(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極（３）と、前記中心電極（３）を絶縁保持する取付金具（１）と、前記取付金具（１）に固定され、前記中心電極（３）に放電ギャップ（６）を隔てて対向する対向部（４ｂ）を有する、Ｎｉ基合金よりなる接地電極（４）とを備え、前記接地電極（４）の対向部（４ｂ）に、Ｉｒ合金よりなるチップ（５２）が接合されているスパークプラグにおいて、
前記接地電極（４）の前記対向部（４ｂ）は、前記中心電極（３）の軸方向に平行な側面（４ｃ）を有し、前記チップ（５２）は、前記チップ（５２）側から前記チップ（５２）の長手方向の中心軸、前記チップ（５２）と前記接地電極（４）とが対面する接合界面（６０）に向かってレーザを照射したレーザ溶接によって前記対向部（４ｂ）の前記側面（４ｃ）に接合され、前記レーザ溶接によって溶融されたＮｉ及びＩｒを含む合金よりなる溶融部（７０）が、前記チップ（５２）内から、前記チップ（５２）と前記接地電極（４）とが対面する前記接合界面（６０）を介して、前記接地電極（４）内に溶け込んで形成されており、
前記接合界面（６０）の前記中心電極（３）側端部（６１）と、前記溶融部（７０）の前記接合界面（６０）における前記中心電極（３）とは反対側端部（７２）とを結ぶ直線の最大寸法をＡとし、この最大寸法Ａのうち前記溶融部（７０）の占める長さをＢとしたとき、ＡとＢの比Ｂ／Ａが０．５以上であり、前記接合界面（６０）から突出する前記チップ（５２）の突出長さをｔとし、この突出長さｔと前記溶融部（７０）の前記接合界面（６０）から前記接地電極（４）への最大溶け込み長さとの合計長さをｄとしたとき、ｄとｔの比ｄ／ｔが２以上４以下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（５２）を構成するＩｒ合金は、ＩｒとＲｈとを含むＩｒ−Ｒｈ合金であることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記溶融部（７０）は、ＩｒとＮｉとの合計を１００重量％としたとき、Ｉｒが２０重量％〜８０重量％含有されているものであることを特徴とする請求項１または２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記チップ（５２）は柱状であり、前記柱の側面と前記接地電極（４）とが対面して前記接合界面（６０）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
【請求項５】
中心電極（３）と、前記中心電極（３）を絶縁保持する取付金具（１）と、前記取付金具（１）に固定され、前記中心電極（３）に放電ギャップ（６）を隔てて対向するＮｉ基合金よりなる接地電極（４）とを備え、前記中心電極（３）のうち前記接地電極（４）と対向する部位に、Ｉｒ合金よりなるチップ（５１ａ）が接合されているスパークプラグにおいて、
前記チップ（５１ａ）は、前記チップ（５１ａ）側から前記チップ（５１ａ）の長手方向の中心軸および前記チップ（５１ａ）と前記接地電極（４）とが対面する接合界面（６０）に向かって、レーザを照射したレーザ溶接によって前記中心電極（３）に接合されて前記中心電極（３）の先端部（３ａ）から前記中心電極（３）の軸方向に突出しており、前記レーザ溶接によって溶融されたＮｉ及びＩｒを含む合金よりなる溶融部（７０）が、前記チップ（５１ａ）内から、前記接合界面（６０）を介して、前記中心電極（３）内に溶け込んで形成されており、前記接合界面（６０）の前記接地電極（４）側端部（６３）と、前記溶融部（７０）の前記接合界面（６０）における前記接地電極（４）とは反対側端部（７３）とを結ぶ直線の最大寸法をＡとし、この最大寸法Ａのうち前記溶融部（７０）の占める長さをＢとしたとき、ＡとＢの比Ｂ／Ａが０．