JP5862498B2

JP5862498B2 - 内燃機関用のスパークプラグ

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Publication number: JP5862498B2
Application number: JP2012159586A
Authority: JP
Inventors: 俊和清水; 宏二山中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2016-02-16
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Description

本発明は、自動車等の内燃機関に用いられるスパークプラグに関する。

従来、自動車の内燃機関の燃焼室に導入される混合気に着火するための着火手段として、例えば、互いの間に火花放電ギャップを設けた中心電極と接地電極とを備えたスパークプラグが知られている。
スパークプラグにおいて、その寿命の要因は、火花放電ギャップが拡大することによる要求電圧の上昇にある。すなわち、繰り返し火花放電が行われることによって中心電極及び接地電極が消耗され、両者の間の火花放電ギャップが少しずつ拡大する。これに伴い、火花放電を発生させるために中心電極と接地電極との間に印加する電圧として要求される要求電圧が大きくなり、くすぶり等の絶縁碍子表面の絶縁抵抗の低下といった不可抗力的な現象が見られない範囲において、その要求電圧の値が所定の値を超えることにより、スパークプラグが寿命を迎えることとなる。

そこで、火花放電ギャップを形成する中心電極及び接地電極の構成を工夫してスパークプラグの長寿命化を図る方策として、様々な方策が考えられている。
例えば、特許文献１には、中心電極に対して複数の接地電極を対向させ、両者の対向面積（放電面積）を拡大することにより、火花放電ギャップの拡大を抑制するスパークプラグが開示されている。

特開２００７−２５０２５７号公報

しかしながら、上記特許文献１のスパークプラグのように、中心電極に対向する接地電極の数を単純に増やし、中心電極と接地電極との対向面積を拡大する方策では、中心電極やその中心電極を保持するハウジングの寸法制約等により、その対向面積を容易に拡大することが困難となる場合もある。したがって、寸法制約等に左右されずに簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大することが可能な方策が望まれている。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大し、長寿命化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供しようとするものである。

本発明の一の態様は、筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、
先端部が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、
該中心電極の上記先端部に対向する対向部を有し、該対向部と上記中心電極の上記先端部との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備え、
上記中心電極の上記先端部には、上記接地電極の上記対向部に向かって突出する先端突出部が設けられており、
上記接地電極の上記対向部には、上記中心電極の上記先端部に向かって突出すると共に、該先端部の上記先端突出部に対向する対向突出部が設けられており、
上記先端突出部及び上記対向突出部のうちの一方には、他方に向かって突出する突起部が設けられているとともに、上記先端突出部及び上記対向突出部のうちの他方には、上記突起部の一部がその内側に配置された凹部が設けられており、
上記中心電極の上記先端突出部と上記接地電極の上記対向突出部には、少なくとも、上記突起部における突出方向先端に位置する先端面と、該先端面に平行であって最短距離で対向する上記凹部の底面とが設けられているとともに、上記突起部における突出方向側方に位置する側面と、該側面に平行であって上記最短距離で対向する上記凹部の内壁面とが設けられており、
上記中心電極の上記先端突出部と上記接地電極の上記対向突出部とにおける上記最短距離で対向する部分の総面積を対向面積Ａ、両者が上記突出方向において該突出方向（Ｘ）に直交する平面同士で対向したときの両者の対向する部分の総面積を対向面積Ｂとした場合に、上記対向面積Ａは、上記対向面積Ｂよりも大きいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項１）。
本発明の他の態様は、筒状のハウジングと、
該ハウジングの内側に保持された筒状の絶縁碍子と、
先端部が突出するように上記絶縁碍子の内側に保持された中心電極と、
該中心電極の上記先端部に対向する対向部を有し、該対向部と上記中心電極の上記先端部との間に火花放電ギャップを形成する接地電極とを備え、
上記中心電極の上記先端部には、上記接地電極の上記対向部に向かって突出する先端突出部が設けられており、
上記接地電極の上記対向部には、上記中心電極の上記先端部に向かって突出すると共に、該先端部の上記先端突出部に対向する対向突出部）が設けられており、
上記先端突出部の先端面の少なくとも一部は、径方向に直交する断面が三角形状、凸面状、凹面状、又は凸面と凹面とからなる波型形状をなしており、上記対向突出部の先端面は、上記先端突出部の先端面に平行であって最短距離で対向するとともに、上記先端突出部の先端面に沿う形状をなしており、
上記中心電極の上記先端突出部と上記接地電極の上記対向突出部とにおける上記最短距離で対向する部分の総面積を対向面積Ａ、両者が上記突出方向において該突出方向に直交する平面同士で対向したときの両者の対向する部分の総面積を対向面積Ｂとした場合に、上記対向面積Ａは、上記対向面積Ｂよりも大きいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグにある（請求項４）。

