(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、
貴金属を含有し前記中心電極との間に火花ギャップを形成するチップと、前記チップが溶接部を介して接合面に接合された電極母材とを備える外側電極と、を備えるスパークプラグであって、
前記接合面の長手方向における前記チップ及び前記電極母材の断面において、
前記溶接部は、前記接合面上に空洞を有し、
前記溶接部の前記接合面上の連続した距離は０．５ｍｍ以下であり、
当該連続した距離の合計は、前記チップの端から端までの長さの０．４倍から０．８倍であることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記チップは、前記接合面に配置される複数の分割チップからなり、
隣り合う前記分割チップ間の前記接合面上の最大空間距離は０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記接合面の長手方向における前記チップ及び前記電極母材の断面において、
前記チップの端から端までの長さは１．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２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し、特に外側電極の耐久性を向上できるスパークプラグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
外側電極の耐火花消耗性を向上させるため、貴金属を含有するチップを外側電極の電極母材に接合したスパークプラグが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１７７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１に開示される技術では、チップの界面の全体に形成された溶接部を介して電極母材にチップが接合されるので、熱応力によってチップの剥離や脱落が生じるおそれがあり、外側電極の耐久性の低下を招くという問題点がある。
【０００５】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、外側電極の耐久性を向上できるスパークプラグを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
この目的を達成するために請求項１記載のスパークプラグによれば、貴金属を含有するチップが、中心電極との間に火花ギャップを形成する。チップは、外側電極の電極母材の接合面に溶接部を介して接合される。接合面の長手方向におけるチップ及び電極母材の断面において、溶接部は接合面上に空洞を有し、溶接部の接合面上の連続した距離は０．５ｍｍ以下なので、チップの界面の全体が電極母材に接合される場合に比べて、チップと電極母材との熱膨張差に起因する熱応力を緩和できる。溶接部の接合面上の連続した距離の合計はチップの端から端までの長さの０．４倍から０．８倍なので、溶接部の接合強度を確保できる。その結果、熱応力や振動等によるチップの剥離や脱落を生じ難くできるので、外側電極の耐久性を向上できる効果がある。
【０００７】
請求項２記載のスパークプラグによれば、チップは、接合面に配置される複数の分割チップからなる。一体化したチップに比べて分割チップのサイズを小さくできるので、請求項１の効果に加え、チップと電極母材との熱膨張差に起因する熱応力の緩和効果を向上できる。さらに、隣り合う分割チップ間の接合面上の最大空間距離は０．３ｍｍ以下なので、分割チップ間の電極母材に火花放電を生じ難くすることができる。その結果、分割チップ間の電極母材の火花消耗を抑制できる効果がある。
【０００８】
請求項３記載のスパークプラグによれば、接合面の長手方向におけるチップ及び電極母材の断面において、チップの端から端までの長さは１．５ｍｍ以上である。チップの長さが大きくなるにつれて熱による寸法変化が大きくなるので、チップの剥離や脱落が生じ易くなるが、溶接部は接合面上に複数の空洞を有しているので、これを防止できる。その結果、請求項１又は２の効果に加え、長さが１．５ｍｍ以上のチップであっても、熱応力によるチップの剥離や脱落を生じ難くできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施の形態におけるスパークプラグの断面図である。
【図２】（ａ）はチップの平面図であり、（ｂ）はチップの正面図であり、（ｃ）はチップの底面図であり、（ｄ）はチップの側面図である。
【図３】（ａ）は外側電極の平面図であり、（ｂ）は図３（ａ）の矢印ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における外側電極の断面図である。
【図４】（ａ）は第２実施の形態におけるスパークプラグのチップの平面図であり、（ｂ）はチップの正面図であり、（ｃ）はチップの底面図であり、（ｄ）はチップの側面図である。
