JP7028720B2 - スパークプラグ - Google Patents

Description

本発明はスパークプラグに関し、特に導電体が内蔵され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、抵抗器などの導電体が絶縁体に内蔵されたスパークプラグがある（特許文献１）。特許文献１の技術では、筒状の絶縁体に内蔵された導電体は、中心電極に接続された導電性ガラスと接触する。振動によって導電体が破損しないように、絶縁体の内周面と導電体の側面との間に絶縁性ガラスが配置されている。

特開２００７－１２２８７９号公報

しかし、上記従来の技術では、導電体と導電性ガラスとの界面の接触抵抗が高くなることがある。即ち、導電体と導電性ガラスとは、導電体をなす導電性酸化物と導電性ガラスに含まれる金属とがいわゆる点接触して導通するから、導通部分をなす接触面積は小さくなり易い。その結果、接触抵抗が高くなり易いので、放電時にこの界面に電界が集中して導電体が劣化するおそれがある。

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、耐久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の方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、軸孔の先端側に配置された中心電極と、軸孔の後端側に配置された端子金具と、軸孔内の中心電極と端子金具との間に配置される導電体と、中心電極と導電体とを電気的に接続する第１導電性ガラスと、端子金具と導電体とを電気的に接続する第２導電性ガラスと、絶縁体の内周面と導電体の側面との間に配置される絶縁性ガラスと、を備える。スパークプラグは、第１導電性ガラスと導電体との間に配置され第１導電性ガラスと導電体とに接触する第１緩衝層と、第２導電性ガラスと導電体との間に配置され第２導電性ガラスと導電体とに接触する第２緩衝層と、を備え、第１導電性ガラス及び第２導電性ガラスは、絶縁性のガラスと金属とを含む混合物からなり、第１緩衝層および第２緩衝層は、金属と導電性酸化物との混合物または金属からなる。導電体は、導電性酸化物の焼結体からなり、第１緩衝層および第２緩衝層に接触し、第１導電性ガラス及び第２導電性ガラスと離間する。

請求項１記載のスパークプラグによれば、第１導電性ガラス及び第２導電性ガラスと導電体とは離間する。第１導電性ガラスに含まれる金属に接触する第１緩衝層は導電体に接触し、第２導電性ガラスに含まれる金属に接触する第２緩衝層は導電体に接触する。第１緩衝層および第２緩衝層は、金属と導電性酸化物との混合物または金属からなるので、第１緩衝層や第２緩衝層と導電体との間の接触抵抗、及び、第１緩衝層や第２緩衝層と第１導電性ガラスや第２導電性ガラスとの間の接触抵抗を低減できる。よって、放電時にこれらの界面に電界が集中するのを緩和できる。さらに、導電体は導電性酸化物の焼結体からなるので、酸化による導電体の劣化を防止できる。その結果、スパークプラグの耐久性を向上できる。

請求項２記載のスパークプラグによれば、第１緩衝層は絶縁性ガラス及び第１導電性ガラスにさらに接触し、第２緩衝層は絶縁性ガラス及び第２導電性ガラスにさらに接触する。絶縁性ガラスが導電体だけでなく第１緩衝層および第２緩衝層に接触しているため、これらの一体性を高めることができる。これにより、第１緩衝層や第２緩衝層が導電体から剥離し難くできる。さらに、スパークプラグの軸線を含む断面において、第１導電性ガラスと第１緩衝層との界面の軸線に直交する方向の長さ、及び、第２導電性ガラスと第２緩衝層との界面の軸線に直交する方向の長さは、導電体の軸線の方向の端面の軸線に直交する方向の長さよりも長い。これにより、導電性ガラスと緩衝層との接触面積を、絶縁体の内周面の内側においてより大きくできる。接触面積を大きくできる分だけ導電性ガラスと緩衝層との界面の抵抗を低減できるので、請求項１の効果に加え、導電性ガラスと緩衝層との界面の電界集中を緩和し、耐久性をさらに向上できる。

請求項３記載のスパークプラグによれば、第１緩衝層および第２緩衝層は、導電体の端面および側面に接触するので、緩衝層が導電体の端面のみに接触する場合に比べ、緩衝層と導電体との接触面積を大きくできる。その結果、緩衝層と導電体との界面の抵抗を低減できるので、請求項２の効果に加え、緩衝層と導電体との界面の電界集中を緩和し、耐久性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、第１緩衝層は導電体の先端側のみに配置され、第２緩衝層は導電体の後端側のみに配置される。これにより、第１緩衝層や第２緩衝層が導電体の電気特性に影響を与え難くできる。よって、請求項１又は２の効果に加え、導電体の電気特性のばらつきを生じ難くできる。

