特許 7507725 スパークプラグおよびスパークプラグの製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-06-20

(45)【発行日】2024-06-28

(54)【発明の名称】スパークプラグおよびスパークプラグの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/20 20060101AFI20240621BHJP

   H01T 21/02 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

H01T13/20 B

H01T13/20 E

H01T21/02

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021080818

(22)【出願日】2021-05-12

(65)【公開番号】P2022174831

(43)【公開日】2022-11-25

【審査請求日】2023-05-23

(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】100179578

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 和弘

(72)【発明者】

【氏名】八木 亮樹

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／０６７１９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１３９９７７（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、前記中心電極を内周側に保持する筒状の絶縁体と、前記絶縁体を内周側に保持する筒状の主体金具と、接地電極と、を備え、
前記接地電極は、前記主体金具の先端に取り付けられた一端部と、前記中心電極の先端部との間で火花放電のための隙間を形成する放電面を有する貴金属チップが接合されている他端部と、を有し、
前記貴金属チップは、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を介して前記他端部に接合されている、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境界に沿った断面において、前記溶融部は、以下の条件（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）を満たすことを特徴とする、スパークプラグ：
（ａ）前記他端部から前記一端部へと向かう第１の方向にそれぞれ突出し、前記第１の方向に直交する第２の方向に互いに並んで形成された複数の凸部を有する；
（ｂ）前記貴金属チップの前記他端部側の端よりも、前記第１の方向において前記一端部側に位置する前記溶融部の領域は、前記貴金属チップの外縁よりも内側の領域に位置する；
（ｄ）前記溶融部の他端部は一体である；
（ｅ）前記第２の方向において、前記溶融部の最大の寸法は、前記貴金属チップの寸法より小さい。

【請求項2】

請求項１に記載のスパークプラグにおいて、
前記断面において、前記溶融部は、以下の条件（ｃ）をさらに満たすことを特徴とする、スパークプラグ：
（ｃ）互いに隣り合う少なくとも１組の前記凸部は、前記一端部側の先端に位置する頂点どうしを結ぶ仮想的な第１の線分の長さをＡとし、前記第１の方向に延び前記第１の線分の中点と前記溶融部の外縁上の点とを結ぶ仮想的な線分のうちの最も長い第２の線分の長さをＢとした場合に、Ａ＜Ｂを満たす。

【請求項3】

請求項２に記載のスパークプラグにおいて、
前記溶融部は、前記断面において互いに隣り合う前記凸部の全ての組において、前記第２の線分の長さと前記第１の線分の長さとが、Ａ＜Ｂを満たすことを特徴とする、スパークプラグ。

【請求項4】

中心電極と、前記中心電極を内周側に保持する筒状の絶縁体と、前記絶縁体を内周側に保持する筒状の主体金具と、接地電極と、を備え、
前記接地電極は、前記主体金具の先端に取り付けられた一端部と、前記中心電極の先端部との間で火花放電のための隙間を形成する放電面を有する貴金属チップが接合されている他端部と、を有し、
前記貴金属チップは、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を介して前記他端部に接合されている、スパークプラグの製造方法であって、
前記接地電極と前記貴金属チップとの境界に対して、前記接地電極の前記他端部側からレーザー光を間欠的に照射することにより、前記境界に沿った断面において以下の条件（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）を満たす前記溶融部を形成する工程を含むことを特徴とする、スパークプラグの製造方法：
（ａ）前記他端部から前記一端部へと向かう第１の方向にそれぞれ突出し、前記第１の方向に直交する第２の方向に互いに並んで形成された複数の凸部を有する；
（ｂ）前記貴金属チップの前記他端部側の端よりも、前記第１の方向において前記一端部側に位置する前記溶融部の領域は、前記貴金属チップの外縁よりも内側の領域に位置する；
（ｄ）前記溶融部の他端部は一体である；
（ｅ）前記第２の方向において、前記溶融部の最大の寸法は、前記貴金属チップの寸法より小さい。

【請求項5】

請求項４に記載のスパークプラグの製造方法において、
前記工程では、前記断面において以下の条件（ｃ）をさらに満たすように前記溶融部を形成することを特徴とする、スパークプラグの製造方法：
（ｃ）互いに隣り合う少なくとも１組の前記凸部は、前記一端部側の先端に位置する頂点どうしを結ぶ仮想的な第１の線分の長さをＡとし、前記第１の方向に延び前記第１の線分の中点と前記溶融部の外縁上の点とを結ぶ仮想的な線分のうちの最も長い第２の線分の長さをＢとした場合に、Ａ＜Ｂを満たす。

