特許 5798054 スパークプラグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5798054

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】スパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/50 20060101AFI20151001BHJP

   H01T 13/44 20060101ALI20151001BHJP

   F02P 3/01 20060101ALI20151001BHJP

   F02P 13/00 20060101ALI20151001BHJP

【ＦＩ】

   H01T13/50

   H01T13/44

   F02P3/01 A

   F02P13/00 301J

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-19650(P2012-19650)

(22)【出願日】2012年2月1日

(65)【公開番号】特開2013-161521(P2013-161521A)

(43)【公開日】2013年8月19日

【審査請求日】2014年5月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鬘谷 浩平

(72)【発明者】

【氏名】中山 勝稔

【審査官】 段 吉享

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００９−５４５１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２９５１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ １３／５０

Ｆ０２Ｐ ３／０１

Ｆ０２Ｐ １３／００

Ｈ０１Ｔ １３／４４

(57)【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、
自身の先端部が前記絶縁体から露出するように前記軸孔の先端に設けられた中心電極と、
前記絶縁体の周囲を取り囲む筒状の主体金具と、
前記中心電極と電気的に接続され、インダクタンス成分を有するインダクタンス部材と、を有し、
交流電力の供給を同軸ケーブルによって受けて前記中心電極の先端部でプラズマを発生させるスパークプラグであって、
前記インダクタンス部材よりも先端側の部分の静電容量は、１０ｐＦ以下であることを特徴とする、スパークプラグ。

【請求項2】

請求項１に記載のスパークプラグであって、
前記絶縁体の後端側に取り付けられた端子金具を備え、
前記同軸ケーブルは、内部導体と、前記内部導体の外周に配置された筒状の外部導体とを有しており、
前記内部導体は、前記端子金具に接続され、
前記外部導体は、前記主体金具に接続されることを特徴とする、スパークプラグ。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のスパークプラグであって、
前記インダクタンス部材は、前記軸孔の内部のうち前記中心電極より後端側に配置されることを特徴とする、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、
前記スパークプラグの先端から前記インダクタンス部材の後端までの部分の静電容量は、３５ｐＦ以下であることを特徴とする、スパークプラグ。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記主体金具は、前記スパークプラグを内燃機関のエンジンヘッドに取り付けるための取付ネジ部を有しており、
前記インダクタンス部材の少なくとも一部は、前記軸孔の内部のうち、径方向外側に前記取付ネジ部が存在している箇所に位置していることを特徴とする、スパークプラグ。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記インダクタンス部材の先端は、前記主体金具の先端よりも先端側にあることを特徴とする、スパークプラグ。

【請求項7】

軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
自身の先端部が前記絶縁体から露出するように前記軸孔の先端に設けられた中心電極と、
前記絶縁体の外表面に形成された金属皮膜層と、
インダクタンス成分を有し、前記軸孔の内部のうち前記中心電極より後端側に配置されたインダクタンス部材と、を有し、
交流電力の供給を同軸ケーブルによって受けて前記中心電極の先端部でプラズマを発生させるスパークプラグであって、
前記インダクタンス部材よりも先端側の部分の静電容量は、１０ｐＦ以下であることを特徴とする、スパークプラグ。

【請求項8】

請求項７に記載のスパークプラグであって、
前記金属皮膜層は、少なくとも、前記絶縁体の外表面のうち前記インダクタンス部材の先端よりも先端側に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9】

請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記インダクタンス部材は、コイル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ものである。

【背景技術】

【0002】

近年、ＬＣ共振を利用して高周波電圧をスパークプラグに印加し、高周波プラズマを発生させる技術が注目を集めている。高周波プラズマを発生させるスパークプラグに関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

【0003】

このようなスパークプラグでは、十分に大きい電圧が印加されないと、プラズマの発生が不安定になるという問題があった。したがって、スパークプラグに印加される電圧を大きくしたいという要望があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００８−５２９２２９号公報

【特許文献2】特表２０１０−５０７２０６号公報

【特許文献3】特開２０１１−１２９５１１号公報

【特許文献4】特開２００９−００８１００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上述した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、プラズマを安定的に発生させることのできる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。

