JP2000277231A

JP2000277231A - スパークプラグおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2000277231A
Application number: JP2000010149A
Authority: JP
Inventors: Koen Hori; 恒円堀
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】中心電極および／または接地電極に、緩和層
を介してＩｒを５０重量％以上含むＩｒ合金よりなるチ
ップを抵抗溶接してなるスパークプラグにおいて、チッ
プの接合性を向上させ、チップと緩和層との剥離を抑制
する。【解決手段】取付金具１に絶縁保持された中心電極３
の先端部３ａと、取付金具１に固定された接地電極４の
対向部４ａとは放電ギャップ６を隔てて対向する。両部
３ａ、４ａはＮｉ基合金またはＦｅ基合金の少なくとも
一方よりなり、その対向部分にはＩｒを５０重量％以上
含むＩｒ合金よりなるチップ５１、５２が緩和層６１、
６２を介して抵抗溶接により接合されており、チップ５
１、５２と緩和層６１、６２との接合界面は曲面形状と
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
等に設置されるスパークプラグに関し、特に、Ｉｒを主
成分とするＩｒ合金チップを接地電極や中心電極に設け
たスパークプラグにおけるチップの接合性向上に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スパークプラグは、取付金具内
に絶縁体を介して絶縁保持された中心電極と、取付金具
に接合された接地電極とを備える。そして、中心電極の
絶縁体から露出した部分と接地電極とを対向させ、この
対向部（火花放電部）に、火花放電が行われる放電ギャ
ップを形成する。さらに、プラグの長寿命、高性能化の
ために、放電ギャップにおいて中心電極および／または
接地電極に、火花放電部電極材としての貴金属よりなる
チップを溶接する。

【０００３】チップの構成材料である貴金属としては、
従来より、Ｐｔ（白金）を主成分とするＰｔ合金が多く
使用されてきたが、Ｐｔ合金では将来のより厳しいエン
ジン仕様に対し、耐消耗性の不足が予想される。そこで
近年、Ｐｔ合金よりも高融点であるＩｒ（イリジウム）
を主成分とするＩｒ合金の使用が検討されている。

【０００４】ここで、中心電極および／または接地電極
においてチップが接合されるチップ接合部の構成母材
は、通常、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とするＮｉ基合金
であるが、上記のようにＩｒ合金よりなるチップでは、
Ｐｔを主成分とするＰｔ合金に比べて、Ｎｉ基合金との
線膨張係数の差が大きい。そのため、高温の燃焼室内で
使用されるプラグにおいては、チップとチップ接合部と
の接合部分に、温度変化により両者の線膨張差に起因す
る熱応力が発生する。

【０００５】従って、このＩｒ合金よりなるチップを直
接チップ接合部に溶接しようとすると、剥離を防止する
ためには、両者の溶融を十分に行うことが可能なレーザ
溶接を用いる必要がある。しかし、一方では、レーザ溶
接は、設備及び製造面等からコストが高いため、レーザ
溶接に比べて、溶接エネルギーは低いがコストの低い抵
抗溶接によって溶接したいという要請がある。

【０００６】そこで、従来、安価な抵抗溶接によりＩｒ
合金よりなるチップを溶接するにあたっては、チップと
チップ接合部との間に、両者の中間の線膨張係数を有す
る緩和層を介在させ、それによって上記熱応力を低減さ
せる方法がとられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者の検討によれば、緩和層を用いて安価な抵抗溶接によ
り、チップを上記Ｎｉ基合金よりなるチップ接合部に接
合する方法は、Ｐｔ合金では有効であるが、Ｉｒ合金で
は、その材料によっては接合部に亀裂、剥離が生じ、最
悪の場合、チップが緩和層から脱落してしまうという問
題が生じる。

【０００８】この問題は、チップの耐消耗性を向上させ
るべくＩｒ合金中のＩｒの重量比を増加させていったと
ころ、Ｉｒを５０重量％以上含むＩｒ合金よりなるチッ
プ（Ｉｒ主成分チップという）において顕著に発生し
た。

