(57)【要約】【課題】混合気への着火性の向上を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供すること。【解決手段】スパークプラグ１は、メイン接地電極５とサブ接地電極６とを有する。メイン接地電極５は、ハウジング２に接続されたメイン接続部５１１を有し、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成している。サブ接地電極６は、ハウジング２に接続されたサブ接続部６１１を有する。メイン接続部５１１とプラグ中心軸との並び方向は、燃焼室１００内の気流の流通方向Ｆと交差するよう構成されている。サブ接続部６１１は、メイン接続部５１１よりも下流側に配されるよう構成されている。サブ接地電極６におけるプラグ軸方向Ｚの先端位置は、メイン接地電極５におけるプラグ軸方向Ｚの先端位置よりも先端側に位置している。サブ接地電極６は、放電火花の起点がサブ接地電極６上を移動できるよう構成されている。【選択図】図１
2019021564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジング（２）と、
前記ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子（３）と、
前記絶縁碍子の内側に保持された中心電極（４）と、
前記ハウジングに接続されたメイン接続部（５１１）を有するとともに、前記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成するメイン接地電極（５）と、
プラグ周方向において前記メイン接続部と異なる位置において前記ハウジングに接続されたサブ接続部（６１１）を有するサブ接地電極（６）と、を有し、
プラグ軸方向（Ｚ）から見たとき、前記メイン接続部とプラグ中心軸との並び方向は、燃焼室内の気流の流通方向（Ｆ）と交差するよう構成されており、
前記サブ接続部は、前記メイン接続部よりも、燃焼室（１００）内の気流の下流側に配されるよう構成されており、
前記サブ接地電極におけるプラグ軸方向の先端の位置は、前記メイン接地電極におけるプラグ軸方向の先端の位置よりも先端側に位置しており、
前記サブ接地電極は、前記放電ギャップに生じた放電火花の起点が前記メイン接地電極から前記サブ接地電極に移動したとき、前記放電火花の起点が前記サブ接地電極上を移動できるよう構成されている、内燃機関用のスパークプラグ（１）。
【請求項２】
前記サブ接地電極は、前記ハウジングからプラグ軸方向の先端側へ立設したサブ立設部（６１）と、前記サブ立設部からプラグ径方向の内周側へ延設されたサブ内向部（６２）とを有し、前記サブ内向部は、前記気流の流通方向に沿うよう形成されている、請求項１に記載の内燃機関用のスパークプラグ（１）。
【請求項３】
前記サブ接地電極は、前記ハウジングからプラグ軸方向の先端側へ立設したサブ立設部（６１）と、前記サブ立設部からプラグ径方向の内周側へ延設されたサブ内向部（６２）とを有し、前記サブ内向部は、線状に連続形成されたエッジ部（６３）を有し、前記エッジ部は、燃焼室内の気流の下流側に向うほど、プラグ軸方向の先端側へ向うよう傾斜している、請求項１又は２に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項４】
前記サブ内向部は、その幅方向に直交するサブ内向側面（６４）と、前記サブ内向側面に隣接するサブテーパ面（６５）とを有し、前記サブテーパ面は、径方向外周側へ向うほど幅方向外側へ向うとともに、プラグ軸方向の先端側へ向うほど幅方向内側へ向うよう傾斜しており、前記サブ内向側面と前記サブテーパ面との境界が前記エッジ部である、請求項３に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項５】
前記メイン接地電極は、前記ハウジングからプラグ軸方向の先端側へ立設したメイン立設部（５１）と、前記メイン立設部からプラグ径方向の内周側へ延設されたメイン内向部（５２）とを有し、前記メイン内向部におけるプラグ径方向の内周側の端面であるメイン内向端面（５２２）は、プラグ中心軸よりも、前記メイン接続部側に位置している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項６】
前記絶縁碍子の先端部は、プラグ軸方向の基端側に向かって凹んだ溝部（３１）を有し、前記溝部の一端は、前記メイン接続部と前記サブ接続部との間に向って開口している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項７】
前記溝部は、その長手方向（Ｌ）及びプラグ軸方向の双方に平行な断面形状が、プラグ軸方向の基端側に凸の曲線状である、請求項６に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項８】
前記絶縁碍子は、前記溝部を複数有し、プラグ軸方向から見たとき、前記各溝部の長手方向（Ｌ）は、互いに傾斜する方向である、請求項６又は７に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項９】
前記絶縁碍子の先端部は、プラグ軸方向の先端側に突出した突出部（３２）を有し、前記突出部における前記中心電極側を向く面である導風面（３２１）は、プラグ周方向の前記メイン接続部と前記サブ接続部との間のいずれかの部位とプラグ中心軸とを結ぶ直線と、プラグ中心軸との双方に平行である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項１０】
プラグ軸方向において、前記突出部の先端位置は、前記中心電極の先端位置と同等の位置、又は、前記中心電極の先端位置よりもプラグ軸方向の先端側に位置している、請求項９に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
【請求項１１】
