(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、
前記中心電極を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の径方向の周囲に配置される主体金具と、
前記主体金具の先端部に接合された基端部を有するとともに、前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、
を備えるスパークプラグであって、
前記接地電極は、
前記接地電極の表面の少なくとも一部を形成し、前記主体金具に接合されるとともに、ニッケルを主成分として含みアルミニウムを０ｗｔ％より多く２．５ｗｔ％以下で含む材料で形成された外層と、
前記外層の内周側に配置される芯部と、
を含み、
前記外層の表面における酸素量は、０ｗｔ％を超え、８ｗｔ％以下であり、
前記芯部は、銅、または、銅を主成分として含む材料で形成された第１層を含み、
前記スパークプラグの中心軸と前記接地電極の中心軸とを含む断面の前記接地電極の前記基端部において、前記外層と前記芯部との境界を表す２本の境界線のうちの少なくとも一方は、前記境界線の前記主体金具側の端から前記接地電極の前記中心軸に対して斜めに前記外層の外周側に向かって延びる傾斜線を含み、
前記芯部は、さらに、一部が前記第１層の内周側に配置されるとともに、前記外層よりも大きな含有率（重量％）でニッケルを含む材料で形成され、前記外層よりも熱伝導率が高い第２層を含み、
前記断面の前記接地電極の前記基端部において、
前記傾斜線の前記主体金具側の端を境界端とし、
前記外層の外周面を表す２本の外周線のそれぞれの前記主体金具側の端である２つの外周端の間の前記接地電極の前記中心軸と垂直な方向の距離を全距離Ｗ２とし、
前記傾斜線を含む１つまたは２つの前記境界線に関して、前記接地電極の前記中心軸に平行な前記境界端を通る直線と、前記境界端から見て前記傾斜線の延びる方向に位置する前記外周端を通り前記接地電極の前記中心軸に平行な直線と、の間の距離の合計を接合距離Ｗ１とし、
前記全距離Ｗ２に対する前記接合距離Ｗ１の割合を割合ｔとしたときに、
前記割合ｔは、０％より大きく、２０％以下であり、
前記断面において、前記主体金具は、前記第１層から離間しているとともに、前記外層と前記第２層とに接合されている、
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、
前記外層の前記表面における前記酸素量は、０ｗｔ％を超え、５ｗｔ％以下である、
スパークプラグ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスパークプラグであって、
前記外層と前記芯部との前記境界を表す前記２本の境界線の両方が、それぞれ、前記境界線の前記主体金具側の端から前記接地電極の前記中心軸に対して斜めに前記外層のうちの前記境界線を形成する部分の外周側に向かって延びる傾斜線を含む、
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、耐酸化性に優れる被覆材と、被覆材よりも熱伝導性に優れ被覆材の内部に封入された芯材と、を有する接地電極が、提案されている。このような接地電極を採用すれば、接地電極の温度を低下させることで、耐酸化性を向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８４０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、接地電極が主体金具に接合される場合、接合強度が低い場合があった。例えば、被覆材と主体金具との接合強度が低い場合があった。【０００５】
本開示は、接地電極と主体金具との接合強度を向上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、
前記中心電極を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の径方向の周囲に配置される主体金具と、
前記主体金具の先端部に接合された基端部を有するとともに、前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、
を備えるスパークプラグであって、
前記接地電極は、
前記接地電極の表面の少なくとも一部を形成し、前記主体金具に接合されるとともに、ニッケルを主成分として含みアルミニウムを０ｗｔ％より多く２．５ｗｔ％以下で含む材料で形成された外層と、
前記外層の内周側に配置される芯部と、
を含み、
前記外層の表面における酸素量は、０ｗｔ％を超え、８ｗｔ％以下であり、
前記芯部は、銅、または、銅を主成分として含む材料で形成された第１層を含み、
前記スパークプラグの中心軸と前記接地電極の中心軸とを含む断面の前記接地電極の前記基端部において、前記外層と前記芯部との境界を表す２本の境界線のうちの少なくとも一方は、前記境界線の前記主体金具側の端から前記接地電極の前記中心軸に対して斜めに前記外層の外周側に向かって延びる傾斜線を含み、
前記芯部は、さらに、一部が前記第１層の内周側に配置されるとともに、前記外層よりも大きな含有率（重量％）でニッケルを含む材料で形成され、前記外層よりも熱伝導率が高い第２層を含み、
前記断面の前記接地電極の前記基端部において、
前記傾斜線の前記主体金具側の端を境界端とし、
前記外層の外周面を表す２本の外周線のそれぞれの前記主体金具側の端である２つの外周端の間の前記接地電極の前記中心軸と垂直な方向の距離を全距離Ｗ２とし、
前記傾斜線を含む１つまたは２つの前記境界線に関して、前記接地電極の前記中心軸に平行な前記境界端を通る直線と、前記境界端から見て前記傾斜線の延びる方向に位置する前記外周端を通り前記接地電極の前記中心軸に平行な直線と、の間の距離の合計を接合距離Ｗ１とし、
前記全距離Ｗ２に対する前記接合距離Ｗ１の割合を割合ｔとしたときに、
前記割合ｔは、０％より大きく、２０％以下であり、
前記断面において、前記主体金具は、前記第１層から離間しているとともに、前記外層と前記第２層とに接合されている、
スパークプラグ。
【０００７】
［適用例１］
中心電極と、
前記中心電極を保持する絶縁体と、
前記絶縁体の径方向の周囲に配置される主体金具と、
前記主体金具の先端部に接合された基端部を有するとともに、前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、
を備えるスパークプラグであって、
前記接地電極は、
前記接地電極の表面の少なくとも一部を形成し、前記主体金具に接合されるとともに、ニッケルを主成分として含みアルミニウムを０ｗｔ％より多く２．５ｗｔ％以下で含む材料で形成された外層と、
前記外層の内周側に配置される芯部と、
を含み、
前記外層の表面における酸素量は、０ｗｔ％を超え、８ｗｔ％以下であり、
前記芯部は、銅、または、銅を主成分として含む材料で形成された第１層を含み、
前記スパークプラグの中心軸と前記接地電極の中心軸とを含む断面の前記接地電極の前記基端部において、前記外層と前記芯部との境界を表す２本の境界線のうちの少なくとも一方は、前記境界線の前記主体金具側の端から前記接地電極の前記中心軸に対して斜めに前記外層の外周側に向かって延びる傾斜線を含む、
スパークプラグ。【０００８】
この構成によれば、外層の表面、すなわち、接地電極の表面における酸素量が８ｗｔ％以下であるので、酸素量が８ｗｔ％を超える場合と比べて、外層と主体金具との接合強度を向上できる。また、断面において外層と芯部との境界を表す２本の境界線のうちの少なくとも一方が、主体金具側の端から斜めに外周側に向かって延びる傾斜線を含むので、外層と主体金具との接合面積を大きくすることができる。この結果、接地電極と主体金具との接合強度を向上できる。【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記外層の前記表面における前記酸素量は、０ｗｔ％を超え、５ｗｔ％以下であり、
