CN105830293B - 火花塞 - Google Patents

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Abstract

火花塞具有中心电极和与中心电极之间形成间隔的接地电极。中心电极和接地电极中的至少一方具有轴部和与轴部的一面接合的电极端头。轴部具有：第一芯部，由包含铜的材料形成；及第一外层，由耐蚀性比第一芯部优异的材料形成且包覆第一芯部的至少一部分。电极端头具有：第二外层，由包含贵金属的材料形成且形成电极端头的外表面；及第二芯部，由热传导率比第二外层高的材料形成且至少局部性地被第二外层包覆。

Description

火花塞
技术领域
本公开涉及火花塞。
背景技术
一直以来，在内燃机中使用火花塞。火花塞具有形成间隔的电极。作为电极，例如，为了抑制电极的消耗而利用具有贵金属端头的电极。而且，为了抑制中心电极的温度上升，提出了在埋设有铜芯的轴上接合贵金属端头的技术。根据该技术，由于抑制贵金属端头的温度上升，因此能够抑制贵金属端头的消耗。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-36462号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，由于长期间的使用，贵金属端头有时会消耗。若贵金属端头消耗，则有时无法进行适当的放电。这样的课题并不局限于中心电极，在接地电极中也是共通的课题。
本公开涉及抑制电极的消耗的技术。
用于解决课题的方案
本公开涉及例如以下的应用例。
[应用例1]
一种火花塞，具有中心电极和与所述中心电极之间形成间隔的接地电极，其中，
所述中心电极和所述接地电极中的至少一方具有轴部和与所述轴部的一面接合的电极端头，
所述轴部具有：第一芯部，由包含铜的材料形成；及第一外层，由耐蚀性比所述第一芯部优异的材料形成且包覆所述第一芯部的至少一部分，
所述电极端头具有：第二外层，由包含贵金属的材料形成且形成所述电极端头的外表面；及第二芯部，由热传导率比所述第二外层高的材料形成且至少局部性地被所述第二外层包覆。
根据该结构，能够使热量通过第二芯部从第二外层向轴部逃散，因此能够抑制第二外层的温度上升。其结果是，能够抑制第二外层的消耗。
[应用例2]
根据应用例1记载的火花塞，其中，
所述第二外层由包含铂、铱、铑、钌、钯、金这六种贵金属中的任一种作为主成分的材料、或者包含所述六种贵金属中的任一种与铜的合金作为主成分的材料形成。
根据该结构，能够适当地抑制第二外层的消耗。
[应用例3]
根据应用例2记载的火花塞，其中，
所述第二外层含有熔点为摄氏1840度以上的氧化物。
根据该结构，能够适当地抑制第二外层的消耗。
[应用例4]
根据应用例1至3中任一项记载的火花塞，其中，
所述第一芯部与所述第二芯部直接接合。
根据该结构，通过第一芯部和第二芯部能够适当地抑制第二外层的温度上升，因此能够抑制第二外层的消耗。
[应用例5]
根据应用例4记载的火花塞，其中，
所述第一芯部与所述第二芯部由相同材料形成。
根据该结构，能够容易地实现第一芯部与第二芯部的接合。
[应用例6]
根据应用例1至5中任一项记载的火花塞，其中，
所述中心电极具有沿轴线方向延伸的所述轴部和与所述轴部的前端接合的所述电极端头，
所述电极端头呈大致圆柱形状，
所述电极端头的外径设为外径D，所述第二外层中的将所述第二芯部的外周面包覆的部分的径向的厚度设为厚度s时，所述厚度s为0.03mm以上且外径为D/3以下。
根据该结构，能够适当地抑制第二外层的消耗。
[应用例7]
根据应用例6记载的火花塞，其中，
所述第二外层中的将所述第二芯部的前端部包覆的前端部分的所述轴线方向的厚度t为0.1mm以上且0.4mm以下。
根据该结构，能够适当地抑制第二外层的消耗。
[应用例8]
根据应用例6或7记载的火花塞，其中，
所述轴部与所述电极端头通过包含激光焊接的接合方法来接合，
所述第一芯部与所述第二芯部的接合部的所述轴线方向的范围的至少一部分重叠于所述第一外层和所述第二外层熔融而形成的熔融部的所述轴线方向的范围。
根据该结构，能够抑制轴部与电极端头的接合强度的降低。
需要说明的是，本说明书公开的技术能够以各种形态实现，例如，能够以火花塞、搭载火花塞的内燃机、火花塞的制造方法等形态实现。
附图说明
图1是实施方式的火花塞的一例的剖视图。
图2是中心电极20的前端部的剖视图。
图3是表示中心电极的另一实施方式的结构的剖视图。
图4是表示参考例的中心电极20z的结构的剖视图。
图5是表示相对于第二厚度t的第一温度T1、第二温度T2、热传导率Tc的关系的概略的坐标图。
图6是表示相对于第一厚度s的第一温度T1、热传导率Tc的关系的概略的坐标图。
图7是点火系统600的框图。
图8是表示具有电极端头的接地电极的实施方式的概略图。
具体实施方式
A.实施方式：
A-1.火花塞的结构：
图1是实施方式的火花塞的一例的剖视图。图示的线CL表示火花塞100的中心轴。图示的剖面是包含中心轴CL的剖面。以下，将中心轴CL也称为“轴线CL”，将与中心轴CL平行的方向也称为“轴线方向”。将以中心轴CL为中心的圆的径向也简称为“径向”，将以中心轴CL为中心的圆的圆周方向也称为“周向”。在与中心轴CL平行的方向中，将图1的下方向称为前端方向D1，将上方向称为后端方向D2。前端方向D1是后述的从端子配件40朝向电极20、30的方向。而且，将图1的前端方向D1侧称为火花塞100的前端侧，将图1的后端方向D2侧称为火花塞100的后端侧。
火花塞100具备绝缘体10(以下也称为“绝缘子10”)、中心电极20、接地电极30、端子配件40、主体配件50、导电性的第一密封部60、电阻体70、导电性的第二密封部80、前端侧密封垫8、滑石9、第一后端侧密封垫6、第二后端侧密封垫7。
绝缘体10是具有沿着中心轴CL延伸而贯通绝缘体10的贯通孔12(以下也称为“轴孔12”)的大致圆筒状的构件。绝缘体10对氧化铝进行烧制而形成(也可以采用其他的绝缘材料)。绝缘体10具有从前端侧朝向后端方向D2依次排列的腿部13、第一外径缩减部15、前端侧主体部17、突缘部19、第二外径缩减部11、后端侧主体部18。第一外径缩减部15的外径从后端侧朝向前端侧逐渐变小。在绝缘体10的第一外径缩减部15的附近(在图1的例子中，为前端侧主体部17)形成有从后端侧朝向前端侧而内径逐渐变小的内径缩减部16。第二外径缩减部11的外径从前端侧朝向后端侧逐渐变小。
向绝缘体10的轴孔12的前端侧插入沿着中心轴CL延伸的棒状的中心电极20。中心电极20具有轴部200和与轴部200的前端接合的电极端头300。轴部200具有从前端侧朝向后端方向D2依次排列的腿部25、突缘部24、头部23。电极端头300接合于腿部25的前端。电极端头300和腿部25的前端侧的部分在绝缘体10的前端侧向轴孔12外露出。轴部200的其他的部分配置在轴孔12内。突缘部24的前端方向D1侧的面由绝缘体10的内径缩减部16支撑。而且，轴部200具有外层21(也称为“第一外层21”)和芯部22(也称为“第一芯部22”)。芯部22的后端部从外层21露出，形成轴部200的后端部。芯部22的其他的部分由外层21包覆。但是，也可以是芯部22的整体由外层21覆盖。
外层21使用耐蚀性比芯部22优异的材料，即，在内燃机的燃烧室内暴露于燃烧气体的情况的消耗少的材料形成。作为外层21的材料，使用例如镍(Ni)或者包含镍作为主成分的合金(例如，因科内尔(“INCONEL”为注册商标))。在此，“主成分”是指含有率最高的成分(以下同样)。作为含有率，采用以重量百分率表示的值。芯部22由热传导率比外层21高的材料，例如，含铜的材料(例如，纯铜或含铜的合金)形成。
向绝缘体10的轴孔12的后端侧插入端子配件40。端子配件40使用导电材料(例如，低碳钢等金属)来形成。端子配件40具有从后端侧朝向前端方向D1依次排列的帽装配部41、突缘部42、腿部43。帽装配部41在绝缘体10的后端侧向轴孔12外露出。腿部43向绝缘体10的轴孔12插入。