【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。

【背景技術】

【0002】

従来から、内燃機関に用いる点火用のスパークプラグの電極には、耐久性を向上させるために貴金属チップが設けられることがある。特許文献１に記載のスパークプラグでは、接地電極に貴金属チップを接合するために、レーザー溶接によって接地電極と貴金属チップとが溶接され、その溶接によって接地電極と貴金属チップとが溶け合った溶融部が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１３９９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、スパークプラグの耐久性を向上させるために、貴金属チップのサイズを大きくすることへの要請がある。しかしながら、同じ出力でレーザー溶接する場合、貴金属チップのサイズを大きくするほど、レーザー溶接によって形成される溶融部の厚みや表面積が不十分となり、貴金属チップの耐剥離性が悪化するおそれがあった。また、一般に、接地電極は、貴金属チップよりも熱溶融および熱膨張しやすい材料によって構成される。このため、レーザー溶接の出力を上げると、溶融部において接地電極由来材料の割合が大きくなり、この結果として、接地電極と貴金属チップとの熱膨張差に起因する応力を、溶融部によって吸収できなくなるおそれがある。この場合、燃焼室における冷熱サイクルによってクラックの形成が進行して貴金属チップが剥離しやすくなるおそれがあった。このため、貴金属チップの耐剥離性が悪化することを抑制できる技術が求められていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することができる。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、スパークプラグが提供される。このスパークプラグは、中心電極と、前記中心電極を内周側に保持する筒状の絶縁体と、前記絶縁体を内周側に保持する筒状の主体金具と、接地電極と、を備え、前記接地電極は、前記主体金具の先端に取り付けられた一端部と、前記中心電極の先端部との間で火花放電のための隙間を形成する放電面を有する貴金属チップが接合されている他端部と、を有し、前記貴金属チップは、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を介して前記他端部に接合されている、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境界に沿った断面において、前記溶融部は、以下の条件（ａ）、（ｂ）を満たすことを特徴とする：（ａ）前記他端部から前記一端部へと向かう第１の方向にそれぞれ突出し、前記第１の方向に直交する第２の方向に互いに並んで形成された複数の凸部を有する；（ｂ）前記貴金属チップの前記他端部側の端よりも、前記第１の方向において前記一端部側に位置する前記溶融部の領域は、前記貴金属チップの外縁よりも内側の領域に位置する。この形態のスパークプラグによれば、接地電極と貴金属チップとの境界に沿った断面において、溶融部が、第１の方向に突出する複数の凸部を有するので、溶融部の表面積を増大できる。この結果、貴金属チップと溶融部との接地面積を増大できるので、貴金属チップの耐剥離性が悪化することを抑制できる。また、接地電極と貴金属チップとの境界に沿った断面において、貴金属チップの他端部側の端よりも第１の方向において一端部側に位置する溶融部の領域は、貴金属チップの外縁よりも内側の領域に位置するので、溶融部の大きさが過度に大きくなることを抑制できる。この結果、溶融部を形成する際に接地電極が過度に溶融することを抑制できるので、溶融部における接地電極由来材料の割合が過度に大きくなることを抑制できる。これにより、接地電極と貴金属チップとの熱膨張差に起因する応力を溶融部が吸収でき、この結果として、クラックの形成が進行することを抑制できるので、貴金属チップの剥離を抑制できる。したがって、溶融部の表面積を増大でき、かつ、接地電極の溶融量の増加を抑制できるので、貴金属チップの耐剥離性が悪化することを抑制できる。

【0007】

（２）上記形態のスパークプラグにおいて、前記断面において、前記溶融部は、以下の条件（ｃ）をさらに満たしてもよい：（ｃ）互いに隣り合う少なくとも１組の前記凸部は、前記一端部側の先端に位置する頂点どうしを結ぶ仮想的な第１の線分の長さをＡとし、前記第１の方向に延び前記第１の線分の中点と前記溶融部の外縁上の点とを結ぶ仮想的な線分のうちの最も長い第２の線分の長さをＢとした場合に、Ａ＜Ｂを満たす。この形態のスパークプラグによれば、接地電極と貴金属チップとの境界に沿った断面において、溶融部がＡ＜Ｂを満たすので、溶融部の表面積をより増大できる。この結果、貴金属チップと溶融部との接地面積をより増大できるので、貴金属チップの耐剥離性が悪化することをより抑制できる。

【0008】

（３）上記形態のスパークプラグにおいて、前記溶融部は、前記断面において互いに隣り合う前記凸部の全ての組において、前記第２の線分の長さと前記第１の線分の長さとが、Ａ＜Ｂを満たしてもよい。この形態のスパークプラグによれば、互いに隣り合う凸部の全ての組において、仮想的な第１の線分の長さＡが仮想的な第２の線分の長さＢよりも小さいので、溶融部の表面積をさらに増大できる結果、貴金属チップの耐剥離性が悪化することをさらに抑制できる。

