WO2015099082A1 - スパークプラグ - Google Patents

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WO2015099082A1
WO2015099082A1 PCT/JP2014/084393 JP2014084393W WO2015099082A1 WO 2015099082 A1 WO2015099082 A1 WO 2015099082A1 JP 2014084393 W JP2014084393 W JP 2014084393W WO 2015099082 A1 WO2015099082 A1 WO 2015099082A1
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WO
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spark plug
conductive
magnetic body
magnetic
end side
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/084393
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
崇 笠島
勝哉 高岡
和浩 黒澤
邦治 田中
稔貴 本田
啓一 黒野
治樹 吉田
裕則 上垣
Original Assignee
日本特殊陶業株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 日本特殊陶業株式会社 filed Critical 日本特殊陶業株式会社
Priority to JP2015517549A priority Critical patent/JP5901850B2/ja
Priority to US15/108,115 priority patent/US9595814B2/en
Priority to BR112016015116-0A priority patent/BR112016015116A2/ja
Priority to CN201480071112.4A priority patent/CN105849991B/zh
Priority to EP14874467.5A priority patent/EP3089290B1/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/02Details
    • H01T13/04Means providing electrical connection to sparking plugs
    • H01T13/05Means providing electrical connection to sparking plugs combined with interference suppressing or shielding means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P11/00Safety means for electric spark ignition, not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/40Sparking plugs structurally combined with other devices
    • H01T13/41Sparking plugs structurally combined with other devices with interference suppressing or shielding means

Definitions

  • This disclosure relates to a spark plug.
  • spark plugs have been used in internal combustion engines.
  • a technique of providing a resistor in a through hole of an insulator has been proposed.
  • a technique of providing a magnetic body in the through hole of the insulator has been proposed.
  • This disclosure discloses a technique capable of suppressing radio wave noise using a resistor and a magnetic material.
  • a spark plug comprising:
  • the connecting portion is A resistor, A magnetic body structure including a magnetic body and a conductor disposed at a position away from the resistor on the front end side or rear end side of the resistor; Have Of the resistor and the magnetic structure, when the member disposed on the front end side is the first member and the member disposed on the rear end side is the second member,
  • the connecting portion further includes: A first conductive seal portion disposed on a distal end side of the first member and in contact with the first member; A second conductive seal portion disposed between the first member and the second member and in contact with the first member and the second member; A third conductive seal portion disposed on the rear end side of the
  • the first, second, and third conductive seal portions can suppress poor electrical contact at both ends of the resistor and poor electrical contact at both ends of the magnetic structure.
  • radio noise can be appropriately suppressed using both the resistor and the magnetic structure.
  • noise can be appropriately suppressed because the magnetic structure has a specific configuration.
  • This configuration can suppress the heat generation of the magnetic structure. Therefore, the malfunction (for example, alteration of a magnetic body etc.) by the heat_generation
  • the heat generation of the magnetic structure can be further suppressed. Accordingly, it is possible to further suppress problems due to heat generation of the magnetic body structure (for example, alteration of the magnetic body).
  • the spark plug according to any one of Application Examples 1 to 3 The conductor includes a conductive portion penetrating the magnetic body in the direction of the axis. Spark plug.
  • the spark plug according to any one of Application Examples 1 to 4 The magnetic structure is a spark plug disposed on a rear end side of the resistor.
  • the spark plug according to any one of Application Examples 1 to 5 The spark plug further includes a covering portion that covers at least a part of an outer surface of the magnetic structure and is interposed between the magnetic structure and the insulator.
  • This configuration can suppress direct contact between the insulator and the magnetic structure.
  • the spark plug according to any one of Application Examples 1 to 6 The magnetic body is a spark plug formed using a ferromagnetic material containing iron oxide.
  • the spark plug according to application example 7 is a spark plug, wherein the ferromagnetic material is spinel ferrite.
  • This configuration can easily suppress radio noise.
  • the spark plug according to any one of Application Examples 1 to 9 includes a perovskite oxide that is represented by a general formula ABO 3 and the A site of the general formula is at least one of La, Nd, Pr, Yb, and Y. Spark plug.
  • the spark plug according to any one of Application Examples 1 to 10 includes at least one metal of Ag, Cu, Ni, Sn, Fe, and Cr. Spark plug.
  • This configuration can improve the durability of the magnetic structure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the spark plug 100 of the first embodiment.
  • the illustrated line CL indicates the central axis of the spark plug 100.
  • the illustrated cross section is a cross section including the central axis CL.
  • the central axis CL is also referred to as “axis line CL”
  • the direction parallel to the central axis CL is also referred to as “direction of the axis line CL” or simply “axial direction”.
  • the radial direction of the circle centered on the central axis CL is also simply referred to as “radial direction”
  • the circumferential direction of the circle centered on the central axis CL is also referred to as “circumferential direction”.
  • the downward direction in FIG. 1 is referred to as a leading end direction D1
  • the upward direction is also referred to as a trailing end direction D2.
  • the tip direction D1 is a direction from the terminal fitting 40 described later toward the electrodes 20 and 30. 1 is referred to as the front end side of the spark plug 100, and the rear end direction D2 side in FIG. 1 is referred to as the rear end side of the spark plug 100.
  • the spark plug 100 includes an insulator 10 (also referred to as “insulator 10”), a center electrode 20, a ground electrode 30, a terminal fitting 40, a metal shell 50, a first conductive seal portion 60, a resistor 70, the second conductive seal portion 75, the magnetic body structure 200, the covering portion 290, the third conductive seal portion 80, the front end side packing 8, the talc 9, and the first rear end side packing 6 And a second rear end side packing 7.
  • the insulator 10 is a substantially cylindrical member having a through hole 12 (also referred to as “shaft hole 12”) extending along the central axis CL and penetrating the insulator 10.
  • the insulator 10 is formed by firing alumina (other insulating materials can also be used).
  • the insulator 10 includes a leg portion 13, a first reduced outer diameter portion 15, a distal end side body portion 17, a flange portion 19, and a second reduced outer diameter portion, which are arranged in order from the front end side to the rear end side. 11 and a rear end side body portion 18.
  • the flange portion 19 is a maximum outer diameter portion of the insulator 10.
  • the outer diameter of the first reduced outer diameter portion 15 on the front end side with respect to the flange portion 19 gradually decreases from the rear end side toward the front end side.
  • a reduced inner diameter portion 16 In the vicinity of the first reduced outer diameter portion 15 of the insulator 10 (in the example of FIG. 1, the front end side body portion 17), a reduced inner diameter portion 16 whose inner diameter gradually decreases from the rear end side toward the front end side is formed.
  • the outer diameter of the second reduced outer diameter portion 11 on the rear end side with respect to the flange portion 19 gradually decreases from the front end side toward the rear end side.
  • a center electrode 20 is inserted on the distal end side of the through hole 12 of the insulator 10.
  • the center electrode 20 is a rod-shaped member extending along the center axis CL.
  • the center electrode 20 includes an electrode base material 21 and a core material 22 embedded in the electrode base material 21.
  • the electrode base material 21 is formed using, for example, Inconel (“INCONEL” is a registered trademark) which is an alloy containing nickel as a main component.
  • the core material 22 is formed of a material (for example, an alloy containing copper) having a higher thermal conductivity than the electrode base material 21.
  • the center electrode 20 includes a leg portion 25 that forms an end on the front end direction D 1 side, a flange portion 24 provided on the rear end side of the leg portion 25, and a flange portion 24. And a head portion 23 provided on the rear end side.
  • the head portion 23 and the flange portion 24 are disposed in the through hole 12, and the surface of the flange portion 24 on the tip direction D 1 side is supported by the reduced inner diameter portion 16 of the insulator 10.
  • a portion on the distal end side of the leg portion 25 is exposed outside the through hole 12 on the distal end side of the insulator 10.
  • a terminal fitting 40 is inserted on the rear end side of the through hole 12 of the insulator 10.
  • the terminal fitting 40 is formed using a conductive material (for example, a metal such as low carbon steel).
  • a metal layer for corrosion protection can be formed on the surface of the terminal fitting 40.
  • the Ni layer is formed by plating.
  • the terminal fitting 40 includes a flange portion 42, a cap mounting portion 41 that forms a portion on the rear end side from the flange portion 42, and a leg portion 43 that forms a portion on the front end side from the flange portion 42.
  • the cap mounting portion 41 is exposed outside the through hole 12 on the rear end side of the insulator 10.
  • the leg 43 is inserted into the through hole 12 of the insulator 10.
  • a resistor 70 for suppressing electrical noise is disposed between the terminal fitting 40 and the center electrode 20.
  • the resistor 70 includes glass particles (for example, B 2 O 3 —SiO 2 glass) as main components, ceramic particles other than glass (for example, ZrO 2 ), and conductive materials (for example, carbon particles). And a composition comprising:
  • a magnetic structure 200 for suppressing electrical noise is disposed between the resistor 70 and the terminal fitting 40.
  • the right part of FIG. 1 shows a perspective view of the magnetic body structure 200 covered with the covering portion 290 and a perspective view of the magnetic body structure 200 with the covering portion 290 removed.
  • the magnetic body structure 200 includes a magnetic body 210 and a conductor 220.
  • the magnetic body 210 is a substantially columnar member centered on the central axis CL.
  • the magnetic body 210 is formed using, for example, a ferromagnetic material containing iron oxide.
  • a ferromagnetic material containing iron oxide for example, spinel ferrite, hexagonal ferrite, or the like can be used.
  • the spinel type ferrite for example, NiZn (nickel-zinc) ferrite, MnZn (manganese-zinc) ferrite, CuZn (copper-zinc) ferrite or the like can be used.
  • the conductor 220 is a spiral coil surrounding the outer periphery of the magnetic body 210.
  • the conductor 220 is formed using a metal wire, for example, an alloy wire mainly containing nickel and chromium.
  • the conductor 220 is wound over a range from the vicinity of the end on the front end direction D1 side of the magnetic body 210 to the vicinity of the end on the rear end direction D2 side.
  • a first seal portion 60 that contacts the resistor 70 and the center electrode 20 is disposed between the resistor 70 and the center electrode 20.
  • a second conductive seal portion 75 that is in contact with the resistor 70 and the magnetic body structure 200 is disposed between the resistor 70 and the center electrode 20.
  • the 3rd electroconductive seal part 80 which contacts the magnetic body structure 200 and the terminal metal fitting 40 is arrange
  • the seal portions 60, 75, and 80 include, for example, glass particles similar to the resistor 70 and metal particles (Cu, Fe, etc.).
  • the center electrode 20 and the terminal fitting 40 are electrically connected through the resistor 70, the magnetic structure 200, and the seal portions 60, 75, and 80. That is, the first conductive seal portion 60, the resistor 70, the second conductive seal portion 75, the magnetic body structure 200, and the third conductive seal portion 80 are the center electrode 20 and the terminal fitting 40. A conductive path for electrically connecting the two is formed.
  • the conductive seal portions 60, 75, and 80 the contact resistance between the stacked members 20, 60, 70, 75, 200, 80, and 40 is stabilized, and the contact between the center electrode 20 and the terminal fitting 40 is stabilized.
  • the electric resistance value can be stabilized.
  • connection portion 300 the whole of the plurality of members 60, 70, 75, 200, 290, 80 that connect the center electrode 20 and the terminal fitting 40 in the through hole 12 is also referred to as a “connection portion 300”.
  • FIG. 1 shows an end position 72 on the rear end direction D2 side of the resistor 70 (referred to as “rear end position 72”).
  • the inner diameter of the portion on the rear end direction D2 side from the rear end position 72 is the portion on the front end direction D1 side from the rear end position 72 (particularly, the first conductive seal portion 60 and the resistance). It is slightly larger than the inner diameter of the portion accommodating the body 70. However, both inner diameters may be the same.
  • the outer peripheral surface of the magnetic structure 200 is covered with a covering portion 290.
  • the covering portion 290 is a cylindrical member that covers the outer periphery of the magnetic body structure 200.
  • the covering portion 290 is interposed between the inner peripheral surface 10 i of the insulator 10 and the outer peripheral surface of the magnetic structure 200.
  • the covering portion 290 is formed using glass (for example, borosilicate glass).
  • the metal shell 50 is a substantially cylindrical member having a through hole 59 extending along the central axis CL and penetrating the metal shell 50.
  • the metal shell 50 is formed using a low carbon steel material (other conductive materials (for example, metal materials) can also be used).
  • a metal layer for anticorrosion can be formed on the surface of the metal shell 50.
  • the Ni layer is formed by plating.
  • the insulator 10 is inserted into the through hole 59 of the metal shell 50, and the metal shell 50 is fixed to the outer periphery of the insulator 10.
  • the distal end of the insulator 10 (in this embodiment, the portion on the distal end side of the leg portion 13) is exposed outside the through hole 59.
  • the rear end of the insulator 10 (in this embodiment, the portion on the rear end side of the rear end side body portion 18) is exposed outside the through hole 59.
  • the metal shell 50 includes a body portion 55, a seat portion 54, a deformation portion 58, a tool engaging portion 51, and a caulking portion 53, which are arranged in order from the front end side to the rear end side.
  • the seat part 54 is a bowl-shaped part.
  • the outer diameter of the body portion 55 on the distal end direction D1 side of the seat portion 54 is smaller than the outer diameter of the seat portion 54.
  • a screw portion 52 for screwing into a mounting hole of an internal combustion engine for example, a gasoline engine
  • An annular gasket 5 formed by bending a metal plate is fitted between the seat portion 54 and the screw portion 52.
  • the metal shell 50 has a reduced inner diameter portion 56 disposed on the distal direction D1 side with respect to the deformable portion 58.
  • the inner diameter of the reduced inner diameter portion 56 gradually decreases from the rear end side toward the front end side.
  • the front end packing 8 is sandwiched between the reduced inner diameter portion 56 of the metal shell 50 and the first reduced outer diameter portion 15 of the insulator 10.
  • the front end side packing 8 is an iron O-ring (other materials (for example, metal materials such as copper) can also be used).
  • the deformed portion 58 of the metal shell 50 is deformed so that the central portion protrudes toward the outside in the radial direction (the direction away from the central axis CL).
  • a tool engagement portion 51 is provided on the rear end side of the deformation portion 58.
  • the shape of the tool engaging portion 51 is a shape (for example, a hexagonal column) with which the spark plug wrench is engaged.
  • On the rear end side of the tool engaging portion 51 a caulking portion 53 that is thinner than the tool engaging portion 51 is provided.
  • the caulking portion 53 is disposed on the rear end side of the second reduced outer diameter portion 11 of the insulator 10 and forms the rear end of the metal shell 50 (that is, the end on the rear end direction D2 side).
  • the caulking portion 53 is bent toward the inner side in the radial direction.
  • an annular space SP is formed between the inner peripheral surface of the metal shell 50 and the outer peripheral surface of the insulator 10.
  • the space SP is surrounded by the crimped portion 53 and the tool engaging portion 51 of the metal shell 50, and the second reduced outer diameter portion 11 and the rear end side body portion 18 of the insulator 10. It is space.
  • a first rear end side packing 6 is disposed on the rear end side in the space SP, and a second rear end side packing 7 is disposed on the front end side in the space SP.
  • these rear end side packings 6 and 7 are iron C-rings (other materials are also employable).
  • powder of talc (talc) 9 is filled.
  • the crimping portion 53 is crimped so as to be bent inward. And the crimping part 53 is pressed to the front end direction D1 side. Thereby, the deformation
  • the front end side packing 8 is pressed between the first reduced outer diameter portion 15 and the reduced inner diameter portion 56 and seals between the metal shell 50 and the insulator 10. As a result, the gas in the combustion chamber of the internal combustion engine is prevented from leaking outside through the metal shell 50 and the insulator 10. In addition, the metal shell 50 is fixed to the insulator 10.
  • the ground electrode 30 is joined to the tip of the metal shell 50 (that is, the end on the tip direction D1 side).
  • the ground electrode 30 is a rod-shaped electrode.
  • the ground electrode 30 extends from the metal shell 50 in the distal direction D1, bends toward the central axis CL, and reaches the distal end portion 31.
  • the distal end portion 31 forms a gap g with the distal end surface 20s1 (surface 20s1 on the distal end direction D1 side) of the center electrode 20.
  • the ground electrode 30 is joined to the metal shell 50 so as to be electrically connected (for example, laser welding).
  • the ground electrode 30 has a base material 35 that forms the surface of the ground electrode 30 and a core portion 36 embedded in the base material 35.
  • the base material 35 is formed using, for example, Inconel.
  • the core part 36 is formed using a material (for example, pure copper) whose thermal conductivity is higher than that of the base material 35.
  • the magnetic body 210 is disposed in the middle of the conductive path connecting the center electrode 20 and the terminal fitting 40. Therefore, radio wave noise caused by discharge can be suppressed.
  • the conductor 220 is connected in parallel with at least a part of the magnetic body 210. Therefore, it is possible to suppress an increase in the electrical resistance value between the center electrode 20 and the terminal fitting 40. Further, since the conductor 220 is a spiral coil, radio noise can be further suppressed.
  • A-2. Production method As a manufacturing method of the spark plug 100 of the first embodiment, any method can be adopted. For example, the following manufacturing method can be employed. First, the insulator 10, the center electrode 20, the terminal fitting 40, the respective material powders of the conductive seal portions 60, 75, and 80, the material powder of the resistor 70, and the magnetic body structure 200 are prepared. To do. The magnetic body structure 200 is formed by winding a conductor 220 around a magnetic body 210 formed by a known method.
  • the center electrode 20 is inserted from the opening on the rear end direction D2 side of the through hole 12 of the insulator 10 (hereinafter referred to as “rear opening 14”). As described with reference to FIG. 1, the center electrode 20 is disposed at a predetermined position in the through hole 12 by being supported by the reduced inner diameter portion 16 of the insulator 10.
  • the first conductive seal portion 60, the resistor 70, and the second conductive seal portion 75 are charged with the respective material powders, and the molded powder material is molded in the order of the members 60, 70, and 75. Done.
  • the powder material is charged from the rear opening 14 of the through hole 12. Molding of the charged powder material is performed using a rod inserted from the rear opening 14.
  • the material powder is formed into substantially the same shape as the corresponding member.
  • the magnetic body structure 200 is disposed on the rear end direction D2 side of the second conductive seal portion 75 through the rear opening 14 of the through hole 12. And the material powder of the coating
  • the material powder of the third conductive seal portion 80 is charged from the rear opening 14 of the through hole 12.
  • the insulator 10 is heated to a predetermined temperature higher than the softening point of the glass component contained in each material powder, and the terminal fitting 40 is passed through the through-hole 12 from the rear opening 14 in the heated state. 12 is inserted. As a result, each material powder is compressed and sintered to form the conductive seal portions 60, 75, 80, the resistor 70, and the covering portion 290.
  • the metal shell 50 is assembled to the outer periphery of the insulator 10, and the ground electrode 30 is fixed to the metal shell 50.
  • the ground electrode 30 is bent to complete the spark plug.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the spark plug 100b of the second embodiment.
  • the only difference from the spark plug 100 of the first embodiment shown in FIG. 1 is that the magnetic body structure 200 is replaced with a magnetic body structure 200b.
  • Other configurations of the spark plug 100b are the same as the configuration of the spark plug 100 of FIG. Among the elements in FIG. 2, the same elements as those in FIG.
  • the magnetic body structure 200b is disposed between the resistor 70 and the terminal fitting 40 in the through hole 12 of the insulator 10.
  • 2 is a perspective view of the magnetic body structure 200b covered with the covering portion 290b (referred to as “first perspective view P1”), and a magnetic body structure with the covering portion 290b removed.
  • a perspective view of 200b (referred to as “second perspective view P2”) is shown.
  • the second perspective view P2 shows a state in which a part of the magnetic body structure 200b is cut out so as to represent the internal configuration of the magnetic body structure 200b.
  • the magnetic body structure 200b includes a magnetic body 210b and a conductor 220b.
  • the conductor 220b is hatched.
  • the magnetic body 210b is a cylindrical member centered on the central axis CL.
  • various magnetic materials can be employed (for example, a ferromagnetic material containing iron oxide), similarly to the material of the magnetic body 210 in FIG.
  • the conductor 220b penetrates the magnetic body 210b along the central axis CL.
  • the conductor 220b extends from the end on the front end direction D1 side to the end on the rear end direction D2 side of the magnetic body 210b.
  • various conductive materials can be employed as in the material of the conductor 220 in FIG. 1 (for example, an alloy mainly including nickel and chromium).
  • the outer peripheral surface of the magnetic structure 200b is covered with a covering portion 290b.
  • the covering portion 290b is a cylindrical member that covers the magnetic body structure 200b, similarly to the covering portion 290 of FIG.
  • the covering portion 290b suppresses misalignment between the insulator 10 and the magnetic structure 200b by being interposed between the inner peripheral surface 10i of the insulator 10 and the outer peripheral surface of the magnetic structure 200b.
