特許 5931955 スパークプラグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5931955

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月8日

(54)【発明の名称】スパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/41 20060101AFI20160526BHJP

   H01T 21/02 20060101ALI20160526BHJP

   F02P 13/00 20060101ALI20160526BHJP

   F02P 15/00 20060101ALI20160526BHJP

【ＦＩ】

   H01T13/41

   H01T21/02

   F02P13/00 303C

   F02P15/00 301G

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-98322(P2014-98322)

(22)【出願日】2014年5月12日

(65)【公開番号】特開2015-216029(P2015-216029A)

(43)【公開日】2015年12月3日

【審査請求日】2015年5月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100096817

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 孝雄

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼岡 勝哉

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 和浩

(72)【発明者】

【氏名】田中 邦治

(72)【発明者】

【氏名】吉田 治樹

(72)【発明者】

【氏名】黒野 啓一

(72)【発明者】

【氏名】本田 稔貴

【審査官】 岡崎 克彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−２３０２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０３９３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０１５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−００３９４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ １３／４１

Ｈ０１Ｔ ２１／０２

Ｆ０２Ｐ １３／００

Ｆ０２Ｐ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線の方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の一端側で保持される中心電極と、前記軸孔の他端側で保持される端子金具と、前記軸孔内で前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続する電気的接続部と、前記絶縁体を収容する主体金具と、を備えたスパークプラグにおいて、
前記電気的接続部は、導電物と、１種以上のＦｅ含有酸化物と、を含む導電体を有し、
前記Ｆｅ含有酸化物は、少なくともＦｅＯを含み、
前記軸線を含む断面において、前記導電体のうち前記導電物が占める面積をＳ１とし、前記Ｆｅ含有酸化物が占める面積をＳ２としたとき、０．０６≦Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）≦０．４６の関係を満たす、ことを特徴とするスパークプラグ。

【請求項2】

請求項１に記載のスパークプラグであって、
前記導電体は、更に、アルカリ金属の酸化物と、Ｓｉ，Ｂ，Ｐの一種以上の元素の酸化物とを含有するアルカリ含有相を含む、ことを特徴とするスパークプラグ。

【請求項3】

請求項２に記載のスパークプラグであって、
前記導電体における前記アルカリ金属の割合が、酸化物換算で０．５重量％以上６．５重量％以下の範囲にある、ことを特徴とするスパークプラグ。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記Ｆｅ含有酸化物は、前記ＦｅＯ以外に少なくともフェライトを含む、ことを特徴とするスパークプラグ。

【請求項5】

請求項４に記載のスパークプラグであって、
前記Ｆｅ含有酸化物のうち前記ＦｅＯの割合が、０．８重量％以上５．２重量％以下の範囲にある、ことを特徴とするスパークプラグ。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパークプラグであって、
前記導電体は、Ｃｕを含有し、前記Ｃｕは、２価のＣｕの酸化物換算で０．０３重量％以上５．４重量％以下含有される、ことを特徴とするスパークプラグ。

【請求項7】

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、
前記電気的接続部は、更に、
前記中心電極に接する位置に配置された導電性の第１シール層と、
前記端子金具に接する位置に配置された導電性の第２シール層と、
導電性材料とガラスとを含む抵抗体と、
を含み、
前記導電体と前記抵抗体は、前記第１シール層と前記第２シール層との間に配置されており、
前記端子金具と前記中心電極との間の抵抗値が、３ｋΩ以上２０ｋΩ以下の範囲にある、ことを特徴とするスパークプラグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スパークプラグに関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関に使用されるスパークプラグは、一般に、筒状の主体金具と、この主体金具の内孔に配置される筒状の絶縁体と、この絶縁体の先端側軸孔に配置される中心電極と、他端側軸孔に配置される端子金具と、主体金具の先端側に一端が接合され、他端が中心電極と対向して火花放電間隙を形成する接地電極とを備える。さらに、エンジンの動作に伴って発生する電波ノイズを防止することを目的として、軸孔内における中心電極と端子金具との間に抵抗体が設けられたスパークプラグも知られている。

【0003】

近年では、内燃機関の高出力化に伴って、スパークプラグの放電電圧の上昇が要求されている。スパークプラグの放電電圧が上昇すると、放電時に発生する高周波ノイズが大きくなり、車両の電子制御装置に悪影響を与えることが懸念されている。このため、スパークプラグの高周波ノイズを低減させたいという要望がある。

