JP4993307B2 - スパークプラグ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に使用されるスパークプラグ及びその製造方法に関する。

内燃機関用スパークプラグは、自動車等の内燃機関（エンジン）に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられるものである。一般的にスパークプラグは、軸孔を有する絶縁体と、当該軸孔の先端側に挿通される中心電極と、軸孔の後端側に挿通される端子電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に設けられ、中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備える。加えて、中心電極に高電圧が印加されることで、両電極間の火花放電間隙において放電が生じ、混合気へと着火される。

ところで、燃焼室内においては混合気の不完全燃焼等によりカーボンが発生し、それが絶縁体のうち混合気や燃焼ガスに晒される部位（脚長部）の表面に堆積してしまうおそれがある。ここで、脚長部表面へのカーボンの堆積が進み、脚長部表面がカーボンによって覆われてしまうと、脚長部に堆積したカーボンを伝わって中心電極から主体金具へと電流がリークしてしまい、火花放電間隙における正常な火花放電が阻害されてしまう（いわゆる「くすぶり汚損」が生じてしまう）ことが懸念される。

また、このようなくすぶり汚損は、特に自動車等が製造されてからユーザに渡るまでの間、すなわち、低速運転（低負荷運転）が繰り返される場合に発生しやすい。これは、低負荷運転時におけるドライビリティの低下を防止するという観点から、一般的に低負荷運転時には、エンジンの回転数を比較的増大させるとともに、燃料を比較的多く噴射することが行われており、その結果、通常の運転時と比較して不完全燃焼がより発生しやすくなってしまうこと等に起因する。

そこで、上述のような低負荷運転時において、絶縁体表面へのカーボンの堆積（付着）を防止し、主体金具及び中心電極間の絶縁性能を向上させるという観点から、前記脚長部表面に絶縁油からなる被膜層を設ける技術が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。当該技術について詳述すると、前記脚長部のうち、主体金具内周面との距離が比較的小さく、電流のリークを防止するのにより効果的な基端部側の表面に、フッ素系オイル等の絶縁油からなる被膜層が設けられている。
特開昭６１−５７６７０号公報

ところが、前記被膜層は、比較的短期間で脚長部全域に広がってしまう。そのため、脚長部の基端部側表面を覆う被膜層の厚さが不十分なものとなってしまい、ひいては絶縁性能の十分な向上を図ることができないおそれがある。

これに対して、比較的多量の絶縁油を用いて比較的厚めの被膜層を設けることにより、被膜層が脚長部全域に広がったとしても、基端部側表面に十分な厚さの被膜層を存在させることが考えられる。しかしながら、一般的にスパークプラグは内燃機関に組み付けられた際に、火花放電間隙が脚長部よりも下方に位置するように配置される。このため、多量の絶縁油によって被膜層を形成すると、絶縁油が下方に液ダレしてしまい、中心電極の先端部及び接地電極を結ぶブリッジが形成されてしまうおそれがある。このようなブリッジが形成されてしまうと、火花放電を発生させることができなくなってしまい、内燃機関の動作に支障が生じてしまう。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、中心電極の先端部及び接地電極を連結するブリッジを形成することなく、比較的長期間に亘って、脚長部の基端部側表面に十分な厚みの被膜層を設けることで、優れた絶縁性能を実現することができるとともに、被膜層が脚長部全域に広がった場合であっても、十分な絶縁性能を有するスパークプラグ及びその製造方法を提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成のスパークプラグは、軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた略円筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた略円筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部から延び、先端が前記中心電極に向けて曲げられて配置された接地電極とを備えるスパークプラグであって、
前記絶縁体は、当該絶縁体の先端から前記主体金具又は金属製の板パッキンと当接する部位までの間に位置する脚長部を有するとともに、
前記脚長部の表面のうち、少なくとも基端部側の表面には絶縁油からなる被膜層が形成され、かつ、
前記絶縁油の粘度を３０００ｃｓ以上とするとともに、
前記脚長部の表面積に対する前記絶縁油の単位表面積当たりの質量を、０．００５ｍｇ／ｍｍ²以上０．０５ｍｇ／ｍｍ²以下としたことを特徴とする。

