JP2001335360A

JP2001335360A - スパークプラグ用絶縁体及びスパークプラグ

Info

Publication number: JP2001335360A
Application number: JP2000153888A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nunome; 健二布目; Hiroto Ito; 博人伊藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2020-05-24
Also published as: JP4620217B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高耐電圧性及び高耐熱衝撃性を共に備えるス
パークプラグ用絶縁体、更に、この絶縁体を備えるスパ
ークプラグを提供する。【解決手段】中心粒径が０．４μｍのアルミナ粉末、
希土類元素酸化物粉末、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＣａＯ、
ＢａＯ、ＭｇＯ等の各粉末を所定割合で含有するスラリ
ーを得、これを造粒した造粒物を成形し、得られた成形
体を切削加工した後、大気雰囲気で１５００〜１６５０
℃で、１〜８時間焼成してスパークプラグ用絶縁体を得
る。得られた絶縁体は、構成成分全体を１００質量％と
した場合に、Ａｌを酸化物換算含有割合で９５質量％以
上含有し、希土類元素及びＳｉを各々の酸化物換算含有
割合の比（Ｒ_ＲＥ／Ｒ_Ｓｉ）で０．１〜１．０で含有
し、更に、切断面１ｍｍ^２あたりに存在する最大長さが
１０μｍ以上であり且つアスペクト比が３以上である粒
子は１０個未満となる。

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用絶
縁体及びこれを用いたスパークプラグに関する。更に詳
しくは、高い耐電圧性と高い耐熱衝撃性とを併せ持つス
パークプラグ用絶縁体及びこのスパークプラグ用絶縁体
を備え、絶縁破壊及び割れ等を生じることのない高い耐
久性を有するスパークプラグ、更には、小型化（小径
化）した場合にもこの高い耐久性を保持するスパークプ
ラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車エンジン等の内燃機関で用いられ
るスパークプラグは、中心電極と主体金具との間を絶縁
するスパークプラグ用絶縁体（以下、単に「絶縁体」と
もいう）を備える。この絶縁体は、内燃機関の燃焼室内
にて生じる火花放電に起因した燃焼ガス温（約２０００
〜３０００℃）の影響により、５００〜７００℃程度の
熱間に曝される。そのために、絶縁体にあっては室温か
ら上記高温にわたる範囲内にて十分な耐電圧性と耐熱衝
撃性とを併せ持つ必要がある。とりわけ、近年では内燃
機関の高出力化やエンジンの小型化に伴い吸排気バルブ
の占有面積の大型化や４バルブ化が検討されており、ス
パークプラグの小型化（小径化）が要求されている。そ
のために絶縁体についても肉厚を薄肉化することが要求
されると同時に、これまで以上に優れた耐電圧性と耐熱
衝撃性とを併せ持つことが必要とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、絶縁体は、
従来より耐電圧性及び耐熱性に優れるアルミナを主成分
としたアルミナ基焼結体により構成されている。そし
て、絶縁体（アルミナ基焼結体）を形成するにあたり、
焼結性を向上させるためにＳｉＯ_２−ＭｇＯ−ＣａＯの
三成分系焼結助剤が添加されるのが普通である。しか
し、この三成分系焼結助剤を用いると上記３成分のうち
のとりわけＳｉ成分が、焼結後のアルミナ粒子の粒界に
低融点ガラスとなって残存する。そのために、絶縁体が
７００℃程度の熱間に曝されると、この低融点ガラスの
軟化により耐電圧性が低下するという問題がある。

