(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔に前記中心電極が挿設される絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
前記主体金具と電気的に導通し、前記中心電極の先端面との間でギャップを形成する接地電極と、
を備えた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する部分である母材と、前記母材内に埋設され前記母材よりも熱伝導率が高い芯部と、を備える棒状の本体部を備え、
前記接地電極の前記本体部の先端部は、前記中心電極の先端面と対向する位置に配置され、
前記本体部の前記先端部は、前記中心電極と対向する表面である対向面と、前記対向面を挟むように配置された表面である一対のテーパ面と、を有する、先細りの端部であるテーパ端部を備え、
前記テーパ端部の少なくとも一部は、前記中心電極の先端面を前記軸線方向に沿って投影した場合に、前記投影された前記中心電極の先端面と重なる範囲内に、配置されており、
前記テーパ端部の表面における前記対向面と前記テーパ面との境界と、前記中心電極と、の間の最短距離が、前記ギャップの距離の１．２倍の距離以下であり、
前記芯部の先端を含み前記軸線方向と直交する断面である直交断面上において、
前記芯部の断面の少なくとも一部は、前記直交断面上において、前記一対のテーパ面のうち一方のテーパ面に対応する線分の後端を通り前記一方のテーパ面に対応する前記線分と垂直な直線よりも先端側、かつ、前記一対のテーパ面のうち他方のテーパ面に対応する線分の後端を通り前記他方のテーパ面に対応する前記線分と垂直な直線よりも先端側の領域内に、配置されており、
前記テーパ面に対応する前記線分と前記芯部の前記断面との間の最短距離は、０．２ｍｍ以上、かつ、１．５ｍｍ以下である、
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、
前記芯部の少なくとも前記先端を含む部分は、融点が摂氏１３５０度以上の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、
前記芯部は、前記母材よりも熱伝導率が高い第１芯部と、前記母材と前記第１芯部との間に設けられ、前記第１芯部よりも熱伝導率が高い第２芯部と、を備え、
前記直交断面上において、前記接地電極の先端側の断面構成は、前記第１芯部と前記母材との２層構成であり、前記接地電極の後端側の断面構成は、前記第１芯部と前記第２芯部と前記母材との３層構成である、
スパークプラグ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、さらに、前記中心電極の先端面と対向する貴金属チップを備える、
スパークプラグ。
【請求項５】
請求項４に記載のスパークプラグであって、
前記貴金属チップは、レーザ溶接部を介して、前記母材に固定されており、
前記接地電極の前記本体部は、前記母材の成分と前記貴金属チップの成分とを含む溶融部を含み、
前記接地電極の断面のうちの、前記対向面上を前記接地電極の長手方向に沿って延びて前記対向面を二等分するラインを含み、かつ、前記対向面と直交する断面である二分断面において、
前記対向面の延びる方向と直交し、かつ、前記溶融部の断面と重なる直線のうちの、最も先端側の直線を、第１直線と呼び、最も後端側の直線を、第２直線と呼び、
前記溶融部の前記断面の面積を第１面積Ｓ１と呼び、
前記接地電極の前記本体部の断面のうちの前記第１直線と前記第２直線とで挟まれた部分の面積を第２面積Ｓ２と呼ぶ場合に、
面積比Ｓ１／Ｓ２が、１／３未満であり、かつ、前記芯部の断面が前記第２直線よりも前記接地電極の先端側まで延びており、かつ、前記芯部の断面は、前記溶融部の断面から離れている、
スパークプラグ。
【請求項６】
請求項４に記載のスパークプラグであって、
前記貴金属チップは、レーザ溶接部を介して、前記母材に固定されており、
前記接地電極の前記本体部は、前記母材の成分と前記貴金属チップの成分とを含む溶融部を含み、
前記接地電極の断面のうちの、前記対向面上を前記接地電極の長手方向に沿って延びて前記対向面を二等分するラインを含み、かつ、前記対向面と直交する断面である二分断面において、
前記対向面の延びる方向と直交し、かつ、前記溶融部の断面と重なる直線のうちの、最も先端側の直線を、第１直線と呼び、最も後端側の直線を、第２直線と呼び、
前記溶融部の前記断面の面積を第１面積Ｓ１と呼び、
前記接地電極の前記本体部の断面のうちの前記第１直線と前記第２直線とで挟まれた部分の面積を第２面積Ｓ２と呼ぶ場合に、
面積比Ｓ１／Ｓ２が、１／３以上であり、かつ、前記芯部の断面は、前記溶融部の断面と接触している、
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。スパークプラグの構成としては、例えば、中心電極と接地電極とを備える構成が用いられている。中心電極と接地電極は、火花を生じさせるためのギャップを形成する。また、接地電極が熱を吸収することによる火炎を消火する作用（消炎作用とも呼ばれる）を抑制するために、接地電極の先端部を、先細のテーパ状に形成する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１５９８５６号公報
【特許文献２】特開平５−１５９８５７号公報
【特許文献３】特開２００１−３５１７６１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、接地電極の先端部をテーパ状に形成する場合、着火性が向上するものの、接地電極の耐久性が低下する場合があった。例えば、接地電極の先端部をテーパ状に形成する場合、先端部が細くなる、すなわち、接地電極の体積が小さくなる。従って、接地電極の温度が高くなりやすい。接地電極の温度が高くなると、接地電極の表面の酸化等によって、接地電極が消耗しやすくなる場合があった。
【０００５】
本発明の主な利点は、着火性の向上と接地電極の耐久性の向上とを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
［態様］
軸線方向に延びる中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔に前記中心電極が挿設される絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
前記主体金具と電気的に導通し、前記中心電極の先端面との間でギャップを形成する接地電極と、
を備えた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する部分である母材と、前記母材内に埋設され前記母材よりも熱伝導率が高い芯部と、を備える棒状の本体部を備え、
前記接地電極の前記本体部の先端部は、前記中心電極の先端面と対向する位置に配置され、
前記本体部の前記先端部は、前記中心電極と対向する表面である対向面と、前記対向面を挟むように配置された表面である一対のテーパ面と、を有する、先細りの端部であるテーパ端部を備え、
前記テーパ端部の少なくとも一部は、前記中心電極の先端面を前記軸線方向に沿って投影した場合に、前記投影された前記中心電極の先端面と重なる範囲内に、配置されており、
前記テーパ端部の表面における前記対向面と前記テーパ面との境界と、前記中心電極と、の間の最短距離が、前記ギャップの距離の１．２倍の距離以下であり、
前記芯部の先端を含み前記軸線方向と直交する断面である直交断面上において、
前記芯部の断面の少なくとも一部は、前記直交断面上において、前記一対のテーパ面のうち一方のテーパ面に対応する線分の後端を通り前記一方のテーパ面に対応する前記線分と垂直な直線よりも先端側、かつ、前記一対のテーパ面のうち他方のテーパ面に対応する線分の後端を通り前記他方のテーパ面に対応する前記線分と垂直な直線よりも先端側の領域内に、配置されており、
前記テーパ面に対応する前記線分と前記芯部の前記断面との間の最短距離は、０．２ｍｍ以上、かつ、１．５ｍｍ以下である、
スパークプラグ。
【０００７】
［適用例１］
軸線方向に延びる中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔に前記中心電極が挿設される絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
前記主体金具と電気的に導通し、前記中心電極の先端面との間でギャップを形成する接地電極と、
を備えた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する部分である母材と、前記母材内に埋設され前記母材よりも熱伝導率が高い芯部と、を備える棒状の本体部を備え、
前記接地電極の前記本体部の先端部は、前記中心電極の先端面と対向する位置に配置され、
前記本体部の前記先端部は、前記中心電極と対向する表面である対向面と、前記対向面を挟むように配置された表面である一対のテーパ面と、を有する、先細りの端部であるテーパ端部を備え、
前記テーパ端部の少なくとも一部は、前記中心電極の先端面を前記軸線方向に沿って投影した場合に、前記投影された前記中心電極の先端面と重なる範囲内に、配置されており、
前記テーパ端部の表面における前記対向面と前記テーパ面との境界と、前記中心電極と、の間の最短距離が、前記ギャップの距離の１．２倍の距離以下であり、
前記芯部の先端を含み前記軸線方向と直交する断面である直交断面上において、
前記芯部の断面の少なくとも一部は、前記直交断面上において前記テーパ面に対応する線分の後端を通り前記線分と垂直な直線よりも先端側の領域内に、配置されており、
前記テーパ面に対応する前記線分と前記芯部の前記断面との間の最短距離は、０．２ｍｍ以上、かつ、１．５ｍｍ以下である、
スパークプラグ。
【０００８】
