スパークプラグ及びその製造方法
【課題】比較的大径の貴金属チップが接地電極に接合されてなるスパークプラグにおいて、貴金属チップの耐剥離性を十分に確保しつつ、コストの増大抑制を図る。
【解決手段】スパークプラグ１は、中心電極５と、接地電極２７と、接地電極２７に接合され、中心電極５との間で火花放電間隙３３を形成する貴金属チップ３２とを備える。貴金属チップ３２は、火花放電間隙３３を形成する面の面積が０．９ｍｍ2以上であり、接地電極２７の先端面２７Ｆ及び側面２７Ｓ１，２７Ｓ２のうちの少なくとも１つの面にレーザービーム等を照射することで形成された溶融部３５を介して接合される。貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って、中心軸ＣＬ２と直交する投影面に貴金属チップ３２及び溶融部３５を投影した投影面において、貴金属チップ３２が投影されてなる領域に対し、貴金属チップ３２と溶融部３５とが重なる領域の占める割合が７０％以上とされる。
【解決手段】スパークプラグ１は、中心電極５と、接地電極２７と、接地電極２７に接合され、中心電極５との間で火花放電間隙３３を形成する貴金属チップ３２とを備える。貴金属チップ３２は、火花放電間隙３３を形成する面の面積が０．９ｍｍ2以上であり、接地電極２７の先端面２７Ｆ及び側面２７Ｓ１，２７Ｓ２のうちの少なくとも１つの面にレーザービーム等を照射することで形成された溶融部３５を介して接合される。貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って、中心軸ＣＬ２と直交する投影面に貴金属チップ３２及び溶融部３５を投影した投影面において、貴金属チップ３２が投影されてなる領域に対し、貴金属チップ３２と溶融部３５とが重なる領域の占める割合が７０％以上とされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関等の燃焼装置に使用されるスパークプラグは、例えば、軸線方向に延びる中心電極と、当該中心電極の外周に設けられる絶縁体と、当該絶縁体の外側に組付けられる円筒状の主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合される接地電極とを備える。接地電極は、その先端部が前記中心電極の先端部と対向するように、自身の略中間部分が曲げ返して配置され、これにより中心電極の先端部及び接地電極の先端部の間に火花放電間隙が形成される。
【０００３】
また近年では、接地電極の先端部のうち、前記火花放電間隙を形成する部位に貴金属チップを接合し、耐消耗性の向上を図る技術が知られている。ここで、接地電極に対する貴金属チップの接合手法としては、両者の接触面外縁にレーザービームを照射して、両者を構成する金属材料が溶け合ってなる溶融部を形成することで両者を接合する手法が一般的に用いられる（例えば、特許文献１等参照）。
【０００４】
ところで、耐消耗性の更なる向上を図るという点から、貴金属チップを大径化し、貴金属チップのうち火花放電間隙を形成する面（放電面）の面積をより増大させることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５８３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、大径化された貴金属チップにおいては、接地電極との間の熱応力差が比較的大きなものとなってしまう。また、貴金属チップを接地電極に対して接合した際に、貴金属チップが大径であるため、貴金属チップの大きさに比べて溶融部の溶け込み深さが過度に小さくなってしまうおそれがある。すなわち、大径の貴金属チップを用いた場合には、接地電極と貴金属チップとの間の熱応力差が増大する一方で、その熱応力差を吸収する役割の溶融部を十分な深さをもって形成することが難しい。従って、両者の接合部分における酸化スケールの進展、ひいては接地電極からの貴金属チップの剥離が一層懸念される。
【０００７】
これに対して、レーザービームの照射エネルギーを増大させることで溶融部の溶け込み深さを増大させることも考えられるが、単に照射エネルギーを増大させただけでは、溶融部が前記放電面に到達又は接近してしまい、貴金属チップを設けたことによる耐消耗性の向上効果が十分に発揮されないおそれがある。
【０００８】
尚、貴金属チップを厚肉化することで、溶融部が放電面に到達又は接近してしまうことを防止することも考えられる。ところが、貴金属チップを構成する貴金属合金は高価であるため、大径化された貴金属チップをさらに厚肉なものとすれば、コストが著しく増大してしまうおそれがある。むしろ、大径化によるコスト増を極力抑制すべく、貴金属チップの薄肉化を図りたいのが実状である。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的大径の貴金属チップが接地電極に接合されてなるスパークプラグにおいて、貴金属チップの耐剥離性を十分に確保しつつ、コストの増大抑制を図ることができるスパークプラグ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。
【００１１】
構成１．本構成のスパークプラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
前記接地電極の先端部に接合され、前記中心電極の先端部との間に間隙を形成する貴金属チップとを備え、
前記貴金属チップの前記間隙を形成する面の面積が０．９ｍｍ2以上であるスパークプラグであって、
前記貴金属チップは、前記接地電極の先端面及び側面のうちの少なくとも１つの面に対してレーザービーム又は電子ビームが照射されることにより形成される前記接地電極と前記貴金属チップとが溶け合った溶融部を介して前記接地電極に対して接合され、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上とされることを特徴とする。
【００１２】
尚、「接地電極の側面」とあるのは、接地電極のうち前記中心電極に対向する面と隣接する面（接地電極の先端面を除く）を意味する。
【００１３】
上記構成１のように、前記間隙を形成する面（放電面）の面積が０．９ｍｍ2以上と比較的大径の貴金属チップは、耐消耗性の向上を期待できる一方で、上述の通り、接地電極からの剥離がより一層懸念される。
【００１４】
この点、上記構成１によれば、貴金属チップの中心軸に沿って、当該中心軸と直交する投影面に貴金属チップと溶融部とを投影した投影面において、貴金属チップが投影されてなる領域に対して貴金属チップと溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上とされている。すなわち、貴金属チップが接地電極に対して十分に広い溶融部を介して接合されている。従って、大径の貴金属チップと接地電極との間で生じる比較的大きな熱応力差であっても、溶融部によって十分に吸収することができ、両者の接合部分における酸化スケールの進展をより確実に防止することができる。その結果、貴金属チップの耐剥離性をより確実に向上させることができる。
【００１５】
また、接地電極と貴金属チップとの接触面外縁ではなく、接地電極の先端面及び側面のうちの少なくとも１つの面に対してレーザービーム又は電子ビームが照射されることにより溶融部が形成されている。従って、上述のように溶融部の広さを十分に確保したとしても、溶融部が放電面に至ってしまったり、接近してしまったりすることが生じにくく、貴金属チップを設けたことによる耐消耗性の向上効果を十分に発揮させることができる。その結果、貴金属チップの放電面の面積が０．９ｍｍ2以上と比較的大きいことと相俟って、耐消耗性の飛躍的な向上を図ることができる。
【００１６】
さらに、溶融部の放電面への到達又は接近を抑制できることから、貴金属チップとして比較的薄肉（例えば、０．５ｍｍ以下）のものを用いることができる。これにより、大径化した貴金属チップを用いることに伴う製造コストの増大を効果的に抑制することができる。
【００１７】
構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記溶融部は、前記貴金属チップの基端部の外周部分と前記接地電極との間の全域に亘って形成されることを特徴とする。
【００１８】
上記構成２によれば、貴金属チップ及び接地電極の境界部分を覆うようにして溶融部が形成される。従って、溶融部の存在によって、前記境界部分への腐食ガスの侵入を効果的に防止することができ、貴金属チップ及び接地電極の接合部分における酸化スケールの進展をより確実に防止することができる。その結果、貴金属チップの耐剥離性をより一層向上させることができる。
【００１９】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記溶融部は、前記接地電極の先端面及び側面のうちの少なくとも第１の面と当該第１の面とは異なる第２の面とに対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成されるとともに、
前記第１の面に対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成された第１の溶融領域と、前記第２の面に対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成された第２の溶融領域とが重なり合ってなる重なり溶融領域が形成されることを特徴とする。
【００２０】
上記構成３によれば、溶融部において、第１の溶融領域と第２の溶融領域とが重なり合ってなる重なり溶融領域が形成されている。すなわち、溶融部は、接地電極の先端面と接地電極の少なくとも一方の側面との間に亘って、或いは、接地電極の側面同士の間に亘って、又は、接地電極の先端面及び両側面のそれぞれの面同士の間に亘って形成されている。従って、接地電極に対する貴金属チップの接合強度をより向上させることができ、貴金属チップの耐剥離性の更なる向上を図ることができる。
【００２１】
構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成３において、前記貴金属チップの中心軸を通り前記接地電極の長手方向に沿って延びる直線、前記貴金属チップ、及び、前記溶融部を、前記貴金属チップの中心軸に沿って投影させてなる投影面において、
前記重なり溶融領域が、前記貴金属チップが投影されてなる領域内において、前記直線上に位置することを特徴とする。
【００２２】
上記構成４によれば、接地電極及び貴金属チップ間で生じる熱応力差を溶融部によってより確実に吸収することができる。これにより、両者の接合部分における酸化スケールの進展を極めて効果的に抑制することができ、貴金属チップの耐剥離性をより一層向上させることができる。
【００２３】
構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成３において、前記貴金属チップの中心軸及び前記溶融部を、前記貴金属チップの中心軸に沿って投影させてなる投影面において、
前記重なり溶融領域が、前記貴金属チップの中心軸上に位置することを特徴とする。
【００２４】
上記構成５によれば、溶融部によって接地電極及び貴金属チップ間で生じる熱応力差をより一層確実に吸収することができ、貴金属チップの耐剥離性を飛躍的に向上させることができる。
【００２５】
構成６．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記貴金属チップの前記間隙を形成する面に、前記溶融部が露出していないことを特徴とする。
【００２６】
上記構成６によれば、貴金属チップと比較して耐消耗性に劣る溶融部が放電面に露出していないため、貴金属チップを設けたことによる耐消耗性の向上効果をより確実に発揮させることができる。
【００２７】
構成７．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記貴金属チップは、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、及び、レニウム（Ｒｅ）のうち少なくとも１種を含有することを特徴とする。
【００２８】
上記構成７のように、貴金属チップを構成する金属材料としてＰｔやＩｒ等を含有するものを用いることで、耐消耗性のより一層の向上を図ることができる。
【００２９】
構成８．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成１乃至７のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記接地電極に前記貴金属チップを載置した上で、前記貴金属チップ及び前記接地電極の接触面に対し、前記貴金属チップの前記間隙を形成する面とは反対側に傾いた方向から前記レーザービーム又は電子ビームを照射することで、前記接地電極に前記貴金属チップを接合することを特徴とする。
【００３０】
上記構成８によれば、接地電極に貴金属チップを接合する際に、貴金属チップの前記間隙を形成する面（放電面）と平行な方向から接地電極の背面側へと傾けた方向よりレーザービーム又は電子ビームが照射される。従って、貴金属チップのうち接合時に溶融してしまう部分を減少させることができ、接合後における貴金属チップが十分な厚さを有するものとなる。その結果、耐消耗性の更なる向上を図ることができる。
【００３１】
また、レーザービーム又は電子ビームを照射して形成した溶融部は、その表面に微小な凹凸が形成され得るため、放電時において、電界強度が比較的高い前記凹凸部分と中心電極との間で放電が生じてしまい、耐久性が低下してしまうおそれがあるが、上記構成８によれば、前記間隙（火花放電間隙）側に露出しないように溶融部を形成することが比較的容易である。従って、上記構成８を採用し、溶融部が前記間隙側に露出しないものとすれば、前記溶融部と中心電極との間の放電を効果的に抑制することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００３２】
構成９．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成８において、ファイバーレーザー又は電子ビームを用いて、前記接地電極に前記貴金属チップを接合することを特徴とする。
