WO2010113433A1 - スパークプラグ - Google Patents

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WO2010113433A1
WO2010113433A1 PCT/JP2010/002095 JP2010002095W WO2010113433A1 WO 2010113433 A1 WO2010113433 A1 WO 2010113433A1 JP 2010002095 W JP2010002095 W JP 2010002095W WO 2010113433 A1 WO2010113433 A1 WO 2010113433A1
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WO
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ground electrode
spark plug
tip
noble metal
melting
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/002095
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English (en)
French (fr)
Inventor
中山勝稔
坂柳伸彰
Original Assignee
日本特殊陶業株式会社
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Publication date
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Priority to CN2010800116385A priority patent/CN102349207B/zh
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    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01T13/32—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by features of the earthed electrode
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    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs

Definitions

  • the present invention relates to a spark plug.
  • the present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of improving the welding strength between a ground electrode and a noble metal tip.
  • the present invention can take the following forms or application examples in order to solve at least a part of the problems described above.
  • Application Example 1 An insulator having an axial hole penetrating in the axial direction, a center electrode provided on the tip end side of the axial hole, a substantially cylindrical metal shell for holding the insulator, and one end of the main body
  • a ground electrode attached to a front end of the metal fitting and the other end facing the front end of the center electrode; and a ground electrode provided on a surface of the ground electrode opposite to the front end of the center electrode;
  • a spark plug comprising: a noble metal tip forming a discharge gap, wherein at least a part between the ground electrode and the noble metal tip is a molten portion formed by melting the ground electrode and the noble metal tip.
  • the thickness of the thickest portion of the thickness of the molten portion in the axial direction is A.
  • the length of the longest portion of the length of the molten portion in the longitudinal direction of the ground electrode is B. And In case, characterized by satisfying the relation of 1.5 ⁇ B / A, the spark plug.
  • Application Example 2 The spark plug according to Application Example 1, wherein the melting portion is cut along a plane parallel to the axial direction, passing through the central axis of the ground electrode, and the thickness of the melting portion In the spark plug, the portion of A / 1.3 is formed in the range of B / 2 from the rear end of the melting portion in the melting direction.
  • the insulator which has an axial hole which penetrates in the direction of an axis, The central electrode provided in the tip side of the axial hole, The substantially cylindrical metallic shell which holds the insulator, One end is the main subject A ground electrode attached to a front end of the metal fitting and the other end facing the side surface of the center electrode; and a surface of the ground electrode facing the side surface of the center electrode, and a spark discharge gap between the ground electrode and the center electrode
  • a spark plug including: a noble metal tip for forming a melting portion formed by melting the ground electrode and the noble metal tip in at least a portion between the ground electrode and the noble metal tip; A spark plug, wherein a thickness of the fusion zone in a longitudinal direction of the ground electrode is thicker toward a tip end in the axial direction.
  • Application Example 5 The spark plug according to Application Example 4, wherein the width of the fusion zone in the direction perpendicular to the axial direction and in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the ground electrode is the axial direction A spark plug characterized in that it becomes larger toward the tip end side.
  • Application Example 6 The spark plug according to Application Example 4 or Application Example 5, wherein the thickness of the thickest portion of the thickness of the molten portion in the longitudinal direction of the ground electrode is D, and the axial direction is 2.
  • Application Example 7 The spark plug according to Application Example 6, wherein the melting portion is cut along a plane parallel to the axial direction, passing through the central axis of the ground electrode, and the thickness of the melting portion
  • the spark plug is characterized in that the portion of D / 1.3 is formed in the range of E / 2 from the rear end of the melting portion in the melting direction.
  • Application Example 8 The spark plug according to any one of Application Examples 4 to 7, wherein a length of the longest portion of the lengths of the melting portion in the axial direction is E, and the axial direction is the same.
  • Application Example 9 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 8, wherein the noble metal tip has a discharge surface that forms a spark discharge gap with the center electrode, At least a portion is embedded in a groove portion formed in the ground electrode, and the groove portion is also perpendicular to the discharge surface of the noble metal tip among the space between the groove portion and the noble metal tip.
  • a spark plug characterized in that the fusion zone connecting the lead and the noble metal tip is formed.
  • Application Example 10 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 9, wherein the melting portion is not formed on the surface of the noble metal tip opposed to the center electrode. To make a spark plug.
  • Application Example 11 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 10, wherein a depth from the discharge surface of the noble metal tip to the melted portion closest to the discharge surface is L1.
  • Application Example 12 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 11, wherein the melting portion is formed on the opposite side of the surface of the noble metal tip facing the center electrode in the melting portion.
  • the spark plug wherein more than half of the boundary with the noble metal tip is parallel to the discharge surface of the noble metal tip.
  • Application Example 13 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 12, wherein the fusion zone has a high energy beam in a direction parallel to the boundary between the ground electrode and the noble metal tip.
  • Application Example 14 The spark plug according to any one of Application Examples 1 to 13, wherein the fusion zone has a high energy beam from an oblique direction with respect to the boundary between the ground electrode and the noble metal tip.
  • Application Example 15 The spark plug according to any of Application Examples 1 to 14, wherein the fusion zone is irradiated with a fiber laser or an electron beam to the boundary between the ground electrode and the noble metal tip.
  • the present invention can be realized in various aspects.
  • the present invention can be realized in the form of a method and an apparatus for manufacturing a spark plug, a manufacturing system, and the like.
  • spark plug of the application example 1 it is possible to suppress the generation of oxide scale and improve the welding strength between the noble metal tip and the ground electrode.
  • spark plug of the application example 2 an increase in the spark discharge gap (discharge gap) due to spark consumption can be suppressed, and the durability of the spark plug can be improved.
  • the spark plug of the application example 3 since a wide part of the boundary between the noble metal tip and the ground electrode can be welded through the melting portion, the welding strength between the noble metal tip and the ground electrode can be increased. It becomes possible.
  • the stress applied to the ground electrode can be appropriately alleviated, it is possible to suppress the generation of the oxide scale and to suppress the separation of the noble metal tip from the ground electrode. It becomes.
  • the generation of the oxide scale in the vicinity of the fusion zone can be suppressed.
  • the spark plug of the application example 8 since a wide part of the boundary between the noble metal tip and the ground electrode can be welded through the melting portion, the welding strength between the noble metal tip and the ground electrode can be increased. It becomes possible.
  • the wider part of the space between the noble metal tip and the ground electrode can be welded through the melting portion, thereby further enhancing the weld strength between the noble metal tip and the ground electrode It becomes possible.
  • the noble metal tip is superior in refractory flower expendability to the melted portion, so that the refractory flower expendability can be improved.
  • the amount of increase in the discharge gap accompanying the use of the spark plug can be suppressed, and the durability of the noble metal tip can be further improved.
  • the volume of the unmelted portion of the noble metal tip is increased, so that the spark erosion resistance can be improved.
  • the high energy beam can melt the irradiation target deep, so that the melting portion having an appropriate shape can be formed also by such an irradiation direction.
  • the boundary between the ground electrode and the noble metal tip can be melted deep, so the ground electrode and the noble metal tip are firmly joined. It can be done.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a spark plug 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a tip 22 of a center electrode 20 of a spark plug 100. It is explanatory drawing which shows the shape of the fusion
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the distance from the tip end surface 31 of the ground electrode 30 and the temperature of the ground electrode 30. It is a graph which shows the relationship between fusion
  • FIG. 14 is an explanatory view showing the vicinity of a tip end portion 33 d of a ground electrode 30 d of a spark plug 100 j according to another embodiment. It is explanatory drawing which shows the fusion
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a spark plug 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the axial direction OD of the spark plug 100 is referred to as the vertical direction in the drawing, and the lower side is described as the front end side of the spark plug 100 and the upper side as the rear end side.
  • the spark plug 100 includes an insulator 10, a metal shell 50, a center electrode 20, a ground electrode 30, and a terminal metal 40.
  • the center electrode 20 is held in the insulator 10 so as to extend in the axial direction OD.
  • the insulator 10 functions as an insulator, and the metal shell 50 holds the insulator 10.
  • the terminal fitting 40 is provided at the rear end portion of the insulator 10. The configurations of the center electrode 20 and the ground electrode 30 will be described in detail in FIG.
  • the insulator 10 is formed by firing alumina or the like, and has a cylindrical shape in which an axial hole 12 extending in the axial direction OD is formed at the axial center.
  • a flange portion 19 having the largest outer diameter is formed substantially at the center of the axial direction OD, and a rear end side body portion 18 is formed at the rear end side (upper side in FIG. 1).
  • a distal end side body portion 17 having an outer diameter smaller than that of the rear end side body portion 18 is formed on the distal end side (lower side in FIG. 1) than the flange portion 19 and further on the distal end side than the distal end side body portion 17
  • a long leg portion 13 whose outer diameter is smaller than that of the front end side body portion 17 is formed.
  • the leg length portion 13 is reduced in diameter toward the tip end side, and is exposed to the combustion chamber when the spark plug 100 is attached to the engine head 200 of the internal combustion engine.
  • a step 15 is formed between the long leg 13 and the front end side body 17.
  • the metal shell 50 is a cylindrical metal fitting formed of a low carbon steel material, and fixes the spark plug 100 to the engine head 200 of the internal combustion engine.
  • the metal shell 50 holds the insulator 10 inside, and the insulator 10 is surrounded by the metal shell 50 from a part from the rear end body 18 to the leg length 13.
  • the metal shell 50 further includes a tool engaging portion 51 and a mounting screw portion 52.
  • the tool engagement portion 51 is a portion to which a spark plug wrench (not shown) is fitted.
  • the mounting screw portion 52 of the metal shell 50 is a portion where a screw thread is formed, and is screwed into the mounting screw hole 201 of the engine head 200 provided on the upper portion of the internal combustion engine.
  • a hook-shaped seal portion 54 is formed between the tool engaging portion 51 of the metal shell 50 and the mounting screw portion 52.
  • An annular gasket 5 formed by bending a plate is fitted in a screw neck 59 between the mounting screw portion 52 and the seal portion 54.
  • the gasket 5 is crushed and deformed between the bearing surface 55 of the seal portion 54 and the opening peripheral portion 205 of the mounting screw hole 201. The deformation of the gasket 5 seals between the spark plug 100 and the engine head 200, and airtight leakage in the engine through the mounting screw hole 201 is prevented.
