(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる軸孔を有する絶縁体を有するスパークプラグの製造方法であって、
前記軸孔に配置される第１の電極と、前記絶縁体の外側に配置される第２の電極との間に電圧を印加することによって前記絶縁体の耐電圧性能を検査する工程を備え、
前記検査工程において、
前記印加される電圧の最大値をＥとし、
前記印加される電圧が前記最大値Ｅの２０％の値に達してから前記最大値Ｅに達するまでの昇圧時間をＴとした場合に、
Ｅ／Ｔ≧１ｋＶ／ｎｓの関係式を満たすことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記昇圧時間Ｔは、４０ｎｓ以下であることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記印加される電圧が前記最大値Ｅの５０％の値に達してから、前記最大値Ｅに達した後に前記最大値Ｅの５０％の値に降下するまでの時間は、８０ｎｓ以下であることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記電圧を繰り返して印加する工程を含むことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記第１の電極に印加される電圧は、正極性であることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記第１の電極の先端近傍の雰囲気を大気圧以上にした状態で行なわれることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記絶縁体の後端近傍が絶縁性の保護部材で覆われた状態で行なわれることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記絶縁体の後端近傍の雰囲気を大気圧以上にした状態で行なわれることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記印加される電圧値が所定値を超えるか否かによって、前記絶縁体の耐電圧性能を検査する工程を含むことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記絶縁体を介して流れる電流の電流値が所定値を超えるか否かによって、前記絶縁体の耐電圧性能を検査する工程を含むことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記軸孔に前記第１の電極としての中心電極が挿入され、かつ、前記第２の電極としての筒状の主体金具の内部に前記絶縁体が挿入された状態で行なわれることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記絶縁体を前記主体金具の内部に固定する工程の後であり、前記主体金具の先端部に設けられた接地電極を湾曲させることにより前記接地電極を前記中心電極に対向させる工程の前に行なわれることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、さらに、
前記検査工程において耐電圧性能が良好であると判定された前記絶縁体を用いてスパークプラグを完成させる工程を備えることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパークプラグの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンの高性能化に伴い、高電圧に耐えうるスパークプラグが求められている。スパークプラグが高電圧に耐えるには、主体金具と中心電極との間を絶縁する絶縁体の耐電圧性能が重要となる。従来、スパークプラグの絶縁体の耐電圧性能を検査する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。この技術では、絶縁体の軸孔の内側と外側に電極を配置し、電極間に電圧を印加することによって、絶縁体の耐電圧性能を検査する。
【０００３】
しかし、この技術では、絶縁体が高電圧に耐えうるかを検査するために、電極間に高電圧を印加すると、絶縁体の表面に沿って、あるいは大気中において絶縁破壊が生じる場合がある。絶縁破壊が生じると、絶縁体の表面や大気を通って電極間に電流が流れてしまうため、高電圧域における絶縁体の耐電圧性能を検査することができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３６９９６３号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８８１７号公報
【特許文献３】特開２００７−１３４１３２号公報
【特許文献４】特開２０１０−１９８８０９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、上述した従来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、スパークプラグの製造工程において、高電圧域における絶縁体の耐電圧性能を検査することのでき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、以下の形態または適用例を取ることが可能である。
【０００７】
[適用例１]
軸方向に延びる軸孔を有する絶縁体を有するスパークプラグの製造方法であって、
前記軸孔に配置される第１の電極と、前記絶縁体の外側に配置される第２の電極との間に電圧を印加することによって前記絶縁体の耐電圧性能を検査する工程を備え、
