JP2010153393A - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗体の抵抗値をばらつきなく、所望する抵抗値により正確に設定することができ、ひいては歩留まりの向上を図る。
【解決手段】スパークプラグ１は、軸線ＣＬ１方向に延びる軸孔４を有する絶縁碍子２と、中心電極５と、端子電極６とを備える。また、軸孔４内には、カーボンブラック５３、ガラス粉末５１、及び、ガラス以外のセラミックス粒子５４を含んでなる抵抗体組成物５６が焼結されることで抵抗体７が設けられる。抵抗体７は、カーボンブラック５３を０．５質量％以上１０質量％以下、ガラスを６０質量％以上９０質量％以下、セラミックス粒子５４を５質量％以上３０質量％以下含有する。また、ガラス粉末の平均粒径が５０μｍ以上５００μｍ以下とされ、抵抗体組成物５６中におけるガラス粉末のうち、その５０質量％以上が球状をなしている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関に使用されるスパークプラグに関する。

内燃機関用スパークプラグは、内燃機関（エンジン）に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられるものである。一般的にスパークプラグは、軸孔を有する絶縁体と、当該軸孔の先端側に挿通される中心電極と、軸孔の後端側に挿通される端子電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端面に設けられ、中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備える。また、軸孔内であって、前記中心電極及び端子電極の間には、エンジンの動作に伴い発生する電波雑音を抑制するための抵抗体が設けられ、当該抵抗体を介して両電極が電気的に接続される（例えば、特許文献１等参照）。

ここで、前記抵抗体は、主として導電性材料、ガラス粉末、及び、セラミックス粒子が含有されてなる抵抗体組成物を、中心電極及び端子電極間に配置した上で圧縮・焼結することによって形成される。また、抵抗体中においては、ガラス粉末やセラミックス粒子表面を覆うようにして導電性材料が存在することとなり、当該導電性材料によって両電極間を電気的に接続する多数の導電経路が形成される。尚、前記ガラス粉末としては、ガラスの破砕粉が一般的に用いられる。

特開平９−３０６６３６号公報

ところで、近年、コンピュータを用いて内燃機関の動作を複雑に制御することが行われている。そのため、コンピュータの誤作動等をより確実に防止すべく、前記抵抗体については一層優れた電波雑音の抑制効果が求められている。一方で、電波雑音の抑制効果を高めるにあたっては、抵抗体の抵抗値を増大させることが有効であるが、当該抵抗値の増大に伴い、火花放電のためのエネルギーが減少してしまい、着火性の低下を招いてしまうおそれがある。従って、電波雑音の抑制効果を十分に発揮しつつ、火花放電のためのエネルギーの低下を極力抑制するためには、抵抗体の抵抗値を比較的狭い範囲内において正確に設定することが必要となる。

ところが、上述のように、ガラス粉末としてガラスの破砕粉を用いた場合には、破砕粉の形状がそれぞれ大きく異なり得ることから、製造されるスパークプラグ毎に抵抗体中における焼結後のガラス粉末（焼結ガラス粉末）の配置に大きな違いが生じ得る。従って、焼結ガラス粉末間に形成される導電経路の数や太さ、長さ等についても比較的大きく異なってしまい、ひいては製造されるスパークプラグ毎に抵抗体の抵抗値が大きく増減してしまうおそれがある。すなわち、上記技術を用いた場合には、抵抗体の抵抗値をより正確に、ばらつきなく設定することが非常に難しく、上述した比較的狭い範囲での抵抗値の設定が必要となるスパークプラグを製造するに際しては、歩留まりの低下が懸念される。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、抵抗体の抵抗値をばらつきなく、所望する抵抗値により正確に設定することができ、ひいては歩留まりの向上を図ることができる内燃機関用スパークプラグを提供することにある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成の内燃機関用スパークプラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有する略筒状の絶縁体と、
前記軸孔の一端側に挿設された中心電極と、
前記軸孔の他端側に挿設された端子電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた略筒状の主体金具と、
前記軸孔内において、導電性材料、ガラス粉末、及び、ガラス以外のセラミックス粒子を含む抵抗体組成物が焼結されることで形成され、前記中心電極及び前記端子電極を電気的に接続する抵抗体とを備え、
前記抵抗体は、前記導電性材料を０．５質量％以上１０質量％以下、ガラスを６０質量％以上９０質量％以下、前記セラミックス粒子を５質量％以上３０質量％以下含有するとともに、
前記ガラス粉末の平均粒径が５０μｍ以上５００μｍ以下の内燃機関用スパークプラグであって、
前記抵抗体組成物中における前記ガラス粉末のうち、その５０質量％以上が球状をなすことを特徴とする。