【0009】

（４）本開示の他の形態によれば、スパークプラグの製造方法が提供される。このスパークプラグの製造方法は、中心電極と、前記中心電極を内周側に保持する筒状の絶縁体と、前記絶縁体を内周側に保持する筒状の主体金具と、接地電極と、を備え、前記接地電極は、前記主体金具の先端に取り付けられた一端部と、前記中心電極の先端部との間で火花放電のための隙間を形成する放電面を有する貴金属チップが接合されている他端部と、を有し、前記貴金属チップは、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を介して前記他端部に接合されている、スパークプラグの製造方法であって、前記接地電極と前記貴金属チップとの境界に対して、前記接地電極の前記他端部側からレーザー光を間欠的に照射することにより、前記境界に沿った断面において以下の条件（ａ）、（ｂ）を満たす前記溶融部を形成する工程を含むことを特徴とする：（ａ）前記他端部から前記一端部へと向かう第１の方向にそれぞれ突出し、前記第１の方向に直交する第２の方向に互いに並んで形成された複数の凸部を有する；（ｂ）前記貴金属チップの前記他端部側の端よりも、前記第１の方向において前記一端部側に位置する前記溶融部の領域は、前記貴金属チップの外縁よりも内側の領域に位置する。この形態のスパークプラグによれば、上記条件（ａ）、（ｂ）を満たす溶融部を形成できるので、貴金属チップの耐剥離性を向上させたスパークプラグを製造できる。

【0010】

（５）上記形態のスパークプラグの製造方法において、前記工程では、前記断面において以下の条件（ｃ）をさらに満たすように前記溶融部を形成してもよい：（ｃ）互いに隣り合う少なくとも１組の前記凸部は、前記一端部側の先端に位置する頂点どうしを結ぶ仮想的な第１の線分の長さをＡとし、前記第１の方向に延び前記第１の線分の中点と前記溶融部の外縁上の点とを結ぶ仮想的な線分のうちの最も長い第２の線分の長さをＢとした場合に、Ａ＜Ｂを満たす。この形態のスパークプラグによれば、上記条件（ｃ）をさらに満たす溶融部を形成できるので、貴金属チップの耐剥離性をより向上させたスパークプラグを製造できる。

【0011】

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグの接地電極の製造方法、スパークプラグの接地電極のチップ溶接方法、スパークプラグが取り付けられたエンジンヘッド等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】スパークプラグの概略構成を示す部分断面図。

【図2】スパークプラグの先端付近を拡大して示す断面図。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図。

【図5】レーザー光の照射位置の例を示す説明図。

【図6】酸化スケールの形成割合を求める方法を説明するための説明図。

【図7】実施例と比較例との酸化スケールの評価結果を示す説明図。

【図8】他の実施形態におけるレーザー光の照射位置を模式的に示す説明図。

【図9】他の実施形態におけるレーザー光の照射位置を模式的に示す説明図。

【図10】他の実施形態におけるレーザー光の照射位置を模式的に示す説明図。

【図11】他の実施形態におけるレーザー光の照射位置を模式的に示す説明図。

【図12】他の実施形態におけるレーザー光の照射位置を模式的に示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

Ａ．実施形態：
図１は、本開示の一実施形態としてのスパークプラグ１００の概略構成を示す部分断面図である。図１では、スパークプラグ１００の軸心である軸線ＣＡを境界として、紙面右側にスパークプラグ１００の外観形状を示し、紙面左側にスパークプラグ１００の断面形状を示している。以下の説明では、軸線ＣＡに沿った図１の下方側（後述する接地電極４０が配置されている側）を先端側と呼び、図１の上方側（後述する端子金具５０が配置されている側）を後端側と呼び、軸線ＣＡに沿った方向を軸線方向ＡＤと呼ぶ。なお、図１では、説明の便宜上、スパークプラグ１００が取り付けられるエンジンヘッド９０を破線で示している。スパークプラグ１００は、その先端部が燃焼室９５内に露出するようにエンジンヘッド９０に取り付けられている。

【0014】

スパークプラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、主体金具３０と、接地電極４０と、貴金属チップ４５と、端子金具５０とを備える。なお、スパークプラグ１００の軸線ＣＡは、絶縁体１０と中心電極２０と主体金具３０と端子金具５０との各部材の軸線と一致する。

【0015】

絶縁体１０は、軸線方向ＡＤに沿って貫通孔１１が形成された略筒状の外観形状を有する。貫通孔１１には、先端側において中心電極２０の一部が収容され、後端側において端子金具５０の一部が収容される。このため、絶縁体１０は、中心電極２０を内周側に保持する。絶縁体１０は、先端側の部分が後述する主体金具３０の軸孔３８に収容され、後端側の部分が軸孔３８から露呈している。絶縁体１０は、アルミナ等のセラミック材料を焼成して形成された絶縁碍子により構成されている。

