(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、基端部および先端部を有する接地電極を備え、前記接地電極の前記先端部側の側面には溶融溶接を用いて貴金属チップが取り付けられたスパークプラグであって、
前記貴金属チップには前記溶融溶接による溶融部が、前記貴金属チップの外周と、前記中心電極の軸線と平行な前記貴金属チップの中心軸との間の範囲に形成されており、
前記中心軸に最も近い前記溶融部の最深点を通りつつ前記中心軸に直交する平面において、前記平面上に現れる前記溶融部の全体形状は、該全体形状の重心が前記中心軸よりも前記基端部側に位置する形状であり、
前記溶融部は、前記平面における前記中心軸よりも前記基端部側で前記外周に沿って前記外周の５％以上４０％以下の範囲で連続していることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記貴金属チップは、前記外周を囲む中間母材に対して前記溶融溶接によって接合されていると共に、前記中間母材を介して前記接地電極に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載スパークプラグ。
【請求項３】
前記平面において、前記最深点に対して前記中心軸を挟んだ反対側に、前記外周を構成する外周面が存在することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記平面において、前記溶融部の各部に対して前記中心軸を挟んだ反対側に、前記外周を構成する外周面が存在することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、
前記側面を構成する外層部と、
前記外層部の内側かつ前記貴金属チップよりも前記基端部側に形成されている芯部と
を有し、
前記芯部は前記外層部よりも熱伝導率が大きいことを特徴とするスパークプラグ。
【請求項６】
前記溶融部は、前記外周側から前記中心軸に向かって前記溶融溶接を行うことによって形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５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、電極に貴金属チップが取り付けられたスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグには、電極の耐久性を高めるために、電極に貴金属チップが取り付けられたものが知られている。スパークプラグの電極に用いられる貴金属チップは、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貴金属（例えば、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウムなど）、あるいはそのような貴金属を主成分とする合金により形成されており、溶融溶接（例えば、レーザー溶接、アーク溶接、ガス溶接など）を用いて電極に取り付けられている。
【０００３】
電極に対する貴金属チップの取り付け構造の一つとしては、レーザーの照射が比較的に容易な電極の先端部側に偏って電極母材の外側から貴金属チップの外周をレーザー溶接した構造が提案されていた（例えば、特許文献１を参照）。その他、電極母材との間に中間母材を介することによって貴金属チップの全周にわたってほぼ均等にレーザー溶接した構造も提案されていた（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
貴金属チップと母材（電極母材または中間母材）とは、溶融溶接による溶融部を介して接合されている。貴金属チップと母材との間を接合している溶融部には、貴金属チップと母材との間の熱膨張差に起因して熱応力が発生する。この熱応力は溶融部に亀裂を生じさせる要因となり、その亀裂の進行によっては電極から貴金属チップが脱落してしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８３１６７号公報
【特許文献２】特開２００９−２８３２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、貴金属チップと母材との間を接合している溶融部の配置を考慮することによって、貴金属チップの脱落を防止することについて十分な検討がなされていなかった。
【０００７】
本発明は、上述した課題を踏まえ、電極の耐久性を向上させたスパークプラグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
本発明の一形態は、軸線方向に延びる中心電極と、基端部および先端部を有する接地電極を備え、前記接地電極の前記先端部側の側面には溶融溶接を用いて貴金属チップが取り付けられたスパークプラグを提供する。このスパークプラグにおいて、前記貴金属チップには前記溶融溶接による溶融部が、前記貴金属チップの外周と、前記中心電極の軸線と平行な前記貴金属チップの中心軸との間の範囲に形成されており；前記中心軸に最も近い前記溶融部の最深点を通りつつ前記中心軸に直交する平面において、前記平面上に現れる前記溶融部の全体形状は、該全体形状の重心が前記中心軸よりも前記基端部側に位置する形状であり；前記溶融部は、前記平面における前記中心軸よりも前記基端部側で前記外周に沿って前記外周の５％以上４０％以下の範囲で連続している。この形態によれば、接地電極において先端部側よりも熱引きの良い基端部側に溶融部が偏っているため、先端部側に偏って溶融部が形成されている場合や、貴金属チップの全周にわたって溶融部がほぼ均等に形成されている場合と比較して、溶融部に発生する熱応力が軽減され、ひいては貴金属チップの脱落を防止することができる。その結果、スパークプラグにおける接地電極の耐久性を向上させることができる。また、熱応力による亀裂により溶融部が全域にわたって断裂してしまうことを抑制し、貴金属チップの脱落を防止することができる。
【０００９】
［適用例１］適用例１のスパークプラグは、基端部および先端部を有する接地電極を備え、前記接地電極の前記先端部側の側面には溶融溶接を用いて貴金属チップが取り付けられたスパークプラグであって、前記貴金属チップには前記溶融溶接による溶融部が前記貴金属チップの外周と前記貴金属チップの軸との間の範囲に形成されており、前記軸に最も近い前記溶融部の最深点を通りつつ前記軸に直交する平面において、前記平面上に現れる前記溶融部の全体形状は、該全体形状の重心が前記軸よりも前記基端部側に位置する形状であることを特徴とする。この適用例によれば、接地電極において先端部側よりも熱引きの良い基端部側に溶融部が偏っているため、先端部側に偏って溶融部が形成されている場合や、貴金属チップの全周にわたって溶融部がほぼ均等に形成されている場合と比較して、溶融部に発生する熱応力が軽減され、ひいては貴金属チップの脱落を防止することができる。その結果、スパークプラグにおける接地電極の耐久性を向上させることができる。
【００１０】
［適用例２］前記貴金属チップは、前記外周を囲む中間母材に対して前記溶融溶接によって接合されていると共に、前記中間母材を介して前記接地電極に取り付けられていても良い。この適用例によれば、基端部側に偏った溶融部を容易に形成することができる。
【００１１】
［適用例３］前記溶融部は、前記平面における前記軸よりも前記基端部側で前記外周に沿って前記外周の５％以上４０％以下の範囲で連続していても良い。この適用例によれば、熱応力による亀裂により溶融部が全域にわたって断裂してしまうことを抑制し、貴金属チップの脱落を防止することができる。
【００１２】
［適用例４］前記平面において、前記最深点に対して前記軸を挟んだ反対側に、前記外周を構成する外周面が存在しても良い。この適用例によれば、最深点に対して軸を挟んだ反対側と相互に熱応力が影響し合うことが抑制され、最深点側の溶融部に生じる熱応力を軽減することができる。
【００１３】
［適用例５］前記平面において、前記溶融部の各部に対して前記軸を挟んだ反対側に、前記外周を構成する外周面が存在しても良い。この適用例によれば、溶融部の各部に対して軸を挟んだ反対側と相互に熱応力が影響し合うことが抑制され、溶融部の各部に生じる熱応力を軽減することができる。
