JP2009224345A5

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Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2010-01-14
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Description

プラズマジェット点火プラグおよびその製造方法

本発明は、プラズマを形成して混合気への点火を行う内燃機関用のプラズマジェット点火プラグおよびその製造方法に関するものである。

従来、例えば自動車用の内燃機関であるエンジンの点火プラグには、火花放電により混合気への着火を行うスパークプラグが使用されている。近年、内燃機関の高出力化や低燃費化が求められており、燃焼の広がりが速く、着火限界空燃比のより高い希薄混合気に対しても確実に着火できる着火性の高い点火プラグとして、プラズマジェット点火プラグが知られている。

このようなプラズマジェット点火プラグは、中心電極と、主体金具と一体になった接地電極との間の火花放電間隙の周囲をセラミックス等からなる絶縁碍子で包囲して、キャビティと称する小さな容積の放電空間を形成した構造を有している。そして、火花放電間隙に高電圧を印加して火花放電を行い、このときに生じた絶縁破壊によって比較的低電圧で電流を流すことができるようになるため、更にエネルギーを供給することで放電状態を遷移させて、キャビティ内でプラズマを生じさせる。キャビティが形成された絶縁碍子よりも先端側には接地電極が配置されるため接地電極にはオリフィスと呼ばれる孔が設けられており、そしてこのオリフィスを介し、プラズマが外方へ噴出されて、混合気への着火が行われる。

ところで、プラズマがオリフィスから噴出される過程において、接地電極と絶縁碍子との間に間隙を有すると、その間隙や、その間隙と連通する主体金具と絶縁碍子との間の間隙内にプラズマの持つエネルギーが漏出してしまう場合がある。このような場合、オリフィスから噴出されるプラズマのエネルギー量が減少して着火性の低下を招く虞がある。そこで、絶縁碍子（ハウジング）が接地電極（外部電極）に対し密着した状態で設けられ、絶縁碍子と接地電極との間に間隙のないプラズマジェット点火プラグが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１のプラズマジェット点火プラグでは、接地電極と主体金具とを一体に成形しており、主体金具に対し、接地電極（接地電極に相当する部分）が正確に位置決めされている。従って絶縁碍子の寸法管理を行えばよく、主体金具に絶縁碍子を保持させた際に、絶縁碍子の先端部が接地電極に当接した状態となっている。

特開２００６−２９４２５７号公報

しかしながら、プラズマジェット点火プラグの製造過程において、絶縁碍子は主体金具に加締められて保持されるため位置ずれが生じ得るが、その位置ずれを厳密に管理することは難しく、位置ずれの状態によっては絶縁碍子の先端部が接地電極に強く押し当てられるように負荷がかかってしまう場合があり、絶縁碍子が破損してしまう虞があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、絶縁碍子とその先端側に配置される接地電極との間の間隙や、その間隙と連通する主体金具と絶縁碍子との間の間隙に漏出するプラズマの持つエネルギーを低減させる一方で、絶縁碍子が接地電極に対し強く当接した状態となることを防止することができるプラズマジェット点火プラグおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のプラズマジェット点火プラグは、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極の先端面を前記軸孔内先端側に収容すると共に、前記中心電極を保持する絶縁碍子と、当該絶縁碍子の先端部において、前記軸孔の内周面と前記中心電極の先端面とを壁面とする凹部状に形成されたキャビティと、前記絶縁碍子の前記軸線方向に垂直な径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具と、前記絶縁碍子の前記先端部よりも前記軸線方向先端側に配置されると共に、前記絶縁碍子の前記先端部と環状に接触し、前記軸線方向から見たときに前記キャビティの開口部が自身の内側にある接触部と、前記キャビティの内部を外気と連通させる連通部とを有する接地電極とを備え、前記接地電極は、前記軸線方向には前記主体金具と非接触である一方、前記径方向には前記主体金具と接触すると共に、自身の外縁部が前記主体金具と接合されて前記主体金具と電気的に接続されている電極母材と、前記連通部の一部をなし、貴金属からなる貴金属部材とが接合された複合部材からなる電極であり、前記電極母材と前記貴金属部材とが接合された接合部は、前記軸線方向において前記絶縁碍子側に配置されている。

また、請求項２に係る発明のプラズマジェット点火プラグは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記絶縁碍子の前記先端部には、前記接触部が係合する係合部が設けられていることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明のプラズマジェット点火プラグの製造方法は、中心電極と、軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極の先端面を前記軸孔内先端側に収容すると共に、前記中心電極を保持する絶縁碍子と、当該絶縁碍子の先端部において、前記軸孔の内周面と前記中心電極の先端面とを壁面とする凹部状に形成されたキャビティと、前記絶縁碍子の前記軸線方向に垂直な径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具と、前記絶縁碍子の前記先端部よりも前記軸線方向先端側に配置されると共に、前記絶縁碍子の前記先端部と環状に接触し、前記軸線方向から見たときに前記キャビティの開口部が自身の内側にある接触部と、前記キャビティの内部を外気と連通させる連通部とを有する接地電極とを備え、前記接地電極は、前記連通部を有する電極母材に、前記連通部の一部をなし、貴金属からなる貴金属部材が接合された複合部材からなる電極であるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、前記中心電極を保持した前記絶縁碍子を前記主体金具に保持させる碍子保持工程と、前記電極母材に前記貴金属部材を接合する貴金属部材接合工程と、前記貴金属部材接合工程後、前記絶縁碍子の前記先端部よりも前記軸線方向先端側であって、前記主体金具と前記軸線方向に非接触の位置、且つ、前記接地電極が有する前記接触部が前記絶縁碍子の前記先端部に接触する位置に、前記電極母材と前記貴金属部材とが接合された接合部が前記軸線方向において前記絶縁碍子側に配置されるように、前記接地電極を配置する配置工程と、前記接地電極の前記電極母材および前記貴金属部材のうちの少なくとも一方が有する前記接触部が前記絶縁碍子と接触した状態のままで、前記接地電極の外縁部を前記主体金具と前記径方向に接合する接地電極接合工程とを有する。

また、請求項４に係る発明のプラズマジェット点火プラグの製造方法は、請求項３に記載の発明の構成に加え、前記絶縁碍子の前記先端部には、前記接地電極の前記接触部が係合する係合部が設けられおり、前記接触部は前記係合部に係合されることを特徴とする。

請求項１に係る発明のプラズマジェット点火プラグでは、接地電極の接触部が絶縁碍子の先端部に接触した状態で主体金具に接合されており、接地電極と絶縁碍子の先端部との間や絶縁碍子と主体金具との間に生じ得る間隙が塞がれた状態となっている。このため、キャビティ内で形成されるプラズマが噴出される際に、上記間隙が塞がれていない場合であればその間隙内にプラズマのエネルギーが漏出してしまうことが生じ得るが、本発明ではこうしたエネルギーの漏出が防止されるので、着火性の低下を防止することができる。また、接地電極は、接触部が絶縁碍子の先端部に接触し、且つ、軸線方向において接地電極と絶縁碍子の先端部とが非接触の状態で主体金具と接合されている。このとき、接地電極と絶縁碍子の先端部との間に設けられた軸線方向の間隙が、絶縁碍子を主体金具に保持させる際に生じ得る軸線方向の組み付け公差を吸収する役割を果たす。このため、製造時において接地電極の外縁部を主体金具と接合させる際に、接触部を絶縁碍子の先端部に強く当接させることを回避することができ、接触部を絶縁碍子の先端部に強く当接させることに起因して、応力が高まることによる絶縁碍子の破損は生じない。

