特許 6017027 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】6017027

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】スパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/20 20060101AFI20161013BHJP

   H01T 13/39 20060101ALI20161013BHJP

【ＦＩ】

   H01T13/20 B

   H01T13/39

   H01T13/20 E

【請求項の数】6

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2015-517538(P2015-517538)

(86)(22)【出願日】2014年12月16日

(86)【国際出願番号】JP2014083267

(87)【国際公開番号】WO2015093481

(87)【国際公開日】20150625

【審査請求日】2015年4月7日

(31)【優先権主張番号】特願2013-264292(P2013-264292)

(32)【優先日】2013年12月20日

(33)【優先権主張国】JP

(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】110001058

【氏名又は名称】特許業務法人鳳国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】瀬川 昌幸

(72)【発明者】

【氏名】角力山 大典

【審査官】 段 吉享

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０８９３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３７８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１０６７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０５４９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２７８７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ １３／２０

Ｈ０１Ｔ １３／３９

(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でギャップを形成する接地電極と、を有するスパークプラグであって、
前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は、軸部と、前記軸部の一面に接合された電極チップと、を有し、
前記軸部は、銅を含む材料で形成される第１芯部と、前記第１芯部よりも耐食性に優れる材料で形成され前記第１芯部の少なくとも一部を被覆する第１外層と、を有し、
前記電極チップは、貴金属を含む材料で形成され前記電極チップの外表面を形成する第２外層と、前記第２外層よりも熱伝導率が高い材料で形成され前記第２外層に少なくとも部分的に被覆される第２芯部と、を有し、
前記第１芯部と前記第２芯部とは、拡散接合部によって接合され、
前記第１外層と前記第２外層とは、レーザ溶融部によって接合され、
前記第１芯部と前記第２芯部との前記拡散接合部の前記軸線方向の範囲の少なくとも一部は、前記第１外層と前記第２外層との前記レーザ溶融部の前記軸線方向の範囲に重なっている、
スパークプラグ。

【請求項2】

請求項１に記載のスパークプラグであって、
前記第２外層は、白金と、イリジウムと、ロジウムと、ルテニウムと、パラジウムと、金と、の６つの貴金属のいずれか１つを主成分として含む材料、または、前記６つの貴金属のいずれか１つと銅との合金を主成分として含む材料で形成されている、スパークプラグ。

【請求項3】

請求項２に記載のスパークプラグであって、
前記第２外層は、融点が摂氏１８４０度以上の酸化物を含有する、スパークプラグ。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記第１芯部と前記第２芯部とは、同じ材料で形成されている、スパークプラグ。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記中心電極は、軸線方向に延びる前記軸部と、前記軸部の先端に接合される前記電極チップと、を有し、
前記電極チップは、略円柱形状をなし、
前記電極チップの外径を外径Ｄとし、前記第２外層のうち前記第２芯部の外周面を被覆する部分の径方向の厚さを厚さｓとしたときに、前記厚さｓは、０．０３ｍｍ以上、かつ、外径Ｄ／３以下である、スパークプラグ。

【請求項6】

請求項５に記載のスパークプラグであって、
前記第２外層のうち前記第２芯部の先端部を被覆する先端部分の前記軸線方向の厚さｔは、０．１ｍｍ以上、かつ、０．４ｍｍ以下である、スパークプラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スパークプラグに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、内燃機関に、スパークプラグが用いられている。スパークプラグは、ギャップを形成する電極を有している。電極としては、例えば、電極の消耗を抑制するために、貴金属チップを有する電極が利用されている。また、中心電極の温度上昇を抑制するために、銅芯が埋設された軸に、貴金属チップを接合する技術が提案されている。この技術によれば、貴金属チップの温度上昇が抑制されるので、貴金属チップの消耗を抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５−３６４６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、長期間の使用によって、貴金属チップが消耗する場合があった。貴金属チップが消耗すると、適切な放電ができなくなる場合があった。このような課題は、中心電極に限らず、接地電極にも共通する課題であった。

【0005】

本開示は、電極の消耗を抑制する技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、例えば、以下の態様または適用例を開示する。
［態様］
中心電極と、前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、を有するスパークプラグであって、
前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は、軸部と、前記軸部の一面に接合された電極チップと、を有し、
前記軸部は、銅を含む材料で形成される第１芯部と、前記第１芯部よりも耐食性に優れる材料で形成され前記第１芯部の少なくとも一部を被覆する第１外層と、を有し、
前記電極チップは、貴金属を含む材料で形成され前記電極チップの外表面を形成する第２外層と、前記第２外層よりも熱伝導率が高い材料で形成され前記第２外層に少なくとも部分的に被覆される第２芯部と、を有し、
前記第１芯部と前記第２芯部とは、拡散接合部によって接合され、
前記第１外層と前記第２外層とは、レーザ溶融部によって接合され、
前記第１芯部と前記第２芯部との前記拡散接合部の前記軸線方向の範囲の少なくとも一部は、前記第１外層と前記第２外層との前記レーザ溶融部の前記軸線方向の範囲に重なっている、
スパークプラグ。

【0007】

［適用例１］
中心電極と、前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、を有するスパークプラグであって、
前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は、軸部と、前記軸部の一面に接合された電極チップと、を有し、
前記軸部は、銅を含む材料で形成される第１芯部と、前記第１芯部よりも耐食性に優れる材料で形成され前記第１芯部の少なくとも一部を被覆する第１外層と、を有し、
前記電極チップは、貴金属を含む材料で形成され前記電極チップの外表面を形成する第２外層と、前記第２外層よりも熱伝導率が高い材料で形成され前記第２外層に少なくとも部分的に被覆される第２芯部と、を有する、
スパークプラグ。

【0008】

この構成によれば、第２芯部を通じて第２外層から軸部に熱を逃がすことができるので、第２外層の温度上昇を抑制できる。この結果、第２外層の消耗を抑制できる。

【0009】

［適用例２］
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記第２外層は、白金と、イリジウムと、ロジウムと、ルテニウムと、パラジウムと、金と、の６つの貴金属のいずれか１つを主成分として含む材料、または、前記６つの貴金属のいずれか１つと銅との合金を主成分として含む材料で形成されている、スパークプラグ。

【0010】

この構成によれば、第２外層の消耗を、適切に、抑制できる。

【0011】

［適用例３］
適用例２に記載のスパークプラグであって、
前記第２外層は、融点が摂氏１８４０度以上の酸化物を含有する、スパークプラグ。

【0012】

この構成によれば、第２外層の消耗を適切に抑制できる。

【0013】

［適用例４］
適用例１から３のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記第１芯部と前記第２芯部とが直接に接合されている、スパークプラグ。

【0014】

この構成によれば、第１芯部と第２芯部とを通じて第２外層の温度上昇を適切に抑制できるので、第２外層の消耗を抑制できる。

【0015】

［適用例５］
適用例４に記載のスパークプラグであって、
前記第１芯部と前記第２芯部とは、同じ材料で形成されている、スパークプラグ。

【0016】

この構成によれば、第１芯部と第２芯部との接合を容易に実現できる。

【0017】

［適用例６］
適用例１から５のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記中心電極は、軸線方向に延びる前記軸部と、前記軸部の先端に接合される前記電極チップと、を有し、
前記電極チップは、略円柱形状をなし、
前記電極チップの外径を外径Ｄとし、前記第２外層のうち前記第２芯部の外周面を被覆する部分の径方向の厚さを厚さｓとしたときに、前記厚さｓは、０．０３ｍｍ以上、かつ、外径Ｄ／３以下である、スパークプラグ。

【0018】

この構成によれば、第２外層の消耗を適切に抑制できる。

【0019】

［適用例７］
適用例６に記載のスパークプラグであって、
前記第２外層のうち前記第２芯部の先端部を被覆する先端部分の前記軸線方向の厚さｔは、０．１ｍｍ以上、かつ、０．４ｍｍ以下である、スパークプラグ。

【0020】

この構成によれば、第２外層の消耗を適切に抑制できる。

【0021】

［適用例８］
適用例６または７に記載のスパークプラグであって、
前記軸部と前記電極チップとは、レーザ溶接を含む接合方法によって接合されており、
前記第１芯部と前記第２芯部との接合部の前記軸線方向の範囲の少なくとも一部は、前記第１外層と前記第２外層とが溶融して形成された溶融部の前記軸線方向の範囲に重なっている、スパークプラグ。

【0022】

この構成によれば、軸部と電極チップとの接合強度の低下を抑制できる。

【0023】

なお、本明細書に開示の技術は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグ、スパークプラグを搭載する内燃機関、スパークプラグの製造方法、等の態様で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】実施形態のスパークプラグの一例の断面図である。

【図2】中心電極２０の先端部の断面図である。

【図3】中心電極の別の実施形態の構成を示す断面図である。

【図4】参考例の中心電極２０ｚの構成を示す断面図である。

【図5】第２厚さｔに対する第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２と熱伝導率Ｔｃとの関係の概略を示すグラフである。

【図6】第１厚さｓに対する第１温度Ｔ１と熱伝導率Ｔｃとの関係の概略を示すグラフである。

【図7】点火システム６００のブロック図である。

【図8】電極チップを有する接地電極の実施形態を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

Ａ．実施形態：
Ａ−１．スパークプラグの構成：
図１は、実施形態のスパークプラグの一例の断面図である。図示されたラインＣＬは、スパークプラグ１００の中心軸を示している。図示された断面は、中心軸ＣＬを含む断面である。以下、中心軸ＣＬのことを「軸線ＣＬ」とも呼び、中心軸ＣＬと平行な方向を「軸線方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、中心軸ＣＬを中心とする円の円周方向を「周方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬと平行な方向のうち、図１における下方向を先端方向Ｄ１と呼び、上方向を後端方向Ｄ２とも呼ぶ。先端方向Ｄ１は、後述する端子金具４０から電極２０、３０に向かう方向である。また、図１における先端方向Ｄ１側をスパークプラグ１００の先端側と呼び、図１における後端方向Ｄ２側をスパークプラグ１００の後端側と呼ぶ。

【0026】

スパークプラグ１００は、絶縁体１０（以下「絶縁碍子１０」とも呼ぶ）と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０と、導電性の第１シール部６０と、抵抗体７０と、導電性の第２シール部８０と、先端側パッキン８と、タルク９と、第１後端側パッキン６と、第２後端側パッキン７と、を備えている。

