(57)【要約】  中心電極や接地電極に貴金属部材を用いないスパークプラグにおいて、着火性を向上させる。  スパークプラグは、中心電極と、絶縁体と、主体金具と、放電面を有し、前記放電面と前記中心電極の先端との間で火花ギャップを形成する接地電極を備える。前記中心電極および前記接地電極はいずれも貴金属部材を備えておらず、前記接地電極は、前記主体金具に接合されているとともに、前記放電面よりも上に存在する基部と、前記基部に連続して前記基部よりも下に設けられているとともに、前記放電面を有する先端部とを備える。前記軸線方向と直交するとともに、前記基部から前記中心電極に向かう方向を第１の方向とし、前記第１の方向から見た前記中心電極の幅をＤａとし、前記第１の方向から見た前記基部の幅をＤｂとしたとき、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２を満たすことを特徴とする。
2009153927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられる絶縁体と、
前記絶縁体の径方向を取り囲む筒状の主体金具と、
前記軸線方向に垂直又は略垂直な放電面を有し、前記放電面と前記中心電極の先端との間で火花ギャップを形成する接地電極と、
を備え、
前記中心電極および前記接地電極はいずれも貴金属部材を備えておらず、
前記軸線方向のうち、前記中心電極から前記接地電極の放電面に向かう方向を下方向とし、前記下方向と逆の方向を上方向としたとき、
前記接地電極は、
前記主体金具に接合されているとともに、前記放電面よりも上に存在する基部と、
前記基部に連続して前記基部よりも下に設けられているとともに、前記放電面を有する先端部と、
を備え、
前記軸線方向と直交するとともに、前記基部から前記中心電極に向かう方向を第１の方向とし、
前記第１の方向から見た前記中心電極の幅をＤａとし、
前記第１の方向から見た前記基部の幅をＤｂとしたとき、
Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２
を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項２】
軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられる絶縁体と、
前記絶縁体の径方向を取り囲む筒状の主体金具と、
前記軸線方向に垂直又は略垂直な放電面を有し、前記放電面と前記中心電極の先端との間で火花ギャップを形成する接地電極と、
を備え、
前記中心電極および前記接地電極はいずれも貴金属部材を備えておらず、
前記軸線方向のうち、前記中心電極から前記接地電極の放電面に向かう方向を下方向とし、前記下方向と逆の方向を上方向としたとき、
前記接地電極は、
前記主体金具に接合されているとともに、前記放電面よりも上側に存在する基部と、
前記基部に連続して前記基部よりも下側に設けられているとともに、前記放電面を有する先端部と、
を備え、
前記軸線方向と直交するとともに、前記基部から前記中心電極に向かう方向を第１の方向とし、
前記第１の方向から見た前記中心電極の幅をＤａとし、
前記第１の方向から見た前記基部の幅をＤｂとしたとき、
Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９
を満たし、かつ、
前記第１の方向とは逆の方向から見た前記先端部の面は、その四隅を曲線または直線で面取りした形状を有しており、前記面取りの寸法は０．３ｍｍ以上であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項３】
軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられる絶縁体と、
前記絶縁体の径方向を取り囲む筒状の主体金具と、
前記軸線方向に垂直又は略垂直な放電面を有し、前記放電面と前記中心電極の先端との間で火花ギャップを形成する接地電極と、
を備え、
前記中心電極および前記接地電極はいずれも貴金属部材を備えておらず、
前記軸線方向のうち、前記中心電極から前記接地電極の放電面に向かう方向を下方向とし、前記下方向と逆の方向を上方向としたとき、
前記接地電極は、
前記主体金具に接合されているとともに、前記放電面よりも上に存在する基部と、
前記基部に連続して前記基部よりも下に設けられているとともに、前記放電面を有する先端部と、
を備え、
前記軸線方向と直交するとともに、前記基部から前記中心電極に向かう方向を第１の方向とし、
前記第１の方向から見た前記中心電極の幅をＤａとし、
前記第１の方向から見た前記基部の幅をＤｂとしたとき、
Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９
を満たし、かつ、
前記接地電極の、前記第１の方向とは逆の方向から見た前記先端部の面の形状は、略円形の一部を略直線で切りとった形状であり、
前記放電面は、前記略直線で切りとられた形状の弦の位置に相当する面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、
Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２
を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項５】
請求項３または４記載のスパークプラグであって、
前記略直線で切りとられた形状の弦の長さは０．５７ｍｍ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ないし５のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記第１の方向に沿って前記接地電極を前記中心電極に投影したときに、前記中心電極上に投影される前記接地電極の影が前記中心電極の先端面の２つの肩部のいずれにも形成されないように、前記接地電極と前記中心電極が形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記第１の方向から見た前記先端部の幅が前記基部の幅と等しいことを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記中心電極の前記軸線方向と直交する断面は、その直径ＤＤが、
１．３ｍｍ≦ＤＤ≦２ｍｍ
を満たす円形であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記接地電極の前記基部と前記先端部とが同一の断面積を有しており、該断面積が１ｍｍ2以上であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記主体金具のエンジンヘッドと係合するネジのネジ径がＭ１０以下であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記中心電極は、Ｎｉを９６．５ｗｔ％以上含有するＮｉ合金であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、Ｃｒを１５ｗｔ％以上含有するＮｉ合金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】
スパークプラグには、燃費向上や未燃焼ガスの低減のために着火性の向上が求められ、こうした要求に応えるため、中心電極や接地電極に貴金属部材を用いたスパークプラグが知られている。また、このようなスパークプラグにおいて、接地電極に幅狭部を設けることによって、更なる着火性の向上を図る技術が知られている（例えば、特許文献１）。【０００３】
しかし、従来から、高価な貴金属部材を使用せずに、着火性を向上することのできる技術が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５０３４４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、中心電極や接地電極に貴金属部材を用いないスパークプラグにおいて、着火性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、本発明の一態様であるスパークプラグを次のように構成した。すなわち、軸線方向に延在する中心電極と、前記中心電極の外周に設けられる絶縁体と、前記絶縁体の径方向を取り囲む筒状の主体金具と、前記軸線方向に垂直又は略垂直な放電面を有し、前記放電面と前記中心電極の先端との間で火花ギャップを形成する接地電極とを備え、前記中心電極および前記接地電極はいずれも貴金属部材を備えておらず、前記軸線方向のうち、前記中心電極から前記接地電極の放電面に向かう方向を下方向とし、前記下方向と逆の方向を上方向としたとき、前記接地電極は、前記主体金具に接合されているとともに、前記放電面よりも上に存在する基部と、前記基部に連続して前記基部よりも下に設けられているとともに、前記放電面を有する先端部と、を備え、前記軸線方向と直交するとともに、前記基部から前記中心電極に向かう方向を第１の方向とし、前記第１の方向から見た前記中心電極の幅をＤａとし、前記第１の方向から見た前記基部の幅をＤｂとしたとき、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
