(57)【要約】【課題】チャンネリングを効果的に防止し、優れた着火性を長期間に亘って維持する。【解決手段】点火プラグ１は、軸孔４を有する絶縁碍子２と、軸孔４内に挿設される中心電極５と、絶縁碍子２の外周に配置される主体金具３と、主体金具３の先端部に固定された接地電極２７とを備え、軸孔４の内周面及び中心電極５の先端面によりキャビティ部２６が形成される。接地電極２７は、先端部が絶縁碍子２の先端から離間して配置された棒状の本体部２８と、本体部２８から突出する突部２９とを備える。軸孔４における中心電極５の先端面を含む断面において、中心電極５の先端面の外径と軸孔４の内径とが略等しくされ、ＣＬ１軸線方向と直交する仮想平面上にキャビティ部２６の開口及び突部２９の先端面２９Ｆを投影したとき、キャビティ部２６の開口の投影像と突部２９の先端面２９Ｆの投影像との少なくとも一部が重なる。【選択図】      図３
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【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、
先端面が前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向後端側に位置するようにして前記軸孔内に挿設される中心電極と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
前記主体金具の先端部に固定された接地電極とを備え、
前記軸孔の内周面及び前記中心電極の先端面により形成されるキャビティ部を有するプラズマジェット点火プラグであって、
前記接地電極は、
前記主体金具の先端部に対して基端部が固定され、中間部が曲げられ、先端部が前記絶縁体の先端から前記軸線方向先端側に離間して配置された棒状の本体部と、
前記本体部の外表面から突出する突部とを備え、
前記軸線方向と直交する仮想平面上に前記キャビティ部の開口及び前記突部を投影したとき、前記キャビティ部の開口の投影像と前記突部の投影像との少なくとも一部が重なることを特徴とするプラズマジェット点火プラグ。
【請求項２】
前記突部は、前記本体部の前記キャビティ部側の面から自身の先端面が突出することを特徴とする請求項１に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項３】
前記軸線を含む断面において、
前記キャビティ部の開口縁と接するとともに、互いの交点が前記軸線上に位置する２本の仮想線を第１仮想線及び第２仮想線とし、両仮想線のなす角のうち前記突部側の角の角度が９０度となるように前記第１仮想線及び第２仮想線を引いたとき、
前記第１仮想線と第２仮想線との間に、前記突部が存在することを特徴とする請求項２に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項４】
前記両仮想線のなす角のうち前記突部側の角の角度が６０度となるように前記第１仮想線及び第２仮想線を引いたとき、
前記第１仮想線と第２仮想線との間に、前記突部が存在することを特徴とする請求項３に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項５】
前記突部の中心軸を延伸した直線が、前記キャビティ部の開口内を通過することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項６】
前記中心電極の先端面から軸孔の内周面までの距離Ｓ０（ｍｍ）、前記距離Ｓ０をなす前記軸孔の内周面上の点から前記キャビティ部の開口縁までの間の前記絶縁体の内周面に沿った距離Ｓ１（ｍｍ）、及び、キャビティ部の開口縁から前記突部までの前記軸線方向に沿った距離Ｓ２（ｍｍ）について、Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２が最小となるとき、
Ｓ０×２＋Ｓ１≧０．５、Ｓ１≧０．３、及び、Ｓ２≧０．３を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項７】
前記中心電極の先端面から軸孔の内周面までの距離Ｓ０（ｍｍ）、前記距離Ｓ０をなす前記軸孔の内周面上の点から前記キャビティ部の開口縁までの間の前記絶縁体の内周面に沿った距離Ｓ１（ｍｍ）、及び、キャビティ部の開口縁から前記突部までの前記軸線方向に沿った距離Ｓ２（ｍｍ）について、
Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２≦１．５（ｍｍ）
を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項８】
前記キャビティ部は、前記キャビティ部の開口側に向けて縮径する縮径部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項９】
前記キャビティ部は円柱状の空間であり、
前記キャビティ部の内径をＤ（ｍｍ）とし、前記軸線に沿った前記キャビティ部の長さをＬ（ｍｍ）としたとき、次の式（１）及び（２）をそれぞれ満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグ。
Ｌ≧Ｄ…（１）
０．５≦Ｄ≦２．０…（２）
【請求項１０】
前記突部は、タングステン、イリジウム、白金、及び、ニッケルのうち少なくとも一種を含む金属により構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項１１】
前記中心電極のうち、その先端から前記軸線方向後端側に０．３ｍｍまでの部位は、タングステン、イリジウム、白金、及び、ニッケルのうち少なくとも一種を含む金属により構成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項１２】
前記軸孔における前記中心電極の先端面を含む断面において、前記中心電極の先端面の外径と前記軸孔の内径とが略等しいことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項１３】
前記中心電極の先端面から前記キャビティ部の開口縁までの間の前記絶縁体の内周面の最短距離を第１距離とし、
前記キャビティ部の開口縁から前記突部までの前記軸線方向に沿った最短距離を第２距離としたとき、
前記第１距離が０．５ｍｍ以上、前記第２距離が０．３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【請求項１４】
前記中心電極の先端面から前記キャビティ部の開口縁までの間の前記絶縁体の内周面の最短距離を第１距離Ｓ１（ｍｍ）とし、前記キャビティ部の開口縁から前記突部までの前記軸線に沿った最短距離を第２距離Ｓ２（ｍｍ）としたとき、
Ｓ１×０．５＋Ｓ２≦１．５（ｍｍ）
を満たすことを特徴とする請求項１２又は１３に記載のプラズマジェット点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを形成して混合気への着火を行うプラズマジェット点火プラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関等の燃焼装置においては、火花放電により混合気へと着火する点火プラグが使用されている。また近年では、燃焼装置の高出力化や低燃費化の要求に応えるべく、燃焼の広がりが速く、着火限界空燃比のより高い希薄混合気に対してもより確実に着火可能な点火プラグとして、プラズマジェット点火プラグが提案されている。
【０００３】
一般にプラズマジェット点火プラグは、軸孔を有する筒状の絶縁体と、先端面が絶縁体の先端面よりも没入した状態で前記軸孔内に挿設される中心電極と、絶縁体の外周に配置される主体金具と、前記主体金具の先端部に接合される円環状の接地電極とを備える。また、プラズマジェット点火プラグは、前記中心電極の先端面及び前記軸孔の内周面によって形成された空間（キャビティ部）を有しており、当該キャビティ部は接地電極に形成された貫通孔を介して外部に連通されるようになっている。
