CN109565157A - 火花塞 - Google Patents
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Abstract
本发明能够提高火花塞的耐久性。火花塞包括：绝缘体，其具有沿着轴线方向延伸的轴孔；中心电极，其沿着轴线方向延伸，该中心电极的后端位于轴孔内；端子金属壳体，其沿着轴线方向延伸，该端子金属壳体的前端位于轴孔内的比中心电极的后端靠后端侧的位置；电阻体，其配置在轴孔内的中心电极与端子金属壳体之间；以及导电性密封层，其将轴孔内的电阻体与中心电极之间的间隙填埋而使中心电极和电阻体隔离。导电性密封层包括位于中心电极侧的第1层和位于该第1层与电阻体之间的第2层。电阻体、第1层、以及第2层这三者的热膨胀系数相互不同，第2层的热膨胀系数是第1层的热膨胀系数与电阻体的热膨胀系数之间的值。
Description
技术领域
本说明书涉及一种在内燃机中用于对燃料气体进行点火的火花塞。
背景技术
公知有如下一种技术，在使用于内燃机的火花塞中，为了抑制因点火而产生的电波噪声，将电阻体在形成于绝缘体的轴孔内配置于中心电极与端子金属壳体之间(例如专利文献1)。
在形成于绝缘体的轴孔内，在电阻体与中心电极之间设有导电性的密封层。导电性的密封层的热膨胀系数例如被设为绝缘体的热膨胀系数与中心电极的热膨胀系数之间的值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－22886号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，随着近年的内燃机的高输出化、高温化，在使用环境下作用于火花塞的负荷存在变得更大的倾向。在这样的严峻的使用环境下，例如，容易因热应力引起在电阻体与导电性的密封层之间的界面产生裂缝等不良，因此存在火花塞的耐久性降低的可能性。
本说明书公开一种提高使用于内燃机的火花塞的耐久性的技术。
用于解决问题的方案
本说明书中公开的技术能够作为以下的应用例来实现。
(应用例1)
一种火花塞，该火花塞包括：绝缘体，其具有沿着轴线方向延伸的轴孔；中心电极，其沿着所述轴线方向延伸，该中心电极的后端位于所述轴孔内；端子金属壳体，其沿着所述轴线方向延伸，该端子金属壳体的前端位于所述轴孔内的比所述中心电极的后端靠后端侧的位置；电阻体，其配置在所述轴孔内的所述中心电极与所述端子金属壳体之间；以及导电性密封层，其将所述轴孔内的所述电阻体与所述中心电极之间的间隙填埋而使所述中心电极和所述电阻体隔离，该火花塞的特征在于，所述导电性密封层包括位于所述中心电极侧的第1层和位于该第1层与所述电阻体之间的第2层，所述电阻体、所述第1层、以及所述第2层这三者的热膨胀系数相互不同，所述第2层的热膨胀系数是所述第1层的热膨胀系数与所述电阻体的热膨胀系数之间的值。
采用上述结构，在第1层与电阻体之间存在具有第1层的热膨胀系数与所述电阻体的热膨胀系数之间的热膨胀系数的第2层。其结果，与第1层直接接触于电阻体的情况相比，能够减小导电性密封层与电阻体之间的热膨胀系数的差。因而，能够减少在使用火花塞的过程中在导电性密封层与电阻体之间产生的热应力，因此能够提高火花塞的耐久性。
(应用例2)
一种火花塞，该火花塞包括：绝缘体，其具有沿着轴线方向延伸的轴孔；中心电极，其沿着所述轴线方向延伸，该中心电极的后端位于所述轴孔内；端子金属壳体，其沿着所述轴线方向延伸，该端子金属壳体的前端位于所述轴孔内的比所述中心电极的后端靠后端侧的位置；电阻体，其配置在所述轴孔内的所述中心电极与所述端子金属壳体之间；以及导电性密封层，其将所述轴孔内的所述电阻体与所述中心电极之间的间隙填埋而使所述中心电极和所述电阻体隔离，该火花塞的特征在于，所述导电性密封层包含位于所述中心电极侧的第1层和位于该第1层与所述电阻体之间的第2层，所述第1层包含第1导电性材料，所述电阻体包含与所述第1导电性材料不同的第2导电性材料，所述第2层包含所述第1导电性材料和所述第2导电性材料。
采用上述结构，在包含第1导电性材料的第1层与包含第2导电性材料的电阻体之间存在包含第1导电性材料和第2导电性材料的第2层。其结果，能够将第2层的热膨胀系数控制为第1层与第2层之间的值，因此，与第1层直接接触于电阻体的情况相比，能够减小导电性密封层与电阻体之间的热膨胀系数的差。因而，能够减少在使用火花塞的过程中在导电性密封层与电阻体之间产生的热应力，因此能够提高火花塞的耐久性。
