特許 6158283 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】6158283

(24)【登録日】2017年6月16日

(45)【発行日】2017年7月5日

(54)【発明の名称】スパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/20 20060101AFI20170626BHJP

【ＦＩ】

   H01T13/20 B

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-241921(P2015-241921)

(22)【出願日】2015年12月11日

(65)【公開番号】特開2017-107789(P2017-107789A)

(43)【公開日】2017年6月15日

【審査請求日】2016年8月30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】尾関 啓治

(72)【発明者】

【氏名】小林 勉

【審査官】 太田 義典

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１２９０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１８５２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２２９９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５２２６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０７５２９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ １３／２０

１３／３４

１３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周方向に張り出した金具内段部を有するとともに、軸線方向に延びる筒穴を備える筒状の主体金具と、
前記主体金具に挿入され、前記軸線方向に延びる軸孔を有するとともに、環状のパッキンを介して前記金具内段部と対向する対向部を備える絶縁体と、
前記軸線方向に延び、外周方向に張り出した鍔部を有するとともに、自身の一部が前記絶縁体の先端よりも先端側に突出するように前記軸孔に挿入される中心電極と、
前記軸孔内に配置され前記絶縁体と前記中心電極とを封着するシール体と、を有するスパークプラグであって、
前記軸線を含み前記軸線に沿った断面において、
前記絶縁体の前記対向部の後端から、前記絶縁体に前記鍔部が接触する部分の後端までの、前記軸線に沿った距離Ｌは、
Ｌ≦１．１（ｍｍ）
を満たすことを特徴とする、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、
前記断面において、前記軸線に直交する基準線と、前記絶縁体に前記鍔部が接触する部分と、で形成される鋭角の角度をθＡとし、
前記基準線と、前記対向部の先端と前記絶縁体に前記鍔部が接触する部分の後端とを結ぶ直線と、で形成される鋭角の角度をθＢとしたとき、
θＡ＋θＢ≧９０°
Ｌ≧０．５（ｍｍ）
を満たすことを特徴とする、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、
前記主体金具のネジ部の呼び径Ｍは、
Ｍ≦１２（ｍｍ）
を満たすことを特徴とする、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。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車エンジンにおいては、高出力化や燃費向上のため、燃焼時におけるエンジン内の圧力が高くなる傾向にある。この結果として、点火時に、エンジン内に設けられたスパークプラグの要求電圧が高まる傾向にある。点火時におけるスパークプラグの要求電圧が高まるほど、スパークプラグの電極は消耗しやすくなる。

【0003】

従来、スパークプラグの電極の消耗を抑制する技術として、中心電極の芯材の先端を、芯材よりも熱膨張係数が小さい材料によって被覆する技術がある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−８２３５５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、このようなスパークプラグは、中心電極の芯材を被覆する材料を用いるため、スパークプラグの製造コストが増加する場合があった。そのため、電極の材料によらずに、電極の消耗を抑制可能な技術が求められていた。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。本発明の一形態は、スパークプラグである。このスパークプラグは、
内周方向に張り出した金具内段部を有するとともに、軸線方向に延びる筒穴を備える筒状の主体金具と、
前記主体金具に挿入され、前記軸線方向に延びる軸孔を有するとともに、環状のパッキンを介して前記金具内段部と対向する対向部を備える絶縁体と、
前記軸線方向に延び、外周方向に張り出した鍔部を有するとともに、自身の一部が前記絶縁体の先端よりも先端側に突出するように前記軸孔に挿入される中心電極と、
前記軸孔内に配置され前記絶縁体と前記中心電極とを封着するシール体と、を有するスパークプラグであって、
前記軸線を含み前記軸線に沿った断面において、
前記絶縁体の前記対向部の後端から、前記絶縁体に前記鍔部が接触する部分の後端までの、前記軸線に沿った距離Ｌは、
Ｌ≦１．１（ｍｍ）
を満たすことを特徴とする。
また、本発明は、以下の形態として実現することも可能である。

