JP6305446B2 - スパークプラグ - Google Patents

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。スパークプラグとしては、例えば、貫通孔を形成する絶縁体と、絶縁体の径方向の周囲に配置される主体金具と、を有するスパークプラグが利用されている。このような絶縁体が燃焼ガスに曝されることによって、絶縁体に表面にカーボンが付着し得る。このようなカーボンによって不具合が生じる場合があった。例えば、カーボンを通じて主体金具の内側で意図しない放電が生じる場合があった。このような不具合を抑制する技術として、例えば、絶縁体の脚部表面と主体金具内壁面とにより形成される空間の体積を小さくして燃焼ガスの侵入を防ぐことにより、絶縁体脚部の耐汚損性を向上させる技術が提案されている。

特開平９−４５４５７号公報 特開昭６３−２１６２８２号公報 特許第４１８７６５４号公報

ところが、絶縁体にカーボンが堆積することを抑制することに関しては、十分な工夫がなされていないのが実情であった。

本開示は、絶縁体にカーボンが堆積することを抑制できる技術を開示する。

本開示は、例えば、以下の態様または適用例を開示する。
［態様］
軸線の方向の先端側に向けて外径が小さくなる縮外径部と、前記縮外径部から前記先端側の部分である脚部と、を有し、前記軸線の方向に延びる貫通孔を形成する絶縁体と、
前記貫通孔の前記先端側に少なくとも一部が挿入される中心電極と、
前記絶縁体の径方向の周囲に配置され、前記先端側に向けて内径が小さくなる縮内径部を有し、前記脚部の外周面との間で環状の間隙を形成する主体金具と、
前記主体金具に電気的に接続され、前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、
前記絶縁体の前記縮外径部と前記主体金具の前記縮内径部との間に配置されるパッキンと、
を備えるスパークプラグであって、
前記パッキンと前記主体金具との接触部分のうちの最も先端側の位置を接触端位置とし、
前記絶縁体の前記脚部の外周面と前記主体金具の内周面との間の径方向の距離を間隙距離とし、
前記環状の間隙のうち前記間隙距離が最大である最大部分の後端の位置を最大端位置とした場合に、
前記主体金具の先端における前記間隙距離は、前記中心電極と前記接地電極との間の前記ギャップの距離よりも大きく、
前記主体金具は、前記接触端位置よりも前記先端側において、前記軸線の方向の後端側に向けて内径が大きくなる拡内径部を含み、
前記最大端位置は、前記接触端位置と前記主体金具の先端との間の前記軸線の方向の距離を２等分する位置である中央位置よりも前記後端側に位置し、
前記主体金具は、前記最大端位置よりも後端側で、前記後端側に向かって、内径が、径方向の外側に向かって凸な曲線に沿って小さくなる部分を含む、
スパークプラグ。

［適用例１］
軸線の方向の先端側に向けて外径が小さくなる縮外径部と、前記縮外径部から前記先端側の部分である脚部と、を有し、前記軸線の方向に延びる貫通孔を形成する絶縁体と、
前記貫通孔の前記先端側に少なくとも一部が挿入される中心電極と、
前記絶縁体の径方向の周囲に配置され、前記先端側に向けて内径が小さくなる縮内径部を有し、前記脚部の外周面との間で環状の間隙を形成する主体金具と、
前記主体金具に電気的に接続され、前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、
前記絶縁体の前記縮外径部と前記主体金具の前記縮内径部との間に配置されるパッキンと、
を備えるスパークプラグであって、
前記パッキンと前記主体金具との接触部分のうちの最も先端側の位置を接触端位置とし、
前記絶縁体の前記脚部の外周面と前記主体金具の内周面との間の径方向の距離を間隙距離とし、
前記環状の間隙のうち前記間隙距離が最大である最大部分の後端の位置を最大端位置とした場合に、
前記主体金具の先端における前記間隙距離は、前記中心電極と前記接地電極との間の前記ギャップの距離よりも大きく、
前記主体金具は、前記接触端位置よりも前記先端側において、前記軸線の方向の後端側に向けて内径が大きくなる拡内径部を含み、
前記最大端位置は、前記接触端位置と前記主体金具の先端との間の前記軸線の方向の距離を２等分する位置である中央位置よりも前記後端側に位置する、
スパークプラグ。

この構成によれば、主体金具の拡内径部が省略された場合と比べて、環状の間隙の間隙距離を大きくできるので、環状の間隙の内部でのガスの流動のし易さを向上できる。従って、燃焼ガスに含まれるカーボンが、環状の間隙の内部に残留することを抑制できるので、絶縁体にカーボンが堆積することを抑制できる。

［適用例２］
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記軸線を含む断面上で、前記主体金具の先端の面と前記主体金具の内周面のうち前記拡内径部から先端側の部分とは、１個以上の角部を形成し、
前記１個以上の角部のそれぞれの角度は、いずれも、鈍角である、
スパークプラグ。

この構成によれば、接地電極ではなく主体金具の１個以上の角部のいずれかで放電が生じることを抑制できる。

［適用例３］
適用例１に記載のスパークプラグであって、
前記主体金具の前記拡内径部は、前記主体金具の先端から前記後端側に向けて内径が大きくなる部分を含む、
スパークプラグ。

この構成によれば、環状の間隙に流入した燃焼ガスが、環状の間隙の外に流出し易いので、環状の間隙の内部にカーボンが残留することを抑制できる。従って、絶縁体にカーボンが堆積することを抑制できる。

［適用例４］
適用例１から３のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記主体金具は、前記最大端位置よりも後端側で、前記後端側に向かって、内径が、径方向の外側に向かって凸な曲線に沿って小さくなる部分を含む、
スパークプラグ。

この構成によれば、環状の間隙の内部の最大端位置から後端側において間隙距離を大きくできるので、最大端位置から後端側においてガスの流動のし易さを向上できる。従って、環状の間隙の内部の最大端位置から後端側にカーボンが残留することを抑制できるので、絶縁体にカーボンが堆積することを抑制できる。

なお、本明細書に開示の技術は、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、その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。 スパークプラグ１００の前方向Ｄｆ側の一部分を示す概略図である。 第１参考例のスパークプラグ１００Ｂの概略図である。 実施形態のサンプルの試験結果を示すグラフである。 第１参考例のサンプルの試験結果を示すグラフである。 第２参考例のスパークプラグ１００Ｃの概略図である。 熱価の測定結果を示すグラフである。 スパークプラグ１００のサンプルの試験結果を示すグラフである。 スパークプラグ１００Ｄのサンプルの試験結果を示すグラフである。 別の実施形態のスパークプラグ１００Ｅの前方向Ｄｆ側の一部分を示す概略図である。 別の実施形態のスパークプラグ１００Ｆの前方向Ｄｆ側の一部分を示す概略図である。

Ａ．実施形態：
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から電極２０、３０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、絶縁体１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０と、主体金具５０と、導電性の第１シール部６０と、抵抗体７０と、導電性の第２シール部８０と、先端側パッキン８と、タルク９と、第１後端側パッキン６と、第２後端側パッキン７と、を有している。

絶縁体１０は、中心軸ＣＬに沿って延びて絶縁体１０を貫通する貫通孔１２（以下「軸孔１２」とも呼ぶ）を有する略円筒状の部材である。絶縁体１０は、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）。絶縁体１０は、先端側から後方向Ｄｆｒに向かって順番に並ぶ、脚部１３と、第１縮外径部１５と、先端側胴部１７と、第３縮外径部１４と、鍔部１９と、第２縮外径部１１と、後端側胴部１８と、を有している。鍔部１９は、絶縁体１０のうちの外径が最も大きい部分である（大径部１９とも呼ぶ）。第１縮外径部１５の外径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。絶縁体１０の第１縮外径部１５の近傍（図１の例では、先端側胴部１７）には、後端側から先端側に向かって内径が徐々に小さくなる第１縮内径部１６が形成されている。第２縮外径部１１の外径は、先端側から後端側に向かって、徐々に小さくなる。第３縮外径部１４の外径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。

