JP4975172B1

JP4975172B1 - スパークプラグの製造方法

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Publication number: JP4975172B1
Application number: JP2011047261A
Authority: JP
Inventors: 一道廣瀬; 啓一黒野; 稔貴本田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2031-03-04
Also published as: US20130337717A1; WO2012120757A1; KR101457836B1; US8672722B2; CN103348546A; CN103348546B; KR20130126721A; JP2012185963A; EP2683041A4; EP2683041B1; EP2683041A1

Abstract

【課題】絶縁体の欠陥の有無を判別することにより、耐電圧性能を有する絶縁体を備えたスパークプラグを提供することのできるスパークプラグの製造方法を提供すること。
【解決手段】この発明のスパークプラグの製造方法は、前記中心電極と前記主体金具と前記絶縁体とが組み付けられた組付体を耐圧容器の内部に配置し、前記耐圧容器内の圧力が大気圧よりも高圧雰囲気にされるとともに、絶縁油の存在可能とする空間が前記パッキンと前記主体金具と前記絶縁体と前記主体金具の先端面を含む仮想平面とで囲まれる空間であって、少なくとも前記棚部と前記絶縁体との距離が最短となる部位に前記絶縁油が存在する状態下に、前記中心電極と前記主体金具との間に電位差を生じさせて、前記絶縁体の欠陥の有無を判別する欠陥判別工程を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の点火に用いられるスパークプラグの製造方法に関し、特に耐電圧性能を有する絶縁体を備えたスパークプラグの製造方法に関する。

自動車エンジン等の内燃機関の点火用に使用されてい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。中心電極と主体金具との間に高電圧が印加されると、中心電極と接地電極との間に火花放電が生じ、この火花放電により燃焼室内の燃料に着火される。

このとき、絶縁体に微小な孔等の欠陥が存在していると、中心電極と主体金具との間で、この欠陥を通って電流のリーク（以下において貫通放電と称することがある。）が生じてしまい、正常な火花放電が行なわれなくなってしまうおそれがある。

特許文献１には、絶縁碍子の欠陥を容易でかつ確実に検出できる方法を提供することを課題として、「中空部が内部に形成されるとともに、該中空部の一端が開口された絶縁碍子を保持し、前記絶縁碍子の中空部に挿入された第１電極と前記絶縁碍子の近傍に設けられた第２電極との間に火花放電を生じさせ、前記第１および前記第２電極間に電圧差を生じさせた時に生じる火花放電が、前記絶縁碍子の前記中空部の開口を通過したかどうかを認識し、前記中空部の開口を通過の有無によって、前記絶縁碍子の良否を判別することを特徴とする絶縁碍子の欠陥検出方法。」（請求項５）が記載されている。この方法によると、絶縁碍子の中空部の開口を通過して、第１電極と第２電極との間で火花放電が生じた場合には、絶縁碍子に欠陥が存在しないと判定される。一方、絶縁碍子の中空部の開口を通過することなく、第１電極と第２電極との間で火花放電が生じた場合には、絶縁碍子の欠陥を通過して貫通放電が生じたのであるから、絶縁碍子に欠陥が存在していると判定される。

ところで、前記欠陥検出方法において、絶縁碍子のより微小な欠陥を検出するためには、第１および第２電極間により高電圧の電位差を印加するのが効果的である。絶縁体に欠陥がある場合において、当該欠陥を通過して貫通放電が起こりやすくなるからである。そこで、前記欠陥検出方法を採用した上で、第１および第２電極間の電位差を増大させることが考えられる。ところが、印加電圧を増大させたとしても、所定の電圧値に到達した時点で、前記中空部の開口を通過する火花放電が発生してしまう。このため、当該所定電圧値以上の電圧を印加することは無意味であって、単に高電圧を印加することだけでは絶縁碍子に存在する微小な欠陥の検出精度の向上を図る上で限界がある。

このような課題に対し、特許文献２には、「・・前記耐圧容器内を大気圧よりも高圧のエアーで封止し、前記第１電極および第２電極間に電位差を生じさせて、前記第１電極および第２電極間に流れる漏れ電流を検出し、前記漏れ電流の電流値が所定の値よりも大きいか否かにより、前記絶縁碍子の欠陥を判別することを特徴とする絶縁碍子の欠陥検査方法。」（請求項１）が記載されている。この発明では、耐圧容器内を大気圧よりも高圧のエアーで封止することにより、第１電極および第２電極間の空気中の火花放電を抑制し、前記中空部を通過する火花放電の発生に要する電位差を増大させることが考えられている。これにより、前記中空部を通過する火花放電の発生を抑制しつつ、両電極間の電位差を増大させることができ、その結果、絶縁碍子に存在する微小な欠陥の検出精度の向上が図られている。