【０００４】
加えて、このようなプラズマジェット点火プラグにおいては、次のようにして混合気への着火が行われる。まず、中心電極と接地電極との間に電圧を印加して、両者の間で火花放電を生じさせて両者の間を絶縁破壊する。その上で、両者の間に高エネルギーの電流を流すことによって放電状態を遷移させて、前記キャビティ部の内部にプラズマを発生させる。そして、発生したプラズマがキャビティ部の開口から噴出することで、混合気への着火が行われる（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８７６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、火花放電は、中心電極と接地電極との間において絶縁体の内周面を這って生じるため、火花放電によって火花放電経路上に位置する絶縁体が削られてしまう現象（いわゆる、チャンネリング）が生じてしまう。そして、火花放電経路のうち絶縁体が削られた部位を通る経路は他の経路よりも短くなるため、その経路に集中して火花放電が生じてしまい、チャンネリングの局所的な集中を招いてしまう。その結果、絶縁体が筋状に深く削られることとなってしまい、接地電極のうち外周側に位置する部位と中心電極とを結ぶような溝がキャビティ部の内周面に形成されてしまうおそれがある。この溝に沿って火花放電を生じさせ、プラズマを発生させたとしても、接地電極の存在等によりプラズマがキャビティ部の外部へと噴出しにくくなってしまう。すなわち、プラズマジェット点火プラグの優れた着火性が初期段階だけしか発揮されず、使用に伴い着火性が急激に低下してしまうおそれがある。
【０００７】
特に、上記特許文献１のようにキャビティ部の開口よりも外周側に接地電極が配置されている場合には、火花放電が接地電極側、つまり、絶縁体の内周面側に押し付けられた状態となってしまうため、チャンネリングがより生じやすくなってしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、チャンネリングを効果的に防止することで、優れた着火性を長期間に亘って維持することができるプラズマジェット点火プラグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。
【００１０】
構成１．本構成のプラズマジェット点火プラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
先端面が前記絶縁体の先端よりも前記軸線方向後端側に位置するようにして前記軸孔内に挿設される中心電極と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
前記主体金具の先端部に固定された接地電極とを備え、
前記軸孔の内周面及び前記中心電極の先端面により形成されるキャビティ部を有するプラズマジェット点火プラグであって、
前記接地電極は、
前記主体金具の先端部に対して基端部が固定され、中間部が曲げられ、先端部が前記絶縁体の先端から前記軸線方向先端側に離間して配置された棒状の本体部と、
前記本体部の外表面から突出する突部とを備え、
前記軸線方向と直交する仮想平面上に前記キャビティ部の開口及び前記突部を投影したとき、前記キャビティ部の開口の投影像と前記突部の投影像との少なくとも一部が重なることを特徴とする。
【００１１】
上記構成１によれば、棒状をなす接地電極（本体部）の先端部が絶縁体の先端から軸線方向先端側に離間して配置されている。従って、火花放電は、キャビティ部の開口から接地電極までの気中での経路（気中放電経路）を伝わって生じることとなる。また、気中にて放電が生じる際には、キャビティ部の開口と、接地電極の突部との間で積極的に火花放電が生じることとなるが、突部やキャビティ部を軸線方向と直交する仮想平面上に投影した際に、突部の投影像が、キャビティ部の開口の投影像と少なくとも一部が重なるように（つまり、突部がキャビティ部の開口上に位置するように）構成されている。従って、気中放電経路が過度に外周側へと傾いた状態となってしまうことが抑制され、外周側に向けて過度に押さえ付けられた状態で火花放電が生じてしまうことをより確実に防止できる。その結果、チャンネリングを効果的に防止することができ、プラズマジェット点火プラグの優れた着火性を長期間に亘って維持することができる。
【００１２】
構成２．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成１において、前記突部は、前記本体部の前記キャビティ部側の面から自身の先端面が突出することを特徴とする。
【００１３】
上記構成２によれば、突部が本体部のキャビティ部側の面から突出するように構成されている。従って、気中放電を、キャビティ部の開口と接地電極の突部との間でより確実に生じさせることができる。その結果、チャンネリングの防止効果をより向上させることができる。
【００１４】
尚、耐チャンネリング性の更なる向上を図るという観点からは、前記仮想平面において、キャビティ部の開口の投影像と前記突部の先端面の投影像とが一致するようにキャビティ部等を構成することがより好ましく、キャビティ部の開口の投影像の中に突部の先端面の投影像が位置するようにキャビティ部等を構成することがより一層好ましい。
【００１５】
構成３．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成２において、前記軸線を含む断面において、
前記キャビティ部の開口縁と接するとともに、互いの交点が前記軸線上に位置する２本の仮想線を第１仮想線及び第２仮想線とし、両仮想線のなす角のうち前記突部側の角の角度が９０度となるように前記第１仮想線及び第２仮想線を引いたとき、
前記第１仮想線と第２仮想線との間に、前記突部が存在することを特徴とする。
【００１６】
上記構成３によれば、突部の外周部分が軸線側に比較的接近するように構成されているため、気中放電経路の向きをより内周側に傾けることができる。その結果、火花放電の外周側への押さえ付けを一層抑制することができ、チャンネリングをより一層確実に防止することができる。
【００１７】
構成４．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成３において、前記両仮想線のなす角のうち前記突部側の角の角度が６０度となるように前記第１仮想線及び第２仮想線を引いたとき、
前記第１仮想線と第２仮想線との間に、前記突部が存在することを特徴とする。
【００１８】
上記構成４によれば、気中放電経路の向きをより一層内周側に傾けることができ、ひいてはチャンネリングをより一層効果的に防止することができる。
【００１９】
構成５．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記突部の中心軸を延伸した直線が、前記キャビティ部の開口内を通過することを特徴とする。
【００２０】
上記構成５によれば、気中放電経路の向きを一層内周側に傾けることができ、チャンネリングの抑制効果をより一層向上させることができる。
【００２１】
また、突部の中心軸がキャビティ部の開口内を通過していない（キャビティ部の開口に対して、突部が外周側にずれた位置に配置されている）ときには、絶縁体の内周面のうち周方向に沿った一部において放電経路が集中してしまい、絶縁体の一部でチャンネリングが集中して生じてしまうおそれがあるが、上記構成５によれば、絶縁体の内周面における放電経路を分散させることができる。その結果、チャンネリングの局所的な集中を効果的に防止することができ、プラズマジェット点火プラグの優れた着火性をより一層長期間に亘って維持することができる。
【００２２】
尚、耐チャンネリング性の更なる向上を図るという観点からは、上記構成５を満たしつつ、軸線に対して突部の中心軸を接近させることがより好ましく、軸線と中心軸とが一致するように突部を構成することが最も好ましい。