【0027】

絶縁体１０は、中心軸ＣＬに沿って延びて絶縁体１０を貫通する貫通孔１２（以下「軸孔１２」とも呼ぶ）を有する略円筒状の部材である。絶縁体１０は、アルミナを焼成して形成されている（他の絶縁材料も採用可能である）。絶縁体１０は、先端側から後端方向Ｄ２に向かって順番に並ぶ、脚部１３と、第１縮外径部１５と、先端側胴部１７と、鍔部１９と、第２縮外径部１１と、後端側胴部１８と、を有している。第１縮外径部１５の外径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。絶縁体１０の第１縮外径部１５の近傍（図１の例では、先端側胴部１７）には、後端側から先端側に向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部１６が形成されている。第２縮外径部１１の外径は、先端側から後端側に向かって、徐々に小さくなる。

【0028】

絶縁体１０の軸孔１２の先端側には、中心軸ＣＬに沿って延びる棒状の中心電極２０が挿入されている。中心電極２０は、軸部２００と、軸部２００の先端に接合された電極チップ３００と、を有している。軸部２００は、先端側から後端方向Ｄ２に向かって順番に並ぶ、脚部２５と、鍔部２４と、頭部２３と、を有している。電極チップ３００は、脚部２５の先端に、接合されている。電極チップ３００と、脚部２５の先端側の部分とは、絶縁体１０の先端側で、軸孔１２の外に露出している。軸部２００の他の部分は、軸孔１２内に配置されている。鍔部２４の先端方向Ｄ１側の面は、絶縁体１０の縮内径部１６によって、支持されている。また、軸部２００は、外層２１（「第１外層２１」とも呼ぶ）と芯部２２（「第１芯部２２」とも呼ぶ）とを有している。芯部２２の後端部は、外層２１から露出し、軸部２００の後端部を形成する。芯部２２の他の部分は、外層２１によって被覆されている。ただし、芯部２２の全体が、外層２１によって覆われていても良い。

【0029】

外層２１は、芯部２２よりも耐食性に優れる材料、すなわち、内燃機関の燃焼室内で燃焼ガスに曝された場合の消耗が少ない材料を用いて形成されている。外層２１の材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、または、ニッケルを主成分として含む合金（例えば、インコネル（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は、登録商標））が用いられる。ここで、「主成分」は、含有率が最も高い成分を意味している（以下、同様）。含有率としては、重量パーセントで表される値が、採用される。芯部２２は、外層２１よりも熱伝導率が高い材料、例えば、銅を含む材料（例えば、純銅、または、銅を含む合金）で形成されている。

【0030】

絶縁体１０の軸孔１２の後端側には、端子金具４０が挿入されている。端子金具４０は、導電材料（例えば、低炭素鋼等の金属）を用いて形成されている。端子金具４０は、後端側から先端方向Ｄ１に向かって順番で並ぶ、キャップ装着部４１と、鍔部４２と、脚部４３と、を有している。キャップ装着部４１は、絶縁体１０の後端側で、軸孔１２の外に露出している。脚部４３は、絶縁体１０の軸孔１２に挿入されている。

【0031】

絶縁体１０の軸孔１２内において、端子金具４０と中心電極２０との間には、電気的なノイズを抑制するための、円柱状の抵抗体７０が配置されている。抵抗体７０と中心電極２０との間は、導電性の第１シール部６０が配置され、抵抗体７０と端子金具４０との間には、導電性の第２シール部８０が配置されている。中心電極２０と端子金具４０とは、抵抗体７０とシール部６０、８０とを介して、電気的に接続される。シール部６０、８０を用いることによって、積層される部材２０、６０、７０、８０、４０間の接触抵抗が安定し、中心電極２０と端子金具４０との間の電気抵抗値を安定させることができる。なお、抵抗体７０は、例えば、主成分であるガラス粒子（例えば、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系のガラス）と、セラミック粒子（例えば、ＴｉＯ_２）と、導電性材料（例えば、Ｍｇ）と、を用いて形成されている。シール部６０、８０は、例えば、抵抗体７０と同様のガラス粒子と、金属粒子（例えば、Ｃｕ）と、を用いて形成されている。

【0032】

主体金具５０は、中心軸ＣＬに沿って延びて主体金具５０を貫通する貫通孔５９を有する略円筒状の部材である。主体金具５０は、低炭素鋼材を用いて形成されている（他の導電材料（例えば、金属材料）も採用可能である）。主体金具５０の貫通孔５９には、絶縁体１０が挿入されている。主体金具５０は、絶縁体１０の外周に固定されている。主体金具５０の先端側では、絶縁体１０の先端（本実施形態では、脚部１３の先端側の部分）が、貫通孔５９の外に露出している。主体金具５０の後端側では、絶縁体１０の後端（本実施形態では、後端側胴部１８の後端側の部分）が、貫通孔５９の外に露出している。

【0033】

主体金具５０は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、胴部５５と、座部５４と、変形部５８と、工具係合部５１と、加締部５３と、を有している。座部５４は、鍔状の部分である。胴部５５の外周面には、内燃機関（例えば、ガソリンエンジン）の取付孔に螺合するためのネジ部５２が形成されている。座部５４とネジ部５２との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット５が嵌め込まれている。

【0034】

主体金具５０は、変形部５８よりも先端方向Ｄ１側に配置された縮内径部５６を有している。縮内径部５６の内径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。主体金具５０の縮内径部５６と、絶縁体１０の第１縮外径部１５と、の間には、先端側パッキン８が挟まれている。先端側パッキン８は、鉄製でＯ字形状のリングである（他の材料（例えば、銅等の金属材料）も採用可能である）。

【0035】

工具係合部５１の形状は、スパークプラグレンチが係合する形状（例えば、六角柱）である。工具係合部５１の後端側には、加締部５３が設けられている。加締部５３は、絶縁体１０の第２縮外径部１１よりも後端側に配置され、主体金具５０の後端（すなわち、後端方向Ｄ２側の端）を形成する。加締部５３は、径方向の内側に向かって屈曲されている。

【0036】

主体金具５０の後端側では、主体金具５０の内周面と、絶縁体１０の外周面と、の間に、環状の空間ＳＰが形成されている。本実施形態では、この空間ＳＰは、主体金具５０の加締部５３および工具係合部５１と、絶縁体１０の第２縮外径部１１および後端側胴部１８と、に囲まれた空間である。この空間ＳＰ内の後端側には、第１後端側パッキン６が配置されている。この空間ＳＰ内の先端側には、第２後端側パッキン７が配置されている。本実施形態では、これらの後端側パッキン６、７は、鉄製でＣ字形状のリングである（他の材料も採用可能である）。空間ＳＰ内における２つの後端側パッキン６、７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。

【0037】

スパークプラグ１００の製造時には、加締部５３が内側に折り曲がるように加締められる。そして、加締部５３が先端方向Ｄ１側に押圧される。これにより、変形部５８が変形し、パッキン６、７とタルク９とを介して、絶縁体１０が、主体金具５０内で、先端側に向けて押圧される。先端側パッキン８は、第１縮外径部１５と縮内径部５６との間で押圧され、そして、主体金具５０と絶縁体１０との間をシールする。以上により、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具５０と絶縁体１０との間を通って外に漏れることが、抑制される。また、主体金具５０が、絶縁体１０に、固定される。

【0038】

接地電極３０は、主体金具５０の先端（すなわち、先端方向Ｄ１側の端）に接合されている。本実施形態では、接地電極３０は、棒状の電極である。接地電極３０は、主体金具５０から先端方向Ｄ１に向かって延び、中心軸ＣＬに向かって曲がって、先端部３１に至る。先端部３１は、中心電極２０の先端面３１５（先端方向Ｄ１側の表面３１５）との間でギャップｇを形成する。また、接地電極３０は、主体金具５０に、電気的に導通するように、接合されている（例えば、抵抗溶接）。接地電極３０は、接地電極３０の表面を形成する母材３５と、母材３５内に埋設された芯部３６と、を有している。母材３５は、例えば、インコネルを用いて形成されている。芯部３６は、母材３５よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅）を用いて形成されている。

【0039】

Ａ−２．中心電極の先端部の構成：
図２は、中心電極２０の先端部の断面図である。図の左部は、互いに接合される前の軸部２００と電極チップ３００とを示している。図中では、軸部２００と電極チップ３００とは、同軸上に配置されている。図の右部は、互いに接合された軸部２００と電極チップ３００とを示している。いずれの断面も、中心軸ＣＬを含む断面である。

【0040】

まず、接合前の電極チップ３００の構成について、説明する。電極チップ３００は、中心軸ＣＬを中心とする略円柱形状をなしている。電極チップ３００は、電極チップ３００の外表面を形成する第２外層３１０と、第２外層３１０に部分的に被覆された芯部３２０（「第２芯部３２０」とも呼ぶ）と、を有している。第２外層３１０は、貴金属（例えば、イリジウム（Ｉｒ）や白金（Ｐｔ））を含む材料で形成されている（以下、「貴金属層３１０」とも呼ぶ）。芯部３２０は、貴金属層３１０よりも熱伝導率が高い材料（例えば、銅（Ｃｕ））で形成されている。

【0041】

芯部３２０は、中心軸ＣＬを中心とする略円柱形状をなしている。貴金属層３１０は、中心軸ＣＬを中心とする略円筒状の部分である筒部３１３と、中心軸ＣＬを中心とする略円盤形状の部分である先端部３１１と、を有している。筒部３１３は、芯部３２０の外周面３２３を被覆している。先端部３１１は、筒部３１３の先端側に接続されており、芯部３２０の先端面３２１を被覆している。また、先端部３１１の先端側の表面３１５（すなわち、電極チップ３００の先端面）は、スパークプラグ１００（図１）が完成した場合に、ギャップｇを形成する。以下、表面３１５を、「放電面３１５」とも呼ぶ。芯部３２０の後端面３２６は、貴金属層３１０から外部に露出している。芯部３２０の後端面３２６と貴金属層３１０の後端面３１６とは、略同一平面上に配置されている。

【0042】

このような構成の電極チップ３００の製造方法としては、種々の方法を採用可能である。例えば、以下の方法を採用可能である。貴金属層３１０の材料を、凹部を有するカップ状に成形し、その凹部の内に芯部３２０の材料を配置する。そして、凹部の内に芯部３２０の材料が配置された部材を、圧延によって引き延ばす。そして、引き延ばされた部材のうちの余剰部分を切断することによって、電極チップ３００を形成する。

【0043】

また、以下の方法を採用してもよい。貴金属層３１０の材料を、円筒状に成形し、その円筒孔の内に芯部３２０の材料を挿入する。そして、円筒孔の内に芯部３２０の材料が配置された部材を、圧延によって引き延ばす。次に、引き延ばされた部材を切断することによって、所定長の円柱部材を取得する（筒部３１３と芯部３２０とに対応する）。そして、円柱部材の一端に、貴金属層３１０の材料で形成された円盤（先端部３１１に対応する）をレーザ溶接によって接合することによって、電極チップ３００を形成する。