【００３３】
上記構成９によれば、溶融部について比較的薄い状態を維持したまま、溶融部をより接地電極等の内部側へと至らせることができる。そのため、上述のように比較的大きな領域に亘って溶融部を形成したとしても、溶融部のボリュームを比較的小さなものとすることができる。従って、貴金属チップのうち接合時に溶融してしまう部分を一層減少させることができ、貴金属チップとしてより薄いものを用いたとしても、接合後における貴金属チップが十分な厚さ（体積）を有するものとなる。その結果、耐消耗性のより一層の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図２】（ａ）は、接地電極に対する貴金属チップの接合位置等を示す部分拡大図であり、（ｂ）は、スパークプラグの先端部の構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図３】（ａ）は、溶融部等の構成を示す部分拡大側面図であり、（ｂ）は、貴金属チップや溶融部等を投影させた投影面を示す投影図である。
【図４】溶融部の断面形状等を示す部分拡大断面図である。
【図５】重なり溶融領域の形状や位置の特定方法を説明するための図であって、（ａ）は接地電極等の斜視模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＫ−Ｋ線断面図であり、（ｄ）は（ａ）のＬ−Ｌ線断面図であり、（ｅ）は（ａ）のＭ−Ｍ線断面図であり、（ｆ）は（ａ）のＮ−Ｎ線断面図である。
【図６】重なり溶融領域の形状や位置の特定方法を説明するための図であって、（ａ）は接地電極等の斜視模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＫ−Ｋ線断面図であり、（ｄ）は（ａ）のＬ−Ｌ線断面図である。
【図７】重なり溶融領域の形状や位置の特定方法を説明するための図であって、（ａ）は接地電極等の斜視模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＫ−Ｋ線断面図である。
【図８】第２実施形態における溶融部の構成を説明するための図であって、（ａ）は接地電極の先端部等を示す部分拡大側面図であり、（ｂ）は、貴金属チップや溶融部等を投影させた投影面を示す投影図である。
【図９】溶融部割合を種々変更させたサンプルについての机上バーナー試験の試験結果を示すグラフである。
【図１０】各サンプルにおける溶融部の形状を示す図であって、（ａ）はサンプル１の溶融部等を投影させた投影図であり、（ｂ）はサンプル２の溶融部等を投影させた投影図であり、（ｃ）は、サンプル３の溶融部等を投影させた投影図であり、（ｄ）はサンプル４の溶融部等を投影させた投影図である。
【図１１】着火性評価試験の試験結果を示すグラフである。
【図１２】別の実施形態におけるレーザービームの照射方向等を説明するための部分拡大断面図である。
【図１３】別の実施形態における溶融部等の構成を示す部分拡大側面図である。
【図１４】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態における溶融部の構成を説明するための投影図である。
【図１５】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態における溶融部の構成を説明するための投影図である。
【図１６】別の実施形態における溶融部の構成を説明するための投影図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
〔第１実施形態〕
以下に、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００３６】
スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００３７】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれより細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００３８】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、熱伝導性に優れる銅又は銅合金からなる内層５Ａ、及び、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂにより構成されている。さらに、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されるとともに、絶縁碍子２の先端から突出している。また、中心電極５の先端部には、所定の貴金属合金（例えば、白金合金やイリジウム合金）からなる貴金属部３１が設けられている。
【００３９】
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。
【００４０】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４１】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関や燃料電池改質器等）の取付孔に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を前記燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。
【００４２】
また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
【００４３】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
【００４４】
また、主体金具３の先端部２６には、略中間部分が曲げ返されて、その先端側側面が中心電極５の先端部（貴金属部３１）と対向する接地電極２７が接合されている。当該接地電極２７は、Ｎｉ合金によって構成されており、前記貴金属部３１と対向する部位に、円柱状の貴金属チップ３２が接合されている。当該貴金属チップ３２は、イリジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、及び、レニウムのうち少なくとも１種を含有する貴金属合金により形成されている。また、貴金属チップ３２の先端面（放電面）と前記貴金属部３１との間には、間隙としての火花放電間隙３３が形成されており、当該火花放電間隙３３において軸線ＣＬ１に沿った方向で火花放電が行われるようになっている。
【００４５】
加えて、耐消耗性の向上を図るべく、前記貴金属チップ３２は比較的大径化されており、本実施形態において、貴金属チップ３２のうち前記火花放電間隙３３を形成する面（放電面）の面積は０．９ｍｍ2以上とされている。但し、大径化に伴うコストの増大を抑制すべく、貴金属チップ３２は比較的薄肉（例えば、厚さ０．５ｍｍ以下）とされている。
【００４６】
さらに、着火性の向上を図るべく、接地電極２７は比較的細く形成されているが、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の接合面積を十分に維持するという観点から、図２（ａ）に示すように、接地電極２７の幅は貴金属チップ３２の外径よりも大きなものとされ、さらに、接地電極２７の幅方向の中心に貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２が位置するように貴金属チップ３２が接合されている。そのため、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２と接地電極２７の長手方向に沿って延びる直線ＳＬとに直交する方向に沿った、接地電極２７の側面２７Ｓ１から貴金属チップ３２までの距離をＡ（ｍｍ）とし、貴金属チップ３２の幅をＢ（ｍｍ）とし、貴金属チップ３２から接地電極２７の側面２７Ｓ２までの距離をＣ（ｍｍ）としたとき、Ａ＋Ｂ＋Ｃ≦３．０を満たすものとなっている。
【００４７】
加えて、図２（ｂ）等に示すように、貴金属チップ３２は、接地電極２７に対して、接地電極２７を構成する金属材料と貴金属チップ３２を構成する金属材料とが溶け合ってなる溶融部３５を介して接合されている〔尚、前記図２（ａ）では、溶融部３５を省略して示している〕。本実施形態において、溶融部３５は、貴金属チップ３２の基端部の外周部分と接地電極２７との間の全域に亘って形成されている。
【００４８】
また、本実施形態において、溶融部３５は、図３（ａ），（ｂ）及び図４に示すように、接地電極２７の先端面２７Ｆ及び両側面２７Ｓ１，２７Ｓ２に対してレーザービーム又は電子ビームが照射されることにより形成されている。詳述すると、溶融部３５は、溶融領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅにより構成されており、溶融領域３５ａ，３５ｂは、接地電極２７の側面２７Ｓ１に対して貴金属チップ３２のうち火花放電間隙３３を形成する面（放電面）と平行で、かつ、接地電極２７の長手方向と直交する方向（図４中、白抜き矢印方向）に沿ってレーザービーム又は電子ビームを２箇所照射することで形成されている。また、溶融領域３５ｃ，３５ｄは、接地電極２７の側面２７Ｓ２のうち前記溶融領域３５ａ，３５ｂの背面に位置する部位に対して貴金属チップ３２の放電面と平行な方向で、かつ、接地電極２７の長手方向と直交する方向に沿ってレーザービーム又は電子ビームを２箇所照射することで、前記溶融領域３５ａ，３５ｂの背面側に形成されている。さらに、溶融領域３５ｅは、接地電極２７の先端面２７Ｆに対して貴金属チップ３２の放電面と平行な方向で、かつ、接地電極２７の長手方向に沿ってレーザービーム又は電子ビームを照射しつつ、接地電極２７の幅方向に沿って照射位置を徐々に移動させることで形成されている。また、このように接地電極２７の先端面２７Ｆ及び側面２７Ｓ１，２７Ｓ２にレーザービーム又は電子ビームを照射することで、貴金属チップ３２の放電面に溶融部３５が露出しないものとなっている。
【００４９】
尚、接地電極２７の側面２７Ｓ１を本発明における「第１の面」とした場合には、接地電極２７の先端面２７Ｆ及び側面２７Ｓ２が本発明における「第２の面」に相当することとなる。また、接地電極２７の側面２７Ｓ１を本発明における「第１の面」とした場合には、側面２７Ｓ１にレーザービーム又は電子ビームを照射して形成した溶融領域３５ａ，３５ｂが本発明における「第１の溶融領域」に相当し、先端面２７Ｆや側面２７Ｓ２にレーザービーム又は電子ビームを照射して形成した溶融領域３５ｃ，３５ｄ，３５ｅが本発明における「第２の溶融領域」に相当することとなる。
【００５０】
さらに、本実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って、当該中心軸ＣＬ２と直交する投影面に貴金属チップ３２及び溶融部３５を投影した投影面において、貴金属チップ３２が投影されてなる領域ＡＰ１〔図３（ｂ）中、太線にて囲まれた領域〕に対して、貴金属チップ３２と溶融部３５とが重なる領域ＡＯ１〔図３（ｂ）中、斜線を付した部位〕の占める割合が７０％以上（例えば、１００％）とされている。
【００５１】
加えて、図３（ｂ）、及び、図４に示すように、溶融部３５においては、溶融領域３５ａ，３５ｃが重なり合ってなる重なり溶融領域３７ａと、溶融領域３５ｂ，３５ｄが重なり合ってなる重なり溶融領域３７ｂと、溶融領域３５ｂ，３５ｅが重なり合ってなる重なり溶融領域３７ｃと、溶融領域３５ｄ，３５ｅが重なり合ってなる重なり溶融領域３７ｄと、溶融領域３５ｂ，３５ｄ，３５ｅが重なり合ってなる重なり溶融領域３７ｅとが形成されている。本実施形態においては、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２を通り接地電極２７の長手方向に沿って延びる直線ＳＬを、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って前記投影面に対して投影させた際に、貴金属チップ３２が投影されてなる前記領域ＡＰ１内において、前記重なり溶融領域３７ａ，３７ｂ，３７ｅが前記直線ＳＬ上に位置するように、溶融領域３５ａ等の形成位置が設定されている。
【００５２】
尚、「重なり溶融領域」とあるのは、前記接地電極２７の先端面２７Ｆ及び側面２７Ｓ１，２７Ｓ２のうちのいずれかの面（第１の面）にレーザービーム又は電子ビームを照射して形成された溶融領域と、先端面２７Ｆ及び側面２７Ｓ１，２７Ｓ２のうち前記第１の面とは異なる面（第２の面）とに対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成された溶融領域とが重なり合った部位をいう。従って、例えば、同一の側面２７Ｓ１に対してレーザービーム又は電子ビームを照射して形成された溶融領域３５ａと溶融領域３５ｂとが重なり合う部分は本発明における「重なり溶融領域」には相当しない。
【００５３】
また、重なり溶融領域の有無は、次のようにして判断することができる。すなわち、一般にレーザービーム又は電子ビームが照射されてなる溶融領域のうち接地電極２７等の内部に位置する部位（すなわち、溶融領域のうち貴金属チップ３２側へと溶け出した部位を除く部位）は、外表面から接地電極２７等の内部側に向かって先細り形状をなす。従って、例えば、図５（ａ）〜（ｆ）に示すように、重なり溶融領域が形成されていない場合には、各溶融領域ＭＡ１，ＭＡ２について、溶融領域ＭＡ１，ＭＡ２を形成する際のレーザービーム又は電子ビームの照射方向（図中、白抜き矢印方向）、及び、貴金属チップ（図５〜図７中において、図示略）の中心軸ＣＬ２に沿って複数の断面をとったとき、それぞれの溶融領域ＭＡ１，ＭＡ２の断面形状は、内部側に向けて幅が減少する形状となる。
【００５４】
これに対して、重なり溶融領域が形成されている場合には、例えば、図６（ａ）〜（ｄ）、及び、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、各溶融領域ＭＡ３，ＭＡ４，ＭＡ５，ＭＡ６について前記断面をとったとき、いずれかの溶融領域ＭＡ３〜ＭＡ６の断面形状について、少なくとも一部において内部側に向けて幅が一定又は拡大する形状となる。従って、この点を利用することで、重なり溶融領域の有無を判断することができる。