請求項５記載のスパークプラグによれば、第１緩衝層および第２緩衝層は、導電体が含有する金属元素と同じ金属元素を１種以上含有する。これにより、第１緩衝層や第２緩衝層と導電体との相互作用を生じ難くできる。よって、請求項１から４のいずれかの効果に加え、耐久性をさらに向上できる。

第１実施形態におけるスパークプラグの片側断面図である。 図１の一部を拡大して示したスパークプラグの断面図である。 第２実施形態におけるスパークプラグの一部を拡大して示した断面図である。 第３実施形態におけるスパークプラグの一部を拡大して示した断面図である。 比較例におけるスパークプラグの一部を拡大して示した断面図である。

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から図５においても同じ）。スパークプラグ１０は、絶縁体１１、中心電極１４及び端子金具１５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のセラミック製の部材であり、軸線Ｏに沿って貫通する軸孔が形成されている。本実施の形態では、軸孔が貫通して形成される絶縁体１１の内周面１２は、軸線Ｏと直交する断面の形状が円形である。絶縁体１１の内周面１２には、先端に向かって内径が次第に小さくなる後端向き面１３が先端側に設けられている。

中心電極１４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１４は、絶縁体１１の後端向き面１３に係止され、先端が絶縁体１１から露出する。中心電極１４は芯材を省略しても良い。

端子金具１５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１５は、先端側が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の先端側の外周に主体金具１６が加締め固定されている。主体金具１６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１６は、径方向の外側へ鍔状に張り出す座部１７と、座部１７よりも先端側の外周面に形成されたねじ部１８とを備えている。主体金具１６は、内燃機関（シリンダヘッド）のねじ穴（図示せず）にねじ部１８を締結して固定される。

接地電極１９は、主体金具１６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１９は棒状に形成されており、先端側が屈曲し中心電極１４と対向する。接地電極１９は、中心電極１４との間に火花ギャップを形成する。

導電体２０は、放電時に発生する電波ノイズを抑えるための部材であり、絶縁体１１の内周面１２の内側の中心電極１４と端子金具１５との間に配置されている。導電体２０は、中心電極１４と導電体２０との間に配置された第１導電性ガラス２１を介して、中心電極１４と電気的に接続される。本実施の形態では、導電体２０は円柱状に形成されている。また、端子金具１５と導電体２０との間に配置された第２導電性ガラス２２を介して、導電体２０は端子金具１５と電気的に接続されている。

導電体２０としては、導電性酸化物の焼結体からなる抵抗体や磁性体などが挙げられる。抵抗体は、放電電流のうち電波ノイズの原因となる周波数帯の成分を吸収する。磁性体は、フェライトのインピーダンスや磁気損失等によって、放電電流のうち電波ノイズの原因となる周波数帯の成分を遮断または吸収する。磁性体を構成する導電性酸化物としては、例えばＭｎ－Ｚｎフェライトが挙げられる。

抵抗体を構成する導電性酸化物としては、例えばＭｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｒ等の酸化物を配合して焼成された半導性の焼結体、一般式Ａ_２－ＸＢ_ＸＣｕＯ_４で表される金属酸化物や一般式ＣＤＯ_３で表される金属酸化物を含有する焼結体等が挙げられる。一般式の元素Ａ及び元素Ｃは、ＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第３族元素から選択される１種または２種以上である。元素ＢはＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第２族元素から選ばれたＣａ，Ｓｒ及びＢａから選択される少なくとも１種または２種以上である。元素Ｄは遷移元素の１種または２種以上である。添え字ｘは０≦ｘ＜２を満たす。なお、添え字ｘ＝０は元素Ｂが含まれていないことを示す。

元素Ａ及び元素Ｃとしては、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ及びＹｂ等のランタノイド、Ａｃ等のアクチノイド、Ｓｃ及びＹが挙げられる。特に、元素ＡはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｙ及びＹｂから選択される少なくとも１種が好ましく、Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ及びＧｄから選択される少なくとも１種がより好ましい。元素Ｃの一部をＣａ，Ｓｒ及びＢａ等の他の元素に置換できる。元素Ｄとしては、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｌ等が挙げられる。

