(57)【要約】【課題】点火プラグの耐火花消耗性が向上する。【解決手段】点火プラグの電極チップは、Ｉｒを主成分とする母材と、母材内に分散して配置された酸化物粒子と、を含む。酸化物粒子は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群より選択される一種の元素と、酸素元素と、からなる酸化物の粒子である。放電面の重心を通り、放電面に垂直な平面で電極チップを切断した断面において、放電面と平行で放電面から２０μｍ離れた第１の仮想線から、放電面と平行で放電面から２００μｍ離れた第２の仮想線までの領域を特定領域とするとき、特定領域の面積に占める酸化物粒子の面積の割合は、０．３％以上、かつ、１５％以下である。【選択図】  図３
2018098084.tif 000002
【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接地電極と、を備え、前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は、電極本体と、前記電極本体に接合され、前記間隙を形成する放電面を有する電極チップと、を備える点火プラグであって、
前記電極チップは、
Ｉｒを主成分とし、Ｉｒを含む貴金属を５０重量％以上含む母材と、
前記母材内に分散して配置された酸化物粒子と、
を含み、
前記酸化物粒子は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群より選択される一種の元素と、酸素元素と、からなる酸化物の粒子であり、
前記放電面の重心を通り、前記放電面に垂直な平面で前記電極チップを切断した断面において、前記放電面と平行で前記放電面から２０μｍ離れた第１の仮想線から、前記放電面と平行で前記放電面から２００μｍ離れた第２の仮想線までの領域を特定領域とするとき、
前記特定領域の面積に占める前記酸化物粒子の面積の割合は、０．３％以上、かつ、１５％以下であることを特徴とする、点火プラグ。
【請求項２】
請求項１に記載の点火プラグであって、
前記特定領域の面積に占める前記酸化物粒子の面積の割合は、１．５％以上、かつ、１０％以下であることを特徴とする、点火プラグ。
【請求項３】
請求項２に記載の点火プラグであって、
前記特定領域の面積に占める前記酸化物粒子の面積の割合は、３％以上、かつ、８％以下であることを特徴とする、点火プラグ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記酸化物粒子は、Ａｌ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍからなる群より選択される一種の元素と、酸素元素と、からなる酸化物の粒子であることを特徴とする、点火プラグ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記母材は、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で１重量％以上２０重量％以下含有することを特徴とする、点火プラグ。
【請求項６】
請求項５に記載の点火プラグであって、
前記母材は、８０重量％を超えるＩｒを含有し、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で１重量％以上１０重量％以下含有することを特徴とする、点火プラグ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記電極チップは、円柱形状を有し、
前記電極チップの直径は、１．３ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下であることを特徴とする、点火プラグ。
【請求項８】
請求項９に記載の点火プラグであって、
前記電極チップの直径は、１．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下であることを特徴とする、点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、内燃機関等において燃料ガスに点火するための点火プラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に用いられる点火プラグは、例えば、中心電極と接地電極との間に形成される間隙に火花放電を発生させて、内燃機関等において燃料ガスに点火する。耐消耗性の向上を図るべく、中心電極や接地電極のうち、火花放電が発生する間隙を形成する部位に、例えば、イリジウムなどの貴金属製の電極チップが接合された点火プラグが知られている。
【０００３】
また、内燃機関の燃費向上のために、内燃機関の燃料ガスは希薄化される傾向にあるが、燃料ガスが希薄になるほど、燃料ガスに着火するために要するエネルギーが高くなる。このために、点火プラグに生じた火花放電に電源から投入されるエネルギーも高くなる傾向にあるので、電極チップが火花放電によって消耗しやすい傾向にある。この結果、電極チップの耐火花消耗性を向上する技術が求められている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、Ｉｒを主成分とする母材と、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト酸化物と、を含む電極チップが開示されている。ペロブスカイト酸化物を所定量含むことで、耐火花消耗性が向上する、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１５９０００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本明細書は、点火プラグの耐火花消耗性が向上することができる新たな技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に開示される技術は、以下の適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］中心電極と、前記中心電極との間に間隙を形成する接地電極と、を備え、前記中心電極と前記接地電極との少なくとも一方は、電極本体と、前記電極本体に接合され、前記間隙を形成する放電面を有する電極チップと、を備える点火プラグであって、
前記電極チップは、
Ｉｒを主成分とし、Ｉｒを含む貴金属を５０重量％以上含む母材と、
前記母材内に分散して配置された酸化物粒子と、
を含み、
前記酸化物粒子は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群より選択される一種の元素と、酸素元素と、からなる酸化物の粒子であり、
前記放電面の重心を通り、前記放電面に垂直な平面で前記電極チップを切断した断面において、前記放電面と平行で前記放電面から２０μｍ離れた第１の仮想線から、前記放電面と平行で前記放電面から２００μｍ離れた第２の仮想線までの領域を特定領域とするとき、
前記特定領域の面積に占める前記酸化物粒子の面積の割合は、０．３％以上、かつ、１５％以下であることを特徴とする、点火プラグ。
【０００９】
Ｉｒを主成分とし、貴金属を５０重量％以上含む母材は、高融点であり、耐火花消耗性に優れている。さらに、酸化物粒子を放電面近傍に分散配置することによって、電極チップの耐火花消耗性がする。一方、酸化物粒子は、母材と比較して熱伝導性が低いために、過度に多量の酸化物粒子が含まれる場合には、電極チップの耐火花消耗性が低下し得る。上記構成によれば、適量の酸化物粒子が放電面近傍に分散配置されるので、電極チップの耐火花消耗性を向上することができる。
【００１０】
［適用例２］適用例１に記載の点火プラグであって、
前記特定領域の面積に占める前記酸化物粒子の面積の割合は、１．５％以上、かつ、１０％以下であることを特徴とする、点火プラグ。
【００１１】
上記構成によれば、より適量の酸化物粒子が放電面近傍に分散配置されるので、電極チップの耐火花消耗性をより向上することができる。
【００１２】
［適用例３］適用例２に記載の点火プラグであって、
前記特定領域の面積に占める前記酸化物粒子の面積の割合は、３％以上、かつ、８％以下であることを特徴とする、点火プラグ。
【００１３】
上記構成によれば、特に適量の酸化物粒子が放電面近傍に分散配置されるので、電極チップの耐火花消耗性を特に向上することができる。