【０００９】また、Ｉｒ合金チップとチップ接合部との
間に緩和層を設置するにあたり、Ｉｒ合金の径が大きい
場合（例えばφ１．５ｍｍ以上）は、発生する熱応力が
大きくなるため、複数層の緩和層が必要となり材料コス
トが高くなる問題がある。

【００１０】本発明は上記問題に鑑み、中心電極および
／または接地電極に、緩和層を介してＩｒを５０重量％
以上含むＩｒ合金よりなるチップを抵抗溶接してなるス
パークプラグにおいて、チップの接合性を向上させ、チ
ップと緩和層との剥離を抑制することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｉｒ主成分チ
ップとチップ接合部を構成する合金との間の中間の線膨
張係数を有する緩和層に対して該Ｉｒ主成分チップを接
合するにあたって、接合界面の形状及びチップのサイズ
が接合界面にて発生する熱応力に与える影響等を、鋭意
検討した結果なされたものである。

【００１２】ここで、従来の接合界面形状は、図５に示
す様に、円盤状または柱状のチップＪ１を用いて抵抗溶
接するため、チップＪ１の一部が緩和層Ｊ２に埋まり、
平面状の接合界面Ｊ３においてエッジ部Ｊ４が存在す
る。そして、該エッジ部Ｊ４は、もともと抵抗溶接では
接合性の弱い部分である上、また、図５中の矢印に示す
様に、熱応力が作用するため、該エッジ部Ｊ４に熱応力
が集中し、ここで剥離が発生しやすいと考えられる。

【００１３】そこで、本発明者は、エッジ部が存在しな
いような接合界面の形状とすべく接合界面を曲面形状と
すれば、熱応力が接合界面全体に均一に分散するのでは
ないかと考え、検討を進めた結果、図７に示す様に、接
合界面が平面形状と曲面形状とでは、緩和層に対するチ
ップの剥離率に明確な差があることを実験的に見出し
た。請求項１記載の発明は、この知見に基づいてなされ
たものである。

【００１４】即ち、請求項１記載のスパークプラグは、
中心電極（３）および／または接地電極（４）における
チップ接合部（３ａ、４ａ）上に、線膨張係数がＩｒ合
金とチップ接合部を構成する合金との間にある緩和層
（６１、６２）を介して、Ｉｒ主成分チップ（５１〜５
４）を抵抗溶接により接合するものであって、該チップ
と該緩和層との接合界面を曲面形状としたことを特徴と
している。

【００１５】本発明によれば、図７に示す様に、接合界
面が平面形状である従来のものに比べて、チップの接合
性を向上させ、チップと緩和層との剥離を抑制すること
ができる。

【００１６】また、チップの体積（サイズ）が大きい
程、接合界面において作用する熱応力は大きくなると考
えられる。本発明者の検討結果を示す図７によれば、チ
ップの径が大きくなる程、即ちチップの体積が大きくな
る程、チップと緩和層との剥離が起こりやすいことが確
認できた。請求項２記載の発明は、チップのサイズを小
さくして熱応力を低減することに着目してなされたもの
である。

【００１７】即ち、請求項２記載の発明では、Ｉｒ主成
分チップ（５３、５４）を、１つの緩和層（６１、６
２）に対して複数個接合するようにしたことを特徴とし
ており、該チップを複数個とすることで個々のチップサ
イズを小さくし熱応力を低減できるため、チップの接合
性を向上させ、チップと緩和層との剥離を抑制すること
ができる。また、本発明によれば、発生する熱応力を低
減できるため、複数層でなく単層の緩和層で十分であり
材料コストを安価にできる。

【００１８】更に、請求項３記載の発明では、チップ接
合部の構成母材は、Ｎｉ基合金又はＦｅ基合金の少なく
とも一方よりなることが好ましい。特に、チップ接合部
の構成母材を、例えば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌのような、Ｆ
ｅを主成分とする合金とすることが好ましい。

