JP2017111953A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】電極の消耗を抑制する【解決手段】中心電極は、小内径部よりも後端側に配置され小内径部の内径よりも大きな外径を有する部分である頭部を備えている。絶縁体の縮内径部に中心電極の頭部が支持されている。絶縁体のうち、縮内径部と小内径部との境界から、シール部の後端までの部分である対象部分の軸線の方向の長さをＬとし、絶縁体の対象部分における軸孔の平均内径をＤ１とし、絶縁体の対象部分の平均外径をＤ２とし、Ｃｐ＝Ｌ／ｌｏｇ（Ｄ２／Ｄ１）とした場合に、１．８ｍｍ≦Ｌであり、かつ、Ｃｐ≦１１ｍｍである。【選択図】 図１

Description

本開示は、スパークプラグに関する。

従来から、内燃機関に、スパークプラグが用いられている。スパークプラグは、例えば、中心電極と接地電極とを備えており、中心電極と接地電極とによって形成される間隙で生じる火花放電によって、混合気が点火される。

国際公開第２０１１／０３３９０２号 特開２００９−２４５７１６号公報 特開平９−６３７４５号公報

ところで、近年では、燃費向上等の性能向上を図るために、内燃機関等における混合気の高圧縮化が進んでいる。このような内燃機関等では、スパークプラグに印加される電圧が高くなる傾向にある。電圧が高くなると、放電時に流れる電流も大きくなる。この結果、電極が消耗する場合があった。

本開示は、電極の消耗を抑制することができる技術を開示する。

本開示は、例えば、以下の適用例を開示する。

［適用例１］
軸線の方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
前記軸孔の先端から自身の先端が突出するように前記絶縁体の内側に保持された中心電極と、
前記軸孔内の前記中心電極より後端側に配置される抵抗体と、
前記軸孔内の前記抵抗体と前記中心電極との間に配置され前記抵抗体と前記中心電極とを接続するシール部と、
を備え、
前記絶縁体は、
前記先端側に向けて内径が小さくなる縮内径部と、
前記縮内径部の前記先端側に設けられた部分である小内径部と、
を備え、
前記中心電極は、前記小内径部よりも前記後端側に配置され前記小内径部の内径よりも大きな外径を有する部分である頭部を備え、
前記絶縁体の前記縮内径部に前記中心電極の前記頭部が支持されているスパークプラグであって、
前記絶縁体のうち、前記縮内径部と前記小内径部との境界から、前記シール部の後端までの部分である対象部分の前記軸線の方向の長さをＬとし、
前記絶縁体の前記対象部分における前記軸孔の平均内径をＤ１とし、
前記絶縁体の前記対象部分の平均外径をＤ２とし、
Ｃｐ＝Ｌ／ｌｏｇ（Ｄ２／Ｄ１）とした場合に、
１．８ｍｍ≦Ｌであり、かつ、Ｃｐ≦１１ｍｍである、
スパークプラグ。

この構成によれば、絶縁体のうちシール部を囲む部分で形成され得るキャパシタの静電容量が抑制されるので、放電による電極の消耗を抑制できる。

［適用例２］
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記絶縁体の前記対象部分における前記軸孔の前記軸線に垂直な断面積の最大値をＳとし、
前記シール部と前記中心電極との接触面積をＭとした場合に、
２．０≦Ｍ／Ｓ≦３．０である、
スパークプラグ。

この構成によれば、断面積の最大値Ｓと接触面積Ｍとの適正化により、放電による電極の消耗を抑制でき、また、スパークプラグの耐久性を向上できる。

［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、
Ｄ１≦３ｍｍである、スパークプラグ。

この構成によれば、平均内径Ｄ１が小さいので、静電容量が適切に抑制される。この結果、放電による電極の消耗を、適切に抑制できる。

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、スパークプラグを搭載する内燃機関、等の態様で実現することができる。