【０００４】これに対して、特開昭６３−１９０７５３
号公報では、Ｓｉ成分を含有させず、酸化ランタン、酸
化イットリウム及びマグネシアの少なくとも１種を含有
することで耐電圧性を向上させる技術が開示されてい
る。しかし、この技術では高流動性の液相を発生させる
Ｓｉ成分を含有しないため、焼成時にアルミナ粒子が均
一に且つスムーズに粒成長し難い。このため、絶縁体を
複数個製造した際に得られる絶縁体毎に機械的強度や耐
電圧性においてばらつきが生じるという問題がある。こ
の理由としては焼成時にアルミナ粒子が均一に且つスム
ーズに粒成長し難いがために、液相（粒界相）によるア
ルミナ粒子同士の強固な結合を伴った粒成長が促進され
ないためと思われる。但し、一般に粒成長が促され過ぎ
ると耐熱衝撃性が低下することも知られている。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、高い耐電圧性及び高い耐熱衝撃性を併せ持つスパ
ークプラグ用絶縁体を提供することを目的とする。更
に、この絶縁体を備え、絶縁破壊及び割れ等を生じない
高い耐久性を有するスパークプラグ、更には、小型化し
た場合にもこの高い耐久性を保持するスパークプラグを
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、焼結性を
向上させることができるＳｉ成分を含有しつつも、高濃
度にＡｌ_２Ｏ_３を含有し、高い耐電圧性及び高い耐熱衝
撃性を備える絶縁体を得るべく検討を行った。その結
果、Ｓｉ成分を含有する場合であっても希土類元素成分
を含有することで耐電圧性と耐熱衝撃性とが両立される
場合があることを見出した。更に、希土類元素成分とＳ
ｉ成分を含有する場合であっても、粒成長が過度に抑制
され単に小さなアルミナ粒子からなる絶縁体では耐電圧
性と耐熱衝撃性との両立は困難であることが分かった。
そして、希土類元素成分及びＳｉ成分を特定の割合で含
有し、特有の組織構造を呈することで特に高いレベルで
耐電圧性と耐熱衝撃性とを両立できることを見出し、本
発明を完成させた。

【０００７】本第１発明のスパークプラグ用絶縁体は、
構成成分全体を１００質量％とした場合に、Ａｌ成分の
酸化物換算含有割合が９５〜９９．８質量％であり、且
つ希土類元素成分及びＳｉ成分を、希土類元素成分の酸
化物換算含有割合（Ｒ_ＲＥ）と、Ｓｉ成分の酸化物換算
含有割合（Ｒ_Ｓｉ）との比（Ｒ_ＲＥ／Ｒ_Ｓｉ）が０．１
〜１．０となるように含有し、更に、切断面１ｍｍ^２あ
たりに存在する最大長さが１０μｍ以上であり且つアス
ペクト比が３以上であるアルミナ粒子が１０個未満であ
ることを特徴とする。

【０００８】上記「Ａｌ成分」は、主にＡｌ_２Ｏ_３とし
て絶縁体中に含有される。これにより高い耐電圧性及び
耐熱性を備える。９５質量％未満であると十分な耐電圧
性と耐熱衝撃性の両方を兼ね備える難く、９９．８％を
超えると焼結が困難となり好ましくない。尚、Ａｌ成分
の酸化物換算はＡｌ_２Ｏ_３として行うものとする。

【０００９】上記「希土類元素」（以下、希土類元素す
べてを表す元素記号とし「ＲＥ成分」を用いる）とは、
スカンジウム、イットリウム及びランタノイド１５種の
合計１７種の元素をいう。このＲＥ成分が製造時に含有
されていることにより、アルミナの粒成長が過度に生じ
ないように抑制できる。上記「Ｓｉ成分」は、製造時に
含有されていることによりアルミナの焼結性を高め、ア
ルミナ粒子の粒成長を促進できる。尚、ＲＥ成分のなか
でも、Ｎｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｙ、Ｐｒ及びＤｙのうちの少
なくとも１種が含有されることが好ましく、特にＮｄが
含有されることが好ましい。Ｎｄを含有する絶縁体は、
高温において（６００〜８００℃）耐電圧値のばらつき
が小さいため好ましい。

【００１０】そして、これらＳｉ成分及びＲＥ成分は、
Ｓｉ成分の酸化物換算含有割合であるＲ_Ｓｉと、希土類
元素の酸化物換算含有割合であるＲ_ＲＥとの比（以下、
単に「Ｒ_ＲＥ／Ｒ_Ｓｉ」という）が０．１〜１．０であ
るように含有される。このＲ _ＲＥ／Ｒ_Ｓｉが０．１未満
となると粒成長を抑制する効果が得られないことがあ
り、一方、１．０を超えると過度に粒成長が生じること
があるために、耐電圧性及び耐熱衝撃性の少なくとも一
方が低下する傾向にある。

【００１１】尚、上記Ｓｉ成分の酸化物換算はＳｉＯ_２
として行う。また、その含有割合は、構成成分全体を１
００質量％とした場合の割合として算出する値である。
更に、ＲＥ成分の酸化物換算は、ＣｅはＣｅＯ_２とし
て、ＰｒはＰｒ_６Ｏ_１１として行うが、これら以外の元
素についてはＲＥ_２Ｏ_３として行う。また、その含有割
合は、Ｓｉ成分と同様な値である。

