專利名稱：火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火花塞。
背景技術(shù)：
需要改進(jìn)火花塞的點(diǎn)火性，從而改善燃料消耗并且減小不完全燃燒的氣體的量。 在這種要求下的現(xiàn)有技術(shù)的火花塞中，中心電極和接地電極使用貴金屬。此外，在這些現(xiàn)有 技術(shù)的火花塞中，接地電極的寬度窄，以增強(qiáng)點(diǎn)火性(例如，專利文獻(xiàn)1)。然而，一般期望一種不使用任何昂貴的貴金屬材料而能提高點(diǎn)火性的技術(shù)。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2007-250344號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題本發(fā)明的目的是提高中心電極和接地電極未使用貴金屬的火花塞的點(diǎn)火性。用于解決問(wèn)題的方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，火花塞被構(gòu)造如下。也就是，提供一 種火花塞，其包括中心電極，其沿軸線方向延伸；絕緣體，其被設(shè)置在所述中心電極的外 周；圓筒狀的金屬殼，其在徑向上包圍所述絕緣體；以及接地電極，其包括與所述軸線方向 垂直或大致垂直的放電面，并且在所述放電面和所述中心電極的前端之間形成火花間隙， 其中，所述中心電極和所述接地電極未設(shè)置有貴金屬構(gòu)件，當(dāng)將向下方向定義為所述軸線 方向的從所述中心電極指向所述接地電極的放電面的方向，并且將向上方向定義為所述軸 線方向的與所述向下方向相反的方向時(shí)，所述接地電極包括基部，其與所述金屬殼接合并 且位于所述放電面的向上方向側(cè)；以及前端部，其包括所述放電面并且與所述基部連續(xù)地 位于所述基部的向下方向側(cè)；其中，當(dāng)將第一方向定義為與所述軸線方向垂直且從所述基 部指向所述中心電極的方向，將所述中心電極的從所述第一方向觀察的寬度定義為Da，且 將所述基部的從所述第一方向觀察的寬度定義為Db時(shí)，Db和Da滿足Db/Da ( 0. 92。通過(guò)采用這種構(gòu)造，當(dāng)火花塞安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)，由于可以緩和空氣燃料混合物 難以達(dá)到火花間隙的現(xiàn)象，能夠提高中心電極和接地電極未使用貴金屬的火花塞的點(diǎn)火 性。上述火花塞還可以實(shí)施如下。例如，提供一種火花塞，其包括中心電極，其沿軸線 方向延伸；絕緣體，其被設(shè)置在所述中心電極的外周；圓筒狀的金屬殼，其在徑向上包圍所 述絕緣體；以及接地電極，其包括與所述軸線方向垂直或大致垂直的放電面，并且在所述放 電面和所述中心電極的前端之間形成火花間隙，其中，所述中心電極和所述接地電極未設(shè) 置有貴金屬構(gòu)件，當(dāng)將向下方向定義為所述軸線方向的從所述中心電極指向所述接地電極 的放電面的方向，并且將向上方向定義為所述軸線方向的與所述向下方向相反的方向時(shí)， 所述接地電極包括基部，其與所述金屬殼接合并且位于所述放電面的向上方向側(cè)；以及 前端部，其包括所述放電面并且與所述基部連續(xù)地位于所述基部的向下方向側(cè)；其中，當(dāng)將第一方向定義為與所述軸線方向垂直且從所述基部指向所述中心電極的方向，將所述中心 電極的從所述第一方向觀察的寬度定義為Da，且將所述基部的從所述第一方向觀察的寬度 定義為Db時(shí)，Db和Da滿足Db/Da ( 0. 99，從與所述第一方向相反的方向觀察的所述前端 部的面具有如下形狀該面的四個(gè)角部被曲線或直線倒角，并且倒角的尺寸為0. 3mm以上。通過(guò)采用這種構(gòu)造，由于通過(guò)將前端部的面倒角而促進(jìn)空氣燃料混合物到火花間 隙的流動(dòng)，因此在維持接地電極的寬度為略大值的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)由上述火花塞提供的同 樣的效果。上述火花塞還可以實(shí)施如下。例如，提供一種火花塞，其包括中心電極，其沿軸線 方向延伸；絕緣體，其被設(shè)置在所述中心電極的外周；圓筒狀的金屬殼，其在徑向上包圍所 述絕緣體；以及接地電極，其包括與所述軸線方向垂直或大致垂直的放電面，并且在所述放 電面和所述中心電極的前端之間形成火花間隙，其中，所述中心電極和所述接地電極未設(shè) 置有貴金屬構(gòu)件，當(dāng)將向下方向定義為所述軸線方向的從所述中心電極指向所述接地電極 的放電面的方向，并且將向上方向定義為所述軸線方向的與所述向下方向相反的方向時(shí)， 所述接地電極包括基部，其與所述金屬殼接合并且位于所述放電面的向上方向側(cè)；以及 前端部，其包括所述放電面并且與所述基部連續(xù)地位于所述基部的向下方向側(cè)；其中，當(dāng)將 第一方向定義為與所述軸線方向垂直且從所述基部指向所述中心電極的方向，將所述中心 電極的從所述第一方向觀察的寬度定義為Da，且將所述基部的從所述第一方向觀察的寬度 定義為Db時(shí)，Db和Da滿足Db/Da ( 0. 99，從與所述第一方向相反的方向觀察的所述前端 部的面具有用直線切去圓形的一部分而獲得的形狀，并且所述放電面是與所述用直線切去 圓形的一部分而獲得的形狀的弦對(duì)應(yīng)的面。通過(guò)采用這種構(gòu)造，由于基部的形狀為大致柱狀，將空氣燃料混合物順利地送到 火花點(diǎn)。結(jié)果，在維持接地電極的寬度為略大值的同時(shí)，可以進(jìn)一步提高點(diǎn)火性。在具有上述構(gòu)造的火花塞中，Db和Da可以滿足Db/Da彡0. 92。通過(guò)采用這種構(gòu)造，由于基部的形狀為大致柱狀，將空氣燃料混合物順利地送到 火花點(diǎn)。結(jié)果，可以進(jìn)一步提高點(diǎn)火性。在具有上述構(gòu)造的火花塞中，所述用直線切去圓形的一部分而獲得的形狀的弦的 長(zhǎng)度為0. 57mm以上。通過(guò)采用這種構(gòu)造，在確保接地電極的耐久性的同時(shí)，可以獲得與上述火花塞獲 得的效果同樣的效果。在具有上述構(gòu)造的火花塞中，所述中心電極和所述接地電極被形成為當(dāng)沿著所 述第一方向?qū)⑺鼋拥仉姌O投影到所述中心電極上時(shí)，所述接地電極的投影到所述中心電 極上的形狀不落在所述中心電極的前端面的兩個(gè)肩部上。通過(guò)采用這種構(gòu)造，由于火花塞趨于在中心電極的兩個(gè)肩部和接地電極之間發(fā)生 火花放電，在火花塞被安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)，無(wú)論接地電極的取向如何，都能使空氣燃料混合 物容易地到達(dá)發(fā)生火花放電的位置。結(jié)果，可以提高點(diǎn)火性。在具有上述構(gòu)造的火花塞中，當(dāng)從所述第一方向觀察時(shí)，所述前端部的寬度等于 所述基部的寬度。通過(guò)采用這種構(gòu)造，在確保接地電極的加工容易性的同時(shí)，可以獲得與上述火花 塞獲得的效果同樣的效果。
在具有上述構(gòu)造的火花塞中，所述中心電極的與所述軸線方向垂直的截面為圓 形，所述圓形的直徑DD滿足1. 3mm ^ DD ^ 2mm。在具有上述構(gòu)造的火花塞中，所述接地電極的基部和所述接地電極的前端部具有 相同的截面面積，且所述截面面積為Imm2以上。通過(guò)采用這種構(gòu)造，在確保接地電極的耐久性的同時(shí)，可以獲得與上述火花塞獲 得的效果同樣的效果。在具有上述構(gòu)造的火花塞中，所述金屬殼的與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋螺紋接合的螺紋尺寸 為MlO以下。在具有上述構(gòu)造的火花塞中，所述中心電極的材料為含Ni96.5wt%以上的Ni合金。通過(guò)采用這種構(gòu)造，在確保接地電極的耐久性的同時(shí)，可以提高點(diǎn)火性。在具有上述構(gòu)造的火花塞中，所述接地電極的材料為含Crl5wt%以上的Ni合金。通過(guò)采用這種構(gòu)造，在確保接地電極的耐久性的同時(shí)，可以提高點(diǎn)火性。


