特許 5982425 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】5982425

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】スパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/32 20060101AFI20160818BHJP

   H01T 13/08 20060101ALI20160818BHJP

   F02P 13/00 20060101ALI20160818BHJP

【ＦＩ】

   H01T13/32

   H01T13/08

   F02P13/00 301J

【請求項の数】6

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2014-107101(P2014-107101)

(22)【出願日】2014年5月23日

(65)【公開番号】特開2015-222682(P2015-222682A)

(43)【公開日】2015年12月10日

【審査請求日】2015年6月9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】110001058

【氏名又は名称】特許業務法人鳳国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】亀田 裕之

【審査官】 高橋 学

(56)【参考文献】

【文献】 実公昭５９−０２９３５８（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 実開昭６１−０５１４８３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−２５８０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０３３７５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ １３／００−１３／６０

Ｆ０２Ｐ １３／００

Ｆ０２Ｐ ３／００− ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に延びる中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔に前記中心電極が配置される絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、
前記主体金具と電気的に接続されるとともに、前記中心電極の側面と径方向に対向して第１のギャップを形成する第１の面を有する第１の接地電極と、
前記主体金具と電気的に接続されるとともに、前記中心電極の側面と径方向に対向して第２ギャップを形成する第２の面を有する第２の接地電極と、
を、さらに備え、
前記第１の面と前記第２の面とが対向する前記軸線方向の位置において、前記中心電極の外径は、前記第１の面および前記第２の面の幅の最大部より大きく、
前記軸線方向の先端側から後端側に向かって見た場合に、前記軸線と前記第１の面の中心とを結ぶ第１の線分と、前記軸線と前記第２の面の中心とを結ぶ第２の線分と、がなす角のうち小さい方の角度θは、６０°≦θ≦１５０°を満たし、
前記軸線を含む平面であり、全ての接地電極が一方の側に配置されるように前記主体金具を２分する特定平面を有す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、
前記軸線方向の先端側から後端側に向かって見た場合に、前記角度θの範囲に、内燃機関の燃焼室内において前記第１のギャップおよび前記第２のギャップを通る混合気の流動経路の上流側が位置するように、前記内燃機関に取り付けられることを特徴とする、スパークプラグ。

【請求項3】

軸線方向に延びる中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔に前記中心電極が配置される絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、
前記主体金具と電気的に接続されるとともに、前記中心電極の側面と径方向に対向して第１のギャップを形成する第１の面を有する第１の接地電極と、
前記主体金具と電気的に接続されるとともに、前記中心電極の側面と径方向に対向して第２ギャップを形成する第２の面を有する第２の接地電極と、
を、さらに備え、
前記軸線方向の先端側から後端側に向かって見た場合に、前記軸線と前記第１の面の中心とを結ぶ第１の線分と、前記軸線と前記第２の面の中心とを結ぶ第２の線分と、がなす角のうち小さい方の角度θは、６０°≦θ≦１５０°を満たし、
前記軸線を含む平面であり、全ての接地電極が一方の側に配置されるように前記主体金具を２分する特定平面を有し、
前記軸線方向の先端側から後端側に向かって見た場合に、前記角度θの範囲に、内燃機関の燃焼室内において前記第１のギャップおよび前記第２のギャップを通る混合気の流動経路の上流側が位置するように、前記内燃機関に取り付けられることを特徴とする、スパークプラグ。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記第１の接地電極は、前記第１の面を含む第１の接地電極チップと、前記第１の接地電極チップが接合された第１の接地電極本体と、を備え、
前記第２の接地電極は、前記第２の面を含む第２の接地電極チップと、前記第２の接地電極チップが接合された第２の接地電極本体と、を備え、
前記第１の接地電極本体および前記第２の接地電極本体の幅の最大部は、前記中心電極の外径より大きいことを特徴とする、スパークプラグ。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記第１の接地電極は、前記第１の面を含む第１の接地電極チップと、前記第１の接地電極チップが接合された第１の接地電極本体と、を備え、
前記第２の接地電極は、前記第２の面を含む第２の接地電極チップと、前記第２の接地電極チップが接合された第２の接地電極本体と、を備え、
前記第１の接地電極本体から前記第１の接地電極チップが前記主体金具の径方向内側に向かって突出している突出長、および、前記第２の接地電極本体から前記第２の接地電極チップが前記主体金具の径方向内側に向かって突出している突出長は、それぞれ０．５ｍｍ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１〜５のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
１回の放電時に、前記スパークプラグに２５ｍＡ以上の電流を０．５ｍｓ以上に亘って供給することが可能な電流供給部を用いて駆動され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、内燃機関等において着火に用いられるスパークプラグに関する。

【背景技術】

【0002】

スパークプラグは、絶縁体によって互いに絶縁された中心電極と接地電極とに電圧が印加されることによって、中心電極の先端部と接地電極の先端部との間に形成されたギャップに、火花を発生させる。例えば、特許文献１には、中心電極と接地電極とが軸線の方向に対向して、ギャップを形成するスパークプラグが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−２３７３６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、内燃機関の燃費向上や排気ガスの浄化のために、混合気の希薄化や再循環されるガス（ＥＧＲガス）の増加が図られており、これに伴う火炎伝播速度の低下を補うために、内燃機関の燃焼室内のガス流の流速が速くなる傾向にある。この結果、上記特許文献１のスパークプラグでは、例えば、スパークプラグのギャップに発生した火花が、ガス流に吹き流されて消滅する現象（火花の吹き消え）が発生しやすくなる可能性があった。火花の吹き消えは、火花の放電経路の伸長を妨げて、スパークプラグの着火性を低下させるととともに、多重放電を発生させて、スパークプラグの耐久性を低下させてしまう。このために、燃焼室内のガス流の流速が速い場合であっても、スパークプラグの着火性能と耐久性を確保する技術が求められていた。

【0005】

本発明の目的は、燃焼室内のガス流の流速が速い場合であっても、スパークプラグの着火性能と耐久性を確保することである。

【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なされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。
［形態１］軸線方向に延びる中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔に前記中心電極が配置される絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、
前記主体金具と電気的に接続されるとともに、前記中心電極の側面と径方向に対向して第１のギャップを形成する第１の面を有する第１の接地電極と、
前記主体金具と電気的に接続されるとともに、前記中心電極の側面と径方向に対向して第２ギャップを形成する第２の面を有する第２の接地電極と、
を、さらに備え、
前記第１の面と前記第２の面とが対向する前記軸線方向の位置において、前記中心電極の外径は、前記第１の面および前記第２の面の幅の最大部より大きく、
前記軸線方向の先端側から後端側に向かって見た場合に、前記軸線と前記第１の面の中心とを結ぶ第１の線分と、前記軸線と前記第２の面の中心とを結ぶ第２の線分と、がなす角のうち小さい方の角度θは、６０°≦θ≦１５０°を満たし、
前記軸線を含む平面であり、全ての接地電極が一方の側に配置されるように前記主体金具を２分する特定平面を有することを特徴とする、スパークプラグ。
［形態２］軸線方向に延びる中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔に前記中心電極が配置される絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、
前記主体金具と電気的に接続されるとともに、前記中心電極の側面と径方向に対向して第１のギャップを形成する第１の面を有する第１の接地電極と、
前記主体金具と電気的に接続されるとともに、前記中心電極の側面と径方向に対向して第２ギャップを形成する第２の面を有する第２の接地電極と、
を、さらに備え、
前記軸線方向の先端側から後端側に向かって見た場合に、前記軸線と前記第１の面の中心とを結ぶ第１の線分と、前記軸線と前記第２の面の中心とを結ぶ第２の線分と、がなす角のうち小さい方の角度θは、６０°≦θ≦１５０°を満たし、
前記軸線を含む平面であり、全ての接地電極が一方の側に配置されるように前記主体金具を２分する特定平面を有し、
前記軸線方向の先端側から後端側に向かって見た場合に、前記角度θの範囲に、内燃機関の燃焼室内において前記第１のギャップおよび前記第２のギャップを通る混合気の流動経路の上流側が位置するように、前記内燃機関に取り付けられることを特徴とする、スパークプラグ。

【0007】

［適用例１］ 軸線方向に延びる中心電極と、
前記軸線方向に延びる軸孔を有し、前記軸孔に前記中心電極が配置される絶縁体と、
前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、
を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、
前記主体金具と電気的に接続されるとともに、前記中心電極の側面と径方向に対向して第１のギャップを形成する第１の面を有する第１の接地電極と、
前記主体金具と電気的に接続されるとともに、前記中心電極の側面と径方向に対向して第２ギャップを形成する第２の面を有する第２の接地電極と、
を、さらに備え、
前記軸線方向の先端側から後端側に向かって見た場合に、前記軸線と前記第１の面の中心とを結ぶ第１の線分と、前記軸線と前記第２の面の中心とを結ぶ第２の線分と、がなす角のうち小さい方の角度θは、６０°≦θ≦１５０°を満たし、
前記軸線を含む平面であり、全ての接地電極が一方の側に配置されるように前記主体金具を２分する特定平面を有することを特徴とする、スパークプラグ。

【0008】

上記構成によれば、２個の接地電極の配置を適正化することによって、火花の吹き消えの抑制や、火花の放電経路の伸長の促進を実現することができる。この結果、燃焼室内のガス流の流速が速い場合であっても、スパークプラグの着火性能と耐久性を確保することができる。

【0009】

［適用例２］適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記第１の面と前記第２の面とが対向する前記軸線方向の位置において、前記中心電極の外径は、前記第１の面および前記第２の面の幅の最大部より大きいことを特徴とする、スパークプラグ。

【0010】

上記構成によれば、接地電極のギャップを形成する第１の面および第２の面の幅の最大部に対して中心電極の外径を大きくすることによって、火花の吹き消えをさらに抑制することができる。この結果、さらに、スパークプラグの耐久性を向上することができる。

