(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心電極を挿通させる軸孔を備えたスパークプラグ用の絶縁碍子の内部欠陥の有無を検査する絶縁碍子の欠陥検査方法であって、
上記絶縁碍子の上記軸孔内に内側電極を配置し、上記絶縁碍子の外側面に外側電極を配置し、
上記内側電極と上記外側電極との間に、プラスとマイナスとが時間的に交互に反転する検査電圧を印加することにより、上記内部欠陥において部分放電を発生させ、該部分放電のエネルギによって上記内部欠陥を起点に上記絶縁碍子を破壊して、上記内部欠陥を顕在化させることを特徴とする絶縁碍子の欠陥検査方法。
【請求項２】
請求項１において、上記検査電圧は、電圧変化率が４０ｋＶ／ｍｓ以上の波形を含むことを特徴とする絶縁碍子の欠陥検査方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記内側電極は、上記スパークプラグの中心電極であることを特徴とする絶縁碍子の欠陥検査方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記検査電圧の発生手段として、上記スパークプラグの火花放電ギャップにおける放電のための電圧印加手段として用いられる点火コイルを用いることを特徴とする絶縁碍子の欠陥検査方法。
【請求項５】
請求項４において、上記点火コイルによって発生させる上記検査電圧は、複数のパルス状の波形群からなり、各波形群の中において、プラスとマイナスとが時間的に交互に反転すると共に、隣り合う上記波形群は、互いにプラスとマイナスとが反転した波形パターンとなっていることを特徴とする絶縁碍子の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心電極を挿通させる軸孔を備えたスパークプラグ用の絶縁碍子の内部欠陥の有無を検査する絶縁碍子の欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグは、筒状のハウジングと、該ハウジングの内側に保持された軸孔を備えた筒状の絶縁碍子と、該絶縁碍子の軸孔に挿通された中心電極と、上記ハウジングに固定された接地電極とを備える。そして、上記中心電極と上記接地電極とは、スパークプラグの軸方向に対向配置されて火花放電ギャップを形成しており、上記中心電極に高電圧が印加されることで、火花放電ギャップに火花放電が生じる。
ここで、上記絶縁碍子にピンホール等の内部欠陥が存在していると、該内部欠陥を通って上記中心電極と上記ハウジングとの間で、電流がリークしてしまい、正常な火花放電が行われなくなるおそれがある。このため、上記絶縁碍子の欠陥の有無を検査する必要がある。
【０００３】
そして、絶縁碍子の欠陥検出方法として、例えば、絶縁碍子の中心電極を挿通させる軸孔に第１電極を配置し、絶縁碍子の外周側に第２電極を配置して絶縁碍子に対して直流電圧を印加し、その流れる電流によって内部欠陥の有無を検査する方法がある（特許文献１）。
【０００４】
また、近年、スパークプラグの小径化に伴い絶縁碍子の肉厚も薄くなるため、その絶縁性の低下が懸念されていた。そのため、絶縁碍子の絶縁検査では検査精度の向上が求められており、そのために、上記欠陥検査方法においては、検査電圧を高める必要がある。しかし、検査電圧を高めると、内部欠陥のない良品の絶縁碍子まで破壊するおそれがあり、さらにはその検査電圧の高さに起因して、絶縁碍子表面を通じて電流が流れるフラッシュオーバーが生じやすくなる。
【０００５】
ここで、上記フラッシュオーバーを防止するために、検査装置内に高圧のエアを封止することで空気絶縁性を高めた状態にし、絶縁碍子の内側と外側とに直流電圧を印加して、その電流を測定して内部欠陥の有無を検査する方法が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１３４１３２号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２に記載の方法では、高圧のエアを供給するための供給装置等を要し、検査装置が大型化し、大がかりなものとなってしまう。また、検査電圧を高めたことに起因する良品の破壊の課題については、上記特許文献２に記載の方法でも解決されない。それゆえ、検査電圧を高めて検査精度を上げるという方法では、上記課題の抜本的解決には至らない。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、絶縁碍子の内部欠陥の有無を、容易かつ精度良く検査することができる絶縁碍子の欠陥検査方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、中心電極を挿通させる軸孔を備えたスパークプラグ用の絶縁碍子の内部欠陥の有無を検査する絶縁碍子の欠陥検査方法であって、