【００１４】
［適用例６］前記接地電極は、前記側面を構成する外層部と、前記外層部の内側かつ前記貴金属チップよりも前記基端部側に形成されている芯部とを有し、前記芯部は前記外層部よりも熱伝導率が大きいとしても良い。この適用例によれば、貴金属チップよりも基端部側における接地電極の熱引きが向上するため、溶融部に発生する熱応力を一層軽減することができる。
【００１５】
［適用例７］前記溶融部は、前記外周側から前記軸に向かって前記溶融溶接を行うことによって形成されていても良い。この適用例によれば、溶融溶接によって貴金属チップを容易に取り付けることができる。
【００１６】
本発明の形態は、スパークプラグの形態に限るものではなく、例えば、スパークプラグの電極、スパークプラグを備える内燃機関、スパークプラグの製造方法などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】スパークプラグを示す部分断面図である。
【図２】スパークプラグの接地電極を拡大して示す説明図である。
【図３】貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【図４】貴金属チップの断面を示す説明図である。
【図５】スパークプラグの製造工程を示す工程図である。
【図６】貴金属チップの取り付け構造に関する評価結果を示すグラフである。
【図７】貴金属チップの取り付け構造に関する評価結果を示すグラフである。
【図８】第１変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【図９】第２変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【図１０】第３変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【図１１】第４変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【図１２】第５変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【図１３】第６変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【図１４】第７変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【図１５】第８変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【図１６】第９変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【図１７】第１０変形例における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【図１８】第２実施形態における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【図１９】第２実施形態におけるスパークプラグの製造工程を示す工程図である。
【図２０】第３実施形態における貴金属チップの取り付け構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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１００を示す部分断面図である。図１には、スパークプラグ１００の軸心である軸線ＣＡ１を境界として、紙面右側にスパークプラグ１００の外観形状を図示し、紙面左側にスパークプラグ１００の断面形状を図示した。以下の説明では、スパークプラグ１００における紙面下側を「先端側」と呼び、紙面上側を「後端側」と呼ぶ。
【００１９】
スパークプラグ１００は、中心電極１０と、絶縁碍子２０と、主体金具３０と、接地電極４０とを備える。スパークプラグ１００の接地電極４０には、貴金属チップ４５０が取り付けられている。本実施形態では、スパークプラグ１００の軸線ＣＡ１は、中心電極１０、絶縁碍子２０および主体金具３０の各部材の軸心でもある。
【００２０】
スパークプラグ１００の中心電極１０は、棒状の電極体である。本実施形態では、中心電極１０は、インコネル（登録商標）を始めとするニッケルを主成分とするニッケル合金からなる。中心電極１０の外側面は、絶縁碍子２０によって外部から電気的に絶縁されている。中心電極１０の先端側は、絶縁碍子２０の先端側から突出している。中心電極１０の後端側は、絶縁碍子２０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１０の後端側は、シール体１６、セラミック抵抗１７、シール体１８、端子金具１９を介して絶縁碍子２０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１００の絶縁碍子２０は、筒状の絶縁体である。本実施形態では、絶縁碍子２０は、アルミナを始めとする絶縁性セラミックス材料を焼成してなる。絶縁碍子２０は、軸線ＣＡ１に沿った貫通孔である軸孔２８を備える。軸孔２８には、中心電極１０が収容されている。
【００２２】
スパークプラグ１００の主体金具３０は、筒状の金属体である。本実施形態では、主体金具３０は、ニッケルメッキされた低炭素鋼製の金属体である。他の実施形態において、主体金具３０は、亜鉛メッキされた低炭素鋼製の金属体であっても良いし、メッキされていない（無メッキの）ニッケル合金製の金属体であっても良い。主体金具３０は、中心電極１０から電気的に絶縁された状態で絶縁碍子２０の外側面にカシメ固定されている。
【００２３】
主体金具３０は、端面３１および取付ネジ部３２を備える。主体金具３０の端面３１は、主体金具３０の先端側を構成する中空円状の面である。端面３１には、接地電極４０が接合されている。端面３１の中央からは、絶縁碍子２０および中心電極１０が突出している。主体金具３０の取付ネジ部３２は、ネジ山が外側面に形成されている円筒状の部位である。本実施形態では、主体金具３０の取付ネジ部３２を内燃機関２００のネジ孔２１０に螺合させることによって、スパークプラグ１００を内燃機関２００に取り付けることが可能である。
【００２４】
図２は、スパークプラグ１００の接地電極４０を拡大して示す説明図である。図２（ａ）には、軸線ＣＡ１に直交する方向から見た接地電極４０を中心電極１０の先端側と共に図示した。図２（ｂ）には、図２（ａ）の矢視Ｆ２ｂ−Ｆ２ｂから見た接地電極４０を図示した。スパークプラグ１００の接地電極４０は、電極母材４１０と、中間母材４３０と、貴金属チップ４５０とを備える。
【００２５】
接地電極４０の電極母材４１０は、屈曲した棒状の電極体である。電極母材４１０は、主体金具３０の端面３１から軸線ＣＡ１に沿った方向に延びた後、軸線ＣＡ１に交差する方向に屈曲している。電極母材４１０の基端部４０１は、主体金具３０の端面３１に接合されている。電極母材４１０の先端部４０２は、軸線ＣＡ１に交差する方向を向いている。
【００２６】
電極母材４１０の側面４０３は、先端部４０２側で中心電極１０の先端に対向している。先端部４０２側の側面４０３には溶融溶接を用いて貴金属チップ４５０が取り付けられている。本実施形態では、貴金属チップ４５０は、中間母材４３０を介して電極母材４１０に取り付けられている。本実施形態では、貴金属チップ４５０の取り付けに用いる溶融溶接は、レーザー溶接であるが、他の実施形態では、アーク溶接であっても良いし、ガス溶接であっても良い。
【００２７】
中心電極１０と貴金属チップ４５０との間には、火花を発生させるための隙間である火花ギャップＳＧが形成されている。スパークプラグ１００を内燃機関２００に取り付けた状態で、端子金具１９を介して２万〜３万ボルトの高電圧を中心電極１０に印加することによって、火花ギャップＳＧに火花を発生させることが可能である。
【００２８】
本実施形態では、電極母材４１０は、四角状の断面を有し、基端部４０１および先端部４０２に隣接する４つの側面として、側面４０３の他、側面４０４，４０５，４０６を有する。電極母材４１０の側面４０４は、側面４０３に対する裏面である。側面４０５，４０６は、側面４０３，４０３にそれぞれ隣接する面である。
