JP5216131B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグに関する。

内燃機関等の燃焼装置に使用されるスパークプラグは、例えば、軸線方向に延びる中心電極と、中心電極の外周に設けられる絶縁体と、絶縁体の外周に組付けられる筒状の主体金具と、基端部が主体金具の先端部に接合される接地電極とを備える。接地電極は、その先端部が中心電極と対向するように、自身の略中間部分が曲げ返して配置され、これにより中心電極の先端部と接地電極の先端部との間に火花放電間隙が形成される。

また、接地電極のうち火花放電間隙を形成する部位に、貴金属合金等からなるチップを設け、耐久性や着火性の向上を図る技術が知られている。一般にチップは、抵抗溶接やレーザー溶接により形成され、接地電極を構成する金属とチップを構成する金属とからなる溶融部により、接地電極に接合される（例えば、特許文献１等参照）。

さらに、接地電極を、外層と、当該外層の内部に設けられ、前記外層を構成する金属よりも熱伝導性に優れる金属により形成された内層とにより構成する手法が提案されている（例えば、特許文献２等参照）。当該手法によれば、チップの熱を内層を介して主体金具側へと速やかに伝導することができ、チップの耐消耗性を向上させることができる。

ところで、上述の通り、溶融部によりチップは接地電極に接合されるところ、溶融部は、接地電極と比べて、一般に熱伝導性にやや劣る。そのため、チップの熱を溶融部を介して内層側へと伝導する場合には、チップの熱を十分に引くことができないおそれがある。そこで、チップを内層に接触させ、溶融部を介することなく、チップの熱を内層へと直接的に伝導させる技術が提案されている（例えば、特許文献３等参照）。

特開２００７−８７９６９号公報 特開２００１−３５１７６１号公報 特開２００５−１３５７８３号公報

しかしながら、チップを内層に接触させるためには、接地電極に対するチップの埋没量を大きくする必要があり、チップは、比較的長く、ボリュームの大きなものとされる。そのため、チップの受熱量が増大してしまい、チップを内層に接触させているにも関わらず、チップの熱を十分に引くことができないおそれがある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、チップの熱を内層へと効率よく伝導させることができ、チップの耐消耗性をより確実に向上させることができるスパークプラグを提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成のスパークプラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔に挿設された中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に固定された接地電極と、
前記接地電極の先端部に接合され、前記中心電極の先端部との間に間隙を形成する柱体のチップとを備えるスパークプラグであって、
前記接地電極は、
外層と、
当該外層の内部に設けられ、銅を主成分とする金属からなる内層とを有し、
前記チップは、自身を構成する金属と前記外層を構成する金属とを含む溶融部により前記接地電極に接合されており、
前記溶融部は、前記内層に接触するとともに、銅成分を含むことを特徴とする。

上記構成１によれば、チップは、溶融部により接地電極に接合されており、前記溶融部は、熱伝導性に優れる銅を主成分とする内層に接触し、かつ、銅成分を含むように構成されている。従って、溶融部の熱伝導性を向上させることができ、チップの熱を溶融部を介して内層へと効率よく伝導することができる。その結果、チップの耐消耗性を向上させることができ、スパークプラグの耐久性向上を図ることができる。

さらに、上記構成１によれば、チップを内層に接触させるために、チップを過度に長くする必要はなく、チップのボリュームを比較的小さなものに抑制することができる。その結果、チップの受熱量を低減させることができ、上述の作用効果と相俟って、チップの耐消耗性を一層向上させることができる。また、比較的高価なチップの使用量の増大を防止できることから、コストの増大を抑制することもできる。

尚、接地電極からのチップの剥離をより確実に防止するという点では、溶融部のうち銅を２０質量％以上含有する高銅含有部を次述する構成２に記載の位置に設けることが好ましく、チップの熱を一層効率よく内層へと伝導するという点では、前記高銅含有部を後述する構成３に記載の位置に設けることが好ましい。

構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記チップの中心軸と直交する平面に、前記中心軸に沿って前記溶融部及び前記チップの境界部分と、前記溶融部とを投影したとき、前記溶融部のうち銅を２０質量％以上含有する高銅含有部の投影領域は、前記境界部分の投影領域から外れた位置に存在することを特徴とする。