【００１４】
［適用例４］適用例１〜３のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記酸化物粒子は、Ａｌ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍからなる群より選択される一種の元素と、酸素元素と、からなる酸化物の粒子であることを特徴とする、点火プラグ。
【００１５】
Ａｌ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍからなる群より選択される一種の元素と、酸素元素と、からなる酸化物は、より耐火花消耗性を向上させる効果が高い。上記構成によれば、電極チップの耐火花消耗性をさらに向上することができる。
【００１６】
［適用例５］適用例１〜４のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記母材は、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で１重量％以上２０重量％以下含有することを特徴とする、点火プラグ。
【００１７】
上記構成によれば、電極チップの母材の耐酸化性をさらに向上することができるので、さらに、電極チップの耐火花消耗性を向上することができる。
【００１８】
［適用例６］適用例５に記載の点火プラグであって、
前記母材は、８０重量％を超えるＩｒを含有し、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で１重量％以上１０重量％以下含有することを特徴とする、点火プラグ。
【００１９】
上記構成によれば、電極チップの耐酸化性を特に向上することができるので、特に、電極チップの耐火花消耗性を向上することができる。
【００２０】
［適用例７］適用例１〜６のいずれかに記載の点火プラグであって、
前記電極チップは、円柱形状を有し、
前記電極チップの直径は、１．３ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下であることを特徴とする、点火プラグ。
【００２１】
上記構成によれば、着火性と火花消耗性を両立することができる。
【００２２】
［適用例８］適用例９に記載の点火プラグであって、
前記電極チップの直径は、１．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下であることを特徴とする、点火プラグ。
【００２３】
上記構成によれば、着火性と火花消耗性をさらに向上することができる。
【００２４】
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、点火プラグや点火プラグを用いた点火装置、その点火プラグを搭載する内燃機関や、その点火プラグを用いた点火装置を搭載する内燃機関、点火プラグの電極等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態の点火プラグ１００の断面図である。
【図２】中心電極２０の先端近傍の構成の説明図である。
【図３】図２の断面ＣＦにおいて破線で囲んだ領域ＳＡの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．点火プラグの構成：
図１は本実施形態の点火プラグ１００の断面図である。図１の一点破線は、点火プラグ１００の軸線ＣＯを示している。軸線ＣＯと平行な方向（図１の上下方向）を軸線方向とも呼ぶ。軸線ＣＯを中心とし、軸線ＣＯと垂直な平面上の円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、当該円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図１における下方向を先端方向ＦＤと呼び、上方向を後端方向ＢＤとも呼ぶ。図１における下側を、点火プラグ１００の先端側と呼び、図１における上側を点火プラグ１００の後端側と呼ぶ。
【００２７】
点火プラグ１００は、詳細は後述する中心電極２０と接地電極３０との間に形成される間隙（火花ギャップ）に、火花放電を発生させる。点火プラグ１００は、内燃機関に取り付けられ、内燃機関の燃焼室内の燃料ガスに着火するために用いられる。点火プラグ１００は、絶縁体としての絶縁体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、を備える。
【００２８】
絶縁体１０はアルミナ等を焼成して形成されている。絶縁体１０は、軸線方向に沿って延び、絶縁体１０を貫通する貫通孔１２（軸孔）を有する略円筒形状の部材である。絶縁体１０は、鍔部１９と、後端側胴部１８と、先端側胴部１７と、段部１５と、脚長部１３と、を備えている。後端側胴部１８は、鍔部１９より後端側に位置し、鍔部１９の外径より小さな外径を有している。先端側胴部１７は、鍔部１９より先端側に位置し、鍔部１９の外径より小さな外径を有している。脚長部１３は、先端側胴部１７より先端側に位置し、先端側胴部１７の外径よりも小さな外径を有している。脚長部１３は、点火プラグ１００が内燃機関（図示せず）に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。段部１５は、脚長部１３と先端側胴部１７との間に形成されている。
【００２９】
主体金具５０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼材）で形成され、内燃機関のエンジンヘッド（図示省略）に点火プラグ１００を固定するための円筒状の金具である。主体金具５０は、軸線ＣＯに沿って貫通する挿入孔５９が形成されている。主体金具５０は、絶縁体１０の径方向の周囲（すなわち、外周）に配置される。すなわち、主体金具５０の挿入孔５９内に、絶縁体１０が挿入・保持されている。絶縁体１０の先端は、主体金具５０の先端より先端側に突出している。絶縁体１０の後端は、主体金具５０の後端より後端側に突出している。
【００３０】
主体金具５０は、点火プラグレンチが係合する六角柱形状の工具係合部５１と、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部５２と、工具係合部５１と取付ネジ部５２との間に形成された鍔状の座部５４と、を備えている。取付ネジ部５２の呼び径は、例えば、Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１２、Ｍ１４、Ｍ１８のいずれかとされている。
【００３１】
主体金具５０の取付ネジ部５２と座部５４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。ガスケット５は、点火プラグ１００が内燃機関に取り付けられた際に、点火プラグ１００と内燃機関（エンジンヘッド）との隙間を封止する。
【００３２】
主体金具５０は、さらに、工具係合部５１の後端側に設けられた薄肉の加締部５３と、座部５４と工具係合部５１との間に設けられた薄肉の圧縮変形部５８と、を備えている。主体金具５０における工具係合部５１から加締部５３に至る部位の内周面と、絶縁体１０の後端側胴部１８の外周面との間に形成される環状の領域には、環状のリング部材６，７が配置されている。当該領域における２つのリング部材６，７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３の後端は、径方向内側に折り曲げられて、絶縁体１０の外周面に固定されている。
【００３３】
中心電極２０は、軸線方向に延びる棒状の中心電極本体２１と、中心電極チップ２９と、を備えている。中心電極本体２１は、絶縁体１０の貫通孔１２の内部の先端側の部分に保持されている。中心電極本体２１の内部には、芯部２１Ｂが埋設されている。中心電極本体２１は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはＮｉを５０重量％以上含む合金（例えば、ＩＮＣ６００、ＩＮＣ６０１）を用いて形成されている。芯部２１Ｂは、中心電極本体２１よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金、本実施形態では、銅で形成されている。
【００３４】
