JP6526508B2 - スパークプラグの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、スパークプラグの製造方法に関する。
従来、内燃機関等に取り付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために、スパークプラグが用いられている。一般にスパークプラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、絶縁体の軸孔内に配置される中心電極と、絶縁体の外周に設けられ接地電極を備える主体金具とを備えている。スパークプラグは、中心電極と接地電極との間において火花放電を生じさせることにより、混合気の着火を行う。
ところで、その厚み方向に絶縁体を貫く貫通孔があるスパークプラグは、中心電極と主体金具との絶縁性が不十分となり、中心電極への高電圧の印加により、中心電極と主体金具との間において絶縁体を貫通する放電（「貫通放電」とも呼ぶ）が生じることがある。貫通放電が生じる場合には、中心電極と接地電極との間において火花放電が生じないことがある。このため、特許文献１では、貫通孔などの絶縁体の欠陥があるかどうかを判別するために、高圧に維持された雰囲気下において中心電極に高電圧を印加して判別する方法が提案されている。
しかし、本発明者らは、絶縁体に貫通孔が存在した場合であっても、高圧に維持された雰囲気下において、貫通放電が発生しない場合があることを発見した。この場合、特許文献１に記載された技術では、絶縁体の欠陥の有無を正確に判別することが困難となる。従って、絶縁体の欠陥の有無を正確に判別可能な技術が望まれていた。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することができる。
本発明の一形態によれば、スパークプラグの製造方法が提供される。このスパークプラグの製造方法は、 軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、
自身の先端が前記絶縁体の先端部から突出するように前記軸孔内に配置される中心電極と、
前記絶縁体の少なくとも一部の周囲を覆うように前記絶縁体の外周に設けられるとともに、自身の先端部に接地電極が接合された主体金具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絶縁体と前記主体金具とが組み付けられた組付体を耐圧容器の内部に配置し、前記中心電極に電圧を印加し、前記絶縁体の欠陥の有無を判別する欠陥判別工程と、
前記欠陥判別工程の後、前記接地電極を、前記中心電極に向けて曲げる屈曲工程と、を備え、
前記欠陥判別工程は、前記耐圧容器内の圧力を複数の異なる圧力に変化させながら前記中心電極に電圧を印加し、貫通放電が生じた場合に前記欠陥と判別することを特徴とする。
その他、本発明は、以下のような形態として実現することも可能である。
本発明の一形態によれば、スパークプラグの製造方法が提供される。このスパークプラグの製造方法は、 軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、
自身の先端が前記絶縁体の先端部から突出するように前記軸孔内に配置される中心電極と、
前記絶縁体の少なくとも一部の周囲を覆うように前記絶縁体の外周に設けられるとともに、自身の先端部に接地電極が接合された主体金具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絶縁体と前記主体金具とが組み付けられた組付体を耐圧容器の内部に配置し、前記中心電極に電圧を印加し、前記絶縁体の欠陥の有無を判別する欠陥判別工程と、
前記欠陥判別工程の後、前記接地電極を、前記中心電極に向けて曲げる屈曲工程と、を備え、
前記欠陥判別工程は、前記耐圧容器内の圧力を複数の異なる圧力に変化させながら前記中心電極に電圧を印加し、貫通放電が生じた場合に前記欠陥と判別することを特徴とする。
その他、本発明は、以下のような形態として実現することも可能である。
（１）本発明の一形態によれば、スパークプラグの製造方法が提供される。スパークプラグの製造方法は、軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、自身の先端が前記絶縁体の先端部から突出するように前記軸孔内に配置される中心電極と、前記絶縁体の少なくとも一部の周囲を覆うように前記絶縁体の外周に設けられるとともに、自身の先端部に接地電極が接合された主体金具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絶縁体と前記主体金具とが組み付けられた組付体を耐圧容器の内部に配置し、前記中心電極に電圧を印加し、前記絶縁体の欠陥の有無を判別する欠陥判別工程と、前記欠陥判別工程の後、前記接地電極を、前記中心電極に向けて曲げる屈曲工程と、を備え、前記欠陥判別工程は、前記耐圧容器内の圧力を複数の異なる圧力に変化させて行うことを特徴とする。この形態のスパークプラグの製造方法によれば、耐圧容器内の圧力を特定の圧力に維持した場合に絶縁体の貫通放電が発生しないスパークプラグにおいても、耐圧容器内の圧力を複数の異なる圧力に変化させて欠陥判別を行うことにより、絶縁体の欠陥の有無を正確に判別することができる。
