JP2001244043A

JP2001244043A - スパークプラグ

Info

Publication number: JP2001244043A
Application number: JP2000054513A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nishikawa; 倹一西川; Makoto Sugimoto; 誠杉本
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-09-07
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: BR0100888B1; JP3510172B2; BR0100888A

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｐｂ成分の含有量が少なく、しかも比較的低
温で釉焼可能であって絶縁性に優れ、かつ平滑な釉焼面
を得やすい釉薬層を有したスパークプラグを提供する。【解決手段】アルミナ系の絶縁体２の表面に形成され
た釉薬層２ｄが、以下の組成を有する。まず、分の含有
量がＰｂＯ換算にて１ｍｏｌ％以下とされる。また、Ｓ
ｉ成分をＳｉＯ_２に酸化物換算した値にて１５〜６０ｍ
ｏｌ％、Ｂ成分をＢ_２Ｏ_３に酸化物換算した値にて１０
〜５０ｍｏｌ％、Ｚｎ成分をＺｎＯに酸化物換算した値
にて０．５〜２５ｍｏｌ％、Ｂａ成分をＢａＯに酸化物
換算した値にて５〜２５ｍｏｌ％含有する。さらに、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎの１種又は２種以上の成分
を、ＭｏはＭｏＯ_３、ＷはＷＯ_３、ＮｉはＮｉ_３О_４、
ＣｏはＣｏ_３О_４、ＭｎはＭｎО_２にそれぞれ酸化物換
算した値にて合計で０．５〜５ｍｏｌ％の範囲にて含
有。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスパークプラグとそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車エンジン等の内燃機関の点火用に
使用されるスパークプラグは、一般に、接地電極が取り
付けられる主体金具の内側に、アルミナ系セラミック等
で構成された絶縁体が配置され、その絶縁体の内側に中
心電極が配置された構造を有する。絶縁体は主体金具の
後方側開口部から軸方向に突出し、その突出部の内側に
端子金具が配置され、これがガラスシール工程により形
成される導電性ガラスシール層や抵抗体等を介して中心
電極と接続される。そして、その端子金具を介して高圧
を印加することにより、接地電極と中心電極との間に形
成されたギャップに火花放電が生ずることとなる。

【０００３】ところが、プラグ温度が高くなったり、周
囲の湿度が上昇したりするなどの条件が重なると、高圧
印加してもギャップに飛火せず、絶縁体突出部の表面を
回り込む形で端子金具と主体金具との間で放電する、い
わゆるフラッシュオーバ現象が生じることがある。その
ため、一般に使用されているほとんどのスパークプラグ
においては、主にこのフラッシュオーバ現象防止のため
に絶縁体表面に釉薬層が形成されている。他方、釉薬層
は、絶縁体表面を平滑化して汚染を防止したり、化学的
あるいは機械的強度を高めたりするといった役割も果た
す。

【０００４】スパークプラグ用のアルミナ系絶縁体の場
合、従来は、ケイ酸塩ガラスに比較的多量のＰｂＯを配
合して軟化温度を低下させた鉛ケイ酸塩ガラス系の釉薬
が使用きたが、環境保護に対する関心が地球規模で高ま
りつつある近年では、Ｐｂを含有する釉薬は次第に敬遠
されるようになってきている。例えばスパークプラグが
多量に使用される自動車業界においては、廃棄スパーク
プラグによる環境への影響を考慮して、Ｐｂ含有釉薬を
使用したスパークプラグの使用は将来全廃しようとの検
討も進められている。

【０００５】しかしながら、そのようなＰｂ含有釉薬の
代替品として検討されている硼珪酸ガラスやアルカリ硼
珪酸ガラス系の無鉛釉薬は、ガラス転移点が高かった
り、あるいは絶縁抵抗が不足したりする等の不具合が避
けがたかった。この問題を解決するために、特開平１１
−４３３５１号公報には、Ｚｎ成分の組成調整等によ
り、粘性を上昇させることなくガラス安定化を図った無
鉛釉薬の組成が、また、特開平１１−１０６２３４号公
報には、アルカリ成分の共添加効果により絶縁抵抗の向
上を図った無鉛釉薬の組成がそれぞれ開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スパークプ
ラグ用の釉薬の場合、エンジンに取り付けた環境下で使
用されることもあって、通常の絶縁磁器等よりも温度が
上昇しやすく、また、近年ではエンジンの高性能化に伴
いスパークプラグへの印加電圧も高くなってきているこ
とから、釉薬に対してもより厳しい環境に耐えうる絶縁
性能が求められるようになってきている。しかしなが
ら、前述の特開平１１−１０６２３４号公報に開示され
た釉薬組成では高温での絶縁性能、特に釉薬層形成した
絶縁体をスパークプラグに組み込んだ状態にて評価した
絶縁性能（例えば、耐フラッシュオーバ性等）が、必ず
しも十分とはいえない問題がある。

【０００７】また、特開平１１−４３３５１号公報及び
特開平１１−１０６２３４号公報のいずれにおいても
（特に前者）、Ｚｎ成分の含有量が比較的高く（１０〜
３０ｍｏｌ％）設定されているが、本発明者らの検討に
よれば、Ｚｎ成分が単独で多くなりすぎると、平滑な釉
薬面が却って得にくくなることが判明した。この傾向
は、ガス炉など、水蒸気を多く含有した雰囲気中での釉
焼を行った場合に特に顕著である。

【０００８】本発明の課題は、Ｐｂ成分の含有量が少な
く、しかも比較的低温で釉焼可能であって絶縁性に優
れ、かつ平滑な釉焼面を得やすい釉薬層を有したスパー
クプラグを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するため、本発明のスパークプラグは、中心電極
と主体金具との間にアルミナ系セラミックからなる絶縁
体を配したスパークプラグにおいて、その絶縁体の表面
の少なくとも一部を覆う形態で酸化物主体の釉薬層が形
成され、該釉薬層を構成する釉薬が、Ｐｂ成分の含有量
がＰｂＯ換算にて１ｍｏｌ％以下とされ、ＳｉＯ_２に酸
化物換算した値にて５〜６０ｍｏｌ％のＳｉ成分と、Ｂ
_２Ｏ_３に酸化物換算した値にて３〜５０ｍｏｌ％のＢ成
分とからなる第一成分を３５〜８０ｍｏｌ％と、Ｚｎ成
分とアルカリ土類金属成分Ｒ（ただし、ＲはＣａ、Ｓ
ｒ、Ｂａから選ばれる１種又は２種以上）との少なくと
もいずれかからなる第二成分とを、ＺｎはＺｎОに、ま
たＲは組成式ＲОに酸化物換算した値にて合計で５〜６
０ｍｏｌ％とを含有するとともに、それら第一成分と第
二成分との合計含有量が６０〜９８ｍｏｌ％であり、ま
た、アルカリ金属成分として、ＮａはＮａ_２Ｏ、ＫはＫ
_２Ｏ、ＬｉはＬｉ_２Ｏに酸化物換算した値にて、それら
の１種又は２種以上を合計で２〜１５ｍｏｌ％の範囲に
て含有し、さらに、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ及びＭ
ｎの１種又は２種以上の成分を、ＭｏはＭｏＯ_３、Ｗは
ＷＯ_３、ＮｉはＮｉ_３О_４、ＣｏはＣｏ_３О_４、Ｆｅは
Ｆｅ_２О_３、ＭｎはＭｎО_２にそれぞれ酸化物換算した
値にて合計で０．５〜５ｍｏｌ％の範囲にて含有するこ
とを特徴とする。

【００１０】上記スパークプラグの構成においては、前
述の環境問題への適合性を図るため、使用する釉薬が、
Ｐｂ成分の含有量がＰｂＯ換算にて１．０ｍｏｌ％以下
とすることを前提とする（以下、このレベルにＰｂ成分
含有量が低減された釉薬を無鉛釉薬と称する）。また、
釉薬中にＰｂ成分が価数の低いイオン（例えばＰ
ｂ^２ ^＋）の形で含有されていると、釉薬層表面からのコ
ロナ放電等によりこれが価数の高いイオン（例えばＰｂ
^３＋）に酸化され、釉薬層の絶縁性が低下して耐フラッ
シュオーバ性が損なわれる場合もあるので、Ｐｂ含有量
を上記のように削減することはこの観点においても好都
合である。なお、Ｐｂの含有量は望ましくは０．１ｍｏ
ｌ％以下、より望ましくは実質的に含有しない（ただ
し、釉薬原料等から不可避的に混入するものを除く）の
がよい。