【００２３】
構成６．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記中心電極の先端面から軸孔の内周面までの距離Ｓ０（ｍｍ）、前記距離Ｓ０をなす前記軸孔の内周面上の点から前記キャビティ部の開口縁までの間の前記絶縁体の内周面に沿った距離Ｓ１（ｍｍ）、及び、キャビティ部の開口縁から前記突部までの前記軸線方向に沿った距離Ｓ２（ｍｍ）について、Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２が最小となるとき、
Ｓ０×２＋Ｓ１≧０．５、Ｓ１≧０．３、及び、Ｓ２≧０．３を満たすことを特徴とする。
【００２４】
尚、「Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２が最小となるとき」とあるのは、中心電極と接地電極との間で火花放電が生じる際に、放電電圧が最も低くなる経路にほぼ沿って火花放電が生じること、及び、放電経路の長さを同一としたときに、沿面放電に要する電圧が気中放電に要する電圧の約半分となることを鑑みて導出されたものである。従って、火花放電は、Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２が最小となるとき（すなわち、放電電圧が最も低くなると考えられるとき）に、距離Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２を形成する各経路に略沿って生じる。
【００２５】
上記構成６によれば、中心電極の先端面から軸孔の内周面までの気中放電経路の距離に相当する距離Ｓ０、軸孔の内周面上の点（距離Ｓ０の軸孔側の端点）からキャビティ部の開口縁までの絶縁体の表面を這った経路（沿面放電経路）の距離に相当する距離Ｓ１、及び、キャビティ部の開口縁から突部までの気中放電経路の距離に相当する距離Ｓ２について、Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２が最小となるときの距離Ｓ０，Ｓ１が、Ｓ０×２＋Ｓ１≧０．５を満たすように構成されている。すなわち、キャビティ部内における放電経路の長さが０．５ｍｍ以上とされている。従って、キャビティ部内において、十分なプラズマを生成することができる。
【００２６】
加えて、Ｓ１≧０．３を満たすように構成されており、キャビティ部の軸線方向に沿った長さが０．３ｍｍ以上とされている。従って、プラズマ生成時の圧力によってプラズマの成長に寄与する周囲の気体が拡散してしまうといった事態が生じにくくなり、プラズマをより確実に成長させることができる。
【００２７】
また、距離Ｓ２が０．３ｍｍ以上とされ、キャビティ部の開口に対して突部が過度に接近しないように構成されている。従って、突部によるプラズマの噴出の阻害や、突部（接地電極）によってプラズマの熱が引かれてしまうといった事態をより確実に防止することができる。
【００２８】
以上のように、上記構成６によれば、上述した各作用効果が相乗的に作用することで、着火性を飛躍的に向上させることができる。
【００２９】
構成７．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記中心電極の先端面から軸孔の内周面までの距離Ｓ０（ｍｍ）、前記距離Ｓ０をなす前記軸孔の内周面上の点から前記キャビティ部の開口縁までの間の前記絶縁体の内周面に沿った距離Ｓ１（ｍｍ）、及び、キャビティ部の開口縁から前記突部までの前記軸線方向に沿った距離Ｓ２（ｍｍ）について、
Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２≦１．５（ｍｍ）
を満たすことを特徴とする。
【００３０】
中心電極の消耗により放電電圧が徐々に増大していくことや、放電電圧が大きいほど絶縁碍子にチャンネリングが生じやすいことを鑑みると、初期（中心電極等の消耗前）における放電電圧を比較的低くすることが望ましい。
【００３１】
この点、上記構成７によれば、距離Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２について、Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２≦１．５（ｍｍ）を満たすように、キャビティ部や中心電極の形状、突部とキャビティ部との相対位置関係などが設定されている。従って、初期の放電電圧を比較的低めに抑えることができ、放電電圧の増大に伴う失火やチャンネリングの進展をより効果的に防止することができる。
【００３２】
構成８．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記キャビティ部は、前記キャビティ部の開口側に向けて縮径する縮径部を有することを特徴とする。
【００３３】
上記構成８によれば、キャビティ部に縮径部が設けられるため、キャビティ部からのプラズマの噴出圧力をより増大させることができ、プラズマを勢いよく噴出させることができる。その結果、着火性を極めて効果的に向上させることができる。
【００３４】
一方で、縮径部を設けることにより絶縁体の内周面が湾曲（屈曲）形状となるため、当該湾曲（屈曲）形状の部位において絶縁体が削られやすくなってしまい、ひいては絶縁体の内周面にチャンネリングが生じやすくなってしまうおそれがある。この点、上記構成１等を採用することで、耐チャンネリング性を向上させることができるため、縮径部を設けることによる着火性の向上効果をより長期間に亘って維持することができる。換言すれば、上記構成１等は、キャビティ部に縮径部が設けられたプラズマジェット点火プラグにおいて特に有意である。
【００３５】
構成９．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成１乃至７のいずれかにおいて、前記キャビティ部は円柱状の空間であり、
前記キャビティ部の内径をＤ（ｍｍ）とし、前記軸線に沿った前記キャビティ部の長さをＬ（ｍｍ）としたとき、次の式（１）及び（２）をそれぞれ満たすことを特徴とする。
【００３６】
Ｌ≧Ｄ…（１）
０．５≦Ｄ≦２．０…（２）
上記構成９によれば、キャビティ部は円柱状の空間であり、絶縁体の内周面に湾曲（屈曲）部分が形成されていない。そのため、上記構成８のように縮径部を設ける場合と比較して、チャンネリングの進展をより確実に抑制することができる。
【００３７】
一方で、縮径部を設ける場合と比較して、キャビティ部を円柱状に形成することは着火性の面でやや不利に働くおそれがあるが、上記構成９によれば、キャビティ部の内径をＤ（ｍｍ）とし、軸線に沿ったキャビティ部の長さをＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ≧Ｄ、及び、Ｄ≦２．０を満たすように構成されている。従って、プラズマの径方向への広がりを抑制することができ、軸線方向に沿ったプラズマの噴出速度をより増大させることができる。その結果、キャビティ部の開口からのプラズマの噴出長さをより大きくすることができ、着火性の更なる向上を図ることができる。
【００３８】
尚、キャビティ部の内径Ｄを過度に小さくすると、始動直後の低温環境下において液化した燃料によりキャビティ部が詰まりやすくなるため、始動性が低下してしまったり、また、キャビティ部を小径とすることで中心電極も小径とせざるを得ず、中心電極の耐熱性・耐消耗性が低下してしまったりするおそれがある。従って、始動性や耐熱性等の低下を防止すべく、キャビティ部の内径Ｄを０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００３９】