スパークプラグの一実施形態の断面図である。 図１の断面図のうちの第１シール部６０を含む一部分の拡大図である。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．スパークプラグの構成：
図１は、スパークプラグの一実施形態の断面図である。図中には、スパークプラグ１００の中心軸ＣＬが示されている（「軸線ＣＬ」とも呼ぶ）。図示された断面は、中心軸ＣＬを含む平らな断面である。以下、中心軸ＣＬに平行な方向を「軸線ＣＬの方向」、または、単に「軸線方向」または「前後方向」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を中心とする円の円周方向を「周方向」とも呼ぶ。中心軸ＣＬに平行な方向のうち、図１における下方向を先端方向Ｄｆ、または、前方向Ｄｆと呼び、上方向を後端方向Ｄｆｒ、または、後方向Ｄｆｒとも呼ぶ。先端方向Ｄｆは、後述する端子金具４０から中心電極２０に向かう方向である。また、図１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１における後端方向Ｄｆｒ側をスパークプラグ１００の後端側と呼ぶ。

スパークプラグ１００は、軸線ＣＬに沿って延びる軸孔１２を有する略円筒状の絶縁体１０と、軸孔１２の先端側で保持される中心電極２０と、軸孔１２の後端側で保持される端子金具４０と、軸孔１２内で中心電極２０と端子金具４０とを電気的に接続する接続部３００と、絶縁体１０の外周側に固定された主体金具５０と、一端が主体金具５０の先端面に接合されるとともに他端が中心電極２０とギャップｇを介して対向するように配置された接地電極３０と、を有している。

絶縁体１０は、最大外径を有する大径部１９を有している。大径部１９の先端側には、先端側胴部１７、第１縮外径部１５、脚部１３が、先端側に向かってこの順に接続されている。第１縮外径部１５の外径は、先端側に向かって徐々に小さくなる。大径部１９の後端側には、第２縮外径部１１、後端側胴部１８が、後端側に向かってこの順に接続されている。第２縮外径部１１の外径は、後端側に向かって徐々に小さくなる。第１縮外径部１５の近傍（図１の例では、先端側胴部１７）には、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。絶縁体１０は、機械的強度と、熱的強度と、電気的強度とを考慮して形成されることが好ましく、例えば、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）。

中心電極２０は、中心軸ＣＬに沿って延びる棒状の軸部２７と、軸部２７の先端に接合された第１チップ２９と、を有している。第１チップ２９は、例えば、レーザ溶接によって、軸部２７に固定されている。軸部２７の後端側には、外径が大きい頭部２４が形成されている。頭部２４の最大外径は、絶縁体１０の脚部１３の内径よりも大きい。頭部２４の前方向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。中心電極２０の先端部は、絶縁体１０の先端よりも前方向Ｄｆに突出している。軸部２７は、外層２１と、外層２１の内周側に配置された芯部２２と、を有している。外層２１は、例えば、ニッケルを主成分として含む合金で形成されている。芯部２２は、外層２１よりも熱伝導率が高い材料（例えば、銅を主成分として含む合金）で形成されている。第１チップ２９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。

絶縁体１０の軸孔１２の後端側には、端子金具４０の前方向Ｄｆ側の一部が挿入されている。端子金具４０は、軸線ＣＬに沿って延びる棒状の部材である。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。

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、電気的に接続されている。以下、これらの部材６０、７０、８０の全体を、接続部３００とも呼ぶ。なお、第１シール部６０が特許請求の範囲におけるシール部に相当する。

主体金具５０は、軸線ＣＬに沿って延びる貫通孔５９を有する略円筒状の部材である。主体金具５０の貫通孔５９には、絶縁体１０が挿入され、主体金具５０は、絶縁体１０の外周に固定されている。絶縁体１０の先端側の一部は、主体金具５０の先端よりも先端側に位置している。絶縁体１０の後端側の一部は、主体金具５０の後端よりも後端側に位置している。主体金具５０は、導電材料（例えば、低炭素鋼等の金属）を用いて形成されている。

主体金具５０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が外周面に形成されている胴部５５を有している。胴部５５の後端側には、座部５４を有している。座部５４とネジ部５２との間には、環状のガスケット５が嵌め込まれている。座部５４の後端側には、変形部５８、工具係合部５１、加締部５３が、後端側に向かってこの順に形成されている。変形部５８は、径方向の外側（中心軸ＣＬから離れる方向）に向かって中央部が突出するように、変形している。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。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、径方向の内側に向かって屈曲されている。

主体金具５０の加締部５３と絶縁体１０の第２縮外径部１１との間には、主体金具５０の内周面と絶縁体１０の外周面とに挟まれた空間ＳＰが形成されている。空間ＳＰ内には、第１後端側パッキン６、タルク（滑石）９、第２後端側パッキン７が、先端側に向かってこの順に配置されている。本実施形態では、これらの後端側パッキン６、７は、鉄製のＣリングである（他の材料も採用可能である）。