５以上であり、前記接合界面（６０）から突出する前記チップ（５１ａ）の突出長さをｔとし、この突出長さｔと前記溶融部（７０）の前記接合界面（６０）から前記中心電極（３）への最大溶け込み長さとの合計長さをｄとしたとき、ｄとｔの比ｄ／ｔが２以上４以下であることを特徴とするスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃焼室等に設置されるスパークプラグに関し、特に、接地電極に設けられる貴金属チップの耐久性向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スパークプラグは、取付金具内に絶縁体を介して絶縁保持された中心電極と、取付金具に接合された接地電極とを備える。そして、中心電極の絶縁体から露出した部分と接地電極とを対向させ、この対向部（火花放電部）に、火花放電が行われる放電ギャップを形成する。さらに、プラグの長寿命、高性能化のために、放電ギャップにおいて中心電極及び接地電極の少なくとも一方に、火花放電部電極材としての貴金属チップを溶接する。
【０００３】
このチップ構成材料としては、従来より、Ｐｔを主成分とするＰｔ合金が使用されてきたが、Ｐｔ合金では、将来のより厳しいエンジン仕様に対し、耐消耗性の不足が予想されるため、近年、Ｐｔ合金よりも高融点であるＩｒを主成分とするＩｒ合金の使用が検討されている。このようなＩｒ合金チップを用いたものとしては、例えば、特開平９−７７３３号公報に記載のものある。これは、高温耐熱性及び耐消耗性に優れたＩｒ−Ｒｈ合金をチップに用いたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Ｐｔ合金チップにおいては、チップと中心電極及び接地電極との溶接は、一般的に製造性及びコストの面から抵抗溶接により行われている。しかし、Ｉｒ合金は、Ｐｔ合金よりも電極母材（Ｎｉを主成分とするＮｉ基合金）との線膨張係数差が大きいため、抵抗溶接による溶接では、高温の燃焼室内での使用中に、Ｉｒ合金チップとチップ接合部との接合部分に、両合金の線膨張差に起因する熱応力が発生し、接合部に亀裂・剥離が生じ、最悪チップの脱落を招く。
【０００５】
そこで、本発明者等は、両者を直接溶接するにあたり、剥離を防止するためには、両者の溶融を十分に行うことが可能なレーザ溶接を用いることとした。このレーザ溶接によれば、接地電極とＩｒ合金チップとの溶融により、接合界面を挟んで接地電極内及びＩｒ合金チップ内の両側に、Ｎｉ及びＩｒを含む合金よりなる溶融部が十分に形成され、それによって上記熱応力を低減でき、接合が強固なものとできると考えられる。
【０００６】
しかし、レーザ溶接では、形成される溶融部が局所的に偏りやすく、熱応力に対する接合信頼性が劣る場合がしばしばある。特に、接地電極については、例えば、中心電極の外周の取付金具から中心電極の先端と対向させるために曲がり形状を有する等の構成上の理由から、固定されたレーザ照射部に対して回転させながら効率よく全周に渡って接合することは困難である。また、接地電極を取付金具に溶接等により固定した後、チップをレーザ溶接する場合も同様である。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みて、Ｉｒを主成分とするＩｒ合金チップと接地電極及び／又は中心電極とをレーザ溶接により溶融接合してなるスパークプラグにおいて、熱応力に対する接合信頼性の高い溶融部構成を接地電極において提供することを第１の目的とし、熱応力に対する接合信頼性の高い溶融部構成を中心電極において提供することを第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成するため、レーザ溶接により形成された溶融部の形状寸法、特にＩｒ合金チップと接地電極及び／又は中心電極（以下、母材電極という）との接合界面に占める溶融部の長さと、母材電極への溶融部の溶け込み度合とに着目し、鋭意検討を行なった。ここで、これら長さを図３に示す。図３は、接地電極にＩｒ合金チップを接合した例を示す。
【０００９】