  • a thin crimped portion 53 is provided on the rear end side of the metal shell 50 with respect to the tool engagement portion 51. Further, similarly to the caulking portion 53, a thin buckling portion 58 is provided between the seal portion 54 and the tool engagement portion 51. Annular ring members 6 and 7 are interposed between the inner peripheral surface from the tool engaging portion 51 of the metal shell 50 to the caulking portion 53 and the outer peripheral surface of the rear end side body portion 18 of the insulator 10. It is done. Furthermore, powder of talc (talc) is filled between the two ring members 6 and 7. When the crimped portion 53 is crimped so as to be bent inward, the insulator 10 is pressed toward the front end side in the metal shell 50 via the ring members 6 and 7 and the talc 9.
  • the step portion 15 of the insulator 10 is supported by the step portion 56 formed on the inner periphery of the metal shell 50, and the metal shell 50 and the insulator 10 are integrated.
  • the airtightness between the metal shell 50 and the insulator 10 is held by the annular plate packing 8 interposed between the step portion 15 of the insulator 10 and the step portion 56 of the metal shell 50, and the combustion is performed. Outflow of gas is prevented.
  • the buckling portion 58 is configured to be flexed and deformed outward with the application of a compressive force when caulking, and the compression stroke of the talc 9 is obtained to improve the airtightness in the metal shell 50. .
  • a clearance CL with a predetermined dimension is provided between the insulator 10 and the tip end side of the stepped portion 56 of the metal shell 50.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the tip 22 of the center electrode 20 of the spark plug 100.
  • the center electrode 20 is a rod-like electrode having a structure in which the core material 25 is embedded in the inside of the electrode base material 21.
  • the electrode base material 21 is formed of nickel or a nickel-based alloy such as Inconel (trade name) 600 or 601.
  • the core material 25 is formed of copper or an alloy containing copper as a main component, which is superior in thermal conductivity to the electrode base material 21.
  • the center electrode 20 is manufactured by packing the core material 25 in the inside of the electrode base material 21 formed in a bottomed cylindrical shape, and performing extrusion molding from the bottom side and drawing it.
  • the core member 25 has a substantially constant outer diameter in the body portion, but a reduced diameter portion is formed on the tip end side. Further, the center electrode 20 is extended toward the rear end in the shaft hole 12 and electrically connected to the terminal fitting 40 (FIG. 1) via the seal body 4 and the ceramic resistor 3 (FIG. 1). It is done. A high voltage cable (not shown) is connected to the terminal fitting 40 via a plug cap (not shown) and a high voltage is applied.
  • the tip 22 of the center electrode 20 protrudes further than the tip 11 of the insulator 10.
  • a center electrode tip 90 is bonded to the end of the end portion 22 of the center electrode 20.
  • the center electrode tip 90 has a substantially cylindrical shape extending in the axial direction OD, and is formed of a high melting point noble metal in order to improve the resistance to spark erosion.
  • the center electrode tip 90 is made of, for example, one of iridium (Ir) and Ir as a main component, platinum (Pt), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), palladium (Pd) and rhenium (Re). It is formed of an Ir alloy to which two or more types are added.
  • the ground electrode 30 is formed of a highly corrosion resistant metal, for example, a nickel alloy such as Inconel (trade name) 600 or 601.
  • the base portion 32 of the ground electrode 30 is joined to the front end portion 57 of the metal shell 50 by welding. Further, the ground electrode 30 is bent, and the tip 33 of the ground electrode 30 faces the tip 22 of the center electrode 20, and also faces the tip surface 92 of the center electrode tip 90.
  • ground electrode tip 95 is joined to the tip end portion 33 of the ground electrode 30 via the melting portion 98.
  • a discharge surface 96 of the ground electrode tip 95 faces the tip end surface 92 of the center electrode tip 90, and a gap G is formed between the discharge surface 96 of the ground electrode tip 95 and the tip end surface 92 of the center electrode tip 90. Is formed.
  • the ground electrode tip 95 can be formed of the same material as the center electrode tip 90.
  • FIG. 3A is a view of the tip 33 of the ground electrode 30 as seen from the direction along the axial direction OD.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3A.
  • the ground electrode tip 95 is embedded in a groove portion 88 formed in the ground electrode 30, and at least a part between the ground electrode tip 95 and the ground electrode 30.
  • a melting portion 98 is formed.
  • the melting portion 98 is formed by melting the ground electrode tip 95 and the ground electrode 30, and includes both components of the ground electrode tip 95 and the ground electrode 30. Therefore, the fusion zone 98 has an intermediate composition between the ground electrode tip 95 and the ground electrode 30.
  • the melting portion 98 is depicted also in FIG. 3A for the sake of description. The same applies to the drawings shown below. Further, although a broken line is drawn at the boundary between the ground electrode tip 95 and the ground electrode 30 (FIG. 3B), actually, the portion where the melting portion 98 is formed is the ground electrode tip 95 and the ground The electrode 30 and the electrode 30 are melted together, and the broken line at the boundary disappears. The same applies to the drawings shown below.
  • the fusion zone 98 can be formed by irradiating a high energy beam from a direction LD substantially parallel to the boundary between the ground electrode 30 and the ground electrode tip 95.
  • a high energy beam for forming the fusion zone 98 for example, it is preferable to use a fiber laser or an electron beam.
  • a fiber laser since the boundary between the ground electrode 30 and the ground electrode tip 95 can be melted deep, the ground electrode 30 and the ground electrode tip 95 can be firmly joined.
  • the thickness Ax of the melting portion 98 in the direction perpendicular to the discharge surface 96 of the ground electrode tip 95 is a direction TD toward the tip of the ground electrode 30 (in the following, the ground electrode It is preferable that the thickness is gradually increased along the longitudinal direction TD of 30). The reason will be described. As described later, the temperature of the ground electrode 30 gradually becomes higher along the direction TD toward the tip of the ground electrode 30 in the used state of the spark plug 100. For this reason, the stress applied to the ground electrode 30 becomes larger as it gets closer to the tip surface 31.
  • the melting portion 98 has a thermal expansion coefficient intermediate between the ground electrode 30 and the ground electrode tip 95, stress applied to the ground electrode 30 can be relieved.
  • stress on the ground electrode 30 can be appropriately alleviated by gradually increasing the thickness Ax of the melting portion 98 along the direction TD toward the tip of the ground electrode 30, thereby suppressing the generation of oxide scale. It is possible to suppress peeling of the ground electrode tip 95 from the ground electrode 30. In other words, it is preferable that the thickness Ax of the fusion zone 98 in the direction perpendicular to the discharge surface 96 of the ground electrode tip 95 be thicker as the temperature of the ground electrode tip 95 becomes higher in the used state of the spark plug 100.
  • the width Wx of the melting portion 98 in the direction parallel to the tip surface 31 of the ground electrode 30 and in the direction parallel to the discharge surface 96 of the ground electrode tip 95 is It is preferable that the height gradually increases along the direction TD toward the tip of the ground electrode 30. The reason for this is the same as the reason for increasing the thickness Ax of the melting portion 98 gradually along the direction TD toward the tip of the ground electrode 30. In this way, the stress applied to the ground electrode 30 can be properly alleviated, so generation of oxide scale can be suppressed and peeling of the ground electrode tip 95 from the ground electrode 30 can be suppressed. It becomes.
  • the spark plug 100 preferably satisfies the following relational expression (1).
  • the thickness of the melting portion 98 is formed in the range of B / 2 from the fusion direction back end 94 of the fusion part 98. That is, the distance X from the melting direction rear end 94 of the melting portion 98 to the portion P where the thickness Ax of the melting portion 98 is A / 1.3 is preferably B / 2 or less. If the melting portion 98 has such a shape, an increase in the gap G due to spark consumption can be suppressed, and the durability of the spark plug can be improved. The reason is as follows.
  • the portion P where the thickness of the melting portion 98 becomes A / 1.3 is closer to the tip in the melting direction than B / 2 (such as B / 1.4), the ground electrode tip 95 is consumed by spark discharge. Since the melted portion 98 is likely to appear on the discharge surface when it occurs, the gap G tends to increase.
  • the portion P where the thickness of the melting portion 98 is A / 1.3 is closer to the rear end 94 in the melting direction than B / 2 (B / 2, B / 3), the melting portion 98 has a discharge surface And the amount of increase in the gap G can be suppressed.
  • the ground electrode tip 95 is preferably embedded in a groove portion 88 formed in the ground electrode 30.
  • the length of the ground electrode tip 95 in the direction perpendicular to the tip surface 31 of the ground electrode 30 is denoted by C.
  • the length of the ground electrode tip 95 in the longitudinal direction TD of the ground electrode 30 is C.
  • B be the length of the longest portion of the length of the fusion portion 98 in the direction perpendicular to the tip surface 31 of the ground electrode 30.
  • B be the length of the longest portion of the length of the fusion portion 98 in the longitudinal direction TD of the ground electrode 30.
  • the spark plug 100 preferably satisfies the following relational expression (2).
  • the fusion zone 98 is not formed on the discharge surface 96 of the ground electrode tip 95.
  • the fusion portion 98 is not formed on the surface 96 facing the center electrode 20 of the ground electrode tip 95.
  • the reason for this is that the ground electrode tip 95 is superior to the fused portion 98 in refractory flower wear resistance. Therefore, if the melting portion 98 is not formed on the discharge surface 96 of the ground electrode tip 95, the spark erosion resistance can be improved.
  • the depth from the discharge surface 96 of the ground electrode tip 95 to the portion closest to the discharge surface 96 in the boundary between the melting portion 98 and the ground electrode tip 95 is L1.
  • the depth from the discharge surface 96 of the ground electrode tip 95 to the portion farthest from the discharge surface 96 in the boundary between the melting portion 98 and the ground electrode tip 95 is L2.
  • the spark plug 100 preferably satisfies the following relational expression (3). L2-L1 ⁇ 0.3 mm (3) In this manner, the amount of increase in the gap G accompanying the use of the spark plug 100 can be suppressed, and the durability of the ground electrode tip 95 can be further improved.
  • regulated like said relational expression (3) is mentioned later.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a cross-sectional shape of a melting portion 98b in a spark plug 100b according to a second embodiment. At least a part of the ground electrode tip 95 is embedded in a groove portion 88 formed in the ground electrode 30, and the fusion zone 98b is a ground electrode between the groove portion of the ground electrode 30 and the ground electrode tip 95. It is preferable that the portion 97 (boundary 97) substantially perpendicular to the discharge surface 96 of the tip 95 is also formed. In this way, a wider part of the boundary between the ground electrode tip 95 and the ground electrode 30 can be welded via the melting portion 98b, so the welding strength between the ground electrode tip 95 and the ground electrode 30 can be obtained. Can be further enhanced.
  • the melting portion 98b having such a shape may be formed by making the irradiation time of the fiber laser or the electron beam longer than the irradiation time in the case of forming the melting portion 98 shown in FIG. it can.
  • the fusion zone 98b can be formed also by increasing the irradiation output of the fiber laser or the electron beam.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a cross-sectional shape of a melting portion 98c in a spark plug 100c according to a third embodiment.