【図５】（ａ）は外側電極の平面図であり、（ｂ）は図５（ａ）の矢印Ｖｂ−Ｖｂ線における外側電極の断面図である。
【図６】（ａ）は第３実施の形態におけるスパークプラグの外側電極の平面図であり、（ｂ）は図６（ａ）の矢印ＶＩｂ−ＶＩｂ線における外側電極の断面図である。
【図７】（ａ）は第４実施の形態におけるスパークプラグの外側電極の平面図であり、（ｂ）は図７（ａ）の矢印ＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線における外側電極の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施の形態におけるスパークプラグ１０の中心軸Ｏを含む面で切断した断面図である。図１では、紙面下側をスパークプラグ１０の先端側、紙面上側をスパークプラグ１０の後端側という。図１に示すようにスパークプラグ１０は、主体金具２０、外側電極３０、絶縁体４０、中心電極５０、端子金具６０及び抵抗体７０を備えている。
【００１１】
主体金具２０は、内燃機関のねじ穴（図示せず）に固定される略円筒状の部材であり、中心軸Ｏに沿って貫通する貫通孔２１が形成されている。主体金具２０は導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。主体金具２０は、径方向の外側へ鍔状に張り出す座部２２と、座部２２より先端側の外周面に形成されたねじ部２３とを備えている。座部２２とねじ部２３との間に環状のガスケット２４が嵌め込まれている。ガスケット２４は、内燃機関のねじ穴にねじ部２３が嵌められたときに、主体金具２０と内燃機関（エンジンヘッド）との隙間を封止する。
【００１２】
外側電極３０は、主体金具２０の先端に接合される金属製（例えばニッケル基合金製）の電極母材３１と、電極母材３１の先端に接合されるチップ３２とを備えている。電極母材３１は、中心軸Ｏと交わるように中心軸Ｏへ向かって屈曲する棒状の部材である。チップ３２は、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム等の貴金属またはこれらを主成分とする合金によって形成される部材であり、レーザ溶接や抵抗溶接等によって中心軸Ｏと交わる位置に接合されている。チップ３２は融点が電極母材３１の融点より高く、熱膨張率が電極母材３１の熱膨張率より小さい。
【００１３】
絶縁体４０は、機械的特性や高温下の絶縁性に優れるアルミナ等により形成された略円筒状の部材であり、中心軸Ｏに沿って貫通する軸孔４１が形成されている。絶縁体４０は、主体金具２０の貫通孔２１に挿入され、外周に主体金具２０が固定されている。絶縁体４０は、先端および後端が、主体金具２０の貫通孔２１からそれぞれ露出している。
【００１４】
軸孔４１は、絶縁体４０の先端側に位置する第１孔部４２と、第１孔部４２の後端に連なり後端側へ向かって拡径する段部４３と、段部４３の後端側に位置する第２孔部４４とを備えている。第２孔部４４は、内径が、第１孔部４２の内径より大きく設定されている。
【００１５】
中心電極５０は、有底筒状に形成された電極母材の内部に、電極母材よりも熱伝導性に優れる芯材５３を埋設した棒状の電極である。芯材５３は銅または銅を主成分とする合金で形成されている。中心電極５０は、軸孔４１の段部４３に配置される頭部５１と、中心軸Ｏに沿って第１孔部４２側へ延びる脚部５２とを備えている。
【００１６】
脚部５２は先端が第１孔部４２から露出し、チップ５４がレーザ溶接によって接合されている。チップ５４は、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム等の貴金属またはこれらを主成分とする合金によって形成される柱状の部材であり、火花ギャップを介して外側電極３０のチップ３２と対向する。
【００１７】
端子金具６０は、高圧ケーブル（図示せず）が接続される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。端子金具６０の先端側は絶縁体４０の軸孔４１内に配置される。
【００１８】
抵抗体７０は、スパーク時に発生する電波ノイズを抑えるための部材であり、端子金具６０と中心電極５０との間の第２孔部４４内に配置されている。抵抗体７０と中心電極５０との間、抵抗体７０と端子金具６０との間に、導電性を有するガラスシール７１，７２がそれぞれ配置される。ガラスシール７１は抵抗体７０と中心電極５０とにそれぞれ接触し、ガラスシール７２は抵抗体７０と端子金具６０とにそれぞれ接触する。この結果、中心電極５０と端子金具６０とは、抵抗体７０とガラスシール７１，７２とを介して電気的に接続される。
【００１９】
スパークプラグ１０は、例えば、以下のような方法によって製造される。まず、絶縁体４０の第２孔部４４から中心電極５０を挿入する。中心電極５０は、脚部５２の先端にチップ５４が溶接されている。中心電極５０は段部４３に頭部５１が支持され、先端部が軸孔４１の先端から外部に露出するように配置される。
