(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記絶縁体の周囲に配置された筒状の導電体と、
前記絶縁体の前記軸孔の内部に配置され、前記軸線の方向に延びる棒状体であり、前記導電体の先端より後端側に位置する中心電極と、
前記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極と、
径方向に沿って延び、前記径方向の内側の端が前記接地電極に接続された複数本のスポークを含み、前記導電体と前記接地電極とを接続する接続部と、
を備えるスパークプラグであって、
前記接続部は、前記導電体の内面と接合された接合部を含み、
前記接地電極は、前記複数本のスポークと接続している周方向の位置とは異なる周方向の位置に、切り欠きおよび溝のうち少なくとも一方を有することを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項２】
請求項１に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記切り欠きを有し、
前記切り欠きと、少なくとも１個の前記スポークは、前記軸線方向と垂直な特定の平面上に、それぞれ配置されていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記切り欠きを有し、
前記切り欠きの前記軸線方向の長さは、前記スポークの前記軸線方向の長さの半分以上であることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記切り欠きを有し、
前記スポークの本数をＫとし（Ｋは２以上の自然数）、ｎ番目の前記スポークを前記径方向と垂直な平面で切断した断面積をＳ（ｎ）とし（ｎはＫ以下の自然数）、ｎ番目の前記スポークの前記径方向の長さをＬ（ｎ）とし、
前記切り欠きの個数をＰとし（Ｐは自然数）、ｍ番目の前記切り欠きの前記軸方向の長さをＡ（ｍ）とし（ｍはＰ以下の自然数）、ｍ番目の前記切り欠きの前記周方向の長さをＢ（ｍ）とし、
前記接地電極の前記径方向の厚さをＤとするとき、
式（１）を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
【数１】
0005847259.tif 000008
【請求項５】
請求項１に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記溝を有し、
前記溝は、前記接地電極の先端から後端まで前記軸線方向に沿って延びていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項６】
請求項１または請求項５に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記溝を有し、
前記スポークの本数をＫ（Ｋは２以上の自然数）とし、ｎ番目の前記スポークを前記径方向と垂直な平面で切断した断面積をＳ（ｎ）とし（ｎはＫ以下の自然数）、ｎ番目の前記スポークの前記径方向の長さをＬ（ｎ）とし、
Ｋ本の前記スポークの前記軸方向の長さの平均値をＨとし、
前記溝の個数をＰとし（Ｐは自然数）、ｍ番目の前記溝の前記周方向の長さをＦ（ｍ）とし（ｍはＰ以下の自然数）、ｍ番目の前記溝の前記径方向の深さをＥ（ｍ）とし、
前記接地電極の前記径方向の厚さをＤとするとき、
式（２）を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
【数２】
0005847259.tif 000009
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、円筒形状を有する部分を含むことを特徴とするスパークプラグ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記導電体と比較して熱膨張率が高い材料によって形成されている部分を含むことを特徴とするスパークプラグ。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、ニッケル合金によって形成されている部分を含む、スパークプラグ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記複数本のスポークのうち、周方向に隣り合う２個のスポークの間の全てについて、前記２個のスポークの間の角度が、１８０度以下である、スパークプラグ。
【請求項１１】
軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記絶縁体の周囲に配置された筒状の導電体と、
前記絶縁体の前記軸孔の内部に配置され、前記軸線の方向に延びる棒状体であり、前記導電体の先端より後端側に位置する中心電極と、
前記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極と、
径方向に沿って延び、前記径方向の内側の端が前記接地電極に接続された複数本のスポークを含み、前記導電体と前記接地電極とを接続する接続部と、
を備えるスパークプラグであって、
前記接続部は、前記導電体の内面と接合された接合部を含み、
前記接地電極は、熱膨張によって発生する熱応力を緩和する緩和部を有することを特徴とする、スパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等において着火に用いられるスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において燃料ガスの着火に用いられるスパークプラグは、絶縁体によって互いに絶縁された中心電極と接地電極を備えている。そして、中心電極と接地電極とに電圧が印加されることによって、中心電極と接地電極と間のギャップに火花放電が発生し、当該火花放電のエネルギーによって、燃料ガスへの着火が行われる。
【０００３】
一例として、中空の円筒状の接地電極と、接地電極と主体金具とを接続する部材と、を備えるスパークプラグが知られている（例えば、特許文献１）。このプラグでは、円筒状の接地電極の内側に中心電極が配置され、中心電極の外周面と接地電極の内周面との間のギャップに火花放電が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５１６３２６号公報
【特許文献２】米国特許第６０６４１４４号明細書
【特許文献３】特表２０１０−５４１１７８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１１８２３６号公報
【特許文献５】米国特許出願公開２０１１／０１４８２７４号明細書
【特許文献６】実開平７−００８５６８
【特許文献７】独国特許出願公開第３６１９９３８号明細書
【特許文献８】独国特許出願公開第１０１４４９７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スパークプラグの中心電極や接地電極を含む先端部分は、高温の燃焼室内にさらされるために、当該先端部分の部材の熱膨張が発生する。この結果、当該先端部分の部材に、熱膨張に起因する熱応力が発生して、スパークプラグが損傷を受ける可能性があった。
【０００６】
本発明の目的は、動作時に発生する熱応力に起因するスパークプラグの損傷を抑制する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記絶縁体の周囲に配置された筒状の導電体と、
前記絶縁体の前記軸孔の内部に配置され、前記軸線の方向に延びる棒状体であり、前記導電体の先端より後端側に位置する中心電極と、
前記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極と、
径方向に沿って延び、前記径方向の内側の端が前記接地電極に接続された複数本のスポークを含み、前記導電体と前記接地電極とを接続する接続部と、
を備えるスパークプラグであって、
前記接続部は、前記導電体の内面と接合された接合部を含み、
前記接地電極は、前記複数本のスポークと接続している周方向の位置とは異なる周方向の位置に、切り欠きおよび溝のうち少なくとも一方を有することを特徴とする、スパークプラグ。
【０００９】
スパークプラグの動作中における温度上昇によるスポークや接地電極の熱膨張に起因して熱応力が発生する。この熱応力によって、スパークプラグの構成部材（例えば、接地電極や、接続部）が損傷を受ける可能性がある。上記構成によれば、接地電極は、切り欠きおよび溝のうち少なくとも一方を有している。この結果、上記熱応力を緩和することができるので、熱応力によるスパークプラグの損傷を抑制することができる。
【００１０】
［適用例２］
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記切り欠きを有し、
前記切り欠きと、少なくとも１個の前記スポークは、前記軸線方向と垂直な特定の平面上に、それぞれ配置されていることを特徴とするスパークプラグ。
【００１１】
この構成によれば、スポークや接地電極の熱膨張に起因する熱応力を、スポークと同じ平面上に配置された切り欠きによって効果的に緩和することができる。
【００１２】
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記切り欠きを有し、
前記切り欠きの前記軸線方向の長さは、前記スポークの前記軸線方向の長さの半分以上であることを特徴とするスパークプラグ。
【００１３】
この構成によれば、スポークや接地電極の熱膨張に起因する熱応力を、比較的大きな切り欠きによって、効果的に緩和することができる。
【００１４】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記切り欠きを有し、
前記スポークの本数をＫとし（Ｋは２以上の自然数）、ｎ番目の前記スポークを前記径方向と垂直な平面で切断した断面積をＳ（ｎ）とし（ｎはＫ以下の自然数）、ｎ番目の前記スポークの前記径方向の長さをＬ（ｎ）とし、