在绝缘体10的轴孔12内，在端子配件40与中心电极20之间配置有用于抑制电气性的噪声的圆柱状的电阻体70。电阻体70与中心电极20之间配置有导电性的第一密封部60，在电阻体70与端子配件40之间配置有导电性的第二密封部80。中心电极20与端子配件40经由电阻体70和密封部60、80进行电连接。通过使用密封部60、80，层叠的构件20、60、70、80、40间的接触电阻稳定，从而能够使中心电极20与端子配件40之间的电阻值稳定。需要说明的是，电阻体70例如使用作为主成分的玻璃颗粒(例如，B2O3-SiO2系的玻璃)、陶瓷颗粒(例如，TiO2)、导电性材料(例如，Mg)来形成。密封部60、80例如使用与电阻体70同样的玻璃颗粒、金属颗粒(例如，Cu)来形成。
主体配件50是具有沿着中心轴CL延伸而贯通主体配件50的贯通孔59的大致圆筒状的构件。主体配件50使用低碳钢材来形成(也可以采用其他的导电材料(例如，金属材料))。向主体配件50的贯通孔59插入绝缘体10。主体配件50固定于绝缘体10的外周。在主体配件50的前端侧，绝缘体10的前端(在本实施方式中为腿部13的前端侧的部分)向贯通孔59外露出。在主体配件50的后端侧，绝缘体10的后端(在本实施方式中为后端侧主体部18的后端侧的部分)向贯通孔59外露出。
主体配件50具有从前端侧朝向后端侧依次排列的主体部55、座部54、变形部58、工具卡合部51、紧固部53。座部54是突缘状的部分。在主体部55的外周面形成有用于与内燃机(例如，汽油发动机)的安装孔螺合的螺纹部52。在座部54与螺纹部52之间嵌入将金属板折弯而形成的环状的衬垫5。
主体配件50具有配置在比变形部58靠前端方向D1侧处的内径缩减部56。内径缩减部56的内径从后端侧朝向前端侧逐渐变小。在主体配件50的内径缩减部56与绝缘体10的第一外径缩减部15之间夹有前端侧密封垫8。前端侧密封垫8是铁制的O字形状的环(也可以采用其他的材料(例如铜等金属材料))。
工具卡合部51的形状是供火花塞扳手卡合的形状(例如，六棱柱)。在工具卡合部51的后端侧设有紧固部53。紧固部53配置在比绝缘体10的第二外径缩减部11靠后端侧处，形成主体配件50的后端(即，后端方向D2侧的端部)。紧固部53朝向径向的内侧弯曲。
在主体配件50的后端侧，在主体配件50的内周面与绝缘体10的外周面之间形成环状的空间SP。在本实施方式中，该空间SP是由主体配件50的紧固部53及工具卡合部51和绝缘体10的第二外径缩减部11及后端侧主体部18围成的空间。在该空间SP内的后端侧配置第一后端侧密封垫6。在该空间SP内的前端侧配置第二后端侧密封垫7。在本实施方式中，上述的后端侧密封垫6、7为铁制的C字形状的环(也可以采用其他的材料)。在空间SP内的2个后端侧密封垫6、7之间填充有滑石(脱石)9的粉末。
在火花塞100的制造时，紧固部53以向内侧折弯的方式进行紧固。并且，紧固部53被向前端方向D1侧按压。由此，变形部58变形，经由密封垫6、7和滑石9，绝缘体10在主体配件50内被朝向前端侧按压。前端侧密封垫8在第一外径缩减部15与内径缩减部56之间被按压，并且，将主体配件50与绝缘体10之间密封。根据以上所述，能抑制内燃机的燃烧室内的气体通过主体配件50与绝缘体10之间而向外泄漏的情况。而且，主体配件50固定于绝缘体10。
接地电极30接合于主体配件50的前端(即，前端方向D1侧的端部)。在本实施方式中，接地电极30是棒状的电极。接地电极30从主体配件50朝向前端方向D1延伸，朝向中心轴CL弯曲，从而到达前端部31。前端部31在与中心电极20的前端面315(前端方向D1侧的表面315)之间形成间隔g。而且，接地电极30以电导通的方式接合(例如，电阻焊接)于主体配件50。接地电极30具有形成接地电极30的表面的母材35和埋设于母材35内的芯部36。母材35例如使用因科内尔来形成。芯部36使用热传导率比母材35高的材料(例如，纯铜)来形成。
A-2.中心电极的前端部的结构：
图2是中心电极20的前端部的剖视图。图的左部示出相互接合之前的轴部200和电极端头300。在图中，轴部200与电极端头300配置在同轴上。图的右部示出相互接合的轴部200与电极端头300。所有的剖面都是包含中心轴CL的剖面。
首先，说明接合前的电极端头300的结构。电极端头300呈以中心轴CL为中心的大致圆柱形状。电极端头300具有形成电极端头300的外表面的第二外层310和由第二外层310局部性地包覆的芯部320(也称为“第二芯部320”)。第二外层310由包含贵金属(例如，铱(Ir)或铂(Pt))的材料形成(以下，也称为“贵金属层310”)。芯部320由热传导率比贵金属层310高的材料(例如，铜(Cu))形成。
芯部320呈以中心轴CL为中心的大致圆柱形状。贵金属层310具有以中心轴CL为中心的大致圆筒状的部分即筒部313和以中心轴CL为中心的大致圆盘形状的部分即前端部311。筒部313将芯部320的外周面323包覆。前端部311连接于筒部313的前端侧，将芯部320的前端面321包覆。而且，在火花塞100(图1)完成的情况下，前端部311的前端侧的表面315(即，电极端头300的前端面)形成间隔g。以下，将表面315也称为“放电面315”。芯部320的后端面326从贵金属层310向外部露出。芯部320的后端面326与贵金属层310的后端面316配置在大致同一平面上。
作为这样的结构的电极端头300的制造方法，可以采用各种方法。例如，可以采用以下的方法。将贵金属层310的材料成形为具有凹部的杯状，在该凹部内配置芯部320的材料。并且，将在凹部内配置有芯部320的材料的构件通过轧制来拉伸。然后，将拉伸后的构件中的剩余部分切断，由此形成电极端头300。
而且，可以采用以下的方法。将贵金属层310的材料成形为圆筒状，向该圆筒孔内插入芯部320的材料。并且，将在圆筒孔内配置有芯部320的材料的构件通过轧制来拉伸。接下来，将拉伸后的构件切断，由此取得规定长的圆柱构件(对应于筒部313和芯部320)。然后，在圆柱构件的一端通过激光焊接来接合由贵金属层310的材料形成的圆盘(对应于前端部311)，由此形成电极端头300。
而且，可以采用以下的方法。通过对贵金属层310的材料进行烧制，而成形为图2所示的形状，即，容器形状。并且，在容器形状的凹部配置芯部320的材料并进行烧制，由此形成电极端头300。而且，可以采用以下的方法。通过贵金属层310的材料来成形具有凹部的容器形状的未烧制的成形体，在该成形体的凹部配置芯部320的材料。并且，通过将两者同时烧制来形成电极端头300。
接下来，说明接合前的轴部200的前端部的结构。在轴部200的前端部，芯部22的整体由外层21包覆。而且，轴部200具有朝向前端方向D1而外径变小的缩径部220。在缩径部220的前端方向D1侧形成前端面211。在前端面211上接合有电极端头300的后端面316、326。
在图2的右部示出接合后的轴部200与电极端头300。图中的箭头LZ1表示接合(在此为激光焊接)所利用的激光束的概略。激光束LZ1向轴部200与配置在轴部200的前端面211上的电极端头300的交界(图示省略)遍及整周地照射。通过这样的激光束LZ1的照射，形成将轴部200与电极端头300接合的熔融部230。熔融部230是在焊接时发生熔融的部分。在图2的实施方式中，熔融部230与轴部200的外层21、电极端头300的贵金属层310、芯部320接触。熔融部230将轴部200的外层21、电极端头300的贵金属层310、芯部320接合。
图3是表示中心电极的另一实施方式的结构的剖视图。与图2的中心电极20的差异在于电极端头300的芯部320与中心电极20a的芯部22a(也称为“第一芯部22a”)直接接合的点。图3的中心电极20a具有轴部200a和电极端头300。电极端头300与图2的电极端头300相同。图3的中心电极20a可以取代图2的中心电极20而利用。
图3的左部与图2的左部同样地示出相互接合之前的轴部200a与电极端头300。图3的右部与图2的右部同样地示出相互接合后的轴部200a与电极端头300。所有的剖面都是包含中心轴CL的剖面。