【００２０】
次に、ガラスシール７１の原料粉末を第２孔部４４から入れて、頭部５１の周囲および後端側に充填する。圧縮用棒材（図示せず）を用いて、第２孔部４４に充填したガラスシール７１の原料粉末を予備圧縮する。成形されたガラスシール７１の原料粉末の成形体の上に、抵抗体７０の原料粉末を充填する。圧縮用棒材（図示せず）を用いて、第２孔部４４に充填した抵抗体７０の原料粉末を予備圧縮する。次いで、抵抗体７０の原料粉末の上に、ガラスシール７２の原料粉末を充填する。圧縮用棒材（図示せず）を用いて、第２孔部４４に充填したガラスシール７２の原料粉末を予備圧縮する。
【００２１】
その後、軸孔４１の後端側から端子金具６０の先端部６１を挿入して、先端部６１がガラスシール７２の原料粉末に接触するように端子金具６０を配置する。次いで、例えば各原料粉末に含まれるガラス成分の軟化点より高い温度まで加熱しつつ、端子金具６０の後端側に設けられた張出部６２の先端面が絶縁体４０の後端面に当接するまで端子金具６０を圧入して、先端部６１によってガラスシール７１、抵抗体７０及びガラスシール７２の原料粉末に軸方向の荷重を加える。この結果、各原料粉末が圧縮・焼結され、絶縁体４０の内部にガラスシール７１、抵抗体７０及びガラスシール７２が形成される。
【００２２】
次に、予め外側電極３０が接合された主体金具２０を絶縁体４０の外周に組み付ける。その後、外側電極３０の電極母材３１にチップ３２を溶接し、外側電極３０のチップ３２が中心電極５０のチップ５４と軸方向に対向するように電極母材３１を屈曲して、スパークプラグ１０を得る。
【００２３】
図２を参照してチップ３２について説明する。図２（ａ）はチップ３２の平面図であり、図２（ｂ）はチップ３２の正面図であり、図２（ｃ）はチップ３２の底面図であり、図２（ｄ）はチップ３２の側面図である。
【００２４】
チップ３２は、貴金属または貴金属を主成分とする合金で形成された直方体状の部材である。チップ３２は、中心電極５０（図１参照）に対向する矩形状の頂面３３と、頂面３３の反対側の矩形状の底面３６と、頂面３３と底面３６とを連絡する側面３４，３５とを備えている。側面３５は、長辺（側面３５と頂面３３とを連絡する稜）が、側面３４の長辺（側面３４と頂面３３とを連絡する稜）より長く設定されている。
【００２５】
底面３６は、底面３６に対して突出する複数の凸部３７が設けられている。本実施の形態では、３つの凸部３７が、互いに間隔をあけて側面３４の長辺と略平行に配置されている。凸部３７は、チップ３２の母材の転造や切削等によりチップ３２の底面３６に設けられる。
【００２６】
図３を参照して外側電極３０について説明する。図３（ａ）は外側電極３０の平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における外側電極３０の断面図である。図３（ａ）は電極母材３１の長手方向（図１左右方向）の図示が省略されており、図３（ｂ）は電極母材３１の厚さ方向の図示が省略されている。図３（ａ）の矢印Ｌは電極母材３１の長手方向を示している。
【００２７】
図３（ａ）に示すようにチップ３２は、電極母材３１の長手方向（矢印Ｌ方向）に長手方向を沿わせて電極母材３１の接合面３８（図３（ｂ）参照）に配置されている。図３（ｂ）に示すように接合面３８は、チップ３２の底面３６に対面する面であり、接合面３８にチップ３２が接合されている。換言すると、接合面３８は、チップ３２の外形を電極母材３１の表面に投影した投影面（チップ３２の外形を表す面）である。本実施の形態では、チップ３２は抵抗溶接によって電極母材３１に接合されている。
【００２８】
図３（ｂ）は、接合面３８の長手方向（矢印ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線の伸長方向）におけるチップ３２及び電極母材３１の断面図である。チップ３２は溶接部８０によって電極母材３１に接合されている。溶接部８０は、チップ３２及び電極母材３１が溶融した部位であり、電極母材３１に凸部３７が接触した位置に形成されている。凸部３７はチップ３２の底面３６に対して突出しているので、チップ３２及び電極母材３１に適当な加圧力を加えて通電すると、凸部３７及び電極母材３１の接触抵抗に発生するジュール熱で凸部３７と電極母材３１との間に溶接部８０が形成される。溶接部８０の形成と同時に、隣り合う凸部３７，３７間の接合面３８上に空洞８１が形成される。空洞８１は、電極母材３１とチップ３２の底面３６とが未接続の部位である。
【００２９】
