JPH11233232A

JPH11233232A - 抵抗体入りスパークプラグ、スパークプラグ用抵抗体組成物及び抵抗体入りスパークプラグの製造方法

Info

Publication number: JPH11233232A
Application number: JP10104158A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nishikawa; 倹一西川; Minoru Tanaka; 穣田中; Toshitaka Honda; 稔貴本田; Makoto Sugimoto; 誠杉本
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-03-30
Also published as: US6160342A; DE69806437D1; US6334800B1; KR19980081629A; KR100429357B1; EP0874432B1; JP3819586B2; EP0874432A3; DE69806437T2; EP0874432A2

Abstract

(57)【要約】【課題】高負荷が作用した場合でも安定した負荷寿命
特性が得られ、かつ高温でも、電波ノイズ防止性能が低
下しにくい抵抗体入りスパークプラグを提供する。【解決手段】スパークプラグ１００において、抵抗体
１５を構成する抵抗体組成物が半導体性セラミック粒子
を含有するので負荷寿命特性に優れる。また、端子金具
１３と中心電極３との間の電気抵抗値の、２０℃におけ
る値をα1、同じく１５０℃における値をα2として、
（α2−α1）／α1≧−０．３０とすることで、高温で
の電波ノイズ防止性能の劣化を効果的に抑制することが
できる。抵抗体組成物は、電気抵抗値の温度係数が正の
値、又は絶対値の比較的小さい負の値を示す半導体性セ
ラミック粒子（例えばルチル型結晶構造を有するＴｉＯ
₂粒子、アルカリ土類金属元素のチタン酸塩あるいはジ
ルコン酸塩、亜酸化チタン等）、あるいは金属チタンを
含有するものとして構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に使用され
るスパークプラグに関し、特に電波ノイズ発生防止用の
抵抗体を組み込んだスパークプラグに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述のようなスパークプラグとし
て、絶縁体の軸方向に形成された貫通孔に対し、その一
方の端部側から端子金具を挿入・固定し、同じく他方の
端部側から中心電極を挿入・固定するとともに、該貫通
孔内において端子金具と中心電極との間に抵抗体を配置
する構造のものが知られている。この抵抗体は、例えば
特開昭６１−１０４５８０号公報、特開昭６１−２５３
７８６号公報あるいは特開平２−１２６５８４号公報に
開示されているように、ガラス粉末及び／又は絶縁性セ
ラミック粉末に無定形カーボン（例えばカーボンブラッ
ク）を混合した後ホットプレス等により焼結したものが
使用されている。

【０００３】ここで、近年では、自動車エンジン等の内
燃機関はますます高出力化する傾向にあり、着火性向上
のために電源能力も上昇する方向にある。また、内燃機
関の小型化に伴い、抵抗体入りスパークプラグも小型で
高性能のものが要求されている。そして、このような抵
抗体入りスパークプラグ、特に抵抗体の直径が小さい小
型のスパークプラグに高負荷が作用すると、抵抗体に導
電性を付与しているカーボンが焼損して抵抗値が増大
し、安定した負荷寿命特性が得られない問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高負
荷が作用した場合でも安定した負荷寿命特性が得られる
抵抗体入りスパークプラグとその製造方法、及びそれに
使用するための抵抗体組成物を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明の
抵抗体入りスパークプラグは、その要部が下記の共通の
構造を有する。すなわち、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、
主に導電性材料と、ガラス粒子と、ガラス以外のセラミ
ック粒子とからなる抵抗体組成物で構成された抵抗体が
配置される。そして、本発明の抵抗体入りスパークプラ
グの第一の構成においては、抵抗体組成物が、セラミッ
ク粒子として半導体性セラミック粒子を含有するものと
され、また、端子金具と中心電極との間で抵抗体を介し
て通電することにより測定される電気抵抗値の、２０℃
における値をα1、同じく１５０℃における値をα2とし
て、（α2−α1）／α1≧−０．３０であることを特徴
とする。

【０００６】スパークプラグの負荷寿命特性を改善する
試みとしては、半導体酸化物であるＴｉＯ₂粒子を抵抗
体中に配合して、抵抗体の負荷寿命の安定化を図る提案
が、例えば、特開昭５８−１０２４８０号、特開昭５８
−１０２４８１号、特開昭５８−１８９９１７号、特開
昭５９−１７２０１号、特開昭５９−１７２０２号、特
開昭６０−１５０６０１号、特開昭６０−１５０６０２
号、及び特公平５−５２６４１号の各公報に開示されて
いる。しかしながら、内燃機関が高出力化すると、これ
に取り付けて使用されるスパークプラグの温度が上昇
し、これに内蔵された抵抗体の温度も、例えば１００〜
３００℃程度の高温にまで加熱されることがある。この
ような状態になると、半導体性のＴｉＯ₂の電気抵抗
値、ひいては抵抗体の電気比抵抗が減少して、電波ノイ
ズ防止性能が損なわれてしまう欠点がある。

【０００７】そこで、上記本発明の第一の構成では、抵
抗体中に半導体性セラミック粒子を配合したスパークプ
ラグにおいて、端子金具と中心電極との間で抵抗体を介
して通電することにより測定される電気抵抗値の、２０
℃における値をα1、同じく１５０℃における値をα2と
して、（α2−α1）／α1≧−０．３０に設定すること
で、高温においても十分な電波ノイズ防止性能が得られ
る。なお、（α2−α1）／α1＜−０．３０になると、
高温でのノイズ防止性能が不十分となる場合がある。よ
り望ましくは、（α2−α1）／α1≧−０．２７の範囲
で調整するのがよい。

【０００８】次に、抵抗体組成物は、半導体性セラミッ
ク粒子として、断面組織を観察したときに得られる粒子
像の平均粒径（以下、本明細書では、これを単に平均粒
径という）が０．５〜２０μｍとなるＴｉＯ₂粒子を
０．５〜２０重量％の範囲で含有するとともに、そのＴ
ｉＯ₂粒子の少なくとも一部がルチル型結晶構造を有す
るものとして構成できる。なお、本明細書においては、
金属酸化物は全て化学量論組成を有した組成式にて表示
するが、実際には金属酸化物は酸素欠損により非化学量
論組成となる場合がある。

【０００９】該構成によれば、抵抗体組成物中にＴｉＯ
₂粒子を０．５〜２０重量％の範囲で含有させることに
より、高負荷条件でも良好な負荷寿命特性を確保でき、
さらに抵抗体組成物中に配合するＴｉＯ₂粒子の平均粒
径を０．５〜２０μｍの範囲で調整して、その少なくと
も一部をルチル型結晶構造を有するものとすることで、
抵抗体による電波ノイズ防止性能の高温劣化を効果的に
抑制することができる。