圖1是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的火花塞100的局部剖視圖。圖2是第一實(shí)施方式的火花塞100的中心電極20的前端部附近的放大圖。圖3是第一實(shí)施方式的火花塞100的中心電極20的前端部附近的從右方向OR (圖 2)觀察時(shí)的放大圖。圖4是第一實(shí)施方式的火花塞100的中心電極20的前端部附近的從左方向OL(圖 2)觀察時(shí)的放大圖。圖5是第二實(shí)施方式的火花塞IOOa的中心電極20的前端部附近的從右方向 OR(圖2)觀察時(shí)的放大圖。圖6是第三實(shí)施方式的火花塞IOOb的中心電極20的前端部附近的從右方向 OR(圖2)觀察時(shí)的放大圖。圖7是第四實(shí)施方式的火花塞IOOc的中心電極20的前端部附近的從右方向 OR(圖2)觀察時(shí)的放大圖。圖8是示出關(guān)于火花塞100的接地電極的寬度的點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖9是示出關(guān)于火花塞100的接地電極的寬度的另一點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的 圖。圖10是示出通過(guò)改變火花塞100的安裝方向而進(jìn)行的點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖11是示出通過(guò)改變火花塞100的安裝方向而進(jìn)行的另一點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié) 果的圖。圖12是示出關(guān)于火花塞IOOa的接地電極的寬度的點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖13是示出關(guān)于火花塞IOOa的接地電極的寬度的另一點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的 圖。圖14是示出通過(guò)改變火花塞IOOa的安裝方向而進(jìn)行的點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的 圖。
圖15是示出關(guān)于火花塞IOOa的接地電極的倒角尺寸(chamfering dimension)R 的點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖16是示出關(guān)于火花塞IOOa的接地電極的倒角尺寸R的另一點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的 結(jié)果的圖。圖17是示出在改變接地電極的截面面積的情況下進(jìn)行的耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果 的圖。圖18是第五實(shí)施方式的火花塞IOOd的中心電極20的前端部附近的從右方向 OR(圖2)觀察時(shí)的放大圖。圖19是第六實(shí)施方式的火花塞IOOe的中心電極20的前端部附近的從右方向 OR(圖2)觀察時(shí)的放大圖。圖20是示出關(guān)于火花塞IOOd的接地電極的寬度的點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖21是示出關(guān)于火花塞IOOd的接地電極的寬度的另一點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖22是示出在改變接地電極的平坦部的長(zhǎng)度的情況下進(jìn)行的耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的 結(jié)果的圖。圖23是示出在改變中心電極的組成的情況下進(jìn)行的耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的 圖。圖M是示出在改變接地電極的組成的情況下進(jìn)行的耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的 圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明3陶瓷電阻4密封材料5墊圈6環(huán)構(gòu)件7環(huán)構(gòu)件8板狀密封構(gòu)件9滑石粉10絕緣體11前端面12軸向孔13長(zhǎng)腿部15臺(tái)階部17前端側(cè)主體部18后端側(cè)主體部19凸緣部20中心電極20c肩部21電極母材22前端面
25 芯材30、30a 30e接地電極31、31a 31e 前端部32、32a 32e 放電面33、33a 33e 基部34>34a ~ 32e ^mU (proximal end portion)40火花塞纜線端子50金屬殼51工具接合部52安裝螺紋部53彎邊部54密封部55 座面56臺(tái)階部57前端面58彎曲部59螺紋頸100、100a IOOe 火花塞200氣缸蓋201安裝螺紋孔205開(kāi)口周緣部
具體實(shí)施例方式接著，將按以下順序?qū)Ρ景l(fā)明的實(shí)施方式和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明A實(shí)施方式；B試驗(yàn)結(jié)果1 (關(guān)于接地電極的寬度的試驗(yàn)結(jié)果)C試驗(yàn)結(jié)果2 (關(guān)于接地電極的倒角尺寸的試驗(yàn)結(jié)果)D試驗(yàn)結(jié)果3 (關(guān)于接地電極的截面面積的試驗(yàn)結(jié)果)E試驗(yàn)結(jié)果4 (關(guān)于接地電極的寬度和接地電極的直徑的試驗(yàn)結(jié)果)F試驗(yàn)結(jié)果5 (關(guān)于接地電極的平坦部的長(zhǎng)度的試驗(yàn)結(jié)果)G試驗(yàn)結(jié)果6 (關(guān)于中心電極的組成的試驗(yàn)結(jié)果)H試驗(yàn)結(jié)果7 (關(guān)于接地電極的組成的試驗(yàn)結(jié)果)I變型例A實(shí)施方式圖1是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的火花塞100的局部剖視圖。注意，在圖1中， 基于以下理解對(duì)火花塞100進(jìn)行說(shuō)明火花塞100的軸線方向OD為圖中的上下方向，圖中 的下側(cè)是指火花塞100的前端側(cè)，圖中的上側(cè)是指火花塞100的后端側(cè)?；鸹ㄈ?00包括 作為絕緣構(gòu)件的絕緣體10 ；保持絕緣體10的金屬殼50 ；被沿軸線方向OD保持在絕緣體10 中的中心電極20 ；接地電極30 ；以及被設(shè)置在絕緣體10的后端部的火花塞纜線端子40。
如已知的那樣，絕緣體10是由煅燒氧化鋁等制成的，并且絕緣體10為在其軸向中 心形成有沿軸線方向OD延伸的軸向孔12的圓筒狀。外徑最大的凸緣部19形成于軸線方 向OD的大體中央位置；后端側(cè)主體部(rear end side body portion) 18是從凸緣部19朝 向后端側(cè)(圖1中的上側(cè))進(jìn)一步向后而形成的。外徑比后端側(cè)主體部18的外徑小的前 端側(cè)主體部17是從凸緣部19朝向前端側(cè)(圖1中的下側(cè))進(jìn)一步向前而形成的。此外， 外徑比前端側(cè)主體部17的外徑小的長(zhǎng)腿部(nose portion) 13是從前端側(cè)主體部17朝向 前端側(cè)進(jìn)一步向前而形成的。長(zhǎng)腿部13的直徑隨著其朝向前端側(cè)延伸而逐漸減小，當(dāng)火花 塞100被安裝到內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋200時(shí)，長(zhǎng)腿部13暴露至燃燒室。在長(zhǎng)腿部13和前端側(cè) 主體部17之間形成臺(tái)階部15。金屬殼50是圓筒狀配件，用于將火花塞100固定到內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋200。金屬殼 50以包圍絕緣體10的從后端側(cè)主體部18的一部分到長(zhǎng)腿部13的部位的方式在其內(nèi)部保 持絕緣體10。金屬殼50由低碳鋼材料形成，并且包括與未示出的火花塞扳手接合的工具接 合部51和形成有螺紋的安裝螺紋部52，安裝螺紋部52的螺紋能夠旋入設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的上 部的氣缸蓋200中的安裝螺紋孔201。在下面將說(shuō)明的第一到第四實(shí)施方式中，安裝螺紋部 52的外徑(與氣缸蓋接合的螺紋的螺紋直徑)優(yōu)選為MlO以下。凸緣狀密封部M形成在金屬殼50的工具接合部51和安裝螺紋部52之間。通過(guò) 彎曲板狀材料而形成的環(huán)狀墊圈5嵌插于安裝螺紋部52和密封部M之間的螺紋頸59。在 將火花塞100安裝到氣缸蓋200中時(shí)，墊圈5在密封部M的座面55和安裝螺紋孔201的 開(kāi)口的周緣部205之間被迫塌陷變形。由于火花塞100和氣缸蓋200之間的空間被如此變 形的墊圈5密封，由此防止氣體經(jīng)由安裝螺紋孔201從發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部泄漏。在比金屬殼50的工具接合部51的后端側(cè)進(jìn)一步向后的位置設(shè)置薄彎邊部53。此 外，像彎邊部53那樣薄的彎曲部58被設(shè)置在密封部M和工具接合部51之間。圓形環(huán)構(gòu) 件6和7介于金屬殼50的從工具接合部51到彎邊部53的內(nèi)周面和絕緣體10的后端側(cè)主 體部18的外周面之間，并且滑石粉9被填充在兩個(gè)環(huán)構(gòu)件6、7之間。通過(guò)使彎邊部53向 內(nèi)彎曲，經(jīng)由環(huán)構(gòu)件6、7和滑石粉9將絕緣體10在金屬殼50內(nèi)朝向前端側(cè)擠壓。通過(guò)該 動(dòng)作，絕緣體10的臺(tái)階部15經(jīng)由環(huán)形板狀密封構(gòu)件8被臺(tái)階部56支撐，該臺(tái)階部56形成 于金屬殼50的安裝螺紋部52所在位置處的內(nèi)周面，由此使金屬殼50和絕緣體10 —體化。 