前記検査工程において、
前記印加される電圧の最大値をＥとし、
前記印加される電圧が前記最大値Ｅの２０％に達してから前記最大値Ｅに達するまでの昇圧時間をＴとした場合に、
Ｅ／Ｔ≧１ｋＶ／ｎｓの関係式を満たすことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この方法によれば、電極間に高電圧を印加した場合であっても、絶縁体の表面に沿ってあるいは大気中において絶縁破壊が生じてしまうことを抑制することができるため、絶縁体の表面や大気を通って電極間に電流が流れてしまうことを抑制することができる。したがって、スパークプラグの製造工程において、高電圧域における絶縁体の耐電圧性能を検査することができる。
【０００８】
[適用例２]
適用例１に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記昇圧時間Ｔは、４０ｎｓ以下であることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この方法によれば、電極間に高電圧を印加した場合であっても、絶縁体の表面や大気を通って電極間に電流が流れてしまうことをさらに抑制することができる。
【０００９】
[適用例３]
適用例１または適用例２に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記印加される電圧が前記最大値Ｅの５０％に達してから、前記最大値Ｅに達した後に前記最大値Ｅの５０％に降下するまでの時間は、８０ｎｓ以下であることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この方法によれば、電極間に高電圧を印加した場合であっても、絶縁体の表面や大気を通って電極間に電流が流れてしまうことをさらに抑制することができる。
【００１０】
[適用例４]
適用例１から適用例３のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記電圧を繰り返して印加する工程を含むことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この方法によれば、検査の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
[適用例５]
適用例１から適用例４のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記第１の電極に印加される電圧は、正極性であることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この方法によれば、電極間に高電圧を印加した場合であっても、電極間にある大気を通って電流が流れてしまうことをさらに抑制することができる。
【００１２】
[適用例６]
適用例１から適用例５のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記第１の電極の先端近傍の雰囲気を大気圧以上にした状態で行なわれることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この方法によれば、第１の電極の先端近傍の雰囲気において絶縁破壊が生じてしまうことを抑制することができるので、第１の電極の先端近傍における大気を通って電極間に電流が流れてしまうことを抑制することができる。
【００１３】
[適用例７]
適用例１から適用例６のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記絶縁体の後端近傍が絶縁性の保護部材で覆われた状態で行なわれることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この方法によれば、絶縁体の後端近傍の表面を通って電極間に電流が流れてしまうことを抑制することができる。
【００１４】
[適用例８]
適用例１から適用例７のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記絶縁体の後端近傍の雰囲気を大気圧以上にした状態で行なわれることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この方法によれば、絶縁体の後端近傍の雰囲気において絶縁破壊が生じてしまうことを抑制することができるので、絶縁体の後端近傍における大気を通って電極間に電流が流れてしまうことを抑制することができる。
【００１５】
[適用例９]
適用例１から適用例８のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記印加される電圧値が所定値を超えるか否かによって、前記絶縁体の耐電圧性能を検査する工程を含むことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
印加される電圧値は、絶縁体の耐電圧性能と関連がある。具体的には、絶縁体の耐電圧性能が高いほど、印加される電圧の測定値は大きくなる。したがって、この方法によれば、絶縁体の耐電圧性能を検査することができる。
【００１６】
[適用例１０]
適用例１から適用例８のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記絶縁体を介して流れる電流の電流値が所定値を超えるか否かによって、前記絶縁体の耐電圧性能を検査する工程を含むことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
