特許 5986592 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】5986592

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】スパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/32 20060101AFI20160823BHJP

【ＦＩ】

   H01T13/32

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-10963(P2014-10963)

(22)【出願日】2014年1月24日

(65)【公開番号】特開2015-138724(P2015-138724A)

(43)【公開日】2015年7月30日

【審査請求日】2015年2月12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】間 寛幸

(72)【発明者】

【氏名】片岡 良一

【審査官】 出野 智之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−２７５１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１３４１３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０７７８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−０６７４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１３５２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ １３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心電極と、
前記中心電極との間に間隙を形成する電極チップと、前記電極チップが接合された電極母材とを有する接地電極と、を備えるスパークプラグであって、
前記電極チップは、前記電極母材における基端部から先端部へと広がる平坦な母材面から、前記中心電極に向けて突出し、
前記電極母材における前記電極チップの周囲に、前記電極母材の成分と前記電極チップの成分とを含有する溶融部が形成され、
前記電極チップより前記基端部側には、前記母材面より窪んだ凹部であって、前記溶融部に位置する凹部が形成されており、
前記凹部は、前記溶融部のみに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】

前記先端部から前記基端部に向かう前記電極母材の長手方向に対して平行に前記電極チップの軸心を通る仮想面で切断した前記接地電極の断面において、前記母材面に対する前記凹部の深さは、前記長手方向に平行な前記凹部の幅より浅い、請求項１に記載のスパークプラグ。

【請求項3】

前記電極チップは、前記凹部に向けて張り出した張出部を有する、請求項１または２に記載のスパークプラグ。

【請求項4】

前記張出部は、前記溶融部から突き出た角部を有する、請求項３に記載のスパークプラグ。

【請求項5】

前記電極チップの先端径は、１．０ｍｍ以上である、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。

【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】

スパークプラグとしては、着火性および耐久性を高めるために、電極母材における基端部から先端部へと広がる母材面に、電極チップを接合した接地電極を備えるスパークプラグが知られている（例えば、特許文献１を参照）。このようなスパークプラグの電極チップは、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材質から成る。例えば、電極チップの材質は、貴金属（例えば、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウムなど）、または、貴金属を主成分とする合金などである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−３１３５２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のスパークプラグにおいて、電極チップより基端部側では、火炎核と接地電極との接触によって火炎核の熱エネルギが接地電極に奪われることから、電極チップより先端部側と比較して、火炎核の広がりが阻害されやすいという課題があった。そのため、電極チップより基端部側における火炎核の広がりを改善することによって、スパークプラグの着火性を向上させたいとの要望があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の一形態は、前記中心電極との間に間隙を形成する電極チップと、前記電極チップが接合された電極母材とを有する接地電極と、を備えるスパークプラグであって；前記電極チップは、前記電極母材における基端部から先端部へと広がる平坦な母材面から、前記中心電極に向けて突出し；前記電極母材における前記電極チップの周囲に、前記電極母材の成分と前記電極チップの成分とを含有する溶融部が形成され；前記電極チップより前記基端部側には、前記母材面より窪んだ凹部であって、前記溶融部に位置する凹部が形成されており；前記凹部は、前記溶融部のみに形成されている。このような形態であれば、電極チップより基端部側において、火炎核と接地電極との接触を凹部によって遅延させている間に、火炎核の広がりを促進できる。その結果、スパークプラグの着火性を向上させることができる。さらに、比較的に高い熱エネルギを有する火炎核に接触する凹部が、電極チップの成分によって電極母材より耐消耗性に優れる溶融部に位置するため、凹部が電極母材に位置する場合と比較して、接地電極の耐久性を向上させることができる。その他、本発明は、以下のような形態として実現することも可能である。

【0006】

（１）本発明の一形態によれば、中心電極と；前記中心電極との間に間隙を形成する電極チップと、前記電極チップが接合された電極母材とを有する接地電極と；を備えるスパークプラグが提供される。このスパークプラグにおいて、前記電極チップは、前記電極母材における基端部から先端部へと広がる平坦な母材面から、前記中心電極に向けて突出し；前記電極母材における前記電極チップの周囲に、前記電極母材の成分と前記電極チップの成分とを含有する溶融部が形成され；前記電極チップより前記基端部側には、前記母材面より窪んだ凹部が形成されている。この形態によれば、電極チップより基端部側において、火炎核と接地電極との接触を凹部によって遅延させている間に、火炎核の広がりを促進できる。その結果、スパークプラグの着火性を向上させることができる。