前記断面の前記接地電極の前記基端部において、
前記傾斜線の前記主体金具側の端を境界端とし、
前記外層の外周面を表す２本の外周線のそれぞれの前記主体金具側の端である２つの外周端の間の前記接地電極の前記中心軸と垂直な方向の距離を全距離Ｗ２とし、
前記傾斜線を含む１つまたは２つの前記境界線に関して、前記接地電極の前記中心軸に平行な前記境界端を通る直線と、前記境界端から見て前記傾斜線の延びる方向に位置する前記外周端を通り前記接地電極の前記中心軸に平行な直線と、の間の距離の合計を接合距離Ｗ１とし、
前記全距離Ｗ２に対する前記接合距離Ｗ１の割合を割合ｔとしたときに、
前記割合ｔは、０％より大きく、８０％以下である、
スパークプラグ。【００１０】
この構成によれば、外層の表面における酸素量が５ｗｔ％以下であるので、外層と主体金具との接合強度を、さらに、向上できる。また、全距離Ｗ２に対する接合距離Ｗ１の割合ｔが、０％より大きく、８０％以下であるので、接地電極と主体金具との接合強度を、さらに、向上できる。【００１１】
［適用例３］
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記芯部は、さらに、一部が前記第１層の内周側に配置されるとともに、前記外層よりも大きな含有率（重量％）でニッケルを含む材料で形成され、前記外層よりも熱伝導率が高い第２層を含み、
前記断面の前記接地電極の前記基端部において、
前記傾斜線の前記主体金具側の端を境界端とし、
前記外層の外周面を表す２本の外周線のそれぞれの前記主体金具側の端である２つの外周端の間の前記接地電極の前記中心軸と垂直な方向の距離を全距離Ｗ２とし、
前記傾斜線を含む１つまたは２つの前記境界線に関して、前記接地電極の前記中心軸に平行な前記境界端を通る直線と、前記境界端から見て前記傾斜線の延びる方向に位置する前記外周端を通り前記接地電極の前記中心軸に平行な直線と、の間の距離の合計を接合距離Ｗ１とし、
前記全距離Ｗ２に対する前記接合距離Ｗ１の割合を割合ｔとしたときに、
前記割合ｔは、０％より大きく、２０％以下である、
スパークプラグ。【００１２】
この構成によれば、全距離Ｗ２に対する接合距離Ｗ１の割合ｔが、０％より大きく、２０％以下であるので、接地電極と主体金具との接合強度を、さらに、向上できる。【００１３】
［適用例４］
適用例３に記載のスパークプラグであって、
前記断面において、前記主体金具は、前記第１層から離間しているとともに、前記外層と前記第２層とに接合されている、
スパークプラグ。【００１４】
この構成によれば、主体金具は、第１層から離間しているとともに、外層と第２層とに接合されているので、接地電極と主体金具との接合強度を、さらに、向上できる。【００１５】
［適用例５］
適用例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、
前記外層と前記芯部との前記境界を表す前記２本の境界線の両方が、それぞれ、前記境界線の前記主体金具側の端から前記接地電極の前記中心軸に対して斜めに前記外層のうちの前記境界線を形成する部分の外周側に向かって延びる傾斜線を含む、
スパークプラグ。【００１６】
この構成によれば、２本の境界線のうちの一方のみが傾斜線を含む場合と比べて、外層と主体金具との接合面積を大きくすることができるので、接地電極と主体金具との接合強度を向上できる。【００１７】
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】
【００１８】
【図１】第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】スパークプラグ１００を先端側から見た概略図である。
【図３】接地電極３０と主体金具５０との接合部分の断面図である。
【図４】接合処理の一例を示す概略図である。
【図５】第２実施形態のスパークプラグの一例の断面図である。
【図６】変形例のスパークプラグの一例の断面図である。
【図７】変形例のスパークプラグの一例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．スパークプラグの構成：
図１は、第１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における上方向を先端方向Ｄ１と呼び、下方向を後端方向Ｄ１ｒ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Ｄ１ｒ側をスパークプラグ１００の後端側と呼ぶ。
【００２０】
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。
【００２１】
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Ｄ１ｒ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。
【００２２】
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、先端側から後端方向Ｄ１ｒ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。脚部２５の先端側の部分は、絶縁体１０の先端側で、軸孔１２の外に露出している。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、中心電極２０は、外層２１と芯部２２とを有している。芯部２２の後端部は、外層２１から露出し、中心電極２０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。
【００２３】
外層２１は、芯部２２よりも耐酸化性に優れる材料、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（ｗｔ％）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、銅を主成分とする合金）で形成されている。
【００２４】
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。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との間には、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。
【００２５】
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（本実施形態では、主体金具５０の中心軸は、スパークプラグ１００の中心軸ＣＬと一致している）。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。
【００２６】
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。
【００２７】
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）。
【００２８】
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Ｄ１ｒ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。加締部５３の先端方向Ｄ１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、第１後端側パッキン６と、タルク９と、第２後端側パッキン７とが、先端方向Ｄ１に向かってこの順番に、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）。
【００２９】