(应用例3)
根据应用例1或2所述的火花塞，其特征在于，所述第2层包含多个颗粒，所述第2层所包含的所述颗粒的最大粒径是180μm以下。
采用上述结构，能够抑制第2层的热膨胀系数的根据部位而产生的偏差。其结果，能够抑制在导电性密封层与电阻体之间产生的热应力局部地变大，因此能够进一步提高火花塞的耐久性。
(应用例4)
根据应用例1至3中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述第1层包含第1玻璃颗粒，所述电阻体包含平均粒径比所述第1玻璃颗粒的平均粒径大的第2玻璃颗粒，所述第2层包含第3玻璃颗粒，该第3玻璃颗粒的平均粒径比所述第1玻璃颗粒的平均粒径大且比所述第2玻璃颗粒的平均粒径小。
采用上述结构，越朝向前端侧，玻璃颗粒的粒径越小，因此，在利用从后端侧朝向前端侧地按压电阻体和导电性密封层来进行制造之际，压力容易从后端侧向前端侧传播。其结果，能够使电阻体和导电性密封层致密化。
(应用例5)
根据应用例1至4中任一项所述的火花塞，其特征在于，从所述电阻体的前端起到中心电极为止的部分的电阻值是1kΩ以下。
另外，本发明能够以各种方式来实现，例如，能够以火花塞、使用了火花塞的点火装置、搭载该火花塞的内燃机、搭载使用了该火花塞的点火装置的内燃机、火花塞的接地电极、火花塞的电极用的合金等的方式来实现。
附图说明
图1是本实施方式的火花塞100的剖视图。
图2是图1的导电性密封层60的附近的放大图。
图3是绝缘体组件的制作工序的流程图。
图4是对绝缘体组件的制作进行说明的图。
图5是变形例的火花塞的导电性密封层60b的附近的放大图。
具体实施方式
A.实施方式：
A－1.火花塞的结构：
图1是本实施方式的火花塞100的剖视图。图1的单点划线表示火花塞100的轴线CO。也将与轴线CO平行的方向(图1的上下方向)称作轴线方向。也将以轴线CO为中心且与轴线垂直的面上的圆的径向简称作“径向”，将该圆的周向简称作“周向”。将图1中的下方称作前端方向FD，还将上方称作后端方向BD。将图1中的下侧称作火花塞100的前端侧，将图1中的上侧称作火花塞100的后端侧。
火花塞100安装于内燃机，用于对内燃机的燃烧室内的燃烧气体进行点火。火花塞100包括绝缘体10、中心电极20、接地电极30、端子金属壳体40、主体金属壳体50、电阻体70、以及导电性密封层60、80。
绝缘体10例如使用氧化铝等陶瓷而形成。绝缘体10是具有沿中心轴线延伸且贯通绝缘体10的贯通孔即轴孔12的大致圆筒状的构件。绝缘体10包括凸缘部19、后端侧主体部18、前端侧主体部17、台阶部15、以及长腿部13。凸缘部19是绝缘体10中的位于轴向上的大致中央的部分。后端侧主体部18位于比凸缘部19靠后端侧的位置且具有比凸缘部19的外径小的外径。前端侧主体部17位于比凸缘部19靠前端侧的位置且具有比后端侧主体部18的外径小的外径。长腿部13位于比前端侧主体部17靠前端侧的位置且具有比前端侧主体部17的外径小的外径。长腿部13的外径越朝向前端侧去越小，在将火花塞100安装到内燃机(未图示)时，该长腿部13暴露于内燃机的燃烧室。台阶部15形成在长腿部13与前端侧主体部17之间。
主体金属壳体50由导电性的金属材料(例如低碳钢材)形成，为用于将火花塞100固定于内燃机的发动机盖(省略图示)的圆筒状的金属壳体。在主体金属壳体50形成有沿轴线CO贯通的插入孔59。主体金属壳体50配置于绝缘体10的径向的周围(即外周)。即，在主体金属壳体50的插入孔59内插入并保持有绝缘体10。绝缘体10的前端比主体金属壳体50的前端向前端侧突出。绝缘体10的后端比主体金属壳体50的后端向后端侧突出。
主体金属壳体50包括：六棱柱形状的工具卡合部51，其供火花塞扳手卡合；安装螺纹部52，其用于安装于内燃机；以及凸缘状的座部54，其形成于工具卡合部51与安装螺纹部52之间。工具卡合部51的相互平行的侧面之间的长度、即对边长度例如为9mm～14mm。安装螺纹部52的外径M(公称直径)例如为8mm～12mm。
在主体金属壳体50的安装螺纹部52与座部54之间嵌插有使金属板弯折而形成的环状的垫圈5。在将火花塞100安装到内燃机时，垫圈5将火花塞100与内燃机(发动机盖)之间的间隙密封。
