CN105849991A - 火花塞 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种火花塞。其中,在绝缘体的通孔内将中心电极和端子金属配件之间连接起来的连接部具有:电阻体;以及磁性体构造物,其配置在电阻体的前端侧或后端侧的、离开电阻体的位置,且该磁性体构造物包括磁性体和导电体。将电阻体和磁性体构造物中的配置在前端侧的构件设为第一构件,将电阻体和磁性体构造物中的配置在后端侧的构件设为第二构件。连接部还包括第一导电性密封部、第二导电性密封部、第三导电性密封部。第一导电性密封部配置在第一构件的前端侧,并与第一构件接触。第二导电性密封部配置在第一构件和第二构件之间,并与第一构件和第二构件接触。第三导电性密封部配置在第二构件的后端侧,并与第二构件接触。磁性体构造物包括作为导电体的导电性物质、作为磁性体的含铁氧化物以及含硅、硼、磷中的至少一种的陶瓷。
Description
技术领域
本发明涉及一种火花塞。
背景技术
一直以来,火花塞被应用于内燃机。另外,提出有为了抑制因点火而产生的电波噪声,在绝缘体的通孔内设置电阻体的技术。另外,还提出有在绝缘体的通孔内设置磁性体的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平02-284374号公报
专利文献2:日本特开昭62-150681号公报
专利文献3:日本特开昭61-230281号公报
专利文献4:日本特开昭54-151736号公报
专利文献5:日本特开昭61-135079号公报
专利文献6:日本特开昭61-104580号公报
专利文献7:日本特开昭61-208768号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,实际上,针对使用电阻体和磁性体这两者来抑制电波噪声的这一点而言,并没有做到充分的研究。
本发明提供一种能够使用电阻体和磁性体来抑制电波噪声的技术。
用于解决问题的方案
本发明公开例如以下的技术方案。
[技术方案1]
一种火花塞,该火花塞包括:
绝缘体,其具有沿轴线的方向延伸的通孔;
中心电极,其至少一部分插入于所述通孔的前端侧;
端子金属配件,其至少一部分插入于所述通孔的后端侧;
连接部,其在所述通孔内将所述中心电极和所述端子金属配件之间连接起来,
其中,
所述连接部具有:
电阻体;以及
磁性体构造物,其配置在所述电阻体的前端侧或后端侧的、离开所述电阻体的位置,且该磁性体构造物包括磁性体和导电体,
将所述电阻体和所述磁性体构造物中的配置在前端侧的构件设为第一构件,将所述电阻体和所述磁性体构造物中的配置在后端侧的构件设为第二构件,此时,
所述连接部还包括:
第一导电性密封部,其配置在所述第一构件的前端侧,并与所述第一构件接触;
第二导电性密封部,其配置在所述第一构件和所述第二构件之间,并与所述第一构件和所述第二构件接触;
第三导电性密封部,其配置在所述第二构件的后端侧,并与所述第二构件接触,
所述磁性体构造物包括:
1)作为所述导电体的导电性物质;
2)作为所述磁性体的含铁氧化物;以及
3)含硅(Si)、硼(B)和磷(P)中的至少一种的陶瓷,
在所述磁性体构造物的包括所述轴线的截面中,
将以所述轴线为中心线,且与所述轴线垂直的方向上的大小为1.5mm,所述轴线的方向上的大小为2.0mm的矩形区域作为对象区域,此时,
在所述对象区域中,所述导电性物质的区域包括多个粒状区域,
在所述多个粒状区域中,最大粒径为200μm以上的粒状区域的数量所占的比例为40%以上,
在所述对象区域中,所述导电性物质的所述区域的面积所占的比例为35%以上且65%以下。
根据该结构,能够利用第一导电性密封部、第二导电性密封部、第三导电性密封部,抑制电阻体两端的电接触不良和磁性体构造物两端的电接触不良。由此,能够利用电阻体和磁性体构造物这两者来适当地抑制电波噪声。另外,通过使磁性体构造物具有特定的结构,能够适当地抑制噪声。
[技术方案2]
根据技术方案1所述的火花塞,其中,
所述磁性体构造物的从前端到后端的电阻值为3kΩ以下。
根据该结构,能够抑制磁性体构造物的发热。因此,能够抑制由磁性体构造物的发热所引起的不良(例如,磁性体的变质等)。
[技术方案3]
根据技术方案2所述的火花塞,其中,
所述磁性体构造物的从所述前端到所述后端的电阻值为1kΩ以下。
根据该结构,能够进一步抑制磁性体构造物的发热。因此,能够进一步抑制由磁性体构造物的发热所引起的不良(例如,磁性体的变质等)。
[技术方案4]
根据技术方案1-3中任一项所述的火花塞,其中,
所述导电体包括沿所述轴线的方向贯穿所述磁性体的导电部。
根据该结构,能够提高耐久性并且适当地抑制电波噪声。
[技术方案5]
根据技术方案1-4中任一项所述的火花塞,其中,
所述磁性体构造物配置在所述电阻体的后端侧。
根据该结构,能够适当地抑制电波噪声。
[技术方案6]
根据技术方案1-5中任一项所述的火花塞,其中,
所述连接部还包括覆盖部,所述覆盖部覆盖所述磁性体构造物的外表面的至少一部分,且所述覆盖部介于所述磁性体构造物和所述绝缘体之间。
根据该结构,能够抑制绝缘体和磁性体构造物直接发生接触。
[技术方案7]
根据技术方案1-6中任一项所述的火花塞,其中,
所述磁性体使用含氧化铁的强磁性材料而形成。
根据该结构,能够适当地抑制电波噪声。
[技术方案8]
根据技术方案7所述的火花塞,其中,
所述强磁性材料为尖晶石型铁氧体。
根据该结构,能够容易地抑制电波噪声。
[技术方案9]
根据技术方案1-8中任一项所述的火花塞,其中,
所述磁性体为NiZn铁氧体或MnZn铁氧体。
根据该结构,能够适当地抑制电波噪声。
[技术方案10]
根据技术方案1-9中任一项所述的火花塞,其中,
所述导电性物质包括钙钛矿型氧化物,所述钙钛矿型氧化物用一般式ABO3来表示,所述一般式的A位点为La、Nd、Pr、Yb、Y中的至少一者。
根据该结构,能够进一步适当地抑制电波噪声。
[技术方案11]
根据技术方案1-10中任一项所述的火花塞,其中,
所述导电性物质含Ag、Cu、Ni、Sn、Fe、Cr中的至少一种金属。
根据该结构,能够进一步适当地抑制电波噪声。
[技术方案12]
根据技术方案1-11中任一项所述的火花塞,其中,
在所述磁性体构造物的所述截面上的所述对象区域中的、除了所述导电性物质的所述区域之外的剩余的区域中,气孔率为5%以下。
根据该结构,能够提高磁性体构造物的耐久性。
附图说明
图1是第一实施方式的火花塞100的剖视图。
图2是第二实施方式的火花塞100b的剖视图。
图3是参考例的火花塞100c的剖视图。
图4是第三实施方式的火花塞100d的剖视图。
图5是磁性体构造物200d的说明图。
具体实施方式
A.第一实施方式:
A-1.火花塞的结构:
图1是第一实施方式的火花塞100的剖视图。图示的线CL表示火花塞100的中心轴线。图示的截面为包括中心轴线CL的截面。以下,将中心轴线CL称为“轴线CL”,将平行于中心轴线CL的方向称为“轴线CL的方向”或者简单称为“轴线方向”。将以中心轴线CL为中心的圆的径向简单称为“径向”,将以中心轴线CL为中心的圆的圆周方向称为“周向”。将平行于中心轴线CL的方向中的、图1的下方称为前端方向D1,将平行于中心轴线CL的方向中的、图1的上方称为后端方向D2。前端方向D1为从后述的端子金属配件40朝向电极20、30的方向。另外,将图1中的前端方向D1侧称为火花塞100的前端侧,将图1中的后端方向D2侧称为火花塞100的后端侧。
火花塞100包括绝缘体10(也称为“绝缘电瓷10”)、中心电极20、接地电极30、端子金属配件40、主体金属配件50、第一导电性密封部60、电阻体70、第二导电性密封部75、磁性体构造物200、覆盖部290、第三导电性密封部80、前端侧密封件8、滑石9、第一后端侧密封件6、第二后端侧密封件7。
绝缘体10为沿着中心轴线CL延伸且呈大致圆筒状的构件,并且具有贯穿绝缘体10的通孔12(也称为“轴孔12”)。绝缘体10是烧制氧化铝而形成的(也可以采用其他绝缘材料)。绝缘体10从前端侧到后端侧依次具有腿部13、第一缩外径部15、前端侧主体部17、凸缘部19、第二缩外径部11、后端侧主体部18。
凸缘部19是绝缘体10的最大外径部分。比凸缘部19靠前端侧的第一缩外径部15的外径随着从后端侧朝向前端侧去而逐渐变小。在绝缘体10的第一缩外径部15的附近(图1的例中,前端侧主体部17),形成有随着从后端侧朝向前端侧去而内径逐渐变小的缩内径部16。比凸缘部19靠后端侧的第二缩外径部11的外径随着从前端侧朝向后端侧去而逐渐变小。
在绝缘体10的通孔12的前端侧插入有中心电极20。中心电极20为沿着中心轴线CL延伸的棒状的构件。中心电极20具有电极母材21和埋设在电极母材21的内部的芯材22。电极母材21例如通过使用以镍为主要成分的合金即因科镍合金(“INCONEL”为注册商标)而形成。芯材22由热导率比电极母材21高的材料(例如,含铜的合金)形成。
另外,若着眼于中心电极20的外观形状的话,中心电极20具有形成前端方向D1侧的端部的腿部25、设在腿部25的后端侧的凸缘部24、设在凸缘部24的后端侧的头部23。头部23和凸缘部24配置在通孔12内,凸缘部24的前端方向D1侧的面支承于绝缘体10的缩内径部16。腿部25的前端侧的部分在绝缘体10的前端侧露出于通孔12之外。
在绝缘体10的通孔12的后端侧插入有端子金属配件40。端子金属配件40通过使用导电材料(例如,低碳钢等金属)而形成。在端子金属配件40的表面可以形成用于防腐蚀的金属层。例如,通过镀敷处理形成Ni层。端子金属配件40具有凸缘部42、形成比凸缘部42靠后端侧的部分的罩安装部41、形成比凸缘部42靠前端侧的部分的腿部43。罩安装部41在绝缘体10的后端侧露出于通孔12之外。腿部43插入在绝缘体10的通孔12。
在绝缘体10的通孔12内,在端子金属配件40和中心电极20之间配置有用于抑制电噪声的电阻体70。电阻体70由包括作为主要成分的玻璃粒子(例如,B2O3-SiO2系的玻璃)、玻璃以外的陶瓷粒子(例如,ZrO2)、导电性材料(例如,碳粒子)的组合物所形成。
在绝缘体10的通孔12内,在电阻体70和端子金属配件40之间配置有用于抑制电噪声的磁性体构造物200。在图1的右侧部分,示出了被覆盖部290所覆盖的状态的磁性体构造物200的立体图和去除了覆盖部290的状态的磁性体构造物200的立体图。磁性体构造物200具有磁性体210、导电体220。
磁性体210是将中心轴线CL作为中心的大致圆柱状的构件。磁性体210例如通过使用包含氧化铁的强磁性材料而形成。作为包含氧化铁的强磁性材料,例如可采用尖晶石型铁氧体、六方晶铁氧体等。另外,作为尖晶石型铁氧体,例如可采用NiZn(镍-锌)铁氧体、MnZn(锰-锌)铁氧体、CuZn(铜-锌)铁氧体等。
导电体220是包围磁性体210的外周的螺旋状的线圈。导电体220使用金属线形成,例如使用主要包含镍和铬的合金的线材来形成。导电体220卷绕在从磁性体210的前端方向D1侧的端部附近到后端方向D2侧的端部附近为止的整个范围内。
在通孔12内,在电阻体70和中心电极20之间配置有与电阻体70及中心电极20接触的第一密封部60。在电阻体70和磁性体构造物200之间配置有与电阻体70及磁性体构造物200接触的第二导电性密封部75。在磁性体构造物200和端子金属配件40之间配置有与磁性体构造物200及端子金属配件40接触的第三导电性密封部80。密封部60、75、80例如包含金属粒子(Cu、Fe等)、与电阻体70所包含的玻璃粒子相同的玻璃粒子。