【0016】

中心電極２０は、軸線方向ＡＤに沿って延びる棒状の電極である。中心電極２０の先端部２１は、貫通孔１１の先端から突出している。先端部２１には、例えば白金やイリジウム合金等によって形成された貴金属チップが接合されていてもよい。本実施形態の中心電極２０は、ニッケルを主成分とするニッケル合金により形成されている。

【0017】

絶縁体１０の貫通孔１１内の先端側には、中心電極２０の一部が挿入され、絶縁体１０の貫通孔１１内の後端側には、端子金具５０の一部が挿入されている。絶縁体１０の貫通孔１１内において、中心電極２０と端子金具５０との間には、先端側から後端側へと向かって順番に、先端側シール材６１と、抵抗体６２と、後端側シール材６３とが配置されている。このため、中心電極２０は、後端側において、先端側シール材６１と、抵抗体６２と、後端側シール材６３とを介して、端子金具５０と電気的に接続されている。

【0018】

抵抗体６２は、セラミック粉末と導電材とガラスと接着剤とを材料として形成されている。抵抗体６２は、端子金具５０と中心電極２０との間における電気抵抗として機能することにより、火花放電を発生させる際のノイズの発生を抑制する。先端側シール材６１と後端側シール材６３とは、それぞれ導電性のガラス粉末を材料として含んでいる。本実施形態において、先端側シール材６１および後端側シール材６３は、銅粉末とホウケイ酸カルシウムガラス粉末とを混合した粉末を材料として含んでいる。

【0019】

主体金具３０は、軸線方向ＡＤに沿って軸孔３８が形成された略筒状の外観形状を有し、軸孔３８内において絶縁体１０を保持する。換言すると、主体金具３０は、絶縁体１０を内周側に保持する。主体金具３０は、例えば、低炭素鋼により形成され、ニッケルめっきや亜鉛めっき等のめっき処理が全体に施されている。

【0020】

主体金具３０の外周には、工具係合部３１と、雄ネジ部３２とが形成されている。工具係合部３１は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド９０に取り付ける際に、図示しない工具と係合する。雄ネジ部３２は、主体金具３０の先端部において外周面にねじ山が形成されており、エンジンヘッド９０の雌ネジ部９３にねじ込まれる。

【0021】

端子金具５０は、スパークプラグ１００の後端側の端部に設けられている。端子金具５０の先端側は、絶縁体１０の貫通孔１１に収容され、端子金具５０の後端側は、貫通孔１１から露呈している。端子金具５０には、図示しない高圧ケーブルが接続され、高電圧が印加される。この印加により、後述する隙間Ｇに火花放電が発生する。隙間Ｇに発生した火花は、燃焼室９５における混合気を着火させる。

【0022】

図２は、スパークプラグ１００の先端付近を拡大して示す断面図である。接地電極４０は、主体金具３０の先端３７に取り付けられた一端部４１と、中心電極２０の先端部２１と対向する他端部４２と、を有する。本実施形態の接地電極４０は、断面視略四角形の棒状の金属製部材が屈曲されて形成されている。より具体的には、接地電極４０は、一端部４１が主体金具３０の先端３７に接続され、他端部４２が中心電極２０の先端部２１と対向するように屈曲している。本実施形態の接地電極４０は、ニッケルを主成分とするニッケル合金により形成されている。なお、本明細書において、「主成分」とは、最も多く含まれている成分を意味している。

【0023】

接地電極４０の他端部４２には、貴金属チップ４５が接合されている。貴金属チップ４５は、放電面４６を有する。放電面４６は、中心電極２０の先端部２１との間で火花放電のための隙間Ｇを形成する。貴金属チップ４５は、貴金属または貴金属を主成分とする合金により形成されている。本実施形態の貴金属チップ４５は、白金により形成されているが、白金に限らず、イリジウムやロジウム、ルテニウム等の貴金属またはこれらの貴金属を主成分とする合金により形成されていてもよい。また、本実施形態の貴金属チップ４５は、薄い直方体状の外観形状を有する。貴金属チップ４５は、接地電極４０と貴金属チップ４５とが溶け合うことにより形成された溶融部７０を介して、接地電極４０の他端部４２に接合されている。溶融部７０についての詳細な説明は、後述する。

【0024】

図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。図３、図４に示す溶融部７０は、接地電極４０に貴金属チップ４５を接合するためのレーザー溶接によって、接地電極４０と貴金属チップ４５とが溶け合うことにより形成される。接地電極４０に対する貴金属チップ４５の接合は、以下の工程Ｓ１１０～工程Ｓ１３０を順に経て行われる。
（工程Ｓ１１０）他端部４２に凹部４３を形成。
（工程Ｓ１２０）凹部４３に貴金属チップ４５を配置。
（工程Ｓ１３０）接地電極４０と貴金属チップ４５との境界４４をレーザー溶接。