特許第２５５０７９０号公報特開２００４−１０８８１７号公報

しかし、従来の絶縁体の欠陥を検出する方法では、絶縁体を主体金具等に組み付ける前の絶縁体単体に対して行なわれていたので、絶縁体単体では欠陥が検出されなかったとしても、その後に中心電極、主体金具、絶縁体等の個々の部品が組み付けられる等、スパークプラグが完成するまでの様々な工程を経る中で、何らかの要因により絶縁体に欠陥が生じることがあった場合に、工程中に発生した欠陥を検出することができなかった。そこで、スパークプラグが完成するまでの工程の中でもできるだけ完成品に近い中間部品に対して、絶縁体の欠陥の有無を判別するのが望ましいと考えられる。

ただし、少なくとも絶縁体と中心電極と主体金具とが組み付けられたスパークプラグの中間部品に高電圧を印加すると、接地電極が設けられる側を先端側として、中心電極と接地電極との間での正規の火花放電や中心電極の先端と主体金具の先端との間及び中心電極の先端とパッキンとの間等での漏電による火花放電（以下においてフラッシュオーバーと称することがある。）が生じてしまう。絶縁体の欠陥を通る貫通放電が発生する前に、前記フラッシュオーバーが発生してしまうと、絶縁体の欠陥を検出することができない。そこで、耐圧容器内に前記中間部品を設置して、耐圧容器内を大気圧よりも高圧雰囲気にすることで前記フラッシュオーバーの発生を抑制することが考えられるが、スパークプラグが内燃機関で使用された場合に印加される可能性のある最高電圧を印加したときに、前記フラッシュオーバーの発生を抑制するには、耐圧容器内の雰囲気をかなり高圧にする必要がある。そのため、加圧機の大型化及び管理の煩雑化が避けられない。

この発明は、絶縁体の欠陥の有無を判別することにより、耐電圧性能を有する絶縁体を備えたスパークプラグを提供することのできるスパークプラグの製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、
（１）軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔内に挿設される中心電極と、
前記絶縁体の外周に配置され、自身の内側に突出する棚部を備える主体金具と、
前記主体金具の先端部に接合され、前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、
前記主体金具において前記ギャップが形成される側を前記主体金具の先端側としたときに、前記棚部の後端側の面と前記絶縁体との間に配置されるパッキンと、
を備えるスパークプラグの製造方法であって、
前記中心電極と前記主体金具と前記絶縁体とが組み付けられた組付体を耐圧容器の内部に配置し、前記耐圧容器内の圧力が大気圧よりも高圧雰囲気にされるとともに、絶縁油の存在可能とする空間が前記パッキンと前記主体金具と前記絶縁体と前記主体金具の先端面を含む仮想平面とで囲まれる空間であって、少なくとも前記棚部と前記絶縁体との距離が最短となる部位に前記絶縁油が存在する状態下に、前記中心電極と前記主体金具との間に電位差を生じさせて、前記絶縁体の欠陥の有無を判別する欠陥判別工程を備えることを特徴とする、スパークプラグの製造方法であり、

前記（１）の好ましい態様は、
（２）前記絶縁油の存在可能とする空間が、前記パッキンと前記主体金具と前記絶縁体と前記棚部の先端を含む前記軸線に直交する仮想平面とで囲まれる第２空間であり、
（３）前記絶縁油の比誘電率が５以下であり、
（４）前記耐圧容器内の雰囲気の圧力が５ＭＰａ未満であり
（５）前記接地電極を曲げることにより前記ギャップを形成する工程の前に、前記欠陥判別工程を行うことを特徴とする。

この発明のスパークプラグの製造方法は、少なくとも前記中心電極と前記主体金具と前記絶縁体とが組み付けられた組付体を使用して欠陥判別工程を行うので、絶縁体製造時に生じた欠陥だけでなく、組み付け等の製造工程中における種々の要因で発生し得る絶縁体の欠陥も検出することができる。また、大気圧よりも高圧雰囲気に維持された耐圧容器内に組付体を設置しておき、前記空間に絶縁油が存在する状態下に中心電極と主体金具との間に電位差を生じさせて、絶縁体の欠陥の有無を判別するので、中心電極から絶縁体の表面に沿ってパッキンに向って放電する、フラッシュオーバーの一つである沿面放電を抑制することができる。その結果、内燃機関で使用されるときの要求耐電圧と同等の電圧をかけても沿面放電を発生させることなく、絶縁体に欠陥がある場合には、この欠陥内を通過する貫通放電を発生させることができるので、絶縁体の欠陥の有無を簡単な設備で確実に判別することができる。したがって、この発明の製造方法によると、欠陥のない絶縁体を備えたスパークプラグを提供することができる。

