JP5564593B2 - スパークプラグ、スパークプラグの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。

内燃機関に用いられるスパークプラグは、主体金具と接地電極とを備える。接地電極は、その基端部が主体金具に溶接される。溶接の方法としては、抵抗溶接が一般的である。

特開２００２−２２２６８６号公報 特開２００５−５０７４６号公報 特開２００８−５５０５８５号公報

しかしながら、近年、内燃機関におけるスパークプラグの使用環境への要求が厳しくなり、従前以上に、高温条件、高負荷条件に耐えうるスパークプラグが求められる。このため、接地電極と主体金具との接合に係る耐久性を向上することが求められる。

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なされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］軸線方向に延びる棒状の中心電極と、前記軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁体と、前記絶縁体の一部分を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、基端部が前記主体金具に溶接された接地電極とを備え、前記主体金具と前記接地電極とは、該接地電極および前記主体金具の両方が前記溶接によって溶け合って形成された溶融部を介して接合されたスパークプラグにおいて、前記接地電極の前記基端部の端面はすべて溶融しており、前記軸線方向における前記溶融部の厚みのうちの、該厚みが最も小さい部位の厚みをＡとし、前記接地電極の中心線および前記軸線を含み、前記軸線と平行な断面において、前記溶融部と、前記接地電極との境界である接地電極側溶融境界の長さをＢとし、前記接地電極の厚みをＣとしたときに、
Ａ≧０．２ｍｍ、かつ、Ｂ＞Ｃ
の条件を満たすことを特徴とするスパークプラグ。

かかる構成のスパークプラグによれば、溶融部の厚みが所定以上に確保され、かつ、接地電極と溶融部との境界の長さが、接地電極の厚みよりも大きいことにより、接地電極と主体金具との溶接強度を向上できる。その結果、接地電極と主体金具との接合に係る耐久性が向上する。

［適用例２］適用例１記載のスパークプラグにおいて、前記断面において、前記接地電極側溶融境界の形状は、曲線、複数の直線、または、曲線と直線との組み合わせのうちのいずれかからなることを特徴とするスパークプラグ。

かかる構成のスパークプラグによれば、スパークプラグの使用時に発生する振動によって接地電極側溶融境界に作用する応力の方向を分散することができる。したがって、スパークプラグの使用時における、接地電極と主体金具との接合に係る耐久性が向上する。

［適用例３］適用例１または適用例２記載のスパークプラグにおいて、前記断面において、前記溶融部と、前記主体金具との境界である主体金具側溶融境界における、前記中心電極と反対の側の端点である第１端点と、前記接地電極側溶融境界における、前記中心電極と反対の側の端点である第２端点との間の前記軸線方向における長さをＤとし、前記主体金具側溶融境界における、前記中心電極の側の端点である第３端点と、前記接地電極側溶融境界における、前記中心電極の側の端点である第４端点との間の前記軸線方向における長さをＥとしたときに、Ｄ＞Ｅの条件を満たすことを特徴とするスパークプラグ。

スパークプラグは、その使用時において、接地電極のうちの中心電極と反対の側が、相対的に高温条件にさらされる。適用例３のスパークプラグによれば、溶融部が、高温条件にさらされる側で相対的に大きく形成される。したがって、スパークプラグの使用時における、接地電極と主体金具との接合に係る耐久性が向上する。

［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか記載のスパークプラグにおいて、前記断面において、前記溶融部と、前記主体金具との境界である主体金具側溶融境界の形状は、曲線、複数の直線、または、曲線と直線との組み合わせのうちのいずれかからなることを特徴とするスパークプラグ。

適用例４のスパークプラグによれば、溶融部と、主体金具との境界である主体金具側溶融境界の形状は、曲線、複数の直線、または、曲線と直線との組み合わせのうちのいずれかからなるように構成されていてもよい。こうすることにより、主体金具と溶融部とが平面状に形成されている場合に比して、溶融部と主体金具との境界面の面積、すなわち、溶融部と主体金具との接触面積を広くできる。従って、主体金具と溶融部との間の熱伝導性能を向上することができ、溶融部の温度上昇を抑制できる。よって、溶融部の酸化進行を抑制でき、接地電極と主体金具との接合強度を向上できる。

［適用例５］
適用例４記載のスパークプラグにおいて、前記断面における前記接地電極側溶融境界の形状は、前記主体金具側に凸な形状であることを特徴とするスパークプラグ。

適用例５のスパークプラグによれば、熱伝導率の高い接地電極の母材の体積を大きくすることができることから、接地電極の先端部の温度を低減することができ、接地電極の先端部に酸化膜が形成されることを抑制することができる。

［適用例６］
適用例５記載のスパークプラグにおいて、
前記接地電極の先端部には、貴金属チップが接合されていることを特徴とするスパークプラグ。

適用例６のスパークプラグによれば、熱伝導率の高い接地電極の母材の体積を大きくすることができることから、接地電極の先端部の温度を低減することができ、貴金属チップの接合耐久性の低下を抑制することができる。

［適用例７］
適用例４記載のスパークプラグにおいて、前記断面における前記主体金具側溶融境界の形状は、前記主体金具側に凸な凸部、もしくは、前記接地電極側に凹な凹部との少なくとも一方を、少なくとも２つ以上有することを特徴とするスパークプラグ。

適用例７のスパークプラグによれば、主体金具側溶融境界の形状は、主体金具側に凸な凸部、もしくは、接地電極側に凹な凹部との少なくとも一方を、少なくとも２つ以上有するように構成されていてもよい。こうすることにより、主体金具と溶融部との接触面積を更に増加させることができる。従って、溶融部の温度上昇を更に抑制でき、主体金具と接地電極との接合強度を更に向上できる。

［適用例８］適用例１ないし適用例７のいずれか記載のスパークプラグにおいて、前記接地電極は、貴金属、または、貴金属を含む合金によって形成されることを特徴とするスパークプラグ。

適用例８に記載のスパークプラグは、貴金属、または、貴金属を含む合金によって形成される接地電極を採用することも可能である。このため、スパークプラグのタイプの選択の自由度を広げることができる。

［適用例９］適用例１ないし適用例８のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、前記溶接が行われる前の主体金具である主体金具ワークと、前記溶接が行われる前の接地電極である接地電極ワークとを用意する工程と、前記主体金具ワークと前記接地電極ワークとを溶接する工程とを備え、前記接地電極ワークの材質は、前記主体金具ワークの材質よりも融点が高く、前記断面において、前記接地電極ワークの厚みをＦとし、前記主体金具ワークのうちの、前記接地電極ワークと溶接される側の端面の厚みをＧとしたとき、Ｆ＞Ｇの条件を満たすことを特徴とするスパークプラグの製造方法。

かかる製造方法によって製造されたスパークプラグでは、相対的に融点が高い接地電極ワークの材質が、相対的に融点が低い主体金具ワークの材質よりも多い割合で溶融部が構成される。したがって、スパークプラグの使用時、すなわち、高温時における、接地電極と主体金具との接合に係る耐久性が向上する。

