(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、
前記中心電極との間に間隙を形成する電極チップと、前記電極チップが接合された電極母材とを有する接地電極と、を備えるスパークプラグであって、
前記電極チップは、前記電極母材における先端部から基端部へと広がる母材面から、前記中心電極に向けて突出し、
前記電極母材における前記電極チップの周囲に、前記電極母材の成分と前記電極チップの成分とを含有する溶融部が形成され、
前記先端部から前記基端部に向かう前記電極母材の長手方向に対して平行に前記電極チップの軸心を通る仮想面に直交する方向から見た前記電極チップと前記溶融部との境界線は、前記境界線と前記仮想面との前記先端部側の交点Ａから、前記境界線と前記仮想面との前記基端部側の交点Ｂに向かうにつれて、前記中心電極に対向する前記電極チップの先端面から遠ざかり、
前記電極母材は、前記母材面と前記先端部の先端面との間に、傾斜面および湾曲面の少なくとも一方によって構成された面取り部を有する、スパークプラグ。
【請求項２】
前記交点Ａと前記交点Ｂとを通る仮想線ＡＢが前記先端面となす角度Ｓは、３°≦Ｓ≦２０°を満たす、請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記先端面から前記交点Ａまでの長さＬａは、０．２５ｍｍ≦Ｌａ≦０．６０ｍｍを満たす、請求項１または請求項２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記中心電極の先端外径ＯＤ１と前記電極チップの外径ＯＤ２との関係は、０．０ｍｍ＜（ＯＤ２−ＯＤ１）≦０．６ｍｍを満たす、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。
【請求項５】
前記溶融部を前記母材面に直交する方向に見たときに、前記軸心を中心とする径方向における前記溶融部の幅のうち、前記電極母材の前記先端面に最も近い部位における幅は、前記軸心より前記基端部側に位置する部位の幅よりも小さい、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグとしては、着火性および耐久性を高めるために、電極母材における基端部から先端部へと広がる母材面に、電極チップを接合した接地電極を備えるスパークプラグが知られている（例えば、特許文献１を参照）。このようなスパークプラグの電極チップは、火花放電や酸化に対する耐久性が電極母材よりも優れた材質から成る。例えば、電極チップの材質は、貴金属（例えば、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウムなど）、または、貴金属を主成分とする合金などである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２３１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のスパークプラグにおいて、電極チップより基端部側では、火炎核と接地電極との接触によって火炎核の熱エネルギが接地電極に奪われることから、電極チップより先端部側と比較して、火炎核の広がりが阻害されやすいという課題があった。そのため、火炎核の起点を接地電極の先端部側へ誘導することによって、スパークプラグの着火性を向上させたいとの要望があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。本発明の第１の形態は、中心電極と、前記中心電極との間に間隙を形成する電極チップと、前記電極チップが接合された電極母材とを有する接地電極と、を備えるスパークプラグであって、前記電極チップは、前記電極母材における先端部から基端部へと広がる母材面から、前記中心電極に向けて突出し、前記電極母材における前記電極チップの周囲に、前記電極母材の成分と前記電極チップの成分とを含有する溶融部が形成され、前記先端部から前記基端部に向かう前記電極母材の長手方向に対して平行に前記電極チップの軸心を通る仮想面に直交する方向から見た前記電極チップと前記溶融部との境界線は、前記境界線と前記仮想面との前記先端部側の交点Ａから、前記境界線と前記仮想面との前記基端部側の交点Ｂに向かうにつれて、前記中心電極に対向する前記電極チップの先端面から遠ざかり、前記電極母材は、前記母材面と前記先端部の先端面との間に、傾斜面および湾曲面の少なくとも一方によって構成された面取り部を有する、スパークプラグとして提供される。