(57)【要約】【課題】主体金具と接地電極との間の接合性を高める技術を提供する。【解決手段】スパークプラグ１０の接地電極１３における基端部１３ａは、外皮部５０と、中間部５１と、芯部５２と、を有する。スパークプラグ１０の中心軸ＰＸと、基端部１３ａにおける中心軸ＥＸと、を含む中心断面ＣＰには、外皮部５０よりも内側に中間部５１が配置され、中間部５１よりも内側に芯部５２が配置されている第１多層部位５５と、外皮部５０と芯部５２とが直接的に接している第２多層部位５６と、が含まれている。また、主体金具４０と外皮部５０との間の第１境界線ＢＬａと、主体金具４０と芯部５２との間の第２境界線ＢＬｂと、外皮部５０と芯部５２との間の境界線であって、外皮部５０と中間部５１との間の境界線の後端側端部から表面側に延びている第３境界線ＢＬｃと、が１つに合流する交点ＰＩが含まれている。【選択図】図３
2017027754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、
前記中心電極を収容する絶縁体と、
前記絶縁体を収容する主体金具と、
前記中心電極の先端部に対して所定の間隙を有して配置されている先端部と、前記中心電極に沿って延び、前記主体金具に接合されている基端部と、を有する接地電極と、
を備えるスパークプラグにおいて、
前記基端部は、
表面側に配置されている外皮部と、
前記外皮部よりも熱伝導率が高い中間部と、
前記中間部よりも硬度が高い芯部と、
を有し、
前記スパークプラグの中心軸と、前記基端部における中心軸と、を含む断面には、
前記外皮部よりも内側に前記中間部が配置されるとともに、前記芯部が前記中間部よりも内側に配置されている第１部位と、
前記第１部位よりも後端側に位置し、前記外皮部と前記芯部とが直接的に接している第２部位と、
前記主体金具と前記外皮部との境界線である第１境界線と、
前記主体金具と前記芯部との境界線である第２境界線と、
前記外皮部と前記芯部との境界線であって、前記外皮部と前記中間部との境界線の後端側端部から、表面側に向かって延びている第３境界線と、
が１つに合流する交点と、
が含まれていることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項２】
請求項１記載のスパークプラグにおいて、
前記断面には、前記交点が、前記基端部における中心軸を挟んで両側にそれぞれ存在している、スパークプラグ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のスパークプラグにおいて、
前記第１境界線は、前記交点から、後端側ほど前記基端部における中心軸に対する距離が大きくなるように延びている、スパークプラグ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスパークプラグにおいて、
前記外皮部は、前記中心電極側を向く第１外表面と、前記第１外表面とは反対側を向く第２外表面と、を有し、
前記第１外表面および前記第２外表面の少なくとも一方は、前記断面において、先端側から後端側に向かって略直線状に延びるストレート部と、前記ストレート部から後端側に向かって外側に湾曲している湾曲部と、を有している、スパークプラグ。
【請求項５】
請求項４記載のスパークプラグにおいて、
前記断面において、前記湾曲部は、０．５ｍｍ以上の曲率半径を有する、スパークプラグ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスパークプラグにおいて、
前記断面において、前記第２境界線は、前記主体金具に向かって湾曲している、スパークプラグ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のスパークプラグにおいて、
前記接地電極は、前記主体金具の先端端部における端面に接合されており、
前記先端端部のうちの前記接地電極が接合されていない部位の端面が含まれる仮想平面を規定したときに、前記断面において、前記仮想平面を表す仮想直線と、前記接地電極と前記主体金具と境界線と、の間の距離の最大値Ｌは、先端側から後端側に向かう方向を正とする場合において、Ｌ＞０ｍｍの関係を満たす、スパークプラグ。
【請求項８】
請求項７記載のスパークプラグにおいて、
前記最大値Ｌは、Ｌ≧０．２ｍｍの関係を満たす、スパークプラグ。
【請求項９】
請求項７記載のスパークプラグにおいて、
前記最大値Ｌは、Ｌ≧０．４ｍｍの関係を満たす、スパークプラグ。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のいずれか一項に記載のスパークプラグにおいて、
前記最大値Ｌは、Ｌ＜１．５ｍｍの関係を満たす、スパークプラグ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０記載のいずれか一項に記載のスパークプラグにおいて、
前記外皮部におけるアルミニウムの含有量ＷＰは、０重量％＜ＷＰ＜５．０重量％である、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。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグは、内燃機関における燃料ガスの点火に用いられる。スパークプラグでは、中心電極と接地電極との間に、点火のための火花放電を発生させる間隙（「火花ギャップ」とも呼ぶ。）が設けられている。接地電極は、通常、主体金具の先端部に溶接されている。接地電極は、耐熱性を高めるために、外部と内部とで熱伝導性や硬度が異なる部材を用いて多層化される場合がある（例えば、下記特許文献１など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９９４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
主体金具と多層化された接地電極との溶接界面は、主体金具の構成部材と、接地電極を構成している種々の部材とによって構成される。そのため、接地電極が、例えば、銅（Ｃｕ）のような硬度が低い部材を内部に含む場合には、その硬度が低い部材によって、主体金具と接地電極との間の溶接強度が低下してしまう場合があった。また、接地電極の接合部位の形状が接地電極の強度を低下させる原因になる場合があった。このように、主体金具と接地電極との間の接合性を高めることについては、依然として改良の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、少なくとも上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
［１］本発明の一形態によれば、スパークプラグが提供される。このスパークプラグは、中心電極と、絶縁体と、主体金具と、接地電極と、を備えてよい。前記絶縁体は、前記中心電極を収容してよい。前記主体金具は、前記絶縁体を収容してよい。前記接地電極は、前記中心電極の先端部に対して所定の間隙を有して配置されている先端部と、前記中心電極に沿って延び、前記主体金具に接合されている基端部と、を有してよい。前記基端部は、表面側に配置されている外皮部と、前記外皮部よりも熱伝導率が高い中間部と、前記中間部よりも硬度が高い芯部と、を有してよい。前記スパークプラグの中心軸と、前記基端部における中心軸と、を含む断面には、前記中間部が前記外皮部よりも内側に配置されているとともに、前記芯部が前記中間部よりも内側に配置されている第１部位と、前記第１部位よりも後端側に位置し、前記外皮部と前記芯部とが直接的に接している第２部位と、前記主体金具と前記外皮部との境界線である第１境界線と、前記主体金具と前記芯部との境界線である第２境界線と、前記外皮部と前記芯部との境界線であって、前記外皮部と前記中間部との境界線の後端側端部から、表面側に向かって延びている第３境界線と、が１つに合流する交点と、が含まれてよい。この形態のスパークプラグによれば、接地電極の溶接界面に中間部が含まれることが抑制されるため、主体金具に対する接地電極の溶接強度が高められる。