【００１０】例えばＴｉＯ₂粒子とカーボン粒子等の非
金属導電材料とを含有する抵抗体の場合、その導電経路
は、非金属導電材料相互間、非金属導電材料とＴｉＯ₂
粒子間、あるいはＴｉＯ₂粒子相互間の接触により形成
される。そして、抵抗体の電気抵抗値は、これら粒子の
固有抵抗（バルク抵抗）と、粒子間の接触抵抗との和で
表されるものと考えられる。

【００１１】ここで、本発明者らが鋭意検討した結果、
上述のような抵抗体の電気抵抗の温度依存性は、各粒子
の固有抵抗の温度変化に主に支配されていることがわか
った。一方、ＴｉＯ₂には、常圧相の結晶構造として、
正方晶系のルチル型、同じく正方晶系のアナターゼ型、
さらに斜方晶系のブルッカイト型の３種が知られてい
る。このうち、工業的に重要なものはルチル型とアナタ
ーゼ型の２種であるが、本発明の上記構成は、これら２
種のＴｉＯ₂のうちルチル型のものの方がアナターゼ型
のものよりも固有抵抗の温度変化が小さくなることに着
目して完成されたものである。

【００１２】抵抗体組成物中のＴｉＯ₂粒子の含有量が
０．５重量％未満になると、抵抗体の負荷寿命特性が不
十分となる。また、２０重量％を超えるとノイズ防止性
能が高温劣化しやすくなる。抵抗体組成物中のＴｉＯ₂
粒子の含有量は、望ましくは２〜２０重量％、さらに望
ましくは３〜１５重量％の範囲で調整するのがよい。

【００１３】一般に、ＴｉＯ₂は粒径が小さくなるとア
ナターゼ型結晶構造が安定化する傾向にある。そして、
ＴｉＯ₂粒子の平均粒径が０．５μｍ未満になると、抵
抗体によるノイズ防止性能が高温劣化しやすくなる。す
なわちノイズ防止性能の温度特性が悪化することにつな
がる。これは、含有されるＴｉＯ₂粒子が微粒子化する
ことでアナターゼ型相の相対含有量が増し、ルチル型相
の相対含有量が逆に不足して、ノイズ防止性能の温度特
性が不十分になるためであると考えられる。また、別の
問題として、ＴｉＯ₂粒子の平均粒径が０．５μｍ未満
になると、ＴｉＯ₂原料粉末の嵩密度が増大するため、
焼成により得られる抵抗体の密度が不足してノイズ防止
性能あるいは負荷寿命特性が損なわれることにつなが
る。一方、ＴｉＯ₂粒子の平均粒径が２０μｍを超える
と、ＴｉＯ₂粉末を含め、後述するガラス粉末やＴｉＯ₂
以外のセラミック粉末など、抵抗体の原料粉末粒子が焼
成時に再配列しにくくなり、同様に抵抗体の密度が不足
する結果につながる。抵抗体組成物中のＴｉＯ₂粒子の
平均粒径は、より望ましくは２〜８μｍの範囲で調整す
るのがよい。

【００１４】次に、抵抗体組成物中のＴｉＯ₂粒子は、
その２０重量％以上がルチル型結晶構造を有するもの
（ルチル型相）であることが望ましい。この場合、Ｔｉ
Ｏ₂粒子の残部は、アナターゼ型結晶構造を有するもの
（アナターゼ型相）で構成することができる。ＴｉＯ₂
の総量に占めるルチル型相の含有比率が２０重量％未満
になると、ノイズ防止性能の温度特性が不十分となる場
合がある。ルチル型相の含有比率はより望ましくは３０
重量％以上とするのがよい。一方、ルチル型相の含有比
率は８０重量％以下の範囲で調整するのがよい。ルチル
型相は、アナターゼ型相よりも一般に粗粒であるから、
その含有比率が８０重量％を超えると、ＴｉＯ₂と後述
する金属相あるいは非金属導電材料とが主体となって形
成される抵抗体中の導電路形成部の厚さが不均一化し、
安定な負荷寿命特性が得られない場合がある。ルチル型
相の含有比率は、より望ましくは７０重量％以下とする
のがよい。

【００１５】また、抵抗体組成物中のＴｉＯ₂粒子は、
その粒径分布に着目した場合は、粒径範囲０．０５〜
０．５μｍに属するＴｉＯ₂粒子の含有比率を２０〜８
０重量％とし、粒径範囲２〜８μｍに属するＴｉＯ₂粒
子の含有比率を８０〜２０重量％とすることが、安定な
負荷寿命特性とノイズ防止性能の温度特性とを確保する
上で望ましい。すなわち、粒径範囲２〜８μｍに属する
ＴｉＯ₂粒子は大半がルチル型相を主体とするものとな
り、その含有比率を２０重量％以上とすることで、ノイ
ズ防止性能において良好な温度特性を達成することがで
きる。また、粒径範囲２〜８μｍに属するＴｉＯ₂粒子
の含有比率を８０重量％以下とし、粒径範囲０．０５〜
０．５μｍに属するＴｉＯ₂粒子の含有比率を上記範囲
で調整することで、抵抗体中の導電路形成部の厚さを均
一化でき、安定な負荷寿命特性を得ることができる。な
お、粒径範囲０．０５〜０．５μｍに属するＴｉＯ₂粒
子の含有比率はより望ましくは３０〜７０重量％とする
のがよく、粒径範囲２〜８μｍに属するＴｉＯ₂粒子の
含有比率はより望ましくは７０〜３０重量％とするのが
よい。

【００１６】次に、抵抗体組成物は、半導体性セラミッ
ク粒子として、半導体性のチタン酸金属塩系複合酸化物
及び半導体性のジルコン酸金属塩系複合酸化物の少なく
ともいずれか（以下、両者を総称する場合は特定複合酸
化物という）を０．５〜２０重量％の範囲で含有するも
のとして構成できる。

【００１７】この構成は、半導体性セラミック粒子とし
て従来使用されてきたＴｉＯ₂と比較して、チタン酸金
属塩系複合酸化物及びジルコン酸金属塩系複合酸化物が
固有抵抗の温度変化が小さいことに着目して完成された
ものである。そして、抵抗体組成物中に上述の特定複合
酸化物を０．５〜２０重量％の範囲で含有させることに
より、高負荷条件でも良好な負荷寿命特性を確保でき、
かつ抵抗体によるノイズ防止性能の高温劣化を効果的に
抑制することができる。

【００１８】抵抗体組成物中の特定複合酸化物の含有量
が０．５重量％未満になると、抵抗体の負荷寿命特性が
不十分となる。また、２０重量％を超えるとノイズ防止
性能が高温劣化しやすくなる。抵抗体組成物中の特定複
合酸化物の含有量は、望ましくは２〜２０重量％、さら
に望ましくは３〜１５重量％の範囲で調整するのがよ
い。

