JP2018137118A - 棒部材 - Google Patents

Abstract

【課題】電極の熱引き性能を向上する。【解決手段】点火プラグの電極の少なくとも一部を形成するための軸線の方向に延びる部材であり、芯部と、芯部の少なくとも先端側の部分を被覆する外層と、を含む金属製の棒部材は、以下の構成を有する。芯部の先端と軸線とを含む断面において、軸線に平行な３００μｍの長さの２辺と軸線に垂直な３００μｍの長さの２辺とで囲まれ外層の断面上の軸線を中心線とする正方形の領域であり、芯部の先端から先端側に向かって１００μｍ離れた正方形の領域を、対象領域とする。対象領域に含まれる複数の金属の結晶粒の軸線に平行な方向の長さｙに対する軸線に垂直な方向の長さｘの比率であるアスペクト比（ｘ／ｙ）の平均は、０．５以上である。【選択図】 図４

Description

本明細書は、点火プラグの電極の少なくとも一部を形成するための棒状の部材に関する。

従来から、金属の部材を加工することによって、点火プラグの電極が形成されている。例えば、金属製の棒状のワークを、金型の丸穴に押し込む押し出し成形によって、電極を成形する技術が提案されている。

特開２０１２−８４２７２号公報 特開２０１３−３７９６１号公報

ところで、内燃機関の設計自由度の向上などのために、点火プラグが小径化される場合がある。点火プラグの小径化に伴って、電極（例えば、中心電極と接地電極との少なくとも一方）も小径化される場合がある。電極の小径化に起因して、電極の熱引き性能が低下する場合があった。

本明細書は、電極の熱引き性能を向上できる技術を開示する。

本明細書は、例えば、以下の適用例を開示する。

［適用例１］
点火プラグの電極の少なくとも一部を形成するための軸線の方向に延びる部材であり、芯部と、前記芯部の少なくとも先端側の部分を被覆する外層と、を含む金属製の棒部材であって、
前記芯部の先端と前記軸線とを含む断面において、前記軸線に平行な３００μｍの長さの２辺と前記軸線に垂直な３００μｍの長さの２辺とで囲まれ前記外層の断面上の前記軸線を中心線とする正方形の領域であり、前記芯部の前記先端から先端側に向かって１００μｍ離れた正方形の領域を、対象領域とする場合に、
前記対象領域に含まれる複数の金属の結晶粒の前記軸線に平行な方向の長さｙに対する前記軸線に垂直な方向の長さｘの比率であるアスペクト比（ｘ／ｙ）の平均は、０．５以上である、
棒部材。

この構成によれば、棒部材を用いて形成される電極の外層の先端部分での結晶粒のアスペクト比が大きいので、電極が加熱された場合に（例えば、点火プラグの製造時の加熱処理において）、結晶粒が肥大化し易い。従って、電極の熱引き性能を向上できる。

［適用例２］
適用例１に記載の棒部材であって、
前記軸線の方向に延びる部分である軸部と、
前記軸部の後端側に設けられ、前記軸部よりも大きい外径を有する鍔部と、
を含み、
前記軸部のうちの前記鍔部側の端部の外径は、１．９５ｍｍ以下である、
棒部材。

この構成によれば、細い電極の熱引き性能を向上できる。

なお、本明細書に開示の技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、点火プラグの電極の少なくとも一部を形成するための棒部材、棒部材を用いる電極の製造方法、棒部材を用いて製造された電極、電極を備える点火プラグ等の態様で実現することができる。

一実施形態としての点火プラグ１００の断面図である。 点火プラグ１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。 棒部２８の形成の説明図である。 棒部２８の外層２１の結晶粒の説明図である。 熱引き性能の評価試験の結果を示すグラフである。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．点火プラグ１００の構成：
図１は、一実施形態としての点火プラグ１００の断面図である。図中には、点火プラグ１００の中心軸ＣＬ（「軸線ＣＬ」とも呼ぶ）と、点火プラグ１００の中心軸ＣＬを含む平らな断面とが示されている。以下、中心軸ＣＬに平行な方向を「軸線ＣＬの方向」、または、単に「軸線方向」または「前後方向」とも呼ぶ。軸線ＣＬに垂直な方向を、「径方向」とも呼ぶ。軸線ＣＬを中心とする円の円周方向を、「周方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬに平行な方向のうち、図１における下方向を先端方向Ｄｆ、または、前方向Ｄｆと呼び、上方向を後端方向Ｄｆｒ、または、後方向Ｄｆｒとも呼ぶ。先端方向Ｄｆは、後述する端子金具４０から中心電極２０に向かう方向である。また、図１における先端方向Ｄｆ側を点火プラグ１００の先端側と呼び、図１における後端方向Ｄｆｒ側を点火プラグ１００の後端側と呼ぶ。