【0011】

［適用例３］適用例１または２に記載のスパークプラグであって、
前記第１の接地電極は、前記第１の面を含む第１の接地電極チップと、前記第１の接地電極チップが接合された第１の接地電極本体と、を備え、
前記第２の接地電極は、前記第２の面を含む第２の接地電極チップと、前記第２の接地電極チップが接合された第２の接地電極本体と、を備え、
前記第１の接地電極本体および前記第２の接地電極本体の幅の最大部は、前記中心電極の外径より大きいことを特徴とする、スパークプラグ。

【0012】

上記構成によれば、第１の接地電極本体および第２の接地電極本体の幅の最大部を、中心電極の外径より大きくすることによって、２個の接地電極本体の外側（特に下流側）から回り込む混合気の流れ（ガス流）が、ギャップの近傍に到達することを抑制することができる。この結果、ギャップ付近における燃料ガスの流速の低下を抑制して、スパークプラグの着火性を向上することができる。

【0013】

［適用例４］適用例１〜３のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
前記第１の接地電極は、前記第１の面を含む第１の接地電極チップと、前記第１の接地電極チップが接合された第１の接地電極本体と、を備え、
前記第２の接地電極は、前記第２の面を含む第２の接地電極チップと、前記第２の接地電極チップが接合された第２の接地電極本体と、を備え、
前記第１の接地電極本体から前記第１の接地電極チップが前記主体金具の径方向内側に向かって突出している突出長、および、前記第２の接地電極本体から前記第２の接地電極チップが前記主体金具の径方向内側に向かって突出している突出長は、それぞれ０．５ｍｍ以上であることを特徴とする、スパークプラグ。

【0014】

上記構成によれば、接地電極本体から接地電極チップが径方向内側に向かって突出している突出長を比較的長くすることによって、２個の接地電極本体の外側から周り込む混合気の流れが、ギャップの近傍に到達することを抑制することができる。この結果、ギャップ付近における燃料ガスの流速の低下を抑制して、スパークプラグの着火性を向上することができる。

【0015】

［適用例５］適用例１〜４のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、
１回の放電時に、前記スパークプラグに２５ｍＡ以上の電流を０．５ｍｓ以上に亘って供給することが可能な電流供給部を用いて駆動されることを特徴とする、スパークプラグ。

【0016】

上記構成によれば、比較的長い時間に亘って電流を供給可能な電流供給部を用いる場合に、火花の吹き消えが発生しにくいので、電流供給部による電流の供給能力に応じた着火性能を実現することができる。

【0017】

［適用例６］適用例１〜５のいずれかに１項に記載のスパークプラグであって、
前記軸線方向の先端側から後端側に向かって見た場合に、前記角度θの範囲に、内燃機関の燃焼室内において前記第１のギャップおよび前記第２のギャップを通る混合気の流動経路の上流側が位置するように、前記内燃機関に取り付けられることを特徴とする、スパークプラグ。

【0018】

上記構成によれば、混合気の流動（ガス流）による火花の吹き消えを効果的に抑制して、耐久性と着火性能を向上することができる。

【0019】

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグやスパークプラグを用いた点火装置、スパークプラグの取付方法、そのスパークプラグを搭載する内燃機関や、そのスパークプラグを用いた点火装置を搭載する内燃機関等の態様で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施形態のスパークプラグ１００が取り付けられる内燃機関の一例を示す図である。

【図2】スパークプラグ１００と吸気バルブ７３０と排気バルブ７４０との配置例を示す投影図である。

【図3】スパークプラグ１００の断面図である。

【図4】スパークプラグ１００の先端近傍の構成を示す図である。

【図5】実施形態のスパークプラグ１００の放電について説明する図である。

【図6】第１評価試験のサンプルＳ１〜Ｓ３について説明する図である。

【図7】縦放電のサンプルの放電について説明する図である。

【図8】比較形態のスパークプラグの説明図である。

【図9】実施形態のスパークプラグ１００の放電について説明する図である。

【図10】第５評価試験のサンプルの一例を示す図である。

【図11】第６評価試験の点火装置について説明するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

Ａ．第１実施形態：
図１は、本実施形態のスパークプラグ１００が取り付けられる内燃機関の一例を示す図である。図中には、内燃機関７００の複数（例えば、４個）の燃焼室（シリンダとも呼ばれる）のうちの１個の燃焼室７９０の概略断面図が示されている。内燃機関７００は、エンジンヘッド７１０と、シリンダブロック７２０と、ピストン７５０と、スパークプラグ１００と、を含んでいる。ピストン７５０は、図示しないコネクティングロッドに連結され、コネクティングロッドは、図示しないクランクシャフトに連結されている。

【0022】

シリンダブロック７２０は、燃焼室７９０のうちの一部（略円筒状の空間）を形成するシリンダ壁７２９を有している。シリンダブロック７２０の一方向側（図１の上側）には、エンジンヘッド７１０が固定されている。エンジンヘッド７１０は、燃焼室７９０の端部を形成する内壁７１９と、燃焼室７９０に連通する吸気ポート７１２を形成する第１壁７１１と、吸気ポート７１２を開閉可能な吸気バルブ７３０と、燃焼室７９０に連通する排気ポート７１４を形成する第２壁７１３と、排気ポート７１４を開閉可能な排気バルブ７４０と、スパークプラグ１００を取り付けるための取付孔７１８と、を有している。ピストン７５０は、シリンダ壁７２９によって形成される空間内を、往復動する。ピストン７５０のエンジンヘッド７１０側の面７５９と、シリンダブロック７２０のシリンダ壁７２９と、エンジンヘッド７１０の内壁７１９と、に囲まれる空間が、燃焼室７９０に相当する。スパークプラグ１００の中心電極２０と接地電極３０とは、燃焼室７９０に露出している。図中の中心軸ＣＬは、中心電極２０の中心軸ＣＬである（軸線ＣＬとも呼ぶ）。

【0023】

図２は、スパークプラグ１００と吸気バルブ７３０と排気バルブ７４０との配置例を示す投影図である。この投影図は、スパークプラグ１００の中心電極２０の軸線ＣＬに垂直な投影面上に要素１００、７３０、７４０を投影することによって得られる投影図である。図示された要素１００、７３０、７４０は、１個の燃焼室７９０（図１）の要素である。図中では、バルブ７３０、７４０を表す領域のそれぞれに、ハッチングが付されている。

【0024】

図２に示すように、本実施形態の内燃機関７００の１個の燃焼室７９０には、１個のスパークプラグ１００と、２個の吸気バルブ７３０と、２個の排気バルブ７４０と、が設けられている。投影図中のバルブ７３０、７４０は、いずれも、閉じた状態のバルブ７３０、７４０を示している。また、投影図中のバルブ７３０、７４０は、いずれも、燃焼室７９０内から見える部分を示している。以下、２個の吸気バルブ７３０を区別する場合には、符号「７３０」の末尾に識別子（ここでは、「ａ」または「ｂ」）を付加する。２個の排気バルブ７４０についても、同様である。

【0025】

図中には、バルブ７３０ａ、７３０ｂ、７４０ａ、７４０ｂのそれぞれの中心位置Ｃ３ａ、Ｃ３ｂ、Ｃ４ａ、Ｃ４ｂが、示されている。これらの中心位置Ｃ３ａ、Ｃ３ｂ、Ｃ４ａ、Ｃ４ｂは、それぞれ、図２に示す投影面上におけるバルブ７３０ａ、７３０ｂ、７４０ａ、７４０ｂを表す領域の重心位置を示している。例えば、第１中心位置Ｃ３ａは、第１吸気バルブ７３０ａを表す領域の重心位置である。なお、領域の重心は、領域内に質量が均等に分布していると仮定した場合の重心の位置である。

【0026】

図中には、２個の重心位置Ｃ３、Ｃ４が示されている。吸気重心位置Ｃ３は、２個の吸気バルブ７３０ａ、７３０ｂのそれぞれの中心位置Ｃ３ａ、Ｃ３ｂの重心位置である。排気重心位置Ｃ４は、２個の排気バルブ７４０ａ、７４０ｂのそれぞれの中心位置Ｃ４ａ、Ｃ４ｂの重心位置である。なお、複数の中心位置の重心位置は、各中心位置に同じ質量が配置されていると仮定した場合の重心の位置である。

【0027】

図２の矢印で示す流動方向Ｄｇは、軸線ＣＬと略垂直な方向であり、吸気重心位置Ｃ３から排気重心位置Ｃ４からに向かう方向である（バルブ配置方向とも呼ぶ。）。スパークプラグ１００の点火時には、燃焼室７９０内におけるスパークプラグ１００の先端近傍を流動方向Ｄｇに燃料ガス（空気と燃料の混合気）が流動する。図２の流動方向Ｄｇを示す矢印は、スパークプラグ１００の先端近傍における混合気の流動経路を示していると、言うこともできる。

【0028】

次に、スパークプラグ１００の構成について、説明する。図３は、スパークプラグの一例の断面図である。図中には、中心電極２０の中心軸ＣＬが示されている。本実施形態では、中心電極２０の中心軸ＣＬは、スパークプラグ１００の中心軸と同じである。図示された断面は、中心軸ＣＬを含む断面である。以下、中心軸ＣＬと平行な方向を「軸線方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、中心軸ＣＬを中心とする円の周方向を、単に「周方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬと平行な方向のうち、図３における上方向を先端方向Ｄｆと呼び、下方向を後端方向Ｄｒとも呼ぶ。また、図３における先端方向Ｄｆ側をスパークプラグ１００の先端側と呼び、図３における後端方向Ｄｒ側をスパークプラグ１００の後端側と呼ぶ。

【0029】

スパークプラグ１００は、絶縁体１０（以下「絶縁碍子１０」とも呼ぶ）と、中心電極２０と、２個の接地電極と、端子金具４０と、主体金具５０と、導電性の第１シール部６０と、抵抗体７０と、導電性の第２シール部８０と、先端側パッキン８と、タルク９と、第１後端側パッキン６と、第２後端側パッキン７と、を備えている。２個の接地電極は、第１の接地電極３０Ａと、図３では図示されていない第２の接地電極３０Ｂである。