上記一の態様のスパークプラグにおいて、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部には、少なくとも、上記突起部における突出方向先端に位置する先端面と、該先端面に平行であって最短距離で対向する上記凹部の底面とが設けられているとともに、上記突起部における突出方向側方に位置する側面と、該側面に平行であって上記最短距離で対向する上記凹部の内壁面とが設けられている。そして、中心電極の先端突出部と接地電極の対向突出部とにおける上記最短距離で対向する部分の総面積である対向面積Ａは、両者が上記突出方向において該突出方向に直交する平面同士で対向したときの両者の対向する部分の総面積である対向面積Ｂよりも大きい。
また、上記他の態様のスパークプラグにおいて、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部は、上記先端突出部の先端面の少なくとも一部は、径方向に直交する断面が三角形状、凸面状、凹面状、又は凸面と凹面とからなる波型形状をなしており、上記対向突出部の先端面は、上記先端突出部の先端面に平行であって最短距離で対向するとともに、上記先端突出部の先端面に沿う形状をなしている。そして、中心電極の先端突出部と接地電極の対向突出部とにおける上記最短距離で対向する部分の総面積である対向面積Ａは、両者が上記突出方向において該突出方向に直交する平面同士で対向したときの両者の対向する部分の総面積である対向面積Ｂよりも大きい。

そのため、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部に上述の如く簡易な構成を設けることによって、中心電極と接地電極との対向面積（放電面積）を容易に拡大することができる。これにより、火花放電によって中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部が消耗することによる火花放電ギャップの拡大を抑制し、スパークプラグの長寿命化を図ることができる。
また、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大することができるため、対向面積を拡大するために中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状が複雑となったり、体格（外径等）が大きくなったりすること等を防止することができる。

このように、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大し、長寿命化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグを提供することができる。

実施例１における、スパークプラグの構造を示す一部断面説明図。図１のII−II線矢視断面図。図２のIII−III線矢視断面において、（ａ）中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、（ｂ）対向面を示す断面図。実施例２における、（ａ）中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、（ｂ）対向面を示す断面図。実施例２における、（ａ）中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、（ｂ）対向面を示す断面図。実施例２における、（ａ）中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、（ｂ）対向面を示す断面図。実施例２における、（ａ）中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、（ｂ）対向面を示す断面図。実施例２における、（ａ）中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、（ｂ）対向面を示す断面図。実施例２における、（ａ）中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、（ｂ）対向面を示す断面図。実施例３における、スパークプラグの構造を示す正面図。図１０のXI−XI線矢視断面図。実施例３における、中心電極及び接地電極の構成を示す断面図。実施例３における、中心電極及び接地電極の構成を示す断面図。実施例４における、スパークプラグの構造を示す一部断面説明図。図１４のXV−XV線矢視断面図。図１５のXVI−XVI線矢視断面において、（ａ）中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図、（ｂ）対向面を示す断面図。実施例５における、対向面積Ａとプラグ寿命との関係を示すグラフ。実施例６における、対向面積比Ａ／Ｂとプラグ寿命との関係を示すグラフ。実施例１〜６における、スパークプラグの構造を示す一部断面説明図。実施例１〜６における、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状を示す断面図。

上記スパークプラグにおいては、内燃機関の燃焼室へ挿入される側を先端側（軸方向先端側）とする。
また、上記スパークプラグは、上述のとおり、上記中心電極の上記先端部との間に上記火花放電ギャップを形成する上記接地電極を備えている。この接地電極は、中心電極に対して１つ設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。

また、上記対向面積Ａは、上記中心電極の上記先端突出部と上記接地電極の上記対向突出部とが上記非突出方向対向面同士を含む上記最短距離で対向する部分の面積である。すなわち、中心電極の先端突出部が接地電極の対向突出部に対して非突出対向面を含む最短距離で対向する面積であり、接地電極の対向突出部が中心電極の先端突出部に対して非突出対向面を含む最短距離で対向する面積である。両者の面積は同じである。
また、上記対向面積Ｂも、上記対向面積Ａと同様の考え方である。

また、上記対向面積Ｂは、上記対向面積Ａである中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部に対して、その中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部両者の外形を変化させることなく、両者が突出方向において該突出方向に直交する平面同士で対向したときの対向面積である。

また、上記突起部には、上記凹部に対して上記最短距離で対向する角部が設けられている構成とすることができる（請求項２）。
この場合には、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部のうちの一方に設けられた突起部の角部から他方に向けて火花放電が起こりやすくなり、火花放電に必要な電圧である要求電圧を低減することができる。これにより、火花放電による電極消耗を抑制することができ、長寿命化をさらに図ることができる。

また、上記突起部は、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部のうち、負極側としたほうに設ける。例えば、接地電極を正極側、中心電極を負極側に設定し、中心電極から接地電極に向かって火花が飛ぶ場合、中心電極の先端突出部に突起部を設ける。こうすることで、上述した効果を有効に発揮することができる。