図１に示すように、絶縁体１０の軸孔１２の先端側には、中心電極２０が挿入されている。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。軸部２７は、先端側から後方向Ｄｆｒに向かって順番に並ぶ、脚部２５と、鍔部２４と、頭部２３と、を有している。脚部２５の先端（すなわち、軸部２７の先端）に、第１チップ２９が接合されている（例えば、レーザ溶接）。本実施形態では、第１チップ２９の少なくとも一部は、絶縁体１０の先端側で、軸孔１２の外に露出している。鍔部２４の前方向Ｄｆ側の面は、絶縁体１０の第１縮内径部１６によって、支持されている。また、軸部２７は、外層２１と芯部２２とを有している。外層２１は、芯部２２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２２は、外層２１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。また、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の一部が挿入されている。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。

主体金具５０は、中心軸ＣＬに沿って延びて主体金具５０を貫通する貫通孔５９を有する略円筒状の部材である。主体金具５０は、低炭素鋼材を用いて形成されている（他の導電性材料（例えば、金属材料）も採用可能である）。主体金具５０の貫通孔５９には、絶縁体１０が挿入されている。主体金具５０は、絶縁体１０の外周に固定されている。主体金具５０の前方向Ｄｆ側では、絶縁体１０の先端（本実施形態では、脚部１３の先端側の部分）が、貫通孔５９の外に露出している。すなわち、絶縁体１０の先端は、主体金具５０の先端よりも前方向Ｄｆ側に位置している。主体金具５０の後端側では、絶縁体１０の後端（本実施形態では、後端側胴部１８の後端側の部分）が、貫通孔５９の外に露出している。

主体金具５０は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、胴部５５と、座部５４と、変形部５８と、工具係合部５１と、加締部５３と、を有している。座部５４は、鍔状の部分である。胴部５５は、座部５４から中心軸ＣＬに沿って前方向Ｄｆに向かって延びる略円筒状の部分である。胴部５５の外周面には、内燃機関の取付孔にねじ込むためのねじ山５２が形成されている。座部５４とねじ山５２との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット５が嵌め込まれている。

主体金具５０は、変形部５８よりも前方向Ｄｆ側に配置された縮内径部５６を有している。縮内径部５６の内径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。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。先端側パッキン８は、鉄製でＯ字形状のリングである（他の材料（例えば、銅等の金属材料）も採用可能である）。

工具係合部５１は、スパークプラグ１００を締め付けるための工具（例えば、スパークプラグレンチ）と係合するための部分である。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、主体金具５０の後端（すなわち、後方向Ｄｆｒ側の端）を形成する。加締部５３は、径方向の内側に向かって屈曲されている。加締部５３の前方向Ｄｆ側では、主体金具５０の内周面と絶縁体１０の外周面との間に、第１後端側パッキン６とタルク９と第２後端側パッキン７とが、前方向Ｄｆに向かってこの順番に、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、鉄製でＣ字形状のリングである（他の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が前方向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、主体金具５０が、絶縁体１０に、固定される。

接地電極３０は、本実施形態では、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の後端は、主体金具５０の先端５７の面（すなわち、前方向Ｄｆ側の面５７。「先端面５７」とも呼ぶ）に接合されている（例えば、抵抗溶接）。軸部３７は、主体金具５０の先端面５７から前方向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は、中心電極２０の前方向Ｄｆ側に配置されている。先端部３１の表面のうち中心電極２０側の表面に、第２チップ３９が接合されている（例えば、レーザ溶接）。第２チップ３９は、軸部３７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。中心電極２０の第１チップ２９と接地電極３０の第２チップ３９とは、火花放電のためのギャップｇを形成する。接地電極３０は、ギャップｇを隔てて中心電極２０の先端部に対向している。

接地電極３０の軸部３７は、軸部３７の表面の少なくとも一部を形成する外層３５と、外層３５内に埋設された芯部３６と、を有している。外層３５は、耐酸化性に優れる材料（例えば、ニッケルとクロムとを含む合金）を用いて形成されている。芯部３６は、外層３５よりも熱伝導率が高い材料（例えば、純銅）を用いて形成されている。

図２は、スパークプラグ１００の前方向Ｄｆ側の一部分を示す概略図である。図中には、中心軸ＣＬが示されている。中心軸ＣＬの左側には、主体金具５０と絶縁体１０との断面と、接地電極３０の外観とが示されている。図中では、絶縁体１０の貫通孔１２と貫通孔１２の内部との構成の図示が省略されている。中心軸ＣＬの右側には、スパークプラグ１００の外観が示されている。

先端側パッキン８よりも前方向Ｄｆ側では、主体金具５０の胴部５５の内周面５５ｉと、絶縁体１０の脚部１３の外周面１３ｏと、の間に間隙３１０が形成されている。この間隙３１０は、中心軸ＣＬを中心とする環状の間隙である。以下、環状の間隙３１０の径方向の距離８０２、すなわち、主体金具５０の内周面５５ｉと絶縁体１０の外周面１３ｏとの間の径方向の距離８０２を、「間隙距離８０２」と呼ぶ。間隙距離８０２は、中心軸ＣＬに平行な方向の位置に応じて変化し得る。図中の先端間隙距離８１２は、主体金具５０の先端５７（すなわち、間隙３１０の開口３１０ｏ）における間隙距離である。図２の実施形態では、先端間隙距離８１２は、中心電極２０と接地電極３０とによって形成されるギャップｇの距離８１１よりも、大きい。ギャップｇの距離８１１は、ギャップｇの最短距離である。

主体金具５０の胴部５５のうち縮内径部５６よりも前方向Ｄｆ側の部分は、前方向Ｄｆ側から後端方向Ｄｆｒに向かって並ぶ３つの部分５１１、５１２、５１３に区分される。第１部分５１１は、先端５７を含む部分である。第１部分５１１の内径は、主体金具５０の先端５７から後方向Ｄｆｒ側に向けて徐々に大きくなる（以下、第１部分５１１を「拡内径部５１１」とも呼ぶ）。図２の実施形態では、中心軸ＣＬを含む断面上で、第１部分５１１の内周面は、直線で表される。

第２部分５１２の内径は、後方向Ｄｆｒ側に向けて徐々に小さくなる。図２の実施形態では、第２部分５１２の内径は、径方向の外側に向かって凸な曲線に沿って小さくなっている。換言すれば、中心軸ＣＬを含む断面上で、中心軸ＣＬに平行な方向の位置の変化量に対する内径の変化量の割合の絶対値（すなわち、中心軸ＣＬに対する内周面５５ｉの傾き）は、後方向Ｄｆｒ側に向けて徐々に大きくなる。ここで、内周面５５ｉが中心軸ＣＬに平行である場合、中心軸ＣＬに対する内周面５５ｉの傾きは、ゼロ度である。内周面５５ｉが中心軸ＣＬに垂直である場合、中心軸ＣＬに対する内周面５５ｉの傾きは、９０度である。図２の実施形態では、第２部分５１２において中心軸ＣＬに対する内周面５５ｉの傾きは、後方向Ｄｆｒ側に向けて、４５度未満の角度から、４５度を超える角度まで、大きくなっている。

第３部分５１３の内径は、中心軸ＣＬに平行な方向の位置に依らず、一定である。第３部分５１３の後方向Ｄｆｒ側には、縮内径部５６が接続されている。以下、第３部分５１３のように、中心軸ＣＬに平行な方向の位置に依らず内径が一定である部分を、「定内径部」とも呼ぶ。

絶縁体１０の脚部１３は、前方向Ｄｆ側から後端方向Ｄｆｒに向かって並ぶ４つの部分１１１、１１２、１１３、１１４に区分される。第１部分１１１は、絶縁体１０の先端を含む部分である。第１部分１１１の外径は、先端の角を除いて、中心軸ＣＬに平行な方向の位置に依らず、一定である。

第２部分１１２の外径は、後方向Ｄｆｒ側に向けて徐々に大きくなる。図２の実施形態では、中心軸ＣＬを含む断面上で、第２部分１１２の外周面は、直線で表される。また、絶縁体１０の第２部分１１２は、主体金具５０の第１部分５１１に対向している。そして、第２部分１１２の外周面は、主体金具５０の第１部分５１１の内周面に、平行である。