【００５５】
また、重なり溶融領域は、次のようにしてその形成位置を特定することができる。すなわち、溶融領域の断面形状において、幅が一定又は拡大する部位（変曲部）を有する溶融領域（例えば、図６の溶融領域ＭＡ３）を特定し、当該溶融領域のうち外表面に位置する部位から前記変曲部に至るまでの断面形状に基づいて、重なり溶融領域がないものと仮定した場合における溶融領域の連続的な断面形状〔例えば、図６（ｂ）〜（ｄ）〕をそれぞれ推定する。そして、推定された連続的な断面形状に基づいて立体的な溶融領域の形状を導出するとともに、その溶融領域の接地電極等に対する相対位置を特定する。この溶融領域の形状を導出する作業と接地電極等に対する溶融領域の相対位置を特定する作業とを、前記変曲部を有する全ての溶融領域について行い、各溶融領域について、その立体的形状、及び、接地電極等に対する相対位置を得る。そして、各溶融領域をそれぞれの相対位置に対応して配置することで、重なり溶融領域の形成位置を立体的に特定することができる。
【００５６】
次に、上記のように構成されてなるスパークプラグ１の製造方法について説明する。まず、主体金具３を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えば、鉄系素材やステンレス素材）に対して冷間鍛造加工等により概形を形成するとともに、貫通孔を形成する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。
【００５７】
続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ合金からなる直棒状の接地電極２７が抵抗溶接される。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の溶接された主体金具３が得られる。また、接地電極２７の溶接された主体金具３には、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理が施されることとしてもよい。
【００５８】
一方、前記主体金具３とは別に、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用いて、成形用素地造粒物を調製するとともに、当該成形用素地造粒物を用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。そして、得られた成形体に対し、研削加工が施され整形されるとともに、整形されたものが焼成炉で焼成されることにより、絶縁碍子２が得られる。
【００５９】
また、前記主体金具３、絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、中央部に放熱性向上を図るための銅合金等を配置したＮｉ合金を鍛造加工して中心電極５を作製する。次いで、中心電極５の先端部に対して貴金属合金からなる貴金属部３１がレーザー溶接等により接合される。
【００６０】
次に、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に注入された後、後方から前記端子電極６で押圧しつつ、焼成炉内にて加熱することにより焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側胴部１０表面には釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、事前に釉薬層が形成されることとしてもよい。
【００６１】
その後、上記のようにそれぞれ作製された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが組付けられる。より詳しくは、比較的薄肉に形成された主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。
【００６２】
次いで、メッキ除去を施した接地電極２７の先端部に貴金属チップ３２がレーザービーム又は電子ビーム溶接により接合される。
【００６３】
より詳しくは、接地電極２７の所定部位に貴金属チップ３２を載置した状態で、所定の押さえピンにより貴金属チップ３２を支持する。その上で、接地電極２７の側面２７Ｓ１，２７Ｓ２の所定箇所に対してファイバーレーザー又は電子ビーム等の高エネルギーレーザービームを照射し、接地電極２７と貴金属チップ３２とが溶け合ってなる溶融領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを形成する。また、接地電極２７の先端面２７Ｆに対して前記高エネルギーレーザービームを照射しつつ、接地電極２７の幅方向に沿ってレーザーの照射位置を移動させることで、前記溶融領域３５ｅを形成する。これにより、溶融領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅからなる前記溶融部３５が形成され、貴金属チップ３２が接地電極２７に接合される。
【００６４】
本実施形態においては、貴金属チップ３２が投影されてなる領域ＡＰ１に対して、貴金属チップ３２と溶融部３５とが重なる領域ＡＯ１の占める割合が７０％以上となるように、レーザービーム等の照射条件が設定されている。尚、貴金属チップ３２の外径や貴金属チップ３２等を構成する材料が異なる場合には、レーザービーム等の出力や照射時間、レーザービーム等の打ち方〔レーザーを連続波とするか、断続波（パルス）とするか等〕等を適宜調整することにより、領域ＡＰ１に対して領域ＡＯ１の占める割合が７０％以上の溶融部３５を形成することができる。
【００６５】
貴金属チップ３２の接合後、接地電極２７の中間部分を中心電極５側に屈曲させる。そして、貴金属部３１及び貴金属チップ３２間の火花放電間隙３３の大きさを調整することで、上述したスパークプラグ１が得られる。
【００６６】
以上詳述したように、本実施形態によれば、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って、当該中心軸ＣＬ２と直交する投影面に貴金属チップ３２と溶融部３５とを投影した投影面において、貴金属チップ３２が投影されてなる領域ＡＰ１に対して貴金属チップ３２と溶融部３５とが重なる領域ＡＯ１の占める割合が７０％以上とされている。すなわち、貴金属チップ３２が接地電極２７に対して十分に広い溶融部３５を介して接合されている。従って、放電面の面積が０．９ｍｍ2以上と大径の貴金属チップ３２と接地電極２７との間で生じる比較的大きな熱応力差であっても、溶融部３５によって十分に吸収することができ、両者の接合部分における酸化スケールの進展をより確実に防止することができる。その結果、貴金属チップ３２の耐剥離性をより確実に向上させることができる。
【００６７】
また、接地電極２７と貴金属チップ３２との接触面外縁ではなく、接地電極２７の先端面２７Ｆ及び側面２７Ｓ１，２７Ｓ２に対してレーザービーム又は電子ビームが照射されることで溶融部３５が形成されている。従って、上述のように溶融部３５の広さを十分に確保したとしても、溶融部３５が貴金属チップ３２の放電面に至ってしまったり、接近してしまったりすることが生じにくく、貴金属チップ３２を設けたことによる耐消耗性の向上効果を十分に発揮させることができる。その結果、貴金属チップ３２の放電面の面積が０．９ｍｍ2以上と比較的大きいことと相俟って、耐消耗性の飛躍的な向上を図ることができる。
【００６８】
さらに、溶融部３５の放電面への到達又は接近を抑制できることから、貴金属チップ３２として比較的薄肉のものを用いることができる。これにより、大径化した貴金属チップ３２を用いることに伴う製造コストの増大を効果的に抑制することができる。
【００６９】
また、溶融部３５は、貴金属チップ３２の基端部の外周部分と接地電極２７との間の全域に亘って形成されており、溶融部３５が、貴金属チップ３２及び接地電極２７の境界部分を覆うようにして位置している。従って、溶融部３５の存在によって、前記境界部分への腐食ガスの侵入を効果的に防止することができ、貴金属チップ３２及び接地電極２７の接合部分における酸化スケールの進展をより確実に防止することができる。その結果、貴金属チップ３２の耐剥離性をより一層向上させることができる。
【００７０】
加えて、溶融部３５は、接地電極２７の先端面２７Ｆ及び両側面２７Ｓ１，２７Ｓ２のそれぞれの面同士の間に亘って形成されている。従って、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の接合強度をより向上させることができ、耐剥離性の更なる向上を図ることができる。
【００７１】
併せて、前記投影面において、重なり溶融領域３５ａ，３５ｂ，３５ｅが、貴金属チップ３２が投影されてなる領域ＡＰ１内において、直線ＳＬ上に位置している。従って、接地電極２７及び貴金属チップ３２間で生じる熱応力差を溶融部３５によってより確実に吸収することができ、貴金属チップ３２の耐剥離性をより一層向上させることができる。
【００７２】
また、接地電極２７に貴金属チップ３２を接合する際に、ファイバーレーザー又は電子ビームが用いられる。このため、上述のように比較的大きな領域に亘って溶融部３５を形成したとしても、溶融部３５のボリュームを比較的小さなものとすることができ、貴金属チップ３２のうち接合時に溶融してしまう部分を一層減少させることができる。このため、貴金属チップ３２のボリュームをより一層確実に確保することができ、耐消耗性のより一層の向上を図ることができる。
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について、図を参照しつつ、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。本第２実施形態においては、図８（ａ），（ｂ）に示すように、特に接地電極２７に貴金属チップ３２を接合する際のレーザービーム又は電子ビームの照射位置が相違し、その結果、形成される溶融部４５の構成が異なるものとなっている。
【００７３】
詳述すると、溶融部４５は、溶融領域４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，４５
ｆ，４５ｇ，４５ｈにより構成されており、溶融領域４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄは、接地電極２７の側面２７Ｓ１に対して貴金属チップ３２の放電面と平行な方向で、かつ、接地電極２７の長手方向と直交する方向に沿ってレーザービーム又は電子ビームを４箇所照射することにより形成されている。また、溶融領域４５ｅ，４５ｆ，４５ｇ，４５ｈは、接地電極２７の側面２７Ｓ２のうち前記溶融領域４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの背面に位置する部位に対して貴金属チップ３２の放電面と平行な方向で、かつ、接地電極２７の長手方向と直交する方向に沿ってレーザービーム又は電子ビームを４箇所照射することで形成されている。尚、上記第１実施形態と同様に、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って、当該中心軸ＣＬ２と直交する投影面に貴金属チップ３２及び溶融部４５を投影した投影面において、貴金属チップ３２が投影されてなる領域ＡＰ２〔図８（ｂ）中、太線にて囲まれた領域〕に対して、貴金属チップ３２と溶融部４５とが重なる領域ＡＯ２〔図８（ｂ）中、斜線を付した領域〕の占める割合が７０％以上とされている。
【００７４】
加えて、溶融部４５においては、溶融領域４５ａ，４５ｅが重なり合ってなる重なり溶融領域４７ａと、溶融領域４５ｂ，４５ｆが重なり合ってなる重なり溶融領域４７ｂと、溶融領域４５ｃ，４５ｇが重なり合ってなる重なり溶融領域４７ｃと、溶融領域４５ｄ，４５ｈが重なり合ってなる重なり溶融領域４７ｄとが形成されている。本実施形態においては、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２を通り接地電極２７の長手方向に沿って延びる直線ＳＬと貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２とを、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って前記投影面に対して投影させた際に、前記重なり溶融領域４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄが直線ＳＬ上に位置するとともに、重なる溶融領域４７ｃが前記中心軸ＣＬ２上に位置するように、各溶融領域４５ａ等の形成位置が設定されている。
【００７５】
以上、本第２実施形態によれば、前記投影面において、重なり溶融領域４７ｃが、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２上に位置するため、溶融部４５によって接地電極２７及び貴金属チップ３２間で生じる熱応力差をより一層確実に吸収することができる。その結果、貴金属チップ３２の耐剥離性を飛躍的に向上させることができる。
【００７６】
次に、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、レーザービームの照射条件を変更することで、前記投影面において、貴金属チップが投影されてなる領域に対する、貴金属チップと溶融部とが重なる領域の占める割合（溶融部割合）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて机上バーナー試験を行った。机上バーナー試験の概要は、次の通りである。すなわち、サンプルに対して、貴金属チップの温度が１０５０℃となるようバーナーで２分間加熱後、大気雰囲気下にて１分間徐冷することを１サイクルとして１０００サイクル実施し、１０００サイクル終了後にサンプル断面を観察することで、溶融部と接地電極及び貴金属チップとの境界面の長さに対する、当該境界面において形成された酸化スケールの長さの割合（酸化スケール割合）を計測した。図９に、溶融部割合及び酸化スケール割合の関係を表すグラフを示す。尚、貴金属チップとしては、外径１．２ｍｍ（放電面の面積が約１．１ｍｍ2）で、厚さ０．４ｍｍのものを用いた。また、接地電極としては、幅が２．８ｍｍで、厚さが１．５ｍｍのものを用いた。加えて、各サンプルともに、重なり溶融領域が形成されないように溶融領域を形成することとした。