【００２９】
電極母材４１０は、外層部４１２および芯部４１４を有する。電極母材４１０の外層部４１２は、接地電極４０の外表面を構成する。本実施形態では、外層部４１２は、接地電極４０の外表面として、先端部４０２および側面４０３，４０４，４０５，４０６を構成する。電極母材４１０の芯部４１４は、外層部４１２の内側かつ貴金属チップ４５０よりも基端部４０１側に形成されている。
【００３０】
芯部４１４の熱伝導率ＴＣｉは、外層部４１２の熱伝導率ＴＣｅよりも大きい。本実施形態では、外層部４１２は、インコネル（登録商標）を始めとするニッケルを主成分とするニッケル合金からなる。本実施形態では、芯部４１４は銅からなる。他の実施形態では、芯部４１４の材料は、銅を主成分とする合金や、外層部４１２よりも熱伝導率に優れる他の金属であっても良い。
【００３１】
接地電極４０の中間母材４３０は、貴金属チップ４５０の外周を囲む部材であり、貴金属チップ４５０と共に電極母材４１０に埋設されている。本実施形態では、中間母材４３０の形状は円筒状である。中間母材４３０の中空部分には貴金属チップ４５０が挿入されている。中間母材４３０は、貴金属チップ４５０に接合されていると共に、電極母材４１０にも接合されている。これによって、貴金属チップ４５０は、中間母材４３０を介して電極母材４１０に取り付けられている。
【００３２】
本実施形態では、中間母材４３０は、インコネル（登録商標）を始めとするニッケルを主成分とするニッケル合金からなる。本実施形態では、中間母材４３０の材料は、電極母材４１０の外層部４１２と同じ材料であるが、他の実施形態では、外層部４１２と異なる材料であっても良い。
【００３３】
接地電極４０の貴金属チップ４５０は、火花放電や酸化に対する耐久性が電極母材４１０よりも優れた貴金属を含有する金属体である。本実施形態では、貴金属チップ４５０は、白金を主成分とし２０質量％のロジウムを含有する合金からなる。貴金属チップ４５０は、火花放電や酸化に対する耐久性が電極母材４１０よりも優れた貴金属（例えば、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウムなど）からなる金属体であっても良いし、あるいはそのような貴金属を主成分とする合金からなる金属体であっても良い。
【００３４】
本実施形態では、貴金属チップ４５０の形状は円柱状である。本実施形態では、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃは、軸線ＣＡ１の延長線上にある。
【００３５】
図３は、貴金属チップ４５０の取り付け構造を示す説明図である。図３（ａ）には、中心電極１０の先端側から見た貴金属チップ４５０の取り付け構造を図示した。図３（ｂ）には、図３（ａ）の矢視Ｆ３ｂ−Ｆ３ｂから見た貴金属チップ４５０の断面を図示した。以下の説明では、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃよりも基端部４０１側を「基端部側領域Ｓｂｓ」と呼び、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃよりも先端部４０２側を「先端部側領域Ｓｔｐ」と呼ぶ。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、電極母材４１０の側面４０３には、中間母材４３０の外形とほぼ同じ形状に窪んだ凹部４１６が形成されている。凹部４１６の内側には、貴金属チップ４５０および中間母材４３０が取り付けられている。
【００３７】
電極母材４１０の凹部４１６は、凹部底面４１７および凹部側面４１８によって構成されている。電極母材４１０の凹部底面４１７は、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに交わる面である。電極母材４１０の凹部側面４１８は、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに沿った面である。
【００３８】
中間母材４３０は、第１端面４３１と、第２端面４３２と、外周面４３５と、内周面４３８とを有する。中間母材４３０の第１端面４３１および第２端面４３２は、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに交わる面であり、相互に対向している。中間母材４３０の外周面４３５および内周面４３８は、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに沿った面である。
【００３９】
貴金属チップ４５０は、第１のチップ端面４５１と、第２のチップ端面４５２と、チップ外周面４５５とを有する。貴金属チップ４５０における第１のチップ端面４５１および第２のチップ端面４５２は、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに交わる面であり、相互に対向している。中間母材４３０のチップ外周面４５５は、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに沿った面である。
【００４０】
中間母材４３０の第１端面４３１は、電極母材４１０の側面４０３と同一平面上に位置している。中間母材４３０の第２端面４３２は、電極母材４１０の凹部底面４１７に当接している。中間母材４３０の外周面４３５は、電極母材４１０の凹部側面４１８に当接している。中間母材４３０の内周面４３８は、貴金属チップ４５０のチップ外周面４５５に当接している。
【００４１】
貴金属チップ４５０における第１のチップ端面４５１は、電極母材４１０の側面４０３よりも中心電極１０側に位置しており、中心電極１０の先端側に対向する。貴金属チップ４５０における第２のチップ端面４５２は、電極母材４１０の凹部底面４１７に当接している。第１のチップ端面４５１側におけるチップ外周面４５５は、電極母材４１０の側面４０３から突出しており、第２のチップ端面４５２側におけるチップ外周面４５５は、中間母材４３０の内周面４３８に当接している。
【００４２】
図３に示すように、接地電極４０は、溶融部４２０および溶融部４４０を有する。溶融部４２０は、溶融溶接によって電極母材４１０と中間母材４３０とを接合する際に電極母材４１０と中間母材４３０とが溶融して形成された部位である。溶融部４４０は、溶融溶接によって中間母材４３０と貴金属チップ４５０とを接合する際に中間母材４３０と貴金属チップ４５０とが溶融して形成された部位である。本実施形態では、電極母材４１０と中間母材４３０との溶融溶接によって溶融部４２０が形成される前に、中間母材４３０と貴金属チップ４５０との溶融溶接によって溶融部４４０が形成される。本実施形態では、溶融部４２０，４３０を形成する溶融溶接は、レーザー溶接である。
【００４３】
レーザー溶接によって電極母材４１０と中間母材４３０とを接合する際には、貴金属チップ４５０が接合された中間母材４３０を電極母材４１０の凹部４１６に挿入した状態で、電極母材４１０の凹部側面４１８と中間母材４３０の外周面４３５との境界に、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに沿ってレーザーを照射する。これによって、図３に示すように、電極母材４１０と中間母材４３０とのレーザー溶接による溶融部４２０の形状は、電極母材４１０の側面４０３から凹部側面４１８に沿った円柱状となる。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、溶融部４４０に干渉しない複数の個所に溶融部４２０が形成されている。
【００４４】
レーザー溶接によって中間母材４３０と貴金属チップ４５０とを接合する際には、中間母材４３０の内周面４３８の内側に貴金属チップ４５０を挿入した状態で、中間母材４３０の外周面４３５から貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに向けてレーザーを照射する。これによって、図３に示すように、中間母材４３０と貴金属チップ４５０とのレーザー溶接による溶融部４４０の形状は、中間母材４３０の外周面４３５から貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに向かう凸状となる。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、４個所に溶融部４４０が形成されている。