なお、本発明に係るプラズマジェット点火プラグでは、絶縁碍子の先端部に対し接地電極が接触しているが、ここでいう「接触」とは、互いが触れている状態だけでなく、比較的弱い押圧力で両者が当接する状態を含むものである。「比較的弱い押圧力で両者が当接する状態」とは、接地電極と絶縁碍子の先端部とが互いに当接しつつも、両者間に生ずる抗力が、絶縁碍子に破損を生じさせない程度の抗力であることを意味する。つまり、接地電極に対し絶縁碍子の先端部が強く当接した状態にはならず、接地電極に対する絶縁碍子の応力が高まることはない。抗力の程度についてより具体的に説明すると、キャビティから噴出されるプラズマのエネルギーの漏出を防止するのに必要な程度の押圧力で両者が接した状態が維持されれば足りるものであり、燃焼室から受ける燃焼圧の漏出までをも防止するものではない。

また、接地電極と中心電極との間には、キャビティ内でプラズマを発生させるため高いエネルギーが供給されることとなるため、請求項１に係る発明のように、接地電極の連通部の内周壁の少なくとも一部を貴金属部材で構成すれば、プラズマの持つ高いエネルギーによる接地電極の消耗を低減することができる。

また、請求項２に係る発明のように、絶縁碍子の先端部の係合部に接地電極の接触部を係合させれば、接地電極の軸ずれを防止することができる。また、接触部と係合部との合わせ面が密接し、その合わせ面よりも径方向外側に位置する接地電極と絶縁碍子の先端部との間の間隙や絶縁碍子と主体金具との間に生じ得る間隙が塞がれる。

次に、請求項３に係る発明のプラズマジェット点火プラグの製造方法では、主体金具に接地電極を接合する前に主体金具に絶縁碍子を保持させるので、その保持の際に絶縁碍子の先端部を押圧するものはなく、絶縁碍子の破損を防止することができる。絶縁碍子の主体金具への保持は、通常、加締めにより行われるが、その際に生じ得る組み付け公差は、主体金具に接地電極を接合する際に、絶縁碍子の先端部に対する接地電極の配置位置を調整することによって吸収することができる。

また、接地電極の配置の際に、接地電極の接触部を絶縁碍子の先端部に接触させ、その状態のまま接地電極が主体金具に接合されるため、接地電極と絶縁碍子の先端部との間の間隙や、その間隙に連通する絶縁碍子と主体金具との間に生じ得る間隙が塞がれる。このように製造されるプラズマジェット点火プラグが使用された場合、キャビティ内で形成されるプラズマが噴出される際に、間隙が形成されていた場合に生じ得るエネルギーの漏出が低減され、着火性の低下を防止することができる。

このように製造されるプラズマジェット点火プラグの使用時には、接地電極と中心電極との間に、キャビティ内でプラズマを発生させるため高いエネルギーが供給される。そこで、請求項３に係る発明のように、予め配置工程前に電極母材に貴金属部材を接合しておいた接地電極を用いてプラズマジェット点火プラグを製造すれば、プラズマの持つ高いエネルギーによる接地電極の消耗を低減することができる。

更に、請求項４に係る発明のように、絶縁碍子の先端部に設けた係合部に接地電極の接触部が係合されるようにすれば、接地電極と絶縁碍子の先端との間の位置決めを確実に行うことができると共に、接地電極と絶縁碍子の先端部との間の間隙を、より確実に塞ぐことができる。

第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００の部分断面図である。第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００の先端部分を拡大した断面図である。第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００の製造過程の一部を示す図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ１０１の先端部分を拡大した断面図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ１０２の先端部分を拡大した断面図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ１０３の先端部分を拡大した断面図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ１０４の先端部分を拡大した断面図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ１０５の先端部分を拡大した断面図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ１０６の先端部分を拡大した断面図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ１０７の先端部分を拡大した断面図である。第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００の先端部分を拡大した断面図である。第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００の製造過程の一部を示す図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ２０１の先端部分を拡大した断面図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ２０２の先端部分を拡大した断面図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ２０３の先端部分を拡大した断面図である。第３の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ３００の先端部分を拡大した断面図である。第３の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ３００の製造過程の一部を示す図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ３０１の先端部分を拡大した断面図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ３０２の先端部分を拡大した断面図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ３０３の先端部分を拡大した断面図である。第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ４００の先端部分を拡大した断面図である。第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ４００の製造過程の一部を示す図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ４０１の先端部分を拡大した断面図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ４０２の先端部分を拡大した断面図である。変形例としてのプラズマジェット点火プラグ４０３の先端部分を拡大した断面図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明を具体化したプラズマジェット点火プラグの第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１，図２を参照して、一例としてのプラズマジェット点火プラグ１００の構造について説明する。図１は、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００の部分断面図である。図２は、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００の先端部分を拡大した断面図である。なお、図１において、プラズマジェット点火プラグ１００の軸線Ｏ方向を図面における上下方向とし、下側をプラズマジェット点火プラグ１００の先端側（前方）、上側を後端側（後方）として説明する。

図１に示す、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００は、概略、絶縁碍子１０と、この絶縁碍子１０を保持する主体金具５０と、絶縁碍子１０内に軸線Ｏ方向に保持された中心電極２０と、主体金具５０の先端部６５に溶接された接地電極３０と、絶縁碍子１０の後端部に設けられた端子金具４０とから構成されている。

絶縁碍子１０は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成され、軸線Ｏ方向に軸孔１２を有する筒状の絶縁部材である。軸線Ｏ方向の略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、これより後端側には後端側胴部１８が形成されている。後端側胴部１８の後端側外周面には、主体金具５０と端子金具４０との間の沿面距離を稼ぐためのコルゲーションとよばれる凹凸状の加工がなされている。また、鍔部１９より先端側には後端側胴部１８より外径の小さな先端側胴部１７と、その先端側胴部１７よりも先端側で先端側胴部１７よりも更に外径の小さな脚長部１３とが形成されている。この脚長部１３と先端側胴部１７との間は段状をなす段部１４として構成されている。

軸孔１２の脚長部１３の内周部分は、先端側胴部１７、鍔部１９および後端側胴部１８の内周部分よりも縮径された電極収容部１５として形成されている。この電極収容部１５の内部には中心電極２０が保持される。図２に示すように、軸孔１２は、電極収容部１５の先端側において内周が更に縮径されており、先端小径部６１として形成されている。この先端小径部６１は、絶縁碍子１０の先端部１６にて開口している。また、絶縁碍子１０の先端部１６には、先端小径部６１の開口の周囲を取り巻く環状のチップ係合部６２が凹部形成されており、後述する貴金属チップ３６の外突部３７が係合されている。

中心電極２０は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル系合金等で形成された円柱状の電極棒で、内部に熱伝導性に優れる銅等からなる金属芯２３を有している。中心電極２０の先端部２１には、貴金属やＷ（タングステン）を主成分とする合金からなる円盤状の電極チップ２５が、中心電極２０と一体となるように溶接されている。なお、第１の実施の形態では、中心電極２０と一体になった電極チップ２５も含め「中心電極」と称する。

また、図１に示すように、中心電極２０の後端側は鍔状に拡径され、この鍔状の部分が軸孔１２内において電極収容部１５のうちの段状の部位に当接されており、電極収容部１５内で中心電極２０が位置決めされている。そして図２に示すように、中心電極２０の先端部２１の先端面２６（より具体的には中心電極２０の先端部２１にて中心電極２０と一体に接合された電極チップ２５の先端面２６）の周縁が、径の異なる電極収容部１５と先端小径部６１との間の段部に当接された状態となっている。この構成により、軸孔１２の先端小径部６１の内周面と、中心電極２０の先端面２６とで包囲された有底円筒状をなす容積の小さな放電空間が形成されている。プラズマジェット点火プラグ１００では、接地電極３０と中心電極２０との間にて形成される火花放電間隙にて火花放電が行われるが、その火花放電の経路はこの放電空間内を通過することとなる。この放電空間はキャビティ６０と称され、火花放電の際にはこのキャビティ６０でプラズマが形成され、先端部１６の開口部６６より前方へ噴出される。なお、キャビティ６０は、先端小径部６１よりも後端側の先端小径部６１の内径よりも拡径した電極収容部１５の一部を含むように構成してもよい。