【００７７】
図９に示すように、溶融部割合を７０％未満としたサンプルは、酸化スケール割合が増大してしまい、貴金属チップの耐剥離性が不十分となってしまうことが明らかとなった。これは、溶融部が比較的狭かったため、大径の貴金属チップと接地電極との間で生じる熱応力差を十分に吸収することができず、その結果、酸化スケールの進展を十分に防止できなかったためであると考えられる。
【００７８】
これに対して、溶融部割合を７０％以上としたサンプルは、酸化スケール割合が５０％以下となり、十分な耐剥離性を有することが分かった。また、溶融部割合を大きくするに従って、耐剥離性をより向上できることが確認された。従って、貴金属チップの剥離を防止すべく、溶融部割合を７０％以上とすることが好ましく、溶融部割合を８０％以上とすることがより好ましく、溶融部割合を１００％とすることがより一層好ましいといえる。
【００７９】
次に、図１０（ａ）に示すように、前記投影面において重なり溶融領域ＯＭ１が貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２上に位置するように溶融部Ｍ１を形成したサンプル（サンプル１）と、図１０（ｂ）に示すように、前記投影面において重なり溶融領域ＯＭ２が前記直線ＳＬ上に位置するようにして溶融部Ｍ２を形成したサンプル（サンプル２）と、図１０（ｃ）に示すように、前記投影面において前記直線ＳＬからずらした位置に重なり溶融領域ＯＭ３が位置するように溶融部Ｍ３を形成したサンプル（サンプル３）と、図１０（ｄ）に示すように、重なり溶融領域が形成されないように溶融部Ｍ４を形成したサンプル（サンプル４）とをそれぞれ作製し、各サンプルについて上述の机上バーナー試験を行った。表１に、各サンプルについての試験結果を示す。尚、各サンプルともに溶融部割合を７０％とし、貴金属チップや接地電極としては上記試験と同様のサイズのものを用いることとした。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１に示すように、重なり溶融領域ＯＭ１，ＯＭ２，ＯＭ３を形成したサンプル（サンプル１〜３）は、それぞれ酸化スケール割合がより低減し、耐剥離性に一層優れることが分かった。これは、重なり溶融領域が形成されたことで、接地電極に対する貴金属チップの接合強度がより向上したためであると考えられる。
【００８２】
また、投影面において、直線ＳＬ上に重なり溶融領域ＯＭ１，ＯＭ２を形成したサンプル（サンプル１，２）は、一層優れた耐剥離性を有し、特に、投影面において貴金属チップの中心軸ＣＬ２上に重なり溶融領域ＯＭ１を形成したサンプル（サンプル１）は、非常に優れた耐剥離性を有することが認められた。これは、投影面において、重なり溶融領域を直線ＳＬ上又は中心軸ＣＬ２上に位置するように形成したことで、溶融部により接地電極及び貴金属チップ間で生じる熱応力差がより効果的に吸収され、その結果、酸化スケールの進展が非常に効果的に抑制されたためであると考えられる。
【００８３】
以上の試験結果から、耐剥離性の更なる向上を図るという点から、重なり溶融領域が形成されるように溶融部を形成することが好ましいといえる。また、耐剥離性のより一層の向上を図るべく、投影面において重なり溶融領域を前記直線ＳＬ上に形成することがより好ましく、投影面において重なり溶融領域を貴金属チップの中心軸ＣＬ２上に形成することがより一層好ましいといえる。
【００８４】
次いで、レーザービームの照射エネルギーや照射位置などを変更することで、貴金属チップのうち火花放電間隙を形成する面（放電面）に溶融部が露出したサンプル（サンプル５）と、放電面に溶融部が露出していないサンプル（サンプル６）とをそれぞれ作製し、両サンプルについて机上火花試験を行った。尚、机上火花試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルへの印加電圧の周波数を１００Ｈｚとした上で（つまり、１分当たり６０００回の放電が行われるようにした上で）、０．４ＭＰａの大気雰囲気下にて各サンプルを１００時間に亘って放電させた。そして、１００時間経過後に、火花放電に伴う貴金属チップ（溶融部）の消耗体積を測定した。表２に、当該試験の試験結果を示す。尚、貴金属チップや接地電極としては、両サンプルともに上記試験と同様のサイズのものを用いた。
【００８５】
【表２】
【００８６】
表２に示すように、放電面に溶融部が露出していないサンプル（サンプル５）は、消耗体積が比較的少なく、耐消耗性に優れることが明らかとなった。従って、耐消耗性の向上を図るべく、溶融部が放電面に露出しないように構成することが好ましいといえる。
【００８７】
次に、接地電極の幅（つまり、上記実施形態における「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」の大きさ）をそれぞれ変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて着火性評価試験を行った。着火性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを所定のエンジンに取付けた上で、空燃比（Ａ／Ｆ）を徐々に増加させつつ、回転数２０００ｒｐｍで火花放電させた。そして、１０００回の放電中に放電異常（失火）が発生した回数が１０回以上となったときの空燃比を限界空燃比として測定した。尚、限界空燃比が大きいほど、着火性に優れることを意味する。図１１に、Ａ＋Ｂ＋Ｃの値と限界空燃比との関係を表すグラフを示す。
【００８８】
図１１に示すように、Ａ＋Ｂ＋Ｃを３．０ｍｍ以下としたサンプルは、限界空燃比が２０．０を超え、優れた着火性を有することが分かった。従って、着火性の向上を図るべく、接地電極については、Ａ＋Ｂ＋Ｃ≦３．０ｍｍを満たすものとすることが好ましいといえる。
【００８９】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００９０】
（ａ）上記実施形態では、レーザービーム等の照射方向は、貴金属チップ３２の放電面と平行な方向とされているが、図１２に示すように、貴金属チップ３２の放電面とは反対側（接地電極２７の背面側）に傾いた方向（図１２中、白抜き矢印方向）からレーザービームを照射することで、溶融部５５を形成することとしてもよい。この場合には、接合時における貴金属チップ３２の溶融量をより低減させることができ、貴金属チップ３２の体積をより増大させることができる。その結果、耐消耗性の更なる向上を図ることができる。また、図１３に示すように、溶融部５５が火花放電間隙３３側に露出しないように形成することがより容易なものとなる。溶融部５５が火花放電間隙３３側に露出しない構成とすることで、耐久性の向上を図ることができる。
【００９１】
（ｂ）上記実施形態における溶融部３５，４５の構成は一例であって、前記投影面において、貴金属チップ３２が投影されてなる領域に対して、貴金属チップ３２と溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上とされていれば、溶融部の構成（溶融領域の形状や数など）は限定されるものではない。
【００９２】
従って、例えば、図１４（ａ）に示すように、溶融部６５が、３つの溶融領域６５ａ，６５ｂ，６５ｃからなるものであってもよい。
【００９３】
また、図１４（ｂ）に示すように、接地電極２７の側面２７Ｓ１，２７Ｓ２に対するレーザービームの照射方法を変更することで、比較的幅広に形成された溶融領域７５ａ，７５ｂを有するように溶融部７５を形成することとしてもよい。
【００９４】
また、図１５（ａ）に示すように、レーザービーム等の照射方向を接地電極２７の長手方向と直交する方向から接地電極２７の先端側へと傾けた方向〔図１５（ａ）中、白抜き矢印方向〕とすることで、接地電極２７の基端側に向けて傾いた形状をなす溶融領域８５ａ，８５ｂを有するように溶融部８５を形成することとしてもよい。
【００９５】
さらに、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の配設位置に応じて、レーザービーム等の照射位置や照射エネルギー、照射方向等を変更することとしてもよい。従って、図１５（ｂ）に示すように、貴金属チップ３２の配置位置に対応した位置に溶融領域９５ａ，９５ｂ，９５ｃを形成することで溶融部９５を構成することとしてもよい。
【００９６】
（ｃ）上記実施形態では、貴金属チップ３２は円柱状をなしているが、貴金属チップ３２の形状はこれに限定されるものではない。従って、例えば、図１６に示すように、貴金属チップ４２が断面矩形状をなすこととしてもよい。このような場合であっても、貴金属チップ４２の中心軸ＣＬ３に沿って、中心軸ＣＬ３と直交する投影面に貴金属チップ４２及び溶融部１０５を投影した投影面において、貴金属チップ４２が投影されてなる領域ＡＰ３（図１６中、太線にて囲まれた領域）に対する、貴金属チップ４２と溶融部１０５とが重なる領域ＡＯ３（図１６中、斜線を付した領域）の占める割合を７０％以上とすることで、貴金属チップ４２の耐剥離性を十分に向上させることができる。
【００９７】
（ｄ）上記実施形態において、貴金属チップ３２は、押さえピンにて支持された状態で、接地電極２７に対してレーザー溶接されているが、レーザー溶接に先立って、接地電極２７に貴金属チップ３２を抵抗溶接し、両者を仮止めした上で、両者をレーザー溶接することとしてもよい。
【００９８】
（ｅ）上記実施形態では、火花放電間隙３３において軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるタイプのスパークプラグ１が記載されているが、本発明の技術思想を適用可能なスパークプラグのタイプはこれに限定されるものではない。従って、軸線ＣＬ１とほぼ直交する方向に沿って火花放電が行われるタイプのスパークプラグにおいて、本発明の技術思想を適用することとしてもよい。また、軸線ＣＬ１に対して斜め方向に火花放電が行われるタイプのスパークプラグにおいて、本発明の技術思想を適用することとしてもよい。
【００９９】
（ｆ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６に、接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。
【０１００】
（ｇ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部２３の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
４…軸孔
５…中心電極
２７…接地電極
２７Ｆ…（接地電極の）先端面
２７Ｓ１，２７Ｓ２…（接地電極の）側面
３２…貴金属チップ
３３…火花放電間隙（間隙）
３５…溶融部
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ…溶融領域
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ…重なり溶融領域
ＣＬ１…軸線
ＣＬ２…（貴金属チップの）中心軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関等の燃焼装置に使用されるスパークプラグは、例えば、軸線方向に延びる中心電極と、当該中心電極の外周に設けられる絶縁体と、当該絶縁体の外側に組付けられる円筒状の主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合される接地電極とを備える。接地電極は、その先端部が前記中心電極の先端部と対向するように、自身の略中間部分が曲げ返して配置され、これにより中心電極の先端部及び接地電極の先端部の間に火花放電間隙が形成される。
【０００３】
また近年では、接地電極の先端部のうち、前記火花放電間隙を形成する部位に貴金属チップを接合し、耐消耗性の向上を図る技術が知られている。ここで、接地電極に対する貴金属チップの接合手法としては、両者の接触面外縁にレーザービームを照射して、両者を構成する金属材料が溶け合ってなる溶融部を形成することで両者を接合する手法が一般的に用いられる（例えば、特許文献１等参照）。
【０００４】
ところで、耐消耗性の更なる向上を図るという点から、貴金属チップを大径化し、貴金属チップのうち火花放電間隙を形成する面（放電面）の面積をより増大させることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５８３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、大径化された貴金属チップにおいては、接地電極との間の熱応力差が比較的大きなものとなってしまう。また、貴金属チップを接地電極に対して接合した際に、貴金属チップが大径であるため、貴金属チップの大きさに比べて溶融部の溶け込み深さが過度に小さくなってしまうおそれがある。すなわち、大径の貴金属チップを用いた場合には、接地電極と貴金属チップとの間の熱応力差が増大する一方で、その熱応力差を吸収する役割の溶融部を十分な深さをもって形成することが難しい。従って、両者の接合部分における酸化スケールの進展、ひいては接地電極からの貴金属チップの剥離が一層懸念される。
【０００７】
これに対して、レーザービームの照射エネルギーを増大させることで溶融部の溶け込み深さを増大させることも考えられるが、単に照射エネルギーを増大させただけでは、溶融部が前記放電面に到達又は接近してしまい、貴金属チップを設けたことによる耐消耗性の向上効果が十分に発揮されないおそれがある。
【０００８】
尚、貴金属チップを厚肉化することで、溶融部が放電面に到達又は接近してしまうことを防止することも考えられる。ところが、貴金属チップを構成する貴金属合金は高価であるため、大径化された貴金属チップをさらに厚肉なものとすれば、コストが著しく増大してしまうおそれがある。むしろ、大径化によるコスト増を極力抑制すべく、貴金属チップの薄肉化を図りたいのが実状である。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的大径の貴金属チップが接地電極に接合されてなるスパークプラグにおいて、貴金属チップの耐剥離性を十分に確保しつつ、コストの増大抑制を図ることができるスパークプラグ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。