【0007】

[適用例１]
軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
自身の先端部が前記絶縁体から露出するように前記軸孔の先端に設けられた中心電極と、
前記絶縁体の周囲を取り囲む筒状の主体金具と、
前記中心電極と電気的に接続され、インダクタンス成分を有するインダクタンス部材と、を有し、
交流電力の供給を受けて前記中心電極の先端部でプラズマを発生させるスパークプラグであって、
前記インダクタンス部材よりも先端側の部分の静電容量は、１０ｐＦ以下であることを特徴とする、スパークプラグ。
この構成によれば、スパークプラグに印加される電圧を大きくすることができるので、プラズマを安定的に発生させることができる。

【0008】

[適用例２]
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記インダクタンス部材は、前記軸孔の内部のうち前記中心電極より後端側に配置されることを特徴とする、スパークプラグ。
この構成によれば、インダクタンス部材の位置を、スパークプラグ内で安定させることができる。

【0009】

[適用例３]
適用例１または適用例２に記載のスパークプラグであって、
前記スパークプラグの先端からインダクタンス部材の後端までの部分の静電容量は、３５ｐＦ以下であることを特徴とする、スパークプラグ。
この構成によれば、スパークプラグに印加される電圧を大きくすることができるので、プラズマを安定的に発生させることができる。

【0010】

[適用例４]
適用例１から適用例３のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記主体金具は、前記スパークプラグを内燃機関のエンジンヘッドに取り付けるための取付ネジ部を有しており、
前記インダクタンス部材の少なくとも一部は、前記軸孔の内部のうち、径方向外側に前記取付ネジ部が存在している箇所に位置していることを特徴とする、スパークプラグ。
この構成によれば、インダクタンス部材の熱は、取付ネジ部を介してエンジンヘッドに伝達しやすくなるので、インダクタンス部材の温度の上昇を抑制することができる。この結果、インダクタンス部材の酸化による寿命の低下を抑制することができる。また、温度の上昇に伴うインダクタンスの変化を抑制することができるので、共振周波数がずれることによってプラズマの発生が不安定となってしまうことを抑制することができる。

【0011】

[適用例５]
適用例１から適用例４のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記インダクタンス部材の先端は、前記主体金具の先端よりも先端側にあることを特徴とする、スパークプラグ。
この構成によれば、インダクタンス部材よりも先端側の部分の静電容量をさらに小さくすることができるので、スパークプラグに印加される電圧をさらに大きくすることができ、プラズマをさらに安定的に発生させることができる。

【0012】

[適用例６]
軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
自身の先端部が前記絶縁体から露出するように前記軸孔の先端に設けられた中心電極と、
前記絶縁体の外表面に形成された金属皮膜層と、
インダクタンス成分を有し、前記軸孔の内部のうち前記中心電極より後端側に配置されたインダクタンス部材と、を有し、
交流電力の供給を受けて前記中心電極の先端部でプラズマを発生させるスパークプラグであって、
前記インダクタンス部材よりも先端側の部分の静電容量は、１０ｐＦ以下であることを特徴とする、スパークプラグ。
この構成によれば、スパークプラグの静電容量を小さくすることができるので、スパークプラグに印加される電圧を大きくすることができ、プラズマを安定的に発生させることができる。

【0013】

[適用例７]
適用例６に記載のスパークプラグであって、
前記金属皮膜層は、少なくとも、前記絶縁体の外表面のうち前記インダクタンス部材の先端よりも先端側に形成されていることを特徴とする、スパークプラグ。
この構成によれば、絶縁体とエンジンヘッドとの間における放電を抑制することができる。

【0014】

[適用例８]
適用例１から適用例７のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記インダクタンス部材は、コイルであることを特徴とする、スパークプラグ。
この構成によれば、スパークプラグの構成を複雑化することなく、スパークプラグに対してインダクタンス成分を付与することができる。

【0015】

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、スパークプラグの製造方法および製造装置等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態としてのスパークプラグ断面構成を示す説明図である。

【図2】第２実施形態におけるスパークプラグの断面構成を示す説明図である。

【図3】第３実施形態におけるスパークプラグの断面構成を示す説明図である。

【図4】第４実施形態におけるスパークプラグの断面構成を示す説明図である。

【図5】第５実施形態におけるスパークプラグの断面構成を示す説明図である。

【図6】コイルよりも先端側の部分の静電容量についての実験結果を示すグラフである。

【図7】スパークプラグの先端からコイルの後端までの部分の静電容量についての実験結果を示すグラフである。

【図8】サンプル１、２の断面構成を示す説明図である。

【図9】コイルの位置についての実験結果を示すグラフである。

【図10】変形例２におけるスパークプラグの先端近傍の断面構成を示す説明図である。

【図11】変形例３におけるスパークプラグの断面構成を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、本発明の実施の形態を実施形態に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ〜Ｅ．第１実施形態〜第５実施形態：
Ｆ．実験例：
Ｆ１．静電容量とプラズマの発生電力との関係についての実験例１：
Ｆ２．静電容量とプラズマの発生電力との関係についての実験例２：
Ｆ３．コイル７０の位置と放熱との関係についての実験例：
Ｇ．変形例：

