JP4106767B2

JP4106767B2 - スパークプラグ

Info

Publication number: JP4106767B2
Application number: JP29540598A
Authority: JP
Inventors: 毅彦加藤; 融吉永; 浩頼田; 雅樹武山; 正俊池田; 秀臣河内
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: JP2000123955A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火花放電を用いて燃料混合気に着火する内燃機関用のスパークプラグに関し、特に着火性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関用のスパークプラグは、中心電極、接地電極、及びこれら両電極以外の中間電極を有し、これら各電極間に形成された１つもしくは複数の放電ギャップに高電位差を与えることで、その全数もしくは一部数の放電ギャップにて放電火花を生成させ、該放電ギャップに存在する混合気に着火する。このような複数の放電ギャップを有するスパークプラグの例として、特開平９−２１３４４９号公報、特開昭５９−１７３９８６号公報等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、筒内直噴式火花点火エンジンや希薄混合気燃焼式エンジン（リーンバーンエンジン）などが、排ガス浄化、燃費向上などを目的に開発されているが、これらのエンジンにおける混合気は、均一濃度で気化された着火しやすい混合気ではなく、局部的に濃度ムラがあり、かつ、燃料粒が混在する混合気であることが多い。
【０００４】
そして、前述の燃焼、排気改善要求はさらに厳しくなる傾向であり、それに応じて、混合気もさらに薄く（燃料量が少なく）なる方向に改良が進められていくことが予測されている。
しかし、筒内直噴式火花放電エンジンなど成層燃焼を行うエンジンであっても、着火可能な混合気が放電ギャップに存在しない確率が増し、従来のプラグの如く、燃焼室内に位置するプラグの着火部のうち一ヶ所、もしくは、数カ所の放電ギャップ部のみで、放電火花を形成していると、混合気形成のばらつきの影響を回避できず、安定した着火が困難になる。
【０００５】
また、プラグの着火部の部分に混合気を形成していても、１ヵ所もしくは数ヶ所設置された放電ギャップ部分に可燃の混合気が存在しなければ、着火できず、良好な燃焼は実現できない。しかし、実際のエンジンでは、混合気濃度の筒内濃度分布や燃料粒の状態などのばらつきは解消できない。
そこで、本発明では上記問題点に鑑みて、火花放電を用いて燃料混合気に着火する内燃機関用のスパークプラグにおいて、一回の放電動作で燃料混合気への着火チャンスを大幅に増加させ、着火性を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一回の放電動作で放電火花をプラグ先端の広範囲に移動させることに着目し、ある一つの放電ギャップにて生成した放電火花を、プラグ先端に多数設置された中間電極に順次移動させる電極形状とすればよいのではないかとの考えに基づいてなされたものである。
【０００７】
また、一般に、中心電極と接地電極との間に中間電極を有するプラグにおいては、容量放電及びその後の誘導放電が、上記中間電極を経て行なわれる。ここで、中間電極の配置等によっては、誘導放電時に形成される火炎核が中間電極と接触して、放電火花のエネルギーが中間電極に吸収されやすい。従って、着火性が悪くなるといった問題が生じる。
【０００８】
請求項１〜請求項１０記載の発明は、このような中間電極による放電火花のエネルギー吸収の問題も考慮しつつ、中心電極（３０）の周囲に第１の放電ギャップ（Ｇ１）を介して環状に接地電極（１１）を配設し、中心電極（３０）と接地電極（１１）との間で第１の放電ギャップ（Ｇ１）を迂回する経路に半導体材料からなる複数本の中間電極（５０）を配設した構成を有するスパークプラグに関してなされたものである。
【０００９】