接合前的轴部200a的外观形状与图2的轴部200的外观形状大致相同。而且，芯部22a在轴部200a的前端面211a上露出。在前端面211a上，芯部22a由外层21a(也称为“第一外层21a”)包围。在前端面211a上配置有电极端头300的后端面316、326的情况下，电极端头300的贵金属层310与轴部200a的外层21a接触，电极端头300的芯部320与轴部200a的芯部22a接触。
图3的右部示出接合后的轴部200a与电极端头300。图中的箭头LZ2表示利用于焊接的激光束的概略。激光束LZ2向轴部200a与配置在轴部200a的前端面211a上的电极端头300的交界(图示省略)遍及整周地照射。通过这样的激光束LZ2的照射，形成将轴部200a的外层21a与电极端头300的贵金属层310接合的熔融部230a。
而且，在图3的实施方式中，为了将电极端头300与轴部200a接合，除了激光焊接之外，也进行扩散接合。具体而言，在向电极端头300施加了朝向轴部200a的载荷的状态下，将电极端头300和轴部200a加热。其结果是，电极端头300的芯部320与轴部200a的芯部22a直接接合。图中的接合部240是通过扩散接合而形成的接合部，将2个芯部320、22a接合。需要说明的是，可以在激光焊接之后进行扩散接合，也可以取代于此在扩散接合之后进行激光焊接。
这样，接合部240是将轴部200a的芯部22a与电极端头300的芯部320接合的部分。并且，熔融部230a是轴部200a的外层21a和电极端头300的贵金属层310熔融而形成的部分。此外，在着眼于轴线方向的位置的情况下，如图3所示，接合部240的轴线方向的范围即第一范围Ra与熔融部230a的轴线方向的范围即第二范围Rb重叠。换言之，接合部240在形成有熔融部230a的范围内形成。需要说明的是，接合部240的轴线方向的第一范围Ra是接合部240的从前端方向D1侧的端部至后端方向D2侧的端部的范围。熔融部230a的轴线方向的第二范围Rb是熔融部230a的从前端方向D1侧的端部至后端方向D2侧的端部的范围。
假设第一范围Ra从第二范围Rb分离的情况下，接合部240能形成在从熔融部230a分离的位置。这种情况下，在将电极端头300接合于轴部200a之后的中心电极20a的内部，在接合部240与熔融部230a之间能形成电极端头300与轴部200a的未接合的部分即间隙(图示省略)。若这样的间隙形成于中心电极20a的内部，则与未形成间隙的情况相比，能降低中心电极20a的接合强度。在如图3的实施方式那样第一范围Ra与第二范围Rb重叠的情况下，能够抑制这样的间隙的形成，能够抑制电极端头300与轴部200a的接合强度的降低。需要说明的是，可以是第一范围Ra的一部分为第二范围Rb之外。通常，优选第一范围Ra的至少一部分与第二范围Rb重叠。根据该结构，能够抑制在中心电极20a的内部形成间隙的情况，能够抑制电极端头300与轴部200a的接合强度的降低。但是，可以是第一范围Ra的整体为第二范围Rb之外。
而且，在图3的实施方式中，接合部240的外周侧的缘部与熔融部230a接触。虽然省略图示，但是接合部240的外周侧的缘部遍及周向的整周地与熔融部230a接触。因此，能够抑制在中心电极20a的内部产生上述的间隙的情况，能够进一步抑制电极端头300与轴部200a的接合强度的降低。但是，在周向的一部分的范围内，可以是接合部240的缘部从熔融部230a分离。无论是何种情况，都可以不使用扩散接合，仅利用激光焊接来形成接合部240和熔融部230a。
图4是表示参考例的中心电极20z的结构的剖视图。该中心电极20z在后述的评价试验中，被使用作为参考例。与图2的中心电极20的差异仅在于取代电极端头300而利用省略了芯部的电极端头300z的点。图4的中心电极20z具有轴部200和电极端头300z。轴部200与图2的轴部200相同。
图4的左部与图2的左部同样地示出相互接合之前的轴部200与电极端头300z。图4的右部与图2的右部同样地示出相互接合后的轴部200与电极端头300z。所有的剖面都是包含中心轴CL的剖面。
接合前的电极端头300z的外观形状与图2的电极端头300的外观形状大致相同。电极端头300z使用与图2的贵金属层310相同的材料来形成。电极端头300z的后端面306z接合于轴部200的前端面211。
在图4的右部示出接合后的轴部200与电极端头300z。图中的箭头LZ3表示利用于焊接的激光束的概略。激光束LZ3向轴部200与配置在轴部200的前端面211上的电极端头300z的交界(图示省略)遍及整周地照射。通过这样的激光束LZ3的照射，形成将轴部200与电极端头300z接合的熔融部230z。熔融部230z将电极端头300z与轴部200的外层21接合。
在图2～图4中示出表示电极端头300、300z的要素的尺寸的符号。外径D表示电极端头300、300z的外径。第一厚度s是筒部313的径向的厚度。第二厚度t是贵金属层310的前端部311的与中心轴CL平行的方向的厚度。全长Lt是电极端头300的与中心轴CL平行的方向的长度。筒长Ls是贵金属层310的筒部313的与中心轴CL平行的方向的长度。上述的尺寸优选以抑制电极端头300的消耗的方式来决定。例如，第一厚度s和第二厚度t优选考虑以下说明的关系来决定。
图5是表示相对于第二厚度t的第一温度T1、第二温度T2、热传导率Tc的关系的概略的坐标图。横轴表示第二厚度t，纵轴表示参数T1、T2、Tc的各自的大小。第一温度T1是放电面315的温度。第二温度T2是芯部320的前端面321的温度。热传导率Tc是热量从电极端头300向轴部200、200a移动的情况的热传导率。在电极端头300的全长Lt固定的情况下，第二厚度t越大，则贵金属层310越大，并且，芯部320的长度Ls越短，因此热量从电极端头300向轴部200、200a越难以逃散，即，热传导率Tc越降低。因此，在由于放电或燃料的燃烧而电极端头300的温度上升的情况下，第二厚度t越大，则第一温度T1越高。图中的第一熔点Tm1是贵金属层310的熔点。为了抑制贵金属层310的熔融，优选第二厚度t小，特别优选第二厚度t比第一温度T1成为第一熔点Tm1的厚度tU小。
而且，第二厚度t越小，则芯部320的前端面321越接近放电面315。因此，第二厚度t越小，则芯部320的前端面321的第二温度T2越升高。图中的第二熔点Tm2是芯部320的熔点。为了抑制芯部320的熔融，优选第二厚度t大，特别优选第二厚度t比第二温度T2成为第二熔点Tm2的厚度tL大。
图6是表示相对于第一厚度s的第一温度T1、热传导率Tc的关系的概略的坐标图。横轴表示第一厚度s，纵轴表示参数T1、Tc的各自的大小。在电极端头300的外径D固定的情况下，第一厚度s越大，则芯部320的外径越小，因此热量从电极端头300向轴部200、200a越难以逃散，即，热传导率Tc越降低。因此，在由于放电或燃料的燃烧而电极端头300的温度上升的情况下，第一厚度s越大，则第一温度T1越升高。为了抑制贵金属层310的熔融，优选第一厚度s小，特别优选第一厚度s比第一温度T1成为第一熔点Tm1的厚度sU小。
B.评价试验：
B-1.第一评价试验：
在使用了火花塞的样品的第一评价试验中，评价了反复进行放电的情况的间隔g的距离的增加量。间隔的距离是间隔g(图1)的与中心轴CL平行的方向的距离。以下的表1示出样品的结构、间隔g的距离的增加量、评价结果。
[表1]
在第一评价试验中，评价了中心电极的3个结构(图2～图4的中心电极20、20a、20z)与电极端头300的芯部320的3个材料(铜(Cu)、银(Ag)、金(Au))的组合互不相同的7个样品。在上述的表1中，与芯部320的3个材料分别对应的3个表分开表示。在3个表之间，参考例的中心电极20z的数据共通。
在评价试验使用的7个样品之间，火花塞的结构中的中心电极以外的结构共通，与图1所示的结构相同。例如，以下的结构在7个样品之间共通。
接地电极30的母材35的材料：因科内尔600
接地电极30的芯部36的材料：铜
轴部200、200a的外层21、21a的材料：因科内尔600
轴部200、200a的芯部22、22a的材料：铜