【００１９】このＦｅ基合金は、従来知られているチッ
プ接合部の構成母材であるＮｉ基合金と比して、線膨張
係数がＩｒ合金により近い。そのため、チップ接合部の
構成母材をＦｅ基合金とすることにより、緩和層を介し
てのＩｒ合金よりなるチップとの接合信頼性をさらに向
上させることができる。さらに、Ｆｅ基合金は、Ｎｉ基
合金と比して、耐熱酸化に優れているため、熱負荷の厳
しいエンジンにも、適用することができるという効果を
得ることができる。

【００２０】更に、請求項４記載の発明では、チップ
（５３、５４）と緩和層（６１、６２）との接合界面を
曲面形状としており、上記複数チップの効果に加えて請
求項１記載の発明と同様の作用効果が発揮されるから、
チップの接合性をより向上させることができる。

【００２１】また、請求項５記載の発明では、請求項２
に記載のスパークプラグにおいて、チップ（５３、５
４）を、その一側の円形面が緩和層（６１、６２）との
接合界面を構成する溶接前の直径を１．５ｍｍ以下の円
盤形状としたことを特徴としている。本発明では、接合
界面は、従来と同様、平面形状となるが、チップの溶接
前の直径を１．５ｍｍ以下とすることで、より高いレベ
ルで剥離を抑制することができる（図７参照）。

【００２２】また、請求項６記載の発明では、チップ
（５１〜５４）と緩和層（６１、６２）との接合界面を
曲面形状とした請求項１及び請求項４記載のスパークプ
ラグにおいて、該チップの溶接前の直径を２．０ｍｍ以
下とすることを特徴としており、より高いレベルで剥離
を抑制することができる（図７参照）。

【００２３】ここで、請求項７記載の発明のように、請
求項５及び請求項６におけるチップ（５１〜５４）の溶
接前の直径は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。該
直径が０．１ｍｍよりも小さいと、耐消耗性が不足する
恐れがある。

【００２４】また、請求項８記載の発明では、請求項１
または請求項４のスパークプラグにおいて、チップ（５
１、５２）を、その最大外径の部分が緩和層（６１、６
２）またはチップ接合部（３ａ、４ａ）に埋め込まれた
ものとしたことを特徴としている。それによれば、チッ
プの径に関係なく、万一チップと緩和層との界面に剥離
が生じたとしても、チップの脱落を防止でき、好まし
い。

【００２５】また、請求項９の発明のように、チップ
（５１〜５４）は、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｒｕ、ＰｄおよびＷの
うち少なくとも１種が添加されたものにできる。

【００２６】また、請求項１０記載の発明は、請求項１
または４に記載のスパークプラグを製造する方法であっ
て、チップ（５１〜５４）の素材としてＩｒを５０重量
％以上含むＩｒ合金よりなる球形状の球体（７０）を用
意し、チップ接合部（３ａ、４ａ）に緩和層（６１、６
２）を介して該球体を抵抗溶接することを特徴としてい
る。それによって、チップと緩和層との接合界面を適切
に曲面形状とすることができる。

【００２７】なお、上記した括弧内の符号は、後述する
実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例であ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
図に示す実施形態について説明する。本実施形態は例え
ばコージェネレーション、ガス圧送用ポンプ、自動車等
に用いられる内燃機関の点火栓として適用される。図１
は、本実施形態に係るスパークプラグ１００の全体構成
を示す半断面図である。

【００２９】スパークプラグ１００は、円筒形状の取付
金具（ハウジング）１を有しており、この取付金具１
は、図示しないエンジンブロック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（Ａｌ₂Ｏ₃）等からなる絶縁体２が固
定されており、この絶縁体２の先端部２ａは、取付金具
１から露出するように設けられている。