【0007】

（１）本発明の一形態によれば、内周方向に張り出した金具内段部を有するとともに、軸線方向に延びる筒穴を備える筒状の主体金具と；前記主体金具に挿入され、前記軸線方向に延びる軸孔を有するとともに、環状のパッキンを介して前記金具内段部と対向する対向部を備える絶縁体と；前記軸線方向に延び、外周方向に張り出した鍔部を有するとともに、前記軸孔に挿入される中心電極と；前記軸孔内に配置され前記絶縁体と前記中心電極とを封着するシール体と、を有するスパークプラグが提供される。このスパークプラグは、前記軸線を含み前記軸線に沿った断面において；前記絶縁体の前記対向部の後端から、前記絶縁体に前記鍔部が接触する部分の後端までの、前記軸線に沿った距離Ｌは；Ｌ≦１．１（ｍｍ）を満たす。この形態のスパークプラグによれば、距離Ｌを１．１ｍｍ以下とすることで、スパークプラグの距離Ｌの領域の静電容量を低下させることができるので、スパークプラグの電極の消耗を抑制することができる。

【0008】

（２）上記形態のスパークプラグにおいて、前記断面において、前記軸線に直交する基準線と、前記絶縁体に前記鍔部が接触する部分と、で形成される鋭角の角度をθＡとし；前記基準線と、前記対向部の先端と前記絶縁体に前記鍔部が接触する部分の後端とを結ぶ直線と、で形成される鋭角の角度をθＢとしたとき；θＡ＋θＢ≧９０°；Ｌ≧０．５（ｍｍ）を満たしてもよい。この形態のスパークプラグによれば、静電容量を低下させるとともに、絶縁体の強度を確保することができる。

【0009】

（３）上記形態のスパークプラグにおいて、前記主体金具のネジ部の呼び径Ｍ（ｍｍ）は；Ｍ≦１２を満たしてもよい。この形態のスパークプラグによれば、呼び径Ｍが１２以下のスパークプラグの静電容量を低下させて、電極の消耗を抑制することができる。

【0010】

本発明は、上述したスパークプラグとしての形態以外にも、例えば、スパークプラグの製造方法など、種々の形態で実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態におけるスパークプラグの部分断面図。

【図2】スパークプラグの一部を拡大して示す拡大断面図。

【図3】距離Ｌとギャップ増加量の変化率との関係を示す図。

【図4】距離Ｌと変化率との関係を示す図。

【図5】距離Ｌと変化率と呼び径Ｍとの関係を示す図。

【図6】スパークプラグを同軸円筒コンデンサーとみなした模式図。

【図7】スパークプラグの等価回路を示す図。

【図8】第２実施形態のスパークプラグの一部を拡大して示す拡大断面図。

【図9】距離Ｌと、（θＡ＋θＢ）の値と、絶縁体の強度と、の関係を示す図。

【図10】ガラスシール工程において絶縁体に作用する力Ｗを示す図。

【図11】ガラスシール工程において絶縁体に作用する力Ｗを示す別の図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．スパークプラグの構成：
図１は、本発明の一実施形態におけるスパークプラグ１００の部分断面図である。スパークプラグ１００は、軸線Ｏに沿った細長形状を有している。図１において、一点破線で示す軸線Ｏの右側は、外観正面図を示し、軸線Ｏの左側は、軸線Ｏを通る断面図を示している。以下の説明では、図１の下方側をスパークプラグ１００の先端側と呼び、図１の上方側を後端側と呼ぶ。図１のＸＹＺ軸は、他の図のＸＹＺ軸と対応している。軸線ＯとＺ軸とは平行であり、＋Ｚ方向は軸線方向でもある。図１において、スパークプラグ１００の先端側が＋Ｚ方向であり、スパークプラグ１００の後端側が−Ｚ方向である。単に「Ｚ方向」というときは、Ｚ軸に平行な方向（Ｚ軸に沿った方向）をいう。このことは、Ｘ軸及びＹ軸についても同様である。