尚、「球状」とあるのは、必ずしも厳密な球体に限定されるという意味ではない。従って、ガラス粉末の断面形状が、幾分、楕円形状や長円形状、涙形状等をなしていてもよい。

上記構成１によれば、抵抗体組成物に含有されるガラス粉末のうち、５０質量％以上のガラス粉末については球状をなしている。このため、ガラス粉末としてガラスの破砕粉を用いる場合と比較して、抵抗体中における焼結後のガラス粉末（焼結ガラス粉末）の配置状態のばらつきを少なくすることができる。これにより、各焼結ガラス粉末間に形成される導電経路の数や太さ、長さ等について、プラグ毎に大きく変化してしまうといった事態を極力抑制することができ、製造される各スパークプラグについて、抵抗体の抵抗値をばらつきなく、より正確に設定することができる。その結果、歩留まりの飛躍的な向上を図ることができる。

尚、前記ガラス粉末の平均粒径が５０μｍ未満である場合には、抵抗体組成物を調製する際や、絶縁体の軸孔に抵抗体組成物を充填する際における作業性が低下してしまうおそれがある。一方で、ガラス粉末の平均粒径が５００μｍを超える場合には、抵抗体の焼結ガラス粉末間に空孔が存在しやすくなってしまい、抵抗体について十分な負荷寿命性能を確保することができないおそれがある。

構成２．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成１において、前記ガラス粉末のうち、その８０質量％以上が球状をなすことを特徴とする。

上記構成２によれば、抵抗体の抵抗値のばらつきをより一層抑制することができ、その抵抗値を一層正確に設定することができる。

尚、抵抗体の抵抗値をばらつきなく、より一層正確に設定するという観点からは、ガラス粉末のうち、その９０質量％以上が球状をなすように構成することが好ましく、ガラス粉末の全てについて球状をなすように構成することが最も好ましい。

構成３．本構成の内燃機関用スパークプラグは、軸線方向に貫通する軸孔を有する略筒状の絶縁体と、
前記軸孔の一端側に挿設された中心電極と、
前記軸孔の他端側に挿設された端子電極と、
前記絶縁体の外周に設けられた略筒状の主体金具と、
前記軸孔内において、導電性材料、ガラス粉末、及び、ガラス以外のセラミックス粒子を含む抵抗体組成物が焼結されることで形成され、前記中心電極及び前記端子電極を電気的に接続する抵抗体とを備え、
前記抵抗体は、前記導電性材料を０．５質量％以上１０質量％以下、前記焼結後のガラス粉末である焼結ガラス粉末を６０質量％以上９０質量％以下、前記セラミックス粒子を５質量％以上３０質量％以下含有するとともに、
前記ガラス粉末の平均粒径が５０μｍ以上５００μｍ以下の内燃機関用スパークプラグであって、
前記軸線と直交する方向に沿った前記抵抗体の断面における前記焼結ガラス粉末のうち、円形度０．８以上の焼結ガラス粉末が５０％以上存在することを特徴とする。

尚、「円形度」とあるのは、焼結ガラス粉末の断面積と等しい面積を有する円の周長を算出した上で、当該算出した円の周長を前記焼結ガラス粉末の断面の周長により除算することで得られた値をいう。従って、円形度が１に近ければ近いほど、焼結ガラス粉末の形状は球体に近いものであると言うことができる。