溶接部８０は、接合面３８上に空洞８１（本実施の形態では２つ）が形成されることにより、接合面３８上で溶接部８０は複数（本実施の形態では３つ）に分割される。溶接部８０の接合面３８上の連続した距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、いずれも０．５ｍｍ以下（０は含まない）に設定される。その結果、チップ３２の底面３６の全体が電極母材３１に接合される場合に比べて、チップ３２と電極母材３１との熱膨張差に起因する熱応力を緩和できる。本実施の形態ではＬ１＝Ｌ２＝Ｌ３であるが、これに限られるものではなく、０．５ｍｍ以下の条件を満たす範囲で適宜設定できる。
【００３０】
ここで、溶接部８０の距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が０．５ｍｍより大きくなるにつれて、チップ３２の熱膨張率と電極母材３１の熱膨張率との差により、熱による電極母材３１とチップ３２との寸法変化が無視できないほど大きくなり、熱応力によって溶接部８０の端が剥離し易くなる傾向がみられる。本実施の形態によれば、距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はいずれも０．５ｍｍ以下に設定されるので、熱応力による溶接部８０の剥離を抑制できる。
【００３１】
さらに、溶接部８０は接合面３８上の連続した距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の合計Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３が、チップ３２の端から端までの長手方向の長さ（頂面３３の長辺の長さ）Ｌの０．４倍から０．８倍までの範囲に設定される。これにより、スパークプラグ１０が取り付けられる内燃機関（図示せず）の振動等に耐え得る接合強度を確保できる。その結果、熱応力や振動等の外力に抗してチップ３２の剥離や脱落を生じ難くできるので、外側電極３０の耐久性を向上できる。
【００３２】
ここで、距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の合計Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３が、チップ３２の長さＬの０．４倍よりも小さくなるにつれて、溶接部８０の接合強度が低下する傾向がみられる。一方、距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の合計Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３が、チップ３２の長さＬの０．８倍よりも大きくなるにつれて、熱応力で溶接部８０が剥離し易くなる傾向がみられる。本実施の形態によれば、距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の合計Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３が、チップ３２の長さＬの０．４倍〜０．８倍に設定されるので、熱応力による溶接部８０の剥離を抑制しつつ接合強度を確保できる。
【００３３】
次に図４及び図５を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、互いに略平行に配置された凸部３７を備えるチップ３２を用いた外側電極３０について説明した。これに対し第２実施の形態では、アヤ目を凸部９１とするチップ９０を用いる場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【００３４】
図４（ａ）は第２実施の形態におけるスパークプラグのチップ９０の平面図であり、図４（ｂ）はチップ９０の正面図であり、図４（ｃ）はチップ９０の底面図であり、図４（ｄ）はチップ９０の側面図である。
【００３５】
チップ９０は、貴金属または貴金属を主成分とする合金で形成された直方体状の部材である。チップ９０は、頂面３３の反対側の矩形状の底面３６に複数の凸部９１が設けられている。本実施の形態では凸部９１は、転造や切削等により溝９２が形成されて得られるアヤ目のローレット目である。ローレット加工によって凸部９１を簡易に形成できる。
【００３６】
図５を参照して外側電極９３について説明する。図５（ａ）は外側電極９３の平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の矢印Ｖｂ−Ｖｂ線（接合面３８の長手方向）における外側電極９３の断面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は電極母材３１の長手方向（矢印Ｌ方向）の図示が省略されており、図５（ｂ）は電極母材３１の厚さ方向の図示が省略されている。チップ９０は、第１実施の形態で説明したスパークプラグ１０のチップ３２に代えて電極母材３１に接合される。
【００３７】
