JP2014041700A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】主体金具が小径化されたスパークプラグにおいて、脚長部を長尺とすることなく、極めて優れた耐汚損性を実現する。
【解決手段】スパークプラグ１は、絶縁碍子２と、ねじ径がＭ１２以下のねじ部１５を有し、絶縁碍子２の外周に設けられる主体金具３とを備える。絶縁碍子２は、主体金具３の段部２１に、板パッキン２２を介して係止される係止部１４と、主体金具３の内周面との間でクリアランス３３を形成する脚長部１３とを具備する。板パッキン２２の先端２２Ｅから先端側に向けた距離をＬ（ｍｍ）とし、クリアランス３３の大きさをＡ（ｍｍ）としたとき、大きさＡが０．５ｍｍ以下となる位置は、先端２２Ｅから先端側に２．０ｍｍの位置を含む当該位置よりも後端側である。また、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２（ｍｍ）を満たす。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグに関する。

スパークプラグは、内燃機関（エンジン）等の燃焼装置に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられるものである。一般にスパークプラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、当該軸孔の先端側に挿通される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に設けられ、中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備えている。また、絶縁体は、その先端部に、主体金具の内周面との間で環状のクリアランスを形成する脚長部を有している。加えて、一般に主体金具及び絶縁体は、主体金具の内周面に設けられた段部に対して、絶縁体の外周面に設けられた係止部が金属製の板パッキンを介して係止された状態で組付けられている（例えば、特許文献１等参照）。

ところで、燃焼室内においては混合気の不完全燃焼等によりカーボン等が発生し、これが脚長部表面へ堆積してしまうおそれがある。ここで、脚長部表面へのカーボン等の堆積が進み、脚長部表面がカーボンで覆われて汚損してしまうと、火花放電間隙において正常な火花放電が発生せずに、中心電極から主体金具へとカーボン等を伝って電流が流れてしまい、前記クリアランスの奥側において絶縁体及び主体金具間での気中放電が生じてしまうおそれがある。

特に近年では、スパークプラグの小型化（小径化）を図るべく、主体金具の小径化が進められており、このような小径化された主体金具においては、脚長部の外周面との間に形成される前記クリアランスの軸線と直交する方向に沿った大きさがより小さなものとなる。従って、カーボン等の堆積に伴う、絶縁体及び主体金具間における気中放電の発生がより懸念される。

そこで、主体金具が比較的小径とされた場合であっても、良好な耐汚損性を実現すべく、脚長部を長尺化する手法が考えられる。当該手法によれば、軸線と直交する方向に沿った大きさが比較的小さいため、気中放電の発生が特に懸念されるクリアランスの奥側へのカーボン等の侵入をより確実に抑制でき、耐汚損性の向上を図ることができる。

特開平１０−２８９７７７号公報

しかしながら、脚長部を長尺とすると、内燃機関等の動作時に、絶縁体（脚長部）の先端部が過熱されやすくなってしまう。そのため、過熱された絶縁体（脚長部）の先端部を熱源とするプレイグニッションが生じやすくなってしまう。また近年では、エンジンの高出力化が進んでいるため、絶縁体（脚長部）の先端部はより過熱されやすくなっており、プレイグニッションの発生がより懸念される。従って、脚長部の過熱抑制（プレイグニッションの発生抑制）を図るという点から、脚長部を長尺とすることなく、耐汚損性の向上を図ることが望まれる。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、主体金具が小径化され、絶縁体及び主体金具間における気中放電の発生が特に懸念されるスパークプラグにおいて、極めて優れた耐汚損性を実現することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成のスパークプラグは、軸線方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
外周に取付用のねじ部を有し、前記絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具とを備え、
前記絶縁体が、
前記主体金具の内周に設けられた段部に、環状の板パッキンを介して係止される係止部と、
前記係止部よりも先端側に設けられ、自身の外周面が前記主体金具の内周面との間でクリアランスを形成する脚長部とを具備するスパークプラグであって、
前記ねじ部のねじ径がＭ１２以下であり、
前記板パッキンのうち前記主体金具に接触する部位の先端から前記軸線方向先端側に向けた距離をＬ（ｍｍ）とし、前記軸線と直交する方向に沿った前記クリアランスの大きさをＡ（ｍｍ）としたとき、
前記クリアランスの大きさＡが０．５ｍｍ以下となる場合、前記大きさＡが０．５ｍｍ以下となる位置は、前記板パッキンのうち前記主体金具に接触する部位の先端から前記軸線方向先端側に２．０ｍｍの位置を含む、当該位置よりも後端側であり、
３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２（ｍｍ）を満たすことを特徴とする。