また図１に示すように、中心電極２０は、軸孔１２の内部に設けられた金属とガラスの混合物からなる導電性のシール体４を経由して、先端側胴部１７内で端子金具４０と電気的に接続されている。中心電極２０と端子金具４０は、このシール体４によって軸孔１２内で導通されつつ軸孔１２内に固定される。端子金具４０は軸孔１２内を後方へ延び、後端部４１が絶縁碍子１０の後端より外部に突出されている。この後端部４１には、プラグキャップ（図示外）を介して高圧ケーブル（図示外）が接続され、点火装置（図示外）から高電圧が印加されるようになっている。

次に、主体金具５０について説明する。主体金具５０は、内燃機関のエンジンヘッド（図示外）にプラズマジェット点火プラグ１００を固定するための筒状の金具である。主体金具５０は、絶縁碍子１０の脚長部１３から後端側胴部１８の先端側にかけての部位において、軸線Ｏ方向に垂直な径方向の周囲を取り囲むようにして、自身の筒孔５９内に絶縁碍子１０を保持している。主体金具５０は低炭素鋼材より形成されており、略中央から先端側にかけて取付部５２が形成されている。取付部５２の外周面には雄ねじ状のねじ山が形成されており、エンジンヘッドの取付孔（図示外）に形成された雌ねじに螺合する。なお、主体金具５０は耐熱性を重視し、ステンレスやインコネル（商標名）等を用いてもよい。

また、取付部５２の後端側には鍔状のシール部５４が形成されている。そしてシール部５４と取付部５２との間の部位には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、プラズマジェット点火プラグ１００をエンジンヘッドの取付孔（図示外）に取り付けた際に、シール部５４の先端向きの面である座面５５と、取付孔の開口の周縁部位との間に挟まれ変形し、両者間を封止することで、取付孔を介した燃焼ガスの流出を防止するものである。

シール部５４の後端側には、図示外のプラグレンチが嵌合する工具係合部５１が形成されている。工具係合部５１より後端側には薄肉の加締部５３が設けられており、工具係合部５１とシール部５４との間にも薄肉の座屈部５８が設けられている。そして、工具係合部５１から加締部５３にかけての内周面と絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には円環状のリング部材６，７が介在されており、更に両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。

また図２に示すように、取付部５２の内周面には段状の段部５６が形成されており、この段部５６に環状のパッキン８０を介して絶縁碍子１０の段部１４が支持されている。そして図１に示すように、加締部５３の端部を内側に折り曲げるようにして加締めることにより、リング部材６，７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０が先端側に向け押圧される。この加締めの際に座屈部５８は加熱され、圧縮力の付加に伴い膨らむように変形されることで、加締部５３の圧縮ストロークを稼ぐ。これにより、主体金具５０の加締部５３と段部５６との間に、絶縁碍子１０の段部１４と鍔部１９との間の部位が挟まれ、主体金具５０に絶縁碍子１０が一体に保持される。そしてパッキン８０により主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は保持され、筒孔５９を介した燃焼ガスの流出が防止される。

次に、主体金具５０の先端部６５に配設された接地電極３０について説明する。図２に示す、接地電極３０は、ニッケル系合金からなる電極母材３３と貴金属からなる貴金属チップ３６とが一体に接合された複合部材からなる電極である。接地電極３０は、円盤状の形状を有し、その径方向中央には連通孔（連通部３１）が形成されている。貴金属チップ３６は、径方向内周側に配置され、電極母材３３と接合されている。接地電極３０の外縁部３５（すなわち電極母材３３の外縁部３５）は、主体金具５０の先端部６５の内周面を段状に形成した係合段部５７に係合され、その状態で両者の合わせ面がレーザ溶接されており、接地電極３０と主体金具５０とが一体に接合されている。接地電極３０の連通部３１は、電極母材３３と貴金属チップ３６とにより構成され、絶縁碍子１０よりも先端側に配置される接地電極３０を介し、キャビティ６０の内部を外気と連通させるための開口を備える。なお、ここでいう「外縁部」とは、接地電極３０が主体金具５０と接合される部位を指し、第１の実施の形態では接地電極３０は円盤状をなすため、径方向の外周側の縁部分が「外縁部」に相当する。もっとも、接地電極３０が円盤状ではない場合でも、径方向でみたときに外側の縁部分が主体金具５０との接合部位となるものである。

第１の実施の形態の貴金属チップ３６は筒状をなしており、連通部３１の一部として連通部３１の内周壁７０を形成する。貴金属チップ３６は、軸線Ｏ方向の後端側に、外周面を径方向外側に向けて鍔状に突出させた外突部３７を備える。電極母材３３は円盤状をなし、径方向中央には連通部３１を構成する孔を有する。電極母材３３は、貴金属チップ３６と同様に、自身の孔の内周面を径方向内側に向けて鍔状に突出させた内突部３４が、軸線Ｏ方向の先端側に設けられている。そして、接地電極を構成する電極母材３３の内突部３４よりも貴金属チップ３６の外突部３７を軸線Ｏ方向後端側に配置させている。このような構成により、電極母材３３と貴金属チップ３６との接合に不具合が生じた場合でも、貴金属チップ３６が軸線Ｏ方向前方へ抜けてしまうのを防止することができる。

また、絶縁碍子１０の先端部１６には、貴金属チップ３６の外突部３７が係合するように先端面を凹部形成したチップ係合部６２が設けられている。チップ係合部６２は、キャビティ６０の開口部６６の周囲を取り巻く環状に形成されている。貴金属チップ３６の外突部３７は、このチップ係合部６２に係合して、絶縁碍子１０の先端部１６と環状に接触している。外突部３７のうち、チップ係合部６２に係合して、絶縁碍子１０の先端部１６と環状に接触している部分は、接触部３８である。軸線Ｏ方向から見たときに、キャビティ６０の開口部６６は、接触部３８の内側にある。一方、電極母材３３の後方に設けられ、絶縁碍子１０の先端部１６と対向する非接触部３９は、絶縁碍子１０の先端部１６と接触していない。貴金属チップ３６は、接地電極３０と絶縁碍子１０の先端部１６との間の間隙や、その間隙と連通する主体金具５０と絶縁碍子１０の先端部１６との間の間隙を塞いでおり、キャビティ６０の内部を外気と連通させている。この構成により、キャビティ６０内で形成されたプラズマが外方に噴出される際に、プラズマのエネルギーが接地電極３０と絶縁碍子１０の先端部１６との間や絶縁碍子１０と主体金具５０との間の間隙に漏出してしまうことが防止されている。なお、貴金属チップ３６が、本発明における「接触部材」および「貴金属部材」に相当する。

このような構成の第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００を製造する過程では、上記のように、プラズマ噴出時のエネルギーの漏出を防止できるように接地電極３０と絶縁碍子１０の先端部１６との間や絶縁碍子１０と主体金具５０との間の間隙を塞ぐため、主体金具５０に接地電極３０を接合する前に絶縁碍子１０を保持させている。以下、プラズマジェット点火プラグ１００の製造方法について、図３を参照して説明する。図３は、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００の製造過程の一部を示す図である。

プラズマジェット点火プラグ１００の製造過程において、予め別の工程において作製された主体金具５０の筒孔５９内に、同様に別の工程において作製した中心電極２０（電極チップ２５が接合されている）および端子金具４０を一体に組み付けた絶縁碍子１０が挿入される。そして主体金具５０の筒孔５９の段部５６上にパッキン８０を介して絶縁碍子１０の段部１４が支持される。この状態で主体金具５０の加締部５３（図１参照）が加締められ、段部５６との間に絶縁碍子１０の段部１４と鍔部１９との間の部位を挟むことで、主体金具５０に絶縁碍子１０が一体に保持される（碍子保持工程）。