スパークプラグ１００の概略構成を示す部分断面図である。 接地電極３０と主体金具５０との溶接箇所の拡大図である。 比較例としてのスパークプラグ１００ａにおける接地電極３０ａと主体金具５０ａとの溶接箇所の拡大図である。 スパークプラグ１００の製造手順を示す工程図である。 接地電極ワークＷ３０と主体金具ワークＷ５０との大きさの関係を示す説明図である。 第１の溶接強度評価試験の結果を示す図表である。 第２の溶接強度評価試験の結果を示す図表である。 第３の溶接強度評価試験の結果を示す図表である。 第４の溶接強度評価試験の結果を示す図表である。 第２実施例における接地電極３０と主体金具５０との溶接箇所の拡大図である。 溶融部１７０の溶接強度評価試験の結果を示す図表である。 第３実施例における接地電極３０と主体金具５０との溶接箇所の拡大図である。 溶融部１７５の溶接強度評価試験の結果を示す図表である。 溶融部の形状の変形例を示す説明図である。 接地電極５３０の先端部における酸化膜形成評価試験の概要を示す説明図である。 接地電極５３０の先端部における酸化膜形成評価試験の結果を示す説明図である。 図１４（Ｄ）に示したスパークプラグ５００において、接地電極５３０の先端部に貴金属チップ６０が接合されている変形例を示す説明図である。 貴金属チップ６０の接合耐久性評価試験の概要を示す説明図である。 貴金属チップ６０の接合耐久性評価試験の結果を示す説明図である。

Ａ．実施例：
Ａ１．スパークプラグ１００の概略構成：
図１は、本発明のスパークプラグの実施例としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。図１において、一点鎖線で示す軸線ＯＬの右側は、外観正面図を示し、軸線ＯＬの左側は、スパークプラグ１００の中心軸を通る断面でスパークプラグ１００を切断した断面図を示している。以下では、図１におけるスパークプラグ１００の軸線ＯＬ方向の下側をスパークプラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子電極４０と、主体金具５０とを備える。

絶縁碍子１０は、中心電極２０および端子電極４０を収容する軸孔１２が中心に形成された筒状の絶縁体である。軸孔１２は、軸線ＯＬ方向に延びて形成される。絶縁碍子１０は、アルミナを始めとするセラミックス材料を焼成して形成される。絶縁碍子１０の軸線ＯＬ方向の中央には、絶縁碍子１０のうちで外径が最も大きい中央胴部１９が形成されている。絶縁碍子１０の中央胴部１９よりも後端側には、端子電極４０と主体金具５０との間を絶縁する後端側胴部１８が形成されている。絶縁碍子１０の中央胴部１９よりも先端側には、後端側胴部１８よりも外径が小さい先端側胴部１７が形成されている。絶縁碍子１０の先端側胴部１７の更に先端側には、先端側胴部１７よりも小さい外径であって、中心電極２０側へ向かうほど外径が小さくなる脚長部１３が形成されている。

絶縁碍子１０の軸孔１２には、中心電極２０が挿入される。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、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる芯材２５を埋設した棒状の部材である。本実施例では、電極母材２１は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金から成る。また、芯材２５は、銅または銅を主成分とする合金から成る。中心電極２０は、軸孔１２内で絶縁碍子１０に保持され、中心電極２０の先端側では、中心電極２０の先端が軸孔１２（絶縁碍子１０）から外部に露出している。かかる中心電極２０は、軸孔１２に挿入された、セラミック抵抗３およびシール体４を介して端子電極４０に電気的に接続される。

接地電極３０は耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、ニッケル合金が用いられる。この接地電極３０の基端部は、主体金具５０の先端面５７に溶接されている。接地電極３０と端子電極４０とは、本実施例では、レーザ溶接によって溶接される。接地電極３０の先端部は、軸線ＯＬ上に向かって屈曲されている。この接地電極３０の先端部と、中心電極２０の先端面との間に、火花放電を生じる火花ギャップＳＧが形成される。

端子電極４０は、軸孔１２の後端側に設けられ、その後端側の一部は、絶縁碍子１０の後端側から露出している。端子電極４０には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加される。

主体金具５０は、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３に亘る部位を周方向に包囲して保持する円筒状の金具である。主体金具５０は低炭素鋼材より形成され、全体にニッケルメッキや亜鉛メッキ等のメッキ処理が施されている。主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ネジ部５２と、加締部５３と、シール部５４とを備える。これらは、後端から先端に向かって、加締部５３、工具係合部５１、シール部５４、取付ネジ部５２の順に形成されている。工具係合部５１は、スパークプラグ１００を、内燃機関のエンジンヘッド１５０に取り付ける工具が嵌合する。取付ネジ部５２は、エンジンヘッド１５０の取付ネジ孔１５１に螺合するネジ山を有する。

加締部５３は、主体金具５０の後端側の端部に設けられた薄肉の部材であり、主体金具５０が絶縁碍子１０を保持するために設けられる。具体的には、スパークプラグ１００の製造時において、加締部５３を内側に折り曲げて、この加締部５３を先端側に押圧することにより、中心電極２０の先端が主体金具５０の先端側から突出した状態で、絶縁碍子１０が主体金具５０に一体的に保持される。シール部５４は、取付ネジ部５２の根元に鍔状に形成されている。シール部５４とエンジンヘッドとの間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿される。かかるスパークプラグ１００は、取付ネジ孔１５１に主体金具５０を介して取り付けられる。

図２は、接地電極３０と主体金具５０との溶接箇所の拡大図である。図示するように、接地電極３０と主体金具５０とは、溶融部７０を介して接合されている。溶融部７０は、接地電極３０および主体金具５０の両方がレーザ溶接によって溶け合って形成された部位である。図２に示すように、接地電極３０の基端部の端面はすべて溶融している。図２では、接地電極３０および主体金具５０については、外観を示しているが、溶融部７０については、接地電極３０の中心線を含み、かつ、軸線ＯＬと平行な断面（以下、単に断面ともいう）の形状を示している。

かかる溶融部７０の断面において、溶融部７０と主体金具５０との境界における、中心電極２０と反対の側（スパークプラグ１００の外方側）の端点を第１端点ＥＰ１ともいう。同様に、溶融部７０と接地電極３０との境界における、中心電極２０と反対の側の端点を第２端点ＥＰ２ともいう。また、溶融部７０と主体金具５０との境界における、中心電極２０の側（スパークプラグ１００の内方側）の端点を第３端点ＥＰ３ともいう。溶融部７０と接地電極３０との境界における、中心電極２０の側の端点を第４端点ＥＰ４ともいう。

本実施例では、溶融部７０と主体金具５０との境界は、直線形状に形成されている。つまり、溶融部７０と主体金具５０との境界は、第１端点ＥＰ１と第３端点ＥＰ３とを直線的に結んだラインと一致する。また、本実施例では、溶融部７０と接地電極３０との境界は、２つの直線形状に形成されている。つまり、溶融部７０と接地電極３０との境界は、第２端点ＥＰ２と屈曲点ＦＰ１とを直線的に結んだラインと、屈曲点ＦＰ１と第４端点ＥＰ４とを直線的に結んだラインとに一致する。本実施例では、屈曲点ＦＰ１は、第２端点ＥＰ２と第４端点ＥＰ４とを直線的に結んだラインよりも後端側に位置するが、先端側に位置してもよい。

かかる溶融部７０の断面において、軸線ＯＬ方向の厚みのうちの、厚みが最も小さい部位の厚みを厚みＡ（ｍｍ）ともいう。本実施例では、図２に示すとおり、溶融部７０の軸線ＯＬ方向の厚みは、スパークプラグ１００の外方から内方に向かって次第に小さくなる。このため、厚みＡは、第３端点ＥＰ３と第４端点ＥＰ４との軸線ＯＬ方向の距離として規定される。

