(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
前記第１の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第２の電極と、を備えるスパークプラグであって、
前記電極チップは、前記電極母材から離れた平面を有するとともに、前記電極チップにおける前記平面に対する裏側で前記電極母材に接合され、
前記電極チップにおける前記裏側には、前記平面の一端から他端に向かう平面方向に延びた溶接ビードが形成され、
前記溶接ビードは、前記平面方向の一端側に露出するとともに、前記平面方向の他端側に露出しておらず、
前記平面に直交するとともに前記平面方向に平行な面で切断した前記溶接ビードの断面形状は、前記平面方向の一方から他方に向かう途中にくびれを有することを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
請求項１に記載のスパークプラグであって、
前記溶接ビードは、前記平面方向の一端側において前記電極チップおよび前記電極母材から露出する露出面を有し、
前記断面形状における前記平面方向に直交する方向に沿った幅のうち、前記くびれで最も狭い幅Ａと、前記幅Ａをとる部位より前記露出面から離れる方向において最も広い幅Ｂとの関係は、Ａ／Ｂ≧０．５を満たす、スパークプラグ。
【請求項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、
前記溶接ビードは、前記平面方向の一端側において前記電極チップおよび前記電極母材から露出する露出面を有し、
前記断面形状における前記平面方向に直交する方向に沿った幅のうち少なくとも１つの前記くびれで最も狭い幅をとる部位は、前記断面形状の前記平面方向の長さを二等分する仮想線より前記露出面側に位置する、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、
前記溶接ビードは、前記第１の電極との間に前記間隙を形成する対向面を有し、
前記溶融部は、前記対向面を避けて形成されている、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、
前記溶接ビードは、前記平面方向の一端側において前記電極チップおよび前記電極母材から露出する露出面を有し、
前記断面形状の重心は、前記断面形状の前記平面方向の長さを二等分する仮想線より前記露出面側に位置する、スパークプラグ。
【請求項６】
前記第２の電極は、中心電極および接地電極の少なくとも一方である、請求項１から請求項５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、電極の耐久性を高めるために、電極母材に電極チップを接合した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。
【０００３】
特許文献１のスパークプラグでは、レーザ溶接によって電極チップと電極母材との間に溶融部が形成され、その溶融部は、レーザ溶接時のレーザの入射方向に向けて先細りになった形状（いわゆる、くさび状）である。
【０００４】
スパークプラグが内燃機関で使用される際、電極チップと電極母材とを接続する溶融部には、内燃機関の燃焼熱によって熱応力が発生する。そのため、電極チップと溶融部との境界、並びに、電極母材と溶融部との境界には、クラック（ひび割れ）および酸化スケールが発生しやすい。これらの境界にクラックおよび酸化スケールの少なくとも一方が過度に進展した場合、電極チップが電極母材から剥離および脱落してしまう虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３８４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のスパークプラグでは、電極チップと溶融部との境界、並びに、電極母材と溶融部との境界において、クラックおよび酸化スケールの進展を遅らせることによって、スパークプラグの寿命を引き延ばすことについて十分な検討がなされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、第１の電極と；前記第１の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第２の電極と；を備えるスパークプラグを提供する。このスパークプラグにおいて、前記電極チップは、前記電極母材から離れた平面を有するとともに、前記電極チップにおける前記平面に対する裏側で前記電極母材に接合され；前記電極チップにおける前記裏側には、前記平面の一端から他端に向かう平面方向に延びた溶接ビードが形成され；前記溶接ビードは、前記平面方向の一端側に露出するとともに、前記平面方向の他端側に露出しておらず；前記平面に直交するとともに前記平面方向に平行な面で切断した前記溶接ビードの断面形状は、前記平面方向の一方から他方に向かう途中にくびれを有する。この形態によれば、溶接ビードのくびれによって、溶接ビードの境界に発生するクラックを抑制できる。また、溶接ビードの断面形状にくびれが形成されていない場合と比較して、電極チップと溶接ビードとの境界の長さ、並びに、電極母材と溶接ビードとの境界の長さを、くびれによってより長く確保できる。そのため、これらの境界に発生するクラックおよび酸化スケールの少なくとも一方が、電極チップの剥離または脱落に至るまで進展することを遅らせることができる。その結果、スパークプラグの寿命を引き延ばすことができる。
【０００８】
