JP2005116513A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】 細径化されたスパークプラグにおいて、くすぶっていない場合は安定して正規の火花放電ギャップへ飛火させるとともに、くすぶって沿面放電が発生した場合でも、着火性を確保させる。
【解決手段】 取付金具１０の取付用ネジ部１２がＭ１０以下であるスパークプラグにおいて、絶縁碍子２０の先端部２１における絶縁碍子２０と中心電極３０との距離をＸ、取付金具１０外部の絶縁碍子２０の表面の沿面距離をＹ、取付金具１０からの絶縁碍子２０の突出量をＹ１、ポケット隙間をＺ、火花放電ギャップ５０の大きさをＧ、取付金具１０の内部において絶縁碍子２０と取付金具１０との距離がＧ以下となる部位までの絶縁碍子２０の表面の長さをＷとすると、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２、Ｙ１（ｍｍ）≧１、Ｗ／Ｚ≧４、１．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．５５、となっている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、スパークプラグに関する。

一般に、スパークプラグは、エンジン等に取り付けるための取付用ネジ部が設けられた取付金具と、先端部が取付金具の先端部から突出するように取付金具内に固定された絶縁碍子と、先端部が絶縁碍子の先端部から突出するように絶縁碍子の軸孔内に固定された中心電極と、取付金具に固定されて中心電極との間に火花放電ギャップを介して対向する接地電極とを備える。

近年、エンジン高出力化のためにエンジンに設けられるインテークマニホールドやエキゾーストマニホールドのバルブ径の拡大や、水廻り改善のためにエンジンに対してウォータージャケットを確保することが必要となってきている。

そのため、エンジンに取付けられるスパークプラグの設置スペースが小さくなり、スパークプラグの細径化が要求されてきている。

たとえば、従来では、取付金具の取付用ネジ部のサイズは、ＪＩＳ（日本工業規格）によるＭ１４のものであったが、これをＭ１２以下程度まで小型化する必要が出てきている。

また、エンジンの高出力化に伴う高圧縮化や希薄燃焼化のために、燃焼状態が悪化し、カーボンなどが絶縁碍子に堆積しやすくなる。このカーボンなどが絶縁碍子の表面に堆積することは、「くすぶり」といわれ、このくすぶりが問題となってきている。

スパークプラグを細径化すると、絶縁碍子と取付金具との間の絶縁距離が狭くなるため、正規の火花放電ギャップで放電せず、中心電極から絶縁碍子を介して取付金具へ飛火する沿面放電が発生しやすくなる。

加えて、くすぶり状態になると、沿面放電はさらに多発してくる。これは、絶縁碍子の表面に堆積した導電性のカーボンなどが、絶縁碍子と取付金具との間の絶縁性低下をもたらすためである。

このような沿面放電の抑制を狙ったものとしては、たとえば、取付用ネジ部の外径が１０ｍｍ〜１２ｍｍのスパークプラグにおいて、放電ギャップの長さ、ガスボリュームの幅、絶縁碍子の取付金具に対する突出長さ、貴金属チップの先端径、貴金属チップの中心電極に対する突出高さを所定範囲に規定するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。

また、くすぶりの対策を狙ったものとしては、中心電極の絶縁碍子からの引っ込み量などを規定することにより、くすぶり時の沿面放電の際に、絶縁碍子の表面に付着したカーボンを焼き切って消失させるようにしたものが提案されている（特許文献２参照）。
特開平９−２１９２７４号公報 特開平９−１９９２６０号公報

しかしながら、本発明者らの検討によれば、上記特許文献１に記載のスパークプラグ構成では、細径化されたスパークプラグにおいて、くすぶっていない状態でも沿面放電の抑制には不十分であることがわかった。

ここで、図１１は、一般的なスパークプラグの発火部近傍を示す半断面図である。取付用ネジ部１２が設けられた取付金具１０の内部に、絶縁碍子２０が固定されるとともに、絶縁碍子２０の先端部２１が取付金具１０の先端部１１から突出している。

中心電極３０は、その先端部３１が絶縁碍子２０の先端部２１から突出するように絶縁碍子２０の軸孔２２内に固定されている。また、接地電極４０は、取付金具１０の先端部１１に固定されて中心電極３０の先端部３１との間に火花放電ギャップ５０を介して対向している。

また、図１１においては、本発明者らが検討に用いた各寸法が示されている。まず、絶縁碍子２０の先端部２１における絶縁碍子２０と中心電極３０との距離がＸとして表されている。

また、絶縁碍子２０の表面のうち絶縁碍子２０の先端部２１の内径端部から取付金具１０の先端部１１に対向して位置する部位までの当該表面に沿った長さがＹとして表されている。

また、絶縁碍子２０の取付金具１０の先端部１１からの突出量がＹ１として表されており、取付金具１０の先端部１１における絶縁碍子２０と取付金具１０との絶縁距離がＺとして表されている。また、火花放電ギャップ５０の大きさがＧとして表されている。

さらに、絶縁碍子２０の表面のうち取付金具１０の先端部１１に対向して位置する部位から取付金具１０内において絶縁碍子２０と取付金具１０との距離がＧ以下となる部位までの絶縁碍子２０の表面の長さが、Ｗとして表されている。

ここで、上記距離Ｘを、中心電極と絶縁碍子とのクリアランスＸ、上記長さＹを、取付金具外の絶縁碍子の沿面距離Ｙ、上記絶縁距離Ｚを、ポケット隙間Ｚということとする。そして、沿面放電距離を（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）とする。また、上記長さＷを、取付金具内の絶縁碍子の沿面距離Ｗということとする。

沿面放電は、火花放電ギャップ５０の大きさＧと沿面放電距離（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）との関係に起因する。つまり、火花放電ギャップ５０の大きさＧに対して、沿面放電距離（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）を十分大きくすれば、沿面放電を防止することができる。

特に、取付用ネジ部１２がＭ１０以下と細径化されたスパークプラグでは、物理的寸法の制約からポケット隙間Ｚを大きく設定することができない。つまり、沿面放電距離（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）に対して火花放電ギャップ５０の大きさＧが大きすぎるため、沿面放電の抑制が不十分になるのである。

また、上記特許文献２に記載のスパークプラグでは、上述したように、くすぶり時の沿面放電の際に、カーボン消失を図り絶縁抵抗値の低下を抑制させる効果を狙っている。

しかし、近年、エンジンの高圧縮化や希薄燃焼化に伴い、くすぶりが非常に厳しくなっており、多量のカーボンが絶縁碍子先端に付着し、取付金具から突出した部位における絶縁が不十分となって短絡するという不具合が市場で多発している。

具体的に、取付金具から突出した部位における絶縁が不十分となることとは、図９において、中心電極と絶縁碍子とのクリアランスＸの部分や、取付金具外の絶縁碍子の沿面距離Ｙに相当する絶縁碍子２０の表面に、大量のカーボンが付着し短絡状態となることである。

そして、上記特許文献２に記載のスパークプラグにおいては、徐々にカーボンが付着する一般的なくすぶりモードでは、カーボン消失させることによって絶縁抵抗の低下を抑制する効果があるものの、一度に大量のカーボンが付着する場合には、清浄効果が追いつかない。