【０００７】
［２］上記形態のスパークプラグにおいて、前記断面には、前記交点が、前記基端部における中心軸を挟んで両側にそれぞれ存在していてよい。この形態のスパークプラグによれば、主体金具に対する接地電極の溶接強度が、さらに高められる。
【０００８】
［３］上記形態のスパークプラグにおいて、前記第１境界線は、前記交点から、後端側ほど前記基端部における中心軸に対する距離が大きくなるように延びてよい。この形態のスパークプラグによれば、外皮部の外側表面を構成していた部位が溶接界面に入り込むことによる溶接強度の低下が抑制される。
【０００９】
［４］上記形態のスパークプラグにおいて、前記外皮部は、前記中心電極側を向く第１外表面と、前記第１外表面とは反対側を向く第２外外表面と、を有し、前記第１外表面および前記第２外表面の少なくとも一方は、前記断面において、先端側から後端側に向かって略直線状に延びるストレート部と、前記ストレート部から後端側に向かって外側に湾曲している湾曲部と、を有してよい。この形態のスパークプラグによれば、接地電極の接合部位における強度の低下が抑制され、接地電極の折損が抑制される。
【００１０】
［５］上記形態のスパークプラグにおいて、前記断面において、前記湾曲部は、０．５ｍｍ以上の曲率半径を有してよい。この形態のスパークプラグによれば、接地電極の折損が、さらに抑制される。
【００１１】
［６］上記形態のスパークプラグにおける前記断面において、前記第２境界線は、前記主体金具に向かって湾曲してよい。この形態のスパークプラグによれば、主体金具と芯部との接触面積が増大するため、主体金具に対する接地電極の溶接強度が、さらに高められる。
【００１２】
［７］上記形態のスパークプラグにおいて、前記接地電極は、前記主体金具の先端端部における端面に接合されており、前記先端端部のうちの前記接地電極が接合されていない部位の端面が含まれる仮想平面を規定したときに、前記断面において、前記仮想平面を表す仮想直線と、前記接地電極と前記主体金具と境界線と、の間の距離の最大値Ｌは、先端側から後端側に向かう方向を正とする場合において、Ｌ＞０ｍｍの関係を満たしてよい。この形態のスパークプラグによれば、主体金具に対する接地電極の溶接強度が、さらに高められる。
【００１３】
［８］上記形態のスパークプラグにおいて、前記最大値Ｌは、Ｌ≧０．２ｍｍの関係を満たしてよい。この形態のスパークプラグによれば、主体金具に対する接地電極の溶接強度が、さらに高められる。
【００１４】
［９］上記形態のスパークプラグにおいて、前記最大値Ｌは、Ｌ≧０．４ｍｍの関係を満たしてよい。この形態のスパークプラグによれば、主体金具に対する接地電極の溶接強度が、さらに高められる。
【００１５】
［１０］上記形態のスパークプラグにおいて、前記最大値Ｌは、Ｌ＜１．５ｍｍの関係を満たしてよい。この形態のスパークプラグによれば、接地電極の接合部位における主体金具の劣化が抑制される。
【００１６】
［１１］上記形態のスパークプラグにおいて、前記外皮部におけるアルミニウムの含有量ＷＰは、０重量％＜ＷＰ＜５．０重量％であってよい。この形態のスパークプラグによれば、接地電極の耐酸化性を高めつつ、接地電極の主体金具に対する溶接強度を高めることができる。
【００１７】
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
【００１８】
本発明は、スパークプラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、スパークプラグを備える内燃機関や、接地電極が接合された主体金具等の形態で実現することができる。その他に、スパークプラグの製造方法や、主体金具に対する接地電極の接合方法、主体金具、その主体金具の製造方法、それらの方法を実行する装置等の形態で実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態におけるスパークプラグの構成を示す概略側面図。
【図２】第１実施形態におけるスパークプラグの構成を示す概略平面図。
【図３】第１実施形態における接地電極と主体金具との接合部位の概略断面図。
【図４】第１実施形態における接地電極基材の作製工程を模式的に示す説明図。
【図５】第１実施形態における接地電極基材の溶接工程を模式的に示す説明図。
【図６】第１実施形態における接合部位の他の構成例を示す概略図。
【図７】第１実施形態における接合部位の他の構成例を示す概略図。
【図８】第１実施形態における接合部位の他の構成例を示す概略図。
【図９】第２実施形態における接地電極と主体金具との接合部位の概略断面図。
【図１０】第２実施形態における接地電極基材の溶接工程を模式的に示す説明図。
【図１１】第２実施形態における接合部位の他の構成例を示す概略図。
【図１２】第２実施形態における接合部位の他の構成例を示す概略図。
【図１３】第２実施形態における接合部位の他の構成例を示す概略図。
【図１４】接地電極の接合部位が有する断面構成の類型がまとめられている説明図。
【図１５】実験例１の試験結果をまとめた表を示す説明図。
【図１６】実験例２の試験結果をまとめた表を示す説明図。
【図１７】実験例３の試験結果をまとめた表を示す説明図。
【図１８】実験例４の試験結果をまとめた表を示す説明図。
【図１９】実験例５の試験結果をまとめた表を示す説明図。
【図２０】実験例５の試験結果をまとめた表を示す説明図。
【図２１】実験例５の試験結果をまとめた表を示す説明図。
【図２２】実験例５の試験結果をまとめた表を示す説明図。
【図２３】実験例５の試験結果をまとめた表を示す説明図。
【図２４】実験例５の試験結果をまとめた表を示す説明図。
【図２５】実験例５の試験結果をまとめた表を示す説明図。
【図２６】実験例５の試験結果をまとめた表を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
A．第１実施形態：
［スパークプラグの構成］
図１および図２を参照して、第１実施形態におけるスパークプラグ１０の概略構成を説明する。図１は、第１実施形態のスパークプラグ１０を、中心軸ＰＸに直交する方向に見たときの概略側面図である。図１には、スパークプラグ１０の中心軸ＰＸが一点鎖線で図示されている。図１では、スパークプラグ１０の中心軸ＰＸより紙面右側は、便宜上、内部構成を示す概略断面によって図示されている。図１には、さらに、中心軸ＰＸに平行な方向（「軸線方向」とも呼ぶ。）であって、スパークプラグ１０の後端側から先端側に向かう方向を示す矢印ＰＤが図示されている。中心軸ＰＸおよび矢印ＰＤは、他の各図においても適宜図示されている。図２は、スパークプラグ１０を、先端側から後端側に向かって軸線方向に沿って見たときの概略平面図である。なお、図２では、便宜上、スパークプラグ１０における先端側の部位以外の図示は省略されている。
【００２１】
スパークプラグ１０（図１）は、内燃機関（図示は省略）に取り付けられて、燃料ガスの点火に用いられる。内燃機関に取り付けられたときには、スパークプラグ１０の先端側（紙面上側）は内燃機関の燃焼室内に配置され、後端側（紙面下側）は燃焼室の外部に配置される。スパークプラグ１０は、中心電極１１と、接地電極１３と、絶縁体２０と、端子部３０と、主体金具４０と、を備える。
【００２２】
中心電極１１は、軸状に構成されている。中心電極１１は、その中心軸がスパークプラグ１０の中心軸ＰＸと一致し、先端部１１ｅが外部に露出している状態で、絶縁体２０を介して主体金具４０に保持されている。中心電極１１は、後端側に配置されている端子部３０を介して外部電源（図示は省略）に電気的に接続される。
【００２３】