上記絶縁碍子の上記軸孔内に内側電極を配置し、上記絶縁碍子の外側面に外側電極を配置し、
上記内側電極と上記外側電極との間に、プラスとマイナスとが時間的に交互に反転する検査電圧を印加することにより、上記内部欠陥において部分放電を発生させ、該部分放電のエネルギによって上記内部欠陥を起点に上記絶縁碍子を破壊して、上記内部欠陥を顕在化させることを特徴とする絶縁碍子の欠陥検査方法にある（請求項１）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる絶縁碍子の欠陥検査方法においては、上記内側電極と上記外側電極との間に印加される検査電圧について、直流電流ではなく、プラスとマイナスとが時間的に交互に反転する検査電圧を印加することにより、上記絶縁碍子内に存在するピンホール等の空間である上記内部欠陥内において、部分放電を生じさせることができる。そして、部分放電のエネルギによって、上記内部欠陥を起点に上記絶縁碍子を破壊し、上記絶縁碍子の内側と外側との間の絶縁状態の破壊（以下、「絶縁破壊」という）を生じさせる。これによって、上記内部欠陥を顕在化させることができる。それゆえ、比較的低い電圧値によって内部欠陥を顕在化させることができる。
【００１１】
さらに、上記検査電圧は、プラスとマイナスとが時間的に交互に反転する電圧であり、プラス側の電圧の絶対値とマイナス側の電圧の絶対値との和が電圧変動の大きさとなるため、低い電圧値にて大きな部分放電のエネルギを得ることができる。そのため、検査電圧値の高さに起因するフラッシュオーバーの発生も抑制することができる。その結果、検査装置の大型化、複雑化を招くおそれもない。
【００１２】
以上のごとく、本発明によれば、絶縁碍子の内部欠陥の有無を、容易かつ精度良く検査することができる絶縁碍子の欠陥検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、絶縁碍子の内部欠陥の有無を検査する状態の説明図。
【図２】実施例１における、検査電圧の電圧印加の波形パターンの説明図。
【図３】実施例１における、検査電圧の印加状態における絶縁碍子の拡大説明図。
【図４】実験例１における、絶縁破壊電圧と検査電圧の電圧変化率の関係説明図。
【図５】実施例２における、検査電圧の電圧印加の波形パターンの説明図。
【図６】実施例３における、検査電圧の電圧印加の波形パターンの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明において、上記絶縁碍子の破壊とは、目視にて判別できる破壊のみならず、視認できない亀裂等によって内外の絶縁抵抗が大幅に低下するような現象も含む。
また、上記検査電圧は、電圧変化率が４０ｋＶ／ｍｓ以上の波形を含むことが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記内部欠陥に部分放電を発生させやすくすることができ、部分放電のエネルギによる上記内部欠陥を起点とした上記絶縁碍子の破壊に要される電圧（本明細書においては、この電圧を「絶縁破壊電圧」という）を低下させることができる。そのため、検査電圧の電圧に起因するフラッシュオーバーの発生を抑制できると共に、検査精度を向上させることができる。
なお、上記電圧変化率は、マイナス（あるいはプラス）の電圧からプラス（あるいはマイナス）の電圧へ変化するとき、マイナス（プラス）の電圧のピークからプラス（マイナス）の電圧のピークまでの電圧変化を時間で除したものである。
【００１５】
また、上記内側電極は、上記スパークプラグの中心電極であることが好ましい（請求項３）。