また、溶融部７０の断面において、溶融部７０と接地電極３０との境界の長さ、つまり、第２端点ＥＰ２と屈曲点ＦＰ１とを直線的に結んだラインの長さと、屈曲点ＦＰ１と第４端点ＥＰ４とを直線的に結んだラインの長さとの合計値を、長さＢ（ｍｍ）ともいう。

接地電極３０の断面において、接地電極３０の厚みを厚みＣ（ｍｍ）ともいう。本実施例においては、厚みＣは、軸線ＯＬに沿った位置に関係なく、同一に形成されている。厚みＣは、接地電極３０の屈曲していない箇所においては、軸線ＯＬに直交する方向の厚みである。厚みＣは、第２端点ＥＰ２から軸線ＯＬ方向に沿って先端側に向かって１ｍｍの位置（以下、特定位置ともいう）で代表的に測定してもよい。この場合、特定位置における接地電極３０の外方の輪郭上の点である特定点における当該輪郭に対する接線と直交する方向の接地電極３０の厚みが厚みＣとなる。

また、溶融部７０の断面において、第１端点ＥＰ１と第２端点ＥＰ２との間の軸線ＯＬ方向の長さを長さＤ（ｍｍ）ともいう。同様に、第３端点ＥＰ３と第４端点ＥＰ４との間の軸線ＯＬ方向の長さを長さＥ（ｍｍ）ともいう。長さＥは、本実施例では、上述した長さＡと一致する。

上述したスパークプラグ１００は、以下に示す式（１）および式（２）の条件を満たす。また、スパークプラグ１００は、以下に示す式（３）の条件を満たす。式（３）の条件は、選択的な条件である。かかる条件を満たすことの意義については後述する。
Ａ≧０．２ｍｍ・・・（１）
Ｂ＞Ｃ・・・（２）
Ｄ＞Ｅ・・・（３）

図３は、比較例としてのスパークプラグ１００ａにおける接地電極３０ａと主体金具５０ａとの溶接箇所の拡大図である。スパークプラグ１００ａでは、接地電極３０ａと主体金具５０ａとは、抵抗溶接によって接合される。抵抗溶接を採用する場合、スパークプラグ１００の溶融部７０に相当する部位は形成されない。つまり、図３に示すように、第１端点ＥＰ１ａと第３端点ＥＰ３ａとを結んだ直線が、接地電極３０ａと主体金具５０ａとの境界として形成される。かかるスパークプラグ１００ａと、本実施例としてのスパークプラグ１００との性能の違いは後述する。

Ａ２．スパークプラグ１００の製造方法：
図４は、スパークプラグ１００の製造手順を示す工程図である。スパークプラグ１００の製造工程は、準備工程（ステップＳ１１０）と、溶接工程（ステップＳ１２０）と、組み付け工程（ステップＳ１３０）とに分類される。準備工程（ステップＳ１１０）においては、まず、スパークプラグ１００の構成部品をそれぞれ作製する。次に、作製された絶縁碍子１０の内部に、中心電極２０、セラミック抵抗３、シール体４および端子電極４０を所定の順序で挿入し、ガラスシールと呼ばれる加熱圧縮工程によってこれらを一体的に形成する。また、接地電極３０のワーク（以下、接地電極ワークＷ３０ともいう）と、主体金具５０のワーク（以下、主体金具ワークＷ５０ともいう）とを用意する。接地電極ワークＷ３０は、溶接前の接地電極３０であり、屈曲されていない棒状の部材である。主体金具ワークＷ５０は、溶接前の主体金具５０である。主体金具ワークＷ５０には、所要の形状になるように所定の加工、例えば、塑性加工、切削が施され、工具係合部５１、シール部５４等が形成される。

図５は、接地電極ワークＷ３０と主体金具ワークＷ５０との大きさの関係を示す。図５では、図２に対応する断面を示している。図示するように、接地電極ワークＷ３０の厚みを厚みＦ（ｍｍ）ともいう。また、主体金具ワークＷ５０のうちの、接地電極ワークＷ３０と溶接される側の端面、すなわち、先端面Ｗ５７の厚みを厚みＧ（ｍｍ）ともいう。厚みＦおよび厚みＧは、軸線ＯＬに直交する方向の厚みである。厚みＦと厚みＧとは、以下に示す式（４）の条件を満たす。また、接地電極ワークＷ３０の材質には、主体金具ワークＷ５０の材質よりも融点が高い材質が採用される。式（４）の条件と、接地電極ワークＷ３０および主体金具ワークＷ５０の材質条件とは、選択的な条件である。これらの条件を満たすことの意義については後述する。
Ｆ＞Ｇ・・・（４）

溶接工程（ステップＳ１２０）では、絶縁碍子１０を組み付ける前の主体金具ワークＷ５０の先端面Ｗ５７に、接地電極ワークＷ３０をレーザ溶接により接合する。具体的には、接地電極ワークＷ３０と主体金具ワークＷ５０とを接合されるべき位置関係に配置した上で、接地電極ワークＷ３０の外方、すなわち、第１端点ＥＰ１，第２端点ＥＰ２側からレーザを照射する。レーザは、図２に示した形状の溶融部７０が形成されるように、照射速度を変えつつ、照射してもよい。同様に、レーザは、斜めから、すなわち、軸線ＯＬに対して９０°よりも小さい交差角度で照射してもよい。また、レーザは、照射位置を変えつつ、照射してもよい。

組み付け工程（ステップＳ１３０）では、まず、溶接した接地電極３０の先端側を、接地電極３０が所要の長さとなるように切断する。次に、取付ネジ部５２にネジ山を形成し、主体金具５０にメッキ処理を施す。次に、主体金具５０の内側に、ガラスシールによって中心電極２０と一体となった絶縁碍子１０を差し込む。次に、主体金具５０の加締部５３を内側に折り曲げるようにして加締める。これによって、中心電極２０の先端が主体金具５０の先端側から突出した状態で、絶縁碍子１０が主体金具５０に一体的に保持される。次に、棒状の接地電極３０を中心電極２０の側に曲げる曲げ加工を行う。次に、先端側から主体金具５０にガスケット５を挿入し、ガスケット５の内径側を軸線ＯＬ方向に押しつぶして、主体金具５０にガスケット５を装着する。こうして、スパークプラグ１００は完成する。

図６は、第１の溶接強度評価試験の結果を示す。第１の溶接強度評価試験では、接地電極と主体金具とを溶接する方法と、溶融部の厚みＡと、溶融部の長さＢと、接地電極の厚みＣとを変えたスパークプラグのサンプル１〜８を用意し、それぞれについて、接地電極と主体金具との溶接強度を評価した。溶融部７０の厚みＡおよび長さＢは、接地電極の中心軸を含む面で接地電極と主体金具との溶接部分の断面を出し、その表面に対してエッチング処理を行なった後、顕微鏡にて５０倍で撮像し、測定した。溶接強度の評価手法は、以下の通りである。
（１）スパークプラグのサンプルを用意する。
（２）接地電極を内側（中心電極側）に９０°折り曲げた後、元に戻す折り曲げ操作を複数回繰り返す。
（３）繰り返し数が２回以下の折り曲げ操作によって、接地電極と主体金具との接合部に破断が生じた場合は、「△」（普通）と評価する。繰り返し数が３または４回の折り曲げ操作によって、破断が生じた場合は、「○」（良好）と評価する。繰り返し数が４回の折り曲げ操作によって、破断が生じなかった場合には、「◎」（優れている）と評価する。

