(57)【要約】【課題】スパークプラグにおいて燻りが発生したときの不具合の発生を抑制できる技術を提供する。【解決手段】スパークプラグ１００は、中心電極１０と、絶縁体２０と、主体金具４０と、接地電極１３と、を備える。絶縁体２０は、軸孔２１に中心電極１０を保持している。主体金具４０は、中心電極１０の先端部１１が外部に露出する状態で、絶縁体２０を介して中心電極１０を保持している。接地電極１３は主体金具４０の開口端部４２に固定されている。絶縁体２０の先端延伸部２２には、軸線方向に垂直に交わる方向に局所的に突出している突起部５０が設けられている。突起部５０の頂点５１は、主体金具４０の外に配置されている。また、突起部５０の後端側傾斜面５３は、中心軸ＣＸに垂直な方向に見たときに、主体金具４０の開口端部４２と重なる。【選択図】図１
2016004730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びている中心電極と、
前記中心電極の先端部が外部に延出した状態で前記中心電極を収容する筒状の絶縁体と、
前記絶縁体を収容し、前記中心電極の先端部と前記絶縁体の先端部とが延出している開口端部を有する主体金具と、
前記中心電極の先端部に対して所定の間隙を有して配置される先端部を有し、前記主体金具の開口端部に少なくとも電気的に接続されている接地電極と、
を備え、
前記絶縁体は、先端側において前記軸線方向に延びている先端延伸部に、前記軸線方向に交わる方向に局所的に突出し、前記絶縁体の中心軸から最も離れている部位である頂点が前記主体金具の外に配置されている少なくとも１つの凸部を有し、
前記凸部は、前記軸線方向における後端側に向いている傾斜面である後端側傾斜面を有し、
前記中心軸に垂直な方向に見たときに、前記後端側傾斜面と前記開口端部とは重なる、スパークプラグ。
【請求項２】
請求項１記載のスパークプラグであって、
前記接地電極と前記先端延伸部との最短距離Ｘは、前記中心電極の先端部と前記接地電極との間の最短距離Ｇよりも大きい、スパークプラグ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記主体金具の開口端部から前記軸線方向に沿って延伸している基端部を有し、
前記基端部と前記先端延伸部との間の最短距離Ｄａと、前記頂点と前記主体金具の前記開口端部との間の最短距離Ｄｂとは、Ｄａ＞Ｄｂの関係を満たしている、スパークプラグ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記主体金具の開口端部から前記軸線方向に沿って延伸している基端部を有し、
前記基端部は、前記主体金具の前記開口端部に固定されている後端部を有し、
前記主体金具の径方向における前記後端部の厚みＴａは、前記主体金具の前記開口端部における厚みＴｂよりも小さく、
前記主体金具の前記開口端部における前記接地電極の前記後端部の固定位置は、前記基端部と前記先端延伸部との間の最短距離Ｄａと前記頂点と前記主体金具の前記開口端部との間の最短距離ＤｂとがＤａ＞Ｄｂの関係を満たすように調整されている、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、
前記凸部の頂点と前記主体金具の前記開口端部との間の前記軸線方向における距離Ｄｃと、前記後端側傾斜面において前記絶縁体の厚みが最も小さくなる部位である斜面後端部と前記頂点との間の前記軸線方向における距離Ｄｄとは、Ｄｃ＜Ｄｄの関係を満たしている、スパークプラグ。
【請求項６】
請求項５記載のスパークプラグであって、
前記距離Ｄｃと前記距離Ｄｄとは、Ｄｃ＞１／２・Ｄｄの関係を満たしている、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】
スパークプラグは、内燃機関の燃焼室内において火花放電を発生させて燃料ガスに点火する。スパークプラグは、通常、中心電極と、接地電極と、絶縁体と、主体金具と、を備えている。絶縁体と主体金具とはそれぞれ筒状の形状を有している。絶縁体は中心電極を貫通孔内に保持し、主体金具は絶縁体を貫通孔内に保持する。中心電極の先端部は主体金具の開口端部から外部に延出している。接地電極は、主体金具の開口端部に取り付けられている。中心電極の先端部と、接地電極の先端部との間には、火花放電を発生させるための所定の間隙（以下、「火花放電ギャップ」とも呼ぶ）が設けられている。
【０００３】
ところで、スパークプラグでは、燃料ガスの不完全燃焼等によって生じたカーボンが、火花放電ギャップの近傍の先端部位表面に付着してしまう、いわゆる「燻り」が発生する場合がある。絶縁体の先端部表面にカーボンが堆積してしまうと、当該カーボンが導電経路として機能して、火花放電の発生が阻害されてしまう可能性がある。スパークプラグの燻りによる不具合の発生を抑制するための技術として、例えば、下記の特許文献１，２の技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１８７６５４号公報
