(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔内に挿入された中心電極と、
前記絶縁体の外周に配置された主体金具と、
前記主体金具の先端に配置された接地電極と
を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具の内周には、径方向内側に突出した棚部が形成されており、
前記絶縁体は、
前記棚部の少なくとも一部に対向する位置に形成された第１円柱部と、
前記第１円柱部の先端側に形成され、先端側に向かって径が縮小されたテーパ部と、
前記テーパ部より先端側に形成された第２円柱部と
を備え、
前記主体金具の前記棚部の先端を通り前記軸線に垂直な第１平面と、前記第２円柱部の外周を延長した曲面と、前記絶縁体の外周面と、によって囲まれた前記絶縁体の体積をＡと定義し、
前記第１平面と、前記曲面と、前記主体金具の先端を通り前記軸線に垂直な第２平面と、前記絶縁体の前記軸孔と、によって囲まれた前記絶縁体の体積をＢと定義した場合に、
関係式
０．９≦Ａ／Ｂ≦２．４
を満たしていることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項２】
請求項１に記載のスパークプラグであって、
前記第１円柱部と前記テーパ部との接続部分と、前記テーパ部と前記第２円柱部との接続部分と、のうちの少なくとも一方は、湾曲状になっ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、
前記テーパ部は、第１テーパ部と、前記第１テーパ部よりも先端側に形成された第２テーパ部とを備え、
前記軸線を含む平面による断面において、
前記第１テーパ部の表面と前記第２テーパ部の表面とによって形成される角度のうち前記主体金具に向いた角度は、１８０°未満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３に記載のスパークプラグであって、
前記第１テーパ部と前記第２テーパ部との接続部分は、湾曲状になっていることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記体積Ｂは、２５ｍｍ3以上であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記主体金具にはネジ部が形成されており、
前記ネジ部のネジ径は、１４ｍｍであることを特徴とする、スパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンの高圧縮化・高出力化に伴って、スパークプラグの耐熱性能及び耐汚損性能に対する要求が高まっている。
【０００３】
耐熱性能とは、スパークプラグの先端の過熱を抑制し、プレイグニッションの発生を抑制することのできる性能である。プレイグニッションとは、過熱されたスパークプラグの絶縁体の先端を熱源として、スパークプラグの点火前にエンジンの燃焼室内で自然に燃焼が開始する現象である。
【０００４】
耐汚損性能とは、カーボンが付着した箇所による火花の発生を抑制することのできる性能である。スパークプラグの絶縁体の先端付近に大量のカーボンが付着すると、カーボンに電流が流れてしまい、スパークプラグの電極間では火花が飛ばず、カーボンが付着した箇所で火花が飛ぶリーク（漏電）現象が発生してしまう場合がある。絶縁体の先端に付着したカーボンは、約５２０℃以上になると焼き切れる性質を有する。このため、５２０℃程度までは一気に温度が上昇し、カーボンを自身の熱で焼き切る自己洗浄機能を有するスパークプラグが提案されている。
【０００５】
以上のように、耐熱性能は、スパークプラグの絶縁体の温度の上昇を抑えるほど向上し、一方、耐汚損性能は、スパークプラグの絶縁体の温度が上昇するほど向上する。したがって、スパークプラグの耐熱性能と耐汚損性能とを両立させることは困難であるといった課題があった。
【０００６】