主体金具５０の胴部５５には、先端側に向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部５６が形成されている。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。本実施形態では、先端側パッキン８は、鉄製のＯ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）。

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、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、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具５０と絶縁体１０との間を通って外に漏れることが、抑制される。また、主体金具５０が、絶縁体１０に、固定される。

接地電極３０は、棒状の軸部３７と、軸部３７の先端部３１に接合された第２チップ３９と、を有している。軸部３７の一端は、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）。軸部３７は、主体金具５０から先端方向Ｄｆに向かって延び、中心軸ＣＬに向かって曲がって、先端部３１に至る。先端部３１の中心電極２０の先端部と対向する面には、第２チップ３９が接合されている（例えば、レーザ溶接）。接地電極３０の第２チップ３９と、中心電極２０の第１チップ２９とは、ギャップｇを介して対向している。

軸部３７は、軸部３７の表面を形成する母材３５と、母材３５内に埋設された芯部３６と、を有している。母材３５は、芯部３６よりも耐酸化性に優れる材料（例えば、ニッケルを含む合金）で形成されている。芯部３６は、母材３５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。

なお、スパークプラグ１００は、例えば、以下のように製造される。絶縁体１０と、中心電極２０と、端子金具４０と、シール部６０、８０のそれぞれの材料粉末と、抵抗体７０の材料粉末と、を準備する。絶縁体１０の軸孔１２の後端方向Ｄｆｒ側の開口１２ｘ（以下、「後開口１２ｘ」と呼ぶ）から、中心電極２０を挿入する。図１で説明したように、中心電極２０は、絶縁体１０の縮内径部１６によって支持されることによって、軸孔１２内の所定位置に配置される。次に、第１シール部６０、抵抗体７０、第２シール部８０のそれぞれの材料粉末の投入と投入された粉末材料の成形とが、部材６０、７０、８０の順番に、行われる。粉末材料の投入は、軸孔１２の後開口１２ｘから、行われる。投入された粉末材料の成形は、後開口１２ｘから挿入した棒を用いて行われる。材料粉末は、対応する部材の形状と略同じ形状に、成形される。次に、軸孔１２の後開口１２ｘから、端子金具４０の一部を軸孔１２に挿入し、絶縁体１０を、各材料粉末に含まれるガラス成分の軟化点よりも高い所定温度まで加熱し、端子金具４０を前方向Ｄｆへ押圧する。この結果、各材料粉末が圧縮および焼結されて、シール部６０、８０と、抵抗体７０と、のそれぞれが形成される。次に、絶縁体１０の外周にあらかじめ接地電極３０を固定した主体金具５０を組み付ける。次に、接地電極３０を屈曲して、スパークプラグを完成させる。

Ａ−２．絶縁体１０の対象部分１０Ｌについて
図２は、図１の断面図のうちの第１シール部６０を含む一部分の拡大図である。図中には、中心電極２０と、絶縁体１０の一部と、第１シール部６０と、抵抗体７０の一部と、主体金具５０の一部と、が示されている。接地電極３０の図示は省略されている。また、中心電極２０の内部構成の図示は省略されている。図中の絶縁体１０の小内径部１４は、縮内径部１６の前方向Ｄｆ側に接続された部分である。小内径部１４の内径は、縮内径部１６の内径以下である。小内径部１４の内周面は、軸線ＣＬにおおよそ平行である。

また、図中では、絶縁体１０の一部分である対象部分１０Ｌが、濃いハッチングで示されている。対象部分１０Ｌは、絶縁体１０のうちの第１シール部６０を囲む部分に対応している。このような対象部分１０Ｌとしては、絶縁体１０のうち、縮内径部１６と小内径部１４との境界Ｐ１から、第１シール部６０の後端Ｐ２までの部分が採用される。すなわち、対象部分１０Ｌは、絶縁体１０のうち、軸線ＣＬに平行な方向の位置が境界Ｐ１から後端Ｐ２までの範囲内である部分である。図中の右部には、境界Ｐ１の近傍を示す拡大図が示されている。図示するように、縮内径部１６と小内径部１４との接続部分は、面取りされ得る。この場合、中心軸ＣＬを含む平らな断面上において、縮内径部１６の表面（すなわち、内周面）を表す線のうちの直線部分１６Ｌと、小内径部１４の表面（すなわち、内周面）を表す線のうちの直線部分１４Ｌとを、延長して得られる交点が、境界Ｐ１として採用される。