一般式Ａ_２－ＸＢ_ＸＣｕＯ_４で表される金属酸化物としては、例えばＬａ_２ＣｕＯ_４，ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７，Ｌａ_１．８５Ｂａ_０．１５ＣｕＯ_４等が挙げられる。一般式ＣＤＯ_３で表される金属酸化物としては、ＹＣｒＯ_３，ＹＭｎＯ_３，Ｌａ（Ｆｅ_０．５Ｎｉ_０．５）Ｏ_３，（Ｎｄ_０．７Ｃａ_０．３）（Ｍｎ_０．４Ａｌ_０．６）Ｏ_３等が挙げられる。

導電体２０は、抵抗値を調整するため、この導電性酸化物よりも体積抵抗率が高い物質を含有できる。この物質（絶縁粉末）としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３，Ｙ_２Ｏ_３，ＺｒＯ_２，ムライト、ステアタイト等の金属酸化物、Ｓｉ_３Ｎ_４等の金属窒化物、Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系、ＢａＯ－Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２－Ｂ_２Ｏ_３－ＣａＯ－ＢａＯ系、ＳｉＯ_２－ＺｎＯ－Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２－Ｂ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ系およびＳｉＯ_２－Ｂ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－ＢａＯ系等のガラスが挙げられる。これらの物質は１種のみを用いても良いし、２種以上を併用しても良い。

導電体２０は、例えば、秤量された出発原料を混合し仮焼成した後、仮焼成後の粉末を粉砕し、必要に応じて絶縁性の物質（絶縁粉末）を混合した後、成形・焼成して得られる焼結体である。焼結体は、必要に応じて外形加工が施される。

第１導電性ガラス２１及び第２導電性ガラス２２は、絶縁性のガラス粉末および金属粉末を含む混合物を焼成したものが用いられる。第１導電性ガラス２１及び第２導電性ガラス２２に含まれるガラスは、Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系、ＢａＯ－Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２－Ｂ_２Ｏ_３－ＣａＯ－ＢａＯ系、ＳｉＯ_２－ＺｎＯ－Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２－Ｂ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ系およびＳｉＯ_２－Ｂ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－ＢａＯ系等が挙げられる。

第１導電性ガラス２１及び第２導電性ガラス２２に含まれる金属は、例えばＺｎ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｆｅ及びＣｕが挙げられる。第１導電性ガラス２１及び第２導電性ガラス２２は、無定形カーボン（カーボンブラック）、グラファイト、ＳｉＣ，ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＷＣ及びＺｒＣ等の導電材料、ＺｎＯ，ＴｉＯ_２等の半導性の無機化合物粉末、絶縁性粉末等を含有しても良い。

図２は図１の一部（導電体２０の付近）を拡大して示したスパークプラグ１０の軸線Ｏを含む断面図である。図２は導電体２０の軸線方向の中間部分の図示が省略されている（図３から図５においても同じ）。

図２に示すようにスパークプラグ１０は、導電体２０の軸線方向の先端側の端面２０ａと第１導電性ガラス２１との間に第１緩衝層２３が配置されている。第１緩衝層２３は、第１導電性ガラス２１と導電体２０の端面２０ａとに接触する。第１緩衝層２３によって導電体２０と第１導電性ガラス２１とは離間する。また、導電体２０の軸線方向の後端側の端面２０ｂと第２導電性ガラス２２との間に第２緩衝層２４が配置されている。第２緩衝層２４は導電体２０の端面２０ｂと第２導電性ガラス２２とに接触する。第２緩衝層２４によって導電体２０と第２導電性ガラス２２とは離間する。なお、本実施形態では、第１緩衝層２３及び第２緩衝層２４は、絶縁体１１の内周面１２に接触している。

第１緩衝層２３及び第２緩衝層２４は、金属と導電性酸化物とを含む混合物または金属からなる。第１緩衝層２３や第２緩衝層２４に含まれる金属としては、例えばＣｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄ等が挙げられる。第１緩衝層２３や第２緩衝層２４に含まれる導電性酸化物としては、導電体２０に含まれる導電性酸化物と同じものが例示される。

第１緩衝層２３や第２緩衝層２４は、本実施形態では、金属からなる板材を用いて形成される。しかし、これに限られるものではない。例えば第１緩衝層２３や第２緩衝層２４は、金属と導電性酸化物とを含む混合物からなる板材、金属粉末と導電性酸化物の粉末とを含む混合物の堆積物、金属粉末の堆積物などから適宜形成できる。

第１導電性ガラス２１は、第１緩衝層２３及び絶縁体１１の内周面１２に接触する。第１導電性ガラス２１が絶縁体１１の内周面１２に接触することにより、スパークプラグ１０が装着された内燃機関（図示せず）の燃焼室の燃焼ガスが、絶縁体１１の軸孔から漏洩しないようにできる。