【００１１】そして、本発明では、Ｐｂ含有量を上記の
ように低減しつつ、絶縁性能確保、釉焼温度の最適化及
び釉焼面の仕上がり状態を良好に確保するために、上記
特有の組成が選択されている。従来の釉薬においては、
Ｐｂ成分が釉薬の軟化点調整（具体的には釉薬の軟化点
を適度に下げ、釉焼時の流動性を確保する）に関して重
要な役割を果たしていたが、無鉛釉薬では、Ｂ成分（Ｂ
_２Ｏ_３）やアルカリ金属成分が軟化点調整に深く関係す
る。本発明者らは、Ｂ成分には、Ｓｉ成分の含有量との
関連において、釉焼面の仕上がり改善を図る上で好都合
な前記した特有の含有量範囲が存在し、かつ、その含有
量範囲を前提としてＭｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ及びＭ
ｎの１種又は２種以上の成分を、前述の含有量範囲にて
添加することにより、溶融釉薬の流動性が著しく高めら
れ、ひいては比較的低温で釉焼可能であって絶縁性に優
れ、かつ平滑な釉焼面を有する釉薬層が得られることを
見出して、本発明を完成するに至ったのである。

【００１２】釉薬構成成分の各含有量範囲の臨界的意味
は以下の通りである。釉薬中のＭｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｆｅ及びＭｎの１種又は２種以上の成分（以下、必須遷
移金属成分という）の、酸化物換算した合計含有量が
０．５ｍｏｌ％未満では、溶融釉薬の流動性改善効果が
不十分となり、平滑な釉薬層が得にくくなる。他方、５
ｍｏｌ％を超えると、釉薬軟化点の過度の上昇により釉
焼が困難あるいは不能となる場合がある。

【００１３】また、必須遷移金属成分の含有量が過剰と
なった場合の問題点として、釉薬層に意図せざる着色を
生ずる場合があることが挙げられる。例えば、絶縁体の
外面には、製造者等を特定するための文字や図形あるい
は品番などの視覚情報を色釉を用いて印刷することが行
われているが、釉薬層の着色があまり強くなりすぎる
と、印刷された視覚情報の読み取りが困難となる場合が
ある。また、別の現実的な問題としては、釉薬組成変更
に由来する色調変化が、購買者側では「使い慣れた外観
色の理由なき変更」に映じ、その抵抗感から必ずしもス
ムーズに製品が受け入れられない、といった不具合も生
じうる。

【００１４】例えば、釉薬層の下地を形成する絶縁体
は、本発明においては白色を呈するアルミナ系セラミッ
クにて構成されるが、上記着色の防止ないし抑制の観点
においては、絶縁体上に形成された状態にて観察した釉
薬層の外観色調が、彩度Ｃｓが０〜６、明度Ｖｓが７．
５〜１０となるように、例えば必須遷移金属成分の含有
量を調整することが望ましい。彩度が６を超えると、肉
眼による色相識別性が顕著となり、また、明度が７．５
より小さくなると、灰色あるいは黒っぽい色調が識別さ
れ易くなる。いずれも、外観上、「明らかに色がついて
いる」印象がぬぐいきれなくなる問題を生ずる。なお、
彩度Ｃｓは望ましくは０〜２、よりに望ましくは０〜１
とするのがよく、彩度Ｖｓは望ましくは８〜１０、より
望ましくは９〜１０とするのがよい。本明細書において
は、明度ＶS及び彩度ＣSの測定方法については、ＪＩＳ
−Ｚ８７２２「色の測定方法」において、「４．分光測
色方法」の「４．３反射物体の測定方法」に規定された
方法を用いるものとする。ただし、簡略な方法として、
ＪＩＳ−Ｚ８７２１に準拠して作成された標準色票との
目視比較により、明度及び彩度を知ることもできる。

【００１５】溶融釉薬の流動性改善効果が特に顕著であ
るのはＭｏ、次いでＷであり、例えば必須遷移金属成分
の全てをＭｏあるいはＷとすることも可能である。ま
た、溶融釉薬の流動性改善効果をより高める上では、必
須遷移金属成分の５０ｍｏｌ％以上をＭｏとすることが
望ましい。

【００１６】次に、釉薬中のＳｉ成分含有量が５ｍｏｌ
％未満では、釉薬のガラス化が困難となり、均一な釉薬
層の形成が不能となる。他方、該Ｓｉ成分含有量が６０
ｍｏｌ％を超えると、釉薬の線膨張係数が小さくなり過
ぎ、釉薬層に亀裂や釉飛び等の欠陥が生じやすくなる。
Ｓｉ成分の含有量は、より望ましくは１５〜６０ｍｏｌ
％とするのがよい。

【００１７】また、Ｂ成分含有量が３ｍｏｌ％未満にな
ると、釉薬の軟化点が上昇し、釉焼が困難あるいは不能
となる。他方、Ｂ成分含有量が５０ｍｏｌ％を超える
と、釉薬層の耐水性が不十分となるほか、釉薬層の失透
や絶縁性の低下あるいは下地との線膨張係数不適合とい
った問題が引き起こされる場合がある。Ｂ成分の含有量
はより望ましくは１０〜５０ｍｏｌ％とするのがよい。
なお、Ｓｉ成分の含有量をＮSiO2（ｍｏｌ％）、Ｂ成分
の含有量をＮB2O3（ｍｏｌ％）としたときに、ＮSiO2／
ＮB2O3が０．５〜１．５となっていることが望ましい。
該値が０．５未満では、釉薬層の失透や絶縁性の低下あ
るいは下地との線膨張係数不適合といった問題が引き起
こされる場合があり、１．５を超えると、釉薬の線膨張
係数が小さくなり過ぎ、釉薬層に亀裂や釉飛び等の欠陥
が生じやすくなる。

【００１８】また、Ｓｉ成分とＢ成分とについては、Ｓ
ｉ成分をＳｉＯ_２に酸化物換算した値にて１５〜２９．
５ｍｏｌ％、Ｂ成分をＢ_２Ｏ_３に酸化物換算した値にて
２５〜５０ｍｏｌ％含有するものとする組成を選択する
ことにより、釉薬の軟化点が適度に低下して流動性のよ
いガラス融液を生ずるので、短時間焼成でも良好な仕上
がりの釉焼面を得ることができる。また、釉薬層のめく
れや縮れ、剥げあるいはピンホールといった欠陥も効果
的に抑制できる。

【００１９】Ｚｎ成分及び／又はアルカリ土類金属成分
Ｒからなる第二成分の合計含有量が５ｍｏｌ％未満で
は、釉薬の軟化点が上昇し、所期の温度での釉焼が不能
となる場合がある。また、釉薬層の絶縁性が不十分とな
り、耐フラッシュオーバ性が損なわれる場合がある。他
方、第二成分の合計含有量が６０ｍｏｌ％を超えると、
釉薬の軟化点が上昇し、所期の温度での釉焼が不能とな
る場合がある。また、釉薬の線膨張係数が大きくなり過
ぎ、釉薬層に貫入（クレージング）等の欠陥が生じやす
くなる場合がある。さらに、第一成分と第二成分との合
計含有量は、酸化物換算した値にて６０〜９８ｍｏｌ％
となっていることが望ましい。これらの合計含有量が９
８ｍｏｌ％を超えると釉薬の軟化点が上昇し、釉焼が不
能となる場合がある。また、６０ｍｏｌ％未満では、絶
縁性と軟化点及び線膨張係数の調整とを両立させること
が困難となる。なお、該合計含有量は、望ましくは７０
〜９５ｍｏｌ％となっているのがよい。

【００２０】また、上記第二成分としては特にＺｎ成分
とＢａ成分が、釉薬層の絶縁性向上に寄与するほか、耐
水性や強度の向上にも効果があるので、本発明に特に好
ましく使用することができる。Ｚｎ成分はＺｎＯに酸化
物換算した値にて０．５〜２５ｍｏｌ％、Ｂａ成分はＢ
ａＯに酸化物換算した値にて５〜２５ｍｏｌ％とするの
がよい。Ｚｎ成分の含有量が０．５ｍｏｌ％未満では、
釉薬層の熱膨張係数が小さくなりすぎ、釉薬層に亀裂や
釉飛び等の欠陥が生じやすくなる場合がある。また、Ｚ
ｎ成分は釉薬層の絶縁性を向上させる作用も有するの
で、これが不足すれば釉薬層の絶縁性が不十分となるこ
ともある。他方、Ｚｎ成分の含有量が２５ｍｏｌ％を超
えると、失透により釉薬層に白濁等を生じやすくなる場
合がある。他方、Ｂａ成分の含有量が５ｍｏｌ％未満に
なると、釉薬の絶縁性が低下し、耐フラッシュオーバー
性が損なわれることにつながる場合がある。また、Ｂａ
成分の含有量が２５ｍｏｌ％を超えると、釉薬の軟化点
が上昇し、釉焼が不能となる場合がある。