主体金属壳体50还包括设于工具卡合部51的后端侧的薄壁的弯边部53和设于座部54与工具卡合部51之间的薄壁的压缩变形部58。在形成于主体金属壳体50中的自工具卡合部51到弯边部53的部位的内周面与绝缘体10的后端侧主体部18的外周面之间的环状的区域配置有环状的线密封件6、7。在该区域中的两个线密封件6、7之间填充有滑石(talc)9的粉末。弯边部53的后端向径向内侧弯折，并固定于绝缘体10的外周面。在制造时通过将固定于绝缘体10的外周面的弯边部53向前端侧按压，从而使主体金属壳体50的压缩变形部58压缩变形。利用压缩变形部58的压缩变形，借助线密封件6、7和滑石9将绝缘体10在主体金属壳体50内朝向前端侧按压。隔着环状的板密封件8，利用在主体金属壳体50的内周且是在安装螺纹部52所处的位置形成的台阶部56(金属壳体侧台阶部)来按压绝缘体10的台阶部15(绝缘体侧台阶部)。其结果，能够利用板密封件8防止内燃机的燃烧室内的气体自主体金属壳体50与绝缘体10之间的间隙向外部泄漏。
中心电极20包括中心电极头29和沿轴线方向延伸的棒状的中心电极主体21。中心电极主体21被保持于绝缘体10的轴孔12的内部的靠前端侧的部分。即，中心电极20的后端(中心电极主体21的后端)位于轴孔12内。中心电极主体21是使用耐腐蚀性和耐热性较高的金属、例如镍(Ni)或以Ni为主要成分的合金(例如NCF600、NCF601)而形成的。中心电极主体21可以具有以下这样的双层构造，即包含由Ni或Ni合金形成的母材和埋设于该母材的内部的芯部。在该情况下，芯部例如由导热性比母材的导热性优异的铜或以铜为主要成分的合金形成。
另外，中心电极主体21包括：凸缘部24，其设于轴线方向上的预定位置；头部23(电极头部)，其为比凸缘部24靠后端侧的部分；以及腿部25(电极腿部)，其为比凸缘部24靠前端侧的部分。凸缘部24支承于在绝缘体10的轴孔12内形成的台阶部16。腿部25的前端部分、即中心电极主体21的前端比绝缘体10的前端向前端侧突出。
中心电极头29为具有大致圆柱形状的构件，例如使用激光焊接接合于中心电极主体21的前端(腿部25的前端)。中心电极头29的前端面为在其与后述的接地电极头39之间形成火花间隙的第1放电面295。中心电极头29例如使用铱(Ir)、铂(Pt)等高熔点的贵金属、以该贵金属为主要成分的合金而形成。
接地电极30包括接地电极主体31和接地电极头39。接地电极主体31为剖面呈四边形的棒状体。接地电极主体31具有接合端面312和位于接合端面312的相反侧的自由端面311来作为两端面。接合端面312例如利用电阻焊接接合于主体金属壳体50的前端50A。由此，主体金属壳体50和接地电极主体31电连接。接地电极主体31的处于接合端面312附近的部分沿轴线CO的方向延伸，接地电极主体31的处于自由端面311附近的部分沿与轴线CO垂直的方向延伸。棒状的接地电极主体31在中央部分弯曲大约90度。
接地电极主体31使用耐腐蚀性和耐热性较高的金属、例如Ni或以Ni为主要成分的合金(例如NCF600、NCF601)而形成。与中心电极主体21同样地，接地电极主体31可以具有包含母材和芯部的双层构造，该芯部使用导热性比母材的导热性高的金属(例如铜)而形成且埋设于母材。
接地电极头39例如具有圆柱形状、四棱柱形状，且具有与上述中心电极头29的第1放电面295相对的第2放电面395。第1放电面295与第2放电面395之间的间隙是产生火花放电的所谓的火花间隙。与中心电极头29同样地，接地电极头39例如使用贵金属或者以贵金属为主要成分的合金而形成。
端子金属壳体40为沿轴线方向延伸的棒状的构件，其配置于绝缘体10的轴孔12的后端侧。即，端子金属壳体40的前端位于轴孔12内的比中心电极20的后端靠后端侧的位置。端子金属壳体40由导电性的金属材料(例如低碳钢)形成，在端子金属壳体40的表面，例如为了防腐而形成有Ni等的镀敷。端子金属壳体40包括：凸缘部42(端子凸缘部)；盖安装部41，其位于比凸缘部42靠后端侧的位置；以及腿部43(端子腿部)，其位于比凸缘部42靠前端侧的位置。端子金属壳体40的盖安装部41暴露在比绝缘体10靠后端侧的位置。端子金属壳体40的腿部43插入于绝缘体10的轴孔12。在盖安装部41安装有连接了高压电缆(未图示)的火花塞盖，并被施加用于产生火花放电的高电压。