この場合には、スパークプラグの製造工程において、上記絶縁碍子の軸孔に挿通される中心電極を利用して、上記絶縁碍子の欠陥検査を容易に行うことができる。それゆえ、スパークプラグの生産効率を向上させ、製造コストの低減を図ることができる。
【００１６】
また、上記検査電圧の発生手段として、上記スパークプラグの火花放電ギャップにおける放電のための電圧印加手段として用いられる点火コイルを用いることが好ましい（請求項４）。
この場合には、スパークプラグの製造工程において、上記点火コイルを利用して、上記絶縁碍子の欠陥検査を容易に行うことができる。それゆえ、スパークプラグの生産効率を向上させ、製造コストの低減を図ることができる。
【００１７】
また、検査電圧の印加手段として点火コイルを用いることによって、電圧変化率の高い検査電圧を印加しやすい。つまり、上記点火コイルによる検査電圧は、一次コイルと二次コイルとの相互誘導作用と、二次コイルの自己誘導作用とによる振動波形を形成するため、電圧変化率を高くしやすい。そのため、上記内部欠陥において部分放電を発生させやすくすることができる。
【００１８】
また、上記点火コイルによって発生させる上記検査電圧は、複数のパルス状の波形群からなり、各波形群の中において、プラスとマイナスとが時間的に交互に反転すると共に、隣り合う上記波形群は、互いにプラスとマイナスとが反転した波形パターンとなっていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記内部欠陥における電荷量の偏りを防ぎ、より効率的に部分放電を生じさせる。これにより、部分放電のエネルギを大きくして内部欠陥の検出精度を向上させることができる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる絶縁碍子の欠陥検査方法につき、図１〜図３を用いて説明する。本例の絶縁碍子１の欠陥検査方法は、中心電極を挿通させる軸孔１１を備えたスパークプラグ用の絶縁碍子１の内部欠陥１０（図３参照）の有無を検査するものである。
そして、検査にあたっては、図１に示すごとく、絶縁碍子１の軸孔１１内に内側電極２を配置し、絶縁碍子１の外側面１２に外側電極３を配置する。
次いで、内側電極２と外側電極３との間に、図２に示すごとく、プラスとマイナスとが時間的に交互に反転する検査電圧を印加する。これにより、内部欠陥１０において部分放電を発生させ、部分放電のエネルギによって内部欠陥１０を起点に絶縁碍子１を破壊して、内部欠陥１０を顕在化させる。
【００２０】
本例の検査方法にかかるスパークプラグ用の絶縁碍子１は、アルミナ等を主成分とするセラミックスからなる筒状の成形体である。
この絶縁碍子１の外側面１２は、軸心に沿って肉厚が変化する複雑な形状となっている。
【００２１】
なお、このスパークプラグは、自動車エンジン等の内燃機関に適用されるものである。
そして、このようなスパークプラグに適用される絶縁碍子１は、本例の検査方法によって、下記のように、内部欠陥１０の有無が検出される。
【００２２】
以下において、具体的に本例の絶縁碍子１の欠陥検査方法を説明する。
まず、図１に示すごとく、絶縁碍子１の軸孔１１内に内側電極２を配置し、絶縁碍子１の外側面１２に外側電極３を配置する。
絶縁碍子１の軸孔１１には、内側電極２を係止するための係止段部１３が形成されている。また、内側電極２は、絶縁碍子１の軸孔１１に挿通できるよう略円柱形状をなし、かつ係止段部１３に係止される径変部２３を有する。そして、内側電極２を、絶縁碍子１の軸孔１１の基端側から挿通して、径変部２３が係止段部１３に係止した状態で配置する。ここで、内側電極２の基端部は、絶縁碍子１の基端部から突出している。
なお、本例においては、内側電極２に、スパークプラグの中心電極を使用したが、欠陥検査用の内側電極を別途用意しても構わない。
【００２３】
また、外部電極３は、金属材料からなり、絶縁碍子１の外側面１２を挟持できるように形成されている。なお、外部電極３の軸方向の寸法を変更することによって、内部欠陥１０の検出範囲を広くすることもできる。
そして、内側電極２は、電源４の一方の電極に接続されており、電源４の他方の電極はアース５に接続されている。また、外側電極３は、アース５に接続されている。
【００２４】