対象部分１０Ｌの内周側には、第１シール部６０が配置され、対象部分１０Ｌの外周側は、主体金具５０に囲まれている。第１シール部６０と主体金具５０とは、対象部分１０Ｌを挟んだキャパシタを形成している（以下「キャパシタＣ」と呼ぶ）。スパークプラグ１００に高電圧が印加された場合には、このキャパシタＣは、放電前に、電圧に応じた電荷を蓄える。そして、放電時には、蓄えられた電荷が電流となる。また、抵抗体７０は、第１シール部６０の後方向Ｄｆｒ側に配置されている。従って、キャパシタＣに蓄えられた電荷は、抵抗体７０に制限されずに、電極２０、３０を流れることができる。従って、キャパシタＣの静電容量が大きい場合には、放電時に電極２０、３０に大きな電流が流れるので、電極２０、３０が消耗しやすい。

キャパシタＣの静電容量は、以下に説明するように、対象部分１０Ｌの形状を円筒で近似し、そして、対象部分１０Ｌと主体金具５０との間の隙間が十分に小さいと仮定して、近似的に算出可能である。図中には、対象部分１０Ｌの長さＬと平均内径Ｄ１と平均外径Ｄ２とが示されている。長さＬは、対象部分１０Ｌの軸線ＣＬに平行な方向の長さである。平均内径Ｄ１は、対象部分１０Ｌにおける軸孔１２の平均内径であり、平均外径Ｄ２は、対象部分１０Ｌの平均外径である。平均内径Ｄ１は、対象部分１０Ｌの先端から後端までの全範囲から軸線ＣＬに平行に０．１ｍｍ間隔で選択された複数の位置での内径の平均値である。平均外径Ｄ２は、同様に、対象部分１０Ｌの先端から後端までの全範囲から軸線ＣＬに平行に０．１ｍｍ間隔で選択された複数の位置での外径の平均値である。

ここで、対象部分１０Ｌが、長さＬ、平均内径Ｄ１、平均外径Ｄ２によって表される円筒であると仮定する。このような円筒キャパシタの静電容量は、２πεＬ／ｌｏｇ（Ｄ２／Ｄ１）で表される。εは対象部分１０Ｌの誘電率である。また、ｌｏｇの底は１０である。以下、静電容量の計算式から定数「２πε」を省略した式「Ｌ／ｌｏｇ（Ｄ２／Ｄ１）」で表される値を、近似容量評価値Ｃｐ、あるいは、単に、容量評価値Ｃｐとも呼ぶ（単位は、ｍｍ）。上記の静電容量は、容量評価値Ｃｐに比例する。従って、容量評価値Ｃｐが大きいほど、放電時の電流が大きく、そして、電極２０、３０が消耗しやすいと推定される。電極２０、３０の消耗を抑制するためには、容量評価値Ｃｐが小さくなるように、絶縁体１０を構成することが好ましい。

Ｂ．評価試験：
スパークプラグ１００のサンプルを用いた評価試験について説明する。以下の表１は、サンプルの構成と、ギャップ試験の結果と、負荷寿命試験の結果と、を示している。

表１中の「Ｎｏ．」は、サンプルの種類の番号である（１番から１５番）。Ｄ１、Ｄ２、Ｌ、Ｃｐは、それぞれ、図２で説明した平均内径Ｄ１と平均外径Ｄ２と長さＬと容量評価値Ｃｐとである。表１に示すように、１５種類のサンプルの間では、Ｄ１、Ｄ２、Ｌ、Ｃｐの少なくとも１つが異なっている。Ｄ１、Ｄ２、Ｌ、Ｃｐが異なっている点以外の構成は、１５種類のサンプルの間で共通であった。