  • various materials can be employed as in the case of the material of the covering part 290 in FIG. 1 (for example, glass such as borosilicate glass).
  • a second conductive seal portion 75 b that contacts the magnetic structure 200 b and the resistor 70 is disposed between the magnetic structure 200 b and the resistor 70.
  • a third conductive seal portion 80 b that contacts the magnetic body structure 200 b and the terminal fitting 40 is disposed between the magnetic body structure 200 b and the terminal fitting 40.
  • various conductive materials can be adopted as in the case of the respective materials of the conductive seal portions 75 and 80 in FIG. Material containing glass particles and metal particles (Cu, Fe, etc.).
  • the end on the tip direction D1 side of the magnetic body structure 200b that is, the end on the tip direction D1 side of each of the magnetic body 210b and the conductor 220b is electrically connected to the resistor 70 by the second conductive seal portion 75b.
  • the end on the rear end direction D2 side of the magnetic body structure 200b that is, the end on the rear end direction D2 side of each of the magnetic body 210b and the conductor 220b is connected to the terminal fitting 40 by the third conductive seal portion 80b.
  • the first conductive seal portion 60, the resistor 70, the second conductive seal portion 75b, the magnetic body structure 200b, and the third conductive seal portion 80b electrically connect the center electrode 20 and the terminal fitting 40.
  • Conductive paths are formed.
  • the contact resistance between the stacked members 20, 60, 70, 75 b, 200 b, 80 b, and 40 is stabilized, and the contact between the center electrode 20 and the terminal fitting 40 is stabilized.
  • the electric resistance value can be stabilized.
  • the plurality of members 60, 70, 75 b, 200 b, 290 b, and 80 b that connect the center electrode 20 and the terminal fitting 40 in the through hole 12 are also referred to as “connecting portions 300 b”.
  • the magnetic body 210b is disposed in the middle of the conductive path connecting the center electrode 20 and the terminal fitting 40. Therefore, radio wave noise caused by discharge can be suppressed.
  • the conductor 220b is connected in parallel with the magnetic body 210b. Therefore, it is possible to suppress an increase in the electrical resistance value between the center electrode 20 and the terminal fitting 40.
  • the conductor 220b is embedded in the magnetic body 210b. That is, the conductor 220b is covered with the magnetic body 210b over the entire area except for both ends. Therefore, damage to the conductor 220b can be suppressed. For example, the conductor 220b can be prevented from being disconnected by vibration.
  • the spark plug 100b of 2nd Embodiment can be manufactured using the same method as the spark plug 100 of 1st Embodiment.
  • the magnetic body structure 200b is formed by inserting the conductor 220b into the through hole of the magnetic body 210b formed by a known method.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a spark plug 100c of a reference example.
  • This spark plug 100c is used as a reference example in an evaluation test described later.
  • a difference from the spark plugs 100 and 100b of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is that the magnetic body structures 200 and 200b and the third conductive seal portions 80 and 80b are omitted.
  • the leg portion 43c of the terminal fitting 40c is longer than the leg portion 43 of the embodiment so that the end of the leg portion 43c on the tip direction D1 side reaches the vicinity of the resistor 70.
  • the 2nd electroconductive seal part 75c which contacts the leg part 43c and the resistor 70 is arrange
  • As the material of the second conductive seal portion 75c the same material as that of the second conductive seal portion 75 of the above embodiment can be used.
  • FIG. 3 shows a position 44 in the middle of a portion of the through hole 12c of the insulator 10c that accommodates the leg 43c (referred to as “halfway position 44”).
  • the inner diameter of the portion on the rear end direction D2 side from the midway position 44 is the portion on the front end direction D1 side from the midway position 44 (particularly, the first conductive seal portion 60, the resistor 70, and the second conductive This is slightly larger than the inner diameter of the sealable portion 75c and the portion of the leg portion 43).
  • both inner diameters may be the same.
  • the configuration of the other parts of the spark plug 100c of the reference example is the same as the configuration of the spark plugs 100 and 100b shown in FIGS.
  • the entirety of the first conductive seal portion 60, the resistor 70, and the second conductive seal portion 75c forms a connection portion 300c that connects the center electrode 20 and the terminal fitting 40c within the through hole 12c.
  • the spark plug 100c of such a reference example can be manufactured using the same method as the spark plugs 100 and 100b of the embodiment.
  • D. Evaluation test D-1. Spark plug sample configuration: An evaluation test using a plurality of types of spark plug samples will be described. Table 1 shown below shows the configuration of each sample and the evaluation results of the four evaluation tests.
  • Configuration I in which the conductor 220b is replaced with a conductor of 1 k ⁇ The third conductive seal portion 80 is omitted in the configuration of FIG.
  • Table 1 The presence or absence of the covering parts 290, 290b It is determined independently of the configurations A to K described above.
  • the configurations common to the configurations A to K are as follows. 1) Material of resistor 70: B 2 O 3 —SiO 2 glass, ZrO 2 as ceramic particles and C as conductive material 2) Material of magnetic bodies 210 and 210b: MnZn ferrite 3) Conductivity Material of body 220, 220b: alloy mainly including nickel and chromium 4) Material of conductive seal portion 60, 75, 75b, 80, 80b, 80c: B 2 O 3 —SiO 2 glass and metal particles
  • the electrical resistance value of the conductor is an electrical resistance value between the end on the front end direction D1 side and the end on the rear end direction D2 side.
  • the electrical resistance value between the end on the front end direction D1 side and the end on the rear end direction D2 side is referred to as a “both end resistance value”.
  • Radio noise characteristics evaluation test The radio noise characteristics are evaluated using the insertion loss measured according to the method specified in JASO D002-2. Specifically, an improved insertion loss (in dB) at a frequency of 300 MHz when the third sample is used as a reference was adopted as an evaluation result.
  • the evaluation result of “m (m is an integer of 0 or more and 10 or less)” indicates that the improvement value of the insertion loss from the third sample is m (dB) or more and less than m + 1 (dB). Is shown. For example, the evaluation result of “5” indicates that the improvement value is 5 dB or more and less than 6 dB. When the improvement value was 10 dB or more, the evaluation result was determined to be “10”.
  • the average value of the insertion loss of five samples having the same configuration was used as the insertion loss of each type of sample.
  • the electrical resistance value between the center electrode 20 and the terminal fittings 40 and 40c is in a range where the width centered on 5 k ⁇ is 0.6 k ⁇ , that is, 4.7 k ⁇ or more, and 5 Five samples in the range of .3 k ⁇ or less were employed. For No. 11 and No. 12, since the variation in electric resistance value was large and five samples having electric resistance values within the above range could not be secured, evaluation was omitted.
  • the evaluation results of No. 1 and No. 6 having the coiled conductor 220 are the best “10”, and the evaluation results of No. 2 and No. 7 having the linear conductor 220b are lower than 10. It was “6”.
  • radio wave noise can be greatly suppressed.
  • the magnetic body structure 200 is more distal than the resistor 70 when the magnetic body structure 200 is disposed on the rear end direction D2 side than the resistor 70.
  • the evaluation result was better than No. 4 arranged on the direction D1 side.
  • the magnetic body structure 200b is located closer to the rear end direction D2 than the resistor 70, and the magnetic body structure 200b is more than the resistor 70.
  • the evaluation result was better than No. 5 arranged on the tip direction D1 side.
  • the gap between the center electrode 20 and the terminal fitting 40 is It was difficult to stabilize the electrical resistance value.
  • the electrical resistance value could be stabilized by providing the second conductive seal portion 75 and the third conductive seal portion 80.
  • Impact resistance evaluation test The impact resistance property is evaluated based on an impact resistance test defined in 7.4 of JIS B8031: 2006. An evaluation result of “0” indicates that an abnormality occurred in the impact resistance test. If no abnormality occurred in the impact resistance test, an additional 30-minute vibration test was performed. And the difference between the measured value of the electrical resistance value before performing the evaluation test and the measured value of the electrical resistance value after performing the evaluation test was calculated.
  • the electrical resistance value is an electrical resistance value between the center electrode 20 and the terminal fittings 40 and 40c.
  • the evaluation result of “5” indicates that the absolute value of the difference between the electrical resistance values exceeded 10% of the electrical resistance value before the test.
  • the evaluation result of “10” indicates that the absolute value of the difference between the electrical resistance values is 10% or less of the electrical resistance value before the test.
  • the evaluation result of No. 11 and No. 12 in which at least one of the second conductive seal portion 75 and the third conductive seal portion 80 sandwiching the magnetic structure 200 is omitted is “0”. there were.
  • the evaluation results of No. 1 to No. 10 and No. 13 having two conductive seal portions (for example, the conductive seal portions 75 and 80 in FIG. 1) sandwiching the magnetic body structures 200 and 200b are Nos. 11 and 12 It was “5” or “10”, which was better than the evaluation result with the number.
  • the impact resistance could be improved by sandwiching the magnetic body structures 200 and 200b between the two conductive seal portions.
  • the evaluation results of No. 6 and No. 7 without the covering portions 290 and 290b were “5”.
  • the evaluation results of No. 1 to No. 5, No. 8 to No. 10, and No. 13 having two conductive seal portions sandwiching the magnetic body structures 200 and 200b and the covering portions 290 and 290b were “10”. .
  • the covering portions 290 and 290b may be omitted.
  • Resistance value stability evaluation test Resistance value stability is evaluated based on the standard deviation of the electrical resistance value between the center electrode 20 and the terminal fittings 40 and 40c.
  • the spark plug used in the evaluation test is obtained by heating the insulator 10 in a state where the material of the connection portion (for example, the connection portion 300 in FIG. 1) is disposed in the through holes 12 and 12c. Manufactured. By this heating, the powder material of the conductive seal portions 60, 75, 75b, 75c, 80, and 80b can flow. This flow may cause the electric resistance value to vary. The magnitude of this variation was evaluated. Specifically, 100 spark plugs having the same configuration are manufactured for each type of sample.
  • the electrical resistance value between the center electrode 20 and the terminal metal fittings 40 and 40c is measured, and the standard deviation of the measured electrical resistance value is calculated.
  • An evaluation result of “0” indicates that the standard deviation is greater than 0.8
  • an evaluation result of “5” indicates that the standard deviation is greater than 0.5 and less than or equal to 0.8
  • the evaluation result of “10” indicates that the standard deviation is 0.5 or less.
  • the evaluation result of No. 11 and No. 12 in which at least one of the second conductive seal portion 75 and the third conductive seal portion 80 sandwiching the magnetic structure 200 is omitted is “0”. there were.
  • the evaluation results of No. 1 to No. 10 and No. 13 having two conductive seal portions (for example, the conductive seal portions 75 and 80 in FIG. 1) sandwiching the magnetic body structures 200 and 200b are Nos. 11 and 12 It was “10” which was better than the evaluation result with the number.
  • the electrical resistance value could be greatly stabilized by sandwiching the magnetic body structures 200 and 200b between the two conductive seal portions.
  • Durability evaluation test The durability indicates durability against discharge. In order to evaluate this durability, a spark plug sample was connected to a transistor ignition device for an automobile, and an operation of repeating discharge under the following conditions was performed. Temperature: 350 degrees Celsius Voltage applied to the spark plug: 20 kV Discharge cycle: 3600 times / minute Operation time: 100 hours In the evaluation test, the operation was performed under the above conditions, and then the electrical resistance value at room temperature between the center electrode 20 and the terminal fittings 40 and 40c was measured. . When the electrical resistance value after the evaluation test was less than 1.5 times the electrical resistance value before the evaluation test, the evaluation result was determined as “10”. When the electrical resistance value after the evaluation test was 1.5 times or more the electrical resistance value before the evaluation test, the evaluation result was determined as “1”.
  • the evaluation result of No. 2 having the conductor 220b was “10”.
  • the evaluation result of No. 13 having a 200 ⁇ conductor instead of the conductor 220b was “10”.
  • the evaluation result of No. 10 having a 1 k ⁇ conductor instead of the conductor 220b was “10”.
  • the evaluation result of No. 9 having a conductor of 2 k ⁇ instead of the conductor 220b was “1”.
  • the resistance value at both ends of the conductor 220b was approximately 50 ⁇ . As described above, by reducing the resistance value at both ends of the conductor of the magnetic structure (specifically, the conductor connected to the magnetic body 210b), durability against discharge could be improved.
  • the reason why the durability against discharge can be improved by reducing the resistance at both ends of the conductor of the magnetic structure can be estimated as follows. That is, at the time of discharging, current flows through the conductor connected to the magnetic body 210b, so that the conductor generates heat. The magnitude of the current during discharge does not depend on the internal configuration of the spark plug, and is adjusted so as to realize appropriate spark generation in the gap g. Therefore, the higher the resistance value at both ends of the conductor, the higher the temperature of the conductor. When the temperature of the conductor increases, the possibility of disconnection of the conductor increases. When the conductor is disconnected, the electrical resistance value between the center electrode 20 and the terminal fitting 40 can be increased.
  • the temperature of the magnetic body 210b when the temperature of the conductor increases, the temperature of the magnetic body 210b also increases.
  • the magnetic body 210b is more easily damaged when the temperature is higher than when the temperature is low (for example, a crack occurs in the magnetic body 210b).
  • the resistance value at both ends of the magnetic body 210b increases, so that the electrical resistance value between the center electrode 20 and the terminal fitting 40 can increase.
  • the smaller the resistance value at both ends of the conductor the more the damage to the magnetic body 210b and the disconnection of the conductor can be suppressed. As a result, it can be estimated that durability against discharge can be improved.
  • radio noise may occur due to current flowing along the surface of the conductor as in discharge. From the above, it is preferable that the resistance value at both ends of the conductor of the magnetic structure is small.
  • the resistance values at both ends of the conductors 220b of No. 2, No. 13, and No. 10 at which the durability evaluation result “10” was obtained were 50 ⁇ , 200 ⁇ , and 1 k ⁇ . Any value among these values can be adopted as the upper limit of the preferable range (range between the lower limit and the upper limit) of the resistance value at both ends of the conductor 220b. Moreover, any value below the upper limit among these values can be adopted as the lower limit. For example, a value of 1 k ⁇ or less can be adopted as the resistance value at both ends of the conductor 220b. More preferably, a value of 200 ⁇ or less can be adopted as the resistance value at both ends of the conductor 220b. In addition to the above value, zero ⁇ can be adopted as the lower limit of the preferable range of the resistance value at both ends of the conductor 220b.
  • the resistance values at both ends of the magnetic body structures 200 and 200b which are the entirety of the magnetic bodies 210 and 210b and the conductors 220 and 220b are small.
  • a preferable range of the resistance values at both ends of the magnetic body structures 200 and 200b for example, a range of zero ⁇ or more and 3 k ⁇ or less can be adopted. However, a value larger than 3 k ⁇ may be adopted.
  • 10 conductors for which excellent durability evaluation results were obtained are 50 ⁇ , 200 ⁇ and 1 k ⁇ , respectively.
  • an arbitrary value of the resistance values at both ends can be set to a preferable range of the resistance values at both ends of the magnetic structures 200 and 200b (range between the lower limit and the upper limit). ).
  • any value below the upper limit among these values can be adopted as the lower limit.
  • a value of 1 k ⁇ or less can be adopted as the resistance value at both ends of the magnetic body structures 200 and 200b.
  • a value of 200 ⁇ or less can be adopted as the resistance value at both ends of the magnetic structures 200 and 200b.
  • zero ⁇ can be adopted as the lower limit of the preferable range of the resistance values at both ends of the magnetic body structures 200 and 200b.
  • the resistance values at both ends of the conductors 220 and 220b are lower than the resistance values at both ends of the magnetic bodies 210 and 210b. According to this configuration, the resistance values at both ends of the magnetic body structures 200 and 200b can be reduced by connecting the conductors 220 and 220b to the magnetic bodies 210 and 210b. As a result, the heat generation of the magnetic body structures 200 and 200b can be suppressed.
  • the resistance values at both ends of the magnetic bodies 210 and 210b are several k ⁇ , and the resistance values at both ends of the conductor (for example, the conductors 220 and 220b) are Is also big.
  • the samples No. 1 to No. 8, No. 10, and No. 13 show evaluation results with good durability.
  • the evaluation results of No. 11 and No. 12 in which at least one of the second conductive seal portion 75 and the third conductive seal portion 80 sandwiching the magnetic structure 200 is omitted are “1”.
  • the samples No. 1 to No. 8, No. 10, No. 13, and No. 13 that obtained a favorable evaluation result of “10” are both two conductive seal portions (for example, FIG. 1) sandwiching the magnetic structure 200, 200b. Conductive seal portions 75 and 80).
  • the durability against discharge could be improved by sandwiching the magnetic body structures 200 and 200b between the two conductive seal portions.
  • the following method is employable as a method of measuring the both-ends resistance value of the magnetic body structure provided in the spark plug.
  • the spark plugs 100 and 100b shown in FIGS. 1 and 2 will be described as an example.
  • the metal shell 50 is removed from the insulator 10, and then the insulator 10 is cut using a cutting tool such as a diamond blade, and the connecting portions 300 and 300b disposed in the through hole 12 are taken out.
  • the conductive seal portion that contacts the magnetic body structures 200 and 200b is removed from the magnetic body structures 200 and 200b using a cutting tool such as a nipper.
  • the corresponding portions are cut and polished by cutting, thereby removing the covering portions 290 and 290b from the magnetic body structures 200 and 200b. Remove.
  • the resistance values at both ends are measured by bringing the probe of the resistance measuring instrument into contact with the end on the front end direction D1 side and the end on the rear end direction D2 side of the magnetic body structures 200 and 200b thus obtained.
  • the conductors 220 and 220b are obtained by removing the magnetic bodies 210 and 210b from the magnetic body structures 200 and 200b obtained by the above method using a cutting tool such as a nipper.
  • the resistance values at both ends are measured by bringing the probe of the resistance value measuring instrument into contact with the end on the front end direction D1 side and the end on the rear end direction D2 side of the obtained conductors 220 and 220b.
  • the following method can be adopted. That is, from the magnetic body structures 200 and 200b obtained by the above method, after observing the internal structure by CT scan, the corresponding portions are cut and polished to cut the tip direction of the magnetic bodies 210 and 210b. The resistance value at both ends is measured by bringing the probe of the resistance value measuring instrument into contact with the end on the D1 side and the end on the rear end direction D2 side.
  • At least one of the end on the front end direction D1 side and the end on the rear end direction D2 side may be a surface.
  • the minimum resistance value obtained by bringing the probe into contact with an arbitrary position on the surface is adopted.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the spark plug 100d of the third embodiment.
  • a magnetic body structure 200d is provided instead of the magnetic body structures 200 and 200b of the embodiment shown in FIGS. 4 is a perspective view of the magnetic body structure 200d.
  • the magnetic body structure 200d is a substantially columnar member centered on the central axis CL.
  • the portion on the rear end direction D2 side of the center electrode 20 from the front end direction D1 side toward the rear end direction D2, the first conductive seal portion 60d, the resistor 70d, The second conductive seal portion 75d, the magnetic structure 200d, the third conductive seal portion 80d, and the leg portion 43d of the terminal fitting 40d are arranged in this order.
  • the magnetic body structure 200d is disposed on the rear end direction D2 side of the resistor 70d.
  • the entire members 60d, 70d, 75d, 200d, and 80d form a connection portion 300d that connects the center electrode 20 and the terminal fitting 40d within the through hole 12d.
  • the configuration of the other parts of the spark plug 100d of the third embodiment is substantially the same as the configuration of the spark plugs 100 and 100b shown in FIGS.
  • the other parts of the spark plug 100d of the third embodiment are denoted by the same reference numerals as the corresponding parts of the spark plugs 100, 100b of FIGS.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the magnetic structure 200d.
  • a perspective view of the magnetic body structure 200d is shown in the upper left part of FIG. This perspective view shows the magnetic body structure 200d with a part cut.
  • a cross section 900 in the figure is a cross section of the magnetic body structure 200d by a plane including the central axis CL.
  • a schematic diagram in which a part 800 on the cross section 900 is enlarged is shown in the upper center of FIG. 5 (hereinafter referred to as “target region 800”).
  • the target area 800 is a rectangular area having the central axis CL as the center line, and the rectangular shape includes two sides parallel to the central axis CL and two sides perpendicular to the central axis CL.
  • the shape of the target region 800 is line symmetric with the central axis CL as the symmetry axis.
  • the first length La in the drawing is the length in the direction perpendicular to the central axis CL of the target region 800
  • the second length Lb is the length in the direction parallel to the central axis CL of the target region 800.
  • the first length La is 1.5 mm
  • the second length Lb is 2.0 mm.
  • the target region 800 (that is, the cross section of the magnetic structure 200d) includes a ceramic region 810 and a conductive region 820.
  • the conductive region 820 includes a plurality of granular regions 825 (hereinafter also referred to as “conductive particle region 825” or simply “grain region 825”).