【特許文献２】実開昭６０−１５３４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のスパークプラグは、絶縁体の側面に設けられた突起部や（図１Ｂ）、絶縁体の側面に近接して配置されている追加電極（図５Ａ）を有している。特許文献１のスパークプラグでは、燻りが発生した場合には、突起部または追加電極と主体金具との間において火花放電が発生し、堆積したカーボンを焼き切って消失させる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の図１Ｂのスパークプラグでは、突起部の頂点が主体金具の開口端面の位置にあるため、突起部と主体金具との間において火花放電が発生した場合には、主体金具による消炎作用によって失火してしまう可能性が高い。また、火炎の成長が主体金具によって妨げられ、着火性が低下してしまう可能性が高い。
【０００７】
特許文献１の図５Ａのスパークプラグでは、追加電極の周りに電界が集中してしまい、絶縁体を貫通する導電経路が形成されて、絶縁体が破壊されてしまう、いわゆる火花貫通が発生してしまう可能性がある。このように、スパークプラグにおいて、燻りが発生したときの不具合の発生を抑制する技術については依然として改良の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題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。
【０００９】
［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、中心電極と、絶縁体と、主体金具と、接地電極と、を備えて良い。前記中心電極は、軸線方向に延びていて良い。前記絶縁体は、筒状の形状を有し、前記中心電極の先端部が外部に延出した状態で前記中心電極を収容して良い。前記主体金具は、前記絶縁体を収容し、前記中心電極の先端部と前記絶縁体の先端部とが延出している開口端部を有して良い。前記接地電極は、前記中心電極の先端部に対して所定の間隙を有して配置される先端部を有し、前記主体金具の開口端部に少なくとも電気的に接続されていて良い。前記絶縁体は、先端側において前記軸線方向に延びている先端延伸部に、前記軸線方向に交わる方向に局所的に突出し、前記絶縁体の中心軸から最も離れている部位である頂点が前記主体金具の外に配置されている少なくとも１つの凸部を有して良い。前記凸部は、前記軸線方向における後端側に向いている傾斜面である後端側傾斜面を有して良い。前記中心軸に垂直な方向に見たときに、前記後端側傾斜面と前記開口端部とは重なる位置にあって良い。この形態のスパークプラグによれば、凸部の頂点が主体金具の外に位置しているため、燻りが発生したときの着火性の低下が抑制される。また、後端側傾斜面が主体金具の開口端部の位置にあるため、火花貫通の発生が抑制される。
【００１０】
［２］上記形態のスパークプラグにおいて、前記接地電極と前記先端延伸部との最短距離Ｘは、前記中心電極の先端部と前記接地電極との間の最短距離Ｇよりも大きくて良い。この形態のスパークプラグによれば、燻りの発生時以外に中心電極と接地電極の先端部同士の間の間隙以外の位置で火花放電が発生してしまうことが抑制される。
【００１１】
［３］上記形態のスパークプラグにおいて、前記接地電極は、前記主体金具の開口端部から前記軸線方向に沿って延伸している基端部を有し、前記基端部と前記先端延伸部との間の最短距離Ｄａと、前記頂点と前記主体金具の前記開口端部との間の最短距離Ｄｂとは、Ｄａ＞Ｄｂの関係を満たしていて良い。この形態のスパークプラグによれば、燻りが発生したときに凸部と主体金具との間以外の部位において火花放電が発生してしまうことが抑制される。
【００１２】
［４］上記形態のスパークプラグにおいて、前記接地電極は、前記主体金具の開口端部から前記軸線方向に沿って延伸している基端部を有し、前記基端部は、前記主体金具の前記開口端部に固定されている後端部を有し、前記主体金具の径方向における前記後端部の厚みＴａは、前記主体金具の前記開口端部における厚みＴｂよりも小さく、前記主体金具の前記開口端部における前記接地電極の前記後端部の固定位置は、前記基端部と前記延出部との間の最短距離Ｄａと、前記頂点と前記主体金具の前記開口端部との間の最短距離Ｄｂとは、Ｄａ＞Ｄｂの関係を満たすように調整されていて良い。この形態のスパークプラグによれば、接地電極の基端部と絶縁体の先端延伸部との間の最短距離Ｄａの調整が容易化される。
【００１３】
［５］上記形態のスパークプラグにおいて、前記凸部の頂点と前記主体金具の前記開口端部との間の前記軸線方向における距離Ｄｃと、前記後端側傾斜面において前記絶縁体の厚みが最も小さくなる部位である斜面後端部と前記頂点との間の前記軸線方向における距離Ｄｄと、とは、Ｄｄ＞Ｄｃの関係を満たしていて良い。この形態のスパークプラグによれば、凸部の頂点が主体金具の外部に位置しているため、燻りが発生したときの着火性の低下が抑制される。
【００１４】
［６］上記形態のスパークプラグにおいて、前記距離Ｄｃと前記距離Ｄｄとは、Ｄｃ＞１／２・Ｄｄの関係を満たしていて良い。この形態のスパークプラグによれば、燻りが生じたときに凸部の頂点と主体金具との間において火花放電が発生しやすくなる。
【００１５】
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
【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、スパークプラグを備える内燃機関や点火装置、スパークプラグに用いられる絶縁体等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】スパークプラグの構成を示す概略図。