由于這樣，由板狀密封構(gòu)件8來(lái)保持金屬殼50和絕緣體10之間的氣密性，由此防止燃燒氣 體流出發(fā)動(dòng)機(jī)。彎曲部58被設(shè)計(jì)成在進(jìn)行彎邊時(shí)伴隨著壓縮力的施加，彎曲部向外撓曲 變形，滑石粉9的軸線方向OD上的壓縮長(zhǎng)度增大，以增大金屬殼50中的氣密性。在位于臺(tái) 階部56的前端側(cè)的部位，在金屬殼50和絕緣體10之間設(shè)置預(yù)定尺寸的間隔(clearance)。中心電極20為棒狀電極，并且中心電極20具有如下構(gòu)造電極母材21由鎳或如 Inconel 600或601 (商標(biāo)名)等含鎳作為主要成分的合金制成，芯材25由導(dǎo)熱性比電極母 材21的導(dǎo)熱性高的銅或者含銅作為主要成分的合金制成，并且芯材25被埋設(shè)在電極母材 21的內(nèi)部。通常，通過(guò)將芯材25放置到形成為帶底的圓筒狀的電極母材21內(nèi)部并且從底 側(cè)擠出成型為長(zhǎng)狀金屬來(lái)制造中心電極20。盡管芯材25在主體部的外徑大致恒定，但是 芯材25可在其前端側(cè)形成縮徑部。中心電極20被設(shè)置成在軸向孔12中朝向后端側(cè)延伸， 并且在后方(圖1的上側(cè))經(jīng)由密封材料4和陶瓷電阻3(圖1)電連接到火花塞纜線端子 40。高壓電纜(圖中未示出)經(jīng)由火花塞蓋(圖中未示出)被連接到火花塞纜線端子40，從而將高電壓施加到火花塞纜線端子40。圖2是火花塞100的中心電極20的前端部附近的放大圖。如圖2所示，火花塞 100的前端部包括金屬殼50、絕緣體10、中心電極20以及接地電極30。絕緣體10從金屬 殼50的前端面57突出。類似地，中心電極20從絕緣體10的前端面11突出。優(yōu)選地，該 中心電極20的與中心電極20的長(zhǎng)度方向垂直的方向上的截面(下文中還稱為“中心電極 20的截面)”為大致圓形。接地電極30的電極母材是由高耐腐蝕性的金屬制成的，并且作為示例，使用鎳合 金。在該實(shí)施方式中，使用被稱ShconeK商品名)600(INC600)的鎳合金。該接地電極 30的垂直于接地電極30的長(zhǎng)度方向上的截面(下文中還稱為“接地電極30的截面”)為大 致矩形。接地電極30的基端部(一端部)34通過(guò)焊接接合到金屬殼50的前端面57。放電 面32為接地電極30的前端部(另一端部)31的一個(gè)側(cè)面，放電面32被彎曲成面對(duì)中心電 極20的前端面22。此外，火花間隙形成于放電面32和中心電極20的前端面22之間。該 火花間隙的范圍例如為大致0. 6 1. 2mm。接地電極30的從基端部34起到放電面32的位 置的部分被稱為基部33(圖2中的陰影部分)。中心電極和接地電極的組成不限于上述鎳 合金，因此，可以使用例如含大約0. 7wt%的硅(Si)、大約Iwt %的鋁(Al)、大約0. 2wt%的 錳(Mn)、大約0. 03wt%的碳(C)和大約0. 2襯％的稀土的Ni合金。圖3是第一實(shí)施方式的火花塞100的中心電極20的前端部附近的從右方向0R(圖 2)觀察時(shí)的放大圖。當(dāng)從與軸線方向OD垂直且連接基部33和中心電極20的方向觀察火 花塞100時(shí)，比較火花塞100的i)中心電極20、ii)基部33和iii)前端部31的寬度?；?部33的寬度Db (下文還稱為“接地電極寬度Db”)與前端部的寬度M相等(Sa = Db)。此 外，中心電極20的寬度Da(下文還稱為“中心電極寬度Da”)比基部33的寬度Db大(Db < Da)。由此，優(yōu)選地滿足Db/Da ^ 0. 99，且更優(yōu)選地滿足Db/Da < 0. 92。在該實(shí)施方式 中，當(dāng)從火花塞100的軸線方向OD的逆方向(反方向)觀察時(shí)，中心電極20的前端面22 的直徑DD優(yōu)選為1. 3mm以上且為2mm以下。此外，接地電極30的在與接地電極的長(zhǎng)度方 向垂直的方向上的截面面積(Sa · Sb)優(yōu)選為Imm2以上。圖4是第一實(shí)施方式的火花塞100的中心電極20的前端部附近的從左方向OL(圖 2)觀察的放大圖。如圖4所示，采用如下構(gòu)造即使從左方向OL觀察時(shí)，從接地電極30的 基部33的兩端能夠看到中心電極20的前端面22的兩個(gè)肩部20c。這種構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)如下。通過(guò)將火花塞100的安裝螺紋部52擰入氣缸蓋200的安裝螺紋孔201來(lái)實(shí)現(xiàn)火 花塞到燃燒室中的安裝。然而，由于在不同的產(chǎn)品之間，安裝螺紋孔201和安裝螺紋部52 的方向不同，因此安裝到燃燒室的火花塞100的取向在不同的產(chǎn)品之間而不同。相比之下， 燃燒室中的進(jìn)氣閥和排氣閥的位置固定。因此，取決于燃燒室中的火花塞100的接地電極 的取向，接地電極起妨礙空氣燃料混合物流到火花點(diǎn)的壁的作用。通過(guò)這種方式，燃燒室中 的接地電極的取向大幅地影響點(diǎn)火性能。在第一實(shí)施方式的火花塞100中，即使從左方向 OL觀察時(shí)，也能從接地電極30的基部33的兩端看到中心電極20的兩個(gè)肩部20c。這里， 由于火花塞一般具有在中心電極的端部和接地電極的端部之間火花放電的趨勢(shì)，因此在中 心電極的前端面的端部周圍的兩個(gè)肩部20c (該肩部從左方向OL觀察時(shí)可見(jiàn))發(fā)生橫向飛 火的頻率高。因此，即使在火花塞100被安裝在使接地電極起使空氣燃料混合物難以到達(dá) 火花間隙的壁的作用的方向上的情況下，由于空氣燃料混合物被允許容易地到達(dá)火花放電的位置，因此也能夠提高火花塞的點(diǎn)火性。圖5是第二實(shí)施方式的火花塞IOOa的中心電極20的前端部附近的從右方向 OR(圖2)觀察時(shí)的放大圖。接地電極30a的形狀是第二實(shí)施方式的火花塞IOOa與第一實(shí) 施方式的火花塞100的唯一區(qū)別。具體地，沿截面觀察時(shí)，接地電極30a的四個(gè)角部被曲線 狀地倒角(所謂的R倒角)。R倒角的尺寸(曲率半徑為R)優(yōu)選為0. 3mm以上。此外，接地 電極30a的截面的四個(gè)角部可以直線狀地倒角。優(yōu)選執(zhí)行所謂的C倒角作為直線狀倒角。 直線狀倒角部的倒角尺寸也優(yōu)選為0. 3mm以上。以這種方式，通過(guò)賦予接地電極30a的截面大致橢圓形狀，促進(jìn)空氣燃料混合物 向火花間隙的流動(dòng)。結(jié)果，除了保持接地電極的足夠的厚度之外，能夠增強(qiáng)火花塞100的點(diǎn) 火性。圖6是第三實(shí)施方式的火花塞IOOb的中心電極20的前端部附近的從右方向 OR(圖2、觀察時(shí)的放大圖?；鸹ㄈ鸌OOb與第一實(shí)施方式的火花塞100的不同僅在于，當(dāng) 沿與火花塞IOOb的軸線方向OD垂直的且連接基部3 和中心電極20的方向觀察火花塞 IOOb時(shí)，前端部31b的寬度M大。在第三實(shí)施方式中，前端部31b的寬度Sa、中心電極的 寬度Da和接地電極的寬度Db滿足下列表達(dá)式表述的關(guān)系Sa 彡 Da > Db此外，當(dāng)沿與火花塞IOOb的軸線方向OD垂直的且連接基部3 和中心電極20的 方向觀察火花塞IOOb時(shí)，火花塞IOOb的i)中心電極20和ii)基部33b的寬度與第一實(shí) 施方式的類似并且滿足如下關(guān)系。也就是，優(yōu)選地滿足Db/Da ( 0. 99，且更優(yōu)選地滿足Db/ Da ^ 0. 92。此外，在該實(shí)施方式中，當(dāng)從火花塞IOOb的軸線方向OD的逆方向觀察時(shí)，中心 電極20的前端面22的直徑DD (圖3)優(yōu)選為1.3mm以上且為2mm以下。此外，接地電極 30b在與接地電極的長(zhǎng)度方向垂直的方向上的截面面積(Sa · Sb)優(yōu)選為Imm2以上。即使采用這種構(gòu)造，與第一實(shí)施方式的情況類似，由于即使在火花塞IOOb被安裝 在使接地電極起使空氣燃料混合物難以到達(dá)火花間隙的壁的作用的方向上的情況下，空氣 燃料混合物也被允許容易地到達(dá)火花放電的位置，因此也能夠提高火花塞的點(diǎn)火性。此外， 通過(guò)增大前端部的厚度，能夠?qū)崿F(xiàn)耐久性的提高。圖7是第四實(shí)施方式的火花塞IOOc的中心電極20的前端部附近的從右方向 OR(圖2)觀察時(shí)的放大圖?；鸹ㄈ鸌OOc與第二實(shí)施方式的火花塞IOOa的不同僅在于，當(dāng) 沿與火花塞IOOc的軸線方向OD垂直的且連接基部33c和中心電極20的方向觀察火花塞 IOOc時(shí)，前端部31c的寬度M大。在第四實(shí)施方式中，前端部31c的寬度Μ、中心電極的 寬度Da和接地電極的寬度Db滿足下列表達(dá)式表述的關(guān)系Sa 彡 Da > Db此外，當(dāng)沿與火花塞IOOc的軸線方向OD垂直的且連接基部33c和中心電極20的 方向觀察火花塞IOOc時(shí)，火花塞IOOc的i)中心電極20和ii)基部33c的寬度與第二實(shí) 施方式的類似并且滿足如下關(guān)系。也就是，優(yōu)選地滿足Db/Da <0.99。此外，在該實(shí)施方 式中，當(dāng)從火花塞IOOc的軸線方向OD的逆方向觀察時(shí)，中心電極20的前端面22的直徑 DD (圖幻優(yōu)選為1.3mm以上且為2mm以下。此外，接地電極30c在與接地電極的長(zhǎng)度方向 垂直的方向上的截面面積(Sa · Sb)優(yōu)選為Imm2以上。即使采用這種構(gòu)造，也與第二實(shí)施方式的情況類似，促進(jìn)空氣燃料混合物流入火