従来、スパークプラグの耐熱性能と耐汚損性能とを両立させる技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１８３１７７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６０８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、スパークプラグの耐熱性能及び耐汚損性能をさらに向上させたいといった要望があった。そのほか、従来のスパークプラグにおいては、その小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、以下の形態として実現することが可能である。
【００１０】
（１）本発明の一形態によれば、スパークプラグが提供される。このスパークプラグは、軸線に沿って延びる軸孔を有する絶縁体と；前記軸孔内に挿入された中心電極と；前記絶縁体の外周に配置された主体金具と；前記主体金具の先端に配置された接地電極とを備える。前記主体金具の内周には、径方向内側に突出した棚部が形成されている。前記絶縁体は、前記棚部の少なくとも一部に対向する位置に形成された第１円柱部と；前記第１円柱部の先端側に形成され、先端側に向かって径が縮小されたテーパ部と；前記テーパ部より先端側に形成された第２円柱部とを備える。前記主体金具の前記棚部の先端を通り前記軸線に垂直な第１平面と、前記第２円柱部の外周を延長した曲面と、前記絶縁体の外周面と、によって囲まれた前記絶縁体の体積をＡと定義し；前記第１平面と、前記曲面と、前記主体金具の先端を通り前記軸線に垂直な第２平面と、前記絶縁体の前記軸孔と、によって囲まれた前記絶縁体の体積をＢと定義した場合に；スパークプラグは、関係式０．９≦Ａ／Ｂ≦２．４を満たしている。
絶縁体における体積割合Ａ／Ｂの値が大きいほど、スパークプラグの耐熱性能が向上することが実験によって確認された。一方、体積割合Ａ／Ｂの値が小さいほど、スパークプラグの耐汚損性能が向上することが実験によって確認された。この形態のスパークプラグによれば、体積割合Ａ／Ｂを上記の関係式の範囲に規定するので、耐熱性能及び耐汚損性能を両立させることができる。
【００１１】
（２）上記形態のスパークプラグにおいて、前記第１円柱部と前記テーパ部との接続部分と、前記テーパ部と前記第２円柱部との接続部分と、のうちの少なくとも一方は、湾曲状になっていてもよい。
この形態のスパークプラグによれば、第１円柱部とテーパ部との接続部分と、テーパ部と第２円柱部との接続部分と、のうちの少なくとも一方における電界強度が小さくなるので、主体金具の内周面と絶縁体の外周面との間における火花（以下では、「奥飛火」とも呼ぶ。）の発生を抑制することができる。
【００１２】
（３）上記形態のスパークプラグにおいて、前記テーパ部は、第１テーパ部と、前記第１テーパ部よりも先端側に形成された第２テーパ部とを備え；前記軸線を含む平面による断面において；前記第１テーパ部の表面と前記第２テーパ部の表面とによって形成される角度のうち前記主体金具に向いた角度は、１８０°未満であってもよい。
この形態のスパークプラグによれば、主体金具とテーパ部との距離が大きくなるので、奥飛火の発生をさらに抑制することができる。
【００１３】
（４）上記形態のスパークプラグにおいて、前記第１テーパ部と前記第２テーパ部との接続部分は、湾曲状になっていてもよい。
この形態のスパークプラグによれば、第１テーパ部と第２テーパ部との接続部分における電界強度が小さくなるので、奥飛火の発生をさらに抑制することができる。
【００１４】
（５）上記形態のスパークプラグにおいて、前記体積Ｂは、２５ｍｍ3以上であってもよい。
この形態のスパークプラグによれば、絶縁体の体積が十分に確保されるので、絶縁体の強度を向上させることができる。
【００１５】
（６）上記形態のスパークプラグにおいて、前記主体金具にはネジ部が形成されており；前記ネジ部のネジ径は、１４ｍｍであってもよい。
この形態によれば、ネジ径が１４ｍｍのスパークプラグの耐熱性能及び耐汚損性能を両立させることができる。
【００１６】
本発明は、スパークプラグ以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、スパークプラグの製造方法の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態としてのスパークプラグを示す部分断面図である。
【図２】スパークプラグの先端の近傍を拡大して示す断面図である。
【図３】第２実施形態としてのスパークプラグの先端の近傍を拡大して示す断面図である。
