(57)【要約】  本発明は、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制する技術を提供する。スパークプラグ１００は、中心電極２０と、中心電極２０と電気的に接続され、中心電極２０に外部電源からの電圧を印加する端子金具５０と、中心電極２０との間に火花放電のためのギャップＧＰを有するように配置された接地電極３０とを備える。また、スパークプラグ１００は、接地電極３０を保持するとともに接地電極３０と電気的に接続され、自身の内側に中心電極２０を配置する主体金具４０を備える。スパークプラグ１００の端子金具５０と導電性を有する第１のシール部６０ａとを含む第２の導電部ＣＰ２と主体金具４０との間には、誘電率がアルミナより高い高誘電率部材によって構成された高誘電率固定補助部材８１が設けられている。
2009133683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、
前記中心電極と電気的に接続され、当該中心電極に外部電源からの電圧を印加する端子部と、
先端側に、前記中心電極との間に火花放電のためのギャップを有するように配置された接地電極と、
前記接地電極を保持するとともに前記接地電極と電気的に接続され、自身の内側に前記中心電極を配置する主体金具と、
を備えたスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間には、誘電率がアルミナより高い高誘電率部材が配置されていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
請求項１記載のスパークプラグであって、
前記主体金具の内側に保持され、前記中心電極と前記端子部とを内側に保持する絶縁碍子を備え、
前記高誘電率部材は、前記絶縁碍子と前記主体金具との間に配置されていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項３】
請求項２記載のスパークプラグであって、
前記絶縁碍子は、自身の長手方向の略中央に自身の外径が他の部位に比べて大径の鍔部を有し、当該鍔部の後端側に、前記主体金具が当該絶縁碍子を保持するに際してその保持機能を補助する固定補助部材を備え、
当該固定補助部材は、前記高誘電率部材を少なくとも含有することを特徴とするスパークプラグ。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、前記絶縁碍子の外表面の被覆層として塗布されている、スパークプラグ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、ＡＢＯ３型ペロブスカイト型酸化物（ＡサイトはＣａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａのうちの少なくとも１種類であり、ＢサイトはＺｒ，Ｔｉ，Ｃｅ，Ａｌのうちの少なくとも１種類）を含有することを特徴とするスパークプラグ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、ジルコニウム（Ｚｒ）またはハフニウム（Ｈｆ）の酸化物を含有することを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項７】
中心電極と、
前記中心電極と電気的に接続され、当該中心電極に外部電源からの電圧を印加する端子部と、
先端側に、前記中心電極との間に火花放電のためのギャップを有するように配置された接地電極と、
前記接地電極を保持するとともに前記接地電極と電気的に接続され、自身の内側に前記中心電極を配置する主体金具と、
を備えたスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間の静電容量が、１６．０ｐＦ以上である、スパークプラグ。
【請求項８】
請求項７記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、１８．０ｐＦ以上である、スパークプラグ。
【請求項９】
請求項７または請求項８記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、２９．０ｐＦ以上である、スパークプラグ。
【請求項１０】
請求項７ないし請求項９のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、３６．０ｐＦ以上である、スパークプラグ。
【請求項１１】
請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、５８．０ｐＦ以下である、スパークプラグ。
【請求項１２】
請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間に誘電率がアルミナより高い部材が配置されることにより、前記静電容量が増大されている、スパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグは、ギャップ（空隙）を有するように互いに対向して配置された接地電極と中心電極とを備え、その２つの電極の間に高電圧を印加することによって火花放電を発生させる。しかし、火花放電は瞬間的な電流変化を伴うため、スパークプラグの点火の際には電波雑音が発生することが知られている。この電波雑音が著くなると、当該スパークプラグが搭載された車両等のＥＣＵ（Engine Control Unit）をはじめとする電子機器に影響するだけでなく、外界に対しても電波障害を及ぼす可能性がある。これまで、この電波雑音を低減するために種々の技術が提案されてきた（特許文献１等）。【０００３】