さらに、本発明者らの検討によれば、上記特許文献２に記載のスパークプラグでは、沿面放電時の着火性が劣悪であることがわかった。

本発明者らの検討によれば、沿面放電における着火性は、上記ポケット隙間Ｚが大きく影響し、このポケット隙間Ｚが大きいほど良好となる。

つまり、沿面放電の際には、ポケット隙間Ｚにて放電が行われるが、このポケット隙間Ｚが広いほど、着火スペースが十分になるため、燃焼が行われやすい。一方、ポケット隙間Ｚが狭いほど、着火スペースが不十分になるため、燃焼が行われにくくなる。

しかし、上記特許文献２に記載のスパークプラグでは、実質的に絶縁抵抗の維持のみに着目した設計となっており、沿面放電時の着火性の確保については考慮されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、細径化されたスパークプラグにおいて、くすぶっていない場合は安定して正規の火花放電ギャップへ飛火させるとともに、くすぶって沿面放電が発生した場合でも、着火性を確保させることを目的とする。

上記目的を達成するために、鋭意検討を行った。まず、くすぶっていない場合に安定して正規の火花放電ギャップへ飛火させるためには、くすぶっていない場合において沿面放電を抑制することが必要になる。

ここにおいて、沿面放電の抑制は、正規の火花放電ギャップと沿面放電距離、つまり距離に起因する電圧バランスで決定される。

そこで、上記した沿面放電距離（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）（上記図１１参照）を、ある程度火花放電ギャップ５０の大きさＧに比べて大きくする必要がある。ここで、気中の飛火電圧と沿面（碍子表面）の飛火電圧とは、同じ距離に対して沿面の方が気中の約０．３倍ということが経験的にわかっている。

そこで、本発明者らは、沿面放電距離に関しては、気中と沿面との飛火電圧の相違を考慮して、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）というパラメータを用い、このパラメータ（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）と火花放電ギャップの大きさＧとの関係が、どのようであれば沿面放電の抑制が可能であるかについて実験検討を行った。

また、くすぶって沿面放電が発生した場合でも着火性を確保させることについては、スパークプラグにおいて沿面放電には２つのパターンがあることに着目した。

１つは、取付金具の先端部に放電する横飛火であり、もう１つは、取付金具の奥に入ってしまう奥飛火である。図１２は、これら横飛火と奥飛火の様子を示す図である。

図１２（ａ）中に破線にて示されるように、横飛火では、中心電極３０から絶縁碍子２０の表面に沿ってポケット隙間Ｚを介して取付金具１０の先端部１１へと放電する。一方、奥飛火では、図１２（ｂ）に破線にて示されるように、中心電極３０から絶縁碍子２０の表面に沿って取付金具１０の内部にて取付金具１０の内面へと放電する。

これから、くすぶった場合でも、沿面放電によって着火性を確保するには奥飛火をさせてはいけないことがわかる。奥飛火の場合、取付金具１０の内部で放電するので、着火スペースが不十分であり、燃焼が不安定になる。

そこで、沿面放電する場合は、横飛火させ、燃焼室側で燃焼させることが重要となる。そのためには、上記図１１に示した絶縁碍子２０の取付金具１０の先端部１１からの突出量Ｙ１を大きくすれば、火花が取付金具１０の奥まで飛びにくい、すなわち奥飛火しにくいと考えた。

また、上記図１１において、取付金具１０内において絶縁碍子２０と取付金具１０との距離がＧ以下となる部位は、奥飛火が発生しやすい部位である。つまり、上記した取付金具内の絶縁碍子の沿面距離Ｗが小さくなるほど、取付金具１０の先端部１１から奥飛火する部分が近くなるので、奥飛火が発生しやすくなる。

そこで、この取付金具内の絶縁碍子の沿面距離Ｗを大きくすることも、奥飛火しにくくすることにつながる。ここで、この沿面距離Ｗはポケット隙間Ｚとのバランスを考慮することが必要であることから、比Ｗ／Ｚをパラメータとして用いることとした。

そして、奥飛火の抑制については、これらＹ１およびＷ／Ｚというパラメータを用い、これらパラメータＹ１、Ｗ／Ｚがどの程度大きければ、くすぶって沿面放電が発生した場合に奥飛火を防止し横飛火させることが可能であるかについて実験検討を行った。

さらに、上述したように、この横飛火による着火性を十分に確保するには、上記ポケット隙間Ｚ（図１１参照）を大きくとる必要がある。

しかし、ポケット隙間Ｚが大きすぎると、沿面放電の際に横飛火するよりも、取付金具１０内において奥飛火が発生しやすい部位で放電がなされ、奥飛火してしまう。そこで、ポケット隙間Ｚと横飛火による着火性との関係についても実験検討を行った。

本発明は、上述したような本発明者らが得た知見、および、この知見に基づいて行われたスパークプラグ発火部の寸法についての実験検討の結果に基づいて、創出されたものである。

すなわち、請求項１に記載の発明では、外周にＭ１０以下の取付用ネジ部（１２）が設けられた取付金具（１０）と、先端部（２１）が取付金具（１０）の先端部（１１）から突出するように取付金具（１０）内に固定された絶縁碍子（２０）と、先端部（３１）が絶縁碍子（２０）の先端部（２１）から突出するように絶縁碍子（２０）の軸孔（２２）内に固定された中心電極（３０）と、取付金具（１０）の先端部（１１）に固定されて中心電極（３０）の先端部（３１）との間に火花放電ギャップ（５０）を介して対向する接地電極（４０）とを備えるスパークプラグにおいて、次のような点を特徴とするものである。

・取付金具（１０）内における絶縁碍子（２０）と取付金具（１０）との隙間は、取付金具（１０）の先端部（１１）側よりも取付金具（１０）の内部側の方が狭くなっていること。

・絶縁碍子（２０）の先端部（２１）における絶縁碍子（２０）と中心電極（３０）との距離をＸとすること。

・絶縁碍子（２０）の表面のうち絶縁碍子（２０）の先端部（２１）の内径端部から取付金具（１０）の先端部（１１）に対向して位置する部位までの当該表面に沿った長さをＹとすること。

・絶縁碍子（２０）の取付金具（１０）の先端部（１１）からの突出量をＹ１とし、取付金具（１０）の先端部（１１）における絶縁碍子（２０）と取付金具（１０）との絶縁距離をＺとすること。

・火花放電ギャップ（５０）の大きさをＧとし、絶縁碍子（２０）の表面のうち取付金具（１０）の先端部（１１）に対向して位置する部位から取付金具（１０）内において絶縁碍子（２０）と取付金具（１０）との距離がＧ以下となる部位までの絶縁碍子（２０）の表面の長さをＷとすること。

・これらの寸法において、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２、Ｙ１（ｍｍ）≧１、Ｗ／Ｚ≧４、１．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．５５、となっていること。本発明は、これらの点を特徴としている。

まず、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２については、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇの大きさと沿面放電の発生頻度との関係について実験検討を行った結果、得られたものである（図４参照）。

この（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２、という関係を満足することにより、Ｍ１０以下の取付用ネジ部（１２）を有する取付金具（１０）を用いて細径化したスパークプラグにおいて、くすぶっていない場合は、沿面放電を抑制して安定して正規の火花放電ギャップ（５０）へ飛火させることができる。

また、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２、という関係を満足しても、くすぶった場合には、沿面放電が発生しやすくなる。このことについては、Ｙ１（ｍｍ）≧１、Ｗ／Ｚ≧４、１．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．５５、という関係を満足させることにより、解消される。