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、主体金具５０が、絶縁体１０に、固定される。
【００３０】
接地電極３０は、本実施形態では、略矩形状の断面を有する棒状の電極である。接地電極３０の一方の端部３０ｘの端面３７は、主体金具５０の先端方向Ｄ１側の端部５０ｘの端面５７に接合されている。以下、接地電極３０の端部３０ｘを「基端部３０ｘ」と呼び、基端部３０ｘの端面３７を「基端面３７」と呼ぶ。また、主体金具５０の端部５０ｘを「先端部５０ｘ」と呼び、先端部５０ｘの端面５７を「先端面５７」と呼ぶ。本実施形態では、基端面３７と先端面５７とは、いずれも、主体金具５０の中心軸ＣＬとおおよそ垂直である。
【００３１】
接地電極３０は、主体金具５０の先端面５７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２９（先端方向Ｄ１側の表面２９）との間でギャップｇを形成する。接地電極３０は、接地電極３０の表面の少なくとも一部を形成する外層３５と、外層３５内に埋設された芯部３６と、を有している。なお、接地電極３０の基端部３０ｘは、接地電極３０のうちの屈曲した部分３８よりも主体金具５０側の部分である。
【００３２】
図２は、スパークプラグ１００を先端側から見た概略図である。図示するように、中心電極２０と、絶縁体１０と、主体金具５０とが、中心軸ＣＬを中心とする同軸上に、配置されている。主体金具５０の先端面５７には、接地電極３０が接合されている。接地電極３０の基端面３７と主体金具５０の先端面５７との接合部分には、溶接時に幅が広くなった幅広部３５０が形成されている。幅広部３５０は、接地電極３０と主体金具５０との少なくとも一方の溶融と変形との少なくとも一方によって、形成される。
【００３３】
図３は、接地電極３０と主体金具５０との接合部分の断面図である。この断面図は、主体金具５０の中心軸ＣＬ（図２）と接地電極３０の中心軸ＣＬｘとを含む平面Ｐ１における断面である。以下、２つの中心軸ＣＬ、ＣＬｘを含む断面を「基準断面」と呼ぶ。図中の右方向Ｄｉは、径方向の内側に向かう方向（以下「内方向Ｄｉ」と呼ぶ）であり、左方向Ｄｏは、径方向の外側に向かう方向（以下「外方向Ｄｏ」と呼ぶ）である。
【００３４】
接地電極３０の中心軸ＣＬｘは、接地電極３０の棒形状の中心軸である。図３に示すように、中心軸ＣＬｘは、接地電極３０のうちの屈曲した部分３８ではなく、基端部３０ｘ（特に、溶接時に変形せずに元の形状を維持した部分３０ｓ（以下、「維持部分３０ｓ」と呼ぶ）における中心軸を示している。図２に示すように、主体金具５０の中心軸ＣＬから見ると、中心軸ＣＬｘは、接地電極３０（特に、維持部分３０ｓ）の周方向の一端３０１から他端３０２までの角度範囲ＡＲを二等分して得られる中央の方向に、位置している。本実施形態では、中心軸ＣＬｘは、主体金具５０の中心軸ＣＬと、おおよそ平行である。なお、図２中の第１幅Ｗａは、接地電極３０の断面の略矩形状の第１辺Ｓａの長さを示し、第２幅Ｗｂは、接地電極３０の断面の略矩形状の第１辺Ｓａと直交する第２辺Ｓｂの長さを示している。第１辺Ｓａは、平面Ｐ１と略垂直であり、平面Ｐ１によって二等分される。
【００３５】
図３に示すように、接地電極３０は、外層３５と芯部３６とを含んでいる。外層３５は、接地電極３０の表面を形成しており、主体金具５０に接合されている。外層３５は、芯部３６よりも耐酸化性に優れる材料で形成されている。本実施形態では、外層３５は、主成分としてのニッケルと、クロムと、アルミニウムと、を含む材料、具体的には、アルミニウムが添加されたニッケルクロム合金で形成されている。このようにニッケルクロム合金にアルミニウムを添加することによって、耐酸化性を向上できる。芯部３６は、外層３５の内周側に配置されており、主体金具５０に接合されている。芯部３６は、外層３５よりも熱伝導率が高い材料で形成されている。本実施形態では、芯部３６は、純銅を用いて形成されている。
【００３６】
図中の２本の境界線Ｌ１０、Ｌ２０は、外層３５と芯部３６との境界を表している。第１境界線Ｌ１０は、内方向Ｄｉ側の境界線を示し、第２境界線Ｌ２０は、外方向Ｄｏ側の境界線を示している。第１境界端Ｐ１１は、第１境界線Ｌ１０の主体金具５０側の端である。第２境界端Ｐ２１は、第２境界線Ｌ２０の主体金具５０側の端である。また、図中の２本の外周線Ｌ３０、Ｌ４０は、外層３５の外周面を表している。第１外周線Ｌ３０は、内方向Ｄｉ側の外周線を示し、第２外周線Ｌ４０は、外方向Ｄｏ側の外周線を示している。第１外周端Ｐ３２は、第１外周線Ｌ３０の主体金具５０側の端である。第２外周端Ｐ４２は、第２外周線Ｌ４０の主体金具５０側の端である。
【００３７】
図示するように、２本の境界線Ｌ１０、Ｌ２０は、維持部分３０ｓでは、中心軸ＣＬｘとおおよそ平行である。幅広部３５０では、第２境界線Ｌ２０は、主体金具５０に近いほど中心軸ＣＬｘから遠くなるように湾曲して、第２境界端Ｐ２１に至る。このような第２境界線Ｌ２０が形成され得る理由については、後述する。
【００３８】
第１境界線Ｌ１０は、幅広部３５０のうちの維持部分３０ｓに近い部分では、第２境界線Ｌ２０と同様に湾曲している。しかし、幅広部３５０のうちの主体金具５０に近い部分では、第１境界線Ｌ１０は、主体金具５０に近いほど中心軸ＣＬｘに近くなるように湾曲して、第１境界端Ｐ１１に至る。換言すれば、第１境界線Ｌ１０は、第１境界端Ｐ１１から、接地電極３０の中心軸ＣＬｘに対して斜めに、外層３５のうちの第１境界線Ｌ１０を形成する部分の外周側に向かって延びる傾斜部分Ｌ１１を含んでいる。このように、接地電極３０の内方向Ｄｉ側では、外層３５は、主体金具５０の先端面５７に沿って中心軸ＣＬｘに向かって拡がっている。従って、外層３５と主体金具５０との接合面積が増大する。
【００３９】
このように、外層３５と主体金具５０との接合面積が増大することによって、接地電極３０と主体金具５０との溶接強度を向上できる。この理由は、以下の通りである。一般的に、銅の熱伝導率は、ニッケル合金の熱伝導率よりも、高い。すなわち、銅は、ニッケル合金よりも、熱を逃がしやすい。従って、接地電極３０と主体金具５０との溶接時には、接合面において、銅（すなわち、芯部３６）の温度が、ニッケル合金（すなわち、外層３５）の温度よりも低下し易い。この結果、芯部３６と主体金具５０との接合強度が、外層３５と主体金具５０との接合強度よりも、低下し得る。従って、接合面における外層３５と主体金具５０との接合面積の割合が大きい場合には、その割合が小さい場合と比べて、接地電極３０と主体金具５０との接合強度を向上できる。
【００４０】
図３のような接合部分を形成する方法としては、種々の方法を採用可能である。図４は、接合処理の一例を示す概略図である。接合処理は、図４（Ａ）〜図４（Ｆ）の順番に、進行する。図中には、接地電極３０の一部（主体金具５０と接合される部分）と、主体金具５０の一部（接地電極３０と接合される部分）と、が示されている。また、図中には、図３と同様の基準断面（平面Ｐ１における断面）が示されている。
【００４１】
まず、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、接地電極３０の一端を切断することによって、基端面３７が形成される。図中の境界線Ｌ１０ｕ、Ｌ２０ｕは、接合前の境界線Ｌ１０、Ｌ２０（図３）に、それぞれ対応し、外周線Ｌ３０ｕ、Ｌ４０ｕは、接合前の外周線Ｌ３０、Ｌ４０に、それぞれ対応する。各線Ｌ１０ｕ、Ｌ２０ｕ、Ｌ３０ｕ、Ｌ４０ｕは、いずれも、中心軸ＣＬｘと平行である。
【００４２】
接地電極３０は、支持具９１０に支持された接地電極３０に対して、切断刃９２０を、中心軸ＣＬｘと垂直な方向に移動させることによって、剪断される。切断刃９２０は、接地電極３０の内方向Ｄｉ側から外方向Ｄｏに向かって移動する。この切断によって形成される切断面が、基端面３７に対応する。
【００４３】