絶縁体を介して流れる電流の電流値は、絶縁体の耐電圧性能と関連がある。具体的には、絶縁体の耐電圧性能が高いほど、測定される電流値は小さくなる。したがって、この方法によれば、絶縁体の耐電圧性能を検査することができる。
【００１７】
[適用例１１]
適用例１から適用例１０のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記軸孔に前記第１の電極としての中心電極が挿入され、かつ、前記第２の電極としての筒状の主体金具の内部に前記絶縁体が挿入された状態で行なわれることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この方法によれば、軸孔に中心電極が挿入される際、および主体金具の内部に絶縁体が挿入される際に絶縁体に生じうる亀裂や割れを考慮した検査結果を得ることができる。
【００１８】
[適用例１２]
適用例１１に記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記検査工程は、前記絶縁体を前記主体金具の内部に固定する工程の後であり、前記主体金具の先端部に設けられた接地電極を湾曲させることにより前記接地電極を前記中心電極に対向させる工程の前に行なわれることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この方法によれば、絶縁体を主体金具の内部に固定する際に生じうる亀裂や割れを考慮した検査結果を得ることができるとともに、接地電極が中心電極から離れた状態で検査工程が行なわれるため、中心電極と接地電極との間の大気を通って電流が流れてしまうことを抑制することができる。
【００１９】
[適用例１３]
適用例１から適用例１２のいずれか一項に記載のスパークプラグの製造方法であって、さらに、
前記検査工程において耐電圧性能が良好であると判定された前記絶縁体を用いてスパークプラグを完成させる工程を備えることを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
この方法によれば、耐電圧性能が良好なスパークプラグを製造することができる。
【００２０】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、スパークプラグの検査方法および検査装置等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の製造方法によって製造されるスパークプラグ１００の一例を示す部分断面図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるスパークプラグの製造工程を示す工程図である。
【図３】絶縁碍子１０の耐電圧性能の検査の様子を示す説明図である。
【図４】絶縁碍子１０の耐電圧性能の検査の手順を示す工程図である。
【図５】中心電極２０に印加される電圧と時間の経過との関係を示す説明図である。
【図６】第２実施形態における耐電圧性能の検査の様子を示す説明図である。
【図７】第３実施形態における耐電圧性能の検査の様子を示す説明図である。
【図８】第３実施形態における耐電圧性能の検査の手順を示す工程図である。
【図９】印加電圧の立ち上がり時の傾きとピーク電圧との関係をグラフ形式で示す説明図である。
【図１０】昇圧時間Ｔとピーク電圧との関係をグラフ形式で示す説明図である。
【図１１】印加時間Ｔｃとピーク電圧との関係をグラフ形式で示す説明図である。
【図１２】中心電極２０の先端近傍の雰囲気を加圧した場合と加圧しなかった場合とを比較して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．スパークプラグの全体構成：
Ａ２．スパークプラグの製造方法：
Ｂ．第２実施形態：
Ｃ．第３実施形態：
Ｄ．実験例：
Ｄ１．印加電圧の立ち上がり時の傾きに関する実験例：
Ｄ２．昇圧時間Ｔに関する実験例：
Ｄ３．印加時間Ｔｃに関する実験例：
Ｄ４．発火部の気圧に関する実験例：
Ｅ．変形例： 
【００２３】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．スパークプラグの全体構成：
図１は、本発明の製造方法によって製造されるスパークプラグ１００の一例を示す部分断面図である。以下では、図１においてスパークプラグ１００の軸線方向ＯＤを図面における上下方向とし、下側をスパークプラグの先端側、上側を後端側として説明する。なお、図１では、軸線Ｏ（以下では、中心軸Ｏともいう。）の右側にスパークプラグ１００の外観を示し、軸線Ｏの左側にスパークプラグ１００の断面を示している。
【００２４】
スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、主体金具５０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０とを備えている。絶縁碍子１０は、絶縁体として機能する部材であり、軸線方向ＯＤに延びる軸孔１２を有している。中心電極２０は、軸線方向ＯＤに延びた状態で軸孔１２内に保持されている。主体金具５０は、絶縁碍子１０を取り囲むとともに、内部に固定している。端子金具４０は、電力の供給を受けるための端子であり、絶縁碍子１０の後端部に設けられている。この端子金具４０は、中心電極２０に電気的に接続されている。
【００２５】
