JP2022174832A - スパークプラグおよびスパークプラグの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貴金属チップの耐剥離性が悪化することを抑制する。【解決手段】貴金属チップが接地電極と貴金属チップとが溶け合って形成された溶融部を介して他端部に接合されているスパークプラグは、以下の条件（ａ）、（ｂ）を満たす：（ａ）接地電極と貴金属チップとの境界に沿った第１の断面において、溶融部は、他端部から一端部へと向かう第１の方向にそれぞれ突出し第１の方向に直交する第２の方向に互いに並んで形成された複数の凸部を有する；（ｂ）第１の方向に直交し凸部を通る第２の断面において、個々の凸部は、貴金属チップの厚みのうち第１の方向および第２の方向に垂直な方向であるチップ厚み方向における最大の寸法である第１の寸法をＡとし、第２の方向における最大の寸法である第２の寸法をＢとした場合に、Ｂ＜Ａを満たす。【選択図】図３

Description

本開示は、スパークプラグに関する。

従来から、内燃機関に用いる点火用のスパークプラグの電極には、耐久性を向上させるために貴金属チップが設けられることがある。特許文献１に記載のスパークプラグでは、接地電極に貴金属チップを接合するために、レーザー溶接によって接地電極と貴金属チップとが溶接され、その溶接によって接地電極と貴金属チップとが溶け合った溶融部が形成されている。

特開２０１９－１３９９７７号公報

近年、スパークプラグの耐久性を向上させるために、貴金属チップのサイズを大きくすることへの要請がある。しかしながら、同じ出力でレーザー溶接する場合、貴金属チップのサイズを大きくするほど、レーザー溶接によって形成される溶融部の厚みや表面積が不十分となり、貴金属チップの耐剥離性が悪化するおそれがあった。また、一般に、接地電極は、貴金属チップよりも熱溶融および熱膨張しやすい材料によって構成される。このため、レーザー溶接の出力を上げると、溶融部において接地電極由来材料の割合が大きくなり、この結果として、接地電極と貴金属チップとの熱膨張差に起因する応力を、溶融部によって吸収できなくなるおそれがある。この場合、燃焼室における冷熱サイクルによって、クラックの形成が進行して貴金属チップが剥離しやすくなるおそれがあった。このため、貴金属チップの耐剥離性が悪化することを抑制できる技術が求められていた。

本開示は、以下の形態として実現することができる。

（１）本開示の一形態によれば、スパークプラグが提供される。このスパークプラグは、中心電極と、前記中心電極を内周側に保持する筒状の絶縁体と、前記絶縁体を内周側に保持する筒状の主体金具と、接地電極と、を備え、前記接地電極は、前記主体金具の先端に取り付けられた一端部と、前記中心電極の先端部との間で火花放電のための隙間を形成する放電面を有する貴金属チップが接合されている他端部と、を有し、前記貴金属チップは、前記接地電極と前記貴金属チップとが溶け合って形成された溶融部を介して前記他端部に接合されている、スパークプラグであって、以下の条件（ａ）、（ｂ）を満たすことを特徴とする：（ａ）前記接地電極と前記貴金属チップとの境界に沿った第１の断面において、前記溶融部は、前記他端部から前記一端部へと向かう第１の方向にそれぞれ突出し前記第１の方向に直交する第２の方向に互いに並んで形成された複数の凸部を有する；（ｂ）前記第１の方向に直交し前記凸部を通る第２の断面において、個々の前記凸部は、前記貴金属チップの厚みのうち前記第１の方向および前記第２の方向に垂直な方向であるチップ厚み方向における最大の寸法である第１の寸法をＡとし、前記第２の方向における最大の寸法である第２の寸法をＢとした場合に、Ｂ＜Ａを満たす。この形態のスパークプラグによれば、接地電極と貴金属チップとの境界に沿った第１の断面において、溶融部が、第１の方向に突出する複数の凸部を有し、第１の方向に直交し凸部を通る第２の断面において、個々の凸部がＢ＜Ａを満たすので、溶融部の表面積を増大できる。この結果、貴金属チップと溶融部との接地面積を増大できるので、貴金属チップの耐剥離性が悪化することを抑制できる。

