JP2022190529A - スパークプラグ - Google Patents

Abstract

【課題】耐電圧性能等に優れる絶縁体を備えたスパークプラグの提供。【解決手段】本発明のスパークプラグ１の絶縁体の切断面を鏡面研磨することで得られる１９２μｍ×２５５μｍの第１観察領域を２０個設定した場合に、２０個の第１観察領域の総面積（１００％）に対する、２０個の第１観察領域に含まれる全ての気孔の面積の割合（気孔率）が３．５％以下であり、鏡面研磨面をサーマルエッチングすることで得られるサーマルエッチング面において、基準位置と重なりつつ、互いに重ならないように３２μｍ×４３μｍの第２観察領域を２０個設定した場合に、２０個の第２観察領域に含まれるアルミナ粒子の粒度分布を正規分布とみなして、アルミナ粒子の平均粒径をＡ、アルミナ粒子の粒径の標準偏差をσとしたときに、Ａが１．９μｍ以上２．８μｍ以下であり、（Ａ＋３σ）が、３．０μｍ以下である。【選択図】図２

Description

本発明は、スパークプラグに関する。

内燃機関に使用されるスパークプラグは、アルミナを主成分とするアルミナ基焼結体からなる筒状の絶縁体と、その絶縁体の内部に収容される中心電極とを備えている（例えば、特許文献１）。中心電極は、先端が絶縁体から露出し、後端が絶縁体の内部に収容される棒状の電極本体部（電極脚部）と、その電極本体部の後端に連なる拡径部（電極鍔部）とを備えている。拡径部は、電極本体部から径方向に広がった形をなしており、そのような拡径部が、絶縁体の内壁における段状に盛り上がった部分に係止された状態で、中心電極が絶縁体の内部に収容される。なお、拡径部の後端には、拡径部よりも小径な電極頭部が接続されている。

絶縁体の内部に中心電極が収容された状態において、中心電極の後端側の部分（つまり、拡径部及び電極頭部）と、絶縁体の内壁とは、径方向で互いに間隔を保ちつつ対向している。そして、それらの間を埋めると共に、中心電極の後端を覆う形で、導電性のシール部材が絶縁体の内部に設けられている。シール部材は、例えば、Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系等のガラス粒子と、金属粒子（Ｃｕ、Ｆｅ等）とを含む導電性の組成物からなる。

特開２０２０－５７５５９号公報

上述した中心電極の後端側の部分と、絶縁体の内壁とが、径方向で互いに対向している箇所は、スパークプラグの使用時に、中心電極の先端側から後端側へ移動してきた熱が溜まり易く、しかも、中心電極に高電圧が印加された際に、電界が集中し易い。特に、中心電極の後端側の中でも、径方向に広がった形状の拡径部が、径方向で絶縁体の内壁と対向する箇所は、隙間がより狭くなっており、熱の集中や、電界の集中が起こり易い。そのため、絶縁体の中でも、径方向において、中心電極の拡径部と対向している部分は、最も過酷な環境下に置かれていると言える。

このような事情等により、耐電圧性能等に優れる絶縁体を備えたスパークプラグの提供が望まれていた。

本発明の目的は、耐電圧性能等に優れる絶縁体を備えたスパークプラグを提供することである。

本発明者等は、アルミナ基焼結体からなる絶縁体と、絶縁体の内部に収容される中心電極とを備えたスパークプラグにおいて、その絶縁体の中胴部における特定箇所の内部に、ある一定以上の大きさを有する異常粒成長したアルミナ粒子が存在していると、中心電極に高電圧が印加された際に、そのアルミナ粒子の周りに電界が集中し易く、そして、そのアルミナ粒子付近が、絶縁体の破壊時の起点となっていることをつきとめた。

そして、本発明者等は、前記目的を達成するべく鋭意検討を行った結果、絶縁体の中胴部における前記特定箇所の内部において、焼結体を構成するアルミナ粒子の平均粒径が、異常粒成長時の粒径ではない所定の範囲内であり、かつアルミナ粒子の粒径のばらつきが抑えられていると、絶縁体の耐電圧性能等が確保されることを見出し、本願発明の完成に至った。

前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 軸線方向に沿って延びた筒状をなし、アルミナ基焼結体からなる絶縁体と、 先端が前記絶縁体から露出し、かつ後端が前記絶縁体の内部に収容されるように前記絶縁体に挿入される棒状の電極本体部と、前記電極本体部の後端に連なり、前記電極本体部から径方向に広がった形をなし、かつ前記絶縁体の内壁と係止する拡径部と、を有する中心電極と、前記絶縁体の内部に収容され、かつ前記中心電極の前記後端側に配される導電性シール材とを備えるスパークプラグであって、前記拡径部の最大径の部分から前記軸線方向に沿って前記後端側へ２ｍｍ離れた位置で、前記絶縁体を前記軸線方向に対して垂直な方向に切断して得られる切断面を鏡面研磨することで得られる鏡面研磨面において、前記絶縁体の内周面側から径方向に０．２ｍｍの位置である基準位置と重なりつつ、互いに重ならないように１９２μｍ×２５５μｍの第１観察領域を２０個設定した場合に、２０個の前記第１観察領域の総面積（１００％）に対する、２０個の前記第１観察領域に含まれる全ての気孔の面積の割合（気孔率）が３．５％以下であり、前記鏡面研磨面をサーマルエッチングすることで得られるサーマルエッチング面において、前記基準位置と重なりつつ、互いに重ならないように３２μｍ×４３μｍの第２観察領域を２０個設定した場合に、２０個の前記第２観察領域に含まれるアルミナ粒子の粒度分布を正規分布とみなして、前記アルミナ粒子の平均粒径をＡ、前記アルミナ粒子の粒径の標準偏差をσとしたときに、Ａが１．９μｍ以上２．８μｍ以下であり、（Ａ＋３σ）が、３．０μｍ以下であるスパークプラグ。

＜２＞ 前記サーマルエッチング面における２０個の前記第２観察領域において、前記第２観察領域毎に、長径の大きい上位３個のアルミナ粒子を選出することで、長径の大きい６０個の代表アルミナ粒子を選出した場合に、前記代表アルミナ粒子のアスペクト比の度数分布を正規分布とみなして、前記代表アルミナ粒子の平均アスペクト比をＢ、前記代表アルミナ粒子のアスペクト比の標準偏差をσとしたときに、（Ｂ＋３σ）が４．８以下である前記＜１＞に記載のスパークプラグ。

＜３＞ 前記サーマルエッチング面における２０個の前記第２観察領域において、前記代表アルミナ粒子のうち、前記アスペクト比が３．５以上のものが２個以下である前記＜２＞に記載のスパークプラグ。

＜４＞ 前記鏡面研磨面における２０個の前記第１観察領域において、前記気孔の数が６００個以下である前記＜１＞から＜３＞の何れか１つに記載のスパークプラグ。

本発明によれば、耐電圧性能等に優れる絶縁体を備えたスパークプラグを提供することができる。

実施形態１に係るスパークプラグの軸線方向に沿った断面図 絶縁体の中胴部内に収容されている中心電極の電極鍔部付近の拡大断面図 絶縁体における中胴部の切断面を鏡面研磨することで得られる鏡面研磨面を模式的に表した説明図 ＳＥＭ画像を２値化処理した２値化画像を示す説明図 絶縁体における中胴部のサーマルエッチング面を模式的に表した説明図 第２観察領域に対応したＳＥＭ画像を示す説明図 異常粒成長したアルミナ粒子を含む絶縁体の切断面のＳＥＭ画像を示す説明図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１に係るスパークプラグ１を、図１～図６を参照しつつ説明する。図１は、実施形態１に係るスパークプラグ１の軸線ＡＸ方向に沿った断面図である。図１に示される上下方向に延びた一点鎖線は、スパークプラグ１の軸線ＡＸであり、図１において、スパークプラグ１の長手方向（軸線ＡＸ方向）が、図１の上下方向に対応する。図１の下側に、スパークプラグ１の先端側が示され、図１の上側に、スパークプラグ１の後端側が示される。