また、中心電極本体２１は、軸線方向の所定の位置に設けられた鍔部２１２、鍔部２１２よりも後端側の部分である頭部２１１と、鍔部２１２よりも先端側の部分である脚部２１３と、を備えている。鍔部２１２は、絶縁体１０の段部１６に支持されている。脚部２１３の先端部分、すなわち、中心電極本体２１の先端は、絶縁体１０の先端より先端側に突出している。
【００３５】
中心電極チップ２９は、略円柱形状を有する部材であり、中心電極本体２１の先端（脚部２１３の先端）に、例えば、レーザ溶接を用いて、接合されている。中心電極チップ２９の先端面は、後述する接地電極チップ３９との間で、火花放電が発生する間隙（火花ギャップとも呼ぶ）を形成する第１放電面２９５である。中心電極チップ２９の詳細については、後述する。
【００３６】
接地電極３０は、主体金具５０の先端に接合された接地電極本体３１と、略円柱形状の接地電極チップ３９と、を備えている。接地電極本体３１は、両端面として、自由端面３１１と、接合端面３１２と、を有している。接合端面３１２は、主体金具５０の先端面５０Ａに、例えば、抵抗溶接によって、接合されている。これによって、主体金具５０と接地電極本体３１とは、電気的に接続される。接地電極本体３１は、湾曲されており、接地電極本体３１の一側面は、中心電極２０の中心電極チップ２９と、軸線ＣＯ上で軸線方向に対向している。
【００３７】
接地電極本体３１は、例えば、ＮｉまたはＮｉを５０重量％以上含む合金（例えば、ＩＮＣ６００、ＩＮＣ６０１）を用いて形成されている。接地電極本体３１には、より熱伝導性が高い金属（例えば、銅）を用いて形成された芯部が埋設されていても良い。
【００３８】
接地電極チップ３９は、自由端面３１１近傍の一側面において、中心電極チップ２９と対抗する位置に溶接されている。接地電極チップ３９は、例えば、中心電極チップ２９と同じ材料を用いて形成される。接地電極チップ３９の後端面は、中心電極チップ２９の第１放電面２９５と対向し、第１放電面２９５との間に、間隙を形成する第２放電面３９５である。この間隙は、点火プラグ１００の使用時に火花が放電するいわゆる火花ギャップである。
【００３９】
端子金具４０は、軸線方向に延びる棒状の部材である。端子金具４０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼）で形成され、端子金具４０の表面には、防食のための金属層（例えば、Ｎｉ層）がめっきなどによって形成されている。
【００４０】
絶縁体１０の貫通孔１２内において、端子金具４０の先端（脚部４３の先端）と中心電極２０の後端（頭部２３の後端）との間には、火花発生時の電波ノイズを低減するための抵抗体７０が配置されている。抵抗体７０は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。貫通孔１２内において、抵抗体７０と中心電極２０との隙間は、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との隙間は、導電性シール８０によって埋められている。導電性シール６０、８０は、例えば、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系等のガラス粒子と、金属粒子（Ｃｕ、Ｆｅなど）と、を含む組成物で形成されている。
【００４１】
Ａ−２．  中心電極の先端部分の構成：
図２は、中心電極２０の先端近傍の構成の説明図である。図２には、点火プラグ１００の中心電極チップ２９の近傍を切断した断面ＣＦが示されている。この断面ＣＦは、第１放電面２９５の重心ＧＣを通り、かつ、第１放電面２９５と垂直な平面で中心電極チップ２９を切断した断面である。本実施形態では、第１放電面２９５の重心ＧＣを通り、かつ、第１放電面２９５と垂直な線は、点火プラグ１００の軸線ＣＯと一致するので、図２の断面ＣＦは、点火プラグ１００の軸線ＣＯを含む断面である、とも言うことができる。中心電極チップ２９は、略円柱形状を有し、上述した第１放電面２９５と、第１放電面２９５と交差する側面２９３と、を有する。
【００４２】
中心電極チップ２９は、中心電極本体２１に対して、レーザ溶接によって接合されている。このために、中心電極チップ２９と中心電極本体２１との間には、レーザ溶接によって形成された溶接部２５が配置されている。溶接部２５は、溶接前の中心電極チップ２９の一部分と、中心電極本体２１の一部分と、が溶融・凝固した部分である。このために、溶接部２５は、中心電極チップ２９の成分と、中心電極本体２１の成分と、を含んでいる。
【００４３】
図２の断面ＣＦにおいて、第１放電面２９５と平行で第１放電面２９５から２０μｍ中心電極本体２１側へ離れた仮想的な直線を第１の仮想線Ｌ１とする。また、第１放電面２９５と平行で第１放電面２９５から２００μｍ中心電極本体２１側へ離れた仮想的な直線を第２の仮想線Ｌ２とする。すなわち、図２において、Δｈ１は、２０μｍであり、Δｈ２は、２００μｍである。断面ＣＦにおいて、第１の仮想線Ｌ１から第２の仮想線Ｌ２までの領域を、特定領域ＴＡとする。図２において、特定領域ＴＡは、クロスハッチングが付された領域である。
【００４４】
図３は、図２の断面ＣＦにおいて、破線で囲んだ領域ＳＡの拡大図である。この領域ＳＡは、上述した特定領域ＴＡの一部分を含んでいる。図３に示すように、中心電極チップ２９は、母材ＭＰと、母材ＭＰの内部に分散して配置された酸化物粒子ＯＰと、を含んでいる。本実施形態の中心電極チップ２９は、以下の（１）〜（３）を満たしている。
【００４５】
（１）母材ＭＰは、イリジウム（Ｉｒ）を主成分とし、Ｉｒを含む貴金属を５０重量％以上含む。
【００４６】
Ｉｒを主成分とするとは、母材ＭＰに含まれる全ての元素のうち、最も含有率（単位は重量％）が高い元素がＩｒであることを意味する。貴金属は、金(Ａｕ)、銀(Ａｇ)、白金(Ｐｔ)、パラジウム(Ｐｄ)、ロジウム(Ｒｈ)、イリジウム(Ｉｒ)、ルテニウム(Ｒｕ)、オスミウム(Ｏｓ)の８種類の元素を意味する。Ｉｒを主成分とし、貴金属を５０重量％以上含む母材は、高融点であるので、耐酸化性、耐火花消耗性に優れている。このために、上記（１）を満たすことで、中心電極チップ２９の耐火花消耗性を向上することができる。
【００４７】
（２）酸化物粒子ＯＰは、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ケイ素（Ｓｉ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロジウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）からなる群（以下、特定元素群とも呼ぶ）より選択される一種の元素と、酸素元素と、からなる酸化物の粒子である。すなわち、酸化物粒子ＯＰは、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ、Ｈｏ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｈｆ２Ｏ３のいずれかである。酸化物粒子ＯＰは、これらの酸化物のうちの複数種類の酸化物の粒子を含んでも良い。
【００４８】
これらの酸化物粒子ＯＰが、母材ＭＰ内に分散して配置されることで、中心電極チップ２９の耐火花消耗性を向上することができることが、後述する試験によって確かめられている。そのメカニズムは、明らかではないが、例えば、以下の（Ａ）、（Ｂ）などが考えられる。
【００４９】
（Ａ）これらの酸化物の仕事関数は、母材ＭＰより低いため、酸化物が母材ＭＰ内に分散されることで、母材ＭＰから電子が放出されやすくなる。このために、火花放電に必要なエネルギーが低下して、中心電極チップ２９への損傷が低減される。ここで仕事関数は、物質の表面から電子を無限遠まで取り出すのに必要な最小エネルギーを意味する。
（Ｂ）母材ＭＰ内において酸化物が火花のエネルギーを受けることで、酸化物内で、酸素の解離と再結合が繰り返されて、火花のエネルギーが吸収される。このために、母材ＭＰが受ける火花のエネルギーが緩和される。
【００５０】
（３）断面ＣＦにおいて、特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合は、０．３％以上、かつ、１５％以下である。
【００５１】