点火プラグ１００は、軸線ＣＬに沿って延びる貫通孔１２（軸孔１２とも呼ぶ）を有する筒状の絶縁体１０と、貫通孔１２の先端側で保持される中心電極２０と、貫通孔１２の後端側で保持される端子金具４０と、貫通孔１２内で中心電極２０と端子金具４０との間に配置された抵抗体７３と、中心電極２０と抵抗体７３とに接触してこれらの部材２０、７３を電気的に接続する導電性の第１シール部７２と、抵抗体７３と端子金具４０とに接触してこれらの部材７３、４０を電気的に接続する導電性の第２シール部７４と、絶縁体１０の外周側に固定された筒状の主体金具５０と、一端が主体金具５０の先端面５５に接合されるとともに他端が中心電極２０とギャップｇを介して対向するように配置された接地電極３０と、を有している。

絶縁体１０の軸線方向の略中央には、外径が最も大きな大径部１４が形成されている。大径部１４より後端側には、後端側胴部１３が形成されている。大径部１４よりも先端側には、後端側胴部１３よりも外径の小さな先端側胴部１５が形成されている。先端側胴部１５よりもさらに先端側には、縮外径部１６と、脚部１９とが、先端側に向かってこの順に形成されている。縮外径部１６の外径は、前方向Ｄｆに向かって、徐々に小さくなっている。縮外径部１６の近傍（図１の例では、先端側胴部１５）には、前方向Ｄｆに向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部１１が形成されている。絶縁体１０は、機械的強度と、熱的強度と、電気的強度とを考慮して形成されることが好ましく、例えば、アルミナを焼成して形成されている（他の絶縁材料も採用可能である）。

中心電極２０は、金属製の部材であり、絶縁体１０の貫通孔１２内の前方向Ｄｆ側の端部に配置されている。中心電極２０は、略円柱状の棒部２８と、棒部２８の先端に接合（例えば、レーザ溶接）された第１チップ２９と、を有している。棒部２８は、後方向Ｄｆｒ側の部分である頭部２４と、頭部２４の前方向Ｄｆ側に接続された軸部２７と、を有している。軸部２７は、軸線ＣＬに平行に前方向Ｄｆに向かって延びている。頭部２４のうちの前方向Ｄｆ側の部分は、軸部２７の外径よりも大きな外径を有する鍔部２３を形成している。鍔部２３の前方向Ｄｆ側の面は、絶縁体１０の縮内径部１１によって、支持されている。軸部２７は、鍔部２３の前方向Ｄｆ側に接続されている。第１チップ２９は、軸部２７の先端に接合されている。なお、第１チップ２９は、省略されてもよい。

棒部２８は、外層２１と、外層２１の内周側に配置された芯部２２と、を有している。外層２１は、芯部２２よりも耐酸化性に優れる材料（例えば、ニッケルを主成分として含む合金）で形成されている。ここで、主成分は、含有率（重量パーセント（ｗｔ％））が最も高い成分を意味している。芯部２２は、外層２１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅、銅を主成分として含む合金、等）で形成されている。第１チップ２９は、軸部２７よりも放電に対する耐久性に優れる材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属）を用いて形成されている。中心電極２０のうち第１チップ２９を含む先端側の一部分は、絶縁体１０の軸孔１２から前方向Ｄｆ側に露出している。

端子金具４０は、軸線ＣＬに平行に延びる棒状の部材である。端子金具４０は、導電性材料を用いて形成されている（例えば、鉄を主成分として含む金属）。端子金具４０は、前方向Ｄｆに向かって順番で並ぶ、キャップ装着部４９と、鍔部４８と、軸部４１と、を有している。軸部４１は、絶縁体１０の軸孔１２の後方向Ｄｆｒ側の部分に挿入されている。キャップ装着部４９は、絶縁体１０の後端側で、軸孔１２の外に露出している。

絶縁体１０の軸孔１２内において、端子金具４０と中心電極２０との間には、電気的なノイズを抑制するための抵抗体７３が配置されている。抵抗体７３は、導電性材料（例えば、ガラスと炭素粒子とセラミック粒子との混合物）を用いて形成されている。抵抗体７３と中心電極２０との間には、第１シール部７２が配置され、抵抗体７３と端子金具４０との間には、第２シール部７４が配置されている。これらのシール部７２、７４は、導電性材料（例えば、金属粒子と抵抗体７３の材料に含まれるものと同じガラスとの混合物）を用いて形成されている。中心電極２０は、第１シール部７２、抵抗体７３、第２シール部７４によって、端子金具４０に電気的に接続されている。

主体金具５０は、軸線ＣＬに沿って延びる貫通孔５９を有する筒状の部材である。主体金具５０の貫通孔５９には、絶縁体１０が挿入され、主体金具５０は、絶縁体１０の外周に固定されている。主体金具５０は、導電材料（例えば、主成分である鉄を含む炭素鋼等の金属）を用いて形成されている。絶縁体１０の前方向Ｄｆ側の一部は、貫通孔５９の外に露出している。また、絶縁体１０の後方向Ｄｆｒ側の一部は、貫通孔５９の外に露出している。

主体金具５０は、工具係合部５１と、胴部５２と、を有している。工具係合部５１は、点火プラグ用のレンチ（図示せず）が嵌合する部分である。胴部５２は、主体金具５０の先端面５５を含む部分である。胴部５２の外周面には、内燃機関（例えば、ガソリンエンジン）の取付孔に螺合するためのネジ部５７が形成されている。ネジ部５７は、雄ねじであり、螺旋状のネジ山を有している（図示省略）。