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、中心電極と；前記中心電極との間に間隙を形成する電極チップと、前記電極チップが接合された電極母材とを有する接地電極と；を備えるスパークプラグが提供される。このスパークプラグにおいて、前記電極チップは、前記電極母材における先端部から基端部へと広がる母材面から、前記中心電極に向けて突出し；前記電極母材における前記電極チップの周囲に、前記電極母材の成分と前記電極チップの成分とを含有する溶融部が形成され；前記先端部から前記基端部に向かう前記電極母材の長手方向に対して平行に前記電極チップの軸心を通る仮想面に直交する方向から見た前記電極チップと前記溶融部との境界線は、前記境界線と前記仮想面との前記先端部側の交点Ａから、前記境界線と前記仮想面との前記基端部側の交点Ｂに向かうにつれて、前記中心電極に対向する前記電極チップの先端面から遠ざかる。この形態によれば、溶融部の仕事関数は、電極母材の成分によって電極チップより低く、さらに、溶融部の先端部側は、溶融部の基端部側より先端面に近い。そのため、仕事関数の低い方に飛火しやすい火花放電は、電極チップの基端部側より電極チップの先端部側に発生しやすくなる。したがって、火炎核の起点を接地電極の先端部側へ誘導できる。その結果、スパークプラグの着火性を向上させることができる。
【０００７】
（２）上述のスパークプラグにおいて、前記交点Ａと前記交点Ｂとを通る仮想線ＡＢが前記先端面となす角度Ｓは、３°≦Ｓ≦２０°を満たしてもよい。この形態によれば、着火性を十分に確保できるとともに、電極チップの剥離に対する耐剥離性を十分に確保できる。
【０００８】
（３）上述のスパークプラグにおいて、前記先端面から前記交点Ａまでの長さＬａは、０．２５ｍｍ≦Ｌａ≦０．６０ｍｍを満たしてもよい。この形態によれば、着火性を十分に確保できるとともに、火花放電による電極チップの消耗に対する耐消耗性を十分に確保できる。
【０００９】
（４）上述のスパークプラグにおいて、前記中心電極の先端外径ＯＤ１と前記電極チップの外径ＯＤ２との関係は、０．０ｍｍ＜（ＯＤ２−ＯＤ１）≦０．６ｍｍを満たしてもよい。この形態によれば、着火性を効果的に向上させることができる。
【００１０】
（５）上述のスパークプラグにおいて、前記電極母材は、前記電極チップより前記先端部側に、傾斜面および湾曲面の少なくとも一方によって構成された面取り部を有してもよい。この形態によれば、電極チップより先端部側において、火炎核と接地電極との接触を面取り部によって遅延させている間に、火炎核の広がりを促進できる。その結果、スパークプラグの着火性をいっそう向上させることができる。
【００１１】
本発明は、スパークプラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、スパークプラグの接地電極、スパークプラグの製造方法、スパークプラグの製造装置、その製造装置を制御するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】＋Ｘ軸方向から見た接地電極の先端側を更に拡大した部分拡大図である。
【図４】電極母材に電極チップを接合する様子を示す説明図である。
【図５】第１変形例の接地電極を示す説明図である。
【図６】第２変形例の接地電極を示す説明図である。
【図７】スパークプラグの着火性および耐剥離性を評価した結果を示す表である。
【図８】スパークプラグの着火性および耐剥離性を評価した結果を示す表である。
【図９】スパークプラグの着火性および耐剥離性を評価した結果を示す表である。