【0030】

絶縁体１０は、中心軸ＣＬに沿って延びて絶縁体１０を貫通する貫通孔１２（以下「軸孔１２」とも呼ぶ）を有する略円筒状の部材である。絶縁体１０は、アルミナを焼成して形成されている（他の絶縁材料も採用可能である）。絶縁体１０は、先端側から後端方向Ｄｒに向かって順番に並ぶ、脚部１３と、第１縮外径部１５と、先端側胴部１７と、鍔部１９と、第２縮外径部１１と、後端側胴部１８と、を有している。第１縮外径部１５の外径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。絶縁体１０の第１縮外径部１５の近傍（図３の例では、先端側胴部１７）には、後端側から先端側に向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部１６が形成されている。第２縮外径部１１の外径は、先端側から後端側に向かって、徐々に小さくなる。

【0031】

絶縁体１０の軸孔１２の先端側には、中心軸ＣＬに沿って延びる棒状の中心電極２０が挿入されている。中心電極２０は、軸部２７と、中心軸ＣＬを中心として中心軸ＣＬに沿って延びる略円柱状の中心電極チップ２８と、を備えている。軸部２７は、先端側から後端方向Ｄｒに向かって順番に並ぶ、脚部２５と、鍔部２４と、頭部２３と、を有している。脚部２５の先端（すなわち、軸部２７の先端）には、中心電極チップ２８が接合されている（例えば、レーザ溶接）。中心電極チップ２８の全体は、絶縁体１０の先端側で、軸孔１２の外に露出している。鍔部２４の先端方向Ｄｆ側の面は、絶縁体１０の縮内径部１６によって、支持されている。また、軸部２７は、外層２１と芯部２２とを有している。外層２１は、導電性を有し、芯部２２よりも耐酸化性に優れる材料、すなわち、内燃機関の燃焼室内で燃焼ガスに曝された場合の消耗が少ない材料（例えば、純ニッケル、ニッケルとクロムとを含む合金、等）で形成されている。芯部２２は、導電性を有し、外層２１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅、銅合金、等）で形成されている。芯部２２の後端部は、外層２１から露出し、中心電極２０の後端部を形成する。芯部２２の他の部分は、外層２１によって被覆されている。ただし、芯部２２の全体が、外層２１によって覆われていても良い。また、中心電極チップ２８は、軸部２７よりも放電に対する耐久性に優れる材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属、タングステン（Ｗ）、それらの金属から選択された少なくとも１種を含む合金）を用いて形成されている。

【0032】

絶縁体１０の軸孔１２の後端側には、端子金具４０の一部が挿入されている。端子金具４０は、導電性材料（例えば、低炭素鋼等の金属）を用いて形成されている。

【0033】

絶縁体１０の軸孔１２内において、端子金具４０と中心電極２０との間には、電気的なノイズを抑制するための、略円柱形状の抵抗体７０が配置されている。抵抗体７０は、例えば、導電性材料（例えば、炭素粒子）と、セラミック粒子（例えば、ＺｒＯ_２）と、ガラス粒子（例えば、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ｌｉ_２Ｏ−ＢａＯ系のガラス粒子）と、を含む材料を用いて形成されている。抵抗体７０と中心電極２０との間には、導電性の第１シール部６０が配置され、抵抗体７０と端子金具４０との間には、導電性の第２シール部８０が配置されている。シール部６０、８０は、例えば、抵抗体７０の材料に含まれるものと同じガラス粒子と、金属粒子（例えば、Ｃｕ）と、を含む材料を用いて、形成されている。中心電極２０と端子金具４０とは、抵抗体７０とシール部６０、８０とを介して、電気的に接続される。

【0034】

主体金具５０は、中心軸ＣＬに沿って延びて主体金具５０を貫通する貫通孔５９を有する略円筒状の部材である。主体金具５０は、低炭素鋼材を用いて形成されている（他の導電性材料（例えば、金属材料）も採用可能である）。主体金具５０の貫通孔５９には、絶縁体１０が挿入されている。主体金具５０は、絶縁体１０の外周に配置されている。主体金具５０の先端側では、絶縁体１０の先端（本実施形態では、脚部１３の先端側の部分）が、貫通孔５９の外に露出している。主体金具５０の後端側では、絶縁体１０の後端（本実施形態では、後端側胴部１８の後端側の部分）が、貫通孔５９の外に露出している。

【0035】

主体金具５０は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、胴部５５と、座部５４と、変形部５８と、工具係合部５１と、加締部５３と、を有している。座部５４は、鍔状の部分である。胴部５５の外周面には、内燃機関（例えば、ガソリンエンジン）の取付孔に螺合するためのネジ部５２が形成されている。ネジ部５２の呼び径は、例えば、Ｍ１２（１２ｍｍ（ミリメートル））とされている。ネジ部５２の呼び径は、Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１４、Ｍ１８のいずれかであっても良い。座部５４とネジ部５２との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット５が嵌め込まれている。

【0036】

主体金具５０は、変形部５８よりも先端方向Ｄｆ側に配置された縮内径部５６を有している。縮内径部５６の内径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。主体金具５０の縮内径部５６と、絶縁体１０の第１縮外径部１５と、の間には、先端側パッキン８が挟まれている。先端側パッキン８は、鉄製でＯ字形状のリングである（他の材料（例えば、銅等の金属材料）も採用可能である）。

【0037】

工具係合部５１の形状は、スパークプラグレンチが係合する形状（例えば、六角柱）である。また、加締部５３は、絶縁体１０の第２縮外径部１１よりも後端側に配置され、主体金具５０の後端（すなわち、後端方向Ｄｒ側の端）を形成する。加締部５３は、径方向の内側に向かって屈曲されている。加締部５３の先端方向Ｄｆ側では、主体金具５０の内周面と、絶縁体１０の外周面と、の間に、第１後端側パッキン６と、タルク９と、第２後端側パッキン７とが、先端方向Ｄｆに向かってこの順番に、配置されている。本実施形態では、これらの後端側パッキン６、７は、鉄製でＣ字形状のリングである（他の材料も採用可能である）。

【0038】

スパークプラグ１００の製造時には、加締部５３が内側に折り曲がるように加締められる。そして、加締部５３が先端方向Ｄｆ側に押圧される。これにより、変形部５８が変形し、後端側パッキン６、７とタルク９とを介して、絶縁体１０が、主体金具５０内で、先端側に向けて押圧される。先端側パッキン８は、第１縮外径部１５と縮内径部５６との間で押圧され、そして、主体金具５０と絶縁体１０との間をシールする。以上により、主体金具５０が、絶縁体１０に、固定される。

【0039】

図４は、スパークプラグ１００の先端近傍の構成を示す図である。図４（Ａ）には、スパークプラグ１００の先端近傍を軸線ＣＬと垂直な方向から見た図が示されている。図４（Ｂ）には、スパークプラグ１００の先端近傍を軸線ＣＬに沿って先端側から後端側に向かって見た図が示されている。図４（Ｂ）では、図の煩雑を避けるために、絶縁体１０や、中心電極チップ２８を除く中心電極２０の構成については、図示を省略している。第１の接地電極３０Ａは、第１の接地電極本体３５Ａと、第１の接地電極チップ３８Ａと、を備えている。

【0040】

第１の接地電極本体３５Ａは、直方体の形状を有し、耐酸化性に優れる導電性の材料（例えば、ニッケルとクロムとを含む合金）を用いて形成されている。第１の接地電極本体３５Ａの後端は、主体金具５０の先端面５７に接合されている（例えば、抵抗溶接）。したがって、第１の接地電極本体３５Ａは、主体金具５０と電気的に接続されている。図４（Ｂ）に示すように、第１の接地電極本体３５Ａを軸線ＣＬと垂直な平面で切断した断面は、長方形である。第１の接地電極本体３５Ａは、当該長方形の長辺が径方向に沿い、当該長方形の短辺が径方向に沿うように、主体金具５０に接合されている。

【0041】

第１の接地電極チップ３８Ａは、径方向に延びる角柱状を有し、第１の接地電極本体３５Ａよりも放電に対する耐久性に優れる導電性の材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属、タングステン（Ｗ）、それらの金属から選択された少なくとも１種を含む合金）を用いて形成されている。第１の接地電極チップ３８Ａの径方向外側の端部は、第１の接地電極本体３５Ａの先端面に接合されている（例えば、抵抗溶接）。接合位置は、第１の接地電極本体３５Ａの長方形を有する先端面の長辺の中央である。この結果、図４（Ｂ）に示すように、軸線ＣＬに沿って見た第１の接地電極３０Ａの形状は、Ｔ字型になっている。また、図４（Ａ）に示すように、軸線ＣＬと垂直な特定方向から見た第１の接地電極３０Ａの形状は、Ｌ字型になっている。

【0042】

第１の接地電極チップ３８Ａの径方向内側の面３９Ａは、円柱状の中心電極チップ２８の側面２９（放電側面とも呼ぶ）と径方向に対向して、第１のギャップＧＡを形成している。第１の接地電極チップ３８Ａの径方向内側の面３９Ａを第１の放電面３９Ａとも呼ぶ。図４（Ｂ）に示すように、軸線ＣＬから、第１の放電面３９Ａの幅方向（本実施例では、周方向に沿った方向）の中心の点ＰＡに向かう方向であり、かつ、軸線ＣＬと垂直な方向を、第１の接地電極３０Ａが配置されている方向を示す第１の配置方向Ｄ１、と呼ぶ。

【0043】

第２の接地電極３０Ｂの形状、材料、寸法は、第１の接地電極３０Ａと同じである。すなわち、第２の接地電極３０Ｂは、第１の接地電極本体３５Ａと同様の第２の接地電極本体３５Ｂと、第１の接地電極チップ３８Ａと同様の第２の接地電極チップ３８Ｂと、を備えている。

【0044】

第２の接地電極チップ３８Ｂの径方向内側の面３９Ｂは、円柱状の中心電極チップ２８の側面２９と径方向に対向して、第２のギャップＧＢを形成している（図４（Ｂ））。第２の接地電極チップ３８Ｂの径方向内側の面３９Ｂを第２の放電面３９Ｂとも呼ぶ。図４（Ｂ）に示すように、軸線ＣＬから、第２の放電面３９Ｂの幅方向の中心の点ＰＢに向かう方向であり、かつ、軸線ＣＬと垂直な方向を、第２の接地電極３０Ｂが配置されている方向を示す第２の配置方向Ｄ２、と呼ぶ。