【００２１】次に、釉薬中のアルカリ金属成分は釉薬の
軟化点を低下させる作用を有する。その含有量が２ｍｏ
ｌ％未満になると釉薬の軟化点が上昇し、釉焼が不能と
なる場合がある。また、１５ｍｏｌ％を超えると、釉薬
の絶縁性が低下し、耐フラッシュオーバー性が損なわれ
る場合がある。アルカリ金属成分の含有量は、望ましく
は３〜１０ｍｏｌ％とするのがよい。なお、アルカリ金
属成分Ｑの含有量をＮQ2O（ｍｏｌ％）としたときに、
ＮQ2O／ＮB2O3が０．１〜０．２５となっているのがよ
い。該値が０．１未満では釉薬の軟化点が上昇し、釉焼
が不能となる場合がある。また、０．２５を超えると、
釉薬層の絶縁性が低下し、耐フラッシュオーバ性が損な
われる場合がある。

【００２２】また、アルカリ金属成分に関しては１種類
のアルカリ金属成分を単独添加するのではなく、Ｎａ、
Ｋ、Ｌｉから選ばれる２種類を共添加することが釉薬層
の絶縁性低下抑制に有効である。その結果、絶縁性をそ
れほど低下させずにアルカリ金属成分の含有量を増大さ
せることができ、結果として耐フラッシュオーバ性の確
保及び釉焼温度の低温化という２つの目的を同時に達成
することが可能となる。なお、アルカリ金属成分の共添
加による導電性抑制の効果が損なわれない範囲で、第三
成分以降の他のアルカリ金属成分を配合することも可能
である。なお、絶縁性低下抑制のためには、各アルカリ
金属成分の添加量を５ｍｏｌ％以下とすることがより望
ましい。

【００２３】以下、本発明にさらに付加可能な要件につ
いて説明する。まず、釉薬には、上記説明した成分以外
にも、Ａｌ_２Ｏ_３に酸化物換算した値にて０．５〜１０
ｍｏｌ％のＡｌ成分、ＣａОに酸化物換算した値にて
０．５〜１０ｍｏｌ％のＣａ成分、及びＳｒに酸化物換
算した値にて０．５〜３０ｍｏｌ％のＳｒ成分の１種又
は２種以上を合計で０．５〜３０ｍｏｌ％含有させるこ
とができる。Ａｌ成分は釉薬の失透を抑制する効果を有
し、Ｃａ成分とＳｒ成分とは釉薬層の絶縁性向上に寄与
する。添加量が上記の各下限値未満では効果に乏しく、
また、個々の成分の上限値又は合計含有量の上限値を超
えた場合には、釉薬軟化点の過度の上昇により釉焼が困
難あるいは不能となる場合がある。

【００２４】また、補助成分として、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍ
ｇ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｂ及びＰの１種又は２種以上を、Ｆ
ｅはＦｅ_２Ｏ_３に、ＺｒはＺｒＯ_２に、ＴｉはＴｉＯ_２
に、ＭｇはＭｇＯに、ＢｉはＢｉ_２Ｏ_３に、ＳｎはＳｎ
Ｏ_２に、ＳｂはＳｂ_２Ｏ_５に、ＰはＰ_２Ｏ_５にそれぞれ
酸化物換算した値にて合計で５ｍｏｌ％以下の範囲で含
有させることができる。これらの成分は、各種目的に応
じて積極的に添加することもできるし、原料（あるい
は、後述する釉薬スラリーの調製時に配合する粘土鉱
物）や溶融工程における耐火材等からの不純物（あるい
はコンタミ）として不可避に混入する場合もある。な
お、釉薬の原料におけるＦｅ成分源としては、Ｆｅ(II)
イオン系のもの（例えばＦｅＯ）とＦｅ(III)イオン系
のもの（例えばＦｅ_２Ｏ_３）とのいずれも使用可能であ
るが、最終的な釉薬層中のＦｅ成分の含有量は、Ｆｅイ
オンの価数に関係なくＦｅ_２Ｏ_３に換算した値で表示す
るものとする。これらの成分は、釉薬の軟化温度の調整
（例えばＢｉ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２）、絶縁性向
上（例えばＺｒＯ_２やＭｇＯ）、あるいは色調調整等の
ために適宜配合することができる。また、Ｔｉ成分やＺ
ｒ成分を配合すると、得られる釉薬層の耐水性あるいは
耐薬品性が改善され、例えば釉薬層中のアルカリ金属成
分が含有されている場合でも、その溶出が抑制されて釉
薬層の耐電圧性能向上に寄与する。Ｚｒ成分に関して
は、釉薬層の耐薬品性改善効果がＴｉ成分に比して一層
顕著である。なお、「耐水性が良好」とは、例えば形成
された釉薬層からの水への成分溶出が起こりにくいこと
の他、釉薬フリットを水性スラリーの形で長時間放置し
た場合に、成分溶出によるスラリーの粘性が高くなる不
具合を生じにくくなるということも意味する。また、Ｓ
ｂは、釉薬層中の気泡形成を抑制する効果を有する。

【００２５】なお、本発明のスパークプラグの構成にお
いては、釉薬中における各成分は酸化物の形で含有され
ることとなるが、非晶質のガラス相を形成するなどの要
因により、酸化物による存在形態を直接は同定できない
ことも多い。この場合は、釉薬層中における、酸化物換
算した値での元素成分の含有量が前述の範囲のものとな
っていれば、本発明の範囲に属するものとみなす。

【００２６】ここで、絶縁体上に形成された釉薬層の各
成分の含有量は、例えばＥＰＭＡ（電子プローブ微小分
析）やＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）等の公知の微小分析方
法を用いて同定できる。例えばＥＰＭＡを用いる場合、
特性Ｘ線の測定には、波長分散方式とエネルギー分散方
式のいずれを用いてもよい。また、絶縁体から釉薬層を
剥離し、これを化学分析あるいはガス分析することによ
り組成同定する方法もある。

【００２７】また、上記釉薬層を有する本発明のスパー
クプラグは、絶縁体の貫通孔内において、中心電極と一
体に、又は導電性結合層を間に挟んで中心電極と別体に
設けられた軸状の端子金具部を備えたものとして構成で
きる。この場合、該スパークプラグ全体を約５００℃に
保持し、絶縁体を介して端子金具部と主体金具との間で
通電することにより絶縁抵抗値を測定することができ
る。そして、高温での絶縁耐久性を確保するために、こ
の絶縁抵抗値は２００ＭΩ以上が確保されていること
が、フラッシュオーバ等の発生を防止する上で望まし
い。

【００２８】図８は、その測定系の一例を示すものであ
る。すなわち、スパークプラグ１００の端子金具１３側
に直流定電圧電源（例えば電源電圧１０００Ｖ）を接続
するとともに主体金具１側を接地し、加熱炉中にスパー
クプラグ１００を配置して５００℃に加熱した状態で通
電を行う。例えば、電流測定用抵抗（抵抗値Ｒm）を用
いて通電電流値Ｉmを測定する場合を考えると、通電電
圧をＶSとして、測定すべき絶縁抵抗値Ｒxは、（ＶS／
Ｉm）−Ｒmにて求めることができる（図では、通電電流
値Ｉmを、電流測定用抵抗の両端電圧差を増幅する差動
増幅器の出力により測定している）。

【００２９】また、絶縁体は、Ａｌ成分をＡｌ_２Ｏ_３に
酸化物換算した値にて８５〜９８ｍｏｌ％含有するアル
ミナ系絶縁材料で構成することができる。また、釉薬
は、２０〜３５０℃の温度範囲における釉薬の平均の線
膨張係数が、５０×１０^−７／℃〜８５×１０^−７／℃
の範囲のものとなっていることが望ましい。線膨張係数
がこの下限値より小さくなっていると、釉薬層に亀裂や
釉飛び等の欠陥が生じやすくなる場合がある。他方、線
膨張係数がこの上限値より大きくなっていると、釉薬層
に貫入（クレージング）等の欠陥が生じやすくなる。な
お、上記線膨張係数は、より望ましくは６０×１０^−７
／℃〜８０×１０^−７／℃の範囲のものとなっているの
がよい。

【００３０】釉薬の線膨張係数は、釉薬層と略同一組成
となるように原料を配合・溶解して得たガラス質の釉薬
バルク体から試料を切り出し、これを用いて公知のディ
ラトメータ法等により測定した値により推定することが
できる。また、絶縁体上の釉薬層の線膨張係数は、例え
ばレーザ干渉計や原子間力顕微鏡等を用いて測定するこ
とが可能である。