上記構成３によれば、軸線と直交する方向に沿った抵抗体の断面における焼結ガラス粉末のうち、円形度０．８以上の焼結ガラス粉末が５０％以上存在するように構成されている。そのため、上記構成１と同様に、各焼結ガラス粉末間に形成される導電経路の数や太さ、長さ等について、プラグ毎に大きく変化してしまうといった事態を極力抑制することができる。その結果、抵抗体の抵抗値をばらつきなく、より正確に設定することができ、歩留まりの向上を図ることができる。

構成４．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成３において、前記軸線と直交する方向に沿った前記抵抗体の断面における前記焼結ガラス粉末のうち、円形度０．８以上の焼結ガラス粉末が６０％以上存在することを特徴とする。

上記構成４によれば、抵抗体の抵抗値を一層ばらつきなく、より一層正確に設定することができる。

構成５．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記ガラス粉末の平均粒径を５０μｍ以上２００μｍ以下としたことを特徴とする。

上記構成５によれば、ガラス粉末の平均粒径が２００μｍ以下とされるため、抵抗体の焼結ガラス粉末間における空孔の形成を効果的に抑制することができる。その結果、一層優れた負荷寿命性能を確保することができる。

構成６．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記ガラス粉末は、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、ＢａＯ−Ｂ₂Ｏ₃系、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−ＢａＯ系、及び、ＳｉＯ₂−ＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃系のガラス材料のうち、いずれか１種を含んで構成されることを特徴とする。

上記構成６のように、前記ガラス粉末を、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、ＢａＯ−Ｂ₂Ｏ₃系、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−ＢａＯ系、及び、ＳｉＯ₂−ＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃系のガラス材料のうち、いずれか１種を含んで構成することとしてもよい。この場合、上記構成１等と同様の作用効果が奏されることとなる。

本実施形態におけるスパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。 抵抗体中における焼結ガラス粉末の形状等を示すための拡大断面図である。 導電経路の構成を示すための部分拡大断面図である。 円形度０．８以上の焼結ガラス粉末の割合を判断する際における、溶着した焼結ガラス粉末の処理の方法を説明するための拡大断面模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施形態におけるスパークプラグの製造方法の一過程を示すためのスパークプラグ等の断面図である。

以下に、一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、内燃機関用スパークプラグ（以下、「スパークプラグ」と称す）１を示す一部破断正面図である。なお、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。

スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。

絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれより細径に形成された脚長部１３とを備えている。絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、脚長部１３の大部分は、主体金具３の内部に収容されている。そして、脚長部１３と中胴部１２との連接部には、先端側に向けて先細るテーパ状の第１段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。また、前記中胴部１２と大径部１１との連接部には、先端側に向けて先細るテーパ状の第２段部１５が形成されている。

さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されている。当該軸孔４には、その先端部において小径部１６が形成されているとともに、当該小径部１６の後端側において、小径部１６より径の大きい大径部１７が形成されている。また、前記小径部１６及び大径部１７の間には、テーパ状の段差部１８が形成されている。

加えて、軸孔４の先端部側（小径部１６）には中心電極５が挿入、固定されている。より詳しくは、中心電極５の後端部には、外周側に向けて膨出する膨出部１９が形成されており、当該膨出部１９が前記段差部１８に対して係止された状態で、中心電極５が固定されている。また、中心電極５は、銅又は銅合金からなる内層５Ａと、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂとにより構成されている。尚、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されるとともに、絶縁碍子２の先端から突出している。

また、軸孔４の後端部側（大径部１７）には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で端子電極６が挿入、固定されている。

さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７は、後に詳述するが、導電性材料としてのカーボンブラックやガラス粉末等が圧縮・焼結されることで形成されている。加えて、抵抗体７の両端部は、導電性のシール層としてのガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。

加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１をエンジンヘッドに取付けるためのねじ部（雄ねじ部）２１が形成されている。また、ねじ部２１の後端側の外周面には座部２２が形成され、ねじ部２１後端のねじ首２３にはリング状のガスケット２４が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、主体金具３をエンジンヘッドに取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部２５が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２６が設けられている。

また、主体金具３の内周面の先端側には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の金具段部２７が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の第１段部１４が主体金具３の金具段部２７に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２６を形成することによって固定される。尚、前記第１段部１４、及び、金具段部２７間には、円環状の板パッキン２８が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料空気が外部に漏れないようになっている。

さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材３１，３２が介在され、リング部材３１，３２間にはタルク（滑石）３３の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２８、リング部材３１，３２及びタルク３３を介して絶縁碍子２を保持している。

また、主体金具３の先端部３４には、接地電極３５が接合されている。より詳しくは、接地電極３５は、前記主体金具３の先端部３４に対しその基端部が溶接されるとともに、先端側が曲げ返されて、その側面が中心電極５の先端部（後述する貴金属チップ４１）と対向するように配置されている。加えて、接地電極３５は、外層３５Ａ及び内層３５Ｂからなる２層構造となっている。本実施形態において、前記外層３５ＡはＮｉ合金〔例えば、インコネル６００やインコネル６０１（いずれも登録商標）〕によって構成されている。一方、前記内層３５Ｂは、前記Ｎｉ合金よりも良熱導電性金属である銅合金又は純銅によって構成されている。

加えて、中止電極５の先端面には、貴金属合金（例えば、白金合金やイリジウム合金等）からなる円柱状の貴金属チップ４１が接合されている。そして、当該貴金属チップ４１の先端面と、前記接地電極３５の貴金属チップ４１と対向する面との間に、火花放電間隙４２が形成されている。

次いで、本発明の特徴である抵抗体７について説明する。本実施形態において、抵抗体７は、図２（同図は、前記軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った抵抗体７の拡大断面を示す）に示すように、後に説明する加熱処理を経ることにより形成された、焼結後のガラス粉末である焼結ガラス粉末５１と、当該焼結ガラス粉末５１を覆うようにして存在する導電経路５２（図２中、散点模様を付した部位）とから構成されている。また、前記導電経路５２は、図３に示すように、前記カーボンブラック５３（図３中、散点模様を付した部位）と、ガラス以外のセラミックス粒子〔例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）粒子や酸化チタン（ＴｉＯ₂）粒子等〕５４とから構成されている。尚、本実施形態において、抵抗体７は、６０質量％以上９０質量％以下（例えば、８０質量％）の焼結ガラス粉末５１と、０．５質量％以上１０質量％以下（例えば、２質量％）のカーボンブラック５３と、５質量％以上３０質量％以下（例えば、１８質量％）のセラミックス粒子５４とを含んでいる。

前記焼結ガラス粉末５１は、抵抗体７をガラスシール層８，９に対して緻密な状態で接合する等の役割を有している。さらに、本実施形態においては、前記軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った抵抗体７の断面における焼結ガラス粉末５１のうち、円形度が０．８以上の焼結ガラス粉末５１が５０％以上（例えば、６０％）存在するように構成されている。

ここで、「円形度」とあるのは、焼結ガラス粉末５１の断面積と等しい面積を有する円の周長を算出した上で、当該円の周長を前記焼結ガラス粉末５１の断面の周長によって除算して得られた値をいう。また、円形度が０．８以上の焼結ガラス粉末が５０％以上存在するか否かの判断については、例えば、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）を用いて、抵抗体７の断面の反射電子像を得た上で、当該反射電子像に対して画像処理を施し、解析することで判断することができる。尚、加熱処理を経ることで、焼結ガラス粉末５１同士が溶着し得る。そこで、円形度が０．８以上の焼結ガラス粉末が５０％以上存在するか否かの判断については、焼結ガラス粉末５１のうち溶着状態にあるものを除外した上で、残った焼結ガラス粉末５１を対象として判断することとしてもよい。また、図４（同図は、図２中において、一点鎖線で区画した部位を示す）に示すように、溶着部分において焼結ガラス粉末５１を分離する処理を行った上で、円形度が０．８以上の焼結ガラス粉末が５０％以上存在するか否かを判断することとしてもよい。

次に、上記のように構成されてなるスパークプラグ１の製造方法について説明する。まず、主体金具３を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材（例えばＳ１７ＣやＳ２５Ｃといった鉄系素材やステンレス素材）を冷間鍛造加工により貫通孔を形成し、概形を製造する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。