また、上記中心電極の上記先端突出部及び上記接地電極の上記対向突出部のうちの一方に設けられた上記突起部は、上記角部を含む少なくとも一部が上記凹部によって外周全体に渡って覆われている構成とすることができる（請求項３）。
この場合には、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部のうちの一方に設けられた突起部の角部から他方に向けて火花放電がさらに起こりやすくなり、火花放電に必要な電圧である要求電圧をより一層低減することができる。これにより、火花放電による電極消耗をさらに抑制することができ、長寿命化をより一層図ることができる。

また、上記対向面積Ａは、上記対向面積Ｂの１．２５倍以上であることが好ましい（請求項５）。
この場合には、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大し、長寿命化を図るという上述の効果を有効に発揮することができる。

また、上記対向面積Ａは、上記対向面積Ｂの１．７５倍以下であることが好ましい。
例えば、上記対向面積Ａが上記対向面積Ｂの１．７５倍を超える場合には、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状が複雑となったり、体格（外径等）の大型化につながったり、製造自体が困難となったりする等のおそれがある。

（実施例１）
上記内燃機関用のスパークプラグにかかる実施例について、図を用いて説明する。
図１〜図３に示すごとく、本例のスパークプラグ１は、筒状のハウジング２と、ハウジング２の内側に保持された筒状の絶縁碍子３と、先端部４１が突出するように絶縁碍子３の内側に保持された中心電極４と、中心電極４の先端部４１に対向する対向部５１を有し、対向部５１と中心電極４の先端部４１との間に火花放電ギャップＧを形成する接地電極５とを備えている。
中心電極４の先端部４１には、接地電極５の対向部５１に向かって突出する先端突出部４２が設けられており、接地電極５の対向部５１には、中心電極４の先端部４１に向かって突出すると共に、先端部４１の先端突出部４２に対向する対向突出部５２が設けられている。

同図に示すごとく、接地電極５の対向突出部５２及び中心電極４の先端突出部４２には、少なくとも、両者の突出方向Ｘ以外の方向において両者の間の最短距離Ｄで対向する互いに平行な非突出方向対向面４９２、５９２が設けられている。
中心電極４の先端突出部４２と接地電極５の対向突出部５２とが非突出方向対向面４９２、５９２同士を含む最短距離Ｄで対向する部分の対向面積をＡ、両者が突出方向Ｘにおいて突出方向Ｘに直交する平面４９０、５９０（図１９、図２０）同士で対向したときの対向面積をＢとした場合に、対向面積Ａは、対向面積Ｂよりも大きい。
以下、これを詳説する。

図１に示すごとく、スパークプラグ１において、筒状のハウジング２の外周には、取付用ネジ部２１が設けられている。スパークプラグ１は、ハウジング２の取付用ネジ部２１をエンジンの燃焼室の壁部に設けられたネジ孔（図示略）に螺合させることによって装着される。

また、ハウジング２の内側には、筒状の絶縁碍子３が挿通保持されている。絶縁碍子３の内側には、中心電極４が保持されている。中心電極４は、その先端部４１を絶縁碍子３よりも先端側に突出させて保持されている。また、中心電極４の先端部４１には、後述する接地電極５の対向部５１に向かって突出する先端突出部４２が設けられている。

また、ハウジング２の先端面２０１には、接地電極５が接合されている。接地電極５は、ハウジング２の先端面２０１から中心電極４に沿って延び、途中で内側に折り曲げられ、中心電極４の先端部４１に対向する対向部５１を形成している。接地電極５の対向部５１には、中心電極４の先端部４１に向かって突出すると共に、先端部４１の先端突出部４２に対向する対向突出部５２が設けられている。

また、中心電極４の先端突出部４２と接地電極５の対向突出部５２との間には、火花放電ギャップＧが形成されている。すなわち、両者の間に所定の間隔を設けることにより、火花放電ギャップＧが形成されている。
また、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２は、例えば、イリジウム合金等の貴金属チップによって構成されており、互いに略同径の略円柱状に形成されている。中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２の外径は、例えば、２〜５ｍｍの範囲内で設定することができる。

図２、図３（ａ）に示すごとく、中心電極４の先端突出部４２には、その基準面４２０から接地電極５の対向突出部５２に向かって先端側に突出する凸状の突起部４３が設けられている。なお、基準面４２０は、突出方向Ｘに直交する平面である。
また、突起部４３は、中心電極４の先端突出部４２の外周面４２２同士の間をつなぐように径方向に形成されている。また、突起部４３は、径方向に直交する断面が四角形状である。また、突起部４３には、その先端面４３１と側面４３２とが成す角部４４が設けられている。突起部４３の幅は、例えば、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２の外径を２．４ｍｍとした場合、０．８〜１ｍｍの範囲内で設定することができる。