【0004】

スパークプラグの放電時の高周波ノイズを低減させるために、従来から各種の技術が提案されている。例えば、特許文献１では、点火プラグの内部を貫通する導体の周囲を取り囲むように、円筒状のフェライトで形成されたノイズ低減部材を設けた構成が提案されている。また、特許文献２では、点火プラグの内部に巻線を設けた構成が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１５９４７５号公報

【特許文献2】特開平０２−２８４３７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、発明者らは、軸孔内において中心電極と端子金具との間を電気的に接続する導電部材の材質等について、高周波ノイズを低減するために更なる工夫の余地があることを見出した。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

【0008】

（１）本発明の一形態によれば、軸線の方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の一端側で保持される中心電極と、前記軸孔の他端側で保持される端子金具と、前記軸孔内で前記中心電極と前記端子金具とを電気的に接続する電気的接続部と、前記絶縁体を収容する主体金具と、を備えたスパークプラグが提供される。前記電気的接続部は、導電物と、１種以上のＦｅ含有酸化物と、を含む導電体を有し；前記Ｆｅ含有酸化物は、少なくともＦｅＯを含み；前記軸線を含む断面において、前記導電体のうち前記導電物が占める面積をＳ１とし、前記Ｆｅ含有酸化物が占める面積をＳ２としたとき、０．０６≦Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）≦０．４６の関係を満たす、ことを特徴とする。
このスパークプラグによれば、Ｆｅ含有酸化物によって高周波ノイズを低減することができる。また、ＦｅＯは高温で比較的安定なので、Ｆｅ含有酸化物の中にＦｅＯが存在すれば、Ｆｅ含有酸化物の経時劣化を抑制することができる。更に、Ｆｅ含有酸化物と導電物の面積比Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）を０．０６以上にすることによって抵抗値が過度に大きくなることを防止でき、また、０．４６以下にすることによってＦｅ含有酸化物による高周波ノイズの低減効果を十分に確保できる。

【0009】

（２）上記スパークプラグにおいて、前記導電体は、更に、アルカリ金属の酸化物と、Ｓｉ（シリコン），Ｂ（ホウ素），Ｐ（リン）の一種以上の元素の酸化物とを含有するアルカリ含有相を含むものとしてもよい。
このスパークプラグによれば、導電体にアルカリ金属が含まれることにより、Ｓｉ，Ｂ，Ｐの一種以上の元素の酸化物からなるガラスが、低粘性化及び低融点化し、導電体中の空孔を埋めやすくなり、導電体を緻密化させるので、ノイズの低減効果を高くすることができる。

【0010】

（３）上記スパークプラグにおいて、前記導電体における前記アルカリ金属の割合が、酸化物換算で０．５重量％以上６．５重量％以下の範囲にあるものとしてもよい。
このスパークプラグによれば、アルカリ金属成分がＦｅ含有酸化物と反応を起こしてＦｅ含有酸化物を減少させてしまう可能性を低減でき、また、アルカリ金属を含む相にクラックが発生することを抑制できる。

【0011】

（４）上記スパークプラグにおいて、前記Ｆｅ含有酸化物は、前記ＦｅＯ以外に少なくともフェライトを含むものとしてもよい。
このスパークプラグによれば、フェライトがインダクタンス成分としての効果が大きいので、高周波ノイズの低減効果を高めることができる。

【0012】

（５）上記スパークプラグにおいて、前記Ｆｅ含有酸化物のうち前記ＦｅＯの割合が、０．８重量％以上５．２重量％以下の範囲にあるものとしてもよい。
ＦｅＯの含有割合を０．８重量％以上とすれば、Ｆｅ含有酸化物の経時劣化の抑制効果を高めることができ、また、５．２重量％以下とすれば、フェライトによるノイズ低減効果を十分に確保することができる。

【0013】

（６）上記スパークプラグにおいて、前記導電体は、Ｃｕを含有し、前記Ｃｕは、２価のＣｕの酸化物換算で０．０３重量％以上５．４重量％以下含有されるものとしてもよい。
このスパークプラグによれば、導電体にＣｕ成分を添加することにより、ノイズ低減効果及び耐久性を向上させることができる。