続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ系合金等からなる接地電極３５が抵抗溶接される。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部２１が転造によって形成される。これにより、接地電極３５の溶接された主体金具３が得られる。接地電極３５の溶接された主体金具３には、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理が施されることとしてもよい。

一方、前記主体金具３とは別に、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用い、成型用素地造粒物を調製し、これを用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。得られた成形体に対し、研削加工が施され整形される。そして、整形されたものが焼成炉へ投入され焼成されることで、絶縁碍子２が得られる。

また、前記主体金具３、絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、Ｎｉ系合金が鍛造加工され、その中央部に放熱性向上を図るべく銅合金からなる内層５Ａが設けられる。そして、その先端部には、上述した貴金属チップ４１が抵抗溶接やレーザ溶接等により接合される。

さらに、抵抗体７を形成するための粉末状の抵抗体組成物を調製しておく。より詳しくは、まず、カーボンブラック５３と、セラミックス粒子５４と、所定のバインダとをそれぞれ配合し、水を媒体として混合する。そして、混合して得られたスラリーを乾燥させ、これにＢ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系のガラス材料からなるガラス粉末とを混合攪拌することで、抵抗体組成物が得られる。尚、本実施形態においては、前記ガラス粉末として、その５０質量％以上が球状をなすものが用いられている。また、前記ガラス粉末の平均粒径は、５０μｍ以上５００μｍ以下（例えば、５０μｍ以上２００μｍ以下）とされている。

尚、ガラス粉末を球状に形成するにあたっては、例えば、次のような手法を用いることができる。すなわち、溶融ガラスに高速流体を吹き付けることで、溶融ガラスを分散させ、分散したガラス粒子の表面張力を利用することで球状のガラス粉末を形成することとしてもよい（例えば、特開昭５２−４２５１２号公報等参照）。また、ガラスのカレットに研磨材や研磨助剤を混合した上で、その混合物を混練することで、球状のガラス粉末を形成することとしてもよい（例えば、特開平１１−２２８１５６号公報等参照）。

次に、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。より詳しくは、まず、図５（ａ）に示すように、金属製で筒状をなす支持筒５１の先端面で、前記第２段部１５を支持することにより、前記絶縁碍子２が支持される。そして、軸孔４の小径部１６に対して、中心電極５が挿入される。このとき、中心電極５の膨出部１９が軸孔４の段差部１８に対して係止される。

次いで、図５（ｂ）に示すように、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製された導電性ガラス粉末５５を軸孔４内に充填し、充填した導電性ガラス粉末５５を予備圧縮する。次に、抵抗体組成物５６を軸孔４に充填して同様に予備圧縮をし、さらに、導電性ガラス粉末５７を充填し、同じく予備圧縮を行う。そして、端子電極６を軸孔４内へと中心電極５の反対側から押圧した状態で、焼成炉内においてガラス軟化点以上の所定温度（本実施形態では、８００℃〜９５０℃）で加熱する。

これにより、図５（ｃ）に示すように、積層状態にある抵抗体組成物５６及び導電性ガラス粉末５５，５７は、圧縮、焼結されて、抵抗体７及びガラスシール層８，９となり、絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定されることとなる。尚、焼成炉内における加熱に際して、絶縁碍子２の後端側胴部１０の表面に釉薬層を同時に焼成することとしてもよいし、事前に釉薬層を形成することとしてもよい。

その後、上記のようにそれぞれ作成された中心電極５や抵抗体７等を備える絶縁碍子２と、接地電極３５を備える主体金具３とが組付けられる。より詳しくは、比較的薄肉に形成された主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２６を形成することによって固定される。

そして、最後に、接地電極３５を屈曲させることで、中心電極５の先端に設けられた貴金属チップ４１及び接地電極３５間の前記火花放電間隙４２を調整する加工が実施され、スパークプラグ１が得られる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、抵抗体組成物５６に含有されるガラス粉末のうち、５０質量％以上のガラス粉末については球状をなしている。このため、抵抗体７中における焼結ガラス粉末５１の配置状態のばらつきを少なくすることができ、各焼結ガラス粉末５１間に形成される導電経路５２の数や太さ、長さ等について、プラグ毎に大きく変化してしまうといった事態を極力抑制することができる。その結果、製造される各スパークプラグ１について、抵抗体７の抵抗値をばらつきなく、より正確に設定することができ、ひいては歩留まりの飛躍的な向上を図ることができる。