【0007】

（２）上述のスパークプラグにおいて、前記凹部は、前記溶融部に位置してもよい。この形態によれば、比較的に高い熱エネルギを有する火炎核に接触する凹部が、電極チップの成分によって電極母材より耐消耗性に優れる溶融部に位置するため、凹部が電極母材に位置する場合と比較して、接地電極の耐久性を向上させることができる。

【0008】

（３）上述のスパークプラグにおいて、前記先端部から前記基端部に向かう前記電極母材の長手方向に対して平行に前記電極チップの軸心を通る仮想面で切断した前記接地電極の断面において、前記母材面に対する前記凹部の深さは、前記長手方向に平行な前記凹部の幅より浅くてもよい。この形態によれば、凹部が深すぎることによって接地電極が細くなることによる不具合（例えば、接地電極の先端部から基端部への放熱性の低下、接地電極の機械的強度の低下など）を抑制できる。

【0009】

（４）上述のスパークプラグにおいて、前記電極チップは、前記凹部に向けて張り出した張出部を有してもよい。この形態によれば、張出部によって電極チップと凹部との間に空間を確保することによって、火炎核の広がりを更に促進できる。

【0010】

（５）上述のスパークプラグにおいて、前記張出部は、前記溶融部から突き出た角部を有してもよい。この形態によれば、角部に電界を集中させることによって火花放電を角部に誘導できる。これによって、凹部を利用した火炎核の広がりを効果的に実現できる。

【0011】

（６）上述のスパークプラグにおいて、前記電極チップの先端径は、１．０ｍｍ以上であってもよい。この形態によれば、電極チップの先端径が１．０ｍｍ以上となることで、電極チップに火炎核が接触して熱エネルギが奪われ、より一層の着火性の低下が懸念されるところ、凹部によって火炎核の広がりを促進し、着火性が低下する問題を効果的に軽減できる。

【0012】

本発明は、スパークプラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、スパークプラグの接地電極、スパークプラグの製造方法、スパークプラグの製造装置、その製造装置を制御するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体などの形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】スパークプラグの部分断面を示す説明図である。

【図2】スパークプラグの先端側を示す説明図である。

【図3】接地電極の先端側を切断した断面を示す説明図である。

【図4】電極母材に電極チップを接合する様子を示す説明図である。

【図5】スパークプラグの着火性を評価した結果を示すグラフである。

【図6】第２実施形態のスパークプラグにおける接地電極の先端側を切断した断面を示す説明図である。

【図7】第３実施形態のスパークプラグにおける接地電極の先端側を切断した断面を示す説明図である。

【図8】第４実施形態のスパークプラグにおける接地電極の先端側を切断した断面を示す説明図である。

【図9】第５実施形態のスパークプラグにおける接地電極の先端側を切断した断面を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

Ａ．第１実施形態
Ａ−１．スパークプラグの構成
図１は、スパークプラグ１０の部分断面を示す説明図である。図１には、スパークプラグ１０の軸心である軸線ＣＡを境界として、軸線ＣＡより紙面左側にスパークプラグ１０の外観形状が図示され、軸線ＣＡより紙面右側にスパークプラグ１０の断面形状が図示されている。本実施形態の説明では、スパークプラグ１０における図１の紙面下側を「先端側」といい、図１の紙面上側を「後端側」という。

【0015】

スパークプラグ１０は、中心電極１００と、絶縁体２００と、主体金具３００と、接地電極４００とを備える。本実施形態では、スパークプラグ１０の軸線ＣＡは、中心電極１００、絶縁体２００および主体金具３００の各部材における軸心でもある。

【0016】

スパークプラグ１０は、中心電極１００と接地電極４００との間に形成された間隙ＳＧを先端側に有する。スパークプラグ１０の間隙ＳＧは、火花ギャップとも呼ばれる。スパークプラグ１０は、間隙ＳＧが形成された先端側を燃焼室９２０の内壁９１０から突出させた状態で内燃機関９０に取り付け可能に構成されている。スパークプラグ１０を内燃機関９０に取り付けた状態で高電圧（例えば、１万〜３万ボルト）を中心電極１００に印加した場合、間隙ＳＧに火花放電が発生する。間隙ＳＧに発生した火花放電は、燃焼室９２０における混合気に対する着火を実現する。

