JPH04167385A - 内燃機関用スパークプラグ - Google Patents

内燃機関用スパークプラグ

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JPH04167385A
JPH04167385A JP2292117A JP29211790A JPH04167385A JP H04167385 A JPH04167385 A JP H04167385A JP 2292117 A JP2292117 A JP 2292117A JP 29211790 A JP29211790 A JP 29211790A JP H04167385 A JPH04167385 A JP H04167385A
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Takafumi Oshima
崇文 大島
Hiroyasu Ogura
小倉 浩靖
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NGK Spark Plug Co Ltd
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    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/34Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by the mounting of electrodes in insulation, e.g. by embedding
    • HELECTRICITY
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    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/39Selection of materials for electrodes

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、内燃機間に使用されるスパークプラグに関
する。
(従来の技術〉 従来、内燃機関用スパークプラクの絶縁体内に孔設され
る軸孔先端に該絶縁体と同時焼成によって保持される中
心電極と後端に固持される端子電極との間には、導電性
を確保しつつ、軸孔内の密閉性を保持するために、ガラ
スシール材が封入されており、この軸孔内に封入されて
いるガラスシール材は、例えはS i 02−B203
−Na2Oからなるホウ珪酸ガラスが主体であるものが
一般的である。
(発明が解決しようとする課題) しかしなから、上記従来のものにおいて、絶縁体の軸孔
内において、先端ζこ保持される中心電極と後端に固持
される端子電極どの間に、電気的導通性を確保しつつ、
封入されるガラスシール材を、例えは、5i02−82
03−Na20からなるホウ珪酸ガラスを主体にする場
合には、その熱による軟化点が通常600〜700℃で
あることから、高回転、例えは5000rpmX全開ス
ロットルで内f!に機関を運転すると、内燃W間の燃焼
室内に突出或は面一となる絶縁体の脚長部での温度上昇
は1000℃近くまで上昇するので、従来のようにS 
102−B203−Na20からなるホウ珪酸ガラスを
主体にすると塾による軟化が生し、著しくその粘性が低
下してしまい、この結果空泡が発生し・たり、またガラ
ス成分と金属成分が分離し、電気的導通性が遮断される
等の問題があった。
更に、中心電極と端子電極との電気的導通性を確保する
ために添加される金属フィラーは、端子電極を構成する
ニッケルとの密着性を向上させる“ために、硼素、銅、
或は錫等を添加しているが、この金属フィラーに添加す
る硼素、銅、或は錫等は、中心電極を構成する貴金属と
の間に低融点金属化合物を生成し易く、このため貴金属
を席食し、電気的導通を確実に図ることができない欠点
があった。
そこで、この発明は上記従来のものの持つ欠点を改善す
るものであり、高温となっても中心電極と端子電極との
電気的導通性を確実に確保することができるようにfる
ものである。
(課題を解決するための手段) そのために、絶縁体の軸孔先端に保持される中心電極と
、この中心電極後端と軸孔後端に固持される端子電極と
を電気的に接続する、ガラスと導電性金属の混合物から
なるガラスシールを、(a)、S i○2、Al2O3
、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物の組成
からなり、粒径が300メツシュ以上のアルミノ珪酸塩
ガラス粉末と、 (b)1粒径が200メツシュ以下のシリカガラスと、 (c)1粒径が200メツシュ以下のニッケル、クロム