前記絶縁碍子の先端面（３４）は、燃焼室内の気流の下流側に向うほどプラグ軸方向の先端側へ向うよう湾曲しており、かつ、燃焼室内の気流の下流側に凸の曲面状である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の内燃機関用のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用のスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジン等の内燃機関における着火手段として、スパークプラグが用いられている。スパークプラグは、中心電極と接地電極との間に放電ギャップを形成しており、この放電ギャップに放電を生じさせる。この放電により生じた火花が燃焼室内の混合気と熱接触することにより、燃焼室内の混合気が着火される。
【０００３】
特許文献１には、接地電極を複数形成し、これにより前記放電ギャップを複数にしたスパークプラグが開示されている。このスパークプラグは、まず、複数の放電ギャップのうちの、燃焼室内の混合気の上流側に配された放電ギャップにおいて一次放電を発生させ、この一次放電によって一次プラズマを生じさせる。生じた一次プラズマは、燃焼室内の混合気の気流にのり、下流側の放電ギャップに流入される。下流側の放電ギャップに一次プラズマが流入することにより、下流側の放電ギャップにおける放電の発生を促進しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６１５２３号公報
【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、特許文献１に記載のスパークプラグにおいては、例えば高タンブルエンジン等、燃焼室内の気流が速くなりやすい環境において、上流側の放電ギャップで生成した一次プラズマを、安定して下流側の放電ギャップに流し入れることはできない。それゆえ、特許文献１に記載のスパークプラグは、混合気への着火性を向上させる観点から改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、混合気への着火性の向上を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、筒状のハウジング（２）と、
前記ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子（３）と、
前記絶縁碍子の内側に保持された中心電極（４）と、
前記ハウジングに接続されたメイン接続部（５１１）を有するとともに、前記中心電極との間に放電ギャップ（Ｇ）を形成するメイン接地電極（５）と、
プラグ周方向において前記メイン接続部と異なる位置において前記ハウジングに接続されたサブ接続部（６１１）を有するサブ接地電極（６）と、を有し、
プラグ軸方向（Ｚ）から見たとき、前記メイン接続部とプラグ中心軸との並び方向は、燃焼室内の気流の流通方向（Ｆ）と交差するよう構成されており、
前記サブ接続部は、前記メイン接続部よりも、燃焼室（１００）内の気流の下流側に配されるよう構成されており、
前記サブ接地電極におけるプラグ軸方向の先端の位置は、前記メイン接地電極におけるプラグ軸方向の先端の位置よりも先端側に位置しており、
前記サブ接地電極は、前記放電ギャップに生じた放電火花の起点が前記メイン接地電極から前記サブ接地電極に移動したとき、前記放電火花の起点が前記サブ接地電極上を移動できるよう構成されている、内燃機関用のスパークプラグ（１）にある。
【発明の効果】
【０００８】
前記スパークプラグにおいて、プラグ軸方向から見たとき、メイン接続部とプラグ中心軸との並び方向は、燃焼室内の気流の流通方向と交差するよう構成されている。それゆえ、プラグ中心軸に向かう気流の流れが、メイン接地電極によって阻害されることを防止できる。また、サブ接続部は、メイン接続部よりも、燃焼室内の気流の下流側に配されている。それゆえ、燃焼室内の混合気は、メイン接地電極とサブ接地電極との間を抜けるよう流れる。これにより、中心電極とメイン接地電極との間に生じた放電火花は、燃焼室内の混合気の気流により、メイン接地電極とサブ接地電極との間に向って引き伸ばされる。引き伸ばされた放電火花は、サブ接地電極に近接しやすく、起点がメイン接地電極からサブ接地電極に移動しやすい。
【０００９】
そして、サブ接地電極は、放電ギャップに生じた放電火花の起点がメイン接地電極からサブ接地電極に移動したとき、放電火花の起点がサブ接地電極上を移動できるよう構成されている。それゆえ、メイン接地電極からサブ接地電極に移動した放電火花の起点は、気流に流され、サブ接地電極の表面を移動する。これにより、放電火花の両起点間の直線距離を稼ぎやすい。これにより、放電火花の両起点間の部位を、下流側に大きく膨らむよう引き伸ばしやすい。その結果、放電火花と混合気との接触面積を稼ぎ、混合気への着火性を向上させることができる。なお、放電火花の両起点間の直線距離が短いと、放電火花が短絡しやすく、大きく引き伸ばされにくいため、前述のごとく放電火花の両起点間の直線距離を大きくすることで、放電火花の両起点間の部位を、下流側に大きく膨らむよう引き伸ばしやすい。
【００１０】
また、サブ接地電極におけるプラグ軸方向の先端の位置は、メイン接地電極におけるプラグ軸方向の先端の位置よりも先端側に位置している。それゆえ、放電火花がメイン接地電極からサブ接地電極へ移動することにより、放電火花の両起点間の直線距離が一層拡大され、放電火花を一層引き伸ばしやすい。
【００１１】
以上のごとく、前記態様によれば、混合気への着火性の向上を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１における、スパークプラグの正面図。
【図２】実施形態１における、スパークプラグの側面図。
【図３】実施形態１における、スパークプラグの平面図。
【図４】実施形態１における、メイン接地電極と中心電極との間に放電が生じている様子を示すスパークプラグの正面図。