主体金具５０の工具係合部５１と胴部５２との間の外周面には、径方向外側に突き出たフランジ状の鍔部５４が形成されている。胴部５２のネジ部５７と鍔部５４との間には、環状のガスケット９０が配置されている。ガスケット９０は、例えば金属の板状部材を折り曲げることによって形成されており、点火プラグ１００がエンジンに取り付けられた際に押し潰されて変形する。このガスケット９０の変形によって、点火プラグ１００と（具体的には、鍔部５４の前方向Ｄｆ側の面）、エンジンと、の隙間が封止され、燃焼ガスの漏出が抑制される。なお、ガスケット９０が省略されてもよい。この場合、鍔部５４は、直接に、エンジンの点火プラグ１００用の取付孔を形成する部分（例えば、エンジンヘッド）に接触してよい。

主体金具５０の胴部５２には、先端側に向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部５６が形成されている。主体金具５０の縮内径部５６と、絶縁体１０の縮外径部１６と、の間には、先端側パッキン８が挟まれている。本実施形態では、先端側パッキン８は、例えば、鉄製の板状リングである（他の材料（例えば、銅等の金属材料）も採用可能である）。

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、薄肉のカシメ部５３が形成されている。また、鍔部５４と工具係合部５１との間には、薄肉の座屈部５８が形成されている。主体金具５０の工具係合部５１からカシメ部５３にかけての内周面と、絶縁体１０の後端側胴部１３の外周面との間には、円環状のリング部材６１，６２が挿入されている。さらにこれらのリング部材６１，６２の間には、タルク７０の粉末が充填されている。点火プラグ１００の製造工程において、カシメ部５３が内側に折り曲げられて加締められると、座屈部５８が圧縮力の付加に伴って外向きに変形（座屈）し、この結果、主体金具５０と絶縁体１０とが固定される。タルク７０は、この加締め工程の際に圧縮され、主体金具５０と絶縁体１０との間の気密性が高められる。また、パッキン８は、絶縁体１０の縮外径部１６と主体金具５０の縮内径部５６との間で押圧され、そして、主体金具５０と絶縁体１０との間をシールする。

接地電極３０は、金属製の部材であり、棒状の本体部３７と、本体部３７の先端部３４に取り付けられた第２チップ３９と、を有している。本体部３７の他方の端部３３（基端部３３とも呼ぶ）は、主体金具５０の先端面５５に接合されている（例えば、抵抗溶接）。本体部３７は、主体金具５０に接合された基端部３３から先端方向Ｄｆに向かって延び、中心軸ＣＬに向かって曲がって、先端部３４に至る。第２チップ３９は、先端部３４の後方向Ｄｆｒ側の部分に固定されている（例えば、レーザ溶接）。接地電極３０の第２チップ３９と、電極２０の第１チップ２９とは、ギャップｇを形成している。すなわち、接地電極３０の第２チップ３９は、中心電極２０の第１チップ２９の前方向Ｄｆ側に配置されており、第１チップ２９とギャップｇを介して対向している。第２チップ３９は、本体部３７よりも放電に対する耐久性に優れる材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属）を用いて形成されている。

本体部３７は、外層３１と、外層３１の内周側に配置された内層３２と、を有している。外層３１は、内層３２よりも耐酸化性に優れる材料（例えば、ニッケルを主成分として含む合金）で形成されている。内層３２は、外層３１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅、銅を主成分として含む合金、等）で形成されている。なお、第２チップ３９は、省略されてもよい。

Ａ−２．点火プラグ１００の製造：
図２は、点火プラグ１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。Ｓ１００では、中心電極２０が準備される。図２の右部には、Ｓ１００の処理の例が示されている。Ｓ２００では、中心電極２０の棒部２８が準備される。Ｓ２００の詳細については、後述する。Ｓ２２０では、棒部２８に第１チップ２９が接合される（例えば、レーザ溶接）。以上により、中心電極２０が準備される。

Ｓ１１０では、点火プラグ１００の他の部材が準備される。具体的には、絶縁体１０と、棒状の接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０とが、公知の方法で製造される。また、シール部７２、７４のそれぞれの材料粉末と、抵抗体７３の材料粉末とが、準備される。なお、Ｓ１００、Ｓ１１０による複数の部材の準備は、各部材毎に独立に行われる。

次に、絶縁体１０と中心電極２０と第１シール部７２と抵抗体７３と第２シール部７４と端子金具４０と有する組立体が作成される。組立体の製造方法としては、公知の方法を採用可能である。図２の実施形態では、Ｓ１２０で、中心電極２０、第１シール部７２の材料、抵抗体７３の材料、第２シール部７４の材料が、絶縁体１０の貫通孔１２に、後方向Ｄｆｒ側の開口から、この順番に挿入される。そして、Ｓ１２５では、絶縁体１０を部材７２、７３、７４の材料粉末に含まれるガラス成分の軟化点よりも高い所定温度（例えば、摂氏８００度以上９５０度以下の温度）に加熱した状態で、端子金具４０が、後方向Ｄｆｒ側の開口から貫通孔１２に挿入される。これにより、部材７２、７３、７４の材料粉末が圧縮および焼結されて、部材７２、７３、７４が形成される。そして、端子金具４０が絶縁体１０に固定される。これにより、組立体が作成される。なお、Ｓ１２５の加熱処理によって、中心電極２０の棒部２８の外層２１の金属の結晶粒が成長し、結晶粒が大きくなる。これにより、棒部２８（ひいては、中心電極２０）の熱引き性能が向上する（詳細は後述）。

