WO2012147262A1

WO2012147262A1 - スパークプラグ及びその製造方法

Info

Publication number: WO2012147262A1
Application number: PCT/JP2012/001564
Authority: WO
Inventors: 坂倉　靖; 祐一松永
Original assignee: 日本特殊陶業株式会社
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2012-11-01
Also published as: EP2704270B1; JP2012230767A; EP2704270A4; EP2704270A1; CN103493317A; US20140015398A1; CN103493317B; JP5031915B1; US8981633B2

Abstract

スパークプラグにおける多重放電の発生を低減する技術を提供する。スパークプラグは、主接地電極と３つの補助接地電極とを備える。第１の補助接地電極の主体金具に接合されている位置は、中心電極を挟んで主接地電極の前記主体金具に接合されている位置に対向する位置である。また、第２と第３の補助接地電極の主体金具に接合されている位置は、中心電極を挟んで対向する位置である。第１の補助接地電極の幅をＷとし、第２の補助接地電極と第３の補助接地電極との間の最短距離をＴとし、最短距離Ｔの第１の補助接地電極に垂直な方向成分の距離をＴｐとしたとき、Ｗ≧Ｔｐに設定されている。

Description

スパークプラグ及びその製造方法

本発明は、スパークプラグ及びその製造方法に関する。

よく知られているように、スパークプラグは、中心電極と接地電極との間の放電ギャップで火花放電を生じることによって着火を行っている。中心電極や接地電極の形状については、スパークプラグの用途及びその要求特性に応じて様々が形状が工夫されている。特に、複数の接地電極を設けることにより、耐汚損性や着火性の改善、放電に要する電圧（要求電圧）の低減等を実現するスパークプラグが知られている（特許文献１～５等）。

特開昭６０－０８１７８４号公報特開平０５－０３２６１０７号公報特開平０８－０３１９５５号公報特開２００１－２３７０４５号公報特開２００５－１８３１８９号公報特開２００８－１７１６４６号公報

しかしながら、複数の接地電極を有するスパークプラグでは、接地電極の形状や配置によっては、放電ギャップの周囲におけるガス（気体）の流れによって火花が流されてしまい、いわゆる多重放電が生じてしまう、或いは、多重放電の発生を抑制できない、という問題があった。多重放電が生じると、電極の消耗が加速されるので、スパークプラグの寿命が短くなるという問題がある。　

本発明は、スパークプラグにおける多重放電の発生を低減す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。　

［適用例１］　軸線方向に延在する中心電極と、　前記軸線方向に延在する軸孔を有し、前記軸孔に前記中心電極が挿設される絶縁体と、　前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、　一端部が前記主体金具の先端部に接合され、他端部が前記中心電極の先端部との間で前記軸線方向にギャップＧ１を形成する主接地電極と、　一端部が前記主体金具の先端部に接合され、他端部が前記中心電極の側面との間でギャップを形成する３つの補助接地電極と、を備え、　前記中心電極との間でギャップを形成する前記３つの補助接地電極の他端部の対向面は、前記絶縁体の先端より前記軸線方向先端側に位置し、　前記３つの補助接地電極のうちの第１の補助接地電極の前記主体金具に接合されている位置は、前記中心電極を挟んで前記主接地電極の前記主体金具に接合されている位置に対向しており、　前記３つの補助接地電極のうちの第２と第３の補助接地電極の前記主体金具に接合されている位置は、前記中心電極を挟んで対向しているスパークプラグであって、　前記第１の補助接地電極の幅をＷとし、前記第２の補助接地電極と前記第３の補助接地電極との間の最短距離をＴとし、前記最短距離Ｔの前記第１の補助接地電極に垂直な方向成分の距離をＴｐとしたとき、Ｗ≧Ｔｐであることを特徴とするスパークプラグ。　

［適用例２］　適用例１に記載のスパークプラグであって、　前記第１の補助接地電極の前記中心電極側の先端部と、前記第２及び第３の補助接地電極の先端部側面との距離をＳ２、Ｓ３としたとき、Ｓ２≦０．７ｍｍ、Ｓ３≦０．７ｍｍを満たすことを特徴とするスパークプラグ。　

［適用例３］　適用例２に記載のスパークプラグであって、　前記ギャップＧ１と、前記中心電極と前記第２及び第３の補助接地電極との間のギャップＧ２、Ｇ３が、｜Ｇ２－Ｇ１｜≦０．２ｍｍ、｜Ｇ３－Ｇ１｜≦０．２ｍｍの関係にあることを特徴とするスパークプラグ。　

［適用例４］　適用例３に記載のスパークプラグであって、　前記ギャップＧ１は、０．２ｍｍ≦Ｇ１≦１．０ｍｍを満たすことを特徴とするスパークプラグ。　

［適用例５］　適用例１～４のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、　前記主接地電極の幅Ｌと前記距離Ｔｐが、Ｌ≧Ｔｐの関係にあることを特徴とするスパークプラグ。　

［適用例６］　適用例５に記載のスパークプラグであって、　Ｌ≧Ｗ≧Ｔｐであることを特徴とするスパークプラグ。　

［適用例７］　適用例１～６のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、　ガスエンジン用であることを特徴とするスパークプラグ。　

［適用例８］　適用例１～７のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、　前記主体金具に前記第１～第３の補助接地電極を接合する工程と、　前記接合後に前記第１～第３の補助接地電極を曲げ加工する工程と、　前記曲げ加工後に、前記主体金具の内側に前記絶縁体と前記中心電極とが組み付けられた組立体を構成する組み付け工程と、を備え、　断面略円形の打ち抜き工具を用いて、少なくとも前記第２及び第３の補助接地電極の先端部の間の中央部に打ち抜き部が形成されるように前記第２及び第３の補助接地電極の先端部を打ち抜く打ち抜き工程を備え、　前記第２と第３の補助接地電極を結ぶ方向と前記軸線方向との両方に垂直な方向に沿って測った前記第２及び第３の補助接地電極の幅をＶとし、前記第２と第３の補助接地電極の間に形成される前記打ち抜き部の径をＤとしたとき、Ｗ²≧Ｄ²－Ｖ²を満たすように打ち抜かれることを特徴とする製造方法。　

［適用例９］　適用例８に記載のスパークプラグの製造方法であって、　前記第１～第３の補助接地電極の前記曲げ加工前の長さは、前記第１～第３の補助接地電極の前記曲げ加工を同時に行った際に、前記第２及び第３の補助接地電極の前記第１の補助接地電極側の側面と前記第１の補助接地電極の前記第２及び第３の補助接地電極側の先端との間の最短距離Ｍが、Ｍ≧０となる長さに形成されていることを特徴とする製造方法。　

［適用例１０］　適用例９に記載のスパークプラグの製造方法であって、　前記曲げ加工前の前記第１～第３の補助接地電極の先端部にはそれぞれテーパ部が設けられており、　前記第１～第３の補助接地電極の前記曲げ加工を同時に行った際に、前記第１の補助接地電極の前記第２及び第３の補助接地電極側の先端が、前記第２及び第３の補助接地電極の前記第１の補助接地電極側の側面よりも前記中心電極側に位置することを特徴とする製造方法。　

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグ、スパークプラグ用の金具、及び、それらの製造方法等の形態で実現することができる。

適用例１の構成によれば、主接地電極の他に３つの補助接地電極を備えており、このうちの第１の補助接地電極が、中心電極を挟んで主接地電極と対向する位置に設けられているので、この方向からのガスの流れを遮蔽することができ、放電ギャップ近傍のガスの流れに起因して発生する多重放電を低減することができる。なお、第２及び第３の補助接地電極との間の最短距離をＴとしたとき、この最短距離Ｔの第１の補助接地電極に垂直な方向成分の距離Ｔｐは、第１の補助接地電極が伸びる方向に沿って外部から放電ギャップに流れ込むガスの流路の大きさを示す指標と考えることができる。従って、この距離Ｔｐと第１の補助接地電極の幅Ｗとの関係を、Ｗ≧Ｔｐを満たすようにスパークプラグを構成することにより、第１の補助接地電極が伸びる方向からのガスの流れをより効果的に遮蔽することができ、ガスの流れに起因する多重放電を十分に低減することが可能となる。