【００１１】
構成１．本構成のスパークプラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
前記接地電極の先端部に接合され、前記中心電極の先端部との間に間隙を形成する貴金属チップとを備え、
前記貴金属チップの前記間隙を形成する面の面積が０．９ｍｍ2以上であるスパークプラグであって、
前記貴金属チップは、前記接地電極の先端面及び側面のうちの少なくとも１つの面に対してレーザービーム又は電子ビームが照射されることにより形成される前記接地電極と前記貴金属チップとが溶け合った溶融部を介して前記接地電極に対して接合され、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上とされることを特徴とする。
【００１２】
尚、「接地電極の側面」とあるのは、接地電極のうち前記中心電極に対向する面と隣接する面（接地電極の先端面を除く）を意味する。
【００１３】
上記構成１のように、前記間隙を形成する面（放電面）の面積が０．９ｍｍ2以上と比較的大径の貴金属チップは、耐消耗性の向上を期待できる一方で、上述の通り、接地電極からの剥離がより一層懸念される。
【００１４】
この点、上記構成１によれば、貴金属チップの中心軸に沿って、当該中心軸と直交する投影面に貴金属チップと溶融部とを投影した投影面において、貴金属チップが投影されてなる領域に対して貴金属チップと溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上とされている。すなわち、貴金属チップが接地電極に対して十分に広い溶融部を介して接合されている。従って、大径の貴金属チップと接地電極との間で生じる比較的大きな熱応力差であっても、溶融部によって十分に吸収することができ、両者の接合部分における酸化スケールの進展をより確実に防止することができる。その結果、貴金属チップの耐剥離性をより確実に向上させることができる。
【００１５】
また、接地電極と貴金属チップとの接触面外縁ではなく、接地電極の先端面及び側面のうちの少なくとも１つの面に対してレーザービーム又は電子ビームが照射されることにより溶融部が形成されている。従って、上述のように溶融部の広さを十分に確保したとしても、溶融部が放電面に至ってしまったり、接近してしまったりすることが生じにくく、貴金属チップを設けたことによる耐消耗性の向上効果を十分に発揮させることができる。その結果、貴金属チップの放電面の面積が０．９ｍｍ2以上と比較的大きいことと相俟って、耐消耗性の飛躍的な向上を図ることができる。
【００１６】
さらに、溶融部の放電面への到達又は接近を抑制できることから、貴金属チップとして比較的薄肉（例えば、０．５ｍｍ以下）のものを用いることができる。これにより、大径化した貴金属チップを用いることに伴う製造コストの増大を効果的に抑制することができる。
【００１７】
構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記溶融部は、前記貴金属チップの基端部の外周部分と前記接地電極との間の全域に亘って形成されることを特徴とする。
【００１８】
上記構成２によれば、貴金属チップ及び接地電極の境界部分を覆うようにして溶融部が形成される。従って、溶融部の存在によって、前記境界部分への腐食ガスの侵入を効果的に防止することができ、貴金属チップ及び接地電極の接合部分における酸化スケールの進展をより確実に防止することができる。その結果、貴金属チップの耐剥離性をより一層向上させることができる。
【００１９】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記溶融部は、前記接地電極の先端面及び側面のうちの少なくとも第１の面と当該第１の面とは異なる第２の面とに対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成されるとともに、
前記第１の面に対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成された第１の溶融領域と、前記第２の面に対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成された第２の溶融領域とが重なり合ってなる重なり溶融領域が形成されることを特徴とする。
【００２０】
上記構成３によれば、溶融部において、第１の溶融領域と第２の溶融領域とが重なり合ってなる重なり溶融領域が形成されている。すなわち、溶融部は、接地電極の先端面と接地電極の少なくとも一方の側面との間に亘って、或いは、接地電極の側面同士の間に亘って、又は、接地電極の先端面及び両側面のそれぞれの面同士の間に亘って形成されている。従って、接地電極に対する貴金属チップの接合強度をより向上させることができ、貴金属チップの耐剥離性の更なる向上を図ることができる。
【００２１】
構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成３において、前記貴金属チップの中心軸を通り前記接地電極の長手方向に沿って延びる直線、前記貴金属チップ、及び、前記溶融部を、前記貴金属チップの中心軸に沿って投影させてなる投影面において、
前記重なり溶融領域が、前記貴金属チップが投影されてなる領域内において、前記直線上に位置することを特徴とする。
【００２２】
上記構成４によれば、接地電極及び貴金属チップ間で生じる熱応力差を溶融部によってより確実に吸収することができる。これにより、両者の接合部分における酸化スケールの進展を極めて効果的に抑制することができ、貴金属チップの耐剥離性をより一層向上させることができる。
【００２３】
構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成３において、前記貴金属チップの中心軸及び前記溶融部を、前記貴金属チップの中心軸に沿って投影させてなる投影面において、
前記重なり溶融領域が、前記貴金属チップの中心軸上に位置することを特徴とする。
【００２４】
上記構成５によれば、溶融部によって接地電極及び貴金属チップ間で生じる熱応力差をより一層確実に吸収することができ、貴金属チップの耐剥離性を飛躍的に向上させることができる。
【００２５】
構成６．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記貴金属チップの前記間隙を形成する面に、前記溶融部が露出していないことを特徴とする。
【００２６】
上記構成６によれば、貴金属チップと比較して耐消耗性に劣る溶融部が放電面に露出していないため、貴金属チップを設けたことによる耐消耗性の向上効果をより確実に発揮させることができる。
【００２７】
構成７．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記貴金属チップは、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、及び、レニウム（Ｒｅ）のうち少なくとも１種を含有することを特徴とする。
【００２８】
上記構成７のように、貴金属チップを構成する金属材料としてＰｔやＩｒ等を含有するものを用いることで、耐消耗性のより一層の向上を図ることができる。
【００２９】
構成８．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成１乃至７のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記接地電極に前記貴金属チップを載置した上で、前記貴金属チップ及び前記接地電極の接触面に対し、前記貴金属チップの前記間隙を形成する面とは反対側に傾いた方向から前記レーザービーム又は電子ビームを照射することで、前記接地電極に前記貴金属チップを接合することを特徴とする。
【００３０】
上記構成８によれば、接地電極に貴金属チップを接合する際に、貴金属チップの前記間隙を形成する面（放電面）と平行な方向から接地電極の背面側へと傾けた方向よりレーザービーム又は電子ビームが照射される。従って、貴金属チップのうち接合時に溶融してしまう部分を減少させることができ、接合後における貴金属チップが十分な厚さを有するものとなる。その結果、耐消耗性の更なる向上を図ることができる。
【００３１】
また、レーザービーム又は電子ビームを照射して形成した溶融部は、その表面に微小な凹凸が形成され得るため、放電時において、電界強度が比較的高い前記凹凸部分と中心電極との間で放電が生じてしまい、耐久性が低下してしまうおそれがあるが、上記構成８によれば、前記間隙（火花放電間隙）側に露出しないように溶融部を形成することが比較的容易である。従って、上記構成８を採用し、溶融部が前記間隙側に露出しないものとすれば、前記溶融部と中心電極との間の放電を効果的に抑制することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００３２】
構成９．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成８において、ファイバーレーザー又は電子ビームを用いて、前記接地電極に前記貴金属チップを接合することを特徴とする。
【００３３】
上記構成９によれば、溶融部について比較的薄い状態を維持したまま、溶融部をより接地電極等の内部側へと至らせることができる。そのため、上述のように比較的大きな領域に亘って溶融部を形成したとしても、溶融部のボリュームを比較的小さなものとすることができる。従って、貴金属チップのうち接合時に溶融してしまう部分を一層減少させることができ、貴金属チップとしてより薄いものを用いたとしても、接合後における貴金属チップが十分な厚さ（体積）を有するものとなる。その結果、耐消耗性のより一層の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図２】（ａ）は、接地電極に対する貴金属チップの接合位置等を示す部分拡大図であり、（ｂ）は、スパークプラグの先端部の構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図３】（ａ）は、溶融部等の構成を示す部分拡大側面図であり、（ｂ）は、貴金属チップや溶融部等を投影させた投影面を示す投影図である。
【図４】溶融部の断面形状等を示す部分拡大断面図である。
【図５】重なり溶融領域の形状や位置の特定方法を説明するための図であって、（ａ）は接地電極等の斜視模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＫ−Ｋ線断面図であり、（ｄ）は（ａ）のＬ−Ｌ線断面図であり、（ｅ）は（ａ）のＭ−Ｍ線断面図であり、（ｆ）は（ａ）のＮ−Ｎ線断面図である。
【図６】重なり溶融領域の形状や位置の特定方法を説明するための図であって、（ａ）は接地電極等の斜視模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＫ−Ｋ線断面図であり、（ｄ）は（ａ）のＬ−Ｌ線断面図である。
【図７】重なり溶融領域の形状や位置の特定方法を説明するための図であって、（ａ）は接地電極等の斜視模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＫ−Ｋ線断面図である。
【図８】第２実施形態における溶融部の構成を説明するための図であって、（ａ）は接地電極の先端部等を示す部分拡大側面図であり、（ｂ）は、貴金属チップや溶融部等を投影させた投影面を示す投影図である。
【図９】溶融部割合を種々変更させたサンプルについての机上バーナー試験の試験結果を示すグラフである。
【図１０】各サンプルにおける溶融部の形状を示す図であって、（ａ）はサンプル１の溶融部等を投影させた投影図であり、（ｂ）はサンプル２の溶融部等を投影させた投影図であり、（ｃ）は、サンプル３の溶融部等を投影させた投影図であり、（ｄ）はサンプル４の溶融部等を投影させた投影図である。
【図１１】着火性評価試験の試験結果を示すグラフである。
【図１２】別の実施形態におけるレーザービームの照射方向等を説明するための部分拡大断面図である。
【図１３】別の実施形態における溶融部等の構成を示す部分拡大側面図である。
【図１４】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態における溶融部の構成を説明するための投影図である。
【図１５】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態における溶融部の構成を説明するための投影図である。
【図１６】別の実施形態における溶融部の構成を説明するための投影図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
〔第１実施形態〕
以下に、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００３６】
スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００３７】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれより細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００３８】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、熱伝導性に優れる銅又は銅合金からなる内層５Ａ、及び、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂにより構成されている。さらに、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されるとともに、絶縁碍子２の先端から突出している。また、中心電極５の先端部には、所定の貴金属合金（例えば、白金合金やイリジウム合金）からなる貴金属部３１が設けられている。
【００３９】
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。