中心电极20和端子金属配件40借助电阻体70、磁性体构造物200以及密封部60、75、80而电连接。即,第一导电性密封部60、电阻体70、第二导电性密封部75、磁性体构造物200、第三导电性密封部80形成了将中心电极20和端子金属配件40电连接的导电路径。通过使用导电性密封部60、75、80,使层叠起来的构件20、60、70、75、200、80、40之间的接触电阻稳定,也能够使中心电极20和端子金属配件40之间的电阻值稳定。以下,将在通孔12内将中心电极20和端子金属配件40连接起来的多个构件60、70、75、200、290、80的整体称为“连接部300”。
图1示出了电阻体70的后端方向D2侧端部的位置72(称为“后端位置72”)。绝缘体10的通孔12的、自后端位置72靠后端方向D2侧的部分的内径,略微大于绝缘体10的通孔12的、自后端位置72靠前端方向D1侧的部分(特别是,收容第一导电性密封部60和电阻体70的部分)的内径。但是,两者的内径也可以相同。
磁性体构造物200的外周面被覆盖部290所覆盖。覆盖部290是覆盖磁性体构造物200的外周的圆筒状的构件。覆盖部290介于绝缘体10的内周面10i和磁性体构造物200的外周面之间。覆盖部290使用玻璃(例如,硼硅玻璃)来形成。当安装了火花塞100的内燃机(省略图示)工作时,从内燃机向火花塞100传递振动。该振动会引起绝缘体10和磁性体构造物200之间的位置偏移。但是,在第一实施方式的火花塞100中,配置在绝缘体10和磁性体构造物200之间的覆盖部290吸收振动,由此能够抑制绝缘体10和磁性体构造物200之间的位置偏移。
主体金属配件50为沿着中心轴线CL延伸并成大致圆筒状的构件,并且具有贯穿主体金属配件50的通孔59。主体金属配件50通过使用低碳钢材而形成(也可以采用其他导电材料(例如,金属材料))。在主体金属配件50的表面可以形成用于防腐蚀的金属层。例如通过镀敷处理形成Ni层。将绝缘体10插入到主体金属配件50的通孔59,主体金属配件50固定在绝缘体10的外周。在主体金属配件50的前端侧,绝缘体10的前端(在本实施方式中,是腿部13的前端侧的部分)露出于通孔59之外。在主体金属配件50的后端侧,绝缘体10的后端(在本实施方式中,是后端侧主体部18的后端侧的部分)露出于通孔59之外。
主体金属配件50从前端侧朝向后端侧依次具有主体部55、座部54、变形部58、工具卡合部51、弯边部53。座部54为凸缘状的部分。比座部54靠前端方向D1侧的主体部55的外径小于座部54的外径。在主体部55的外周面形成有用于螺纹结合于内燃机(例如,汽油发动机)的安装孔的螺纹部52。在座部54和螺纹部52之间嵌入有弯曲金属板而形成的环状的垫圈5。
主体金属配件50具有配置在比变形部58靠前端方向D1侧的缩内径部56。缩内径部56的内径随着从后端侧朝向前端侧去而逐渐变小。在主体金属配件50的缩内径部56和绝缘体10的第一缩外径部15之间夹持有前端侧密封件8。前端侧密封件8为铁制的O型环(也可以采用其他材料(例如,铜等金属材料))。
主体金属配件50的变形部58以其中央部朝向径向的外侧(远离中心轴线CL的方向)突出的方式变形。在变形部58的后端侧设有工具卡合部51。工具卡合部51的形状为能够与火花塞扳手相卡合的形状(例如,六棱柱)。在工具卡合部51的后端侧设有壁厚比工具卡合部51薄的弯边部53。弯边部53配置在比绝缘体10的第二缩外径部11靠后端侧的位置,形成主体金属配件50的后端(即,后端方向D2侧的端部)。弯边部53朝向径向的内侧弯曲。
在主体金属配件50的后端侧,且是在主体金属配件50的内周面和绝缘体10的外周面之间形成有环状的空间SP。在本实施方式中,该空间SP为由主体金属配件50的弯边部53和工具卡合部51以及绝缘体10的第二缩外径部11和后端侧主体部18所包围的空间。在该空间SP内的后端侧配置有第一后端侧密封件6,在该空间SP内的前端侧配置有第二后端侧密封件7。本实施方式中,上述后端侧密封件6、7为铁制的C型环(也可以采用其他材料)。在空间SP内的两个后端侧密封件6、7之间填充有滑石(talc)9的粉末。
在制造火花塞100时,弯边部53以向内侧弯曲的形式进行弯边。然后,弯边部53向前端方向D1侧进行按压。由此,变形部58变形,绝缘体10借助密封件6、7和滑石9在主体金属配件50内被朝向前端侧按压。前端侧密封件8在第一缩外径部15和缩内径部56之间被按压,从而将主体金属配件50和绝缘体10之间密封。通过以上的方式,能够抑制内燃机的燃烧室内的气体经过主体金属配件50和绝缘体10之间而向外泄漏。另外,能够使主体金属配件50固定在绝缘体10。
接地电极30接合在主体金属配件50的前端(即,前端方向D1侧的端部)。在本实施方式中,接地电极30为棒状的电极。接地电极30从主体金属配件50朝向前端方向D1延伸,并朝向中心轴线CL弯曲,直至前端部31。在前端部31与中心电极20的前端面20s1(前端方向D1侧的表面20s1)之间形成间隙g。另外,接地电极30以电导通的方式接合在主体金属配件50(例如,激光焊接)。接地电极30具有形成接地电极30的表面的母材35、埋设在母材35内的芯部36。母材35例如使用因科镍合金而形成。芯部36使用热导率比母材35高的材料(例如,纯铜)而形成。
如上述那样,在第一实施方式中,在连结中心电极20和端子金属配件40的导电路径的中途部位配置有磁性体210。因此,能够抑制因放电而产生的电波噪声。另外,导电体220与磁性体210的至少一部分并联连接。因此,能够抑制中心电极20和端子金属配件40之间的电阻值变大。另外,导电体220为螺旋状的线圈,能够进一步抑制电波噪声。
A-2.制造方法:
作为第一实施方式的火花塞100的制造方法,可以采用任意的方法。例如,可采用以下的制造方法。首先,准备绝缘体10、中心电极20、端子金属配件40、导电性密封部60、75、80各自的材料粉末、电阻体70的材料粉末、磁性体构造物200。通过在以公知的方法形成的磁性体210缠绕导电体220,从而形成磁性体构造物200。
接着,将中心电极20从绝缘体10的通孔12的后端方向D2侧的开口(以下,称为“后部开口14”)插入。如图1中说明那样,中心电极20被绝缘体10的缩内径部16支承,从而将中心电极20配置在通孔12内的规定位置。
接着,以构件60、70、75的顺序进行对第一导电性密封部60、电阻体70、第二导电性密封部75各自的材料粉末的投放和对投放后的粉末材料的成形。从通孔12的后部开口14进行粉末材料的投放。使用从后部开口14插入的棒来进行对投放后的粉末材料的成形。材料粉末被成形为与对应的构件的形状大致相同的形状。
接着,将磁性体构造物200经通孔12的后部开口14配置在第二导电性密封部75的后端方向D2侧。然后,在磁性体构造物200和绝缘体10的内周面10i之间的间隙填充覆盖部290的材料粉末。接着,从通孔12的后部开口14投放第三导电性密封部80的材料粉末。然后,将绝缘体10加热至高于各材料粉末所包含的玻璃成分的软化点的规定温度,在加热至规定温度的状态下,将端子金属配件40从通孔12的后部开口14插入到通孔12。其结果,各材料粉末被压缩及烧结,从而分别形成导电性密封部60、75、80、电阻体70、覆盖部290。
接着,在绝缘体10的外周装配主体金属配件50,将接地电极30固定在主体金属配件50。接着,使接地电极30弯曲从而完成火花塞。
B.第二实施方式
图2是第二实施方式的火花塞100b的剖视图。与图1所示的第一实施方式的火花塞100差别仅在于将磁性体构造物200替换为磁性体构造物200b。火花塞100b的其他结构与图1的火花塞100的结构相同。对图2的要素中的与图1的要素相同的要素标记相同的附图标记,并省略其说明。
如图所示,磁性体构造物200b配置在绝缘体10的通孔12内的处于电阻体70和端子金属配件40之间的部位。在图2的右部,示出了被覆盖部290b所覆盖的状态的磁性体构造物200b的立体图(称为“第一立体图P1”)和去除了覆盖部290b的状态的磁性体构造物200b的立体图(称为“第二立体图P2”)。为了表示磁性体构造物200b的内部结构,第二立体图P2表示的是将磁性体构造物200b的一部分切除后的状态。
如图所示,磁性体构造物200b具有磁性体210b、导电体220b。在第二立体图P2中,在导电体220b标有剖面线。磁性体210b为以中心轴线CL为中心的圆筒状的构件。磁性体210b的材料可以与图1的磁性体210的材料同样地,采用各种磁性材料(例如,含氧化铁的强磁性的材料)。
导电体220b沿着中心轴线CL贯穿磁性体210b。导电体220b从磁性体210b的前端方向D1侧的端部延伸到后端方向D2侧的端部。作为导电体220b的材料,可以与图1的导电体220的材料同样地,采用各种导电性材料(例如,主要含镍和铬的合金)。
磁性体构造物200b的外周面被覆盖部290b覆盖。与图1的覆盖部290同样地,覆盖部290b为覆盖磁性体构造物200b的圆筒状的构件。覆盖部290b介于绝缘体10的内周面10i和磁性体构造物200b的外周面之间,由此抑制绝缘体10和磁性体构造物200b之间的位置偏移。作为覆盖部290b的材料可以与图1的覆盖部290的材料同样地,采用各种材料(例如,硼硅玻璃等玻璃)。
在通孔12内,在磁性体构造物200b和电阻体70之间配置有与磁性体构造物200b及电阻体70接触的第二导电性密封部75b。另外,在磁性体构造物200b和端子金属配件40之间配置有与磁性体构造物200b及端子金属配件40接触的第三导电性密封部80b。作为导电性密封部75b、80b各自的材料可以与图1的导电性密封部75、80各自的材料同样地,采用各种导电性材料(例如,包含金属粒子(Cu、Fe等)、与电阻体70所包含的玻璃粒子相同的玻璃粒子的材料)。
磁性体构造物200b的前端方向D1侧的端部,即磁性体210b和导电体220b各自的前端方向D1侧的端部,借助第二导电性密封部75b与电阻体70电连接。另外,磁性体构造物200b的后端方向D2侧的端部,即磁性体210b和导电体220b各自的后端方向D2侧的端部,借助第三导电性密封部80b与端子金属配件40电连接。第一导电性密封部60、电阻体70、第二导电性密封部75b、磁性体构造物200b、第三导电性密封部80b形成了将中心电极20与端子金属配件40电连接的导电路径。通过使用导电性密封部60、75b、80b,能够使层叠起来的构件20、60、70、75b、200b、80b、40之间的接触电阻稳定,也能够使中心电极20和端子金属配件40之间的电阻值稳定。以下,将在通孔12内将中心电极20与端子金属配件40连接起来的多个构件60、70、75b、200b、290b、80b整体还被称为“连接部300b”。
如上所述,第二实施方式中,在连结中心电极20和端子金属配件40的导电路径的中途部位配置有磁性体210b。因此,能够抑制因放电而产生的电波噪声。另外,导电体220b与磁性体210b并联连接。因此,能够抑制中心电极20和端子金属配件40之间的电阻值变大。另外,导电体220b埋入于磁性体210b中。即,导电体220b除了两端外整体被磁性体210b所覆盖。因此,能够抑制导电体220b的破损。例如,能够抑制振动导致导电体220b断路。
此外,第二实施方式的火花塞100b能够使用与第一实施方式的火花塞100相同的方法来制造。磁性体构造物200b通过将导电体220b插入于以公知的方法形成的磁性体210b的通孔从而形成。