適用例２のスパークプラグにおいて、距離Ｓ２，Ｓ３は、第２及び第３の補助接地電極の先端部側面に沿って、放電ギャップ近傍に流れ込むガスの流路の大きさを示す指標と考えることができる。従って、これらの距離Ｓ２，Ｓ３を０．７ｍｍ以下に設定することにより、この方向に沿ったガス流れの遮蔽効果を高めることができ、ガスの流れに起因する多重放電をさらに低減することが可能となる。

適用例３の構成によれば、中心電極と主接地電極との間のギャップＧ１と、中心電極と第２及び第３の補助接地電極との間のギャップＧ２、Ｇ３との差が十分に小さいので、これらのギャップＧ１，Ｇ２，Ｇ３をいずれも放電ギャップとして活用することができる。この結果、放電開始の要求電圧を低減することが可能である。

適用例４の構成では、中心電極と主接地電極との間の放電ギャップＧ１の値が小さく、放電ギャップ近傍におけるガス流れに起因して多重放電が発生しやすい傾向にあるため、上述したガス流れの遮蔽による多重放電の低減効果も顕著である。　

適用例５の構成によれば、主接地電極の幅Ｌが、距離Ｔｐ（放電ギャップに流れ込むガスの流路の大きさを示す）以上に設定されているため、主接地電極の方向から放電ギャップに流れ込むガスを効率的に遮蔽することができ、多重放電を更に低減することが可能である。

適用例６の構成によれば、主接地電極の方向、及び、第１の補助接地電極の方向から放電ギャップに流れ込むガスを効率的に遮蔽することができ、多重放電を十分に低減することが可能である。

適用例７のスパークプラグであれば、特に、ガスエンジン用のスパークプラグでは、ガソリンエンジンやアルコールエンジンスパークプラグに比べて、放電ギャップ近傍のガスの流れに起因して多重放電が発生しやすい傾向がある。従って、ガスエンジン用のスパークプラグでは、ガス流れの遮蔽による多重放電の低減効果も顕著である。

適用例８の構成によれば、打ち抜き工具を用いて第２及び第３の補助接地電極の先端部の間の中央部に打ち抜き部を形成するので、第２及び第３の補助接地電極と中心電極との間に小さなギャップを形成するように、打ち抜き部を容易に形成することが可能である。ここで、パラメータ（Ｄ²－Ｖ²）は、第２と第３の補助接地電極の間から打ち抜き部に流れるガスの流路の大きさを示す指標であると考えることができる。一方、パラメータＷは、第１の補助接地電極の幅である。従って、打ち抜き部を、Ｗ²≧Ｄ²－Ｖ²を満たすように打ち抜くことにより、第１の補助接地電極によってガス流れを効果的に遮蔽することができ、多重放電を低減することが可能である。

適用例９の構成によれば、曲げ加工において第１～第３の補助接地電極が互いに干渉することを防止できる。

適用例１０の構成によれば、第１～第３の補助接地電極の先端同士をより近づけることができるので、この後に先端を打ち抜くことによって形成される打ち抜き部をより小さくすることができる。この結果、打ち抜き部へのガス流れを効果的に遮蔽することができ、多重放電を低減することが可能である。

本発明の一実施形態としてのスパークプラグの部分断面図。第１実施形態のスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図。比較例としてのスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図。第２実施形態のスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図。第３実施形態のスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図。第４及び第５実施形態のスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図。第６実施形態のスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図。第７実施形態のスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図。スパークプラグの製造方法の工程を示すフローチャートである。図９のステップＴ５０における曲げ加工及び打ち抜き加工の様子を示す説明図である。正常放電と多重放電発生時の放電波形を示す説明図。実施例と比較例の実験結果（多重放電発生率）の一例を示すグラフ。スパークプラグのサンプルＳ０１～Ｓ０５の形状及び実験結果を示す図。補助放電ギャップ寸法がスパークプラグの耐久性に与える影響に関する試験結果を示す図。

図１は、本発明の一実施形態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、絶縁体として絶縁碍子１０と、この絶縁碍子１０を保持する主体金具５０と、絶縁碍子１０内に軸線方向ＯＤに保持された中心電極２０と、接地電極３０と、絶縁碍子１０の後端部に設けられた端子金具４０とを備えている。後で詳述するように、接地電極３０は複数個設けられている。　

絶縁碍子１０は周知のように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、内燃機関のエンジンヘッド２００にスパークプラグ１００を固定するための円筒状の金具である。主体金具５０は、絶縁碍子１０を、その後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位を取り囲むようにして内部に保持している。主体金具５０は低炭素鋼材より形成され、図示しないスパークプラグレンチが嵌合する工具係合部５１と、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合するネジ山が形成された取付ネジ部５２とを備えている。　

主体金具５０の工具係合部５１と取付ネジ部５２との間には、鍔状のシール部５４が形成されている。取付ネジ部５２とシール部５４との間のネジ首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と取付ネジ孔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、取付ネジ孔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。工具係合部５１から加締部５３にかけての主体金具５０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が介在されており、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ことにより、リング部材６，７およびタルク９を介し、絶縁碍子１０が主体金具５０内で先端側に向け押圧される。これにより、主体金具５０の内周で取付ネジ部５２の位置に形成された段部５６に、環状の板パッキン８を介し、絶縁碍子１０の段部１５が支持されて、主体金具５０と絶縁碍子１０とが一体にされる。このとき、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、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の軸線方向ＯＤの圧縮長を長くして主体金具５０内の気密性を高めている。なお、段部５６よりも先端側における主体金具５０と絶縁碍子１０との間には、所定寸法のクリアランスが設けられている。　

中心電極２０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た電極母材２１の内部に、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なる芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。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。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、後方（図１における上方）の端子金具４０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（図示外）がプラグキャップ（図示外）を介して接続され、高電圧が印加される。　

なお、図１に示したスパークプラグの全体構成は単なる一例であり、これ以外の種々の構成を採用可能である。　

図２（Ａ）は、第１実施形態のスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す正面図であり、図２（Ｂ）はその左側面図、図２（Ｃ）は底面図である。図２（Ｄ）は、図２（Ｃ）から主接地電極３００を取り除いた説明図である。電極としては、中心電極２０と、中心電極２０に対向する主接地電極３００と、３つの補助接地電極３１０，３２０，３３０とが設けられている。これらの電極２０，３００，３１０，３２０，３３０は、絶縁碍子（絶縁体）１０よりも下端側に突出している。主接地電極３００の先端部の上面には、凸部３０２が設けられているが、この凸部３０２は省略してもよい。なお、中心電極２０や接地電極３００，３１０，３２０，３３０は、同一の材料（例えばニッケル合金）で形成されていてもよく、或いは、異なる材料で形成されていても良い。凸部３０２も同様である。また、中心電極２０の下端と、主接地電極３００の凸部３０２の上端にそれぞれ貴金属チップを設けるようにしてもよい。なお、前述した図１では、図示の便宜上、４つの接地電極３００，３１０，３２０，３３０を代表して１つの接地電極３０（主接地電極３００に相当する）のみが描かれている。　

中心電極２０は、上下方向（図１の軸線方向ＯＤ）に沿って延びる略円柱状の電極であり、その下端は略円形を有していることが好ましい。主接地電極３００は、主体金具５０の下端に接合され、その先端部分がほぼ水平になるまで約９０度だけ弧状に折り曲げられている。主接地電極３００の凸部３０２と中心電極２０の間には、放電ギャップＧ１（火花ギャップ）が形成されている（図２（Ａ））。３つの補助接地電極３１０，３２０，３３０も、その先端部分がほぼ水平になるまで約９０度だけ弧状に折り曲げられている。しかし、補助接地電極３１０，３２０，３３０の全体の軸線方向に突出する長さが小さいため、補助接地電極３１０，３２０，３３０の先端部は、中心電極２０の側面に対向する位置にある（図２（Ａ），図２（Ｂ））。換言すれば、補助接地電極３１０，３２０，３３０の先端部は、中心電極２０の周囲を取り囲むように配置されている。なお、本実施形態では、３つの補助接地電極３１０，３２０，３３０は、軸線方向に同じ長さ突出しているが、その中の一部（例えば第１の補助接地電極３１０）が他と軸線方向に異なる長さ突出していてもよい。　