【0014】

（７）上記スパークプラグにおいて、前記電気的接続部は、更に：前記中心電極に接する位置に配置された導電性の第１シール層と；前記端子金具に接する位置に配置された導電性の第２シール層と；導電性材料とガラスとを含む抵抗体と；を含み；前記導電体と前記抵抗体は、前記第１シール層と前記第２シール層との間に配置されており；前記端子金具と前記中心電極との間の抵抗値が、３ｋΩ以上２０ｋΩ以下の範囲にあるものとしてもよい。
このスパークプラグによれば、抵抗体によるノイズ低減効果も得られるため、ノイズ低減効果を更に向上させることができる。

【0015】

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、スパークプラグの製造方法、スパークプラグの製造装置、製造システム等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態としてのスパークプラグの全体構成を示す説明図。

【図2】本発明の第２実施形態としてのスパークプラグの全体構成を示す説明図。

【図3】電気的接続部の形成方法を示すフローチャート。

【図4A】実施例のサンプルの構成を示す図。

【図4B】比較例のサンプルの構成を示す図。

【図5A】実施例のサンプルのノイズ試験結果を示す図。

【図5B】比較例のサンプルのノイズ試験結果を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

Ａ．スパークプラグの構成
図１は、本発明の第１実施形態としてのスパークプラグ１の全体構成を示す説明図である。図１の下側（発火部側）をスパークプラグ１の先端側と呼び、上側（端子側）を後端側と呼ぶ。このスパークプラグ１は、軸線Ｏの方向に延在する軸孔２を有する絶縁体３と、軸孔２の先端側で保持される中心電極４と、軸孔２の後端側で保持される端子金具５と、軸孔２内で中心電極４と端子金具５とを電気的に接続する電気的接続部６０と、絶縁体３を収容する主体金具７と、一端が主体金具７の先端面に接合されると共に他端が中心電極４と間隙を介して対向するように配置された接地電極８とを備える。

【0018】

主体金具７は、略円筒形状を有しており、絶縁体３を収容して保持するように形成されている。主体金具７における先端方向の外周面にはネジ部９が形成されており、このネジ部９を利用して図示しない内燃機関のシリンダヘッドにスパークプラグ１が装着される。

【0019】

絶縁体３は、主体金具７の内周部に滑石１０及びパッキン１１を介して保持されている。絶縁体３の軸孔２は、軸線Ｏの先端側で中心電極４を保持する小径部１２と、電気的接続部６０を収容し、小径部１２の内径よりも内径が大きい中径部１４とを有する。また、小径部１２と中径部１４との間に後端側に向かって拡径するテーパ状の第一段部１３を有する。

【0020】

絶縁体３は、絶縁体３における先端方向の端部が主体金具７の先端面から突出した状態で、主体金具７に固定されている。絶縁体３は、機械的強度、熱的強度、電気的強度等を有する材料であることが望ましく、このような材料として、例えば、アルミナを主体とするセラミック焼結体が挙げられる。

【0021】

中心電極４は、小径部１２に収容され、第一段部１３に中心電極４の後端に設けられた径大のフランジ部１７が係止され、先端が絶縁体３の先端面から突出した状態で主体金具７に対して絶縁保持されている。中心電極４は、熱伝導性及び機械的強度等を有する材料で形成されることが望ましく、例えば、インコネル（商標名）等のＮｉ基合金で形成される。中心電極４の軸心部は、Ｃｕ又はＡｇなどの熱伝導性に優れた金属材料により形成されてもよい。

【0022】

接地電極８は、一端が主体金具７の先端面に接合され、途中で略Ｌ字に曲げられて、その先端部が中心電極４の先端部と間隙を介して対向するように形成されている。接地電極８は、中心電極４を形成する材料と同様の材料により形成される。

【0023】

中心電極４と接地電極８とが対向する面には、白金合金及びイリジウム合金等により形成される貴金属チップ２９，３０が設けられている。各貴金属チップ２９，３０の間に火花放電間隙ｇが形成されている。なお、中心電極４及び接地電極８の一方又は両方の貴金属チップを省略してもよい。

【0024】

端子金具５は、中心電極４と接地電極８との間で火花放電を行なうための電圧を外部から中心電極４に印加するための端子である。端子金具５の先端部２０は凹凸状の表面を備え、この態様においては先端部２０の外周面にローレット加工が施されている。先端部２０の表面がローレット加工により形成された凹凸構造を有すると、端子金具５と電気的接続部６０との密着性が良好になり、その結果、端子金具５と絶縁体３とが強固に固定される。端子金具５は、例えば、低炭素鋼等で形成され、その表面にＮｉ金属層がメッキ等で形成されている。