絶縁碍子１０は、アルミナ等を焼成することにより形成された絶縁体である。絶縁碍子１０は、軸線方向ＯＤへ延びる軸孔１２が中心軸に沿って形成された筒状の絶縁体である。絶縁碍子１０には、軸線方向ＯＤの略中央に外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、それより後端側には後端側胴部１８が形成されている。後端側胴部１８には、表面長さを長くして絶縁性を高めるための襞部１１が形成されている。鍔部１９より先端側には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成されている。先端側胴部１７よりもさらに先端側には、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は、先端側ほど外径が小さくなっている。この脚長部１３は、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、内燃機関の燃焼室内に曝される。脚長部１３と先端側胴部１７との間には段部１５が形成されている。
【００２６】
中心電極２０は、絶縁碍子１０の先端側から後端側に向かって中心軸Ｏに沿って延びており、絶縁碍子１０の先端側において露出している。中心電極２０は、電極母材２１の内部に芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。電極母材２１は、インコネル６００またはインコネル６０１等（「インコネル」は商標名）のニッケルまたはニッケルを主成分とする合金から形成されている。芯材２５は、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主体とする合金から形成されている。通常、中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に芯材２５を詰め、底側から押出成形を行って引き延ばすことで作製される。軸孔１２内において、中心電極２０は、シール体４およびセラミック抵抗３を介して、絶縁碍子１０の後端側に設けられた端子金具４０に電気的に接続されている。
【００２７】
主体金具５０は、低炭素鋼材より形成された筒状の金具であり、絶縁碍子１０を内部に保持している。絶縁碍子１０の後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位は、主体金具５０によって取り囲まれている。
【００２８】
主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ネジ部５２とを備えている。工具係合部５１は、スパークプラグレンチ（図示せず）が嵌合する部位である。主体金具５０の取付ネジ部５２は、ネジ山が形成された部位であり、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合する。このように、主体金具５０の取付ネジ部５２をエンジンヘッド２００の取付ネジ孔２０１に螺合させて締め付けることより、スパークプラグ１００は、内燃機関のエンジンヘッド２００に固定される。なお、本実施形態の取付ネジ部５２のネジ径は、Ｍ１４である。
【００２９】
主体金具５０の工具係合部５１と取付ネジ部５２との間には、径方向外側に膨出するフランジ状の鍔部５４が形成されている。取付ネジ部５２と鍔部５４との間のネジ首５９には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けた際に、鍔部５４の座面５５と取付ネジ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。このガスケット５の変形により、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００間が封止され、取付ネジ孔２０１を介した燃焼ガスの漏出が抑制される。
【００３０】
主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、薄肉の加締部５３が設けられている。また、鍔部５４と工具係合部５１との間には、加締部５３と同様に、薄肉の座屈部５８が設けられている。主体金具５０の工具係合部５１から加締部５３にかけての内周面と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が挿入されている。さらに両リング部材６，７間には、タルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３を内側に折り曲げるようにして加締めることにより、主体金具５０と絶縁碍子１０とが固定される。主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、主体金具５０の内周面に形成された段部５６と、絶縁碍子１０の段部１５との間に介在する環状の板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの漏出が防止される。座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の圧縮長さを確保して主体金具５０内の気密性を高めている。
【００３１】
主体金具５０の先端部には、主体金具５０の先端部から中心軸Ｏに向かって屈曲した接地電極３０が接合されている。接地電極３０は、インコネル６００等（「インコネル」は商標名）の耐腐食性が高いニッケル合金で形成することが可能である。この接地電極３０と主体金具５０との接合は、溶接により行うことができる。接地電極３０の先端部３３は、中心電極２０と対向している。
【００３２】
スパークプラグ１００の端子金具４０には、高圧ケーブル（図示せず）がプラグキャップ（図示せず）を介して接続される。そして、この端子金具４０とエンジンヘッド２００との間に高電圧を印加することにより、接地電極３０と中心電極２０との間に火花放電が生じる。