構成１０．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成１乃至９のいずれかにおいて、前記突部は、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、及び、ニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一種を含む金属により構成されていることを特徴とする。
【００４０】
上記構成１０によれば、突部がＷやＩｒ等の少なくとも一種を含む金属により形成されている。そのため、火花放電等に対する突部の耐消耗性を向上させることができ、ひいては突部の消耗に伴う放電電圧の上昇スピードを抑制することができる。その結果、火花放電ひいてはプラズマ生成が可能な期間をより長期化できるとともに、チャンネリングをより一層抑制することができる。
【００４１】
構成１１．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成１乃至１０のいずれかにおいて、前記中心電極のうち、その先端から前記軸線方向後端側に０．３ｍｍまでの部位は、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、及び、Ｎｉのうち少なくとも一種を含む金属により構成されていることを特徴とする。
【００４２】
上記構成１１によれば、中心電極の少なくとも先端部は、ＷやＩｒ等の少なくとも一種を含む金属により形成されているため、火花放電等に対する中心電極の耐消耗性を向上させることができ、中心電極の消耗に伴う放電電圧の上昇スピードを抑制することができる。その結果、火花放電等が可能な期間をより一層長期化することができるとともに、耐チャンネリング性の更なる向上を図ることができる。
【００４３】
構成１２．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成１乃至１１のいずれかにおいて、前記軸孔における前記中心電極の先端面を含む断面において、前記中心電極の先端面の外径と前記軸孔の内径とが略等しいことを特徴とする。
【００４４】
尚、「前記中心電極の先端面の外径と前記軸孔の内径とが略等しく」とあるのは、製造公差等により中心電極の先端面の外径と軸孔の内径とに若干の差が生じていても、両者を等しいものとみなす趣旨である。
【００４５】
上記構成１２によれば、軸孔における中心電極の先端面を含む断面において、中心電極の先端面の外径と軸孔の内径とが略等しくされている。従って、中心電極の先端面と軸孔の内周面との間における気中放電の発生を抑制することができる。その結果、初期の放電電圧を比較的低めに抑えることができ、放電電圧の増大に伴う失火やチャンネリングの進展をより効果的に防止することができる。
【００４６】
また、中心電極の先端面の外径が軸孔内において最大限大きなものとされるため、中心電極の耐消耗性を向上させることができる。
【００４７】
構成１３．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成１２において、前記中心電極の先端面から前記キャビティ部の開口縁までの間の前記絶縁体の内周面の最短距離を第１距離とし、
前記キャビティ部の開口縁から前記突部までの前記軸線方向に沿った最短距離を第２距離としたとき、
前記第１距離が０．５ｍｍ以上、前記第２距離が０．３ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００４８】
上記構成１３によれば、中心電極の先端面からキャビティ部の開口縁までの絶縁体の内周面に沿った最短距離（すなわち、沿面放電経路の最短距離）である第１距離が０．５ｍｍ以上とされ、キャビティ部内における放電経路の長さ、及び、キャビティ部の軸線方向に沿った長さが十分に確保されている。従って、プラズマ生成量を十分に確保でき、また、プラズマ生成時の圧力によって、プラズマの成長に寄与する周囲の気体が拡散してしまうといった事態が生じにくくなり、プラズマをより確実に成長させることができる。その結果、着火性の向上を図ることができる。
【００４９】
また、キャビティ部の開口縁から突部の先端面までの軸線に沿った最短距離（すなわち、気中放電経路の最短距離）である第２距離が０．３ｍｍ以上とされ、キャビティ部の開口に対して突部が過度に接近しないように構成されている。従って、突部によるプラズマの噴出の阻害や、突部（接地電極）によってプラズマの熱が引かれてしまうといった事態をより確実に防止することができる。その結果、着火性をより一層向上させることができる。
【００５０】
構成１４．本構成のプラズマジェット点火プラグは、上記構成１２又は１３において、前記中心電極の先端面から前記キャビティ部の開口縁までの間の前記絶縁体の内周面の最短距離を第１距離Ｓ１（ｍｍ）とし、前記キャビティ部の開口縁から前記突部までの前記軸線に沿った最短距離を第２距離Ｓ２（ｍｍ）としたとき、
Ｓ１×０．５＋Ｓ２≦１．５（ｍｍ）
を満たすことを特徴とする。
【００５１】
上記構成１４によれば、第１距離Ｓ１及び第２距離Ｓ２について、Ｓ１×０．５＋Ｓ２≦１．５（ｍｍ）を満たすように、キャビティ部の形状等が設定されている。従って、初期の放電電圧を比較的低めに抑えることができ、放電電圧の増大に伴う失火やチャンネリングの進展をより効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】プラズマジェット点火プラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図２】仮想平面に投影された突部の先端面やキャビティ部の開口等を示す投影図である。
【図３】キャビティ部や突部等の構成を示す部分拡大断面図である。
【図４】中心電極の別例を示す部分拡大断面図である。
【図５】キャビティ部や突部等の構成を示す部分拡大断面図である。
【図６】試験用に作製したサンプルの構成を示す部分拡大断面図である。
【図７】試験用に作製したサンプルの構成を示す部分拡大断面図である。
【図８】角度αを変更したサンプルにおける耐チャンネリング性試験の試験結果を示すグラフである。
【図９】第１距離及び第２距離を変更したサンプルにおける着火性評価試験の試験結果を示すグラフである。
【図１０】試験用に作製したサンプルであって、第１距離を０．０ｍｍとしたものの構成を示す部分拡大断面図である。
【図１１】試験用に作製したサンプルであって、第２距離を０．０ｍｍとしたものの構成を示す部分拡大断面図である。
【図１２】キャビティ部の内径等を変更したサンプルにおける着火性向上量を示すグラフである。
【図１３】別の実施形態におけるキャビティ部の構成を示す部分拡大断面図である。
【図１４】別の実施形態におけるキャビティ部の構成を示す部分拡大断面図である。
【図１５】別の実施形態における接地電極の構成を示す部分拡大断面図である。
【図１６】別の実施形態における中心電極の構成を示す部分拡大断面図である。
【図１７】別の実施形態における接地電極の構成を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下に、一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、プラズマジェット点火プラグ（以下、「点火プラグ」と称す）１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、点火プラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側を点火プラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００５４】