しかし、スパークプラグにおいて発生する電波雑音は低周波から高周波までの広い周波数の電波を含むため、上記先行技術をはじめとする従来の技術であっても十分に低減することができなかったのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１３５０７９号公報
【特許文献２】特表２００２−５２１６１９号公報
【特許文献３】特開平１０−１８９１３３号公報
【特許文献４】特開平７−２１１４３３号公報
【特許文献５】特開昭６０−１０１８９４号公報
【特許文献６】特開平１０−３０２９２９号公報
【特許文献７】特開２００５−１２９３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。【０００７】
［適用例１］
中心電極と、
前記中心電極と電気的に接続され、当該中心電極に外部電源からの電圧を印加するための端子部と、
先端側に、前記中心電極との間に火花放電のためのギャップを有するように配置された接地電極と、
前記接地電極を保持するとともに前記接地電極と電気的に接続され、自身の内側に前記中心電極を配置する主体金具と、
を備えたスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間には、誘電率がアルミナより高い高誘電率部材が配置されていることを特徴とするスパークプラグ。
一般に、端子部と主体金具との間の静電容量は、端子部側へと流れる放電電流の電圧を減衰する方向に働くコンデンサとして機能する。上述の構成では、このコンデンサの静電容量が高誘電部材によって増大するので、放電電流の減衰量を増大させることができる。従って、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制することができる。【０００８】
［適用例２］
適用例１記載のスパークプラグであって、
前記主体金具の内側に保持され、前記中心電極と前記端子部とを内側に保持する絶縁碍子を備え、
前記高誘電率部材は、前記絶縁碍子と前記主体金具との間に配置されていることを特徴とするスパークプラグ。
このスパークプラグによれば、絶縁碍子と主体金具との間に配置された高誘電率部材によって、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制することができる。【０００９】
［適用例３］
適用例２記載のスパークプラグであって、
前記絶縁碍子は、自身の長手方向の略中央に自身の外径が他の部位に比べて大径の鍔部を有し、当該鍔部の後端側に、前記主体金具が当該絶縁碍子を保持するに際してその保持機能を補助する固定補助部材を備え、
当該固定補助部材は、前記高誘電率部材を少なくとも含有することを特徴とするスパークプラグ。
スパークプラグは従来から固定補助部材として滑石粉末が利用されている。この滑石粉末への混入物として、また滑石粉末にかえて、誘電率がアルミナより高い粉末部材を用いることができる。これにより、絶縁碍子と主体金具との固定性を維持するとともに、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制することができる。【００１０】
［適用例４］
適用例２または適用例３記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、前記絶縁碍子の外表面の被覆層として塗布されている、スパークプラグ。
スパークプラグは従来から絶縁碍子の強度を向上するために、その外表面を被覆する釉薬が塗布されている。この釉薬への混入物として、または、釉薬にかえて、アルミナより誘電率が高い部材を用いて、絶縁碍子の外表面に被覆層を形成することができる。これにより、絶縁碍子の強度を維持するとともに、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制することができる。なお、当該被覆層は、絶縁碍子の最外表面に設けられていなくとも良く、当該被覆層の外側に重ねて他の被覆層が形成されるものとしても良い。【００１１】
［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、ＡＢＯ３型ペロブスカイト型酸化物（ＡサイトはＣａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａのうちの少なくとも１種類であり、ＢサイトはＺｒ，Ｔｉ，Ｃｅ，Ａｌのうちの少なくとも１種類）を含有することを特徴とするスパークプラグ。【００１２】
［適用例６］
適用例１ないし適用例４のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、ジルコニウム（Ｚｒ）またはハフニウム（Ｈｆ）の酸化物を含有することを特徴とする、スパークプラグ。【００１３】
［適用例７］
中心電極と、
前記中心電極と電気的に接続され、当該中心電極に外部電源からの電圧を印加する端子部と、
先端側に、前記中心電極との間に火花放電のためのギャップを有するように配置された接地電極と、
前記接地電極を保持するとともに前記接地電極と電気的に接続され、自身の内側に前記中心電極を配置する主体金具と、
を備えたスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間の静電容量が、１６．０ｐＦ以上である、スパークプラグ。
一般に、端子部と主体金具との間の静電容量は、端子部側へと流れる放電電流の電圧を減衰する方向に働くコンデンサとして機能する。上述の構成では、このコンデンサの静電容量を１６．０ｐＦ以上にすることにより、放電電流の減衰量を増大させることができる。従って、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制することができる。【００１４】
