JPWO2009066797A1 - スパークプラグ - Google Patents
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Abstract
スパークプラグの接地電極側貴金属チップの先端の角部を第１の角部とし、中心電極側貴金属チップの先端の角部を第２の角部とし、中心電極の径が縮小される起点に形成される角部を第３の角部とし、接地電極の角部を第４の角部とし、接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、第３の角部に最も接近している角部を第５の角部とし、第１の角部と第２の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ１とし、第３の角部と第４の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ２とし、第３の角部と第５の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ３とし、Ｌ２とＬ３のうち、短い方の長さをＬ４とした場合において、スパークプラグは、Ｌ４／Ｌ１≧１．１の関係式を満たす。
Description
この発明は、スパークプラグに関するものである。
従来、プラグの径方向を放電方向とするスパークプラグ（以下では、「横放電型プラグ」とも呼ぶ。）としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
（特開２００２−８３６６２号公報，特許第３４９７０１５号公報等）。
従来のスパークプラグの一種として、火炎核の消炎作用を抑制するために、中心電極と接地電極の先端に貴金属チップが溶接されたものがある。電極の先端に貴金属チップを溶接する場合において、電極の径と貴金属チップの径との差が大きいと、バランスよく溶接をすることができず、溶接強度が低下する。そのため、中心電極の径を貴金属チップの径に近づけるために、中心電極の径は先端方向に近づくにしたがって縮小する構成となっていることが多い。しかし、中心電極の径が縮小する起点部分には角部が形成されるため、従来の横放電型プラグの場合、この中心電極の径が縮小する起点部分に形成された角部と、接地電極との間で放電が発生してしまう場合があるという問題があった。
本発明は、横放電型プラグにおいて、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することのできる技術を提供することを目的とする。
（特開２００２−８３６６２号公報，特許第３４９７０１５号公報等）。
従来のスパークプラグの一種として、火炎核の消炎作用を抑制するために、中心電極と接地電極の先端に貴金属チップが溶接されたものがある。電極の先端に貴金属チップを溶接する場合において、電極の径と貴金属チップの径との差が大きいと、バランスよく溶接をすることができず、溶接強度が低下する。そのため、中心電極の径を貴金属チップの径に近づけるために、中心電極の径は先端方向に近づくにしたがって縮小する構成となっていることが多い。しかし、中心電極の径が縮小する起点部分には角部が形成されるため、従来の横放電型プラグの場合、この中心電極の径が縮小する起点部分に形成された角部と、接地電極との間で放電が発生してしまう場合があるという問題があった。
本発明は、横放電型プラグにおいて、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することのできる技術を提供することを目的とする。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
本発明によるスパークプラグは、
前記スパークプラグの軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の先端部に接合された中心電極側貴金属チップと、
前記中心電極側貴金属チップの側面と対向する接地電極と、
前記接地電極の端面に接合された接地電極側貴金属チップと、
を備え、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記中心電極側貴金属チップの最も先端方向にある角部を第１の角部とし、
前記中心電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記接地電極側貴金属チップに最も接近している角部を第２の角部とし、
前記中心電極の径が縮小される起点に形成される角部のうち、前記接地電極に最も接近している角部を第３の角部とし、
前記接地電極の角部のうち、前記第３の角部に最も接近している角部を第４の角部とし、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記第３の角部に最も接近している角部を第５の角部とし、
前記いずれか２つの角部の間に規定される仮想飛火経路は、
一方の角部の頂点を通過し、かつ、前記一方の角部を二等分する直線を第１の直線とし、
他方の角部の頂点を通過し、かつ、前記他方の角部を二等分する直線を第２の直線とし、
前記第１の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第１の円弧とし、
前記第２の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第２の円弧とした場合において、
前記一方の角部の頂点から前記第１の円弧の中点までを結ぶ前記第１の円弧に沿った経路と、前記第１の円弧の中点から前記第２の円弧の中点までを結ぶ直線状の経路と、前記第２の円弧の中点から前記他方の角部の頂点までを結ぶ前記第２の円弧に沿った経路と、を合わせた経路として定義され、
前記第１の角部と前記第２の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ１とし、
前記第３の角部と前記第４の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ２とし、
前記第３の角部と前記第５の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ３とし、
Ｌ２とＬ３のうち、短い方の長さをＬ４とした場合において、
Ｌ４／Ｌ１≧１．１
の関係式を満たす。
このスパークプラグによれば、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することができる。また、正常な経路以外での飛火を抑制する対策として、中心電極側貴金属チップ及び接地電極側貴金属チップの長さを長くして、それぞれの角部間の直線距離を大きくすることが不要となる。したがって、中心電極側貴金属チップ及び接地電極側貴金属チップの長さを短くすることができ、スパークプラグの低コスト化を図ることができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記第１の角部の頂点を起点として前記第１の角部の外部側へ延び、かつ、前記第１の角部を二等分する第１の半直線と、前記第２の角部の頂点を起点として前記第２の角部の外部側へ延び、かつ、前記第２の角部を二等分する第２の半直線とが交差するように、前記第１の角部と前記第２の角部とが構成されており、
Ｌ２≦Ｌ３の場合には、前記第３の角部の頂点を起点として前記第３の角部の外部側へ延び、かつ、前記第３の角部を二等分する第３の半直線と、前記第４の角部の頂点を起点として前記第４の角部の外部側へ延び、かつ、前記第４の角部を二等分する第４の半直線とが交差しないように、前記第３の角部と前記第４の角部とが構成されており、
Ｌ３＜Ｌ２の場合には、前記第３の半直線と、前記第５の角部の頂点を起点として前記第５の角部の外部側へ延び、かつ、前記第５の角部を二等分する第５の半直線とが交差しないように、前記第３の角部と前記第５の角部とが構成されているようにしてもよい。
このスパークプラグによれば、第１の角部と第２の角部との間で飛火が発生しやすくなり、正常な放電を発生しやすくすることができる。また、第３の角部と第４の角部との間及び第３の角部と第５の角部との間での飛火の発生を抑制することができる。
本発明による他のスパークプラグは、
前記スパークプラグの軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の先端部に接合された中心電極側貴金属チップと、
前記中心電極側貴金属チップの側面と対向する接地電極と、
前記接地電極の端面に接合された接地電極側貴金属チップと、
を備え、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記中心電極側貴金属チップの最も先端方向にある角部を第１の角部とし、
前記中心電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記接地電極側貴金属チップに最も接近している角部を第２の角部とし、
前記中心電極の径が縮小される起点に形成されるＲ形成部のうち、前記接地電極に最も接近しているＲ形成部を第１のＲ形成部とし、
前記第１のＲ形成部を挟む２つの直線の交点と、該２つの直線とで構成される仮想の角部を第３の角部とし、
前記接地電極の端面と側面との間に形成されるＲ形成部のうち、前記第３の角部に最も接近しているＲ形成部を第２のＲ形成部とし、
前記第２のＲ形成部を挟む２つの直線の交点と、該２つの直線とで構成される仮想の角部を第４の角部とし、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記第３の角部に最も接近している角部を第５の角部とし、
前記いずれか２つの角部の間に規定される経路である仮想飛火経路は、
一方の角部の頂点を通過し、かつ、前記一方の角部を二等分する直線を第１の直線とし、
他方の角部の頂点を通過し、かつ、前記他方の角部を二等分する直線を第２の直線とし、
前記第１の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第１の円弧とし、
前記第２の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第２の円弧とした場合において、
前記一方の角部の頂点から前記第１の円弧の中点までを結ぶ前記第１の円弧に沿った経路と、前記第１の円弧の中点から前記第２の円弧の中点までを結ぶ直線状の経路と、前記第２の円弧の中点から前記他方の角部の頂点までを結ぶ前記第２の円弧に沿った経路と、を合わせた経路として定義され、
前記第１の角部と前記第２の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ１とし、
前記第３の角部と前記第４の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ２とし、
前記第３の角部と前記第５の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ３とし、
Ｌ２とＬ３のうち、短い方の長さをＬ４とした場合において、
Ｌ４／Ｌ１≧０．９
の関係式を満たし、かつ、
前記第１のＲ形成部と前記第２のＲ形成部の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上である。
このスパークプラグによれば、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することができる。
本発明による他のスパークプラグは、
前記スパークプラグの軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の先端部に接合された中心電極側貴金属チップと、
前記中心電極側貴金属チップの側面と対向する接地電極と、
前記接地電極の端面に接合された接地電極側貴金属チップと、
を備え、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記中心電極側貴金属チップの最も先端方向にある角部を第１の角部とし、
前記中心電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記接地電極側貴金属チップに最も接近している角部を第２の角部とし、
前記中心電極の径が縮小される起点に形成されるＲ形成部のうち、前記接地電極に最も接近しているＲ形成部を第１のＲ形成部とし、
前記第１のＲ形成部を挟む２つの直線の交点と、該２つの直線とで構成される仮想の角部を第３の角部とし、
前記接地電極の端面と側面との間に形成されるＲ形成部のうち、前記第３の角部に最も接近しているＲ形成部を第２のＲ形成部とし、
前記第２のＲ形成部を挟む２つの直線の交点と、該２つの直線とで構成される仮想の角部を第４の角部とし、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記第３の角部に最も接近している角部を第５の角部とし、
前記いずれか２つの角部の間に規定される経路である仮想飛火経路は、
一方の角部の頂点を通過し、かつ、前記一方の角部を二等分する直線を第１の直線とし、
他方の角部の頂点を通過し、かつ、前記他方の角部を二等分する直線を第２の直線とし、
前記第１の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第１の円弧とし、
前記第２の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第２の円弧とした場合において、
前記一方の角部の頂点から前記第１の円弧の中点までを結ぶ前記第１の円弧に沿った経路と、前記第１の円弧の中点から前記第２の円弧の中点までを結ぶ直線状の経路と、前記第２の円弧の中点から前記他方の角部の頂点までを結ぶ前記第２の円弧に沿った経路と、を合わせた経路として定義され、
前記第１の角部と前記第２の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ１とし、
前記第３の角部と前記第４の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ２とし、
前記第３の角部と前記第５の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ３とし、
Ｌ２とＬ３のうち、短い方の長さをＬ４とした場合において、
Ｌ４／Ｌ１≧１．０
の関係式を満たし、かつ、
前記第１のＲ形成部と前記第２のＲ形成部の曲率半径がそれぞれ０．０５ｍｍ以上である。
このスパークプラグによれば、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記第１のＲ形成部と前記第２のＲ形成部の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上であることとしてもよい。