図４（Ｃ）は、切断後の接地電極３０を示している。基端面３７の近傍では、接地電極３０の各要素（ここでは、外層３５と芯部３６）は、外方向Ｄｏに移動する切断刃９２０との接触によって、外方向Ｄｏに向かって曲がるように変形する。例えば、第１境界線Ｌ１０ｕは、基端面３７の近傍において、基端面３７に近いほど中心軸ＣＬｘに近くなるように、変形する。
【００４４】
次に、図４（Ｄ）に示すように、主体金具５０の先端面５７上に、接地電極３０が配置される。接地電極３０の基端面３７は、主体金具５０の先端面５７上の所定部分に、接触する。そして、接地電極３０と主体金具５０とが、抵抗溶接によって、接合される。この際、接地電極３０と主体金具５０とには、中心軸ＣＬｘと平行な力が印加される。具体的には、接地電極３０には、主体金具５０に向かう方向（後端方向Ｄ１ｒ）の力が印加され、主体金具５０には、先端方向Ｄ１の力が印加される。
【００４５】
図４（Ｅ）は、溶接後の断面図の一例を示している。図示するように、主体金具５０の先端部５０ｘは、接地電極３０の基端面３７に沿って、中心軸ＣＬｘと垂直な方向に拡がっている。同様に、接地電極３０の基端部３０ｘは、主体金具５０の先端面５７に沿って、中心軸ＣＬｘと垂直な方向に拡がっている。溶接時に印加される力によって、基端部３０ｘと先端部５０ｘとは、図４（Ｅ）のように、変形し得る。
【００４６】
芯部３６は、溶接時に主体金具５０の先端面５７に押しつけられるので、先端面５７に沿って中心軸ＣＬｘから離れる方向に拡がるように変形する。この結果、溶接後には、第２境界線Ｌ２０は、先端面５７に近いほど中心軸ＣＬｘから遠くなるように、形成され得る。一方、第１境界線Ｌ１０については、以下の通りである。溶接前の境界線Ｌ１０ｕは、図４（Ｃ）で説明したように、基端面３７の近傍において、基端面３７に近いほど中心軸ＣＬｘに近くなるように、形成される。この結果、溶接時には、第１境界線Ｌ１０ｕの近傍では、芯部３６は拡がりにくく、外層３５が中心軸ＣＬｘに向かって広がり得る。この結果、第１境界線Ｌ１０の第１境界端Ｐ１１は、第２境界線Ｌ２０の第２境界端Ｐ２１と比べて、中心軸ＣＬｘに近い位置に形成され得る。
【００４７】
溶接後、接合部分に生じた余分な部分が取り除かれ、そして、接合が完了する。図４（Ｆ）は、接合が完了した状態を示しており、図３の断面図と同じである。図４（Ｅ）、図４（Ｆ）の例では、第１基準面Ｓｉよりも内方向Ｄｉ側の部分３５ｉ、５０ｉが、取り除かれる。第１基準面Ｓｉは、主体金具５０の内周面（先端面５７の近傍の溶接前の内周面）を先端方向Ｄ１に延長して得られる面と、おおよそ同じである。また、第２基準面Ｓｏよりも外方向Ｄｏ側の部分３５ｏ、５０ｏが、取り除かれる。第２基準面Ｓｏは、主体金具５０の外周面（先端面５７の近傍の溶接前の外周面）を先端方向Ｄ１に延長して得られる面と、おおよそ同じである。
【００４８】
なお、接地電極３０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。外層３５の材料で形成されたカップ状の外部材を準備し、その外部材の中に、芯部３６の材料で形成された内部材を挿入する。内部材が挿入された状態で、外部材の外形を成形することによって、内部材と、内部材を覆う外部材と、を有する棒状の部材、すなわち、曲げる前の接地電極を形成する。得られた棒状の接地電極を、図４で説明した手順に従って、主体金具５０に接合する。そして、適切なギャップｇが形成されるように接地電極を曲げることによって、接地電極３０を形成する。なお、接地電極３０を曲げやすくするために、曲げる前の棒状の接地電極を、焼鈍してもよい。
【００４９】
また、接地電極３０と主体金具５０との接合は、スパークプラグ１００の製造の過程の種々の段階で、実行可能である。例えば、主体金具５０が、中心電極２０と端子金具４０とを保持する絶縁体１０に固定された後に、曲げる前の棒状の接地電極が、主体金具５０に接合されてもよい。そして、この接合の後に、適切なギャップｇを形成するように、接地電極が曲げられてもよい。このかわりに、曲げる前の棒状の接地電極が主体金具５０に接合された後に、主体金具５０が、中心電極２０と端子金具４０とを保持する絶縁体１０に、固定されてもよい。
【００５０】
Ａ−２．評価試験：
評価試験では、第１実施形態の接地電極３０と主体金具５０とを有する部材のサンプルを用いて、接合強度が評価された。以下の表１は、表面酸素量と、割合ｔと、強度の評価結果と、の関係を示している。
【００５１】
【表１】
0006033442.tif 000002
【００５２】
「表面酸素量」は、溶接前の接地電極３０の外層３５の表面における酸素の含有率である（単位は、重量パーセント）。表面酸素量の測定方法は、以下の通りである。溶接前の接地電極３０のうちの溶接時に溶融または変形する部分とは異なる部分の外層３５の表面における元素の種類と量とを、電子線微小分析（Electron Probe Micro Analysis：ＥＰＭＡ）によって、分析した。分析された領域は、５００μｍ×５００μｍの正方形の領域であった。そして、外層３５を構成する元素と酸素元素との総量に対する酸素元素の量の比率を、表面酸素量として算出した。この分析には、ＳＥＭ／ＥＤＳ（走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分析装置）を用いた（具体的には、日本電子株式会社製のＪＳＭ−６４９０ＬＡ）。ここで、加速電圧を２０ｋＶに設定した。
【００５３】
接地電極３０の表面の元素は、接地電極３０を取り巻く環境ガス（例えば、空気）に含まれる酸素によって、酸化され得る。特に、外層３５がアルミニウムを含む場合には、外層３５の表面、すなわち、接地電極３０の表面は、酸化されやすい。また、上述した焼鈍が行われる場合には、表面の酸化物の量が増大し得る。このような酸化物は、溶接欠陥の原因となり得る。従って、表面の酸素量が多い場合には、溶接強度が低下する可能性がある。
【００５４】
表１に示す評価試験では、表面酸素量として、１、２、４、５、８、９、１０（ｗｔ％）の７個の値が、試験された。「１ｗｔ％」と「２ｗｔ％」とは、強度の評価結果が同じであったので、表１中では、まとめて示されている。また、「４ｗｔ％」と「５ｗｔ％」とは、強度の評価結果が同じであったので、表１中では、まとめて示されている。表面酸素量は、焼鈍の温度と焼鈍の時間とを調整することによって、調整された。なお、表面酸素量を制御する方法としては、焼鈍の温度と時間を調整する方法に限らず、種々の方法を採用可能である。例えば、焼鈍を行う際の環境ガス中の酸素濃度を調整してもよい。また、表面酸素量を小さくするために、真空ポンプで排気された容器中で焼鈍を行っても良い。
【００５５】
表１中の「割合ｔ」は、図３に示す全距離Ｗ２に対する接合距離Ｗ１の割合である（単位は％）。全距離Ｗ２は、図３に示す基準断面において、２本の外周線Ｌ３０、Ｌ４０のそれぞれの主体金具５０側の外周端Ｐ３２、Ｐ４２の間の、接地電極３０の中心軸ＣＬｘと垂直な方向の距離である。接合距離Ｗ１は、傾斜部分Ｌ１１の主体金具５０側の境界端Ｐ１１を通り接地電極３０の中心軸ＣＬｘに平行な直線ＬＰ１と、境界端Ｐ１１から見て傾斜部分Ｌ１１の延びる方向に位置する外周端Ｐ３２を通り接地電極３０の中心軸ＣＬｘに平行な直線ＬＰ３と、の間の距離である。この接合距離Ｗ１は、接地電極３０の中心軸ＣＬｘと垂直な方向の距離である。
【００５６】
第２境界線Ｌ２０は、第２境界線Ｌ２０の境界端Ｐ２１から、接地電極３０の中心軸ＣＬｘに対して斜めに、外層３５のうちの第２境界線Ｌ２０を形成する部分の外周側に向かって延びる傾斜部分を、含んでいない。従って、第２境界線Ｌ２０の境界端Ｐ２１と、第２外周線Ｌ４０の第２外周端Ｐ４２と、の間の距離は、接合距離Ｗ１には含まれない。
【００５７】