【図２】絶縁体の突起部の構成を説明するための概略図。
【図３】突起部の構成に関連するパラメータを説明するための概略図。
【図４】頂点オフセット距離および斜面長さを説明するための概略図。
【図５】突起部と主体金具との間での火花放電による着火性の評価結果を示す説明図。
【図６】第２実施形態としてのスパークプラグの構成を示す概略図。
【図７】第３実施形態としてのスパークプラグの構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
A．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としてのスパークプラグ１００の構成を示す概略図である。図１には、スパークプラグ１００の中心軸ＣＸが一点鎖線で図示されている。図１では、スパークプラグ１００の中心軸ＣＸより紙面左側は内部構成を示す概略断面によって図示されている。また、図１には、スパークプラグ１００の中心軸ＣＸに平行な方向（以下、「軸線方向」とも呼ぶ。）が矢印ＰＤによって図示されている。矢印ＰＤはスパークプラグ１００の後端側（紙面上側）から先端側（紙面下側）に向かう方向を示している。スパークプラグ１００の中心軸ＣＸおよび軸線方向を示す矢印ＰＤは、以下の説明において参照されている各図にも同様に図示されている。なお、スパークプラグ１００の中心軸ＣＸは、それを構成する中心電極１０と絶縁体２０と主体金具４０の中心軸でもある。
【００１９】
スパークプラグ１００は、内燃機関に取り付けられて、燃焼室内における燃料ガスの点火に用いられる。内燃機関に取り付けられたときには、スパークプラグ１００の先端側は内燃機関の燃焼室内に配置され、後端側は燃焼室の外部に配置される。スパークプラグ１００は、中心電極１０と、接地電極１３と、絶縁体２０と、端子電極３０と、主体金具４０と、を備える。
【００２０】
中心電極１０と接地電極１３とは火花放電を発生させるための電極である。中心電極１０は、中心軸ＣＸ上において、中心電極１０の先端部１１が外部に露出している状態で、絶縁体２０を介して主体金具４０に保持されている。中心電極１０は、後端側に配置されている端子電極３０を介して外部電源（図示は省略）に電気的に接続される。
【００２１】
接地電極１３は、主体金具４０に取り付けられており、主体金具４０と電気的に導通している。接地電極１３は、基端部１３ａと、先端部１３ｂと、チップ部１３ｃと、を有する。基端部１３ａは、主体金具４０の先端側の開口端部４２から軸線方向に沿って先端側に向かってほぼ真っ直ぐ延びている部位である。先端部１３ｂは、基端部１３ａから曲がって中心電極１０の先端部１１に向かって延びている部位である。チップ部１３ｃは、先端部１３ｂにおいて中心電極１０の先端部１１の方向に突出している部位である。チップ部１３ｃは省略されても良い。
【００２２】
接地電極１３のチップ部１３ｃと中心電極１０の先端部１１との間には、火花放電を発生させるための所定の間隙ＳＧが設けられている。以下、間隙ＳＧを「火花放電ギャップＳＧ」とも呼ぶ。本実施形態のスパークプラグ１００では、通常、点火の際には、火花放電ギャップＳＧにおいて火花放電が発生する。チップ部１３ｃが省略されている場合には、中心電極１０の先端部１１と、当該先端部１１に対向する接地電極１３の先端部１３ｂとの間の間隙を火花放電ギャップＳＧとして火花放電が発生する。
【００２３】
絶縁体２０は、筒状の形状を有しており、その中心を貫通する軸孔２１を有している。絶縁体２０は、例えば、アルミナや、窒化アルミニウム等のセラミック焼結体によって構成される。絶縁体２０は、先端側に先端延伸部２２を有している。先端延伸部２２は、主体金具４０の内壁面から離間した位置において延伸している部位である。本実施形態では、先端延伸部２２は突起部５０以外の部位の径が先端側ほど小さくなるテーパー形状を有している。
【００２４】
先端延伸部２２の軸孔２１内には中心電極１０が収容されて保持されており、中心電極１０の先端部１１は絶縁体２０における先端延伸部２２の開口端部２３から延出している。先端延伸部２２の側面には局所的に突出している凸部に相当する突起部５０が設けられている。突起部５０は、絶縁体２０の基材を砥石によって回転研磨することによって形成されている。突起部５０の詳細については後述する。
【００２５】
絶縁体２０は、後端側に後端延伸部２５を有している。後端延伸部２５は、軸線方向に延びており、主体金具４０の後端側の開口端部４８から延出している。後端延伸部２５の軸孔２１内には開口端部２６から軸状の端子電極３０が挿入されている。端子電極３０の後端部３１は、外部電源（図示は省略）に接続可能なように外部に露出している。
【００２６】
中心電極１０と端子電極３０とは、絶縁体２０の軸孔２１内において第１と第２のガラスシール材３６，３７に挟まれた抵抗体３５を介して電気的に接続されている。これによって、火花放電発生時における電波雑音の発生を抑制される。
【００２７】