【0045】

第１の配置方向Ｄ１と第２の配置方向Ｄ２との間の周方向の角度、すなわち、図４（Ｂ）において、軸線ＣＬと点ＰＡとを結ぶ線分と、軸線ＣＬと点ＰＢとを結ぶ線分とがなす劣角（小さい方の角度）を、２個の接地電極３０Ａ、３０Ｂの配置角度θとする。配置角度θは、１８０度より十分に小さい（図４の例では、約１００度（°））。

【0046】

なお、スパークプラグ１００は、燃焼室７９０におけるスパークプラグ１００の先端近傍での混合気の流動方向Ｄｇ（図２）の上流側が、図４（Ｂ）の配置角度θの範囲内に位置するように、内燃機関７００に取り付けられることが好ましい。こうすれば、詳細は後述するように、混合気の流動方向Ｄｇの流れ（後述するガス流ＡＲ１）による火花の吹き消えを効果的に抑制して、耐久性と着火性能を向上することができる。スパークプラグ１００の先端近傍での混合気の流動方向Ｄｇは、第１のギャップＧＡおよび第２のギャップＧＢを通る混合気の流動経路の流動方向とも言うことができる。図４（Ｂ）に示すように、スパークプラグ１００は、流動方向Ｄｇと平行で軸線ＣＬを通る線（流動方向線）と第１の配置方向Ｄ１との間の周方向の角度のうちの小さい方の角度θ１と、流動方向線と第２の配置方向Ｄ２との間の周方向の角度のうちの小さい方の角度θ２とが、ほぼ同じになるように内燃機関７００に取り付けられることがより好ましい。

【0047】

また、上述したように、配置角度θは１８０度より十分に小さく、かつ、スパークプラグ１００は、第１の接地電極３０Ａと第２の接地電極３０Ｂ以外には、接地電極を備えていない。したがって、スパークプラグ１００は、軸線ＣＬを含む平面であり、全ての接地電極（すなわち、第１の接地電極３０Ａと第２の接地電極３０Ｂ）が一方の側に配置されるように、主体金具５０を２分する特定平面を有する。例えば、図４（Ｂ）の例では、破線で示す平面ＶＬから見て一方の側（図４（Ｂ）の右下側）に、全ての接地電極が存在し、平面ＶＬから見て他方の側（図４（Ｂ）の左上側）には、接地電極は存在しない。

【0048】

なお、中心電極チップ２８の外径、すなわち、接地電極３０Ａ、３０Ｂの放電面３９Ａ、３９Ｂと対向する軸線方向の位置における中心電極２０の外径を、Ｒ１とする。また、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの幅方向（本実施例では周方向に沿った方向）の長さ（すなわち、軸と垂直な断面における長手方向の長さ、最大部の幅とも呼ぶ）をＬ１とする。接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの径方向の長さ（すなわち、軸と垂直な断面における短手方向の長さ、最小部の幅とも呼ぶ）をＬ２とする。また、接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの放電面３９Ａ、３９Ｂの幅方向の長さ（すなわち、放電面の長手方向の長さ、最大部の幅とも呼ぶ）をＬ３、放電面３９Ａ、３９Ｂの軸線方向の長さをＬ４、接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの径方向の長さをＬ５とする。また、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂから接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂが、径方向内側に向かって突出している突出長を、Ｌ６とする。

【0049】

以上説明した実施形態のスパークプラグ１００によれば、２個の接地電極３０Ａ、３０Ｂを適正に配置することによって、着火性と耐久性とを向上することができる。図５を参照して具体的に説明する。図５は、実施形態のスパークプラグ１００の放電について説明する図である。図５には、図４（Ｂ）と同様に、スパークプラグ１００の先端近傍を軸線ＣＬに沿って先端側から後端側に向かって見た図が示されている。図５では、中心電極チップ２８と、第１の接地電極３０Ａと、第２の接地電極３０Ｂと、を除く構成は、適宜に省略されている。

【0050】

図中の矢印ＡＲ１は、第１のギャップＧＡおよび第２のギャップＧＢの近傍での混合気の流れ（すなわち、内燃機関７００の燃焼室７９０内の混合気の流れ）を示している（以下、「ガス流ＡＲ１」と呼ぶ）。このガス流ＡＲ１は、流動方向Ｄｇに沿って、第１のギャップＧＡおよび第２のギャップＧＢを通り抜ける流れである。スパークプラグ１００の動作時に、第１のギャップＧＡまたは第２のギャップＧＢのいずれかで生じる火花放電は、このガス流ＡＲ１によって風下へ吹き流され得る。

【0051】

図中の放電経路Ｅ１〜Ｅ４は、第１のギャップＧＡにおいて発生する火花の放電経路の例を示している。第１経路Ｅ１は、火花の発生直後の経路の例である。第１経路Ｅ１は、例えば、火花が発生しやすい第１の放電面３９Ａの端に位置する点Ｐ０と、点Ｐ０と最も近い放電側面２９上の点Ｐ１とを結ぶ経路である。発生した火花はガス流ＡＲ１によって流される（火花の吹き流れ）ので、火花の経路は、時間の経過とともに第２経路Ｅ２〜第４経路Ｅ４へと変化していく。このとき、火花の経路の放電側面２９上の端点Ｐ２〜Ｐ４は、放電側面２９に沿ってガス流ＡＲ１の下流側に移動する。放電側面２９が曲面であるために、このような端点の移動がスムーズに発生するので、吹き流れによって火花が消滅する現象（火花の吹き消え）の発生が抑制される。また、吹き流れによって、火花の放電経路の伸長が発生し、ギャップＧＡ、ＧＢから離れて火炎核が形成されるので、消炎作用を受けにくくなる。この結果、スパークプラグ１００の着火性能が向上する。なお、第１経路Ｅ１の第１の放電面３９Ａ側の端は点Ｐ０に限らず、より上流側に位置する点Ｐ０'でも発生し得るが、この場合であっても、ガス流ＡＲ１によって、点Ｐ０まで移動する。

【0052】

また、火花の吹き消えが発生すると、１回の放電が発生すべき期間に、火花が第１経路Ｅ１にて再発生する現象（多重放電）が起きる。ギャップ間には、火花の発生時に最大の電圧と電流が発生するので、火花の発生時に電極チップ２８、３８Ａ、３８Ｂの消耗量が最大となる。このために、多重放電が起きると、電極チップ２８、３８Ａ、３８Ｂの消耗量が、多重放電が発生しない場合と比較して大きくなる。本実施形態によれば、上述したように、火花の吹き消えの発生が抑制されるので、電極チップ２８、３８Ａ、３８Ｂの消耗量の増大を抑制することができる。この結果、スパークプラグ１００の耐久性が向上する。第２のギャップＧＢにおいて発生する火花についても同様のことが言える。

【0053】

さらに、２個の接地電極３０Ａ、３０Ｂが、平面ＶＬの一方の側、すなわち、ガス流ＡＲ１の上流側に偏在していることによって、中心電極チップ２８の放電側面２９上において、火花の放電経路の端点（例えば、Ｐ２〜Ｐ４）は、放電側面２９の一部に偏ることなく、比較的広い範囲に発生する。この結果、中心電極チップ２８は、図５においてハッチングで示すように、過度に偏ることなく比較的均一に消耗していく。この結果、スパークプラグ１００の耐久性が向上する。例えば、仮に、θが１８０度である場合や、１８０以上である場合、すなわち、２個の接地電極３０Ａ、３０Ｂが平面ＶＬ上や平面ＶＬよりガス流ＡＲ１の下流側にある場合を考える。この場合には、中心電極チップ２８の放電側面２９のうち、消耗が発生する領域が、平面ＶＬより下流側の部分に偏ると考えられ、耐久性が本実施形態と比較して劣ると考えられる。

【0054】

このような効果は、特にガス流ＡＲ１の流速が比較的速い場合に効果的である。具体的には、混合気の希薄化（Ａ／Ｆ比の増大）や、排気再循環（ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation））の実行、燃焼室内の圧力の増大などに伴って、着火性を確保するために、燃焼室内のガス流ＡＲ１の流速が速くなる傾向にある。本実施例のスパークプラグ１００は、このようなガス流ＡＲ１の流速が比較的速くされた内燃機関用のスパークプラグとして効果が大きい。具体的には、吹き消えの抑制の観点からは、火花の放電経路は短い方が好ましく、上述したように、吹き消えが発生しなければ、着火性の観点からは火花の放電経路は長い方が好ましい。このように互いに相反する要求を両立させることは困難であったが、本実施形態のスパークプラグ１００では、接地電極の配置等を適正化することによって、火花の放電経路が長くなっても火花の吹き消えを抑制することができる。この結果、燃焼室内の火花ガス流ＡＲの流速が速い場合であっても、スパークプラグの着火性能と耐久性を確保することができる。

【0055】

Ｂ．第１評価試験：
実施形態のスパークプラグ１００の性能を評価すべく、サンプルを用いて着火性能の評価を行った。具体的には、第１評価試験では、放電の方向が軸線方向と垂直である（横放電）場合と、放電の方向が軸線方向と平行である（縦放電）場合と、の比較試験を行った。

【0056】

図６は、第１評価試験のサンプルＳ１〜Ｓ３について説明する図である。図６（Ａ）の横放電のサンプルＳ１は、上記実施形態のスパークプラグ１００から第２の接地電極３０Ｂを取り除いたスパークプラグである。すなわち、サンプルＳ１は、１個の第１の接地電極３０Ａのみを、接地電極として備えている。他の構成は、上記実施形態のスパークプラグ１００と同じである。

【0057】

図６（Ｂ）の縦放電のサンプルＳ２は、１個の縦放電の接地電極３０Ｃのみを、接地電極として備えている。他の構成は、上記実施形態のスパークプラグ１００と同じである。接地電極３０Ｃは、Ｌ字型の接地電極本体３５Ｃと、接地電極チップ３８Ｃと、を備えている。接地電極本体３５Ｃの軸線方向に延びる部分の後端は、主体金具５０に接合されている（例えば、抵抗溶接）。接地電極チップ３８Ｃは、接地電極本体３５Ｃの径方向に延びる部分の径方向内側の端部に接合されている（例えば、抵抗溶接）。接地電極チップ３８Ｃの後端面は、中心電極チップ２８の先端面との間にギャップＧｈを形成している。