スパークプラグ１は、自動車のエンジン（内燃機関の一例）に取り付けられて、エンジンの燃焼室内における混合気の点火に利用される。スパークプラグ１は、主として、絶縁体２、中心電極３、接地電極４、端子金具５、主体金具６、抵抗体７、シール部材８，９を備えている。

絶縁体２は、内部に貫通孔２１を含む軸線ＡＸ方向に延びた略円筒状の部材である。絶縁体２の詳細は、後述する。

主体金具６は、スパークプラグ１をエンジン（具体的には、エンジンヘッド）に取り付ける際に利用される部材であり、全体として軸線ＡＸ方向に延びた円筒状をなし、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼材）によって構成される。主体金具６の先端側の外周面には、ネジ部６１が形成されている。また、ネジ部６１の後端（所謂、ネジ首）には、リング状のガスケットＧが外嵌されている。ガスケットＧは、環状であり、金属板を折り曲げて形成されている。このようなガスケットＧは、ネジ部６１の後端と、ネジ部６１よりも後端側に配置された座部６２との間に配置され、スパークプラグ１がエンジンに取り付けられた際に、スパークプラグ１とエンジン（エンジンヘッド）との間に形成される隙間を封止する。

主体金具６の後端側には、主体金具６をエンジンに取り付ける際にレンチ等の工具を係合させるための工具係合部６３が設けられている。そして、主体金具６の後端部には、径方向内側に屈曲された薄肉の加締め部６４が設けられている。

また、主体金具６は、内部に軸線ＡＸ方向に貫通する通し孔６５を備えており、その通し孔６５に挿通される形で、絶縁体２が主体金具６の内部で保持される。絶縁体２の後端は、主体金具６の後端から外側（図１の上側）へ大きく突出した状態となっている。これに対して、絶縁体２の先端は、主体金具６の先端から外側（図１の下側）へ僅かに突出した状態となっている。

主体金具６における工具係合部６３から加締め部６４に至る部位の内周面と、絶縁体２の外周面（後述する後側筒部２５の外周面）との間には、環状の領域が形成され、その領域に、環状をなした第１リング部材Ｒ１及び第２リング部材Ｒ２が、軸線ＡＸ方向において互いに離された状態で配置されている。そのような第１リング部材Ｒ１と第２リング部材Ｒ２との間には、タルク（滑石）１０の粉末が充填されている。加締め部６４の後端は、径方向内側に折り曲げられて、絶縁体２の外周面（後述する後側筒部２５の外周面）に固定されている。

また、主体金具６は、座部６２と工具係合部６３との間に設けられた薄肉の圧縮変形部６６を備えている。圧縮変形部６６は、スパークプラグ１の製造時において、絶縁体２の外周面に固定された加締め部６４が先端側に押圧されることにより、圧縮変形する。このように圧縮変形部６６が圧縮変形することにより、第１リング部材Ｒ１、第２リング部材Ｒ２及びタルク１０を介して、絶縁体２が、主体金具６内で先端側に押圧される。その際、絶縁体２の一部である外側に環状に広がった部分（後述する第１拡径部２６）の外周面が、主体金具６の内周側に設けられた段部６６の表面に対して、パッキンＰ１を間に置きつつ、押し付けられる。そのため、エンジンの燃焼室内のガスが、主体金具６と絶縁体２との間に形成される隙間に進入しても、その隙間に設けられたパッキンＰ１により、外部へ漏出することが防止される。

絶縁体２が主体金具６の内部に装着された状態において、その絶縁体２の内部に、中心電極３が配設されている。中心電極３は、軸線ＡＸ方向に沿って延びる棒状の中心電極本体３１と、その中心電極本体３１の先端に取り付けられる略円柱状（略円板状）のチップ（中心電極チップ）３２とを備えている。中心電極本体３１は、絶縁体２や主体金具６よりも長手方向の長さが短い部材であり、その先端側が外部に露出するように絶縁体２の貫通孔２１内で保持されている。中心電極本体３１の後端は、絶縁体２の内部（貫通孔２１）に収容されている。中心電極本体３１は、外側に配される電極母材３１Ａと、その電極母材３１Ａの内部に埋設された芯部３１Ｂとを備えている。電極母材３１Ａは、例えば、ニッケル又はニッケルを主成分とする合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）を用いて形成される。芯部３１Ｂは、電極母材３１Ａを形成する合金よりも熱伝導性に優れる銅又は銅を主成分とするニッケル基合金で形成される。

また、中心電極本体３１は、軸線ＡＸ方向の所定の位置に取り付けられた電極鍔部３１ａと、電極鍔部３１ａよりも後端側の部分である電極頭部３１ｂと、電極鍔部３１ａよりも先端側の部分である電極脚部３１ｃとを備えている。電極脚部（電極本体部の一例）３１ｃは、先端が絶縁体２から露出し、かつ後端が絶縁体の内部に収容されるように、絶縁体２の貫通孔２１に挿入される棒状の部材である。電極鍔部（拡径部の一例）３１ａは、電極脚部（電極本体部）３１ｃの後端に連なり、電極脚部３１ｃから径方向に広がった形をなしている。電極鍔部３１ａは、絶縁体２内に収容された状態で、絶縁体２の内壁２１ａに形成された段部２３ａ（後述）に係止されている。電極脚部３１ｃの先端（つまり、中心電極本体３１の先端）は、絶縁体２の先端より先端側に突出している。電極鍔部３１ａは、電極脚部３１ｃよりも短い棒状の部分であり、電極鍔部３１ａよりも小径である。

チップ３２は、略円柱状（略円板状）であり、中心電極本体３１の先端（電極脚部３１ｃの先端）に、抵抗溶接やレーザ溶接等により接合される。チップ３２は、高融点の貴金属を主成分とする材料（例えば、イリジウム（Ｉｒ）を主成分とするイリジウム基合金）からなる。

端子金具５は、軸線ＡＸ方向に延びる棒状の部材であり、絶縁体２の貫通孔２１の後端側に挿し込まれる形で取り付けらる。端子金具５は、絶縁体２（貫通孔２１）内において、中心電極３よりも後端側に配置されている。端子金具５は、導電性の金属材料（例えば、低炭素鋼）で構成される。なお、端子金具５の表面には、防食等の目的でニッケル等のメッキが施されてもよい。

端子金具５は、先端側に配される棒状の端子脚部５１と、その端子脚部５１の後端側に配される端子鍔部５２と、その端子鍔部５２よりも後端側に配されるキャップ装着部５３とを備えている。端子脚部５１は、絶縁体２の貫通孔２１内に挿入されている。端子鍔部５２は、絶縁体２の後端部から露出し、かつその後端部に係止する部分である。キャップ装着部５３は、高圧ケーブルが接続されたプラグキャップ（不図示）が装着される部分であり、そのキャップ装着部５３を介して、外部より火花放電を発生させるための高電圧が印加される。

抵抗体７は、絶縁体２の貫通孔２１内において、端子金具５の先端（端子脚部５１の先端）と中心電極３の後端（中心電極本体３１の後端）との間に配置される。抵抗体７は、例えば、１ｋΩ以上の抵抗値（例えば、５ｋΩ）を有し、火花発生時の電波ノイズを低減する機能等を備えている。抵抗体７は、主成分であるガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子と、導電性材料とを含む組成物によって構成される。