上記構成１によれば、主体金具のねじ部のねじ径がＭ１２以下とされており（すなわち、主体金具が小径化されており）、脚長部の表面にカーボン等が堆積した際における、主体金具及び絶縁体間での気中放電の発生が懸念される。

この点、上記構成１によれば、クリアランスの大きさＡが０．５ｍｍ以下となる場合、大きさＡが０．５ｍｍ以下となる位置は、板パッキンのうち主体金具に接触する部位の先端から軸線ＣＬ１方向先端側に２．０ｍｍの位置を含む当該位置よりも後端側とされている。すなわち、クリアランスの大きさＡが０．５ｍｍ以下となる位置では、カーボン等が絶縁体の表面に堆積した際に、主体金具の内周面と絶縁体の外周面との間での気中放電が特に生じやすくなるところ、上記構成１では、Ａ≦０．５ｍｍを満たす部位が存在する場合であっても、その部位は、クリアランスの最も奥側に位置し、かつ、十分に短いものとされている。従って、脚長部に多少のカーボン等が堆積した場合であっても、主体金具及び絶縁体間における気中放電の発生をより確実に抑制することができ、耐汚損性の向上を図ることができる。

また、上記構成１によれば、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２（ｍｍ）を満たすように構成されている。従って、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、距離Ｌに対応する十分に大きなクリアランスが形成されることとなり、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲における気中放電の発生をより確実に抑制することができる。その結果、上述の構成と相俟って、耐汚損性の飛躍的な向上を図ることができる。

尚、絶縁体の熱を効率よく主体金具側へと伝導し、脚長部の過熱をより確実に防止するという観点から、クリアランスの大きさＡが０．５ｍｍ以下となる部位を設けることが好ましい。また、脚長部の過熱をより効果的に抑制するためには、クリアランスの大きさＡが０．５ｍｍ以下となる部位の軸線に沿った長さを所定値（例えば、０．５ｍｍ）以上とすることがより好ましい。

さらに、脚長部の過熱抑制効果をより一層高めるべく、軸線に沿った脚長部の長さを比較的小さなもの（例えば、１４ｍｍ以下）とすることが好ましい。

構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記軸線と直交する方向に沿った前記絶縁体の肉厚をＢ（ｍｍ）としたとき、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ｂ≧−０．２×Ｌ＋１．８（ｍｍ）を満たすことを特徴とする。

上記構成１のように、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２（ｍｍ）を満たすことで、耐汚損性の向上を図ることができるが、前記式を満たすべく、絶縁体の肉厚Ｂを過度に小さくしてしまうと、絶縁体の耐電圧性能が低下してしまう。そのため、中心電極に電圧が印可された際に、中心電極及び主体金具間において絶縁体を貫通する異常放電が生じてしまうおそれがある。

この点、上記構成２によれば、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ｂ≧−０．２×Ｌ＋１．８（ｍｍ）を満たすように構成されており、絶縁体の肉厚Ｂが、距離Ｌに対応する十分な大きさとされている。従って、絶縁体において良好な耐電圧性能を実現することができ、絶縁体を貫通する異常放電の発生をより確実に防止することができる。

構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記段部の最内周部における内径と、前記段部のうち前記板パッキンが接触する部位の最外周部における内径との半径差が１．８ｍｍ以上であることを特徴とする。

クリアランスの大きさＡを増大させるために、段部の最内周部における内径を大きなものとすることが考えられる。しかしながら、この場合には、段部の最内周部における内径と、段部のうち板パッキンが接触する部位の最外周部における内径との半径差が小さなものとなり、ひいては段部のうち板パッキンが接触する部位の面積が比較的小さなものとなってしまう。その結果、気密性の低下を招いてしまうおそれがある。

