JPH10112373A - スパークプラグ - Google Patents
スパークプラグInfo
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- JPH10112373A JPH10112373A JP26472296A JP26472296A JPH10112373A JP H10112373 A JPH10112373 A JP H10112373A JP 26472296 A JP26472296 A JP 26472296A JP 26472296 A JP26472296 A JP 26472296A JP H10112373 A JPH10112373 A JP H10112373A
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Abstract
から剥離することを抑制する。 【解決手段】 チップ5と、中心電極3との界面近傍
に、チップ5および中心電極3を溶融し、チップ5およ
び中心電極3を一体化する溶融部7を形成してある。こ
の溶融部7は、チップ5の径方向に略平行に延びるとと
もに、その先端部71側全周が、チップ5の脚部51の
外周面よりも中心側へ食い込むように形成してある。こ
れによれば、溶融部7がチップ5の抜け止め作用を発揮
するため、中心電極3からチップ5が剥離することを抑
制できる。
Description
ネレーション用エンジン等に使用される長寿命なスパー
クプラグに関する。
えば、Ni合金材料および銅)からなる中心電極3の先
端部3aに、中心電極3よりも高融点な導電材料(例え
ばIr合金)からなるチップ5をレーザー溶接したスパ
ークプラグ10が、特開平5−343159号公報に提
案されている。このチップ5は、中心電極3の先端部3
aに設けた孔321に挿入される脚部51と、この脚部
51よりも大径な大径部52とを備えている。なお、大
径部52の径は1.8mmであった。
5の大径部52との当接部位に、上記レーザー溶接によ
る溶融部7が形成されている。この溶融部7のうち、チ
ップ5の軸方向(図中上下方向)に関する上方側略半分
はチップ5にかかり、溶融部7のうち、上記軸方向に関
する下方側略半分は中心電極3にかかっている。
ようなスパークプラグ10を、ガスヒートポンプやコー
ジェネレーション用エンジン等に適用することが試みら
れている。ガスヒートポンプやコージェネレーション用
エンジン等は、従来の自動車エンジン等に比べてより長
期間にわたって使用されるため、これに適用するスパー
クプラグ10も長寿命であることが要求される。
パークプラグ10について、ガスエンジンの使用環境を
模擬して評価を行なった結果、ガスエンジンの寿命より
も短い期間で、チップ5が中心電極3から剥離する、と
いう問題が発生することがわかった。また、チップ5の
大径部52と、溶融部7との界面近傍に亀裂が入り、こ
の亀裂の進行により、上記剥離が発生することがわかっ
た。
て、本発明者らが実験、検討した結果を述べる。まず、
中心電極3を構成する材料の熱膨張係数(例えばニッケ
ル合金材料は13.3×10-6[deg- ]程度)が、
チップ5を構成する材料(例えばIr合金材料は6.8
×10-6[deg- ]程度)よりも非常に大きいため、
スパークプラグ10の使用時における冷熱(温度差90
0℃程度)の繰り返しにより、溶融部7近傍に熱応力が
かかる。そして、明確な理由はわからないが、溶融部7
とチップ5との間の固着力が、溶融部7と中心電極3と
の間の固着力よりも小さいため、上記熱応力により、溶
融部7とチップ5との間に亀裂が生じ、溶融部7からチ
ップ5が剥離するのである。
で、脚部および大径部を有するチップが中心電極から剥
離することを抑制することを目的とする。
に、請求項1ないし9に記載の発明では、チップ(5)
と、中心電極(3)の先端部(3a)との界面近傍に、
チップ(5)および中心電極(3)を溶融し、チップ
(5)および中心電極(3)を一体化する溶融部(7)
を形成してあり、この溶融部(7)は、その先端部(7
1)側全周が、チップ(5)の脚部(51)の外周面よ
りも中心側へ食い込むように形成されていることを特徴
としている。
チップ(5)との間の固着力がたとえ弱くても、溶融部
(7)がチップ(5)の抜け止め作用を発揮するため、
中心電極(3)の先端部(3a)からチップ(5)が剥
離することを抑制でき、スパークプラグ(10)の寿命
を長くできる。このようなスパークプラグ(10)は、
ガスエンジンに用いて好適である。
全周が、チップ(5)の脚部(51)に、この脚部(5
1)の径の1割以上食い込むように、溶融部(7)を形
成することにより、上記従来技術に比べて、チップ
(5)の剥離を確実に抑制できることが、発明者らの実
験、検討により確認されている。また、上記長さ(L)
を0.2mm以上とすることにより、上記従来技術に比
べて、チップ(5)の剥離を確実に抑制できることが、
後述の実験により確認されている。
はIr合金材料からなる。また、中心電極(3)は、例
えば、銅合金材料からなる内材(31)と、ニッケル合
金材料からなる外材(32)とを備えている。そして、
上記従来技術よりも大径な大径部(52)を備えた(つ
まり、長寿命な)チップ(5)、つまり、大径部(5
