JP2013037806A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】溶融部及び貴金属チップの熱引き性能を向上させることのできる技術を提供する。
【解決手段】スパークプラグは、電極母材と電極母材の内部に設けられ銅を主体とする内層とを有する中心電極と、中心電極の先端に設けられた貴金属チップと、貴金属チップと電極母材と内層とにわたって形成された溶融部とを備える。中心電極の中心軸に平行な断面であって、かつ、中心軸及び溶融部を通る断面において、溶融部は、内層に接しており、貴金属チップの成分と、電極母材の成分と、内層を形成する銅成分とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、スパークプラグに関するものである。

従来、中心電極の先端に貴金属チップを備えるスパークプラグに関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。この技術では、中心電極の先端に貴金属チップを嵌め込むための凹部を設け、当該凹部に貴金属チップを嵌め込み、貴金属チップの周囲を溶接している。

しかし、この技術では、貴金属チップの長さがある程度必要となるため、貴金属チップを短くすることが困難であり、貴金属チップの熱引き性能を向上させることが困難であった。また、溶接されて形成された溶融部における熱伝導率が小さいため、貴金属チップの熱引きが妨げられているといった問題もあった。

特開平５−１５９８６０号公報 特開平５−０１３１４５号公報

本発明は、上述した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、溶融部及び貴金属チップの熱引き性能を向上させることのできる技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。

[適用例１]
電極母材と、当該電極母材の内部に設けられ、銅を主体とする内層とを有する中心電極と、
前記中心電極の先端に設けられた貴金属チップと、
を備えたスパークプラグであって、
前記貴金属チップと、前記電極母材と、前記内層とにわたって形成された溶融部を備え、
前記中心電極の中心軸に平行な断面であって、かつ、前記中心軸及び前記溶融部を通る断面において、
前記溶融部は、前記内層に接しており、前記貴金属チップの成分と、前記電極母材の成分と、前記内層を形成する銅成分とを含むことを特徴とするスパークプラグ。
本適用例の構成では、溶融部に銅成分が含まれるので、溶融部の熱伝導率を大きくすることができる。したがって、溶融部の熱引き性能を向上させることができるとともに、貴金属チップの熱引き性能を向上させることができる。

[適用例２]
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記断面において、
前記溶融部と前記内層とが接する部分のうち前記中心電極の外周面に最も近い点を点Ｐ１とし、
前記点Ｐ１を通り、前記中心軸に平行な直線を直線Ｌ１とし、
前記溶融部のうち、前記直線Ｌ１よりも前記中心軸寄りにある領域を領域Ｒとした場合に、
前記領域Ｒの重心Ｇにおける前記銅成分の含有量は、１０重量％以上であることを特徴とするスパークプラグ。
中心電極の内層は、銅を主体として形成されているため、熱伝導率が大きい。領域Ｒは、溶融部のうち、中心電極の内層と貴金属チップとの間に挟まれた領域であるため、貴金属チップの熱引き性能に最も影響を与える領域である。本適用例の構成では、領域Ｒの重心Ｇにおける銅成分の含有量が１０重量％以上であるため、溶融部の領域Ｒにおける熱伝導率を大きくすることができる。したがって、溶融部の熱引き性能を向上させることができるとともに、貴金属チップの熱引き性能を向上させることができる。

[適用例３]
適用例１または適用例２に記載のスパークプラグであって、
前記断面において、
前記溶融部と前記内層とが接する部分のうち前記中心電極の外周面に最も近い点を点Ｐ１とし、
前記点Ｐ１を通り、前記中心軸に平行な直線を直線Ｌ１とし、
前記中心軸を挟んで、前記溶融部に対向して形成されている第２の溶融部と前記内層とが接する部分のうち前記中心電極の外周面に最も近い点を点Ｐ２とし、
前記点Ｐ２を通り、前記中心軸に平行な直線を直線Ｌ２とし、
前記直線Ｌ１と前記直線Ｌ２の距離をｂとした場合に、
ｂ≧０．２ｍｍ
の関係式を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
距離ｂは、内層のうち、溶融部や貴金属チップに接する部分の幅である。この距離ｂが長いほど、溶融部や貴金属チップに接する内層の面積が大きくなるので、溶融部や貴金属チップの熱引き性能を向上させることができる。本適用例の構成では、距離ｂが０．２ｍｍ以上なので、溶融部の熱引き性能を向上させることができるとともに、貴金属チップの熱引き性能を向上させることができる。