Ｓ１３０では、主体金具５０に棒状の接地電極３０が接合される。そして、Ｓ１４０では、主体金具５０に組立体が固定される。具体的には、主体金具５０の貫通孔５９内に、先端側パッキン８と、Ｓ１２０、Ｓ１２５で作成された組立体と、リング部材６２と、タルク７０と、リング部材６１と、が配置される。先端側パッキン８は、主体金具５０の縮内径部５６と絶縁体１０の縮外径部１６との間に挟まれる。そして、主体金具５０のカシメ部５３を内側に折り曲げるように加締めることによって、主体金具５０と絶縁体１０とが組み付けられる。

Ｓ１５０では、接地電極３０の本体部３７に第２チップ３９が接合される。そして、棒状の接地電極３０が曲げられて、ギャップｇが形成される。ここで、ギャップｇの距離が所定の距離になるように、接地電極３０が曲げられる。以上により、点火プラグ１００が完成する。

図３は、図２のＳ２００での棒部２８の形成の説明図である。本実施形態では、棒部２８は、金属製の部材を成形型の孔から押し出す押し出し成形によって、成形される。部材の形状は、図３（Ａ）〜図３（Ｈ）の順に変化する。図３（Ａ）〜図３（Ｈ）は、それぞれ、加工中の部材の軸線ＣＬｘ（中心軸ＣＬｘとも呼ぶ）を含む断面を示している。図中の方向を示す符号Ｄｆ、Ｄｆｒは、図１の棒部２８を基準とする方向Ｄｆ、Ｄｆｒを、加工中の部材を基準として示したものである。

まず、図３（Ａ）に示すように、外層２１の元の部材である外部材２１ｗと、芯部２２の元の部材である芯部材２２ｗとが、準備される。芯部材２２ｗの形状は、軸線ＣＬｘを中心とする略円柱状である。外部材２１ｗの形状は、芯部材２２ｗを嵌め込むための先端方向Ｄｆに向かって凹む凹部２１ｗｒを有するカップ状である。このような外部材２１ｗと芯部材２２ｗとは、例えば、鍛造や切削などによって、形成される。

次に、図３（Ｂ）に示すように、芯部材２２ｗが、外部材２１ｗの凹部２１ｗｒに嵌め込まれる。これにより、外部材２１ｗと芯部材２２ｗとの２層構造を有する第１部材２８ｗが形成される。第１部材２８ｗの形状は、軸線ＣＬｘを中心とする略円柱状である。

次に、図３（Ｃ）に示すように、軸線ＣＬｘを中心とする略円柱状の貫通孔２５２を有する第１成形型２５０が準備される。貫通孔２５２の中央部には、最小径部分２５４が形成されている。貫通孔２５２のうちの最小径部分２５４以外の部分の内径は、第１部材２８ｗの外径と、おおよそ同じである。最小径部分２５４の内径は、第１部材２８ｗの外径よりも小さい。第１部材２８ｗは、第１成形型２５０の貫通孔２５２に、後方向Ｄｆｒ側から挿入される。そして、第１部材２８ｗの前方向Ｄｆ側の一部分は、押圧部２４０によって、最小径部分２５４の前方向Ｄｆ側へ押し出される。このような押し出し成形によって、第１部材２８ｗの外径が小さくなる。

図３（Ｄ）の第２部材２８ｘは、図３（Ｃ）の押し出し成形によって成形された部材である。第２部材２８ｘの後方向Ｄｆｒ側の端部には、押し出し成形が施されない残部２８ｘｚが残っている。第２部材２８ｘのうちの残部２８ｘｚよりも前方向Ｄｆ側の部分である主要部２８ｘｆの外径は、第１成形型２５０の最小径部分２５４の内径と同じに成形されており、元の第１部材２８ｗの外径よりも小さい。残部２８ｘｚのうち主要部２８ｘｆよりも径方向の外側の突出する部分は、削り取られる。これにより、外径がおおよそ一定の円柱状の第２部材２８ｘが形成される。

次に、図３（Ｅ）に示すように、軸線ＣＬｘを中心とする略円柱状の貫通孔２７２を有する第２成形型２７０が準備される。貫通孔２７２の中央部には、最小径部分２７４が形成されている。貫通孔２７２のうちの最小径部分２７４以外の部分の内径は、第２部材２８ｘの外径と、おおよそ同じである。最小径部分２７４の内径は、第２部材２８ｘの外径よりも小さい。第２部材２８ｘは、第２成形型２７０の貫通孔２７２に、後方向Ｄｆｒ側から挿入される。そして、第２部材２８ｘの前方向Ｄｆ側の一部分は、押圧部２６０によって、最小径部分２７４の前方向Ｄｆ側へ押し出される。このような押し出し成形によって、第２部材２８ｘの外径が小さくなる。