电阻体70配置在绝缘体10的轴孔12内的、端子金属壳体40的前端与中心电极20的后端之间的区域。电阻体70是用于在产生火花时降低电波噪声的构件。电阻体70例如由包含作为主要成分的玻璃颗粒、玻璃以外的陶瓷颗粒、以及导电性材料的组合物而形成，对此在后面进行详细叙述。
位于轴孔12内的、电阻体70与中心电极20之间的间隙被导电性密封层60填埋。电阻体70与端子金属壳体40之间的间隙被导电性密封层80填埋。即，导电性密封层60分别接触于中心电极20和电阻体70，并将中心电极20和导电性密封层80隔离。导电性密封层80分别接触于电阻体70和端子金属壳体40，并将电阻体70和端子金属壳体40隔离。其结果，中心电极20和端子金属壳体40经由电阻体70和导电性密封层60、80电连接。关于导电性密封层60、80，在后面进行叙述。
A－2.导电性密封层60的附近的结构：
图2是图1的导电性密封层60的附近的放大图。导电性密封层60包括位于中心电极20侧的第1层61和位于第1层61与电阻体70之间的第2层62。第1层61与中心电极20的包含后端的部分相接触，具体而言与头部23和凸缘部24相接触，而不与电阻体70接触。第2层62与第1层61和电阻体70的包含前端的部分相接触。第2层62的轴线方向上的长度的平均(平均厚度)值优选为0.5mm以上，进一步优选为1mm以上。
导电性密封层60的电阻值充分地小于电阻体70的电阻值。电阻体70的电阻值大于1kΩ，例如为5kΩ、10kΩ。导电性密封层60的电阻值、即从电阻体70的前端起到中心电极20的后端为止的部分的电阻值为1kΩ以下，进一步优选为1Ω以下，例如为50mmΩ～500mmΩ。
电阻体70、第1层61、第2层62这三者的热膨胀系数(线膨胀系数)互不相同。若在使用火花塞100时重复进行冷却和加热，则会因相互接触的两个构件之间的热膨胀系数的差而在该两个构件的接触面产生热应力。所述热应力有时会引起两个构件之间产生裂缝等、使两个构件之间的密合性降低的不良。为了减少这样的不良，电阻体70、第1层61、第2层62这三者的热膨胀系数如下述那样决定。
当因在电阻体70与绝缘体10之间的接触面产生的热应力而使电阻体70与绝缘体10之间的密合性降低时，该接触面的电阻可能低于电阻体70的电阻。在该情况下，会损害作为电阻体70的功能。因此，为了减少电阻体70与绝缘体10之间的热应力，优选的是，电阻体70的热膨胀系数是接近绝缘体10的热膨胀系数的值。
当因在第1层61与中心电极主体21之间的接触面产生的热应力而使第1层61与中心电极主体21之间的密合性降低时，可能产生该接触面的电阻与密合性良好的情况相比发生变化的现象。在该情况下，存在火花塞100无法再发挥期望的性能的可能性。因此，为了减少第1层61与中心电极主体21之间的热应力，优选的是，第1层61的热膨胀系数是接近中心电极主体21的热膨胀系数(例如大约12×10－6～13×10－6/℃)的值。
当因在第2层62与电阻体70之间的接触面和在第2层62与第1层61之间的接触面产生的热应力而使第2层62与电阻体70之间的密合性和/或第2层62与第1层61之间的密合性降低时，该接触面的电阻与密合性良好的情况相比发生变化。在该情况下，存在火花塞100无法再发挥期望的性能的可能性。因此，在本实施方式中，为了减少第2层62与第1层61之间的热应力和第2层62与电阻体70之间的热应力，第2层62的热膨胀系数被设为第1层61的热膨胀系数与电阻体70的热膨胀系数之间的值。
陶瓷制的绝缘体10的热膨胀系数(例如大约5×10－6～7×10－6/℃)小于金属制的中心电极主体21的热膨胀系数(例如大约12×10－6～13×10－6/℃)。因此，电阻体70的热膨胀系数被设为小于第1层61的热膨胀系数的值。因而，当按照热膨胀系数从小到大的顺序排列这些构件时，依次为电阻体70、第2层62、第1层61。
在本实施方式中，作为形成电阻体70、第1层61、第2层62的材料，包含以下的材料。
电阻体70：炭黑、TiO2、ZrO2、铝、玻璃的混合物
第1层61：黄铜(Cu－Zn合金)、玻璃的混合物
第2层62：黄铜、炭黑、TiO2、ZrO2、铝、玻璃的混合物
若使热膨胀系数比陶瓷(TiO2、ZrO2)、玻璃的热膨胀系数高的金属(铝、黄铜)的混合率提高，则能够提高热膨胀系数，若使该混合率降低，则能够降低热膨胀系数。在该例子中，电阻体70、第1层61、第2层62的热膨胀系数被调整成如下那样。