上記構成２によれば、溶融部には、銅を２０質量％以上含有する高銅含有部が設けられている。従って、溶融部の熱伝導性をより高めることができ、チップの熱を内層へと一層効率よく伝導することができる。その結果、チップの耐消耗性をさらに向上させることができる。

加えて、上記構成２によれば、チップの中心軸に沿って、溶融部及びチップの境界部分と、溶融部とを投影したとき、高銅含有部の投影領域が、前記境界部分の投影領域から外れた位置に存在するように構成されている。すなわち、溶融部のうち前記境界部分に対応する部位（チップの接合性に特に寄与する部位）には、高銅含有部が形成されないように構成されている。従って、高銅含有部における熱膨張・収縮の影響が、溶融部のうち前記境界部分に対応する部位（チップの接合性に特に寄与する部位）に対して及びにくくなる。これにより、チップ及び溶融部間で生じる熱応力差を十分に小さくすることができ、溶融部に対するチップの接合強度をより向上させることができる。その結果、境界部分に対する酸素の侵入（境界部分における酸化スケールの進展）をより確実に抑制することができ、チップにおいて優れた耐剥離性を実現することができる。

構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記チップの中心軸と直交する平面に、前記中心軸に沿って前記溶融部及び前記チップの境界部分と、前記溶融部とを投影したとき、前記溶融部のうち銅を２０質量％以上含有する高銅含有部の投影領域は、前記境界部分の投影領域に重なることを特徴とする。

上記構成３によれば、溶融部には、銅を２０質量％以上含有する高銅含有部が形成されているため、チップの耐消耗性を一層向上させることができる。

また、上記構成３によれば、チップの中心軸に沿って、溶融部及びチップの境界部分と、溶融部とを投影したとき、高銅含有部の投影領域の少なくとも一部が、前記境界部分の投影領域に重なるように構成されている。すなわち、溶融部のうちチップが接合される部位の近傍に、高銅含有部が位置するように構成されている。従って、チップの熱を溶融部に対して一層速やかに伝導することができる。その結果、チップの耐消耗性を一層高めることができ、一層優れた耐久性を実現することができる。

構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記軸線を含み、前記接地電極の長手方向に平行な断面において、
前記溶融部の重心部分における、銅の含有量が５質量％以上であることを特徴とする。

上記構成４によれば、溶融部の重心部分において、銅の含有量が５質量％以上とされている。従って、溶融部の熱伝導性を飛躍的に向上させることができ、チップの熱を内層へと非常に効率よく伝導することができる。その結果、チップの耐消耗性をより一層高めることができ、耐久性の更なる向上を図ることができる。

尚、「断面における溶融部の重心」とは、溶融部の断面における、いわゆる「図心」を意味し、前記重心を求めるにあたって成分濃度分布や重量を考慮する必要はない。

構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記チップの前記間隙を形成する面に、前記溶融部が露出していないことを特徴とする。

上記構成５によれば、チップと比較して耐消耗性に劣る溶融部が、チップの前記間隙を形成する面（放電面）に露出しないように構成されている。そのため、チップを設けたことによる耐消耗性の向上効果をより確実に発揮させることができる。

スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。 スパークプラグの先端部の構成を示す一部破断拡大正面図である。 高銅含有部等を示す接地電極の拡大断面図である。 チップの中心軸と直交する平面に対して、溶融部及びチップの境界部分と、溶融部とを投影したときにおける、高銅含有部の投影領域と前記境界部分の投影領域とを示す投影図である。 高銅含有部の形成位置の別例を示す接地電極の拡大断面図である。 高銅含有部の形成位置の別例を示す接地電極の拡大断面図である。 高銅含有部の形成位置の別例を示す投影図である。 サンプル１の構成を示す拡大断面図である。 サンプル２の構成を示す拡大断面図である。 机上バーナー試験の結果を示すグラフである。 熱引き性能評価試験の結果を示すグラフである。 別の実施形態における溶融部の構成を示す接地電極の拡大断面図である。 別の実施形態における溶融部の構成を示す接地電極の拡大断面図である。 別の実施形態における溶融部の構成を示す接地電極の拡大断面図である。 別の実施形態におけるチップの構成を示す拡大平面図である。 別の実施形態におけるチップ等の構成を示す図であり、（ａ）は、拡大断面図であり、（ｂ）は、拡大平面図である。 別の実施形態における接地電極の構成を示す拡大断面図である。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。

さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、熱伝導性に優れる金属〔例えば、銅や銅合金、純ニッケル（Ｎｉ）〕からなる芯部５Ａ、及び、Ｎｉを主成分とするＮｉ合金からなる外皮部５Ｂにより構成されている。さらに、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されるとともに、絶縁碍子２の先端から突出している。また、中心電極５の先端部には、所定の貴金属合金（例えば、白金合金やイリジウム合金）からなる円柱状の貴金属部３１が設けられている。

加えて、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関や燃料電池改質器等）の取付孔に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側には座部１６が外周側に向けて突出形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を前記燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。

また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具２に固定されている。尚、前記段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。

また、図２に示すように、主体金具３の先端部２６には棒状の接地電極２７が設けられている。接地電極２７は、その基端が主体金具３に溶接されるとともに、中間部分にて曲げ返されている。

さらに、本実施形態において、接地電極２７は、外層２７Ａ及び内層２７Ｂからなる２層構造となっている。外層２７Ａは、Ｎｉ合金〔例えば、インコネル６００やインコネル６０１（いずれも登録商標）〕又は鉄（Ｆｅ）合金により形成されており、内層２７Ｂは、前記Ｎｉ合金やＦｅ合金よりも良熱導電性金属である銅を主成分とする金属により形成されている。

また、接地電極２７の先端部には、耐消耗性に優れる金属（例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、及び、Ｒｅ等のうち１種類以上を含有する金属など）からなる柱体（本実施形態では、円柱状）のチップ３２が接合されている。チップ３２は、その一部が接地電極２７（外層２７Ａ）の中心電極５側の面２７Ｓよりも内層２７Ｂ側に埋没した状態で、自身を構成する金属と外層２７Ａを構成する金属とを含む溶融部３５により接地電極２７に接合されている。加えて、中心電極５の先端部（貴金属部３１）及びチップ３２の先端面３２Ｆの間には、間隙としての火花放電間隙３３が形成されており、当該火花放電間隙３３において、軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。

さらに、前記溶融部３５は、接地電極２７とチップ３２との接触部位に対して、接地電極２７の先端面２７Ｆ側（チップ３２の側面側）からレーザービーム（本実施形態では、ファイバーレーザー）又は高エネルギーの電子ビームを照射することにより形成されている。本実施形態では、前記先端面２７Ｆに対して内層２７Ｂの先端を比較的接近させるとともに、レーザービーム等の出力や照射位置を調節することで、溶融部３５の形成時に、チップ３２及び外層２７Ａとともに、内層２７Ｂも溶融するようになっている。そのため、溶融部３５は、銅成分を含んでおり、内層２７Ｂと隣接する部位に、銅を２０質量％以上含有する高銅含有部３５Ｃ（図２中、散点模様を付した部位）を備えている。尚、溶融部３５内における高銅含有部３５Ｃの形成位置は、例えば、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）−ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）を用いることにより特定することができる。また、本実施形態において、高銅含有部３５Ｃは、内層２７Ｂに接近するほど多くの銅成分を含有するように構成されている。

さらに、本実施形態において、高銅含有部３５Ｃは、図３に示すように、接地電極２７の中心軸ＣＬ３に沿って、チップ３２と溶融部３５との境界部分ＢＤより接地電極２７の基端側に位置するように構成されている。すなわち、図４に示すように、チップ３２の中心軸ＣＬ２と直交する平面ＶＳに対して、チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って前記境界部分ＢＤと溶融部３５とを投影したとき、高銅含有部３５Ｃの投影領域ＰＡ１（図４中、斜線を付した部位）が、境界部分ＢＤの投影領域ＰＡ２（図４中、散点模様を付した部位）から外れた位置に存在している。