、又はニッケル−クロム合金粉末を原料とし、さらに上
記ガラスシールにおいて、ガラスと導電性金属の成分比
を 0.8≦[(a)、+ (b)、1 / (c)、≦1
.2且つ、ガラス分中のシリカガラスの成分比を0、0
5 ≦(b)、/  [(a)、+ (b)、コ ≦0
.2を満足させてなるものとし、またガラスシールにお
いて、アルミノ珪酸塩ガラス40〜50%、シリカガラ
ス2.5〜lO%、金属粉末40〜60%を満足させ、
或はガラスシール中のアルミノ珪酸塩ガラスとシリカガ
ラスの軟化点が1000℃以上としてなるものである。
(作用) 上記構成を具えるので、ガラスと導電性金属の混合物か
らなるガラスシールにおいて、ベース材を、5102、
Al2O3、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸
化物の組成からなるアルミノ珪酸塩ガラス粉末とするこ
とて、ガラスの軟化点を向上させることができ、更に粒
径が100メツシュ  1以上とすることて、ガラスシ
ール加熱封着時に焼結収縮を防止することができる。
一方、上記アルミノ珪酸塩ガラスに添加するシリカガラ
スの粒径をか200メツシュ以下とすると共に、導電性
を確保するために添加する金属を粒径が200メツシュ
以下のニッケル、クロム、又はニッケル−クロム合金粉
末とすることで、アルミノ珪酸塩ガラスとの反応性を増
し、中心電極を構成する貴金属電極との間に低融点化合
物の生成を抑制することができるものである。
また、ガラス分及び金属分の混合比を一定に定めること
により、熱膨張による絶縁体の破損や電気的導通性を確
保し、また作業温度におけるガラス化を確実なものとす
ることができる。
(実施例) この発明を図に示す実施例により更に説明する。
(1)は、この発明の実施例である内燃機関用スパーク
プラグであり、この内燃機関用スパークプラグ(1)は
、先端に外側電極(3)を具え、側周部に内燃機関に装
着するときに螺合するネジ部(4)を周設する主体金具
(2)と、軸孔(6)先端にPt−Ir合金、Ir等の
貴金属等からなる中心電極(7)を絶縁体(5)と同時
焼成によって保持し、後端に端子電極(8)を固持し、
上記軸孔(6)内の密閉性を維持しつつ、中心電極(7
)と端子電極(8)との電気的導通性を確保するために
、ガラスシール(9)が加熱、封着されている絶縁体(
5)からなるものである。
そして、この軸孔(6)内に加熱、封着されるガラスシ
ール(9)は、 (a)、5102、A12o3、アルカリ土類金属酸化
物、アルカリ金属酸化物の組成からなり、粒径か100
メツンユ以上のアルミノ珪酸塩ガラス粉末と、 (b)1粒径が200メツシュ以下のシリカガラスと、 (c)1粒径が200メツンユ以下のニッケル、クロム
、又はニッケル−クロム合金粉末の(a)、〜(c)、
を原料としてなるものである。
この発明の実施例であるガラスシール(9)は以上の構
成であることから、ベース材を5in2、Al2O3、
アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物の組成か
らなるアルミノ珪酸塩ガラス粉末とすることて、ガラス
シール(9)の軟化点を高くすることができ(通常85
0〜950℃)、更に軟化点を上げるために、シリカガ
ラスを添加することによって、ガラスシール(9)の軸
孔(6)内への封着時に、シリカガラスがベース材であ
るアルミノ珪酸塩ガラス粉末と反応して高軟化点ガラス
を形成するからである(軟化点としては約1000℃以
上である)。
尚シリカガラスは添加したもの全てかアルミノ珪酸塩ガ
ラスと反応するのではなく、一部は導電金属フィラー中
に残存するが、それらは電気導通を阻害する訳ではない
(第4図参照)。
また、ベース材であるアルミノ珪酸塩ガラス粉末の粒径
は、軸孔(6)へのガラスシール時において加熱する時
に、焼結収縮を発生しないように100メツシュ以上、
好ましくは60メツシュ以上が必要となり、一方添加す
るシリカガラスにおいては、ベース材であるアルミノ珪
酸塩ガラス粉末との反応性を向上させるために、200
メツシュ以下、好ましくは320メツシュ以下であるも
のが適当であり、電気的導通性を確保するためにガラス
シール(9)に添加される導電性金属には、中心電極(
7)に用いられる貴金属との間に低融点化合物を形成せ
ず、耐酸化性に優れるニッケル、クロム、又はニッケル
−クロム合金粉末を用いることが好ましいものである。
更に、上記ガラスツール(9)において、ガラスと導電
性金属の成分比を 0.8≦[(a)、+(1+)、] / (c)、≦1
.2且つ、ガラス分電のシリカガラスの成分比を0、0
5≦(b)、/  [(a)、+(b)、コ ≦0. 