表１の評価試験では、割合ｔとして、０、５、１０、３０、５０、８０、９０（％）の７個の値が、試験された。これら７個の値は、各表面酸素量毎に、評価された。すなわち、本評価試験では、７個の表面酸素量と７個の割合ｔとの４９個の組み合わせのそれぞれのサンプルが、評価された。なお、割合ｔは、主に、切断刃９２０（図４（Ａ））の刃先角と、溶接時に印加される荷重と、溶接電流と、を調整することによって、調整された。刃先角が大きいほど、割合ｔを大きくすることができる。荷重が大きいほど、割合ｔを大きくすることができる。溶接電流が小さいほど、割合ｔを大きくすることができる。
【００５８】
表１中の強度の評価結果は、以下のように決定された。すなわち、接地電極３０と主体金具５０とを中心軸ＣＬｘと平行に互いに離れる方向に引っ張る引張試験を行い、引張強度（すなわち、サンプルが耐え得る最大引張荷重）を測定した。Ａ評価は、引張強度が４５０Ｎ／ｍｍ２以上であることを示し、Ｂ評価は、引張強度が３５０Ｎ／ｍｍ２以上、引張強度が４５０Ｎ／ｍｍ２未満であることを示し、Ｃ評価は、引張強度が３５０Ｎ／ｍｍ２未満であることを示している。なお、引張試験は、株式会社島津製作所製のＡＧ−５０００Ｂを用いて行われた。
【００５９】
なお、割合ｔの測定と引張試験とは、同じ条件下で作製された複数のサンプルを用いて、行われた。引張試験に用いたサンプルの割合ｔとしては、同じ条件下で作製されたサンプルを基準断面で切断することによって測定された割合ｔを、採用した。同じ条件下で作製された複数のサンプルの間で、割合ｔは、おおよそ同じであった。
【００６０】
４９種類のサンプルの間では、表面酸素量と割合ｔと以外の構成は、共通であった。例えば、以下の構成は、４９種類のサンプルに共通であった。
接地電極３０の断面の第１幅Ｗａ（図２）  ：２．８ｍｍ
接地電極３０の断面の第２幅Ｗｂ（図２）  ：１．５ｍｍ
外層３５の材料                          ：インコネル６０１
外層３５のアルミニウムの含有量          ：１．４ｗｔ％
芯部３６の材料                          ：純銅
【００６１】
表１に示すように、表面酸素量が９ｗｔ％、または、１０ｗｔ％である場合には、割合ｔに拘わらずに、強度の評価結果がＣ評価であった。一方、表面酸素量が８ｗｔ％以下である場合には、より良い評価結果（Ａ評価、または、Ｂ評価）の実現が可能であった。このように、表面酸素量を８ｗｔ％以下に抑えることによって、溶接強度を向上できた。なお、表面酸素量が小さいほど、溶接強度を向上できると推定されるが、表面酸素量をゼロにすることは、現実には、困難である。従って、表面酸素量としては、ゼロｗｔ％よりも大きい種々の値を採用可能である。
【００６２】
なお、良好な評価結果を実現可能な表面酸素量は、１、２、４、５、８（ｗｔ％）であった。これらの値のうちの任意の値を、表面酸素量の好ましい範囲（下限以上、上限以下）の上限として採用可能である。例えば、表面酸素量としては、８ｗｔ％以下の値を採用可能である。また、これらの値のうちの上限以下の任意の値を、表面酸素量の好ましい範囲の下限として採用可能である。例えば、表面酸素量としては、１ｗｔ％以上の値を採用可能である。
【００６３】
また、表面酸素量が５ｗｔ％以下である場合には、特に良いＡ評価を実現可能であった。なお、Ａ評価を実現可能な表面酸素量は、１、２、４、５（ｗｔ％）であった。従って、表面酸素量の好ましい範囲の上限と下限とを、これら４個の値から選択することが特に好ましい。また、これら４個の表面酸素量のそれぞれにおいて、Ａ評価が得られた割合ｔは、５、１０、３０、５０、８０（％）であった。これらの値のうちの任意の値を、割合ｔの好ましい範囲の上限として採用可能である。例えば、割合ｔとしては、８０％以下の値を採用可能である。なお、割合ｔがゼロ％よりも大きい場合には、割合ｔがゼロ％である場合よりも、溶接強度を向上できると推定される。従って、割合ｔとしては、ゼロ％よりも大きな種々の値を採用可能である。また、Ａ評価が得られた割合ｔ（５、１０、３０、５０、８０（％））から、割合ｔの下限を選択してもよい。例えば、割合ｔとしては、５％以上の値を採用してもよい。
【００６４】
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ−１．スパークプラグの構成：
図５は、第２実施形態のスパークプラグの一例の断面図である。図中には、図３と同様に、接地電極３０ｂの基端部３０ｂｘと主体金具５０の先端部５０ｘとの接合部分の断面図が示されている。図３に示す第１実施形態との差異は、接地電極３０ｂの芯部３６ｂが、第１層３４ａと、第１層３４ａの内周側に配置された第２層３４ｂと、を含む点だけである。接地電極３０ｂの構成のうち、芯部３６ｂ以外の構成は、図３に示す接地電極３０の構成と、同じである。以下、第２実施形態の接地電極３０ｂの要素のうち、図３の接地電極３０の要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。また、第２実施形態のスパークプラグ１００ｂの構成のうちの接地電極３０ｂ以外の構成は、図１に示すスパークプラグ１００の構成と、同じである。以下、第２実施形態のスパークプラグ１００ｂの要素のうち、図１のスパークプラグ１００の要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。
【００６５】
第１層３４ａは、図３の芯部３６と同様に、外層３５よりも熱伝導率が高い材料で形成されている。本実施形態では、第１層３４ａは、純銅を用いて形成されている。第２層３４ｂは、その一部が第１層３４ａの内周側に配置されている。第２層３４ｂは、外層３５よりも大きな含有率（ｗｔ％）でニッケルを含む材料で形成されている。すなわち、第２層３４ｂのニッケルの含有率は、外層３５のニッケルの含有率よりも、高い。また、第２層３４ｂの熱伝導率は、外層３５の熱伝導率よりも、高い。本実施形態では、第２層３４ｂは、純ニッケルを用いて形成されている。
【００６６】
図５に示すように、接地電極３０ｂの内部構造は、基端面３７を含む一部分では、外層３５と第２層３４ｂとの２層構造であり、他の部分では、外層３５と第１層３４ａと第２層３４ｂとの３層構造である。第１層３４ａは、主体金具５０に接合されておらず、第２層３４ｂは、主体金具５０に接合されている。なお、図示を省略するが、接地電極３０ｂの先端部（図１の先端部３１に対応する部分）の内部構造も、外層３５と第２層３４ｂとの２層構造である。ただし、第１層３４ａが、接地電極３０ｂの先端部まで延びていても良い。
【００６７】
図中の境界線Ｌ１０ｂ、Ｌ２０ｂは、それぞれ、図３の境界線Ｌ１０、Ｌ２０と同様に、外層３５と芯部３６ｂとの境界を表している。境界端Ｐ１１ｂ、Ｐ２１ｂは、それぞれ、図３の境界端Ｐ１１、Ｐ２１と同様に、境界線Ｌ１０ｂ、Ｌ２０ｂの主体金具５０側の端である。図示するように、境界線Ｌ１０ｂは、図３の第１境界線Ｌ１０と同様に、第１境界端Ｐ１１ｂから、接地電極３０ｂの中心軸ＣＬｘに対して斜めに、外層３５のうちの第１境界線Ｌ１０ｂを形成する部分の外周側に向かって延びる傾斜部分Ｌ１１ｂを含んでいる。従って、外層３５と主体金具５０との接合面積が増大するので、傾斜部分Ｌ１１ｂが形成されずに第１層３４ａが主体金具５０に接合される場合と比べて、接地電極３０ｂと主体金具５０との溶接強度を向上できる。
【００６８】
また、上述したように、銅と比べて、ニッケルの溶接強度は強い。また、本実施形態では、銅を含む第１層３４ａは、主体金具５０から離間している。そして、ニッケルを含む外層３５と第２層３４ｂとが、主体金具５０に接合されている。従って、第１層３４ａが主体金具５０に接合されている場合と比べて、接地電極３０ｂと主体金具５０との溶接強度を向上できる。
【００６９】