【００１９】上述のような特定複合酸化物としては、ア
ルカリ土類金属元素のチタン酸塩あるいはアルカリ土類
金属元素のジルコン酸塩が、良好な半導体特性を有して
その固有抵抗の温度変化も小さく、本発明に特に好適に
使用することができる。

【００２０】このようなアルカリ土類金属元素のチタン
酸塩あるいはジルコン酸塩としては、チタン酸マグネシ
ウム（組成式：ＭｇＴｉＯ₃、ただし酸素欠損のため非
化学量論組成となる場合がある。以下同じ）、ジルコン
酸マグネシウム（組成式：ＭｇＺｒＯ₃）、チタン酸カ
ルシウム（組成式：ＣａＴｉＯ₃）、ジルコン酸カルシ
ウム（組成式：ＣａＺｒＯ₃）、チタン酸ストロンチウ
ム（組成式：ＳｒＴｉＯ₃）、ジルコン酸ストロンチウ
ム（組成式：ＳｒＺｒＯ₃）、チタン酸バリウム（組成
式：ＢａＴｉＯ₃）及びジルコン酸バリウム（組成式：
ＢａＺｒＯ₃）を例示でき、本発明においてはこれらか
ら選ばれる１種を単独で、あるいは２種以上を複合させ
て使用することができる。

【００２１】上記抵抗体組成物中の特定複合酸化物の粒
子の平均粒径は、０．５μｍ〜２０μｍの範囲で調整す
るのがよい。該平均粒径が０．５μｍ未満になると、特
定複合酸化物の原料粉末の嵩密度が増大するため、焼成
により得られる抵抗体の密度が不足してノイズ防止性能
あるいは負荷寿命特性が損なわれる場合がある。一方、
特定複合酸化物の平均粒径が２０μｍを超えると、特定
複合酸化物粉末を含め、後述するガラス粉末や上記特定
複合酸化物以外のセラミック粉末など、抵抗体の原料粉
末粒子が焼成時に再配列しにくくなり、同様に抵抗体の
密度が不足する場合がある。抵抗体組成物中の特定複合
酸化物の平均粒径は、より望ましくは２〜８μｍの範囲
で調整するのがよい。

【００２２】さて、以上の構成では、抵抗体組成物中に
含有されるセラミック粒子のうち、ＴｉＯ₂粒子ないし
特定複合酸化物粒子を除いた残余のもの（以下、補助セ
ラミック粒子という）の含有量が２〜３２重量％となっ
ているのがよい。補助セラミック粒子の含有量が上記範
囲から外れると、スパークプラグの負荷寿命特性が損な
われる場合がある。補助セラミック粒子の含有量は、望
ましくは３〜２０重量％の範囲で調整するのがよい。補
助セラミック粒子は、例えばＺｒＯ₂、ＺｒＳｉＯ₄、Ａ
ｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ａｌ−Ｍｇスピネル及びムライトの１
種又は２種以上を主体とするものとして構成できる。

【００２３】上記抵抗体組成物は、２〜９０重量％のガ
ラスと、２．５〜５２重量％のセラミック粒子（ＴｉＯ
₂粒子ないし特定複合酸化物粒子を含む）と、０．１〜
５重量％の炭素成分とを含有するものとして構成でき
る。このような抵抗体組成物は、例えば２〜９０重量％
のガラス粉末と、２．５〜５２重量％のセラミック粒子
と、０．１〜５重量％の非金属導電材料（例えばカーボ
ンブラック）と、０．１〜５重量％の有機バインダ（例
えばＰＶＡ等）と、必要に応じて適量の金属粉末（金属
相となる）とを混合して原料粉末となし、これを加熱・
成形することにより得ることができる。

【００２４】具体的には、粒径１５０μｍ未満のガラス
粒子（以下、微粒ガラスという）を３〜２０重量％、粒
径範囲１５０〜８００μｍに属するガラス粒子（以下、
粗粒ガラスという）を６０〜９０重量％、ＴｉＯ₂粒子
又は特定複合酸化物粒子を０．５〜２０重量％、補助セ
ラミック粒子を２〜３２重量％、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ及びＺｎの１種又は２種以上を主体とする金属粉末
（金属相となる）を０．０５〜０．５重量％、及び非金
属導電材料粉末を０．５〜５．０重量％配合し、ホット
プレスすることにより製造することができる。

【００２５】図４は、このようにして得られる上記抵抗
体組成物の構造を模式的に示したものである。すなわ
ち、微粒ガラスの少なくとも一部が溶融後凝固すること
により結合ガラス相となり、これに金属相及び非金属導
電材料粒子（以下、これらを総称して導電性材料粉末と
いう）が分散して導電路形成部となる。該導電路形成部
は、粗粒ガラスに由来するブロックガラス粒子を取り囲
んだ、いわゆるブロック構造を形成することとなる。こ
の場合、結合ガラス相の少なくとも一部は、端子金具側
の端部から中心電極側の端部に至る連続部を形成してな
り、該連続部が、導電性材料粉末の粒子同士の電気的な
接触に基づき、抵抗体の導電路を形成することとなる。
そして、この連続部、すなわち導電路がブロック粒子の
介在により至る所で迂回させられてその実効長が長くな
り、良好な電波ノイズ発生防止効果が達成される。

【００２６】微粒ガラスは、ホットプレス時に少なくと
もその一部が溶融して、粗粒ガラス粉末の粒子同士に形
成された隙間を充填する役割を果たす。しかしながら、
その粒径が１５０μｍを超えると溶融が不十分となって
導電路に空隙が生じやすくなり、プラグの負荷寿命特性
が損なわれることにつながる。なお、微粒ガラス粉末の
粒径は、望ましくは１００μｍ以下の範囲で設定するの
がよい。一方、粗粒ガラスは、粒径が１５０μｍ未満に
なると加熱・成形時に粒子が軟化ないし溶融しやすくな
り、前述のブロック構造が損なわれて良好な電波ノイズ
発生防止効果が達成されなくなる。また、粒径が８００
μｍを超えるとガラス粒子間に空隙が残存しやすくな
り、プラグの負荷寿命特性が損なわれることにつなが
る。

【００２７】また、微粒ガラスの重量が３重量％未満に
なるか、粗粒ガラスの重量が９０重量％を超えると、ホ
ットプレス時にガラスがほとんど溶融しなくなり、ガラ
ス粒子間に多量の空隙が形成されて、プラグの負荷寿命
特性が損なわれる。一方、微粒ガラスの重量が３０重量
％を超えるか、粗粒ガラスの重量が６０重量％未満にな
ると、ブロック粒子の含有比率が減少し、ブロック構造
の形成が不十分となって良好な電波ノイズ発生防止効果
が達成されなくなる。なお、微粒ガラスの重量は、望ま
しくは３〜１２重量％の範囲で設定するのがよい。ま
た、粗粒ガラスの重量は、望ましくは７０〜８５重量％
の範囲で設定するのがよい。