接地電極１３は、主体金具４０の先端側の開口端部４２に取り付けられており、主体金具４０と電気的に導通している。接地電極１３は、基端部１３ａと、先端部１３ｂと、を有する。基端部１３ａは、主体金具４０の先端側の開口端部４２から軸線方向に沿って先端側に向かってほぼ真っ直ぐ延びている部位である（図１）。基端部１３ａの中心軸ＥＸは、スパークプラグ１０の中心軸ＰＸと平行である。先端部１３ｂは、基端部１３ａから折れ曲がって中心電極１１の先端部１１ｅに向かって延びている部位である（図１，図２）。先端部１３ｂには、チップ部１４が設けられている（図１）。チップ部１４は、先端部１３ｂの端部において中心電極１１の先端部１１ｅの方向に突出している。チップ部１４は省略されても良い。
【００２４】
本実施形態では、接地電極１３は、複数の異なる部材の層が積層された多層構造を有している。また、本実施形態では、接地電極１３は、主体金具４０の開口端部４２に溶接されている。接地電極１３の内部構造および接地電極１３と主体金具４０との溶接の詳細については後述する。
【００２５】
接地電極１３のチップ部１４と中心電極１１の先端部１１ｅとの間には、火花放電を発生させるための所定の間隙ＳＧが設けられている（図１）。スパークプラグ１０は、間隙ＳＧにおいて火花放電を発生させることによって、燃料ガスを点火する。以下、間隙ＳＧを「火花放電ギャップＳＧ」とも呼ぶ。なお、チップ部１４が省略されている場合には、中心電極１１の先端部１１ｅと、当該先端部１１ｅに対向する接地電極１３の先端部１３ｂとの間の間隙を火花放電ギャップＳＧとして火花放電が発生する。
【００２６】
絶縁体２０は、筒状の絶縁部材であり、その中心を貫通する軸孔２１を有する（図１）。絶縁体２０の中心軸は、スパークプラグ１０の中心軸ＰＸと一致する。絶縁体２０は、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等を主成分とするセラミック焼結体によって構成される。
【００２７】
絶縁体２０における軸孔２１の先端側には、中心電極１１が保持されている。中心電極１１の先端部１１ｅは、絶縁体２０の先端部から外部に延出している。絶縁体２０における軸孔２１の後端側には、軸状の端子部３０が後端側から挿入されている。なお、端子部３０の後端部３１は、外部電源（図示は省略）に接続可能なように、絶縁体２０の外部に配置されている。
【００２８】
絶縁体２０の軸孔２１内における中心電極１１と端子部３０との間には、第１のガラスシール材３６と、抵抗体３５と、第２のガラスシール材３７と、が、先端側からこの順で収容されている。中心電極１１と端子部３０とは、第１のガラスシール材３６と、抵抗体３５と、第２のガラスシール材３７と、を介して電気的に接続される。これによって、スパークプラグ１０では、火花放電の発生時における電波雑音が抑制される。
【００２９】
主体金具４０は、中心を貫通する筒孔４１を有する筒状の金属部材である。主体金具４０の中心軸は、スパークプラグ１０の中心軸ＰＸと一致する。主体金具４０は、例えば、炭素鋼によって構成される。主体金具４０の筒孔４１内には、絶縁体２０が収容されている。絶縁体２０は、その先端部および後端部が外部に延出する状態で、筒孔４１内に固定されている。上述したように、主体金具４０の先端側の開口端部４２には、接地電極１３が溶接されている。
【００３０】
主体金具４０の先端側の外周面には、内燃機関の取付孔（図示は省略）のねじ溝に螺合するねじ部４３が設けられている。ねじ部４３より後端側には、スパークプラグ１０の内燃機関への取り付け時に工具が係合される工具係合部４５が設けられている。工具係合部４５の後端側には絶縁体２０の後端側の部位を加締めて固定する加締部４７が設けられている。加締部４７は、主体金具４０の後端側の開口端部が内側に加締められることによって形成されている。
【００３１】
［接地電極およびその接合部位の構成］
図３は、図２に示すＸ−Ｘ切断における接地電極１３と主体金具４０の接合部位の断面を示す概略断面図である。図２のＸ−Ｘ切断における断面は、スパークプラグ１０の中心軸ＰＸと、基端部１３ａの中心軸ＥＸと、を含む断面ＣＰに相当する。以下では、断面ＣＰを「中心断面ＣＰ」とも呼ぶ。接地電極１３は、構成材料が異なる複数の部位によって構成されており、少なくとも、外皮部５０と、中間部５１と、芯部５２と、を有している。
【００３２】
外皮部５０は、接地電極１３の表面側に設けられており、接地電極１３の表層を構成している。外皮部５０は、接地電極１３の中でも最も硬度が高く、耐熱性が高い金属材料によって構成される。外皮部５０は、例えば、ＮＣＦ６０１など、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ基耐熱合金によって構成される。本明細書において「主成分」とは、含有量が最も多い材料成分を意味している。なお、外皮部５０を構成する合金には、アルミニウム（Ａｌ）が、所定の割合で含有されていることが望ましい。外皮部５０におけるＡｌの含有量については後述する。
【００３３】
中間部５１は、外皮部５０より内側に設けられている。中間部５１は、外皮部５０よりも熱伝導率が高い金属材料によって構成される。また、中間部５１は、芯部５２を構成する金属材料よりも熱伝導率が高い金属材料によって構成されることが望ましい。中間部５１は、例えば、純ＣｕやＣｕ合金によって構成される。
【００３４】
芯部５２は、接地電極１３の中心に設けられており、基端部１３ａにおいては、中心軸ＥＸが通る位置に設けられている。芯部５２は、中間部５１よりも硬度が高い金属材料によって構成される。芯部５２は、例えば、純ＮｉやＮｉ合金によって構成される。
【００３５】
本実施形態の接地電極１３では、基端部１３ａのほとんどが、外表面から中心軸ＥＸに向かって、外皮部５０の層と、中間部５１の層と、芯部５２の層と、が順に積層された多層構造を有する第１多層部位５５によって構成されている。第１多層部位５５は、本発明における第１部位の下位概念に相当する。第１多層部位５５は、中心軸ＥＸの両側に形成されている。
【００３６】
接地電極１３は、内部に熱伝導性が高い中間部５１を含むことによって、放熱性が高められており、耐熱性が高められている。また、接地電極１３は、中間部５１が、硬度が高い外皮部５０と芯部５２とによって挟まれていることによって、その強度が高められており、耐久性が高められている。
【００３７】
本実施形態の接地電極１３では、少なくとも、中心断面ＣＰにおいて、外皮部５０と芯部５２とが、中間部５１を挟むことなく、互いに直接的に接している部位５６が、第１多層部位５５よりも後端側に形成されている。以下では、当該部位５６を「第２多層部位５６」とも呼ぶ。第２多層部位５６は、本発明における第２部位の下位概念に相当する。
【００３８】
中心断面ＣＰでは、第２多層部位５６において、外皮部５０と芯部５２とは以下のように接している。基端部１３ａの中心軸ＥＸに対して中心電極１１とは反対側の領域（以下、「外周側領域」とも呼ぶ。）では、芯部５２の後端側の端部部位が外皮部５０に向かって延びて、外皮部５０に接している。一方、基端部１３ａの中心軸ＥＸに対して中心電極１１側の領域（以下、「内周側領域」とも呼ぶ。）では、外皮部５０の後端側の端部部位５０ｔが芯部５２に向かって折れ曲がるように延びて芯部５２に接している。この端部部位５０ｔは、溶接前には、外皮部５０の外表面を構成していた部位である。なお、本明細書においては、基端部１３ａにおいて、中心電極１１の側（図３の紙面右側）を「内周側」とも呼び、中心電極１１とは反対側（図３の紙面左側）を「外周側」とも呼ぶ。
【００３９】