（１）本発明の一形態によれば、第１の電極と；前記第１の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第２の電極と、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、前記電極母材から離れた平面を有するとともに、前記平面の一端から他端に向かう平面方向にレーザを入射するレーザ溶接によって、前記電極チップにおける前記平面に対する裏側で前記電極母材に接合され、前記電極チップにおける前記裏側には、前記レーザ溶接によって溶融部が形成され、前記平面に直交するとともに前記平面方向に平行な面で切断した前記溶融部の断面形状は、前記平面方向の一方から他方に向かう途中にくびれを有する。この形態によれば、溶融部のくびれによって、溶融部の境界に発生するクラックを抑制できる。また、溶融部の断面形状にくびれが形成されていない場合と比較して、電極チップと溶融部との境界の長さ、並びに、電極母材と溶融部との境界の長さを、くびれによってより長く確保できる。そのため、これらの境界に発生するクラックおよび酸化スケールの少なくとも一方が、電極チップの剥離または脱落に至るまで進展することを遅らせることができる。その結果、スパークプラグの寿命を引き延ばすことができる。
【０００９】
（２）上述のスパークプラグにおいて、前記溶融部は、前記レーザが入射された露出面を有し、前記断面形状における前記平面方向に直交する方向に沿った幅のうち、前記くびれで最も狭い幅Ａと、前記幅Ａをとる部位より前記露出面から離れる方向において最も広い幅Ｂとの関係は、Ａ／Ｂ≧０．５を満たしてもよい。この形態によれば、くびれに発生する応力集中による酸化スケールの進展をくびれによって効果的に抑制できる。
【００１０】
（３）上述のスパークプラグにおいて、前記溶融部は、前記レーザが入射された露出面を有し、前記断面形状における前記平面方向に直交する方向に沿った幅のうち少なくとも１つの前記くびれで最も狭い幅をとる部位は、前記断面形状の前記平面方向の長さを二等分する仮想線より前記露出面側に位置してもよい。この形態によれば、露出面側を起点とするクラックおよび酸化スケールの進展を抑制できる。
【００１１】
（４）上述のスパークプラグにおいて、前記電極チップは、前記第１の電極との間に前記間隙を形成する対向面を有し、前記溶融部は、前記対向面を避けて形成されていてもよい。この形態によれば、間隙に発生する火花放電によって溶融部にクラックおよび酸化スケールの起点が形成されることを防止できる。
【００１２】
（５）上述のスパークプラグにおいて、前記溶融部は、前記レーザが入射された露出面を有し、前記断面形状の重心は、前記断面形状の前記平面方向の長さを二等分する仮想線より前記露出面側に位置してもよい。この形態によれば、露出面側に体積が偏った溶融部におけるクラックおよび酸化スケールの進展を抑制できる。
【００１３】
（６）上述のスパークプラグにおいて、前記第２の電極は、中心電極および接地電極の少なくとも一方であってもよい。この形態によれば、中心電極および接地電極の少なくとも一方に電極チップが接合されたスパークプラグの寿命を延長させることができる。
【００１４】
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】
【００１５】
【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】スパークプラグの耐久性を評価した結果を示す表である。
【図５】第２実施形態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６】第３実施形態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４実施形態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５実施形態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６実施形態における接地電極の先端側を示す説明図である。
【図１０】スパークプラグの耐久性を評価した結果を示す表である。
【図１１】第７実施形態における接地電極の先端側を示す説明図である。
【図１２】第８実施形態における接地電極の先端側を示す説明図である。
【図１３】第９実施形態における接地電極の先端側を示す説明図である。
【図１４】第９実施形態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１５】第１０実施形態における接地電極の先端側を示す説明図である。
【図１６】第１１実施形態における中心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】
【００１６】
Ａ．第１実施形態
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
スパークプラグ１０の中心電極１００は、導電性を有する第１の電極である。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６０１（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標））から成る。本明細書の説明において、「主成分」とは、最も多く含まれている成分を意味する。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