この構成によれば、芯部の先端を含み軸線方向と直交する断面上において、芯部の断面の少なくとも一部が、テーパ面に対応する線分の後端を通り前記線分と垂直な直線よりも先端側の領域内に配置され、テーパ面に対応する線分と芯部の断面との間の最短距離が、０．２ｍｍ以上、かつ、１．５ｍｍ以下であるので、着火性の向上と接地電極の耐久性の向上とを実現できる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記芯部の少なくとも前記先端を含む部分は、融点が摂氏１３５０度以上の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、接地電極の破損を抑制できる。
【００１１】
［適用例３］
適用例２に記載のスパークプラグであって、
前記芯部は、前記母材よりも熱伝導率が高い第１芯部と、前記母材と前記第１芯部との間に設けられ、前記第１芯部よりも熱伝導率が高い第２芯部と、を備え、
前記直交断面上において、前記接地電極の先端側の断面構成は、前記第１芯部と前記母材との２層構成であり、前記接地電極の後端側の断面構成は、前記第１芯部と前記第２芯部と前記母材との３層構成である、
スパークプラグ。
【００１２】
この構成によれば、第１芯部と、第１芯部よりも熱伝導率が高い第２芯部と、を設けることによって、接地電極の熱伝導性が向上するので、接地電極の消耗を抑制できる。また、接地電極の先端側には第２芯部が配置されていないので、第２芯部の温度が上昇することに起因する接地電極の破損を抑制できる。
【００１３】
［適用例４］
適用例１ないし３のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、さらに、前記中心電極の先端面と対向する貴金属チップを備える、
スパークプラグ。
【００１４】
この構成によれば、ギャップが広くなることを抑制できる。
【００１５】
［適用例５］
適用例４に記載のスパークプラグであって、
前記貴金属チップは、レーザ溶接によって、前記母材に固定されており、
前記接地電極の前記本体部は、前記母材の成分と前記貴金属チップの成分とを含む溶融部を含み、
前記接地電極の断面のうちの、前記対向面上を前記接地電極の長手方向に沿って延びて前記対向面を二等分するラインを含み、かつ、前記対向面と直交する断面である二分断面において、
前記対向面の延びる方向と直交し、かつ、前記溶融部の断面と重なる直線のうちの、最も先端側の直線を、第１直線と呼び、最も後端側の直線を、第２直線と呼び、
前記溶融部の前記断面の面積を第１面積Ｓ１と呼び、
前記接地電極の前記本体部の断面のうちの前記第１直線と前記第２直線とで挟まれた部分の面積を第２面積Ｓ２と呼ぶ場合に、
面積比Ｓ１／Ｓ２が、１／３未満であり、かつ、前記芯部の断面が前記第２直線よりも前記接地電極の先端側まで延びており、かつ、前記芯部の断面は、前記溶融部の断面から離れている、
スパークプラグ。
【００１６】
この構成によれば、比率Ｓ１／Ｓ２が１／３以上である場合（すなわち、溶融部の断面の面積が比較的に大きい場合）と比べて、接地電極の熱伝導性の低下を抑制できる。また、芯部が溶融部から離れているので、貴金属チップと母材との接合強度が低下することを抑制できる。
【００１７】
[適用例６]
適用例４に記載のスパークプラグであって、
前記貴金属チップは、レーザ溶接によって、前記母材に固定されており、
前記接地電極の前記本体部は、前記母材の成分と前記貴金属チップの成分とを含む溶融部を含み、
前記接地電極の断面のうちの、前記対向面上を前記接地電極の長手方向に沿って延びて前記対向面を二等分するラインを含み、かつ、前記対向面と直交する断面である二分断面において、
前記対向面の延びる方向と直交し、かつ、前記溶融部の断面と重なる直線のうちの、最も先端側の直線を、第１直線と呼び、最も後端側の直線を、第２直線と呼び、
前記溶融部の前記断面の面積を第１面積Ｓ１と呼び、
前記接地電極の前記本体部の断面のうちの前記第１直線と前記第２直線とで挟まれた部分の面積を第２面積Ｓ２と呼ぶ場合に、
面積比Ｓ１／Ｓ２が、１／３以上であり、かつ、前記芯部の断面は、前記溶融部の断面と接触している、
スパークプラグ。
【００１８】
この構成によれば、比率Ｓ１／Ｓ２が１／３未満である場合（すなわち、溶融部の断面の面積が比較的に小さい場合）と比べて、貴金属チップと母材との接合強度の低下を抑制できる。また、芯部が溶融部と接触しているので、接地電極の熱伝導性の低下を抑制できる。
【００１９】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグや、そのスパークプラグを搭載する内燃機関、等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】スパークプラグ１００の断面図である。
【図２】スパークプラグ１００の電極２０、３０の構成を示す概略図である。
【図３】スパークプラグ１００ａの電極２０、３０ａの構成を示す概略図である。
【図４】スパークプラグ１００ｂの電極２０、３０ｂの構成を示す概略図である。
【図５】溶融部を示す断面図である。
【図６】溶融部を示す断面図である。
【図７】評価試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．スパークプラグの構成：
図１は、第１実施例のスパークプラグ１００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。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」とも呼び、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。図中の第１方向Ｄ１は、軸線ＣＬと平行な方向である。後述するように、火花ギャップｇ（単に「ギャップｇ」とも呼ぶ）を形成する中心電極２０と接地電極３０とは、スパークプラグ１００の第１方向Ｄ１側の端部を形成している。以下、このような第１方向Ｄ１側を「スパークプラグ１００の先端側（あるいは、単に「先端側」）」とも呼び、第１方向Ｄ１の反対方向側を「スパークプラグ１００の後端側（あるいは、単に「後端側」）」とも呼ぶ。また、図中の第２方向Ｄ２と第３方向Ｄ３とは、互いに垂直な方向であり、いずれも、第１方向Ｄ１と垂直な方向である。以下、第１方向Ｄ１を、単に「＋Ｄ１方向」とも呼び、第１方向Ｄ１の反対方向を、単に「−Ｄ１方向」とも呼ぶ。他の方向についても、同様に、「＋」または「−」の符号を用いて、方向を特定する。また、＋Ｄ１方向側を、単に「＋Ｄ１側」とも呼び、−Ｄ１方向側を、単に「−Ｄ１側」とも呼ぶ。他の方向側についても、同様である。
【００２２】
スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０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、導電性シール６０と、抵抗体７０と、導電性シール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。
【００２３】
絶縁碍子１０は、中心軸ＣＬに沿って延びて絶縁碍子１０を貫通する貫通孔１２（「軸孔１２」とも呼ぶ）を有する略円筒形状の部材である。絶縁碍子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）。絶縁碍子１０は、先端側から後端側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、を備えている。
【００２４】
鍔部１９は、絶縁碍子１０における軸方向の略中央に位置する部分であり、絶縁碍子１０の最大外径部分である。鍔部１９の先端側には、先端側胴部１７が設けられている。先端側胴部１７の先端側には、第１縮外径部１５が設けられている。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。第１縮外径部１５の先端側には、脚部１３が設けられている。スパークプラグ１００が内燃機関（図示せず）に取り付けられた状態では、脚部１３は、燃焼室に曝される。
【００２５】
鍔部１９の後端側には、第２縮外径部１１が設けられている。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。第２縮外径部１１の後端側には、後端側胴部１８が設けられている。
【００２６】
絶縁碍子１０の貫通孔１２の先端側には、中心電極２０が挿入されている。中心電極２０は、中心軸ＣＬに沿って延びる棒状の部材である。中心電極２０は、電極母材２１と、電極母材２１の内部に埋設された芯材２２と、を備えている。電極母材２１は、例えば、ニッケルを主成分として含む合金であるインコネル（「ＩＮＣＯＮＥＬ」は、登録商標）を用いて形成されている。芯材２２は、例えば、銅を含む合金で形成されている。中心電極２０の後端側の一部は、絶縁碍子１０の貫通孔１２内に配置され、中心電極２０の先端側の一部は、絶縁碍子１０の先端側に露出している。
【００２７】
絶縁碍子１０の貫通孔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、中心軸ＣＬに沿って延びる棒状の部材である。端子金具４０は、低炭素鋼を用いて形成されている（但し、他の導電材料（例えば、金属材料）も採用可能である）。端子金具４０は、鍔部４２と、鍔部４２より後端側の部分を形成するキャップ装着部４１と、鍔部４２より先端側の部分を形成する脚部４３と、を備えている。キャップ装着部４１は、絶縁碍子１０の後端側に露出している。脚部４３は、絶縁碍子１０の貫通孔１２に挿入（圧入）されている。
【００２８】
絶縁碍子１０の貫通孔１２内において、端子金具４０と中心電極２０との間には、抵抗体７０が配置されている。抵抗体７０は、火花発生時の電波ノイズを低減する。抵抗体７０は、例えば、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系等のガラス粒子と、ＴｉＯ２等のセラミック粒子と、炭素粒子や金属等の導電材料と、を含む組成物で形成されている。
【００２９】