さらに、本実施形態のスパークプラグ１０では、少なくとも、中心断面ＣＰ中の第２多層部位５６において、以下に説明する交点ＰＩが形成されている。本実施形態では、交点ＰＩは、外周側領域に形成されている。交点ＰＩは、以下の３つの境界線ＢＬａ，ＢＬｂ，ＢＬｃが合流する点である。第１境界線ＢＬａは、主体金具４０と外皮部５０との間の境界線である。第２境界線ＢＬｂは、主体金具４０と芯部５２との間の境界線である。第３境界線ＢＬｃは、外皮部５０と芯部５２との間の境界線であって、外皮部５０と中間部５１との境界線の後端側端部から表面側に向かって延びている境界線である。
【００４０】
ここで、中間部５１の構成材料は、熱伝導性が高い一方で、硬度が低く、溶接強度への寄与度が小さい。少なくとも、中心断面ＣＰにおいて、第２多層部位５６に交点ＰＩが存在すれば、接地電極１３と主体金具４０との溶接界面に、中間部５１の構成材料が含まれることが抑制される。また、端部部位５０ｔのように、溶接前に外皮部５０の外表面を構成していた部位が、接地電極１３と主体金具４０との溶接界面に入り込む際に溶接界面に酸素原子などの外部の異物が混入してしまうことが抑制される。従って、溶接界面に中間部５１の構成材料や異物が存在することに起因する接地電極１３と主体金具４０との間の溶接状態の劣化が抑制されており、両者の溶接強度が高められている。
【００４１】
本実施形態のスパークプラグ１０では、中心断面ＣＰにおいて、主体金具４０と外皮部５０との間の境界線である第１境界線ＢＬａは、後端側ほど基端部１３ａにおける中心軸ＥＸとの間の距離が大きくなるように、後端側に向かって延びている。このように、本実施形態のスパークプラグ１０では、接地電極１３と主体金具４０との接合部位において、硬度の高い外皮部５０が、主体金具４０に対して、より深く溶け込んでいるため、その溶接強度が高められている。
【００４２】
本実施形態のスパークプラグ１０では、中心断面ＣＰにおいて、外皮部５０は、外周側の第１外表面６１と、内周側の第２外表面６２と、を有している。２つの外表面６１，６２はそれぞれ、ストレート部６１ｓ，６２ｓと、湾曲部６１ｃ，６２ｃと、を有している。ストレート部６１ｓ，６２ｓは、先端側から後端側に向かう方向にほぼ直線状に延びている部位である。湾曲部６１ｃ，６２ｃは、ストレート部６１ｓ，６２ｓから後端側に向かって、中心軸ＥＸから離れる方向に湾曲している部位である。
【００４３】
このように、本実施形態のスパークプラグ１０では、接地電極１３の接合部位に近い後端側の部位に外皮部５０の湾曲部６１ｃ，６２ｃが形成されていることによって、接地電極１３の接合部位近傍において応力集中が生じてしまうことが抑制されている。そのため、接地電極１３の接合部位において応力集中の発生に起因する接地電極１３の折損が抑制される。特に、本実施形態では、中心軸ＥＸを挟んだ両側の外皮部５０がそれぞれ、湾曲部６１ｃ，６２ｃを有しているため、接地電極１３の接合部位における応力集中の発生が、さらに抑制されている。なお、後述する実験例において説明するように、中心断面ＣＰにおいて、湾曲部６１ｃ，６２ｃは、０．５ｍｍ以上（例えば、０．５〜０．７ｍｍ）の曲率半径を有する曲線を描いていることが望ましい。
【００４４】
ここで、主体金具４０の先端側の開口端面４２ｐが含まれる仮想平面ＢＰを規定する。開口端面４２ｐは、接地電極１３が接合されていない部位における端面である。このとき、図３に示されている断面において、仮想平面ＢＰを表す仮想直線（二点鎖線で図示）と、接地電極１３と主体金具４０との境界線と、の間の距離の最大値Ｌは、先端側から後端側に向かう方向を正としたときに、０ｍｍより大きいことが望ましい。
【００４５】
Ｌは、接地電極１３の溶接の際に、主体金具４０が溶融した深さを表しており、Ｌが０より大きいほど接地電極１３と主体金具４０との間の溶接強度が高められる。以下では、Ｌを「溶接深さＬ」とも呼ぶ。溶接深さＬは、０．２ｍｍ以上であることがより望ましく、０．４ｍｍ以上であることが、さらに望ましい。ただし、溶接深さＬが大きすぎる場合には、溶接の際に主体金具４０に対して溶融した中間部５１の構成材料の一部が進入してしまい、その進入箇所が、後々、主体金具４０の腐食・劣化の原因となる場合がある。そのため、後述する実験例において説明するように、溶接深さＬは、１．５ｍｍより小さいことが好ましく、１．２ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００４６】
上述したように、外皮部５０を構成する合金には、Ａｌが含まれていることが望ましい。すなわち、外皮部５０を構成する合金におけるＡｌの含有量ＷＰは、０重量％より大きいことが望ましい。後述する実験例において説明するように、外皮部５０にＡｌが含有されていると、接地電極１３の耐久性が高められるためである。ただし、外皮部５０を構成する合金におけるＡｌの含有量ＷＰは、５．０重量％より小さいことが望ましく、２．５重量％以下であることがより望ましい。後述する実験例において説明するように、Ａｌの含有量ＷＰが、５．０重量％以上の場合には、主体金具４０に対する溶接強度が低下してしまう可能性があるためである。
【００４７】
以下に示すように、ＮＣＦ６０１であれば、Ａｌの含有量が上記の好適範囲内であるため、ＮＣＦ６０１は、外皮部５０の構成材料として好ましい。
＜ＮＣＦ６０１に含まれる成分＞
・Ｎｉ…５８〜６３重量％
・クロム（Ｃｒ）…２１〜２５重量％
・ケイ素（Ｓｉ）…０〜０．５重量％
・Ａｌ…１．０〜１．７重量％
・マンガン（Ｍｎ）…０〜０．５重量％
・炭素（Ｃ）…０．０２〜０．０５重量％
・残部は不可避不純物とＦｅ
「不可避不純物」は、例えば、０．０３重量％以下のリン（Ｐ）や、０．０３重量％以下の硫黄（Ｓ）などである。
【００４８】
［接地電極の製造工程および接合工程］
図４および図５を参照して、接地電極１３の基材の製造工程およびその基材の主体金具４０への溶接工程を順に説明する。図４に模式的に示されている第１工程から第３工程は、接地電極１３の基材の製造工程である。第１工程では、第１基材７０と、第２基材７５と、が準備され、それら２つの基材７０，７５を一体化した第３基材７８が作製される（図４の（ａ）欄）。
【００４９】
第１基材７０は、以下のように作製される。まず、芯部５２を構成する金属材料を、冷間鍛造などによって円柱状に成形することによって、芯部基材７１が作製される。同じく冷間鍛造などによって、中間部５１を構成する金属材料を円筒状に成形することによって、中間部基材７２が作製される。芯部基材７１を中間部基材７２の筒孔７２ｈ内に嵌合するように挿入して一体化することによって、第１基材７０が作製される。
【００５０】
第２基材７５は、外皮部５０を構成する金属材料を、冷間鍛造などによって有底の円筒形状を有するように成形することによって作製される。第３基材７８は、第１基材７０を第２基材７５の筒孔７５ｈ内に嵌合するように挿入することによって作製される。
【００５１】
第２工程では、第３基材７８を、その中心軸に沿って第２基材７５側に押し出して延伸させる押出成形をおこなうことによって、延伸基材８０が作製される（図４の（ｂ）欄）。延伸基材８０における押し出されて延伸された先端側部位８１は、略四角断面形状を有するように成形されている。先端側部位８１では、押出方向における先端側の途中まで、芯部５２と中間部５１と外皮部５０とが積層された多層構造を有している。芯部５２と中間部５１とは、先端側に向かって先細っており、先端側部位８１の先端部８２は、外皮部５０のみによって構成されている。
【００５２】
第３工程では、切断加工によって延伸基材８０から先端側部位８１が、接地電極１３を構成する接地電極基材８５として切り出される（図４の（ｃ）欄）。この切断加工は、図４の（ｂ）欄において矢印ＣＬで図示されているように、切断工具を一方向に移動させることによっておこなわれる。本実施形態の切断方向は、主体金具４０に溶接されたときに中心電極１１に向く側の面からその反対側の面に向かう方向である。なお、この切削加工によって、接地電極基材８５の後端部８３では、外皮部５０と中間部５１と芯部５２の層構造が切削方向へ歪む。
【００５３】