【図４】第３実施形態としてのスパークプラグの先端の近傍を拡大して示す断面図である。
【図５】第４実施形態としてのスパークプラグの先端の近傍を拡大して示す断面図である。
【図６】耐熱性能評価試験の結果をグラフ形式で示す説明図である。
【図７】耐熱性能評価試験の結果を表形式で示す説明図である。
【図８】耐汚損性能評価試験の結果を表形式で示す説明図である。
【図９】奥飛火に関する実験結果を表形式で示す説明図である。
【図１０】絶縁体強度試験の結果を表形式で示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を実施形態に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ〜Ｄ．第１〜第４実施形態：
Ｅ．実験例： 
Ｅ−１．耐熱性能に関する実験例：
Ｅ−２．耐汚損性能に関する実験例：
Ｅ−３．奥飛火に関する実験例：
Ｅ−４．絶縁碍子の強度に関する実験例：
Ｆ．変形例：
【００１９】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としてのスパークプラグ１００を示す部分断面図である。以下では、図１に示す軸線方向ＯＤを、図面における上下方向と定義し、下側をスパークプラグの先端側、上側を後端側と定義して説明する。なお、図１では、軸線Ｏの右側にスパークプラグ１００の外観を示し、軸線Ｏの左側にスパークプラグ１００の断面を示している。
【００２０】
スパークプラグ１００は、内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられる装置であり、先端の電極間において火花放電を生じさせることによって、内燃機関の燃焼室内における混合気（燃焼ガス＋空気）に着火させる。
【００２１】
スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０とを備えている。絶縁碍子１０は、絶縁体として機能する部材であり、軸線Ｏに沿って延びる軸孔１２を有している。中心電極２０は、軸線Ｏに沿って延びる棒状の電極であり、絶縁碍子１０の軸孔１２内に挿入された状態で保持されている。主体金具５０は、絶縁碍子１０の外周を囲む筒状の部材であり、絶縁碍子１０を内部に固定している。
【００２２】
接地電極３０は、一端が主体金具５０の先端に固定され、他端が中心電極２０と対向する電極である。端子金具４０は、電力の供給を受けるための端子であり、中心電極２０に電気的に接続されている。スパークプラグ１００がエンジンヘッド２００に取り付けられた状態で、端子金具４０とエンジンヘッド２００との間に高電圧が印加されると、中心電極２０と接地電極３０との間に火花放電が生じる。以下、各部材の詳細について説明する。
【００２３】
絶縁碍子１０は、セラミックスによって形成された筒状の絶縁体であり、軸線方向ＯＤに延びる軸孔１２が軸線Ｏに沿って形成されている。本実施形態では、絶縁碍子１０は、アルミナを焼成することによって形成されている。絶縁碍子１０の軸線方向ＯＤ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、鍔部１９より後端側には、後端側胴部１８が形成されている。鍔部１９より先端側には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成されている。先端側胴部１７よりもさらに先端側には、第１円柱部１３と、テーパ部１４と、第２円柱部１５とが形成されている。テーパ部１４の外径は、先端側に近づくにしたがって小さくなっている。スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられた状態では、テーパ部１４及び第２円柱部１５は、内燃機関の燃焼室内に曝される。第１円柱部１３と先端側胴部１７との間には外周側段部１６が形成されている。
【００２４】
中心電極２０は、絶縁碍子１０の軸孔１２内に配置され、後端側から先端側に向かって延びた棒状の部材であり、中心電極２０の先端は、絶縁碍子１０の先端側において露出している。本実施形態では、中心電極２０は、電極母材２１の内部に、芯材２２が埋設された構造を有している。電極母材２１は、インコネル６００等（インコネルは登録商標）のニッケル合金によって形成されている。芯材２２は、電極母材２１よりも高い熱伝導率を有する銅または銅を主体とする合金によって形成されている。