（２）上記形態のスパークプラグの製造方法において、前記欠陥判別工程は、少なくとも一種以上の希ガスを含む雰囲気下において行われてもよい。この形態のスパークプラグの製造方法によれば、絶縁体の欠陥の有無をより正確に判別することができる。
（３）上記形態のスパークプラグの製造方法において、前記欠陥判別工程は、前記電圧を時間で微分した微分値が閾値以下となる前記耐圧容器内の圧力条件下において、前記電圧を印加して所定の耐電圧性能を有することを判定し、その後、前記電圧を下げて前記欠陥の有無を判別する工程としてもよい。この形態のスパークプラグの製造方法によれば、絶縁体の欠陥の有無を正確に判別することができると共に、スパークプラグの耐電圧性能の判定についても行うことができる。
（４）上記形態のスパークプラグの製造方法において、前記欠陥判別工程は、前記耐圧容器内の湿度が予め設定した値以上となる条件下において行われてもよい。この形態のスパークプラグの製造方法によれば、絶縁体の欠陥の有無をより正確に判別することができる。
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、絶縁体の欠陥判別方法等の態様で実現することができる。
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．スパークプラグの構成：
図１は、スパークプラグ１００を示す部分断面図である。図１には、スパークプラグ１００の軸心である軸線Ｏ−Ｏを境界として、一方にスパークプラグ１００の外観形状を図示し、他方にスパークプラグ１００の断面形状を図示する。図面下側を先端側とよび、図面上側を基端側と呼ぶ。
Ａ１．スパークプラグの構成：
図１は、スパークプラグ１００を示す部分断面図である。図１には、スパークプラグ１００の軸心である軸線Ｏ−Ｏを境界として、一方にスパークプラグ１００の外観形状を図示し、他方にスパークプラグ１００の断面形状を図示する。図面下側を先端側とよび、図面上側を基端側と呼ぶ。
スパークプラグ１００は、（ｉ）軸線Ｏ−Ｏ方向に貫通する軸孔２８を有する絶縁体２０と、（ｉｉ）自身の先端が絶縁体２０の先端部２１から突出するように軸孔２８内に配置される中心電極１０と、（ｉｉｉ）絶縁体２０の少なくとも一部の周囲を覆うように絶縁体２０の外周に設けられるとともに、自身の先端部に接地電極４０が接合された主体金具３０などを備える。本実施形態では、スパークプラグ１００の軸線Ｏ−Ｏは、中心電極１０、絶縁体２０、主体金具３０の各部材の軸心でもある。
スパークプラグ１００において、絶縁体２０の外周には、中心電極１０から電気的に絶縁された状態で主体金具３０が加締めによって固定されている。主体金具３０には接地電極４０が電気的に接続され、中心電極１０と接地電極４０との間には、火花を発生させる隙間である火花ギャップが形成されている。スパークプラグ１００は、内燃機関（図示しない）のエンジンヘッド２００に形成された取付ネジ孔２１０に主体金具３０を螺合させた状態で取り付けられ、２万〜３万ボルトの高電圧が中心電極１０に印加されると、中心電極１０と接地電極４０との間に形成された火花ギャップに火花が発生する。
スパークプラグ１００の中心電極１０は、有底筒状に成形された電極母材１２の内部に、電極母材１２よりも熱伝導性に優れる芯材１４を埋設した棒状の電極である。本実施形態では、中心電極１０は、電極母材１２の先端が絶縁体２０の先端から突出する状態で絶縁体２０に固定されると共に、第１シール層１６と、抵抗体１７と、第２シール層１８とをこの順に介して、端子金具１９と電気的に接続されている。本実施形態では、中心電極１０の電極母材１２は、インコネル（登録商標）を始めとするニッケルを主成分とするニッケル合金から形成されており、中心電極１０の芯材１４は、銅または銅を主成分とする合金から形成されている。
第１シール層１６は、絶縁体２０と中心電極１０とを封着固定する部材であり、第２シール層１８は、絶縁体２０と端子金具１９とを封着固定する部材である。本実施形態では、抵抗体１７は、「セラミック抵抗」とも呼ばれ、主に導電性材料と、ガラス粒子と、ガラス粒子以外のセラミック粒子により構成されている。第１シール層１６および第２シール層１８は、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｆｅ等の金属成分の１種又は２種以上を主体とする金属粉末を混合したガラスにより構成されている。なお、第１シール層１６および第２シール層１８には、必要に応じてＴｉＯ２などの半導体性の無機化合物粉末を適量配合してもよい。
スパークプラグ１００の絶縁体２０は、アルミナを始めとする絶縁性セラミックス材料を焼成して形成される。絶縁体２０は、中心電極１０を収容する軸孔２８を有する筒状体であり、中心電極１０が突出する側から軸線Ｏ−Ｏに沿って順に、先端部２１と、脚長部２２と、第１碍子胴部２４と、碍子鍔部２５と、第２碍子胴部２６とを備える。絶縁体２０の先端部２１は、絶縁体２０の先端に形成された中空円状の部位である。絶縁体２０の脚長部２２は、中心電極１０が突出する側に向けて外径が小さくなる筒状の部位である。絶縁体２０の第１碍子胴部２４は、脚長部２２よりも大きな外径を有する筒状の部位である。絶縁体２０の碍子鍔部２５は、第１碍子胴部２４よりも更に大きな外径を有する筒状の部位である。絶縁体２０の第２碍子胴部２６は、碍子鍔部２５よりも小さな外径を有する筒状の部位である。