このスパークプラグによれば、正常な放電経路以外で放電が発生するのをさらに抑制することができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記接地電極側貴金属チップの端面に平行な仮想平面であって、前記中心電極側貴金属チップと重なり、前記中心電極側貴金属チップのうち前記接地電極側貴金属チップの端面に最も接近している点からの距離が０．１ｍｍである仮想平面を第１の仮想平面とし、
前記中心電極側貴金属チップのうち、前記第１の仮想平面に切り取られる部分であり、かつ、前記中心電極側貴金属チップを前記接地電極側貴金属チップの端面に投影した場合に、前記接地電極側貴金属チップの端面と重なる部分である放電寄与部分の体積をＶ１とし、
前記接地電極側貴金属チップの端面に平行な仮想平面であって、前記接地電極側貴金属チップと重なり、前記接地電極側貴金属チップの端面からの距離が０．１ｍｍである仮想平面を第２の仮想平面とし、
前記接地電極側貴金属チップのうち、前記第２の仮想平面に切り取られる部分であり、かつ、前記放電寄与部分を前記接地電極側貴金属チップの端面に投影した場合に、前記放電寄与部分と重なる部分の体積をＶ２とした場合において、
Ｖ１＋Ｖ２≧０．０１５ｍｍ３
の関係式を満たすこととしてもよい。
このスパークプラグによれば、中心電極側貴金属チップと接地電極側貴金属チップの消耗を抑制することができる。そして、中心電極側貴金属チップと接地電極側貴金属チップの最短距離であるギャップの増加を抑えることができ、電極の耐久性を向上させることができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記第３の角部から前記スパークプラグの軸線方向に沿って延びた直線が前記接地電極側貴金属チップと交わらないように、前記第１の角部と前記第５の角部が構成されていることとしてもよい。
このスパークプラグによれば、中心電極の径が縮小する起点部分に形成された角部と、接地電極との間で燃料の付着による燃料ブリッジの発生を抑制し、電流がリークすることを抑制することができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記第３の角部は、前記中心電極の外周に設けられた略筒状の絶縁碍子の先端から露出していることとしてもよい。
このスパークプラグによれば、絶縁碍子先端面にカーボンが付着した状態における、中心電極及び絶縁碍子先端面に付着したカーボンと接地電極との間で燃料の付着による燃料ブリッジの発生を抑制し、電流がリークすることを抑制することができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記中心電極と前記中心電極側貴金属チップとの間には溶融部が形成されており、
前記中心電極と前記溶融部との境界に形成される角部のうち、前記接地電極に最も接近している角部を第６の角部とし、
前記第４の角部と前記第６の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ５とし、
前記第５の角部と前記第６の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ６とし、
Ｌ５とＬ６のうち、短い方の長さをＬ７とした場合において、
Ｌ７／Ｌ４≧０．５
の関係式を満たすこととしてもよい。
このスパークプラグによれば、正常な放電経路以外で放電が発生するのをさらに抑制することができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記中心電極と前記中心電極側貴金属チップとの間には溶融部が形成されており、
前記中心電極側貴金属チップと前記溶融部との境界における角度をθ１とし、
前記溶融部と前記中心電極との境界における角度をθ２とした場合において、
θ１＞θ２を満たし、かつ、θ１＜１８０°を満たすこととしてもよい。
このスパークプラグによれば、中心電極側貴金属チップから中心電極への熱引きを向上することができる。
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、スパークプラグの製造方法および製造装置、製造システム等の形態で実現することができる。
本発明によるスパークプラグは、
前記スパークプラグの軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の先端部に接合された中心電極側貴金属チップと、
前記中心電極側貴金属チップの側面と対向する接地電極と、
前記接地電極の端面に接合された接地電極側貴金属チップと、
を備え、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記中心電極側貴金属チップの最も先端方向にある角部を第１の角部とし、
前記中心電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記接地電極側貴金属チップに最も接近している角部を第２の角部とし、
前記中心電極の径が縮小される起点に形成される角部のうち、前記接地電極に最も接近している角部を第３の角部とし、
前記接地電極の角部のうち、前記第３の角部に最も接近している角部を第４の角部とし、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記第３の角部に最も接近している角部を第５の角部とし、
前記いずれか２つの角部の間に規定される仮想飛火経路は、
一方の角部の頂点を通過し、かつ、前記一方の角部を二等分する直線を第１の直線とし、
他方の角部の頂点を通過し、かつ、前記他方の角部を二等分する直線を第２の直線とし、
前記第１の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第１の円弧とし、
前記第２の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第２の円弧とした場合において、
前記一方の角部の頂点から前記第１の円弧の中点までを結ぶ前記第１の円弧に沿った経路と、前記第１の円弧の中点から前記第２の円弧の中点までを結ぶ直線状の経路と、前記第２の円弧の中点から前記他方の角部の頂点までを結ぶ前記第２の円弧に沿った経路と、を合わせた経路として定義され、
前記第１の角部と前記第２の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ１とし、
前記第３の角部と前記第４の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ２とし、
前記第３の角部と前記第５の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ３とし、
Ｌ２とＬ３のうち、短い方の長さをＬ４とした場合において、
Ｌ４／Ｌ１≧１．１
の関係式を満たす。
このスパークプラグによれば、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することができる。また、正常な経路以外での飛火を抑制する対策として、中心電極側貴金属チップ及び接地電極側貴金属チップの長さを長くして、それぞれの角部間の直線距離を大きくすることが不要となる。したがって、中心電極側貴金属チップ及び接地電極側貴金属チップの長さを短くすることができ、スパークプラグの低コスト化を図ることができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記第１の角部の頂点を起点として前記第１の角部の外部側へ延び、かつ、前記第１の角部を二等分する第１の半直線と、前記第２の角部の頂点を起点として前記第２の角部の外部側へ延び、かつ、前記第２の角部を二等分する第２の半直線とが交差するように、前記第１の角部と前記第２の角部とが構成されており、
Ｌ２≦Ｌ３の場合には、前記第３の角部の頂点を起点として前記第３の角部の外部側へ延び、かつ、前記第３の角部を二等分する第３の半直線と、前記第４の角部の頂点を起点として前記第４の角部の外部側へ延び、かつ、前記第４の角部を二等分する第４の半直線とが交差しないように、前記第３の角部と前記第４の角部とが構成されており、
Ｌ３＜Ｌ２の場合には、前記第３の半直線と、前記第５の角部の頂点を起点として前記第５の角部の外部側へ延び、かつ、前記第５の角部を二等分する第５の半直線とが交差しないように、前記第３の角部と前記第５の角部とが構成されているようにしてもよい。
このスパークプラグによれば、第１の角部と第２の角部との間で飛火が発生しやすくなり、正常な放電を発生しやすくすることができる。また、第３の角部と第４の角部との間及び第３の角部と第５の角部との間での飛火の発生を抑制することができる。
本発明による他のスパークプラグは、
前記スパークプラグの軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の先端部に接合された中心電極側貴金属チップと、
前記中心電極側貴金属チップの側面と対向する接地電極と、
前記接地電極の端面に接合された接地電極側貴金属チップと、
を備え、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記中心電極側貴金属チップの最も先端方向にある角部を第１の角部とし、
前記中心電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記接地電極側貴金属チップに最も接近している角部を第２の角部とし、
前記中心電極の径が縮小される起点に形成されるＲ形成部のうち、前記接地電極に最も接近しているＲ形成部を第１のＲ形成部とし、
前記第１のＲ形成部を挟む２つの直線の交点と、該２つの直線とで構成される仮想の角部を第３の角部とし、
前記接地電極の端面と側面との間に形成されるＲ形成部のうち、前記第３の角部に最も接近しているＲ形成部を第２のＲ形成部とし、
前記第２のＲ形成部を挟む２つの直線の交点と、該２つの直線とで構成される仮想の角部を第４の角部とし、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記第３の角部に最も接近している角部を第５の角部とし、
前記いずれか２つの角部の間に規定される経路である仮想飛火経路は、
一方の角部の頂点を通過し、かつ、前記一方の角部を二等分する直線を第１の直線とし、
他方の角部の頂点を通過し、かつ、前記他方の角部を二等分する直線を第２の直線とし、
前記第１の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第１の円弧とし、
前記第２の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第２の円弧とした場合において、
前記一方の角部の頂点から前記第１の円弧の中点までを結ぶ前記第１の円弧に沿った経路と、前記第１の円弧の中点から前記第２の円弧の中点までを結ぶ直線状の経路と、前記第２の円弧の中点から前記他方の角部の頂点までを結ぶ前記第２の円弧に沿った経路と、を合わせた経路として定義され、
前記第１の角部と前記第２の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ１とし、
前記第３の角部と前記第４の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ２とし、
前記第３の角部と前記第５の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ３とし、
Ｌ２とＬ３のうち、短い方の長さをＬ４とした場合において、
Ｌ４／Ｌ１≧０．９
の関係式を満たし、かつ、
前記第１のＲ形成部と前記第２のＲ形成部の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上である。
このスパークプラグによれば、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することができる。
本発明による他のスパークプラグは、
前記スパークプラグの軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の先端部に接合された中心電極側貴金属チップと、
前記中心電極側貴金属チップの側面と対向する接地電極と、
前記接地電極の端面に接合された接地電極側貴金属チップと、
を備え、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記中心電極側貴金属チップの最も先端方向にある角部を第１の角部とし、
前記中心電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記接地電極側貴金属チップに最も接近している角部を第２の角部とし、
前記中心電極の径が縮小される起点に形成されるＲ形成部のうち、前記接地電極に最も接近しているＲ形成部を第１のＲ形成部とし、
前記第１のＲ形成部を挟む２つの直線の交点と、該２つの直線とで構成される仮想の角部を第３の角部とし、
前記接地電極の端面と側面との間に形成されるＲ形成部のうち、前記第３の角部に最も接近しているＲ形成部を第２のＲ形成部とし、
前記第２のＲ形成部を挟む２つの直線の交点と、該２つの直線とで構成される仮想の角部を第４の角部とし、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記第３の角部に最も接近している角部を第５の角部とし、
前記いずれか２つの角部の間に規定される経路である仮想飛火経路は、
一方の角部の頂点を通過し、かつ、前記一方の角部を二等分する直線を第１の直線とし、
他方の角部の頂点を通過し、かつ、前記他方の角部を二等分する直線を第２の直線とし、
前記第１の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第１の円弧とし、
前記第２の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第２の円弧とした場合において、
前記一方の角部の頂点から前記第１の円弧の中点までを結ぶ前記第１の円弧に沿った経路と、前記第１の円弧の中点から前記第２の円弧の中点までを結ぶ直線状の経路と、前記第２の円弧の中点から前記他方の角部の頂点までを結ぶ前記第２の円弧に沿った経路と、を合わせた経路として定義され、
前記第１の角部と前記第２の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ１とし、
前記第３の角部と前記第４の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ２とし、