【0013】

スパークプラグ１００は、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、主体金具５０とを備える。絶縁体１０は、自身の外周の少なくとも一部が筒状の主体金具５０によって保持され、軸線Ｏに沿った軸孔１２を有する。この軸孔１２には、中心電極２０が設けられている。接地電極３０は、主体金具５０の先端面５７に固定され、中心電極２０との間に放電ギャップＧを形成する。

【0014】

絶縁体１０は、アルミナを始めとするセラミックス材料を焼成して形成された絶縁碍子である。絶縁体１０は、先端側に中心電極２０の一部を収容し、後端側に端子金具４０の一部を収容する軸孔１２が中心に形成された筒状の部材である。絶縁体１０の軸方向中央には外径を大きくした中央胴部１９が形成されている。中央胴部１９よりも後端側には、後端側胴部１８が形成されている。中央胴部１９よりも先端側には、後端側胴部１８よりも外径が小さい先端側胴部１７が形成され、先端側胴部１７のさらに先には、先端側胴部１７よりも小さい外径であって先端側へ向かうほど外径が小さくなる脚長部１３が形成されている。脚長部１３の基端には、後述する金具内段部５６に対向する対向部１５が形成されている。

【0015】

主体金具５０は、軸線方向に延び、絶縁体１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３に亘る部位を包囲して保持する筒穴を備える円筒状の金具である。主体金具５０は、例えば、低炭素鋼により形成され、全体にニッケルめっきや亜鉛めっき等のめっき処理が施されている。主体金具５０は、後端側から順に、工具係合部５１と、シール部５４と、取付ネジ部５２とを備える。工具係合部５１は、スパークプラグ１００をエンジンヘッドに取り付けるための工具が嵌合する。取付ネジ部５２は、エンジンヘッドの取付ネジ孔に螺合するネジ山を有する。本実施形態では、取付ネジ部５２の径は、１２ｍｍである。取付ネジ部５２の径のことを、呼び径Ｍとも呼ぶ。シール部５４は、取付ネジ部５２の根元に鍔状に形成されている。シール部５４とエンジンヘッドとの間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿される。主体金具５０の先端面５７は、中空の円状であり、その中央からは、絶縁体１０の脚長部１３と中心電極２０とが突出する。

【0016】

主体金具５０の工具係合部５１より後端側には厚みの薄い加締部５３が設けられている。また、シール部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に厚みの薄い圧縮変形部５８が設けられている。工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０の内周面と絶縁体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が介在されており、さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。スパークプラグ１００の製造時には、加締部５３を内側に折り曲げるようにして先端側に押圧することにより圧縮変形部５８が圧縮変形し、この圧縮変形部５８の圧縮変形により、リング部材６，７及びタルク９を介し、絶縁体１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。この押圧により、タルク９が＋Ｚ方向に圧縮されて主体金具５０内の気密性が高められる。

【0017】

主体金具５０の内周においては、取付ネジ部５２の位置に形成され、内周方向に張り出した金具内段部５６に、環状の板パッキン８を介し、絶縁体１０の脚長部１３の基端に位置する対向部１５が押圧されている。この板パッキン８は、主体金具５０と絶縁体１０との間の気密性を保持する部材であり、燃焼ガスの流出を防止する。

【0018】

中心電極２０は、中心電極母材２１の内部に、中心電極母材２１よりも熱伝導性に優れる芯材２２が埋設された棒状の部材である。中心電極母材２１は、ニッケルを主成分とするニッケル合金からなり、芯材２２は、銅又は銅を主成分とする合金からなる。

【0019】

中心電極２０の後端部近傍には、外周方向に張り出した形状の鍔部２３が形成されている。鍔部２３は、軸孔１２に形成された軸孔内段部１４に後端側から当接して、中心電極２０を絶縁体１０内で位置決めする。中心電極２０は、セラミック抵抗体３及びシール体４を介して端子金具４０に電気的に接続される。シール体４は、絶縁体１０と中心電極２０とを封着する。