【００３１】次に、上記本発明のスパークプラグは、以
下のような製造方法により製造することができる。すな
わち、該方法は、釉薬の各成分源となる成分源粉末を所
期の組成が得られるように配合して混合後、その混合物
を１０００〜１５００℃に加熱して溶融させ、その溶融
物を急冷・ガラス化し粉砕したフリットを用いて釉薬粉
末を調製する釉薬粉末調製工程と、その釉薬粉末を絶縁
体の表面に堆積させて釉薬粉末堆積層を形成する釉薬粉
末堆積工程と、その絶縁体を焼成することにより、釉薬
粉末堆積層を絶縁体表面に焼き付けて釉薬層となす釉焼
工程と、を含む。

【００３２】なお、各成分の成分源粉末としては、それ
ら成分の酸化物（複合酸化物でもよい）の他、水酸化
物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の各
種無機系材料粉末を使用できる。これら無機系材料粉末
は、いずれも加熱・溶融により酸化物に転化できるもの
を使用する必要がある。また、急冷は、溶融物を水中に
投じる方法の他、溶融物を冷却ロール表面に噴射してフ
レーク状の急冷凝固物を得る方法も採用できる。

【００３３】釉薬粉末は、上記フリットを水又は溶媒中
に分散させた釉薬スラリーとして調製可能である。この
場合、釉薬スラリーを絶縁体表面に塗布し乾燥すること
で、釉薬粉末堆積層を該釉薬スラリーの塗布層として形
成できる。なお、釉薬スラリーを絶縁体表面に塗布する
方法としては、釉薬スラリーを噴霧ノズルから絶縁体表
面に噴霧する方法を用いると、均一な厚さの釉薬粉末堆
積層を簡単に形成でき、その塗布厚さの調整も容易であ
る。

【００３４】釉薬スラリーには、形成した釉薬粉末堆積
層の形状保持力を高める目的で、適量の粘土鉱物や有機
バインダーを配合できる。粘土鉱物は、含水アルミノケ
イ酸塩を主体に構成されるものを使用でき、例えばアロ
フェン、イモゴライト、ヒシンゲライト、スメクタイ
ト、カオリナイト、ハロイサイト、モンモリロナイト、
イライト、バーミキュライト、ドロマイト等（あるいは
それらの合成物）の１種又は２種以上を主体とするもの
を使用できる。また、含有される酸化物系成分の観点に
おいては、ＳｉＯ_２及びＡｌ_２Ｏ_３に加え、Ｆｅ
_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２
Ｏ等の１種又は２種以上を主に含有するものを使用する
ことができる。

【００３５】本発明のスパークプラグは、絶縁体の軸方
向に形成された貫通孔に対し、その一方の端部側に端子
金具が固定され、同じく他方の端部側に中心電極が固定
されるとともに、該貫通孔内において端子金具と中心電
極との間に、それらを電気的に接合するための、主にガ
ラスと導電性材料との混合物からなる焼結導電材料部
（例えば導電性ガラスシール層や抵抗体）が形成された
ものとして構成できる。これを製造する場合、次のよう
な工程を含む方法を採用できる。・組立体製造工程：絶
縁体の貫通孔に対し、その一方の端部側に端子金具が配
置され、同じく他方の端部側に中心電極が配置されると
ともに、該貫通孔内において端子金具と中心電極との間
に、ガラス粉末と導電性材料粉末とを主体とする焼結導
電材料原料粉末の充填層を形成した組立体を製造する。
・釉焼工程：絶縁体の表面に釉薬粉末堆積層を形成した
状態の組立体を、８００〜９５０℃の温度範囲に加熱し
て、釉薬粉末堆積層を絶縁体表面に焼き付けて釉薬層と
なす工程と、充填層中のガラス粉末を軟化させる工程と
を同時に行う。・プレス工程：その加熱された組立体に
おいて、貫通孔内にて中心電極と端子金具とを相対的に
接近させることにより、充填層をそれら中心電極と端子
金具との間でプレスして焼結導電材料部となす。

【００３６】この場合、焼結導電材料部により端子金具
と中心電極とが電気的に接合されるとともに、絶縁体貫
通孔の内面とそれら端子金具及び中心電極との間が封着
（シール）される。従って、上記釉焼工程がガラスシー
ル工程を形成することになる。該方法では、ガラスシー
ル工程と釉焼工程とが同時になされるので効率的であ
る。また、前述の釉薬を用いるため釉焼温度を８００〜
９５０℃と低くできるので、中心電極や端子金具の酸化
による製造不良が発生しにくく、スパークプラグの製品
歩留まりが向上する。

【００３７】釉薬の軟化温度は、例えば６００〜７００
℃の範囲で調整するのがよい。軟化温度が７００℃を超
えると、上記のようにガラスシール工程に釉焼工程を兼
用させる場合に９５０℃以上の釉焼温度が必要となり、
中心電極や端子金具の酸化が進みやすくなる。他方、軟
化温度が６００℃未満になると、釉焼温度も８００℃未
満の低温に設定する必要が生ずる。この場合、良好なガ
ラスシール状態が得られるよう、焼結導電材料部に使用
するガラスも軟化温度の低いものを使用しなければなら
なくなる。その結果、完成したスパークプラグが比較的
高温の環境下で長時間使用された場合に、焼結導電材料
部中のガラスが変質しやすくなり、例えば焼結導電材料
部が抵抗体を含む場合には、その負荷寿命特性などの性
能の劣化につながる場合がある。

【００３８】なお、釉薬の軟化温度は、例えば釉薬層を
絶縁体から剥離して加熱しながら示差熱分析を行い、屈
状点を表す最初の吸熱ピークの次に現われるピーク（す
なわち第２番目に発生する吸熱ピーク）の温度をもって
該軟化温度とする。また、絶縁体表面に形成された釉薬
層の軟化温度については、釉薬層中の各成分の含有量を
それぞれ分析して酸化物換算した組成を算出し、この組
成とほぼ等しくなるように、各被酸化元素成分の酸化物
原料を配合・溶解後、急冷してガラス試料を得、そのガ
ラス試料の軟化点をもって当該形成された釉薬層の軟化
点を推定することもできる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示すいくつかの実施例を参照して説明する。図１及び
図２は、本発明の第一の構成に係るスパークプラグの一
実施例を示す。該スパークプラグ１００は、筒状の主体
金具１、先端部２１が突出するようにその主体金具１の
内側に嵌め込まれた絶縁体２、先端に形成された発火部
３１を突出させた状態で絶縁体２の内側に設けられた中
心電極３、及び主体金具１に一端が溶接等により結合さ
れるとともに他端側が側方に曲げ返されて、その側面が
中心電極３の先端部と対向するように配置された接地電
極４等を備えている。また、接地電極４には上記発火部
３１に対向する発火部３２が形成されており、それら発
火部３１と、対向する発火部３２との間の隙間が火花放
電ギャップｇとされている。

【００４０】主体金具１は、低炭素鋼等の金属により円
筒状に形成されており、スパークプラグ１００のハウジ
ングを構成するとともに、その外周面には、プラグ１０
０を図示しないエンジンブロックに取り付けるためのね
じ部７が形成されている。なお、１ｅは、主体金具１を
取り付ける際に、スパナやレンチ等の工具を係合させる
工具係合部であり、六角状の軸断面形状を有している。

【００４１】次に、絶縁体２の軸方向には貫通孔６が形
成されており、その一方の端部側から端子金具１３が挿
入・固定され、同じく他方の端部側から中心電極３が挿
入・固定されている。また、該貫通孔６内において端子
金具１３と中心電極３との間に抵抗体１５が配置されて
いる。この抵抗体１５の両端部は、導電性ガラスシール
層１６，１７を介して中心電極３と端子金具１３とにそ
れぞれ電気的に接続されている。これら抵抗体１５と導
電性ガラスシール層１６，１７とが焼結導電材料部を構
成している。なお、抵抗体１５は、ガラス粉末と導電材
料粉末（及び必要に応じてガラス以外のセラミック粉
末）との混合粉末を原料とし、後述のガラスシール工程
においてこれを加熱・プレスすることにより得られる抵
抗体組成物で構成される。なお、抵抗体１５を省略し
て、一層の導電性ガラスシール層により端子金具１３と
中心電極３とを一体化した構成としてもよい。

【００４２】絶縁体２は、内部に自身の軸方向に沿って
中心電極３を嵌め込むための貫通孔６を有し、全体が以
下の絶縁材料により構成されている。すなわち、該絶縁
材料はアルミナを主体に構成され、Ａｌ成分を、Ａｌ_２
Ｏ_３に換算した値にて８５〜９８ｍｏｌ％（望ましくは
９０〜９８ｍｏｌ％）含有するアルミナ系セラミック焼
結体として構成される。