抵抗溶接によって接地電極と主体金具とが溶接されたサンプル１，２は、図３に示した、比較例としてのスパークプラグ１００ａの構成を有する。レーザ溶接によって接地電極と主体金具とが溶接されたサンプル３〜８（以下、レーザ溶接サンプルともいう）は、後述する図１４（Ａ）に示す、変形例としてのスパークプラグ２００の構成を有する。つまり、レーザ溶接サンプルは、図２に示した実施例としてのスパークプラグ１００において、屈曲点ＦＰ１を有さないスパークプラグ、換言すれば、第２端点ＥＰ２と第４端点ＥＰ４とを直線的に結ぶライン上に、接地電極３０と溶融部７０との境界が位置するスパークプラグである。

図６に示すように、抵抗溶接を採用した場合、いずれも評価は、「△」であった。レーザ溶接を採用した場合には、厚みＡおよび長さＢの値によって、評価が分かれた。具体的には、上述した式（１）、すなわち、Ａ≧０．２ｍｍの条件と、上述した式（２）、すなわち、Ｂ＞Ｃの条件とを同時に満たす場合に、「○」の評価が得られた。具体的には、厚みＡが０．２ｍｍであり、長さＢが厚みＣの１．１倍であるサンプル６、厚みＡが０．２ｍｍであり、長さＢが厚みＣの１．３倍であるサンプル７、および、厚みＡが０．２ｍｍであり、長さＢが厚みＣの１．７倍であるサンプル８では、「○」の評価が得られた。

以上のように、本実施例のスパークプラグ１００は、溶融部７０の厚みＡが所定以上確保され、かつ、溶融部７０の長さＢが抵抗溶接よりも大きくなる、つまり、接地電極３０の厚みＣよりも大きくなる場合に、接合強度が向上する。溶融部７０の長さＢが抵抗溶接よりも大きくなる場合とは、溶融部７０と接地電極３０との境界線が、軸線ＯＬに直交する直線形状以外の形状を有する場合である。かかる場合には、溶融部７０の長さＢが長くなった分だけ、接地電極３０と主体金具５０との接合強度を高めることができる。

図７は、第２の溶接強度評価試験の結果を示す。第２の溶接強度評価試験では、溶融部７０の長さＢと、屈曲点ＦＰ１の有無とを変えたスパークプラグ１００（または２００）のサンプルを用意し、それぞれについて、接地電極３０と主体金具５０との溶接強度を評価した。サンプルの溶接方法は、レーザ溶接である。溶融部７０の厚みＡは、０．２ｍｍである。接地電極３０の厚みＣは、１．５ｍｍである。図７に示すサンプル６，８は、図６に示すサンプル６，８と同一であり、屈曲点ＦＰ１を有していない。一方、図７に示すサンプル９，１０は、屈曲点ＦＰ１を有しており、図２に示した実施例としてのスパークプラグ１００の構成を有する。評価手法は、第１の溶接強度評価試験と同じである。

図７に示すように、屈曲点ＦＰ１を有するサンプル９，１０では、「◎」の評価が得られた。つまり、接地電極３０と溶融部７０との境界の形状が、屈曲点ＦＰ１を有することにより、接地電極３０と主体金具５０との溶接強度を向上できることが確認された。このことは、スパークプラグ１００の使用時における、接地電極３０と主体金具５０との接合に係る耐久性を向上できることを意味する。接地電極３０と溶融部７０との境界に屈曲点ＦＰ１が形成されているために、スパークプラグ１００の使用時に生じる振動に伴い溶融部７０と接地電極３０との境界に作用する応力の方向を分散することができるからである。かかる効果を奏する、接地電極３０と溶融部７０との境界の形状は、２つの直線（第２端点ＥＰ２と屈曲点ＦＰ１とを結ぶ直線、および、屈曲点ＦＰ１と第４端点ＥＰ４とを結ぶ直線）からなる形状に限定されない。例えば、接地電極３０と溶融部７０との境界の形状は、曲線であってもよいし、複数の直線からなる形状であってもよい。あるいは、１以上の曲線と、１以上の直線との組み合わせからなる形状であってもよい。これらの場合、曲線は、屈曲点を有さなくてもよいし、屈曲点を有していてもよい。

図８は、第３の溶接強度評価試験の結果を示す。第３の溶接強度評価試験では、溶融部７０の長さＢと、長さＤ，Ｅの大小関係とを変えたスパークプラグ１００のサンプルを用意し、それぞれについて、接地電極３０と主体金具５０との溶接強度を評価した。サンプルの溶接方法は、レーザ溶接である。溶融部７０の厚みＡは、０．２ｍｍである。接地電極３０の厚みＣは、１．５ｍｍである。図８に示すサンプル９，１０は、図７に示すサンプル９，１０と同一であり、図２に示した実施例としてのスパークプラグ１００の構成を有する。一方、図８に示すサンプル１１，１２は、上述した式（３）の条件を満たさない。つまり、サンプル１１，１２は、後述する図１４（Ｆ）に示す、変形例としてのスパークプラグ７００の構成を有する。第３の溶接強度評価試験では、第１の溶接強度評価試験よりも厳しい試験条件を設定した。具体的には、スパークプラグ１００の内燃機関での使用時の条件を考慮し、接地電極３０を加熱した後に、上述した第１の溶接強度評価試験と同一の評価方法で、溶接強度を評価した。接地電極３０の加熱は、バーナを使用して、接地電極３０の外方側（中心電極２０と反対の側）を約３００℃まで加熱した。外方側を加熱するのは、スパークプラグ１００の使用時において、外方側が内方側（中心電極２０の側）よりも高温にさらされるからである。

図８に示すように、上記の式（３）の条件を満たすサンプル９，１０では、「◎」の評価が得られた。一方、式（３）の条件を満たさないサンプル１１，１２では、「○」の評価が得られた。つまり、式（３）の条件を満たすことによって、スパークプラグ１００の使用条件に即した条件下において、接地電極３０と主体金具５０との接合に係る耐久性が向上することが確認された。かかる効果は、スパークプラグ１００の使用時に接地電極３０の内方側よりも高温条件にさらされる接地電極３０の外方側において、溶融部７０の軸線ＯＬ方向の長さが大きいことに起因して得られる。

図９は、第４の溶接強度評価試験の結果を示す。第４の溶接強度評価試験では、接地電極ワークＷ３０の厚みＦと主体金具ワークＷ５０の厚みＧとの大小関係を変えて製造したスパークプラグ１００のサンプルを用意し、それぞれについて、接地電極３０と主体金具５０との溶接強度を評価した。サンプルの溶接方法は、レーザ溶接である。溶融部７０の厚みＡは、０．２ｍｍである。溶融部７０の長さＢは、２．５ｍｍである。接地電極３０の厚みＣは、１．５ｍｍである。接地電極ワークＷ３０の材質は、ニッケル合金であり、主体金具ワークＷ５０の材質は、低炭素鋼である。つまり、接地電極ワークＷ３０の材質は、主体金具ワークＷ５０の材質よりも融点が高い。第４の溶接強度評価試験では、第３の溶接強度評価試験よりも厳しい試験条件を設定した。具体的には、接地電極３０の加熱温度を約５００℃まで高めた上で、上述した第１の溶接強度評価試験と同一の評価方法で、溶接強度を評価した。