【0020】

中心電極２０は、シール体４によって、次のように軸孔１２内に固着されている。まず、軸孔１２の後端側から中心電極２０を挿入し、その上から、シール体４の材料粉末（例えば、銅粉末とホウケイ酸ガラス粉末とを１：１に混合した粉末）を充填し、押し棒で押圧する。さらに、その上からセラミック抵抗体３の材料粉末（ＺｒＯ_２粉末、アルミナ粉末、カーボンブラック、ガラス粉末、ＰＶＡバインダー等を混合した粉末）を充填し、押し棒で押圧する。さらに、その上から再度、シール体４の材料粉末を充填し、押し棒で押圧した後、軸孔１２の後端に端子金具４０を差し込む。そして、端子金具４０を押し込みながら絶縁体１０を加熱して、軸孔１２内のシール体４の材料粉末とセラミック抵抗体３の材料粉末とを溶融させ、その後冷却する。すると、軸孔１２内でシール体４とセラミック抵抗体３とが凝固し、中心電極２０が軸孔１２内に固着される。中心電極２０をシール体４によって軸孔１２内に固着する工程を、「ガラスシール工程」とも呼ぶ。

【0021】

接地電極３０は、耐腐食性の高い金属から構成される。耐腐食性の高い金属としては、例えば、インコネル（商標名）６００やインコネル６０１等の、ニッケルを主成分とするニッケル合金が用いられる。接地電極３０の基端は、主体金具５０の先端面５７に溶接されている。本実施形態では、接地電極３０は、接地電極３０の先端部分の一側面が中心電極２０と対向するように、中間部分が屈曲されている。接地電極３０は、その先端部３２に、もう一方の電極である中心電極２０に向けて突出し、放電ギャップＧを形成する放電チップ８０を備えている。

【0022】

図２は、スパークプラグ１００の一部を拡大して示す拡大断面図である。図２に示す断面は、軸線Ｏを含み、軸線Ｏに沿った断面である。上述したように、主体金具５０の金具内段部５６には、板パッキン８を介在して、絶縁体１０の対向部１５が後端側から接触する。また、絶縁体１０は、自身の内周に、中心電極２０の鍔部２３が接触する部分（接触部１６）を有する軸孔内段部１４を備えており、この接触部１６には、後端側から中心電極２０の鍔部２３が接触する。

【0023】

図２には、対向部１５の後端Ｐ１から、接触部１６の後端Ｐ２までの、軸線Ｏに沿った距離Ｌ（ｍｍ）が示されている。本実施形態では、距離Ｌは、以下の式（１）を満たす。

【0024】

Ｌ≦１．１（ｍｍ）・・・式（１）

【0025】

また、図２には、シール体４が配置された部分の軸孔１２の径Ｒｓと、鍔部２３よりも先端側の中心電極２０の最大の径Ｒｃとを示している。径Ｒｓと径Ｒｃとは、Ｙ方向と平行である。本実施形態では、径Ｒｓは以下の式（２）を満たし、径Ｒｃは、以下の式（３）を満たすことが好ましい。

【0026】

Ｒｓ≦３．９（ｍｍ）・・・式（２）
Ｒｃ≦２．３（ｍｍ）・・・式（３）

【0027】

以上で説明した本実施形態のスパークプラグ１００は、式（１）を満たすため、対向部１５の後端Ｐ１を含むＸＹ平面を底面とし、接触部１６の後端Ｐ２を含むＸＹ平面を上面とした、底面から上面までの領域（距離Ｌの領域）の静電容量を低下させることができるので、スパークプラグ１００の電極の消耗を抑制することができる。