Ｙ１（ｍｍ）≧１、および、Ｗ／Ｚ≧４については、Ｙ１の大きさと奥飛火の発生頻度との関係についての実験検討結果（図５参照）、および、Ｗ／Ｚの大きさと奥飛火の発生頻度との関係についての実験検討結果（図５参照）に基づいて、それぞれ得られたものである。

このＹ１（ｍｍ）≧１、および、Ｗ／Ｚ≧４、という関係を満足することにより、Ｍ１０以下の取付用ネジ部（１２）を有する取付金具（１０）を用いて細径化したスパークプラグにおいて、くすぶって沿面放電が発生した場合でも、奥飛火を防止し横飛火させることができる。

１．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．５５については、ポケット隙間Ｚの大きさと横飛火による着火性との関係についての実験検討結果（図６参照）に基づいて得られたものである。

この１．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．５５、という関係を満足することにより、Ｍ１０以下の取付用ネジ部（１２）を有する取付金具（１０）を用いて細径化したスパークプラグにおいて、くすぶって沿面放電が発生した場合に、奥飛火を防止しつつ横飛火による着火性を十分に確保することができる。

以上のように、本発明によれば、細径化されたスパークプラグにおいて、くすぶっていない場合は安定して正規の火花放電ギャップへ飛火させるとともに、くすぶって沿面放電が発生した場合でも、着火性を確保させることができる。

さらに、火花放電ギャップ（５０）の大きさＧについて検討を進めた。その結果、火花放電ギャップ（５０）の大きさＧが０．８ｍｍ以下に小さければ、くすぶっていない場合に沿面放電をより確実に抑制できることがわかった。

また、火花放電ギャップ（５０）における放電について、火花放電ギャップ（５０）の大きさＧと着火性との関係を調べた結果、火花放電ギャップ（５０）の大きさＧが０．４ｍｍ以上であれば、良好な着火性を確保しやすいことがわかった（図７参照）。

これら火花放電ギャップ（５０）の大きさＧに関する検討結果から得られたものが、請求項２に記載の発明である。

すなわち、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のスパークプラグにおいて、火花放電ギャップ（５０）の大きさＧは、０．４≦Ｇ（ｍｍ）≦０．８であることを特徴としている。

それによれば、くすぶっていない場合に、より確実に沿面放電を抑制できるとともに、火花放電ギャップ（５０）における放電において良好な着火性を確保しやすくでき、好ましい。

請求項３に記載の発明では、外周にＭ１２の取付用ネジ部（１２）が設けられた取付金具（１０）と、先端部（２１）が取付金具（１０）の先端部（１１）から突出するように取付金具（１０）内に固定された絶縁碍子（２０）と、先端部（３１）が絶縁碍子（２０）の先端部（２１）から突出するように絶縁碍子（２０）の軸孔（２２）内に固定された中心電極（３０）と、取付金具（１０）の先端部（１１）に固定されて中心電極（３０）の先端部（３１）との間に火花放電ギャップ（５０）を介して対向する接地電極（４０）とを備えるスパークプラグにおいて、次のような点を特徴とするものである。

（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２、０．４≦Ｇ（ｍｍ）≦１．３、Ｙ１（ｍｍ）≧１、Ｗ／Ｚ≧４、１．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．９、となっていること。本発明は、これらの点を特徴としている。

本発明によれば、請求項１のＭ１０以下のスパークプラグと同様に、くすぶっていない場合は安定して正規の火花放電ギャップへ飛火させるとともに、くすぶって沿面放電が発生した場合でも、着火性を確保させることができる。

請求項４に記載の発明では、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２．５、という関係を満足することにより、Ｍ１２以下の取付用ネジ部（１２）を有する取付金具（１０）を用いて細径化したスパークプラグにおいて、くすぶっていない場合は、さらに沿面放電を抑制して安定して正規の火花放電ギャップ（５０）へ飛火させることができる。つまり、Ｍ１４の場合よりも沿面放電を抑制できる。

ここで、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４に記載のスパークプラグにおいて、取付金具（１０）の先端部（１１）の内径をＤとし、取付用ネジ部（１２）の径をＭとしたとき、（Ｍ−Ｄ）≧３（ｍｍ）となっていることを特徴としている。

接地電極（４０）の耐熱性を確保するためには、この接地電極（４０）が固定されている取付金具（１０）の先端部（１１）において、ある程度の断面積が必要である。そこで、本発明のようにすれば、取付金具（１０）の先端部（１１）を厚肉のものにすることができ、接地電極（４０）の耐熱性を確保するためには、好ましい。

また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５に記載のスパークプラグにおいて、中心電極（３０）の先端部は、電極母材に接合された貴金属チップ（３１）として構成されており、この中心電極（３０）の貴金属チップ（３１）の断面積Ｓ１は、０．０７≦Ｓ１（ｍｍ²）≦０．４０であることを特徴としている。

たとえば火花放電ギャップが０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の狭いものであるような場合に、中心電極の先端部を構成する貴金属チップを細いものにすれば、着火スペースを十分に確保することができ、好ましい。また、当該貴金属チップが細すぎると、消耗しやすいので、ある程度の太さは必要である。

そのような観点から、本発明のように、中心電極（３０）の先端部を構成する貴金属チップ（３１）の断面積Ｓ１を規定することが好ましい。

また、請求項７に記載の発明では、請求項６に記載のスパークプラグにおいて、中心電極（３０）の貴金属チップ（３１）は、５０重量％以上のＩｒに少なくとも１種の添加物を含有したものであって融点が２０００℃以上のものからなることを特徴としている。

さらに、請求項８に記載の発明では、請求項７に記載のスパークプラグにおいて、中心電極（３０）の貴金属チップ（３１）に含有される添加物は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ、Ｙ₂Ｏ₃の中から選択される少なくとも１種からなるものであることを特徴としている。

中心電極（３０）の先端部を構成する貴金属チップ（３１）およびこの貴金属チップ（３１）に含有される添加物を、このようなものにすることにより、中心電極（３０）の先端部の寿命を十分に確保することができる。

また、請求項９に記載の発明では、請求項１〜請求項８に記載のスパークプラグにおいて、接地電極（４０）における火花放電部は、電極母材に接合された貴金属チップ（４１）として構成されており、この接地電極（４０）の貴金属チップ（４１）の断面積Ｓ２は、０．１２≦Ｓ２（ｍｍ²）≦０．８０であり、接地電極（４０）の貴金属チップ（４１
）の電極母材からの突出量ｔ２は、０．３≦ｔ２（ｍｍ）≦１．５であることを特徴としている。

火花放電部における着火スペースの確保、および、接地電極の先端部を構成する貴金属チップの消耗性の向上との両立を考慮すると、本発明のように、接地電極（４０）の貴金属チップ（４１）の断面積Ｓ２や突出量ｔ２をこのような構成とすることが好ましい。

また、請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載のスパークプラグにおいて、接地電極（４０）の貴金属チップ（４１）は、５０重量％以上のＰｔに少なくとも１種の添加物を含有したものであって融点が１５００℃以上のものからなることを特徴としている。

さらに、請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載のスパークプラグにおいて、接地電極（４０）の貴金属チップ（４１）に含有される添加物は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅの中から選択される少なくとも１種からなるものであることを特徴としている。

接地電極（４０）の火花放電部を構成する貴金属チップ（４１）およびこの貴金属チップ（４１）に含有される添加物を、このようなものにすることにより、接地電極（４０）の火花放電部の寿命を十分に確保することができる。

