JP2019036511A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】導体の機械的強度を確保しつつノイズ減衰特性を向上できるスパークプラグを提供すること。【解決手段】スパークプラグは、軸孔を有する絶縁体と、軸孔内の端子金具と中心電極との間に配置される接続部と、を備える。接続部は、Ｆｅ含有酸化物からなる磁性体と、磁性体の外周に螺旋状に配置されると共に、端子金具および中心電極に電気的に接続される導体と、磁性体および導体と絶縁体の内周面との間に配置されると共に導体よりも導電性が低い中間部材と、を備える。導体は、基材と、基材の外周に配置され基材よりも導電性が高い導電層と、を備え、導電層の厚さは０．１μｍよりも厚く２５μｍ以下である。【選択図】図２

Description

本発明はスパークプラグに関し、特に磁性体を内蔵したスパークプラグに関するものである。

放電時に発生する電波ノイズを抑えるために、螺旋状の導体が埋め込まれたフェライトを内蔵したスパークプラグが知られている（特許文献１）。

特開２０１５−２２５７９３号公報

しかしながら上記従来の技術では、機械的強度を確保するために導体の線径を太くすると電流密度が低下するので、ノイズ減衰特性が低下する可能性がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、導体の機械的強度を確保しつつノイズ減衰特性を向上できるスパークプラグを提供することを目的としている。

この目的を達成するために本発明のスパークプラグは、先端側から後端側へと軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、軸孔の先端側に配置される中心電極と、軸孔の後端側に配置される端子金具と、軸孔内の端子金具と中心電極との間に配置される接続部と、を備える。接続部は、Ｆｅ含有酸化物からなる磁性体と、磁性体の外周に螺旋状に配置されると共に、端子金具および中心電極に電気的に接続される導体と、磁性体、導体および絶縁体の内周面に接触し磁性体および導体と絶縁体の内周面との間に配置される、導体よりも導電性が低い中間部材と、を備える。導体は、基材と、基材の外周に配置され基材よりも導電性が高い導電層と、を備え、導電層の厚さは０．１μｍよりも厚く２５μｍ以下である。

請求項１記載のスパークプラグによれば、磁性体の外周に螺旋状に配置されると共に、端子金具および中心電極に電気的に接続される導体は、基材の外周に厚さ２５μｍ以下かつ０．１μｍよりも厚い導電層が配置されている。導電層は基材よりも導電性が高いので、基材によって導体の機械的強度を確保しつつ、導体の電流密度を高くできる。その結果、磁性体および導体によるノイズ減衰性能を向上できる。

請求項２記載のスパークプラグによれば、基材および中間部材の少なくとも一方は、Ｓｉ，Ｂ及びＰのうちの少なくとも１種を含有するので、Ｓｉ，Ｂ及びＰのうちの少なくとも１種を含有する部材の緻密性を向上できる。よって、請求項１の効果に加え、振動による導体の断線をさらに生じ難くできる。

請求項３記載のスパークプラグによれば、中間部材はＦｅ含有酸化物を含有するので、Ｆｅ含有酸化物による磁気損失によってノイズのエネルギーを消費できる。よって、請求項１又は２の効果に加え、ノイズ減衰効果をさらに向上できる。

請求項４記載のスパークプラグによれば、導電層は、自身の少なくとも一部が、Ｆｅ含有酸化物を含有し基材に配置される磁性層に接触する。磁性層の磁気損失によってノイズのエネルギーを消費できるので、請求項１から３のいずれかの効果に加え、ノイズ減衰効果をさらに向上できる。

請求項５記載のスパークプラグによれば、基材はＦｅ含有酸化物を含有するので、基材に含まれるＦｅ含有酸化物による磁気損失によってノイズのエネルギーを消費できる。その結果、請求項１から４のいずれかの効果に加え、ノイズ減衰効果をさらに向上できる。

請求項６記載のスパークプラグによれば、基材は導電材料を５〜３０ｖｏｌ％含有する。これにより、導電層を電流が流れて磁界が変化すると、導電材料を含有する基材に渦電流が流れ、ノイズのエネルギーを消費できる。よって、請求項１から５のいずれかの効果に加え、ノイズ減衰効果をさらに向上できる。

請求項７記載のスパークプラグによれば、導電層はＮｉ又はＮｉ基合金で形成されているので、請求項１から６のいずれかの効果に加え、導電層の耐熱性を確保しつつ耐食性を高くできる。また、Ｎｉによって導電層の透磁率を高くできるので、ノイズ減衰効果を向上できる。