図３に示す様に、接合界面に占める溶融部の長さは、接合界面（６０）の中心電極（３）側端部（６１）と、溶融部（７０）の接合界面（６０）における中心電極（３）とは反対側端部（７２）とを結ぶ直線の最大寸法をＡとし、この最大寸法Ａのうち溶融部（７０）の占める長さＢとする。図３では長さＢは、溶融部（７０）の接合界面（６０）における中心電極（３）側端部（７１）と上記反対側端部（７２）との直線長さである。
【００１０】
そして、ＡとＢの比Ｂ／Ａについて検討した。また、溶融部の溶け込み度合は、図３に示す様に、接合界面（６０）から突出するチップ（５２）の突出長さをｔとし、この突出長さｔと溶融部（７０）の接合界面（６０）から接地電極（４）への最大溶け込み長さとの合計長さをｄとしたときのｄとｔの比ｄ／ｔで、検討した。
【００１１】
そして、プラグをエンジンの燃焼室に設置し、高温燃焼雰囲気下における、上記各比Ｂ／Ａ及びｄ／ｔと、チップの剥離度合との関係を調査した。その結果、比Ｂ／Ａについて、Ｂ／Ａ≧０．５を満足することにより、接合界面（６０）において熱応力によりチップ（５２）が接地電極（４）から剥離するのを防止できる（後述の図６参照）ことを見出した。
【００１２】
また、比ｄ／ｔについて、２≦ｄ／ｔ≦４を満足することにより、熱応力によるチップ（５２）と溶融部（７０）との剥離、及び溶融部（７０）と接地電極（４）との剥離を防止できる（後述の図５参照）ことを見出した。請求項１〜４記載の発明は、上記知見に基づいて、上記第１の目的を達成すべく、母材電極を接地電極とした場合についてなされたものである。
【００１３】
すなわち、請求項１記載の発明では、チップ（５２）側からレーザを照射したレーザ溶接によって接合界面（６０）を介してチップ（５２）内及び接地電極（４）内の両側に溶け込んで形成された溶融部（７０）は、比Ｂ／Ａが０．５以上であり、比ｄ／ｔが２以上４以下であることを特徴としている。それによって、レーザ溶接によりチップ（５２）内を接地電極（４）に接合した場合の、熱応力に対する接合信頼性の高い溶融部構成を実現できる。
【００１４】
また、請求項２記載の発明のように、上記チップ（５２）を構成するＩｒ合金は、ＩｒとＲｈとを含むＩｒ−Ｒｈ合金を用いることができる。また、請求項１記載の寸法関係を満足するＮｉ及びＩｒを含む合金よりなる溶融部（７０）の組成は、請求項３記載の発明のように、ＩｒとＮｉとの合計を１００重量％としたとき、Ｉｒが２０重量％〜８０重量％含有されているものが好ましい。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、上記チップ（５２）の具体的形状を提供するものであり、柱状のチップ（５２）が、柱の側面にて接地電極（４）と対面して接合界面（６０）を形成しているものにすることができる。また、請求項５記載の発明は、上記各比Ｂ／Ａ及びｄ／ｔに関する知見に基づいて、母材電極を中心電極とした場合についてなされたものであり、中心電極について請求項１記載の発明と同様の効果を得、上記第２の目的を達成することが出来る。
【００１６】
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。本実施形態は例えば内燃機関の点火栓として用いられる。図１に本実施形態のスパークプラグ１００の全体構成を示す半断面図である。
スパークプラグ１００は、円筒形状の取付金具１を有しており、この取付金具１は、図示しないエンジンブロックに固定するための取付ネジ部１ａを備えている。取付金具１の内部には、アルミナセラミック（Ａｌ2 Ｏ3 ）等からなる絶縁体２が固定されており、この絶縁体２の先端部２ａは、取付金具１から露出するように設けられている。
【００１８】
絶縁体２の軸孔２ｂには中心電極３が固定されており、この中心電極３は取付金具１に対して絶縁保持されている。中心電極３は、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体で、図１に示すように、その先端部３ａが絶縁体２の先端部２ａから露出するように設けられている。