貫通孔２１内における抵抗体７の先端と、中心電極３の後端との間には隙間が設けられており、その隙間を埋める形で、導電性のシール部材８が配設されている。また、貫通孔２１内における抵抗体７の後端と、端子金具５の先端との間にも隙間が設けられており、その隙間を埋める形で、導電性のシール部材９が配設されている。各シール部材８，９は、例えば、Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系等のガラス粒子と、金属粒子（Ｃｕ、Ｆｅ等）とを含む導電性の組成物によって構成される。

接地電極４は、主体金具６の先端に接合された接地電極本体４１と、四角柱形状の接地電極チップ４２とを備えている。接地電極本体４１は、全体的には途中で略Ｌ字状に折れ曲がった板片からなり、その後端部４１ａが主体金具６の先端に、抵抗溶接等によって接合される。これによって、主体金具６と接地電極本体４１とが、電気的に接続される。接地電極本体４１は、例えば、主体金具６と同様、ニッケル又はニッケルを主成分とするニッケル基合金（例えば、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１）を用いて形成される。接地電極チップ４２は、中心電極３のチップ３２と同様、イリジウム（Ｉｒ）を主成分とするイリジウム基合金等からなる。接地電極チップ４２は、接地電極本体４１の先端部に対して、レーザ溶接によって接合される。

接地電極本体４１の先端部の接地電極チップ４２と、中心電極３の先端部のチップ３２とは、互いに間隔を保ちつつ、対向するように配置されている。つまり、中心電極３の先端部にあるチップ３２と、接地電極４の先端部にある接地電極チップ４２との間には、隙間ＳＰがあり、中心電極３と接地電極４との間に高電圧が印加されると、その隙間ＳＰにおいて、概ね軸線ＡＸ方向に沿った形で、火花放電が発生する。

次いで、絶縁体２について詳細に説明する。絶縁体２は、全体的には、軸線ＡＸ方向に沿って細長く延びた筒状（円筒状）をなしており、図１に示されるように、内部に軸線ＡＸ方向に延びた貫通孔２１を含んでいる。絶縁体２は、アルミナを主成分とする筒状（円筒状）のアルミナ基焼結体によって構成される。絶縁体２は、先端側に配される脚長部２２と、脚長部２２の後端側に配される部分であり、脚長部２２よりも大径である中胴部２３と、中胴部２３の後端側に配される部分であり、中胴部２３よりも大径である鍔部２４とを備えている。なお、脚長部２２と中胴部２３との間には、第１拡径部２６が設けられており、また、中胴部２３と鍔部２４との間には、第２拡径部２７が設けられている。

脚長部２２は、全体的には、先側から後側に向かって徐々に外径が大きくなる細長い筒状（円筒状）をなしており、中胴部２３や第１拡径部２６よりも小さな外径を有している。脚長部２２は、スパークプラグ１がエンジン（エンジンヘッド）に取り付けられた際に、その燃焼室に晒される。

鍔部２４は、軸線ＡＸ方向における絶縁体２の略中央に配され、円環状をなしている。鍔部２４の内部にある貫通孔２１には、抵抗体７が配設されている。

第１拡径部２６は、脚長部２２と中胴部２３とを繋ぐ部分であり、先側から後側に向かって徐々に外径が大きくなる円筒状（円環状）をなしている。絶縁体２のうち、この第１拡径部２６の外表面が、絶縁体２が主体金具６に装着される際に、主体金具６の内周側に設けられた段部６６の表面に対して、パッキンＰ１を間に置きつつ載せられる。

第２拡径部２７は、中胴部２３と鍔部２４とを繋ぐ部分であり、第１拡径部２６よりも外径が大きく、かつ先側から後側に向かって徐々に外径が大きくなる円筒状（円環状）をなしている。

中胴部２３は、軸線ＡＸ方向において、外径が略同一に設定された筒状（円筒状）をなしている。絶縁体２が主体金具６に装着された状態において、中胴部２３の外表面（外周面）と主体金具６の内表面（内周面）との間には、僅かな隙間（空間）が存在している。中胴部２３のうち、先端寄りの内側（内周面側）に、円環状の段部２３ａが設けられており、絶縁体２の貫通孔２１に中心電極３の中心電極本体３１が収容された状態において、段部２３ａの表面により、中心電極本体３１の電極鍔部（拡径部）３１ａが係止される。中胴部２３の壁部の厚み（径方向における厚み）は、脚長部２２の壁部の厚みよりも大きい。また、中胴部２３のうち、先端側から段部２３ａが形成されている部分の壁部の厚みは、それよりも後側の部分における壁部の厚みよりも大きい。

中胴部２３は、その外周面が、大気下（空気）に晒されており、脚長部２２と比べて電気を通し易い環境下にあると言える。そのため、中胴部２３は、脚長部２２と比べて、壁部の厚みが大きく設定されている。

本明細書において、「中胴部２３の厚み」とは、特に断りが無い限り、中胴部２３のうち、壁部の厚みが略一定である部分（つまり、段部２３ａよりも後端側の部分）の壁部の厚みのことである。中胴部２３の厚みは、本発明の目的を損なわない限り特に制限はないが、例えば、２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲に設定されてもよい。

なお、絶縁体２は、更に、鍔部２４の後端側に接続され、軸線ＡＸ方向に延びた筒状（円筒状）の後側筒部２５を備えている。後側筒部２５は、鍔部２４の外径よりも小さな外径を有している。後側筒部２５の内部にある貫通孔２１には、端子金具５が備える棒状の端子脚部５１等が配設されている。

図２は、絶縁体２の中胴部２３内に収容されている中心電極３（中心電極本体３１）の電極鍔部（拡径部）３１ａ付近の拡大断面図である。図２に示されるように、絶縁体２の内部に中心電極３の中心電極本体３１が収容された状態において、中心電極本体３１の後端側の部分である電極鍔部（拡径部）３１ａ及び電極頭部３１ｂと、絶縁体２の内壁２１ａとの間には隙間がある。そして、そのような隙間を埋めると共に、中心電極本体３１の後端を覆う形で、絶縁体２の貫通孔２１内に、上述したシール部材８が充填されている。このシール部材８中には、ガラス粒子等に由来するアルカリ成分が含まれている。

中心電極３の電極鍔部（拡径部）３１ａと絶縁体２の内壁２１ａとの間の間隔は、電極頭部３１ｂと絶縁体２の内壁２１ａとの間の間隔よりも狭くなっている。このような箇所には、中心電極３の中心電極本体３１の先端側から電極鍔部（拡径部）３１ａを介して移動してきた熱が溜まり易い。しかも、その箇所には、中心電極３に高電圧が印加された際に、電界が集中し易い。そのため、絶縁体２の中でも、中胴部２３において、電極鍔部（拡径部）３１ａと径方向で、対向している部分は、最も過酷な環境下に置かれている。

なお、筒状をなした中胴部２３の内側には、シール部材８が充填されているため、中胴部２３の内壁２１ａが、シール部材８と直に接触した状態となっており、シール部材８に由来するアルカリ成分が、中胴部２３の内壁２１ａに接触し得る状態にもなっている。本実施形態の絶縁体２は、中胴部２３を構成するアルミナ基焼結体の内部組織が、以下に示される条件１及び条件２を少なくとも満たしているため、耐電圧性能等に優れている。

＜条件１＞
中心電極３の電極鍔部（拡径部）３１ａの最大径の部分から軸線ＡＸ方向に沿って、スパークプラグ１の後端側へ２ｍｍ離れた位置で、絶縁体２を軸線ＡＸ方向に対して垂直な方向に切断して得られる切断面２３０を鏡面研磨することで得られる鏡面研磨面２３０ａにおいて、絶縁体２の内周面２ａ側から径方向に０．２ｍｍの位置である基準位置ｍ１と重なりつつ、互いに重ならないように１９２μｍ×２５５μｍの第１観察領域Ｘを２０個設定した場合に、２０個の第１観察領域Ｘの総面積（１００％）に対する、２０個の第１観察領域Ｘに含まれる全ての気孔の面積の割合（気孔率）が３．５％以下である。