【００２８】金属相ないし非金属導電材料の配合量が上
記範囲の上限値から外れると、電波ノイズ防止効果が不
十分となる場合がある。逆に下限値から外れると負荷寿
命特性が損なわれる場合がある。金属相の配合量は、望
ましくは０．１〜０．３重量％の範囲で調整するのがよ
く、非金属導電材料の含有量は望ましくは０．５〜３．
０重量％の範囲で調整するのがよい。

【００２９】また、組織の観点からみた場合、抵抗体組
成物は次のように構成されているのがよい。すなわち、
該抵抗体組成物は、粒径範囲１５０〜８００μｍに属す
るガラス粒子からなるブロックガラス粒子を５０〜９０
体積％と、導電性材料と、セラミック粒子と、それら導
電性材料とセラミック粒子とを分散させた状態で互い結
合する結合ガラス相とを含有して、ブロックガラス粒子
間を埋める形態をなし、抵抗体中に導電路を形成する導
電路形成部を１０〜５０体積％とを含む。

【００３０】導電路形成部中のブロックガラス粒子の含
有比率が５体積％未満になるか、あるいは抵抗組成物中
における導電路形成部自身の含有比率が４０体積％を超
えると、ブロック粒子の含有比率が減少し、ブロック構
造の形成が不十分となって良好な電波ノイズ発生防止効
果が達成されなくなる。逆に、導電路形成部中のブロッ
クガラス粒子の含有量が８０体積％を超えるか、あるい
は抵抗組成物中における導電路形成部自身の含有比率が
５体積％未満になると、ガラス粒子間に多量の空隙が形
成されて、プラグの負荷寿命特性が損なわれる。ブロッ
クガラス粒子の含有量は、より望ましくは２０〜４０体
積％の範囲で調整するのがよい。

【００３１】なお、ブロックガラス粒子の粒径は、図８
に示すように、抵抗体断面上で観察される粒子の外形線
に対し、その外形線と接しかつ粒子内を横切らないよう
に２本の平行線Ａ，Ｂを、その粒子との位置関係を変え
ながら各種引いたときの、上記平行線Ａ，Ｂ間の距離の
最大値ｄとして定義する（なお、前述のＴｉＯ₂粒子像
の粒径等についても同じ）。そして、ブロックガラス粒
子の体積含有率は、その抵抗体断面上で観察されるブロ
ックガラス粒子の合計面積を、視野面積で割ることによ
り算出できる。

【００３２】導電路形成部に含まれる導電性材料は、例
えばＡｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＺｎの１種又は２種以
上を主体とする金属相と、非金属導電性材料とを含有す
るものとすることができる。

【００３３】また、導電路形成部は、当該導電路形成部
中に占める重量含有比率において、結合ガラス相を７．
５〜５０重量％、金属相を０．１〜３．０重量％、非金
属導電材料を１．２〜１２．５重量％、セラミック粒子
を５〜８０重量％（そのうち、ＴｉＯ₂粒子ないし特定
複合酸化物粒子は５〜５０重量％）の各範囲で含有する
ものとすることができる。

【００３４】導電路形成部中の結合ガラス相の含有比率
が７．５重量％未満になると、ホットプレス時にガラス
がほとんど溶融しなくなり、ガラス粒子間に多量の空隙
が形成されて、プラグの負荷寿命特性が損なわれる。一
方、５０重量％を超えると、金属相ないし非金属導電材
料の相対比率が減少し、負荷寿命特性が損なわれること
につながる。また、導電路形成部中の金属相ないし非金
属導電材料粒子の含有比率が上記範囲の上限値から外れ
ると、電波ノイズ防止効果が不十分となる場合がある。
また、逆に下限値から外れると、負荷寿命特性が損なわ
れる場合がある。

【００３５】さらに、導電路形成部中のＴｉＯ₂粒子な
いし特定複合酸化物粒子の含有比率が５重量％未満にな
ると、抵抗体の負荷寿命特性が不十分となる。また、５
０重量％を超えるとノイズ防止性能が高温劣化しやすく
なる。この場合、ＴｉＯ₂粒子ないし特定複合酸化物粒
子の導電路形成部に占める体積比率は、同様の理由によ
り５〜５０体積％、望ましくは２０〜４０体積％の範囲
で調整するのがよい。なお、この体積含有率ＶRは、例
えば抵抗体組成物の断面組織において観察されるセラミ
ック粒子の面積率をＳ0とし、かつＸ線回折等により同
定される、抵抗体組成物中のＴｉＯ₂粒子ないし特定複
合酸化物粒子の含有体積をＶ1、同じく補助セラミック
粒子の含有体積をＶ2として、ＶR＝｛Ｓ0×Ｖ1／（Ｖ1＋Ｖ2）｝×１００（体積％）‥‥(1) により算出することができる。

【００３６】非金属導電材料は、無定形カーボン（カー
ボンブラック）、グラファイト、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＷＣ
及びＺｒＣの各粒子の１種又は２種以上を主体とするも
のとして構成できる。この場合、抵抗体組成物中には、
その非金属導電材料に基づく炭素成分が含有されること
となり、かつ該炭素成分は、主に導電路形成部に存在す
る形となる。例えばカーボンブラックを用いると、該炭
素成分の少なくとも一部のものが、カーボンブラック粒
子の形で導電路形成部中に含有されることとなる。

【００３７】抵抗体組成物中の炭素の含有量は０．５〜
５．０重量％の範囲で調整するのがよい。炭素の含有量
が０．５重量％未満になると、スパークプラグの負荷寿
命特性が損なわれる場合がある。また、炭素の含有量が
５．０重量％を超えると、電波ノイズ防止効果が不十分
となる場合がある。炭素含有量は、より望ましくは０．
５〜３．０重量％の範囲で調整するのがよい。なお、非
金属導電材料中には、粉末成型用の有機バインダに由来
した炭素成分が含まれる場合がある。