前記切り欠きの個数をＰとし（Ｐは自然数）、ｍ番目の前記切り欠きの前記軸方向の長さをＡ（ｍ）とし（ｍはＰ以下の自然数）、ｍ番目の前記切り欠きの前記周方向の長さをＢ（ｍ）とし、
前記接地電極の前記径方向の厚さをＤとするとき、
式（１）を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
【数１】
0005847259.tif 000002
【００１５】
この構成によれば、接地電極は、十分な大きさの切り欠きを有するので、スポークや接地電極の熱膨張に起因する熱応力を、さらに効果的に緩和することができる。
【００１６】
［適用例５］
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記溝を有し、
前記溝は、前記接地電極の先端から後端まで前記軸線方向に沿って延びていることを特徴とするスパークプラグ。
【００１７】
この構成によれば、スポークや接地電極の熱膨張に起因する熱応力を、比較的長い溝によって、効果的に緩和することができる。
【００１８】
［適用例６］
適用例１または適用例５に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記溝を有し、
前記スポークの本数をＫ（Ｋは２以上の自然数）とし、ｎ番目の前記スポークを前記径方向と垂直な平面で切断した断面積をＳ（ｎ）とし（ｎはＫ以下の自然数）、ｎ番目の前記スポークの前記径方向の長さをＬ（ｎ）とし、
Ｋ本の前記スポークの前記軸方向の長さの平均値をＨとし、
前記溝の個数をＰとし（Ｐは自然数）、ｍ番目の前記溝の前記周方向の長さをＦ（ｍ）とし（ｍはＰ以下の自然数）、ｍ番目の前記溝の前記径方向の深さをＥ（ｍ）とし、
前記接地電極の前記径方向の厚さをＤとするとき、
式（２）を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
【数２】
0005847259.tif 000003
【００１９】
この構成によれば、接地電極は、十分な大きさの溝を有するので、スポークや接地電極の熱膨張に起因する熱応力を、さらに効果的に緩和することができる。
【００２０】
［適用例７］
適用例１ないし適用例６のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記接合部は、前記導電体との溶接によって形成されていることを特徴とするスパークプラグ。
【００２１】
接合部材と導電体とが溶接によって接合されている場合には、熱応力を緩和することが困難である可能性があるが、この構成によれば、切り欠きおよび溝によって、熱応力を効果的に緩和することができる。
【００２２】
［適用例８］
適用例１ないし適用例７のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、円筒形状を有する部分を含むことを特徴とするスパークプラグ。
【００２３】
この構成によれば、接地電極は、円筒形状を有する部分を含むので、接地電極と中心電極との対向面積を大きくすることができる。この結果、接地電極の消耗を抑制することができる。
【００２４】
［適用例９］
適用例１ないし適用例８のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記導電体と比較して熱膨張率が高い材料によって形成されている部分を含むことを特徴とするスパークプラグ。
【００２５】
接地電極が、導電体と比較して熱膨張率が高い材料によって形成されている部分を含む場合には、熱応力が大きくなりがちである。この構成によれば、切り欠きおよび溝によって、大きくなりがちな熱応力を効果的に緩和することができる。
【００２６】
［適用例１０］
適用例１ないし適用例９のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、ニッケル合金によって形成されている部分を含む、スパークプラグ。
【００２７】
接地電極が、ニッケル合金によって形成されている部分を含む場合には、ニッケル合金の比較的大きな熱膨張率によって、熱応力が大きくなりがちである。この構成によれば、切り欠きおよび溝によって、大きくなりがちな熱応力を効果的に緩和することができる。
【００２８】
［適用例１１］
適用例１ないし適用例１０のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記複数本のスポークのうち、周方向に隣り合う２個のスポークの間の全てについて、前記２個のスポークの間の角度が、１８０度以下である、スパークプラグ。
【００２９】
周方向に隣り合う２個のスポークの全てについて、２個のスポークの間の角度が、１８０度以下である場合には、主体金具とスポークとの間に大きな熱応力が発生しやすい。したがって、接地電極に溝や切り欠きが形成されていることによって、大きくなりがちな熱応力を効果的に緩和することができる。
［適用例１２］
軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記絶縁体の周囲に配置された筒状の導電体と、
前記絶縁体の前記軸孔の内部に配置され、前記軸線の方向に延びる棒状体であり、前記導電体の先端より後端側に位置する中心電極と、
前記中心電極との間に火花ギャップを形成する接地電極と、
径方向に沿って延び、前記径方向の内側の端が前記接地電極に接続された複数本のスポークを含み、前記導電体と前記接地電極とを接続する接続部と、
を備えるスパークプラグであって、
前記接続部は、前記導電体の内面と接合された接合部を含み、
前記接地電極は、熱膨張によって発生する熱応力を緩和する緩和部を有することを特徴とする、スパークプラグ。
【００３０】
スパークプラグの使用時におけるスポークや接地電極の熱膨張に起因して熱応力が発生する。この熱応力によって、スパークプラグの構成部材（例えば、接地電極や、接合部材の接合部）が損傷を受ける可能性がある。上記構成によれば、接地電極は、熱応力を緩和する緩和部を有するので、熱応力によるスパークプラグの損傷を抑制することができる。
【００３１】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグ用の接地電極や、スパークプラグを搭載する点火システム、前記点火システムを搭載する内燃機関、等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態のスパークプラグ１００の断面図である。
【図２】スパークプラグ１００の先端近傍の断面図である。
【図３】第１実施形態の挿入部材３０の斜視図である。
【図４】第１実施形態の挿入部材３０の外観図および断面図である。
【図５】第２実施形態の挿入部材３０Ｂの斜視図である。
【図６】第２実施形態の挿入部材３０Ｂの外観図および断面図である。
【図７】本変形例の挿入部材３０Ｃの一例の斜視図である。
【図８】変形例の挿入部材３０Ｄ、３０Ｅを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．スパークプラグの構成：
以下、本発明の実施の態様を実施形態に基づいて説明する。図１は第１実施形態のスパークプラグ１００の断面図である。図１の一点破線は、スパークプラグ１００の軸線ＣＯ（軸線ＣＯとも呼ぶ）を示している。軸線ＣＯと平行な方向（図１の上下方向）を軸線方向とも呼ぶ。軸線ＣＯを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、軸線ＣＯを中心とする円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。図１における下方向を先端方向Ｄ１と呼び、上方向を後端方向Ｄ２とも呼ぶ。図１における下側をスパークプラグ１００の先端側と呼び、図１における上側をスパークプラグ１００の後端側と呼ぶ。
【００３４】
このスパークプラグ１００は、例えば、自動車等のガソリンエンジンや、コージェネレーションシステムまたはヒートポンプに用いられるガスエンジン等の内燃機関に用いられる。スパークプラグ１００は、絶縁体としての絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３１を含む挿入部材３０と、端子金具４０と、主体金具５０と、を備える。
【００３５】
絶縁碍子１０はアルミナ等を焼成して形成されている。絶縁碍子１０は、軸線方向に沿って延び、絶縁碍子１０を貫通する貫通孔１２（軸孔とも呼ぶ）を有する略円筒形状の部材（筒状体）である。絶縁碍子１０は、鍔部１９と、後端側胴部１８と、先端側胴部１７と、段部１５と、脚部１３とを備えている。後端側胴部１８は、鍔部１９より後端側に位置し、鍔部１９の外径より小さな外径を有している。先端側胴部１７は、鍔部１９より先端側に位置し、後端側胴部１８の外径より小さな外径を有している。脚部１３は、先端側胴部１７より先端側に位置し、先端側胴部１７の外径よりも小さな外径を有している。脚部１３は、略円筒形状を有している。脚部１３の先端面１３Ａには、後述する接地電極３１の後端部分が嵌合する凹部１３１が形成されている。脚部１３は、スパークプラグ１００が内燃機関（図示せず）に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。段部１５は、脚部１３と先端側胴部１７との間に形成されている。
【００３６】
主体金具５０は、導電性の金属材料（具体的には、低炭素鋼材）で形成され、内燃機関のエンジンヘッド（図示省略）にスパークプラグ１００を固定するための略筒形状の部材（筒状体）である。主体金具５０は、軸線ＣＯに沿って貫通する貫通孔５９が形成されている。主体金具５０は、絶縁碍子１０の周囲に配置される。すなわち、主体金具５０の貫通孔５９内に、絶縁碍子１０が挿入・保持されている。絶縁碍子１０の先端は、主体金具５０の先端より後端方向Ｄ２側に位置している。絶縁碍子１０の後端は、主体金具５０の後端から露出している。
【００３７】