第３部分１１３の外径は、後方向Ｄｆｒ側に向けて徐々に大きくなる。また、第３部分１１３は、主体金具５０の第２部分５１２に対向している。

第４部分１１４の外径は、中心軸ＣＬに平行な方向の位置に依らず、一定である。絶縁体１０の第４部分１１４は、主体金具５０の第３部分５１３に対向している。第４部分１１４の後方向Ｄｆｒ側には、第１縮外径部１５が接続されている。

図中の部分３１５は、間隙３１０のうちの最大の間隙距離８０２を有する部分である。以下、この部分３１５を、最大間隙部分３１５とも呼ぶ。図２の実施形態では、最大間隙部分３１５は、主体金具５０の第１部分５１１と絶縁体１０の第２部分１１２とに挟まれた部分である。図中の位置３１７は、最大間隙部分３１５の後端の位置を示している（以下「最大端位置３１７」とも呼ぶ）。

図中の３つの位置７１１、７１２、７１３は、それぞれ、中心軸ＣＬに平行な方向の位置を示している。第１位置７１１は、主体金具５０の先端５７の位置を示している。第３位置７１３は、主体金具５０と先端側パッキン８との接触部分のうちの最も前方向Ｄｆ側の位置である（以下「接触端位置７１３」とも呼ぶ）。第２位置７１２は、第１位置７１１と第３位置７１３との間の中心軸ＣＬに平行な方向の距離を２等分する位置である（「中間位置７１２」とも呼ぶ）。図２の実施形態では、最大間隙部分３１５の後端３１７は、中間位置７１２よりも後方向Ｄｆｒ側に位置している。最大間隙部分３１５は、間隙３１０の中間位置７１２よりも前方向Ｄｆ側から、中間位置７１２よりも後方向Ｄｆｒ側まで、延びている。以下、間隙３１０のうち、中間位置７１２よりも前方向Ｄｆ側の部分を「前部分間隙３１１」と呼び、中間位置７１２よりも後方向Ｄｆｒ側の部分を「後部分間隙３１２」とも呼ぶ。

Ｂ．第１評価試験：
スパークプラグ１００のサンプルを用いた第１評価試験について説明する。第１評価試験では、耐汚損性が評価された。この評価試験では、スパークプラグ１００（図１、図２）のサンプルに加えて、第１参考例のスパークプラグのサンプルも評価された。図３は、第１参考例のスパークプラグ１００Ｂの概略図である。図中には、図２と同様に、スパークプラグ１００Ｂの前方向Ｄｆ側の一部分の断面と外観とが示されている。図中の中心軸ＣＬは、スパークプラグ１００Ｂの中心軸である。中心軸ＣＬの左側には、主体金具５０Ｂと絶縁体１０Ｂとの断面と、接地電極３０の外観とが示されている。図中では、絶縁体１０Ｂの内部の構成の図示が省略されている。中心軸ＣＬの右側には、スパークプラグ１００Ｂの外観が示されている。図１、図２の実施形態との差異は、主体金具５０Ｂの胴部５５Ｂの内周面５５Ｂｉの断面形状と、絶縁体１０Ｂの脚部１３Ｂの外周面１３Ｂｏの断面形状とが、図２の対応する形状とそれぞれ異なっている点である。スパークプラグ１００Ｂの他の部分の構成は、図１、図２のスパークプラグ１００の対応する部分の構成と同じである（対応する要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する）。

先端側パッキン８よりも前方向Ｄｆ側では、主体金具５０Ｂの胴部５５Ｂの内周面５５Ｂｉと、絶縁体１０Ｂの脚部１３Ｂの外周面１３Ｂｏとの間に、中心軸ＣＬを中心とする環状の間隙３２０が形成されている。主体金具５０Ｂの先端における先端間隙距離８２２（すなわち、間隙３２０の開口３２０ｏでの間隙距離）は、中心電極２０と接地電極３０とによって形成される間隙の距離８２１よりも、大きい。なお、第１参考例のサンプルの先端間隙距離８２２は、実施形態のサンプルの先端間隙距離８１２（図２）と、同じであった。

主体金具５０Ｂの胴部５５Ｂのうち縮内径部５６よりも前方向Ｄｆ側の部分は、前方向Ｄｆ側から後端方向Ｄｆｒに向かって並ぶ５つの部分５２１、５２２、５２３、５２４、５２５に区分される。第１部分５２１は、先端面５７Ｂを含む部分である。第１部分５２１の内径は、中心軸ＣＬに平行な方向の位置に依らず、一定である。このように、第１参考例の主体金具５０Ｂは、先端部を形成する定内径部５２１を有している。

第２部分５２２の内径は、後方向Ｄｆｒ側に向けて徐々に大きくなる。中心軸ＣＬを含む断面上で、第２部分５２２の内周面は、直線で表される。第３部分５２３の内径は、中心軸ＣＬに平行な方向の位置に依らず、一定である。第４部分５２４の内径は、後方向Ｄｆｒ側に向けて徐々に小さくなる。中心軸ＣＬを含む断面上で、第４部分５２４の内周面は、直線で表される。第５部分５２５の内径は、中心軸ＣＬに平行な方向の位置に依らず、一定である。第５部分５２５の後方向Ｄｆｒ側には、縮内径部５６が接続されている。

絶縁体１０Ｂの脚部１３Ｂは、前方向Ｄｆ側から後端方向Ｄｆｒに向かって並ぶ３つの部分１２１、１２２、１２３に区分される。第１部分１２１は、絶縁体１０Ｂの先端を含む部分である。第１部分１２１の外径は、先端の角を除いて、中心軸ＣＬに平行な方向の位置に依らず、一定である。第１部分１２１は、主体金具５０Ｂの第１部分５２１と第２部分５２２との全体と第３部分５２３の前方向Ｄｆ側の一部分に対向している。第２部分１２２の外径は、後方向Ｄｆｒ側に向けて徐々に大きくなる。中心軸ＣＬを含む断面上で、第２部分１２２の外周面は、直線で表される。第２部分１２２は、主体金具５０Ｂの第３部分５２３の後方向Ｄｆｒ側の一部分と第４部分５２４の全体とに、対向している。第３部分１２３の外径は、中心軸ＣＬに平行な方向の位置に依らず、一定である。第３部分１２３は、主体金具５０Ｂの第５部分５２５に対向している。

図中の部分３２５は、間隙３２０のうちの最大の間隙距離を有する部分である。以下、この部分３２５を、最大間隙部分３２５とも呼ぶ。図３の第１参考例では、最大間隙部分３２５は、主体金具５０Ｂの第３部分５２３と絶縁体１０Ｂの第１部分１２１とに挟まれた部分である。図中の位置３２７は、最大間隙部分３２５の後端の位置を示している。

図中には、中心軸ＣＬに平行な方向の３つの位置７２１、７２２、７２３が示されている。第１位置７２１は、主体金具５０Ｂの先端の位置を示している。第３位置７２３は、主体金具５０Ｂと先端側パッキン８との接触部分のうちの最も前方向Ｄｆ側の位置である。第２位置７２２は、第１位置７２１と第３位置７２３との間の中心軸ＣＬに平行な方向の距離を２等分する位置である（「中間位置７２２」とも呼ぶ）。図３の第１参考例では、最大間隙部分３２５の後端３２７は、中間位置７２２よりも前方向Ｄｆ側に位置している。このように、最大間隙部分３２５の全体は、間隙３２０の中間位置７２２よりも前方向Ｄｆ側に位置している。中間位置７２２よりも後方向Ｄｆｒ側では、間隙距離は、最大間隙部分３２５の間隙距離よりも短い。第１参考例では、中間位置７２２よりも前方向Ｄｆ側の位置から後方向Ｄｆｒに向かって間隙距離が小さくなる。以下、間隙３２０のうち、中間位置７２２よりも前方向Ｄｆ側の部分を「前部分間隙３２１」と呼び、中間位置７１２よりも後方向Ｄｆｒ側の部分を「後部分間隙３２２」とも呼ぶ。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、実施形態のサンプルの試験結果を示すグラフであり、図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、第１参考例のサンプルの試験結果を示すグラフである。図４（Ａ）、図５（Ａ）では、横軸は、試験運転のサイクル数ＮＣを示し、縦軸は、絶縁抵抗Ｒａ（単位は、ＭΩ）を示している。縦軸の目盛りは、対数目盛である。絶縁抵抗Ｒａは、端子金具４０と主体金具５０、５０Ｂとの間の電気抵抗である。グラフ中では、１００００ＭΩの目盛りは、絶縁抵抗Ｒａが１００００ＭΩ以上であることを示している。図４（Ｂ）、図５（Ｂ）では、横軸は、試験運転のサイクル数ＮＣを示し、縦軸は、リーク発生率ＲＴ（単位は、％）を示している。なお、縦軸の上方向は、リーク発生率ＲＴが小さくなる方向である。