【００３０】中心電極３は絶縁体２の軸孔２ｂに固定さ
れ、絶縁体２を介して取付金具１に絶縁保持されてお
り、図１に示す様に、中心電極３の先端部３ａは絶縁体
２の先端部２ａから露出するように設けられている。こ
の中心電極３は、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属
材料、外材がＮｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れ
た金属材料により構成された円柱体をなす。

【００３１】接地電極４は、取付金具１の一端に溶接に
より固定され、途中で略Ｌ字に曲げられて、溶接部分と
は反対の対向部４ａにおいて中心電極３の先端部３ａと
放電ギャップ６を隔てて対向している。この接地電極４
も、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材が
Ｎｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料に
より構成されている。ここで、図２に図１における両電
極３、４の対向部を拡大した説明図を示す。なお、図２
では両電極３、４の部分のみ断面として示してある。

【００３２】図２に示す様に、中心電極３の先端部３ａ
には、Ｉｒを５０重量％以上含むＩｒ合金よりなるチッ
プ（放電層）５１が、層状の緩和層６１を介して抵抗溶
接により固定され、一方、接地電極４の対向部４ａに
は、同じくＩｒを５０重量％以上含むＩｒ合金よりなる
チップ（放電層）５２が、層状の緩和層６２を介して抵
抗溶接により固定されており、両チップ５１、５２の隙
間（例えば約１ｍｍ）が上記の放電ギャップ６をなす。

【００３３】ここで、図３はチップ５１、５２接合部分
の断面図を示し、両電極３、４共に、チップの接合断面
は図３に示す同一構成である。チップ接合部である中心
電極３の先端部３ａ及び接地電極４の対向部４ａは、共
にＮｉ基合金であり、本例ではインコネル（登録商標）
としている。また、両緩和層６１、６２は、線膨張係数
がチップ５１、５２を構成するＩｒ合金とチップ接合部
３ａ、４ａの構成母材であるＮｉ基合金との間の範囲に
ある材料からなる。

【００３４】ここで、緩和層６１、６２は、本例では厚
さが０．２〜０．６ｍｍの円盤状の層とでき、また、上
記の線膨張係数の関係に加えて、ヤング率が上記Ｉｒ合
金及び上記Ｎｉ基合金よりも小さいものとすることが好
ましい。これは、上記の線膨張係数の関係とすること
で、熱応力緩和作用を確保でき、さらに、上記ヤング率
の関係とすることで、接合部分の熱応力吸収が効率的に
なされ、両方の効果によって、高レベルでの熱応力緩和
が可能となり、抵抗溶接によるチップの接合性を向上さ
せることができるためである。

【００３５】両チップ５１、５２は、溶接前のチップ径
（球体７０の直径）が本例では０．１ｍｍ以上２．０ｍ
ｍ以下としている。また、両チップ５１、５２の一部が
緩和層６１、６２にめり込んでおり、両チップ５１、５
２における緩和層６１、６２との接合界面は曲面形状と
なっている。

【００３６】ここで、チップ５１、５２を構成するＩｒ
を５０重量％以上含むＩｒ合金としては、Ｉｒ５０重量
％以上に対してＲｈ（ロジウム）、Ｐｔ、Ｒｕ（ルテニ
ウム）、Ｐｄ（パラジウム）およびＷ（タングステン）
のうち少なくとも１種が添加されたものを用いることが
でき、本例ではＩｒ−１０Ｒｈ合金（Ｉｒが９０重量
％、Ｒｈ１０重量％のもの）を採用できる。

【００３７】そして、本例のように、Ｎｉ基合金である
インコネル（登録商標）からなるチップ接合部３ａ、４
ａ及びＩｒ−１０Ｒｈ合金からなるチップ５１、５２に
対する緩和層６１、６２としては、Ｐｔ−２０Ｉｒ（Ｐ
ｔが８０重量％、Ｉｒが２０重量％の意味、以下の合金
も同様に表記）、Ｐｔ−２０Ｉｒ−２Ｎｉ、Ｐｔ−１０
Ｎｉ等のＰｔ系合金を採用できる。