主体金具５０は、スパークプラグレンチが係合する六角柱形状の工具係合部５１と、内燃機関に取り付けるための取付ネジ部５２と、工具係合部５１と取付ネジ部５２との間に形成された鍔状の座部５４と、を備えている。ここで、取付ネジ部５２の呼び径は、例えば、Ｍ１０（１０ｍｍ（ミリメートル））、Ｍ１２、Ｍ１４、Ｍ１８、Ｍ２０、Ｍ２４のいずれかとされている。
【００３８】
主体金具５０の取付ネジ部５２と座部５４との間には、金属板を折り曲げて形成され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、スパークプラグ１００が内燃機関に取り付けられた際に、スパークプラグ１００と内燃機関（エンジンヘッド）との隙間を封止する。
【００３９】
主体金具５０は、さらに、工具係合部５１の後端側に設けられた薄肉の加締部５３と、座部５４と工具係合部５１との間に設けられた薄肉の圧縮変形部５８と、を備えている。主体金具５０における工具係合部５１から加締部５３に至る部位の内周面と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間に形成される環状の領域には、環状の環状部材６，７が配置されている。当該領域における２つの環状部材６，７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。また、主体金具５０の取付ネジ部５２は、取付ネジ部５２の内周側に突出した棚部５５を備えている。
【００４０】
加締部５３の後端は、径方向内側に折り曲げられて、絶縁碍子１０の外周面に固定されている。主体金具５０の圧縮変形部５８は、製造時において、絶縁碍子１０の外周面に固定された加締部５３が先端側に押圧されることにより、圧縮変形する。圧縮変形部５８の圧縮変形によって、環状部材６、７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。この結果、環状の板パッキン８を介して、主体金具５０の棚部５５に、絶縁碍子１０の段部１５が押圧される。すなわち、棚部５５と段部１５との間は、板パッキン８を挟んで封止されている。この結果、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具５０と絶縁碍子１０との隙間から外部に漏れることが、板パッキン８によって防止される。板パッキン８は、例えば、鉄などの金属によって形成される。
【００４１】
スパークプラグ１００の先端部近傍の構成の詳細は後述するが、中心電極２０は、軸線ＣＯに沿って延びる棒状の部材であり、絶縁碍子１０の貫通孔１２の先端近傍の内部に配置されている。中心電極２０の先端は、絶縁碍子１０の先端から露出している（図１）。接地電極３１を含む挿入部材３０は、主体金具５０の先端方向Ｄ１側から、主体金具５０の貫通孔５９に挿入されている。
【００４２】
端子金具４０は、軸線ＣＯに沿って延びる棒状の部材である。端子金具４０は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼）で形成され、その表面は、防食のための金属層（例えば、Ｎｉ層）がめっきなどによって形成されている。端子金具４０は、軸線方向の所定位置に形成された鍔部４２（端子顎部）と、鍔部４２より後端側に位置するキャップ装着部４１と、鍔部４２より先端側の脚部４３（端子脚部）と、を備えている。端子金具４０の後端を含むキャップ装着部４１は、絶縁碍子１０の後端側に露出している。端子金具４０の先端を含む脚部４３は、絶縁碍子１０の貫通孔１２に後端方向Ｄ２側から挿入（圧入）されている。キャップ装着部４１には、高圧ケーブル（図示外）が接続されたプラグキャップが装着され、火花を発生するための高電圧が印加される。
【００４３】
絶縁碍子１０の貫通孔１２内において、端子金具４０の先端と中心電極２０の後端との間の領域には、火花発生時の電波ノイズを低減するための抵抗体４が配置されている。抵抗体４は、例えば、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料と、を含む組成物で形成されている。貫通孔１２内における、抵抗体４と中心電極２０との隙間は、導電性シール８Ａによって埋められ、抵抗体４と端子金具４０との隙間は、ガラスと金属との導電性シール８Ｂによって埋められている。
【００４４】
Ａ−２：スパークプラグ１００の先端近傍の構成：
図２は、スパークプラグ１００の先端近傍の断面図である。図２を参照して、スパークプラグ１００の先端近傍の構成を、さらに詳しく説明する。図２の断面は、軸線ＣＯを含む面でスパークプラグ１００を切断した断面である。
【００４５】
中心電極２０は、電極母材２１と、電極母材２１の内部に埋設された芯材２２と、を含む構造を有する（図２）。電極母材２１は、ニッケルまたはニッケルを主成分とする合金（インコネル（アルファベットのINCONELは登録商標）６００等）で形成されている。芯材２２は、電極母材２１を形成する合金よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金で形成されている。
【００４６】
中心電極２０は、軸線方向の所定の位置に設けられた鍔部２４（電極鍔部、フランジ部とも呼ぶ。）と、鍔部２４よりも後端側の部分である頭部２３（電極頭部）と、鍔部２４よりも先端側の部分である脚部２５（電極脚部）と、を備えている。鍔部２４は、絶縁碍子１０の段部１６に支持されている。中心電極２０の脚部２５は、円柱形状を有している。中心電極２０は、主体金具５０の先端より後端側に位置している。すなわち、主体金具５０の先端は、中心電極２０の脚部２５の先端より先端方向Ｄ１に位置している。
【００４７】
挿入部材３０は、接地電極３１と、主体金具５０と接地電極３１とを接続する複数本（例えば、４本）のスポーク３２と、を備えている。接地電極３１は、略筒形状を有している。接地電極３１の内周面は、ギャップ形成面３１Ａである。すなわち、接地電極３１のギャップ形成面３１Ａによって形成される孔３３の内部に、中心電極２０の脚部２５の先端部分が配置される。この結果、中心電極２０の脚部２５の先端部分の外周面２５Ａと、接地電極３１のギャップ形成面３１Ａと、は、軸線ＣＯと垂直な方向に対向して、火花ギャップを形成する。脚部２５の先端部分の外周面２５Ａをギャップ形成面２５Ａとも呼ぶ。
【００４８】
挿入部材３０は、主体金具５０の貫通孔５９の先端側から、貫通孔５９に挿入され、貫通孔５９のうち、取付ネジ部５２に形成されている部分に配置されている。挿入部材３０の後端部分は、脚部１３の先端に支持されている。すなわち、挿入部材３０の４本のスポーク３２の後端面は、脚部１３の先端面１３Ａに接触している。そして、挿入部材３０の接地電極３１の後端部３１５は、上述した脚部１３に形成された凹部１３１に嵌合している。スポーク３２の先端側の面の径方向外側の端部は、主体金具５０の取付ネジ部５２の内周面１２Ａと、レーザー溶接によって溶接されている。すなわち、スポーク３２の径方向外側の端部と、主体金具５０の取付ネジ部５２の内周面１２Ａと、の間には、レーザー溶接によって形成された溶融部ＷＰ１が形成されている。複数本（例えば、４本）のスポーク３２は、主体金具５０と接地電極３１とを接続する接続部と、も呼ぶことができる。溶融部ＷＰ１は、スポーク３２の外縁に形成され、主体金具５０の内周面１２Ａと接合された接合部とも呼ぶことができる。
【００４９】
挿入部材３０、すなわち、接地電極３１とスポーク３２とは、中心電極２０の電極母材２１と同様に、耐腐食性の高い金属、例えば、インコネル６００などのニッケル合金で形成されている。挿入部材３０を形成するニッケル合金は、主体金具５０を形成する金属材料（例えば、低炭素鋼材）より、熱膨張率が高い材料、すなわち、熱膨張係数が大きな材料である。
【００５０】
図３、図４を参照して、さらに、挿入部材３０について詳しく説明する。図３は、挿入部材３０の斜視図である。図４（Ａ）は、後端側から先端方向Ｄ１に向かって、挿入部材３０を見た図である。図４（Ｂ）は、挿入部材３０を切断した断面図である。図４（Ｂ）の断面図のうち、軸線ＣＯより右側の部分は、図４（Ａ）における仮想線ＶＬ１と、軸線ＣＯと、を含む断面で挿入部材３０を切断した断面を示す。図４（Ｂ）の断面図のうち、軸線ＣＯより左側の部分は、図４（Ａ）における仮想線ＶＬ３と、軸線ＣＯと、を含む断面で挿入部材３０を切断した断面を示す。
【００５１】
スポーク３２の軸線方向の長さＨは、接地電極３１の軸線方向の長さＨＴより短い（図４（Ｂ））。図３、図４の例では、長さＨＴは、長さＨの約２〜３倍程度である。図３、図４の例では、スポーク３２の軸線方向の位置は、接地電極３１の軸線方向の中央より後端側の位置である。すなわち、接地電極３１の先端面は、スポーク３２の先端面より先端方向Ｄ１に突出している。また、接地電極３１の後端面は、スポーク３２の後端面より後端方向Ｄ２に僅かに突出している。接地電極３１のスポーク３２の後端面より後端方向Ｄ２に突出した部分は、上述した脚部１３の凹部１３１に嵌合する後端部３１５である。
【００５２】
ここで、スポーク３２の本数をＫ本（Ｋは２以上の自然数、図３、図４の例では４本）とする。図４において、軸線ＣＯを中心とし、Ｋ本のスポーク３２の径方向外側を通る仮想的な円ＶＣの直径Ｒ３は、上述した主体金具５０の取付ネジ部５２の内周面１２Ａ（図２）の内径より僅かに（例えば０．１ｍｍ）小さな径である。
【００５３】
各スポーク３２は、径方向に沿って延びている。各スポーク３２を径方向と垂直な平面で切断した断面は、図３〜図４の例では、矩形である。すなわち、スポーク３２は、径方向の長さＬの角棒形状を有している。各スポーク３２の周方向の長さＷと、スポーク３２の軸線方向の長さＨを用いて、各スポーク３２の断面積Ｓは、Ｈ×Ｗで表すことができる。断面積Ｓは、１個のスポークを径方向と垂直な平面で切断した断面の面積である。
【００５４】
各スポーク３２の径方向の内側の端は、接地電極３１の外周面に接続している。したがって、図４（Ａ）に示すように、各スポーク３２の径方向の長さＬは、上述した仮想的な円ＶＣの直径Ｒ３と、接地電極３１の外径Ｒ２と、の径差の半分である（Ｌ＝（Ｒ３−Ｒ２）／２）。