図９に示すように、上記の式（４）を満たすサンプル１３では、「○」の評価が得られた。一方、式（４）の条件を満たさないサンプル１４では、「△」の評価が得られた。つまり、式（４）の条件を満たすことによって、スパークプラグ１００の使用条件に即した条件下において、接地電極３０と主体金具５０との接合に係る耐久性が向上することが確認された。かかる効果は、相対的に融点が高い接地電極ワークＷ３０の材質が、相対的に融点が低い主体金具ワークＷ５０の材質よりも多い割合で溶融部７０が構成されることに起因して得られる。

Ｂ．第２実施例：
第１実施例では、溶融部７０の接地電極側の境界面の形状について説明しているが、第２実施例では、溶融部の主体金具側の境界面の形状について説明する。

Ｂ１．溶融部の詳細構成：
図１０は、第２実施例における接地電極３０と主体金具５０との溶接箇所の拡大図である。図１０（ａ）は、接地電極３０側に凹状に形成されている境界面について示しており、図１０（ｂ）は、主体金具５０側に凸状に形成されている境界面について示している。まず、図１０（ａ）を参照して、溶融部１７０の主体金具側溶融境界１７２について説明する。第１実施例と同様に、接地電極３０と主体金具５０とは、溶融部１７０を介して接合されている。溶融部１７０は、接地電極３０および主体金具５０の両方がレーザ溶接によって溶け合って形成された部位である。図１０は、接地電極３０の中心線および軸線ＯＬを含み、かつ、軸線ＯＬと平行な断面を示している。なお、第２実施例の溶融部１７０において、第１実施例と同一の点については、同一の符号を付して説明する。具体的には、第１端点ＥＰ１、第２端点ＥＰ２、第３端点ＥＰ３、第４端点ＥＰ４および屈曲点ＦＰ１である。

第２実施例では、主体金具側溶融境界１７２は、２つの直線形状からなるように形成されている。つまり、主体金具側溶融境界１７２は、第１端点ＥＰ１と屈曲点ＦＰ２とを直線的に結んだラインＬ１と、屈曲点ＦＰ２と第３端点ＥＰ３とを直線的に結んだラインＬ２とに一致する。換言すれば、溶融部１７０は、接地電極３０側に凹状に形成され、ラインＬ１とラインＬ２とからなる凹部１７０ａを有する。ラインＬ３は、第１端点ＥＰ１と第３端点ＥＰ３との間の距離が最短となる直線である。

主体金具側溶融境界１７２の屈曲点とは、主体金具側溶融境界１７２の軌跡の移動方向が変化する点である。具体的には、主体金具側溶融境界１７２の軌跡が、主体金具側溶融境界１７２の一端を始点として、ラインＬ３から離れる方向に移動する軌跡を表す第１の直線と、ラインＬ３に近づく方向に移動する軌跡を表す第２の直線を有し、第１の直線と第２の直線の交点からラインＬ３に対する垂線の長さが所定以上（第２実施例では０．０１ｍｍ以上）である交点が屈曲点である。すなわち、第２実施例では、屈曲点ＦＰ２は、主体金具側溶融境界１７２の軌跡が、主体金具側溶融境界１７２の第１端点ＥＰ１を始点として、ラインＬ３から離れる方向（矢印Ｘ１）に伸びるラインＬ１、および、第１端点ＥＰ１とは異なるラインＬ１の端点からラインＬ３に近づく方向（矢印Ｘ２）に移動するラインＬ２を有し、ラインＬ１とラインＬ２との交点からラインＬ３に対する垂線Ｐの長さＤｄが所定以上であるとき、当該交点が屈曲点ＦＰ２となる。

次に、図１０（ｂ）を参照して、溶融部の境界が主体金具５０側に凸状に形成されている態様について説明する。主体金具側溶融境界１７２は、２つの直線形状からなるように形成されている。つまり、主体金具側溶融境界１７２は、第１端点ＥＰ１と屈曲点ＦＰ２とを直線的に結んだラインＬ１と、屈曲点ＦＰ２と第３端点ＥＰ３とを直線的に結んだラインＬ２とに一致する。換言すれば、溶融部１７０は、主体金具５０側に凸状に形成され、ラインＬ１とラインＬ２とからなる凸部１７０ｂを有する。

屈曲点ＦＰ２は、主体金具側溶融境界１７２の軌跡が、主体金具側溶融境界１７２の第１端点ＥＰ１を始点として、ラインＬ３から離れる方向（矢印Ｘ１）に伸びるラインＬ１、および、第１端点ＥＰ１とは異なるラインＬ１の端点からラインＬ３に近づく方向（矢印Ｘ２）に移動するラインＬ２を有し、ラインＬ１とラインＬ２との交点からラインＬ３に対する垂線Ｐの長さＤｄが所定以上であるとき、当該交点が屈曲点ＦＰ２となる。

本明細書において、溶融部の境界が接地電極３０側に凹状に形成されている、とは、屈曲点が、屈曲点を挟む２直線の、屈曲点とは異なる端点を結ぶ直線よりも、接地電極３０側に位置していることを意味しており、溶融部の境界が主体金具５０側に凸状に形成されている、とは、屈曲点が、屈曲点を挟む２直線の、屈曲点とは異なる端点を結ぶ直線よりも、主体金具５０側に位置していることを意味する。例えば、図１０（ａ）では、屈曲点ＦＰ２を挟む２直線（ラインＬ１およびＬ２）の、屈曲点ＦＰ２とは異なる端点（第１端点ＥＰ１、第３端点ＥＰ３）を結ぶ直線Ｌ３よりも、接地電極３０側に位置しているので、図１０（ａ）に示す溶融部１７０の境界は接地電極３０側に凹状に形成されている。図１０（ｂ）では、屈曲点ＦＰ２を挟む２直線（ラインＬ１およびＬ２）の、屈曲点ＦＰ２とは異なる端点（第１端点ＥＰ１、第３端点ＥＰ３）を結ぶ直線Ｌ３よりも、主体金具５０側に位置しているので、図１０（ｂ）に示す溶融部１７０の境界は主体金具５０側に凸状に形成されている。

Ｂ２．評価結果：
図１１は、溶融部１７０の溶接強度評価試験の結果を示す。溶接強度評価試験では、溶融部１７０の主体金具側溶融境界１７２の長さＨと、屈曲点ＦＰ２の有無とを変えたスパークプラグ１００ａのサンプルを用意し、それぞれについて、接地電極３０と主体金具５０との溶接強度を評価した。サンプルの溶接方法は、レーザ溶接である。溶融部１７０の厚みＡは、０．２ｍｍである。接地電極３０の厚みＣは、１．５ｍｍである。サンプル１５，１７は、屈曲点ＦＰ２を有していない。サンプル１６，１８は、屈曲点ＦＰ２を有しており、図１０（ａ）に示した実施例としてのスパークプラグ１００ａの構成を有する。溶接強度の評価手法は、以下の通りである。
（１）スパークプラグのサンプルを用意する。
（２）主体金具の電面（先端面）が３００℃となるように接地電極３０の先端部（発火部）を１分間加熱し、その後１分間冷却する加熱冷却サイクルを５００サイクル繰り返す
（３）接地電極を内側（中心電極側）に９０°折り曲げた後、元に戻す折り曲げ操作を複数回繰り返す。
（４）繰り返し数が２回以下の折り曲げ操作によって、接地電極と主体金具との接合部に破断が生じた場合は、「△」（普通）と評価する。繰り返し数が３または４回の折り曲げ操作によって、破断が生じた場合は、「○」（良好）と評価する。繰り返し数が４回の折り曲げ操作によって、破断が生じなかった場合には、「◎」（優れている）と評価する。