【図１０】スパークプラグの着火性および耐剥離性を評価した結果を示す表である。
【図１１】スパークプラグの着火性および耐剥離性を評価した結果を示す表である。
【図１２】スパークプラグの着火性および耐消耗性を評価した結果を示す表である。
【図１３】スパークプラグの着火性を評価した結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
Ａ．第１実施形態
Ａ−１．スパークプラグの構成
図１は、スパークプラグ１０の部分断面を示す説明図である。図１には、スパークプラグ１０の軸心である軸線ＣＡを境界として、軸線ＣＡより紙面左側にスパークプラグ１０の外観形状が図示され、軸線ＣＡより紙面右側にスパークプラグ１０の断面形状が図示されている。本実施形態の説明では、スパークプラグ１０における図１の紙面下側を「先端側」といい、図１の紙面上側を「後端側」という。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
スパークプラグ１０の中心電極１００は、導電性を有する電極である。中心電極１００は、軸線ＣＡを中心に延びた棒状を成す。本実施形態では、中心電極１００は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金（例えば、インコネル６００（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は登録商標））から成る。中心電極１００の外側面は、絶縁体２００によって外部から電気的に絶縁されている。中心電極１００の先端側は、絶縁体２００の先端側から突出している。中心電極１００の後端側は、絶縁体２００の後端側へと電気的に接続されている。本実施形態では、中心電極１００の後端側は、端子金具１９０を介して絶縁体２００の後端側へと電気的に接続されている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
スパークプラグ１０の接地電極４００は、導電性を有する電極である。接地電極４００は、電極母材４１０と、電極チップ４５０とを有する。電極母材４１０は、主体金具３００の端面３１０から＋Ｚ軸方向に延びた後に軸線ＣＡに向けて屈曲した形状を成す。電極母材４１０の後端側は、主体金具３００に接合されている。電極母材４１０の先端側には、電極チップ４５０が接合されている。電極チップ４５０は、中心電極１００との間に間隙ＳＧを形成する。
【００２４】
本実施形態では、電極母材４１０の材質は、中心電極１００と同様に、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル合金である。本実施形態では、電極チップ４５０の材質は、白金（Ｐｔ）を主成分とする合金である。他の実施形態では、電極チップ４５０の材質は、電極母材４１０より耐久性に優れた材質であればよく、純粋な貴金属（例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）など）であってもよいし、これらの貴金属を主成分とする他の合金であってもよい。白金（Ｐｔ）はイリジウム（Ｉｒ）より耐酸化性に優れるため、電極チップ４５０の主成分は白金（Ｐｔ）であることが好ましい。
【００２５】
Ａ−２．接地電極の詳細構成
図２は、スパークプラグ１０の先端側を示す説明図である。図２における上段の図２（Ａ）は、中心電極１００および接地電極４００を＋Ｘ軸方向から見た部分拡大図である。図２における下段の図２（Ｂ）は、接地電極４００の先端側を−Ｚ軸方向から見た部分拡大図である。図３は、＋Ｘ軸方向から見た接地電極４００の先端側を更に拡大した部分拡大図である。
【００２６】
中心電極１００は、円柱状を成す。中心電極１００は、先端面１０１と側面１０７とを有する。先端面１０１および側面１０７は、中心電極１００の先端側の端部を構成する。中心電極１００の先端面１０１は、Ｘ軸およびＹ軸に平行であるとともに＋Ｚ軸方向を向く面である。中心電極１００の側面１０７は、軸線ＣＡの周囲に形成されたＺ軸に平行な面である。本実施形態では、中心電極１００の部位のうち先端面１０１が、接地電極４００の電極チップ４５０との間に間隙ＳＧを形成する。