[適用例４]
適用例１から適用例３のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記断面において、
前記溶融部と前記内層とが接する部分のうち前記中心電極の外周面に最も近い点を点Ｐ１とし、
前記点Ｐ１を通り、前記中心軸に平行な直線を直線Ｌ１とし、
前記直線Ｌ１と前記溶融部の前記貴金属チップ側における輪郭線との交点を点Ｐ３とし、
前記点Ｐ１から前記点Ｐ３までの長さをａとした場合に、
ａ≦０．３ｍｍ
の関係式を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
長さａは、中心電極の内層と貴金属チップとの間に形成された溶融部における最も厚い部分の長さである。中心電極の内層が貴金属チップに近いほど、すなわち、長さａが短いほど、貴金属チップの熱が中心電極の内層に伝わりやすくなるため、貴金属チップの熱引き性能を向上させることができる。本適用例の構成では、長さａが０．３ｍｍ以下なので、貴金属チップの熱引き性能を向上させることができる。

[適用例５]
適用例１から適用例４のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記貴金属チップは、前記内層に接していることを特徴とするスパークプラグ。
本適用例の構成によれば、貴金属チップは、内層に接しているため、貴金属チップの熱が中心電極の内層に直接伝わる。したがって、貴金属チップの熱引き性能を向上させることができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、スパークプラグの製造方法および製造装置等の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態としてのスパークプラグ１００を示す部分断面図である。 中心電極２０及び貴金属チップ９０の断面を拡大して示す説明図である。 比較例１、２及び実施形態における中心電極の先端部近傍の断面を示す説明図である。 比較例１、２及び実施形態における熱引き性能の実験結果を示す説明図である。 貴金属チップ９０の直径が異なる２つのタイプのサンプルを示す説明図である。 溶融部９２における銅の含有率と貴金属チップ９０の熱引き性能との関係を示す説明図である。 内層幅ｂの異なるサンプルの製作工程の一部を示す説明図である。 内層幅ｂと熱引き性能との関係を示す説明図である。 溶融幅ａと熱引き性能との関係を示す説明図である。 他の実施形態における中心電極２０及び貴金属チップ９０の断面を拡大して示す説明図である。 他の実施形態における中心電極２０及び貴金属チップ９０の断面を拡大して示す説明図である。 他の実施形態における中心電極２０及び貴金属チップ９０の断面を拡大して示す説明図である。 他の実施形態における中心電極２０及び貴金属チップ９０の断面を拡大して示す説明図である。 他の実施形態における中心電極２０及び貴金属チップ９０の断面を拡大して示す説明図である。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．実施形態：
Ｂ．実験例：
Ｂ１．溶融部９２における銅成分の有無と熱引き性能に関する実験例：
Ｂ２．溶融部９２における銅の含有率と熱引き性能に関する実験例：
Ｂ３．内層幅ｂと熱引き性能に関する実験例：
Ｂ４．溶融幅ａと熱引き性能に関する実験例：
Ｃ．他の実施形態：
Ｄ．変形例：

Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としてのスパークプラグ１００を示す部分断面図である。以下では、図１においてスパークプラグ１００の軸線方向ＯＤを図面における上下方向とし、下側をスパークプラグの先端側、上側を後端側として説明する。なお、図１では、軸線Ｏの右側にスパークプラグ１００の外観を示し、軸線Ｏの左側にスパークプラグ１００を軸線Ｏ（以下では、中心軸Ｏともいう。）を通る面で切断した断面を示している。

スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、主体金具５０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０とを備えている。中心電極２０は、絶縁碍子１０に設けられた軸孔１２内に、軸線方向ＯＤに延びた状態で保持されている。絶縁碍子１０は、絶縁体として機能しており、主体金具５０は、この絶縁碍子１０を取り囲んだ状態で内挿している。端子金具４０は、電力の供給を受けるための端子であり、絶縁碍子１０の後端部に設けられている。