2)の径が2.5mm〜3.5mmであるようなチップ
(5)に関しては、スパークプラグ(10)の使用時に
おける冷熱の繰り返しによる、大径部(52)および中
心電極(3)の温度差が大きくなることがわかってい
る。
発明を適用しない場合には、溶融部(7)からチップ
(5)が剥離するまでの期間がさらに短くなる。このた
め、大径な大径部(52)を備えたチップ(5)に関し
ては、本発明を適用することにより、上記剥離を効果的
に抑制でき、スパークプラグ(10)の寿命を効果的に
長くできる。
電は、チップ(5)の大径部(52)のうち、尖った部
位に発生しやすい。この尖った部位が消耗して丸みを帯
びることにより、火花放電の発生しやすい場所が減少
し、点火ミスが多発し、スパークプラグ(10)の寿命
となる。これに対して、大径部(52)の表面に溝(5
3)を形成し、この溝(53)と、大径部(52)の表
面との境界部位に、尖った形状のエッジ部(54)を形
成することにより、火花放電の発生しやすい場所が増加
し、スパークプラグ(10)の寿命を長くできる。
3)を備えたチップ(5)に関しても、上記冷熱の繰り
返しによるチップ(5)の温度変化が大きくなることが
わかっている。よって、この場合も、本発明を適用する
ことにより、上記剥離を効果的に抑制できる。
示す実施形態について説明する。本実施形態のスパーク
プラグ10は、ガスヒートポンプのような、ガス(例え
ばLNG、CNG等)を燃料とするガスエンジンに適用
されるものである。図2に示すように、取付金具1は、
円筒形状で、エンジンブロック100に固定するための
取付ネジ部1aを備えている。取付金具1の内部には、
アルミナセラミック(Al2 O3 )等からなる絶縁体2
が固定されており、この絶縁体2の軸孔21に中心電極
3が固定されている。絶縁体2の先端部2aは、取付金
具1の先端部11から露出するように設けられている。
内材31が熱伝導性に優れた金属材料(例えば銅合金材
料)、外材32が耐熱性に優れたNi合金材料(例え
ば、インコネル社のインコネル600)により構成され
た円柱体で、図2に示すように、その先端部3aが絶縁
体2の先端部2aから露出するように設けられている。
取付金具1の先端部11には、接地電極4が溶接により
固定されている。この接地電極4は、Ni合金材料等の
金属材料からなり、後述するチップ5と放電ギャップ6
を隔てて対向している。
リンエンジンの燃焼室内に比べて圧力が高いため、火花
放電しにくい環境である。このため、本実施形態におけ
るスパークプラグ10の放電ギャップ6を、ガソリンエ
ンジンに設けるスパークプラグの放電ギャップに比べて
短く、例えば0.3mm程度にしてある。中心電極3の
先端部3aには、本発明の特徴であるIr合金材料(例
えば、90wt%Ir−10wt%Rh)からなるチッ
プ5が設けられている。中心電極3の先端部3aには、
円形状の孔321が形成されており、チップ5は、孔3
21に挿入可能な円柱形状の脚部51と、この脚部51
よりも大径な円柱形状の大径部52とを備えている。
(b)に示すような十字状の溝53が形成されている。
この溝53は、図1(a)に示すように断面コ字状であ
り、この溝53と大径部52の表面との境界部に、直角
的に尖った形状のエッジ部54が形成されている。ここ
で、放電ギャップ6に発生する火花放電は、チップ5の
大径部52のうち、尖った部位(大径部52の端面外周
部や、上記エッジ部54)に発生しやすい。よって、溝
53を形成しない場合に比べて、火花放電の発生しやす
い場所が増加し、スパークプラグ10の寿命を長くでき
る。
放電ギャップ6に形成されるものであるが、溝53を設
けることにより、火炎核の形成スペースを拡大でき、火
炎を大きくできる。この結果、混合気の着火性を向上で
きる。そして、チップ5の脚部51と中心電極3の先端
部3aとの界面近傍には、チップ5の脚部51および中
心電極3の溶融部7が、複数カ所(本実施形態では90
°づつ隔てて4か所)形成されている。この溶融部7
は、チップ5の脚部51および中心電極3の先端部3a
にかけて形成されており、後述するレーザー溶接により
形成されている。
行に延びるとともに、その先端部71側全周が、チップ
5の脚部51の外周面より径方向中心側に食い込むよう
に形成されている。そして、溶融部7の先端部71側全
周の食い込み長さLを、例えば0.3mmとしている。
なお、溶融部7の先端部71側全周の食い込み長さLと
は、溶融部7の先端部71側のうち、その全周にわたっ
てチップ5の脚部51の外周面より径方向中心側に食い
込む部位の長さのことである。
プ5との間の固着力がたとえ弱くても、溶融部7がチッ
プ5の抜け止め作用を発揮するため、中心電極321の
先端部3aからチップ5が剥離することを抑制でき、ス
パークプラグ10の寿命を長くできる。以下に、スパー
クプラグ10について、溶融部7の形態および寸法と、
チップ5の剥離との関係を評価した結果について説明す
る。
径を2.7mm、大径部52の厚さを1.3mm、脚部
51の径を1.7mm、脚部51の厚さを1.0mm、
溝53の巾を0.4mm、溝53の深さを0.8mmと
し、上記食い込み長さLが0.1mm、0.2mm、
0.3mmとなるようにチップ5を溶接したものを6個