この発明のスパークプラグの製造方法によると、前記絶縁油の存在可能とする空間が前記第２空間という狭い空間に限定されるので、中心電極と主体金具との間に電位差を生じさせたときに絶縁油中に気泡が発生し、この気泡に起因して欠陥のない絶縁体を欠陥のある絶縁体であると誤って判別するのを防止することができる。

この発明のスパークプラグの製造方法によると、前記絶縁油の比誘電率が５以下であるので、欠陥判別工程において絶縁体にかかる電圧を小さくすることができ、絶縁体への負荷を抑えることができる。

この発明のスパークプラグの製造方法によると、耐圧容器内の雰囲気の圧力が５ＭＰａ未満であるので、加圧機の大型化及び管理の煩雑化を抑制することができる。

この発明のスパークプラグの製造方法によると、前記接地電極を曲げることにより前記ギャップを形成する工程の前に、前記欠陥判別工程を行うので、前記欠陥判別工程中に前記中心電極と前記接地電極との間で火花放電が生じることを、より一層抑制することができる。

図１は、この発明のスパークプラグの製造方法により製造されるスパークプラグの一例を示すスパークプラグの断面全体説明図である。図２は、図１に示したスパークプラグの要部断面説明図である。図３は、耐圧容器の一例を示す耐圧容器の断面説明図である。図４は、耐圧容器内の雰囲気の圧力とフラッシュオーバーが発生した時の電圧との関係を示す図である。図５は、絶縁油の有無の違いを示す、耐圧容器内の雰囲気の圧力とフラッシュオーバーが発生した時の電圧との関係を示す図である。図６は、絶縁油の注入量の違いを示す、耐圧容器内の雰囲気の圧力とフラッシュオーバーが発生した時の電圧との関係を示す図である。図７は、比誘電率の異なる絶縁油の絶縁体へ与える負荷の影響を示す図である。

この発明のスパークプラグの製造方法により製造されるスパークプラグ１は、図１及び図２に示すように、軸線Ｏ方向に延びる軸孔７を有する絶縁体２と、前記軸孔７内に挿設される中心電極３と、前記絶縁体２の外周に配置され、自身の内側に突出する棚部８を備える主体金具４と、前記主体金具４の先端部に接合され、前記中心電極３との間でギャップｇを形成する接地電極５と、前記主体金具４において前記ギャップｇが形成される側を前記主体金具４の先端側としたときに、前記棚部８の後端側の第１面９と前記絶縁体２との間に配置されるパッキン６と、を備える。

前記絶縁体２は、機械的強度、熱的強度、電気的強度等を有する材料、例えば、アルミナを主体とするセラミック焼結体により形成され、略円筒形状であって軸線Ｏ方向に延在する軸孔７を有する。軸孔７内の一端側には略円柱状の中心電極３が保持され、軸孔７内の他端側に略円柱状の端子金具１０が保持されている。軸孔７内における中心電極３と端子金具１０との間には、電波雑音の発生を抑制するために必要に応じて抵抗体１１が設けられ、抵抗体１１の両端に導電性のガラスシール層１２，１３が設けられて、中心電極３と端子金具１０とが電気的に接続される。絶縁体２の軸線Ｏ方向における略中央部分には、径方向外側に突出する鍔状のフランジ部１４が形成され、該フランジ部１４から先端側に該フランジ部１４より小径の中胴部１５が形成され、該中胴部１５より先端側に該中胴部１５より小径であって、緩やかに縮径して延在する脚長部１６が形成されている。中胴部１５の外周面１７と脚長部１６の外周面１８とはテーパ状に形成される段面１９で連結され、この段面１９と後述する主体金具４の棚部８の後端側の第１面９との間にパッキン６が配置されて、絶縁体２が主体金具４に対して保持されている。