ギャップ試験に関しては、ギャップ増加量の低減率（単位は％）と、判定結果と、が示されている。ギャップ試験では、各サンプルは、圧力が３ＭＰａの空気中に配置された。そして、６０Ｈｚの周期で２０時間に亘って、放電が繰り返された。この放電の繰り返しによって、中心電極２０と接地電極３０との間のギャップｇの距離が増加した（すなわち、電極２０、３０が消耗した）。放電の繰り返しの前のギャップｇの距離と、放電の繰り返しの後のギャップｇの距離とが、それぞれ、ピンゲージによって測定された。ギャップ試験では、１種類のサンプルのために、同じ構成を有する３個のサンプルが試験された。そして、３個のサンプルのギャップｇの距離の増加量の平均値を、その種類のサンプルのギャップｇの距離の増加量として採用した（以下「ギャップ増加量」ともいう）。このギャップ増加量を、３番のギャップ増加量を基準とする低減率を用いて、評価した。具体的には、計算式「（（３番の増加量−サンプルの増加量）／３番の増加量）×１００（単位は、％）」に従って、表１中のギャップ増加量の低減率を算出した。このギャップ増加量の低減率が正値であることは、サンプルのギャップ増加量が３番のギャップ増加量よりも小さかったこと、すなわち、電極２０、３０の消耗が３番と比べて抑制されたことを、示している。そして、ギャップ増加量の低減率が大きいほど、ギャップ増加量が小さく、電極２０、３０の消耗が抑制されている。ギャップ試験のＡ判定からＤ判定のそれぞれの基準は、以下の通りである。
Ａ判定： ギャップ増加量の低減率≧２０％
Ｂ判定：２０％＞ギャップ増加量の低減率≧１０％
Ｃ判定：１０％＞ギャップ増加量の低減率≧０％
Ｄ判定： ０％＞ギャップ増加量の低減率

負荷寿命試験は、ＪＩＳ Ｂ８０３１：２００６（内燃機関−スパークプラグ）の７．１３、７．１４の規定に従って行われた。具体的には、７．１３の規定に従って抵抗値が測定された後、７．１４の規定に従って負荷試験が行われた。負荷試験では、２０ｋＶの電圧の印加による放電が、１．３×１０^７回行われ、その後、サンプルが１時間放置された。その後、７．１３の規定に従って、負荷試験後の抵抗値が測定された。そして、負荷試験前の抵抗値に対する抵抗値の変化率が算出された。なお、負荷寿命試験では、１種類のサンプルの変化率の算出のために、１個のサンプルが試験された。表１中では、Ａ評価は、変化率が−３０％以上、＋３０％以下の範囲内であることを示し、Ｂ評価は、変化率が、その範囲外であることを示している。

表１に示すように、長さＬが長いほど、負荷寿命試験の判定結果が良好であった。この理由は、対象部分１０Ｌの長さＬが長い場合には、第１シール部６０の長さが長いので、第１シール部６０の耐久性が向上するからだと推定される。Ａ判定を実現した長さＬは、１．８、２．０、３．０、４．０、４．５、５．０（ｍｍ）であった。これらの値から任意に選択された値を、長さＬの好ましい範囲の下限として採用可能である。例えば、長さＬとしては、１．８ｍｍ以上の値を採用してもよい。また、Ａ判定が得られた上記の値から、長さＬの好ましい範囲の上限を選択してもよい。例えば、長さＬとしては、５．０ｍｍ以下の値を採用してもよい。ただし、Ｌ＞５．０ｍｍであってもよい。

また、表１に示すように、容量評価値Ｃｐが小さいほど、ギャップ試験の判定結果が良好であった。この理由は、上述したように、容量評価値Ｃｐが小さい場合には、容量評価値Ｃｐが大きい場合と比べて、放電時に電極２０、３０に流れる電流が抑制されるからだと推定される。Ａ判定、または、Ｂ判定を実現した容量評価値Ｃｐは、３．５、４．７、５．０、５．４、７．３、９．９、１０．４、１１．０（ｍｍ）であった。これらの値から任意に選択された値を、容量評価値Ｃｐの好ましい範囲の上限として採用可能である。例えば、容量評価値Ｃｐとしては、１１ｍｍ以下の値を採用してもよい。また、Ａ判定を実現した値（３．５、４．７、５．０、５．４、７．３、９．９（ｍｍ））から、好ましい範囲の上限を採用してもよい。例えば、容量評価値Ｃｐとしては、９．９ｍｍ以下の値を採用してもよい。また、Ａ判定、または、Ｂ判定が得られた上記の値から、容量評価値Ｃｐの好ましい範囲の下限を選択してもよい。例えば、容量評価値Ｃｐとしては、３．５ｍｍ以上の値を採用してもよい。ただし、Ｃｐ＜３．５ｍｍであってもよい。