【0018】

Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としてのスパークプラグ１００の断面構成を示す説明図である。以下では、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（発火部側）をスパークプラグの先端側、上側（端子側）を後端側として説明する。

【0019】

スパークプラグ１００は、軸線方向ＯＤに沿って延びる軸孔１２を有する筒状の絶縁碍子１０と、この絶縁碍子１０の周囲を取り囲む筒状の主体金具５０と、絶縁碍子１０の後端側に取り付けられた端子金具４０と、絶縁碍子１０の軸孔１２の先端に設けられた中心電極２０と、絶縁碍子１０の軸孔１２に収納されたコイル７０とを備える。このスパークプラグ１００は、高周波電源１５０からの交流電力の供給を受け、中心電極２０の先端部でプラズマを発生させる。

【0020】

高周波電源１５０の周波数は共振周波数に設定されており、高周波電源１５０からの電力は、後述する同軸ケーブル３００により、スパークプラグ１００に供給される。同軸ケーブル３００は、端子金具４０及び主体金具５０に接続されている。この端子金具４０に一端が接続されたコイル７０は、絶縁碍子１０の軸孔１２の内部のうち、中心電極２０よりも後端側に配置されている。コイル７０の他端は、中心電極２０に接続されており、中心電極２０に高電圧を印加する回路において、インダクタンス成分を有するインダクタンス部材として機能する。

【0021】

絶縁碍子１０は、アルミナ等を焼成することにより形成されており、端子金具４０から中心電極２０に至る電気回路を他から絶縁している。絶縁碍子１０の軸線方向ＯＤの略中央には、外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、鍔部１９より後端側には後端側胴部１８が形成されている。鍔部１９より先端側には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成されている。先端側胴部１７よりもさらに先端側には、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。この脚長部１３は、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、内燃機関の燃焼室内に曝される。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。なお、本実施形態では、絶縁碍子１０と主体金具５０との間における放電を抑制するために、絶縁碍子１０の外表面には金属皮膜層１１０（図中の太線部分）が形成されている。金属皮膜層１１０は、例えば、ニッケルめっきや金めっき、銅めっき等の金属コーティングを施すことによって形成することができる。

【0022】

中心電極２０は、軸孔１２内に配置された棒状の電極であり、絶縁碍子１０の先端側においてその一部が露出している。中心電極２０は、クロム、シリコン、マンガン等を含有したニッケルを主成分とした合金や、インコネル６００またはインコネル６０１等（「インコネル」は商標名）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ている。中心電極２０は、ガラスシール体４及びコイル７０を介して、絶縁碍子１０の後端側に設けられた端子金具４０に電気的に接続されている。なお、ガラスシール体４は省略することとしてもよい。

【0023】

主体金具５０は、低炭素鋼材より形成された筒状の金具であり、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３の一部にかけての部位を取り囲んでいる。主体金具５０には、工具係合部５１と、取付ネジ部５２とが形成されている。工具係合部５１は、スパークプラグレンチ（図示せず）が嵌合する部位であり、軸線方向ＯＤから見た場合に、六角形の形状を有している。取付ネジ部５２は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けるためにネジ山が形成された部位であり、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。このように、主体金具５０の取付ネジ部５２をエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合させて締め付けることより、スパークプラグ１００は、内燃機関のエンジンヘッド２００に固定される。

【0024】

主体金具５０の工具係合部５１と取付ネジ部５２との間には、径方向外側に膨出するフランジ状の鍔部５４が形成されている。取付ネジ部５２と鍔部５４との間のネジ首５９には、板体を折り曲げることによって形成され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、鍔部５４の座面５５と取付ネジ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。このガスケット５の変形により、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を介した燃焼ガスの漏出が抑制される。