【００４５】
中間母材４３０と貴金属チップ４５０とのレーザー溶接による溶融部４４０は、母材領域４４３およびチップ領域４４５を有する。溶融部４４０の母材領域４４３は、中間母材４３０の外周から内周にわたって形成されている。溶融部４４０のチップ領域４４５は、貴金属チップ４５０の外周から内部に向けて形成されている。図３には、母材領域４４３にシングルハッチングを施し、チップ領域４４５にクロスハッチングを施した。
【００４６】
図４は、図３（ｂ）の矢視Ｆ４−Ｆ４から見た貴金属チップ４５０の断面を示す説明図である。図３（ｂ）の矢視Ｆ４−Ｆ４によって示す平面ＰＬは、貴金属チップ４５０に形成されている溶融部４４０において貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに最も近い最深点Ｐｄｐを通り、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに直交する平面である。
【００４７】
図４に示すように、溶融部４４０の最深点Ｐｄｐを通る平面ＰＬにおいて、平面ＰＬ上に現れる溶融部４４０におけるチップ領域４４５の全体形状の重心Ｇｍｔは、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃよりも基端部４０１側、すなわち基端部側領域Ｓｂｓに位置する。すなわち、溶融部４４０の最深点Ｐｄｐを通る平面ＰＬにおいて、平面ＰＬ上に現れる溶融部４４０の全体形状は、その全体形状の重心Ｇｍｔが貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃよりも基端部４０１側に位置する形状である。図４に示す例では、重心Ｇｍｔは、平面ＰＬ上の４個所に現れるチップ領域４４５全体の重心である。図３（ａ）には、平面ＰＬ上に現れる溶融部４４０、最深点Ｐｄｐおよび重心Ｇｍｔを重ね合わせて図示した。
【００４８】
貴金属チップ４５０における溶融部４４０は、平面ＰＬにおける基端部側領域Ｓｂｓにおいて、貴金属チップ４５０の外周に沿って、貴金属チップ４５０の外周の５％以上４０％以下の範囲で連続している。すなわち、平面ＰＬにおける基端部側領域Ｓｂｓで貴金属チップ４５０の外周に沿って連続する溶融部４４０の連続長を「Ｌｍｔ」とし、貴金属チップ４５０の外周長を「Ｌｃｆ」としたとき、外周長Ｌｃｆに対する連続長Ｌｍｔの百分率である連続長比Ｒｃｔは５％以上４０％以下である。なお、連続長比Ｒｃｔの評価については後述する。
【００４９】
本実施形態では、図４に示すように、平面ＰＬにおいて、溶融部４４０の最深点Ｐｄｐから貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃを通る直線ＬＮ上には、溶融部４４０が存在しない。すなわち、平面ＰＬにおいて、溶融部４４０の最深点Ｐｄｐに対して貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃを挟んだ反対側には、貴金属チップ４５０のチップ外周面４５５が存在する。
【００５０】
Ａ−２．スパークプラグの製造工程：
図５は、スパークプラグ１００の製造工程を示す工程図である。スパークプラグ１００の製造工程では、接地電極４０を製造するために、電極母材４１０、中間母材４３０および貴金属チップ４５０を用意する（プロセスＰ１１０）。本実施形態では、貴金属チップ４５０の取り付けに先立って用意される電極母材４１０は、真っ直ぐに延びた線材であり、完成品のスパークプラグ１００における電極母材４１０のように屈曲していない。
【００５１】
接地電極４０の各部材を用意した後（プロセスＰ１１０）、中間母材４３０と貴金属チップ４５０とをレーザー溶接してなるチップ接合体を作成する（プロセスＰ１２０）。具体的には、中間母材４３０の内側に貴金属チップ４５０を挿入した後、中間母材４３０の外周面４３５から貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに向けてレーザーを照射して、溶融部４４０の重心Ｇｍｔが貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃからずれた位置になるように中間母材４３０と貴金属チップ４５０とをレーザー溶接する。これによって、中間母材４３０および貴金属チップ４５０に溶融部４４０が形成される。
【００５２】
チップ接合体を作成した後（プロセスＰ１２０）、チップ接合体と電極母材４１０とを抵抗溶接する（プロセスＰ１３０）。具体的には、溶融部４４０の重心Ｇｍｔが貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃよりも電極母材４１０の基端部４０１側になるようにチップ接合体を電極母材４１０の凹部４１６に挿入した後、チップ接合体と電極母材４１０とを加圧しつつ、チップ接合体および電極母材４１０に電流を流すことによって、チップ接合体を電極母材４１０の凹部底面４１７に抵抗溶接する。他の実施形態では、抵抗溶接（プロセスＰ１３０）を省略しても良い。
【００５３】
チップ接合体と電極母材４１０とを抵抗溶接した後（プロセスＰ１３０）、チップ接合体と電極母材４１０とをレーザー溶接する（プロセスＰ１４０）。具体的には、電極母材４１０の凹部側面４１８と中間母材４３０の外周面４３５との境界に、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃに沿ってレーザーを照射して、電極母材４１０と中間母材４３０とをレーザー溶接する。これによって、電極母材４１０および中間母材４３０に溶融部４２０が形成される。
【００５４】
チップ接合体と電極母材４１０とをレーザー溶接した後（プロセスＰ１４０）、スパークプラグ１００を構成する各部材の組み付け（プロセスＰ１５０）を経て、スパークプラグ１００を完成させる。本実施形態では、チップ接合体と電極母材４１０とをレーザー溶接した電極中間品を主体金具３０に溶接してから、主体金具３０に他の部材を組み付け、最後に、主体金具３０に溶接した電極中間品を折り曲げて接地電極４０を完成させる。
【００５５】
Ａ−３．貴金属チップの取り付け構造に関する評価：
図６および図７は、貴金属チップ４５０の取り付け構造に関する評価結果を示すグラフである。図６および図７の評価試験では、溶融部４４０の重心Ｇｍｔおよび連続長比Ｒｃｔが異なる複数の試料について、形状特性および耐久性を評価した。
【００５６】
図６および図７の評価試験における形状特性の評価では、各試料について、レーザー溶接によって中間母材４３０と貴金属チップ４５０とを接合した後、レーザー溶接時の熱による中間母材４３０の変形である溶接ダレの有無を目視で確認した。中間母材４３０の溶接ダレは、中間母材４３０と電極母材４１０との間に隙間を形成して貴金属チップ４５０の熱引きを阻害する要因になる。その他、中間母材４３０の溶接ダレは、電極母材４１０に対する貴金属チップ４５０の取り付けを阻害してスパークプラグ１００の着火性を低下させる要因にもなる。
【００５７】
図６および図７の評価試験における耐久性の評価では、各試料を６気筒コージェネレーションエンジンに取り付け、定格出力で１０００時間の運転（耐久試験）を行った後、溶融部４４０の最深点Ｐｄｐを通る平面ＰＬが現れるまで貴金属チップ４５０を研磨し、その研磨断面である平面ＰＬを顕微鏡にて観察した。顕微鏡による平面ＰＬの観察において、貴金属チップ４５０の外周に沿った亀裂が全箇所の溶融部４４０の全域に完全に入っている完全断裂の有無を確認した。溶融部４４０の完全断裂は、貴金属チップ４５０が脱落してしまう要因になる。
【００５８】
図６の評価試験では、溶融部４４０の重心Ｇｍｔが基端部側領域Ｓｂｓにあり、かつ、溶融部４４０の連続長比Ｒｃｔが「３％」、「５％」、「１０％」、「２５％」、「４０％」、「４５％」の各値となる試料をそれぞれ３０個用意した。
【００５９】