次に、外突部３７を有する筒状に形成された貴金属チップ３６が、外突部３７側を絶縁碍子１０側に向けつつ、絶縁碍子１０の先端部１６よりも軸線Ｏ方向先端側に配置される（配置工程における接触部材配置工程）。このとき、貴金属チップ３６は、外突部３７が絶縁碍子１０の先端部１６のチップ係合部６２と向き合う位置に配置される。更に、内突部３４が形成された孔を有する円盤状の電極母材３３が、内突部３４側を軸線Ｏ方向前方へ向け、内突部３４と貴金属チップ３６の外突部３７とが軸線Ｏ方向に重なるように並べつつ、絶縁碍子１０の先端部１６より先端側に配置される（配置工程における電極母材配置工程）。そして、電極母材３３の外縁部３５を、段状をなす主体金具５０の係合段部５７に嵌め込むように係合させる。このとき、電極母材３３の非接触部３９は、絶縁碍子１０の先端部１６と非接触の状態に維持される。貴金属チップ３６は、外突部３７が電極母材３３の内突部３４と絶縁碍子１０のチップ係合部６２との間に挟まれ、配置位置が規制される。

そして電極母材３３の外縁部３５と、主体金具５０の係合段部５７との合わせ面を狙ってレーザ光が周方向に一周して照射され、主体金具５０と接地電極３０の電極母材３３との溶接が行われる（接地電極接合工程）。このとき、貴金属チップ３６は非固定の状態となっている。次の工程において、貴金属チップ３６は軸線Ｏ方向後端側へ向けて押さえられ、外突部３７が絶縁碍子１０のチップ係合部６２に係合されて位置決めされる。これにより、貴金属チップ３６の軸ずれが防止される。更に、貴金属チップ３６が軸線Ｏ方向先端側に押さえられることにより、貴金属チップ３６とチップ係合部６２とが密接（接触）状態となり、貴金属チップ３６と絶縁碍子１０の先端部１６との間の間隙、および接地電極３０を構成する電極母材３３と絶縁碍子１０の先端部１６との間の間隙が、塞がれる。そして貴金属チップ３６が押さえられたまま、貴金属チップ３６と電極母材３３との合わせ面を狙ってレーザ光が照射され、周方向に一周して両者の溶接が行われる（接触部材接合工程）。貴金属チップ３６は電極母材３３と一体となって、連通部３１を構成する。

このようにして、主体金具５０の先端部６５に接地電極３０が接合されて、図１に示すプラズマジェット点火プラグ１００が完成する。上記のように、主体金具５０に接地電極３０を接合する前に、絶縁碍子１０を主体金具５０に加締め保持させるため、加締めの際に絶縁碍子１０の先端部１６に当接するものがなく、絶縁碍子１０の先端部１６が外部から強い押圧力を受けることがない。また製造時において、主体金具５０への加締めの際に絶縁碍子１０の先端部１６の位置に軸線Ｏ方向にずれが生じる場合、すなわち組み付け公差が大きくなる場合がある。このような場合でも、主体金具５０への電極母材３３の接合時に電極母材３３と絶縁碍子１０の先端部１６との間の軸線Ｏ方向の間隙により、公差を吸収することができる。

更に、接地電極３０の電極母材３３と絶縁碍子１０の先端部１６との間に生じ得る間隙は、連通部３１の一部および接触部３８を有する貴金属チップ３６を絶縁碍子１０の先端部１６に、接触させることによって塞ぐことができる。従って、プラズマのエネルギーが上記間隙に漏出することがなく、着火性の低下を防止することができる。また、貴金属チップ３６は、外突部３７が電極母材３３の内突部３４と軸線Ｏ方向に重なる位置にあるため、製造過程において電極母材３３が配置されてから貴金属チップ３６が接合されるまで、貴金属チップ３６が抜け落ちることがない。そしてプラズマジェット点火プラグ１００が長期間使用され、貴金属チップ３６と電極母材３３との間の接合状態に劣化を生じた場合でも、貴金属チップ３６の脱落は防止される。

なお、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００は各種の変形が可能である。例えば図４に示すプラズマジェット点火プラグ１０１のように、絶縁碍子１１０の先端部１１６にチップ係合部を形成しなくともよい。貴金属チップ１９１を電極母材３３に接合する際に軸線Ｏ方向後端側へ押さえ、貴金属チップ１９１の接触部１２０を絶縁碍子１１０の先端部１１６に接触させつつレーザ溶接を行えば十分に、接地電極１７１（電極母材３３）と絶縁碍子１１０の先端部１１６との間の間隙を塞ぐことができる。

更に、図５に示す、プラズマジェット点火プラグ１０２や、図６に示す、プラズマジェット点火プラグ１０３のように、貴金属チップ１９２，１９３の軸線Ｏ方向の長さを長くしたり、短くしたりしてもよい。このようにすれば、貴金属チップ１９２，１９３と電極母材３３との合わせ部分が段状になる。すると、貴金属チップ１９２，１９３の接触部１２１，１２２を絶縁碍子１１０の先端部１１６に接触させつつ、貴金属チップ１９２，１９３と電極母材３３とレーザ溶接する時に、両者の合わせ面に対し、軸線Ｏと鋭角に交差する角度からレーザ光を照射しやすくなる。このようにすれば、貴金属チップ１９２，１９３と電極母材３３との合わせ面の隙間にレーザ光か入り込むことが防止され、より確実な接合を行うことができる。

また、図７に示す、プラズマジェット点火プラグ１０４のように、貴金属チップ１９４の外突部１３１の形状を、軸線Ｏ方向の後端側へ向けて拡径するテーパ状とし、貴金属チップ１９４の接触部１２３を絶縁碍子１１０の先端部１１６に接触させてもよい。この場合、電極母材１８４の孔に、外突部１３１と軸線Ｏ方向に重なるテーパ部１３２を設けることで、製造過程において電極母材１８４が配置されてから貴金属チップ１９４が接合されるまで、貴金属チップ１９４が抜け落ちることがない。

このようなテーパ状の外突部を有する貴金属チップを用いた場合でも同様に、図８に示す、プラズマジェット点火プラグ１０５や、図９に示す、プラズマジェット点火プラグ１０６のように、貴金属チップ１９５，１９６の軸線方向の長さを長くしたり、短くしたりしてもよい。すなわち、貴金属チップ１９５，１９６と電極母材１８４との合わせ部分が段状となれば、貴金属チップ１９５，１９６の接触部１２４，１２５を絶縁碍子１１０の先端部１１６に接触させつつ、両者それぞれの溶接時にレーザ光を照射する合わせ面に対し、軸線Ｏと鋭角に交差する角度からレーザ光を照射しやすくでき、より確実な接合を行うことができる。

また、図１０に示す、プラズマジェット点火プラグ１０７のように、貴金属チップ１９７に外突部を形成しなくとも、その外周が、電極母材３３の内突部３４よりも径方向外側に突出した状態にあれば、第１の実施の形態と同様に、貴金属チップ１９７の脱落を防止することができる。もちろん、第１の実施の形態と同様に、電極母材３３を主体金具１５０に接合してから貴金属チップ１９７を軸線Ｏ方向後端側へ押さえて、貴金属チップ１９７の接触部１２６を絶縁碍子１１０の先端部１１６に接触させながら、電極母材３３と貴金属チップ１９７との接合を行えばよい。あるいは、接地電極接合工程において、電極母材３３を軸線Ｏ方向後端側に押さえ、貴金属チップ１９７を絶縁碍子１１０の先端部１１６に接触させつつ、電極母材３３の外縁部３５を主体金具１５０の係合段部１５７に接合してもよい。このようにすれば、電極母材３３の配置位置をより絶縁碍子１１０側に近づけることができるので、主体金具１５０の係合段部１５７と電極母材３３の外縁部３５との合わせ部分を段状にすることができ、上記同様、より確実な接合を行うことができる。

