JP4775447B2 - 内燃機関用のスパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等に使用する内燃機関用のスパークプラグ及びその製造方法に関する。

従来から、図３４、図３５に示すように、例えば自動車等の内燃機関の燃焼室に導入される混合気の着火手段として用いられる内燃機関用のスパークプラグ９がある（例えば、特許文献１参照）。
このスパークプラグ９は、下記の中心電極９４と、接地電極９５とを有する。
この接地電極９５は、取付金具９２に固定されるとともに、接地電極９５における中心電極９４側の面である対向面において中心電極９４に向かって接地電極９５の母材の一部を突出させてなる突出部９５１を有する。
かかる突出部９５１の放電面９５２には、貴金属チップ９５３が溶接してある。

特開平１１−２０４２３３号公報

ところが、上記スパークプラグ９においては、以下のような問題がある。
すなわち、貴金属チップ９５３と接地電極９５の母材とは、接合部９５４においてのみ接合されている。つまり、貴金属チップ９５３と接地電極９５の母材とは、貴金属チップ９５３と突出部９５１との接触面の円周上においてのみ溶接されているのである。このため、冷熱サイクルによって接合部９５４に熱応力が作用すると、接合部９５４に亀裂が生じたり、あるいは酸化したりして、貴金属チップ９５３と接地電極９５の母材との接合信頼性が低下してしまう。

また、接合部９５４における熱伝導率は、貴金属チップ９５３の熱伝導率よりも小さいため、貴金属チップ９５３の熱引きが悪くなり、その温度が上昇してしまうおそれがある。これにより、貴金属チップ９５３が消耗して要求電圧が大きくなくなってしまうおそれがある。
さらには、要求電圧を下げるために中心電極９４と貴金属チップ９５３との間に形成される火花放電ギャップＧを小さくする必要があるが、かかる場合には、貴金属の使用量が多くなり、スパークプラグ９の製造コストが高くなってしまうおそれがある。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、低コストであって、耐消耗性及び接合信頼性に優れた内燃機関用のスパークプラグを提供しようとするものである。

第一の発明は、外周に取付用ねじ部を設けた取付金具と、この取付金具よりも先端側に突出した状態で配置される碍子先端部を有するとともに上記取付金具の内側に保持される絶縁碍子と、この絶縁碍子よりも先端側に突出した状態で配置される電極先端部を有するとともに上記絶縁碍子の内側に保持される中心電極と、この中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
上記接地電極は、上記中心電極と対向する面である放電面の少なくとも一部に貴金属全体と上記接地電極の母材の一部とを溶融してこれを凝固してなる溶融凝固部を、上記接地電極における上記中心電極の面である対向面において、上記中心電極に向かって押し出し突出させてなる凸部を有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。

第二の発明は、第一の発明に記載の内燃機関用のスパークプラグを製造する方法であって、
上記接地電極の母材における上記凸部の上記放電面を形成しようとする部分の少なくとも一部において、アーク溶接にて貴金属全体と上記接地電極の母材の一部とを溶融した後これを凝固し、
次いで、上記凸部を成形するための凸部用キャビティを有する金型に、上記凸部用キャビティと上記対向面とを対向させた状態で略平板状の上記接地電極を載置し、
次いで、上記凸部を形成するための押圧冶具によって上記接地電極の母材の一部を上記凸部用キャビティに押し出すことにより、上記放電面の少なくとも一部に上記溶融凝固部を有する上記凸部を形成することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法にある（請求項１３）。

第三の発明は、請求項５〜１２に記載の内燃機関用のスパークプラグを製造する方法であって、
上記接地電極の母材における上記凸部の上記放電面を形成しようとする部分の少なくとも一部において、アーク溶接にて貴金属全体と上記接地電極の母材の一部とを溶融した後これを凝固し、
次いで、上記凸部を成形するための凸部用キャビティを有する金型に、上記凸部用キャビティと上記対向面とを対向させた状態で略平板状の上記接地電極を載置し、
次いで、上記凹部を形成するための押圧冶具によって上記接地電極背面の一部を押圧して上記凹部を形成するとともに上記接地電極の母材の一部を上記凸部用キャビティに押し出すことにより、上記放電面の少なくとも一部に上記溶融凝固部を有する上記凸部を形成することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法にある（請求項１４）。

第一の発明の作用効果について説明する。
上記放電面の少なくとも一部には、貴金属全体と上記接地電極の母材の一部とを溶融してこれを凝固してなる溶融凝固部が形成されている。これにより、低コストであって、耐消耗性及び接合信頼性に優れた内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

すなわち、本発明においては、貴金属そのものが、接地電極の母材自体つまり母材の一部の界面全体に溶け込むことにより、上記のような溶融凝固部が形成されているのである。このように、溶融凝固部は、接地電極の母材の一部と一体的に形成されて接地電極の他の部分と十分になじんでいるため十分に熱伝導性に優れており、凸部の温度上昇を抑制することができる。また、従来とは異なり、貴金属全体が接地電極の母材の一部に溶け込んでいるため、貴金属が消耗するという不具合が生じることもない。
その結果、耐消耗性に優れたスパークプラグを得ることができる。
特に、本発明においては、上記溶融凝固部を中心電極側に押し出し突出させて上記凸部を形成しているので、熱伝導性に優れ、耐消耗性に優れたスパークプラグを提供することができる。

また、溶融凝固部は貴金属が接地電極の母材に十分に溶け込んで形成されるため、冷熱サイクルによって熱応力が作用しても、溶融凝固部に亀裂が生じることがなく、さらに、貴金属が酸化するという不具合が生じることもない。このため、溶融凝固部と接地電極との接合信頼性を向上させることができる。
さらに、要求電圧を下げるためには、凸部自体の突出量を増やすだけでよく、従来に比して少量の貴金属を使用するだけで足りる。そのため、スパークプラグの製造コストを安価なものとすることができる。

また、本発明のスパークプラグは、上記のように放電面に溶融凝固部を備えた凸部を有するため、火花放電ギャップにおいて火炎核を十分に成長させることができる。その結果、着火性に優れたスパークプラグを得ることができる。
以上のとおり、第一の発明によれば、低コストであって、耐消耗性及び接合信頼性に優れた内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

次に、第二の発明においては、上記接地電極の少なくとも一部において、アーク溶接にて貴金属全体と上記接地電極の母材の一部とを溶融した後これを凝固する。その後、上記押圧冶具によって上記接地電極の母材の一部を上記凸部用キャビティに押し出すことにより、上記放電面の少なくとも一部に上記溶融凝固部を有する上記凸部を形成する。このように、本発明に係る製造方法によれば、上記のような溶融凝固部を備えた凸部を有するスパークプラグを容易に製造することができるため、低コストであって、耐消耗性及び接合信頼性に優れたスパークプラグを容易に得ることができる。

また、第三の発明に係る製造方法によっても、上記第二の発明に記載したように、上記のような溶融凝固部を備えた凸部を有するスパークプラグを容易に製造することができるため、低コストであって、耐消耗性及び接合信頼性に優れたスパークプラグを容易に得ることができる。