主体金具４０は、中心を貫通する筒孔４１を有する略円筒状の金属部材である。主体金具４０は、例えば、炭素鋼によって構成される。主体金具４０の筒孔４１内には、先端側の開口端部４２から中心電極１０の先端部１１と絶縁体２０の先端延伸部２２の一部とが延出する状態で、中心電極１０及び絶縁体２０が保持されている。また、主体金具４０の先端側の開口端部４２には接地電極１３の基端部１３ａが溶接によって固定されている。
【００２８】
主体金具４０の先端側の外周面には、内燃機関の取付孔（図示は省略）のねじ溝に螺合するねじ部４３が設けられている。ねじ部４３より後端側には、スパークプラグ１００の内燃機関への取り付け時に工具が係合される工具係合部４５が設けられている。工具係合部４５の後端側には絶縁体２０の後端延伸部２５を加締めて固定する加締部４７が設けられている。加締部４７は、主体金具４０の後端側の開口端部４８が内側に加締められることによって形成されている。
【００２９】
上述したように、絶縁体２０の先端延伸部２２の側面には、突起部５０が設けられている。本実施形態のスパークプラグ１００は、この突起部５０を有していることによって、絶縁体２０の先端延伸部２２の表面にカーボンが堆積する、いわゆる燻りが発生してしまった場合であっても、その燻りに起因する不具合の発生が抑制されている。具体的には、以下の通りである。
【００３０】
図２は、絶縁体２０の突起部５０の構成を説明するための概略図である。図２の上段には、スパークプラグ１００の先端部が、先端側を紙面上側とし、後段側を紙面下側として図示されている。図２の上段では、便宜上、主体金具４０および接地電極１３は、概略断面によって図示されている。図２の下段には、軸線方向に沿って見たときの中心電極１０および絶縁体２０が上段の図と対応するように図示されている。図２の下段では便宜上、接地電極１３および主体金具４０の輪郭線が二点鎖線によって図示されている。
【００３１】
本実施形態では、突起部５０は、絶縁体２０の先端延伸部２２において中心軸ＣＸに対して垂直な方向に突出している。突起部５０は軸線方向に沿って見たときに中心軸ＣＸを中心とする略円環形状を有している。突起部５０は中心軸ＣＸを通る任意の切断面において略三角断面形状を有しており、頂点５１と、先端側傾斜面５２と、後端側傾斜面５３と、を有している（図２の上段）。頂点５１は、突起部５０において中心軸ＣＸから最も離れている部位である。本実施形態では、頂点５１は先端側傾斜面５２と後端側傾斜面５３との間の角部である。頂点５１は、主体金具４０の開口端部４２より先端側に位置している。
【００３２】
先端側傾斜面５２は先端側に向いている傾斜面であり、後端側傾斜面５３は後端側に向いている傾斜面である。後端側傾斜面５３では、その表面と中心軸ＣＸとの間の最短距離が後端側に向かって小さくなっている。以下では、後端側傾斜面５３において絶縁体２０の厚みが最も小さくなる部位を「後端側傾斜面５３の下端」とも呼ぶ。後端側傾斜面５３の下端は斜面後端部に相当する。後端側傾斜面５３の下端は主体金具４０の開口端部４２よりも後端側に位置している。
【００３３】
ここで、先端延伸部２２の表面にカーボンが堆積した場合には、中心電極１０の電流が当該カーボンを介して突起部５０へと流れ、突起部５０の頂点５１と主体金具４０との間で火花放電が発生する（破線矢印ＬＰ）。この火花放電によって、燃焼室内の燃料ガスが点火されるとともに、先端延伸部２２に付着しているカーボンが焼き切られて消失する。このように、突起部５０は、燻りが発生したときに火花放電を発生させる副電極として機能する。
【００３４】
本実施形態の突起部５０では、上述したように、突起部５０の頂点５１は主体金具４０の開口端部４２よりも先端側にあり、主体金具４０の外に位置している。これによって、主体金具４０の外側における離間した位置において火花放電を発生させることができるため、火花放電によって生じた火炎核が主体金具４０に熱を奪われる消炎作用の影響を受けることが抑制される。また、当該火炎核の成長が主体金具４０によって阻害されてしまうことが抑制される。
【００３５】
本実施形態の突起部５０では、後端側傾斜面５３の下端が主体金具４０の開口端部４２よりも後端側に位置しており、中心軸ＣＸに垂直な方向に見たときに、後端側傾斜面５３と主体金具４０の開口端部４２とは重なっている。そのため、中心軸ＣＸに垂直な方向（主体金具４０の径方向）における絶縁体２０の厚みは、主体金具４０の開口端部４２の内周縁と対向する位置において大きくなっている。
【００３６】
主体金具４０の開口端部４２における内周縁の角部には、火花放電を発生させるために中心電極１０に通電されたときに電界が集中する。絶縁体２０の先端延伸部２２では、そうした電界が集中する部位と対向する位置における厚みが突起部５０によって大きくなっている。従って、主体金具４０の開口端部４２における電界集中に起因して中心電極１０からの電流が絶縁体２０を貫いて主体金具４０の開口端部４２に流れる火花貫通の発生が抑制され、火花貫通による絶縁体２０の破壊が抑制される。
【００３７】
本実施形態のスパークプラグ１００では、絶縁体２０の先端延伸部２２と接地電極１３の基端部１３ａとの間の最短距離Ｄａは、突起部５０の頂点５１と接地電極１３の基端部１３ａとの間の距離である。本実施形態のスパークプラグ１００は、前記の最短距離Ｄａが突起部５０の頂点５１と主体金具４０の開口端部４２との間の最短距離Ｄｂよりも大きくなるように構成されている（Ｄａ＞Ｄｂ）。これによって、燻りが発生している場合に、火炎の成長空間が少ない先端延伸部２２と接地電極１３の基端部１３ａとの間の狭い領域において火花放電が発生してしまうことが抑制されている。