また、本発明者らは、横飛火の抑制の観点から、距離に加えて絶縁碍子の先端部の外径端部の形状と沿面放電の発生頻度との関係についても検討を進めた。その結果、請求項１２に記載の発明のような絶縁碍子（２０）の形状とすれば、沿面放電を抑制しやすいことがわかった。

つまり、請求項１２に記載の発明では、請求項１〜請求項１１に記載のスパークプラグにおいて、絶縁碍子（２０）の先端部（２１）の外径端部はＲ形状となっており、Ｒが０．２ｍｍ以上であることを特徴としている。

絶縁碍子（２０）の先端部（２１）の外径端部の形状が鋭角であるほど、強電界部を形成し、沿面放電しやすくなる。

ここにおいて、本発明のように、絶縁碍子（２０）の先端部（２１）の外径端部をＲ形状とし、且つＲが０．２ｍｍ以上であるものとすれば、沿面放電を適切に抑制することができる（図８参照）。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るスパークプラグＳ１の全体構成を示す半断面図である。

［スパークプラグの構成］
このスパークプラグＳ１は、自動車用エンジンの点火栓等に適用されるものであり、該エンジンの燃焼室を区画形成するエンジンヘッド（図示せず）に設けられたネジ穴に挿入されて固定されるようになっている。

スパークプラグＳ１は、導電性の鉄鋼材料（例えば低炭素鋼等）等よりなる円筒形状の取付金具１０を有しており、この取付金具１０の外周面には、図示しないエンジンブロックに固定するための取付用ネジ部１２が設けられている。

この取付用ネジ部１２は、ＪＩＳ（日本工業規格）でいうＭ１０以下のものである。また、取付金具１０の先端部１１の内径をＤとし、取付用ネジ部１２の径をＭとしたとき、（Ｍ−Ｄ）≧３（ｍｍ）となっていること、すなわちネジ径Ｍと内径Ｄとの差が３ｍｍ以上であることが好ましい。

取付金具１０の内部には、アルミナセラミック（Ａｌ₂Ｏ₃）等からなる絶縁碍子２０が収納されて固定されており、この絶縁碍子２０の先端部２１は、取付金具１０の先端部１１から突出している。

絶縁体２０の軸孔２２には中心電極３０が固定されており、それによって、中心電極３０は取付金具１０に対して絶縁保持されている。

中心電極３０は、たとえば、内材がＣｕ等の熱伝導性に優れた金属材料、外材がＮｉ基合金等の耐熱性および耐食性に優れた金属材料により構成された円柱体からなる。

そして、図１に示されるように、中心電極３０は、その先端部３１が絶縁碍子２０の先端部２１から突出するように設けられている。こうして、中心電極３０は、その先端部３１が突出した状態で取付金具１０に収納されている。

一方、接地電極４０は、たとえば、Ｎｉを主成分とするＮｉ基合金からなる柱形状をなすものである。

本例では、接地電極４０は角柱形状をなしており、一端側が取付金具１０の先端部１１に溶接等により固定され、中間部が略Ｌ字に曲げられて、他端側の側面４２において中心電極３０の先端部３１と火花放電ギャップ５０を介して対向している。

ここで、図２は、本スパークプラグＳ１における発火部近傍の拡大構成を示す半断面図である。

上記のように火花放電ギャップ５０を介して中心電極３０の先端部３１と接地電極４０の側面４２とが対向して配置されている。

ここで、本実施形態では、絶縁碍子２０の先端部２１の外径端部はＲ形状となっており、Ｒが０．２ｍｍ以上である。これは、絶縁碍子２０の先端部２１の外径端部の形状が鋭角であるほど、強電界部を形成し、沿面放電しやすくなることから、沿面放電を適切に抑制するために、本発明者らが設定した値である。

また、本例では、中心電極３０の先端部３１は、電極母材にレーザ溶接にて接合された貴金属チップ３１として構成されている。なお、中心電極３０の電極母材とは、たとえば上記した円柱体である。

また、接地電極４０の側面４２には、貴金属チップ４１が電極母材にレーザ溶接により接合されている。この貴金属チップ４１は、接地電極４０における火花放電部として構成されている。なお、接地電極４０の電極母材とは、たとえば上記した角柱である。

たとえば、これら両貴金属チップ３１、４１は円柱状であり、そして、火花放電ギャップ５０は、両チップ３１、４１の先端部間の空隙である。この火花放電ギャップ５０の大きさＧは、０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とすることが好ましい。

また、中心電極３０の先端部を構成する貴金属チップ３１の断面積Ｓ１は、０．０７ｍｍ²以上０．４０ｍｍ²以下であることが好ましい。

また、この中心電極３０の貴金属チップ３１は、５０重量％以上のＩｒ（イリジウム）に少なくとも１種の添加物を含有したものであって融点が２０００℃以上のものからなることが好ましい。

そして、この中心電極３０の貴金属チップ３１に含有される添加物は、Ｐｔ（白金、プラチナ）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｗ（タングステン）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌ₂Ｏ₃（三酸化二アルミニウム、アルミナ）、Ｙ（イットリウム）、Ｙ₂Ｏ₃（三酸化二イットリウム、イットリア）の中から選択される少なくとも１種からなるものとすることが好ましい。

また、接地電極４０の火花放電部を構成する貴金属チップ４１の断面積Ｓ２は、０．１２ｍｍ²以上０．８０ｍｍ²以下であり、この接地電極４０の貴金属チップ４１の電極母材からの突出量ｔ２は、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、図２に示されるように、この突出量ｔ２は、接地電極４０の側面４２から貴金属チップ４１の先端面までの長さである。

また、この接地電極４０の貴金属チップ４１は、５０重量％以上のＰｔ（白金）に少なくとも１種の添加物を含有したものであって融点が１５００℃以上のものからなることが好ましい。

そして、この接地電極４０の貴金属チップ４１に含有される添加物は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅの中から選択される少なくとも１種からなるものとすることが好ましい。

また、図２に示されるように、取付金具１０内における絶縁碍子２０と取付金具１０との隙間は、取付金具１０の先端部１１側よりも取付金具１０の内部側の方が狭くなっている。

図２では、取付金具１０内における絶縁碍子２０と取付金具１０との隙間は、取付金具１０の先端部１１側から当該先端部１１とは反対側の取付金具１０の内部側へ向かうにつれて狭くなっている。

［各種寸法および寸法関係］
また、図２においては、次に述べるような各種寸法Ｇ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｙ１、Ｚが示されている。

寸法Ｘは、絶縁碍子２０の先端部２１における絶縁碍子２０と中心電極３０との距離Ｘであり、以下、本実施形態において、この距離Ｘを、中心電極と絶縁碍子とのクリアランスＸということにする。

寸法Ｙは、絶縁碍子２０の表面のうち絶縁碍子２０の先端部２１の内径端部から取付金具１０の先端部１１に対向して位置する部位までの当該表面に沿った長さＹであり、以下、本実施形態においては、この長さＹを、取付金具外の絶縁碍子の沿面距離Ｙということにする。

寸法Ｙ１は、絶縁碍子２０の取付金具１０の先端部１１からの突出量Ｙ１であり、以下、本実施形態においては、この突出量Ｙ１を、単に、絶縁碍子突出量Ｙ１ということにする。

寸法Ｚは、取付金具１０の先端部１１における絶縁碍子２０と取付金具１０との絶縁距離Ｚであり、以下、本実施形態においては、この絶縁距離Ｚを、ポケット隙間Ｚということにする。