なお、容量評価値Ｃｐが上記の好ましい範囲内であれば、対象部分１０Ｌの形状に拘わらずに、キャパシタＣに蓄積される電荷の量を小さくできる。従って、容量評価値Ｃｐが上記の好ましい範囲内であれば、平均内径Ｄ１と平均外径Ｄ２とに関わらずに、放電時の電流を抑制でき、そして、電極２０、３０の消耗を抑制できると推定される。従って、平均内径Ｄ１は、上記の１５種類のサンプルの平均内径Ｄ１が分布する２．７ｍｍ以上、３．９ｍｍ以下の範囲内であってもよく、その範囲外であってもよい。同様に、平均外径Ｄ２は、上記の１５種類のサンプルの平均外径Ｄ２が分布する６．３ｍｍ以上９．２ｍｍ以下の範囲内であってもよく、その範囲外であってもよい。例えば、平均内径Ｄ１が３ｍｍ以下であってもよい。

次に、スパークプラグ１００のサンプルを用いた別の評価試験について説明する。以下の表２は、サンプルの構成と、耐衝撃試験の判定結果と、生産性試験の結果と、を示している。

表２中の「Ｎｏ．」は、サンプルの種類の番号である（１６番から２５番）。接触面積Ｍは、第１シール部６０（図２）と中心電極２０との接触面積である。最大断面積Ｓは、対象部分１０Ｌにおける軸孔１２の軸線ＣＬに垂直な断面積の最大値である。比率Ｍ／Ｓは、最大断面積Ｓに対する接触面積Ｍの比率である。１６番から２２番の７種類のサンプルは、表１の１０番のサンプルの中心電極２０（図２）の後方向Ｄｆｒ側の端面の形状を変更したものである。１６番から２２番のＤ１、Ｄ２、Ｌは、１０番のＤ１、Ｄ２、Ｌとそれぞれ同じである（なお、１０番のＭ、Ｓ、Ｍ／Ｓは、１６番のＭ、Ｓ、Ｍ／Ｓと、それぞれ同じである）。２３番から２５番の３種類のサンプルは、表１の１１番のサンプルの中心電極２０の後方向Ｄｆｒ側の端面２８の形状を変更したものである。２３番から２５番のＤ１、Ｄ２、Ｌは、１１番のＤ１、Ｄ２、Ｌとそれぞれ同じである（なお、１１番のＭ、Ｓ、Ｍ／Ｓは、２３番のＭ、Ｓ、Ｍ／Ｓと、それぞれ同じである）。中心電極２０の端面２８の形状を変更することによって、接触面積Ｍが変化する。本評価試験のサンプルでは、端面２８は、前方向Ｄｆに向かって凹んだ凹部状に形成されており、この凹部の深さを調整することによって、接触面積Ｍが調整された。

なお、図２の実施形態では、中心電極２０は、軸線ＣＬを中心とする回転体である。すなわち、軸線ＣＬを含む平らな断面における中心電極２０の形状は、断面の方向に関わらずに、おおよそ同じである。この場合、接触面積Ｍは、例えば、以下のように算出可能である。図２中の太線で示された接触線６２は、第１シール部６０と中心電極２０との接触面を表す線である。この接触線６２を、軸線ＣＬを中心に１８０度回転させる場合に、回転する接触線６２によって表される立体形状（回転体とも呼ばれる）は、第１シール部６０と中心電極２０との接触面の形状を、良く近似している。この立体形状の面積は、接触面積Ｍの良い近似値である。この立体形状の面積は、接触線６２の形状から算出可能である。例えば、接触線６２を、複数の所定長（例えば、０．１ｍｍ）の直線分で形成された折れ線で近似する。そして、立体形状のうちの１個の直線分で形成される部分の面積を、円錐台の側面の面積と同様に算出する。そして、複数の直線分のそれぞれから得られる面積の合計値を、接触面積Ｍとして算出する。なお、接触線６２を折れ線で近似する方法としては、公知の方法を採用すればよい。