本発明の第１実施の形態におけるスパークプラグの片側断面図である。 接続部の断面図である。 第２実施の形態におけるスパークプラグの複合部の断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施の形態におけるスパークプラグ１０の軸線Ｏを境にした片側断面図である。図１では、紙面下側をスパークプラグ１０の先端側、紙面上側をスパークプラグ１０の後端側という（図２及び図３においても同じ）。スパークプラグ１０は、絶縁体１１、中心電極１５及び端子金具１６を備えている。

絶縁体１１は、機械的特性や高温下の絶縁性に優れるアルミナ等により形成された部材であり、軸線Ｏに沿って軸孔が貫通することにより内周面１３が形成されている。内周面１３は、後端側を向く後端向き面１４が先端側に設けられている。後端向き面１４は、先端に向かって内径が次第に小さくなる。

中心電極１５は、軸線Ｏに沿って延びる棒状の部材であり、銅または銅を主成分とする芯材がニッケル又はニッケル基合金で覆われている。中心電極１５は、内周面１３の後端向き面１４に係止され、先端が絶縁体１１の軸孔から露出する。

端子金具１６は、高圧ケーブル（図示せず）が接続される棒状の部材であり、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成されている。端子金具１６は、先端側が絶縁体１１の軸孔に挿入された状態で、絶縁体１１の後端に固定されている。

絶縁体１１は外周に主体金具１７が固定されている。主体金具１７は、導電性を有する金属材料（例えば低炭素鋼等）によって形成された略円筒状の部材である。主体金具１７は、絶縁体１１の先端側の外周を取り囲む胴部１８と、胴部１８の後端側に連接されると共に胴部１８の径方向の外側へ鍔状に張り出す座部２０と、を備えている。胴部１８の外周面におねじ１９が形成されている。主体金具１７は、内燃機関（シリンダヘッド）のねじ穴（図示せず）におねじ１９を締結して固定される。

接地電極２１は、主体金具１７の先端に接合される金属製（例えばニッケル基合金製）の部材である。本実施の形態では、接地電極２１は棒状に形成されており、先端側が屈曲し中心電極１５と対向する。接地電極２１は、中心電極１５との間に火花ギャップを形成する。

接続部３０は、中心電極１５と端子金具１６とを電気的に接続する部位であり、軸孔に配置されている。接続部３０は、磁性体３４と導体３５と（後述する）を含む複合部３３と、中心電極１５と複合部３３とに接触する第１シール部３１と、複合部３３と端子金具１６とに接触する第２シール部３２と、を備えている。

第１シール部３１及び第２シール部３２は、例えばＢ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、ＢａＯ−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯ系などのガラス粒子と金属粒子（Ｃｕ，Ｆｅ等）とを含む組成物で形成されており、導電性を有している。複合部３３は放電時に生じる電波ノイズを抑制するための部位である。

図２は接続部３０の軸線Ｏ（図１参照）を含む断面図である。図２では、絶縁体１１の外周に配置された主体金具１７の図示が省略されている。接続部３０は、第１シール部３１、複合部３３及び第２シール部３２が直列に接続されている。複合部３３は、Ｆｅ含有酸化物からなる棒状の磁性体３４と、磁性体３４の外周に螺旋状に配置された導体３５と、磁性体３４、導体３５及び絶縁体１１の内周面１３に接触し磁性体３４及び導体３５と内周面１３との間に配置される中間部材４１と、を備えている。導体３５の軸線Ｏ方向（図２上下方向）の下端に連接される端末３８は第１シール部３１に接触し、導体３５の上端に連接される端末３９は第２シール部３２に接触している。

磁性体３４は、酸化鉄を含有する部材であり、本実施の形態では円柱状に形成されている。磁性体３４は酸化鉄を主成分とするスピネル型、ガーネット型等のフェライトが好適に用いられる。磁性体３４は、例えば、加圧成形や射出成形、押出成形など公知の方法で成形し、焼成して得られる。磁性体３４は、自身のインピーダンスや磁気損失によって、放電時に第１シール部３１と第２シール部３２との間を流れる電流のうち電波ノイズの原因となる周波数帯を遮断または吸収する。