【００３８】
ここで、中心軸ＣＸに垂直な方向における接地電極１３の基端部１３ａの厚みＴａは、中心軸ＣＸに垂直な方向における主体金具４０の開口端部４２の厚みＴｂよりも小さい。そのため、主体金具４０の開口端部４２における接地電極１３の基端部１３ａの後端部の固定位置に相当する溶接位置ＭＰを主体金具４０の開口端部４２の厚み方向において調整可能である。本実施形態のスパークプラグ１００では、主体金具４０の開口端部４２における接地電極１３の溶接位置ＭＰを調整することによって、上記の最短距離Ｄａが上記の最短距離Ｄｂよりも大きくなるように調整されている。
【００３９】
前記の最短距離Ｄａは、接地電極１３と絶縁体２０の先端延伸部２２との間の最短距離Ｘに相当する（Ｘ＝Ｄａ）。本実施形態のスパークプラグ１００では、最短距離Ｘは、中心電極１０の先端部１１と接地電極１３の先端部１３ｂ（チップ部１３ｃ）との間の最短距離Ｇよりも大きくなるように構成されている（Ｘ＞Ｇ）。従って、燻りが発生していない場合に、突起部５０の頂点５１と接地電極１３との間において火花放電が発生してしまうことが抑制されている。なお、本実施形態では、最短距離Ｇは、中心電極１０と接地電極１３のチップ部１３ｃとの間の最短距離である。チップ部１３ｃが省略されている場合には、最短距離Ｇは、中心電極１０と接地電極１３の先端部１３ｂとの間の最短距離である。
【００４０】
前記の最短距離Ｄｂは、接地電極１３と同電位の部位と、先端延伸部２２において主体金具４０の外側に延出している部位との間の最短距離Ｙに相当する（Ｙ＝Ｄｂ）。本実施形態のスパークプラグ１００では、前記の最短距離Ｙは、中心電極１０の先端部１１と接地電極１３の端部との間の最短距離Ｇよりも大きくなるように構成されている（Ｙ＞Ｇ）。従って、燻りが発生しない場合に、突起部５０の頂点５１と主体金具４０との間において火花放電が発生してしまうことが抑制されている。
【００４１】
図３〜図５を参照して突起部５０のさらに好適な構成を説明する。図３は、突起部５０に関するパラメータの表記が異なっている点以外は、図２の上段の図とほぼ同じである。以下では、突起部５０の突出方向（中心軸ＣＸに垂直な方向）における突起部５０の後端側傾斜面の下端から頂点５１までの距離を「突起部５０の高さＨ」と呼ぶ。また、突起部５０の頂点５１と主体金具４０の開口端部４２との間の軸線方向における距離を「頂点オフセット距離Ｄｃ」と呼び、突起部５０の頂点５１と後端側傾斜面５３の下端との間の軸線方向における距離を「斜面長さＤｄ」と呼ぶ。
【００４２】
図４は頂点オフセット距離Ｄｃまたは斜面長さＤｄを変化させたときの突起部５０の構成の変化を示す模式図である。図４の（Ａ）〜（Ｃ）欄にはそれぞれスパークプラグ１００における突起部５０の近傍部位の概略図が示されている。図４の（Ａ）〜（Ｃ）欄では、便宜上、接地電極１３の図示が省略されている。
【００４３】
図４の（Ｂ）欄の突起部５０は、図４の（Ａ）欄の突起部５０よりも頂点オフセット距離Ｄｃが大きい構成を有している。頂点オフセット距離Ｄｃが大きくなると、頂点５１の位置が主体金具４０の開口端部４２から軸線方向の先端側に離間する。
【００４４】
図４の（Ｃ）欄の突起部５０は、図４の（Ａ）欄の突起部５０よりも斜面長さＤｄが大きい構成を有している。突起部５０の高さＨが一定のまま斜面長さＤｄが大きくなると、後端側傾斜面５３の傾斜角θが小さくなる。「後端側傾斜面５３の傾斜角θ」とは、軸線方向と後端側傾斜面５３との間の角度のうち、先端側の角度である。
【００４５】
図５は、突起部５０と主体金具４０との間での火花放電による着火性の評価結果を示す説明図である。各サンプルＳ１〜Ｓ１１は、スパークプラグ１００の試験体であり、頂点オフセット距離Ｄｃおよび斜面長さＤｄが異なる点以外は、互いにほぼ同じ構成を有している。
【００４６】
本評価実験では、突起部５０において飛火するように、各サンプルＳ１〜Ｓ１１の絶縁体２０の表面にカーボンを予め付着させた。また、各サンプルＳ１〜Ｓ１１を燃焼チャンバーに取り付け、プロパンと空気の混合気（空燃過剰率λ＝１．５）に対する着火を１０回繰り返し、そのうちの失火回数を計数した。混合気の着火の状態はシュリーレン法よって観察した。
【００４７】
サンプルＳ９〜Ｓ１１はいずれも頂点オフセット距離Ｄｃが０であり、突起部５０の頂点５１は軸線方向において主体金具４０の開口端部４２の位置にあった。サンプルＳ９〜Ｓ１１ではいずれも失火回数が５回以上であった。これに対して、頂点オフセット距離Ｄｃが０より大きいサンプルＳ１〜Ｓ８はいずれも、失火回数が４回以下であった。このように、突起部５０の頂点５１が主体金具４０の外に位置させることによって、突起部５０から飛火するときの着火性が高められた。
【００４８】
サンプルＳ１〜Ｓ４では、頂点オフセット距離Ｄｃがいずれも１であり、斜面長さＤｄがそれぞれ１．５〜４の範囲でサンプル番号が小さいほど小さくなっている。サンプルＳ１〜Ｓ４ではサンプルＳ１が最も高い着火性を示した。サンプルＳ５〜Ｓ８では、頂点オフセット距離Ｄｃがいずれも１．５であり、斜面長さＤｄが２〜５の範囲でサンプル番号が小さいほど小さくなっている。サンプルＳ５〜Ｓ８ではサンプルＳ５が最も高い着火性を示した。
【００４９】