【００１９】
一方、接地電極４は、一端側の固定部４ａにて取付金具１の一端に溶接により固定され、途中で略Ｌ字に曲げられて、固定部４ａとは反対の対向部４ｂにおいて中心電極３の先端部３ａと放電ギャップ６を隔てて対向している。ここで、図２は（ａ）は接地電極４の対向部４ｂ近傍の拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＸ矢視図である。接地電極４は、Ｎｉを主成分とするＮｉ基合金（例えばインコネル（登録商標））より構成され、全長が例えば１０ｍｍの断面偏平（図２中、例えば幅Ｗが２．８ｍｍ、厚さＨが１．６ｍｍ）の角柱が、略Ｌ字に曲げられた形状を成す。
【００２０】
そして、中心電極３の先端部３ａには、貴金属チップ５１がレーザ溶接により固定されている。このチップ５１は円盤状であり、中心電極３の先端部３ａの円柱端面に接合されている。一方、接地電極４の対向部４ｂの側面４ｃには、略円柱状をなす貴金属チップ５２がレーザ溶接により固定されている。これら両チップ（火花放電部電極材に相当）５１、５２は、Ｉｒを主成分とするＩｒ合金（例えばＩｒが９０重量％、Ｒｈが１０重量％のＩｒ−１０Ｒｈ合金）からなる。ここで、上記の放電ギャップ６は両チップ５１、５２の隙間であり、例えば約１ｍｍである。
【００２１】
ここで、本発明の要部である接地電極４側のチップ５２について、図２を参照して更に詳細に述べる。チップ５２は柱状をなすものであり、図示例では長さが接地電極４の厚さＨと略同等の円柱体（例えば直径０．７ｍｍ、長さ１．６ｍｍ）としている。そして、その円柱長手方向の側面の一部が、対向部４ｂの側面４ｃに沈み込んだ形となっている。従って、チップ５２の円柱側面とこれに対面する対向部４ｂの側面４ｃとの境界面が接合界面６０となっている。
【００２２】
この接合界面６０におけるチップ５２と接地電極４との溶接状態を、図３を参照して述べる。図３は図２（ｂ）のａ−ａ断面図すなわちチップ５２の円柱長手方向の中心軸を通る断面図である。図３において上側が中心電極３側である。また図３では、接合界面６０にて示される直線の長さは、チップ５２をなす円柱体の長さすなわち接地電極４の厚さＨ（例えば１．６ｍｍ）と同等である。
【００２３】
チップ５２と接地電極４とはレーザ溶接されるため、図３の半楕円状ハッチングに示す様に、両者が溶融した溶融部７０が、チップ５２内から接合界面６０を挟んで接地電極４内に渡って溶け込んで形成されている。ここで、上述のようにチップ５２はＩｒ合金、接地電極４はＮｉ基合金であるため、溶融部７０はＩｒとＮｉとの合金（Ｉｒ−Ｎｉ合金）よりなる。
【００２４】
また、図２（ｂ）、（ｃ）及び図３の白抜き矢印Ｒに示す様に、レーザ溶接においてレーザは、対向部４ｂの側面４ｃに略垂直、且つチップ５２の円柱長手方向の中心軸を通るように照射される。そのため、図３は、この中心軸と平行な方向において、レーザのエネルギーが最も多くかかる方向に沿った断面、つまり接合界面６０において溶融部７０が最も広く形成された断面に相当する。
【００２５】
そのため、図３に示す寸法Ａ、すなわち、接合界面６０の中心電極３側端部６１と、溶融部７０の接合界面６０における中心電極３とは反対側の端部７２とを結ぶ直線寸法のうちの最大寸法（以下、最大寸法Ａという）となる。そして、上記最大寸法Ａのうち溶融部７０の占める長さ、すなわち図３において、溶融部７０の中心電極３側端部７１とその反対側端部７２との間の長さをＢ（以下、溶融部長さＢという）としている。
【００２６】
ここで、図３では、接合界面６０のうち、溶融部７０の中心電極３とは反対側端部７２と、接合界面６０の中心電極３側とは反対側端部６２との間では、チップ５２は溶融しておらず未溶融部となっている。つまり、図３では、最大寸法Ａは接合界面６０の端部６１と端部６２とを結ぶ直線のうち、未溶融部を除いた長さである。なお、この未溶融部はなくてもよい。
