特許 5653399 スパークプラグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5653399

(24)【登録日】2014年11月28日

(45)【発行日】2015年1月14日

(54)【発明の名称】スパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/20 20060101AFI20141218BHJP

【ＦＩ】

   H01T13/20 B

【請求項の数】5

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2012-190277(P2012-190277)

(22)【出願日】2012年8月30日

(65)【公開番号】特開2014-49250(P2014-49250A)

(43)【公開日】2014年3月17日

【審査請求日】2013年10月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉▲崎▼ 博俊

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 智行

【審査官】 段 吉享

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−１７１０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２７５１５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ １３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心電極と、接地電極と、前記中心電極および前記接地電極の少なくとも一方の電極に抵抗溶接されている貴金属チップと、を有するスパークプラグにおいて、
前記貴金属チップは、
平面状に形成されている放電面と、
前記抵抗溶接されている電極内に埋設されている底面と、
前記放電面から前記底面に向けて幅広となる側面と、を有し、
前記放電面の図心を通る垂線を含む所定の断面において、
前記垂線に平行な方向に沿った最大の厚さを、前記貴金属チップの最大厚さｔとし、
前記底面のうち前記最大の厚さとなる部位を通り、前記放電面に平行な直線を第１の直線とし、
前記断面が前記垂線によって二分されることによって形成される２つの半断面のうちの第１の半断面において、
前記垂線に直交する方向に沿った最大の幅を、前記貴金属チップの最大幅Ｒｗ１とし、
前記第１の直線と、前記最大の幅となる部位との、前記垂線に平行な方向に沿った距離を、前記貴金属チップのそり高さｈ１とし、
前記垂線と前記放電面の交点から前記放電面の端点までの距離を、前記放電面の幅Ｒｔ１とし、
前記２つの半断面のうちの、前記第１の半断面とは異なる第２の半断面において、
前記垂線に直交する方向に沿った最大の幅を、前記貴金属チップの最大幅Ｒｗ２とし、
前記第１の直線と、前記最大の幅となる部位との、前記垂線に平行な方向に沿った距離を、前記貴金属チップのそり高さｈ２とし、
前記垂線と前記放電面の交点から前記放電面の端点までの距離を、前記放電面の幅Ｒｔ２とし、
ｈ１／ｔ≦０．２ かつ Ｒｗ１／Ｒｔ１≧１．０３ かつ
ｈ２／ｔ≦０．２ かつ Ｒｗ２／Ｒｔ２≧１．０３
の関係を満たし、
前記貴金属チップと前記接地電極との間には、前記側面に沿って前記底面に向かうにつれ前記垂線から離れる方向に広がると共に、前記底面に沿って前記側面から前記垂線に近づく方向に溶接面が形成されていることを特徴とするスパークプラグ。

【請求項2】

請求項１記載のスパークプラグであって、
前記第１の半断面および前記第２の半断面の各々において、前記垂線と前記底面との交点と前記第１の直線との、前記垂線に平行な方向に沿った距離ｈ３は、
ｈ３≧ｈ１かつｈ３≧ｈ２
の関係を満たすことを特徴とするスパークプラグ。

【請求項3】

請求項１記載のスパークプラグであって、
前記所定の断面において、前記底面は、前記放電面側と反対側に凸な形状を有することを特徴とする、スパークプラグ。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記放電面の面積は、０．７９ｍｍ²以上、かつ^、３．１４ｍｍ²以下であることを特徴とするスパークプラグ。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記貴金属チップは、Ｐｔ−Ｎｉ合金を含んでなり、
前記貴金属チップが溶接されている前記電極は、Ｃｒ，Ｆｅを含む耐熱Ｎｉ合金を含んでいる、スパークプラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スパークプラグに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、接地電極母材の先端から突出する状態で貴金属チップを埋設した接地電極を備えるスパークプラグが提案されている。貴金属チップは、抵抗溶接によって接地電極母材に接合されている。スパークプラグの電極に用いられる貴金属チップは、火花放電や酸化に対する耐久性が電極母材よりも優れた貴金属（例えば、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウムなど）、あるいはそのような貴金属を主成分とする合金により形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−２８４０１２号公報

【特許文献2】特開２００４−７９５０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

内燃機関で発生する熱によって、接地電極母材と貴金属チップとの接合部が酸化することがある。過度の酸化は、貴金属チップが接地電極母材から剥離する要因となる。近年、内燃機関が、高過給、高圧縮化されており、内燃機関の燃焼室内の温度が従来の内燃機関よりも高温になりやすい。このため、接合部の酸化が促進され、接地電極母材と貴金属チップとの接合強度が低下し、貴金属チップが電極母材から剥離する可能性が高くなるおそれがある。

【0005】

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、貴金属チップの耐剥離性を向上することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
本発明の第１の形態は、
中心電極と、接地電極と、前記中心電極および前記接地電極の少なくとも一方の電極に抵抗溶接されている貴金属チップと、を有するスパークプラグにおいて、
前記貴金属チップは、
平面状に形成されている放電面と、
前記抵抗溶接されている電極内に埋設されている底面と、
前記放電面から前記底面に向けて幅広となる側面と、を有し、
前記放電面の図心を通る垂線を含む所定の断面において、
前記垂線に平行な方向に沿った最大の厚さを、前記貴金属チップの最大厚さｔとし、
前記底面のうち前記最大の厚さとなる部位を通り、前記放電面に平行な直線を第１の直線とし、
前記断面が前記垂線によって二分されることによって形成される２つの半断面のうちの第１の半断面において、
前記垂線に直交する方向に沿った最大の幅を、前記貴金属チップの最大幅Ｒｗ１とし、
前記第１の直線と、前記最大の幅となる部位との、前記垂線に平行な方向に沿った距離を、前記貴金属チップのそり高さｈ１とし、
前記垂線と前記放電面の交点から前記放電面の端点までの距離を、前記放電面の幅Ｒｔ１とし、
前記２つの半断面のうちの、前記第１の半断面とは異なる第２の半断面において、
前記垂線に直交する方向に沿った最大の幅を、前記貴金属チップの最大幅Ｒｗ２とし、
前記第１の直線と、前記最大の幅となる部位との、前記垂線に平行な方向に沿った距離を、前記貴金属チップのそり高さｈ２とし、
前記垂線と前記放電面の交点から前記放電面の端点までの距離を、前記放電面の幅Ｒｔ２とし、
ｈ１／ｔ≦０．２ かつ Ｒｗ１／Ｒｔ１≧１．０３ かつ
ｈ２／ｔ≦０．２ かつ Ｒｗ２／Ｒｔ２≧１．０３
の関係を満たし、
前記貴金属チップと前記接地電極との間には、前記側面に沿って前記底面に向かうにつれ前記垂線から離れる方向に広がると共に、前記底面に沿って前記側面から前記垂線に近づく方向に溶接面が形成されていることを特徴とするスパークプラグである。