絶縁碍子１０は、アルミナ等を焼成することにより形成された絶縁体である。絶縁碍子１０は、軸線方向ＯＤへ延びる軸孔１２が中心軸に沿って形成された筒状の絶縁体である。絶縁碍子１０には、軸線方向ＯＤの略中央に外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、それより後端側には後端側胴部１８が形成されている。後端側胴部１８には、表面長さを長くして絶縁性を高めるための襞部１１が形成されている。鍔部１９より先端側には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成されている。先端側胴部１７よりもさらに先端側には、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は、先端側ほど外径が小さくなっている。この脚長部１３は、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、内燃機関の燃焼室内に曝される。脚長部１３と先端側胴部１７との間には段部１５が形成されている。

中心電極２０は、絶縁碍子１０の先端側から後端側に向かって中心軸Ｏに沿って延びており、絶縁碍子１０の先端側において露出している。中心電極２０は、電極母材２１の内部に芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。電極母材２１は、インコネル６００またはインコネル６０１等（「インコネル」は商標名）のニッケルまたはニッケルを主成分とする合金から形成されている。芯材２５は、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主体とする合金から形成されている。本明細書では、「銅を主体とする合金」とは、銅を９５％以上含むものをいう。また、以下では、この芯材２５を「内層２５」ともいう。通常、中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に芯材２５を詰め、底側から押出成形を行って引き延ばすことで作製される。軸孔１２内において、中心電極２０は、シール体４およびセラミック抵抗３を介して、絶縁碍子１０の後端側に設けられた端子金具４０に電気的に接続されている。

主体金具５０は、低炭素鋼材より形成された筒状の金具であり、絶縁碍子１０を内部に保持している。絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位は、主体金具５０によって取り囲まれている。

主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ネジ部５２とを備えている。工具係合部５１は、スパークプラグレンチ（図示せず）が嵌合する部位である。主体金具５０の取付ネジ部５２は、ネジ山が形成された部位であり、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合する。このように、主体金具５０の取付ネジ部５２をエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合させて締め付けることより、スパークプラグ１００は、内燃機関のエンジンヘッド２００に固定される。

主体金具５０の工具係合部５１と取付ネジ部５２との間には、径方向外側に膨出するフランジ状の鍔部５４が形成されている。取付ネジ部５２と鍔部５４との間のネジ首５９には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けた際に、鍔部５４の座面５５と取付ネジ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。このガスケット５の変形により、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００間が封止され、取付ネジ孔２０１を介した燃焼ガスの漏出が抑制される。

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、薄肉の加締部５３が設けられている。また、鍔部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に、薄肉の座屈部５８が設けられている。主体金具５０の工具係合部５１から加締部５３にかけての内周面と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が挿入されている。さらに両リング部材６，７間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３を内側に折り曲げるようにして加締めることにより、主体金具５０と絶縁碍子１０とが固定される。主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、主体金具５０の内周面に形成された段部５６と、絶縁碍子１０の段部１５との間に介在する環状の板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの漏出が防止される。座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の圧縮長さを確保して主体金具５０内の気密性を高めている。

主体金具５０の先端部には、主体金具５０の先端部から中心軸Ｏに向かって屈曲した接地電極３０が接合されている。接地電極３０は、インコネル６００等（「インコネル」は商標名）の耐腐食性が高いニッケル合金で形成することが可能である。この接地電極３０と主体金具５０との接合は、溶接により行うことができる。接地電極３０の先端部３３は、中心電極２０と対向している。

スパークプラグ１００の端子金具４０には、図示しない高圧ケーブルがプラグキャップ（図示しない）を介して接続されている。そして、この端子金具４０とエンジンヘッド２００との間に高電圧を印加することにより、接地電極３０と中心電極２０との間に火花放電が生じる。

なお、中心電極２０と接地電極３０とのそれぞれには、高融点の貴金属を主成分として形成された円柱状の電極チップ９０，９５が取り付けられている。具体的には、中心電極２０の先端側の面には、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や、イリジウムを主成分として、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）のうち、１種類あるいは２種類以上を添加したＩｒ合金によって形成された電極チップ９０が取り付けられる。また、接地電極３０の先端部３３の中心電極２０と対向する面には、白金または白金を主成分とした電極チップ９５が取り付けられる。なお、以下では電極チップを貴金属チップともいう。