【００２７】
接地電極４００の電極母材４１０は、母材面４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６を有する。母材面４１１は、電極母材４１０の後端側から先端側にわたって形成され、後端側から先端側に向かう途中で湾曲しており、接地電極４００の先端側において−Ｚ軸方向を向く面である。本実施形態では、母材面４１１は、後端側ではＸ軸およびＺ軸に平行かつ＋Ｙ軸方向を向き、先端側ではＸ軸方向およびＹ軸方向に平行かつ−Ｚ軸方向を向いている。本実施形態では、母材面４１１が母材面４１３となす角度は、ほぼ直角である。
【００２８】
母材面４１２は、電極母材４１０の後端側から先端側にわたって形成され、接地電極４００の先端側において＋Ｚ軸方向を向く面である。母材面４１３は、接地電極４００の先端部を構成し、＋Ｙ軸方向を向く面である。母材面４１４は、接地電極４００の基端部を構成し、−Ｚ軸方向を向く面である。母材面４１５は、電極母材４１０の後端側から先端側にわたって形成され、−Ｘ軸方向を向く面である。母材面４１６は、電極母材４１０の後端側から先端側にわたって形成され、＋Ｘ軸方向を向く面である。電極母材４１０の部位のうち、電極母材４１０の母材面４１３から母材面４１４へと広がる母材面４１１の先端側には、電極チップ４５０が設けられている。
【００２９】
接地電極４００の電極チップ４５０は、電極母材４１０の母材面４１１から−Ｚ軸方向に向けて突出した円柱状の突出部である。本実施形態では、電極チップ４５０の軸心ＣＡｃは、軸線ＣＡ上にあり、Ｚ軸に平行である。電極チップ４５０は、先端面４５１と側面４５３を有する。先端面４５１は、Ｘ軸およびＹ軸に平行であるとともに−Ｚ軸方向を向く先端面である。先端面４５１は、中心電極１００の先端面１０１との間に間隙ＳＧを形成する。側面４５３は、軸心ＣＡｃの周囲に形成されたＺ軸に平行な側面である。電極チップ４５０は、側面４５３における＋Ｚ軸方向側の周囲において電極母材４１０に接合されている。
【００３０】
図４は、電極母材４１０に電極チップ４５０を接合する様子を示す説明図である。本実施形態では、電極母材４１０に接合する前の電極チップ４５０は、側面４５３よりも外側に張り出た張出部４５９を、先端面４５１とは反対側の端部に有する。電極母材４１０に対する電極チップ４５０の接合は、電極母材４１０の母材面４１１に電極チップ４５０の張出部４５９を向けた状態で電極母材４１０に電極チップ４５０を配置した後、電極母材４１０と電極チップ４５０との境界をレーザ溶接することによって行われる。
【００３１】
電極母材４１０に電極チップ４５０を接合するレーザ溶接において、レーザを入射する入射方向ＬＤは、電極母材４１０の母材面４１１および電極チップ４５０の側面４５３に対して傾斜する方向であって、電極チップ４５０の張出部４５９に向かう方向である。電極母材４１０に電極チップ４５０を接合するレーザ溶接において、レーザを移動させる移動方向ＬＭは、電極チップ４５０の周囲を一周する方向である。
【００３２】
電極母材４１０における電極チップ４５０の周囲には、電極母材４１０に電極チップ４５０を接合するレーザ溶接によって溶融部４３０が形成されている。図２には、溶融部４３０にハッチングが施されている。溶融部４３０は、レーザ溶接によって一旦溶融した電極母材４１０および電極チップ４５０に由来する金属が凝固した部位（いわゆる、溶接ビード）である。溶融部４３０は、電極母材４１０の成分と、電極チップ４５０の成分とを含有する。溶融部４３０は、電極チップ４５０に由来する貴金属成分を含有する。本実施形態では、電極母材４１０の張出部４５９は、レーザ溶接によって完全に消失している。他の実施形態では、張出部４５９の少なくとも一部は、電極母材４１０にレーザ溶接された後の電極チップ４５０に残されていてもよい。他の実施形態では、張出部４５９が形成されていない電極チップ４５０を用いて接地電極４００を作製してもよい。
