０１％とからなる，分散強化型合金を用い
ている。その他は，実施例８〜１０と同様である。上記
実施例１１〜１４のスパークプラグにつき，上記評価を
行った。その結果，本例においても，実施例８〜１０と
同様の結果を得ることができた。

【００５５】実施例１５本例は，本例のスパークプラグを実際に車両に装着した
ときの，貴金属チップの放電電圧について，測定した。
本例のスパークプラグにおいては，細径部の直径Ｄは
０．９ｍｍ，細径部の長さＬは１．１ｍｍ，貴金属チッ
プの厚さｔは０．４ｍｍである。そのほかは，実施例１
と同様である。

【００５６】尚，比較のために，従来のスパークプラグ
（ＰＫ２０Ｒ日本電装（株）製）を，比較例として用
いた。貴金属チップの厚さｔが０．３ｍｍで，細径部の
長さＬが０．６ｍｍ，直径Ｄが１．１ｍｍのものであ
る。また貴金属はＰｔ７８％─Ｉｒ２０％─Ｎｉ２０％
である。その他は，実施例７と同様である。上記測定
は，水冷４気筒１５００ｃｃの車両用エンジンに，これ
らのスパークプラグを取り付け，１０万ｋｍを走行し
た。その後，両者のスパークプラグの放電電圧につい
て，測定した。その結果を，図１２に示す。

【００５７】同図より知られるごとく，本発明にかかる
スバークプラブの放電電圧は約２２ＫＶであり，一方，
比較例は約２７ＫＶであった。従って，このことから
も，本発明のスパークプラグは，長期間使用した場合に
も放電電圧低減において，非常に大きな効果があること
が確認された。また，本発明のスパークプラグは，耐久
性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のスパークプラグにおける要部拡大断
面図。

【図２】実施例１のスパークプラグの一部断面側面図。

【図３】実施例１の細径部の断面図。

【図４】実施例３のスパークプラグの要部拡大断面図。

【図５】実施例４のスパークプラグの要部拡大断面図。

【図６】実施例５の細径部の断面図。

【図７】実施例６，７にかかる，貴金属チップのＩｒ含
有量と，火花消耗量との関係を示す線図。

【図８】実施例６，７にかかる，貴金属チップのＩｒ含
有量と，貴金属チップの強度との関係を示す線図。

【図９】実施例８にかかる，細径部の長さＬに対する貴
金属チップの厚さｔの比（ｔ／Ｌ）と，貴金属チップの
亀裂発生率との関係を示す線図。

【図１０】実施例９にかかる，貴金属チップの厚さｔ
と，電極材料の応力腐食長さとの関係を示す線図。

【図１１】実施例１０にかかる，細径部の長さＬに対す
る放電層の厚さＴの比（Ｔ／Ｌ）と，貴金属チップの亀
裂発生率との関係を示す線図。

【図１２】実施例１５のスパークプラグを，長期間使用
後の放電電圧を示す棒図。

【図１３】従来例のスパークプラグにおいて，貴金属チ
ップに亀裂が生じた状態を示す要部断面図。

【図１４】従来例において，貴金属チップが剥離脱落し
た状態を示す要部断面図。

【図１５】従来例において，細径部に膨らみが生じた状
態を示す要部断面図。

【符号の説明】

１，１９．．．貴金属チップ，１０．．．放電層，２．．．スパークプラグ，２０．．．絶縁碍子，２５．．．ハウジング，３．．．接地電極，３０，４０．．．突出部，３１，４１．．．細径部，４．．．中心電極，５．．．ギャップ，

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁碍子と該絶縁碍子に保持した中心電
極と，上記絶縁碍子の外周に固定したハウジングと，該
ハウジングに設けられ上記中心電極と対向させた接地電
極とよりなり，かつ上記中心電極或いは接地電極の少な
くとも一方の電極材料の先端には，該電極材料を延設し
た突出部と，該突出部の先端に固着した貴金属チップと
からなる細径部を設けてなり，上記電極材料はＮｉ基耐
熱合金であり，上記貴金属チップはＰｔ（白金）９０〜
１００％（重量比，以下同じ）とＩｒ（イリジウム）０
〜１０％とからなるＰｔ─Ｉｒ合金，または前記Ｐｔ─
Ｉｒ合金９９．９９〜９８％にジルコニア，もしくはイ
ットリアを０．０１〜２％分散させた合金よりなり，上
記細径部の直径Ｄは０．６〜１．２ｍｍ，上記貴金属チ
ップの厚さｔを含む上記細径部の長さＬは０．８〜１．
５ｍｍであり，かつ上記厚さｔ，直径Ｄ，及び長さＬは
次の関係にあることを特徴とする内燃機関用スパークプ
ラグ。０．６ｍｍ≦Ｄ＜０．８ｍｍのとき；０．４Ｌ≦ｔ≦
０．８ｍｍ０．８ｍｍ≦Ｄ＜１．０ｍｍのとき；０．３Ｌ≦ｔ≦
０．８ｍｍ１．０ｍｍ≦Ｄ≦１．２ｍｍのとき；０．２Ｌ≦ｔ≦
０．８ｍｍ
【請求項２】絶縁碍子と該絶縁碍子に保持した中心電
極と，上記絶縁碍子の外周に固定したハウジングと，該
ハウジングに設けられ上記中心電極と対向させた接地電
極とよりなり，かつ上記中心電極或いは接地電極の少な
くとも一方の電極材料の先端には，該電極材料を延設し
た突出部と，該突出部の先端に固着した放電層とからな
る細径部を設けてなり，上記放電層は放電側に設けられ
た貴金属チップと上記突出部側に設けられた緩和層とか
らなり，上記電極材料はＮｉ基耐熱合金であり，上記貴
金属チップはＰｔ９０〜１００％とＩｒ０〜１０％とか
らなるＰｔ─Ｉｒ合金，または前記Ｐｔ─Ｉｒ合金９
９．９９〜９８％にジルコニア，もしくはイットリアを
０．０１〜２％分散させた合金よりなり，上記緩和層は
Ｐｔ７０〜９０％とＮｉ（ニッケル）１０〜３０％とか
らなるＰｔ−Ｎｉ合金よりなり，上記細径部の直径Ｄは
０．６〜１．２ｍｍ，上記放電層を含む細径部の長さＬ
は０．８〜１．５ｍｍ，緩和層の厚さＳは０．０５ｍｍ
以上であり，かつ上記放電層の厚さＴ及び細径部の長さ
Ｌは，０．２Ｌ≦Ｔ≦Ｌの関係にあることを特徴とする
内燃機関用スパークプラグ。