また、寸法Ｇは上述したように、火花放電ギャップ５０の大きさＧである。以下、本実施形態においては、この火花放電ギャップ５０の大きさＧを、単に、放電ギャップ寸法Ｇということにする。

寸法Ｗは、絶縁碍子２０の表面のうち取付金具１０の先端部１１に対向して位置する部位から取付金具１０内において絶縁碍子２０と取付金具１０との距離が上記放電ギャップ寸法Ｇ以下となる部位までの絶縁碍子２０の表面の長さＷである。以下、本実施形態においては、この長さＷを、取付金具内の絶縁碍子の沿面距離Ｗということにする。

そして、本実施形態では、これら寸法Ｇ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｙ１、Ｚを用いて、次のような寸法関係が設定されている。

すなわち、
（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２、
Ｙ１（ｍｍ）≧１、
Ｗ／Ｚ≧４、
１．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．５５、
という寸法関係が設定されている。

［寸法関係設定の根拠等］
上記した寸法関係を設定した根拠について述べる。上記寸法関係は、次に述べるような、本発明者らが行った実験検討の結果を根拠とするものである。

（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）というパラメータは、同じ距離に対して沿面の方が気中の約０．３倍という気中と沿面とでの飛火電圧の相違を考慮したものであり、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇは、沿面放電の抑制については、正規の火花放電ギャップ（つまり、放電ギャップ寸法Ｇ）と沿面放電距離とのバランスで決定されることから用いられるパラメータである。

また、絶縁碍子突出量Ｙ１およびＷ／Ｚというパラメータは、沿面放電時における奥飛火の抑制に関わるものであり、ポケット隙間Ｚは横飛火による着火性に関わるパラメータとして用いられる。

Ｍ１０の取付用ネジ部１２を有する取付金具１０を用いて細径化した本スパークプラグＳ１について、上記各寸法Ｇ、Ｘ、Ｙ、Ｙ１、Ｚ、Ｗおよびパラメータ（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ、Ｗ／Ｚを種々変更したサンプルを作製し、それによって飛火位置がどうなるか検討した。

なお、以下に示される検討例は、取付用ネジ部１２がＭ１０のネジ径を有するスパークプラグについてのものであるが、Ｍ１０よりも小さいネジ径であるスパークプラグにおいても、当該検討例と同様の傾向が得られている。

図３は、本検討に用いた各種サンプルＫ１〜Ｋ２０における上記Ｇ、Ｘ、Ｙ、Ｙ１、Ｚおよびパラメータ（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇの一覧を示す図表である。なお、図３では、評価結果として後述する沿面放電頻度（％）についても、各サンプル毎に並記してある。

サンプルＫ１：Ｇ＝１．１ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝１．５ｍｍ、Ｙ１＝１．０ｍｍ、Ｚ＝１．２５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝１．６４。

サンプルＫ２：Ｇ＝０．９ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝１．５ｍｍ、Ｙ１＝１．０ｍｍ、Ｚ＝１．２５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝２．００。

サンプルＫ３：Ｇ＝１．１ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝１．５ｍｍ、Ｙ１＝１．０ｍｍ、Ｚ＝１．５５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝１．９１。

サンプルＫ４：Ｇ＝０．９ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝１．５ｍｍ、Ｙ１＝１．０ｍｍ、Ｚ＝１．５５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝２．３３。

サンプルＫ５：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝１．１ｍｍ、Ｙ１＝０．６ｍｍ、Ｚ＝１．１５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝２．２６。

サンプルＫ６：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝１．５ｍｍ、Ｙ１＝１．０ｍｍ、Ｚ＝１．１５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝２．４３。

サンプルＫ７：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝１．１ｍｍ、Ｙ１＝０．６ｍｍ、Ｚ＝１．３５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝２．５４。

サンプルＫ８：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝１．５ｍｍ、Ｙ１＝１．０ｍｍ、Ｚ＝１．３５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝２．７１。

サンプルＫ９：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝１．１ｍｍ、Ｙ１＝０．６ｍｍ、Ｚ＝１．５５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝２．８３。

サンプルＫ１０：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝１．５ｍｍ、Ｙ１＝１．０ｍｍ、Ｚ＝１．５５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝３．００。

サンプルＫ１１：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝２．９ｍｍ、Ｙ１＝２．５ｍｍ、Ｚ＝１．５５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝３．６０。

サンプルＫ１２：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝２．９ｍｍ、Ｙ１＝２．５ｍｍ、Ｚ＝１．１０ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝２．９６。

サンプルＫ１３：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝２．９ｍｍ、Ｙ１＝２．５ｍｍ、Ｚ＝１．２０ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝３．１０。

サンプルＫ１４：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝２．９ｍｍ、Ｙ１＝２．５ｍｍ、Ｚ＝１．２５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝３．１７。

サンプルＫ１５：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝２．９ｍｍ、Ｙ１＝２．５ｍｍ、Ｚ＝１．３０ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝３．２４。

サンプルＫ１６：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝２．９ｍｍ、Ｙ１＝２．５ｍｍ、Ｚ＝１．５５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝３．６０。

サンプルＫ１７：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．１ｍｍ、Ｙ＝２．９ｍｍ、Ｙ１＝２．５ｍｍ、Ｚ＝１．６５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝３．７４。

サンプルＫ１８：Ｇ＝０．９ｍｍ、Ｘ＝０．２ｍｍ、Ｙ＝２．９ｍｍ、Ｙ１＝２．５ｍｍ、Ｚ＝１．４５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝２．８０。

サンプルＫ１９：Ｇ＝０．８ｍｍ、Ｘ＝０．２ｍｍ、Ｙ＝２．９ｍｍ、Ｙ１＝２．５ｍｍ、Ｚ＝１．４５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝３．１５。

サンプルＫ２０：Ｇ＝０．７ｍｍ、Ｘ＝０．２ｍｍ、Ｙ＝２．９ｍｍ、Ｙ１＝２．５ｍｍ、Ｚ＝１．４５ｍｍ、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ＝３．６０。

これらサンプルＫ１〜Ｋ２０を用いて、まず、くすぶっていない場合での沿面放電を抑制する寸法検討を実施した。

評価は、各サンプルＫ１〜Ｋ２０について、加圧チャンバ０．８ＭＰａ、３０Ｈｚの間隔で放電を行った。これは、エンジンでの加速時を模した飛火電圧の高い条件で、沿面放電評価に適した条件である。

ここでは、取付用ネジ部のネジ径がＭ１４である一般的なスパークプラグと同等の沿面放電頻度を目標値とした。このネジ径Ｍ１４のスパークプラグにおける沿面放電頻度は約２０％であった。

図４は、この沿面放電評価の結果を示す図であり、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇの大きさと沿面放電頻度との関係を示す図である。なお、この沿面放電頻度（単位：％）の各サンプルＫ１〜Ｋ２０における結果については、上記図３中に具体的な数値データとして示されている。

図４に示される結果から、パラメータ（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇが２．０以上であれば、沿面放電頻度すなわち沿面放電の発生頻度を２０％以下に抑えることができることがわかった。

つまり、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２、という関係を満足することにより、Ｍ１０以下の取付用ネジ部１２を有する取付金具１０を用いて細径化したスパークプラグＳ１において、くすぶっていない場合は、沿面放電を抑制して安定して正規の火花放電ギャップ５０へ飛火させることができることがわかった。