  • the conductive region 820 is formed of a conductive material.
  • the conductive substance for example, carbon, a carbon-containing compound (for example, TiC), a perovskite oxide (for example, LaMnO 3 ), a metal (for example, Cu), or the like can be used.
  • the plurality of conductive particle regions 825 are in contact with each other, thereby forming a current path extending from the rear end direction D2 side to the front end direction D1 side.
  • Such a plurality of conductive grain regions 825 are formed by using a conductive substance powder as the material of the magnetic structure 200d.
  • one particle of the conductive substance contained in the material powder may form one conductive grain region 825.
  • a plurality of particles of a conductive substance included in the material powder may be attached to each other to form one conductive particle region 825.
  • One conductive particle region 825 shows a cross section of one three-dimensional particle portion of the conductive substance.
  • two conductive particle regions 825 may be arranged apart from each other on the target region 800 (that is, the cross section 900).
  • the two conductive grain regions 825 that are separated from each other on the target region 800 represent cross sections of two three-dimensional particle portions that are in contact with each other at a position deeper than or in front of the target region 800.
  • the plurality of conductive grain regions 825 that are in contact with each other or separated from each other on the target region 800 can form a current path extending from the rear end direction D2 side to the front end direction D1 side. During discharge, current flows through the magnetic structure 200d through the plurality of conductive grain regions 825.
  • the ceramic region 810 is formed of a mixed material including a magnetic body and ceramic.
  • a magnetic material for example, an iron-containing oxide (for example, Fe 2 O 3 ) can be used.
  • a ceramic containing at least one of silicon (Si), boron (B), and phosphorus (P) can be used.
  • the glass described in the first embodiment can be used.
  • a substance containing one or more oxides arbitrarily selected from silica (SiO 2 ), boric acid (B 2 O 5 ), and phosphoric acid (P 2 O 5 ) can be used. .
  • the plurality of conductive grain regions 825 are surrounded by a ceramic region 810 containing a magnetic material. That is, the current path is surrounded by the magnetic material.
  • radio noise generated by the discharge is suppressed.
  • radio noise is suppressed by the conductive path functioning as an inductance element.
  • radio noise is suppressed by increasing the impedance of the conductive path.
  • FIG. 5 shows a single grain region 825 at the bottom center.
  • the distance Lm is the maximum particle size of the grain region 825 (referred to as “maximum particle size Lm”).
  • the maximum grain size Lm of one grain region 825 is the length of the longest line segment that connects the edges of the grain region 825 without protruding from the grain region 825.
  • the large maximum particle diameter Lm of each of the plurality of grain regions 825 means that the current path is thick. The durability of the current path is better as the current path is thicker.
  • the larger the ratio of the number of conductive grain regions 825 having a large maximum particle size Lm (for example, a maximum particle size Lm of 200 ⁇ m or more), the larger the current path and thus The durability of the magnetic body structure 200d can be improved.
  • the boundary line between the two grain regions 825 may be unclear.
  • the boundary line can be specified as follows. An enlarged view of the contact portion 830 of the two grain regions 825 that are in contact with each other is shown in the lower right part of FIG. When the boundary line is unclear, the contact portion 830 is formed by two projecting portions 812 a and 812 b of the ceramic region 810 facing each other. What is necessary is just to employ
  • the maximum particle size Lm can be specified using the boundary line BL.
  • the ceramic region 810 is formed by using a magnetic powder and a ceramic powder as the material of the magnetic structure 200d. Accordingly, pores may be generated in the ceramic region 810 on the target region 800. In the lower left part of FIG. 5, an enlarged view of the ceramic region 810 is shown. As shown, pores 812 are formed in the ceramic region 810. During the discharge of the spark plug 100d, partial discharge can also occur in the pores 812. When partial discharge occurs in the pores 812, the magnetic body structure 200d is deteriorated, and radio noise can be generated. Therefore, the ratio of the pores 812 to the magnetic structure 200d (for example, the ratio of the area of the pores 812 to the area of the remaining region excluding the conductive region 820 from the target region 800) is preferably small.
  • the spark plug 100d having the magnetic structure 200d can be manufactured by the same procedure as the manufacturing method described in the first embodiment.
  • the members in the through hole 12d of the insulator 10d are as follows.
  • Each material powder of the conductive seal portions 60d, 75d, and 80d, a material powder of the resistor 70d, and a material powder of the magnetic structure 200d are prepared.
  • the material powders of the conductive seal portions 60d, 75d, 80d and the resistor 70d are the same as the material powders of the conductive seal portions 60, 75, 80 and the resistor 70 described in the first embodiment.
  • the material powder of the magnetic body structure 200d is prepared as follows, for example. A mixture is prepared by mixing magnetic powder and ceramic powder.
  • the material powder of the magnetic body structure 200d is prepared by mixing the conductive material powder into the mixture.
  • the center electrode 20 is disposed at a predetermined position supported by the reduced inner diameter portion 16 in the through hole 12d.
  • the first conductive seal portion 60d, the resistor 70d, the second conductive seal portion 75d, the magnetic body structure 200d, and the third conductive seal portion 80d are charged and charged into the through holes 12d.
  • the formed powder material is formed in the order of the members 60d, 70d, 75d, 200d, and 80d.
  • the powder material is charged from the rear opening 14 of the through hole 12d. Molding of the charged powder material is performed using a rod inserted from the rear opening 14.
  • the material powder is formed into substantially the same shape as the corresponding member.
  • the insulator 10d is heated to a predetermined temperature higher than the softening point of the glass component contained in each material powder, and the terminal fitting 40d is passed through the through-hole 12d from the rear opening 14 in the heated state. Insert into 12d.
  • each material powder is compressed and sintered to form the conductive seal portions 60d, 75d, and 80d, the resistor 70d, and the magnetic structure 200d.
  • the insulator 10d is heated to a temperature at which the material powder of the conductive substance contained in the material of the magnetic body structure 200d does not melt. Accordingly, the plurality of conductive grain regions 825 (FIG. 5) are approximately in contact with each other at a point.
  • F. Evaluation test F-1. Outline An evaluation test using a plurality of types of samples of the spark plug 100d of the third embodiment will be described. Tables 2 and 3 below show the configuration of each sample and the results of the evaluation test.
  • the composition of the conductive substance As the composition of the conductive substance, the composition of the conductive substance, the occupation ratio, and the large particle ratio are shown.
  • the composition of the conductive substance was specified from the material of the conductive substance.
  • the occupation ratio is a ratio of the total area of the conductive region 820 in the target region 800 to the total area of the target region 800 shown in FIG.
  • the occupation ratio was calculated as follows.
  • the sample magnetic body structure 200d was cut along a plane including the central axis CL, and the cross section of the magnetic body structure 200d was mirror-polished. And the area
  • EPMA electronic probe microanalyzer
  • the conditions for EPMA analysis were as follows. That is, the acceleration voltage was 15.0 kV, the working distance was 11.0 mm, and the beam diameter was 50 ⁇ m.
  • the conductive region 820 was specified by image processing in which a portion where the element of the conductive substance was detected by this EPMA analysis was adopted as the conductive region 820. By this image processing, an image representing the conductive region 820 as shown in the target region 800 at the upper center of FIG. 5 was obtained. The occupation ratio was calculated by analyzing this image.
  • the large particle ratio is the ratio of the total number of grain regions 825 having a maximum particle size Lm of 200 ⁇ m or more to the total number of grain regions 825 in the target region 800 (FIG. 5).
  • a plurality of grain regions 825 in the target region 800 were identified using the conductive region 820 identified by the above EPMA analysis and image processing. When only a part of one grain region 825 is located in the target area 800, that is, when a part of one grain area 825 protrudes outside the target area 800, the grain area 825 is within the target area 800. The number of grain regions 825 was counted as being the grain regions 825.
  • the composition of the iron-containing oxide was specified from the material of the magnetic structure 200d.
  • the element contained in the ceramic was specified from the element contained in the ceramic material (in this evaluation test, an amorphous glass material).
  • Tables 2 and 3 show elements other than oxygen. For example, when “SiO 2 ” is used as the ceramic material, the notation of oxygen (O) is omitted and “Si” is shown.
  • Various additive components may be added to the ceramic material. Tables 2 and 3 also show elements of such additive components (for example, Ca, Na). Note that the elements contained in the ceramic region 810 can also be specified by EPMA analysis.
  • the porosity is an area ratio of the pores 812 (FIG. 5) in the remaining region excluding the conductive region 820 from the target region 800.
  • the porosity was calculated as follows. With respect to the same polished surface as that used in the EPMA analysis, an image of the same region as the target region 800 (FIG. 5) used in the EPMA analysis was taken using a scanning electron microscope (SEM). The obtained SEM image was binarized using image analysis software (Analysis Five manufactured by Soft Imaging System GmbH). The threshold for binarization was set as follows. (1) The secondary electron image and the reflected electron image in the SEM image were confirmed, and a line was drawn on the dark boundary (corresponding to the crystal grain boundary) in the reflected electron image to clarify the position of the crystal grain boundary. .
  • the pores 812 in the ceramic region 810 were specified. Further, the ceramic region 810 and the conductive region 820 in the SEM image were distinguished by EPMA analysis. Then, the ratio of the area of the pores 812 to the area of the remaining region excluding the conductive region 820 from the target region 800 was calculated as the porosity.
  • a numerical value for example, an occupation ratio, a large particle ratio, and a porosity obtained by analyzing a cross-sectional image of the magnetic structure 200d
  • an average value of 10 values obtained from 10 cross-sectional images It was adopted. Images of 10 cross sections of one type of sample were taken using 10 cross sections of 10 samples of the same type produced under the same conditions.
  • the intensity of noise was measured in accordance with JASO D002-2 (Japan Automobile Technical Association Transmission Standard D-002-2) “Automobile-Radio Noise Characteristics-Part 2: Measuring Method of Preventor Current Method”. . Specifically, the gap g distance of the spark plug sample was adjusted to 0.9 mm ⁇ 0.01 mm, and a voltage in the range of 13 kV to 16 kV was applied to the sample for discharge. And at the time of discharge, the electric current which flows through the terminal metal fitting 40d was measured using the current probe, and the measured value was converted into dB for comparison. As noise, noise of four types of frequencies of 30 MHz, 100 MHz, 300 MHz, and 500 MHz was measured.
  • the numerical values in the table indicate the noise intensity with respect to a predetermined standard. The larger the value, the stronger the noise. “Before durability” indicates a result of a noise test before the durability test described later, and “After durability” indicates a result of the noise test after the durability test.
  • the durability test is a test in which a spark plug sample is discharged for 400 hours at a discharge voltage of 20 kV in an environment of 200 degrees Celsius. By such an endurance test, the deterioration of the magnetic body structure 200d can proceed. As the deterioration of the magnetic body structure 200d proceeds, the “after durability” noise can be stronger than the “before durability” noise.
  • the noise intensity was smaller as the frequency was higher, both before and after the endurance.
  • the occupation ratio of conductive materials In Table 2, A-1 to A-6, the occupation ratio of the conductive material was in the range of 35% to 65%. In such A-1 to A-6, a sufficiently small noise intensity of 76 dB or less could be realized at all frequencies before endurance. Moreover, even after the endurance, the noise intensity was 86 dB or less at all frequencies, and the increase in noise could be suppressed. That is, good durability of the magnetic body structure 200d was realized. Moreover, the increase amount of the noise intensity by the endurance test was in the range of 9 dB or more and 11 dB or less at all frequencies.
  • the occupation ratio of the conductive material No. B-1 in Table 3 was 34%, which is smaller than the occupation ratios of No. A-1 to No. A-6 (the large particle ratio was 55%).
  • the noise intensity of No. B-1 was larger than the noise intensity of the same frequency of any sample of Nos. A-1 to A-6.
  • the difference in noise intensity at the same frequency between B-1 and any sample from A-1 to A-6 is 3 dB or more before endurance and 7 dB or more after endurance. there were.
  • the increase in noise intensity by the durability test was 15 dB (30 MHz, 100 MHz) and 16 dB (300 MHz, 500 MHz).
  • the increase amount (9, 10, 11 dB) from A-1 to A-6 was about 5 dB smaller than the increase amount (15, 16 dB) at the same frequency as B-1. That is, A-1 to A-6 having relatively large occupancy rates could realize better durability than B-1 having relatively small occupancy rates. This is because the current path formed by the conductive region 820 (FIG. 5) becomes thicker when the occupancy is large than when the occupancy is small, and the current formed by the conductive region 820 is larger. It is estimated that there are many routes.
  • the occupation ratio of the conductive material of No. B-2 in Table 3 was 67%, which was larger than that of No. A-1 to No. A-6 (the large particle ratio was 52%).
  • the noise intensity of No. B-2 was larger than the noise intensity of the same frequency of any sample of Nos. B-1, A-1 to A-6.
  • the noise intensity of No. B-2 is about the same as that of No. B-1, and the noise intensity of the same frequency of any sample No. A-1 to A-6 It was bigger than.
  • the A-1 to A-6 having a relatively small occupancy rate can suppress noise as compared with the B-2 number having a relatively large occupancy rate. The reason is presumed that the smaller the occupation ratio of the conductive material, the larger the distribution region of the magnetic substance (here, iron-containing oxide) around the conductive path.
  • the occupancy ratios of conductive materials No. A-1 to No. A-6 that realized good durability while suppressing noise were 35, 48, 52, 58, 61, 65 (%). Any value out of these six values can be used as the upper limit of the preferred range of the occupation ratio (the range between the lower limit and the upper limit). Moreover, any value below the upper limit among these values can be adopted as the lower limit. For example, a value of 35% or more and 65% or less can be adopted as the occupation ratio.
  • the occupation ratio can be increased by increasing the proportion (weight percent) of the conductive substance in the material of the magnetic structure 200d.
  • A-1 to A-6 the large particle ratio of the conductive material was 40% or more. As described above, Nos. A-1 to A-6 were able to realize good durability while suppressing noise.
  • the large particle ratio of the conductive material No. B-4 in Table 3 was 39%, which is smaller than the large particle ratio of Nos. A-1 to A-6 (occupation ratio was 61%).
  • the noise intensity of No. B-2 was larger than the noise intensity of the same frequency of any sample of Nos. A-1 to A-6. Note that the difference in noise intensity at the same frequency was 9 dB or more between an arbitrary sample Nos. A-1 to A-6 and No. B-4 before and after endurance. .
  • the increase in noise intensity by the durability test was 15 dB (30 MHz), 11 dB (100 MHz), 12 dB (300 MHz), and 13 dB (500 MHz).
  • the increase amount of any sample from A-1 to A-6 was smaller than the increase amount at the same frequency as B-4.
  • the increase amount (11 dB) of A-3 and A-6 is the same as the increase amount of B-4, A-1, A-2, A-4, A-
  • the increase amount of the arbitrary sample of No. 5 was smaller than the increase amount of B-4 (11 dB).
  • A-1 to A-6 which have a relatively large large particle ratio, could realize better durability than B-4, which has a relatively small large particle ratio.
  • B-4 which has a relatively small large particle ratio.
  • the reason for this is presumed that when the large particle ratio is large, the current path formed by the conductive region 820 (FIG. 5) is thicker than when the large particle ratio is small.
  • the large particle ratios of the A-1 to A-6 conductive materials that achieved good durability while suppressing noise were 40, 45, 51, 55, 77, and 92 (%). Any value among these six values can be adopted as the upper limit of the preferred range of the large particle ratio (the range between the lower limit and the upper limit). Moreover, any value below the upper limit among these values can be adopted as the lower limit. For example, a value of 40% or more and 92% or less can be adopted as the large particle ratio. Even when the large particle ratio is a larger value (for example, 100%), it is presumed that noise can be suppressed by setting the occupation ratio of the conductive substance within the above preferable range. Therefore, 100% may be adopted as the upper limit of the preferable range of the large particle ratio. For example, an arbitrary value of 40% or more can be adopted as the large particle ratio.
  • the large particle ratio can be increased by increasing the particle size of the conductive material powder.
  • a binder may be added to the conductive material powder and mixed. According to this, the plurality of particles of the conductive substance can be bonded to each other via the binder, thereby forming a particulate portion having a large diameter. As a result, the large particle ratio can be increased.
  • the conductive material of the magnetic structure 200d carbon (C), Cr 3 C 2 and TiC that are carbon compounds, SrTiO 3 and SrCrO 3 that are perovskite oxides, and titanium (Ti) that is a metal
  • As the magnetic body of the magnetic body structure 200d Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , and FeO that are iron oxides, (Ni, Zn) Fe 2 O 4 that is spinel ferrite, and BaFe 12 that is hexagonal ferrite.
  • a material selected from O 19 , SrFe 12 O 19 was used.
  • the ceramic of the magnetic body structure 200d contained at least one of silicon (Si), boron (B), and phosphorus (P).
  • the second material of the same type as the first material often has the same characteristics as the first material. Accordingly, even when another material of the same type is used instead of the material of the magnetic structure 200d, the above preferable range of the conductive material occupancy and the above preferable range of the large particle ratio can be applied. Presumed.
  • the magnetic body structure 200d has the following configurations Z1 to Z3, it is estimated that a preferable range of the occupation ratio and a preferable range of the large particle ratio can be applied.
  • the magnetic body structure 200d includes a conductive material as a conductor.
  • the magnetic body structure 200d includes an iron-containing oxide as a magnetic body.
  • the magnetic body structure 200d includes a ceramic containing at least one of silicon (Si), boron (B), and phosphorus (P).
  • the conductive substance included in the magnetic structure 200d preferably includes at least one of carbon, a carbon compound, a perovskite oxide, and a metal.
  • other conductive materials may be used.
  • perovskite oxide types Samples A-7 to A-14 in Table 2 are samples using various perovskite oxides as conductive materials. Specifically, the conductive materials were LaMnO 3 , LaCrO 3 , LaCoO 3 , LaFeO 3 , NdMnO 3 , PrMnO 3 , YbMnO 3 , YMnO 3 in the order of A-7 to A-14. These oxides are represented by the general formula ABO 3 .
  • the leading element A indicates an A-site element
  • the subsequent element B indicates an B-site element.
  • the B site is a 6-coordinate site and is surrounded by an octahedron composed of oxygen
  • the A site is a 12-coordinate site.
  • the occupation ratios of the conductive materials A-7 to A-14 were 39% or more and 64% or less. Moreover, the large particle ratio was 40% or more.
  • the magnetic bodies are (Ni, Zn) Fe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 , Fe 2 O 3 , (Ni, Zn) Fe 2 O 4 , (Mn, Zn) Fe 2 O 4 , in the order of the sample numbers. They were Ba 2 Co 2 Fe 12 O 22 , (Ni, Zn) Fe 2 O 4 , and CuFe 2 O 4 .
  • the ceramic of the magnetic body structure 200d contained at least one of Si, B, and P.
  • the noise intensity of A-7 to A-14 is the same as that of any sample from A-1 to A-6 before and after endurance. It was smaller than. Thus, noise could be further suppressed by using perovskite type oxides A-7 to A-14 as the conductive substance.
  • the amount of increase in noise by the durability test was 6 dB or 7 dB.
  • the amount of increase in noise by the endurance test was 9 dB or more and 11 dB or less, which was larger than the increase in A-7 to A-14.
  • A-4 and A-5 the A site element of the perovskite oxide was the same Sr, and the B site elements were different from each other (Ti and Cr). Between such A-4 and A-5, the difference in noise intensity at the same frequency before endurance is small (2 dB or less), and the difference in noise intensity at the same frequency after endurance is also small. (2 dB or less). That is, A-4 and A-5, which have the same element at the A site, were able to achieve the same level of noise suppression capability and the same level of durability.
  • the elements at the A site were the same La and the elements at the B site were different from each other (Mn, Cr, Co, Fe).
  • the difference in noise intensity at the same frequency before endurance was small (2 dB or less), and the difference in noise intensity at the same frequency after endurance was also small. (2 dB or less). That is, A-7 to A-10, which have the same elements at the A site, were able to achieve the same level of noise suppression capability and the same level of durability.
  • the element at the A site from A-7 to A-14 is selected from La, Nd, Pr, Yb, and Y. Therefore, when the conductive material of the magnetic body structure 200d includes a perovskite oxide in which the A site is at least one of La, Nd, Pr, Yb, and Y, Nos. A-7 to A-14 It is estimated that noise can be suppressed and good durability can be realized in the same manner as the sample.
  • the perovskite oxide an oxide having a plurality of types of elements as the element at the A site may be employed.
  • the conductive material may include a plurality of types of perovskite oxides.
  • the element at the A site of the perovskite oxide included in the sample magnetic structure 200d can be specified as follows.
  • the crystal structure of the perovskite oxide may be specified by analyzing the magnetic structure 200d by a micro X-ray diffraction method, and the crystal structure and elements of the specified crystal phase may be specified.