実施例１における、スパークプラグの縦断面図。 実施例１における、スパークプラグの先端部の斜視図。 実施例１における、（ａ）接地電極の先端部分の断面図、（ｂ）接地電極の先端部分の上面図。 実施例１における、凸部を形成する前の溶融凝固部の状態を示す説明図。 実施例１における、凸部を形成する前の溶融凝固部の状態を示す斜視図。 実施例１における、（ａ）凸部及び凹部を成形する前の状態を示す説明図、（ｂ）凸部及び凹部を成形した後の状態を示す説明図。 実施例１における、凸部及び凹部を成形した後の状態を示す説明図。 実施例１における、（ａ）凸部及び凹部を成形する前の状態を示すスパークプラグの先端部の説明図、（ｂ）凸部及び凹部を成形した後の状態を示すスパークプラグの先端部の説明図、（ｃ）火花放電ギャップを形成した状態を示すスパークプラグの先端部の説明図。 実施例１における、凸部の付根部及び凹部の底面部に曲面を有する接地電極の先端部分の断面図。 実施例１における、別形態の溶融凝固部を有する接地電極の先端部分の断面図。 実施例１における、さらに別形態の溶融凝固部を有する接地電極の先端部分の断面図。 実施例２における、接地電極に凸部を形成する前の状態を示す上面図。 実施例２における、接地電極に凸部を形成する前の状態を示す正面図。 実施例２における、接地電極に凸部を形成している状態を示す上面図。 実施例２における、接地電極に凸部を形成している状態を示す正面図。 実施例２における、接地電極の先端部分の斜視図。 実施例３における、（ａ）接地電極の先端部分の断面図、（ｂ）接地電極の先端部分の上面図。 実施例４における、接地電極の断面図。 実施例５における、接地電極の断面図。 実施例６における、接地電極の断面図。 実施例７における、接地電極の上面図。 実施例７における、別形態の接地電極の上面図。 実施例７における、さらに別形態の接地電極の上面図。 実施例８における、（ａ）凹部の開口部と同一の径を有する押圧冶具にて接地電極背面の一部を押圧している状態を示す説明図、（ｂ）凸部の径よりも小さい径を有する押圧冶具にて接地電極背面の一部を押圧している状態を示す説明図。 実施例８における、別形態の押圧冶具を示す説明図。 実施例９における、多極型のスパークプラグの先端部分の説明図。 実施例１０における、スパークプラグの先端部分の断面図。 実施例１１における、凸部の放電面に取りつける（ａ）円柱形状のチップの斜視図、（ｂ）四角柱形状のチップの斜視図、（ｃ）円環形状のチップの斜視図。 実施例１１における、（ａ）凸部を形成した状態を示す説明図、（ｂ）凸部の放電面にチップを溶接している状態を示す説明図、（ｃ）接地電極を屈曲させた状態を示す説明図。 実施例１２における、（ａ）凸部の放電面に形成された溝部の上面図、（ｂ）凸部の放電面に形成された別形態の溝部の上面図、（ｃ）凸部の放電面に形成された別形態の溝部の上面図、（ｄ）凸部の放電面に形成された別形態の溝部の上面図、（ｅ）凸部の放電面に形成された別形態の溝部の上面図、（ｆ）凸部の放電面に形成された別形態の溝部の上面図。 実施例１２における、溝部を形成するための溝形成部を有する可動型の斜視図。 実施例１３における、凹部の開口部の面積Ｓ１と凸部の断面の平均断面積ｓとの関係であるＳ１／ｓと、凸部の突出量ｈとの関係を示すプロット図。 実施例１４における、凹部の深さＨと接地電極の厚みＴとの関係であるＨ／Ｔと、接地電極の温度との関係を示すプロット図。 従来例における、スパークプラグの断面図。 従来例における、スパークプラグの先端部の断面図。

第一発明、第二の発明、及び第三の発明において、上記内燃機関用のスパークプラグは、例えば、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等における内燃機関の着火手段として用いることができる。
また、上記貴金属としては、例えば、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｒｈ（ロジウム）などがある。

なお、溶融凝固部と接地電極の母材との境界は、例えば、以下のように定めることができる。すなわち、凸部の軸方向に平行に切った断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）にて撮像し、そのＳＥＭ写真を観察又はＥＤＸ法によって分析することにより、貴金属成分が１％以下の箇所を特定することができる。そして、この箇所を境界とすることができる。

また、第一の発明及び第二の発明のスパークプラグにおいて、内燃機関の燃焼室内に挿入される側を先端側、その反対側を基端側として説明する。
また、第二の発明及び第三の発明におけるアーク溶接としては、プラズマアーク溶接、被覆アーク溶接、サブマージアーク溶接、イナートガス溶接、マグ溶接（含炭酸ガスアーク溶接）、セルフシールドアーク溶接など種々のものが挙げられる。

また、第一の発明のスパークプラグにおいては、上記溶融凝固部は、上記放電面の全面に形成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、凸部の消耗をより一層抑制することができる。すなわち、中心電極からは、特に凸部の側面と放電面との間に形成される角部に火花が飛びやすい。そのため、上記構成により、かかる部位にも溶融凝固部を配置することができる。その結果、凸部の消耗をより一層抑制することができる。

また、上記凸部は、上記中心電極に対向する放電面において上記接地電極背面側に向かって窪んだ溝部を有することが好ましい（請求項３）。
この場合には、凸部の放電面における角部の全長を長くすることができる。これにより、強電界部を複数形成することができ、要求電圧を低減することができる。その結果、スパークプラグの着火性を向上させることができる。

また、上記凸部には、上記中心電極と対向する放電面にＰｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗのいずれか一種類を主成分とする貴金属からなるチップが溶接されていてもよい（請求項４）
この場合には、チップと接地電極との接合信頼性を向上させることができる。すなわち、上記構成によれば、溶接部を有する放電面の表面に貴金属からなるチップを溶接することとなる。このため、接地電極の母材からチップへと作用する熱応力を溶融凝固部によって緩和することができ、チップと接地電極との接合信頼性を向上させることができる。

また、上記構成により、着火性に優れる低コストのスパークプラグを得ることができる。すなわち、上記のように、凸部の放電面にさらに貴金属のチップを取りつける場合には、対向面からの突出量を同じとする場合であっても、単に対向面にチップを取りつける場合よりも、接地電極に凸部が形成されている分だけ使用する貴金属の量を少なくすることができる。このため、スパークプラグの材料コストを低減することができる。また、凸部の放電面よりもさらに電極先端部に近づく方向にチップを取りつけるため、単に凸部を設けただけの場合よりも要求電圧を低減することができ、スパークプラグの着火性を向上させることができる。
なお、本明細書において主成分とは、貴金属からなるチップ全体に占める含有量が５０％を超えて含有されるものをいう。
また、上記溶融凝固部は上記放電面の４０％以上の面積に形成されていることが好ましい。
この場合は、本発明の効果を一層発揮させることができる。
また、上記溶融凝固部は上記凸部の付根まで形成されていることが好ましい（図１１参照）。
この場合は、上記凸部における角部の消耗を十分に抑制することができる。また、凸部の側面における酸化や亀裂、溶融凝固部の剥離等の不具合を回避することができる。

また、上記接地電極は、この接地電極における上記対向面と反対側の面である接地電極背面から上記対向面に向かって形成された凹部を有し、上記凸部は、その軸芯の延長線が上記凹部が形成されている領域を通過するよう形成されていることが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記スパークプラグを容易に製造することができる。すなわち、例えば押圧冶具などによって接地電極背面の一部を押圧して凹部を形成するのと同時に、凸部を形成することができる。したがって、この場合には、溶融凝固部を有する凸部を容易に形成することができ、ひいては本発明のスパークプラグを容易に製造することができる。