  • more than half of the boundary 45 with the ground electrode tip 95 of the fusion zone 98c formed on the opposite side to the surface 96 (discharge surface 96) opposite to the center electrode 20 of the ground electrode tip 95 is It is preferable to be parallel to the discharge surface 96 of the ground electrode tip 95. In this way, the volume of the portion of the ground electrode tip 95 which is not melted by the fiber laser or the like is increased, so that it is possible to improve the spark erosion resistance.
  • the fused portion 98 c having such a shape can be formed by irradiating the fiber laser or the electron beam from the direction BD oblique to the boundary between the ground electrode 30 and the ground electrode tip 95.
  • FIG. 6A is an explanatory view showing the vicinity of a front end portion 33 d of a ground electrode 30 d of a spark plug 100 d according to a fourth embodiment.
  • FIG. 6 (B) is an explanatory view showing a tip portion 33d of the ground electrode 30d in an enlarged manner.
  • FIG. 6C is a view of the ground electrode tip 95d as seen from the direction perpendicular to the discharge surface 96d.
  • the tip end surface 31 d of the ground electrode 30 d faces the side surface 93 of the center electrode tip 90. If the center electrode tip 90 is regarded as a part of the center electrode 20, it can be said that the tip 33d of the ground electrode 30d faces the side surface 93 of the center electrode 20. That is, the spark plug 100d is a so-called horizontal discharge type plug, and the discharge direction is perpendicular to the axial direction OD.
  • the ground electrode tip 95d is provided on the surface 31d of the ground electrode 30d facing the side surface 93 of the center electrode 20 (the side surface 93 of the center electrode tip 90).
  • a spark discharge gap is formed between it and 20 (center electrode tip 90).
  • a fused portion 98d formed by melting the ground electrode 30d and the ground electrode tip 95d is present at least in part between the ground electrode 30d and the ground electrode tip 95d.
  • the thickness Dx of the melted portion 98d in the direction perpendicular to the discharge surface 96d of the ground electrode tip 95d is gradually increased along the axial direction OD of the spark plug 100d. .
  • the thickness Dx of the melted portion 98d in the longitudinal direction TD of the ground electrode 30d be thicker toward the tip end side of the axial direction OD. The reason for this is that the temperature in the vicinity of the tip surface 31d of the ground electrode 30d in the lateral discharge type plug is high along the axial direction OD. Therefore, if the melting portion 98 d has such a shape, as in the case of the spark plug 100 shown in FIG. 3B, the stress applied to the ground electrode 30 can be relaxed appropriately. It is possible to suppress the occurrence of the occurrence of peeling of the ground electrode tip 95d from the ground electrode 30d.
  • the width Wxd of the melting portion 98d in the direction perpendicular to the axial direction OD of the spark plug 100d and in the direction parallel to the discharge surface 96d of the ground electrode tip 95d is It is preferable that the diameter gradually increases along the axial direction OD of the spark plug 100d.
  • the width Wxd of the melting portion 98d in the direction perpendicular to the axial direction OD and in the direction perpendicular to the longitudinal direction TD of the ground electrode 30d is larger toward the tip side in the axial direction OD. Is preferred. In this way, as in the case of the spark plug 100 shown in FIG. 3A, since the stress applied to the ground electrode 30 can be appropriately alleviated, the generation of oxide scale can be suppressed, and the ground electrode tip can be reduced. It is possible to suppress peeling of 95d from the ground electrode 30d.
  • the thickness of the thickest portion of the thickness Dx of the melted portion 98 d in the direction perpendicular to the discharge surface 96 d of the ground electrode tip 95 d is D.
  • the length of the longest portion of the length of the fusion portion 98 d in the axial direction OD of the spark plug 100 d is E.
  • the spark plug 100d satisfy the following relational expression (4). 1.5 ⁇ E / D (4) In this way, as in the case of the spark plug 100 shown in FIG. 3B, generation of oxide scale in the vicinity of the melted portion 98 d can be suppressed it can. The reason is the same as in the case of the spark plug 100 shown in FIG. 3B, and will be described later.
  • the portion Q which is /1.3 be formed in the range of E / 2 from the rear end 94d in the melting direction of the melting portion 98d. That is, the distance X from the melting direction rear end 94d of the melting portion 98d to the portion Q where the thickness Dx of the melting portion 98d is D / 1.3 is preferably E / 2 or less. If the fusion zone 98d has such a shape, as in the case of the spark plug 100 shown in FIG. 3B, an increase in the gap G due to spark consumption can be suppressed, and the durability of the spark plug is improved. It can be done. The reason is the same as that of the spark plug 100 shown in FIG.
  • the length of the ground electrode tip 95d in the axial direction OD of the spark plug 100d is F.
  • E be the length of the longest part among the lengths of fusion
  • the spark plug 100 d satisfy the following relational expression (5).
  • F ⁇ E (5) In this way, as in the case of the spark plug 100 shown in FIG. 3B, a wide portion of the boundary between the ground electrode tip 95d and the ground electrode 30d is melted. Since welding can be performed via 98d, welding strength between the ground electrode tip 95d and the ground electrode 30d can be increased.
  • the depth from the discharge surface 96d of the ground electrode tip 95d to the portion closest to the discharge surface 96d in the boundary between the melting portion 98d and the ground electrode tip 95d is Ld1.
  • the depth from the discharge surface 96d of the ground electrode tip 95d to the portion farthest from the discharge surface 96d in the boundary between the melting portion 98d and the ground electrode tip 95d is Ld2.
  • the spark plug 100d satisfy the following relational expression (6).
  • the amount of increase in the gap G accompanying the use of the spark plug 100 d can be suppressed.
  • the durability of the ground electrode tip 95d can be further improved.
  • regulated like said relational expression (6) it is the same as the ground which prescribed said relational expression (3), and it mentions later.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the distance from the tip end surface 31 of the ground electrode 30 and the temperature of the ground electrode 30. As shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 7 indicates the distance from the tip surface 31 of the ground electrode 30, and the vertical axis indicates the temperature of the ground electrode 30 at that distance.
  • the temperature of the ground electrode 30 As the temperature of the ground electrode 30, the temperature of the ground electrode 30 on the surface opposite to the surface on which the ground electrode tip 95 is provided was measured. According to FIG. 7, it can be understood that the temperature is higher as it is closer to the front end surface 31 of the ground electrode 30, and the temperature is lower as it is farther from the front end surface 31. Therefore, as shown in FIG.
  • the thickness Ax of the melting portion 98 is thicker as the temperature of the ground electrode 30 is higher, that is, the thickness TD of the melting portion 98 is directed to the tip of the ground electrode 30 If the thickness is increased gradually, the stress applied to the ground electrode 30 can be properly relieved, and the generation of oxide scale can be suppressed. Also in the spark plug 100d shown in FIG. 6, it is preferable that the thickness Dx of the melting portion 98d is thicker toward the tip end side in the axial direction OD.
  • the ground electrode 30 was heated by a burner for 2 minutes to raise the temperature of the ground electrode 30 to 1100 ° C. Thereafter, the burner was turned off, the ground electrode 30 was gradually cooled for 1 minute, and the ground electrode 30 was heated again by the burner for 2 minutes to raise the temperature of the ground electrode 30 to 1100 ° C. This cycle was repeated 1000 times, and the length of the oxide scale generated in the vicinity of the melting portion 98 was measured from a half cross section. Then, from the measured length of the oxide scale, the generation ratio of the oxide scale was determined.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the melt portion ratio B / A and the oxide scale generation ratio.
  • the horizontal axis in FIG. 8 indicates the melted portion ratio B / A, and the vertical axis indicates the oxide scale generation ratio.
  • the oxide scale generation ratio decreases as the melted portion ratio B / A increases. This is because as the melting portion ratio B / A increases, the volume of the melting portion 98 occupying the interface between the ground electrode tip 95 and the ground electrode 30 increases, and oxidation occurs at the interface between the ground electrode tip 95 and the ground electrode 30. It is believed that this is because the scale is less likely to occur. Then, when the melted portion ratio B / A becomes 1.5 or more, the oxide scale generation ratio becomes 0%.
  • the melting portion 98 such that the melting portion ratio B / A is 1.5 or more. Also in the spark plug 100 d shown in FIG. 6, it is preferable to form the fusion part 98 d so that the fusion part ratio E / D is 1.5 or more.
  • FIG. 9A is a graph showing the relationship between the melted portion height difference LA and the increase amount of the gap G after the test.
  • the horizontal axis of FIG. 9A indicates the molten portion height difference LA
  • the vertical axis indicates the increase amount (mm) of the gap G after 100 hours of the desktop spark test.
  • FIG. 9A it can be understood that the amount of increase in the gap G decreases and the durability of the ground electrode tip 95 improves as the molten portion height difference LA decreases. Further, by setting the molten portion height difference LA smaller than 0.3, the amount of increase in the gap G can be suppressed to 0.1 mm, and the durability of the ground electrode tip 95 can be further improved.
  • the fused portion 98 it is preferable to form the fused portion 98 so that the fused portion height difference LA is 0.3 mm or less.
  • the spark plug 100d shown in FIG. 6 it is preferable to form the melted portion 98d so that the melted portion height difference LA is 0.3 mm or less.
  • FIG. 9B is a graph showing the relationship between the distance X and the increase amount of the gap G after the test.
  • the horizontal axis in FIG. 9B indicates the distance X, and the vertical axis indicates the increase (mm) in the gap G after the desk spark test is performed for 100 hours. According to FIG. 9B, it can be understood that as the distance X is smaller, the amount of increase in the gap G is smaller and the durability of the ground electrode tip 95 is improved.
  • the distance X is smaller than B / 2, that is, the portion P where the thickness Ax of the melting portion 98 is A / 1.3 is within the range of B / 2 from the other end of the melting portion 98 If the gap G is formed to be smaller than 0.1 mm, the durability of the ground electrode tip 95 can be further improved. Therefore, it is preferable to form the fusion zone 98 such that the distance X is B / 2 or less. Also in the spark plug 100d shown in FIG. 6, it is preferable to form the fusion zone 98d so that the distance X is equal to or less than E / 2.
  • FIG. 10 is an explanatory view showing a fusion zone 98e of a spark plug 100e according to another embodiment.
  • FIG. 10A is a view of the tip portion 33 of the ground electrode 30 as viewed from a direction along the axial direction OD
  • FIG. 10B is a view showing a cross section taken along the line BB in FIG. It is. The same applies to FIGS. 11 to 14 below.
  • approximately half of the ground electrode tip 95e protrudes from the tip end surface 31 of the ground electrode 30, and the fusion portion 98e may not be formed in this protruding portion. .