図３（Ｆ）の第３部材２８ｙは、図３（Ｅ）の押し出し成形によって成形された部材である。第３部材２８ｙの後方向Ｄｆｒ側の端部には、押し出し成形が施されない残部２８ｙｚが残っている。第３部材２８ｙのうちの残部２８ｙｚよりも前方向Ｄｆ側の部分である主要部２８ｙｆの外径は、第２成形型２７０の最小径部分２７４の内径と同じに成形されており、元の第２部材２８ｘの外径よりも小さい。残部２８ｙｚのうち主要部２８ｙｆよりも径方向の外側の突出する部分は、削り取られる。これにより、外径がおおよそ一定の円柱状の第３部材２８ｙが形成される。なお、第３部材２８ｙの外径は、完成した棒部２８（図１）の軸部２７の外径と、おおよそ同じである。

次に、図３（Ｇ）に示すように、鍔部２３を形成するための成形型２８０、２９０が準備される。これらの成形型２８０、２９０は、組み合わせることによって、完成した棒部２８とおおよそ同じ形状の空間３００を形成する。この空間３００は、鍔部２３に対応する大径部３１０を含んでいる。後端側成形型２８０は、空間３００のうちの後方向Ｄｆｒ側の一部分を形成する凹部２８２を形成している。凹部２８２の前方向Ｄｆ側の端部２８４は、大径部３１０の後方向Ｄｆｒ側の一部分を形成する。先端側成形型２９０は、空間３００のうちの残りの部分を形成する凹部２９２を形成している。凹部２９２の後方向Ｄｆｒ側の端部２９４は、大径部３１０の前方向Ｄｆ側の一部分を形成する。

第３部材２８ｙの前方向Ｄｆ側の部分を、先端側成形型２９０の凹部２９２に挿入し、第３部材２８ｙの後方向Ｄｆｒ側の部分を、後端側成形型２８０の凹部２８２に挿入する。そして、後端側成形型２８０を先端側成形型２９０に向けて押圧する。これにより、第３部材２８ｙが軸線ＣＬｘに沿って押圧され、そして、第３部材２８ｙのうちの空間３００の大径部３１０の近傍の部分が、径方向の外側に向かって拡張する。これにより、鍔部２３が形成され、棒部２８が完成する（図３（Ｈ））。なお、加工中の部材の軸線ＣＬｘは、成形された棒部２８の軸線（すなわち、中心軸）と同じである。本実施形態では、棒部２８の軸線は、棒部２８を点火プラグ１００（図１）に組み付けた場合の軸線ＣＬと同じである。

図４は、図２のＳ２００で準備された棒部２８の外層２１の結晶粒の説明図である。この棒部２８は、Ｓ１２５（図２）での加熱処理が行われる前の棒部２８であり、絶縁体１０に組み付けられる前の棒部２８である。図４の上段の左部には、棒部２８の断面が示され、上段の右部には、棒部２８の先端部の拡大断面が示されている。これらの断面は、棒部２８の中心軸ＣＬｘと芯部２２の先端２２ｆとを含む平らな断面である。拡大図中には、対象領域ＴＡが示されている。対象領域ＴＡは、外層２１の断面上の領域である。対象領域ＴＡは、棒部２８の軸線ＣＬｘに平行な２辺と軸線ＣＬｘに垂直な２辺とで囲まれた正方形の領域である。軸線ＣＬｘに平行な方向の長さｈは、３００μｍであり、軸線ＣＬｘに垂直な方向の長さｗは、３００μｍである。対象領域ＴＡは、軸線ＣＬｘを中心線とする領域である、すなわち、軸線ＣＬｘを対称軸とする線対称である。対象領域ＴＡは、芯部２２の先端２２ｆから前方向Ｄｆ側に距離ｄだけ離れた位置に配置されている。この距離ｄは、１００μｍである。このような対象領域ＴＡは、外層２１のうちの燃焼ガスからの熱を受けやすい先端部分の断面を示している。

図４の下段の左部には、対象領域ＴＡ内の金属の結晶粒の概略が示されている。図示するように、対象領域ＴＡ内には、複数の結晶粒４００の断面が、含まれ得る。図４の下段の右部には、結晶粒４００のアスペクト比Ｒが示されている。ここで、アスペクト比Ｒは、結晶粒４００の断面の軸線ＣＬｘに平行な方向の長さｙ（高さｙとも呼ぶ）に対する軸線ＣＬｘに垂直な方向の長さｘ（幅ｘとも呼ぶ）の比率（ｘ／ｙ）である。図３で説明したように、本実施形態では、棒部２８は、軸線ＣＬｘに平行に部材を押し出す押し出し成形を用いて、成形されている。従って、外層２１の結晶粒は、棒部２８の成形によって、軸線ＣＬｘに平行な方向に引き延ばされる。この結果、幅ｘは、高さｙよりも、小さくなる。すなわち、アスペクト比Ｒは、１よりも小さくなる。