【0017】

図１には、相互に直交するＸＹＺ軸を図示した。図１のＸＹＺ軸は、後述する他の図におけるＸＹＺ軸に対応する。

【0018】

図１のＸＹＺ軸のうち、Ｘ軸は、Ｙ軸およびＺ軸に直交する軸である。Ｘ軸に沿ったＸ軸方向のうち、＋Ｘ軸方向は、図１の紙面奥から紙面手前に向かう方向であり、−Ｘ軸方向は、＋Ｘ軸方向の逆方向である。

【0019】

図１のＸＹＺ軸のうち、Ｙ軸は、Ｘ軸およびＺ軸に直交する軸である。Ｙ軸に沿ったＹ軸方向のうち、＋Ｙ軸方向は、図１の紙面右から紙面左に向かう方向であり、−Ｙ軸方向は、＋Ｙ軸方向の逆方向である。

【0020】

図１のＸＹＺ軸のうち、Ｚ軸は、軸線ＣＡに沿った軸である。Ｚ軸に沿ったＺ軸方向（軸線方向）のうち、＋Ｚ軸方向は、スパークプラグ１０の後端側から先端側に向かう方向であり、−Ｚ軸方向は、＋Ｚ軸方向の逆方向である。

【0021】

スパークプラグ１０の中心電極１００は、導電性を有する電極である。中心電極１００は、軸線ＣＡを中心に延びた棒状を成す。本実施形態では、中心電極１００は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金（例えば、インコネル６００（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標））から成る。中心電極１００の外側面は、絶縁体２００によって外部から電気的に絶縁されている。中心電極１００の先端側は、絶縁体２００の先端側から突出している。中心電極１００の後端側は、絶縁体２００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１００の後端側は、端子金具１９０を介して絶縁体２００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１０の絶縁体２００は、電気絶縁性を有する碍子である。絶縁体２００は、軸線ＣＡを中心に延びた筒状を成す。本実施形態では、絶縁体２００は、絶縁性セラミックス材料（例えば、アルミナ）を焼成することによって作製される。絶縁体２００は、軸線ＣＡを中心に延びた貫通孔である軸孔２９０を有する。絶縁体２００の軸孔２９０には、中心電極１００を絶縁体２００の先端側から突出させた状態で、中心電極１００が軸線ＣＡ上に保持されている。

【0023】

スパークプラグ１０の主体金具３００は、導電性を有する金属体である。主体金具３００は、軸線ＣＡを中心に延びた筒状を成す。本実施形態では、主体金具３００は、筒状に成形された低炭素鋼にニッケルめっきを施した部材である。他の実施形態では、主体金具３００は、亜鉛めっきを施した部材であっても良いし、めっきを施していない部材（無めっき）であっても良い。主体金具３００は、中心電極１００から電気的に絶縁された状態で絶縁体２００の外側面にカシメによって固定されている。主体金具３００の先端側には、端面３１０が形成されている。端面３１０の中央からは、中心電極１００と共に絶縁体２００が＋Ｚ軸方向に向けて突出している。端面３１０には、接地電極４００が接合されている。

【0024】

スパークプラグ１０の接地電極４００は、導電性を有する電極である。接地電極４００は、電極母材４１０と、電極チップ４５０とを有する。電極母材４１０は、主体金具３００の端面３１０から＋Ｚ軸方向に延びた後に軸線ＣＡに向けて屈曲した形状を成す。電極母材４１０の後端側は、主体金具３００に接合されている。電極母材４１０の先端側には、電極チップ４５０が接合されている。電極チップ４５０は、中心電極１００との間に間隙ＳＧを形成する。

【0025】

本実施形態では、電極母材４１０の材質は、中心電極１００と同様に、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金である。本実施形態では、電極チップ４５０の材質は、白金（Ｐｔ）を主成分とする合金である。他の実施形態では、電極チップ４５０の材質は、電極母材４１０より耐久性に優れた材質であればよく、純粋な貴金属（例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）など）であってもよいし、これらの貴金属を主成分とする他の合金であってもよい。白金（Ｐｔ）はイリジウム（Ｉｒ）より耐酸化性に優れるため、電極チップ４５０の主成分は白金（Ｐｔ）であることが好ましい。