  • FIG. 11 is an explanatory view showing a melting portion 98 f of the spark plug 100 f in another embodiment.
  • the shape of the ground electrode tip 95f may be cylindrical, and the ground electrode tip 95f may not protrude from the tip surface 31 of the ground electrode 30.
  • FIG. 12 is an explanatory view showing a melting portion 98g of the spark plug 100g according to another embodiment.
  • the shape of the ground electrode tip 95g may be cylindrical, and the ground electrode tip 95g may also be formed by irradiating a fiber laser or an electron beam from the direction along the axial direction OD. It is good also as forming fusion part 99g in the perimeter part of. By so doing, the welding strength of the ground electrode tip 95g can be further improved.
  • FIG. 13 is an explanatory view showing a fusion zone 98h of a spark plug 100h according to another embodiment.
  • the fusion zone 99h may be formed on the outer periphery of the ground electrode tip 95h by irradiating the fiber laser or the electron beam also from the direction along the axial direction OD. This can further improve the welding strength of the ground electrode tip 95h.
  • FIG. 14 is an explanatory view showing a fusion zone 98i of a spark plug 100i according to another embodiment.
  • the shape of the ground electrode tip 95i may be cylindrical, and the ground electrode tip 95i is disposed on the plane portion 34i of the ground electrode 30i without providing a groove in the ground electrode 30i. You may do it.
  • FIG. 15A is an explanatory view showing the vicinity of a front end portion 33d of the ground electrode 30d of the spark plug 100j according to another embodiment.
  • FIG. 15 (B) is an explanatory view showing a tip portion 33d of the ground electrode 30d in an enlarged manner.
  • FIG. 15C is a view of the ground electrode tip 95j as seen from the direction perpendicular to the discharge surface 96j.
  • This spark plug 100j is a horizontal discharge type spark plug, like the spark plug 100d in the fourth embodiment shown in FIG. However, in the spark plug 100j, the shape of the ground electrode tip 95j is cylindrical. Thus, in the horizontal discharge type spark plug, the shape of the ground electrode tip 95 j may be cylindrical.
  • FIG. 16 is an explanatory view showing a fusion zone 98k of a spark plug 100k according to another embodiment.
  • This spark plug 100k is a horizontal discharge type spark plug, similarly to the spark plug 100d in the fourth embodiment shown in FIG.
  • a groove 35k is provided in the vicinity of the tip 33k of the ground electrode 30k.
  • the groove 35k may be provided in the ground electrode 30k.
  • FIG. 17 is an explanatory view showing a fusion zone 98l of a spark plug 100l according to another embodiment.
  • the length in the axial direction OD of the ground electrode tip 95l may be the same as or longer than the length in the direction perpendicular to the axial direction OD. Further, the ground electrode tip 95l may be disposed on the flat portion 34l of the ground electrode 30l without providing the groove portion in the ground electrode 30l.

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Abstract

接地電極と貴金属チップとの溶接強度を向上させることのできる技術を提供することを目的とし、スパークプラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、軸孔の先端側に設けられた中心電極と、絶縁体を保持する略筒状の主体金具と、一端が主体金具の先端部に取り付けられ、他端が中心電極の先端部と対向する接地電極と、接地電極の中心電極の先端部と対向する面に設けられ、中心電極との間で火花放電間隙を形成する貴金属チップと、を備える。接地電極と貴金属チップとの間の少なくとも一部には、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がある。軸線方向における溶融部の厚さのうち、最も厚い部分の厚さをＡとする。接地電極の長手方向における溶融部の長さのうち、最も長い部分の長さをＢとする。この場合において、スパークプラグは、１．５≦Ｂ／Ａの関係を満たす。

Description

スパークプラグ
本発明は、スパークプラグに関するものである。
従来、スパークプラグの接地電極に貴金属チップを接合する方法としては、例えば、以下の特許文献に開示されたものが知られている。　
特許文献１に開示された方法では、貴金属チップを全て溶融させて、接地電極に接合させている。しかしこの方法では、接地電極と貴金属チップとの溶接強度を上げることはできるが、貴金属チップの放電面にも接地電極母材の溶融成分が含まれてしまうため、火花耐久性能が低下してしまうといった問題があった。　
また、特許文献２に開示された方法では、貴金属チップの外周部を溶融させて、接地電極に接合させている。しかしこの方法では、接地電極と貴金属チップの中心部との溶接強度が弱く、また貴金属チップや溶融部にクラックが発生し、やがては貴金属チップの剥離に繋がるおそれがあるといった問題があった。　
また、接地電極に貴金属チップを接合する方法としては、抵抗溶接を用いた方法も知られている。しかしこの方法では、接地電極と貴金属チップの境界面における溶融部の層が薄いため、また、近年のエンジンの高出力化に伴ってスパークプラグの使用環境もより高温で厳しい環境となるため、溶接強度が確保できず、やがては貴金属チップの剥離に繋がるおそれがあるといった問題があった。
特表２００４－５１７４５９号公報 米国特許出願公開第２００７／０１０３０４６号明細書
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、接地電極と貴金属チップとの溶接強度を向上させることのできる技術を提供することを目的とする。
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、以下の形態または適用例を取ることが可能である。　
[適用例１]　軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、　前記軸孔の先端側に設けられた中心電極と、　前記絶縁体を保持する略筒状の主体金具と、　一端が前記主体金具の先端部に取り付けられ、他端が前記中心電極の先端部と対向する接地電極と、　前記接地電極の前記中心電極の先端部と対向する面に設けられ、前記中心電極との間で火花放電間隙を形成する貴金属チップと、　を備えるスパークプラグであって、　前記接地電極と前記貴金属チップとの間の少なくとも一部には、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があり、　前記軸線方向における前記溶融部の厚さのうち、最も厚い部分の厚さをＡとし、　前記接地電極の長手方向における前記溶融部の長さのうち、最も長い部分の長さをＢとした場合において、　１．５≦Ｂ／Ａ　の関係を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例２]　適用例１に記載のスパークプラグであって、　前記接地電極の中心軸を通り、前記軸線方向と平行な平面で、前記溶融部を切断した場合において、　前記溶融部の厚さのうち、Ａ／１．３となる部分が、前記溶融部の溶融方向後端からＢ／２の範囲に形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例３]　適用例１または適用例２に記載のスパークプラグであって、　前記接地電極の長手方向における前記貴金属チップの長さをＣとした場合において、　Ｃ≦Ｂ　の関係を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例４]　軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、　前記軸孔の先端側に設けられた中心電極と、　前記絶縁体を保持する略筒状の主体金具と、　一端が前記主体金具の先端部に取り付けられ、他端が前記中心電極の側面と対向する接地電極と、　前記接地電極の前記中心電極の側面と対向する面に設けられ、前記中心電極との間で火花放電間隙を形成する貴金属チップと、を備えるスパークプラグであって、　前記接地電極と前記貴金属チップとの間の少なくとも一部には、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があり、　前記接地電極の長手方向における前記溶融部の厚さは、前記軸線方向先端側に向かうほど厚くなっていることを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例５]　適用例４に記載のスパークプラグであって、　前記軸線方向に垂直な方向であり、かつ、前記接地電極の長手方向に垂直な方向における前記溶融部の幅は、前記軸線方向先端側に向かうほど大きくなっていることを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例６]　適用例４または適用例５に記載のスパークプラグであって、　前記接地電極の長手方向における前記溶融部の厚さのうち、最も厚い部分の厚さをＤとし、　前記軸線方向における前記溶融部の長さのうち、最も長い部分の長さをＥとした場合において、　１．