図２は、中心電極２０及び貴金属チップ９０の断面を拡大して示す説明図である。この図２は、軸線方向ＯＤが紙面の上向きとなるように描かれている。また、この図２に示された断面は、中心電極の中心軸Ｏに平行な断面であって、かつ、中心軸Ｏ及び溶融部９２を通る断面である。

本実施形態では、貴金属チップ９０と、電極母材と、内層とにわたって溶融部９２が形成されている。溶融部９２は、内層２５に接しており、貴金属チップ９０の成分と、電極母材２１の成分と、内層２５を形成する銅成分とを含んでいる。銅成分が含まれると熱伝導率が大きくなるので、溶融部９２の熱伝導率を大きくすることができ、熱引き性能を向上させることができる。また、溶融部９２の熱引き性能の向上に伴い、貴金属チップ９０の熱引き性能も向上させることができる。

溶融部９２は、貴金属チップ９０と中心電極２０との境界の側面から、ファイバーレーザー又は電子ビームを照射することによって形成することができる。特に、ファイバーレーザーや電子ビームは、単位面積当たりのエネルギー強度が大きいため、融点の高い内層２５も溶融させることができる。本実施形態では、溶融部９２は、貴金属チップ９０の側面の全周を取り囲むように形成されている。

ここで、図２に示した断面において、溶融部９２と内層２５とが接する部分のうち中心電極２０の外周面に最も近い点を点Ｐ１とする。点Ｐ１を通り、中心軸に平行な直線を直線Ｌ１とする。溶融部９２のうち、直線Ｌ１よりも中心軸Ｏ寄りにある領域を領域Ｒ（図２におけるクロスハッチングが施された領域）とする。本実施形態では、この領域Ｒの重心Ｇにおける銅成分の含有量は、１０重量％以上である。このようにすれば、溶融部９２の熱引き性能を向上させることができるとともに、貴金属チップ９０の熱引き性能を向上させることができる。この理由について以下説明する。

中心電極２０の内層２５は、銅を主体として形成されているため、熱伝導率が大きい。領域Ｒは、溶融部９２のうち、中心電極２０の内層２５と貴金属チップ９０との間に挟まれた領域であるため、貴金属チップ９０の熱引き性能に最も影響を与える領域である。本実施形態では、領域Ｒの重心Ｇにおける銅成分の含有量が１０重量％以上であるため、溶融部９２の領域Ｒにおける熱伝導率を大きくすることができる。したがって、溶融部９２の熱引き性能を向上させることができるとともに、貴金属チップ９０の熱引き性能を向上させることができる。

このような溶融部９２は、内層２５における銅成分の含有量を調整したり、ファイバーレーザー又は電子ビームの出力や照射時間、照射方向を調整することにより実現することができる。また、銅成分の含有量を上記の数値範囲とした根拠については後述する。また、図２に示した断面において、領域Ｒの重心Ｇを「図心Ｇ」ともいう。

また、本実施形態では、中心軸Ｏを挟んで溶融部９２に対向した位置に、第２の溶融部９３が形成されている。上述したように、溶融部９２は、貴金属チップ９０の側面の全周を取り囲むように形成されているため、溶融部９２と第２の溶融部９３とは貴金属チップ９０の側面の周囲を取り囲んで繋がっており、一体となっている。

ここで、第２の溶融部９３と内層２５とが接する部分のうち中心電極２０の外周面に最も近い点を点Ｐ２とする。点Ｐ２を通り、中心軸Ｏに平行な直線を直線Ｌ２とする。直線Ｌ１と直線Ｌ２の距離をｂとする。この場合において、本実施形態のスパークプラグ１００は、以下の関係式を満たしている。
ｂ≧０．２ｍｍ …（１）
このようにすれば、溶融部９２、９３や貴金属チップ９０の熱引き性能を向上させることができる。この理由について以下説明する。

距離ｂは、内層２５のうち、溶融部９２、９３や貴金属チップ９０に接する部分の幅である。この距離ｂが長いほど、溶融部９２、９３や貴金属チップ９０に接する内層の面積が大きくなるので、溶融部９２、９３や貴金属チップ９０の熱引き性能を向上させることができる。なお、距離ｂを上記の数値範囲とした根拠については後述する。また、距離ｂを、以下では「内層幅ｂ」とも呼ぶ。