【図５】実施形態１における、メイン接地電極と中心電極との間において放電火花が引き伸ばされている様子を示すスパークプラグの平面図。
【図６】実施形態１における、サブ接地電極と中心電極との間において放電火花が引き伸ばされている様子を示すスパークプラグの正面図。
【図７】実施形態１における、サブ接地電極と中心電極との間において放電火花が引き伸ばされている様子を示すスパークプラグの平面図。
【図８】比較形態における、メイン接地電極と中心電極との間において放電火花が引き伸ばされている様子を示すスパークプラグの正面図。
【図９】比較形態における、メイン接地電極と中心電極との間において放電火花が引き伸ばされている様子を示すスパークプラグの平面図。
【図１０】実施形態２における、スパークプラグの側面図。
【図１１】実施形態２における、スパークプラグの正面図。
【図１２】実施形態２における、サブ接地電極の平面図。
【図１３】実施形態２における、サブ接地電極をサブ内向部の形成方向から見た図。
【図１４】実施形態３における、スパークプラグの側面図。
【図１５】実施形態３における、スパークプラグの平面図。
【図１６】実施形態４における、スパークプラグの正面図。
【図１７】実施形態４における、スパークプラグの平面図。
【図１８】実施形態５における、スパークプラグの正面図。
【図１９】実施形態５における、スパークプラグの平面図。
【図２０】実施形態６における、スパークプラグの平面図。
【図２１】実施形態６における、スパークプラグの、溝部を通り、かつ、溝部の長手方向に直交する断面図。
【図２２】実施形態６における、サブ接地電極と中心電極との間において放電火花が引き伸ばされている様子を示すスパークプラグの平面図。
【図２３】実施形態７における、サブ接地電極と中心電極との間において放電火花が引き伸ばされている様子を示すスパークプラグの平面図。
【図２４】実施形態８における、      スパークプラグの平面図。
【図２５】実施形態８における、溝部を通り、かつ、溝部の長手方向に直交する断面図。
【図２６】実施形態９における、スパークプラグの平面図。
【図２７】実施形態１０における、スパークプラグの平面図。
【図２８】実施形態１０における、溝部を通り、かつ、溝部の長手方向に平行な断面図。
【図２９】実施形態１１における、溝部を通り、かつ、溝部の長手方向に直交する断面図。
【図３０】実施形態１２における、スパークプラグの平面図。
【図３１】実施形態１２における、導風面に直交するスパークプラグの断面図。
【図３２】実施形態１３における、気流の流通方向に平行な、スパークプラグの断面図。
【図３３】実施形態１４における、スパークプラグの平面図。
【図３４】実施形態１４における、導風面に直交するスパークプラグの断面図。
【図３５】実施形態１５における、気流の流通方向に平行な、スパークプラグの断面図。
【図３６】実施形態１５における、スパークプラグの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
内燃機関用のスパークプラグ１の実施形態につき、図１〜図７を用いて説明する。
本実施形態の内燃機関用のスパークプラグ１は、図１、図２に示すごとく、筒状のハウジング２と、ハウジング２の内側に保持された筒状の絶縁碍子３と、絶縁碍子３の内側に保持された中心電極４と、メイン接地電極５とサブ接地電極６とを有する。メイン接地電極５は、ハウジング２に接続されたメイン接続部５１１を有する。また、メイン接地電極５は、中心電極４との間に放電ギャップＧを形成している。図３に示すごとく、サブ接地電極６は、プラグ周方向においてメイン接続部５１１と異なる位置においてハウジング２に接続されたサブ接続部６１１を有する。プラグ軸方向Ｚから見たとき、メイン接続部５１１とプラグ中心軸との並び方向は、燃焼室１００内の気流の流通方向Ｆと交差するよう構成されている。また、サブ接続部６１１は、メイン接続部５１１よりも、燃焼室１００内の気流の下流側に配されるよう構成されている。サブ接地電極６におけるプラグ軸方向Ｚの先端の位置は、メイン接地電極５におけるプラグ軸方向Ｚの先端の位置よりも先端側に位置している。サブ接地電極６は、放電ギャップＧに生じた放電火花の起点がメイン接地電極５からサブ接地電極６に移動したとき、放電火花の起点がサブ接地電極６上を移動できるよう構成されている。本実施形態においては、サブ接地電極６は、ハウジング２からプラグ軸方向Ｚの先端側へ立設したサブ立設部６１と、サブ立設部６１からプラグ径方向の内周側へ延設されたサブ内向部６２とを有する。そして、サブ内向部６２は、気流の流通方向Ｆに沿うよう形成されている。これにより、サブ接地電極６のサブ内向部６２上を、放電火花の起点が移動できるよう構成されている。以下、本実施形態のスパークプラグ１につき詳説する。
【００１４】
スパークプラグ１は、例えば、自動車、コージェネレーション等の内燃機関における着火手段として用いることができる。プラグ軸方向Ｚにおけるスパークプラグ１の一端は、図示しない点火コイルと接続され、プラグ軸方向Ｚにおけるスパークプラグ１の他端は、内燃機関の燃焼室１００内に配される。
【００１５】
本明細書において、プラグ軸方向Ｚはスパークプラグ１の軸方向を意味するものとし、プラグ径方向はスパークプラグ１の径方向を意味するものとし、プラグ周方向はスパークプラグ１の周方向を意味するものとする。また、プラグ軸方向Ｚにおいて、スパークプラグ１が燃焼室１００に挿入される側を先端側、その反対側を基端側という。
【００１６】
ハウジング２は、外周面に、スパークプラグ１をエンジンヘッドに取り付けるための取付ネジ部２１が形成されている。例えば、取付ネジ部２１のネジの切り方などを調整することにより、内燃機関におけるスパークプラグ１の取付姿勢を調整することもできる。これにより、メイン接続部５１１とプラグ中心軸との並び方向を燃焼室１００内の気流の流通方向Ｆと交差するよう構成できる。
【００１７】
絶縁碍子３は、その先端部をハウジング２から先端側に突出させ、基端部をハウジング２から基端側に突出させつつ、ハウジング２に保持されている。絶縁碍子３内における先端部に、中心電極４が保持されている。