スパークプラグ１０の接地電極４００は、導電性を有する第２の電極である。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。
【００２７】
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）を主成分とし１０質量％のニッケル（Ｎｉ）を含有する合金である。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。
【００２８】
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の断面である。
【００２９】
中心電極１００は、円柱状を成し、図２（Ａ）に示すように、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。
【００３０】
接地電極４００の電極母材４１０は、図２および図３に示すように、母材面４１１，４１２，４１３，４１５，４１６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、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における先端側に形成され、＋Ｙ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。本実施形態では、電極母材４１０の部位のうち母材面４１１の先端側に、電極チップ４５０が設けられている。
【００３１】
接地電極４００の電極チップ４５０は、本実施形態では、電極母材４１０の母材面４１１から−Ｚ軸方向に向けて突出した直方体状の突出部である。電極チップ４５０は、図２および図３に示すように、チップ面４５１，４５３，４５４を有する。チップ面４５１は、電極母材４１０から離れた平面である。チップ面４５１は、Ｘ軸およびＹ軸に平行であるとともに−Ｚ軸方向を向く面である。チップ面４５３は、Ｘ軸およびＺ軸に平行であるとともに＋Ｙ軸方向を向く面である。チップ面４５４は、Ｘ軸およびＺ軸に平行であるとともに−Ｙ軸方向を向く面である。本実施形態では、電極チップ４５０は、電極チップ４５０におけるチップ面４５１に対する裏側（すなわち、電極チップ４５０の＋Ｚ軸方向側）で、電極母材４１０に接合されている。
【００３２】
電極母材４１０に対する電極チップ４５０の接合は、次の工程１〜３を順に経て行われる。
（工程１）電極母材４１０に凹部４１８を形成。
（工程２）電極母材４１０の凹部４１８に電極チップ４５０を配置。
（工程３）電極母材４１０と電極チップ４５０との境界をレーザ溶接。
【００３３】
本実施形態では、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、チップ面４５１における＋Ｙ軸方向側の一端から−Ｙ軸方向側の他端に向かう平面方向、すなわち、−Ｙ軸方向である。他の実施形態では、入射方向ＬＤは、＋Ｘ軸方向、−Ｘ軸方向、＋Ｚ軸方向、および−Ｚ軸方向の少なくとも一方向に向けて傾斜してもよい。
【００３４】
本実施形態では、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、チップ面４５１における＋Ｘ軸方向側の一端から−Ｘ軸方向側の他端に向かう平面方向、すなわち、−Ｘ軸方向である。他の実施形態では、移動方向ＬＭは、＋Ｘ軸方向であってもよい。本実施形態では、レーザの移動は、一方向の移動であるが、他の実施形態では、往復移動であってもよい。
【００３５】
電極チップ４５０におけるチップ面４５１に対する裏側（すなわち、電極チップ４５０の＋Ｚ軸方向側）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。
【００３６】
溶融部４３０は、露出面４３１と、境界面４３３と、境界面４３５と、端部４３９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ｓ１から母材面４１３との接点ｓ２にわたって形成されている。溶融部４３０の境界面４３３は、接点ｓ２から端部４３９にわたって形成され、主に電極母材４１０との境界を画定する面である。溶融部４３０の境界面４３５は、接点ｓ１から端部４３９にわたって形成され、主に電極チップ４５０との境界を画定する面である。溶融部４３０の端部４３９は、溶融部４３０において露出面４３１から最も離れた部位である。
【００３７】
図３に示す接地電極４００の断面は、チップ面４５１に直交するとともに入射方向ＬＤに平行な面（すなわち、ＹＺ平面に平行な面）で接地電極４００を切断した断面である。図３に示す溶融部４３０の断面形状は、露出面４３１側から端部４３９側に向かう途中（すなわち、−Ｙ軸方向に向かう途中）に、くびれ４３２を有する。溶融部４３０のくびれ４３２は、溶融部４３０の部位のうち、Ｚ軸方向に沿った幅がＹ軸方向の中程で一旦細くなっている部分である。溶融部４３０におけるくれび４３２の数は、１つに限らず、２つ以上であってもよい。
【００３８】
溶融部４３０の幅Ａは、溶融部４３０の断面形状におけるＺ軸方向に沿った幅のうち、くびれ４３２で最も狭い幅である。溶融部４３０の部位ａ１は、境界面４３５において幅Ａをとり、溶融部４３０の部位ａ２は、境界面４３３において幅Ａをとる。溶融部４３０の幅Ｂは、溶融部４３０において幅Ａをとる部位である部位ａ１，ａ２より露出面４３１から離れる方向（すなわち、−Ｙ軸方向）において最も広い幅Ｂである。溶融部４３０の部位ｂ１は、境界面４３５において幅Ｂをとり、溶融部４３０の部位ｂ２は、境界面４３３において幅Ｂをとる。
【００３９】