【0025】

図４に示すように、工程Ｓ１１０において、凹部４３は、貴金属チップ４５が配置される予定の位置に形成される。凹部４３は、例えば、凹部４３に対応する形状を有する図示しない押圧部材を、プレス機等を用いて他端部４２に押圧することによって形成される。工程Ｓ１２０では、接地電極４０の他端部４２に形成された凹部４３に、貴金属チップ４５が配置される。工程Ｓ１２０によって、貴金属チップ４５の軸線方向ＡＤの先端側の面と、凹部４３の底面とは、互いに接触する。以下の説明では、図３に示すように、貴金属チップ４５と凹部４３とが接触する面を、「接地電極４０と貴金属チップ４５との境界４４」とも呼ぶ。本実施形態において、境界４４は、放電面４６に平行に形成されている。なお、凹部４３の形成が省略されて、他端部４２の後端側の面に貴金属チップ４５が直接配置される態様であってもよい。

【0026】

工程Ｓ１３０では、境界４４に対して、接地電極４０の他端部４２側からレーザー光を間欠的に照射する。図２および図４では、レーザー光の照射方向を白抜きの矢印で模式的に示している。レーザー光の照射方法についての詳細な説明は、後述する。工程Ｓ１３０のレーザー照射によって、接地電極４０と貴金属チップ４５とが溶融し、その後に凝固することによって、溶融部７０が形成される。このため、溶融部７０には、接地電極４０の材料成分と貴金属チップ４５の材料成分とが含まれている。

【0027】

図４では、接地電極４０と貴金属チップ４５との境界４４に沿った断面が示されている。以下の説明では、接地電極４０と貴金属チップ４５との境界４４に沿った断面を、第１の断面ＣＳとも呼ぶ。境界４４の位置は、例えば、接地電極４０の他端部４２を、端から削ることによって確認できる。本実施形態において、第１の断面ＣＳは、放電面４６に平行な断面であり、また、接地電極４０と貴金属チップ４５との積層方向に直交している。図３に示すように、接地電極４０と貴金属チップ４５との積層方向は、スパークプラグ１００の軸線方向ＡＤおよび貴金属チップ４５のチップ厚み方向ＴＤと一致する。図４に示すように、本実施形態において、第１の断面ＣＳにおける貴金属チップ４５の外縁４８は、矩形の形状を有する。本実施形態において、溶融部７０は、第１の断面ＣＳにおいて以下の条件（ａ）～（ｃ）を満たしている。なお、下記条件（ｃ）は、任意の条件であり、満たしていなくてもよい。

【0028】

（ａ）他端部４２から一端部４１へと向かう第１の方向Ｄ１にそれぞれ突出し、第１の方向Ｄ１に直交する第２の方向Ｄ２に互いに並んで形成された複数の凸部７２を有する。
（ｂ）貴金属チップ４５の他端部４２側の端４７よりも、第１の方向Ｄ１において一端部４１側に位置する溶融部７０の第１領域７５は、貴金属チップ４５の外縁４８よりも内側の第２領域４９に位置する。
（ｃ）互いに隣り合う少なくとも１組の凸部７２は、一端部４１側の先端に位置する頂点７３どうしを結ぶ仮想的な第１の線分Ｌ１の長さをＡとし、第１の方向Ｄ１に延び第１の線分Ｌ１の中点Ｍと溶融部７０の外縁７４上の点とを結ぶ仮想的な線分のうちの最も長い第２の線分Ｌ２の長さをＢとした場合に、Ａ＜Ｂを満たす。

【0029】

条件（ａ）に関し、以下に説明する。第１の断面ＣＳにおいて他端部４２から一端部４１へと向かう第１の方向Ｄ１は、スパークプラグ１００の軸線ＣＡを基点として、接地電極４０に沿って径方向外側に向かう方向と一致する。また、第１の断面ＣＳにおいて第１の方向Ｄ１に直交する第２の方向Ｄ２は、接地電極４０の幅方向と一致する。複数の凸部７２は、第１の断面ＣＳにおいて、第１の方向Ｄ１にそれぞれ突出し、第２の方向Ｄ２に互いに並んで形成されている。第１の断面ＣＳにおいて溶融部７０が有する凸部７２の数は、複数であれば特に限定されない。例えば、図４では、溶融部７０の一例として、６つの凸部７２が示されているが、６つに限らず任意の複数であってもよい。複数の凸部７２は、頂点７３をそれぞれ有する。各頂点７３は、各凸部７２において一端部４１側の先端に位置している。