図１１に示すように、屈曲点ＦＰ２を有するサンプル１６，１８では、「◎」の評価が得られた。つまり、主体金具５０と溶融部１７０との境界の形状が、屈曲点ＦＰ２を有することにより、接地電極３０と主体金具５０との溶接強度を向上できることが確認された。主体金具５０と溶融部１７０との境界に屈曲点ＦＰ２が形成されているために、スパークプラグ１００の使用時に生じる振動に伴い溶融部１７０と主体金具５０との境界に作用する応力の方向を分散することができるからである。

以上説明した第２実施例のスパークプラグによれば、溶融部１７０と、主体金具５０との境界である主体金具側溶融境界１７２の形状は、複数の直線からなるように構成されている。こうすることにより、主体金具５０と溶融部１７０とが平面状に形成されている場合に比して、主体金具側溶融境界１７２の面積、すなわち、溶融部１７０と主体金具５０との接触面積を広くできる。従って、主体金具５０と溶融部１７０との間の熱伝導性能を向上することができ、溶融部１７０の温度上昇を抑制できる。よって、溶融部１７０の酸化進行を抑制でき、接地電極３０と主体金具５０との接合強度を向上できる。

Ｃ．第３実施例：
Ｃ１．溶融部の詳細構成：
第２実施例において説明した、溶融部１７０と主体金具５０との境界に作用する応力の方向を分散することができる、という効果を奏する主体金具側溶融境界１７２の形状は、２つの直線（ラインＬ１、ラインＬ２）からなる形状に限定されない。例えば、主体金具５０と溶融部１７０との境界の形状は、曲線であってもよいし、複数の直線からなる形状であってもよい。あるいは、１以上の曲線と、１以上の直線との組み合わせからなる形状であってもよい。これらの場合、曲線は、屈曲点を有さなくてもよいし、屈曲点を有していてもよい。第３実施例では、接地電極と主体金具との溶融部の主体金具側溶融境界が、複数の屈曲点を有する態様について説明する。

図１２は、第３実施例における接地電極３０と主体金具５０との溶接箇所の拡大図である。第１，第２実施例と同様に、接地電極３０と主体金具５０とは、溶融部１７５を介して接合されている。溶融部１７５は、接地電極３０および主体金具５０の両方がレーザ溶接によって溶け合って形成された部位である。図１２は、接地電極３０の中心線および軸線ＯＬを含み、かつ、軸線ＯＬと平行な断面を示している。なお、第３実施例の溶融部１７５において、第２実施例と同一の点については、同一の符号を付して説明する。ただし、屈曲点ＦＰ２の位置は第２実施例の屈曲点ＦＰ２の位置と異なる。

第３実施例では、溶融部１７５と主体金具５０との境界である主体金具側溶融境界１７７は、３つの直線形状からなるように形成されている。つまり、主体金具側溶融境界１７７は、第１端点ＥＰ１と屈曲点ＦＰ２とを直線的に結んだラインＬ１０と、屈曲点ＦＰ２と屈曲点ＦＰ３とを直線的に結んだラインＬ１１と、屈曲点ＦＰ３と第３端点ＥＰ３とを直線的に結んだラインＬ１２とに一致する。換言すれば、溶融部１７５は、接地電極３０側に凹状に形成され、ラインＬ１０とラインＬ１１とからなる凹部１７５ａと、主体金具５０側に凸状に形成され、ラインＬ１１とラインＬ１２とからなる凸部１７５ｂを有する。溶融部１７５と接地電極３０との境界は、第１実施例と同一である。

第３実施例において示されるように、主体金具側溶融境界１７７に屈曲点が複数ある場合における屈曲点とは、次の通り規定される。すなわち、主体金具側溶融境界１７７の屈曲点とは、主体金具側溶融境界１７７の軌跡の移動方向が変化する点であり、具体的には、境界１７７の軌跡が、主体金具側溶融境界１７７の一端を始点として、ラインＬ３から離れる方向に移動する軌跡を表す第１の直線（ラインＬ１０）と、ラインＬ３に近づく方向に移動する軌跡を表す第２の直線（ラインＬ１１）を有し、第１の直線と第２の直線の交点からラインＬ３に対する垂線Ｐ２の長さが所定以上（第３実施例では０．０１ｍｍ以上）である交点が第１屈曲点ＦＰ２である。続いて、第２屈曲点ＦＰ３は、隣接点（図１２では第１屈曲点ＦＰ１）を通り、隣接点（屈曲点、および、屈曲点でないが軌跡の移動方向が変化する点を含む）を始点として、ラインＬ３に平行な直線であるラインＬ４から離れる方向に移動する軌跡を表す第３の直線（ラインＬ１１）と、ラインＬ４に近づく方向に移動する軌跡を表す第４の直線（ラインＬ１２）を有し、第３の直線と第４の直線の交点からラインＬ４に対する垂線Ｐ３の長さが所定以上である交点である。同様に、第Ｎ屈曲点（Ｎ≧３）は、隣接点を通り、隣接点を始点としてラインＬ３に平行な仮想直線から離れる（近づく）方向に移動する軌跡を表す第Ｍの直線（Ｍ≧５）と、仮想直線に近づく（離れる）方向に移動する軌跡を表す第Ｍ＋１の直線を有し、第Ｍの直線と第（Ｍ＋１）の直線の交点であって、当該交点から仮想直線に対する垂線の長さが所定以上である交点である。

Ｃ２．評価結果：
図１３は、溶融部１７５の溶接強度評価試験の結果を示す。溶接強度評価試験では、溶融部１７５の主体金具側溶融境界１７７の長さＨと、屈曲点数とを変えたスパークプラグのサンプルを用意し、それぞれについて、接地電極３０と主体金具５０との溶接強度を評価した。サンプルの溶接方法は、レーザ溶接である。溶融部１７５の厚みＡは、０．２ｍｍである。接地電極３０の厚みＣは、１．５ｍｍである。サンプル１９は、屈曲点を有しておらず、サンプル２０は、屈曲点を１つ有しており、第２実施例において説明した図１０のスパークプラグ１００ａの構成を有する。サンプル２１は、屈曲点を２点有しており、図１２に示した第３実施例としてのスパークプラグ１００ｃの構成を有する。サンプル２２は、屈曲点を３つ有している。溶接強度の評価手法は、第２実施例と同様である。

図１３に示すように、屈曲点を２つ以上有するサンプル２１，２２では、「◎」の評価が得られた。つまり、主体金具５０と溶融部１７５との境界の形状が、屈曲点を複数有することにより、接地電極３０と主体金具５０との溶接強度を向上できることが確認された。スパークプラグ１００の使用時に生じる振動に伴い溶融部１７５と主体金具５０との境界に作用する応力の方向を、更に分散することができるからである。

第３実施例のスパークプラグによれば、主体金具側溶融境界１７７の形状は、主体金具５０側に凸な凸部、もしくは、接地電極側に凹な凹部との少なくとも一方を、２つ以上有するように構成されている。こうすることにより、主体金具５０と溶融部１７５との接触面積を更に増加させることができる。従って、溶融部１７５の温度上昇を更に抑制でき、主体金具５０と接地電極３０との接合強度を更に向上できる。