さらに沿面放電を抑制するためには、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２．５、という関係が好ましい。

次に、くすぶった場合の寸法検討を実施した。強制的にくすぶらせたスパークプラグを作成し、飛火状況を調査した。つまり、上記サンプルＫ１〜Ｋ２０中のＫ５〜Ｋ１１において、中心電極と絶縁碍子とのクリアランスＸと取付金具外の絶縁碍子の沿面距離Ｙとに相当する部分にカーボンなどを堆積させたスパークプラグを作成し、調査を行った。

くすぶった場合には、（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２、という関係を満足しても、沿面放電を抑制することが困難である。

そこで、沿面放電させても着火性が確保できる手段を検討した。絶縁碍子突出量Ｙ１の大きさと奥飛火の発生頻度との関係、および、Ｗ／Ｚの大きさと奥飛火の発生頻度との関係についての調査した。その結果を図５の（a）、（b）に示す。

図５は、絶縁碍子突出量Ｙ１を０．６ｍｍ、１．０ｍｍ、２．５ｍｍと変えた場合について、パラメータＷ／Ｚと、奥飛火の発生頻度である奥飛火放電頻度との関係を調査した結果を示す図である。

図５では、絶縁碍子突出量Ｙ１が０．６ｍｍの場合を黒丸プロット、絶縁碍子突出量Ｙ１が１．０ｍｍの場合を黒四角プロット、絶縁碍子突出量Ｙ１が２．５ｍｍの場合を黒三角プロットとして示してある。

図５から、絶縁碍子突出量Ｙ１が１ｍｍ以上であって且つパラメータＷ／Ｚが４以上の大きさである場合に、奥飛火放電頻度は０％であり、奥飛火の発生を防止できることがわかる。

つまり、Ｙ１（ｍｍ）≧１、および、Ｗ／Ｚ≧４、という関係を満足することにより、Ｍ１０以下の取付用ネジ部１２を有する取付金具１０を用いて細径化したスパークプラグＳ１において、くすぶって沿面放電が発生した場合でも、奥飛火の発生を防止し横飛火させることができる。

次に、ポケット隙間Ｚの大きさと横飛火による着火性との関係について調査した。図６は、その結果を示す図である。ここでいう着火性は、取付金具１０の先端部１１へ横飛火する場合の着火限界空燃比で表してあり、この着火限界空燃比が大きいほど着火性がよいことになる。

図６に示される結果から、ポケット隙間Ｚが１．２５ｍｍ以上１．５５ｍｍ以下の範囲にて高い着火性を示している。また、ポケット隙間Ｚが１．２５ｍｍよりも小さいと、着火性は悪化している。これは、ポケット隙間Ｚが狭いため、着火スペースが不十分となり、火炎の広がりが促進されないためと考えられる。

また、図６より、ポケット隙間Ｚが１．５５ｍｍよりも大きくなっても、着火性が悪化している。これは、ポケット隙間Ｚが広すぎるために、取付金具１０の先端部１１への飛火、すなわち横飛火が発生せず、奥飛火が発生するためであると考えられる。

つまり、１．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．５５、という関係を満足することにより、Ｍ１０以下の取付用ネジ部１２を有する取付金具１０を用いて細径化したスパークプラグＳ１において、くすぶって沿面放電が発生した場合に、奥飛火の発生を防止しつつ横飛火による着火性を十分に確保することができる。

このように、これら図４、図５、図６に示されるような検討結果から、上記した寸法関係すなわち（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２、Ｙ１（ｍｍ）≧１、Ｗ／Ｚ≧４、の関係が導き出される。

次に、上記図３に示される上記サンプルＫ１８、Ｋ１９、Ｋ２０の３つについて、沿面放電頻度を比較してみると、サンプルＫ１８は沿面放電頻度が１０％であるのに対し、他の２つのサンプルＫ１９、Ｋ２０は０％である。

つまり、放電ギャップ寸法Ｇを０．８ｍｍ以下とすることにより、くすぶっていない場合において、より効果的に沿面放電を抑制できることがわかる。

さらに、図３に示されるサンプルＫ２０と同様の寸法構成のものにおいて、放電ギャップ寸法Ｇのみを、さらに０．６ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍｍと小さくしたサンプルを新たに作成した。

そして、これら新たに作成したサンプルと上記サンプルＫ１９、Ｋ２０とを用いて、火花放電ギャップ５０における着火性を評価した。

図７は、その結果を示す図であり、放電ギャップ寸法Ｇと着火性との関係を調査した結果を示す図である。図７においては、着火性は、火花放電ギャップ５０で放電する場合の着火限界空燃比として表してあり、この着火限界空燃比が大きいほど着火性がよいことになる。

この図７に示される結果から、火花放電ギャップ５０の大きさＧが０．４ｍｍ以上であれば、良好な着火性を確保しやすいことがわかる。

そして、この図７に示される結果も含めて、放電ギャップ寸法Ｇが０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であれば、くすぶっていない場合において、より確実に沿面放電を抑制できるとともに、火花放電ギャップ５０における放電において良好な着火性を確保しやすくすることができ、好ましい。

［特徴点等］
以上述べてきたように、本実施形態によれば、
（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２、
Ｙ１（ｍｍ）≧１、
Ｗ／Ｚ≧４、
１．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．５５、
という寸法関係を設定することにより、細径化されたスパークプラグにおいて、くすぶっていない場合は安定して正規の火花放電ギャップへ飛火させるとともに、くすぶって沿面放電が発生した場合でも、着火性を確保させることができる。

また、本実施形態では、上述したように、取付金具１０の先端部１１の内径をＤとし、取付用ネジ部１２の径をＭとしたとき、（Ｍ−Ｄ）≧３（ｍｍ）となっていることが好ましい。

接地電極４０の耐熱性を確保するためには、この接地電極４０が固定されている取付金具１０の先端部１１において、ある程度の断面積が必要である。そこで、このような関係とすれば、取付金具１０の先端部１１を厚肉のものにすることができ、接地電極４０の耐熱性を確保することが容易になる。

また、たとえば火花放電ギャップ５０が０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の狭いものであるような場合に、中心電極３０の先端部を構成する貴金属チップ３１を細いものにすれば、着火スペースを十分に確保することができ、好ましい。また、当該貴金属チップ３１が細すぎると、消耗しやすいので、ある程度の太さは必要である。

そのような観点から、本実施形態では、上述したように、好ましい形態として、中心電極３０の先端部を構成する貴金属チップ３１の断面積Ｓ１を、０．０７ｍｍ²以上０．４
０ｍｍ²以下としている。

また、本実施形態の好ましい形態では、中心電極３０の貴金属チップ３１を、５０重量％以上のＩｒに少なくとも１種の添加物を含有したものであって融点が２０００℃以上のものからなるものとしている。

さらに、この中心電極３０の貴金属チップ３１に含有される添加物として、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ、Ｙ₂Ｏ₃の中から選択される少なくとも１種からなるものとしている。

中心電極３０の先端部を構成する貴金属チップ３１およびこの貴金属チップ３１に含有される添加物を、このようなものにすることにより、中心電極３０の先端部の寿命を十分に確保することができる。

また、本実施形態の好ましい形態では、接地電極４０の火花放電部を構成する貴金属チップ４１の断面積Ｓ２を、０．１２ｍｍ²以上０．８０ｍｍ²以下とし、この接地電極４０の貴金属チップ４１の電極母材からの突出量ｔ２を、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下としている。