スパークプラグ１００の主体金具３０は、本実施形態では、ニッケルメッキされた低炭素鋼製の部材であるが、他の実施形態において、亜鉛メッキされた低炭素鋼製の部材であっても良く、無メッキのニッケル合金製の部材であっても良い。主体金具３０は、中心電極１０が突出する側から軸線Ｏ−Ｏに沿って順に、端面３１と、螺子部３２と、胴部３４と、溝部３５と、工具係合部３６と、カシメ部３８とを備える。
主体金具３０の端面３１は、螺子部３２の先端に形成された中空円状の面であり、端面３１には、接地電極４０が接合され、端面３１の中央からは、絶縁体２０の脚長部２２に包まれた中心電極１０が突出する。主体金具３０の螺子部３２は、主体金具３０の外周の一部であり、エンジンヘッド２００の取付ネジ孔２１０に螺合する螺子溝が設けられた部位である。主体金具３０の胴部３４は、溝部３５に隣接して設けられ、溝部３５よりも外周方向に張り出した鍔状部である。螺子部３２と胴部３４との間には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５０が嵌挿されている。胴部３４は、ガスケット５０を介してエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２１０を封止し、これにより、取付ネジ孔２１０を介したエンジン内の混合気の漏洩が防止される。
主体金具３０の溝部３５は、胴部３４と工具係合部３６との間に形成され、主体金具３０を絶縁体２０に加締める際に、圧縮加工により外周方向および内周方向に膨出した部位である。主体金具３０の工具係合部３６は、溝部３５に隣接して設けられ、溝部３５よりも外周方向に張り出した鍔状部であり、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けるための工具（図示しない）に係合する多角形状に成形されている。本実施形態では、工具係合部３６は六角形状であるが、他の実施形態において、四角形や八角形など他の多角形であっても良い。主体金具３０のカシメ部３８は、工具係合部３６に隣接して設けられ、主体金具３０を絶縁体２０に加締める際に、絶縁体２０の第２碍子胴部２６に密着するように塑性加工された部位である。主体金具３０のカシメ部３８と、絶縁体２０の碍子鍔部２５との間の領域には、粉末のタルク（滑石）を充填した充填部６３が形成され、充填部６３は、パッキン６２，６４で封止されている。
スパークプラグ１００の接地電極４０は、溶接によって主体金具３０に接合され、中心電極１０の軸線Ｏ−Ｏに交差する方向に屈曲して中心電極１０の先端に対向する電極である。本実施形態では、接地電極４０は、インコネル（登録商標）を始めとするニッケルを主成分とするニッケル合金から形成されている。
Ａ２．スパークプラグ１００の製造方法：
図２は、スパークプラグ１００の製造方法を示すフローチャートである。まず、製造者は、組付体準備工程（工程Ｓ１００）を行う。組付体準備工程とは、中心電極１０と絶縁体２０と主体金具３０とが組み付けられた組付体１００Ａを準備する工程である。工程Ｓ１００における組付体１００Ａは、完成体であるスパークプラグ１００と比較して、接地電極４０が屈曲されておらず先端側に延びている点が異なるが、それ以外は同じである。
図２は、スパークプラグ１００の製造方法を示すフローチャートである。まず、製造者は、組付体準備工程（工程Ｓ１００）を行う。組付体準備工程とは、中心電極１０と絶縁体２０と主体金具３０とが組み付けられた組付体１００Ａを準備する工程である。工程Ｓ１００における組付体１００Ａは、完成体であるスパークプラグ１００と比較して、接地電極４０が屈曲されておらず先端側に延びている点が異なるが、それ以外は同じである。
次に、製造者は、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０）を行う。欠陥判別工程とは、組付体１００Ａを耐圧容器３００の内部に配置し、中心電極１０に電圧を印加することにより、絶縁体２０の欠陥の有無を判別する工程である。
図３は、欠陥判別工程を説明するための模式図である。図３は、組付体１００Ａが欠陥判別装置３５０の耐圧容器３００に設置された状態を示す。欠陥判別装置３５０は、耐圧容器３００と、撮像装置３３０と、欠陥判別装置の各部を制御する処理装置３４０とを備え、耐圧容器３００は、設置台３１０と、ケーシング３２０とを備える。
設置台３１０には貫通孔が形成されており、貫通孔から組付体１００Ａを挿入することにより、組付体１００Ａは耐圧容器３００に設置される。ケーシング３２０は、耐圧性の容器である。ケーシング３２０には空気が充填されており、図示しない気圧調整装置により、ケーシング３２０内の気圧は調整されている。以下に、まず、放電の有無を判断する方法を説明する。