Ｄ．変形例：
Ｄ１．変形例１：
図１４は、溶融部７０の形状の変形例を示す。溶融部７０の形状は、図２に示した形状に限定されるものではなく、上記の式（１），（２）を満たす任意の形状としてもよい。図１４に示す変形例としてのスパークプラグ２００〜７００の各構成要素には、実施例としてのスパークプラグ１００の対応する構成要素に付した符号を末尾２桁に採用して付している。また、図１４に示す各端点には、スパークプラグ１００の対応する端点に付した符号を末尾１桁に採用して付している。

例えば、図１４（Ａ）に示すように、接地電極２３０と溶融部２７０との境界（以下、単に境界ともいう）は、１つの直線形状からなるものであってもよい。つまり、境界は、屈曲点を有していなくてもよい。また、図１４（Ｂ）に示すように、溶融部３７０の長さＤを、スパークプラグ２００よりも大きく形成し、長さＤが長さＥと比べて相当に大きいものとしてもよい。また、図１４（Ｃ）に示すように、溶融部４７０の長さＥは、長さＤよりも僅かに小さいものであってもよい。

また、図１４（Ｄ）に示すように、境界は、円弧形状からなるものであってもよい。あるいは、図１４（Ｅ）に示すように、屈曲点を有する曲線形状からなるものであってもよい。また、図１４（Ｆ）に示すように、溶融部７７０の長さＤは、長さＥよりも小さくてもよい。なお、図示は省略するが、溶融部と主体金具との境界の形状についても、任意の形状とすることができる。

なお、溶融部の境界が円弧等の曲線形状からなる場合には、溶融部の境界が接地電極３０側に凹状に形成されている、とは、両端点を除く境界上の任意の点が、両端点を結ぶ直線よりも、接地電極３０側に位置していることを意味し、溶融部の境界が主体金具５０側に凸状に形成されている、とは、両端点を除く境界上の任意の点が、両端点を結ぶ直線よりも、主体金具５０側に位置していることを意味する。

図１４（Ｄ）の例では、スパークプラグ５００の断面における溶融部５７０の接地電極側境界の形状は、主体金具５５０側に凸な形状である。溶融部５７０は、接地電極５３０の母材に比して熱伝導率が低いため、溶融部５７０の接地電極側境界の形状を主体金具５５０側に凸な形状とすると、接地電極３０側に凹な形状とする場合と比較して、熱伝導率の高い接地電極５３０の母材の体積を大きくすることができる。そのため、溶融部５７０の接地電極側境界の形状を主体金具５５０側に凸な形状とすると、接地電極５３０の先端部の温度を低減することができ、接地電極５３０の先端部に酸化膜が形成されることを抑制することができるため、好ましい。

図１５は、接地電極５３０の先端部における酸化膜形成評価試験の概要を示す説明図である。また、図１６は、接地電極５３０の先端部における酸化膜形成評価試験の結果を示す説明図である。酸化膜形成評価試験では、ニッケル合金製の接地電極５３０（断面寸法１．５ｍｍ×２．８ｍｍ、長さ１０ｍｍ）を主体金具５５０に接合し、接地電極５３０が接合された主体金具５５０を水冷治具ＪＩに固定したうえで、水冷治具ＪＩで主体金具５５０を常に冷却した状態にする。その状態で、溶融部５７０（接地電極５３０の基端部）の温度が摂氏３００度となるように接地電極５３０の先端部をバーナーＢＵで２分間加熱する工程と、バーナーＢＵを切り１分間徐冷する工程と、のセットを１０００回繰り返した後、接地電極５３０の断面における酸化膜ＯＦの生成状況を観察した。具体的には、試験前の接地電極５３０の厚さＴ０と、試験後の接地電極５３０における未酸化部分の厚さＴ１とから、酸化膜厚さＴｏｆ＝（（Ｔ０−Ｔ１）／２）を算出した。酸化膜厚さＴｏｆが０．１ｍｍ以下であれば良好（〇）であると判定し、０．１ｍｍを超えていれば不良（×）と判定した。

図１６に示すように、溶融部５７０の接地電極側境界の形状が主体金具５５０側に凸な形状である場合には、酸化膜厚さＴｏｆは０．０６ｍｍであり、良好（〇）と判定された。一方、溶融部５７０の接地電極側境界の形状がフラットな形状である場合や、接地電極５３０側に凹な形状である場合には、いずれも酸化膜厚さＴｏｆが０．１ｍｍを超え、不良（×）と判定された。このように、溶融部５７０の接地電極側境界の形状を主体金具５５０側に凸な形状とすると、接地電極５３０の先端部に酸化膜が形成されることを抑制することができる。なお、このことは、溶融部の境界が円弧形状からなる場合に限らず、溶融部の境界が直線や円弧以外の曲線からなる場合にも同様である。

上記各実施例または変形例において、接地電極の先端部における中心電極と対向する位置（放電ギャップを形成する位置）に、貴金属チップが接合されているとしてもよい。図１７は、図１４（Ｄ）に示したスパークプラグ５００において、接地電極５３０の先端部に貴金属チップ６０が接合されている変形例を示す説明図である。貴金属チップ６０は、例えば抵抗溶接によって接地電極５３０に接合されている。貴金属チップ６０の存在により、接地電極５３０の耐火花消耗性や耐酸化消耗性が向上する。

図１７に示すように、溶融部５７０の接地電極側境界の形状が主体金具５５０側に凸な形状であると、上述したように、接地電極５３０の先端部の温度を低減することができるため、貴金属チップ６０の接合耐久性の低下を抑制することができる。

図１８は、貴金属チップ６０の接合耐久性評価試験の概要を示す説明図である。また、図１９は、貴金属チップ６０の接合耐久性評価試験の結果を示す説明図である。貴金属チップ６０の接合耐久性評価試験では、ＩＮＣ６００製の接地電極５３０（断面寸法１．５ｍｍ×２．８ｍｍ、長さ１０ｍｍ、先端から１ｍｍの位置に直径１．０ｍｍの貴金属（白金）チップ６０が抵抗溶接によって接合されている）を主体金具５５０に接合し、接地電極５３０が接合された主体金具５５０を水冷治具ＪＩに固定したうえで、水冷治具ＪＩで主体金具５５０を常に冷却した状態にする。その状態で、溶融部５７０（接地電極５３０の基端部）の温度が摂氏３００度となるように接地電極５３０の先端部をバーナーＢＵで２分間加熱する工程と、バーナーＢＵを切り１分間徐冷する工程と、のセットを１０００回繰り返した後、接地電極５３０の断面における貴金属チップ６０の接合状態を観察した。具体的には、接合箇所におけるクラックの有無を調べた。

図１９に示すように、溶融部５７０の接地電極側境界の形状が主体金具５５０側に凸な形状である場合には、クラック無しと判定された。一方、溶融部５７０の接地電極側境界の形状がフラットな形状である場合や、接地電極５３０側に凹な形状である場合には、クラック有りと判定された。このように、溶融部５７０の接地電極側境界の形状を主体金具５５０側に凸な形状とすれば、貴金属チップ６０の接合耐久性の低下を抑制することができる。なお、このことは、溶融部の境界が円弧形状からなる場合に限らず、溶融部の境界が直線や円弧以外の曲線からなる場合にも同様である。

Ｄ２．変形例２：
接地電極３０の材質は、特に限定されるものではなく、貴金属、または、貴金属を含む合金を採用することも可能である。かかる貴金属としては、白金（Ｐｔ），イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）を使用することができる。こうすれば、接地電極３０の耐久性が向上する。レーザ溶接を採用することにより、貴金属、または、貴金属合金からなる接地電極３０を好適に溶接することができる。また、接地電極３０の形状も特に限定されるものではない。例えば、棒状の電極部材が、軸線ＯＬと９０°未満で交わる角度に傾斜した状態で主体金具に溶接された、いわゆる斜方電極タイプの接地電極を採用してもよい。かかるタイプの接地電極に対しても、レーザ溶接を採用することにより、好適に溶接することができる。