本評価試験において、リーク放電は、電極２０、３０のギャップｇではなく、中心電極２０から絶縁体１０、１０Ｂの外周面を通って主体金具５０、５０Ｂの内周面に至る経路を通る放電である。リーク発生率ＲＴは、高電圧印加に対するリーク放電が発生した回数の割合である。なお、本評価試験では、実施形態の４個のサンプルと、第１参考例の４個のサンプルとが、試験された。絶縁抵抗Ｒａは、４個のサンプルの絶縁抵抗のうちの最小値である。リーク発生率ＲＴは、４個のサンプルのリーク発生率のうちの最大値である。

試験運転は、以下の通りである。摂氏−１０度の低温試験室内のシャシダイナモメータ上に、排気量が１５００ｃｃである４気筒エンジンを有する試験用自動車を置いた。この試験用自動車のエンジンに、スパークプラグの４個のサンプルを、各気筒に対応して組み付けた。そして、第１運転と、第１運転に続く第２運転と、で構成される運転を、１サイクルの試験運転として行った。第１運転は、「３回の空吹かし」と、「３速、３５ｋｍ／ｈでの４０秒間の走行」と、「９０秒間のアイドリング」と、「３速、３５ｋｍ／ｈでの４０秒間の走行」と、「エンジンの停止」と、「冷却水の温度が摂氏−１０度になるまでの自動車の冷却」とを、この順番に行う運転である。第２運転は、「３回の空ふかし」と、「３０秒間のエンジン停止を挟みつつ、１速、１５ｋｍ／ｈでの１５秒間の走行を３回行うこと」と、「エンジンの停止」と、「冷却水の温度が摂氏−１０度になるまでの自動車の冷却」とを、この順番に行う運転である。第１運転は、第２運転と比べて、高負荷運転である。第１運転では、第２運転と比べて、スパークプラグの温度が高くなり易い。

このような第１運転と第２運転とで構成される試験運転を、１０回（１０サイクル）繰り返した。そして、各サイクルの第１運転の終了時と第２運転の終了時とに、スパークプラグのサンプルをエンジンから取り外して、絶縁抵抗Ｒａを測定した。また、各サイクルの第１運転でのリーク発生率ＲＴと第２運転でのリーク発生率ＲＴとを測定した。第１運転でのリーク発生率ＲＴについては、以下の通りである。第１運転での全ての高電圧印加時の電圧の波形を解析し、総放電回数に対する異常な波形の放電（すなわち、リーク放電）の回数の割合を、第１運転でのリーク発生率ＲＴとして算出した。同様に、第２運転でのリーク発生率ＲＴは、第２運転での総放電回数に対する異常な波形の放電（すなわち、リーク放電）の回数の割合である。

図中のグラフでは、各サイクル数ＮＣの左側のデータが、第１運転の終了時の絶縁抵抗Ｒａと第１運転でのリーク発生率ＲＴとの測定結果を示し、各サイクル数ＮＣの右側のデータが、第２運転の終了時の絶縁抵抗Ｒａと第２運転でのリーク発生率ＲＴとの測定結果を示している。図示するように、第２運転の終了時には絶縁抵抗Ｒａが低下するが、次の第１運転の終了時には、絶縁抵抗Ｒａが回復している。この理由は、以下の通りである。第２運転では、エンジンの回転速度が低いので、エンジンの燃焼室内の温度が低く、絶縁体１０、１０Ｂの外周面にカーボンが付着し易い。第１運転では、エンジンの回転速度が速いので、燃焼室内の温度が高く、絶縁体１０、１０Ｂの外周面に付着したカーボンが焼失する。

図４（Ａ）に示すように、実施形態のスパークプラグ１００を用いる場合、第２運転によって絶縁抵抗Ｒａが低下するものの、第１運転によって絶縁抵抗Ｒａが１００００ＭΩ以上に回復した。このような第１運転による絶縁抵抗Ｒａの回復は、１０サイクルに亘って定常的に進行した。サイクル数ＮＣが１０を超える場合も、同様に、第１運転によって絶縁抵抗Ｒａが１００００ＭΩ以上に回復し得ると推定される。

図５（Ａ）に示すように、第１参考例のスパークプラグ１００Ｂを用いる場合、第１運転による１００００ＭΩ以上の絶縁抵抗Ｒａの回復を継続することができなかった。また、サイクル数ＮＣの増大に応じて、絶縁抵抗Ｒａが徐々に低下した。

また、図４（Ｂ）に示すように、実施形態のスパークプラグ１００を用いる場合、リーク発生率ＲＴは、１０サイクルに亘って、ゼロ％であった。一方、図５（Ｂ）に示すように、第１参考例のスパークプラグ１００Ｂを用いる場合、第１運転でのリーク発生率ＲＴが、第２運転でのリーク発生率ＲＴよりも高い傾向にあった。この理由は、以下の通りである。第２運転の最中には、絶縁体１０Ｂの外周面に付着したカーボンの量が徐々に増加する。従って、次の第１運転の開始時には、カーボンの付着量が多いので、リーク放電が発生し易い。また、第１運転の最中には、絶縁体１０Ｂの外周面に付着したカーボンの量が、焼失等によって徐々に減少する。従って、次の第２運転の開始時には、カーボンの付着量が少ないので、リーク放電が発生しにくい。また、第１運転は、高負荷運転であるので、第１運転では、リーク放電が発生し易い。一方、第２運転は、低負荷運転であるので、第２運転では、リーク放電が発生しにくい。以上により、第１運転と第２運転とを繰り返す場合、第１運転でのリーク発生率ＲＴが高くなり得、第２運転でのリーク発生率ＲＴが低くなり得る。

第１運転でのリーク発生率ＲＴが高いことは、絶縁体の外周面が汚損し易いことを示し、第１運転でのリーク発生率ＲＴが低いことは、絶縁体の外周面が汚損しにくいことを示している。図４（Ｂ）と図５（Ｂ）とを比較すると、実施形態のスパークプラグ１００（図４（Ｂ））の第１運転でのリーク発生率ＲＴは、第１参考例のスパークプラグ１００Ｂ（図５（Ｂ））の第１運転でのリーク発生率ＲＴよりも、低かった。

このように、実施形態のスパークプラグ１００の耐汚損性は、第１参考例のスパークプラグ１００Ｂの耐汚損性と比べて、良好である。この理由は、以下のように推定される。実施形態のスパークプラグ１００では、間隙３１０（図２）の先端間隙距離８１２は、電極２０、３０のギャップｇの距離８１１よりも、大きい。また、主体金具５０は、接触端位置７１３よりも前方向Ｄｆ側において、後方向Ｄｆｒ側に向けて内径が大きくなる第１部分５１１を含んでいる。さらに、最大間隙部分３１５の後端３１７が中間位置７１２よりも後方向Ｄｆｒ側に位置している、すなわち、最大間隙部分３１５が中間位置７１２よりも後方向Ｄｆｒ側まで延びている。以上により、後部分間隙３１２、ひいては、間隙３１０において、燃焼ガスの流動のし易さが、向上する。これにより、後部分間隙３１２内で燃焼ガスが滞留することが抑制される。従って、後部分間隙３１２内に、ひいては、間隙３１０内にカーボンが蓄積することが抑制される。また、高温の燃焼ガスが間隙３１０内で流動し易いので、絶縁体１０の外周面に付着したカーボンの焼失を促進できる。また、燃焼ガスが後部分間隙３１２に流入する場合、燃焼ガスは、後部分間隙３１２から、ひいては、間隙３１０から、容易に外に流出できる。従って、絶縁体１０の外周面１３ｏにカーボンが堆積することを抑制できる。また、絶縁体１０の外周面１３ｏに付着したカーボンの焼失を促進できる。以上の結果、リーク放電を抑制できる。また、絶縁抵抗の低下を抑制できる。