【0025】

電気的接続部６０は、軸孔２内で中心電極４と端子金具５との間に配置され、中心電極４と端子金具５とを電気的に接続する。電気的接続部６０は、導電体６３を有しており、この導電体６３により電波ノイズの発生を防止する。電気的接続部６０は、更に、導電体６３と中心電極４との間に第１シール層６１を有し、また、導電体６３と端子金具５との間に第２シール層６２を有する。第１シール層６１と第２シール層６２とは、絶縁体３と中心電極４、また絶縁体３と端子金具５とを封着固定している。

【0026】

第１シール層６１及び第２シール層６２は、ホウケイ酸ソーダガラス等のガラス粉末と、Ｃｕ、Ｆｅ等の金属粉末とを含むシール粉末を焼結して形成することができる。第１シール層６１及び第２シール層６２の抵抗値は、通常数１００ｍΩ以下である。

【0027】

導電体６３は、後に詳述するように、導電物と、１種以上のＦｅ含有酸化物と、を含んでいる。なお、導電物で形成された相及びＦｅ含有酸化物で形成された相を、それぞれ「導電物相」及び「Ｆｅ含有酸化物相」と呼ぶことも可能である。導電物は、センダストやパーマロイ等の合金粉末、W（タングステン）等の金属粉末、及び、カーボンブラック等の各種の粉末状導電材料から選ばれた一種以上の粉末状導電材料を焼成したものである。Ｆｅ含有酸化物は、ＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、及び、各種のフェライトから選ばれた一種以上のＦｅ含有酸化物粉末を焼成したものである。

【0028】

すなわち、導電体６３は、導電物を形成する粉末状導電材料と、Ｆｅ含有酸化物を形成する粉末材料とを混合し、焼結することによって形成される。導電物とＦｅ含有酸化物とを含む導電体６３を設けることによって、放電時の高周波ノイズを低減することができる。導電物とＦｅ含有酸化物を形成するための好ましい材料は、例えば以下の通りである。

【0029】

＜好ましい導電物の材料＞
導電体６３の導電物を構成する導電物材料としては、例えば、センダスト，パーマロイ，Ｆｅ−Ｎｉ合金，ケイ素鉄，ＴｉＣ（炭化チタン），ＷＣ（炭化タングステン）等の合金の粉末、W（タングステン）粉末，Ｆｅ（鉄）粉末，Ｎｉ（ニッケル）粉末，Ｍｏ粉末等の金属粉末、カーボンブラック、及び、カーボンファイバー等のカーボン材料等の各種の粉末状導電材料から選ばれた一種以上の粉末状導電材料を使用することができる。このような導電物を設けることにより、導電体６３の抵抗値を過度に大きくすることなく、適切な抵抗値（例えば約１００〜５００Ω）に設定することが可能である。

【0030】

＜好ましいＦｅ含有酸化物の材料＞
導電体６３のＦｅ含有酸化物材料としては、例えば、ＦｅＯ，Ｆｅ_２Ｏ_３，及び、Ｍｎ−ＺｎフェライトやＮｉ−Ｚｎフェライト等の各種のフェライトから選ばれた一種以上のＦｅ酸化物の粉末を使用することができる。特に、フェライトは強磁性でありインダクタンス成分としての効果が大きい。

【0031】

なお、Ｆｅ含有酸化物は、少なくともＦｅＯを含むことが好ましい。ＦｅＯは高温で比較的安定なので、Ｆｅ含有酸化物中にＦｅＯが存在すると、Ｆｅ含有酸化物の経時劣化を抑制する効果がある。特に、Ｆｅ含有酸化物中にＦｅ_２Ｏ_３が含まれている場合には、高温状態ではＦｅ_２Ｏ_３が還元されてＦｅＯに変化する傾向があるが、Ｆｅ含有酸化物中にＦｅＯが存在するとこのような還元反応を抑制することが可能である。

【0032】

Ｆｅ含有酸化物がフェライトを含む場合には、Ｆｅ含有酸化物におけるＦｅＯの割合が、０．８重量％以上５．２重量％以下の範囲にあることが好ましい。ＦｅＯの割合を０．８重量％以上とすれば、Ｆｅ含有酸化物の経時劣化の抑制効果を高めることができ、また、５．２重量％以下とすれば、フェライトによるノイズ低減効果を十分に確保することができる。