【0025】

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、薄肉の加締め部５３が形成されている。この加締め部５３を内側に折り曲げるようにして加締めることによって、主体金具５０と絶縁碍子１０とが固定される。この加締め工程は、冷間でも熱間でも行なうことができる。

【0026】

鍔部５４と工具係合部５１との間には、薄肉の座屈部５８が形成されている。主体金具５０の工具係合部５１から加締め部５３にかけての内周面と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が挿入されている。さらに、両リング部材６，７の間には、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密を保持するための充填材として、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。座屈部５８は、加締め部５３を加締める際に、圧縮力の付加に伴って外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の圧縮長さを確保して主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性を高めている。

【0027】

スパークプラグ１００の使用時には、上述したように、端子金具４０及び主体金具５０に同軸ケーブル３００が接続され、この同軸ケーブル３００に高周波電源１５０が接続される。同軸ケーブル３００は、内部導体３０２と、内部導体の外周に配置された筒状の外部導体３０４とを有しており、内部導体３０２は端子金具４０に接続され、外部導体３０４は主体金具５０に接続される。同軸ケーブル３００を介して高周波の交流電力が端子金具４０と主体金具５０との間に供給されると、中心電極２０の先端部でプラズマが発生する。なお、内部導体３０２と外部導体３０４との間には、例えば、フッ素系の樹脂が充填されている。

【0028】

本実施形態では、絶縁碍子１０の形状、具体的には肉厚（径方向における厚さ）を調整することによって、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量は、１０ｐＦ以下となっている。このため、本実施形態では、スパークプラグ１００に印加される電圧を大きくすることができるので、プラズマを安定的に発生させることができる。この理由について以下説明する。

【0029】

スパークプラグ１００の中心電極に印加される電圧Ｖ（すなわち、コイル７０に印加される電圧）は、以下の式（１）で示される。

【0030】

【数1】

【0031】

ここで、ｆ₀は高周波電源１５０の周波数［Ｈｚ］、Ｖ₀は高周波電源１５０の電圧［Ｖ］、Ｃはスパークプラグ１００が有する静電容量［Ｆ］、Ｌはスパークプラグ１００が有するインダクタンス［Ｈ］、Ｒはスパークプラグ１００が有する抵抗値［Ω］である。

【0032】

上記式（１）で示されるように、高周波電源１５０の電圧Ｖ₀を一定としたままでスパークプラグ１００に印加される電圧Ｖを大きくするためには、スパークプラグ１００が有するインダクタンスＬを大きくすることが考えられる。しかし、インダクタンスＬを大きくするためにコイル７０の巻き数を増やすと、スパークプラグ１００が有する抵抗値Ｒも大きくなってしまい、結果として、スパークプラグ１００に印加される電圧Ｖを大きくすることは困難となる。

【0033】

そこで、本実施形態では、スパークプラグ１００が有する静電容量Ｃを小さくすれば、高周波電源１５０の電圧Ｖ₀を一定としたままでも、スパークプラグ１００に印加される電圧Ｖを大きくすることができることに着目した。具体的には、本実施形態では、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量を１０ｐＦ以下とすることによって、スパークプラグ１００に印加される電圧Ｖを大きくし、プラズマを安定的に発生させている。

【0034】

さらに、本実施形態では、スパークプラグ１００の先端２０ｚ（すなわち、中心電極２０の先端）からコイル７０の後端７２までの部分の静電容量にも着目し、この静電容量を３５ｐＦ以下とすることによっても、スパークプラグ１００に印加される電圧Ｖを大きくしている。

【0035】

このように、本実施形態では、絶縁碍子１０の形状を調整することによって、スパークプラグ１００が有する静電容量Ｃを小さくしているので、プラズマを安定的に発生させることが可能である。

【0036】

また、本実施形態では、インダクタンス部材としてのコイル７０を、絶縁碍子１０の軸孔１２の内部のうち中心電極２０より後端側に配置しているので、コイル７０の位置をスパークプラグ１００内で安定させることができる。

【0037】

また、本実施形態では、インダクタンス部材としてコイル７０を採用しているので、スパークプラグ１００の構成を複雑化することなく、スパークプラグ１００に対してインダクタンス成分を付与することができる。