図５（ａ）に示すようにチップ９０は、電極母材３１の長手方向（矢印Ｌ方向）に長手方向を沿わせて、電極母材３１の接合面３８（図５（ｂ）参照）に抵抗溶接によって接合されている。図５（ｂ）に示すようにチップ９０は溶接部９４によって電極母材３１に接合されている。溶接部９４は、チップ９０及び電極母材３１が溶融した部位である。凸部９１は溝９２に対して突出しているので、抵抗溶接によって溶接部９４を形成すると、溝９２によって、隣り合う凸部９１間の接合面３８上に空洞９５が形成される。
【００３８】
溶接部９４は接合面３８上に空洞９５が形成されることにより、接合面３８上で溶接部９４はｎ個（ｎは２以上の整数）に分割される。本実施の形態では溶接部９４は３個に分割されている。溶接部９４の接合面３８上の連続した距離Ｌ１〜Ｌｎは、いずれも０．５ｍｍ以下に設定され、且つ、距離Ｌ１〜Ｌｎの合計はチップ９０の端から端までの長さＬの０．４倍から０．８倍までの範囲に設定される。これにより、第１実施の形態と同様の作用効果を実現できる。
【００３９】
また、チップ９０の底面３６に凸部９１（ローレット目）が面方向に均等に配置されるので、接合面３８に溶接部９４を均等に配置できる。その結果、溶接部９４に生じる熱応力を均等に分散できるので、チップ９０の剥離等を抑制する効果を向上できる。
【００４０】
次に図６を参照して第３実施の形態について説明する。第１実施の形態および第２実施の形態では、一体化されたチップ３２，９０を外側電極３０，９３の電極母材３１に配置する場合について説明した。これに対し第３実施の形態では、複数の分割チップ１０２によってチップ１０１を構成する場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【００４１】
図６（ａ）は第３実施の形態におけるスパークプラグの外側電極１００の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の矢印ＶＩｂ−ＶＩｂ線における外側電極１００の断面図である。図６（ａ）は電極母材３１の長手方向（矢印Ｌ方向）の図示が省略されており、図６（ｂ）は電極母材３１の長手方向および厚さ方向の図示が省略されている。
【００４２】
図６（ａ）に示すように外側電極１００は、複数の分割チップ１０２からなるチップ１０１が、電極母材３１に配置されている。本実施の形態では、分割チップ１０２は貴金属を主成分とする合金または貴金属で形成された半径０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の球体である。複数の分割チップ１０２は、平面視におけるチップ１０１の形状が全体として略矩形となるように電極母材３１の接合面３８（図６（ｂ）参照）に、積み重ならないようにほぼ緻密に配列されている。分割チップ１０２は方向性のない球体なので、分割チップ１０２で構成されるチップ１０１の領域を規制すれば、電極母材３１の上へ分割チップ１０２を簡易に配列できる。
【００４３】
接合面３８は、分割チップ１０２の配列によって作られるチップ１０１を電極母材３１の表面に投影した投影面（チップ１０１の外形を表す面）である。本実施の形態では、分割チップ１０２は抵抗溶接によって電極母材３１に接合されている。接合面３８に正対したときの、隣り合う分割チップ１０２間の最大空間距離Ｌ４（分割チップ１０２を接合面３８に投影したときの接合面３８上にできる投影面の分割チップ１０２間の最大距離）は、０．３ｍｍ以下に設定されている。
【００４４】
図６（ｂ）は、接合面３８の長手方向（矢印ＶＩｂ−ＶＩｂ線の伸長方向）におけるチップ１０１及び電極母材３１の断面図である。分割チップ１０２は溶接部１０３によって電極母材３１（接合面３８）に接合されている。溶接部１０３は、分割チップ１０２及び電極母材３１が溶融した部位であり、分割チップ１０２毎に形成されている。隣り合う分割チップ１０２間に、接合面３８上で溶接部１０３を分断する空洞１０４が形成されている。空洞１０４は、分割チップ１０２が互いに突き当たることによって形成される、溶接部１０３を形成できない領域である。
【００４５】
溶接部１０３は、接合面３８上に空洞１０４が形成されることにより、接合面３８上で溶接部１０３はｎ個（ｎは２以上の整数）に分割される。溶接部１０３の接合面３８上の連続した距離Ｌ１〜Ｌｎ（図６（ｂ）ではＬ１，Ｌ２，Ｌ３と表記）は、いずれも０．５ｍｍ以下に設定され、且つ、距離Ｌ１〜Ｌｎの合計はチップ１０１の端から端までの長さＬの０．４倍から０．８倍までの範囲に設定される。これにより、第１実施の形態と同様の作用効果を実現できる。
【００４６】
分割チップ１０２間の最大空間距離Ｌ４は０．３ｍｍ以下に設定されるので、分割チップ１０２間の電極母材３１（Ｌ４の領域）と中心電極５０との間で火花放電を生じ難くできる。その結果、電極母材３１の火花消耗を抑制しつつ、熱応力や振動等によるチップの剥離や脱落を生じ難くできるので、外側電極の耐久性を向上できる。
【００４７】
次に図７を参照して第４実施の形態について説明する。第１実施の形態から第３実施の形態では、抵抗溶接によってチップ３２，９０，１０１を電極母材３１に接合する場合について説明した。これに対し第４実施の形態では、レーザ溶接によってチップ１１１（分割チップ１１２）を電極母材３１に接合する場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【００４８】