11花間隙。由此，作為結(jié)果，除了充分地保持接地電極的厚度之外，還能夠提高點(diǎn)火性。此外， 通過(guò)增大前端部的厚度，能夠?qū)崿F(xiàn)耐久性的提高。圖18是第五實(shí)施方式的火花塞IOOd的中心電極20的前端部附近的從右方向 OR(圖2、觀察時(shí)的放大圖。與第一實(shí)施方式的火花塞100的不同之處僅在于接地電極30d 的形狀。具體地，當(dāng)觀察截面時(shí)接地電極30d的形狀是被大致直線切去大致圓形的一部分 而形成的形狀。也就是，接地電極30d在其被彎曲之前是大致柱狀構(gòu)件，該柱狀構(gòu)件沿其長(zhǎng) 度方向被切掉一部分。此外，在接地電極30d中，與被直線切割的形狀的弦(chord)所在的 位置對(duì)應(yīng)的面以在接地電極30d被彎曲之后該面構(gòu)成放電面32d的取向被接合到金屬殼 50。此外，該弦還被稱為“平坦部”。此外，弦的長(zhǎng)度還被稱為“平坦部的長(zhǎng)度&”。平坦部 的長(zhǎng)度Sc (下文，還稱為“平坦部長(zhǎng)度Sc”)優(yōu)選地為0. 57mm以上，且更優(yōu)選地為0. 75mm 以上?？梢圆捎萌缦聵?gòu)造接地電極30d的與基部33d對(duì)應(yīng)的部分未被切割，而是僅一部分 被切割，該被切割的部分在彎曲之后構(gòu)成放電面32d。當(dāng)沿與火花塞IOOd的軸線方向OD垂直且連接基部33d和中心電極20的方向觀察 火花塞IOOd時(shí)，火花塞IOOd的i)中心電極20和ii)基部33d的寬度與第一實(shí)施方式的類 似并且滿足如下關(guān)系。也就是，優(yōu)選地滿足Db/Da ^ 0. 99，且更優(yōu)選地滿足Db/Da < 0. 92。 此外，在該實(shí)施方式中，在從火花塞IOOd的軸線方向OD的逆方向觀察時(shí)，中心電極20的前 端面22的直徑DD(圖幻優(yōu)選為1. 3mm以上且為2mm以下。此外，接地電極30d在與接地 電極的長(zhǎng)度方向垂直的方向上的截面面積優(yōu)選為Imm2以上。以這種方式，通過(guò)采用在接地電極的截面中切去大致圓形的一部分所獲得的形 狀，進(jìn)一步促進(jìn)空氣燃料混合物流入火花間隙。具體地，在第五實(shí)施方式中，由于基部的形 狀為大致圓形，空氣燃料混合物被順利地送到火花點(diǎn)。結(jié)果，除了充分保持接地電極的厚度 之外，還能夠提高點(diǎn)火性。圖19是第六實(shí)施方式的火花塞IOOe的中心電極20的前端部附近的從右方向 OR(圖2)觀察時(shí)的放大圖?；鸹ㄈ鸌OOe與第五實(shí)施方式的火花塞IOOd的不同僅在于當(dāng) 沿與火花塞IOOe的軸線方向OD垂直且連接基部3 和中心電極20的方向觀察火花塞IOOe 時(shí)，前端部31e的寬度Μ大。在第六實(shí)施方式中，前端部31e的寬度Μ、中心電極的寬度 Da和接地電極的寬度Db滿足下述表達(dá)式表述的關(guān)系Sa 彡 Da > Db在沿與火花塞IOOe的軸線方向OD垂直且連接基部3 和中心電極20的方向觀 察火花塞IOOe時(shí)，火花塞IOOe的i)中心電極20和ii)基部33e的寬度與第五實(shí)施方 式的類似并且為滿足如下關(guān)系。也就是，優(yōu)選地滿足Db/Da ( 0. 99，且更優(yōu)選地滿足Db/ Da ^ 0. 92。此外，在該實(shí)施方式中，在從火花塞IOOe的軸線方向OD的逆方向觀察時(shí)，中心 電極20的前端面22的直徑DD(圖3)優(yōu)選為1. 3mm以上且為2mm以下。此外，接地電極 30e在與接地電極的長(zhǎng)度方向垂直的方向上的截面面積優(yōu)選為Imm2以上。即使采用這種構(gòu)造，如第五實(shí)施方式的情況那樣，由于基部的形狀為大致圓形，也 進(jìn)一步促進(jìn)了空氣燃料混合物到火花間隙的流動(dòng)。由此，除了充分保持接地電極的厚度之 外，還能夠提高點(diǎn)火性。此外，通過(guò)增大前端部的厚度，能夠?qū)崿F(xiàn)耐久性的提高。B試驗(yàn)結(jié)果1 (關(guān)于接地電極寬度的試驗(yàn)結(jié)果)圖8是示出關(guān)于火花塞100的接地電極的寬度的點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。此外，圖9是示出關(guān)于火花塞100的接地電極的寬度的另一點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。在 這些點(diǎn)火性試驗(yàn)中，火花塞被安裝到排氣量為2000CC的六缸DOHC汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中并且使發(fā) 動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力為-550mmHg，以750rpm的轉(zhuǎn)速怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。提前火花塞的點(diǎn)火定時(shí)，以測(cè)量不 發(fā)生斷火(misfire)的點(diǎn)火定時(shí)(下文，稱為“穩(wěn)定燃燒臨界提前角”)。所用的樣品火花 塞為第一實(shí)施方式中所述的火花塞100。此外，在這些火花塞中，絕緣體10從金屬殼50的 前端面57突出的突出尺寸為1. 5mm,且中心電極20從絕緣體10的前端面11突出的突出尺 寸為1. 5mmο圖8A示出中心電極的寬度Da(圖3)被固定為1. 5mm的樣品No. 1到No. 11的試 驗(yàn)結(jié)果。圖9A示出中心電極的寬度Da(圖3)被固定為2. Omm的樣品No. 21到No. 31的試 驗(yàn)結(jié)果。在改變接地電極寬度Db (圖幻的狀態(tài)下，獲得這些樣品的穩(wěn)定燃燒臨界提前角 ( BTDC)，并且以百分比示出的為“點(diǎn)火性下降率(％)”。由以下公式來(lái)獲得點(diǎn)火性下降率。點(diǎn)火性下降率(％ )=[點(diǎn)火性惡化的方向上的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(*BTDC)]/ [點(diǎn)火性提高方向上的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(· BTDC)]在該評(píng)價(jià)中，由于點(diǎn)火性根據(jù)接地電極在燃燒室中的取向而略有變化，點(diǎn)火性下 降率為大約85% 90%的樣品被“評(píng)定”為Δ，且點(diǎn)火性下降率小于85%的樣品被“評(píng)定” 為X。圖8B是示出圖8A中的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。類似地，圖9B是示出圖9A中的評(píng)價(jià)結(jié)果的 圖。從點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果中可以看出，接地電極寬度Db與中心電極寬度Da的比 值(Db/Da)越小，點(diǎn)火性改進(jìn)得越多。這是因?yàn)?，接地電極寬度Db越小，即使從圖4中示出 的取向觀察火花塞100時(shí)，看到的中心電極20也越多。從上述內(nèi)容可以看出，滿足由Db/ Da ^ 0. 92所表示的關(guān)系是優(yōu)選的。圖10是示出通過(guò)改變火花塞100的安裝方向而進(jìn)行的點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的 圖。在該點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中使用的方法與圖8和圖9中使用的評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法類似，在該方 法中，火花塞被安裝到排氣量為2000CC的六缸DOHC汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中并且使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力 為-550mmHg，以750rpm的轉(zhuǎn)速怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。提前火花塞的點(diǎn)火定時(shí)，以測(cè)量不發(fā)生斷火的點(diǎn) 火定時(shí)(下文，稱為“穩(wěn)定燃燒臨界提前角”)。所用的樣品火花塞為第一實(shí)施方式中所述 的火花塞100。此外，在這些火花塞中，絕緣體10從金屬殼50的前端面57突出的突出尺寸 為1. 5mm，且中心電極20從絕緣體10的前端面11突出的突出尺寸為1. 