ここで、図２～図４を参照しつつ、条件１について詳細に説明する。条件１に示される「中心電極３の電極鍔部（拡径部）３１ａの最大径の部分」は、図２に示されるように、中心電極３の中心電極本体３１における電極鍔部（拡径部）３１ａのうち、その直径Ｄが最大の部分である。図２には、軸線ＡＸに対して垂直に交差しつつ、電極鍔部（拡径部）３１ａの最大径の部分を横切るように、直線Ｌ１が示されている。

そして、そのような電極鍔部（拡径部）３１ａの最大径の部分から、軸線ＡＸ方向に沿って、スパークプラグ１の後端側へ２ｍｍ離れた位置で、後述するように絶縁体２が切断される。なお、絶縁体２のうち、軸線ＡＸ方向において、電極鍔部（拡径部）３１ａの最大径の部分から、少なくとも２ｍｍ離れた位置までの範囲が、最も耐久性（耐電圧性能等）が要求される箇所である。そのような範囲を構成するアルミナ基焼結体の内部組織は、基本的に同じであるため、本実施形態では、切断のし易さ等を考慮しつつ、電極鍔部（拡径部）３１ａの最大径の部分から、後端側へ２ｍｍ離れた位置を、絶縁体２を切断する箇所として設定した。

なお、電極鍔部（拡径部）３１ａの最大径の部分が、軸線ＡＸ方向において、先端側から後端側に、ある程度の幅をもって形成されている場合、後端側へ２ｍｍ離れた位置を設定する際に基準となる位置（直線Ｌ１で示される位置）は、最大径の部分の中で、最も先端側の位置とする。

図２において、絶縁体２が切断される箇所が、直線Ｌ２で示されている。この直線Ｌ２は、直線Ｌ１から後端側（図２の上側）へ２ｍｍ離れた位置において、軸線ＡＸに対して垂直に交差するように示されている。図２に示されるように、直線Ｌ２は、絶縁体２の中胴部２３を径方向に横切るように延びている。条件１では、このような直線Ｌ２に沿って中胴部２３を径方向に切断して得られる切断面２３０の内部組織の状態が規定されている。

図３は、絶縁体２における中胴部２３の切断面２３０を鏡面研磨することで得られる鏡面研磨面２３０ａを模式的に表した説明図である。図３には、図２に示される直線Ｌ２に沿って中胴部２３を輪切り状に切断して得られる切断面２３０が、鏡面状に研磨された状態で示されている。なお、後述する鏡面研磨処理が施されて鏡面状となった切断面２３０を、鏡面研磨面２３０ａと称する。

切断面２３０の鏡面研磨処理は、ダイヤモンド砥石、ダイヤモンドペースト等の研磨剤等を利用した公知の手法に基づいて行われる。鏡面研磨処理は、切断面２３０の表面粗さ（Ｒａ）が、例えば０．００１μｍ程度となるまで行われる。

鏡面研磨面２３０ａは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いて観察される。そのため、鏡面研磨面２３０ａには、必要に応じて導電性付与のためのカーボン蒸着が行われてもよい。本実施形態の場合、鏡面研磨面２３０ａの観察時におけるＳＥＭの加速電圧は、２０ｋＶに設定され、ＳＥＭの倍率は、５００倍に設定される。

鏡面研磨面２３０ａは、図３に示されるように、円環状をなしている。そのような鏡面研磨面２３０ａにおいて、絶縁体２の内周面２ａ側から径方向に０．２ｍｍの位置に、円形状の基準位置ｍ１が設定されている。そして、条件１では、鏡面研磨面２３０ａにおいて、平面視で各々が基準位置ｍ１と重なりつつ、互いに重ならないように第１観察領域Ｘが２０個設定される。

第１観察領域Ｘは、鏡面研磨面２３０ａ（切断面２３０）における内部組織中の気孔（空隙）１１の状態を把握するために設定される領域であり、矩形状（長方形状）をなしている。第１観察領域Ｘは、一方の辺の長さが１９２μｍ、他方の辺の長さが２５５μｍ（つまり、１９２μｍ×２５５μｍ）である矩形状（長方形状）の領域である。

第１観察領域Ｘは、平面視した際に、絶縁体２の内周面２ａ側から径方向に０．２ｍｍの位置である円形状の基準位置ｍ１と重なるように設定される。なお、第１観察領域Ｘを、絶縁体２の内周面２ａ付近の鏡面研磨面２３０ａに設定すると、絶縁体２（中胴部２３）の内周面２側の内部組織が、仮にアルカリ成分によって浸食されていた場合に、その絶縁体２の本来の内部組織の状態を観察することができない。そのため、本実施形態では、上述したように、基準位置ｍ１と重なるように第１観察領域Ｘが設定される。このような第１観察領域Ｘは、鏡面研磨面２３０ａにおいて、互いに重ならないように、合計２０個設定される。本実施形態の場合、これらの第１観察領域Ｘは、図３に示されるように、円環状の鏡面研磨面２３０ａにおいて、互いに間隔を保ちつつ、環状に並ぶように設定されることが好ましい。

このような第１観察領域Ｘに対応した範囲の鏡面研磨面２３０ａが、ＳＥＭを用いて撮影されることにより、第１観察領域Ｘに対応したＳＥＭ画像が取得される。ＳＥＭ画像は、２０個の第１観察領域Ｘについてそれぞれ取得される。つまり、合計２０個の第１観察領域Ｘに対応して、合計２０個のＳＥＭ画像が取得される。

合計２０個のＳＥＭ画像について、コンピュータ上で実行される公知の画像解析ソフト（例えば、ＷｉｎＲＯＯＦ（登録商標）、三谷商事株式会社製）を利用して、画像解析処理が行われる。

画像解析処理では、先ず、個々のＳＥＭ画像について、ＳＥＭ画像に付記されているスケールバーを基にした、大きさの較正処理（キャリブレーション）が行われる。

次いで、較正処理後のＳＥＭ画像に対して、２値化処理が行われる。図４は、ＳＥＭ画像を２値化処理した２値化画像を示す説明図である。２値化処理では、ＳＥＭ画像の各画素についての輝度（明度）が、所定の閾値（例えば、閾値＝１１８）を用いて、二階調化される。つまり、輝度が閾値以下の画素については、その画素の輝度が「０」とされ、輝度が閾値を超えた画素については、その画素の輝度が「２５５」とされる。このように二階調化して、中間階調を無くすことにより、２値化画像が得られる。図４の２値化画像では、気孔１１が黒色で示され、それ以外の部分（セラミック部分）１２が白色で示されている。

その後、第１観察領域Ｘに対応した２値化画像を利用しつつ、公知の画像解析の手法により、第１観察領域Ｘに含まれる全ての気孔（空隙）１１の抽出が行われる。また、その気孔１１の抽出の際に、各気孔１１の面積も、それぞれ公知の画像解析の手法により求められる。

続いて、２値化画像から抽出された全ての気孔１１について、それらの気孔１１の総面積が算出される。そして、２０個の第１観察領域Ｘの総面積（１００％）に対する、２０個の第１観察領域Ｘに含まれる全ての気孔１１の総面積の割合（気孔率）（以下、「割合Ｖ」と称する場合がある）が求められる。