アスペクト比Ｒが過度に小さい場合、すなわち、結晶粒４００が比較的細い場合、外層２１は、多数の細い結晶粒で構成される。この場合、Ｓ１２５（図２）での加熱処理の後においても、外層２１には、成長する結晶粒に取り込まれなかった多数の細い結晶粒が残存し得る。外層２１に多数の小さい結晶粒が含まれる場合、多数の結晶粒間の多数の界面によって外層２１の熱伝導率が小さく抑制され得、この結果、中心電極２０の熱引き性能が抑制され得る。特に、軸部２７の外径が小さい場合には、アスペクト比Ｒが小さくなり易い。従って、軸部２７の外径が小さい場合には、中心電極２０の熱引き性能が抑制され易い。

一方、アスペクト比Ｒが１に近い場合、すなわち、結晶粒４００が比較的太い場合、外層２１は、複数の太い結晶粒で構成される。この場合、加熱処理の後に細い結晶粒が残存することが抑制され、外層２１に多数の大きな結晶粒が含まれるので、外層２１の熱伝導率が向上し得、この結果、中心電極２０の熱引き性能が向上し得る。特に、対象領域ＴＡは、外層２１のうちの燃焼ガスからの熱を受けやすい先端部分の断面を示している。従って、この対象領域ＴＡ内でのアスペクト比Ｒが１に近い場合には、中心電極２０の熱引き性能を、適切に、向上できる。

このようなアスペクト比Ｒは、以下のように測定される。棒部２８の断面上の金属結晶を、マイクロスコープを用いて観察する。この際、マイクロスコープの倍率は、例えば、５倍に設定される。そして、マイクロスコープを用いて、金属結晶を表す画像を取得する。取得された画像を解析して、結晶粒の幅ｘと高さｙとを測定する。ここで、軸線ＣＬｘに垂直な方向の結晶粒の両端の間の距離が、幅ｘとして用いられ、軸線ＣＬｘに平行な方向の結晶粒の両端の間の距離が、高さｙとして用いられる。

なお、対象領域ＴＡ内には、複数の結晶粒４００が含まれる。そして、アスペクト比Ｒは、結晶粒４００毎に異なっている。中心電極２０の熱引き性能を向上するためには、対象領域ＴＡに含まれる複数の結晶粒４００のそれぞれのアスペクト比Ｒの平均が大きいことが好ましい。アスペクト比Ｒの平均の算出には、断面上の複数の結晶粒４００のうちの対象領域ＴＡに全体が含まれる結晶粒４００の全てが用いられる。結晶粒４００の少なくとも一部分が対象領域ＴＡの外にはみ出る場合、その結晶粒４００は、アスペクト比Ｒの平均の算出には利用されない。

図５は、熱引き性能の評価試験の結果を示すグラフである。横軸は、第１サンプルの中心電極の先端の温度Ｔ１（電極温度Ｔ１とも呼ぶ）を示し、縦軸は、第２サンプルの中心電極の先端の温度Ｔ２（電極温度Ｔ２と呼ぶ）を示している。この評価試験では、アスペクト比Ｒの平均が互いに異なる２種類の棒部２８のサンプルが生成された。そして、２種類の棒部２８のサンプルを用いて２種類の中心電極２０のサンプルが生成され、２種類の中心電極２０のサンプルを用いて、２種類の点火プラグ１００のサンプルが生成された。なお、棒部２８の第１サンプルのアスペクト比Ｒの平均は、０．２７であり、棒部２８の第２サンプルのアスペクト比Ｒの平均は、０．７２であった。アスペクト比Ｒの平均以外の構成については、棒部２８の２種類のサンプルの間で共通であった。例えば、軸部２７（図３（Ｈ）、図４）のうちの鍔部２３側の端部２７ｅの外径Ｄ２８は、１．７ｍｍであった。なお、本実施形態では、軸部２７のうちの鍔部２３に接続された部分の外径は、おおよそ一定の外径Ｄ２８であった。

なお、アスペクト比Ｒは、図３（Ｂ）に示す外部材２１ｗの外径を調整することによって、調整された。大きな外径を有する外部材２１ｗを用いる場合、小さな外径を有する外部材２１ｗを用いる場合と比べて、外部材２１ｗの外径に対する軸部２７の外径の比率が小さいので、外層２１の材料は、押し出し成形によって、大きく引き延ばされる。この結果、外部材２１ｗの外径が大きい場合に、アスペクト比Ｒの平均は小さくなった。

本評価試験の方法は、以下の通りである。内燃機関のエンジンヘッドを模した治具を準備し、空気中に配置する。治具は、点火プラグを取り付けるための取付孔を形成する板状の部材である。点火プラグのサンプルを、治具の取付孔に、取り付ける。そして、治具の一方側と他方側とのうちの燃焼室に相当する側において（燃焼室側とも呼ぶ）、サンプルの先端部の近傍に、放射温度センサを配置する。放射温度センサは、中心電極２０の先端（ここでは、第１チップ２９）の温度を測定する。この状態で、治具の燃焼室側にバーナを配置し、治具の燃焼室側の空間を、バーナを用いて加熱する。バーナの炎は、治具と点火プラグと放射温度センサとからは、離れた位置に配置される。バーナの炎によって、第１チップ２９の温度が上昇する。そして、第１サンプルの電極温度Ｔ１がおおよそ８００℃、８５０℃、９００℃、９５０℃、１０００℃となるようにバーナの火力を５段階で調整し、同じ５つの火力を実現する５つの加熱条件のそれぞれにて、第２サンプルの電極温度Ｔ２を測定した。図５のグラフは、電極温度Ｔ１と電極温度Ｔ２との対応関係を示している。