導電体２０の側面２０ｃと絶縁体１１の内周面１２との間に絶縁性ガラス２５が配置されている。絶縁性ガラス２５は、第１緩衝層２３、第２緩衝層２４、導電体２０及び絶縁体１１に接触する。絶縁性ガラス２５は、第１緩衝層２３及び第２緩衝層２４によって第１導電性ガラス２１及び第２導電性ガラス２２の各々と離間する。導電体２０と絶縁体１１との間に絶縁性ガラス２５が介在することにより、振動によって導電体２０が破損しないようにできる。また、絶縁性ガラス２５は、導電体２０だけでなく第１緩衝層２３及び第２緩衝層２４に接触しているため、これらの一体性を高めることができる。これにより、第１緩衝層２３や第２緩衝層２４が導電体２０から剥離し難くできる。

絶縁性ガラス２５の材料としては、融点が絶縁体１１の融点よりも低いもの、例えばＢ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系、ＢａＯ－Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２－Ｂ_２Ｏ_３－ＣａＯ－ＢａＯ系、ＳｉＯ_２－ＺｎＯ－Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２－Ｂ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ系およびＳｉＯ_２－Ｂ_２Ｏ_３－Ｌｉ_２Ｏ－ＢａＯ系などが挙げられる。これらは１種のみを用いても良いし、２種以上を併用しても良い。絶縁性ガラス２５は、アルミナ、窒化ケイ素、ムライト及びステアタイト等の無機化合物を含有しても良い。

絶縁性ガラス２５は第１緩衝層２３と第２緩衝層２４との間に介在する。絶縁性ガラス２５の体積抵抗率は、導電体２０の体積抵抗率よりも高いので、絶縁性ガラス２５を介して第１緩衝層２３と第２緩衝層２４との間が短絡しないようにできる。

本実施形態では、軸線Ｏを含む断面において、第１導電性ガラス２１と第１緩衝層２３との界面２６の軸線Ｏに直交する方向の長さＬ１、及び、第２導電性ガラス２２と第２緩衝層２４との界面２７の軸線Ｏに直交する方向の長さＬ３は、導電体２０の端面２０ａ，２０ｂの軸線Ｏの直交する方向の長さＬ２，Ｌ４よりも長い。

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、絶縁体１１の軸孔に中心電極１４を挿入し、中心電極１４を後端向き面１３で係止する。次に、第１導電性ガラス２１の原料粉末を軸孔から入れて、中心電極１４の周りに充填する。圧縮用棒材（図示せず）を用いて、中心電極１４の周りに充填した第１導電性ガラス２１の原料粉末を予備圧縮する。次いで、第１導電性ガラス２１の原料粉末の上に、第１緩衝層２３を形成するための金属製の板材を配置する。

次に、絶縁性ガラス２５の材料でできたガラス管の中に導電体２０（焼結体）を入れたものを軸孔に挿入し、第１緩衝層２３のための板材の上に置く。導電体２０及びガラス管の上に、第２緩衝層２４を形成するための金属製の板材を置いた後、その上に、第２導電性ガラス２２の原料粉末をペレット状に成形した成形体を置く。絶縁体１１を炉内に移送し、例えば第１導電性ガラス２１及び第２導電性ガラス２２の原料粉末や絶縁性ガラス２５の材料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１５を挿入し、端子金具１５の先端によって第２導電性ガラス２１及び第２導電性ガラス２２の原料粉末および絶縁性ガラス２５の材料を軸方向へ圧縮する。この結果、それらが圧縮・焼結され、絶縁体１１の内部に第１導電性ガラス２１、第１緩衝層２３、導電体２０、絶縁性ガラス２５、第２緩衝層２４及び第２導電性ガラス２２が一体化される。

次に絶縁体１１を炉外へ移送し、絶縁体１１の外周に主体金具１６を組み付ける。接地電極１９を主体金具１６に接合した後、接地電極１９の先端が中心電極１４と対向するように接地電極１９を屈曲して、スパークプラグ１０を得る。

この製造方法において、導電体２０を入れたガラス管を軸孔に挿入する代わりに、導電体２０（焼結体）を軸孔に入れた後、導電体２０の周りに絶縁性ガラス２５の原料粉末を充填することは当然可能である。金属粉末等の堆積物によって第１緩衝層２３や第２緩衝層２４を形成する場合には、第１導電性ガラス２１や第２導電性ガラス２２と同様に、それらの原料粉末を軸孔に充填したり原料粉末の成形体を軸孔に挿入したりする。さらに、第２導電性ガラス２２の原料粉末の成形体を軸孔に挿入する代わりに、第２導電性ガラス２２の原料粉末を軸孔に充填することは当然可能である。