【００３３】
図２（Ｂ）に示す仮想面ＶＰは、母材面４１３から母材面４１４に向かう電極母材４１０の長手方向に対して平行に電極チップ４５０の軸心ＣＡｃを通る。Ｘ軸方向は、仮想面ＶＰに直交する方向である。図２（Ａ）および図３に示すように、電極チップ４５０と溶融部４３０との境界線４３５は、Ｘ軸方向から見た場合、境界線４３５と仮想面ＶＰとの母材面４１３側の交点Ａから、境界線４３５と仮想面ＶＰとの母材面４１４側の交点Ｂに向かうにつれて遠ざかる。本実施形態では、Ｘ軸方向から見た境界線４３５は、曲がりくねりながら交点Ａと交点Ｂとを繋ぐ曲線である。他の実施形態では、Ｘ軸方向から見た境界線４３５は、−Ｚ軸方向に張り出した曲線であってもよいし、＋Ｚ軸方向に張り出した曲線であってもよいし、直線状であってもよい。
【００３４】
電極チップ４５０の剥離に対する耐剥離性を十分に確保する観点から、交点Ａと交点Ｂとを通る仮想線ＡＢが先端面４５１となす角度Ｓは、３°≦Ｓ≦２０°を満たすことが好ましい。角度Ｓの評価については後述する。
【００３５】
角度Ｓは、次の関係式で表される。
ｔａｎＳ＝（Ｌｂ−Ｌａ）／ＯＤ２
Ｌａ：先端面４５１から交点Ａまでの長さ
Ｌｂ：先端面４５１から交点Ｂまでの長さ
ＯＤ２：電極チップ４５０の外径
【００３６】
火花放電による電極チップ４５０の消耗に対する耐消耗性を十分に確保する観点から、長さＬａは、０．２５ｍｍ≦Ｌａ≦０．６０ｍｍを満たすことが好ましい。長さＬａの評価については後述する。長さＬｂは、電極チップ４５０が母材面４１１から突出する突出長Ｌｓより短い。
【００３７】
図５は、第１変形例の接地電極４０１を示す説明図である。第１変形例の接地電極４０１は、面取り部４１７ｃを有する電極母材４１０を備える点を除き、上述した接地電極４００と同様である。面取り部４１７ｃは、電極チップ４５０より母材面４１３側における母材面４１１と母材面４１３との間に形成されている。面取り部４１７ｃは、母材面４１１および母材面４１３に対して傾斜した傾斜面によって構成されている。面取り部４１７ｃの一部は、湾曲面であってもよい。
【００３８】
図６は、第２変形例の接地電極４０２を示す説明図である。第２変形例の接地電極４０２は、面取り部４１７ｒを有する電極母材４１０を備える点を除き、上述した接地電極４００と同様である。面取り部４１７ｒは、電極チップ４５０より母材面４１３側における母材面４１１と母材面４１３との間に形成されている。面取り部４１７ｒは、外側に張り出した湾曲面によって構成されている。面取り部４１７ｒの一部は、平面であってもよい。
【００３９】
Ａ−３．評価試験
図７〜図１１は、スパークプラグ１０の着火性および耐剥離性を評価した結果を示す表である。図７〜図１１の評価試験では、試験者は、中心電極１００および接地電極４００に各種寸法が異なる複数のスパークプラグ１０を試料として用意し、各試料の着火性および耐剥離性を評価した。
【００４０】
これらの試料では、次の各種寸法の少なくとも１つが異なる。
・中心電極１００の先端外径ＯＤ１
・電極チップ４５０の外径ＯＤ２
・電極チップの突出長Ｌｓ
・先端面４５１から交点Ａまでの距離Ｌａ
・先端面１０１から先端面４５１までの間隙距離Ｌｓｇ
・仮想線ＡＢが先端面４５１となす角度Ｓ
【００４１】
各試料に共通する仕様は、次の通りである。
・電極母材４１０の材質：インコネル６０１
・電極チップ４５０の材質：白金（Ｐｔ）を主成分とし２０質量％のイリジウム（Ｉｒ）を含有する合金
【００４２】
試験者は、着火性を評価するために、各試料に対して火花試験を実施した。火花試験では、試験者は、火花試験装置の試験室（雰囲気：窒素、圧力：１．２ＭＰａ）に据え付けた試料に、通電によって周波数１００Ｈｚで負極性放電を発生させ、高速度カメラを用いて火花放電を撮影した。その後、試験者は、火花放電を撮影した画像を解析することによって、電極チップ４５０における＋Ｙ軸方向側（電極母材４１０の先端部側）に飛火した火花放電と、電極チップ４５０における−Ｙ軸方向側（電極母材４１０の基端部側）に飛火した火花放電とを計測し、先端部側の火花放電と基端部側の火花放電との割合である飛火割合を算出した。具体的には、試験者は、火花放電を撮影した画像に基づいて、試験開始から先端部側において火花放電が１０回確認されるまで、先端部側および基端部側における火花放電を計数し、それぞれ計数された回数から飛火割合を算出した。