上記図７〜図１０に示す変形例では、第１の実施の形態と同様の工程で主体金具５０への接地電極１７４，１７７（図８および図９において図示略）の接合を行えばよい。このようにすれば、電極母体１７４，１８４，１９８（非接触部１４０，１４１，１４２）と絶縁碍子１１０の先端部１１６との間の間隙により、絶縁碍子１１０を主体金具５０に保持させる際に生じ得る軸線Ｏ方向の組み付け公差を吸収する役割を果たす。このため、絶縁碍子１１０の先端部１１６が外部から強い押圧力を受けないようにしながらも、先端部１１６と接地電極１７４，１７７との間の間隙を、貴金属チップ１９４〜１９７で塞ぐことができる。なお、図４，図５，図７および図８に示すプラズマジェット点火プラグ１０１，１０２，１０４および１０５のように、貴金属チップ１９１，１９２，１９４，１９５の内周壁が連通部の内周壁７１，７２，７４，７５を構成してもよい。また、図６，図９および図１０に示すプラズマジェット点火プラグ１０３，１０６および１０７のように、貴金属チップ１９３，１９６，１９７の内周壁が連通部の内周壁７３，７６，７７の一部を構成してもよい。

なお、第１の実施の形態において、外突部３７は筒状をなす貴金属チップ３６に鍔状に設けたが、必ずしも鍔状に連続していなくともよく、突部形状であってもよい。電極母材３３の内突部３４についても同様であり、貴金属チップ３６と電極母材３３とが一体となったときに、外突部３７と内突部３４とが軸線Ｏ方向に重なる配置となるように位置決めされれば足りる。

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００について、図面を参照して説明する。まず、図１１を参照して、プラズマジェット点火プラグ２００の構造について説明する。図１１は、第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００の先端部分を拡大した断面図である。

なお、第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００と、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００とが構造上で異なる点は、接地電極２３０の形状が異なる点、および絶縁碍子２１０の先端部２１６にチップ係合部が形成されていない点である。従って、ここではプラズマジェット点火プラグ２００の先端部分の構造について説明し、その他の部分については同一であるため説明を省略または簡略化する。

図１１に示すように、主体金具５０の先端部６５に配設された接地電極２３０は、第１の実施の形態と同様に、電極母材２３３と貴金属チップ２３６とが一体に接合された複合部材からなる電極ものである。接地電極２３０は、円盤状の形状を有し、その径方向中央には連通孔（連通部２３１）が形成されている。貴金属チップ２３６は円筒状をなす。一方、電極母材２３３は円盤状をなし、径方向中央に連通部２３１を構成する孔を有する。貴金属チップ２３６は、その外周面を電極母材２３３の孔の内周面に対向させた状態で、両面の合わせ部分において電極母材２３３とレーザ溶接されている。貴金属チップ２３６は、電極母材２３３の孔と共に、接地電極２３０の連通部２３１を構成している。連通部２３１は、絶縁碍子１０よりも先端側において、連通部２３１の内周壁７８によって囲まれた連通孔を介し、キャビティ６０の内部を外気と連通させる。

また、接地電極２３０は、その外縁部２３５（すなわち電極母材２３３の外縁部２３５）が主体金具５０の先端部６５に設けられた係合段部５７に係合され、その状態でレーザ溶接され、主体金具５０と一体に接合されている。そして貴金属チップ２３６の後端側に設けられた接触部１２７は、絶縁碍子２１０の先端部２１６に接触されており、軸線Ｏ方向から見たときに、キャビティ６０の開口部６６は、接触部１２７の内側にある。接触部および連通部の一部を有する貴金属チップ２３６は、絶縁碍子２１０の先端部２１６と、接地電極２３０との間の間隙を塞いでいる。一方、電極母材２３３の後方に設けられ、絶縁碍子２１０の先端部２１６と対向する非接触部１４３は、絶縁碍子２１０の先端部２１６と接触していない。この構成により、第１の実施の形態と同様に、キャビティ６０内で形成されたプラズマが外方に噴出される際に、プラズマのエネルギーが接地電極２３０と絶縁碍子２１０の先端部２１６との間の間隙や、その間隙と連通する主体金具５０と絶縁碍子２１０との間の間隙に漏出してしまうことが防止されている。なお、貴金属チップ２３６が、本発明における「接触部材」および「貴金属部材」に相当する。

次に、第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００の製造方法について、図１２を参照して説明する。図１２は、第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００の製造過程の一部を示す図である。

図１２に示すように、第２の実施のプラズマジェット点火プラグ２００においても、予め別の工程で作製された中心電極２０および端子金具４０（図１参照）が一体に組み付けられた絶縁碍子２１０が、同様に別の工程において作製された主体金具５０に、加締めによって一体に保持される（碍子保持工程）。

次に、孔を有する円盤状の電極母材２３３が、絶縁碍子２１０の先端部２１６より先端側に配置される（電極母材配置工程）。この工程では、電極母材２３３の外縁部２３５が、段状をなす主体金具５０の係合段部５７に嵌め込むように係合される。このとき、電極母材２３３は、絶縁碍子２１０の先端部２１６と非接触の状態に維持される。この状態で、電極母材２３３の外縁部２３５と、主体金具５０の係合段部５７との合わせ面を狙ってレーザ光が周方向に一周して照射され、主体金具５０と接地電極２３０の電極母材２３３との溶接が行われる（接地電極接合工程）。

そして、筒状に形成された貴金属チップ２３６が電極母材２３３の孔に挿入され、連通部２３１に配置される（接触部材配置工程）。貴金属チップ２３６は非固定の状態であり、次の工程において軸線Ｏ方向後端側へ向けて押さえられ、貴金属チップ２３６と絶縁碍子２１０の先端部２１６との間の間隙、接地電極２３０を構成する電極母材２３３と絶縁碍子２１０の先端部２１６との間の間隙、および絶縁碍子２１０の先端部２１６との間の間隙に連通する主体金具５０と絶縁碍子２１０との間の間隙が塞がれる。そして貴金属チップ２３６が押さえられたまま、貴金属チップ２３６と電極母材２３３との合わせ面を狙ってレーザ光が照射され、周方向に一周して両者の溶接が行われる（接触部材接合工程）。貴金属チップ３６は電極母材３３と一体となって、連通部３１を構成する。このようにして、主体金具５０の先端部６５に接地電極２３０が接合されて、第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００が完成する。

第２の実施の形態においても、主体金具５０に絶縁碍子１０を加締め保持させてから主体金具５０に接地電極２３０を接合しており、製造過程において絶縁碍子２１０の破損が生じにくい。そして接地電極２３０の電極母材２３３と絶縁碍子２１０の先端部２１６との間に生じ得る間隙や、その間隙と連通する主体金具５０と絶縁碍子２１０との間に生じ得る間隙を、接触部１２７および連通部２３１の一部を構成する貴金属チップ２３６で塞ぐことができ、着火性の低下を防止することができる。

なお、第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ２００も各種の変形が可能である。例えば上記同様に、図１３に示す、プラズマジェット点火プラグ２０１や、図１４に示す、プラズマジェット点火プラグ２０２のように、貴金属チップ２９１，２９２の軸線Ｏ方向の長さを長くしたり、短くしたりして、電極母材３３との合わせ部分を段状にしてもよい。このようにすれば、貴金属チップ２９１，２９２の接触部１２８，１２９を絶縁碍子２１０の先端部２１６に接触させながら、レーザ溶接する際に、貴金属チップ２９１，２９２と電極母材３３との合わせ面の隙間にレーザ光が入り込むことが防止され、より確実な接合を行うことができる。