C.参考例
图3是参考例的火花塞100c的剖视图。该火花塞100c在后述的评价试验中作为参考例被使用。与图1、图2所示的实施方式的火花塞100、100b的差别在于,省略了磁性体构造物200、200b和第三导电性密封部80、80b。在参考例中,端子金属配件40c的腿部43c的长度大于实施方式的腿部43的长度,使得腿部43c的前端方向D1侧的端部到达电阻体70的附近。在腿部43c和电阻体70之间配置有与腿部43c及电阻体70接触的第二导电性密封部75c。作为第二导电性密封部75c的材料可以采用与上述实施方式的第二导电性密封部75的材料相同的材料。
另外,在图3中示出有绝缘体10c的通孔12c中的、收容腿部43c的部分的中途的位置44(称为“中途位置44”)。通孔12c中的、从中途位置44到后端方向D2侧的部分的内径,略微大于通孔12c中的、从中途位置44到前端方向D1侧的部分(特别是,将腿部43的一部分、第一导电性密封部60、电阻体70和第二导电性密封部75c收容的部分)的内径。但是,两者的内径也可以相同。
参考例的火花塞100c的其他部分的结构与图1、图2所示的火花塞100、100b的结构相同。第一导电性密封部60、电阻体70、第二导电性密封部75c的整体形成在通孔12c内将中心电极20和端子金属配件40c连接起来的连接部300c。这种参考例的火花塞100c能够使用与实施方式的火花塞100、100b相同的方法来制造。
D.评价试验:
D-1.火花塞的样品的结构:
说明采用了火花塞的多种样品的评价试验。以下示出的表1表示各样品各自的结构和在四个评价试验中的各评价结果。
[表1]
在该评价试验中,评价了结构互不相同的13种样品。在表中示出了样品的种类的编号、表示结构的种类的符号、覆盖部的有无、电波噪声特性的评价结果、耐冲击特性的评价结果、电阻值稳定性的评价结果、耐久性的评价结果。
表示结构的种类的符号和火花塞的结构的对应关系如下。
A:图1的结构
B:图2的结构
C:图3的结构
D:在图1的结构中,将电阻体70和磁性体构造物200的配置调换而成的结构
E:在图2的结构中,将电阻体70和磁性体构造物200b的配置调换而成的结构
F:在图1的结构中,将磁性体210替换为氧化铝制的同形状的构件而成的结构
G:在图2的结构中,将导电体220b替换为2kΩ的导电体而成的结构
H:在图2的结构中,将导电体220b替换为1kΩ的导电体而成的结构
I:在图1的结构中,省略了第三导电性密封部80而成的结构
J:在图1的结构中,省略了第二导电性密封部75而成的结构
K:在图2的结构中,将导电体220b替换为200Ω的导电体而成的结构
此外,如表1所示,覆盖部290、290b的有无相对于上述的结构A~K独立地被决定。
各结构A~K中共同的结构是如下的结构。
1)电阻体70的材料:B2O3-SiO2系的玻璃、作为陶瓷粒子的ZrO2与作为导电性材料的C的混合物
2)磁性体210、210b的材料:MnZn铁氧体
3)导电体220、220b的材料:主要含镍和铬的合金
4)导电性密封部60、75、75b、80、80b、80c的材料:B2O3-SiO2系的玻璃与作为金属粒子的Cu的混合物
此处,导电体的电阻值为前端方向D1侧的端部和后端方向D2侧的端部之间的电阻值。以下,将前端方向D1侧的端部和后端方向D2侧的端部之间的电阻值称为“两端之间的电阻值”。接着,说明各评价试验的内容和结果。
D-2.电波噪声特性的评价试验:
使用根据JASO D002-2所规定的方法测量得到的插入损耗来评价电波噪声特性。具体而言,采用在将3号的样品作为基准的情况下,在300MHz的频率下的插入损耗的改善值(单位为dB)作为评价结果。“m(m为0以上且10以下的整数)”的评价结果表示,从3号样品为基准的插入损耗的改善值为m(dB)以上且小于m+1(dB)。例如,“5”的评价结果表示,改善值为5dB以上且小于6dB。改善值为10dB以上时,将评价结果定为“10”。此外,在该评价试验中,使用结构相同的五根样品的插入损耗的平均值来作为各种样品的插入损耗。作为该五根样品采用的是,中心电极20和端子金属配件40、40c之间的电阻值在以5kΩ为中心且幅度在0.6kΩ的范围内的五根样品,即在4.7kΩ以上且5.3kΩ以下的范围内的五根样品。对于11号样品和12号样品,由于电阻值的偏差较大,无法确保五根样品的电阻值在上述范围内,因此省略其评价。
如表1所示,将1号样品和8号样品进行比较的话,与省略了磁性体210的8号样品相比,具有磁性体210的1号样品评价结果良好。由此可知,通过设置磁性体210能够抑制电波噪声。
另外,具有线圈状的导电体220的1号样品和6号样品的评价结果为最优良的“10”,而具有直线状的导电体220b的2号样品和7号样品的评价结果为低于“10”的“6”。由此可知,通过设置线圈状的导电体220能够大幅度抑制电波噪声。
另外,将1号样品和4号样品进行比较的话,与磁性体构造物200配置在比电阻体70靠前端方向D1侧的4号样品相比,磁性体构造物200配置在比电阻体70靠后端方向D2侧的1号样品的评价结果良好。同样地,将2号样品和5号样品进行比较的话,与磁性体构造物200b配置在比电阻体70靠前端方向D1侧的5号样品相比,磁性体构造物200b配置在比电阻体70靠后端方向D2侧的2号样品的评价结果良好。由此可知,无论磁性体构造物的结构如何,通过将磁性体构造物配置在电阻体的后端方向D2侧,就能够抑制电波噪声。
另外,如果省略了将磁性体构造物200夹住的第二导电性密封部75和第三导电性密封部80中的至少一者(11号样品、12号样品),则难以使中心电极20和端子金属配件40之间的电阻值稳定。另一方面,通过设置第二导电性密封部75和第三导电性密封部80能够使电阻值稳定。
D-3.耐冲击特性的评价试验:
基于JISB8031:2006的7.4所规定的耐冲击性试验来评价耐冲击特性。“0”的评价结果表示,因耐冲击性试验而发生了异常。在没有因耐冲击性试验而发生异常时,还进行了追加的30分钟的振动试验。然后,算出进行评价试验之前的电阻值的测量值和进行评价试验之后的电阻值的测量值之间的差值。在此,电阻值为中心电极20和端子金属配件40、40c之间的电阻值。“5”的评价结果表示,电阻值的差值的绝对值超过了试验前的电阻值的10%。“10”的评价结果表示,电阻值的差值的绝对值为试验前的电阻值的10%以下。
如表1所示,省略了将磁性体构造物200夹住的第二导电性密封部75和第三导电性密封部80中的至少一者的11号样品和12号样品的评价结果为“0”。另一方面,具有将磁性体构造物200、200b夹住的两个导电性密封部(例如,图1的导电性密封部75、80)的1号样品~10号样品以及13号样品的评价结果为比11号样品和12号样品的评价结果良好的“5”或“10”。由此可知,通过利用两个导电性密封部将磁性体构造物200、200b夹住,能够提高耐冲击性。
另外,虽然磁性体构造物200、200b被两个导电性密封部所夹住,但不具有覆盖部290、290b的6号样品和7号样品的评价结果为“5”。另一方面,具有覆盖部290、290b和夹住磁性体构造物200、200b的两个导电性密封部的1号样品~5号样品、8号样品~10号样品、13号样品的评价结果为“10”。由此可知,通过设置覆盖部290、290b,能够大幅度地提高耐冲击性。但是,也可以省略覆盖部290、290b。
D-4.电阻值稳定性的评价试验:
基于中心电极20和端子金属配件40、40c之间的电阻值的标准偏差来评价电阻值稳定性。如上所述地,在连接部(例如,图1的连接部300)的材料配置在通孔12、12c内的状态下加热绝缘体10,从而制造出在评价试验中使用的火花塞。通过该加热,导电性密封部60、75、75b、75c、80、80b的粉末材料能够流动。通过该流动,电阻值会发生偏差。对该偏差的大小进行评价。具体而言,针对各种样品中的每一种,制造了结构相同的100根火花塞。然后,测量中心电极20和端子金属配件40、40c之间的电阻值,并算出测量的电阻值的标准偏差。“0”的评价结果表示,标准偏差大于0.8,“5”的评价结果表示标准偏差大于0.5且为0.8以下,“10”的评价结果表示标准偏差为0.5以下。
如表1所示,省略了将磁性体构造物200夹住的第二导电性密封部75和第三导电性密封部80中的至少一者的11号样品和12号样品的评价结果为“0”。另一方面,具有夹住磁性体构造物200、200b的两个导电性密封部(例如,图1的导电性密封部75、80)的1号样品~10号样品、13号样品的评价结果为比11号样品和12号样品的评价结果良好的“10”。由此可知,通过利用两个导电性密封部将磁性体构造物200、200b夹住,能够大幅度地使电阻值稳定化。
D-5.耐久性的评价试验:
耐久性表示对放电的耐久性。为了评价该耐久性,将火花塞的样品连接在汽车用的晶体管点火装置,并在以下的条件下进行反复放电的运转。
温度:摄氏350度
施加于火花塞的电压:20kV
放电周期:3600回/分钟
运转小时:100小时
在评价试验中,进行上述条件下的运转,之后测量中心电极20和端子金属配件40、40c之间的常温下的电阻值。并且,在评价试验后的电阻值小于评价试验前的电阻值的1.5倍时,将评价结果设为“10”。在评价试验后的电阻值为评价试验前的电阻值的1.5倍以上时,将评价结果设为“1”。
如表1所示,具有导电体220b的2号样品的评价结果为“10”。另外,替代导电体220b而具有200Ω的导电体的13号样品的评价结果为“10”。另外,替代导电体220b而具有1kΩ的导电体的10号样品的评价结果为“10”。另外,替代导电体220b而具有2kΩ的导电体的9号样品的评价结果为“1”。此外,导电体220b的两端之间的电阻值大致为50Ω。由此可知,能够通过减小磁性体构造物的导电体(具体而言,连接在磁性体210b的导电体)的两端之间的电阻值,来提高对放电的耐久性。
对于能够通过减小磁性体构造物的导电体的两端之间的电阻值来提高对放电的耐久性的理由,能够通过以下方式推测。即,在放电时,由于在连接于磁性体210b的导电体中流通有电流,因此导电体发热。放电时的电流的大小以如下方式被调整,即:不论火花塞的内部结构如何,实现在间隙g产生适当的火花。因此,导电体的两端之间的电阻值越大,导电体的温度变得越高。如果导电体的温度变高,则导电体的断路的可能性变大。如果导电体断路,则中心电极20和端子金属配件40之间的电阻值会增大。另外,如果导电体的温度变高,则磁性体210b的温度也变高。针对磁性体210b而言,与温度低的情况相比,在温度高的情况下容易损伤(例如,在磁性体210b产生裂纹)。如果磁性体210b受到损伤,则磁性体210b的两端之间的电阻值增大,这样会导致中心电极20和端子金属配件40之间的电阻值增大。由此,导电体的两端之间的电阻值越小,越能够抑制磁性体210b的损伤、导电体的断路。其结果,可以推测为能够提高对放电的耐久性。另外,在导电体的两端之间的电阻值较大的情况下,会产生如下情况,即,由于电流如放电那样沿着导电体的表面流动,从而产生电波噪声。由此可知,优选地,磁性体构造物的导电体的两端之间的电阻值较小。
得到了耐久性良好的评价结果“10”的2号样品、13号样品、10号样品各自的导电体220b的两端之间的电阻值分别为50Ω、200Ω、1kΩ。可以将这些值中的任意的值用作导电体220b的两端之间的电阻值的优选范围(下限以上且上限以下的范围)的上限。另外,可以将这些值中的上限以下的任意的值用作下限。例如,作为导电体220b的两端之间的电阻值,可以采用1kΩ以下的值。另外,更优选地,作为导电体220b的两端之间的电阻值,可以采用200Ω以下的值。此外,作为导电体220b的两端之间的电阻值的优选范围的下限,除了上述的值之外,可以采用0Ω。