一方、接地電極５の対向突出部５２には、その基準面５２０から先端側に窪んだ凹溝状の凹部５３が設けられている。なお、基準面５２０は、突出方向Ｘに直交する平面であり、中心電極４の先端突出部４２の基準面４２０に対して平行な面である。
また、凹部５３は、接地電極５の対向突出部５２の外周面５２２同士の間をつなぐように径方向に形成されている。また、凹部５３内には、中心電極４における先端突出部４２の突起部４３の一部が配置されている。また、凹部５３の形状は、中心電極４における先端突出部４２の突起部４３の形状（四角形状）に対応する形状となっている。

図３（ｂ）に示すごとく、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２は、両者の間の最短距離Ｄ（図３（ａ））で対向する対向面４９、５９（図３（ｂ）において太線で示した部分）を有する。本例において、中心電極４の先端突出部４２の対向面４９は、先端突出部４２の基準面４２０の一部、突起部４３の先端面４３１、突起部４３の側面４３２の一部である。また、接地電極５の対向突出部５２の対向面５９は、対向突出部５２の基準面５２０、凹部５３の内壁面５３１の一部である。また、最短距離Ｄは、例えば、０．２〜０．５ｍｍの範囲内で設定することができる。

また、中心電極４の先端突出部４２の対向面４９及び接地電極５の対向突出部５２の対向面５９は、両者の突出方向Ｘにおいて両者の間の最短距離Ｄで対向する互いに平行な突出方向対向面４９１、５９１と、両者の突出方向Ｘ以外の方向において最短距離Ｄで対向する互いに平行な非突出方向対向面４９２、５９２を有する。
また、中心電極４における先端突出部４２の突起部４３の角部４４は、接地電極５における対向突出部５２の凹部５３の内壁面５３１に対して最短距離Ｄで対向している。

また、中心電極４の先端突出部４２と接地電極５の対向突出部５２との対向面積Ａは、対向面積Ｂよりも大きい。また、対向面積Ａは、対向面積Ｂの１．２５倍以上であり、１．７５倍以下である。本例において、対向面積Ａは、対向面積Ｂの１．５倍である。
ここで、対向面積Ａは、中心電極４の先端突出部４２と接地電極５の対向突出部５２とが非突出方向対向面４９２、５９２同士を含む最短距離Ｄで対向する部分、すなわち突出方向対向面４９１、５９１及び非突出方向対向面４９２、５９２の対向面積である。

また、対向面積Ｂは、図１９、図２０に示すごとく、スパークプラグ９における中心電極４の先端突出部４２と接地電極５の対向突出部５２との外形を変化させることなく、両者が突出方向Ｘにおいて突出方向Ｘに直交する平面４９０、５９０同士で対向したときの対向面積である。

次に、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２の製造方法について、図１を参照しながら説明する。
一例としては、イリジウム合金等からなる略円柱状の貴金属部材を中心電極４の先端部４１と接地電極５の対向部５１との間に配置し、貴金属部材の一端を中心電極４の先端部４１に、他端を接地電極５の対向部５１に溶接する。次いで、貴金属部材をワイヤカット等の切断加工によって切断する。このとき、火花放電ギャップＧとなる部分を切断する。
これにより、図１に示すごとく、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２が形成される。また、両者の間に火花放電ギャップＧが形成される。

また、他の例としては、イリジウム合金等からなる略円柱状の貴金属部材を中心電極４の先端部４１と接地電極５の対向部５１とにそれぞれ溶接し、この貴金属部材をそれぞれ中心電極４の先端突出部４２と接地電極５の対向突出部５２とする。このとき、両者の間に所定の間隔を設ける。
これにより、図１に示すごとく、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２が形成される。また、両者の間に火花放電ギャップＧが形成される。
なお、これ以外の方法を用いて中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２を製造することもできる。

次に、本例のスパークプラグ１における作用効果について説明する。
本例のスパークプラグ１において、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２には、少なくとも、突出方向Ｘ以外の方向において最短距離Ｄで対向する互いに平行な非突出方向対向面４９２、５９２が設けられている。そして、両者が非突出方向対向面４９２、５９２同士を含む最短距離Ｄで対向する部分の対向面積Ａは、両者が突出方向Ｘにおいて突出方向Ｘに直交する平面４９０、５９０同士で対向したときの対向面積Ｂよりも大きい。

そのため、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２に非突出方向Ｘ対向面４９２、５９２を設けるという簡易な構成によって、中心電極４と接地電極５との対向面積（放電面積）を容易に拡大することができる。これにより、火花放電によって中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２が消耗することによる火花放電ギャップＧの拡大を抑制し、スパークプラグ１の長寿命化を図ることができる。
また、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大することができるため、対向面積を拡大するために中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状が複雑となったり、体格（外径等）が大きくなったりすること等を防止することができる。