また、図１５に示す、プラズマジェット点火プラグ２０３のように、筒状の貴金属チップ２９３の軸線Ｏ方向先端側の外周に径方向外側へ突出する鍔状の外突部２４７を設け、電極母材２８３側にも、電極母材２８３の孔に、軸線Ｏ方向先端側を拡径した段状のチップ取付部２４４を設けてもよい。このようにすれば、上記同様に、軸線Ｏ方向に貴金属チップ２９３の配置位置を調整して電極母材２８３と絶縁碍子２１０の先端部２１６との間の間隙を塞ぎつつ、チップ取付部２４４によって軸ずれを防止することができる。また、このような外突部２４７を有する貴金属チップ２９３を用いた場合、貴金属チップ２９３による軸線Ｏ方向の配置位置の調整に制限を受ける（外突部２４７がチップ取付部２４４に当接するとそれより軸線Ｏ方向後端側へ移動できない。）ため、電極母材２８３による配置位置調整も行ってもよい。また、主体金具２５０の係合段部２５７は、係合段部２５７に接地電極２７３を係合させたときの接地電極２７３の配置位置よりも軸線Ｏ方向先端側へ突出させるように設けるとよい。このようにすれば、係合段部２５７と電極母材２８３の外縁部２４５との接合の際に、レーザ光を軸線Ｏと鋭角に交差する角度から照射しやすくでき、より確実な接合を行うことができる。なお、第１の実施の形態の変形例と同様に、図１４および図１５に示すプラズマジェット点火プラグ２０２，２０３のように、貴金属チップ２９２の内周壁が連通部の内周壁１６１，１６２を構成してもよい。また、図１３に示すプラズマジェット点火プラグ２０１のように、貴金属チップ２９１の内周壁が連通部の内周壁１６０の一部を構成してもよい。

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ３００について、図面を参照して説明する。まず、図１６を参照して、プラズマジェット点火プラグ３００の構造について説明する。図１６は、第３の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ３００の先端部分を拡大した断面図である。

なお、第３の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ３００も、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００とは、接地電極３３０の形状の点、および絶縁碍子３１０の先端部３１６にチップ係合部が形成されていない点で異なるものである。従って上記同様、ここではプラズマジェット点火プラグ３００の先端部分の構造について説明し、その他の部分については同一であるため説明を省略または簡略化する。

図１６に示すように、主体金具５０の先端部６５に配設された接地電極３３０は、電極母材３３３と貴金属チップ３３６とが一体に接合された複合部材からなる電極である。接地電極３３０は、円盤状の形状を有し、径方向中央に連通孔（連通部３３１）を有する。貴金属チップ３３６および電極母材３３３はそれぞれ、円盤状（円環状）の形状を有し、径方向中央には孔が形成されている。貴金属チップ３３６の厚みは電極母材３３３より薄い。電極母材３３３は孔の内周側に、軸線Ｏ方向後端側が段状に拡径されたチップ取付部３３４を有する。このチップ取付部３３４に貴金属チップ３３６の外縁部３３７が係合され、電極母材３３３の盤面（円盤状（円環状）の厚み方向と直交する面をいう。）に自身の盤面を揃えるように、貴金属チップ３３６が配置される。そして貴金属チップ３３６の外縁部３３７は電極母材３３３にレーザ溶接されている。貴金属チップ３３６は、電極母材３３３の孔と共に、接地電極３３０の連通部３３１を構成している。

また、接地電極３３０は、貴金属チップ３３６が接合された側の面を絶縁碍子３１０側に向け、外縁部３３５（すなわち電極母材３３３の外縁部３３５）が主体金具５０の先端部６５の係合段部５７に係合されている。更に接地電極３３０は、絶縁碍子３１０の先端部３１６と接触した状態で主体金具５０にレーザ溶接され、両者が一体に接合されている。つまり、接地電極３３０と絶縁碍子３１０の先端部３１６との間の間隙や、その間隙に連通する主体金具５０と絶縁碍子３１０との間の間隙は、両者が接触した状態となっていることで塞がれている。貴金属チップ３３６および電極母材３３３の絶縁碍子３１０の先端部３１６と対向する部分のうち、先端部３１６と接触する部分は、接触部３２０である。一方、軸線Ｏ方向において電極母材３３３の非接触部３４０と主体金具５０とは、接触していない。この構成により、第１，第２の実施の形態と同様に、キャビティ６０内で形成されたプラズマが外方に噴出される際に、プラズマのエネルギーが接地電極３３０と絶縁碍子３１０の先端部３１６との間の間隙に漏出してしまうことが防止されている。なお、貴金属チップ３３６が、本発明における「貴金属部材」に相当する。

次に、第３の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ３００の製造方法について、図１７を参照して説明する。図１７は、第３の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ３００の製造過程の一部を示す図である。

図１７に示すように、第３の実施のプラズマジェット点火プラグ３００においても、予め別の工程で作製された中心電極２０および端子金具４０（図１参照）が一体に組み付けられた絶縁碍子３１０が、同様に別の工程において作製された主体金具５０に、加締めによって一体に保持される（碍子保持工程）。

次に、電極母材３３３のチップ取付部３３４に貴金属チップ３３６の外縁部３３７が係合される。このとき、電極母材３３３の盤面と貴金属チップ３３６の盤面とが揃えられる。この状態で、貴金属チップ３３６と電極母材３３３との合わせ面を狙ってレーザ光が照射され、貴金属チップ３３６が電極母材３３３と一体に接合された接地電極３３０が作製される（貴金属部材接合工程）。貴金属チップ３３６は電極母材３３３の孔と共に連通部３３１を構成する。

そしてこの接地電極３３０が、絶縁碍子３１０の先端部３１６より先端側に配置される（配置工程）。このとき、接地電極３３０は、貴金属チップ３３６が露出された側（電極母材３３３と盤面を揃えた側）を絶縁碍子３１０の先端部３１６側へ向け、厚み方向を軸線Ｏ方向に揃えて配置される。そして、接地電極３３０は軸線Ｏ方向後端側へ向けて押さえられ、接触部３２０と先端部３１６とを接触させて、接地電極３３０と、絶縁碍子３１０の先端部３１６との間の間隙が塞がれる。この状態のまま、接地電極３３０の外縁部３３５（すなわち電極母材３３３の外縁部３３５）と主体金具５０の係合段部５７との合わせ面を狙ってレーザ光が周方向に一周して照射され、両者の溶接が行われる（接地電極接合工程）。このようにして、主体金具５０の先端部６５に接地電極３３０が接合されて、第３の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ３００が完成する。

第３の実施の形態においても、主体金具５０に絶縁碍子１０を加締め保持させてから主体金具５０に接地電極３３０を接合しており、製造過程において絶縁碍子３１０の破損が生じにくい。接地電極３３０の主体金具５０への接合時に接地電極３３０を絶縁碍子３１０側に押さえながら行うので、接地電極３３０と絶縁碍子３１０の先端部３１６との間に間隙を生じないようにすることができる。このため。キャビティ６０内で形成されたプラズマが外方に噴出される際に、プラズマのエネルギーが接地電極３３０と絶縁碍子３１０の先端部３１６との間の間隙に漏出することが回避され、着火性の低下を防止することができる。

なお、第３の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ３００も各種の変形が可能である。例えば、図１８に示す、プラズマジェット点火プラグ３０１の主体金具３５０のように、係合段部３５７に接地電極３３０を係合させたときの係合段部３５７の軸線Ｏ方向先端側の面の位置を、接地電極３３０の軸線Ｏ方向先端側の面の位置よりも、軸線Ｏ方向後端側としてもよい。このようにすれば、上記同様、係合段部３５７と接地電極３３０の外縁部３３５との接合の際にレーザ光を軸線Ｏと鋭角に交差する角度から照射しやすくでき、より確実な接合を行うことができる。また、図示しないが、係合段部３５７に接地電極３３０を係合させたときの係合段部３５７の軸線Ｏ方向先端側の面の位置を、接地電極３３０の軸線Ｏ方向先端側の面の位置よりも、軸線Ｏ方向先端側としてもよい。

また、図１９に示す、プラズマジェット点火プラグ３０２や、図２０に示す、プラズマジェット点火プラグ３０３のように、接地電極３７２の連通部３４１を構成する貴金属チップ３９２を筒状に形成し、軸線Ｏ方向先端側の外周に径方向外側へ突出する鍔状の外突部３４２を設けてもよい。そして電極母材３８２側にも、電極母材３８２の孔に、軸線Ｏ方向先端側を拡径した段状のチップ取付部３４４を設ける。つまり、貴金属チップ３９２を電極母材３８２に対し位置決めできるようにする。このようにすれば、電極母材３８２と貴金属チップ３９２との接合を容易に行うことができる。