【００２５】
絶縁碍子１０の軸孔１２内のうち、中心電極２０の後端側には、シール体４及びセラミック抵抗３が設けられている。中心電極２０は、シール体４及びセラミック抵抗３を介して、端子金具４０に電気的に接続されている。
【００２６】
主体金具５０は、低炭素鋼材によって形成された筒状の金具であり、絶縁碍子１０を内部に保持している。絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から第２円柱部１５の一部にかけての部位は、主体金具５０によって囲まれている。
【００２７】
主体金具５０の外周には、工具係合部５１と、ネジ部５２とが形成されている。工具係合部５１は、スパークプラグレンチ（図示せず）が嵌合する部位である。主体金具５０のネジ部５２は、ネジ山が形成された部位であり、内燃機関のエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合する。スパークプラグ１００は、主体金具５０のネジ部５２をエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合させて締め付けることによって、内燃機関のエンジンヘッド２００に固定される。なお、本実施形態のネジ部５２のネジ径は、１４ｍｍである。
【００２８】
主体金具５０の工具係合部５１とネジ部５２との間には、径方向外側に突き出たフランジ状の鍔部５４が形成されている。ネジ部５２と鍔部５４との間のネジ首５９には、環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、板体を折り曲げることによって形成されており、スパークプラグ１００がエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、鍔部５４の座面５５と取付ネジ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。このガスケット５の変形によって、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００との隙間が封止され、取付ネジ孔２０１を介した燃焼ガスの漏出が抑制される。
【００２９】
主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、薄肉の加締部５３が形成されている。また、鍔部５４と工具係合部５１との間には、薄肉の座屈部５８が形成されている。主体金具５０の工具係合部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が挿入されている。さらに両リング部材６，７の間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。スパークプラグ１００の製造工程において、加締部５３が内側に折り曲げられて加締められると、座屈部５８は、圧縮力の付加に伴って外向きに変形（座屈）するとともに、主体金具５０と絶縁碍子１０とが固定される。タルク９は、この加締め工程の際に圧縮され、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性が高められる。
【００３０】
主体金具５０の内周には、径方向内側に突出した棚部５７が形成されている。主体金具５０の棚部５７と、絶縁碍子１０の外周側段部１６との間には、環状の板パッキン８が設けられている。主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、この板パッキン８によっても確保され、燃焼ガスの漏出が抑制される。
【００３１】
接地電極３０は、主体金具５０の先端に接合された電極であり、耐腐食性の優れた合金によって形成されていることが好ましい。本実施形態では、接地電極３０は、ニッケルまたは、インコネル６００またはインコネル６０１等（「インコネル」は登録商標）のニッケルを主成分とする合金によって形成されている。接地電極３０と主体金具５０との接合は、例えば、溶接によって行なわれる。接地電極３０の先端部３３は、中心電極２０の先端と対向している。