こうすれば、エンジンに取り付けられた際に、接地電極の向きによって混合気が火花ギャップに到達しにくくなるという現象を緩和することができるので、中心電極や接地電極に貴金属部材を用いないスパークプラグにおける着火性を向上させることができる。【０００７】
上述したスパークプラグは、次のような態様とすることもできる。例えば、軸線方向に延在する中心電極と、前記中心電極の外周に設けられる絶縁体と、前記絶縁体の径方向を取り囲む筒状の主体金具と、前記軸線方向に垂直又は略垂直な放電面を有し、前記放電面と前記中心電極の先端との間で火花ギャップを形成する接地電極と、を備え、前記中心電極および前記接地電極はいずれも貴金属部材を備えておらず、前記軸線方向のうち、前記中心電極から前記接地電極の放電面に向かう方向を下方向とし、前記下方向と逆の方向を上方向としたとき、前記接地電極は、前記主体金具に接合されているとともに、前記放電面よりも上側に存在する基部と、前記基部に連続して前記基部よりも下側に設けられているとともに、前記放電面を有する先端部と、を備え、前記軸線方向と直交するとともに、前記基部から前記中心電極に向かう方向を第１の方向とし、前記第１の方向から見た前記中心電極の幅をＤａとし、前記第１の方向から見た前記基部の幅をＤｂとしたとき、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９を満たし、かつ、前記第１の方向とは逆の方向から見た前記先端部の面は、その四隅を曲線または直線で面取りした形状を有しており、前記面取りの寸法は０．３ｍｍ以上であることを特徴とする、スパークプラグ。
こうすれば、先端部の面が面取りされることによって火花ギャップ内への混合気の流入が促されるため、接地電極の幅をやや大きな値に維持しながら、上述したスパークプラグと同様の効果を得ることができる。【０００８】
上述したスパークプラグは、次のような態様とすることもできる。例えば、軸線方向に延在する中心電極と、前記中心電極の外周に設けられる絶縁体と、前記絶縁体の径方向を取り囲む筒状の主体金具と、前記軸線方向に垂直又は略垂直な放電面を有し、前記放電面と前記中心電極の先端との間で火花ギャップを形成する接地電極と、を備え、前記中心電極および前記接地電極はいずれも貴金属部材を備えておらず、前記軸線方向のうち、前記中心電極から前記接地電極の放電面に向かう方向を下方向とし、前記下方向と逆の方向を上方向としたとき、前記接地電極は、前記主体金具に接合されているとともに、前記放電面よりも上に存在する基部と、前記基部に連続して前記基部よりも下に設けられているとともに、前記放電面を有する先端部と、を備え、前記軸線方向と直交するとともに、前記基部から前記中心電極に向かう方向を第１の方向とし、前記第１の方向から見た前記中心電極の幅をＤａとし、前記第１の方向から見た前記基部の幅をＤｂとしたとき、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９を満たし、かつ、前記接地電極の、前記第１の方向とは逆の方向から見た前記先端部の面の形状は、略円形の一部を略直線で切りとった形状であり、前記放電面は、前記略直線で切りとられた形状の弦の位置に相当する面であることを特徴とする、スパークプラグ。
こうすれば、基部の形状が略円柱形となるため、混合気が滑らかに火花ポイントに送り出される。この結果、接地電極の幅をやや大きな値に維持しながら、さらに着火性を向上させることができる。【０００９】
上記構成のスパークプラグにおいて、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２を満たすこととしてもよい。
こうすれば、基部の形状が略円柱形となるため、混合気が滑らかに火花ポイントに送り出される。この結果、さらに着火性を向上させることができる。【００１０】
上記構成のスパークプラグにおいて、前記略直線で切りとられた形状の弦の長さは０．５７ｍｍ以上であるものとしてもよい。
こうすれば、接地電極の耐久性を確保しながら、上述したスパークプラグと同様の効果を得ることができる。【００１１】
上記構成のスパークプラグにおいて、前記第１の方向に沿って前記接地電極を前記中心電極に投影したときに、前記中心電極上に投影される前記接地電極の影が前記中心電極の先端面の２つの肩部のいずれにも形成されないように、前記接地電極と前記中心電極が形成されているものとしてもよい。
こうすれば、スパークプラグの放電は中心電極の２つの肩部と接地電極との間で発生しやすい傾向があるため、エンジンに取り付けられた際の接地電極の向きによらず、混合気が放電による火花の位置に到達しやすくなる。この結果、着火性を向上させることができる。【００１２】
上記構成のスパークプラグにおいて、前記第１の方向から見た前記先端部の幅が前記基部の幅と等しいものとしてもよい。
こうすれば、接地電極の加工の容易性を確保しながら、上述したスパークプラグと同様の効果を得ることができる。【００１３】
上記構成のスパークプラグにおいて、前記中心電極の前記軸線方向と直交する断面は、その直径ＤＤが、１．３ｍｍ≦ＤＤ≦２ｍｍを満たす円形であることものとしてもよい。【００１４】
上記構成のスパークプラグにおいて、前記接地電極の前記基部と前記先端部とが同一の断面積を有しており、該断面積が１ｍｍ2以上であるものとしてもよい。
こうすれば、接地電極の耐久性を確保しながら、上述したスパークプラグと同様の効果を得ることができる。【００１５】
上記構成のスパークプラグにおいて、前記主体金具のエンジンヘッドと係合するネジのネジ径はＭ１０以下であることものとしてもよい。【００１６】
上記構成のスパークプラグにおいて、前記中心電極は、Ｎｉを９６．５ｗｔ％以上含有するＮｉ合金であるものとしてもよい。
こうすれば、中心電極の耐久性を確保しながら、着火性を向上させることができる。【００１７】
上記構成のスパークプラグにおいて、前記接地電極は、Ｃｒを１５ｗｔ％以上含有するＮｉ合金であるものとしてもよい。
こうすれば、接地電極の耐久性を確保しながら、着火性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。
【図２】第１実施形態におけるスパークプラグ１００の中心電極２０の先端付近の拡大図である。
【図３】第１実施形態におけるスパークプラグ１００の中心電極２０の先端付近を右方向ＯＲ（図２）から見たときの拡大図である。
【図４】第１実施形態におけるスパークプラグ１００の中心電極２０の先端付近を左方向ＯＬ（図２）から見たときの拡大図である。
【図５】第２実施形態におけるスパークプラグ１００ａの中心電極２０の先端付近を右方向ＯＲ（図２）から見たときの拡大図である。
【図６】第３実施形態におけるスパークプラグ１００ｂの中心電極２０の先端付近を右方向ＯＲ（図２）から見たときの拡大図である。
【図７】第４実施形態におけるスパークプラグ１００ｃの中心電極２０の先端付近を右方向ＯＲ（図２）から見たときの拡大図である。
【図８】スパークプラグ１００の接地電極幅に関する着火性評価試験の結果を示す図である。
【図９】スパークプラグ１００の接地電極幅に関する着火性評価試験の他の結果を示す図である。
【図１０】スパークプラグ１００の設置方向を変えて実施した着火性評価試験の結果を示す図である。
【図１１】スパークプラグ１００の設置方向を変えて実施した着火性評価試験の他の結果を示す図である。
【図１２】スパークプラグ１００ａの接地電極幅に関する着火性評価試験の結果を示す図である。
【図１３】スパークプラグ１００ａの接地電極幅に関する着火性評価試験の他の結果を示す図である。
【図１４】スパークプラグ１００ａの設置方向を変えて実施した着火性評価試験の結果を示す図である。
【図１５】スパークプラグ１００ａの接地電極の面取り寸法Ｒに関する着火性評価試験の結果を示す図である。
【図１６】スパークプラグ１００ａの接地電極の面取り寸法Ｒに関する着火性評価試験の他の結果を示す図である。
【図１７】接地電極の断面積を変化させながら実施した耐久性評価試験の結果を示す図である。
【図１８】第５実施形態におけるスパークプラグ１００ｄの中心電極２０の先端付近を右方向ＯＲ（図２）から見たときの拡大図である。
【図１９】第６実施形態におけるスパークプラグ１００ｅの中心電極２０の先端付近を右方向ＯＲ（図２）から見たときの拡大図である。
【図２０】スパークプラグ１００ｄの接地電極幅に関する着火性評価試験の結果を示す図である。
【図２１】スパークプラグ１００ｄの接地電極幅に関する着火性評価試験の他の結果を示す図である。
【図２２】接地電極の平坦部の長さを変化させながら実施した耐久性評価試験の結果を示す図である。
【図２３】中心電極の組成を変化させながら実施した耐久性評価試験の結果を示す図である。
【図２４】接地電極の組成を変化させながら実施した耐久性評価試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態および実験結果を以下の順序で説明する。
Ａ．各種の実施形態：
Ｂ．実験結果１（接地電極幅に関する実験結果）：
Ｃ．実験結果２（接地電極幅と面取り寸法に関する実験結果）：
Ｄ．実験結果３（接地電極の断面積に関する実験結果）：
Ｅ．実験結果４（接地電極幅と接地電極径に関する実験結果）：
Ｆ．実験結果５（接地電極の平坦部の長さに関する実験結果）：
Ｇ．実験結果６（中心電極の組成に関する実験結果）：
Ｈ．実験結果７（接地電極の組成に関する実験結果）：
Ｉ．変形例： 
【００２０】
Ａ．各種の実施形態：