尚、「絶縁油」としては、例えば、シリコンオイルやフッ素系オイル、シリコンオイル等を主成分とし、パラフィン等を含む混合液等を挙げることができる。

上記構成１によれば、少なくとも脚長部の基端部側の表面には、３０００ｃｓ（ｍＰａ・ｓ）以上と比較的高粘度の絶縁油によって被膜層が形成されている。このため、比較的長期間に亘って、脚長部の基端部側の表面に十分な厚みを有する被膜層を存在させておくことができる。これにより、カーボンの堆積に伴う電流のリークが他の部位と比較してより懸念される脚長部の基端部へのカーボンの堆積をより確実に抑制することができる。

また、本構成１によれば、脚長部の表面積に対する絶縁油の単位面積当たりの質量が、０．００５ｍｇ／ｍｍ²以上０．０５ｍｇ／ｍｍ²以下とされている。つまり、０．００５ｍｇ／ｍｍ²以上０．０５ｍｇ／ｍｍ²以下の数値に、脚長部の表面積（ｍｍ²）を乗算して得られる数値と等しい質量（ｍｇ）の絶縁油を用いて、被膜層が形成されている。これにより、たとえ時を経て被膜層が脚長部全域に広がったとしても、脚長部の単位面積当たりに十分な量（厚さ）の絶縁油（被膜層）が存在することとなる。一方で、十分な厚さの被膜層を形成可能な比較的多量の絶縁油を用いることに伴うブリッジの発生が懸念されるところであるが、上述のように絶縁油は比較的高粘度であるため、絶縁油の液ダレを効果的に抑制することができ、ひいてはブリッジの発生をより確実に防止することができる。

すなわち、本構成１によれば、比較的高粘度の絶縁油を用いて被膜層を形成することで、比較的長期間に亘って、脚長部の基端部側の表面に十分な厚みの被膜層を存在させておくことができるとともに、脚長部の全域に被膜層が広がった場合であっても、ブリッジが形成されることなく、脚長部表面に十分な厚さの被膜層を形成することができる。その結果、優れた絶縁性能を実現することができ、くすぶり汚損をより確実に防止することができる。

尚、脚長部の表面積に対する絶縁油の単位面積当たりの質量を０．００５ｍｇ／ｍｍ² 未満とした場合には、被膜層が脚長部の表面全域に広がったときの絶縁性能が不十分なものとなってしまうおそれがある。一方、脚長部の表面積に対する絶縁油の単位面積当たりの質量が０．０５ｍｇ／ｍｍ²を超える場合には、絶縁油の液ダレが生じてしまい、ひいてはブリッジが形成されてしまうおそれがある。

構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記絶縁油の粘度を６５００ｃｓ以上としたことを特徴とする。

上記構成２によれば、絶縁油の粘度が６０００ｃｓ以上とされている。このため、より長期間に亘って、脚長部の基端部側の表面に十分な厚みを有する被膜層を存在させておくことができるとともに、絶縁油の液ダレをより確実に抑制することができる。その結果、ブリッジの形成をより一層確実に防止しつつ、優れた絶縁性能をより長期間に亘って実現することができる。

構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記絶縁油の粘度を１０００００ｃｓ以下としたことを特徴とする。

上述の通り、比較的高粘度の絶縁油を用いることで、優れた絶縁性能を実現することができる。ところが、高粘度の絶縁油を用いて被膜層を形成する際には、絶縁油の計量等が比較的困難なものとなってしまう。その結果、適量の絶縁油を計量することができずに、上記構成１等を実現することが比較的困難となってしまったり、また、生産性の低下を招いてしまったりするおそれがある。

この点、上記構成３によれば、絶縁油の粘度が１０００００ｃｓ以下とされているため、絶縁油の計量等を比較的容易に行うことができる。これにより、上記構成１等をより確実に実現することができるとともに、生産性の低下をより確実に防止することができる。

構成４．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成１乃至３のいずれかに記載のスパークプラグの製造方法であって、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記主体金具の先端側の内周面と前記脚長部の基端部側の表面との間に形成された奥部間隙に前記絶縁油を滴下して、前記被膜層を形成する工程を含むことを特徴とする。

上記構成４によれば、主体金具の先端側の内周面と脚長部の基端部側の表面との間に形成された奥部間隙に絶縁油を滴下することで、前記被膜層が形成される。このため、上記構成１等と同様の作用効果を奏するスパークプラグを、比較的容易に、かつ、より確実に製造することができる。

構成５．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成４において、前記工程において、前記絶縁油を希釈溶剤によって５０ｃｓ以上３０００ｃｓ未満の粘度の希釈液にし、当該希釈液を滴下し、さらに、前記希釈溶剤を除去させることで前記被膜層を形成することを特徴とする。