酸化物粒子ＯＰの割合が過度に小さい場合には、上述した（Ａ）、（Ｂ）の作用が十分に得られない。一方、酸化物粒子ＯＰの割合が過度に大きい場合には、酸化物は、母材ＭＰより熱伝導性が低いために、中心電極チップ２９の第１放電面２９５の近傍の熱伝導性が低下する。この結果、点火プラグ１００の使用中に、中心電極チップ２９の第１放電面２９５近傍の温度が過度に高くなるので、中心電極チップ２９の耐火花消耗性が低下し得る。上記（３）が満たされることで、酸化物粒子ＯＰの割合が適切になり、中心電極チップ２９の耐火花消耗性を向上できる。
【００５２】
ここで、特定領域ＴＡにおける酸化物の割合が、耐火花消耗性を向上する観点から重要である理由を説明する。点火プラグ１００が使用されて、中心電極チップ２９が加熱されると、中心電極チップ２９の表面（例えば、第１放電面２９５）には、中心電極チップ２９に含まれる元素の酸化物の被膜が形成される。このために、中心電極チップ２９の第１の仮想線Ｌ１より第１放電面２９５側の領域では、酸化物の被膜が存在するために、酸化物の割合が高くなるのは、当然であり、母材ＭＰの内部に分散して配置された酸化物の割合とは、異なる。このために、本実施形態にて中心電極チップ２９の耐火花消耗性を向上させるために母材ＭＰの内部に分散配置された酸化物の割合を適切に評価するためには、第１の仮想線Ｌ１より第１放電面２９５側（先端側）の領域は除外することが適切である。また、第２の仮想線Ｌ２より後端側の領域は、第１放電面２９５から大幅に離れているので、該領域内の酸化物粒子ＯＰは、上述の（Ａ）、（Ｂ）の効果をあまり発揮できない。このために、特定領域ＴＡにおける酸化物の割合が、耐火花消耗性を向上する観点から重要となる。
【００５３】
本実施形態の点火プラグ１００では、上記の（１）〜（３）が満たされることで、中心電極チップ２９の耐火花消耗性を従来と比較して向上することができる。
【００５４】
さらに、実施形態の点火プラグ１００の断面ＣＦにおいて、特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合は、１．５％以上、かつ、１０％以下であることが好ましい。こうすれば、より適量の酸化物粒子が放電面近傍に分散配置されるので、上記（Ａ）、（Ｂ）の作用がより発揮され、かつ、中心電極チップ２９の第１放電面２９５の近傍の熱伝導性の低下がより抑制される。この結果、中心電極チップ２９の耐火花消耗性をより向上することができる。
【００５５】
さらに、実施形態の点火プラグ１００の断面ＣＦにおいて、特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合は、３％以上、かつ、８％以下であることが好ましい。こうすれば、特に適量の酸化物粒子が放電面近傍に分散配置されるので、上記（Ａ）、（Ｂ）の作用が特に発揮され、かつ、中心電極チップ２９の第１放電面２９５の近傍の熱伝導性の低下が特に抑制される。この結果、中心電極チップ２９の耐火花消耗性を特に向上することができる。
【００５６】
さらに、実施形態の点火プラグ１００の断面ＣＦにおいて、酸化物粒子ＯＰは、Ａｌ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍからなる群より選択される一種の元素と、酸素元素と、からなる酸化物の粒子であることが、好ましい。すなわち、酸化物粒子ＯＰは、Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３のうちの１種以上の酸化物の粒子であることが好ましい。酸化物粒子ＯＰは、これらの酸化物のうちの複数種類の酸化物の粒子を含んでも良い。これらの酸化物粒子ＯＰは、より耐火花消耗性を向上させる効果が高い。この結果、中心電極チップ２９の耐火花消耗性をさらに向上することができる。
【００５７】
また、実施形態の点火プラグ１００において、中心電極チップ２９の母材ＭＰは、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で１重量％以上２０重量％以下含有することが好ましい。これらの元素が添加されると、Ｉｒの高温での酸化揮発が抑制できるので、中心電極チップ２９の母材ＭＰの耐酸化性を向上することができる。したがって、中心電極チップ２９の耐火花消耗性を向上することができる。ただし、添加元素の量が過度に多い場合には、母材ＭＰの熱伝導性が低下するので、中心電極チップ２９が過度に高温となって耐火花消耗性が低下する。これらの添加元素を合計で１重量％以上２０重量％以下含有する場合には、母材ＭＰの耐酸化性を向上しつつ、母材ＭＰの熱伝導性の低下を抑制できるので、中心電極チップ２９の耐火花消耗性をさらに向上することができる。
【００５８】
さらに、実施形態の点火プラグ１００において、中心電極チップ２９の母材ＭＰは、Ｉｒを８０重量％以上含有し、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で１重量％以上１０重量％以下含有することが好ましい。Ｉｒの含有率が過度に低いと、熱伝導性が低下する。Ｉｒを８０重量％以上含有し、かつ、これらの添加元素を合計で１重量％以上１０重量％以下含有する場合には、母材ＭＰの耐酸化性を向上しつつ、母材ＭＰの熱伝導性の低下を抑制できるので、中心電極チップ２９の耐火花消耗性を特に向上することができる。
【００５９】
さらに、実施形態の点火プラグ１００において、中心電極チップ２９の直径Ｒ１（すなわち、第１放電面２９５の直径）は、１．３ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下であることが好ましい。中心電極チップ２９の直径Ｒ１が大きいほど、中心電極チップ２９の第１放電面２９５の近傍の熱を効率良く後端側に逃がすことができるので、熱引き性能が向上する。また、中心電極チップ２９の直径Ｒ１が大きいほど、中心電極チップ２９の熱容量が大きくなる。この結果、中心電極チップ２９の温度上昇を抑制できるので、中心電極チップ２９の耐火花消耗性を向上できる。中心電極チップ２９の直径Ｒ１が過度に大きいと、発生した火花の熱エネルギーを吸収する消炎作用が過度に大きくなり、着火性が低下する。中心電極チップ２９の直径Ｒ１が、１．３ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下であると、耐火花消耗性を向上しつつ、着火性能の低下を抑制することができる。
【００６０】
中心電極チップ２９の直径Ｒ１は、１．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下であることがより好ましい。こうすれば、耐火花消耗性をさらに向上することができ、着火性能の低下をさらに抑制することができる。
【００６１】
特に、点火プラグ１００に生じた火花放電に対して、電源から比較的高いエネルギーを投入して、火花放電をプラズマ化させる場合には、中心電極チップ２９が火花放電によって消耗しやすい。このため、火花放電をプラズマ化させる場合には、火花放電をプラズマ化させない場合と比較して、特に、中心電極チップ２９の直径Ｒ１が、上記範囲内にあることが好ましい。
【００６２】
なお、上述した断面ＣＦにおける特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合は、例えば、以下のように測定することができる。中心電極チップ２９を、軸線を含む面で切断し、該断面を研磨することによって、断面ＣＦの研磨面が得られる。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影することによって、研磨面のＣＯＭＰＯ像が得られる。ＣＯＭＰＯ像において、酸化物粒子ＯＰは、母材ＭＰより濃い黒色の領域として表れるため、母材ＭＰの領域と酸化物粒子ＯＰの領域とを区別することができる。ＣＯＭＰＯ像において、特定領域ＴＡを特定し、該特定領域ＴＡ内において酸化物粒子ＯＰが占める領域が特定される。特定された特定領域ＴＡおよび酸化物粒子ＯＰの面積を測定することによって、特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合が算出される。
【００６３】
また、酸化物粒子ＯＰの種類は、上記の研磨面に対して、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）分析とＸ線回折（ＸＲＤ：X-ray diffraction）とＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyser）とによって、酸化物粒子ＯＰの成分および構造を調べることで特定される。母材ＭＰの組成は、ＩＣＰ分析とＥＰＭＡとによって特定される。