次いで、内側電極２と外側電極３との間に、図２に示すごとく、プラスとマイナスとが時間的に交互に反転する交流の検査電圧を印加する。ここで、検査電圧は、その電圧変化率が４０ｋＶ／ｍｓ以上の波形を有するように設定される。
【００２５】
なお、上記電圧変化率は、図２に示すごとく、マイナス（あるいはプラス）の電圧からプラス（あるいはマイナス）の電圧へ変化する時間をｔとしたとき、マイナス（プラス）の電圧のピークからプラス（マイナス）の電圧のピークまでの電圧変動（｜ΔＶ｜）を上記時間（ｔ）で除したもの（｜ΔＶ｜／ｔ）である。
【００２６】
そして、図３に示すごとく、検査電圧が印加された絶縁碍子１にピンホール等の空間を有した内部欠陥１０が存在している場合には、検査電圧のプラスとマイナスとが時間的に交互に反転することに起因して、内部欠陥１０内に部分放電が発生することとなる。
つまり、例えば、絶縁碍子１の内側（図３の上側）がプラス（＋）、外側（図３の下側）がマイナス（−）となる状態で電圧が印加されている状態において、絶縁碍子１を構成するセラミックスの各粒子１４においては、電子（−）が内側（上方）へ引き寄せられ、正孔（＋）が外側（下方）へ引き寄せられることとなる。これに伴い、内部欠陥１０においても同様に、電子（−）が内側（上方）へ引き寄せられ、正孔（＋）が外側（下方）へ引き寄せられることとなる。
【００２７】
そして、この状態から検査電圧がプラスとマイナスとで反転すると、内部欠陥１０における電子（−）は、外側（下方）へ引き寄せられることとなるため、内部欠陥１０において放電（図３に示す矢印Ａ）が生じる。これが部分放電となる。
そして、上記の部分放電のエネルギによって、内部欠陥１０を起点に絶縁碍子１が破壊されることとなる。その結果、内部欠陥１０が顕在化されることとなり、絶縁碍子１の内部欠陥１０の有無を容易に検査できる。
【００２８】
他方、検査電圧が印加された、絶縁碍子１にピンホール等の空隙部分である内部欠陥１０が存在しない場合には、上記の部分放電は発生し得ない。かかる場合、その絶縁碍子１は良品と判断させる。
なお、本例の欠陥検査方法は、複数の検査絶縁碍子１に対して同時に実施してもよい（図示略）。
【００２９】
次に本例の絶縁碍子の欠陥検査方法における作用効果について説明する。
本例において、内側電極２と外側電極３との間に印加される検査電圧について、直流電流ではなく、プラスとマイナスとが時間的に交互に反転する検査電圧を印加することにより、絶縁碍子１内に存在するピンホール等の空間である内部欠陥１０内において、部分放電を生じさせることができる。そして、部分放電のエネルギによって、内部欠陥１０を起点に絶縁碍子１を破壊し、絶縁破壊を生じさせる。これによって、内部欠陥１０を顕在化させることができる。それゆえ、比較的低い電圧値によって、内部欠陥１０を顕在化させることができる。
【００３０】
さらに、本例の検査電圧は、プラスとマイナスとが時間的に交互に反転する電圧であり、プラス側の電圧の絶対値とマイナス側の電圧の絶対値との和が電圧変動の大きさとなるため、低い電圧値にて大きな部分放電のエネルギを得ることができる。そのため、検査電圧値の高さに起因するフラッシュオーバーの発生も抑制することができる。その結果、検査装置の大型化、複雑化を招くおそれもない。
【００３１】
また、検査電圧の電圧変化率は４０ｋＶ／ｍｓ以上の波形を有する。これにより、内部欠陥１０に部分放電を発生させやすくすることができ、絶縁破壊電圧を低下させることができる。そのため、検査電圧の電圧に起因するフラッシュオーバーの発生を抑制できると共に、検査精度を向上させることができる。
【００３２】
また、内側電極２は、スパークプラグの中心電極である。これにより、スパークプラグの製造工程において、絶縁碍子１の軸孔１１に挿通される中心電極を利用して、絶縁碍子１の欠陥検査を容易に行うことができる。それゆえ、スパークプラグの生産効率を向上させ、製造コストの低減を図ることができる。
【００３３】
以上のごとく、本例によれば、絶縁碍子の内部欠陥の有無を、容易かつ精度良く検査することができる絶縁碍子の欠陥検査方法を提供することができる。
【００３４】
（実験例１）
本例は、図４に示すごとく、絶縁碍子の絶縁破壊電圧と電圧変化率との関係について、比較実験を行った。