５≦Ｅ／Ｄ　の関係を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例７]　適用例６に記載のスパークプラグであって、　前記接地電極の中心軸を通り、前記軸線方向と平行な平面で、前記溶融部を切断した場合において、　前記溶融部の厚さのうち、Ｄ／１．３となる部分が、前記溶融部の溶融方向後端からＥ／２の範囲に形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例８]　適用例４ないし適用例７のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記軸線方向における前記溶融部の長さのうち、最も長い部分の長さをＥとし、　前記軸線方向における前記貴金属チップの長さをＦとした場合において、　Ｆ≦Ｅ　の関係を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例９]　適用例１ないし適用例８のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記貴金属チップは、前記中心電極との間で火花放電間隙を形成する放電面を有し、　自身の少なくとも一部が前記接地電極に形成された溝部分に埋設されており、　前記溝部分と前記貴金属チップとの間のうち、前記貴金属チップの放電面に対して垂直な部分においても、前記溝部分と前記貴金属チップとを接続する前記溶融部が形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例１０]　適用例１ないし適用例９のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記貴金属チップの前記中心電極と対向する面には、前記溶融部が形成されていないことを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例１１]　適用例１ないし適用例１０のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記貴金属チップの放電面から、前記放電面に最も接近した前記溶融部までの深さをＬ１とし、　前記貴金属チップの放電面から、前記放電面に最も遠い前記溶融部までの深さをＬ２とした場合において、　Ｌ２－Ｌ１≦０．３ｍｍ　の関係を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例１２]　適用例１ないし適用例１１のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記溶融部のうち、前記貴金属チップの中心電極と対向する面とは反対側に形成された溶融部の前記貴金属チップとの境界の半分以上は、前記貴金属チップの放電面と平行である、スパークプラグ。　
[適用例１３]　適用例１ないし適用例１２のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記溶融部は、前記接地電極と前記貴金属チップとの境界に対して平行な方向から高エネルギービームが照射されることによって形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例１４]　適用例１ないし適用例１３のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記溶融部は、前記接地電極と前記貴金属チップとの境界に対して斜めの方向から高エネルギービームが照射されることによって形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。　
[適用例１５]　適用例１ないし適用例１４のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記溶融部は、前記接地電極と前記貴金属チップとの境界に対してファイバーレーザまたは電子ビームが照射されることによって形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。　
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、スパークプラグの製造方法および製造装置、製造システム等の形態で実現することができる。
適用例１のスパークプラグによれば、酸化スケールの発生を抑制し、貴金属チップと接地電極との溶接強度を向上させることが可能となる。
適用例２のスパークプラグによれば、火花消耗による火花放電間隙（放電ギャップ）の増加を抑制することができ、スパークプラグの耐久性を向上させることができる。
適用例３のスパークプラグによれば、貴金属チップと接地電極との境界のうちの広範な部分を溶融部を介して溶接することができるので、貴金属チップと接地電極との溶接強度を高めることが可能となる。
適用例４のスパークプラグによれば、接地電極にかかる応力を適切に緩和することができるため、酸化スケールの発生を抑制し、貴金属チップが接地電極から剥離してしまうことを抑制することが可能となる。
適用例５のスパークプラグによれば、接地電極にかかる応力を適切に緩和することができるため、酸化スケールの発生を抑制し、貴金属チップが接地電極から剥離してしまうことを抑制することが可能となる。
適用例６のスパークプラグによれば、溶融部近傍に酸化スケールが発生するのを抑制することができる。
適用例７のスパークプラグによれば、火花消耗による火花放電間隙の増加を抑制することができ、スパークプラグの耐久性を向上させることができる。
適用例８のスパークプラグによれば、貴金属チップと接地電極との境界のうちの広範な部分を溶融部を介して溶接することができるので、貴金属チップと接地電極との溶接強度を高めることが可能となる。
適用例９のスパークプラグによれば、貴金属チップと接地電極との間のうちのさらに広範な部分を溶融部を介して溶接することができるので、貴金属チップと接地電極との溶接強度をさらに高めることが可能となる。
適用例１０のスパークプラグによれば、貴金属チップの方が溶融部よりも耐火花消耗性に優れているため、耐火花消耗性を向上させることができる。
適用例１１のスパークプラグによれば、スパークプラグの使用に伴う放電ギャップの増加量を抑えることができ、貴金属チップの耐久性をさらに向上させることができる。
適用例１２のスパークプラグによれば、貴金属チップのうち溶融されていない部分の体積が大きくなるので、耐火花消耗性を向上させることが可能となる。
適用例１３のスパークプラグによれば、高エネルギービームは照射対象を奥深くまで溶融させることができるので、このような照射方向によっても適切な形状の溶融部を形成することができる。
適用例１４のスパークプラグによれば、このような照射方向によっても、適切な形状の溶融部を形成することができる。
適用例１５のスパークプラグによれば、高エネルギービームとしてファイバーレーザまたは電子ビームを用いると、接地電極と貴金属チップの境界を奥深くまで溶融させることができるため、接地電極と貴金属チップとを強固に接合させることができる。
本発明の一実施形態としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。 スパークプラグ１００の中心電極２０の先端部２２付近の拡大図である。 第１実施形態における溶融部９８の形状を示す説明図である。 第２実施形態における溶融部９８ｂの断面形状を示す説明図である。 第３実施形態における溶融部９８ｃの断面形状を示す説明図である。 第４実施形態におけるスパークプラグ１００ｄの接地電極３０ｄの先端部３３ｄ付近を示す説明図である。 接地電極３０の先端面３１からの距離と接地電極３０の温度との関係を示すグラフである。 溶融部比率Ｂ／Ａと酸化スケール発生割合との関係を示すグラフである。 机上火花試験後のギャップＧの増加量を示すグラフである。 その他の実施形態における溶融部９８ｅを示す説明図である。 その他の実施形態における溶融部９８ｆを示す説明図である。 その他の実施形態における溶融部９８ｇを示す説明図である。 その他の実施形態における溶融部９８ｈを示す説明図である。 その他の実施形態における溶融部９８ｉを示す説明図である。 その他の実施形態におけるスパークプラグ１００ｊの接地電極３０ｄの先端部３３ｄ付近を示す説明図である。 その他の実施形態における溶融部９８ｋを示す説明図である。 その他の実施形態における溶融部９８ｌを示す説明図である。
次に、本発明の一態様であるスパークプラグの実施の形態を、以下の順序で説明する。Ａ．第１実施形態：Ｂ．第２実施形態：Ｃ．第３実施形態：Ｄ．第４実施形態：Ｅ．電極の温度に関する実験例：Ｆ．酸化スケールに関する実験例：Ｇ．ギャップＧの増加量に関する実験例： Ｈ．その他の実施形態：　
Ａ．第１実施形態：　Ａ１．スパークプラグの構造：　図１は、本発明の一実施形態としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。なお、図１において、スパークプラグ１００の軸線方向ＯＤを図面における上下方向とし、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、主体金具５０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０とを備えている。中心電極２０は、絶縁碍子１０内に軸線方向ＯＤに延びた状態で保持されている。絶縁碍子１０は、絶縁体として機能しており、主体金具５０は、この絶縁碍子１０を保持している。端子金具４０は、絶縁碍子１０の後端部に設けられている。なお、中心電極２０と接地電極３０の構成については、図２において詳述する。　
絶縁碍子１０は、アルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線方向ＯＤへ延びる軸孔１２が形成された筒形状を有する。軸線方向ＯＤの略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、それより後端側（図１における上側）には後端側胴部１８が形成されている。鍔部１９より先端側（図１における下側）には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成され、さらにその先端側胴部１７よりも先端側に、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は先端側ほど縮径され、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。脚長部１３と先端側胴部１７との間には段部１５が形成されている。　
主体金具５０は、低炭素鋼材より形成された円筒状の金具であり、スパークプラグ１００を内燃機関のエンジンヘッド２００に固定する。そして、主体金具５０は、絶縁碍子１０を内部に保持しており、絶縁碍子１０は、その後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位を主体金具５０によって取り囲まれている。　
また、主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ねじ部５２とを備えている。工具係合部５１は、スパークプラグレンチ（図示せず）が嵌合する部位である。主体金具５０の取付ねじ部５２は、ねじ山が形成された部位であり、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ねじ孔２０１に螺合する。　
主体金具５０の工具係合部５１と取付ねじ部５２との間には、鍔状のシール部５４が形成されている。取付ねじ部５２とシール部５４との間のねじ首５９には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けた際に、シール部５４の座面５５と取付ねじ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。このガスケット５の変形により、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００間が封止され、取付ねじ孔２０１を介したエンジン内の気密漏れが防止される。　