【0007】

［適用例１］
中心電極と、接地電極と、前記中心電極および前記接地電極の少なくとも一方の電極に抵抗溶接されている貴金属チップと、を有するスパークプラグにおいて、前記貴金属チップは、平面状に形成されている放電面と、前記抵抗溶接されている電極内に埋設されている底面と、前記放電面から前記底面に向けて幅広となる側面と、を有し、前記放電面の図心を通る垂線を含む所定の断面において、前記垂線に平行な方向に沿った最大の厚さを、前記貴金属チップの最大厚さｔとし、前記底面のうち前記最大の厚さとなる部位を通り、前記放電面に平行な直線を第１の直線とし、前記断面が前記垂線によって二分されることによって形成される２つの半断面のうちの第１の半断面において、前記垂線に直交する方向に沿った最大の幅を、前記貴金属チップの最大幅Ｒｗ１とし、前記第１の直線と、前記最大の幅となる部位との、前記垂線に平行な方向に沿った距離を、前記貴金属チップのそり高さｈ１とし、前記垂線と前記放電面の交点から前記放電面の端点までの距離を、前記放電面の幅Ｒｔ１とし、前記２つの半断面のうちの、前記第１の半断面とは異なる第２の断面において、前記垂線に直交する方向に沿った最大の幅を、前記貴金属チップの最大幅Ｒｗ２とし、前記第１の直線と、前記最大の幅となる部位との、前記垂線に平行な方向に沿った距離を、前記貴金属チップのそり高さｈ２とし、前記垂線と前記放電面の交点から前記放電面の端点までの距離を、前記放電面の幅Ｒｔ２とし、
ｈ１／ｔ≦０．２ かつ Ｒｗ１／Ｒｔ１≧１．０３ かつ
ｈ２／ｔ≦０．２ かつ Ｒｗ２／Ｒｔ２≧１．０３
の関係を満たすことを特徴とするスパークプラグ。

【0008】

一般的に、抵抗溶接による拡散接合によって、貴金属チップと電極との溶接面（接合界面に形成される拡散層）は、使用環境や経年など種々の要因により酸化する。溶接面の酸化を酸化スケールとも呼ぶ。適用例１のスパークプラグによれば、貴金属チップについて、放電面の図心を通る断面が当該図心を通る垂線によって２分されることにより形成される第１の半断面および第２の断面において、
ｈ１／ｔ≦０．２ かつ Ｒｗ１／Ｒｔ１≧１．０３ かつ
ｈ２／ｔ≦０．２ かつ Ｒｗ２／Ｒｔ２≧１．０３
の関係が成立するように形成されている。従って、貴金属チップの側面は、軸線から離れる方向に広がるように形成されているので、酸化スケールの進行方向は、側面に沿って、軸線から離れる方向に進行し、続いて、底面に沿って側面から軸線に近づく方向に進む。よって、酸化スケールが側面から底面に進行する際、酸化スケールの進行方向が略反対方向となるので、酸化スケールの進展を抑制でき、貴金属チップの耐剥離性を向上できる。また、適用例１のスパークプラグによれば、貴金属チップは、断面が逆くさび形状になるように電極内に埋設されているので、更に、貴金属チップの耐剥離性を向上できる。

【0009】

［適用例２］
適用例１記載のスパークプラグであって、前記第１の半断面と前記第２の半断面の各々において、前記垂線と前記底面との交点と前記第１の直線との、前記垂線に平行な方向に沿った距離ｈ３は、
ｈ３≧ｈ１かつｈ３≧ｈ２
の関係を満たすことを特徴とするスパークプラグ。

【0010】

適用例２のスパークプラグによれば、第１の半断面と第２の半断面の各々において、垂線と底面との交点と第１の直線との、垂線に平行な方向に沿った距離ｈ３は、
ｈ３≧ｈ１かつｈ３≧ｈ２
の関係を満たすように形成されている。従って、貴金属チップと電極との溶接面は、放電面に向けて平面もしくは凹状の部分を有する。よって、電極に向けて凸状に形成されている場合に比して、貴金属チップに作用する熱応力を小さくすることができ、貴金属チップの耐剥離性を向上できる。

【0011】

［適用例３］
適用例１記載のスパークプラグであって、前記所定の断面において、前記底面は、前記放電面側と反対側に凸な形状を有することを特徴とする、スパークプラグ。

【0012】

適用例３のスパークプラグによれば、貴金属チップの底面は、前記放電面側と反対側に凸な形状を有するように形成されている。従って、酸化スケールが側面から底面に進む際、酸化スケールの進行方向が略反対方向となるので、酸化スケールの進展を抑制でき、貴金属チップの耐剥離性を向上できる。

【0013】

［適用例４］
適用例１から適用例３までのいずれか一例に記載のスパークプラグであって、前記放電面の面積は、０．７９ｍｍ²以上、かつ、３．１４ｍｍ²以下であることを特徴とするスパークプラグ。

【0014】

適用例４のスパークプラグによれば、放電面の面積が０．７９ｍｍ²以上とすることにより、接地電極と中心電極との間の火花ギャップ量の増加を抑制することができ、また、放電面の面積が３．１４ｍｍ²以下とすることにより、耐剥離性を向上できる。

【0015】

［適用例５］
適用例１から適用例４までのいずれか一項に記載のスパークプラグであって、前記貴金属チップは、Ｐｔ−Ｎｉ合金を含んでなり、前記貴金属チップが溶接されている前記電極は、Ｃｒ，Ｆｅを含むＮｉ合金を含んでいる、スパークプラグ。

【0016】

適用例５のスパークプラグによれば、貴金属チップは、Ｐｔ−Ｎｉ合金を含んでなり、貴金属チップが溶接されている電極は、Ｃｒ，Ｆｅを含むＮｉ合金を含んでいる。従って、貴金属チップと電極との抵抗溶接の溶接性を向上できる。