【0044】

また、以下の方法を採用してもよい。貴金属層３１０の材料を、焼成することによって、図２に示す形状、すなわち、容器形状に、成形する。そして、容器形状の凹部に、芯部３２０の材料を配置し、焼成することによって、電極チップ３００を形成する。また、以下の方法を採用してもよい。貴金属層３１０の材料で凹部を有する容器形状の未焼成の成形体を成形し、その成形体の凹部に芯部３２０の材料を配置する。そして、両者を同時焼成することによって、電極チップ３００を形成する。

【0045】

次に、接合前の軸部２００の先端部の構成について、説明する。軸部２００の先端部では、芯部２２の全体が、外層２１に被覆されている。また、軸部２００は、先端方向Ｄ１に向かって外径が小さくなる縮径部２２０を、有している。縮径部２２０の先端方向Ｄ１側には、先端面２１１が形成されている。先端面２１１上に、電極チップ３００の後端面３１６、３２６が、接合される。

【0046】

図２の右部には、接合された軸部２００と電極チップ３００とが示されている。図中の矢印ＬＺ１は、接合（ここでは、レーザ溶接）に利用されるレーザ光の概略を示している。レーザ光ＬＺ１は、軸部２００と、軸部２００の先端面２１１上に配置された電極チップ３００と、の境界（図示省略）に、全周に亘って、照射される。このようなレーザ光ＬＺ１の照射により、軸部２００と電極チップ３００とを接合する溶融部２３０が形成される。溶融部２３０は、溶接時に溶融した部分である。図２の実施形態では、溶融部２３０は、軸部２００の外層２１と、電極チップ３００の貴金属層３１０と芯部３２０とに、接触している。溶融部２３０は、軸部２００の外層２１と、電極チップ３００の貴金属層３１０と芯部３２０とを、接合する。

【0047】

図３は、中心電極の別の実施形態の構成を示す断面図である。図２の中心電極２０との差異は、電極チップ３００の芯部３２０が、中心電極２０ａの芯部２２ａ（「第１芯部２２ａ」とも呼ぶ）と、直接に接合されている点である。図３の中心電極２０ａは、軸部２００ａと電極チップ３００とを有している。電極チップ３００は、図２の電極チップ３００と、同じである。図３の中心電極２０ａは、図２の中心電極２０の代わりに、利用可能である。

【0048】

図３の左部は、図２の左部と同様に、互いに接合される前の軸部２００ａと電極チップ３００とを示している。図３の右部は、図２の右部と同様に、互いに接合された軸部２００ａと電極チップ３００とを示している。いずれの断面も、中心軸ＣＬを含む断面である。

【0049】

接合前の軸部２００ａの外観形状は、図２の軸部２００の外観形状と、ほぼ同じである。また、軸部２００ａの先端面２１１ａ上には、芯部２２ａが露出している。先端面２１１ａ上では、芯部２２ａが、外層２１ａ（「第１外層２１ａ」とも呼ぶ）に囲まれている。先端面２１１ａ上に、電極チップ３００の後端面３１６、３２６が配置される場合、電極チップ３００の貴金属層３１０は、軸部２００ａの外層２１ａと接触し、電極チップ３００の芯部３２０は、軸部２００ａの芯部２２ａと接触する。

【0050】

図３の右部には、接合された軸部２００ａと電極チップ３００とが示されている。図中の矢印ＬＺ２は、溶接に利用されるレーザ光の概略を示している。レーザ光ＬＺ２は、軸部２００ａと、軸部２００ａの先端面２１１ａ上に配置された電極チップ３００と、の境界（図示省略）に、全周に亘って、照射される。このようなレーザ光ＬＺ２の照射により、軸部２００ａの外層２１ａと電極チップ３００の貴金属層３１０とを接合する溶融部２３０ａが形成される。

【0051】

また、図３の実施形態では、電極チップ３００を軸部２００ａに接合するために、レーザ溶接に加えて、拡散接合も行われる。具体的には、電極チップ３００に軸部２００ａに向かう荷重を印加した状態で、電極チップ３００と軸部２００ａとが加熱される。この結果、電極チップ３００の芯部３２０と軸部２００ａの芯部２２ａとが、直接に接合される。図中の接合部２４０は、拡散接合によって形成された接合部であり、２つの芯部３２０、２２ａを接合している。なお、レーザ溶接の後に拡散接合を行ってもよく、この代わりに、拡散溶接の後にレーザ溶接を行ってもよい。

【0052】

このように、接合部２４０は、軸部２００ａの芯部２２ａと電極チップ３００の芯部３２０とを接合する部分である。そして、溶融部２３０ａは、軸部２００ａの外層２１ａと電極チップ３００の貴金属層３１０とが溶融して形成された部分である。さらに、軸線方向の位置に着目する場合、図３に示すように、接合部２４０の軸線方向の範囲である第１範囲Ｒａは、溶融部２３０ａの軸線方向の範囲である第２範囲Ｒｂに重なっている。換言すれば、接合部２４０は、溶融部２３０ａが形成されている範囲内に、形成されている。なお、接合部２４０の軸線方向の第１範囲Ｒａは、接合部２４０の先端方向Ｄ１側の端から後端方向Ｄ２側の端までの範囲である。溶融部２３０ａの軸線方向の第２範囲Ｒｂは、溶融部２３０ａの先端方向Ｄ１側の端から後端方向Ｄ２側の端までの範囲である。

【0053】

仮に第１範囲Ｒａが第２範囲Ｒｂから離れている場合、接合部２４０が溶融部２３０ａから離れた位置に形成され得る。この場合、電極チップ３００を軸部２００ａに接合した後の中心電極２０ａの内部で、接合部２４０と溶融部２３０ａとの間に、電極チップ３００と軸部２００ａとの未接合の部分である隙間が形成され得る（図示省略）。このような隙間が中心電極２０ａの内部に形成されると、隙間が形成されない場合と比べて、中心電極２０ａの接合強度が低くなり得る。図３の実施形態のように第１範囲Ｒａが第２範囲Ｒｂに重なる場合には、そのような隙間が形成されることを抑制でき、電極チップ３００と軸部２００ａとの接合強度の低下を抑制できる。なお、第１範囲Ｒａの一部が第２範囲Ｒｂの外であってもよい。一般的には、第１範囲Ｒａの少なくとも一部が第２範囲Ｒｂに重なっていることが好ましい。この構成によれば、中心電極２０ａの内部に隙間が形成されることを抑制でき、電極チップ３００と軸部２００ａとの接合強度の低下を抑制できる。ただし、第１範囲Ｒａの全体が、第２範囲Ｒｂの外であってもよい。

【0054】

また、図３の実施形態では、接合部２４０の外周側の縁が、溶融部２３０ａに接触している。図示を省略するが、接合部２４０の外周側の縁は、周方向の全周に亘って、溶融部２３０ａに接触している。従って、中心電極２０ａの内部に上述の隙間が生じることを抑制でき、電極チップ３００と軸部２００ａとの接合強度の低下を更に抑制できる。ただし、周方向の一部の範囲で、接合部２４０の縁が溶融部２３０ａから離れていても良い。いずれの場合も、拡散接合を用いずに、レーザ溶接のみで、接合部２４０と溶融部２３０ａとを形成してもよい。

【0055】

図４は、参考例の中心電極２０ｚの構成を示す断面図である。この中心電極２０ｚは、後述する評価試験で、参考例として用いられる。図２の中心電極２０との差異は、電極チップ３００の代わりに、芯部が省略された電極チップ３００ｚが利用される点だけである。図４の中心電極２０ｚは、軸部２００と電極チップ３００ｚとを有している。軸部２００は、図２の軸部２００と、同じである。

【0056】

図４の左部は、図２の左部と同様に、互いに接合される前の軸部２００と電極チップ３００ｚとを示している。図４の右部は、図２の右部と同様に、互いに接合された軸部２００と電極チップ３００ｚとを示している。いずれの断面も、中心軸ＣＬを含む断面である。

【0057】

接合前の電極チップ３００ｚの外観形状は、図２の電極チップ３００の外観形状と、ほぼ同じである。電極チップ３００ｚは、図２の貴金属層３１０と同じ材料を用いて形成されている。電極チップ３００ｚの後端面３０６ｚは、軸部２００の先端面２１１に接合される。

【0058】

図４の右部には、接合された軸部２００と電極チップ３００ｚとが示されている。図中の矢印ＬＺ３は、溶接に利用されるレーザ光の概略を示している。レーザ光ＬＺ３は、軸部２００と、軸部２００の先端面２１１上に配置された電極チップ３００ｚと、の境界（図示省略）に、全周に亘って、照射される。このようなレーザ光ＬＺ３の照射により、軸部２００と電極チップ３００ｚとを接合する溶融部２３０ｚが形成される。溶融部２３０ｚは、電極チップ３００ｚと、軸部２００の外層２１と、を接合している。

【0059】

図２〜図４中には、電極チップ３００、３００ｚの要素の寸法を表す符号が示されている。外径Ｄは、電極チップ３００、３００ｚの外径を示している。第１厚さｓは、筒部３１３の径方向の厚さである。第２厚さｔは、貴金属層３１０の先端部３１１の中心軸ＣＬと平行な方向の厚さである。全長Ｌｔは、電極チップ３００の中心軸ＣＬと平行な方向の長さである。筒長Ｌｓは、貴金属層３１０の筒部３１３の中心軸ＣＬと平行な方向の長さである。これらの寸法は、電極チップ３００の消耗を抑制するように決定されることが好ましい。例えば、第１厚さｓと第２厚さｔとは、以下に説明する関係を考慮して決定されることが好ましい。

【0060】

図５は、第２厚さｔに対する第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２と熱伝導率Ｔｃとの関係の概略を示すグラフである。横軸は、第２厚さｔを示し、縦軸は、パラメータＴ１、Ｔ２、Ｔｃのそれぞれの大きさを示している。第１温度Ｔ１は、放電面３１５の温度である。第２温度Ｔ２は、芯部３２０の先端面３２１の温度である。熱伝導率Ｔｃは、電極チップ３００から軸部２００、２００ａへ熱が移動する場合の熱伝導率である。電極チップ３００の全長Ｌｔが固定されている場合、第２厚さｔが大きいほど、貴金属層３１０が大きくなり、そして、芯部３２０の長さＬｓが短くなるので、電極チップ３００から軸部２００、２００ａへ熱が逃げにくくなる、すなわち、熱伝導率Ｔｃが低くなる。従って、放電や燃料の燃焼によって電極チップ３００の温度が上昇する場合に、第２厚さｔが大きいほど、第１温度Ｔ１は高くなる。図中の第１融点Ｔｍ１は、貴金属層３１０の融点である。貴金属層３１０の溶融を抑制するためには、第２厚さｔが小さいことが好ましく、第２厚さｔが、第１温度Ｔ１が第１融点Ｔｍ１となる厚さｔＵよりも小さいことが、特に好ましい。