【００３２】
端子金具４０には、プラグキャップ（図示せず）を介して高圧ケーブル（図示せず）が接続される。上述したように、この端子金具４０とエンジンヘッド２００との間に高電圧が印加されると、接地電極３０と中心電極２０との間に火花放電が生じる。
【００３３】
図２は、スパークプラグ１００の先端の近傍を拡大して示す断面図である。図２に示すように、絶縁碍子１０は、棚部５７の少なくとも一部に対向する位置に形成された第１円柱部１３と、第１円柱部１３の先端側に形成され、先端側に向かって径が縮小されたテーパ部１４と、テーパ部１４より先端側に形成された第２円柱部１５とを備えている。なお、第１円柱部１３の径Ｄ１は、第２円柱部１５の径Ｄ２よりも大きくなっており、棚部５７の最も径が小さい部分の内径Ｄ３は、第１円柱部１３の径Ｄ１よりも大きくなっている。
【００３４】
本実施形態では、主体金具５０の棚部５７の先端５７ａを通り軸線Ｏに垂直な第１平面ＰＳ１と、第２円柱部１５の外周を延長した曲面ＣＳと、絶縁碍子１０の外周面と、によって囲まれた絶縁碍子１０の体積をＡと定義する。第１平面ＰＳ１と、曲面ＣＳと、主体金具５０の先端５０ａを通り軸線Ｏに垂直な第２平面ＰＳ２と、絶縁碍子１０の軸孔１２と、によって囲まれた絶縁碍子１０の体積をＢと定義する。この場合において、本実施形態のスパークプラグ１００は、下記の関係式（１）を満たしている。
０．９≦Ａ／Ｂ≦２．４  …（１）
【００３５】
このように規定する根拠について説明する。発明者らは、多くの実験を重ねることによって、絶縁碍子１０における体積割合Ａ／Ｂと、スパークプラグ１００の耐熱性能及び耐汚損性能との間に関連性が存在することを見い出した。発明者らは、さらに研究をすすめ、後述する実験例によって示すように、絶縁碍子１０における体積割合Ａ／Ｂの値が大きくなるほど、スパークプラグ１００の耐熱性能が向上し、体積割合Ａ／Ｂの値が小さくなるほど、スパークプラグ１００の耐汚損性能が向上することを見い出した。そして、発明者らは、体積割合Ａ／Ｂの値を、上記の関係式（１）に示す範囲に規定すれば、スパークプラグ１００の耐熱性能及び耐汚損性能が両立することを見い出した。
【００３６】
なお、絶縁碍子１０における体積割合Ａ／Ｂの値が大きくなるほど、スパークプラグ１００の耐熱性能が向上する理由は、体積Ａが体積Ｂに対して大きくなると、絶縁碍子１０の外周と主体金具５０の内周との距離が小さくなって、絶縁碍子１０の熱が主体金具に伝わりやすくなるためであると考えられる。
【００３７】
一方、体積割合Ａ／Ｂの値が小さいほど、スパークプラグ１００の耐汚損性能が向上する理由は、体積Ａが体積Ｂに対して小さくなると、絶縁碍子１０が細く、そして高温となりやすくなって、カーボンが焼き切れやすくなるからであると考えられる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、上記体積Ｂは、２５ｍｍ3以上となっている。本実施形態のスパークプラグ１００によれば、絶縁碍子１０の体積が十分に確保されるので、絶縁碍子１０の強度を向上させることができる。特に、絶縁碍子１０の曲げ強度は、軸孔１２の周りに存在する絶縁体の体積Ｂに依存する傾向にある。したがって、本実施形態によれば、絶縁碍子１０の曲げ強度を向上させることができる。
【００３９】
このように、本実施形態のスパークプラグ１００は、上記の関係式（１）を満たすので、耐熱性能及び耐汚損性能を両立させることができる。
【００４０】
Ｂ．第２実施形態：
図３は、第２実施形態としてのスパークプラグ１００ｂの先端の近傍を拡大して示す断面図である。図２に示した第１実施形態との違いは、第１円柱部１３とテーパ部１４との接続部分１３ａ及びテーパ部１４と第２円柱部１５との接続部分１５ａが湾曲状になっている点であり、他の構成は第１実施形態と同じである。なお、以下では、第１円柱部１３とテーパ部１４との接続部分１３ａを「第１接続部１３ａ」とも呼び、テーパ部１４と第２円柱部１５との接続部分１５ａを「第２接続部１５ａ」とも呼ぶ。本実施形態では、第１接続部１３ａ及び第２接続部１５ａには、０．１ｍｍの大きさのＲが形成されている。
【００４１】