また、本例において、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２のうちの一方（先端突出部４２）には、他方（対向突出部５２）に向かって突出する突起部４３が設けられており、突起部４３には、他方（対向突出部５２）に対して最短距離Ｄで対向する角部４４が設けられている。そのため、中心電極４の先端突出部４２に設けられた突起部４３の角部４４から接地電極５の対向突出部５２に向けて火花放電が起こりやすくなり、火花放電に必要な電圧である要求電圧を低減することができる。これにより、火花放電による電極消耗を抑制することができ、長寿命化をさらに図ることができる。

また、対向面積Ａは、対向面積Ｂの１．２５倍以上である。そのため、簡易な構成で中心電極４と接地電極５との対向面積を拡大し、長寿命化を図るという上述の効果を有効に発揮することができる。
また、対向面積Ａは、対向面積Ｂの１．７５倍以下である。そのため、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２における形状の複雑化、体格（外径等）の大型化等を防止することができる。

このように、本例によれば、簡易な構成で中心電極４と接地電極５との対向面積を拡大し、長寿命化を図ることができる内燃機関用のスパークプラグ１を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図４〜図９に示すごとく、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２の形状を変更した例である。

図４（ａ）、（ｂ）に示す例において、中心電極４の先端突出部４２には、凸状の突起部４３が２つ設けられている。また、接地電極５の対向突出部５２には、凹溝状の凹部５３が２つ設けられている。
図５（ａ）、（ｂ）に示す例において、中心電極４の先端突出部４２には、凸状の突起部４３が２つ設けられている。突起部４３は、径方向に直交する断面が台形状である。また、接地電極５の対向突出部５２には、中心電極４の先端突出部４２の突起部４３の形状（台形状）に対応する形状を有する凹溝状の凹部５３が２つ設けられている。

図６（ａ）、（ｂ）に示す例において、中心電極４の先端突出部４２には、凸状の突起部４３が３つ設けられている。突起部４３は、径方向に直交する断面が三角形状である。また、接地電極５の対向突出部５２には、中心電極４の先端突出部４２の突起部４３の形状（三角形状）に対応する形状を有する凹溝状の凹部５３が３つ設けられている。
なお、図６に示す例では、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２には、基準面４２０、５２０（図４、図５等参照）が設けられていない。

図７（ａ）、（ｂ）に示す例において、中心電極４の先端突出部４２の先端面４２１は、凸面状に形成されている。また、接地電極５の対向突出部５２の先端面５２１は、中心電極４の先端突出部４２の先端面４２１に対応するように凹面状に形成されている。
図８（ａ）、（ｂ）の例においては、中心電極４の先端突出部４２の先端面４２１は、凸面及び凹面からなる波型形状に形成されている。また、接地電極５の対向突出部５２の先端面５２１は、中心電極４の先端突出部４２の先端面４２１に対応するように凹面及び凸面からなる波型形状に形成されている。

図９（ａ）、（ｂ）に示す例において、中心電極４の先端突出部４２の先端面４２１及び接地電極５の対向突出部５２の先端面５２１は、突出方向Ｘに対して所定の角度で傾斜した互いに平行な平面である。
なお、図７〜図９に示す例では、中心電極４の先端突出部４２には、突起部４３（図４〜図６等参照）や角部４４（図４〜図６等参照）が設けられていない。また、接地電極５の対向突出部５２には、凹部５３（図４〜図６等参照）が設けられていない。

上述したいずれの例においても、その他の基本的な構成及び作用効果は、実施例１と同様である。

（実施例３）
本例は、図１０〜図１３に示すごとく、中心電極４に対して複数の接地電極５を設けた例である。

図１０、図１１に示す例は、中心電極４に対して２つの接地電極５（５ａ、５ｂ）を設けた例である。
同図に示すごとく、ハウジング２の先端面２０１には、２つの接地電極５ａ、５ｂが接合されている。２つの接地電極５ａ、５ｂの対向部５１は、スパークプラグ１の軸方向に直交する方向において、二方から中心電極４の先端部４１に向かって設けられている。

同図に示すごとく、四角柱状である中心電極４の先端部４１には、４つの側面４１３が設けられている。そのうち、２つの側面４１３には、接地電極５ａ、５ｂの対向部５１に向かって突出する２つの先端突出部４２が設けられている。
また、接地電極５ａ、５ｂの対向部５１には、中心電極４の先端部４１に向かって突出すると共に、先端部４１の先端突出部４２に対向する２つの対向突出部５２が設けられている。

図１２に示す例は、中心電極４に対して３つの接地電極５（５ａ〜５ｃ）を設けた例である。
同図に示すごとく、ハウジング２（図１０）の先端面２０１（図１０）には、３つの接地電極５ａ〜５ｃが接合されている。３つの接地電極５ａ〜５ｃの対向部５１は、スパークプラグ１（図１０）の軸方向に直交する方向において、三方から中心電極４の先端部４１に向かって設けられている。