【００６４】
中心電極チップ２９は、以下のように製造することができる。形成すべき母材ＭＰの組成に合わせて配合された金属粉末と、分散配置すべき酸化物粒子ＯＰの粉末と、を混合することによって、原料粉末が得られる。得られた原料粉末を、所定の圧力（例えば、１０ＭＰａ〜２０ＭＰａ）で加圧しながら、所定の温度（例えば、摂氏１５００度〜１６００度）で、焼結する。焼結密度は、例えば、９８％とされる。その後、焼結体を所望の寸法に切削加工が行われて、中心電極チップ２９が得られる。
【００６５】
Ｂ．評価試験
Ｂ−１．第１評価試験
第１評価試験では、まず、母材ＭＰの耐火花消耗性を評価すべく、酸化物粒子ＯＰが分散配置されていない母材ＭＰのみの中心電極チップ２９を備える点火プラグのサンプルＡ１〜Ａ２０を作製した。各サンプルの中心電極チップ２９は、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｎｉを以下の表１に示す含有率（単位は重量％）だけ含む。各サンプルの中心電極チップ２９の残余は、Ｉｒと不可避不純物である。
【表１】
2018098084.tif 000003
【００６６】
サンプルＡ１の中心電極チップ２９は、Ｉｒのみで形成されており、Ｉｒの含有率は、１００重量％である。
【００６７】
サンプルＡ２〜Ａ８の中心電極チップ２９は、ＰｔとＩｒとを含有している。サンプルＡ２〜Ａ８では、Ｐｔの含有率は、１重量％、２重量％、５重量％、１０重量％、２０重量％、３０重量％、６８重量％であり、残余のＩｒの含有率は、およそ、９９重量％、９８重量％、９５重量％、９０重量％、８０重量％、７０重量％、３２重量％である。
【００６８】
サンプルＡ９、Ａ１０の中心電極チップ２９は、ＰｔとＲｈとＮｉとＩｒとを含有している。サンプルＡ９、Ａ１０では、Ｐｔの含有率は、２重量％、５重量％であり、Ｒｈの含有率は、ともに１重量％であり、Ｎｉの含有率は、ともに１重量％である。サンプルＡ９、Ａ１０では、残余のＩｒの含有率は、およそ、９６重量％、９３重量％である。
【００６９】
サンプルＡ１１の中心電極チップ２９は、ＲｕとＲｈとＮｉとＩｒとを含有している。サンプルＡ１１では、Ｒｕの含有率は、１０重量％であり、Ｒｈの含有率は、２０重量％であり、Ｎｉの含有率は、１重量％である。サンプルＡ１１では、残余のＩｒの含有率は、およそ、６９重量％である。
【００７０】
サンプルＡ１２〜Ａ１４の中心電極チップ２９は、ＲｈとＩｒとを含有している。サンプルＡ１２〜Ａ１４では、Ｒｈの含有率は、１重量％、１０重量％、２０重量％であり、残余のＩｒの含有率は、およそ、９９重量％、９０重量％、８０重量％である。
【００７１】
サンプルＡ１５〜Ａ１７の中心電極チップ２９は、ＲｅとＩｒとを含有している。サンプルＡ１５〜Ａ１７では、Ｒｅの含有率は、１重量％、１０重量％、２０重量％であり、残余のＩｒの含有率は、およそ、９９重量％、９０重量％、８０重量％である。
【００７２】
サンプルＡ１８〜Ａ２０の中心電極チップ２９は、ＲｕとＩｒとを含有している。サンプルＡ１８〜Ａ２０では、Ｒｕの含有率は、１重量％、１０重量％、２０重量％であり、残余のＩｒの含有率は、およそ、９９重量％、９０重量％、８０重量％である。
【００７３】
なお、サンプルＡ１〜Ａ２０に共通する事項は、以下の通りである。
中心電極チップ２９の直径Ｒ１：１．５ｍｍ
第１放電面２９５と第２放電面３９５との初期の距離（初期ギャップ）：０．８ｍｍ
【００７４】
第１評価試験では、耐火花消耗性の評価試験として火花試験が行われた。火花試験では、各サンプルに対し、０．４ＭＰａに加圧した窒素が充填されたチャンバ内で、１秒間に３０回の火花放電を発生させる火花試験を１０時間行った。１回の放電時には、放電用電源を用いて発生させた火花放電に、周波数１３ＭＨｚの高周波電源装置を用いて、８Ａの電流を１ｍｓに亘って供給した。試験後の各サンプルの中心電極チップ２９について、ＣＴスキャナー（東芝ＩＴコントロールシステム株式会社製ＴＯＳＣＡＮＥＲ−３２２５０μｈｄ）を用いて、試験前の体積に対する試験後の体積の減少量（以下、消耗量と呼ぶ）を測定した。
【００７５】
消耗量が０．６ｍｍ３未満であるサンプルの耐火花消耗性の評価を「Ａ」とし、消耗量が０．６ｍｍ３以上０．８ｍｍ３未満であるサンプルの耐火花消耗性の評価を「Ｂ」とし、消耗量が０．８ｍｍ３以上であるサンプルの耐火花消耗性の評価を「Ｃ」とした。Ａ、Ｂ、Ｃの順に耐火花消耗性が優れている。試験の結果は、表１に示す通りである。
【００７６】
Ｉｒを主成分とせず、Ｐｔを主成分とするサンプルＡ８の評価は、「Ｃ」であった。Ｉｒを主成分とするサンプルＡ１〜Ａ７、Ａ９〜Ａ２０の評価は、「Ｂ」以上であった。この結果から、Ｉｒを主成分とする母材は、Ｐｔを主成分とする母材より耐火花消耗性が優れていることが確認された。
【００７７】
評価が「Ｂ」以上であるサンプルＡ１〜Ａ７、Ａ９〜Ａ２０のうち、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で、１重量％以上２０重量％以下含有するサンプルＡ２〜Ａ６、Ａ９、Ａ１０、Ａ１２〜Ａ２０の評価は、「Ａ」であった。これに対して、評価が「Ｂ」以上であるサンプルＡ１〜Ａ７、Ａ９〜Ａ２０のうち、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれも含有しないサンプルＡ１の評価は、「Ｂ」であった。また、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で２０重量％を超えて含有するサンプルＡ７、Ａ１１の評価は、「Ｂ」であった。サンプルＡ７、Ａ１１は、消耗量が０．７ｍｍ３以上であり、サンプルＡ２〜Ａ６、Ａ９、Ａ１０、Ａ１２〜Ａ２０と比較して、耐火花消耗性が大幅に劣っていた。この結果から、母材ＭＰは、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で１重量％以上２０重量％以下含有することが好ましいことが確認された。
【００７８】
また、Ｐｔの含有率が１重量％、２重量％、５重量％、１０重量％、２０重量％であるサンプルＡ２〜Ａ６の評価はいずれも「Ａ」であるが、サンプルＡ２〜Ａ６のうち、Ｐｔの含有率が２重量％のサンプルＡ３の消耗量が最も小さかった。サンプルＡ２〜Ａ６のうち、Ｐｔの含有率が５重量％のサンプルＡ４の消耗量が２番目に小さく、Ｐｔの含有率が１重量％のサンプルＡ２の消耗量が３番目に小さかった。サンプルＡ２〜Ａ６のうち、Ｐｔの含有率が１０重量％のサンプルＡ４の消耗量が４番目に小さく、Ｐｔの含有率が２０重量％のサンプルＡ６の消耗量が最も大きかった。以上から、８０重量％を超えるＩｒを含有し、１重量％以上１０重量％以下のＰｔを含有するサンプルＡ２〜５は、Ｉｒの含有率が８０重量％を超えず、２０重量％のＰｔを含有するサンプルＡ６より耐火花消耗性が優れていることが確認された。
【００７９】
また、Ｒｈの含有率が１重量％、１０重量％、２０重量％であるサンプルＡ１２〜Ａ１４の評価はいずれも「Ａ」であるが、サンプルＡ１２〜Ａ１４のうち、Ｒｈの含有率が１重量％のサンプルＡ１２の消耗量が最も小さく、Ｒｈの含有率が１０重量％のサンプルＡ１３の消耗量が２番目に小さく、Ｒｈの含有率が２０重量％のサンプルＡ１４の消耗量が最も大きかった。以上から、８０重量％を超えるＩｒを含有し、１重量％以上１０重量％以下のＲｈを含有するサンプルＡ１２、Ａ１３は、Ｉｒの含有率が８０重量％を超えず、２０重量％のＲｈを含有するサンプルＡ１４より耐火花消耗性が優れていることが確認された。
【００８０】
また、Ｒｅの含有率が１重量％、１０重量％、２０重量％であるサンプルＡ１５〜Ａ１７の評価はいずれも「Ａ」であるが、サンプルＡ１５〜Ａ１７のうち、Ｒｅの含有率が１０重量％のサンプルＡ１６の消耗量が最も小さく、Ｒｅの含有率が１重量％のサンプルＡ１５の消耗量が２番目に小さく、Ｒｅの含有率が２０重量％のサンプルＡ１７の消耗量が最も大きかった。以上から、８０重量％を超えるＩｒを含有し、１重量％以上１０重量％以下のＲｅを含有するサンプルＡ１５、Ａ１６は、Ｉｒの含有率が８０重量％を超えず、２０重量％のＲｅを含有するサンプルＡ１７より耐火花消耗性が優れていることが確認された。
【００８１】