【0028】

以下、式（１）を満たすようにスパークプラグ１００を構成することの根拠について、実験結果に基づいて説明する。

【0029】

Ａ２．実験内容及びその実験結果：
図３は、距離Ｌとギャップ増加量の変化率との関係を示す図である。本実験では、まず、径Ｒｃが２．３ｍｍ、径Ｒｓが３．９ｍｍであり距離Ｌがそれぞれ異なるスパークプラグ１００のサンプル１〜７と、径Ｒｃが２．３ｍｍ、径Ｒｓが３．０ｍｍであり距離Ｌがそれぞれ異なるサンプル８〜１４と、径Ｒｃが１．９ｍｍ、径Ｒｓが３．９ｍｍであり距離Ｌがそれぞれ異なるサンプル１５〜２４と、を作製した。スパークプラグ１００の呼び径Ｍは、１２ｍｍである。次に、以下の条件において実験を行った。測定条件としては、大気雰囲気下で圧力を２．６Ｍｐａとし、１秒間に１００回（１００Ｈｚ）の点火を５時間行った。そして、実験開始前と開始後の接地電極と中心電極の消耗度合いであるギャップの増加量（ギャップ増加量（ｍｍ））を測定し、ギャップ増加量の変化率（％）を算出した。「ギャップ増加量の変化率（％）」は、従来品に対する電極の消耗の変化率を示し、以下の式（４）により算出される。なお、図３に示した各サンプルのギャップ増加量と変化率は、同じ径Ｒｃと径Ｒｓと距離Ｌとを有するサンプルを３つ作製して実験を行った結果の平均値である。

【0030】

{（サンプルの電極間のギャップ増加量／従来品（Ｌ＝１．８ｍｍ）の電極間のギャップ増加量）−１}×１００・・・式（４）

【0031】

実験後のギャップ増加量が小さいほど、電極の消耗が抑制されていると言え、変化率（％）が小さいほど、従来品に対して電極の消耗が少ないと言える。また、「判定」の欄は、以下の基準により、「○」または「×」を付した。なお、「判定」の欄が「−」のスパークプラグは、従来品であり、比較対象であることを示す。

【0032】

変化率が−５％以上の場合：×
変化率が−５％未満の場合：○

【0033】

図３の結果から、上記式（１）を満たすことにより、変化率が減少しており、電極の消耗が抑制されていることがわかる。具体的には、図３の結果から、上記式（１）を満たすスパークプラグであるサンプル３〜７、１０〜１４、１７〜２１は、変化率が−５％未満であったことがわかる。

【0034】

図４は、距離Ｌと変化率との関係を示す図である。図４において、径Ｒｃが２．３ｍｍ、径Ｒｓが３．９ｍｍのデータを「◆」で示し、径Ｒｃが２．３ｍｍ、径Ｒｓが３．０ｍｍのデータを「■」で示し、径Ｒｃが１．９ｍｍ、径Ｒｓが３．９ｍｍのデータを「▲」で示す。

【0035】

図４の結果から、径Ｒｃと径Ｒｓとの値の組合せにより多少の差はあるが、距離Ｌが短くなるほど変化率が減少しており、電極の消耗が抑制されていることがわかる。以上の結果より、距離Ｌ（ｍｍ）は式（１）を満たすことが好ましいことが示された。

【0036】

図５は、距離Ｌと変化率と呼び径Ｍとの関係を示す図である。本実験では、さらに、呼び径Ｍによる、距離Ｌと変化率との関係を調査するため、呼び径Ｍごとに、距離Ｌが異なる複数のスパークプラグを作製した。なお、いずれのスパークプラグも、径Ｒｃは２．３ｍｍ、径Ｒｓは３．９ｍｍである。実験条件は、図３及び図４で説明した距離Ｌと変化率の関係を求めるために用いた条件と同じである。

【0037】

図５には、呼び径Ｍが１２ｍｍのデータを「◆」で示し、呼び径Ｍが１０ｍｍのデータを「■」で示す。図５の結果から、呼び径Ｍが１２ｍｍ以下のスパークプラグでは、距離Ｌが短くなるほど変化率が減少していることがわかる。さらに、呼び径Ｍが小さいスパークプラグほど、距離Ｌが短くなるにつれ、変化率が減少しており、電極の消耗がより抑制されていることがわかる。以上の結果より、呼び径Ｍが１２ｍｍ以下の場合において、距離Ｌ（ｍｍ）は式（１）を満たすことが好ましいことが示された。