火花放電部における着火スペースの確保、および、接地電極の先端部を構成する貴金属チップの消耗性の向上との両立を考慮した場合、このように、接地電極４０の貴金属チップ４１の断面積Ｓ２や突出量ｔ２を規定することが好ましい。

また、本実施形態の好ましい形態では、接地電極４０の貴金属チップ４１を、５０重量％以上のＰｔに少なくとも１種の添加物を含有したものであって融点が１５００℃以上のものからなるものとしている。

さらに、この接地電極４０の貴金属チップ４１に含有される添加物として、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅの中から選択される少なくとも１種からなるものとしている。

接地電極４０の火花放電部を構成する貴金属チップ４１およびこの貴金属チップ４１に含有される添加物を、このようなものにすることにより、接地電極４０の火花放電部の寿命を十分に確保することができる。

［絶縁碍子の先端部の外径端部の形状と沿面放電の発生頻度との関係］
ところで、上述したように、本実施形態では、絶縁碍子２０の先端部２１の外径端部はＲ形状となっており、Ｒが０．２ｍｍ以上であるものとしている。このようにした根拠について述べる。

本発明者らは、横飛火の抑制の観点から、距離に加えて絶縁碍子２０の先端部２１の外径端部の形状と沿面放電の発生頻度との関係についても検討を進めた。その結果を図８の（a）、（b）に示す。

図８は、絶縁碍子２０の先端部２１の外径端部のＲの大きさ（単位：ｍｍ）と沿面放電頻度（単位：％）との関係を調査した結果を表す図である。ここでは、上記図３に示されるサンプルのうちサンプルＫ１９の仕様に対して、絶縁碍子２０の先端部２１の外径端部のＲを変更して評価した。

なお、ここでいう沿面放電は、絶縁碍子２０の先端部２１に沿って放電し、そのまま水平方向に接地電極４０に向かって放電するものである。

図８から、絶縁碍子２０の先端部２１の外径端部の形状が鋭角であるほど、強電界部を形成し、沿面放電しやすくなる。そして、絶縁碍子２０の先端部２１の外径端部をＲ形状とし、このＲを０．２ｍｍ以上とすることで、沿面放電を適切に抑制することができている。

なお、上記図３に示される各サンプルＫ１〜Ｋ２０については、この結果を反映しており、すべてのサンプルＫ１〜Ｋ２０について、絶縁碍子２０の先端部２１の外径端部のＲを０．４ｍｍとしている。
（第２実施形態）
上記第１実施形態にて述べられたスパークプラグは、外周にＭ１０以下の取付用ネジ部１２が設けられた取付金具１０を備えたスパークプラグであるが、本発明の第２実施形態では、外周にＭ１２の取付用ネジ部１２が設けられた取付金具１０を備えたスパークプラグを提供する。

したがって、本実施形態では、スパークプラグの構成は、図面的には、上記図１および上記図２と同等であるため、本実施形態においても上記図１および上記図２に基づいて説明することにする。そして、本実施形態では、上記第１実施形態と相違する点を中心に述べることにする。

本実施形態では、取付金具１０の取付用ネジ部１２が、ＪＩＳ（日本工業規格）でいうＭ１２であること。火花放電ギャップ寸法Ｇが０．４≦Ｇ（ｍｍ）≦１．３であること。ポケット隙間Ｚが１．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．９であること。これらの寸法が、上記第１実施形態とは相違する。

［寸法関係設定の根拠等］
上記した寸法関係を設定した根拠について述べる。上記寸法関係は、次に述べるような、本発明者らが行った実験検討の結果を根拠とするものである。

・（Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２の根拠
Ｍ１０以下のスパークプラグと同様の傾向が得られている。

・０．４≦Ｇ（ｍｍ）≦１．３の根拠
図９に示されるサンプルＫ２１〜Ｋ２４について、沿面放電頻度を比較してみると、サンプルＫ２１〜Ｋ２３は沿面放電頻度が５％以下であるのに対し、Ｋ２４は１５％である。

よって、放電ギャップ寸法Ｇを１．３ｍｍ以下とすることにより、Ｍ１２の取付用ネジ部１２を有する取付金具１０を用いて細径化したスパークプラグＳ１において、くすぶっていない場合において、沿面放電を抑制して安定して正規の火花放電ギャップ５０へ飛火させることができる。

・Ｙ１（ｍｍ）≧１、Ｗ／Ｚ≧４の根拠
Ｍ１０以下のスパークプラグと同様の傾向が得られている。

・１．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．９の根拠
図１０に示される結果から、ポケット隙間Ｚが１．９ｍｍ以下にて高い着火性を示している。 また図示していないが、ポケット隙間Ｚが１．２５ｍｍよりも小さいと、着火性は悪化している。これは、Ｍ１０以下と同様にポケット隙間Ｚが狭いため、着火スペースが不十分となり、火炎の広がりが促進されないためと考えられる。

また、図１０より、ポケット隙間Ｚが１．９ｍｍよりも大きくなっても、着火性が悪化している。これは、ポケット隙間Ｚが広すぎるために、取付金具１０の先端部１１への飛火、すなわち横飛火が発生せず、奥飛火が発生するためであると考えられる。

つまり、１．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．９、という関係を満足することにより、Ｍ１２の取付用ネジ部１２を有する取付金具１０を用いて細径化したスパークプラグＳ１において、くすぶって沿面放電が発生した場合に、奥飛火の発生を防止しつつ横飛火による着火性を十分に確保することができる。
なお、本発明の第２実施形態における外周にＭ１２の取付用ネジ部１２が設けられたスパークプラグは、請求項４ないし１２についても、Ｍ１０以下のスパークプラグと同様の作用効果を有することはもちろんである。

（他の実施形態）
なお、中心電極３０の先端部や接地電極４０の放電部としての貴金属チップ３１、４１は、レーザ溶接以外の方法で電極母材に固定されていてもよい。たとえば、抵抗溶接やプラズマ溶接等で固定してもよい。

また、中心電極３０の先端部や接地電極４０の放電部は、上述したような貴金属チップでなくてもよい。

また、本発明は、スパークプラグにおいて、上述した寸法関係を設定したことを要部とするものであり、その他の細部については、適宜設計変更してよいことは、もちろんである。

本発明の第１実施形態に係るスパークプラグの全体構成を示す半断面図である。 上記図１に示されるスパークプラグにおける発火部近傍の拡大構成を示す半断面図である。 検討に用いた各種サンプルＫ１〜Ｋ２０における各寸法およびパラメータの一覧を示す図表である。 （Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇの大きさと沿面放電頻度との関係を示す図である。 絶縁碍子突出量Ｙ１を変えた場合について、Ｗ／Ｚと奥飛火放電頻度との関係を調査した結果を示すもので、（ａ）はサンプルＫ５〜Ｋ１１における各寸法およびパラメータの一覧を示す図表、（ｂ）は結果を示す図である。 ポケット隙間Ｚの大きさと横飛火による着火性との関係を調査した結果を示す図である。 放電ギャップ寸法Ｇと火花放電ギャップにおける着火性との関係を調査した結果を示す図である。 絶縁碍子の先端部の外径端部のＲの大きさと沿面放電頻度との関係を調査した結果を示すもので、（ａ）はＲの大きさと沿面放電頻度との関係を示す図表、（ｂ）は結果を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るスパークプラグの、検討に用いた各種サンプルＫ２１〜Ｋ２４における各寸法およびパラメータの一覧を示す図表である。 本発明の第２実施形態に係るスパークプラグの、ポケット隙間Ｚの大きさと横飛火による着火性との関係を調査した結果を示す図である。 一般的なスパークプラグの発火部近傍を示す半断面図である。 スパークプラグにおける沿面放電の２つのパターンを示す図であり、（ａ）は横飛火を示す図、（ｂ）は奥飛火を示す図である。