同図に示すごとく、三角柱状である中心電極４の先端部４１には、３つの側面４１３が設けられている。３つの側面４１３には、接地電極５ａ〜５ｃの対向部５１に向かって突出する３つの先端突出部４２が設けられている。
また、接地電極５ａ〜５ｃの対向部５１には、中心電極４の先端部４１に向かって突出すると共に、先端部４１の先端突出部４２に対向する３つの対向突出部５２が設けられている。

図１３に示す例は、中心電極４に対して４つの接地電極５（５ａ〜５ｄ）を設けた例である。
同図に示すごとく、ハウジング２（図１０）の先端面２０１（図１０）には、４つの接地電極５ａ〜５ｄが接合されている。４つの接地電極５ａ〜５ｄの対向部５１は、スパークプラグ１（図１０）の軸方向に直交する方向において、四方から中心電極４の先端部４１に向かって設けられている。

同図に示すごとく、四角柱状である中心電極４の先端部４１には、４つの側面４１３が設けられている。４つの側面４１３には、接地電極５ａ〜５ｄの対向部５１に向かって突出する４つの先端突出部４２が設けられている。４つの先端突出部４２は、一体的に形成されている。
また、接地電極５ａ〜５ｄの対向部５１には、中心電極４の先端部４１に向かって突出すると共に、先端部４１の先端突出部４２に対向する４つの対向突出部５２が設けられている。

（実施例４）
本例は、図１４〜図１６に示すごとく、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２の形状を変更した例である。
本例において、同図に示すごとく、中心電極４の先端突出部４２には、その基準面４２０から中心部分を先端側に突出させた略円柱状の突起部４３が設けられている。本例において、突起部４３の外径は、例えば、０．８〜１ｍｍの範囲内で設定することができる。

また、接地電極５の対向突出部５２には、その基準面５２０から先端側に略円柱状に窪んだ凹部５３が設けられている。
また、中心電極４の先端突出部４２の突起部４３は、角部４４を含む少なくとも一部が接地電極５の対向突出部５２によって外周全体に渡って覆われている。
その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。

本例の場合、中心電極４の先端突出部４２及び接地電極５の対向突出部５２のうちの一方（先端突出部４２）に設けられた突起部４３は、角部４４を含む少なくとも一部が他方（対向突出部５２）によって外周全体に渡って覆われている。そのため、中心電極４の先端突出部４２に設けられた突起部４３の角部４４から接地電極５の対向突出部５２に向けて火花放電がさらに起こりやすくなり、火花放電に必要な電圧である要求電圧をより一層低減することができる。これにより、火花放電による電極消耗をさらに抑制することができ、長寿命化をより一層図ることができる。
その他の基本的な作用効果は、実施例１と同様である。

（実施例５）
本例は、スパークプラグの寿命（プラグ寿命）について評価したものである。
本例では、表１に示すごとく、対向面積Ａが対向面積Ｂの１．２５倍（Ａ／Ｂ＝１．２５）であるスパークプラグ（試験体Ｓ１１〜Ｓ１４）を準備した。また、比較として、対向面積Ａと対向面積Ｂとが同じ（Ａ／Ｂ＝１）であるスパークプラグ（試験体Ｓ２１〜Ｓ２４）を準備した。各試験体の対向面積Ａ、Ｂ及び対向面積比Ａ／Ｂは、同表に示すとおりである。
そして、各スパークプラグについて、対向面積Ａ及び対向面積Ｂを変化させた場合にプラグ寿命がどのように変化するかを調べた。

次に、表１に示すごとく、準備したスパークプラグ（試験体Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４）の構成について説明する。
試験体Ｓ１１〜Ｓ１４は、１つの中心電極に対して１つの接地電極を設けた構成であり、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状が図９に示す例と同様の形状のスパークプラグである。ただし、対向面積Ａが対向面積Ｂの１．２５倍（Ａ／Ｂ＝１．２５）となるように、中心電極の先端突出部の先端面及び接地電極の対向突出部の先端面の傾斜角を調整している。

試験体Ｓ２１〜Ｓ２４は、１つの中心電極に対して１つの接地電極を設けた構成であり、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状や構成が図１９に示す例と同様のスパークプラグである。

次に、プラグ寿命の評価方法について説明する。
プラグ寿命の評価は、まず、エンジンベンチにスパークプラグを装着する。次いで、スパークプラグの中心電極と接地電極との間に電圧を印加し、火花放電ギャップにおいて火花放電を繰り返し発生させる。火花放電の条件は、圧力：０．６ＭＰａ、放電回数：６０Ｈｚ、点火エネルギー：１１０ｍＪとする。そして、火花放電ギャップ以外の部分で火花放電を開始した時点又は一定放電電圧を超えた時点をプラグ寿命とし、その時間を測定する。