図２（Ｃ），図２（Ｄ）に示すように、底面から見たとき（すなわち、図１の軸線方向ＯＤと垂直な平面において）、３つの補助接地電極３１０，３２０，３３０と主接地電極３００は、以下の配置的な特徴点を有している。（Ａ１）３つの補助接地電極３１０，３２０，３３０と主接地電極３００は、中心電極２０の周囲に等角度間隔で（すなわち９０度間隔で）配置されている。（Ａ２）第１の補助接地電極３１０は、中心電極２０を挟んで主接地電極３００と対向する位置にある。（Ａ３）第２と第３の補助接地電極３２０，３３０は、中心電極２０を挟んで互いに対向する位置にある。（Ａ４）第１の補助接地電極３１０及び中心電極２０の中心同士を結ぶ方向と、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の中心同士を結ぶ方向は、直交する。（Ａ５）第１の補助接地電極３１０の先端面は平坦である。（Ａ６）第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の先端面は、それぞれ略円筒面状（断面略円弧状）に形成されている。（Ａ７）第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の先端面の間には、断面略円形の空間ＰＳ（「打ち抜き部ＰＳ」と呼ぶ）が形成されている。　なお、これらの配置的な特徴点は好ましいものの一例であり、スパークプラグの用途等に応じてこれらの特徴点の一部を適宜省略又は変更してもよい。例えば、第１の補助接地電極３１０の先端面を、略円筒面状（断面略円弧状）に形成してもよい。また、打ち抜き部ＰＳの断面形状として、略円形以外の他の形状を採用してもよい。　

図２（Ａ）～図２（Ｄ）に記載されているパラメータの定義は以下の通りである。＜パラメータの定義＞・Ｄ：第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の間の打ち抜き部ＰＳの直径・Ｇ１：主接地電極３００と中心電極２０との間のギャップ（「主放電ギャップ」とも呼ぶ）・Ｇ２：第２の補助接地電極３２０と中心電極２０との間のギャップ（「補助放電ギャップ」とも呼ぶ）・Ｇ３：第３の補助接地電極３３０と中心電極２０との間のギャップ（「補助放電ギャップ」とも呼ぶ）・Ｌ：主接地電極３００の幅・Ｓ２：中心電極２０の中心から第１の補助接地電極３１０に向かう方向に沿って測定したときの、第２の補助接地電極３２０の先端部側面から第１の補助接地電極３１０の先端までの距離（「補助電極オフセットＳ２」とも呼ぶ）・Ｓ３：中心電極２０の中心から第１の補助接地電極３１０に向かう方向に沿って測定したときの、第３の補助接地電極３３０の先端部側面から第１の補助接地電極３１０の先端までの距離（「補助電極オフセットＳ３」とも呼ぶ）・Ｔ：第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の間の最短距離・Ｔｐ：第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の間の最短距離ＴのＹ方向成分（後述する）・Ｖ２：第２の補助接地電極３３０の幅・Ｖ３：第３の補助接地電極３３０の幅・Ｗ：第１の補助接地電極３１０の幅　

なお、Ｘ方向は中心電極２０と第１の補助接地電極３１０を結ぶ方向であり、Ｙ方向はＸ方向に垂直な方向である。上記の各種パラメータのうち、ギャップＧ１は、図２（Ａ）に示す正面図における高さ方向のパラメータであるが、他のパラメータは、図２（Ｃ）又は図２（Ｄ）に示すように底面から見たときのもの（図１の軸線方向ＯＤと垂直な平面に各部を投影したときのパラメータ）である。距離ＴのＹ方向成分Ｔｐは、後に図４で説明するように、第１の補助接地電極３１０の先端部が伸びる第１の方向と、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の先端部が伸びる第２の方向とが直交していない場合を考慮したパラメータである。第１実施形態では、これらの２つの方向が直交しているので、Ｔ＝Ｔｐである。なお、距離Ｓ２，Ｓ３が等しい場合には、両者を代表して「距離Ｓ」というパラメータを使用する。幅Ｖ２，Ｖ３が等しい場合にも、両者を代表して「幅Ｖ」というパラメータを使用する。　

図２（Ａ）～図２（Ｄ）に示す第１実施形態のスパークプラグにおいて、上記パラメータには以下のような関係が成立している。（Ｂ１）第２と第３の補助接地電極３２０，３３０は同一の形状を有しており、それぞれに関する２つのパラメータの値（例えばＧ２とＧ３、Ｓ２とＳ３、Ｖ２とＶ３）は互いに等しい。（Ｂ２）第１の補助接地電極３１０の幅Ｗと、第２及び第３の補助接地電極３２０，３３０の幅Ｖ２，Ｖ３は、等しい。補助接地電極３１０，３２０，３３０の幅Ｗ，Ｖ２，Ｖ３の値は、例えば約２～３ｍｍの範囲が好ましい。（Ｂ３）補助接地電極３１０，３２０，３３０の幅Ｗ，Ｖ２，Ｖ３は、主接地電極３００の幅Ｌよりも小さい。なお、主接地電極３００の幅Ｌの
値は、例えば約３～４ｍｍの範囲が好ましい。（Ｂ４）第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の間の最短距離Ｔと、そのＹ方向成分Ｔｐは等しい。（Ｂ５）第１の補助接地電極３１０の幅Ｗは、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の間の最短距離ＴのＹ方向成分Ｔｐ以上である。なお、最短距離Ｔ及びそのＹ方向成分Ｔｐの値は、約２～４ｍｍの範囲が好ましい。（Ｂ６）第２及び第３の補助接地電極３２０，３３０の先端部側面から第１の補助接地電極３１０の先端までの距離Ｓ２，Ｓ３（補助電極オフセット）は、ゼロより大きく０．７ｍｍ以下である。（Ｂ７）主接地電極３００と中心電極２０との間のギャップＧ１と、第２及び第３の補助接地電極３２０，３３０と中心電極２０との間のギャップＧ２，Ｇ３とには、｜Ｇ２－Ｇ１｜≦０．２ｍｍ、｜Ｇ３－Ｇ１｜≦０．２ｍｍの関係がある。（Ｂ８）主接地電極３００のギャップＧ１は、０．２ｍｍ≦Ｇ１≦１．０ｍｍを満たす。（Ｂ９）主接地電極３００の幅Ｌと、第１の補助接地電極３１０の幅Ｗと、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の間の最短距離ＴのＹ方向成分Ｔｐは、Ｔｐ≦Ｗ≦Ｌの関係にある。　なお、これらのパラメータ関係は好ましい関係の一例であり、スパークプラグの用途等に応じてこれらの関係の一部を適宜省略又は変更してもよい。　

第１実施形態のスパークプラグにおける電極の形状、配置、及び、パラメータ関係は、以下のような効果を奏する。第１の効果は、中心電極２０の周囲において、主接地電極３００とは異なる方向に複数の補助接地電極３１０，３２０，３３０が設けられているので、中心電極２０の周囲におけるガスの流れ（気流）に起因して生じる多重放電現象を低減又は抑制できる、というものである。よく知られているように、スパークプラグの正常な放電現象では、最初に容量放電が発生して放電が開始され、その次に誘導放電が継続する。容量放電ではスパイク状の電圧変化が見られるが、誘導放電では、中心電極２０と接地電極３００との間が容量放電に比べてはるかに小さな電圧で維持される。一方、多重放電は、通常の誘導放電が生じる期間において、多数のスパイク状の容量放電が発生する現象である。多重放電では多数のスパイク状の電圧変化が生じるので、これにより電極が消耗する、という問題がある。本願の発明者らは、中心電極２０の周囲がガスの流れで乱されると、多重放電が発生しやすいことを発見し、また、中心電極２０の周囲に複数の補助接地電極を設けることによって多重放電現象を効果的に低減できることを見出した。特に、中心電極２０を挟んで主接地電極３００と反対側に第１の補助接地電極３１０を設けることにより、第１の補助接地電極３１０が無い場合に比べて、この方向（－Ｘ方向）のガスの流れによる多重放電の発生を低減又は抑制することが可能となる。なお、このように放電ギャップ近傍へのガスの流れを遮蔽して多重放電を低減する効果を、「ガス流れの遮蔽効果」とも呼ぶ。　