【００４３】Ａｌ以外の成分の具体的な組成としては下
記のようなものを例示できる。Ｓｉ成分：ＳｉＯ_２換算値で１．５０〜５．００ｍｏｌ
％；Ｃａ成分：ＣａＯ換算値で１．２０〜４．００ｍｏｌ
％；Ｍｇ成分：ＭｇＯ換算値で０．０５〜０．１７ｍｏｌ
％；Ｂａ成分：ＢａＯ換算値で０．１５〜０．５０ｍｏｌ
％；Ｂ成分：Ｂ_２Ｏ_３換算値で０．１５〜０．５０ｍｏｌ
％。

【００４４】図１に示すように、絶縁体２の軸方向中間
には、周方向外向きに突出する突出部２ｅが例えばフラ
ンジ状に形成されている。そして、絶縁体２には、中心
電極３（図１）の先端に向かう側を前方側として、該突
出部２ｅよりも後方側がこれよりも細径に形成された本
体部２ｂとされている。一方、突出部２ｅの前方側には
これよりも細径の第一軸部２ｇと、その第一軸部２ｇよ
りもさらに細径の第二軸部２ｉがこの順序で形成されて
いる。なお、本体部２ｂの外周面後端部にはコルゲーシ
ョン部２ｃが形成されている。また、第一軸部２ｇの外
周面は略円筒状とされ、第二軸部２ｉの外周面は先端に
向かうほど縮径する略円錐面状とされている。

【００４５】他方、中心電極３の軸断面径は抵抗体１５
の軸断面径よりも小さく設定されている。そして、絶縁
体２の貫通孔６は、中心電極３を挿通させる略円筒状の
第一部分６ａと、その第一部分６ａの後方側（図面上方
側）においてこれよりも大径に形成される略円筒状の第
二部分６ｂとを有する。図１に示すように、端子金具１
３と抵抗体１５とは第二部分６ｂ内に収容され、中心電
極３は第一部分６ａ内に挿通される。中心電極３の後端
部には、その外周面から外向きに突出して電極固定用凸
部３ｃが形成されている。そして、上記貫通孔６の第一
部分６ａと第二部分６ｂとは、図４（ａ）の第一軸部２
ｇ内において互いに接続しており、その接続位置には、
中心電極３の電極固定用凸部３ｃを受けるための凸部受
け面６ｃがテーパ面あるいはアール面状に形成されてい
る。

【００４６】また、第一軸部２ｇと第二軸部２ｉとの接
続部２ｈの外周面は段付面とされ、これが主体金具１の
内面に形成された主体金具側係合部としての凸条部１ｃ
とリング状の板パッキン６３を介して係合することによ
り、軸方向の抜止めがなされている。他方、主体金具１
の後方側開口部内面と、絶縁体２の外面との間には、フ
ランジ状の突出部２ｅの後方側周縁と係合するリング状
の線パッキン６２が配置され、そのさらに後方側にはタ
ルク等の充填層６１を介してリング状の線パッキン６０
が配置されている。そして、絶縁体２を主体金具１に向
けて前方側に押し込み、その状態で主体金具１の開口縁
をパッキン６０に向けて内側に加締めることにより加締
め部１ｄが形成され、主体金具１が絶縁体２に対して固
定されている。

【００４７】図４（ａ）及び図４（ｂ）は絶縁体２のい
くつかの例を示すものである。その各部の寸法を以下に
例示する。・全長Ｌ1：３０〜７５ｍｍ。・第一軸部２ｇの長さＬ2：０〜３０ｍｍ（ただし、突
出部２ｅとの接続部２ｆを含まず、第二軸部２ｉとの接
続部２ｈを含む）。・第二軸部２ｉの長さＬ3：２〜２７ｍｍ。・本体部２ｂの外径Ｄ1：９〜１３ｍｍ。・突出部２ｅの外径Ｄ2：１１〜１６ｍｍ。・第一軸部２ｇの外径Ｄ3：５〜１１ｍｍ。・第二軸部２ｉの基端部外径Ｄ4：３〜８ｍｍ。・第二軸部２ｉの先端部外径Ｄ5（ただし、先端面外周
縁にアールないし面取りが施される場合は、中心軸線Ｏ
を含む断面において、該アール部ないし面取部の基端位
置における外径を指す）：２．５〜７ｍｍ。・貫通孔６の第二部分６ｂの内径Ｄ6：２〜５ｍｍ。・貫通孔６の第一部分６ａの内径Ｄ7：１〜３．５ｍ
ｍ。・第一軸部２ｇの肉厚ｔ1：０．５〜４．５ｍｍ。・第二軸部２ｉの基端部肉厚ｔ2（中心軸線Ｏと直交す
る向きにおける値）：０．３〜３．５ｍｍ。・第二軸部２ｉの先端部肉厚ｔ3（中心軸線Ｏと直交す
る向きにおける値；ただし、先端面外周縁にアールない
し面取りが施される場合は、中心軸線Ｏを含む断面にお
いて、該アール部ないし面取部の基端位置における肉厚
を指す）：０．２〜３ｍｍ。・第二軸部２ｉの平均肉厚ｔA（（ｔ2＋ｔ3）／２）：
０．２５〜３．２５ｍｍ。

【００４８】また、図１において、絶縁体２の主体金具
１の後方側に突出している部分２ｋの長さＬQは、２３
〜２７ｍｍ（例えば２５ｍｍ程度）である。さらに、絶
縁体２の中心軸線Ｏを含む縦断面を取ったときに、絶縁
体２の突出部分２ｋの外周面において、主体金具１の後
端縁に対応する位置から、コルゲーション２ｃを経て絶
縁体２の後端縁に至るまでの、その断面外形線に沿って
測った長さＬPは２６〜３２ｍｍ（例えば２９ｍｍ程
度）である。

【００４９】なお、図４（ａ）に示す絶縁体２における
上記各部寸法は、例えば以下の通りである：Ｌ1＝約６
０ｍｍ、Ｌ2＝約１０ｍｍ、Ｌ3＝約１４ｍｍ、Ｄ1＝約
１１ｍｍ、Ｄ2＝約１３ｍｍ、Ｄ3＝約７．３ｍｍ、Ｄ4
＝５．３ｍｍ、Ｄ5＝４．３ｍｍ、Ｄ6＝３．９ｍｍ、Ｄ
7＝２．６ｍｍ、ｔ1＝３．３ｍｍ、ｔ2＝１．４ｍｍ、
ｔ3＝０．９ｍｍ、ｔA＝１．１５ｍｍ。

【００５０】また、図４（ｂ）に示す絶縁体２は、第一
軸部２ｇ及び第二軸部２ｉがそれぞれ、図４（ａ）に示
すものと比較してやや大きい外径を有している。各部の
寸法は、例えば以下の通りである：Ｌ1＝約６０ｍｍ、
Ｌ2＝約１０ｍｍ、Ｌ3＝約１４ｍｍ、Ｄ1＝約１１ｍ
ｍ、Ｄ2＝約１３ｍｍ、Ｄ3＝約９．２ｍｍ、Ｄ4＝６．
９ｍｍ、Ｄ5＝５．１ｍｍ、Ｄ6＝３．９ｍｍ、Ｄ7＝
２．７ｍｍ、ｔ1＝３．３ｍｍ、ｔ2＝２．１ｍｍ、ｔ3
＝１．２ｍｍ、ｔA＝１．６５ｍｍ。

【００５１】次に、図３に示すように、絶縁体２の表
面、具体的にはコルゲーション部２ｃを含む本体部２ｂ
の外周面と、第一軸部２ｇの外周面とに釉薬層２ｄが形
成されている。釉薬層２ｄの形成厚さは１０〜１５０μ
ｍ、望ましくは２０〜５０μｍとされる。なお、図１に
示すように、本体部２ｂに形成された釉薬層２ｄは、そ
の軸方向前方側が主体金具１の内側に所定長入り込む形
で形成される一方、後方側は本体部２ｂの後端縁位置ま
で延びている。他方、第一軸部２ｇに形成された釉薬層
２ｄは、主体金具１の内周面との接触領域を包含するよ
うに、例えばその軸方向中間位置から、板パッキン６３
が当接する接続部２ｈに至る領域に形成されている。