図５に模式的に示されている第４工程から第６工程は、接地電極１３の溶接工程である。第４工程では、接地電極基材８５の中心軸ＥＸが、主体金具４０の中心軸ＭＸに平行になる状態で、主体金具４０の先端側の開口端面４２ｐに接地電極基材８５の後端部８３が配置される（図５の（ａ）欄）。
【００５４】
第５工程では、接地電極基材８５の後端部８３を主体金具４０の先端側の開口端部４２に押しつけつつ、接地電極基材８５および主体金具４０に高周波電流が流され、接地電極基材８５が主体金具４０に抵抗溶接される（図５の（ｂ）欄）。第５工程では、溶融した中間部５１の構成材料が外皮部５０を越えて外部に流出してしまわないように、かつ、外皮部５０が緩やかに変形し、湾曲部６１ｃ，６２ｃが形成されるように、電流値や通電時間などが制御される。
【００５５】
第６工程では、接地電極基材８５および主体金具４０の構成材料の溶融によって生じた接合部位の膨らみが、切削加工や研磨加工などによって削除される（図５の（ｃ）欄）。その後、めっき工程などを経た後に、接地電極基材８５が主体金具４０の中心軸ＭＸに向かって曲げ加工されることによって、基端部１３ａおよび先端部１３ｂを有する接地電極１３が形成される。以上の工程によって、図３において説明した中心断面ＣＰにおける断面構成を有する接地電極１３および接地電極１３と主体金具４０との接合部位が形成される。
【００５６】
［第１実施形態の他の構成例］
図６〜図８を参照して、第１実施形態における接地電極１３と主体金具４０との接合部位の他の構成例を説明する。図６〜図８にはそれぞれ、接地電極１３と主体金具４０との接合部位の概略断面が例示されている。図６〜図８のそれぞれに示されている断面は、接地電極１３の基端部１３ａにおける中心軸ＥＸと、スパークプラグ１０の中心軸ＰＸ（図示は省略）と、を含む中心断面ＣＰである。
【００５７】
図６に示されている断面構成は、第１境界線ＢＬａが、交点ＰＩから、中心軸ＥＸに直交する方向に沿って真っ直ぐに延びている点以外は、図３の断面構成とほぼ同じである。図７に示されている構成は、外皮部５０の第１外表面６１および第２外表面６２が、湾曲部６１ｃ，６２ｃを有しておらず、ストレート部６１ｓ，６２ｓから屈曲して中心軸ＥＸに直交する方向に沿って延びている点以外は、図３の構成とほぼ同じである。図６，図７の接合部位の構成であっても、中心断面ＣＰに少なくとも１つの交点ＰＩが存在しているため、図３において説明したのと同様に、接地電極１３と主体金具４０との間の溶接強度が高められている。
【００５８】
図８に示されている中心断面ＣＰの断面構成では、外周側領域において、外皮部５０の端部が中心軸ＥＸに直交する方向に屈曲しており、芯部５２の後端側の端部部位５２ｔが、外皮部５０と主体金具４０との境界に入り込むように延びている。また、内周側領域において、外皮部５０の端部部位５０ｔが芯部５２に突き刺さるように延びている。なお、この構成例では、内周側領域に存在する芯部５２と外皮部５０との間の境界線は、外皮部５０と中間部５１との境界線の後端側端部から表面側に向かって延びておらず、第３境界線ＢＬｃには相当しない。このような構成であっても、中心断面ＣＰに、少なくとも１つの交点ＰＩが存在しているため、図３において説明したのと同様に、接地電極１３と主体金具４０との間の溶接強度が高められている。
【００５９】
［第１実施形態のまとめ］
以上のように、第１実施形態のスパークプラグ１０によれば、内部に中間部５１を含むことによって接地電極１３の耐熱性が高められている。また、接地電極１３と主体金具４０との溶接界面に、中間部５１の構成材料や外部の異物が存在することが抑制されており、接地電極１３の主体金具４０に対する溶接強度が高められされている。その他に、第１実施形態のスパークプラグ１０によれば、上記の実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
【００６０】
B．第２実施形態：
［接地電極の接合部位の構成］
図９は、本発明の第２実施形態のスパークプラグ１０における接地電極１３と主体金具４０との接合部位の概略断面図である。第２実施形態におけるスパークプラグ１０の構成は、接合部位における構成が以下に説明するように異なっている点以外は、第１実施形態のスパークプラグ１０とほぼ同じである。図９に示されている断面は、第１実施形態で説明したのと同様に、接地電極１３の基端部１３ａにおける中心軸ＥＸと、スパークプラグ１０の中心軸ＰＸ（図示は省略）と、を含む中心断面ＣＰである。なお、図９では、溶接工程の後に削除された接合部位の膨らみが破線で図示されている。
【００６１】
第２実施形態のスパークプラグ１０では、外皮部５０の後端部は、外周側領域と内周側領域の両方において、後端側ほど中心軸ＥＸから離れる方向に広がっている。また、芯部５２は、その後端部において、外周側および内周側のそれぞれに向かって大きく膨らんで外皮部５０に接触している。第２実施形態のスパークプラグ１０においても、中心断面ＣＰにおいて、第１多層部位５５よりも後端側に、外皮部５０と芯部５２とが直接的に接する第２多層部位５６が形成されている。
【００６２】
また、第２実施形態のスパークプラグ１０では、少なくとも中心断面ＣＰにおける第２多層部位５６に、２つの交点ＰＩが形成されている。２つの交点ＰＩはそれぞれ、基端部１３ａの中心軸ＥＸを挟んだ両側に位置している。第１の交点ＰＩは、外周側領域に位置しており、第２の交点ＰＩは、内周側領域に位置している。このように、第２実施形態のスパークプラグ１０では、外周側領域と内周側領域の両方において、溶接界面に中間部５１の構成材料などが入り込んでしまうことが抑制されており、溶接強度がさらに高められている。
【００６３】
第２実施形態のスパークプラグ１０では、上記の２つの交点ＰＩのそれぞれから、２つの第１境界線ＢＬａが、中心軸ＥＸとの間の距離が後端側ほど大きくなるように、後端側に向かってそれぞれ延びている。従って、外周側領域と内周側領域の両方において、外皮部５０の主体金具４０に対する溶接強度が高められている。
【００６４】
加えて、第２実施形態のスパークプラグ１０では、中心断面ＣＰにおいて、芯部５２の後端部と主体金具４０との境界線である第２境界線ＢＬｂは、主体金具４０側に湾曲している。より具体的には、第２境界線ＢＬｂは、主体金具４０側に凸の曲線を描くように湾曲状に隆起している。これによって、第２境界線ＢＬｂが平坦になっている場合よりも、芯部５２と主体金具４０との接触面積が増加するため、芯部５２と主体金具４０との溶接強度が高められている。
【００６５】
また、第２実施形態のスパークプラグ１０では、中心断面ＣＰにおいて、芯部５２の後端部は、外周側領域と内周側領域の両方の交点ＰＩに向かって外周側および内周側にそれぞれ湾曲している。より具体的には、芯部５２の後端部は、外周側領域と内周側領域の両方において、第２境界線ＢＬｂが後端側に凸の曲線を描き、第３境界線ＢＬｃが先端側に凸の曲線を描くことによって、交点ＰＩに向かってそれぞれ湾曲している。これによって、芯部５２と主体金具４０との接触面積がさらに増加しており、芯部５２と主体金具４０との溶接強度がより高められている。
【００６６】
第２実施形態のスパークプラグ１０においても、第１実施形態において説明したように、仮想平面ＢＰを表す仮想直線と、接地電極１３と主体金具４０との境界線と、の間の距離の最大値である溶融深さＬは、０ｍｍより大きく、１．２ｍｍ以下であることが望ましい。また、外皮部５０が有する湾曲部６１ｃ，６２ｃは、０．５ｍｍ以上の曲率半径を有することが望ましい。
【００６７】
［接地電極の接合工程］
図１０は、第２実施形態における接地電極基材８５の溶接工程を模式的に示す説明図である。接地電極基材８５（図１０の（ａ）欄）は、第１実施形態で説明したのと同様な工程（図４）によって準備される。第２実施形態における接地電極基材８５の溶接工程では、溶接の前に、接地電極基材８５の後端部８３における層構造の歪みを整えるための加工がおこなわれる（図１０の（ｂ）欄）。具体的には、接地電極基材８５が切り出されたときの切断方向とは反対の方向（矢印ＧＤの方向）を主な研磨方向とする研磨加工などがおこなわれる。