（２）上記形態のスパークプラグにおいて、前記第２の断面において、個々の前記凸部は、前記境界よりも前記放電面側に位置する第１の領域の前記チップ厚み方向における最大の寸法である第３の寸法をＣとし、前記境界よりも前記放電面側とは反対側に位置する第２の領域の前記チップ厚み方向における最大の寸法である第４の寸法をＤとした場合に、Ｄ＜Ｃを満たしてもよい。この形態のスパークプラグによれば、第２の断面において、個々の凸部における第４の寸法が第３の寸法よりも小さいので、溶融部を形成する際に接地電極が過度に溶融することを抑制できる。この結果、溶融部における接地電極由来の材料の割合が過度に大きくなることを抑制できる。これにより、接地電極と貴金属チップとの熱膨張差に起因する応力を溶融部が吸収でき、この結果として、クラックの形成が進行することを抑制できるので、貴金属チップの剥離を抑制できる。

（３）本開示の他の形態によれば、スパークプラグの製造方法が提供される。このスパークプラグの製造方法は、中心電極と、前記中心電極を内周側に保持する筒状の絶縁体と、前記絶縁体を内周側に保持する筒状の主体金具と、接地電極と、を備え、前記接地電極は、前記主体金具の先端に取り付けられた一端部と、前記中心電極の先端部との間で火花放電のための隙間を形成する放電面を有する貴金属チップが接合されている他端部と、を有し、前記貴金属チップは、前記接地電極と前記貴金属チップとが溶け合って形成された溶融部を介して前記他端部に接合されている、スパークプラグの製造方法であって、前記接地電極と前記貴金属チップとの境界に対して、前記接地電極の前記他端部側からレーザー光を照射する操作を、前記境界を跨いで前記第２の方向に間欠的に複数回繰り返すことにより、以下の条件（ａ）、（ｂ）を満たす前記溶融部を形成する工程を含むことを特徴とする：（ａ）前記境界に沿った第１の断面において、前記溶融部は、前記他端部から前記一端部へと向かう第１の方向にそれぞれ突出し前記第１の方向に直交する第２の方向に互いに並んで形成された複数の凸部を有する；（ｂ）前記第１の方向に直交し前記凸部を通る第２の断面において、個々の前記凸部は、前記貴金属チップの厚みのうち前記第１の方向および前記第２の方向に垂直な方向であるチップ厚み方向における最大の寸法である第１の寸法をＡとし、前記第２の方向における最大の寸法である第２の寸法をＢとした場合に、Ｂ＜Ａを満たす。この形態のスパークプラグによれば、上記条件（ａ）、（ｂ）を満たす溶融部を形成できるので、貴金属チップの耐剥離性を向上させたスパークプラグを製造できる。

（４）上記形態のスパークプラグの製造方法において、前記工程において照射する複数回のレーザー光は、先に照射するレーザー光ほど、後に照射するレーザー光よりも、照射距離が長くてもよい。この形態のスパークプラグの製造方法によれば、一般に、先に照射するレーザー光ほど後に照射するレーザー光よりも熱量が小さくなりやすい傾向にあるところ、先に照射するレーザー光ほど後に照射するレーザー光よりも照射距離が長いので、第２の方向において、接地電極および貴金属チップに加えられる熱量の大きさに偏りが生じることを抑制できる。

（５）上記形態のスパークプラグの製造方法において、前記工程において照射する複数回のレーザー光は、前記第２の方向において前記貴金属チップの重心に対称に、前記重心から徐々に離れるように照射してもよい。この形態のスパークプラグの製造方法によれば、第２の方向において貴金属チップの重心に対称に、重心から徐々に離れるようにレーザー光を複数回照射するので、第２の方向において、接地電極および貴金属チップに加えられる熱量の大きさに偏りが生じることをより抑制できる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグの接地電極の製造方法、スパークプラグの接地電極のチップ溶接方法、スパークプラグが取り付けられたエンジンヘッド等の形態で実現することができる。

スパークプラグの概略構成を示す部分断面図。 接地電極の他端部を軸線方向の後端側から見た拡大図。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図。 図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図。 レーザー光の照射位置の例を示す説明図。 酸化スケールの形成割合を求める方法を説明するための説明図。 実施例と比較例との酸化スケールの評価結果を示す説明図。 他の実施形態におけるレーザー光の照射位置を模式的に示す説明図。 他の実施形態におけるレーザー光の照射位置を模式的に示す説明図。 他の実施形態におけるレーザー光の照射位置を模式的に示す説明図。 他の実施形態におけるレーザー光の照射位置を模式的に示す説明図。 他の実施形態におけるレーザー光の照射位置を模式的に示す説明図。