【0038】

Ｂ．第２実施形態：
図２は、第２実施形態におけるスパークプラグ１００ｂの断面構成を示す説明図である。図１に示した第１実施形態との違いは、コイル７０の少なくとも一部が、軸孔１２の内部のうち、径方向外側に取付ネジ部５２が存在している箇所に位置している点と、コイル７０とガラスシール体４との間に補助電極３が設けられている点であり、他の構成は第１実施形態と同じである。補助電極３は、例えば、中心電極２０と同様の材料で形成することができる。なお、本実施形態においても、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量は、１０ｐＦ以下となっている。

【0039】

本実施形態では、コイル７０が第１実施形態に比べて軸孔１２の先端側に位置することにより、コイル７０の少なくとも一部が、軸孔１２の内部のうち、径方向外側に取付ネジ部５２が存在している箇所に位置している。このため、コイル７０の熱は、取付ネジ部５２を介してエンジンヘッド２００に伝達しやすくなっているので、コイル７０の温度の上昇を抑制することができる。この結果、コイル７０の酸化による寿命の低下を抑制することができる。また、温度の上昇に伴うコイル７０のインダクタンスの変化を抑制することができるので、共振周波数がずれることによってプラズマの発生が不安定となってしまうことを抑制することができる。なお、本実施形態においても、補助電極３を省略し、コイル７０とガラスシール体４とを直接、接続することとしてもよい。

【0040】

Ｃ．第３実施形態：
図３は、第３実施形態におけるスパークプラグ１００ｃの断面構成を示す説明図である。図２に示した第２実施形態との違いは、コイル７０の先端７１が主体金具５０の先端５０ｚよりも先端側にあるという点であり、他の構成は第２実施形態と同じである。なお、本実施形態においても、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量は、１０ｐＦ以下となっている。

【0041】

本実施形態では、コイル７０の先端７１が主体金具５０の先端５０ｚよりも先端側にあるので、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量をさらに小さくすることができ、プラズマをさらに安定して発生させることができる。

【0042】

Ｄ．第４実施形態：
図４は、第４実施形態におけるスパークプラグ１００ｄの断面構成を示す説明図である。図１に示した第１実施形態との違いは、絶縁碍子１０の周囲に主体金具５０が存在しておらず、スパークプラグ１００ｄが接続部材４００によってエンジンヘッド２００に固定されている点であり、他の構成は第１実施形態と同じである。なお、本実施形態においても、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量は、１０ｐＦ以下となっている。また、本実施形態においても、絶縁碍子１０の外表面には、金属皮膜層１１０が形成されている。

【0043】

接続部材４００は、内周にネジ山４０２が形成された筒状の導電性部材であり、軸線方向ＯＤから見た場合に、六角形の形状を有している。この接続部材４００の側面にスパークプラグレンチ（図示せず）を嵌合させて、接続部材４００を回転させると、接続部材４００のネジ山４０２が、エンジンヘッド２００に形成された固定部２２０の外側のネジ溝２２２と螺合し、スパークプラグ１００がエンジンヘッド２００に固定される。

【0044】

接続部材４００の絶縁碍子１０の鍔部１９と接続部材４００との間には、環状の板パッキン４３０が配置されており、また、エンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１の先端と絶縁碍子１０の段部１５との間には、環状の板パッキン４４０が配置されている。この２つの板パッキン４３０、４４０によって、気密が確保されている。

【0045】

本実施形態では、主体金具５０が存在していないため、スパークプラグ１００の静電容量は、上記の実施形態に比べてさらに小さくなる。また、絶縁碍子１０の外表面に形成された金属皮膜層１１０は、板パッキン４３０、４４０等を介してエンジンヘッド２００と電気的に接続されるため、絶縁碍子１０は、エンジンヘッド２００と同電位となる。したがって、絶縁碍子１０とエンジンヘッド２００との間において放電が発生してしまうことを抑制することができる。

【0046】

さらに、本実施形態では、金属皮膜層１１０は、少なくとも、絶縁碍子１０の外表面のうちコイル７０の先端７１よりも先端側に形成されている。したがって、絶縁体とエンジンヘッドとの間における放電を抑制することができる。

【0047】

このように、本実施形態では、主体金具５０を有しない構成としているため、スパークプラグの静電容量をさらに小さくすることができ、プラズマをさらに安定して発生させることができる。

【0048】

Ｅ．第５実施形態：
図５は、第５実施形態におけるスパークプラグ１００ｅの断面構成を示す説明図である。図４に示した第４実施形態との違いは、スパークプラグ１００ｄのエンジンヘッド２００への取り付け手段が異なっている点であり、他の構成は第４実施形態と同じである。なお、本実施形態においても、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量は、１０ｐＦ以下となっている。