貫通孔１２内において、抵抗体７０と中心電極２０との間の隙間は、導電性シール６０によって埋められている。抵抗体７０と端子金具４０との間の隙間は、導電性シール８０によって埋められている。この結果、中心電極２０と端子金具４０とは、抵抗体７０と導電性シール６０、８０とを介して、電気的に接続される。導電性シールは、例えば、上述の各種ガラス粒子と、金属粒子（Ｃｕ、Ｆｅなど）と、を用いて形成される。
【００３０】
主体金具５０は、内燃機関のエンジンヘッド（図示省略）にスパークプラグ１００を固定するための円筒状の金具である。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には、中心軸ＣＬに沿って貫通する貫通孔５９が形成されている。主体金具５０の貫通孔５９には、絶縁碍子１０が挿入され、主体金具５０は、絶縁碍子１０の外周に固定されている。絶縁碍子１０の先端（すなわち、＋Ｄ１側の端）は、主体金具５０の先端から露出し、絶縁碍子１０の後端は、主体金具５０の後端から露出している。
【００３１】
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、シール部５４と、変形部５８と、工具係合部５１と、加締部５３と、を備えている。シール部５４の形状は、略円柱形状である。シール部５４の先端側には、胴部５５が設けられている。胴部５５の外径は、シール部５４の外径よりも、小さい。胴部５５の外周面には、内燃機関の取付孔に螺合するためのネジ部５２が形成されている。シール部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が嵌挿されている。
【００３２】
主体金具５０の胴部５５は、縮内径部５６を有している。縮内径部５６は、絶縁碍子１０の鍔部１９よりも先端側に、配置されている。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、絶縁碍子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、鉄製のＯリングである。先端側パッキン８の材料としては、他の材料（例えば、銅等の金属材料）も採用可能である。
【００３３】
シール部５４の後端側には、シール部５４よりも肉厚が薄い変形部５８が設けられている。変形部５８は、径方向の外側（中心軸ＣＬから離れる方向）に向かって中央部が突出するように、変形している。変形部５８の後端側には、工具係合部５１が設けられている。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、工具係合部５１よりも肉厚が薄い加締部５３が設けられている。加締部５３は、絶縁碍子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、−Ｄ１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。
【００３４】
主体金具５０の後端側の部分の内周面と、絶縁碍子１０の外周面と、の間には、環状の空間ＳＰが形成されている。この空間ＳＰは、加締部５３と第２縮外径部１１との間の、主体金具５０の内周面と絶縁碍子１０の外周面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、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。本実施例では、これらの後端側パッキン６、７は、鉄製のＣ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。
【００３５】
加締部５３を内側に折り曲げるように加締めることによって、パッキン６、７とタルク９とを介して、絶縁碍子１０が、主体金具５０内で、先端側に向けて押圧される。これにより、第１縮外径部１５と縮内径部５６との間で、先端側パッキン８が押圧される。そして、先端側パッキン８は、主体金具５０と絶縁碍子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と絶縁碍子１０との間を通って外に漏れることが、抑制される。
【００３６】
接地電極３０は、主体金具５０の先端（すなわち、＋Ｄ１側の端）に接合された棒状の電極である。接地電極３０は、主体金具５０からＤ１方向に延び、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２０ｓ１（＋Ｄ１側の表面２０ｓ１）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、レーザ溶接）。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、を備えている。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。
【００３７】
Ａ２．電極の構成：
図２は、スパークプラグ１００の電極２０、３０の構成を示す概略図である。図２（Ａ）は、スパークプラグ１００の第１方向Ｄ１側の一部分の断面図（具体的には、中心軸ＣＬを含む断面図）を示し、図２（Ｂ）は、接地電極３０の断面（具体的には、中心軸ＣＬと直交する断面）を示し、図２（Ｃ）は、＋Ｄ１方向を向いて見た接地電極３０の概略図を示し、図２（Ｄ）は、電極２０、３０の斜視図を示している。なお、図２（Ａ）中の中心軸ＣＬの右側では、＋Ｄ３方向を向いて見た中心電極２０と絶縁碍子１０との外観が示されている。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ１−Ｂ１断面である。
【００３８】
接地電極３０は、断面が矩形状の棒状の部材を用いて形成されている。図２（Ａ）に示すように、接地電極３０は、主体金具５０に接合された第２端３０ｅ２を含む部分である脚部３２と、脚部３２に接続され、第２端３０ｅ２とは反対側の第１端３０ｅ１を含む部分である先端部３１と、を備えている。脚部３２は、第２端３０ｅ２から、第１方向Ｄ１側に向かって延び、そして、中心軸ＣＬに向かって曲がっている。第２端３０ｅ２から中心軸ＣＬに向かう方向が、第２方向Ｄ２である。先端部３１は、中心電極２０よりも＋Ｄ１側を、中心軸ＣＬの−Ｄ２側から、中心軸ＣＬの＋Ｄ２側の第１端３０ｅ１まで、＋Ｄ２方向に延びている。先端部３１は、第１端３０ｅ１と、中心電極２０の先端面２０ｓ１（すなわち、＋Ｄ１側の表面２０ｓ１）と対向する部分と、を含んでいる。
【００３９】
また、図２（Ａ）に示すように、接地電極３０は、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、を備えている。芯部３６は、第２端３０ｅ２から、先端部３１の途中まで、延びている。ここで、芯部３６の両端のうち、接地電極３０の先端部３１に近い方の端３６ｔを「先端３６ｔ」と呼ぶ。図２（Ｂ）に示す断面は、芯部３６の先端３６ｔを含み、中心軸ＣＬと直交する断面である。
【００４０】
図２（Ａ）〜図２（Ｄ）に示すように、先端部３１は、−Ｄ１側の表面である内面３１ｓｉと、＋Ｄ１側の表面である外面３１ｓｏと、＋Ｄ３側の表面である第１側面３１ｓ１と、−Ｄ３側の表面である第２側面３１ｓ２と、を有している。内面３１ｓｉと外面３１ｓｏとは、いずれも、中心軸ＣＬと直交する平面である。２つの側面３１ｓ１、３１ｓ２は、いずれも、Ｄ３方向と垂直な平面である。内面３１ｓｉは、中心電極２０の先端面２０ｓ１と対向している。先端面２０ｓ１は、中心軸ＣＬと直交する平面である。また、内面３１ｓｉと先端面２０ｓ１とが、火花ギャップｇを形成する。図２（Ａ）中の距離Ｄｇは、ギャップ距離を示している（以下「ギャップ距離Ｄｇ」とも呼ぶ）。ギャップ距離Ｄｇは、ギャップｇを形成する２つの面２０ｓ１、３１ｓｉの間の最短距離である。
【００４１】
図２（Ａ）〜図２（Ｄ）に示すように、先端部３１は、第１端３０ｅ１に向かって徐々に細くなる先細りの端部であるテーパ端部３１ｔを備えている。テーパ端部３１ｔは、−Ｄ１側の表面である対向面３１ｔｓｉと、＋Ｄ１側の表面である外面３１ｔｓｏと、＋Ｄ３側の表面である第１テーパ面３１ｔｓ１と、−Ｄ３側の表面である第２テーパ面３１ｔｓ２と、＋Ｄ２側の表面である先端面３１ｓｅと、を有している。対向面３１ｔｓｉは、先端部３１の内面３１ｓｉの一部であり、中心電極２０の先端面２０ｓ１と対向してギャップｇを形成する。外面３１ｔｓｏは、接地電極３０の外面３１ｓｏの一部である。先端面３１ｓｅは、接地電極３０の第１端３０ｅ１に対応する。第１テーパ面３１ｔｓ１は、第１側面３１ｓ１と先端面３１ｓｅとを接続する。第２テーパ面３１ｔｓ２は、第２側面３１ｓ２と先端面３１ｓｅとを接続する。
【００４２】
図２（Ｃ）に示すように、対向面３１ｔｓｉの形状は、＋Ｄ２方向に向かって、徐々に幅が狭くなる、台形である。図示を省略するが、外面３１ｔｓｏの形状も、対向面３１ｔｓｉの形状と同じ台形である。以下、対向面３１ｔｓｉを表す台形の平行な２辺Ｕｂ、Ｌｂのうちの、比較的短い辺Ｕｂを「上底Ｕｂ」と呼び、比較的長い辺Ｌｂを「下底Ｌｂ」と呼ぶ。上底Ｕｂは、対向面３１ｔｓｉと先端面３１ｓｅとの境界を形成するエッジラインである。一対のテーパ面３１ｔｓ１、３１ｔｓ２は、対向面３１ｔｓｉを挟むように配置されている。２つのテーパ面３１ｔｓ１、３１ｔｓ２の間の距離（第３方向Ｄ３と平行な距離）は、＋Ｄ２方向に向かって、徐々に短くなる。
【００４３】
図２（Ｃ）には、対称面ＣＬａが示されている。この対称面ＣＬａは、中心軸ＣＬを含み、第２方向Ｄ２と平行な平面である。接地電極３０の構成は、この対称面ＣＬａに対して、面対称である。図２（Ａ）に示す接地電極３０断面は、この対称面ＣＬａ上の断面である。図２（Ｃ）に示すように、対称面ＣＬａ上の断面は、テーパ端部３１ｔの対向面３１ｔｓｉ上を接地電極３０の長手方向（ここでは、第２方向Ｄ２）に沿って延びて対向面３１ｔｓｉを二等分するラインＬｔを含み、かつ、対向面３１ｔｓｉと直交する断面である。以下、対向面３１ｔｓｉをこのように二等分する断面を、「二分断面」とも呼ぶ。
【００４４】