【００１８】
中心電極４は、その中心軸をスパークプラグ１の中心軸と略一致させるよう配されている。中心電極４は、全体として略円柱形状を呈している。中心電極４は、中心電極母材４１と、中心電極母材４１の先端面に配されるとともに、メイン接地電極５との間に放電ギャップＧを形成する中心電極チップ４２とを有する。なお、図３においては、中心電極チップ４２の外形位置を破線で示している。
【００１９】
メイン接地電極５は、メイン接続部５１１において、ハウジング２の先端面２２に接合されている。メイン接地電極５は、ハウジング２からプラグ軸方向Ｚの先端側へ立設したメイン立設部５１と、メイン立設部５１からプラグ径方向の内周側へ延設されたメイン内向部５２とを有する。以後、メイン接続部５１１とプラグ中心軸との並び方向を縦方向Ｙという。縦方向Ｙは、プラグ軸方向Ｚに直交する。また、プラグ軸方向Ｚと縦方向Ｙとの双方に直交する方向を横方向Ｘという。
【００２０】
メイン立設部５１は、矩形柱状を呈しており、プラグ軸方向Ｚに形成されている。メイン立設部５１の厚み方向は、縦方向Ｙである。メイン立設部５１の基端側端面が、メイン接続部５１１である。図１〜図３に示すごとく、メイン接続部５１１は、その全面においてハウジング２の先端面２２に接続されている。
【００２１】
メイン内向部５２は、メイン立設部５１の先端側の端部から、径方向の内周側に向って延設されている。メイン内向部５２は、矩形柱状を呈しており、縦方向Ｙに形成されている。メイン内向部５２の厚み方向は、プラグ軸方向Ｚである。メイン内向部５２における基端側の面であるメイン内向基面５２１は、その一部が、中心電極チップ４２の先端面とプラグ軸方向Ｚに重なるよう形成されている。すなわち、メイン内向基面５２１は、中心電極チップ４２の先端面とプラグ軸方向Ｚに対向している。プラグ軸方向Ｚにおけるメイン内向基面５２１と中心電極チップ４２の先端面との間が、放電ギャップＧである。メイン内向部５２における縦方向Ｙの端面であるメイン内向端面５２２は、プラグ中心軸よりも、縦方向Ｙのメイン接続部５１１側と反対側の位置に配されている。
【００２２】
図３に示すごとく、サブ接地電極６は、サブ接続部６１１において、ハウジング２の先端面２２に接合されている。サブ接続部６１１は、メイン接続部５１１からプラグ周方向に１８０°未満離れた位置に接合されている。本実施形態において、サブ接続部６１１は、メイン接続部５１１からプラグ周方向に９０°以上、１８０°未満、ずれた位置に接合されている。サブ接続部６１１は、プラグ中心軸と流通方向Ｆに重ならない位置に配されている。
【００２３】
サブ接地電極６は、前述のごとく、ハウジング２からプラグ軸方向Ｚの先端側へ立設したサブ立設部６１と、サブ立設部６１からプラグ径方向の内周側へ延設されたサブ内向部６２とを有する。
【００２４】
サブ立設部６１は、矩形柱状を呈しており、プラグ軸方向Ｚに形成されている。サブ立設部６１の厚み方向は、プラグ軸方向Ｚに直交する方向のうち、サブ接続部６１１とプラグ中心軸との並び方向である。サブ立設部６１の基端側端面が、サブ接続部６１１である。サブ接続部６１１は、その全面においてハウジング２の先端面２２に接続されている。
【００２５】
サブ内向部６２は、サブ立設部６１の先端側の端部から、径方向の内周側に向って延設されている。サブ内向部６２は、矩形柱状を呈しており、プラグ径方向に形成されている。前述のごとく、サブ内向部６２は、燃焼室１００内の気流の流通方向Ｆに沿うように形成されている。ここで、「サブ内向部６２が気流の流通方向Ｆに沿うように形成されている」とは、サブ内向部６２が気流の流通方向Ｆに平行に形成されているもの、及び、サブ内向部６２が気流の流通方向Ｆに略平行に形成されているものを含む。サブ内向部６２が気流の流通方向Ｆに略平行に形成されているとは、例えば、サブ内向部６２の形成方向と気流の流通方向Ｆとが、４５°以下であることとすることができる。本実施形態において、サブ内向部６２は、燃焼室１００内の気流の流通方向Ｆに対して若干傾斜するよう形成されている。
【００２６】
サブ内向部６２の先端側の面であるサブ内向先端面６２３は、メイン内向部５２の先端側の面であるメイン内向先端面５２３よりも、プラグ軸方向Ｚの先端側に位置している。これにより、サブ接地電極６におけるプラグ軸方向Ｚの先端の位置は、メイン接地電極５におけるプラグ軸方向Ｚの先端の位置よりも先端側に位置している。
【００２７】
サブ内向部６２の厚み方向は、プラグ軸方向Ｚである。メイン内向基面５２１と異なり、サブ内向部６２における基端側の面であるサブ内向基面６２１は、中心電極チップ４２の先端面とプラグ軸方向Ｚに重なっていない。すなわち、サブ内向部６２における、サブ立設部６１と反対側の端面であるサブ内向端面６２２は、プラグ中心軸とサブ接続部６１１との並び方向において、中心電極チップ４２の先端面よりも、サブ接続部６１１側に位置している。また、サブ内向部６２のサブ内向基面６２１は、メイン内向部５２のメイン内向基面５２１よりも、プラグ軸方向Ｚの先端側に配されている。これにより、サブ内向部６２のサブ内向基面６２１と中心電極４とのプラグ軸方向Ｚの距離は、放電ギャップＧよりも長い。
【００２８】
メイン接地電極５及びサブ接地電極６は、例えば、長尺な金属板材をその厚み方向に曲げ加工してなる。
【００２９】
スパークプラグ１は、メイン接続部５１１とプラグ中心軸との並び方向（すなわち縦方向Ｙ）に直交する方向（すなわち横方向Ｘ）が、放電ギャップＧを通過する混合気の気流の方向となるような姿勢で、エンジンヘッドに取り付けられている。これにより、スパークプラグ１先端部を流れる気流は、放電ギャップＧを通過した後、メイン接地電極５とサブ接地電極６との間を、横方向Ｘに通り抜ける。
【００３０】
次に、図４〜図７を用いて、スパークプラグ１において生じた放電火花Ｓが気流によって引き伸ばされる様子の一例を説明する。
【００３１】