以上使用具有图2的结构的2号样品、10号样品、11号样品、13号样品的评价结果来进行了说明,由此推测导电体的发热和不良情况(导电体的断路和磁性体的损伤)的产生容易度之间的关系不论磁性体构造物的结构如何,都是能够适用的。因此,能够推测,在具有图1的结构的火花塞中,也是线圈状的导电体220的两端之间的电阻值越小,越能够抑制导电体220的断路和磁性体210的损伤,其结果,能够提高对放电的耐久性。此外,作为线圈状的导电体220的材料,优选采用铁系材料、铜等导电性金属。另外,在考虑耐热性和成本时,特别优选采用不锈钢或镍系合金。
此外,在放电时,电流不仅流通于导电体220、220b,还流通于磁性体210、210。因此,为了抑制磁性体210、210b的损伤,优选地,作为磁性体210、210b和导电体220、220b的整体的磁性体构造物200、200b的两端之间的电阻值较小。作为磁性体构造物200、200b的两端之间的电阻值的优选范围,例如可以采用0Ω以上且3kΩ以下的范围。但是,也可以采用大于3kΩ的值。另外,得到了耐久性良好的评价结果的2号样品、13号样品、10号样品的导电体的两端之间的电阻值分别为50Ω、200Ω、1kΩ。考虑到采用这样的导电体,从而可以将这些两端之间的电阻值中的任意的值用作磁性体构造物200、200b的两端之间的电阻值的优选范围(下限以上、上限以下的范围)的上限。另外,可以将这些值中的上限以下的任意的值用作下限。例如,作为磁性体构造物200、200b的两端之间的电阻值,可以采用1kΩ以下的值。另外,更优选地,作为磁性体构造物200、200b的两端之间的电阻值,可以采用200Ω以下的值。此外,作为磁性体构造物200、200b的两端之间的电阻值的优选范围的下限,除了上述的值之外,可以采用0Ω。
另外,为了抑制磁性体构造物200、200b的发热,优选地,导电体220、220b的两端之间的电阻值低于磁性体210、210b的两端之间的电阻值。根据该结构,通过在磁性体210、210b连接导电体220、220b,能够减小磁性体构造物200、200b的两端之间的电阻值。其结果,能够抑制磁性体构造物200、200b的发热。此外,在上述的1号样品~13号样品的各样品中,磁性体210、210b的两端之间的电阻值均是数kΩ,大于导电体(例如,导电体220、220b)的两端之间的电阻值。并且,如表1所示,1号样品~8号样品、10号样品、13号样品示出了耐久性的良好的评价结果。
另外,如表1所示,省略了将磁性体构造物200夹住的第二导电性密封部75和第三导电性密封部80中至少一者的11号样品和12号样品的评价结果为“1”。得到了良好的“10”的评价结果的1号样品至8号样品、10号样品、13号样品均具有夹住磁性体构造物200、200b的两个导电性密封部(例如,图1的导电性密封部75、80)。由此可知,通过利用两个导电性密封部将磁性体构造物200、200b夹住,能够提高对放电的耐久性。
此外,作为测量设在火花塞的磁性体构造物的两端之间的电阻值的方法,可以采用以下的方法。以下,以图1及图2的火花塞100、100b为例进行说明。首先,从绝缘体10取下主体金属配件50,然后,利用金刚石刀片等切削工具来切断绝缘体10,并取出配置在通孔12内的连接部300、300b。接着,利用钳子等切削工具,将与磁性体构造物200、200b接触的导电性密封部从磁性体构造物200、200b取下。接着,在通过CT扫描观察与磁性体构造物200、200b接触的覆盖部290、290b的内部结构后,利用切断、研磨将该部分磨削掉,从而将覆盖部290、290b从磁性体构造物200、200b取下。通过使电阻值测量器的测量头与通过上述方式得到的磁性体构造物200、200b的前端方向D1侧的端部和后端方向D2侧的端部接触,来测量两端之间的电阻值。
另外,作为测量磁性体构造物的导电体的两端之间的电阻值的方法,可以采用以下的方法。即,使用钳子等切削工具,从通过上述的方法得到的磁性体构造物200、200b取出磁性体210、210b,从而取得导电体220、220b。通过使电阻值测量器的测量头与得到的导电体220、220b的前端方向D1侧的端部和后端方向D2侧的端部接触,来测量两端之间的电阻值。
另外,作为测量磁性体构造物的磁性体的两端之间的电阻值的方法,可以采用以下的方法。即,通过CT扫描观察通过上述的方法得到的磁性体构造物200、200b的内部结构后,利用切断、研磨对该部分进行磨削,通过使电阻值测量器的测量头与通过上述方式得到的磁性体210、210b的前端方向D1侧的端部和后端方向D2侧的端部接触,从而测量两端之间的电阻值。
存在磁性体构造物、导电体、磁性体各自的前端方向D1侧的端部和后端方向D2侧的端部中的至少一个端部为面的情况。此时,采用使测量头接触于该面上的任意的位置而得到的最小的两端之间的电阻值。
E.第三实施方式:
E-1.火花塞的结构:
图4是第三实施方式的火花塞100d的剖视图。在第三实施方式中,替代图1、图2所示的实施方式的磁性体构造物200、200b,设置了磁性体构造物200d。在图4的右部,示出了磁性体构造物200d的立体图。磁性体构造物200d为将中心轴线CL作为中心的大致圆柱状的构件。在绝缘体10d的通孔12d内,从前端方向D1侧朝向后端方向D2去依次配置有中心电极20的后端方向D2侧的部分、第一导电性密封部60d、电阻体70d、第二导电性密封部75d、磁性体构造物200d、第三导电性密封部80d、端子金属配件40d的腿部43d。磁性体构造物200d配置在电阻体70d的后端方向D2侧。而且,构件60d、70d、75d、200d、80d的整体形成了在通孔12d内将中心电极20和端子金属配件40d连接起来的连接部300d。第三实施方式的火花塞100d的其他部分的结构与图1、图2所示的火花塞100、100b的结构大致相同。在图4中,对于第三实施方式的火花塞100d的其他部分,标记了与图1、图2的火花塞100、100b的相应部分的同样附图标记,并省略其说明。
图5是磁性体构造物200d的说明图。在图5的左上部示出了磁性体构造物200d的立体图。该立体图示出了一部分被切断了的磁性体构造物200d。图中的截面900是磁性体构造物200d被包括中心轴线CL的平面剖切所形成的截面。在图5的中央上部示出了将截面900上的局部800放大后的示意图(以下,称为“对象区域800”)。对象区域800为以中心轴线CL为中心线的矩形区域,其矩形形状由平行于中心轴线CL的两边和垂直于中心轴线CL的两边所构成。对象区域800的形状为以中心轴线CL为对称轴的线对称的形状。图中的第一长度La为垂直于对象区域800的中心轴线CL的方向上的长度,第二长度Lb为平行于对象区域800的中心轴线CL的方向上的长度。在此,第一长度La为1.5mm,第二长度Lb为2.0mm。
如图所示,对象区域800(即,磁性体构造物200d的截面)包括陶瓷区域810和导电区域820。导电区域820由多个粒状区域825构成(以下,称为“导电粒子区域825”,或者,也简单称为“粒子区域825”)。
导电区域820由导电性物质所形成。作为导电性物质,例如,可以采用碳、含碳化合物(例如,TiC)、钙钛矿型氧化物(例如,LaMnO3)、金属(例如,Cu)等。如图所示,通过使多个导电粒子区域825彼此相接,从而形成从后端方向D2侧向前端方向D1侧延伸的电流的路径。这样的多个导电粒子区域825可以通过使用作为磁性体构造物200d的材料的导电性物质的粉末来形成。例如,材料的粉末所含有的导电性物质的一个粒子能够形成一个导电粒子区域825。另外,材料的粉末所含有的导电性物质的多个粒子能够通过彼此粘结在一起,从而形成一个导电粒子区域825。
一个导电粒子区域825表示导电性物质的一个立体的粒子状的部分的截面。另外,在对象区域800(即,截面900)上可以将两个导电粒子区域825分开地配置,对此省略了图示。像这样,有时在对象区域800上彼此分开的两个导电粒子区域825表示在比对象区域800靠里侧或靠跟前侧的位置彼此相接的两个立体的粒子状的部分的截面。像这样,在对象区域800上,彼此相接的或彼此分开的多个导电粒子区域825能够形成从后端方向D2侧向前端方向D1侧延伸的电流的路径。在放电时,电流经由多个导电粒子区域825而流通于磁性体构造物200d。
陶瓷区域810由包含磁性体和陶瓷的混合材料形成。作为磁性体,例如可以采用含铁氧化物(例如,Fe2O3)。另外,作为陶瓷,例如可以采用含硅(Si)、硼(B)、磷(P)中的至少一种的陶瓷。作为这样的陶瓷,例如可以采用第一实施方式中说明的玻璃。作为玻璃,例如可以采用含有从二氧化硅(SiO2)、硼酸(B2O5)、磷酸(P2O5)中任意选择的一个以上的氧化物的物质。
如图所示,多个导电粒子区域825被含有磁性体的陶瓷区域810所包围。即,电流的路径被磁性体所包围。当磁性体配置在导电路径的附近时,会抑制因放电而产生的电波噪声。例如,通过使导电路径发挥电感元件的功能,从而能够抑制电波噪声。另外,由于导电路径的阻抗变大,因此能够抑制电波噪声。
在图5的中央下部示出了一个粒子区域825。距離Lm为粒子区域825的最大粒径(称为“最大粒径Lm”)。一个粒子区域825的最大粒径Lm为,未自粒子区域825突出的情况下将粒子区域825的边缘和边缘之间连结的线段中最长线段的长度。多个粒子区域825各自的最大粒径Lm较大意味着电流的路径较粗。电流路径越粗,电流路径的耐久性越良好。因此,对象区域800所包含的多个粒子区域825中,具有较大的最大粒径Lm(例如,200μm以上的最大粒径Lm)的导电粒子区域825的数量的比例越大,越能够提高电流路径甚至磁性体构造物200d的耐久性。
此外,在对象区域800上,两个粒子区域825相接时会存在两个粒子区域825的界线不清楚的时候。在这种情况下,可以以如下方式特定界线。在图5的右下部示出了彼此相接的两个粒子区域825的接触部分830的放大图。在界线不清楚时,接触部分830由陶瓷区域810的彼此相对的两个突出部812a、812b所形成。将连接该两个突出部812a、812b的最短的直线BL用作界线即可。然后,能够利用界线BL特定上述的最大粒径Lm。
另外,陶瓷区域810可以通过使用作为磁性体构造物200d的材料的磁性体的粉末和陶瓷的粉末来形成。因此,在对象区域800上,且是在陶瓷区域810内会形成气孔。在图5的左下部,示出了陶瓷区域810的放大图。如图所示,在陶瓷区域810内产生了气孔812。在火花塞100d的放电时,在气孔812内也会产生局部的放电。由于在气孔812内产生局部放电,因此可能会导致磁性体构造物200d劣化,另外,还可能会产生电波噪声。因此,优选地,气孔812相对于磁性体构造物200d的比例(例如,气孔812的面积相对于从对象区域800去除导电区域820后剩余的区域的面积的比例)较小。
E-2.制造方法:
具有磁性体构造物200d的火花塞100d可以通过与第一实施方式中说明的制造方法相同的顺序来进行制造。绝缘体10d的通孔12d内的构件如下。准备导电性密封部60d、75d、80d各自的材料粉末、电阻体70d的材料粉末、磁性体构造物200d的材料粉末。作为导电性密封部60d、75d、80d和电阻体70d各自的材料粉末,可以采用与第一实施方式中说明的导电性密封部60、75、80以及电阻体70各自的材料粉末相同的材料粉末。例如以如下方式准备磁性体构造物200d的材料粉末。通过混合磁性体的粉末和陶瓷的粉末而准备混合物。通过将导电性物质的粉末混合于该混合物,从而准备磁性体构造物200d的材料粉末。