尚、図５及び図６に示すように、高銅含有部３５Ｃを、境界部分ＢＤの形成位置に対応する位置に設けることとしてもよい。すなわち、図７に示すように、チップ３２の中心軸ＣＬ２と直交する平面ＶＳに、前記中心軸ＣＬ２に沿って前記境界部分ＢＤと、溶融部３５Ｃとを投影したとき、高銅含有部３５Ｃの投影領域ＰＡ１（図７中、斜線を付した部位）の少なくとも一部が、前記境界部分ＢＤの投影領域ＰＡ２（図７中、散点模様を付した部位）に重なるように構成してもよい。

さらに、本実施形態では、レーザービーム等の出力や照射位置を調整し、溶融部３５における内層２７Ｂの溶融量を比較的大きなものとすることで、溶融部３５が比較的多量の銅を含有するように構成されている。具体的には、軸線ＣＬ１を含み、接地電極２７の長手方向に平行な断面において、溶融部３５の重心部分における銅の含有量が５質量％以上とされている。尚、銅の含有量は、例えば、ＳＥＭ−ＥＤＳを用いて、前記断面を分析することにより測定することができる。

また、本実施形態では、上述の通り、接地電極２７の先端面２７Ｆ側（チップ３２の側面側）からレーザービーム等が照射されることで、火花放電間隙３３を形成するチップ３２の先端面３２Ｆに、溶融部３５が露出しないように構成されている。

以上詳述したように、本実施形態によれば、溶融部３５は、熱伝導性に優れる銅を主成分とする内層２７Ｂに接触し、かつ、銅成分を含んでいる。従って、溶融部３５の熱伝導性を向上させることができ、チップ３２の熱を溶融部３５を介して内層２７Ｂへと効率よく伝導することができる。その結果、チップ３２の耐消耗性を向上させることができ、スパークプラグ１の耐久性向上を図ることができる。

さらに、溶融部３５は、銅を２０質量％以上含有する高銅含有部３５Ｃを備えている。従って、溶融部３５の熱伝導性をより高めることができ、チップ３２の熱を内層２７Ｂへと一層効率よく伝導することができる。その結果、チップ３２の耐消耗性をさらに向上させることができる。

また、高銅含有部３５Ｃの投影領域ＰＡ１が、境界部分ＢＤの投影領域ＰＡ２から外れた位置に存在するように構成した場合には、高銅含有部３５Ｃにおける熱膨張・収縮の影響が、溶融部３５のうち前記境界部分ＢＤに対応する部位（チップ３２の接合性に特に寄与する部位）に対して及びにくくなる。これにより、チップ３２及び溶融部３５間で生じる熱応力差を十分に小さくすることができ、溶融部３５に対するチップ３２の接合強度をより向上させることができる。その結果、境界部分ＢＤに対する酸素の侵入（境界部分ＢＤにおける酸化スケールの進展）をより確実に抑制することができ、チップ３２において優れた耐剥離性を実現することができる。

一方で、高銅含有部３５の投影領域ＰＡ１の少なくとも一部が、境界部分ＢＤの投影領域ＰＡ２に重なるように構成した場合には、チップ３２の熱を溶融部３５に対して一層速やかに伝導することができる。その結果、チップ３２の耐消耗性を一層高めることができ、一層優れた耐久性を実現することができる。

さらに、本実施形態では、溶融部３５の重心部分において、銅の含有量が５質量％以上とされている。従って、溶融部３５の熱伝導性を飛躍的に向上させることができ、チップ３２の熱を内層２７Ｂへと非常に効率よく伝導することができる。その結果、チップ３２の耐消耗性をより一層高めることができ、耐久性の一層向上させることができる。

加えて、チップ３２と比較して耐消耗性に劣る溶融部３５が、チップ３２の先端面３２Ｆに露出しないように構成されている。そのため、チップ３２を設けたことによる耐消耗性の向上効果をより確実に発揮させることができる。