【0033】

なお、導電体６３の断面の観察により得られる導電物の面積をＳ１とし、Ｆｅ含有酸化物の面積をＳ２としたとき、０．０６≦Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）≦０．４６の関係を満たすことが好ましい。面積比Ｐ１／（Ｓ１＋Ｓ２）を０．０６以上にすることによって抵抗値が過度に大きくなることを防止でき、また、０．４６以下にすることによってＦｅ含有酸化物による高周波ノイズの低減効果を十分に確保できる。

【0034】

導電体６３は、更に、アルカリ金属の酸化物と、Ｓｉ（シリコン），Ｂ（ホウ素），Ｐ（リン）の一種以上の元素の酸化物とを含有するアルカリ含有相を含むことが好ましい。アルカリ金属としては、例えばＮａ（ナトリウム），Ｋ（カリウム），Ｌｉ（リチウム）などが挙げられる。このアルカリ含有相は、典型的にはホウケイ酸ソーダガラス等のガラスの形態を取り得る。より詳しく言えば、このアルカリ含有相は、ガラス化した後に再結晶したものであることが好ましい。

【0035】

本明細書において「ガラス」という用語は、このようにガラス成分が結晶化したものを含む広い意味を有する。導電体６３にアルカリ金属が含まれることにより、Ｓｉ（シリコン），Ｂ（ホウ素），Ｐ（リン）の一種以上の元素の酸化物からなるガラスが、低粘性化及び低融点化し、導電体６３中の空孔を埋めやすくなる。すなわち、アルカリ含有相は、導電体６３に形成され得る多数の空孔を埋めて緻密化させるので、ノイズの低減効果を高くすることができる。

【0036】

なお、導電体６３におけるアルカリ金属の含有割合は、酸化物換算で０．５重量％以上６．５重量％以下の範囲にあることが好ましい。ガラスなどに含まれるアルカリ金属成分は、徐々にＦｅ含有酸化物と反応を起こして、ＬｉＦｅ_５Ｏ_８、ＬｉＦｅＯ_２、Ｎａ_２Ｆｅ_２Ｏ_４、ＫＦｅＯ_２、ＫＦｅ_１１Ｏ_１７などの化合物に変化してゆく可能性がある。これらの化合物が形成されると、Ｆｅ含有酸化物が減少してそのノイズ低減効果を経時的に低下させる原因となる可能性がある。

【0037】

また、アルカリ金属の含有割合を、酸化物換算で６．５重量％以下とすれば、このような反応によってＦｅ含有酸化物が劣化してしまう可能性を低減できる。また、アルカリ金属が過度に少ないと、導電体６３の作成時にガラスが溶けず、導電体６３に層状クラックが発生してしまう可能性がある。アルカリ金属の含有割合を、酸化物換算で０．５重量％以上とすれば、このようなクラックの発生を抑制することができる。

【0038】

また、導電体６３は、２価のＣｕの酸化物換算でＣｕを０．０３重量％以上５．４重量％以下含有するようにしてもよい。導電体６３にＣｕ成分を添加することにより、ノイズ低減効果及び耐久性が向上するという効果がある。但し、酸化物換算で０．０３重量％未満だとＣｕ添加の効果が十分得られない可能性があり、５．４重量％より多いと過剰添加によりノイズ低減効果が却って低下する可能性がある。

【0039】

図２は、本発明の第２実施形態としてのスパークプラグ１ａの全体構成を示す説明図である。図１に示した第１実施形態のスパークプラグ１との違いは、第２実施形態のスパークプラグ１ａの電気的接続部６０ａが、第１シール層６１と第２シール層６２と導電体６３の他に、抵抗体６４を有している点だけであり、他の構成は第１実施形態と同じである。

【0040】

抵抗体６４は、例えば、ホウケイ酸ソーダガラス等のガラス粉末、ＺｒＯ２等のセラミック粉末、カーボンブラック等の非金属導電性粉末、及び／又は、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉ等の金属粉末等を含有する抵抗体組成物を焼結して形成された抵抗材により形成することができる。導電体６３に加えて抵抗体６４も設けるようにすれば、抵抗体６４によるノイズ低減効果も得られるため、ノイズ低減効果を更に向上させることができる。

【0041】

なお、図１及び図２において、電気的接続部６０の第１シール層６１と第２シール層６２の一方又は両方を省略してもよい。但し、これらのシール層６１，６２は、導電体６３（及び抵抗体６４）とその両端にある端子金具５及び中心電極４との間の熱膨張係数差を緩和できるので、より強固な接続状態を得ることができる。なお、端子金具５と中心電極４との間の抵抗値は、ノイズ低減効果の観点から、例えば３．０ｋΩ以上２０．０ｋΩ以下の範囲とすることが好ましい。この抵抗値は、端子金具５と中心電極４との間に、例えば１２Ｖの電圧を印加した時の測定値である。