前記中心電極３は、熱伝導性及び機械的強度等を有する材料、例えば、インコネル（商標名）６００等のＮｉ基合金で形成される。中心電極３は、絶縁体２の軸孔７内に形成された、中胴部１５の内周面と該中胴部１５より内径の小さい脚長部１６の内周面との間を連結するテーパ状の段差２０に支持される頭部２１と該頭部から先端方向に延在し、該頭部より外径の小さい胴部２２とを有し、この胴部２２の先端部が絶縁体２の先端面から突出した状態で主体金具４に対して絶縁保持されている。

前記主体金具４は、低炭素鋼等の導電性の鉄鋼材料により形成され、略円筒形状を有しており、絶縁体２を収容して保持するように形成されている。主体金具４における先端方向の外周面にはネジ部２３が形成されており、このネジ部２３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が装着される。ネジ部２３の後端側にはフランジ状のガスシール部２４が形成され、このガスシール部２４とネジ部２３との間にはガスケット２５がはめ込まれている。ガスシール部２４の後端側にはスパナやレンチ等の工具を係合させる工具係合部２６が形成され、工具係合部２６の後端側には加締め部２７が形成されている。加締め部２７及び工具係合部２６の内周面と絶縁体２の外周面との間に形成される環状の空間にはリング状パッキン２８及び滑石２９が配置され、絶縁体２が主体金具４に対して固定されている。ガスシール部２４より先端側に絶縁体２の中胴部１５を取囲む中筒部３０が形成され、該中筒部３０より先端側に径方向内側に突出する棚部８が形成され、該棚部８より先端側に絶縁体２の脚長部１６を取囲む前筒部３１が形成されている。前記棚部８は、径方向内側に最も突出している面であって、通常、前記絶縁体２の脚長部１６の外周面１８との距離が最短となる円筒状の棚部内周面３２と、該棚部内周面３２の後端と該棚部内周面３２より内径の大きい中胴部内周面３３とを連結するテーパ状の第１面９（棚部８の後端側の面）と、該棚部内周面３２の先端と該棚部内周面３２より内径の大きい前筒部内周面３４とを連結するテーパ状の第２面３５とを有する。

前記接地電極５は、例えば、略角柱体に形成されてなり、一端が主体金具４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３の先端部との間にギャップｇを介して対向するように、その形状及び構造が設計されている。接地電極５は、中心電極３を形成する材料と同様の材料により形成される。

次に、この発明のスパークプラグの製造方法について説明する。まず、この発明の課題を達成するために重要である、絶縁体の欠陥判別工程から説明する。

この発明のスパークプラグの製造方法における欠陥判別工程は、少なくとも前記中心電極３と前記主体金具４と前記絶縁体２とが組み付けられた組付体を耐圧容器の内部に配置し、前記耐圧容器内が大気圧よりも高圧雰囲気にされるとともに、絶縁油の存在可能とする空間が前記パッキン６と前記主体金具４と前記絶縁体２と前記主体金具４の先端面を含む仮想平面ｈとで囲まれる第１空間ａであって、少なくとも前記棚部８と前記絶縁体２との距離が最短となる部位に前記絶縁油が存在する状態下に、前記中心電極３と前記主体金具４との間に電位差を生じさせて、前記絶縁体２の欠陥の有無を判別する。

この発明のスパークプラグの製造方法は前記欠陥判別工程を有することにより、スパークプラグが内燃機関で使用されたときに絶縁体２に印加される可能性のある最高電圧が印加されたときに、貫通放電を発生させる絶縁体２の欠陥の有無を確実に判別することができる。印加される可能性のある最高電圧は、スパークプラグが内燃機関で使用される際にスパークプラグに印加される電圧に加え、偶発的にスパークプラグに印加され得る電圧を加味した電圧（以下において要求耐電圧と称することがある。）である。この要求耐電圧が印加されたときに貫通放電を発生しない絶縁体２は耐電圧性能を有すると判断することができる。この発明のスパークプラグの製造方法は前記欠陥判別工程を有するので、要求耐電圧が印加されたときに貫通放電を発生させる可能性のある欠陥の存在しない絶縁体２を備えたスパークプラグ、すなわち耐電圧性能を有する絶縁体２を備えたスパークプラグを提供することができる。