図４は、中心電極１０への印加電圧ＶＣと、印加電圧ＶＣを時間で微分した微分値ｄｆとの関係を示す図である。図４（Ａ）（Ｂ）の上側の図の縦軸はそれぞれ印加電圧ＶＣを示し、下側の図の縦軸はそれぞれ印加電圧ＶＣを時間で微分した微分値ｄｆを示す。図４の横軸は、時間を示す。中心電極１０に電圧を印加させた際において、中心電極１０と主体金具３０との間で放電（フラッシュオーバー又は貫通放電）が生じなかった場合、図４（Ａ）に示すように、中心電極１０に対する印加電圧ＶＣは比較的なだらかに変化する。このため、印加電圧ＶＣを時間で微分した微分値ｄｆの絶対値は、比較的小さなものとなる。なお、中心電極１０に電圧を印加させた際において、中心電極１０と主体金具３０との間で放電（フラッシュオーバー又は貫通放電）が生じなかった場合における、印加電圧ＶＣの波形を「能力波形」と呼ぶ。
一方、中心電極１０に電圧を印加させた際において、中心電極１０と主体金具３０との間で放電（フラッシュオーバー又は貫通放電）が生じた場合、図４（Ｂ）に示すように、中心電極１０に対する印加電圧ＶＣは急激に変化する。このため、印加電圧ＶＣを時間で微分した微分値ｄｆの絶対値は、比較的大きなものとなる。本実施形態において、微分値ｄｆが閾値ｄｆＴより大きい場合に処理装置３４０は放電が発生したと判断し、微分値ｄｆが閾値ｄｆＴ以下の場合に処理装置３４０は放電が発生していないと判断する。次に、放電がフラッシュオーバーであるか、貫通放電であるかを判断する方法を、以下に説明する。
ケーシング３２０の上方には撮像装置３３０が設置されている（図３参照）。撮像装置３３０は、処理装置３４０の制御により、組付体１００Ａにおいて放電が起きた際の映像を取得する。撮像装置３３０は、少なくとも中心電極１０と絶縁体２０とを含む範囲を軸線Ｏ−Ｏ方向の先端側から撮像する。本実施形態において、撮像装置３３０としてＣＣＤカメラを用いる。撮像装置３３０の撮像は、中心電極１０に電圧を印加するのと同時に開始される。撮像装置３３０の撮像時間は、中心電極１０に電圧を印加する時間よりも十分に長くなるように設定されている。このため、撮像時において、中心電極１０に電圧が印加されることとなり、撮像装置３３０は、放電の有無に関わらず中心電極１０に電圧が印加されている最中における組付体１００Ａを撮像できる。
撮像装置３３０は、撮像された撮像画像により、絶縁体２０における電気的破壊の有無（貫通放電か否か）を判別する。つまり、処理装置３４０は、中心電極１０と主体金具３０との間で生じた放電がフラッシュオーバー（絶縁体２０を貫通しない放電）であるか、貫通放電（絶縁体２０を貫通する放電）であるか否かを判別する。
具体的には、処理装置３４０は、撮像画像のうち、絶縁体２０を含む領域における各画素の輝度をあらかじめ設定された閾値ＢＴと比較することにより、その領域を二値化処理し、二値化画像を得る。そして、処理装置３４０は、二値化された画像において輝度の高いほうの部分の重心座標を算出し、算出された重心座標に基づいて貫通放電であるか否かを判断する。
図５は、フラッシュオーバーが生じていた場合の画像ＩＭ１、ＩＭ２を示す図である。図５（Ａ）は、得られた撮像画像ＩＭ１を示し、図５（Ｂ）は、撮像画像ＩＭ１を二値化処理して得られた二値化画像ＩＭ２を示す。図５（Ａ）に示すとおり、撮像画像ＩＭ１において、輝度の高い部分ＲＡは、中心電極１０が位置する範囲から主体金具３０の内周が位置する範囲まで連続している。図５（Ｂ）に示すとおり、撮像画像ＩＭ１を二値化処理して得られた二値化画像においても、輝度の高い部分ＨＢは、中心電極１０が位置する範囲から主体金具３０の内周が位置する範囲まで連続している。このため、部分ＨＢの重心座標ＣＧは、中心電極１０の中心に比較的近く、絶縁体２０上に存在する。
図６は、貫通放電が生じていた場合の画像ＩＭ３、ＩＭ４を示す図である。図６（Ａ）は、得られた撮像画像ＩＭ３を示し、図６（Ｂ）は、撮像画像ＩＭ３を二値化処理して得られた二値化画像ＩＭ４を示す。図６（Ａ）に示すとおり、撮像画像ＩＭ３において、輝度の高い部分ＲＡは、絶縁体２０の外周が位置する範囲から主体金具３０の内周が位置する範囲まで連続している。図６（Ｂ）に示すとおり、撮像画像ＩＭ１を二値化処理して得られた二値化画像においても、輝度の高い部分ＨＢは、絶縁体２０の外周が位置する範囲から主体金具３０の内周が位置する範囲まで連続している。このため、部分ＨＢの重心座標ＣＧは、中心電極１０の中心に比較的遠く、絶縁体２０の外周が位置する範囲から主体金具３０の内周が位置する範囲に存在する。
このような傾向から、処理装置３４０は、部分ＨＢの重心座標ＣＧが中心電極１０の中心に比較的近く、絶縁体２０上に存在する場合（例えば、重心座標ＣＧから軸線Ｏ−Ｏまでの距離が所定値以下の場合）、フラッシュオーバーが生じていると判別し、絶縁体２０に電気的破壊は生じていないと判別する。また、部分ＨＢの重心座標ＣＧが中心電極１０の中心に比較的遠く、絶縁体２０の外周が位置する範囲から主体金具３０の内周が位置する範囲に存在する場合（例えば、重心座標ＣＧから軸線Ｏ−Ｏまでの距離が所定値よりも大きい場合）、貫通放電が生じていると判別し、絶縁体２０に電気的破壊は生じていると判別する。