フェライトは、例えばＭｎ_ＸＦｅ_２−ＸＯ_４，Ｎｉ_ＸＦｅ_２−ＸＯ_４，Ｃｕ_ＸＦｅ_２−ＸＯ_４，Ｚｎ_ＸＦｅ_２−ＸＯ_４，Ｃｏ_ＸＦｅ_２−ＸＯ_４，Ｆｅ_ＸＦｅ_２−ＸＯ_４，Ｃａ_ＸＦｅ_２−ＸＯ_４，Ｍｇ_ＸＦｅ_２−ＸＯ_４，Ｙ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２，Ｄｙ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２，Ｌｕ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２，Ｙｂ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２，Ｔｍ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２，Ｅｒ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２，Ｈｏ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２，Ｔｂ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２，Ｇｄ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２，Ｓｍ_３Ｆｅ_５Ｏ_１２等の単元フェライト、これらの単元フェライトが任意の割合で互いに固溶した（Ｍｎ_１−ＸＺｎ_Ｘ）Ｆｅ_２Ｏ_４，（Ｎｉ_１−ＸＺｎ_Ｘ）Ｆｅ_２Ｏ_４等の複合フェライトが挙げられる。これらのフェライトのうち１種ないしは複数種を適宜選択して用いることができる。

導体３５は、螺旋状に形成された基材３６と、基材３６の外周に配置された導電層３７と、を備えている。導電層３７は基材３６よりも導電性が高く、導電層３７の厚さＴは０．１μｍよりも厚く２５μｍ以下である。導電層３７の断線を防ぎつつ導電層３７の電流密度が低くならないようにするためである。

基材３６は、高温下の機械的特性を確保できる部材であって、導電層３７よりも導電性の低い絶縁性や半導性の部材を適宜採用できる。基材３６の材質としては、例えば、酸化物や炭化物などのセラミックスや結晶化ガラス等の無機固体材料が挙げられる。また、金属製の母材の表面を絶縁性や半導性の皮膜で覆った複合構造の部材を基材３６にすることもできる。

導電層３７は、酸化物導電体、カーボン、炭素化合物、金属など、基材３６よりも導電性の高い部材を適宜採用できる。螺旋状の基材３６の表面に導電層３７が配置され、導電層３７が基材３６の線長方向に連続することにより、コイルが形成される。これにより、複合部３３のインピーダンスを確保し放電電流を制限できる。導電層３７は、蒸着、めっき等の公知の手段によって基材３６の表面に形成される。

導電層３７の厚さＴは、図２に示すように、軸線Ｏを含む断面上に現出する基材３６の外周に設けられた導電層３７のうち最も厚い部分の断面の寸法である。導電層３７の厚さＴは０．５〜２５μｍが好ましい。耐久性を確保しつつノイズ減衰特性を向上させるためである。

導体３５を構成する基材３６の直径（線径）は０．１〜１ｍｍ、コイルの外径は１〜３ｍｍ、コイルの線間すき間は０．３〜１ｍｍ、コイルの軸線Ｏ方向の長さは７〜３０ｍｍが好適である。基材３６の直径を０．１〜１ｍｍとすることにより基材３６を破断し難くできると共に、コイルの線間すき間を確保して寄生容量を小さくできる。コイルの外径を１〜３ｍｍとすることにより、コイルを加工し易くできると共に軸孔の内部に配置し易くできる。コイルの線間すき間を０．３〜１ｍｍとすることにより、コイルのインピーダンスを確保できると共に寄生容量を小さくできる。コイルの長さを７〜３０ｍｍとすることにより、コイルのインピーダンスを確保できると共に軸孔の内部に配置し易くできる。

導電層３７を構成する酸化物導電体は、Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｉｒ等の金属の導電性や半導性を有する酸化物、これら酸化物の２種以上が組み合わされたペロブスカイト型やスピネル型などの複合酸化物などが挙げられる。導電層３７を構成する炭素化合物は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）、炭化アルミニウム（Ａｌ_４Ｃ_３）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭化バナジウム（ＶＣ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化クロム（Ｃｒ_３Ｃ_２）、炭化モリブデン（Ｍｏ_２Ｃ）、炭化タングステン（Ｗ_２Ｃ，ＷＣ）、窒化炭素（Ｃ_３Ｎ_４）、窒化炭素ホウ素（ＢＣＮ）などの導電性や半導性を有する無機化合物が挙げられる。

特に、導電層３７がＮｉ又はＮｉ基合金で形成されると、導電層３７の耐熱性を確保しつつ耐食性を高くできる。その結果、導電層３７の消耗による寿命の低下を抑制できる。また、導電層３７に含まれるＮｉによって導電層３７の透磁率が高められるので、ノイズ減衰効果を向上できる。

導体３５のうち螺旋状のコイルの端末３８，３９は輪状に巻かれている。端末３８，３９は、コイルの外径および磁性体３４の直径よりも外径が小さく設定されており、磁性体３４の軸線Ｏ方向の端面にそれぞれ配置されている。