电极端头300、300z的外径D：0.6mm
电极端头300、300z的全长Lt：0.8mm
贵金属层310、电极端头300z的材料：铂
筒部313的第一厚度s(仅是中心电极20、20a)：0.2mm
前端部311的厚度t(仅是中心电极20、20a)：0.2mm
间隔g的距离的初始值：1.05mm
评价试验如下进行。即，在1气压的空气中配置火花塞的样品，以300Hz反复放电100小时。放电通过向端子配件40与主体配件50之间施加放电用的电压来进行。利用销规，以0.01mm刻度，测定了该反复进行放电的前与后的各自的间隔g的距离。并且，算出了测定的距离之差作为增加量。在表1中，A评价表示增加量为0.04mm以下，B评价表示增加量大于0.04mm。
如表1所示，具有芯部320的中心电极20、20a的评价结果(即，A评价)比不具有芯部320的中心电极20z的评价结果(即，B评价)良好。其理由可推定为是电极端头300的芯部320使通过放电而产生的热量从电极端头300向轴部200、200a逃散，由此抑制了电极端头300的升温的缘故。而且，无论芯部320的材料如何，具有芯部320的中心电极20、20a的评价结果都良好。其理由可推定为是芯部320的3个材料(铜、银、金)的各自的热传导率比贵金属层310(铂)的热传导率高的缘故。
而且，与使用图2的中心电极20的情况相比，使用图3的中心电极20a的情况存在间隔g的距离的增加量小的倾向。其理由如以下这样推定。即，包含外层21的成分(镍、铁、铬、铝等)的部分(例如，图2的熔融部230)比芯部320、22的热传导率低。在图3的中心电极20a中，电极端头300的芯部320不经由包含外层21的成分的部分而直接接合于轴部200a的芯部22a。因此，芯部320能够使热量从电极端头300向轴部200a适当地逃散。其结果是，可推定为通过使用图3的中心电极20a能够减小间隔g的距离的增加量。
而且，在使用中心电极20a的情况下，在电极端头300的芯部320的材料与轴部200a的芯部22a的材料相同的铜的样品中，与其他的样品相比，间隔g的距离的增加量小。其理由可推定为是通过使用相同的材料而能够将2个芯部320、22a适当地接合，其结果是，能够适当地抑制电极端头300的升温的缘故。
B-2.第二评价试验：
在使用了火花塞的样品的第二评价试验中，评价了使装配有火花塞的样品的内燃机运转的情况的间隔g的距离的增加量。以下的表2示出样品的结构、间隔的距离的增加量、评价结果。
[表2]
在第二评价试验中，评价了与第一评价试验中评价过的7个样品分别相同的结构的7个样品。在上述的表2中，与电极端头300的芯部320的3个材料分别对应的3个表分开表示。在3个表之间，参考例的中心电极20z的数据共通。
评价试验如下进行。即，作为内燃机，使用了串联4气缸、排气量2000cc的内燃机。并且，使5600rpm的旋转速度下的运转持续了20小时。利用销规测定了进行该运转的前与后的各自的间隔g的距离。并且，算出了测定的距离之差作为增加量。在表2中，A评价表示增加量为0.3mm以下，B评价表示增加量大于0.3mm。
如表2所示，具有芯部320的中心电极20、20a的评价结果(即，A评价)比不具有芯部320的中心电极20z的评价结果(即，B评价)良好。其理由可推定为是电极端头300的芯部320使通过燃烧而产生的热量从电极端头300向轴部200、200a逃散，由此抑制了电极端头300的升温的缘故。而且，无论芯部320的材料如何，具有芯部320的中心电极20、20a的评价结果都良好。其理由可推定为是芯部320的3个材料(铜、银、金)的各自的热传导率比贵金属层310(铂)的热传导率高的缘故。
而且，与使用图2的中心电极20的情况相比，使用图3的中心电极20a的情况存在间隔g的距离的增加量小的倾向。其理由可推定为是在图3的中心电极20a中，电极端头300的芯部320直接接合于轴部200a的芯部22a，因此芯部320能够使热量从电极端头300向轴部200a适当地逃散的缘故。
而且，在使用中心电极20a的情况下，在电极端头300的芯部320的材料与轴部200a的芯部22a的材料相同的铜的样品中，与其他的样品相比，间隔g的距离的增加量小。其理由可推定为是通过使用相同的材料能够将2个芯部320、22a适当地接合，其结果是，能够适当地抑制电极端头300的升温的缘故。
B-3.第三评价试验：
在使用了火花塞的样品的第三评价试验中，评价了第二厚度t、反复放电的情况的间隔g的距离的增加量、放电面315的铂的浓度的关系。以下的表3示出芯部320的材料、第二厚度t、间隔的距离的增加量、放电面315的铂(Pt)的浓度、评价结果的关系。
[表3]
在第三评价试验中，作为中心电极，使用了图2的中心电极20。作为电极端头300的芯部320的材料，评价了3个材料(铜(Cu)、银(Ag)、金(Au))。在上述的表3中，与3个材料分别对应的3个表分开表示。按照各材料，评价了0.05、0.1、0.2、0.4、0.6(mm)这5个值作为第二厚度t。这样，在第三评价试验中，评价了15个样品。
在15个样品的各自的接地电极30(图1)中的形成间隔g的部分设置由铂形成的贵金属端头(图示省略)。而且，在15个样品之间，火花塞的结构中的中心电极以外的结构共通，与图1所示的结构相同。中心电极20以及火花塞的结构除了第二厚度t不同的点和向接地电极30追加贵金属端头的点之外，与第一评价试验中评价过的样品的结构相同。例如，以下的结构在15个样品之间共通。
接地电极30的母材35的材料：因科内尔600
接地电极30的芯部36的材料：铜
轴部200的外层21的材料：因科内尔600
轴部200的芯部22的材料：铜
电极端头300的外径D：0.6mm
电极端头300的全长Lt：0.8mm
贵金属层310的材料：铂
筒部313的第一厚度s：0.2mm
间隔g的距离的初始值：1.05mm
评价试验的内容与第一评价试验相同。即，在1气压的空气中配置火花塞的样品，以300Hz反复放电100小时。间隔g的距离的增加量是反复进行放电的前与后的各自的间隔g的距离之差(单位为mm)。铂的浓度是反复进行了放电之后的放电面315的铂的浓度(单位为原子百分率)。铂的浓度使用EPMA(Electron Probe Micro Analyser)的WDS(WavelengthDispersive X-ray Spectrometer)来测定。通常，放电面315的铂的浓度为100at％。然而，在芯部320熔融的情况下，熔融的芯部320的成分(在此为铜)向放电面315移动，由此放电面315的铂的浓度降低。在表3中，A评价表示间隔g的距离的增加量为0.04mm以下且铂的浓度为90at％以上。B评价表示间隔g的距离的增加量大于0.04mm或者铂的浓度小于90at％。
如表3所示，第二厚度t越大，则间隔g的距离的增加量越大。其理由如图5中说明那样，可推定为是第二厚度t越大，则放电面315的第一温度T1在由于放电产生的热量的作用下越升高的缘故。
而且，在第二厚度t小的情况下，铂的浓度降低。其理由如图5中说明那样，可推定为是第二厚度t小的情况下芯部320熔融的缘故。
需要说明的是，得到了A评价的第二厚度t是0.1、0.2、0.4(mm)。可以采用这些值中的任意的值作为第二厚度t的优选范围(下限以上且上限以下的范围)的下限。而且，可以采用这些值中的下限以上的任意的值作为上限。例如，作为第二厚度t的优选范围，可以采用0.1mm以上且0.4mm以下的范围。
B-4.第四评价试验：
在使用了火花塞的样品的第四评价试验中，评价了第一厚度s与反复放电的情况的间隔g的距离的增加量的关系。以下的表4示出芯部320的材料、第一厚度s、间隔g的距离的增加量、评价结果的关系。
[表4]
在第四评价试验中，作为中心电极，使用了图2的中心电极20。作为电极端头300的芯部320的材料，评价了3个材料(铜(Cu)、银(Ag)、金(Au))。在上述的表4中，与3个材料分别对应的3个表分开表示。按照各材料，评价了0.02、0.03、0.05、0.1、0.2、0.25(mm)这6个值作为第一厚度s。这样，在第四评价试验中，评价了18个样品。