この構成によれば、少なくとも１本の中間電極（５０）を経て容量放電が行なわれるため、放電電圧を下げることができ、さらに、第１の放電ギャップ（Ｇ１）を経て誘導放電が行なわれる。そして、第１の放電ギャップ（Ｇ１）を迂回する経路に中間電極（３０）を配設しているので、誘導放電時に形成される放電火花と中間電極（５０）との接触が抑制され、放電火花のエネルギーが中間電極（５０）に吸収されることを抑制でき、着火性を向上できる。
【００１０】
そして、請求項１記載の発明では、まず、各々の中間電極（５０）は、一端部（５１）が中心電極（３０）と第２の放電ギャップ（Ｇ１）を介して対向配置され、他端部（５２）が接地電極（１１）に電気的に接続され、且つ、他端部（５２）側の部位が中心電極（３０）の中心と一端部（５１）とを結ぶ基線（Ｋ１）よりもずれるように、中心電極（３０）回りに渦巻く渦巻き形状を構成していることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明では、各々の前記中間電極（５０）において、対応する第２の放電ギャップ（Ｇ２）にて容量放電が行なわれたとき、その中間電極（５０）の回りの空気がイオン化されるので、中心電極（３０）との間に形成される放電火花が一端部（５１）から他端部（５２）に移動する。
ここで、各中間電極（５０ａ）において、他端部（５２）側の部位が中心電極（３０）の中心と一端部（５１）とを結ぶ基線（Ｋ１）よりもずれているため、他端部（５２ａ）が基線（Ｋ１）よりもずれている側に隣接する中間電極（５０）の第２の放電ギャップ（Ｇ２）に、一端部（５１）から他端部（５２）にかけて段々近づくような配置となっている。
【００１２】
そのため、容量放電の行われた中間電極（５０）において一端部（５１）から他端部（５２）に移動する放電火花は、該他端部（５２）が基線（Ｋ１）よりもずれている側に隣接する中間電極（５０）の第２の放電ギャップ（Ｇ２）をもイオン化させ、そこで容量放電を行なわせることができるのである。
このように本発明では、中心電極（３０）の回りに渦巻き状に配設された複数本の中間電極（５０）のうち、いずれか１つにおいて容量放電を行なわせることにより、隣接する他の中間電極（５０）が順次容量放電を行なうため、プラグの着火部の広範囲に渡って放電火花が広がる。そして、容量放電による放電火花が広がる途中または広がった後に第１の放電ギャップ（Ｇ１）にて誘導放電が行なわれる。
【００１３】
従って、本発明によれば、一回の放電動作で燃料混合気への着火チャンスを大幅に増加させ、着火性を向上させることができる。
ここで、請求項１記載の発明の作用効果を奏するためには、中間電極（５０）は３本〜１０本設けられていること（請求項２の発明）が好ましい。
また、各々の中間電極（５０）の一端部（５１）と他端部（５２）のずれは、中間電極（５０）の数をｎ本としたとき、各々の中間電極（５０）における中心電極（３０）の中心と一端部（５１）とを結ぶ基線（Ｋ１）と中心電極（３０）の中心と他端部（５２）とを結ぶ基線（Ｋ２）とのずれ角度θ（°）が、θ≦２０＋（３６０／ｎ）の範囲にあること（請求項３の発明）が好ましい。
【００１４】
また、請求項４記載の発明では、各々の中間電極（５０）の第２の放電ギャップ（Ｇ２）のギャップ幅は、１つの第２の放電ギャップ（Ｇ２ａ）のギャップ幅を最小として、順次、隣接する第２の放電ギャップ（Ｇ２ｂ〜Ｇ２ｅ）に行くに連れて大きくなっていることを特徴としている。
容量放電の起こりやすさは、第２の放電ギャップ（Ｇ２）の抵抗値即ちギャップ幅に依存する。そのため、本発明では、最小のギャップ幅を有する第２の放電ギャップ（Ｇ２ａ）から容量放電が行なわれ、順次、隣接する第２の放電ギャップ（Ｇ２ｂ〜Ｇ２ｅ）にて容量放電が行なわれるというように、放電火花が広がる経路を特定でき、放電火花を確実に広げることができる。
【００１５】
また、請求項５記載の発明では、各々の中間電極（５０）を、一端部（５１）と他端部（５２）との間の部位が第１の放電ギャップ（Ｇ１）とは離れる方向に凹んだ形状を有するものとしたことを特徴としており、中間電極（５０）を第１の放電ギャップ（Ｇ１）から確実に迂回させることができる。