  • Samples A-15 to A-23 in Table 2 are samples using various metals (including alloys) as conductive materials. Specifically, the conductive materials were Ag, Cu, Ni, Sn, Fe, Cr, Inconel, Sendust, and Permalloy in the order of A-15 to A-23.
  • the occupation ratios of the conductive materials A-15 to A-23 were 40% or more and 65% or less.
  • the large particle ratio was 44% or more.
  • the magnetic materials are CuFe 2 O 4 , BaFe 12 O 19 , SrFe 12 O 19 , NiFe 2 O 4 , (Ni, Zn) Fe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 , Ba 2 Co 2 Fe in the order of the sample numbers. 12 O 22 , Y 3 Fe 5 O 12 , and (Mn, Zn) Fe 2 O 4 .
  • the ceramic of the magnetic body structure 200d contained at least one of Si, B, and P.
  • the noise intensity from A-15 to A-23 is the same as the noise intensity of any sample from A-1 to A-6 before and after endurance. It was smaller than. Thus, noise could be further suppressed by using metals A-15 to A-23 as the conductive material.
  • the amount of increase in noise by the durability test was 6 dB or 7 dB.
  • the amount of increase in noise by the endurance test was 9 dB or more and 11 dB or less, which was larger than the increase in A-15 to A-23.
  • the durability of the magnetic structure 200d can be improved by using the A-15 to A-23 metals as the conductive material. This is presumed to be because the oxidation resistance of metals A-15 to A-23 is good.
  • the conductive material when a metal is employed as the conductive material, it is preferable to employ at least one of metals A-15 to A-23.
  • the conductive material preferably includes a metal including at least one of Ag, Cu, Ni, Sn, Fe, and Cr.
  • the metal contained in the conductive region 820 of the magnetic structure 200d can be specified by EPMA analysis.
  • the porosity of A-24 to A-30 is smaller than the porosity of A-1 to A-23. Specifically, the porosity from A-24 to A-30 was in the range of 3.2% to 5%.
  • the conductive materials A-24 to A-30 were NdMnO 3 , PrMnO 3 , YbMnO 3 , YMnO 3 , Fe, Cr, and Inconel in the order of the sample numbers.
  • the occupation ratio of the conductive material was 46% or more and 64% or less.
  • the large particle ratio was 52% or more.
  • the magnetic materials are (Ni, Zn) Fe 2 O 4 , (Mn, Zn) Fe 2 O 4 , Ba 2 Co 2 Fe 12 O 22 , (Ni, Zn) Fe 2 O 4 , BaFe 12 in the order of sample numbers. They were O 19 , SrFe 12 O 19 , and NiFe 2 O 4 .
  • the ceramic of the magnetic body structure 200d contained at least one of Si, B, and P.
  • the noise intensity of any sample from A-24 to A-30 is the same as that from any sample from A-1 to A-23 before and after endurance. It was smaller than the noise intensity.
  • A-24 to A-30 having a relatively low porosity are A-1 to A-6 and A-7 to A-23 having a relatively high porosity. Compared with, noise could be suppressed. The reason for this is presumed that when the porosity is small, partial discharge in the pores 812 (FIG. 5) is suppressed as compared with the case where the porosity is large.
  • A-24 to A-30 the increase in noise intensity by the durability test was in the range of 2 dB or more and 4 dB or less.
  • the increase from A-1 to A-6 was in the range of 9 dB to 11 dB, and from A-7 to A-23, the increase was 6 dB or 7 dB.
  • A-24 to A-30 having a relatively low porosity are A-1 to A-6 and A-7 to A-23 having a relatively high porosity. Compared to, it was possible to achieve better durability. The reason for this is presumed that when the porosity is small, partial discharge in the pores 812 (FIG. 5) is suppressed as compared with the case where the porosity is large.
  • the porosity of A-1 to A-30 that realized good durability while suppressing noise is 3.2, 3.3, 3.5, 3.8, 4.3, 4.4, 5, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 6, 6.1 (%).
  • Any value out of these 17 values can be adopted as the upper limit of the preferable porosity range (lower limit or higher and lower limit or higher).
  • any value below the upper limit among these values can be adopted as the lower limit.
  • a value of 3.2% or more and 6.1% or less can be adopted as the porosity.
  • A-24 to A-30 were able to suppress noise and improve durability compared to A-1 to A-23.
  • the porosity of No. A-24 to No. A-30 was 3.2, 3.3, 3.5, 3.8, 4.3, 4.4, 5 (%). If the upper limit and the lower limit of the preferable range of porosity are selected from these seven values, the noise suppression capability and durability can be further improved. For example, a value of 3.2% or more and 5% or less can be adopted as the porosity.
  • the porosity is preferably from 0% to 6.1%, particularly preferably from 0% to 5%.
  • the noise suppression performance of Nos. A-1 to A-6 is better than that of a general spark plug (for example, a spark plug in which the magnetic structure 200d is omitted). Therefore, even when the porosity is higher, it is estimated that a practical noise suppression capability can be realized. Therefore, it is estimated that a larger value (for example, 10%) can be adopted as the upper limit of the porosity.
  • any method can be adopted as a method for adjusting the porosity.
  • the ceramic material of the magnetic body structure 200d is melted by increasing the firing temperature of the magnetic body structure 200d (for example, the heating temperature of the insulator 10d that accommodates the material of the connection portion 300d in the through hole 12d). It becomes easy and the porosity can be reduced. Further, by increasing the force applied to the terminal fitting 40d when the terminal fitting 40d is inserted into the through hole 12d, the pores 812 can be crushed and the porosity can be reduced. Moreover, the porosity can be reduced by reducing the particle size of the ceramic material of the magnetic body structure 200d.
  • B-5 in Table 3 is a sample in which the conductive material is omitted from the magnetic structure 200d.
  • the radio noise was too strong to measure an accurate value. The reason for this is presumed to be that a current was not able to flow smoothly through the magnetic structure 200d, and partial discharge occurred in the magnetic structure 200d.
  • A-1 to A-30 were able to suppress noise. Thus, noise can be suppressed by the magnetic body structure 200d containing a conductive substance.
  • a conductive substance which can suppress radio noise it is estimated that not only the conductive substance contained in the sample of Table 2 but other various conductive substances can be employ
  • a conductive material having good oxidation resistance In order to achieve good durability of the magnetic body structure 200d, it is preferable to employ a conductive material having good oxidation resistance. In addition, if a conductive material having an electrical resistivity of 50 ⁇ ⁇ m or less is used, deterioration due to heat generation when a large current flows can be suppressed.
  • iron-containing oxides B-3 in Table 3 is a sample in which the iron-containing oxide (that is, the magnetic material) is omitted from the magnetic structure 200d. As shown in Tables 2 and 3, the noise intensities of Nos. A-1 to A-30 having iron-containing oxides were smaller than the noise intensities of the same frequency as No. B-3. Thus, noise could be suppressed by the magnetic body structure 200d containing the iron-containing oxide. This is because the magnetic body arranged in the vicinity of the current path suppresses radio wave noise.
  • iron-containing oxides examples include iron-containing oxides A-1 to A-30, such as FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Ni, Mn, Cu, An iron-containing oxide containing at least one of Sr, Ba, Zn, and Y can be employed.
  • the iron-containing oxide capable of suppressing radio noise is not limited to the iron-containing oxides included in the samples shown in Table 2, and other various iron-containing oxides (for example, various ferrites) can be used. Is done.
  • the ceramic contained in the magnetic body structure 200d supports a conductive substance and a magnetic body (here, iron-containing oxide).
  • various ceramics can be adopted as the ceramic that supports the conductive material and the magnetic material.
  • amorphous ceramics may be used.
  • glass containing one or more components arbitrarily selected from SiO 2 , B 2 O 3 , and P 2 O 5 can be used.
  • a crystalline ceramic may be employed.
  • crystallized glass also called glass ceramic
  • Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 glass may be employed.
  • the material of the magnetic bodies 210 and 210b is not limited to MnZn ferrite, and various magnetic materials can be employed.
  • various ferromagnetic materials can be used.
  • the ferromagnetic material is a material that forms spontaneous magnetization.
  • various materials such as a material containing iron oxide such as ferrite (including spinel type) and an iron alloy such as alnico (Al—Ni—Co) can be adopted. If such a ferromagnetic material is employed, radio noise can be appropriately suppressed.
  • a ferromagnetic material but a paramagnetic material may be adopted. Also in this case, radio noise can be suppressed.
  • the configuration of the magnetic structure is not limited to the configuration shown in FIGS. 1 and 2, and various configurations having a magnetic body and a conductor can be employed.
  • a coiled conductor may be embedded in the magnetic body.
  • the structure is such that the conductor is connected in parallel with at least a part of the magnetic body on the conductive path connecting the end on the front end direction D1 side and the end on the rear end direction D2 side of the magnetic structure. It is preferable to adopt. If such a configuration is adopted, radio noise can be suppressed by the magnetic material. Furthermore, since both-ends resistance value of a magnetic body structure can be reduced with a conductor, it can suppress that the temperature of a magnetic body structure becomes high. As a result, damage to the magnetic structure can be suppressed.
  • the conductive material may include a plurality of types of conductive materials (for example, both a metal and a perovskite oxide).
  • the magnetic body may include a plurality of types of iron-containing oxides (for example, both Fe 2 O 3 and BaFe 12 O 19 which is hexagonal ferrite).
  • the ceramic may contain a plurality of types of components (for example, both SiO 2 and B 2 O 3 ).
  • the combination of the conductive material, the iron-containing oxide as the magnetic material, and the ceramic is not limited to the combination of the samples in Tables 2 and 3, and various other combinations can be adopted. is there.
  • the composition of the conductive substance and the composition of the iron-containing oxide can be specified by various methods.
  • the composition may be specified by a micro X-ray diffraction method.
  • the cylindrical magnetic body structure 200d may be formed by forming the material of the magnetic body structure 200d into a cylindrical shape using a molding die and firing the molded body.
  • the sintered magnetic body structure 200d is used instead of the material powder of the magnetic body structure 200d. May be inserted into the through hole 12d.