図６の各試料には、各値の連続長比Ｒｃｔを満たす溶融部４４０が貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃを中心に複数の個所に配置されている。図６の各試料における溶融部４４０の個数は、連続長比Ｒｃｔが「３％」の試料で２５個、「５％」の試料で１６個、「１０％」の試料で８個、「２５％」の試料で３個、「４０％」の試料で２個、「４５％」の試料で２個である。
【００６０】
図７の評価試験では、溶融部４４０の重心Ｇｍｔが貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃとほぼ同じ位置にあり、かつ、溶融部４４０の連続長比Ｒｃｔが「３％」、「５％」、「１０％」、「２５％」、「４０％」、「４５％」の各値となる試料をそれぞれ３０個用意した。
【００６１】
図７の各試料には、各値の連続長比Ｒｃｔを満たす溶融部４４０が貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃを中心に等間隔で複数の個所に配置されている。図７の各試料における溶融部４４０の個数は、図６の各試料と同様に、連続長比Ｒｃｔが「３％」の試料で２５個、「５％」の試料で１６個、「１０％」の試料で８個、「２５％」の試料で３個、「４０％」の試料で２個、「４５％」の試料で２個である。
【００６２】
図６および図７には、連続長比Ｒｃｔ毎に、中間母材４３０に溶接ダレが発生した試料の個数、および溶融部４４０に完全断裂が発生した試料の個数を示した。図６および図７における総合評価の基準は次の通りである。
○（優）：溶接ダレおよび完全断裂の両方の発生個数が５個以下
△（良）：溶接ダレおよび完全断裂の一方の発生個数が５個以下
×（不可）：溶接ダレおよび完全断裂の両方の発生個数が６個以上
【００６３】
図６および図７の評価結果によれば、中間母材４３０の溶接ダレを抑制する観点からすると、連続長比Ｒｃｔは４０％以下が好ましく、２５％以下が更に好ましく、１０％以下が一層好ましいことが分かる。この結果の要因は、連続長比Ｒｃｔが小さくなる程、溶融部４４０の連続長Ｌｍｔが短くなり、レーザー溶接時にレーザーを中間母材４３０に連続して照射する時間も短くなるため、レーザー溶接時における中間母材４３０の温度上昇を抑制可能であることが考えられる。
【００６４】
図６および図７の評価結果によれば、溶融部４４０の完全断裂を防止する観点からすると、連続長比Ｒｃｔは５％以上が好ましく、１０％以上が更に好ましく、２５％以上が一層好ましいことが分かる。この結果の要因は、連続長比Ｒｃｔが大きくなる程、溶融部４４０の連続長Ｌｍｔが長くなり、溶融部４４０の両端にまで至る亀裂の進展を抑制可能であることが考えられる。
【００６５】
図６の評価結果と図７の評価結果とを比較すると、いずれの連続長比Ｒｃｔであっても、溶融部４４０の重心Ｇｍｔが基端部側領域Ｓｂｓにある図６の試料は、溶融部４４０の重心Ｇｍｔが貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃとほぼ同じ位置にある図７の試料よりも、溶融部４４０における完全断裂の発生個数が少ないことが分かる。この結果の要因の一つとしては、溶融部４４０が貴金属チップ４５０の外周にほぼ均等に配置されており溶融部４４０の全域にほぼ均等に熱応力が発生してしまう図７の試料よりも、溶融部４４０が偏っている図６の試料の方が、溶融部４４０の各部に発生する熱応力の相互作用を緩和可能であることが考えられる。その他の要因としては、基端部４０１を介して主体金具３０へと熱が伝達される基端部側領域Ｓｂｓの方が先端部側領域Ｓｔｐよりも熱引きに優れるため、溶融部４４０が基端部側領域Ｓｂｓに偏っている図６の試料の方が、溶融部４４０に発生する熱応力を効果的に低減可能であることが考えられる。
【００６６】
これらのことから、図６および図７に総合評価として示すように、スパークプラグ１００は、溶融部４４０の重心Ｇｍｔが基端部側領域Ｓｂｓに位置する条件を満たすことが好ましく、溶融部４４０の連続長比Ｒｃｔが５％以上４０％以下である条件を満たすことが更に好ましい。
【００６７】
Ａ−４．効果：
以上説明した第１実施形態のスパークプラグ１００によれば、接地電極４０において先端部４０２側よりも熱引きの良い基端部４０１側に溶融部４４０が偏っているため、先端部４０２側に偏って溶融部４４０が形成されている場合や、貴金属チップ４５０の全周にわたって溶融部４４０がほぼ均等に形成されている場合と比較して、溶融部４４０に発生する熱応力が軽減され、ひいては貴金属チップ４５０の脱落を防止することができる。その結果、スパークプラグ１００における接地電極４０の耐久性を向上させることができる。
【００６８】
また、貴金属チップ４５０が中間母材４３０を介して接地電極４０に取り付けられているため、基端部４０１側に偏った溶融部４４０を用意に形成することができる。
【００６９】
また、溶融部４４０の連続長比Ｒｃｔが５％以上４０％以下であるため、熱応力による亀裂により溶融部が全域にわたって断裂してしまうことを抑制し、貴金属チップの脱落を防止することができる。
【００７０】
また、図４に示すように、平面ＰＬにおいて、溶融部４４０の最深点Ｐｄｐに対して貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃを挟んだ反対側には、貴金属チップ４５０のチップ外周面４５５が存在するため、溶融部４４０の最深点Ｐｄｐに対して貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃを挟んだ反対側と相互に熱応力が影響し合うことが抑制され、最深点Ｐｄｐ側の溶融部４４０に生じる熱応力を軽減することができる。
【００７１】
また、接地電極４０は、外層部４１２よりも熱伝導率が大きい芯部４１４を貴金属チップ４５０よりも基端部４０１側に有することから、貴金属チップ４５０よりも基端部４０１側における接地電極４０の熱引きが向上するため、溶融部４４０に発生する熱応力を一層軽減することができる。
【００７２】
また、溶融部４４０は、貴金属チップ４５０における第２のチップ端面４５２側から軸ＣＡｃに向かってレーザーを照射することによって形成されているため、レーザー溶接によって貴金属チップ４５０を容易に取り付けることができる。
【００７３】
Ａ−５．変形例：
図８〜図１７は、第１〜第１０変形例における貴金属チップ４５０の取り付け構造をそれぞれ示す説明図である。図８〜図１７には、図３（ａ）と同様に、中心電極１０の先端側から見た貴金属チップの取り付け構造を、平面ＰＬに現れる重心Ｇｍｔと重ね合わせて図示した。図８〜図１７では、電極母材と中間母材との溶融溶接による溶融部の図示を省略した。
【００７４】
図８に図示した取り付け構造を有する第１変形例のスパークプラグ１００は、第１実施形態の溶融部４４０に代えて、溶融部４４０とは形状が異なる溶融部４４０ａが形成されている点を除き、第１実施形態と同様である。図８に示すように、第１変形例では、平面ＰＬ上の４個所に溶融部４４０ａが形成されている。そのうちの最も大きな溶融部４４０ａは、基端部側領域Ｓｂｓに形成されている。その他の３個所の溶融部４４０ａは、貴金属チップ４５０の外周に沿って相互に間を置いて形成されている。第１変形例においても、溶融部４４０ａの重心Ｇｍｔは、基端部側領域Ｓｂｓに位置する。
【００７５】
図９に図示した取り付け構造を有する第２変形例のスパークプラグ１００は、第１実施形態の溶融部４４０に代えて、溶融部４４０とは形状が異なる溶融部４４０ｂが形成されている点を除き、第１実施形態と同様である。図９に示すように、第２変形例では、平面ＰＬ上の６個所に溶融部４４０ｂが形成されている。これら６個所の溶融部４４０ｂは、基端部側領域Ｓｂｓに４個所、先端部側領域Ｓｔｐに２個所の割合で、それぞれほぼ同じ大きさで等間隔に配置されている。第２変形例においても、溶融部４４０ｂの重心Ｇｍｔは、基端部側領域Ｓｂｓに位置する。
【００７６】