【００３８】また、本発明においてガラス粒子の材質
は、例えばＢ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、ＢａＯ−Ｂ₂Ｏ₃系、Ｓ
ｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＢａＯ系、及びＳｉＯ₂−Ｚｎ
Ｏ−Ｂ₂Ｏ₃系、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ｌｉ₂Ｏ系、及びＳｉ
Ｏ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ｌｉ₂Ｏ−ＢａＯ系の各ガラス粉末のうち
の１種以上を含有するものを使用することができる。こ
の場合、その軟化温度が８００℃以下のものを使用する
ことで、溶融時のガラスの流動性が高められ、ブロック
粒子間の隙間に結合ガラス相が十分ゆき渡って隙間等が
形成されにくくなる。その結果、プラグの負荷寿命特性
が改善される。ここで、ガラスの軟化温度は、その粘性
率が４．５×１０⁷ポアズとなる温度を意味するものと
する。該軟化温度が３００℃未満になると、抵抗体の耐
熱性が損なわれるので、軟化温度が３００〜８００℃、
より望ましくは６００〜８００℃のガラスを使用するの
がよい。なお、粗粒ガラス（あるいはブロックガラス粒
子）と微粒ガラス（あるいは結合ガラス相）とで、ガラ
スの材質を異ならせてもよい。

【００３９】ここで、ガラスの軟化温度については、抵
抗体のガラス粒子中のＢ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｌｉ等の
被酸化元素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
てガラス試料を作り、そのガラス試料の軟化点をもって
当該ガラスの軟化点を推定できる。

【００４０】また、ガラス粒子の材質は、微粒ガラスの
軟化温度と、粗粒ガラスの軟化温度との差が１００℃以
下のものを使用することが望ましい。すなわち、微粒ガ
ラス及び粗粒ガラスの各軟化温度を、それぞれＴF及び
ＴCとした場合に、｜ＴF−ＴC｜≦１００℃であること
が望ましい。この場合、ＴF＞ＴCであってもＴF＜ＴCで
あってもいずれでもよい。その理由を以下に説明する。

【００４１】まず、微粒ガラスと粗粒ガラスとでは、そ
の粘性率が同じであっても前者の方が後者よりもホット
プレス時に変形を起こしやすい性質を有している。そし
て、ＴF＞ＴCの場合は｜ＴF−ＴC｜≦１００℃であれ
ば、微粒ガラスの軟化温度が粗粒ガラスよりも多少高く
とも、微粒ガラスはホットプレス時の圧力で十分に変形
し、粗粒ガラス間の隙間を埋めるのでプラグの負荷寿命
特性が良好に維持される。しかしながら、｜ＴF−ＴC｜
＞１００℃になると微粒ガラスの変形が不十分となり、
粗粒ガラス間に隙間が形成されて負荷寿命特性の低下を
招く場合がある。一方、ＴF＜ＴCの場合は、微粒ガラス
はさらに変形しやすくなり、隙間等はより形成されにく
くなるが、｜ＴF−ＴC｜＞１００℃になるとガラスの粘
性率が低くなり過ぎ、また、導電路形成部に微粒ガラス
の発泡による空隙が発生しやすくなって、負荷寿命特性
の低下を招く場合がある。それ故、｜ＴF−ＴC｜は１０
０℃以下であることが望ましく、｜ＴF−ＴC｜は、望ま
しくは５０℃以下とするのがよい。

【００４２】次に、抵抗体組成物は、導電性材料として
のＴｉを主体とする金属相（以下、Ｔｉ系金属相とい
う）と、半導体性セラミック粒子としての組成式Ｔｉ_n
Ｏ_2n-1で表示される亜酸化チタン粒子と、の少なくとも
いずれかを含有するものとして構成することもできる。
なお、ここでいう亜酸化チタンとは、二酸化チタンより
も酸素含有率の低い酸化チタンをいい、組成式ＴｉＯx
（ｘ＜２）として表すことも可能である。

【００４３】従来、抵抗体組成物中に配合されていたア
ナターゼ型のＴｉＯ₂は半導体性であり、温度上昇に伴
い電気抵抗値が減少する性質を有する（すなわち、負の
温度係数を有している）。この場合、その温度上昇に伴
う電気抵抗値の変化率が比較的大きいため、高温での電
気抵抗値の減少が大きく、過度に配合量を増加させる
と、高温での電波ノイズ防止性能が損なわれる欠点があ
る。これに対し、上記亜酸化チタンは同じ半導体性なが
ら温度上昇に伴う電気抵抗値の変化率が二酸化チタンよ
りも小さいので、高温での抵抗体の電気抵抗値の減少が
抑制され、ひいては高温でも良好な電波ノイズ防止性能
を確保できる。またＴｉ系金属は、温度上昇に伴い電気
抵抗値が逆に増大する（すなわち正の温度係数を有して
いる）ことから、高温での抵抗減少抑制に関して上記亜
酸化チタンと同様の効果を奏する。また、抵抗体中のＴ
ｉ系金属相や亜酸化チタン粒子は、負荷寿命安定材とし
ても作用し、抵抗体の負荷寿命特性が向上する効果も合
わせて達成される。なお、Ｔｉ系金属相と亜酸化チタン
粒子とは、いずれかを単独で抵抗体組成物中に含有させ
てもよいし、双方を混在させてもよい。

【００４４】この場合、抵抗体組成物中の、Ｔｉ系金属
相及び／又は亜酸化チタン粒子の合計含有量は、０．５
〜１０重量％の範囲で調整することで、上記効果を一層
顕著なものとすることができる。なお、上記合計含有量
が０．５重量％未満であると、高温での抵抗値増大の抑
制効果が不十分となる場合がある。また、該合計含有量
が１０重量％を超えると、抵抗体組成物の電気比抵抗の
過度の増大を招く場合がある。

【００４５】また、Ｔｉ系金属相及び／又は亜酸化チタ
ン粒子の平均粒径は、５〜１００μｍの範囲で調整する
のがよい。該平均粒径が５μｍ未満になると、抵抗体の
製造時等において、Ｔｉ系金属相及び／又は亜酸化チタ
ン粒子の酸化反応が進みやすくなり、高温での抵抗値増
大の抑制効果が不十分となる場合がある。他方、平均粒
径が１００μｍを超えると、抵抗体組成物の電気比抵抗
の過度の増大を招く場合がある。なお、該平均粒径は、
望ましくは１０〜３０μｍの範囲で調整するのがよい。

【００４６】本発明において、亜酸化チタン粒子は、Ｔ
ｉＯ（結晶系：立方晶系）、Ｔｉ₂Ｏ₃（結晶系：六方晶
系）及びＴｉ₃ Ｏ₅（結晶系：単斜晶系）の少なくとも
いずれかを主体に構成することができる。このうちＴｉ
₃ Ｏ₅は、湿度や雰囲気等に対して安定であるので本発
明に特に好適に使用できる。なお、ここに例示した各種
亜酸化チタンの組成式は全て化学量論比にて表している
が、酸素欠損のため非化学量論組成となることもある。

【００４７】なお、亜酸化チタン以外のセラミック粒子
は、例えばＺｒＯ₂、ＺｒＳｉＯ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、
Ａｌ−Ｍｇスピネル及びムライトの１種又は２種以上を
主体とするものとして構成できる。