【0058】

図６（Ｃ）の両方向放電のサンプルＳ３は、２個の接地電極、すなわち、１個の横放電の第１の接地電極３０Ａと、１個の縦放電の接地電極３０Ｃと、を備えている。サンプルＳ３の横放電の第１の接地電極３０Ａは、サンプルＳ１の第１の接地電極３０Ａと同じである。サンプルＳ３の縦放電の接地電極３０Ｃは、サンプルＳ２の接地電極３０Ｃと同じである。他の構成は、上記実施形態のスパークプラグ１００と同じである。なお、２個の接地電極３０Ａ、３０Ｃは、軸線ＣＬを通る一本の直線（図６（Ｃ）の方向Ｄ１と平行な直線）に沿って、配置されている。すなわち、２個の接地電極３０Ａ、３０Ｃは、主体金具５０の先端面５７における軸線ＣＬを挟んで互いに反対側の位置に、接合されている。

【0059】

なお、サンプルＳ１〜Ｓ３の詳細構成は、以下の通りである。
中心電極チップ２８の外径Ｒ１ ：０．６ｍｍ
中心電極チップ２８の材料 ：イリジウム（Ｉｒ）合金
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｃの放電面の周方向の長さＬ３ ：０．６ｍｍ
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｃの放電面の軸線方向の長さＬ４ ：０．６ｍｍ
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｃの径方向の長さＬ５ ：１．０ｍｍ
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｃの材料 ：白金（Ｐｔ）合金

【0060】

なお、横放電のサンプルＳ１として、ギャップＧＡ（図６（Ａ））の長さを０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍとした３種類のサンプルＳ１１〜Ｓ１３を用意した。また、縦放電のサンプルＳ２として、ギャップＧｈ（図６（Ｂ））の長さを０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍとした３種類のサンプルＳ２１〜Ｓ２３を用意した。また、両方向放電のサンプルＳ３として、ギャップＧＡおよびＧｈ（図６（Ｃ））の長さを０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍとした３種類のサンプルＳ３１〜Ｓ３３を用意した。

【0061】

第１評価試験では、合計９種類のサンプルＳ１１〜Ｓ３３を用いて、０．８ＭＰａに加圧されたチャンバー内で、１回の試験あたり１００回の火花放電を発生させる火花試験を行った。放電時には、所定の点火装置（例えば、フルトランジスタ点火装置）を用いて、１放電あたり５０ｍＪの電気エネルギーを供給した。そして、火花試験中のチャンバ−内には、軸線ＣＬから見て接地電極が配置されている方向と垂直な方向（図６（Ａ）〜（Ｃ）の方向Ｄｓ）に流動する気流を発生させた。

【0062】

そして、１００回の火花放電のうち、火花の吹き消えに伴う多重放電が発生した回数をカウントした。そして、１個のサンプルについて、チャンバ−内の気流の流速を１ｍ／ｓずつ変更しながら、複数回の火花試験を実行することによって、火花の吹き消え（多重放電）が発生した割合が５％以上となる流速の下限値（以下、下限流速とも呼ぶ）を、各サンプルの評価値として特定した。表１は、第１評価試験の評価結果を示している。

【0063】

【表1】

【0064】

下限流速が大きいほど、火花の吹き消えが発生しにくいことを意味しており、耐久性および着火性に優れていることを意味している。

【0065】

表１から解るように、横放電のサンプルＳ１１〜Ｓ１３は、ギャップの長さに拘わらずに、縦放電のサンプルＳ２１〜Ｓ２３より下限流速が大きく、火花の吹き消えが発生しにくいことが解った。

【0066】

図７は、縦放電のサンプルの放電について説明する図である。図中の放電経路Ｅ５〜Ｅ７は、ギャップＧｈにおいて発生する火花の放電経路の例を示している。経路Ｅ５は、火花の発生直後の経路の例である。経路Ｅ５は、例えば、火花が発生しやすい中心電極チップ２８の放電面（先端面）の端に位置する点Ｐ６と、接地電極チップ３８Ｃの放電面（後端面）の端に位置する点Ｐ５とを結ぶ経路である。発生した火花はガス流ＡＲ１によって流される（火花の吹き流れ）ので、火花の経路は、時間の経過とともに経路Ｅ６、Ｅ７へと変化していく。このとき、火花の経路の中心電極チップ２８の放電側面２９上の端点Ｐ５は、横放電の場合（図５参照）とは異なり、ガス流ＡＲ１の下流側に移動することができない。この結果、縦方向の放電では、横方向の放電より火花の吹き消えが発生しやすいと考えられる。

【0067】

また、表１から解るように、横放電のサンプルＳ１１〜Ｓ１３は、ギャップの長さに拘わらずに、両方向放電のサンプルＳ３１〜Ｓ３３より下限流速が大きく、火花の吹き消えが発生しにくいことが解った。また、縦放電のサンプルＳ２１〜Ｓ２３と、両方向放電のサンプルＳ３１〜Ｓ３３と、では、下限流速に差がなく、火花の吹き消えの発生しやすさに差がないことが解った。これは、両方向放電のサンプルでは、実際に発生している火花放電のほとんどが縦放電であるためであると考えられる。すなわち、縦放電は、中心電極チップ２８の放電面の端（角）と、接地電極チップ３８Ｃの放電面の端（角）と、を結ぶ経路で発生する。このために、縦放電のギャップＧｈの絶縁破壊電圧は、横放電のギャップＧＡの絶縁破壊電圧より低いと考えられる。このために、両方向放電のサンプルでは、縦放電が横放電より発生しやすいと考えられる。

【0068】

第１評価試験から、火花の吹き消えの発生を抑制して、スパークプラグの耐久性および着火性を向上するためには、実施形態のスパークプラグ１００のように、横放電を採用することが好ましいことが解った。

【0069】

Ｃ．第２評価試験：
次に、実施形態のスパークプラグ１００の２個の接地電極の配置角度θ（図４）の適正値を決定すべく、サンプルを用いて着火性能の評価を行った。第２評価試験では、実施形態のスパークプラグ１００（図４参照）の６種類のサンプルＳ４１〜Ｓ４６と、比較形態のスパークプラグの３種類のサンプル（比較サンプルと呼ぶ）Ｓ５１〜Ｓ５３と、を用いて、評価を行った。

【0070】

図８は、比較形態のスパークプラグの説明図である。比較形態のスパークプラグは、スパークプラグ１００の構成に加えて、第３の接地電極３０Ｄを備えている。第３の接地電極３０Ｄの形状、材料、寸法は、他の２個の接地電極３０Ａ、３０Ｂと同じである。すなわち、第３の接地電極３０Ｄは、第１の接地電極本体３５Ａと同様の第３の接地電極本体３５Ｄと、第１の接地電極チップ３８Ａと同様の第３の接地電極チップ３８Ｄと、を備えている。

【0071】

そして、第３の接地電極チップ３８Ｄの径方向内側の面３９Ｄ（第３の放電面３９Ｄとも呼ぶ）は、円柱状の中心電極チップ２８の側面２９と径方向に対向して、第３のギャップＧＤを形成している（図８）。図８に示すように、軸線ＣＬから、第３の放電面３９Ｄの幅方向の中心の点ＰＤに向かう方向であり、かつ、軸線ＣＬと垂直な方向を、第３の接地電極３０Ｄが配置されている方向を示す第３の配置方向Ｄ３、と呼ぶ。

【0072】

比較形態のスパークプラグにおいて、第３の配置方向Ｄ３は、第１の配置方向Ｄ１と第３の配置方向Ｄ３との間の周方向の角度θ１３と、第１の配置方向Ｄ１と第３の配置方向Ｄ３との間の周方向の角度θ２３とが、θ１３＝θ２３＞９０度を満たす方向である。第３の配置方向Ｄ３に配置される第３の接地電極３０Ｄは、第３の配置方向Ｄ３と垂直であり、かつ、軸線ＣＬを含む平面ＶＬから見て、第１の接地電極３０Ａおよび第２の接地電極３０Ｂとは反対側に位置する。換言すれば、第３の接地電極３０Ｄは、比較形態のスパークプラグが内燃機関に取り付けられた場合における混合気の流動方向Ｄｇの下流（ガス流ＡＲ１の下流）に位置している。

【0073】

なお、実施形態の６種類のサンプルＳ４１〜Ｓ４６、および、３種類の比較サンプルＳ５１〜Ｓ５３の共通の構成は、以下の通りである。
中心電極チップ２８の外径Ｒ１ ：０．６ｍｍ
中心電極チップ２８の材料 ：イリジウム（Ｉｒ）合金
接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの周方向の長さＬ１ ：１．０ｍｍ
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの放電面の周方向の長さＬ３ ：０．６ｍｍ
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの放電面の軸線方向の長さＬ４ ：０．６ｍｍ
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの径方向の長さＬ５ ：１．０ｍｍ
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの突出長Ｌ６ ：０．３ｍｍ
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの材料 ：白金（Ｐｔ）合金
ギャップＧＡ、ＧＢの長さ ：０．３ｍｍ

【0074】

また、３種類の比較サンプルＳ５１〜Ｓ５３の第３の接地電極３０Ｄの寸法や材料は、他の２個の接地電極３０Ａ、３０Ｂと同じであり、第３のギャップＧＤの長さは、他の２個のギャップＧＡ、ＧＢと同じである（０．３ｍｍ）。

【0075】

実施形態の６種類のサンプルＳ４１〜Ｓ４６は、２個の接地電極３０Ａ、３０Ｂの配置角度θが互いに異なり、それぞれ、４０度、５０度、６０度、１００度、１５０度、１８０度である。比較サンプルＳ５１〜Ｓ４３は、２個の接地電極３０Ａ、３０Ｂの配置角度θが互いに異なり、それぞれ、６０度、１００度、１５０度である。