【００４３】
図７〜図１１の火花試験によれば、境界線４３５が交点Ａから交点Ｂに向かうにつれて先端面４５１から遠ざかるように角度Ｓを０°より大きくすることによって、先端部側における火花放電の割合が大きくなることが分かる。先端部側における火花放電の割合が大きくなる程、火炎核の起点を接地電極４００の先端部側へ誘導できるため、スパークプラグ１０の着火性が向上する。この結果は、溶融部４３０の仕事関数が電極母材４１０の成分によって電極チップ４５０より低く、さらに、溶融部４３０の先端部側が溶融部４３０の基端部側より先端面４５１に近いため、仕事関数の低い方に飛火しやすい火花放電が電極チップ４５０の基端部側より電極チップ４５０の先端部側に発生しやすくなることに起因すると考えられる。
【００４４】
試験者は、耐剥離性を評価するために、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１０００℃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、電極チップ４５０を徐冷。
【００４５】
試験者は、冷熱サイクル試験を終えた後、溶融部４３０におけるクラック（ひび割れ）の有無を確認した。試験者は、次の評価基準に基づいて各試料の耐剥離性を評価した。
◎（優）：クラックなし
○（並）：クラックあり
×（劣）：電極チップ４５０の剥離
【００４６】
図７〜図１１の冷熱サイクル試験によれば、角度Ｓが２０°を越える場合、耐剥離性が低下することが分かる。この結果は、角度Ｓが大きすぎる場合、電極チップ４５０より−Ｙ軸方向側に溶融部４３０の大きさを十分に確保できないことに起因すると考えられる。したがって、着火性および耐剥離性を十分に確保する観点から、角度Ｓは３°≦Ｓ≦２０°を満たすことが好ましい。
【００４７】
図１２は、スパークプラグ１０の着火性および耐消耗性を評価した結果を示す表である。図１２の評価試験では、試験者は、距離Ｌａおよび角度Ｓの少なくとも一方が異なる複数のスパークプラグ１０を試料として用意し、各試料の着火性および耐消耗性を評価した。図１２の評価試験における試料では、電極母材４１０および電極チップ４５０の各材質は、図７〜図１１の評価試験における試料と同様である。
【００４８】
試験者は、着火性を評価するために、図７〜図１１の評価試験と同様に、各試料に対して火花試験を実施した。図１２の火花試験によれば、先端面４５１から交点Ａまでの距離Ｌａを大きくすることによって、先端部側における火花放電の割合が大きくなり、その結果、スパークプラグ１０の着火性が向上することが分かる。
【００４９】
試験者は、耐消耗性を評価するために、各試料に対して、火花試験と同条件で、２００時間、火花放電を発生させる耐久試験を実施した。試験者は、次の評価基準に基づいて各試料の耐剥離性を評価した。
◎（優）：間隙距離Ｌｓｇの増加量が０．２ｍｍ未満
○（並）：間隙距離Ｌｓｇの増加量が０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ未満
×（劣）：間隙距離Ｌｓｇの増加量が０．３ｍｍ以上
【００５０】
図１２の耐久試験によれば、距離Ｌａが０．２５ｍｍ未満である場合、耐消耗性が低下することが分かる。この結果は、距離Ｌａが短かすぎる場合、溶融部４３０が火花放電による消耗の影響を受けやすくなるためであると考えられる。試験者による他の評価試験によれば、距離Ｌａが０．６０ｍｍを越える場合、先端部側における火花放電の割合を十分に確保できなかった。したがって、着火性および耐消耗性を十分に確保する観点から、距離Ｌａは０．２５ｍｍ≦Ｌａ≦０．６０ｍｍを満たすことが好ましい。
【００５１】