【００３３】
なお、中心電極２０と接地電極３０とのそれぞれには、高融点の貴金属を主成分として形成された円柱状の電極チップ９０，９５が取り付けられている。具体的には、中心電極２０の先端側の面には、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や、イリジウムを主成分として、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）のうち、１種類あるいは２種類以上を添加したＩｒ合金によって形成された電極チップ９０が取り付けられる。また、接地電極３０の先端部３３の中心電極２０と対向する面には、白金または白金を主成分とした電極チップ９５が取り付けられる。
【００３４】
Ａ２．スパークプラグの製造方法：
図２は、本発明の一実施形態におけるスパークプラグの製造工程を示す工程図である。ステップＳ１００では、絶縁碍子１０を主体金具５０に固定する。具体的には、中心電極２０や端子金具４０が軸孔１２に挿入された状態の絶縁碍子１０を、主体金具５０の内部に挿入する。そして、治具（図示せず）によって主体金具５０の加締部５３を加締めることにより、絶縁碍子１０を主体金具５０に固定する。
【００３５】
ステップＳ２００では、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査する。耐電圧性能の検査の結果が良好であった場合には、次の製造工程に移行する。耐電圧性能の検査の結果が良好でなかった場合には、欠陥品として製造工程から除外する。この耐電圧性能の検査方法については、後に詳述する。ステップＳ３００では、主体金具５０の先端部に設けられた接地電極３０を湾曲させることにより、接地電極３０を中心電極２０に対向させる。ステップＳ４００では、主体金具５０にガスケット５を嵌めて、スパークプラグ１００を完成させる。
【００３６】
図３は、絶縁碍子１０の耐電圧性能の検査の様子を示す説明図である。スパークプラグ１００の端子金具４０には、パルス電源３００が接続されており、主体金具５０は接地されている。パルス電源３００と端子金具４０との間には、電圧計４２０が設けられている。パルス電源３００は、充電器ユニット３１０と、パルス発生ユニット３２０とを備えており、短パルス状の高電圧（例えば、４０ｋＶ）をスパークプラグ１００に印加することができる。
【００３７】
充電器ユニット３１０は、入力された商用電力を直流に変換し、パルス発生ユニット３２０内のコンデンサ３２２に充電する。パルス発生ユニット３２０は、コンデンサ３２２に充電されたエネルギーをＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）スイッチ３２４によってパルス状に変換し、昇圧トランス３２６によって昇圧するとともに、磁気圧縮回路３２８にてパルス圧縮された高電圧短パルスを出力する。
【００３８】
本実施形態では、中心電極２０と主体金具５０との間に高電圧を瞬間的に印加し、印加される電圧値（すなわち、電圧計４２０によって測定される電圧値）が所定値を超えるか否かによって、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査する。具体的には、印加される電圧値が所定値を越えた場合には、絶縁碍子１０の耐電圧性能は良好であると判定し、印加される電圧値が所定値を越えなかった場合には、絶縁碍子１０の耐電圧性能は良好でないと判定する。この理由は、絶縁碍子１０にひびや割れ等がある場合には、そのひびや割れ等を介して電流が流れてしまうため、印加される電圧値が低くなるためである。パルス電源３００によって印加される電圧の波形の詳細については、後述する。
【００３９】
また、本実施形態では、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査する際に、中心電極２０の先端近傍の雰囲気は、大気圧以上に加圧された状態となっている。具体的には、スパークプラグ１００は、密閉された容器４１０に取り付けられており、容器４１０の内部が加圧された状態となっている。このため、中心電極２０の先端近傍の雰囲気は、絶縁破壊が生じにくい状態となっている。したがって、中心電極２０の先端近傍における大気を通って中心電極２０と主体金具５０との間に電流が流れてしまうことを抑制することができるので、絶縁碍子１０の耐電圧性能が検査できないといった事態を回避することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、絶縁碍子１０の後端近傍は、絶縁性の筒状の保護部材４５０で覆われている。このため、絶縁碍子１０の後端近傍の表面を通って中心電極２０と主体金具５０との間に電流が流れてしまうことを抑制することができる。なお、保護部材４５０は、本実施形態では、シリコンで形成されているが、空気よりも高い絶縁性を有する他の部材で形成することとしてもよい。
【００４１】
図４は、絶縁碍子１０の耐電圧性能の検査の手順を示す工程図である。ステップＳ２１０では、絶縁碍子１０の後端近傍を保護部材４５０で覆う。ステップＳ２１２では、容器４１０の内部を加圧して、中心電極２０の先端近傍の雰囲気を大気圧以上にする。ステップＳ２１４では、パルス電源３００によって、スパークプラグ１００の端子金具４０に電圧を印加する。ステップＳ２１６では、印加された電圧を電圧計４２０によって測定し、測定された電圧の最大値Ｅが所定の閾値Ｅｔｈ（本実施形態では、３０ｋＶ）を超えたか否かを判定する。最大値Ｅが閾値Ｅｔｈを超えている場合（ステップＳ２１６：Ｙｅｓ）には、絶縁碍子１０が所定の耐電圧性能を満たしていると判定し、次の工程に移行する。最大値Ｅが閾値Ｅｔｈを超えていない場合（ステップＳ２１６：Ｎｏ）には、絶縁碍子１０が所定の耐電圧性能を満たしていないと判定し、欠陥品として製造工程から除外する。