［適用例８］
適用例７記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、１８．０ｐＦ以上である、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、端子部と主体金具との間の静電容量をより高くしているため、さらに、電波雑音の発生を抑制できる。【００１５】
［適用例９］
適用例７または適用例８記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、２９．０ｐＦ以上である、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、端子部と主体金具との間の静電容量をより高くしているため、さらに、電波雑音の発生を抑制できる。【００１６】
［適用例１０］
適用例７ないし適用例９のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、３６．０ｐＦ以上である、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、端子部と主体金具との間の静電容量をより高くしているため、さらに、電波雑音の発生を抑制できる。【００１７】
［適用例１１］
適用例７ないし適用例１０のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、５８．０ｐＦ以下である、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、効果的に電波雑音の発生を抑制することができる。【００１８】
［適用例１２］
適用例７ないし適用例１１のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間に誘電率がアルミナより高い部材が配置されることにより、前記静電容量が増大されている、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、端子部と主体金具との間に配置される部材の誘電率を増大させることにより、端子部と主体金具との間の静電容量を増大させることができる。従って、スパークプラグにおける電波雑音の発生を抑制できる。【００１９】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグ、そのスパークプラグを備えた内燃機関、その内燃機関を搭載した車両等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態のスパークプラグの構成を示す概略断面図。
【図２】第１実施形態のスパークプラグの概略断面図とその等価回路を示す回路図。
【図３】固定補助部材による電波雑音の抑制効果を示すグラフ。
【図４】第２実施形態のスパークプラグの概略断面図とその等価回路を示す回路図。
【図５】第３実施形態のスパークプラグの概略断面図とその等価回路を示す回路図。
【図６】第４実施形態のスパークプラグにおける電波雑音の抑制効果を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A．第１実施形態：
B．第２実施形態：
C．第３実施形態：
D．第４実施形態：
E．変形例：
【００２２】
A．第１実施形態：
図１は本発明の一実施形態としてのスパークプラグの構成を示す概略図である。スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、中心電極２０と、接地電極３０と、主体金具４０と、端子金具５０とを備える。このスパークプラグ１００は、内燃機関の燃焼室に取り付けられ、互いにギャップＧＰを有するように配置された２つの電極（中心電極２０，接地電極３０）の間で火花放電を発生させる。
【００２３】
絶縁碍子１０は、２つの電極２０，３０を保持するためのスパークプラグ１００の本体部を構成する絶縁部材である。絶縁碍子１０は、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁性セラミックを焼成することによって形成される。絶縁碍子１０は、図中に示す軸線Ｏ方向に沿って延びる軸孔１２が形成された筒形状を有しており、軸線Ｏ方向における略中央には外径が最大となる鍔部１５が形成されている。なお、絶縁碍子１０の外表面は、釉薬が塗布された釉薬層１１によって被覆されている。釉薬層１１は、絶縁碍子１０の強度を向上させるためのものである。
【００２４】
絶縁碍子１０の後端側には、外部電源と電気的に接続される端子金具５０が軸孔１２の開口部１３に挿入されて固定的に保持されている。この端子金具５０が本発明における「端子部」に相当する。また、絶縁碍子１０の端子金具５０が配置される側とは反対側の軸孔１２の開口部１４には、中心電極２０が挿入されて固定的に保持されている。軸孔１２内の中心電極２０と端子金具５０との間には、２つのシール部６０ａ，６０ｂと抵抗体７０とが設けられている。以下、中心電極２０が配置される側を「先端側」と称する。
【００２５】
第１のシール部６０ａは、端子金具５０と抵抗体７０との間に設けられており、第２のシール部６０ｂは、抵抗体７０と中心電極２０との間に設けられている。２つのシール部６０ａ，６０ｂは、中心電極２０または端子金具５０を軸孔１２に固定し、両者を導通させるとともに、軸孔１２における気密性を確保するためのものであり、導電性を有するガラス部材によって構成されている。抵抗体７０の機能については後述する。なお、抵抗体７０の抵抗値は、スパークプラグ１００の着火性に影響を与えない程度（例えば約５ｋΩ程度）であることが好ましい。