Ｄ３．変形例３：
接地電極３０と主体金具５０との溶接方法は、レーザ溶接に限定されるものではなく、上述した溶融部７０の形状を形成可能な任意の溶接方法を採用することができる。例えば、電子ビーム溶接を採用してもよい。

Ｄ４．変形例４：
接地電極３０は、単層構造に限らず、２層以上の複層構造であってもよい。例えば、接地電極３０は、表層と、その内部に形成される芯材との２層で構成されてもよい。芯材には、表層よりも熱伝導率が大きい材料を使用してもよい。例えば、表層にＮｉ基耐熱合金を採用し、芯材に純銅や銅合金を採用してもよい。あるいは、芯材を２層で構成し、接地電極３０を３層で構成してもよい。かかる場合、相対的に外側に形成される第２の芯材には、相対的に内側に形成される第１の芯材よりも熱伝導率が大きく、硬度が小さい材質を使用してもよい。例えば、第１の芯材にはＮｉを採用し、第２の芯材には銅を採用してもよい。

これらのように、接地電極３０を複層構造とする場合には、接地電極ワークＷ３０を構成する各層の材質のいずれもが、主体金具ワークＷ５０の材質と比べて、融点が高くなるように材料を選定してもよい。こうすれば、上記の式（４）を満たすことによって、図９に示した効果と同様の効果を奏する。

Ｄ５．変形例５：
第２実施例および第３実施例では、主体金具側溶融境界１７２は、複数の直線から構成され、各直線同士の交点が全て屈曲点となっているが、主体金具側溶融境界１７２は、屈曲点とならない点や、ラインＬ３の一部を含んでもよい。また、主体金具側溶融境界１７２は、直線のみならず、曲線のみからなる、直線と曲線との組合せからなるなど、種々の態様で実現されてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができる。例えば、上述した各適用例の構成要素や、実施形態中の要素は、本願の課題の少なくとも一部を解決可能な態様、または、上述した各効果の少なくとも一部を奏する態様において、適宜、組み合わせ、省略、上位概念化を行うことが可能である。

３…セラミック抵抗
４…シール体
５…ガスケット
１０…絶縁碍子
１２…軸孔
１３…脚長部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…中央胴部
２０…中心電極
２１…電極母材
２５…芯材
３０，３０ａ，２３０，３３０，４３０，５３０，６３０，７３０…接地電極
４０…端子電極
５０，５０ａ…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ネジ部
５３…加締部
５４…シール部
５７…先端面
６０…貴金属チップ
Ｗ３０…接地電極ワーク
Ｗ５０…主体金具ワーク
Ｗ５７…先端面
７０，２７０，３７０，４７０，５７０，６７０，７７０…溶融部
１００，１００ａ，２００，３００，４００，５００，６００，７００…スパークプラグ
１５０…エンジンヘッド
１５１…取付ネジ孔
ＥＰ１，ＥＰ１ａ，ＥＰ１１，ＥＰ２１，ＥＰ３１，ＥＰ４１，ＥＰ５１，ＥＰ６１…第１端点
ＥＰ２，ＥＰ１２，ＥＰ２２，ＥＰ３２，ＥＰ４２，ＥＰ５２，ＥＰ６２…第２端点
ＥＰ３，ＥＰ３ａ，ＥＰ１３，ＥＰ２３，ＥＰ３３，ＥＰ４３，ＥＰ５３，ＥＰ６３…第３端点
ＥＰ４，ＥＰ１４，ＥＰ２４，ＥＰ３４，ＥＰ４４，ＥＰ５４，ＥＰ６４…第４端点
ＦＰ１…屈曲点
ＳＧ…火花ギャップ
ＯＬ…軸線

Claims (9)

1. 軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
   前記軸線方向に延びる軸孔を有し、その軸孔内で前記中心電極を保持する絶縁体と、
   前記絶縁体の一部分を周方向に取り囲んで保持する主体金具と、
   基端部が前記主体金具に溶接された接地電極と
   を備え、
   前記主体金具と前記接地電極とは、該接地電極および前記主体金具の両方が前記溶接によって溶け合って形成された溶融部を介して接合された
   スパークプラグにおいて、
   前記接地電極の前記基端部の端面はすべて溶融しており、
   前記軸線方向における前記溶融部の厚みのうちの、該厚みが最も小さい部位の厚みをＡとし、
   前記接地電極の中心線と前記軸線と、を含み、前記軸線と平行な断面において、
   前記溶融部と、前記接地電極との境界である接地電極側溶融境界の長さをＢとし、
   前記接地電極の厚みをＣとしたときに、
   Ａ≧０．２ｍｍ、かつ、Ｂ＞Ｃ
   の条件を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
2. 請求項１記載のスパークプラグにおいて、
   前記断面において、前記接地電極側溶融境界の形状は、曲線、複数の直線、または、曲線と直線との組み合わせのうちのいずれかからな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記載のスパークプラグにおいて、
   前記断面において、
   前記溶融部と、前記主体金具との境界である主体金具側溶融境界における、前記中心電極と反対の側の端点である第１端点と、前記接地電極側溶融境界における、前記中心電極と反対の側の端点である第２端点との間の前記軸線方向における長さをＤとし、
   前記主体金具側溶融境界における、前記中心電極の側の端点である第３端点と、前記接地電極側溶融境界における、前記中心電極の側の端点である第４端点との間の前記軸線方向における長さをＥとしたときに、
   Ｄ＞Ｅ
   の条件を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか記載のスパークプラグにおいて、
   前記断面において、前記溶融部と、前記主体金具との境界である主体金具側溶融境界の形状は、曲線、複数の直線、または、曲線と直線との組み合わせのうちのいずれかからなることを特徴とするスパークプラグ。
5. 請求項４記載のスパークプラグにおいて、
   前記断面における前記接地電極側溶融境界の形状は、前記主体金具側に凸な形状であることを特徴とするスパークプラグ。
6. 請求項５記載のスパークプラグにおいて、
   前記接地電極の先端部には、貴金属チップが接合されていることを特徴とするスパークプラグ。
7. 請求項４記載のスパークプラグにおいて、
   前記断面における前記主体金具側溶融境界の形状は、前記主体金具側に凸な凸部、もしくは、前記接地電極側に凹な凹部との少なくとも一方を、少なくとも２つ以上有することを特徴とするスパークプラグ。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか記載のスパークプラグにおいて、
   前記接地電極は、貴金属、または、貴金属を含む合金によって形成されることを特徴とするスパークプラグ。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか記載のスパークプラグの製造方法において、
   前記溶接が行われる前の主体金具である主体金具ワークと、前記溶接が行われる前の接地電極である接地電極ワークとを用意する工程と、
   前記主体金具ワークと前記接地電極ワークとを溶接する工程と
   を備え、
   前記接地電極ワークの材質は、前記主体金具ワークの材質よりも融点が高く、
   前記断面において、前記接地電極ワークの厚みをＦとし、前記主体金具ワークのうちの、前記接地電極ワークと溶接される側の端面の厚みをＧとしたとき、
   Ｆ＞Ｇ
   の条件を満たすことを特徴とするスパークプラグの製造方法。

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