図１は本発明の一実施形態としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。なお、図１において、スパークプラグ１００の軸線方向ＯＤを図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。スパークプラグ１００は、絶縁体として絶縁碍子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内に軸線方向ＯＤに保持された中心電極２０と、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とを備えている。
【００２１】
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、軸中心に軸線方向ＯＤへ延びる軸孔１２が形成された筒形状を有する。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、それより後端側（図１における上側）には後端側胴部１８が形成されている。鍔部１９より先端側（図１における下側）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、さらにその先端側胴部１７よりも先端側に、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は先端側ほど縮径され、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。脚長部１３と先端側胴部１７との間には段部１５が形成されている。
【００２２】
主体金具５０は、内燃機関のエンジンヘッド２００にスパークプラグ１００を固定するための円筒状の金具である。主体金具５０は、絶縁碍子１０を、その後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位を取り囲むようにして内部に保持している。主体金具５０は低炭素鋼材より形成され、図示しないスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部５１と、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合するネジ山が形成された取付ネジ部５２とを備えている。以降に述べる第１〜第４実施形態において、この取付ネジ部５２は、その外径（エンジンヘッドと係合するネジのネジ径）をＭ１０以下とすることが好ましい。
【００２３】
主体金具５０の工具係合部５１と取付ネジ部５２との間には、鍔状のシール部５４が形成されている。取付ネジ部５２とシール部５４との間のネジ首５９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、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けた際に、シール部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の変形により、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００間が封止され、取付ネジ孔２０１を介したエンジン内の気密漏れが防止される。
【００２４】
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が設けられている。また、シール部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に薄肉の座屈部５８が設けられている。工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０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、さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３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が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。これにより、主体金具５０の内周で取付ネジ部５２の位置に形成された段部５６に、環状の板パッキン８を介し、絶縁碍子１０の段部１５が支持されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体にされる。このとき、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の軸線方向ＯＤの圧縮長を長くして主体金具５０内の気密性を高めている。なお、段部５６よりも先端側における主体金具５０と絶縁碍子１０との間には、所定寸法のクリアランスが設けられている。
【００２５】
中心電極２０は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケルまたはニッケルを主成分とする合金から形成された電極母材２１の内部に、電極母材２１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からなる芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。通常、中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に芯材２５を詰め、底側から押出成形を行って引き延ばすことで作製される。芯材２５は、胴部分においては略一定の外径をなすものの、先端側においては縮径部が形成される。中心電極２０は軸孔１２内を後端側に向けて延設され、シール体４およびセラミック抵抗３（図１）を経由して、後方（図１における上方）の端子金具４０に電気的に接続されている。端子金具４０には高圧ケーブル（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加される。
【００２６】
図２は、第１実施形態におけるスパークプラグ１００の中心電極２０の先端付近の拡大図である。図２に示すように、スパークプラグ１００の先端部分は、主体金具５０と、絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３０とを備えている。絶縁碍子１０は、主体金具５０の先端面５７から突出している。同様に、中心電極２０は、絶縁碍子１０の先端面１１から突出されている。この中心電極２０は、自身の長手方向と直交する方向における横断面（以下、「中心電極２０の横断面」とも呼ぶ。）が略円形を有することが好ましい。
【００２７】
接地電極３０の電極母材は耐腐食性の高い金属から構成され、一例として、ニッケル合金が用いられる。本実施例では、インコネル（商標名）６００（ＩＮＣ６００）と呼ばれるニッケル合金が用いられている。この接地電極３０は、自身の長手方向と直交する方向における横断面（以下、「接地電極３０の横断面」とも呼ぶ。）が略長方形を有している。接地電極３０の基端部（一端部）３４は、主体金具５０の先端面５７に溶接にて接合されている。接地電極３０の先端部（他端部）３１の一側面である放電面３２は、中心電極２０の先端面２２と対向するように屈曲されている。そして、この放電面３２と中心電極２０の先端面２２との間には火花ギャップが形成される。この火花ギャップは、例えば、０．６〜１．２ｍｍ程度とすることができる。接地電極３０のうち、基端部３４から、放電面３２の位置までの部分（図２においてハッチングを付した部分）を基部３３と呼ぶ。なお、中心電極および接地電極母材の組成は、上記ニッケル合金に限定されるものではなく、例えばシリコン（Ｓｉ）成分が約０．７ｗｔ％、アルミニウム（Ａｌ）成分が約１ｗｔ％、マンガン（Ｍｎ）成分が約０．２ｗｔ％、炭素（Ｃ）成分が約０．０３ｗｔ％、希土類成分が０．２ｗｔ％を含有したＮｉ合金としてもよい。
【００２８】
図３は、第１実施形態におけるスパークプラグ１００の中心電極２０の先端付近を右方向ＯＲ（図２）から見たときの拡大図である。スパークプラグ１００を、その軸線方向ＯＤと直交し、基部３３と中心電極２０とを結ぶ方向から見たときのｉ）中心電極２０と、ｉｉ）基部３３と、ｉｉｉ）先端部３１との幅を比較する。基部３３の幅Ｄｂ（以降、「接地電極幅Ｄｂ」とも呼ぶ。）と、先端部３１の幅Ｓａとは同じである（Ｓａ＝Ｄｂ）。そして、中心電極２０の幅Ｄａ（以降、「中心電極幅Ｄａ」とも呼ぶ。）は、基部３３の幅Ｄｂよりも大きい（Ｄｂ＜Ｄａ）。なお、このとき、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９を満足することが好ましく、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２を満足することがさらに好ましい。また、本実施形態において、スパークプラグ１００の軸線方向ＯＤとは逆方向から見たときの、中心電極２０の先端面２２の径ＤＤは、１．３ｍｍ以上、かつ、２ｍｍ以下とすることが好ましい。さらに、接地電極３０の長手方向と直交する方向における断面積（Ｓａ・Ｓｂ）は、１ｍｍ2以上とすることが好ましい。
【００２９】
図４は、第１実施形態におけるスパークプラグ１００の中心電極２０の先端付近を左方向ＯＬ（図２）から見たときの拡大図である。図４に示すように、左方向ＯＬから見た場合であっても、接地電極３０の基部３３の両端から、中心電極２０の先端面２２の２つの肩部２０ｃが両方ともに見える構成となっている。この構成による利点は以下のとおりである。