【００４０】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４１】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関や燃料電池改質器等）の取付孔に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を前記燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。
【００４２】
また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
【００４３】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
【００４４】
また、主体金具３の先端部２６には、略中間部分が曲げ返されて、その先端側側面が中心電極５の先端部（貴金属部３１）と対向する接地電極２７が接合されている。当該接地電極２７は、Ｎｉ合金によって構成されており、前記貴金属部３１と対向する部位に、円柱状の貴金属チップ３２が接合されている。当該貴金属チップ３２は、イリジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、及び、レニウムのうち少なくとも１種を含有する貴金属合金により形成されている。また、貴金属チップ３２の先端面（放電面）と前記貴金属部３１との間には、間隙としての火花放電間隙３３が形成されており、当該火花放電間隙３３において軸線ＣＬ１に沿った方向で火花放電が行われるようになっている。
【００４５】
加えて、耐消耗性の向上を図るべく、前記貴金属チップ３２は比較的大径化されており、本実施形態において、貴金属チップ３２のうち前記火花放電間隙３３を形成する面（放電面）の面積は０．９ｍｍ2以上とされている。但し、大径化に伴うコストの増大を抑制すべく、貴金属チップ３２は比較的薄肉（例えば、厚さ０．５ｍｍ以下）とされている。
【００４６】
さらに、着火性の向上を図るべく、接地電極２７は比較的細く形成されているが、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の接合面積を十分に維持するという観点から、図２（ａ）に示すように、接地電極２７の幅は貴金属チップ３２の外径よりも大きなものとされ、さらに、接地電極２７の幅方向の中心に貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２が位置するように貴金属チップ３２が接合されている。そのため、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２と接地電極２７の長手方向に沿って延びる直線ＳＬとに直交する方向に沿った、接地電極２７の側面２７Ｓ１から貴金属チップ３２までの距離をＡ（ｍｍ）とし、貴金属チップ３２の幅をＢ（ｍｍ）とし、貴金属チップ３２から接地電極２７の側面２７Ｓ２までの距離をＣ（ｍｍ）としたとき、Ａ＋Ｂ＋Ｃ≦３．０を満たすものとなっている。
【００４７】
加えて、図２（ｂ）等に示すように、貴金属チップ３２は、接地電極２７に対して、接地電極２７を構成する金属材料と貴金属チップ３２を構成する金属材料とが溶け合ってなる溶融部３５を介して接合されている〔尚、前記図２（ａ）では、溶融部３５を省略して示している〕。本実施形態において、溶融部３５は、貴金属チップ３２の基端部の外周部分と接地電極２７との間の全域に亘って形成されている。
【００４８】
また、本実施形態において、溶融部３５は、図３（ａ），（ｂ）及び図４に示すように、接地電極２７の先端面２７Ｆ及び両側面２７Ｓ１，２７Ｓ２に対してレーザービーム又は電子ビームが照射されることにより形成されている。詳述すると、溶融部３５は、溶融領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅにより構成されており、溶融領域３５ａ，３５ｂは、接地電極２７の側面２７Ｓ１に対して貴金属チップ３２のうち火花放電間隙３３を形成する面（放電面）と平行で、かつ、接地電極２７の長手方向と直交する方向（図４中、白抜き矢印方向）に沿ってレーザービーム又は電子ビームを２箇所照射することで形成されている。また、溶融領域３５ｃ，３５ｄは、接地電極２７の側面２７Ｓ２のうち前記溶融領域３５ａ，３５ｂの背面に位置する部位に対して貴金属チップ３２の放電面と平行な方向で、かつ、接地電極２７の長手方向と直交する方向に沿ってレーザービーム又は電子ビームを２箇所照射することで、前記溶融領域３５ａ，３５ｂの背面側に形成されている。さらに、溶融領域３５ｅは、接地電極２７の先端面２７Ｆに対して貴金属チップ３２の放電面と平行な方向で、かつ、接地電極２７の長手方向に沿ってレーザービーム又は電子ビームを照射しつつ、接地電極２７の幅方向に沿って照射位置を徐々に移動させることで形成されている。また、このように接地電極２７の先端面２７Ｆ及び側面２７Ｓ１，２７Ｓ２にレーザービーム又は電子ビームを照射することで、貴金属チップ３２の放電面に溶融部３５が露出しないものとなっている。
【００４９】
尚、接地電極２７の側面２７Ｓ１を本発明における「第１の面」とした場合には、接地電極２７の先端面２７Ｆ及び側面２７Ｓ２が本発明における「第２の面」に相当することとなる。また、接地電極２７の側面２７Ｓ１を本発明における「第１の面」とした場合には、側面２７Ｓ１にレーザービーム又は電子ビームを照射して形成した溶融領域３５ａ，３５ｂが本発明における「第１の溶融領域」に相当し、先端面２７Ｆや側面２７Ｓ２にレーザービーム又は電子ビームを照射して形成した溶融領域３５ｃ，３５ｄ，３５ｅが本発明における「第２の溶融領域」に相当することとなる。
【００５０】
さらに、本実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って、当該中心軸ＣＬ２と直交する投影面に貴金属チップ３２及び溶融部３５を投影した投影面において、貴金属チップ３２が投影されてなる領域ＡＰ１〔図３（ｂ）中、太線にて囲まれた領域〕に対して、貴金属チップ３２と溶融部３５とが重なる領域ＡＯ１〔図３（ｂ）中、斜線を付した部位〕の占める割合が７０％以上（例えば、１００％）とされている。
【００５１】
加えて、図３（ｂ）、及び、図４に示すように、溶融部３５においては、溶融領域３５ａ，３５ｃが重なり合ってなる重なり溶融領域３７ａと、溶融領域３５ｂ，３５ｄが重なり合ってなる重なり溶融領域３７ｂと、溶融領域３５ｂ，３５ｅが重なり合ってなる重なり溶融領域３７ｃと、溶融領域３５ｄ，３５ｅが重なり合ってなる重なり溶融領域３７ｄと、溶融領域３５ｂ，３５ｄ，３５ｅが重なり合ってなる重なり溶融領域３７ｅとが形成されている。本実施形態においては、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２を通り接地電極２７の長手方向に沿って延びる直線ＳＬを、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って前記投影面に対して投影させた際に、貴金属チップ３２が投影されてなる前記領域ＡＰ１内において、前記重なり溶融領域３７ａ，３７ｂ，３７ｅが前記直線ＳＬ上に位置するように、溶融領域３５ａ等の形成位置が設定されている。
【００５２】
尚、「重なり溶融領域」とあるのは、前記接地電極２７の先端面２７Ｆ及び側面２７Ｓ１，２７Ｓ２のうちのいずれかの面（第１の面）にレーザービーム又は電子ビームを照射して形成された溶融領域と、先端面２７Ｆ及び側面２７Ｓ１，２７Ｓ２のうち前記第１の面とは異なる面（第２の面）とに対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成された溶融領域とが重なり合った部位をいう。従って、例えば、同一の側面２７Ｓ１に対してレーザービーム又は電子ビームを照射して形成された溶融領域３５ａと溶融領域３５ｂとが重なり合う部分は本発明における「重なり溶融領域」には相当しない。
【００５３】
また、重なり溶融領域の有無は、次のようにして判断することができる。すなわち、一般にレーザービーム又は電子ビームが照射されてなる溶融領域のうち接地電極２７等の内部に位置する部位（すなわち、溶融領域のうち貴金属チップ３２側へと溶け出した部位を除く部位）は、外表面から接地電極２７等の内部側に向かって先細り形状をなす。従って、例えば、図５（ａ）〜（ｆ）に示すように、重なり溶融領域が形成されていない場合には、各溶融領域ＭＡ１，ＭＡ２について、溶融領域ＭＡ１，ＭＡ２を形成する際のレーザービーム又は電子ビームの照射方向（図中、白抜き矢印方向）、及び、貴金属チップ（図５〜図７中において、図示略）の中心軸ＣＬ２に沿って複数の断面をとったとき、それぞれの溶融領域ＭＡ１，ＭＡ２の断面形状は、内部側に向けて幅が減少する形状となる。
【００５４】
これに対して、重なり溶融領域が形成されている場合には、例えば、図６（ａ）〜（ｄ）、及び、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、各溶融領域ＭＡ３，ＭＡ４，ＭＡ５，ＭＡ６について前記断面をとったとき、いずれかの溶融領域ＭＡ３〜ＭＡ６の断面形状について、少なくとも一部において内部側に向けて幅が一定又は拡大する形状となる。従って、この点を利用することで、重なり溶融領域の有無を判断することができる。
【００５５】
また、重なり溶融領域は、次のようにしてその形成位置を特定することができる。すなわち、溶融領域の断面形状において、幅が一定又は拡大する部位（変曲部）を有する溶融領域（例えば、図６の溶融領域ＭＡ３）を特定し、当該溶融領域のうち外表面に位置する部位から前記変曲部に至るまでの断面形状に基づいて、重なり溶融領域がないものと仮定した場合における溶融領域の連続的な断面形状〔例えば、図６（ｂ）〜（ｄ）〕をそれぞれ推定する。そして、推定された連続的な断面形状に基づいて立体的な溶融領域の形状を導出するとともに、その溶融領域の接地電極等に対する相対位置を特定する。この溶融領域の形状を導出する作業と接地電極等に対する溶融領域の相対位置を特定する作業とを、前記変曲部を有する全ての溶融領域について行い、各溶融領域について、その立体的形状、及び、接地電極等に対する相対位置を得る。そして、各溶融領域をそれぞれの相対位置に対応して配置することで、重なり溶融領域の形成位置を立体的に特定することができる。
【００５６】
次に、上記のように構成されてなるスパークプラグ１の製造方法について説明する。まず、主体金具３を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えば、鉄系素材やステンレス素材）に対して冷間鍛造加工等により概形を形成するとともに、貫通孔を形成する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。
【００５７】
続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ合金からなる直棒状の接地電極２７が抵抗溶接される。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の溶接された主体金具３が得られる。また、接地電極２７の溶接された主体金具３には、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理が施されることとしてもよい。
【００５８】
一方、前記主体金具３とは別に、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用いて、成形用素地造粒物を調製するとともに、当該成形用素地造粒物を用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。そして、得られた成形体に対し、研削加工が施され整形されるとともに、整形されたものが焼成炉で焼成されることにより、絶縁碍子２が得られる。
【００５９】
また、前記主体金具３、絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、中央部に放熱性向上を図るための銅合金等を配置したＮｉ合金を鍛造加工して中心電極５を作製する。次いで、中心電極５の先端部に対して貴金属合金からなる貴金属部３１がレーザー溶接等により接合される。
【００６０】
次に、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に注入された後、後方から前記端子電極６で押圧しつつ、焼成炉内にて加熱することにより焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側胴部１０表面には釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、事前に釉薬層が形成されることとしてもよい。
【００６１】
その後、上記のようにそれぞれ作製された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが組付けられる。より詳しくは、比較的薄肉に形成された主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。
【００６２】
次いで、メッキ除去を施した接地電極２７の先端部に貴金属チップ３２がレーザービーム又は電子ビーム溶接により接合される。
【００６３】
より詳しくは、接地電極２７の所定部位に貴金属チップ３２を載置した状態で、所定の押さえピンにより貴金属チップ３２を支持する。その上で、接地電極２７の側面２７Ｓ１，２７Ｓ２の所定箇所に対してファイバーレーザー又は電子ビーム等の高エネルギーレーザービームを照射し、接地電極２７と貴金属チップ３２とが溶け合ってなる溶融領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを形成する。また、接地電極２７の先端面２７Ｆに対して前記高エネルギーレーザービームを照射しつつ、接地電極２７の幅方向に沿ってレーザーの照射位置を移動させることで、前記溶融領域３５ｅを形成する。これにより、溶融領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅからなる前記溶融部３５が形成され、貴金属チップ３２が接地電極２７に接合される。