5mm。圖IOA示出在該評(píng)價(jià)試驗(yàn)中使用的火花塞。在該評(píng)價(jià)中，使用中心電極的寬度Da 為1.5mm且接地電極寬度Db為1.7mm的火花塞作為比較例No. 41。使用與圖8A中示出的 樣品No. 1類似的火花塞作為實(shí)施例No. 42。圖IOB和圖IOC示出該評(píng)價(jià)試驗(yàn)中的火花塞的安裝方向。圖IOB是示出以使火花 塞的接地電極的前端部31的取向朝向安裝排氣閥側(cè)的方式安裝火花塞100的情況的圖。 圖IOC是示出以使火花塞的接地電極的前端部31的取向朝向安裝進(jìn)氣閥側(cè)的方式安裝火 花塞100的情況的圖。在該發(fā)動(dòng)機(jī)中，空氣燃料混合物流RR從進(jìn)氣閥側(cè)(下文還稱為“IN 側(cè)”)流到排氣閥側(cè)(下文還稱為“EX側(cè)”)。由此，當(dāng)以圖IOB所示的取向安裝火花塞100 時(shí)，點(diǎn)火性能變?yōu)樽畹?，而?dāng)以圖IOC所示的取向安裝火花塞100時(shí)，點(diǎn)火性能變?yōu)樽罡摺Ｗ?意，圖IOB和圖IOC中的閥和空氣燃料混合物流RR的配置示出為發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造被簡(jiǎn)化成極限程度。一般地，由于燃燒室內(nèi)的空氣燃料混合物流受包括進(jìn)氣管的形狀和燃燒室的構(gòu)造 等各種因素的影響，所以空氣燃料混合物流不是單純基于閥的位置而確定的。圖IOD是示出在對(duì)將火花塞安裝在IN側(cè)(圖10B)和EX側(cè)(圖10C)的比較例 No. 41和實(shí)施例No. 42分別進(jìn)行評(píng)價(jià)試驗(yàn)時(shí)所獲得的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(*BTDC)和點(diǎn)火 性下降率的圖。點(diǎn)火性下降率由以下的表達(dá)式獲得。點(diǎn)火性下降率(％ )=[點(diǎn)火性惡化的方向上的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(*BTDC)]/ [點(diǎn)火性提高的方向上的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(· BTDC)]圖IOE是示出評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的圖。從與比較例No. 41比較的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果中可 以看出，在實(shí)施例No. 42的火花塞中，當(dāng)火花塞被安裝在點(diǎn)火性惡化的方向上時(shí)穩(wěn)定燃燒 臨界提前角(*BTDC)大幅改善。此外，可以看出，火花塞被安裝在點(diǎn)火性提高的方向上和 火花塞被安裝在點(diǎn)火性惡化的方向上之間的點(diǎn)火性能的變化受到抑制。圖11是表示改變火花塞100的設(shè)置方向而進(jìn)行的另一點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的 圖。在該評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，作為比較例的No. 51使用了中心電極寬度Da為2. Omm,接地電極寬度 Db為2. 2mm的樣品。此外，與圖8A所示的樣品No. 1類似的火花塞被用作實(shí)施例No. 52。接 著，通過(guò)從火花塞被安裝成使其接地電極的前端部31的取向朝向排氣閥側(cè)(圖9B)的位置 (以該狀態(tài)為0度)起，每次將火花塞的安裝方向順時(shí)針移過(guò)45度，來(lái)測(cè)量比較例No. 51和 實(shí)施例No. 52兩者的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(· BTDC)。也就是，對(duì)應(yīng)于0度的部位表示當(dāng)火 花塞安裝在點(diǎn)火性惡化最多的方向時(shí)的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(*BTDC)。此外，對(duì)應(yīng)于180 度的部位表示當(dāng)火花塞安裝在點(diǎn)火性提高最大的方向時(shí)的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(· BTDC)。 從與比較例No. 51比較的評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果中還可以看出，在實(shí)施例No. 52中，穩(wěn)定燃燒臨界 提前角(*BTDC)大幅改善。此外，可以看出，火花塞被安裝在點(diǎn)火性提高的方向上和火花 塞被安裝在點(diǎn)火性惡化的方向上之間的點(diǎn)火性能的變化受到抑制。Ci式驗(yàn)結(jié)果2 (關(guān)于接地,申,極的寬度禾Π倍丨角尺寸的i式驗(yàn)結(jié)果)圖12是示出關(guān)于火花塞IOOa的接地電極的寬度的點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。 此外，圖13是示出關(guān)于火花塞IOOa的接地電極的寬度的另一點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。 以圖8和圖9所述的方法來(lái)進(jìn)行這些點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。所用的火花塞是上述作為第二實(shí)施 方式的火花塞100a。此外，在這些火花塞中，絕緣體10從金屬殼50的前端面57突出的突 出尺寸為1. 5mm，且中心電極20從絕緣體10的前端面11突出的突出尺寸為1. 5mm。圖12A示出中心電極的寬度Da(圖5)被固定為1. 5mm且接地電極的倒角尺寸 R(圖5)被固定為0. 3mm的樣品No. 71到No. 78的試驗(yàn)結(jié)果。在這些樣品中，采用R倒角作 為倒角形狀。圖13A示出中心電極的寬度Da(圖5)被固定為2. Omm且接地電極的倒角尺寸 R(圖5)被固定為0. 3mm的樣品No. 81到No. 88的試驗(yàn)結(jié)果。在改變接地電極寬度Db (圖 5)的情況下，獲得樣品的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(· BTDC)，并且以百分比示出的測(cè)量結(jié)果為 “點(diǎn)火性下降率(％ ) ”。點(diǎn)火下降率的計(jì)算方法與圖8所述的方法類似。在該評(píng)價(jià)中，也與圖8和圖9類似，由于點(diǎn)火性根據(jù)接地電極在燃燒室中的取向 而略有變化，點(diǎn)火性下降率為大約85% 90%的樣品被“評(píng)定”為Δ，且點(diǎn)火性下降率小于 85%的樣品被“評(píng)定”為X。圖12B是示出圖12A中的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。類似地，圖13B是示 出圖13A中的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。從點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果中可以看出，接地電極寬度Db與中心電極寬度Da的比值(Db/Da)越小，點(diǎn)火性改進(jìn)得越多。此外，對(duì)于第二實(shí)施方式的火花塞100a，可以看出，即 使接地電極寬度Db與中心電極寬度Da的比值(Db/Da)較高，也能確保點(diǎn)火性能。這是因 為，由于接地電極30a的四個(gè)角部被倒角，因此促進(jìn)空氣燃料混合物到火花間隙的流動(dòng)。從 上述內(nèi)容可以看出，在第二實(shí)施方式的火花塞IOOa中，滿足由Db/Da <0. 99所表示的關(guān)系 是優(yōu)選的。圖14是示出通過(guò)改變火花塞IOOa的安裝方向而進(jìn)行的點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的 圖。該點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)是以圖10中所述的方法進(jìn)行的。此外，所用的火花塞為作為第二實(shí) 施方式說(shuō)明的火花塞100a。此外，在這些火花塞中，絕緣體10從金屬殼50的前端面57突 出的突出尺寸為1. 5mm，且中心電極20從絕緣體10的前端面11突出的突出尺寸為1. 5mm。圖14A示出在該評(píng)價(jià)試驗(yàn)中使用的火花塞。在該評(píng)價(jià)中，使用中心電極的寬度Da 為1.5mm且接地電極寬度Db為1.7mm的火花塞作為比較例No. 91。使用與圖12A中示出的 樣品No. 71類似的火花塞作為實(shí)施例No. 92。與圖10類似，圖14B和圖14C示出在該評(píng)價(jià) 中使用的發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣燃料混合物流。