また、前記ガラス粉末の平均粒径が５０μｍ以上とされているため、抵抗体組成物５６を調製する際や、絶縁碍子２の軸孔４に抵抗体組成物５６を充填する際における作業性を向上させることができる。その一方で、ガラス粉末の平均粒径は５００μｍ以下とされているため、抵抗体７の焼結ガラス粉末５１間における空孔の形成を極力抑制することができ、抵抗体７について十分な負荷寿命性能を確保することができる。

次に、本実施形態における作用効果を確認すべく、ガラス粉末中における球状ガラス粉末と破砕ガラス粉末との混合割合を種々変更することで、軸線と直交する方向に沿った抵抗体の断面における円形度０．８以上の焼結ガラス粉末の割合を種々変更したスパークプラグのサンプルを複数作製し、各サンプルについて抵抗体の抵抗値の標準偏差の３倍（３σ）を測定した。また、抵抗体の抵抗値について許容できる幅（規格幅）を種々設定した上で、各規格幅についての工程能力指数（Ｃｐ）を算出した。そして、工程能力指数（Ｃｐ）が、１．６７以上の場合には、「◎」の評価を下し、工程能力指数（Ｃｐ）が１．３３以上の場合には、「○」の評価を下すこととした。一方で、工程能力指数（Ｃｐ）が、１．３３未満の場合には、「×」の評価を下すこととした。尚、「工程能力指数」とは、規格幅を標準偏差の６倍（６σ）で除算することにより得られる値である。表１に、各サンプルにおける、抵抗体組成物中の球状のガラス粉末の混合割合、抵抗体断面における円形度０．８以上の焼結ガラス粉末の割合、及び、規格幅ごとの評価を示す。

表１に示すように、抵抗体組成物中のガラス粉末のうち、その５０質量％以上が球状をなし、抵抗体断面において円形度０．８以上の焼結ガラス粉末の割合が５０％以上存在するサンプル（サンプル１，２，３）については、規格幅を２ｋΩと極めて小さくした場合であっても、工程能力指数が１．３３以上となり、抵抗体の抵抗値をばらつきなく、より正確に設定することができることが明らかとなった。これは、球状のガラス粉末の混合割合を比較的大きくしたことで、抵抗体中における焼結ガラス粉末の配置状態のばらつきを抑制することができたため、導電経路の数や太さ、長さ等について、プラグ毎に大きく変化してしまうといった事態を抑制できたことによると考えられる。

また特に、抵抗体組成物中のガラス粉末のうち、その８０質量％以上が球状をなし、抵抗体断面において円形度０．８以上の焼結ガラス粉末の割合が６０％以上存在するサンプル（サンプル１，２）については、規格幅を２ｋΩとした場合であっても、工程能力指数が１．６７以上となり、抵抗体の抵抗値をばらつきなく、より一層正確に設定できることがわかった。

以上のように、ガラス粉末のうち、その５０質量％以上が球状をなす抵抗体組成物を用いて抵抗体を形成したり、また、形成される抵抗体については、軸線と直交する方向に沿った抵抗体断面において、円形度０．８以上の焼結ガラス粉末の割合が５０％以上となるように構成したりすることが、抵抗体の抵抗値のばらつきを抑制し、当該抵抗値をより正確に設定するという点において非常に有意であるといえる。また、抵抗体の抵抗値のばらつきを一層抑制するという観点からは、ガラス粉末のうち、その８０質量％以上が球状をなす抵抗体組成物を用いて抵抗体を形成したり、また、形成される抵抗体については、軸線と直交する方向に沿った抵抗体断面において、円形度０．８以上の焼結ガラス粉末の割合が６０％以上となるように構成したりすることが非常に効果的であるといえる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態において、前記ガラス粉末は、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系のガラス材料によって形成されているが、ガラス粉末の形成材料は、これに限定されるものではない。従って、例えば、ガラス粉末を、ＢａＯ−Ｂ₂Ｏ₃系、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−ＢａＯ系、及び、ＳｉＯ₂−ＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃系のガラス材料のうち、いずれか１種を含む材料によって構成することとしてもよい。