【００１２】また、Ｓｉ成分は酸化物換算で０．１〜３
質量％含有されることが好ましく、ＲＥ成分は酸化物換
算で０．０１〜１質量％含有されることが好ましい。つ
まり、Ｓｉ成分及びＲＥ成分が同時に含有され、且つ特
定の割合で含有されることにより、焼成時にアルミナ粒
子の粒成長を適度に促進し、一方でその粒成長を適度に
抑制できる。このため、後述するようなアスペクト比の
大きなアルミナ粒子がほとんど存在せず、均一なアルミ
ナ粒子による組織構造を呈する絶縁体を得ることができ
る。更に、ＲＥ成分とＳｉ成分とは焼成時にお互いに相
俟ってＲＥ−Ｓｉ系ガラス（希土類ガラス）を形成する
ものと考えられる。このＲＥ−Ｓｉガラスは高融点であ
るため粒界相の融点を向上させ、絶縁体が７００度程度
の熱間に曝された場合にも、粒界相の軟化を効果的に抑
制できるものと考えられる。従って、絶縁体は高い耐電
圧性及び高い耐熱衝撃性を併せ有するものとなる。

【００１３】本発明の絶縁体にはＡｌ成分、Ｓｉ成分、
ＲＥ成分の他にも、Ｂ及びＴｉの少なくとも１種が含有
されてもよい。これらを含有する場合（構成成分全体を
１００質量％とする）ＢはＢ_２Ｏ_３換算で０〜０．４質
量％、ＴｉはＴｉＯ_２換算で０〜０．１質量％の範囲で
あることが好ましい。これらＢ及びＴｉは製造時に配合
されていることで焼結助剤として機能でき、焼結性を高
める役割を果たすこととなる。

【００１４】更に、上記Ｂ及びＴｉ以外にも、Ｃａ、Ｂ
ａ及びＳｒのうちの少なくとも１種が含有されていても
よい。これらを含有する場合（構成成分全体を１００質
量％とする）ＣａはＣａＯ換算で０．１〜２．５質量
％、ＢａはＢａＯ換算で０〜０．２質量％、ＳｒはＳｒ
Ｏ換算で０〜２．５質量％の範囲であることが好まし
い。これらＣａ、Ｂａ、Ｓｒの含有により絶縁体の高温
強度を向上させることができる。

【００１５】更に加えて、Ｍｇ、Ｍｎ及びＮｉのうちの
少なくとも１種が含有されてもよい。これらを含有する
場合（構成成分全体を１００質量％とする）ＭｇはＭｇ
Ｏ換算で０〜１質量％、ＭｎはＭｎＯ換算で０〜１質量
％、ＮｉはＮｉＯ換算で０〜１質量％の範囲であること
が好ましい。これらＭｇ、Ｍｎ、Ｎｉは製造時に配合さ
れていることにより焼成において希土類元素成分と共
に、アルミナ粒子の過度な粒成長を抑制できる。

【００１６】一方、本発明の組織構造において、上記
「アスペクト比」は、アルミナ粒子の最大長さと長辺と
が等しくなるように、アルミナ粒子に外接する長方形を
描いた場合に、この長方形の長辺の長さを短辺の長さで
除した値である。最大長さが１０μｍ以上であり且つア
スペクト比が３以上であるアルミナ粒子が、切断面１ｍ
ｍ^２あたりに存在する数は、５個以下であることが好ま
しい。このようなアルミナ粒子が、切断面１ｍｍ^２あた
りに１０個以上存在すると、熱衝撃によるクラックの進
展が早いために、耐熱衝撃性が低下する傾向にある。

【００１７】また、本第１発明の絶縁体は、切断面１ｍ
ｍ^２あたりに存在する最大長さが８０μｍ以上であるア
ルミナ粒子が５個以下である組織構造を呈することが好
ましい。最大長さが８０μｍ以上であるアルミナ粒子の
数が少ないことにより耐電圧性が低下することなく、高
い耐熱衝撃性を有する絶縁体が得られる。

【００１８】更に、切断面１ｍｍ^２あたりに存在する最
大長さが５０μｍ以上であるアルミナ粒子が３０個以下
である組織構造を呈することが好ましい。最大長さが５
０μｍ以上であるアルミナ粒子の数が少ないことにより
耐電圧性が低下することなく、高い耐熱衝撃性を有する
絶縁体が得られる。