【００３０】
スパークプラグの燃焼室内への設置は、エンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に、スパークプラグ１００の取付ネジ部５２を螺合させることにより行う。しかし、取付ネジ孔２０１や取付ネジ部５２の方向には製品ごとにばらつきがあるため、スパークプラグ１００が燃焼室内に設置されたときの向きは製品ごとにばらばらとなる。一方、燃焼室内での吸気バルブや排気バルブ等の位置は決まっている。したがって、燃焼室内でのスパークプラグの接地電極の向きによっては、接地電極が壁となって混合気が火花ポイントに流れ込むのを妨害してしまう。このように、燃焼室内での接地電極の向きは、着火性能に大きな影響を与える。第１実施形態のスパークプラグ１００は、その左方向ＯＬから見た場合であっても接地電極３０の基部３３の両端から、中心電極２０の２つの肩部２０ｃが見える。ここで、一般にスパークプラグの放電は、中心電極の端部と接地電極の端部との間で発生しやすい傾向があるため、中心電極先端面端部一周のうち、左方向ＯＬから見た場合に見える２つの肩部２０ｃで飛火する頻度が高い。したがって、スパークプラグ１００が、接地電極が壁となって混合気が火花ギャップに到達しにくい方向に取り付けられた場合であっても、混合気が放電による火花の位置に到達しやすいので、着火性を向上させることができる。
【００３１】
図５は、第２実施形態におけるスパークプラグ１００ａの中心電極２０の先端付近を右方向ＯＲ（図２）から見たときの拡大図である。第１実施形態におけるスパークプラグ１００との違いは、接地電極３０ａの形状のみである。具体的には、接地電極３０ａの横断面から見た場合の四隅に曲線状の面取り（いわゆるＲ面取り）を行っている。このＲ面取りの寸法（曲率半径Ｒ）は、０．３ｍｍ以上とすることが好ましい。また、接地電極３０ａの横断面は、その四隅に直線状の面取りを行ってもよい。直線状の面取りとしては、いわゆるＣ面取りを行うことが好ましい。直線状の面取り部分の面取り寸法についても、０．３ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００３２】
このように、接地電極３０ａの横断面を略楕円形状とすることによって、火花ギャップ内への混合気の流入が促される。この結果、接地電極の十分な太さを維持した上で、着火性を向上させることができる。
【００３３】
図６は、第３実施形態におけるスパークプラグ１００ｂの中心電極２０の先端付近を右方向ＯＲ（図２）から見たときの拡大図である。第１実施形態におけるスパークプラグ１００との違いは、スパークプラグ１００ｂを、その軸線方向ＯＤと直交し、基部３３ｂと中心電極２０とを結ぶ方向から見たときの先端部３１ｂの幅Ｓａが太い点のみである。第３実施形態において、この先端部３１ｂの幅Ｓａと、中心電極幅Ｄａと、接地電極幅Ｄｂとは、次式の関係を満たしている。
Ｓａ≧Ｄａ＞Ｄｂ
【００３４】
なお、スパークプラグ１００ｂを、その軸線方向ＯＤと直交し、基部３３ｂと中心電極２０とを結ぶ方向から見たときのｉ）中心電極２０と、ｉｉ）基部３３ｂの幅については、第１実施形態と同様に次のとおりである。すなわち、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９を満足することが好ましく、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２を満足することがさらに好ましい。また、本実施形態において、スパークプラグ１００ｂの軸線方向ＯＤとは逆方向から見たときの、中心電極２０の先端面２２の径ＤＤ（図３）は、１．３ｍｍ以上、かつ、２ｍｍ以下とすることが好ましい。さらに、接地電極３０ｂの長手方向と直交する方向における断面積（Ｓａ・Ｓｂ）は、１ｍｍ2以上とすることが好ましい。
【００３５】
このような構成としても、第１実施形態と同様に、接地電極が壁となって混合気が火花ギャップに到達しにくい方向に取り付けられた場合であっても、混合気が放電による火花の位置に到達しやすいので、着火性を向上させることができる。また、先端部を太くすることにより、耐久性の向上を図ることが可能である。
【００３６】
図７は、第４実施形態におけるスパークプラグ１００ｃの中心電極２０の先端付近を右方向ＯＲ（図２）から見たときの拡大図である。第２実施形態におけるスパークプラグ１００ａとの違いは、スパークプラグ１００ｃを、その軸線方向ＯＤと直交し、基部３３ｃと中心電極２０とを結ぶ方向から見たときの先端部３１ｃの幅Ｓａが太い点のみである。第４実施形態において、この先端部３１ｃの幅Ｓａと、中心電極幅Ｄａと、接地電極幅Ｄｂとは、次式の関係を満たしている。
Ｓａ≧Ｄａ＞Ｄｂ
【００３７】
なお、スパークプラグ１００ｃを、その軸線方向ＯＤと直交し、基部３３ｃと中心電極２０とを結ぶ方向から見たときのｉ）中心電極２０と、ｉｉ）基部３３ｃの幅については、第２実施形態と同様に次のとおりである。すなわち、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９を満足することが好ましい。また、本実施形態において、スパークプラグ１００ｃの軸線方向ＯＤとは逆方向から見たときの、中心電極２０の先端面２２の径ＤＤ（図３）は、１．３ｍｍ以上、かつ、２ｍｍ以下とすることが好ましい。さらに、接地電極３０ｃの長手方向と直交する方向における断面積は、１ｍｍ2以上とすることが好ましい。
【００３８】
このような構成としても、第２実施形態と同様に、火花ギャップ内への混合気の流入が促される。この結果、接地電極の十分な太さを維持した上で、着火性を向上させることができる。また、先端部を太くすることにより、耐久性の向上を図ることが可能である。
【００３９】
図１８は、第５実施形態におけるスパークプラグ１００ｄの中心電極２０の先端付近を右方向ＯＲ（図２）から見たときの拡大図である。第１実施形態におけるスパークプラグ１００との違いは、接地電極３０ｄの形状のみである。具体的には、この接地電極３０ｄは、自身の長手方向と直交する方向における横断面が略円形の一部を略直線で切りとった形状を有している。すなわち、屈曲される前の接地電極３０ｄは、長さ方向にその一部を切りとられた略円柱形状の部材である。さらに、接地電極３０ｄは、略直線で切りとられた形状の弦の位置に相当する面が、屈曲後に放電面３２ｄとなる向きで主体金具５０に接合されている。なお、この弦を「平坦部」とも呼ぶ。また、この弦の長さを「平坦部長さＳｃ」とも呼ぶ。この平坦部の長さＳｃ（以降、「平坦部長さＳｃ」とも呼ぶ。）は、０．５７ｍｍ以上とすることが好ましく、０．７５ｍｍ以上とすることがより好ましい。なお、接地電極３０ｄのうち、基部３３ｄに相当する一部は切り取らず、屈曲後、放電面３２ｄとなる一部のみを切りとる構成としてもよい。
【００４０】
スパークプラグ１００ｄを、その軸線方向ＯＤと直交し、基部３３ｄと中心電極２０とを結ぶ方向から見たときのｉ）中心電極２０と、ｉｉ）基部３３ｄの幅については、第１実施形態と同様に次のとおりである。すなわち、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９を満足することが好ましく、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２を満足することがさらに好ましい。また、本実施形態において、スパークプラグ１００ｄの軸線方向ＯＤとは逆方向から見たときの、中心電極２０の先端面２２の径ＤＤ（図３）は、１．３ｍｍ以上、かつ、２ｍｍ以下とすることが好ましい。さらに、接地電極３０ｄの長手方向と直交する方向における断面積は、１ｍｍ2以上とすることが好ましい。
【００４１】
このように、接地電極の横断面を略円形の一部を略直線で切り取った形状とすることによって、火花ギャップ内への混合気の流入が、より一層促される。具体的には、第５実施形態においては、基部の形状が略円柱形となるため、混合気が滑らかに火花ポイントに送り出される。この結果、接地電極の十分な太さを維持した上で、着火性を向上させることができる。
【００４２】
図１９は、第６実施形態におけるスパークプラグ１００ｅの中心電極２０の先端付近を右方向ＯＲ（図２）から見たときの拡大図である。第５実施形態におけるスパークプラグ１００ｄとの違いは、スパークプラグ１００ｅを、その軸線方向ＯＤと直交し、基部３３ｅと中心電極２０とを結ぶ方向から見たときの先端部３１ｅの径Ｓａが太い点のみである。第６実施形態において、この先端部３１ｅの径Ｓａと、中心電極幅Ｄａと、接地電極幅Ｄｂとは、次式の関係を満たしている。
Ｓａ≧Ｄａ＞Ｄｂ
【００４３】
なお、スパークプラグ１００ｅを、その軸線方向ＯＤと直交し、基部３３ｅと中心電極２０とを結ぶ方向から見たときのｉ）中心電極２０と、ｉｉ）基部３３ｅの幅については、第５実施形態と同様に次のとおりである。すなわち、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９を満足することが好ましく、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２を満足することがさらに好ましい。また、本実施形態において、スパークプラグ１００ｅの軸線方向ＯＤとは逆方向から見たときの、中心電極２０の先端面２２の径ＤＤ（図３）は、１．３ｍｍ以上、かつ、２ｍｍ以下とすることが好ましい。さらに、接地電極３０ｅの長手方向と直交する方向における断面積は、１ｍｍ2以上とすることが好ましい。