前記第３の角部と前記第５の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ３とし、
Ｌ２とＬ３のうち、短い方の長さをＬ４とした場合において、
Ｌ４／Ｌ１≧１．０
の関係式を満たし、かつ、
前記第１のＲ形成部と前記第２のＲ形成部の曲率半径がそれぞれ０．０５ｍｍ以上である。
このスパークプラグによれば、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記第１のＲ形成部と前記第２のＲ形成部の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上であることとしてもよい。
このスパークプラグによれば、正常な放電経路以外で放電が発生するのをさらに抑制することができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記接地電極側貴金属チップの端面に平行な仮想平面であって、前記中心電極側貴金属チップと重なり、前記中心電極側貴金属チップのうち前記接地電極側貴金属チップの端面に最も接近している点からの距離が０．１ｍｍである仮想平面を第１の仮想平面とし、
前記中心電極側貴金属チップのうち、前記第１の仮想平面に切り取られる部分であり、かつ、前記中心電極側貴金属チップを前記接地電極側貴金属チップの端面に投影した場合に、前記接地電極側貴金属チップの端面と重なる部分である放電寄与部分の体積をＶ１とし、
前記接地電極側貴金属チップの端面に平行な仮想平面であって、前記接地電極側貴金属チップと重なり、前記接地電極側貴金属チップの端面からの距離が０．１ｍｍである仮想平面を第２の仮想平面とし、
前記接地電極側貴金属チップのうち、前記第２の仮想平面に切り取られる部分であり、かつ、前記放電寄与部分を前記接地電極側貴金属チップの端面に投影した場合に、前記放電寄与部分と重なる部分の体積をＶ２とした場合において、
Ｖ１＋Ｖ２≧０．０１５ｍｍ３
の関係式を満たすこととしてもよい。
このスパークプラグによれば、中心電極側貴金属チップと接地電極側貴金属チップの消耗を抑制することができる。そして、中心電極側貴金属チップと接地電極側貴金属チップの最短距離であるギャップの増加を抑えることができ、電極の耐久性を向上させることができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記第３の角部から前記スパークプラグの軸線方向に沿って延びた直線が前記接地電極側貴金属チップと交わらないように、前記第１の角部と前記第５の角部が構成されていることとしてもよい。
このスパークプラグによれば、中心電極の径が縮小する起点部分に形成された角部と、接地電極との間で燃料の付着による燃料ブリッジの発生を抑制し、電流がリークすることを抑制することができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記第３の角部は、前記中心電極の外周に設けられた略筒状の絶縁碍子の先端から露出していることとしてもよい。
このスパークプラグによれば、絶縁碍子先端面にカーボンが付着した状態における、中心電極及び絶縁碍子先端面に付着したカーボンと接地電極との間で燃料の付着による燃料ブリッジの発生を抑制し、電流がリークすることを抑制することができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記中心電極と前記中心電極側貴金属チップとの間には溶融部が形成されており、
前記中心電極と前記溶融部との境界に形成される角部のうち、前記接地電極に最も接近している角部を第６の角部とし、
前記第４の角部と前記第６の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ５とし、
前記第５の角部と前記第６の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ６とし、
Ｌ５とＬ６のうち、短い方の長さをＬ７とした場合において、
Ｌ７／Ｌ４≧０．５
の関係式を満たすこととしてもよい。
このスパークプラグによれば、正常な放電経路以外で放電が発生するのをさらに抑制することができる。
上記スパークプラグにおいて、
前記中心電極と前記中心電極側貴金属チップとの間には溶融部が形成されており、
前記中心電極側貴金属チップと前記溶融部との境界における角度をθ１とし、
前記溶融部と前記中心電極との境界における角度をθ２とした場合において、
θ１＞θ２を満たし、かつ、θ１＜１８０°を満たすこととしてもよい。
このスパークプラグによれば、中心電極側貴金属チップから中心電極への熱引きを向上することができる。
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、スパークプラグの製造方法および製造装置、製造システム等の形態で実現することができる。
図１は、本発明の一実施例としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。
図２は、スパークプラグ１００の中心電極２０の先端部２２付近の拡大図である。
図３（Ａ），（Ｂ）は、中心電極２０の先端部２２をさらに拡大して示す説明図である。
図４（Ａ），（Ｂ）は、直線経路Ｊ１，Ｊ２についての説明図である。
図５は、第１仮想飛火経路ＶＰ１の定義についての説明図である。
図６は、第２仮想飛火経路ＶＰ２の定義についての説明図である。
図７は、第３仮想飛火経路ＶＰ３の定義についての説明図である。
図８（Ａ），（Ｂ）は、スパークプラグ１００の先端付近の他の例を示す説明図である。
図９は、角部ａ３，ａ４にＲ面取りを施した場合における第２仮想飛火経路ＶＰ２の定義についての説明図である。
図１０は、中心電極チップ９０と接地電極チップ９５との関係を示す説明図である。
図１１（Ａ），（Ｂ）は、角部ａ３と、角部ａ１と、角部ａ５との位置関係を示す説明図である。
図１２（Ａ）は、実施例におけるスパークプラグ１００の先端付近を示す説明図である。
図１２（Ｂ）は、比較例におけるスパークプラグ１００の先端付近を示す説明図である。
図１３（Ａ），（Ｂ）は、中心電極２０の先端部２２を拡大して示す説明図である。
図１４は、飛火経路比率Ｌｒと肩位置飛火割合Ｆｒとの関係を示すグラフである。
図１５は、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径と肩位置飛火割合Ｆｒとの関係を示すグラフである。
図１６は、対向体積Ｖと試験後のギャップＧの増加量との関係を示すグラフである。
図１７は、変形例における接地電極３０ｂの構成を示す説明図である。
図１８は、変形例における中心電極２０の先端部２２付近を示す説明図である。
図２は、スパークプラグ１００の中心電極２０の先端部２２付近の拡大図である。
図３（Ａ），（Ｂ）は、中心電極２０の先端部２２をさらに拡大して示す説明図である。
図４（Ａ），（Ｂ）は、直線経路Ｊ１，Ｊ２についての説明図である。
図５は、第１仮想飛火経路ＶＰ１の定義についての説明図である。
図６は、第２仮想飛火経路ＶＰ２の定義についての説明図である。
図７は、第３仮想飛火経路ＶＰ３の定義についての説明図である。
図８（Ａ），（Ｂ）は、スパークプラグ１００の先端付近の他の例を示す説明図である。
図９は、角部ａ３，ａ４にＲ面取りを施した場合における第２仮想飛火経路ＶＰ２の定義についての説明図である。
図１０は、中心電極チップ９０と接地電極チップ９５との関係を示す説明図である。
図１１（Ａ），（Ｂ）は、角部ａ３と、角部ａ１と、角部ａ５との位置関係を示す説明図である。
図１２（Ａ）は、実施例におけるスパークプラグ１００の先端付近を示す説明図である。
図１２（Ｂ）は、比較例におけるスパークプラグ１００の先端付近を示す説明図である。
図１３（Ａ），（Ｂ）は、中心電極２０の先端部２２を拡大して示す説明図である。
図１４は、飛火経路比率Ｌｒと肩位置飛火割合Ｆｒとの関係を示すグラフである。
図１５は、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径と肩位置飛火割合Ｆｒとの関係を示すグラフである。
図１６は、対向体積Ｖと試験後のギャップＧの増加量との関係を示すグラフである。
図１７は、変形例における接地電極３０ｂの構成を示す説明図である。
図１８は、変形例における中心電極２０の先端部２２付近を示す説明図である。
次に、本発明の一態様であるスパークプラグの実施の形態を、以下の順序で説明する。
Ａ．スパークプラグの構造：
Ｂ．各部の形状及び寸法：
Ｃ．飛火経路比率Ｌｒに関する実験例：
Ｄ．Ｒ形成部の曲率半径に関する実験例：
Ｅ．対向体積Ｖに関する実験例：
Ｆ．変形例：
Ａ．スパークプラグの構造：
図１は、本発明の一実施例としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。なお、図１において、スパークプラグ１００の軸線方向ＯＤを図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。
スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、主体金具５０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０とを備えている。中心電極２０は、絶縁碍子１０内に軸線方向ＯＤに延びた状態で保持されている。絶縁碍子１０は、絶縁体として機能しており、主体金具５０は、この絶縁碍子１０を保持している。端子金具４０は、絶縁碍子１０の後端部に設けられている。なお、中心電極２０と接地電極３０の構成については、図２において詳述する。
絶縁碍子１０は、アルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線方向ＯＤへ延びる軸孔１２が形成された筒形状を有する。軸線方向ＯＤの略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、それより後端側（図１における上側）には後端側胴部１８が形成されている。鍔部１９より先端側（図１における下側）には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成され、さらにその先端側胴部１７よりも先端側に、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は先端側ほど縮径され、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。脚長部１３と先端側胴部１７との間には段部１５が形成されている。
主体金具５０は、低炭素鋼材より形成された円筒状の金具であり、スパークプラグ１００を内燃機関のエンジンヘッド２００に固定する。そして、主体金具５０は、絶縁碍子１０を内部に保持しており、絶縁碍子１０は、その後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位を主体金具５０によって取り囲まれている。
また、主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ねじ部５２とを備えている。工具係合部５１は、スパークプラグレンチ（図示せず）が嵌合する部位である。主体金具５０の取付ねじ部５２は、ねじ山が形成された部位であり、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ねじ孔２０１に螺合する。
主体金具５０の工具係合部５１と取付ねじ部５２との間には、鍔状のシール部５４が形成されている。取付ねじ部５２とシール部５４との間のねじ首５９には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けた際に、シール部５４の座面５５と取付ねじ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。このガスケット５の変形により、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００間が封止され、取付ねじ孔２０１を介したエンジン内の気密漏れが防止される。
主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、薄肉の加締部５３が設けられている。また、シール部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に、薄肉の座屈部５８が設けられている。主体金具５０の工具係合部５１から加締部５３にかけての内周面と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が介在されている。さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３を内側に折り曲げるようにして加締めると、絶縁碍子１０は、リング部材６，７およびタルク９を介して主体金具５０内の先端側に向け押圧される。これにより、絶縁碍子１０の段部１５は、主体金具５０の内周に形成された段部５６に支持され、主体金具５０と絶縁碍子１０とは、一体となる。このとき、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、絶縁碍子１０の段部１５と主体金具５０の段部５６との間に介在された環状の板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の圧縮ストロークを稼いで主体金具５０内の気密性を高めている。なお、主体金具５０の段部５６よりも先端側と絶縁碍子１０との間には、所定寸法のクリアランスＣＬが設けられている。
図２は、スパークプラグ１００の中心電極２０の先端部２２付近の拡大図である。中心電極２０は、電極母材２１の内部に芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。電極母材２１は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケルまたはニッケルを主成分とする合金から形成されている。芯材２５は、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金から形成されている。通常、中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に芯材２５を詰め、底側から押出成形を行って引き延ばすことで作製される。芯材２５は、胴部分においては略一定の外径をなすものの、先端側においては縮径部が形成される。また、中心電極２０は、軸孔１２内を後端側に向けて延設され、シール体４およびセラミック抵抗３（図１）を経由して、端子金具４０（図１）に電気的に接続されている。端子金具４０には、高圧ケーブル（図示せず）がプラグキャップ（図示せず）を介して接続され、高電圧が印加される。