  • each of the conductive seal portions 60d, 75d, and 80d and the resistor 70d can be formed by inserting the terminal fitting 40d into the through hole 12d from the rear opening 14 while the insulator 10d is heated.
  • the configuration of the magnetic body structure is not limited to the configurations shown in FIGS. 1, 2, 4, and 5, and other various configurations can be employed.
  • the configuration of the magnetic body structure 200d described with reference to FIGS. 4 and 5 may be applied to the magnetic body structures 200 and 200b of FIGS.
  • the magnetic bodies 210 and 210b in FIGS. 1 and 2 members having the same configuration as the magnetic body structure 200d described in FIGS. 4 and 5 may be employed.
  • the magnetic body structure 200d may be formed so that the resistance values at both ends of the magnetic body structure 200d are within the above-described preferable range of the resistance values at both ends of the magnetic body structures 200 and 200b (for example, zero). ⁇ or more and 3 k ⁇ or less, or zero ⁇ or more and 1 k ⁇ or less). However, the resistance value at both ends of the magnetic structure 200d may be outside the above preferred range. Moreover, at least one of the resistors 70 and 70d and the seal portions 60, 60d, 75, 75b, 75d, 80, 80b, and 80d may include crystalline ceramic. Further, the magnetic body structure 200d may be disposed closer to the distal direction D1 than the resistor 70d.
  • the configuration of the spark plug is not limited to the configurations described in FIGS. 1, 2, Table 1, FIG. 4, FIG. 5, Table 2, and Table 3, and various configurations can be employed.
  • a noble metal tip may be provided in a portion of the center electrode 20 where the gap g is formed.
  • a noble metal tip may be provided in a portion of the ground electrode 30 where the gap g is formed.
  • an alloy containing a noble metal such as iridium or platinum can be employed.
  • the tip 31 of the ground electrode 30 is opposed to the tip surface 20s1 that is the surface facing the tip direction D1 side of the center electrode 20 to form the gap g.
  • the tip of the ground electrode 30 may be opposed to the outer peripheral surface of the center electrode 20 to form a gap.
  • the present disclosure can be suitably used for a spark plug used for an internal combustion engine or the like.
  • ground electrode 31 ... tip, 35 ... base material, 36 ... core, 40, 40c, 40d ... terminal fitting, 41 ... cap mounting part, 42 ... ⁇ part, 43, 43c, 43d ... Leg part, 50 ... Metal fitting, 51 ... Tool engagement part, 52 ... Screw part, 53 ... Clamping part, 54 ... Seat, 55 ... trunk, 56 ... reduced inner diameter 58 ... deformed portion, 59 ... through hole, 60, 60d ... first conductive seal portion, 70, 70d ... resistor, 75, 75b, 75c, 75d ... second conductive 80, 80b, 80d ... third conductive seal part, 100, 100b, 100c, 100d ... spark plug, 200, 200b, 200d ...
  • magnetic structure 210, 210b ... Magnetic body, 220, 220b ... conductor, 290, 290b ... covering part, 300, 300b, 300c, 300d ... connecting part, 800 ... target region, 810 ... ceramic region, 812 ... soot pores, 812a, 812b ... soot protrusion, 820 ... soot-conducting region, 825 ... soot-conducting grain region, g ... gap, CL ... central axis (axis)

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Abstract

 絶縁体の貫通孔内で中心電極と端子金具とを接続する接続部は、抵抗体と、抵抗体の先端側または後端側の抵抗体から離れた位置に配置された磁性体と導電体とを含む磁性体構造物と、を有する。抵抗体と磁性体構造物とのうち、先端側に配置された部材を第1部材とし、後端側に配置された部材を第2部材とする。接続部は、さらに、第1導電性シール部と第2導電性シール部と第3導電性シール部とを有する。第1導電性シール部は、第1部材の先端側に配置され、第1部材に接触する。第2導電性シール部は、第1部材と第2部材との間に配置され、第1部材と第2部材とに接触する。第3導電性シール部は、第2部材の後端側に配置され、第2部材に接触する。磁性体構造物は、導電体としての導電性物質と、磁性体としての鉄含有酸化物と、珪素とホウ素とリンとのうちの少なくとも1つを含むセラミックと、を含む。

Description

スパークプラグ
 本開示は、スパークプラグに関するものである。
 従来から、内燃機関に、スパークプラグが用いられている。また、点火によって発生する電波ノイズを抑制するために、絶縁体の貫通孔内に抵抗体を設ける技術が提案されている。また、絶縁体の貫通孔内に磁性体を設ける技術も提案されている。
特開平02-284374号公報 特開昭62-150681号公報 特開昭61-230281号公報 特開昭54-151736号公報 特開昭61-135079号公報 特開昭61-104580号公報 特開昭61-208768号公報
 ところが、抵抗体と磁性体との両方を用いて電波ノイズを抑制する点については、十分な工夫がなされていないのが実情であった。
 本開示は、抵抗体と磁性体とを用いて電波ノイズを抑制できる技術を開示する。
 本開示は、例えば、以下の適用例を開示する。
[適用例1]
 軸線の方向に延びる貫通孔を有する絶縁体と、
 前記貫通孔の先端側に少なくとも一部が挿入された中心電極と、
 前記貫通孔の後端側に少なくとも一部が挿入された端子金具と、
 前記貫通孔内で、前記中心電極と前記端子金具とを接続する接続部と、
 を備えるスパークプラグであって、
 前記接続部は、
  抵抗体と、
  前記抵抗体の先端側または後端側の前記抵抗体から離れた位置に配置された、磁性体と導電体とを含む磁性体構造物と、
 を有し、
 前記抵抗体と前記磁性体構造物とのうち、先端側に配置された部材を第1部材とし、後端側に配置された部材を第2部材としたときに、
 前記接続部は、さらに、
  前記第1部材の先端側に配置され、前記第1部材に接触する第1導電性シール部と、
  前記第1部材と前記第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材とに接触する第2導電性シール部と、
  前記第2部材の後端側に配置され、前記第2部材に接触する第3導電性シール部と、
 を有し、
 前記磁性体構造物は、
  1)前記導電体としての、導電性物質と、
  2)前記磁性体としての、鉄含有酸化物と、
  3)珪素(Si)とホウ素(B)とリン(P)とのうちの少なくとも1つを含むセラミックと、
 を含み、
 前記磁性体構造物の前記軸線を含む断面において、
  前記軸線を中心線とし、前記軸線に垂直な方向の大きさが1.5mmであり、前記軸線の方向の大きさが2.0mmである矩形領域を、対象領域としたときに、
  前記対象領域において、前記導電性物質の領域は、複数の粒状の領域を含み、
  前記複数の粒状の領域のうち、最大粒径が200μm以上である粒状の領域の数の割合は、40%以上であり、
  前記対象領域において、前記導電性物質の前記領域の面積の割合が、35%以上、65%以下である、
 スパークプラグ。
 この構成によれば、第1、第2、第3導電性シール部によって、抵抗体の両端における電気的な接触不良と、磁性体構造物の両端における電気的な接触不良とを抑制できる。以上により、抵抗体と磁性体構造物との両方を用いて適切に電波ノイズを抑制できる。また、磁性体構造物が特定の構成を有することにより、適切にノイズを抑制できる。
[適用例2]
 適用例1に記載のスパークプラグであって、
 前記磁性体構造物の先端から後端までの電気抵抗値は3kΩ以下である、
 スパークプラグ。
 この構成によれば、磁性体構造物の発熱を抑制できる。従って、磁性体構造物の発熱による不具合(例えば、磁性体の変質等)を抑制できる。
[適用例3]
 適用例2に記載のスパークプラグであって、
 前記磁性体構造物の前記先端から前記後端までの電気抵抗値は1kΩ以下である、
 スパークプラグ。
 この構成によれば、磁性体構造物の発熱を更に抑制できる。従って、磁性体構造物の発熱による不具合(例えば、磁性体の変質等)を更に抑制できる。
[適用例4]
 適用例1から3のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
 前記導電体は、前記磁性体を前記軸線の方向に貫通する導電部含む、
 スパークプラグ。
 この構成によれば、耐久性を向上しつつ、適切に電波ノイズを抑制できる。
[適用例5]
 適用例1から4のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
 前記磁性体構造物は、前記抵抗体の後端側に配置されている、スパークプラグ。
 この構成によれば、適切に、電波ノイズを抑制できる。
[適用例6]
 適用例1から5のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
 前記接続部は、さらに、前記磁性体構造物の外表面の少なくとも一部を覆い、前記磁性体構造物と前記絶縁体との間に介在する被覆部を有する、スパークプラグ。
 この構成によれば、絶縁体と磁性体構造物とが直接的に接触することを抑制できる。
[適用例7]
 適用例1から6のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
 前記磁性体は、酸化鉄を含む強磁性の材料を用いて形成されている、スパークプラグ。
 この構成によれば、適切に電波ノイズを抑制できる。
[適用例8]
 適用例7に記載のスパークプラグであって、
 前記強磁性の材料は、スピネル型フェライトである、スパークプラグ。
 この構成によれば、容易に電波ノイズを抑制できる。
[適用例9]
 適用例1から8のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
 前記磁性体は、NiZnフェライト、または、MnZnフェライトである、スパークプラグ。
 この構成によれば、適切に電波ノイズを抑制できる。
[適用例10]
 適用例1から9のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
 前記導電性物質は、一般式ABOで表され、前記一般式のAサイトが、La、Nd、Pr、Yb、Yのうちの少なくとも1つであるペロブスカイト型酸化物を含む、
 スパークプラグ。
 この構成によれば、更に適切に電波ノイズを抑制できる。
[適用例11]
 適用例1から10のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
 前記導電性物質は、Ag、Cu、Ni、Sn、Fe、Crのうちの少なくとも1つの金属を含む、
 スパークプラグ。
 この構成によれば、更に適切に電波ノイズを抑制できる。
[適用例12]
 適用例1から11のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
 前記磁性体構造物の前記断面上の前記対象領域のうち、前記導電性物質の前記領域を除いた残りの領域において、気孔率が5%以下である、
 スパークプラグ。
 この構成によれば、磁性体構造物の耐久性を向上できる。
第1実施形態のスパークプラグ100の断面図である。 第2実施形態のスパークプラグ100bの断面図である。 参考例のスパークプラグ100cの断面図である。 第3実施形態のスパークプラグ100dの断面図である。 磁性体構造物200dの説明図である。
A.第1実施形態:
A-1.スパークプラグの構成:
 図1は、第1実施形態のスパークプラグ100の断面図である。図示されたラインCLは、スパークプラグ100の中心軸を示している。図示された断面は、中心軸CLを含む断面である。以下、中心軸CLのことを「軸線CL」とも呼び、中心軸CLと平行な方向を「軸線CLの方向」または、単に「軸線方向」とも呼ぶ。中心軸CLを中心とする円の径方向を、単に「径方向」とも呼び、中心軸CLを中心とする円の円周方向を「周方向」とも呼ぶ。中心軸CLと平行な方向のうち、図1における下方向を先端方向D1と呼び、上方向を後端方向D2とも呼ぶ。先端方向D1は、後述する端子金具40から電極20、30に向かう方向である。また、図1における先端方向D1側をスパークプラグ100の先端側と呼び、図1における後端方向D2側をスパークプラグ100の後端側と呼ぶ。
 スパークプラグ100は、絶縁体10(「絶縁碍子10」とも呼ぶ)と、中心電極20と、接地電極30と、端子金具40と、主体金具50と、第1導電性シール部60と、抵抗体70と、第2導電性シール部75と、磁性体構造物200と、被覆部290と、第3導電性シール部80と、先端側パッキン8と、タルク9と、第1後端側パッキン6と、第2後端側パッキン7と、を備えている。
 絶縁体10は、中心軸CLに沿って延びて絶縁体10を貫通する貫通孔12(「軸孔12」とも呼ぶ)を有する略円筒状の部材である。絶縁体10は、アルミナを焼成して形成されている(他の絶縁材料も採用可能)。絶縁体10は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、脚部13と、第1縮外径部15と、先端側胴部17と、鍔部19と、第2縮外径部11と、後端側胴部18と、を有している。
 鍔部19は、絶縁体10の最大外径部分である。鍔部19よりも先端側の第1縮外径部15の外径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。絶縁体10の第1縮外径部15の近傍(図1の例では、先端側胴部17)には、後端側から先端側に向かって内径が徐々に小さくなる縮内径部16が形成されている。鍔部19よりも後端側の第2縮外径部11の外径は、先端側から後端側に向かって、徐々に小さくなる。
 絶縁体10の貫通孔12の先端側には、中心電極20が挿入されている。中心電極20は、中心軸CLに沿って延びる棒状の部材である。中心電極20は、電極母材21と、電極母材21の内部に埋設された芯材22と、を有している。電極母材21は、例えば、ニッケルを主成分として含む合金であるインコネル(「INCONEL」は、登録商標)を用いて形成されている。芯材22は、電極母材21よりも熱伝導率が高い材料(例えば、銅を含む合金)で形成されている。
 また、中心電極20の外観形状に着目すると、中心電極20は、先端方向D1側の端を形成する脚部25と、脚部25の後端側に設けられた鍔部24と、鍔部24の後端側に設けられた頭部23と、を有している。頭部23と鍔部24とは、貫通孔12内に配置され、鍔部24の先端方向D1側の面は、絶縁体10の縮内径部16によって、支持されている。脚部25の先端側の部分は、絶縁体10の先端側で、貫通孔12の外に露出している。
 絶縁体10の貫通孔12の後端側には、端子金具40が挿入されている。端子金具40は、導電材料(例えば、低炭素鋼等の金属)を用いて形成されている。端子金具40の表面には、防食のための金属層が形成され得る。例えば、Ni層がメッキで形成される。端子金具40は、鍔部42と、鍔部42より後端側の部分を形成するキャップ装着部41と、鍔部42より先端側の部分を形成する脚部43と、を有している。キャップ装着部41は、絶縁体10の後端側で、貫通孔12の外に露出している。脚部43は、絶縁体10の貫通孔12に挿入されている。
 絶縁体10の貫通孔12内において、端子金具40と中心電極20との間には、電気的なノイズを抑制するための抵抗体70が配置されている。抵抗体70は、主成分であるガラス粒子(例えば、B23-SiO2系のガラス)と、ガラス以外のセラミック粒子(例えば、ZrO)と、導電性材料(例えば、炭素粒子)と、を含む組成物で形成されている。
 絶縁体10の貫通孔12内において、抵抗体70と端子金具40との間には、電気的なノイズを抑制するための磁性体構造物200が配置されている。図1の右部には、被覆部290に覆われた状態の磁性体構造物200の斜視図と、被覆部290を取り除いた状態の磁性体構造物200の斜視図と、が示されている。磁性体構造物200は、磁性体210と、導電体220と、を有している。
 磁性体210は、中心軸CLを中心とする略円柱状の部材である。磁性体210は、例えば、酸化鉄を含む強磁性の材料を用いて形成されている。酸化鉄を含む強磁性の材料としては、例えば、スピネル型フェライト、六方晶フェライト等を採用可能である。また、スピネル型フェライトとしては、例えば、NiZn(ニッケル-亜鉛)フェライト、MnZn(マンガン-亜鉛)フェライト、CuZn(銅-亜鉛)フェライト等を採用可能である。
 導電体220は、磁性体210の外周を囲む螺旋状のコイルである。導電体220は、金属線、例えば、主にニッケルとクロムとを含む合金の線材を用いて形成されている。導電体220は、磁性体210の先端方向D1側の端の近傍から後端方向D2側の端の近傍までの範囲に亘って、巻かれている。
 貫通孔12内において、抵抗体70と中心電極20との間は、抵抗体70と中心電極20とに接触する第1シール部60が配置されている。抵抗体70と磁性体構造物200との間には、抵抗体70と磁性体構造物200とに接触する第2導電性シール部75が配置されている。磁性体構造物200と端子金具40との間には、磁性体構造物200と端子金具40とに接触する第3導電性シール部80が配置されている。シール部60、75、80は、例えば、抵抗体70と同様のガラス粒子と、金属粒子(Cu、Feなど)と、を含んでいる。
 中心電極20と端子金具40とは、抵抗体70と磁性体構造物200とシール部60、75、80とを介して、電気的に接続される。すなわち、第1導電性シール部60と、抵抗体70と、第2導電性シール部75と、磁性体構造物200と、第3導電性シール部80とは、中心電極20と端子金具40とを電気的に接続する導電経路を形成する。導電性シール部60、75、80を用いることによって、積層される部材20、60、70、75、200、80、40間の接触抵抗が安定し、中心電極20と端子金具40との間の電気抵抗値を安定させることができる。以下、貫通孔12内で、中心電極20と端子金具40とを接続する複数の部材60、70、75、200、290、80の全体を、「接続部300」とも呼ぶ。
 図1には、抵抗体70の後端方向D2側の端の位置72が、示されている(「後端位置72」と呼ぶ)。絶縁体10の貫通孔12のうちの、後端位置72から後端方向D2側の部分の内径は、後端位置72から先端方向D1側の部分(特に、第1導電性シール部60と抵抗体70とを収容する部分)の内径よりも、若干大きい。ただし、双方の内径が同じであってもよい。
 磁性体構造物200の外周面は、被覆部290によって覆われている。被覆部290は、磁性体構造物200の外周を覆う円筒状の部材である。被覆部290は、絶縁体10の内周面10iと、磁性体構造物200の外周面と、の間に介在する。被覆部290は、ガラス(例えば、ホウケイ酸ガラス)を用いて形成されている。スパークプラグ100を装着した内燃機関(図示省略)が動作すると、内燃機関からスパークプラグ100に振動が伝達する。この振動は、絶縁体10と磁性体構造物200との間の位置ズレを引き起こし得る。しかし、第1実施形態のスパークプラグ100では、絶縁体10と磁性体構造物200との間に配置された被覆部290が、振動を吸収することによって、絶縁体10と磁性体構造物200との間の位置ズレを抑制可能である。
 主体金具50は、中心軸CLに沿って延びて主体金具50を貫通する貫通孔59を有する略円筒状の部材である。主体金具50は、低炭素鋼材を用いて形成されている(他の導電材料(例えば、金属材料)も採用可能)。主体金具50の表面には、防食のための金属層が形成され得る。例えば、Ni層がメッキで形成される。主体金具50の貫通孔59には、絶縁体10が挿入され、主体金具50は、絶縁体10の外周に固定されている。主体金具50の先端側では、絶縁体10の先端(本実施形態では、脚部13の先端側の部分)が、貫通孔59の外に露出している。主体金具50の後端側では、絶縁体10の後端(本実施形態では、後端側胴部18の後端側の部分)が、貫通孔59の外に露出している。
 主体金具50は、先端側から後端側に向かって順番に並ぶ、胴部55と、座部54と、変形部58と、工具係合部51と、加締部53と、を有している。座部54は、鍔状の部分である。座部54の先端方向D1側の胴部55の外径は、座部54の外径よりも、小さい。胴部55の外周面には、内燃機関(例えば、ガソリンエンジン)の取付孔に螺合するためのネジ部52が形成されている。座部54とネジ部52との間には、金属板を折り曲げて形成された環状のガスケット5が嵌め込まれている。
 主体金具50は、変形部58よりも先端方向D1側に配置された、縮内径部56を有している。縮内径部56の内径は、後端側から先端側に向かって、徐々に小さくなる。主体金具50の縮内径部56と、絶縁体10の第1縮外径部15と、の間には、先端側パッキン8が挟まれている。先端側パッキン8は、鉄製のOリングである(他の材料(例えば、銅等の金属材料)も採用可能である)。
 主体金具50の変形部58は、径方向の外側(中心軸CLから離れる方向)に向かって中央部が突出するように、変形している。変形部58の後端側には、工具係合部51が設けられている。工具係合部51の形状は、スパークプラグレンチが係合する形状(例えば、六角柱)である。工具係合部51の後端側には、工具係合部51よりも肉厚が薄い加締部53が設けられている。加締部53は、絶縁体10の第2縮外径部11よりも後端側に配置され、主体金具50の後端(すなわち、後端方向D2側の端)を形成する。加締部53は、径方向の内側に向かって屈曲されている。