基材３６が無機固体材料で形成される場合に、基材３６は、ケイ素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）及びリン（Ｐ）のうちの少なくとも１種を含むと好ましい。基材３６の軟化点を低下できるので、基材３６の緻密性を向上できる。その結果、基材３６の耐衝撃性を向上させることができ、振動による基材３６の破断、即ち導体３５の断線を生じ難くできる。

基材３６は、導電材料を５〜３０ｖｏｌ％含有すると好ましい。導電材料としては、酸化物導電体、カーボン、炭素化合物、金属などのうち１種ないしは複数種を適宜選択できる。導電層３７を電流が流れて磁界が変化すると、基材３６に含まれる導電材料に渦電流が流れ、ノイズのエネルギーを消費できる。その結果、ノイズ減衰効果をさらに向上できる。

導電層３７は、導電層３７の表面の少なくとも一部が、Ｆｅ含有酸化物を含有する磁性層４０で覆われている。導電層３７を覆う磁性層４０の磁気損失によってノイズのエネルギーを消費できるので、ノイズ減衰効果を向上できる。磁性層４０の材質は、磁性体３４と同様のＦｅ含有酸化物が用いられるので、ここでは説明を省略する。なお、磁性層４０が含有するＦｅ含有酸化物は、フェライトが好適である。磁性層４０が含有するフェライトは、磁性体３４のフェライトと同じ種類のものや異なる種類のものを適宜選択できる。磁性層４０は、Ｆｅ含有酸化物を分散した原料ペーストの塗布、めっき等により、導電層３７の表面に形成される。

中間部材４１は、導体３５と絶縁体１１の内周面１３との間に介在して導体３５の衝撃を抑制すると共に、導体３５を磁性体３４の外周に固定するための部材である。中間部材４１は、高温下の強度を確保できる材質であって、導電層３７よりも導電性が低い任意の材質を採用できる。導電層３７を流れる電流の短絡を防ぐためである。

中間部材４１は、例えばＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックスが用いられる。また、Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系などのガラスや結晶化ガラスを中間部材４１に用いることも可能である。中間部材４１は、導体３５が一体化した磁性体３４を中心とするインサート成形、導体３５が一体化した磁性体３４への中間部材４１の原料ペーストの塗布など公知の方法で成形し、焼成して得られる。

中間部材４１は、Ｓｉ，Ｂ及びＰのうちの少なくとも１種を含むと好ましい。これにより中間部材４１の軟化点を低下させ、中間部材４１をガラス化できるので、中間部材４１を緻密化できる。その結果、中間部材４１は導体３５を強固に固定することができ、耐衝撃性を確保し、振動による導体３５の断線を生じ難くできる。

中間部材４１は、Ｆｅ含有酸化物を含有するのが好ましい。磁性体３４や磁性層４０によるノイズ減衰効果に加え、中間部材４１が含有するＦｅ含有酸化物によるノイズ減衰効果が得られるからである。中間部材４１のＦｅ含有酸化物は、磁性体３４と同様のＦｅ含有酸化物が用いられるので、ここでは説明を省略する。中間部材４１が含有するＦｅ含有酸化物としては、フェライトが好適に用いられる。中間部材４１のフェライトは、磁性体３４のフェライトと同じ種類のものや異なる種類のものを適宜選択できる。

スパークプラグ１０は、例えば、以下のような方法によって製造される。まず、押出成形によって磁性体３４の成形体を得た後、押出成形によって得た基材３６の成形体を磁性体３４の成形体に螺旋状に巻き付ける。これらを焼成して、磁性体３４の外周に基材３６が螺旋状に配置された部材を得る。次いで、この部材の基材３６の表面に、めっきによって導電層３７を形成した後、導電層３７の表面に、めっきによって磁性層４０を形成する。次に、導体３５及び磁性体３４の表面に、中間部材４１の原料ペーストを塗布し乾燥させる。これを焼成して、複合部３３を得る。

次に、絶縁体１１の軸孔に中心電極１５を挿入し、中心電極１５を後端向き面１４で係止する。次いで、第１シール部３１の原料粉末を軸孔から入れて、中心電極１５の周りに充填する。圧縮用棒材（図示せず）を用いて、軸孔に充填した第１シール部３１の原料粉末を予備圧縮する。

次に、軸孔に複合部３３を挿入して、成形された第１シール部３１の原料粉末の成形体の上に複合部３３を載せる。次いで、複合部３３の上に、第２シール部３２の原料粉末を充填する。圧縮用棒材（図示せず）を用いて、軸孔に充填した第２シール部３２の原料粉末を予備圧縮する。