上記構成５によれば、絶縁油は５０ｃｓ以上３０００ｃｓ未満の粘度の希釈液に希釈された上で、滴下される。これにより、希釈溶剤を除去（例えば、乾燥）した後に形成される被膜層を、ムラ無く、略均一の厚さを有するものとすることができる。その結果、絶縁性能の一層の向上を図ることができる。

尚、希釈液の粘度を５０ｃｓ未満とした場合には、前記希釈溶剤が除去される前に、希釈液が脚長部表面に広がってしまい、ひいては希釈溶剤の除去後に形成される被膜層が脚長部のより先端側に広がった状態で形成されてしまうおそれがある。

構成６．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成４又は５において、前記脚長部の表面積が２００ｍｍ²以下であるとともに、
前記工程において、前記絶縁油を希釈溶剤によって５０ｃｓ以上５００ｃｓ未満の粘度の希釈液にし、当該希釈液を滴下し、さらに、前記希釈溶剤を除去させることで前記被膜層を形成することを特徴とする。

近年、スパークプラグの小型化や小径化の要請から、絶縁体や主体金具の小型化（小径化）が求められている。ここで、絶縁体の小径化に伴い脚長部の表面積が減少してしまうため、比較的少量のカーボンが堆積した場合であっても、くすぶり汚損が生じてしまうおそれがある。従って、比較的小型（小径）のスパークプラグにおいては、より優れた絶縁性能が必要であり、優れた絶縁性能を実現するという観点からは、脚長部の表面にムラ無く、略均一な厚さの被膜層を設けることが重要となってくる。ところが、絶縁体や主体金具の小径化に伴い、主体金具の先端側内周面と脚長部の外周面との間に形成される間隙がより狭いものとなる。そのため、当該間隙に高粘度の絶縁油を滴下して被膜層を形成する場合には、被膜層にムラが生じたり、その厚さにばらつきが生じたりしてしまう可能性が比較的高い。すなわち、小径化されたスパークプラグについては、優れた絶縁性能が要求されるにも関わらず、その優れた絶縁性能を実現するための被膜層の形成に不具合が生じやすい。

ここで、上記構成６のように、脚長部の表面積が２００ｍｍ²以下と比較的小径化された絶縁体は、被膜層形成時に上記不具合が生じやすいものであるが、絶縁油を５０ｃｓ以上５００ｃｓ以下の希釈液に希釈し、当該希釈液を滴下して被膜層を形成することで、被膜層をムラ無く、略均一な厚さで形成することができる。すなわち、本構成６によれば、優れた絶縁性能が要求される比較的小径のスパークプラグに対して、優れた絶縁性能を発揮可能な被膜層を比較的容易に、かつ、より確実に設けることができる。

構成７．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成５又は６において、前記希釈溶剤は、前記絶縁油を略均一に溶解可能であるとともに、沸点が１２０℃以下であることを特徴とする。

上記構成７によれば、絶縁油を略均一に溶解可能な希釈溶剤を用いて絶縁油を希釈しているため、被膜層を一層ムラ無く、より均一な厚みで形成することができる。

また、希釈溶剤の沸点が１２０℃以下と比較的低温であるため、希釈溶剤を比較的早く乾燥（揮発）させ、除去することができる。これにより、希釈溶剤の除去（乾燥）前に、希釈液が脚長部先端側に広がってしまい、ひいては除去後に形成される被膜層が脚長部先端側に広がって形成されてしまうといった事態をより確実に防止することができる。

尚、「前記絶縁油を均一に溶解可能であるとともに、沸点が１２０℃以下である希釈溶剤」としては、例えば、トリクロロトリフロロエタン、トリクレン、クロルベンゼン、トルエン、キシレン、ベンジン等の希釈溶剤を挙げることができる。

以下に、一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。なお、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２とを備えている。さらに、前記絶縁碍子２は、前記中胴部１２よりも先端側において、前記絶縁碍子２の先端から後述する板パッキン２２と当接する部位までの間に位置するとともに、軸線Ｃ１方向先端側に向けて先細り形状をなす脚長部１３を有している。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。そして、脚長部１３と中胴部１２との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。

さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。また、中心電極５は、銅又は銅合金からなる内層５Ａと、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂとにより構成されている。さらに、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されるとともに、絶縁碍子２の先端から突出している。