本実施形態において、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０）は、耐圧容器３００内の圧力を複数の異なる圧力に変化させて行うことを特徴とする。具体的には、製造者は、一定間隔で中心電極１０に電圧を複数回印加させながら、耐圧容器３００内の圧力を上げる（もしくは、下げる）。このようにすることにより、特定の圧力において貫通放電が発生しない組付体１００Ａにおいても、耐圧容器内の圧力を複数の異なる圧力に変化させて行われることにより、絶縁体の欠陥の有無を判別することができる。
欠陥判別工程（工程Ｓ１１０）の後、製造者は、屈曲工程（工程Ｓ１２０）を行う。屈曲工程とは、接地電極４０を中心電極１０に向けて曲げる工程である。以上の工程により、スパークプラグ１００が完成する。
Ａ３．実験結果：
図７は、圧力を固定した場合と変化させた場合とにおける欠陥検出の可否の実験結果を示す図である。スパークプラグとして、タイプＡとタイプＢの２種類用意した。タイプＡは、通常の電圧で点火させるタイプのスパークプラグであり、タイプＢは、タイプＡと比較して高電圧で点火させるタイプのスパークプラグである。つまり、タイプＡとタイプＢとは異なるタイプのスパークプラグである。実験者は、それぞれのタイプのスパークプラグを３本ずつ用意し、用意したスパークプラグの絶縁体に予め微小な貫通孔を設けた。微小な貫通孔を設ける方法としては、耐圧容器内を高圧にした状態において、高電圧を中心電極１０にかけることによって、人工的に貫通放電を起こす方法を用いた。つまり、図７は、微小な貫通孔があるスパークプラグを欠陥品として検出できるかどうかを試験した結果を示す。
図７は、圧力を固定した場合と変化させた場合とにおける欠陥検出の可否の実験結果を示す図である。スパークプラグとして、タイプＡとタイプＢの２種類用意した。タイプＡは、通常の電圧で点火させるタイプのスパークプラグであり、タイプＢは、タイプＡと比較して高電圧で点火させるタイプのスパークプラグである。つまり、タイプＡとタイプＢとは異なるタイプのスパークプラグである。実験者は、それぞれのタイプのスパークプラグを３本ずつ用意し、用意したスパークプラグの絶縁体に予め微小な貫通孔を設けた。微小な貫通孔を設ける方法としては、耐圧容器内を高圧にした状態において、高電圧を中心電極１０にかけることによって、人工的に貫通放電を起こす方法を用いた。つまり、図７は、微小な貫通孔があるスパークプラグを欠陥品として検出できるかどうかを試験した結果を示す。
図７において、３５ｋＶの電圧を中心電極１０に９００回印加した場合に、貫通放電が起きた場合を「欠陥検出ＯＫ」として「○」で示し、貫通放電が一度も起きなかった場合を「欠陥検出ＮＧ」として「×」で示す。図７は、耐圧容器内の圧力が固定された場合と変更された場合の結果を示す。耐圧容器内の圧力を変更した場合であって、図７に示す「４→０．３」の場合とは、最初の３００回の印加を４ＭＰａで行い、その後の１５０回の印加を４Ｍｐａから０．３Ｍｐａまで圧力を下げながら行い、最後の４５０回の印加を０．３Ｍｐａで行った場合である。また、耐圧容器内の圧力を変更した場合であって、図７に示す「０．３→４」の場合とは、最初の４５０回の印加を０．３ＭＰａで行い、その後の１５０回の印加を０．３Ｍｐａから４Ｍｐａまで圧力を上げながら行い、最後の３００回の印加を４Ｍｐａで行った場合である。
図７に示す結果から、耐圧容器内の圧力が変更された場合には、６本全てのスパークプラグにおいて貫通放電が検出されたが、耐圧容器内の圧力が固定された場合には、少なくとも一本のスパークプラグにおいて貫通放電が検出されなかったことがわかった。この結果から、耐圧容器内の圧力を複数の異なる圧力に変化させて欠陥判別を行うことにより、絶縁体の欠陥の有無を正確に判別することができることがわかった。この推定メカニズムとしては、絶縁体の欠陥（貫通孔）の状態によって、貫通放電する圧力が異なるところ、耐圧容器内の圧力を変化させることにより、ある圧力においては貫通放電が発生しない場合でも、異なる圧力においては、貫通放電が発生するため、絶縁体の欠陥の有無を正確に判別することができたためと考えられる。
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ１．スパークプラグ１００の製造方法：
本実施形態は、第１実施形態と比較して、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０）が異なるが、それ以外は同じである。具体的には、第２実施形態において、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０Ａ）は、少なくとも一種以上の希ガスを含む雰囲気下において行われる。
Ｂ１．スパークプラグ１００の製造方法：
本実施形態は、第１実施形態と比較して、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０）が異なるが、それ以外は同じである。具体的には、第２実施形態において、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０Ａ）は、少なくとも一種以上の希ガスを含む雰囲気下において行われる。
Ｂ２．実験結果：