主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、薄肉の加締部５３が設けられている。また、シール部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に、薄肉の座屈部５８が設けられている。主体金具５０の工具係合部５１から加締部５３にかけての内周面と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が介在されている。さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３を内側に折り曲げるようにして加締めると、絶縁碍子１０は、リング部材６，７およびタルク９を介して主体金具５０内の先端側に向け押圧される。これにより、絶縁碍子１０の段部１５は、主体金具５０の内周に形成された段部５６に支持され、主体金具５０と絶縁碍子１０とは、一体となる。このとき、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、絶縁碍子１０の段部１５と主体金具５０の段部５６との間に介在された環状の板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の圧縮ストロークを稼いで主体金具５０内の気密性を高めている。なお、主体金具５０の段部５６よりも先端側と絶縁碍子１０との間には、所定寸法のクリアランスＣＬが設けられている。　
図２は、スパークプラグ１００の中心電極２０の先端部２２付近の拡大図である。中心電極２０は、電極母材２１の内部に芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。電極母材２１は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケルまたはニッケルを主成分とする合金から形成されている。芯材２５は、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金から形成されている。通常、中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に芯材２５を詰め、底側から押出成形を行って引き延ばすことで作製される。芯材２５は、胴部分においては略一定の外径をなすものの、先端側においては縮径部が形成される。また、中心電極２０は、軸孔１２内を後端側に向けて延設され、シール体４およびセラミック抵抗３（図１）を経由して、端子金具４０（図１）に電気的に接続されている。端子金具４０には、高圧ケーブル（図示せず）がプラグキャップ（図示せず）を介して接続され、高電圧が印加される。　
中心電極２０の先端部２２は、絶縁碍子１０の先端部１１よりも突出している。中心電極２０の先端部２２の先端には、中心電極チップ９０が接合されている。中心電極チップ９０は、軸線方向ＯＤに伸びた略円柱形状を有しており、耐火花消耗性を向上するため、高融点の貴金属によって形成されている。中心電極チップ９０は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や、Ｉｒを主成分として、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）のうち、１種類あるいは２種類以上を添加したＩｒ合金によって形成される。　
接地電極３０は、耐腐食性の高い金属から形成され、例えば、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル合金から形成されている。この接地電極３０の基部３２は、溶接によって、主体金具５０の先端部５７に接合されている。また、接地電極３０は屈曲しており、接地電極３０の先端部３３は、中心電極２０の先端部２２と対向しており、さらに、中心電極チップ９０の先端面９２とも対向している。　
さらに、接地電極３０の先端部３３には、溶融部９８を介して接地電極チップ９５が接合されている。接地電極チップ９５の放電面９６は、中心電極チップ９０の先端面９２と対向しており、接地電極チップ９５の放電面９６と、中心電極チップ９０の先端面９２との間には、ギャップＧが形成されている。なお、接地電極チップ９５は、中心電極チップ９０と同様の材料で形成することができる。　
Ａ２．各部の形状及び寸法：　図３（Ａ）は、接地電極３０の先端部３３を、軸線方向ＯＤに沿った方向から見た図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるＢ－Ｂ断面を示す図である。図３（Ｂ）で示されるように、接地電極チップ９５は、接地電極３０に形成された溝部分８８に埋設されており、接地電極チップ９５と接地電極３０との間の少なくとも一部には、溶融部９８が形成されている。溶融部９８は、接地電極チップ９５と接地電極３０とが溶け合って形成されており、接地電極チップ９５と接地電極３０の成分の両方が含まれる。したがって、溶融部９８は、接地電極チップ９５と接地電極３０との中間的な組成を有している。なお、実際には軸線方向ＯＤに沿った方向からは溶融部９８の大部分は見えないが、説明上、図３（Ａ）においても溶融部９８を描いている。以下で示す図面においても同様である。また、接地電極チップ９５と接地電極３０との境界には破線が描かれているが（図３（Ｂ））、実際には、溶融部９８が形成されている部分は接地電極チップ９５と接地電極３０とが一体となって溶融しており、境界の破線は消滅している。以下で示す図面においても同様である。　
溶融部９８は、接地電極３０と接地電極チップ９５との境界に対して略平行な方向ＬＤから高エネルギービームを照射することによって形成することができる。溶融部９８を形成するための高エネルギービームとしては、例えば、ファイバーレーザや電子ビームを用いることが好ましい。特にファイバーレーザを用いると、接地電極３０と接地電極チップ９５の境界を奥深くまで溶融させることができるため、接地電極３０と接地電極チップ９５とを強固に接合させることができる。　
ここで、図３（Ｂ）に示すように、接地電極チップ９５の放電面９６に垂直な方向における溶融部９８の厚さＡｘは、接地電極３０の先端に向かう方向ＴＤ（以下では、接地電極３０の長手方向ＴＤともいう。）に沿って次第に厚くなっていることが好ましい。この理由について説明する。後述するように、接地電極３０の温度は、スパークプラグ１００の使用状態において、接地電極３０の先端に向かう方向ＴＤに沿って次第に高くなる。このため、接地電極３０にかかる応力は、先端面３１に近い部位ほど大きくなる。ここで、溶融部９８は、接地電極３０と接地電極チップ９５との中間的な熱膨張率を有しているため、接地電極３０にかかる応力を緩和することができる。したがって、溶融部９８の厚さＡｘを接地電極３０の先端に向かう方向ＴＤに沿って次第に厚くすれば、接地電極３０にかかる応力を適切に緩和することができるため、酸化スケールの発生を抑制し、接地電極チップ９５が接地電極３０から剥離してしまうことを抑制することが可能となる。換言すれば、接地電極チップ９５の放電面９６に垂直な方向における溶融部９８の厚さＡｘを、スパークプラグ１００の使用状態において接地電極チップ９５の温度が高くなる箇所ほど厚くすることが好ましい。　
同様に、図３（Ａ）に示すように、接地電極３０の先端面３１に平行な方向であり、かつ、接地電極チップ９５の放電面９６に平行な方向における溶融部９８の幅Ｗｘは、接地電極３０の先端に向かう方向ＴＤに沿って次第に大きくなっていることが好ましい。この理由は、上述した溶融部９８の厚さＡｘを接地電極３０の先端に向かう方向ＴＤに沿って次第に厚くする理由と同じである。このようにすれば、接地電極３０にかかる応力を適切に緩和することができるため、酸化スケールの発生を抑制し、接地電極チップ９５が接地電極３０から剥離してしまうことを抑制することが可能となる。　
また、図３（Ｂ）に示すように、接地電極チップ９５の放電面９６に垂直な方向における溶融部９８の厚さＡｘのうち、最も厚い部分の厚さをＡとする。換言すれば、軸線方向ＯＤにおける溶融部９８の厚さＡｘのうち、最も厚い部分の厚さをＡとする。そして、接地電極３０の先端面３１に垂直な方向における溶
融部９８の長さのうち、最も長い部分の長さをＢとする。換言すれば、接地電極３０の長手方向ＴＤにおける溶融部９８の長さのうち、最も長い部分の長さをＢとする。この場合において、スパークプラグ１００は、以下の関係式（１）を満たすことが好ましい。　１．５≦Ｂ／Ａ　…（１）　上記関係式（１）を満たすように溶融部９８を形成すれば、溶融部９８近傍に酸化スケールが発生するのを抑制することができる。この理由については後述する。また、Ｂ／Ａを以下では溶融部比率とも呼ぶ。　
さらに、図３（Ｂ）に示すように、接地電極３０の中心軸（Ｂ－Ｂ軸）を通り、軸線方向ＯＤと平行な平面で、溶融部９８を切断した場合において、溶融部９８の厚さＡｘのうち、Ａ／１．３となる部分Ｐが、溶融部９８の溶融方向後端９４からＢ／２の範囲に形成されていることが好ましい。すなわち、溶融部９８の溶融方向後端９４から、溶融部９８の厚さＡｘがＡ／１．３となる部分Ｐまでの距離Ｘが、Ｂ／２以下となることが好ましい。溶融部９８をこのような形状とすれば、火花消耗によるギャップＧの増加を抑制することができ、スパークプラグの耐久性を向上させることができる。この理由は次のとおりである。　
溶融部９８の厚さがＡ／１．３となる部分Ｐが、Ｂ／２よりも溶融方向先端側にあるほど（Ｂ／１．４など）、火花放電により接地電極チップ９５が消耗していったときに、溶融部９８が放電面に現れやすいため、ギャップＧが増加しやすい。一方、溶融部９８の厚さがＡ／１．３となる部分Ｐが、Ｂ／２よりも溶融方向後端９４側にあれば（Ｂ／２、Ｂ／３）、溶融部９８が放電面に現れにくく、ギャップＧの増加量を抑えることができる。　
さらに、図３（Ｂ）に示すように、接地電極チップ９５は、接地電極３０に形成された溝部分８８に埋設されていることが好ましい。そして、接地電極３０の先端面３１に垂直な方向における接地電極チップ９５の長さをＣとする。換言すれば、接地電極３０の長手方向ＴＤにおける接地電極チップ９５の長さをＣとする。また、上述したように、接地電極３０の先端面３１に垂直な方向における溶融部９８の長さのうち、最も長い部分の長さをＢとする。換言すれば、接地電極３０の長手方向ＴＤにおける溶融部９８の長さのうち、最も長い部分の長さをＢとする。この場合において、スパークプラグ１００は、以下の関係式（２）を満たすことが好ましい。　Ｃ≦Ｂ　…（２）　このようにすれば、接地電極チップ９５と接地電極３０との境界のうちの広範な部分を溶融部９８を介して溶接することができるので、接地電極チップ９５と接地電極３０との溶接強度を高めることが可能となる。　
そして、図３（Ｂ）に示すように、溶融部９８は、接地電極チップ９５の放電面９６には形成されていないことが好ましい。換言すれば、接地電極チップ９５の中心電極２０と対向する面９６には、溶融部９８が形成されていないことが好ましい。この理由は、接地電極チップ９５の方が溶融部９８よりも耐火花消耗性に優れているためである。したがって、接地電極チップ９５の放電面９６に溶融部９８が形成されないようにすれば、耐火花消耗性を向上させることができる。　
さらに、図３（Ｂ）に示すように、接地電極チップ９５の放電面９６から、溶融部９８と接地電極チップ９５との境界のうち放電面９６に最も接近した部分までの深さをＬ１とする。そして、接地電極チップ９５の放電面９６から、溶融部９８と接地電極チップ９５との境界のうち放電面９６から最も遠い部分までの深さをＬ２とする。この場合において、スパークプラグ１００は、以下の関係式（３）を満たすことが好ましい。　Ｌ２－Ｌ１≦０．３ｍｍ　…（３）　このようにすれば、スパークプラグ１００の使用に伴うギャップＧの増加量を抑えることができ、接地電極チップ９５の耐久性をさらに向上させることができる。なお、上記関係式（３）のように規定する根拠については後述する。また、Ｌ２－Ｌ１を以下では溶融部高低差ＬＡ（ＬＡ＝Ｌ２－Ｌ１）とも呼ぶ。　
Ｂ．第２実施形態： 　図４は、第２実施形態のスパークプラグ１００ｂにおける溶融部９８ｂの断面形状を示す説明図である。接地電極チップ９５の少なくとも一部は、接地電極３０に形成された溝部分８８に埋設されており、溶融部９８ｂは、接地電極３０の溝部分と接地電極チップ９５との間のうち、接地電極チップ９５の放電面９６に対して略垂直な部分９７（境界９７）においても形成されていることが好ましい。このようにすれば、接地電極チップ９５と接地電極３０との境界のうちのさらに広範な部分を溶融部９８ｂを介して溶接することができるので、接地電極チップ９５と接地電極３０との溶接強度をさらに高めることが可能となる。　