また、Ｒｕの含有率が１重量％、１０重量％、２０重量％であるサンプルＡ１８〜Ａ２０の評価はいずれも「Ａ」であるが、サンプルＡ１８〜Ａ２０のうち、Ｒｕの含有率が１重量％のサンプルＡ１８の消耗量が最も小さく、Ｒｕの含有率が１０重量％のサンプルＡ１９の消耗量が２番目に小さく、Ｒｅの含有率が２０重量％のサンプルＡ２０の消耗量が最も大きかった。以上から、８０重量％を超えるＩｒを含有し、１重量％以上１０重量％以下のＲｕを含有するサンプルＡ１８、Ａ１９は、Ｉｒの含有率が８０重量％を超えず、２０重量％のＲｕを含有するサンプルＡ２０より耐火花消耗性が優れていることが確認された。
【００８２】
以上の結果から、母材ＭＰは、８０重量％を超えるＩｒを含有し、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で１重量％以上１０重量％以下含有することがより好ましいと考えられる。
【００８３】
Ｂ−２．第２評価試験
第２評価試験では、Ｉｒの含有率が１００重量％である純Ｉｒを母材ＭＰとし、該母材ＭＰ内に、酸化物粒子ＯＰが分散配置された中心電極チップ２９を備える点火プラグのサンプルＢ２〜Ｂ２３を作製した。なお、サンプルＢ１は、酸化物粒子ＯＰを含んでいないサンプルであり、第１評価試験のサンプルＡ１と同一である。サンプルＢ２〜Ｂ２３の中心電極チップ２９に含まれる酸化物粒子ＯＰは、下記の表１に示すように、Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ、Ｅｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｈｆ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｐｒ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、ＣａＯ、ＮｉＯである。
【００８４】
【表２】
2018098084.tif 000004
【００８５】
なお、サンプルＢ１〜Ｂ２３に共通する事項は、以下の通りである。
中心電極チップ２９の直径Ｒ１：１．５ｍｍ
第１放電面２９５と第２放電面３９５との初期の距離（初期ギャップ）：０．８ｍｍ
断面ＣＦの特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合：７％
【００８６】
なお、サンプルＢ１〜Ｂ２３は、２個ずつ同じ製法で作製され、１個について、特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合を、日本電子株式会社製の走査電子顕微鏡ＪＳＭ−ＩＴ３００を用いて撮影されたＣＯＭＰＯ像を用いて、上述した方法で算出して、当該割合が７％であることを確認した。
【００８７】
そして、各サンプルの残りの１個を用いて、上述した第１評価試験と同様の条件で火花試験を行い、第１評価試験と同様の方法で中心電極チップ２９の消耗量を測定した。そして、消耗量が純Ｉｒの中心電極チップ２９を備えるサンプルＢ１より大幅に減少して、０．４ｍｍ３未満となったサンプルの耐火花消耗性の評価を「Ａ」以上とし、消耗量が０．４ｍｍ３以上であるサンプルの耐火花消耗性の評価を「Ｂ」とした。また、０．４ｍｍ３未満となったサンプルのうち、特に消耗量が大幅に減少して約０．２ｍｍ３となったサンプルおよび０．２ｍｍ３未満となったサンプルの評価を「Ｓ」とした。試験の結果は、表２に示す通りである。
【００８８】
酸化物粒子ＯＰとして、Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ、Ｅｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｈｆ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｐｒ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３が用いられたサンプルＢ２〜Ｂ２１の評価は、「Ａ」以上であり、酸化物粒子ＯＰとして、ＣａＯ、ＮｉＯが用いられたサンプルＢ２２、Ｂ２３の評価は、「Ｂ」であった。この結果から、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群より選択される一種の元素と、酸素元素と、からなる酸化物粒子ＯＰを、母材ＭＰの内部に分散配置することによって、耐火花消耗性を大幅に向上できることが確認できた。
【００８９】
さらに、評価が「Ａ」以上であったサンプルＢ２〜Ｂ２１のうち、酸化物粒子ＯＰとして、Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３が用いられたサンプルＢ２、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ６の評価は、「Ｓ」であった。これに対して、評価が「Ａ」以上であったサンプルＢ２〜Ｂ２１のうち、残りの１６種類のサンプルの評価は、「Ａ」であった。この結果から、Ａｌ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍからなる群より選択される一種の元素と、酸素元素と、からなる酸化物粒子ＯＰを、母材ＭＰの内部に分散配置することによって、耐火花消耗性を特に大幅に向上できることが確認できた。
【００９０】
Ｂ−３．第３評価試験
第３評価試験では、Ｉｒの含有率が１００重量％である純Ｉｒを母材ＭＰとし、該母材ＭＰ内に、酸化物粒子ＯＰとしてＬａ２Ｏ３が分散配置された中心電極チップ２９を備える点火プラグのサンプルＣ１〜Ｃ１２を作製した。さらに、Ｉｒの含有率が１００重量％である純Ｉｒを母材ＭＰとし、該母材ＭＰ内に、酸化物粒子ＯＰとしてＡｌ２Ｏ３が分散配置された中心電極チップ２９を備える点火プラグのサンプルＤ１〜Ｄ１２を作製した。サンプルＣ７、Ｄ７は、第２評価試験のサンプルＢ３、Ｂ２と同一である。
【００９１】
サンプルＣ１〜Ｃ１２、Ｄ１〜Ｄ１２において、断面ＣＦの特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合は、以下の表３に示すように、０％、０．１％、０．３％、１．５％、３％、４．５％、７％、８％、１０％、１５％、２０％、３０％のいずれかである。
【００９２】
【表３】
2018098084.tif 000005
【００９３】
なお、サンプルＣ１〜Ｃ１２、Ｄ１〜Ｄ１２に共通する事項は、以下の通りである。
中心電極チップ２９の直径Ｒ１：１．５ｍｍ
第１放電面２９５と第２放電面３９５との初期の距離（初期ギャップ）：０．８ｍｍ
【００９４】
これらのサンプルＣ１〜Ｃ１２、Ｄ１〜Ｄ１２は、２個ずつ同じ製法で作製され、１個について、特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合を、日本電子株式会社製の走査電子顕微鏡ＪＳＭ−ＩＴ３００を用いて撮影されたＣＯＭＰＯ像を用いて、上述した方法で算出して、当該割合が上記の割合であることを確認した。
【００９５】
そして、各サンプルの残りの１個を用いて、上述した第１、第２評価試験と同様の条件で火花試験を行い、第１、第２評価試験と同様の方法で中心電極チップ２９の消耗量を測定した。消耗量が０．２ｍｍ３未満であったサンプルの耐火花消耗性の評価を「ＳＳ」とし、消耗量が０．２ｍｍ３以上０．２２ｍｍ３未満であったサンプルの耐火花消耗性の評価を「Ｓ」とした。消耗量が０．２２ｍｍ３以上０．４ｍｍ３未満であったサンプルの耐火花消耗性の評価を「Ａ」とし、消耗量が０．４ｍｍ３以上であったサンプルの耐火花消耗性の評価を「Ｂ」とした。試験の結果は、表３に示す通りである。
【００９６】
酸化物粒子ＯＰとしてＬａ２Ｏ３が用いられたサンプルＣ１〜Ｃ１２のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が０．３％未満であるサンプルＣ１、Ｃ２、および、該割合が１５％を超えるサンプルＣ１１、Ｃ１２の評価は、「Ｂ」であった。サンプルＣ１〜Ｃ１２のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が０．３％以上１５％以下であるサンプルＣ３〜Ｃ１０の評価は、「Ａ」以上であった。
【００９７】