さらに、図２に示した断面において、直線Ｌ１と溶融部９２の貴金属チップ９０側における輪郭線との交点を点Ｐ３とする。点Ｐ１から点Ｐ３までの長さをａとする。この場合において、本実施形態のスパークプラグ１００は、以下の関係式を満たしている。
ａ≦０．３ｍｍ …（２）
このようにすれば、貴金属チップ９０の熱引き性能を向上させることができる。この理由について以下説明する。

長さａは、中心電極２０の内層２５と貴金属チップ９０との間に形成された溶融部９２における最も厚い部分の長さである。中心電極２０の内層２５が貴金属チップ９０に近いほど、すなわち、長さａが短いほど、貴金属チップの熱が中心電極の内層に伝わりやすくなるため、貴金属チップ９０の熱引き性能を向上させることができる。なお、長さａを上記の数値範囲とした根拠については後述する。また、長さａを、以下では「溶融長さａ」とも呼ぶ。

また、本実施形態では、貴金属チップ９０は、内層２５に接している。したがって、貴金属チップ９０の熱が内層２５に直接伝わるため、貴金属チップ９０の熱引き性能をさらに向上させることができる。

Ｂ．実験例：
Ｂ１．溶融部９２における銅成分の有無と熱引き性能に関する実験例：
本実験例では、溶融部９２に銅成分が含まれているか否かと貴金属チップ９０の熱引き性能との関係を調べるため、溶融部９２に銅成分が含まれていない２つのサンプル（比較例１、２）と、溶融部９２に銅成分が含まれているサンプル（実施形態）とを用意した。そして、各サンプルの貴金属チップ９０をバーナーで９００℃まで加熱し、加熱を停止してから３０秒後に、放射温度計にて貴金属チップ９０の放電面における温度を測定して、各サンプルの熱引き性能を比較した。

図３は、比較例１、２及び実施形態における中心電極の先端部近傍の断面を示す説明図である。比較例１では、中心電極２０の先端部に、貴金属チップ９０を取り囲んで支持する支持部２０ｘが設けられている。この支持部２０ｘは、電極母材２１と同じ材料で形成されている。この比較例１における溶融部９２ｘは、この支持部２０ｘと微量の貴金属チップ９０とが溶融して形成されており、内層２５はこの溶融部９２ｘに溶融していない。すなわち、この比較例１における溶融部９２ｘには、銅成分は含まれていない。

比較例２では、中心電極２０の先端部に、貴金属チップ９０を埋設するための溝部２０ｙが設けられている。比較例１と同様に、この比較例２における溶融部９２ｙにも、銅成分は含まれていない。これに対して、実施形態における溶融部９２は、内層２５に接しており、貴金属チップ９０の成分と、電極母材２１の成分と、内層２５を形成する銅成分とを含んでいる。なお、比較例１、２及び実施形態において、貴金属チップ９０の露出している部分の長さ及び貴金属チップ９０の直径は同じである。また、比較例１、２及び実施形態における各種の寸法は、以下のとおりである。
貴金属チップ９０の露出している部分の長さＴ＝０．６ｍｍ
貴金属チップ９０の直径ｄ＝０．６ｍｍ
支持部２０ｘの長さＬａ＝０．６ｍｍ
支持部２０ｘの直径Ｄ＝０．９ｍｍ
比較例１における貴金属チップ９０の長さＬｂ＝１．３ｍｍ
比較例２における貴金属チップ９０の長さＬｃ＝１．０ｍｍ

図４は、比較例１、２及び実施形態における熱引き性能の実験結果を示す説明図である。この図４によれば、比較例１では、９００℃からほとんど温度が低下しておらず、比較例２においても、温度が１０℃しか低下していないことが理解できる。これに対して、実施形態では、４０℃以上も温度が低下していることが理解できる。以上より、本実施形態のスパークプラグでは、溶融部９２の熱引き性能が向上し、これに伴って貴金属チップ９０の熱引き性能が向上していることが理解できる。