図７（ａ）は第４実施の形態におけるスパークプラグの外側電極１１０の平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の矢印ＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線における外側電極１１０の断面図である。図７（ａ）は電極母材３１の長手方向（矢印Ｌ方向）の図示が省略されており、図７（ｂ）は電極母材３１の厚さ方向の図示が省略されている。外側電極１１０は、第１実施の形態で説明したスパークプラグ１０の外側電極３０に代えて主体金具２０に接合される。
【００４９】
図７（ａ）に示すように外側電極１１０は、複数の分割チップ１１２からなるチップ１１１が、電極母材３１に配置されている。本実施の形態では、分割チップ１１２は貴金属を主成分とする合金または貴金属で形成された略四角柱状の部材である。複数の分割チップ１１２は、平面視におけるチップ１１１の形状が全体として略方形となるように電極母材３１の接合面３８（図７（ｂ）参照）に配列されている。
【００５０】
接合面３８は、分割チップ１１２の配列によって作られるチップ１１１を電極母材３１の表面に投影した投影面（チップ１１１の外形を表す面）である。本実施の形態では、分割チップ１１２はレーザ溶接によって電極母材３１に接合されている。接合面３８に正対したときの、隣り合う分割チップ１１２間の最大空間距離Ｌ４（分割チップ１１２を接合面３８に投影したときの接合面３８上にできる投影面の分割チップ１１２間の最大距離）は、０．３ｍｍ以下に設定されている。これにより第３実施の形態と同様に、電極母材３１（Ｌ４の領域）の火花消耗を抑制できる。
【００５１】
図７（ｂ）は、接合面３８の長手方向（矢印ＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線の伸長方向）におけるチップ１１１及び電極母材３１の断面図である。接合面３８は形状が略方形なので、接合面３８の長手方向は、電極母材３１の長手方向（図７（ａ）矢印Ｌ方向）と同一方向としても良いし、電極母材３１の短手方向（矢印Ｌ方向と直交する方向）と同一方向としても良い。本実施の形態では、電極母材３１の短手方向を接合面３８の長手方向とした。
【００５２】
分割チップ１１２は、分割チップ１１２の断面積に比べて底面（接合面３８に接する面）の面積を削減する傾斜面１１３が、底面と側面との間に形成されている。分割チップ１１２は、溶接部１１４によって電極母材３１に接合されている。溶接部１１４は、電極母材３１及び分割チップ１１２が溶融する部位であり、分割チップ１１２毎に形成されている。溶接部１１４は電極母材３１が溶融した溶融部１１５に連続している。溶融部１１５は、電極母材３１の背面側から照射されたレーザ光によって電極母材３１が溶融した部位であり、電極母材３１の接合面３８の背面側に形成されている。分割チップ１１２の傾斜面１１３は電極母材３１と接合されないので、溶接部１１４は、隣り合う分割チップ１１２間に、接合面３８に接する空洞１１６が形成されている。
【００５３】
なお、図７（ｂ）では理解を容易にするために溶接部１１４と溶融部１１５とを区別して示した（ハッチングを異ならせた）が、実際は溶接部１１４と溶融部１１５とは連続している。溶接部１１４は、溶融部１１５に比べて、分割チップ１１２が溶融した貴金属の濃度が高いが、溶接部１１４と溶融部１１５との明確な境界は存在しない。
【００５４】
溶接部１１４は、接合面３８上に空洞１１６が形成されることにより、接合面３８上で溶接部１１４は３個に分割される。溶接部１１４の接合面３８上の連続した距離Ｌ１〜Ｌ３は、いずれも０．５ｍｍ以下に設定され、且つ、距離Ｌ１〜Ｌ３の合計はチップ１１１の端から端までの長さＬの０．４倍から０．８倍までの範囲に設定される。これにより、第３実施の形態と同様の作用効果を実現できる。
【実施例】
【００５５】
本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００５６】
＜実験例１〜２０＞
第１実施の形態で説明したスパークプラグ１０と同様に、実験例１〜２０における供試体を製造した。供試体は、ねじ部の呼びがＭ１２のスパークプラグである。中心電極は、脚部の先端に直径０．６ｍｍの円柱状のイリジウム製のチップを抵抗溶接により接合した。
【００５７】
外側電極のチップはプラチナ製の直方体状であり、チップは幅１ｍｍ、長さ１．５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍである。チップの幅方向に延びる溝を底面に１〜３箇所形成し、種々の溝によって隔てられた互いに平行な同一長さの凸部が形成された１９種類のチップを準備した。
【００５８】