【００４８】上記抵抗体組成物は、２〜６０重量％のガ
ラスと、２〜６５重量％のセラミック粒子（亜酸化チタ
ン粒子を含む）と、０．１〜７重量％の炭素成分とを含
有するものとして構成できる。このような抵抗体組成物
は、２〜６０重量％のガラス粒子と、２〜６５重量％の
セラミック粒子（亜酸化チタン粒子を含む）と、０．１
〜５重量％の非金属導電材料（例えばカーボンブラッ
ク）と、０．１〜５重量％の有機バインダ（例えばＰＶ
Ａ等）と、必要に応じて適量の金属粉末（金属相とな
る）とを混合して原料粉末となし、これを成形・加熱す
ることにより得ることができる。

【００４９】また、該抵抗体組成物の原料粉末の配合比
率は、具体的には次のようにするのがよい。微粒ガラス：０．５〜２０重量％；粗粒ガラス：５０〜９０重量％；Ｔｉ金属粒子及び／又は亜酸化チタン粒子：０．５〜１
０重量％；補助セラミック粒子：０．１〜６重量％；非金属導電材料粒子を０．５〜７．０重量％。

【００５０】また、組織の観点からみた場合は、前述の
ブロックガラス粒子を５０〜９０体積％と、同じく導電
路形成部を１０〜５０体積％とを含んでいるのがよい。
なお、導電路形成部に含まれる導電性材料粒子は、Ａ
ｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＺｎの１種又は２種以上を主
体とする金属相粒子と、非金属導電性材料粒子とを含有
するものとすることができる。

【００５１】また、Ｔｉ系金属相ないし亜酸化チタン粒
子の導電路形成部に占める体積比率は、５〜５０体積
％、望ましくは２０〜４０体積％の範囲で調整するのが
よい。該体積比率が５体積％未満になると、抵抗体の負
荷寿命特性が不十分となる。また、５０体積％を超える
とノイズ防止性能が高温劣化しやすくなる。

【００５２】また、この場合も非金属導電材料粒子とし
ては、無定形カーボン（カーボンブラック）の他、グラ
ファイト、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＷＣ及びＺｒＣ等が使用で
きる。抵抗体組成物中の炭素の含有量は、前述の通り
０．５〜７．０重量％の範囲で調整するのがよい。炭素
の含有量が０．５重量％未満になると、スパークプラグ
の負荷寿命特性が損なわれる場合がある。また、炭素の
含有量が７．０重量％を超えると、電波ノイズ防止効果
が不十分となる場合がある。炭素含有量は、より望まし
くは２．０〜５．０重量％の範囲で調整するのがよい。

【００５３】次に、本発明の抵抗体入りスパークプラグ
の第二の構成は、抵抗体組成物が、非金属導電材料とし
て、ＴｉＣ粒子及びＴｉＮ粒子の少なくとも一方を含有
することを特徴とする。

【００５４】スパークプラグの抵抗体は、高電圧・高温
といった厳しい条件下に晒されることにより、使用時間
の経過とともに酸化が進行する。ここで、非金属導電材
料としては、従来より前述のカーボンブラックが使用さ
れることが多いが、カーボンブラックは酸化されるとＣ
ＯやＣＯ₂に変化して消失するので、酸化の進行に伴い
抵抗値が急上昇する場合がある。しかしながら、このカ
ーボンブラックに代えて、又はカーボンブラックととも
に上記ＴｉＣ粒子もしくはＴｉＮ粒子の少なくとも一方
を用いることで、次のような利点が生ずる。すなわち、
ＴｉＣやＴｉＮは酸化されても消失せず、しかも半導体
性のＴｉＯ₂（あるいは亜酸化チタン）となるので、抵
抗値の急な上昇が抑制できる。また、ＴｉＣやＴｉＮの
粒径は、一般には数μｍと大きく（カーボンブラック粒
子の１０〜１００倍）、完全に酸化されるまでに長時間
がかかる。従って、抵抗体の径時変化が少ない耐久性に
優れたスパークプラグが得られる。

【００５５】この場合、抵抗体組成物中の、ＴｉＣ粒子
及び／又はＴｉＮ粒子の合計含有量は１〜１０重量％の
範囲で設定するのがよい。該合計含有量が１重量％未満
であると、導電性材料の絶対量が不足して初期抵抗値の
上昇を招く場合がある。また、導電経路が細くなるので
単位面積あたりの負荷が高くなり、耐久性が悪化する場
合がある。他方、上記合計含有量が１０重量％を超える
と、初期抵抗値が低くなり過ぎ、所期の電波ノイズ防止
性能が得られない場合がある。

【００５６】また、抵抗体組成物中のＴｉＣ粒子及び／
又はＴｉＮ粒子は、断面組織を観察したときに得られる
粒子像の平均粒径が５μｍ以下とすることで、抵抗体単
位体積当りのＴｉＣ粒子及び／又はＴｉＮ粒子の比表面
積を十分に確保できるので抵抗値の経時変化が少なくな
り、抵抗体の耐久性を向上させることができる。また、
抵抗体の抵抗値を所期の狙い値に調整することが容易に
なる。

【００５７】さらに、ＴｉＣ粒子及び／又はＴｉＮ粒子
中の酸素含有量は、３．０重量％以下とするのがよい。
換言すれば、抵抗体組成物の出発原料となるＴｉＣ粒子
及び／又はＴｉＮ粒子は、酸素含有量が３．０重量％以
下のものを用いるのがよい。酸素含有量が３．０重量％
を超えると、粒子表層部の酸素濃度が増大し、粒子間の
接触抵抗が高くなって抵抗体の耐久性が悪化する場合が
ある。

【００５８】上記抵抗体組成物は、２０〜８０重量％の
ガラスと、２〜６０重量％のセラミック粒子とを含有す
るものとして構成できる。このような抵抗体組成物は、
１〜１０重量％のＴｉＣ粒子及び／又はＴｉＮ粒子と、
２０〜８０重量％のガラス粉末と、２〜６０重量％のセ
ラミック粉末と、０．５〜５重量％の有機バインダ（例
えばＰＶＡ等）と、必要に応じて適量の金属粉末（金属
相となる）あるいはＴｉＣ粒子及び／又はＴｉＮ粒子以
外の非金属導電材料（例えばカーボンブラック）とを混
合して原料粉末となし、これを加熱・成形することによ
り得ることができる。

【００５９】この場合、該抵抗体組成物の原料粉末の配
合比率は、具体的には次のようにするのがよい。微粒ガラス：０．５〜２０重量％；粗粒ガラス：５０〜９０重量％；セラミック粒子：２〜６０重量％；非金属導電材料粒子（ＴｉＣ粒子及び／又はＴｉＮ粒子
含む）：１〜１０．０重量％。