【００１９】また、第４発明のように、平均粒径は２〜
５０μｍ（より好ましくは３〜３０μｍ）であることが
好ましい。この平均粒径が２μｍ未満であると焼結が不
十分であるために機械的強度が低下する傾向にあり、５
０μｍを超えるとアルミナ粒子の異常粒成長により、絶
縁体に絶縁破壊の起点となる粗大な気孔が生じ易くなる
傾向にあり好ましくない。

【００２０】尚、本第１〜４発明の絶縁体の形状は特に
限定されないが、例えば、図１に示すものとするするこ
とができる。即ち、外形状は、後方側（図中上側）から
順番に、滑らかな凹凸状に成形されたコルゲーション部
２ａを有し、コルゲーション部２ａと絶縁体の中央部に
形成されたフランジ部２ｃとの間は本体部２ｂにより形
成され、次いでフランジ部２ｃを有し、フランジ部２ｃ
よりも前方側には本体部２ｂよりも細径に成形された第
１軸部２ｅを有し、この第１軸部２ｅの更に前方側には
更に細径の第２軸部２ｇを有する。また、絶縁体の内形
状は、後方側（図中上側）から順番に、、後述する端子
電極７等を嵌め込むため大径部分と、後述する中心電極
３を嵌め込むための細径部分とを備える貫通孔６を有す
る。

【００２１】また、その大きさは以下のものとすること
が好ましい（図１参照）。即ち、全長Ｌ１は３０〜７５
ｍｍ、第１軸部２ｅの長さＬ２は０〜３０ｍｍ（但し、
フランジ部２ｃとの接続部２ｄを含まず、第２軸部２ｇ
との接続部２ｆを含む）、第２軸部２ｇの長さＬ３は２
〜２７ｍｍ、本体部２ｂの外径Ｄ１は９〜１３ｍｍ、フ
ランジ部２ｃの外径Ｄ２は１１〜１６ｍｍ、第１軸部２
ｅの外径Ｄ３は５〜１１ｍｍ、第２軸部２ｇの基端部外
径Ｄ４は３〜８ｍｍ、第２軸部２ｇの先端部外径Ｄ５
（但し、先端面外周縁にＲ乃至面取りが施される場合
は、中心軸を含む断面においてＲ部ないし面取り部の基
端位置における外径）は２．５〜７ｍｍ、本体部２ｂに
おける貫通孔６の内径Ｄ６は２〜５ｍｍ、第２軸部２ｇ
における貫通孔６の内径Ｄ７は１〜３．５ｍｍ、第１軸
部２ｅの肉厚ｔ１は０．５〜４．５ｍｍ、第２軸部２ｇ
の基端部肉厚ｔ２は０．３〜３．５ｍｍ、第２軸部２ｇ
の先端部肉厚ｔ３（但し、先端面外周縁にＲ乃至面取り
が施される場合は、中心軸を含む断面において、Ｒ部乃
至面取り部の基端位置における肉厚）は０．２〜３ｍ
ｍ、第２軸部２ｇの平均肉厚ｔＡ｛＝（ｔ２＋ｔ３）／
２｝は０．２５〜３．２５ｍｍ。

【００２２】また、本第１〜４発明の絶縁体の製造方法
は特に限定されないが、例えば、以下のように製造する
ことができる。即ち、中心粒径が０．１〜２μｍのアル
ミナ粉末（Ａｌ_２Ｏ_３純度９９．８％以上）と、中心粒
径が０．１〜１０μｍの希土類元素酸化物粉末（希土類
酸化物純度９９．８％以上）と、中心粒径が０．１〜２
μｍのシリカ粉末（ＳｉＯ_２純度９９．８％以上）と、
必要であればその他の粉末（酸化ホウ素粉末、酸化チタ
ン粉末、酸化カルシウム粉末、酸化バリウム粉末、酸化
ストロンチウム粉末、酸化マグネシウム粉末、酸化ニッ
ケル粉末等）を所定割合で配合し、次いで、親水性結合
剤（ポリビニルアルコール、水溶性アクリル樹脂、アラ
ビアゴム、デキストリン等を単独又は混合して用いるこ
とができる）と溶媒（水、アルコール等を単独又は混合
して用いることができる）とを添加し、混合してスラリ
ーを調合する。尚、上記中心粒径とはレーザー粒度分布
計（株式会社日機装社製、形式「マイクロトラックＦＲ
Ａ」）により粒度分布を計測し、この粒度分布における
５０％分布するアルミナ粒子の粒子径である。