一方、第１参考例（図３）では、最大間隙部分３２５の後端３２７は、中間位置７２２よりも前方向Ｄｆ側に位置している。従って、後部分間隙３２２において、間隙距離が短くなり、燃焼ガスが滞留し易い。この結果、後部分間隙３２２内で、絶縁体１０Ｂの外周面上にカーボンが堆積し易い。また、間隙距離が短い後部分間隙３２２内で絶縁体１０Ｂの外周面にカーボンが堆積するので、リーク放電が生じ易い。

Ｃ．第２評価試験：
第２評価試験では、主体金具の先端部に形成され主体金具の内径を先端部で小さくする定内径部（例えば、図３の第１部分５２１）と、環状の間隙における燃焼ガスの流動のし易さと、の関係が評価された。図６は、第２参考例のスパークプラグ１００Ｃの概略図である。第２評価試験では、図３に示す第１参考例のスパークプラグ１００Ｂのサンプルと、図６に示す第２参考例のスパークプラグ１００Ｃのサンプルと、が評価された。

図６のスパークプラグ１００Ｃの主体金具５０Ｃは、図３の主体金具５０Ｂの第５部分５２５よりも前方向Ｄｆ側の部分５２１〜５２４を、図６の第１部分５３１と第２部分５３２に置換して得られる。第１部分５３１は、先端面５７Ｃから、第５部分５２５の近傍まで、延びている。第１部分５３１の内径は、中心軸ＣＬに平行な方向の位置に依らず、一定である。第１部分５３１の内径は、図３の主体金具５０Ｂの第１部分５２１の内径よりも、大きい。また、主体金具５０Ｃの先端における先端間隙距離８３２（すなわち、間隙３３０の開口３３０ｏでの間隙距離）は、中心電極２０と接地電極３０とによって形成される間隙の距離８２１よりも、大きい。

第２部分５３２の内径は、後方向Ｄｆｒ側に向けて徐々に小さくなる。中心軸ＣＬを含む断面では、第２部分５３２の内周面は、直線で表される。第２部分５３２の後方向Ｄｆｒ側には、第５部分５２５が接続されている。主体金具５０Ｃの先端面５７Ｃの径方向の幅は、図３の主体金具５０Ｂの先端面５７Ｂの径方向の幅よりも、小さい。接地電極３０Ｃの軸部３７Ｃの厚さは、主体金具５０Ｃの先端面５７Ｃの幅に合わせて、小さく調整されている。図６のスパークプラグ１００Ｃの他の部分の構成は、図３のスパークプラグ１００Ｂの対応する部分の構成と同じである（対応する要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する）。例えば、絶縁体１０Ｂの構成は、図３のスパークプラグ１００Ｂと図６のスパークプラグ１００Ｃとの間で、同じである。

図７は、熱価の測定結果を示すグラフである。図中には、図３のスパークプラグ１００Ｂのサンプルの熱価と、図６のスパークプラグ１００Ｃのサンプルの熱価とが、示されている。横軸は、熱価を示している（右方向に向かって熱価が大きくなる）。熱価は、熱の逃げ易さを示している。大きい熱価は、スパークプラグの種類が「冷え型」であること、すなわち、スパークプラグが冷えやすく、スパークプラグの温度上昇が抑制されることを示している。小さい熱価は、スパークプラグの種類が「焼け型」であること、すなわち、スパークプラグの冷却が抑制され、スパークプラグの温度が高くなり易いことを示している。図中の範囲Ｒ７は、７番の熱価に対応する範囲を示している。

図示するように、第１参考例のスパークプラグ１００Ｂのサンプルの熱価は、第２参考例のスパークプラグ１００Ｃのサンプルの熱価よりも、小さかった。すなわち、スパークプラグ１００Ｂのサンプルでは、スパークプラグ１００Ｃのサンプルと比べて、温度低下が抑制された。

スパークプラグは、主体金具と絶縁体との間の間隙（例えば、図２、図６の間隙３２０、３３０）に流入した高温の燃焼ガスによって、加熱される。間隙内の高温の燃焼ガスが間隙の外に流出することが抑制される場合、スパークプラグが燃焼ガスによって加熱され続けるので、スパークプラグが冷めにくく、熱価が小さくなる。間隙内の高温の燃焼ガスが間隙の外に流出し易い場合、スパークプラグが冷めやすく、熱価が大きくなる。第１参考例（図３）と第２参考例（図６）との間では、主体金具５０Ｂ、５０Ｃの胴部５５Ｂ、５５Ｃの内周面の形状が異なっている。このような形状の差異によって、間隙３２０、３３０からの燃焼ガスの流出のし易さに、差異が生じる。図７に示す熱価の差異は、間隙３２０、３３０からの燃焼ガスの流出のし易さの差異によって引き起こされると、推定される。

具体的には、図３のスパークプラグ１００Ｂの主体金具５０Ｂの内周面５５Ｂｉを後方向Ｄｆｒ側から前方向Ｄｆに向けて辿る場合に、第２部分５２２によって内径が低減され、そして、第１部分５２１によって小さい内径が維持される。間隙３２０は、開口３２０ｏを含む部分（第１部分５２１によって形成される部分）において、小さく絞られている。従って、第２部分５２２よりも後方向Ｄｆｒ側に流入した燃焼ガスが、第１部分５２１によって形成される狭い間隙を通って間隙３２０の外に流出することが抑制されると推定される。上述の通り、間隙３２０からの燃焼ガスの流出が抑制される場合、スパークプラグは冷えにくい（熱価が小さくなる）。第１参考例のスパークプラグ１００Ｂでは、間隙３２０からの燃焼ガスの流出が抑制されるという推定は、図７で示されたスパークプラグ１００Ｂの小さい熱価と、整合する。間隙３２０からの燃焼ガスの流出が抑制される場合、燃焼ガスに含まれるカーボンが間隙３２０内に残留し易い。従って、図３のスパークプラグ１００Ｂでは、図６のスパークプラグ１００Ｃと比べて、絶縁体１０Ｂの外周面が汚損し易いと推定される。

図６のスパークプラグ１００Ｃでは、間隙３３０の開口３３０ｏの近傍で主体金具５０Ｃの内径を絞る部分（例えば、図３の第１部分５２１）は、省略されている。従って、間隙３３０に流入した燃焼ガスは、容易に、間隙３３０の外に流出できると推定される。上述の通り、間隙３３０から燃焼ガスが容易に流出できる場合、スパークプラグは冷え易い（熱価が大きくなる）。第２参考例のスパークプラグ１００Ｃでは、間隙３３０から燃焼ガスが流出し易いという推定は、図７で示されたスパークプラグ１００Ｃの大きい熱価と、整合する。間隙３３０から燃焼ガスが流出し易い場合、燃焼ガスに含まれるカーボンが間隙３２０内に残留することを抑制できる。従って、図６のスパークプラグ１００Ｃでは、図３のスパークプラグ１００Ｂと比べて、絶縁体１０Ｂの外周面の汚損が抑制されると推定される。

図２のスパークプラグ１００についても、図３のスパークプラグ１００Ｂと比べて、絶縁体１０の外周面の汚損が抑制されると推定される。この理由は、以下の通りである。図２の主体金具５０は、図３の主体金具５０Ｂの第２部分５２２のように、前方向Ｄｆに向けて内径が小さくなる第１部分５１１を有している。しかし、図２の主体金具５０は、主体金具の先端から後方向Ｄｆｒに向けて小さい内径を維持する部分（例えば、図３の第１部分５２１）を、図６の主体金具５０Ｃと同様に有していない。図２の主体金具５０の第１部分５１１では、主体金具５０の先端５７から後方向Ｄｆｒに向けて内径が大きくなる。従って、図２のスパークプラグ１００では、図６のスパークプラグ１００Ｃと同様に、図３のスパークプラグ１００Ｂと比べて、間隙３１０に流入した燃焼ガスは、間隙３１０の外に流出し易いと推定される。従って、図２のスパークプラグ１００では、絶縁体１０の外周面１３ｏにカーボンが堆積することが抑制されると推定される。