Ａ．実施形態：
図１は、本開示の一実施形態としてのスパークプラグ１００の概略構成を示す部分断面図である。図１では、スパークプラグ１００の軸心である軸線ＣＡを境界として、紙面右側にスパークプラグ１００の外観形状を示し、紙面左側にスパークプラグ１００の断面形状を示している。以下の説明では、軸線ＣＡに沿った図１の下方側（後述する接地電極４０が配置されている側）を先端側と呼び、図１の上方側（後述する端子金具５０が配置されている側）を後端側と呼び、軸線ＣＡに沿った方向を軸線方向ＡＤと呼ぶ。なお、図１では、説明の便宜上、スパークプラグ１００が取り付けられるエンジンヘッド９０を破線で示している。スパークプラグ１００は、その先端部が燃焼室９５内に露出するようにエンジンヘッド９０に取り付けられている。

スパークプラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、主体金具３０と、接地電極４０と、貴金属チップ４５と、端子金具５０とを備える。なお、スパークプラグ１００の軸線ＣＡは、絶縁体１０と中心電極２０と主体金具３０と端子金具５０との各部材の軸線と一致する。

絶縁体１０は、軸線方向ＡＤに沿って貫通孔１１が形成された略筒状の外観形状を有する。貫通孔１１には、先端側において中心電極２０の一部が収容され、後端側において端子金具５０の一部が収容される。このため、絶縁体１０は、中心電極２０を内周側に保持する。絶縁体１０は、先端側の部分が後述する主体金具３０の軸孔３８に収容され、後端側の部分が軸孔３８から露呈している。絶縁体１０は、アルミナ等のセラミック材料を焼成して形成された絶縁碍子により構成されている。

中心電極２０は、軸線方向ＡＤに沿って延びる棒状の電極である。中心電極２０の先端部２１は、貫通孔１１の先端から突出している。先端部２１には、例えば白金やイリジウム合金等によって形成された貴金属チップが接合されていてもよい。本実施形態の中心電極２０は、ニッケルを主成分とするニッケル合金により形成されている。

絶縁体１０の貫通孔１１内の先端側には、中心電極２０の一部が挿入され、絶縁体１０の貫通孔１１内の後端側には、端子金具５０の一部が挿入されている。絶縁体１０の貫通孔１１内において、中心電極２０と端子金具５０との間には、先端側から後端側へと向かって順番に、先端側シール材６１と、抵抗体６２と、後端側シール材６３とが配置されている。このため、中心電極２０は、後端側において、先端側シール材６１と、抵抗体６２と、後端側シール材６３とを介して、端子金具５０と電気的に接続されている。

抵抗体６２は、セラミック粉末と導電材とガラスと接着剤とを材料として形成されている。抵抗体６２は、端子金具５０と中心電極２０との間における電気抵抗として機能することにより、火花放電を発生させる際のノイズの発生を抑制する。先端側シール材６１と後端側シール材６３とは、それぞれ導電性のガラス粉末を材料として含んでいる。本実施形態において、先端側シール材６１および後端側シール材６３は、銅粉末とホウケイ酸カルシウムガラス粉末とを混合した粉末を材料として含んでいる。

主体金具３０は、軸線方向ＡＤに沿って軸孔３８が形成された略筒状の外観形状を有し、軸孔３８内において絶縁体１０を保持する。換言すると、主体金具３０は、絶縁体１０を内周側に保持する。主体金具３０は、例えば、低炭素鋼により形成され、ニッケルめっきや亜鉛めっき等のめっき処理が全体に施されている。

主体金具３０の外周には、工具係合部３１と、雄ネジ部３２とが形成されている。工具係合部３１は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド９０に取り付ける際に、図示しない工具と係合する。雄ネジ部３２は、主体金具３０の先端部において外周面にねじ山が形成されており、エンジンヘッド９０の雌ネジ部９３にねじ込まれる。

端子金具５０は、スパークプラグ１００の後端側の端部に設けられている。端子金具５０の先端側は、絶縁体１０の貫通孔１１に収容され、端子金具５０の後端側は、貫通孔１１から露呈している。端子金具５０には、図示しない高圧ケーブルが接続され、高電圧が印加される。この印加により、後述する隙間Ｇに火花放電が発生する。隙間Ｇに発生した火花は、燃焼室９５における混合気を着火させる。

接地電極４０は、主体金具３０の先端３７に取り付けられた一端部４１と、中心電極２０の先端部２１と対向する他端部４２と、を有する。本実施形態の接地電極４０は、断面視略四角形の棒状の金属製部材が屈曲されて形成されている。より具体的には、接地電極４０は、一端部４１が主体金具３０の先端３７に接続され、他端部４２が中心電極２０の先端部２１と対向するように屈曲している。本実施形態の接地電極４０は、ニッケルを主成分とするニッケル合金により形成されている。なお、本明細書において、「主成分」とは、最も多く含まれている成分を意味している。