第２の効果は、第１の補助接地電極３１０の幅Ｗを距離Ｔｐ（図２（Ｄ））よりも大きく設定したので、第１の補助接地電極３１０によるガス流れの遮蔽効果を十分に確保することができる、というものである（上記パラメータ関係Ｂ５）。すなわち、第１の補助接地電極３１０の幅Ｗが距離Ｔｐよりも小さい場合に比べて、第１の補助接地電極３１０によるガス流れの遮蔽効果を大きくして、多重放電を低減又は防止することができる。　

第３の効果は、補助電極オフセットＳ２，Ｓ３をそれぞれゼロを超えて０．７ｍｍ以下という小さな値に設定したので、第１と第２の補助接地電極３１０，３２０の間、及び、第１と第３の補助接地電極３１０，３３０の間のガス流れの遮蔽効果を十分に高めることができる、というものである（上記パラメータ関係Ｂ６）。この結果、多重放電を更に低減又は防止することができる。なお、このパラメータ関係Ｂ６は、第１の補助接地電極３１０の先端が、第２及び第３の補助接地電極３２０，３３０の先端部側面よりも、中心電極２０から遠い位置にある、ということを意味していると考えることも可能である。また、補助電極オフセットＳ２は、主接地電極３００の側面に垂直な方向（Ｙ方向）における第１の補助接地電極３１０と第２の補助接地電極３２０との間の隙間（すなわち、ガスの流れの流路の大きさ）を示す指標であると考えることが可能である。補助電極オフセットＳ３も同様である。従って、この隙間に沿ったガス流れを遮蔽するためには、補助電極オフセットＳ２，Ｓ３を０．７ｍｍ以下の小さな値にすることが好ましい。但し、補助電極オフセットＳ２，Ｓ３を０．７ｍｍを超える値としても良いが、０．７ｍｍ以下に設定すればより効果的にガス流れを遮蔽することができる。　

第４の効果は、｜Ｇ２－Ｇ１｜≦０．２ｍｍ、｜Ｇ３－Ｇ１｜≦０．２ｍｍが成立するように設定したので、主接地電極３００のギャップＧ１のみでなく、補助接地電極３２０，３３０のギャップＧ２，Ｇ３も放電用ギャップとして活用することができる、というものである（上記パラメータ関係Ｂ７）。すなわち、スパークプラグの放電を、主接地電極３００のギャップＧ１のみでなく、補助接地電極３２０，３３０のギャップＧ２，Ｇ３においても発生させることが可能となる。この結果、放電に要求される電圧（要求電圧）を低減することが可能である。なお、典型的には、主接地電極３００のギャップＧ１の方が、補助接地電極３２０，３３０のギャップＧ２，Ｇ３よりも小さな値に設定される。具体的には、主接地電極３００のギャップＧ１は、０．２ｍｍ≦Ｇ１≦１．０ｍｍを満たす値に設定することが好ましい。発明者らは、各種用途のスパークプラグのうち、天然ガス（ＬＮＧ）やプロパンガスなどを可燃ガスとして使用するガスエンジン用のスパークプラグでは、ガソリンやアルコールを燃焼させるエンジン用のスパークプラグに比べて、ガスの流れに起因する多重放電の発生の問題点が特に大きなことを見いだした。ガスエンジン用のスパークプラグでは、主接地電極３００のギャップＧ１は、０．２ｍｍ≦Ｇ１≦１．０ｍｍを満たす値に設定することが好ましく、この場合に、複数の補助接地電極３１０，３２０，３３０を設けることによって多重放電を効果的に低減することができる。なお、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の先端面はそれぞれ略円筒面（断面略円弧状）に形成することが好ましい。こうすれば、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の先端面が平坦である場合に比べて、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の先端面と中心電極２０との間のギャップＧ２，Ｇ３を、放電用ギャップとしてより効率的に活用可能である。また、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の先端面はそれぞれ略円筒面に形成すれば、これらのギャップＧ２，Ｇ３におけるガス流れの遮蔽効果も高めることが可能である。一方、第１の補助接地電極３１０の先端面は、図２（Ｄ）に示すように略平坦でも良く、或いは、第２及び第３の補助接地電極３２０，３３０と同様に略円筒面状（断面略円弧状）に形成しても良い。　

第５の効果は、距離Ｔｐと主接地電極３００の幅Ｌを、Ｔｐ≦Ｌの関係に設定したので、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の間に存在する幅Ｔｐのギャップを、主接地電極３００の幅Ｌによって遮蔽することができる、というものである（上記パラメータ関係Ｂ９）。この結果、中心電極２０の周囲のうちの主接地電極３００側におけるガス流れの遮蔽効果を高めることができ、多重放電を低減又は抑制することができる。なお、同様の理由により、第１の補助接地電極３１０の幅Ｗについても、Ｔｐ≦Ｗの関係が好ましい。但し、第１の補助接地電極３１０の幅Ｗを過度に大きくすると、可燃ガスが中心電極２０の周囲に流れ込むことが過度に妨げられてしまい、却って着火性能が低下する可能性がある。そこで、第１の補助接地電極３１０の幅Ｗは、主接地電極３００の幅Ｌよりも小さいことが好ましい。従って、Ｔｐ≦Ｗ≦Ｌの関係が成立することが好ましい。　

以上のように、図２に示した第１実施形態のスパークプラグでは、主接地電極３００の他に３つの補助接地電極３１０，３２０，３３０を設け、これらの４つの接地電極３００，３１０，３２０，３３０によって中心電極２０の周囲を遮蔽するようにしたので、ガス流れの遮蔽効果を十分に奏することができる。この結果、中心電極２０の周囲に過度のガスの流れが存在することにより生じる多重放電を低減又は抑制することができるという効果がある。なお、以下に説明する他の実施形態から理解できるように、上述した種々の形状やパラメータ関係については、種々の変更や修正が可能である。　

図３は、比較例としてのスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図である。この比較例は、第１の補助接地電極が設けられていない点で、図２に示した第１実施形態と異なっている。この比較例では、第１の補助接地電極によるガス流れの遮蔽効果が無いので、第１実施形態に比べて多重放電が高頻度に発生する傾向にある。　

図４（Ａ）は、第２実施形態の説明図であり、第１実施形態の図２（Ｄ）に対応している。このスパークプラグでは、第２と第３の補助接地電極３２０ｓ，３３０ｓの先端部が伸びる方向ＳＤと、第１の補助接地電極３１０ｓの先端部が伸びる方向Ｘが直交していない。なお、図４（Ａ）では主接地電極３００は図示が省略されている。主接地電極３００は、例えば第１実施形態と同様に、第１の補助接地電極３１０ｓと対向する位置に設けることが可能である。　

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の第２と第３の補助接地電極３２０ｓ，３３０ｓを実線で描き、第１の補助接地電極３１０ｓについてはその位置をずらして破線で描いたものである。第２と第３の補助接地電極３２０ｓ，３３０ｓの間の最短距離Ｔは、これらの電極の先端部が伸びるＳＤ方向に沿った距離である。方向Ｙは、Ｘ方向（第１の補助接地電極３１０ｓの先端部が伸びる方向）に垂直な方向である。このように、Ｙ方向とＳＤ方向とが異なる場合には、最短距離ＴのＹ方向成分Ｔｐは、最短距離Ｔよりも小さな値となる。図４（Ａ）から理解できるように、この成分Ｔｐは、第２と第３の補助接地電極３２０ｓ，３３０ｓの打ち抜き部ＰＳが、第１の補助接地電極３１０ｓに向けている開口の大きさ（ガスの流路の大きさ）を示している。　