Ｄ．第３評価試験：
第３評価試験では、試験運転によって絶縁体の脚部の外周面にカーボンが付着した状態で、絶縁抵抗が測定された。第３評価試験では、図２に示す実施形態のスパークプラグ１００のサンプルと、図６に示す主体金具５０Ｃと接地電極３０Ｃとを有する参考例のスパークプラグ１００Ｄのサンプルとが、評価された。参考例のスパークプラグ１００Ｄの主体金具５０Ｃと接地電極３０Ｃと以外の部分は、図１、図２のスパークプラグ１００の対応する部分と同じである。評価試験では、スパークプラグ１００、１００Ｄのサンプルが組み付けられたエンジンを、所定条件下で運転した。その後に、スパークプラグ１００、１００Ｄの絶縁体１０を主体金具５０、５０Ｃから取り外した。そして、端子金具４０に第１プローブを固定し、絶縁体１０の脚部１３の外周面に第２プローブを接触させた。これらのプローブの間の電気抵抗、すなわち、第２プローブから、脚部１３の外周面を通って中心電極２０に至り、中心電極２０から絶縁体１０の貫通孔１２内を通って端子金具４０に至る経路の電気抵抗を、絶縁抵抗として測定した。脚部１３の外周面上の第２プローブの接触位置としては、脚部１３の先端からの距離が０ｍｍから１２ｍｍまでの範囲のうち１ｍｍ間隔で選択された１３個の位置が用いられた。

図８は、スパークプラグ１００のサンプルの試験結果を示すグラフであり、図９は、スパークプラグ１００Ｄのサンプルの試験結果を示すグラフである。横軸は、絶縁体１０の先端を基準とする後方向Ｄｆｒの位置Ｄｐを示している。位置Ｄｐは、絶縁体１０の先端１０ｆからの後方向Ｄｆｒの距離によって、表されている（単位は、ｍｍ）。右側の縦軸は、絶縁抵抗Ｒｂを示している（単位は、ＭΩ）。右側の縦軸の目盛りは、対数目盛である。無限大の記号は、絶縁抵抗Ｒｂが１００００ＭΩ以上であることを示している。データ点ｍａ、ｍｂは、第２プローブの接触位置の位置Ｄｐと、絶縁抵抗Ｒｂの測定結果と、の関係を示している。

左側の縦軸は、外径Ｄｏと内径Ｄｉとを示している（単位は、ｍｍ）。外径Ｄｏは、脚部１３の外周面１３ｏの外径であり、内径Ｄｉは、主体金具５０、５０Ｃの内周面５５ｉ、５５Ｃｉの内径である。図８、図９には、位置Ｄｐと、脚部１３の外周面１３ｏの外径Ｄｏと、の関係が示され、また、位置Ｄｐと、主体金具５０、５０Ｃの内周面５５ｉ、５５Ｃｉの内径Ｄｉと、の関係が示されている。図９中の間隙３４０は、主体金具５０Ｃの内周面５５Ｃｉと絶縁体１０の外周面１３ｏとの間の間隙である。

図８に示すように、径方向の外側に向かって凸な曲線状の内周面を有する第２部分５１２は、８ｍｍから９ｍｍまでの位置Ｄｐの範囲内に、配置されている。また、図８と図９との両方において、９ｍｍ以上の位置Ｄｐの範囲内では、間隙距離が０．５ｍｍ未満であった。従って、燃焼ガスは、主に９ｍｍ以下の位置Ｄｐの範囲内で、流動すると推定される。また、図示を省略するが、接触端位置（例えば、図２の接触端位置７１３）は、１１ｍｍから１２ｍｍまでの位置Ｄｐの範囲内に配置されていた。

脚部１３の外周面１３ｏに付着したカーボンの量が多い場合には、外周面１３ｏの電気抵抗が小さくなる。従って、絶縁抵抗Ｒｂが小さいことは、外周面１３ｏに付着したカーボンの量が多いことを示している。また、図示するように、絶縁抵抗Ｒｂは、位置Ｄｐが先端１０ｆに近いほど、すなわち、第２プローブが中心電極２０に近いほど、小さかった。

図８に示す測定結果によれば、４ｍｍ以上９ｍｍ以下の位置Ｄｐの範囲内では、位置Ｄｐが先端１０ｆに近いほど絶縁抵抗Ｒｂが小さかった。４ｍｍ以下の位置Ｄｐの範囲内では、絶縁抵抗Ｒｂは、位置Ｄｐに依らず、おおよそ一定であった。そして、６ｍｍ以上の位置Ｄｐの範囲内では、絶縁抵抗Ｒｂは、１０ＭΩよりも大きく、７ｍｍ以上の位置Ｄｐの範囲内では、絶縁抵抗Ｒｂは、１００ＭΩよりも大きかった。

図９に示す測定結果によれば、８ｍｍ以上９ｍｍ以下の位置Ｄｐの範囲内で、位置Ｄｐが先端１０ｆ、１０Ｂｆに近づくことによって、絶縁抵抗Ｒｂが１００００ＭΩ以上から１０ＭΩ未満まで急激に減少した。位置Ｄｐが８ｍｍの位置から５ｍｍの位置に移動することによって、絶縁抵抗Ｒｂは、更に小さくなった。５ｍｍ以下の位置Ｄｐの範囲内では、絶縁抵抗Ｒｂは、位置Ｄｐに依らず、おおよそ一定であった。

このように、図９の参考例では、位置Ｄｐが９ｍｍの位置から８ｍｍの位置に移動することによって、絶縁抵抗Ｒｂが１００００ＭΩ以上から１０ＭΩ未満に急激に減少した。一方、図８の実施形態では、位置Ｄｐが９ｍｍの位置から８ｍｍの位置に移動することによって絶縁抵抗Ｒｂが減少するものの、８ｍｍの位置Ｄｐでは、５００ＭΩを超える絶縁抵抗Ｒｂを維持できた。このように、８ｍｍと９ｍｍとの２つの位置Ｄｐの間での絶縁抵抗Ｒｂの挙動は、図８の実施形態と図９の参考例との間で大きく異なっていた。また、図８の実施形態と図９の参考例との間では、絶縁体１０の形状はおおよそ同じであるものの、８ｍｍと９ｍｍとの２つの位置Ｄｐの間で、主体金具５０、５０Ｃの内周面５５ｉ、５５Ｃｉの形状が異なっている。従って、絶縁抵抗Ｒｂの挙動の差異は、主に、主体金具５０、５０Ｃの内周面５５ｉ、５５Ｃｉの形状の差異に起因すると推定される。

図９の参考例の主体金具５０Ｃの８ｍｍと９ｍｍとの２つの位置Ｄｐの間の部分は、第１部分５３１によって形成されている。図５で説明したように、第１部分５３１の内径は、中心軸ＣＬに平行な方向の位置に依らず、一定である。従って、８ｍｍと９ｍｍとの２つの位置Ｄｐの間において、図８の実施形態と比べて、間隙距離が小さくなる。これにより、燃焼ガスの流動が抑制される。そして、８ｍｍと９ｍｍとの２つの位置Ｄｐの間、ひいては、８ｍｍよりも先端１０ｆに近い位置の範囲において、絶縁体１０の脚部１３の外周面１３ｏ上に、図８の実施形態と比べて、カーボンが堆積し易い。以上の図９の参考例の説明は、図９の測定結果において、位置Ｄｐが９ｍｍの位置から８ｍｍの位置に移動することによって絶縁抵抗Ｒｂが急激に減少し、そして、８ｍｍ以下の位置Ｄｐの範囲において絶縁抵抗Ｒｂが小さかったことと、整合している。