なお、このような形状の溶融部９８ｂは、ファイバーレーザまたは電子ビームの照射時間を、図３（Ｂ）に示した溶融部９８を形成する場合における照射時間よりも長くすることによって形成することができる。または、ファイバーレーザまたは電子ビームの照射出力を大きくすることによっても、溶融部９８ｂを形成することができる。　
Ｃ．第３実施形態：　図５は、第３実施形態のスパークプラグ１００ｃにおける溶融部９８ｃの断面形状を示す説明図である。図５に示すように、接地電極チップ９５の中心電極２０と対向する面９６（放電面９６）とは反対側に形成された溶融部９８ｃの接地電極チップ９５との境界４５の半分以上は、接地電極チップ９５の放電面９６と平行であることが好ましい。このようにすれば、接地電極チップ９５のうちファイバーレーザ等によって溶融されていない部分の体積が大きくなるので、耐火花消耗性を向上させることが可能となる。　
なお、このような形状の溶融部９８ｃは、接地電極３０と接地電極チップ９５との境界に対して斜めの方向ＢＤからファイバーレーザまたは電子ビームを照射することによって形成することができる。　
Ｄ．第４実施形態：　図６（Ａ）は、第４実施形態におけるスパークプラグ１００ｄの接地電極３０ｄの先端部３３ｄ付近を示す説明図である。図６（Ｂ）は、接地電極３０ｄの先端部３３ｄを拡大して示す説明図である。図６（Ｃ）は、接地電極チップ９５ｄを放電面９６ｄに対して垂直な方向から見た図である。　
このスパークプラグ１００ｄでは、接地電極３０ｄの先端面３１ｄは、中心電極チップ９０の側面９３と対向している。中心電極チップ９０を中心電極２０の一部と捉えれば、接地電極３０ｄの先端部３３ｄは、中心電極２０の側面９３と対向しているとも言える。すなわち、このスパークプラグ１００ｄはいわゆる横放電型プラグであり、放電方向は軸線方向ＯＤに対して垂直である。　
図６（Ａ）に示すように、接地電極チップ９５ｄは、接地電極３０ｄのうち、中心電極２０の側面９３（中心電極チップ９０の側面９３）と対向する面３１ｄに設けられており、中心電極２０（中心電極チップ９０）との間で火花放電間隙を形成している。そして、接地電極３０ｄと接地電極チップ９５ｄとの間の少なくとも一部には、接地電極３０ｄと接地電極チップ９５ｄとが溶け合って形成された溶融部９８ｄが存在している。　
図６（Ｂ）に示すように、接地電極チップ９５ｄの放電面９６ｄに垂直な方向における溶融部９８ｄの厚さＤｘは、スパークプラグ１００ｄの軸線方向ＯＤに沿って次第に厚くなっていることが好ましい。換言すれば、接地電極３０ｄの長手方向ＴＤにおける溶融部９８ｄの厚さＤｘは、軸線方向ＯＤの先端側に向かうほど厚くなっていることが好ましい。この理由は、横放電型プラグにおける接地電極３０ｄの先端面３１ｄ付近の温度は、軸線方向ＯＤに沿って高くなっているからである。したがって、溶融部９８ｄをこのような形状とすれば、図３（Ｂ）で示したスパークプラグ１００の場合と同様に、接地電極３０にかかる応力を適切に緩和することができるため、酸化スケールの発生を抑制し、接地電極チップ９５ｄが接地電極３０ｄから剥離してしまうことを抑制することが可能となる。　
同様に、図６（Ｃ）に示すように、スパークプラグ１００ｄの軸線方向ＯＤに垂直な方向であり、かつ、接地電極チップ９５ｄの放電面９６ｄに平行な方向における溶融部９８ｄの幅Ｗｘｄは、スパークプラグ１００ｄの軸線方向ＯＤに沿って次第に大きくなっていることが好ましい。換言すれば、軸線方向ＯＤに垂直な方向であり、かつ、接地電極３０ｄの長手方向ＴＤに垂直な方向における溶融部９８ｄの幅Ｗｘｄは、軸線方向ＯＤの先端側に向かうほど大きくなっていることが好ましい。このようにすれば、図３（Ａ）で示したスパークプラグ１００の場合と同様に、接地電極３０にかかる応力を適切に緩和することができるため、酸化スケールの発生を抑制し、接地電極チップ９５ｄが接地電極３０ｄから剥離してしまうことを抑制することが可能となる。　
また、図６（Ｂ）に示すように、接地電極チップ９５ｄの放電面９６ｄに垂直な方向における溶融部９８ｄの厚さＤｘのうち、最も厚い部分の厚さをＤとする。換言すれば、接地電極３０ｄの長手方向ＴＤにおける溶融部９８ｄの厚さＤｘのうち、最も厚い部分の厚さをＤとする。そして、スパークプラグ１００ｄの軸線方向ＯＤにおける溶融部９８ｄの長さのうち、最も長い部分の長さをＥとする。この場合において、スパークプラグ１００ｄは、以下の関係式（４）を満たすことが好ましい。　１．５≦Ｅ／Ｄ　…（４）　このようにすれば、図３（Ｂ）で示したスパークプラグ１００の場合と同様に、溶融部９８ｄ近傍に酸化スケールが発生するのを抑制することができる。この理由は、図３（Ｂ）で示したスパークプラグ１００の場合と同様であり、後述する。　
さらに、図６（Ｂ）に示すように、接地電極３０ｄの中心軸を通り、軸線方向ＯＤと平行な平面で、溶融部９８ｄを切断した場合において、溶融部９８ｄの厚さＤｘのうち、Ｄ／１．３となる部分Ｑが、溶融部９８ｄの溶融方向後端９４ｄからＥ／２の範囲に形成されていることが好ましい。すなわち、溶融部９８ｄの溶融方向後端９４ｄから、溶融部９８ｄの厚さＤｘがＤ／１．３となる部分Ｑまでの距離Ｘが、Ｅ／２以下となることが好ましい。溶融部９８ｄをこのような形状とすれば、図３（Ｂ）で示したスパークプラグ１００の場合と同様に、火花消耗によるギャップＧの増加を抑制することができ、スパークプラグの耐久性を向上させることができる。この理由は、図３（Ｂ）で示したスパークプラグ１００の場合と同様である。　
また、図６（Ｂ）に示すように、スパークプラグ１００ｄの軸線方向ＯＤにおける接地電極チップ９５ｄの長さをＦとする。そして、上述したように、軸線方向ＯＤにおける溶融部９８ｄの長さのうち、最も長い部分の長さをＥとする。この場合において、スパークプラグ１００ｄは、以下の関係式（５）を満たすことが好ましい。　Ｆ≦Ｅ　…（５）　このようにすれば、図３（Ｂ）で示したスパークプラグ１００の場合と同様に、接地電極チップ９５ｄと接地電極３０ｄとの境界のうちの広範な部分を溶融部９８ｄを介して溶接することができるので、接地電極チップ９５ｄと接地電極３０ｄとの溶接強度を高めることが可能となる。　
さらに、図６（Ｂ）に示すように、接地電極チップ９５ｄの放電面９６ｄから、溶融部９８ｄと接地電極チップ９５ｄとの境界のうち放電面９６ｄに最も接近した部分までの深さをＬｄ１とする。そして、接地電極チップ９５ｄの放電面９６ｄから、溶融部９８ｄと接地電極チップ９５ｄとの境界のうち放電面９６ｄから最も遠い部分までの深さをＬｄ２とする。この場合において、スパークプラグ１００ｄは、以下の関係式（６）を満たすことが好ましい。　Ｌｄ２－Ｌｄ１≦０．３ｍｍ　…（６）　このようにすれば、図３（Ｂ）で示したスパークプラグ１００の場合と同様に、スパークプラグ１００ｄの使用に伴うギャップＧの増加量を抑えることができ、接地電極チップ９５ｄの耐久性をさらに向上させることができる。なお、上記関係式（６）のように規定
する根拠については、上記関係式（３）を規定した根拠と同じであり、後述する。　
Ｅ．電極の温度に関する実験例：　図３に示した構成のスパークプラグにおいて、接地電極３０の先端面３１からの距離と、その距離における接地電極３０の温度との関係を調べる実験を行なった。　
図７は、接地電極３０の先端面３１からの距離と、接地電極３０の温度との関係を示すグラフである。図７の横軸は、接地電極３０の先端面３１からの距離を示しており、縦軸は、その距離における接地電極３０の温度を示している。なお、本実験例では、接地電極３０の温度として、接地電極チップ９５が設けられている面とは反対側の面における接地電極３０の温度を測定した。この図７によれば、接地電極３０の先端面３１に近いほど温度は高く、先端面３１から遠くなるにしたがって温度は低くなっていることが理解できる。したがって、図３（Ｂ）で示すように、接地電極３０の温度の高い箇所ほど溶融部９８の厚さＡｘを厚く、すなわち、溶融部９８の厚さＡｘを接地電極３０の先端に向かう方向ＴＤに沿って次第に厚くすれば、接地電極３０にかかる応力を適切に緩和することができ、酸化スケールの発生を抑制することができる。図６に示すスパークプラグ１００ｄにおいても同様に、溶融部９８ｄの厚さＤｘは、軸線方向ＯＤの先端側に向かうほど厚くなっていることが好ましい。　
Ｆ．酸化スケールに関する実験例：　図３に示した構成のスパークプラグにおいて、溶融部比率Ｂ／Ａと、酸化スケールの発生割合との関係を調べるために、冷熱試験を行なった。冷熱試験を行なうと、溶融部９８付近に酸化スケールが発生した。ここで、酸化スケール発生割合とは、溶融部９８の長さＢ（図３（Ｂ））に対する酸化スケールの長さの割合である。　
冷熱試験では、まず接地電極３０をバーナーで２分間熱し、接地電極３０の温度を１１００℃まで上昇させた。その後バーナーを切り、接地電極３０を１分間徐冷し、再び接地電極３０をバーナーで２分間熱して接地電極３０の温度を１１００℃まで上昇させた。このサイクルを１０００回繰り返し、溶融部９８付近に発生した酸化スケールの長さを半断面から計測した。そして、計測された酸化スケールの長さから、酸化スケール発生割合を求めた。　
図８は、溶融部比率Ｂ／Ａと、酸化スケール発生割合との関係を示すグラフである。図８の横軸は、溶融部比率Ｂ／Ａを示しており、縦軸は、酸化スケール発生割合を示している。この図８によれば、溶融部比率Ｂ／Ａが大きくなるにしたがって、酸化スケール発生割合が小さくなることが理解できる。これは、溶融部比率Ｂ／Ａが大きくなると、接地電極チップ９５と接地電極３０との境界面に占める溶融部９８の体積が大きくなり、接地電極チップ９５と接地電極３０との境界面に酸化スケールが発生しにくくなるためであると考えられる。そして、溶融部比率Ｂ／Ａが１．５以上となると、酸化スケール発生割合が０％となる。したがって、溶融部比率Ｂ／Ａが１．５以上となるように、溶融部９８を形成することが好ましい。図６に示すスパークプラグ１００ｄにおいても同様に、溶融部比率Ｅ／Ｄが１．５以上となるように、溶融部９８ｄを形成することが好ましい。　
Ｇ１．ギャップＧの増加量に関する実験例１：　図３に示した構成のスパークプラグにおいて、溶融部高低差ＬＡ（＝Ｌ２－Ｌ１）と試験後のギャップＧの増加量との関係を調べるため、溶融部高低差ＬＡの異なるサンプルを用いて、机上火花試験を行なった。本実験例では、圧力０．４ＭＰａの大気雰囲気中において、周波数６０Ｈｚの放電を１００時間行なった。　
図９（Ａ）は、溶融部高低差ＬＡと試験後のギャップＧの増加量との関係を示すグラフである。図９（Ａ）の横軸は、溶融部高低差ＬＡを示しており、縦軸は、机上火花試験を１００時間行なった後のギャップＧの増加量（ｍｍ）を示している。この図９（Ａ）によれば、溶融部高低差ＬＡが小さいほど、ギャップＧの増加量は小さくなり、接地電極チップ９５の耐久性が向上することが理解できる。また、溶融部高低差ＬＡを０．３よりも小さくすれば、ギャップＧの増加量を０．１ｍｍに抑えることができ、接地電極チップ９５の耐久性をさらに向上させることができる。したがって、溶融部高低差ＬＡが０．３ｍｍ以下になるように、溶融部９８を形成することが好ましい。図６に示すスパークプラグ１００ｄにおいても同様に、溶融部高低差ＬＡが０．３ｍｍ以下になるように、溶融部９８ｄを形成することが好ましい。　
Ｇ２．ギャップＧの増加量に関する実験例２：　図３に示した構成のスパークプラグにおいて、溶融部９８の厚さＡｘがＡ／１．３となっている部分Ｐの、溶融部９８の溶融方向後端９４からの距離Ｘと、試験後のギャップＧの増加量との関係を調べるため、距離Ｘの異なるサンプルを用いて、机上火花試験を行なった。試験条件は、上述した溶融部高低差ＬＡに関する机上火花試験と同様である。　
図９（Ｂ）は、距離Ｘと試験後のギャップＧの増加量との関係を示すグラフである。図９（Ｂ）の横軸は、距離Ｘを示しており、縦軸は、机上火花試験を１００時間行なった後のギャップＧの増加量（ｍｍ）を示している。この図９（Ｂ）によれば、距離Ｘが小さいほど、ギャップＧの増加量は小さくなり、接地電極チップ９５の耐久性が向上することが理解できる。また、距離ＸをＢ／２よりも小さくすれば、すなわち、溶融部９８の厚さＡｘがＡ／１．３となっている部分Ｐが、溶融部９８の他端側からＢ／２の範囲に形成されていれば、ギャップＧの増加量を０．１ｍｍに抑えることができ、接地電極チップ９５の耐久性をさらに向上させることができる。したがって、距離ＸがＢ／２以下になるように、溶融部９８を形成することが好ましい。図６に示すスパークプラグ１００ｄにおいても同様に、距離ＸがＥ／２以下になるように、溶融部９８ｄを形成することが好ましい。　
Ｈ．その他の実施形態：　なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような実施形態も可能である。　