接地電極４０の他端部４２には、貴金属チップ４５が接合されている。貴金属チップ４５は、放電面４６を有する。放電面４６は、中心電極２０の先端部２１との間で火花放電のための隙間Ｇを形成する。

図２は、接地電極４０の他端部４２を軸線方向ＡＤの後端側から見た拡大図である。貴金属チップ４５は、貴金属または貴金属を主成分とする合金により形成されている。本実施形態の貴金属チップ４５は、白金により形成されているが、白金に限らず、イリジウムやロジウム、ルテニウム等の貴金属またはこれらの貴金属を主成分とする合金により形成されていてもよい。また、本実施形態の貴金属チップ４５は、薄い直方体状の外観形状を有する。貴金属チップ４５は、接地電極４０と貴金属チップ４５とが溶け合うことにより形成された溶融部７０を介して、接地電極４０の他端部４２に接合されている。溶融部７０についての詳細な説明は、後述する。

図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。図２～図４に示す溶融部７０は、接地電極４０に貴金属チップ４５を接合するためのレーザー溶接によって、接地電極４０と貴金属チップ４５とが溶け合うことにより形成される。接地電極４０に対する貴金属チップ４５の接合は、以下の工程Ｓ１１０～工程Ｓ１３０を順に経て行われる。
（工程Ｓ１１０）他端部４２に凹部４３を形成。
（工程Ｓ１２０）凹部４３に貴金属チップ４５を配置。
（工程Ｓ１３０）接地電極４０と貴金属チップ４５との境界４４をレーザー溶接。

図４に示すように、工程Ｓ１１０において、凹部４３は、貴金属チップ４５が配置される予定の位置に形成される。凹部４３は、例えば、凹部４３に対応する形状を有する図示しない押圧部材を、プレス機等を用いて他端部４２に押圧することによって形成される。工程Ｓ１２０では、接地電極４０の他端部４２に形成された凹部４３に、貴金属チップ４５が配置される。工程Ｓ１２０によって、貴金属チップ４５の軸線方向ＡＤの先端側の面と、凹部４３の底面とは、互いに接触する。以下の説明では、図３に示すように、貴金属チップ４５と凹部４３とが接触する面を、「接地電極４０と貴金属チップ４５との境界４４」とも呼ぶ。本実施形態において、境界４４は、放電面４６に平行に形成されている。なお、凹部４３の形成が省略されて、他端部４２の後端側の面に貴金属チップ４５が直接配置される態様であってもよい。

工程Ｓ１３０では、境界４４に対して、接地電極４０の他端部４２側からレーザー光を間欠的に照射する。図４では、レーザー光の照射方向を白抜きの矢印で模式的に示している。レーザー光の照射方法についての詳細な説明は、後述する。工程Ｓ１３０のレーザー照射によって、接地電極４０と貴金属チップ４５とが溶融し、その後に凝固することによって、溶融部７０が形成される。このため、溶融部７０には、接地電極４０の材料成分と貴金属チップ４５の材料成分とが含まれている。

図４では、接地電極４０と貴金属チップ４５との境界４４に沿った断面が示されている。以下の説明では、図４に示される接地電極４０と貴金属チップ４５との境界４４に沿った断面を、第１の断面ＣＳ１とも呼ぶ。境界４４の位置は、例えば、接地電極４０の他端部４２を、端から削ることによって確認できる。本実施形態において、第１の断面ＣＳ１は、放電面４６に平行な断面であり、また、接地電極４０と貴金属チップ４５との積層方向に直交している。図３に示すように、接地電極４０と貴金属チップ４５との積層方向は、スパークプラグ１００の軸線方向ＡＤおよび貴金属チップ４５のチップ厚み方向ＴＤと一致する。本実施形態において、溶融部７０は、以下の条件（ａ）～（ｃ）を満たしている。なお、下記条件（ｃ）は、任意の条件であり、満たしていなくてもよい。

（ａ）接地電極４０と貴金属チップ４５との境界４４に沿った第１の断面ＣＳ１において、溶融部７０は、他端部４２から一端部４１へと向かう第１の方向Ｄ１にそれぞれ突出し第１の方向Ｄ１に直交する第２の方向Ｄ２に互いに並んで形成された複数の凸部７２を有する。
（ｂ）第１の方向Ｄ１に直交し凸部７２を通る第２の断面ＣＳ２において、個々の凸部７２は、貴金属チップ４５の厚みのうち第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２に垂直な方向であるチップ厚み方向ＴＤにおける最大の寸法である第１の寸法をＡとし、第２の方向Ｄ２における最大の寸法である第２の寸法をＢとした場合に、Ｂ＜Ａを満たす。
（ｃ）第２の断面ＣＳ２において、個々の凸部７２は、境界４４よりも放電面４６側に位置する第１の領域７５のチップ厚み方向ＴＤにおける最大の寸法である第３の寸法をＣとし、境界４４よりも放電面４６側とは反対側に位置する第２の領域７６のチップ厚み方向ＴＤにおける最大の寸法である第４の寸法をＤとした場合に、Ｄ＜Ｃを満たす。