上記スパークプラグにおいては、上記凹部の開口部の面積をＳ１、上記スパークプラグの軸方向に直交する上記凸部の断面の平均断面積をｓとしたとき、Ｓ１≧ｓの関係が成り立つことが好ましい（請求項８）。
この場合には、耐熱性に優れたスパークプラグを得ることができる。すなわち、上記凸部は、例えば、接地電極背面の一部を押し出して凹部を形成することにより対向面に接地電極の母材の一部を突出させて成形することができるが、Ｓ１≧ｓの関係があるため、凹部の深さが小さくても、凸部を十分に突出させることができる。このため、凹部付近における接地電極の母材の厚みを十分に確保することができるため、接地電極の熱引きのための経路をも十分に確保することができる。その結果、耐熱性に優れたスパークプラグを得ることができる。
なお、本明細書において、凸部の平均断面積ｓは、凸部の体積を凸部の突出量で除した値である。

また、上記スパークプラグにおいては、上記スパークプラグの軸方向に直交する上記凹部の断面の平均断面積をＳ２としたとき、Ｓ２≧ｓが成り立つことが好ましい（請求項９）。
この場合には、凹部の深さが小さくても、凸部を十分に突出させることができる。このため、生産性及び耐熱性に優れたスパークプラグを得ることができる。
なお、本明細書において、凹部の平均断面積Ｓ２は、凹部の体積を凹部の深さで除した値である。

また、上記スパークプラグにおいては、上記接地電極の厚みをＴ、上記スパークプラグの軸方向における上記凹部の深さＨとは、Ｈ≦（３／４）Ｔの関係が成り立つことが好ましい（請求項１０）。
この場合には、凹部付近における接地電極の厚みを十分に確保することができる。その結果、耐熱性に一層優れたスパークプラグを得ることができる。

また、上記凸部と上記凹部とは、略円柱形状であって、上記凸部の直径をｄ、上記凹部の直径をＤとしたとき、Ｄ≧ｄの関係が成り立つことが好ましい（請求項１１）。
この場合にも、生産性及び耐熱性に優れたスパークプラグを得ることができる。

また、上記スパークプラグにおいては、このスパークプラグの軸方向における上記凸部の突出量をｈ、上記スパークプラグの軸方向における上記凹部の深さをＨとしたとき、Ｈ≦２ｈの関係が成り立つことが好ましい（請求項１２）。
この場合には、凸部を十分に突出させるとともに、凹部付近における接地電極の厚みを十分に確保することができる。その結果、着火性及び耐熱性に十分に優れたスパークプラグを得ることができる。
また、Ｈ≦ｈであることがより好ましい。

また、第二の発明及び第三の発明において、上記接地電極は、その幅方向の両側面を上記金型に設けた側方当接面に当接させた状態で上記押圧冶具によって押圧されることが好ましい（請求項１５）。
この場合には、押圧冶具によって接地電極の母材の一部を押圧する際に、接地電極がその幅方向へ広がるように変形することを防ぎ、凸部を確実に突出させることができる。

また、上記接地電極は、その先端部分を上記金型に設けた先端当接面に当接させた状態で上記押圧冶具によって押圧されることが好ましい（請求項１６）。
この場合には、押圧冶具によって接地電極の一部を押圧する際に、接地電極がその先端方向へ広がるように変形することを防ぎ、凸部を確実に突出させることができる。

また、上記金型には、上記凸部用キャビティに対して摺動可能な可動型が挿入配置されており、この可動型は、上記接地電極に対向する型面を平面状に形成してなり、上記接地電極の母材の一部を上記凸部用キャビティに押し出して上記凸部を成形する際に上記可動型の型面によって上記凸部の放電面を成形することが好ましい（請求項１７）。

この場合には、平板状の型面により凸部の放電面を平面状に成形することができ、これにより、凸部の放電面と側面との間に角部を形成しやすくなる。
ここで、スパークプラグが内燃機関に取りつけられて使用される場合、初期状態においては、火花は電極先端部から上記角部へ向かって放電する。そして、かかる火花放電によって、凸部は上記角部から次第に消耗していき、上記角部がなくなった後に凸部全体の消耗が進行し、火花放電ギャップが拡大する。すなわち、上記方法により製造されたスパークプラグにおいては、まず上記角部から凸部を消耗させることができる。したがって、凸部が上記角部を有している分、凸部の寿命、すなわち、スパークプラグの寿命を長くすることができる。

また、可動型の位置調整を行うことにより、凸部の突出量を容易に調整することができる。
さらに、可動型が凸部用キャビティに対して摺動可能であるため、凸部を成形した後、接地電極を金型より容易に離型することができる。

また、上記凸部を形成するに当たっては、上記押圧冶具によって上記接地電極背面の一部を二回以上押圧してもよい（請求項１８）。
この場合には、凸部の放電面において角部を確実に形成することができる。すなわち、仮に押圧冶具による一回の押圧によっては放電面に十分に角部を形成することができなくても、二回以上押圧することで放電面に確実に角部を形成することができる。これにより、要求電圧を低減することができ、着火性に優れるスパークプラグを得ることができる。

また、上記金型は、上記凸部における上記中心電極に対向する放電面において上記接地電極背面側に向かって窪んだ溝部を形成するための溝形成部を備えた可動型を有することが好ましい。
この場合には、上記と同様に、強電界部を複数形成して要求電圧を低減することができ、スパークプラグの着火性を向上させることができる。

また、上記凸部を形成した後、上記放電面にＰｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗのいずれか一種類を主成分とする貴金属からなるチップを溶接することもできる。
この場合には、前述したとおり、スパークプラグの材料コストを低減することができるとともに、スパークプラグの着火性を向上させることができる。

（実施例１）
本発明の内燃機関用のスパークプラグ、及びその製造方法に係る実施例について、図１〜図１１とともに説明する。
本例のスパークプラグ１は、図１に示すように、以下の取付金具２と、絶縁碍子３と、中心電極４と、接地電極５とを有する。

具体的には、取付金具２は、自身の外周に取付用ねじ部２０を設けてなる。
絶縁碍子３は、取付金具２よりも先端側に突出した状態で配置される碍子先端部３０を有するとともに、取付金具２の内側に保持されている。
また、中心電極４は、絶縁碍子３よりも先端側に突出した状態で配置される電極先端部４０を有するとともに、絶縁碍子３の内側に保持されている。
そして、接地電極５は、中心電極４との間に火花放電ギャップＧを形成している。

接地電極５は、取付金具２に固定されるとともに、接地電極５における中心電極４側の面である対向面５１において中心電極４に向かって接地電極５の母材の一部を突出させてなる凸部５１０を有する。
そして、この凸部５１０は、中心電極４と対向する面である放電面５１１の少なくとも一部に、貴金属全体と接地電極５の母材の一部とを溶融してなる溶融凝固部５１１ａを有する。

以下、詳細に説明する。
上記スパークプラグ１は、例えば、自動車、コージェネレーション、ガス圧送用ポンプ等における内燃機関の着火手段として用いることができる。

スパークプラグ１の構成について説明する。
スパークプラグ１は、前述したとおり、自身の外周に取付用ねじ部２０を有する取付金具２を有する。そして、取付用ねじ部２０において、スパークプラグ１は、内燃機関の燃焼室（図示略）の壁部に螺合される。また、図１、図２に示すように、取付金具２の先端面に、接地電極５の一端が接合されており、接地電極５の他端に形成される凸部５１０が、中心電極４の電極先端部４０と対向する位置に配されるよう、接地電極５は屈曲成形されている。