また、請求項６記載の発明は、中間電極（５０）の具体的な配置手段を提供するものである。即ち、中心電極（３０）の周囲を絶縁体（２０）で被覆し、この絶縁体（２０）の端面（２２）から中心電極（３０）の先端部（３１）が突出させ、接地電極（１１）を絶縁体（２０）の周囲に配設して中心電極（３０）の先端部（３１）との間で第１の放電ギャップ（Ｇ１）を構成するようにし、更に中間電極（５０）を絶縁体（２０）の端面（２２）に配設している。
【００１６】
また、請求項７記載の発明では、請求項６記載の絶縁体（２０）の端面（２２）のうち中間電極（５０）の配設されている部位を、周囲よりも隆起した隆起部（２４）としているから、中間電極（５０）の周囲に、放電火花が飛ぶ空間を広く確保することができる。
また、請求項８記載の発明では、請求項６及び請求項７記載の絶縁体（２０）の端面（２２）のうち第２の放電ギャップ（Ｇ２）に対応する部位に、中心電極（３０）の突出方向とは反対方向に窪んだ窪み部（２６）を形成したことを特徴としている。
【００１７】
それによって、窪み部（２６）における絶縁体（２０）の端面（２２）と第２の放電ギャップ（Ｇ２）とを大きく離すことができ、第２の放電ギャップ（Ｇ２）で発生する放電火花によって絶縁体（２０）の端面（２２）がくすぶるのを抑制できる。
また、請求項９記載の発明では、請求項１記載の中間電極（５０）の渦巻き形状とは異なるが同様の作用効果を奏する中間電極（６０）の配置及び形状を提供するものである。
【００１８】
即ち、本発明においては、各々の中間電極（６０）は、一端部（６１）よりも他端部（６２）側の部位が、中心電極（３０）の中心と一端部（６１）とを結ぶ基線（Ｋ１）よりも、全ての中間電極（６０）において同一側にずれるように、同一方向に曲がった曲がり形状を有したものとなっていることを特徴としている。
【００１９】
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
（第１実施形態）
本実施形態に係るスパークプラグ１００の全体構成を図１の半断面図に示す。本実施形態は、筒内直噴式火花点火エンジンや希薄混合気燃焼式エンジンに適用されるものとして説明する。スパークプラグ１００は、その一端部１０１側（着火部）が燃焼室（図示せず）に挿入されるようにして、前記燃焼室を構成するエンジンンブロック（図示せず）に装着される。
【００２１】
スパークプラグ１００は、例えばステンレス等の導電性材料からなる筒状の取付金具（本体金具）１０を備えており、この取付金具１０の外周部には、ネジ山１０ａが形成されている。このネジ山１０ａと、上記エンジンブロックに形成されたネジ孔（図示せず）とをネジ結合することにより、上記エンジンブロックにスパークプラグ１００が脱着可能に装着される。
【００２２】
取付金具１０の内部には、例えば絶縁碍子等からなる筒状の絶縁体２０を収容保持しており、絶縁体２０の内部には、例えば白金合金等からなる中心電極３０およびステンレス等からなるステム部（軸部）４０を収容保持している。また、取付金具１０の一端部１１は接地電極として構成されており、以下、取付金具１０の一端部１１を接地電極１１ということとする。
【００２３】
また、絶縁体２０の一端部２１の端面２２から、中心電極３０の一端部（先端部）３１が燃焼室側（図１の上方）突出しており、取付金具１０の他端部１２から突出する絶縁体２０の他端部２３から、ステム部４０の一端部４１が突出している。また、中心電極３０の他端部３２とステム部４０の他端部４２とは電気的に接続されている。
【００２４】
次に、本発明の要部であるスパークプラグの一端部１０１即ち着火部１０１について図２〜図５も参照して述べる。図２は着火部１０１の外観図、図３は図２のＡ矢視図、図４は着火部１０１の概略断面図、図５は図３のＢ−Ｂ断面図である。なお、図４は後述の隆起部２４に沿った断面図である。
図３に示す様に、接地電極１１は、中心電極３０の周囲を被覆する絶縁体２０の周囲に環状に配置されており、絶縁体２０の端面２２より突出する中心電極３０の先端部３１と接地電極１１との間には、第１の放電ギャップＧ１（図４参照）が形成される。
【００２５】