【００２３】次いで、得られたスラリーをスプレードラ
イ法等により噴霧乾燥して平均粒径１３０〜２００μｍ
（好ましくは５０〜１５０μｍ）に造粒する。この造粒
物を成形して成形体を得る。得られた成形体を必要に応
じて切削、研磨等により所望の形状に加工し、その後、
大気雰囲気で１４００〜１８００℃（より好ましくは１
５００〜１７５０℃）、１〜８時間（より好ましくは３
〜７時間）焼成して絶縁体得る。

【００２４】上記アルミナ粉末の中心粒径が２μｍを超
えると十分に緻密化させることが困難であり、得られる
絶縁体の耐電圧性が低下する傾向にある。更に、アルミ
ナ以外の成分の配合においては、上記のように必ずしも
酸化物として添加する必要はなく、複数の添加目的元素
を含有する複合酸化物や、大気下における焼成後に酸化
物となる各元素の水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、
硝酸塩、リン酸塩等として配合してもよい。また、これ
らアルミナを除く各化合物の配合における各化合物の中
心粒径は１μｍ以下とすることが好ましい。更に、溶媒
及びバインダーの配合割合は、原料粉末を１００質量部
とした場合に、溶媒が水である場合は４０〜１２０質量
部（更には５０〜１００質量部）、バインダーは０．１
〜５質量部（更には０．５〜３質量部）の各割合とする
ことができる。

【００２５】上記焼成温度は、１４００℃未満では十分
に緻密化させることができず、１８００℃を超えると焼
成中にアルミナ粒子が異常粒成長し易く、得られる絶縁
体の耐電圧性及び機械的強度が共に低下する傾向にあ
る。また、焼成時間が１時間未満であると十分に緻密化
させることができず、８時間を超えると焼成中にアルミ
ナ粒子が異常粒成長し、耐電圧性が低下する傾向にあ
る。更に、上記焼成温度は上記焼成時間中一定であって
も、また、上記範囲内で適宜変化させてもよい。

【００２６】第５発明のスパークプラグは、軸状の中心
電極と、該中心電極の側周面に配置された主体金具と、
該主体金具に一端側が連接し、他端側が該中心電極と対
向するように配置された接地電極と、該中心電極及び該
主体金具との間を絶縁するように配置された第１発明乃
至第４発明のうちのいずれかに記載のスパークプラグ用
絶縁体とを備えることを特徴とする。

【００２７】スパークプラグの構成及び形状は上記以外
には特に限定されないが、例えば、図２に示すようなス
パークプラグとすることができる。即ち、絶縁体２の貫
通孔６内には、軸状に伸びる中心電極３と、抵抗体８
と、端子電極７とを備える。また、この絶縁体２の外周
には炭素鋼（ＪＩＳ−Ｇ３５０７）等により形成された
主体金具４を備える。この主体金具４はその一端側が溶
接等により連接され、他端側が中心電極３と僅かな隙間
を介して対向するように配置された略Ｌ字状の接地電極
５を備える。

【００２８】特に、本第１乃至第４発明のうちのいずれ
か１項に記載の絶縁体を備えるため第６発明のように、
通常、内燃機関にスパークプラグを取り付けるために主
体金具４の一部に螺刻された取り付けネジ部４ａの呼び
がＭ１２以下であるスパークプラグにおいても十分な耐
電圧性及び耐熱衝撃性を備えることができる。このよう
な取り付けネジ部４ａの呼びがＭ１２以下であるスパー
クプラグは、絶縁体も必然的に小径である。このため絶
縁体はより薄肉な部分を有することとなるが、この様な
場合にも十分な耐電圧性及び耐熱衝撃性を保持できる。
尚、取り付けネジ部４ａの呼びとは図２におけるＤ８で
ある。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により更に
詳しく説明する。［１］スパークプラグ用絶縁体（１）絶縁体の製造（実施例１〜３２、比較例１〜８）表１〜３に示す配合量で、アルミナ粉末（Ａｌ_２Ｏ_３純
度９９．８％以上）、シリカ粉末（ＳｉＯ_２）、酸化ホ
ウ素粉末（Ｂ_２Ｏ_３）、酸化チタン粉末（ＴｉＯ_２）、
酸化カルシウム粉末（ＣａＯ）、酸化バリウム粉末（Ｂ
ａＯ）、酸化ストロンチウム粉末（ＳｒＯ）、酸化マグ
ネシウム粉末（ＭｇＯ）、酸化ニッケル粉末（Ｎｉ
Ｏ）、酸化ランタン粉末（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化セリウム
粉末（ＣｅＯ _２）、酸化ネオジウム粉末（Ｎｄ
_２Ｏ_３）、酸化イットリウム粉末（Ｙ_２Ｏ_３）を配合し
原料粉末とした。その後、この原料粉末を１００質量部
として、ボリピニルアルコール２質量部と水７０質量部
とを添加し、アルミナ製ボールを用いたボールミルにて
湿式混合してスラリーを調合した。尚、用いたアルミナ
粉末の中心粒径はいずれにおいても０．４μｍである。
また、これらのアルミナ粉末はいずれも純度が９９．８
％以上である。