この点、上記構成３によれば、前記半径差が１．８ｍｍ以上とされているため、段部のうち板パッキンが接触可能な部位の面積を十分に大きなものとすることができる。従って、段部及び板パッキンの接触面積を十分に確保することができ、主体金具及び絶縁碍子間において良好な気密性を実現することができる。

スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。 クリアランスの大きさＡ等を示す一部破断拡大正面図である。 別の実施形態における板パッキンの構成を示す部分拡大断面図である。 別の実施形態における主体金具の構成を示す一部破断拡大正面図である。 別の実施形態における主体金具の構成を示す一部破断拡大正面図である。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、中胴部１２と脚長部１３との連接部には、先端側に向けて先細るテーパ状の係止部１４が形成されており、当該係止部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。尚、本実施形態では、軸線ＣＬ１に沿った脚長部１３の長さＸが比較的小さなもの（例えば、１４ｍｍ以下）とされており、内燃機関等の動作時における、絶縁碍子２（脚長部１３）の先端部の過熱が抑制されるようになっている。

さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って延びる軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。中心電極５は、熱伝導性に優れる金属〔例えば、銅や銅合金、純ニッケル（Ｎｉ）等〕からなる内層５Ａと、Ｎｉを主成分とする合金からなる外層５Ｂとを備えている。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端部分が絶縁碍子２の先端から突出している。尚、本実施形態では、耐久性の向上を図るべく、中心電極５の先端部に、耐消耗性に優れる金属（例えば、イリジウム合金や白金合金等）からなる円柱状のチップ３１が設けられている。

加えて、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼（例えば、Ｓ２５Ｃ等）などの金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を内燃機関や燃料電池改質器等の燃焼装置に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側には座部１６が外周側に向けて突出形成されており、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３を燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられている。また、主体金具３の後端部には、径方向内側に向けて屈曲する加締め部２０が設けられている。尚、本実施形態においては、スパークプラグ１の小型化（小径化）を図るべく、主体金具３が小径化されており、ねじ部１５のねじ径はＭ１２以下とされている。

また、主体金具３の内周には、先端側に向けて内径が徐々に小さくなるテーパ状をなし、絶縁碍子２が係止される段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３に対してその後端側から先端側に向かって挿入され、自身の係止部１４が円環状の板パッキン２２を介して主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって主体金具３に固定されている。尚、係止部１４及び段部２１間に設けられた前記板パッキン２２によって、燃焼室内の気密性が保持され、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。加えて、主体金具３のうち、段部２１よりも先端側に位置する部位の内径が軸線ＣＬ１方向に沿って一定となるように形成されている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間には滑石（タルク）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及び滑石２５を介して絶縁碍子２を保持している。

また、主体金具３の先端部２６には、自身の中間部分にて曲げ返されて、自身の先端側側面が中心電極５の先端部と対向する接地電極２７が接合されている。加えて、中心電極５の先端部（チップ３１）と接地電極２７の先端部との間には、火花放電間隙２８が形成されており、当該火花放電間隙２８において、軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。

加えて、本実施形態では、図２に示すように、脚長部１３の外周面と主体金具３の内周面との間には、環状のクリアランス３３が形成されている。そして、板パッキン２２のうち主体金具３（段部２１）に接触する部位の先端２２Ｅから軸線ＣＬ１方向先端側に向けた距離をＬ（ｍｍ）とし、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿ったクリアランス３３の大きさをＡ（ｍｍ）とする。このとき、クリアランス３３の大きさＡは、板パッキン２２のうち主体金具３に接触する部位の先端２２Ｅから軸線ＣＬ１方向先端側に２．０ｍｍの位置よりも先端側の位置では、少なくとも０．５ｍｍ超となっている（Ｌ＞２．０において、Ａ＞０．５を満たすように構成されている）。すなわち、クリアランス３３の大きさＡが０．５ｍｍ以下となる位置では、脚長部１３にカーボン等が堆積した際に、主体金具３の内周面と絶縁碍子２の外周面との間での気中放電が特に生じやすくなるところ、本実施形態では、クリアランス３３のうちＡ≦０．５ｍｍとなり得る部位が、前記先端２２Ｅから軸線ＣＬ１方向先端側に２．０ｍｍの位置を含む、当該位置よりも後端側とされており、Ａ≦０．５ｍｍを満たす部位が存在する場合であっても、その部位は、クリアランス３３の最も奥側に位置し、かつ、十分に短いものとされている。