【００２６】
ここで、絶縁碍子１０の鍔部１５から端子金具５０の挿入開口部１３に向かって延びる部位を「端子側筒部１６」と呼ぶ。また、絶縁碍子１０は、鍔部１５から中心電極２０に向かって延びる部位に、段差１９を設けることによって径が異なる２つの部位が形成されている。以後、径の大きい鍔部１５から段差１９までの部位を「電極側筒部１７」と呼び、径の小さい段差１９から中心電極２０の挿入開口部１４までの部位を「先端筒部１８」と呼ぶ。
【００２７】
絶縁碍子１０の外周には、略円筒状の金属部材である主体金具４０が配置されている。より具体的には、主体金具４０は、絶縁碍子１０の端子側筒部１６の一部と鍔部１５と電極側筒部１７と段差１９と先端筒部１８の一部とを自身の内周側に収容し、加締めにより絶縁体を保持している（加締めについては後述する）。主体金具４０の先端側部位である先端部４３には接地電極３０が設けられている。接地電極３０は、略Ｌ字形状に屈曲しており、その一端が主体金具４０と溶接され、他端が中心電極２０の先端部２１とギャップＧＰ（「火花ギャップＧＰ」と呼ぶ）を有して対向している。
【００２８】
主体金具４０には、絶縁碍子１０を保持する工程である加締め加工を容易にするために比較的薄肉化された加締部４１が設けられている。加締部４１は、主体金具４０の後端に設けられており、内側に屈曲されて鍔部１５を後述する固定補助部材８０を介して先端方向へ付勢する。一方、主体金具４０の先端側内周には軸孔１２の径を小径にして形成される段差１２ｂが設けられており、この段差１２ｂが絶縁碍子１０の段差１９を受けて気密状態としている。この気密性を向上させるために段差１２ｂと段差１９との間には周知のように板パッキンを介在させても良い。
【００２９】
なお、加締部４１よりも先端側には、スパークプラグレンチが嵌合する工具係合部４４が設けられている。また、主体金具４０には、スパークプラグ１００を内燃機関の取付部位に螺合により固定するためのネジ部４２が設けられている。
【００３０】
加締部４１と鍔部１５との間には、絶縁碍子１０と主体金具４０との固定を補助するための固定補助部８０が設けられている。固定補助部８０は、主体金具４０の後端部において、主体金具４０の内周面と絶縁碍子１０の外表面との間に設けられた空間に高誘電率固定補助部材８１及び２つの線パッキン８２，８３を配置することによって設けられている。より具体的には、絶縁碍子１０の外周を囲む２つの線パッキン８２，８３の間に、粉体をプレスしてリング状に形状を保持した粉体プレス成形体である高誘電率固定補助部材８１が配置されている。
【００３１】
固定補助部８０は、スパークプラグ１００の構成部材間の熱膨張量差や絶縁碍子１０に対する衝撃力を緩衝する緩衝材として機能するとともに、絶縁碍子１０と主体金具４０との間の気密性を向上させる機能を有する。高誘電率固定補助部材８１は、絶縁碍子１０の主成分であるＡｌ2Ｏ3より誘電率（比誘電率）が高い高誘電率部材によって構成され、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）によって構成することができる。なお、Ａｌ2Ｏ3の誘電率は、８〜１１程度であり、ＢａＴｉＯ3の誘電率は、温度により変動するが、１００〜１０００程度である。高誘電率固定補助部材８１をＡｌ2Ｏ3より誘電率が高い部材とする理由は後述する。
【００３２】
図２は、スパークプラグ１００において電波雑音が抑制される原理を説明するための説明図である。図２（Ａ）は、スパークプラグ１００の構成を示す概略断面図であり、便宜上、ハッチング表示や符号表記が変更されている点以外は図１と同様である。ここで、火花ギャップＧＰで火花放電が発生した場合を想定する。このとき、放電電流Ｉｓは、中心電極２０と第２のシール部６０ｂと抵抗体７０と第１のシール部６０ａと端子金具５０とを順に介してスパークプラグ１００の外部へと流れる。
【００３３】
ここで、中心電極２０と第２のシール部６０ｂとを含む抵抗体７０までのハッチング領域を「第１の導電部ＣＰ１」と呼ぶ。また、抵抗体７０から端子金具５０のうちの絶縁碍子１０の軸孔１２内に挿入されている部位までの第１のシール部６０ａを含むハッチング領域を「第２の導電部ＣＰ２」と呼ぶ。一方、絶縁碍子１０の一部を挟んで第１の導電部ＣＰ１と対向する位置にある主体金具４０の一部と、接地電極３０とを含むハッチング領域を「第１の接地電極ＧＥ１」と呼ぶ。また、主体金具４０のうち、第１の接地電極ＧＥ１より端子金具５０側の部位を「第２の接地電極ＧＥ２」と呼ぶ。
【００３４】
第１の導電部ＣＰ１及び第１の接地電極ＧＥ１は、誘電体である絶縁碍子１０の一部を挟むコンデンサを構成していると解釈することができる。同様に、第２の導電部ＣＰ２及び第２の接地電極ＧＥ２もコンデンサを構成していると解釈でき、第１と第２のシール部６０ａ，６０ｂは、抵抗体７０を挟むコンデンサを構成していると解釈できる。以上より、電波雑音発生時のスパークプラグ１００は、次のような電気回路に置き換えて考えることができる。
【００３５】
図２（Ｂ）は、電波雑音発生時のスパークプラグ１００の等価回路２００を示す回路図である。交流電源２０１は、火花放電を発生している火花ギャップＧＰに相当する。従って、交流電源２０１における入力電圧Ｅｇは、スパークプラグ１００の放電電圧と等しい。第１の抵抗２０２は、火花ギャップＧＰにおける放電電流Ｉｓに対する抵抗（「放電抵抗」と呼ぶ）に相当する。なお、第１の抵抗２０２の抵抗値をｒｇとする。さらに、第１の抵抗２０２に直列に接続された第２の抵抗２０５は、スパークプラグ１００の抵抗体７０に相当する。第２の抵抗２０５の抵抗値をＲｒとする。