电阻体70：5.7×10－6/℃、第1层61：12×10－6/℃、第2层62：7.2×10－6/℃
在这些材料之中，炭黑、铝、黄铜是具有导电性的导电性材料。TiO2、ZrO2、玻璃是不具有导电性的绝缘性材料。玻璃例如是B2O3－SiO2系的玻璃。
第1层61、第2层62分别是由上述材料的颗粒混合而形成的。第2层62所包含的颗粒的最大粒径Rmax是180μm以下，例如为100μm。
另外，第1层61所包含的玻璃颗粒的平均粒径R61在本实施方式中是100μm。第2层62所包含的玻璃颗粒的平均粒径R62在本实施方式中是150μm。电阻体70所包含的玻璃颗粒的平均粒径R70在本实施方式中是300μm。如此，这些平均粒径R61、R62、R70满足R61＜R62＜R70这样的关系。即，在本实施方式中，电阻体70包含平均粒径比第1层61所包含的玻璃颗粒的平均粒径大的玻璃颗粒。第2层62包含平均粒径比第1层61所包含的玻璃颗粒的平均粒径大且比电阻体70所包含的玻璃颗粒的平均粒径小的玻璃颗粒。
此外，后端侧的导电性密封层80例如是使用与导电性密封层60的第1层61相同的材料而形成的，后端侧的导电性密封层80具有与第1层61相同的粒径。
A－3.热膨胀系数和粒径的测量方法：
各构件的热膨胀系数使用包含热膨胀系数的、依赖于温度的力学特性的分析方法即公知的TMA(Thermal Mechanical Analysis：热机械分析法)来测量。具体而言，热膨胀系数使用JIS R 3102所规定的玻璃的平均线膨胀系数的试验方法来测量。由于第2层62的厚度比较小，因此存在难以直接测量第2层62单体的热膨胀系数的情况。在该情况下，例如，首先根据图2的区域SA1所示的部分的试样(仅包含电阻体70的试样)来测量电阻体70的热膨胀系数。然后，测量图2的区域SA2所示的部分的试样(包含电阻体70和第2层62的试样)的热膨胀系数。根据所述两个区域的试样的测量结果来计算第2层62的单体的热膨胀系数。
各构件所包含的颗粒的最大粒径Rmax能够如下那样测量。首先，对于作为测量对象的构件的包含轴线CO的剖面，研磨成能够确认晶界之后，使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄SEM图像。在该SEM图像中，根据观察到的晶粒的大小而任意地改变放大倍率，设定能够观察至少50个颗粒的视野范围。在SEM图像中，将测量出的最大值决定为最大粒径Rmax。此外，考虑观察到的颗粒的粒径的偏差，而测量足够多的颗粒的粒径。例如，在观察到的颗粒的粒径的偏差较大的情况下，更换部位而进行多个SEM图像的拍摄，适当地增加所测量的颗粒的个数。
各构件所包含的玻璃颗粒的平均粒径R61、R62、R70如下那样测量。首先，对于作为测量对象的构件的包含轴线CO的剖面，如上述那样，使用扫描电子显微镜(SEM)等来拍摄SEM图像。在该SEM图像中，如上述那样，设定能够观察至少50个玻璃颗粒的视野范围。在SEM图像中，通过使用EPMA(Electron Probe Micro Analyser：电子探针微量分析器)的成分分析来确定玻璃颗粒。在SEM图像中，任意地划出直线，测量该直线横穿的玻璃颗粒各自的粒径，算出粒径的总和。接着，根据粒径的总和与作为测量对象的玻璃颗粒的数量来算出平均粒径。
A－4.火花塞的制造方法：
上述火花塞100能够例如通过以下那样的制造方法来制造。首先，准备主体金属壳体50、接地电极30以及经过后述的工序制作成的绝缘体组件(在绝缘体10上组装有中心电极20、端子金属壳体40、电阻体70、导电性密封层60、80等而成的组件)。然后，在绝缘体组件的外周组装主体金属壳体50并将接地电极30的接合端面312接合于主体金属壳体50的前端50A。将接地电极头39焊接于接合后的接地电极30的自由端面311的附近。之后，将接地电极30弯曲而使接地电极30的接地电极头39与中心电极20的中心电极头29相对，从而完成了火花塞100。
参照图3、图4说明绝缘体组件的制作工序。图3是绝缘体组件的制作工序的流程图。图4是对绝缘体组件的制作进行说明的图。在S10中，准备需要的构件和原料粉末。具体而言，准备绝缘体10、在前端接合有中心电极头29的中心电极20、以及端子金属壳体40。另外，准备前端侧的导电性密封层60(第1层61和第2层62)、后端侧的导电性密封层80、以及电阻体70的各原料粉末65、68、85、75。