まず、中心電極４に所定の電圧を印加することにより、放電ギャップＧに放電が生じる。放電ギャップＧに生じた放電によって生じた放電火花Ｓは、燃焼室１００内の気流に押され、放電火花Ｓの両起点間の部位が下流側に膨らむよう引き伸ばされる。すなわち、図５に示すごとく、放電火花Ｓは、メイン接地電極５とサブ接地電極６との間に向って膨らむよう引き伸ばされる。これにより、図６、図７に示すごとく、放電火花Ｓの一部がサブ接地電極６に近接し、放電火花Ｓの中心電極４側と反対側の起点がメイン接地電極５からサブ接地電極６に移動する。以後、放電火花Ｓにおける中心電極４側と反対側の起点を、接地側起点Ｓ１ということもある。
【００３２】
放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１がメイン接地電極５からサブ接地電極６に移動することにより、放電火花Ｓにおける両起点間のプラグ軸方向Ｚの距離が大きくなるとともに、放電火花Ｓにおける両起点間の直線距離も大きくなる。
【００３３】
そして、放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１は、メイン接地電極５から、サブ接地電極６のサブ内向部６２の角部上を這うように移動する。放電火花Ｓの両起点間の部位は、下流側に大きく膨らむよう引き伸ばされ、この間、放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１は、サブ内向部６２の角部を、プラグ中心軸とサブ接続部６１１との並び方向に進む。これにより、放電火花Ｓは、両起点間の部位の直線距離を更に拡大しながら、その両起点間の部位が大きく下流側に膨らむように引き伸ばされる。また、図６に示すごとく、放電火花Ｓは、プラグ軸方向にも大きく膨らみ、かつ、図７に示すごとく、縦方向Ｙにも大きく膨らむ。
【００３４】
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
本実施形態のスパークプラグ１において、プラグ軸方向Ｚから見たとき、メイン接続部５１１とプラグ中心軸との並び方向は、燃焼室１００内の気流の流通方向Ｆと交差するよう構成されている。それゆえ、プラグ中心軸に向かう気流の流れが、メイン接地電極５によって阻害されることを防止できる。また、サブ接続部６１１は、メイン接続部５１１よりも、燃焼室１００内の気流の下流側に配されている。それゆえ、燃焼室１００内の混合気は、メイン接地電極５とサブ接地電極６との間を抜けるよう流れる。これにより、中心電極４とメイン接地電極５との間に生じた放電火花Ｓは、燃焼室１００内の混合気の気流により、メイン接地電極５とサブ接地電極６との間に向って引き伸ばされる。引き伸ばされた放電火花Ｓは、サブ接地電極６に近接しやすく、起点がメイン接地電極５からサブ接地電極６に移動しやすい。
【００３５】
そして、サブ接地電極６は、放電ギャップＧに生じた放電火花Ｓの起点がメイン接地電極５からサブ接地電極６に移動したとき、放電火花Ｓの起点が移動できるよう構成されている。それゆえ、メイン接地電極５からサブ接地電極６に移動した放電火花Ｓの起点は、サブ内向部６２の表面を、気流の流通方向Ｆに沿うよう移動しやすい。これにより、放電火花Ｓの両起点間の直線距離を稼ぎやすい。これにより、放電火花Ｓの両起点間の部位を、下流側に大きく膨らむよう引き伸ばしやすい。その結果、放電火花Ｓと混合気との接触面積を稼ぎ、混合気への着火性を向上させることができる。なお、放電火花Ｓの両起点間の直線距離が短いと、放電火花Ｓが短絡しやすく、大きく引き伸ばされにくいため、前述のごとく放電火花Ｓの両起点間の直線距離を大きくすることで、放電火花Ｓの両起点間の部位を、下流側に大きく膨らむよう引き伸ばしやすい。
【００３６】
また、サブ接地電極６におけるプラグ軸方向Ｚの先端の位置は、メイン接地電極５におけるプラグ軸方向Ｚの先端の位置よりも先端側に位置している。それゆえ、放電火花Ｓがメイン接地電極５からサブ接地電極６へ移動することにより、放電火花Ｓの両起点間の直線距離が一層拡大され、放電火花Ｓを一層引き伸ばしやすい。
【００３７】
また、サブ内向部は、気流の流通方向Ｆに沿うよう形成されている。それゆえ、サブ接地電極６に移動した放電火花Ｓの起点は、サブ内向部６２の表面を、流通方向Ｆに沿うように移動しやすい。これにより、放電火花Ｓの両起点間の直線距離が一層拡大され、放電火花Ｓを一層引き伸ばしやすい。
【００３８】
以上のごとく、本実施形態によれば、混合気への着火性の向上を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。
【００３９】
（比較形態）
本比較形態は、図８、図９に示すごとく、実施形態１に対して、サブ接地電極を排除した実施形態である。すなわち、本比較形態において、中心電極４との間に形成される放電ギャップＧ９は、メイン接地電極５との間のみである。その他は、実施形態１と同様であり、以後、実施形態１と同様の構成は、本形態においても同じ名称を用いて説明する。
【００４０】
次に、図８、図９を用いて、本比較形態のスパークプラグ９において生じた放電火花Ｓが気流によって引き伸ばされる様子の一例を説明する。
【００４１】
初期の放電火花Ｓは、中心電極４とメイン接地電極５のメイン内向部５２のメイン内向基面５２１との間に生じる。そして、図８、図９に示すごとく、放電火花Ｓは、気流によって押され、両起点間の部位が下流側に鋭く膨らむ。すなわち、本比較形態は、実施形態１と異なりサブ接地電極がなく、放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１における電極間の移動がないため、放電火花Ｓの両起点間の距離が稼げない。それゆえ、放電火花Ｓの両起点間の部位が下流側に引き伸ばされるにつれて、放電火花Ｓの最も下流側の部位である折り返し部Ｓｔの曲率が大きくなっていく。そのため、放電火花Ｓの両起点間の部位が下流側に引き伸ばされるにつれて、放電火花Ｓにおける折り返し部Ｓｔの両側に隣接する部位Ｓａ同士が近接しやすく、やがて短絡する。このような短絡の発生により、本比較形態においては、放電火花Ｓの両起点間の部位を下流側に大きく膨らむように引き伸ばし難い。