【0017】

本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施例におけるスパークプラグ１００を示す部分断面図。

【図2】第１実施例におけるスパークプラグ１００の接地電極４０を拡大して示す説明図。

【図3】第１実施例における貴金属チップ５０の形状について詳細に説明する断面図。

【図4】第１実施例におけるスパークプラグ１００の製造工程を示す工程図。

【図5】第１実施例における電極母材４１０の窪み部について説明する説明図。

【図6】第２実施例における貴金属チップ３５０の形状について詳細に説明する断面図。

【図7】貴金属チップに作用する熱応力について説明する説明図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．スパークプラグの構成：
図１は、スパークプラグ１００を示す部分断面図である。図１には、スパークプラグ１００の軸心である軸線ＯＬを境界として、紙面右側にスパークプラグ１００の外観形状を図示し、紙面左側にスパークプラグ１００の断面形状を図示した。以下の説明では、スパークプラグ１００における紙面下側を「先端側」と呼び、紙面上側を「後端側」と呼ぶ。

【0020】

スパークプラグ１００は、中心電極１０と、絶縁碍子２０と、主体金具３０と、接地電極４０とを備える。スパークプラグ１００の接地電極４０には、貴金属チップ５０が取り付けられている。本実施形態では、スパークプラグ１００の軸線ＯＬは、中心電極１０、絶縁碍子２０および主体金具３０の各部材の軸心でもある。

【0021】

スパークプラグ１００の中心電極１０は、棒状の電極体である。本実施形態では、中心電極１０は、インコネル（登録商標）を始めとするニッケルを主成分とするニッケル合金からなる。中心電極１０の外側面は、絶縁碍子２０によって外部から電気的に絶縁されている。中心電極１０の先端側は、絶縁碍子２０の先端側から突出している。中心電極１０の後端側は、絶縁碍子２０の後端側へと電気的に接続されている。本実施形態では、中心電極１０の後端側は、シール体１６、セラミック抵抗１７、シール体１８、端子金具１９を介して絶縁碍子２０の後端側へと電気的に接続されている。

【0022】

スパークプラグ１００の絶縁碍子２０は、筒状の絶縁体である。本実施形態では、絶縁碍子２０は、アルミナを始めとする絶縁性セラミックス材料を焼成してなる。絶縁碍子２０は、軸線ＯＬに沿った貫通孔である軸孔２８を備える。軸孔２８には、中心電極１０が収容されている。

【0023】

スパークプラグ１００の主体金具３０は、筒状の金属体である。本実施形態では、主体金具３０は、ニッケルメッキされた低炭素鋼製の金属体である。他の実施形態において、主体金具３０は、亜鉛メッキされた低炭素鋼製の金属体であっても良いし、メッキされていない（無メッキの）ニッケル合金製の金属体であっても良い。主体金具３０は、中心電極１０から電気的に絶縁された状態で絶縁碍子２０の外側面にカシメ固定されている。

【0024】

主体金具３０は、端面３１および取付ネジ部３２を備える。主体金具３０の端面３１は、主体金具３０の先端側を構成する中空円状の面である。端面３１には、接地電極４０が接合されている。端面３１の中央からは、絶縁碍子２０および中心電極１０が突出している。主体金具３０の取付ネジ部３２は、ネジ山が外側面に形成されている円筒状の部位である。本実施形態では、主体金具３０の取付ネジ部３２を内燃機関２００のネジ孔２１０に螺合させることによって、スパークプラグ１００を内燃機関２００に取り付けることが可能である。

【0025】

図２は、スパークプラグ１００の接地電極４０を拡大して示す説明図である。図２（ａ）には、軸線ＯＬに直交する方向から見た接地電極４０を中心電極１０の先端側と共に図示した。図２（ｂ）には、図２（ａ）の矢視Ｆ２ｂ−Ｆ２ｂから見た接地電極４０を図示した。スパークプラグ１００の接地電極４０は、電極母材４１０と、貴金属チップ５０とを備える。

【0026】

本実施形態では、電極母材４１０は、四角状の断面を有し、基端部４０１および先端部４０２に隣接する４つの側面として、側面４０３の他、側面４０４，４０５，４０６を有する。電極母材４１０の側面４０４は、側面４０３に対する裏面である。側面４０５，４０６は、側面４０３，４０４にそれぞれ隣接する面である。

【0027】

接地電極４０の電極母材４１０は、屈曲した棒状の電極体である。電極母材４１０は、主体金具３０の端面３１から軸線ＯＬに沿った方向に延びた後、軸線ＯＬに交差する方向に屈曲している。電極母材４１０の基端部４０１は、主体金具３０の端面３１に接合されている。電極母材４１０の先端部４０２は、軸線ＯＬに交差する方向を向いている。

【0028】

電極母材４１０の側面４０３は、先端部４０２側で中心電極１０の先端に対向している。先端部４０２側の側面４０３には抵抗溶接を用いて貴金属チップ５０が取り付けられている。本実施形態では、貴金属チップ５０は、一部が電極母材４１０に埋設するように取り付けられている。本実施形態では、貴金属チップ５０の取り付けに用いる溶融溶接は、抵抗溶接である。

【0029】

中心電極１０と貴金属チップ５０との間には、火花を発生させるための隙間である火花ギャップＳＧが形成されている。スパークプラグ１００を内燃機関２００に取り付けた状態で、端子金具１９を介して２万〜３万ボルトの高電圧を中心電極１０に印加することによって、火花ギャップＳＧに火花を発生させることが可能である。

【0030】

電極母材４１０は、インコネル（登録商標）を始めとするニッケルを含み、クロム（Ｃｒ）や鉄（Ｆｅ）を含む耐熱ニッケル合金からなる。

【0031】

接地電極４０の貴金属チップ５０は、火花放電や酸化に対する耐久性が電極母材４１０よりも優れた貴金属を含有する金属体である。本実施形態では、貴金属チップ５０は、プラチナ−ニッケル合金（例えば、Ｐｔ−１０Ｎｉ、Ｐｔ−２０Ｎｉ）からなる。図心Ｃｂは、貴金属チップ５０の放電面５１の図心を表す。

【0032】

貴金属チップとして従来から利用されているイリジウム（Ｉｒ）合金は、電極母材４１０の材料に比して融点が高いため、溶接時に電極母材４１０のみが溶融し、貴金属チップが溶融し難く、溶接性低下のおそれがある。また、電極母材に、電気抵抗の小さい高熱伝導率を有する高Ｎｉ材料（ニッケルの含有率が高い材料）を利用すると、電極母材が溶融し難く、溶接性低下のおそれがある。第１実施例のスパークプラグ１００のように、貴金属チップ５０がＰｔ−Ｎｉ合金からなり、かつ、電極母材４１０が耐熱Ｎｉ合金からなることにより、電極母材４１０が溶融し始めて貴金属チップ５０が電極母材４１０内に埋設され、次いで、貴金属チップ５０が溶融し始めて、電極母材４１０と貴金属チップ５０との間は、拡散接合によって強固に接合される。よって、溶接性が向上される。