【００４４】
このような構成としても、第５実施形態と同様に、基部の形状が略円柱形となるため、火花ギャップ内への混合気の流入がより一層促される。この結果、接地電極の十分な太さを維持した上で、着火性を向上させることができる。また、先端部を太くすることにより、耐久性の向上を図ることが可能である。
【００４５】
Ｂ．実験結果１（接地電極幅に関する実験結果）：
図８は、スパークプラグ１００の接地電極幅に関する着火性評価試験の結果を示す図である。また、図９は、スパークプラグ１００の接地電極幅に関する着火性評価試験の他の結果を示す図である。これらの着火性評価試験では、排気量２０００ｃｃ、６気筒のＤＯＨＣ型ガソリンエンジンにスパークプラグを装着した上で、吸気圧−５５０ｍｍＨｇ、７５０ｒｐｍでアイドリング運転を行った。そしてスパークプラグの点火時期を進めていき、失火等が生じない点火時期（以下、「安定燃焼限界進角」と呼ぶ。）を測定した。このとき使用したサンプルのスパークプラグは、第１実施形態として示したスパークプラグ１００であって、さらに、主体金具５０の先端面５７からの絶縁碍子１０の突出寸法が１．５ｍｍ、絶縁碍子１０の先端面１１からの中心電極２０の突出寸法が１．５ｍｍのものである。
【００４６】
図８（Ａ）では、中心電極幅Ｄａ（図３）を１．５ｍｍに固定したサンプル＃１〜＃１１の実験結果を示している。図９（Ａ）では、中心電極幅Ｄａ（図３）を２．０ｍｍに固定したサンプル＃２１〜３１の実験結果を示している。そして、それぞれのサンプルについて、接地電極幅Ｄｂ（図３）を変化させながら、安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）をもとめ、比で示したものが「着火性低下率（％）」である。この着火性低下率は、次式により求めた。
【００４７】
着火性低下率（％）＝ ［着火性が悪い方向での安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）］／［着火性が良い方向での安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）］
【００４８】
この評価において、燃焼室内での接地電極の向きによって着火性能に多少のばらつきが生じるという理由から、着火性低下率が約８５〜９０％のものは「判定」を△とし、着火性低下率が約８５％未満のものは「判定」を・とした。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の評価結果をグラフ化したものである。同様に、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の評価結果をグラフ化したものである。
【００４９】
この評価試験の結果より、中心電極幅Ｄａに対する接地電極幅Ｄｂの割合（Ｄｂ／Ｄａ）が小さいほど着火性が向上することがわかる。これは、接地電極幅Ｄｂが小さくなればなるほど、図４の向きからスパークプラグ１００を見た場合であっても、中心電極２０が見えやすくなることによる。以上より、第１実施形態のスパークプラグ１００においては、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２の関係を満たすことが好ましいことがわかる。
【００５０】
図１０は、スパークプラグ１００の設置方向を変えて実施した着火性評価試験の結果を示す図である。この着火性評価試験の方法は、図８および図９と同様に、排気量２０００ｃｃ、６気筒のＤＯＨＣ型ガソリンエンジンにスパークプラグを取り付け、吸気圧−５５０ｍｍＨｇ、７５０ｒｐｍでアイドリング運転を行った。そしてスパークプラグの点火時期を進めていき、失火等が生じない点火時期（安定燃焼限界進角）を測定した。このとき使用したプラグは、第１実施形態として示したスパークプラグ１００であって、さらに、主体金具５０の先端面５７からの絶縁碍子１０の突出寸法が１．５ｍｍ、絶縁碍子１０の先端面１１からの中心電極２０の突出寸法が１．５ｍｍのものである。
【００５１】
図１０（Ａ）は、この評価において用いたスパークプラグを示している。この評価においては、比較例＃４１として、中心電極幅Ｄａが１．５ｍｍ、接地電極幅Ｄｂが１．７ｍｍのものを用いた。実施例＃４２は、図８（Ａ）のサンプル＃１と同様のものを用いた。
【００５２】
図１０（Ｂ）および（Ｃ）は、この評価におけるスパークプラグの設置方向を示している。図１０（Ｂ）は、スパークプラグ１００の接地電極の先端部３１が排気バルブ側を向くように設置される場合の図を示している。図１０（Ｃ）は、スパークプラグ１００の接地電極の先端部３１が吸気バルブ側を向くように設置される場合の図を示している。このエンジンにおいては、吸気バルブ側（以降、「ＩＮ側」とも呼ぶ。）から排気バルブ側（以降、「ＥＸ側」とも呼ぶ。）へ混合気の流れＲＲがある。このため、スパークプラグ１００は、図１０（Ｂ）の向きに設置されると最も着火性能が低く、図１０（Ｃ）の向きに設置されると最も着火性能が高くなる。なお、図１０（Ｂ）、（Ｃ）におけるバルブの配置および混合気の流れＲＲは、本評価試験に用いたエンジンにおける構成をきわめて簡略化して示したものである。一般に、燃焼室内における混合気の流れには、吸気管の形状や燃焼室内の構造等、種々の要素が影響するため、バルブの位置によって一義的に決定されるものではない。
【００５３】
図１０（Ｄ）は、比較例＃４１と実施例＃４２のそれぞれについて、スパークプラグを設置する方向をＩＮ側（図１０（Ｂ））、ＥＸ側（図１０（Ｃ））として上記評価試験を行ったときの、安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）と、着火性低下率を示したグラフである。この着火性低下率は、次式により求めた。
【００５４】
着火性低下率（％）＝ ［着火性が悪い方向（ＩＮ側）での安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）］／［着火性が良い方向（ＥＸ側）での安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）］
【００５５】
図１０（Ｅ）は、前記評価結果をグラフ化したものである。この評価試験の結果より、実施例＃４２のスパークプラグは、比較例＃４１と比べて着火性が悪い方向に設置された場合の安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）が大幅に改善されていることがわかる。また、着火性が良い方向に設置された場合と、着火性が悪い方向に設置された場合の、着火性能のばらつきが抑えられていることがわかる。
【００５６】
図１１は、スパークプラグ１００の設置方向を変えて実施した着火性評価試験の他の結果を示す図である。この評価試験では、比較例＃５１として、中心電極幅Ｄａが２．０ｍｍ、接地電極幅Ｄｂが２．２ｍｍのものを用いた。また、実施例＃５２は、図８（Ａ）のサンプル＃１と同様のものを用いた。そして、比較例＃５１と実施例＃５２のそれぞれについて、接地電極の先端部３１が排気バルブ側を向くように設置（図９（Ｂ））した状態を０度として、そこから、設置方向を４５度ずつ時計回りにずらしながら安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）を測定した。すなわち、０度の部分は、着火性が最も悪い方向にサンプルのスパークプラグを設置した場合の安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）を示している。そして、１８０度の部分は、着火性が最も良い方向にサンプルを設置した場合の安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）を示している。この評価試験の結果からも、実施例＃５２のスパークプラグは、は、比較例＃５１と比べて、安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）が大幅に改善されていることがわかる。また、着火性が良い方向に設置された場合と、着火性が悪い方向に設置された場合の、着火性能のばらつきが抑えられていることがわかる。
【００５７】
Ｃ．実験結果２（接地電極幅と面取り寸法に関する実験結果）：
図１２は、スパークプラグ１００ａの接地電極幅に関する着火性評価試験の結果を示す図である。また、図１３は、スパークプラグ１００ａの接地電極幅に関する着火性評価試験の他の結果を示す図である。これらの着火性評価試験は、図８および図９で述べた方法に即して実施した。また、このとき使用したサンプルのスパークプラグは、第２実施形態として示したスパークプラグ１００ａであって、さらに、主体金具５０の先端面５７からの絶縁碍子１０の突出寸法が１．５ｍｍ、絶縁碍子１０の先端面１１からの中心電極２０の突出寸法が１．５ｍｍのものである。
【００５８】
図１２（Ａ）では、中心電極幅Ｄａ（図５）を１．５ｍｍに固定し、かつ、接地電極の面取り寸法Ｒ（図５）を０．３ｍｍに固定したサンプル＃７１〜＃７８の実験結果を示している。これらのサンプルでは、面取り形状としてＲ面取りを採用した。図１３（Ａ）では、中心電極幅Ｄａ（図５）を２．０ｍｍに固定し、かつ、接地電極の面取り寸法Ｒ（図５）を０．３ｍｍに固定したサンプル＃８１〜＃８８の実験結果を示している。そして、それぞれのサンプルについて、接地電極幅Ｄｂ（図５）を変化させながら、安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）をもとめ、比で示したものが「着火性低下率（％）」である。着火性低下率の算出方法については、図８で述べたとおりである。