【００３６】
第１と第２の抵抗２０２，２０５の間からアースに接続された第１のアース経路２０３には、第１のコンデンサ２１１が設けられている。第１のコンデンサ２１１は、上述した第１の導電部ＣＰ１及び第１の接地電極ＧＥ１によって構成されるコンデンサに相当する。第１のコンデンサ２１１の静電容量をＣｇとする。
【００３７】
等価回路２００には、第２の抵抗２０５と並列に接続された第２のコンデンサ２１３が設けられている。第２のコンデンサ２１３は、上述した第１と第２のシール部６０ａ，６０ｂによって構成されるコンデンサに相当する。第２のコンデンサ２１３の静電容量をＣｒとする。
【００３８】
等価回路２００には、第２の抵抗２０５より出力側においてアースに接続された第２のアース経路２０７が設けられており、第２のアース経路２０７には、第３のコンデンサ２１５が設けられている。第３のコンデンサ２１５は、上述した第２の導電部ＣＰ２及び第２の接地電極ＧＥ２によって構成されるコンデンサに相当する。第３のコンデンサ２１５の静電容量をＣｕとする。
【００３９】
上記の各抵抗値ｒｇ，Ｒｒと各静電容量Ｃｇ，Ｃｒ，Ｃｕとを用いて、等価回路２００における入力電圧Ｅｇと出力電圧Ｅｓとの比である電圧比Ａを求めると下記の式（１）のように表される。また、電圧比Ａから等価回路２００における電圧の減衰量Ｓは下記の式（２）によって求めることができる。
【００４０】
【数１】
2009133683.tif 000003
【００４１】
ここで、係数Ｚ0は、等価回路２００の出力側に接続された外部ケーブル２２０の特性インピーダンスを表している。
【００４２】
上記式（２）の減衰量Ｓは、その値が大きいほどスパークプラグ１００において電波雑音が低減されていることを表している。そこで、上記（１）式において、特に静電容量Ｃｕの値を大きくすることにより、減衰量Ｓを増大させることが可能であることを本発明の発明者が見出した。静電容量Ｃｕは、図２（Ａ）に示す第２の導電部ＣＰ２と第２の接地電極ＧＥ２との間の誘電率を高くすることによって増大することができる。特に、加締部４１と工具係合部４４とを含む主体金具４０の後端側部位である端部４０ｅと、第２の導電部ＣＰ２との間に含まれる部材の誘電率を高くすることによって、静電容量Ｃｕを効率的に増大させることができる。そこで本実施形態では、絶縁碍子１０の主成分であるＡｌ2Ｏ3より高い誘電率を有する高誘電率固定補助部材８１を第２の導電部ＣＰ２と第２の接地電極ＧＥ２との間に設けることによって、スパークプラグ１００の電波雑音を低減している。
【００４３】
図３（Ａ），（Ｂ）は、高誘電率固定補助部材８１による電波雑音の抑制効果を示すグラフであり、電波雑音の周波数に対する減衰量を示している。図３（Ａ）は、上記式（１），（２）を基に得られるスパークプラグにおける電波雑音の減衰量についてのシミュレーションの結果を示すグラフである。具体的には、グラフＧ１は、高誘電率固定補助部材８１としてＢａＴｉＯ3を採用した場合を想定して、高誘電率固定補助部材８１の誘電率を１０００に設定した場合のシミュレーション結果である。また、グラフＧ２は、比較例として、高誘電率固定補助部材８１を滑石（タルク）のみで構成した場合を想定して、高誘電率固定補助部材８１の誘電率を２に設定した場合のシミュレーション結果である。
【００４４】
図３（Ｂ）は、本発明の発明者によって計測された電波雑音の減衰量の実測値を示すグラフである。電波雑音の減衰量の測定方法としては、ＢＯＸ法（ＪＡＳＯ  Ｄ００２−２：２００４）を採用した。グラフＧ１ａは、高誘電率補助部材８１をＢａＴｉＯ3（誘電率：１０００）で構成したスパークプラグの電波雑音の減衰量を示している。破線グラフＧ２ａは、比較例として、滑石（誘電率：２）のみで高誘電率固定補助部材８１を構成した場合のスパークプラグの電波雑音の減衰量を示している。さらに、一点鎖線で示したグラフＧ３は、高誘電率固定補助部材８１をＢａ0.9Ｓｒ0.1Ｔｉ0.85Ｚｒ0.15Ｏ3（誘電率：１８００）で構成したスパークプラグの電波雑音の減衰量を示している。
【００４５】
これらのグラフが示すように、シミュレーションによる結果においても実測値においても、高誘電率固定補助部材８１を誘電率がアルミナより高い部材で構成したスパークプラグの減衰量が、比較例のスパークプラグより大きくなっていることが解る。また、グラフＧ１ａとグラフＧ３とを比較すると、高誘電率固定補助部材８１の誘電率が高いほど、その減衰量が大きくなり、電波雑音の抑制効果が高くなることが解る。
【００４６】
ここで、一般に、スパークプラグは、本実施形態のスパークプラグ１００の高誘電率固定補助部材８１と同様の部位に粉体をプレス成形した固定補助部材を備えている。以下に、その固定補助部材の誘電率の測定方法を説明する。
（ｉ）当該固定補助部材の体積を計測する。具体的には、スパークプラグをＸ線撮影した複数の断面画像を用いて、固定補助部材の断面を測定し、その体積を計算により求めるものとしても良い。また、スパークプラグおよび固定補助部材を実際に切断することにより、固定補助部材の体積を求めるものとしても良い。
（ｉｉ）固定補助部材の重量を測定する。具体的には、スパークプラグを分解して、固定補助部材を取り出し、その重量を測定するものとしても良い。
（ｉｉｉ）上記（ｉ），（ｉｉ）の計測結果を用いて、固定補助部材を構成する粉体の充填密度を算出する。
（ｉｖ）誘電率を測定するための測定用サンプルを作成する。具体的には、上記（ｉｉｉ）において算出された充填密度から、その充填圧を算出し、別途準備した固定補助部材と同様の組成を有する原料粉末を当該充填圧でプレス成形して作成する。なお、原料粉末は、同じ種類の複数のスパークプラグを分解して収集した固定補助部材の粉末を用いるものとしても良い。