本実施形態の場合、条件１における前記割合Ｖ（気孔率）が３．５％以下となるように、絶縁体２（中胴部２３）の内部組織が形成されている。

例えば、後述する絶縁体２の製造方向における成形工程において、造粒粉を所定の成形型で成形する際に、従来よりも高い圧力条件で加圧することにより、条件１を満たす気孔を備えた絶縁体２が得られる。

＜条件２＞
鏡面研磨面２３０ａをサーマルエッチングすることで得られるサーマルエッチング面２３０ｂにおいて、基準位置ｍ１と重なりつつ、互いに重ならないように３２μｍ×４３μｍの第２観察領域Ｙを２０個設定した場合に、２０個の第２観察領域に含まれるアルミナ粒子の粒度分布を正規分布とみなして、アルミナ粒子の平均粒径をＡ、アルミナ粒子の粒径の標準偏差をσとしたときに、Ａが１．９μｍ以上２．８μｍ以下であり、（Ａ＋３σ）が、３．０μｍ以下である。

ここで、図５及び図６を参照しつつ、条件２について詳細に説明する。条件２では、条件１と同様、同じ絶縁体２（中胴部２３）の切断面２３０における内部組織の状態が規定されている。ただし、条件２では、上述した鏡面研磨面２３０ａではなく、その鏡面研磨面２３０ａをサーマルエッチングすることで得られるサーマルエッチング面２３０ｂの状態で、その内部粗域の状態が観察される。

サーマルエッチングは、鏡面研磨面２３０ａを含むサンプル（絶縁体２）を、所定の電気炉等に入れた状態で、絶縁体２の焼成温度よりも２００℃程度低い温度条件（例えば、１４００℃）で所定時間（例えば、１時間）保持すると共に、その後に炉内放冷を行う処理である。このような処理を施すと、切断面２３０（サーマルエッチング面２３０ｂ）に存在するアルミナ粒子の界面に凹みが形成されるため、アルミナ粒子を個々に観察することができる。絶縁体２を構成するアルミナ基焼結体は、液相焼結体であり、サーマルエッチングにより、切断面２３０におけるアルミナ粒子の周りの液相（ガラス成分）が除去される。

図５は、絶縁体２における中胴部２３のサーマルエッチング面２３０ｂを模式的に表した説明図である。サーマルエッチング面２３０ｂは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察される。そのため、サーマルエッチング面２３０ｂには、必要に応じて導電性付与のためのカーボン蒸着が行われてもよい。なお、サーマルエッチング面２３０ｂの観察時におけるＳＥＭの加速電圧は、２０ｋＶに設定され、ＳＥＭの倍率は、３０００倍に設定される。

サーマルエッチング面２３０ｂは、鏡面研磨面２３０ａと同様、円環状であり、そのようなサーマルエッチング面２３０ｂにおいて、絶縁体２の内周面２ａ側から径方向に０．２ｍｍの位置に、円形状の基準位置ｍ１が設定されている。

第２観察領域Ｙは、サーマルエッチング面２３０ｂ（切断面２３０）における内部組織中のアルミナ粒子の状態を把握するために設定される領域である。第２観察領域Ｙは、第１観察領域Ｘと比べて大きさ（サイズ）が小さいものの、第１観察領域Ｘと同様、矩形状（長方形状）をなしている。第２観察領域Ｙは、一方の辺の長さが３２μｍ、他方の辺の長さが４３μｍ（つまり、１３２μｍ×４３μｍ）の矩形状（長方形状）の領域である。

第２観察領域Ｙは、平面視した際に、前記基準位置ｍ１と重なるように設定される。第２観察領域Ｙを、基準位置ｍ１と重なるように設定する理由は、鏡面研磨面２３０ａにおいて第１観察領域Ｘを、基準位置ｍ１と重なるように設定する理由と同じである。また、第２観察領域Ｙは、サーマルエッチング面２３０ｂにおいて、平面視で、互いに重ならないように、合計２０個設定される。これらの第２観察領域Ｙは、図５に示されるように、円環状のサーマルエッチング面２３０ｂにおいて、互いに均等に間隔を保ちつつ環状に並ぶように設定されることが好ましい。

条件２では、このように設定された２０個の第２観察領域Ｙに含まれるアルミナ粒子の粒度分布を正規分布とみなして、アルミナ粒子の平均粒径をＡ、アルミナ粒子の粒径の標準偏差をσとしたときに、Ａが１．９μｍ以上２．８μｍ以下であり、（Ａ＋３σ）が、３．０μｍ以下であることが規定される。

第２観察領域Ｙに含まれるアルミナ粒子の粒径は、その第２観察領域Ｙに対応した範囲のサーマルエッチング面２３０ｂのＳＥＭ画像に基づいて求められる。図６は、第２観察領域Ｙに対応したＳＥＭ画像を示す説明図である。図６には、多数のアルミナ粒子２８が示されている。ＳＥＭ画像は、第２観察領域Ｙに対応した範囲のサーマルエッチング面２３０ｂが、ＳＥＭを用いて撮影されることにより取得される。ＳＥＭ画像は、２０個の第２観察領域Ｙについてそれぞれ取得される。つまり、合計２０個の第２観察領域Ｙに対応して、合計２０個のＳＥＭ画像が取得される。

アルミナ粒子の粒径は、第２観察領域Ｙに対応したＳＥＭ画像を使用しつつ、ＪＩＳＧ０５５１「フェライト・オーステナイト結晶粒度測定」に準拠して計測される。そして、アルミナ粒子の粒径の計測結果を利用して、アルミナ粒子の平均粒径Ａが求められる。本実施形態の場合、アルミナ粒子の平均粒径Ａが１．９μｍ以上２．８μｍ以下に調整されている。

アルミナ粒子の平均粒径Ａを計測する際、公知の画像解析ソフトを利用して、適宜、ＳＥＭ画像の２値化処理等が行われる（後述するアルミナ粒子の長径等の計測時も同様）。

そして、第２観察領域Ｙに含まれるアルミナ粒子の粒度分布（粒径の度数分布）を正規分布とみなして、そのような正規分布におけるアルミナ粒子の粒径の標準偏差をσとしたときに、（Ａ＋３σ）が、３．０μｍ以下となるように、絶縁体２（中胴部２３）の内部組織が形成されている。

条件２を満たすような絶縁体２は、例えば、製造時に、異常粒成長を促すような粒径の小さいものが除かれた、粒度分布の狭い（シャープな）Ａｌ化合物粉末（アルミナ粉末等）を使用することで得られる。

本実施形態のスパークプラグ１は、絶縁体２（特に、中胴部２３）の内部組織が、少なくとも上記条件１，２を満たすと、絶縁体２（中胴部２３）を構成するアルミナ基焼結体が緻密であり、アルミナ粒子の粒径（平均粒径Ａ）が、ある程度大きく、しかも殆どのアルミナ粒子の粒径が、所定の狭い範囲（Ａ±３σ）内に収まるように制御されるため、絶縁体の破壊時の起点となるような異常粒成長したアルミナ粒子の存在が実質的に排除される。そのため、本実施形態のスパークプラグ１の絶縁体２は、耐電圧性能に優れ、また、アルカリ成分が浸み込むような気孔が少なく、耐アルカリ浸食性にも優れる。

更に、本実施形態のスパークプラグ１では、上記条件１，２以外に、後述する条件３を満たすように、絶縁体２の中胴部２３の内部組織が形成されてもよい。

＜条件３＞
サーマルエッチング面２３０ｂにおける２０個の第２観察領域Ｙにおいて、第２観察領域Ｙ毎に、長径ｄ１の大きい上位３個のアルミナ粒子を選出することで、長径ｄ１の大きい６０個の代表アルミナ粒子を選出した場合に、代表アルミナ粒子のアスペクト比の度数分布を正規分布とみなして、前記代表アルミナ粒子の平均アスペクト比をＢ、前記代表アルミナ粒子のアスペクト比の標準偏差をσとしたときに、（Ｂ＋３σ）が４．８以下である。