くびれ４３２に発生する応力集中による酸化スケールの進展を抑制する観点から、幅Ａと幅Ｂとの関係は、Ａ／Ｂ≧０．５を満たすことが好ましい。本実施形態では、幅Ａと幅Ｂとの関係は、Ａ／Ｂ≧０．５を満たす。他の実施形態では、幅Ａと幅Ｂとの関係は、Ａ／Ｂ＜０．５であってもよい。
【００４０】
露出面４３１側から進展するクラックおよび酸化スケールの進展を抑制する観点から、少なくとも１つのくびれ４３２で最も狭い幅をとる部位は、溶融部４３０の断面形状におけるＹ軸方向に沿った長さＬｙを二等分する仮想線ＰＢより露出面４３１側に位置することが好ましい。本実施形態では、くびれ４３２の部位ａ１，ａ２は、仮想線ＰＢより露出面４３１側に位置する。他の実施形態では、くびれ４３２の部位ａ１，ａ２は、仮想線ＰＢより端部４３９側に位置してもよい。
【００４１】
間隙ＳＧに発生する火花放電によって溶融部４３０にクラックおよび酸化スケールの起点が形成されることを防止する観点から、溶融部４３０は、中心電極１００との間に間隙ＳＧを形成する対向面であるチップ面４５１を避けて形成されていることが好ましい。本実施形態では、溶融部４３０は、対向面であるチップ面４５１を避けて形成されている。他の実施形態では、溶融部４３０は、対向面にわたって形成されていてもよい。
【００４２】
本実施形態では、ＹＺ平面に平行な面で切断した溶融部４３０の断面形状は、くびれ４３２が形成されている部分を除き、レーザ溶接時のレーザの入射方向ＬＤに向けて先細りになった形状である。そのため、ＹＺ平面に平行な面で切断した溶融部４３０の断面形状の重心Ｇ（すなわち、図心）は、溶融部４３０の断面形状におけるＹ軸方向に沿った長さＬｙを二等分する仮想線ＰＢより露出面４３１側に位置する。
【００４３】
図４は、スパークプラグ１０の耐久性を評価した結果を示す表である。図４の評価試験では、試験者は、接地電極４００における電極母材４１０と電極チップ４５０とを接続する溶融部４３０の形状が異なる複数のスパークプラグ１０を、試料として評価した。
【００４４】
各試料に共通する電極母材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（ミリメートル）
・先端側における断面寸法（Ｚ軸方向の長さ）：１．３ｍｍ
【００４５】
各試料に共通する電極チップ４５０の仕様は、次の通りである。
・材質：白金（Ｐｔ）を主成分とし１０質量％のニッケル（Ｎｉ）を含有する合金
・形状：直方体
・Ｘ軸方向の長さ：１．３ｍｍ
・Ｙ軸方向の長さ：１．３ｍｍ
・接合前の厚み：０．４ｍｍ
【００４６】
試験者は、レーザ溶接によって電極母材４１０に電極チップ４５０を接合する際に、５つの試料ごとに異なる溶接条件としてレーザ出力および加工速度の各値の組み合わせを設定することによって、溶融部４３０の形状が異なる試料を作製した。レーザ出力の範囲は、３００〜４２０Ｗ（ワット）であり、加工速度の範囲は、５０〜１５０ｍｍ毎秒である。
【００４７】
試験者は、各試料に対して、次の手順１，２を１０００回繰り返す冷熱サイクル試験を実施した。
（手順１）電極チップ４５０の温度が１０３０℃になるように、２分間、電極母材４１０に接合された電極チップ４５０をバーナで加熱。
（手順２）１分間、送風によって電極チップ４５０を冷却。
【００４８】
試験者は、冷熱サイクル試験を終えた後、各試料の接地電極４００をＹＺ平面に沿って切断し、溶融部４３０の断面形状を確認するとともに、溶融部４３０の境界におけるクラックおよび酸化スケールの有無を確認した。試験者は、電極母材４１０および電極チップ４５０の各部材と溶融部４３０との各境界に発生した酸化スケールがこれらの境界全域に対して占める割合を算出した。
【００４９】
５つの試料Ａ１〜Ａ５における溶融部４３０の断面形状は、くびれ４３２が形成されずにレーザの入射方向ＬＤに向けて先細りになった形状であった。試料Ａ１〜Ａ５のうち、試料Ａ２，Ａ３，Ａ５では、溶融部４３０の境界にクラックが発生していた。試料Ａ１〜Ａ５における酸化スケールの割合は、３２〜６９％であった。
【００５０】
５つの試料Ｂ１〜Ｂ５は、試料Ａ１〜Ａ５の溶接条件１よりレーザ出力を増大させた溶接条件２で作製された試料である。試料Ｂ１〜Ｂ５における溶融部４３０の断面形状は、くびれ４３２が形成されずにレーザの入射方向ＬＤに向けて先細りになった形状であり、Ｚ軸方向の幅が試料Ａ１〜Ａ５より比較的に大きかった。試料Ｂ１〜Ｂ５のうち、試料Ｂ１，Ｂ２では、溶融部４３０の境界にクラックが発生していた。試料Ｂ１〜Ｂ５における酸化スケールの割合は、９〜２４％であった。
【００５１】
５つの試料Ｃ１〜Ｃ５における溶融部４３０の断面形状は、図３に示した溶融部４３０の断面形状と同様に、くびれ４３２が形成された形状であった。試料Ｃ１〜Ｃ５におけるくびれ４３２に関する比Ａ／Ｂ×１００は、６９〜８５％であった。試料Ｃ１〜Ｃ５では、溶融部４３０の境界にクラックが確認されなかった。試料Ｃ１〜Ｃ５における酸化スケールの割合は、１５〜２２％であった。
【００５２】
５つの試料Ｄ１〜Ｄ５は、試料Ｃ１〜Ｃ５の溶接条件３よりレーザ出力を増大させた溶接条件３で作製された試料である。試料Ｄ１〜Ｄ５における溶融部４３０の断面形状は、図３に示した溶融部４３０の断面形状と同様にくびれ４３２を有する形状であり、Ｚ軸方向の幅が試料Ｃ１〜Ｃ５より比較的に大きかった。試料Ｄ１〜Ｄ５におけるくびれ４３２に関する比Ａ／Ｂ×１００は、６３〜７９％であった。試料Ｄ１〜Ｄ５では、溶融部４３０の境界にクラックが確認されなかった。試料Ｄ１〜Ｄ５における酸化スケールの割合は、１０〜１７％であった。
【００５３】