【００５９】
この評価においても、図８および図９と同様に燃焼室内での接地電極の向きによって着火性能に多少のばらつきが生じるという理由から、着火性低下率が約８５〜９０％のものは「判定」を△とし、着火性低下率が約８５％未満のものは「判定」を・とした。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の評価結果をグラフ化したものである。同様に、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の評価結果をグラフ化したものである。
【００６０】
この評価試験の結果より、中心電極幅Ｄａに対する接地電極幅Ｄｂの割合（Ｄｂ／Ｄａ）が小さいほど着火性が向上することがわかる。さらに、第２実施形態のスパークプラグ１００ａにおいては、中心電極幅Ｄａに対する接地電極幅Ｄｂの割合（Ｄｂ／Ｄａ）が比較的高い場合であっても、着火性能を確保することができることがわかる。これは、接地電極３０ａの四隅が面取りされているために、火花ギャップ内への混合気の流入が促されることによる。以上より、第２実施形態のスパークプラグ１００ａにおいては、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９の関係を満たすことが好ましいことがわかる。
【００６１】
図１４は、スパークプラグ１００ａの設置方向を変えて実施した着火性評価試験の結果を示す図である。この着火性評価試験は、図１０で述べた方法に即して実施した。また、このとき使用したサンプルのスパークプラグは、第２実施形態として示したスパークプラグ１００ａであって、さらに、主体金具５０の先端面５７からの絶縁碍子１０の突出寸法が１．５ｍｍ、絶縁碍子１０の先端面１１からの中心電極２０の突出寸法が１．５ｍｍのものである。
【００６２】
図１４（Ａ）は、この評価において用いたスパークプラグを示している。この評価においては、比較例＃９１として、中心電極幅Ｄａが１．５ｍｍ、接地電極幅Ｄｂが１．７ｍｍのものを用いた。実施例＃９２は、図１２（Ａ）のサンプル＃７１と同様のものを用いた。図１４（Ｂ）および（Ｃ）は、図１０と同様、この評価において用いたエンジンにおける混合気の流れを示している。図１４（Ｄ）は、比較例＃９１と実施例＃９２のそれぞれについて、スパークプラグを設置する方向をＩＮ側（図１４（Ｂ））、ＥＸ側（図１４（Ｃ））として上記評価試験を行ったときの、安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）と、着火性低下率を示したグラフである。着火性低下率の算出方法については、図１０で述べたとおりである。
【００６３】
図１４（Ｅ）は、前記評価結果をグラフ化したものである。この評価試験の結果より、実施例＃９２の着火性が悪い方向に設置された場合の安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）は、比較例＃９１の着火性が良い方向に設置された場合の安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）よりも大きくなることがわかる。これは、実施例＃９２のスパークプラグは、その設置される方向に拘わらず比較例＃９１よりも着火性能が良いということを示している。
【００６４】
図１５は、スパークプラグ１００ａの接地電極の面取り寸法Ｒに関する着火性評価試験の結果を示す図である。また、図１６は、スパークプラグ１００ａの接地電極の面取り寸法Ｒに関する着火性評価試験の他の結果を示す図である。これらの着火性評価試験は、図８および図９で述べた方法に即して実施した。また、このとき使用したサンプルのスパークプラグは、第２実施形態として示したスパークプラグ１００ａであって、さらに、主体金具５０の先端面５７からの絶縁碍子１０の突出寸法が１．５ｍｍ、絶縁碍子１０の先端面１１からの中心電極２０の突出寸法が１．５ｍｍのものである。
【００６５】
図１５（Ａ）では、サンプルとして、図１２（Ａ）で示した評価試験での判定の境界となった実施例＃７６のスパークプラグ１００ａを用いた。同様に、図１６（Ａ）では、サンプルとして、図１３（Ａ）で示した評価試験での判定の境界となった実施例＃８６のスパークプラグ１００ａを用いた。そして、それぞれのサンプルについて、接地電極の面取り寸法Ｒ（図５）を変化させながら、安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）をもとめ、比で示したものが「着火性低下率（％）」である。着火性低下率の算出方法については、図８で述べたとおりである。
【００６６】
この評価においても、図８および図９と同様に燃焼室内での接地電極の向きによって着火性能に多少のばらつきが生じるという理由から、着火性低下率が約８５〜９０％のものは「判定」を△とし、着火性低下率が約８５％未満のものは「判定」を・とした。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）の評価結果をグラフ化したものである。同様に、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）の評価結果をグラフ化したものである。
【００６７】
この評価試験の結果より、接地電極の面取り寸法Ｒが大きいほど着火性が向上することがわかる。これは、接地電極３０ａを横断面から見たときに、その四隅に有する面取り寸法（ｍｍ）が大きいほど、より火花ギャップ内への混合気の流入が促されることによる。以上より、第２実施形態のスパークプラグ１００ａにおいては、接地電極３０ａを横断面から見たときに、その四隅に有する面取り寸法（ｍｍ）が０．３ｍｍ以上とすることが好ましいことがわかる。
【００６８】
Ｄ．実験結果３（接地電極の断面積に関する実験結果）：
図１７は、接地電極の断面積を変化させながら実施した耐久性評価試験の結果を示す図である。この耐久性評価試験では、排気量２８００ｃｃ、６気筒のガソリンエンジンにスパークプラグを装着した上で、５０００ｒｐｍの一定回転で１００時間の継続運転を行い、試験開始前と開始後の接地電極の消耗度合い（ギャップ増加ｍｍ）を測定した。このとき使用したサンプルのスパークプラグは、第１実施形態として示したスパークプラグ１００であって、さらに、以下のような構成を有するものである。
【００６９】
ｉ）主体金具５０の外径がＭ１４
ｉｉ）中心電極２０と接地電極３０との間の初期火花ギャップは０．９ｍｍ
ｉｉｉ）主体金具５０の先端面５７からの絶縁碍子１０の突出寸法は１．５ｍｍ
ｉｖ）絶縁碍子１０の先端面１１からの中心電極２０の突出寸法は１．５ｍｍ
ｖ）中心電極２０の先端面２２の径ＤＤ（図３）は１．３ｍｍ
ｖｉ）中心電極２０および接地電極３０の組成は、Ｎｉが約９５ｗｔ％、Ｃｒが約１．５ｗｔ％、Ｓｉが約１．５ｗｔ％、Ｍｎが約２ｗｔ％
【００７０】
図１７（Ａ）では、接地電極３０の長手方向と直交する方向における断面積（以下、「接地電極の断面積」とも呼ぶ。）を変化させた複数のサンプル＃６１〜＃６４について、中心電極２０と接地電極３０との間の火花ギャップの増加量をもとめ、「ギャップ増加（ｍｍ）」として表した。この評価において、火花ギャップの増加量が０．２ｍｍ以上になったものは、正規の位置で放電が行われない、横飛火という現象が起こる可能性があるという理由から「判定」を・とした。そして、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）の評価結果をグラフ化したものである。
【００７１】
この評価試験の結果により、接地電極の断面積が大きいほど火花ギャップの増加量が少ないこと、すなわち、耐久性が高いことがわかる。以上より、第１実施形態のスパークプラグ１００においては、接地電極の断面積が１ｍｍ2以上であることが好ましいことがわかる。なお、中心電極と接地電極との間の火花ギャップの増加量は、接地電極がもつ熱の逃げやすさ（以降、「熱引き」とも呼ぶ。）に大きく依存する。一般に、運転中のスパークプラグは、運転条件に見合った一定の温度に加熱され、スパークプラグ発火部先端で最高温度となる。そして、接地電極を細くすればするほど熱引きは悪くなる。この結果、接地電極の消耗速度が増すこととなる。したがって、耐久性を高くするためには、接地電極の断面積の形状に関係なく接地電極の断面積が１ｍｍ2以上であることが好ましいことがわかる。以上より、第２実施形態〜第４実施形態のスパークプラグにおいても、接地電極の断面積は１ｍｍ2以上であることが好ましいことがわかる。
【００７２】
Ｅ．実験結果４（接地電極幅と接地電極径に関する実験結果）：
図２０は、スパークプラグ１００ｄの接地電極幅に関する着火性評価試験の結果を示す図である。また、図２１は、スパークプラグ１００ｄの接地電極幅に関する着火性評価試験の他の結果を示す図である。これらの着火性評価試験は、図８および図９で述べた方法に即して実施した。また、このとき使用したサンプルのスパークプラグは、第５実施形態として示したスパークプラグ１００ｄであって、さらに、主体金具５０の先端面５７からの絶縁碍子１０の突出寸法が１．５ｍｍ、絶縁碍子１０の先端面１１からの中心電極２０の突出寸法が１．５ｍｍのものである。