図４（Ｂ）において、第２と第３の補助接地電極３２０ｓ，３３０ｓの幅Ｖ（＝Ｖ２＝Ｖ３）と、電極３２０ｓ，３３０ｓの間の打ち抜き部ＰＳの直径Ｄと、電極３２０ｓ，３３０ｓの間の最短距離Ｔとの間には、以下の関係が成立する。　Ｄ^２＝Ｔ^２＋Ｖ^２　…（１）　Ｔ^２＝Ｄ^２－Ｖ^２　…（２）　

上述したように、最短距離ＴのＹ方向成分Ｔｐは、第２と第３の補助接地電極３２０ｓ，３３０ｓの打ち抜き部ＰＳが、第１の補助接地電極３１０ｓが伸びる方向（Ｘ方向）に向いて開いている開口の大きさを示している。従って、第１の補助接地電極３１０ｓによるガス流れの遮蔽効果を十分に確保するためには、第１の補助接地電極３１０ｓの幅Ｗを、距離Ｔｐ及び距離Ｔ以上の値とすることが好ましい（上述したパラメータ関係Ｂ９）。　Ｔｐ≦Ｔ≦Ｗ　…（３）　

上記（２）式と（３）式を考慮すると、第１の補助接地電極３１０ｓの幅Ｗと、第２と第３の補助接地電極３２０ｓ，３３０ｓの打ち抜き部ＰＳの直径Ｄと、第２と第３の補助接地電極３２０ｓ，３３０ｓの幅Ｖには、以下の関係が成立することが好ましい。　Ｗ^２≧Ｄ^２－Ｖ^２　…（４）　この（４）式が成立すれば、打ち抜き部ＰＳのＸ方向の開口を、第１の補助接地電極３１０ｓで十分に遮蔽することができ、多重放電を低減又は抑制することが可能である。　

図５（Ａ），図５（Ｂ）は、第３実施形態のスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図であり、図２（Ｃ），図２（Ｄ）に相当する図である。この第３実施形態が第１実施形態と異なる点は、第
１の補助接地電極３１０ａの幅Ｗが、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の幅Ｖよりも大きい点だけであり、他の構成は第１実施形態と同じである。この構成では、第１の補助接地電極３１０ａによるガス流れの遮蔽効果を更に大きくできるので、多重放電を更に低減又は抑制することが可能である。なお、第３実施形態とは逆に、第１の補助接地電極３１０の幅を、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の幅Ｖよりもやや小さくしてもよい。　

図６（Ａ）は、第４実施形態のスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図であり、第１実施形態の図２（Ｄ）に相当する図である。第４実施形態が第１実施形態と異なる点は、第１の補助接地電極３１０ｂの先端部の形状及び位置だけであり、他の構成は第１実施形態と同じである。すなわち、この第１の補助接地電極３１０ｂの先端部は、断面略円弧状の先端面３１１ｂを有しており、その両側にテーパ部３１２ｂが形成されている。先端面３１１ｂは、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０の打ち抜き部ＰＳが形成する直径Ｄの円に整合する形状を有している。従って、３つの補助接地電極３１０ｂ，３２０，３３０と、中心電極２０との間のギャップは略一定である。この結果、これらのギャップを利用して、より安定した放電を起こすことが可能であり、また、放電の要求電圧を低下させることが可能である。第１の補助接地電極３１０ｂのテーパ部３１２ｂは、第１の補助接地電極３１０ｂと、第２及び第３の補助接地電極３２０，３３０とが干渉しないようにするために設けられている。なお、この第４実施形態では、補助電極オフセットＳ２，Ｓ３は、０ｍｍである。また、第１の補助接地電極３１０ｂと第２の補助接地電極３２０との間の隙間、及び、第１の補助接地電極３１０ｂと第３の補助接地電極３３０との間の隙間はそれぞれほぼ０である。この構成では、第１の補助接地電極３１０ｂによるガス流れの遮蔽効果を更に大きくできるので、多重放電を更に低減又は抑制することが可能である。　

図６（Ｂ）は、第５実施形態のスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図である。第５実施形態が第４実施形態と異なる点は、第１～第３の補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃの先端部の形状及び位置だけであり、他の構成は第４実施形態と同じである。すなわち、第１～第３の補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃの先端部は、それぞれ断面略円弧状の先端面を有しており、それぞれの両側にテーパ部３１２ｃ，３２２ｃ，３３２ｃが形成されている。さらに、補助電極オフセットＳ２，Ｓ３は、マイナスである。なお、補助電極オフセットＳ２，Ｓ３は、第２及び第３の補助接地電極３２０ｃ，３３０ｃの先端部の２つの側面のうちで第１の補助接地電極３１０ｃにより近い側面（図６（Ｂ）の右側の側面）から、Ｘ方向（第１の補助接地電極３１０ｃが伸びる方向）に沿って測った値である。すなわち、第５実施形態では、第１の補助接地電極３１０ｃの先端が、第２及び第３の補助接地電極３２０ｃ，３３０ｃの先端部側面よりも、中心電極２０に近い位置にある。このような配置は、第１～第３の補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃの先端部の両側にそれぞれテーパ部３１２ｃ，３２２ｃ，３３２ｃが形成されていることによって達成されたものである。第５実施形態では、３つの補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃ相互の間に十分な隙間を確保することができ、互いに干渉してしまうことを防止できる点で、第４実施形態よりも更に好ましい。　

図７（Ａ）～図７（Ｄ）は、第６実施形態のスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図であり、第１実施形態の図２（Ａ）～図２（Ｄ）に相当する図である。第６実施形態が第１実施形態と異なる点は、第１実施形態に比べて３つの補助接地電極３１０ｄ，３２０ｄ，３３０ｄの先端が中心電極２０からより遠い位置にある点、及び、第１の補助接地電極３１０ｄの先端面が略円筒面状（すなわち、断面が直径Ｄの円に整合する略円弧状）に形成されている点、の２点であり、他の構成は第１実施形態と同じである。３つの補助接地電極３１０ｄ，３２０ｄ，３３０ｄの先端は、中心電極２０から遠い位置にあるため、補助電極オフセットＳ２，Ｓ３は０．７ｍｍよりも大きい。すなわち、この構成では、３つの補助接地電極３１０ｄ，３２０ｄ，３３０ｄの先端が中心電極２０から遠い位置にあるため、これらの電極３１０ｄ，３２０ｄ，３３０ｄによるガス流れの遮蔽効果が第１実施形態よりも小さい。従って、多重放電を低減又は抑制するという観点からは、この第６実施形態よりも、補助電極オフセットＳ２，Ｓ３がより小さな第１実施形態の方が好ましい。　

図８は、第７実施形態のスパークプラグの放電ギャップの近傍を拡大して示す説明図であり、第６実施形態の図７（Ｄ）に相当する図である。第７実施形態が第６実施形態と異なる点は、第６実施形態に比べて３つの補助接地電極３１０ｅ，３２０ｅ，３３０ｅの先端が中心電極２０からより近い位置にある点だけであり、他の構成は第６実施形態と同じである。なお、第１の補助接地電極３１０ｅの先端が中心電極２０に近い位置にあるので、補助電極オフセットＳ２，Ｓ３は０．７ｍｍ以下となっている。この構成では、補助接地電極３１０ｅ，３２０ｅ，３３０ｅによるガス流れの遮蔽効果が第６実施形態よりも大きい点で好ましい。また、この第７実施形態では、３つの補助接地電極３１０ｅ，３２０ｅ，３３０ｅの先端面が、直径Ｄの円に整合する形状（断面略円弧状）を有しており、これらの電極３１０ｅ，３２０ｅ，３３０ｅと中心電極２０との間のギャップが一定である点で好ましく、これは図６（Ａ）に示した第４実施形態や図６（Ｂ）に示した第５実施形態と共通している。但し、第７実施形態では、補助接地電極３１０ｅ，３２０ｅ，３３０ｅの先端部にテーパ部が形成されていないので、製造がより容易である。　