接着,与第一实施方式的制造方法同样地,在通孔12d内的、被缩内径部16支承的规定位置配置中心电极20。然后,以构件60d、70d、75d、200d、80d这样的顺序,进行对第一导电性密封部60d、电阻体70d、第二导电性密封部75d、磁性体构造物200d、第三导电性密封部80d各自的材料粉末的向通孔12d的投放以及对投放后的粉末材料的成形。从通孔12d的后部开口14进行粉末材料的投放。使用从后部开口14插入的棒来进行对投放后的粉末材料的成形。材料粉末被成形为与对应构件大致相同的形状。
然后,将绝缘体10d加热至高于各材料粉末所含有的玻璃成分的软化点的规定温度,并在加热至规定温度的状态下,将端子金属配件40d从通孔12d的后部开口14插入到通孔12d。其结果,各材料粉末被压缩、烧结,从而分别形成了导电性密封部60d、75d、80d、电阻体70d、磁性体构造物200d。此外,本实施方式中,绝缘体10d被加热至磁性体构造物200d的材料中所含有的导电性物质的材料粉末不会熔融的程度的温度。因此,多个导电粒子区域825(图5)大致是点接触。
F.评价试验:
F-1.概要
对于使用了第三实施方式的火花塞100d的多种样品的评价试验进行说明。以下示出的表2、表3表示各样品各自的结构、评价试验的结果。
[表2]
[表3]
在该评价试验中,对磁性体构造物200d的内部结构彼此不同的A-1号样品~A-30号样品、B-1号样品~B-5号样品等35种样品进行了评价。表2、表3表示样品的编号、磁性体构造物200d的内部结构(在此为导电性物质的结构、含铁氧化物的组成、陶瓷所含有的元素、气孔率)、耐久性试验前后的噪声试验的结果。此外,就各火花塞100d的结构中的、除了磁性体构造物200d的内部结构以外的部分的结构而言,35种样品之间是相同的。例如,磁性体构造物200d的形状在35种样品之间大致相同。磁性体构造物200d的外径(即,通孔12d的、收容磁性体构造物200d的部分的内径)为3.9mm。
作为导电性物质的结构,示出了导电性物质的组成、占有率、大粒子率。导电性物质的组成是由导电性物质的材料所特定的。占有率为对象区域800内的导电区域820的整个面积相对于图5所示的对象区域800的整个面积的比例。占有率通过以下的方式算出。利用包括中心轴CL的平面切断样品的磁性体构造物200d,对磁性体构造物200d的截面进行了镜面研磨。然后,通过电子探针显微分析仪(EPMA),对包括与截面上的对象区域800(图5)对应的1.5mm×2.0mm的区域在内的区域进行了分析。EPMA分析的条件如下。即,加速电压为15.0kV,工作距离(working distance)为11.0mm,光束直径为50μm。利用将通过该EPMA分析检测出的导电性物质的元素的部分用作导电区域820的图像处理,从而特定导电区域820。通过该图像处理,得到了图5的中央上部的对象区域800所示那样的表示导电区域820的图像。通过分析该图像来算出了占有率。
大粒子率为,具有200μm以上的最大粒径Lm的粒子区域825的总数相对于对象区域800(图5)内的粒子区域825的总数的比例。利用由上述的EPMA分析及图像处理而特定的导电区域820,来特定对象区域800内的多个粒子区域825。此外,在一个粒子区域825只有一部分位于对象区域800内时,即,一个粒子区域825的一部分伸出到对象区域800之外时,将该粒子区域825作为对象区域800内的粒子区域825,从而对粒子区域825的数量进行计算。
含铁氧化物的组成是由磁性体构造物200d的材料所特定的。
陶瓷所含有的元素是由陶瓷材料(在本评价试验中,非晶质的玻璃的材料)所含有的元素所特定的。表2、表3中示出了氧以外的其他元素。例如,在将“SiO2”用作陶瓷材料时,省略对氧(O)的表记而是示出了“Si”。另外,在陶瓷材料可以追加各种添加成分。表2、表3中还示出了这样的添加成分的元素(例如,Ca、Na)。此外,陶瓷区域810所含有的元素也能够通过EPMA分析来特定。
气孔率为气孔812(图5)的面积在从对象区域800中去掉导电区域820后剩余的区域的面积中的比例。气孔率通过以下的方式算出。关于与在EPMA分析中使用的研磨面相同研磨面,利用扫描电子显微镜(SEM)拍摄出与在EPMA分析中使用的对象区域800(图5)相同的区域的图像。使用图像分析软件(Soft Imaging System GmbH公司制造的Analysis Five)将得到的SEM图像二值化。二值化的阈值设定为如下。
(1)确认SEM图像中的二次电子像及背散射电子像,在背散射电子像的浓颜色的边界(相当于晶粒界面)划线,明确晶粒界面的位置。
(2)为了改善背散射电子像的图像,在保持晶粒界面的边缘的同时使背散射电子像的图像变得平滑。
(3)从背散射电子像的图像,制作出了横轴表示亮度且纵轴表示频度的图表。得到的图表为双峰状的图表。将该两个峰的中间点的亮度设定为二值化的阈值。
通过这样的二值化,使得陶瓷区域810内的气孔812被特定。另外,通过EPMA分析进行对SEM图像的陶瓷区域810和导电区域820的区分。然后,算出气孔812的面积相对于从对象区域800去掉导电区域820后剩余的区域的面积的比例,作为气孔率。
此外,作为分析磁性体构造物200d的截面的图像而得到数值(例如,占有率、大粒子率、气孔率),采用从10张截面图像中得到的10个值的平均值。通过利用在相同条件下制造的相同种类的10个样品的10个截面,拍摄了一个种样品的10张截面图像。
在噪声试验中,根据JASOD002-2(日本汽车标准组织D-002-2)的“汽车-电波噪声特性-第二部:防止器的测量方法电流法”测量了噪声的强度。具体而言,将火花塞的样品的间隙g的距离调整为0.9mm±0.01mm,对样品施加从13kV到16kV的范围内的电压并使其放电。然后,在放电时,利用电流测量头测量在端子金属配件40d流通的电流,并且为了作比较而将测量得到的值换算为dB。作为噪声,测量出30MHz、100MHz、300MHz、500MHz这四种频率的噪声。表中的数值表示噪声相对于规定的基准而言的强度。数值越大,噪声越强。“耐久前”表示进行后述的耐久性试验之前的噪声试验的结果,“耐久后”表示进行耐久性试验后的噪声试验的结果。耐久性试验在摄氏200度的环境下以20kV的放电电压使火花塞的样品放电400小时的试验。通过这样的耐久性试验,会使磁性体构造物200d劣化。由于磁性体构造物200d发生劣化,因而能够使“耐久后”噪声变得比“耐久前”的噪声强。
此外,如表2、表3所示,无论耐久前还是耐久后,频率越高,噪声强度越小。
F-2.关于导电性物质的占有率:
在表2的A-1号样品~A-6号样品中,导电性物质的占有率在35%以上且65%以下的范围内。对于这样的A-1号样品~A-6号样品而言,在耐久前能够实现针对所有的频率均为76dB以下这样的足够小的噪声强度。另外,即使在耐久后,针对所有的频率,噪声强度也均为86dB以下,能够抑制噪声的增大。即,能够实现磁性体构造物200d的良好的耐久性。另外,针对所有的频率而言,因耐久性试验而导致的噪声强度的增大量在9dB以上且11dB以下的范围内。
表3的B-1号样品的导电性物质的占有率为小于A-1号样品~A-6号样品的占有率的34%(大粒子率为55%)。无论是耐久前还是耐久后,在频率相同的情况下,B-1号样品的噪声强度均大于A-1号样品~A-6号样品中的任意的样品的噪声强度。此外,在频率相同的情况下,B-1号样品和A-1号样品~A-6号样品中的任意的样品之间的噪声强度的差值,在耐久前是3dB以上,在耐久后是7dB以上。
另外,在B-1号样品中,因耐久性试验而导致的噪声强度的增大量为15dB(30MHZ,100MHZ)、16dB(300MHZ、500MHZ)。在频率相同的情况下,与B-1号样品的增大量(15dB、16dB)相比,A-1号样品~A-6号样品的增大量(9dB、10dB、11dB)小了大致5dB。即,与具有比较小的占有率的B-1号样品相比,具有比较大的占有率的A-1号样品~A-6号样品能够实现良好的耐久性。推测其理由如下:与占有率较小时相比,占有率较大时利用导电区域820(图5)形成的电流的路径较粗,另外,利用导电区域820形成的电流的路径变多。
表3的B-2号样品的导电性物质的占有率为大于A-1号样品~A-6号样品的占有率的67%(大粒子率为52%)。耐久前,在频率相同的情况下,B-2号样品的噪声强度大于B-1号样品、A-1号样品至A-6号样品的任意的样品的噪声强度。耐久后,在频率相同的情况下,B-2号样品的噪声强度与B-1号样品的噪声强度大致相同,并且,大于A-1号样品~A-6号样品的任意的样品的噪声强度。像这样,与具有比较大的占有率的B-2号样品相比,具有比较小的占有率的A-1号样品~A-6号样品能够抑制噪声。推测其理由为,导电性物质的占有率越小,导电路径的周围的磁性体(此处,含铁氧化物)的分布区域变得越大。
能够抑制噪声且实现了良好的耐久性的A-1号样品~A-6号样品的导电性物质的占有率为35、48、52、58、61、65(%)。可以将这6个值中的任意值用作占有率的优选范围(下限以上且上限以下的范围)的上限。另外,可以将这些值中的上限以下的任意值用作下限。例如,作为占有率可以采用35%以上且65%以下的值。
作为调整占有率的方法可以采用任意的方法。例如,可通过增大磁性体构造物200d的材料中的导电性物质的比例(重量百分比)来增大占有率。
F-3.关于大粒子率:
在表2的A-1号样品~A-6号样品中,导电性物质的大粒子率为40%以上。并且,如上所述地,A-1号样品~A-6号样品能够抑制噪声且能够实现良好的耐久性。表3的B-4号样品的导电性物质的大粒子率为小于A-1号样品~A-6号样品的大粒子率的39%(占有率为61%)。无论是耐久前还是耐久后,在频率相同的情况下,B-2号样品的噪声强度大于A-1号样品~A-6号样品中的任意的样品的噪声强度。此外,无论是耐久前还是耐久后,在频率相同的情况下,在A-1号样品~A-6号样品中的任意的样品和B-4号样品之间,噪声强度的差值为9dB以上。
另外,在B-4号样品中,因耐久性试验而导致的噪声强度的增大量分别为15dB(30MHz)、11dB(100MHz)、12dB(300MHz)、13dB(500MHz)。在30MHz、300MHz、500MHz中,在频率相同的情况下,A-1号样品~A-6号样品中的任意的样品的增大量小于B-4号样品的增大量。在100MHz的情况下,A-3号样品和A-6号样品的增大量(11dB)与B-4号样品的增大量相同,A-1号样品、A-2号样品、A-4号样品、A-5号样品中的任意的样品的增大量小于B-4号样品的增大量(11dB)。像这样,与具有比较小的大粒子率的B-4号样品相比,具有比较大的大粒子率的A-1号样品~A-6号样品能够实现良好的耐久性。推测其理由如下:与大粒子率较小时相比,在大粒子率较大时,由导电区域820(图5)所形成的电流的路径会变粗。