対向面５１０と対向する上記中心電極４の電極先端部４０は、例えば、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ等を含む貴金属のチップからなるものとすることができる。

また、接地電極５は、図１〜図３、図６〜図８に示すように、この接地電極５における対向面５１と反対側の面である接地電極背面５２から対向面５１に向かって形成された凹部５２０を有する。
この凹部５２０と凸部５１０との位置関係について説明すると、本例においては、図３（ａ）に示すように、凸部５１０は、この凸部５１０の軸芯Ｍの延長線が凹部５２０が形成されている領域を通過するよう形成されている。

また、これも前述したとおり、放電面５１１の少なくとも一部には、貴金属全体と接地電極５の母材の一部とを溶融してなる溶融凝固部５１１ａが形成されている。本例では、図３〜図８に示すように、放電面５１１の全面に溶融凝固部５１１ａが形成されている。
なお、放電面５１１の面積に対して４０％以上の面積を有する溶融凝固部５１１ａが形成されていれば、本発明の作用効果を十分に発揮することができる。

また、本例のスパークプラグ１においては、凹部５２０の開口部５２３の面積をＳ１、スパークプラグ１の軸方向に直交する凸部５１０の断面の平均断面積をｓとしたとき、Ｓ１≧ｓの関係が成り立つ。なお、凸部５１０の平均断面積ｓは、凸部５１０の体積ｖを突出量ｈで除した値ｖ／ｈである。
また、本例においては、凸部５１０及び凹部５２０はともに略円柱形状である。したがって、例えば、図３に示すように、凸部５１０の直径をｄ、凹部５２０の直径をＤとすると、本例のスパークプラグ１においては、Ｄ≧ｄの関係が成り立っている。

また、接地電極５は、例えば、Ｎｉを主成分としてＴｉを含有するＮｉ基合金からなるものとすることができる。

また、本例のスパークプラグ１においては、例えば、凸部５１０の直径ｄを１．５ｍｍ、凹部５２０の直径Ｄを１．７ｍｍ、接地電極５の幅Ｗを２．８ｍｍとすることができる。すなわち、本例のスパークプラグ１においては、前述したとおり、Ｄ≧ｄの関係のほか、Ｗ＞Ｄの関係が成り立っている。

また、接地電極５の厚みＴは、例えば１．６ｍｍとすることができる。すなわち、本例のスパークプラグ１においては、Ｈ≦（３／４）Ｔの関係が成り立っている。
凸部５１０は、放電面５１１が平坦面として形成されるとともに、放電面５１１と側面５１２との間に角部５１３を有している。
なお、本例においては、後述する図１０、図１１とは異なり、角部５１３の全体に溶融凝固部５１１ａが形成されているわけではない。

なお、図９に示すように、凸部５１０の付根部５１４を曲面によって形成することができ、また、凹部５２０の底面角部５２４を曲面によって形成することもできる。この場合には、凸部５１０の付根部５１４における曲率半径及び凹部５２０の底面角部５２４の曲率半径をそれぞれ０．１ｍｍ以上とすることにより、加工後に付根部５１４及び底面角部５２４における応力集中を抑制することができる。これにより、エンジン運転時の冷熱環境においても接地電極５における亀裂を抑制することができる。

なお、本例のスパークプラグ１の軸方向における凸部５１０の突出量ｈは０．７ｍｍ、スパークプラグ１の軸方向における凹部５２０の深さＨは１．１ｍｍである。このように、本例のスパークプラグ１においてはＨ＞ｈであり、凹部５２０の体積は凸部５１０の体積よりも大きいが、これは、凸部５１０を成形する際に、接地電極５の一部がどうしても凸部５１０以外の部分に拡がってしまうためである。したがって、例えば、接地電極５の軸方向に直交する断面を限りなく矩形形状とする等、凸部５１０以外の部分への拡がりを抑制することが好ましい。

なお、突出量ｈは、前述した値に限られず、例えば０．３ｍｍ≦ｈ≦１．１ｍｍとすることができる。
ｈ≧０．３ｍｍである場合には、スパークプラグの着火性を向上させることができる。すなわち、接地電極５の対向面５１を、放電火花により混合気に着火した初期火炎から０．３ｍｍ以上離すことにより、初期火炎が燃え広がりやすくすることができ、スパークプラグの着火性を向上させることができる。
また、ｈ≦１．１ｍｍである場合には、凸部５１０の先端部の温度上昇を抑制し、エンジン運転中におけるプレイグニッションを抑制することができる。

次に、前述した各寸法の計測方法の一例を示す。
すなわち、例えば図３に示すように接地電極５の加工部分を切断した断面において各部の寸法を計測する。かかる計測においては、例えば投影機を用いて１０倍等の倍率で投影して計測してもよく、拡大写真を用いて計測してもよい。

具体的には、凸部５１０の直径ｄは、上記断面における凸部５１０の幅方向の長さを計測する。また、凹部５２０の直径Ｄは、上記断面における凹部５２０の幅方向の長さを計測する。
また、凸部５１０の突出量ｈは、上記断面において、接地電極５の対向面５１から凸部５１０の放電面５１１までの長さを計測する。また、凹部５２０の深さＨは、同様に接地電極５の接地電極背面５２から凹部５２０の底面部５２１までの距離を計測する。

次に、本例のスパークプラグ１の製造方法について、図４〜図８とともに説明する。
まず、図８（ａ）に示すように、接地電極５を固定した取付金具２の内側に中心電極４等を挿通する。

次いで、図４、図５に示すように、略平板状の接地電極５の母材における、放電面５１１を形成しようとする部分よりも若干大きな範囲において、アーク溶接にて貴金属全体と接地電極５の母材の一部とを溶融する。具体的には、上記放電面５１１を形成しようとする部分の上に貴金属チップを載置して、アーク溶接にて接地電極５の母材の一部と溶融させた後、これを凝固させて溶融凝固部５１１ａに相当する部分を形成する。

上記アーク溶接においては、溶融凝固部５１１ａにおける放電面５１１近傍の金属比率は７０％以上、溶融凝固部５１１ａにおける接地電極５の母材近傍は金属比率が５０％以下となることが好ましい。
また、上記貴金属としては、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ等を用いることが好ましく、一方、接地電極の母材としては、前述した、Ｎｉを主成分としてＴｉを含有するＮｉ基合金のほか、Ｎｉ−Ｃｒ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金等を用いることが好ましい。

また、上記アーク溶接としては、プラズマアーク溶接、被覆アーク溶接、サブマージアーク溶接、イナートガス溶接、マグ溶接（含炭酸ガスアーク溶接）、セルフシールドアーク溶接など種々のものが挙げられる。

次いで、図６（ａ）に示すように、上記接地電極５を、凸部５１０を成形するための略円柱形状の凸部用キャビティ６１を有する金型６に、凸部用キャビティ６１と対向面５１とを対向させた状態で載置する。また、このとき、接地電極５は、同図に示すように、幅方向の両側面５３及び先端部分５４を金型６に設けた側方当接面６３及び先端当接面６４に当接させた状態で金型６に載置される。

また、金型６には、凸部用キャビティ６１に対して摺動可能な可動型６１０が挿入配置されている。この可動型６１０は、接地電極５に対向する型面６１１を平面状に形成してなる。なお、凸部用キャビティ６１内における可動型６１０の位置を調整することによって凸部５１０の突出量ｈを変更することができる。