【００２７】
また、上述のように、図３においては、レーザのエネルギーが最も多くかかる方向に沿った断面であるため、接合界面６０から接地電極４内への溶融部７０の溶け込み長さは、最大溶け込み長さとなっている。
図３においては、接合界面６０から垂直方向に突出するチップの突出長さをｔ（以下、突出長さｔという）としている。本例では突出長さｔはチップ５２の直径と同等（例えば０．７ｍｍ）である。また、突出長さｔと、接合界面６０から接地電極４の対向部４ｂ内への溶融部７０の最大溶け込み長さとの合計長さをｄ（以下、合計長さｄという）としている。ちなみに、突出長さｔは、最大溶け込み長さ（ｄ−ｔ）の延長線上にて接合界面６０から突出する長さである。
【００２８】
そして、本実施形態では、チップ５２と接地電極４との接合信頼性を高めるために、上記各寸法（Ａ、Ｂ、ｄ、ｔ）を以下のように規定したことを主たる特徴としている。すなわち、最大寸法Ａと溶融部長さＢとの比Ｂ／Ａを０．５以上とし、突出長さｔと合計長さｄとの比ｄ／ｔを２以上４以下としている。
次に、接地電極４とチップ５２との接合方法について述べる。なお、本実施形態のスパークプラグの製造方法について、他の部分の製造工程については、周知であるため説明を省略する。通常は、取付金具１に接地電極４を固定した状態でチップ５２をレーザ溶接するが、接地電極４単独の状態で行ってもよい。
【００２９】
まず、レーザ溶接を行う前に、レーザ溶接時にチップ５２が動かないように、接地電極４の対向部４ｂ側面４ｃにチップ５２を抵抗溶接にて仮止めする。この仮止めの段階で、チップ５２は対向部４ｂ側面４ｃに沈み込む。なお、チップの設置を容易とするために予め接地電極４のチップ接合部に溝等の加工をしてもよい。続いて、上記白抜き矢印Ｒ方向から、レーザ溶接を行う。
【００３０】
ここで、レーザ溶接条件は、例えばエネルギーが３３Ｊ（パルス幅が１５ｍｓｅｃ、充電電圧が３６０Ｖ）、デフォーカスが＋２ｍｍ（つまりレーザの焦点がチップ５２の照射面よりも２ｍｍ奥にある）、レーザのビーム径がφ０．４ｍｍとした。例えばこのような条件にて連続照射（例えば３発）することにより、上記溶融部７０が形成される。なお、チップ５２の径（本例では突出長さｔに相当）は、チップ単体と溶接後とで変化せず一定である。
【００３１】
このように、数回に分けて連続照射する理由は次のようである。レーザ溶接は、上記白抜き矢印Ｒのようにチップ５２側から照射するため、エネルギーが弱いと母材である接地電極４の溶融が少なくＩｒ成分が多くなる。また強すぎるとＩｒ合金と接地電極４が飛散してしまい、適切な条件が出にくい。そこで、ある程度抑えたエネルギーを連続照射することで、１発ごとに溶融部分におけるＩｒ成分の減少及びＮｉ成分の増加を行い、チップ５２と接地電極４の中間的物性をもつ溶融部７０を形成させることとしている。
【００３２】
ここで、レーザ溶接条件及び照射回数は、予めレーザ溶接条件等と溶融部７０形状との関係を確認しておくことで求められる。溶融部７０の確認は、レーザ溶接後、接地電極４及びチップ５２を削って上記図３に示す切断面を出す。そして、金属顕微鏡などの観察により、溶融部７０の各寸法（Ａ、Ｂ、ｄ、ｔ）を把握する。また組成については、ＥＤＳ等のエネルギー分散分析装置を用いた分析により組成比を求めることができる。
【００３３】
図４に、溶融部７０状態の確認の一例を示す。上記レーザ溶接条件例にて、レーザ照射回数と比ｄ／ｔとの関係（図４（ａ）参照）、レーザ照射回数と溶融部７０においてＩｒとＮｉとの合計を１００重量％としたときのＮｉ及びＩｒの組成比（重量％）との関係（図４（ｂ）参照）を調べた。レーザ照射回数を多くするにつれ、比ｄ／ｔが大きくなり、また、溶融部７０におけるＮｉ量が増加しＩｒ量が減少することがわかる。
【００３４】