次に、プラグ寿命の評価結果を図１７に示す。同図において、横軸は対向面積Ｂ（ｍｍ²）、縦軸はプラグ寿命（時間）である。また、同図では、各試験体について２点プロットしてある。
同図から、試験体Ｓ１１〜Ｓ１４は、対向面積Ｂが同じであれば、試験体Ｓ２１〜Ｓ２４に比べて対向面積Ａ及び対向面積比Ａ／Ｂが大きいため、プラグ寿命が長くなっていることがわかる。また、全体として、対向面積Ｂが大きくなるほど、すなわち対向面積Ａが大きくなるほどプラグ寿命が長くなっていることがわかる。

以上の結果から、スパークプラグの中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部に非突出方向対向面を設け、対向面積Ａを対向面積Ｂよりも大きくしたことにより、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大し、長寿命化を図ることができることがわかった。また、対向面積Ａが大きくなるほどプラグ寿命が長くなることも確認できた。

（実施例６）
本例は、スパークプラグの寿命（プラグ寿命）について評価したものである。
本例では、表２に示すごとく、対向面積Ｂが６．６ｍｍ²であるスパークプラグ（試験体Ｓ３１〜Ｓ３４）と、対向面積Ｂが２７ｍｍ²であるスパークプラグ（試験体Ｓ４１〜Ｓ４４）とを準備した。各試験体の対向面積Ａ、Ｂ及び対向面積比Ａ／Ｂは、同表に示すとおりである。
そして、各スパークプラグについて、対向面積Ａを調整して対向面積比Ａ／Ｂを変化させた場合にプラグ寿命がどのように変化するかを調べた。
なお、プラグ寿命の評価方法は、実施例５と同様である。

次に、表２に示すごとく、準備したスパークプラグ（試験体Ｓ３１〜Ｓ３４、Ｓ４１〜Ｓ４４）の構成について説明する。
試験体Ｓ３１〜Ｓ３４は、１つの中心電極に対して１つの接地電極を設けた構成であり、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状や構成が図３に示す例と同様のスパークプラグである。

試験体Ｓ４１〜Ｓ４４は、１つの中心電極に対して３つの接地電極を設けた構成であり、中心電極の先端突出部及び接地電極の対向突出部の形状や構成が図１２に示す例と同様のスパークプラグである。

次に、プラグ寿命の評価結果を図１８に示す。同図において、横軸は対向面積比Ａ／Ｂ、縦軸はプラグ寿命（時間）である。また、同図では、各試験体について２点プロットしてある。
同図から、対向面積Ａが同じ試験体同士で比較した場合、対向面積比Ａ／Ｂが１を超える試験体Ｓ３２〜Ｓ３４は、対向面積比Ａ／Ｂが１である試験体Ｓ３１に比べてプラグ寿命が長くなっていることがわかる。また、対向面積比Ａ／Ｂが１を超える試験体Ｓ４２〜Ｓ４４は、対向面積比Ａ／Ｂが１である試験体Ｓ４１に比べてプラグ寿命が長くなっていることがわかる。また、全体として、対向面積比Ａ／Ｂが大きくなるほどプラグ寿命が長くなっていることがわかる。

また、上述した実施例５の図１７と本例の図１８とを比較すると、対向面積Ａが８．３ｍｍ²、対向面積Ｂが６．６ｍｍ²、対向面積比Ａ／Ｂが１．２５である試験体Ｓ３２は、同様の条件である試験体Ｓ１１に比べてプラグ寿命が長くなっていることがわかる。また、対向面積Ａが３３．８ｍｍ²、対向面積Ｂが２７ｍｍ²、対向面積比Ａ／Ｂが１．２５である試験体Ｓ４２は、同様の条件である試験体Ｓ１３に比べてプラグ寿命が長くなっていることがわかる。
すなわち、図１７及び図１８から、中心電極の先端突出部に突起部を設け、その突起部に角部を設けた試験体Ｓ３２、Ｓ４２は、中心電極の先端突出部に突起部や角部を設けていない試験体Ｓ１１、Ｓ１３に比べてプラグ寿命がさらに長くなっていることがわかる。

以上の結果から、スパークプラグの対向面積比Ａ／Ｂをより高くすることにより、簡易な構成で中心電極と接地電極との対向面積を拡大し、長寿命化を図るという効果を有効に発揮することができることがわかった。
また、スパークプラグの中心電極の先端突出部に突起部を設け、その突起部に角部を設けることにより、長寿命化をさらに図ることができることがわかった。

１スパークプラグ
２ハウジング
３絶縁碍子
４中心電極
４１先端部（中心電極の先端部）
４２先端突出部
４９０平面
４９２非突出方向対向面（先端突出部の非突出方向対向面）
５接地電極
５１対向部
５２対向突出部
５９０平面
５９２非突出方向対向面（対向突出部の非突出方向対向面）
Ｄ最短距離
Ｇ火花放電ギャップ
Ｘ突出方向