【0061】

また、第２厚さｔが小さいほど、芯部３２０の先端面３２１は、放電面３１５に近い。従って、第２厚さｔが小さいほど、芯部３２０の先端面３２１の第２温度Ｔ２が高くなる。図中の第２融点Ｔｍ２は、芯部３２０の融点である。芯部３２０の溶融を抑制するためには、第２厚さｔが大きいことが好ましく、第２厚さｔが、第２温度Ｔ２が第２融点Ｔｍ２となる厚さｔＬよりも大きいことが、特に好ましい。

【0062】

図６は、第１厚さｓに対する第１温度Ｔ１と熱伝導率Ｔｃとの関係の概略を示すグラフである。横軸は、第１厚さｓを示し、縦軸は、パラメータＴ１、Ｔｃのそれぞれの大きさを示している。電極チップ３００の外径Ｄが固定されている場合、第１厚さｓが大きいほど、芯部３２０の外径が小さいので、電極チップ３００から軸部２００、２００ａへ熱が逃げにくくなる、すなわち、熱伝導率Ｔｃが低くなる。従って、放電や燃料の燃焼によって電極チップ３００の温度が上昇する場合に、第１厚さｓが大きいほど、第１温度Ｔ１は高くなる。貴金属層３１０の溶融を抑制するためには、第１厚さｓが小さいことが好ましく、第１厚さｓが、第１温度Ｔ１が第１融点Ｔｍ１となる厚さｓＵよりも小さいことが、特に好ましい。

【0063】

Ｂ．評価試験：
Ｂ−１．第１評価試験：
スパークプラグのサンプルを用いた第１評価試験では、放電を繰り返した場合のギャップｇの距離の増加量が評価された。ギャップの距離は、ギャップｇ（図１）の中心軸ＣＬと平行な方向の距離である。以下の表１は、サンプルの構成と、ギャップｇの距離の増加量と、評価結果と、を示している。

【0064】

【表1】

【0065】

第１評価試験では、中心電極の３つの構成（図２〜図４の中心電極２０、２０ａ、２０ｚ）と、電極チップ３００の芯部３２０の３つの材料（銅（Ｃｕ）と銀（Ａｇ）と金（Ａｕ））と、の組合せが互いに異なる７個のサンプルが、評価された。上記の表１では、芯部３２０の３つの材料にそれぞれ対応する３つの表が、区切って示されている。３つの表の間では、参考例の中心電極２０ｚのデータは、共通である。

【0066】

評価試験に用いられた７個のサンプルの間では、スパークプラグの構成のうちの中心電極以外の構成は、共通であり、図１に示す構成と同じであった。例えば、以下の構成は、７個のサンプルの間で共通であった。
接地電極３０の母材３５の材料 ：インコネル600
接地電極３０の芯部３６の材料 ：銅
軸部２００、２００ａの外層２１の材料 ：インコネル600
軸部２００、２００ａの芯部２２の材料 ：銅
電極チップ３００、３００ｚの外径Ｄ ：０．６ｍｍ
電極チップ３００、３００ｚの全長Ｌｔ ：０．８ｍｍ
貴金属層３１０、電極チップ３００ｚの材料 ：白金
筒部３１３の第１厚さｓ（中心電極２０、２０ａのみ）：０．２ｍｍ
先端部３１１の厚さｔ（中心電極２０、２０ａのみ） ：０．２ｍｍ
ギャップｇの距離の初期値 ：１．０５ｍｍ

【0067】

評価試験は、以下のように行われた。すなわち、１気圧の空気中にスパークプラグのサンプルを配置し、３００Ｈｚで１００時間に亘って放電を繰り返した。放電は、端子金具４０と主体金具５０との間に放電用の電圧を印加することによって、行われた。この放電の繰り返しを行う前と後のぞれぞれのギャップｇの距離を、ピンゲージで、０．０１ｍｍ刻みで、測定した。そして、測定された距離の差を、増加量として算出した。表１では、Ａ評価は、増加量が０．０４ｍｍ以下であることを示し、Ｂ評価は、増加量が０．０４ｍｍよりも大きいことを示している。

【0068】

表１に示すように、芯部３２０を有する中心電極２０、２０ａの評価結果（すなわち、Ａ評価）は、芯部３２０を有さない中心電極２０ｚの評価結果（すなわち、Ｂ評価）と比べて、良好であった。この理由は、電極チップ３００の芯部３２０が、放電によって生じた熱を電極チップ３００から軸部２００、２００ａへ逃がすことによって、電極チップ３００の昇温を抑制したからだと推定される。また、芯部３２０の材料に拘わらず、芯部３２０を有する中心電極２０、２０ａの評価結果は、良好であった。この理由は、芯部３２０の３つの材料（銅、銀、金）のそれぞれの熱伝導率が、貴金属層３１０（白金）の熱伝導率よりも高いからだと推定される。

【0069】

また、図２の中心電極２０を用いる場合よりも、図３の中心電極２０ａを用いる場合の方が、ギャップｇの距離の増加量が小さい傾向があった。この理由は、以下のように推定される。すなわち、外層２１の成分（ニッケル、鉄、クロム、アルミニウム等）を含む部分（例えば、図２の溶融部２３０）は、芯部３２０、２２と比べて、熱伝導率が低い。図３の中心電極２０ａでは、電極チップ３００の芯部３２０は、外層２１の成分を含む部分を介さずに、軸部２００ａの芯部２２ａに直接に接合されている。従って、芯部３２０は、電極チップ３００から軸部２００ａへ適切に熱を逃がすことができる。この結果、図３の中心電極２０ａを用いることによって、ギャップｇの距離の増加量を小さくできると推定される。

【0070】

また、中心電極２０ａを用いる場合、電極チップ３００の芯部３２０の材料が、軸部２００ａの芯部２２の材料と同じ銅であるサンプルでは、他のサンプルと比べて、ギャップｇの距離の増加量が小さかった。この理由は、同じ材料を用いることによって２つの芯部３２０、２２ａを適切に接合でき、この結果、電極チップ３００の昇温を、適切に、抑制できたからだと推定される。

【0071】

Ｂ−２．第２評価試験：
スパークプラグのサンプルを用いた第２評価試験では、スパークプラグのサンプルが装着された内燃機関を運転した場合のギャップｇの距離の増加量が評価された。以下の表２は、サンプルの構成と、ギャップの距離の増加量と、評価結果と、を示している。

【0072】

【表2】

【0073】

第２評価試験では、第１評価試験で評価された７個のサンプルとそれぞれ同じ構成の７個のサンプルが、評価された。上記の表２では、電極チップ３００の芯部３２０の３つの材料にそれぞれ対応する３つの表が、区切って示されている。３つの表の間では、参考例の中心電極２０ｚのデータは、共通である。

【0074】

評価試験は、以下のように行われた。すなわち、内燃機関としては、直列４気筒、排気量２０００ｃｃのものが用いられた。そして、５６００ｒｐｍの回転速度での運転を２０時間に亘って継続した。この運転を行う前と後のぞれぞれのギャップｇの距離を、ピンゲージで測定した。そして、測定された距離の差を、増加量として算出した。表２では、Ａ評価は、増加量が０．３ｍｍ以下であることを示し、Ｂ評価は、増加量が０．３ｍｍよりも大きいことを示している。

【0075】

表２に示すように、芯部３２０を有する中心電極２０、２０ａの評価結果（すなわち、Ａ評価）は、芯部３２０を有さない中心電極２０ｚの評価結果（すなわち、Ｂ評価）と比べて、良好であった。この理由は、電極チップ３００の芯部３２０が、燃焼によって生じた熱を電極チップ３００から軸部２００、２００ａへ逃がすことによって、電極チップ３００の昇温を抑制したからだと推定される。また、芯部３２０の材料に拘わらず、芯部３２０を有する中心電極２０、２０ａの評価結果は、良好であった。この理由は、芯部３２０の３つの材料（銅、銀、金）のそれぞれの熱伝導率が、貴金属層３１０（白金）の熱伝導率よりも高いからだと推定される。

【0076】

また、図２の中心電極２０を用いる場合よりも、図３の中心電極２０ａを用いる場合の方が、ギャップｇの距離の増加量が小さい傾向があった。この理由は、図３の中心電極２０ａでは、電極チップ３００の芯部３２０が軸部２００ａの芯部２２ａに直接に接合されているので、芯部３２０は、電極チップ３００から軸部２００ａへ適切に熱を逃がすことができるからだと推定される。

【0077】

また、中心電極２０ａを用いる場合、電極チップ３００の芯部３２０の材料が、軸部２００ａの芯部２２の材料と同じ銅であるサンプルでは、他のサンプルと比べて、ギャップｇの距離の増加量が小さかった。この理由は、同じ材料を用いることによって２つの芯部３２０、２２ａを適切に接合でき、この結果、電極チップ３００の昇温を、適切に、抑制できたからだと推定される。

【0078】

Ｂ−３．第３評価試験：
スパークプラグのサンプルを用いた第３評価試験では、第２厚さｔと、放電を繰り返した場合のギャップｇの距離の増加量と、放電面３１５の白金の濃度と、の関係が評価された。以下の表３は、芯部３２０の材料と、第２厚さｔと、ギャップの距離の増加量と、放電面３１５の白金（Ｐｔ）の濃度と、評価結果と、の関係を示している。

【0079】

【表3】

【0080】

第３評価試験では、中心電極として、図２の中心電極２０が用いられた。電極チップ３００の芯部３２０の材料としては、３つの材料（銅（Ｃｕ）と銀（Ａｇ）と金（Ａｕ））が評価された。上記の表３では、３つの材料にそれぞれ対応する３つの表が、区切って示されている。第２厚さｔとしては、０．０５、０．１、０．２、０．４、０．６（ｍｍ）の５つの値が、各材料毎に、評価された。このように、第３評価試験では、１５個のサンプルが、評価された。

【0081】

１５個のサンプルのそれぞれの接地電極３０（図１）のうちのギャップｇを形成する部分には、白金で形成された貴金属チップが設けられている（図示省略）。また、１５個のサンプルの間では、スパークプラグの構成のうちの中心電極以外の構成は、共通であり、図１に示す構成と同じであった。中心電極２０、ひいては、スパークプラグの構成は、第２厚さｔが異なる点と、接地電極３０に貴金属チップが追加されている点と、を除いて、第１評価試験で評価されたサンプルの構成と、同じであった。例えば、以下の構成は、１５個のサンプルの間で共通であった。
接地電極３０の母材３５の材料 ：インコネル600
接地電極３０の芯部３６の材料 ：銅
軸部２００、２００ａの外層２１の材料 ：インコネル600
軸部２００、２００ａの芯部２２の材料 ：銅
電極チップ３００、３００ｚの外径Ｄ ：０．６ｍｍ
電極チップ３００、３００ｚの全長Ｌｔ ：０．８ｍｍ
貴金属層３１０の材料 ：白金
筒部３１３の第１厚さｓ ：０．２ｍｍ
ギャップｇの距離の初期値 ：１．０５ｍｍ