能够抑制噪声且实现了良好的耐久性的A-1号样品~A-6号样品的导电性物质的大粒子率分别为40、45、51、55、77、92(%)。可以将这6个值中的任意的值用作大粒子率的优选范围(下限以上且上限以下的范围)的上限。另外,可以将这些值中的上限以下的任意的值用作下限。例如,作为大粒子率可以采用40%以上且92%以下的值。此外,可以推测为,即使在大粒子率为更大的值(例如,100%)时,也能够通过将导电性物质的占有率设定在上述优选的范围内,从而抑制噪声。因此,作为大粒子率的优选范围的上限,也可以采用100%。例如,作为大粒子率可以采用40%以上的任意的值。
作为调整大粒子率的方法,可以采用任意的方法。例如,能够通过使导电性物质的材料粉末的粒径变大,从而增大大粒子率。另外,在将导电性物质的材料粉末与其他材料混合之前,可以在导电性物质的材料粉末中添加并混合粘合剂。这样的话,导电性物质的多个粒子借助粘合剂互相粘合,由此能够形成具有较大直径的粒子状的部分。其结果,能够使大粒子率增大。
F-4.关于导电性物质的占有率、大粒子率、磁性体构造物200d的材料:
能够抑制噪声且实现了良好的耐久性的A-1号样品~A-6号样品采用了以下的材料。作为磁性体构造物200d的导电性物质,能够使用从碳(C)、作为碳化合物的Cr3C2、TiC、作为钙钛矿型氧化物的SrTiO3,SrCrO3、作为金属的钛(Ti)中选择的材料。作为磁性体构造物200d的磁性体,能够使用从作为氧化铁的Fe2O3、Fe3O4、FeO、作为尖晶石型铁氧体的(Ni、Zn)Fe2O4以及作为六方晶铁氧体的BaFe12O19、SrFe12O19中选择的材料。磁性体构造物200d的陶瓷含有硅(Si)、硼(B)和磷(P)中的至少一种。
一般而言,大多数情况下,与第一材料种类相同的第二材料具有与第一材料相同的特性。因此,可以推测为,在替代磁性体构造物200d的上述的材料而使用相同种类的其他材料时,也能够应用导电性物质的占有率的上述的优选范围和大粒子率的上述的优选范围。例如,可以推测为,在磁性体构造物200d具有以下的结构Z1~结构Z3时,能够应用占有率的优选范围和大粒子率的优选范围。
[结构Z1]磁性体构造物200d包括作为导电体的导电性物质。
[结构Z2]磁性体构造物200d包括作为磁性体的含铁氧化物。
[结构Z3]磁性体构造物200d包括含硅(Si)、硼(B)和磷(P)中的至少一种的陶瓷。
在此,优选的是,磁性体构造物200d所含有的导电性物质包括碳、碳化合物、钙钛矿型氧化物、金属中的至少一种。但是,也可以采用其他导电性物质。
F-5.关于钙钛矿型氧化物的种类:
表2的A-7号样品~A-14号样品为使用各种钙钛矿型氧化物作为导电性物质的样品。具体而言,以从A-7号样品到A-14号样品的顺序,导电性物质为LaMnO3、LaCrO3、LaCoO3、LaFeO3、NdMnO3、PrMnO3、YbMnO3、YMnO3。这些氧化物用一般式ABO3来表示。开头的元素A(例如,LaMnO3的“La”)表示A位点的元素,接着的元素B(例如,LaMnO3的“Mn”)表示B位点的元素。在结晶构造没有变形的立方晶的情况下,B位点为6配位的位点,被由氧构成的八面体所包围,A位点为12配位的位点。
此外,A-7号样品~A-14号样品的导电性物质的占有率为39%以上且64%以下。另外,大粒子率为40%以上。按照样品编号的顺序,磁性体为(Ni、Zn)Fe2O4、NiFe2O4、Fe2O3、(Ni、Zn)Fe2O4、(Mn、Zn)Fe2O4、Ba2Co2Fe12O22、(Ni、Zn)Fe2O4、CuFe2O4。并且,磁性体构造物200d的陶瓷含Si、B、P中的至少一种。
如表2所示,无论是耐久前还是耐久后,在频率相同的情况下,A-7号样品~A-14号样品的噪声强度小于A-1号样品~A-6号样品中的任意的样品的噪声强度。像这样,通过使用A-7号样品~A-14号样品的钙钛矿型氧化物作为导电性物质,能够进一步抑制噪声。
另外,A-7号样品~A-14号样品中,因耐久性试验而导致的噪声的增大量为6dB或7dB。另一方面,上述的A-1号样品~A-6号样品中,因耐久性试验而导致的噪声的增大量为9dB以上且11dB以下,大于A-7号样品~A-14号样品的增大量。像这样,通过使用A-7号样品~A-14号样品的钙钛矿型氧化物作为导电性物质,能够提高磁性体构造物200d的耐久性。推测其理由为,A-7号样品~A-14号样品的钙钛矿型氧化物为电阻较小且稳定的氧化物。
此外,在A-4号样品和A-5号样品之间,钙钛矿型氧化物的A位点的元素同样为Sr,B位点的元素彼此不同(Ti和Cr)。在这样的A-4号样品和A-5号样品之间,在频率相同的情况下,耐久前的噪声强度的差较小(2dB以下),而且,在频率相同的情况下,耐久后的噪声强度的差也较小(2dB以下)。即,A位点的元素相同的A-4号样品和A-5号样品能够实现相同程度的噪声抑制的能力和相同程度的耐久性。
另外,在A-7号样品~A-10号样品之间,A位点的元素都是La,B位点的元素彼此不同(Mn、Cr、Co、Fe)。在这样的A-7号样品~A-10号样品之间,在频率相同的情况下,耐久前的噪声强度的差较小(2dB以下),而且,在频率相同的情况下,耐久后的噪声强度的差也较小(2dB以下)。即,A位点的元素相同的A-7号样品~A-10号样品能够实现相同程度的噪声抑制的能力和相同程度的耐久性。
根据以上内容可以推测为,即使在B位点的元素不同时,A位点的元素相同的多种钙钛矿型氧化物也能够实现相同程度的噪声抑制的能力和相同程度的耐久性。例如,A-7号样品~A-14号样品的A位点的元素可以自La、Nd、Pr、Yb、Y中选择。因此,可以推测为,在磁性体构造物200d的导电性物质包括A位点为La、Nd、Pr、Yb、Y中的至少一种的钙钛矿型氧化物时,能够与A-7号样品~A-14号样品同样地,抑制噪声且能够实现良好的耐久性。此外,作为钙钛矿型氧化物,可以采用具有多种元素作为A位点的元素的氧化物。另外,导电性物质可以含多种钙钛矿型氧化物。
即使在磁性体构造物200d的导电性物质的材料不明确时,样品的磁性体构造物200d所含有的钙钛矿型氧化物的A位点的元素也能够通过如下方式特定。例如,通过微小X射线衍射法分析磁性体构造物200d,从而特定钙钛矿型氧化物的结晶相,然后对特定的结晶相的结晶构造和元素进行特定即可。
F-6.关于金属的种类:
表2的A-15号样品~A-23号样品为使用了各种金属(含合金)作为导电性物质的样品。具体而言,以从A-15号样品到A-23号样品的顺序,导电性物质为Ag、Cu、Ni、Sn、Fe、Cr、因科镍合金、铁硅铝合金、坡莫合金。
此外,A-15号样品~A-23号样品的导电性物质的占有率为40%以上且65%以下。另外,大粒子率为44%以上。按照样品编号的顺序,磁性体为CuFe2O4、BaFe12O19、SrFe12O19、NiFe2O4、(Ni、Zn)Fe2O4、NiFe2O4、Ba2Co2Fe12O22、Y3Fe5O12、(Mn、Zn)Fe2O4。另外,磁性体构造物200d的陶瓷含Si、B、P中的至少一种。
如表2所示,无论是耐久前还是耐久后,在频率相同的情况下,A-15号样品~A-23号样品的噪声强度小于A-1号样品~A-6号样品中的任意的样品的噪声强度。像这样,通过使用A-15号样品~A-23号样品的金属作为导电性物质,能够进一步抑制噪声。
另外,在A-15号样品~A-23号样品中,因耐久性试验而导致的噪声的增大量为6dB或7dB。另一方面,上述的A-1号样品~A-6号样品中,因耐久性试验而导致的噪声的增大量为9dB以上且11dB以下,大于A-15号样品~A-23号样品的增大量。像这样,通过使用A-15号样品~A-23号样品的金属作为导电性物质,能够提高磁性体构造物200d的耐久性。推测其理由为,A-15号样品~A-23号样品的金属的耐氧化性良好。
此外,在采用金属作为导电性物质时,优选采用A-15号样品~A-23号样品的金属中的至少一种。例如,优选的是,导电性物质含有包括Ag、Cu、Ni、Sn、Fe、Cr中的至少一种的金属。此外,磁性体构造物200d的导电区域820所含有的金属可以通过EPMA分析进行特定。
F-7.关于气孔率:
表2的A-1号样品~A-6号样品的气孔率处于5.3%以上且6.1%以下的范围内。并且,如上所述地,A-1号样品~A-6号样品能够抑制噪声,而且,能够实现良好的耐久性。另外,A-7号样品~A-23号样品的气孔率处于5.1%以上且6%以下的范围内。而且,如上所述地,A-7号样品~A-23号样品能够进一步抑制噪声,而且,能够实现更加良好的耐久性。
A-24号样品~A-30号样品的气孔率小于A-1号样品~A-23号样品的气孔率。具体而言,A-24号样品~A-30号样品的气孔率处于3.2%以上且5%以下的范围内。此外,按照样品编号的顺序,A-24号样品~A-30号样品的导电性物质分别为NdMnO3、PrMnO3、YbMnO3、YMnO3、Fe、Cr、因科镍合金。导电性物质的占有率为46%以上且64%以下。大粒子率为52%以上。按照样品编号的顺序,磁性体分别为(Ni、Zn)Fe2O4、(Mn、Zn)Fe2O4、Ba2Co2Fe12O22、(Ni、Zn)Fe2O4、BaFe12O19、SrFe12O19、NiFe2O4。另外,磁性体构造物200d的陶瓷含有Si、B、P中的至少一种。
如表2所示,无论是耐久前还是耐久后,在频率相同的情况下,A-24号样品~A-30号样品中的任意的样品的噪声强度小于A-1号样品~A-23号样品中的任意的样品的噪声强度。像这样,与具有比较大的气孔率的A-1号样品~A-6号样品以及A-7号样品~A-23号样品相比,具有比较小的气孔率的A-24号样品~A-30号样品能够抑制噪声。推测其理由为,与气孔率较大时相比,在气孔率较小时能够抑制气孔812(图5)内的局部放电。
另外,在A-24号样品~A-30号样品中,因耐久性试验而导致的噪声强度的增大量处于2dB以上且4dB以下的范围内。另一方面,A-1号样品~A-6号样品的增大量处于9dB以上且11dB以下的范围内,A-7号样品~A-23号样品的增大量为6dB或7dB。像这样,与具有比较大的气孔率的A-1号样品~A-6号样品以及A-7号样品~A-23号样品相比,具有比较小的气孔率的A-24号样品~A-30号样品能够实现良好的耐久性。推测其理由为,与气孔率较大时相比,在气孔率较小时能够抑制气孔812(图5)内的局部放电。
能够抑制噪声且实现了良好的耐久性的A-1号样品~A-30号样品的气孔率分别为3.2、3.3、3.5、3.8、4.3、4.4、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、6、6.1(%)。可以将这17个的值中的任意值用作气孔率的优选范围(下限以上且上限以下的范围)的上限。另外,可以将这些值中的上限以下的任意的值用作下限。例如,作为气孔率可以采用3.2%以上且6.1%以下的值。
另外,如上所述,与A-1号样品~A-23号样品相比,A-24号样品~A-30号样品能够抑制噪声,而且能够提高耐久性。A-24号样品~A-30号样品的气孔率分别为3.2、3.3、3.5、3.8、4.3、4.4、5(%)。若从这7个值中选择气孔率的优选范围的上限和下限,则能够进一步提高噪声抑制的能力和耐久性。例如,作为气孔率可以采用3.2%以上且5%以下的值。
另外,可以推测为,气孔率越小,噪声抑制的能力和耐久性越是良好。因此,作为气孔率的下限也可以采用0%。例如,气孔率优选为0%以上且6.1%以下,特别优选为0%以上且5%以下。
此外,A-1号样品~A-6号样品的噪声抑制的能力与一般的火花塞(例如,省略了磁性体构造物200d的火花塞)的能力相比较为良好。因此,可以推测为,即使在气孔率更大的情况下,也能够实现能够实用的噪声抑制的能力。因此,可以推测为,作为气孔率的上限可以采用更大的值(例如,10%)。