【0026】

Ａ−２．接地電極の詳細構成
図２は、スパークプラグ１０の先端側を示す説明図である。図２における上段の図２（Ａ）は、中心電極１００および接地電極４００を＋Ｘ軸方向から見た部分拡大図である。図２における下段の図２（Ｂ）は、接地電極４００の先端側を−Ｚ軸方向から見た部分拡大図である。図３は、接地電極４００の先端側を切断した断面を示す説明図である。図３の断面は、図２（Ｂ）の矢視Ｆ３−Ｆ３から見た接地電極４００の部分断面である。

【0027】

中心電極１００は、円柱状を成す。中心電極１００は、先端面１０１と側面１０７とを有する。先端面１０１および側面１０７は、中心電極１００の先端側の端部を構成する。中心電極１００の先端面１０１は、Ｘ軸およびＹ軸に平行であるとともに＋Ｚ軸方向を向く面である。中心電極１００の側面１０７は、軸線ＣＡの周囲に形成されたＺ軸に平行な面である。本実施形態では、中心電極１００の部位のうち先端面１０１が、接地電極４００の電極チップ４５０との間に間隙ＳＧを形成する。

【0028】

接地電極４００の電極母材４１０は、母材面４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６を有する。母材面４１１は、電極母材４１０の後端側から先端側にわたって形成され、後端側から先端側に向かう途中で湾曲しており、接地電極４００の先端側において−Ｚ軸方向を向く面である。本実施形態では、母材面４１１は、後端側ではＸ軸およびＺ軸に平行かつ＋Ｙ軸方向を向き、先端側ではＸ軸方向およびＹ軸方向に平行かつ−Ｚ軸方向を向いている。母材面４１２は、電極母材４１０の後端側から先端側にわたって形成され、接地電極４００の先端側において＋Ｚ軸方向を向く面である。母材面４１３は、接地電極４００の先端部を構成し、＋Ｙ軸方向を向く面である。母材面４１４は、接地電極４００の基端部を構成し、−Ｚ軸方向を向く面である。母材面４１５は、電極母材４１０の後端側から先端側にわたって形成され、−Ｘ軸方向を向く面である。母材面４１６は、電極母材４１０の後端側から先端側にわたって形成され、＋Ｘ軸方向を向く面である。電極母材４１０の部位のうち、電極母材４１０の先端部（母材面４１３）から基端部（母材面４１４）へと広がる平坦な面である母材面４１１の先端側には、電極チップ４５０が設けられている。「平坦な面である母材面４１１」とは、母材面４１１を凹凸のない完全に平坦な面に限定する意図ではなく、母材面４１１に部分的な凹凸（例えば、電極母材４１０を屈曲させる際のシワやキズなど）が形成されているような、ほぼ平坦な状態も含む概念である。

【0029】

接地電極４００の電極チップ４５０は、電極母材４１０の母材面４１１から−Ｚ軸方向に向けて突出した円柱状の突出部である。本実施形態では、電極チップ４５０の軸心ＣＡｃは、Ｚ軸に平行である。電極チップ４５０は、チップ面４５１，４５３を有する。チップ面４５１は、Ｘ軸およびＹ軸に平行であるとともに−Ｚ軸方向を向く先端面である。チップ面４５１は、中心電極１００の先端面１０１との間に間隙ＳＧを形成する。チップ面４５３は、軸心ＣＡｃの周囲に形成されたＺ軸に平行な側面である。電極チップ４５０は、チップ面４５３における＋Ｚ軸方向側の周囲において電極母材４１０に接合されている。

【0030】

図４は、電極母材４１０に電極チップ４５０を接合する様子を示す説明図である。本実施形態では、電極母材４１０に接合する前の電極チップ４５０は、チップ面４５３よりも外側に張り出た張出部４５９を、チップ面４５１とは反対側の端部に有する。電極母材４１０に対する電極チップ４５０の接合は、電極母材４１０の母材面４１１に電極チップ４５０の張出部４５９を向けた状態で電極母材４１０に電極チップ４５０を配置した後、電極母材４１０と電極チップ４５０との境界をレーザ溶接することによって行われる。

【0031】

電極母材４１０に電極チップ４５０を接合するレーザ溶接において、レーザを入射する入射方向ＬＤは、電極母材４１０の母材面４１１および電極チップ４５０のチップ面４５３に対して傾斜する方向であって、電極チップ４５０の張出部４５９に向かう方向である。電極母材４１０に電極チップ４５０を接合するレーザ溶接において、レーザを移動させる移動方向ＬＭは、電極チップ４５０の周囲を一周する方向である。