条件３は、サーマルエッチング面２３０ｂ（切断面２３０）における内部組織中のアルミナ粒子の中で、長径ｄ１の大きい６０個のアルミナ粒子の状態を規定したものである。

第２観察領域Ｙにおけるアルミナ粒子の長径ｄ１及び短径ｄ２は、インターセプト法によって求められる。先ず、第２観察領域Ｙに対応した矩形領域のＳＥＭ画像において、２つの対角線の少なくとも一方と交差するアルミナ粒子の結晶粒を選出し、選出された個々の結晶粒について、その最大径を求めてこれを、アルミナ粒子の長径ｄ１とする。最大径は、その結晶粒の外径をあらゆる方向から測定したときの最大値である。そして、長径ｄ１の中点を通りかつ長径ｄ１と直交する直線上におけるアルミナ粒子の結晶粒の外径を、アルミナ粒子の短径ｄ２とする。

アルミナ粒子の長径ｄ１の計測は、２０個の第２観察領域Ｙに含まれる全てのアルミナ粒子について行われる。なお、アルミナ粒子の短径ｄ２の計測については、少なくとも後述する代表アルミナ粒子について行われてもよい。

アルミナ粒子の長径ｄ１を計測した後、２０個の第２観察領域Ｙの中から、長径ｄ１の大きい６０個のアルミナ粒子が選出される。具体的には、第２観察領域Ｙ毎に、長径ｄ１の大きい上位３個のアルミナ粒子が選出される。このようにして選出された合計６０個のアルミナ粒子を、「代表アルミナ粒子」と称する。

また、６０個の代表アルミナ粒子について、それぞれの長径ｄ１及び短径ｄ２に基づいて、アスペクト比が求められる。代表アルミナ粒子のアスペクト比（ｄ１／ｄ２）は、短径ｄ２に対する長径ｄ１の割合である。

６０個の代表アルミナ粒子におけるアスペクト比の度数分布を正規分布とみなして、代表アルミナ粒子の平均アスペクト比をＢとし、代表アルミナ粒子のアスペクト比の標準偏差をσとしたときに、（Ｂ＋３σ）が４．８以下となるように、絶縁体２（中胴部２３）の内部組織が形成されてもよい。

一般的に、アルミナ粒子が異常粒成長すると、そのアスペクト比が大きくなる。絶縁体２（中胴部２３）が、条件３を満たしていると、アルミナ粒子の中で、大きなアルミナ粒子として代表アルミナ粒子が選出されても、その代表アルミナ粒子のアスペクト比が、比較的、小さく、しかも所定の狭い範囲（Ｂ±３σ）内に収まっており、そのような代表アルミナ粒子は、絶縁体の破壊時の起点となるような異常粒成長したアルミナ粒子を、より確実に含んでいないことが示される。

図７は、異常粒成長したアルミナ粒子２８０を含む絶縁体の切断面のＳＥＭ画像を示す説明図である。図７には、比較例の絶縁体における中胴部の切断面（サーマルエッチング面）のＳＥＭ画像が示されている。図７に示される大粒のアルミナ粒子２８０は、周りのアルミナ粒子と比べてかなり大きく、そのアルミナ粒子２８０の付近が、絶縁体の破壊時の起点となりやすい。

＜条件４＞
サーマルエッチング面２３０ｂにおける２０個の第２観察領域Ｙにおいて、代表アルミナ粒子のうち、アスペクト比が３．５以上のものが２個以下である。

条件４は、サーマルエッチング面２３０ｂ（切断面２３０）における内部組織中の代表アルミナ粒子の状態を規定したものである。アスペクト比が３．５以上のアルミナ粒子は、異常粒成長した可能性が高く、そのようなアルミナ粒子は、絶縁体２の中胴部２３の内部組織中に含まれないことが好ましい。

絶縁体２（中胴部２３）が、条件４を満たしていると、アルミナ粒子の中で、大きなアルミナ粒子である代表アルミナ粒子であっても、そのアスペクト比が、更に小さく、絶縁体の破壊時の起点となるような異常粒成長したアルミナ粒子を、条件３よりも更に確実に含んでいないことが示される。

＜条件５＞
鏡面研磨面２３０ａにおける２０個の第１観察領域Ｘにおいて、気孔の数が６００個以下である。

条件５は、条件１と同様、鏡面研磨面２３０ａ（切断面２３０）における内部組織中の気孔（空隙）１１の状態を規定したものである。２０個の第１観察領域Ｘにおいて、気孔の数が６００個以下であることが好ましい。

絶縁体２（中胴部２３）が、条件５を満たしていると、条件１における気孔率を、所定の値に制御し易く、耐アルカリ浸食性を向上させ易い。

次いで、絶縁体２の製造方法について説明する。絶縁体２は、上述した条件１，２等を満たすように製造されたものである。絶縁体２の製造方法としては、最終的に得られる絶縁体２が条件１，２等を満たすものであれば特に制限はない。ここでは、絶縁体２の製造方法の一例を説明する。

絶縁体２の製造方法は、主として、スラリー作製工程、脱泡工程、造粒工程、成形工程、研削工程及び焼成工程を備える。

＜スラリー作製工程＞
スラリー作製工程は、原料粉末、バインダー及び溶媒を混合してスラリーを作製する工程である。原料粉末は、主成分として、焼成によりアルミナに転化する化合物の粉末（以下、Ａｌ化合物粉末）が使用される。Ａｌ化合物粉末としては、例えば、アルミナ粉末が使用される。

スラリー作製工程では、原料粉末の混合及び粉砕を目的とした粉砕工程が行われる。粉砕工程は、ボールミル等を使用した湿式粉砕機を用いて行われる。湿式粉砕機で使用する玉石の直径は、本発明の目的を損なわない限り特に制限はないが、好ましくは３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、より好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、更に好ましくは３ｍｍ以上６ｍｍ以下である。また、玉石としては、直径が互いに異なる２種以上のものを組み合わせてもよい。このような粉砕工程により、原料粉末は、粒度（粒径）のばらつきが小さく、シャープな粒度分布を備えたものとなる。このような原料粉末を用いると、焼結後に得られるアルミナ基焼結体において、異常粒成長が抑制されると共に、焼結密度を高くすることができる。そのため、絶縁体の耐アルカリ浸食性が向上する。

Ａｌ化合物粉末（アルミナ粉末等）の粒径（粉砕後の粒径）は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、１．５μｍ以上が好ましく、１．７μｍ以上がより好ましく、２．５μｍ以下が好ましく、２．０μｍ以下がより好ましい。Ａｌ化合物粉末（アルミナ粉末等）の粒径がこのような範囲であると、絶縁体の欠陥数が抑制されると共に、適度な焼結密度が得られる。なお、粒径は、レーザ回折法（日機装株式会社製、マイクロトラック粒度分布測定装置、製品名「ＭＴ－３０００」）により測定される体積基準のメジアン径（Ｄ５０）である。

Ａｌ化合物粉末は、焼成後のアルミナ基焼結体の質量（酸化物換算）を１００質量％としたときに、酸化物換算で９０質量％以上となるように調製されることが好ましい。より好ましくは、９０質量％以上９８質量％以下、更に好ましくは９０質量％以上９７質量％以下である。なお、本発明の目的を損なわない限り、原料粉末には、Ａｌ化合物粉末以外の粉末が含まれてもよい。

バインダーは、原料粉末の成形性の向上等を目的として、スラリー中に添加される。このようなバインダーとしては、ポリビニルアルコール、水性アクリル樹脂、アラビアゴム、デキストリン等の親水性結合剤が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。