図２（Ｂ）には、第１テーパ面３１ｔｓ１に対応する第１線分Ｌ１と、第２テーパ面３１ｔｓ２に対応する第２線分Ｌ２と、が示されている。図中の第１後端Ｅ１は、第１線分Ｌ１の両端のうち、先端面３１ｓｅから遠い方の端である。また、第２後端Ｅ２は、第２線分Ｌ２の両端のうち、先端面３１ｓｅから遠い方の端である。第１垂直線Ｌｏ１は、第１後端Ｅ１を通り、第１線分Ｌ１と垂直な直線である。第２垂直線Ｌｏ２は、第２後端Ｅ２を通り、第２線分Ｌ２と垂直な直線である。図２（Ｂ）の右側には、断面中の一部の領域Ａｔが、切り出して示されている。この領域Ａｔは、第１垂直線Ｌｏ１よりも先端側（接地電極３０の第１端３０ｅ１側）であり、かつ、第２垂直線Ｌｏ２よりも先端側の領域である。図２（Ｂ）の断面において、芯部３６の一部は、この領域Ａｔ内に配置されている。従って、領域Ａｔ内に芯部３６が配置されない場合と比べて、内燃機関の運転時に、芯部３６は、先端部３１から接地電極３０の他の部分（ここでは、脚部３２）へ、容易に熱を逃がすことができる。従って、先端部３１の温度が高くなることと、先端部３１の温度が高い状態が続くこととを、抑制できる。この結果、先端部３１の消耗（例えば、先端部３１の表面の酸化）を抑制できる。
【００４５】
図２（Ｃ）、図２（Ｄ）中の破線で示された領域２０ｓ１ｐは、中心電極２０の先端面２０ｓ１を、中心軸ＣＬに沿って（＋Ｄ１方向に向かって）接地電極３０上に投影して得られる領域である（以下、「投影領域２０ｓ１ｐ」とも呼ぶ）。図示するように、投影領域２０ｓ１ｐ（すなわち、先端面２０ｓ１）の形状は、円形状である。テーパ端部３１ｔの一部は、この投影領域２０ｓ１ｐと重なっている。なお、図２の例では、対向面３１ｔｓｉの下底Ｌｂは、中心軸ＣＬよりも＋Ｄ２側に配置されている。ただし、下底Ｌｂが、中心軸ＣＬよりも、−Ｄ２側に配置されてもよい。
【００４６】
図２（Ｃ）、図２（Ｄ）には、２本のエッジラインＬ１１、Ｌ１２が示されている。第１エッジラインＬ１１は、対向面３１ｔｓｉと第１テーパ面３１ｔｓ１との境界を形成するエッジラインである。第２エッジラインＬ１２は、対向面３１ｔｓｉと第２テーパ面３１ｔｓ２との境界を形成するエッジラインである。図示するように、これらのエッジラインＬ１１、Ｌ１２は、いずれも、投影領域２０ｓ１ｐとは重ならずに、投影領域２０ｓ１ｐから離れている。図２（Ｄ）に示す距離Ｄｅは、中心電極２０の先端面２０ｓ１と、第２エッジラインＬ１２と、の間の最短距離である（以下、「エッジ距離Ｄｅ」とも呼ぶ）。本実施例では、先端面２０ｓ１の縁と、第２エッジラインＬ１２と、を接続する線分の距離が、エッジ距離Ｄｅに対応する。このエッジ距離Ｄｅは、ギャップ距離Ｄｇよりも長い。しかし、一般的に、放電は、電極の表面のうちの、投影領域２０ｓ１ｐのように平らな面よりも、第２エッジラインＬ１２のように尖った部分で、生じ易い。従って、エッジ距離Ｄｅがギャップ距離Ｄｇよりも長い場合であっても、放電は、先端面２０ｓ１と第２エッジラインＬ１２との間で、生じ得る。上述したように、接地電極３０の構成は、対称面ＣＬａに対して面対称であるので、先端面２０ｓ１と第１エッジラインＬ１１との間の最短距離も、エッジ距離Ｄｅと同じである。従って、放電は、先端面２０ｓ１と第１エッジラインＬ１１との間でも、生じ得る。
【００４７】
放電が、接地電極３０の内面３１ｓｉの内部（例えば、投影領域２０ｓ１ｐの内部）で生じた場合には、放電によって生じた火炎は、内面３１ｓｉの端まで拡がった後に、ギャップｇの外に拡がる。一方、放電が、エッジラインＬ１１、Ｌ１２で生じた場合には、放電によって生じた火炎は、直ぐに、ギャップｇの外に拡がり得る。従って、エッジラインＬ１１、Ｌ１２で放電が生じ得る場合には、着火性を向上できる。
【００４８】
Ａ３．第１評価試験：
スパークプラグ１００のサンプルを用いた第１評価試験について説明する。第１評価試験では、ギャップ距離Ｄｇ（図２（Ｄ））に対するエッジ距離Ｄｅの比率Ｄｅ／Ｄｇ（以下「ギャップ比率」と呼ぶ）が互いに異なる６個のスパークプラグ１００のサンプルを用いて、スパークプラグ１００で生じた放電の全回数（ここでは、１０００回）に対する、中心電極２０とエッジライン（第１エッジラインＬ１１、または、第２エッジラインＬ１２）との間で生じた放電の回数の割合（以下「エッジ放電率」と呼ぶ）を、測定した。いずれのサンプルに関しても、母材３５の材料は、インコネルであり、芯部３６の材料は、純銅である。
以下の表１は、測定結果を示している。
【００４９】
【表１】
0006016721.tif 000002
【００５０】
評価試験に用いられた６個のサンプルに共通な寸法は、以下の通りである。
１）テーパ端部３１ｔの第１端３０ｅ１の第３方向Ｄ３の幅Ｄａ        ：１．５ｍｍ
この幅Ｄａは、対向面３１ｔｓｉの上底Ｕｂの長さと同じである。
２）テーパ端部３１ｔのＤ２方向の長さＤｂ                          ：１．６ｍｍ
３）先端部３１（テーパ端部３１ｔを除く）の第３方向Ｄ３の幅Ｄｃ    ：３．０ｍｍ
この幅Ｄｃは、対向面３１ｔｓｉの下底Ｌｂの長さと同じである。
４）先端部３１のＤ１方向の厚さＤｔ                                ：１．６ｍｍ
５）中心電極２０の先端面２０ｓ１の直径Ｄｄ                        ：１．５ｍｍ
６）ギャップ距離Ｄｇ                                              ：１．０ｍｍ
６個のサンプルの間では、エッジ距離Ｄｅが互いに異なっている。エッジ距離Ｄｅの調整は、下底Ｌｂと先端面２０ｓ１の中心ＣＬとの第２方向Ｄ２の距離Ｄｓと接地電極３０の脚部３２の曲がり具合とを調整することによって、行われた。
【００５１】
試験方法は、以下の通りである。空気が充填された実験用の容器内に、スパークプラグ１００を配置し、容器内の圧力を、０．６ＭＰａに上昇させる。この圧力は、内燃機関の燃焼室内の点火時の圧力を想定して、決められている。この状態で、スパークプラグ１００に電圧を印加して、放電を行う。放電の様子を高速度カメラで撮影し、接地電極３０上の放電位置が、エッジラインＬ１１、Ｌ１２と、内面３１ｓｉの内側と、のいずれであるのかを、確認する。１００Ｈｚで１０００回の放電を行うことによって、エッジ放電率を算出する。
【００５２】
表１に示すように、ギャップ比率が小さいほど、エッジ放電率が高い。この理由は、ギャップ比率が小さ場合には、ギャップ比率が大きい場合よりも、ギャップ距離Ｄｇに対するエッジ距離Ｄｅが小さいので、エッジラインＬ１１、Ｌ１２で放電が生じ易くなるからだと推定される。具体的には、表１に示すように、ギャップ比率が１００％である場合（エッジラインＬ１１、Ｌ１２が、投影領域２０ｓ１ｐと重なる場合）、エッジ放電率が９９％であった。ギャップ比率が、１１０％、１２０％、１２５％、１３０％、１３５％である場合には、それぞれ、エッジ放電率は、９５％、８５％、６０％、４０％、２０％であった。
【００５３】
上述したように、エッジラインＬ１１、Ｌ１２で放電が生じる場合には、着火性を向上できる。従って、着火性の向上の観点からは、ギャップ比率が小さいことが好ましい。例えば、１２０％以下のギャップ比率を採用することによって、８５％以上のエッジ放電率を実現できる。このように、ギャップ比率が１２０％以下であることが好ましく、また、ギャップ比率が１１０％以下であることが、特に好ましく、ギャップ比率が１００％であることが、最も好ましい。なお、ギャップ比率の下限は、１００％である。
【００５４】
なお、エッジラインＬ１１、Ｌ１２での放電のし易さは、主に、ギャップ距離Ｄｇに対するエッジ距離Ｄｅの比率に応じて変化すると推定される。従って、ギャップ比率の上述の好ましい上限は、ギャップ比率以外の構成に拘わらずに、適用可能と推定される。例えば、中心電極２０のうちの先端面２０ｓ１を形成する部分の材料や、先端面２０ｓ１の面積や、接地電極３０のうちの内面３１ｓｉを形成する部分の材料等に拘わらずに、上記の好ましい上限を適用可能と推定される。
【００５５】
Ａ４．第２評価試験：
スパークプラグ１００のサンプルを用いた第２評価試験について説明する。第２評価試験では、スパークプラグ１００を搭載した内燃機関を１００時間に亘って運転することによるギャップ距離Ｄｇの増加量を測定した。内燃機関としては、直列４気筒、ＳＯＨＣ（Single OverHead camshaft）、２Ｖａｌｖｅ、排気量１．３Ｌのものを用いた。１００時間の運転の内訳は、１分間のアイドル運転と、１分間のスロットル全開運転（ＷＯＴとも呼ばれる）と、で構成される１サイクルの運転を、３０００回繰り返すものである。アイドル運転時には、接地電極３０のうちのギャップｇに近い部分の最高温度は、おおよそ摂氏３００度であり、スロットル全開運転時には、接地電極３０のうちのギャップｇに近い部分の最高温度は、おおよそ摂氏１０００度である。
【００５６】
第２評価試験では、１０個のスパークプラグ１００のサンプルを準備した。１０個のサンプルの間では、テーパ面３１ｔｓ１、３１ｔｓ２に対する芯部３６の位置が、互いに異なっている。図２（Ｂ）の断面には、第１テーパ面３１ｔｓ１に対応する第１線分Ｌ１と、芯部３６と、の間の最短距離Ｗｍが、示されている。１０個のサンプルの間では、この最短距離Ｗｍが互いに異なっている。最短距離Ｗｍの調整は、以下のように行った。まず、インコネルで形成されたカップ状の第１部材を準備し、その第１部材の中に、純銅で形成された第２部材を挿入する。そして、第２部材が挿入された状態で、第１部材の外形を成形することによって、接地電極３０を製造する。第１部材が母材３５に対応し、第２部材が芯部３６に対応する。ここで、成形前のカップ状の第１部材の厚さを調整することによって、最短距離Ｗｍを調整した。なお、本実施例では、最短距離Ｗｍは、芯部３６と先端面３１ｓｅとの間の最短距離（すなわち、先端３６ｔと先端面３１ｓｅとの間の距離）よりも、短い。また、上述したように、接地電極３０の構成は、対称面ＣＬａに対して面対称であるので、第２テーパ面３１ｔｓ２に対応する第２線分Ｌ２と、芯部３６と、の間の最短距離も、最短距離Ｗｍと同じである。また、接地電極３０の外形は、１０個のサンプルの間で同じである。以下の表２は、測定結果を示している。