点火プラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００５５】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００５６】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、熱伝導性に優れる銅や銅合金等からなる内層５Ａ、及び、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金〔例えば、インコネル（商標名）６００や６１０等〕からなる外層５Ｂにより構成された母材５Ｃと、当該母材５Ｃの先端に接合された電極チップ５Ｄとから構成されている（尚、電極チップ５Ｄの構成については後に詳述する）。さらに、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端が絶縁碍子２の先端面よりも後端側に配置されている。
【００５７】
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。
【００５８】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状のガラスシール層９が配設されている。当該ガラスシール層９により、中心電極５と端子電極６とがそれぞれ電気的に接続されるとともに、中心電極５及び端子電極６が絶縁碍子２に固定されている。
【００５９】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面には点火プラグ１を燃焼装置（例えば、内燃機関や燃料電池改質器等）の取付孔に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。
【００６０】
また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
【００６１】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
【００６２】
また、絶縁碍子２の先端側には、前記軸孔４の内周面と中心電極５の先端面とにより形成されたキャビティ部２６が設けられている。キャビティ部２６は、円柱状をなす空間であり、先端側に向けて開口している。尚、キャビティ部２６を形成する軸孔４の内周面が、軸線ＣＬ１に対して若干（±５°以内）傾いていてもよく、キャビティ部２６が厳密な円柱状でなくても（例えば、先端側に向かって先細り形状であっても）よい。この場合において、後述するキャビティ部２６の内径Ｄは、軸線ＣＬ１方向に沿ったキャビティ部２６の複数箇所（例えば、キャビティ部２６のうち、最も先端側の部分や最も後端側の部分）における内径の平均値をいう。
【００６３】
加えて、前記電極チップ５Ｄは、中心電極５のうち、その先端から軸線ＣＬ１方向後端側に少なくとも０．３ｍｍまでの部位を構成しており、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、及び、ニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一種を含む金属により形成されている。
【００６４】
加えて、本実施形態では、主体金具３の先端部に接地電極２７が接合されている。接地電極２７は、棒状の本体部２８と、当該本体部２８に接合された円柱状の突部２９とを備えている。
【００６５】
本体部２８は、主体金具３の先端部に対して自身の基端部が接合されており、自身の先端部が中心電極５側に接近するように中間部２８Ｍが曲げられている。また、本体部２８の先端部及び突部２９は、絶縁碍子２の先端から軸線ＣＬ１方向先端側に離間して配置されている。従って、接地電極２７と中心電極５との間においては、中心電極５からキャビティ部２６の開口までの絶縁碍子２の内周面を這った経路（沿面放電経路）と、キャビティ部２６の開口から接地電極２７（突部２９）までの気中での経路（気中放電経路）とを伝わって火花放電が生じ、その火花放電によりプラズマが発生するようになっている。
【００６６】
加えて、突部２９は、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、及び、Ｎｉのうち少なくとも一種を含む金属により構成されており、本体部２８のキャビティ部２６側の面から自身の先端面２９Ｆが突出するようにして設けられている。また、突部２９の先端面とキャビティ部２６の開口とが対向しており、その結果、図２に示すように、軸線ＣＬ１方向と直交する仮想平面上にキャビティ部２６の開口と突部２９とを投影したとき、キャビティ部２６の開口の投影像と突部２９の投影像との少なくとも一部が重なるように構成されている。尚、本実施形態では、キャビティ部２６の開口の内径が、突部２９の先端面の外径よりも小さくされており、また、軸線ＣＬ１と突部２９の中心軸とが一致するように構成されている。従って、前記仮想平面上において、キャビティ部２６の開口の投影像の外側に突部２９の先端面２９Ｆの投影像が位置している。
【００６７】
さらに、図３に示すように、軸孔４における中心電極５の先端面を含む断面ＣＳにおいて、中心電極５の先端面の外径と軸孔４の内径とが略等しく（例えば、中心電極５の外径と軸孔４の内径との径差が０．２ｍｍ以下と）されている。特に本実施形態では、中心電極５の先端面から軸線ＣＬ１方向後端側に少なくとも０．５ｍｍまでの範囲において、中心電極５の先端面の外径と軸孔４の内径とが略等しいものとされている。
【００６８】
尚、図４に示すように、中心電極５の先端に軸線ＣＬ１方向先端側に突出する円柱状の突出部５Ｐを設け、中心電極５の先端面を含む断面において、中心電極５の先端面と軸孔４との間に環状の隙間が形成されるように構成してもよい。すなわち、中心電極５と接地電極２７との間で火花放電が生じる際に、中心電極５の先端面と軸孔４の内周面との間で気中放電が生じるように構成してもよい。
【００６９】
図３に戻り、軸線ＣＬ１を含む断面において、キャビティ部２６の開口縁と接するとともに、互いの交点ＣＰが軸線ＣＬ１上に位置する２本の仮想線を第１仮想線ＶＬ１及び第２仮想線ＶＬ２とし、両仮想線ＶＬ１，ＶＬ２のなす角のうち突部２９側の角αの角度が９０度となるように第１仮想線ＶＬ１及び第２仮想線ＶＬ２を引いたとき、第１仮想線ＶＬ１と第２仮想線ＶＬ２との間に、突部２９が存在している。
【００７０】
尚、図５に示すように、本実施形態では、第１仮想線ＶＬ１及び第２仮想線ＶＬ２のなす角のうち突部２９側の角αの角度が６０度となるように第１仮想線ＶＬ１及び第２仮想線ＶＬ２を引いたときにおいても、両仮想線ＶＬ１，ＶＬ２の間に突部２９が存在するように構成されている。
【００７１】
さらに、突部２９の中心軸を延伸した直線ＣＬ２（本実施形態では、当該直線ＣＬ２と軸線ＣＬ１とが一致している）が、キャビティ部２６の開口内を通過するように突部２９とキャビティ部２６との相対位置関係が設定されている。
【００７２】
併せて、図４及び図５に示すように、中心電極５の先端面から軸孔４の内周面までの距離Ｓ０（ｍｍ）、距離Ｓ０をなす軸孔４の内周面上の点からキャビティ部２６の開口縁までの間の絶縁碍子２の内周面に沿った距離Ｓ１（ｍｍ）、及び、キャビティ部２６の開口縁から突部２９までの軸線ＣＬ１方向に沿った距離Ｓ２（ｍｍ）について、Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２が最小となるとき、Ｓ０×２＋Ｓ１≧０．５、Ｓ１≧０．３、及び、Ｓ２≧０．３を満たすように構成されている。また、距離Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２は、Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２≦１．５（ｍｍ）を満たすように構成されている。
【００７３】
尚、本実施形態では、上述の通り、中心電極５の先端面の外径と軸孔４の内径とが略等しくされており、距離Ｓ０はほぼゼロであるため、中心電極５の先端面からキャビティ部２６の開口縁までの間の絶縁碍子２の内周面の最短距離（すなわち、前記沿面放電経路の最短距離）が第１距離Ｓ１（ｍｍ）となり、キャビティ部２６の開口縁から突部２９の先端面２９Ｆまでの軸線ＣＬ１方向に沿った最短距離（すなわち、前記気中放電経路の最短距離）が第２距離Ｓ２（ｍｍ）となる。その結果、Ｓ１≧０．５、Ｓ２≧０．３、及び、Ｓ１×０．５＋Ｓ２≦１．５を満たすように構成されることとなる。