バインダーの配合量は、本発明の目的を損なわない限り特に制限はないが、例えば、原料粉末１００質量部に対して、１質量部～１０質量部の割合で配合され、好ましくは３質量部～７質量部の割合で配合される。

溶媒は、原料粉末等を分散させる等の目的で使用される。溶媒としては、例えば、水、アルコール等が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。

溶媒の配合量は、本発明の目的を損なわない限り特に制限はないが、例えば、原料粉末１００質量部に対して、２３質量部～４０質量部の割合で配合され、好ましくは２５質量部～３５質量部の割合で配合される。なお、スラリーには、必要に応じて、原料粉末、バインダー及び溶媒以外の他の成分が配合されてもよい。スラリーの混合には、公知の撹拌・混合装置等を利用することができる。

＜脱泡工程＞
スラリー作製工程後のスラリーに対して、必要に応じて、脱泡工程を行ってもよい。脱泡工程では、例えば、混合（混錬）後のスラリーの入った容器を、真空脱泡装置内に配置して、減圧して低気圧環境下に置くことで、スラリー内に含まれる気泡が取り除かれる。脱泡前後のスラリーの密度を比較することで、スラリー中の気泡量を把握することができる。

＜造粒工程＞
造粒工程は、原料粉末等を含むスラリーから、球状の造粒粉を作製する工程である。スラリーから造粒粉を作製する方法としては、本発明の目的を損なわない限り特に制限はないが、例えば、スプレードライ法が挙げられる。スプレードライ法では、所定のスプレードライヤー装置を利用して、スラリーを噴霧乾燥することにより、所定の粒径を備えた造粒粉が得られる。なお、造粒粉の粒径は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、２１２μｍ ｐａｓｓ≧９５％以下が好ましく、１８０μｍ ｐａｓｓ≧９５％以下がより好ましい。

＜成形工程＞
成形工程は、造粒粉を、成形型を利用して所定形状に成形することで成形体を得る工程である。成形工程は、ラバープレス成形や金型プレス成形等によって行われる。本実施形態の場合、成形型（例えば、ラバープレス成形機の内ゴム型及び外ゴム型）を外周側から印加する圧力（プレス昇圧速度）は、段階的に上昇するように調整される。また、従来よりも高い圧力の範囲（例えば、１００ＭＰａ以上）に調整されることが好ましい。なお、圧力の上限値は、本発明の目的を損なわない限り特に制限はないが、例えば、２００ＭＰａ以下に調整されてもよい。

＜研削工程＞
研削工程は、成形工程後に得られた成形体の加工取り代の除去や成形体の表面を研磨等する工程である。研削工程では、レジノイド砥石等を研削することにより、加工取り代の除去や成形体の表面の研磨等が行われる。このような研削工程により、成形体の形状が整えられる。

＜焼成工程＞
焼成工程は、研削工程により形状が整えられた成形体を焼成して、絶縁体を得る工程である。焼成工程では、例えば、大気雰囲気下で、１４５０℃以上１６５０℃以下で１～８時間焼成する。焼成後、成形体を冷却することにより、アルミナ基焼結体からなる絶縁体２が得られる。

以上のようにして得られた絶縁体２を使用しつつ、本実施形態のスパークプラグ１が製造される。スパークプラグ１の絶縁体２以外の構成は、上述したように公知の構成と同様である。

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

〔実施例１〕
（試験サンプルの作製）
上記実施形態１で例示したスパークプラグの絶縁体と、基本的な構成が同じである絶縁体を、上記実施形態１と同様の製造方法で作製（合計３本作製）した。なお、絶縁体の中胴部の厚みは、３ｍｍである。また、スラリー作製工程において、原料粉末を湿式粉砕機で粉砕する際、直径３ｍｍの玉石（φ３ｍｍ）と、直径１０ｍｍの玉石（φ１０ｍｍ）とを、それぞれ５０質量％、５０質量％の割合で使用した。

（常温耐電圧の測定）
絶縁体の内部に棒状の中心電極本体を装着させたものを、主体金具に組み付けて試験サンプルを作製した。その試験サンプルを高圧チャンバー内に設置し、その高圧チャンバー内に炭酸ガス（ＣＯ_２）を約５ＭＰａの圧力で供給した状態で、試験サンプルの中心電極本体の先端部より、電圧を昇圧速度０．１ｋＶ／ｓｅｃで印加した。その際のアース（接地）は、主体金具より行った。そして、絶縁体を貫通した際のブレイクダウン電圧を測定した。結果は、表１に示した。

（アルカリ浸食耐電圧の測定）
アルカリ浸食耐電圧を測定するために予め加工が施された絶縁体を用意した。具体的には、絶縁体の内部に中心電極本体が装着された際に、中心電極本体の先端が脚長部から露出せず、かつ脚長部の厚みが略一定となるように、脚長部の周りに予め絶縁加工を施した。そして、そのような絶縁体の内部に棒状の中心電極本体を装着させつつ、絶縁体の先端の開口部を閉塞したものを、主体金具に組み付けて試験サンプルを作製した。なお、中心電極本体の先端に電界が集中することを抑制するため、中心電極本体の先端にはＲ面取りが施されている。その試験サンプルを、約２００℃に保たれた加熱炉内に設置し、試験サンプルの中心電極本体の先端部より、３５ｋＶの電圧を１００時間印加した。その際のアース（接地）は、主体金具より行った。このようにして、試験サンプルの絶縁体に電圧を印加し続けることで、外部放電することなく、絶縁体の中胴部の所定箇所（電極鍔部（拡径部）と径方向で、対向している部分）に、電界集中が発生し、その所定箇所を強制的にアルカリ浸食させた。なお、アルカリ浸食の有無は、絶縁体に対して、電子線プローブマイクロアラナイザー（ＥＰＭＡ）を用いてＮａ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の有無を測定することで判断できる。

その後、アルカリ浸食させた絶縁体を用いて、上述した「常温耐電圧の測定」と同様の方法で、絶縁体を貫通した際のブレイクダウン電圧を測定した。結果は、表１に示した。

（中胴部の切断面（鏡面研磨面）の観察１）
得られた絶縁体について、中心電極の電極鍔部（拡径部）の最大径の部分から軸線方向に沿って、後端側へ２ｍｍ離れた位置で、絶縁体を軸線方向に対して垂直な方向に切断した。そして、得られた絶縁体の切断面を鏡面状に研磨し、その切断面（鏡面研磨面）の組織をＳＥＭ（型式「ＪＳＭ－ＩＴ３００ＬＡ」、日本電子株式会社製）で観察した。ＳＥＭの加速電圧は、２０ｋＶに設定し、ＳＥＭの倍率は、５００倍に設定した。そして、その切断面（鏡面研磨面）において、絶縁体の内周面側から径方向に０．２ｍｍの位置である基準位置と重なりつつ、互いに重ならないように１９２μｍ×２５５μｍの第１観察領域Ｘを２０個設定し、それら２０個の第１観察領域に対応した合計２０個のＳＥＭ画像を取得した。そして、それらのＳＥＭ画像に対して、画像解析ソフト（ＷｉｎＲＯＯＦ（登録商標）、三谷商事株式会社製）による画像解析処理を実行して、２０個の第１観察領域Ｘの総面積（１００％）に対する、２０個の第１観察領域Ｘに含まれる全ての気孔の面積の割合（気孔率）を求めた。結果は、表１に示した。