（ｖ）作成された測定用サンプルの誘電率を、ＪＩＳ  Ｒ１６２７（１９９６年）に準じて、平行導体板型誘電体共振器法によって測定する。
この測定方法により、固定補助部材の誘電率を特定することが可能である。
【００４７】
このように、第２の導電部ＣＰ２と主体金具４０との間に誘電率がアルミナより高い高誘電率部材を配置することにより、スパークプラグ１００の電波雑音を低減することができる。
【００４８】
B．第２実施形態：
図４（Ａ）は、本発明の第２実施形態としてのスパークプラグ１００Ｂの構成を示す概略断面図である。図４（Ａ）は、絶縁碍子１０の外表面に高誘電率被覆層９０が設けられている点以外は図２（Ａ）とほぼ同じである。図４（Ｂ）は、スパークプラグ１００Ｂの等価回路２００を示す回路図であり、図２（Ｂ）とほぼ同じである。
【００４９】
このスパークプラグ１００Ｂには、絶縁碍子１０の釉薬層１１の外表面に、さらに、高誘電率部材であるＢａＴｉＯ3が塗布された高誘電率被覆層９０が形成されている。高誘電率被覆層９０は、破線で図示した範囲を被覆する。具体的には、高誘電率被覆層９０は、絶縁碍子１０の外表面のうち、端子側筒部１６の外表面と、固定補助部８０の壁面を構成する鍔部１５の壁面１５ｗまでを被覆する。
【００５０】
このように、主体金具４０と第２の導電部ＣＰ２との間にある絶縁碍子１０の外表面に高誘電率部材による被覆層を設けた場合であっても、第３のコンデンサ２１５の静電容量Ｃｕを高くすることができる。従って、スパークプラグ１００Ｂの電波雑音をさらに低減することができる。
【００５１】
C．第３実施形態：
図５（Ａ）は、本発明の第３実施形態としてのスパークプラグ１００Ｃの構成を示す概略断面図である。図５（Ａ）は、絶縁碍子１０に換えて高誘電率絶縁碍子１０Ｃが用いられている点以外は、図４（Ａ）とほぼ同じである。図５（Ｂ）は、スパークプラグ１００Ｃの等価回路２００を示す回路図であり、図４（Ｂ）とほぼ同じである。
【００５２】
このスパークプラグ１００Ｃの高誘電率絶縁碍子１０Ｃは、Ａｌ2Ｏ3に高誘電率部材としてＢａＴｉＯ3を混入して形成されたものである。なお、ＢａＴｉＯ3は、焼成の際にガラスに溶けてしまうことを抑制するために、平均５μｍ以上の粒径のものを用いることが好ましい。
【００５３】
このように、絶縁碍子を構成する部材にＡｌ2Ｏ3より誘電率が高い部材を混入させた場合であっても、第３のコンデンサ２１５の静電容量Ｃｕを高くすることができる。従って、スパークプラグ１００Ｃの電波雑音をさらに低減することができる。
【００５４】
D．第４実施形態：
図６は、本発明の第４実施形態としてのスパークプラグによる電波雑音の抑制効果を説明するための説明図である。この第４実施形態では、実施例としての６種類のスパークプラグと、比較例としての２種類のスパークプラグを想定し、それぞれのスパークプラグについて、シミュレーションにより予測される電波雑音の減衰量を算出した。 図６には、その算出結果を示した表が示されている。具体的には、この表には、各比較例および各実施例のスパークプラグにおける第１ないし第３のコンデンサ２１１，２１３，２１５の各静電容量Ｃｕ，Ｃｇ，Ｃｒと、第１と第２の抵抗２０２，２０５の各抵抗値ｒｇ，Ｒｒとが示されている。
【００５５】
また、図６の表には、各比較例および各実施例のスパークプラグについての、周波数５００ＭＨｚにおける電波雑音の減衰量の算出結果と、各比較例の減衰量に対する各比較例および各実施例の減衰量の割合（効果割合）が示されている。なお、減衰量を算出した周波数５００ＭＨｚは、本発明の効果が特に顕著に表れる周波数帯である中周波帯や高周波帯の代表値として選択した周波数である。
【００５６】
さらに、図６の表には、各効果割合に基づいた比較例および実施例ごとの電波雑音の抑制効果に関する評価結果を、「×」、「○」、「◎」によって示してある。具体的には、この評価結果は、比較例１に対する効果割合と比較例２に対する効果割合のいずれかの値が１．１倍より小さい値となる場合に「×」とし、いずれの値も１．１倍以上であり、いずれかの値が１．３倍以下の値となる場合に「○」とした。そして、いずれの値も１．３倍以上の値となる場合に「◎」とした。
【００５７】
ここで、実施例１のスパークプラグは、第１実施形態のスパークプラグ１００（図１）と同様の構成を有しており、高誘電率固定補助部材８１を備えている。実施例２のスパークプラグは、高誘電率補助部材８１に換えて滑石を備えている点以外は、第２実施形態のスパークプラグ１００Ｂ（図４）と同様の構成を有しており、高誘電率被覆層９０を備えている。実施例３のスパークプラグは、第２実施形態のスパークプラグ１００Ｂと同様な構成を有しており、高誘電率固定補助部材８１と、高誘電率被覆層９０との両方を備えている。
【００５８】
また、実施例４のスパークプラグは、実施例１のスパークプラグと同様に、高誘電率固定補助部材８１を備えている。実施例５のスパークプラグは、実施例２のスパークプラグと同様に、高誘電率固定補助部材８１を備えておらず、高誘電率被覆層９０を備えている。実施例６のスパークプラグは、実施例３のスパークプラグと同様に、高誘電率固定補助部材８１と、高誘電率被覆層９０との両方を有している。
【００５９】