【００５７】
【表２】
0006016721.tif 000003
【００５８】
最短距離Ｗｍの単位は、ミリメートルである。ギャップ距離Ｄｇの増加量ｄＤｇ（「ギャップ増加量ｄＤｇ」と呼ぶ）は、１００時間の運転後のギャップ距離Ｄｇから、運転前のギャップ距離Ｄｇを引いた差分である（単位は、ミリメートル）。評価結果に関しては、Ａ評価は、ギャップ増加量ｄＤｇが０．３ｍｍ未満であることを示し、Ｂ評価は、ギャップ増加量ｄＤｇが０．３ｍｍ以上であることを示し、Ｃ評価は、１００時間の運転によって、接地電極３０の母材３５が破裂したこと、すなわち、芯部３６が母材３５の外に飛び出したこと、を示している。
【００５９】
評価試験に用いられた１０個のサンプルの間では、試験前（すなわち、１００時間の運転前）の長さＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｔ、Ｄｄ、Ｄｓ、Ｄｇは、上記の第１評価試験で用いたサンプルのものと、それぞれ同じである。また、試験前のエッジ距離Ｄｅは、１．２ｍｍである。また、母材３５の材料は、インコネルであり、芯部３６の材料は、純銅である。
【００６０】
表２に示すように、ギャップ増加量ｄＤｇは、最短距離Ｗｍが小さいほど小さくなる傾向にある。この理由は、以下のように推定される。すなわち、最短距離Ｗｍが小さいほど、接地電極３０の先端部３１内の芯部３６の割合が大きくなるので、内燃機関の運転時に、先端部３１から接地電極３０の他の部分（ここでは、脚部３２）へ、容易に熱を逃がすことができる。従って、先端部３１の温度が高くなることと、先端部３１の温度が高い状態が続くこととを、抑制できる。この結果、先端部３１の消耗（例えば、先端部３１の表面の酸化）が抑制されるので、ギャップ増加量ｄＤｇを抑制できる。
【００６１】
具体的には、表２に示すように、最短距離Ｗｍが０．１ｍｍである場合には、試験中に、接地電極３０が破裂した。最短距離Ｗｍが、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、０．９ｍｍ、１．１ｍｍ、１．３ｍｍ、１．５ｍｍ、１．７ｍｍである場合には、それぞれ、ギャップ増加量ｄＤｇは、０．１３ｍｍ、０．１２ｍｍ、０．１３ｍｍ、０．１４ｍｍ、０．１６ｍｍ、０．１８ｍｍ、０．２１ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３４ｍｍであった。このように、最短距離Ｗｍが０．２ｍｍ以上、かつ、１．５ｍｍ以下である場合には、評価結果はＡ評価であり、最短距離Ｗｍが１．７ｍｍである場合の評価結果は、Ｂ評価であった。
【００６２】
このように、最短距離Ｗｍを１．５ｍｍ以下に設定することによって、ギャップ増加量ｄＤｇを０．３ｍｍ未満に抑制することができる。また、最短距離Ｗｍを０．２ｍｍ以上に設定することによって、接地電極３０の破損（例えば、破裂）を抑制できる。従って、接地電極３０の耐久性を向上するためには、最短距離Ｗｍは、０．２ｍｍ以上、かつ、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、良好な評価結果が得られた最短距離Ｗｍは、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、０．９ｍｍ、１．１ｍｍ、１．３ｍｍ、１．５ｍｍである。これらの値のうちの任意の値を、最短距離Ｗｍの好ましい範囲の上限として採用可能である。また、これらの値のうちの上限以下の任意の値を、最短距離Ｗｍの好ましい範囲の下限として採用可能である。
【００６３】
なお、芯部３６による先端部３１の表面（特に、テーパ面３１ｔｓ１、３１ｔｓ２）の冷却の効果は、主に、最短距離Ｗｍに応じて変化すると推定される。従って、最短距離Ｗｍの好ましい範囲は、最短距離Ｗｍ以外の構成に拘わらずに、適用可能と推定される。例えば、接地電極３０の形状に拘わらずに、上記の好ましい範囲を適用可能と推定される。
【００６４】
Ａ５．第３評価試験：
スパークプラグ１００のサンプルを用いた第３評価試験について説明する。第３評価試験では、芯部３６の材料が互いに異なる５個のスパークプラグ１００のサンプルを用いて、接地電極３０の耐久性を評価した。以下の表３は、評価結果を示している。
【００６５】
【表３】
0006016721.tif 000004
【００６６】
評価試験に用いられた５個のサンプルの間では、試験前の長さＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｔ、Ｄｄ、Ｄｓ、Ｄｇは、上記の第１評価試験で用いたサンプルのものと、それぞれ同じである。また、母材３５の材料は、インコネルである。試験前において、エッジ距離Ｄｅは、１．２ｍｍであり、最短距離Ｗｍは、０．２ｍｍであった。
【００６７】
第３評価試験では、スパークプラグ１００の電極２０、３０の加熱と冷却とのサイクルを３０００回繰り返すことによる接地電極３０の変化を評価した。具体的には、１回のサイクルは、電極２０、３０（特に、ギャップｇの近傍）を、バーナーで１分間に亘って加熱し、続けて、１分間に亘って空気中で冷却する、というものである。１分間の加熱によって、接地電極３０のうちのギャップｇに近い部分の温度は、摂氏１１００度に上昇する。この温度は、上述の第２評価試験での温度（およそ摂氏１０００度）よりも高い。すなわち、第３評価試験では、第２評価試験と比べて、厳しい条件下で評価が行われている。
【００６８】
表３には、芯部３６の材料と、その材料の融点と、評価結果と、が示されている。材料としては、純銅（Ｃｕ）と、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）と、高ニッケル合金と、純ニッケル（Ｎｉ）と、純鉄（Ｆｅ）と、が採用された。評価に関しては、Ａ評価は、接地電極３０に変化が見られないことを示し、Ｂ評価は、接地電極３０が破裂したことを示している。表３に示すように、芯部３６の材料が純銅である場合の評価がＢ評価であった。この理由は、母材３５の内部での芯部３６の熱膨張によって母材３５が損傷し、そして、加熱時に溶融した芯部３６が、損傷した母材３５から漏れたからだと推定される。芯部３６の材料が、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、高ニッケル合金、純ニッケル、純鉄、のいずれかである場合には、評価結果はＡ評価であった。この理由は、芯部３６の材料の融点が、加熱時の接地電極３０の温度（おおよそ摂氏１１００度）よりも高く、芯部３６が溶融しなかったからだと推定される。
【００６９】
以上のように、加熱時の接地電極３０の温度よりも高い融点を有する材料を、芯部３６の材料として採用することによって、接地電極３０の破裂を抑制できる。なお、内燃機関の運転時の接地電極３０の最高温度は、内燃機関に応じて異なっている。一般に、接地電極３０の最高温度が摂氏１０００度未満であることを想定して設計された内燃機関が、広く普及している。そのような内燃機関を用いる場合には、想定された最高温度（ここでは、摂氏１０００度）よりも融点が高い種々の材料（例えば、純銅を含む種々の金属材料）を、芯部３６の材料として採用可能である。また、内燃機関としては、摂氏１０００度を超える接地電極３０の最高温度を想定して設計された内燃機関も利用され得る。例えば、接地電極３０の想定された最高温度が摂氏１１００度であり得る。このような場合には、想定された最高温度よりも融点が高い種々の材料を、芯部３６の材料として採用可能である。一般には、表３の評価試験で評価されたように、融点が摂氏１３５０度以上の材料を採用すれば、スパークプラグ１００を種々の内燃機関に適用できる。
【００７０】
また、接地電極３０の最高温度が摂氏１１００度であるという条件下で良好な評価結果が得られた材料の融点は、摂氏１３５０度、摂氏１４１３度、摂氏１４５３度、摂氏１５３６度である。これらの値のうちの任意の値を、融点の好ましい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、融点の好ましい範囲の上限として採用可能である。
【００７１】
Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．スパークプラグの構成：
図３は、第２実施例のスパークプラグ１００ａの電極２０、３０ａの構成を示す概略図である。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、それぞれ、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）と同様の概略図を示している。また、図３（Ｄ）は、図３（Ａ）のＡ２−Ａ２断面を示し、図３（Ｅ）は、図３（Ａ）のＡ３−Ａ３断面を示している。図２の第１実施例のスパークプラグ１００からの主な差異は、接地電極の芯部３６が、第１芯部３６ａ１と第２芯部３６ａ２とを含む芯部３６ａに置換されている点である。接地電極３０ａ以外の構成は、図１、図２で説明した第１実施例の構成と同じである。接地電極３０ａの構成は、対称面ＣＬａに対して面対称である。以下、第２実施例のスパークプラグ１００ａの要素のうち、第１実施例のスパークプラグ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。
【００７２】
図３（Ａ）に示すように、接地電極３０ａは、母材３５ａと、母材３５ａ内に埋設された芯部３６ａと、を備えている。接地電極３０ａの形状（すなわち、母材３５ａの外形の形状）は、第１実施例の接地電極３０の形状（すなわち母材３５の外形の形状）と、同じである。
【００７３】