また、押圧冶具７は、凸部用キャビティ６１と同様、略円柱形状からなるとともに、スパークプラグ１においてＳ１≧ｓの関係が成り立つように、押圧冶具７の可動方向に直交する断面の断面積が凸部用キャビティ６１の断面積よりも大きくなるよう構成されている。

そして、上記金型６及び上記押圧冶具７を用いて、平板状の接地電極５に冷鍛加工を施すことにより凸部５１０を成形する。具体的には、図６（ｂ）、図７に示すように、押圧冶具７によって接地電極背面５２の一部を押圧して凹部５２０を形成するとともに接地電極５の母材の一部を凸部用キャビティ６１に向かって押し出すことにより凸部５１０を成形する。すなわち、対向面５１の一部が押し出され、その押し出された分の接地電極５が凸部用キャビティ６１の内部に突出して上記のとおり放電面５１１に溶融凝固部５１１ａを有する凸部５１０が成形される。

また、押圧冶具７によって接地電極背面５２の一部を押し出すに当たっては、図６（ｂ）に示すように、接地電極５は、上記側方当接面６３及び上記先端当接面６４に当接したままの状態で押圧冶具７によって押圧される。したがって、対向面５１の一部を押し出した分、凸部５１０を十分に突出させることができる。

ただし、前述したとおり、押圧冶具７によって押し出された凹部５２０の体積分のすべてが凸部５１０とはならない場合があるため、接地電極５の軸方向に直交する断面を限りなく矩形形状とするとともに接地電極５を側方当接面６３及び先端当接面６４に十分に当接させることが好ましい。すなわち、上記方法によれば、凹部５２０の体積と凸部５１０の体積とを略同等に近づけることができ、Ｈ≧ｈの関係が成り立つスパークプラグを構成することができる。
また、凸部５１０の放電面５１１は、接地電極５の一部が可動型６１０の型面６１１に当接することによって成形される。

次いで、可動型６１０を接地電極５の方へ押し出して凸部用キャビティ６１から凸部５１０を引き出すことにより、加工を施した接地電極５を金型６から離型する。
次いで、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、電極先端部４０と凸部５１０とが対向するように接地電極５を屈曲成形する。これにより、電極先端部４０と凸部５１０との間に火花放電ギャップＧが形成される。

なお、本例のスパークプラグ１は、上記の形状に限られるものではない。
すなわち、例えば、図１０に示すように、放電面５１１のみならず、角部５１３や側面５１２の一部にも溶融凝固部５１１ａを形成することができる。この場合には、放電により消耗しやすい角部５１３の消耗を十分に抑制することができる。

さらには、図１１に示すように、放電面５１１、角部５１３及び側面５１２のみならず、凸部５１０の付根部５１４にまで溶融凝固部５１１ａを形成することもできる。この場合にも角部５１３の消耗を十分に抑制することができる。また、この場合には、凸部５１０の側面５１２において、溶融凝固部５１１ａと接地電極５の母材との境界が存在しないため、酸化や亀裂、溶融凝固部５１１ａの剥離等の不具合を十分に回避することができる。

以下に、本例の作用効果について説明する。
放電面５１１の少なくとも一部には、貴金属全体と接地電極５の母材の一部とを溶融してこれを凝固してなる溶融凝固部５１１ａが形成されている。これにより、低コストであって、耐消耗性及び接合信頼性に優れた内燃機関用のスパークプラグ１を提供することができる。

すなわち、本例においては、貴金属そのものが、接地電極５の母材自体つまり母材の一部の界面全体に溶け込むことにより、上記のような溶融凝固部５１１ａが形成されているのである。このように、溶融凝固部５１１ａは、接地電極５の母材の一部と一体的に形成されて接地電極５の他の部分と十分になじんでいるため十分に熱伝導性に優れており、凸部５１０の温度上昇を抑制することができる。また、従来とは異なり、貴金属全体が接地電極５の母材の一部に溶け込んでいるため、貴金属が消耗するという不具合が生じることもない。
その結果、耐消耗性に優れたスパークプラグ１を得ることができる。

また、溶融凝固部５１１ａは貴金属が接地電極５の母材に十分に溶け込んで形成されるため、冷熱サイクルによって熱応力が作用しても、溶融凝固部５１１ａに亀裂が生じることがなく、さらに、貴金属が酸化するという不具合が生じることもない。このため、溶融凝固部５１１ａと接地電極５との接合信頼性を向上させることができる。
さらに、要求電圧を下げるためには、凸部５１０自体の突出量を増やすだけでよく、従来に比して少量の貴金属を使用するだけで足りる。そのため、スパークプラグ１の製造コストを安価なものとすることができる。

また、本例のスパークプラグ１は、上記のように放電面５１１に溶融凝固部５１１ａを備えた凸部５１０を有するため、火花放電ギャップＧにおいて火炎核を十分に成長させることができる。その結果、着火性に優れたスパークプラグ１を得ることができる。

また、本例のスパークプラグ１においては、溶融凝固部５１１ａは、放電面５１１の全面に形成されているため、凸部５１０の消耗をより一層抑制することができる。すなわち、中心電極４からは、特に凸部５１０の側面５１２と放電面５１１との間に形成される角部５１３に火花が飛びやすい。そのため、上記構成により、かかる部位にも溶融凝固部５１１ａを配置することができる。その結果、凸部５１０の消耗をより一層抑制することができる。

また、接地電極５は凹部５２０を有し、凸部５１０はその軸芯Ｍの延長線が凹部５２０が形成されている領域を通過するよう形成されているため、本例のスパークプラグ１を容易に製造することができる。すなわち、例えば押圧冶具７などによって接地電極背面５２の一部を押圧して凹部５２０を形成するのと同時に、凸部５１０を形成することができる。したがって、この場合には、溶融凝固部５１１ａを有する凸部５１０を容易に形成することができ、ひいては本例のスパークプラグ１を容易に製造することができる。

本例のスパークプラグ１においては、凹部５２０の開口部５２３の面積をＳ１、軸方向に直交する凸部５１０の断面の平均断面積をｓとしたとき、Ｓ１≧ｓの関係が成り立つため、耐熱性に優れたスパークプラグ１を得ることができる。すなわち、凸部５１０は、例えば、接地電極背面５２の一部を押し出して凹部５２０を形成することにより対向面５１に接地電極５の母材の一部を突出させて成形することができるが、Ｓ１≧ｓの関係があるため、凹部５２０の深さが小さくても、凸部５１０を十分に突出させることができる。このため、凹部５２０付近における接地電極５の母材の厚みを十分に確保することができるため、接地電極５の熱引きのための経路をも十分に確保することができる。その結果、耐熱性に優れたスパークプラグ１を得ることができる。

また、本例のスパークプラグ１においては、その軸方向に直交する凹部５２０の断面の平均断面積をＳ２としたとき、Ｓ２≧ｓが成り立つため、凹部５２０の深さが小さくても、凸部５１０を十分に突出させることができる。このため、生産性及び耐熱性に優れたスパークプラグ１を得ることができる。

また、本例のスパークプラグ１においては、接地電極５の厚みをＴ、スパークプラグ１の軸方向における凹部５２０の深さＨとは、Ｈ≦（３／４）Ｔの関係が成り立つため、凹部５２０付近における接地電極５の厚みを十分に確保することができる。その結果、耐熱性に一層優れたスパークプラグ１を得ることができる。

また、凸部５１０と凹部５２０とは、略円柱形状であって、凸部５１０の直径をｄ、凹部５２０の直径をＤとしたとき、Ｄ≧ｄの関係が成り立つため、生産性及び耐熱性に優れたスパークプラグ１を得ることができる。