【0049】

具体的には、本実施形態では、絶縁碍子１０の外周に、取付ネジ部１０ｅが形成されている。この取付ネジ部１０ｅがエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合することによって、スパークプラグ１００ｅは、エンジンヘッド２００に固定される。また、絶縁碍子１０の鍔部１９とエンジンヘッド２００の開口周縁部２０５との間には、板パッキン４５０が配置されており、気密が確保されている。

【0050】

このように、本実施形態においても、主体金具５０を有しない構成としているため、スパークプラグの静電容量をさらに小さくすることができ、プラズマをさらに安定して発生させることができる。

【0051】

Ｆ．実験例：
Ｆ１．静電容量とプラズマの発生電力との関係についての実験例１：
本実験例では、スパークプラグ１００のうち、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量と、プラズマの発生のしやすさとの関係を調べた。具体的には、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量の異なるスパークプラグのサンプルを複数用意し、それぞれのサンプルに対して供給する交流電力を大きくしていき、プラズマが発生したときの最小の電力を測定した。

【0052】

なお、本実験例は大気圧下で行なわれた。また、各サンプルに供給される電力は、５０Ωの負荷に対して供給された場合として換算された値を測定した。また、各サンプル内に配置されたコイル７０のインダクタンスは２０μＨである。また、各サンプルのコイル７０よりも先端側の部分の静電容量は、絶縁碍子１０の形状、具体的には肉厚（径方向における厚さ）を変更することによって、変更した。また、インダクタンス部材（コイル７０）の先端において、軸線と直行する断面でスパークプラグを切断することによって、インダクタンス部材よりも先端側の部分とそれよりも後端側の部分とに分離し、ＬＣＲメータを用いて、インダクタンス部材よりも先端側の部分の静電容量を測定した。

【0053】

図６は、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量についての実験結果を示すグラフである。この図６によれば、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量が小さいほど、プラズマが発生する最小電力が小さくなることが理解できる。具体的には、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量が１０ｐＦ以下であれば、プラズマが発生する最小電力が１５０Ｗ以下となり、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量が８ｐＦ以下であれば、プラズマが発生する最小電力が１００Ｗ以下となり、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量が６ｐＦ以下であれば、プラズマが発生する最小電力が５０Ｗ以下となることが理解できる。したがって、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量は、１０ｐＦ以下であることが好ましく、８ｐＦ以下であることがさらに好ましく、６ｐＦ以下であることが最も好ましい。

【0054】

Ｆ２．静電容量とプラズマの発生電力との関係についての実験例２：
本実験例では、スパークプラグ１００の先端２０ｚからコイル７０の後端７２までの部分の静電容量と、プラズマの発生のしやすさとの関係を調べた。具体的な実験方法は、上記実験例１と同じである。ただし、コイル７０よりも先端側の部分の静電容量を８ｐＦに固定した上で、スパークプラグ１００の先端からコイル７０の後端までの部分の静電容量を変更した。

【0055】

図７は、スパークプラグ１００の先端からコイル７０の後端までの部分の静電容量についての実験結果を示すグラフである。この図７によれば、スパークプラグ１００の先端２０ｚからコイル７０の後端７２までの部分の静電容量が小さいほど、プラズマが発生する最小電力が小さくなることが理解できる。具体的には、スパークプラグ１００の先端２０ｚからコイル７０の後端７２までの部分の静電容量が３５ｐＦであれば、プラズマが発生する最小電力が８０Ｗ程度となり、スパークプラグ１００の先端２０ｚからコイル７０の後端７２までの部分の静電容量が３０ｐＦであれば、プラズマが発生する最小電力が６０Ｗ程度となり、スパークプラグ１００の先端２０ｚからコイル７０の後端７２までの部分の静電容量が２６ｐＦ以下であれば、プラズマが発生する最小電力が４０Ｗ程度となることが理解できる。したがって、スパークプラグ１００の先端２０ｚからコイル７０の後端７２までの部分の静電容量は、３５ｐＦ以下であることが好ましく、３０ｐＦ以下であることがさらに好ましく、２６ｐＦ以下であることが最も好ましい。