【００６８】
そして、加工後の後端部８３ａを主体金具４０の先端側の開口端部４２に接触させて、抵抗溶接がおこなわれる（図１０の（ｃ）欄）。この抵抗溶接では、第１実施形態で説明したように、溶融した中間部５１の構成材料が外皮部５０を越えて外部に流出してしまわないように、かつ、外皮部５０が緩やかに変形し、湾曲部６１ｃ，６２ｃが形成されるように、電流値や通電時間などが制御される。上述したように、第２実施形態では、接地電極基材８５の後端部８３における層構造の歪みが整えられているため、外皮部５０の後端部位５０ｔが芯部５２側に入り込んでしまうことが抑制される。
【００６９】
抵抗溶接の後には、第１実施形態で説明したのと同様に、抵抗溶接によって生じた接合部位の膨らみが、切削加工や研磨加工などによって削除される。また、めっき工程などの後に、接地電極基材８５が主体金具４０の中心軸ＭＸに向かって曲げ加工される。
【００７０】
［第２実施形態の他の構成例］
図１１〜図１３を参照して、第２実施形態で説明した接地電極１３と主体金具４０との接合部位の他の構成例を説明する。図１１〜図１３にはそれぞれ、接地電極１３と主体金具４０との接合部位の概略断面が例示されている。図１１〜図１３のそれぞれに示されている断面は、接地電極１３の基端部１３ａにおける中心軸ＥＸと、スパークプラグ１０の中心軸ＰＸ（図示は省略）と、を含む中心断面ＣＰである。
【００７１】
図１１に示されている断面構成は、外皮部５０の第１外表面６１および第２外表面６２が、湾曲部６１ｃ，６２ｃを有しておらず、ストレート部６１ｓ，６２ｓから屈曲して中心軸ＥＸに直交する方向に延びている点以外は、図９の断面構成とほぼ同じである。図１２に示されている断面構成は、第１境界線ＢＬａが、２つの交点ＰＩからそれぞれ、中心軸ＥＸに直交する方向に延びている点以外は、図１１の断面構成とほぼ同じである。図１１，図１２の断面構成を有する接合部位であっても、少なくとも、中心断面ＣＰに、２つの交点ＰＩが存在しているため、図９で説明したのと同様に、接地電極１３と主体金具４０との間の溶接強度が高められている。
【００７２】
図１３に示されている接合部位の断面では、第１境界線ＢＬａと第２境界線ＢＬｂとが、中心軸ＥＸに直交する方向に沿って延びる連続したなだらかな曲線を構成している。また、内周側領域において、外皮部５０の中心軸ＥＸ側の内表面が、外皮部５０の後端部において中心軸ＥＸ側に近づく方向に湾曲している。このような構成であっても、中心断面ＣＰに、２つの交点ＰＩが存在しているため、図９で説明したのと同様に、接地電極１３と主体金具４０との間の溶接強度が高められている。
【００７３】
［第２実施形態のまとめ］
以上のように、第２実施形態のスパークプラグ１０であれば、少なくとも、中心断面ＣＰにおいて中心軸ＥＸの両側に２つの交点ＰＩが生じるように、接地電極１３と主体金具４０とが溶接されており、両者の間の溶接強度が高められている。その他に、第２実施形態のスパークプラグ１０によれば、第１実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
【００７４】
C．実験例：
図１４〜図２６を参照して、上記の各実施形態において説明した種々の断面構成を有する接地電極１３の接合部位についての実験例１〜５を説明する。実験例１〜５では、主体金具４０に接地電極基材８５が溶接され、接地電極基材８５に曲げ加工が施される前のサンプルに対して接合性を評価するための種々の試験をおこなった。
【００７５】
［各サンプルの作製条件］
各サンプルでは、主体金具４０を炭素鋼によって構成し、接地電極基材８５の外皮部５０をＮＣＦ６０１によって構成し、中間部５１をＣｕによって構成し、芯部５２をＮｉによって構成した。また、接地電極基材８５の接合部位における断面構成が異なるように、抵抗溶接における通電制御の条件や、接地電極基材８５の後端部の加工条件等を変えた。
【００７６】
［実験例における断面構成の類型］
図１４の表には、各実験例１〜５において試験された各サンプルにおける接地電極基材８５の接合部位が有する中心断面ＣＰの断面構成の類型がまとめられている。表中のタイプＡ〜Ｄは、第１実施形態において説明した断面構成であり、タイプＥ〜Ｈは、第２実施形態において説明した断面構成である。各タイプＡ〜Ｈと、上記実施形態において説明した構成との具体的な対応は以下の通りである。
タイプＡ：図８の断面構成（第１実施形態のバリエーション）
タイプＢ：図６の断面構成（第１実施形態のバリエーション）
タイプＣ：図７の断面構成（第１実施形態のバリエーション）
タイプＤ：図３の断面構成（第１実施形態の構成）
タイプＥ：図１２の断面構成（第２実施形態のバリエーション）
タイプＦ：図１３の断面構成（第２実施形態のバリエーション）
タイプＧ：図１１の断面構成（第２実施形態のバリエーション）
タイプＨ：図９の断面構成（第２実施形態の構成）
【００７７】
タイプＺは、参考例としての断面構成である。参考例の中心断面ＣＰでは、主体金具４０の構成材料の一部が、外周側領域および内周側領域の両方において、芯部５２と外皮部５０との間に入り込み、中間部５１と直接的に接触している。そのため、参考例の中心断面ＣＰには、各実施形態において説明したような３つの境界線ＢＬａ〜ＢＬｃが合流する交点ＰＩが形成されていない。
【００７８】
［接合性に関する試験の内容］
実験例１〜５では、接地電極基材８５の接合性を評価するための試験として、（ａ）溶接強度評価試験、（ｂ）折損強度評価試験、（ｃ）金具状態評価試験、（ｄ）耐酸化性評価試験、のうちのいずれかをおこなった。各試験の具体的な内容は以下の通りである。
【００７９】
（ａ）溶接強度評価試験：
接地電極基材８５の先端側の部位を主体金具４０の中心軸ＭＸに向かってほぼ９０°折り曲げた後、再び、真っ直ぐな状態に戻す曲げ動作を、接地電極基材８５が破断するまで繰り返し、その破断に至るまでの曲げ回数を計測した。なお、接地電極基材８５を曲げる支点の位置は、接地電極基材８５の後端側の端部位置（接合部位）から先端側に約１ｍｍ離れた位置とした。接地電極基材８５の曲げ回数は、中心軸ＭＸに向かってほぼ９０°に折り曲げたときに＋１回とし、真っ直ぐに戻すために曲げたときに＋１回とした。
【００８０】
（ｂ）折損強度評価試験：
接地電極基材８５の先端部に５０ｇのおもりを取り付け、以下の条件で振動を与え、接地電極基材８５が破断するまでの時間を計測した。
＜振動条件＞
・周波数：５０〜２００Ｈｚ
・周波数の変動周期（周波数の上限値から下限値、または、下限値から上限値に変化させるまでの時間）：０．５分
・加速度：５Ｇ
【００８１】
（ｃ）金具状態評価試験：
各サンプルの中心断面ＣＰにおいて、主体金具４０に中間部５１の構成材料であるＣｕが進入している部位の有無を、目視により確認した。
【００８２】
（ｄ）耐酸化性評価試験
高温環境下と低温環境下とに周期的に交互に所定のサイクル数だけ曝す温度負荷を、各サンプルに与え、温度負荷を与える前後での接地電極基材８５の幅の変化を検証した。より具体的には、以下の条件の温度負荷を与え、温度負荷を与える前の接地電極基材８５の幅Ｔ１に対する温度負荷を与えた後の接地電極基材８５の幅Ｔ２の割合（Ｔ２／Ｔ１）を求めた。
＜温度負荷の条件＞
・高温環境下の温度と曝露時間：１１００℃、２分間
・底温環境下の温度と曝露時間：室温（約２０℃）、１分間
・温度負荷を与えるサイクル数：１００００回
【００８３】
［実験例１］
図１５は、実験例１の試験結果をまとめた表を示す説明図である。実験例１では、以下の３つのサンプルＳ１１〜Ｓ１３について、溶接強度評価試験をおこなった。サンプルＳ１１は、タイプＺの断面構成を有しており、中心断面ＣＰに上記実施形態で説明した交点ＰＩを含んでいなかった。サンプルＳ１２は、タイプＡの断面構成を有しており、中心断面ＣＰに１つの交点ＰＩを含んでいた。サンプルＳ１３は、タイプＥの断面構成を有しており、中心断面ＣＰに２つの交点ＰＩを含んでいた。