在18个样品的接地电极30(图1)的形成间隔g的部分设置由铂形成的贵金属端头(图示省略)。而且，在18个样品之间，火花塞的结构中的中心电极以外的结构共通，与图1所示的结构相同。中心电极20以及火花塞的结构除了第一厚度s不同的点和向接地电极30追加贵金属端头的点之外，与第一评价试验中评价的样品的结构相同。例如，以下的结构在18个样品之间共通。
接地电极30的母材35的材料：因科内尔600
接地电极30的芯部36的材料：铜
轴部200的外层21的材料：因科内尔600
轴部200的芯部22的材料：铜
电极端头300的外径D：0.6mm
电极端头300的全长Lt：0.8mm
贵金属层310、电极端头300z的材料：铂
前端部311的厚度t：0.2mm
间隔g的距离的初始值：1.05mm
评价试验的内容与第一评价试验相同。即，在1气压的空气中配置火花塞的样品，以300Hz反复放电100小时。间隔g的距离的增加量是反复进行放电的前与后的各自的间隔g的距离之差(单位为mm)。在表4中，A评价表示间隔g的距离的增加量为0.04mm以下。B评价表示间隔g的距离的增加量大于0.04mm。
如表4所示，第一厚度s越大，则间隔g的距离的增加量越大。其理由如图6说明那样，可推定为是第一厚度s越大，则放电面315的第一温度T1在由于放电产生的热量的作用下越升高的缘故。
需要说明的是，得到了A评价的第一厚度s是0.02、0.03、0.05、0.1、0.2(mm)。可以采用这些值中的任意的值作为第一厚度s的优选范围(下限以上且上限以下的范围)的下限。而且，可以采用这些值中的下限以上的任意的值作为上限。例如，作为第一厚度s，可以采用0.02mm以上的值。而且，作为第一厚度s，可以采用0.2mm以下的值。
需要说明的是，芯部320相对于贵金属层310的大小越小，则贵金属层310的温度越容易升高。例如，电极端头300的相对于外径D的第一厚度s越大，则贵金属层310的温度越容易升高。因此，可以使用第一厚度s相对于外径D的比率来规定从第四评价试验得到的第一厚度s的优选范围。例如，在第四评价试验中，外径D为0.6mm。因此，得到了A评价的第一厚度s相对于外径D的比例为1/30、1/20、1/12、1/6、1/3。可以采用这些值中的任意的值作为第一厚度s的优选范围(下限以上且上限以下的范围)的下限。而且，可以采用这些值中的下限以上的任意的值作为上限。例如，作为第一厚度s，可以采用外径D的1/30以上的值。而且，作为第一厚度s，可以采用外径D的1/3以下的值。
B-5.第五评价试验：
在使用了火花塞的样品的第五评价试验中，评价了外径D、第一厚度s、反复放电的情况的间隔g的距离的增加量的关系。以下的表5示出芯部320的材料、外径D、第一厚度s、间隔g的距离的增加量、增加量的阈值、评价结果的关系。
[表5]
在第五评价试验中，作为中心电极，使用了图2的中心电极20。作为电极端头300的芯部320的材料，评价了3个材料(铜(Cu)、银(Ag)、金(Au))。在上述的表5中，与3个材料分别对应的3个表分开表示。按照各材料，评价了0.3、0.6、0.9、1.8、3.6(mm)这5个值作为外径D。按照各外径D，评价了外径D的1/3的值和比其大的值这2个值作为第一厚度s。阈值是间隔g的距离的增加量的评价基准。阈值根据外径D而预先决定(存在外径D越大则阈值越大的倾向)。这样，在第五评价试验中，评价了30个样品。
在30个样品的各自的接地电极30(图1)的形成间隔g的部分设置由铂形成的贵金属端头(图示省略)。而且，在30个样品之间，火花塞的结构中的中心电极以外的结构共通，与图1所示的结构相同。中心电极20以及火花塞的结构除了外径D与第一厚度s不同的点、向接地电极30追加贵金属端头的点之外，与第一评价试验中评价的样品的结构相同。例如，以下的结构在30个样品之间共通。
接地电极30的母材35的材料：因科内尔600
接地电极30的芯部36的材料：铜
轴部200的外层21的材料：因科内尔600
轴部200的芯部22的材料：铜
电极端头300的全长Lt：0.8mm
贵金属层310的材料：铂
前端部311的厚度t：0.2mm
间隔g的距离的初始值：1.05mm
评价试验的内容与第一评价试验相同。即，在1气压的空气中配置火花塞的样品，以300Hz反复放电。在外径D为0.3、0.6、0.9mm的情况下，反复放电的时间为100小时，在外径D为1.8mm的情况下。反复放电的时间为200小时，在外径D为3.6mm的情况下，反复放电的时间为800小时。间隔g的距离的增加量是反复进行放电的前与后的各自的间隔g的距离之差(单位为mm)。A评价表示间隔g的距离的增加量为阈值以下。B评价表示间隔g的距离的增加量大于阈值。
如表5所示，外径D越大，则间隔g的距离的增加量越小。其理由可推定为是外径D越大，则贵金属层310的体积越大，因此越能抑制贵金属层310的升温的缘故。
而且，在外径D相同的情况下，第一厚度s越大，则间隔g的距离的增加量越大。其理由如图6中说明那样，可推定为是第一厚度s越大，则放电面315的第一温度T1在由于放电产生的热量的作用下越升高的缘故。
而且，如表5所示，在0.6mm以上的各种外径D中，在第一厚度s为外径D的1/3的值的情况下，评价结果良好。具体而言，间隔g的距离的增加量为0.04mm以下。而且，在外径D为0.3mm的情况下，间隔g的距离的增加量超过0.04mm。然而，在第一厚度s为外径D的1/3的值的情况下，能够将增加量抑制成0.10mm以下。这样，在第四评价试验中研讨的第一厚度s的优选范围能够应用于各种外径D。
需要说明的是，通过将第一厚度s减小为外径D的1/3的值而评价结果提高了的外径D是0.3、0.6、0.9、1.8、3.6(mm)。因此，可以采用这些值中的任意的值作为外径D的优选范围(下限以上且上限以下的范围)的下限。而且，可以采用这些值中的下限以上的任意的值作为上限。例如，作为外径D，可以采用0.3mm以上的值。而且，作为外径D，可以采用3.6mm以下的值。
B-6.第六评价试验：
在第六评价试验中，使用电极端头300的样品，评价了厚度s与以冷热循环为起因的电极端头300的裂纹的有无的关系。以下的表6示出芯部320的材料、第一厚度s、裂纹的有无、评价结果的关系。
[表6]
作为电极端头300的芯部320的材料，评价了3个材料(铜(Cu)、银(Ag)、金(Au))。在上述的表6中，与3个材料分别对应的3个表分开表示。按照各材料，评价了0.02、0.03、0.05、0.1、0.2(mm)这5个值作为第一厚度s。这样，在第六评价试验中，评价了15个样品。需要说明的是，以下的结构在15個的样品之间共通。
电极端头300、300z的外径D：0.6mm
电极端头300、300z的全长Lt：0.8mm
贵金属层310的材料：铂
前端部311的厚度t：0.2mm
在第六评价试验中，在电极端头300(图2)的样品的后端面316、326，与轴部200同样地焊接了因科内尔600的板。并且，在填充有氮的腔室内配置样品，反复进行了将样品加热的处理和使加热松缓而对样品进行冷却的处理的循环。在1次的循环中，加热的处理进行1分钟，冷却的处理进行1分钟。在加热的处理中，电极端头300的温度上升为摄氏1100度，在冷却的处理中，电极端头300的温度降低为摄氏200度。这样的加热与冷却的循环反复进行1000次。并且，在反复了1000次之后，观察电极端头300，确认了在电极端头300是否产生裂纹。例如，由于加热时的芯部320的膨胀而在贵金属层310会产生裂纹。在表6中，A评价表示未产生裂纹，B评价表示产生裂纹。
如表6所示，在第一厚度s小的情况下，产生裂纹。其理由可推定为是第一厚度s小的情况下，贵金属层310无法耐受芯部320的膨胀的缘故。
需要说明的是，得到了A评价的第一厚度s是0.03、0.05、0.1、0.2(mm)。可以采用这些值中的任意的值作为第一厚度s的优选范围(下限以上且上限以下的范围)的下限。而且，可以采用这些值中的下限以上的任意的值作为上限。例如，作为第一厚度s，可以采用0.03mm以上的值。而且，作为第一厚度s，可以采用0.2mm以下的值。