まず、図１に示したとおり、絶縁碍子１の軸孔１１内に内側電極２を配置し、絶縁碍子１の外側面１２に外側電極３を配置する。
【００３５】
次いで、内側電極２と外側電極３とに検査電圧を印加し、上記実施例１で示した絶縁碍子１の欠陥検査を行った。この際、検査電圧として、異なる種々の電圧変化率の交流電圧をそれぞれ用いた。そして、各検査における絶縁破壊電圧を調べた。その結果を図４に示す。同図においては、電圧変化率を１ｋＶ／ｍｓとした場合の絶縁破壊電圧に対する、各電圧変化率における絶縁破壊電圧の比をプロットした。すなわち、図４に示す曲線Ｂが、電圧変化率と絶縁破壊電圧との関係を表す。
【００３６】
図４からわかるように、検査電圧の電圧変化率を４０ｋＶ／ｍｓ以上とすることにより、絶縁破壊電圧を大きく低減でき、これ以上電圧変化率を上げても絶縁破壊電圧は変化しない。
したがって、本例の検査電圧の電圧変化率を４０ｋＶ／ｍｓ以上に設定することによって、絶縁破壊電圧を充分に低下させることができる。そのため、検査電圧の電圧値に起因するフラッシュオーバーの発生を抑制できると共に、検査精度を向上することができる。
【００３７】
（実施例２）
本例は、検査電圧の発生手段として、スパークプラグの火花放電ギャップにおける放電のための電圧印加手段として用いられる点火コイルを用いた例である。
本例では、検査電圧の印加手段として点火コイルが用いられるため、図５に示すごとく、検査電圧の波形は、減衰振動がパルス状に生じる波形となる。
【００３８】
つまり、点火コイルは、その一次コイルへの通電を遮断したときに、相互誘導作用によって二次コイルに生じる高電圧の誘導起電力を利用している。この誘導起電力による電圧波形は、自己誘導作用によって減衰振動波のように、その電圧ピークが、減衰しながらもプラス、マイナスの電圧を繰り返す。それゆえ、点火コイルでは、一次コイルへの通電、遮断によって、一群の減衰振動波状のパルス波（波形群Ｐ）が生じ、各波形群Ｐにおける最初のマイナス（あるいはプラス）電圧のピークから、プラス（あるいはマイナス）電圧のピークまでの電圧変化率が最も大きくなる。そして、点火コイルには、一定時間間隔ごとに一次コイルへの通電、遮断を繰り返すことによって、図５のような複数の波形群Ｐが生じている。なお、図５においては、通電、遮断３回分の波形を示す。
その他は、実施例１と同様である。
【００３９】
本例においては、スパークプラグの製造工程において、点火コイルを利用して、絶縁碍子１の欠陥検査を容易に行うことができる。それゆえ、スパークプラグの生産効率を向上させ、製造コストの低減を図ることができる。
また、本例では、検査電圧の印加手段として点火コイルを用いることによって、電圧変化率の高い検査電圧を印加しやすい。つまり、点火コイルによる検査電圧は、一次コイルと二次コイルとの相互誘導作用と、二次コイルの自己誘導作用とによる振動波形を形成するため、電圧変化率を高くしやすい。そのため、内部欠陥１０において部分放電を発生させやすくすることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４０】
（実施例３）
本例も、検査電圧の発生手段として、スパークプラグの火花放電ギャップにおける放電のための電圧印加手段として用いられる点火コイルを用いた例である。
ただし、本例では、図６に示すごとく、点火コイルによって発生させる検査電圧を、隣り合う波形群Ｐが互いにプラスとマイナスとが反転した波形パターンとしている。
これは、上述した一次コイルへの通電方向を交互に行うことで実現される。
その他は、実施例２と同様である。
【００４１】
本例は、内部欠陥１０における電荷量の偏りを防ぎ、より効率的に部分放電を生じさせる。これにより、部分放電のエネルギを大きくして内部欠陥１０の検出精度を向上させることができる。
その他、実施例２と同様の作用効果を有する。
【符号の説明】
【００４２】
１  絶縁碍子
１１  軸孔
１２  外側面
２  内側電極
３  外側電極
【図１】
0005375799.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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