【００５２】次に、釉薬層２ｄは、課題を解決するため
の手段及び作用・効果の欄にて説明した組成を有するも
のである。各成分の組成範囲の臨界的意味については、
既に詳細に説明済みであるからここでは繰り返さない。
また、絶縁体本体部２ｂの基端部（主体金具１から後方
に突出している部分の、コルゲーション部２ｃが付与さ
れていない円筒状の外周面を呈する部分）外周面におけ
る釉薬層２ｄの厚さｔ1(平均値）は７〜５０μｍであ
る。コルゲーション部２ｃは省略することもでき、この
場合は、主体金具１の後端縁を基点として本体部１ｂの
突出長さＬQの５０％までの部分の外周面における釉薬
層２ｄの厚さ（平均値）をｔ1とみなす。

【００５３】次に、接地電極４及び中心電極３の本体部
３ａはＮｉ合金等で構成されている。また、中心電極３
の本体部３ａの内部には、放熱促進のためにＣｕあるい
はＣｕ合金等で構成された芯材３ｂが埋設されている。
一方、上記発火部３１及び対向する発火部３２は、Ｉ
ｒ、Ｐｔ及びＲｈの１種又は２種以上を主成分とする貴
金属合金を主体に構成される。図２（ｂ）に示すよう
に、中心電極３の本体部３ａは先端側が縮径されるとと
もにその先端面が平坦に構成され、ここに上記発火部を
構成する合金組成からなる円板状のチップを重ね合わ
せ、さらにその接合面外縁部に沿ってレーザー溶接、電
子ビーム溶接、抵抗溶接等により溶接部Ｗを形成してこ
れを固着することにより発火部３１が形成される。ま
た、対向する発火部３２は、発火部３１に対応する位置
において接地電極４にチップを位置合わせし、その接合
面外縁部に沿って同様に溶接部Ｗを形成してこれを固着
することにより形成される。なお、これらチップは、例
えば表記組成となるように各合金成分を配合・溶解する
ことにより得られる溶解材、又は合金粉末あるいは所定
比率で配合された金属単体成分粉末を成形・焼結するこ
とにより得られる焼結材により構成することができる。
なお、発火部３１及び対向する発火部３２は少なくとも
一方を省略する構成としてもよい。

【００５４】上記スパークプラグ１００は、例えば下記
のような方法で製造される。まず、絶縁体２であるが、
これは原料粉末として、アルミナ粉末と、Ｓｉ成分、Ｃ
ａ成分、Ｍｇ成分、Ｂａ成分及びＢ成分の各成分源粉末
を、焼成後に酸化物換算にて前述の組成となる所定の比
率で配合し、所定量の結合剤（例えばＰＶＡ）と水とを
添加・混合して成形用素地スラリーを作る。なお、各成
分源粉末は、例えばＳｉ成分はＳｉＯ_２粉末、Ｃａ成分
はＣａＣＯ_３粉末、Ｍｇ成分はＭｇＯ粉末、Ｂａ成分が
ＢａＣＯ_３粉末、Ｂ成分がＨ_３ＢＯ_３粉末の形で配合で
きる。なお、Ｈ _３ＢＯ_３は溶液の形で配合してもよい。

【００５５】成形用素地スラリーは、スプレードライ法
等により噴霧乾燥されて成形用素地造粒物とされる。そ
して、成形用素地造粒物をラバープレス成形することに
より、絶縁体の原形となるプレス成形体を作る。図９
は、ラバープレス成形の工程を模式的に示している。こ
こでは、内部に軸方向に貫通するキャビティ３０１を有
するゴム型３００が使用され、そのキャビティ３０１の
下側開口部に下パンチ３０２が嵌め込まれる。また、下
パンチ３０２のパンチ面には、キャビティ３０１内にお
いてその軸方向に延びるとともに、絶縁体２の貫通孔６
（図１）の形状を規定するプレスピン３０３が一体的に
凸設されている。

【００５６】この状態でキャビティ３０１内に、所定量
の成形用素地造粒物ＰＧを充填し、キャビティ３０１の
上側開口部を上パンチ３０４で塞いで密封する。この状
態でゴム型３００の外周面に液圧を印加し、キャビティ
３０１の造粒物ＰＧを該ゴム型３００を介して圧縮する
ことにより、図１０に示すようなプレス成形体３０５を
得る。なお、成形用素地造粒物ＰＧは、プレス時におけ
る造粒物ＰＧの粉末粒子への解砕が促進されるよう、該
成形用素地造粒物ＰＧの重量を１００重量部として、
０．７〜１．３重量部の水分が添加された後、上記プレ
ス成形が行われる。成形体３０５は、外面側がグライン
ダ切削等により加工されて、図１の絶縁体２に対応した
外形形状に仕上げられ、次いで温度１４００〜１６００
℃で焼成されて絶縁体２となる。

【００５７】他方、釉薬スラリーの調製を以下のように
して行う。まず、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｎａ、Ｋ、Ｍ
ｏ、Ｗ等の各成分源となる成分源粉末（例えば、Ｓｉ成
分はＳｉＯ_２粉末、Ｂ成分はＨ_３ＢＯ_３粉末、ＺｎはＺ
ｎＯ粉末、Ｂａ成分はＢａＣＯ_３粉末、ＮａはＮａ_２Ｃ
Ｏ_３粉末、ＫはＫ_２ＣＯ_３粉末、ＭｏはＭｏО_３、Ｗは
ＷＯ_３）を、所定の組成が得られるように配合して混合
する。次いで、その混合物を１０００〜１５００℃に加
熱して溶融させ、その溶融物を水中に投じて急冷・ガラ
ス化し、さらに粉砕することにより釉薬フリットを作
る。そして、この釉薬フリットにカオリン、蛙目粘土等
の粘土鉱物と有機バインダーとを適量配合し、さらに水
を加えて混合することにより釉薬スラリーを得る。

【００５８】そして、図１０に示すように、この釉薬ス
ラリーＳを噴霧ノズルＮから絶縁体２の必要な表面に噴
霧・塗布することにより、釉薬粉末堆積層としての釉薬
スラリー塗布層２ｄ’を形成し、これを乾燥する。

【００５９】次に、この釉薬スラリー塗布層２ｄ’を形
成した絶縁体２への、中心電極３と端子金具１３との組
付け、及び抵抗体１５と導電性ガラスシール層１６，１
７との形成工程の概略は以下の通りである。まず、図１
１（ａ）に示すように、絶縁体２の貫通孔６に対し、そ
の第一部分６ａに中心電極３を挿入した後、（ｂ）に示
すように導電性ガラス粉末Ｈを充填する。そして、
（ｃ）に示すように、貫通孔６内に押さえ棒２８を挿入
して充填した粉末Ｈを予備圧縮し、第一の導電性ガラス
粉末層２６を形成する。次いで抵抗体組成物の原料粉末
を充填して同様に予備圧縮し、さらに導電性ガラス粉末
を充填して予備圧縮を行うことにより、図１１（ｄ）に
示すように、中心電極３側（下側）から貫通孔６内に
は、第一の導電性ガラス粉末層２６、抵抗体組成物粉末
層２５及び第二の導電性ガラス粉末層２７が積層された
状態となる。

【００６０】そして、図１２（ａ）に示すように、貫通
孔６に端子金具１３を上方から配置した組立体ＰＡを形
成する。この状態で加熱炉に挿入してガラス軟化点以上
である８００〜９５０℃の所定温度に加熱し、その後、
端子金具１３を貫通孔６内へ中心電極３と反対側から軸
方向に圧入して積層状態の各層２５〜２７を軸方向にプ
レスする。これにより、同図（ｂ）に示すように、各層
は圧縮・焼結されてそれぞれ導電性ガラスシール層１
６、抵抗体１５及び導電性ガラスシール層１７となる
（以上、ガラスシール工程）。

【００６１】ここで、釉薬スラリー塗布層２ｄ’に含ま
れる釉薬フリットの軟化温度を６００〜７００℃として
おけば、図１２に示すように、釉薬スラリー塗布層２
ｄ’を、上記ガラスシール工程における加熱により同時
に釉焼して釉薬層２ｄとすることができる。また、ガラ
スシール工程の加熱温度として８００〜９５０℃の比較
的低い温度を採用することで、中心電極３や端子金具１
３の表面への酸化も生じにくくなる。また、釉薬組成と
して本発明のものを採用することで、溶融釉薬の流動性
が良好に確保され、平滑で均質であり、かつ絶縁性も良
好な釉薬層形成が可能となる。