【0042】

Ｂ．電気的接続部の形成方法
図３は、スパークプラグ１の電気的接続部６０の形成方法を示すフローチャートである。工程Ｔ１１０では、平均粒径が０．５〜８．０μｍの粉末状導電材料と、平均粒径が０．５〜１５μｍのＦｅ含有酸化物粉末とを粉砕混合する。この際、ホウケイ酸ソーダガラス等のガラス粉末やガラス原料（珪砂、ソーダ、石灰石、ホウ砂等）などのＳｉ，Ｂ，Ｐ及びアルカリ金属を含む粉末材料を混合してもよい。この粉砕混合は、例えばＺｒＯ_２製の玉石が投入された樹脂ポットに、溶媒としてのアセトンと有機バインダーを、粉末状導電材料及びＦｅ含有酸化物粉末と共に投入した状態で実施する。

【0043】

工程Ｔ１２０では、このようにして準備された粉末混合物を金型に投入し、３０〜１２０ＭＰａの圧力で円柱状に成形する。工程Ｔ１３０では、この成形体を、８５０〜１３５０℃の範囲で焼成することによって、導電体６３を形成する。

【0044】

工程Ｔ１４０では、絶縁体３の軸孔２内に中心電極４を挿入する。工程Ｔ１５０では、第１シール層６１を形成するシール粉末材料と、導電体６３と、第２シール層６２を形成するシール粉末材料と、をこの順に絶縁体３の軸孔２の後端側から充填し、プレスピンを軸孔２内に挿入して圧縮する。なお、図２のように、電気的接続部６０ａが抵抗体６４を含む場合には、抵抗体６４を形成するための粉末材料を工程Ｔ１５０において充填する。

【0045】

工程Ｔ１６０では、絶縁体３の軸孔２内に端子金具５を挿入し、端子金具５によって軸孔２内に充填された材料を先端側に向かって押圧しながら、絶縁体３全体を加熱炉内に配置して７００〜９５０℃の所定温度に加熱し、焼成する。この結果、第１シール層６１と第２シール層６２が焼結し、これらの間に導電体６３（及び抵抗体６４）が封着固定される。

【0046】

工程Ｔ１５０の後は、中心電極４及び端子金具５等が固定された絶縁体３が、接地電極８が接合された主体金具７に組み付けられる。そして、最後に、接地電極８の先端部を中心電極４側に折り曲げることによって、スパークプラグ１の製造が完了する。

【実施例】

【0047】

図４Ａは、本発明の実施例としてのスパークプラグのサンプルＰ０１〜Ｐ２３の構成を示す図であり、図４Ｂは、比較例としてのスパークプラグのサンプルＰ３１〜Ｐ３５の構成を示す図である。これらの図の左側の欄には、各サンプルで使用したＦｅ含有酸化物を形成するＦｅ含有酸化物の種類及びその占有面積率Ｓ２と、導電物を形成する導電物の種類及びその占有面積率Ｓ１と、面積比Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）とが示されている。

【0048】

占有面積率Ｓ１，Ｓ２は以下のようにして求めた。まず、図３の工程Ｔ１１０〜Ｔ１３０に従って作成された導電体６３を鏡面研磨し、軸線Ｏを含む位置の断面にて電子プローブ・マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）により５００μｍ×５００μｍの反射電子像を１０視野で撮影した。また、ＥＰＭＡ分析においてＦｅ（鉄）及びＯ（酸素）が検出される部分をＦｅ含有酸化物とみなし、Ｏ（酸素）が未検出の部分（空孔を除く）を導電物とみなして、画像解析を行い、それぞれの占有面積率Ｓ１，Ｓ２を算出した。

【0049】

図４Ａ，図４Ｂには、導電体６３に含まれるアルカリ金属含有量（重量％）と、Ｃｕ含有量（重量％）と、ＦｅＯ含有量（重量％）と、プラグ抵抗値（ｋΩ）も示されている。アルカリ金属含有量は、酸化物換算値である。また、Ｃｕ含有量は、２価のＣｕの酸化物換算値である。アルカリ金属含有量とＣｕ含有量の値は、導電体６３を粉砕した試料を用いたＩＣＰ発光分光分析を１０回行って得られた含有量の平均値を用いた。