また、図２〜図４に示す様に、上記燃焼室に面した絶縁体２０の端面２２において、燃焼室方向（図２の矢印Ａ方向）からみて、プラグ１００の中心軸に設置された中心電極３０を回転の中心軸として、渦巻き状に周囲（谷部２５）よりも隆起した上記隆起部２４が等角度間隔で数本（図では５本）形成されている。そして、各隆起部２４の頂部には、酸化銅（ＣｕＯ）等の半導体材料からなる中間電極５０が配設されている。なお、隆起部２４の渦巻き形状は、後に詳述する中間電極５０の渦巻き形状に対応したものである。
【００２６】
ここで、隆起部２４は、図５に示す様に、その直交する断面において、曲面状に隆起した形状（図５（ａ））でも、平面状に隆起した形状（図５（ｂ））でも、また、これら形状を組み合わせたものでもよい。
また、図４に示す様に、絶縁体２０の端面２２は、上記隆起部２４も含めて、中心電極３０側と接地電極１１側との間の部位が燃焼室方向とは反対側に凹んだ形状をなしている。従って、各々の中間電極５０は、一端部５１と他端部５２との間の部位が第１の放電ギャップＧ１とは離れる方向に凹んだ形状をなし、第１の放電ギャップＧ１を迂回する経路に配置されている。
【００２７】
また、図４に示す様に、絶縁体２０の端面２２のうち中心電極３０の周囲には、環状の窪み部２６が形成されており、窪み部２６よりも中心電極３０寄りの絶縁体２０の部分は、中心電極３０を被覆し支持する支持部２７として構成されている。この窪み部２６は、中心電極３０の突出方向とは反対方向に窪んでおり、中心電極３０を中心とする周方向に０．５〜１．５ｍｍ程度の幅を有する。この窪み部２６の幅は第２の放電ギャップＧ２として構成される。
【００２８】
また、絶縁体２０の端面２２のうち支持部２７の部位には、中心電極３０の一部としての半導体材料（ＣｕＯ等）からなる沿面部（沿面電極）３３が、中心電極３０の先端部３１に電気的に接続されつつ、その周囲に環状に配設されている。
そして、各中間電極５０は、一端部５１が中心電極３０の沿面部３３と上記第２の放電ギャップＧ２を介して対向配置され、他端部５２が接地電極１１に電気的に接続されている。ここで、各中間電極５０は、両端部５１、５２の間で湾曲しており、それによって、一端部５１よりも他端部５２側の部位が、中心電極３０の中心と一端部５１とを結ぶ基線Ｋ１（図３中、破線にて図示）からずれるように中心電極３０回りに渦巻いている。
【００２９】
ここで、本実施形態では渦巻き形状と言っていることから、各中間電極５０は両端部５１、５２の間で同一方向に湾曲しており、その湾曲形状によって、一端部５１よりも他端部５２側の部位が、上記基線Ｋ１から同一側にずれていることは明白である。つまり、各中間電極５０の中で、湾曲方向が互いに逆なものは除外される。なお、各中間電極５０において、上記湾曲やずれ度合は同一でなくともよい。
【００３０】
そして、そのずれ度合は、次のようになっている。中心電極３０の中心と中間電極５０の他端部５２とを結ぶ基線（図３中、破線にて図示）をＫ２とし、中間電極５０の数をｎ本としたとき、各々の中間電極５０における基線Ｋ１と基線Ｋ２とのずれ角度θ（°）は、θ≦２０＋（３６０／ｎ）の範囲にあり、この範囲の中でできるだけ大きい方が好ましい。
【００３１】
ちなみに、本例（ｎ：５本）では、各中間電極５０において、ずれ角度θは９０°程度としている。また、本発明者等の検討によれば、ずれ角度θを上記のような範囲とするためには、中間電極５０の数は３〜１０本程度であることが好ましい。
また、図２では図示しないが、本実施形態においては、各々の中間電極５０の第２の放電ギャップＧ２のギャップ幅は、１つの第２の放電ギャップＧ２のギャップ幅を最小として、順次、隣接する第２の放電ギャップＧ２に行くに連れて大きくなっている。その様子を具体的に図６に示す。
【００３２】
ギャップ幅が最小である第２の放電ギャップＧ２ａに対応する中間電極５０を符号５０ａで示し、この中間電極５０ａを起点として時計回りの方向（図６中の矢印Ｙ方向）に配設された中間電極５０を、順次、符号５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅと表す。そして、各中間電極５０ｂ〜５０ｅに対応する第２の放電ギャップＧ２を、それぞれＧ２ｂ、Ｇ２ｃ、Ｇ２ｄ、Ｇ２ｅと表す。