【0082】

評価試験の内容は、第１評価試験と同じである。すなわち、１気圧の空気中にスパークプラグのサンプルを配置し、３００Ｈｚで１００時間に亘って放電を繰り返した。ギャップｇの距離の増加量は、放電の繰り返しを行う前と後のぞれぞれのギャップｇの距離の差である（単位はｍｍ）。白金の濃度は、放電の繰り返しを行った後の放電面３１５における白金の濃度である（単位は、アトミックパーセント）。白金の濃度は、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyser）のＷＤＳ（Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer）を用いて、測定された。通常は、放電面３１５における白金の濃度は、１００ａｔ％である。しかし、芯部３２０が溶融した場合には、溶融した芯部３２０の成分（ここでは、銅）が放電面３１５に移動することによって、放電面３１５での白金の濃度が低下し得る。表３では、Ａ評価は、ギャップｇの距離の増加量が０．０４ｍｍ以下であり、かつ、白金の濃度が９０ａｔ％以上であることを示している。Ｂ評価は、ギャップｇの距離の増加量が０．０４ｍｍよりも大きい、または、白金の濃度が９０ａｔ％未満であることを、示している。

【0083】

表３に示すように、第２厚さｔが大きいほど、ギャップｇの距離の増加量が大きかった。この理由は、図５で説明したように、第２厚さｔが大きいほど、放電面３１５の第１温度Ｔ１が、放電によって生じた熱によって高くなるからだと、推定される。

【0084】

また、第２厚さｔが小さい場合に、白金の濃度が低くなった。この理由は、図５で説明したように、第２厚さｔが小さい場合に芯部３２０が溶融したからだと推定される。

【0085】

なお、Ａ評価が得られた第２厚さｔは、０．１、０．２、０．４（ｍｍ）であった。これらの値のうちの任意の値を、第２厚さｔの好ましい範囲（下限以上、上限以下の範囲）の下限として採用可能である。また、これらの値のうちの下限以上の任意の値を、上限として採用可能である。例えば、第２厚さｔの好ましい範囲としては、０．１ｍｍ以上、かつ、０．４ｍｍ以下の範囲を採用可能である。

【0086】

Ｂ−４．第４評価試験：
スパークプラグのサンプルを用いた第４評価試験では、第１厚さｓと、放電を繰り返した場合のギャップｇの距離の増加量と、の関係が評価された。以下の表４は、芯部３２０の材料と、第１厚さｓと、ギャップｇの距離の増加量と、評価結果と、の関係を示している。

【0087】

【表4】

【0088】

第４評価試験では、中心電極として、図２の中心電極２０が用いられた。電極チップ３００の芯部３２０の材料としては、３つの材料（銅（Ｃｕ）と銀（Ａｇ）と金（Ａｕ））が評価された。上記の表４では、３つの材料にそれぞれ対応する３つの表が、区切って示されている。第１厚さｓとしては、０．０２、０．０３、０．０５、０．１、０．２、０．２５（ｍｍ）の６つの値が、各材料毎に、評価された。このように、第４評価試験では、１８個のサンプルが、評価された。

【0089】

１８個のサンプルの接地電極３０（図１）には、ギャップｇを形成する部分に白金で形成された貴金属チップが設けられている（図示省略）。また、１８個のサンプルの間では、スパークプラグの構成のうちの中心電極以外の構成は、共通であり、図１に示す構成と同じであった。中心電極２０、ひいては、スパークプラグの構成は、第１厚さｓが異なる点と、接地電極３０に貴金属チップが追加されている点と、を除いて、第１評価試験で評価されたサンプルの構成と、同じであった。例えば、以下の構成は、１８個のサンプルの間で共通であった。
接地電極３０の母材３５の材料 ：インコネル600
接地電極３０の芯部３６の材料 ：銅
軸部２００、２００ａの外層２１の材料 ：インコネル600
軸部２００、２００ａの芯部２２の材料 ：銅
電極チップ３００、３００ｚの外径Ｄ ：０．６ｍｍ
電極チップ３００、３００ｚの全長Ｌｔ ：０．８ｍｍ
貴金属層３１０、電極チップ３００ｚの材料 ：白金
先端部３１１の厚さｔ ：０．２ｍｍ
ギャップｇの距離の初期値 ：１．０５ｍｍ

【0090】

評価試験の内容は、第１評価試験と同じである。すなわち、１気圧の空気中にスパークプラグのサンプルを配置し、３００Ｈｚで１００時間に亘って放電を繰り返した。ギャップｇの距離の増加量は、放電の繰り返しを行う前と後のぞれぞれのギャップｇの距離の差である（単位はｍｍ）。表４では、Ａ評価は、ギャップｇの距離の増加量が０．０４ｍｍ以下であることを示している。Ｂ評価は、ギャップｇの距離の増加量が０．０４ｍｍよりも大きいことを示している。

【0091】

表４に示すように、第１厚さｓが大きいほど、ギャップｇの距離の増加量が大きかった。この理由は、図６で説明したように、第１厚さｓが大きいほど、放電面３１５の第１温度Ｔ１が、放電によって生じた熱によって高くなるからだと、推定される。

【0092】

なお、Ａ評価が得られた第１厚さｓは、０．０２、０．０３、０．０５、０．１、０．２（ｍｍ）であった。これらの値のうちの任意の値を、第１厚さｓの好ましい範囲（下限以上、上限以下の範囲）の下限として採用可能である。また、これらの値のうちの下限以上の任意の値を、上限として採用可能である。例えば、第１厚さｓとしては、０．０２ｍｍ以上の値を採用可能である。また、第１厚さｓとしては、０．２ｍｍ以下の値を採用可能である。

【0093】

なお、貴金属層３１０の温度は、貴金属層３１０に対する芯部３２０の大きさが小さいほど、高くなり易い。例えば、貴金属層３１０の温度は、電極チップ３００の外径Ｄに対する第１厚さｓが大きいほど、高くなり易い。従って、第４評価試験から得られる第１厚さｓの好ましい範囲を、外径Ｄに対する第１厚さｓの比率を用いて規定することができる。例えば、第４評価試験では、外径Ｄは、０．６ｍｍである。従って、Ａ評価が得られた第１厚さｓの外径Ｄに対する割合は、１／３０、１／２０、１／１２、１／６、１／３である。これらの値のうちの任意の値を、第１厚さｓの好ましい範囲（下限以上、上限以下の範囲）の下限として採用可能である。また、これらの値のうちの下限以上の任意の値を、上限として採用可能である。例えば、第１厚さｓとしては、外径Ｄの１／３０以上の値を採用可能である。また、第１厚さｓとしては、外径Ｄの１／３以下の値を採用可能である。

【0094】

Ｂ−５．第５評価試験：
スパークプラグのサンプルを用いた第５評価試験では、外径Ｄと、第１厚さｓと、放電を繰り返した場合のギャップｇの距離の増加量と、の関係が評価された。以下の表５は、芯部３２０の材料と、外径Ｄと、第１厚さｓと、ギャップｇの距離の増加量と、増加量の閾値と、評価結果と、の関係を示している。

【0095】

【表5】

【0096】

第５評価試験では、中心電極として、図２の中心電極２０が用いられた。電極チップ３００の芯部３２０の材料としては、３つの材料（銅（Ｃｕ）と銀（Ａｇ）と金（Ａｕ））が評価された。上記の表５では、３つの材料にそれぞれ対応する３つの表が、区切って示されている。外径Ｄとしては、０．３、０．６、０．９、１．８、３．６（ｍｍ）の５つの値が、各材料毎に、評価された。第１厚さｓとしては、外径Ｄの１／３の値と、それよりも大きい値と、の２つの値が、各外径Ｄ毎に評価された。閾値は、ギャップｇの距離の増加量の評価基準である。閾値は、外径Ｄに応じて、予め決定されている（外径Ｄが大きいほど、閾値が大きい傾向がある）。このように、第５評価試験では、３０個のサンプルが、評価された。

【0097】

３０個のサンプルのそれぞれの接地電極３０（図１）のギャップｇを形成する部分には、白金で形成された貴金属チップが設けられている（図示省略）。また、３０個のサンプルの間では、スパークプラグの構成のうちの中心電極以外の構成は、共通であり、図１に示す構成と同じであった。中心電極２０、ひいては、スパークプラグの構成は、外径Ｄと第１厚さｓとが異なる点と、接地電極３０に貴金属チップが追加されている点と、を除いて、第１評価試験で評価されたサンプルの構成と、同じであった。例えば、以下の構成は、３０個のサンプルの間で共通であった。
接地電極３０の母材３５の材料 ：インコネル600
接地電極３０の芯部３６の材料 ：銅
軸部２００、２００ａの外層２１の材料 ：インコネル600
軸部２００、２００ａの芯部２２の材料 ：銅
電極チップ３００、３００ｚの全長Ｌｔ ：０．８ｍｍ
貴金属層３１０の材料 ：白金
先端部３１１の厚さｔ ：０．２ｍｍ
ギャップｇの距離の初期値 ：１．０５ｍｍ

【0098】

評価試験の内容は、第１評価試験と同様である。すなわち、１気圧の空気中にスパークプラグのサンプルを配置し、３００Ｈｚで放電を繰り返した。放電を繰り返す時間は、外径Ｄが０．３、０．６、０．９ｍｍである場合には１００時間であり、外径Ｄが１．８ｍｍである場合には２００時間であり、外径Ｄが３．６ｍｍである場合には８００時間であった。ギャップｇの距離の増加量は、放電の繰り返しを行う前と後のぞれぞれのギャップｇの距離の差である（単位はｍｍ）。Ａ評価は、ギャップｇの距離の増加量が閾値以下であることを示している。Ｂ評価は、ギャップｇの距離の増加量が閾値よりも大きいことを示している。

【0099】

表５に示すように、外径Ｄが大きいほど、ギャップｇの距離の増加量が小さかった。この理由は、外径Ｄが大きいほど、貴金属層３１０の体積が大きいので、貴金属層３１０の昇温が抑制されるからだと、推定される。