芯部３６ａは、第１芯部３６ａ１と第２芯部３６ａ２とを備えている。第２芯部３６ａ２は、母材３５と第１芯部３６ａ１との間に設けられている。第１芯部３６ａ１は、第１実施例の芯部３６と同様に、接地電極３０ａの第２端３０ｅ２から、先端部３１の途中に配置された先端３６ａｔまで、延びている。第２芯部３６ａ２は、第１芯部３６ａ１のうちの後端側（すなわち、第２端３０ｅ２側）の部分を覆うチューブ状の層である。第２芯部３６ａ２は、接地電極３０ａの第２端３０ｅ２から、第１芯部３６ａ１の先端３６ａｔよりも手前の位置まで、延びている。第１芯部３６ａ１の先端側（すなわち、第１端３０ｅ１側）の部分は、第２芯部３６ａ２には覆われずに、母材３５ａと接触している。第１芯部３６ａ１の先端３６ａｔは、芯部３６ａの両端のうちの、接地電極３０ａの先端部３１に近い方の端３６ａｔを形成している。第１芯部３６ａ１のうちの、第２芯部３６ａ２に覆われた部分は、第２芯部３６ａ２に覆われていない部分よりも、細い。従って、芯部３６ａのうちの第２芯部３６ａ２を含む部分の太さが過剰に太くなることが抑制される。そして、芯部３６ａの太さは、第２端３０ｅ２から先端３６ａｔまで、滑らかに変化する。
【００７４】
第１芯部３６ａ１は、母材３５ａよりも熱伝導率が高い材料で形成されている。第２芯部３６ａ２は、第１芯部３６ａ１よりも熱伝導率が高い材料で形成されている。例えば、母材３５ａの材料は、インコネルであり、第１芯部３６ａ１の材料は、純ニッケルであり、第２芯部３６ａ２の材料は、純銅である。ここで、芯部３６ａのうちの先端３６ｔを含む部分（ここでは、第１芯部３６ａ１）の材料としては、融点が摂氏１３５０度以上の材料を採用することが好ましい。例えば、上記の表３に示された、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）と、高ニッケル合金と、純ニッケルと、純鉄と、から任意に選択された材料を採用してもよい。
【００７５】
図３（Ｄ）は、接地電極３０ａのうちの第２芯部３６ａ２を含む部分（すなわち、接地電極３０ａの後端側の部分。ここでは、脚部３２）の断面である。この断面は、接地電極３０ａの延びる方向と垂直な断面である。断面上において、第２芯部３６ａ２は、第１芯部３６ａ１の全周を覆っている。断面構成は、第１芯部３６ａ１と第２芯部３６ａ２と母材３５ａとの３層構成である。
【００７６】
図３（Ｅ）は、接地電極３０ａのうちの第１芯部３６ａ１を含み第２芯部３６ａ２を含まない部分（すなわち、接地電極３０ａの先端側の部分。ここでは、先端部３１）の断面である。この断面は、接地電極３０ａの延びる方向と垂直な断面、すなわち、第２方向Ｄ２と垂直な断面である。断面構成は、第１芯部３６ａ１と母材３５ａとの２層構成である。
【００７７】
図３（Ｂ）の断面は、芯部３６ａの先端３６ａｔを含み、中心軸ＣＬと直交する断面である。図中の最短距離Ｗｍａは、第１線分Ｌ１と芯部３６ａ（ここでは、第１芯部３６ａ１）との間の最短距離である。本実施例では、この最短距離Ｗｍａは、芯部３６と接地電極３０ａの先端面３１ｓｅとの間の最短距離（すなわち、芯部３６ａの先端３６ａｔと先端面３１ｓｅとの間の距離）よりも、短い。また、図示するように、接地電極３０ａの先端側（すなわち、第１端３０ｅ１側）の断面構成は、第１芯部３６ａ１と母材３５ａとの２層構成である。ここで、接地電極３０ａの先端側の断面構成としては、図３（Ｂ）の断面における、第１芯部３６ａ１の断面の輪郭のうちの先端３６ａｔを含む一部分から先端側（第１端３０ｅ１側）の断面構成を採用可能である。また、接地電極３０ａの後端側（すなわち、第２端３０ｅ２側）の断面構成は、第１芯部３６ａ１と第２芯部３６ａ２と母材３５ａとの３層構成である。ここで、接地電極３０ａの後端側の断面構成としては、図３（Ｂ）の断面における、第１芯部３６ａ１の断面の輪郭のうちの後端３６ａ１ｂ（接地電極３０ａの第１端３０ｅ１から最も遠い端３６ａ１ｂ）を含む一部分から後端側の断面構成を採用可能である。
【００７８】
Ｂ２．第４評価試験：
第２実施例のスパークプラグ１００ａのサンプルを用いた第４評価試験について説明する。第４評価試験では、上述の第２評価試験と同様に、スパークプラグ１００ａを搭載した内燃機関を１００時間に亘って運転することによるギャップ距離Ｄｇの増加量を測定した。内燃機関の運転方法のうちの第２評価試験とは異なる点は、スロットル全開運転時の接地電極３０のギャップｇに近い部分の最高温度が、摂氏１０００度よりも高い摂氏１１００度となるように、内燃機関が調整されている点である。このように、第４評価試験では、第２評価試験と比べて、厳しい条件下で評価が行われている。
【００７９】
第４評価試験では、第２芯部３６ａ２の長さが互いに異なる２個のスパークプラグ１００ａのサンプルを準備した。第１サンプルの構成は、図３で説明した構成と同じである。一方、図示を省略するが、第２サンプルでは、第２芯部３６ａ２が、第２端３０ｅ２から、脚部３２の途中の位置であるＡ２−Ａ２断面の位置まで延びており、Ａ２−Ａ２断面の位置よりも先端側には、第２芯部３６ａ２が設けられていない。すなわち、第２サンプルに関しては、図３（Ｂ）に相当する断面において、第２芯部３６ａ２は設けられていない。なお、２個のサンプルの間では、試験前（すなわち、１００時間の運転前）の長さＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｔ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｓ、Ｄｇは、上記の第２評価試験で用いたサンプルのものと、それぞれ同じである。また、最短距離Ｗｍａ（図３（Ｂ））は、１．３ｍｍである。また、母材３５ａの材料は、インコネルであり、第１芯部３６ａ１の材料は、純ニッケルであり、第２芯部３６ａ２の材料は、純銅である。
【００８０】
２個のサンプルのそれぞれのギャップ距離Ｄｇの増加量を測定したところ、以下の通りであった。
１）第１サンプル  ：０．２７ｍｍ
２）第２サンプル  ：０．３３ｍｍ
以上のように、図３（Ｂ）の断面中に第２芯部３６ａ２が設けられる場合には、その断面中に第２芯部３６ａ２が設けられない場合と比べて、ギャップ距離Ｄｇの増加量を低減できる。この理由は、芯部３６ａの先端３６ａｔを含む断面に第２芯部３６ａ２の少なくとも一部が設けられている場合には、この断面に第２芯部３６ａ２が設けられていない場合と比べて、先端部３１の温度が高くなることを抑制できるからだと推定される。
【００８１】
また、図３（Ｂ）の断面において、接地電極３０ａの先端側（すなわち、第１端３０ｅ１側）の断面構成は、第１芯部３６ａ１と母材３５ａとの２層構成である。このように、第２芯部３６ａ２は、芯部３６ａの先端側（すなわち、温度が高くなる部分）には配置されていない。この結果、第２芯部３６ａ２が溶融して母材３５ａの外に飛び出すこと（破裂）を抑制できる。
【００８２】
なお、図３（Ｂ）の断面において第２芯部３６ａ２の一部が設けられる場合には、第１芯部３６ａ１と第２芯部３６ａ２と母材３５ａとのそれぞれの形状に拘わらず、第２芯部３６ａ２は、先端部３１から、接地電極３０ａの他の部分（ここでは、脚部３２）へ、容易に熱を逃がすことができる。また、図３（Ｂ）の断面において、先端側には第２芯部３６ａ２が設けられずに、後端側に第２芯部３６ａ２が設けられている場合には、第１芯部３６ａ１と第２芯部３６ａ２と母材３５ａとのそれぞれの形状に拘わらず、第２芯部３６ａ２が溶融して母材３５ａの外に飛び出すことを抑制できる。
【００８３】
Ｃ．第３実施例：
Ｃ１．スパークプラグの構成：
図４は、第３実施例のスパークプラグ１００ｂの電極２０、３０ｂの構成を示す概略図である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、それぞれ、図２（Ａ）、図２（Ｃ）と同様の概略図を示している。図２の第１実施例のスパークプラグ１００からの主な差異は、接地電極３０ｂが、中心電極２０の先端面２０ｓ１と対向する貴金属チップ３８を備えている点である。スパークプラグ１００ｂの他の構成は、図２で説明した第１実施例のスパークプラグ１００の構成と同じである。以下、第３実施例のスパークプラグ１００ｂの要素のうち、第１実施例のスパークプラグ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。
【００８４】
接地電極３０ｂは、第１実施例の接地電極３０を本体部として備える（以下、「本体部３０」とも呼ぶ）。接地電極３０ｂは、さらに、本体部３０の先端部３１の内面３１ｓｉ上に固定された貴金属チップ３８を備えている。貴金属チップ３８の形状は、中心軸ＣＬを中心とする円柱形状である。貴金属チップ３８の表面のうちの中心電極２０と対向する面３８ｓｉ（ここでは、−Ｄ１側の表面３８ｓｉ）と、中心電極２０の先端面２０ｓ１とが、ギャップｇを形成している。貴金属チップ３８は、イリジウムを含む合金を用いて形成されている。貴金属チップ３８は、母材３５に、レーザ溶接によって、接合されている。具体的には、貴金属チップ３８の外周面と、本体部３０の先端部３１の内面３１ｓｉと、の境界部分が、全周に亘って、レーザ溶接されている。
【００８５】
図４（Ｂ）の概略図には、内面３１ｓｉ上に溶接された貴金属チップ３８が示されている。図示された距離Ｄｄ８は、貴金属チップ３８の外径である。また、距離Ｄｍ８は、第１エッジラインＬ１１と貴金属チップ３８との間の最短距離である。なお、接地電極３０ｂの構成は、対称面ＣＬａに対して面対称である。また、図４の例では、テーパ端部３１ｔの対向面３１ｔｓｉの下底Ｌｂは、中心軸ＣＬよりも、−Ｄ２側に配置されている。ただし、下底Ｌｂが、中心軸ＣＬよりも、＋Ｄ２側に配置されてもよい。
【００８６】
本実施例のスパークプラグ１００ｂでは、貴金属チップ３８と中心電極２０との間に加えて、エッジラインＬ１１、Ｌ１２と中心電極２０との間でも、放電が生じ得る。放電が、エッジラインＬ１１、Ｌ１２と中心電極２０との間で生じると、本体部３０が消耗する。本体部３０が消耗すると、本体部３０による貴金属チップ３８の冷却が抑制されるので、貴金属チップ３８の温度が高くなりやすい。この結果、貴金属チップ３８が消耗し易くなる。ここで、芯部３６による貴金属チップ３８の冷却を促進するために、本体部３０の先端部３１における芯部３６の割合を増大させる方法が考えられる。ところが、貴金属チップ３８と母材３５との溶接によって生じる溶融部（詳細は後述）に芯部３６が接触すると、溶接の強度が低下する場合がある。そこで、後述の第５評価試験を行って、貴金属チップ３８の消耗と溶接の強度とのバランスを取るような溶融部と芯部３６との配置を検討した。