条件（ａ）に関し、以下に説明する。第１の断面ＣＳ１において他端部４２から一端部４１へと向かう第１の方向Ｄ１は、スパークプラグ１００の軸線ＣＡを基点として、接地電極４０に沿って径方向外側に向かう方向と一致する。また、第１の断面ＣＳ１において第１の方向Ｄ１に直交する第２の方向Ｄ２は、接地電極４０の幅方向と一致する。複数の凸部７２は、第１の断面ＣＳ１において、第１の方向Ｄ１にそれぞれ突出し、第２の方向Ｄ２に互いに並んで形成されている。第１の断面ＣＳ１において溶融部７０が有する凸部７２の数は、複数であれば特に限定されない。例えば、図４では、溶融部７０の一例として、６つの凸部７２が示されているが、６つに限らず任意の複数であってもよい。

条件（ｂ）に関し、以下に説明する。図３では、第１の方向Ｄ１に直交し凸部７２を通る第２の断面ＣＳ２が示されている。第２の断面ＣＳ２において、チップ厚み方向ＴＤにおける個々の凸部７２の最大の寸法である第１の寸法をＡとし、第２の方向Ｄ２における個々の凸部７２の最大の寸法である第２の寸法をＢとする。この場合に、個々の凸部７２において、第１の寸法Ａは、第２の寸法Ｂよりも大きい。すなわち、個々の凸部７２は、いずれもＢ＜Ａを満たしている。なお、第２の寸法Ｂと第１の寸法Ａとの好ましい比率として、第２の寸法Ｂの長さを１とした場合に、第１の寸法Ａの長さは、例えば２以上３以下等であってもよい。

条件（ｃ）に関し、以下に説明する。第２の断面ＣＳ２において、境界４４よりも放電面４６側に位置する凸部７２の領域を第１の領域７５とし、境界４４よりも放電面４６側とは反対側に位置する凸部７２の領域を第２の領域７６とする。そして、第１の領域７５のチップ厚み方向ＴＤにおける個々の凸部７２の最大の寸法である第３の寸法をＣとし、第２の領域７６のチップ厚み方向ＴＤにおける個々の凸部７２の最大の寸法である第４の寸法をＤとする。この場合に、個々の凸部７２において、第４の寸法Ｄは、第３の寸法Ｃよりも小さい。すなわち、個々の凸部７２は、いずれもＤ＜Ｃを満たしている。なお、第４の寸法Ｄと第３の寸法Ｃとの好ましい比率として、第４の寸法Ｄの長さを１とした場合に、第３の寸法Ｃの長さは、例えば２以上３以下等であってもよい。

ここで、スパークプラグの耐久性向上等を目的として貴金属チップのサイズが比較的大きい構成においては、同じ出力でレーザー溶接する場合、レーザー溶接によって形成される溶融部の厚みが不十分となる結果、溶融部の表面積が不十分となるおそれがある。溶融部の表面積が不十分である場合、貴金属チップと溶融部との接地面積が確保できず、この結果として、貴金属チップが剥離しやすくなるおそれがある。

これに対して、本実施形態のスパークプラグ１００では、溶融部７０が上記条件（ａ）、（ｂ）を満たすので、溶融部７０の構成を複雑にして溶融部７０の表面積を増大できる。この結果、溶融部７０と貴金属チップ４５との接地面積を増大できるので、貴金属チップ４５の耐剥離性が悪化することを抑制できる。

また、一般に、接地電極の熱膨張率と貴金属チップの熱膨張率とが異なることから、燃焼室における冷熱サイクルによって、接地電極および貴金属チップには、応力が発生する。このため、溶融部には、接地電極と貴金属チップとの熱膨張差に起因する応力を吸収する機能が求められる。ここで、一般に、接地電極は、貴金属チップよりも熱溶融および熱膨張しやすい材料によって構成される。このため、溶融部の厚みを増加させて表面積を増大させるために、接地電極と貴金属チップとのレーザー溶接の出力を上げると、接地電極の溶融量が増加し、溶融部において接地電極由来の材料が占める割合が大きくなる。この結果として、接地電極と貴金属チップとの熱膨張差に起因する応力を、溶融部によって吸収できなくなるおそれがある。この場合、燃焼室における冷熱サイクルによって、溶融部と貴金属チップとの界面および溶融部と接地電極との界面に応力が生じる結果、クラックの形成が進行して貴金属チップが剥離しやすくなるおそれがある。