図８は、ケーシング３２０内の気体を異ならせた場合における欠陥検出の可否の実験結果を示す図である。図８において、ケーシング３２０内の気体を、左から順に、（ｉ）二酸化炭素（ＣＯ２）、（ｉｉ）窒素（Ｎ２）、（ｉｉｉ）大気ガス（窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２））、（ｉｖ）アルゴン（Ａｒ）とした。なお、ケーシング３２０内の気体を大気ガスとした場合には、２回実験を行い、ケーシング３２０内の気体をアルゴン（Ａｒ）とした場合には、３回実験を行い、それぞれの実験結果が図８に示されている。
図８は、ケーシング３２０内の気体を異ならせた場合における欠陥検出の可否の実験結果を示す図である。図８において、ケーシング３２０内の気体を、左から順に、（ｉ）二酸化炭素（ＣＯ２）、（ｉｉ）窒素（Ｎ２）、（ｉｉｉ）大気ガス（窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２））、（ｉｖ）アルゴン（Ａｒ）とした。なお、ケーシング３２０内の気体を大気ガスとした場合には、２回実験を行い、ケーシング３２０内の気体をアルゴン（Ａｒ）とした場合には、３回実験を行い、それぞれの実験結果が図８に示されている。
実験者は、スパークプラグとして前述したタイプＡを用い、３５ｋＶの電圧を中心電極１０に９００回印加した。実験者は、中心電極１０への電圧の印加を、最初の３００回の印加を４ＭＰａで行い、その後の１５０回の印加を４Ｍｐａから０．３Ｍｐａまで圧力を下げながら行い、最後の４５０回の印加を０．３Ｍｐａで行った。
図８の結果から、ケーシング３２０内の気体を二酸化炭素（ＣＯ２）や窒素（Ｎ２）とした場合と比較して、ケーシング３２０内の気体を大気ガスやアルゴン（Ａｒ）とした場合のほうが、欠陥検出回数が多いことがわかり、特に、ケーシング３２０内の気体をアルゴン（Ａｒ）とした場合に欠陥検出回数が最も多いことがわかる。アルゴンは一般に蛍光管などに封入されており、放電電圧を下げる目的で使用されている。ケーシング３２０内の気体をアルゴンにすることで、フラッシュオーバーの発生確率に比べ貫通放電の発生確率が高くなり、欠陥を検出する精度を高くすることができた。また、他の希ガス（例えば、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ））を用いても同様の結果が得られると考えられる。
Ｃ．第３実施形態：
Ｃ１．スパークプラグ１００の製造方法：
本実施形態は、第１実施形態と比較して、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０）が異なるが、それ以外は同じである。具体的には、第３実施形態において、欠陥判別工程（工程Ｓ１１１０Ｂ）は、第１の工程（工程Ｓ１１２）と、その後に行われる第２の工程（工程Ｓ１１４）とを備える。第１の工程Ｓ１１２は、後に詳述するが、中心電極１０への印加電圧ＶＣ（図４参照）を時間で微分した微分値ｄｆが閾値ｄｆＴ以下となる耐圧容器３００内の圧力条件下において、中心電極１０へ電圧を印加して、所定の耐電圧性能を有することを判断する工程である。第２の工程Ｓ１１４は、中心電極１０への印加電圧ＶＣを下げて絶縁体２０の欠陥の有無を判別する工程である。なお、第２の工程と第１実施形態における欠陥判別工程（工程Ｓ１１０）とは同じである。
Ｃ１．スパークプラグ１００の製造方法：
本実施形態は、第１実施形態と比較して、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０）が異なるが、それ以外は同じである。具体的には、第３実施形態において、欠陥判別工程（工程Ｓ１１１０Ｂ）は、第１の工程（工程Ｓ１１２）と、その後に行われる第２の工程（工程Ｓ１１４）とを備える。第１の工程Ｓ１１２は、後に詳述するが、中心電極１０への印加電圧ＶＣ（図４参照）を時間で微分した微分値ｄｆが閾値ｄｆＴ以下となる耐圧容器３００内の圧力条件下において、中心電極１０へ電圧を印加して、所定の耐電圧性能を有することを判断する工程である。第２の工程Ｓ１１４は、中心電極１０への印加電圧ＶＣを下げて絶縁体２０の欠陥の有無を判別する工程である。なお、第２の工程と第１実施形態における欠陥判別工程（工程Ｓ１１０）とは同じである。
図９は、第３実施形態の欠陥判別工程を説明する図である。図９は、実際に第３実施形態の欠陥判別工程を行った結果を示す。まず、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０Ｂ）として、製造者は、第１の工程Ｓ１１２を行う。具体的には、製造者は、耐圧容器３００内の圧力を、印加電圧ＶＣ（図４参照）を時間で微分した微分値ｄｆが閾値ｄｆＴ以下となる条件とする。つまり、製造者は、耐圧容器３００内の圧力を、スパークプラグの設計上、中心電極１０と主体金具３０との間で放電が生じないと考えられる圧力とする。本実施形態において、耐圧容器３００内の圧力は、４ＭＰａとする。