図８の実施形態の主体金具５０は、８ｍｍと９ｍｍとの２つの位置Ｄｐの間に、第２部分５１２を有している。図２で説明したように、第２部分５１２の内径は、後方向Ｄｆｒ側に向けて徐々に小さくなる。また、第２部分５１２の内径は、径方向の外側に向かって凸な曲線に沿って小さくなっている。従って、８ｍｍと９ｍｍとの２つの位置Ｄｐの間において、図９の参考例と比べて、間隙距離を大きくすることができる。これにより、燃焼ガスの流動のし易さを向上できる。また、中心軸ＣＬを含む断面上で第２部分５１２の内周面が曲線で表されるので、内周面が直線、または、折れ線で表される場合と比べて、燃焼ガスの流れる方向は内周面に沿って滑らかに変化可能である。従って、燃焼ガスの流動のし易さを向上できる。また、第２部分５１２は、最大間隙部分３１５（図２）の最大端位置３１７よりも後方向Ｄｆｒ側に設けられている。従って、最大端位置３１７よりも後方向Ｄｆｒ側において、燃焼ガスの流動のし易さを向上できる。以上により、第２部分５１２の近傍、ひいては、間隙３１０内で、燃焼ガスが滞留することが抑制される。従って、第２部分５１２の近傍、ひいては、間隙３１０内において、絶縁体１０の外周面１３ｏに、図９の参考例と比べて、カーボンが堆積することを抑制できる。以上の図８の実施形態に関する説明は、図８の測定結果において、８ｍｍと９ｍｍとの２つの位置Ｄｐの間で、ひいては、６ｍｍ以上の位置Ｄｐの範囲内で、大きな絶縁抵抗Ｒｂ（例えば、１０ＭΩ以上の絶縁抵抗Ｒｂ）を実現できたことと、整合している。

Ｅ．変形例：
（１）主体金具の構成としては、上記の構成に限らず、他の種々の構成を採用可能である。例えば、主体金具の先端を形成する部分が、後方向Ｄｆｒに向けて一定の内径を維持する定内径部であってもよい。また、主体金具の先端を形成する部分が、主体金具の先端から後方向Ｄｆｒに向けて内径が小さくなる部分であってもよい。

また、最大間隙部分（例えば、図２の最大間隙部分３１５）と、径方向の外側に向かって凸な曲線に沿って内径が小さくなる部分（例えば、図２の第２部分５１２）と、の間に、他の部分が形成されてもよい。例えば、定内径部と、後方向Ｄｆｒに向けて内径が小さくなる部分と、の少なくとも一方が形成されてもよい。

また、最大間隙部分よりも後方向Ｄｆｒ側において後方向Ｄｆｒに向けて内径が小さくなる部分の内周面の形状としては、図２の第２部分５１２のように曲線状の形状に代えて、他の任意の形状を採用可能である。例えば、径方向の内側に向かって凸な曲線状の形状を採用してもよい。また、中心軸ＣＬを含む断面上での内周面の形状が、直線と折れ線と曲線との少なくとも１つで表される形状であってもよい。また、後方向Ｄｆｒの位置の変化に対してステップ状に内径が変化してもよい。

また、最大間隙部分の後端から中心軸ＣＬに垂直に内径が小さくなってもよい。図１０は、別の実施形態のスパークプラグ１００Ｅの前方向Ｄｆ側の一部分を示す概略図である。図２のスパークプラグ１００との差異は、以下の通りである。主体金具５０Ｅの胴部５５Ｅのうち縮内径部５６よりも前方向Ｄｆ側の部分は、前方向Ｄｆ側から後端方向Ｄｆｒに向かって並ぶ３つの部分５５１、５５２、５１３に区分される。第１部分５５１は、図２の第１部分５１１を、第３部分５１３の前方向Ｄｆ側の端に対向する位置まで延長して得られる部分である。第２部分５５２は、中心軸ＣＬに垂直な面であり、第１部分５５１の後方向Ｄｆｒ側の端と、第３部分５１３の前方向Ｄｆ側の端とを、接続している。スパークプラグ１００Ｅの他の部分の構成は、図１、図２のスパークプラグ１００の対応する部分の構成と同じである（対応する要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する）。間隙３５０は、主体金具５０Ｅの内周面５５Ｅｉと絶縁体１０の外周面１３ｏとの間の間隙である。最大間隙部分３５５は、間隙３５０のうちの最大の間隙距離を有する部分である。最大端位置３５７は、最大間隙部分３５５の後端の位置を示している。最大端位置３５７は、中間位置７１２よりも後方向Ｄｆｒ側に位置している。また、主体金具５０Ｅの先端５７（すなわち、間隙３５０の開口３５０ｏ）における先端間隙距離８１２は、図２の先端間隙距離８１２と同じであり、ギャップｇの距離８１１よりも大きい。このようなスパークプラグ１００Ｅも、絶縁体１０の外周面１３ｏにカーボンが堆積することを抑制できると推定される。

また、中心軸ＣＬを含む断面上で、主体金具の先端の面と、主体金具の内周面のうちの後方向Ｄｆｒに向けて内径が大きくなる部分である拡内径部から前方向Ｄｆ側の部分とは、１個以上の角部を形成ししてもよい。図１１は、別の実施形態のスパークプラグ１００Ｆの前方向Ｄｆ側の一部分を示す概略図である。図中には、図２の断面と同じく、中心軸ＣＬを含む平らな断面が示されている。図２のスパークプラグ１００との差異は、主体金具５０の先端面５７と拡内径部５１１の内周面とがなす角部が面取りされて面取部５１１ａが形成されている点だけである。図１１の下部には、面取部５１１ａの近傍の拡大断面図が示されている。図１１のスパークプラグ１００Ｆの他の部分の構成は、図１、図２のスパークプラグ１００の対応する部分の構成と同じである（対応する要素と同じ要素には、同じ符号を付して、説明を省略する）。

図１１の実施形態では、面取部５１１ａの内径は、後方向Ｄｆｒに向けて徐々に小さくなる。図１１に示す断面上では、面取部５１１ａの内周面は、直線で表されている。面取部５１１ａの後方向Ｄｆｒ側には、拡内径部５１１ｂが設けられている。拡内径部５１１ｂの形状は、図２の拡内径部５１１のうちの図１１の面取部５１１ａに対応する部分を除いた残りの部分の形状と、同じである。主体金具５０Ｆのうち面取部５１１ａ以外の部分の構成は、図２の主体金具５０の構成と同じである。例えば、主体金具５０Ｆの胴部５５Ｆの内周面５５Ｆｉの形状は、面取部５１１ａの内周面を除いて、図２の主体金具５０の胴部５５の内周面５５ｉの対応する部分の形状と、同じである。

図１１に示すように、主体金具５０Ｆの先端面５７Ｆと面取部５１１ａの内周面とは、第１角部Ｃ１を形成し、面取部５１１ａの内周面と拡内径部５１１ｂの内周面とは、第２角部Ｃ２を形成している。図１１の断面上で、第１角度Ａｎｇ１は、第１角部Ｃ１の角度（主体金具５０Ｆの内部側の角度）を示し、第２角度Ａｎｇ２は、第２角部Ｃ２の角度を示している。本実施形態では、これらの角度Ａｎｇ１、Ａｎｇ２は、いずれも、９０度よりも大きい（すなわち、鈍角）。一般的に、放電は、先鋭な角部で生じ易い。仮に、主体金具の内周面が９０度以下の角部を形成する場合、接地電極３０と中心電極２０との間ではなく主体金具のその角部と中心電極２０との間で放電が生じ得る。図１１の実施形態では、主体金具５０Ｆの先端面５７Ｆと、主体金具５０Ｆの内周面のうちの拡内径部５１１ｂから先端方向Ｄｆ側の部分（すなわち、拡内径部５１１ｂの内周面と面取部５１１ａの内周面）と、によって形成される２個の角部Ｃ１、Ｃ２のそれぞれの角度Ａｎｇ１、Ａｎｇ２は、いずれも、９０度よりも大きい。従って、電極２０、３０のギャップｇではなく主体金具５０Ｆの角部Ｃ１、Ｃ２と中心電極２０との間で放電が生じることを抑制できる。

また、図１１のスパークプラグ１００Ｆの構成は、面取部５１１ａが形成されている点を除いて、図１、図２のスパークプラグ１００の構成と同じである。例えば、主体金具５０Ｆの胴部５５Ｆの内周面５５Ｆｉと、絶縁体１０の脚部１３の外周面１３ｏと、の間の間隙３６０の形状は、面取部５１１ａによって形成される部分を除いて、図２の間隙３１０の形状と同じである。そして、主体金具５０Ｆの先端５７Ｆ（すなわち、間隙３６０の開口３６０ｏ）における先端間隙距離８１２Ｆは、ギャップｇの距離８１１よりも大きい。以上により、図１１のスパークプラグ１００Ｆは、図１、図２のスパークプラグ１００と同様に、絶縁体１０の外周面１３ｏにカーボンが堆積することを抑制できる、と推定される。なお、図１１の面取部５１１ａを、上記の他の実施形態の主体金具（例えば、図１０の主体金具５０Ｅ）に適用してもよい。