次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、図８に示すように、前記高銅含有部の投影領域が、前記境界部分の投影領域から外れた位置に存在するように溶融部を形成したスパークプラグのサンプル（サンプル１）と、図９に示すように、前記高銅含有部の投影領域の少なくとも一部が、前記境界部分の投影領域に重なるように溶融部を形成したスパークプラグのサンプル（サンプル２）とを作製し、各サンプルに対して机上バーナー試験を行った。机上バーナー試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルに対して、大気雰囲気下にてチップ先端面の温度が１０００℃となるようバーナーで２分間加熱後、１分間徐冷することを１サイクルとして１０００サイクル実施した。そして、１０００サイクル終了後に接地電極の断面を観察し、溶融部及びチップの境界部分の長さＬに対する、当該境界部分において形成された酸化スケール（例えば、図８，９中において、太線で示す部位）の長さＳＬの割合（酸化スケール割合）を計測した。図１０に、両サンプルの試験結果を示す。尚、各サンプルともに、接地電極として、断面矩形状で、かつ、厚さが１．５ｍｍ、幅が２．８ｍｍのものを用いた。また、チップとして、白金合金からなる外径が０．９ｍｍの円柱状のものを用いた。

図１０に示すように、高銅含有部の投影領域が、境界部分の投影領域から外れた位置に存在するように溶融部を形成したサンプル１は、酸化スケール割合が非常に小さいものとなり、チップの剥離を極めて効果的に抑制できることが分かった。これは、高銅含有部における熱膨張の影響が、溶融部のうち前記境界部分に対応する部位に対して及びにくくなり、チップ及び溶融部間で生じる熱応力差が十分に小さくなったためであると考えられる。

上記試験の結果より、チップの耐剥離性を向上させるという観点から、高銅含有部の投影領域が、前記境界部分の投影領域から外れた位置に存在するように構成することが好ましいといえる。

尚、サンプル２は、酸化スケールが比較的進展しやすかったが、サンプル１と比べて、チップの熱を溶融部へと速やかに伝導することができ、チップの耐消耗性を向上させることができた。従って、チップの耐消耗性を向上させるという観点からは、高銅含有部の投影領域の少なくとも一部が、前記境界部分の投影領域に重なるように構成することが好ましいといえる。すなわち、上述した両構成は、スパークプラグの使用環境等に応じて選択的に用いることができる。

次に、チップの外径を０．９ｍｍ又は１．６ｍｍとした上で、レーザービームの出力や照射位置等を変更することにより、軸線を含み接地電極の長手方向に平行な断面において、溶融部の重心部分における銅の含有量を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて熱引き性能評価試験を行った。熱引き性能評価試験の概要は次の通りである。すなわち、単一のＮｉ合金により形成され、内層が設けられていない接地電極を用いたときに、チップ先端面の温度が９５０℃となる条件で、各サンプルのチップをバーナーにて加熱した。そして、放射温度計を用いて、加熱時におけるチップ先端面の温度を測定した。図１１に、当該試験の試験結果を示す。尚、図１１においては、チップの外径を０．９ｍｍとしたサンプルの試験結果を丸印で示し、チップの外径を１．６ｍｍとしたサンプルの試験結果を三角印で示す。また、各サンプルともに、接地電極として、断面矩形状で、かつ、厚さが１．５ｍｍ、幅が２．８ｍｍのものを用いた。加えて、チップを、白金合金により形成した。

図１１に示すように、溶融部の重心部分における銅の含有量を５質量％以上としたサンプルは、チップ先端面の温度が顕著に低下することが明らかとなった。これは、溶融部の重心部分における銅の含有量を５質量％以上としたことで、溶融部の熱伝導性が飛躍的に高まり、チップから接地電極（内層）へと非常に効率よく熱が伝導したためであると考えられる。

上記試験の結果より、チップの熱引きを一層向上させ、チップの耐消耗性を一段と高めるという観点から、軸線を含み接地電極の長手方向に平行な断面において、溶融部の重心部分における銅の含有量を５質量％以上とすることがより好ましいといえる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、接地電極２７とチップ３２との接触部位に対して、接地電極２７の先端面２７Ｆ側（チップ３２の側面側）からレーザービーム等を照射することにより、溶融部３５が形成されている。これに対して、図１２に示すように、接地電極２７とチップ３２との接触部位に対して、接地電極２７の中心電極５側の面２７Ｓ側（チップ３２の先端面３２Ｆ側）からレーザービーム等を照射することにより、内層２７Ｂが溶融し、銅を含んでなる溶融部４５を形成することとしてもよい。