【００３０】得られたスラリーをスプレードライ法によ
り噴霧乾燥した後、ふるいにより粒径１０〜３５５μｍ
に整粒し、次いで、得られた造粒物をラバープレス型内
に充填し、貫通孔６形成用のラバープレスピンを挿入し
ながら約１００ＭＰａに加圧するラバープレス成形を行
って成形体を得た。得られた成形体の外周をレジノイド
砥石等により切削加工し、図１に示すような所定の形状
に加工し、その後、大気雰囲気下で表４〜８に示す温度
で６時間焼成した。次いで、釉薬をかけて釉焼して絶縁
体２（実施例１〜３２、比較例１〜８の合計４０種類）
を得た。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】（２）得られた絶縁体の形状及び寸法（１）で得られた絶縁体２は貫通孔６を備える。この貫
通孔６は、中心電極３が配置する細径部分と、その後方
側（図中上方側）に位置し、抵抗体８及び端子電極７が
配置する大径部分とからなる。また、細径部分と大径部
分との間には、中心電極３の固定用凸部３ａを受けるた
めの受け面２ｈが曲面状に形成されている。更に、絶縁
体の軸方向中央部にはフランジ部２ｃが形成されてい
る。

【００３５】また、絶縁体の各部の寸法は以下の通りで
ある。全長Ｌ１：約６０ｍｍ、第１軸部２ｅ長さＬ２：
約１０ｍｍ、第２軸部２ｇの長さＬ３：約１４ｍｍ、本
体部２ｂの外径Ｄ１：約１１ｍｍ、フランジ部２ｃの外
径Ｄ２：約１３ｍｍ、第１軸部２ｅの外径Ｄ３：約７．
３ｍｍ、第２軸部２ｇの基端部外径Ｄ４：５．３ｍｍ、
第２軸部２ｇの先端部外径Ｄ５：４．３ｍｍ、本体部２
ｂにおける貫通孔６の内径Ｄ６：３．９ｍｍ、第２軸部
２ｇにおける貫通孔６の内径Ｄ７：２．７ｍｍ、第１軸
部２ｅの肉厚ｔ１：１．７ｍｍ、第２軸部２ｇの基端部
肉厚ｔ２：１．３ｍｍ、第２軸部２ｇの先端部肉厚ｔ
３：０．９ｍｍ、第２軸部２ｇの平均肉厚ｔＡ：１．１
ｍｍ。

【００３６】（３）得られた絶縁体の組織構造（１）で得られた実施例１〜３２及び比較例１〜８の絶
縁体を各々３ｍｍ四方の大きさで、厚さ１ｍｍに切り出
し、一面を鏡面研磨した。次いで、電子顕微鏡（株式会
社日本電子社製、型式「ＪＳＭ５８００ＬＶ」）により
３００倍に拡大して、異なる二次電子像を撮影して実際
の寸法において縦３００μｍ、横４００μｍが映し出さ
れた電子顕微鏡写真（以下、単に「ＳＥＭ写真」とい
う）を４枚得た。その後、このＳＥＭ写真に映し出され
ているアルミナ粒子について、最大長さが１０μｍ以上
であり、且つアスペクト比が３以上であるアルミナ粒子
の数、最大長さが５０μｍ以上であるアルミナ粒子の
数、最大長さが８０μｍ以上であるアルミナ粒子の数、
の各々を前記の方法で算出した。この結果を表４〜８に
示し、平均を算出した。更に、上記同様にして得られた
異なる４視野のＳＥＭ写真上に、実寸法で１００μｍに
相当する直線を１本づつ引き、各直線下に存在するアル
ミナ粒子の数と、それらアルミナ粒子の各最大長さを測
定し、この最大長さを平均し、更に４視野分の平均値を
平均粒径として算出する。前記の方法により平均粒径を
算出した。この結果を表４〜８に併記した。