【0100】

また、外径Ｄが同じ場合、第１厚さｓが大きいほど、ギャップｇの距離の増加量が大きかった。この理由は、図６で説明したように、第１厚さｓが大きいほど、放電面３１５の第１温度Ｔ１が、放電によって生じた熱によって高くなるからだと、推定される。

【0101】

また、表５に示すように、０．６ｍｍ以上の種々の外径Ｄにおいて、第１厚さｓが外径Ｄの１／３の値である場合には、評価結果が良好であった。具体的には、ギャップｇの距離の増加量が０．０４ｍｍ以下であった。また、外径Ｄが０．３ｍｍである場合には、ギャップｇの距離の増加量が０．０４ｍｍを超えた。しかし、第１厚さｓが外径Ｄの１／３の値である場合には、増加量を０．１０ｍｍ以下に抑えることができた。このように、第４評価試験で検討した第１厚さｓの好ましい範囲は、種々の外径Ｄに適用可能である。

【0102】

なお、第１厚さｓを外径Ｄの１／３の値に小さくすることによって評価結果が向上した外径Ｄは、０．３、０．６、０．９、１．８、３．６（ｍｍ）であった。従って、これらの値のうちの任意の値を、外径Ｄの好ましい範囲（下限以上、上限以下の範囲）の下限として採用可能である。また、これらの値のうちの下限以上の任意の値を、上限として採用可能である。例えば、外径Ｄとしては、０．３ｍｍ以上の値を採用可能である。また、外径Ｄとしては、３．６ｍｍ以下の値を採用可能である。

【0103】

Ｂ−６．第６評価試験：
第６評価試験では、電極チップ３００のサンプルを用いて、厚さｓと、冷熱サイクルに起因する電極チップ３００のクラックの有無と、の関係が評価された。以下の表６は、芯部３２０の材料と、第１厚さｓと、クラックの有無と、評価結果と、の関係を示している。

【0104】

【表6】

【0105】

電極チップ３００の芯部３２０の材料としては、３つの材料（銅（Ｃｕ）と銀（Ａｇ）と金（Ａｕ））が評価された。上記の表６では、３つの材料にそれぞれ対応する３つの表が、区切って示されている。第１厚さｓとしては、０．０２、０．０３、０．０５、０．１、０．２（ｍｍ）の５つの値が、各材料毎に、評価された。このように、第５評価試験では、１５個のサンプルが、評価された。なお、以下の構成は、１５個のサンプルの間で共通であった。
電極チップ３００、３００ｚの外径Ｄ ：０．６ｍｍ
電極チップ３００、３００ｚの全長Ｌｔ ：０．８ｍｍ
貴金属層３１０の材料 ：白金
先端部３１１の厚さｔ ：０．２ｍｍ

【0106】

第６評価試験では、電極チップ３００（図２）のサンプルの後端面３１６、３２６に、インコネル６００の板が、軸部２００と同様に、溶接された。そして、窒素を充填したチャンバー内にサンプルを配置し、サンプルを加熱する処理と、加熱を緩和してサンプルを冷却する処理と、のサイクルを繰り返した。１回のサイクルでは、加熱の処理は、１分間行われ、冷却の処理は、１分間行われた。加熱の処理では、電極チップ３００の温度は、摂氏１１００度に上昇し、冷却の処理では、電極チップ３００の温度は、摂氏２００度に低下した。このような加熱と冷却のサイクルを、１０００回繰り返した。そして、１０００回の繰り返しの後に、電極チップ３００を観察し、電極チップ３００にクラックが生じているか否かを確認した。例えば、加熱時の芯部３２０の膨張によって、貴金属層３１０にクラックが生じ得る。表６では、Ａ評価は、クラックが生じなかったことを示し、Ｂ評価は、クラックが生じたことを示している。

【0107】

表６に示すように、第１厚さｓが小さい場合に、クラックが生じた。この理由は、第１厚さｓが小さい場合には、貴金属層３１０が、芯部３２０の膨張に耐えられなかったからだと推定される。

【0108】

なお、Ａ評価が得られた第１厚さｓは、０．０３、０．０５、０．１、０．２（ｍｍ）であった。これらの値のうちの任意の値を、第１厚さｓの好ましい範囲（下限以上、上限以下の範囲）の下限として採用可能である。また、これらの値のうちの下限以上の任意の値を、上限として採用可能である。例えば、第１厚さｓとしては、０．０３ｍｍ以上の値を採用可能である。また、第１厚さｓとしては、０．２ｍｍ以下の値を採用可能である。

【0109】

また、第１厚さｓの好ましい範囲を、第４評価試験と第６評価試験とを組み合わせることによって、決定可能である。例えば、第１厚さｓとしては、０．０３ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下の値を採用可能である。

【0110】

Ｂ−７．第７評価試験：
図７は、第７評価試験に用いられた点火システム６００のブロック図である。この点火システム６００は、高周波電力をスパークプラグのギャップに供給して高周波プラズマを生成することによって、混合気へ着火する。このような点火システム６００で利用されるスパークプラグは、高周波プラズマプラグとも呼ばれる。高周波プラズマプラグとしては、図１、図２、図３で説明したスパークプラグ１００を採用可能である。以下、スパークプラグ１００が点火システム６００に接続されていることとして、点火システム６００の説明を行う。なお、評価試験では、スパークプラグ１００の代わりに、後述するスパークプラグのサンプルが用いられた。

【0111】

点火システム６００は、スパークプラグ１００と、放電用電源６４１と、高周波電源６５１と、混合回路６６１と、インピーダンスマッチング回路６７１と、制御装置６８１と、を備えている。放電用電源６４１は、スパークプラグ１００に対して高電圧を印加し、スパークプラグ１００のギャップｇにて火花放電を生じさせる。放電用電源６４１は、バッテリ６４５と、点火コイル６４２と、イグナイタ６４７と、を備えている。点火コイル６４２は、コア６４６と、コア６４６に巻かれた一次コイル６４３と、コア６４６に巻かれ一次コイル６４３よりも巻き数が多い二次コイル６４４と、を備えている。一次コイル６４３の一端はバッテリ６４５に接続され、一次コイル６４３の他端はイグナイタ６４７に接続されている。二次コイル６４４の一端は、一次コイル６４３のバッテリ６４５側の端に接続され、二次コイル６４４の他端は、混合回路６６１を介して、スパークプラグ１００の端子金具４０に接続されている。

【0112】

イグナイタ６４７は、いわゆるスイッチ素子であり、例えば、トランジスタを含む電気回路である。イグナイタ６４７は、制御装置６８１からの制御信号に応じて、一次コイル６４３とバッテリ６４５との間の導通をオンオフ制御する。イグナイタ６４７が、導通をオンにすると、バッテリ６４５から一次コイル６４３に電流が流れ、コア６４６の周囲に磁界が形成される。その後、イグナイタ６４７が、導通をオフにすると、一次コイル６４３を流れる電流が遮断され、磁界が変化する。この結果、一次コイル６４３には、自己誘導によって、電圧が生じ、二次コイル６４４には、相互誘導によって、より高い電圧が生じる（例えば、５ｋＶから３０ｋＶ）。この高電圧（すなわち、電気エネルギー）が、二次コイル６４４から混合回路６６１を介してスパークプラグ１００のギャップｇに供給されて、ギャップｇにて火花放電が生じる。

【0113】

高周波電源６５１は、スパークプラグ１００に対して比較的高周波数（例えば、５０ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ）の電力（本実施形態では、交流電力）を供給する。高周波電源６５１と混合回路６６１との間にはインピーダンスマッチング回路６７１が設けられている。インピーダンスマッチング回路６７１は、高周波電源６５１側の出力インピーダンスと混合回路６６１側の入力インピーダンスとを整合するように構成されている。

【0114】

混合回路６６１は、放電用電源６４１と高周波電源６５１との一方から他方へ電流が流れることを抑制しつつ、放電用電源６４１からの出力電力と高周波電源６５１からの出力電力との双方をスパークプラグ１００に供給する。混合回路６６１は、放電用電源６４１とスパークプラグ１００とを接続するコイル６６２と、インピーダンスマッチング回路６７１とスパークプラグ１００とを接続するコンデンサ６６３と、を備えている。コイル６６２は、放電用電源６４１からの比較的低周波数の電流が流れることを許容し、高周波電源６５１からの比較的高周波数の電流が流れることを抑制する。コンデンサ６６３は、高周波電源６５１からの比較的高周波数の電流が流れることを許容し、放電用電源６４１からの比較的低周波数の電流が流れることを抑制する。尚、二次コイル６４４をコイル６６２の代わりとして用い、コイル６６２を省略してもよい。

【0115】

図７の点火システム６００では、放電用電源６４１からの電力によりギャップｇにおいて生じた火花に、高周波電源６５１からの高周波電力が供給されることで、高周波プラズマが発生する。制御装置６８１は、放電用電源６４１からスパークプラグ１００に電力が供給されるタイミングと、高周波電源６５１からスパークプラグ１００に電力が供給されるタイミングと、を制御する。制御装置６８１としては、例えば、プロセッサとメモリとを有するコンピュータを採用可能である。

【0116】

スパークプラグのサンプルを用いた第７評価試験では、図７の点火システム６００を用いて放電を繰り返した場合の中心電極２０（図２）の電極チップ３００の消耗体積が評価された。サンプルの電極チップ３００の第２外層３１０は、貴金属に酸化物を添加した材料で形成されている（主成分は、貴金属である）。以下の表７は、添加された酸化物の組成と、酸化物の融点と、消耗体積と、評価結果と、を示している。

【0117】

【表7】

【0118】

第７評価試験では、第２外層３１０に添加された酸化物の組成が互いに異なる５個のサンプルが、評価された。５個のサンプルの間では、スパークプラグの構成のうちの酸化物の組成以外の構成は、共通であった。具体的には、中心電極の構成としては、図２の構成を採用した。接地電極としては、図１の接地電極３０と同じ構成の棒状の部分（「軸部３０」と呼ぶ）に電極チップを溶接して得られる部材を採用した（図示省略）。接地電極の電極チップは、中心電極２０の電極チップ３００の先端面３１５から先端方向Ｄ１側に離れた位置であって、軸部３０の後端方向Ｄ２側の表面のうちの軸線ＣＬと交差する位置に、固定された。放電用のギャップは、中心電極２０の電極チップ３００と接地電極の電極チップとによって形成された。また、抵抗体７０（図１）と第２シール部８０とは省略された。この代わりに、第１シール部６０が、貫通孔１２内で、中心電極２０と端子金具４０とを接続した（端子金具４０の脚部４３は、中心電極２０に向かって延長された）。スパークプラグのサンプルの他の部分の構成は、図１に示す構成と同じであった。例えば、以下の構成は、５個のサンプルの間で共通であった。
接地電極の母材３５の材料 ：インコネル600
接地電極の芯部３６の材料 ：銅
接地電極の電極チップの材料 ：白金
軸部２００の外層２１の材料 ：インコネル600
軸部２００の芯部２２の材料 ：銅
電極チップ３００の第２外層３１０の材料：イリジウム＋酸化物
第２外層３１０の材料への酸化物の添加量：７．２体積％（ｖｏｌ％）
電極チップ３００の第２芯部３２０の材料：銅
電極チップ３００の外径Ｄ ：１．６ｍｍ
電極チップ３００の全長Ｌｔ ：３．０ｍｍ
筒部３１３の第１厚さｓ ：０．２ｍｍ
先端部３１１の第２厚さｔ ：０．２ｍｍ
ギャップｇの距離の初期値 ：０．８ｍｍ