【００３３】
本実施形態では、例えば、ギャップＧ２ａが０．５ｍｍであり、ギャップＧ２ｅが１．５ｍｍとなるように、窪み部２６の幅がギャップＧ２ａから矢印Ｙ方向の連続的に大きくなっている。つまり、図６に基づけば、各ギャップＧ２ａ〜Ｇ２ｅの大きさは、Ｇ２ａ＜Ｇ２ｂ＜Ｇ２ｃ＜Ｇ２ｄ＜Ｇ２ｅとなっている。なお、必ずしも、最小のギャップＧ２ａが０．５ｍｍでなく、最大のギャップＧ２ｅが１．５ｍｍではなくともよい。
【００３４】
さらに、本実施形態では、窪み部２６の幅の増加に伴って、各中間電極５０ｂ〜５０ｅの電気抵抗値が徐々に増加する様に、中間電極の材質および幅を調整している。ここで、各ギャップＧ２ａ〜Ｇ２ｅの電気抵抗値を各々、ＧＲａ、ＧＲｂ、ＧＲｃ、ＧＲｄ、ＧＲｅとし、各中間電極５０ｂ〜５０ｅの電気抵抗値を各々、ＴＲａ、ＴＲｂ、ＴＲｃ、ＴＲｄ、ＴＲｅとすると、ＧＲａ＋ＴＲａ、ＧＲｂ＋ＴＲｂ、ＧＲｃ＋ＴＲｃ、ＧＲｄ＋ＴＲｄ、ＧＲｅ＋ＴＲｅの順に電気抵抗値が徐々に大きくなっている。
【００３５】
かかる構成を有するスパークプラグ１００は、基本的に周知の製法に準じて製造できるが、絶縁体２０の端面２２の形状は、切削加工や鋳型を用いて形成することができ、中間電極５０及び中心電極３０の沿面部３３は、半導体材料を絶縁体２０の端面２２の所定部位に焼き付ける等により配設することができる。
次に、本実施形態のスパークプラグ１００の作動を、図６の電極構成に基づき、更に、図７及び図８も参照して説明する。なお、図７及び図８では、複数本の中間電極５０の各々を区別するために、上記図６と同じく、中間電極５０ａ〜５０ｅとして示し、各々の一端部５１及び他端部５２も対応して、一端部５１ａ〜５１ｅ、他端部５２ａ〜５２ｅということとする。
【００３６】
中心電極３０と接地電極１１との間に高電圧を印加することにより、ギャップ幅が最小である第２の放電ギャップＧ２ａに対応する中間電極５０ａの一端部５１ａと中心電極３０の沿面部３３との間で容量放電（ブレークダウン）が行われる。図７（ａ）はその様子を示し、符号Ｆは放電火花を表す。そして、この中間電極５０ａでは、電流が流れることにより、半導体材料が周囲空気をイオン化する効果が発生し、電極表面周囲の空気を急速にイオン化させ空間の電気抵抗値を減少させる。
【００３７】
それにより、中心電極３０の沿面部３３と中間電極５０ａの任意の点を結ぶ空間の電気抵抗値が、同区間を結ぶ中間電極５０ａ内の経路の電気抵抗値より小さくなり、放電火花Ｆは、沿面部３３と中間電極５０ａの間の気中放電に移行する（図７（ｂ））。さらに、放電火花Ｆは周囲空気をイオン化するので、放電火花Ｆは徐々に、渦巻き外周の方向即ち他端部５２ａ側に移動する（図７（ｃ））。
【００３８】
ここで、中間電極５０ａをみた場合、他端部５２ａが基線Ｋ１よりもずれている側に隣接する中間電極５０ｂの第２の放電ギャップＧ２ｂに、一端部５１ａから他端部５２ａにかけて段々近づくような配置となっている。このような隣接する中間電極との配置関係は、他の各中間電極５０ｂ〜５０ｅにおいても同様である。
【００３９】
そのため、図７（ａ）から（ｃ）に示す様に、放電火花Ｆは、他端部５２ａが基線Ｋ１よりもずれている側に隣接する中間電極５０ｂの第２の放電ギャップＧ２ｂに段々近づいていく。その後、図７（ｄ）に示す様に、他端部５２ａと沿面部３３の間の気中に放電火花Ｆが形成された時点で、放電火花Ｆは、中間電極５０ｂに対応する放電ギャップＧ２ｂをもイオン化する。
【００４０】
その効果により、他端部５２ａと沿面部３３の間の気中の電気抵抗値に比べ、隣接する中間電極５０ｂの電気抵抗値と中間電極５０ｂに対応する第２の放電ギャップＧ２ｂの電気抵抗値との和が小さくなる。そして、隣接する中間電極５０ｂに対応する第２の放電ギャップＧ２ｂにて容量放電が行われ、放電火花Ｆは、隣の中間電極５０ｂと中心電極３０の沿面部３３の間に形成される様になる（図８（ａ））。
【００４１】
この様なイオン化による放電火花形成位置の移動が連続し、放電火花Ｆは中間電極５０ｂ（図８（ａ）及び（ｂ））、中間電極５０ｃ（図８（ｃ）及び（ｄ））、中間電極５０ｄ、中間電極５０ｅと、順々に隣の中間電極に移動していく。これにより、放電火花Ｆは、放電開始から終了の期間中に、中間電極５０ａ〜５０ｅを基点としてその周囲を移動することができる。