【００７４】
加えて、上述の通り、キャビティ部２６は円柱状の空間であるが、キャビティ部２６は、以下の式（１）、及び、式（２）をそれぞれ満たすように構成されている。すなわち、キャビティ部２６の内径をＤ（ｍｍ）とし、軸線ＣＬ１に沿ったキャビティ部２６の長さをＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ≧Ｄ…（１）、及び、０．５≦Ｄ≦２．０…（２）を満たすように構成されている。
【００７５】
以上詳述したように、本実施形態によれば、火花放電は、中心電極５の先端面からキャビティ部２６の開口までの絶縁碍子２の内周面を這った経路（沿面放電経路）と、キャビティ部２６の開口から接地電極２７（突部２９）までの気中での経路（気中放電経路）とを伝わって生じることとなる。そして、気中にて放電が生じる際には、キャビティ部２６の開口と、突部２９との間で積極的に火花放電が生じることとなるが、突部２９やキャビティ部２６を仮想平面上に投影した際に、突部２９の先端面の投影像が、キャビティ部２６の開口の投影像と少なくとも一部が重なるように（つまり、突部２９がキャビティ部２６の開口上に位置するように）構成されている。従って、気中放電経路が過度に外周側へと傾いた状態となってしまうことが抑制され、外周側に向けて過度に押さえ付けられた状態で火花放電が生じてしまうことをより確実に防止できる。その結果、チャンネリングを効果的に防止することができ、優れた着火性を長期間に亘って維持することができる。
【００７６】
さらに、軸線ＣＬ１を含む断面において、角αの角度を６０°とした第１仮想線ＶＬ１及び第２仮想線ＶＬ２との間に、突部２９が存在し、突部２９の外周部分が軸線ＣＬ１側に比較的接近するように構成されている。そのため、気中放電経路の向きをより内周側に傾けることができ、ひいては火花放電の外周側への押さえ付けを一層抑制することができる。その結果、チャンネリングをより一層確実に防止することができる。
【００７７】
加えて、突部２９の中心軸を延伸した直線ＣＬ２が、キャビティ部２６の開口内を通過するように構成されているため、絶縁碍子２の内周面における放電経路を分散させることができる。その結果、チャンネリングの局所的な集中を効果的に防止することができ、優れた着火性をより一層長期間に亘って維持することができる。
【００７８】
併せて、Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２が最小となるときの距離Ｓ０，Ｓ１について、Ｓ０×２＋Ｓ１≧０．５、及び、Ｓ１≧０．３を満たすように構成されている（本実施形態では、距離Ｓ０が略ゼロであるため、第１距離Ｓ１が０．５ｍｍ以上とされている）。このため、プラズマ生成量を十分に確保でき、また、プラズマ生成時の圧力によって、プラズマの成長に寄与する周囲の気体が拡散してしまうといった事態を抑制することができる。その結果、プラズマをより確実に成長させることができ、着火性の向上を図ることができる。
【００７９】
また、第２距離Ｓ２が０．３ｍｍ以上とされ、キャビティ部２６の開口に対して突部２９が過度に接近しないように構成されている。このため、突部２９によるプラズマの噴出の阻害や、突部２９（接地電極２７）によってプラズマの熱が引かれてしまうといった事態をより確実に防止することができ、着火性をより一層向上させることができる。
【００８０】
さらに、Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２≦１．５（ｍｍ）を満たすように構成されている（本実施形態では、距離Ｓ０が略ゼロであるため、第１距離Ｓ１及び第２距離Ｓ２が、Ｓ１×０．５＋Ｓ２≦１．５（ｍｍ）を満たすように設定されている）。従って、初期の放電電圧を低めに抑えることができ、放電電圧の増大に伴う失火やチャンネリングの進展をより効果的に防止することができる。
【００８１】
加えて、本実施形態によれば、キャビティ部の内径をＤ（ｍｍ）とし、軸線ＣＬ１に沿ったキャビティ部の長さをＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ≧Ｄ、及び、Ｄ≦２．０を満たすように構成されている。従って、プラズマの径方向への広がりを抑制することができ、軸線ＣＬ１方向に沿ったプラズマの噴出速度をより増大させることができる。その結果、キャビティ部２６の開口からのプラズマの噴出長さをより大きくすることができ、着火性の更なる向上を図ることができる。
【００８２】
また、突部２９や電極チップ５ＤがＷやＩｒ等の少なくとも一種を含む金属により形成されている。そのため、火花放電等に対する突部２９や中心電極５の耐消耗性を向上させることができ、ひいては突部２９等の消耗に伴う放電電圧の上昇スピードを抑制することができる。その結果、火花放電ひいてはプラズマ生成が可能な期間をより長期化できるとともに、チャンネリングをより一層抑制することができる。
【００８３】
さらに、中心電極５の先端面から軸線ＣＬ１方向後端側に少なくとも０．５ｍｍまでの範囲において、中心電極５の先端面の外径と軸孔４の内径とが略等しいものとされている。そのため、中心電極５がある程度消耗した段階においても、中心電極５の先端面と軸孔４との間にほとんど隙間が生じない（つまり、消耗時において中心電極５と軸孔４との間で気中放電が生じない）こととなる。従って、放電電圧の増大を抑制することができ、チャンネリングや中心電極５等の消耗をより確実に防止することができる。
【００８４】
次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、図６，７に示すように、前記第２距離Ｓ２（気中放電距離）を０．５ｍｍ又は０．３ｍｍとした上で、突部の先端面外縁と接するように前記仮想線ＶＬ１，ＶＬ２を引いたとき、両仮想線ＶＬ１，ＶＬ２のなす角のうち突部側の角αの角度が６０度、９０度、又は、１２０度となるように突部の幅を種々変更した点火プラグのサンプルを作製し、各サンプルについて耐チャンネリング性試験を行った。耐チャンネリング性試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを所定のチャンバーに取付けた上で、チャンバー内の圧力を０．４ＭＰａに設定し、印加電圧の周波数を６０Ｈｚとして（すなわち、毎分３６００回の割合で）各サンプルを放電させた（本試験では、プラズマ電源から電力を投入することなく、火花放電のみを生じさせた）。そして、所定時間ごとに絶縁碍子の先端面に形成されたチャンネリング溝を観察し、当該チャンネリング溝の最外周部を含み、軸線を中心とする仮想円を形成した際に、当該仮想円の直径がキャビティ部の内径の２倍を超えた時間（耐久時間）を計測した。図８に当該試験の結果を示す。尚、「チャンネリング溝」とあるのは、深さが０．１ｍｍ以上のものをいう。また、図８においては、第２距離Ｓ２を０．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を丸にて示し、第２距離Ｓ２を０．３ｍｍとしたサンプルの試験結果を三角にて示す。加えて、当該試験は２０００時間まで行い、その時点において前記仮想円の直径がキャビティ部の内径の２倍を超えなかったサンプルは、図８中に白抜きにて試験結果を示す（すなわち、白抜きにて結果を示したサンプルの耐久時間は、２０００時間超であることを示す）。
【００８５】
図８に示すように、角αを９０度以下としたサンプルは、耐久時間が１５００時間を超え、優れた耐チャンネリング性を有することが明らかとなった。これは、突部の先端面外縁が軸線側に接近したことで、火花放電の際に、絶縁碍子の内周面を這った火花放電が径方向外側へと過度に押し付けられてしまうことを効果的に抑制できたためであると考えられる。また特に、角αを６０度としたサンプルは、耐久時間が２０００時間以上となり、極めて優れた耐チャンネリング性を有することが分かった。