図９は、本発明の一実施形態におけるスパークプラグの製造方法の工程を示すフローチャートである。ステップＴ１０では主体金具５０が準備され、ステップＴ２０では絶縁碍子１０が準備される。ステップＴ３０では、主接地電極３００と補助接地電極３１０，３２０，３３０が準備される。ステップＴ４０では、主体金具５０に主接地電極３００と補助接地電極３１０，３２０，３３０が接合され、ステップＴ５０では補助接地電極３１０，３２０，３３０に対して曲げ加工及び打ち抜き加工が行われる。　

図１０は、ステップＴ５０における曲げ加工及び打ち抜き加工の様子を示す説明図である。ここでは、図６（Ｂ）で説明した第５実施形態のスパークプラグの加工工程を示しており、図１０（Ａ１）～図１０（Ｃ１）はスパークプラグの下端の正面図、図１０（Ａ２）～図１０（Ｃ２）はその底面図である。なお、図１０においては、主接地電極３００の先端部には、凸部３０２（図２（Ａ））は設けられていない。但し、図１０に示したステップＴ５０の後又は前に行われるいずれかの工程において、接地電極３００の先端部に凸部３０２を設けるようにしてもよい。図１０（Ａ１），図１０（Ａ２）は、ステップＴ４０において主接地電極３００ｃと補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃが主体金具５０に接合された状態を示している。この例では、棒状の電極部材が準備されて主体金具５０に接合される。この後、第１の曲げ工具（図示省略）を用いて、３つの補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃの先端が約９０度の弧状になるように曲げ加工される。　

図１０（Ｂ１），図１０（Ｂ２）は、曲げ加工後の状態を示している。補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃとなる電極部材の先端は、後述する打ち抜き工程で打ち抜かれるが、図１０（Ｂ１），図１０（Ｂ２）では打ち抜き前の電極部材の形状が示されている。この曲げ加工後の状態において、隣接する補助接地電極同士（例えば電極３１０ｃ，３２０ｃ）の間の最短距離Ｍが０以上の値となるように、曲げ加工前の各電極部材の長さが予め決定されている。なお、この最短距離Ｍは、隣接する補助接地電極の先端同士の距離に相当する。この最短距離Ｍが０以上であれば、曲げ加工時に補助接地電極の先端同士が干渉しない点で好ましい。この最短距離Ｍは０でも良いが、加工誤差を考慮すると、最短距離Ｍは、０を超える値に設定されていることが好ましく、０．２ｍｍ以上が更に好ましく、０．４ｍｍ以上が最も好ましい。　

なお、第１～第３の補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃの曲げ加工を同時に行った際に、図１０（Ｂ１）、図１０（Ｂ２）のように、第１の補助接地電極３１０ｃの第２及び第３の補助接地電極３２０ｃ、３３０ｃ側の先端３１４ｃが、第２及び第３の補助接地電極３２０ｃ、３３０ｃの第１の補助接地電極３１０ｃ側の側面３２６ｃ、３３６ｃよりも中心電極２０側に位置することが好ましい。このような構成では、第１～第３の補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃの先端同士をより近づけることができるので、この後に、これらの先端を打ち抜くことによって形成される打ち抜き部ＰＳをより小さくすることができる。この結果、打ち抜き部ＰＳへのガス流れを効果的に遮蔽することができ、多重放電を低減することが可能となる。　

図１０（Ｃ１），図１０（Ｃ２）は、打ち抜き工具４００を用いて、補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃの先端部の打ち抜き加工が行われる様子を示している。この打ち抜き工具４００は、断面が直径Ｄの略円形形状を有している。この打ち抜き工具４００を用いて３つの補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃの先端部を打ち抜くことにより、直径Ｄの略円形状の打ち抜き部ＰＳが形成される。このように、曲げ加工後に複数の補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃの中央を打ち抜くようにすれば、略円形形状の打ち抜き部ＰＳを１工程できれいに形成することができる。この打ち抜き部ＰＳの中央には、中心電極２０（図６（Ｂ）参照）が設置されるので、個々の補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃと中心電極２０との間にほぼ一定のギャップを形成することが可能となる。　

なお、図１０に示した曲げ加工及び打ち抜き可能は、図６（Ｂ）以外の他の実施形態にも適用可能である。但し、図２，図４，図５に示した実施形態では、第１の補助接地電極３１０の先端が打ち抜かれないように打ち抜き工具４００の形状が設定される。また、図６（Ａ），図６（Ｂ）に示した実施形態のように、補助接地電極の先端が円弧状以外の断面形状（例えばテーパ部３１２ｂ）を含む場合には、その断面形状も打ち抜き工具で打ち抜くようにしてもよい。あるいは、テーパ部３１２ｂのような円弧状以外の断面形状は、曲げ加工前の電極部材の先端に予め加工しておいても良い。あるいは、個々の補助接地電極の先端の形状の全体を、曲げ加工前の電極部材の先端に予め加工しておくことも可能である。　

こうして補助接地電極の曲げ加工及び打ち抜き加工が完了すると、図９のステップＴ６０において主体金具５０に中心電極２０と絶縁碍子１０とが挿入される組み付け工程が実施される。この組み付け工程によって、主体金具５０の内側に絶縁碍子（絶縁体）１０と中心電極２０とが組み付けられた組立体が構成される。なお、組み付け工程としては、（ｉ）中心電極２０を絶縁碍子１０に組み付けたものを主体金具５０に組み付ける方法と、（ｉｉ）絶縁碍子１０を主体金具５０に組み付けた後に、中心電極２０を組み付ける方法と、が存在するが、これらのいずれを採用してもよい。ステップＴ７０では、加締工具（図示省略）を用いて、主体金具５０の加締加工が実施される。この加締加工により、絶縁碍子１０が主体金具５０に固定される。この後、ステップＴ８０において第２の曲げ工具（図示省略）を用いて主接地電極３００の先端が曲げ加工され、ステップＴ９０では主体金具５０の取付ネジ部５２にガスケット５が装着されて、スパークプラグ１００が完成する。　

なお、図９に示した製造方法は単なる一例であり、これとは異なる種
々の方法でスパークプラグを製造可能である。例えば、ステップＴ１０～Ｔ９０の工程の順序はある程度任意に変更可能である。

上述したいくつかの実施形態に従った複数のサンプルについて、以下のような放電性能の実験を行った。　

図１１（Ａ），図１１（Ｂ）は、正常放電と多重放電発生時の放電波形をそれぞれ示している。図１１（Ａ）に示すように、正常放電時には、容量放電の後に誘導放電がしばらく継続したのちに放電が終了する。よく知られているように、容量放電はパルス状に大きな電圧が印加される短時間の放電現象であり、誘導放電は容量放電に比べて低い電圧が続くより長時間の放電現象である。図１１（Ｂ）は、多重放電が生じた状態を示している。多重放電は、正常放電であれば誘導放電が継続する期間において、多数回のパルス状の電圧変化が発生する現象である。このような多重放電が発生すると、スパークプラグの電極の消耗が促進されてしまうという不具合がある。なお、図１１（Ｃ），図１１（Ｄ）に示すように、気流が無い状態で放電させると正常に放電するスパークプラグに関しても、ガスの流れによっては多重放電が発生し易くなる場合がある。　

図１２（Ａ）は、実施例と比較例の実験結果（多重放電発生率）の一例を示している。実施例としては、図６（Ｂ）に示した第５実施形態に従った形状のスパークプラグを使用した。また、比較例としては、第１の補助接地電極３１０が設けられていないが、第２と第３の２つの補助接地電極３２０，３３０が設けられたスパークプラグ（図３）を使用した。なお、これらの実施例及び比較例では、補助接地電極３１０～３３０の幅Ｗ（＝Ｖ）を２．７ｍｍ、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０間の最短距離Ｔを２．４ｍｍとした。　