また、本例のスパークプラグ１においては、その軸方向における凸部５１０の突出量をｈ、軸方向における凹部５２０の深さをＨとしたとき、Ｈ≦２ｈの関係が成り立つため、凸部５１０を十分に突出させるとともに、凹部５２０付近における接地電極５の厚みを十分に確保することができる。その結果、着火性及び耐熱性に十分に優れたスパークプラグ１を得ることができる。

以上のとおり、本例によれば、低コストであって、耐消耗性及び接合信頼性に優れた内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

（実施例２）
本例は、図１２〜図１６に示すように、上記実施例１とは異なる形状のスパークプラグ１、及びその製造方法についての例である。
本例のスパークプラグ１における接地電極５は、図１６に示すように、その先端部分が先端側に向かうにつれて幅が狭くなるよう形成されたテーパ部５１６を有する。そして、このテーパ５１６における対向面５１側には、テーパ部５１６と同形状の凸部５１０が形成されている。

なお、テーパ部５１６のテーパ角（図１６における符号θ参照）は例えば１２．５〜４５°とすることができる。かかる範囲であれば、成形性に優れ十分な突出量を有する凸部５１０を容易に形成することができる。
また、本例においても実施例１と同様、放電面５１０の全面に溶融凝固部５１１ａが形成されている。
一方、本例では、実施例１とは異なり凹部（図１における符号５２０参照）は形成されていない。

次に、本例のスパークプラグ１の製造手順について説明する。
すなわち、本例では、まず実施例１と同様に、凸部５１０の放電面５１１を形成しようとする部分よりも大きな範囲において、アーク溶接にて貴金属全体と接地電極５の母材の一部とを溶融した後これを凝固する。

次いで、図１３、図１５に示すような凸部用キャビティ６１を有する金型６に、図１２、図１４に示すように、凸部用キャビティ６１と対向面５１とを対向させた状態で接地電極５の母材を載置する。
次いで、図１３、図１５に示すように、接地電極５の母材の軸方向と直交する方向の両方向から一対の押圧冶具７にて接地電極５の母材の先端部分を押圧する。かかる一対の押圧冶具７は、テーパ部５１６のテーパ角θと同角度のテーパ形状を有する。
これにより、図１６に示すような形状の接地電極５を有するスパークプラグ１を作製することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図１７に示すように、凸部５１０と凹部５２０とが、略四角柱形状である接地電極５の例である。すなわち、本例の接地電極５は、略四角柱形状の凸部用キャビティ６１を有する金型６と略四角柱形状の押圧冶具７とを用いて作製したものである。

本例のスパークプラグ１においては、このスパークプラグ１の軸方向に直交する凸部５１０の断面における断面積をａ、スパークプラグ１の軸方向に直交する凹部５２０の断面における断面積をＡとしたとき、Ａ≧ａの関係が成り立っている。ここで、凸部５１０及び凹部５２０は、スパークプラグ１の軸方向から見たときの形状がともに正方形状である。すなわち、凸部５１０の一辺の長さｘと、凹部５２０の一辺の長さｗとは、ｗ＞ｘの関係を有する。

また、凹部５２０の一辺の長さｗと接地電極５の幅Ｗとは、Ｗ＞ｗの関係を有する。
また、本例においても実施例１と同様、放電面５１０の全面に溶融凝固部５１１ａが形成されている。
その他は、実施例１と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図１８に示すように、接地電極５の軸方向に平行に切断したときの断面が略長方形状である凸部５１０と、接地電極５の軸方向に平行に切断したときの断面が略台形状である凹部５２０とを有する接地電極５の例である。

すなわち、凹部５２０において、接地電極５の軸方向に平行に切断したときの断面に表れる凹部５２０の側面５２２の二本の輪郭線は、接地電極背面５２から対向面５１側へ向かうにつれて凹部５２０の平均断面積Ｓ２が小さくなるようテーパ状となっている。そして、本例の接地電極５をスパークプラグ１の軸方向に見たとき、凹部５２０の底部５２１の面積は凹部５２０の開口部５２３の面積よりも小さい。

本例においては、図１８に示すように、凹部５２０の開口部５２３の面積Ｓ１は、凸部５１０の面積ｓよりも大きい。また、凹部５２０の平均断面積Ｓ２についても、凸部５１０の面積ｓより大きい。
ここで、凹部５２０の平均断面積Ｓ２は、凹部５２０の体積Ｖを凹部５２０の深さＨで除した値Ｖ／Ｈである。
なお、本例においても実施例１と同様、放電面５１０の全面に溶融凝固部５１１ａが形成されている。
その他は、実施例１と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施例５）
本例は、図１９に示すように、接地電極５を、スパークプラグ１の軸方向に平行に切断したときの断面が、ともに略台形状である凸部５１０及び凹部５２０を有する接地電極５の例である。
本例においては、凹部５２０の開口部５２３の面積Ｓ１は、凸部５１０の平均断面積ｓよりも大きい。また、凹部５２０の平均断面積Ｓ２についても、凸部５１０の平均断面積ｓより大きい。

ここで凸部５１０の平均断面積ｓは、凸部５１０の体積ｖを突出量ｈで除した値ｖ／ｈである。また、凹部５２０の平均断面積Ｓ２は、凹部５２０の体積Ｖを凹部５２０の深さＨで除した値Ｖ／Ｈである。
また、本例においても実施例１と同様、放電面５１０の全面に溶融凝固部５１１ａが形成されている。
その他は、実施例１と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施例６）
本例は、図２０に示すように、接地母材５０を、スパークプラグ１の軸方向に平行に切断したときの断面が略長方形状である凸部５１０と、その断面において表れる曲線が半楕円弧形状である凹部５２０とを有する接地電極５の例である。
本例においては、凹部５２０の開口部５２３の面積Ｓ１は、凸部５１０の面積ｓよりも大きい。また、凹部５２０の平均断面積Ｓ２についても、凸部５１０の面積ｓより大きい。

ここで、凹部５２０の平均断面積Ｓ２は、凹部５２０の開口部５２３から底部５２１までの間における、軸方向に直交する方向の断面における凹部５２０の断面積の平均値である。
また、本例においても実施例１と同様、放電面５１０の全面に溶融凝固部５１１ａが形成されている。
その他は、実施例１と同様の構成及び作用効果を有する。

（実施例７）
本例は、図２１〜図２３に示すように、凸部５１０と凹部５２０とが、種々の形状を有する接地電極５の例である。
図２１に示す接地電極５は、ともに六角柱形状である凸部５１０及び凹部５２０を有する。
また、図２２に示す接地電極５は、ともに楕円柱形状である凸部５１０及び凹部５２０を有する。
また、図２３に示す接地電極５は、実施例３における略四角柱形状の凸部５１０と凹部５２０とを、ともにスパークプラグ１の軸方向を中心として略４５°回転させてなるものである。

このように、凸部５１０及び凹部５２０の形状は種々あるが、これらの場合にも、凸部５１０及び凹部５２０の形状以外については、実施例１と同様の構成を有する。すなわち、本例においても実施例１と同様、放電面５１０の全面に溶融凝固部５１１ａが形成されている。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例８）
本例は、図２４、図２５に示すように、押圧冶具７によって接地電極背面５２の一部を押圧して凸部５１０を形成する押圧工程の変形例である。
すなわち、図２４は、上記押圧工程を２回行っている状態を示している。そして、同図（ａ）に示すように、一回目の押圧工程においては、凹部５２０の開口部５２３の径と同一の径を有する押圧冶具７ａを用いて凸部５１０を形成している。
次いで、同図（ｂ）に示すように、二回目の押圧工程において、凸部５１０の径よりも小さい径を有する押圧冶具７ｂを用いて凸部５１０をさらに突出させる。
本例の場合には、凸部５１０に確実に角部５１３を形成することができる。