スパークプラグ１０によれば、導電体２０は、金属と導電性酸化物との混合物または金属からなる第１緩衝層２３及び第２緩衝層２４に接触し、第１導電性ガラス２１及び第２導電性ガラス２４と離間する。そのため、第１導電性ガラス２１及び第２導電性ガラス２２に含まれる金属（粉末や粒子）が導電体２０に接触する場合に比べ、第１緩衝層２３及び第２緩衝層２４に含まれる導電性物質（金属や導電性酸化物）と導電体２０との接触面積を大きくできる。第１緩衝層２３及び第２緩衝層２４はそれぞれ第１導電性ガラス２１及び第２導電性ガラス２４に含まれる金属（粉末や粒子）といわゆる点接触して導通するが、この導通は第１緩衝層２３及び第２緩衝層２４を形成する金属によってもなされる。その結果、第１緩衝層２３と第１導電性ガラス２１との間、第２緩衝層２４と第２導電性ガラス２２との間で、それぞれオーミック接触またはオーミック接触に近い接触を実現できる。

これにより、第１緩衝層２３と導電体２０との間の接触抵抗、第２緩衝層２４と導電体２０との間の接触抵抗、第１緩衝層２３と第１導電性ガラス２１との間の接触抵抗、及び、第２緩衝層２４と第２導電性ガラス２２との間の接触抵抗を低減できる。よって、放電時にこれらの界面に電界が集中するのを緩和できる。さらに、導電体２０は導電性酸化物の焼結体からなるので、酸化による導電体２０の劣化を防止できる。その結果、スパークプラグ１０の耐久性を向上できる。

界面２６の軸線Ｏに直交する方向の長さＬ１及び界面２７の軸線Ｏに直交する方向の長さＬ３は、導電体２０の端面２０ａ，２０ｂの軸線Ｏに直交する方向の長さＬ２，Ｌ４よりも長いので、第１導電性ガラス２１と第１緩衝層２３との接触面積（界面２６の面積）及び第２導電性ガラス２２と第２緩衝層２４との接触面積（界面２７の面積）を、絶縁体１１の内周面１２の内側においてより大きくできる。即ち、界面２６の軸線Ｏに直交する方向の長さＬ１が導電体２０の端面２０ａの軸線Ｏに直交する方向の長さＬ２と等しい場合に比べて、界面２６の面積を大きくできる。界面２７の軸線Ｏに直交する方向の長さＬ３が導電体２０の端面２０ｂの軸線Ｏに直交する方向の長さＬ４と等しい場合に比べて、界面２７の面積を大きくできる。その結果、界面２６，２７の抵抗を低減できるので、界面２６，２７の電界集中を緩和し、耐久性をさらに向上できる。

第１緩衝層２３は導電体２０の先端側のみに配置され、第２緩衝層２４は導電体２０の後端側のみに配置されるので、第１緩衝層２３及び第２緩衝層２４は導電体２０の側面２０ｃに接触しないで端面２０ａ，２０ｂにそれぞれ接触する。これにより、導電体２０の抵抗値を、第１緩衝層２３及び第２緩衝層２４が接触する導電体２０の端面２０ａ，２０ｂの面積、及び、端面２０ａ，２０ｂ間の長さに依存させることができる。その結果、第１緩衝層２３や第２緩衝層２４の一部が導電体２０の側面２０ｃに回り込んで第１緩衝層２３と第２緩衝層２４との間の距離にばらつきが生じることによる、導電体２０の電気特性のばらつきを抑制できる。

図３を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施形態では、第１導電性ガラス２１及び第２導電性ガラス２２が絶縁性ガラス２５と離間する場合について説明した。これに対し第２実施形態では、第１導電性ガラス３１及び第２導電性ガラス３２が絶縁性ガラス３５に接触する場合について説明する。なお、第１実施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実施形態におけるスパークプラグ３０の一部（導電体２０の付近）を拡大して示した軸線Ｏを含む断面図である。スパークプラグ３０は、第１実施形態のスパークプラグ１０の一部を図３に示す部分に代えたものである。