図１０に図示した取り付け構造を有する第３変形例のスパークプラグ１００は、第１実施形態の溶融部４４０に代えて、溶融部４４０とは形状が異なる溶融部４４０ｃが形成されている点を除き、第１実施形態と同様である。図１０に示すように、第３変形例では、平面ＰＬ上の基端部側領域Ｓｂｓに集中して１個所に溶融部４４０ｃが形成されている。そのため、平面ＰＬにおいて、溶融部４４０ｃの各部に対して貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃを挟んだ反対側に、貴金属チップ４５０のチップ外周面４５５が存在する。第３変形例においても、溶融部４４０ｃの重心Ｇｍｔは、基端部側領域Ｓｂｓに位置する。
【００７７】
図１１に図示した取り付け構造を有する第４変形例のスパークプラグ１００は、第１実施形態の溶融部４４０に代えて、溶融部４４０とは形状が異なる溶融部４４０ｄが形成されている点を除き、第１実施形態と同様である。図１１に示すように、第４変形例では、平面ＰＬ上の基端部側領域Ｓｂｓにおける貴金属チップ４５０の外周のほぼ全域にわたり連続して溶融部４４０ｄが形成されている。そのため、平面ＰＬにおいて、溶融部４４０ｄの各部に対して貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃを挟んだ反対側に、貴金属チップ４５０のチップ外周面４５５が存在する。第４変形例においても、溶融部４４０ｄの重心Ｇｍｔは、基端部側領域Ｓｂｓに位置する。
【００７８】
図１２に図示した取り付け構造を有する第５変形例のスパークプラグ１００は、第１実施形態の溶融部４４０に代えて、溶融部４４０とは形状が異なる溶融部４４０ｅが形成されている点を除き、第１実施形態と同様である。図１２に示すように、第５変形例では、基端部側領域Ｓｂｓに１個所、先端部側領域Ｓｔｐに２個所の溶融部４４０ｅが形成されている。第５変形例においても、溶融部４４０ｅの重心Ｇｍｔは、基端部側領域Ｓｂｓに位置する。図１２には、溶融部４４０ｅの各部と軸対称になる領域を一点鎖線で図示した。第５変形例では、溶融部４４０ｅの各部は、溶融部４４０ｅの他の部位と貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃを基準に軸対称になる位置を避けて形成されている。そのため、平面ＰＬにおいて、溶融部４４０ｅの各部に対して貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃを挟んだ反対側に、貴金属チップ４５０のチップ外周面４５５が存在する。
【００７９】
図１３に図示した取り付け構造を有する第６変形例のスパークプラグ１００は、第１実施形態の中間母材４３０に代えて中間母材４３０とは形状が異なる中間母材４３０ｆを備える点、および第１実施形態の溶融部４４０に代えて溶融部４４０とは形状が異なる溶融部４４０ｆが形成されている点を除き、第１実施形態と同様である。第６変形例の中間母材４３０ｆは、外周が四角形である点を除き、第１実施形態の中間母材４３０と同様である。図１３に示すように、第６変形例では、基端部側領域Ｓｂｓに２個所、先端部側領域Ｓｔｐに１個所、基端部側領域Ｓｂｓおよび先端部側領域Ｓｔｐに跨って２個所に、溶融部４４０ｆがそれぞれ形成されている。第６変形例においても、溶融部４４０ｆの重心Ｇｍｔは、基端部側領域Ｓｂｓに位置する。
【００８０】
図１４に図示した取り付け構造を有する第７変形例のスパークプラグ１００は、第１実施形態の中間母材４３０に代えて中間母材４３０とは形状が異なる中間母材４３０ｇを備える点、第１実施形態の溶融部４４０に代えて溶融部４４０とは形状が異なる溶融部４４０ｇが形成されている点、および第１実施形態の貴金属チップ４５０に代えて貴金属チップ４５０とは形状が異なる貴金属チップ４５０ｇを備える点を除き、第１実施形態と同様である。第７変形例の中間母材４３０ｇは、四角筒状である点を除き、第１実施形態の中間母材４３０と同様である。第７変形例の貴金属チップ４５０ｇは、四角柱状である点を除き、第１実施形態の貴金属チップ４５０と同様である。図１４に示すように、第７変形例では、基端部側領域Ｓｂｓに２個所、先端部側領域Ｓｔｐに１個所、基端部側領域Ｓｂｓおよび先端部側領域Ｓｔｐに跨って２個所に、溶融部４４０ｇがそれぞれ形成されている。第７変形例においても、溶融部４４０ｇの重心Ｇｍｔは、基端部側領域Ｓｂｓに位置する。
【００８１】
図１５に図示した取り付け構造を有する第８変形例のスパークプラグ１００は、第１実施形態の中間母材４３０に代えて中間母材４３０とは形状が異なる中間母材４３０ｈを備える点、第１実施形態の溶融部４４０に代えて溶融部４４０とは形状が異なる溶融部４４０ｈが形成されている点、および第１実施形態の貴金属チップ４５０に代えて貴金属チップ４５０とは形状が異なる貴金属チップ４５０ｈを備える点を除き、第１実施形態と同様である。第８変形例の中間母材４３０ｈは、三角筒状である点を除き、第１実施形態の中間母材４３０と同様である。第８変形例の貴金属チップ４５０ｈは、三角柱状である点を除き、第１実施形態の貴金属チップ４５０と同様である。図１５に示すように、第８変形例では、中間母材４３０および貴金属チップ４５０ｈにおける三角形の角の一つは、側面４０６に向けられている。図１５に示すように、第８変形例では、基端部側領域Ｓｂｓに３個所、先端部側領域Ｓｔｐに１個所に、溶融部４４０ｈがそれぞれ形成されている。第８変形例においても、溶融部４４０ｈの重心Ｇｍｔは、基端部側領域Ｓｂｓに位置する。
【００８２】
図１６に図示した取り付け構造を有する第９変形例のスパークプラグ１００は、第１実施形態の中間母材４３０に代えて中間母材４３０とは形状が異なる中間母材４３０ｉを備える点、および第１実施形態の溶融部４４０に代えて溶融部４４０とは形状が異なる溶融部４４０ｉが形成されている点を除き、第１実施形態と同様である。図１６に示すように、第９変形例では、貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃは、中間母材４３０ｉの中心に対して先端部４０２側に偏った位置にある。第９変形例では、貴金属チップ４５０は、先端部４０２側で電極母材４１０に当接している。図１６に示すように、第９変形例では、３個所に溶融部４４０ｉが形成されている。そのうちの最も大きな溶融部４４０ｉは、基端部側領域Ｓｂｓに形成されている。その他の２個所の溶融部４４０ｉは、貴金属チップ４５０の外周に沿って相互に間を置いて形成されている。第９変形例においても、溶融部４４０ｉの重心Ｇｍｔは、基端部側領域Ｓｂｓに位置する。
【００８３】
図１７に図示した取り付け構造を有する第１０変形例のスパークプラグ１００は、第１実施形態の中間母材４３０に代えて中間母材４３０とは形状が異なる中間母材４３０ｊを備える点、第１実施形態の溶融部４４０に代えて溶融部４４０とは形状が異なる溶融部４４０ｊが形成されている点、および第１実施形態の貴金属チップ４５０とは形状が異なる貴金属チップ４５０ｊを備える点を除き、第１実施形態と同様である。図１７に示すように、第１０変形例の中間母材４３０ｊは、Ｕ字筒状である点を除き、第１実施形態の中間母材４３０と同様である。第１０変形例の貴金属チップ４５０ｊは、四角柱状である点を除き、第１実施形態の貴金属チップ４５０と同様である。第１０変形例では、貴金属チップ４５０ｊの軸ＣＡｃは、中間母材４３０ｊの中心に対して先端部４０２側に偏った位置にある。第１０変形例では、貴金属チップ４５０ｊは、先端部４０２側で電極母材４１０に当接している。図１７に示すように、第１０変形例では、基端部側領域Ｓｂｓに２個所、基端部側領域Ｓｂｓおよび先端部側領域Ｓｔｐに跨って２個所に、溶融部４４０ｊがそれぞれ形成されている。第１０変形例においても、溶融部４４０ｊの重心Ｇｍｔは、基端部側領域Ｓｂｓに位置する。
【００８４】
以上説明した第１〜第１０変形例（図８〜図１７）のスパークプラグ１００によれば、第１実施形態と同様に、接地電極４０において先端部４０２側よりも熱引きの良い基端部４０１側に溶融部４４０ａ〜４４０ｊが偏っているため、先端部４０２側に偏って溶融部が形成されている場合や、貴金属チップ４５０の全周にわたって溶融部がほぼ均等に形成されている場合と比較して、溶融部４４０ａ〜４４０ｊに発生する熱応力が軽減され、ひいては貴金属チップ４５０の脱落を防止することができる。なお、第１〜第１０変形例（図８〜図１７）においても、溶融部４４０ａ〜４４０ｊの連続長比Ｒｃｔが５％以上４０％以下であることが好ましい。
【００８５】