作为调整气孔率的方法可以采用任意的方法。例如,通过增加磁性体构造物200d的烧制温度(例如,在通孔12d内收容连接部300d的材料的绝缘体10d的加热温度),使磁性体构造物200d的陶瓷材料变得容易熔融,从而能够使气孔率变小。另外,能够通过强化在将端子金属配件40d插入于通孔12d内时施加在端子金属配件40d的力,来压溃气孔812,从而能够减小气孔率。另外,能够通过减小磁性体构造物200d的陶瓷材料的粒径,来减小气孔率。
F-8.关于导电性物质:
表3的B-5号样品为从磁性体构造物200d中省略了导电性物质的样品。在该B-5号样品中,由于电波噪声过强,导致无法测量正确的值。推测其理由为,电流无法顺畅地流通于磁性体构造物200d,在磁性体构造物200d内产生了局部放电。另一方面,A-1号样品~A-30号样品能够抑制噪声。像这样,通过使磁性体构造物200d含有导电性物质,能够抑制噪声。此外,可以推测为,作为能够抑制电波噪声的导电性物质,不限于表2的样品中所含有的导电性物质,可以采用其他各种导电性物质。另外,为了实现磁性体构造物200d的良好的耐久性,优选采用具有良好的耐氧化性的导电性物质。另外,若采用电阻率为50Ω·m以下的导电性物质,则能够抑制由流通有较大电流时的发热引起的劣化。
F-9.关于含铁氧化物:
表3的B-3号样品为从磁性体构造物200d省略了含铁氧化物(即,磁性体)的样品。如表2、表3所示,在频率相同的情况下,具有含铁氧化物的A-1号样品~A-30号样品的噪声强度小于B-3号样品的噪声强度。像这样,通过使磁性体构造物200d含有含铁氧化物,能够抑制噪声。推测其理由为,配置在电流路径附近的磁性体能够抑制电波噪声。此外,作为含铁氧化物,例如,可以采用含FeO、Fe2O3、Fe3O4、Ni、Mn、Cu、Sr、Ba、Zn、Y中的至少一种的含铁氧化物,来作为A-1号样品~A-30号样品的含铁氧化物。另外,可以推测为,作为能够抑制电波噪声的含铁氧化物,不限于表2的样品中所含有的含铁氧化物,可以采用其他各种含铁氧化物(例如,各种铁氧体)。
F-10.关于陶瓷:
磁性体构造物200d所含有的陶瓷支承导电性物质和磁性体(在此,为含铁氧化物)。作为这样地支承导电性物质和磁性体的陶瓷可以采用各种陶瓷。例如,可以采用非晶质的陶瓷。作为非晶质的陶瓷,例如可以采用含有从SiO2、B2O3、P2O5中任意选择的一种以上的成分的玻璃。取而代之,也可以采用结晶性的陶瓷。作为结晶性的陶瓷,也可以采用例如Li2O-AL2O3-SiO2系玻璃等的结晶化玻璃(还称为玻璃陶瓷)。可以推测为,在任何情况下,像表2的A-1号样品~A-30号样品那样,能够通过采用含硅(Si)、硼(B)、磷(P)中的至少一种的陶瓷,来实现适当的噪声抑制的能力和适当的耐久性。
E.变形例
(1)作为磁性体210、210b的材料不限于MnZn铁氧体,可以采用各种磁性材料。例如,可以采用各种强磁性材料。在此,强磁性材料为可以自发磁化的材料。作为强磁性材料,例如,可以采用含铁氧体(含尖晶石型)等氧化铁的材料、磁钢(Al-Ni-Co)等的铁合金等各种材料。若采用这样的强磁性材料,则能够适当地抑制电波噪声。另外,不限于强磁性材料,也可以采用顺磁性材料。此时也能够抑制电波噪声。
(2)作为磁性体构造物的结构,不限于图1、图2所示的结构,可以采用具有磁性体和导电体的各种结构。例如,也可以在磁性体的内部埋设线圈状的导电体。一般而言,优选采用在连结磁性体构造物的前端方向D1侧的端部和后端方向D2侧的端部的导电路径上,导电体与磁性体的至少一部分并联连接这样的结构。若采用这样的结构,则能够利用磁性体抑制电波噪声。而且,由于能够利用导电体来减小磁性体构造物的两端之间的电阻值,因而能够抑制磁性体构造物的温度变高。其结果,能够抑制磁性体构造物的损伤。
另外,作为磁性体构造物的结构,如图4、图5中说明的那样,也可以采用磁性体、陶瓷、作为导电体的导电性物质混合而成的构件。在此,导电性物质也可以含有多种导电性物质(例如,金属和钙钛矿型氧化物这两者)。另外,磁性体也可以含有多种含铁氧化物(例如,Fe2O3和作为六方晶型铁氧体的BaFe12O19这两者)。另外,陶瓷也可以含有多种成分(例如,SiO2和B2O3这两者)。在任何情况下,导电性物质、陶瓷以及作为磁性体的含铁氧化物的组合都不限于表2、表3的样品的组合,可以采用其他各种组合。在任何情况下,都可以以各种方法特定导电性物质的组成和含铁氧化物的组成。例如,也可以用微小X射线衍射法来特定组成。
(3)作为在图4、图5中说明的磁性体构造物200d的制造方法,可以采用其他任意的方法来代替在绝缘体10d的通孔12d的内配置磁性体构造物200d的材料并烧制的方法。例如,也可以利用成形模具将磁性体构造物200d的材料成形为圆柱状,并对成形体进行烧制,从而形成圆柱状的烧制完的磁性体构造物200d。并且,只要在绝缘体10d的通孔12d内投放其他构件60d、70d、75d、80d的材料粉末时,在通孔12d内插入烧制完的磁性体构造物200d来代替磁性体构造物200d的材料粉末即可。然后,在将绝缘体10d加热了的状态下将端子金属配件40d从后部开口14插入于通孔12d,从而能够分别形成导电性密封部60d、75d、80d、电阻体70d。
(4)磁性体构造物的结构不限于图1、图2、图4、图5示出的结构,可以采用其他各种结构。例如,也可以将图4、图5中说明的磁性体构造物200d的结构应用于图1、图2的磁性体构造物200、200b中。例如,作为图1、图2的磁性体210、210b也可以采用与图4、图5中说明的磁性体构造物200d相同的结构的构件。另外,也可以将图1、图2中说明的火花塞100、100b的结构应用于图4、图5的火花塞100d中。例如,也可以用与图1、图2的覆盖部290、290b同样的覆盖部覆盖图4的磁性体构造物200b的外周面。另外,还可以以使磁性体构造物200d的两端之间的电阻值在磁性体构造物200、200b的两端之间的电阻值的上述优选范围内的方式,形成磁性体构造物200d(例如,0Ω以上且3kΩ以下的范围内,或者0Ω以上且1kΩ以下的范围内)。但是,磁性体构造物200d的两端之间的电阻值也可以是上述的优选范围之外。另外,也可以是,电阻体70、70d和密封部60、60d、75、75b、75d、80、80b、80d中的至少一者含有结晶性的陶瓷。另外,磁性体构造物200d也可以配置在比电阻体70d靠前端方向D1侧的位置。
(5)作为火花塞的结构不限于图1、图2、表1、图4、图5、表2、表3中说明的结构,可以采用各种结构。例如,也可以在中心电极20中的形成间隙g的部分设置贵金属头。另外,也可以在接地电极30中的形成间隙g的部分设置贵金属头。作为贵金属片的材料可以采用含铱或铂等贵金属的合金。
另外,在上述的各实施方式中,接地电极30的前端部31与中心电极20的朝向前端方向D1侧的面即前端面20s1相对,并形成间隙g。作为代替,也可以是,接地电极30的前端部与中心电极20的外周面相对并形成间隙。
以上,基于实施方式、变形例说明了本发明,上述的发明的实施方式是用于容易理解本发明的方式,并不限定本发明。本发明在不脱离其主旨和技术方案的范围的情况下可进行各种变更和改良,并且本发明也包括其等价物。
产业上的可利用性
本发明能够适当地利用于在内燃机等中使用的火花塞。
附图标记说明
5...垫圈,6...第一后端侧密封件,7...第二后端侧密封件,8...前端侧密封件,9...滑石,10、10c、10d...绝缘体(绝缘电瓷),10i...内周面,11...第二缩外径部,12、12c,12d...通孔(轴孔),13...腿部,14...后部开口,15...第一缩外径部,16...缩内径部,17...前端侧主体部,18...后端侧主体部,19...凸缘部,20...中心电极,20s1...前端面,21...电极母材,22...芯材,23...头部,24...凸缘部,25...腿部,30...接地电极,31...前端部,35...母材,36...芯部,40、40c、40d...端子金属配件,41...罩安装部,42...凸缘部,43、43c、43d...腿部,50...主体金属配件,51...工具卡合部,52...螺纹部,53...弯边部,54...座部,55...主体部,56...缩内径部,58...变形部,59...通孔,60、60d...第一导电性密封部,70、70d...电阻体,75、75b、75c、75d...第二导电性密封部,80、80b、80d...第三导电性密封部,100、100b、100c、100d...火花塞,200、200b、200d...磁性体构造物,210、210b...磁性体,220、220b...导电体,290、290b...覆盖部,300、300b、300c、300d...连接部,800...对象区域,810...陶瓷区域,812...气孔,812a、812b...突出部,820...导电区域,825...导电粒子区域,g...间隙,CL...中心轴线(轴线)。
Claims (12)
1.一种火花塞,该火花塞包括:
绝缘体,其具有沿轴线的方向延伸的通孔;
中心电极,其至少一部分插入于所述通孔的前端侧;
端子金属配件,其至少一部分插入于所述通孔的后端侧;
连接部,其在所述通孔内将所述中心电极和所述端子金属配件之间连接起来,
其中,
所述连接部具有:
电阻体;以及
磁性体构造物,其配置在所述电阻体的前端侧或后端侧的、离开所述电阻体的位置,且该磁性体构造物包括磁性体和导电体,
将所述电阻体和所述磁性体构造物中的配置在前端侧的构件设为第一构件,将所述电阻体和所述磁性体构造物中的配置在后端侧的构件设为第二构件,此时,
所述连接部还包括:
第一导电性密封部,其配置在所述第一构件的前端侧,并与所述第一构件接触;
第二导电性密封部,其配置在所述第一构件和所述第二构件之间,并与所述第一构件和所述第二构件接触;
第三导电性密封部,其配置在所述第二构件的后端侧,并与所述第二构件接触,
所述磁性体构造物包括:
1)作为所述导电体的导电性物质;
2)作为所述磁性体的含铁氧化物;以及
3)含硅(Si)、硼(B)和磷(P)中的至少一种的陶瓷,
在所述磁性体构造物的包括所述轴线的截面中,
将以所述轴线为中心线,且与所述轴线垂直的方向上的大小为1.5mm,所述轴线的方向上的大小为2.0mm的矩形区域作为对象区域,此时,
在所述对象区域中,所述导电性物质的区域包括多个粒状区域,
在所述多个粒状区域中,最大粒径为200μm以上的粒状区域的数量所占的比例为40%以上,
在所述对象区域中,所述导电性物质的所述区域的面积所占的比例为35%以上且65%以下。
2.根据权利要求1所述的火花塞,其中,
所述磁性体构造物的从前端到后端的电阻值为3kΩ以下。
3.根据权利要求2所述的火花塞,其中,
所述磁性体构造物的从所述前端到所述后端的电阻值为1kΩ以下。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的火花塞,其中,
所述导电体包括沿所述轴线的方向贯穿所述磁性体的导电部。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的火花塞,其中,
所述磁性体构造物配置在所述电阻体的后端侧。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的火花塞,其中,