【００４２】
図５は、中心電極２０に印加される電圧と時間の経過との関係を示す説明図である。図５に示すように、パルス電源３００は、中心電極２０に対して高電圧を瞬間的に印加する。この図５に示した例では、中心電極２０に印加される電圧の最大値Ｅが、閾値Ｅｔｈを越えている場合を示している。
【００４３】
ここで、中心電極２０に印加される電圧の最大値をＥ［ｋＶ］とし、中心電極２０に印加される電圧が最大値Ｅの２０％の値に達してから最大値Ｅに達するまでの時間を昇圧時間Ｔ［ｎｓ］とした場合に、パルス電源３００は、以下の式（１）を満たすように、電圧を印加する。
Ｅ／Ｔ≧１ｋＶ／ｎｓ  …（１）
上記式（１）を満たすように、高電圧を急激に印加すれば、絶縁体の表面や大気を通って中心電極２０と主体金具５０との間に電流が流れてしまうことを抑制することができるため、スパークプラグの製造工程において、高電圧域における絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査することができる。この根拠については、後述する。
【００４４】
また、パルス電源３００は、昇圧時間Ｔが４０ｎｓ以下となるように、電圧を印加する。このようにすれば、絶縁体の表面や大気を通って中心電極２０と主体金具５０との間に電流が流れてしまうことをさらに抑制することができる。この根拠については、後述する。
【００４５】
さらに、中心電極２０に印加される電圧が最大値Ｅの５０％の値に達してから、最大値Ｅに達した後に最大値Ｅの５０％の値に降下するまでの時間をＴｃ［ｎｓ］とする。この場合に、パルス電源３００は、時間Ｔｃが８０ｎｓ以下となるように、電圧を印加する。このようにすれば、絶縁体の表面や大気を通って中心電極２０と主体金具５０との間に電流が流れてしまうことをさらに抑制することができる。この根拠については、後述する。また、以下では、時間Ｔｃを、電圧が印加されている時間とみなし、印加時間Ｔｃとも呼ぶ。
【００４６】
さらに、パルス電源３００は、中心電極２０に印加される電圧が正極性となるように、電圧を印加する。この理由について説明する。放電は、中心電極２０の先端から主体金具５０へ向けては発生しやすく、主体金具５０から中心電極２０へ向けては発生しにくい。したがって、中心電極２０が正極性となるとなるように電圧を印加すれば、大気を通って中心電極２０と主体金具５０との間に電流が流れてしまうことをさらに抑制することができる。
【００４７】
また、パルス電源３００は、電圧を繰り返して印加する。本実施形態では、パルス電源３００は、６０Ｈｚの周波数で、電圧を繰り返し印加する。そして、電圧の最大値Ｅが閾値Ｅｔｈを超えたか否かを複数回にわたって判定すれば、耐電圧性能の検査の信頼性を向上させることができる。
【００４８】
このように、本実施形態によれば、所定の条件を満たす電圧を印加するので、高電圧域における絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査することができる。なお、パルス電源３００が印加する電圧は、例えば、昇圧トランス３２６の巻き数比や１次側の電圧を変更することによって調整することができる。
【００４９】
また、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査する工程は、軸孔１２に中心電極２０が挿入され、かつ、主体金具５０の内部に絶縁碍子１０が挿入された状態で行なわれるので、軸孔１２に中心電極２０が挿入される際、および主体金具５０の内部に絶縁碍子１０が挿入される際に絶縁碍子１０に生じうる亀裂や割れを考慮した検査結果を得ることができる。
【００５０】
さらに、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査する工程は、絶縁碍子１０を主体金具５０の内部に固定する工程の後に行なわれるので、絶縁体を主体金具の内部に固定する際に生じうる亀裂や割れを考慮した検査結果を得ることができる。
【００５１】
また、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査する工程は、主体金具５０の先端部に設けられた接地電極３０を湾曲させる工程の前に行なわれるので、接地電極３０が中心電極２０から離れた状態で検査工程が行なわれることになる。したがって、中心電極２０と接地電極３０との間の雰囲気における絶縁破壊の発生を抑制することができるので、中心電極２０と接地電極３０との間の大気を通って電流が流れてしまうことを抑制することができる。
【００５２】
また、耐電圧性能が良好であると判定された絶縁碍子１０を用いてスパークプラグを完成させるので、耐電圧性能が良好なスパークプラグを製造することができる。なお、上述した印加電圧の波形についての条件は、ひびや割れ等のない正常な絶縁碍子１０に対して電圧を印加した場合に、満たされていればよい。
【００５３】
Ｂ．第２実施形態：
図６は、第２実施形態における耐電圧性能の検査の様子を示す説明図である。図３に示した第１実施形態との違いは、絶縁碍子１０の後端近傍の保護部材４５０が省略されている代わりに、絶縁碍子１０の後端近傍の雰囲気も大気圧以上に加圧されているという点だけであり、他の構成は第１実施形態と同じである。
【００５４】