５つの試料Ｅ１〜Ｅ５は、試料Ｃ１〜Ｃ５の溶接条件３よりレーザ出力および加工速度を増大させた溶接条件５で作製された試料である。試料Ｅ１〜Ｅ５における溶融部４３０の断面形状は、図３に示した溶融部４３０の断面形状と同様に、くびれ４３２を有する形状であった。試料Ｅ１〜Ｅ５におけるくびれ４３２に関する比Ａ／Ｂ×１００は、４８〜５３％であった。試料Ｅ１〜Ｅ５では、溶融部４３０の境界にクラックが確認されなかった。試料Ｅ１〜Ｅ５における酸化スケールの割合は、１５〜２０％であった。
【００５４】
５つの試料Ｆ１〜Ｆ５は、試料Ｅ１〜Ｅ５の溶接条件５よりレーザ出力および加工速度を更に増大させた溶接条件６で作製された試料である。試料Ｆ１〜Ｆ５における溶融部４３０の断面形状は、図３に示した溶融部４３０の断面形状と同様に、くびれ４３２を有する形状であった。試料Ｆ１〜Ｆ５におけるくびれ４３２に関する比Ａ／Ｂ×１００は、３２〜４２％であった。試料Ｆ１〜Ｆ５では、溶融部４３０の境界にクラックが確認されなかった。試料Ｆ１〜Ｆ５における酸化スケールの割合は、３８〜５０％であった。
【００５５】
図４の評価結果によれば、試料Ａ１〜Ａ５，Ｂ１〜Ｂ５と、試料Ｃ１〜Ｃ５，Ｄ１〜Ｄ５，Ｅ１〜Ｅ５，Ｆ１〜Ｆ５との対比から、溶融部４３０の断面形状がくびれ４３２を有することによって、溶融部４３０の境界に発生するクラックを抑制できることが分かる。
【００５６】
図４の評価結果によれば、試料Ｃ１〜Ｃ５，Ｄ１〜Ｄ５，Ｅ１〜Ｅ５と、試料Ｆ１〜Ｆ５との対比から、比Ａ／Ｂ×１００が５０％以上、すなわちＡ／Ｂ≧０．５を満たすことによって、溶融部４３０の境界における酸化スケールの進展を抑制できることが分かる。この結果は、比Ａ／Ｂ×１００が小さ過ぎる場合、すなわち、くびれ４３２の絞り込みが大きくなり過ぎた場合、くびれ４３２に発生する応力集中が大きくなることによって、酸化スケールの進展が促進されることに起因すると考えられる。
【００５７】
以上説明した実施形態によれば、溶融部４３０のくびれ４３２によって、溶融部４３０の境界に発生するクラックを抑制できる。また、溶融部４３０の断面形状にくびれ４３２が形成されていない場合と比較して、電極チップ４５０と溶融部４３０との境界の長さ、並びに、電極母材４１０と溶融部４３０との境界の長さを、くびれ４３２によってより長く確保できる。そのため、これらの境界に発生するクラックおよび酸化スケールの少なくとも一方が、電極チップ４５０の剥離または脱落に至るまで進展することを遅らせることができる。これらの結果、スパークプラグ１０の寿命を引き延ばすことができる。
【００５８】
また、Ａ／Ｂ≧０．５を満たすため、くびれ４３２に発生する応力集中による酸化スケールの進展を抑制できる。
【００５９】
また、溶融部４３０の断面形状において、少なくとも１つのくびれ４３２で最も狭い幅Ａをとる部位ａ１，ａ２が、仮想線ＰＢより露出面４３１側に位置する。そのため、露出面４３１側を起点とするクラックおよび酸化スケールの進展を、くびれ４３２によって効果的に抑制できる。
【００６０】
また、溶融部４３０は、中心電極１００に対する対向面であるチップ面４５１を避けて形成されている。そのため、間隙ＳＧに発生する火花放電によって溶融部４３０にクラックおよび酸化スケールの起点が形成されることを防止できる。
【００６１】
Ｂ．第２実施形態
図５は、第２実施形態における接地電極４０１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、第１実施形態の接地電極４００とは異なる接地電極４０１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４０１は、電極母材４１０の凹部４１８と電極チップ４５０のチップ面４５４との間に隙間が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の寿命を引き延ばすことができる。
【００６２】
Ｃ．第３実施形態
図６は、第３実施形態における接地電極４０２の先端側を切断した断面を示す説明図である。第３実施形態のスパークプラグ１０は、第１実施形態の接地電極４００とは異なる接地電極４０２を備える点を除き、第１実施形態と同様である。第３実施形態の接地電極４０２は、電極チップ４５０のチップ面４５３が電極母材４１０の母材面４１３と同じ平面上に位置する点を除き、第１実施形態の接地電極４００と同様である。第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、スパークプラグ１０の寿命を引き延ばすことができる。
【００６３】
Ｄ．第４実施形態
図７は、第４実施形態における接地電極４０３の先端側を切断した断面を示す説明図である。第４実施形態のスパークプラグ１０は、第１実施形態の接地電極４００とは異なる接地電極４０３を備える点を除き、第１実施形態と同様である。第４実施形態の接地電極４０３は、電極チップ４５０のチップ面４５３が電極母材４１０の母材面４１３より＋Ｙ軸方向側に突出している点、および、レーザの入射方向ＬＤに応じて溶融部４３０の−Ｙ軸方向側が−Ｚ軸方向へと傾斜している点を除き、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の寿命を引き延ばすことができる。
【００６４】
第４実施形態では、中心電極１００との間に間隙ＳＧを形成する対向面は、電極チップ４５０のチップ面４５１であり、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。第４実施形態の変形例では、中心電極１００との間に間隙ＳＧを形成する対向面は、電極チップ４５０のチップ面４５３であり、チップ面４５３は、中心電極１００の側面１０７との間に間隙ＳＧを形成してもよい。