図５のような接合部分を形成する方法としては、図４（Ａ）〜図４（Ｆ）で説明した方法と同様の方法を採用可能である。ここで、第１層３４ａを主体金具５０から離間させる方法としては、種々の方法を採用可能である。例えば、切断前の接地電極３０ｂとして、外層３５と第１層３４ａと第２層３４ｂとの３層構造の部分と、外層３５と第２層３４ｂの２層構造の部分と、を有する部材を製造する。次に、２層構造の部分を、図４（Ａ）、図４（Ｂ）と同様に、切断する。次に、基端面３７ｂと主体金具５０の先端面５７とを、図４（Ｄ）、図４（Ｅ）と同様に、溶接する。そして、基準面Ｓｉ、Ｓｏ（図４（Ｅ）からはみ出た部分を、図４（Ｅ）、図４（Ｆ）と同様に取り除くことによって、接合処理が完了する。
【００７０】
なお、接地電極３０ｂの製造方法としては、第１実施形態の接地電極３０の製造方法と同様の方法を採用可能である。また、スパークプラグ１００ｂの製造方法としては
第１実施形態のスパークプラグ１００の製造方法と同様の方法を採用可能である。
【００７１】
Ｂ−２．評価試験：
評価試験では、第２実施形態の接地電極３０ｂと主体金具５０とを有する部材のサンプルを用いて、接合強度が評価された。以下の表２は、割合ｔと、１００−ｔと、強度の評価結果と、の関係を示している。
【００７２】
【表２】
0006033442.tif 000003
【００７３】
割合ｔは、図５に示す全距離Ｗ２に対する接合距離Ｗ１の割合である（単位は％）。図５の実施形態では、全距離Ｗ２は、図３の実施形態の全距離Ｗ２と、同じである。接合距離Ｗ１は、２本の直線ＬＰ１ｂ、ＬＰ３の間の距離である。直線ＬＰ３は、図３の直線ＬＰ３と同じである。直線ＬＰ１ｂは、傾斜部分Ｌ１１ｂの主体金具５０側の境界端Ｐ１１ｂを通り接地電極３０ｂの中心軸ＣＬｘに平行な直線である。
【００７４】
第２境界線Ｌ２０ｂは、第２境界線Ｌ２０ｂの境界端Ｐ２１ｂから、接地電極３０ｂの中心軸ＣＬｘに対して斜めに、外層３５のうちの第２境界線Ｌ２０ｂを形成する部分の外周側に向かって延びる傾斜部分を、含んでいない。従って、第２境界線Ｌ２０ｂの第２境界端Ｐ２１ｂと、第２外周線Ｌ４０の第２外周端Ｐ４２と、の間の距離は、接合距離Ｗ１には含まれない。
【００７５】
表２の評価試験では、割合ｔとして、０、５、１０、２０、３０、５０、８０、９０（％）の８個の値が評価された。すなわち、本評価試験では、８種類のサンプルが、評価された。
【００７６】
「１００−ｔ（％）」は、１００から割合ｔを引いた値である。この値が大きいほど、外層３５と主体金具５０との接合面積が小さい傾向があり、そして、第２層３４ｂと主体金具５０との接合面積が大きい傾向がある。
【００７７】
表２の強度の評価方法は、上記の表１の強度の評価方法と、同じである。ただし、評価の閾値が異なっている。すなわち、Ａ評価は、引張強度が５５０Ｎ／ｍｍ２以上であることを示し、Ｂ評価は、引張強度が４５０Ｎ／ｍｍ２以上、引張強度が５５０Ｎ／ｍｍ２未満であることを示し、Ｃ評価は、引張強度が４５０Ｎ／ｍｍ２未満であることを示している。
【００７８】
なお、８種類のサンプルの間では、割合ｔ（すなわち、１００−ｔ）以外の構成は、共通であった。例えば、以下の構成は、８種類のサンプルに共通であった。
接地電極３０ｂの断面の第１幅（図２のＷａに相当する幅）：２．０ｍｍ
接地電極３０ｂの断面の第２幅（図２のＷｂに相当する幅）：１．６ｍｍ
外層３５の材料                                  ：インコネル６０１
外層３５のアルミニウムの含有量                  ：１．４ｗｔ％
第１層３４ａの材料                              ：純銅
第２層３４ｂの材料                              ：純ニッケル
表面酸素量                                      ：５ｗｔ％
【００７９】
表２に示すように、割合ｔが大きい場合と比べて、割合ｔが小さい場合に、強度の評価結果が良い傾向があった。この理由は、以下のように推定される。主成分としてニッケルを含む材料を溶接する場合には、その材料中のニッケル以外の成分が、溶接欠陥の原因となり得る。従って、ニッケルの含有率（ｗｔ％）が高いほど、溶接強度が強くなる傾向がある。そして、図５の実施形態では、割合ｔが小さいほど、外層３５よりもニッケルの含有率が高い第２層３４ｂと、主体金具５０と、の接合面積が大きくなる。従って、割合ｔが小さいほど、溶接強度が向上する、と推定される。なお、割合ｔがゼロ％である場合には、強度の評価結果がＡ評価ではなくＢ評価である。この理由としては、割合ｔを測定した基準断面とは異なる断面において第１層３４ａが主体金具５０に接合されている可能性がある、と考えられる。
【００８０】
なお、Ａ評価を実現可能な割合ｔは、５、１０、２０（％）であった。従って、これらの値のうちの任意の値を、割合ｔの好ましい範囲の上限として採用可能である。例えば、割合ｔとしては、２０％以下の値を採用可能である。なお、割合ｔがゼロ％よりも大きい場合には、溶接時に外層３５が中心軸ＣＬｘに向かって拡がることによって第１層３４ａと主体金具５０との接合が抑制されるので、割合ｔがゼロ％である場合よりも、溶接強度を向上できると推定される。従って、割合ｔとしては、ゼロ％よりも大きな種々の値を採用可能である。また、Ａ評価が得られた割合ｔ（５、１０、２０（％））から、割合ｔの下限を選択してもよい。例えば、割合ｔとしては、５％以上の値を採用してもよい。
【００８１】
また、上述したように、表面酸素量が小さいほど、溶接強度を向上できる。従って、割合ｔの上述の好ましい範囲は、５ｗｔ％以下の種々の表面酸素量に適用可能である。
【００８２】
なお、図５の実施形態では、主体金具５０は、第１層３４ａから離間しているとともに、外層３５と第２層３４ｂとに接合されている。このかわりに、主体金具５０が、外層３５と第１層３４ａと第２層３４ｂとの全てと接合されていてもよい。この場合も、割合ｔを比較的小さくすることによって、第２層３４ｂと主体金具５０との接合面積を大きくすることができるので、接合強度を向上できると推定される。従って、この場合にも、割合ｔの上記の好ましい範囲を適用可能と推定される。
【００８３】
Ｃ．変形例：
（１）上述の実施形態では、第１境界線Ｌ１０、Ｌ１０ｂ（図３、図５））が、傾斜部分Ｌ１１、Ｌ１１ｂを含んでいる。一般的には、基準断面における外層３５と芯部３６、３６ｂとの２本の境界線の少なくとも一方が、傾斜部分を有することが好ましい。この構成によれば、２本の境界線の両方が傾斜部分を有していない場合と比べて、外層３５と主体金具５０との接合面積を大きくすることができるので、接地電極３０、３０ｂと主体金具５０との接合強度を向上できる。
【００８４】
例えば、２本の境界線の両方が、傾斜部分を含んでも良い。このような構成を図３、図５の実施形態に適用する場合、第２境界線Ｌ２０、Ｌ２０ｂが、第２境界端Ｐ２１、Ｐ２１ｂから外方向Ｄｏに向かって斜めに延びる傾斜部分を含む。この場合、接合距離Ｗ１としては、第１境界端Ｐ１１、Ｐ１１ｂと第１外周端Ｐ３２との間の第１距離（図３、図５の接合距離Ｗ１）と、第２境界端Ｐ２１、Ｐ２１ｂと第２外周端Ｐ４２との間の第２距離と、の合計値が、採用される。第２距離は、第２境界端Ｐ２１、Ｐ２１ｂを通り中心軸ＣＬｘに平行な直線ＬＰ２、ＬＰ２ｂと、第２外周端Ｐ４２を通り中心軸ＣＬｘに平行な直線ＬＰ４と、の間の距離である。また、内方向Ｄｉ側の第１境界線Ｌ１０、Ｌ１０ｂが、傾斜部分を含まずに、外方向Ｄｏ側の第２境界線Ｌ２０、Ｌ２０ｂが、傾斜部分を含んでも良い。
【００８５】
図６は、変形例のスパークプラグの一例の断面図である。この変形例のスパークプラグ１００ｃは、２本の境界線の両方が傾斜部分を含むという構成を図３の実施形態に適用して得られるスパークプラグの例である。図中には、図３と同様に、接地電極３０ｃの基端部３０ｃｘと主体金具５０の先端部５０ｘとの接合部分の断面図が示されている。図３に示す第１実施形態との差異は、接地電極３０ｃの外層３５ｃと芯部３６ｃとの間の２本の境界線Ｌ１０、Ｌ２０ｃのうち外方向Ｄｏ側の第２境界線Ｌ２０ｃが傾斜部分Ｌ２１ｃを含んでいる点だけである。図６の変形例では、接地電極３０ｃの接合部分のうち中心軸ＣＬｘよりも内方向Ｄｉ側の部分の構成は、図３の接合部分のうち中心軸ＣＬｘよりも内方向Ｄｉ側の部分の構成と、同じである。また、図６の変形例では、接地電極３０ｃの接合部分のうち中心軸ＣＬｘよりも外方向Ｄｏ側の部分の構成は、中心軸ＣＬｘよりも内方向Ｄｉ側の部分の構成に中心軸ＣＬｘを対称軸とする鏡映変換を行って得られる構成と、おおよそ同じである。