一般的には、主体金具は、接触端位置（例えば、図２の接触端位置７１３）よりも前方向Ｄｆ側において、後方向Ｄｆｒに向けて内径が大きくなる部分を含むことが好ましい（「拡内径部」とも呼ぶ）。主体金具が拡内径部を含む場合、間隙距離を大きくできるので、間隙（例えば、図２の間隙３１０）内でのガスの流動のし易さを向上できる。拡内径部の内周面の形状としては、任意の形状を採用可能である。例えば、中心軸ＣＬを含む断面上での内周面の形状が、直線と折れ線と曲線との少なくとも１つで表される形状であってもよい。また、後方向Ｄｆｒの位置の変化に対してステップ状に内径が変化してもよい。

また、主体金具の先端における間隙距離は、中心電極と接地電極との間のギャップの距離よりも大きいことが好ましい。この構成によれば、中心電極から絶縁体の外周面を通って主体金具へ至る経路を通る放電が生じる可能性を抑制できる。また、主体金具の内周面と絶縁体の外周面との間の間隙（例えば、図２の間隙３１０）から間隙の外への燃焼ガスの流出が容易になるので、絶縁体の外周面にカーボンが堆積することを抑制できる。

また、最大間隙部分の後方向Ｄｆｒ側の端の位置（例えば、図２の最大間隙部分３１５の最大端位置３１７）は、接触端位置と主体金具の先端との間の軸線の方向の距離を２等分する位置である中央位置（例えば、図２の第１位置７１１と接触端位置７１３との間の中間位置７１２）よりも後方向Ｄｆｒ側に位置することが好ましい。この構成によれば、間隙内での燃料ガスの流動のし易さを向上できるので、間隙の内部にカーボンが残留することを抑制できる。

また、主体金具は、「図２の第１部分５１１のように、主体金具の先端から後端側に向けて内径が大きくなる部分」と、「図２の第２部分５１２のように、最大端位置よりも後端側で、後端側に向かって、内径が、径方向の外側に向かって凸な曲線に沿って小さくなる部分」と、の少なくとも一方を有することが好ましい。

また、主体金具の内周面のうち拡内径部から先端側の部分（先端側内周面とも呼ぶ）の形状としては、種々の形状を採用可能である。例えば、中心軸ＣＬを含む断面上での先端側内周面の形状が、直線と折れ線と曲線との少なくとも１つで表される形状であってもよい。また、中心軸ＣＬを含む断面上で、主体金具の先端の面と先端側内周面とが、１個以上の角部を形成してもよい。角部は、中心軸ＣＬを含む断面上で２本の直線が接続された部分である。角部の総数は、１個でもよく、２個でもよく、３個以上でもよい。ここで、中心軸ＣＬを含む断面上で、主体金具の先端の面と先端側内周面とによって形成される１個以上の角部のそれぞれの角度（主体金具の外部側ではなく内部側の角度）が、いずれも、鈍角であることが好ましい。この構成によれば、接地電極ではなく主体金具の角部で放電が生じることを抑制できる。

（２）スパークプラグの構成としては、上記の構成に限らず、他の種々の構成を採用可能である。例えば、接地電極と主体金具との間に、他の部材が配置されてもよい。一般的には、接地電極は、直接的に、または、他の部材を介して、主体金具に電気的に接続されていればよい。また、中心電極２０の第１チップ２９と接地電極３０の第２チップ３９との少なくとも一方を省略してもよい。また、中心電極２０の形状としては、図１で説明した形状とは異なる種々の形状を採用してもよい。また、接地電極３０の形状としては、図１で説明した形状とは異なる種々の形状を採用可能である。

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、１０Ｂ...絶縁体、１０ｆ...先端、１１...第２縮外径部、１２...貫通孔（軸孔）、１３、１３Ｂ...脚部、１３ｏ、１３Ｂｏ...外周面、１４...第３縮外径部、１５...第１縮外径部、１６...第１縮内径部、１７...先端側胴部、１８...後端側胴部、１９...鍔部（大径部）、２０...中心電極、２１...外層、２２...芯部、２３...頭部、２４...鍔部、２５...脚部、２７...軸部、２９...第１チップ、３０、３０Ｃ...接地電極、３１...先端部、３５...外層、３６...芯部、３７、３７Ｃ...軸部、３９...第２チップ、４０...端子金具、５０、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｅ、５０Ｆ...主体金具、５１...工具係合部、５２...ねじ山、５３...加締部、５４...座部、５５、５５Ｂ、５５Ｅ、５５Ｆ...胴部、５５ｉ、５５Ｂｉ、５５Ｃｉ、５５Ｅｉ、５５Ｆｉ...内周面、５６...縮内径部、５７、５７Ｂ、５７Ｃ、５７Ｆ...先端（先端面）、５８...変形部、５９...貫通孔、６０...第１シール部、７０...抵抗体、８０...第２シール部、１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ...スパークプラグ、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０...間隙、３１０ｏ、３２０ｏ、３３０ｏ、３５０ｏ、３６０ｏ...開口、３１１、３２１...前部分間隙、３１２、３２２...後部分間隙、３１５、３２５、３５５...最大間隙部分、３１７、３２７、３５７...最大端位置（後端）、５１１ａ...面取部、５１１、５１１ｂ...拡内径部、７１１、７２１...第１位置、７１２、７２２...第２位置（中間位置）、７１３、７２３...第３位置（接触端位置）、８０２...間隙距離、８１１、８２１...距離、８１２、８２２、８３２...先端間隙距離、ｇ...ギャップ、ＣＬ...中心軸（軸線）、Ｄｆ...先端方向（前方向）、Ｄｆｒ...後端方向（後方向）

Claims (3)

1. 軸線の方向の先端側に向けて外径が小さくなる縮外径部と、前記縮外径部から前記先端側の部分である脚部と、を有し、前記軸線の方向に延びる貫通孔を形成する絶縁体と、
   前記貫通孔の前記先端側に少なくとも一部が挿入される中心電極と、
   前記絶縁体の径方向の周囲に配置され、前記先端側に向けて内径が小さくなる縮内径部を有し、前記脚部の外周面との間で環状の間隙を形成する主体金具と、
   前記主体金具に電気的に接続され、前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、
   前記絶縁体の前記縮外径部と前記主体金具の前記縮内径部との間に配置されるパッキンと、
   を備えるスパークプラグであって、
   前記パッキンと前記主体金具との接触部分のうちの最も先端側の位置を接触端位置とし、
   前記絶縁体の前記脚部の外周面と前記主体金具の内周面との間の径方向の距離を間隙距離とし、
   前記環状の間隙のうち前記間隙距離が最大である最大部分の後端の位置を最大端位置とした場合に、
   前記主体金具の先端における前記間隙距離は、前記中心電極と前記接地電極との間の前記ギャップの距離よりも大きく、
   前記主体金具は、前記接触端位置よりも前記先端側において、前記軸線の方向の後端側に向けて内径が大きくなる拡内径部を含み、
   前記最大端位置は、前記接触端位置と前記主体金具の先端との間の前記軸線の方向の距離を２等分する位置である中央位置よりも前記後端側に位置し、
   前記主体金具は、前記最大端位置よりも後端側で、前記後端側に向かって、内径が、径方向の外側に向かって凸な曲線に沿って小さくなる部分を含む、
   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、
   前記軸線を含む断面上で、前記主体金具の先端の面と前記主体金具の内周面のうち前記拡内径部から先端側の部分とは、１個以上の角部を形成し、
   前記１個以上の角部のそれぞれの角度は、いずれも、鈍角である、
   スパークプラグ。
3. 請求項１に記載のスパークプラグであって、
   前記主体金具の前記拡内径部は、前記主体金具の先端から前記後端側に向けて内径が大きくなる部分を含む、
   スパークプラグ。

Images