インコネル（登録商標）６００で作られた電極母材にチップの凸部を押し付け、抵抗溶接により電極母材にチップを接合して、種々の外側電極を備える実験例１〜１９における供試体を得た。これらの供試体は、電極母材の接合面とチップの溝底との間に０．２ｍｍの隙間が形成されている。これとは別に、溝および凸部が形成されていないチップを準備し、そのチップの底面（幅１ｍｍ、長さ１．５ｍｍ）を電極母材に押し付けて抵抗溶接し、実験例２０における供試体を得た。
【００５９】
ターボチャージャ付エンジン（排気量１．５Ｌ）に実験例１〜２０における供試体をそれぞれ取り付け、９０秒間のアイドリング回転数と９０秒間の毎分６０００回転数（フルスロットル）とにエンジンの回転数を設定する試験を１サイクルとして、それを１０００サイクル繰り返す試験を行った。
【００６０】
試験後、エンジンから供試体を取り外し、長手方向のチップ及び電極母材の断面観察を行い、剥離したチップの長さの割合（酸化スケールの長さ／溶接部の接合面上の連続した距離）を測定し判定した。なお、酸化スケールの長さは、観察した断面の中に存在する酸化スケールのうち、最長のものを採用した。判定は、剥離したチップの長さの割合が３０％未満のものを「優れている（◎）」、３０％以上５０％未満のものを「良い（○）」、５０％以上７０％未満のものを「やや劣る（△）」、７０％以上のものを「劣る（×）」とした。
【００６１】
表１は、溶接部の接合面上の連続した距離（ｍｍ）、溶接部の数（個）、接合面上の空洞の全長（ｍｍ）、空洞の数（個）、チップの長さに対する溶接部の距離の合計の割合（「溶接部の割合」と表記）、酸化スケールの長さ／溶接部の接合面上の連続した距離（「スケール割合（％）」と表記）及び判定の一覧表である。なお、溶接部の接合面上の連続した距離（Ｌ１〜Ｌｎ）は凸部の長さによって決まり、空洞の数および全長は溝の数および全長によって決まる。
【００６２】
【表１】
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表１によれば、溶接部に空洞を有する実験例１〜１９は、チップの底面の全てが溶接された（溶接部に空洞を有しない）実験例２０に比べて、チップを剥離し難くできることが確認された。特に、溶接部の距離が０．５ｍｍ以下であり、且つ、溶接部の距離の合計がチップの長さの０．４倍から０．８倍である実験例２〜４，９〜１１，１５〜１８は、いずれも判定が「良い（○）」であることが確認された。これらの実験例によればチップの剥離を抑制できるので、外側電極の耐久性を向上できることが明らかである。
【００６３】
＜実験例２１〜２６＞
実験例１６のチップに準じたチップを溝の位置でそれぞれ幅方向に切断し、チップを４分割して、幅１ｍｍ、長さ０．３５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの同一寸法の分割チップを作成した。分割チップは、幅１ｍｍ、長さ０．２ｍｍの凸部がそれぞれ形成されている。
【００６４】
インコネル（登録商標）６００で作られた電極母材に、凸部が互いに平行になるように分割チップを４つ並べ、凸部を電極母材に押し付けて、抵抗溶接により電極母材に分割チップを接合した。電極母材に分割チップを並べるときに、隣り合う分割チップの最大空間距離（隙間）を異ならせることによって、実験例２１〜２６における供試体を得た。これらの供試体は、電極母材の接合面と分割チップの底面との間に０．２ｍｍの隙間が形成されている。
【００６５】
実験例１〜２０の試験を実施したエンジンに実験例２１〜２６における供試体をそれぞれ取り付け、同じ１０００サイクルの試験を行った。試験後、エンジンから供試体を取り外し、分割チップ間の隙間の電極母材（接合面）を観察し、電極母材に火花放電が生じた放電痕がないかどうかを確認した。次いで、４つの分割チップ及び電極母材の断面観察を行い、剥離した分割チップの長さの割合（酸化スケールの長さ／溶接部の接合面上の連続した距離）を測定した。
【００６６】
なお、酸化スケールの長さは、観察した断面の中に存在する酸化スケールのうち、最長のものを採用した。判定は、酸化スケールが基準を満たしていても、放電痕が有るものは「劣る（×）」とした。表２は、溶接部の接合面上の連続した距離（ｍｍ）、溶接部の数（個）、分割チップ間の最大空間距離（空間距離（ｍｍ）と表記）、酸化スケールの長さ／溶接部の接合面上の連続した距離（「スケール割合（％）」と表記）、電極母材の放電痕の有無および判定の一覧表である。比較のために、実験例１６の結果も表２に記載した。
【００６７】
【表２】
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表２によれば、分割チップ間の最大空間距離が０．１〜０．３ｍｍである実験例２２〜２４は、電極母材に放電痕が見られなかった。さらに実験例２２〜２４は、実験例１６に比べてチップをより剥離し難くできることが確認された。チップの分割によって、熱応力をより低減できるからであると推察される。実験例２２〜２４は、チップの剥離を抑制できると共に電極母材の火花消耗も抑制できると推察されるので、外側電極の耐久性を向上できることが明らかである。