【００８６】
接地電極３０ｃの他の部分の構成は、図３に示す接地電極３０の構成とおおよそ同じである。例えば、外層３５ｃと芯部３６ｃとの構成は、基端部３０ｃｘでの第２境界線Ｌ２０ｃの形状を除いて、図３の外層３５と芯部３６との構成と、それぞれ、おおよそ同じである。また、変形例のスパークプラグ１００ｃの構成のうちの接地電極３０ｃ以外の構成は、図１に示すスパークプラグ１００の構成と同じである。以下、変形例のスパークプラグ１００ｃの要素のうち、図１、図３のスパークプラグ１００と接地電極３０との要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。
【００８７】
第１境界線Ｌ１０の傾斜部分Ｌ１１は、第１境界端Ｐ１１から、中心軸ＣＬｘに対して斜めに、外層３５ｃのうちの第１境界線Ｌ１０を形成する部分の外周側（ここでは、内方向Ｄｉ側）に向かって延びている。また、図中の第２境界端Ｐ２１ｃは、第２境界線Ｌ２０ｃの主体金具５０側の端である。傾斜部分Ｌ２１ｃは、第２境界端Ｐ２１ｃから、接地電極３０ｃの中心軸ＣＬｘに対して斜めに、外層３５ｃのうちの第２境界線Ｌ２０ｃを形成する部分の外周側（ここでは、外方向Ｄｏ側）に向かって延びている。接地電極３０ｃの外方向Ｄｏ側の部分と内方向Ｄｉ側の部分との両方において、外層３５ｃは、主体金具５０の先端面５７に沿って中心軸ＣＬｘに向かって拡がっている。このように、２本の境界線Ｌ１０、Ｌ２０ｃの両方が傾斜部分Ｌ１１、Ｌ２１ｃを含むので、２本の境界線Ｌ１０、Ｌ２０ｃの一方のみが傾斜部分を含む場合と比べて、外層３５ｃと主体金具５０との接合面積を増大できる。この結果、接地電極３０ｃと主体金具５０との接合強度を向上できる。
【００８８】
図６のような接合部分を形成する方法としては、任意の方法を採用可能である。例えば、図４（Ａ）の切断刃９２０のような第１と第２の切断刃を準備し、２つの切断刃で接地電極を挟み込んで切断する方法を採用可能である。第１の切断刃は、接地電極の内方向Ｄｉ側から中心軸ＣＬｘに向かって移動し、第２の切断刃は、接地電極の外方向Ｄｏ側から中心軸ＣＬｘに向かって移動する。これにより、図４（Ｂ）中で主体金具５０に向かって延びる第１境界線Ｌ１０ｕが端面３７の近傍で中心軸ＣＬｘに近づくように斜めに傾斜するのと同様に、図６の境界線Ｌ１０、Ｌ２０ｃに対応する２本の境界線は、接地電極３０ｃの基端面３７ｃの近傍で中心軸ＣＬｘに近づくように斜めに傾斜する。従って、図４（Ｄ）と同様の溶接によって、図６の傾斜部分Ｌ１１、Ｌ２１ｃを形成可能である。
【００８９】
図６の変形例においても、表面酸素量は、表１を参照して説明した表面酸素量の好ましい範囲内であることが好ましい。このような構成を採用すれば、良好な接合強度を実現できると推定される。例えば、表面酸素量が、８ｗｔ％以下であることが好ましく、５ｗｔ％以下であることが特に好ましい。また、図６中の第２距離Ｗ１２は、第２境界端Ｐ２１ｃを通り中心軸ＣＬｘに平行な直線ＬＰ２ｃと、第２外周端Ｐ４２を通り中心軸ＣＬｘに平行な直線ＬＰ４と、の間の距離である。接合距離Ｗ１としては、第１境界端Ｐ１１と第１外周端Ｐ３２との間の第１距離Ｗ１１（図３の距離Ｗ１と同じ）と、第２境界端Ｐ２１ｃと第２外周端Ｐ４２との間の第２距離Ｗ１２と、の合計値が、採用される。このような接合距離Ｗ１（＝Ｗ１１＋Ｗ１２）から算出される割合ｔ（＝Ｗ１／Ｗ２）が、表１を参照して説明した割合ｔの好ましい範囲内であることが好ましい。このような構成を採用すれば、さらに良好な接合強度を実現できると推定される。例えば、割合ｔがゼロ％より大きく、８０％以下であることが好ましい。
【００９０】
図７は、別の変形例のスパークプラグの一例の断面図である。この変形例のスパークプラグ１００ｄは、２本の境界線の両方が傾斜部分を含むという構成を図５の実施形態に適用して得られるスパークプラグの例である。図中には、図５と同様に、接地電極３０ｄの基端部３０ｄｘと主体金具５０の先端部５０ｘとの接合部分の断面図が示されている。図５に示す第２実施形態との差異は、接地電極３０ｄの外層３５ｄと芯部３６ｄとの間の２本の境界線Ｌ１０ｂ、Ｌ２０ｄのうち外方向Ｄｏ側の第２境界線Ｌ２０ｄが傾斜部分Ｌ２１ｄを含んでいる点だけである。図７の変形例では、接地電極３０ｄの接合部分のうち中心軸ＣＬｘよりも内方向Ｄｉ側の部分の構成は、図５の接合部分のうち中心軸ＣＬｘよりも内方向Ｄｉ側の部分の構成と、同じである。また、図７の変形例では、接地電極３０ｄの接合部分のうち中心軸ＣＬｘよりも外方向Ｄｏ側の部分の構成は、中心軸ＣＬｘよりも内方向Ｄｉ側の部分の構成に中心軸ＣＬｘを対称軸とする鏡映変換を行って得られる構成と、おおよそ同じである。
【００９１】
接地電極３０ｄの他の部分の構成は、図５に示す接地電極３０ｂの構成とおおよそ同じである。例えば、外層３５ｄと、芯部３６ｄの第１層３４ｃと第２層３４ｄと、の構成は、基端部３０ｄｘでの第２境界線Ｌ２０ｄの形状を除いて、図５の外層３５と、芯部３６ｂの第１層３４ａと第２層３４ｂと、の構成と、それぞれ、おおよそ同じである。また、変形例のスパークプラグ１００ｄの構成のうちの接地電極３０ｄ以外の構成は、図１に示すスパークプラグ１００の構成と、同じである。以下、変形例のスパークプラグ１００ｄの要素のうち、図１、図５のスパークプラグ１００と接地電極３０ｂとの要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。
【００９２】
第１境界線Ｌ１０ｂの傾斜部分Ｌ１１ｂは、第１境界端Ｐ１１ｂから、中心軸ＣＬｘに対して斜めに、外層３５ｄのうちの第１境界線Ｌ１０ｂを形成する部分の外周側（ここでは、内方向Ｄｉ側）に向かって延びている。また、図中の第２境界端Ｐ２１ｄは、第２境界線Ｌ２０ｄの主体金具５０側の端である。傾斜部分Ｌ２１ｄは、第２境界端Ｐ２１ｄから、接地電極３０ｄの中心軸ＣＬｘに対して斜めに、外層３５ｄのうちの第２境界線Ｌ２０ｄを形成する部分の外周側（ここでは、外方向Ｄｏ側）に向かって延びている。接地電極３０ｄの外方向Ｄｏ側の部分と内方向Ｄｉ側の部分との両方において、外層３５ｄは、主体金具５０の先端面５７に沿って中心軸ＣＬｘに向かって拡がっている。このように、２本の境界線Ｌ１０ｂ、Ｌ２０ｄの両方が傾斜部分Ｌ１１ｂ、Ｌ２１ｄを含むので、２本の境界線Ｌ１０ｂ、Ｌ２０ｄの一方のみが傾斜部分を含む場合と比べて、外層３５ｄと主体金具５０との接合面積を増大できる。この結果、接地電極３０ｄと主体金具５０との接合強度を向上できる。
【００９３】
図７のような接合部分を形成する方法としては、任意の方法を採用可能である。例えば、図６の変形例で説明した方法と同様に、２つの切断刃を用いる方法を採用可能である。
【００９４】
図７の変形例においても、表面酸素量は、上述した好ましい範囲内であることが好ましい。このような構成を採用すれば、良好な接合強度を実現できると推定される。例えば、表面酸素量が、８ｗｔ％以下であることが好ましく、５ｗｔ％以下であることが特に好ましい。また、図７中の第２距離Ｗ１２ｄは、第２境界端Ｐ２１ｄを通り中心軸ＣＬｘに平行な直線ＬＰ２ｄと、第２外周端Ｐ４２を通り中心軸ＣＬｘに平行な直線ＬＰ４と、の間の距離である。接合距離Ｗ１としては、第１境界端Ｐ１１ｂと第１外周端Ｐ３２との間の第１距離Ｗ１１ｄ（図５の距離Ｗ１と同じ）と、第２境界端Ｐ２１ｄと第２外周端Ｐ４２との間の第２距離Ｗ１２ｄと、の合計値が、採用される。このような接合距離Ｗ１（＝Ｗ１１ｄ＋Ｗ１２ｄ）から算出される割合ｔ（＝Ｗ１／Ｗ２）が、表２を参照して説明した割合ｔの好ましい範囲内であることが好ましい。このような構成を採用すれば、さらに良好な接合強度を実現できると推定される。例えば、割合ｔが、ゼロ％より大きく、２０％以下であることが好ましい。