Ｂ２．溶融部９２における銅の含有率と熱引き性能に関する実験例：
本実験例では、溶融部９２における銅の含有率と貴金属チップの熱引き性能との関係を調べるため、溶融部９２における銅の含有率の異なる複数のサンプルを用意した。そして、各サンプルの貴金属チップ９０をバーナーで９００℃まで加熱し、加熱を停止してから３０秒後に、放射温度計にて貴金属チップ９０の放電面における温度を測定して、各サンプルの熱引き性能を比較した。なお、本実験例では、サンプルとして、貴金属チップ９０の直径が０．６ｍｍのタイプと、１．６ｍｍのタイプを用意した。以下に説明する他の実験例においても同様に、２つのタイプのサンプルを用意して実験を行なった。

図５は、貴金属チップ９０の直径が異なる２つのタイプのサンプルを示す説明図である。タイプ１のサンプルでは、貴金属チップ９０の直径は０．６ｍｍであり、中心電極２０の直径は０．７ｍｍである。タイプ１のサンプルは、貴金属チップ９０を中心電極基部材２０ｚの先端が細くなった部分に溶接することにより製作される。

一方、タイプ２のサンプルでは、貴金属チップ９０の直径は１．６ｍｍであり、中心電極２０の直径は１．７ｍｍである。タイプ２のサンプルは、中心電極基部材２０ｚの先端を切断線Ｚで切断し、その切断された面に貴金属チップ９０を溶接することにより製作される。なお、両方のタイプのサンプルに示された「溶融部の深さｃ」については、後述する他の実験例において説明する。

図６は、溶融部９２における銅の含有率と貴金属チップ９０の熱引き性能との関係を示す説明図である。この図６によれば、溶融部９２における銅の含有率が大きくなるにしたがって貴金属チップ９０の熱引き性能が向上し、貴金属チップ９０の温度が低下しやすくなることが理解できる。この傾向は、貴金属チップ９０の直径が０．６ｍｍのタイプ１と、１．６ｍｍのタイプ２の両方のタイプにおいて確認することができる。具体的には、両方のタイプとも、溶融部９２における銅の含有率が１０重量％であれば、貴金属チップ９０の放電面における温度は８６５℃程度まで低下し、２０重量％では８６０℃程度まで低下し、３０重量％以上では貴金属チップ９０の放電面における温度は８６０℃を下回ることが理解できる。

以上より、溶融部９２における銅の含有率は、貴金属チップ９０の直径に関わらず、１０重量％以上であることが好ましく、２０重量％以上であることがさらに好ましく、３０重量％以上であることが特に好ましいことが理解できる。

Ｂ３．内層幅ｂと熱引き性能に関する実験例：
本実験例では、内層幅ｂと貴金属チップ９０の熱引き性能との関係を調べるため、内層幅ｂの異なる複数のサンプルを用意した。そして、各サンプルの貴金属チップ９０をバーナーで９００℃まで加熱し、加熱を停止してから３０秒後に、放射温度計にて貴金属チップ９０の放電面における温度を測定して、各サンプルの熱引き性能を比較した。

図７は、内層幅ｂの異なるサンプルの製作工程の一部を示す説明図である。本実験例では、先端部が細くなっている内層２５を内部に有する中心電極基部材２０ｓを用意した。そして、中心電極基部材２０ｓの切断位置を変えることによって、内層幅ｂの異なるサンプルを製作した。

図８は、内層幅ｂと熱引き性能との関係を示す説明図である。この図８によれば、内層幅ｂが大きくなるにしたがって貴金属チップ９０の熱引き性能が向上し、貴金属チップ９０の温度が低下しやすくなることが理解できる。この傾向は、貴金属チップ９０の直径が０．６ｍｍのタイプ１と、１．６ｍｍのタイプ２の両方のタイプにおいて確認することができる。より詳細には、内層幅ｂが０．２ｍｍ以上となると、両方のタイプとも温度が大きく低下していることが理解できる。そして、内層幅ｂが０．３ｍｍ以上、０．４ｍｍ以上となるにしたがって、貴金属チップ９０の熱引き性能は徐々に向上していることが理解できる。したがって、内層幅ｂは、貴金属チップ９０の直径に関わらず、０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．４ｍｍ以上であることが特に好ましい。