【００３８】このようなチップ接合部３ａ、４ａ、チッ
プ５１、５２、及び緩和層６１、６２の接合は、図４に
示す様に、チップ５１、５２の素材としてＩｒを５０重
量％以上含むＩｒ合金よりなる球形状の球体７０を用意
し、チップ接合部３ａ、４ａに緩和層６１、６２を介し
て球体７０を抵抗溶接することにより可能である。溶接
条件は、例えば、加圧力が３０ｋｇ、電流値が１２００
Ａ、サイクル数が１０サイクルとできる。ここで、加圧
は球体７０に対して図４の上方から行うため、加圧部分
は溶接後の状態において平面となる。

【００３９】次に、チップと緩和層との接合界面を曲面
形状した効果について述べる。該曲面形状は、接合界面
を曲面形状とすれば熱応力が接合界面全体に均一に分散
するのではないかと考え、円盤状のチップＪ１を用いて
接合界面を平面形状とした場合（図５参照）と本例のよ
うに接合界面を曲面形状とした場合とで、緩和層に対す
るチップの剥離率を検討した結果に基づくものである。

【００４０】その一検討例を示す。図５に示すチップＪ
１（厚さｔ＝０．３ｍｍ）及び図３に示す本例のチップ
５１、５２としてＩｒ−１０Ｒｈ合金を用い、緩和層Ｊ
２及び６１、６２としてＰｔ−２０Ｉｒ−２Ｎｉを用い
た。テストは、６気筒２０００ｃｃエンジンで実施し、
運転条件はアイドル状態（例えば約３００℃）で１分保
持、スロットル全開状態（例えば約９００℃で）６００
０ｒｐｍ、１分保持の繰り返しを１００時間行った。

【００４１】このテスト後、図６（ａ）及び（ｂ）に示
す剥離率を調べた。剥離率は、各チップＪ１、５１、５
２について溶接後のチップ径Ｋ１、Ｋ２に対する剥離長
さの比、（Ｂ₁＋Ｂ₂）／Ｋ１、（Ｃ₁＋Ｃ₂）／Ｋ２
に１００をかけたものである。この剥離率（％）と溶接
前のチップ径（単位：ｍｍ）との関係を図７に示す。な
お、図７中、図５に示すチップＪ１を円盤形状チップ、
本例のチップ５１、５２を球形状チップとして示してあ
る。

【００４２】図７からわかるように、接合界面が平面形
状と曲面形状とでは、緩和層に対するチップの剥離率に
明確な差がある。実用上は剥離率は約２５％以内であれ
ば良いのであるが、接合界面が曲面形状である本例のチ
ップ５１、５２は、接合界面が平面形状である円盤形状
チップＪ１に比べて、チップ径が大きくなっても剥離が
抑制されている。

【００４３】即ち、チップと緩和層との接合界面を曲面
形状とすることにより、チップの接合性を向上させ、チ
ップと緩和層との剥離を抑制できることがわかる。ま
た、図７からわかるように、チップと緩和層との接合界
面を曲面形状とした場合、溶接前のチップ径を２．０ｍ
ｍ以下（より好ましくは１．５ｍｍ以下）とすることに
より、より高いレベルで剥離を抑制することができる。

【００４４】ところで、本例では、チップ５１、５２に
ついて球体７０を用いて抵抗溶接することにより、上記
図４に示す様に、球体７０は加圧により該加圧部分が平
面に変形し、放電部の面積が増大されるという効果もあ
る。一方、上記図５に示す様な円盤状チップＪ１では、
球体の場合のような加圧変形による放電部面積の増大
は、それほど期待できない。図８は、この放電部面積の
増大効果を示す図である。