【0076】

第２評価試験では、各サンプルを混合気の流動方向が図４（Ｂ）や図６に示す流動方向Ｄｇと一致するように内燃機関に搭載し、当該内燃機関を１測定あたり１分間に亘って運転する運転試験を行い、失火率を測定した。具体的には、直列４気筒、排気量１．５Ｌのガソリンエンジンを、１６００ｒｐｍの回転速度で運転した。なお、このガソリンエンジンの図示平均有効圧力は、３４０ｋＰａである。運転時には、所定の点火装置を用いて、１放電あたり５０ｍＪの電気エネルギーを供給した。

【0077】

そして、１個のサンプルについて、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）を段階的に変化させながら１つの空燃比あたり３回ずつ失火率を測定した。空燃比と失火率をプロットした結果から、各サンプルの失火率１％時の空燃比を近似計算によって算出した。表２は、第２評価試験の評価結果を示している。失火率１％時の空燃比が大きいほど、着火性が優れていることを意味している。

【0078】

【表2】

【0079】

表２に示すように、実施形態のサンプル４１〜４６はいずれも、配置角度θに拘わらずに、比較形態のサンプルＳ５１〜５３と比較して、失火率１％時の空燃比が１以上大きく、着火性能に優れていることが解った。

【0080】

比較形態のサンプル（図８）では、燃焼室内のガス流ＡＲ１（図８）が、第３の接地電極３０Ｄによって、物理的に妨げられてしまうために、ギャップＧＡ、ＧＢ、ＧＤの近傍におけるガス流ＡＲ１の流速が低下する。この結果、ガス流ＡＲ１による火花の吹き流れによる火花の放電経路の伸長（図５）が十分に発生しない。この結果、高温領域の拡大がスムーズに発生せず、発生した熱がスパークプラグ１００のギャップ近傍に停滞して、例えば、スパークプラグ１００を介して外部に放出され得る。また、第３の接地電極３０Ｄによる熱引き（消炎作用）によって、発生した熱が外部に放出されやすい。また、第３のギャップＧＤに火花が発生することによって、火花の吹き流れによる火花の放電経路の伸長が十分に発せず、消炎作用によって、発生した熱が外部に放出されやすい。このような複数の要因によって、着火性能が十分に向上しないと考えられる。

【0081】

このように、第２評価試験によって、本実施形態のスパークプラグ１００のように、図４（Ｂ）の破線で示す平面ＶＬから見て一方の側（図４（Ｂ）の右下側）に、全ての接地電極が存在し、平面ＶＬから見て他方の側（図４（Ｂ）の左上側）には、接地電極は存在しないことが、着火性能の向上の観点から好ましいことが解った。

【0082】

さらに、表２に示すように、配置角度θが６０度より小さいサンプルＳ４１、Ｓ４２および１５０度より大きいサンプルＳ４６と比較して、配置角度θが６０度以上１５０度以下のサンプルＳ４３〜Ｓ４５は、失火率１％時の空燃比が１以上大きく、着火性能に優れていることが解った。

【0083】

配置角度θが小さいほど、ギャップＧＡ、ＧＢを通るガス流ＡＲ１の流路が狭くなるので、ギャップＧＡ、ＧＢの近傍におけるガス流ＡＲ１の量が少なくなる。配置角度θが６０度より小さい場合には、第１のギャップＧＡ、ＧＢを通るガス流ＡＲ１の減少によって、ガス流ＡＲ１による火花の吹き流れによる火花の放電経路の伸長（図５）が十分に発生しない。この結果、高温領域の拡大がスムーズに発生せず、着火性能が十分に向上しないと考えられる。

【0084】

また、配置角度θが大きいほど、ギャップＧＡ、ＧＢに発生する火花放電の発生直後の経路（図５の第１経路Ｅ１）の位置がガス流ＡＲ１の下流側になる。すなわち、図５の第１経路Ｅ１の端点Ｐ１の位置が、ガス流ＡＲ１の下流側になる。配置角度θが１５０度より大きい場合には、火花放電の発生直後の経路Ｅ１の端点Ｐ１の位置が、過度にガス流ＡＲ１の下流側になってしまう。この結果、火花の吹き流れによって、火花放電の経路の端点が放電側面２９に沿って下流側に移動する余地が小さくなる。この結果、ガス流ＡＲ１による火花の吹き流れによる火花の放電経路の伸長（図５）が十分に発生しない。したがって、高温領域の拡大がスムーズに発生せず、着火性能が十分に向上しないと考えられる。

【0085】

このように、第２評価試験によって、２個の接地電極３０Ａ、３０Ｂの配置角度θは、６０°≦θ≦１５０°を満たすことが好ましいことが解った。こうすれば、２個の接地電極の配置を適正化することによって、火花の吹き流れによる火花の放電経路の伸長（図５）を促進できる。この結果、スパークプラグの着火性能の向上を実現することができる。

【0086】

なお、表１に示すように、６０°≦θ≦１５０°の範囲内では、配置角度θが１００度のサンプルＳ４４が最も着火性能が優れていた。そして、配置角度が１００度から離れるほど、少しずつ着火性能が低下した。すなわち、配置角度θは、６０度より１００度が好ましく、１５０度より１００度が好ましいことが解った。

【0087】

Ｄ．第３評価試験：
第３評価試験では、中心電極チップ２８の外径Ｒ１（中心電極の外径Ｒ１）の適正値を決定すべく、評価試験を行った。第３評価試験では、第１評価試験の横放電のサンプルＳ１と同じタイプの５種類のサンプルＳ６１〜６５、すなわち、１個の第１の接地電極３０Ａのみを接地電極として備えるサンプルＳ６１〜６５を用いた。サンプル６１〜Ｓ６５は、中心電極の外径Ｒ１が互いに異なり、それぞれ、０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍである。

【0088】

サンプルＳ６１〜６５の中心電極の外径Ｒ１以外の寸法は、第１評価試験のサンプルＳ１１と同じである。例えば、接地電極チップ３８Ａの放電面３９Ａの周方向の長さＬ３は、０．６ｍｍであり、ギャップＧＡの長さは、０．３ｍｍである。

【0089】

第３評価試験では、各サンプルについて、０．８ＭＰａに加圧されたチャンバー内で、１回の試験あたり１００回の火花放電を発生させる火花試験を行った。放電時には、所定の点火装置（例えば、フルトランジスタ点火装置）を用いて、１放電あたり５０ｍＪの電気エネルギーを供給した。そして、火花試験中のチャンバ−内には、軸線ＣＬから見て接地電極が配置されている方向と垂直な方向（図６（Ａ）の方向Ｄｓ）に流動する流速１０ｍ／ｓの気流を発生させた。

【0090】

そして、１００回の火花放電のうち、火花の吹き消えに伴う多重放電が発生した回数をカウントして、火花の吹き消えの発生率（以下、吹き消え率とも呼ぶ）を各サンプルの評価値として特定した。吹き消え率が小さいほど、火花の吹き消えが発生しにくいことを意味しており、耐久性および着火性に優れていることを意味している。表３は、第３評価試験の評価結果を示している。

【0091】

【表3】

【0092】

表３から解るように、中心電極の外径Ｒ１が、接地電極の放電面３９Ａの幅方向の長さＬ３（０．６ｍｍ）以上であるサンプルＳ６２〜Ｓ６５は、中心電極の外径Ｒ１が、接地電極の放電面３９Ａの幅方向の長さＬ３より小さいサンプルＳ６１より、火花の吹き消えが発生しにくいことが解った。

【0093】

さらには、中心電極の外径Ｒ１が、接地電極の放電面３９Ａの幅方向の長さＬ３（０．６ｍｍ）より大きいサンプルＳ６３〜Ｓ６５は、中心電極の外径Ｒ１が、接地電極の放電面３９Ａの幅方向の長さＬ３と同じであるサンプルＳ６２より、火花の吹き消えが発生しにくいことが解った。

【0094】

中心電極の外径Ｒ１が大きいほど、ギャップＧＡ、ＧＢに発生する火花放電の経路Ｅ１〜Ｅ４の端点Ｐ１〜Ｐ４（図５）の位置が、火花の吹き流れによって、放電側面２９に沿ってガス流ＡＲ１の下流側に移動する余地が大きくなる。このために、中心電極の外径Ｒ１が、接地電極の放電面３９Ａの幅方向の長さＬ３（本実験では、０．６ｍｍ）以上である場合には、外径Ｒ１が長さＬ３より小さい場合と比較して、火花の吹き流れによる火花の放電経路の伸長（図５）が発生しやすくなると考えられる。したがって、高温領域の拡大がスムーズに発生して、着火性能が向上すると考えられる。同じように、中心電極の外径Ｒ１が、長さＬ３より大きい場合には、中心電極の外径Ｒ１が長さＬ３と等しい場合と比較して、火花の吹き流れによる火花の放電経路の伸長（図５）が発生しやすくなると考えられる。したがって、高温領域の拡大がよりスムーズに発生して、より着火性能が向上すると考えられる。

【0095】

このように、第３評価試験によって、中心電極の外径Ｒ１が、接地電極の放電面３９Ａの幅方向の長さＬ３以上であることがより好ましく、中心電極の外径Ｒ１が、接地電極の放電面３９Ａの幅方向の長さＬ３より大きいことがさらに好ましいことが解った。こうすれば、火花の吹き流れによる火花の放電経路の伸長（図５）をより効果的に促進して、着火性能をより向上することができる。

【0096】

なお、表３に示すように、中心電極の外径Ｒ１が、長さＬ３より大きいサンプルＳ６３〜Ｓ６５の中では、中心電極の外径Ｒ１が０．８ｍｍのサンプルＳ６３より、中心電極の外径Ｒ１が１ｍｍのサンプルＳ６４は、火花の吹き消えが発生しにくかった。中心電極の外径Ｒ１が１ｍｍのサンプルＳ６４と中心電極の外径Ｒ１が１．２ｍｍのサンプルＳ６５との間では、火花の吹き消え率は同じであった。すなわち、中心電極の外径Ｒ１は、長さＬ３の１．５倍より大きいことがさらに好ましいことが解った。