【００６０】また、組織の観点からみた場合は、前述の
ブロックガラス粒子を５０〜９０体積％と、同じく導電
路形成部を１０〜５０体積％とを含んでいるのがよい。
なお、導電路形成部に含まれる導電性材料は、例えばＡ
ｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＺｎの１種又は２種以上を主
体とする金属相と、上記非金属導電性材料とを含有する
ものとすることができる。

【００６１】また、ＴｉＣ粒子及び／又はＴｉＮ粒子の
導電路形成部に占める体積比率は、５〜５０体積％、望
ましくは２０〜４０体積％の範囲で調整するのがよい。
該体積比率が５体積％未満になると、抵抗体の負荷寿命
特性が不十分となる。また、５０体積％を超えるとノイ
ズ防止性能が高温劣化しやすくなる。

【００６２】なお、ＴｉＣ粒子及び／又はＴｉＮ粒子以
外に、例えばカーボンブラックやグラファイト等の炭素
系導電材料を配合する場合、抵抗体組成物中の炭素成分
のうちＴｉＣ粒子に含有されるものを除いた含有量が
７．０重量％以下となっているのがよい。この含有量が
７．０重量％を超えると、電波ノイズ防止効果が不十分
となる場合がある。

【００６３】次に、本発明のスパークプラグの第三の構
成と、その製造方法とは、抵抗体を構成する抵抗体組成
物が、主にガラス粒子と、ガラス以外のセラミック粒子
と、平均粒径が２０ｎｍ〜８０ｎｍのカーボンブラック
粒子とからなる原料粉末を用いて製造されることを特徴
とする。

【００６４】カーボンブラックは、抵抗体中の他の原料
粉末（ガラス、セラミック）粒子の間に介在するととも
に、カーボンブラックの一次粒子が１次元的に連接して
連鎖構造（ストラクチャー）を形成し、さらにそのスト
ラクチャーが二次元的に結合して、抵抗体の導電ネット
ワークを形成する。

【００６５】ここで、カーボンブラックは、抵抗体の原
料粉末を水系溶媒を用いた湿式混合により調製する場
合、比重が大きい水との濡れ性が低い等の要因により分
散性が悪く、特に粒径が小さい場合やストラクチャーが
長い場合には、その均一な分布が困難になる。その結
果、カーボンブラックが抵抗体組成物中に偏在し、この
抵抗体組成物を使用してガラスシールを行うと、得られ
る抵抗体の抵抗値がばらつくとともに、導電経路が局所
的になることによって電流密度が集中し、スパークプラ
グの負荷寿命特性が不安定になる問題がある。他方、カ
ーボンブラックの粒径が大きくなり過ぎた場合や、スト
ラクチャーが短い場合には導電性が低下するため、カー
ボンブラックの配合量を増加する必要がある。しかしな
がら、カーボンブラックは、ガラスやセラミックなどの
他の原料粉末と比べればはるかに粒径が小さいため、配
合量が増大し過ぎると原料粉末の嵩密度が増大し、粉末
粒の橋かけ等も生じやすくなるので圧縮性が損なわれる
こととなる。その結果、得られる抵抗体の密度が上がら
ず空隙等の欠陥量も増大して、スパークプラグの負荷寿
命特性が不安定になる問題がある。

【００６６】本発明者らは、この観点に鑑みて鋭意検討
した結果、使用するカーボンブラックの平均粒径を２０
ｎｍ〜８０ｎｍとすることで、得られる抵抗体の抵抗値
のばらつきが少なく、またこれを用いたスパークプラグ
の負荷寿命特性の安定化を図ることができることを見い
出したのである。

【００６７】カーボンブラックの平均粒径を２０〜８０
ｎｍに限定したのは次のような理由による。まず、平均
粒径を２０ｎｍ以上とすることで、カーボンブラックの
抵抗体組成物中への分布を均一化することができ、抵抗
体の抵抗値のばらつきが抑制されるとともに、電流経路
が分散するので電流密度の集中が起き難くくなる。他
方、平均粒径を８０ｎｍ以下とすることで、カーボンブ
ラックの配合量を少なくしても良好な導電性を得ること
ができる。その結果、ガラス粉末やセラミック粉末な
ど、他の原料粉末と比較すれば微細なカーボンブラック
の使用量を削減でき、抵抗体組成物の原料粉末の嵩密度
を高めることができるので、最終的に得られる抵抗体の
密度が向上し、ひいては欠陥が少なく負荷寿命の安定し
た抵抗体を得ることができる。なお、カーボンブラック
の平均粒径は、望ましくは３０〜５０ｎｍとするのがよ
い。

【００６８】この場合、カーボンブラック粉末は、日本
工業規格Ｋ６２２１、６．１．２のＡ法に規定された、
１００ｇのカーボンブラックが吸収するＤＢＰ（ジブチ
ルフタレート）の量が６０〜１２０ｍｌのものを使用す
るのがよい。このＤＢＰの吸収量は、カーボンブラック
粉末中のストラクチャー長さが大きくなるほど大きくな
るので、これを該ストラクチャー長さを反映した指標と
して用いることができる（以下、本明細書では、このよ
うに測定したＤＢＰの吸収量のことを「ストラクチャー
長さ」という）。

【００６９】そして、カーボンブラックのストラクチャ
ーの長さを１２０ｍｌ／１００ｇ以下とすることで、該
ストラクチャーを抵抗体中に均一に分布させることがで
き、電流経路が分散して電流密度の集中が起き難くな
る。他方、ストラクチャー長さを６０ｍｌ／１００ｇ以
下とすることで、少ないカーボンブラックの配合量で良
好な導電性が得られるようになり、カーボンブラックの
使用量が削減されて抵抗体組成物の原料粉末の嵩密度が
高められる。これにより、最終的に得られる抵抗体の密
度が向上し、欠陥が少なく負荷寿命の安定した抵抗体を
得ることができる。なお、該ストラクチャー長さは、望
ましくは８０〜１００ｍｌ／１００ｇとするのがよい。

【００７０】この場合、抵抗体組成物の原料粉末は、２
０〜９０重量％のガラス粉末と、２０〜５０重量％のセ
ラミック粉末と、５〜３０重量％のカーボンブラック粉
末と、０．０５〜５重量％の有機バインダーとを含有す
るものを使用するのがよい。ガラス粉末の配合量が２０
重量％未満になると、良好なシール性を確保することが
できなくなる場合がある。他方、これが９０重量％を超
えると負荷寿命特性が不十分となる場合がある。ガラス
粉末の配合量は、望ましくは７０〜８０重量％とするの
がよい。一方、セラミック粉末が２０重量％未満であっ
たり、カーボンブラック粉末が５重量％未満であると、
導電経路が細くなり過ぎて負荷寿命の低下を招く場合が
ある。また、セラミック粉末が５０重量％を超えるか、
カーボンブラックが３０重量％を超えると、電波ノイズ
防止効果が低下する。なお、望ましくは、セラミック粉
末は２０〜３０重量％、カーボンブラックは５〜１０重
量％とするのがよい。