一方、比較例１および比較例２のスパークプラグはそれぞれ、高誘電率固定補助部材８１に換えて滑石を備えるとともに、高誘電率被覆層９０が省略された、従来のスパークプラグと同様な構成を有している。ただし、比較例１のスパークプラグと、比較例２のスパークプラグとではそれぞれ、各静電容量Ｃｕ，Ｃｇ，Ｃｒと、各抵抗値ｒｇ，Ｒｒとが異なる値に設定されている。なお、比較例１のスパークプラグと、実施例１から実施例３のそれぞれのスパークプラグとでは、静電容量Ｃｕの値が異なるのみで、他の静電容量Ｃｇ，Ｃｒおよび各抵抗値ｒｇ、Ｒｒは同じ値に設定されている。また、比較例２のスパークプラグと、実施例４から実施例６のそれぞれのスパークプラグとでは、静電容量Ｃｕの値が異なるのみで、他の静電容量Ｃｇ，Ｃｒおよび各抵抗値ｒｇ、Ｒｒは同じ値に設定されている。
【００６０】
実施例１および実施例２の評価結果と、実施例３の評価結果とを比較すると、静電容量Ｃｕが大きい実施例３において、高い評価結果を得ることができた。実施例４および実施例５の評価結果と、実施例６の評価結果とを比較した場合も同様に、静電容量Ｃｕが大きい実施例６において高い評価結果を得ることができた。以上より、静電容量Ｃｕが高いほど、電波雑音の抑制効果が高く、好ましいことがわかる。より具体的には、静電容量Ｃｕの下限値は、１６．０ｐＦ以上であることが好ましく、１８．０ｐＦ以上であることがより好ましい。また、静電容量Ｃｕの下限値は、２５．０ｐＦ以上であることが好ましく、２９．０ｐＦ以上であることがより好ましい。さらに、静電容量Ｃｕの下限値は、３０．０ｐＦ以上であることが好ましく、３６．０ｐＦ以上であることがより好ましい。なお、静電容量Ｃｕの上限値は、５８．０ｐＦ以下であることが好ましく、４０．０ｐＦ以下であることがより好ましい。
【００６１】
また、スパークプラグとしては、高誘電率補助部材８１と高誘電率被覆層９０とを両方備えている方が、静電容量Ｃｕをより増大させることができるため好ましい。なお、スパークプラグは、第２の導電部ＣＰ２と主体金具４０との間に、さらに、他の高誘電率部材（例えば、第３実施形態の高誘電率絶縁碍子１０Ｃ）を配置することにより、静電容量Ｃｕを増大させるものとしても良い。
【００６２】
ここで、静電容量Ｃｕは、高誘電率固定補助部材８１や、高誘電率被覆層９０など、第２の導電部ＣＰ２と主体金具４０との間に配置される高誘電率部材をより高い誘電率の部材で構成することにより増大させることが可能である。また、静電容量Ｃｕは、第２の導電部ＣＰ２と主体金具４０の構成を変更することによっても増大させることが可能である。具体的には、第２の導電部ＣＰ２や主体金具４０の表面積を増大させたり、第２の導電部ＣＰ２と主体金具４０の間の距離を短くするものとしても良い。さらに、静電容量Ｃｕは、第２の導電部ＣＰ２と主体金具４０との間の空間において高誘電率部材が占める割合を増大させることによっても、増大させることが可能である。より具体的には、高誘電率固定補助部材８１の体積を増大させるものとしても良いし、高誘電率被覆層９０の厚みを増大させるものとしても良い。
【００６３】
このように、この第４実施形態のスパークプラグによれば、スパークプラグの静電容量Ｃｕの値を増大させることによって、スパークプラグの電波雑音をより低減することができる。
【００６４】
E．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６５】
E1．変形例１：
上記実施形態において、高誘電率固定補助部材８１や、高誘電率被覆層９０、高誘電率絶縁碍子１０Ｃとして高誘電率部材が用いられていたが、他の部位に高誘電率部材が用いられるものとしても良い。高誘電率部材は、第２の導電部ＣＰ２と主体金具４０との間に用いられていれば良く、例えば、線パッキン８２，８３が高誘電率部材によって構成されるものとしても良い。このように構成した場合は、高誘電率固定補助部材８１は省略されても良い。また、上記第２実施形態において、高誘電率固定補助部材８１が省略されて高誘電率被覆層９０のみが設けられるものとしても良く、上記第３実施形態において、高誘電率固定補助部材８１や高誘電率被覆層９０が省略されるものとしても良い。
【００６６】
E2．変形例２：
上記実施形態において、高誘電率部材としてＢａＴｉＯ3を採用していたが、他の高誘電率部材を採用するものとしても良い。具体的な高誘電率部材としては、ＡＢＯ3型のペロブスカイト型酸化物（ＡサイトはＣａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａのうちの少なくとも１種類であり、ＢサイトはＺｒ，Ｔｉ，Ｃｅ，Ａｌのうちの少なくとも１種類）又はジルコニウム（Ｚｒ）やハフニウム（Ｈｆ）の酸化物が好ましい。
【００６７】
E3．変形例３：
上記実施形態において、高誘電率固定補助部材８１は、粉体プレス成形体によって構成されていたが、高誘電率固定補助部材８１は粉体プレス成形体でなくとも良い。ただし、高誘電率固定補助部材８１を粉体プレス成形体とすることにより、高誘電率固定補助部材８１は、スパークプラグ１００における緩衝材としての機能も、より効果的に発揮することが可能となる。
【００６８】
E4．変形例４：
上記第２実施形態及び第３実施形態において、絶縁碍子１０Ｂ，１０Ｃの外表面には、釉薬層１１に重ねて高誘電率被覆層９０が設けられていた。しかし、釉薬層１１に換えて、釉薬にＡｌ2Ｏ3より誘電率が高い部材を混入した高誘電率釉薬層を設けることによって絶縁碍子の外表面の誘電率を高くするものとしても良い。
【００６９】
なお、この絶縁碍子の外表面に設けられた被覆層の誘電率は、以下の方法により特定することが可能である。即ち、当該被覆層の組成を電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe Micro Analysis）によって特定し、その組成から誘電率を算出する。なお、この誘電率の算出方法としては、ア・ア・アッペン法（参考文献：ガラスの化学（１９７４年）日ソ通信社  ア・ア・アッペン著）を用いることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…絶縁碍子