次いで、第１シール部３１の原料粉末、複合部３３及び第２シール部３２の原料粉末を順に配置した絶縁体１１を炉内に移送し、例えば第１シール部３１及び第２シール部３２の各原料粉末に含まれるガラス成分の軟化点より高い温度まで加熱する。加熱後、絶縁体１１の軸孔に端子金具１６を挿入し、端子金具１６の先端によって第２シール部３２の原料粉末を軸方向へ圧縮する。この結果、絶縁体１１の内部に第１シール部３１、複合部３３及び第２シール部３２が形成される。

次に絶縁体１１を炉外へ移送し、予め接地電極２１が接合された主体金具１７を、絶縁体１１の外周に組み付ける。次いで、接地電極２１の先端が中心電極１５と対向するように接地電極２１を屈曲して、スパークプラグ１０を得る。

スパークプラグ１０によれば、磁性体３４の外周に螺旋状に配置された導体３５は端子金具１６及び中心電極１５に電気的に接続されているので、磁性体３４及び導体３５は、放電電流のうち電波ノイズの原因となる周波数帯を遮断または吸収する。導体３５は、基材３６の表面上に厚さ２５μｍ以下の導電層３７が配置されている。導電層３７は基材３６よりも導電性が高いので、基材３６によって導体３５の機械的強度を確保しつつ、導電層３７によって導体３５の電流密度を高くできる。その結果、磁性体３４及び導体３５によるノイズ減衰性能を向上できる。

導体３５の端末３８，３９は輪状に形成されており、磁性体３４や中間部材４１から露出しているので、第１シール部３１や第２シール部３２と端末３８，３９との接触面積を確保できる。また、導体３５の端末３８，３９は磁性体３４の軸線Ｏ方向の端面に接触しているので、スパークプラグ１０の製造工程において、軸孔に挿入された端子金具１６が第２シール部３２の原料粉末を軸方向へ圧縮するときに、導体３５の端末３８，３９を破断し難くすることができる。

次に図３を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、磁性体３４と中間部材４１とが別々に成形される場合について説明した。これに対して第２実施の形態では、磁性体４４と中間部材５０とが一体に成形される場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図３は第２実施の形態におけるスパークプラグの複合部４３の断面図である。複合部４３は、第１実施の形態で説明した複合部３３に代えて、絶縁体１１の内部に配置される。

複合部４３は、Ｆｅ含有酸化物からなる磁性体４４と、磁性体４４の外周に螺旋状に配置された導体４５と、磁性体４４、導体４５及び絶縁体１１の内周面１３に接触し磁性体４４及び導体４５と内周面１３との間に配置される中間部材５０と、を備えている。導体４５の軸線Ｏ方向（図３上下方向）の下端に連接される端末４８は第１シール部３１に接触し、導体４５の上端に連接される端末４９は第２シール部３２に接触している。

導体４５は、螺旋状に形成された基材４６と、基材４６の表面上に配置された導電層４７と、を備えている。磁性体４４、基材４６及び導電層４７の材質は、第１実施の形態で説明した磁性体３４、基材３６及び導電層３７の材質と同じなので、ここでは説明を省略する。

中間部材５０はＦｅ含有酸化物からなり、磁性体４４と一体に成形されている。中間部材５０のＦｅ含有酸化物は、第１実施の形態で説明した磁性体３４と同様のＦｅ含有酸化物が用いられるので、ここでは説明を省略する。磁性体４４と中間部材５０とが一体に成形されることにより、導体４５は、磁性体４４及び中間部材５０の内部に埋め込まれている。

複合部４３は、例えば以下のような方法によって製造される。まず、押出成形によって基材４６の螺旋状の成形体を得た後、これを焼成して螺旋状の基材４６を得る。次いで、この基材４６の表面に、めっきによって導電層４７を形成する。導電層４７が形成された導体４５を金型に装着した後、インサート成形によって、磁性体４４及び中間部材５０に導体４５が埋め込まれた成形体を得る。この成形体を焼成して、磁性体４４及び中間部材５０に導体４５が内蔵された複合部４３を得る。

第１実施の形態で説明した複合部３３に代えて、複合部４３を絶縁体１１の内側に配置してスパークプラグを得る。複合部４３は、Ｆｅ含有酸化物からなる磁性体４４及び中間部材５０に導体４５が埋め込まれているので、耐衝撃性を確保しつつノイズ減衰効果を向上できる。

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

スパークプラグのサンプルを作成し、放電試験前後の放電電流のレベル、耐衝撃性試験後の異状の有無を調べた。作成したサンプル１〜３０の基材の材質、基材に含まれる導電材料の材質および含有率、基材の寸法および比抵抗、導電層の材質および厚さ、磁性体および中間部材の材質、中間部材の比抵抗を表１に示し、試験結果を表２に示した。