中心電極２０の第１チップ２９がバーナの炎から受けた熱は、点火プラグ１００の他の部分（例えば、中心電極２０の棒部２８、絶縁体１０、主体金具５０など）を通じて、治具へ伝導する。これにより、第１チップ２９は、冷却される。第２サンプルの中心電極２０の熱引き性能（特に、棒部２８の熱引き性能）が、第１サンプルの中心電極２０の熱引き性能と比べて高い場合、電極温度Ｔ２は、電極温度Ｔ１よりも低くなる。

図５に図示するように、各測定温度において、電極温度Ｔ２は、電極温度Ｔ１よりも、おおよそ４０度低かった。このように、アスペクト比Ｒの平均が大きい場合には、アスペクト比Ｒの平均が小さい場合と比べて、中心電極２０の熱引き性能が向上した。

なお、アスペクト比Ｒの平均は、上記の第２サンプルの０．７２に限らず、種々の値であってよい。一般的には、アスペクト比Ｒの平均が大きいことが好ましい。例えば、アスペクト比Ｒの平均は、０．５以上であることが好ましく、０．６以上であることが特に好ましく、０．７以上であることが更に好ましく、上記の第２サンプルの値である０．７２以上であることが最も好ましい。

なお、通常は、軸線ＣＬｘに沿って延びる棒部２８（図４）の外層２１の対象領域ＴＡ内では、結晶粒は軸線ＣＬｘに平行な方向に延びるように形成される。従って、加熱処理を行う前の棒部２８では、アスペクト比Ｒの平均は、通常は、１以下である。

なお、加熱処理を行う前の棒部２８の対象領域ＴＡ内において、結晶粒が軸線ＣＬｘに垂直な方向に延びるように形成されてもよい。このような構成を考慮すると、アスペクト比Ｒの平均は、１より大きくてもよい。この場合も、結晶粒が細長いと、図５の第２グラフＧ２のサンプルのように、熱引き性能が抑制され得る。従って、アスペクト比Ｒの平均が１よりも大きい場合には、アスペクト比Ｒの平均が小さい（すなわち、１に近い）ことが好ましい。

いずれの場合も、加熱処理を行う前の棒部２８（すなわち、電極を形成するために加熱処理が行われる棒部２８）の対象領域ＴＡ内でのアスペクト比Ｒの平均が、上記の好ましい範囲内であれば、加熱処理によって、金属の結晶粒は、適切に成長できる。この結果、熱引き性能を適切に向上できる。

また、棒部２８の構成としては、上記の評価試験のサンプルの構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、軸部２７（図４）の鍔部２３側の端部２７ｅの外径Ｄ２８は、１．７ｍｍよりも大きくてもよく、１．７ｍｍよりも小さくてもよい。一般的には、外径Ｄ２８が小さいほど、アスペクト比Ｒが小さくなり易い。ここで、対象領域ＴＡ内のアスペクト比Ｒの平均が上記の好ましい範囲内であれば、種々の外径Ｄ２８の棒部２８の熱引き性能を向上できる、と推定される。外径Ｄ２８は、例えば、１．９５ｍｍ以下であってもよく、上記のサンプルの値である１．７ｍｍ以下であってもよい。

Ｂ．変形例：
（１）棒部２８の構成は、図１、図３、図４で説明した構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、軸部２７の外径が軸線ＣＬｘに平行な方向の位置に応じて変化してもよい。例えば、軸部２７は、先端方向Ｄｆに向かって外径が小さくなる部分を含んでもよい。いずれの場合、鍔部２３としては、絶縁体１０の縮内径部１１に支持される部分であり、径方向の外側に向かって突出した部分を採用すればよい。そして、軸部２７としては、鍔部２３から前方向Ｄｆ側に向かって延びる棒状の部分を採用すればよい。ここで、棒部２８の製造を容易に行うためには、軸部２７のうちの鍔部２３に接続された部分が、一定の外径を有する円柱状の部分であることが好ましい。軸部２７の鍔部２３側の端部２７ｅの外径Ｄ２８としては、そのように外径が一定である部分の外径を採用してよい。

（２）棒部２８を形成する方法は、図３で説明した方法に代えて、他の任意の方法であってよい。例えば、１回の押し出し成形によって、第１部材２８ｗから棒部２８が形成されてもよい。また、押し出し成形を用いずに、他の方法（例えば、鍛造など）によって、棒部２８を形成してもよい。なお、軸線ＣＬｘに沿って延びる棒部２８を形成する工程は、加工前の部材を軸線ＣＬｘに沿って延ばす工程（例えば，押し出し成形や鍛造など）を含む場合が多い。従って、対象領域ＴＡ（図４）でのアスペクト比Ｒは、１以下になり易い。特に、軸部２７の外径が小さい場合には、アスペクト比Ｒが小さくなり易い。ここで、加熱処理を行う前の棒部２８の対象領域ＴＡ内でのアスペクト比Ｒの平均が０．５以上であれば、アスペクト比Ｒの平均が０．５未満である場合と比べて、棒部２８（ひいては、中心電極２０）の熱引き性能を向上できる、と推定される。