このように、頂点オフセット距離Ｄｃが同じである場合には、斜面長さＤｄが小さいほど失火回数が低減され、着火性が高くなった。サンプルＳ１〜Ｓ８の結果から、頂点オフセット距離Ｄｃが同じである場合には、後端側傾斜面５３は、斜面長さＤｄが小さく（傾斜角θが大きく）急勾配であることが望ましいことがわかる。この理由は、後端側傾斜面５３の傾斜角θが小さい場合には、頂点５１において飛火せず、後端側傾斜面５３の途中で飛火してしまう可能性が高くなるためであると推察される。
【００５０】
斜面長さＤｄが同じであるサンプルＳ２，Ｓ５を比較すると、頂点オフセット距離Ｄｃが大きいサンプルＳ５の方が高い着火性を示した。この結果から、後端側傾斜面５３の傾斜角θが同じである場合には、頂点オフセット距離Ｄｃが大きい方が望ましいことがわかる。この理由は、頂点オフセット距離Ｄｃが大きいほど火花の発生する位置を主体金具４０から離間させることができ、火炎核が成長しやすくなるためであると推察される。このように、頂点オフセット距離Ｄｃを大きくすれば着火性を高めることができる。
【００５１】
ここで、サンプルＳ１〜Ｓ８のうちで着火性が高かったサンプルＳ１，Ｓ５では、頂点オフセット距離Ｄｃと斜面長さＤｄとが、下記の不等式（Ａ）の関係を満たしている。これに対して、他のサンプルＳ２〜Ｓ４，Ｓ６〜Ｓ８では、いずれも頂点オフセット距離Ｄｃと斜面長さＤｄとは下記の不等式（Ａ）の関係を満たしていない。このように、頂点オフセット距離Ｄｃと斜面長さＤｄとが下記の不等式（Ａ）の関係を満たしているときに、着火性が高められた。従って、本実施形態のスパークプラグ１００において、突起部５０は、頂点オフセット距離Ｄｃと斜面長さＤｄとが下記の不等式（Ａ）の関係を満たすように調整されていることが望ましい。
Ｄｃ＞１／２・Ｄｄ  …（Ａ）
【００５２】
以上のように、本実施形態のスパークプラグ１００によれば、燻りが発生した場合であっても、突起部５０における火花放電によって燻りによる着火性の低下が抑制される。また、突起部５０の後端側傾斜面５３によって火花貫通による絶縁体２０の損傷が抑制される。加えて、突起部５０における火花放電によって燻りの原因であるカーボンが除去されるため、スパークプラグ１００の燻りの状態が改善され、燻りによる不具合の発生が抑制される。
【００５３】
B．第２実施形態：
図６は、本発明の第２実施形態としてのスパークプラグ１００Ａの構成を示す概略図である。図６は、第１実施形態において参照された図２と同様な図であり、上段にスパークプラグ１００Ａの先端部が図示されており、下段に軸線方向に沿って見たときの中心電極１０および絶縁体２０Ａが図示されている。第２実施形態のスパークプラグ１００Ａは、突起部５０Ａの構成が異なっている点以外は、第１実施形態のスパークプラグ１００とほぼ同じ構成である。
【００５４】
第２実施形態の絶縁体２０Ａが有する突起部５０Ａは、第１実施形態の突起部５０に電極対向面５４を設けた構成に相当する。電極対向面５４は、接地電極１３の基端部１３ａにおける中心軸ＣＸ側の面１３ｓに対向するとともに平行な平面である。電極対向面５４は、軸線方向に沿って見たときに、先端延伸部２２の外周輪郭線に近接する位置に形成されている。電極対向面５４は、第１実施形態の突起部５０の一部を研磨して削り取ることによって形成される。第２実施形態の突起部５０Ａを軸線方向に沿って見ると、頂点５１によって構成される外周輪郭線は接地電極１３に対して開いた円弧形状を構成する。
【００５５】
第２実施形態のスパークプラグ１００Ａであっても、燻りが発生したときに、突起部５０Ａの頂点５１と主体金具４０の開口端部４２との間で火花放電を発生させることができる。従って、燻りの発生による着火性の低下が抑制されるとともに、燻りの発生原因であるカーボンの除去が可能である。また、後端側傾斜面５３が主体金具４０の開口端部４２に対向する位置にあるため、絶縁体２０Ａにおいて火花貫通が発生することが抑制されている。
【００５６】
ここで、第２実施形態のスパークプラグ１００Ａにおいては、接地電極１３の基端部１３ａと絶縁体２０Ａの先端延伸部２２との間の最短距離Ｄａは、接地電極１３の基端部１３ａと突起部５０Ａの電極対向面５４との間の最短距離である。第２実施形態のスパークプラグ１００Ａは、前記の最短距離Ｄａが突起部５０Ａの頂点５１と主体金具４０の開口端部４２との間の最短距離Ｄｂよりも大きくなるように構成されている（Ｄａ＞Ｄｂ）。これによって、燻りが発生したときに、接地電極１３の基端部１３ａと電極対向面５４との間の狭い領域において火花放電が発生してしまうことが抑制されている。
【００５７】
また、最短距離Ｄａは、接地電極１３と絶縁体２０Ａの先端延伸部２２との間の最短距離Ｘに相当する（Ｘ＝Ｄａ）。第２実施形態のスパークプラグ１００は、最短距離Ｘが中心電極１０の先端部１１と接地電極１３の端部との間の最短距離Ｇよりも大きくなるように構成されている（Ｘ＞Ｇ）。従って、燻りが発生していない場合に、接地電極１３と先端延伸部２２との間において火花放電が発生してしまうことが抑制されている。なお、第２実施形態のスパークプラグ１００Ａでは、突起部５０Ａに電極対向面５４が設けられているため、最短距離Ｄａ（最短距離Ｘ）を上記の最短距離Ｄｂ，Ｇよりも大きく設定することが容易である。
【００５８】