【0056】

Ｆ３．コイル７０の位置と放熱との関係についての実験例：
本実験例では、コイル７０が配置される位置と、コイル７０の放熱との関係を調べた。具体的には、コイル７０の位置の異なる２つのサンプル１、２を用意した。そして、各サンプルを水冷チャンバーに取り付けてプラズマを発生させた後、５分後における主体金具５０の工具係合部５１の温度を測定した。なお、各サンプルに対して供給された高周波電力は、５００Ｗ、繰返し周波数は、６０Ｈｚである。

【0057】

図８は、サンプル１、２の断面構成を示す説明図である。図８（Ａ）に示されたサンプル１のスパークプラグでは、コイル７０は、軸孔１２の後端側に配置されている。換言すれば、コイル７０は、軸孔１２の内部のうち、径方向外側に取付ネジ部５２が存在している箇所には位置していない。一方、図８（Ｂ）に示されたサンプル２のスパークプラグでは、コイル７０の少なくとも一部は、軸孔１２の内部のうち、径方向外側に取付ネジ部５２が存在している箇所に位置している。

【0058】

図９は、コイル７０の位置についての実験結果を示すグラフである。この図９によれば、サンプル２の方が、サンプル１に比べて、温度が低下しやすいことが理解できる。この理由は、サンプル２のスパークプラグでは、コイル７０の熱が、取付ネジ部５２を介して水冷チャンバーに伝達しやすいためであると考えられる。コイル７０の温度上昇を抑制することができれば、コイル７０の酸化による寿命の低下を抑制することができる。また、温度の上昇に伴うインダクタンスの変化を抑制することができるので、共振周波数がずれることによってプラズマの発生が不安定となってしまうことを抑制することができる。したがって、コイル７０の少なくとも一部は、軸孔１２の内部のうち、径方向外側に取付ネジ部５２が存在している箇所に位置していることが好ましい。

【0059】

Ｇ．変形例：
なお、この発明は上記の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。

【0060】

Ｇ１．変形例１：
上記実施形態では、インダクタンス部材としてコイル７０が用いられていたが、コイル７０の代わりに、インダクタンス成分を有する他の形状の部材を用いることも可能である。例えば、インダクタンス成分を有する階段状の導電性の部材を用いることも可能である。また、上記実施形態において、コイルの先端部より先端側の軸孔１２の内表面に、導電性の金属めっき（例えば、銅めっき）が形成されていてもよい。

【0061】

Ｇ２．変形例２：
図１０は、変形例２におけるスパークプラグ１００ｆの先端近傍の断面構成を示す説明図である。この図１０に示すように、絶縁碍子１０を主体金具５０の先端近傍にのみに配置し、コイル７０の周囲を樹脂５００で充填することとしてもよい。このようにしても、スパークプラグが有する静電容量Ｃを小さくすることができる。なお、上記実施形態においても、コイル７０の周囲を樹脂で充填することとしてもよい。

【0062】

Ｇ３．変形例３：
上記実施形態では、インダクタンス部材としてのコイル７０は、絶縁碍子１０の軸孔１２の内部に配置されていたが、インダクタンス部材は、絶縁碍子１０の軸孔１２の内部以外に配置されていてもよい。例えば、インダクタンス部材は、図１１に示す変形例３のスパークプラグ１００ｇのように、端子金具４０の上部、換言すれば、端子金具４０と高周波電源１５０との間に配置されていてもよい。

【符号の説明】

【0063】

３…補助電極
４…ガラスシール体
５…ガスケット
６…リング部材
９…タルク
１０…絶縁碍子
１０ｅ…取付ネジ部
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
２０ｚ…スパークプラグの先端
４０…端子金具
５０…主体金具
５０ｚ…主体金具の先端
５１…工具係合部
５２…取付ネジ部
５３…加締め部
５４…鍔部
５５…座面
５８…座屈部
５９…ネジ首
７０…コイル
７１…コイルの先端
７２…コイルの後端
１００…スパークプラグ
１００ｂ…スパークプラグ
１００ｃ…スパークプラグ
１００ｄ…スパークプラグ
１００ｅ…スパークプラグ
１００ｆ…スパークプラグ
１１０…金属皮膜層
１５０…高周波電源
２００…エンジンヘッド
２０１…取付ネジ孔
２０５…開口周縁部
２２０…固定部
２２２…ネジ溝
３００…同軸ケーブル
３０２…内部導体
３０４…外部導体
４００…接続部材
４０２…ネジ山
４３０…板パッキン
４４０…板パッキン
４５０…板パッキン
５００…樹脂

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】