各原料粉末是将使用上述材料形成的颗粒混合而得到的粉末。另外，各原料粉末的颗粒的粒径被调整为上述粒径。
在S20中，向准备好的绝缘体10的轴孔12内从后端的开口插入中心电极20。中心电极20如以上参照图2所述那样支承于绝缘体10的台阶部16并固定在轴孔12内(图4的(A))。
在S25中，将第1层61的原料粉末65从后端的开口即中心电极20的上方填充到绝缘体10的轴孔12内(图4的(A))。在S30中，对被填充到轴孔12内的原料粉末65进行预压缩。预压缩是通过使用压缩用棒材200对原料粉末65进行压缩而实施的(图4的(A))。
在S35中，将第2层62的原料粉末68从后端的开口即原料粉末65的上方填充到绝缘体10的轴孔12内，在S40中，与上述S30同样地，对被填充到轴孔12内的原料粉末68进行预压缩。
在S45中，将电阻体70的原料粉末75从后端的开口即原料粉末68的上方填充到绝缘体10的轴孔12内，在S50中，与上述S30同样地，对被填充到轴孔12内的原料粉末75进行预压缩。
在S55中，将导电性密封层80的原料粉末85从后端的开口即原料粉末75的上方填充到绝缘体10的轴孔12内，在S60中，与上述S30同样地，对被填充到轴孔12内的原料粉末85进行预压缩。
在图4的(B)中，图示了直到S60的工序结束时的、绝缘体10和被插入、填充到绝缘体10的轴孔12内的中心电极20以及原料粉末65、68、75、85。在该状态下，在S70中，将绝缘体10移送到炉内，并将其加热至预定温度。预定温度例如是比原料粉末65、68、75、85所包含的玻璃成分的软化点高的温度、具体而言是800摄氏度～950摄氏度。
在被加热到预定温度的状态下，在S80中，将端子金属壳体40从绝缘体10的轴孔12的后端的开口沿中心轴线方向插入(图4的(C))。其结果，层叠在绝缘体10的轴孔12内的各原料粉末65、68、75、85被端子金属壳体40的前端沿轴线方向按压(压缩)。其结果，如图4的(D)所示，各原料粉末65、68、75、85被压缩、烧结而分别形成上述第1层61、第2层62、电阻体70、导电性密封层80。经过以上的工序，制成了绝缘体组件。
采用以上说明的本实施方式，在第1层61与电阻体70之间存在第2层62，该第2层62具有第1层61的热膨胀系数与电阻体70的热膨胀系数之间的热膨胀系数。其结果，与第1层61直接接触于电阻体70的情况相比，能够减小导电性密封层60与电阻体70之间的热膨胀系数的差。因而，能够减少在使用火花塞100的过程中在导电性密封层60与电阻体70之间产生的热应力，因此能够提高火花塞的耐久性。例如，当因在导电性密封层60与电阻体70之间产生的热应力而在导电性密封层60与电阻体70之间产生裂缝时，存在中心电极20与端子金属壳体40之间的部分的电阻值发生变化的情况。另外，可能产生因在该裂缝产生火花而使导电性密封层60、电阻体70熔化从而使材料劣化的现象。在这样的情况下，存在火花塞100无法再发挥期望的性能的可能性，但采用本实施方式，能够抑制这样的不良。
另外，在包含黄铜作为导电性材料的第1层61与包含炭黑和铝作为导电性材料的电阻体70之间存在第2层62，该第2层62包含第1层61所包含的黄铜和电阻体70所包含的炭黑和铝这双方的材料作为导电性材料。其结果，能够将第2层62的热膨胀系数控制为第1层61与第2层62之间的值，因此，与第1层61直接接触于电阻体的情况相比，能够减小导电性密封层60与电阻体70之间的热膨胀系数的差。因而，由于在使用火花塞100的过程中能够减少在导电性密封层60与电阻体70之间产生的热应力，因此能够提高火花塞100的耐久性。并且，通过使相互接触的构件包含相同的导电性材料，从而提高第1层61与第2层62之间的密合性以及第2层62与电阻体70之间的密合性。其结果，能够使中心电极20与端子金属壳体40之间的部分的电阻稳定化。
并且，第2层62所包含的颗粒的最大粒径Rmax为180μm以下。因此，与最大粒径Rmax大于180μm的情况相比，能够使热膨胀系数较大的颗粒(例如黄铜、铝)和热膨胀系数较小的颗粒(例如TiO2、ZrO2、玻璃)比较均匀地存在于第2层62。其结果，能够抑制第2层62的热膨胀系数的根据部位而产生的偏差。其结果，能够抑制在导电性密封层60(第2层62)与电阻体70之间产生的热应力以及在第1层61与第2层62之间产生的热应力局部地变大。因而，能够进一步提高火花塞100的耐久性。