【００８６】
以上の試験結果より、耐チャンネリング性の向上をより確実に実現すべく、軸線を含む断面において、突部の先端面外縁からキャビティ部の開口縁に接するとともに、軸線上で交差するように２本の仮想線を引いた際に、その２本の仮想線で形成された角αが９０度以下となるように、突部を構成することが好ましいといえる。また、耐チャンネリングの更なる向上を図るという観点からは、前記角αが６０度以下となるように突部を構成することが好ましいといえる。
【００８７】
次に、中心電極の先端面において中心電極の外径と軸孔の内径とを略等しくするとともに、第１距離Ｓ１（沿面放電距離）と第２距離Ｓ２（気中放電距離）との合計長さ（合計放電距離）を１．０ｍｍ又は１．５ｍｍに維持した上で、第１距離Ｓ１を種々変更した点火プラグのサンプルを作製し、各サンプルについて着火性評価試験を行った。着火性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを排気量２．０Ｌ、４気筒エンジンに取付けた上で、点火タイミングをＭＢＴ（最適点火位置）として火花放電をさせるとともに、出力１００ｍＪのプラズマ電源から電力を投入してプラズマを発生させることで、回転数１６００ｒｐｍでエンジンを動作させた。そして、空燃比を徐々に増大（燃料を薄く）させつつ、各空燃比ごとにエンジントルクの変動率を測定し、エンジントルクの変動率が５％を上回ったときの空燃比を限界空燃比として特定した。尚、限界空燃比が大きいほど、着火性に優れることを意味する。図９に、当該試験の試験結果を示す。尚、第１距離Ｓ１が０．０ｍｍのサンプルは、図１０に示すように、中心電極が絶縁碍子の先端から軸線方向先端側へと突出しているものであり、第１距離Ｓ１と合計放電距離とが等しい（つまり、第２距離Ｓ２が０．０ｍｍの）サンプルは、図１１に示すように、絶縁碍子の先端面に接地電極が接触しているものである。尚、図９においては、合計放電距離を１．５ｍｍとしたサンプルの試験結果を丸で示し、合計放電距離を１．０ｍｍとしたサンプルの試験結果を三角で示す。また、第１距離Ｓ１が０．０ｍｍのサンプルの試験結果を他のサンプルの試験結果よりも大きな印にて示し、第２距離Ｓ２が０．０ｍｍのサンプルの試験結果を白抜きで示す。尚、各サンプルともに、中心電極の外径を０．５ｍｍとし、第１距離Ｓ１を０．０ｍｍとしたサンプル（突部のないサンプル）を除き、接地電極の突部の外径を０．７ｍｍとした。
【００８８】
図９に示すように、合計放電距離を１．５ｍｍとしたサンプルについては第１距離Ｓ１を１．２ｍｍ超としたもの、また、合計放電距離を１．０ｍｍとしたサンプルについては第１距離Ｓ１を０．７ｍｍ超としたもの、すなわち、第２距離Ｓ２を０．３ｍｍ未満としたサンプルは、着火性に劣ることが分かった。これは、キャビティ部の開口の近傍に接地電極が位置していたため、プラズマの噴出が妨げられやすくなったり、プラズマの熱が接地電極によって引かれやすくなったりしたことに起因すると考えられる。
【００８９】
また、第１距離Ｓ１を０．５ｍｍ未満としたサンプルについても、着火性に劣ることが明らかとなった。これは、キャビティ部の軸線に沿った長さが短くなったことで、プラズマ生成時の圧力によってプラズマ周辺の気体がキャビティ部の外部へと拡散しやすくなってしまい、プラズマの成長が不十分になってしまったためであると考えられる。
【００９０】
これに対して、第１距離Ｓ１を０．５ｍｍ以上とし、かつ、第２距離を０．３ｍｍ以上としたサンプルは、着火性に優れることが確認された。
【００９１】
以上の試験結果より、中心電極の先端面において中心電極の外径と軸孔の内径とを略等しくした（つまり、距離Ｓ０を０ｍｍとした）点火プラグにおいて、着火性の向上を図るべく、第１距離Ｓ１を０．５ｍｍ以上とし、第２距離Ｓ２を０．３ｍｍ以上とすることが好ましいといえる。尚、着火性をより一層向上させるためには、第２距離を０．３ｍｍ以上とした上で、第１距離Ｓ１をより大きなもの（例えば、０．５ｍｍ以上や０．７ｍｍ以上）とすることが一層好ましいといえる。
【００９２】
次に、中心電極の先端部に突出部を設けることで、中心電極の先端面において中心電極と軸孔との間に環状の隙間を形成するとともに、前記距離Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２の総和を１．０ｍｍ又は１．５ｍｍとした上で、前記距離Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２を種々変更した点火プラグのサンプルを作製し、各サンプルについて上述の着火性評価試験を行った。表１に、当該試験の試験結果を示す。尚、当該試験においては、限界空燃比が大きく向上した〔空燃比変化率が＋２以上増加した〕ときから、限界空燃比が大きく低下する（空燃比変化率が−２以上低下する）直前までの間を着火性が飛躍的に向上した範囲として「○」の評価を下した。尚、「空燃比変化率」とあるのは、距離Ｓ０と距離Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２の総和とが等しいサンプル同士において、空燃比変化率の算出対象となるサンプルの１つ上（表１中において）に位置するサンプルの限界空燃比に対する、前記算出対象となるサンプルの限界空燃比の増減量を算出した上で、算出した増減量を前記１つ上のサンプルの限界空燃比で除算したものをいう。
【００９３】
【表１】
2012033465.tif 000003
【００９４】
表１に示すように、Ｓ０×２＋Ｓ１≧０．５、Ｓ１≧０．３、及び、Ｓ２≧０．３を満たすサンプルは、着火性を飛躍的に向上できることが明らかとなった。これは、
（１）Ｓ０×２＋Ｓ１≧０．５を満たすように構成し、キャビティ部内における放電経路を十分に長くしたことで、キャビティ部内におけるプラズマ生成量が増大したこと
（２）Ｓ１≧０．３とし、キャビティ部の軸線方向に沿った長さを０．３ｍｍ以上としたことで、プラズマ生成時の圧力によってプラズマの成長に寄与する周囲の気体が拡散してしまうといった事態が生じにくくなり、プラズマがより確実に成長したこと
（３）Ｓ２≧０．３としたことで、突部によるプラズマの噴出の阻害や、突部（接地電極）によってプラズマの熱が引かれてしまうといった事態を防止できたこと
が相乗的に作用したことに起因すると考えられる。
【００９５】
上記試験の結果より、着火性の向上を図るために、Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２が最小となるときにおける距離Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２について、Ｓ０×２＋Ｓ１≧０．５、Ｓ１≧０．３、及び、Ｓ２≧０．３を満たすように構成することが好ましいといえる。
【００９６】
次いで、距離Ｓ０を０．０ｍｍ、０．１ｍｍ、又は、０．２ｍｍとした上で、距離Ｓ１及び距離Ｓ２を種々変更した点火プラグのサンプルを作製し、各サンプルについて初期放電電圧測定試験を行った。初期放電電圧測定試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを試験用のチャンバーに取付けた上で、チャンバー内の圧力を０．８ＭＰａとして火花放電に必要な放電電圧（初期放電電圧）を測定した。尚、中心電極の消耗により放電電圧が徐々に増大していくことや、放電電圧が大きいほど絶縁碍子にチャンネリングが生じやすいことを考慮して、初期放電電圧は２０ｋＶ以下であることが好ましいといえる。表２に、距離Ｓ０を０．０ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、表３に、距離Ｓ０を０．１ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、表４に、距離Ｓ０を０．２ｍｍとしたサンプルの試験結果を示す。