【0097】

Ｅ．第４評価試験：
第４評価試験では、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの最大部の幅（周方向の長さＬ１）の適正値を決定すべく、評価試験を行った。第４評価試験では、実施形態のスパークプラグ１００（図４）の６種類のサンプルＳ７１〜７６を用いた。サンプル７１〜Ｓ７６は、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの周方向の長さＬ１が互いに異なり、それぞれ、０．６ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍである。

【0098】

なお、実施形態の６種類のサンプルＳ７１〜Ｓ７６の共通の構成は、以下の通りである。
中心電極チップ２８の外径Ｒ１ ：１．０ｍｍ
中心電極チップ２８の材料 ：イリジウム（Ｉｒ）合金
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの放電面の周方向の長さＬ３ ：０．６ｍｍ
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの放電面の軸線方向の長さＬ４ ：０．６ｍｍ
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの径方向の長さＬ５ ：１．０ｍｍ
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの突出長Ｌ６ ：０．３ｍｍ
接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの材料 ：白金（Ｐｔ）合金
ギャップＧＡ、ＧＢの長さ ：０．３ｍｍ

【0099】

第４評価試験では、第２評価試験と同一の試験を行って、各サンプルについて、各サンプルの失火率１％時の空燃比を特定した。表４は、第４評価試験の評価結果を示している。

【0100】

【表4】

【0101】

表４から解るように、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１（１．０ｍｍ）以上であるサンプルＳ７２〜Ｓ７５は、長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１より小さいサンプルＳ７１と比較して、失火率１％時の空燃比が大きく、着火性能に優れていることが解った。さらには、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１より大きいサンプルＳ７３〜Ｓ７５は、長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１と同じサンプルＳ７２と比較して、失火率１％時の空燃比が大きく、着火性能に優れていることが解った。ただし、例外的に、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１に対して過度に大きいサンプルＳ７６は、サンプルＳ７２〜Ｓ７５と比較して、失火率１％時の空燃比が小さく、着火性能が劣ることが解った。

【0102】

図９は、実施形態のスパークプラグ１００の放電について説明する図である。図９（Ａ）に示すように、燃焼室内では、２個の第１の接地電極３０Ａ、３０Ｂの間を通過して、ギャップＧＡ、ＧＢの近傍に至るガス流ＡＲ１に加えて、２個の第１の接地電極３０Ａ、３０Ｂの外側から回り込んで、ギャップＧＡ、ＧＢの近傍に至るガス流ＡＲ２が存在する。ガス流ＡＲ１とガス流ＡＲ２とは、ギャップＧＡ、ＧＢの近傍において、互いに逆方向になる。この結果、ガス流ＡＲ２の影響が大きくなると、ガス流ＡＲ１による火花の吹き流れが阻害される。この結果、ギャップＧＡ、ＧＢの近傍での混合気の流速が低下して、高温領域の拡大がスムーズに発生せずに、着火性能が低下すると考えられる。

【0103】

接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの長さＬ１が長いほど、ガス流ＡＲ２がギャップＧＡ、ＧＢの近傍に到達し難くなるので、ガス流ＡＲ２の影響が小さくなる。このために、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの長さＬ１が、中心電極の外径Ｒ１（本実験では、１．０ｍｍ）以上である場合には、長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１より小さい場合と比較して、ガス流ＡＲ２の影響が抑制される。この結果、ギャップＧＡ、ＧＢの近傍での混合気の流速の低下が抑制されて、火花の吹き流れによる火花の放電経路の伸長（図５）が発生しやすくなると考えられる。したがって、高温領域の拡大がスムーズに発生して、着火性能が向上すると考えられる。同じように、長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１より大きい場合には、長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１と等しい場合と比較して、火花の吹き流れによる火花の放電経路の伸長（図５）が発生しやすくなると考えられる。したがって、高温領域の拡大がよりスムーズに発生して、より着火性能が向上すると考えられる。

【0104】

ただし、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１に対して過度に大きくなると、ガス流ＡＲ１の流量が減少してしまう。このために、サンプルＳ７６のように、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１の３倍以上になると、ガス流ＡＲ１の流量が減少して、火花の吹き流れによる火花の放電経路の伸長（図５）が発生しにくくなると考えられる。したがって、長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１の３倍以上になると、着火性能が低下すると考えられる。

【0105】

このように、第４評価試験によって、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの周方向の長さＬ１が、中心電極の外径Ｒ１以上であることがより好ましく、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの周方向の長さＬ１が、中心電極の外径Ｒ１より大きいことがさらに好ましいことが解った。こうすれば、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの外側から回り込むガス流ＡＲ２の影響を抑制して、火花の吹き流れによる火花の放電経路の伸長（図５）をより効果的に促進することによって、着火性能をより向上することができる。

【0106】

また、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの周方向の長さＬ１を、中心電極の外径Ｒ１の３倍より小さくすることによって、ガス流ＡＲ１の流量を確保して、着火性能の低下を抑制することができることが解った。
また、

【0107】

なお、表３に示すように、長さＬ１が、中心電極の外径Ｒ１より大きいサンプルＳ７３〜Ｓ７５の中では、長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１の２倍であるサンプルＳ７４が、最も失火率１％時の空燃比が大きく、長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１の１．２倍であるサンプルＳ７３や長さＬ１が中心電極の外径Ｒ１の２．５倍であるサンプルＳ７５より着火性能が高かった。すなわち、長さＬ１は、中心電極の外径Ｒ１の１．２倍以上２．５倍以下であることがより好ましく、長さＬ１は、中心電極の外径Ｒ１の２倍程度であることが最も好ましいことが解った。

【0108】

Ｆ．第５評価試験：
第５評価試験では、接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの突出長Ｌ６（図４）の適正値を決定すべく、評価試験を行った。第５評価試験では、実施形態のスパークプラグ１００（図４）の４種類のサンプルＳ８１〜８４を用いた。サンプル８１〜Ｓ８４は、接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの突出長Ｌ６が互いに異なり、それぞれ、０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍである。

【0109】

図１０は、第５評価試験のサンプルの一例を示す図である。図１０に示すように、突出長Ｌ６を短くする調整は、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの先端方向Ｄｆの端をＬ字形状に折り曲げることによって行われた。すなわち、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの先端方向Ｄｆの端を径方向内側に突出させることによって、ギャップＧＡ、ＧＢの長さを変えることなく、突出長Ｌ６の調整が行われた。

【0110】

なお、実施形態の４種類のサンプルＳ８１〜Ｓ８４の接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの突出長Ｌ６を除いた構成は、第４評価試験のサンプルＳ７４と同じである。

【0111】

第５評価試験では、第２評価試験および第４評価試験と同一の試験を行って、各サンプルについて、各サンプルの失火率１％時の空燃比を特定した。表５は、第５評価試験の評価結果を示している。

【0112】

【表5】

【0113】

表５から解るように、接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの突出長Ｌ６が長くなるほど、失火率１％時の空燃比が大きくなり、着火性能が向上することが解った。さらには、接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの突出長Ｌ６が、０．５ｍｍ以上のサンプルＳ８３、Ｓ８４は、突出長Ｌ６が、０．５ｍｍ未満のサンプルＳ８１、Ｓ８２と比較して、失火率１％時の空燃比が０．８以上大きくなり、着火性能が顕著に優れていることが解った。突出長Ｌ６が、０．５ｍｍのサンプルＳ８３と、０．７ｍｍのサンプルＳ８４との間では、失火率１％時の空燃比に大きな差はなかった。

【0114】

この理由について説明する。図９（Ａ）には、突出長Ｌ６が比較的大きな実施形態のスパークプラグ１００の例が図示されている。図９（Ｂ）には、突出長Ｌ６が比較的小さな実施形態のスパークプラグ１００の例が図示されている。図９（Ａ）に示すように、突出長Ｌ６が比較的大きい場合には、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの外側を回り込んだガス流ＡＲ２が、ギャップＧＡ、ＧＢの近傍にまで到達しにくい。この結果、突出長Ｌ６が比較的大きい場合にはガス流ＡＲ２の影響が比較的小さくなり、ガス流ＡＲ２の影響による着火性能の低下を抑制することができる。一方、図９（Ｂ）に示すように、突出長Ｌ６が比較的小さい場合には、突出長Ｌ６が比較的大きい場合よりも、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの外側を回り込んだガス流ＡＲ２が、ギャップＧＡ、ＧＢの近傍にまで到達しやすい。この結果、突出長Ｌ６が比較的小さい場合には、突出長Ｌ６が比較的大きい場合と比較して、ガス流ＡＲ２の影響が大きくなり、ガス流ＡＲ２の影響による着火性能の低下が大きくなる。

【0115】

このように、第５評価試験によって、接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの突出長Ｌ６が長くなるほど、失火率１％時の空燃比が大きくなり、着火性能が向上することが解った。特に、接地電極チップ３８Ａ、３８Ｂの突出長Ｌ６は、０．５ｍｍ以上であることが好ましいことが解った。こうすれば、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂの外側から回り込むガス流ＡＲ２の影響を抑制して、着火性能をより向上することができる。

【0116】

Ｇ．第６評価試験：
第６評価試験では、点火装置（電流供給装置とも呼ぶ）による電流の供給の条件を変更した場合における実施形態のスパークプラグ１００と、縦放電のスパークプラグと、の着火性能の比較を行った。第５評価試験では、実施形態のスパークプラグ１００のサンプルとして、第５評価試験のサンプルＳ８３を用いた。また、縦放電のスパークプラグのサンプル（図６）として、第１評価試験のサンプルＳ２１を用いた。