本実施形態のスパークプラグ１００ｂによれば、第１接続部１３ａ及び第２接続部１５ａにおける電界強度が小さくなるので、主体金具５０の内周面と絶縁碍子１０の外周面との間における火花（以下では、「奥飛火」とも呼ぶ。）の発生を抑制することができる。
【００４２】
Ｃ．第３実施形態：
図４は、第３実施形態としてのスパークプラグ１００ｃの先端の近傍を拡大して示す断面図である。図３に示した第２実施形態との違いは、テーパ部１４が、第１テーパ部１４ａと、第１テーパ部１４ａよりも先端側に形成された第２テーパ部１４ｂとを備えている点であり、他の構成は第２実施形態と同じである。なお、以下では、第１テーパ部１４ａと第２テーパ部１４ｂとの接続部分１４ｃを「第３接続部１４ｃ」とも呼ぶ。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態では、軸線Ｏを含む平面による断面において、第１テーパ部１４ａの表面と第２テーパ部１４ｂの表面とによって形成される角度のうち、主体金具５０に向いた角度αは、１８０°未満である。本実施形態のスパークプラグ１００ｃによれば、第１円柱部１３と第２円柱部１５とが単一のテーパ部１４によって構成されている場合に比べて、主体金具５０の内周とテーパ部１４の外周との距離が大きくなるので、奥飛火の発生をさらに抑制することができる。
【００４４】
Ｄ．第４実施形態：
図５は、第４実施形態としてのスパークプラグ１００ｄの先端の近傍を拡大して示す断面図である。図４に示した第３実施形態との違いは、第１テーパ部１４ａと第２テーパ部１４ｂとの接続部分である第３接続部１４ｃが湾曲状になっている点であり、他の構成は第３実施形態と同じである。本実施形態では、第３接続部１４ｃには、１．０ｍｍの大きさのＲが形成されている。
【００４５】
この形態のスパークプラグ１００ｄによれば、第３接続部１４ｃにおける電界強度が小さくなるので、奥飛火の発生をさらに抑制することができる。
【００４６】
Ｅ．実験例：
Ｅ−１．耐熱性能に関する実験例：
本実験例では、体積割合Ａ／Ｂの値と、耐熱性能との関係を調べるために、体積割合Ａ／Ｂの異なる複数のサンプルを用意し、耐熱性能評価試験を行なった。
【００４７】
耐熱性能評価試験では、ＪＩＳ規格Ｄ１６０６の規定に基づくプレイグニッション試験を行った。具体的には、スパークプラグの各サンプルを排気量１．３Ｌ、４気筒ＤＯＨＣ（Double OverHead Camshaft）エンジンに取付けた上で、エンジンを全開状態（＝６０００ｒｐｍ）にて動作させつつ、点火時期を正規の点火時期から徐々に進角させていき、各サンプルに印加されるイオン電流の波形を観察することによって、プレイグニッションが発生した点火時期（プレイグニッション発生進角）を特定した。なお、プレイグニッション発生進角が大きいほど、プレイグニッションが発生しにくい、すなわち耐熱性能が優れていることを意味する。
【００４８】
図６は、耐熱性能評価試験の結果をグラフ形式で示す説明図である。図７は、耐熱性能評価試験の結果を表形式で示す説明図である。図７では、プレイグニッション発生進角が４８°ＢＴＤＣ（Before Top Dead Center）以上であるサンプルを最も高い評価として「Ｓ」と評価し、プレイグニッション発生進角が４７°ＢＴＤＣであるサンプルを２番目に高い評価として「Ａ」と評価し、プレイグニッション発生進角が４６°ＢＴＤＣであるサンプルを３番目に高い評価として「Ｂ」と評価し、プレイグニッション発生進角が４５°ＢＴＤＣ以下であるサンプルを低い評価として「Ｃ」と評価した。なお、各サンプルの詳細は以下のとおりである。
第１円柱部１３の径Ｄ１：Φ６．９〜７．６ｍｍ
第２円柱部１５の径Ｄ２：Φ３．１〜３．７ｍｍ
【００４９】
この図６及び図７によれば、体積割合Ａ／Ｂの値が大きいほど、プレイグニッションが発生する点火時期が進角側となり、耐熱性能が優れていることが理解できる。具体的には、体積割合Ａ／Ｂが０．９以上であれば、評価が「Ｂ」以上となり、体積割合Ａ／Ｂが１．４以上であれば、評価が「Ａ」以上となり、体積割合Ａ／Ｂが１．９以上であれば、評価が「Ｓ」となることが理解できる。
【００５０】
以上より、スパークプラグ１００の耐熱性能を向上させる観点からは、体積割合Ａ／Ｂは、０．９以上であることが好ましく、１．４以上であることがさらに好ましく、１．９以上であることが最も好ましいことが理解できる。
【００５１】