【００３７】

【表４】

【００３８】

【表５】

【００３９】

【表６】

【００４０】

【表７】

【００４１】

【表８】

【００４２】［２］スパークプラグ（１）スパークプラグの製造［１］で得られた絶縁体を用いて、図２に示すようなス
パークプラグ１００を製造した。即ち、絶縁体２の貫通
孔６の細径部分に中心電極３を挿入した後、導電性ガラ
ス粉末を充填し、その後、貫通孔６内に押さえ枠を挿入
して充填したガラス粉末を予備圧縮し、導電性ガラス粉
末層（加熱後、導電性ガラス層１０）を形成する。次い
で、貫通孔６の大径部分に抵抗体用原料粉末を充填して
同様に予備圧縮し抵抗体８となる層を形成する。更に、
上記と同様にして導電性ガラス粉末層（加熱後、導電性
ガラス層９）を形成する。その後、釉薬層２ｉとなる釉
薬を塗布し、組立体を得る。

【００４３】得られた組立体を炉内に入れてガラス軟化
点以上である８００〜９５０℃の所定温度に加熱し、そ
の後、端子全具７を貫通孔６の大径部分内へ中心電極３
と反対側から軸方向に圧入して導電性ガラス粉末層及び
抵抗体８となる層を軸方向にプレスする。この時の加熱
により、釉焼され釉薬層２ｉが同時に形成される。その
後、得られた加熱後の組立体に、接地電極５等が固着さ
れた主体金具４を組み付け、主体金具４の後端を加締め
ることにより固定してスパークプラグ１００を得る。

【００４４】（２）スパークプラグの構成（１）で得られたスパークプラグ１００は、図２に示す
ように、絶縁体２内に設けられた貫通孔６内に、中心電
極３と、中心電極３と電気的に接続された導電性ガラス
層１０と、抵抗体８と、端子電極７と、端子電極７と電
気的に接続された導電性ガラス層９とを備える。更に、
絶縁体２の外周面の一部を覆うように主体金具４が配設
されている。この主体金具４は、絶縁体２の第１軸部２
ｅと第２軸部２ｇとが交わる部分において接続部２ｆが
形成され、主体金具４内側の係合部４ｂと環状板パッキ
ン１１を介している。また、絶縁体２の軸方向中央部に
形成されたフランジ部２ｃ後方においては、環状Ｐ線パ
ッキン１２、粉末滑石１３、環状線パッキン１４をそれ
ぞれ介している。

【００４５】［３］特性評価（１）耐電圧性試験［１］で得られた絶縁体を備える［２］で得られた４０
種類のスパークプラグから各１種につき４本を、排気量
６６０ｃｃ、４気筒のガソリンエンジンに各々取り付け
た。その後、エンジンのスロットルを全開にし、回転数
６０００ｒｐｍ、放電電圧３５ｋＶに保ちながら連続運
転させた。この状態においてエンジン始動時からスパー
クプラグに火花貫通が起こるまでの時間（最大４０時
間）を測定し、その結果を表４〜８に示した。表４〜８
において、「△」は１０時間以上４０時間未満で火花貫
通したことを示し、「○」は４０時間以上経過しても火
花貫通を生じなかったことを示す。

【００４６】（２）耐熱衝撃性試験［１］で得られた絶縁体を備える［２］で得られた４０
種のスパークプラグを、図３に示すような耐熱衝撃性試
験装置に取り付けた。その後、放射温度計２０によりス
パークプラグ１００の第２軸部２ｇの部分の表面温度を
測定しながら、この温度が１０００℃に１分間保持され
るようにバーナー２１により加熱し、次いで、この温度
が２５０℃に１０秒間保持されるように送風口２２より
送風して冷却することを１サイクルとして１０サイクル
ずつ繰り返した。各１０サイクル毎に蛍光探傷検査を行
いクラックの有無を検査した。その結果を表４〜８に示
す。表４〜８における「×」は１９サイクル以下でクラ
ックを生じたことを示し、「△」は２０〜３９サイクル
でクラックを生じたことを示し、「○」は４０〜５０サ
イクルでクラックを生じたことを示す。