このように、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査する工程において、絶縁碍子１０の後端近傍の雰囲気を大気圧以上に加圧すれば、絶縁碍子１０の後端近傍の雰囲気において絶縁破壊が生じてしまうことを抑制することができる。したがって、この第２実施形態においても、絶縁碍子１０の後端近傍における大気を通って電極間に電流が流れてしまうことを抑制することができる。
【００５５】
Ｃ．第３実施形態：
図７は、第３実施形態における耐電圧性能の検査の様子を示す説明図である。図３に示した第１実施形態との違いは、電圧計４２０の代わりに、電流計４３０が設けられているという点だけであり、他の構成は第１実施形態と同じである。この電流計４３０は、端子金具４０、中心電極２０、絶縁碍子１０を介して主体金具５０に流れる電流（いわゆる漏れ電流）を測定する。電流計４３０によって測定される電流値は、絶縁碍子１０の耐電圧性能と関連がある。具体的には、絶縁碍子１０の耐電圧性能が高いほど、測定される電流値は小さくなり、絶縁碍子１０の耐電圧性能が低いほど、測定される電流値は大きくなる。
【００５６】
図８は、第３実施形態における耐電圧性能の検査の手順を示す工程図である。図４に示した第１実施形態との違いは、ステップＳ２１６ｃにおいて、電圧値の代わりに電流値を用いて絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査している点だけであり、他の工程は第１実施形態と同じである。具体的には、ステップＳ２１６ｃでは、絶縁碍子１０を介して流れる電流の電流値を電流計４３０によって測定し、測定された電流値が所定値を超えたか否かを判定する。
【００５７】
電流値が所定値を超えていない場合（ステップＳ２１６ｃ：Ｎｏ）には、絶縁碍子１０が所定の耐電圧性能を満たしていると判定し、次の工程に移行する。電流値が所定値を超えている場合（ステップＳ２１６ｃ：Ｙｅｓ）には、絶縁碍子１０が所定の耐電圧性能を満たしていないと判定し、欠陥品として製造工程から除外する。
【００５８】
このように、絶縁碍子１０を介して流れる電流値を測定しても、第１実施形態と同様に、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査することが可能である。
【００５９】
Ｄ．実験例：
Ｄ１．印加電圧の立ち上がり時の傾きに関する実験例：
中心電極２０に印加する電圧を大きくしていくと、絶縁碍子１０がひびや割れ等のない正常なものであったとしても、絶縁碍子１０の表面に沿って、あるいは大気中において絶縁破壊が生じ、電流が流れて印加電圧が低下するといった現象が発生する。この低下する直前の電圧値を、以下ではピーク電圧と呼ぶ。したがって、ピーク電圧未満の電圧までしか、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査することができないといった問題があった。
【００６０】
そこで、本願の発明者らは、大きな電圧を急激に印加すると、換言すれば、印加電圧の立ち上がり時の傾き（最大値Ｅ／昇圧時間Ｔ）を大きくすると、このピーク電圧が大きな値となること、すなわち、高電圧域まで絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査することが可能になることを見い出した。そこで、本実験例では、印加電圧の立ち上がり時の傾きと、ピーク電圧との関係を調べた。
【００６１】
図９は、印加電圧の立ち上がり時の傾きとピーク電圧との関係をグラフ形式で示す説明図である。この図９には、中心電極２０と接地電極３０との間の距離Ｇ（図３参照）が、２．５ｍｍのサンプルと、３．０ｍｍのサンプルの実験結果が示されている。この図９によれば、印加電圧の立ち上がり時の傾きが大きくなるにしたがって、ピーク電圧が大きな値となることが理解できる。具体的には、印加電圧の立ち上がり時の傾きが１ｋＶ／ｎｓ以上になると、ピーク電圧が急激に大きな値となることが理解できる。したがって、印加電圧の立ち上がり時の傾きは、１ｋＶ／ｎｓ以上であることが好ましく、１．５ｋＶ／ｎｓ以上であることがさらに好ましく、２ｋＶ／ｎｓ以上であることが最も好ましい。
【００６２】
Ｄ２．昇圧時間Ｔに関する実験例：
本願の発明者らは、さらに、昇圧時間Ｔを短くすると、ピーク電圧が大きな値となることを見い出した。そこで、本実験例では、昇圧時間Ｔとピーク電圧との関係を調べた。
【００６３】
図１０は、昇圧時間Ｔとピーク電圧との関係をグラフ形式で示す説明図である。この図１０には、中心電極２０と接地電極３０との間の距離Ｇ（図３参照）が、２．５ｍｍのサンプルと、３．０ｍｍのサンプルの実験結果が示されている。この図１０によれば、昇圧時間Ｔが短くなるにしたがって、ピーク電圧が大きな値となることが理解できる。具体的には、昇圧時間Ｔが４０ｎｓ以下になると、ピーク電圧が急激に大きな値となることが理解できる。したがって、昇圧時間Ｔは、４０ｎｓ以下であることが好ましく、３０ｎｓ以下であることがさらに好ましく、１８ｎｓ以下であることが最も好ましい。
【００６４】
Ｄ３．印加時間Ｔｃに関する実験例：
本願の発明者らは、さらに、印加時間Ｔｃを短くすると、ピーク電圧が大きな値となることを見い出した。そこで、本実験例では、印加時間Ｔｃとピーク電圧との関係を調べた。
【００６５】
図１１は、印加時間Ｔｃとピーク電圧との関係をグラフ形式で示す説明図である。この図１１には、中心電極２０と接地電極３０との間の距離Ｇ（図３参照）が、２．５ｍｍのサンプルと、３．０ｍｍのサンプルの実験結果が示されている。この図１１によれば、印加時間Ｔｃが短くなるにしたがって、ピーク電圧が大きな値となることが理解できる。具体的には、印加時間Ｔｃが８０ｎｓ以下になると、ピーク電圧が急激に大きな値となることが理解できる。したがって、印加時間Ｔｃは、８０ｎｓ以下であることが好ましく、６０ｎｓ以下であることがさらに好ましく、２０ｎｓ以下であることが最も好ましい。