図３に示すようにスパークプラグ３０は、導電体２０の端面２０ａと第１導電性ガラス３１との間に第１緩衝層３３が配置されている。導電体２０の側面２０ｃと絶縁体１１の内周面１２との間に絶縁性ガラス３５が配置されている。第１緩衝層３３は第１導電性ガラス２１、導電体２０の端面２０ａ及び絶縁性ガラス３５に接触する。第１緩衝層３３によって導電体２０と第１導電性ガラス３１とは離間する。また、導電体２０の端面２０ｂと第２導電性ガラス３２との間に第２緩衝層３４が配置されている。第２緩衝層３４は第２導電性ガラス３２、導電体２０の端面２０ｂ及び絶縁性ガラス３５に接触する。第２緩衝層３４によって導電体２０と第２導電性ガラス３２とは離間する。

第１緩衝層３３及び第２緩衝層３４は、例えばめっき、焼き付け塗膜、物理蒸着、化学蒸着等によって、導電体２０の端面２０ａ，２０ｂに形成される。これらの処理によって導電体２０と第１緩衝層３３及び第２緩衝層３４とが一体化されるので、第１導電性ガラス３１等を絶縁体１１に一体化するときに、第１実施形態で説明したような、第１緩衝層２３や第２緩衝層２４を形成するための板材等を導電体２０とは別に絶縁体１１の軸孔に挿入する作業を省略できる。

なお、第１導電性ガラス３１と絶縁性ガラス３５との界面の形状、及び、第２導電性ガラス３２と絶縁性ガラス３５との界面の形状は、第１導電性ガラス３１等を絶縁体１１に一体化するときの端子金具１５による軸方向の荷重の大きさ、絶縁体１１を加熱する温度、絶縁性ガラス３５の軸線方向の長さ等によって適宜設定できる。

本実施形態では、軸線Ｏを含む断面において、第１導電性ガラス３１と第１緩衝層３３との界面３６の軸線Ｏに直交する方向の長さＬ１、及び、第２導電性ガラス３２と第２緩衝層３４との界面３７の軸線Ｏに直交する方向の長さＬ３は、導電体２０の端面２０ａ，２０ｂの軸線Ｏの直交する方向の長さＬ２，Ｌ４とほぼ等しい。これにより第２実施形態では、第１実施形態で説明したＬ１＝Ｌ３＞Ｌ２＝Ｌ４による作用効果を除く、第１実施形態と同様の作用効果を実現できる。

図４を参照して第３実施の形態について説明する。第１実施形態および第２実施形態では、第１緩衝層２３，３３及び第２緩衝層２４，３４が導電体２０の端面２０ａ，２０ｂに接触し側面２０ｃに接触しない場合について説明した。これに対し第３実施形態では、第１緩衝層４３及び第２緩衝層４４が、導電体２０の端面２０ａ，２０ｂ及び側面２０ｃに接触する場合について説明する。なお、第１実施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４は第３実施形態におけるスパークプラグ４０の一部（導電体２０の付近）を拡大して示した軸線Ｏを含む断面図である。スパークプラグ４０は、第１実施形態のスパークプラグ１０の一部を図４に示す部分に代えたものである。

図４に示すようにスパークプラグ４０は、導電体２０の端面２０ａと第１導電性ガラス４１との間に第１緩衝層４３が配置されている。導電体２０の側面２０ｃと絶縁体１１の内周面１２との間に絶縁性ガラス４５が配置されている。第１緩衝層４３は第１導電性ガラス４１、導電体２０の端面２０ａ及び側面２０ｃ並びに絶縁性ガラス４５に接触する。第１緩衝層４３によって導電体２０と第１導電性ガラス４１とは離間する。

また、導電体２０の端面２０ｂと第２導電性ガラス４２との間に第２緩衝層４４が配置されている。第２緩衝層４４は第２導電性ガラス４２、導電体２０の端面２０ｂ及び側面２０ｃ並びに絶縁性ガラス４５に接触する。第２緩衝層４４によって導電体２０と第２導電性ガラス４２とは離間する。

スパークプラグ４０の第１緩衝層４３及び第２緩衝層４４は、例えばめっき、塗膜の焼き付け、物理蒸着、化学蒸着等によって、導電体２０の端面２０ａ，２０ｂに形成される。また、第１緩衝層４３及び第２緩衝層４４は、金属からなる板材、金属と導電性酸化物とを含む混合物からなる板材等によって形成することもできる。板材を用いて第１緩衝層４３及び第２緩衝層４４を形成する場合、第１緩衝層４３及び第２緩衝層４４の縁が屈曲した形状は、第１導電性ガラス４１等を絶縁体１１に一体化するときの端子金具１５による軸方向の荷重の大きさ、絶縁体１１を加熱する温度、絶縁性ガラス４５の軸線方向の長さ等によって適宜設定できる。