尚、本実施形態では、前記先端２２Ｅから先端側に２．０ｍｍの位置を含む当該位置よりも後端側におけるクリアランス３３の少なくとも一部は、その大きさＡが０．５ｍｍ以下とされており、大きさＡが０．５ｍｍ以下となる部位は、軸線ＣＬ１に沿ってある程度（例えば、０．５ｍｍ以上）の長さを有するように構成されている。これにより、自身の先端部が主体金具３の先端から突出し、内燃機関等の動作時に高温となりやすい脚長部１３の熱や、自身の先端部（チップ３１）が絶縁碍子２の先端部から突出する中心電極５の熱が、絶縁碍子２から主体金具３へと効率よく伝達されるようになっている。その結果、脚長部１３や中心電極５の過熱防止が効果的に図られている。

さらに、本実施形態では、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲ＲＡ（前記先端２２Ｅから先端側に２．０ｍｍの位置よりも先端側の範囲の中で、気中放電の発生が特に懸念される範囲）において、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２（ｍｍ）を満たすように構成されている。

尚、本実施形態では、前記先端２２Ｅから先端側に２．０ｍｍの位置と、前記先端２２Ｅから先端側に４．０ｍｍの位置との間に位置する脚長部１３の外周面は、軸線ＣＬ１方向先端側に向けて一定の割合で縮径するように構成されている。すなわち、２．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、軸線ＣＬ１を含む断面における脚長部１３の外形線が直線状とされている。

また、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った絶縁碍子２の肉厚をＢ（ｍｍ）としたとき、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ｂ≧−０．２×Ｌ＋１．８（ｍｍ）を満たすように構成されている。すなわち、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲においては、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２（ｍｍ）を満たすことで、クリアランス３３の大きさＡを十分に大きなものとし、気中放電の発生を抑制しつつ、Ｂ≧―０．２×Ｌ＋１．８（ｍｍ）を満たすことで、絶縁碍子２の肉厚Ｂを十分に確保し、良好な耐電圧性能が実現されるように構成されている。

加えて、段部２１の最内周部における内径と、段部２１のうち板パッキン２２が接触する部位の最外周部における内径との半径差Ｃが１．８ｍｍ以上とされている。すなわち、段部２１のうち板パッキン２２が接触し得る部位の面積が十分に大きくなるように構成されている。

以上詳述したように、本実施形態によれば、クリアランス３３の大きさＡが０．５ｍｍ以下となる位置は、板パッキン２２のうち主体金具３に接触する部位の先端から軸線ＣＬ１方向先端側に２．０ｍｍの位置を含む当該位置よりも後端側とされている。すなわち、クリアランス３３のうち、Ａ≦０．５ｍｍを満たす部位は、クリアランス３３の最も奥側に位置し、かつ、十分に短いものとされている。従って、脚長部１３に多少のカーボン等が堆積した場合であっても、主体金具３及び絶縁碍子２間における気中放電の発生をより確実に抑制することができ、耐汚損性の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２（ｍｍ）を満たすように構成されている。従って、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、距離Ｌに対応する十分に大きなクリアランス３３が形成されることとなり、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲における気中放電の発生をより確実に抑制することができる。その結果、耐汚損性の飛躍的な向上を図ることができる。

さらに、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ｂ≧−０．２×Ｌ＋１．８（ｍｍ）を満たすように構成されており、絶縁碍子２の肉厚Ｂが、距離Ｌに対応する十分な大きさとされている。従って、絶縁碍子２において良好な耐電圧性能を実現することができ、絶縁碍子２を貫通する異常放電の発生をより確実に防止することができる。