【００８４】
実験例１では、サンプルＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３の順で溶接強度が高い結果が得られた。この結果から、中心断面ＣＰに、少なくとも１つの交点ＰＩが存在していれば溶接強度が高められ、中心軸ＥＸの両側にそれぞれ交点ＰＩが存在すれば、溶接強度が、より高められることがわかる。
【００８５】
［実験例２］
図１６は、実験例２の試験結果をまとめた表を示す説明図である。実験例２では、以下の３つのサンプルＳ２１〜Ｓ２４について、溶接強度評価試験をおこなった。サンプルＳ２１はタイプＢの断面構成を有しており、第１境界線ＢＬａは、交点ＰＩから中心軸ＥＸに直交する方向に沿って延びていた。これに対して、サンプルＳ２２はタイプＤの断面構成を有しており、第１境界線ＢＬａは、交点ＰＩから後端側ほど中心軸ＥＸとの間の距離が大きくなるように後端側に向かって延びていた。
【００８６】
サンプルＳ２３はタイプＦの断面構成を有しており、中心断面ＣＰにおける第１境界線ＢＬａは、２つの交点ＰＩから中心軸ＥＸに直交する方向に沿って延びていた。これに対して、サンプルＳ２４はタイプＨの断面構成を有しており、中心断面ＣＰにおける第１境界線ＢＬａは、２つの交点ＰＩから後端側ほど中心軸ＥＸとの間の距離が大きくなるように後端側に向かって延びていた。
【００８７】
サンプルＳ２１よりもサンプルＳ２２の方が溶接強度が高い結果が得られた。また、サンプルＳ２３よりもサンプルＳ２４の方が溶接強度が高い結果が得られた。このように、第１境界線ＢＬａが後端側ほど中心軸ＥＸとの間の距離が大きくなるように後端側に向かって延びている方が、中心軸ＥＸに直交する方向に沿って延びている場合よりも、溶接強度が高められる。また、実験例２では、実験例１と同様に、１つの交点ＰＩを有するサンプルＳ２１，２２よりも、２つの交点ＰＩを有するサンプルＳ２３，Ｓ２４の方が溶接強度が高い結果が得られた。
【００８８】
［実験例３］
図１７は、実験例３の試験結果をまとめた表を示す説明図である。実験例３では、以下の３つのサンプルＳ３１〜Ｓ３３について、折損強度評価試験をおこなった。サンプルＳ３１は、タイプＧの断面構成を有しており、その外皮部５０の第１外表面６１および第２外表面６２は、湾曲部６１ｃ，６２ｃを有していなかった。これに対して、サンプルＳ３２，Ｓ３３は、タイプＨの断面構成を有しており、その外皮部５０の第１外表面６１および第２外表面６２は、湾曲部６１ｃ，６２ｃを有していた。サンプルＳ３２の湾曲部６１ｃ，６２ｃは、０．５ｍｍ未満の曲率半径を有していたのに対して、サンプルＳ３３の湾曲部６１ｃ，６２ｃは、０．５ｍｍ以上の曲率半径を有していた。
【００８９】
実験例３では、外皮部５０に湾曲部６１ｃ，６２ｃを有していないサンプルＳ３１よりも、外皮部５０に湾曲部６１ｃ，６２ｃを有しているサンプルＳ３２，Ｓ３３の方が、接地電極基材８５の破断が抑制されており、折損に対する高い強度を有していることが示された。湾曲部６１ｃ，６２ｃが、０．５ｍｍ未満の曲率半径を有していたサンプルＳ３２については、接地電極基材８５は試験開始後、２０〜６０分以内に破断に至った。これに対して、湾曲部６１ｃ，６２ｃが、０．５ｍｍ以上の曲率半径を有していたサンプルＳ３３については、接地電極基材８５は試験開始後、６０分以内には破断しなかった。この結果から、湾曲部６１ｃ，６２ｃは、０．５ｍｍ以上の曲率半径を有していることが望ましいことがわかる。
【００９０】
［実験例４］
図１８は、実験例４の試験結果をまとめた表を示す説明図である。実験例４では、断面構成と溶融深さＬとが異なる各サンプルについて、溶接強度評価試験と、金具状態評価試験と、をおこなった。実験例４における各サンプルのサンプル番号では、符号「Ｓ」の次の２桁の数字は、断面構成のタイプに対応しており、ハイフンの次の末尾の数字は、その値が大きいほど融深さＬが大きいことを示している。
【００９１】
サンプルＳ４１−１〜Ｓ４１−５はタイプＢの断面構成を有し、サンプルＳ４２−１〜Ｓ４２−５はタイプＣの断面構成を有し、それぞれの中心断面ＣＰには１つの交点ＰＩが含まれていた。サンプルＳ４３−１〜Ｓ４３−５はタイプＥの断面構成を有しており、サンプルＳ４４−１〜Ｓ４４−５はタイプＧの断面構成を有し、それぞれの中心断面ＣＰには２つの交点ＰＩが含まれていた。
【００９２】
実験例４の溶接強度評価試験においては、いずれの断面構成を有するサンプル群においても、溶融深さＬが、０〜１．２ｍｍの間では、溶融深さＬが大きいほど高い溶接強度を有することが示された。また、金具状態評価試験においては、いずれの断面構成を有するサンプル群においても、溶融深さＬが、０〜１．２ｍｍの間では、接地電極基材８５から主体金具４０へのＣｕの進入は観察されなかった。この結果から、溶融深さＬは、０ｍｍより大きいことが望ましく、０．２ｍｍ以上であることがより望ましく、０．４ｍｍ以上であることが特に望ましいことがわかる。
【００９３】
一方、実験例４の溶接強度評価試験においては、溶融深さＬが１．５ｍｍのものについては、溶融深さが１．２ｍｍのものと溶接強度が変わらないことが示された。また、金具状態評価試験においては、溶融深さＬが１．５ｍｍのものでは、接地電極基材８５から主体金具４０へのＣｕの進入が観察された。この結果から、溶融深さＬは、１．５ｍｍより小さいことが好ましく、１．２ｍｍ以下であることがより好ましいことがわかる。
【００９４】
実験例４の溶接強度評価試験では、溶融深さＬが同じものについては、上記の実験例１と同様に、中心断面ＣＰに１つの交点ＰＩを有するサンプルよりも、２つの交点ＰＩを有するサンプルの方が、高い溶接強度を示す結果が得られた。また、溶融深さＬが同じで、中心断面ＣＰに含まれる交点ＰＩの数が同じものについては、上記の実験例２と同様に、第１境界線ＢＬａが後端側ほど中心軸ＥＸとの間の距離が大きくなるように後端側に向かって延びているものの方が、中心軸ＥＸに直交する方向に沿って延びているものよりも高い溶接強度を示す結果が得られた。
【００９５】
［実験例５］
図１９〜図２６は、実験例５の試験結果をまとめた表を示す説明図である。実験例５では、断面構成と、溶融深さＬと、外皮部５０におけるＡｌの含有量と、が異なる各サンプルについて、溶接強度評価試験と、耐酸化性評価試験と、をおこなった。図１９〜図２６にはそれぞれ、サンプル番号の符号「Ｓ」の次の２桁の数字が同じもののサンプル群についての表が示されている。
【００９６】
実験例５における各サンプルのサンプル番号では、符号「Ｓ」の次の２桁の数字が同じものは、断面構成のタイプが同じであることを示している。サンプル番号の冒頭が「Ｓ５１」のサンプルは、タイプＡの断面構成を有し（図１９）、「Ｓ５２」および「Ｓ５３」のサンプルは、タイプＢの断面構成を有し（図２０，図２１）、「Ｓ５４」のサンプルは、タイプＤの断面構成を有している（図２２）。
【００９７】
サンプル番号の冒頭が「Ｓ５５」のサンプルは、タイプＥの断面構成を有し（図２３）、「Ｓ５６」および「Ｓ５７」のサンプルは、タイプＦの断面構成を有し（図２４，図２５）、「Ｓ５８」のサンプルは、タイプＨの断面構成を有している（図２６）。なお、サンプル番号の冒頭が「Ｓ５２」のサンプル群（図２０）と「Ｓ５３」のサンプル群（図２１）とでは、断面構成のタイプが同じであるが、湾曲部６１ｃ，６２ｃの曲率半径が異なっている。サンプル番号の冒頭が「Ｓ５６」のサンプル群（図２４）と「Ｓ５７」のサンプル群（図２５）についても同様である。
【００９８】