【００４２】
一方、実施形態１においては、前述のごとく、放電火花Ｓの両起点間の距離を、プラグ軸方向Ｚにおいても、縦方向Ｙにおいても、直線距離においても稼ぐことができる。それゆえ、放電火花Ｓの下流側端部の曲率が過度に大きくなり、短絡が生じることを抑制でき、放電火花Ｓを下流側に大きく引き伸ばしやすい。
【００４３】
（実施形態２）
本実施形態は、図１０〜図１３に示すごとく、実施形態１に対して、サブ接地電極６の形状を変更した実施形態である。具体的には、サブ内向部６２は、線状に連続形成されたエッジ部６３を有し、エッジ部６３は、下流側に向うほど、プラグ軸方向Ｚの先端側へ向うよう傾斜している。サブ内向部６２は、その幅方向に直交するサブ内向側面６４と、サブ内向側面６４に隣接するサブテーパ面６５とを有する。サブテーパ面６５は、径方向外周側へ向うほどサブ内後部の幅方向の外側へ向うとともに、プラグ軸方向Ｚの先端側へ向うほど幅方向内側へ向うよう傾斜している。サブ内向側面６４とサブテーパ面６５との境界がエッジ部６３である。
【００４４】
サブテーパ面６５は、例えば、矩形柱状に形成したサブ内向部６２における、先端側の２つの角部を平面状に削ることにより形成される。サブテーパ面６５は、サブ内向端面６２２、サブ内向部６２の先端側の面、サブ内向側面６４に隣接している。そして、エッジ部６３は、周囲に電界が集中するよう、鋭利に形成されている。なお、エッジ部６３は、周囲に電界が集中するよう構成されていれば、角状に形成されていなくてもよい。例えば、エッジ部６３を、曲率が大きい曲面状に形成してもよい。
【００４５】
サブ接地電極６は、例えば、長尺な金属板材をその厚み方向に曲げ加工し、その後、テーパ部の側面や、接地母材端部の側面を切削加工により形成することができる。
【００４６】
その他は、実施形態１と同様である。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【００４７】
本実施形態において、サブ内向部６２のエッジ部６３は、下流側に向うほど、プラグ軸方向Ｚの先端側へ向うよう傾斜している。それゆえ、放電火花Ｓの両起点間のプラグ軸方向Ｚの距離および直線距離を、拡大させやすい。すなわち、メイン接地電極５からサブ接地電極６に移動した放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１は、サブ内向部６２に設けられたエッジ部６３上を這うように移動する。これにより、放電火花Ｓの両起点間のプラグ軸方向Ｚの距離、及びプラグ径方向の距離の双方が、いずれも拡大される。これに伴い、放電火花Ｓの両起点間の部位を、一層大きく膨らましやすく、混合気に対する着火性を一層向上させやすい。
【００４８】
また、サブ内向側面６４とサブテーパ面６５との境界がエッジ部６３である。それゆえ、エッジ部６３を容易に形成することができ、スパークプラグ１の生産性向上を図ることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【００４９】
（実施形態３）
本実施形態は、図１４、図１５に示すごとく、メイン内向部５２におけるプラグ径方向の内周側の端面であるメイン内向端面５２２は、プラグ中心軸Ｃよりも、メイン接続部５１１側に位置している実施形態である。これにより、本実施形態において、中心電極４とメイン接地電極５とは、プラグ軸方向Ｚに対向していない。中心電極４とメイン接地電極５との間に形成される放電ギャップＧは、プラグ軸方向Ｚに対して若干傾斜した方向に形成される。これにより、本実施形態において、中心電極４とメイン接地電極５との間に形成される初期の火花放電は、中心電極チップ４２の先端面から、若干径方向外周側に形成される。なお、図１５において、中心電極４は、中心電極チップ４２のみを表している。
その他は、実施形態１と同様である。
【００５０】
本実施形態においては、初期の放電火花Ｓと絶縁碍子３先端部の表面との距離を近づけやすい。それゆえ、例えば内燃機関の低温始動時等のように内燃機関内の燃焼温度が比較的低い状態において絶縁碍子３の表面にカーボン等が堆積した場合であっても、放電火花Ｓにより、カーボンを焼き切ることができる。そのため、いわゆるくすぶり現象が生じることを防止しやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【００５１】
（実施形態４）
本実施形態は、図１６、図１７に示すごとく、サブ接地電極６を、プラグ軸方向Ｚに延在する矩形柱状に形成した実施形態である。すなわち、本実施形態において、サブ接地電極６は、実施形態１のサブ内向部に相当する構成を有さない。サブ接地電極６の先端位置は、メイン内向基面５２１よりも先端側に位置している。本実施形態においては、サブ接地電極６の上を、放電火花の起点が、プラグ軸方向Ｚの先端側に移動できるよう構成されている
その他は、実施形態１と同様である。
【００５２】
本実施形態において、メイン接地電極５からサブ接地電極６に移った放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１は、サブ接地電極６の内周側の角部上を、プラグ軸方向Ｚの先端側に移動させやすい。それゆえ、放電火花Ｓの両起点間の距離を、特にプラグ軸方向Ｚに拡大させやすい。これにより、放電火花Ｓを先端側に向かって大きく引き伸ばしやすい。これに伴い、放電火花Ｓが燃焼室１００内のエンジンヘッドに近づくことに起因して放電火花Ｓによって形成された火炎の熱がエンジンヘッドに奪われる消炎作用が生じることを防止しやすい。それゆえ、混合気への着火性を一層向上させることができる。
【００５３】
また、本実施形態においては、サブ接地電極６の形状を簡素にしやすく、スパークプラグ１の生産性を向上させやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【００５４】