この条件下において中心電極１０へ電圧を印加して、所定の耐電圧性能を有するかどうかを判断する。図９において、横軸を時間（秒）とし、縦軸を電圧（ｋＶ）とする。本実施形態において、まず、最初の１０秒間、耐圧容器３００内の圧力を４ＭＰａに固定した状態で、中心電極１０への電圧の印加を複数回行った後、次の５秒間、耐圧容器３００内の圧力を４Ｍｐａから０．３Ｍｐａまで圧力を下げながら中心電極１０への電圧の印加を複数回行い、最後の１５秒間を、耐圧容器３００内の圧力を０．３ＭＰａに固定した状態で、中心電極１０への電圧の印加を複数回行った。
図９において、フラッシュオーバー（「Ｆ．Ｏ．」と図示する）が発生した場合、その際に中心電極１０に印加された電圧を「□」で示し、貫通放電が発生した場合、その際に中心電極１０に印加された電圧を「△」で示し、放電が発生しなかった場合（つまり、「
能力波形」が発生した場合）、その際に中心電極１０に印加された電圧を「◆」で示した。
能力波形」が発生した場合）、その際に中心電極１０に印加された電圧を「◆」で示した。
図９において、０秒から約１３秒までの区間は、能力波形が発生している区間であり、「検査電圧印加区間」と呼び、組付体１００Ａの耐電圧性能を有することを判断する区間である。そして、約１３秒から３０秒までの区間は、放電が発生している区間であり、「欠陥検出区間」と呼び、絶縁体２０の欠陥の有無を判別する区間である。この形態によれば、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０Ｂ）において、絶縁体２０の欠陥の有無を正確に検出できるとともに、組付体１００Ａの耐電圧性能を有するかどうかを判定することができる。なお、本実施形態においては、検査電圧印加区間において、フラッシュオーバーが起きる割合が閾値以下の場合、組付体１００Ａの耐電圧性能を有すると判断され、検査電圧印加区間において、貫通放電が発生した場合は、組付体１００Ａの耐電圧性能を有さないと判断される。また、本実施形態においては、検査電圧印加区間および欠陥検出区間において、貫通放電が発生しない場合、組付体１００Ａの絶縁体２０の欠陥は無いと判断される。
Ｄ．第４実施形態：
Ｄ１．スパークプラグ１００の製造方法：
本実施形態は、第１実施形態と比較して、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０）が異なるが、それ以外は同じである。具体的には、第４実施形態において、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０Ｃ）は、耐圧容器３００内の湿度が予め設定した値以上となる条件下において行われる。
Ｄ１．スパークプラグ１００の製造方法：
本実施形態は、第１実施形態と比較して、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０）が異なるが、それ以外は同じである。具体的には、第４実施形態において、欠陥判別工程（工程Ｓ１１０Ｃ）は、耐圧容器３００内の湿度が予め設定した値以上となる条件下において行われる。
Ｄ２．実験結果：
図１０は、ケーシング３２０内の湿度を異ならせた場合における欠陥検出の可否の実験結果を示す図である。図１０において、左の二つの実験結果は、ケーシング３２０内の加湿を行なっていない場合の実験結果であり、一番右側の実験結果は、ケーシング３２０内の加湿を行った場合の実験結果である。本実験では、耐圧容器３００内の湿度が予め設定した値以上となる条件として、ケーシング３２０内に水を少量いれた条件を加湿ありの条件として実験を行った。
図１０は、ケーシング３２０内の湿度を異ならせた場合における欠陥検出の可否の実験結果を示す図である。図１０において、左の二つの実験結果は、ケーシング３２０内の加湿を行なっていない場合の実験結果であり、一番右側の実験結果は、ケーシング３２０内の加湿を行った場合の実験結果である。本実験では、耐圧容器３００内の湿度が予め設定した値以上となる条件として、ケーシング３２０内に水を少量いれた条件を加湿ありの条件として実験を行った。
実験者は、スパークプラグとして前述したタイプＡを用い、３５ｋＶの電圧を中心電極１０に９００回印加した。実験者は、中心電極１０への電圧の印加を、最初の３００回の印加を４ＭＰａで行い、その後の１５０回の印加を４Ｍｐａから０．３Ｍｐａまで圧力を下げながら行い、最後の４５０回の印加を０．３Ｍｐａで行った。
図１０の結果から、ケーシング３２０内の加湿を行なっていない場合と比較して、ケーシング３２０内の加湿を行った場合のほうが、欠陥検出回数が多いことがわかる。このため、この実施形態によれば、絶縁体２０の欠陥の有無をより正確に検出することができる。なお、ケーシング３２０内の湿度は５０％ＲＨ以上が好ましく、７０％ＲＨ以上がより好ましく、９０％ＲＨ以上がさらに好ましい。
Ｅ．変形例：
Ｅ１．変形例１：
上述の実施形態において、撮影画像から得られた二値化画像に基づいて、フラッシュオーバーであるか貫通放電であるかが判別されたが、判別方法はこれに限られない。判別方法として、撮像画像に基づいて判断してもよい。具体的には、フラッシュオーバーである場合、中心電極１０と主体金具３０との間において光が発生する（図５（Ａ）参照）。この光は、絶縁体２０の先端側に生じるため、撮像装置３３０に光が届きやすく、輝度が比較的大きい。一方、貫通放電である場合、絶縁体２０と主体金具３０との間において光が発生する（図６（Ａ）参照）。この光は、絶縁体２０の先端部２１より基端側に生じるため、撮像装置３３０に光が届きにくく、輝度が比較的小さい。この点を踏まえ、撮像画像内の平均輝度が所定の値よりも大きい場合、処理装置はフラッシュオーバーが生じていると判断し、撮像画像内の平均輝度が所定の値以下の場合、処理装置は貫通放電が生じていると判断してもよい。