また、図１３に示すように、接地電極２７とチップ３２との接触部位に対して、前記先端面２７Ｆ側（チップ３２の側面側）と、前記面２７Ｓ側（チップ３２の先端面３２Ｆ側）との双方からレーザービーム等を照射することで、銅を含む溶融部５５を形成することとしてもよい。尚、この場合には、少なくとも一方側からのレーザービーム等の照射により、内層２７Ｂを溶融すればよい。

さらに、図１４に示すように、前記面２７Ｓ側（チップ３２の先端面３２Ｆ側）からのレーザービーム等を照射する際に、チップ３２の中心軸ＣＬ２側に向けてレーザービーム等を照射することで、溶融部６５を形成することとしてもよい。この場合、溶融部６５は、チップ３２の構成金属がより多く溶融してなるため、チップ３２の熱膨張係数と溶融部６５の熱膨張係数との差をより小さくすることができる。その結果、チップ３２及び溶融部６５間で生じる熱膨張差を低減させることができ、チップ３２の耐剥離性をより向上させることができる。

（ｂ）上記実施形態において、チップ３２は円柱状をなしているが、チップ３２の形状はこれに限定されるものではない。従って、例えば、図１５に示すように、チップ４２が直方体状をなしていてもよい。

（ｃ）上記実施形態における、接地電極２７に対するチップ３２の接合態様は一例であって、例えば、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、チップ５２を、その一部が接地電極２７の先端面２７Ｆよりも突き出すようにして配置してもよい。この場合には、接地電極２７による火炎核の成長阻害が生じにくくなり、着火性を向上させることができる。

（ｄ）上記実施形態において、接地電極２７は、外層２７Ａ及び内層２７Ｂを有する二相構造とされているが、接地電極２７を三層構造或いは四層以上の多層構造としてもよい。従って、例えば、図１７に示すように、内層２７Ｂの内部に、良熱伝導性の金属（例えば、純Ｎｉや純Ｆｅなど）により形成された芯部２７Ｃを設け、接地電極２７を三層構造としてもよい。

（ｅ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。

１…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
４…軸孔
５…中心電極
２７…接地電極
２７Ａ…外層
２７Ｂ…内層
３３…火花放電間隙（間隙）
３５…溶融部
３５Ｃ…高銅含有部
ＢＤ…境界部分
ＣＬ１…軸線
ＣＬ２…（チップの）中心軸
ＰＡ１…（高銅含有部の）投影領域
ＰＡ２…（境界部分の）投影領域
ＶＳ…平面

Claims (5)

1. 軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
   前記軸孔に挿設された中心電極と、
   前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
   前記主体金具の先端部に固定された接地電極と、
   前記接地電極の先端部に接合され、前記中心電極の先端部との間に間隙を形成する柱体のチップとを備えるスパークプラグであって、
   前記接地電極は、
   外層と、
   当該外層の内部に設けられ、銅を主成分とする金属からなる内層とを有し、
   前記チップは、自身を構成する金属と前記外層を構成する金属とを含む溶融部により前記接地電極に接合されており、
   前記溶融部は、前記内層に接触するとともに、銅成分を含むことを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記チップの中心軸と直交する平面に、前記中心軸に沿って前記溶融部及び前記チップの境界部分と、前記溶融部とを投影したとき、前記溶融部のうち銅を２０質量％以上含有する高銅含有部の投影領域は、前記境界部分の投影領域から外れた位置に存在することを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記チップの中心軸と直交する平面に、前記中心軸に沿って前記溶融部及び前記チップの境界部分と、前記溶融部とを投影したとき、前記溶融部のうち銅を２０質量％以上含有する高銅含有部の投影領域は、前記境界部分の投影領域に重なることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
4. 前記軸線を含み、前記接地電極の長手方向に平行な断面において、
   前記溶融部の重心部分における、銅の含有量が５質量％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
5. 前記チップの前記間隙を形成する面に、前記溶融部が露出していないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。

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