第２実施形態のスパークプラグ１００は、前記の最短距離Ｄｂが前記の最短距離Ｇよりも大きくなるように構成されている。最短距離Ｄｂは、第１実施形態で説明した最短距離Ｙに相当する。この構成によって、第１実施形態のスパークプラグ１００と同様に、燻りが発生していない場合に先端延伸部２２と主体金具４０との間において火花放電が発生してしまうことが抑制されている。
【００５９】
以上のように、第２実施形態のスパークプラグ１００Ａであっても、第１実施形態と同様な効果を奏することができる。また、第２実施形態のスパークプラグ１００Ａであれば、突起部５０Ａが電極対向面５４を有していることによって、接地電極１３の基端部１３ａと絶縁体２０Ｂの先端延伸部２２との間の最短距離Ｘの確保が容易である。なお、第２実施形態のスパークプラグ１００Ａにおいても第１実施形態で説明した不等式（Ａ）の関係が満たされるように突起部５０Ａを構成することによって着火性を確保することが可能である。
【００６０】
C.第３実施形態：
図７は、本発明の第３実施形態としてのスパークプラグ１００Ｂの構成を示す概略図である。図７は第２実施形態において参照された図６と同様な図である。図７の下段には、接地電極１３の先端部１３ｂの延伸方向を示す矢印ＤＤが図示されている。「接地電極１３の先端部１３ｂの延伸方向」とは、軸線方向に沿って見たときに先端部１３ｂが延びている方向であり、接地電極１３の基端部１３ａからチップ部１３ｃに向かう方向である。
【００６１】
第３実施形態のスパークプラグ１００Ｂは、突起部５０Ｂの構成が異なっている点以外は、第２実施形態のスパークプラグ１００Ａ（図６）とほぼ同じである。第３実施形態の絶縁体２０Ｂが有する突起部５０Ｂは、中心軸ＣＸに垂直に交わる方向に局所的に突出している略三角断面形状を有しており、略庇状（略鍔状）に構成されている。
【００６２】
突起部５０Ｂは、軸線方向に沿って見たときに円環形状を有しており、その中心ＣＰが、スパークプラグ１００Ｂの中心軸ＣＸから接地電極１３の先端部１３ｂの延伸方向にオフセットされた位置にある。第３実施形態の突起部５０Ｂでは、先端側傾斜面５２と後端側傾斜面５３との間の角部のうち、中心軸ＣＸと突起部５０Ｂの中心ＣＰとを結ぶ仮想直線ＶＬと突起部５０Ｂの外周輪郭線との交点にあたる部位が頂点５１である。
【００６３】
第３実施形態のスパークプラグ１００Ｂは、突起部５０Ｂと接地電極１３の基端部１３ａとの間の最短距離Ｄａが突起部５０Ｂの頂点５１と主体金具４０との間の最短距離Ｄｂよりも大きくなるように構成されている（Ｄａ＞Ｄｂ）。また、２つの最短距離Ｄａ，Ｄｂ（それぞれ最短距離Ｘ，Ｙに相当する）がいずれも、中心電極１０の先端部１１と接地電極１３のチップ部１３ｃとの間の最短距離Ｇよりも大きくなるように構成されている（Ｘ，Ｙ＞Ｇ）。
【００６４】
第３実施形態のスパークプラグ１００Ａであれば、突起部５０Ａの頂点５１が接地電極１３の基端部１３ａとは中心軸ＣＸを挟んで反対側の離間した位置にあるため、燻りが発生しているときの着火性がさらに高められる。また、突起部５０Ｂの頂点５１が一点であるため、火花放電が発生する箇所が限定され、より安定した着火性を得ることができる。この他にも、第３実施形態のスパークプラグ１００Ｂであれば、第１実施形態のスパークプラグ１００および第２実施形態のスパークプラグ１００Ａと同様な効果を得ることができる。なお、第２実施形態のスパークプラグ１００Ｂにおいても第１実施形態で説明した不等式（Ａ）の関係が満たされるように突起部５０Ｂを構成することによって着火性を確保することが可能である。
【００６５】
D．変形例：
D1．変形例１：
上記の各実施形態では、絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂには凸部として１つの突起部５０，５０Ａ，５０Ｂが設けられている。これに対して、絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂには、突起部５０，５０Ａ，５０Ｂより先端側にさらに１つ以上の凸部が設けられても良い。このような構成であっても、上記の各実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６６】
D2．変形例２：
上記の各実施形態では、凸部としての突起部５０，５０Ａ，５０Ｂは、スパークプラグ１００，１００Ａ，１００Ｂの中心軸ＣＸに垂直に交わる方向に突出している。これに対して、絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂの凸部は、中心軸ＣＸに垂直に交わる方向に突出していなくても良い。凸部は、中心軸ＣＸに交わる方向に突出していれば良く、軸線方向の先端側に傾斜した方向や後端側に傾斜した方向に突出していても良い。
【００６７】
D3．変形例３：
上記の各実施形態では、凸部としての突起部５０，５０Ａ，５０Ｂは、略庇状に構成されている。これに対して、絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂの凸部は、略庇状以外の形状で構成されていても良い。凸部は、柱状の形状を有していても良いし、半球状の形状を有していても良い。凸部は、局所的に突出した形状を有していれば良い。
【００６８】
D4．変形例４：