図１２（Ｂ）は、多重放電発生率の測定方法を示している。ここで、期間Ａは多重放電発生期間を示し、期間Ｂは放電全体の期間（「全放電期間Ｂ」とも呼ぶ）を示している。多重放電発生率は、全放電期間Ｂに対する多重放電発生期間Ａの割合（＝Ａ／Ｂ）である。全放電期間Ｂは、容量放電の発生時点から、放電の終了時点までの期間である。図１２（Ｂ）や図１１（Ａ），図１１（Ｂ）から理解できるように、放電の終了時には、中心電極と接地電極間の電圧が、一旦低下した後に上昇する。従って、この電圧が一旦低下する直前の時点を、「放電の終了時点」として決定することが可能である。多重放電発生期間Ａは、全放電期間Ｂの中で多重放電が発生している期間である。多重放電発生期間Ａの開始時点は、中心電極と接地電極間の電圧が一定値（例えば５ｋＶ）以上低下した時点から決定することが可能である。また、多重放電発生期間Ａの終了時点は、中心電極と接地電極間の電圧の低下が上記一定値（例えば５ｋＶ）を上回らなくなった時点から決定することが可能である。　

図１２（Ａ）には、気流の向きが正面の場合と、側面の場合と、背面の場合、の３つの場合における多重放電発生率の結果が示されている。ここで、「正面」とは、可燃ガスの気流が主接地電極３００の正面から主接地電極３００に向かう方向（図２（Ｄ）の－Ｘ方向）を意味しており、「背面」とはその逆の方向を意味している。また、「側面」とは、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０を結ぶ方向を意味している。なお、多重放電発生率の値としては、１００回の試験の平均値を採用した。気流の向きが正面の場合には、多重放電発生率は、サンプルＳ０３が約３５％、比較例が約７０％であった。気流の向きが側面の場合には、多重放電発生率は、サンプルＳ０３及び比較例ともに約３５％であった。また、気流の向きが背面の場合には、多重放電発生率は、サンプルＳ０３が約２３％、比較例が約２５％であった。この実験結果から、気流の向きが正面の場合には、実施例（サンプルＳ０３）の多重放電発生率が比較例に比べて大幅に低下していることが分かる。これは、主接地電極３００の正面方向に設けられた第１の補助接地電極３１０が、ガス流れの遮蔽の点で顕著な効果を奏することを意味している。一方、気流の向きが側面や背面の場合には、第１の補助接地電極３１０によるガス流れの遮蔽効果はそれほど大きくない。　

図１３は、スパークプラグの５種類のサンプルＳ０１～Ｓ０５の形状及び実験結果（多重放電発生率Ｘａｖｅ）を示している。サンプルＳ０１は、パラメータＳ以外は第１実施形態（図２）に従った形状を有しており、補助接地電極３１０，３２０，３３０の幅Ｗ（＝Ｖ）が２．７ｍｍ、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０間の最短距離Ｔが２．４ｍｍ、補助電極オフセットＳが０．８ｍであり、パラメータ関係としてＴ≦Ｗ，０．７ｍｍ＜Ｓが成立している。サンプルＳ０２は、サンプルＳ０１とほぼ同じ形状を有しており、補助電極オフセットＳが０．７ｍであり、パラメータ関係としてＳ≦０．７ｍｍが成立している点だけがサンプルＳ０１と異なる。サンプルＳ０３は、第６実施形態（図６（Ｂ））に従った形状を有しており、補助接地電極３１０ｃ，３２０ｃ，３３０ｃの幅Ｗ（＝Ｖ）が２．７ｍｍ、第２と第３の補助接地電極３２０ｃ，３３０ｃ間の最短距離Ｔが２．４ｍｍ、補助電極オフセットＳが－０．１ｍであり、パラメータ関係としてＴ≦Ｗ，Ｓ＜０が成立している。なお、このサンプルＳ０３は、図１２（Ａ）で示した実施例で使用したサンプルと同じものである。サンプルＳ０４は、第６実施形態（図７）に従った形状を有しており、補助接地電極３１０ｄ，３２０ｄ，３３０ｄの幅Ｗ（＝Ｖ）が２．２ｍｍ、第２と第３の補助接地電極３２０ｄ，３３０ｄ間の最短距離Ｔが３．５ｍｍ、補助電極オフセットＳが０．８ｍであり、パラメータ関係としてＷ＜Ｔ，０．７ｍｍ＜Ｓが成立している。サンプルＳ０５は、第７実施形態（図８）に従った形状を有しており、補助接地電極３１０ｅ，３２０ｅ，３３０ｅの幅Ｗ（＝Ｖ）が２．２ｍｍ、第２と第３の補助接地電極３２０ｅ，３３０ｅ間の最短距離Ｔが３．５ｍｍ、補助電極オフセットＳが０．７ｍであり、パラメータ関係としてＷ＜Ｔ，Ｓ≦０．７ｍｍが成立している。　

図１３の下段に示す多重放電発生率Ｘａｖｅは、放電期間において多重放電が発生する期間の割合を示している。これらの多重放電発生率Ｘａｖｅの値も、１００回の試験の平均値である。気流の向きが正面の場合には、サンプルＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３の多重放電発生率は約３５％であり、サンプルＳ０４，Ｓ０５の多重放電発生率は約５０％である。この差異は、サンプルＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３では、第１の補助接地電極３１０の幅Ｗが２．７ｍｍであって、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０間の最短距離Ｔ（＝２．４ｍｍ）よりも十分に大きいため、第１の補助接地電極３１０によるガス流れの遮蔽効果が大きいからであると推定される。一方、サンプルＳ０４，Ｓ０５では、第１の補助接地電極３１０の幅Ｗが２．２ｍｍであって、第２と第３の補助接地電極３２０，３３０間の最短距離Ｔ（＝３．５ｍｍ）よりもかなり小さいため、第１の補助接地電極３１０によるガス流れの遮蔽効果が小さく、多重放電発生率がやや高くなっているものと推定される。従って、パラメータＴ，Ｗに関しては、Ｔ≦Ｗの関係が成立していることが好ましいことが理解できる。　

気流の向きが側面の場合には、サンプルＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３の多重放電発生率は、この順に次第に低下するので、この中でサンプルＳ０３が最も好ましい。これらの３つのサンプルＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３の主な差異は、補助電極オフセットＳの値である。すなわち、補助電極オフセットＳは、０．７ｍｍを超えた値よりも０．７ｍｍ以下の値の方が好ましい。また、Ｓの値の範囲としては、０≦Ｓ≦０．７ｍｍの範囲が好ましく、Ｓ＜０（Ｓがマイナス）であることが最も好ましい。この理由は、補助電極オフセットＳが、第１の補助接地電極３１０と第２の補助接地電極３２０（又は第３の補助接地電極３３０）との間において、第１の補助接地電極３１０の側面に垂直な方向に開口している流路の大きさを示す指標となっているからである。すなわち、図２や図６（Ａ），（Ｂ）を見れば理解できるように、補助電極オフセットＳが小さいほど、第１の補助接地電極３１０の側面に垂直な方向（図２のＹ方向）に開口している流路の幅は小さくなる。従って、補助電極オフセットＳが小さい方が、側面方向におけるガス流れの遮蔽効果が大きく、多重放電を低減できる点で好ましい。この点は、サンプルＳ０４，Ｓ０５の実験結果からも確認できる。　

図１４は、補助放電ギャップ寸法がパークプラグの耐久性に与える影響に関する試験結果である。ここで、「補助放電ギャップ寸法」とは、中心電極２０と第２と第３の補助接地電極３２０，３３０との間の放電ギャップＧ２，Ｇ３を意味している。ここでは、参考例として、補助接地電極が設けられておらず、１つの接地電極のみ（主接地電極３００のみ）が設けられたスパークプラグを使用した。この参考例のスパークプラグでは、中心電極２０と接地電極３００との間の初期ギャップＧは０．３ｍｍとした。なお、「初期ギャップ」とは、耐久試験を行う前の放電ギャップである。また、実施例として、第５実施形態（図６（Ｂ））の形状を有する２つのサンプルＳ１０，Ｓ０３を使用した。図１４の右端のサンプルＳ０３は、図１３に示したサンプルＳ０３と同じ寸法を有しており、主放電ギャップＧ１を０．３ｍｍ、補助放電ギャップＧ２，Ｇ３を０．３ｍｍとしたものである。このサンプルＳ０３は、｜Ｇ２－Ｇ１｜≦０．２ｍｍを満たしている。一方、図１４の中央のサンプルＳ１０は、サンプルＳ０３の補助放電ギャップＧ２，Ｇ３を０．６ｍｍに変更したものであり、他の寸法はサンプルＳ０３と同じである。このサンプルＳ１０は、｜Ｇ２－Ｇ１｜＞０．２ｍｍを満たすサンプルである。　