Ｂ４．溶融幅ａと熱引き性能に関する実験例：
本実験例では、溶融幅ａと貴金属チップ９０の熱引き性能との関係を調べるため、溶融幅ａの異なる複数のサンプルを用意した。そして、各サンプルの貴金属チップ９０をバーナーで９００℃まで加熱し、加熱を停止してから３０秒後に、放射温度計にて貴金属チップ９０の放電面における温度を測定して、各サンプルの熱引き性能を比較した。

なお、本実験例では、２つのタイプのサンプルに対して、溶融部９２の深さｃ（以下では「溶融深さｃ」とも呼ぶ。）も変化させた。溶融深さｃは、図５に示すように、貴金属チップ９０の側面から溶融部９２の先端部までの長さである。溶融深さｃの調整は、溶融部９２を形成する際のレーザーの出力を調整することによって行なった。

図９は、溶融幅ａと熱引き性能との関係を示す説明図である。この図９によれば、溶融幅ａが小さくなるにしたがって、貴金属チップ９０の熱引き性能が向上し、貴金属チップ９０の温度が低下しやすくなることが理解できる。この傾向は、貴金属チップ９０の直径が０．６ｍｍのタイプ１と、１．６ｍｍのタイプ２の両方のタイプにおいて確認することができる。より詳細には、溶融幅ａが０．３ｍｍ以下となると、両方のタイプとも温度が大きく低下し、８７０℃を下回ることが理解できる。そして、溶融幅ａが０．２ｍｍ、０．１ｍｍとなるにしたがって、貴金属チップ９０の熱引き性能は徐々に向上していることが理解できる。したがって、溶融幅ａは、貴金属チップ９０の直径や、溶融深さｃに関わらず、０．３ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以下であることがさらに好ましく、０．１ｍｍ以下であることが特に好ましい。

Ｃ．他の実施形態：
図１０ないし図１４は、他の実施形態における中心電極２０及び貴金属チップ９０の断面を拡大して示す説明図である。図１０に示した実施形態では、溶融部９２ｂ、９３ｂが、中心電極２０と貴金属チップ９０との境界面から貴金属チップ９０側に移動した位置に形成されている。このような実施形態であっても、溶融部９２ｂ、９３ｂ及び貴金属チップ９０の熱引き性能を向上させることができる。

図１１に示した実施形態では、溶融部９２ｃ、９３ｃが、中心電極２０と貴金属チップ９０との境界面から貴金属チップ９０とは反対側に移動した位置に形成されている。このような実施形態であっても、溶融部９２ｃ、９３ｃ及び貴金属チップ９０の熱引き性能を向上させることができる。

図１２に示した実施形態では、溶融部９２ｄ、９３ｄが、中心電極２０と貴金属チップ９０との境界面に対して斜め下方に延びた状態（すなわち、スパークプラグの後端側に延びた状態）で形成されている。このような実施形態であっても、溶融部９２ｄ、９３ｄ及び貴金属チップ９０の熱引き性能を向上させることができる。

図１３に示した実施形態では、溶融部９２ｅ、９３ｅが、中心電極２０と貴金属チップ９０との境界面に対して斜め上方に延びた状態（すなわち、スパークプラグの先端側に延びた状態）で形成されている。このような実施形態であっても、溶融部９２ｅ、９３ｅ及び貴金属チップ９０の熱引き性能を向上させることができる。

図１４に示した実施形態では、内層２５ｆの先端が細くなっている。このような実施形態であっても、溶融部９２、９３及び貴金属チップ９０の熱引き性能を向上させることができる。

Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｄ１．変形例１：
上記実施形態では、溶融部９２と第２の溶融部９３とは中心軸近傍において離間していたが、これらは中心軸近傍で繋がって一体となっていてもよい。すなわち、図２に示した断面において、貴金属チップ９０と内層２５との間の全てに溶融部が形成され、貴金属チップ９０が内層２５に接していない状態であってもよい。また、上記実施形態では、中心軸Ｏの左側を溶融部９２として説明し、中心軸Ｏの右側を第２の溶融部９３として説明したが、これらは反対であってもよい。

Ｄ２．変形例２：
上記実施形態では、溶融部９２は、貴金属チップ９０の側面の全周に形成されていたが、貴金属チップ９０の側面の一部に溶融部９２が形成されていることとしてもよい。この場合であっても、中心電極の中心軸Ｏに平行な断面であって、かつ、中心軸Ｏ及び溶融部９２を通る断面において、上述した実施形態の構成の一部を備えていれば、溶融部９２及び貴金属チップ９０の熱引き性能を向上させることができる。