前記欠陥判別工程では、耐圧容器の内部に絶縁体２のみではなく、少なくとも前記中心電極３と前記主体金具４と前記絶縁体２とが組み付けられた組付体が配置される。耐圧容器の内部に配置されるのは、この欠陥判別工程を経た後に完成品となるスパークプラグの中間部品であってもよいし、この組付体にさらに後述する工程を経て得られる各工程終了時に得られる中間部品であってもよい。欠陥判別工程が絶縁体２単体に対して行なわれると、絶縁体２単体では欠陥が検出されなかったとしても、その後に中心電極３、主体金具４、絶縁体２等の個々の部品が組み付けられる等、スパークプラグが完成するまでの様々な工程を経る中で、何らかの要因により絶縁体２に欠陥が生じることがあった場合に、工程中に発生した欠陥を検出することはできない。そこで、少なくとも前記組付体が得られる工程を経た後に得られる中間部品に対して、望ましくはできるだけ完成品に近い中間部品に対して欠陥判別工程を行うことにより、工程中に発生した欠陥を確実に検出することができる。ただし、接地電極５を曲げることによりギャップｇを形成する工程を経た後の中間部品は、欠陥判別工程中にギャップｇにおいて正規の火花放電が発生し易くなり、絶縁体２の貫通放電を検知し難くなるおそれがあるので、接地電極５を曲げる工程の前に欠陥判別工程を行うのが好ましい。以下においては、耐圧容器に中心電極３と端子金具１０と主体金具４と絶縁体２とが組み付けられた組付体を配置して欠陥判別工程を行う場合について説明する。

前記欠陥判別工程は、絶縁体２に要求耐電圧を印加したときに絶縁体２に貫通放電が生じるか否かを検出することにより、絶縁体２の欠陥の有無を判別する。貫通放電が発生したことは、たとえば、印加した電流を測定したときの波形により検出することができる。近年求められる要求耐電圧は、従来よりも高くなっており、たとえば絶縁体は４０ｋＶにおける耐電圧性能が求められる。大気圧下において、絶縁体２単体に対してではなく、組付体に対して、４０ｋＶの高電圧を印加すると、絶縁体２の欠陥を通過する貫通放電が発生する前に中心電極３の先端と主体金具４の先端との間等でフラッシュオーバーが発生してしまい、絶縁体２の欠陥の有無を判別することができない。そこで、耐圧容器内を大気圧よりも高圧雰囲気にすることで、空気中の火花放電をある程度抑制することができる。しかし、４０ｋＶの電圧を印加したときに貫通放電が発生する前にフラッシュオーバーが発生するのを抑制するためには、耐圧容器内の雰囲気の圧力を後述するように７ＭＰａ以上にする必要がある。このような高圧環境を設定するには、大型の加圧機を要し、さらに管理も煩雑となる。

ところで、組付体に高電圧を印加すると、中心電極３の先端と主体金具４の先端との間、端子金具１０の後端と主体金具４の加締め部２７との間、及び中心電極３の先端とパッキン６との間でフラッシュオーバーが発生する可能性がある。これらの中でも、中心電極３の先端とパッキン６との間で発生するフラッシュオーバーは、中心電極３の先端から絶縁体２の表面に沿ってパッキン６に向って放電する沿面放電であるので、空気を介してフラッシュオーバーが発生する他の部位よりもフラッシュオーバーが発生し易い。

前記欠陥判別工程では、耐圧容器内の雰囲気の圧力が火花放電の生じ難い高圧雰囲気に維持されるとともに、前記第１空間ａに絶縁油が存在可能とされ、少なくとも前記棚部８と前記絶縁体２との距離が最短となる部位に前記絶縁油が存在する状態下に、前記中心電極３と前記主体金具４との間に電位差を生じさせるので、絶縁体２の表面に沿って生じる沿面放電の発生を抑制することができる。前記第１空間ａにおける絶縁油の存在により、最も発生し易いフラッシュオーバーの発生を抑制することができるので、耐圧容器内の雰囲気の圧力を７ＭＰまで上げることなく、要求耐電圧と同等の電圧を印加することにより、絶縁体２の欠陥の有無を確実に判別することができる。耐圧容器内の雰囲気の圧力は、大気圧より大きく、好ましくは１．５ＭＰａより大きく、加圧機の大型化及び管理の煩雑化の観点から５ＭＰａ未満であるのが好ましい。なお、前記圧力は絶対圧である。

前記絶縁油は、８０℃における体積抵抗率が１．０×１０^８（Ω・ｃｍ）以上の液体であり、例えば、ＪＩＳＣ２３２０に記載されている、鉱油、アルキルベンゼン、ポリブテン、アナキルナフタレン、アルキルジフェニルアルカン、シリコーン油等の電気絶縁油を挙げることができる。