（ｂ）上記実施形態では、中心電極５の先端部に貴金属チップ４１が設けられているが、当該中心電極５側の貴金属チップ４１と対向するようにして、接地電極３５の先端部に貴金属チップを設けることとしてもよい。また、中心電極５側の貴金属チップ４１や接地電極３５側の貴金属チップのいずれか一方を省略する構成を採用することとしてもよいし、両貴金属チップのいずれについても省略することとしてもよい。

（ｃ）上記実施形態では、セラミックス粒子５４としてＺｒＯ₂粒子やＴｉＯ₂粒子を例示しているが、他のセラミックス粒子を用いることとしてもよい。例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）粒子等を用いることとしてもよい。

（ｄ）上記実施形態では、主体金具３の先端に、接地電極３５が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。

（ｅ）上記実施形態では、工具係合部２５は断面六角形状とされているが、工具係合部２５の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。

１…スパークプラグ（内燃機関用スパークプラグ）
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
４…軸孔
５…中心電極
６…端子電極
７…抵抗体
５１…焼結ガラス粉末
５３…カーボンブラック（導電性材料）
５４…セラミックス粒子
５６…抵抗体組成物

Claims (6)

1. 軸線方向に貫通する軸孔を有する略筒状の絶縁体と、
   前記軸孔の一端側に挿設された中心電極と、
   前記軸孔の他端側に挿設された端子電極と、
   前記絶縁体の外周に設けられた略筒状の主体金具と、
   前記軸孔内において、導電性材料、ガラス粉末、及び、ガラス以外のセラミックス粒子を含む抵抗体組成物が焼結されることで形成され、前記中心電極及び前記端子電極を電気的に接続する抵抗体とを備え、
   前記抵抗体は、前記導電性材料を０．５質量％以上１０質量％以下、ガラスを６０質量％以上９０質量％以下、前記セラミックス粒子を５質量％以上３０質量％以下含有するとともに、
   前記ガラス粉末の平均粒径が５０μｍ以上５００μｍ以下の内燃機関用スパークプラグであって、
   前記抵抗体組成物中における前記ガラス粉末のうち、その５０質量％以上が球状をなすことを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。
2. 前記ガラス粉末のうち、その８０質量％以上が球状をなすことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用スパークプラグ。
3. 軸線方向に貫通する軸孔を有する略筒状の絶縁体と、
   前記軸孔の一端側に挿設された中心電極と、
   前記軸孔の他端側に挿設された端子電極と、
   前記絶縁体の外周に設けられた略筒状の主体金具と、
   前記軸孔内において、導電性材料、ガラス粉末、及び、ガラス以外のセラミックス粒子を含む抵抗体組成物が焼結されることで形成され、前記中心電極及び前記端子電極を電気的に接続する抵抗体とを備え、
   前記抵抗体は、前記導電性材料を０．５質量％以上１０質量％以下、前記焼結後のガラス粉末である焼結ガラス粉末を６０質量％以上９０質量％以下、前記セラミックス粒子を５質量％以上３０質量％以下含有するとともに、
   前記ガラス粉末の平均粒径が５０μｍ以上５００μｍ以下の内燃機関用スパークプラグであって、
   前記軸線と直交する方向に沿った前記抵抗体の断面における前記焼結ガラス粉末のうち、円形度０．８以上の焼結ガラス粉末が５０％以上存在することを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。
4. 前記軸線と直交する方向に沿った前記抵抗体の断面における前記焼結ガラス粉末のうち、円形度０．８以上の焼結ガラス粉末が６０％以上存在することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用スパークプラグ。
5. 前記ガラス粉末の平均粒径を５０μｍ以上２００μｍ以下としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関用スパークプラグ。
6. 前記ガラス粉末は、Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系、ＢａＯ−Ｂ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＢａＯ系、及び、ＳｉＯ2−ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3系のガラス材料のうち、いずれか１種を含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関用スパークプラグ。

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