【0033】

図３は、貴金属チップ５０の形状について詳細に説明する断面図である。図３は、貴金属チップ５０の放電面５１の図心Ｃｂを通る垂線Ｌを含む所定の断面５５（図２（ｂ）のＡ−Ａ断面）を示している。貴金属チップ５０の所定の断面５５は、平面状に形成されている放電面５１と、抵抗溶接されている接地電極４０に埋設されるとともに放電面５１側と反対側に凸な形状を有する底面５２と、放電面５１から底面５２に向けて幅広となる側面５３と、を有する。貴金属チップ５０と接地電極４０との間には、拡散接合により貴金属チップ５０と接地電極４０の各材料が混合された溶接面８０（拡散接合により形成される拡散層）が形成される。また、所定の断面５５は、垂線Ｌによって２つの半断面（第１の半断面６０、第１の半断面６０とは異なる第２の半断面７０）に二分される。図３において、放電面５１に平行な直線を直線Ｌ１、底面５２のうち貴金属チップ５０の最大の厚さとなる部位Ｐｈ_maxを通り、放電面５１に平行な直線を直線Ｌ２とする。また、所定の断面５５において、垂線Ｌに平行な方向に沿った最大の厚さを貴金属チップの最大厚さｔとする。なお、直線Ｌ２は、特許請求の範囲における「第１の直線」にあたる。

【0034】

第１の半断面６０は、放電面６１、底面６２、側面６３を有する。図３において、放電面６１の側面６３側の端点を端点６４，底面６２の側面６３側の端点を端点６５と呼ぶ。また、第２の半断面７０は、放電面７１、底面７２、側面７３を有する。図３において、放電面７１の側面７３側の端点を端点７４，底面７２の側面７３側の端点を端点７５と呼ぶ。

【0035】

実施例において、第１の半断面６０は、式１および式２を満たし、第２の半断面７０は、式３および式４を満たす。
ｈ１／ｔ≦０．２ …（式１）
Ｒｗ１／Ｒｔ１≧１．０３ …（式２）
ｈ２／ｔ≦０．２ …（式３）
Ｒｗ２／Ｒｔ２≧１．０３ …（式４）
なお、第１の半断面６０において、
貴金属チップの最大幅Ｒｗ１：垂線Ｌに直交する方向に沿った最大の幅
貴金属チップのそり高さｈ１：直線Ｌ２と最大幅Ｒｗ１となる部位（第１実施例では、端点６５）との、垂線Ｌに平行な方向に沿った距離
放電面の幅Ｒｔ１：垂線Ｌと放電面７１の交点ＣＡから放電面６１の端点６４までの距離
また、第２の半断面７０において、
貴金属チップの最大幅Ｒｗ２：垂線Ｌに直交する方向に沿った最大の幅
貴金属チップのそり高さｈ２：直線Ｌ２と最大幅Ｒｗ２となる部位（第１実施例では、端点７５）との、垂線Ｌに平行な方向に沿った距離
放電面の幅Ｒｔ２：垂線Ｌと放電面７１の交点ＣＡから放電面７１の端点７４までの距離

【0036】

なお、第１実施例において、第１の半断面６０を通り、垂線Ｌと平行、かつ、垂線Ｌから最も離れた直線を直線Ｃ１とし、第２の半断面７０を通り、垂線Ｌと平行、かつ、垂線Ｌから最も離れた直線を直線Ｃ２とする。最大幅Ｒｗ１は、垂線Ｌと直線Ｃ１との、垂線Ｌに垂直な方向に沿った距離であり、最大幅Ｒｗ２は、垂線Ｌと直線Ｃ２との、垂線Ｌに垂直な方向に沿った距離である。

【0037】

溶接後の貴金属チップ５０は、側面５３が、放電面５１（６１、７１）から底面５２（６２，７２）に向けて径方向に幅広、換言すれば、軸線ＯＬに交差するとともに軸線ＯＬから離れる方向へ広がるように形成される。

【0038】

一般的に、抵抗溶接を用いた拡散接合によって、貴金属チップ５０と接地電極４０との間に溶接面８０が形成される。溶接面８０は、使用環境や経年など種々の要因により酸化が進行する。この溶接面８０の酸化は、酸化スケールとも呼ばれる。酸化スケールは、貴金属チップ５０と接地電極４０との接合強度を低下させるため、貴金属チップ５０が接地電極４０から剥離する原因の一つとして、酸化スケールの進行の抑制が望まれている。

【0039】

酸化スケールは、溶接面８０の端部、すなわち、接地電極４０と貴金属チップ５０の接合部分と非接合部分との境界部分５８から始まり、矢印Ｘ１に示されるように側面６３、７３に沿って進行し、次いで、矢印Ｘ２に示されるように底面６２、７２に沿って軸線ＯＬ方向に進行する。第１実施例のスパークプラグ１００では、酸化スケールは、側面６３、７３から始まり、側面６３、７３から底面６２、７２側へ進行する際、進行方向が逆方向に切り替わる。具体的には、酸化スケールの進行方向は、側面６３、７３に沿って「軸線ＯＬから離れる方向」に進んだ後、端点６５、７５を境に、底面６２、７２に沿って「軸線ＯＬに近づく方向」に変化する。このように、酸化スケールの進行方向が略反対向きに変化すると、酸化スケールの進行が抑制される。

【0040】

進行方向の変化する角度が急峻なほど酸化スケールの進行は抑制されるので、ｈ１／ｔ、ｈ２／ｔは小さいほど好ましい。

【0041】

また、Ｒｗ１／Ｒｔ１、Ｒｗ２／Ｒｔ２が所定値以上となるように形成することにより貴金属チップ５０は、接地電極４０に埋設された状態で、接地電極４０の係止部４５（溶接加工により形成される）に係止される形状（逆くさび形状）となる。この結果、溶接面８０の接合強度が低下しても、貴金属チップ５０は接地電極４０の係止部４５に支持されるので、貴金属チップ５０が接地電極４０から剥離することを抑制できる。

【0042】

また、放電面５１の面積は、０．７９ｍｍ²以上、かつ^、３．１４ｍｍ²以下である。また、放電面５１の直径は、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましい。

【0043】

第１実施例では、溶接条件を調整したり、接地電極４０、貴金属チップ５０の少なくとも一方を溶接処理前に事前加工したりすることにより、抵抗溶接後の貴金属チップ５０を、上記条件式（式１）〜（式４）を満たすような形状となるように形成し、貴金属チップ５０の耐剥離性を向上している。以下に、スパークプラグ１００の製造工程について説明する。