これに対して、本実施形態のスパークプラグ１００では、溶融部７０が上記条件（ｃ）を満たすので、溶融部７０を形成する際のレーザー溶接において接地電極４０が過度に溶融することを抑制できる。この結果、溶融部７０における接地電極４０由来の材料の割合が大きくなることを抑制できる。これにより、接地電極４０と貴金属チップ４５との熱膨張差に起因する応力を溶融部７０が吸収でき、この結果として、クラックの形成が進行することを抑制できるので、貴金属チップ４５の剥離を抑制できる。したがって、本実施形態のスパークプラグ１００は、溶融部７０が上記条件（ａ）、（ｂ）に加えて上記条件（ｃ）を満たすことにより、溶融部７０の表面積を増大でき、かつ、接地電極４０の溶融量増加を抑制できるので、貴金属チップ４５の耐剥離性が悪化することを効果的に抑制できる。

上記条件を満たす溶融部７０は、上記工程Ｓ１３０において、例えば以下のように、境界４４に対して、接地電極４０の他端部４２側からレーザー光を照射する操作を、境界４４を跨いで第２の方向Ｄ２に間欠的に複数回繰り返すことによって形成できる。

図５は、レーザー光の照射位置の例を示す説明図である。図５では、接地電極４０と貴金属チップ４５との境界４４を、接地電極４０の他端部４２側から見た図を模式的に示している。図５において、クロスのハッチングで示す領域は、レーザー光の照射位置ＬＢを示しており、円で囲まれた数字は、レーザー光が照射される順番を便宜的に示している。レーザー光の照射位置ＬＢどうしを結ぶ破線は、レーザーがオフにされていることを示している。図５に示す例では、チップ厚み方向ＴＤに沿って境界４４を跨ぐようにレーザー光を照射する操作を、第２の方向Ｄ２に間欠的に１４回繰り返している。より具体的には、白抜きの矢印で示すように、軸線方向ＡＤの後端側から先端側に向かってレーザー光を照射する操作を、第２の方向Ｄ２の位置を互いに異ならせて行っている。このような間欠的な照射によって、図５に示す例では、１４個の凸部７２を有する溶融部７０が形成される。このように、レーザー光を照射する操作を、境界４４を跨いで第２の方向Ｄ２に間欠的に複数回繰り返すことによって、第１の断面ＣＳにおいて複数の凸部７２を有する溶融部７０を容易に形成できる。また、このような照射方法によれば、個々のレーザーの照射時間を短くできるので、接地電極４０が過度に溶融することを抑制できる。

図５に示す例において、複数回のレーザー光は、先に照射するレーザー光ほど、後に照射するレーザー光よりも照射距離が長い。すなわち、先に照射するレーザー光ほど、後に照射するレーザー光よりも、レーザーがオンにされている距離が長く設定されている。ここで、一般に、先に照射するレーザー光ほど後に照射するレーザー光よりも熱量が小さくなりやすい傾向にある。しかしながら、本実施形態における照射方法によれば、先に照射するレーザー光ほど後に照射するレーザー光よりも照射距離が長いので、第２の方向Ｄ２において、接地電極４０および貴金属チップ４５に加えられる熱量の大きさに偏りが生じることを抑制できる。

また、図５に示す例において、複数回のレーザー光は、第２の方向Ｄ２において貴金属チップ４５の重心に対称に、重心から徐々に離れるように照射されている。このような照射方法によれば、第２の方向Ｄ２において貴金属チップ４５の重心に対称に、第２の方向Ｄ２に間欠的にレーザー光を複数回照射するので、第２の方向Ｄ２において、接地電極４０および貴金属チップ４５に加えられる熱量の大きさに偏りが生じることをより抑制できる。

Ｂ．実施例：
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

＜試料＞
実施例の試料として、第１の断面ＣＳ１において上記条件（ａ）～（ｃ）を満たす溶融部７０が形成されたスパークプラグ１００を用いた。比較例の試料として、上記条件（ａ）～（ｃ）を満たさない溶融部が形成されたスパークプラグを用いた。実施例の試料と比較例の試料とにおいて、溶融部７０以外の構成は同じとし、サンプル数はそれぞれ３とした。