本実施形態では、軸線Ｏを含む断面において、第１導電性ガラス４１と第１緩衝層４３との界面４６の軸線Ｏに直交する方向の長さＬ１、及び、第２導電性ガラス４２と第２緩衝層４４との界面４７の軸線Ｏに直交する方向の長さＬ３は、導電体２０の端面２０ａ，２０ｂの軸線Ｏの直交する方向の長さＬ２，Ｌ４よりも長い。

第３実施形態では、導電体２０の端面２０ａ，２０ｂ及び側面２０ｃに第１緩衝層４３及び第２緩衝層４４が接触するので、緩衝層が導電体２０の端面２０ａ，２０ｂのみに接触する場合に比べ、第１緩衝層４３と導電体２０との接触面積、及び、第２緩衝層４４と導電体２０との接触面積を大きくできる。これにより、導電体２０の側面２０ｃに緩衝層が接触する分だけ、第１緩衝層４３と導電体２０との界面の抵抗、及び、第２緩衝層４４と導電体２０との界面の抵抗を低減できる。よって、第１緩衝層４３と導電体２０との界面、及び、第２緩衝層４４と導電体２０との界面の電界集中を緩和し、耐久性をさらに向上できる。

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。

第１実施形態から第３実施形態におけるスパークプラグのサンプルを作成して放電試験を行った。表１に、サンプル１～１１の形態、導電体を構成する導電性酸化物の化学式、第１緩衝層および第２緩衝層を構成する物質、及び、放電試験の判定を一覧にして示す。

なお、サンプル１～１１は、緩衝層の有無、導電体および緩衝層の材質の違いによる特性を評価するため、それらの違い以外の、導電体の寸法、第１導電性ガラス、第２導電性ガラス及び絶縁性ガラスの材質、スパークプラグの各部の寸法や形状等は一定にした。

サンプル１～７は第１実施形態におけるスパークプラグのサンプルである。サンプル１，２，４～７の第１緩衝層および第２緩衝層は、それぞれ同じ種類の金属製の板材によって形成された。サンプル３の第１緩衝層および第２緩衝層は、金属（Ｐｔ）と導電性酸化物（Ｌａ_２ＣｕＯ_４）との混合物からなる板材によって形成された。サンプル８は第２実施形態におけるスパークプラグのサンプルである。サンプル８の第１緩衝層および第２緩衝層は、Ｃｕめっきにより形成された。サンプル９は第３実施形態におけるスパークプラグのサンプルである。サンプル９の第１緩衝層および第２緩衝層は、Ｃｕ製の板材によって形成された。

サンプル１０，１１は比較例である。比較例におけるスパークプラグ５０は、サンプル１～９と異なり、第１緩衝層および第２緩衝層が省略されている。図５は比較例におけるスパークプラグ５０（サンプル１０，１１）の一部を拡大して示した軸線Ｏを含む断面図である。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５に示すようにスパークプラグ５０は、絶縁体１１の内周面１２の内側に導電体２０、第１導電性ガラス５１、第２導電性ガラス５２及び絶縁性ガラス５３が配置されている。第１導電性ガラス５１は導電体２０の端面２０ａ及び絶縁性ガラス５３に接触し、第２導電性ガラス５２は導電体２０の端面２０ｂ及び絶縁性ガラス５３に接触する。

１～１１の各サンプルについて、端子金具１５と中心電極１４との間に５Ｖの直流電圧を加えて抵抗値を測定し、予め測定した抵抗温度特性を用いて、そのときの測定値を２０℃のときの抵抗値に補正した。このときの抵抗値は各サンプルとも１ｋΩであった。

次いで、各サンプルを４２５℃の環境下におき、放電電圧を４５ｋＶに設定し、１秒間に１００回の割合で４００時間、中心電極１４と接地電極１９との間に火花を飛ばす試験を行った。試験後、１時間放置し、試験前と同様にして抵抗値を測定し、そのときの測定値を２０℃のときの抵抗値に補正した。試験前後の抵抗値の変化率が±１０％未満のサンプルはＡ、その変化率が±１０％以上±２０％未満のサンプルはＢ、その変化率が±２０％以上±３０％未満のサンプルはＣ、その変化率が±３０％以上のサンプルはＤと判定した。結果は表１に記した。

表１に示すようにサンプル１～９（実施例）は判定がＡ又はＢであったのに対し、サンプル１０，１１（比較例）は判定がＤであった。判定がＣのサンプルは無かった。導電体と第１導電性ガラスとの間に第１緩衝層が介在し、導電体と第２導電性ガラスとの間に第２緩衝層が介在するサンプル１～９は、導電性ガラスと導電体との間に緩衝層が介在しない比較例に比べ、試験前後の抵抗変化率を小さくすることができた。サンプル１～９は、導電体と導電性ガラスとの界面の電界集中を抑制できたからであると推察される。