【0119】

評価試験は、以下のように行われた。すなわち、０．４ＭＰａの窒素中にスパークプラグのサンプルを配置し、図７の点火システム６００を用いて、３０Ｈｚで１０時間に亘って放電を繰り返した。バッテリ６４５の電圧は、１２Ｖであった。また、高周波電源６５１による交流電力の周波数は、１３ＭＨｚであった。放電は、端子金具４０と主体金具５０との間に放電用の電圧を印加することによって、行われた。この放電の繰り返しを行うことによって電極チップ３００が消耗する。表７の消耗体積は、消耗による電極チップ３００の体積の減少量である。消耗体積は、以下のように算出された。試験前の電極チップ３００の外形状と、試験後の電極チップ３００の外形状とを、Ｘ線ＣＴスキャンによって特定する。そして、特定された２つの外形状の体積の差分を、消耗体積として算出した。表７では、Ａ評価は、消耗体積が０．３５ｍｍ^３以下であることを示し、Ｂ評価は、消耗体積が０．３５ｍｍ^３を超えたことを示している。

【0120】

表７に示すように、５個のサンプルのそれぞれの酸化物は、Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３であった。これらの酸化物の融点は、２３２５、２３１５、２２７０、１８４０、１５６６（摂氏の温度）であった。そして、酸化物の融点が高いほど、消耗体積が小さかった。このように、電極チップ３００の第２外層３１０が酸化物を含むことによって、第２外層３１０、ひいては、電極チップ３００の消耗を抑制できた。このように、電極チップ３００の第２外層３１０は、表７に示す５つの酸化物の少なくとも１つを含むことが好ましい。

【0121】

また、表７の融点と消耗体積とが示すように、酸化物の融点が高いほど、消耗を抑制できた。この理由は、以下のように推定される。放電によって生じる熱によって第２外層３１０の温度は上昇する。第２外層３１０の温度上昇によって、酸化物が溶融し得る。酸化物が溶融すると、酸化物が流れて移動することによって、酸化物が添加されていない場合と同様に貴金属が消耗し得る。ここで、酸化物の融点が高い場合には、融点が低い場合と比べて、酸化物が溶融し難い。従って、酸化物の融点が高いほど、第２外層３１０（ひいては、電極チップ３００）の消耗を抑制できる。

【0122】

表７に示すように、融点が摂氏１５６６度である酸化物（ここでは、Ｆｅ_２Ｏ_３）を添加する場合、消耗体積は、０．６１ｍｍ^３であった。融点が摂氏１８４０度である酸化物（ここでは、ＴｉＯ_２）を添加する場合、消耗体積は、０．３５ｍｍ^３であった。これらの２つの酸化物の間で融点が高くなるように酸化物を変更することによって、消耗体積を４０％以上も低減できた（（０．６１−０．３５）／０．６１＝０．４２６）。そして、酸化物の融点が摂氏１８４０度よりも高い場合には、消耗体積を更に低減できた。このように、電極チップ３００の第２外層３１０が、融点が摂氏１８４０度以上である酸化物を含むことによって、電極チップ３００の消耗を大幅に抑制できた。具体的には、第２外層３１０は、Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２の少なくとも１つを含むことが好ましい。

【0123】

また、表７に示すように、種々の酸化物が、電極チップ３００の消耗を抑制できた。一般的には、第７評価試験で評価された酸化物に代えて、他の酸化物を採用する場合にも、電極チップ３００の消耗を抑制できると推定される。特に、表７に示すように、種々の金属酸化物が、電極チップ３００の消耗を抑制できた。従って、第７評価試験で評価された金属酸化物に限らず、他の種々の金属酸化物が、電極チップ３００の消耗を抑制できると推定される。いずれの場合にも、酸化物の融点が高い場合には、酸化物の融点が低い場合と比べて、電極チップ３００の消耗を抑制できると推定される。

【0124】

なお、消耗体積が０．３５ｍｍ^３以下であるＡ評価が得られた融点は、２３２５、２３１５、２２７０、１８４０（摂氏の温度）であった。これらの４つの値のうちの任意の値を、電極チップ３００の第２外層３１０に含まれる酸化物の融点の好ましい範囲（下限以上、上限以下の範囲）の下限として採用可能である。例えば、酸化物の融点の好ましい範囲として、摂氏１８４０度以上の範囲を採用してもよい。また、上記の４つの値のうちの下限以上の任意の値を、上限として採用可能である。例えば、融点の好ましい範囲としては、摂氏２３２５度以下の範囲を採用してもよい。なお、融点が更に高い場合にも、酸化物の添加によって電極チップ３００の消耗を抑制できると推定される。例えば、実用的な酸化物としては、融点が摂氏３０００度以下の酸化物を採用してもよい。

【0125】

また、酸化物を含む第２外層３１０を有する電極チップ３００において、第１厚さｓ（図２）が、上記の好ましい範囲内であることが好ましい。この構成によれば、第２外層３１０の消耗を適切に抑制できると推定される。また、第２厚さｔが、上記の好ましい範囲内であることが好ましい。この構成によれば、第２外層３１０の消耗を適切に抑制できると推定される。ただし、第１厚さｓと第２厚さｔとの少なくとも一方が、対応する好ましい範囲の外であってもよい。

【0126】

Ｃ．変形例：
（１）電極チップ３００の芯部３２０の材料としては、銅と銀と金とに限らず、第２外層３１０と比べて熱伝導率が高い種々の材料を採用可能である。例えば、純ニッケルを採用可能である。いずれの場合も、第２外層３１０よりも熱伝導率が高い材料で芯部３２０を形成することによって、第２外層３１０の昇温（すなわち、消耗）を抑制できる。従って、銅と銀と金とに限らず第２外層３１０よりも熱伝導率が高い材料を芯部３２０の材料として用いる場合に、第１厚さｓの上述の好ましい範囲を適用できると推定される。

【0127】

また、電極チップ３００から軸部２００、２００ａへの熱の移動のし易さは、第１厚さｓと、外径Ｄに対する第１厚さｓの割合と、に応じて大きく変化すると推定される。従って、第１厚さｓの上記の好ましい範囲は、第１厚さｓと、外径Ｄに対する第１厚さｓの割合と、以外の構成に拘わらずに、適用可能と推定される。例えば、外径Ｄと、全長Ｌｔと、第２外層３１０の材料と、芯部３２０の材料と、第２厚さｔと、の少なくとも１つが上記の電極チップ３００のサンプルとは異なる場合にも、第１厚さｓの上記の好ましい範囲を適用できると推定される。

【0128】

（２）電極チップ３００の芯部３２０が第２外層３１０から熱を受ける場合の芯部３２０の温度は、芯部３２０の先端面３２１と第２外層３１０の放電面３１５との間の距離、すなわち、第２厚さｔに応じて大きく変化すると推定される。従って、第２厚さｔの上記の好ましい範囲は、第２厚さｔ以外の構成に拘わらずに、適用可能と推定される。例えば、外径Ｄと、全長Ｌｔと、第２外層３１０の材料と、芯部３２０の材料と、第１厚さｓと、の少なくとも１つが上記の電極チップ３００のサンプルと異なる場合にも、第２厚さｔの上記の好ましい範囲を適用できると推定される。

【0129】

（３）上述のように、電極チップ３００の消耗は、第１厚さｓと、外径Ｄに対する第１厚さｓの割合と、第２厚さｔと、から大きな影響を受ける。従って、外径Ｄの上記の好ましい範囲は、第１厚さｓと、外径Ｄに対する第１厚さｓの割合と、第２厚さｔと、以外の構成に拘わらずに、適用可能と推定される。例えば、全長Ｌｔと、第２外層３１０の材料と、芯部３２０の材料と、の少なくとも１つが上記の電極チップ３００のサンプルと異なる場合にも、外径Ｄの上記の好ましい範囲を適用できると推定される。特に、第１厚さｓと、外径Ｄに対する第１厚さｓの割合と、第２厚さｔとのそれぞれが、上記の好ましい範囲内にある場合には、外径Ｄの上記の好ましい範囲を適切に適用できると推定される。

【0130】

（４）電極チップ３００の芯部３２０の形状としては、中心軸ＣＬを中心とする略円柱形状に限らず、種々の形状を採用可能である。例えば、上記各実施形態では、芯部３２０の先端面３２１が中心軸ＣＬと垂直な平面であるが、芯部３２０の先端面が湾曲していてもよい。いずれの場合も、芯部３２０の表面のうち、芯部３２０の先端方向Ｄ１側から後端方向Ｄ２を向いて芯部３２０を観察した場合に観察され得る部分を、芯部３２０の先端面として採用可能である。そして、芯部３２０のうちの先端面を形成する部分を先端部として採用可能である。また、第２外層３１０のうち芯部３２０の先端部を被覆する先端部分の軸線方向の厚さｔとしては、芯部３２０の先端面と、第２外層３１０の先端側の部分の外表面と、の間の中心軸ＣＬと平行な方向の距離のうちの最小値を採用可能である。

【0131】

また、第２外層３１０のうち芯部３２０の外周面を被覆する部分の径方向の厚さｓとしては、略円柱形状の電極チップ３００の中心軸（上記各実施形態では、スパークプラグ１００の中心軸ＣＬと同じ）を中心とする円の径方向の厚さを採用可能である。ここで、芯部３２０の外周面としては、芯部３２０の表面のうち、上記の先端面と、後述する後端面と、を除いた残りの部分を採用可能である。芯部３２０の後端面としては、芯部３２０の表面のうち、芯部３２０の後端方向Ｄ２側から先端方向Ｄ１を向いて芯部３２０を観察した場合に観察され得る部分を、採用可能である。図２の例では、芯部３２０と溶融部２３０との境界部分が、芯部３２０の後端面に対応する。なお、第２外層３１０のうちの芯部３２０の外周面を被覆する部分の径方向の厚さが、その外周面上の位置に応じて変化してもよい。この場合、第１厚さｓとしては、その変化する厚さのうちの最小値を採用可能である。