【００６２】こうしてガラスシール工程が完了した組立
体ＰＡには、主体金具１や接地電極４等が組み付けられ
て、図１に示すスパークプラグ１００が完成する。スパ
ークプラグ１００は、そのねじ部７においてエンジンブ
ロックに取り付けられ、燃焼室に供給される混合気への
着火源として使用される。ここで、スパークプラグ１０
０への高圧ケーブルあるいはイグニッションコイルの装
着は、図１に仮想線で示すように、絶縁体２の本体部２
ｂの外周面を覆うゴムキャップ(例えばシリコンゴム等
で構成される）ＲＣを用いて行われる。このゴムキャッ
プＲＣの孔径は、本体部２ｂの外径Ｄ1（図４）よりも
０．５〜１．０ｍｍ程度小さいものが使用される。本体
部２ｂは孔を弾性的に拡径しつつその基端部まで覆われ
るようにこれに押し込まれる。その結果、ゴムキャップ
ＲＣは、孔内面において本体部２ｂの基端部外周面に密
着し、フラッシュオーバ等を防止するための絶縁被覆と
して機能する。そして、前述の組成の釉薬を使用しつ
つ、基端部外周面を覆う釉薬層２ｄの膜厚ｔ1を前述の
数値範囲に設定することにより釉焼面の平滑性が向上
し、釉薬層２ｄの絶縁性を低下させることなく釉焼面と
ゴムキャップＲＣとの密着性が高められるので、耐フラ
ッシュオーバ性を向上させることができる。

【００６３】なお、本発明のスパークプラグは図１に示
すタイプのものに限らず、例えば図５に示すように、接
地電極４の先端を中心電極３の側面と対向させてそれら
の間に火花ギャップｇを形成したものであってもよい。
この場合、接地電極４は、図６（ａ）に示すように、中
心電極３の両側に各１ずつの計２つ設ける態様の他、同
図（ｂ）に示すように、中心電極３の周りに３ないしそ
れ以上のものを配置することもできる。また、図７に示
すように、スパークプラグ１００を、絶縁体２の先端部
を中心電極３の側面と接地電極４の先端面との間に進入
させたセミ沿面放電型スパークプラグとして構成しても
よい。この構成では、絶縁体２の先端部の表面に沿う形
で火花放電が起こるので、気中放電型のスパークプラグ
と比べて耐汚損性が向上する。

【００６４】

【実験例】本発明の効果を確認するために、以下の実験
を行った。図１の絶縁体２を次のようにして作製した。
まず、原料粉末として、アルミナ粉末（アルミナ９５ｍ
ｏｌ％、Ｎａ含有量（Ｎａ_２Ｏ換算値）０．１ｍｏｌ
％、平均粒径３．０μｍ）に対し、ＳｉＯ_２（純度９
９．５％、平均粒径１．５μｍ）、ＣａＣＯ_３（純度９
９．９％、平均粒径２．０μｍ）、ＭｇＯ（純度９９．
５％、平均粒径２μｍ）、ＢａＣＯ_３（純度９９．５
％、平均粒径１．５μｍ）、Ｈ_３ＢＯ_３（純度９９．０
％、平均粒径１．５μｍ）、ＺｎＯ（純度９９．５％、
平均粒径２．０μｍ）を所定比率にて配合するととも
に、この配合した粉末総量を１００重量部として、親水
性バインダとしてのＰＶＡを３重量部と、水１０３重量
部とを加えて湿式混合することにより、成形用素地スラ
リーを作製した。

【００６５】次いで、これら組成の異なるスラリーをそ
れぞれスプレードライ法により乾燥して、球状の成形用
素地造粒物を調製した。なお、造粒物は、ふるいにより
粒径５０〜１００μｍに整粒している。そして、この造
粒物を図９を用いて説明したラバープレス法により圧力
５０ＭＰａにて成形し、その成形体の外周面にグライン
ダ研削を施して所定の絶縁体形状に加工するとともに、
温度１５５０℃で焼成することにより絶縁体２を得た。
なお、蛍光Ｘ線分析により、絶縁体２は下記の組成を有
していることがわかった：Ａｌ成分：Ａｌ_２Ｏ_３換算値で９４．９ｍｏｌ％；Ｓｉ成分：ＳｉＯ_２換算値で２．４ｍｏｌ％；Ｃａ成分：ＣａＯ換算値で１．９ｍｏｌ％；Ｍｇ成分：ＭｇＯに換算値で０．１ｍｏｌ％；Ｂａ成分：ＢａＯに換算値で０．４ｍｏｌ％；Ｂ成分：Ｂ_２Ｏ_３換算値で０．３ｍｏｌ％。

【００６６】また、図４（ａ）を援用して示す絶縁体２
の各部寸法は以下の通りである：Ｌ1＝約６０ｍｍ、Ｌ2
＝約８ｍｍ、Ｌ3＝約１４ｍｍ、Ｄ1＝約１０ｍｍ、Ｄ2
＝約１３ｍｍ、Ｄ3＝約７ｍｍ、Ｄ4＝５．５ｍｍ、Ｄ5
＝４．５ｍｍ、Ｄ6＝４ｍｍ、Ｄ7＝２．６ｍｍ、ｔ1＝
１．５ｍｍ、ｔ2＝１．４５ｍｍ、ｔ3＝１．２５ｍｍ、
ｔA＝１．３５ｍｍ。さらに、図１を援用して示すと、
絶縁体２の主体金具１の後方側に突出している部分２ｋ
の長さＬQは２５ｍｍであり、絶縁体２の中心軸線Ｏを
含む縦断面を取ったときに、絶縁体２の突出部分２ｋの
外周面において、主体金具１の後端縁に対応する位置か
ら、コルゲーション２ｃを経て絶縁体２の後端縁に至る
までの、その段面外形線に沿って測った長さＬPは２９
ｍｍである。

【００６７】次に、釉薬スラリーを次のようにして調製
した。まず、原料としてＳｉＯ_２（純度９９．５％）、
Ｈ_３ＢＯ_３粉末（純度９８．５％）、ＺｎＯ粉末（純度
９９．５％）、ＢａＣＯ_３粉末（純度９９．５％）、Ｎ
ａ_２ＣＯ_３粉末（純度９９．５％）、Ｋ_２ＣＯ_３粉末
（純度９９％）、Ｌｉ_２ＣＯ_３粉末（純度９９％）、Ａ
ｌ_２Ｏ_３粉末（純度９９．５％）、ＭｏО_３粉末（純度
９９％）、ＷО_３粉末（純度９９％）、ＳｒＣＯ_３粉末
（純度９９％）を各種比率で配合し、その混合物を１０
００〜１５００℃に加熱して溶融させ、その溶融物を水
中に投じて急冷・ガラス化し、さらにアルミナ製ポット
ミルにより粒径５０μｍ以下に粉砕することにより釉薬
フリットを作製した。そして、この釉薬フリット１００
重量部に対し粘土鉱物としてのニュージーランドカオリ
ンを３重量部、及び有機バインダーとしてのＰＶＡを２
重量部配合し、さらに水を１００重量部加えて混合する
ことにより釉薬スラリーを得た。

【００６８】この釉薬スラリーを、図１０のように噴霧
ノズルより絶縁体２の表面に噴霧後、乾燥して釉薬スラ
リー塗布層２ｄ’を形成した。なお、乾燥後の釉薬の塗
布厚さは１００μｍ程度である。この絶縁体２を用い
て、図１１〜図１２を用いて既に説明した方法により、
図１に示すスパークプラグ１００を各種作成した。ただ
し、ねじ部７の外径は１４ｍｍとした。また、抵抗体１
５の原料粉末としてはＢ _２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＢａＯ−Ｌ
ｉ_２Ｏ系ガラス、ＺｒＯ_２粉末、カーボンブラック粉
末、ＴｉＯ_２粉末、金属Ａｌ粉末を、導電性ガラスシー
ル層１６，１７の原料粉末としてはＢ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２
−Ｎａ_２Ｏ系ガラス、Ｃｕ粉末、Ｆｅ粉末、Ｆｅ−Ｂ粉
末をそれぞれ用い、ガラスシール時の加熱温度、すなわ
ち釉焼温度は９００℃にて行った。なお、各絶縁体２の
表面に形成された釉薬層２ｄの厚さはおおむね２０μｍ
程度であった。

【００６９】他方、粉砕せずに塊状に凝固させた釉薬試
料も作製した。なお、この塊状の釉薬試料は、Ｘ線回折
によりガラス化（非晶質化）したものであることを確認
した。これを用いて下記の実験を行った。化学組成分析：蛍光Ｘ線分析による。各試料毎の分析
値（酸化物換算した値による）を表１及び表３に示して
いる。なお、絶縁体２の表面に形成された釉薬層２ｄの
各組成をＥＰＭＡ法により測定したが、該塊状試料を用
いて測定した分析値とほぼ一致していることが確認でき
た。熱膨張係数：塊状試料から寸法５ｍｍ×;５ｍｍ×１
０ｍｍの測定試料を切り出し、公知のディラトメータ法
により２０℃から３５０℃までの平均値として測定して
いる。また、絶縁体２からも上記寸法の測定試料を切り
出し、同様の測定を行ったところ、その値は７３×１０
^−７／℃であった。軟化温度：粉末試料５０ｍｇを加熱しながら示差熱分
析を行い、室温より測定開始し、第２番目の吸熱ピーク
となった温度を軟化温度として測定した。