 主体金具50の後端側では、主体金具50の内周面と、絶縁体10の外周面と、の間に、環状の空間SPが形成されている。本実施形態では、この空間SPは、主体金具50の加締部53および工具係合部51と、絶縁体10の第2縮外径部11および後端側胴部18と、に囲まれた空間である。この空間SP内の後端側には、第1後端側パッキン6が配置され、この空間SP内の先端側には、第2後端側パッキン7が配置されている。本実施形態では、これらの後端側パッキン6、7は、鉄製のCリングである(他の材料も採用可能である)。空間SP内における2つの後端側パッキン6、7の間には、タルク(滑石)9の粉末が充填されている。
 スパークプラグ100の製造時には、加締部53が内側に折り曲がるように加締められる。そして、加締部53が先端方向D1側に押圧される。これにより、変形部58が変形し、パッキン6、7とタルク9とを介して、絶縁体10が、主体金具50内で、先端側に向けて押圧される。先端側パッキン8は、第1縮外径部15と縮内径部56との間で押圧され、そして、主体金具50と絶縁体10との間をシールする。以上により、内燃機関の燃焼室内のガスが、主体金具50と絶縁体10との間を通って外に漏れることが、抑制される。また、主体金具50が、絶縁体10に、固定される。
 接地電極30は、主体金具50の先端(すなわち、先端方向D1側の端)に接合されている。本実施形態では、接地電極30は、棒状の電極である。接地電極30は、主体金具50から先端方向D1に向かって延び、中心軸CLに向かって曲がって、先端部31に至る。先端部31は、中心電極20の先端面20s1(先端方向D1側の表面20s1)との間でギャップgを形成する。また、接地電極30は、主体金具50に、電気的に導通するように、接合されている(例えば、レーザ溶接)。接地電極30は、接地電極30の表面を形成する母材35と、母材35内に埋設された芯部36と、を有している。母材35は、例えば、インコネルを用いて形成されている。芯部36は、母材35よりも熱伝導率が高い材料(例えば、純銅)を用いて形成されている。
 以上のように、第1実施形態では、中心電極20と端子金具40とを結ぶ導電経路の途中に、磁性体210が配置されている。従って、放電によって生じる電波ノイズを抑制できる。また、導電体220が、磁性体210の少なくとも一部と並列に接続されている。従って、中心電極20と端子金具40との間の電気抵抗値が大きくなることを抑制できる。また、導電体220が、螺旋状のコイルであるので、電波ノイズをさらに抑制できる。
A-2.製造方法:
 第1実施形態のスパークプラグ100の製造方法としては、任意の方法を採用可能である。例えば、以下の製造方法を採用可能である。まず、絶縁体10と、中心電極20と、端子金具40と、導電性シール部60、75、80のそれぞれの材料粉末と、抵抗体70の材料粉末と、磁性体構造物200と、を準備する。磁性体構造物200は、公知の方法で形成された磁性体210に、導電体220を巻き付けることによって、形成される。
 次に、絶縁体10の貫通孔12の後端方向D2側の開口(以下、「後開口14」と呼ぶ)から、中心電極20を挿入する。図1で説明したように、中心電極20は、絶縁体10の縮内径部16によって支持されることによって、貫通孔12内の所定位置に配置される。
 次に、第1導電性シール部60、抵抗体70、第2導電性シール部75のそれそれの材料粉末の投入と投入された粉末材料の成形とが、部材60、70、75の順番に、行われる。粉末材料の投入は、貫通孔12の後開口14から、行われる。投入された粉末材料の成形は、後開口14から挿入した棒を用いて、行われる。材料粉末は、対応する部材の形状と略同じ形状に、成形される。
 次に、貫通孔12の後開口14を通じて、磁性体構造物200を、第2導電性シール部75の後端方向D2側に、配置する。そして、磁性体構造物200と絶縁体10の内周面10iとの間の隙間に、被覆部290の材料粉末を充填する。次に、第3導電性シール部80の材料粉末を、貫通孔12の後開口14から、投入する。そして、絶縁体10を、各材料粉末に含まれるガラス成分の軟化点よりも高い所定温度まで加熱し、所定温度に加熱した状態で、貫通孔12の後開口14から、端子金具40を貫通孔12に挿入する。この結果、各材料粉末が圧縮および焼結されて、導電性シール部60、75、80と、抵抗体70と、被覆部290と、のそれぞれが形成される。
 次に、絶縁体10の外周に主体金具50を組み付け、主体金具50に、接地電極30を固定する。次に、接地電極30を屈曲して、スパークプラグを完成させる。
B.第2実施形態:
 図2は、第2実施形態のスパークプラグ100bの断面図である。図1に示す第1実施形態のスパークプラグ100との差異は、磁性体構造物200が、磁性体構造物200bに置換されている点だけである。スパークプラグ100bの他の構成は、図1のスパークプラグ100の構成と、同じである。図2の要素のうち、図1の要素と同じ要素には、同じ符号を付して、その説明を省略する。
 図示するように、磁性体構造物200bは、絶縁体10の貫通孔12内における抵抗体70と端子金具40との間に配置されている。図2の右部には、被覆部290bに覆われた状態の磁性体構造物200bの斜視図(「第1斜視図P1」と呼ぶ)と、被覆部290bを取り除いた状態の磁性体構造物200bの斜視図(「第2斜視図P2」と呼ぶ)と、が示されている。第2斜視図P2は、磁性体構造物200bの内部の構成を表すように、磁性体構造物200bの一部が切り取られた状態を示している。
 図示するように、磁性体構造物200bは、磁性体210bと、導電体220bと、を有している。第2斜視図P2では、導電体220bにハッチングが付されている。磁性体210bは、中心軸CLを中心とする円筒状の部材である。磁性体210bの材料は、図1の磁性体210の材料と同様に、種々の磁性材料を採用可能である(例えば、酸化鉄を含む強磁性の材料)。
 導電体220bは、中心軸CLに沿って磁性体210bを貫通している。導電体220bは、磁性体210bの先端方向D1側の端から後端方向D2側の端まで、延びている。導電体220bの材料としては、図1の導電体220の材料と同様に、種々の導電性材料を採用可能である(例えば、主にニッケルとクロムとを含む合金)。
 磁性体構造物200bの外周面は、被覆部290bによって覆われている。被覆部290bは、図1の被覆部290と同様に、磁性体構造物200bを覆う円筒状の部材である。被覆部290bは、絶縁体10の内周面10iと、磁性体構造物200bの外周面と、の間に介在することによって、絶縁体10と磁性体構造物200bとの間の位置ズレを抑制する。被覆部290bの材料としては、図1の被覆部290の材料と同様に、種々の材料を採用可能である(例えば、ホウケイ酸ガラス等のガラス)。
 貫通孔12内において、磁性体構造物200bと抵抗体70との間には、磁性体構造物200bと抵抗体70とに接触する第2導電性シール部75bが配置されている。また、磁性体構造物200bと端子金具40との間には、磁性体構造物200bと端子金具40とに接触する第3導電性シール部80bが配置されている。導電性シール部75b、80bのそれぞれの材料としては、図1の導電性シール部75、80のそれぞれの材料と同様に、種々の導電性材料を採用可能である(例えば、抵抗体70と同様のガラス粒子と、金属粒子(Cu、Feなど)とを含む材料)。
 磁性体構造物200bの先端方向D1側の端、すなわち、磁性体210bと導電体220bとのそれぞれの先端方向D1側の端は、第2導電性シール部75bによって、抵抗体70と電気的に接続される。また、磁性体構造物200bの後端方向D2側の端、すなわち、磁性体210bと導電体220bとのそれぞれの後端方向D2側の端は、第3導電性シール部80bによって、端子金具40と電気的に接続される。第1導電性シール部60と、抵抗体70と、第2導電性シール部75bと、磁性体構造物200bと、第3導電性シール部80bとは、中心電極20と端子金具40とを電気的に接続する導電経路を形成する。導電性シール部60、75b、80bを用いることによって、積層される部材20、60、70、75b、200b、80b、40間の接触抵抗が安定し、中心電極20と端子金具40との間の電気抵抗値を安定させることができる。以下、貫通孔12内で、中心電極20と端子金具40とを接続する複数の部材60、70、75b、200b、290b、80bの全体を、「接続部300b」とも呼ぶ。
 以上のように、第2実施形態では、中心電極20と端子金具40とを結ぶ導電経路の途中に、磁性体210bが配置されている。従って、放電によって生じる電波ノイズを抑制できる。また、導電体220bが、磁性体210bと並列に接続されている。従って、中心電極20と端子金具40との間の電気抵抗値が大きくなることを抑制できる。また、導電体220bは、磁性体210bに埋め込まれている。すなわち、導電体220bは、両端を除く全体に亘って、磁性体210bによって覆われている。従って、導電体220bの破損を抑制できる。例えば、振動によって導電体220bが断線することを抑制できる。
 なお、第2実施形態のスパークプラグ100bは、第1実施形態のスパークプラグ100と同じ方法を用いて製造可能である。磁性体構造物200bは、公知の方法で形成された磁性体210bの貫通孔に、導電体220bを挿入することによって、形成される。
C.参考例:
 図3は、参考例のスパークプラグ100cの断面図である。このスパークプラグ100cは、後述する評価試験で、参考例として用いられる。図1、図2に示す実施形態のスパークプラグ100、100bとの差異は、磁性体構造物200、200bと第3導電性シール部80、80bとが省略されている点である。参考例では、端子金具40cの脚部43cは、脚部43cの先端方向D1側の端が抵抗体70の近傍に届くように、実施形態の脚部43よりも長い。脚部43cと抵抗体70との間には、脚部43cと抵抗体70とに接触する第2導電性シール部75cが配置されている。第2導電性シール部75cの材料としては、上記実施形態の第2導電性シール部75の材料と同じ材料を、採用可能である。
 また、図3には、絶縁体10cの貫通孔12cのうちの脚部43cを収容する部分の途中の位置44が示されている(「途中位置44」と呼ぶ)。貫通孔12cのうちの、途中位置44から後端方向D2側の部分の内径は、途中位置44から先端方向D1側の部分(特に、第1導電性シール部60と抵抗体70と第2導電性シール部75cと脚部43の一部とを収容する部分)の内径よりも、若干大きい。ただし、双方の内径が同じであってもよい。
 参考例のスパークプラグ100cの他の部分の構成は、図1、図2に示すスパークプラグ100、100bの構成と、同じである。第1導電性シール部60と、抵抗体70と、第2導電性シール部75cとの全体は、貫通孔12c内で中心電極20と端子金具40cとを接続する接続部300cを形成する。このような参考例のスパークプラグ100cは、実施形態のスパークプラグ100、100bと同じ方法を用いて、製造可能である。
D.評価試験:
D-1.スパークプラグのサンプルの構成:
 スパークプラグの複数種類のサンプルを用いた評価試験について説明する。以下に示す表1は、各サンプルのそれぞれの構成と、4つの評価試験のそれぞれの評価結果と、を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 この評価試験では、互いに構成が異なる13種類のサンプルが、評価された。表中には、サンプルの種類の番号と、構成の種類を示す符号と、被覆部の有無と、電波ノイズ特性の評価結果と、耐衝撃特性の評価結果と、抵抗値安定性の評価結果と、耐久性の評価結果とが、示されている。
 構成の種類を示す符号とスパークプラグの構成との対応関係は、以下の通りである。
A:図1の構成
B:図2の構成
C:図3の構成
D:図1の構成において、抵抗体70と磁性体構造物200との配置を入れ替えた構成
E:図2の構成において、抵抗体70と磁性体構造物200bとの配置を入れ替えた構成
F:図1の構成において、磁性体210を、アルミナ製の同形状の部材に置換した構成
G:図2の構成において、導電体220bを、2kΩの導電体に置換した構成
H:図2の構成において、導電体220bを、1kΩの導電体に置換した構成
I:図1の構成において、第3導電性シール部80を省略した構成
J:図1の構成において、第2導電性シール部75を省略した構成
K:図2の構成において、導電体220bを、200Ωの導電体に置換した構成
 なお、表1に示すように、被覆部290、290bの有無は、上記の構成A~Kとは独立に、決定される。
 各構成A~Kに共通な構成は、以下の通りである。
1)抵抗体70の材料:B23-SiO2系のガラスとセラミック粒子としてのZrOと導電性材料としてのCとの混合物
2)磁性体210、210bの材料:MnZnフェライト
3)導電体220、220bの材料:主にニッケルとクロムとを含む合金
4)導電性シール部60、75、75b、80、80b、80cの材料:B23-SiO2系のガラスと金属粒子としてのCuとの混合物
 ここで、導電体の電気抵抗値は、先端方向D1側の端と後端方向D2側の端との間の電気抵抗値である。以下、先端方向D1側の端と後端方向D2側の端との間の電気抵抗値を「両端抵抗値」と呼ぶ。次に、各評価試験の内容と結果について説明する。
D-2.電波ノイズ特性の評価試験:
 電波ノイズ特性は、JASO D002-2に規定された方法に従って測定された挿入損を用いて、評価されている。具体的には、3番のサンプルを基準とした場合の300MHzの周波数での挿入損の改善値(単位はdB)を、評価結果として採用した。「m(mはゼロ以上、かつ、10以下の整数)」の評価結果は、3番のサンプルからの挿入損の改善値が、m(dB)以上、かつ、m+1(dB)未満であることを示している。例えば、「5」の評価結果は、改善値が、5dB以上、かつ、6dB未満であることを示している。改善値が10dB以上である場合、評価結果を「10」に決定した。なお、この評価試験では、サンプルの各種類の挿入損として、構成が同じ5本のサンプルの挿入損の平均値を用いた。5本のサンプルとしては、中心電極20と端子金具40、40cとの間の電気抵抗値が、5kΩを中心とする幅が0.6kΩである範囲内、すなわち、4.7kΩ以上、かつ、5.3kΩ以下の範囲内にある5本のサンプルが、採用された。11番と12番とについては、電気抵抗値のバラツキが大きく、電気抵抗値が上記の範囲内である5本のサンプルを確保できなかったので、評価を省略した。
 表1に示すように、1番と8番とを比較すると、磁性体210を有する1番の方が、磁性体210が省略された8番よりも、評価結果が良好であった。このように、磁性体210を設けることによって、電波ノイズを抑制できた。
 また、コイル状の導電体220を有する1番と6番の評価結果は、最も良い「10」であり、直線状の導電体220bを有する2番と7番の評価結果は、10よりも低い「6」であった。このように、コイル状の導電体220を設けることによって、大幅に電波ノイズを抑制できた。
 また、1番と4番とを比較すると、磁性体構造物200が抵抗体70よりも後端方向D2側に配置された1番の方が、磁性体構造物200が抵抗体70よりも先端方向D1側に配置された4番よりも、評価結果が良好であった。同様に、2番と5番とを比較すると、磁性体構造物200bが抵抗体70よりも後端方向D2側に配置された2番の方が、磁性体構造物200bが抵抗体70よりも先端方向D1側に配置された5番よりも、評価結果が良好であった。このように、磁性体構造物の構成に拘わらずに、磁性体構造物を抵抗体の後端方向D2側に配置することによって、電波ノイズを抑制できた。
 また、磁性体構造物200を挟む第2導電性シール部75と第3導電性シール部80との少なくとも一方を省略する場合(11番、12番)、中心電極20と端子金具40との間の電気抵抗値を安定させることが困難であった。一方、第2導電性シール部75と第3導電性シール部80とを設けることによって、電気抵抗値を安定させることができた。
D-3.耐衝撃特性の評価試験:
 耐衝撃特性は、JIS B8031:2006の7.4に規定された耐衝撃性試験に基づいて、評価されている。「0」の評価結果は、耐衝撃性試験によって異常が生じたことを示している。耐衝撃性試験によって異常が生じなかった場合、さらに、追加の30分間の振動試験をおこなった。そして、評価試験を行う前の電気抵抗値の測定値と、評価試験を行った後の電気抵抗値の測定値と、の間の差分を算出した。ここで、電気抵抗値は、中心電極20と端子金具40、40cとの間の電気抵抗値である。「5」の評価結果は、電気抵抗値の差分の絶対値が、試験前の電気抵抗値の10%を超えたことを示している。「10」の評価結果は、電気抵抗値の差分の絶対値が、試験前の電気抵抗値の10%以下であることを示している。
 表1に示すように、磁性体構造物200を挟む第2導電性シール部75と第3導電性シール部80との少なくとも一方が省略された11番と12番の評価結果は「0」であった。一方、磁性体構造物200、200bを挟む2つの導電性シール部(例えば、図1の導電性シール部75、80)を有する1番~10番、13番の評価結果は、11番と12番との評価結果よりも良好な「5」または「10」であった。このように、磁性体構造物200、200bを2つの導電性シール部で挟むことによって、耐衝撃性を向上できた。
 また、磁性体構造物200、200bが2つの導電性シール部によって挟まれるものの、被覆部290、290bを有さない6番と7番の評価結果は、「5」であった。一方、磁性体構造物200、200bを挟む2つの導電性シール部と被覆部290、290bとを有する1番~5番、8番~10番、13番の評価結果は「10」であった。このように、被覆部290、290bを設けることによって、耐衝撃性を大幅に向上できた。ただし、被覆部290、290bを省略してもよい。
D-4.抵抗値安定性の評価試験:
 抵抗値安定性は、中心電極20と端子金具40、40cとの間の電気抵抗値の標準偏差に基づいて評価されている。評価試験で用いたスパークプラグは、上述したように、接続部(例えば、図1の接続部300)の材料が貫通孔12、12c内に配置された状態で、絶縁体10を加熱することによって、製造される。この加熱によって、導電性シール部60、75、75b、75c、80、80bの粉末材料は、流動し得る。この流動によって、電気抵抗値がばらつく場合がある。このばらつきの大きさを、評価した。具体的には、サンプルの各種類毎に、構成が同じ100本のスパークプラグを製造する。そして、中心電極20と端子金具40、40cとの間の電気抵抗値を測定し、測定された電気抵抗値の標準偏差を算出する。「0」の評価結果は、標準偏差が0.8よりも大きいことを示し、「5」の評価結果は、標準偏差が0.5より大きく、かつ、0.8以下であることを示し、「10」の評価結果は、標準偏差が0.5以下であることを示している。
 表1に示すように、磁性体構造物200を挟む第2導電性シール部75と第3導電性シール部80との少なくとも一方が省略された11番と12番の評価結果は「0」であった。一方、磁性体構造物200、200bを挟む2つの導電性シール部(例えば、図1の導電性シール部75、80)を有する1番~10番、13番の評価結果は、11番と12番との評価結果よりも良好な「10」であった。このように、磁性体構造物200、200bを2つの導電性シール部で挟むことによって、電気抵抗値を大幅に安定化できた。
D-5.耐久性の評価試験:
 耐久性は、放電に対する耐久性を示している。この耐久性を評価するために、スパークプラグのサンプルを自動車用のトランジスタ点火装置に接続し、以下の条件下で放電を繰り返す運転を行った。
 温度                 :摂氏350度
 スパークプラグに印加される電圧    :20kV
 放電周期               :3600回/分
 運転時間               :100時間
 評価試験では、上記条件下での運転を行い、その後に、中心電極20と端子金具40、40cとの間の常温での電気抵抗値を測定した。そして、評価試験後の電気抵抗値が評価試験前の電気抵抗値の1.5倍未満である場合、評価結果を「10」に決定した。評価試験後の電気抵抗値が評価試験前の電気抵抗値の1.5倍以上である場合、評価結果を「1」に決定した。
 表1に示すように、導電体220bを有する2番の評価結果は、「10」であった。また、導電体220bの代わりに200Ωの導電体を有する13番の評価結果は、「10」であった。また、導電体220bの代わりに1kΩの導電体を有する10番の評価結果は、「10」であった。また、導電体220bの代わりに2kΩの導電体を有する9番の評価結果は、「1」であった。なお、導電体220bの両端抵抗値は、おおよそ、50Ωであった。このように、磁性体構造物の導電体(具体的には、磁性体210bに接続された導電体)の両端抵抗値を小さくすることによって、放電に対する耐久性を向上できた。
 磁性体構造物の導電体の両端抵抗値を小さくすることによって放電に対する耐久性を向上できる理由は、以下のように推定できる。すなわち、放電時には、磁性体210bに接続された導電体に電流が流れるので、導電体が発熱する。放電時の電流の大きさは、スパークプラグの内部構成には依存せず、ギャップgにおける適切な火花発生を実現するように調整される。従って、導電体の両端抵抗値が大きいほど、導電体の温度が高くなり得る。導電体の温度が高くなると、導電体の断線の可能性が高くなる。導電体が断線すると、中心電極20と端子金具40との間の電気抵抗値が増大し得る。また、導電体の温度が高くなると、磁性体210bの温度も高くなる。磁性体210bは、温度が高い場合には、温度が低い場合と比べて、損傷しやすい(例えば、磁性体210bにクラックが生じる)。磁性体210bが損傷すると、磁性体210bの両端抵抗値が増大することによって、中心電極20と端子金具40との間の電気抵抗値が増大し得る。以上により、導電体の両端抵抗値が小さいほど、磁性体210bの損傷と導電体の断線とを抑制できる。この結果、放電に対する耐久性を向上できる、と推定できる。また、導電体の両端抵抗値が大きい場合には、放電のように電流が導電体の表面に沿って流れることによって、電波ノイズが発生する場合がある。以上により、磁性体構造物の導電体の両端抵抗値が小さいことが好ましい。
 耐久性の良好な評価結果「10」が得られた2番と13番と10番とのそれぞれの導電体220bの両端抵抗値は、50Ω、200Ω、1kΩであった。これらの値のうちの任意の値を、導電体220bの両端抵抗値の好ましい範囲(下限以上、上限以下の範囲)の上限として採用可能である。また、これらの値のうちの上限以下の任意の値を、下限として採用可能である。例えば、導電体220bの両端抵抗値として、1kΩ以下の値を採用可能である。また、より好ましくは、導電体220bの両端抵抗値として、200Ω以下の値を採用可能である。なお、導電体220bの両端抵抗値の好ましい範囲の下限としては、上記の値に加えて、ゼロΩを採用可能である。
 以上、図2の構成を有する2番と10番と11番と13番との評価結果を用いて説明したが、導電体の発熱と不具合(導電体の断線と磁性体の損傷)の生じ易さとの関係は、磁性体構造物の構成によらず、適用可能であると推定される。従って、図1の構成を有するスパークプラグにおいても、コイル状の導電体220の両端抵抗値が小さいほど、導電体220の断線と磁性体210の損傷を抑制でき、この結果、放電に対する耐久性を向上できる、と推定できる。なお、コイル状の導電体220の材料としては、鉄系材料や銅などの導電性金属を採用することが好ましい。また、耐熱性とコストを考慮する場合、ステンレス鋼、または、ニッケル系合金を採用することが、特に好ましい。
 なお、放電時には、導電体220、220bに加えて、磁性体210、210にも、電流が流れ得る。従って、磁性体210、210bの損傷を抑制するためには、磁性体210、210bと導電体220、220bとの全体である磁性体構造物200、200bの両端抵抗値が小さいことが好ましい。磁性体構造物200、200bの両端抵抗値の好ましい範囲としては、例えば、ゼロΩ以上、かつ、3kΩ以下の範囲を採用可能である。ただし、3kΩよりも大きな値を採用してもよい。また、耐久性の良好な評価結果が得られた2番と13番と10番の導電体の両端抵抗値は、それぞれ、50Ω、200Ω、1kΩである。そのような導電体を採用することを考慮することによって、これらの両端抵抗値のうちの任意の値を、磁性体構造物200、200bの両端抵抗値の好ましい範囲(下限以上、上限以下の範囲)の上限として採用可能である。また、これらの値のうちの上限以下の任意の値を、下限として採用可能である。例えば、磁性体構造物200、200bの両端抵抗値として、1kΩ以下の値を採用可能である。また、より好ましくは、磁性体構造物200、200bの両端抵抗値として、200Ω以下の値を採用可能である。なお、磁性体構造物200、200bの両端抵抗値の好ましい範囲の下限としては、上記の値に加えて、ゼロΩを採用可能である。
 また、磁性体構造物200、200bの発熱を抑制するためには、導電体220、220bの両端抵抗値が、磁性体210、210bの両端抵抗値よりも低いことが好ましい。この構成によれば、磁性体210、210bに導電体220、220bを接続することによって、磁性体構造物200、200bの両端抵抗値を低減できる。この結果、磁性体構造物200、200bの発熱を抑制できる。なお、上記の1番から13番までの各サンプルでは、磁性体210、210bの両端抵抗値は、いずれも、数kΩであり、導電体(例えば、導電体220、220b)の両端抵抗値よりも大きい。そして、表1に示すように、1番~8番、10番、13番のサンプルは、耐久性の良好な評価結果を示している。
 また、表1に示すように、磁性体構造物200を挟む第2導電性シール部75と第3導電性シール部80との少なくとも一方が省略された11番と12番の評価結果は「1」であった。良好な「10」の評価結果が得られた1番~8番、10番、13番のサンプルは、いずれも、磁性体構造物200、200bを挟む2つの導電性シール部(例えば、図1の導電性シール部75、80)を有している。このように、磁性体構造物200、200bを2つの導電性シール部で挟むことによって、放電に対する耐久性を、向上できた。