【００６４】
本実施形態においては、貴金属チップ３２が投影されてなる領域ＡＰ１に対して、貴金属チップ３２と溶融部３５とが重なる領域ＡＯ１の占める割合が７０％以上となるように、レーザービーム等の照射条件が設定されている。尚、貴金属チップ３２の外径や貴金属チップ３２等を構成する材料が異なる場合には、レーザービーム等の出力や照射時間、レーザービーム等の打ち方〔レーザーを連続波とするか、断続波（パルス）とするか等〕等を適宜調整することにより、領域ＡＰ１に対して領域ＡＯ１の占める割合が７０％以上の溶融部３５を形成することができる。
【００６５】
貴金属チップ３２の接合後、接地電極２７の中間部分を中心電極５側に屈曲させる。そして、貴金属部３１及び貴金属チップ３２間の火花放電間隙３３の大きさを調整することで、上述したスパークプラグ１が得られる。
【００６６】
以上詳述したように、本実施形態によれば、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って、当該中心軸ＣＬ２と直交する投影面に貴金属チップ３２と溶融部３５とを投影した投影面において、貴金属チップ３２が投影されてなる領域ＡＰ１に対して貴金属チップ３２と溶融部３５とが重なる領域ＡＯ１の占める割合が７０％以上とされている。すなわち、貴金属チップ３２が接地電極２７に対して十分に広い溶融部３５を介して接合されている。従って、放電面の面積が０．９ｍｍ2以上と大径の貴金属チップ３２と接地電極２７との間で生じる比較的大きな熱応力差であっても、溶融部３５によって十分に吸収することができ、両者の接合部分における酸化スケールの進展をより確実に防止することができる。その結果、貴金属チップ３２の耐剥離性をより確実に向上させることができる。
【００６７】
また、接地電極２７と貴金属チップ３２との接触面外縁ではなく、接地電極２７の先端面２７Ｆ及び側面２７Ｓ１，２７Ｓ２に対してレーザービーム又は電子ビームが照射されることで溶融部３５が形成されている。従って、上述のように溶融部３５の広さを十分に確保したとしても、溶融部３５が貴金属チップ３２の放電面に至ってしまったり、接近してしまったりすることが生じにくく、貴金属チップ３２を設けたことによる耐消耗性の向上効果を十分に発揮させることができる。その結果、貴金属チップ３２の放電面の面積が０．９ｍｍ2以上と比較的大きいことと相俟って、耐消耗性の飛躍的な向上を図ることができる。
【００６８】
さらに、溶融部３５の放電面への到達又は接近を抑制できることから、貴金属チップ３２として比較的薄肉のものを用いることができる。これにより、大径化した貴金属チップ３２を用いることに伴う製造コストの増大を効果的に抑制することができる。
【００６９】
また、溶融部３５は、貴金属チップ３２の基端部の外周部分と接地電極２７との間の全域に亘って形成されており、溶融部３５が、貴金属チップ３２及び接地電極２７の境界部分を覆うようにして位置している。従って、溶融部３５の存在によって、前記境界部分への腐食ガスの侵入を効果的に防止することができ、貴金属チップ３２及び接地電極２７の接合部分における酸化スケールの進展をより確実に防止することができる。その結果、貴金属チップ３２の耐剥離性をより一層向上させることができる。
【００７０】
加えて、溶融部３５は、接地電極２７の先端面２７Ｆ及び両側面２７Ｓ１，２７Ｓ２のそれぞれの面同士の間に亘って形成されている。従って、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の接合強度をより向上させることができ、耐剥離性の更なる向上を図ることができる。
【００７１】
併せて、前記投影面において、重なり溶融領域３５ａ，３５ｂ，３５ｅが、貴金属チップ３２が投影されてなる領域ＡＰ１内において、直線ＳＬ上に位置している。従って、接地電極２７及び貴金属チップ３２間で生じる熱応力差を溶融部３５によってより確実に吸収することができ、貴金属チップ３２の耐剥離性をより一層向上させることができる。
【００７２】
また、接地電極２７に貴金属チップ３２を接合する際に、ファイバーレーザー又は電子ビームが用いられる。このため、上述のように比較的大きな領域に亘って溶融部３５を形成したとしても、溶融部３５のボリュームを比較的小さなものとすることができ、貴金属チップ３２のうち接合時に溶融してしまう部分を一層減少させることができる。このため、貴金属チップ３２のボリュームをより一層確実に確保することができ、耐消耗性のより一層の向上を図ることができる。
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について、図を参照しつつ、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。本第２実施形態においては、図８（ａ），（ｂ）に示すように、特に接地電極２７に貴金属チップ３２を接合する際のレーザービーム又は電子ビームの照射位置が相違し、その結果、形成される溶融部４５の構成が異なるものとなっている。
【００７３】
詳述すると、溶融部４５は、溶融領域４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，４５
ｆ，４５ｇ，４５ｈにより構成されており、溶融領域４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄは、接地電極２７の側面２７Ｓ１に対して貴金属チップ３２の放電面と平行な方向で、かつ、接地電極２７の長手方向と直交する方向に沿ってレーザービーム又は電子ビームを４箇所照射することにより形成されている。また、溶融領域４５ｅ，４５ｆ，４５ｇ，４５ｈは、接地電極２７の側面２７Ｓ２のうち前記溶融領域４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの背面に位置する部位に対して貴金属チップ３２の放電面と平行な方向で、かつ、接地電極２７の長手方向と直交する方向に沿ってレーザービーム又は電子ビームを４箇所照射することで形成されている。尚、上記第１実施形態と同様に、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って、当該中心軸ＣＬ２と直交する投影面に貴金属チップ３２及び溶融部４５を投影した投影面において、貴金属チップ３２が投影されてなる領域ＡＰ２〔図８（ｂ）中、太線にて囲まれた領域〕に対して、貴金属チップ３２と溶融部４５とが重なる領域ＡＯ２〔図８（ｂ）中、斜線を付した領域〕の占める割合が７０％以上とされている。
【００７４】
加えて、溶融部４５においては、溶融領域４５ａ，４５ｅが重なり合ってなる重なり溶融領域４７ａと、溶融領域４５ｂ，４５ｆが重なり合ってなる重なり溶融領域４７ｂと、溶融領域４５ｃ，４５ｇが重なり合ってなる重なり溶融領域４７ｃと、溶融領域４５ｄ，４５ｈが重なり合ってなる重なり溶融領域４７ｄとが形成されている。本実施形態においては、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２を通り接地電極２７の長手方向に沿って延びる直線ＳＬと貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２とを、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って前記投影面に対して投影させた際に、前記重なり溶融領域４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄが直線ＳＬ上に位置するとともに、重なる溶融領域４７ｃが前記中心軸ＣＬ２上に位置するように、各溶融領域４５ａ等の形成位置が設定されている。
【００７５】
以上、本第２実施形態によれば、前記投影面において、重なり溶融領域４７ｃが、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２上に位置するため、溶融部４５によって接地電極２７及び貴金属チップ３２間で生じる熱応力差をより一層確実に吸収することができる。その結果、貴金属チップ３２の耐剥離性を飛躍的に向上させることができる。
【００７６】
次に、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、レーザービームの照射条件を変更することで、前記投影面において、貴金属チップが投影されてなる領域に対する、貴金属チップと溶融部とが重なる領域の占める割合（溶融部割合）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて机上バーナー試験を行った。机上バーナー試験の概要は、次の通りである。すなわち、サンプルに対して、貴金属チップの温度が１０５０℃となるようバーナーで２分間加熱後、大気雰囲気下にて１分間徐冷することを１サイクルとして１０００サイクル実施し、１０００サイクル終了後にサンプル断面を観察することで、溶融部と接地電極及び貴金属チップとの境界面の長さに対する、当該境界面において形成された酸化スケールの長さの割合（酸化スケール割合）を計測した。図９に、溶融部割合及び酸化スケール割合の関係を表すグラフを示す。尚、貴金属チップとしては、外径１．２ｍｍ（放電面の面積が約１．１ｍｍ2）で、厚さ０．４ｍｍのものを用いた。また、接地電極としては、幅が２．８ｍｍで、厚さが１．５ｍｍのものを用いた。加えて、各サンプルともに、重なり溶融領域が形成されないように溶融領域を形成することとした。
【００７７】
図９に示すように、溶融部割合を７０％未満としたサンプルは、酸化スケール割合が増大してしまい、貴金属チップの耐剥離性が不十分となってしまうことが明らかとなった。これは、溶融部が比較的狭かったため、大径の貴金属チップと接地電極との間で生じる熱応力差を十分に吸収することができず、その結果、酸化スケールの進展を十分に防止できなかったためであると考えられる。
【００７８】
これに対して、溶融部割合を７０％以上としたサンプルは、酸化スケール割合が５０％以下となり、十分な耐剥離性を有することが分かった。また、溶融部割合を大きくするに従って、耐剥離性をより向上できることが確認された。従って、貴金属チップの剥離を防止すべく、溶融部割合を７０％以上とすることが好ましく、溶融部割合を８０％以上とすることがより好ましく、溶融部割合を１００％とすることがより一層好ましいといえる。
【００７９】
次に、図１０（ａ）に示すように、前記投影面において重なり溶融領域ＯＭ１が貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２上に位置するように溶融部Ｍ１を形成したサンプル（サンプル１）と、図１０（ｂ）に示すように、前記投影面において重なり溶融領域ＯＭ２が前記直線ＳＬ上に位置するようにして溶融部Ｍ２を形成したサンプル（サンプル２）と、図１０（ｃ）に示すように、前記投影面において前記直線ＳＬからずらした位置に重なり溶融領域ＯＭ３が位置するように溶融部Ｍ３を形成したサンプル（サンプル３）と、図１０（ｄ）に示すように、重なり溶融領域が形成されないように溶融部Ｍ４を形成したサンプル（サンプル４）とをそれぞれ作製し、各サンプルについて上述の机上バーナー試験を行った。表１に、各サンプルについての試験結果を示す。尚、各サンプルともに溶融部割合を７０％とし、貴金属チップや接地電極としては上記試験と同様のサイズのものを用いることとした。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１に示すように、重なり溶融領域ＯＭ１，ＯＭ２，ＯＭ３を形成したサンプル（サンプル１〜３）は、それぞれ酸化スケール割合がより低減し、耐剥離性に一層優れることが分かった。これは、重なり溶融領域が形成されたことで、接地電極に対する貴金属チップの接合強度がより向上したためであると考えられる。
【００８２】
また、投影面において、直線ＳＬ上に重なり溶融領域ＯＭ１，ＯＭ２を形成したサンプル（サンプル１，２）は、一層優れた耐剥離性を有し、特に、投影面において貴金属チップの中心軸ＣＬ２上に重なり溶融領域ＯＭ１を形成したサンプル（サンプル１）は、非常に優れた耐剥離性を有することが認められた。これは、投影面において、重なり溶融領域を直線ＳＬ上又は中心軸ＣＬ２上に位置するように形成したことで、溶融部により接地電極及び貴金属チップ間で生じる熱応力差がより効果的に吸収され、その結果、酸化スケールの進展が非常に効果的に抑制されたためであると考えられる。
【００８３】
以上の試験結果から、耐剥離性の更なる向上を図るという点から、重なり溶融領域が形成されるように溶融部を形成することが好ましいといえる。また、耐剥離性のより一層の向上を図るべく、投影面において重なり溶融領域を前記直線ＳＬ上に形成することがより好ましく、投影面において重なり溶融領域を貴金属チップの中心軸ＣＬ２上に形成することがより一層好ましいといえる。
【００８４】
次いで、レーザービームの照射エネルギーや照射位置などを変更することで、貴金属チップのうち火花放電間隙を形成する面（放電面）に溶融部が露出したサンプル（サンプル５）と、放電面に溶融部が露出していないサンプル（サンプル６）とをそれぞれ作製し、両サンプルについて机上火花試験を行った。尚、机上火花試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルへの印加電圧の周波数を１００Ｈｚとした上で（つまり、１分当たり６０００回の放電が行われるようにした上で）、０．４ＭＰａの大気雰囲気下にて各サンプルを１００時間に亘って放電させた。そして、１００時間経過後に、火花放電に伴う貴金属チップ（溶融部）の消耗体積を測定した。表２に、当該試験の試験結果を示す。尚、貴金属チップや接地電極としては、両サンプルともに上記試験と同様のサイズのものを用いた。
【００８５】
【表２】
【００８６】
表２に示すように、放電面に溶融部が露出していないサンプル（サンプル５）は、消耗体積が比較的少なく、耐消耗性に優れることが明らかとなった。従って、耐消耗性の向上を図るべく、溶融部が放電面に露出しないように構成することが好ましいといえる。
【００８７】