【0030】

条件（ｂ）に関し、以下に説明する。図４に示すように、第１の断面ＣＳにおいて、貴金属チップ４５の他端部４２側の端４７よりも、第１の方向Ｄ１において一端部４１側に位置する溶融部７０の領域を、第１領域７５と呼ぶ。図４では、第１領域７５を、クロスのハッチングで示している。第１領域７５は、貴金属チップ４５の外縁４８よりも内側の第２領域４９に位置している。第２領域４９は、第１の断面ＣＳにおいて、貴金属チップ４５の外縁４８によって囲まれた領域を意味している。第１領域７５には、複数の凸部７２および各頂点７３が含まれている。このため、複数の凸部７２および各頂点７３は、いずれも、貴金属チップ４５の外縁４８よりも内側の第２領域４９に位置している。また、第２の方向Ｄ２において、第１領域７５の最大の寸法は、貴金属チップ４５の寸法よりも小さい。本実施形態の溶融部７０は、第１の断面ＣＳにおける全ての領域で、第２の方向Ｄ２における最大の寸法が、第２の方向Ｄ２における貴金属チップ４５の寸法よりも小さい。なお、貴金属チップ４５の他端部４２側の端４７は、貴金属チップ４５の外縁４８の一部を構成している。また、貴金属チップ４５の他端部４２側の端４７と、接地電極４０の他端部４２側の端とは、第１の方向Ｄ１における位置が互いに一致していてもよい。

【0031】

条件（ｃ）に関し、以下に説明する。第１の断面ＣＳにおいて、複数の凸部７２は、互いに隣り合う凸部７２の組を複数形成している。図４に示す例では、６つの凸部７２が示されているため、溶融部７０は、互いに隣り合う５組の凸部７２を有している。互いに隣り合う凸部７２の組において、頂点７３どうしを結ぶ仮想的な線分を第１の線分Ｌ１と呼び、第１の線分Ｌ１の長さをＡとする。さらに、第１の方向Ｄ１に延び第１の線分Ｌ１の中点Ｍと溶融部７０の外縁７４上の点とを結ぶ仮想的な線分のうちの最も長い線分を第２の線分Ｌ２と呼び、第２の線分Ｌ２の長さをＢとする。そして、互いに隣り合う凸部７２の組において、第２の線分Ｌ２の長さＢは、第１の線分Ｌ１の長さＡよりも長い。すなわち、Ａ＜Ｂを満たしている。なお、第２の線分Ｌ２は、互いに隣り合う２つの頂点７３の間に位置する溶融部の外縁７４上の点と、中点Ｍとを結ぶ仮想的な線分に相当する。

【0032】

第２の線分Ｌ２の長さＢが第１の線分Ｌ１の長さＡよりも長いことは、少なくとも１組の凸部７２において満たされており、互いに隣り合う凸部７２の全ての組において満たされていることが好ましい。本実施形態のスパークプラグ１００では、互いに隣り合う凸部７２の全ての組において、第２の線分Ｌ２の長さＢと第１の線分Ｌ１の長さＡとがＡ＜Ｂを満たしている。なお、第１の線分Ｌ１の長さＡと第２の線分Ｌ２の長さＢとの好ましい比率として、第１の線分Ｌ１の長さＡを１とした場合に、第２の線分Ｌ２の長さＢは、例えば、２以上３以下等であってもよい。

【0033】

ここで、スパークプラグの耐久性向上等を目的として貴金属チップのサイズが比較的大きい構成においては、同じ出力でレーザー溶接する場合、レーザー溶接によって形成される溶融部の厚みが不十分となる結果、溶融部の表面積が不十分となるおそれがある。溶融部の表面積が不十分である場合、貴金属チップと溶融部との接地面積が確保できず、この結果として、貴金属チップが剥離しやすくなるおそれがある。

【0034】

これに対して、本実施形態のスパークプラグ１００では、第１の断面ＣＳにおいて溶融部７０が上記条件（ａ）を満たすので、溶融部７０の構成を複雑にして溶融部７０の表面積を増大できる。この結果、溶融部７０と貴金属チップ４５との接地面積を増大できるので、貴金属チップ４５の耐剥離性が悪化することを抑制できる。

【0035】

また、一般に、接地電極の熱膨張率と貴金属チップの熱膨張率とが異なることから、燃焼室における冷熱サイクルによって、接地電極および貴金属チップには、応力が発生する。このため、溶融部には、接地電極と貴金属チップとの熱膨張差に起因する応力を吸収する機能が求められる。ここで、一般に、接地電極は、貴金属チップよりも熱溶融および熱膨張しやすい材料によって構成される。このため、溶融部の厚みを増加させて表面積を増大させるために、接地電極と貴金属チップとのレーザー溶接の出力を上げると、接地電極の溶融量が増加し、溶融部において接地電極由来の材料が占める割合が大きくなる。この結果として、接地電極と貴金属チップとの熱膨張差に起因する応力を、溶融部によって吸収できなくなるおそれがある。この場合、燃焼室における冷熱サイクルによって、溶融部と貴金属チップとの界面および溶融部と接地電極との界面に応力が生じる結果、クラックの形成が進行して貴金属チップが剥離しやすくなるおそれがある。