【００５５】
Ｋ本のスポーク３２は、例えば、角θ１ずつ離れた周方向の位置に配置されている。すなわち、周方向に隣り合う２個のスポーク３２が成す角度は、例えば、θ１＝（３６０／Ｋ）で表される。図３、図４の例では、Ｋ＝４であるので、θ１＝９０度である。（図４（Ａ））。例えば、２個のスポーク３２が成す角度は、仮想線ＶＬ１と、仮想線ＶＬ２と、の間の角度で表すことができる。仮想線ＶＬ１、ＶＬ２は、それぞれ、軸線ＣＯから周方向外側に延び、２個のスポーク３２の周方向の中心位置を通る仮想的な線である（図４（Ａ））。
【００５６】
接地電極３１は、軸線方向の高さがＨＴである円筒形状を有している。接地電極３１は、先端側部分に形成されたＰ個の切り欠きＮＴ（Ｐは自然数、図３、図４の例では４個）を有している。切り欠きＮＴが形成されている周方向の位置は、接地電極３１が各スポーク３２と接続している周方向の位置とは、異なる位置である。図３、図４の例では、各切り欠きＮＴが、互いに隣合う２個のスポーク３２の周方向の中間の位置に形成されている。
【００５７】
換言すれば、接地電極３１は、切り欠きＮＴが形成されていない円筒形状を有する上述した後端部３１５と、Ｐ個の切り欠きＮＴが形成された後端部３１５より先端側の部分３１１（先端部３１１とも呼ぶ）と、を有している（図３、図４（Ｂ））。そして、図２に示すように、後端部３１５と先端部３１１との内周面は、共に、中心電極２０の外周面２５Ａと対向しており、火花ギャップを形成している。なお、切り欠きＮＴが形成されていない円筒部３１５は、周方向に全周に亘って連続する円筒部３１５とも、言うことができる。
【００５８】
切り欠きＮＴを形成している接地電極３１の表面ＮＴａ、ＮＴｂ、ＮＴｃ（図４（Ａ）、（Ｂ））のうち、軸線ＣＯと平行な２個の面ＮＴａ、ＮＴｂは、図３、図４の例では、互いに平行である。また、切り欠きＮＴの先端側を形成している接地電極３１の表面ＮＴｃは、軸線ＣＯと垂直である。切り欠きＮＴの周方向の長さＢは、２個の面ＮＴａ、ＮＴｂの距離で表される。また、切り欠きＮＴの軸方向の長さＡは、接地電極３１の先端から、面ＮＴｃまでの距離で表される。切り欠きＮＴの径方向の長さは、接地電極３１の径方向の厚さＤと等しい、と言える。切り欠きＮＴの軸方向の長さＡは、図３〜図４の例では、スポーク３２の軸方向の長さＨより長い。
【００５９】
図４（Ａ）に示すように、接地電極３１の径方向の厚さＤは、接地電極３１の外径（円筒部３１５の外径）Ｒ２と、接地電極３１の内径（円筒部３１５の内径）Ｒ１と、の径差の半分である（Ｄ＝（Ｒ２−Ｒ１）／２）。接地電極３１の径方向の厚さＤは、切り欠きＮＴの径方向の長さＤと言うこともできる。
【００６０】
図４（Ｂ）に示すように、切り欠きＮＴが形成されている軸方向の範囲（図４（Ｂ）の長さＡの範囲）と、スポーク３２が位置している軸方向の範囲（図４（Ｂ）の長さＨの範囲）とは、重なっている。すなわち、切り欠きＮＴと、スポーク３２とは、軸線ＣＯと垂直な特定の平面（例えば、図４（Ｂ）の平面ＳＦ）上に、それぞれ配置されている。より具体的には、切り欠きＮＴの先端は、スポーク３２の先端面より先端方向Ｄ１に位置し、切り欠きＮＴの後端は、スポーク３２の後端面の近傍に位置している。
【００６１】
以上説明したスパークプラグ１００の動作について説明する。スパークプラグ１００は、ガスエンジンなどの内燃機関に取り付けられて使用される。所定の電源を含む点火装置（例えば、フルトランジスタ点火装置）によって、スパークプラグ１００の接地電極３１と中心電極２０との間に電圧が印加される。この結果、接地電極３１のギャップ形成面３１Ａと、中心電極２０のギャップ形成面２５Ａとの間に形成される火花ギャップに、火花放電が生じる。火花放電によって、内燃機関の燃焼室内の燃焼ガスが点火される。
【００６２】
このように、スパークプラグ１００の先端部は、内燃機関の燃焼室内に曝される。このために、スパークプラグ１００の動作によって燃料ガスの燃焼が行われると、スパークプラグ１００の先端部の部材、特に、接地電極３１やスポーク３２を含む挿入部材３０は、燃焼エネルギーによって高温になる。したがって、内燃機関の運転中、すなわち、スパークプラグ１００の動作中は、スパークプラグ１００の挿入部材３０の温度は、スパークプラグ１００の停止中より大幅に高くなる。一方、主体金具５０の取付ネジ部５２は、水冷などによって冷却されるエンジンヘッドと接しているために、挿入部材３０と比較して高温にはならない。
【００６３】
このようなスパークプラグ１００の動作中における温度上昇によって、スポーク３２や接地電極３１は、熱膨張する。熱膨張に起因して発生する熱応力によって、スパークプラグの構成部材が損傷を受ける可能性がある。例えば、スパークプラグ１００の動作状態と停止状態とが繰り返されると、熱膨張によって、スポーク３２の径方向の長さＬが繰り返し変動する。これによって、スポーク３２の径方向外側の端部と、主体金具５０の内周面１２Ａとを接合する溶融部ＷＰ１（図４（Ｂ））に熱応力が繰り返し加えられる。また、上述したように、主体金具５０の取付ネジ部５２は、挿入部材３０と比較すると、高温にならないので、挿入部材３０と比較すると、熱膨張は小さい。このように、取付ネジ部５２と挿入部材３０との熱膨張の差によっても、溶融部ＷＰ１に加えられる熱応力が増大する。この結果、溶融部ＷＰ１にクラックが発生する可能性がある。
【００６４】
上記第１実施形態のスパークプラグ１００では、接地電極３１に切り欠きＮＴが形成されている。これによって、接地電極３１の先端部３１１が撓みやすくされている。この結果、熱膨張によって、例えば、スポーク３２の径方向の長さＬが変動した場合であっても、接地電極３１の先端部３１１が僅かに撓むことによって、熱膨張によって発生する熱応力を効果的に緩和することができる。したがって、熱応力によるスパークプラグ１００の損傷、例えば、溶融部ＷＰ１にクラックが発生することを抑制することができる。この結果、スパークプラグ１００の耐久性能を向上することができる。
【００６５】
また、上述したように、上記第１実施形態のスパークプラグ１００では、切り欠きＮＴと、スポーク３２は、軸線方向と垂直な特定の平面（例えば、平面ＳＦ（図４（Ｂ））上に、それぞれ配置されている。この結果、スポーク３２や接地電極３１の熱膨張に起因する熱応力を、スポーク３２と同じ平面上に配置された切り欠きＮＴによって効果的に緩和することができる。具体的には、上述したように、熱応力は、主として、熱膨張によってスポーク３２の径方向の長さＬが変動することに起因する。しがって、スポーク３２と、接地電極３１の切り欠きＮＴとが、軸線ＣＯと垂直な特定の平面（すなわち、任意の径方向と平行な特定の平面）上に、配置されていると、接地電極３１のうち当該特定の平面上の先端部３１１が撓みやすい。この結果、熱膨張によって発生する熱応力を、より効果的に緩和することができる。
【００６６】
さらに、上記第１実施形態のスパークプラグ１００では、切り欠きＮＴの軸方向の長さＡ（図４（Ｂ））は、スポーク３２の軸線方向の長さＨに対して十分に長い。具体的には、長さＡは、長さＨより長い。切り欠きＮＴの軸方向の長さＡが長いほど、切り欠きＮＴが大きくなる。この結果、十分に大きな切り欠きＮＴによって、熱膨張によって発生する熱応力をさらに効果的に緩和することができる。
【００６７】
さらに、接地電極３１は、円筒部３１５を含む。換言すれば、接地電極３１は、複数個に分離されていない。例えば、切り欠きＮＴに代えて、切り欠きＮＴと同じ周方向の長さＢを有する隙間を形成すると、接地電極３１が複数個に分離される。接地電極３１は、円筒部３１５を含むので、接地電極３１の剛性が過度に低下することを抑制することができる。この結果、例えば、熱応力を緩和しつつも、火花ギャップの変動を抑制することができる。また、火花ギャップの精度を確保できるように、接地電極３１を作製することが容易になる。さらに、円筒部３１５の内周面の少なくとも一部が、火花ギャップを形成するので、接地電極３１のギャップ形成面３１Ａと、中心電極２０のギャップ形成面２５Ａとが、対向する面積が小さくなることを抑制することができる。この結果、接地電極３１と中心電極２０との間の火花放電が局所的になって、接地電極３１や中心電極２０が消耗することを抑制することができる。すなわち、接地電極３１や中心電極２０の耐消耗性を向上することができる。
【００６８】
接地電極３１を含む挿入部材３０は、主体金具５０と比較して熱膨張率が高い材料によって形成されている。すなわち、主体金具５０は、低炭素鋼材によって形成されている。挿入部材３０は、低炭素鋼材より熱膨張率が高いニッケル合金によって形成されている。この結果、例えば、主体金具５０と挿入部材３０との熱膨張率が等しい場合と比較して、主体金具５０と挿入部材３０とを接合する溶融部ＷＰ１に大きな熱応力が発生しやすい。上記第１実施形態のスパークプラグ１００では、接地電極３１に切り欠きＮＴが形成されていることによって、大きくなりがちな熱応力を効果的に緩和することができる。
【００６９】
また、上記第１実施形態のスパークプラグ１００では、複数本のスポーク３２のうち、周方向に隣り合う２個のスポークの全てについて、２個のスポークの間の角度θ１（図４（Ａ））は、１８０度以下である。例えば、図３、図４の例では、θ１は９０度である。この場合には、特に、主体金具５０と挿入部材３０とを接合する溶融部ＷＰ１に大きな熱応力が発生しやすい。上記第１実施形態のスパークプラグ１００では、接地電極３１に切り欠きＮＴが形成されていることによって、大きくなりがちな熱応力を効果的に緩和することができる。
【００７０】
Ａ−３．第１評価試験：
第１評価試験では、比較形態のスパークプラグのサンプル１−１と、第１実施形態のスパークプラグ１００の４５種類のサンプル１−２〜１−４６を作成し、評価試験を行った。各サンプルに共通な寸法は、以下の通りである。
仮想的な円ＶＣの直径Ｒ３（図４（Ａ）参照）：１３ｍｍ
接地電極３１の軸方向の長さＨＴ：６ｍｍ