【００４５】図８は、チップＪ１、５１、５２について
上記検討例と同様の材質のものを用い、チップＪ１の溶
接前の直径及び球体７０の直径（図中共にチップ径、単
位ｍｍとして示す）と溶接後のチップにおける放電部面
積（放電ギャップに面した部分の面積、単位ｍｍ²）と
の関係を示したものである。なお、図８中、図７と同様
に、図５に示すチップＪ１を円盤形状チップ、本例のチ
ップ５１、５２を球形状チップとして示してある。

【００４６】図８から本例における放電部面積の増大効
果が確認できた。図８によれば、球体７０の直径が０．
１ｍｍよりも小さいと放電部面積が殆ど０に近くなって
しまい、好ましくない。従って、より小さい耐消耗性を
確保するためには、球体７０の直径が０．１ｍｍ以上で
あることが好ましい。

【００４７】（第２実施形態）ところで、上記第１実施
形態では、１つの緩和層６１、６２に１つのチップ５
１、５２を抵抗溶接する際に、球体７０を用いることに
より緩和層６１、６２との接合界面を曲面形状とした形
態について述べた。ここにおいて、チップの体積（サイ
ズ）が大きい程、接合界面において作用する熱応力は大
きくなると考えられる。例えば上記図７によれば、チッ
プ径が大きくなる程即ちチップの体積が大きくなる程、
チップと緩和層との剥離が起こりやすいことがわかる。

【００４８】本実施形態は、チップのサイズを小さくし
て熱応力を低減することに着目してなされたものであ
り、図９に示す様に、１つの緩和層６２に対して複数個
のチップ５３、５４を接合するようにしたものである。
なお、図９（ａ）、（ｂ）は、対向する中心電極３側か
らみた接地電極４側の構成について示したもので、中心
電極３側の緩和層６１に対しても複数個のチップ５３、
５４を同様に設けた構成にできる。また、図９中、
（ｃ）及び（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。

【００４９】ここで、チップ５３、５４は、上記第１実
施形態と同様の材質とできる。本実施形態では、チップ
を複数個とすることで、個々のチップサイズを小さくす
ることができ、熱応力を低減できるため、チップの接合
性を向上させ、チップと緩和層との剥離を抑制すること
ができる。また、発生する熱応力を低減できるため、複
数層でなく単層の緩和層で十分であり、材料コストを安
価にできる。

【００５０】従って、本実施形態における複数個のチッ
プと緩和層との接合界面は、図９（ｃ）に示す様に曲面
形状でもよいし、図９（ｄ）に示す様に平面形状でもよ
い。なお、図９（ｃ）、（ｄ）ではチップ５３と緩和層
６２との場合を示してあるが、チップ５４と緩和層６２
との場合、さらにはチップ５３、５４と中心電極３側の
緩和層６１との場合も同様である。

【００５１】曲面形状の場合はチップ素材として複数個
の球体を用い、平面形状の場合はチップ素材として複数
個の円盤を用い、上記第１実施形態と同様の抵抗溶接を
行うことにより、接合可能である。

【００５２】接合界面が曲面形状の場合は、チップ５
３、５４の構成は上記第１実施形態におけるチップ５
１、５２と同様でよく、複数チップとしたことによる効
果に加えて、上記第１実施形態と同様の作用効果が発揮
されるから、チップの接合性をより向上させることがで
きる。

【００５３】また、接合界面が平面形状、即ちチップ５
３、５４が円盤形状の場合は、チップ５３、５４の溶接
前のチップ径は１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
これは、上記図７からわかるように、円盤形状チップに
おける溶接前のチップ径を１．５ｍｍ以下とすることで
剥離率を実用レベルである２５％以下にできる、という
知見に基づくものである。なお、図７からわかるよう
に、溶接前のチップ径は１．０ｍｍ以下とすることがよ
り好ましい。

【００５４】ここで、上記図８からわかるように、放電
面積を確保するためには円盤形状チップの場合も溶接前
のチップ径が０．１ｍｍ以上であることが好ましい。

【００５５】なお、本実施形態では、中心電極３側の複
数のチップと接地電極４側の複数のチップとを対向させ
ることは勿論であり、個々の対向するチップの間で放電
ギャップ６が形成され、放電が起こる。そして、チップ
を複数個設けているから、耐消耗性が向上される。