（３）点火プラグ１００の製造方法は、図２で説明した方法に代えて、他の種々の方法であってよい。例えば、点火プラグ１００を製造する工程から、中心電極２０の棒部２８が加熱される処理（すなわち、棒部２８の外層２１の金属の結晶粒を成長させるための加熱処理）が省略されてもよい。この場合も、点火プラグ１００が内燃機関に組み付けられ、そして、内燃機関が駆動する際に、中心電極２０の棒部２８は、燃焼ガスによって加熱される。これにより、棒部２８の金属の結晶粒は、成長し得る。この結果、棒部２８（ひいては、中心電極２０）の熱引き性能を向上できる、と推定される。また、Ｓ２２０が省略され、Ｓ１５０で、第１チップ２９が棒部２８に接合されてもよい。

（４）接地電極３０（図１）の本体部３７が、図４で説明した対象領域ＴＡ内のアスペクト比Ｒの平均に関する特徴を、有していてもよい。具体的には、内層３２の先端部３４側における外層３１の断面上の対象領域ＴＡ内のアスペクト比Ｒの平均が、上記の好ましい範囲内であることが好ましい。この構成によれば、接地電極３０の熱引き性能を向上できる。なお、この場合には、本体部３７の中心軸（図示せず）は、点火プラグ１００の中心軸ＣＬとは平行ではない。

（５）点火プラグの構成は、図１で説明した構成に代えて、他の種々の構成であってよい。例えば、絶縁体１０の形状は、図１に示す形状とは異なっていてもよい。中心電極の側面（軸線ＣＬｘに垂直な方向側の面）と、接地電極とが、放電用のギャップを形成してもよい。放電用のギャップの総数が２以上であってもよい。抵抗体７３が省略されてもよい。絶縁体１０の貫通孔１２内の中心電極２０と端子金具４０との間に、磁性体が配置されてもよい。中心電極２０の全体が、絶縁体１０の貫通孔１２内に配置されてもよい。

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

８…先端側パッキン、１０…絶縁体、１１…縮内径部、１２…貫通孔（軸孔）、１３…後端側胴部、１４…大径部、１５…先端側胴部、１６…縮外径部、１９…脚部、２０…中心電極、２１…外層、２１ｗ…外部材、２１ｗｒ…凹部、２２…芯部、２２ｆ…先端、２２ｗ…芯部材、２３…鍔部、２４…頭部、２７…軸部、２７ｅ…端部、２８…棒部、２８ｗ…第１部材、２８ｘ…第２部材、２８ｙ…第３部材、２８ｘｆ…主要部、２８ｙｆ…主要部、２８ｘｚ…残部、２８ｙｚ…残部、２９…第１チップ、３０…接地電極、３１…外層、３２…内層、３３…基端部、３４…先端部、３７…本体部、３９…第２チップ、４０…端子金具、４１…軸部、４８…鍔部、４９…キャップ装着部、５０…主体金具、５１…工具係合部、５２…胴部、５３…カシメ部、５４…鍔部、５５…先端面、５６…縮内径部、５７…ネジ部、５８…座屈部、５９…貫通孔、６１…リング部材、６２…リング部材、７０…タルク、７２…第１シール部、７３…抵抗体、７４…第２シール部、９０…ガスケット、１００…点火プラグ、２４０…押圧部、２５０…第１成形型、２５２…貫通孔、２５４…最小径部分、２６０…押圧部、２７０…第２成形型、２７２…貫通孔、２７４…最小径部分、２８０…後端側成形型、２８２…凹部、２８４…端部、２９０…先端側成形型、２９２…凹部、２９４…端部、３００…空間、３１０…大径部、４００…結晶粒、ｇ…ギャップ、ＴＡ…対象領域、ＣＬ、ＣＬｘ…中心軸（軸線）、Ｄｆ…先端方向（前方向）、Ｄ２８…外径、Ｄｆｒ…後端方向（後方向）

Claims (2)

1. 点火プラグの電極の少なくとも一部を形成するための軸線の方向に延びる部材であり、芯部と、前記芯部の少なくとも先端側の部分を被覆する外層と、を含む金属製の棒部材であって、
   前記芯部の先端と前記軸線とを含む断面において、前記軸線に平行な３００μｍの長さの２辺と前記軸線に垂直な３００μｍの長さの２辺とで囲まれ前記外層の断面上の前記軸線を中心線とする正方形の領域であり、前記芯部の前記先端から先端側に向かって１００μｍ離れた正方形の領域を、対象領域とする場合に、
   前記対象領域に含まれる複数の金属の結晶粒の前記軸線に平行な方向の長さｙに対する前記軸線に垂直な方向の長さｘの比率であるアスペクト比（ｘ／ｙ）の平均は、０．５以上である、
   棒部材。
2. 請求項１に記載の棒部材であって、
   前記軸線の方向に延びる部分である軸部と、
   前記軸部の後端側に設けられ、前記軸部よりも大きい外径を有する鍔部と、
   を含み、
   前記軸部のうちの前記鍔部側の端部の外径は、１．９５ｍｍ以下である、
   棒部材。

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