中心電極２０の先端部２２は、絶縁碍子１０の先端部１１よりも突出している。中心電極２０の先端部２２の先端には、中心電極チップ９０が、レーザ溶接により形成された溶融部９１を介して中心電極２０に接合されている。中心電極チップ９０は、軸線方向ＯＤに伸びた略円柱形状を有しており、耐火花消耗性を向上するため、高融点の貴金属によって形成されている。中心電極チップ９０は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や、Ｉｒを主成分として、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）のうち、１種類あるいは２種類以上を添加したＩｒ合金によって形成される。
接地電極３０は、耐腐食性の高い金属から形成され、例えば、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル合金から形成されている。この接地電極３０の基部３２は、溶接によって、主体金具５０の先端部５７に接合されている。また、接地電極３０は屈曲しており、接地電極３０の端面３３は、中心電極チップ９０の側面部９２と対向している。
さらに、接地電極３０の端面３３には、接地電極チップ９５が接合されている。接地電極チップ９５は、軸線方向ＯＤに略垂直な略円柱形状を有しており、接地電極チップ９５の端面９６は、中心電極チップ９０の側面部９２と対向している。なお、接地電極チップ９５は、中心電極チップ９０と同様の材料で形成することができる。
Ｂ．各部の形状及び寸法：
図３（Ａ）は、中心電極２０の先端部２２をさらに拡大して示す説明図である。図３（Ｂ）は、スパークプラグ１００の先端付近を軸線方向から見た図である。なお、図３（Ｂ）では、中心電極２０の先端部１１は省略している。図３（Ａ）には、３つの仮想飛火経路ＶＰ１，ＶＰ２，ＶＰ３が描かれている。ここで、仮想飛火経路とは、それぞれの角部の間で飛火が発生する場合において、その飛火が辿る経路となると考えられる仮想の経路である。第１仮想飛火経路ＶＰ１は、接地電極チップ９５の角部ａ１と中心電極チップ９０の角部ａ２との間で飛火が発生する場合における仮想の経路である。第２仮想飛火経路ＶＰ２は、中心電極２０の角部ａ３と接地電極３０の角部ａ４との間で飛火が発生する場合における仮想の経路である。第３仮想飛火経路ＶＰ３は、中心電極２０の角部ａ３と接地電極チップ９５の角部ａ５との間で飛火が発生する場合における仮想の経路である。これら３つの仮想飛火経路ＶＰ１，ＶＰ２，ＶＰ３の定義については、後述する。
なお、角部ａ１は、接地電極チップ９５の先端の角部のうち、中心電極チップ９０の最も先端方向（図３（Ａ）では軸線方向ＯＤ）にある角部である。角部ａ２は、中心電極チップ９０の先端の角部のうち、接地電極チップ９５に最も接近している角部である。
また、角部ａ３は、中心電極２０の径が縮小される起点に形成される角部のうち、接地電極３０に最も接近している角部である。中心電極２０の径を縮小する理由は、中心電極２０の先端部２２の径と、中心電極チップ９０の径との差を小さくすることで、中心電極２０に中心電極チップ９０をバランスよく溶接するためである。角部ａ４は、接地電極３０の角部のうち、角部ａ３に最も接近している角部である。角部ａ５は、接地電極チップ９５の先端の角部のうち、角部ａ３に最も接近している角部である。なお、図３（Ｂ）で示される角部ａ４は、実際には接地電極３０の裏側に位置している。
横放電型のスパークプラグでは、接地電極チップ９５と中心電極チップ９０との間で、正常な放電が行なわれることが望まれる。すなわち、仮想飛火経路ＶＰ１に沿って、角部ａ１と角部ａ２の間で、放電が行なわれることが好ましい。しかし、第２仮想飛火経路ＶＰ２の長さＬ２が、第１仮想飛火経路ＶＰ１の長さＬ１よりも小さいと、第２仮想飛火経路ＶＰ２に沿って、角部ａ３と角部ａ４との間で放電が生じる場合がある。同様に、第３仮想飛火経路ＶＰ３の長さＬ３が、第１仮想飛火経路ＶＰ１の長さＬ１よりも小さいと、第３仮想飛火経路ＶＰ３に沿って、角部ａ３と角部ａ５との間で放電が生じる場合がある。したがって、仮想飛火経路ＶＰ１に沿って、角部ａ１と角部ａ２の間で、放電が行なわれるためには、第２仮想飛火経路ＶＰ２の長さＬ２及び第３仮想飛火経路ＶＰ３の長さＬ３は、第１仮想飛火経路ＶＰ１の長さＬ１よりも長いことが好ましい。
第２仮想飛火経路ＶＰ２の長さＬ２と、第３仮想飛火経路ＶＰ３の長さＬ３とを比較し、短い方の長さをＬ４と定義した場合において、スパークプラグは、以下の式（１）を満たすことが好ましい。
Ｌ４／Ｌ１≧１．１ …（１）
ここで、Ｌ４＝ｍｉｎ（Ｌ２，Ｌ３）である。
なお、以上のように規定する根拠については、後に詳述する。また、以下では、Ｌ４／Ｌ１を飛火経路比率Ｌｒと定義する。
上記関係式（１）を満たすようにスパークプラグを構成すれば、第２仮想飛火経路ＶＰ２又は第３仮想飛火経路ＶＰ３に沿って飛火が発生することを抑制することができる。また、正常な経路以外での飛火を抑制する対策として、中心電極チップ９０及び接地電極チップ９５の長さを長くして、それぞれの角部間の直線距離を大きくすることが不要となる。したがって、中心電極チップ９０及び接地電極チップ９５の長さを短くすることができ、スパークプラグの低コスト化を図ることができる。
図４（Ａ），（Ｂ）は、直線経路Ｊ１，Ｊ２についての説明図である。ここで、スパークプラグが上記関係式（１）を満たしていれば、図４（Ａ）で示すように、角部ａ１と角部ａ２とを直線的に結んだ直線経路Ｊ１の長さＰ１と、角部ａ３と角部ａ４とを直線的に結んだ直線経路Ｊ２の長さＰ２との関係が、以下の式（２）のような関係となっていても、角部ａ３と角部ａ４との間での飛火の発生は抑制される。
Ｐ２／Ｐ１≦１．１ …（２）
すなわち、飛火の発生は、角部の間の直線距離ではなく、仮想飛火経路ＶＰ１〜ＶＰ３の長さに依存することが理解できる。
図５は、第１仮想飛火経路ＶＰ１の定義についての説明図である。ここでは、２つの角部ａ１，ａ２が同一の垂直断面で切断された状態が示されている。まず、角部ａ１の角度を二等分する直線上に存在し、角部ａ１から外部に延びる半直線ｂ１を描く。同様に、角部ａ２の角度を二等分する直線上に存在し、角部ａ２から外部に延びる半直線ｂ２を描く。次に、半直線ｂ１に接し、かつ、角部ａ１の頂点と角部ａ２の頂点とを端点とする円弧ｃ１を描く。同様に、半直線ｂ２に接し、かつ、角部ａ１の頂点と角部ａ２の頂点とを端点とする円弧ｃ２を描く。
そして、角部ａ１の頂点から円弧ｃ１の中点ｍ１までを結ぶ円弧ｃ１に沿った経路を、経路ｃｈ１とする。また、円弧ｃ１の中点ｍ１から円弧ｃ２の中点ｍ２までを結ぶ直線状の経路を、経路ｄ１とする。さらに、円弧ｃ２の中点ｍ２から角部ａ２の頂点までを結ぶ円弧ｃ２に沿った経路を、経路ｃｈ２とする。ここで、経路ｃｈ１と、経路ｄ１と、経路ｃｈ２とを結んだ経路が、第１仮想飛火経路ＶＰ１として定義される。
次に、第１仮想飛火経路ＶＰ１を以上のように定義する理由について説明する。スパークプラグにおいて発生する飛火は、電極チップのうち、電界が集中する角部から生じやすい。そして、飛火は、一方の角部を二等分する直線に沿って発射し、円弧を描いて、他方の角部に達すると考えられる。また、飛火は２つの角部の間で相互に発生するため、飛火の発生する角部によって、経路は２通り（円弧ｃ１と円弧ｃ２）であると考えられる。したがって、その２つの経路を考慮して設定した第１仮想飛火経路ＶＰ１は、現実の飛火の経路を最も良く代表しているものと考えることが可能である。以下で示す第２仮想飛火経路ＶＰ２及び第３仮想飛火経路ＶＰ３においても同様である。
なお、角部ａ１，ａ２の配置によっては、半直線ｂ１，ｂ２が空間中で交差しない可能性もある。しかし、半直線ｂ１，ｂ２が空間中で交差するように角部ａ１と角部ａ２とが構成されていることが好ましい。このような構成とすれば、角部ａ１と角部ａ２との間で、飛火が発生しやすくなり、正常な放電を発生しやすくすることができる。
図６は、第２仮想飛火経路ＶＰ２の定義についての説明図である。第２仮想飛火経路ＶＰ２は、第１仮想飛火経路ＶＰ１と同様に定義される。すなわち、まず、角部ａ３の角度を二等分する直線上に存在し、角部ａ３から外部に延びる半直線ｂ３を描く。同様に、角部ａ４の角度を二等分する直線上に存在し、角部ａ４から外部に延びる半直線ｂ４を描く。次に、半直線ｂ３に接し、かつ、角部ａ３の頂点と角部ａ４の頂点とを端点とする円弧ｃ３を描く。同様に、半直線ｂ４に接し、かつ、角部ａ３の頂点と角部ａ４の頂点とを端点とする円弧ｃ４を描く。そして、角部ａ３の頂点から円弧ｃ３の中点ｍ３までを結ぶ円弧ｃ３に沿った経路を、経路ｃｈ３とする。また、円弧ｃ３の中点ｍ３から円弧ｃ４の中点ｍ４までを結ぶ直線状の経路を、経路ｄ２とする。さらに、円弧ｃ４の中点ｍ４から角部ａ４の頂点までを結ぶ円弧ｃ４に沿った経路を、経路ｃｈ４とする。ここで、経路ｃｈ３と、経路ｄ２と、経路ｃｈ４とを結んだ経路が、第２仮想飛火経路ＶＰ２として定義される。
図７は、第３仮想飛火経路ＶＰ３の定義についての説明図である。第３仮想飛火経路ＶＰ３は、上述した第１仮想飛火経路ＶＰ１及び第２仮想飛火経路ＶＰ２と同様に定義される。すなわち、まず、角部ａ３の角度を二等分する直線上に存在し、角部ａ３から外部に延びる半直線ｂ３を描く。同様に、角部ａ５の角度を二等分する直線上に存在し、角部ａ５から外部に延びる半直線ｂ５を描く。次に、半直線ｂ３に接し、かつ、角部ａ３の頂点と角部ａ５の頂点とを端点とする円弧ｃ５を描く。同様に、半直線ｂ５に接し、かつ、角部ａ３の頂点と角部ａ５の頂点とを端点とする円弧ｃ６を描く。そして、角部ａ３の頂点から円弧ｃ５の中点ｍ５までを結ぶ円弧ｃ５に沿った経路を、経路ｃｈ５とする。また、円弧ｃ５の中点ｍ５から円弧ｃ６の中点ｍ６までを結ぶ直線状の経路を、経路ｄ３とする。さらに、円弧ｃ６の中点ｍ６から角部ａ５の頂点までを結ぶ円弧ｃ６に沿った経路を、経路ｃｈ６とする。ここで、経路ｃｈ５と、経路ｄ３と、経路ｃｈ６とを結んだ経路が、第３仮想飛火経路ＶＰ３として定義される。
なお、Ｌ２≦Ｌ３の場合には、半直線ｂ３と、半直線ｂ４とが交差しないように、角部ａ３と角部ａ４とが構成されていることが好ましい（図６参照）。こうすれば、第２仮想飛火経路ＶＰ２の経路を長くすることができるので、角部ａ３と、角部ａ４との間での飛火の発生を抑制することができる。
また、Ｌ３＜Ｌ２の場合には、半直線ｂ３と、半直線ｂ５とが交差しないように、角部ａ３と角部ａ５とが構成されていることが好ましい（図７参照）。こうすれば、第３仮想飛火経路ＶＰ３の経路を長くすることができるので、角部ａ３と、角部ａ５との間での飛火の発生を抑制することができる。
図８（Ａ）は、スパークプラグ１００の先端付近の他の例を示す説明図である。図８（Ｂ）は、スパークプラグ１００の先端付近を軸線方向から見た図である。なお、図８（Ｂ）では、中心電極２０の先端部１１は省略している。図３で示したスパークプラグ１００の先端付近との違いは、角部ａ３と角部ａ４に、いわゆるＲ面取りが施されている点である。角部ａ３に施されたＲ形成部ｒｆ１は、中心電極の径が縮小される起点に環状に形成されるＲ形成部（図８（Ｂ）における斜線部分）のうち、接地電極に最も接近しているＲ形成部である。この場合、角部ａ３は、Ｒ形成部ｒｆ１を挟む２つの直線の交点と、この２つの直線とで構成される仮想の角部となる。角部ａ４に施されたＲ形成部ｒｆ２は、接地電極の端面３３と側面３４との間に形成されるＲ形成部のうち、角部ａ３に最も接近しているＲ形成部である。この場合、角部ａ４は、Ｒ形成部ｒｆ２を挟む２つの直線の交点と、この２つの直線とで構成される仮想の角部となる。なお、図８（Ｂ）で示される角部ａ４とＲ形成部ｒｆ２は、実際には接地電極３０の裏側に位置している。
図９は、角部ａ３，ａ４にＲ面取りを施した場合における第２仮想飛火経路ＶＰ２の定義についての説明図である。この図９で示すように、角部ａ３，ａ４にＲ面取りを施した場合であっても、仮想的に描いた角部ａ３から、仮想的に描いた角部ａ４に向かって、図６の場合と同様に、第２仮想飛火経路ＶＰ２を定義する。そして、上述したように、この第２仮想飛火経路ＶＰ２の長さＬ２と、第３仮想飛火経路ＶＰ３の長さＬ３（図８）とを比較し、短い方の長さをＬ４とする。
このように、角部ａ３，ａ４にＲ面取りを施すと、Ｒ形成部ｒｆ１，ｒｆ２には電界が集中しにくくなるため、Ｒ形成部ｒｆ１とＲ形成部ｒｆ２との間で放電が生じるための放電電圧は高くなる。すなわち、第２仮想飛火経路ＶＰ２の長さＬ２を、角部にＲ面取りを施していないスパークプラグ（図３）に比べて短くしたとしても、Ｒ形成部ｒｆ１とＲ形成部ｒｆ２との間で飛火が発生しにくくなる。
そこで、図８で示す構成のスパークプラグにおいて、角部ａ１と角部ａ２との間以外で飛火が発生することを抑制するためには、スパークプラグは、以下の関係式（３）を満たし、かつ、Ｒ形成部ｒｆ１とＲ形成部ｒｆ２の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
Ｌ４／Ｌ１≧０．９ …（３）
ここで、Ｌ４＝ｍｉｎ（Ｌ２，Ｌ３）である。以下においても同様である。
または、スパークプラグは、以下の関係式（４）を満たし、かつ、Ｒ形成部ｒｆ１とＲ形成部ｒｆ２の曲率半径がそれぞれ０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。
Ｌ４／Ｌ１≧１．０ …（４）
さらに、スパークプラグは、以下の関係式（５）を満たし、かつ、Ｒ形成部ｒｆ１とＲ形成部ｒｆ２の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上であることが特に好ましい。
Ｌ４／Ｌ１≧１．０ …（５）
なお、以上のように規定する根拠については、後に詳述する。
スパークプラグを以上のような構成とすれば、第２仮想飛火経路ＶＰ２又は第３仮想飛火経路ＶＰ３に沿って飛火が発生することを抑制することができる。そして、中心電極チップ９０及び接地電極チップ９５の長さを短くすることができ、スパークプラグの低コスト化を図ることができる。
図１０は、中心電極チップ９０と、接地電極チップ９５との間の好ましい投影関係を示す説明図である。この図１０には、仮想平面Ｘ１と、仮想平面Ｘ２とが描かれている。仮想平面Ｘ１は、接地電極チップ９５の端面９６に平行な仮想平面であって、中心電極チップ９０と重なり、中心電極チップ９０のうち接地電極チップ９５の端面９６に最も接近している点からの距離が０．１ｍｍである仮想平面である。また、仮想平面Ｘ２は、接地電極チップ９５の端面９６に平行な仮想平面であって、接地電極チップ９５と重なり、接地電極チップ９６の端面９６からの距離が０．１ｍｍである仮想平面である。