（実施形態５）
本実施形態は、図１８、図１９に示すごとく、実施形態４に対し、基本構造を同様にしつつ、サブ接地電極６の形状を変更した実施形態である。本実施形態において、サブ接地電極６は、プラグ軸方向Ｚに延在する矩形柱状の金属材料におけるプラグ軸方向Ｚの中央部を、４５°捻った形状を有する。すなわち、サブ接地電極６は、サブ接続部６１１を有する矩形柱状の根元部６ａと、根元部６ａから先端側に延在するとともに、プラグ軸方向Ｚを中心としたらせん状にねじれた捻れ部６ｂと、捻れ部６ｂからさらに先端側に延在する矩形柱状の先端柱部６ｃとを有する。これにより、プラグ軸方向Ｚから見たとき、根元部６ａと先端柱部６ｃとは、互いに周方向に４５°ずれた姿勢になっている。
【００５５】
先端側から見たとき、根元部６ａは、サブ接続部６１１とプラグ中心軸との並び方向に厚みを有し、プラグ中心軸側を向く面の両側に一対の内側角部６ｄを有する。そして、捻れ部６ｂは、一対の内側角部６ｄと連続する一対の捻れ角部６ｅを有する。図１８に示すごとく、一対の捻れ角部６ｅのうちの１つである特定捻れ角部６ｆは、先端側へ向かうほど、径方向の外周側へ向かう。そして、先端柱部６ｃの角部は、プラグ軸方向Ｚにまっすぐ形成されている。
その他は、実施形態４と同様である。
【００５６】
本実施形態においては、メイン接地電極５からサブ接地電極６に移った放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１は、特定捻れ角部６ｆ上を螺旋状に移動する。これにより、特定捻れ角部６ｆ上を移動する放電火花Ｓの接地側起点Ｓ１は、先端側へ向かうほど、径方向外側へ向かうように移動する。これにより、一層放電火花Ｓの両起点間の直線距離を拡大させやすく、混合気への着火性の向上を図りやすい。
その他、実施形態４と同様の作用効果を有する。
【００５７】
（実施形態６）
本実施形態は、図２０〜図２２に示すごとく、絶縁碍子３の先端部が、プラグ軸方向Ｚの基端側に向かって凹んだ溝部３１を有する実施形態である。そして、溝部３１の一端は、周方向におけるメイン接続部５１１とサブ接続部６１１との間に向って開口している。本実施形態において、溝部３１は、絶縁碍子３の先端部において１つ形成されている。溝部３１は、プラグ軸方向Ｚに直交する方向において、両側に開口している。すなわち、溝部３１は、プラグ軸方向Ｚに直交する方向において、絶縁碍子３先端部の一端から他端までにわたって連続的に形成されている。本実施形態において、溝部３１の一端は、周方向におけるメイン接続部５１１とサブ接続部６１１との中央に向かって開口している。溝部３１は、中心電極４に対してサブ接続部６１１側に形成されている。そして、溝部３１は、サブ内向部６２の形成方向に略直交する方向に直線状に形成されている。なお、図２１において、メイン接地電極５の図示は省略している。以後においても、図面において、説明のために図示が不要な構成は適宜省略している。
その他は、実施形態１と同様である。
【００５８】
本実施形態においては、図２２に示すごとく、燃焼室１００内の気流が溝部３１内を通る。これにより、気流の向きが、気流がメイン接続部５１１とサブ接続部６１１との間を吹き抜けるよう導かれる。それゆえ、気流の乱流を防ぐことができ、放電火花Ｓを一層引き伸ばしやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【００５９】
（実施形態７）
本実施形態は、図２３に示すごとく、溝部３１を、中心電極４に対してサブ接続部６１１側と反対側のみに形成した実施形態である。すなわち、溝部３１が、中心電極４に対して上流側に形成されている。
その他は、実施形態６と同様である。
【００６０】
本実施形態においては、燃焼室１００内の気流が中心電極４とぶつかる前に、溝部３１によって向きが変えられる。これにより、気流が中心電極４にぶつかって乱されることを防止することができる。
その他、実施形態６と同様の作用効果を有する。
【００６１】
（実施形態８）
本実施形態は、図２４、図２５に示すごとく、絶縁碍子３の先端部に、２つの溝部３１を形成した実施形態である。溝部３１は、中心電極４に対してサブ接続部６１１側と、その反対側との双方に形成されている。２つの溝部３１は、互いに平行に形成されている。
その他は、実施形態６、７と同様である。
【００６２】
本実施形態においては、溝部３１を複数形成することにより、気流の向きをメイン接続部５１１とサブ接続部６１１との間に一層向けやすい。
その他、実施形態６、７と同様の作用効果を有する。
【００６３】
（実施形態９）
本実施形態は、図２６に示すごとく、実施形態８と基本構造を同様としつつ、絶縁碍子３において、溝部３１を複数有し、プラグ軸方向Ｚから見たとき、各溝部３１の長手方向Ｌを、互いに傾斜する方向とした実施形態である。本実施形態において、２つの溝部３１は、下流側に向かうほど、互いに近づくよう傾斜している。
その他は、実施形態８と同様である。
【００６４】
本実施形態においては、２つの溝部３１によって、気流を一点に集中させやすい。それゆえ、メイン接続部５１１とサブ接続部６１１との間を抜ける気流を一層確保しやすく、これによって、一層放電火花Ｓを引き伸ばしやすい。
その他、実施形態８と同様の作用効果を有する。
【００６５】
なお、２つの溝部３１を、下流側に向かうほど、互いに遠ざかるよう傾斜させてもよい。この場合、プラグ軸方向Ｚから見たとき、メイン接続部５１１とサブ接続部６１１との間に抜ける気流の幅が広くなり、放電火花Ｓをワイドに引き伸ばしやすい。
【００６６】
（実施形態１０）
本実施形態は、図２７、図２８に示すごとく、基本構造を実施形態６と同様としつつ、溝部３１の形状を変更した実施形態である。具体的には、溝部３１は、その長手方向及びプラグ軸方向Ｚの双方に平行な断面形状が、プラグ軸方向Ｚの基端側に凸の曲線状である実施形態である。本実施形態において、溝部３１は、前記断面形状が、プラグ軸方向Ｚに基端側に凸の曲線状を呈している。
その他は、実施形態６と同様である。