表１に示す基材の材質（主材、添加材および導電材料）は、基材の原料粉末から特定した。ＩＣＰ、微小部Ｘ線回折、ＥＰＭＡを用いたＷＤＳ分析などにより基材の断面を分析して基材の材質を特定しても良い。主材は、基材を構成する化合物または元素のうち含有率が最も高いものである。添加材はＳｉ，Ｂ，Ｐに該当する元素を示した。添加材の基材における含有率（ＩＣＰによる分析結果）は０．１〜９ｗｔ％の範囲であった。この含有率は、Ｓｉ，Ｂ，Ｐの量を酸化物に換算して得られる含有率である。基材には、製造工程で混入する微量（例えば１ｐｐｍ程度）の種々の不純物が含まれ得る。

基材の比抵抗は、試験を行うサンプルの基材よりも寸法を大きくした抵抗測定用サンプルを別に準備し、これを用いて直流４端子法により測定した。抵抗測定用サンプルの組成は、試験を行うサンプルの基材と同じ組成である。

基材の寸法として、表１には、基材の螺旋の外径、基材の螺旋の中心線を含む断面における互いに隣り合う基材の中心線に平行な材料断面間の隙間（いわゆる線間すき間）、線径、基材の端末から端末までの長さを記した。

基材を覆う導電層の材質および厚さは、微小部Ｘ線回折、ＥＰＭＡを用いたＷＤＳ分析により特定した。導電層には、製造工程で混入する微量（例えば１ｐｐｍ程度）の種々の不純物が含まれ得る。導電層を覆う磁性層の材質は、微小部Ｘ線回折により特定した。

磁性体の材質は、磁性体の原料粉末から特定した。微小部Ｘ線回折により磁性体の断面を分析して材質を特定しても良い。磁性体には、製造工程で混入する微量（例えば１ｐｐｍ程度）の種々の不純物が含まれ得る。

中間部材の材質（主材Ａ、主材Ｂ及び添加材）は、中間部材の原料粉末から特定した。ＩＣＰ、微小部Ｘ線回折、ＥＰＭＡを用いたＷＤＳ分析などにより中間部材の断面を分析して材質を特定しても良い。中間部材に主材Ａ及び主材Ｂが含まれる場合、主材Ａ及び主材Ｂの合計量に対する主材Ｂの含有率は２０〜８０ｗｔ％の範囲であった。添加材はＳｉ，Ｂ，Ｐに該当する元素を示した。添加材の中間部材における含有率（ＩＣＰによる分析結果）は０．１〜９ｗｔ％の範囲であった。この含有率は、Ｓｉ，Ｂ，Ｐの量を酸化物に換算して得られる含有率である。中間部材には、製造工程で混入する微量（例えば１ｐｐｍ程度）の種々の不純物が含まれ得る。

中間部材の比抵抗は、試験を行うサンプルの中間部材よりも寸法を大きくした抵抗測定用サンプルを別に準備し、これを用いて直流４端子法により測定した。抵抗測定用サンプルの組成は、試験を行うサンプルの中間部材と同じ組成である。

放電電流のレベルは、ＪＡＳＯ Ｄ００２−２：２００４年「自動車−電波雑音特性−第２部：防止器の測定方法 電流法」に従って測定した。具体的には、各サンプルの中心電極と接地電極との火花ギャップの距離を０．９ｍｍ±０．０１ｍｍに調整し、１３ｋＶから１６ｋＶの範囲内の電圧を端子金具と主体金具との間に印加して放電させた。電流プローブを用いて放電時に端子金具を流れる電流を測定し、試験前の１０ＭＨｚ，１００ＭＨｚ，５００ＭＨｚにおける放電電流のレベル（所定の基準に対する換算値（単位：ｄＢ））を算出した。

放電試験は、各サンプルの中心電極と接地電極との火花ギャップの距離を０．９ｍｍ±０．０１ｍｍに調整し、４００℃のチャンバー内に各サンプルを保管した状態で、２５ｋＶの電圧を端子金具と主体金具との間に印加して放電させる試験であった。毎秒６０回の割合で放電させる試験を１００時間行った後、試験前と同様に、ＪＡＳＯ Ｄ００２−２：２００４年に従って、１０ＭＨｚ，１００ＭＨｚ，５００ＭＨｚにおける放電電流のレベル（所定の基準に対する換算値（単位：ｄＢ））を算出した。表２には、試験前のレベル、試験後のレベル、及び、試験後のレベルから試験前のレベルを減じた周波数毎の差の平均値を記した。