次に、チップ５２と接地電極４との接合部において、各寸法（Ａ、Ｂ、ｄ、ｔ）を上述のように規定した根拠を述べる。この根拠は実験的データに基づくものであり、Ｉｒ−１０Ｒｈ合金のチップ５２において、突出長さ（すなわちチップ５２の直径）ｔ＝０．７ｍｍ、最大寸法Ａ＝１．６ｍｍ、溶融部長さＢ＝１．０ｍｍとして、比Ｂ／ＡをＢ／Ａ＝０．６３と一定の状態になるようにし、レーザ照射回数を変化させて溶け込み長さ（ｄ−ｔ）を変化させ接合性を検討した。
【００３５】
接合性は、以下の耐久テストにて調査した。テストは、６気筒２０００ｃｃエンジンで実施し、運転条件はアイドル状態（例えば約３００℃）で１分保持した後、スロットル全開状態（例えば約９００℃で）６０００ｒｐｍ、１分保持を１００時間繰り返した。そして、比ｄ／ｔが１．５〜５の範囲における剥離状態を調べ、接合性を評価した。その結果を図５に示す。
【００３６】
図５（ａ）に示す様に、長さＬ１を有する接地電極４と溶融部７０との界面（電極母材−溶融部界面）と、長さＬ２を有するチップ５２と溶融部７０との界面（チップ−溶融部界面）とにおいて、剥離率を調べた。各界面において剥離した部分は顕微鏡で確認できるため、各界面に占める剥離部分の長さＬ３が求められる。そして剥離率は、電極母材−溶融部界面では（Ｌ１−Ｌ３）／Ｌ１×１００（％）で表され、チップ−溶融部界面では（Ｌ２−Ｌ３）／Ｌ２×１００（％）で表される。
【００３７】
図５（ｂ）は、各界面において、この剥離率と比ｄ／ｔとの関係を示したものである。電極母材−溶融部界面を黒丸、チップ−溶融部界面を白丸で表してある。電極母材−溶融部界面では、比ｄ／ｔが２以上で、ほぼ亀裂及び剥離なく良好な接合性を示す。一方、チップ−溶融部界面では、比ｄ／ｔが４以下で、ほぼ亀裂及び剥離なく良好な接合性を示す。従って、比ｄ／ｔは、２≦ｄ／ｔ≦４がよい。
【００３８】
これは、上記図４に示す様に、ｄ／ｔ＝１．５では、溶融部７０でのＩｒ成分が多すぎる（約８５重量％）ため、溶融部７０と接地電極４の電極母材との線膨張係数差が大きくて剥離が発生したと考える。またｄ／ｔ＝５では、Ｉｒ成分が少なすぎる（約１５重量％）ため、溶融部とＩｒ合金チップの線膨張係数差が大きくて剥離が発生したと考える。そして比ｄ／ｔの上記範囲において、溶融部７０中のＩｒが、ＩｒとＮｉとの合計を１００重量％としたとき、２０重量％〜８０重量％の組成範囲を有すれば、接合性向上のために好ましいと考えられる。
【００３９】
次に比ｄ／ｔをｄ／ｔ＝３と一定にし、比Ｂ／Ａを変えて上記と同様の耐久テストを実施した。その結果を図６に示す。ここで接合性は、図６（ａ）に示す様に、接合界面６０からチップ５２が剥離した時の角度θを用いて評価した。図６（ｂ）に示す様に、比Ｂ／Ａが０．５以上でチップ５２の傾斜がなくなり、良好な接合性を示す。比Ｂ／Ａが小さすぎると、抵抗溶接のみで接合（仮止め）されている部分が多いので、熱応力によりチップ５２が接地電極４から剥離、傾斜していき、中心電極との放電ギャップを適正に保てなくなる。
【００４０】
このように、本実施形態によれば、溶融部７０の形状寸法が、Ｂ／Ａ≧０．５を満足することにより、接合界面６０において熱応力によりチップ５２が接地電極４から剥離するのを防止でき、且つ２≦ｄ／ｔ≦４を満足することにより、熱応力によるチップ５２と溶融部７０との剥離、及び溶融部７０と接地電極４との剥離を防止でき、熱応力に対する接合信頼性の高い溶融部構成を実現できる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、上記接合信頼性の高い溶融部構成のため、プラグ交換時間の大幅拡大が図れ、長寿命のスパークプラグを実現でき、さらには、熱負荷の厳しい環境で使用されるスパークプラグを提供できる。また、本実施形態によれば、抵抗溶接に比べ加圧が不要となる等、非常に容易な製造法であるレーザ溶接にて、接合を行うことができ、製造面から低コスト化が図れる。
【００４２】