【００７１】
なお、比較形態のスパークプラグのサンプル１−１の接地電極は、切り欠きが形成されていない円筒形状を有している（Ｐ＝０）。一方、第１実施形態のサンプル１−２〜１−４６の挿入部材３０は、切り欠きＮＴを有している。
【００７２】
【表１】
0005847259.tif 000004
【００７３】
表１に示すように、本評価試験の第１実施形態のスパークプラグ１００の４５種類のサンプル１−２〜１−４６を、５種類のサンプル群Ｇ１〜Ｇ５に分けて説明する。４種類のサンプル群Ｇ１〜Ｇ４の間では、スポーク３２の構成が互いに異なる。具体的には、４種類のサンプル群Ｇ１〜Ｇ４の間では、スポーク３２の本数Ｋと、１本のスポーク３２の断面積Ｓ（単位は平方ｍｍ）と、１本のスポーク３２の径方向の長さＬ（単位はｍｍ）と、のうちの少なくとも１個が異なっている。サンプル群Ｇ５のスポーク３２の構成は、サンプル群Ｇ２と同じである。
【００７４】
具体的には、サンプル群Ｇ１、Ｇ３、Ｇ４では、スポーク３２の本数Ｋは、「３」であり、サンプル群Ｇ２、Ｇ５では、スポーク３２の本数Ｋは、「４」である。また、サンプル群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４、Ｇ５では、１本のスポーク３２の断面積Ｓは、４平方ｍｍであり、サンプル群Ｇ３では、１本のスポーク３２の断面積Ｓは、５平方ｍｍである。断面積Ｓは、スポーク３２の周方向の長さＷを変更することによって、変更された（Ｓ＝Ｈ×Ｗ）。サンプル群Ｇ１〜Ｇ３、Ｇ５では、１本のスポーク３２の径方向の長さＬは、２．７ｍｍであり、サンプル群Ｇ４では、１本のスポーク３２の径方向の長さＬは、３ｍｍである。径方向の長さＬは、スポーク３２の接地電極３１の外径Ｒ２を変更することによって、変更された（Ｌ＝（Ｒ３−Ｒ２）／２）。
【００７５】
なお、表１に示すＶ１は、Ｖ１＝（Ｋ×Ｓ×Ｌ）の式によって算出される。Ｖ１は、Ｋ本のスポーク３２の体積の合計値を表す（単位は立方ｍｍ）。
【００７６】
さらに、サンプル群Ｇ１、Ｇ３、Ｇ４では、接地電極３１に形成された切り欠きＮＴの個数Ｐが３個である。すなわち、サンプル群Ｇ１、Ｇ３、Ｇ４の各サンプルの接地電極３１には、３本のスポーク３２のうちの周方向に隣合う２本ずつのスポークの間の周方向の位置に、それぞれ１個ずつ、合計３個の切り欠きＮＴが形成されている。
【００７７】
サンプル群Ｇ２では、接地電極３１に形成された切り欠きＮＴの個数Ｐが４個である。すなわち、サンプル群Ｇ２の各サンプルの接地電極３１には、４本のスポーク３２のうちの周方向に隣合う２本ずつのスポークの間の周方向の位置に、それぞれ１個ずつ、合計４個の切り欠きＮＴが形成されている（図３、図４の例と同様）。
【００７８】
サンプル群Ｇ５では、接地電極３１に形成された切り欠きＮＴの個数Ｐが２個である。すなわち、サンプル群Ｇ５の各サンプルの接地電極３１には、４本のスポーク３２のうちの周方向に隣合う２本ずつのスポークの間の周方向の位置のうち、２個の位置に切り欠きＮＴが形成され、残りの２個の位置には切り欠きＮＴが形成されていない。なお、２個の切り欠きＮＴは、軸線ＣＯを挟んで径方向に対向する位置に形成されている。
【００７９】
表１に示すように、各サンプル群Ｇ１〜Ｇ４に含まれる９個ずつのサンプルの間では、１個の切り欠きＮＴのサイズが互いに異なっている。例えば、各サンプルの切り欠きＮＴの軸方向の長さＡは、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍのうちのいずれかの値とされている。各サンプルの切り欠きＮＴの周方向の長さＢは、１．２５ｍｍ、１．５ｍｍ、１．７５ｍｍ、２ｍｍ、２．２５ｍｍ、２．５ｍｍ、２．７５ｍｍのうちのいずれかの値とされている。また、切り欠きＮＴの径方向の長さを表す接地電極３１の径方向の厚さＤは、０．７５ｍｍ、１ｍｍ、１．２５ｍｍのいずれかの値とされている。
【００８０】
なお、表１に示すＶ２は、Ｖ２＝（Ｐ×Ａ×Ｂ×Ｄ）の式によって算出される。Ｖ２は、Ｐ個の切り欠きＮＴの容積の合計値を表す（単位は立方ｍｍ）。
【００８１】
さらに、表１には、（Ｖ１／Ｖ２）の値が示されている。（Ｖ１／Ｖ２）は、換言すれば、切り欠きＮＴの容積の合計値Ｖ２に対するスポークの体積の合計値Ｖ１の比率を表している。
【００８２】
第１評価試験では、スパークプラグ１００の各サンプルの先端部近傍（主体金具５０の先端部近傍）の加熱と冷却とのサイクルを１０００回繰り返した。具体的には、１回のサイクルは、各サンプルの先端部近傍を、バーナーで２分間に亘って加熱し、続けて、１分間に亘って空気中で冷却する、というものである（冷熱試験とも呼ぶ）。２分間の加熱によって、主体金具５０の先端部の温度が所定の目標温度に到達するように、バーナーの強度を調節した。その後、先端方向Ｄ１方向側から後端方向Ｄ２に向かって目視することによって、挿入部材３０と主体金具５０とを接合する溶融部ＷＰ１にクラックが発生しているか否かを確認した。
【００８３】
なお、各サンプルは、２個ずつ準備されて、目標温度が摂氏１０００度である冷熱試験と、目標温度が摂氏１１００度である冷熱試験と、がサンプルごとに行われた。
【００８４】
目標温度が摂氏１０００度の試験でクラックが発生したサンプルの評価を「×」とした。また、目標温度が摂氏１０００度の冷熱試験でクラックが発生せず、かつ、目標温度が摂氏１１００度の冷熱試験でクラックが発生したサンプルの評価を「○」とした。目標温度が摂氏１０００度の冷熱試験でクラックが発生せず、かつ、目標温度が摂氏１１００度の冷熱試験でクラックが発生しなかったサンプルの評価を「◎」とした（表１）。
【００８５】
表１に示すように、比較形態のスパークプラグのサンプル、すなわち、接地電極に切り欠きが形成されていないサンプル１−１の評価結果は、「×」であった。第１実施形態の４５種のサンプル、すなわち、接地電極３１に切り欠きＮＴが形成されているサンプル１−２〜１−４６の評価は、「○」および「◎」のうちのいずれかであった。
【００８６】
この結果より、接地電極３１に切り欠きＮＴを形成することによって、スパークプラグ１００の損傷、具体的には、溶融部ＷＰ１の損傷を抑制できることが、実証された。
【００８７】
さらに、詳細には、第１実施形態のスパークプラグ１００の４５種のサンプル１−２〜１−４６のうち、（Ｖ１／Ｖ２）が２を超えている１６種のサンプル１−２、１−５、１−８、１−１１、１−１４、１−１７、１−２０、１−２６、１−２９、１−３５、１−３８、１−３９、１−４１、１−４２、１−４４、１−４５の評価は「○」であった。第１実施形態のスパークプラグ１００の４５種のサンプル１−２〜１−４６のうち、上記１６種のサンプルを除く、２９種のサンプルの評価は、「◎」であった。すなわち、４５種のサンプル１−２〜１−４６のうち、（Ｖ１／Ｖ２）が２以下である全てのサンプルの評価は、「◎」であった。
【００８８】
この理由は、以下のように考えられる。各スポーク３２によって溶融部ＷＰ１に加えられる力は、熱応力（単位は、例えば、Ｎ／平方ｍｍ）に、各スポーク３２の断面積Ｓ（単位は、例えば、平方ｍｍ）を乗じた値（単位は、例えば、Ｎ）であると、考えられる。また、各スポーク３２の径方向の長さＬが大きいほど、熱膨張による各スポーク３２の径方向の長さＬの膨張量が大きくなるので、各スポーク３２によって溶融部ＷＰ１に加えられる力が大きくなる。したがって、各スポーク３２によって溶融部ＷＰ１に加えられる力は、各スポーク３２の断面積Ｓと径方向の長さＬとの積（Ｓ×Ｌ）、すなわち、各スポーク３２の体積が大きいほど大きくなると考えられる。したがって、Ｋ本のスポーク３２によって溶融部ＷＰ１に加えられる力は、Ｖ１の値、すなわち、Ｋ本のスポーク３２の体積の合計値が大きいほど、大きくなると考えられる。
【００８９】
一方、Ｖ２の値、すなわち、切り欠きＮＴの容積の合計値が大きいほど、接地電極３１の剛性が低下する。この結果、Ｖ２の値が大きいほど、接地電極３１の先端部３１１が撓みやすくなり、熱応力を緩和できる程度が大きくなる。このために、切り欠きＮＴの容積の合計値Ｖ２に対して、スポーク３２の体積の合計値Ｖ１が比較的小さい場合には、すなわち、（Ｖ１／Ｖ２）が２以下である場合には、熱応力をより効果的に緩和できると考えられる。
【００９０】
換言すれば、Ｋ本のスポーク３２のサイズ（すなわち、ＳとＬの値）が互いに等しく、Ｐ個の切り欠きＮＴのサイズ（すなわち、ＡとＢとＤの値）が互いに等しい場合には、以下の式（３）が満たされることがより好ましいことが解った。
（Ｋ×Ｓ×Ｌ）／（Ｐ×Ａ×Ｂ×Ｄ）≦２    ...（３）
こうすれば、熱応力をより効果的に緩和することによって、スパークプラグ１００の損傷をより効果的に抑制することができる。なお、上述したように、スポークの本数Ｋや、切り欠きＮＴの個数Ｐを変更しても、上記式（３）を満たすサンプルでは、評価が「◎」であり、上記式（３）を満たさないサンプルでは、評価が「○」であった。このことから、スポークの本数Ｋや、切り欠きＮＴの個数Ｐに、拘わらずに、上記式（３）を満たす場合には、スパークプラグ１００の損傷をより効果的に抑制することができると考えられる。
【００９１】
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ−１．構成：
第２実施形態のスパークプラグは、第１実施例の挿入部材３０（図３、図４）に代えて、挿入部材３０Ｂを備えている。図５は、挿入部材３０Ｂの斜視図である。図６（Ａ）は、後端側から先端方向Ｄ１に向かって、挿入部材３０Ｂを見た図である。図６（Ｂ）は、軸線ＣＯを含む面Ｃ２−Ｃ２（図５（Ａ））で挿入部材３０Ｂを切断した断面図である。第２実施形態のスパークプラグの挿入部材３０Ｂ以外の構成は、第１実施形態のスパークプラグ１００（図１、図２）と同一である。このため、第２実施形態のスパークプラグの全体の構成図は省略し、挿入部材３０Ｂ以外の構成については、図１、図２の符号を用いる。
【００９２】