評価が「Ａ」以上であったサンプルＣ３〜Ｃ１０のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が１．５％未満であるサンプルＣ３、および、該割合が１０％を超えるサンプルＣ１０の評価は、「Ａ」であった。サンプルＣ３〜Ｃ１０のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が１．５％以上１０％以下であるサンプルＣ４〜Ｃ９の評価は、「Ｓ」以上であった。
【００９８】
評価が「Ｓ」以上であったサンプルＣ４〜Ｃ９のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が３％未満であるサンプルＣ４、および、該割合が８％を超えるサンプルＣ９の評価は、「Ｓ」であった。サンプルＣ４〜Ｃ９のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が３％以上８％以下であるサンプルＣ５〜Ｃ８の評価は、「ＳＳ」であった。また、評価が「ＳＳ」であるサンプルＣ５〜Ｃ８のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が４．５％であるサンプルＣ６が最も消耗量が小さく、耐火花消耗性に優れていた。
【００９９】
酸化物粒子ＯＰとしてＡｌ２Ｏ３が用いられたサンプルＤ１〜Ｄ１２のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が０．３％未満であるサンプルＤ１、Ｄ２、および、該割合が１５％を超えるサンプルＤ１１、Ｄ１２の評価は、「Ｂ」であった。サンプルＤ１〜Ｄ１２のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が０．３％以上１５％以下であるサンプルＤ３〜Ｄ１０の評価は、「Ａ」以上であった。
【０１００】
評価が「Ａ」以上であったサンプルＤ３〜Ｄ１０のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が１．５％未満であるサンプルＤ３、および、該割合が１０％を超えるサンプルＤ１０の評価は、「Ａ」であった。サンプルＤ３〜Ｄ１０のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が１．５％以上１０％以下であるサンプルＤ４〜Ｄ９の評価は、「Ｓ」以上であった。
【０１０１】
評価が「Ｓ」以上であったサンプルＤ４〜Ｄ９のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が３％未満であるサンプルＤ４、および、該割合が８％を超えるサンプルＤ９の評価は、「Ｓ」であった。サンプルＤ４〜Ｄ９のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が３％以上８％以下であるサンプルＤ５〜Ｄ８の評価は、「ＳＳ」であった。また、評価が「ＳＳ」であるサンプルＤ５〜Ｄ８のうち、酸化物粒子ＯＰの面積の割合が４．５％であるサンプルＤ６が最も消耗量が小さく、耐火花消耗性に優れていた。
【０１０２】
この結果から、酸化物粒子ＯＰとしてＬａ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３が用いられる場合には、断面ＣＦにおける特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合が、０．３％以上、かつ、１５％以下であると、耐火花消耗性を向上できることが確認された。そして、該割合が、１．５％以上、かつ、１０％以下である場合には、耐火花消耗性をさらに向上できることが確認された。また、該割合が、３％以上、かつ、８％以下である場合には、耐火花消耗性を特に向上できることが確認された。
【０１０３】
なお、酸化物が分散配置されることによって、耐火花消耗性が向上するメカニズム、および、該酸化物が過度に多量に分散配置されると、中心電極チップ２９の熱伝導性が低下して耐火花消耗性が低下するメカニズムは、Ｌａ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３が用いられる場合に限らず、他の酸化物でも同様であると考えられる。このために、Ｌａ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３が用いられる場合に限らず、酸化物粒子ＯＰとして、Ｙ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ、Ｅｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｈｆ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｐｒ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３が用いられる場合であっても、同様に、断面ＣＦにおける特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合が、０．３％以上、かつ、１５％以下であることが好ましいと推定される。また、この場合であっても、該割合は、１．５％以上、かつ、１０％以下であることがより好ましく、３％以上、かつ、８％以下であることが特に好ましいと推定される。
【０１０４】
Ｂ−４．第４評価試験
第４評価試験では、２重量％のＰｔを含有し、残余（９８重量％）がＩｒであるＩｒ合金を母材ＭＰとし、該母材ＭＰ内に、酸化物粒子ＯＰとしてＬａ２Ｏ３が分散配置された中心電極チップ２９を備える点火プラグのサンプルＥ１〜Ｅ７を作製した。さらに、同じＩｒ合金を母材ＭＰとし、該母材ＭＰ内に、酸化物粒子ＯＰとしてＡｌ２Ｏ３が分散配置された中心電極チップ２９を備える点火プラグのサンプルＦ１〜Ｆ７を作製した。
【０１０５】
サンプルＥ１〜Ｅ７、Ｆ１〜Ｆ７において、中心電極チップ２９の直径Ｒ１は、以下の表４に示すように、１ｍｍ、１．３ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍのいずれかである。
【０１０６】
【表４】
2018098084.tif 000006
【０１０７】
なお、サンプルＥ１〜Ｅ７、Ｆ１〜Ｆ７に共通する事項は、以下の通りである。
第１放電面２９５と第２放電面３９５との初期の距離（初期ギャップ）：０．８ｍｍ
断面ＣＦの特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合：７％
【０１０８】
これらのサンプルＥ１〜Ｅ７、Ｆ１〜Ｆ７は、３個ずつ同じ製法で作製された。これらのうちの１個について、特定領域ＴＡの面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合を、日本電子株式会社製の走査電子顕微鏡ＪＳＭ−ＩＴ３００を用いて撮影されたＣＯＭＰＯ像を用いて、上述した方法で算出して、当該割合が７％であることを確認した。
【０１０９】
そして、各サンプルの他の１個を用いて、上述した第１〜第３評価試験と同様の条件で火花試験を行い、第１〜第３評価試験と同様の方法で中心電極チップ２９の消耗量を測定した。消耗量が０．１５ｍｍ３未満であったサンプルの耐火花消耗性の評価を「Ｓ」とした。消耗量が０．１５ｍｍ３以上０．２５ｍｍ３未満であったサンプルの耐火花消耗性の評価を「Ａ」とし、消耗量が０．２５ｍｍ３以上であったサンプルの耐火花消耗性の評価を「Ｂ」とした。試験の結果は、表４に示す通りである。
【０１１０】
さらに、各サンプルの残りの１個を用いて、実機運転試験を行った。実機運転試験では、サンプルを、直列４気筒、排気量２０００ｃｃ、自然吸気のエンジンに、組み付けた。エンジンの運転条件を、回転速度＝１６００ｒｐｍ、点火タイミング＝６０度ＢＴＤＣ、に設定した。この運転条件でエンジンを運転し、失火率を測定した。失火率としては、１つの気筒の１０００回のサイクルにおける失火サイクル（着火できなかったサイクル）の数の割合を、採用した。そして、失火率が２％以上になるまで、空燃比（Ａ／Ｆ）を徐々に上昇させた。そして、失火率が２％以上となった最小の空燃比を、限界空燃比として特定した。限界空燃比が大きいほどサンプルの着火性が高いことを示している。
【０１１１】
限界空燃比が２５以上であったサンプルの着火性の評価を「Ｓ」とした。限界空燃比が２４以上２５未満であったサンプルの着火性の評価を「Ａ」とし、限界空燃比が２４未満以上であったサンプルの着火性の評価を「Ｂ」とした。試験の結果は、表４に示す通りである。