【0036】

これに対して、本実施形態のスパークプラグ１００では、第１の断面ＣＳにおいて溶融部７０が上記条件（ｂ）を満たすので、溶融部７０の大きさが過度に大きくなることを抑制できる。このため、溶融部７０を形成する際のレーザー溶接において接地電極４０が過度に溶融することを抑制できるので、溶融部７０における接地電極４０由来の材料の割合が大きくなることを抑制できる。これにより、接地電極４０と貴金属チップ４５との熱膨張差に起因する応力を溶融部７０が吸収でき、この結果として、クラックの形成が進行することを抑制できるので、貴金属チップ４５の剥離を抑制できる。したがって、本実施形態のスパークプラグ１００は、第１の断面ＣＳにおいて溶融部７０が上記条件（ａ）、（ｂ）を満たすことにより、溶融部７０の表面積を増大でき、かつ、接地電極４０の溶融量の増加を抑制できるので、貴金属チップ４５の耐剥離性が悪化することを効果的に抑制できる。

【0037】

また、本実施形態のスパークプラグ１００では、第１の断面ＣＳにおいて溶融部７０が上記条件（ｃ）をさらに満たすので、溶融部７０の構成をより複雑にして溶融部７０の表面積をより増大できる。この結果、溶融部７０と貴金属チップ４５との接地面積をより増大できるので、貴金属チップ４５の耐剥離性が悪化することをより抑制できる。また、本実施形態のスパークプラグ１００では、互いに隣り合う凸部７２の全ての組において、第２の線分Ｌ２の長さＢと第１の線分Ｌ１の長さＡとがＡ＜Ｂを満たしている。このような構成により、溶融部７０の表面積をさらに増大できるので、貴金属チップ４５の耐剥離性が悪化することをさらに抑制できる。

【0038】

上記条件を満たす溶融部７０は、上記工程Ｓ１３０において、例えば以下のように、境界４４に対して接地電極４０の他端部４２側からレーザー光を間欠的に照射することによって形成できる。

【0039】

図５は、レーザー光の照射位置の例を示す説明図である。図５では、接地電極４０と貴金属チップ４５との境界４４を、接地電極４０の他端部４２側から見た図を模式的に示している。図５において、クロスのハッチングで示す領域は、レーザー光の照射位置ＬＢを示しており、円状の照射位置ＬＢは、レーザーの走査を停止させて１点に照射していることを示している。図５に示す例では、レーザーのオンオフを５回繰り返すことによって、５か所にレーザー光を照射している。このような間欠的な照射によって、図５に示す例では、第１の断面ＣＳにおいて５つの凸部７２を有する溶融部７０が形成される。このように、レーザー光を間欠的に照射することによって、第１の断面ＣＳにおいて複数の凸部７２を有する溶融部７０を容易に形成できる。

【0040】

Ｂ．実施例：
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0041】

＜試料＞
実施例の試料として、第１の断面ＣＳにおいて上記条件（ａ）～（ｃ）を満たす溶融部７０が形成されたスパークプラグ１００を用いた。比較例の試料として、上記条件（ａ）～（ｃ）を満たさない溶融部が形成されたスパークプラグを用いた。実施例の試料と比較例の試料とにおいて、溶融部７０以外の構成は同じとし、サンプル数はそれぞれ３とした。

【0042】

＜冷熱サイクル試験＞
実施例の試料と比較例の試料に対し、高周波試験によって、加熱２分と徐冷１分とを１０００サイクル実施した。加熱は、接地電極４０の他端部４２の最高温度が１１００℃±２０℃となるように実施した。冷熱サイクル試験後に、実施例の試料の接地電極４０を、第１の方向Ｄ１に沿って貴金属チップ４５の重心を通る断面において切断した。比較例の試料の接地電極についても、同様の断面において切断した。その後、各試料の切断断面を金属顕微鏡で観察し、以下に示す方法によって酸化スケールの形成割合を求めた。なお、「酸化スケール」とは、クラックの形成度合いを意味している。

【0043】

図６は、酸化スケールの形成割合を求める方法を説明するための説明図である。図６では、貴金属チップ４５の重心を通り、第１の方向Ｄ１に沿った断面を模式的に示している。図６では、貴金属チップ４５と接地電極４０との境界のうち、クラックが発生している箇所を太線で示している。酸化スケールの割合（％）は、図６に示す断面において溶融部７０が剥離している部分の割合によって示され、下記式（１）により求めることができる。
酸化スケール（％）＝（ａ＋ｂ）／Ｌ×１００・・・式（１）