上記の各実施形態のスパークプラグ１００，１００Ａ，１００Ｂは、接地電極１３と絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂの先端延伸部２２との間の最短距離Ｘが中心電極１０の先端部１１と接地電極１３の端部との間の最短距離Ｇよりも大きくなるように構成されている（Ｘ＞Ｇ）。これに対して、各実施形態のスパークプラグ１００，１００Ａ，１００Ｂは、最短距離Ｘが最短距離Ｇ以下となるように構成されていても良い（Ｘ≦Ｇ）。
【００６９】
D5．変形例５：
上記の各実施形態では、接地電極１３の基端部１３ａと絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂの先端延伸部２２との間の最短距離Ｄａと、突起部５０，５０Ａの頂点５１と主体金具４０の開口端部４２との間の最短距離Ｄｂとは、Ｄａ＞Ｄｂの関係を満たしている。これに対して、前記の最短距離Ｄａと前記の最短距離Ｄｂとは、Ｄａ＞Ｄｂの関係を満たしていなくても良く、Ｄａ≦Ｄｂの関係を有していても良い。
【００７０】
D6．変形例６：
上記の各実施形態では、接地電極１３の基端部１３ａと絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂの先端延伸部２２との間の最短距離Ｄａは、主体金具４０の開口端部４２における接地電極１３の溶接位置ＭＰによって調整されている。これに対して、接地電極１３の基端部１３ａと絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂの先端延伸部２２との間の最短距離Ｄａは、主体金具４０の開口端部４２における溶接位置ＭＰによって調整されなくても良い。接地電極１３の基端部１３ａと絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂの先端延伸部２２との間の最短距離Ｄａは、例えば、接地電極１３の基端部１３ａの厚みによって調整されても良いし、主体金具４０の開口端部４２における開口径によって調整されても良い。
【００７１】
D7．変形例７：
上記の各実施形態の突起部５０，５０Ａ，５０Ｂでは、後端側傾斜面５３の表面は平面によって構成されている。これに対して、後端側傾斜面５３の表面は平面でなくても良い。後端側傾斜面５３の表面は曲面によって構成されても良いし、凹凸が形成されていても良い。後端側傾斜面５３は複数の傾斜角を有する斜面が組み合わされて形成されていても良い。
【００７２】
D8．変形例８：
上記の各実施形態の突起部５０，５０Ａ，５０Ｂは絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂに対して一体的に形成されている。これに対して突起部５０，５０Ａ，５０Ｂは絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂとは別の絶縁部材を先端延伸部２２に接合することによって別体として形成されても良い。
【００７３】
D9．変形例９：
上記の第３実施形態の突起部５０Ｂは、第２実施形態の突起部５０Ａのような電極対向面５４を有していない。これに対して、上記の第３実施形態の突起部５０Ｂは、第１実施形態の突起部５０Ａと同様に電極対向面５４が設けられても良い。この構成であれば、接地電極１３と突起部５０Ｂとの間で火花放電が発生してしまうことがさらに抑制される。
【００７４】
B10．変形例１０：
上記の各実施形態の絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂの先端延伸部２２は先端側ほど縮径する略テーパー形状を有している。これに対して、絶縁体２０，２０Ａ，２０Ｂの先端延伸部２２は、他の形状を有していても良い。例えば、先端延伸部２２は、先端側が略テーパー形状に構成され、後端側がほぼ同一の径のまま延伸している形状で構成されていても良い。あるいは、先端延伸部２２は、後端側がテーパー形状に構成され、先端側においてほぼ同一形のまま延伸している形状で構成されても良い。また、先端延伸部２２は先端側と後端側に形成されたほぼ同一径のまま延びている部位にテーパー形状の部位が中央において挟まれている構成であっても良い。突起部５０，５０Ａ，５０Ｂは先端延伸部２２の同一径のまま延伸している部位に形成されていても良い。
【００７５】
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】
【００７６】
１０…中心電極
１１…先端部
１３…接地電極
１３ａ…基端部
１３ｂ…先端部
１３ｃ…チップ部
１３ｓ…面
２０，２０Ａ，２０Ｂ…絶縁体
２１…軸孔
２２…先端延伸部
２３…開口端部
２５…後端延伸部
２６…開口端部
３０…端子電極
３１…後端部
３５…抵抗体
３６，３７…ガラスシール材
４０…主体金具
４１…筒孔
４２…開口端部
４３…ねじ部
４５…工具係合部
４７…加締部
４８…開口端部
５０，５０Ａ，５０Ｂ…突起部
５１…頂点
５２…先端側傾斜面
５３…後端側傾斜面
５４…電極対向面
１００，１００Ａ，１００Ｂ…スパークプラグ
ＣＸ…中心軸
ＭＰ…溶接位置
ＳＧ…火花放電ギャップ
【図１】
2016004730.tif 000003
【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】
2016004730.tif 000009