而且，通过将第四评价试验与第六评价试验组合，能够决定第一厚度s的优选范围。例如，作为第一厚度s，可以采用0.03mm以上且0.2mm以下的值。
B-7.第七评价试验：
图7是使用于第七评价试验的点火系统600的框图。该点火系统600将高频电力向火花塞的间隔供给而生成高频等离子，由此将混合气引燃。在这样的点火系统600中利用的火花塞也称为高频等离子火花塞。作为高频等离子火花塞，可以采用图1、图2、图3中说明的火花塞100。以下，作为将火花塞100与点火系统600连接的情况，进行点火系统600的说明。需要说明的是，在评价试验中，取代火花塞100而使用了后述的火花塞的样品。
点火系统600具备火花塞100、放电用电源641、高频电源651、混合电路661、阻抗匹配电路671、控制装置681。放电用电源641对火花塞100施加高电压，使火花塞100的间隔g产生火花放电。放电用电源641具备蓄电池645、点火线圈642、点火器647。点火线圈642具备铁心646、卷绕于铁心646的一次线圈643、卷绕于铁心646且匝数比一次线圈643多的二次线圈644。一次线圈643的一端与蓄电池645连接，一次线圈643的另一端与点火器647连接。二次线圈644的一端与一次线圈643的蓄电池645侧的端部连接，二次线圈644的另一端经由混合电路661而与火花塞100的端子配件40连接。
点火器647是所谓开关元件，例如是包含晶体管的电气回路。点火器647按照来自控制装置681的控制信号，对一次线圈643与地面之间的导通进行ON/OFF控制。点火器647当导通为ON时，从蓄电池645向一次线圈643流动电流，在铁心646的周围形成磁场。然后，点火器647当导通为OFF时，切断在一次线圈643中流动的电流，磁场发生变化。其结果是，在一次线圈643通过自感而产生电压，在二次线圈644通过相互感应而产生更高的电压(例如，5kV至30kV)。该高电压(即，电能)从二次线圈644经由混合电路661向火花塞100的间隔g供给，从而在间隔g产生火花放电。
高频电源651对于火花塞100供给比较高的频率(例如，50kHz～100MHz)的电力(在本实施方式中为交流电力)。在高频电源651与混合电路661之间设置阻抗匹配电路671。阻抗匹配电路671将高频电源651侧的输出阻抗与混合电路661侧的输入阻抗进行匹配。
混合电路661抑制从放电用电源641和高频电源651中的一方向另一方的电流的流动，并将来自放电用电源641的输出电力和来自高频电源651的输出电力这双方向火花塞100供给。混合电路661具备将放电用电源641与火花塞100连接的线圈662、将阻抗匹配电路671与火花塞100连接的电容器663。线圈662容许来自放电用电源641的比较低的频率的电流的流动，并抑制来自高频电源651的比较高的频率的电流的流动。电容器663容许来自高频电源651的比较高的频率的电流的流动，并抑制来自放电用电源641的比较低的频率的电流的流动。需要说明的是，可以取代线圈662而使用二次线圈644，也可以省略线圈662。
在图7的点火系统600中，向通过来自放电用电源641的电力而在间隔g产生的火花供给来自高频电源651的高频电力，由此产生高频等离子。控制装置681控制从放电用电源641向火花塞100供给电力的定时、从高频电源651向火花塞100供给电力的定时。作为控制装置681，可以采用例如具有处理器和存储器的计算机。
在使用了火花塞的样品的第七评价试验中，评价了使用图7的点火系统600反复放电的情况的中心电极20(图2)的电极端头300的消耗体积。样品的电极端头300的第二外层310由向贵金属添加了氧化物的材料形成(主成分为贵金属)。以下的表7示出添加的氧化物的组成、氧化物的熔点、消耗体积、评价结果。
[表7]
添加氧化物 熔点(℃) 消耗体积(mm3) 判定
Sm2O3 2325 0.16 A
La2O3 2315 0.19 A
Nd2O3 2270 0.2 A
TiO2 1840 0.35 A
Fe2O3 1566 0.61 B
在第七评价试验中，评价了向第二外层310添加的氧化物的组成互不相同的5个样品。在5个样品之间，火花塞的结构中的氧化物的组成以外的结构共通。具体而言，作为中心电极的结构，采用图2的结构。作为接地电极，采用在与图1的接地电极30相同的结构的棒状的部分(称为“轴部30”)焊接电极端头而得到的构件(图示省略)。接地电极的电极端头固定在从中心电极20的电极端头300的前端面315向前端方向D1侧分离的位置，即轴部30的后端方向D2侧的表面中的与轴线CL交叉的位置。放电用的间隔通过中心电极20的电极端头300和接地电极的电极端头来形成。而且，电阻体70(图1)和第二密封部80被省略。取代于此，第一密封部60在贯通孔12内，将中心电极20与端子配件40连接(端子配件40的腿部43朝向中心电极20延长)。火花塞的样品的其他的部分的结构与图1所示的结构相同。例如，以下的结构在5个样品之间共通。
接地电极的母材35的材料：因科内尔600
接地电极的芯部36的材料：铜
接地电极的电极端头的材料：铂
轴部200的外层21的材料：因科内尔600
轴部200的芯部22的材料：铜
电极端头300的第二外层310的材料：铱+氧化物
向第二外层310的材料的氧化物的添加量：7.2体积％(vol％)
电极端头300的第二芯部320的材料：铜
电极端头300的外径D：1.6mm
电极端头300的全长Lt：3.0mm
筒部313的第一厚度s：0.2mm
前端部311的第二厚度t：0.2mm
间隔g的距离的初始值：0.8mm
评价试验如下进行。即，在0.4MPa的氮中配置火花塞的样品，使用图7的点火系统600，以30Hz反复放电10小时。蓄电池645的电压为12V。而且，高频电源651产生的交流电力的频率为13MHz。放电通过向端子配件40与主体配件50之间施加放电用的电压来进行。由于反复进行该放电而电极端头300消耗。表7的消耗体积是消耗引起的电极端头300的体积的减少量。消耗体积如下算出。通过X线CT扫描来确定试验前的电极端头300的外形形状和试验后的电极端头300的外形形状。并且，算出了确定的2个外形形状的体积的差量作为消耗体积。在表7中，A评价表示消耗体积为0.35mm3以下，B评价表示消耗体积超过0.35mm3。
如表7所示，5个样品的各自的氧化物为Sm2O3、La2O3、Nd2O3、TiO2、Fe2O3。这些氧化物的熔点为2325、2315、2270、1840、1566(摄氏的温度)。并且，氧化物的熔点越高，则消耗体积越小。这样，通过电极端头300的第二外层310包含氧化物，能够抑制第二外层310以及电极端头300的消耗。这样，电极端头300的第二外层310优选包含表7所示的5个氧化物中的至少1个。
而且，表7的熔点和消耗体积如所示那样，氧化物的熔点越高，则越能够抑制消耗。其理由如下推定。在由于放电产生的热量的作用下，第二外层310的温度上升。由于第二外层310的温度上升，氧化物熔融。若氧化物熔融，则氧化物流动并移动，由此与未添加氧化物的情况同样地贵金属消耗。在此，在氧化物的熔点高的情况下，与熔点低的情况相比，氧化物难以熔融。因此，氧化物的熔点越高，则越能够抑制第二外层310(以及电极端头300)的消耗。
如表7所示，在添加熔点为摄氏1566度的氧化物(在此为Fe2O3)的情况下，消耗体积为0.61mm3。在添加熔点为摄氏1840度的氧化物(在此为TiO2)的情况下，消耗体积为0.35mm3。在上述的2个氧化物之间以熔点升高的方式变更氧化物，由此能够将消耗体积减少40％以上((0.61-0.35)/0.61＝0.426)。并且，在氧化物的熔点比摄氏1840度高的情况下，能够进一步减少消耗体积。这样，通过电极端头300的第二外层310包含熔点为摄氏1840度以上的氧化物，能够大幅抑制电极端头300的消耗。具体而言，第二外层310优选含有Sm2O3、La2O3、Nd2O3、TiO2中的至少1个。