【0038】

Ａ３．推定メカニズム：
距離Ｌを式（１）の範囲とすることにより、変化率が向上する推定メカニズムを、以下に説明する。

【0039】

図６は、スパークプラグ１００を同軸円筒コンデンサーとみなした模式図である。図２で説明した距離Ｌの領域は、図６における中心電極２０を中心導体とし、主体金具５０を外部導体とする、同軸円筒コンデンサー（cylindrical condenser）とみなすことができる。同軸円筒コンデンサーの静電容量Ｃは、以下の式（５）によって求められる。式（５）において、「ａ」は中心導体の外径の半径であり、「ｂ」は外部導体の内径の半径であり、Ｌは同軸の長さであり、ε₀は真空の誘電率である。スパークプラグ１００に置きかえると、「ａ」は中心電極２０の外径の半径（Ｒｃ／２）に相当し、距離「ｂ」は主体金具５０の内径の半径に相当し、Ｌは距離Ｌに相当する。

【0040】

【数5】

【0041】

式（５）から明らかなように、同軸円筒コンデンサーでは、同軸の長さＬが短くなるほど静電容量が低くなる。すなわち、スパークプラグ１００では、距離Ｌが短くなるほど静電容量が低くなる。本実施形態のスパークプラグ１００では、距離Ｌが式（１）の範囲であり比較的短いため、距離Ｌの領域の静電容量を低下させることができる。

【0042】

図７は、スパークプラグ１００の等価回路を示す図である。スパークプラグ１００は、コンデンサーとみなすことができ、スパークプラグ１００に溜められた電荷は、放電時にギャップＧ間を流れる。このため、スパークプラグ１００の静電容量を抑えることにより、放電発生時のエネルギー（容量電流）が下がる。この結果として、中心電極２０および接地電極３０の消耗を抑制することができると考えられる。図７においては、セラミック抵抗体３と先端側のシール体４と、の境界よりも先端側をコンデンサーＣ１で示し、セラミック抵抗体３と先端側のシール体４と、の境界よりも後端側をコンデンサーＣ２で示す。また、図７において、セラミック抵抗体３の内部抵抗を抵抗Ｒと示し、中心電極２０と接地電極３０とのギャップをギャップＧと示す。

【0043】

コンデンサーＣ２から流れる電流は、抵抗Ｒを流れることにより、電流値が大きく下げられる。一方、コンデンサーＣ１から流れる電流は、抵抗Ｒを経由せず電流がギャップＧ間に流れる。このため、ギャップＧ間での放電発生時の容量電流に対しては、コンデンサーＣ１から流れる電流の寄与が大きいと考えられる。式（５）より、「ａ」の値と「ｂ」の値とが近くなるほど、静電容量は高くなる。スパークプラグ１００の距離Ｌの領域では、主体金具５０の内周面と中心電極２０の外周との距離が、スパークプラグ１００の他の領域と比較して短いために、他の領域と比べて容量電流に影響を与えやすいと考えられる。そのため、コンデンサーＣ１の静電容量を抑えることにより、中心電極２０および接地電極３０の消耗を抑制することができる。

【0044】

本実施形態では、距離Ｌの値を短くすることにより、コンデンサーＣ１の静電容量を小さくすることができ、この結果として電極の消耗を抑制できると考えられる。また、距離Ｌの値を短くしても、スパークプラグ１００の他の性能（例えば、耐熱性、耐汚損性、耐リーク性）に影響を与える割合が小さいにもかかわらず、電極の消耗を抑制できる。さらに、電極の材料を変更することなく、電極の消耗を抑制できる。

【0045】

なお、スパークプラグ１００の呼び径Ｍが小さくなるほど、主体金具５０の内周面と中心電極２０の外周との距離が近くなるため、静電容量は高くなる。しかし、本実施形態のスパークプラグは、距離Ｌを式（１）の範囲とすることで、呼び径Ｍが１２ｍｍ以下と比較的小さいスパークプラグ１００であっても、距離Ｌの領域の静電容量を抑えることにより、電極の消耗を抑制することができる。