【００８７】
まず、第５評価試験の説明で参照する二分断面について説明する。図５、図６は、レーザ溶接によって生じた溶融部を示す断面図である。図中には、図４（Ａ）に示す接地電極３０ｂの二分断面のうちの、先端部３１を含む一部分が示されている。図５（Ａ）には、２つの溶融部断面Ａｍａ、Ａｍｃが示され、図６（Ａ）には、１つの溶融部断面Ａｍが示されている（溶融部断面Ａｍａ、Ａｍｃ、Ａｍには、ハッチングが付されている）。溶融部は、レーザ溶接によって形成される部分であり、母材３５の成分と貴金属チップ３８の成分とを含む部分である。このような溶融部は、溶融した母材３５と溶融した貴金属チップ３８とが混合することによって、形成される。図５は、二分断面において、先端側（第１端３０ｅ１側）の溶融部断面Ａｍａと後端側の溶融部断面Ａｍｂとが分離する場合の一例を示し、図６は、二分断面において、１つの連続な溶融部断面Ａｍが形成される場合の一例を示している。
【００８８】
図５（Ａ）、図６（Ａ）の第１面積Ｓ１は、二分断面における溶融部断面の面積を示している。図５（Ａ）の例では、第１面積Ｓ１は、第１溶融部断面Ａｍａの面積Ｓ１ａと、第２溶融部断面Ａｍｂの面積Ｓ１ｂとの合計である。図６（Ａ）の例では、第１面積Ｓ１は、溶融部断面Ａｍの面積である。
【００８９】
図中には、３つの位置Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃが示されている。第１位置Ｐａは、溶融部断面に含まれる位置のうちの、対向面３１ｔｓｉの延びる方向（ここでは、第２方向Ｄ２）の位置が最も第１端３０ｅ１に近い位置である。第２位置Ｐｂは、溶融部断面に含まれる位置のうちの、第１方向Ｄ１の位置が最も中心電極２０（図示略）から遠い位置である。第３位置Ｐｃは、溶融部断面に含まれる位置のうちの、対向面３１ｔｓｉの延びる方向（ここでは、第２方向Ｄ２）の位置が最も第１端３０ｅ１から遠い位置である。以下、これらの位置Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃを用いて、二分断面の構成について説明する。
【００９０】
図中には、２つの直線Ｌ３１、Ｌ３２が示されている。第１直線Ｌ３１は、二分断面上において対向面３１ｔｓｉの延びる方向（ここでは、第２方向Ｄ２）と直交し、かつ、溶融部断面と重なる直線のうちの、最も先端側（第１端３０ｅ１側）の直線である。本実施例では、第１直線Ｌ３１は、第１位置Ｐａを通り、第１方向Ｄ１と平行な直線である。第２直線Ｌ３２は、対向面３１ｔｓｉの延びる方向（ここでは、第２方向Ｄ２）と直交し、かつ、溶融部断面と重なる直線のうちの、最も後端側の直線である。本実施例では、第２直線Ｌ３２は、第３位置Ｐｃを通り、第１方向Ｄ１と平行な直線である。図５（Ｂ）、図６（Ｂ）に示す第２面積Ｓ２は、本体部３０（溶融部を含む）の断面のうちの、第１直線Ｌ３１と第２直線Ｌ３２とで挟まれた部分の面積である。図５（Ｂ）、図６（Ｂ）では、第２面積Ｓ２に対応する部分にハッチングが付されている。
【００９１】
なお、図５の例では、芯部３６の断面は、第２直線Ｌ３２よりも接地電極３０ｂの先端側（第１端３０ｅ１側）まで延びている。また、芯部３６（第１芯部３６ａ１）の断面は、溶融部断面Ａｍａ、Ａｍｂのいずれとも接触していない。図中の最短距離Ｄｍは、芯部３６の断面と溶融部断面との間の最短距離である。なお、芯部３６の断面が、溶融部断面Ａｍａ、Ａｍｂの少なくとも一方と接触してもよい。また、図６の例では、芯部３６の断面は、溶融部断面Ａｍと接触している。ただし、芯部３６の断面が、溶融部断面Ａｍから離れていてもよい。
【００９２】
Ｃ２．第５評価試験
第３実施例のスパークプラグ１００ｂのサンプルを用いた第５評価試験について説明する。第５評価試験では、上述の第２評価試験と同様に、スパークプラグ１００ｂを搭載した内燃機関を所定時間に亘って運転した後に、ギャップ距離Ｄｇの増加量を測定し、二分断面の状態を観察した。接地電極３０ｂには貴金属チップ３８が設けられているので、ギャップ距離Ｄｇの増加量が抑制されている。従って、内燃機関の運転時間を、第２評価試験よりも長い３００時間に設定した。１サイクルの運転の内容は、第２評価試験と同じである。すなわち、１サイクルの運転は、１分間のアイドル運転と、１分間のスロットル全開運転と、で構成されている。アイドル運転時の接地電極３０ｂの最高温度は、おおよそ摂氏３００度であり、スロットル全開運転時の接地電極３０ｂの最高温度は、おおよそ摂氏１０００度である。
【００９３】
第５評価試験では、１４個のスパークプラグ１００ｂのサンプルを準備した。１４個のサンプルは、２つのグループに分けられる。２つのグループの間では、本体部３０の寸法と、貴金属チップ３８の径とが、互いに異なっている。後述するように、第１グループのサンプル数は「８」であり、第２グループのサンプル数は「６」である。なお、いずれのサンプルに関しても、母材３５の材料は、インコネルであり、芯部３６の材料は、純銅である。以下に、各グループ内で共通な寸法を示す（各寸法の符号については、図４、図５、図６を参照）。
【００９４】
＜第１グループ＞
１）テーパ端部３１ｔの第１端３０ｅ１の第３方向Ｄ３の幅Ｄａ        ：１．２ｍｍ
この幅Ｄａは、対向面３１ｔｓｉの上底Ｕｂの長さと同じである。
２）テーパ端部３１ｔのＤ２方向の長さＤｂ                          ：２．５ｍｍ
３）先端部３１（テーパ端部３１ｔを除く）の第３方向Ｄ３の幅Ｄｃ    ：２．８ｍｍ
この幅Ｄｃは、対向面３１ｔｓｉの下底Ｌｂの長さと同じである。
４）先端部３１の第１方向Ｄ１の厚さＤｔ                            ：１．６ｍｍ
５）貴金属チップ３８の外径Ｄｄ８                                  ：１．０ｍｍ
６）２本の直線Ｌ３１、Ｌ３２の間の距離ＤＬ                        ：１．６ｍｍ
７）貴金属チップ３８とエッジラインＬ１１との間の最短距離Ｄｍ８    ：０．４ｍｍ
８）中心電極２０の先端面２０ｓ１の直径Ｄｄ                        ：０．８ｍｍ
９）下底Ｌｂと先端面２０ｓ１の中心ＣＬとの第２方向Ｄ２の距離Ｄｓｂ：１．０ｍｍ
下底Ｌｂは、先端面２０ｓ１の中心ＣＬよりも、−Ｄ２側に配置されている。
１０）ギャップ距離Ｄｇ                                            ：１．０ｍｍ
１１）図２（Ｄ）のエッジ距離Ｄｅに相当する距離                    ：１．２ｍｍ
【００９５】
＜第２グループ＞
１）テーパ端部３１ｔの第１端３０ｅ１の第３方向Ｄ３の幅Ｄａ        ：１．０ｍｍ
この幅Ｄａは、対向面３１ｔｓｉの上底Ｕｂの長さと同じである。
２）テーパ端部３１ｔのＤ２方向の長さＤｂ                          ：２．０ｍｍ
３）先端部３１（テーパ端部３１ｔを除く）の第３方向Ｄ３の幅Ｄｃ    ：２．２ｍｍ
この幅Ｄｃは、対向面３１ｔｓｉの下底Ｌｂの長さと同じである。
４）先端部３１の第１方向Ｄ１の厚さＤｔ                            ：１．１ｍｍ
５）貴金属チップ３８の外径Ｄｄ８                                  ：１．２ｍｍ
６）２本の直線Ｌ３１、Ｌ３２の間の距離ＤＬ                        ：１．８ｍｍ
７）貴金属チップ３８とエッジラインＬ１１との間の最短距離Ｄｍ８    ：０．３ｍｍ
８）中心電極２０の先端面２０ｓ１の直径Ｄｄ                        ：０．６ｍｍ
９）下底Ｌｂと先端面２０ｓ１の中心ＣＬとの第２方向Ｄ２の距離Ｄｓｂ：０．５ｍｍ
下底Ｌｂは、先端面２０ｓ１の中心ＣＬよりも、−Ｄ２側に配置されている。
１０）ギャップ距離Ｄｇ                                            ：１．０ｍｍ
１１）図２（Ｄ）のエッジ距離Ｄｅに相当する距離                    ：１．２ｍｍ
【００９６】
なお、図２（Ｂ）の最短距離Ｗｍに相当する距離は、いずれのサンプルにおいても、０．２ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であった。
【００９７】
以下に示す表４は、第１グループの８個のサンプル（１番〜８番）のそれぞれの構成と評価結果とを示している。表５は、第２グループの６個のサンプル（９番〜１４番）のそれぞれの構成と評価結果とを示している。
【００９８】
【表４】
0006016721.tif 000005
【００９９】
【表５】
0006016721.tif 000006
【０１００】
表４、表５中には、サンプルの番号と、第１面積Ｓ１と、第２面積Ｓ２と、面積比Ｓｒと、最短距離Ｄｍと、芯位置と、剥離評価と、ギャップ増加量ｄＤｇと、消耗評価と、が示されている。面積比Ｓｒは、第１面積Ｓ１を第２面積Ｓ２で割った比率である。「芯位置」は、二分断面（図５、図６）における芯部３６の先端３６ｔの位置を示している。「Ｐｂ−Ｐｃ間」は、先端３６ｔの第２方向Ｄ２の位置が、第２位置Ｐｂと第３位置Ｐｃ（すなわち、第２直線Ｌ３２）との間であることを示している。「接触」は、芯部３６の断面が溶融部断面と接触していることを示している。「Ｐｃより手前」は、先端３６ｔの第２方向Ｄ２の位置が、第３位置Ｐｃ（すなわち、第２直線Ｌ３２）よりも−Ｄ２側であることを示している。「Ｐｃ直下」は、先端３６ｔが、第２直線Ｌ３２上に配置されていることを示している。
【０１０１】