Ｅ１．変形例１：
上述の実施形態において、撮影画像から得られた二値化画像に基づいて、フラッシュオーバーであるか貫通放電であるかが判別されたが、判別方法はこれに限られない。判別方法として、撮像画像に基づいて判断してもよい。具体的には、フラッシュオーバーである場合、中心電極１０と主体金具３０との間において光が発生する（図５（Ａ）参照）。この光は、絶縁体２０の先端側に生じるため、撮像装置３３０に光が届きやすく、輝度が比較的大きい。一方、貫通放電である場合、絶縁体２０と主体金具３０との間において光が発生する（図６（Ａ）参照）。この光は、絶縁体２０の先端部２１より基端側に生じるため、撮像装置３３０に光が届きにくく、輝度が比較的小さい。この点を踏まえ、撮像画像内の平均輝度が所定の値よりも大きい場合、処理装置はフラッシュオーバーが生じていると判断し、撮像画像内の平均輝度が所定の値以下の場合、処理装置は貫通放電が生じていると判断してもよい。
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１０…中心電極
１２…電極母材
１４…芯材
１６…第１シール層
１７…抵抗体
１８…第２シール層
１９…端子金具
２０…絶縁体
２１…先端部
２２…脚長部
２４…第１碍子胴部
２５…碍子鍔部
２６…第２碍子胴部
２８…軸孔
３０…主体金具
３１…端面
３２…螺子部
３４…胴部
３５…溝部
３６…工具係合部
３８…カシメ部
４０…接地電極
５０…ガスケット
６２…パッキン
６３…充填部
１００…スパークプラグ
１００Ａ…組付体
２００…エンジンヘッド
２１０…取付ネジ孔
３００…耐圧容器
３１０…設置台
３２０…ケーシング
３３０…撮像装置
ＢＴ…閾値
ＣＧ…重心座標
ＨＢ…部分
ＩＭ１…撮像画像
ＩＭ２…二値化画像
ＩＭ３…撮像画像
ＩＭ４…二値化画像
Ｏ−Ｏ…軸線
ＶＣ…印加電圧
ｄｆ…微分値
ｄｆＴ…閾値
１２…電極母材
１４…芯材
１６…第１シール層
１７…抵抗体
１８…第２シール層
１９…端子金具
２０…絶縁体
２１…先端部
２２…脚長部
２４…第１碍子胴部
２５…碍子鍔部
２６…第２碍子胴部
２８…軸孔
３０…主体金具
３１…端面
３２…螺子部
３４…胴部
３５…溝部
３６…工具係合部
３８…カシメ部
４０…接地電極
５０…ガスケット
６２…パッキン
６３…充填部
１００…スパークプラグ
１００Ａ…組付体
２００…エンジンヘッド
２１０…取付ネジ孔
３００…耐圧容器
３１０…設置台
３２０…ケーシング
３３０…撮像装置
ＢＴ…閾値
ＣＧ…重心座標
ＨＢ…部分
ＩＭ１…撮像画像
ＩＭ２…二値化画像
ＩＭ３…撮像画像
ＩＭ４…二値化画像
Ｏ−Ｏ…軸線
ＶＣ…印加電圧
ｄｆ…微分値
ｄｆＴ…閾値
Claims (4)
- 軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、
自身の先端が前記絶縁体の先端部から突出するように前記軸孔内に配置される中心電極と、
前記絶縁体の少なくとも一部の周囲を覆うように前記絶縁体の外周に設けられるとともに、自身の先端部に接地電極が接合された主体金具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絶縁体と前記主体金具とが組み付けられた組付体を耐圧容器の内部に配置し、前記中心電極に電圧を印加し、前記絶縁体の欠陥の有無を判別する欠陥判別工程と、
前記欠陥判別工程の後、前記接地電極を、前記中心電極に向けて曲げる屈曲工程と、を備え、
前記欠陥判別工程は、前記耐圧容器内の圧力を複数の異なる圧力に変化させながら前記中心電極に電圧を印加し、貫通放電が生じた場合に前記欠陥と判別することを特徴とする、スパークプラグの製造方法。 - 請求項１に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記欠陥判別工程は、少なくとも一種以上の希ガスを含む雰囲気下において行われる、スパークプラグの製造方法。 - 請求項１に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記欠陥判別工程は、前記電圧を時間で微分した微分値が閾値以下となる前記耐圧容器内の圧力条件下において、前記電圧を印加して所定の耐電圧性能を有することを判定し、その後、前記電圧を下げて前記欠陥の有無を判別する工程である、スパークプラグの製造方法。 - 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記欠陥判別工程は、前記耐圧容器内の湿度が予め設定した値以上となる条件下において行われる、スパークプラグの製造方法。
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