【0046】

Ｂ：第２実施形態：
Ｂ１．スパークプラグの構成：
図８は、第２実施形態のスパークプラグ１００ａの一部を拡大して示す拡大断面図である。図８に示す断面は、軸線Ｏを含み、軸線Ｏに沿った断面である。図８には、距離Ｌと、角度θＡと、角度θＢと、が示されている。角度θＡは、断面において、軸線Ｏに直交する基準線（軸孔内段部１４の先端Ｐ３から前記軸線Ｏに引いた垂線）と、絶縁体１０に中心電極２０の鍔部２３が接触する部分である接触部１６と、で形成される鋭角の角度である。角度θＢは、断面において、軸線Ｏに直交する基準線（絶縁体１０の対向部１５の先端Ｐ４から軸線Ｏに引いた垂線）と、対向部１５の先端Ｐ４と接触部１６の後端Ｐ２とを結ぶ直線と、で形成される鋭角の角度である。本実施形態のスパークプラグ１００ａは、上述の式（１）を満たすのに加えて、さらに、距離Ｌが以下の式（７）を満たす。また、角度θＡと角度θＢとの合計（θＡ＋θＢ）（°）は、以下の式（６）を満たす。なお、スパークプラグ１００ａのその他の構成は、第１実施形態のスパークプラグ１００と同様であるため、説明を省略する。

【0047】

θＡ＋θＢ≧９０°・・・（６）
Ｌ≧０．５（ｍｍ）・・・（７）

【0048】

以上で説明した本実施形態のスパークプラグ１００ａは、式（１）を満たすため、第１実施形態のスパークプラグ１００と同様の効果を奏する。さらに、スパークプラグ１００ａは、式（６）（７）を満たすため、ガラスシール工程において、絶縁体１０ａの強度を十分に確保することができる。

【0049】

なお、絶縁体１０の強度を確保する観点から、θＡの値は、２０°以上であることが好ましく、２５°以上であることがより好ましく、３０°以上であることがより好ましい。

【0050】

以下、式（１）に加え、式（６）（７）を満たすようにスパークプラグ１００ａを構成することの根拠について、実験結果に基づいて説明する。

【0051】

Ｂ２．実験内容及びその実験結果：
図９は、距離Ｌと、（θＡ＋θＢ）の値と、絶縁体１０の強度と、の関係を示す図である。本実験では、距離Ｌの値と、（θＡ＋θＢ）の値と、が異なるスパークプラグ１００ａを作製するための絶縁体１０と中心電極２０と主体金具５０とを用意した。サンプルは、各仕様において１０本ずつである。そして、それらの絶縁体１０と中心電極２０と主体金具５０とを用いて、中心電極２０をシール体４によって軸孔１２内に固着させるガラスシール工程を行った。本実験のガラスシール工程では、軸孔内段部１４とシール体４とが接触する部分（接触部１６）付近において、シール体４が軸孔内段部１４部分を突き抜けることによる絶縁体１０の破損の有無を調べた。「判定」の欄は、以下の基準により「○」または「×」を付した。絶縁体１０の破損が発生しない場合には、絶縁体１０の強度は十分に確保されていると言える。

【0052】

サンプル１０本中、１本以上破損：×
サンプル１０本中、破損なし：○

【0053】

図９の結果に示すように、距離Ｌが０．４ｍｍと短いサンプル３６〜４２では、（θＡ＋θＢ）の値が１００°以上であるサンプル４０〜４２において、絶縁体１０の破損が発生していないことがわかる。距離Ｌが０．５ｍｍ以上のサンプル２２〜３５では、（θＡ＋θＢ）の値が９０°以上のサンプル２４〜２８、サンプル３１〜３５において、絶縁体１０の破損が発生していないことがわかる。以上の結果より、式（１）に加え、距離Ｌ（ｍｍ）は式（７）を満たし、（θＡ＋θＢ）は式（６）を満たすことにより、スパークプラグ１００の電極の消耗を抑制するとともに、絶縁体１０の強度が確保されることが示された。