同样地，第1层61和电阻体70所包含的颗粒的最大粒径也为180μm以下，因此能够抑制第1层61和电阻体70这两者的热膨胀系数的根据部位而产生的偏差。其结果，能够进一步抑制在第2层62与电阻体70之间产生的热应力以及在第1层61与第2层62之间产生的热应力局部地变大。
并且，电阻体70包含平均粒径比第1层61所包含的玻璃颗粒的平均粒径大的玻璃颗粒，第2层62包含平均粒径比第1层61所包含的玻璃颗粒的平均粒径大且比电阻体70所包含的玻璃颗粒的平均粒径小的玻璃颗粒。其结果，越靠前端侧，玻璃颗粒的粒径越小。玻璃颗粒的粒径越小，在上述图3的S70中进行加热时，整体越容易软化，而玻璃颗粒的粒径越大，越存在较硬的部分，作为整体越难以软化。因此，在图3的S80中，在利用端子金属壳体40从后端侧朝向前端侧地按压电阻体70和导电性密封层60来进行制造之际，成为比较硬的层位于后端侧且朝向前端去存在更软的层的状态。因此，在图3的S80中，压力容易从后端侧向前端侧传播，因此能够使电阻体70和导电性密封层60致密化。
另外，在第2层62的平均厚度过小的情况下，存在无法充分地抑制电阻体70与导电性密封层60之间的热应力的可能性。在本实施方式中，由于第2层62的平均厚度为0.5mm以上，因此能够适当地抑制电阻体70与导电性密封层60之间的热应力。
由以上的说明可知，炭黑和铝是第1导电性材料的例子，黄铜是第2导电性材料的例子。
B.变形例：
(1)导电性密封层60并不限于两层，还可以具有多层构造。图5是变形例的火花塞的导电性密封层60b的附近的放大图。图5的导电性密封层60b具有在图2的第1层61与第2层62之间还配置有第3层63的3层构造。在该情况下，优选的是，第3层63的热膨胀系数是第1层61的热膨胀系数与第2层62的热膨胀系数之间的值。例如，优选的是，以热膨胀系数从中心电极20侧(前端侧)朝向电阻体70侧(后端侧)地阶梯式变大的方式按照热膨胀系数由小到大的顺序依次为第1层61、第3层63、第2层62。
(2)上述实施方式的第1层61、第2层62、电阻体70的材料是一个例子，能够使用其他各种材料。
例如，也可以是，第1层61所包含的导电性材料例如在包含黄铜的同时包含其他金属(例如为Cu、Fe、Sb、Sn、Ag、Al或包含这些材料的合金)、炭，或者不包含黄铜而包含其他金属(例如为Cu、Fe、Sb、Sn、Ag、Al或包含这些材料的合金)、炭。
例如，也可以是，电阻体70所包含的导电性材料在包含炭黑、铝的同时包含金属(Ni、Cu等)、钙钛矿型氧化物(SrTiO3、SrCrO3等)、碳化物(Cr3C2、TiC等)，或者不包含炭黑、铝，而包含金属(Ni、Cu等)、钙钛矿型氧化物(SrTiO3、SrCrO3等)、碳化物(Cr3C2、TiC等)。
例如，也可以是，第2层62所包含的导电性材料在包含黄铜、炭黑、铝的同时包含上述第1层61、电阻体70这两者所能够包含的全部导电性材料或一部分导电性材料，或者不包含黄铜、炭黑、铝，而包含上述第1层61、电阻体70这两者所能够包含的全部导电性材料或一部分导电性材料。
对于第1层61、第2层62、电阻体70所包含的玻璃颗粒，例如，能够采用包含从SiO2、B2O3、BaO、P2O5、Li2O、Al2O3、CaO中选择的1种以上的成分的各种玻璃。
另外，第1层61、第2层62、电阻体70所包含的成分并不限于球形的颗粒，例如，也可以是金属箔、碳纤维等纤维状或者是箔状的颗粒。
(3)在上述实施方式中，例如，第2层62构成为通过包含第1层61所包含的导电性材料(黄铜)和电阻体70所包含的导电性材料(炭黑和铝)这双方的材料而具有第1层61与电阻体70之间的热膨胀系数。作为替代，第2层62也可以构成为，通过使用具有第1层61所包含的导电性材料、玻璃与电阻体70所包含的导电性材料、玻璃之间的热膨胀系数的其他材料而形成，从而具有第1层61与电阻体70之间的热膨胀系数。