Ｅ−２．耐汚損性能に関する実験例：
本実験例では、体積割合Ａ／Ｂの値と、耐汚損性能との関係を調べるために、体積割合Ａ／Ｂの異なる複数のサンプルを用意し、耐汚損性能評価試験を行なった。
【００５２】
耐汚損性能評価試験では、室温−１０℃の試験室において、ＪＩＳ規格Ｄ１６０６の規定に基づくプレデリバリ汚損試験を行った。具体的には、スパークプラグの各サンプルを排気量１６００ｃｃの４気筒ＤＯＨＣエンジンに組み付けた。そして、エンジンを始動させ、空ぶかしを数回行った後に３速３５ｋｍ／ｈで４０秒駆動し、アイドリングを９０秒行ってから再度３速３５ｋｍ／ｈで４０秒駆動してエンジンを停止する。その後、冷却水の温度が室温となるまで完全冷却を行い、再度エンジンを始動させて空ぶかしを行ない、１速１５ｋｍ／ｈで１５秒駆動とエンジン停止３０秒を２回、再び１速１５ｋｍ／ｈで再度１５秒駆動してエンジンを停止する。この一連のテストパターンを１サイクルとして、１０サイクル繰り返して試験を行った。１０サイクルの試験を実施後に、絶縁碍子１０の絶縁抵抗値を測定した。
【００５３】
図８は、耐汚損性能評価試験の結果を表形式で示す説明図である。図８では、絶縁抵抗値が５０ＭΩ以上であったサンプルを最も高い評価として「Ｓ」と評価し、絶縁抵抗値が３０ＭΩ以上５０ＭΩ未満であったサンプルを２番目に高い評価として「Ａ」と評価し、絶縁抵抗値が２０ＭΩ以上３０ＭΩ未満であったサンプルを３番目に高い評価として「Ｂ」と評価し、絶縁抵抗値が２０ＭΩ未満であったサンプルを低い評価として「Ｃ」と評価した。なお、各サンプルの詳細は以下のとおりである。
第１円柱部１３の径Ｄ１：Φ６．９〜７．６ｍｍ
第２円柱部１５の径Ｄ２：Φ３．１〜３．６ｍｍ
【００５４】
この図８によれば、体積割合Ａ／Ｂの値が小さいほど、耐汚損性能が優れていることが理解できる。具体的には、体積割合Ａ／Ｂが２．４以下であれば、評価が「Ｂ」以上となり、体積割合Ａ／Ｂが２．２以下であれば、評価が「Ａ」以上となり、体積割合Ａ／Ｂが２．０以下であれば、評価が「Ｓ」となることが理解できる。
【００５５】
以上より、スパークプラグ１００の耐汚損性能を向上させる観点からは、体積割合Ａ／Ｂは、２．４以下であることが好ましく、２．２以下であることがさらに好ましく、２．０以下であることが最も好ましい。
【００５６】
Ｅ−３．奥飛火に関する実験例：
本実験例では、第１、第２接続部１３ａ、１５ａにおけるＲの有無や第３接続部１４ｃの有無及び第３接続部１４ｃにおけるＲの有無と、奥飛火の発生率との関係を調べるため、第１、第２接続部１３ａ、１５ａにおけるＲの有無や第３接続部１４ｃの有無及び第３接続部１４ｃにおけるＲの有無の異なる複数のサンプルを用意し、奥飛火発生試験を行なった。なお、第３接続部１４ｃが存在しているということは、上記の第３実施形態に示したように、テーパ部１４が、第１テーパ部１４ａと第２テーパ部１４ｂとを備えていることを意味する。
【００５７】
奥飛火発生試験では、スパークプラグの各サンプルを排気量０．２Ｌの単気筒エンジンに組付け、２６５０ｒｐｍの一定の回転数で５分間運転させ、絶縁碍子１０にカーボンを付着させた。このサンプルを可視チャンバーに組付け、０．４ＭＰａの窒素雰囲気下にて１００回スパークさせ、高電圧プローブを使用して波形を観察することによって、奥飛火が発生しているか否かを確認した。
【００５８】
図９は、奥飛火に関する実験結果を表形式で示す説明図である。図９では、１００回のスパークのうち、奥飛火の発生が１０回未満であったサンプルを最も評価の高い「Ｓ」と評価し、奥飛火の発生が１０回以上５０回未満であったサンプルを２番目に評価の高い「Ａ」と評価し、奥飛火の発生が５０回以上であったサンプルを低い評価の「Ｂ」と評価した。なお、各サンプルの詳細は以下のとおりである。
体積Ａ：５９ｍｍ3
体積Ｂ：３２ｍｍ3
第１円柱部１３の径Ｄ１：Φ７．４ｍｍ
第２円柱部１５の径Ｄ２：Φ３．３ｍｍ
棚部５７の最も径が小さい部分の内径Ｄ３：Φ７．９ｍｍ
【００５９】
サンプルＣ０４に着目すると、第１接続部１３ａ及び第２接続部１５ａに０．１ｍｍのＲが形成されていれば、評価が「Ａ」となることが理解できる。サンプルＣ０５からサンプルＣ１３に着目すると、第１接続部１３ａ及び第２接続部１５ａにおけるＲの有無に係わらず、第３接続部１４ｃが存在していれば、評価が「Ａ」以上となることが理解できる。サンプルＣ０６からサンプルＣ１３に着目すると、第３接続部１４ｃに０．１ｍｍ以上のＲが形成されていれば、評価が「Ｓ」となることが理解できる。