図１３は、スパークプラグ１０の着火性を評価した結果を示す表である。図１３の評価試験では、試験者は、電極チップ４５０の外径ＯＤ２が異なる複数のスパークプラグ１０を試料として用意し、各試料の着火性を評価した。図１３の評価試験における試料では、電極母材４１０および電極チップ４５０の各材質は、図７〜図１１の評価試験における試料と同様である。
【００５２】
試験者は、着火性を評価するために、図７〜図１１の評価試験と同様に、各試料に対して火花試験を実施した。図１３の評価試験では、試験者は、火花放電を撮影した画像に基づいて、試験開始から先端部側において火花放電が３０回確認されるまで、先端部側および基端部側における火花放電を計数し、それぞれ計数された回数から飛火割合を算出した。図１３の火花試験によれば、中心電極１００の先端外径ＯＤ１に対して電極チップ４５０の外径ＯＤ２が大きくなる程、先端部側における火花放電の割合が大きくなり、その結果、スパークプラグ１０の着火性が向上することが分かる。したがって、着火性を効果的に向上させる観点から、先端外径ＯＤ１と外径ＯＤ２との関係は、０．０ｍｍ＜（ＯＤ２−ＯＤ１）≦０．６ｍｍを満たすことが好ましい。
【００５３】
Ａ−４．効果
以上説明した実施形態によれば、境界線４３５は、＋Ｙ軸方向側の交点Ａから−Ｙ軸方向側の交点Ｂに向かうにつれて先端面４５１から遠ざかる。これによって、仕事関数の低い方に飛火しやすい火花放電は、電極チップ４５０の＋Ｙ軸方向側より電極チップ４５０の−Ｙ軸方向側に発生しやすくなる。したがって、火炎核の起点を接地電極４００の＋Ｙ軸方向側へ誘導できる。その結果、スパークプラグ１０の着火性を向上させることができる。
【００５４】
また、仮想線ＡＢが先端面４５１となす角度Ｓが３°≦Ｓ≦２０°を満たす場合、着火性を十分に確保できるとともに、電極チップ４５０の剥離に対する耐剥離性を十分に確保できる。
【００５５】
また、先端面４５１から交点Ａまでの長さＬａが０．２５ｍｍ≦Ｌａ≦０．６０ｍｍを満たす場合、着火性を十分に確保できるとともに、火花放電による電極チップ４５０の消耗に対する耐消耗性を十分に確保できる。また、中心電極１００の先端外径ＯＤ１と電極チップ４５０の外径ＯＤ２との関係が０．０ｍｍ＜（ＯＤ２−ＯＤ１）≦０．６ｍｍを満たす場合、着火性を効果的に向上させることができる。
【００５６】
また、電極母材４１０が、電極チップ４５０より＋Ｙ軸方向側に、傾斜面および湾曲面の少なくとも一方によって構成された面取り部４１７ｃ，４１７ｒを有する場合、電極チップ４５０より＋Ｙ軸方向側において、火炎核と接地電極４００との接触を面取り部４１７ｃ，４１７ｒによって遅延させている間に、火炎核の広がりを促進できる。その結果、スパークプラグ１０の着火性をいっそう向上させることができる。
【００５７】
Ｂ．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】
【００５８】
１０…スパークプラグ
９０…内燃機関
１００…中心電極
１０１…先端面
１０７…側面
１９０…端子金具
２００…絶縁体
２９０…軸孔
３００…主体金具
３１０…端面
４００，４０１，４０２…接地電極
４１０…電極母材
４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６…母材面
４１７ｃ，４１７ｒ…面取り部
４３０…溶融部
４３５…境界線
４５０…電極チップ
４５１…先端面
４５３…側面
４５９…張出部
９１０…内壁
９２０…燃焼室
【図１】
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【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】
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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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