【００４７】表４〜８の結果より、Ｒ_ＲＥ／Ｒ_Ｓｉが
０．１〜１．０であり、且つアスペクト比が３以上であ
るアルミナ粒子が１ｍｍ^２あたりに１０個以上存在しな
い絶縁体を備える実施例１〜３２のスパークプラグは十
分な耐電圧性を有していることがわかる。このようなス
パークプラグでは耐熱衝撃性試験の評価はいずれも△又
は○であり高い耐熱衝撃性を有していることが分かる。
また、このような性能を発揮している絶縁体において
は、その平均粒径がいずれも７〜１７μｍと比較的大き
いことが分かる。更に、アスペクト比が３以上であるア
ルミナ粒子も多くの絶縁体で存在せず、存在しても多く
て９個である。また、最大長さが５０μｍ以上であるア
ルミナ粒子も多くの絶縁体で存在していない。更に、最
大長さが８０μｍ以上であるアルミナ粒子はいずれの絶
縁体においても全く存在していない。

【００４８】これに対して、比較例１〜８では十分な耐
電圧性又は十分な耐熱衝撃性の一方を有しているものは
あるが、これら両方を同時に備えるものは認められな
い。比較例１〜８では、実施例１〜３２と比べてアスペ
クト比が大きなアルミナ粒子、最大長さが５０μｍ以上
のアルミナ粒子、最大長さが８０μｍ以上のアルミナ粒
子の各々の数が多いことが分かる。

【００４９】尚、本発明においては、上記の具体的実施
例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の
範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即
ち、スパークプラグ１００における抵抗体８は備えなく
てもよい。また、主体金具４に固着される接地電極５は
１つに限らず、複数個備えた多極電極であってもよい。

【００５０】

【発明の効果】本第１発明によると、高い耐電圧性と高
い耐熱衝撃性を備える優れたスパークプラグ用絶縁体を
安定して得る。また、本第５発明によると、上記のよう
な優れた絶縁体をそなえる絶縁破壊及び割れ等を生じな
い高い耐久性を備えるスパークプラグを得る。更に、第
７発明によると、スパークプラグ自体が小径であっても
絶縁破壊及び割れ等を生じない高い耐久性を備えるスパ
ークプラグを得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパークプラグ用絶縁体の一例の断面
図である。

【図２】本発明のスパークプラグの一例の断面図であ
る。

【図３】本実施例における耐熱衝撃試験の説明図であ
る。

【符号の説明】

１００；スパークプラグ、２；スパークプラグ用絶縁
体、３；中心電極、４；主体金具、５；接地電極、２
０；放射温度計、２１；バーナー、２２；送風口。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構成成分全体を１００質量％とした場合
に、Ａｌ成分の酸化物換算含有割合が９５〜９９．８質
量％であり、且つ希土類元素及びＳｉ成分を、希土類元
素の酸化物換算含有割合（Ｒ_ＲＥ）と、Ｓｉ成分の酸化
物換算含有割合（Ｒ_Ｓｉ）との比（Ｒ_ＲＥ／Ｒ_Ｓｉ）が
０．１〜１．０となるように含有し、更に、切断面１ｍ
ｍ^２あたりに存在する最大長さが１０μｍ以上であり且
つアスペクト比が３以上であるアルミナ粒子が１０個未
満であることを特徴とするスパークプラグ用絶縁体。
【請求項２】切断面１ｍｍ^２あたりに存在する最大長
さが８０μｍ以上であるアルミナ粒子は５個以下である
請求項１記載のスパークプラグ用絶縁体。
【請求項３】切断面１ｍｍ^２あたりに存在する最大長
さが５０μｍ以上であるアルミナ粒子は３０個以下であ
る請求項１又は２に記載のスパークプラグ用絶縁体。
【請求項４】平均粒径が２〜５０μｍである請求項１
乃至３のうちのいずれか１項に記載のスパークプラグ用
絶縁体。
【請求項５】軸状の中心電極と、該中心電極の側周面
に配置された主体金具と、該主体金具に一端側が連接
し、他端側が該中心電極と対向するように配置された接
地電極と、該中心電極及び該主体金具との間を絶縁する
ように配置された請求項１乃至４のうちのいずれか１項
に記載のスパークプラグ用絶縁体とを備えることを特徴
とするスパークプラグ。
【請求項６】上記主体金具の取り付けネジ部の呼びが
Ｍ１２以下である請求項５記載のスパークプラグ。