図１０は、その他の実施形態におけるスパークプラグ１００ｅの溶融部９８ｅを示す説明図である。図１０（Ａ）は、接地電極３０の先端部３３を、軸線方向ＯＤに沿った方向から見た図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）におけるＢ－Ｂ断面を示す図である。以下の図１１ないし図１４においても同様である。この図１０に示すように、接地電極チップ９５ｅのうちの略半分は、接地電極３０の先端面３１から突出しており、この突出している部分には溶融部９８ｅが形成されていないこととしてもよい。　
図１１は、その他の実施形態におけるスパークプラグ１００ｆの溶融部９８ｆを示す説明図である。この図１１に示すように、接地電極チップ９５ｆの形状は、円柱状であってもよく、また、接地電極チップ９５ｆは、接地電極３０の先端面３１から突出していないこととしてもよい。　
図１２は、その他の実施形態におけるスパークプラグ１００ｇの溶融部９８ｇを示す説明図である。この図１２に示すように、接地電極チップ９５ｇの形状は、円柱状であってもよく、また、軸線方向ＯＤに沿った方向からもファイバーレーザまたは電子ビームを照射することによって、接地電極チップ９５ｇの外周部に溶融部９９ｇを形成することとしてもよい。このようにすれば、接地電極チップ９５ｇの溶接強度をさらに向上させることができる。　
図１３は、その他の実施形態におけるスパークプラグ１００ｈの溶融部９８ｈを示す説明図である。この図１３に示すように、軸線方向ＯＤに沿った方向からもファイバーレーザまたは電子ビームを照射することによって、接地電極チップ９５ｈの外周部に溶融部９９ｈを形成することとしてもよい。このようにすれば、接地電極チップ９５ｈの溶接強度をさらに向上させることができる。　
図１４は、その他の実施形態におけるスパークプラグ１００ｉの溶融部９８ｉを示す説明図である。この図１４に示すように、接地電極チップ９５ｉの形状は、円柱状であってもよく、また接地電極３０ｉには溝部を設けずに、接地電極チップ９５ｉを接地電極３０ｉの平面部３４ｉに配置することとしてもよい。　
図１５（Ａ）は、その他の実施形態におけるスパークプラグ１００ｊの接地電極３０ｄの先端部３３ｄ付近を示す説明図である。図１５（Ｂ）は、接地電極３０ｄの先端部３３ｄを拡大して示す説明図である。図１５（Ｃ）は、接地電極チップ９５ｊを放電面９６ｊに対して垂直な方向から見た図である。このスパークプラグ１００ｊは、図６に示した第４実施形態におけるスパークプラグ１００ｄと同様に、横放電型のスパークプラグである。ただし、このスパークプラグ１００ｊでは、接地電極チップ９５ｊの形状が円柱状となっている。このように、横放電型のスパークプラグにおいて、接地電極チップ９５ｊの形状は円柱状であってもよい。　
図１６は、その他の実施形態におけるスパークプラグ１００ｋの溶融部９８ｋを示す説明図である。このスパークプラグ１００ｋは、図６に示した第４実施形態におけるスパークプラグ１００ｄと同様に、横放電型のスパークプラグである。ただし、このスパークプラグ１００ｋでは、接地電極３０ｋの先端部３３ｋ付近に溝部３５ｋが設けられている。このように、横放電型のスパークプラグにおいて、接地電極３０ｋに溝部３５ｋが設けられていることとしてもよい。また、この場合には、接地電極３０ｋの先端面３１ｋに対して斜めの方向からファイバービーム等の高エネルギービームを照射することによって、溶融部９８ｋを形成することが好ましい。　
図１７は、その他の実施形態におけるスパークプラグ１００ｌの溶融部９８ｌを示す説明図である。この図１７に示すように、接地電極チップ９５ｌの軸線方向ＯＤにおける長さを、軸線方向ＯＤに垂直な方向における長さと同じ、又はそれ以上とすることとしてもよい。また、接地電極３０ｌには溝部を設けずに、接地電極チップ９５ｌを接地電極３０ｌの平面部３４ｌに配置することとしてもよい。
３…セラミック抵抗　　４…シール体　　５…ガスケット　　６…リング部材　　８…板パッキン　　９…タルク　　１０…絶縁碍子　　１１…先端部　　１２…軸孔　　１３…脚長部　　１５…段部　　１７…先端側胴部　　１８…後端側胴部　　１９…鍔部　　２０…中心電極　　２１…電極母材　　２２…先端部　　２５…芯材　　３０…接地電極　　３０ｄ…接地電極　　３０ｉ…接地電極　　３０ｋ…接地電極　　３０ｌ…接地電極　　３１…先端面　　３１ｄ…先端面　　３１ｋ…先端面　　３２…基部　　３３…先端部　　３３ｄ…先端部　　３３ｋ…先端部　　３４ｉ…平面部　　３４ｌ…平面部　　３５ｋ…溝部　　４０…端子金具　　４５…境界　　５０…主体金具　　５１…工具係合部　　５２…取付ねじ部　　５３…加締部　　５４…シール部　　５５…座面　　５６…段部　　５７…先端部　　５８…座屈部　　５９…ねじ首　　８８…溝部分　　９０…中心電極チップ　　９２…先端面　　９３…側面　　９４…溶融方向後端　　９４ｄ…溶融方向後端　　９５…接地電極チップ　　９５ｄ…接地電極チップ　　９５ｅ…接地電極チップ　　９５ｆ…接地電極チップ　　９５ｇ…接地電極チップ　　９５ｈ…接地電極チップ　　９５ｉ…接地電極チップ　　９５ｊ…接地電極チップ　　９５ｋ…接地電極チップ　　９５ｌ…接地電極チップ　　９６…放電面　　９６ｄ…放電面　　９６ｊ…放電面　　９７…境界　　９８…溶融部　　９８ｂ…溶融部　　９８ｃ…溶融部　　９８ｄ…溶融部　　９８ｅ…溶融部　　９８ｆ…溶融部　　９８ｇ…溶融部　　９８ｈ…溶融部　　９８ｉ…溶融部　　９８ｋ…溶融部　　９８ｌ…溶融部　　９９ｇ…溶融部　　９９ｈ…溶融部　　１００…スパークプラグ　　１００ｂ…スパークプラグ　　１００ｃ…スパークプラグ　　１０
０ｄ…スパークプラグ　　１００ｅ…スパークプラグ　　１００ｆ…スパークプラグ　　１００ｇ…スパークプラグ　　１００ｈ…スパークプラグ　　１００ｉ…スパークプラグ　　１００ｊ…スパークプラグ　　１００ｋ…スパークプラグ　　１００ｌ…スパークプラグ　　２００…エンジンヘッド　　２０１…孔　　２０５…開口周縁部

Claims (15)

  1. 軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、　前記軸孔の先端側に設けられた中心電極と、　前記絶縁体を保持する略筒状の主体金具と、　一端が前記主体金具の先端部に取り付けられ、他端が前記中心電極の先端部と対向する接地電極と、　前記接地電極の前記中心電極の先端部と対向する面に設けられ、前記中心電極との間で火花放電間隙を形成する貴金属チップと、　を備えるスパークプラグであって、　前記接地電極と前記貴金属チップとの間の少なくとも一部には、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があり、　前記軸線方向における前記溶融部の厚さのうち、最も厚い部分の厚さをＡとし、　前記接地電極の長手方向における前記溶融部の長さのうち、最も長い部分の長さをＢとした場合において、　１．５≦Ｂ／Ａ　の関係を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
  2. 請求項１に記載のスパークプラグであって、　前記接地電極の中心軸を通り、前記軸線方向と平行な平面で、前記溶融部を切断した場合において、　前記溶融部の厚さのうち、Ａ／１．３となる部分が、前記溶融部の溶融方向後端からＢ／２の範囲に形成されてい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に記載のスパークプラグであって、　前記接地電極の長手方向における前記貴金属チップの長さをＣとした場合において、　Ｃ≦Ｂ　の関係を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
  4. 軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、　前記軸孔の先端側に設けられた中心電極と、　前記絶縁体を保持する略筒状の主体金具と、　一端が前記主体金具の先端部に取り付けられ、他端が前記中心電極の側面と対向する接地電極と、　前記接地電極の前記中心電極の側面と対向する面に設けられ、前記中心電極との間で火花放電間隙を形成する貴金属チップと、を備えるスパークプラグであって、　前記接地電極と前記貴金属チップとの間の少なくとも一部には、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があり、　前記接地電極の長手方向における前記溶融部の厚さは、前記軸線方向先端側に向かうほど厚くなっていることを特徴とする、スパークプラグ。
  5. 請求項４に記載のスパークプラグであって、　前記軸線方向に垂直な方向であり、かつ、前記接地電極の長手方向に垂直な方向における前記溶融部の幅は、前記軸線方向先端側に向かうほど大きくなっていることを特徴とする、スパークプラグ。
  6. 請求項４または請求項５に記載のスパークプラグであって、　前記接地電極の長手方向における前記溶融部の厚さのうち、最も厚い部分の厚さをＤとし、　前記軸線方向における前記溶融部の長さのうち、最も長い部分の長さをＥとした場合において、　１．５≦Ｅ／Ｄ　の関係を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
  7. 請求項６に記載のスパークプラグであって、　前記接地電極の中心軸を通り、前記軸線方向と平行な平面で、前記溶融部を切断した場合において、　前記溶融部の厚さのうち、Ｄ／１．３となる部分が、前記溶融部の溶融方向後端からＥ／２の範囲に形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。
  8. 請求項４ないし請求項７のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記軸線方向における前記溶融部の長さのうち、最も長い部分の長さをＥとし、　前記軸線方向における前記貴金属チップの長さをＦとした場合において、　Ｆ≦Ｅ　の関係を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
  9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記貴金属チップは、前記中心電極との間で火花放電間隙を形成する放電面を有し、　自身の少なくとも一部が前記接地電極に形成された溝部分に埋設されており、　前記溝部分と前記貴金属チップとの間のうち、前記貴金属チップの放電面に対して垂直な部分においても、前記溝部分と前記貴金属チップとを接続する前記溶融部が形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。
  10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記貴金属チップの前記中心電極と対向する面には、前記溶融部が形成されていないことを特徴とする、スパークプラグ。
  11. 請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記貴金属チップの放電面から、前記放電面に最も接近した前記溶融部までの深さをＬ１とし、　前記貴金属チップの放電面から、前記放電面に最も遠い前記溶融部までの深さをＬ２とした場合において、　Ｌ２－Ｌ１≦０．３ｍｍ　の関係を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
  12. 請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記溶融部のうち、前記貴金属チップの中心電極と対向する面とは反対側に形成された溶融部の前記貴金属チップとの境界の半分以上は、前記貴金属チップの放電面と平行である、スパークプラグ。
  13. 請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記溶融部は、前記接地電極と前記貴金属チップとの境界に対して平行な方向から高エネルギービームが照射されることによって形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。
  14. 請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記溶融部は、前記接地電極と前記貴金属チップとの境界に対して斜めの方向から高エネルギービームが照射されることによって形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。
  15. 請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載のスパークプラグであって、　前記溶融部は、前記接地電極と前記貴金属チップとの境界に対してファイバーレーザまたは電子ビームが照射されることによって形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。
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