【００６６】
Ｄ４．発火部の気圧に関する実験例：
本実験例では、上記「Ｄ１．印加電圧の立ち上がり時の傾きに関する実験例」において、中心電極２０の先端近傍の雰囲気を０．４ＭＰａまで加圧した場合と、加圧しなかった場合とを比較した。
【００６７】
図１２は、中心電極２０の先端近傍の雰囲気を加圧した場合と加圧しなかった場合とを比較して示す説明図である。この図１２によれば、中心電極２０の先端近傍の雰囲気を加圧した場合の方が、加圧しなかった場合に比べて、より顕著にピーク電圧が大きな値となっていることが理解できる。したがって、中心電極２０の先端近傍の雰囲気は、加圧して大気圧以上とすることが好ましい。同様に、絶縁碍子１０の後端近傍の雰囲気も大気圧以上にすれば、より顕著にピーク電圧を大きな値とすることができる。
【００６８】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の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。
【００６９】
Ｅ１．変形例１：
上記実施形態では、中心電極２０および主体金具５０を電極として用いて絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査していたが、この代わりに、検査用の電極を、絶縁碍子１０の軸孔１２内と、絶縁碍子１０の外側とに配置して、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査することとしてもよい。
【００７０】
Ｅ２．変形例２：
上記第１実施形態では、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査する際に、絶縁碍子１０の後端近傍に保護部材４５０を装着していたが、保護部材４５０を省略して絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査してもよい。また、中心電極２０の先端近傍を加圧せずに、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査してもよい。また、中心電極２０の先端に絶縁性の保護部材を被せて、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査してもよい。
【００７１】
Ｅ３．変形例３：
上記実施形態では、絶縁碍子１０の耐電圧性能を検査する際に、接地電極３０が主体金具５０に接合されていたが、絶縁碍子１０の耐電圧性能の検査後に接地電極３０を主体金具５０に接合することとしてもよい。
【００７２】
Ｅ４．変形例４：
上記実施形態では、取付ネジ部５２のネジ径がＭ１４のスパークプラグについて説明したが、本発明は、Ｍ１２やＭ１０等の他の大きさのネジ径を有するスパークプラグに対しても適用することができる。
【００７３】
Ｅ５．変形例５：
上記実施形態では、パルス電源３００のスイッチング素子として、ＩＧＢＴスイッチ３２４が用いられていたが、この代わりに、サイラトロンなどの真空管スイッチやサイリスタ等が用いられていてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
３…セラミック抵抗
４…シール体
５…ガスケット
６…リング部材
８…板パッキン
９…タルク
１０…絶縁碍子
１１…襞部
１２…軸孔
１３…脚長部
１５…段部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…鍔部
２０…中心電極
２１…電極母材
２５…芯材
３０…接地電極
３３…先端部
４０…端子金具
５０…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ネジ部
５３…加締部
５４…鍔部
５５…座面
５６…段部
５８…座屈部
５９…ネジ首
９０…電極チップ
９５…電極チップ
１００…スパークプラグ
２００…エンジンヘッド
２０１…取付ネジ孔
２０５…開口周縁部
３００…パルス電源
３１０…充電器ユニット
３２０…パルス発生ユニット
３２２…コンデンサ
３２６…昇圧トランス
３２８…磁気圧縮回路
４１０…容器
４２０…電圧計
４３０…電流計
４５０…保護部材
【要約】
【課題】スパークプラグの製造工程において、高電圧域における絶縁体の耐電圧性能を検査することのできる技術を提供する。
【解決手段】軸方向に延びる軸孔を有する絶縁体を有するスパークプラグの製造方法は、軸孔に配置される第１の電極と、絶縁体の外側に配置される第２の電極との間に電圧を印加することによって絶縁体の耐電圧性能を検査する工程を備える。検査工程において、印加される電圧の最大値をＥとし、印加される電圧が前記最大値Ｅの２０％の値に達してから最大値Ｅに達するまでの昇圧時間をＴとした場合に、Ｅ／Ｔ≧１ｋＶ／ｎｓの関係式を満たす。
【選択図】図５【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
0005134133.tif 000009
【図９】
0005134133.tif 000010
【図１０】
0005134133.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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