而且，如表7所示，各种氧化物能够抑制电极端头300的消耗。通常，推定为即使取代第七评价试验中评价的氧化物而采用其他的氧化物的情况下也能够抑制电极端头300的消耗。尤其是如表7所示，各种金属氧化物能够抑制电极端头300的消耗。因此，可以推定为并不局限于第七评价试验中评价的金属氧化物，其他的各种金属氧化物也能够抑制电极端头300的消耗。可推定为无论在何种情况下，在氧化物的熔点高的情况下，与氧化物的熔点低的情况相比，都能够抑制电极端头300的消耗。
需要说明的是，得到了消耗体积为0.35mm3以下的A评价的熔点是2325、2315、2270、1840(摄氏的温度)。可以采用这4个值中的任意的值作为电极端头300的第二外层310包含的氧化物的熔点的优选范围(下限以上且上限以下的范围)的下限。例如，作为氧化物的熔点的优选范围，可以采用摄氏1840度以上的范围。而且，可以采用上述的4个值中的下限以上的任意的值作为上限。例如，作为熔点的优选范围，可以采用摄氏2325度以下的范围。需要说明的是，可推定为即使在熔点更高的情况下通过氧化物的添加也能够抑制电极端头300的消耗。例如，作为实用的氧化物，可以采用熔点为摄氏3000度以下的氧化物。
而且，在具有包含氧化物的第二外层310的电极端头300中，第一厚度s(图2)优选为上述的优选范围内。根据该结构，可推定为能够适当地抑制第二外层310的消耗。而且，第二厚度t优选为上述的优选范围内。根据该结构，可推定为能够适当地抑制第二外层310的消耗。但是，第一厚度s和第二厚度t中的至少一方可以为对应的优选范围之外。
C.变形例：
(1)作为电极端头300的芯部320的材料，并不局限于铜、银、金，可以采用热传导率比第二外层310高的各种材料。例如，可以采用纯镍。无论在何种情况下，通过利用热传导率比第二外层310高的材料形成芯部320，都能够抑制第二外层310的升温(即，消耗)。因此，可推定为并不局限于铜、银、金，在使用热传导率比第二外层310高的材料作为芯部320的材料的情况下，也能够应用第一厚度s的上述的优选范围。
而且，可推定为从电极端头300向轴部200、200a的热量的移动的容易度根据第一厚度s和第一厚度s相对于外径D的比例而较大地变化。因此，可推定为第一厚度s的上述的优选范围无论第一厚度s和第一厚度s相对于外径D的比例以外的结构如何都能够应用。例如，可推定为即使在外径D、全长Lt、第二外层310的材料、芯部320的材料、第二厚度t中的至少1个与上述的电极端头300的样品不同的情况下，也能够应用第一厚度s的上述的优选范围。
(2)可推定为电极端头300的芯部320从第二外层310承受热量的情况的芯部320的温度根据芯部320的前端面321与第二外层310的放电面315之间的距离，即，第二厚度t而较大地变化。因此，可推定为第二厚度t的上述的优选范围无论第二厚度t以外的结构如何都能够应用。例如，可推定为即使在外径D、全长Lt、第二外层310的材料、芯部320的材料、第一厚度s中的至少1个与上述的电极端头300的样品不同的情况下，也能够应用第二厚度t的上述的优选范围。
(3)如上所述，电极端头300的消耗从第一厚度s、第一厚度s相对于外径D的比例、第二厚度t受到较大的影响。因此，可推定为外径D的上述的优选范围无论第一厚度s、第一厚度s相对于外径D的比例、第二厚度t以外的结构如何都能够应用。例如，可推定为即使在全长Lt、第二外层310的材料、芯部320的材料中的至少1个与上述的电极端头300的样品不同的情况下也能够应用外径D的上述的优选范围。尤其是可推定为在第一厚度s、第一厚度s相对于外径D的比例、第二厚度t分别处于上述的优选范围内的情况下，能够适当地应用外径D的上述的优选范围。
(4)作为电极端头300的芯部320的形状，并不局限于以中心轴CL为中心的大致圆柱形状，可以采用各种形状。例如，在上述各实施方式中，芯部320的前端面321是与中心轴CL垂直的平面，但是芯部320的前端面也可以弯曲。无论在何种情况下，都可以采用芯部320的表面中的从芯部320的前端方向D1侧朝向后端方向D2观察芯部320的情况下能观察到的部分作为芯部320的前端面。并且，可以采用芯部320中的形成前端面的部分作为前端部。而且，作为第二外层310中的将芯部320的前端部包覆的前端部分的轴线方向的厚度t，可以采用芯部320的前端面与第二外层310的前端侧的部分的外表面之间的与中心轴CL平行的方向的距离中的最小值。
而且，作为第二外层310中的将芯部320的外周面包覆的部分的径向的厚度s，可以采用大致圆柱形状的以电极端头300的中心轴(在上述各实施方式中，与火花塞100的中心轴CL相同)为中心的圆的径向的厚度。在此，作为芯部320的外周面，可以采用芯部320的表面中的除了上述的前端面和后述的后端面之外的其余的部分。作为芯部320的后端面，可以采用芯部320的表面中的从芯部320的后端方向D2侧朝向前端方向D1观察芯部320的情况下能观察到的部分。在图2的例子中，芯部320与熔融部230的交界部分对应于芯部320的后端面。需要说明的是，第二外层310中的将芯部320的外周面包覆的部分的径向的厚度可以根据其外周面上的位置而变化。这种情况下，作为第一厚度s，可以采用该变化的厚度中的最小值。
(5)作为电极端头300的第二外层310的材料，并不局限于铂(Pt)，可以采用各种包含贵金属的材料。在此，铂(Pt)、铱(Ir)、铑(Rh)、钌(Ru)、钯(Pd)、金(Au)的各自的耐蚀性良好。因此，若采用包含这些贵金属中的任1个作为主成分的材料，则能够适当地抑制第二外层310的消耗。需要说明的是，除了包含特定的元素和其他的元素的材料之外，仅包含特定的元素的材料也可以称为包含特定的元素作为主成分的材料。
而且，作为第二外层310的材料，可以采用包含贵金属与铜的合金作为主成分的材料。例如，可以采用包含上述的6个贵金属(Pt、Ir、Rh、Ru、Pd、Au)中的任1个与铜的合金作为主成分的材料。可推定为即使采用这样的材料的情况下也能够适当地抑制第二外层310的消耗。而且，由包含贵金属作为主成分的材料、或者包含贵金属与铜的合金作为主成分的材料形成的第二外层310还可以含有熔点为摄氏1840度以上的氧化物。这种情况下，可推定为能够进一步抑制第二外层310的消耗。但是，也可以省略氧化物。
(6)作为轴部200、200a的外层21、21a的材料，并不局限于含Ni的材料，可以采用耐蚀性比芯部22优异的各种材料。例如，可以采用不锈钢。
(7)作为火花塞的结构，并不局限于图1中说明的结构，可以采用各种结构。例如，可以在接地电极30中的形成间隔g的部分设置贵金属端头。作为贵金属端头的材料，与电极端头300的第二外层310的材料同样地可以采用包含贵金属的各种材料。
而且，可以将与电极端头300相同的结构的电极端头设置在接地电极的形成间隔g的部分。图8是表示具有电极端头的接地电极的实施方式的概略图。在图中，示出具有电极端头300b的接地电极30b的前端部31b的剖视图。接地电极30b具有与图2的电极端头300相同的结构的电极端头300b和与图1的接地电极30相同的结构的棒状的部分34(称为“轴部34”)。对于接地电极30b的要素中的与图1、图2所示的要素相同的要素，标注相同符号，省略说明。图的左部示出相互接合之前的轴部34与电极端头300b。图的右部示出相互接合后的轴部34与电极端头300b。所有的剖面都是包含中心轴CL的剖面。
图8的右部的箭头LZb表示接合(在此为激光焊接)所利用的激光束的概略。激光束LZb向轴部34与配置在轴部34的表面上的电极端头300b的交界(图示省略)遍及整周地照射。通过这样的激光束LZb的照射，来形成将轴部34与电极端头300b接合的熔融部353。熔融部353是在焊接时熔融的部分。在图8的实施方式中，熔融部353与轴部34的母材35、电极端头300b的第二外层310、芯部320接触。熔融部353将轴部34的母材35、电极端头300b的第二外层310、芯部320接合。