また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１をエンジンヘッドに取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３をエンジンヘッドに取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。

また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。尚、絶縁碍子２及び主体金具３双方の段部１４，２１間には、円環状の前記板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との間隙３０に入り込む燃料空気が外部に漏れないようになっている。尚、本実施形態において、前記主体金具３の内周面は、軸線ＣＬ１方向に沿って、略平行に延びるように形成されている。従って、先細り形状をなす脚長部１３の外周面と主体金具３の内周面との間で形成される間隙３０は、その先端側が比較的広いものとなり、その基端側に位置する奥部間隙３１が比較的狭いものとなっている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。

また、主体金具３の先端部２６の先端面には、先端側が曲げ返されて、その側面が中心電極５の先端部と対向する接地電極２７が接合されている。当該接地電極２７は、外層２７Ａ及び内層２７Ｂからなる２層構造となっている。本実施形態において、前記外層２７ＡはＮｉ合金〔例えば、インコネル６００やインコネル６０１（いずれも登録商標）〕によって構成されている。一方、前記内層２７Ｂは、前記Ｎｉ合金よりも良熱導電性金属である銅合金又は純銅によって構成されている。また、中心電極５の先端部と、接地電極２７の先端側面部との間には、火花放電間隙３３が形成されている。

さらに、本実施形態においては、図２に示すように、脚長部１３の表面略全域に絶縁油（例えば、シリコンオイル等）によって形成された被膜層４１（図中、散点模様を付した部位）が設けられている。ここで、当該被膜層４１を形成するための絶縁油は、その粘度が３０００ｃｓ以上（例えば、６５００ｃｓ以上１０００００ｃｓ以下）とされている。また、当該絶縁油の単位面積当たりの質量が、０．００５ｍｇ／ｍｍ²以上０．０５ｍｇ／ｍｍ²以下（例えば、０．０３ｍｇ／ｍｍ²）とされている。換言すれば、０．００５ｍｇ／ｍｍ²以上０．０５ｍｇ／ｍｍ²以下の数値に、脚長部１３の表面積（ｍｍ²）を乗算して得られる数値と等しい質量（ｍｇ）の絶縁油を用いて、被膜層４１が形成されている。尚、後述する被膜層４１の形成時においては、被膜層４１は脚長部１３の基端部側表面のみを覆うようにして形成される。すなわち、図２の被膜層４１は、脚長部１３の基端部側表面に形成された被膜層４１が、時を経て脚長部１３表面に沿って広がったものを示している。

次に、上記のように構成されてなるスパークプラグ１の製造方法について説明する。まず、主体金具３を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えばＳ１７ＣやＳ２５Ｃといった鉄系素材やステンレス素材）を冷間鍛造加工により貫通孔を形成し、概形を製造する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。

続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ系合金等からなる接地電極２７が抵抗溶接される。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部１５が転造によって形成される。これにより、接地電極２７の溶接された主体金具３が得られる。また、接地電極２７の溶接された主体金具３には、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理が施されることとしてもよい。

一方、前記主体金具３とは別に、絶縁碍子２を成形加工しておく。より詳しくは、まず、例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用い、成型用素地造粒物を調製する。そして、前記成型用素地造流物に対してラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体を得る。次いで、得られた前記成形体に対し、研削加工が施され、絶縁碍子形状の絶縁体中間体が得られ、その後、絶縁体中間体が焼成炉へ投入・焼成されることで、絶縁碍子２が得られる。

また、前記主体金具３、絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、Ｎｉ系合金が鍛造加工され、その中央部に放熱性向上を図るべく銅合金からなる内層５Ａが設けられる。

そして、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に注入された後、焼成炉内にて加熱しつつ、後方から前記端子電極６で押圧することにより焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側胴部１０表面には釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、事前に釉薬層が形成されることとしてもよい。

その後、上記のようにそれぞれ作成された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが組付けられる。より詳しくは、比較的薄肉に形成された主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。

