スプライトシートは正常に読み込まれていて、シミュレータでは表示されるのに
何故か実機で画像が表示されない！と数時間悩んでいました。
結論から言えば、テストしていた端末が古かった（iPodTouch第３世代？）ので
スプライトシートのサイズの上限をオーバーしているのが原因でした。
http://www.cocos2d-iphone.org/forums/topic/spritesheet-max-size/
（英語が苦手な方はgoogle翻訳を使ってみることをオススメします）
上記サイトで知ったのですが
端末によって、スプライトシートのサイズの上限(max texture size)が
1024×1024だったり2048×2048だったりします。
開発する側には当然大きい方が便利ですが
古い端末で見た時に、画像が表示されないのは重大なバグなので
まだ当分は1024×1024で作るべきですね。
リリースするときにOSのバージョンで切り捨てるのはできますが
端末のバージョンではできないですからね。
ちなみにスプライトシートを作成するテクスチャパッカーというソフトでは
デフォルトで1024×1024になっているはずです。