加えて、前記半径差Ｃが１．８ｍｍ以上とされているため、段部２１のうち板パッキン２２が接触可能な部位の面積を十分に大きなものとすることができる。従って、段部２１及び板パッキン２２の接触面積を十分に確保することができ、絶縁碍子２及び主体金具３間において良好な気密性を実現することができる。

次いで、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、０．０≦Ｌ≦３．０の範囲に、板パッキンのうち主体金具に接触する部位の先端を起点とする大きさＡが０．５ｍｍ以下のクリアランスを形成するとともに、当該クリアランスの軸線に沿った長さ（距離Ｌに相当する）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、ＪＩＳ Ｄ１６０６に基づく耐汚損性評価試験を行った。

耐汚損性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、低温試験室内（−１０℃）のシャシダイナモメータ上に排気量１．３Ｌ、４気筒、自然吸気、ＭＰＩエンジンを有する試験用自動車を置き、当該試験用自動車のエンジンに各サンプルを組み付ける。そして、空吹かしを３回行った後、３速３５ｋｍ／ｈで４０秒間走行し、９０秒間のアイドリングを挟んで、再度３速３５ｋｍ／ｈで４０秒間走行する。その後、エンジンを一度停止・冷却させる。次いで、空吹かしを３回行った後、１速１５ｋｍ／ｈで２０秒間走行することを、３０秒間のエンジン停止を挟みつつ、合計３度行い、その後エンジンを停止させる。この一連のテストパターンを１サイクルとして、１サイクルごとに、サンプルにおける中心電極及び主体金具間の絶縁抵抗値を測定し、絶縁抵抗値が１０ＭΩ以下となったサイクル数を求めた。ここで、絶縁抵抗値が１０ＭΩ以下となったサイクル数（１０ＭΩ到達サイクル数）が５サイクル以下であった場合には、耐汚損性が不十分であるとして「×」の評価を下すこととした。一方で、１０ＭΩ到達サイクル数が６サイクル以上であった場合には、耐汚損性に優れるとして「○」の評価を下すこととした。表１に、耐汚損性評価試験の結果を示す。

尚、各サンプルともに、ねじ部のねじ径をＭ１２とし、工具係合部の対辺寸法を１４ｍｍとし、主体金具の先端から火花放電間隙の中心までの軸線に沿った距離を３．５ｍｍとし、火花放電間隙の大きさを１．０ｍｍとした。また、中心電極の先端部にイリジウム合金からなるチップを設けるとともに、各サンプルが同一の熱価（７番）を有するように構成した（以下の試験においても同様）。

さらに、Ｌが３．０ｍｍの位置におけるクリアランスの大きさＡを０．７５ｍｍとし、Ｌが４．０ｍｍの位置におけるクリアランスの大きさＡを０．９０ｍｍとした〔すなわち、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２（ｍｍ）を満たさないものとした〕。

表１に示すように、大きさＡが０．５ｍｍ以下であるクリアランスの長さを２．０ｍｍ以下としたサンプル、換言すれば、大きさＡが０．５ｍｍ以下となる位置を、板パッキンのうち主体金具に接触する部位の先端から軸線方向先端側に２．０ｍｍの位置を含む当該位置よりも後端側としたサンプルは、耐汚損性に優れることが明らかとなった。これは、クリアランスのうち、大きさＡが０．５ｍｍ以下であり、カーボン等の堆積時において気中放電の発生が特に懸念される部位が、クリアランスの最も奥側に配置されるとともに、十分に短くされたためであると考えられる。

次いで、Ｌ＝３．０ｍｍの位置におけるクリアランスの大きさＡ、及び、Ｌ＝４．０ｍｍの位置におけるクリアランスの大きさＡを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、上述の耐汚損性評価試験を行った。表２及び表３に、当該試験の試験結果を示す。

尚、各サンプルともに、大きさＡが０．５ｍｍ以下であるクリアランスを、クリアランスの最も奥側に配置するとともに、その長さを２．０ｍｍとした。また、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、脚長部の外周面が軸線方向先端側に向けて一定の割合で縮径するように構成し、軸線を含む断面における脚長部の外形線が直線状となるように構成した（以下の試験においても同様）。