【００６５】
Ｅ．第５実施形態
図８は、第５実施形態における接地電極４０４の先端側を切断した断面を示す説明図である。第５実施形態のスパークプラグ１０は、第１実施形態の接地電極４００とは異なる接地電極４０４を備える点を除き、第１実施形態と同様である。第５実施形態の接地電極４０４は、チップ面４５１を＋Ｙ軸方向に向けた状態で、母材面４１１ではなく母材面４１３に接合されている点、および、チップ面４５１が中心電極１００の側面１０７との間に間隙ＳＧを形成する点を除き、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の寿命を引き延ばすことができる。
【００６６】
Ｆ．第６実施形態
図９は、第６実施形態における接地電極４０５の先端側を示す説明図である。第６実施形態のスパークプラグ１０は、第１実施形態の接地電極４００とは異なる接地電極４０５を備える点を除き、第１実施形態と同様である。第６実施形態の接地電極４０５は、第１実施形態の電極チップ４５０とは異なる電極チップ４５０Ａを備える点を除き、第１実施形態の接地電極４００と同様である。第６実施形態の電極チップ４５０Ａ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点を除き、第１実施形態の電極チップ４５０と同様である。接地電極４０５の断面形状は、図９の矢視Ｆ３−Ｆ３から見た場合、図３に示す接地電極４００の断面形状と同様である。
【００６７】
図１０は、スパークプラグ１０の耐久性を評価した結果を示す表である。図１０の評価試験では、試験者は、図４の評価試験と同様に、接地電極４０５における電極母材４１０と電極チップ４５０Ａとを接続する溶融部４３０の形状が異なる複数のスパークプラグ１０を、試料として評価した。
【００６８】
各試料に共通する電極母材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）：２．８ｍｍ
・先端側における断面寸法（Ｚ軸方向の長さ）：１．５ｍｍ
【００６９】
各試料に共通する電極チップ４５０Ａの仕様は、次の通りである。
・材質：白金（Ｐｔ）を主成分とし１０質量％のイリジウム（Ｉｒ）を含有する合金
・形状：円柱
・直径：１．５ｍｍ
・接合前の厚み：０．４ｍｍ
【００７０】
試験者は、レーザ溶接によって電極母材４１０に電極チップ４５０Ａを接合する際に、３つの試料ごとに異なる溶接条件としてレーザ出力および加工速度の各値の組み合わせを設定することによって、溶融部４３０の形状が異なる試料を作製した。レーザ出力の範囲は、３２０〜４５０Ｗであり、加工速度の範囲は、５０〜１５０ｍｍ毎秒である。
【００７１】
試験者は、図４の評価試験と同様に、冷熱サイクル試験を終えた後、各試料の接地電極４０５をＹＺ平面に沿って切断し、溶融部４３０の断面形状を確認するとともに、溶融部４３０の境界におけるクラックおよび酸化スケールの有無を確認した。
【００７２】
３つの試料Ｇ１〜Ｇ３における溶融部４３０の断面形状は、くびれ４３２が形成されずにレーザの入射方向ＬＤに向けて先細りになった形状であった。試料Ｇ１〜Ｇ３では、溶融部４３０の境界にクラックが発生していた。試料Ｇ１〜Ｇ３における酸化スケールの割合は、５３〜７０％であった。
【００７３】
３つの試料Ｈ１〜Ｈ３は、試料Ｇ１〜Ｇ３の溶接条件７よりレーザ出力を増大させた溶接条件８で作製された試料である。試料Ｈ１〜Ｈ３における溶融部４３０の断面形状は、くびれ４３２が形成されずにレーザの入射方向ＬＤに向けて先細りになった形状であり、Ｚ軸方向の幅が試料Ｇ１〜Ｇ３より比較的に大きかった。試料Ｈ１〜Ｈ３のうち、試料Ｈ３では、溶融部４３０の境界にクラックが発生していた。試料Ｈ１〜Ｈ３における酸化スケールの割合は、４４〜５０％であった。
【００７４】
３つの試料Ｉ１〜Ｉ３における溶融部４３０の断面形状は、図３に示した溶融部４３０の断面形状と同様にくびれ４３２を有する形状であった。試料Ｉ１〜Ｉ３におけるくびれ４３２に関する比Ａ／Ｂ×１００は、６９〜７７％であった。試料Ｉ１〜Ｉ３では、溶融部４３０の境界にクラックが確認されなかった。試料Ｉ１〜Ｉ３における酸化スケールの割合は、１９〜２５％であった。
【００７５】
３つの試料Ｊ１〜Ｊ３は、試料Ｉ１〜Ｉ３の溶接条件９よりレーザ出力を増大させた溶接条件１０で作製された試料である。試料Ｊ１〜Ｊ３における溶融部４３０の断面形状は、図３に示した溶融部４３０の断面形状と同様にくびれ４３２を有する形状であり、Ｚ軸方向の幅が試料Ｉ１〜Ｉ３より比較的に大きかった。試料Ｊ１〜Ｊ３におけるくびれ４３２に関する比Ａ／Ｂ×１００は、６３〜６７％であった。試料Ｊ１〜Ｊ３では、溶融部４３０の境界にクラックが確認されなかった。試料Ｊ１〜Ｊ３における酸化スケールの割合は、１１〜１６％であった。
【００７６】
３つの試料Ｋ１〜Ｋ３は、試料Ｉ１〜Ｉ３の溶接条件９よりレーザ出力および加工速度を増大させた溶接条件１１で作製された試料である。試料Ｋ１〜Ｋ３における溶融部４３０の断面形状は、図３に示した溶融部４３０の断面形状と同様に、くびれ４３２を有する形状であった。試料Ｋ１〜Ｋ３におけるくびれ４３２に関する比Ａ／Ｂ×１００は、５０〜５５％であった。試料Ｋ１〜Ｋ３では、溶融部４３０の境界にクラックが確認されなかった。試料Ｋ１〜Ｋ３における酸化スケールの割合は、１７〜２０％であった。
【００７７】