 なお、スパークプラグに設けられた磁性体構造物の両端抵抗値を測定する方法としては、以下の方法を採用可能である。以下、図1、図2のスパークプラグ100、100bを例に説明する。まず、絶縁体10から主体金具50を取り外し、そして、ダイヤモンドブレード等の切削工具を用いて絶縁体10を切断し、貫通孔12内に配置された接続部300、300bを取り出す。次に、磁性体構造物200、200bに接触する導電性シール部を、ニッパー等の切削工具を用いて、磁性体構造物200、200bから取り外す。次に、磁性体構造物200、200bに接触する被覆部290、290bを、CTスキャンにて内部構造を観察後、該当箇所を切断及び研磨によって削り出すことによって、磁性体構造物200、200bから取り外す。このようにして得られた磁性体構造物200、200bの先端方向D1側の端と後端方向D2側の端とに抵抗値測定器のプローブを接触させることによって、両端抵抗値を測定する。
 また、磁性体構造物の導電体の両端抵抗値を測定する方法としては、以下の方法を採用可能である。すなわち、上記の方法で得られた磁性体構造物200、200bから、ニッパー等の切削工具を用いて、磁性体210、210bを取り除くことによって、導電体220、220bを取得する。得られた導電体220、220bの先端方向D1側の端と後端方向D2側の端とに抵抗値測定器のプローブを接触させることによって、両端抵抗値を測定する。
 また、磁性体構造物の磁性体の両端抵抗値を測定する方法としては、以下の方法を採用可能である。すなわち、上記の方法で得られた磁性体構造物200、200bから、CTスキャンにて内部構造を観察後、該当箇所を切断及び研磨によって削り出すことによって得られた磁性体210、210bの先端方向D1側の端と後端方向D2側の端とに抵抗値測定器のプローブを接触させることによって、両端抵抗値を測定する。
 磁性体構造物と、導電体と、磁性体とのそれぞれにおいて、先端方向D1側の端と後端方向D2側の端との少なくとも一方が面である場合がある。この場合、その面上の任意の位置にプローブを接触させることによって得られる最小の両端抵抗値を採用する。
E.第3実施形態:
E-1.スパークプラグの構成:
 図4は、第3実施形態のスパークプラグ100dの断面図である。第3実施形態では、図1、図2に示す実施形態の磁性体構造物200、200bの代わりに、磁性体構造物200dが設けられている。図4の右部には、磁性体構造物200dの斜視図が示されている。磁性体構造物200dは、中心軸CLを中心とする略円柱状の部材である。絶縁体10dの貫通孔12d内には、先端方向D1側から後端方向D2に向かって、中心電極20の後端方向D2側の部分と、第1導電性シール部60dと、抵抗体70dと、第2導電性シール部75dと、磁性体構造物200dと、第3導電性シール部80dと、端子金具40dの脚部43dとが、この順番に配置されている。磁性体構造物200dは、抵抗体70dの後端方向D2側に配置されている。そして、部材60d、70d、75d、200d、80dの全体は、貫通孔12d内で中心電極20と端子金具40dとを接続する接続部300dを形成している。第3実施形態のスパークプラグ100dの他の部分の構成は、図1、図2に示すスパークプラグ100、100bの構成と、概ね同じである。図4では、第3実施形態のスパークプラグ100dの他の部分については、図1、図2のスパークプラグ100、100bの対応する部分と同じ符号を付して、説明を省略する。
 図5は、磁性体構造物200dの説明図である。図5の左上部には、磁性体構造物200dの斜視図が示されている。この斜視図は、一部分が切断された磁性体構造物200dを示している。図中の断面900は、中心軸CLを含む平面による磁性体構造物200dの断面である。図5の中央上部には、断面900上の一部分800を拡大した模式図が示されている(以下、「対象領域800」と呼ぶ)。対象領域800は、中心軸CLを中心線とする矩形領域であり、その矩形状は、中心軸CLに平行な2辺と、中心軸CLに垂直な2辺と、で構成されている。対象領域800の形状は、中心軸CLを対称軸とする線対称である。図中の第1長Laは、対象領域800の中心軸CLに垂直な方向の長さであり、第2長Lbは、対象領域800の中心軸CLに平行な方向の長さである。ここで、第1長Laは、1.5mmであり、第2長Lbは、2.0mmである。
 図示するように、対象領域800(すなわち、磁性体構造物200dの断面)は、セラミック領域810と、導電領域820と、を含んでいる。導電領域820は、複数の粒状の領域825で構成されている(以下、「導電粒領域825」または、単に「粒領域825」とも呼ぶ)。
 導電領域820は、導電性物質で形成されている。導電性物質としては、例えば、炭素、炭素含有化合物(例えば、TiC)、ペロブスカイト型酸化物(例えば、LaMnO)、金属(例えば、Cu)、などを採用可能である。図示するように、複数の導電粒領域825は、互いに接することによって、後端方向D2側から先端方向D1側へ延びる電流の経路を形成している。このような複数の導電粒領域825は、磁性体構造物200dの材料として導電性物質の粉末を用いることによって、形成される。例えば、材料の粉末に含まれる導電性物質の1つの粒子が1つの導電粒領域825を形成し得る。また、材料の粉末に含まれる導電性物質の複数の粒子が互いにくっついて1つの導電粒領域825を形成し得る。
 1つの導電粒領域825は、導電性物質の1つの立体的な粒子状の部分の断面を示している。また、図示を省略するが、対象領域800(すなわち、断面900)上には、2つの導電粒領域825が離れて配置され得る。このように対象領域800上では互いに離れた2つの導電粒領域825は、対象領域800よりも奥、または、手前の位置で、互いに接する2つの立体的な粒子状の部分の断面を表している場合がある。このように、対象領域800上で、互いに接する、または、互いに離れた、複数の導電粒領域825は、後端方向D2側から先端方向D1側へ延びる電流の経路を形成可能である。放電時には、電流が、複数の導電粒領域825を通じて、磁性体構造物200dを流れる。
 セラミック領域810は、磁性体とセラミックとを含む混合材料で形成されている。磁性体としては、例えば、鉄含有酸化物(例えば、Fe)を採用可能である。また、セラミックとしては、例えば、珪素(Si)とホウ素(B)とリン(P)とのうちの少なくとも1つを含むセラミックを採用可能である。このようなセラミックとしては、例えば、第1実施形態で説明したガラスを採用可能である。ガラスとしては、例えば、シリカ(SiO)とホウ酸(B)とリン酸(P)とから任意に選択された1つ以上の酸化物を含む物質を採用可能である。
 図示するように、複数の導電粒領域825は、磁性体を含むセラミック領域810に囲まれている。すなわち、電流の経路は、磁性体に囲まれている。磁性体が導電経路の近傍に配置されると、放電によって生じる電波ノイズが抑制される。例えば、導電経路がインダクタンス素子として機能することによって、電波ノイズが抑制される。また、導電経路のインピーダンスが大きくなることによって、電波ノイズが抑制される。
 図5の中央下部には、1つの粒領域825が示されている。距離Lmは、粒領域825の最大粒径である(「最大粒径Lm」と呼ぶ)。1つの粒領域825の最大粒径Lmは、粒領域825からはみ出さずに粒領域825の縁と縁とを結ぶ線分のうち最も長い線分の長さである。複数の粒領域825のそれぞれの最大粒径Lmが大きいことは、電流の経路が太いことを意味している。電流経路の耐久性は、電流経路が太いほど良好である。従って、対象領域800に含まれる複数の粒領域825のうち、大きな最大粒径Lm(例えば、200μm以上の最大粒径Lm)を有する導電粒領域825の数の割合が大きいほど、電流経路、ひいては、磁性体構造物200dの耐久性を向上できる。
 なお、対象領域800上では、2つの粒領域825が接する場合に、2つの粒領域825の境界線が不明瞭である場合がある。このような場合には、境界線を、以下のように特定可能である。図5の右下部には、互いに接する2つの粒領域825の接触部分830の拡大図が示されている。境界線が不明瞭である場合、接触部分830は、セラミック領域810の互いに対向する2つの突出部812a、812bによって形成されている。この2つの突出部812a、812bを接続する最短の直線BLを、境界線として採用すればよい。そして、境界線BLを用いて、上記の最大粒径Lmを特定可能である。
 また、セラミック領域810は、磁性体構造物200dの材料として磁性体の粉末とセラミックの粉末とを用いることによって、形成される。従って、対象領域800上において、セラミック領域810内には、気孔が生じ得る。図5の左下部には、セラミック領域810の拡大図が示されている。図示するように、セラミック領域810内には、気孔812が生じている。スパークプラグ100dの放電時には、気孔812内においても部分的な放電が生じ得る。気孔812内で部分放電が生じることによって、磁性体構造物200dが劣化し、また、電波ノイズが生じ得る。従って、磁性体構造物200dに対する気孔812の割合(例えば、対象領域800から導電領域820を除いた残りの領域の面積に対する気孔812の面積の割合)が小さいことが好ましい。
E-2.製造方法:
 磁性体構造物200dを有するスパークプラグ100dは、第1実施形態で説明した製造方法と同じ手順で製造可能である。絶縁体10dの貫通孔12d内の部材については、以下の通りである。導電性シール部60d、75d、80dのそれぞれの材料粉末と、抵抗体70dの材料粉末と、磁性体構造物200dの材料粉末と、を準備する。導電性シール部60d、75d、80dと抵抗体70dとのそれぞれの材料粉末としては、第1実施形態で説明した導電性シール部60、75、80と抵抗体70とのそれぞれの材料粉末と同じものを採用可能である。磁性体構造物200dの材料粉末は、例えば、以下のように準備される。磁性体の粉末とセラミックの粉末とを混合することによって混合物を準備する。その混合物に導電性物質の粉末を混合することによって、磁性体構造物200dの材料粉末を準備する。
 次に、第1実施形態の製造方法と同様に、貫通孔12d内の縮内径部16によって支持される所定位置に、中心電極20を配置する。そして、第1導電性シール部60d、抵抗体70d、第2導電性シール部75d、磁性体構造物200d、第3導電性シール部80dのそれそれの材料粉末の貫通孔12dへの投入と投入された粉末材料の成形とが、部材60d、70d、75d、200d、80dの順番に、行われる。粉末材料の投入は、貫通孔12dの後開口14から、行われる。投入された粉末材料の成形は、後開口14から挿入した棒を用いて、行われる。材料粉末は、対応する部材の形状と略同じ形状に、成形される。
 そして、絶縁体10dを、各材料粉末に含まれるガラス成分の軟化点よりも高い所定温度まで加熱し、所定温度に加熱した状態で、貫通孔12dの後開口14から、端子金具40dを貫通孔12dに挿入する。この結果、各材料粉末が圧縮および焼結されて、導電性シール部60d、75d、80dと、抵抗体70dと、磁性体構造物200dと、のそれぞれが形成される。なお、本実施形態では、絶縁体10dは、磁性体構造物200dの材料に含まれる導電性物質の材料粉末が溶融しない程度の温度に加熱される。従って、複数の導電粒領域825(図5)は、おおよそ点で接触する。
F.評価試験:
F-1.概要
 第3実施形態のスパークプラグ100dの複数種類のサンプルを用いた評価試験について説明する。以下に示す表2、表3は、各サンプルのそれぞれの構成と、評価試験の結果と、を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 この評価試験では、磁性体構造物200dの内部構成が互いに異なるA-1番~A-30番と、B-1番~B-5番との35種類のサンプルが評価された。表2、表3は、サンプルの番号と、磁性体構造物200dの内部構成(ここでは、導電性物質の構成と、鉄含有酸化物の組成と、セラミックに含まれる元素と、気孔率)と、耐久試験前後のノイズ試験の結果と、を示している。なお、スパークプラグ100dの構成のうち磁性体構造物200dの内部構成以外の部分の構成は、35種類のサンプルの間で、同じであった。例えば、磁性体構造物200dの形状は、35種類のサンプルの間で、おおよそ同じであった。磁性体構造物200dの外径(すなわち、貫通孔12dの磁性体構造物200dを収容する部分の内径)は、3.9mmであった。
 導電性物質の構成としては、導電性物質の組成と、占有率と、大粒子率と、が示されている。導電性物質の組成は、導電性物質の材料から特定された。占有率は、図5に示す対象領域800の全面積に対する対象領域800内の導電領域820の全面積の割合である。占有率は、以下のように算出された。サンプルの磁性体構造物200dを、中心軸CLを含む平面で切断し、磁性体構造物200dの断面を鏡面研磨した。そして、電子プローブ・マイクロアナライザー(EPMA)により、断面上の対象領域800(図5)に対応する1.5mm×2.0mmの領域を含む領域を分析した。EPMA分析の条件は、以下の通りであった。すなわち、加速電圧は、15.0kVであり、作動距離(working distance)は、11.0mmであり、ビーム径は50μmであった。このEPMA分析によって導電性物質の元素が検出される部分を導電領域820として採用する画像処理によって、導電領域820を特定した。この画像処理により、図5の中央上部の対象領域800に示すような導電領域820を表す画像が得られた。この画像を解析することにより、占有率を算出した。
 大粒子率は、対象領域800(図5)内の粒領域825の総数に対する、200μm以上の最大粒径Lmを有する粒領域825の総数の割合である。対象領域800内の複数の粒領域825は、上記のEPMA分析と画像処理とによって特定された導電領域820を用いて、特定された。なお、1つの粒領域825の一部分のみが対象領域800内に位置する場合、すなわち、1つの粒領域825の一部分が対象領域800の外にはみ出ている場合、その粒領域825は対象領域800内の粒領域825であることとして、粒領域825の数をカウントした。
 鉄含有酸化物の組成は、磁性体構造物200dの材料から特定された。
 セラミックに含まれる元素は、セラミック材料(本評価試験では、非晶質のガラスの材料)に含まれる元素から、特定された。表2、表3には、酸素以外の他の元素が示されている。例えば、「SiO」がセラミック材料として用いられる場合、酸素(O)の表記が省略されて「Si」が示されている。また、セラミック材料には、種々の添加成分が追加され得る。表2、表3には、このような添加成分の元素も示されている(例えば、Ca、Na)。なお、セラミック領域810に含まれる元素は、EPMA分析によって特定することもできる。
 気孔率は、対象領域800から導電領域820を除いた残りの領域における気孔812(図5)の面積割合である。気孔率は、以下のように算出された。EPMA分析で用いたものと同じ研磨面に関して、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、EPMA分析で用いた対象領域800(図5)と同じ領域の画像を撮影した。得られたSEM画像は、画像解析ソフト(Soft Imaging System GmbH社製のAnalysis Five)を用いて2値化された。2値化の閾値は、以下のように設定した。
(1)SEM画像のうちの二次電子像及び反射電子像を確認し、反射電子像における濃色の境界(結晶粒界に相当する)にラインを引き、結晶粒界の位置を明確にした。
(2)反射電子像の画像を改善するために、結晶粒界のエッジを保ちながら反射電子像の画像を滑らかにした。
(3)反射電子像の画像から、横軸に明るさ、縦軸に頻度をとったグラフを作成した。得られるグラフは二山状のグラフになる。この二つの山の中間点の明るさを2値化の閾値に設定した。
 このような2値化によって、セラミック領域810内の気孔812が特定された。また、SEM画像におけるセラミック領域810と導電領域820との区別は、EPMA分析によって行った。そして、対象領域800から導電領域820を除いた残りの領域の面積に対する気孔812の面積の割合を、気孔率として算出した。
 なお、磁性体構造物200dの断面の画像を解析して得られる数値(例えば、占有率と大粒子率と気孔率)としては、10枚の断面の画像から得られる10個の値の平均値を採用した。1つの種類のサンプルの10枚の断面の画像は、同じ条件下で製造された同じ種類の10個のサンプルの10個の断面を用いて、撮影された。
 ノイズ試験では、JASO D002-2(日本自動車技術会伝送規格D-002-2)の「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、ノイズの強度が測定された。具体的には、スパークプラグのサンプルのギャップgの距離を0.9mm±0.01mmに調整し、13kVから16kVの範囲内の電圧をサンプルに印加して放電させた。そして、放電時に、電流プローブを用いて端子金具40dを流れる電流を測定し、測定された値を、比較のためにdBに換算した。ノイズとしては、30MHz、100MHz、300MHz、500MHzの4種類の周波数のノイズが測定された。表中の数値は、所定の基準に対するノイズの強度を示している。数値が大きいほど、ノイズが強い。「耐久前」は、後述する耐久試験を行う前のノイズ試験の結果を示し、「耐久後」は、耐久試験を行った後のノイズ試験の結果を示している。耐久試験は、摂氏200度の環境下で、20kVの放電電圧で、スパークプラグのサンプルに400時間放電させる試験である。このような耐久試験によって磁性体構造物200dの劣化が進行し得る。磁性体構造物200dの劣化が進行することによって、「耐久後」ノイズが、「耐久前」のノイズよりも強くなり得る。
 なお、表2、表3に示すように、耐久前と耐久後のいずれにおいても、周波数が高いほどノイズ強度は小さかった。
F-2.導電性物質の占有率について:
 表2のA-1番からA-6番では、導電性物質の占有率は、35%以上、65%以下の範囲内であった。このようなA-1番からA-6番では、耐久前には、全ての周波数において76dB以下という十分に小さいノイズ強度を実現できた。また、耐久後であっても、全ての周波数においてノイズ強度は86dB以下であり、ノイズの増大を抑制できた。すなわち、磁性体構造物200dの良好な耐久性を実現できた。また、耐久試験によるノイズ強度の増大量は、全ての周波数において、9dB以上、11dB以下の範囲内であった。
 表3のB-1番の導電性物質の占有率は、A-1番からA-6番の占有率よりも小さい34%であった(大粒子率は55%であった)。耐久前と耐久後のそれぞれにおいて、B-1番のノイズ強度は、A-1番からA-6番の任意のサンプルの同じ周波数のノイズ強度よりも、大きかった。なお、B-1番と、A-1番からA-6番の任意のサンプルと、の間の同じ周波数でのノイズ強度の差分は、耐久前では3dB以上であり、耐久後では7dB以上であった。
 また、B-1番では、耐久試験によるノイズ強度の増大量は、15dB(30MHz、100MHz)と16dB(300MHz、500MHz)であった。A-1番からA-6番の増大量(9、10、11dB)は、B-1番の同じ周波数での増大量(15、16dB)と比べて、おおよそ5dB小さかった。すなわち、比較的大きい占有率を有するA-1番からA-6番は、比較的小さい占有率を有するB-1番と比べて、良好な耐久性を実現できた。この理由は、占有率が大きい場合には、占有率が小さい場合と比べて、導電領域820(図5)によって形成される電流の経路が太くなり、また、導電領域820によって形成される電流の経路が多くなるからだと推定される。
 表3のB-2番の導電性物質の占有率は、A-1番からA-6番の占有率よりも大きい67%であった(大粒子率は52%であった)。耐久前には、B-2番のノイズ強度は、B-1番、A-1番からA-6番の任意のサンプルの同じ周波数のノイズ強度よりも、大きかった。耐久後には、B-2番のノイズ強度は、B-1番の同じ周波数のノイズ強度と同程度であり、また、A-1番からA-6番の任意のサンプルの同じ周波数のノイズ強度よりも大きかった。このように、比較的小さい占有率を有するA-1番からA-6番は、比較的大きい占有率を有するB-2番と比べて、ノイズを抑制できた。この理由は、導電性物質の占有率が小さいほど、導電経路の周囲の磁性体(ここでは、鉄含有酸化物)の分布領域が大きくなるからだと推定される。
 ノイズを抑制しつつ良好な耐久性を実現したA-1番からA-6番の導電性物質の占有率は、35、48、52、58、61、65(%)であった。これらの6個の値のうちの任意の値を、占有率の好ましい範囲(下限以上、上限以下の範囲)の上限として採用可能である。また、これらの値のうちの上限以下の任意の値を、下限として採用可能である。例えば、占有率として、35%以上、65%以下の値を採用可能である。
 占有率を調整する方法としては、任意の方法を採用可能である。例えば、磁性体構造物200dの材料中の導電性物質の割合(重量パーセント)を増大することによって、占有率を増大できる。
F-3.大粒子率について:
 表2のA-1番からA-6番では、導電性物質の大粒子率は、40%以上であった。そして、A-1番からA-6番は、上述したように、ノイズを抑制しつつ良好な耐久性を実現できた。表3のB-4番の導電性物質の大粒子率は、A-1番からA-6番の大粒子率よりも小さい39%であった(占有率は、61%)。耐久前と耐久後のそれぞれにおいて、B-2番のノイズ強度は、A-1番からA-6番の任意のサンプルの同じ周波数のノイズ強度よりも、大きかった。なお、耐久前と耐久後とのそれぞれにおいて、A-1番からA-6番の任意のサンプルとB-4番との間では、同じ周波数でのノイズ強度の差分は、9dB以上であった。
 また、B-4番では、耐久試験によるノイズ強度の増大量は、15dB(30MHz)、11dB(100MHz)、12dB(300MHz)、13dB(500MHz)であった。30MHzと300MHzと500MHzとでは、A-1番からA-6番の任意のサンプルの増大量は、B-4番の同じ周波数での増大量と比べて、小さかった。100MHzでは、A-3番とA-6番との増大量(11dB)は、B-4番の増大量と同じであり、A-1番、A-2番、A-4番、A-5番の任意のサンプルの増大量は、B-4番の増大量(11dB)よりも小さかった。このように、比較的大きい大粒子率を有するA-1番からA-6番は、比較的小さい大粒子率を有するB-4番と比べて、良好な耐久性を実現できた。この理由は、大粒子率が大きい場合には、大粒子率が小さい場合と比べて、導電領域820(図5)によって形成される電流の経路が太くなるからだと推定される。
 ノイズを抑制しつつ良好な耐久性を実現したA-1番からA-6番の導電性物質の大粒子率は、40、45、51、55、77、92(%)であった。これらの6個の値のうちの任意の値を、大粒子率の好ましい範囲(下限以上、上限以下の範囲)の上限として採用可能である。また、これらの値のうちの上限以下の任意の値を、下限として採用可能である。例えば、大粒子率として、40%以上、92%以下の値を採用可能である。なお、大粒子率が更に大きい値(例えば、100%)である場合であっても、導電性物質の占有率を上記の好ましい範囲内に設定することによって、ノイズを抑制できると推定される。従って、大粒子率の好ましい範囲の上限としては、100%を採用してもよい。例えば、大粒子率としては、40%以上の任意の値を採用可能である。
 大粒子率を調整する方法としては、任意の方法を採用可能である。例えば、導電性物質の材料粉末の粒径を大きくすることによって、大粒子率を増大できる。また、導電性物質の材料粉末を他の材料と混合する前に、導電性物質の材料粉末にバインダを添加して混合してもよい。これによれば、導電性物質の複数の粒子は、バインダを介して互いにくっつくことによって、大きな径を有する粒子状の部分を形成できる。この結果、大粒子率を増大できる。
F-4.導電性物質の占有率と大粒子率と磁性体構造物200dの材料について:
 ノイズを抑制しつつ良好な耐久性を実現したA-1番からA-6番のサンプルでは、以下の材料が用いられた。磁性体構造物200dの導電性物質としては、炭素(C)と、炭素化合物であるCr、TiCと、ペロブスカイト型酸化物であるSrTiO、SrCrOと、金属であるチタン(Ti)と、から選択された材料が用いられた。磁性体構造物200dの磁性体としては、酸化鉄であるFe、Fe、FeOと、スピネルフェライトである(Ni,Zn)Feと、六方晶フェライトであるBaFe1219、SrFe1219と、から選択された材料が用いられた。磁性体構造物200dのセラミックは、珪素(Si)とホウ素(B)とリン(P)とのうちの少なくとも1つを含んでいた。
 一般的には、第1材料と同じ種類の第2材料は、第1材料と同様の特性を有する場合が多い。従って、磁性体構造物200dの上記の材料に代えて同じ種類の他の材料を用いる場合にも、導電性物質の占有率の上記の好ましい範囲と大粒子率の上記の好ましい範囲を適用可能と推定される。例えば、磁性体構造物200dが以下の構成Z1~構成Z3を有する場合に、占有率の好ましい範囲と大粒子率の好ましい範囲とを適用可能と推定される。
[構成Z1]磁性体構造物200dは、導電体としての、導電性物質を含む。
[構成Z2]磁性体構造物200dは、磁性体としての、鉄含有酸化物を含む。
[構成Z3]磁性体構造物200dは、珪素(Si)とホウ素(B)とリン(P)とのうちの少なくとも1つを含むセラミックを含む。