図５の挿入部材３０Ｂは、第１実施例の接地電極３１（図３、図４）とは異なる接地電極３１Ｂと、第１実施例のスポーク３２と同一のスポーク３２を備えている。このために、スポーク３２の構成、および、寸法については、説明を省略し、図３、４と同一の符号を用いる。
【００９３】
接地電極３１Ｂは、Ｐ個の切り欠きＮＴに代えて、Ｐ個の溝ＧＲを有している点が、第１実施例の接地電極３１（図３、図４）と、異なる。接地電極３１Ｂのその他の構成は、第１実施例の接地電極３１と同一である。このために、接地電極３１Ｂの内径、外径、径方向の厚さ、軸方向の長さは、第１実施形態の接地電極３１の径方向の内径、外径、径方向の厚さ、軸方向の長さと同じ符号「Ｒ１」「Ｒ２」「Ｄ」「ＨＴ」を用いてそれぞれ表す。
【００９４】
接地電極３１Ｂは、略円筒形状を有している。第１実施形態の接地電極３１と異なり、切り欠きＮＴが形成されていないので、接地電極３１Ｂは軸方向の全長において、周方向の全周に亘って連続している。
【００９５】
溝ＧＲが形成されている周方向の位置は、第１実施例の切り欠きＮＴと同様に、接地電極３１Ｂが各スポーク３２と接続している周方向の位置とは、異なる位置である。図５、図６の例では、各溝ＧＲ、互いに隣合う２個のスポーク３２の周方向の中間の位置に形成されている。また、溝ＧＲは、接地電極３１Ｂの先端から後端まで軸線方向に沿って延びている。換言すれば、溝ＧＲは、接地電極３１Ｂの軸方向の全長に亘って形成されている。
【００９６】
溝ＧＲは、例えば、軸方向と垂直な断面が、円弧形状を有している。溝ＧＲの径方向の長さの最大値を、溝ＧＲの径方向の深さＥとする。また、溝ＧＲの周方向の長さをＦとする。
【００９７】
図６（Ｂ）に示すように、溝ＧＲが形成されている軸方向の範囲（図６（Ｂ）の長さＨＴの範囲と、スポーク３２が位置している軸方向の範囲（図６（Ｂ）の長さＨの範囲）とは、重なっている。すなわち、溝ＧＲと、スポーク３２とは、軸線ＣＯと垂直な特定の平面（例えば、図６（Ｂ）の平面ＳＦＢ）上に、それぞれ配置されている。
【００９８】
以上説明した第２実施形態のスパークプラグでは、接地電極３１Ｂに溝ＧＲが形成されていることによって、接地電極３１Ｂが撓みやすくされている。この結果、第１実施形態のスパークプラグ１００と同様に、熱膨張によって、例えば、スポーク３２の径方向の長さＬが変動した場合であっても、接地電極３１Ｂが僅かに撓むことによって、熱膨張によって発生する熱応力を効果的に緩和することができる。したがって、熱応力によるスパークプラグの損傷、例えば、溶融部ＷＰ１にクラックが発生することを抑制することができる。この結果、スパークプラグの耐久性能を向上することができる。
【００９９】
また、上述したように、上記第２実施形態のスパークプラグでは、溝ＧＲと、スポーク３２は、軸線方向と垂直な特定の平面（例えば、平面ＳＦＢ（図６（Ｂ））上に、それぞれ配置されている。この結果、スポーク３２や接地電極３１Ｂの熱膨張に起因する熱応力を、スポーク３２と同じ平面上に配置された溝ＧＲによって効果的に緩和することができる。
【０１００】
さらに、上記第３実施形態のスパークプラグ１００では、溝ＧＲは、接地電極３１Ｂの先端から後端まで軸線方向に沿って延びている。この結果、より接地電極３１Ｂが撓みやすい。この結果、熱膨張によって発生する熱応力をさらに効果的に緩和することができる。
【０１０１】
さらに、接地電極３１Ｂは、切り欠きＮＴに代えて溝ＧＲを備えることによって、軸方向の全長において、周方向の全周に亘って連続している。この結果、接地電極３１Ｂの剛性が過度に低下することを抑制することができる。この結果、例えば、熱応力を緩和しつつも、火花ギャップの変動を抑制することができる。また、火花ギャップの精度を確保できるように、接地電極３１を作製することが容易になる。また、接地電極３１Ｂのギャップ形成面３１ＢＡは、第１実施例の接地電極３１のギャップ形成面３１Ａより広い。この結果、接地電極３１と中心電極２０との間の火花放電が局所的になって、接地電極３１Ｂや中心電極２０が消耗することを抑制することができる。すなわち、接地電極３１Ｂや中心電極２０の耐消耗性を向上することができる。
【０１０２】
なお、接地電極３１Ｂを含む挿入部材３０Ｂは、第１実施形態の挿入部材３０と同様に、主体金具５０の材料（具体的には、低炭素鋼材）と比較して熱膨張率が高い材料（具大意的には、ニッケル合金）によって形成されている。したがって、上記第２実施形態のスパークプラグでは、接地電極３１Ｂに溝ＧＲが形成されていることによって、大きくなりがちな熱応力を効果的に緩和することができる。
【０１０３】
また、上記第２実施形態のスパークプラグでは、第１実施形態のスパークプラグ１００と同様に、複数本のスポーク３２のうち、周方向に隣り合う２個のスポークの全てについて、２個のスポークの間の角度θ１（図６（Ａ））は、１８０度以下である。図４の例では、θ１は９０度である。この場合には、特に、主体金具５０と挿入部材３０とを接合する溶融部ＷＰ１に大きな熱応力が発生しやすい。したがって、上記第２実施形態のスパークプラグでは、接地電極３１Ｂに溝ＧＲが形成されていることによって、大きくなりがちな熱応力を効果的に緩和することができる。
【０１０４】
Ｂ−２．第２評価試験：
第２評価試験では、比較形態のスパークプラグのサンプル２−１と、第２実施形態のスパークプラグの５０種類のサンプル２−２〜２−５１を作成し、評価試験を行った。各サンプルに共通な寸法は、以下の通りである。
仮想的な円ＶＣの直径Ｒ３（図６（Ａ）参照）：１３ｍｍ
接地電極３１の軸方向の長さＨＴ：６ｍｍ
【０１０５】
なお、比較形態のスパークプラグのサンプル２−１の接地電極は、溝ＧＲが形成されていない円筒形状を有している（Ｐ＝０）。一方、第２実施形態のサンプル２−２〜２−５１の挿入部材３０Ｂは、溝ＧＲを有している。
【０１０６】
【表２】
0005847259.tif 000005
【０１０７】
表２に示すように、本評価試験の第２実施形態のスパークプラグの５０種類のサンプル２−２〜２−５１を、５種類のサンプル群Ｇ６〜Ｇ１０に分けて説明する。４種類のサンプル群Ｇ６〜Ｇ９の間では、スポーク３２の構成が互いに異なる。具体的には、サンプル群Ｇ６〜Ｇ９における、スポーク３２の本数Ｋと、１本のスポーク３２の断面積Ｓ（単位は平方ｍｍ）と、１本のスポーク３２の径方向の長さＬ（単位はｍｍ）とは、第１実施形態の４種類のサンプル群Ｇ１〜Ｇ４（表１）と、それぞれ同じである。サンプル群Ｇ１０のスポーク３２の構成は、サンプル群Ｇ７と同じである。
【０１０８】
なお、表２に示すＶ１は、表１におけるＶ１と同様に、Ｖ１＝（Ｋ×Ｓ×Ｌ）の式によって算出される。
【０１０９】
さらに、サンプル群Ｇ６、Ｇ８、Ｇ９では、接地電極３１Ｂに形成された溝ＧＲの個数Ｐが３個である。すなわち、サンプル群Ｇ６、Ｇ８、Ｇ９の各サンプルの接地電極３１Ｂには、３本のスポーク３２のうちの周方向に隣合う２本ずつのスポークの間の周方向の位置に、それぞれ１個ずつ、合計３個の溝ＧＲが形成されている。
【０１１０】
サンプル群Ｇ７では、接地電極３１Ｂに形成された溝ＧＲの個数Ｐが４個である。すなわち、サンプル群Ｇ７の各サンプルの接地電極３１Ｂには、４本のスポーク３２のうちの周方向に隣合う２本ずつのスポークの間の周方向の位置に、それぞれ１個ずつ、合計４個の溝ＧＲが形成されている（図５、図６の例と同様）。
【０１１１】
サンプル群Ｇ１０では、接地電極３１Ｂに形成された溝ＧＲの個数Ｐが２個である。すなわち、サンプル群Ｇ１０の各サンプルの接地電極３１Ｂには、４本のスポーク３２のうちの周方向に隣合う２本ずつのスポークの間の周方向の位置のうち、２個の位置に溝ＧＲが形成され、残りの２個の位置には溝ＧＲが形成されていない。なお、２個の溝ＧＲは、軸線ＣＯを挟んで径方向に対向する位置に形成されている。
【０１１２】
なお、表２には、スポーク３２の軸方向の長さＨが示されている（単位はｍｍ）。各サンプルのスポーク３２は、表２に示す断面積Ｓを有するように、表２に示す軸方向の長さＨに応じてスポーク３２の周方向の長さＷが調整されている。
【０１１３】
表２に示すように、各サンプル群Ｇ６〜Ｇ１０に含まれる複数個のサンプルの間では、１個の溝ＧＲのサイズが互いに異なっている。例えば、各サンプルの溝ＧＲの周方向の長さＦは、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍ、１．８ｍｍ、２ｍｍ、２．２ｍｍのうちのいずれかの値とされている。各サンプルの溝ＧＲの径方向の深さＥは、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍのうちのいずれかの値とされている。また、接地電極３１Ｂの径方向の厚さＤは、１ｍｍ、１．２５ｍｍのいずれかの値とされている。
【０１１４】
なお、表１に示すＶ３は、Ｖ３＝｛Ｐ×（Ｈ×Ｅ×Ｆ）×（Ｅ／Ｄ）｝の式によって算出される。（Ｈ×Ｅ×Ｆ）は、１個の溝ＧＲのうち、スポーク３２の軸線方向の長さＨに相当する部分ＧＲＵ（図５のハッチングされた部分）の容積の概算値を表す。（Ｅ／Ｄ）は、接地電極３１Ｂの径方向の厚さＤに対する溝ＧＲの深さＥの比率を表す。
【０１１５】
さらに、表２には、（Ｖ１／Ｖ３）の値が示されている。
【０１１６】
第２評価試験では、第１評価試験と同様に、スパークプラグの各サンプルが、２個ずつ準備されて、目標温度が摂氏１０００度である冷熱試験と、目標温度が摂氏１１００度である冷熱試験と、がサンプルごとに行われた。
【０１１７】
第２評価試験では、第１評価試験と同様に、目標温度が摂氏１０００度の冷熱試験でクラックが発生したサンプルの評価を「×」とした。また、目標温度が摂氏１０００度の冷熱試験でクラックが発生せず、かつ、目標温度が摂氏１１００度の冷熱試験でクラックが発生したサンプルの評価を「○」とした。目標温度が摂氏１０００度の冷熱試験でクラックが発生せず、かつ、目標温度が摂氏１１００度の冷熱試験でクラックが発生しなかったサンプルの評価を「◎」とした（表２）。
【０１１８】
表２に示すように、比較形態のスパークプラグのサンプル、すなわち、接地電極に溝ＧＲが形成されていないサンプル２−１の評価結果は、「×」であった。第２実施形態の５０種のサンプル、すなわち、接地電極３１Ｂに溝ＧＲが形成されているサンプル２−２〜２−５１の評価は、「○」および「◎」のうちのいずれかであった。