また、貴金属チップ３９２の構成を、電極母材３８２に接合された際に一部が電極母材３８２の盤面から軸線Ｏ方向後端側に突出する構成とし、主体金具３５１，３５０への接地電極３７２の接合時には、その突出部分を絶縁碍子３１０の先端部３１６と接触させるとよい。このようにすれば、接地電極３７２の盤面全面を絶縁碍子３１０の先端部３１６に接触させて両者の間隙を塞ぐ場合よりも両者の接触面積を小さくすることができ、間隙を塞ぐための接触面（接触部３２１）の平滑性の管理を容易とすることができる。

更に、図１９に示した主体金具３５１の係合段部３５８や、図２０に示した主体金具３５０の係合段部３５７のように、係合段部３５８，３５７に接地電極３７２を係合させたときの係合段部３５８，３５７の軸線Ｏ方向先端側の面の位置を、接地電極３３０の軸線Ｏ方向先端側の面の位置よりも、軸線Ｏ方向後端側となるように、あるいは軸線Ｏ方向先端側となるようにするとよい。こうすれば、上記同様、貴金属チップ３９２の接触部３２１を絶縁碍子３１０の先端部３１６に接触させながら、係合段部３５８，３５７と接地電極３７２の外縁部３４５とを接合させる際に、レーザ光を軸線Ｏと鋭角に交差する角度から照射しやすくでき、より確実な接合を行うことができる。

なお、第１の実施の形態の変形例と同様に、図１９および図２０に示すプラズマジェット点火プラグ３０２，３０３のように、貴金属チップ３９２の内周壁が連通部の内周壁１６４を構成してもよい。また、図１８に示すプラズマジェット点火プラグ３０１のように、貴金属チップ３３６の内周壁が連通部の内周壁１６３の一部を構成してもよい。更に、図１９および図２０に示すプラズマジェット点火プラグ３０２，３０３のように、貴金属チップ３９２のみが接触部３２１を備え、電極母材３８２の非接触部３４７は軸線Ｏ方向において主体金具３５１，３５０および絶縁碍子３１０の双方と接触しない構成としてもよい。また、図１８に示すプラズマジェット点火プラグ３０１のように、貴金属チップ３３６および電極母材３３３の双方が接触部３２０を備え、電極母材３３３の非接触部３４０は軸線Ｏ方向において主体金具３５０と接触しない構成としてもよい。

［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ４００について、図面を参照して説明する。まず、図２１を参照して、プラズマジェット点火プラグ４００の構造について説明する。図２１は、第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ４００の先端部分を拡大した断面図である。

上記同様、第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ４００も、第１の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ１００とは、接地電極４３０の形状の点、および絶縁碍子４１０の先端部４１６にチップ係合部が形成されていない点で異なるものである。従って、ここではプラズマジェット点火プラグ４００の先端部分の構造について説明し、その他の部分については同一であるため説明を省略または簡略化する。

図２１に示すように、主体金具４５０の先端部４６５に配設された接地電極４３０は、電極母材４３３と貴金属チップ４３６とが一体に接合された複合部材からなる電極である。接地電極４３０は、円盤状の形状を有し、径方向中央に連通孔（連通部４３１）が形成されている。貴金属チップ４３６および電極母材４３３はそれぞれ、円盤状（円環状）に形成されており、径方向中央に孔を有する。貴金属チップ４３６の厚みは電極母材４３３より薄い。電極母材４３３は自身の孔の内周側に、軸線Ｏ方向先端側が段状に拡径されたチップ取付部４３４を有する。このチップ取付部４３４に貴金属チップ４３６の外縁部４３７が係合され、電極母材４３３の盤面に自身の盤面を揃えるように、貴金属チップ４３６が配置される。そして貴金属チップ４３６は外縁部４３７を電極母材４３３にレーザ溶接されており、電極母材４３３の孔と共に、接地電極４３０の連通部４３１を構成している。プラズマジェット点火プラグ４００では、電極母材４３３の内周壁の一部と、貴金属チップ４３６の内周壁とで、連通部４３１の内周壁１６６を構成する。

また、接地電極４３０は、貴金属チップ４３６が接合された側の面を軸線Ｏ方向前方へ向け、外縁部４３５（すなわち電極母材４３３の外縁部４３５）が主体金具４５０の先端部４６５の係合段部４５７に係合されている。更に接地電極４３０は、絶縁碍子４１０の先端部４１６と接触した状態で主体金具４５０にレーザ溶接されている。つまり、接地電極４３０と絶縁碍子４１０の先端部４１６との間の間隙は、両者が接触した状態となっていることで塞がれている。電極母材４３３が絶縁碍子４１０の先端部４１６と接触する部分は、接触部４２０である。一方、電極母材４３３は、主体金具４５０と対向する面に非接触部４４０を有し、軸線Ｏ方向において主体金具４５０と接触しない。この構成により、第３の実施の形態と同様に、キャビティ６０内で形成されたプラズマが外方に噴出される際に、プラズマのエネルギーが接地電極４３０と絶縁碍子４１０の先端部４１６との間の間隙に漏出してしまうことが防止されている。なお、貴金属チップ４３６が、本発明における「貴金属部材」に相当する。

次に、第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ４００の製造方法について、図２２を参照して説明する。図２２は、第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ４００の製造過程の一部を示す図である。

図２２に示すように、第４の実施のプラズマジェット点火プラグ４００においても、予め別の工程で作製された中心電極２０および端子金具４０（図１参照）が一体に組み付けられた絶縁碍子４１０が、同様に別の工程において作製された主体金具４５０に、加締めによって一体に保持される（碍子保持工程）。

次に、孔を有する円盤状の電極母材４３３が、絶縁碍子４１０の先端部４１６より先端側に配置される（電極母材配置工程）。この工程では、電極母材４３３の外縁部４３５が、段状をなす主体金具４５０の係合段部４５７に嵌め込むように係合される。更に電極母材４３３が絶縁碍子４１０の先端部４１６へ向けて押さえられ、電極母材４３３と、絶縁碍子４１０の先端部４１６との間の間隙が塞がれる。そのまま電極母材４３３の外縁部４３５（図２１参照）と、主体金具４５０の係合段部４５７との合わせ面を狙ってレーザ光が周方向に一周して照射される。電極母材４３３の配置位置の調整を行いやすくするため、電極母材４３３が係合段部４５７に配置されたときの位置よりも係合段部４５７が軸線Ｏ方向先端側へ突出されるようになっており、レーザ光は軸線Ｏと鋭角に交差する角度から照射される。これにより、主体金具４５０と接地電極４３０の電極母材４３３とは、より確実に接合される（接地電極接合工程）。

そして、筒状に形成された貴金属チップ４３６が電極母材４３３の孔に挿入され、連通部４３１に配置される（貴金属部材配置工程）。その状態で、貴金属チップ４３６と電極母材４３３との合わせ面を狙ってレーザ光が周方向に一周して照射され、両者の溶接が行われる（貴金属部材接合工程）。貴金属チップ４３６は電極母材４３３と一体となって、連通部４３１を構成する。このようにして、主体金具４５０の先端部４６５に接地電極４３０が接合されて、第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ４００が完成する。

この第４の実施の形態においても、主体金具４５０に絶縁碍子４１０を加締め保持させてから主体金具４５０に接地電極４３０を接合しており、製造過程において絶縁碍子４１０の破損が生じにくい。また、接地電極４３０の主体金具４５０への接合時に接地電極４３０を絶縁碍子４１０側に押さえながら行うので、接地電極４３０と絶縁碍子４１０の先端部４１６との間に間隙を生じないようにすることができ、着火性の低下を防止することができる。

なお、第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグ４００も各種の変形が可能である。例えば、図２３に示す、プラズマジェット点火プラグ４０１の主体金具４５１のように、係合段部４５８に接地電極４３０を係合させたときの軸線Ｏ方向に係合段部４５８の先端側の面の位置を、接地電極４３０の先端側の面の位置よりも後端側にしてもよい。このようにすることで、上記同様、係合段部４５８と接地電極４３０の外縁部４３５との接合の際にレーザ光を軸線Ｏと鋭角に交差する角度から照射しやすくでき、より確実な接合を行うことができる。