【0050】

なお、ＦｅＯであることの識別は、Ｘ線回折及びＥＰＭＡによる組成分析により行った。フェライトとＦｅＯとを含むサンプルに関して、両者の識別は導電体６３の研磨面のＸＰＳ分析（Ｘ線光電子分光分析）により行った。ＸＰＳ分析は、電圧１５ｋＶ、出力２５Ｗ、測定領域φ１５μｍの条件にて行った。ＦｅＯ含有量の値は、導電体６３の研磨面の２０箇所についてＸＰＳ分析を行って得られた含有量の平均値を用いた。プラグ抵抗値（ｋΩ）は、スパークプラグ１の端子金具５と中心電極４との間の抵抗値である。

【0051】

なお、図４Ａ，４Ｂの右端には、電気的接続部６０が、導電体６３と抵抗体６４を含むか否かが示されている。導電体６３及び抵抗体６４の欄の「○」は、その部材を含んでいることを示しており、「×」はその部材を含んでいないことを示している。

【0052】

図５Ａ，５Ｂは、図４Ａ，４Ｂに示したサンプルＰ０１〜Ｐ２３，Ｐ３１〜Ｐ３５について、放電耐久試験前後のノイズ試験の結果を示している。放電耐久試験は、スパークプラグ１を放電電圧１０ｋＶで１００時間放電させることによって実施した。ノイズ試験は、ＪＡＳＯ Ｄ−００２−２（日本自動車技術会伝送規格Ｄ−００２−２）の「自動車−電波雑音特性−第２部 防止器の測定方法 電流法」に従って行った。

【0053】

また、高周波ノイズの測定対象としては、３０ＭＨｚ，１００ＭＨｚ，２００ＭＨｚの３種類の周波数のノイズを対象とした。なお、図５Ａ，５Ｂでは、図示の便宜上、図４Ａ，４Ｂに示した占有面積率Ｒ１，Ｒ２の値と、電気的接続部６０の構成の記載を省略している。

【0054】

図４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂに示す試験結果から、以下のことが理解できる。
（１）実施例のサンプルＰ０１〜Ｐ２３は、いずれも導電物とＦｅ含有酸化物を含む導電体６３を用いており、また、Ｆｅ含有酸化物はＦｅＯを含んでいる。これらのサンプルＰ０１〜Ｐ２３では、放電耐久性試験前のノイズが高々５５ｄＢであって過度に大きくなく、十分なノイズ低減効果が得られている。また、放電耐久試験後においても、ノイズはそれほど増加しておらず、十分なノイズ低減効果を維持することができる。

【0055】

なお、サンプルＰ０１〜Ｐ２３において、Ｆｅ含有酸化物の面積比Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）が、０．０６以上０．４６以下の範囲にある。この範囲にあれば、抵抗値が過度に大きくなることを防止でき、また、Ｆｅ含有酸化物による高周波ノイズの低減効果を十分に確保できる。なお、面積比Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）の範囲は、０．０７以上０．２４以下とすることが更に好ましく、０．０８以上０．１１以下とすることが最も好ましい。

【0056】

（２）比較例のサンプルＰ３１〜Ｐ３５のうちで、電気的接続部６０に導電体６３を含まないサンプルＰ３１，Ｐ３４では、放電耐久試験前のノイズが８０ｄＢ以上と大きく、ノイズ低減効果が不十分である。サンプルＰ３２，Ｐ３３は、電気的接続部６０に導電体６３を含んでいるが、放電耐久試験後にノイズが大きく増加している点で好ましくない。

【0057】

この理由は、サンプルＰ３２，Ｐ３３では、Ｆｅ含有酸化物にＦｅＯが含まれていないので、Ｆｅ含有酸化物が経時劣化してしまったものと推定される。すなわち、放電耐久試験において電気的接続部６０が高温になると、Ｆｅ含有酸化物中のＦｅ_２Ｏ_３が還元されてＦｅＯに変化してしまい、これに伴ってノイズ低減効果が低下したものと推定される。

【0058】

また、サンプルＰ３２，Ｐ３３は、プラグ抵抗値が２０ｋΩを超えている点でも好ましくない。比較例のサンプルＰ３５は、プラグ抵抗値が無限大となって好ましくない。この理由は、Ｆｅ含有酸化物の面積比Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）が０．０５と過度に小さいので、プラグ抵抗値が過度に大きくなってしまったものと推定される。この意味では、面積比Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）を０．０６以上とすることが好ましい。