そして更に、画像解析処理により、切断面（鏡面研磨面）における２０個の第１観察領域に含まれる気孔の個数を計測した。結果は、表１に示した。

（中胴部の切断面（サーマルエッチング面）の観察２）
鏡面研磨面を含む上記絶縁体を、所定の電気炉に入れた状態で、１４００℃で１時間保持し、その後、電気炉内で放冷を行った。このようにして、試験サンプルの鏡面研磨面に対して、サーマルエッチングを行った。得られた試験サンプルの切断面（サーマルエッチング面）を、ＳＥＭで観察した。ＳＥＭの加速電圧は、２０ｋＶに設定し、ＳＥＭの倍率は、３０００倍に設定した。

そして、その切断面（サーマルエッチング面）において、絶縁体の内周面側から径方向に０．２ｍｍの位置である基準位置と重なりつつ、互いに重ならないように３２μｍ×４３μｍの第２観察領域Ｙを２０個設定し、それら２０個の第２観察領域Ｙに対応した合計２０個のＳＥＭ画像を取得した。そして、それらのＳＥＭ画像を使用しつつ、ＪＩＳＧ０５５１「フェライト・オーステナイト結晶粒度測定」に準拠した画像解析処理を行うことによって、２０個の第２観察領域Ｙにおけるアルミナ粒子の粒径を計測した。そして、アルミナ粒子の粒径の計測結果を利用して、アルミナ粒子の平均粒径Ａを求めた。結果は、表１に示した。

また、２０個の第２観察領域に含まれるアルミナ粒子の粒度分布を正規分布とみなして、アルミナ粒子の粒径の標準偏差をσとしたときの、（Ａ＋３σ）の値［μｍ］を求めた。結果は、表１に示した。

また、２０個の第２観察領域に含まれる各アルミナ粒子について、インターセプト法により、各アルミナ粒子の長径及び短径を計測した。そして、第２観察領域毎に、計測した各アルミナ粒子の長径の中から、長径の大きい上位３個のアルミナ粒子を選出することで、長径の大きい合計６０個のアルミナ粒子を、代表アルミナ粒子として選出した。

選出した６０個の代表アルミナ粒子について、それぞれの長径及び短径に基づいて、アスペクト比（ｄ１／ｄ２）を求めた。また、選出した６０個の代表アルミナ粒子について、平均アスペクト比Ｂを求めた。結果は、表１に示した。

そして、６０個の代表アルミナ粒子におけるアスペクト比の度数分布を正規分布とみなして、代表アルミナ粒子のアスペクト比の標準偏差をσとしたときの、（Ｂ＋３σ）の値を求めた。結果は、表１に示した。

６０個の代表アルミナ粒子について、アスペクト比が３．５以上のものの個数を調べた。結果は、表１に示した。

〔実施例２～９〕
スラリー作製工程において、原料粉末を粉砕する際に使用する玉石の比率を、適宜、変更したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２～９の絶縁体を作製した。

〔比較例１〕
スラリー作製工程において、原料粉末を湿式粉砕機で粉砕する際、直径３ｍｍの玉石（φ３ｍｍ）と、直径１０ｍｍの玉石（φ１０ｍｍ）と、直径３０ｍｍ（φ３０ｍｍ）とを、それぞれ１０質量％、４０質量％、５０質量％の割合で使用したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の絶縁体を作製した。

〔比較例２～４〕
スラリー作製工程において、原料粉末を粉砕する際に使用する玉石の比率を、適宜、変更したこと以外は、比較例１と同様にして、比較例２～４の絶縁体を作製した。

得られた絶縁体について、実施例１と同様、上記「常温耐電圧の測定」、「アルカリ浸食耐電圧の測定」、「中胴部の切断面（鏡面研磨面）の観察１」及び「中胴部の切断面（サーマルエッチング面）の観察２」を行った。それらの結果は、表１に示した。

表１に示されるように、実施例１～９は、比較例１～４と比べて、常温耐電圧、及びアルカリ浸食耐電圧の結果が優れていた。

実施例１～９のうち、実施例１～４及び実施例６～９は、実施例５と比べて、常温耐電圧、及びアルカリ浸食耐電圧の結果が優れていた。

また、実施例１～９のうち、実施例１～４及び実施例７～９は、実施例５，６と比べて、常温耐電圧、及びアルカリ浸食耐電圧の結果が優れていた。

特に、実施例１～４及び実施例７～９のうち、実施例２～４及び実施例７は、アルカリ浸食耐電圧の結果が優れていた。

１…スパークプラグ、２…絶縁体、２１…貫通孔、２２…脚長部、２３…中胴部、２３０…切断面、２３０ａ…鏡面研磨面、２３０ｂ…サーマルエッチング面、２４…鍔部、２５…後側筒部、２６…第１拡径部、２７…第２拡径部、３…中心電極、３１…中心電極本体、３１ａ…電極鍔部（拡径部）、３１ｂ…電極頭部、３１ｃ…電極脚部（電極本体部）、４…接地電極、５…端子金具、６…主体金具、７…抵抗体、８…シール部材、９…シール部材、１１…気孔、ＡＸ…軸線、Ｘ…第１観察領域、Ｙ…第２観察領域

Claims (4)

1. 軸線方向に沿って延びた筒状をなし、アルミナ基焼結体からなる絶縁体と、
   先端が前記絶縁体から露出し、かつ後端が前記絶縁体の内部に収容されるように前記絶縁体に挿入される棒状の電極本体部と、前記電極本体部の後端に連なり、前記電極本体部から径方向に広がった形をなし、かつ前記絶縁体の内壁と係止する拡径部と、を有する中心電極と、
   前記絶縁体の内部に収容され、かつ前記中心電極の前記後端側に配される導電性シール材とを備えるスパークプラグであって、
   前記拡径部の最大径の部分から前記軸線方向に沿って前記後端側へ２ｍｍ離れた位置で、前記絶縁体を前記軸線方向に対して垂直な方向に切断して得られる切断面を鏡面研磨することで得られる鏡面研磨面において、前記絶縁体の内周面側から径方向に０．２ｍｍの位置である基準位置と重なりつつ、互いに重ならないように１９２μｍ×２５５μｍの第１観察領域を２０個設定した場合に、２０個の前記第１観察領域の総面積（１００％）に対する、２０個の前記第１観察領域に含まれる全ての気孔の面積の割合（気孔率）が３．５％以下であり、
   前記鏡面研磨面をサーマルエッチングすることで得られるサーマルエッチング面において、前記基準位置と重なりつつ、互いに重ならないように３２μｍ×４３μｍの第２観察領域を２０個設定した場合に、２０個の前記第２観察領域に含まれるアルミナ粒子の粒度分布を正規分布とみなして、前記アルミナ粒子の平均粒径をＡ、前記アルミナ粒子の粒径の標準偏差をσとしたときに、Ａが１．９μｍ以上２．８μｍ以下であり、（Ａ＋３σ）が、３．０μｍ以下であるスパークプラグ。
2. 前記サーマルエッチング面における２０個の前記第２観察領域において、前記第２観察領域毎に、長径の大きい上位３個のアルミナ粒子を選出することで、長径の大きい６０個の代表アルミナ粒子を選出した場合に、前記代表アルミナ粒子のアスペクト比の度数分布を正規分布とみなして、前記代表アルミナ粒子の平均アスペクト比をＢ、前記代表アルミナ粒子のアスペクト比の標準偏差をσとしたときに、（Ｂ＋３σ）が４．８以下である請求項１に記載のスパークプラグ。
3. 前記サーマルエッチング面における２０個の前記第２観察領域において、前記代表アルミナ粒子のうち、前記アスペクト比が３．５以上のものが２個以下である請求項２に記載のスパークプラグ。
4. 前記鏡面研磨面における２０個の前記第１観察領域において、前記気孔の数が６００個以下である請求項１から請求項３の何れか一項に記載のスパークプラグ。

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