【0044】

図６に示されるように、上記式（１）において、ａは、クラック７８の第１の方向に沿った寸法を示しており、ｂは、クラック７９の第１の方向に沿った寸法を示しており、Ｌは、溶融部７０の第１の方向に沿った寸法を示している。なお、酸化スケール１００％とは、図６に示す断面において溶融部７０が全て剥離している状態を示しており、酸化スケールの割合（％）の数値が小さいほど、貴金属チップ４５の耐剥離性が高いことを示している。

【0045】

図７は、実施例と比較例との酸化スケールの評価結果を示す説明図である。図７において、縦軸は、上記方法によって測定された酸化スケールの割合（％）を示している。線状のマーカーは、各試料の平均値を示している。図７に示す結果から、実施例の試料では、比較例の試料と比較して、酸化スケールの割合が有意に小さいことが認められた。したがって、実施例の試料では、比較例の試料と比較して、貴金属チップ４５の耐剥離性が向上していることがわかった。

【0046】

Ｃ．他の実施形態：
上記実施形態における溶融部７０の構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、第１の断面ＣＳにおいて、溶融部７０は、上記条件（ｃ）を満たしていなくてもよい。また、例えば、互いに隣り合う凸部７２の組において、第２の線分Ｌ２の長さＢと第１の線分Ｌ１の長さＡとが、Ｂ≦Ａを満たす凸部７２の組があってもよい。また、例えば、凸部７２の各組において、第１の線分Ｌ１の長さＡの値は、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。また、例えば、凸部７２の各組において、第２の線分Ｌ２の長さＢの値は、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。また、第１の断面ＣＳにおいて、第１領域７５を除く溶融部７０の他の領域における第２の方向Ｄ２に沿った寸法が、貴金属チップ４５の第２の方向Ｄ２に沿った寸法よりも大きくてもよい。このような構成によっても、第１の断面ＣＳにおいて溶融部７０が上記条件（ａ）、（ｂ）を満たすことにより、溶融部７０の表面積を増大でき、かつ、接地電極４０の溶融量の増加を抑制できるので、貴金属チップ４５の耐剥離性が悪化することを抑制できる。

【0047】

図８～１２は、他の実施形態におけるレーザー光の照射位置を模式的に示す説明図である。図８～１２では、図５と同様の断面を示しており、クロスのハッチングで示す領域は、レーザー光の照射位置ＬＢを示している。上記実施形態における接地電極４０と貴金属チップ４５とのレーザー溶接の方法、すなわち溶融部７０の形成方法は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、図８に示すように、接地電極４０の他端部４２側から、境界４４の界面に沿って、すなわち第２の方向Ｄ２に沿って、レーザー光を間欠的に照射してもよい。また、図９および図１０に示すように、接地電極４０の他端部４２側から、境界４４を跨ぐようにレーザー光を間欠的に照射してもよい。より具体的には、接地電極４０の他端部４２側からレーザー光を照射する操作を、チップ厚み方向ＴＤと第２の方向Ｄ２とに交わる方向に沿って、境界４４を跨いで第２の方向Ｄ２に間欠的に複数回繰り返してもよい。また、図１１に示すように、レーザーをオンオフする回数、すなわちレーザーの間欠的な照射回数をさらに増加させてもよく、図１２に示すように、境界４４の界面に沿って、すなわち第２の方向Ｄ２に沿って走査させる途中において、レーザーのオンオフが実行されてもよい。このような方法によっても、第１の断面ＣＳにおいて上記条件を満たすような溶融部７０を形成できる。

【0048】

本発明は、上述の実施形態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。

【符号の説明】

【0049】

１０…絶縁体、１１…貫通孔、２０…中心電極、２１…先端部、３０…主体金具、３１…工具係合部、３２…雄ネジ部、３７…先端、３８…軸孔、４０…接地電極、４１…一端部、４２…他端部、４３…凹部、４４…境界、４５…貴金属チップ、４６…放電面、４７…端、４８…外縁、４９…領域、５０…端子金具、６１…先端側シール材、６２…抵抗体、６３…後端側シール材、７０…溶融部、７２…凸部、７３…頂点、７４…外縁、７５…領域、７８、７９…クラック、９０…エンジンヘッド、９３…雌ネジ部、９５…燃焼室、１００…スパークプラグ、ＡＤ…軸線方向、ＣＡ…軸線、ＣＳ…第１の断面、Ｄ１…第１の方向、Ｄ２…第２の方向、Ｇ…隙間、Ｌ１…第１の線分、Ｌ２…第２の線分、ＬＢ…照射位置、Ｍ…中点、ＴＤ…チップ厚み方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】