Claims

筒状のハウジング（２）と、
該ハウジング（２）の内側に保持された筒状の絶縁碍子（３）と、
先端部（４１）が突出するように上記絶縁碍子（３）の内側に保持された中心電極（４）と、
該中心電極（４）の上記先端部（４１）に対向する対向部（５１）を有し、該対向部（５１）と上記中心電極（４）の上記先端部（４１）との間に火花放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（５）とを備え、
上記中心電極（４）の上記先端部（４１）には、上記接地電極（５）の上記対向部（５１）に向かって突出する先端突出部（４２）が設けられており、
上記接地電極（５）の上記対向部（５１）には、上記中心電極（４）の上記先端部（４１）に向かって突出すると共に、該先端部（４１）の上記先端突出部（４２）に対向する対向突出部（５２）が設けられており、
上記先端突出部（４２）及び上記対向突出部（５２）のうちの一方には、他方に向かって突出する突起部（４３）が設けられているとともに、上記先端突出部（４２）及び上記対向突出部（５２）のうちの他方には、上記突起部（４３）の一部がその内側に配置された凹部（５３）が設けられており、
上記中心電極（４）の上記先端突出部（４２）と上記接地電極（５）の上記対向突出部（５２）には、少なくとも、上記突起部（４３）における突出方向先端に位置する先端面（４３１）と、該先端面（４３１）に平行であって最短距離（Ｄ）で対向する上記凹部（５３）の底面（５９１）とが設けられているとともに、上記突起部（４３）における突出方向側方に位置する側面（４３２）と、該側面（４３２）に平行であって上記最短距離（Ｄ）で対向する上記凹部（５３）の内壁面（５３１）とが設けられており、
上記中心電極（４）の上記先端突出部（４２）と上記接地電極（５）の上記対向突出部（５２）とにおける上記最短距離（Ｄ）で対向する部分の総面積を対向面積Ａ、両者が上記突出方向（Ｘ）において該突出方向（Ｘ）に直交する平面（４９０、５９０）同士で対向したときの両者の対向する部分の総面積を対向面積Ｂとした場合に、上記対向面積Ａは、上記対向面積Ｂよりも大きいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
請求項１に記載のスパークプラグ（１）において、上記突起部（４３）には、上記凹部（５３）に対して上記最短距離（Ｄ）で対向する角部（４４）が設けられていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
請求項２に記載のスパークプラグ（１）において、上記中心電極（４）の上記先端突出部（４２）及び上記接地電極（５）の上記対向突出部（５２）のうちの一方に設けられた上記突起部（４３）は、上記角部（４４）を含む少なくとも一部が上記凹部（５３）によって外周全体に渡って覆われていることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
筒状のハウジング（２）と、
該ハウジング（２）の内側に保持された筒状の絶縁碍子（３）と、
先端部（４１）が突出するように上記絶縁碍子（３）の内側に保持された中心電極（４）と、
該中心電極（４）の上記先端部（４１）に対向する対向部（５１）を有し、該対向部（５１）と上記中心電極（４）の上記先端部（４１）との間に火花放電ギャップ（Ｇ）を形成する接地電極（５）とを備え、
上記中心電極（４）の上記先端部（４１）には、上記接地電極（５）の上記対向部（５１）に向かって突出する先端突出部（４２）が設けられており、
上記接地電極（５）の上記対向部（５１）には、上記中心電極（４）の上記先端部（４１）に向かって突出すると共に、該先端部（４１）の上記先端突出部（４２）に対向する対向突出部（５２）が設けられており、
上記先端突出部（４２）の先端面（４２１）の少なくとも一部は、径方向に直交する断面が三角形状、凸面状、凹面状、又は凸面と凹面とからなる波型形状をなしており、上記対向突出部（５２）の先端面（５２１）は、上記先端突出部（４２）の先端面（４２１）に平行であって最短距離（Ｄ）で対向するとともに、上記先端突出部（４２）の先端面（４２１）に沿う形状をなしており、
上記中心電極（４）の上記先端突出部（４２）と上記接地電極（５）の上記対向突出部（５２）とにおける上記最短距離（Ｄ）で対向する部分の総面積を対向面積Ａ、両者が上記突出方向（Ｘ）において該突出方向（Ｘ）に直交する平面（４９０、５９０）同士で対向したときの両者の対向する部分の総面積を対向面積Ｂとした場合に、上記対向面積Ａは、上記対向面積Ｂよりも大きいことを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパークプラグ（１）において、上記対向面積Ａは、上記対向面積Ｂの１．２５倍以上であることを特徴とする内燃機関用のスパークプラグ（１）。