１０Ｃ…高誘電率絶縁碍子
１１…釉薬層
１２…軸孔
１２ｂ…段差
１３…（挿入）開口部
１４…（挿入）開口部
１５…鍔部
１５ｗ…壁面
１６…端子側筒部
１７…電極側筒部
１８…先端筒部
１９…段差
２０…絶縁碍子
２０…中心電極
２１…先端部
３０…接地電極
４０…主体金具
４０ｅ…端部
４１…加締部
４２…ネジ部
４３…先端部
４４…工具係合部
５０…端子金具
６０ａ…第１のシール部
６０ｂ…第２のシール部
７０…抵抗体
８０…固定補助部
８１…高誘電率固定補助部材
８２，８３…線パッキン
９０…高誘電率被覆層
１００,１００Ｂ，１００Ｃ…スパークプラグ
２００…等価回路
２０１…交流電源
２０２…第１の抵抗
２０３…第１のアース経路
２０５…第２の抵抗
２０７…第２のアース経路
２１１…第１のコンデンサ
２１３…第２のコンデンサ
２１５…第３のコンデンサ
２２０…外部ケーブル
ＣＰ１…第１の導電部
ＣＰ２…第２の導電部
Ｇ０，Ｇ０ａ…比較例のグラフ
ＧＥ１…第１の接地電極
ＧＥ２…第２の接地電極
ＧＰ…火花ギャップ
Ｉｓ…放電電流
【図１】
2009133683.tif 000004
【図２】
2009133683.tif 000005
【図３】
2009133683.tif 000006
【図４】
2009133683.tif 000007
【図５】
2009133683.tif 000008
【図６】
2009133683.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月29日(2009.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極と、
前記中心電極と電気的に接続され、当該中心電極に外部電源からの電圧を印加する端子部と、
先端側に、前記中心電極との間に火花放電のためのギャップを有するように配置された接地電極と、
前記接地電極を保持するとともに前記接地電極と電気的に接続され、自身の内側に前記中心電極を配置する主体金具と、
前記主体金具の内側に保持され、前記中心電極と前記端子部とを内側に保持する絶縁碍子と、
を備えたスパークプラグであって、
前記絶縁碍子は、自身の長手方向の略中央に自身の外径が他の部位に比べて大径の鍔部を有し、当該鍔部の後端側に、前記主体金具が当該絶縁碍子を保持するに際してその保持機能を補助する固定補助部材を備え、
当該固定補助部材は、誘電率がアルミナより高い高誘電率部材を少なくとも含有する
ことを特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
請求項１記載のスパークプラグであって、さらに、
前記高誘電率部材が、前記絶縁碍子の外表面の被覆層として塗布されている、スパークプラグ。
【請求項５】
請求項１または請求項４記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、ＡＢＯ３型ペロブスカイト型酸化物（ＡサイトはＣａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａのうちの少なくとも１種類であり、ＢサイトはＺｒ，Ｔｉ，Ｃｅ，Ａｌのうちの少なくとも１種類）を含有することを特徴とするスパークプラグ。
【請求項６】
請求項１，請求項４または請求項５のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記高誘電率部材は、ジルコニウム（Ｚｒ）またはハフニウム（Ｈｆ）の酸化物を含有することを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項７】
中心電極と、
前記中心電極と電気的に接続され、当該中心電極に外部電源からの電圧を印加する端子部と、
先端側に、前記中心電極との間に火花放電のためのギャップを有するように配置された接地電極と、
前記接地電極を保持するとともに前記接地電極と電気的に接続され、自身の内側に前記中心電極を配置する主体金具と、
を備えたスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間の静電容量が、１６．０ｐＦ以上である、スパークプラグ。
【請求項８】
請求項７記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、１８．０ｐＦ以上である、スパークプラグ。
【請求項９】
請求項７または請求項８記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、２９．０ｐＦ以上である、スパークプラグ。
【請求項１０】
請求項７ないし請求項９のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、３６．０ｐＦ以上である、スパークプラグ。
【請求項１１】
請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記静電容量が、５８．０ｐＦ以下である、スパークプラグ。
【請求項１２】
請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載のスパークプラグであって、
前記端子部と前記主体金具との間に誘電率がアルミナより高い部材が配置されることにより、前記静電容量が増大されている、スパークプラグ。
【国際調査報告】
2009133683.tif 000010
2009133683.tif 000011
2009133683.tif 000012
2009133683.tif 000013