圖14D是示出在對(duì)火花塞的安裝方向指向IN側(cè) (圖14B)和EX側(cè)(圖14C)的比較例No. 91和實(shí)施例No. 92分別進(jìn)行評(píng)價(jià)試驗(yàn)時(shí)的穩(wěn)定燃 燒臨界提前角(· BTDC)和點(diǎn)火性下降率的圖。點(diǎn)火性下降率的計(jì)算方法與圖10類似。圖14E是示出評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的圖。從評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果中可以看出，火花塞被安裝 在點(diǎn)火性惡化的方向上而測(cè)量的實(shí)施例No. 92的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(*BTDC)比火花塞 被安裝在點(diǎn)火性提高的方向上而測(cè)量的比較例No. 91的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(*BTDC)大。 這表明無(wú)論火花塞的安裝方向如何，實(shí)施例No. 92的火花塞的點(diǎn)火性能都比比較例No. 91 的點(diǎn)火性能好。圖15是示出關(guān)于火花塞IOOa的接地電極的倒角尺寸R的點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的試驗(yàn) 結(jié)果的圖。此外，圖16是示出關(guān)于火花塞IOOa的接地電極的倒角尺寸R的另一點(diǎn)火性評(píng) 價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。以圖8和圖9所述的方法來(lái)進(jìn)行點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。此外，所用的火花 塞是作為第二實(shí)施方式說(shuō)明的火花塞100a。此外，在這些火花塞中，絕緣體10從金屬殼50 的前端面57突出的突出尺寸為1. 5mm，且中心電極20從絕緣體10的前端面11突出的突出 尺寸為1. 5mmο在圖15A中，用作構(gòu)成圖12A所示的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中評(píng)定界限的實(shí)施例No. 76的火花 塞IOOa作為樣品。類似地，在圖16A中，用作構(gòu)成圖13A所示的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中評(píng)定界限的實(shí)施 例No. 86的火花塞IOOa作為樣品。于是，在改變接地電極的倒角尺寸R(圖5)的情況下， 獲得各樣品的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(· BTDC)，并且以百分比示出的測(cè)量結(jié)果表示“點(diǎn)火性 下降率(<% ) ”。點(diǎn)火下降率的計(jì)算方法與圖8所述的方法類似。在該評(píng)價(jià)中，也與圖8和圖9類似，由于點(diǎn)火性根據(jù)接地電極在燃燒室中的取向 而略有變化，點(diǎn)火性下降率為大約85% 90%的樣品被“評(píng)定”為Δ，且點(diǎn)火性下降率小于 85%的樣品被“評(píng)定”為X。圖15B是示出圖15A中的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。類似地，圖16B是示 出圖16A中的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。從評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果中可以看出，隨著接地電極的倒角尺寸R增大，點(diǎn)火性提高。這 是因?yàn)?，隨著接地電極30a的截面中的四個(gè)角部的倒角尺寸R(mm)的倒角增大，促進(jìn)空氣燃 料混合物到火花間隙的流動(dòng)。從上述內(nèi)容可以看出，在第二實(shí)施方式的火花塞IOOa中，接 地電極30a的截面中的四個(gè)角部的倒角尺寸為0. 3mm以上。
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D 微雖 3 ( #+ 申細(xì))圖17是示出在改變接地電極的截面面積的情況下進(jìn)行的耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果 的圖。在該耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，火花塞被安裝到排氣量為^OOcc的六缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中并 且使發(fā)動(dòng)機(jī)以5000rpm恒速轉(zhuǎn)動(dòng)100小時(shí)，以測(cè)量試驗(yàn)開(kāi)始前后接地電極的消耗度(間隙 增大，單位mm)。使用的樣品火花塞是作為第一實(shí)施方式說(shuō)明的且具有以下構(gòu)造的火花塞 100。i)金屬殼50的外徑為M14。ii)中心電極20和接地電極30之間的初始火花間隙為0. 9mm。iii)絕緣體10從金屬殼50的前端面57突出的突出尺寸為1. 5mm。iv)中心電極20從絕緣體10的前端面11突出的突出尺寸為1. 5mm。ν)中心電極20的前端面22的直徑DD (圖3)為1. 3mm。vi)中心電極20和接地電極30的組成為約Ni、約1. 5wt %的Cr、約 1. Si 和約Mn。在圖17A中，對(duì)于編號(hào)為61 64的多個(gè)樣品獲得中心電極20和接地電極30之 間的火花間隙增大量，其中樣品的與接地電極30的長(zhǎng)度方向垂直的方向上的截面面積(下 文還稱為“接地電極的截面面積”)改變，測(cè)量值表示為“間隙增大(mm)”。在該評(píng)價(jià)中，火 花間隙增大量等于或超過(guò)0. 2mm的火花塞被“評(píng)定”為X，這是因?yàn)樵诨鸹ㄩg隙增大量為 0. 2mm以上的情況下，存在發(fā)生橫向飛火(lateral spark jump)現(xiàn)象的可能性，在這種情況 下不能在正常位置進(jìn)行放電。于是，圖17B是示出圖17A中的評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果的圖。從評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，接地電極的截面面積越大，火花間隙增大量越小，也 就是耐久性越高。從上述內(nèi)容可以看出，在第一實(shí)施方式的火花塞100中，接地電極的截面 面積優(yōu)選地為Imm2以上。中心電極和接地電極之間的火花間隙增大量很大程度上取決于 熱能夠從接地電極逃逸(下文還稱為“降熱”(heat fall))的容易性。一般地，操作中的火 花塞被加熱到與運(yùn)轉(zhuǎn)條件匹配的恒定溫度，且溫度在火花塞的火花部的前端最高。此外，接 地電極越薄，降熱變得越差。結(jié)果，增大接地電極的消耗速度。因此，為了提高耐久性，可以 看出，無(wú)論接地電極的截面形狀如何，接地電極的截面面積優(yōu)選地為Imm2以上。從上述內(nèi) 容可以看出，接地電極的截面面積優(yōu)選地為Imm2以上。E i式驗(yàn)結(jié)果4 (關(guān)于接地,申,極的寬度禾口接地,申,極的盲徑^^式驗(yàn)結(jié)果)圖20是示出關(guān)于火花塞IOOd的接地電極的寬度的點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。 此外，圖21是示出關(guān)于火花塞IOOd的接地電極的寬度的另一點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。 以圖8和圖9所述的方法來(lái)進(jìn)行這些點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。所用的火花塞是上述作為第五實(shí)施 方式的火花塞100d。此外，在這些火花塞中，絕緣體10從金屬殼50的前端面57突出的突 出尺寸為1. 5mm，且中心電極20從絕緣體10的前端面11突出的突出尺寸為1. 5mm。圖20A示出中心電極的寬度Da (圖18)被固定為1. 5mm的樣品No. 201到No. 205的 試驗(yàn)結(jié)果。圖21A示出中心電極的寬度Da (圖18)被固定為2. Omm的樣品No. 211到No. 215 的試驗(yàn)結(jié)果。由于與基部33d對(duì)應(yīng)的部分的截面和與前端部31d對(duì)應(yīng)的部分的截面具有相 同的直徑，因此接地電極寬度Db和接地電極直徑M呈現(xiàn)相同的值。在改變接地電極寬度 Db(圖18)的情況下，獲得各樣品的穩(wěn)定燃燒臨界提前角(*BTDC)，并且以百分比示出的測(cè) 量結(jié)果為“點(diǎn)火性下降率(％ ) ”。點(diǎn)火性下降率的計(jì)算方法與圖8所述的方法類似。