【００４２】
なお、本実施形態において、第２の放電ギャップＧ２は各中間電極５０で、同一であってもよい。その場合、いずれか１つの任意の中間電極５０から放電が開始し、上記作動と同様に、その任意の中間電極５０から、他端部５２が基線Ｋ１よりもずれている側に隣接する中間電極５０に放電火花を順次移動させることができる。
【００４３】
このように本実施形態では、中心電極３０の回りに渦巻き状に配設された複数本の中間電極５０（５０ａ〜５０ｅ）のうち、いずれか１つにおいて容量放電を行なわせることにより、隣接する他の中間電極５０が順次容量放電を行なうため、プラグの着火部１０１の広範囲に渡って放電火花が広がる。そして、容量放電による放電火花Ｆが広がる途中または広がった後に、第１の放電ギャップＧ１にて誘導放電が行なわれる。
【００４４】
従って、本実施形態では、一回の放電動作で燃料混合気への着火チャンスを大幅に増加させ、着火性を向上させることができる。そして、放電火花が可燃混合気に遭遇する機会は、従来のプラグの様に、放電火花の形成位置が固定されたプラグに比べて、大幅に増加させることができる。
また、図６に示す様に、各々の中間電極５０（５０ａ〜５０ｅ）の第２の放電ギャップＧ２（Ｇ２ａ〜Ｇ２ｅ）のギャップ幅を、１つの第２の放電ギャップＧ２ａのギャップ幅を最小として、順次、隣接する第２の放電ギャップＧ２ｂ〜Ｇ２ｅに行くに連れて大きくなっている構成とした場合、最小のギャップ幅を有する第２の放電ギャップＧ２ａから容量放電が行なわれ、順次、隣接する第２の放電ギャップＧ２ｂ〜Ｇ２ｅにて容量放電が行なわれるというように、放電火花が広がる経路を特定でき、放電火花を確実に広げることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、各々の中間電極５０を、一端部５１と他端部５２との間の部位が第１の放電ギャップＧ１とは離れる方向に凹んだ形状を有するものとしており、中間電極５０を第１の放電ギャップＧ１から確実に迂回させることができる。
また、本実施形態では、絶縁体２０の端面２２のうち中間電極５０の配設されている部位を、周囲よりも隆起した隆起部２４としているから、中間電極５０の周囲に、放電火花が飛ぶ空間を広く確保することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、絶縁体２０の端面２２のうち第２の放電ギャップＧ２に対応する部位に、中心電極３０の突出方向とは反対方向に窪んだ窪み部２６を形成しているため、窪み部２６における絶縁体２０の端面２２と第２の放電ギャップＧ２とを大きく離すことができ、第２の放電ギャップＧ２で発生する放電火花によって絶縁体２０の端面２２がくすぶるのを抑制できる。
【００４７】
また、本実施形態においては、上記図４に示す様に、窪み部２６よりも中心電極３０寄りの絶縁体２０の部分に、中心電極３０を支持する支持部２７を設け、支持部２７における絶縁体２０の端面２２に中心電極３０の沿面部３３を設けている。ここで、本実施形態の変形例として、図９に示す様に、支持部２７及び沿面部３３が無い構成としてもよい。
【００４８】
ただし、図４に示す様に、中心電極３０の周囲を覆う支持部２７を設けることにより、中心電極３０のくすぶりを防止できる。それとともに、支持部２７を設けることにより、中心電極３０と中間電極５０の一端部５１との間が支持部２７の分だけ離れるが、沿面部３３を設けて補助的に放電火花を飛ばしやすくしている。
【００４９】
（第２実施形態）
本第２実施形態を図１０に示す。本実施形態は上記図３に示す電極構成において、中間電極６０の形状を変えたものであり、その他の部分は同一であるため上記図３と同一符号を付してある。
複数本の中間電極６０は、中心電極３０と接地電極１１との間における絶縁体２０の端面２２に、第１の放電ギャップＧ１を迂回する経路に配設されている。ここで、絶縁体２０の端面２２の隆起部２４は、各中間電極６０に対応した形状を有し、この隆起部２４上に中間電極６０が配設されている。