【００７３】
図２０（Ａ）では、中心電極幅Ｄａ（図１８）を１．５ｍｍに固定したサンプル＃２０１〜＃２０５の実験結果を示している。図２１（Ａ）では、中心電極幅Ｄａ（図１８）を２．０ｍｍに固定したサンプル＃２１１〜＃２１５の実験結果を示している。なお、第５実施形態のスパークプラグ１００ｄは、基部３３ｄにあたる部分の横断面と先端部３１ｄにあたる部分の横断面が同じ径を有するため、接地電極幅Ｄｂと接地電極径Ｓａは同じ値となる。それぞれのサンプルについて、接地電極幅Ｄｂ（図１８）を変化させながら、安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）をもとめ、比で示したものが「着火性低下率（％）」である。着火性低下率の算出方法については、図８で述べたとおりである。
【００７４】
この評価においても、図８および図９と同様に、燃焼室内での接地電極の向きによって着火性能に多少のばらつきが生じるという理由から、着火性低下率が約８５〜９０％のものは「判定」を△とし、着火性低下率が約８５％未満のものは「判定」を・とした。図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）の評価結果をグラフ化したものである。同様に、図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）の評価結果をグラフ化したものである。
【００７５】
この評価試験の結果より、中心電極幅Ｄａに対する接地電極幅Ｄｂの割合（Ｄｂ／Ｄａ）が小さいほど着火性が向上することがわかる。さらに、図２０に示すサンプル＃２０１の実験結果を、同様の条件下で試験したサンプル＃１（第１実施形態、図８）、サンプル＃７１（第２実施形態、図１２）と比較する。サンプル＃２０１（Ｄｂ／Ｄａ＝０．８７）では、着火性低下率は９９．１％である。一方、サンプル＃１（Ｄｂ／Ｄａ＝０．８７）の着火性低下率は９２．９％、サンプル＃７１（Ｄｂ／Ｄａ＝０．８７）の着火性低下率は９８．３％である。従って、サンプル＃２０１では、サンプル＃１、＃７１の例よりも、さらに優れた結果を得られることがわかる。
【００７６】
また、図２１に示すサンプル＃２１３の実験結果を、同様の条件下で試験したサンプル＃２８（第１実施形態、図９）、サンプル＃８６（第２実施形態、図１３）と比較する。サンプル＃２１３（Ｄｂ／Ｄａ＝０．９９）では、着火性低下率は９２．０％である。一方、サンプル＃２８（Ｄｂ／Ｄａ＝０．９９）の着火性低下率は８４．０％、サンプル＃８６（Ｄｂ／Ｄａ＝０．９９）の着火性低下率は９１．１％である。従って、サンプル＃２１３においても、サンプル＃２８、＃８６の例よりも、さらに優れた結果を得られることがわかる。
【００７７】
これらの実験結果より、第５実施形態のスパークプラグ１００ｄは、燃焼室内での接地電極の向きによる着火性能のばらつきがより低減されていることがわかる。これは、基部の形状が略円柱形となるため、混合気が滑らかに火花ポイントに送り出されることによる。これらの実験結果より、第５実施形態のスパークプラグ１００ｄにおいては、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９の関係を満たすことが好ましく、Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２の関係を満たすことがさらに好ましいことがわかる。
【００７８】
Ｆ．実験結果５（接地電極の平坦部の長さに関する実験結果）：
図２２は、接地電極の平坦部の長さを変化させながら実施した耐久性評価試験の結果を示す図である。この耐久性評価試験では、排気量６６０ｃｃ、３気筒のガソリンエンジンにスパークプラグを装着した上で、６０００ｒｐｍの一定回転で１５０時間の継続運転を行い、試験開始前と開始後の接地電極の消耗度合い（ギャップ増加ｍｍ）を測定した。このとき使用したサンプルのスパークプラグは、第５実施形態として示したスパークプラグ１００ｄであって、さらに、以下のような構成を有するものである。
【００７９】
ｉ）主体金具５０の外径がＭ１０
ｉｉ）中心電極２０と接地電極３０ｄとの間の初期火花ギャップは０．８５ｍｍ
ｉｉｉ）主体金具５０の先端面５７から中心電極２０の先端面２２までの長さは３．０ｍｍ
ｉｖ）中心電極２０の先端面２２の径ＤＤ（図３）は、２．０ｍｍ（サンプル＃２２１〜＃２２３）、２．５ｍｍ（サンプル＃２３１〜＃２３３）
【００８０】
図２２（A）では、接地電極３０の平坦部長さＳｃ（図１８）を変化させた複数のサンプル＃２２１〜＃２２３について、中心電極２０と接地電極３０ｄとの間の火花ギャップの増加量をもとめ、「ギャップ増加（ｍｍ）」として表した。この評価において、火花ギャップの増加量が０．２ｍｍ以上になったものは、正規の位置で放電が行われない、横飛火という現象が起こる可能性があるという理由から「判定」を・とした。図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）のサンプル＃２２１〜＃２２３の評価結果をグラフ化したものである。同様に、図２２（Ｃ）は、図２２（Ａ）のサンプル＃２３１〜＃２３３の評価結果をグラフ化したものである。
【００８１】
この評価試験の結果により、平坦部の長さＳｃが大きいほど火花ギャップの増加量が少ないこと、すなわち、耐久性が高いことがわかる。以上より、第５実施形態のスパークプラグ１００ｄにおいては、平坦部の長さＳｃは、０．５７ｍｍ以上とすることが好ましく、０．７５ｍｍ以上とすることがより好ましいことがわかる。
【００８２】
Ｇ．実験結果６（中心電極の組成に関する実験結果）：
図２３は、中心電極の組成を変化させながら実施した耐久性評価試験の結果を示す図である。この耐久性評価試験では、排気量６６０ｃｃ、３気筒のガソリンエンジンにスパークプラグを装着した上で、安定燃焼限界進角（・ＢＴＤＣ）を５°、空燃比（Ａ／Ｆ）を１０．７とし、４０００ｒｐｍの一定回転で１００時間の継続運転を行い、試験開始前と開始後の中心電極の消耗度合い（ギャップ増加ｍｍ）を測定した。このとき使用したサンプルのスパークプラグは、第５実施形態として示したスパークプラグ１００ｄであって、さらに、以下のような構成を有するものである。
【００８３】
ｉ）主体金具５０の外径がＭ１０
ｉｉ）中心電極２０と接地電極３０ｄとの間の初期火花ギャップは０．８５ｍｍ
ｉｉｉ）主体金具５０の先端面５７から中心電極２０の先端面２２までの長さは３．０ｍｍ
ｉｖ）中心電極２０の先端面２２の径ＤＤ（図３）は、１．５ｍｍ
ｖ）接地電極３０ｄの先端部３１ｄの幅Ｓａ（図１８）は、１．３ｍｍ
【００８４】
図２３（Ａ）は、耐久性評価試験に用いた接地電極３０ｄの組成を示している。図２３（Ｂ）は、中心電極２０の組成を変化させた複数のサンプル＃３０１〜＃３０４について、中心電極２０と接地電極３０ｄとの間の火花ギャップの増加量をもとめ、「ギャップ増加（ｍｍ）」として表した。この評価において、火花ギャップの増加量が０．２ｍｍ以上になったものは、正規の位置で放電が行われない、横飛火という現象が起こる可能性があるという理由から「判定」を・（不可）とした。なお、図２３（Ａ）、（Ｂ）共に、単位は質量百分率（ｗｔ％）で表している。また、Ｎｉは、１００ｗｔ％から他の材料の分析値（ｗｔ％）を減じた値として求めている。
【００８５】
この評価試験の結果により、中心電極２０の組成中のＮｉが占める割合が大きいほど火花ギャップの増加量が少ないこと、すなわち、耐久性が高いことがわかる。中心電極２０は、接地電極３０ｄと比較して燃焼室内への突き出しが少なく、温度が上昇しにくい。このため、中心電極２０には、耐火花消耗性が重視された、添加物が少なく比抵抗が小さい電極材料を用いることが好ましいからである。
【００８６】
以上より、第５実施形態のスパークプラグ１００ｄにおいては、中心電極２０は、Ｎｉを９６．５ｗｔ％以上含有するＮｉ合金とすることが好ましいことがわかる。また、上述の理由により、他の実施形態のスパークプラグにおいても同様に、中心電極は、Ｎｉを９６．５ｗｔ％以上含有するＮｉ合金とすることが好ましい。
【００８７】
Ｈ．実験結果７（接地電極の組成に関する実験結果）：
図２４は、接地電極の組成を変化させながら実施した耐久性評価試験の結果を示す図である。この耐久性評価試験は、図２３で述べた方法に即して実施した。また、このとき使用したサンプルのスパークプラグは、第５実施形態として示したスパークプラグ１００ｄであって、さらに、図２３で述べた構成と同じ構成を有するものである。
【００８８】
図２４（Ａ）は、耐久性評価試験に用いた中心電極２０の組成を示している。図２４（Ｂ）は、接地電極３０ｄの組成を変化させた複数のサンプル＃３１１〜＃３１３について、中心電極２０と接地電極３０ｄとの間の火花ギャップの増加量をもとめ、「ギャップ増加（ｍｍ）」として表した。この評価において、火花ギャップの増加量が０．２ｍｍ以上になったものは、正規の位置で放電が行われない、横飛火という現象が起こる可能性があるという理由から「判定」を・（不可）とした。なお、図２４（Ａ）、（Ｂ）共に、単位は質量百分率（ｗｔ％）で表している。また、Ｎｉは、１００ｗｔ％から他の材料の分析値（ｗｔ％）を減じた値として求めている。
【００８９】