ここで、中心電極チップ９０のうち、仮想平面Ｘ１に切り取られる部分であり、かつ、中心電極チップ９０を接地電極チップ９５の端面９６に投影した場合に、接地電極チップ９５の端面９６と重なる部分である放電寄与部分９４の体積をＶ１とする。そして、接地電極チップ９５のうち、仮想平面Ｘ２に切り取られる部分であり、かつ、中心電極チップ９０の放電寄与部分９４を接地電極チップ９５の端面９６に投影した場合に、中心電極チップ９０の放電寄与部分９４と重なる部分の体積をＶ２とする。ここで、Ｖ１とＶ２を足し合わせた体積を、対向体積Ｖと定義する。なお、この図１０には、接地電極チップ９５と中心電極チップ９０との間を最短距離で結ぶギャップＧが描かれている。
対向体積Ｖが小さい場合には、中心電極チップ９０の側面部９２において放電による消耗が早く進行し、ギャップＧの増加も早く進行する。ギャップＧの増加は、放電電圧の上昇を招く。したがって、放電電圧の上昇を抑制するために、対向体積Ｖは、なるべく大きい方が好ましい。具体的には、対向体積Ｖは、以下の関係式（６）を満たすように規定することが好ましい。
Ｖ≧０．０１５ｍｍ３ …（６）
なお、このように規定する根拠については後に詳述する。
上記関係式（６）を満たすようにスパークプラグを構成すれば、ギャップＧの増加を抑制することができる。
図１１（Ａ）は、角部ａ３と、角部ａ１と、角部ａ５との位置関係を示す説明図である。図１１（Ｂ）は、スパークプラグ１００の先端付近を軸線方向から見た図である。この図１１（Ａ）には、角部ａ３からスパークプラグの軸線方向ＯＤに沿って延びた直線ＯＺが描かれている。角部ａ１及び角部ａ５は、この直線ＯＺが接地電極チップ９５と交わらないように構成されていることが好ましい。
スパークプラグをこのような構成とすれば、中心電極の径が縮小する起点部分に形成された角部のスパークプラグの軸線方向に沿って延びた直線上に接地電極チップがないため、中心電極表面に燃料が付着した場合でも、中心電極の径が縮小する起点部分に形成された角部と、接地電極との間で燃料ブリッジの発生を抑制することができる。これにより、燃料ブリッジにより電流がリークしてしまい、火花放電ギャップに火花放電を生じなくなってしまうことを抑制することができる。
図１２（Ａ）は、実施例におけるスパークプラグ１００の先端付近を示す説明図である。図１２（Ｂ）は、比較例におけるスパークプラグ１００の先端付近を示す説明図である。実施例における角部ａ３は、絶縁碍子１０の先端部１１から露出している。一方、比較例における角部ａ３は、絶縁碍子１０の先端部１１から露出していない。角部ａ３は、図１２（Ａ）で示すように、絶縁碍子１０の先端面から露出していることが好ましい。
スパークプラグをこのような構成とすれば、絶縁碍子の表面上に、混合気の燃焼によって発生したカーボンが付着して絶縁碍子表面の絶縁性が低下し、中心電極と絶縁碍子表面上のカーボンが導通した状態においても、絶縁碍子先端面に付着したカーボンと接地電極との間で燃料の付着による燃料ブリッジの発生を抑制し、電流がリークすることを抑制することができる。
図１３（Ａ）は、中心電極２０の先端部２２を拡大して示す説明図である。図１３（Ｂ）は、スパークプラグ１００の先端付近を軸線方向から見た図である。この図１３（Ａ）には、２つの仮想飛火経路ＶＰ５，ＶＰ６が描かれている。第５仮想飛火経路ＶＰ５は、接地電極チップ９５の角部ａ５と溶融部９１の角部ａ６との間で飛火が発生する場合における仮想の経路である。第６仮想飛火経路ＶＰ６は、中心電極２０の角部ａ４と溶融部９１の角部ａ６との間で飛火が発生する場合における仮想の経路である。ここで、角部ａ６は、中心電極２０と溶融部９１との境界に形成される角部のうち、接地電極３０に最も接近している角部である。なお、本明細書において角部とは、突出はしていないが、２つの面が交わることによって形成されている凹んだ部分を含む意味で用いられている。なお、第５仮想飛火経路ＶＰ５と、第６仮想飛火経路ＶＰ６の描き方は、図５ないし図６で示した仮想飛火経路ＶＰ１〜ＶＰ３と同様である。
第５仮想飛火経路ＶＰ５の長さＬ５と、第６仮想飛火経路ＶＰ６の長さＬ６とを比較し、短い方の長さをＬ７と定義した場合において、スパークプラグは、以下の関係式（７）を満たすことが好ましい。
Ｌ７／Ｌ４≧０．５ …（７）
ここで、Ｌ７＝ｍｉｎ（Ｌ５，Ｌ６）である。
上記関係式（７）を満たすようにスパークプラグを構成すれば、溶融部と接地電極または接地電極側貴金属チップ間における放電も抑制できるので正常な放電経路以外で放電が発生するのをさらに抑制することができる。
また、中心電極チップ９０と溶融部９１との境界における角度をθ１とする。そして、溶融部９１と中心電極２０との境界における角度をθ２とする。この場合において、スパークプラグは、以下の関係式（８）及び関係式（９）を満たすことが好ましい。
θ１＞θ２ …（８）
θ１＜１８０° …（９）
上記関係式（８）及び関係式（９）を満たすようにスパークプラグを構成すれば、中心電極チップの熱が中心電極チップから溶融部を通じさらに中心電極への熱引きが効果的に行われる。
Ｃ．飛火経路比率Ｌｒに関する実験例：
図３で示した構成のスパークプラグにおいて、肩位置飛火割合（％）と、飛火経路比率Ｌｒとの関係を調べるために、飛火経路比率Ｌｒの異なるサンプルを用いて実験を行なった。ここで、「肩位置飛火割合」とは、正常な放電経路（例えば、第１仮想飛火経路ＶＰ１に沿った経路）以外の経路（第２仮想飛火経路ＶＰ２及び第３仮想飛火経路に沿った経路）で放電が発生する割合である。また、参考として、ギャップＧの異なるサンプルを用いた実験も行なった。
図１４は、飛火経路比率Ｌｒと肩位置飛火割合Ｆｒとの関係を示すグラフである。図１４の縦軸は、肩位置飛火割合Ｆｒを示しており、縦軸は、飛火経路比率Ｌｒを示している。この図１４によれば、飛火経路比率Ｌｒが大きくなるほど、肩位置飛火割合Ｆｒが小さくなることが理解できる。
さらに、この図１４によれば、飛火経路比率Ｌｒが１．０以上の場合には、肩位置飛火割合Ｆｒを１０％以下にすることができることがわかる。したがって、飛火経路比率Ｌｒは１．０以上であることが好ましい。そして、飛火経路比率Ｌｒが１．１以上の場合には、肩位置飛火割合Ｆｒをほぼ０％にすることができることがわかる。したがって、飛火経路比率Ｌｒは、１．１以上であることが特に好ましい。なお、肩位置飛火割合Ｆｒは、ギャップＧの大きさによる影響はあまり受けず、飛火経路比率Ｌｒに大きく依存していることが理解できる。
以上のように、飛火経路比率Ｌｒが上記関係式（１）を満たすように、スパークプラグを構成すれば、肩位置飛火割合Ｆｒをほぼ０％にすることができ、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することが可能となる。
Ｄ．Ｒ形成部ｒｆ１，ｒｆ２の曲率半径に関する実験例：
図８で示した構成のスパークプラグにおいて、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径と、肩位置飛火割合Ｆｒとの関係を調べるために、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径の異なるサンプルを用いて実験を行なった。なお、飛火経路比率Ｌｒとしては、３つの値（Ｌｒ＝０．８、０．９、１．０）を用意して実験を行なった。
図１５は、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径と、肩位置飛火割合Ｆｒとの関係を示すグラフである。この図１５の縦軸は、肩位置飛火割合Ｆｒ（％）を示しており、横軸は、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径（ｍｍ）を示している。この図１５によれば、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径が大きくなるほど、肩位置飛火割合Ｆｒが小さくなることが理解できる。また、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径が同じであっても、飛火経路比率Ｌｒが大きいほど、肩位置飛火割合Ｆｒは小さくなることが理解できる。
そして、この図１５によれば、飛火経路比率Ｌｒが０．９以上であり、かつ、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上の場合では、肩位置飛火割合Ｆｒが１０％未満になることが理解できる。したがって、飛火経路比率Ｌｒは０．９以上であり、かつ、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径は、それぞれ０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
また、この図１５によれば、飛火経路比率Ｌｒが１．０以上であり、かつ、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径がそれぞれ０．０５ｍｍ以上の場合では、肩位置飛火割合Ｆｒが１０％未満になることが理解できる。したがって、飛火経路比率Ｌｒは１．０以上であり、かつ、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径は、それぞれ０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。
さらに、飛火経路比率Ｌｒが１．０以上であり、かつ、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上の場合では、肩位置飛火割合Ｆｒが０％になることが理解できる。したがって、飛火経路比率Ｌｒは１．０以上であり、かつ、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径は、それぞれ０．１ｍｍ以上であることが特に好ましい。
以上のように飛火経路比率ＬｒとＲ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径とを規定すれば、正常な経路以外での放電を抑制することが可能となる。
Ｅ．対向体積Ｖに関する実験例：
対向体積Ｖと机上火花試験後のギャップＧの増加量との関係を調べるため、対向体積Ｖの異なる７つのサンプルを用いて、机上火花試験を行なった。ここで、「机上火花試験」とは、スパークプラグ１００を試験機にかけ、長時間に渡って放電を繰り返すことによって、スパークプラグ１００の性能や電極の損耗の状態を評価する試験である。本実験例では、圧力０．４ＭＰａの大気雰囲気中において、周波数１００Ｈｚで放電を繰り返した。
図１６は、対向体積Ｖと試験後のギャップＧの増加量との関係を示すグラフである。図１６の横軸は、対向体積Ｖ（ｍｍ３）を示しており、縦軸は、机上火花試験を２５０ｈｒ行なった後のギャップＧの増加量（ｍｍ）を示している。この図１６によれば、対向体積Ｖが大きくなるほど、試験後のギャップＧの増加が小さいことがわかる。さらに、この図１６によれば、対向体積Ｖは、試験後のギャップＧの増加量が０．２ｍｍ以下となる０．０１５ｍｍ３以上であることが好ましいことが理解できる。
以上のように、対向体積Ｖが上記関係式（６）を満足するようにスパークプラグを構成すれば、中心電極チップ９０と接地電極チップ９５との最短距離であるギャップＧの増加を抑えることができ、電極の耐久性を向上させることが可能となる。
Ｆ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
図１７は、変形例における接地電極３０ｂの構成を示す説明図である。この図１７における接地電極３０ｂには、Ｒ形成部の代わりに、テーパ部３１が設けられている。テーパ部３１の両端には角部ａ４−１および角部ａ４−２が形成されている。このような構成として、正常な放電経路以外の仮想飛火経路の長さを長くし、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することも可能である。なお、この場合は、角部ａ４−１および角部ａ４−２のうち、角部ａ３（図３）に接近している方を図３における角部ａ４に置き換えて、第２仮想飛火経路ＶＰ２を描いても良い。また、角部ａ４−１および角部ａ４−２から角部ａ３（図３）に向けて仮想飛火経路を描き、経路の長さが短い方を第２仮想飛火経路ＶＰ２と定義することとしてもよい。
図１８は、変形例における中心電極２０の先端部２２付近を示す説明図である。この図１８では、角部ａ３の角度を大きくしている。このようにして、正常な放電経路以外の仮想飛火経路の長さを長くし、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することも可能である。
Ａ．スパークプラグの構造：
Ｂ．各部の形状及び寸法：
Ｃ．飛火経路比率Ｌｒに関する実験例：
Ｄ．Ｒ形成部の曲率半径に関する実験例：
Ｅ．対向体積Ｖに関する実験例：
Ｆ．変形例：
Ａ．スパークプラグの構造：
図１は、本発明の一実施例としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。なお、図１において、スパークプラグ１００の軸線方向ＯＤを図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。
スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、主体金具５０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０とを備えている。中心電極２０は、絶縁碍子１０内に軸線方向ＯＤに延びた状態で保持されている。絶縁碍子１０は、絶縁体として機能しており、主体金具５０は、この絶縁碍子１０を保持している。端子金具４０は、絶縁碍子１０の後端部に設けられている。なお、中心電極２０と接地電極３０の構成については、図２において詳述する。
絶縁碍子１０は、アルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線方向ＯＤへ延びる軸孔１２が形成された筒形状を有する。軸線方向ＯＤの略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、それより後端側（図１における上側）には後端側胴部１８が形成されている。鍔部１９より先端側（図１における下側）には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成され、さらにその先端側胴部１７よりも先端側に、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は先端側ほど縮径され、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。脚長部１３と先端側胴部１７との間には段部１５が形成されている。