Ｄ３．変形例３：
上記実施形態におけるスパークプラグの放電方向は、軸線方向ＯＤに一致しているが、本発明は、放電方向が軸線方向ＯＤに垂直な方向である、いわゆる横放電型のスパークプラグに対しても、適用することができる。

Ｄ４．変形例４：
上記実施形態におけるスパークプラグには、電極チップ（貴金属チップ）９０，９５が設けられているが、接地電極３０の先端に設けられた電極チップ（貴金属チップ）９５は省略することとしてもよい。

３…セラミック抵抗
４…シール体
５…ガスケット
６…リング部材
８…板パッキン
９…タルク
１０…絶縁碍子
１１…襞部
１２…軸孔
１３…脚長部
１５…段部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…鍔部
２０…中心電極
２０ｘ…支持部
２０ｙ…溝部
２０ｚ、２０ｓ…中心電極基部材
２１…電極母材
２５、２５ｆ…芯材（内層）
３０…接地電極
３３…先端部
４０…端子金具
５０…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ネジ部
５３…加締部
５４…鍔部
５５…座面
５６…段部
５８…座屈部
５９…ネジ首
９０、９５…電極チップ（貴金属チップ）
９２、９２ｂ〜９２ｅ、９２ｘ、９２ｙ…溶融部
９３、９３ｂ〜９３ｅ…第２の溶融部
１００…スパークプラグ
２００…エンジンヘッド
２０１…取付ネジ孔
２０５…開口周縁部
ａ…溶融幅
ｂ…内層幅

Claims (5)

1. 電極母材と、当該電極母材の内部に設けられ、銅を主体とする内層とを有する中心電極と、
   前記中心電極の先端に設けられた貴金属チップと、
   を備えたスパークプラグであって、
   前記貴金属チップと、前記電極母材と、前記内層とにわたって形成された溶融部を備え、
   前記中心電極の中心軸に平行な断面であって、かつ、前記中心軸及び前記溶融部を通る断面において、
   前記溶融部は、前記内層に接しており、前記貴金属チップの成分と、前記電極母材の成分と、前記内層を形成する銅成分とを含むことを特徴とするスパークプラグ。
2. 請求項１に記載のスパークプラグであって、
   前記断面において、
   前記溶融部と前記内層とが接する部分のうち前記中心電極の外周面に最も近い点を点Ｐ１とし、
   前記点Ｐ１を通り、前記中心軸に平行な直線を直線Ｌ１とし、
   前記溶融部のうち、前記直線Ｌ１よりも前記中心軸寄りにある領域を領域Ｒとした場合に、
   前記領域Ｒの重心Ｇにおける前記銅成分の含有量は、１０重量％以上であることを特徴とするスパークプラグ。
3. 請求項１または請求項２に記載のスパークプラグであって、
   前記断面において、
   前記溶融部と前記内層とが接する部分のうち前記中心電極の外周面に最も近い点を点Ｐ１とし、
   前記点Ｐ１を通り、前記中心軸に平行な直線を直線Ｌ１とし、
   前記中心軸を挟んで、前記溶融部に対向して形成されている第２の溶融部と前記内層とが接する部分のうち前記中心電極の外周面に最も近い点を点Ｐ２とし、
   前記点Ｐ２を通り、前記中心軸に平行な直線を直線Ｌ２とし、
   前記直線Ｌ１と前記直線Ｌ２の距離をｂとした場合に、
   ｂ≧０．２ｍｍ
   の関係式を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
   前記断面において、
   前記溶融部と前記内層とが接する部分のうち前記中心電極の外周面に最も近い点を点Ｐ１とし、
   前記点Ｐ１を通り、前記中心軸に平行な直線を直線Ｌ１とし、
   前記直線Ｌ１と前記溶融部の前記貴金属チップ側における輪郭線との交点を点Ｐ３とし、
   前記点Ｐ１から前記点Ｐ３までの長さをａとした場合に、
   ａ≦０．３ｍｍ
   の関係式を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
   前記貴金属チップは、前記内層に接していることを特徴とするスパークプラグ。

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