【0044】

Ａ２．スパークプラグの製造工程：
図４は第１実施例におけるスパークプラグ１００の製造工程を示す工程図である。スパークプラグ１００の製造工程では、接地電極４０を製造するために、電極母材４１０および貴金属チップ５０ａを用意し、電極母材４１０を主体金具３０に溶接するとともに、電極母材４１０が溶接された主体金具３０と絶縁碍子２０とを組み付ける（ステップＳ１０）。本実施形態では、貴金属チップ５０ａの取り付けに先立って用意される電極母材４１０は、真っ直ぐに延びた線材であり、完成品のスパークプラグ１００における電極母材４１０のように屈曲していない。

【0045】

電極母材４１０の、貴金属チップ５０を取り付ける部位に、環状に窪ませた窪み部を形成する（ステップＳ１２）。

【0046】

図５は、第１実施例における電極母材４１０の窪み部について説明する説明図である。図５（ａ）は、溶接前における側面４０３の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面で切断した断面図である。図５では、側面４０３に溶接前の貴金属チップ５０ａが配置されている状態を示している。溶接前の貴金属チップ５０ａは、放電面５１ａおよび底面５２ａの形状が略同一な円筒形状を有する。

【0047】

電極母材４１０において、底面５２ａの外周部周囲を環状に窪ませる加工を行い、窪み部４２０を形成する。窪み部４２０は、略円形の貴金属チップ５０ａの底面５２ａの同心円状に溝状に形成されている。窪み部４２０の外径ｒ２は、底面５２ａの直径ｒ１以上であり、内径ｒ３は、底面５２ａの直径ｒ１の５０％〜８０％の大きさである。窪み部４２０の深さｄは０．０３ｍｍ以下である。窪み部４２０がこのように形成されることにより、抵抗溶接時に行われる加圧・加熱処理において、貴金属チップ５０ａの外周部分に作用する接触圧力が低減され、貴金属チップ５０ａの中央部分と外周部との接触圧力の差分が低減される。この結果、抵抗溶接時において、貴金属チップ５０ａの外周部の電流密度が高くなることを抑制でき、スパッタの発生を抑制できる。貴金属チップ５０ａの直径が大きくなるほど、貴金属チップ５０ａの中央部分と外周部との接触圧力の差に伴う電流密度の偏りによる局所的な加熱、および、これに伴うスパッタの発生を抑制できる。

【0048】

図３に示すように、溶接後の貴金属チップ５０の底面５２（６２、７２）は、放電面５１（６１，７１）側と反対側に凸な形状を有するように形成される。

【0049】

窪み部４２０が形成された電極母材４１０と貴金属チップ５０ａとを抵抗溶接する（ステップＳ１４）。具体的には、電極母材４１０の窪み部４２０上に貴金属チップ５０ａを配置した後、電極母材４１０と貴金属チップ５０ａとを加圧しつつ、電極母材４１０および貴金属チップ５０ａに電流を流すことによって、電極母材４１０に貴金属チップ５０ａを抵抗溶接する。抵抗溶接の条件として、例えば、加圧力は、１００〜２５０ＭＰａ、５００〜１０００Ａ／ｍｍ²程度の電流を０．１秒〜０．５秒間流す。

【0050】

電極母材４１０と貴金属チップ５０ａとを抵抗溶接した後、スパークプラグ１００を構成する各部材を組み付け、電極母材４１０の先端を折り曲げて火花ギャップＳＧを調整して、スパークプラグ１００が完成される。

【0051】

Ａ３．評価結果：
上述の製造方法によって製造されたスパークプラグ１００について、４種類の評価試験を行った結果を示す。

【0052】

［評価１］冷熱耐久試験１：
表１は、上記第１実施例におけるスパークプラグ１００についての試験結果であり、表２および表３は、比較例としての従来の形状の貴金属チップを有するスパークプラグについての試験結果である。表１，表２および表３の項目「放電面面積」は、貴金属チップの面積を示しており、「断面（添字）」は、半断面を示している。半断面の添字「１」は、第１の半断面６０を示しており、半断面の添字「２」は、第２の半断面７０を示している。その他の項目に示されている符号（ｔやｈなど）は、上述の符号（最大厚さｔ、そり高さｈ１，ｈ２）に当たる。これらの表において、半断面の添字が「１」の行におけるｈ、Ｒｔ、Ｒｗ、ｈ／ｔ、Ｒｗ／Ｒｔは、第１の半断面６０のｈ１、Ｒｔ１、Ｒｗ２、ｈ１／ｔ、Ｒｗ１／Ｒｔ１を示しており、半断面の添字が「２」の行におけるｈ、Ｒｔ、Ｒｗ、ｈ／ｔ、Ｒｗ／Ｒｔは、第２の半断面７０のｈ２、Ｒｔ２、Ｒｗ２、ｈ２／ｔ、Ｒｗ２／Ｒｔ２を示している。
以降に記載されている表についても同様である。冷熱耐久試験１では、スパークプラグ１００の貴金属チップ５０は、下記の要件を満たしている。
（１）第１の半断面６０は（式１）および（式２）を満たす。
（２）第２の半断面７０は（式３）および（式４）を満たす。

【0053】

当該試験は、各サンプルを６気筒（排気量２０００ｃｃ）のエンジンに搭載し、スロットルを全開として回転数５０００ｒｐｍに１分間保持した後、アイドリング状態に１分間保持するという稼働条件のサイクルを繰り返す実機稼働を行った。実機稼働後に各サンプルの接地電極４０と貴金属チップ５０との間の溶接面８０における酸化スケールの進行度合いを目視で確認した。また、評価は以下の通りとした。
優「Ａ」：実機稼働時間が１５０時間経過時点において、酸化スケールが２５％以下
良「Ｂ」：実機稼働時間が１２５時間経過時点において、酸化スケールが２５％以下、かつ、実機稼働時間１５０時間経過時点において、酸化スケールが２５％を超えている
可「Ｃ」：実機稼働時間が１００時間経過時点において、酸化スケールが２５％以下、かつ、実機稼働時間１２５時間経過時点において、酸化スケールが２５％を超えている

【0054】

【表1】

【0055】

【表2】

【0056】

【表3】

【0057】

表１，表２および表３に示される試験結果から明らかなように、貴金属チップ５０の溶接形状について、第１の半断面６０が（式１）および（式２）を満たし、第２の半断面７０が（式３）および（式４）を満たす第１実施例のスパークプラグ１００によれば、貴金属チップ５０と電極母材４１０との間に形成されている溶接面８０の酸化スケールの進行を抑制できることがわかる。