符号の説明

１０…取付金具、１１…取付用ネジ部、１２…取付金具の先端部、
２０…絶縁碍子、２１…絶縁碍子の先端部、２２…先端部の軸孔、
３０…中心電極、３１…中心電極の先端部としての貴金属チップ、
３１ａ…中心電極の先端部の面、４０…接地電極、
４１…接地電極の先端部としての貴金属チップ、４２…接地電極の側面、
５０…火花放電ギャップ。

Claims (12)

1. 外周にＭ１０以下の取付用ネジ部（１２）が設けられた取付金具（１０）と、
   先端部（２１）が前記取付金具（１０）の先端部（１１）から突出するように前記取付金具（１０）内に固定された絶縁碍子（２０）と、
   先端部（３１）が前記絶縁碍子（２０）の先端部（２１）から突出するように前記絶縁碍子（２０）の軸孔（２２）内に固定された中心電極（３０）と、
   前記取付金具（１０）の先端部（１１）に固定されて前記中心電極（３０）の先端部（３１）との間に火花放電ギャップ（５０）を介して対向する接地電極（４０）とを備えるスパークプラグにおいて、
   前記取付金具（１０）内における前記絶縁碍子（２０）と前記取付金具（１０）との隙間は、前記取付金具（１０）の先端部（１１）側よりも前記取付金具（１０）の内部側の方が狭くなっており、
   前記絶縁碍子（２０）の先端部（２１）における前記絶縁碍子（２０）と前記中心電極（３０）との距離をＸとし、
   前記絶縁碍子（２０）の表面のうち前記絶縁碍子（２０）の先端部（２１）の内径端部から前記取付金具（１０）の先端部（１１）に対向して位置する部位までの当該表面に沿った長さをＹとし、
   前記絶縁碍子（２０）の前記取付金具（１０）の先端部（１１）からの突出量をＹ１とし、
   前記取付金具（１０）の先端部（１１）における前記絶縁碍子（２０）と前記取付金具（１０）との絶縁距離をＺとし、
   前記火花放電ギャップ（５０）の大きさをＧとし、
   前記絶縁碍子（２０）の表面のうち前記取付金具（１０）の先端部（１１）に対向して位置する部位から前記取付金具（１０）内において前記絶縁碍子（２０）と前記取付金具（１０）との距離がＧ以下となる部位までの前記絶縁碍子（２０）の表面の長さをＷとしたとき、
   （Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２、
   Ｙ１（ｍｍ）≧１、
   Ｗ／Ｚ≧４、
   １．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．５５、となっていることを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記火花放電ギャップ（５０）の大きさＧは、０．４≦Ｇ（ｍｍ）≦０．８であることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 外周にＭ１２の取付用ネジ部（１２）が設けられた取付金具（１０）と、
   先端部（２１）が前記取付金具（１０）の先端部（１１）から突出するように前記取付金具（１０）内に固定された絶縁碍子（２０）と、
   先端部（３１）が前記絶縁碍子（２０）の先端部（２１）から突出するように前記絶縁碍子（２０）の軸孔（２２）内に固定された中心電極（３０）と、
   前記取付金具（１０）の先端部（１１）に固定されて前記中心電極（３０）の先端部（３１）との間に火花放電ギャップ（５０）を介して対向する接地電極（４０）とを備えるスパークプラグにおいて、
   前記取付金具（１０）内における前記絶縁碍子（２０）と前記取付金具（１０）との隙間は、前記取付金具（１０）の先端部（１１）側よりも前記取付金具（１０）の内部側の方が狭くなっており、
   前記絶縁碍子（２０）の先端部（２１）における前記絶縁碍子（２０）と前記中心電極（３０）との距離をＸとし、
   前記絶縁碍子（２０）の表面のうち前記絶縁碍子（２０）の先端部（２１）の内径端部から前記取付金具（１０）の先端部（１１）に対向して位置する部位までの当該表面に沿った長さをＹとし、
   前記絶縁碍子（２０）の前記取付金具（１０）の先端部（１１）からの突出量をＹ１とし、
   前記取付金具（１０）の先端部（１１）における前記絶縁碍子（２０）と前記取付金具（１０）との絶縁距離をＺとし、
   前記火花放電ギャップ（５０）の大きさをＧとし、
   前記絶縁碍子（２０）の表面のうち前記取付金具（１０）の先端部（１１）に対向して位置する部位から前記取付金具（１０）内において前記絶縁碍子（２０）と前記取付金具（１０）との距離がＧ以下となる部位までの前記絶縁碍子（２０）の表面の長さをＷとしたとき、
   （Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２、
   ０．４≦Ｇ（ｍｍ）≦１．３
   Ｙ１（ｍｍ）≧１、
   Ｗ／Ｚ≧４、
   １．２５≦Ｚ（ｍｍ）≦１．９、となっていることを特徴とするスパークプラグ。
4. （Ｘ＋０．３Ｙ＋Ｚ）／Ｇ≧２．５であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
5. 前記取付金具（１０）の先端部（１１）の内径をＤとし、前記取付用ネジ部（１２）の径をＭとしたとき、
   （Ｍ−Ｄ）≧３（ｍｍ）となっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
6. 前記中心電極（３０）の先端部は、電極母材に接合された貴金属チップ（３１）として構成されており、
   この中心電極（３０）の貴金属チップ（３１）の断面積Ｓ１は、０．０７≦Ｓ１（ｍｍ²）≦０．４０であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
7. 前記中心電極（３０）の貴金属チップ（３１）は、５０重量％以上のＩｒに少なくとも１種の添加物を含有したものであって融点が２０００℃以上のものからなることを特徴とする請求項６に記載のスパークプラグ。
8. 前記中心電極（３０）の貴金属チップ（３１）に含有される前記添加物は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｙ、Ｙ₂Ｏ₃の中から選択される少なくとも１種からなるものであることを特徴とする請求項７に記載のスパークプラグ。
9. 前記接地電極（４０）における火花放電部は、電極母材に接合された貴金属チップ（４１）として構成されており、
   この接地電極（４０）の貴金属チップ（４１）の断面積Ｓ２は、０．１２≦Ｓ２（ｍｍ²）≦０．８０であり、
   前記接地電極（４０）の貴金属チップ（４１）の電極母材からの突出量ｔ２は、０．３≦ｔ２（ｍｍ）≦１．５であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
10. 前記接地電極（４０）の貴金属チップ（４１）は、５０重量％以上のＰｔに少なくとも１種の添加物を含有したものであって融点が１５００℃以上のものからなることを特徴とする請求項９に記載のスパークプラグ。
11. 前記接地電極（４０）の貴金属チップ（４１）に含有される前記添加物は、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅの中から選択される少なくとも１種からなるものであることを特徴とする請求項１０に記載のスパークプラグ。
12. 前記絶縁碍子（２０）の先端部（２１）の外径端部はＲ形状となっており、Ｒが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載のスパークプラグ。

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