【００６７】
本実施形態においては、溝部３１を抜ける気流が、プラグ軸方向Ｚの先端側、すなわち燃焼室１００の中央側に向かうようになる。これにより、放電火花Ｓを、燃焼室１００の中央側に向かって引き伸ばしやすい。それゆえ、放電火花Ｓが、エンジンヘッドに近づき、放電火花Ｓの熱がエンジンヘッドに奪われることによる消炎作用を防止することができる。
その他は、実施形態１と同様である。
【００６８】
（実施形態１１）
本実施形態は、図２９に示すごとく、実施形態１０と基本構造を同様としつつ、溝部３１の湾曲の仕方を変更した実施形態である。本実施形態において、溝部３１は、前記断面において、上流側の曲率が大きく、下流側の曲率が小さくなるよう湾曲している。
その他は、実施形態１０と同様である。
【００６９】
本実施形態においては、気流を、プラグ軸方向Ｚの先端側、すなわち燃焼室１００の中央側に向かうように一層しやすい。これにより、放電火花Ｓを、燃焼室１００の中央側に向かって引き伸ばしやすい。それゆえ、放電火花Ｓが、エンジンヘッドに近づき、放電火花Ｓの熱がエンジンヘッドに奪われることによる消炎作用を防止することができる。
その他、実施形態１０と同様の作用効果を有する。
【００７０】
（実施形態１２）
本実施形態は、図３０、図３１に示すごとく、絶縁碍子３の先端部が、プラグ軸方向Ｚの先端側に突出した突出部３２を有する実施形態である。突出部３２における中心電極４側を向く面である導風面３２１は、プラグ周方向のメイン接続部５１１とサブ接続部６１１との間のいずれかの部位とプラグ中心軸とを結ぶ直線と、プラグ中心軸との双方に平行である実施形態である。
【００７１】
絶縁碍子３の先端部は、ハウジング２よりも先端側に突出した部分である。絶縁碍子３の先端部は、突出部３２と、それ以外の基本部３３とを有する。すなわち、突出部３２は基本部３３から先端側に突出している。本実施形態において、導風面３２１は、プラグ周方向におけるメイン接続部５１１とサブ接続部６１１との略中央部と、プラグ中心軸とを結ぶ直線と、プラグ軸方向Ｚとの双方に平行な面上に形成されている。また、基本部３３の先端面は、プラグ軸方向Ｚに略直交するよう形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。
【００７２】
本実施形態においては、突出部３２の導風面３２１によって、気流の向きが、メイン接続部５１１とサブ接続部６１１との間を吹き抜けるよう導かれる。それゆえ、気流の乱流を防ぐことができ、放電火花Ｓを一層引き伸ばしやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【００７３】
（実施形態１３）
本実施形態は、図３２に示すごとく、実施形態１２に対して、絶縁碍子３の先端部の基本部３３の形状を変更した実施形態である。すなわち、基本部３３の先端面は、プラグ軸方向Ｚの基端側に凸の曲線状である。基本部３３の先端面は、上流側の曲率が大きく、下流側の曲率が小さくなるよう湾曲している。なお、図２は、気流の流通方向Ｆと平行な断面であって、突出部３２の図示は省略している。
その他は、実施形態１２と同様である。
【００７４】
本実施形態においては、実施形態１２の効果を得つつ、基本部３３によって、プラグ軸方向Ｚの先端側に向かって気流を導くこともができる。これにより、放電火花Ｓの熱がエンジンヘッドに奪われる消炎作用を防止しやすい。
その他、実施形態１２と同様の作用効果を有する。
【００７５】
（実施形態１４）
本実施形態は、図３３、図３４に示すごとく、実施形態１２と基本構造を同様としつつ、プラグ軸方向Ｚにおいて、突出部３２の先端位置を、中心電極４の先端位置と同等の位置、又は、中心電極の先端位置よりもプラグ軸方向Ｚの先端側に位置させた実施形態である。なお、本実施形態において、絶縁碍子３の先端部の基本部３３の先端面は、中心電極チップ４２の基端部の位置と略同等の位置に形成されている。そして、突出部３２の先端は、中心電極チップ４２の先端面と略同等の位置に形成されている。
その他は、実施形態１２と同様である。
【００７６】
本実施形態においては、気流が中心電極４の先端部によって乱されることを防ぎやすい。
その他、実施形態１２と同様の作用効果を有する。
【００７７】
（実施形態１５）
本実施形態は、図３５、図３６に示すごとく、実施形態１に対して、絶縁碍子３の先端面３４の形状を変更した実施形態である。すなわち、絶縁碍子３の先端面３４は、燃焼室１００内の気流の下流側に向うほどプラグ軸方向Ｚの先端側へ向うよう湾曲しており、かつ、燃焼室１００内の気流の下流側に凸の曲面状である。本実施形態において、絶縁碍子３の先端面３４は、中心電極４の上流側端部から下流側の領域に形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。
【００７８】
本実施形態においては、図３６に示すごとく、絶縁碍子３の先端面３４によって、気流の向きを、プラグ軸方向Ｚの先端側に向かわせることができる。これにより、放電火花Ｓの熱がエンジンヘッドに奪われる消炎作用を防止しやすい。
その他、実施形態１と同様作用効果を有する。
【００７９】
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、各実施形態において、メイン内向部を、プラグ径方向の内周側へ向うほど、プラグ軸方向の先端側へ向うよう傾斜するよう構成してもよい。また、複数のサブ接地電極を設けてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１  内燃機関用のスパークプラグ
４  中心電極
５  メイン接地電極
５１１  メイン接続部
６  サブ接地電極
６１  サブ立設部
６１１  サブ接続部
６２  サブ内向部
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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