所述连接部还包括覆盖部,所述覆盖部覆盖所述磁性体构造物的外表面的至少一部分,且所述覆盖部介于所述磁性体构造物和所述绝缘体之间。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的火花塞,其中,
所述磁性体使用含氧化铁的强磁性材料而形成。
8.根据权利要求7所述的火花塞,其中,
所述强磁性材料为尖晶石型铁氧体。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的火花塞,其中,
所述磁性体为NiZn铁氧体或MnZn铁氧体。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的火花塞,其中,
所述导电性物质包括钙钛矿型氧化物,所述钙钛矿型氧化物用一般式ABO3来表示,所述一般式的A位点为La、Nd、Pr、Yb、Y中的至少一者。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的火花塞,其中,
所述导电性物质含Ag、Cu、Ni、Sn、Fe、Cr中的至少一种金属。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的火花塞,其中,
在所述磁性体构造物的所述截面上的所述对象区域中的、除了所述导电性物质的所述区域之外的剩余的区域中,气孔率为5%以下。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108463931A (zh) * | 2014-06-24 | 2018-08-28 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞 |
CN108847323A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-20 | 西北核技术研究所 | 一种用于均压的高压固体电阻及多间隙串联气体开关电极 |
CN109038225A (zh) * | 2017-06-09 | 2018-12-18 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞 |
CN109428266A (zh) * | 2017-08-22 | 2019-03-05 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6419747B2 (ja) * | 2016-03-31 | 2018-11-07 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
JP2018073588A (ja) * | 2016-10-27 | 2018-05-10 | 日本特殊陶業株式会社 | 点火プラグ |
JP2018092806A (ja) * | 2016-12-05 | 2018-06-14 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
JP6606136B2 (ja) * | 2017-08-22 | 2019-11-13 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
CN109555630A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 三协富有限公司 | 车用点火装置 |
JP2019185934A (ja) * | 2018-04-05 | 2019-10-24 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグの製造方法 |
DE102022200450A1 (de) * | 2022-01-17 | 2023-07-20 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Zündkerzenwiderstandselementanordnung, Verfahren zur Herstellung desselben und Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52125946A (en) * | 1976-04-15 | 1977-10-22 | Hitachi Ltd | Spart plug |
JPS54151737A (en) * | 1978-05-20 | 1979-11-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Noise preventive ignition plug |
US4456900A (en) * | 1980-05-23 | 1984-06-26 | Tdk Electronics Co., Ltd. | High frequency coil |
JPS62150681A (ja) * | 1985-12-24 | 1987-07-04 | 株式会社デンソー | 抵抗体入り点火プラグ |
US4713582A (en) * | 1985-04-04 | 1987-12-15 | Nippondenso Co., Ltd. | Spark plug |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3882341A (en) * | 1974-01-24 | 1975-05-06 | Champion Spark Plug Co | Spark plug with inductive suppressor |
JPS523944A (en) * | 1975-06-24 | 1977-01-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Ignition plug for preventing electric wave noise |
JPS52125947A (en) * | 1976-04-15 | 1977-10-22 | Hitachi Ltd | Spart plug |
JPS54151736A (en) | 1978-05-20 | 1979-11-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Ignition plug filled with glassy resistor |
JPS54151735A (en) * | 1978-05-20 | 1979-11-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Low noise ignition plug |
JPS56172914U (zh) * | 1980-05-23 | 1981-12-21 | ||
JPS6139386A (ja) * | 1984-07-28 | 1986-02-25 | 株式会社デンソー | 点火プラグ |
JPS6139385A (ja) * | 1984-07-28 | 1986-02-25 | 株式会社デンソー | 点火プラグ |
JPS61104580A (ja) | 1984-10-25 | 1986-05-22 | 株式会社デンソー | 点火プラグ |
JPS61135079A (ja) * | 1984-12-05 | 1986-06-23 | 株式会社デンソー | 抵抗入点火プラグ |
JPS61208768A (ja) * | 1985-03-12 | 1986-09-17 | 株式会社デンソー | 抵抗入りプラグ |
JPS61284903A (ja) * | 1985-06-11 | 1986-12-15 | 株式会社デンソー | 抵抗入りプラグ用抵抗体の製造方法 |
US5210458A (en) | 1989-03-06 | 1993-05-11 | Mcdougal John A | Spark plug |
DE69025347T2 (de) | 1989-03-06 | 1996-06-13 | John A Mcdougal | Zündkerze und Herstellungsverfahren |
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2014
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52125946A (en) * | 1976-04-15 | 1977-10-22 | Hitachi Ltd | Spart plug |
JPS54151737A (en) * | 1978-05-20 | 1979-11-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Noise preventive ignition plug |
US4456900A (en) * | 1980-05-23 | 1984-06-26 | Tdk Electronics Co., Ltd. | High frequency coil |
US4713582A (en) * | 1985-04-04 | 1987-12-15 | Nippondenso Co., Ltd. | Spark plug |
JPS62150681A (ja) * | 1985-12-24 | 1987-07-04 | 株式会社デンソー | 抵抗体入り点火プラグ |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108463931A (zh) * | 2014-06-24 | 2018-08-28 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞 |
CN108463931B (zh) * | 2014-06-24 | 2020-02-14 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞 |
CN109038225A (zh) * | 2017-06-09 | 2018-12-18 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞 |
CN109428266A (zh) * | 2017-08-22 | 2019-03-05 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞 |
CN109428266B (zh) * | 2017-08-22 | 2020-09-04 | 日本特殊陶业株式会社 | 火花塞 |
CN108847323A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-20 | 西北核技术研究所 | 一种用于均压的高压固体电阻及多间隙串联气体开关电极 |
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