耐衝撃試験は、以下の通りである。まず、表１のギャップ試験と同じ試験を行った。その後、ＪＩＳ Ｂ８０３１：２００６の７．４に規定された耐衝撃性試験を、３回繰り返した。これらの試験の後に、中心電極２０が絶縁体１０にしっかり固定されているか否かを確認した。Ａ判定は、中心電極２０が絶縁体１０にしっかり固定されていることを示している。Ｂ判定は、中心電極２０が絶縁体１０に対して動くことを示している。耐衝撃試験では、１種類のサンプルの判定のために、１個のサンプルが試験された。

生産性試験では、３０個のサンプルを製造した場合の不良発生数が評価された。製造したサンプルの中心電極２０と端子金具４０との間の電気抵抗が、所定の適正範囲の上限値以上の所定の閾値以上である場合に、そのサンプルが不良であると判定された。Ａ判定は、不良発生数が０個であることを示し、Ｂ判定は、不良発生数が１個であることを示し、Ｃ判定は、不良発生数が２個以上であることを示している。

表２に示すように、比率Ｍ／Ｓが大きいほど、耐衝撃判定が良好であった。この理由は、比率Ｍ／Ｓが大きい場合には、中心電極２０と第１シール部６０とのそれぞれの外径に対する中心電極２０と第１シール部６０との接触面積Ｍが大きいので、中心電極２０と第１シール部６０との密着性が向上するからである。Ａ判定を実現した比率Ｍ／Ｓは、２．０、２．５、２．７、２．８、３．０、３．１、３．２であった。これらの値から任意に選択された値を、比率Ｍ／Ｓの好ましい範囲の下限として採用可能である。例えば、比率Ｍ／Ｓとしては、２．０以上の値を採用してもよい。

また、表２に示すように、比率Ｍ／Ｓが小さいほど、生産性の判定結果が良好であった。この理由は、以下のように推定される。比率Ｍ／Ｓが大きい場合には、比率Ｍ／Ｓが小さい場合と比べて、中心電極２０の端面２８の凹部が深い。凹部が深い場合、スパークプラグ１００の製造時に、第１シール部６０の材料が、凹部の底に届きにくい。従って、中心電極２０と第１シール部６０との間に隙間が形成され得る。この結果、中心電極２０と第１シール部６０との導通不良が生じ易い。生産性のＡ判定またはＢ判定を実現した比率Ｍ／Ｓは、１．８、１．９、２．０、２．５、２．７、２．８、３．０であった。これらの値から任意に選択された値を、比率Ｍ／Ｓの好ましい範囲の上限として採用可能である。例えば、比率Ｍ／Ｓとしては、３．０以下の値を採用してもよい。

なお、耐衝撃性と生産性とは、第１シール部６０と中心電極２０との接触面積Ｍから受ける影響が大きく、他の構成から受ける影響は小さいと推定される。例えば、表１の１０番と１１番との間では、平均内径Ｄ１と平均外径Ｄ２と長さＬとの全てが異なっている。そして、表２に示すように、表１の１０番に基づく１６番から２２番のグループと、表１の１１番に基づく２３番から２５番のグループとの、双方のグループにおいて、上記の好ましい範囲内の比率Ｍ／Ｓが、良好な耐衝撃判定と良好な生産性とを実現した。このように、平均内径Ｄ１と平均外径Ｄ２と長さＬとからの影響は、小さいと推定される。さらに、中心電極２０の第１シール部６０に接触する面の形状に関わらず、比率Ｍ／Ｓが大きい場合には、中心電極２０と第１シール部６０との密着性が向上するので、耐衝撃性を向上できる。そして、比率Ｍ／Ｓが小さい場合には、中心電極２０の表面に第１シール部６０の材料が届きにくい部分が形成されることが抑制されるので、生産性を向上できる。このように、比率Ｍ／Ｓの上記の好ましい範囲は、平均内径Ｄ１と平均外径Ｄ２と長さＬとの種々の組み合わせに適用可能であると推定され、そして、中心電極２０の第１シール部６０に接触する面の種々の形状に適用可能であると推定される。ただし、比率Ｍ／Ｓが、上記の好ましい範囲外であってもよい。