【００９７】
【表２】
2012033465.tif 000004
【００９８】
【表３】
2012033465.tif 000005
【００９９】
【表４】
2012033465.tif 000006
【０１００】
表２〜４に示すように、Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２を１．５ｍｍ以下としたサンプルは、初期放電電圧をより確実に２０ｋＶとできることが分かった。
【０１０１】
以上の試験結果より、放電電圧の増大に伴う失火やチャンネリングの進展を防止するという面から、距離Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２については、Ｓ０＋Ｓ１×０．５＋Ｓ２≦１．５（ｍｍ）を満たすように構成することが好ましいといえる。
【０１０２】
次に、キャビティ部の内径Ｄ（ｍｍ）を０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、又は、２．５ｍｍとした上で、軸線に沿ったキャビティ部の長さＬ（ｍｍ）を変更することで、Ｌ／Ｄを種々変更した点火プラグのサンプル（本発明）と、キャビティ部の内径Ｄを０．５ｍｍとし、第２距離Ｓ２を０．０ｍｍとして、キャビティ部の長さＬを種々変更した点火プラグのサンプル（比較例；絶縁碍子の内周面を這った放電のみが生じるサンプル）とを作製し、各サンプルについて上述の着火性評価試験を行った。そして、本発明に係るサンプルについては、第１距離Ｓ１を０．０ｍｍとし、第２距離Ｓ２を０．５ｍｍとしたサンプル（つまり、気中における放電のみが生じるサンプル）について着火性評価試験を行った際の限界空燃比を基準として、限界空燃比の増大量（着火性向上量）をそれぞれ測定した。また、比較例に係るサンプルについては、第１距離Ｓ１を０．５ｍｍとし、第２距離Ｓ２を０．０ｍｍとし、キャビティ部の内径Ｄを０．５ｍｍとしたサンプルの限界空燃比を基準として、着火性向上量を測定した。図１２に、当該試験の試験結果を示す。尚、図１２においては、本発明に係るサンプルであって、内径Ｄを０．５ｍｍとしたものの試験結果を白抜き丸で示し、内径Ｄを１．０ｍｍとしたものの試験結果を白抜き三角で示し、内径Ｄを１．５ｍｍとしたものの試験結果を白抜き四角で示し、内径Ｄを２．０ｍｍとしたものの試験結果を黒丸で示し、内径Ｄを２．５ｍｍとしたものの試験結果を黒三角で示す。また、比較例に係るサンプルの試験結果をバツ印で示す。
【０１０３】
図１２に示すように、キャビティ部の長さＬをキャビティ部の内径Ｄよりも小さくしたもの（すなわち、Ｌ／Ｄ＜１．０としたサンプル）は、長さＬを増加させたとしても、着火性がさほど向上しないことが明らかとなった。これは、キャビティ部の長さＬよりもキャビティ部の内径Ｄが大きかったため、プラズマが径方向に広がりやすくなってしまい、軸線方向に沿ったプラズマの噴射速度の低下、ひいてはキャビティ部からのプラズマ噴出長さの減少を招いてしまったためであると考えられる。
【０１０４】
また、Ｌ／Ｄ≧１．０（Ｌ≧Ｄ）としたサンプルであっても、キャビティ部の内径Ｄを２．０ｍｍ超としたものは、キャビティ部の長さＬを変化させても、着火性がほとんど変化しないことが分かった。これは、キャビティ部の内径が大きかったため、プラズマが径方向に広がってしまい、プラズマの噴出長さが短くなってしまったためであると考えられる。
【０１０５】
また、比較例に係るサンプルは、Ｌ／Ｄが１．５以上とキャビティ部の長さＬをキャビティ部の内径Ｄよりも十分に大きくしたときに着火性が向上することが確認された。
【０１０６】
これに対して、本発明に係るサンプルは、キャビティ部の内径Ｄを２．０ｍｍ以下としつつ、Ｌ／Ｄ≧１．０（Ｌ≧Ｄ）としたときに（つまり、キャビティ部の長さＬをキャビティ部の内径Ｄに対して過度に増大させなくとも）着火性が飛躍的に向上することが確認された。
【０１０７】
以上の試験結果より、着火性のより一層の向上を図るべく、キャビティ部の内径Ｄ及び長さＬについては、Ｌ≧Ｄ、及び、Ｄ≦２．０ｍｍを満たすように構成することが好ましいといえる。
【０１０８】
尚、キャビティ部の内径Ｄを０．５ｍｍ未満とすると、始動直後の低温環境下において液化した燃料がキャビティ部に詰まりやすくなるため、始動性の低下を招いてしまったり、また、キャビティ部を小径とすることで中心電極も小径とせざるを得ず、中心電極の耐熱性・耐消耗性が低下してしまったりするおそれがある。従って、キャビティ部の内径Ｄは０．５ｍｍ以上とすることが好ましいといえる。
【０１０９】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【０１１０】
（ａ）上記実施形態では、キャビティ部２６は円柱状をなすように構成されているが、キャビティ部２６の形状はこれに限定されるものではない。従って、図１３及び図１４に示すように、キャビティ部４１に、キャビティ部４１の開口側に向けて縮径する縮径部４２を設けるようにプラズマジェット点火プラグ５１を構成することとしてもよい。この場合には、縮径部４２によりプラズマの噴出力がより増大するため、着火性の向上を図ることができる。一方で、縮径部４２を設けた場合には、縮径部４２におけるチャンネリングが懸念されるが、本発明を適用することで耐チャンネリング性を向上させることができ、前記懸念を払拭することができる。すなわち、本発明によれば、縮径部４２を設けることによるデメリットをより確実に解消でき、その結果、縮径部４２を設けることによるメリットをより確実に、かつ、より長期間に亘って発揮させることができる。
【０１１１】
（ｂ）上記実施形態では、接地電極２７の本体部２８がキャビティ部２６の開口上に位置しているが、図１５に示すように、接地電極５７の本体部５８の先端面から角柱状の突部５９を突出させることで、突部５９をキャビティ部２６の開口上に配置しつつ、キャビティ部２６の開口に対する本体部５８のかかり代を減少させるようにプラズマジェット点火プラグ６１を構成することとしてもよい。この場合には、突部５９がキャビティ部２６の開口上に位置することによる耐チャンネリング性の向上効果を維持しつつ、本体部５８によるプラズマの噴出阻害等が効果的に抑制され、着火性をより一層の向上させることができる。
【０１１２】
（ｃ）上記実施形態では、中心電極５の先端部は円柱状に形成されているが、図１６に示すように、中心電極５の先端部に軸線ＣＬ１方向先端側に向けて先細るテーパ部５Ｔを設け、中心電極５の先端部（テーパ部５Ｔ）の外周面と軸孔４の内周面との間に隙間を形成してもよい。
【０１１３】
（ｄ）上記実施形態において、接地電極２７は、突部２９が本体部２８のキャビティ部２６側の面から突出するようにして構成されているが、接地電極は、突部が本体部の外表面から突出するように構成されていればよい。従って、図１７に示すように、例えば、突部６９が本体部６８の先端面から突出するように接地電極６７を構成してもよい。
【０１１４】
（ｅ）上記実施形態では、接地電極は１本のみ設けられているが、接地電極を複数設けることとしてもよい。
【０１１５】
（ｆ）上記実施形態では、中心電極５の先端部に電極チップ５Ｄが設けられているが、電極チップ５Ｄを設けることなく、中心電極５を構成することとしてもよい。
【０１１６】
（ｇ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１，５１，６１…プラズマジェット点火プラグ（点火プラグ）、２…絶縁碍子（絶縁体）、３…主体金具、４…軸孔、５…中心電極、２６，４１…キャビティ部、２７，５７…接地電極、２８，５８…本体部、２９，５９…突部、２９Ｆ…突部の先端面、４２…縮径部、ＣＬ１…軸線、ＶＬ１…第１仮想線、ＶＬ２…第２仮想線。
【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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