【００６８】
これらの実施例によれば、長さが１．５ｍｍ以上のチップ（複数の分割チップを並べて全体の長さが１．５ｍｍ以上になったチップを含む）であっても、連続した距離が０．５ｍｍ以下の溶接部を複数設けることによって、チップを剥離し難くできることが確認された。
【００６９】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記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で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００７０】
上記各実施の形態では理解を容易にするため、接合面３８の空洞８１，９５，１０４，１１６は、チップ３２，９０，１０１，１１１と電極母材３１とが非接触の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。空洞は、チップと電極母材とが接合されていなければ熱応力を緩和する機能を果たすので、当然に、空洞はチップと電極母材とが接触する形態（例えば底面３６や溝９２と接合面３８との距離がほぼ０であるもの）も含まれる。
【００７１】
上記第１実施の形態および第２実施の形態では、チップ３２，９０に凸部３７，９１を設けて接合面３８に空洞８１，９５を設ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。チップをレーザ溶接によって電極母材３１に接合する場合には、例えばエネルギー密度を変化させながら、電極母材３１の背面側から接合面３８上にレーザ光を走査することによって、凸部３７，９１を形成しなくてもチップの底面に溶接部と空洞とを形成することは当然可能である。
【００７２】
上記第２実施の形態では、アヤ目のローレット加工が施されたチップ９０について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、平目や斜めのローレット加工をチップに施すことは当然可能である。また、ローレット加工によって規則正しく凸部を形成する必要はなく、傷付け加工によって凸部を不規則に設けることは当然可能である。
【００７３】
上記第３実施の形態および第４実施の形態では、同一寸法の分割チップ１０２，１１２を用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、分割チップの寸法は適宜設定できる。
【００７４】
上記各実施の形態では、平面視において（接合面３８に正対して）略矩形状や略方形状にチップ３２，９０，１０１，１１１が配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。チップの形状は平面視において円形、楕円形、長円など適宜設定できる。チップの形状が平面視において楕円形や長円などの場合には、接合面３８の長手方向における断面とは、楕円や長円の長径方向の断面を意味する。チップの形状が平面視において円形の場合には、接合面３８の長手方向における断面とは、円の中心を通る断面を意味する。
【００７５】
なお、上記の各実施形態は、それぞれ、他の実施形態が有する構成の一部または複数部分を、その実施形態に追加し或いはその実施形態の構成の一部または複数部分と交換等することにより、その実施形態を変形して構成するようにしても良い。
【００７６】
例えば、上記第１実施の形態から第３実施の形態では抵抗溶接によって溶接部８０，９４，１０３を形成したが、第４実施の形態で説明したように、電極母材３１の背面側からチップ３２，９０側や分割チップ１１２側に向かってレーザ溶接を行うことによって溶接部を形成することは当然可能である。また、チップ３２，９０側や分割チップ１１２側から電極母材３１側に向かってレーザ溶接を行うことによって溶接部を形成することも可能である。同様に、第４実施の形態で説明した分割チップ１１２を抵抗溶接によって電極母材３１に接合することは当然可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  スパークプラグ
３０，９３，１００，１１０  外側電極
３１  電極母材
３２，９０，１０１，１１１  チップ
３８  接合面
５０  中心電極
８０，９４，１０３，１１４  溶接部
８１，９５，１０４，１１６  空洞
１０２，１１２  分割チップ
【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】
0006310497.tif 000008
【図６】
0006310497.tif 000009
【図７】
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