また、第３〜第５変形例（図１０〜図１２）のスパークプラグ１００によれば、平面ＰＬにおいて、溶融部４４０ｃ〜４４０ｅの各部に対して貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃを挟んだ反対側には、貴金属チップ４５０のチップ外周面４５５が存在するため、溶融部４４０ｃ〜４４０ｅの各部に対して貴金属チップ４５０の軸ＣＡｃを挟んだ反対側と相互に熱応力が影響し合うことが抑制され、溶融部４４０ｃ〜４４０ｅの各部に生じる熱応力を軽減することができる。
【００８６】
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ−１．スパークプラグの構成：
図１８は、第２実施形態における貴金属チップ４５０ｓの取り付け構造を示す説明図である。図１８（ａ）には、側面４０３側から見た貴金属チップ４５０ｓの取り付け構造を、平面ＰＬに現れる最深点Ｐｄｐおよび重心Ｇｍｔと重ね合わせて図示した。図１８（ｂ）には、図１８（ａ）の矢視Ｆ１８ｂ−Ｆ１８ｂから見た貴金属チップ４５０ｓの断面を図示した。
【００８７】
図１８に図示した取り付け構造を有する第２実施形態のスパークプラグ１００は、中間母材４３０を介さずに貴金属チップ４５０ｓが電極母材４１０に直接的に取り付けられている点を除き、第１実施形態と同様である。第２実施形態の貴金属チップ４５０ｓは、第２のチップ端面４５２側におけるチップ外周面４５５が電極母材４１０の凹部側面４１８に当接している点を除き、第１実施形態の貴金属チップ４５０と同様である。第２実施形態の溶融部４４０ｓは、溶融溶接によって電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとを接合する際に電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとが溶融して形成された部位である。本実施形態では、溶融部４４０ｓを形成する溶融溶接は、レーザー溶接である。
【００８８】
レーザー溶接によって電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとを接合する際には、貴金属チップ４５０ｓを電極母材４１０の凹部４１６に挿入した状態で、電極母材４１０の側面４０３と貴金属チップ４５０ｓのチップ外周面４５５との境界に向けてレーザーを照射する。これによって、図１８に示すように、電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとのレーザー溶接による溶融部４４０ｓは、電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとの境界から貴金属チップ４５０ｓの軸ＣＡｃ側に向けて傾斜した凸状となる。本実施形態では、図１８（ａ）に示すように、基端部側領域Ｓｂｓの５個所に溶融部４４０ｓが形成されている。
【００８９】
電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとのレーザー溶接による溶融部４４０ｓは、母材領域４４１ｓおよびチップ領域４４５ｓを有する。溶融部４４０ｓの母材領域４４１ｓは、電極母材４１０における側面４０３と凹部側面４１８との境界を含む部位に形成されている。溶融部４４０ｓのチップ領域４４５ｓは、貴金属チップ４５０ｓの外周から内部に向けて形成されている。図１８には、母材領域４４１ｓにシングルハッチングを施し、チップ領域４４５ｓにクロスハッチングを施した。
【００９０】
図１８に示すように、溶融部４４０ｓの最深点Ｐｄｐを通る平面ＰＬにおいて、平面ＰＬ上に現れる溶融部４４０ｓにおけるチップ領域４４５ｓの全体形状の重心Ｇｍｔは、貴金属チップ４５０ｓの軸ＣＡｃよりも基端部４０１側、すなわち基端部側領域Ｓｂｓに位置する。図１８に示す例では、重心Ｇｍｔは、平面ＰＬ上の５個所に現れるチップ領域４４５ｓ全体の重心である。
【００９１】
貴金属チップ４５０ｓにおける溶融部４４０ｓは、平面ＰＬにおける基端部側領域Ｓｂｓにおいて、貴金属チップ４５０ｓの外周に沿って、貴金属チップ４５０ｓの外周の５％以上４０％以下の範囲で連続している。すなわち、貴金属チップ４５０ｓの外周長Ｌｃｆに対する溶融部４４０ｓの連続長Ｌｍｔの百分率である連続長比Ｒｃｔは５％以上４０％以下である。
【００９２】
本実施形態では、図１８（ａ）に示すように、基端部側領域Ｓｂｓに集中して５個所に溶融部４４０ｓが形成されている。そのため、平面ＰＬにおいて、溶融部４４０ｓの各部に対して貴金属チップ４５０ｓの軸ＣＡｃを挟んだ反対側には、貴金属チップ４５０ｓのチップ外周面４５５が存在する。
【００９３】
Ｂ−２．スパークプラグの製造工程：
図１９は、第２実施形態におけるスパークプラグ１００の製造工程を示す工程図である。スパークプラグ１００の製造工程では、接地電極４０を製造するために、電極母材４１０および貴金属チップ４５０ｓを用意する（プロセスＰ２１０）。本実施形態では、貴金属チップ４５０ｓの取り付けに先立って用意される電極母材４１０は、真っ直ぐに延びた線材であり、完成品のスパークプラグ１００における電極母材４１０のように屈曲していない。
【００９４】
接地電極４０の各部材を用意した後（プロセスＰ２１０）、電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとを抵抗溶接する（プロセスＰ２３０）。具体的には、電極母材４１０の凹部４１６に貴金属チップ４５０ｓを挿入した後、電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとを加圧しつつ、電極母材４１０および貴金属チップ４５０ｓに電流を流すことによって、電極母材４１０の凹部底面４１７に貴金属チップ４５０ｓを抵抗溶接する。他の実施形態では、抵抗溶接（プロセスＰ２３０）を省略しても良い。
【００９５】
電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとを抵抗溶接した後（プロセスＰ２３０）、電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとを溶融溶接する（プロセスＰ２４０）。具体的には、溶融部４４０ｓの重心Ｇｍｔが貴金属チップ４５０ｓの軸ＣＡｃよりも電極母材４１０の基端部４０１側になるように、電極母材４１０の側面４０３と貴金属チップ４５０ｓのチップ外周面４５５との境界に向けてレーザーを照射して、電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとをレーザー溶接する。これによって、電極母材４１０および貴金属チップ４５０ｓに溶融部４４０ｓが形成される。本実施形態では、貴金属チップ４５０ｓの取り付けに用いる溶融溶接は、レーザー溶接であるが、他の実施形態では、アーク溶接であっても良いし、ガス溶接であっても良い。
【００９６】
電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとをレーザー溶接した後（プロセスＰ２４０）、スパークプラグ１００を構成する各部材の組み付け（プロセスＰ２５０）を経て、スパークプラグ１００を完成させる。本実施形態では、電極母材４１０と貴金属チップ４５０ｓとをレーザー溶接した電極中間品を主体金具３０に溶接してから、主体金具３０に他の部材を組み付け、最後に、主体金具３０に溶接した電極中間品を折り曲げて接地電極４０を完成させる。
【００９７】
Ｂ−３．効果：
以上説明した第２実施形態のスパークプラグ１００によれば、接地電極４０において先端部４０２側よりも熱引きの良い基端部４０１側に溶融部４４０ｓが偏っているため、溶融部４４０ｓに発生する熱応力が軽減され、ひいては貴金属チップ４５０ｓの脱落を防止することができる。その結果、スパークプラグ１００における接地電極４０の耐久性を向上させることができる。
【００９８】
また、溶融部４４０ｓの連続長比Ｒｃｔが５％以上４０％以下であるため、熱応力による亀裂により溶融部が全域にわたって断裂してしまうことを抑制し、貴金属チップの脱落を防止することができる。
【００９９】