ずつ用意した。また、図5に示す従来技術のスパークプ
ラグ10において、貴金属チップ5および中心電極3を
上述と同様の寸法としたもの(従来品)も6個用意し
た。
クプラグ10を、大気中において、950℃の環境に6
分配置させた後、25℃の環境に6分配置させる、とい
った冷熱サイクルを繰り返し行い、チップ5が剥離する
までの間に行なわれた冷熱サイクル数を測定した。この
結果、従来品では、冷熱サイクルが100回〜130回
繰り返されることにより、チップ5が剥離することが確
認された。また、上記食い込み長さLが0.1mmのも
のでは、冷熱サイクルが180回〜200回繰り返され
ることにより、チップ5が剥離することが確認された。
また、上記食い込み長さLが0.2mm、0.3mmの
ものでは、冷熱サイクルを400回繰り返しても、チッ
プ5が剥離しないことが確認された。
周を、チップ5の脚部51に食い込ませることにより、
従来技術に比べて、チップ5の剥離を抑制できること、
上記食い込み長さLが0.2mm以上であれば、従来
技術に比べて、チップ5の剥離を効果的に抑制できるこ
と、が確認された。 (第2の実施形態)本実施形態では、図3に示すよう
に、溶融部7が、中心電極3の先端部3a、チップ5の
脚部51および大径部52にかかっている。そして、こ
の溶融部7は、その先端部71側全周が、チップ5の脚
部51の外周面より径方向中心側に食い込むように形成
されている。そして、溶融部7の先端部71側全周の食
い込み長さLを、例えば0.3mmとしている。
Lを0.1mm、0.2mm、0.3mmとしたものを
6個ずつ用意し、上記評価を同様に行なったところ、上
記食い込み長さLが0.1mmのものでは、冷熱サイク
ルが150回〜200回繰り返されることにより、チッ
プ5が剥離することが確認された。また、上記食い込み
長さLが0.2mm、0.3mmのものでは、冷熱サイ
クルを400回繰り返しても、チップ5が剥離しないこ
とが確認された。
に示すように、溶融部7が、中心電極3の先端部3aお
よびチップ5の脚部51の先端部511側にかかってい
る。そして、この溶融部7は、その先端部71側全周
が、チップ5の脚部51の外周面より径方向中心側に食
い込むように形成されている。そして、溶融部7の先端
部71側全周の食い込み長さLを、例えば0.2mmと
している。
Lを0.1mm、0.2mm、0.3mmとしたものを
6個ずつ用意し、上記評価を同様に行なったところ、上
記食い込み長さLが0.1mmのものでは、冷熱サイク
ルが150回〜200回繰り返されることにより、チッ
プ5が剥離することが確認された。また、上記食い込み
長さLが0.2mm、0.3mmのものでは、冷熱サイ
クルを400回繰り返しても、チップ5が剥離しないこ
とが確認された。
部52の表面に十字状の溝53を形成していたが、この
形状に限定されることはなく、円形状であってもよい
し、スポーク状であってもよい。また、溝53を廃止し
てもよい。また、上記実施形態では、大径部52の径が
2.7mmのチップ5を用いていたが、これより大きく
ても小さくてもよく、例えば、従来技術と同様のチップ
5(大径部52の径が1.8mm)を用いてもよい。
溶接により、溶融部7を形成してもよい。また、上記実
施形態では、溝53は断面コ字状であったが、断面V字
状であってもよい。なお、溝53のエッジ部54は、直
角より鈍角的でも鋭角的でもよい。
ークプラグの先端側の拡大断面図、(b)はチップ5の
上面図である。
断面図である。
側の拡大断面図である。
側の拡大断面図である。
大断面図である。
部、7…溶融部、71…溶融部の先端部。
Claims (9)
- 【請求項1】 導電材料からなり、先端部(3a)に孔
(321)を備えた中心電極(3)と、 前記孔(321)に挿入される脚部(51)と、前記脚
部(51)よりも大径な大径部(52)とを同軸的に一
体に備えたチップ(5)とを具備し、 前記チップ(5)は、前記中心電極(3)よりも融点が
高く、かつ、前記中心電極(3)よりも熱膨張率が小さ
な導電材料からなり、 前記チップ(5)と、前記中心電極(3)の前記先端部
(3a)との界面近傍には、前記チップ(5)および前
記中心電極(3)を溶融して前記チップ(5)と前記中
心電極(3)とを一体に接合する溶融部(7)が形成さ
れており、 前記溶融部(7)の先端部(71)側全周が、前記チッ
プ(5)の前記脚部(51)の外周面より径方向中心側
に食い込むように、前記溶融部(7)は形成されている
ことを特徴とするスパークプラグ。 - 【請求項2】 前記溶融部(7)の先端部(71)側全
周が、前記チップ(5)の前記脚部(51)の外周面よ
り径方向中心側に、前記脚部(51)の径の1割以上食
い込むように、前記溶融部(7)は形成されていること
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】 前記溶融部(7)の先端部(71)側全
周が、前記チップ(5)の前記脚部(51)の外周面よ
り径方向中心側に、0.2mm以上食い込むように、前
記溶融部(7)は形成されていることを特徴とする請求
項1または2に記載のスパークプラグ。 - 【請求項4】 前記チップ(5)は、IrまたはIr合
金材料からなることを特徴とする請求項1ないし3のい