Ｃ．変形例：
（１）スパークプラグの構成としては、図１、図２の構成に代えて、他の種々の構成を採用可能である。例えば、上記実施形態では、絶縁体１０の対象部分１０Ｌのうち縮内径部１６よりも後端側の内径は一定であったが、これに限られず、縮内径部１６よりも後端側に、軸線ＣＬに平行な方向の位置に応じて内径が変化する部分が設けられていてもよい。また、絶縁体１０の対象部分１０Ｌの外径が、軸線ＣＬに平行な方向の位置に応じて変化していてもよい。また、主体金具５０の内周面のうち対象部分１０Ｌに対向する部分の形状が、対象部分１０Ｌの外周面の形状と異なっていてもよい。このように、対象部分１０Ｌと主体金具５０との間の隙間の大きさが、軸線ＣＬに平行な方向の位置に応じて変化してもよい。通常は、対象部分１０Ｌと主体金具５０との間の隙間がゼロよりも大きい場合には、キャパシタＣの静電容量は、容量評価値Ｃｐに「２πε」を乗じて得られる静電容量よりも小さくなる。従って、絶縁体１０と主体金具５０とのそれぞれの構成（特に、対象部分１０Ｌの構成と、主体金具５０の対象部分１０Ｌに対向する部分の構成）が、上記の実施形態の構成とは異なる場合であっても、容量評価値Ｃｐが上記の好ましい範囲内にある場合には、電極２０、３０の消耗を抑制できると推定される。

また、中心電極２０の第１シール部６０に接触する面に、ローレット加工が施されていてもよく、複数の凹部と複数の凸部との少なくとも一方が形成されていてもよい。これにより、接触面積Ｍを増大できる。また、中心電極の前方向Ｄｆ側の端面に代えて、中心軸ＣＬに垂直な方向の面（すなわち、側面）が、放電面であってもよい。また、中心電極の形状と接地電極の形状とのそれぞれは、上記の形状に代えて他の任意の形状であってよい。

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。

５...ガスケット、６...第１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、１０Ｌ...対象部分、１１...第２縮外径部、１２...軸孔、１２ｘ...後開口、１３...脚部、１４...小内径部、１４Ｌ...直線部分、１５...第１縮外径部、１６...縮内径部、１６Ｌ...直線部分、１７...先端側胴部、１８...後端側胴部、１９...大径部、２０...中心電極、２１...外層、２２...芯部、２４...頭部、２７...軸部、２８...端面、２９...第１チップ、３０...接地電極、３１...先端部、３５...母材、３６...芯部、３７...軸部、３９...第２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、６２...接触線、７０...抵抗体、８０...第２シール部、１００...スパークプラグ、３００...接続部、ｇ...ギャップ、Ｃ...キャパシタ、ＣＬ...中心軸（軸線）、ＳＰ...空間、Ｄｆ...先端方向（前方向）、Ｄｆｒ...後端方向（後方向）

Claims (3)

1. 軸線の方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
   前記軸孔の先端から自身の先端が突出するように前記絶縁体の内側に保持された中心電極と、
   前記軸孔内の前記中心電極より後端側に配置される抵抗体と、
   前記軸孔内の前記抵抗体と前記中心電極との間に配置され前記抵抗体と前記中心電極とを接続するシール部と、
   を備え、
   前記絶縁体は、
   前記先端側に向けて内径が小さくなる縮内径部と、
   前記縮内径部の前記先端側に設けられた部分である小内径部と、
   を備え、
   前記中心電極は、前記小内径部よりも前記後端側に配置され前記小内径部の内径よりも大きな外径を有する部分である頭部を備え、
   前記絶縁体の前記縮内径部に前記中心電極の前記頭部が支持されているスパークプラグであって、
   前記絶縁体のうち、前記縮内径部と前記小内径部との境界から、前記シール部の後端までの部分である対象部分の前記軸線の方向の長さをＬとし、
   前記絶縁体の前記対象部分における前記軸孔の平均内径をＤ１とし、
   前記絶縁体の前記対象部分の平均外径をＤ２とし、
   Ｃｐ＝Ｌ／ｌｏｇ（Ｄ２／Ｄ１）とした場合に、
   １．８ｍｍ≦Ｌであり、かつ、Ｃｐ≦１１ｍｍである、
   スパークプラグ。
2. 請求項１に記載のスパークプラグであって、
   前記絶縁体の前記対象部分における前記軸孔の前記軸線に垂直な断面積の最大値をＳとし、
   前記シール部と前記中心電極との接触面積をＭとした場合に、
   ２．０≦Ｍ／Ｓ≦３．０である、
   スパークプラグ。
3. 請求項１または２に記載のスパークプラグであって、
   Ｄ１≦３ｍｍである、スパークプラグ。

Images