【００７０】また、各スパークプラグについては、５０
０℃での絶縁抵抗測定を、図８を用いて既に説明した方
法により通電電圧１０００Ｖにて行った。また、絶縁体
２に対する釉薬層２ｄの形成状態を目視にて観察した。
以上の結果を及び表２に示す。

【００７１】

【表１】

【００７２】

【表２】

【００７３】この結果によると、本発明の釉薬組成を選
択することにより、Ｐｂをほとんど含有していないにも
かかわらず十分な絶縁性能が確保され、また、適正な釉
焼温度が実現されていることがわかる。さらに、必須遷
移金属成分として、適量のＷあるいはＭｏ成分を配合す
ることにより、良好な外観の釉焼面が得られていること
もわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパークプラグの一例を示す全体正面
断面図。

【図２】図１の要部の正面部分断面図及びその発火部の
近傍をさらに拡大して示す断面図。

【図３】絶縁体の外観を釉薬層とともに示す正面図。

【図４】絶縁体のいくつかの実施例を示す縦断面図。

【図５】本発明のスパークプラグの別例を示す全体正面
図。

【図６】図５の発火部近傍の平面図及びそのその変形例
の平面図。

【図７】本発明のスパークプラグのさらに別の例を示す
全体正面図。

【図８】スパークプラグの絶縁抵抗値の測定方法を示す
説明図。

【図９】ラバープレス法の説明図。

【図１０】釉薬スラリー塗布層の形成工程の説明図。

【図１１】ガラスシール工程の説明図。

【図１２】図１１に続く説明図。

【符号の説明】１主体金具２絶縁体２ｄ釉薬層２ｄ’ 釉薬スラリー塗布層（釉薬粉末堆積層）３中心電極４接地電極Ｓ釉薬スラリー

フロントページの続きＦターム(参考） 3G019 KA01 4G062 AA08 AA09 BB01 BB05 CC04 CC10 DA03 DA04 DA05 DA06 DB02 DB03 DC03 DC04 DC05 DD01 DD02 DD03 DE02 DE03 DE04 DE05 DE06 DF01 DF02 EA01 EA02 EA03 EA04 EB01 EB02 EB03 EB04 EC01 EC02 EC03 EC04 ED01 ED02 ED03 EE02 EE03 EF02 EF03 EF04 EG03 EG04 FA01 FA10 FB01 FB02 FB03 FC01 FC02 FC03 FD01 FE01 FE02 FE03 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA02 GA03 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH08 HH09 HH10 HH11 HH12 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ04 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM23 NN32 NN40 5G059 AA05 FF01 FF02 FF12 FF14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心電極と主体金具との間にアルミナ系
セラミックからなる絶縁体を配したスパークプラグにお
いて、その絶縁体の表面の少なくとも一部を覆う形態で
酸化物主体の釉薬層が形成され、該釉薬層を構成する釉
薬が、Ｐｂ成分の含有量がＰｂＯ換算にて１ｍｏｌ％以下とさ
れ、ＳｉＯ_２に酸化物換算した値にて５〜６０ｍｏｌ％のＳ
ｉ成分と、Ｂ_２Ｏ_３に酸化物換算した値にて３〜５０ｍ
ｏｌ％のＢ成分とからなる第一成分を３５〜８０ｍｏｌ
％と、Ｚｎ成分とアルカリ土類金属成分Ｒ（ただし、Ｒ
はＣａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる１種又は２種以上）と
の少なくともいずれかからなる第二成分とを、ＺｎはＺ
ｎОに、またＲは組成式ＲОに酸化物換算した値にて合
計で５〜６０ｍｏｌ％とを含有するとともに、それら第
一成分と第二成分との合計含有量が６０〜９８ｍｏｌ％
であり、また、アルカリ金属成分として、ＮａはＮａ_２Ｏ、Ｋは
Ｋ_２Ｏ、ＬｉはＬｉ_２Ｏに酸化物換算した値にて、それ
らの１種又は２種以上を合計で２〜１５ｍｏｌ％の範囲
にて含有し、さらに、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ及びＭｎの１種又
は２種以上の成分を、ＭｏはＭｏＯ_３、ＷはＷＯ_３、Ｎ
ｉはＮｉ_３О_４、ＣｏはＣｏ_３О_４、ＦｅはＦｅ
_２О_３、ＭｎはＭｎО_２にそれぞれ酸化物換算した値に
て合計で０．５〜５ｍｏｌ％の範囲にて含有することを
特徴とするスパークプラグ。
【請求項２】前記釉薬は、前記酸化物換算した値に
て、Ｓｉ成分の含有量をＮSiO2（ｍｏｌ％）、Ｂ成分の
含有量をＮB2O3（ｍｏｌ％）、Ｚｎ成分の含有量をＮZn
O（ｍｏｌ％）、前記アルカリ土類金属成分Ｒの含有量
をＮRO（ｍｏｌ％）としたときに、ＮSiO2／ＮB2O3が
０．５〜１．５であり、ＮRO／ＮB2O3が０．１〜０．２
５である請求項１記載のスパークプラグ。
【請求項３】前記釉薬は、Ｓｉ成分をＳｉＯ_２に酸化
物換算した値にて１５〜６０ｍｏｌ％、Ｂ成分をＢ_２Ｏ
_３に酸化物換算した値にて１０〜５０ｍｏｌ％、Ｚｎ成
分をＺｎＯに酸化物換算した値にて０．５〜２５ｍｏｌ
％、Ｂａ成分をＢａＯに酸化物換算した値にて５〜２５
ｍｏｌ％含有する請求項１又は２に記載のスパークプラ
グ。
【請求項４】前記釉薬は、Ｓｉ成分をＳｉＯ_２に酸化
物換算した値にて１５〜２９．５ｍｏｌ％、Ｂ成分をＢ
_２Ｏ_３に酸化物換算した値にて２５〜５０ｍｏｌ％含有
する請求項３記載のスパークプラグ。
【請求項５】前記釉薬は、Ａｌ_２Ｏ_３に酸化物換算し
た値にて０．５〜１０ｍｏｌ％のＡｌ成分、ＣａОに酸
化物換算した値にて０．５〜１０ｍｏｌ％のＣａ成分、
及びＳｒに酸化物換算した値にて０．５〜３０ｍｏｌ％
のＳｒ成分の１種又は２種以上を合計で０．５〜３０ｍ
ｏｌ％含有する請求項１ないし４のいずれかに記載のス
パークプラグ。
【請求項６】前記釉薬は、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｂｉ、
Ｓｎ、Ｓｂ及びＰの１種又は２種以上の成分を、Ｚｒは
ＺｒＯ_２に、ＴｉはＴｉＯ_２に、ＭｇはＭｇＯに、Ｂｉ
はＢｉ_２Ｏ_３に、ＳｎはＳｎＯ_２に、ＳｂはＳｂ_２Ｏ_５
に、ＰはＰ_２Ｏ_５にそれぞれ酸化物換算した値にて合計
で５ｍｏｌ％以下の範囲で含有する請求項１ないし５の
いずれかに記載のスパークプラグ。
【請求項７】前記スパークプラグは、前記絶縁体の貫
通孔内において、前記中心電極と一体に、又は導電性結
合層を間に挟んで前記中心電極と別体に設けられた軸状
の端子金具部を備え、かつ該スパークプラグ全体を約５００℃に保持し、前記
絶縁体を介して前記端子金具部と前記主体金具との間で
通電することにより測定される絶縁抵抗値が２００ＭΩ
以上である請求項１ないし６のいずれかに記載のスパー
クプラグ。
【請求項８】前記絶縁体は、Ａｌ成分をＡｌ_２Ｏ_３に
酸化物換算した重量にて８５〜９８ｍｏｌ％含有するア
ルミナ系絶縁材料で構成されており、前記釉薬は、２０〜３５０℃の温度範囲における前記釉
薬の平均の線膨張係数が、５０×１０^−７／℃〜８５×
１０^−７／℃である請求項１ないし７のいずれかに記載
のスパークプラグ。
【請求項９】前記釉薬の軟化温度が６００〜７００℃
である請求項１ないし８のいずれかに記載のスパークプ
ラグ。