本発明の参考例として図７及び図８は、接地電極４へのチップ５２の接合位置および中心電極３との位置関係を変えたものである。図７（ａ）において、チップ５２は、その円柱長手方向の側面の一部が、接地電極４の対向部４ｂのうち中心電極３の先端部３ａとの対向面にレーザ溶接されている。ここで、図７及び後述の図８及び図９では、実際は外観上、溶融部７０は見えないが、図中にハッチングで示してある。
【００４３】
また、図７（ｂ）では、中心電極３を延長し、中心電極の先端部３ａの両側面に、取付金具１に固定された２つの接地電極４が対向している。そして、両接地電極４の対向部４ｂに、チップ５２がレーザ溶接されている。
【００４４】
ここで、図７（ａ）及び（ｂ）は、上記未溶融部が存在しない例であるが、更に図８（ａ）及び（ｂ）に示す様に、上記未溶融部が存在していてもよい。また、図９に示すスパークプラグは、本発明の他の実施形態であり、図７（ｂ）の中心電極と接地電極の配置関係において、母材電極を中心電極３とした例を示すものである。中心電極３の先端部３ａには、柱状のチップ５１ａがレーザ溶接されている。ここで、図９において、（ｂ）は（ａ）のチップ５１ａの溶接部拡大図、（ｃ）は（ｂ）の上視図である。
【００４５】
図９（ｂ）の例では、上記実施形態における寸法Ａ及びＢは、図９（ａ）における右側の接地電極４（以下、右側接地電極４という）との関係において示してある。すなわち、最大寸法Ａは、接合界面６０の右側接地電極４側の端部６３と、溶融部７０の接合界面６０における右側接地電極４とは反対側の端部７３とを結ぶ直線の最大寸法であり、溶融部長さＢは、この最大寸法Ａのうち溶融部７０が占める長さである。
【００４６】
これら寸法ＡとＢの関係は、図９（ａ）における左側の接地電極４との関係においても同様である。そして、図９に示すスパークプラグでは、各寸法（Ａ、Ｂ、ｄ、ｔ）は、上記実施形態と同様の寸法関係に規定されており、中心電極３において、熱応力に対する接合信頼性の高い溶融部構成を実現できる。また、図９に示される構成は、上記図８（ｂ）の構成と組み合わせてもよい。
【００４７】
また、母材電極３、４にレーザ溶接されるチップ５１、５１ａの形状は、円柱だけでなく、角柱状、円盤状であってもよい。ただし、レーザ溶接をするためには、適当な厚さ、すなわち接合界面からの突出長さｔが、溶融部７０を形成するに十分な大きさを持つものが好ましい。さらに、チップを構成するＩｒ合金は、Ｉｒが９０重量％、Ｒｈが１０重量％のＩｒ−１０Ｒｈ合金だけでなく、Ｉｒを主成分とするＩｒ合金であればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す半断面図である。
【図２】  （ａ）は図１における接地電極の対向部近傍の拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＸ矢視図である。
【図３】  図２（ｂ）のａ−ａ断面図である。
【図４】  （ａ）はレーザ照射回数と比ｄ／ｔとの関係を示すグラフ、（ｂ）はレーザ照射回数と溶融部におけるＮｉ及びＩｒの組成比との関係を示すグラフである。
【図５】  比ｄ／ｔに対する接地電極及びチップの接合性の評価結果を示す図である。
【図６】  比Ｂ／Ａに対する接地電極及びチップの接合性の評価結果を示す図である。
【図７】  本発明の第１の参考例を示す図である。
【図８】  本発明の第２の参考例を示す図である。
【図９】  本発明の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１…取付金具、３…中心電極、４…接地電極、４ｂ…接地電極の対向部、６…放電ギャップ、５２…チップ、６０…接合界面、６１…接合界面の中心電極側端部、６３…接合界面の接地電極側端部、７０…溶融部、７２…溶融部の接合界面における中心電極とは反対側の端部、７３…溶融部の接合界面における接地電極とは反対側の端部。
【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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