また、図２５は、互いに径の異なる押圧部７１、７２を有する押圧冶具７ｃによって押圧工程を行っている状態を示している。具体的には、同図に示すように、押圧冶具７ｃは、押圧方向の先端側に配設され凸部５１０の径よりも小さい径を有する押圧部７１と、さらにその後端部から押圧方向と反対方向に延設され凹部５２０の開口部５２３の径よりも小さい径を有する押圧部７２とを有する。

この場合にも、上記図２４に示した場合と同様、凸部５１０に確実に角部５１３を形成することができる。
その他は、実施例１と同様である。

（実施例９）
本例は、図２６に示すように、接地電極５を二つ有する多極型のスパークプラグ１の例である。
すなわち、本例のスパークプラグ１は、凸部５１０を有する接地電極５を二つ備えている。具体的には、二つの接地電極５は、それぞれの凸部５１０における放電面５１１が中心電極４を挟んで互いに対向するように取付金具２に取りつけられている。
また、それぞれの凸部５１０は、中心電極４の先端部に向かって突出している。

また、本例においても実施例１と同様、放電面５１０の全面に溶融凝固部５１１ａが形成されている。
本例の場合には、着火性に優れたスパークプラグ１を得ることができる。
その他は、実施例１と同様である。

（実施例１０）
本例は、図２７に示すように、中心電極４の先端部に取りつけられた電極先端部４０のみが、絶縁碍子３の碍子先端部３０よりもスパークプラグ１の軸方向の先端側に位置するよう構成されたスパークプラグ１の例である。
また、本例においても実施例１と同様、放電面５１０の全面に溶融凝固部５１１ａが形成されている。

本例の場合には、優れた耐くすぶり性を確保しつつ要求電圧を低減することができるスパークプラグ１を得ることができる。
その他は、実施例１と同様である。

（実施例１１）
本例は、図２８、図２９に示すように、放電面５１１の全面に配される溶融凝固部５１１ａの表面ｓにさらに貴金属からなるチップ５１４を溶接した接地電極５を有するスパークプラグ１の例である。
チップ５１４としては、例えばＰｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗのいずれか一種類を主成分とした貴金属を用いることができる。
また、チップ５１４は、図２８（ａ）に示すような円柱形状のもの、図２８（ｂ）に示すような直方体形状のもの、図２８（ｃ）に示すような円環形状のものを、凸部５１０の突出量ｈに応じて種々高さを変更して形成することができる。

本例のスパークプラグ１の作製手順について、図２９とともに説明する。
すなわち、同図（ａ）に示すように、放電面５１１を形成する位置に溶融凝固部５１１ａを形成した後、上記実施例１と同様、押圧冶具７によって接地電極５の母材の一部を押圧することにより凸部５１０を形成する。
次いで、同図（ｂ）に示すように、凸部５１０の先端部に、チップ５１４を例えば抵抗溶接により溶接する。なお、チップ５１４が長い場合などにおいては、溶接の信頼性を高めるため、抵抗溶接とレーザー溶接とを併用することもできる。

次いで、図２９（ｃ）に示すように、貴金属からなるチップ５１４及び凸部５１０が中心電極４の電極先端部４０と面するよう接地電極５を屈曲させる。
以上の手順により、本例のスパークプラグ１を作製することができる。

本例のように、凸部５１０の放電面５１１にさらに貴金属からなるチップ５１４を取りつける場合には、対向面５１からの突出量ｈを同じとする場合であっても、単に対向面５１にチップ５１４を取りつける場合よりも接地電極５に凸部５１０が形成されている分だけ使用する貴金属の量を少なくすることができる。このため、スパークプラグ１の材料コストを低減することができる。また、凸部５１０の放電面５１１よりもさらに電極先端部４０に近づく方向にチップ５１４を取りつけるため、単に凸部５１０を設けただけの場合よりも要求電圧を低減することができ、スパークプラグ１の着火性を向上させることができる。また、接地電極５の母材からチップ５１４へと作用する熱応力を溶融凝固部５１１ａによって緩和することができ、チップ５１４と接地電極５との接合信頼性を向上させることができる。
その他は、実施例１と同様である。

（実施例１２）
本例は、図３０、図３１に示すように、放電面５１１の全面に形成された溶融凝固部５１１ａに種々の形状の溝部５１５が形成されている接地電極５の例である。
放電面５１１には、例えば図３０（ａ）に示すように三つの円柱形状の溝部５１５、同図（ｂ）に示すように三つの直線状の溝部５１５を放電面５１１の中心で結合してなるもの、同図（ｃ）に示すように二本の直線状の溝部５１５を並列してなるものなど種々の形状の溝部５１５を形成することができる。

また、凸部５１０の放電面５１１には、図３０（ｄ）に示すように、複数の直線状の溝部５１５を並列してなるもの、同図（ｅ）に示すように、格子状のもの、同図（ｆ）に示すように、二本の直線状の溝部５１５を放電面５１１の中心で交差させたものなど種々の形状の溝部５１５を形成することができる。
そして、それぞれの溝部５１５は、凸部５１０の放電面５１１において接地電極背面５２側に向かって窪むように形成されている。

また、例えば、図３０（ａ）に示すような円柱形状の溝部５１５を形成するに当たっては、図３１に示すような溝部５１５の形状と逆パターンの円柱形状の溝形成部６１５を備えた型面６１１を有する可動型６１０を用いることができる。
その他は、実施例１と同様である。
本例のように、放電面５１１の全面に溶融凝固部５１１ａを形成しておけば、溶融凝固部５１１ａを有する角部を複数箇所において形成することができる。

（実施例１３）
本例は、図３２に示すように、凹部５２０の開口部５２３の面積Ｓ１と凸部５１０の断面の平均断面積ｓとの関係を示すＳ１／ｓと、凸部５１０の突出量ｈとの関係を調べた例である。
具体的には、凹部５２０の深さＨを１．２ｍｍ、凹部５２０の直径Ｄを１．８ｍｍ、接地電極５の厚みＴを１．６ｍｍ、接地電極５の幅Ｗを２．８ｍｍで固定するとともに、凸部５１０の直径ｄを変更することによりＳ１／ｓの値が種々異なる接地電極５を作製した（符号については図３参照）。
そして、それぞれの場合における凸部５１０の突出量ｈを測定した。
その他の構成は、実施例１と同様である。

測定結果を図３２に示す。
同図からわかるように、Ｓ１／ｓ≧１である場合には、凸部５１０の突出量ｈは０．７ｍｍを超え、凸部５１０を十分に突出させることができる。
一方、Ｓ１／ｓ＜１である場合には、凸部５１０の突出量ｈは０．７ｍｍ未満であり、凸部５１０を十分に突出させることが困難であることがわかる。特にＳ１／ｓ＜０．８の場合には、Ｈ＞２ｈとなるため、熱引きの経路が十分に確保されているとは言いがたい。

以上より、凸部５１０を十分に突出させるという観点から、Ｓ１／ｓ≧１であることが重要であることがわかる。
なお、本例においては、凸部５１０が円柱形状である接地電極５にて実験を行ったが、凸部５１０の側面５１２や凹部５２０の側面５２２がテーパ状である場合であっても同様の結果が得られる。