この評価試験の結果により、接地電極３０ｄの組成中のＣｒが占める割合が大きいほど火花ギャップの増加量が少ないこと、すなわち、耐久性が高いことがわかる。接地電極３０ｄは、中心電極２０と比較して燃焼室内への突き出しが大きく、温度が上昇しやすい。さらに、本実施例における接地電極３０ｄは、中心電極２０よりも幅細に形成されているため、より温度が上昇しやすい。このため、接地電極３０ｄには、耐酸化性が重視された、安定した酸化皮膜を形成するＣｒを多く含んだ電極材料を用いることが好ましいからである。
【００９０】
以上より、第５実施形態のスパークプラグ１００ｄにおいては、接地電極３０ｄは、Ｃｒを１５ｗｔ％以上含有するＮｉ合金とすることが好ましいことがわかる。また、上述の理由により、他の実施形態のスパークプラグにおいても同様に、接地電極は、Ｃｒを１５ｗｔ％以上含有するＮｉ合金とすることが好ましい。
【００９１】
Ｉ．変形例： 
なお、この発明は上記の実施例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。
【００９２】
Ｉ１．変形例１：
上記実施形態では、縦放電型を例として説明したが、接地電極の先端部と、中心電極の先端部との位置関係は、スパークプラグの用途や、必要とされる性能等に応じて適宜設定することが可能である。また、１つの中心電極に対して複数の接地電極が設けられる構成とすることもできる。
【００９３】
Ｉ２．変形例２：
上記実施形態では、接地電極の横断面は略長方形、略楕円形、または略円形であるものとして説明した。しかし、接地電極の横断面の形状は、これに限られず、様々な形状とすることが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
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
７・リング部材
８・板パッキン
９・タルク
１０・絶縁碍子
１１・先端面
１２・軸孔
１３・脚長部
１５・段部
１７・先端側胴部
１８・後端側胴部
１９・鍔部
２０・中心電極
２０ｃ・肩部
２１・電極母材
２２・先端面
２５・芯材
３０、３０ａ〜ｅ・接地電極
３１、３１ａ〜ｅ・先端部
３２、３２ａ〜ｅ・放電面
３３、３３ａ〜ｅ・基部
３４、３４ａ〜ｃ・基端部
４０・端子金具
５０・主体金具
５１・工具係合部
５２・取付ネジ部
５３・加締部
５４・シール部
５５・座面
５６・段部
５７・先端面
５８・座屈部
５９・ネジ首
１００、１００ａ〜ｅ・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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年10月30日(2009.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられる絶縁体と、
前記絶縁体の径方向を取り囲む筒状の主体金具と、
前記軸線方向に垂直又は略垂直な放電面を有し、前記放電面と前記中心電極の先端との間で火花ギャップを形成する接地電極と、
を備え、
前記中心電極および前記接地電極はいずれも貴金属部材を備えておらず、
前記軸線方向のうち、前記中心電極から前記接地電極の放電面に向かう方向を下方向とし、前記下方向と逆の方向を上方向としたとき、
前記接地電極は、
前記主体金具に接合されているとともに、前記放電面よりも上に存在する基部と、
前記基部に連続して前記基部よりも下に設けられているとともに、前記放電面を有する先端部と、
を備え、
前記軸線方向と直交するとともに、前記基部から前記中心電極に向かう方向を第１の方向とし、
前記第１の方向から見た前記中心電極の幅をＤａとし、
前記第１の方向から見た前記基部の幅をＤｂとしたとき、
Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２
を満たし、かつ、
前記第１の方向とは逆の方向から見た前記先端部の面の軸線方向と直交する方向における幅の最大値は、前記第１の方向とは逆の方向から見た前記先端部の面の軸線方向における幅の最大値よりも大きいことを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項２】
軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられる絶縁体と、
前記絶縁体の径方向を取り囲む筒状の主体金具と、
前記軸線方向に垂直又は略垂直な放電面を有し、前記放電面と前記中心電極の先端との間で火花ギャップを形成する接地電極と、
を備え、
前記中心電極および前記接地電極はいずれも貴金属部材を備えておらず、
前記軸線方向のうち、前記中心電極から前記接地電極の放電面に向かう方向を下方向とし、前記下方向と逆の方向を上方向としたとき、
前記接地電極は、
前記主体金具に接合されているとともに、前記放電面よりも上側に存在する基部と、
前記基部に連続して前記基部よりも下側に設けられているとともに、前記放電面を有する先端部と、
を備え、
前記軸線方向と直交するとともに、前記基部から前記中心電極に向かう方向を第１の方向とし、
前記第１の方向から見た前記中心電極の幅をＤａとし、
前記第１の方向から見た前記基部の幅をＤｂとしたとき、
Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９
を満たし、かつ、
前記第１の方向とは逆の方向から見た前記先端部の面は、その四隅を曲線または直線で面取りした形状を有しており、前記面取りの寸法は０．３ｍｍ以上であり、かつ、
前記第１の方向とは逆の方向から見た前記先端部の面の軸線方向と直交する方向における幅の最大値は、前記第１の方向とは逆の方向から見た前記先端部の面の軸線方向における幅の最大値よりも大きいことを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項３】
軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられる絶縁体と、
前記絶縁体の径方向を取り囲む筒状の主体金具と、
前記軸線方向に垂直又は略垂直な放電面を有し、前記放電面と前記中心電極の先端との間で火花ギャップを形成する接地電極と、
を備え、
前記中心電極および前記接地電極はいずれも貴金属部材を備えておらず、
前記軸線方向のうち、前記中心電極から前記接地電極の放電面に向かう方向を下方向とし、前記下方向と逆の方向を上方向としたとき、
前記接地電極は、
前記主体金具に接合されているとともに、前記放電面よりも上に存在する基部と、
前記基部に連続して前記基部よりも下に設けられているとともに、前記放電面を有する先端部と、
を備え、
前記軸線方向と直交するとともに、前記基部から前記中心電極に向かう方向を第１の方向とし、
前記第１の方向から見た前記中心電極の幅をＤａとし、
前記第１の方向から見た前記基部の幅をＤｂとしたとき、
Ｄｂ／Ｄａ≦０．９９
を満たし、かつ、
前記接地電極の、前記第１の方向とは逆の方向から見た前記先端部の面の形状は、略円形の一部を略直線で切りとった形状であり、
前記放電面は、前記略直線で切りとられた形状の弦の位置に相当する面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、
Ｄｂ／Ｄａ≦０．９２
を満たすことを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項５】
請求項３または４記載のスパークプラグであって、
前記略直線で切りとられた形状の弦の長さは０．５７ｍｍ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ないし５のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記第１の方向に沿って前記接地電極を前記中心電極に投影したときに、前記中心電極上に投影される前記接地電極の影が前記中心電極の先端面の２つの肩部のいずれにも形成されないように、前記接地電極と前記中心電極が形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記第１の方向から見た前記先端部の幅が前記基部の幅と等しいことを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記中心電極の前記軸線方向と直交する断面は、その直径ＤＤが、
１．３ｍｍ≦ＤＤ≦２ｍｍ
を満たす円形であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記接地電極の前記基部と前記先端部とが同一の断面積を有しており、該断面積が１ｍｍ２以上であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記主体金具のエンジンヘッドと係合するネジのネジ径がＭ１０以下であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記中心電極は、Ｎｉを９６．５ｗｔ％以上含有するＮｉ合金であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、Ｃｒを１５ｗｔ％以上含有するＮｉ合金であることを特徴とする、スパークプラグ。
【国際調査報告】
2009153927.tif 000027
2009153927.tif 000028
2009153927.tif 000029
2009153927.tif 000030