2をiM足させてなるものとするか、ガラスシール(9
)中に含まれる金属分ζこ対するガラス分の比を0.8
以上、1.2以下と規制するのは、金属か過剰に添加さ
れるとガラスシール(9)の膨張係数が増大し、軸孔(
6)への前転、封着時に絶縁体(5)を破損してしまう
恐れがあり、また過少すぎると、十分な電気的導通性を
確保することができなくなるからであり、望ましくはガ
ラス分と金属との比が1.0となるものが適当であると
同時に、ガラス分電のシリカガラスの成分比を0、05
≦(b)、/  [(a)、+(b)、コ ≦0.2を
満足させてなるものとし、少なくともガラスシール(9
)の軟化点を上昇させるため、その比を0.05以上と
し、軟化点が過剰に高くなり作業温度において確実にガ
ラス化が望めるようにするため、その比を1. 2以下
とするものであり、実際は0.10〜1.15程度が適
当であるものとなり、具体的には、ガラスシール(9)
(こおいては、アルミノ珪酸塩ガラス40〜50%、シ
リカガラス2.5〜10%、金属粉末40〜60%をi
M足してなるものとすることによって、目的とするガラ
スシール(9)を得ることができる。
そこで、ガラスシール(9)のベース材として種々の組
成のアルミノ珪酸塩ガラス粉末を用いて、添加するシリ
カガラスの量に応しての軟化点を渉I足したところ、目
標とする1000℃以上の軟化点を得ることができるこ
とが確認され(表1)、更に、2000cc、、6気筒
の実機エンジンにおいて、スロットル全開(1分間)−
アイドリング(1分間)の加熱、冷却を繰り返す100
時間の耐久試験を行なったところ、その効果が著しく認
められた(表2)。
また、第2図に示すように、ガラスシールの方法として
、上記配合のガラスシール材(9)をガラスプレス体に
形成し、これを12個挿入する毎にプレス圧60kgで
押圧し、その後に導電性シール材(11)、抵抗体(1
0)と共にシールイーることもてきる。
(発明の効果) 以上のとおり、ガラスシール中のガラス分と金属分を調
整することによって、中心電極と端子電極との電気的導
通性を確保しつつ、ガラスシールの軟化点を向上させる
と共に、耐摩耗性に優れた貴金属電極や溶接が困難であ
るサーメット電極を中心電極に使用することができる優
れた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の実施例を具える内燃機関用スパー
クプラグの部分拡大断面図、第2図はこの発明の他の実
施例を示すスパークプラグの部分断面図、第3図はこの
発明の要部拡大断面図、第4図は高軟化点ガラスシール
材の構造、第5図はEPMA写真を示すものである。 】・・・内燃機関用スパークプラグ 2・・・主体金具 3・・・外側電極 4・・・ネジ部
5・・・絶縁体 6・・・軸孔 7・・・中心電極8・
・・端子電極 9・・・ガラスシール10・・・抵抗体
 11・・・導電性シール材特許出願人 日本特殊陶業
株式会社 代理人 弁理士 藤 木 三 幸 第1図 第2図 手続補正書く方式) 平成3年3月11 日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)、絶縁体の軸孔先端に該絶縁体と同時焼成によっ
    て保持される中心電極と、この中心電極後端と軸孔後端
    に固持される端子電極とを電気的に接続する、ガラスと
    導電性金属の混合物からなるガラスシール材を、 (a)、SiO_2、Al_2O_3、アルカリ土類金
    属酸化物、アルカリ金属酸化物の組成からなり、粒径が
    100メッシュ以上のアルミノ珪酸塩ガラス粉末と、 (b)、粒径が200メッシュ以下のシリカガラスと、 (c)、粒径が200メッシュ以下のニッケル、クロム
    、又はニッケル−クロム合金粉末の(a)、〜(c)、
    を原料としてなる内燃機関用スパークプラグ。 (2)、上記ガラスシールにおいて、ガラスと導電性金
    属の成分比を 0.8≦[(a)、+(b)、]/(c)、≦1.2且
    つ、ガラス分中のシリカガラスの成分比を0.05≦(
    b)、/ [(a)、+(b)、]≦0.2を満足させ
    てなる請求項(1)、記載の内燃機関用スパークプラグ
    。 (3)、上記ガラスシールにおいて、アルミノ珪酸塩ガ
    ラス40〜50%、シリカガラス2.5〜10%、金属
    粉末40〜60%を満足してなる請求項(1)、又は(
    2)、記載の内燃機関用スパークプラグ。 (4)、ガラスシール中のアルミノ珪酸塩ガラスとシリ
    カガラスの軟化点が1000℃以上としてなる請求項(
    1)、(2)、又は(3)、記載の内燃機関用スパーク
    プラグ。
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