【0132】

（５）電極チップ３００の第２外層３１０の材料としては、白金（Ｐｔ）限らず、種々の貴金属を含む材料を採用可能である。ここで、白金（Ｐｔ）と、イリジウム（Ｉｒ）と、ロジウム（Ｒｈ）と、ルテニウム（Ｒｕ）と、パラジウム（Ｐｄ）と、金（Ａｕ）とのそれぞれの耐食性は、良好である。従って、これらの貴金属のいずれか１つを主成分として含む材料を採用すれば、第２外層３１０の消耗を適切に抑制できる。なお、特定の元素と他の元素とを含む材料に加えて、特定の元素のみを含む材料も、特定の元素を主成分として含む材料と呼ぶことができる。

【0133】

また、第２外層３１０の材料としては、貴金属と銅との合金を主成分として含む材料を採用してもよい。例えば、上述の６つの貴金属（Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｕ）のいずれか１つと銅との合金を主成分として含む材料を採用してもよい。このような材料を採用する場合にも、第２外層３１０の消耗を適切に抑制できると推定される。また、貴金属を主成分として含む材料、または、貴金属と銅との合金を主成分として含む材料で形成される第２外層３１０が、更に、融点が摂氏１８４０度以上の酸化物を含有してもよい。この場合、第２外層３１０の消耗を更に抑制できると推定される。ただし、酸化物を省略してもよい。

【0134】

（６）軸部２００、２００ａの外層２１、２１ａの材料としては、Ｎｉを含む材料に限らず、芯部２２よりも耐食性に優れる種々の材料を採用可能である。例えば、ステンレス鋼を採用してもよい。

【0135】

（７）スパークプラグの構成としては、図１で説明した構成に限らず、種々の構成を採用可能である。例えば、接地電極３０のうちのギャップｇを形成する部分に、貴金属チップが設けられていてもよい。貴金属チップの材料としては、電極チップ３００の第２外層３１０の材料と同様に、貴金属を含む種々の材料を採用可能である。

【0136】

また、電極チップ３００と同じ構成の電極チップを、接地電極のギャップｇを形成する部分に設けてもよい。図８は、電極チップを有する接地電極の実施形態を示す概略図である。図中には、電極チップ３００ｂを有する接地電極３０ｂの先端部３１ｂの断面図が示されている。接地電極３０ｂは、図２の電極チップ３００と同じ構成の電極チップ３００ｂと、図１の接地電極３０と同じ構成の棒状の部分３４（「軸部３４」と呼ぶ）と、を有している。接地電極３０ｂの要素のうち、図１、図２に示す要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。図の左部は、互いに接合される前の軸部３４と電極チップ３００ｂとを示している。図の右部は、互いに接合された軸部３４と電極チップ３００ｂとを示している。いずれの断面も、中心軸ＣＬを含む断面である。

【0137】

図８の右部の矢印ＬＺｂは、接合（ここでは、レーザ溶接）に利用されるレーザ光の概略を示している。レーザ光ＬＺｂは、軸部３４と、軸部３４の表面上に配置された電極チップ３００ｂと、の境界（図示省略）に、全周に亘って、照射される。このようなレーザ光ＬＺｂの照射により、軸部３４と電極チップ３００ｂとを接合する溶融部３５３が形成される。溶融部３５３は、溶接時に溶融した部分である。図８の実施形態では、溶融部３５３は、軸部３４の母材３５と、電極チップ３００ｂの第２外層３１０と芯部３２０とに、接触している。溶融部３５３は、軸部３４の母材３５と、電極チップ３００ｂの第２外層３１０と芯部３２０とを、接合する。

【0138】

このような接地電極３０ｂを採用することによって、芯部３２０を通じて第２外層３１０から軸部３４に熱を逃がすことができる。従って、第２外層３１０の温度上昇を抑制できる。この結果、第２外層３１０の消耗を抑制できる。なお、溶融部３５３が、電極チップ３００ｂの芯部３２０から離間していてもよい。この場合も、芯部３２０を通じて第２外層３１０から軸部３４へ熱を逃がすことが可能であるので、第２外層３１０の消耗を抑制できる。例えば、溶融部３５３は、第２外層３１０と軸部３４の母材３５とを接合してもよい。また、中心電極の電極チップと接地電極の電極チップとの間で、構成（例えば、材料、寸法、形状等）が異なっていても良い。また、接地電極３０ｂを採用する場合に、中心電極の電極チップとして図４の電極チップ３００ｚを採用してもよく、また、貴金属チップを有さない中心電極を採用してもよい。

【0139】

なお、接地電極３０ｂの構成（例えば、材料、寸法、形状等）としては、中心電極２０、２０ａの構成として説明した上記の構成と同様の構成を、採用可能である。例えば、軸部３４の芯部３６の少なくとも一部を被覆する母材３５（外層に対応する）の材料としては、芯部３６よりも耐食性に優れる材料（例えば、ニッケル、または、ニッケルを主成分として含む合金）を採用することが好ましい。軸部３４の芯部３６の材料としては、母材３５よりも熱伝導率が高い材料、例えば、銅を含む材料（例えば、純銅、または、銅を含む合金）を採用することが好ましい。

【0140】

電極チップ３００ｂの第２外層３１０の材料としては、貴金属を含む種々の材料を採用可能である。例えば、白金と、イリジウムと、ロジウムと、ルテニウムと、パラジウムと、金と、のいずれか１つを主成分として含む材料を採用することが好ましい。電極チップ３００ｂの芯部３２０の材料としては、電極チップ３００ｂの第２外層３１０と比べて熱伝導率が高い材料を採用することが好ましい。例えば、銅と銀と銅と純ニッケルとの少なくとも１つを含む材料を採用することが好ましい。

【0141】

また、電極チップ３００ｂの第２外層３１０の材料としては、貴金属と銅との合金を主成分として含む材料を採用してもよい。例えば、上述の６つの貴金属（Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｕ）のいずれか１つと銅との合金を主成分として含む材料を採用してもよい。このような材料を採用する場合にも、第２外層３１０の消耗を適切に抑制できると推定される。また、貴金属を主成分として含む材料、または、貴金属と銅との合金を主成分として含む材料で形成される第２外層３１０が、更に、融点が摂氏１８４０度以上の酸化物を含有してもよい。この場合、電極チップ３００ｂの第２外層３１０の消耗を更に抑制できると推定される。ただし、酸化物を省略してもよい。

【0142】

また、軸部３４の表面のうちの電極チップ３００ｂとの接合面に芯部３６が露出し、電極チップ３００ｂの芯部３２０と、軸部３４の芯部３６とが、直接に接合されてもよい。この構成によれば、芯部３２０と芯部３６とを通じて第２外層３１０の温度上昇を適切に抑制できる。さらに、軸部３４の芯部３６と、電極チップ３００ｂの芯部３２０とが、同じ材料で形成されていてもよい。この構成によれば、芯部３６と芯部３２０との接合を容易に実現できる。

【0143】

また、接地電極３０ｂの電極チップ３００ｂのパラメータＤ、Ｌｔ、ｓ、ｔの好ましい範囲としては、中心電極２０、２０ａの電極チップ３００のパラメータＤ、Ｌｔ、ｓ、ｔの上記の好ましい範囲を、それぞれ採用可能である。上記の好ましい範囲を採用することによって、接地電極３０ｂの電極チップ３００ｂの消耗を抑制できると推定される。

【0144】

（８）上述したように、第１芯部と第１外層とを有する軸部（「芯付き軸部」とも呼ぶ）と、第２芯部と第２外層とを有する電極チップ（「芯付きチップ」とも呼ぶ）とは、中心電極と接地電極との少なくとも一方に適用可能である。そして、芯付き軸部と芯付きチップとを有する中心電極（例えば、図２、図３の中心電極２０、２０ａ）は、種々のスパークプラグに適用可能である。また、芯付き軸部と芯付きチップとを有する接地電極（例えば、図８の接地電極３０ｂ）は、種々のスパークプラグに適用可能である。例えば、中心電極と接地電極とによって形成されるギャップ（例えば、図１のギャップｇ）で生じる火花によって内燃機関の燃焼室内の混合気に直接的に点火するスパークプラグを採用してもよい。また、図７で説明したように、ギャップで生じる火花と高周波プラズマとを用いて混合気に点火するスパークプラグを採用してもよい。また、絶縁体によって形成された空間内に中心電極と接地電極との間のギャップが配置されるプラズマジェットプラグを採用してもよい。プラズマジェットプラグは、ギャップで生じた火花によって空間内でプラズマを生成し、生成したプラズマを空間から燃焼室内へ噴出することによって、混合気に点火する。

【0145】

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0146】

本開示は、内燃機関等に使用されるスパークプラグに、好適に利用できる。

【符号の説明】

【0147】

５...ガスケット、６...第１後端側パッキン、７...第２後端側パッキン、８...先端側パッキン、９...タルク、１０...絶縁碍子（絶縁体）、１１...第２縮外径部、１２...貫通孔（軸孔）、１３...脚部、１５...第１縮外径部、１６...縮内径部、１７...先端側胴部、１８...後端側胴部、１９...鍔部、２０、２０ａ、２０ｚ...中心電極、２０ｓ１...先端面（表面）、２１、２１ａ...第１外層、２２、２２ａ...第１芯部、２３...頭部、２４...鍔部、２５...脚部、３０、３０ｂ...接地電極、３１...先端部、３５...母材、３６...芯部、４０...端子金具、４１...キャップ装着部、４２...鍔部、４３...脚部、５０...主体金具、５１...工具係合部、５２...ネジ部、５３...加締部、５４...座部、５５...胴部、５６...縮内径部、５８...変形部、５９...貫通孔、６０...第１シール部、７０...抵抗体、８０...第２シール部、１００...スパークプラグ、２００、２００ａ...軸部、２１１、２１１ａ...先端面、２２０...縮径部、２３０、２３０ａ、２３０ｚ...溶融部、２４０...接合部、３００、３００ｂ、３００ｚ...電極チップ、３０６ｚ...後端面、３１０...第２外層（貴金属層）、３１１...先端部、３１３...筒部、３１５...表面（放電面）、３１６...後端面、３２０...第２芯部、３２１...先端面、３２３...外周面、３２６...後端面、６４１...放電用電源、６４２...点火コイル、６４３...一次コイル、６４４...二次コイル、６４５...バッテリ、６４６...コア、６４７...イグナイタ、６５１...高周波電源、６６１...混合回路、６６２...コイル、６６３...コンデンサ、６７１...インピーダンスマッチング回路、６８１...制御装置、ＣＬ...中心軸（軸線）、Ｄ１...先端方向、Ｄ２...後端方向、ＳＰ...空間、ｇ...ギャップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】