【0117】

図１１は、第６評価試験の点火装置について説明するグラフである。図１１のグラフの横軸は、時間（単位は、ｍｓ（ミリ秒））を示し、縦軸軸は、スパークプラグ（サンプル）に供給される電流（単位は、ｍＡ（ミリアンペア））を示す。図１１では、点火装置によって、スパークプラグに高電圧が印加されて、火花放電が発生した時刻をｔ０で示している。図１１の実線Ｃ１は、特定の条件で動作する点火装置によってスパークプラグを駆動した場合の電流の変化を示している。実線Ｃ１に示すように、火花放電が発生した時刻ｔ０、すなわち、ギャップの絶縁破壊が発生した時刻から極めて短い時間（例えば、数十μｓ）に、瞬間的に電流のピークＰＫが現れる（図１１）、その後、実線Ｃ１の斜めの直線部分で示されるように、電流は、１ｍｓ〜数ｍｓの時間をかけて緩やかに低下して、最終的にはゼロになる。実線Ｃ１の例では、時刻ｔｅにおいて、電流がゼロになっている。このような実線Ｃ１は、火花の吹き消えによる多重放電が発生しない場合に観察される。

【0118】

ここで、実線Ｃ１の例において、電流が２５ｍＡに低下した時刻をｔ１とする。時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間Ｔ１は、スパークプラグに２５ｍＡ以上の電流が供給される時間である。この時間Ｔ１を電流持続時間と定義する。電流持続時間は、点火装置の仕様（例えば、用いられるコンデンサやコイルの仕様）や制御（例えば、トランジスタのスイッチング制御）などの条件によって変更することができる。例えば、実線Ｃ１に示すような特性で点火装置を動作させることができるとともに、破線Ｃ２に示すような特性で点火装置を動作させることができる。図１１の例では、実線Ｃ１に示す特性では、電流持続時間は、上述したように時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間Ｔ１であり、破線Ｃ２に示す特性では、電流持続時間は、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの時間Ｔ２である。電流持続時間が長い点火装置ほど、高いエネルギーをスパークプラグに供給することができる。

【0119】

ここで、第６評価試験では、火花の吹き消えが発生しない場合における電流持続時間がそれぞれ、０．１ｍｓ、０．３ｍｓ、０．５ｍｓ、０．７ｍｓ、１ｍｓの５種類の点火装置を用いた。なお、第１評価試験〜第５評価試験の点火装置の電流供給能力は、第６評価試験の電流持続時間が０．３ｍｓの点火装置とほぼ等しい。

【0120】

第６評価試験では、上述した２種類のサンプルＳ８３、Ｓ２１をそれぞれ６種類の点火装置を用いて駆動して、第２、第４、第５評価試験と同一の試験を行って、各サンプルと各点火装置との組み合わせについて、失火率１％時の空燃比を特定した。本評価試験では、電流持続時間が０．１ｍｓの点火装置を用いた場合における各サンプルの失火率１％時の空燃比を、各サンプルの空燃比の基準値とした。そして、電流持続時間が０．３ｍｓ、０．５ｍｓ、０．７ｍｓ、１ｍｓの４種類の点火装置を用いた場合における失火率１％時の空燃比と基準値との差を評価値として算出した。なお、電流持続時間が０．１ｍｓの点火装置を用いた場合におけるサンプルＳ２１の失火率１％時の空燃比、すなわち、サンプルＳ２１の基準値は、２２であった。また、電流持続時間が０．１ｍｓの点火装置を用いた場合におけるサンプルＳ８３の失火率１％時の空燃比、すなわち、サンプルＳ８３の基準値は、２５であった。図６は、第６評価試験の評価結果を示している。

【0121】

【表6】

【0122】

表６から解るように、縦放電のスパークプラグのサンプルＳ２１では、電流持続時間が０．３ｍｓの点火装置を用いた場合には、電流持続時間が０．１ｍｓの点火装置を用いた場合と比較して、失火率１％時の空燃比の向上が見られた。しかし、サンプルＳ２１では、電流持続時間が０．５ｍｓ、０．７ｍｓ、１ｍｓの点火装置を用いた場合には、電流持続時間が０．３ｍｓの点火装置を用いた場合と比較して、失火率１％時の空燃比の向上が見られなかった。すなわち、電流持続時間が０．５ｍｓ以上である点火装置のような比較的高いエネルギー供給能力を有する点火装置を用いても、サンプルＳ２１の着火能力の向上は見られなかった。

【0123】

電流持続時間が０．５ｍｓ以上の点火装置を用いても、縦放電のスパークプラグでは、火花の吹き消えが発生してしまうために、実際には、長時間に亘ってスパークプラグに電流を供給できない。このために、電流持続時間が０．５ｍｓ以上の点火装置のような高いエネルギー供給能力を有する点火装置を用いても、縦放電のスパークプラグの火花放電のエネルギー放出量は大きくならないと考えられる。

【0124】

一方、本実施形態のスパークプラグ１００のサンプルＳ８３では、電流持続時間が０．１ｍｓから１ｍｓまでの範囲では、電流持続時間が長い点火装置を用いるほど、失火率１％時の空燃比が高くなった。すなわち、サンプルＳ８３では、電流持続時間が長く、高いエネルギー供給能力を有する点火装置を用いるほど、着火性能が向上した。すなわち、縦放電のスパークプラグのサンプルＳ２１とは異なり、本実施形態のスパークプラグ１００のサンプルＳ８３では、電流持続時間が０．５ｍｓ以上である点火装置で駆動された場合にも、点火装置のエネルギー供給能力に応じて着火性能が向上することが解った。

【0125】

上述したように、本実施形態のスパークプラグ１００では、縦放電のスパークプラグと比較して、火花の吹き消えが発生しにくい。このために、点火装置から長時間に亘って電流をスパークプラグ１００に供給できる。したがって、電流持続時間が長い点火装置を用いるほど、スパークプラグ１００の火花放電のエネルギー放出量が大きくなる。その結果、電流持続時間が長い点火装置を用いるほど、スパークプラグ１００の着火性能が向上すると考えられる。

【0126】

このように、第６評価試験によって、以下のことが解った。本実施形態のスパークプラグ１００によれば、比較的長い時間に亘って電流を供給可能な点火装置、具体的には、２５ｍＡ以上の電流を０．５ｍｓ以上に亘って供給することが可能な点火装置を用いて駆動される場合に、点火装置による電流の供給能力（すなわち、電気エネルギーの供給能力）に応じた着火性能を実現することができる。

【0127】

Ｈ．変形例：
（１）接地電極３０Ａ、３０Ｂの構成としては、上述の構成に限らず、他の構成を採用してもよい。上記実施形態では、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂは、主体金具５０とは別体で作成され、主体金具５０に溶接されている。これに代えて、削りだし成形によって、１個の金属材料から主体金具５０と接地電極本体３５Ａ、３５Ｂとを備える１個の部材が成形されてもよい。また、接地電極本体３５Ａ、３５Ｂは、銅などで形成された芯部を備える２層構造を有していても良い。

【0128】

また、上記実施形態では、接地電極チップ３８Ａ、３８Ａの径方向内側の面の全体が、電極チップ２８の側面２９と対向している。すなわち、接地電極チップ３８Ａ、３８Ａの径方向内側の面の全体が放電面３９Ａ、３９Ｂとなっている。これに代えて、接地電極チップ３８Ａ、３８Ａの径方向内側の面の一部が、電極チップ２８の側面２９と対向していても良い。すなわち、電極チップ２８の側面２９の少なくとも一部の軸線方向の位置と、接地電極チップ３８Ａ、３８Ａの径方向内側の面の少なくとも一部の軸線方向の位置と、同じであれば良い。

【0129】

また、接地電極は、接地電極本体と、接地電極チップと、の２つの部材から構成されているが、接地電極は、例えば、ニッケルやニッケル合金、あるいは、タングステン合金などで形成された１個の部材で構成されていても良い。

【0130】

（２）スパークプラグ１００の構成としては、上記の構成に限らず、他の種々の構成を採用可能である。例えば、中心電極２０は、中心電極チップ２８と、軸部２７と、の２個の部材から構成されていなくても良く、１個の部材で構成されていても良い。

【0131】

（３）上記実施形態のスパークプラグ１００の着火性と耐久性の向上は、上述したように、接地電極３０Ａ、３０Ｂと、中心電極２０と、の構成によって達成されると考えられる。したがって、主体金具５０の材質や細部の寸法、絶縁体１０の材質や細部の寸法などの他の構成要素の構成は、様々に変更可能である。例えば、主体金具５０の材質は、亜鉛めっきまたはニッケルめっきされた低炭素鋼でも良いし、めっきがなされていない低炭素鋼 でも良い。また、絶縁体１０の材質は、アルミナ以外の様々な絶縁性セラミックスでもよい。

【0132】

（４）内燃機関７００の構成としては、上記の構成に限らず、他の種々の構成を採用可能である。例えば、１個の燃焼室７９０の吸気バルブ７３０の総数は、１個、または、３個以上であってもよい。また、１個の燃焼室７９０の排気バルブ７４０の総数は、１個、または、３個以上であってもよい。

【0133】

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

【符号の説明】

【0134】

５...ガスケット、６...後端側パッキン、７...第２後端側パッキン、８...先端側パッキン、９...タルク、１０...絶縁体、１１...第２縮外径部、１２...軸孔、１３...脚部、１５...第１縮外径部、１６...縮内径部、１７...先端側胴部、１８...後端側胴部、１９...鍔部、２０...中心電極、２１...外層、２２...芯部、２３...頭部、２４...鍔部、２５...脚部、２７...軸部、２８...中心電極チップ、２９...放電側面、３０Ａ...第１の接地電極、３０Ｂ...第２の接地電極、３５Ａ...第１の接地電極本体、３５Ｂ...第２の接地電極本体、３８Ａ...第１の接地電極チップ、３８Ｂ...第２の接地電極チップ、４０...端子金具、５０...主体金具、５１...工具係合部、５２...ネジ部、５３...加締部、５４...座部、５５...胴部、５６...縮内径部、５７...先端面、５８...変形部、５９...貫通孔、６０...第１シール部、７０...抵抗体、８０...第２シール部、１００...スパークプラグ、７００...内燃機関、７１０...エンジンヘッド、７１１...第１壁、７１２...吸気ポート、７１３...第２壁、７１４...排気ポート、７１８...取付孔、７１９...内壁、７２０...シリンダブロック、７２９...シリンダ壁、７３０ａ...第１吸気バルブ、７４０ａ...排気バルブ、７５０...ピストン、７９０...燃焼室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】