＜冷熱サイクル試験＞
実施例の試料と比較例の試料に対し、高周波試験によって、加熱２分と徐冷１分とを１０００サイクル実施した。加熱は、接地電極４０の他端部４２の最高温度が１１００℃±２０℃となるように実施した。冷熱サイクル試験後に、実施例の試料の接地電極４０を、第１の方向Ｄ１に沿って貴金属チップ４５の重心を通る断面において切断した。比較例の試料の接地電極についても、同様の断面において切断した。その後、各試料の切断断面を金属顕微鏡で観察し、以下に示す方法によって酸化スケールの形成割合を求めた。なお、「酸化スケール」とは、クラックの形成度合いを意味している。

図６は、酸化スケールの形成割合を求める方法を説明するための説明図である。図６では、貴金属チップ４５の重心を通り、第１の方向Ｄ１に沿った断面を模式的に示している。図６では、貴金属チップ４５と接地電極４０との境界のうち、クラックが発生している箇所を太線で示している。酸化スケールの割合（％）は、図６に示す断面において溶融部７０が剥離している部分の割合によって示され、下記式（１）により求めることができる。
酸化スケール（％）＝（ａ＋ｂ）／Ｌ×１００・・・式（１）

図６に示されるように、上記式（１）において、ａは、クラック７８の第１の方向に沿った寸法を示しており、ｂは、クラック７９の第１の方向に沿った寸法を示しており、Ｌは、溶融部７０の第１の方向に沿った寸法を示している。なお、酸化スケール１００％とは、図６に示す断面において溶融部７０が全て剥離している状態を示しており、酸化スケールの割合（％）の数値が小さいほど、貴金属チップ４５の耐剥離性が高いことを示している。

図７は、実施例と比較例との酸化スケールの評価結果を示す説明図である。図７において、縦軸は、上記方法によって測定された酸化スケールの割合（％）を示している。線状のマーカーは、各試料の平均値を示している。図７に示す結果から、実施例の試料では、比較例の試料と比較して、酸化スケールの割合が有意に小さいことが認められた。したがって、実施例の試料では、比較例の試料と比較して、貴金属チップ４５の耐剥離性が向上していることがわかった。

Ｃ．他の実施形態：
上記実施形態における溶融部７０の構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、溶融部７０は、上記条件（ｃ）を満たしていなくてもよい。すなわち、第２の断面ＣＳ２において、複数の凸部７２のうちの少なくとも１つは、Ｃ≦Ｄを満たしていてもよい。また、例えば、複数の凸部７２における第１の寸法Ａは、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。また、例えば、複数の凸部７２における第２の寸法をＢは、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。このような構成によっても、溶融部７０が上記条件（ａ）、（ｂ）を満たすことにより、溶融部の表面積を増大できるので、貴金属チップと溶融部との接地面積を増大できる結果、貴金属チップの耐剥離性が悪化することを抑制できる。

図８～１２は、他の実施形態におけるレーザー光の照射位置を模式的に示す説明図である。図８～１２では、図５と同様の断面を示しており、クロスのハッチングで示す領域は、レーザー光の照射位置ＬＢを示している。上記実施形態における接地電極４０と貴金属チップ４５とのレーザー溶接の方法、すなわち溶融部７０の形成方法は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、図８および図９に示すように、レーザーをオンオフする回数、すなわちレーザーの間欠的な照射回数を減少させてもよく、増加させてもよい。また、例えば、軸線方向ＡＤの先端側から後端側に向かってレーザー光を照射する操作を、第２の方向Ｄ２に間欠的に複数回繰り返していてもよい。また、例えば、複数回のレーザー光は、第２の方向Ｄ２において貴金属チップ４５の重心に対称に、重心に徐々に近づくように照射されてもよい。また、図１０、図１１および図１２に示すように、レーザー光は、チップ厚み方向ＴＤに沿って照射することに限らず、チップ厚み方向ＴＤと第２の方向とに交わる方向に沿って、境界４４の界面を跨いで照射してもよい。また、図１１に示すように、複数回の照射において、第２の方向Ｄ２の位置が同じである照射が存在していてもよい。すなわち一般には、境界４４に対して、接地電極４０の他端部４２側からレーザー光を照射する操作を、境界４４を跨いで第２の方向Ｄ２に間欠的に複数回繰り返してもよい。このような方法によっても、上記条件を満たすような溶融部７０を形成できる。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…絶縁体、１１…貫通孔、２０…中心電極、２１…先端部、３０…主体金具、３１…工具係合部、３２…雄ネジ部、３７…先端、３８…軸孔、４０…接地電極、４１…一端部、４２…他端部、４３…凹部、４４…境界、４５…貴金属チップ、４６…放電面、５０…端子金具、６１…先端側シール材、６２…抵抗体、６３…後端側シール材、７０…溶融部、７２…凸部、７５…第１の領域、７６…第２の領域、７８、７９…クラック、９０…エンジンヘッド、９３…雌ネジ部、９５…燃焼室、１００…スパークプラグ、ＡＤ…軸線方向、ＣＡ…軸線、ＣＳ１…第１の断面、ＣＳ２…第２の断面、Ｄ１…第１の方向、Ｄ２…第２の方向、Ｇ…隙間、ＬＢ…照射位置、ＴＤ…チップ厚み方向