（実施例１４）
本例は、図３３に示すように、凹部５２０の深さＨと接地電極５の厚みＴとの関係を示すＨ／Ｔと、接地電極５の温度との関係を調べた例である。
具体的には、凹部５２０の直径Ｄを２．０ｍｍ、凸部５１０の直径ｄを１．５ｍｍ、接地電極５の幅Ｗを２．８ｍｍ、接地電極５の厚みＴを１．６ｍｍで固定するとともに、凹部５２０の深さＨを種々変更することによりＨ／Ｔの値が種々異なる接地電極５を作製した（符号については図３参照）。
その他の構成は、実施例１と同様である。

評価方法は以下のようにして行った。
すなわち、まず、各接地電極５、及び凸部５１０及び凹部５２０を設けなかった場合の接地電極（以下、比較試料という。）が７３０℃となるように加熱した。
次いで、各接地電極５、及び比較試料における、凹部５２０よりも先端部分５４に近い部分の温度を測定した。

次いで、比較試料の温度に対する、各接地電極５の増加温度を算出した。
なお、本例では、比較試料に対する増加温度の基準は１００℃とした。これは、１００℃以上の温度上昇が生じた場合、耐熱性が低下して接地電極５の寿命低下が顕著となるおそれがあることに基づく。

評価結果を図３３に示す。
同図からわかるように、Ｈ／Ｔ≦０．７５である場合には、比較試料に対する増加温度を１００℃以下と、十分に小さくすることができる。
一方、Ｈ／Ｔ＞０．７５である場合には、比較試料に対する増加温度が１００℃を超え、さらに温度増加率が急激に増大することがわかる。

以上より、接地電極５の熱引きの観点から、Ｈ／Ｔ≦０．７５であることが重要であることがわかる。
なお、本例においては、凸部５１０が円柱形状である接地電極５にて実験を行ったが、凸部５１０の側面５１２や凹部５２０の側面５２２がテーパ状である場合であっても同様の結果が得られる。

１ スパークプラグ
２ 取付金具
２０ 取付用ねじ部
３ 絶縁碍子
３０ 碍子先端部
４ 中心電極
４０ 電極先端部
５ 接地電極
５１ 対向面
５１０ 凸部
５１１ 放電面
５１１ａ 溶融凝固部
Ｇ 火花放電ギャップ

Claims (18)

1. 外周に取付用ねじ部を設けた取付金具と、この取付金具よりも先端側に突出した状態で配置される碍子先端部を有するとともに上記取付金具の内側に保持される絶縁碍子と、この絶縁碍子よりも先端側に突出した状態で配置される電極先端部を有するとともに上記絶縁碍子の内側に保持される中心電極と、この中心電極との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備えた内燃機関用のスパークプラグであって、
   上記接地電極は、上記中心電極と対向する面である放電面の少なくとも一部に貴金属全体と上記接地電極の母材の一部とを溶融してこれを凝固してなる溶融凝固部を、上記接地電極における上記中心電極の面である対向面において、上記中心電極に向かって押し出し突出させてなる凸部を有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
2. 請求項１において、上記溶融凝固部は、上記放電面の全面に形成されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
3. 請求項１又は２において、上記凸部は、上記放電面において上記接地電極における上記対向面と反対側の面である接地電極背面側に向かって窪んだ溝部を有することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
4. 請求項１又は２において、上記放電面には、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗのいずれか一種類を主成分とする貴金属からなるチップが溶接されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、上記溶融凝固部は上記放電面の４０％以上の面積に形成されていることを特徴とする内熱機関用のスパークプラグ。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項において、上記溶融凝固部は上記凸部の付根まで形成されていることを特徴とする内熱機関用のスパークプラグ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項において、上記接地電極は、この接地電極における上記対向面と反対側の面である接地電極背面から上記対向面に向かって形成された凹部を有し、上記凸部は、その軸芯の延長線が上記凹部が形成されている領域を通過するよう形成されていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
8. 請求項７において、上記凹部の開口部の面積をＳ１、上記スパークプラグの軸方向に直交する上記凸部の断面の平均断面積をｓとしたとき、Ｓ１≧ｓの関係が成り立つことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
9. 請求項７又は８において、上記スパークプラグの軸方向に直交する上記凹部の断面の平均断面積をＳ２としたとき、Ｓ２≧ｓが成り立つことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
10. 請求項７〜９のいずれか一項において、上記接地電極の厚みをＴ、上記スパークプラグの軸方向における上記凹部の深さをＨとしたとき、Ｈ≦（３／４）Ｔの関係が成り立つことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
11. 請求項７〜１０のいずれか一項において、上記凸部と上記凹部とは、略円柱形状であって、上記凸部の直径をｄ、上記凹部の直径をＤとしたとき、Ｄ≧ｄの関係が成り立つことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
12. 請求項７〜１１のいずれか一項において、上記スパークプラグの軸方向における上記凸部の突出量をｈ、上記スパークプラグの軸方向における上記凹部の深さをＨとしたとき、Ｈ≦２ｈの関係が成り立つことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグを製造する方法であって、
    上記接地電極の母材における上記凸部の上記放電面を形成しようとする部分の少なくとも一部において、アーク溶接にて貴金属全体と上記接地電極の母材の一部とを溶融した後これを凝固し、
    次いで、上記凸部を成形するための凸部用キャビティを有する金型に、上記凸部用キャビティと上記対向面とを対向させた状態で略平板状の上記接地電極を載置し、
    次いで、上記凸部を形成するための押圧冶具によって上記接地電極の母材の一部を上記凸部用キャビティに押し出すことにより、上記放電面の少なくとも一部に上記溶融凝固部を有する上記凸部を形成することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。
14. 請求項５〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグを製造する方法であって、
    上記接地電極の母材における上記凸部の上記放電面を形成しようとする部分の少なくとも一部において、アーク溶接にて貴金属全体と上記接地電極の母材の一部とを溶融した後これを凝固し、
    次いで、上記凸部を成形するための凸部用キャビティを有する金型に、上記凸部用キャビティと上記対向面とを対向させた状態で略平板状の上記接地電極を載置し、
    次いで、上記凹部を形成するための押圧冶具によって上記接地電極背面の一部を押圧して上記凹部を形成するとともに上記接地電極の母材の一部を上記凸部用キャビティに押し出すことにより、上記放電面の少なくとも一部に上記溶融凝固部を有する上記凸部を形成することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。
15. 請求項１３又は１４において、上記接地電極は、その幅方向の両側面を上記金型に設けた側方当接面に当接させた状態で上記押圧冶具によって押圧されることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。
16. 請求項１３〜１５のいずれか一項において、上記接地電極は、その先端部分を上記金型に設けた先端当接面に当接させた状態で上記押圧冶具によって押圧されることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。
17. 請求項１３〜１６のいずれか一項において、上記金型には、上記凸部用キャビティに対して摺動可能な可動型が挿入配置されており、この可動型は、上記接地電極に対向する型面を平面状に形成してなり、上記接地電極の母材の一部を上記凸部用キャビティに押し出して上記凸部を成形する際に上記可動型の型面によって上記凸部の放電面を成形することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。
18. 請求項１３〜１７のいずれか一項において、上記凸部を形成するに当たっては、上記押圧冶具によって上記接地電極背面の一部を二回以上押圧することを特徴とする内燃機関用のスパークプラグの製造方法。

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