【００５６】以上、各実施形態について述べてきたが、
これら実施形態によれば、レーザ溶接に比べて安価な抵
抗溶接での接合が可能となり、Ｉｒ合金チップを有する
低コストかつ高信頼性であるプラグを得ることができ
る。さらに、接合性向上により、プラグ交換時間の大幅
拡大が可能となり、プラグの長寿命化が図れる。また、
上記実施形態は、熱負荷の厳しい環境で使用されるスパ
ークプラグに用いて好適である。

【００５７】（他の実施形態）なお、中心電極及び接地
電極のうち少なくとも一方が上記各実施形態に示したチ
ップ構成であってもよい。

【００５８】また、図１０に示す第１変形例の様に、緩
和層（Ｐｔ合金等）６１、６２を薄くするとともに、通
常の抵抗溶接条件よりも強い圧力及び電流条件で抵抗溶
接を行うことにより、球状のチップ（Ｉｒ合金等）５
１、５２を緩和層６１、６２とともに、チップ接合部３
ａ、４ａ内へめり込ませるようにしても良い。それによ
り、接合部が万一剥離したとしても、チップの脱落を防
止することができる。

【００５９】さらに、図１０においては、チップ５１、
５２は、その最大外径の部分が緩和層６１、６２ととも
にチップ接合部３ａ、４ａに埋め込まれたものとなって
いる。これにより、チップ５１、５２の径に関係なく、
万一、チップ５１、５２と緩和層６１、６２との界面に
剥離が生じたとしても、チップ５１、５２は、チップ接
合部３ａ、４ａに引っかかった状態となるため、脱落を
防止できる。なお、図１１に示す第２変形例の様に、チ
ップ５１、５２を、その最大外径の部分が緩和層６１、
６２に埋め込んだ構成であっても、同様の効果が得られ
ることは勿論である。

【００６０】また、チップ５１、５２の形状は、図１２
に示す第３変形例の様に、緩和層６１、６２から突出し
た部位に、突起が形成されたものであっても良い。この
形状は、抵抗溶接に用いる加圧治具として、該突起に対
応した凹部が形成されたものを用いれば、形成すること
が可能である。そして、これら図１０〜図１２に示す各
変形例は、上記第１及び第２実施形態のいずれにも適用
可能である。

【００６１】また、上記実施形態においては、チップ接
合部の構成母材をＮｉ基合金とした場合について説明し
た。しかしながら、本発明は、これに限定されるもので
はなく、チップ接合部の構成母材をＦｅ基合金としても
良い。チップ接合部の構成母材をＦｅ基合金とすること
により、従来のＮｉ基合金よりなるチップ接合部より
も、線膨張係数をよりＩｒに近くさせることことがで
き、緩和層を介してのＩｒチップの接合部への接合性を
向上させることができる。

【００６２】さらにまた、Ｆｅ基合金とすることによ
り、耐熱・耐酸化性に優れるという、Ｆｅ基合金による
特有の効果を得ることができる。また、Ｆｅ基合金を採
用することによる接合信頼性向上により、プラグ交換時
間の大幅拡大が可能となり、プラグの長寿命化が図れ
る。以上のように、本実施形態も、熱負荷の厳しい環境
で使用されるスパークプラグに用いて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るスパークプラグの
全体構成を示す半断面図である。