前記絶縁油は、少なくとも前記棚部８と前記絶縁体２との距離が最短となる部位に存在すればよく、前記絶縁油は前記第１空間ａに存在可能である。前述したように、絶縁体２の表面に沿って発生する沿面放電が最も生じ易く、この沿面放電が発生する前記第１空間に体積抵抗率の高い絶縁油が存在すると、電流が流れ難くなり、沿面放電の発生を抑制することができる。少なくとも前記棚部８と前記絶縁体２との距離が最短となる部位に前記絶縁油が存在すると、該部位で絶縁破壊が生じてフラッシュオーバーが発生するのを抑制することができる。

前記絶縁油の存在可能とする空間は、前記パッキン６と前記主体金具４と前記絶縁体２と前記棚部８の先端を含む前記軸線に直交する仮想平面ｋとで囲まれる第２空間ｂであるのが好ましい。絶縁体２と主体金具４とに囲まれる空間における絶縁油の存在可能な量を必要最小限とすることで、欠陥のない絶縁体２を欠陥があると誤って判別するのを防ぐことができる。例えば、前記第１空間ａに絶縁油が満たされた状態で中心電極３と主体金具４との間に電位差を生じさせると、絶縁油中に気泡が発生することがある。この気泡に起因して電流の波形に変化が生じることにより、絶縁体２に欠陥があると誤って判別するおそれがある。よって、絶縁油の存在可能な空間を前記第２空間ｂとすることで、誤った判別を防ぐことができる。なお、前記棚部８の先端は、第２面３５と前筒部内周面３４との境界であって、径方向に突出する棚部８の先端側基端部である。

前記絶縁油の比誘電率は、５以下であるのが好ましい。絶縁油の比誘電率が５以下であると、絶縁体２にかかる電圧を小さくすることができるので、この欠陥判別工程による絶縁体２への負荷を抑制することができる。

前記絶縁油としては、欠陥判別工程後に揮発して消失する沸点を有する絶縁油が好ましい。欠陥判別工程後に絶縁油が揮発して消失してしまえば、特別な処理をすることなく、次の工程に速やかに移行することができる。

前記耐圧容器５０は、例えば図３に示すように、耐圧性を有する容器４０と、その内部に設けられた、組付体４１を配置するための金属製の固定板４２とを有する。前記固定板４２は、例えば複数の円形の穴を有し、この穴に接地電極４６の設けられている側が上になるようにして組付体４１が配置される。耐圧容器５０には、配管を介してコンプレッサが接続される（図示せず。）。また、組付体４１の端子金具４３は接続ケーブル４４を介して電源（図示せず）に電気的に接続されるように構成される。電源は、接続ケーブル４４に接続された端子金具４３と固定板４２との間に流れる電流値が測定できるように構成される。なお、組付体４１に端子金具４３が組み付けられていない場合には、接続ケーブル４４の電源に接続される側とは反対側の端部に金属製の棒が接続され、この棒と中心電極４５とが電気的に接続されるように構成される。

前記欠陥判別工程では、まず耐圧容器５０に組付体４１が配置される。耐圧容器５０に組付体４１が配置された後に、前記棚部と前記絶縁体との距離が最短となる部位を少なくとも含む、前記第１空間ａ又は前記第２空間ｂに絶縁油が注入される。次いで、コンプレッサにより耐圧容器５０内が所定の圧力に維持され、電源により所定の電圧が所定時間、接続ケーブル４４を介して印加される。このとき、端子金具４３と固定板４２との間を流れる電流を測定し、電流の波形によって絶縁体２の欠陥の有無を判別する。

次に、欠陥判別工程以外のスパークプラグの製造工程の一例を説明する。
まず、中心電極３及び接地電極５は、例えば、真空溶解炉を用いて、所望の組成を有する合金の溶湯を調製し、真空鋳造にて各溶湯から鋳塊を調製した後、この鋳塊を、塑性加工等して、所定の形状及び所定の寸法に適宜調整して、中心電極３及び接地電極５を作製することができる。なお、カップ状に形成した外材に内材を挿入し、押し出し加工等の塑性加工にて中心電極３を形成することもできる。

次いで、所定の形状に塑性加工等によって形成した主体金具４の先端面に、接地電極５の一端部を電気抵抗溶接又はレーザ溶接等によって接合する。

次いで、必要に応じて、所望の組成を有するチップ材料を溶解して得られる溶解材を、板材に加工し、この板材を熱間打ち抜き加工により予定のチップ形状に打ち抜いて、貴金属チップを作製し、この貴金属チップを中心電極３及び接地電極５に抵抗溶接及び／又はレーザ溶接等により溶融固着する。