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在該評(píng)價(jià)中，也與圖8和圖9類似，由于點(diǎn)火性根據(jù)接地電極在燃燒室中的取向 而略有變化，點(diǎn)火性下降率為大約85% 90%的樣品被“評(píng)定”為Δ，且點(diǎn)火性下降率小于 85%的樣品被“評(píng)定”為X。圖20B是示出圖20A中的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。類似地，圖21B是示 出圖21A中的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。從點(diǎn)火性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果中可以看出，接地電極寬度Db與中心電極寬度Da的比 值(Db/Da)越小，點(diǎn)火性提高得越多。此外，將圖20所示的樣品No. 201的試驗(yàn)結(jié)果與在大 致相同的條件下試驗(yàn)的樣品No. 1 (第一實(shí)施方式，圖8)和樣品No. 71 (第二實(shí)施方式，圖 12)進(jìn)行比較。在樣品No. 201 (Db/Da = 0.87)中，點(diǎn)火性下降率為99. 1%。另一方面，樣 品No. 1 (Db/Da = 0. 87)的點(diǎn)火性下降率為92.9%,而樣品No. 71 (Db/Da = 0. 87)的點(diǎn)火性 下降率為98. 3%。因此，可以看出，在樣品No. 201中，可以獲得比樣品No. 1和No. 71的結(jié) 果好的結(jié)果。此外，將圖21所示的樣品No. 213的試驗(yàn)結(jié)果與在大致相同的條件下試驗(yàn)的樣 品No. 28(第一實(shí)施方式，圖9)和樣品No. 86(第二實(shí)施方式，圖1 進(jìn)行比較。在樣品 No. 213 (Db/Da = 0. 99)中，點(diǎn)火性下降率為 92. 0%o 另一方面，樣品 No. 28 (Db/Da = 0. 99) 的點(diǎn)火性下降率為84. 0%，樣品No. 86 (Db/Da = 0. 99)的點(diǎn)火性下降率為91. 1%.因此， 可以看出，在樣品No. 213中，也可以獲得比樣品No. 28和No. 86的結(jié)果好的結(jié)果。從這些試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在第五實(shí)施方式的火花塞IOOd中，點(diǎn)火性能的歸因于 接地電極在燃燒室內(nèi)的取向的變化被進(jìn)一步減小。這是因?yàn)?，由于基部的形狀為大致?狀，因此空氣燃料混合物被順利地送到火花點(diǎn)。從這些試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，在第五實(shí)施 方式的火花塞IOOd中，優(yōu)選地滿足由Db/Da ^ 0. 99所表示的關(guān)系，且更優(yōu)選地滿足由Db/ Da彡0. 92所表示的關(guān)系。F試驗(yàn)結(jié)果5 (關(guān)于接地電極的平坦部的長(zhǎng)度的試驗(yàn)結(jié)果)圖22是示出在改變接地電極的平坦部的長(zhǎng)度的情況下進(jìn)行的耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的 結(jié)果的圖。在該耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，火花塞被安裝到排氣量為660cc的三缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中 并且使發(fā)動(dòng)機(jī)以6000rpm恒速轉(zhuǎn)動(dòng)150小時(shí)，以測(cè)量試驗(yàn)開(kāi)始前后接地電極的消耗度(間 隙增大，單位mm)。使用的樣品火花塞是作為第五實(shí)施方式說(shuō)明的且具有以下構(gòu)造的火花塞 IOOd0i)金屬殼50的外徑為M10。ii)中心電極20和接地電極30之間的初始火花間隙為0. 85mm。iii)從金屬殼50的前端面57到中心電極20的前端面22的長(zhǎng)度為3. 0mm。iv)中心電極20的前端面22的直徑DD (圖3)為2. Omm(樣品No. 221 No. 223) 和 2. 5mm (樣品 No. 231 No. 233)。在圖22A中，對(duì)于樣品No. 221 No. 223獲得中心電極20和接地電極30之間的 火花間隙增大量，其中改變接地電極30的平坦部的長(zhǎng)度S c (圖18)，且獲得的量表示為“間 隙增大(mm)”。在該評(píng)價(jià)中，火花間隙增大量等于或超過(guò)0.2mm的火花塞被“評(píng)定”為X， 這是因?yàn)樵诨鸹ㄩg隙增大量為0. 2mm以上的情況下，存在發(fā)生橫向飛火現(xiàn)象的可能性，在 這種情況下不能在正常位置進(jìn)行放電。圖22B是示出圖22A中的樣品No. 221 No. 223的 評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。類似地，圖22C是示出圖22A中的樣品No. 231 No. 233的評(píng)價(jià)結(jié)果的圖。從評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著平坦部的長(zhǎng)度&增大，火花間隙增大量減小，也就是耐久性提高。從上述內(nèi)容可以看出，在第五實(shí)施方式的火花塞IOOd中，平坦部的長(zhǎng)度 Sc優(yōu)選地為0. 57mm以上并且更優(yōu)選地為0. 75mm以上。6( #〒Φ心__成鍾燃■)圖23是示出在改變中心電極的組成的情況下進(jìn)行耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。 在該耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，火花塞被安裝到排氣量為660cc的三缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中并且使發(fā)動(dòng) 機(jī)在穩(wěn)定燃燒臨界提前角(*BTDC)為5°且空氣燃料比(A/F)為10. 7的條件下以4000rpm 的恒速轉(zhuǎn)動(dòng)100小時(shí)，從而測(cè)量試驗(yàn)開(kāi)始前后中心電極的消耗度(間隙增大，單位mm)。使 用的樣品火花塞是作為第五實(shí)施方式說(shuō)明的且具有以下構(gòu)造的火花塞100d。i)金屬殼50的外徑為M10。ii)中心電極20和接地電極30之間的初始火花間隙為0. 85mm。iii)從金屬殼50的前端面57到中心電極20的前端面22的長(zhǎng)度為3. 0mm。iv)中心電極20的前端面22的直徑DD (圖3)為1. 5mm。ν)接地電極30的前端部31d的寬度為1. 3mm。圖23A示出在耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中使用的接地電極30d的組成。在圖2 中，對(duì)于樣 品No. 301 No. 304獲得中心電極20和接地電極30之間的火花間隙增大量，其中改變中 心電極20的組成，且這樣獲得的量被表示為“間隙增大(mm)”。在該評(píng)價(jià)中，火花間隙增大 量等于或超過(guò)0. 2mm的火花塞被“評(píng)定”為X (不好)，這是因?yàn)樵诨鸹ㄩg隙增大量為0. 2mm 以上的情況下，存在發(fā)生橫向飛火現(xiàn)象的可能性，在這種情況下不能在正常位置進(jìn)行放電。 圖23A、圖2 是以重量百分比(wt % )為單位來(lái)表述的結(jié)果。此外，Ni是通過(guò)用IOOwt % 減去其它材料的分析值)而得到的值。從評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著中心電極20中M與其它成分的比值的增大，火花 間隙增大量減小，也就是耐久性提高。中心電極20比接地電極30d突出進(jìn)燃燒室中的深度 小，溫度難以增大。由此，優(yōu)選地，對(duì)于中心電極20，使用重視耐火花消耗性、含有少量添加 物且具有小的比電阻的電極材料。從上述內(nèi)容可以看出，在第五實(shí)施方式的火花塞IOOd中，中心電極20由含有 96.5wt%以上的Ni的Ni合金制成。此外，由于相同的原因，類似地，在其它實(shí)施方式的火 花塞中，中心電極優(yōu)選由含有96. 5wt%以上的Ni的Ni合金制成。H試驗(yàn)結(jié)果7 (關(guān)于接地電極的組成的試驗(yàn)結(jié)果)圖M是示出在改變接地電極的組成的情況下進(jìn)行耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。 以圖23中所述的方法進(jìn)行該耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。另外，使用的樣品火花塞是作為第五實(shí)施方 式說(shuō)明的且構(gòu)造與圖23所述的構(gòu)造相同的火花塞100d。