【0032】

電極母材４１０における電極チップ４５０の周囲には、電極母材４１０に電極チップ４５０を接合するレーザ溶接によって溶融部４３０が形成されている。溶融部４３０は、レーザ溶接によって一旦溶融した電極母材４１０および電極チップ４５０に由来する金属が凝固した部位（いわゆる、溶接ビード）である。溶融部４３０は、電極母材４１０の成分と、電極チップ４５０の成分とを含有する。溶融部４３０は、電極チップ４５０に由来する貴金属成分を含有する。溶融部４３０は、露出面４３１と、境界面４３３とを有する。溶融部４３０の露出面４３１は、レーザ溶接時にレーザが入射された部位に形成され、電極母材４１０および電極チップ４５０から露出した面である。露出面４３１は、チップ面４５３との接点から母材面４１１との接点にわたって形成されている。溶融部４３０の境界面４３３は、電極母材４１０および電極チップ４５０との境界を画定する面である。

【0033】

電極チップ４５０より基端部（母材面４１４）側には、母材面４１１より−Ｚ軸方向に窪んだ凹部４６０が形成されている。図２（Ｂ）では、凹部４６０にハッチングが施されている。本実施形態では、凹部４６０は、溶融部４３０に位置し、露出面４３１に形成されている。本実施形態では、凹部４６０は、レーザ溶接において溶融部４３０が凝固する際に発生する引けに起因して形成される。

【0034】

図３に示す接地電極４００の断面は、母材面４１３から母材面４１４に向かう電極母材４１０の長手方向（Ｙ軸方向）に対して平行に電極チップ４５０の軸心ＣＡｃを通る仮想面ＶＰで接地電極４００を切断した断面である。本実施形態では、図３に示す溶融部４３０の断面形状において、母材面４１１に対する凹部４６０の深さＤｃは、電極母材４１０の長手方向（Ｙ軸方向）に平行な凹部４６０の幅Ｌｃより浅い。他の実施形態では、深さＤｃは、幅Ｌｃより深くてもよい。深さＤｃは、例えば、０．１〜０．８ｍｍ（ミリメートル）であってもよい。幅Ｌｃは、例えば、０．７〜２．０ｍｍであってもよい。

【0035】

図３において、仮想線ＬＰは、溶融部４３０よりＸ軸方向側に広がる母材面４１１を仮想面ＶＰへと直角投影した投影線である。本実施形態では、電極チップ４５０は、母材面４１１より沈み込んでいる。基点Ａは、仮想線ＬＰが露出面４３１に交わる＋Ｙ軸方向側の交点であり、基点Ｂは、仮想線ＬＰが露出面４３１に交わる−Ｙ軸方向側の交点である。本実施形態では、基点Ｂは、露出面４３１の端点でもある。本実施形態では、幅Ｌｃは、基点Ａと基点Ｂとを結ぶ線分ＡＢの長さであり、深さＤｃは、線分ＡＢに直交する方向の深さである。

【0036】

本実施形態では、電極チップ４５０は、凹部４６０に向けて張り出した張出部４５９を有する。本実施形態では、張出部４５９は、レーザ溶接によって溶融されずに残された部分である。本実施形態では、張出部４５９は、凹部４６０から突き出た角部４５９ｃを有する。本実施形態では、角部４５９ｃは、ほぼ直角である。

【0037】

Ａ−３．評価試験
図５は、スパークプラグ１０の着火性を評価した結果を示すグラフである。図５の評価試験では、試験者は、電極チップ４５０の先端径ＯＤｃおよび凹部４６０の有無が異なる複数のスパークプラグ１０を試料として用意し、各試料の着火性を評価した。試験者は、先端径ＯＤｃが異なる５種類の電極チップ４５０ごとに、凹部４６０を有する試料と、凹部４６０を有しない試料とを作製し、合計１０種類の試料を用意した。

【0038】

各試料における電極母材４１０の仕様は、次の通りである。
・材質：インコネル６０１
・先端側における断面寸法（Ｘ軸方向の長さ）：２．７ｍｍ
・先端側における断面寸法（Ｚ軸方向の長さ）：１．３ｍｍ