表２及び表３に示すように、各サンプルともに優れた耐汚損性を有していたが、特に、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２（ｍｍ）を満たすサンプル（サンプル８〜１３）は、耐汚損性に極めて優れることが分かった。これは、汚損時における気中放電の発生が特に懸念される３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、クリアランスの大きさＡが、距離Ｌに対応して十分に確保されたためであると考えられる。

上記試験の結果より、耐汚損性の飛躍的な向上を図るという観点から、クリアランスの大きさＡが０．５ｍｍ以下となる場合、前記大きさＡが０．５ｍｍ以下となる位置を、板パッキンのうち主体金具に接触する部位の先端から軸線ＣＬ１方向先端側に２．０ｍｍの位置を含む当該位置よりも後端側とし、かつ、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２（ｍｍ）を満たすように構成することが好ましいといえる。

次に、Ｌ＝３．０ｍｍの位置における絶縁碍子の肉厚Ｂ、及び、Ｌ＝４．０ｍｍの位置における絶縁碍子の肉厚Ｂを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、ＪＩＳ Ｂ８０３１に基づく耐電圧評価試験を行った。耐電圧評価試験の概要は次の通りである。すなわち、接地電極を取り除いた上で、サンプルを所定のチャンバーに取付け、チャンバー内を所定の高圧力とした。その上で、中心電極に電圧を印可し、中心電極及び主体金具間において絶縁碍子を貫通する放電が生じた際の電圧（耐電圧）を測定した。ここで、耐電圧が２５ｋＶ未満であったサンプルは、耐電圧性能が不十分であるとして「×」の評価を下し、耐電圧性能が２５ｋＶ以上３０ｋＶ未満であったサンプルは、耐電圧性能にやや劣るとして「△」の評価を下すこととした。一方で、耐電圧が３０ｋＶ以上３５ｋＶ未満となったサンプルは、良好な耐電圧性能を有するとして「○」の評価を下し、耐電圧性能が３５ｋＶ以上となったサンプルは、耐電圧性能に極めて優れるとして「◎」の評価を下すこととした。

表４及び表５に、耐電圧評価試験の試験結果を示す。尚、各サンプルともに、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２を満たすものとし、表４及び表５には、参考として、各サンプルにおける、Ｌ＝３．０ｍｍでのクリアランスの大きさＡと、Ｌ＝４．０ｍｍでのクリアランスの大きさＡとを示す。

表４及び表５に示すように、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ｂ≧−０．２×Ｌ＋１．８（ｍｍ）を満たすサンプル（サンプル２１〜２５）は、耐電圧が３０ｋＶ以上となり、良好な耐電圧性能を有することが分かった。これは、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、絶縁碍子の肉厚Ｂが十分に確保されたためであると考えられる。

上記試験の結果より、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲におけるクリアランスの大きさＡの増大に伴う、耐電圧性能の低下をより確実に防止するために、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ｂ≧−０．２×Ｌ＋１．８（ｍｍ）を満たすように構成することが好ましいといえる。

次いで、段部の最内周部における内径と、段部のうち板パッキンが接触する部位の最外周部における内径との半径差Ｃを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、ＩＳＯ １１５６５に基づく気密性評価試験を行った。気密性評価試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを所定のチャンバーに取付けるとともに、サンプルを２００℃に加熱した上で、サンプルの先端部に対して２．０ＭＰａの空気圧を加え、絶縁碍子と主体金具との間からの空気の漏れ量を測定した。ここで、空気の漏れ量が２ｍＬ／分以上となったサンプルは、気密性に劣るとして「×」の評価を下し、空気の漏れ量が１ｍＬ／分以上２ｍＬ／分未満となったサンプルは、気密性にやや劣るとして「△」の評価を下すこととした。一方で、空気の漏れ量が１ｍＬ／分未満となったサンプルは、優れた気密性を有するとして「○」の評価を下すこととした。表６に、気密性評価試験の試験結果を示す。尚、ＩＳＯ １１５６５では、空気の漏れ量が２ｍＬ／分未満であったときに、良好な気密性を有するものと評価される。すなわち、本試験では、ＩＳＯにおける評価基準よりも厳しい評価基準に基づいて、各サンプルの気密性を評価している。