実験例５における各サンプルは、サンプル番号の末尾の数字が「１」〜「３」のものは、溶融深さＬが、０＜Ｌ＜０．２ｍｍである。「４」〜「６」のものは、溶融深さＬが０．２ｍｍであり、「７」〜「９」のものは、溶融深さＬが０．４ｍｍであり、「１０」〜「１２」のものは、溶融深さＬが１．２ｍｍである。また、サンプル番号の末尾の数字が「１」，「４」，「７」，「１０」のサンプルは、外皮部５０におけるＡｌの含有量が０重量％である。サンプル番号の末尾の数字が「２」，「５」，「８」，「１１」のサンプルは、外皮部５０におけるＡｌの含有量が２．５重量％である。サンプル番号の末尾の数字が「３」，「６」，「９」，「１２」のサンプルは、外皮部５０におけるＡｌの含有量が５．０重量％である。
【００９９】
実験例５の耐酸化性評価試験では、断面構成のタイプや、溶接深さＬにかからわらず、外皮部５０におけるＡｌの含有量が、０重量％より大きいのものであれば、Ｔ２／Ｔ１の値が０．５以上になった。Ｔ２／Ｔ１の値は、温度負荷の前後における接地電極基材８５の幅の減少量が大きいほど小さくなる。つまり、実験例５におけるこの結果は、外皮部５０におけるＡｌの含有量が０重量％より大きい接地電極基材８５であれば、温度負荷による形状の変化が抑制され、その耐久性が高められることを示している。これは、外皮部５０にＡｌが含まれていることによって、外皮部５０の第１外表面６１および第２外表面６２に酸化被膜が形成され、接地電極基材８５の耐酸化性が高められるためであると推察される。この結果から、外皮部５０におけるＡｌの含有量は０重量％より大きいことが望ましいことがわかる。
【０１００】
一方、実験例５の溶接強度評価試験では、断面構成のタイプや、溶接深さＬにかからわらず、外皮部５０におけるＡｌの含有量が５．０重量％のサンプルよりも、２．５重量％のサンプルの方が、高い溶接強度が得られた。このように、外皮部５０におけるＡｌの含有量が２．５重量％から５．０重量％に増加したことによって、溶接強度が低くなってしまった理由は、外皮部５０の表層に形成された酸化被膜中の酸素原子が溶接界面に入り込んでしまうためであると推察される。これらの結果から、外皮部５０におけるＡｌの含有量は、５．０重量％より小さいことが望ましく、２．５重量％以下であることがより望ましいことがわかる。
【０１０１】
その他に、実験例５の溶接強度評価試験では、溶接深さＬと、外皮部５０におけるＡｌ含有量とが同じであれば、中心断面ＣＰに１つの交点ＰＩを有するサンプル（図１９〜図２２）よりも、中心断面ＣＰに２つの交点ＰＩを有するサンプル（図２３〜図２６）の方が溶接強度が高くなる傾向が得られた。また、溶接深さＬと、外皮部５０におけるＡｌ含有量と、中心断面ＣＰに含まれる交点ＰＩの数が同じであれば、第１境界線ＢＬａが後端側ほど中心軸ＥＸとの間の距離が大きくなるように後端側に向かって延びているサンプル（図２２，図２６）の方が、中心軸ＥＸに直交する方向に沿って延びているサンプル（図１９，図２０，図２１，図２３，図２４，図２５）よりも高い溶接強度を示す結果が得られた。
【０１０２】
D．変形例：
D1．変形例１：
上記の各実施形態（それらのバリエーションを含む。以下、同じ。）では、外皮部５０は、接地電極１３の最外層に形成されている。これに対して、接地電極１３では、外皮部５０の外側に、さらに、異なる材料層が形成されていてもよい。また、上記の各実施形態では、外皮部５０の層と中間部５１の層とは隣り合って形成されており、中間部５１の層と芯部５２の層とが隣り合って形成されている。これに対して、外皮部５０の層と中間部５１の層との間や、中間部５１の層と芯部５２の層との間に、異なる材料層が介挿されてもよい。
【０１０３】
D2．変形例２：
上記の各実施形態においては、中心断面ＣＰにおいて、外周側領域と内周側領域の両方において、第１境界線ＢＬａが、後端側ほど基端部１３ａにおける中心軸ＥＸとの間の距離が大きくなるように、後端側に向かって延びている構成が説明されている。これに対して、中心断面ＣＰにおいて、第１境界線ＢＬａは、外周側領域と内周側領域のいずれか一方においてのみ、後端側ほど基端部１３ａにおける中心軸ＥＸとの間の距離が大きくなるように、後端側に向かって延びていてもよい。
【０１０４】
D3．変形例３：
上記の各実施形態においては、中心断面ＣＰにおいて、外皮部５０の第１外表面６１および第２外表面６２のそれぞれに湾曲部６１ｃ，６２ｃが形成されている構成が説明されている。これに対して、中心断面ＣＰにおいて、外皮部５０の第１外表面６１および第２外表面６２の両方に湾曲部が形成されていなくてもよく、第１外表面６１および第２外表面６２のいずれか一方にのみ湾曲部が形成されていてもよい。また、中心断面ＣＰにおいて、外皮部５０が２つの湾曲部６１ｃ，６２ｃを有している構成において、いずれか一方の曲率半径のみが０．５ｍｍ以上であってもよい。なお、各実施形態で説明したバリエーションの構成においても例示されているように、外皮部５０は、中心断面ＣＰにおいて、必ずしも、湾曲部６１ｃ，６２ｃを有していなくてもよい。ただし、中心断面ＣＰにおいて、外皮部５０の第１外表面６１および第２外表面６２の両方に湾曲部６１ｃ，６２ｃが形成されている方が、接地電極１３の強度をより高めることができるため望ましい。
【０１０５】
D4．変形例４：
上記の各実施形態においては、中心断面ＣＰにおいて、外皮部５０と芯部５２とが直接的に接している第２多層部位５６は、内周側領域と外周側領域の両方に形成されている。しかしながら、第２多層部位５６は、内周側領域と外周側領域のうちの少なくとも一方にのみ形成されていてもよい。
【０１０６】
D5．変形例５：
上記第２実施形態の図９の断面構成では、芯部５２と主体金具４０との境界線である第２境界線ＢＬｂは、主体金具４０側に湾曲している。これに対して、第２境界線ＢＬｂは、湾曲していなくてもよく、頂点において屈曲していてもよい。また、主体金具４０側に突出する複数の凸部が形成されていてもよい。また、上記第２実施形態の図９の断面構成では、芯部５２の後端部は、外周側領域と内周側領域の両方において、中心軸ＥＸに交差する方向に湾曲している。これに対して、芯部５２の後端部は、外周側領域と内周側領域のうちの片側においてのみ湾曲していてもよい。また、芯部５２の後端部は、中心軸ＥＸに交差する方向に湾曲していなくてもよく、例えば、頂点において屈曲していてもよい。
【０１０７】
D6．変形例６：
上記の各実施形態における外皮部５０や、中間部５１、芯部５２は、上記の各実施形態で具体的に例示されている材料以外の金属材料によって構成されてもよい。外皮部５０は、Ｎｉ基耐熱合金以外の金属材料によって構成されてもよし、中間部５１は、Ｃｕ以外の金属によって構成されてもよい。芯部５２は、Ｎｉ以外の材料によって構成されてもよい。
【０１０８】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…スパークプラグ
１１…中心電極
１１ｅ…先端部
１３…接地電極
１３ａ…基端部
１３ｂ…先端部
１４…チップ部
２０…絶縁体
２１…軸孔
３０…端子部
３１…後端部
３５…抵抗体
３６，３７…ガラスシール材
４０…主体金具
４１…筒孔
４２…開口端部
４３…ねじ部
４５…工具係合部
４７…加締部
５０…外皮部
５０ｔ…端部部位
５１…中間部
５２…芯部
５２ｔ…端部部位
５５…第１多層部位
５６…第２多層部位
６１…第１外表面
６１ｓ…ストレート部
６１ｃ…湾曲部
６２…第２外表面
６２ｓ…ストレート部
６２ｃ…湾曲部
７０…第１基材
７１…芯部基材
７２…中間部基材
７２ｈ…筒孔
７５…第２基材
７５ｈ…筒孔
７８…第３基材
８０…延伸基材
８１…先端側部位
８２…先端部
８３，８３ａ…後端部
８５…接地電極基材
ＣＰ…中心断面
ＢＬａ，ＢＬｂ，ＢＬｃ…境界線
ＰＩ…交点
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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