【0058】

［評価２］冷熱耐久試験２：
［評価３］全開耐久試験
冷熱耐久試験２では、スパークプラグ１００の貴金属チップ５０は、下記の要件を満たしている。
（１）第１の半断面６０は（式１）および（式２）を満たす。
（２）第２の半断面７０は（式３）および（式４）を満たす。
（３）貴金属チップ５０の放電面５１の面積は、０．７９ｍｍ²以上、かつ、３．１４ｍｍ²以下である。
（４）貴金属チップ５０の放電面５１の直径は、１．０ｍｍ以上、かつ、２．０ｍｍ以下である。

【0059】

冷熱耐久試験２および全開耐久試験は、冷熱耐久試験１と同様の方法で行った。これらの試験結果を表４に示す。

【0060】

冷熱耐久試験２では、実機稼働後に各サンプルの接地電極４０と貴金属チップ５０との間の溶接面８０における酸化スケールの進行度合いを目視で確認した。冷熱耐久試験２における評価は以下の通りとした。
優「Ａ」：実機稼働時間が１７５時間経過時点において、酸化スケールが２５％以下
良「Ｂ」：実機稼働時間が１５０時間経過時点において、酸化スケールが２５％以下、かつ、実機稼働時間１７５時間経過時点において、酸化スケールが２５％を超えている

【0061】

全開耐久試験では、１００時間の実機稼働後における、各サンプルの中心電極１０と接地電極４０の貴金属チップ５０との間の火花ギャップＳＧの増加量を測定した。全開耐久試験における評価は以下の通りとした。
優「Ａ」：火花ギャップＳＧ増加量が０．０５ｍｍ以下
良「Ｂ」：火花ギャップＳＧ増加量が０．０５ｍｍを超え、かつ、０．１ｍｍ以下

【0062】

【表4】

【0063】

表４に示される試験結果から明らかなように、貴金属チップ５０の溶接形状について、第１の半断面６０が（式１）および（式２）を満たし、第２の半断面７０が（式３）および（式４）を満たすように、貴金属チップ５０が電極母材４１０に溶接され、かつ、放電面５１の面積が０．７９ｍｍ²以上、かつ、３．１４ｍｍ²以下のとき、酸化スケールの進行を更に抑制できること、および、火花ギャップＳＧの増加量を低減できることがわかる。

【0064】

［評価４］冷熱耐久試験３
冷熱耐久試験３では、スパークプラグ１００の貴金属チップ５０は、下記の要件を満たしている。
（１）第１の半断面６０は（式１）および（式２）を満たす。
（２）第２の半断面７０は（式３）および（式４）を満たす。
（３）貴金属チップ５０および電極母材４１０の材料は、表５に示すとおりである。

【0065】

冷熱耐久試験３は、冷熱耐久試験１と同様の方法で行った。冷熱耐久試験３における評価は以下の通りとした。
優「Ａ」：実機稼働時間が１５０時間経過時点において、酸化スケールが２５％以下
良「Ｂ」：実機稼働時間が１００時間経過時点において、酸化スケールが２５％以下、かつ、実機稼働時間１５０時間経過時点において、酸化スケールが２５％を超えている

【0066】

【表5】

【0067】

表５において、電極母材４１０と貴金属チップ５０の材料の組合せのうち、電極母材４１０がインコネル（ＩＮＣ６０１）からなり、貴金属チップ５０が白金−ニッケル合金（Ｐｔ−１０Ｎｉ）からなるものが、第１実施例におけるスパークプラグ１００である。表５では、材料名と合わせて、融点（単位：℃）および比電気抵抗（μΩ・ｃｍ）が示されている。

【0068】

表５に示される試験結果から明らかなように、電極母材４１０がインコネル（ＩＮＣ６０１）からなり、貴金属チップ５０が白金−ニッケル合金（Ｐｔ−１０Ｎｉ）からなる場合、溶接面８０における酸化スケールの進行を抑制できることがわかる。

【0069】

以上説明した第１実施例のスパークプラグ１００によれば、貴金属チップ５０について、放電面５１のＣＡを通る断面が図心Ｃｂを通る垂線Ｌによって２分されることにより形成される第１の半断面６０および第２の半断面７０において、
ｈ１／ｔ≦０．２ かつ Ｒｗ１／Ｒｔ１≧１．０３ かつ
ｈ２／ｔ≦０．２ かつ Ｒｗ２／Ｒｔ２≧１．０３
の関係が成立するように形成されている。従って、貴金属チップ５０の側面は、軸線ＯＬから離れる方向に広がるように形成されているとともに、底面５２は、側面５３から軸線ＯＬに近づく方向に延伸するように形成されているので、酸化スケールの進行方向は、側面５３に沿って、軸線ＯＬから離れる方向に進行し、続いて、底面５２に沿って側面５３から軸線ＯＬに近づく方向に進む。よって、酸化スケールが側面５３から底面５２に進む際、酸化スケールの進行方向が略反対方向となるので、酸化スケールの進展を抑制でき、貴金属チップ５０の耐剥離性を向上できる。

【0070】

また、第１実施例のスパークプラグ１００によれば、貴金属チップ５０は、断面５５が逆くさび形状になるように電極母材４１０内に埋設されているので、更に、貴金属チップ５０の耐剥離性を向上できる。

【0071】

また、第１実施例のスパークプラグ１００によれば、貴金属チップ５０の底面５２は、放電面５１側と反対側に凸な形状を有するように形成されている。従って、酸化スケールが側面５３から底面５２に進む際、酸化スケールの進行方向が略反対方向となり、酸化スケールの進展を抑制できる。

【0072】

また、第１実施例のスパークプラグ１００によれば、放電面５１の面積が０．７９ｍｍ²以上であるので、接地電極４０と中心電極１０との間の火花ギャップ量の増加を抑制することができ、また、放電面５１の面積が３．１４ｍｍ²以下であるので、耐剥離性を向上できる。

【0073】

また、第１実施例のスパークプラグ１００によれば、貴金属チップ５０は、Ｐｔ−Ｎｉ合金を含んでなり、貴金属チップ５０が溶接されている電極母材４１０は、Ｃｒ，Ｆｅを含むＮｉ合金を含んでいる。従って、貴金属チップ５０と電極母材４１０との抵抗溶接の溶接性を向上できる。

【0074】

Ｂ．第２実施例：
第１実施例では、貴金属チップ５０は、底面３５２が放電面３５１とは反対側に凸状に形成されている態様について説明した。第２実施例では、貴金属チップ３５０は、底面３５２が放電面３５１側に凹状に形成されている態様について説明する。