耐衝撃性は、ＪＩＳ Ｂ８０３１：２００６年 ７．４項 耐衝撃性試験に準じて評価した。各サンプルを試験装置に取り付け、毎分４００回の割合（振動振幅２２ｍｍ）で１０分間衝撃を加えた後、端子金具と中心電極との間の導通を調べた。サンプル数は２０であり、表２に示す異状率（％）は、２０個のサンプルのうち導通を確認できなかった（断線した）割合である。

表２に示すように、フェライトからなる磁性体を備えるサンプル１〜２６（実施例）は、導体の内側にフェライトを有しないサンプル２８、導体の比抵抗に比べて中間部材の比抵抗が低い（導電性が高い）サンプル２９、及び、導電層の厚さが３０μｍのサンプル３０（サンプル２８〜３０は比較例）に比べ、放電時の１０ＭＨｚ，１００ＭＨｚ，５００ＭＨｚ（試験前）における電流のレベルを小さくすることができた。また、サンプル１〜２６は、導電層の厚さが０．１μｍのサンプル２７（比較例）に比べ、放電時の１０ＭＨｚ，１００ＭＨｚ，５００ＭＨｚ（試験後）における電流のレベルを小さくすることができた。サンプル１〜２６は、電波ノイズの原因となる高周波数帯の電流のレベルを小さくできるので、電波ノイズを抑制できることが明らかである。

導電層の厚さが０．５〜２５μｍのサンプル１〜２６は、導電層の厚さが０．１μｍのサンプル２７に比べ、試験前後の放電電流のレベルの差（平均値）も小さくすることができた。サンプル１〜２６は、導電層の厚さが０．５〜２５μｍなので、電流密度が過大になるのを防ぐと共に、導電層のうち厚さの薄い部分が発熱して焼失してしまうのを防ぎ、４００℃の環境下での放電試験後もノイズ減衰性能を確保できたと推察される。

基材に添加材が含まれるサンプル５〜７は、基材に添加材が含まれないサンプル１〜４に比べ、異状率を低くすることができた。サンプル５〜７は、基材に含まれる添加材により、サンプル１〜４に比べて基材を緻密化できたので、導体を断線し難くできたと推察される。

中間部材に添加材が含まれるサンプル８〜１０は、中間部材に添加材が含まれないサンプル５〜７に比べ、異状率を低くすることができた。サンプル８〜１０は、中間部材に含まれる添加材により、サンプル５〜７に比べて中間部材を緻密化できたので、導体を断線し難くできたと推察される。

中間部材にフェライトが含まれるサンプル１１〜１４は、中間部材にフェライトが含まれないサンプル８〜１０に比べ、試験前および試験後の放電電流のレベルをそれぞれ低くすることができた。サンプル１１〜１４は、磁性体に加え中間部材にもフェライトが含まれるので、ノイズ減衰性能を向上できたと推察される。

導電層が磁性層で覆われたサンプル１５〜１７は、磁性層が形成されていないサンプル１１〜１４に比べ、試験前および試験後の放電電流のレベルをそれぞれ低くすることができた。サンプル１５〜１７は、磁性層に含まれるフェライトによって、ノイズ減衰効果をさらに向上できたと推察される。

基材にフェライトが含まれるサンプル１８〜２０は、基材にフェライトが含まれないサンプル１５〜１７に比べ、試験前および試験後の放電電流のレベルをそれぞれ低くすることができた。サンプル１８〜２０は、基材に含まれるフェライトによって、ノイズ減衰効果をさらに向上できたと推察される。

基材に導電材料が含まれるサンプル２１〜２６は、基材に導電材料が含まれないサンプル１８〜２０に比べ、試験前および試験後の放電電流のレベルをそれぞれ低くすることができた。サンプル２１〜２６は、基材に含まれる導電材料によって、ノイズ減衰効果をさらに向上できたと推察される。

特に、Ｎｉ製の導電層が形成されたサンプル２５，２６は、Ｃｕ，Ａｇ，Ｃ又はＬａＭｎＯ_３製の導電層が形成されたサンプル２１〜２４に比べ、試験前および試験後の放電電流のレベルをそれぞれ低くすることができた。サンプル２５，２６は、導電層に含まれるＮｉの磁性によって、ノイズ減衰効果を向上できたと推察される。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

第１実施の形態では、導体３５に磁性層４０が形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。実施例のサンプル１〜１４及び第２実施の形態で説明したように、磁性層４０を省略することは当然可能である。また、第２実施の形態で説明した導体４５に磁性層を設けることは当然可能である。