【0039】

各試料における電極チップ４５０の仕様は、次の通りである。
・材質：白金（Ｐｔ）を主成分とし２０質量％のイリジウム（Ｉｒ）を含有する合金
・形状：円柱
・先端径ＯＤｃ：０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、１．０ｍｍ、１．４ｍｍ、１．７ｍｍ
・溶接前における軸心ＣＡｃ方向の長さ：１．１ｍｍ
・溶接後における母材面４１１からの突出量：１．０ｍｍ

【0040】

凹部４６０を有する各試料における凹部４６０の仕様は、次の通りである。
・幅Ｌｃ：０．７ｍｍ
・深さＤｃ：０．４ｍｍ

【0041】

試験者は、各試料に対する着火性試験を次の手順で実施した。
手順１：観察窓が設けられた燃焼室に試料を装着。
手順２：燃焼室にプロバンガスを導入。
手順３：試料に通電することによってプロパンバスに着火し、高速度カメラを用いて観察窓から火炎核をシュリーレン撮影。
手順４：シュリーレン撮影による画像を解析することによって、火炎核の基点を中心に半径３．０ｍｍの円に火炎核が到達するまでに要する時間である火炎到達時間を測定。
手順５：各試料ごとに手順２〜４を５回実施。
手順６：先端径ＯＤｃが０．６ｍｍである凹部４６０を有しない試料を基準試料とし、この基準試料の火炎到達時間の平均値に対する各試料の火炎到達時間の比率である火炎到達時間比率Ｒｔを算出。

【0042】

図５には、電極チップ４５０の先端径ＯＤｃを横軸にとり、火炎到達時間比率Ｒｔの逆数を縦軸にとって、各試料における着火性試験の結果が示されている。火炎到達時間比率Ｒｔの逆数は、その値が大きいほど、着火性に優れていることを示す。図５における各点は、各試料に関する火炎到達時間比率Ｒｔの測定値に対応する。図５における各曲線は、各試料に関する火炎到達時間比率Ｒｔの平均値に対応する。

【0043】

図５の結果によれば、各試料の着火性は、凹部４６０の有無にかかわらず、電極チップ４５０の先端径ＯＤｃが大きくなる程、低下する。この結果は、電極チップ４５０の先端径ＯＤｃが大きくなる程、火炎核の熱エネルギが電極チップ４５０に奪われやすいことに起因すると考えられる。

【0044】

凹部４６０を有する試料と、凹部４６０を有しない試料との対比から、凹部４６０を有しない試料の着火性は、凹部４６０を有する試料の着火性と比較して、電極チップ４５０の先端径ＯＤｃが大きくなる程、大きく低下することが分かる。したがって、電極チップ４５０の先端径ＯＤｃが大きい程、電極チップ４５０の大きさによる着火性の低下を、凹部４６０によって軽減できると考えられる。図５の結果によれば、電極チップ４５０の先端径ＯＤｃが１．０ｍｍ以上である場合、凹部４６０によって着火性の低下を効果的に軽減できることが分かる。試験者による他の評価試験によれば、電極チップ４５０の先端径ＯＤｃが３．０ｍｍまでであれば、凹部４６０によって着火性の低下を効果的に軽減できることが分かった。

【0045】

Ａ−４．効果
以上説明した実施形態によれば、電極チップ４５０より母材面４１４側には、母材面４１１より窪んだ凹部４６０が形成されている。この形態によれば、電極チップ４５０より母材面４１４側において、火炎核と接地電極４００との接触を凹部４６０によって遅延させている間に、火炎核の広がりを促進できる。その結果、スパークプラグ１０の着火性を向上させることができる。

【0046】

また、比較的に高い熱エネルギを有する火炎核に接触する凹部４６０が、電極チップ４５０の成分によって電極母材４１０より耐消耗性に優れる溶融部４３０に位置するため、凹部４６０が電極母材４１０に位置する場合と比較して、接地電極４００の耐久性を向上させることができる。

【0047】

また、凹部４６０の深さＤｃは、凹部４６０の幅Ｌｃより浅いため、凹部４６０が深すぎることによって接地電極４００が細くなることによる不具合（例えば、接地電極４００の先端部から基端部への放熱性の低下、接地電極４００の機械的強度の低下など）を抑制できる。

【0048】

また、電極チップ４５０は、凹部４６０に向けて張り出した張出部４５９を有するため、張出部４５９によって電極チップ４５０と凹部４６０との間に空間を確保することによって、火炎核の広がりを更に促進できる。