【0075】

Ｂ１．貴金属チップ３５０の断面形状

【0076】

図６は、第２実施例における貴金属チップ３５０の形状について詳細に説明する断面図である。図６は、貴金属チップ３５０の放電面３５１の図心を通る垂線Ｌを含む所定の断面３５５を示している。貴金属チップ３５０は、平面状に形成されている放電面３５１と、抵抗溶接されている接地電極４０に埋設されるとともに放電面３５１側に凹な形状を有する底面３５２と、放電面３５１から底面３５２に向けて幅広となる側面３５３と、を有する。貴金属チップ３５０と接地電極４０との間には、拡散接合により貴金属チップ３５０と接地電極４０の各材料が混合された溶接面３８０（拡散接合により形成される拡散層）が形成される。また、所定の断面３５５は、垂線Ｌによって２つの半断面（第１の半断面３６０、第１の半断面３６０とは異なる第２の半断面３７０）に二分される。図６において、放電面３５１に平行な直線を直線Ｌ１、底面３５２のうち貴金属チップ３５０の最大の厚さとなる部位（第２実施例では、端点３６５）を通り、放電面３５１に平行な直線を直線Ｌ２とする。また、所定の断面３５５において、垂線Ｌに平行な方向に沿った最大の厚さを貴金属チップの最大厚さｔとする。また、第１実施例と同様に、電極母材４１０はインコネル（ＩＮＣ６０１）からなり、貴金属チップ５０は白金−ニッケル合金（Ｐｔ−１０Ｎｉ）からなる。

【0077】

第１の半断面３６０は、放電面３６１、底面３６２、側面３６３を有する。図６において、放電面３６１の側面３６３側の端点を端点３６４，底面３６２の側面３６３側の端点を端点３６５と呼ぶ。また、第２の半断面３７０は、放電面３７１、底面３７２、側面３７３を有する。図６において、放電面３７１の側面３７３側の端点を端点３７４，底面３７２の側面３７３側の端点を端点３７５と呼ぶ。

【0078】

第２実施例において、第１の半断面３６０は、式１および式２を満たし、第２の半断面３７０は、式３および式４を満たす。
ｈ１／ｔ≦０．２ …（式１）
Ｒｗ１／Ｒｔ１≧１．０３ …（式２）
ｈ２／ｔ≦０．２ …（式３）
Ｒｗ２／Ｒｔ２≧１．０３ …（式４）
なお、第１の半断面３６０において、
貴金属チップの最大幅Ｒｗ１：垂線に直交する方向に沿った最大の幅
貴金属チップのそり高さｈ１：直線Ｌ２と最大幅Ｒｗ１となる部位（第２実施例では、端点３６５）との、垂線Ｌに平行な方向に沿った距離
放電面の幅Ｒｔ１：垂線Ｌと放電面３６１の交点ＣＡ１から放電面３６１の端点３６４までの距離
であり、また、第２の半断面３７０において、
貴金属チップの最大幅Ｒｗ２：垂線Ｌに直交する方向に沿った最大の幅
貴金属チップのそり高さｈ２：直線Ｌ２と最大幅Ｒｗ２となる部位（第２実施例では、端点３７５）との、垂線Ｌに平行な方向に沿った距離
放電面の幅Ｒｔ２：垂線Ｌと放電面３７１の交点ＣＡ１から放電面３７１の端点３７４までの距離

【0079】

なお、第２実施例において、第１の半断面３６０を通り、垂線Ｌと平行、かつ、垂線Ｌから最も離れた直線を直線Ｃ１とし、第２の半断面３７０を通り、垂線Ｌと平行、かつ、垂線Ｌから最も離れた直線を直線Ｃ２とする。最大幅Ｒｗ１は、垂線Ｌと直線Ｃ１との、垂線Ｌに垂直な方向に沿った距離であり、最大幅Ｒｗ２は、垂線Ｌと直線Ｃ２との、垂線Ｌに垂直な方向に沿った距離である。

【0080】

溶接後の貴金属チップ３５０は、側面が、放電面３５１（３６１、３７１）から底面３５２（３６２，３７２）に向けて径方向に幅広、換言すれば、軸線ＯＬに交差するとともに軸線ＯＬから離れる方向へ広がるように形成される。

【0081】

また、垂線Ｌと底面３５２との交点ＣＡ２と直線Ｌ２との、垂線Ｌに平行な方向に沿った距離ｈ３は、式５および式６を満たす。
ｈ３＞ｈ１ …（式５）
ｈ３＞ｈ２ …（式６）

【0082】

なお、第２実施例では、最大幅Ｒｗｔとなる部位が端点３６５であるため、ｈ１＝０である。

【0083】

貴金属チップ３５０と電極母材４１０は、第１実施例と同様に、各々を構成する材料が異なるため、熱膨張率が異なる。第２実施例では、電極母材４１０がインコネル（ＩＮＣ６０１）からなり、貴金属チップ３５０が白金−ニッケル合金（Ｐｔ−１０Ｎｉ）からなり、熱膨張率は貴金属チップ３５０の方が小さい。このため、接地電極４０が加熱されると、貴金属チップ３５０と電極母材４１０との接合部分に熱応力が作用し、貴金属チップ３５０と電極母材４１０との接合強度が低下する。特に、貴金属チップの底面が、放電面とは反対側に凸状に形成されている場合、貴金属チップを電極母材４１０から引きはがす方向に力が作用するため、貴金属チップが電極母材４１０から剥離する可能性が高くなる。第２実施例に示すように、貴金属チップ３５０が、式１〜式４に加えて、式５および式６を満たすように、貴金属チップ３５０と電極母材４１０を溶接することにより、貴金属チップ３５０に作用する熱応力を抑制して、耐剥離性を向上できる。

【0084】

Ｂ２．応力数値シミュレーション：
図７は、貴金属チップに作用する応力について説明する説明図である。図７（ａ）は、貴金属チップが放電面と反対側に凸状に形成されている場合における熱応力シミュレーションの評価点を示しており、図７（ｂ）は、貴金属チップが放電面側に凹状に形成されている場合における熱応力シミュレーションの評価点を示している。また、図７（ｃ）は、貴金属チップの底面の凹凸形状変化に伴う、評価点における相当応力（ミーゼス応力）のシミュレーション結果を示す。