主体金具５０は、低炭素鋼材より形成された円筒状の金具であり、スパークプラグ１００を内燃機関のエンジンヘッド２００に固定する。そして、主体金具５０は、絶縁碍子１０を内部に保持しており、絶縁碍子１０は、その後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位を主体金具５０によって取り囲まれている。
また、主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ねじ部５２とを備えている。工具係合部５１は、スパークプラグレンチ（図示せず）が嵌合する部位である。主体金具５０の取付ねじ部５２は、ねじ山が形成された部位であり、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ねじ孔２０１に螺合する。
主体金具５０の工具係合部５１と取付ねじ部５２との間には、鍔状のシール部５４が形成されている。取付ねじ部５２とシール部５４との間のねじ首５９には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けた際に、シール部５４の座面５５と取付ねじ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。このガスケット５の変形により、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００間が封止され、取付ねじ孔２０１を介したエンジン内の気密漏れが防止される。
主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、薄肉の加締部５３が設けられている。また、シール部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に、薄肉の座屈部５８が設けられている。主体金具５０の工具係合部５１から加締部５３にかけての内周面と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が介在されている。さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３を内側に折り曲げるようにして加締めると、絶縁碍子１０は、リング部材６，７およびタルク９を介して主体金具５０内の先端側に向け押圧される。これにより、絶縁碍子１０の段部１５は、主体金具５０の内周に形成された段部５６に支持され、主体金具５０と絶縁碍子１０とは、一体となる。このとき、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、絶縁碍子１０の段部１５と主体金具５０の段部５６との間に介在された環状の板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の圧縮ストロークを稼いで主体金具５０内の気密性を高めている。なお、主体金具５０の段部５６よりも先端側と絶縁碍子１０との間には、所定寸法のクリアランスＣＬが設けられている。
図２は、スパークプラグ１００の中心電極２０の先端部２２付近の拡大図である。中心電極２０は、電極母材２１の内部に芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。電極母材２１は、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケルまたはニッケルを主成分とする合金から形成されている。芯材２５は、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金から形成されている。通常、中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に芯材２５を詰め、底側から押出成形を行って引き延ばすことで作製される。芯材２５は、胴部分においては略一定の外径をなすものの、先端側においては縮径部が形成される。また、中心電極２０は、軸孔１２内を後端側に向けて延設され、シール体４およびセラミック抵抗３（図１）を経由して、端子金具４０（図１）に電気的に接続されている。端子金具４０には、高圧ケーブル（図示せず）がプラグキャップ（図示せず）を介して接続され、高電圧が印加される。
中心電極２０の先端部２２は、絶縁碍子１０の先端部１１よりも突出している。中心電極２０の先端部２２の先端には、中心電極チップ９０が、レーザ溶接により形成された溶融部９１を介して中心電極２０に接合されている。中心電極チップ９０は、軸線方向ＯＤに伸びた略円柱形状を有しており、耐火花消耗性を向上するため、高融点の貴金属によって形成されている。中心電極チップ９０は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や、Ｉｒを主成分として、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）のうち、１種類あるいは２種類以上を添加したＩｒ合金によって形成される。
接地電極３０は、耐腐食性の高い金属から形成され、例えば、インコネル（商標名）６００または６０１等のニッケル合金から形成されている。この接地電極３０の基部３２は、溶接によって、主体金具５０の先端部５７に接合されている。また、接地電極３０は屈曲しており、接地電極３０の端面３３は、中心電極チップ９０の側面部９２と対向している。
さらに、接地電極３０の端面３３には、接地電極チップ９５が接合されている。接地電極チップ９５は、軸線方向ＯＤに略垂直な略円柱形状を有しており、接地電極チップ９５の端面９６は、中心電極チップ９０の側面部９２と対向している。なお、接地電極チップ９５は、中心電極チップ９０と同様の材料で形成することができる。
Ｂ．各部の形状及び寸法：
図３（Ａ）は、中心電極２０の先端部２２をさらに拡大して示す説明図である。図３（Ｂ）は、スパークプラグ１００の先端付近を軸線方向から見た図である。なお、図３（Ｂ）では、中心電極２０の先端部１１は省略している。図３（Ａ）には、３つの仮想飛火経路ＶＰ１，ＶＰ２，ＶＰ３が描かれている。ここで、仮想飛火経路とは、それぞれの角部の間で飛火が発生する場合において、その飛火が辿る経路となると考えられる仮想の経路である。第１仮想飛火経路ＶＰ１は、接地電極チップ９５の角部ａ１と中心電極チップ９０の角部ａ２との間で飛火が発生する場合における仮想の経路である。第２仮想飛火経路ＶＰ２は、中心電極２０の角部ａ３と接地電極３０の角部ａ４との間で飛火が発生する場合における仮想の経路である。第３仮想飛火経路ＶＰ３は、中心電極２０の角部ａ３と接地電極チップ９５の角部ａ５との間で飛火が発生する場合における仮想の経路である。これら３つの仮想飛火経路ＶＰ１，ＶＰ２，ＶＰ３の定義については、後述する。
なお、角部ａ１は、接地電極チップ９５の先端の角部のうち、中心電極チップ９０の最も先端方向（図３（Ａ）では軸線方向ＯＤ）にある角部である。角部ａ２は、中心電極チップ９０の先端の角部のうち、接地電極チップ９５に最も接近している角部である。
また、角部ａ３は、中心電極２０の径が縮小される起点に形成される角部のうち、接地電極３０に最も接近している角部である。中心電極２０の径を縮小する理由は、中心電極２０の先端部２２の径と、中心電極チップ９０の径との差を小さくすることで、中心電極２０に中心電極チップ９０をバランスよく溶接するためである。角部ａ４は、接地電極３０の角部のうち、角部ａ３に最も接近している角部である。角部ａ５は、接地電極チップ９５の先端の角部のうち、角部ａ３に最も接近している角部である。なお、図３（Ｂ）で示される角部ａ４は、実際には接地電極３０の裏側に位置している。
横放電型のスパークプラグでは、接地電極チップ９５と中心電極チップ９０との間で、正常な放電が行なわれることが望まれる。すなわち、仮想飛火経路ＶＰ１に沿って、角部ａ１と角部ａ２の間で、放電が行なわれることが好ましい。しかし、第２仮想飛火経路ＶＰ２の長さＬ２が、第１仮想飛火経路ＶＰ１の長さＬ１よりも小さいと、第２仮想飛火経路ＶＰ２に沿って、角部ａ３と角部ａ４との間で放電が生じる場合がある。同様に、第３仮想飛火経路ＶＰ３の長さＬ３が、第１仮想飛火経路ＶＰ１の長さＬ１よりも小さいと、第３仮想飛火経路ＶＰ３に沿って、角部ａ３と角部ａ５との間で放電が生じる場合がある。したがって、仮想飛火経路ＶＰ１に沿って、角部ａ１と角部ａ２の間で、放電が行なわれるためには、第２仮想飛火経路ＶＰ２の長さＬ２及び第３仮想飛火経路ＶＰ３の長さＬ３は、第１仮想飛火経路ＶＰ１の長さＬ１よりも長いことが好ましい。
第２仮想飛火経路ＶＰ２の長さＬ２と、第３仮想飛火経路ＶＰ３の長さＬ３とを比較し、短い方の長さをＬ４と定義した場合において、スパークプラグは、以下の式（１）を満たすことが好ましい。
Ｌ４／Ｌ１≧１．１ …（１）
ここで、Ｌ４＝ｍｉｎ（Ｌ２，Ｌ３）である。
なお、以上のように規定する根拠については、後に詳述する。また、以下では、Ｌ４／Ｌ１を飛火経路比率Ｌｒと定義する。
上記関係式（１）を満たすようにスパークプラグを構成すれば、第２仮想飛火経路ＶＰ２又は第３仮想飛火経路ＶＰ３に沿って飛火が発生することを抑制することができる。また、正常な経路以外での飛火を抑制する対策として、中心電極チップ９０及び接地電極チップ９５の長さを長くして、それぞれの角部間の直線距離を大きくすることが不要となる。したがって、中心電極チップ９０及び接地電極チップ９５の長さを短くすることができ、スパークプラグの低コスト化を図ることができる。
図４（Ａ），（Ｂ）は、直線経路Ｊ１，Ｊ２についての説明図である。ここで、スパークプラグが上記関係式（１）を満たしていれば、図４（Ａ）で示すように、角部ａ１と角部ａ２とを直線的に結んだ直線経路Ｊ１の長さＰ１と、角部ａ３と角部ａ４とを直線的に結んだ直線経路Ｊ２の長さＰ２との関係が、以下の式（２）のような関係となっていても、角部ａ３と角部ａ４との間での飛火の発生は抑制される。
Ｐ２／Ｐ１≦１．１ …（２）
すなわち、飛火の発生は、角部の間の直線距離ではなく、仮想飛火経路ＶＰ１〜ＶＰ３の長さに依存することが理解できる。
図５は、第１仮想飛火経路ＶＰ１の定義についての説明図である。ここでは、２つの角部ａ１，ａ２が同一の垂直断面で切断された状態が示されている。まず、角部ａ１の角度を二等分する直線上に存在し、角部ａ１から外部に延びる半直線ｂ１を描く。同様に、角部ａ２の角度を二等分する直線上に存在し、角部ａ２から外部に延びる半直線ｂ２を描く。次に、半直線ｂ１に接し、かつ、角部ａ１の頂点と角部ａ２の頂点とを端点とする円弧ｃ１を描く。同様に、半直線ｂ２に接し、かつ、角部ａ１の頂点と角部ａ２の頂点とを端点とする円弧ｃ２を描く。
そして、角部ａ１の頂点から円弧ｃ１の中点ｍ１までを結ぶ円弧ｃ１に沿った経路を、経路ｃｈ１とする。また、円弧ｃ１の中点ｍ１から円弧ｃ２の中点ｍ２までを結ぶ直線状の経路を、経路ｄ１とする。さらに、円弧ｃ２の中点ｍ２から角部ａ２の頂点までを結ぶ円弧ｃ２に沿った経路を、経路ｃｈ２とする。ここで、経路ｃｈ１と、経路ｄ１と、経路ｃｈ２とを結んだ経路が、第１仮想飛火経路ＶＰ１として定義される。
次に、第１仮想飛火経路ＶＰ１を以上のように定義する理由について説明する。スパークプラグにおいて発生する飛火は、電極チップのうち、電界が集中する角部から生じやすい。そして、飛火は、一方の角部を二等分する直線に沿って発射し、円弧を描いて、他方の角部に達すると考えられる。また、飛火は２つの角部の間で相互に発生するため、飛火の発生する角部によって、経路は２通り（円弧ｃ１と円弧ｃ２）であると考えられる。したがって、その２つの経路を考慮して設定した第１仮想飛火経路ＶＰ１は、現実の飛火の経路を最も良く代表しているものと考えることが可能である。以下で示す第２仮想飛火経路ＶＰ２及び第３仮想飛火経路ＶＰ３においても同様である。
なお、角部ａ１，ａ２の配置によっては、半直線ｂ１，ｂ２が空間中で交差しない可能性もある。しかし、半直線ｂ１，ｂ２が空間中で交差するように角部ａ１と角部ａ２とが構成されていることが好ましい。このような構成とすれば、角部ａ１と角部ａ２との間で、飛火が発生しやすくなり、正常な放電を発生しやすくすることができる。
図６は、第２仮想飛火経路ＶＰ２の定義についての説明図である。第２仮想飛火経路ＶＰ２は、第１仮想飛火経路ＶＰ１と同様に定義される。すなわち、まず、角部ａ３の角度を二等分する直線上に存在し、角部ａ３から外部に延びる半直線ｂ３を描く。同様に、角部ａ４の角度を二等分する直線上に存在し、角部ａ４から外部に延びる半直線ｂ４を描く。次に、半直線ｂ３に接し、かつ、角部ａ３の頂点と角部ａ４の頂点とを端点とする円弧ｃ３を描く。同様に、半直線ｂ４に接し、かつ、角部ａ３の頂点と角部ａ４の頂点とを端点とする円弧ｃ４を描く。そして、角部ａ３の頂点から円弧ｃ３の中点ｍ３までを結ぶ円弧ｃ３に沿った経路を、経路ｃｈ３とする。また、円弧ｃ３の中点ｍ３から円弧ｃ４の中点ｍ４までを結ぶ直線状の経路を、経路ｄ２とする。さらに、円弧ｃ４の中点ｍ４から角部ａ４の頂点までを結ぶ円弧ｃ４に沿った経路を、経路ｃｈ４とする。ここで、経路ｃｈ３と、経路ｄ２と、経路ｃｈ４とを結んだ経路が、第２仮想飛火経路ＶＰ２として定義される。
図７は、第３仮想飛火経路ＶＰ３の定義についての説明図である。第３仮想飛火経路ＶＰ３は、上述した第１仮想飛火経路ＶＰ１及び第２仮想飛火経路ＶＰ２と同様に定義される。すなわち、まず、角部ａ３の角度を二等分する直線上に存在し、角部ａ３から外部に延びる半直線ｂ３を描く。同様に、角部ａ５の角度を二等分する直線上に存在し、角部ａ５から外部に延びる半直線ｂ５を描く。次に、半直線ｂ３に接し、かつ、角部ａ３の頂点と角部ａ５の頂点とを端点とする円弧ｃ５を描く。同様に、半直線ｂ５に接し、かつ、角部ａ３の頂点と角部ａ５の頂点とを端点とする円弧ｃ６を描く。そして、角部ａ３の頂点から円弧ｃ５の中点ｍ５までを結ぶ円弧ｃ５に沿った経路を、経路ｃｈ５とする。また、円弧ｃ５の中点ｍ５から円弧ｃ６の中点ｍ６までを結ぶ直線状の経路を、経路ｄ３とする。さらに、円弧ｃ６の中点ｍ６から角部ａ５の頂点までを結ぶ円弧ｃ６に沿った経路を、経路ｃｈ６とする。ここで、経路ｃｈ５と、経路ｄ３と、経路ｃｈ６とを結んだ経路が、第３仮想飛火経路ＶＰ３として定義される。
なお、Ｌ２≦Ｌ３の場合には、半直線ｂ３と、半直線ｂ４とが交差しないように、角部ａ３と角部ａ４とが構成されていることが好ましい（図６参照）。こうすれば、第２仮想飛火経路ＶＰ２の経路を長くすることができるので、角部ａ３と、角部ａ４との間での飛火の発生を抑制することができる。
また、Ｌ３＜Ｌ２の場合には、半直線ｂ３と、半直線ｂ５とが交差しないように、角部ａ３と角部ａ５とが構成されていることが好ましい（図７参照）。こうすれば、第３仮想飛火経路ＶＰ３の経路を長くすることができるので、角部ａ３と、角部ａ５との間での飛火の発生を抑制することができる。