【0049】

また、張出部４５９は、溶融部４３０から突き出た角部４５９ｃを有するため、角部４５９ｃに電界を集中させることによって火花放電を角部４５９ｃに誘導できる。これによって、凹部４６０を利用した火炎核の広がりを効果的に実現できる。

【0050】

また、電極チップ４５０の先端径ＯＤｃが１．０ｍｍ以上である場合、火炎核の熱エネルギが電極チップ４５０に奪われることによる着火性の低下を、凹部４６０によって効果的に軽減できる。

【0051】

Ｂ．第２実施形態
図６は、第２実施形態のスパークプラグ１０における接地電極４０２の先端側を切断した断面を示す説明図である。第２実施形態のスパークプラグ１０は、接地電極４００に代えて接地電極４０２を備える点を除き、第１実施形態と同様である。第２実施形態の接地電極４０２は、溶融部４３０によって角部４５９ｃが消失している点を除き、第１実施形態の接地電極４００と同様である。第２実施形態では、張出部４５９における−Ｚ軸方向を向く面は、露出している。第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、スパークプラグ１０の着火性を向上させることができる。

【0052】

Ｃ．第３実施形態
図７は、第３実施形態のスパークプラグ１０における接地電極４０３の先端側を切断した断面を示す説明図である。第３実施形態のスパークプラグ１０は、接地電極４００に代えて接地電極４０３を備える点を除き、第１実施形態と同様である。第３実施形態の接地電極４０３は、凹部４６０が電極母材４１０から溶融部４３０にわたって形成されている点を除き、第１実施形態の接地電極４００と同様である。第３実施形態の凹部４６０のうち電極母材４１０に形成されている部分は、電極母材４１０に電極チップ４５０をレーザ溶接する前に予め形成されていた部分である。第３実施形態では、基点Ｂは、電極チップ４５０より−Ｙ軸方向に広がる母材面４１１の＋Ｙ軸方向側の端点である。第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、スパークプラグ１０の着火性を向上させることができる。

【0053】

Ｄ．第４実施形態
図８は、第４実施形態のスパークプラグ１０における接地電極４０４の先端側を切断した断面を示す説明図である。第４実施形態のスパークプラグ１０は、接地電極４００に代えて接地電極４０４を備える点を除き、第１実施形態と同様である。第４実施形態の接地電極４０４は、レーザ溶接によって張出部４５９が完全に消失している点を除き、第１実施形態の接地電極４００と同様である。第４実施形態によれば、第１実施形態と同様に、スパークプラグ１０の着火性を向上させることができる。

【0054】

図９は、第５実施形態のスパークプラグ１０における接地電極４０５の先端側を切断した断面を示す説明図である。第５実施形態のスパークプラグ１０は、接地電極４００に代えて接地電極４０５を備える点を除き、第１実施形態と同様である。第５実施形態の接地電極４０５は、電極チップ４５０が母材面４１１に沈み込んでいない点を除き、第１実施形態の接地電極４００と同様である。第５実施形態によれば、第１実施形態と同様に、スパークプラグ１０の着火性を向上させることができる。

【0055】

Ｅ．他の実施形態
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【0056】

電極チップ４５０の材質は、貴金属および貴金属合金に限らず、タングステン（Ｗ）であってもよいし、タングステン合金であってもよい。

【0057】

第１〜４実施形態の接地電極４００，４０２，４０３，４０４を、張出部４５９が一周にわたって形成された電極チップではなく、母材面４１４側にのみに張出部４５９が部分的に形成されている電極チップを用いて作製してもよい。

【0058】

第４実施形態の接地電極４０４を、レーザ溶接前から張出部４５９が形成されていない電極チップを用いて作製してもよい。

【0059】

各実施形態の変形例として、母材面４１３側に張出部４５９を残した接地電極を作製してもよい。

【符号の説明】

【0060】

１０…スパークプラグ
９０…内燃機関
１００…中心電極
１０１…先端面
１０７…側面
１９０…端子金具
２００…絶縁体
２９０…軸孔
３００…主体金具
３１０…端面
４００，４０２，４０３，４０４…接地電極
４１０…電極母材
４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６…母材面
４３０…溶融部
４３１…露出面
４３３…境界面
４５０…電極チップ
４５１…チップ面
４５３…チップ面
４５９…張出部
４５９ｃ…角部
４６０…凹部
９１０…内壁
９２０…燃焼室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】