【0085】

図７（ａ）に示すように、貴金属チップ５００の底面５２０が放電面５１０と反対側に凸状に形成されている場合、垂線Ｌと底面５２０との交点を評価点Ｐ１とする。また、垂線Ｌに沿った方向における直線Ｌ２と評価点Ｐ１との距離を距離Ｄ１とする。

【0086】

図７（ｂ）に示すように、貴金属チップ５００の底面５２０が放電面５１０側に凹状に形成されている場合、垂線Ｌと底面５２０との交点を評価点Ｐ２とする。また、垂線Ｌに沿った方向における直線Ｌ２と評価点Ｐ２との距離を距離Ｄ２とする。

【0087】

図７（ｃ）のシミュレーション結果６００において、サンプル１は、貴金属チップの底面形状が、図７（ａ）に示すように、下に凸（放電面と反対側に凸状）であり、距離Ｄ１が０．０８ｍｍである貴金属チップを示している。サンプル２は、貴金属チップの底面形状が、図７（ａ）に示すように、下に凹であり、距離Ｄ１が０．０４ｍｍである貴金属チップを示している。サンプル３は、貴金属チップの底面形状が、放電面と略平行な平面状であることを示している。サンプル４は、貴金属チップの底面形状が、図７（ｂ）に示すように、上に凹（放電面側に凹状）であり、距離Ｄ２が０．０４ｍｍである貴金属チップを示している。サンプル５は、図７（ｂ）に示すように、上に凸であり、距離Ｄ２が０．０８ｍｍである貴金属チップを示している。

【0088】

シミュレーション結果６００において、縦軸は、評価点Ｐ１，Ｐ２における相当応力の相対値を示している。具体的には、貴金属チップ５００の底面５２０の形状が、放電面５１０と略平行な平面状であるサンプル３の相当応力を基準（相対値「１」）として、これに対する相対値を示している。

【0089】

シミュレーション結果６００から明らかなように、貴金属チップ５００の底面５２０の形状が、放電面５１０側に凹（上に凹）であり、かつ、距離Ｄ２が大きいほど、相当応力が小さくなるので、貴金属チップ５００の耐剥離性を向上できることがわかる。

【0090】

Ｂ３．評価結果：
［評価５］冷熱耐久試験５
第２実施例の貴金属チップ３５０を有するスパークプラグについて評価試験を行った結果を表６に示す。表６の項目「放電面面積」は、貴金属チップの面積を示しており、「断面（添字）」は、半断面を示している。半断面の添字「１」は、第１の半断面３６０を示しており、半断面の添字「２」は、第２の半断面３７０を示している。冷熱耐久試験５では、貴金属チップ３５０は、下記の要件を満たしている。
（１）第１の半断面３６０は（式１）、（式２）を満たす。
（２）第２の半断面３７０は（式３）、（式４）を満たす。
（３）放電面３５１の面積は、２．０１１ｍｍ²。

【0091】

冷熱耐久試験５では、第１実施例の冷熱耐久試験１と同様に、各サンプルを６気筒（排気量２０００ｃｃ）のエンジンに搭載し、スロットルを全開として回転数５０００ｒｐｍに１分間保持した後、アイドリング状態に１分間保持するという稼働条件のサイクルを繰り返す実機稼働を行った。実機稼働後に各サンプルの接地電極４０と貴金属チップ３５０との間の溶接面３８０における酸化スケールの進行度合いを目視で確認した。冷熱耐久試験５における評価は以下の通りとした。
優「Ａ」：実機稼働時間が１７５時間経過時点において、酸化スケールが２５％以下
良「Ｂ」：実機稼働時間が１５０時間経過時点において、酸化スケールが２５％以下、かつ、実機稼働時間１７５時間経過時点において、酸化スケールが２５％を超えている

【0092】

【表6】

【0093】

表６に示される試験結果から明らかなように、貴金属チップ３５０が（式１）〜（式４）に加えて、（式５）および（式６）を満たすように、貴金属チップ３５０と電極母材４１０を溶接することにより、貴金属チップ３５０に作用する熱応力を抑制して、耐剥離性を向上できる。

【0094】

以上説明した第２実施例のスパークプラグによれば、第１の半断面３６０と第２の半断面３７０の各々において、垂線Ｌと底面３５２の交点ＣＡ２と直線Ｌ２との、垂線Ｌに平行な方向に沿った距離ｈ３は、
ｈ３＞ｈ１、ｈ３＞ｈ２
の関係を満たすように形成されている。従って、貴金属チップ３５０と電極母材４１０との溶接面３８０は、放電面３５１に向けて平面もしくは凹状の部分を有する。よって、電極母材４１０に向けて凸状に形成されている場合に比して、貴金属チップ３５０に作用する熱応力を小さくすることができ、貴金属チップの耐剥離性を向上できる。

【0095】

Ｃ．変形例：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。例えば、貴金属チップを接地電極ではなく中心電極に取り付ける、もしくは、中心電極と接地電極の双方に取り付けても良い。

【0096】

また、電極母材の断面形状は、四角状に限るものではなく、円形状、楕円形状、三角形状、ｎ角形状（ｎ≧５）など種々の形状で実施することができる。

【0097】

また、貴金属チップは、円柱状、三角柱状、四角柱状に限るものではなく、楕円柱状、ｎ角柱状（ｎ≧５）など種々の形状で実施することができる。

【符号の説明】

【0098】

１０…中心電極
１６…シール体
１７…セラミック抵抗
１８…シール体
１９…端子金具
２０…絶縁碍子
２８…軸孔
３０…主体金具
３１…端面
３２…取付ネジ部
４０…接地電極
４５…係止部
５０…貴金属チップ
５０ａ…貴金属チップ
５１…放電面
５１ａ…放電面
５２…底面
５２ａ…底面
５３…側面
５５…断面
５８…境界部分
６０…第１の半断面
６１…放電面
６２…底面
６３…側面
６４…端点
６５…端点
７０…第２の半断面
７１…放電面
７２…底面
７３…側面
７４…端点
７５…端点
８０…溶接面
１００…スパークプラグ
２００…内燃機関
２１０…ネジ孔
３５０…貴金属チップ
３５１…放電面
３５２…底面
３５３…側面
３５５…断面
３６０…第１の半断面
３６１…放電面
３６２…底面
３６３…側面
３６４…端点
３６５…端点
３７０…第２の半断面
３７１…放電面
３７２…底面
３７３…側面
３７４…端点
３７５…端点
３８０…溶接面
４０１…基端部
４０２…先端部
４０３…側面
４０４…側面
４０５…側面
４０６…側面
４１０…電極母材
４２０…窪み部
５００…貴金属チップ
５１０…放電面
５２０…底面
６００…シミュレーション結果

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】