また、図１８に示すように、平面ＰＬにおいて、溶融部４４０ｓの各部に対して貴金属チップ４５０ｓの軸ＣＡｃを挟んだ反対側には、貴金属チップ４５０ｓのチップ外周面４５５が存在するため、溶融部４４０ｓの各部に対して貴金属チップ４５０ｓの軸ＣＡｃを挟んだ反対側と相互に熱応力が影響し合うことが抑制され、溶融部４４０ｓの各部に生じる熱応力を軽減することができる。
【０１００】
Ｃ．第３実施形態：
図２０は、第３実施形態における貴金属チップ４５０ｔの取り付け構造を示す説明図である。図２０（ａ）には、図２０（ｂ）の矢視Ｆ２０ａ−Ｆ２０ａから見た貴金属チップ４５０ｔの断面を図示した。図２０（ｂ）には、側面４０４側から見た貴金属チップ４５０ｔの取り付け構造を図示した。
【０１０１】
図２０に図示した取り付け構造を有する第３実施形態のスパークプラグ１００は、電極母材４１０に代えて電極母材４１０ｔを備える点、貴金属チップ４５０に代えて貴金属チップ４５０ｔを備える点、および第２実施形態の溶融部４４０ｓに代えて溶融部４４０ｓとは形状が異なる溶融部４４０ｔが形成されている点を除き、第２実施形態と同様である。第３実施形態の電極母材４１０ｔは、第２実施形態の凹部４１６に代えて、貫通孔を形成する面である貫通孔側面４１９を備える点を除き、第２実施形態の電極母材４１０と同様である。第３実施形態の貴金属チップ４５０ｔは、電極母材４１０の側面４０３と側面４０４との間の厚さよりも軸ＣＡｃ方向に長い円柱状である点を除き、第２実施形態の貴金属チップ４５０と同様である。第３実施形態におけるスパークプラグ１００の製造工程は、溶接の位置が異なる点を除き、第２実施形態と同様である。
【０１０２】
第３実施形態では、貴金属チップ４５０ｔにおける第１のチップ端面４５１は、電極母材４１０ｔの側面４０３よりも中心電極１０側に位置しており、中心電極１０の先端側に対向する。貴金属チップ４５０ｔにおける第２のチップ端面４５２は、電極母材４１０ｔの側面４０４と同一平面上に位置している。第１のチップ端面４５１側におけるチップ外周面４５５は、電極母材４１０ｔの側面４０３から突出しており、第２のチップ端面４５２側におけるチップ外周面４５５は、電極母材４１０ｔの貫通孔側面４１９に当接している。
【０１０３】
溶融溶接によって電極母材４１０ｔと貴金属チップ４５０ｔとを接合する際には、電極母材４１０ｔにおける貫通孔側面４１９の内側に貴金属チップ４５０ｔを挿入した状態で、電極母材４１０ｔの貫通孔側面４１９と貴金属チップ４５０ｔのチップ外周面４５５との境界に、貴金属チップ４５０ｔの軸ＣＡｃに沿ってレーザーを照射する。これによって、図２０に示すように、電極母材４１０ｔと貴金属チップ４５０ｔとの溶融溶接による溶融部４４０ｔは、電極母材４１０ｔの側面４０３から貫通孔側面４１９に沿った円柱状となる。本実施形態では、図２０（ｂ）に示すように、基端部側領域Ｓｂｓの５個所に溶融部４４０ｔが形成されている。
【０１０４】
電極母材４１０ｔと貴金属チップ４５０ｔとの溶融溶接による溶融部４４０ｔは、母材領域４４１ｔおよびチップ領域４４５ｔを有する。溶融部４４０ｔの母材領域４４１ｔは、貫通孔側面４１９に沿って形成されている。溶融部４４０ｔのチップ領域４４５ｔは、チップ外周面４５５に沿って形成されている。図２０には、母材領域４４１ｔにシングルハッチングを施し、チップ領域４４５ｔにクロスハッチングを施した。
【０１０５】
第３実施形態では、図１８に示すように、溶融部４４０ｔの最深点Ｐｄｐを通る平面ＰＬは、電極母材４１０ｔの側面４０４、および貴金属チップ４５０ｔにおける第２のチップ端面４５２と同一平面にある。平面ＰＬにおいて、平面ＰＬ上に現れる溶融部４４０ｔにおけるチップ領域４４５ｔの全体形状の重心Ｇｍｔは、貴金属チップ４５０ｔの軸ＣＡｃよりも基端部４０１側、すなわち基端部側領域Ｓｂｓに位置する。図２０に示す例では、重心Ｇｍｔは、平面ＰＬ上の５個所に現れるチップ領域４４５ｔ全体の重心である。
【０１０６】
貴金属チップ４５０ｔにおける溶融部４４０ｔは、平面ＰＬにおける基端部側領域Ｓｂｓにおいて、貴金属チップ４５０ｔの外周に沿って、貴金属チップ４５０ｔの外周の５％以上４０％以下の範囲で連続している。すなわち、貴金属チップ４５０ｔの外周長Ｌｃｆに対する溶融部４４０ｔの連続長Ｌｍｔの百分率である連続長比Ｒｃｔは５％以上４０％以下である。
【０１０７】
本実施形態では、図２０（ｂ）に示すように、基端部側領域Ｓｂｓに集中して５個所に溶融部４４０ｔが形成されている。そのため、平面ＰＬにおいて、溶融部４４０ｔの各部に対して貴金属チップ４５０ｔの軸ＣＡｃを挟んだ反対側には、貴金属チップ４５０ｔのチップ外周面４５５が存在する。
【０１０８】
以上説明した第３実施形態のスパークプラグ１００によれば、接地電極４０において先端部４０２側よりも熱引きの良い基端部４０１側に溶融部４４０ｔが偏っているため、第２実施形態と同様に、溶融部４４０ｔに発生する熱応力が軽減され、ひいては貴金属チップ４５０ｔの脱落を防止することができる。その結果、スパークプラグ１００における接地電極４０の耐久性を向上させることができる。
【０１０９】
Ｄ．他の実施形態：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。例えば、前述の各実施形態における貴金属チップの取り付け構造を、接地電極４０とは異なる他の電極に適用しても良い。
【０１１０】
また、電極母材の断面形状は、四角状に限るものではなく、円形状、楕円形状、三角形状、ｎ角形状（ｎ≧５）など種々の形状で実施することができる。また、電極母材は、外層部４１２および芯部４１４からなる多層構造に限るものではなく、単一材料から成る構造や、３層以上の多層構造であっても良い。
【０１１１】
また、中間母材は、円筒状、三角筒状、四角筒状、Ｕ字状に限るものではなく、楕円筒状、ｎ角筒状（ｎ≧５）など種々の形状で実施することができる。
【０１１２】
また、貴金属チップは、円柱状、三角柱状、四角柱状に限るものではなく、楕円柱状、ｎ角柱状（ｎ≧５）など種々の形状で実施することができる。
【０１１３】
また、中間母材と貴金属チップとの溶融溶接による溶融部を、中間母材の外周面から貴金属チップの軸ＣＡｃに向けて形成するのではなく、中間母材の内周面と貴金属チップのチップ外周面との境界に沿って形成しても良い。
【０１１４】
また、貴金属チップにおける溶融部の連続長比Ｒｃｔは５％以上４０％以下が好ましいが、貴金属チップにおける溶融部の重心Ｇｍｔが基端部側領域Ｓｂｓに位置するのであれば、連続長比Ｒｃｔは５％未満であっても良いし、４０％を越えても良い。
【０１１５】
また、平面ＰＬにおいて、貴金属チップにおける溶融部の最深点Ｐｄｐに対して貴金属チップの軸ＣＡｃを挟んだ反対側に、貴金属チップのチップ外周面が存在することが好ましく、貴金属チップにおける溶融部の各部に対して貴金属チップの軸ＣＡｃを挟んだ反対側に、貴金属チップのチップ外周面が存在することが更に好ましい。しかしながら、貴金属チップにおける溶融部の重心Ｇｍｔが基端部側領域Ｓｂｓに位置するのであれば、貴金属チップにおける溶融部の少なくとも一部に対して軸ＣＡｃを挟んだ反対側に他の溶融部が存在していても良い。
【符号の説明】
【０１１６】
１０…中心電極
１６…シール体
１７…セラミック抵抗
１８…シール体
１９…端子金具
２０…絶縁碍子
２８…軸孔
３０…主体金具
３１…端面
３２…取付ネジ部
４０…接地電極
１００…スパークプラグ
２００…内燃機関
２１０…ネジ孔
４０１…基端部
４０２…先端部
４０３，４０４，４０５，４０６…側面
４１０…電極母材
４１２…外層部
４１４…芯部
４１６…凹部
４１７…凹部底面
４１８…凹部側面
４１９…貫通孔側面
４２０…溶融部
４３０…中間母材
４３１…第１端面
４３２…第２端面
４３５…外周面
４３８…内周面
４４０，４４０ａ〜４４０ｊ，４４０ｓ，４４０ｔ…溶融部
４４１，４４３…母材領域
４４５…チップ領域
４５０…貴金属チップ
４５１…第１のチップ端面
４５２…第２のチップ端面
４５５…チップ外周面
ＳＧ…火花ギャップ
ＣＡ１…軸線
ＣＡｃ…軸
Ｇｍｔ…重心
ＰＬ…平面
Ｐｄｐ…最深点
Ｓｂｓ…基端部側領域
Ｓｔｐ…先端部側領域
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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