【図２】図１中の中心電極と接地電極との対向部を拡大
した説明図である。

【図３】上記第１実施形態におけるチップ接合部分の拡
大断面図である。

【図４】本発明に係るスパークプラグの製造方法を表す
説明図である。

【図５】従来のスパークプラグにおけるチップ接合部分
の拡大断面図である。

【図６】緩和層からのチップの剥離率を定義する図であ
る。

【図７】上記剥離率とチップ径との関係を示す図であ
る。

【図８】上記第１実施形態におけるチップの放電部面積
の増大効果を示す図である。

【図９】本発明の第２実施形態を示す図である。

【図１０】本発明の第１変形例を示す図である。

【図１１】本発明の第２変形例を示す図である。

【図１２】本発明の第３変形例を示す図である。

【符号の説明】

１…取付金具、３…中心電極、３ａ…中心電極の先端
部、４…接地電極、４ａ…接地電極の対向部、５１、５
２、５３、５４…チップ、６１、６２…緩和層、７０…
球体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心電極（３）と、前記中心電極（３）を絶縁保持する取付金具（１）と、前記取付金具に固定され、前記中心電極に放電ギャップ
を隔てて対向する接地電極（４）とを備え、前記両電極の対向部において、前記中心電極および／ま
たは前記接地電極にＩｒを５０重量％以上含むＩｒ合金
よりなるチップ（５１〜５４）が固定されており、前記チップは、前記中心電極および／または前記接地電
極のうち前記チップが接合されるチップ接合部（３ａ、
４ａ）上に、緩和層（６１、６２）を介して抵抗溶接に
より接合されており、前記緩和層は、線膨張係数が前記Ｉｒ合金と前記チップ
接合部を構成する合金との間の範囲にある材料から構成
されており、前記チップと前記緩和層との接合界面は曲面形状となっ
ていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】中心電極（３）と、前記中心電極（３）を絶縁保持する取付金具（１）と、前記取付金具に固定され、前記中心電極に放電ギャップ
を隔てて対向する接地電極（４）とを備え、前記両電極の対向部において、前記中心電極および／ま
たは前記接地電極にＩｒを５０重量％以上含むＩｒ合金
よりなるチップ（５３、５４）が固定されており、前記チップは、前記中心電極および／または前記接地電
極のうち前記チップが接合されるチップ接合部（３ａ、
４ａ）上に、緩和層（６１、６２）を介して抵抗溶接に
より接合されており、前記緩和層は、線膨張係数が前記Ｉｒ合金と前記チップ
接合部を構成する合金との間の範囲にある材料から構成
されており、前記チップは、１つの前記緩和層に対して複数個接合さ
れていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項３】前記チップ接合部の構成母材は、Ｎｉ基
合金又はＦｅ基合金の少なくとも一方よりなることを特
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（５３、５４）と前記緩和層
（６１、６２）との接合界面は曲面形状となっているこ
とを特徴とする請求項２に記載のスパークプラグ。
【請求項５】前記チップ（５３、５４）は、溶接前の
直径が１．５ｍｍ以下である円盤形状をなすとともに、
その一側の円形面が前記緩和層（６１、６２）との接合
界面を構成しているものであることを特徴とする請求項
２に記載のスパークプラグ。
【請求項６】前記チップ（５１〜５４）は、溶接前の
直径が２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１
または４に記載のスパークプラグ。
【請求項７】前記チップ（５１〜５４）は、溶接前の
直径が０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５
または６に記載のスパークプラグ。
【請求項８】前記チップ（５１、５２）は、その最大
外径の部分が前記緩和層（６１、６２）または前記チッ
プ接合部（３ａ、４ａ）に埋め込まれたものとなってい
ることを特徴とする請求項１または４に記載のスパーク
プラグ。
【請求項９】前記チップ（５１〜５４）は、Ｒｈ、Ｐ
ｔ、Ｒｕ、ＰｄおよびＷのうち少なくとも１種が添加さ
れているものであ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。
【請求項１０】請求項１または４に記載のスパークプ
ラグを製造する方法であって、前記チップ（５１〜５４）の素材としてＩｒを５０重量
％以上含むＩｒ合金よりなる球形状の球体（７０）を用
意し、前記チップ接合部（３ａ、４ａ）に前記緩和層
（６１、６２）を介して前記球体を抵抗溶接することを
特徴とするスパークプラグの製造方法。