Claims (5)

1. 中心電極と、前記中心電極を内周側に保持する筒状の絶縁体と、前記絶縁体を内周側に保持する筒状の主体金具と、接地電極と、を備え、
   前記接地電極は、前記主体金具の先端に取り付けられた一端部と、前記中心電極の先端部との間で火花放電のための隙間を形成する放電面を有する貴金属チップが接合されている他端部と、を有し、
   前記貴金属チップは、前記接地電極と前記貴金属チップとが溶け合って形成された溶融部を介して前記他端部に接合されている、スパークプラグであって、
   以下の条件（ａ）、（ｂ）を満たすことを特徴とする、スパークプラグ：
   （ａ）前記接地電極と前記貴金属チップとの境界に沿った第１の断面において、前記溶融部は、前記他端部から前記一端部へと向かう第１の方向にそれぞれ突出し前記第１の方向に直交する第２の方向に互いに並んで形成された複数の凸部を有する；
   （ｂ）前記第１の方向に直交し前記凸部を通る第２の断面において、個々の前記凸部は、前記貴金属チップの厚みのうち前記第１の方向および前記第２の方向に垂直な方向であるチップ厚み方向における最大の寸法である第１の寸法をＡとし、前記第２の方向における最大の寸法である第２の寸法をＢとした場合に、Ｂ＜Ａを満たす。
2. 請求項１に記載のスパークプラグにおいて、
   前記第２の断面において、個々の前記凸部は、前記境界よりも前記放電面側に位置する第１の領域の前記チップ厚み方向における最大の寸法である第３の寸法をＣとし、前記境界よりも前記放電面側とは反対側に位置する第２の領域の前記チップ厚み方向における最大の寸法である第４の寸法をＤとした場合に、Ｄ＜Ｃを満たすことを特徴とする、
   スパークプラグ。
3. 中心電極と、前記中心電極を内周側に保持する筒状の絶縁体と、前記絶縁体を内周側に保持する筒状の主体金具と、接地電極と、を備え、
   前記接地電極は、前記主体金具の先端に取り付けられた一端部と、前記中心電極の先端部との間で火花放電のための隙間を形成する放電面を有する貴金属チップが接合されている他端部と、を有し、
   前記貴金属チップは、前記接地電極と前記貴金属チップとが溶け合って形成された溶融部を介して前記他端部に接合されている、スパークプラグの製造方法であって、
   前記接地電極と前記貴金属チップとの境界に対して、前記接地電極の前記他端部側からレーザー光を照射する操作を、前記境界を跨いで前記第２の方向に間欠的に複数回繰り返すことにより、以下の条件（ａ）、（ｂ）を満たす前記溶融部を形成する工程を含むことを特徴とする、スパークプラグの製造方法：
   （ａ）前記境界に沿った第１の断面において、前記溶融部は、前記他端部から前記一端部へと向かう第１の方向にそれぞれ突出し前記第１の方向に直交する第２の方向に互いに並んで形成された複数の凸部を有する；
   （ｂ）前記第１の方向に直交し前記凸部を通る第２の断面において、個々の前記凸部は、前記貴金属チップの厚みのうち前記第１の方向および前記第２の方向に垂直な方向であるチップ厚み方向における最大の寸法である第１の寸法をＡとし、前記第２の方向における最大の寸法である第２の寸法をＢとした場合に、Ｂ＜Ａを満たす。
4. 請求項３に記載のスパークプラグの製造方法において、
   前記工程において照射する複数回のレーザー光は、先に照射するレーザー光ほど、後に照射するレーザー光よりも、照射距離が長いことを特徴とする、
   スパークプラグの製造方法。
5. 請求項４に記載のスパークプラグの製造方法において、
   前記工程において照射する複数回のレーザー光は、前記第２の方向において前記貴金属チップの重心に対称に、前記重心から徐々に離れるように照射することを特徴とする、
   スパークプラグの製造方法。

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