剥離評価に関しては、Ａ評価は、図５、図６に示す二分断面における貴金属チップ３８と母材３５との境界ラインＢＬに生じた酸化部分の長さが、境界ラインＢＬの長さの５０％未満であることを示している。Ｂ評価は、酸化部分の長さが、境界ラインＢＬの長さの５０％以上である、または、貴金属チップ３８が母材３５ａから剥離したことを示している。表４、表５に示すように、２番と１０番のサンプルで剥離が生じた。６番のサンプルでは、剥離は生じないものの、酸化部分の長さが境界ラインＢＬの長さの５０％以上であった。消耗評価に関しては、Ａ評価は、ギャップ増加量ｄＤｇが０．２ｍｍ未満であることを示し、Ｂ評価は、ギャップ増加量ｄＤｇが０．２ｍｍ以上であることを示している。この閾値０．２ｍｍは、上記の第２評価試験の閾値０．３ｍｍよりも小さい。すなわち、第５評価試験では、第２評価試験と比べて、厳しい条件下で、消耗評価が行われている。
【０１０２】
表４、表５に示すように、同じグループの複数のサンプルの間では、第１面積Ｓ１と最短距離Ｄｍと芯位置とが異なり得る。第１面積Ｓ１の変化は、レーザ溶接の条件（例えば、レーザ光の照射時間）を調整することによって、実現されている。最短距離Ｄｍと芯位置との変化は、レーザ溶接の条件と、接地電極３０ｂの形成の条件と、を調整することによって、実現されている。なお、各サンプルの二分断面の構成は、第１面積Ｓ１等に応じて、図５のタイプ、または、図６のタイプであり得る。
【０１０３】
図７は、表４、表５に示す結果をまとめて示したグラフである。横軸は、面積比Ｓｒ（Ｓ１／Ｓ２）を示し、縦軸は、芯位置の概略を示している。図中の丸印は、剥離評価と消耗評価との両方がＡ評価であったサンプルを示し、Ｘ印は、剥離評価と消耗評価との少なくとも一方がＢ評価であったサンプルを示している。印の近くに付された数字は、その印のサンプルの番号を示している。
【０１０４】
まず、面積比Ｓｒが１／３よりも小さい場合について説明する。２番、６番、１０番のサンプルが示すように、面積比Ｓｒが１／３よりも小さく、かつ、芯部３６の断面が溶融部断面と接触する場合には、剥離評価がＢ評価である。この理由は、以下のように推定される。すなわち、面積比Ｓｒが小さい場合には、溶融部断面が相対的に小さいので、溶接の強度が弱くなる。さらに、溶融部に芯部３６が接触することによって、溶融部に、さらに、芯部３６の成分が含まれている。この結果、溶融部の強度が低下し得る。この結果、貴金属チップ３８と母材３５との境界部分の消耗（例えば、酸化）が進行し易くなる。
【０１０５】
３番のサンプルが示すように、面積比Ｓｒが１／３よりも小さく、かつ、芯部３６の先端３６ｔが第３位置Ｐｃよりも手前に配置される場合には、消耗評価がＢ評価である。この理由は、以下のように推定される。すなわち、第２直線Ｌ３２よりも先端側には芯部３６が配置されていないので、先端部３１の温度が高くなり易い。この結果、貴金属チップ３８が消耗し易くなる。
【０１０６】
１番、４番、５番、９番のサンプルが示すように、面積比Ｓｒが１／３よりも小さく、かつ、芯部３６の断面が溶融部断面と接触せず、かつ、芯部３６の先端３６ｔが第３位置Ｐｃよりも先端側（すなわち、第２直線Ｌ３２よりも第１端３０ｅ１側）に配置される場合には、剥離評価と消耗評価との両方が、Ａ評価である。このように、面積比Ｓｒが１／３よりも小さい場合には、芯部３６の断面が溶融部断面と接触せず、かつ、芯部３６の先端３６ｔが第２直線Ｌ３２よりも第１端３０ｅ１側に配置されることが好ましい。図７中では、この好ましい構成の範囲Ｒ１が、ハッチングの無い領域で示されている。
【０１０７】
次に、面積比Ｓｒが１／３以上である場合について説明する。７番、１１番、１３番のサンプルが示すように、面積比Ｓｒが１／３以上であり、かつ、芯部３６の先端３６ｔが第２位置Ｐｂと第３位置Ｐｃとの間に配置されている（すなわち、芯部３６の断面が溶融部断面から離れている）場合には、消耗評価がＢ評価である。この理由は、以下のように,推定される。すなわち、溶融部には、母材３５の成分に加えて、貴金属チップ３８の成分が含まれている。従って、溶融部の熱伝導率は、母材３５の熱伝導率よりも、低くなり得る。また、面積比Ｓｒが大きい場合には、溶融部断面が相対的に大きく、溶融部を除いた母材３５の断面が相対的に小さくなる。従って、母材３５による先端部３１の冷却の効果が小さくなる。以上の結果、先端部３１の温度が高くなり易いので、貴金属チップ３８が消耗し易くなる。
【０１０８】
８番、１２番、１４番のサンプルが示すように、面積比Ｓｒが１／３以上であり、かつ、芯部３６の断面が溶融部断面と接触する場合には、剥離評価と消耗評価との両方が、Ａ評価である。この理由は、以下のように推定される。すなわち、面積比Ｓｒが大きい場合には、溶接強度が強くなる。従って、芯部３６の断面が溶融部断面と接触して、溶融部に芯部３６の成分が含まれている場合であっても、貴金属チップ３８と母材３５との十分な溶接強度を実現できる。また、面積比Ｓｒが大きいものの、芯部３６の断面が溶融部断面と接触しているので、芯部３６による先端部３１の冷却の効果を向上できる。この結果、貴金属チップ３８の消耗を抑制できる。このように、面積比Ｓｒが１／３以上である場合には、芯部３６の断面が溶融部断面と接触していることが好ましい。図７中では、この好ましい構成の範囲Ｒ２が、ハッチングの無い領域で示されている。
【０１０９】
なお、一般的に、芯部３６の先端３６ｔが第２直線Ｌ３２よりも第１端３０ｅ１側に配置される場合には、そうではない場合と比べて、芯部３６による先端部３１の冷却の効果が高い。また、面積比Ｓｒが比較的小さい場合には、面積比Ｓｒが比較的大きい場合と比べて、接地電極３０ｂの熱伝導性の低下を抑制できる。ここで、芯部３６を溶融部から離すことによって、貴金属チップ３８と母材３５との接合強度が低下することを抑制できる。また、面積比Ｓｒが比較的大きい場合には、面積比Ｓｒが比較的小さい場合と比べて、貴金属チップ３８と母材３５との接合強度を強くできる。ここで、芯部３６を溶融部と接触させることによって、接地電極３０ｂの熱伝導性の低下を抑制できる。以上の種々の特性は、接地電極３０ｂの種々の要素のそれぞれの寸法や、芯部３６の構成に拘わらずに、実現され得る。従って、二分断面の上記の好ましい構成は、第５評価試験で用いたスパークプラグのサンプルに限らず、種々のスパークプラグに適用できると推定される。例えば、接地電極３０ａ（図３）と接地電極３０ａに固定された貴金属チップ３８とを備えるスパークプラグに、上記の好ましい構成を適用してもよい。この場合、図３の接地電極３０ａが、接地電極の本体部に対応する。
【０１１０】
Ｄ．変形例：
（１）接地電極の構成としては、上記各実施例の構成に限らず、種々の構成を採用可能である。例えば、テーパ面３１ｔｓ１、３１ｔｓ２の少なくとも一方が、中心軸ＣＬに対して平行ではなく傾斜してもよい。例えば、２つのテーパ面３１ｔｓ１、３１ｔｓ２の間の距離（第３方向Ｄ３と平行な距離）が、第１方向Ｄ１に向かって徐々に広くなるように、２つのテーパ面３１ｔｓ１、３１ｔｓ２が中心軸ＣＬに対して傾斜していてもよい。
【０１１１】
また、接地電極３０、３０ａ、３０ｂの要素の材料としては、上述した材料に限らず、種々の材料を採用可能である。例えば、母材３５、３５ａの材料としては、インコネルに限らず、他のニッケル合金や純ニッケル等の耐熱性に優れた種々の材料を採用可能である。
【０１１２】
（２）貴金属チップ３８の材料としては、イリジウムを含む合金に限らず、他の種々の貴金属（例えば、白金）を含む材料を採用可能である。また、中心電極２０に、ギャップｇを形成する貴金属チップが設けられていてもよい。
【０１１３】
（３）スパークプラグの構成としては、上記各実施例の構成に限らず、種々の構成を採用可能である。例えば、中心電極２０の先端面２０ｓ１の外径Ｄｄが、中心軸ＣＬと平行な方向を向いて見た場合の接地電極３０、３０ａ、３０ｂの幅（接地電極の延びる方向と垂直な方向の幅）よりも大きくてもよい。いずれの場合も、中心軸ＣＬと平行な方向を向いて見た場合に、中心電極２０の先端面２０ｓ１の一部が、接地電極３０、３０ａ、３０ｂと重なる範囲の外に、配置されてもよい。また、上記各実施例において、テーパ端部３１ｔの対向面３１ｔｓｉの下底Ｌｂは、中心軸ＣＬの＋Ｄ２側に配置されてもよく、中心軸ＣＬの−Ｄ２側に配置されてもよい。
【０１１４】
以上、実施例、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、その趣旨並びに特許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。
【符号の説明】
【０１１５】
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、１１...第２縮外径部、１２...貫通孔、１２...軸孔、１３...脚部、１５...第１縮外径部、１７...先端側胴部、１８...後端側胴部、１９...鍔部、２０...中心電極、２０ｓ１...先端面、２１...電極母材、２２...芯材、３０、３０ａ、３０ｂ...接地電極、３１...先端部、３１ｔｓｉ...対向面、３１ｔｓｏ...外面、３１ｔｓ１...第１テーパ面、３１ｔｓ２...第２テーパ面、３１ｓ１...第１側面、３１ｓ２...第２側面、３１ｓｅ...先端面、３１ｓｉ...内面、３１ｓｏ...外面、３２...脚部、３５、３５ａ...母材、３６、３６ａ...芯部、３６ｔ...先端、３６ａ１...第１芯部、３６ａ２...第２芯部、３６ａｔ...先端、３８...貴金属チップ、３８ｓｉ...表面、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...シール部、５５...胴部、５６...縮内径部、５８...変形部、５９...貫通孔、６０...導電性シール、７０...抵抗体、８０...導電性シール、１００、１００ａ、１００ｂ...スパークプラグ、３０ｅ１...第１端、３０ｅ２...第２端、ｇ...火花ギャップ（ギャップ）、ＣＬ...中心軸（軸線）
【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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