 ここで、磁性体構造物200dに含まれる導電性物質は、炭素と、炭素化合物と、ペロブスカイト型酸化物と、金属と、のうちの少なくとも1つを含むことが好ましい。ただし、他の導電性物質を採用してもよい。
F-5.ペロブスカイト型酸化物の種類について:
 表2のA-7番からA-14番は、導電性物質として種々のペロブスカイト型酸化物を用いたサンプルである。具体的には、導電性物質は、A-7番からA-14番の順番に、LaMnO、LaCrO、LaCoO、LaFeO、NdMnO、PrMnO、YbMnO、YMnOであった。これらの酸化物は、一般式ABOで表されている。先頭の元素A(例えば、LaMnOの「La」)は、Aサイトの元素を示し、続く元素B(例えば、LaMnOの「Mn」)は、Bサイトの元素を示している。結晶構造が歪みの無い立方晶である場合には、Bサイトは、6配位のサイトであり、酸素によって構成される8面体に囲まれており、Aサイトは、12配位のサイトである。
 なお、A-7番からA-14番の導電性物質の占有率は、39%以上、64%以下であった。また、大粒子率は、40%以上であった。磁性体は、サンプル番号の順番に、(Ni,Zn)Fe、NiFe、Fe、(Ni,Zn)Fe、(Mn,Zn)Fe、BaCoFe1222、(Ni,Zn)Fe、CuFeであった。そして、磁性体構造物200dのセラミックは、Si、B、Pのうちの少なくとも1つを含んでいた。
 表2に示すように、耐久前と耐久後とのそれぞれにおいて、A-7番からA-14番のノイズ強度は、A-1番からA-6番の任意のサンプルの同じ周波数のノイズ強度よりも、小さかった。このように、導電性物質として、A-7番からA-14番のペロブスカイト型酸化物を用いることによって、ノイズを更に抑制できた。
 また、A-7番からA-14番では、耐久試験によるノイズの増大量は、6dBまたは7dBであった。一方、上記のA-1番からA-6番では、耐久試験によるノイズの増大量は、9dB以上11dB以下であり、A-7番からA-14番の増大量と比べて大きかった。このように、導電性物質として、A-7番からA-14番のペロブスカイト型酸化物を用いることによって、磁性体構造物200dの耐久性を向上できた。この理由は、A-7番からA-14番のペロブスカイト型酸化物は、電気抵抗が小さく、また、安定な酸化物だからだと推定される。
 なお、A-4番とA-5番との間では、ペロブスカイト型酸化物のAサイトの元素は同じSrであり、Bサイトの元素が互いに異なっていた(TiとCr)。このようなA-4番とA-5番との間では、耐久前の同じ周波数でのノイズ強度の差は小さく(2dB以下)、さらに、耐久後の同じ周波数でのノイズ強度の差も小さかった(2dB以下)。すなわち、Aサイトの元素が同じであるA-4番とA-5番とは、同程度のノイズ抑制の能力と同程度の耐久性とを実現できた。
 また、A-7番からA-10番の間では、Aサイトの元素は同じLaであり、Bサイトの元素が互いに異なっていた(Mn、Cr、Co、Fe)。このようなA-7番からA-10番の間では、耐久前の同じ周波数でのノイズ強度の差は小さく(2dB以下)、さらに、耐久後の同じ周波数でのノイズ強度の差も小さかった(2dB以下)。すなわち、Aサイトの元素が同じであるA-7番からA-10番は、同程度のノイズ抑制の能力と同程度の耐久性とを実現できた。
 以上により、Bサイトの元素が異なる場合であっても、Aサイトの元素が同じである複数種類のペロブスカイト型酸化物は、同程度のノイズ抑制の能力と同程度の耐久性とを実現可能であると推定される。例えば、A-7番からA-14番のAサイトの元素は、La、Nd、Pr、Yb、Yから選択されている。従って、磁性体構造物200dの導電性物質が、AサイトがLa、Nd、Pr、Yb、Yの少なくとも1つであるペロブスカイト型酸化物を含む場合には、A-7番からA-14番のサンプルと同様に、ノイズを抑制でき、良好な耐久性を実現できると推定される。なお、ペロブスカイト型酸化物としては、Aサイトの元素として複数種類の元素を有する酸化物を採用してもよい。また、導電性物質は、複数種類のペロブスカイト型酸化物を含んでもよい。
 磁性体構造物200dの導電性物質の材料が不明な場合であっても、サンプルの磁性体構造物200dに含まれるペロブスカイト型酸化物のAサイトの元素は、以下のように特定可能である。例えば、微小X線回折法により磁性体構造物200dを分析することによって、ペロブスカイト型酸化物の結晶相を特定し、そして、特定された結晶相の結晶構造と元素とを特定すればよい。
F-6.金属の種類について:
 表2のA-15番からA-23番は、導電性物質として種々の金属(合金を含む)を用いたサンプルである。具体的には、導電性物質は、A-15番からA-23番の順番に、Ag、Cu、Ni、Sn、Fe、Cr、インコネル、センダスト、パーマロイであった。
 なお、A-15番からA-23番の導電性物質の占有率は、40%以上、65%以下であった。また、大粒子率は、44%以上であった。磁性体は、サンプル番号の順番に、CuFe、BaFe1219、SrFe1219、NiFe、(Ni,Zn)Fe、NiFe、BaCoFe1222、YFe12、(Mn,Zn)Feであった。そして、磁性体構造物200dのセラミックは、Si、B、Pのうちの少なくとも1つを含んでいた。
 表2に示すように、耐久前と耐久後とのそれぞれにおいて、A-15番からA-23番のノイズ強度は、A-1番からA-6番の任意のサンプルの同じ周波数のノイズ強度よりも、小さかった。このように、導電性物質として、A-15番からA-23番の金属を用いることによって、ノイズを更に抑制できた。
 また、A-15番からA-23番では、耐久試験によるノイズの増大量は、6dBまたは7dBであった。一方、上記のA-1番からA-6番では、耐久試験によるノイズの増大量は、9dB以上11dB以下であり、A-15番からA-23番の増大量と比べて大きかった。このように、導電性物質としてA-15番からA-23番の金属を用いることによって、磁性体構造物200dの耐久性を向上できた。この理由は、A-15番からA-23番の金属の耐酸化性が良好だからだと推定される。
 なお、導電性物質として金属を採用する場合、A-15番からA-23番の金属のうちの少なくとも1つを採用することが好ましい。例えば、導電性物質は、Ag、Cu、Ni、Sn、Fe、Crの少なくとも1つを含む金属を含むことが好ましい。なお、磁性体構造物200dの導電領域820に含まれる金属は、EPMA分析によって特定可能である。
F-7.気孔率について:
 表2のA-1番からA-6番では、気孔率は、5.3%以上、6.1%以下の範囲内であった。そして、A-1番からA-6番は、上述したように、ノイズを抑制でき、そして、良好な耐久性を実現できた。また、A-7番からA-23番では、気孔率は、5.1%以上、6%以下の範囲内であった。そして、A-7番からA-23番は、上述したように、ノイズを更に抑制でき、そして、更に良好な耐久性を実現できた。
 A-24番からA-30番の気孔率は、A-1番からA-23番の気孔率と比べて、小さい。具体的には、A-24番からA-30番では、気孔率は、3.2%以上、5%以下の範囲内であった。なお、A-24番からA-30番の導電性物質は、サンプル番号の順番に、NdMnO、PrMnO、YbMnO、YMnO、Fe、Cr、インコネルであった。導電性物質の占有率は、46%以上、64%以下であった。大粒子率は、52%以上であった。磁性体は、サンプル番号の順に、(Ni,Zn)Fe、(Mn,Zn)Fe、BaCoFe1222、(Ni,Zn)Fe、BaFe1219、SrFe1219、NiFeであった。そして、磁性体構造物200dのセラミックは、Si、B、Pのうちの少なくとも1つを含んでいた。
 表2に示すように、耐久前と耐久後のそれぞれにおいて、A-24番からA-30番の任意のサンプルのノイズ強度は、A-1番からA-23番の任意のサンプルの同じ周波数のノイズ強度よりも、小さかった。このように、比較的小さい気孔率を有するA-24番からA-30番は、比較的大きい気孔率を有するA-1番からA-6番、そして、A-7番からA-23番と比べて、ノイズを抑制できた。この理由は、気孔率が小さい場合には、気孔率が大きい場合と比べて、気孔812(図5)内での部分放電が抑制されるからだと推定される。
 また、A-24番からA-30番では、耐久試験によるノイズ強度の増大量は、2dB以上、4dB以下の範囲内であった。一方、A-1番からA-6番では、増大量は、9dB以上、11dB以下の範囲内であり、A-7番からA-23番では、増大量は、6dBまたは7dBであった。このように、比較的小さい気孔率を有するA-24番からA-30番は、比較的大きい気孔率を有するA-1番からA-6番、そして、A-7番からA-23番と比べて、良好な耐久性を実現できた。この理由は、気孔率が小さい場合には、気孔率が大きい場合と比べて、気孔812(図5)内での部分放電が抑制されるからだと推定される。
 ノイズを抑制しつつ良好な耐久性を実現したA-1番からA-30番の気孔率は、3.2、3.3、3.5、3.8、4.3、4.4、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、6、6.1(%)であった。これら17個の値のうちの任意の値を、気孔率の好ましい範囲(下限以上、上限以下の範囲)の上限として採用可能である。また、これらの値のうちの上限以下の任意の値を、下限として採用可能である。例えば、気孔率として、3.2%以上、6.1%以下の値を採用可能である。
 また、上述したように、A-24番からA-30番は、A-1番からA-23番と比べて、ノイズを抑制でき、そして、耐久性を向上できた。A-24番からA-30番の気孔率は、3.2、3.3、3.5、3.8、4.3、4.4、5(%)であった。これら7個の値から気孔率の好ましい範囲の上限と下限とを選択すれば、ノイズ抑制の能力と耐久性とを更に向上できる。例えば、気孔率として、3.2%以上、5%以下の値を採用可能である。
 また、ノイズ抑制の能力と耐久性とは、気孔率が小さいほど良いと推定される。従って、気孔率の下限としては、ゼロ%を採用してもよい。例えば、気孔率は、ゼロ%以上6.1%以下であることが好ましく、ゼロ%以上5%以下であることが特に好ましい。
 なお、A-1番からA-6番のノイズ抑制の能力は、一般的なスパークプラグ(例えば、磁性体構造物200dが省略されたスパークプラグ)の能力と比べて、良好である。従って、気孔率が更に大きい場合であっても、実用可能なノイズ抑制の能力を実現可能と推定される。従って、気孔率の上限としては、更に大きい値(例えば、10%)を採用可能と推定される。
 気孔率を調整する方法としては、任意の方法を採用可能である。例えば、磁性体構造物200dの焼成温度(例えば、貫通孔12d内に接続部300dの材料を収容する絶縁体10dの加熱温度)を高くすることによって、磁性体構造物200dのセラミック材料が溶融し易くなり、そして、気孔率を小さくできる。また、端子金具40dを貫通孔12d内に挿入する場合の端子金具40dに印加される力を強くすることによって、気孔812を潰すことができ、そして、気孔率を小さくできる。また、磁性体構造物200dのセラミック材料の粒径を小さくすることによって、気孔率を小さくできる。
F-8.導電性物質について:
 表3のB-5番は、磁性体構造物200dから導電性物質が省略されたサンプルである。このB-5番では、電波ノイズが強すぎて正確な値を測定することができなかった。この理由は、電流が磁性体構造物200dをスムーズに流れることができずに、磁性体構造物200d内で部分放電が生じたからだと推定される。一方、A-1番からA-30番は、ノイズを抑制できた。このように、磁性体構造物200dが導電性物質を含むことによって、ノイズを抑制できた。なお、電波ノイズを抑制可能な導電性物質としては、表2のサンプルに含まれる導電性物質に限らず、他の種々の導電性物質を採用可能と推定される。また、磁性体構造物200dの良好な耐久性を実現するためには、良好な耐酸化性を有する導電性物質を採用することが好ましい。また、電気抵抗率が50Ω・m以下の導電性物質を採用すれば、大電流が流れた場合の発熱による劣化を抑制できる。
F-9.鉄含有酸化物について:
 表3のB-3番は、磁性体構造物200dから鉄含有酸化物(すなわち、磁性体)が省略されたサンプルである。表2、表3に示すように、鉄含有酸化物を有するA-1番からA-30番のノイズ強度は、B-3番の同じ周波数のノイズ強度よりも、小さかった。このように、磁性体構造物200dが鉄含有酸化物を含むことによって、ノイズを抑制できた。この理由は、電流経路の近傍に配置された磁性体が、電波ノイズを抑制するからである。なお、鉄含有酸化物としては、A-1番からA-30番の鉄含有酸化物、例えば、FeOと、Feと、Feと、Niと、Mnと、Cuと、Srと、Baと、Znと、Yと、のうちの少なくとも1つを含む鉄含有酸化物を採用可能である。また、電波ノイズを抑制可能な鉄含有酸化物としては、表2のサンプルに含まれる鉄含有酸化物に限らず、他の種々の鉄含有酸化物(例えば、種々のフェライト)を採用可能と推定される。
F-10.セラミックについて:
 磁性体構造物200dに含まれるセラミックは、導電性物質と磁性体(ここでは、鉄含有酸化物)とを支持している。このように導電性物質と磁性体とを支持するセラミックとしては、種々のセラミックを採用可能である。例えば、非晶質のセラミックを採用してもよい。非晶質のセラミックとしては、例えば、SiO、B、Pから任意に選択された1以上の成分を含むガラスを採用可能である。これに代えて、結晶性のセラミックを採用してもよい。結晶性のセラミックとしては、例えば、LiO-Al-SiO系ガラスなどの結晶化ガラス(ガラスセラミックとも呼ばれる)を採用してもよい。いずれの場合も、表2のA-1番からA-30番のように、珪素(Si)とホウ素(B)とリン(P)とのうちの少なくとも1つを含むセラミックを採用することによって、適切なノイズ抑制の能力と適切な耐久性とを実現できると推定される。
E.変形例
(1)磁性体210、210bの材料としては、MnZnフェライトに限らず、種々の磁性材料を採用可能である。例えば、種々の強磁性材料を採用可能である。ここで、強磁性材料は、自発磁化を形成している材料である。強磁性材料としては、例えば、フェライト(スピネル型を含む)などの酸化鉄を含む材料や、アルニコ(Al-Ni-Co)などの鉄合金などの、種々の材料を採用可能である。このような強磁性材料を採用すれば、電波ノイズを適切に抑制できる。また、強磁性材料に限らず、常磁性材料を採用してもよい。この場合も、電波ノイズを抑制できる。
(2)磁性体構造物の構成としては、図1、図2に示す構成に限らず、磁性体と導電体とを有する種々の構成を採用可能である。例えば、コイル状の導電体が、磁性体の内部に、埋設されてもよい。一般には、磁性体構造物の先端方向D1側の端と後端方向D2側の端とを結ぶ導電経路上において、導電体が磁性体の少なくとも一部と並列に接続されているような構成を採用することが好ましい。このような構成を採用すれば、磁性体によって電波ノイズを抑制できる。さらに、導電体によって磁性体構造物の両端抵抗値を低減できるので、磁性体構造物の温度が高くなることを抑制できる。この結果、磁性体構造物の損傷を抑制できる。
 また、磁性体構造物の構成としては、図4、図5で説明したように、導電体としての導電性物質と、磁性体と、セラミックと、が混合された部材を採用してもよい。ここで、導電性物質は、複数種類の導電性物質を含んでもよい(例えば、金属とペロブスカイト型酸化物との両方)。また、磁性体は、複数種類の鉄含有酸化物を含んでも良い(例えば、Feと六方晶フェライトであるBaFe1219との両方)。また、セラミックは、複数種類の成分を含んでもよい(例えば、SiOとBとの両方)。いずれの場合も、導電性物質と、磁性体としての鉄含有酸化物と、セラミックと、の組合せとしては、表2、表3のサンプルの組合せに限らず、他の種々の組合せを採用可能である。いずれの場合も、導電性物質の組成と鉄含有酸化物の組成とは、種々の方法で特定可能である。例えば、微小X線回折法で組成を特定してもよい。
(3)図4、図5で説明した磁性体構造物200dの製造方法としては、絶縁体10dの貫通孔12dの内に磁性体構造物200dの材料を配置して焼成する方法に代えて、他の任意の方法を採用可能である。例えば、成形型を用いて磁性体構造物200dの材料を円柱状に成形し、成形体を焼成することによって円柱状の焼成済の磁性体構造物200dを形成してもよい。そして、絶縁体10dの貫通孔12d内に他の部材60d、70d、75d、80dの材料粉末を投入するときに、磁性体構造物200dの材料粉末の代わりに、焼成済の磁性体構造物200dを貫通孔12d内に挿入すればよい。そして、絶縁体10dを加熱した状態で端子金具40dを後開口14から貫通孔12dに挿入することによって、導電性シール部60d、75d、80dと、抵抗体70dと、のそれぞれを形成できる。
(4)磁性体構造物の構成としては、図1、図2、図4、図5に示す構成に限らず、他の種々の構成を採用可能である。例えば、図4、図5で説明した磁性体構造物200dの構成を、図1、図2の磁性体構造物200、200bに適用してもよい。例えば、図1、図2の磁性体210、210bとして、図4、図5で説明した磁性体構造物200dと同じ構成の部材を採用してもよい。また、図1、図2で説明したスパークプラグ100、100bの構成を、図4、図5のスパークプラグ100dに適用してもよい。例えば、図4の磁性体構造物200bの外周面を、図1、図2の被覆部290、290bと同様の被覆部によって被覆してもよい。また、磁性体構造物200dの両端抵抗値が、磁性体構造物200、200bの両端抵抗値の上記の好ましい範囲内となるように、磁性体構造物200dを形成してもよい(例えば、ゼロΩ以上、3kΩ以下の範囲内、または、ゼロΩ以上、1kΩ以下の範囲内)。ただし、磁性体構造物200dの両端抵抗値が、上記の好ましい範囲外であってもよい。また、抵抗体70、70dとシール部60、60d、75、75b、75d、80、80b、80dとの少なくとも1つは、結晶性のセラミックを含んでも良い。また、磁性体構造物200dが抵抗体70dよりも先端方向D1側に配置されてもよい。
(5)スパークプラグの構成としては、図1、図2、表1、図4、図5、表2、表3で説明した構成に限らず、種々の構成を採用可能である。例えば、中心電極20のうちのギャップgを形成する部分に、貴金属チップを設けても良い。また、接地電極30のうちのギャップgを形成する部分に、貴金属チップを設けてもよい。貴金属チップの材料としては、イリジウムや白金等の貴金属を含む合金を採用可能である。
 また、上記の各実施形態では、接地電極30の先端部31が、中心電極20の先端方向D1側を向く面である先端面20s1と対向して、ギャップgを形成している。この代わりに、接地電極30の先端部が、中心電極20の外周面と対向して、ギャップを形成してもよい。
 以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。
 本開示は、内燃機関等に使用されるスパークプラグに、好適に利用できる。
5...ガスケット、6...第1後端側パッキン、7...第2後端側パッキン、8...先端側パッキン、9...タルク、10、10c、10d...絶縁体(絶縁碍子)、10i...内周面、11...第2縮外径部、12、12c、12d...貫通孔(軸孔)、13...脚部、14...後開口、15...第1縮外径部、16...縮内径部、17...先端側胴部、18...後端側胴部、19...鍔部、20...中心電極、20s1...先端面、21...電極母材、22...芯材、23...頭部、24...鍔部、25...脚部、30...接地電極、31...先端部、35...母材、36...芯部、40、40c、40d...端子金具、41...キャップ装着部、42...鍔部、43、43c、43d...脚部、50...主体金具、51...工具係合部、52...ネジ部、53...加締部、54...座部、55...胴部、56...縮内径部、58...変形部、59...貫通孔、60、60d...第1導電性シール部、70、70d...抵抗体、75、75b、75c、75d...第2導電性シール部、80、80b、80d...第3導電性シール部、100、100b、100c、100d...スパークプラグ、200、200b、200d...磁性体構造物、210、210b...磁性体、220、220b...導電体、290、290b...被覆部、300、300b、300c、300d...接続部、800... 対象領域、810... セラミック領域、812... 気孔、812a、812b... 突出部、820... 導電領域、825... 導電粒領域、g...ギャップ、CL...中心軸(軸線)

Claims (12)

  1.  軸線の方向に延びる貫通孔を有する絶縁体と、
     前記貫通孔の先端側に少なくとも一部が挿入された中心電極と、
     前記貫通孔の後端側に少なくとも一部が挿入された端子金具と、
     前記貫通孔内で、前記中心電極と前記端子金具とを接続する接続部と、
     を備えるスパークプラグであって、
     前記接続部は、
      抵抗体と、
      前記抵抗体の先端側または後端側の前記抵抗体から離れた位置に配置された、磁性体と導電体とを含む磁性体構造物と、
     を有し、
     前記抵抗体と前記磁性体構造物とのうち、先端側に配置された部材を第1部材とし、後端側に配置された部材を第2部材としたときに、
     前記接続部は、さらに、
      前記第1部材の先端側に配置され、前記第1部材に接触する第1導電性シール部と、
      前記第1部材と前記第2部材との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材とに接触する第2導電性シール部と、
      前記第2部材の後端側に配置され、前記第2部材に接触する第3導電性シール部と、
     を有し、
     前記磁性体構造物は、
      1)前記導電体としての、導電性物質と、
      2)前記磁性体としての、鉄含有酸化物と、
      3)珪素(Si)とホウ素(B)とリン(P)とのうちの少なくとも1つを含むセラミックと、
     を含み、
     前記磁性体構造物の前記軸線を含む断面において、
      前記軸線を中心線とし、前記軸線に垂直な方向の大きさが1.5mmであり、前記軸線の方向の大きさが2.0mmである矩形領域を、対象領域としたときに、
      前記対象領域において、前記導電性物質の領域は、複数の粒状の領域を含み、
      前記複数の粒状の領域のうち、最大粒径が200μm以上である粒状の領域の数の割合は、40%以上であり、
      前記対象領域において、前記導電性物質の前記領域の面積の割合が、35%以上、65%以下である、
     スパークプラグ。
  2.  請求項1に記載のスパークプラグであって、
     前記磁性体構造物の先端から後端までの電気抵抗値は3kΩ以下である、
     スパークプラグ。
  3.  請求項2に記載のスパークプラグであって、
     前記磁性体構造物の前記先端から前記後端までの電気抵抗値は1kΩ以下である、
     スパークプラグ。
  4.  請求項1から3のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
     前記導電体は、前記磁性体を前記軸線の方向に貫通する導電部を含む、
     スパークプラグ。
  5.  請求項1から4のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
     前記磁性体構造物は、前記抵抗体の後端側に配置されている、スパークプラグ。
  6.  請求項1から5のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
     前記接続部は、さらに、前記磁性体構造物の外表面の少なくとも一部を覆い、前記磁性体構造物と前記絶縁体との間に介在する被覆部を有する、スパークプラグ。
  7.  請求項1から6のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
     前記磁性体は、酸化鉄を含む強磁性の材料を用いて形成されている、スパークプラグ。
  8.  請求項7に記載のスパークプラグであって、
     前記強磁性の材料は、スピネル型フェライトである、スパークプラグ。
  9.  請求項1から8のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
     前記磁性体は、NiZnフェライト、または、MnZnフェライトである、スパークプラグ。
  10.  請求項1から9のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
     前記導電性物質は、一般式ABOで表され、前記一般式のAサイトが、La、Nd、Pr、Yb、Yのうちの少なくとも1つであるペロブスカイト型酸化物を含む、
     スパークプラグ。
  11.  請求項1から10のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
     前記導電性物質は、Ag、Cu、Ni、Sn、Fe、Crのうちの少なくとも1つの金属を含む、
     スパークプラグ。
  12.  請求項1から11のいずれか1項に記載のスパークプラグであって、
     前記磁性体構造物の前記断面上の前記対象領域のうち、前記導電性物質の前記領域を除いた残りの領域において、気孔率が5%以下である、
     スパークプラグ。
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