３つの試料Ｌ１〜Ｌ３は、試料Ｋ１〜Ｋ３の溶接条件１１よりレーザ出力および加工速度を更に増大させた溶接条件１２で作製された試料である。試料Ｌ１〜Ｌ３における溶融部４３０の断面形状は、図３に示した溶融部４３０の断面形状と同様に、くびれ４３２を有する形状であった。試料Ｌ１〜Ｌ３におけるくびれ４３２に関する比Ａ／Ｂ×１００は、３５〜４４％であった。試料Ｌ１〜Ｌ３では、溶融部４３０の境界にクラックが確認されなかった。試料Ｌ１〜Ｌ３における酸化スケールの割合は、３１〜４２％であった。
【００７８】
図１０の評価結果によれば、試料Ｇ１〜Ｇ３，Ｈ１〜Ｈ３と、試料Ｉ１〜Ｉ３，Ｊ１〜Ｊ３，Ｋ１〜Ｋ３，Ｌ１〜Ｌ３との対比から、溶融部４３０の断面形状がくびれ４３２を有することによって、溶融部４３０の境界に発生するクラックを抑制できることが分かる。また、試料Ｉ１〜Ｉ３，Ｊ１〜Ｊ３，Ｋ１〜Ｋ３と、試料Ｌ１〜Ｌ３との対比から、比Ａ／Ｂ×１００が５０％以上、すなわちＡ／Ｂ≧０．５を満たすことによって、溶融部４３０の境界における酸化スケールの進展を抑制できることが分かる。
【００７９】
以上説明した第６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の寿命を引き延ばすことができる。第６実施形態の変形例として、第６実施形態の接地電極４０５に第２〜５実施形態のいずれかを適用してもよい。
【００８０】
Ｇ．第７実施形態
図１１は、第７実施形態における接地電極４０６の先端側を示す説明図である。第７実施形態のスパークプラグ１０は、第３実施形態の接地電極４０２とは異なる接地電極４０６を備える点を除き、第３実施形態と同様である。第７実施形態の接地電極４０６は、第３実施形態の電極チップ４５０とは異なる電極チップ４５０Ｂを備える点を除き、第３実施形態の接地電極４０２と同様である。第７実施形態の電極チップ４５０Ｂ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台形柱状の突出部である点を除き、第３実施形態の電極チップ４５０と同様である。接地電極４０６の断面形状は、図１１の矢視Ｆ６−Ｆ６から見た場合、図６に示す接地電極４０２の断面形状と同様である。第７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の寿命を引き延ばすことができる。第７実施形態の変形例として、第７実施形態の接地電極４０６に第１，２，４，５実施形態のいずれかを適用してもよい。
【００８１】
Ｈ．第８実施形態
図１２は、第８実施形態における接地電極４０７の先端側を示す説明図である。第８実施形態のスパークプラグ１０は、第１実施形態の接地電極４００とは異なる接地電極４０７を備える点を除き、第１実施形態と同様である。第８実施形態の接地電極４０７は、第１実施形態の電極チップ４５０とは異なる電極チップ４５０Ｃを備える点を除き、第１実施形態の接地電極４００と同様である。第８実施形態の電極チップ４５０Ｃは、Ｘ軸方向の幅がＹ軸方向の幅より狭い点を除き、第１実施形態の電極チップ４５０と同様である。接地電極４０７の断面形状は、図１２の矢視Ｆ３−Ｆ３から見た場合、図３に示す接地電極４００の断面形状と同様である。第８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の寿命を引き延ばすことができる。第８実施形態の変形例として、第８実施形態の接地電極４０７に第２〜５実施形態のいずれかを適用してもよい。
【００８２】
Ｉ．第９実施形態
図１３は、第９実施形態における接地電極４０８の先端側を示す説明図である。図１４は、第９実施形態における接地電極４０８の先端側を切断した断面を示す説明図である。図１４の断面は、図１３の矢視Ｆ１０−Ｏ−Ｆ１０，Ｆ１０’−Ｏ−Ｆ１０’，Ｆ１０’’−Ｏ−Ｆ１０’’から見た接地電極４０８の断面である。
【００８３】
第９実施形態のスパークプラグ１０は、第６実施形態の接地電極４０５とは異なる接地電極４０８を備える点を除き、第６実施形態と同様である。第９実施形態の接地電極４０８は、第６実施形態の溶融部４３０とは形状および配置が異なる溶融部４３０Ｄを有する点を除き、第６実施形態の接地電極４０５と同様である。第９実施形態の電極チップ４５０Ｄは、第６実施形態の電極チップ４５０Ａと同様に、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。仮想線Ｏは、電極チップ４５０Ｄの軸心である。
【００８４】
第９実施形態の接地電極４０８では、電極母材４１０に電極チップ４５０Ｄ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、母材面４１３から電極チップ４５０Ｄに向かう−Ｙ軸方向と、母材面４１５から電極チップ４５０Ｄに向かう−Ｘ軸方向と、母材面４１６から電極チップ４５０Ｄに向かう＋Ｘ軸方向とである。これによって、第９実施形態の接地電極４０８には、３つの溶融部４３０Ｄが形成されている。これら３つの溶融部４３０Ｄの断面形状は、第１実施形態の溶融部４３０と同様に、くびれ４３２を有する。
【００８５】
以上説明した第９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の寿命を引き延ばすことができる。第９実施形態の変形例として、第９実施形態の溶融部４３０Ｄを第１〜８実施形態のいずれかに適用してもよい。
【００８６】
Ｊ．第１０実施形態