【0054】

Ｂ３．推定メカニズム：
距離Ｌ、（θＡ＋θＢ）を特定の範囲とすることにより、絶縁体１０の強度が確保される推定メカニズムを、以下に説明する。

【0055】

図１０は、ガラスシール工程において絶縁体１０に作用する力Ｗを示す図である。図１０に示す力Ｗは、シール体４の材料粉末が押圧される場合に、絶縁体１０の軸孔内段部１４付近に発生する＋Ｚ方向の力Ｗである。力Ｗ１は、軸孔内段部１４の接触部１６に垂直に作用する、力Ｗの分力（Ｗcosθ）である。力Ｗ２は、接触部１６と平行な方向に作用する、Ｗの分力（Ｗsinθ）である。ガラスシール工程において、力Ｗでシール体４の材料粉末を押圧すると、絶縁体１０の軸孔内段部１４、特に接触部１６付近は、力Ｗ１で押圧される。このとき、静電容量を低減させるために距離Ｌを短くすると、図８に示した先端Ｐ３から先端Ｐ４までの距離である絶縁体１０の肉厚が薄くなるため、絶縁体１０の強度が低下するおそれがある。

【0056】

図１１は、ガラスシール工程において絶縁体１０に作用する力Ｗを示す別の図である。図１１に示す角度θＡは、図１０に示した角度θＡよりも大きい。このように角度θＡを大きくすると、角度θＡが小さい場合に比べて、接触部１６に垂直に作用する力Ｗ１（Ｗcosθ）を小さくすることができる。したがって、（θＡ＋θＢ）が式（６）の範囲内ではない場合、すなわち、（θＡ＋θＢ）が９０°よりも小さい場合に比べて、軸孔内段部１４の接触部１６近傍に生じる応力は小さくなる。このことから、静電容量を低減させるために距離Ｌを短くした場合であっても、角度θＡをこのように変更させて、（θＡ＋θＢ）を式（６）の範囲とすることで、絶縁体１０の強度を十分に確保することができると考えられる。

【0057】

また、絶縁体１０の肉厚は、呼び径Ｍが小さくなるほど薄くなる。そのため、呼び径Ｍが１２ｍｍ以下と比較的小さいスパークプラグでは、絶縁体１０の強度を十分に確保することが望ましい。本実施形態のスパークプラグ１００ａは、（θＡ＋θＢ）を式（６）の範囲とすることで、呼び径Ｍが１２ｍｍ以下であっても、絶縁体１０の強度を十分に確保することができる。

【0058】

Ｃ．変形例：
上述の種々の実施形態では、呼び径Ｍは１２ｍｍ以下であるが、呼び径Ｍは、１２ｍｍより大きくてもよい。スパークプラグ１００、１００ａは、放電チップを備えているが、スパークプラグ１００、１００ａは、放電チップを備えていなくともよい。

【0059】

本発明は、上述の実施形態や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、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】

【0060】

Ｃ１、Ｃ２…コンデンサー
Ｇ…放電ギャップ
Ｌ…距離
Ｏ…軸線
Ｐ１…後端
Ｐ２…後端
Ｐ３…先端
Ｐ４…先端
Ｒ…抵抗
Ｒｃ…シール径
Ｒｓ…中軸径
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２…力
３…セラミック抵抗体
４…シール体
５…ガスケット
６…リング部材
８…板パッキン
９…タルク
１０、１０ａ…絶縁体
１２…軸孔
１３…脚長部
１４…軸孔内段部
１５…対向部
１６…接触部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…中央胴部
２０…中心電極
２１…中心電極母材
２２…芯材
２３…鍔部
３０…接地電極
３２…先端部
４０…端子金具
５０…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ネジ部
５３…加締部
５４…シール部
５６…金具内段部
５７…先端面
５８…圧縮変形部
８０…放電チップ
１００、１００ａ…スパークプラグ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】