次いで、主体金具３の内周面と脚長部１３の基端部側表面との間に形成された奥部間隙３１に前記絶縁油を滴下（塗布）する。より詳しくは、前記絶縁油を略均一に溶解可能であり、沸点が１２０℃以下の希釈溶剤（例えば、トリクロロトリフロロエタン、トリクレン、クロルベンゼン、トルエン、キシレン、ベンジン等）を用いて前記絶縁油を希釈した希釈液を得た上で、当該希釈液を前記奥部間隙３１に滴下する。そして、前記希釈溶剤を、時間経過とともに乾燥（揮発）させ、除去することで、図３に示すように、脚長部１３の基端部側表面に比較的厚膜の被膜層４１が形成されることとなる。尚、絶縁油を塗布する方法は上述した方法に限られるものではなく、例えば、絶縁碍子２を主体金具３に組み付ける前に、脚長部１３の基端部側表面に前記希釈液を吹き付けることで絶縁油を塗布することとしてもよい。また、絶縁油を希釈することなく、塗布することとしてもよい。

そして、最後に、接地電極２７を屈曲させることで、中心電極５の先端部及び接地電極２７の先端部間の前記火花放電間隙３３を調整する加工が実施される。

このように一連の工程を経ることで、上述した構成を有するスパークプラグ１が製造される。

次に、本実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、耐汚損性評価試験及び液ダレ限界評価試験を行った。まず、汚損性評価試験について説明すると、当該試験は、ＪＩＳ規格Ｄ１６０６で規定されている「くすぶり汚損試験」であり、詳細については、次の通りである。すなわち、脚長部の長さが異なる２種類のスパークプラグのサンプル（サンプルＡ及びサンプルＢ）に対して、脚長部の表面積に対する絶縁油の単位表面積当たりの質量を種々変更した上で被膜層を形成した。そして、低温試験室内（−１０℃）のシャシダイナモメータ上に排気量１５００ｃｃの４気筒エンジンを有する試験用自動車を置き、当該試験用自動車のエンジンに前記被膜層が形成されたサンプルを各気筒に対応して４本組み付ける。そして、空吹かしを３回行った後、３速３５ｋｍ／ｈで４０秒間走行し、９０秒間のアイドリングを挟んで、再度３速３５ｋｍ／ｈで４０秒間走行する。その後、エンジンを一度停止・冷却させる。次いで、空吹かしを３回行った後、１速１５ｋｍ／ｈで２０秒間走行することを、３０秒間のエンジン停止を挟みつつ、合計３度行い、その後エンジンを停止させる。この一連のテストパターンを１サイクルとして、複数サイクル繰り返し試験を行った。そして、各サイクルの終了時に、所定のサンプルに関し、主体金具と接続端子との間の絶縁抵抗値を測定し、その絶縁抵抗値が１０ＭΩに到達したときのサイクル数（１０ＭΩ到達サイクル数）を確認した。尚、各サンプルともに、脚長部の略全域に被膜層が形成されていた。また、サンプルＢの脚長部は、サンプルＡの脚長部よりも短いものであった。すなわち、サンプルＢは、サンプルＡと比較して、くすぶり汚損のより生じやすいものであった。

さらに、液ダレ限界評価試験については、脚長部の長さ（表面積）が異なるスパークプラグのサンプル（サンプルＣ、サンプルＤ、及び、サンプルＥ）を作製した上で、当該サンプルの脚長部の基端部側表面に、脚長部の表面積に対する単位表面積当たりの質量を種々変更した絶縁油によって被膜層を形成した。そして、被膜層が形成された各サンプルを、脚長部の先端が鉛直下向きとなるようにして６０℃の恒温槽内に配置した。次いで、約１ヶ月放置した後、各サンプルについて中心電極及び接地電極を連結するブリッジが形成されているか否かを目視により確認した。尚、絶縁油は、その粘度３０００ｃｓ以上のものを用いた。また、脚長部の長さは、サンプルＣ、サンプルＤ、サンプルＥの順で大きくなるものとした。

耐汚損性評価試験の結果について、サンプルＡについての結果を図４（ａ）に示すとともに、サンプルＢについての評価試験の結果を図４（ｂ）に示す。また、液ダレ限界評価試験の試験結果を表１に示す。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、脚長部の表面積に対する絶縁油の単位表面積当たりの質量が０．００５ｍｇ／ｍｍ²以上とされたものは、サンプルＡ及びサンプルＢともに、優れた絶縁性能を有することがわかった。これは、十分な量（厚さ）の被膜層が形成されたことにより、カーボンの付着をより確実に防止することができたことによると考えられる。