特にサンプル１～３，５，８，９は、サンプル４，６，７に比べ、さらに試験前後の抵抗変化率を小さくすることができた。サンプル１～３，５，８，９は、サンプル４，６，７と異なり、第１緩衝層および第２緩衝層が、導電体が含有する金属元素と同じ金属元素を１種以上含有する。これにより、第１緩衝層や第２緩衝層と導電体との相互作用を生じ難くすることができ、抵抗変化率をより小さくすることができたと推察される。

以上、実施形態および実施例に基づき本発明を説明したが、本発明はこれら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。

実施例では、第１緩衝層および第２緩衝層をそれぞれ同一種類の部材で形成したサンプル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１緩衝層および第２緩衝層の材質や第１緩衝層および第２緩衝層の作り方を異ならせることは当然可能である。

実施形態では、導電体２０が円柱状に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。導電体２０は絶縁体１１の内周面１２の内側に配置できる大きさ及び形状であれば良いので、例えば直方体状に形成された導電体２０を採用することは当然可能である。

実施形態では、中心電極１４の先端に接地電極１９が対向するスパークプラグ１０，３０，４０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１４の側面に接地電極１９が対向するスパークプラグ、主体金具１６に複数の接地電極１９を接合した多極のスパークプラグが挙げられる。

１０，３０，４０ スパークプラグ
１１ 絶縁体
１２ 絶縁体の内周面
１４ 中心電極
１５ 端子金具
２０ 導電体
２０ａ，２０ｂ 端面
２０ｃ 側面
２１，３１，４１ 第１導電性ガラス
２２，３２，４２ 第２導電性ガラス
２３，３３，４３ 第１緩衝層
２４，３４，４４ 第２緩衝層
２５，３５，４５ 絶縁性ガラス
２６，２７，４６，４７ 界面
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 長さ
Ｏ 軸線

Claims (5)

1. 先端側から後端側へと軸線の方向に延びる軸孔を有する筒状の絶縁体と、
   前記軸孔の先端側に配置された中心電極と、
   前記軸孔の後端側に配置された端子金具と、
   前記軸孔内の前記中心電極と前記端子金具との間に配置される導電体と、
   前記中心電極と前記導電体とを電気的に接続する第１導電性ガラスと、
   前記端子金具と前記導電体とを電気的に接続する第２導電性ガラスと、
   前記絶縁体の内周面と前記導電体の側面との間に配置される絶縁性ガラスと、を備えるスパークプラグであって、
   前記第１導電性ガラスと前記導電体との間に配置され前記第１導電性ガラスと前記導電体とに接触する第１緩衝層と、
   前記第２導電性ガラスと前記導電体との間に配置され前記第２導電性ガラスと前記導電体とに接触する第２緩衝層と、を備え、
   前記第１導電性ガラス及び前記第２導電性ガラスは、絶縁性のガラスと金属とを含む混合物からなり、
   前記第１緩衝層および前記第２緩衝層は、金属と導電性酸化物との混合物または金属のみからなり、
   前記導電体は、導電性酸化物の焼結体からなり、前記第１緩衝層および前記第２緩衝層に接触し、前記第１導電性ガラス及び前記第２導電性ガラスと離間するスパークプラグ。
2. 前記第１緩衝層は、前記絶縁性ガラス及び前記第１導電性ガラスにさらに接触し、
   前記第２緩衝層は、前記絶縁性ガラス及び前記第２導電性ガラスにさらに接触し、
   前記軸線を含む断面において、
   前記第１導電性ガラスと前記第１緩衝層との界面の前記軸線に直交する方向の長さ、及び、前記第２導電性ガラスと前記第２緩衝層との界面の前記軸線に直交する方向の長さは、前記導電体の前記軸線の方向の端面の前記軸線に直交する方向の長さよりも長い請求項１記載のスパークプラグ。
3. 前記第１緩衝層および前記第２緩衝層は、前記導電体の前記端面および前記側面に接触する請求項２記載のスパークプラグ。
4. 前記第１緩衝層は前記導電体の先端側のみに配置され、前記第２緩衝層は前記導電体の後端側のみに配置される請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
5. 前記第１緩衝層および前記第２緩衝層は、前記導電体が含有する金属元素と同じ金属元素を１種以上含有する請求項１から４のいずれかに記載のスパークプラグ。

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