通过采用这样的接地电极30b，能够使热量通过芯部320从第二外层310向轴部34逃散。因此，能够抑制第二外层310的温度上升。其结果是，能够抑制第二外层310的消耗。需要说明的是，熔融部353可以从电极端头300b的芯部320分离。这种情况下，也能够使热量通过芯部320从第二外层310向轴部34逃散，因此能够抑制第二外层310的消耗。例如，熔融部353可以将第二外层310与轴部34的母材35接合。而且，在中心电极的电极端头与接地电极的电极端头之间，结构(例如材料、尺寸、形状等)可以不同。而且，在采用接地电极30b的情况下，作为中心电极的电极端头，可以采用图4的电极端头300z，而且，也可以采用不具有贵金属端头的中心电极。
需要说明的是，作为接地电极30b的结构(例如材料、尺寸、形状等)，可以采用与作为中心电极20、20a的结构而说明的上述的结构相同的结构。例如，作为将轴部34的芯部36的至少一部分包覆的母材35(对应于外层)的材料，优选采用耐蚀性比芯部36优异的材料(例如镍或包含镍作为主成分的合金)。作为轴部34的芯部36的材料，优选采用热传导率比母材35高的材料，例如，包含铜的材料(例如纯铜或包含铜的合金)。
作为电极端头300b的第二外层310的材料，可以采用包含贵金属的各种材料。优选采用包含例如铂、铱、铑、钌、钯、金中的任1个作为主成分的材料。作为电极端头300b的芯部320的材料，优选采用热传导率比电极端头300b的第二外层310高的材料。例如，优选采用包含铜、银、纯镍中的至少1个的材料。
而且，作为电极端头300b的第二外层310的材料，可以采用包含贵金属与铜的合金作为主成分的材料。例如，可以采用包含上述的6个贵金属(Pt、Ir、Rh、Ru、Pd、Au)中的任1个与铜的合金作为主成分的材料。可推定为即使在采用这样的材料的情况下也能够适当地抑制第二外层310的消耗。而且，由包含贵金属作为主成分的材料或者包含贵金属与铜的合金作为主成分的材料形成的第二外层310可以还含有熔点为摄氏1840度以上的氧化物。这种情况下，可推定为能够进一步抑制电极端头300b的第二外层310的消耗。但是，也可以省略氧化物。
而且，可以是芯部36在轴部34的表面中的与电极端头300b接合的接合面露出，电极端头300b的芯部320与轴部34的芯部36直接接合。根据该结构，通过芯部320和芯部36能够适当地抑制第二外层310的温度上升。此外，轴部34的芯部36和电极端头300b的芯部320可以由相同材料形成。根据该结构，能够容易地实现芯部36与芯部320的接合。
而且，作为接地电极30b的电极端头300b的参数D、Lt、s、t的优选范围，可以分别采用中心电极20、20a的电极端头300的参数D、Lt、s、t的上述的优选范围。通过采用上述的优选范围，推定为能够抑制接地电极30b的电极端头300b的消耗。
(8)如上所述，具有第一芯部和第一外层的轴部(也称为“带芯的轴部”)、具有第二芯部和第二外层的电极端头(也称为“带芯的端头”)能够应用于中心电极和接地电极中的至少一方。并且，具有带芯的轴部和带芯的端头的中心电极(例如，图2、图3的中心电极20、20a)能够应用于各种火花塞。而且，具有带芯的轴部和带芯的端头的接地电极(例如，图8的接地电极30b)能够应用于各种火花塞。例如，可以采用通过在由中心电极和接地电极形成的间隔(例如，图1的间隔g)产生的火花而将内燃机的燃烧室内的混合气直接点火的火花塞。而且，可以采用如图7中说明那样使用在间隔产生的火花和高频等离子向混合气点火的火花塞。而且，可以采用在通过绝缘体形成的空间内配置中心电极与接地电极之间的间隔的等离子喷射火花塞。等离子喷射火花塞通过在间隔产生的火花而在空间内生成等离子，并将生成的等离子从空间向燃烧室内喷出，由此向混合气点火。
以上，基于实施方式、变形例而说明了本发明，但是上述的发明的实施方式是为了便于理解本发明的实施方式，没有限定本发明。本发明不脱离其主旨以及权利要求书而能进行变更、改良，并且本发明包含其等同物。
产业上的可利用性
本公开能够良好地利用于内燃机等所使用的火花塞。
符号说明
5...衬垫，6...第一后端侧密封垫，7...第二后端侧密封垫，8...前端侧密封垫，9...滑石，10...绝缘子(绝缘体)，11...第二外径缩减部，12...贯通孔(轴孔)，13...腿部，15...第一外径缩减部，16...内径缩减部，17...前端侧主体部，18...后端侧主体部，19...突缘部，20、20a、20z...中心电极，20s1...前端面(表面)，21、21a...第一外层，22、22a...第一芯部，23...头部，24...突缘部，25...腿部，30、30b...接地电极，31...前端部，35...母材，36...芯部，40...端子配件，41...帽装配部，42...突缘部，43...腿部，50...主体配件，51...工具卡合部，52...螺纹部，53...紧固部，54...座部，55...主体部，56...内径缩减部，58...变形部，59...贯通孔，60...第一密封部，70...电阻体，80...第二密封部，100...火花塞，200、200a...轴部，211、211a...前端面，220...缩径部，230、230a、230z...熔融部，240...接合部，300、300b、300z...电极端头，306z...后端面，310...第二外层(贵金属层)，311...前端部，313...筒部，315...表面(放电面)，316...后端面，320...第二芯部，321...前端面，323...外周面，326...后端面，641...放电用电源，642...点火线圈，643...一次线圈，644...二次线圈，645...蓄电池，646...铁心，647...点火器，651...高频电源，661...混合电路，662...线圈，663...电容器，671...阻抗匹配电路，681...控制装置，CL...中心轴(轴线)，D1...前端方向，D2...后端方向，SP...空间，g...间隔。

Claims (7)

1.一种火花塞，具有中心电极和在与所述中心电极之间形成间隔的接地电极，其特征在于，
所述中心电极和所述接地电极中的至少一方具有轴部和与所述轴部的一面接合的电极端头，
所述轴部具有：第一芯部，由包含铜的材料形成；及第一外层，由耐蚀性比所述第一芯部优异的材料形成且包覆所述第一芯部的至少一部分，
所述电极端头具有：第二外层，由包含贵金属的材料形成且形成所述电极端头的外表面；及第二芯部，由热传导率比所述第二外层高的材料形成且至少局部性地被所述第二外层包覆，
所述电极端头呈大致圆柱形状，
所述电极端头的外径设为外径D，所述第二外层中的将所述第二芯部的外周面包覆的部分的径向的厚度设为厚度s时，所述厚度s为0.03mm以上且外径D/3以下，外径D为0.09mm以上。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其中，
所述第二外层由包含铂、铱、铑、钌、钯、金这六种贵金属中的任一种作为主成分的材料、或者包含所述六种贵金属中的任一种与铜的合金作为主成分的材料形成。
3.根据权利要求2所述的火花塞，其中，
所述第二外层含有熔点为摄氏1840度以上的氧化物。
4.根据权利要求1所述的火花塞，其中，
所述第一芯部与所述第二芯部直接接合。
5.根据权利要求4所述的火花塞，其中，
所述第一芯部与所述第二芯部由相同材料形成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的火花塞，其中，
所述中心电极具有沿轴线方向延伸的所述轴部和与所述轴部的前端接合的所述电极端头，
所述第二外层中的将所述第二芯部的前端部包覆的前端部分的所述轴线方向的厚度t为0.1mm以上且0.4mm以下。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的火花塞，其中，
所述中心电极具有沿轴线方向延伸的所述轴部和与所述轴部的前端接合的所述电极端头，
所述轴部与所述电极端头通过包含激光焊接的接合方法来接合，
所述第一芯部与所述第二芯部的接合部的所述轴线方向的范围的至少一部分重叠于所述第一外层和所述第二外层熔融而形成的熔融部的所述轴线方向的范围。
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