また、表１に示すように、脚長部の表面積に対する絶縁油の単位表面積当たりの質量が０．０５ｍｇ／ｍｍ²以下とされたものは、ブリッジが発生することなく、正常な火花放電が発生可能であることがわかった。これは、絶縁油の質量が過度に大きすぎることなく、また、絶縁油が３０００ｃｓ以上と高粘度であったため、絶縁油の液ダレを効果的に抑制することができたことに起因すると考えられる。

以上、両評価試験の結果より、優れた絶縁性能を実現するためには、脚長部の表面積に対する絶縁油の単位表面積当たりの質量を０．００５ｍｇ／ｍｍ²以上０．０５ｍｇ／ｍｍ²以下とすることが好ましいといえる。

次いで、絶縁油の粘度と、脚長部の表面に沿った被膜層の拡散（広がり）スピードとの関係を確認すべく、被膜層拡散評価試験を行った。被膜層拡散評価試験の概要は次の通りである。すなわち、種々異なる粘度の絶縁油を用いて、脚長部の基端側表面に被膜層を形成した上で、被膜層の形成された絶縁碍子の各サンプルを脚長部の先端が鉛直下向きとなるようにして５０℃の恒温槽内に配置した。そして、各サンプルについて脚長部の先端部まで被膜層が広がるまでに要する時間（拡散時間）を計測した。被膜層拡散評価試験の結果を図５に示す。

図５に示すように、絶縁油の粘度が３０００ｃｓ或いは６５００ｃｓであるときを境として、拡散時間が飛躍的に長くなる、すなわち、被膜層が広がりづらいことがわかった。従って、比較的長期間に亘って、絶縁体の基端部側表面に比較的厚い被膜層を存在させるためには、絶縁油の粘度を３０００ｃｓ以上とすることが好ましいといえる。また、より長期間に亘って、絶縁体の基端部側表面に比較的厚い被膜層をより確実に存在させるためには、絶縁油の粘度を６５００ｃｓ以上とすることが好ましいといえる。

但し、絶縁油の粘度が１０００００ｃｓを超える場合には、絶縁油の計量作業等が比較的困難なものとなってしまうおそれがある。従って、生産効率の低下を防止する等の観点から、絶縁油の粘度を１０００００ｃｓ以下とすることが好ましいといえる。

次に、水等の低粘度の液体を略一定量滴下できる装置を用いた上で、スパークプラグのサンプルに対して、絶縁油を種々異なる粘度に希釈してなる希釈液、或いは、絶縁油を前記一定量だけ滴下する設定で滴下し、形成された被膜層の質量（すなわち、滴下された絶縁油の重量）を測定することを、粘度の異なる各希釈液（絶縁油）ごとに３０回ずつ行った。そして、測定された絶縁油の重量に基づいて、各サンプルに塗布された絶縁油の重量のばらつきを算出した。尚、「絶縁油の重量のばらつき」とあるのは、同粘度の希釈液（絶縁油）が塗布されたサンプルについて、絶縁油の重量が最大であった際の当該絶縁油の最大重量と、絶縁油の重量が最小であった際の当該絶縁油の最小重量との差を、滴下された絶縁油の重量の平均値で除算した上で、１００を乗じて得た値をいう。また、粘度が３０００ｃｓ以上の場合には、絶縁油を希釈することなくそのまま塗布し、一方、粘度が３０００ｃｓ未満の場合には、絶縁油を希釈溶剤により希釈して得られた希釈液を塗布した。さらに、絶縁油の粘度を３０００ｃｓ以上とした。

図６のグラフに、希釈液或いは絶縁油の粘度と、絶縁油の重量のばらつきとの関係を示す。尚、絶縁油の重量のばらつきが小さいほど、絶縁油の塗布量がより正確なものとなり、各サンプルについて被膜層をムラなく、略均一な厚みで形成しやすいこととなる。一方で、絶縁油の重量のばらつきが大きいほど、絶縁油の塗布量が不正確となりやすく、ひいては、サンプルごとに被膜層に厚さムラ等の不具合が生じやすいこととなる。