【００５０】
各々の中間電極６０は、一端部６１が中心電極３０と第２の放電ギャップＧ２を介して対向配置され、他端部６２が接地電極１１に電気的に接続されている。さらに、各々の中間電極６０においては、他端部６１側の部位が、中心電極３０の中心と一端部６１とを結ぶ基線Ｋ１よりも、全ての中間電極６０において同一側にずれるように、同一方向に曲がった曲がり形状を有している。
【００５１】
本実施形態においても、各中間電極６０は、基線Ｋ１よりもずれている側に隣接する中間電極６０の第２の放電ギャップＧ２に、一端部６１から他端部６２にかけて段々近づくような配置となっているため、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、図４に示す様に、絶縁体２０の端面２２及び各々の中間電極５０は、燃焼室方向（第１の放電ギャップＧ１）とは反対側に凹んだ形状をなしているが、図１１（ａ）に示す様に、凹ませずに直線形状となっていてもよい。この場合、絶縁体２０の端面２２における、中心電極３０側から接地電極１１側にかけての傾斜度合は、中間電極５０が第１の放電ギャップＧ１を迂回するようにすることが必要である。
【００５２】
また、絶縁体２０の端面２２及び各々の中間電極５０における凹み形状は、図１１（ｂ）に示す様に、接地電極１１側が最も燃焼室方向に高くなっている形状であってもよい。
また、図１２に示す様に、燃焼室方向（第１の放電ギャップＧ１）とは反対側に凹んだ形状をなす絶縁体２０の端面２２において、隆起部２４を設けない構成としてもよい。ここで、図１２（ａ）は着火部１０１の外観図、（ｂ）はプラグ軸方向の断面図である。
【００５３】
上記図１１及び図１２に示す変形例においても、プラグの軸方向の断面でみた場合に、放電火花の形成される高さが異なるが、放電火花が移動する点で、上記第１実施形態と同様の作動が可能であり、従って、同等の効果が獲得できる。
また、中間電極５０、６０の一端部５１、６１と中心電極３０との間に第２の放電ギャップＧ２が存在すれば、窪み部２６はなくてもよい。
【００５４】
また、本発明の要部はプラグの着火部にあるから、他の部分は適宜設計変更してよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の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。
【図２】図１に示すスパークプラグにおける着火部の外観図である。
【図３】図２のＡ矢視図である。
【図４】上記着火部の概略断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図１に示すスパークプラグにおける第２放電ギャップの詳細構成図である。
【図７】本発明のスパークプラグの作動説明図である。
【図８】図７に続くスパークプラグの作動説明図である。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る一例を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る他の例を示す図である。
【符号の説明】
１１…接地電極、２０…絶縁体、２２…絶縁体の端面、２４…隆起部、
２６…窪み部、３０…中心電極、５０、６０…中間電極、
５１、６１…中間電極の一端部、５２、６２…中間電極の他端部、
Ｇ１…第１の放電ギャップ、Ｇ２、Ｇ２ａ〜Ｇ２ｅ…第２の放電ギャップ、
Ｋ１、Ｋ２…基線。

Claims

中心電極（３０）と、
前記中心電極（３０）の周囲に第１の放電ギャップ（Ｇ１）を介して環状に配設された接地電極（１１）と、
前記中心電極（３０）と前記接地電極（１１）との間で前記第１の放電ギャップ（Ｇ１）を迂回する経路に配設された半導体材料からなる複数本の中間電極（５０）とを備え、
各々の前記中間電極（５０）は、一端部（５１）が前記中心電極（３０）と第２の放電ギャップ（Ｇ２）を介して対向配置され、他端部（５２）が前記接地電極（１１）に電気的に接続され、
且つ、前記他端部（５２）側の部位が前記中心電極（３０）の中心と前記一端部（５１）とを結ぶ基線（Ｋ１）からずれるように、前記中心電極（３０）回りに渦巻く渦巻き形状を構成しており、