【0059】

（３）実施例のサンプルＰ０６〜Ｐ２３は、導電体６３がアルカリ金属を含有している点で、アルカリ金属を含有していないサンプルＰ０１〜Ｐ０５よりも好ましい。なお、サンプルＰ０６〜Ｐ２３の導電体６３には、Ｓｉ（シリコン），Ｂ（ホウ素）及びＰ（リン）も含んでいることが確認された。

【0060】

サンプルＰ０６〜Ｐ２３は、放電耐久試験前のノイズがサンプルＰ０１〜Ｐ０５よりも低く、この違いは、アルカリ金属とＳｉ，Ｂ，Ｐ等の元素の有無に依るものと推定される。これらの元素は、主に、導電体６３の空孔を埋めるガラス成分に含まれているものと考えられる。導電体６３に形成され得る空孔がガラスによって充填されることにより、導電体６３が緻密化されるので、ノイズ低減効果を向上させるものと推定される。

【0061】

（４）サンプルＰ０９〜Ｐ２３は、アルカリ金属含有量（酸化物換算値）が０．５重量％以上で６．５重量％以下であり、アルカリ金属含有量が０．２重量％以下又は６．６重量％以上であるサンプルＰ０６〜Ｐ０８よりもノイズが小さい点で好ましい。アルカリ金属含有量の範囲は、１．６重量％以上６．４重量％以下とすることが更に好ましく、１．６重量％以上５．２重量％以下とすることが最も好ましい。

【0062】

（５）サンプルＰ１２〜Ｐ２３は、Ｆｅ含有酸化物がフェライトを含んでおり、フェライトを含まないサンプルＰ０１〜Ｐ１１よりもノイズが小さい点で好ましい。また、サンプルＰ１２〜Ｐ２３は、導電体６３におけるＦｅＯ含有量（酸化物換算値）が０．８重量％以上で５．２重量％の範囲にある点でも好ましい。

【0063】

ＦｅＯ含有量を０．８重量％以上とすれば、Ｆｅ含有酸化物の経時劣化の抑制効果を高めることができる。また、ＦｅＯ含有量を５．２重量％以下とすれば、フェライトによるノイズ低減効果を十分に確保することができる。ＦｅＯ含有量の範囲は、１．１重量％以上３．７重量％以下とすることが更に好ましく、１．３重量％以上２．２重量％以下とすることが最も好ましい。

【0064】

（６）サンプルＰ１６〜Ｐ２３は、導電体６３におけるＣｕ含有量（２価のＣｕの酸化物換算値）が０．０３重量％以上５．４重量％以下の範囲にあり、Ｃｕ含有量がこれらの範囲外にあるサンプルＰ０１〜Ｐ１５よりもノイズが更に小さい点で好ましい。Ｃｕ含有量の範囲は、１．８重量％以上４．９重量％以下とすることが更に好ましい。

【0065】

（７）サンプルＰ２０〜Ｐ２３は、実施例の全サンプルＰ０１〜Ｐ２３の中で、特にノイズが小さく、また、放電耐久試験後もノイズがほとんど増大しない点で最も好ましい。サンプルＰ２０〜Ｐ２３の結果を考慮すれば、各種のパラメータの最も好ましい範囲の組合せは以下の通りである。
[1] Ｆｅ含有酸化物の面積比Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２）：０．０８以上０．１１以下
[2] 導電体６３中のアルカリ金属含有量（酸化物換算値）：１．６重量％以上５．２重量％以下
[3] 導電体６３中のＣｕ含有量（２価のＣｕの酸化物換算値）：１．８重量％以上４．９重量％以下
[4] 導電体６３中のＦｅＯ含有量：１．３重量％以上２．２重量％以下
[5] プラグ抵抗値：３．０ｋΩ以上２０ｋΩ以下

【0066】

Ｃ．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る。

【0067】

・変形例１：
スパークプラグとしては、図１，図２に示したもの以外の種々の構成を有するスパークプラグを本発明に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0068】

１，１ａ…スパークプラグ
２…軸孔
３…絶縁体
４…中心電極
５…端子金具
７…主体金具
８…接地電極
９…ネジ部
１０…滑石
１１…パッキン
１２…小径部
１３…第一段部
１４…中径部
１７…フランジ部
２０…先端部
２９，３０…貴金属チップ
６０，６０ａ…電気的接続部
６１…第１シール層
６２…第２シール層
６３…導電体
６４…抵抗体
Ｏ…軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】