図６に示すように、粘度が３０００ｃｓ未満の希釈液を用いて被膜層を形成した場合には、絶縁油の重量のばらつきを低減できることが明らかとなった。また特に、粘度が５００ｃｓ未満の希釈液を用いて被膜層を形成した場合には、絶縁油の重量のばらつきを一層低減できることがわかった。従って、複数のスパークプラグについて、被膜層をムラ無く、略均一な厚みで形成するためには、絶縁油を希釈して滴下（塗布）することが好ましく、特に５００ｃｓ以下の粘度に希釈して用いることがより好ましいといえる。但し、希釈液の粘度を５０ｃｓ未満とした場合には、希釈溶剤が揮発（乾燥）する前に、希釈液が脚長部の表面を広がってしまい、ひいては乾燥後の被膜層が脚長部のより先端側に形成されてしまうおそれがある。従って、希釈液の粘度を５０ｃｓ以上３０００ｃｓ未満とすることが望ましく、希釈液の粘度を５０ｃｓ以上５００ｃｓ以下とすることがより望ましいと言える。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）脚長部１３の表面積については特に限定されるものではないが、脚長部１３の表面積が２００ｍｍ²以下である場合、すなわち、比較的小型化（小径化）されたスパークプラグ１に被膜層４１を設ける際には、前記絶縁油を５０ｃｓ以上５００ｃｓ以下に希釈し、希釈した希釈液を脚長部１３に塗布することで被膜層４１を設けるとしてもよい。この場合には、被膜層４１にムラができたり、その厚さにばらつきが生じたりしてしまうといった不具合の生じやすい比較的小型化されたスパークプラグ１であっても、被膜層４１をムラ無く、かつ、略均一な厚さで形成することができる。すなわち、優れた絶縁性能が要求される、小径化されたスパークプラグ１に対して、優れた絶縁性能を実現可能な被膜層４１をより確実に設けることができる。

（ｂ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６の先端面に、接地電極２７（接地電極本体部２８）が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。また、主体金具３の先端部２６の側面に接地電極２７を接合することとしてもよい。

（ｃ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。

本実施形態のスパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。 スパークプラグの先端部の構成を示す一部破断拡大図である。 製造直後のスパークプラグの先端部の構成を示す断面拡大図である。 （ａ），（ｂ）は、耐汚損性評価試験の結果を示すグラフである。 被膜層拡散評価試験の結果を示すグラフである。 絶縁油又は希釈液の粘度と、絶縁油の重量のばらつきとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１…スパークプラグ
２…絶縁体としての絶縁碍子
３…主体金具
５…中心電極
１３…脚長部
２２…板パッキン
２７…接地電極
３１…奥部間隙
４１…被膜層
ＣＬ１…軸線

Claims (7)

1. 軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
   前記中心電極の外周に設けられた略円筒状の絶縁体と、
   前記絶縁体の外周に設けられた略円筒状の主体金具と、
   前記主体金具の先端部から延び、先端が前記中心電極に向けて曲げられて配置された接地電極とを備えるスパークプラグであって、
   前記絶縁体は、当該絶縁体の先端から前記主体金具又は金属製の板パッキンと当接する部位までの間に位置する脚長部を有するとともに、
   前記脚長部の表面のうち、少なくとも基端部側の表面には絶縁油からなる被膜層が形成され、かつ、
   前記絶縁油の粘度を３０００ｃｓ以上とするとともに、
   前記脚長部の表面積に対する前記絶縁油の単位表面積当たりの質量を、０．００５ｍｇ／ｍｍ²以上０．０５ｍｇ／ｍｍ²以下としたことを特徴とするスパークプラグ。
2. 前記絶縁油の粘度を６５００ｃｓ以上としたことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記絶縁油の粘度を１０００００ｃｓ以下とした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。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
   前記主体金具の先端側の内周面と前記脚長部の基端部側の表面との間に形成された奥部間隙に前記絶縁油を滴下して、前記被膜層を形成する工程を含むことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
5. 前記工程において、前記絶縁油を希釈溶剤によって５０ｃｓ以上３０００ｃｓ未満の粘度の希釈液にし、当該希釈液を滴下し、さらに、前記希釈溶剤を除去させることで前記被膜層を形成することを特徴とする請求項４に記載のスパークプラグの製造方法。
6. 前記脚長部の表面積が２００ｍｍ²以下であるとともに、
   前記工程において、前記絶縁油を希釈溶剤によって５０ｃｓ以上５００ｃｓ未満の粘度の希釈液にし、当該希釈液を滴下し、さらに、前記希釈溶剤を除去させることで前記被膜層を形成することを特徴とする請求項４又は５に記載のスパークプラグの製造方法。
7. 前記希釈溶剤は、前記絶縁油を略均一に溶解可能であるとともに、沸点が１２０℃以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載のスパークプラグの製造方法。

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