ずれか1つに記載のスパークプラグ。 - 【請求項5】 前記中心電極(3)は、銅合金材料から
なる内材(31)と、ニッケル合金材料からなる外材
(32)とを備えていることを特徴とする請求項1ない
し4のいずれか1つに記載のスパークプラグ。 - 【請求項6】 前記溶融部(7)は、前記中心電極
(3)、前記チップ(5)の前記脚部(51)、およ
び、前記大径部(52)にかけて形成されていることを
特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載のス
パークプラグ。 - 【請求項7】 前記溶融部(7)は、前記中心電極
(3)および前記チップ(5)の前記脚部(51)のみ
にかけて形成されていることを特徴とする請求項1ない
し5のいずれか1つに記載のスパークプラグ。 - 【請求項8】 前記大径部(52)の径は、2.5mm
〜3.5mmであることを特徴とする請求項1ないし7
のいずれか1つに記載のスパークプラグ。 - 【請求項9】 前記大径部(52)の表面側には溝(5
3)が形成されており、 この溝(53)と、前記大径部(52)の表面との境界
部位には、尖った形状のエッジ部(54)が形成されて
いることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つ
に記載のスパークプラグ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26472296A JP3796845B2 (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | スパークプラグ |
EP97116980A EP0834973B1 (en) | 1996-10-04 | 1997-09-30 | Spark plug and its manufacturing method |
DE69704598T DE69704598T2 (de) | 1996-10-04 | 1997-09-30 | Zündkerze und ihr Herstellungsverfahren |
US08/949,328 US5982080A (en) | 1996-10-04 | 1997-10-03 | Spark plug and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26472296A JP3796845B2 (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | スパークプラグ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10112373A true JPH10112373A (ja) | 1998-04-28 |
JP3796845B2 JP3796845B2 (ja) | 2006-07-12 |
Family
ID=17407280
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26472296A Expired - Lifetime JP3796845B2 (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | スパークプラグ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3796845B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007511043A (ja) * | 2003-11-05 | 2007-04-26 | フェデラル−モーグル コーポレイション | スパークプラグ中心電極アセンブリ |
JP2007242457A (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 内燃機関用スパークプラグ |
JP2007242456A (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 内燃機関用スパークプラグ |
JP2014035852A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ |
-
1996
- 1996-10-04 JP JP26472296A patent/JP3796845B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007242457A (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 内燃機関用スパークプラグ |
JP2007242456A (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 内燃機関用スパークプラグ |
JP2014035852A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Ngk Spark Plug Co Ltd | スパークプラグ |
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