【０１１２】
酸化物粒子ＯＰとしてＬａ２Ｏ３が用いられたサンプルＥ１〜Ｅ７のうち、中心電極チップ２９の直径Ｒ１が、１．３ｍｍ未満であるサンプルＥ１の耐火花消耗性の評価は、「Ｂ」であった。サンプルＥ１〜Ｅ７のうち、直径Ｒ１が１．３ｍｍであるサンプルＥ２の耐火花消耗性の評価は、「Ａ」であり、直径Ｒ１が１．５ｍｍ以上であるサンプルＥ３〜Ｅ７の耐火花消耗性の評価は、「Ｓ」であった。サンプルＥ１〜Ｅ７では、直径Ｒ１が大きくなるほど、消耗量が小さくなり、耐火花消耗性が向上していた。
【０１１３】
酸化物粒子ＯＰとしてＡｌ２Ｏ３が用いられたサンプルＦ１〜Ｆ７のうち、中心電極チップ２９の直径Ｒ１が、１．３ｍｍ未満であるサンプルＦ１の耐火花消耗性の評価は、「Ｂ」であった。サンプルＦ１〜Ｆ７のうち、直径Ｒ１が１．３ｍｍであるサンプルＦ２の耐火花消耗性の評価は、「Ａ」であり、直径Ｒ１が１．５ｍｍ以上であるサンプルＦ３〜Ｆ７の耐火花消耗性の評価は、「Ｓ」であった。サンプルＦ１〜Ｆ７では、サンプルＥ１〜Ｅ７と同様に、直径Ｒ１が大きくなるほど、消耗量が小さくなり、耐火花消耗性が向上していた。
【０１１４】
以上の結果から、酸化物粒子ＯＰとしてＡｌ２Ｏ３やＬａ２Ｏ３が用いられる場合には、耐火花消耗性の観点では、中心電極チップ２９の直径Ｒ１は、１．３ｍｍ以上であることが好ましく、１．５ｍｍ以上であることが特に好ましいことが確認できた。酸化物粒子ＯＰの種類に限らず、中心電極チップ２９の直径Ｒ１が大きいほど熱引き性の向上および熱容量の増大により耐火花消耗性が向上するメカニズムは同じであるため、酸化物粒子ＯＰとしてＡｌ２Ｏ３やＬａ２Ｏ３が用いられる場合に限らず、耐火花消耗性の観点では、中心電極チップ２９の直径Ｒ１は、１．３ｍｍ以上であることが好ましく、１．５ｍｍ以上であることが特に好ましいと推定できる。
【０１１５】
また、酸化物粒子ＯＰとしてＬａ２Ｏ３が用いられたサンプルＥ１〜Ｅ７のうち、中心電極チップ２９の直径Ｒ１が、３．５ｍｍを超えるサンプルＥ７の着火性の評価は、「Ｂ」であった。サンプルＥ１〜Ｅ７のうち、直径Ｒ１が３．５ｍｍであるサンプルＥ６の着火性の評価は、「Ａ」であり、直径Ｒ１が２．５ｍｍ以下であるサンプルＥ１〜Ｅ５の着火性の評価は、「Ｓ」であった。サンプルＥ１〜Ｅ７では、直径Ｒ１が小さくなるほど、限界空燃比が大きくなり、着火性が向上していた。
【０１１６】
酸化物粒子ＯＰとしてＡｌ２Ｏ３が用いられたサンプルＦ１〜Ｆ７のうち、中心電極チップ２９の直径Ｒ１が、３．５ｍｍを超えるサンプルＦ７の着火性の評価は、「Ｂ」であった。サンプルＦ１〜Ｆ７のうち、直径Ｒ１が３．５ｍｍであるサンプルＦ６の着火性の評価は、「Ａ」であり、直径Ｒ１が２．５ｍｍ以下であるサンプルＦ１〜Ｆ５の着火性の評価は、「Ｓ」であった。サンプルＦ１〜Ｆ７では、直径Ｒ１が小さくなるほど、限界空燃比が大きくなり、着火性が向上していた。
【０１１７】
以上の結果から、酸化物粒子ＯＰとしてＡｌ２Ｏ３やＬａ２Ｏ３が用いられる場合には、着火性の観点では、中心電極チップ２９の直径Ｒ１は、３．５ｍｍ以下であることが好ましく、２．５ｍｍ以下であることが特に好ましいことが確認できた。酸化物粒子ＯＰの種類に限らず、中心電極チップ２９の直径Ｒ１が小さいほど、消炎作用が低下して着火性が向上するメカニズムは同じであるため、酸化物粒子ＯＰとしてＡｌ２Ｏ３やＬａ２Ｏ３が用いられる場合に限らず、着火性の観点では、中心電極チップ２９の直径Ｒ１は、３．５ｍｍ以下であることが好ましく、２．５ｍｍ以下であることが特に好ましいと推定できる。
【０１１８】
以上の第４評価試験の結果から耐火花消耗性と着火性とを総合的に評価すると、本実施形態の点火プラグ１００では、中心電極チップ２９の直径Ｒ１は、１．３ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下であることが好ましく、１．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下であることが特に好ましいことが確認できた。
【０１１９】
Ｆ．変形例
（１）上記実施形態では、ＩｒまたはＩｒ合金の母材ＭＰに酸化物粒子ＯＰを分散配置させた電極チップは、中心電極２０の中心電極チップ２９として採用されているが、接地電極３０の接地電極チップ３９に採用されても良い。この場合は、接地電極３０の第２放電面３９５の重心を通り、第２放電面３９５に垂直な平面で接地電極チップ３９を切断した断面において、第２放電面３９５と平行で第２放電面３９５から２０μｍ離れた第１の仮想線から、第２放電面３９５と平行で第２放電面３９５から２００μｍ離れた第２の仮想線までの領域を特定領域とするとき、該特定領域の面積に占める酸化物粒子ＯＰの面積の割合は、０．３％以上、かつ、１５％以下であることが好ましい。
【０１２０】
（２）上記実施形態では、中心電極チップ２９には、第１放電面２９５の近傍に限らず、中心電極チップ２９の全体に、酸化物粒子ＯＰが分散配置されている。これに代えて、中心電極チップ２９には、第１放電面２９５の近傍、例えば、第１放電面２９５と平行で、第１放電面２９５から３００μｍ離れた仮想的な平面より先端側の部分だけに、酸化物粒子ＯＰが分散配置されていても良い。
【０１２１】
（３）上記実施形態の点火プラグ１００の着火に用いられる電源は、どのような電源であっても良いが、本実施形態の点火プラグ１００は、火花放電に対して比較的高い電気エネルギーを投入可能な電源が用いられ、比較的高い耐火花消耗性が要求される場合に、より効果的である。例えば、火花放電の近傍でプラズマが発生する程度に高いエネルギーを投入可能な電源、具体的には、本実施形態の点火プラグ１００は、１回の放電あたりに、１２０ｍＪ以上の電気エネルギーを投入可能な電源が用いられる場合に、より効果的である。
【０１２２】
（４）上記実施形態では、中心電極チップ２９や接地電極チップ３９は、円柱形状を有しているが、これに代えて、四角柱形状や、五角柱形状などの他の形状を有してもよい。
【０１２３】
（５）上記実施形態では、第１放電面２９５と第２放電面３９５とは、点火プラグ１００の軸線ＣＯと垂直であり、第１放電面２９５と第２放電面３９５とは、点火プラグ１００軸線方向に対向している。これに代えて、第１放電面２９５と第２放電面３９５とは、点火プラグ１００の軸線ＣＯと平行であり、第１放電面２９５と第２放電面３９５とは、点火プラグ１００の軸線方向と垂直な方向に対向していても良い。
【０１２４】
（６）点火プラグ１００において、接地電極３０、主体金具５０、中心電極２０、絶縁体１０等の材質、寸法は、様々に変更可能である。例えば、主体金具５０の材質は、亜鉛めっきまたはニッケルめっきされた低炭素鋼でも良いし、めっきがなされていない低炭素鋼でも良い。また、絶縁体１０の材質は、アルミナ以外の様々な絶縁性セラミックスでもよい。中心電極本体２１や接地電極本体３１の材料は、ＩＮＣ６００、ＩＮＣ６０１、Ａｌｌｏｙ６０１、Ａｌｌｏｙ６０２などのニッケルまたはニッケルを５０重量％以上含む各種の合金で形成され得る。
【０１２５】
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】
【０１２６】
５...ガスケット、６...リング部材、８...板パッキン、９...タルク、１０...絶縁体、１２...貫通孔、１３...脚長部、１５...段部、１６...段部、１７...先端側胴部、１８...後端側胴部、１９...鍔部、２０...中心電極、２１...中心電極本体、２１Ｂ...芯部、２５...溶接部、２９...中心電極チップ、３０...接地電極、３１...接地電極本体、３９...接地電極チップ、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...取付ネジ部、５３...加締部、５４...座部、５６...段部、５８...圧縮変形部、５９...挿入孔、６０...導電性シール、７０...抵抗体、８０...導電性シール、１００...点火プラグ、２９３...側面、２９５...第１放電面、３１１...自由端面、３１２...接合端面、３９５...第２放電面、Ｌ１...第１の仮想線、Ｌ２...第２の仮想線、ＴＡ...特定領域、ＭＰ...母材、ＯＰ...酸化物粒子
【図１】
2018098084.tif 000007
【図２】
2018098084.tif 000008
【図３】
2018098084.tif 000009