図８（Ａ）は、スパークプラグ１００の先端付近の他の例を示す説明図である。図８（Ｂ）は、スパークプラグ１００の先端付近を軸線方向から見た図である。なお、図８（Ｂ）では、中心電極２０の先端部１１は省略している。図３で示したスパークプラグ１００の先端付近との違いは、角部ａ３と角部ａ４に、いわゆるＲ面取りが施されている点である。角部ａ３に施されたＲ形成部ｒｆ１は、中心電極の径が縮小される起点に環状に形成されるＲ形成部（図８（Ｂ）における斜線部分）のうち、接地電極に最も接近しているＲ形成部である。この場合、角部ａ３は、Ｒ形成部ｒｆ１を挟む２つの直線の交点と、この２つの直線とで構成される仮想の角部となる。角部ａ４に施されたＲ形成部ｒｆ２は、接地電極の端面３３と側面３４との間に形成されるＲ形成部のうち、角部ａ３に最も接近しているＲ形成部である。この場合、角部ａ４は、Ｒ形成部ｒｆ２を挟む２つの直線の交点と、この２つの直線とで構成される仮想の角部となる。なお、図８（Ｂ）で示される角部ａ４とＲ形成部ｒｆ２は、実際には接地電極３０の裏側に位置している。
図９は、角部ａ３，ａ４にＲ面取りを施した場合における第２仮想飛火経路ＶＰ２の定義についての説明図である。この図９で示すように、角部ａ３，ａ４にＲ面取りを施した場合であっても、仮想的に描いた角部ａ３から、仮想的に描いた角部ａ４に向かって、図６の場合と同様に、第２仮想飛火経路ＶＰ２を定義する。そして、上述したように、この第２仮想飛火経路ＶＰ２の長さＬ２と、第３仮想飛火経路ＶＰ３の長さＬ３（図８）とを比較し、短い方の長さをＬ４とする。
このように、角部ａ３，ａ４にＲ面取りを施すと、Ｒ形成部ｒｆ１，ｒｆ２には電界が集中しにくくなるため、Ｒ形成部ｒｆ１とＲ形成部ｒｆ２との間で放電が生じるための放電電圧は高くなる。すなわち、第２仮想飛火経路ＶＰ２の長さＬ２を、角部にＲ面取りを施していないスパークプラグ（図３）に比べて短くしたとしても、Ｒ形成部ｒｆ１とＲ形成部ｒｆ２との間で飛火が発生しにくくなる。
そこで、図８で示す構成のスパークプラグにおいて、角部ａ１と角部ａ２との間以外で飛火が発生することを抑制するためには、スパークプラグは、以下の関係式（３）を満たし、かつ、Ｒ形成部ｒｆ１とＲ形成部ｒｆ２の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
Ｌ４／Ｌ１≧０．９ …（３）
ここで、Ｌ４＝ｍｉｎ（Ｌ２，Ｌ３）である。以下においても同様である。
または、スパークプラグは、以下の関係式（４）を満たし、かつ、Ｒ形成部ｒｆ１とＲ形成部ｒｆ２の曲率半径がそれぞれ０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。
Ｌ４／Ｌ１≧１．０ …（４）
さらに、スパークプラグは、以下の関係式（５）を満たし、かつ、Ｒ形成部ｒｆ１とＲ形成部ｒｆ２の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上であることが特に好ましい。
Ｌ４／Ｌ１≧１．０ …（５）
なお、以上のように規定する根拠については、後に詳述する。
スパークプラグを以上のような構成とすれば、第２仮想飛火経路ＶＰ２又は第３仮想飛火経路ＶＰ３に沿って飛火が発生することを抑制することができる。そして、中心電極チップ９０及び接地電極チップ９５の長さを短くすることができ、スパークプラグの低コスト化を図ることができる。
図１０は、中心電極チップ９０と、接地電極チップ９５との間の好ましい投影関係を示す説明図である。この図１０には、仮想平面Ｘ１と、仮想平面Ｘ２とが描かれている。仮想平面Ｘ１は、接地電極チップ９５の端面９６に平行な仮想平面であって、中心電極チップ９０と重なり、中心電極チップ９０のうち接地電極チップ９５の端面９６に最も接近している点からの距離が０．１ｍｍである仮想平面である。また、仮想平面Ｘ２は、接地電極チップ９５の端面９６に平行な仮想平面であって、接地電極チップ９５と重なり、接地電極チップ９６の端面９６からの距離が０．１ｍｍである仮想平面である。
ここで、中心電極チップ９０のうち、仮想平面Ｘ１に切り取られる部分であり、かつ、中心電極チップ９０を接地電極チップ９５の端面９６に投影した場合に、接地電極チップ９５の端面９６と重なる部分である放電寄与部分９４の体積をＶ１とする。そして、接地電極チップ９５のうち、仮想平面Ｘ２に切り取られる部分であり、かつ、中心電極チップ９０の放電寄与部分９４を接地電極チップ９５の端面９６に投影した場合に、中心電極チップ９０の放電寄与部分９４と重なる部分の体積をＶ２とする。ここで、Ｖ１とＶ２を足し合わせた体積を、対向体積Ｖと定義する。なお、この図１０には、接地電極チップ９５と中心電極チップ９０との間を最短距離で結ぶギャップＧが描かれている。
対向体積Ｖが小さい場合には、中心電極チップ９０の側面部９２において放電による消耗が早く進行し、ギャップＧの増加も早く進行する。ギャップＧの増加は、放電電圧の上昇を招く。したがって、放電電圧の上昇を抑制するために、対向体積Ｖは、なるべく大きい方が好ましい。具体的には、対向体積Ｖは、以下の関係式（６）を満たすように規定することが好ましい。
Ｖ≧０．０１５ｍｍ３ …（６）
なお、このように規定する根拠については後に詳述する。
上記関係式（６）を満たすようにスパークプラグを構成すれば、ギャップＧの増加を抑制することができる。
図１１（Ａ）は、角部ａ３と、角部ａ１と、角部ａ５との位置関係を示す説明図である。図１１（Ｂ）は、スパークプラグ１００の先端付近を軸線方向から見た図である。この図１１（Ａ）には、角部ａ３からスパークプラグの軸線方向ＯＤに沿って延びた直線ＯＺが描かれている。角部ａ１及び角部ａ５は、この直線ＯＺが接地電極チップ９５と交わらないように構成されていることが好ましい。
スパークプラグをこのような構成とすれば、中心電極の径が縮小する起点部分に形成された角部のスパークプラグの軸線方向に沿って延びた直線上に接地電極チップがないため、中心電極表面に燃料が付着した場合でも、中心電極の径が縮小する起点部分に形成された角部と、接地電極との間で燃料ブリッジの発生を抑制することができる。これにより、燃料ブリッジにより電流がリークしてしまい、火花放電ギャップに火花放電を生じなくなってしまうことを抑制することができる。
図１２（Ａ）は、実施例におけるスパークプラグ１００の先端付近を示す説明図である。図１２（Ｂ）は、比較例におけるスパークプラグ１００の先端付近を示す説明図である。実施例における角部ａ３は、絶縁碍子１０の先端部１１から露出している。一方、比較例における角部ａ３は、絶縁碍子１０の先端部１１から露出していない。角部ａ３は、図１２（Ａ）で示すように、絶縁碍子１０の先端面から露出していることが好ましい。
スパークプラグをこのような構成とすれば、絶縁碍子の表面上に、混合気の燃焼によって発生したカーボンが付着して絶縁碍子表面の絶縁性が低下し、中心電極と絶縁碍子表面上のカーボンが導通した状態においても、絶縁碍子先端面に付着したカーボンと接地電極との間で燃料の付着による燃料ブリッジの発生を抑制し、電流がリークすることを抑制することができる。
図１３（Ａ）は、中心電極２０の先端部２２を拡大して示す説明図である。図１３（Ｂ）は、スパークプラグ１００の先端付近を軸線方向から見た図である。この図１３（Ａ）には、２つの仮想飛火経路ＶＰ５，ＶＰ６が描かれている。第５仮想飛火経路ＶＰ５は、接地電極チップ９５の角部ａ５と溶融部９１の角部ａ６との間で飛火が発生する場合における仮想の経路である。第６仮想飛火経路ＶＰ６は、中心電極２０の角部ａ４と溶融部９１の角部ａ６との間で飛火が発生する場合における仮想の経路である。ここで、角部ａ６は、中心電極２０と溶融部９１との境界に形成される角部のうち、接地電極３０に最も接近している角部である。なお、本明細書において角部とは、突出はしていないが、２つの面が交わることによって形成されている凹んだ部分を含む意味で用いられている。なお、第５仮想飛火経路ＶＰ５と、第６仮想飛火経路ＶＰ６の描き方は、図５ないし図６で示した仮想飛火経路ＶＰ１〜ＶＰ３と同様である。
第５仮想飛火経路ＶＰ５の長さＬ５と、第６仮想飛火経路ＶＰ６の長さＬ６とを比較し、短い方の長さをＬ７と定義した場合において、スパークプラグは、以下の関係式（７）を満たすことが好ましい。
Ｌ７／Ｌ４≧０．５ …（７）
ここで、Ｌ７＝ｍｉｎ（Ｌ５，Ｌ６）である。
上記関係式（７）を満たすようにスパークプラグを構成すれば、溶融部と接地電極または接地電極側貴金属チップ間における放電も抑制できるので正常な放電経路以外で放電が発生するのをさらに抑制することができる。
また、中心電極チップ９０と溶融部９１との境界における角度をθ１とする。そして、溶融部９１と中心電極２０との境界における角度をθ２とする。この場合において、スパークプラグは、以下の関係式（８）及び関係式（９）を満たすことが好ましい。
θ１＞θ２ …（８）
θ１＜１８０° …（９）
上記関係式（８）及び関係式（９）を満たすようにスパークプラグを構成すれば、中心電極チップの熱が中心電極チップから溶融部を通じさらに中心電極への熱引きが効果的に行われる。
Ｃ．飛火経路比率Ｌｒに関する実験例：
図３で示した構成のスパークプラグにおいて、肩位置飛火割合（％）と、飛火経路比率Ｌｒとの関係を調べるために、飛火経路比率Ｌｒの異なるサンプルを用いて実験を行なった。ここで、「肩位置飛火割合」とは、正常な放電経路（例えば、第１仮想飛火経路ＶＰ１に沿った経路）以外の経路（第２仮想飛火経路ＶＰ２及び第３仮想飛火経路に沿った経路）で放電が発生する割合である。また、参考として、ギャップＧの異なるサンプルを用いた実験も行なった。
図１４は、飛火経路比率Ｌｒと肩位置飛火割合Ｆｒとの関係を示すグラフである。図１４の縦軸は、肩位置飛火割合Ｆｒを示しており、縦軸は、飛火経路比率Ｌｒを示している。この図１４によれば、飛火経路比率Ｌｒが大きくなるほど、肩位置飛火割合Ｆｒが小さくなることが理解できる。
さらに、この図１４によれば、飛火経路比率Ｌｒが１．０以上の場合には、肩位置飛火割合Ｆｒを１０％以下にすることができることがわかる。したがって、飛火経路比率Ｌｒは１．０以上であることが好ましい。そして、飛火経路比率Ｌｒが１．１以上の場合には、肩位置飛火割合Ｆｒをほぼ０％にすることができることがわかる。したがって、飛火経路比率Ｌｒは、１．１以上であることが特に好ましい。なお、肩位置飛火割合Ｆｒは、ギャップＧの大きさによる影響はあまり受けず、飛火経路比率Ｌｒに大きく依存していることが理解できる。
以上のように、飛火経路比率Ｌｒが上記関係式（１）を満たすように、スパークプラグを構成すれば、肩位置飛火割合Ｆｒをほぼ０％にすることができ、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することが可能となる。
Ｄ．Ｒ形成部ｒｆ１，ｒｆ２の曲率半径に関する実験例：
図８で示した構成のスパークプラグにおいて、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径と、肩位置飛火割合Ｆｒとの関係を調べるために、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径の異なるサンプルを用いて実験を行なった。なお、飛火経路比率Ｌｒとしては、３つの値（Ｌｒ＝０．８、０．９、１．０）を用意して実験を行なった。
図１５は、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径と、肩位置飛火割合Ｆｒとの関係を示すグラフである。この図１５の縦軸は、肩位置飛火割合Ｆｒ（％）を示しており、横軸は、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径（ｍｍ）を示している。この図１５によれば、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径が大きくなるほど、肩位置飛火割合Ｆｒが小さくなることが理解できる。また、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径が同じであっても、飛火経路比率Ｌｒが大きいほど、肩位置飛火割合Ｆｒは小さくなることが理解できる。
そして、この図１５によれば、飛火経路比率Ｌｒが０．９以上であり、かつ、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上の場合では、肩位置飛火割合Ｆｒが１０％未満になることが理解できる。したがって、飛火経路比率Ｌｒは０．９以上であり、かつ、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径は、それぞれ０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
また、この図１５によれば、飛火経路比率Ｌｒが１．０以上であり、かつ、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径がそれぞれ０．０５ｍｍ以上の場合では、肩位置飛火割合Ｆｒが１０％未満になることが理解できる。したがって、飛火経路比率Ｌｒは１．０以上であり、かつ、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径は、それぞれ０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。
さらに、飛火経路比率Ｌｒが１．０以上であり、かつ、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上の場合では、肩位置飛火割合Ｆｒが０％になることが理解できる。したがって、飛火経路比率Ｌｒは１．０以上であり、かつ、Ｒ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径は、それぞれ０．１ｍｍ以上であることが特に好ましい。
以上のように飛火経路比率ＬｒとＲ形成部ｆｒ１，ｒｆ２の曲率半径とを規定すれば、正常な経路以外での放電を抑制することが可能となる。
Ｅ．対向体積Ｖに関する実験例：
対向体積Ｖと机上火花試験後のギャップＧの増加量との関係を調べるため、対向体積Ｖの異なる７つのサンプルを用いて、机上火花試験を行なった。ここで、「机上火花試験」とは、スパークプラグ１００を試験機にかけ、長時間に渡って放電を繰り返すことによって、スパークプラグ１００の性能や電極の損耗の状態を評価する試験である。本実験例では、圧力０．４ＭＰａの大気雰囲気中において、周波数１００Ｈｚで放電を繰り返した。
図１６は、対向体積Ｖと試験後のギャップＧの増加量との関係を示すグラフである。図１６の横軸は、対向体積Ｖ（ｍｍ３）を示しており、縦軸は、机上火花試験を２５０ｈｒ行なった後のギャップＧの増加量（ｍｍ）を示している。この図１６によれば、対向体積Ｖが大きくなるほど、試験後のギャップＧの増加が小さいことがわかる。さらに、この図１６によれば、対向体積Ｖは、試験後のギャップＧの増加量が０．２ｍｍ以下となる０．０１５ｍｍ３以上であることが好ましいことが理解できる。