一方、セラミック等を所定の形状に焼成することによって絶縁体２を作製し、この絶縁体２の軸孔７内に貴金属チップが接合された中心電極３を挿設し、ガラスシール層１２を形成するガラス粉末、抵抗体１１を形成する抵抗体組成物、前記ガラス粉末をこの順に前記軸孔７内に予備圧縮しつつ充填する。次いで前記軸孔７内の端部から端子金具１０を圧入しつつ抵抗体組成物及びガラス粉末を圧縮加熱する。こうして抵抗体組成物及びガラス粉末が焼結して抵抗体１１及びガラスシール層１２，１３が形成される。次いで接地電極５が接合された主体金具４の棚部８にパッキン６を配置して、この中心電極３等が固定された絶縁体２を組み付けて組付体とする。この組付体に対して前述した欠陥判別工程を行う。

最後に接地電極５の先端部を中心電極３側に折り曲げて、接地電極５の一端と中心電極３の先端部との間にギャップｇが形成されるようにして、スパークプラグが製造される。

欠陥判別工程は、少なくとも中心電極３と主体金具４と絶縁体２とが組み付けられた組付体が形成された後に行なわれる。前記製造工程においては、中心電極３と抵抗体１１と端子金具１０とが組み付けられた絶縁体２を主体金具４に組み付けているが、これらの組み付ける順番は特に制限が無く、主体金具４に絶縁体２を組み付けた後に中心電極３を組み付けてもよい。この場合、抵抗体１１及び端子金具１０を絶縁体２に組み付ける前に欠陥判別工程を行ってもよい。また、前記製造工程においては、接地電極５が接合された主体金具４に絶縁体２を組み付けているが、全ての部品が組み付けられた後に接地電極５を接合してもよい。

この発明に係るスパークプラグの製造方法により製造されたスパークプラグは、自動車用の内燃機関例えばガソリンエンジン等の点火栓として使用され、内燃機関の燃焼室を区画形成するヘッド（図示せず）に設けられたネジ穴に前記ネジ部２３が螺合されて、所定の位置に固定される。

この発明に係るスパークプラグの製造方法は、前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。

＜組付体の作製＞
前述した製造工程にしたがって、中心電極と抵抗体と端子金具と絶縁体と主体金具と接地電極とが組み付けられた組付体を製造した。なお、この組付体は、接地電極が曲げられていないので、中心電極と接地電極との間でギャップｇが形成されていない。また、ネジ径はＭ１２であり、絶縁体の中胴部の厚みは３ｍｍであった。

＜評価方法＞
（実施例１）
接地電極が接合されている側を上側にして前記組付体を図３に示す耐圧容器に配置し、耐圧容器内の雰囲気の圧力を大気圧から１０ＭＰａまでの間の所定の圧力に維持した状態で、端子金具に電圧を印加して、中心電極と主体金具との間に電位差を生じさせた。このとき、電圧値をゆっくりと上げつつ端子金具と固定板との間に流れる電流を測定し、その波形からフラッシュオーバーが発生したときの電圧を測定した。なお、各圧力について３回試験を行い、測定された電圧の平均値を算出した。結果を図４に示す。

（実施例２）
耐圧容器内の雰囲気の圧力を大気圧から２ＭＰａまでの所定の圧力にし、パッキンと主体金具と絶縁体と主体金具の先端面を含む仮想平面とで囲まれる第１空間ａに絶縁油を注入したこと以外は、実施例１と同様にして試験を行った。結果を図５に示す。なお、絶縁油１の比誘電率は２．０、８０℃における体積抵抗率は、１．０×１０^１５Ω・ｃｍであり、絶縁油２の比誘電率は１．５、８０℃における体積抵抗率は、２．０×１０^１３Ω・ｃｍであった。

（実施例３）
絶縁油１を使用して、絶縁油の量を変化させたこと以外は、実施例２と同様にして試験を行った。結果を図６に示す。なお、図６において、液面１は棚部内周面における軸線Ｏ方向の中心を含む液面まで絶縁油を注入した場合であり、液面２は棚部の先端を含む液面まで絶縁油を注入した場合であり、液面３は棚部の先端と主体金具の先端との軸線方向長さの中心を含む液面まで絶縁油を注入した場合である。