【００９５】
（２）２つの部材を溶接によって接合すると、それら２つの部材の間に溶融部が形成される場合がある。溶融部は、溶接時に溶融した接合対象の部材によって形成される部分である。このような場合も、２つの部材が接合されているということができる。例えば、接地電極３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄと主体金具５０との間に、溶融部が形成されてもよい。ここで、外層３５、３５ｃ、３５ｄと主体金具５０とが溶融部を介して接合されている場合、外層３５、３５ｃ、３５ｄが主体金具５０に接合されている、ということができる。第１層３４ａ、３４ｃが溶融部から離間している場合には、主体金具５０は第１層３４ａ、３４ｃから離間しているということができる。第１層３４ａ、３４ｃと主体金具５０とが溶融部を介して接合されている場合、主体金具５０は、第１層３４ａ、３４ｃから離間せずに、第１層３４ａ、３４ｃに接合されている、ということができる。
【００９６】
（３）接地電極３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄと主体金具５０との間に溶融部が形成されている場合も、境界端としては、基準断面における外層３５、３５ｃ、３５ｄと芯部３６、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄとの境界線の主体金具５０側の端を採用すればよい。この場合、境界端が、溶融部の輪郭上に配置され得る。外周端についても、同様に、基準断面における外層３５、３５ｃ、３５ｄの外周面を表す外周線の主体金具５０側の端を採用すればよい。この場合、外周端が、溶融部の輪郭上に配置され得る。いずれの場合も、２つの境界端と２つの外周端との４つの端の間では、中心軸ＣＬｘと平行な方向の位置が、互いに異なり得る。
【００９７】
（４）実施形態のスパークプラグ１００の接地電極と主体金具との接合強度の向上は、接地電極に関するパラメータである割合ｔと表面酸素量とによってもたらされると考えられる。したがって、これらのパラメータ以外の要素は、種々に変更可能である。
【００９８】
例えば、外層３５、３５ｃ、３５ｄの材料としては、ニッケルを主成分として含み、さらに、クロムとアルミニウムとを含む材料を採用することが好ましい。すなわち、少なくともアルミニウムが添加されたニッケルクロム合金を採用することが好ましい。なお、アルミニウムの含有率としては、１．４ｗｔ％に限らず種々の値を採用可能であり、例えば、０ｗｔ％より多く２．５ｗｔ％以下の値を採用可能である。このような範囲内の値を採用すれば、外層３５の耐酸化性を向上できる。クロムの含有率としても、種々の値を採用可能であり、例えば、１０ｗｔ％以上、３０ｗｔ％以下の範囲の値を採用可能である。
【００９９】
第２層３４ｂ、３５ｄ（図５、図７）の材料としては、純ニッケルに限らず、外層３５、３５ｄよりもニッケルを多く含む種々の材料を採用可能である。例えば、ニッケルクロム合金等のニッケル合金を採用可能である。
【０１００】
図３の芯部３６と図５の第１層３４ａと図６の芯部３６ｃと図７の第１層３４ｃとの材料としては、純銅に限らず、外層３５、３５ｃ、３５ｄよりも熱伝導率が高い種々の材料を採用可能である。例えば、銅を主成分として含む材料を採用可能である。銅を主成分として含む材料としては、例えば、銅ニッケル合金等の銅合金を採用可能である。銅の含有率としては、１００％以下の種々の値を採用可能である。ここで、良好な熱伝導率を実現するためには、銅の含有率が、８０ｗｔ％以上であることが好ましく、９５ｗｔ％以上であることが特に好ましい。
【０１０１】
主体金具５０の材料としては、低炭素鋼材に限らず、接地電極３０と溶接可能な種々の導電性材料を採用可能である。例えば、ニッケルクロム合金を採用してもよい。
【０１０２】
接地電極３０の幅Ｗａ、Ｗｂとしては、上述のサンプルの幅Ｗａ、Ｗｂに限らず、種々の値を採用可能である。
【０１０３】
（５）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、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ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、イリジウム、白金等の種々の貴金属を含む材料を採用可能である。同様に、中心電極２０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。
【０１０４】
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】
【０１０５】
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】
【０１０６】
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...絶縁体（絶縁碍子）、１１...第２縮外径部、１２...貫通孔、１２...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...中心電極、２１...外層、２２...芯部、２３...頭部、２４...鍔部、２５...脚部、２９...先端面、３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ...接地電極、３０ｓ...維持部分、３０ｘ、３０ｂｘ、３０ｃｘ、３０ｄｘ...基端部、３１...先端部、３４ａ、３４ｃ...第１層、３４ｂ、３４ｄ...第２層、３５、３５ｃ、３５ｄ...外層、３６、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ...芯部、３７、３７ｂ、３７ｃ...基端面、３８...屈曲部分、４０...端子金具、５０...主体金具、５０ｘ...先端部、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、５７...先端面、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、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ...スパークプラグ、３５０...幅広部、９１０...支持具、９２０...切断刃、Ｌ１０、Ｌ１０ｕ、Ｌ１０ｂ...第１境界線、Ｌ２０、Ｌ２０ｕ、Ｌ２０ｂ、Ｌ２０ｃ、Ｌ２０ｄ...第２境界線、Ｌ３０、Ｌ３０ｕ...第１外周線、Ｌ４０、Ｌ４０ｕ...第２外周線、Ｐ１１、Ｐ１１ｂ...第１境界端、Ｐ２１、Ｐ２１ｂ、Ｐ２１ｃ、Ｐ２１ｄ...第２境界端、Ｐ３２...第１外周端、Ｐ４２...第２外周端、Ｌ１１、Ｌ１１ｂ、Ｌ２１ｃ、Ｌ２１ｄ...傾斜部分、ＣＬ、ＣＬｘ...中心軸（軸線）、Ｐ１...平面、Ｄ１...先端方向、Ｄ１ｒ...後端方向、Ｄｏ...外方向、Ｄｉ...内方向、ＬＰ１、ＬＰ１ｂ、ＬＰ２、ＬＰ２ｂ、ＬＰ２ｃ、ＬＰ２ｄ、ＬＰ３、ＬＰ４...直線、Ｗ１...接合距離、Ｗ２...全距離、Ｗ１１、Ｗ１１ｄ...第１距離、Ｗ１２、Ｗ１２ｄ...第２距離、ＡＲ...角度範囲、Ｗａ...第１幅、Ｗｂ...第２幅、Ｓａ...第１辺、Ｓｂ...第２辺、ｇ...ギャップ、Ｓｉ...第１基準面、Ｓｏ...第２基準面
【図１】
0006033442.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006033442.tif 000009
【図７】
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