図１４の縦軸は、放電開始に要する電圧（要求電圧）の値を示す。なお、要求電圧の幅は、約１０個のサンプルを試験して得られた結果の範囲を示している。要求電圧が高いほど放電しにくいので、要求電圧は低い方が好ましい。耐久試験前は、参考例及び実施例のサンプルＳ１０，Ｓ０３のいずれにおいても、要求電圧は１１～１６ｋＶの範囲に亘っており、三者の間にほとんど差が無かった。一方、２０００時間の耐久試験の後に再び要求電圧を測定したところ、参考例では、要求電圧が２３～３５ｋＶの範囲まで大幅に上昇していたのに対して、サンプルＳ１０では２２～２９ｋＶの範囲というやや少ない上昇に留まり、また、サンプルＳ０３では２２～２７ｋＶの範囲という最も少ない上昇に留まっていた。このように、実施例のスパークプラグでは、スパークプラグを長時間使用した後における要求電圧の上昇が少ないという点でも好ましいことが理解できる。また、サンプルＳ１０とサンプルＳ０３との比較から理解できるように、補助放電ギャップＧ２，Ｇ３と主放電ギャップＧ１との間の差の絶対値については、｜Ｇ２－Ｇ１｜≦０．２ｍｍ，｜Ｇ３－Ｇ１｜≦０．２ｍｍを満たすことが好ましい。この理由は、補助放電ギャップＧ２，Ｇ３と主放電ギャップＧ１との差が小さいほど、補助放電ギャップＧ２，Ｇ３と主放電ギャップの両方で放電が生じやすく、逆に、両者の差が大きいほど主放電ギャップのみで放電が生じ易いからであると推定される。この意味からは、補助放電ギャップＧ２，Ｇ３と主放電ギャップＧ１とが同じ値であること（Ｇ１＝Ｇ２＝Ｇ３）が好ましい。なお、主放電ギャップＧ１の値は、０．２ｍｍ≦Ｇ１≦１ｍｍを満たすことが好ましい。この理由は、主放電ギャップＧ１がこの範囲を満たすようなかなり小さなギャップとなっている場合に、主接地電極３００の他に３つの補助接地電極３１０～３３０を設けることによってガス流れの遮蔽効果を向上させ、多重放電を低減する効果が顕著だからである。

３…セラミック抵抗　　　４…シール体　　　５…ガスケット　　　６，７…リング部材　　　８…板パッキン　　　９…タルク　　１０…絶縁碍子　　１２…軸孔　　１３…脚長部　　１５…段部　　１７…先端側胴部　　
１８…後端側胴部　　１９…鍔部　　２０…中心電極　　２１…電極母材　　２５…芯材　　３０…接地電極　　４０…端子金具　　５０…主体金具　　５１…工具係合部　　５２…取付ネジ部　　５３…加締部　　５４…シール部　　５５…座面　　５６…段部　　５８…座屈部　　５９…ネジ首　１００…スパークプラグ　２００…エンジンヘッド　２０１…取付ネジ孔　２０５…開口周縁部　３００…主接地電極　３０２…凸部　３１０～３３０…補助接地電極　３１１ｂ…先端面　３１２ｂ，３１２ｃ，３２２ｃ，３３２ｃ…テーパ部　３１４ｃ…先端　３２６ｃ…側面　４００…打ち抜き工具

Claims

軸線方向に延在する中心電極と、　前記軸線方向に延在する軸孔を有し、前記軸孔に前記中心電極が挿設される絶縁体と、　前記絶縁体の外周に配置される主体金具と、　一端部が前記主体金具の先端部に接合され、他端部が前記中心電極の先端部との間で前記軸線方向にギャップＧ１を形成する主接地電極と、　一端部が前記主体金具の先端部に接合され、他端部が前記中心電極の側面との間でギャップを形成する３つの補助接地電極と、を備え、　前記中心電極との間でギャップを形成する前記３つの補助接地電極の他端部の対向面は、前記絶縁体の先端より前記軸線方向先端側に位置し、　前記３つの補助接地電極のうちの第１の補助接地電極の前記主体金具に接合されている位置は、前記中心電極を挟んで前記主接地電極の前記主体金具に接合されている位置に対向しており、　前記３つの補助接地電極のうちの第２と第３の補助接地電極の前記主体金具に接合されている位置は、前記中心電極を挟んで対向しているスパークプラグであって、　前記第１の補助接地電極の幅をＷとし、前記第２の補助接地電極と前記第３の補助接地電極との間の最短距離をＴとし、前記最短距離Ｔの前記第１の補助接地電極に垂直な方向成分の距離をＴｐとしたとき、Ｗ≧Ｔｐであることを特徴とするスパークプラグ。
請求項１に記載のスパークプラグであって、　前記第１の補助接地電極の前記中心電極側の先端部と、前記第２及び第３の補助接地電極の先端部側面との距離をＳ２、Ｓ３としたとき、Ｓ２≦０．７ｍｍ、Ｓ３≦０．７ｍｍを満たすことを特徴とするスパークプラグ。
請求項２に記載のスパークプラグであって、　前記ギャップＧ１と、前記中心電極と前記第２及び第３の補助接地電極との間のギャップＧ２、Ｇ３が、｜Ｇ２－Ｇ１｜≦０．２ｍｍ、｜Ｇ３－Ｇ１｜≦０．２ｍｍの関係にあることを特徴とするスパークプラグ。
請求項３に記載のスパークプラグであって、　前記ギャップＧ１は、０．２ｍｍ≦Ｇ１≦１．０ｍｍを満たすことを特徴とするスパークプラグ。
請求項１～４のいずれか１項に記載のスパークプラグであって、　前記主接地電極の幅Ｌと前記距離Ｔｐが、Ｌ≧Ｔｐの関係にあることを特徴とするスパークプラグ。
請求項５に記載のスパークプラグであって、　Ｌ≧Ｗ≧Ｔｐであることを特徴とするスパークプラグ。
請求項１～６のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、　ガスエンジン用であることを特徴とするスパークプラグ。
請求項１～７のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、　前記主体金具に前記第１～第３の補助接地電極を接合する工程と、　前記接合後に前記第１～第３の補助接地電極を曲げ加工する工程と、　前記曲げ加工後に、前記主体金具の内側に前記絶縁体と前記中心電極とが組み付けられた組立体を構成する組み付け工程と、を備え、　断面略円形の打ち抜き工具を用いて、少なくとも前記第２及び第３の補助接地電極の先端部の間の中央部に打ち抜き部が形成されるように前記第２及び第３の補助接地電極の先端部を打ち抜く打ち抜き工程を備え、　前記第２と第３の補助接地電極を結ぶ方向と前記軸線方向との両方に垂直な方向に沿って測った前記第２及び第３の補助接地電極の幅をＶとし、前記第２と第３の補助接地電極の間に形成される前記打ち抜き部の径をＤとしたとき、Ｗ²≧Ｄ²－Ｖ²を満たすように打ち抜かれることを特徴とする製造方法。
請求項８に記載のスパークプラグの製造方法であって、　前記第１～第３の補助接地電極の前記曲げ加工前の長さは、前記第１～第３の補助接地電極の前記曲げ加工を同時に行った際に、前記第２及び第３の補助接地電極の前記第１の補助接地電極側の側面と前記第１の補助接地電極の前記第２及び第３の補助接地電極側の先端との間の最短距離Ｍが、Ｍ≧０となる長さに形成されていることを特徴とする製造方法。
請求項９に記載のスパークプラグの製造方法であって、　前記曲げ加工前の前記第１～第３の補助接地電極の先端部にはそれぞれテーパ部が設けられており、　前記第１～第３の補助接地電極の前記曲げ加工を同時に行った際に、前記第１の補助接地電極の前記第２及び第３の補助接地電極側の先端が、前記第２及び第３の補助接地電極の前記第１の補助接地電極側の側面よりも前記中心電極側に位置することを特徴とする製造方法。