（実施例４）
８０℃における体積抵抗率が１．０×１０^１３であり、比誘電率が１〜７の範囲にある絶縁油を７種類準備して、これらの絶縁油を絶縁油（１）〜絶縁油（７）とした。これらの絶縁油を使用して、耐圧容器内の雰囲気の圧力を１．５ＭＰａとして、４０ｋＶの電圧を１０分間印加したこと以外は、実施例２と同様にして試験を行った。
次いで、耐圧容器から組付体を取り出し、絶縁体の先端に絶縁体が破断するまで圧力（ｐ）をかけた。圧力をかけた点から破断面までの距離（ｄ）を測定し、以下の式にしたがって、破断モーメント（ｍ）を算出し、破断モーメントで絶縁体の強度を評価した。
破断モーメント（ｍ）＝圧力（ｐ）×距離（ｄ）
なお、絶縁油の種類毎に３回試験を行った。結果を図７に示す。また、絶縁体の強度は、以下の基準にしたがって評価し、その評価結果を表１に示す。
◎：破断モーメントの下限値が５．８以上
○：破断モーメントの下限値が５．６以上５．８未満
△：破断モーメントの下限値が５．４以上５．６未満

図４に示すように、耐圧容器内の雰囲気の圧力が高くなる程、フラッシュオーバーの発生が抑制され、フラッシュオーバーが発生するときの電圧が高くなった。実施例１により、要求耐電圧として必要とされる４０ｋＶでフラッシュオーバーを発生させないようにするには、耐圧容器内の雰囲気の圧力を少なくとも７ＭＰａとする必要があることが示された。

図５に示すように、絶縁体と主体金具との間に絶縁油が存在すると、フラッシュオーバーの発生する電圧が高くなった。また、耐圧容器内の雰囲気の圧力が高くなる程、フラッシュオーバーの発生する電圧が高くなった。実施例２により、絶縁油が存在し、圧力が少なくとも１．５ＭＰａのとき、要求耐電圧をかけたときにフラッシュオーバーが発生しないことが示された。

図６に示すように、絶縁体の注入量の違いによりフラッシュオーバーの発生する電圧に大きな違いはなく、少なくとも液面１まで絶縁油が注入されていれば、フラッシュオーバーの発生が抑制されることが示された。

図７に示すように、比誘電率が５以下の絶縁油を使用した場合には、絶縁体の破断モーメントの値に大きな違いがなく、絶縁体に高電圧が印加されても絶縁体への負荷が抑制された。

１スパークプラグ
２絶縁体
３，４５中心電極
４主体金具
５，４６接地電極
６パッキン
７軸孔
８棚部
９第１面
１０，４３端子金具
１１抵抗体
１２，１３ガラスシール層
１４フランジ部
１５中胴部
１６脚長部
１７外周面
１８外周面
１９段面
２０段差
２１頭部
２２胴部
２３ネジ部
２４ガスシール部
２５ガスケット
２６工具係合部
２７加締め部
２８リング状パッキン
２９滑石
３０中筒部
３１前筒部
３２棚部内周面
３３中胴部内周面
３４筒部内周面
３５第２面
４０容器
４１組付体
４２固定板
４４接続ケーブル
５０耐圧容器

Claims

軸線方向に延びる軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔内に挿設される中心電極と、
前記絶縁体の外周に配置され、自身の内側に突出する棚部を備える主体金具と、
前記主体金具の先端部に接合され、前記中心電極との間でギャップを形成する接地電極と、
前記主体金具において前記ギャップが形成される側を前記主体金具の先端側としたときに、前記棚部の後端側の面と前記絶縁体との間に配置されるパッキンと、
を備えるスパークプラグの製造方法であって、
前記中心電極と前記主体金具と前記絶縁体とが組み付けられた組付体を耐圧容器の内部に配置し、前記耐圧容器内が大気圧よりも高圧雰囲気にされるとともに、絶縁油の存在可能とする空間が前記パッキンと前記主体金具と前記絶縁体と前記主体金具の先端面を含む仮想平面とで囲まれる空間であって、少なくとも前記棚部と前記絶縁体との距離が最短となる部位に前記絶縁油が存在する状態下に、前記中心電極と前記主体金具との間に電位差を生じさせて、前記絶縁体の欠陥の有無を判別する欠陥判別工程を備えることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
前記絶縁油の存在可能とする空間が、前記パッキンと前記主体金具と前記絶縁体と前記棚部の先端を含む前記軸線に直交する仮想平面とで囲まれる第２空間であることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグの製造方法。
前記絶縁油の比誘電率が５以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグの製造方法。
前記耐圧容器内の雰囲気の圧力が５ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法。
前記接地電極を曲げることにより前記ギャップを形成する工程の前に、前記欠陥判別工程を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法。