【０１１９】
この結果より、接地電極３１Ｂに溝ＧＲを形成することによって、スパークプラグの損傷、具体的には、溶融部ＷＰ１の損傷を抑制できることが、実証された。
【０１２０】
さらに、詳細には、第２実施形態のスパークプラグの５０種のサンプル２−２〜２−５１のうち、（Ｖ１／Ｖ３）が８を超えている３４種のサンプル２−２、２−６、２−７、２−９、２−１２、２−１６、２−１７、２−１９、２−２２〜２−３３、２−３５〜２−４０、２−４２、２−４３、２−４５〜２−５０の評価は「○」であった。第２実施形態のスパークプラグの５０種のサンプル２−２〜２−５１のうち、上記３４種のサンプルを除く、１６種のサンプルの評価は、「◎」であった。すなわち、５０種のサンプル２−２〜２−５１のうち、（Ｖ１／Ｖ３）が８以下である全てのサンプルの評価は、「◎」であった。
【０１２１】
この理由は、以下のように考えられる。第１評価試験と同様に、Ｖ１の値、すなわち、スポーク３２の体積の合計値が大きいほど、スポーク３２の径方向の長さＬが熱膨張によって変動することによって溶融部ＷＰ１に加えられる力が大きくなる。
【０１２２】
一方、Ｐ×（Ｈ×Ｅ×Ｆ）の値、すなわち、Ｋ個の溝ＧＲのスポーク３２の軸線方向の長さＨに相当する部分ＧＲＵの概算容積の合計値が大きいほど、接地電極３１Ｂが撓みやすくなる。また、（Ｅ／Ｄ）の値、すなわち、接地電極３１Ｂの径方向の厚さＤに対する溝ＧＲの深さＥの比率が、大きいほど、接地電極３１Ｂが撓みやすくなる。このため、これらの２個の値を乗じて得られるＶ３＝｛Ｐ×（Ｈ×Ｅ×Ｆ）×（Ｅ／Ｄ）｝の値は、接地電極３１Ｂが撓みやすさを表す指標値として用いることができると考えられる。すなわち、Ｖ３が大きいほど、接地電極３１Ｂが撓みやすくなり、熱応力を緩和できる程度が大きくなる、と考えられる。
【０１２３】
このために、指標値Ｖ３に対して、スポーク３２の体積の合計値Ｖ１が比較的小さい場合には、すなわち、（Ｖ１／Ｖ３）が８以下である場合には、熱応力をより効果的に緩和できると考えられる。
【０１２４】
換言すれば、Ｋ個のスポーク３２のサイズ（すなわち、ＳとＬとＨの値）が互いに等しく、Ｐ個の溝ＧＲのサイズ（すなわち、ＥとＦの値）が互いに等しい場合には、以下の式（４）が満たされることがより好ましいことが解った。
（Ｋ×Ｓ×Ｌ）／｛Ｐ×（Ｈ×Ｅ×Ｆ）×（Ｅ／Ｄ）｝≦８    ...（４）
こうすれば、熱応力をより効果的に緩和することによって、スパークプラグの損傷をより効果的に抑制することができる。なお、上述したように、スポークの本数Ｋや、溝ＧＲの個数Ｐを変更しても、上記式（４）を満たすサンプルでは、評価が「◎」であり、上記式（４）を満たさないサンプルでは、評価が「○」であった。このことから、スポークの本数Ｋや、溝ＧＲの個数Ｐに、拘わらずに、上記式（４）を満たす場合には、スパークプラグの損傷をより効果的に抑制することができると考えられる。
【０１２５】
Ｄ．変形例：
（１）上記各実施形態の挿入部材３０、３０Ｂでは、スポーク３２の軸方向の長さＨより、接地電極３１、３１Ｂの軸方向の長さＨＴが長い。これに代えて、接続部の長さと、接地電極と、の軸方向の長さが等しくても良い。
【０１２６】
図７は、本変形例の挿入部材３０Ｃの一例の斜視図、および、断面図である。この挿入部材３０Ｃは、軸方向の長さがＨである第１実施例のスポーク３２（図３、４）と同一のスポーク３２と、軸方向の長さがスポーク３２と同一のＨである接地電極３１Ｃと、を備えている。
【０１２７】
接地電極３１Ｃには、第１実施例の接地電極３１と同様に、切り欠きＮＴＣが形成されている。すなわち、接地電極３１は、後端側に、周方向に全周に亘って連続する円筒部３１５Ｃを備え、先端側に、切り欠きＮＴＣが形成された先端部３１１Ｃを備えている。
【０１２８】
接地電極３１Ｃでは、切り欠きＮＴＣの軸方向の長さＡ２は、第１実施形態とは異なり、スポーク３２の軸方向の長さＨより短く、スポーク３２の軸方向の長さＨの半分以上である（（Ｈ／２）≦Ａ２＜Ｈ）。このように、切り欠きの軸方向の長さは、スポークの軸方向の長さの半分以上であることが好ましい。こうすれば、スポークや接地電極の熱膨張に起因する熱応力を、比較的大きな切り欠きによって、効果的に緩和することができる。
【０１２９】
（２）上記第１実施形態では、Ｋ個のスポーク３２のサイズは同じである。これに代えて、Ｋ個のスポーク３２のサイズは互いに異なっていても良い。具体的には、Ｋ＝３である場合には、３本のスポーク３２の断面積は、それぞれ、Ｓ（１）、Ｓ（２）、Ｓ（３）であっても良く、３本のスポークの径方向の長さは、それぞれ、Ｌ（１）、Ｌ（２）、Ｌ（３）であっても良い。より一般的に言えば、Ｋ個のスポーク３２を識別する識別番号ｎ（ｎはＫ以下の自然数、ｎ＝１、２、...、Ｋ）とする。Ｋ本のスポーク３２の断面積は、Ｓ（ｎ）で表すことができる。Ｋ個の値Ｓ（ｎ）は、第１実施形態のように同じ値であっても良く、互いに異なっていても良い。また、Ｋ本のスポークの径方向の長さは、Ｌ（ｎ）で表すことができる。Ｋ個の値Ｌ（ｎ）は、第１実施形態のように同じ値であっても良く、互いに異なっていても良い。
【０１３０】
同様に、上記第１実施形態のＰ個の切り欠きＮＴのサイズは、それぞれ同じであるが、これに代えて、Ｐ個の切り欠きＮＴのサイズは、互いに異なっていても良い。一般的に言えば、Ｐ個の切り欠きＮＴを識別する識別番号ｍ（ｍはＰ以下の自然数、ｍ＝１、２、...、Ｐ）とする。Ｐ個の切り欠きＮＴの軸方向の長さは、Ａ（ｍ）で表すことができる。Ｐ個の値Ａ（ｍ）は、第１実施形態のように同じ値であっても良く、互いに異なっていても良い。また、Ｐ個の切り欠きＮＴの周方向の長さは、Ｂ（ｍ）で表すことができる。Ｐ個の値Ｂ（ｍ）は、第１実施形態のように同じ値であっても良く、互いに異なっていても良い。
【０１３１】
Ｋ本のスポークのサイズが互いに異なる場合であっても、Ｋ本のスポーク３２の体積の合計値Ｖ１が大きいほど、Ｋ本のスポーク３２の熱膨張によって溶融部ＷＰ１に加えられる力が大きくなる。また、Ｐ個の切り欠きＮＴのサイズが互いに異なる場合であっても、切り欠きＮＴの容積の合計値Ｖ２が大きいほど、接地電極３１が撓みやすくなり、熱応力を緩和できる程度が大きくなる。したがって、上述したように、Ｖ１／Ｖ２≦２が満たされることが好ましい。
【０１３２】
したがって、より一般的には、スポークの本数をＫとし（Ｋは２以上の自然数）、ｎ番目のスポークの断面積をＳ（ｎ）とし（ｎはＫ以下の自然数）、ｎ番目のスポークの径方向の長さをＬ（ｎ）とし、切り欠きの個数をＰとし（Ｐは自然数）、ｍ番目の切り欠きの軸方向の長さをＡ（ｍ）とし（ｍはＰ以下の自然数）、ｍ番目の切り欠きの前記周方向の長さをＢ（ｍ）とし、接地電極の径方向の厚さをＤとするとき、以下の式（５）を満たすことが好ましい。
【０１３３】
【数３】
0005847259.tif 000006
【０１３４】
（３）上記第２実施形態においてもＫ個のスポーク３２のサイズは互いに異なっていても良い。すなわち、上記第２実施形態においても、Ｋ個のスポーク３２を識別する識別番号ｎ（ｎはＫ以下の自然数、ｎ＝１、２、...、Ｋ）を用いて、Ｋ本のスポーク３２の断面積は、Ｓ（ｎ）で表すことができる。Ｋ本のスポークの径方向の長さは、Ｌ（ｎ）で表すことができる。
【０１３５】
同様に、上記第２実施形態のＰ個の溝ＧＲのサイズは、それぞれ同じであるが、これに代えて、Ｐ個の溝ＧＲのサイズは、互いに異なっていても良い。一般的に言えば、Ｐ個の溝ＧＲを識別する識別番号ｍ（ｍはＰ以下の自然数、ｍ＝１、２、...、Ｐ）とする。Ｐ個の溝ＧＲの周方向の長さをＦ（ｍ）で表すことができる。Ｐ個の値Ｆ（ｍ）は、第２実施形態のように同じ値であっても良く、互いに異なっていても良い。また、Ｐ個の溝ＧＲの径方向の深さをＥ（ｍ）で表すことができる。Ｐ個の値Ｅ（ｍ）は、第２実施形態のように同じ値であっても良く、互いに異なっていても良い。
【０１３６】
Ｋ本のスポークのサイズが互いに異なる場合であっても、Ｋ本のスポーク３２の体積の合計値Ｖ１が大きいほど、Ｋ本のスポーク３２の熱膨張によって溶融部ＷＰ１に加えられる力が大きくなる。また、Ｐ個の溝ＧＲのサイズが互いに異なる場合であっても、指標値Ｖ３が大きいほど、接地電極３１Ｂが撓みやすくなり、熱応力を緩和できる程度が大きくなる。したがって、上述したように、Ｖ１／Ｖ３≦８が満たされることが好ましい。指標値Ｖ３を算出する際に用いられるスポーク３２の軸方向の長さＨも、スポーク３２ごとに異なり得る。この場合には、指標値Ｖ３の算出には、スポーク３２の軸方向の長さＨとして、Ｋ本のスポーク３２の平均値を用いれば良い。
【０１３７】
したがって、より一般的には、スポークの本数をＫとし（Ｋは２以上の自然数）、ｎ番目のスポークの断面積をＳ（ｎ）とし（ｎはＫ以下の自然数）、ｎ番目のスポークの径方向の長さをＬ（ｎ）とし、Ｋ本のスポークの軸方向の長さの平均値をＨとし、溝の個数をＰとし（Ｐは自然数）、ｍ番目の溝の周方向の長さをＦ（ｍ）とし（ｍはＰ以下の自然数）、ｍ番目の溝の径方向の深さＥ（ｍ）とし、接地電極の径方向の厚さをＤとするとき、以下の式（６）を満たすことが好ましい。
【０１３８】
【数４】
0005847259.tif 000007
【０１３９】
（４）上記各実施形態では、接地電極３１は、略円筒形状を有しているが、これに限られない。接地電極３１は、円筒形状を有していなくても良い。図８は、変形例の挿入部材３０Ｄ、３０Ｅを示す図である。図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、それぞれ、変形例の挿入部材３０Ｄ、３０Ｅを後端側から見た図を示している。図８（Ａ）の挿入部材３０Ｄは、２本のスポーク３２Ｄと、軸線ＣＯと垂直な断面が略四角形の角筒形状を有する接地電極３１Ｄと、を有している。この場合には、スポーク３２Ｄの本数は、２本であるので、２本のスポーク３２Ｄの間の角θ１は、１８０度である。
【０１４０】