(4)并且，第1层61、第2层62、电阻体70所包含的颗粒的粒径也可以不同于上述实施方式。例如，第2层62所包含的颗粒的最大粒径也可以大于180μm。另外，第1层61所包含的玻璃颗粒的平均粒径既可以大于第2层62、电阻体70所包含的玻璃颗粒的平均粒径，也可以与第2层62、电阻体70所包含的玻璃颗粒的平均粒径相同。
(5)上述实施方式的火花塞100的具体结构是一个例子，能够采用其他结构。例如，对于火花塞的点火部的结构，能够采用各种结构。例如，火花塞也可以是接地电极和中心电极20在与轴线垂直的方向上相对地形成间隙的类型的火花塞。另外，例如，绝缘体10的材料、端子金属壳体40的材料并不限于上述材料。例如，也可以是，替代以氧化铝(Al2O3)为主要成分的陶瓷，而使用以其他化合物(例如AlN、ZrO2、SiC、TiO2、Y2O3等)为主要成分的陶瓷来形成绝缘体10。
以上，说明了本发明的实施方式和变形例，但本发明完全不限定于所述实施方式和变形例，而能够在不脱离其主旨的范围内以各种形态来实施。
附图标记说明
5、垫圈；6、线密封件；8、板密封件；9、滑石；10、绝缘体；12、轴孔；13、长腿部；15、台阶部；16、台阶部；17、前端侧主体部；18、后端侧主体部；19、凸缘部；20、中心电极；21、中心电极主体；23、头部；24、凸缘部；25、腿部；29、中心电极头；30、接地电极；31、接地电极主体；39、接地电极头；40、端子金属壳体；41、盖安装部；42、凸缘部；43、腿部；50、主体金属壳体；50A、前端；51、工具卡合部；52、安装螺纹部；53、弯边部；54、座部；56、台阶部；58、压缩变形部；59、插入孔；60、60b、80、导电性密封层；61、第1层；62、第2层；63、第3层；65、68、75、85、原料粉末；70、电阻体；100、火花塞；200、压缩用棒材；295、第1放电面；395、第2放电面。
Claims (5)
1.一种火花塞，该火花塞包括：绝缘体，其具有沿着轴线方向延伸的轴孔；中心电极，其沿着所述轴线方向延伸，该中心电极的后端位于所述轴孔内；端子金属壳体，其沿着所述轴线方向延伸，该端子金属壳体的前端位于所述轴孔内的比所述中心电极的后端靠后端侧的位置；电阻体，其配置在所述轴孔内的所述中心电极与所述端子金属壳体之间；以及导电性密封层，其将所述轴孔内的所述电阻体与所述中心电极之间的间隙填埋而使所述中心电极和所述电阻体隔离，该火花塞的特征在于，
所述导电性密封层包括位于所述中心电极侧的第1层和位于该第1层与所述电阻体之间的第2层，
所述电阻体、所述第1层、以及所述第2层这三者的热膨胀系数相互不同，
所述第2层的热膨胀系数是所述第1层的热膨胀系数与所述电阻体的热膨胀系数之间的值。
2.一种火花塞，该火花塞包括：绝缘体，其具有沿着轴线方向延伸的轴孔；中心电极，其沿着所述轴线方向延伸，该中心电极的后端位于所述轴孔内；端子金属壳体，其沿着所述轴线方向延伸，该端子金属壳体的前端位于所述轴孔内的比所述中心电极的后端靠后端侧的位置；电阻体，其配置在所述轴孔内的所述中心电极与所述端子金属壳体之间；以及导电性密封层，其将所述轴孔内的所述电阻体与所述中心电极之间的间隙填埋而使所述中心电极和所述电阻体隔离，该火花塞的特征在于，
所述导电性密封层包含位于所述中心电极侧的第1层和位于该第1层与所述电阻体之间的第2层，
所述第1层包含第1导电性材料，
所述电阻体包含与所述第1导电性材料不同的第2导电性材料，
所述第2层包含所述第1导电性材料和所述第2导电性材料。
3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，
所述第2层包含多个颗粒，
所述第2层所包含的所述颗粒的最大粒径是180μm以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的火花塞，其特征在于，
所述第1层包含第1玻璃颗粒，
所述电阻体包含平均粒径比所述第1玻璃颗粒的平均粒径大的第2玻璃颗粒，
所述第2层包含第3玻璃颗粒，该第3玻璃颗粒的平均粒径比所述第1玻璃颗粒的平均粒径大且比所述第2玻璃颗粒的平均粒径小。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的火花塞，其特征在于，
从所述电阻体的前端起到中心电极为止的部分的电阻值是1kΩ以下。
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