図１５は、第１０実施形態における接地電極４０９の先端側を示す説明図である。第１０実施形態のスパークプラグ１０は、第１実施形態の接地電極４００とは異なる接地電極４０９を備える点を除き、第１実施形態と同様である。第１０実施形態の接地電極４０９は、溶融部４３０とは異なる溶融部４４０が形成されている点を除き、第１実施形態の電極チップ４５０と同様である。接地電極４０９の溶融部４４０は、溶融部４３０が形成された後に電極チップ４５０のチップ面４５４を電極母材４１０にレーザ溶接することによって形成された溶接ビードである。第１０実施形態では、溶融部４３０の−Ｙ軸方向側は、溶融部４４０に取り込まれている。溶融部４３０の端部４３９は、溶融部４４０に隣接する。以上説明した第１０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の寿命を引き延ばすことができる。第１０実施形態の変形例として、第１０実施形態の溶融部４４０を第２〜９実施形態のいずれかに適用してもよい。
【００８７】
Ｋ．第１１実施形態
図１６は、第１１実施形態における中心電極１００の先端側を切断した断面を示す説明図である。第１１実施形態のスパークプラグ１０は、電極母材１１０に電極チップ１５０を接合した中心電極１００を備える点を除き、第１実施形態と同様である。
【００８８】
中心電極１００の電極母材１１０は、軸線ＣＡを中心に延びた円柱状を成し、端面１１１と側面１１７とを有する。電極母材１１０の材質は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金である。
【００８９】
中心電極１００の電極チップ１５０は、軸線ＣＡを中心とする円柱状を成し、断面１５１と側面１５７とを有する。電極チップ１５０は、電極母材１１０の端面１１１に接合されている。電極チップ１５０の材質は、接地電極４００の電極チップ４５０と同様である。電極チップ１５０の断面１５１は、電極母材１１０から離れた面であるとともに、接地電極４００との間に間隙ＳＧを形成する対向面でもある。
【００９０】
電極母材１１０と電極チップ１５０との間には、接地電極４００の溶融部４３０と同様に、電極母材１１０に電極チップ１５０を接合するレーザ溶接によって溶融部１３０が形成されている。溶融部１３０は、レーザ溶接によって一旦溶融した電極母材１１０および電極チップ１５０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。
【００９１】
溶融部１３０は、露出面１３１と、境界面１３３と、境界面１３５と、端部１３９とを有する。溶融部１３０の露出面１３１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１１０および電極チップ１５０から露出した面である。露出面１３１は、電極チップ１５０の側面１５７との接点ｓ１から、電極母材１１０の側面１１７との接点ｓ２にわたって形成されている。溶融部１３０の境界面１３３は、接点ｓ２から端部１３９にわたって形成され、主に電極母材１１０との境界を画定する面である。溶融部１３０の境界面１３５は、接点ｓ１から端部１３９にわたって形成され、主に電極チップ１５０との境界を画定する面である。溶融部１３０の端部１３９は、溶融部１３０において露出面１３１から最も離れた部位である。
【００９２】
図１６に示す溶融部１３０の断面形状は、露出面１３１側から端部１３９側に向かう途中（すなわち、−Ｙ軸方向に向かう途中）に、くびれ１３２を有する。溶融部１３０のくびれ１３２は、溶融部１３０におけるＺ軸方向に沿った幅が−Ｙ軸方向に向かうに連れて一旦小さくなった後に大きくなった部分である。溶融部１３０におけるくれび１３２の数は、１つに限らず、２つ以上であってもよい。中心電極１００における溶融部１３０の断面形状に関する特徴は、接地電極４００における溶融部４３０の断面形状に関する特徴と同様である。
【００９３】
以上説明した第１１実施形態によれば、溶融部１３０のくびれ１３２によって、溶融部１３０の境界に発生するクラックを抑制できる。接地電極４００の溶融部４３０と同様に、中心電極１００における溶融部１３０の境界に発生するクラックおよび酸化スケールの少なくとも一方が、電極チップ１５０の剥離または脱落に至るまで進展することを遅らせることができる。これらの結果、スパークプラグ１０の寿命を引き延ばすことができる。第１１実施形態の変形例として、第１１実施形態の中心電極１００を、第２〜第１０のいずれかに適用してもよいし、くびれ４３２を有しない溶融部を介して電極チップが電極母材に接合された接地電極を備えるスパークプラグに適用してもよし、電極チップが接合されていない接地電極を備えるスパークプラグに適用してもよい。
【００９４】
Ｌ．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。
【符号の説明】
【００９５】
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
１１０…電極母材
１１１…端面
１１７…側面
１３０…溶融部
１３１…露出面
１３２…くびれ
１３３，１３５…境界面
１３９…端部
１５０…電極チップ
１５１…断面
１５７…側面
１９０…端子金具
２００…絶縁体
２９０…軸孔
３００…主体金具
３１０…端面
４００〜４０９…接地電極
４１０…電極母材
４１１，４１２，４１３，４１５，４１６…母材面
４１８…凹部
４３０，４３０Ｄ…溶融部
４３１…露出面
４３２…くびれ
４３３，４３５…境界面
４３９…端部
４４０…溶融部
４５０，４５０Ａ，４５０Ｂ，４５０Ｃ，４５０Ｄ…電極チップ
４５１，４５３，４５４…チップ面
９１０…内壁
９２０…燃焼室
【図１】
0005938392.tif 000002
【図２】
0005938392.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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