接地電極３１Ｄの先端部には、２本のスポーク３２Ｄが接続している周方向の位置とは異なる位置に、２個の切り欠きＮＴＤが形成されている。このように、接地電極３１Ｄの形状が円筒ではない場合には、切り欠きＮＴＤが形成されている部分における接地電極３１Ｄの厚さＤは、第１実施形態のように、径差（Ｄ＝（Ｒ２−Ｒ１）／２）を用いて表すことはできない。この場合には、切り欠きＮＴが形成されている部位の先端側の部分における接地電極３１Ｄの厚さＤが、上記式（５）を満たすか否かを計算する際における接地電極３１Ｄの厚さＤとして用いられる。また、スポーク３２Ｄの径方向の長さＬも、第１実施形態のように、径差（Ｌ＝（Ｒ３−Ｒ２）／２）を用いて表すことはできない。この場合には、後端側から軸線ＣＯに沿って見た場合に（図８（Ａ））、スポーク３２Ｄの２つの側面と、接地電極３１Ｄの側面とが、接続している２個の点をＰ１、Ｐ２とする。そして、２個の点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ仮想的な線分ＳＬ１の中点ＰＣ１から、スポーク３２Ｄの径方向外側の端ＳＬ２までの径方向の長さが、上記式（５）を満たすか否かを計算する際におけるスポーク３２Ｄの径方向の長さＬとして用いられる。
【０１４１】
図８（Ｂ）の挿入部材３０Ｅは、図８（Ａ）の挿入部材３０Ｄと同様に、２本のスポーク３２Ｅと、軸線ＣＯと垂直な断面が略四角形の角筒形状を有する接地電極３１Ｅと、を有している。接地電極３１Ｄの側面には、２本のスポーク３２Ｅが接続している周方向の位置とは異なる位置に、２個の溝ＧＲＥが形成されている。このように、接地電極３１Ｅの形状が円筒ではない場合には、溝ＧＲＥが形成されている部分における接地電極３１Ｅの厚さＤは、第２実施形態のように、径差（Ｄ＝（Ｒ２−Ｒ１）／２）を用いて表すことはできない。この場合には、後端側から軸線ＣＯに沿って見た場合に（図８（Ｂ））、接地電極３１Ｅの側面上の溝ＧＲＥのエッジに位置する２個の点を、Ｐ３、Ｐ４とする。そして、２個の点Ｐ３、Ｐ４を結ぶ仮想的な直線ＳＬ３の中点ＰＣ２と、接地電極３１Ｅの内側側面３１ＥＡとの間の径方向の長さが、上記式（６）を満たすか否かを計算する際における接地電極３１Ｅの厚さＤとして用いられる。また、仮想的な直線ＳＬ３の中点ＰＣ２から、溝ＧＲＥの底部までの径方向の長さが、上記式（６）を満たすか否かを計算する際における溝ＧＲＥの径方向の深さＥとして用いられる。
【０１４２】
また、スポーク３２Ｅの径方向の長さＬは、上記第２実施形態のように、径差（Ｌ＝（Ｒ３−Ｒ２）／２）を用いて表すことはできない。この場合には、スポーク３２Ｅの２つの側面と、接地電極３１Ｄの側面とが、接続している２個の点をＰ５、Ｐ６とする。上述した図８（Ａ）の挿入部材３０Ｄのスポーク３２Ｄと同様に、２個の点Ｐ５、Ｐ６を結ぶ仮想的な直線ＳＬ４の中点ＰＣ３から、スポーク３２Ｅの径方向外側の端ＳＬ５までの径方向の長さが、上記式（６）を満たすか否かを計算する際におけるスポーク３２Ｅの径方向の長さＬとして用いられる。
【０１４３】
（５）上記各実施形態の主体金具５０の先端近傍（図２）は、別の部材で形成されていても良い。具体的には、主体金具５０のうち、取付ネジ部５２の先端側の部分が主体金具５０とは別体の導電性の筒部材で形成され、主体金具５０の先端に溶接されていても良い。そして、当該別体の導電性の筒部材に、挿入部材３０が接合されていても良い。また、主体金具５０のうち、取付ネジ部５２の全体が主体金具５０とは別体の導電性の筒部材で形成され、主体金具５０の先端に溶接されていても良い。以上の説明から解るように、上記各実施形態では、主体金具５０が、特許請求の範囲における「導電体」に対応し、本変形例では、主体金具５０と、主体金具５０の先端に溶接された導電性の筒部材と、の全体が、特許請求の範囲における「導電体」に対応する。
【０１４４】
（６）上記各実施形態の溝ＧＲや切り欠きＮＴの形成位置や形状は一例であり、これに限られない。例えば、図３、図４の切り欠きＮＴは、接地電極３１の先端側に設けられているが、後端側に設けられても良い。また、図３、図４の切り欠きＮＴは、接地電極３１の先端側と、後端側と、の両方に設けられてもよい。例えば、切り欠きＮＴが形成される軸線方向の位置が、スポーク３２の軸線方向の位置と重なっていることが好ましいので、接地電極３１の形状や接地電極３１に対するスポーク３２の軸線方向の位置に応じて、切り欠きＮＴの形成位置や形状は、適宜に変更される。また、図５、図６の溝ＧＲは、接地電極３１Ｂの軸方向の全長に亘って形成されることなく、軸方向に沿って一部の領域に形成されていても良い。接地電極は、溝および切り欠きのうちの少なくとも一方を、少なくとも１個有していれば良い。こうすれば、溝や切り欠きを有していない場合と比較して、接地電極３１が撓みやすくなり、スポーク３２や接地電極３１の熱膨張に起因する熱応力を緩和することができる。以上の説明から解るように、溝ＧＲや切り欠きＮＴは、熱膨張によって発生する熱応力を緩和する緩和部の一例である。
【０１４５】
（７）上記各実施形態では、挿入部材３０のスポーク３２は、主体金具５０の内周面１２Ａと接合された接合部として、溶接によって形成された溶融部ＷＰ１を有している。これに代えて、スポーク３２と、主体金具５０の内周面１２Ａとは、例えば、圧入によって接合されても良い。この場合には、主体金具５０の内周面１２Ａに圧接する、スポーク３２の径方向外側の面が、特許請求の範囲における「接合部」に対応する。
【０１４６】
（８）接地電極３１や中心電極２０の電極母材２１の材料としては、上述したインコネルに限らず、種々の材料を採用可能である。例えば、接地電極３１や中心電極２０の電極母材２１は、インコネルに限らず、他のニッケル合金やタングステンなどの耐熱性に優れた種々の材料を用いて形成されても良い。また、接地電極３１のうち、ギャップ形成面３１Ａを含む一部分が、インコネルとは異なる材料、例えば、イリジウムや白金などの貴金属を含む材料を用いて形成されても良い。同様に、中心電極２０の脚部２５の全体や、脚部２５のうち、ギャップ形成面２５Ａを含む一部分が、インコネルとは異なる材料、例えば、イリジウムや白金などの貴金属を含む材料を用いて形成されても良い。
【０１４７】
（９）上記第１実施形態および第２実施形態の挿入部材３０および中心電極２０を含むスパークプラグ１００の先端部分の具体的形状は、一例であり、様々な変形が可能である。以下にその例を説明する。
【０１４８】
上記第１実施形態および第２実施形態では、３本のスポーク３２の径方向外側の端は、直接に、主体金具５０の取付ネジ部５２の内周面１２Ａに接合されている。これに代えて、３本のスポーク３２の径方向外側の端は、リング状の部材に接続され、当該リング状の部材の径方向外側の面が、主体金具５０の取付ネジ部５２の内周面１２Ａに接合されていても良い。すなわち、挿入部材３０の接続部は、複数本のスポーク３２と、スポークの径方向外側の端が接続されたリング部材と、を備えても良い。
【０１４９】
上記第１実施形態および第２実施形態では、接地電極３１、３１Ｂの先端は、スポーク３２の先端側の面より先端方向Ｄ１に突出し、かつ、接地電極３１、３１Ｂの後端は、スポーク３２の後端側の面より後端方向Ｄ２に突出している。これに代えて、接地電極３１、３１Ｂの先端と、スポーク３２の先端側の面とは、軸線方向の位置が同じであり、接地電極３１、３１Ｂの後端だけが、スポーク３２の後端側の面より後端方向Ｄ２に突出していても良い。また、接地電極３１、３１Ｂの先端だけが、スポーク３２の先端側の面より先端方向Ｄ１に突出し、接地電極３１、３１Ｂの後端と、スポーク３２の後端側の面とは、軸線方向の位置が同じであっても良い。
【０１５０】
上記第１実施形態および第２実施形態では、挿入部材３０、３０Ｂの後端は、絶縁碍子１０の脚部１３の先端によって支持されている。これに代えて、挿入部材３０、３０Ｂは、脚部１３の先端から離れていても良い。例えば、主体金具５０の取付ネジ部５２の内周面１２Ａに段部が形成されても良い。例えば、取付ネジ部５２は、第１の内径を有する後端側部分と、第１の内径より大きな第２の内径を有する先端側部分と、を有し、後端側部分と先端側部分とが接続部分に段部が形成されてもよい。そして、当該段部によって、挿入部材３０、３０Ｂのスポーク３２の径方向外側の端部が支持されることで、挿入部材３０、３０Ｂが脚部１３の先端から離れて配置されても良い。また、挿入部材３０、３０Ｂが、上述したリング部材を備え、当該リング部材が、当該段部に支持されてもよい。
【０１５１】
上記第１実施形態および第２実施形態では、絶縁碍子１０の脚部１３は、円筒形状を有している。これに代えて、脚部１３は、外径が後端側から先端方向Ｄ１に向かって縮径していても良い。
【０１５２】
上記第１実施形態および第２実施形態の主体金具５０の先端に、１個以上の貫通孔を有するキャップ部材が配置されても良い。この場合には、主体金具５０の取付ネジ部５２の内周面１２Ａと、キャップ部材と、によって形成されるスパークプラグ１００の内部の空間に、上述した挿入部材３０、３０Ｂおよび中心電極２０が配置される。
【０１５３】
以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。
【符号の説明】
【０１５４】
５...ガスケット、６...環状部材、８...板パッキン、８Ａ、８Ｂ...導電性シール、９...タルク、１０...絶縁碍子、２０...中心電極、２３...頭部、２４...鍔部、２５...脚部、３０、３０Ｂ、３０Ｃ...挿入部材、３１、３１Ｂ、３１Ｃ...接地電極、３２...接続部、４０...端子金具、５０...主体金具、１００...スパークプラグ、３１１、３１１Ｃ...先端部、３１５、３１５Ｃ...円筒部、３２...スポーク、ＧＲ...溝、ＮＴ...切り欠き、ＷＰ１、ＷＰ２...溶融部
【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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