各々の前記中間電極（５０）において、対応する前記第２の放電ギャップ（Ｇ２）にて容量放電が行なわれたとき、前記中心電極（３０）との間に形成される放電火花を前記一端部（５１）から前記他端部（５２）に移動させることにより、該他端部（５２）が前記基線（Ｋ１）よりもずれている側に隣接する前記中間電極（５０）に対応する前記第２の放電ギャップ（Ｇ２）にて容量放電を行なわせるようになっていることを特徴とするスパークプラグ。
前記中間電極（５０）は３本〜１０本設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
各々の前記中間電極（５０）における前記中心電極（３０）の中心と前記一端部（５１）とを結ぶ基線（Ｋ１）と前記中心電極（３０）の中心と前記他端部（５２）とを結ぶ基線（Ｋ２）とのずれ角度をθとし、前記中間電極（５０）の数をｎ本としたとき、
前記ずれ角度θ（°）は、θ≦２０＋（３６０／ｎ）の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載のスパークプラグ。
各々の前記中間電極（５０）の前記第２の放電ギャップ（Ｇ２）のギャップ幅は、１つの前記第２の放電ギャップ（Ｇ２ａ）のギャップ幅を最小として、順次、隣接する前記第２の放電ギャップ（Ｇ２ｂ〜Ｇ２ｅ）に行くに連れて大きくなってい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。
各々の前記中間電極（５０）は、前記一端部（５１）と前記他端部（５２）との間の部位が前記第１の放電ギャップ（Ｇ１）とは離れる方向に凹んだ形状を有し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。
前記中心電極（３０）の周囲は絶縁体（２０）で被覆され、この絶縁体（２０）の端面（２２）から前記中心電極（３０）の先端部（３１）が突出しており、
前記接地電極（１１）は前記絶縁体（２０）の周囲に配設されて前記中心電極（３０）の先端部（３１）との間で、前記第１の放電ギャップ（Ｇ１）を構成しており、
前記中間電極（５０）は前記絶縁体（２０）の端面（２２）に配設されてい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。
前記絶縁体（２０）の端面（２２）のうち前記中間電極（５０）の配設されている部位は、周囲よりも隆起した隆起部（２４）を構成していることを特徴とする請求項６に記載のスパークプラグ。
前記絶縁体（２０）の端面（２２）のうち前記第２の放電ギャップ（Ｇ２）に対応する部位には、前記中心電極（３０）の突出方向とは反対方向に窪んだ窪み部（２６）が形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載のスパークプラグ。
中心電極（３０）と、
前記中心電極（３０）の周囲に第１の放電ギャップ（Ｇ１）を介して環状に配設された接地電極（１１）と、
前記中心電極（３０）と前記接地電極（１１）との間で前記第１の放電ギャップ（Ｇ１）を迂回する経路に配設された半導体材料からなる複数本の中間電極（６０）とを備え、
各々の前記中間電極（６０）は、一端部（６１）が前記中心電極（３０）と第２の放電ギャップ（Ｇ２）を介して対向配置され、他端部（６２）が前記接地電極（１１）に電気的に接続され、
且つ、前記他端部（６１）側の部位が、前記中心電極（３０）の中心と前記一端部（６１）とを結ぶ基線（Ｋ１）よりも、全ての前記中間電極（６０）において同一側にずれるように、同一方向に曲がった曲がり形状を有しており、
各々の前記中間電極（６０）において、対応する前記第２の放電ギャップ（Ｇ２）にて容量放電が行なわれたとき、前記中心電極（３０）との間に形成される放電火花を前記一端部（６１）から前記他端部（６２）に移動させることにより、該他端部（６２）が前記基線（Ｋ１）よりもずれている側に隣接する前記中間電極（６０）に対応する前記第２の放電ギャップ（Ｇ２）にて容量放電を行なわせるようになっていることを特徴とするスパークプラグ。