次に、接地電極の幅（つまり、上記実施形態における「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」の大きさ）をそれぞれ変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて着火性評価試験を行った。着火性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを所定のエンジンに取付けた上で、空燃比（Ａ／Ｆ）を徐々に増加させつつ、回転数２０００ｒｐｍで火花放電させた。そして、１０００回の放電中に放電異常（失火）が発生した回数が１０回以上となったときの空燃比を限界空燃比として測定した。尚、限界空燃比が大きいほど、着火性に優れることを意味する。図１１に、Ａ＋Ｂ＋Ｃの値と限界空燃比との関係を表すグラフを示す。
【００８８】
図１１に示すように、Ａ＋Ｂ＋Ｃを３．０ｍｍ以下としたサンプルは、限界空燃比が２０．０を超え、優れた着火性を有することが分かった。従って、着火性の向上を図るべく、接地電極については、Ａ＋Ｂ＋Ｃ≦３．０ｍｍを満たすものとすることが好ましいといえる。
【００８９】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００９０】
（ａ）上記実施形態では、レーザービーム等の照射方向は、貴金属チップ３２の放電面と平行な方向とされているが、図１２に示すように、貴金属チップ３２の放電面とは反対側（接地電極２７の背面側）に傾いた方向（図１２中、白抜き矢印方向）からレーザービームを照射することで、溶融部５５を形成することとしてもよい。この場合には、接合時における貴金属チップ３２の溶融量をより低減させることができ、貴金属チップ３２の体積をより増大させることができる。その結果、耐消耗性の更なる向上を図ることができる。また、図１３に示すように、溶融部５５が火花放電間隙３３側に露出しないように形成することがより容易なものとなる。溶融部５５が火花放電間隙３３側に露出しない構成とすることで、耐久性の向上を図ることができる。
【００９１】
（ｂ）上記実施形態における溶融部３５，４５の構成は一例であって、前記投影面において、貴金属チップ３２が投影されてなる領域に対して、貴金属チップ３２と溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上とされていれば、溶融部の構成（溶融領域の形状や数など）は限定されるものではない。
【００９２】
従って、例えば、図１４（ａ）に示すように、溶融部６５が、３つの溶融領域６５ａ，６５ｂ，６５ｃからなるものであってもよい。
【００９３】
また、図１４（ｂ）に示すように、接地電極２７の側面２７Ｓ１，２７Ｓ２に対するレーザービームの照射方法を変更することで、比較的幅広に形成された溶融領域７５ａ，７５ｂを有するように溶融部７５を形成することとしてもよい。
【００９４】
また、図１５（ａ）に示すように、レーザービーム等の照射方向を接地電極２７の長手方向と直交する方向から接地電極２７の先端側へと傾けた方向〔図１５（ａ）中、白抜き矢印方向〕とすることで、接地電極２７の基端側に向けて傾いた形状をなす溶融領域８５ａ，８５ｂを有するように溶融部８５を形成することとしてもよい。
【００９５】
さらに、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の配設位置に応じて、レーザービーム等の照射位置や照射エネルギー、照射方向等を変更することとしてもよい。従って、図１５（ｂ）に示すように、貴金属チップ３２の配置位置に対応した位置に溶融領域９５ａ，９５ｂ，９５ｃを形成することで溶融部９５を構成することとしてもよい。
【００９６】
（ｃ）上記実施形態では、貴金属チップ３２は円柱状をなしているが、貴金属チップ３２の形状はこれに限定されるものではない。従って、例えば、図１６に示すように、貴金属チップ４２が断面矩形状をなすこととしてもよい。このような場合であっても、貴金属チップ４２の中心軸ＣＬ３に沿って、中心軸ＣＬ３と直交する投影面に貴金属チップ４２及び溶融部１０５を投影した投影面において、貴金属チップ４２が投影されてなる領域ＡＰ３（図１６中、太線にて囲まれた領域）に対する、貴金属チップ４２と溶融部１０５とが重なる領域ＡＯ３（図１６中、斜線を付した領域）の占める割合を７０％以上とすることで、貴金属チップ４２の耐剥離性を十分に向上させることができる。
【００９７】
（ｄ）上記実施形態において、貴金属チップ３２は、押さえピンにて支持された状態で、接地電極２７に対してレーザー溶接されているが、レーザー溶接に先立って、接地電極２７に貴金属チップ３２を抵抗溶接し、両者を仮止めした上で、両者をレーザー溶接することとしてもよい。
【００９８】
（ｅ）上記実施形態では、火花放電間隙３３において軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるタイプのスパークプラグ１が記載されているが、本発明の技術思想を適用可能なスパークプラグのタイプはこれに限定されるものではない。従って、軸線ＣＬ１とほぼ直交する方向に沿って火花放電が行われるタイプのスパークプラグにおいて、本発明の技術思想を適用することとしてもよい。また、軸線ＣＬ１に対して斜め方向に火花放電が行われるタイプのスパークプラグにおいて、本発明の技術思想を適用することとしてもよい。
【００９９】
（ｆ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６に、接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。
【０１００】
（ｇ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部２３の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
４…軸孔
５…中心電極
２７…接地電極
２７Ｆ…（接地電極の）先端面
２７Ｓ１，２７Ｓ２…（接地電極の）側面
３２…貴金属チップ
３３…火花放電間隙（間隙）
３５…溶融部
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ…溶融領域
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ…重なり溶融領域
ＣＬ１…軸線
ＣＬ２…（貴金属チップの）中心軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
前記接地電極の先端部に接合され、前記中心電極の先端部との間に間隙を形成する貴金属チップとを備え、
前記貴金属チップの前記間隙を形成する面の面積が０．９ｍｍ2以上であるスパークプラグであって、
前記貴金属チップは、前記接地電極の先端面及び側面のうちの少なくとも１つの面に対してレーザービーム又は電子ビームが照射されることにより形成される前記接地電極と前記貴金属チップとが溶け合った溶融部を介して前記接地電極に対して接合され、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上とされることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記溶融部は、前記貴金属チップの基端部の外周部分と前記接地電極との間の全域に亘って形成され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】
前記溶融部は、前記接地電極の先端面及び側面のうちの少なくとも第１の面と当該第１の面とは異なる第２の面とに対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成されるとともに、
前記第１の面に対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成された第１の溶融領域と、前記第２の面に対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成された第２の溶融領域とが重なり合ってなる重なり溶融領域が形成され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。
【請求項４】
前記貴金属チップの中心軸を通り前記接地電極の長手方向に沿って延びる直線、前記貴金属チップ、及び、前記溶融部を、前記貴金属チップの中心軸に沿って投影させてなる投影面において、
前記重なり溶融領域が、前記貴金属チップが投影されてなる領域内において、前記直線上に位置することを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記貴金属チップの中心軸及び前記溶融部を、前記貴金属チップの中心軸に沿って投影させてなる投影面において、
前記重なり溶融領域が、前記貴金属チップの中心軸上に位置することを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記貴金属チップの前記間隙を形成する面に、前記溶融部が露出していないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
前記貴金属チップは、イリジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、及び、レニウムのうち少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記接地電極に前記貴金属チップを載置した上で、前記貴金属チップ及び前記接地電極の接触面に対し、前記貴金属チップの前記間隙を形成する面とは反対側に傾いた方向から前記レーザービーム又は電子ビームを照射することで、前記接地電極に前記貴金属チップを接合することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項９】
ファイバーレーザー又は電子ビームを用いて、前記接地電極に前記貴金属チップを接合することを特徴とする請求項８に記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項１】
軸線方向に貫通する軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
前記接地電極の先端部に接合され、前記中心電極の先端部との間に間隙を形成する貴金属チップとを備え、
前記貴金属チップの前記間隙を形成する面の面積が０．９ｍｍ2以上であるスパークプラグであって、
前記貴金属チップは、前記接地電極の先端面及び側面のうちの少なくとも１つの面に対してレーザービーム又は電子ビームが照射されることにより形成される前記接地電極と前記貴金属チップとが溶け合った溶融部を介して前記接地電極に対して接合され、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上とされることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
前記溶融部は、前記貴金属チップの基端部の外周部分と前記接地電極との間の全域に亘って形成され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】
前記溶融部は、前記接地電極の先端面及び側面のうちの少なくとも第１の面と当該第１の面とは異なる第２の面とに対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成されるとともに、
前記第１の面に対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成された第１の溶融領域と、前記第２の面に対してレーザービーム又は電子ビームを照射することにより形成された第２の溶融領域とが重なり合ってなる重なり溶融領域が形成され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。
【請求項４】
前記貴金属チップの中心軸を通り前記接地電極の長手方向に沿って延びる直線、前記貴金属チップ、及び、前記溶融部を、前記貴金属チップの中心軸に沿って投影させてなる投影面において、
前記重なり溶融領域が、前記貴金属チップが投影されてなる領域内において、前記直線上に位置することを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記貴金属チップの中心軸及び前記溶融部を、前記貴金属チップの中心軸に沿って投影させてなる投影面において、
前記重なり溶融領域が、前記貴金属チップの中心軸上に位置することを特徴とする請求項３に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記貴金属チップの前記間隙を形成する面に、前記溶融部が露出していないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
前記貴金属チップは、イリジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、及び、レニウムのうち少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記接地電極に前記貴金属チップを載置した上で、前記貴金属チップ及び前記接地電極の接触面に対し、前記貴金属チップの前記間隙を形成する面とは反対側に傾いた方向から前記レーザービーム又は電子ビームを照射することで、前記接地電極に前記貴金属チップを接合することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項９】
ファイバーレーザー又は電子ビームを用いて、前記接地電極に前記貴金属チップを接合することを特徴とする請求項８に記載のスパークプラグの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１１９１４３（Ｐ２０１１−１１９１４３Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７６２３０（Ｐ２００９−２７６２３０）
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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