また、図２４に示す、プラズマジェット点火プラグ４０２のように、接地電極４７２は、貴金属チップを備えないものであってもよい。更に、第３，第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグでは、主体金具が取付段部を備えていたが、図２５に示す、プラズマジェット点火プラグ４０３のように、主体金具４５３は、取付段部を備えないものであってもよい。これらの場合でも、接地電極４７２，４７３の接触部４２１，４２２を主体金具４５２，４５３に接合する際に、接地電極４７２を絶縁碍子４１０の先端部４１６側に押さえながら行えば、接地電極４７２，４７３と絶縁碍子４１０の先端部４１６との間に間隙が生じないようにすることができる。プラズマジェット点火プラグ４０２，４０３では、貴金属チップを備えない接地電極４７２，４７３の内周壁が、連通部の内周壁１６７，１６８を構成する。

上記説明した第１〜第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグでは、貴金属チップとして、筒状あるいは円環状のものを例に説明を行った。そのうち、第３，第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグでは、電極母材あるいは電極母材に接合された貴金属チップを用いて接地電極と絶縁碍子の先端部との間の間隙を塞ぐ構成であるため、必ずしも貴金属チップが筒状あるいは円環状である必要はない。すなわち、第３，第４の実施の形態では、少なくとも電極母材が円環状をなし、その電極母材が絶縁碍子の先端部に接触しつつ主体金具に接合されれば十分に、両者の間に生じ得る間隙を塞ぐことができる。従って、貴金属チップは連通部の一部として電極母材に接合され、その貴金属チップと中心電極との間で火花放電が行われる構成（すなわち、電極母材と中心電極との間の絶縁破壊抵抗値よりも貴金属チップと中心電極との間の絶縁破壊抵抗値が低い構成）となれば足りる。

第１〜第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグでは、接触部が接地電極の径方向内周壁側に設けられていた。そして、第１，第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグのように、接地電極と絶縁碍子の先端部との間に間隙がある場合でも、その間隙はキャビティの内部と連通しておらず、着火性の低下を最大限防止する構成となっていた。しかし、接地電極の径方向における接触部の設置位置は、上記実施形態に限定されず、例えば、接触部が接地電極の径方向中央部に設けられてもよい。すなわち、接地電極と絶縁碍子の先端部との間に間隙がキャビティの内部と連通していてもよい。このような場合であっても、接触部が存在する部位の接地電極と絶縁碍子の先端部との間に間隙、およびその間隙に連通する主体金具と絶縁碍子との間に間隙を塞ぐことができる。ただし、着火性の低下を防止する観点から、接地電極と絶縁碍子の先端部との間にキャビティの内部と連通する間隙がある場合、その間隙の容積が小さいほど好ましい。

そして同様に、第１，第２の実施の形態のプラズマジェット点火プラグでは、貴金属チップを用いて接地電極と絶縁碍子の先端部との間の間隙を塞ぐ構成であるため、必ずしも電極母材が円環状でなくともよく、貴金属チップが筒状あるいは円環状をなせば足りる。すなわち、電極母材は貴金属チップを絶縁碍子の先端部に接触させた状態が維持されるように支持する部材であればよい。更に、接触部材として貴金属チップを用いていたが、接触部材として貴金属以外の導電性部材からなる金属チップを用いてもよい。

また、第１〜第４の実施の形態のプラズマジェット点火プラグの説明においては、絶縁碍子の主体金具による保持方法について所謂熱加締めによる構成を説明したが、この保持方法についてはなんら限定されることはない。例えば、加熱を行わず冷間加工にて加締めを行ってもよいし、タルクを用いず、直接またはパッキン等を介して間接的に加締部の端部が絶縁碍子を押圧して絶縁碍子を保持してもよい。更には、加締めによらずとも絶縁碍子を保持できればよく、その方法を限定するものではない。しかしながら、保持方法として加締め等により絶縁碍子が軸線Ｏ方向の先端側へ押圧される方法である場合には、本発明に係る製造過程のように、絶縁碍子の先端部に当接するものがない状態で主体金具による加締め保持を行えば、絶縁碍子の破損を防ぐ効果を有する面で好適である。

１０絶縁碍子
１２軸孔
２０中心電極
２６先端面
３０接地電極
３１連通部
３３電極母材
３４内突部
３５外縁部
３６貴金属チップ
３７外突部
３８接触部
５０主体金具
６０キャビティ
６１先端小径部
６６開口部
７０内周壁
１００プラズマジェット点火プラグ

Claims

中心電極と、
軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極の先端面を前記軸孔内先端側に収容すると共に、前記中心電極を保持する絶縁碍子と、
当該絶縁碍子の先端部において、前記軸孔の内周面と前記中心電極の先端面とを壁面とする凹部状に形成されたキャビティと、
前記絶縁碍子の前記軸線方向に垂直な径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具と、
前記絶縁碍子の前記先端部よりも前記軸線方向先端側に配置されると共に、前記絶縁碍子の前記先端部と環状に接触し、前記軸線方向から見たときに前記キャビティの開口部が自身の内側にある接触部と、前記キャビティの内部を外気と連通させる連通部とを有する接地電極と
を備え、
前記接地電極は、前記軸線方向には前記主体金具と非接触である一方、前記径方向には前記主体金具と接触すると共に、自身の外縁部が前記主体金具と接合されて前記主体金具と電気的に接続されている電極母材と、前記連通部の一部をなし、貴金属からなる貴金属部材とが接合された複合部材からなる電極であり、
前記電極母材と前記貴金属部材とが接合された接合部は、前記軸線方向において、前記絶縁碍子側に配置されていることを特徴とするプラズマジェット点火プラグ。
前記絶縁碍子の前記先端部には、前記接触部が係合する係合部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマジェット点火プラグ。
中心電極と、
軸線方向に延びる軸孔を有し、前記中心電極の先端面を前記軸孔内先端側に収容すると共に、前記中心電極を保持する絶縁碍子と、
当該絶縁碍子の先端部において、前記軸孔の内周面と前記中心電極の先端面とを壁面とする凹部状に形成されたキャビティと、
前記絶縁碍子の前記軸線方向に垂直な径方向周囲を取り囲んで保持する主体金具と、
前記絶縁碍子の前記先端部よりも前記軸線方向先端側に配置されると共に、前記絶縁碍子の前記先端部と環状に接触し、前記軸線方向から見たときに前記キャビティの開口部が自身の内側にある接触部と、前記キャビティの内部を外気と連通させる連通部とを有する接地電極と
を備え、
前記接地電極は、前記連通部を有する電極母材に、前記連通部の一部をなし、貴金属からなる貴金属部材が接合された複合部材からなる電極であるプラズマジェット点火プラグの製造方法であって、
前記中心電極を保持した前記絶縁碍子を前記主体金具に保持させる碍子保持工程と、
前記電極母材に前記貴金属部材を接合する貴金属部材接合工程と、
前記貴金属部材接合工程後、前記絶縁碍子の前記先端部よりも前記軸線方向先端側であって、前記主体金具と前記軸線方向に非接触の位置、且つ、前記接地電極が有する前記接触部が前記絶縁碍子の前記先端部に接触する位置に、前記電極母材と前記貴金属部材とが接合された接合部が前記軸線方向において前記絶縁碍子側に配置されるように、前記接地電極を配置する配置工程と、
前記接地電極の前記電極母材および前記貴金属部材のうちの少なくとも一方が有する前記接触部が前記絶縁碍子と接触した状態のままで、前記接地電極の外縁部を前記主体金具と前記径方向に接合する接地電極接合工程と
を有することを特徴とするプラズマジェット点火プラグの製造方法。
前記絶縁碍子の前記先端部には、前記接地電極の前記接触部が係合する係合部が設けられおり、
前記接触部は前記係合部に係合されることを特徴とする請求項３に記載のプラズマジェット点火プラグの製造方法。