【００６０】
以上より、第１接続部１３ａや第２接続部１５ａにＲを形成したり、第３接続部１４ｃを形成したり、第３接続部分１４ｃにＲを形成すれば、奥飛火の発生を抑制することができる。
【００６１】
Ｅ−４．絶縁碍子の強度に関する実験例：
本実験例では、絶縁碍子１０の体積Ｂと、絶縁碍子１０の強度との関係を調べるために、体積Ｂの異なる複数のサンプルを用意し、絶縁体強度試験を行なった。
【００６２】
絶縁体強度試験では、絶縁碍子１０に荷重を加えていき、割れの発生した荷重を測定した。具体的には、鉄製の試験治具にスパークプラグの各サンプルを規格のトルクで締め付け、絶縁碍子１０の先端から１ｍｍ以内の位置に、モーメントアームによって垂直荷重を徐々に加えていき、絶縁碍子１０に割れが発生しているか否かを目視で調べた。そして、絶縁碍子１０に割れが発生したときの荷重を測定した。なお、この試験では、スパークプラグに衝撃が加わらないように、荷重を加える速度が１ｍｍ／ｍｉｎ以下に規制されている。
【００６３】
図１０は、絶縁体強度試験の結果を表形式で示す説明図である。図１０では、絶縁碍子１０に割れが発生したときの荷重が２００Ｎ以上のサンプルを最も評価の高い「Ｓ」と評価し、絶縁碍子に割れが発生したときの荷重が２００Ｎ未満のサンプルを「Ａ」と評価した。なお、各サンプルの詳細は以下のとおりである。
絶縁碍子１０の形状：第４実施形態
第１円柱部１３の径Ｄ１：Φ７．４ｍｍ
第２円柱部１５の径Ｄ２：Φ３．３〜３．７ｍｍ
棚部５７の最も径が小さい部分の内径Ｄ３：Φ７．９ｍｍ
【００６４】
この図１０によれば、体積Ｂが大きいほど、絶縁碍子１０の強度が大きくなることが理解できる。具体的には、体積Ｂが２５ｍｍ3以上であれば、評価が「Ｓ」となることが理解できる。以上より、絶縁碍子１０の強度を向上させる観点からは、体積Ｂは、２５ｍｍ3以上であることが好ましい。
【００６５】
なお、体積Ａに着目すると、体積Ａが大きいほど、絶縁碍子１０の強度が大きくなると捉えることもできる。具体的には、体積Ａが５２ｍｍ3以上であれば、評価が「Ｓ」となると捉えることもできる。したがって、体積Ａは５２ｍｍ3以上であることが好ましい。
【００６６】
Ｆ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６７】
・変形例１：
上記第２から第４実施形態において、第１接続部１３ａ及び第２接続部１５ａのいずれか一方は、湾曲状になっていなくてもよい。
【００６８】
・変形例２：
上記第１実施形態において、テーパ部１４が、第３実施形態のように、第１テーパ部１４ａと、第２テーパ部１４ｂとを備えていてもよく、また、第４実施形態のように、第１テーパ部１４ａと第２テーパ部１４ｂとの接続部分である第３接続部１４ｃが湾曲状になっていてもよい。
【００６９】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
３…セラミック抵抗
４…シール体
５…ガスケット
６…リング部材
８…板パッキン
９…タルク
１０…絶縁碍子
１２…軸孔
１３…第１円柱部
１３ａ…第１接続部
１４…テーパ部
１４ａ…第１テーパ部
１４ｂ…第２テーパ部
１４ｃ…第３接続部
１５…第２円柱部
１５ａ…第２接続部
１６…外周側段部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…鍔部
２０…中心電極
２１…電極母材
２２…芯材
３０…接地電極
３３…先端部
４０…端子金具
５０…主体金具
５０ａ…先端
５１…工具係合部
５２…ネジ部
５３…加締部
５４…鍔部
５５…座面
５７…棚部
５７ａ…先端
５８…座屈部
５９…ネジ首
１００…スパークプラグ
１００ｂ…スパークプラグ
１００ｃ…スパークプラグ
１００ｄ…スパークプラグ
２００…エンジンヘッド
２０１…取付ネジ孔
２０５…開口周縁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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