以上のように、対向体積Ｖが上記関係式（６）を満足するようにスパークプラグを構成すれば、中心電極チップ９０と接地電極チップ９５との最短距離であるギャップＧの増加を抑えることができ、電極の耐久性を向上させることが可能となる。
Ｆ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
図１７は、変形例における接地電極３０ｂの構成を示す説明図である。この図１７における接地電極３０ｂには、Ｒ形成部の代わりに、テーパ部３１が設けられている。テーパ部３１の両端には角部ａ４−１および角部ａ４−２が形成されている。このような構成として、正常な放電経路以外の仮想飛火経路の長さを長くし、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することも可能である。なお、この場合は、角部ａ４−１および角部ａ４−２のうち、角部ａ３（図３）に接近している方を図３における角部ａ４に置き換えて、第２仮想飛火経路ＶＰ２を描いても良い。また、角部ａ４−１および角部ａ４−２から角部ａ３（図３）に向けて仮想飛火経路を描き、経路の長さが短い方を第２仮想飛火経路ＶＰ２と定義することとしてもよい。
図１８は、変形例における中心電極２０の先端部２２付近を示す説明図である。この図１８では、角部ａ３の角度を大きくしている。このようにして、正常な放電経路以外の仮想飛火経路の長さを長くし、正常な放電経路以外で放電が発生するのを抑制することも可能である。
Claims (10)
- スパークプラグであって、
前記スパークプラグの軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の先端部に接合された中心電極側貴金属チップと、
前記中心電極側貴金属チップの側面と対向する接地電極と、
前記接地電極の端面に接合された接地電極側貴金属チップと、
を備え、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記中心電極側貴金属チップの最も先端方向にある角部を第１の角部とし、
前記中心電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記接地電極側貴金属チップに最も接近している角部を第２の角部とし、
前記中心電極の径が縮小される起点に形成される角部のうち、前記接地電極に最も接近している角部を第３の角部とし、
前記接地電極の角部のうち、前記第３の角部に最も接近している角部を第４の角部とし、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記第３の角部に最も接近している角部を第５の角部とし、
前記いずれか２つの角部の間に規定される仮想飛火経路は、
一方の角部の頂点を通過し、かつ、前記一方の角部を二等分する直線を第１の直線とし、
他方の角部の頂点を通過し、かつ、前記他方の角部を二等分する直線を第２の直線とし、
前記第１の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第１の円弧とし、
前記第２の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第２の円弧とした場合において、
前記一方の角部の頂点から前記第１の円弧の中点までを結ぶ前記第１の円弧に沿った経路と、前記第１の円弧の中点から前記第２の円弧の中点までを結ぶ直線状の経路と、前記第２の円弧の中点から前記他方の角部の頂点までを結ぶ前記第２の円弧に沿った経路と、を合わせた経路として定義され、
前記第１の角部と前記第２の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ１とし、
前記第３の角部と前記第４の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ２とし、
前記第３の角部と前記第５の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ３とし、
Ｌ２とＬ３のうち、短い方の長さをＬ４とした場合において、
Ｌ４／Ｌ１≧１．１
の関係式を満たす、スパークプラグ。 - 請求項１に記載のスパークプラグであって、
前記第１の角部の頂点を起点として前記第１の角部の外部側へ延び、かつ、前記第１の角部を二等分する第１の半直線と、前記第２の角部の頂点を起点として前記第２の角部の外部側へ延び、かつ、前記第２の角部を二等分する第２の半直線とが交差するように、前記第１の角部と前記第２の角部とが構成されており、
Ｌ２≦Ｌ３の場合には、前記第３の角部の頂点を起点として前記第３の角部の外部側へ延び、かつ、前記第３の角部を二等分する第３の半直線と、前記第４の角部の頂点を起点として前記第４の角部の外部側へ延び、かつ、前記第４の角部を二等分する第４の半直線とが交差しないように、前記第３の角部と前記第４の角部とが構成されており、
Ｌ３＜Ｌ２の場合には、前記第３の半直線と、前記第５の角部の頂点を起点として前記第５の角部の外部側へ延び、かつ、前記第５の角部を二等分する第５の半直線とが交差しないように、前記第３の角部と前記第５の角部とが構成されている、スパークプラグ。 - スパークプラグであって、
前記スパークプラグの軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の先端部に接合された中心電極側貴金属チップと、
前記中心電極側貴金属チップの側面と対向する接地電極と、
前記接地電極の端面に接合された接地電極側貴金属チップと、
を備え、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記中心電極側貴金属チップの最も先端方向にある角部を第１の角部とし、
前記中心電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記接地電極側貴金属チップに最も接近している角部を第２の角部とし、
前記中心電極の径が縮小される起点に形成されるＲ形成部のうち、前記接地電極に最も接近しているＲ形成部を第１のＲ形成部とし、
前記第１のＲ形成部を挟む２つの直線の交点と、該２つの直線とで構成される仮想の角部を第３の角部とし、
前記接地電極の端面と側面との間に形成されるＲ形成部のうち、前記第３の角部に最も接近しているＲ形成部を第２のＲ形成部とし、
前記第２のＲ形成部を挟む２つの直線の交点と、該２つの直線とで構成される仮想の角部を第４の角部とし、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記第３の角部に最も接近している角部を第５の角部とし、
前記いずれか２つの角部の間に規定される経路である仮想飛火経路は、
一方の角部の頂点を通過し、かつ、前記一方の角部を二等分する直線を第１の直線とし、
他方の角部の頂点を通過し、かつ、前記他方の角部を二等分する直線を第２の直線とし、
前記第１の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第１の円弧とし、
前記第２の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第２の円弧とした場合において、
前記一方の角部の頂点から前記第１の円弧の中点までを結ぶ前記第１の円弧に沿った経路と、前記第１の円弧の中点から前記第２の円弧の中点までを結ぶ直線状の経路と、前記第２の円弧の中点から前記他方の角部の頂点までを結ぶ前記第２の円弧に沿った経路と、を合わせた経路として定義され、
前記第１の角部と前記第２の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ１とし、
前記第３の角部と前記第４の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ２とし、
前記第３の角部と前記第５の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ３とし、
Ｌ２とＬ３のうち、短い方の長さをＬ４とした場合において、
Ｌ４／Ｌ１≧０．９
の関係式を満たし、かつ、
前記第１のＲ形成部と前記第２のＲ形成部の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上である、スパークプラグ。 - スパークプラグであって、
前記スパークプラグの軸線方向に延在する中心電極と、
前記中心電極の先端部に接合された中心電極側貴金属チップと、
前記中心電極側貴金属チップの側面と対向する接地電極と、
前記接地電極の端面に接合された接地電極側貴金属チップと、
を備え、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記中心電極側貴金属チップの最も先端方向にある角部を第１の角部とし、
前記中心電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記接地電極側貴金属チップに最も接近している角部を第２の角部とし、
前記中心電極の径が縮小される起点に形成されるＲ形成部のうち、前記接地電極に最も接近しているＲ形成部を第１のＲ形成部とし、
前記第１のＲ形成部を挟む２つの直線の交点と、該２つの直線とで構成される仮想の角部を第３の角部とし、
前記接地電極の端面と側面との間に形成されるＲ形成部のうち、前記第３の角部に最も接近しているＲ形成部を第２のＲ形成部とし、
前記第２のＲ形成部を挟む２つの直線の交点と、該２つの直線とで構成される仮想の角部を第４の角部とし、
前記接地電極側貴金属チップの先端の角部のうち、前記第３の角部に最も接近している角部を第５の角部とし、
前記いずれか２つの角部の間に規定される経路である仮想飛火経路は、
一方の角部の頂点を通過し、かつ、前記一方の角部を二等分する直線を第１の直線とし、
他方の角部の頂点を通過し、かつ、前記他方の角部を二等分する直線を第２の直線とし、
前記第１の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第１の円弧とし、
前記第２の直線に接し、かつ、前記一方の角部の頂点と前記他方の角部の頂点とを端点とする円弧を第２の円弧とした場合において、
前記一方の角部の頂点から前記第１の円弧の中点までを結ぶ前記第１の円弧に沿った経路と、前記第１の円弧の中点から前記第２の円弧の中点までを結ぶ直線状の経路と、前記第２の円弧の中点から前記他方の角部の頂点までを結ぶ前記第２の円弧に沿った経路と、を合わせた経路として定義され、
前記第１の角部と前記第２の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ１とし、
前記第３の角部と前記第４の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ２とし、
前記第３の角部と前記第５の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ３とし、
Ｌ２とＬ３のうち、短い方の長さをＬ４とした場合において、
Ｌ４／Ｌ１≧１．０
の関係式を満たし、かつ、
前記第１のＲ形成部と前記第２のＲ形成部の曲率半径がそれぞれ０．０５ｍｍ以上である、スパークプラグ。 - 請求項４に記載のスパークプラグであって、
前記第１のＲ形成部と前記第２のＲ形成部の曲率半径がそれぞれ０．１ｍｍ以上である、スパークプラグ。 - 請求項１ないし５のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記接地電極側貴金属チップの端面に平行な仮想平面であって、前記中心電極側貴金属チップと重なり、前記中心電極側貴金属チップのうち前記接地電極側貴金属チップの端面に最も接近している点からの距離が０．１ｍｍである仮想平面を第１の仮想平面とし、
前記中心電極側貴金属チップのうち、前記第１の仮想平面に切り取られる部分であり、かつ、前記中心電極側貴金属チップを前記接地電極側貴金属チップの端面に投影した場合に、前記接地電極側貴金属チップの端面と重なる部分である放電寄与部分の体積をＶ１とし、
前記接地電極側貴金属チップの端面に平行な仮想平面であって、前記接地電極側貴金属チップと重なり、前記接地電極側貴金属チップの端面からの距離が０．１ｍｍである仮想平面を第２の仮想平面とし、
前記接地電極側貴金属チップのうち、前記第２の仮想平面に切り取られる部分であり、かつ、前記放電寄与部分を前記接地電極側貴金属チップの端面に投影した場合に、前記放電寄与部分と重なる部分の体積をＶ２とした場合において、
Ｖ１＋Ｖ２≧０．０１５ｍｍ３
の関係式を満たす、スパークプラグ。 - 請求項１ないし６のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記第３の角部から前記スパークプラグの軸線方向に沿って延びた直線が前記接地電極側貴金属チップと交わらないように、前記第１の角部と前記第５の角部が構成されている、スパークプラグ。 - 請求項１ないし７のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記第３の角部は、前記中心電極の外周に設けられた略筒状の絶縁碍子の先端から露出している、スパークプラグ。 - 請求項１ないし８のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記中心電極と前記中心電極側貴金属チップとの間には溶融部が形成されており、
前記中心電極と前記溶融部との境界に形成される角部のうち、前記接地電極に最も接近している角部を第６の角部とし、
前記第４の角部と前記第６の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ５とし、
前記第５の角部と前記第６の角部との間に規定される仮想飛火経路の長さをＬ６とし、
Ｌ５とＬ６のうち、短い方の長さをＬ７とした場合において、
Ｌ７／Ｌ４≧０．５
の関係式を満たす、スパークプラグ。 - 請求項１ないし９のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記中心電極と前記中心電極側貴金属チップとの間には溶融部が形成されており、
前記中心電極側貴金属チップと前記溶融部との境界における角度をθ１とし、
前記溶融部と前記中心電極との境界における角度をθ２とした場合において、
θ１＞θ２を満たし、かつ、θ１＜１８０°を満たす、スパークプラグ。
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