表６に示すように、半径差Ｃを１．８ｍｍ以上としたサンプルは、優れた気密性を有することが確認された。これは、段部のうち板パッキンが接触し得る部位の面積を比較的大きなものとしたことで、板パッキンと段部との接触面積を十分に確保できたためであると考えられる。

上記試験の結果より、優れた気密性を実現すべく、段部の最内周部における内径と、段部のうち板パッキンが接触する部位の最外周部における内径との半径差Ｃを１．８ｍｍ以上とすることが好ましいといえる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態において、板パッキン２２のうち主体金具３に接触する部位の先端２２Ｅは段部２１上に位置しているが、必ずしも段部２１上に配置しなくてもよい。従って、例えば、図３に示すように、板パッキン４２のうち主体金具３に接触する部位の先端４２Ｅが、段部２１よりも先端側に位置していてもよい。

（ｂ）上記実施形態では、主体金具３のうち段部２１よりも先端側に位置する部位の内径が軸線ＣＬ１方向に沿って一定となるように構成されている。これに対して、図４に示すように、主体金具３のうち段部２１よりも先端側の内周に、環状の溝部４３を設けることとしてもよい。また、図５に示すように、主体金具３のうち段部２１よりも先端側に位置する内周面４４が、後端側に向けて徐々に内径が大きくなる形状をなすように構成してもよい。これらの場合には、クリアランス３３の奥側において、その大きさＡをより確実に増大させることができる。従って、クリアランス３３の大きさＡが０．５ｍｍ以下となる場合には、大きさＡが０．５ｍｍ以下となる位置を、前記先端２２Ｅから軸線ＣＬ１方向先端側に２．０ｍｍの位置を含む当該位置よりも後端側とすることがより確実に可能となる。また、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２（ｍｍ）を満たすように構成することがより容易となる。加えて、絶縁碍子２の肉厚Ｂに変化は生じないため、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ｂ≧−０．２×Ｌ＋１．８（ｍｍ）を容易に満たすことができる。

（ｃ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６に接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。

（ｄ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。

１…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
４…軸孔
５…中心電極
１３…脚長部
１４…係止部
１５…ねじ部
２１…段部
２２…板パッキン
３３…クリアランス
ＣＬ１…軸線

Claims (3)

1. 軸線方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
   前記軸孔の先端側に挿設される中心電極と、
   外周に取付用のねじ部を有し、前記絶縁体の外周に設けられる筒状の主体金具とを備え、
   前記絶縁体が、
   前記主体金具の内周に設けられた段部に、環状の板パッキンを介して係止される係止部と、
   前記係止部よりも先端側に設けられ、自身の外周面が前記主体金具の内周面との間でクリアランスを形成する脚長部とを具備するスパークプラグであって、
   前記ねじ部のねじ径がＭ１２以下であり、
   前記板パッキンのうち前記主体金具に接触する部位の先端から前記軸線方向先端側に向けた距離をＬ（ｍｍ）とし、前記軸線と直交する方向に沿った前記クリアランスの大きさをＡ（ｍｍ）としたとき、
   前記クリアランスの大きさＡが０．５ｍｍ以下となる場合、前記大きさＡが０．５ｍｍ以下となる位置は、前記板パッキンのうち前記主体金具に接触する部位の先端から前記軸線方向先端側に２．０ｍｍの位置を含む、当該位置よりも後端側であり、
   ３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ａ≧Ｌ×０．２＋０．２（ｍｍ）を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記軸線と直交する方向に沿った前記絶縁体の肉厚をＢ（ｍｍ）としたとき、３．０≦Ｌ≦４．０の範囲において、Ｂ≧−０．２×Ｌ＋１．８（ｍｍ）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記段部の最内周部における内径と、前記段部のうち前記板パッキンが接触する部位の最外周部における内径との半径差が１．８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。

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