圖24A示出在耐久性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中使用的中心電極20的組成。在圖MB中，對(duì)于 樣品No. 311 No. 313獲得中心電極20和接地電極30之間的火花間隙增大量，其中改變 接地電極30d的組成，且這樣獲得的量被表示為“間隙增大(mm)”。在該評(píng)價(jià)中，火花間隙 增大量等于或超過(guò)0. 2mm的火花塞被“評(píng)定”為X (不好)，這是因?yàn)樵诨鸹ㄩg隙增大量為 0. 2mm以上的情況下，存在發(fā)生橫向飛火現(xiàn)象的可能性，在這種情況下不能在正常位置進(jìn)行 放電。圖24A、圖24B都是以重量百分比)為單位來(lái)表述的結(jié)果。此外，Ni是通過(guò)用 100wt%減去其它材料的分析值(wt% )而得到的值。從評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著接地電極30d中Cr與其它成分的比值的增大，火花間隙增大量減小，也就是耐久性提高。接地電極30d比中心電極20突出進(jìn)燃燒室中的深 多大，溫度易于升高。此外，在該實(shí)施方式的接地電極30d中，由于接地電極30d形成為比 中心電極20窄，因此，接地電極30d的溫度易于升高。由此，優(yōu)選地，對(duì)于接地電極30d，使 用重視耐氧化性、含有形成穩(wěn)定氧化層的Cr多的電極材料。從上述內(nèi)容可以看出，在第五實(shí)施方式的火花塞IOOd中，接地電極30d由含有 15wt%以上的Cr的Ni合金制成。此外，由于相同的原因，類似地，在其它實(shí)施方式的火花 塞中，接地電極30d優(yōu)選由含有15wt%以上的Cr的Ni合金制成。I變型例注意，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例和實(shí)施方式，并且在不背離本發(fā)明的精神和范 圍的前提下可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明?？梢蕴峁┫铝凶冃屠l變型例1在實(shí)施方式中，盡管以縱放電型(vertical discharge type)火花塞為例對(duì)火花 塞進(jìn)行了說(shuō)明，但是接地電極的前端部和中心電極的前端部之間的位置關(guān)系可以根據(jù)火花 塞的應(yīng)用要求和性能要求進(jìn)行設(shè)定。此外，可以采用對(duì)于一個(gè)中心電極設(shè)置多個(gè)接地電極 的構(gòu)造。12變型例2在實(shí)施方式中，接地電極的截面被說(shuō)明為大致矩形、大致橢圓形或大致圓形。然 而，接地電極的截面的形狀不限于這些形狀，因此接地電極的截面的形狀可以形成為各種 形狀。
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權(quán)利要求
1.一種火花塞，其包括中心電極，其沿軸線方向延伸；絕緣體，其被設(shè)置在所述中心電極的外周；圓筒狀的金屬殼，其在徑向上包圍所述絕緣體；以及接地電極，其包括與所述軸線方向垂直或大致垂直的放電面，并且在所述放電面和所 述中心電極的前端之間形成火花間隙，其中，所述中心電極和所述接地電極未設(shè)置有貴金屬構(gòu)件，當(dāng)將向下方向定義為所述軸線方向的從所述中心電極指向所述接地電極的放電面的 方向，并且將向上方向定義為所述軸線方向的與所述向下方向相反的方向時(shí)， 所述接地電極包括基部，其與所述金屬殼接合并且位于所述放電面的向上方向側(cè)；以及 前端部，其包括所述放電面并且與所述基部連續(xù)地位于所述基部的向下方向側(cè)； 其中，當(dāng)將第一方向定義為與所述軸線方向垂直且從所述基部指向所述中心電極的方 向，將所述中心電極的從所述第一方向觀察的寬度定義為Da，且將所述基部的從所述第一 方向觀察的寬度定義為Db時(shí)， Db 和 Da 滿足 Db/Da 彡 0. 92。
2.一種火花塞，其包括中心電極，其沿軸線方向延伸；絕緣體，其被設(shè)置在所述中心電極的外周；圓筒狀的金屬殼，其在徑向上包圍所述絕緣體；以及接地電極，其包括與所述軸線方向垂直或大致垂直的放電面，并且在所述放電面和所 述中心電極的前端之間形成火花間隙，其中，所述中心電極和所述接地電極未設(shè)置有貴金屬構(gòu)件，當(dāng)將向下方向定義為所述軸線方向的從所述中心電極指向所述接地電極的放電面的 方向，并且將向上方向定義為所述軸線方向的與所述向下方向相反的方向時(shí)， 所述接地電極包括基部，其與所述金屬殼接合并且位于所述放電面的向上方向側(cè)；以及 前端部，其包括所述放電面并且與所述基部連續(xù)地位于所述基部的向下方向側(cè)； 其中，當(dāng)將第一方向定義為與所述軸線方向垂直且從所述基部指向所述中心電極的方 向，將所述中心電極的從所述第一方向觀察的寬度定義為Da，且將所述基部的從所述第一 方向觀察的寬度定義為Db時(shí)， Db 和 Da 滿足 Db/Da ^ 0. 99,從與所述第一方向相反的方向觀察的所述前端部的面具有如下形狀該面的四個(gè)角部 被曲線或直線倒角，并且倒角的尺寸為0. 3mm以上。
3.一種火花塞，其包括中心電極，其沿軸線方向延伸； 絕緣體，其被設(shè)置在所述中心電極的外周； 圓筒狀的金屬殼，其在徑向上包圍所述絕緣體；以及接地電極，其包括與所述軸線方向垂直或大致垂直的放電面，并且在所述放電面和所 述中心電極的前端之間形成火花間隙，其中，所述中心電極和所述接地電極未設(shè)置有貴金屬構(gòu)件，當(dāng)將向下方向定義為所述軸線方向的從所述中心電極指向所述接地電極的放電面的 方向，并且將向上方向定義為所述軸線方向的與所述向下方向相反的方向時(shí)，所述接地電極包括基部，其與所述金屬殼接合并且位于所述放電面的向上方向側(cè)；以及前端部，其包括所述放電面并且與所述基部連續(xù)地位于所述基部的向下方向側(cè)；其中，當(dāng)將第一方向定義為與所述軸線方向垂直且從所述基部指向所述中心電極的方 向，將所述中心電極的從所述第一方向觀察的寬度定義為Da，且將所述基部的從所述第一 方向觀察的寬度定義為Db時(shí)，Db 和 Da 滿足 Db/Da ^ 0. 99,從與所述第一方向相反的方向觀察的所述前端部的面具有用直線切去圓形的一部分 而獲得的形狀，并且所述放電面是與所述用直線切去圓形的一部分而獲得的形狀的弦對(duì)應(yīng)的面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的火花塞，其特征在于，Db和Da滿足Db/Da( 0. 92。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的火花塞，其特征在于，所述用直線切去圓形的一部分而獲 得的形狀的弦的長(zhǎng)度為0. 57mm以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述中心電極和所述接地 電極被形成為當(dāng)沿著所述第一方向?qū)⑺鼋拥仉姌O投影到所述中心電極上時(shí)，所述接地 電極的投影到所述中心電極上的形狀不落在所述中心電極的前端面的兩個(gè)肩部上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，當(dāng)從所述第一方向觀察 時(shí)，所述前端部的寬度等于所述基部的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述中心電極的與所述軸 線方向垂直的截面為圓形，所述圓形的直徑DD滿足1. 3mm ^ DD ^ 2mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述接地電極的基部和所 述接地電極的前端部具有相同的截面面積，且所述截面面積為Imm2以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述金屬殼的與發(fā)動(dòng)機(jī) 氣缸蓋螺紋接合的螺紋尺寸為MlO以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述中心電極的材料為 含Ni96. 5wt%以上的Ni合金。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的火花塞，其特征在于，所述接地電極的材料為 含Crl5wt%以上的Ni合金。
全文摘要
提高了中心電極和接地電極未設(shè)置貴金屬的火花塞的點(diǎn)火性?；鸹ㄈㄖ行碾姌O、絕緣體、金屬殼和包括放電面的接地電極。接地電極在放電面和中心電極之間形成火花間隙。中心電極和接地電極兩者都不包括貴金屬。接地電極包括基部，該基部與金屬殼接合且位于放電面的上方；以及前端部，該前端部包括放電面且與基部連續(xù)地位于基部的下方。中心電極的從第一方向觀察的寬度Da與基部的從第一方向觀察的寬度Db滿足Db/Da≤0.92。第一方向是與軸線方向垂直且從基部指向中心電極的方向。
文檔編號(hào)H01T13/32GK102067396SQ20098012330
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者增田浩盟, 福澤憐門 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社