第１実施の形態では、基材３６に配置された導電層３７の表面に磁性層４０が設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。導電層３７・磁性層４０の積層順序を変えて、基材３６に磁性層４０を配置し、その磁性層４０の表面に導電層３７を設けることは当然可能である。この場合も第１実施の形態と同様に、導電層３７に磁性層４０が接触しているので、磁性層４０によるノイズ減衰効果が得られる。

実施の形態では、基材３６，４６や中間部材４１，５０がＳｉ，Ｂ及びＰのうちの少なくとも１種を含むと好ましいことを説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。基材３６，４６や中間部材４１，５０を緻密化させる場合には、基材３６，４６や中間部材４１，５０の原料粉末にＳｉ，Ｂ及びＰのうちの少なくとも１種が含まれなくても、原料粉末の粒径や焼結前の成形体の充填密度を調整することにより、焼結性を向上させることができるからである。

実施の形態では、導体３５の端末３８，３９及び導体４５の端末４８，４９が磁性体３４，４４や中間部材５０の端面に配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。導体３５の端末３８，３９や導体４５の端末４８，４９の輪状の部分を無くして、磁性体３４，４４や中間部材４１，５０の端面から導体３５，４５の一部を露出させることは当然可能である。端末３８，３９，４８，４９を省略しても、磁性体３４，４４や中間部材４１，５０から露出した導体３５，４５の一部と第１シール部３１や第２シール部３２とを接続させることができるからである。

実施の形態では、第２シール部３２が接続部３０に設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２シール部３２に代えて、導体３５，４５と端子金具１６との間に導電性のあるばね等の弾性体（接続部）を介在させて、導体３５，４５と端子金具１６とを電気的に接続することは当然可能である。

実施の形態では、スパークプラグ１０の製造方法として、予め形成した複合部３３，４３を絶縁体１１の軸孔に挿入する場合を例示したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、第１実施の形態において、導体３５と磁性体３４とを一体化した部材を形成し、この部材を絶縁体１１の軸孔に挿入して第１シール部３１の原料粉末の上に配置した後、この部材の周囲に中間部材４１の原料粉末を充填することが可能である。その場合には、絶縁体１１を炉内で加熱することにより、導体３５及び磁性体３４と絶縁体１１の内周面１３との間に中間部材４１を配置できる。

実施の形態では、中心電極１５の先端に接地電極２１が対向するスパークプラグ１０について説明したが、スパークプラグの構造は必ずしもこれに限られるものではない。スパークプラグの他の構造としては、例えば、中心電極１５の側面に接地電極２１が対向するスパークプラグ、主体金具１７に複数の接地電極２１を接合した多極のスパークプラグが挙げられる。

１０ スパークプラグ
１１ 絶縁体
１３ 内周面
１５ 中心電極
１６ 端子金具
３０ 接続部
３４，４４ 磁性体
３５，４５ 導体
３６，４６ 基材
３７，４７ 導電層
４０ 磁性層
４１，５０ 中間部材

Claims (7)

1. 先端側から後端側へと軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
   前記軸孔の先端側に配置される中心電極と、
   前記軸孔の後端側に配置される端子金具と、
   前記軸孔内の前記端子金具と前記中心電極との間に配置される接続部と、を備えるスパークプラグであって、
   前記接続部は、Ｆｅ含有酸化物からなる磁性体と、
   前記磁性体の外周に螺旋状に配置されると共に、前記端子金具および前記中心電極に電気的に接続される導体と、
   前記磁性体、前記導体および前記絶縁体の内周面に接触し前記磁性体および前記導体と前記内周面との間に配置される、前記導体よりも導電性が低い中間部材と、を備え、
   前記導体は、基材と、前記基材の外周に配置され前記基材よりも導電性が高い導電層と、を備え、
   前記導電層の厚さは０．１μｍよりも厚く２５μｍ以下であるスパークプラグ。
2. 前記基材および前記中間部材の少なくとも一方は、Ｓｉ，Ｂ及びＰのうちの少なくとも１種を含有する請求項１記載のスパークプラグ。
3. 前記中間部材は、Ｆｅ含有酸化物を含有する請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
4. 前記導電層は、自身の少なくとも一部が、Ｆｅ含有酸化物を含有し前記基材に配置される磁性層に接触する請求項１から３のいずれかに記載のスパークプラグ。
5. 前記基材は、Ｆｅ含有酸化物を含有する請求項１から４のいずれかに記載のスパークプラグ。
6. 前記基材は、導電材料を５〜３０ｖｏｌ％含有する請求項１から５のいずれかに記載のスパークプラグ。
7. 前記導電層は、Ｎｉ又はＮｉ基合金で形成されている請求項１から６のいずれかに記載のスパークプラグ。

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