【００７１】なお、上記本発明の各抵抗体組成物におい
ては、２０℃における電気比抵抗の値は５０〜２０００
Ω・ｃｍの範囲で調整するのがよい。該電気比抵抗の値
が５０Ω・ｃｍ未満になると、ノイズ防止性能が不十分
となる場合がある。また、２０００Ω・ｃｍを超えると
負荷寿命特性が不十分となる場合がある。該電気比抵抗
の値は、より望ましくは１００〜１２００Ω・ｃｍの範
囲で調整するのがよい。

【００７２】なお、本発明の抵抗体入りスパークプラグ
の第四の構成は、抵抗体組成物が、セラミック粒子とし
て、断面組織を観察したときに得られる粒子像の平均粒
径が０．５〜２０μｍのＴｉＯ₂粒子を０．５〜２０重
量％の範囲で含有する抵抗体組成物で主に構成されると
ともに、該抵抗体組成物中のＴｉＯ₂粒子の少なくとも
一部がルチル型結晶構造を有することを特徴とする。

【００７３】さらに、本発明の抵抗体入りスパークプラ
グの第五の構成は、抵抗体組成物が、セラミック粒子と
して、半導体性のチタン酸金属塩系複合酸化物及び半導
体性のジルコン酸金属塩系複合酸化物の少なくともいず
れか（特定複合酸化物）を０．５〜２０重量％の範囲で
含有することを特徴とする。

【００７４】また、第六の構成は、抵抗体組成物が、導
電性材料としてのＴｉを主体とする金属相（以下、Ｔｉ
系金属相という）と、セラミック粒子として組成式Ｔｉ
_nＯ_2n-1で表示される亜酸化チタン粒子との少なくとも
いずれかを含有する抵抗体組成物からなることを特徴と
する。

【００７５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施の
形態を図面を用いて説明する。図１及び図２に示す本発
明の一例たるスパークプラグ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。

【００７６】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
エンジンブロックに取り付ける際に、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。なお、ねじ部７の外径は、１０〜１
８ｍｍ（例えば１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１８ｍ
ｍ）である。

【００７７】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を有するととも
に、例えばアルミナを主体とし、かつＡｌ成分を、Ａｌ
₂Ｏ₃に換算した重量にて８５〜９８重量％（望ましくは
９０〜９８重量％）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。

【００７８】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。端子金具１３は低炭素鋼等で構成
され、表面には防食のためのＮｉメッキ層（層厚、例え
ば５μｍ）が形成されている。そして、該端子金具１３
は、シール部１３ｃと、絶縁体２の後端縁より突出する
端子部１３ａと、端子部１３ａとシール部１３ｃとを接
続する棒状部１３ｂとを有する。なお、シール部１３ｃ
はその外周面をねじ状又はローレット状に加工され、導
電性ガラスシール層１７によって貫通孔６の内面との間
をシールされる。

【００７９】また、該貫通孔６内において端子金具１３
と中心電極２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。抵抗体１５は、既に詳細に説明
した本発明の抵抗体組成物により構成されている。ま
た、導電性ガラスシール層１６，１７は、Ｃｕ、Ｓｎ、
Ｆｅ等の金属成分の１種又は２種以上を主体とする金属
粉末を混合したガラスにより構成される。なお、該導電
性ガラスシール層には、必要に応じてＴｉＯ₂等の半導
体性の無機化合物粉末を適量配合することができる。

【００８０】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。

【００８１】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３ａ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、第一軸部２ｇ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３ａ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。

【００８２】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状部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。

【００８３】図５Ａ及び図５Ｂ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、係
止用突出部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。・係止用突出部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（＝（ｔ1＋ｔ2）／
２）：０．２５〜３．２５ｍｍ。

【００８４】なお、図５Ａ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６０ｍ
ｍ、Ｌ2＝約１０ｍｍ、Ｌ3＝約１４ｍｍ、Ｄ1＝約１１
ｍｍ、Ｄ2＝約１３ｍｍ、Ｄ3＝約７．３ｍｍ、Ｄ4＝
５．３ｍｍ、Ｄ5＝４．３ｍｍ、Ｄ6＝３．９ｍｍ、Ｄ7
＝２．６ｍｍ、ｔ1＝３．３ｍｍ、ｔ2＝１．４ｍｍ、ｔ
3＝０．９ｍｍ、ｔA＝１．２ｍｍ。

【００８５】また、図５Ｂ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５Ａ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１
０ｍｍ、Ｌ3＝約１４ｍｍ、Ｄ1＝約１１ｍｍ、Ｄ2＝約
１３ｍｍ、Ｄ3＝約９．２ｍｍ、Ｄ4＝６．９ｍｍ、Ｄ5
＝５．１ｍｍ、Ｄ6＝３．９ｍｍ、Ｄ7＝２．７ｍｍ、ｔ
1＝３．３ｍｍ、ｔ2＝２．１ｍｍ、ｔ3＝１．２ｍｍ、
ｔA＝１．７ｍｍ。

【００８６】次に、図２及び図３に示すように、中心電
極３及び接地電極４の各本体部３ａ及び４ａ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、Ｉｒ、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３に示すように、中心電極３の本体部３
ａ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、例えば所定の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。

【００８７】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、所定の原料粉末の成
形体を焼成することにより絶縁体２を製造する。そし
て、その絶縁体２の所定の表面領域に釉薬スラリーを塗
布して釉薬スラリー塗布層２ｄ’（図６）を形成し、こ
れを乾燥する。

【００８８】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６
（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、（ｄ）に示すよう
に、貫通孔６内には、中心電極３側（下側）から見て第
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。

【００８９】そして、図７（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。そして、この状態で炉内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
１６、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）。

【００９０】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においてガスケット
１０１を介し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。

【００９１】

【実施例】以下、本発明の効果を下記実施例によりさら
に詳しく説明する。（実施例１）微粒ガラス粉末（平均粒径８０μｍ）、Ｔ
ｉＯ₂粉末、ＴｉＯ₂以外の各種セラミック粉末（平均粒
径１〜４μｍ）、金属相形成用の各種金属粉末（平均粒
径２０〜５０μｍ）、非金属導電材料粉末としてのカー
ボンブラック、及び有機バインダとしてのデキストリン
を所定量配合し、水を溶媒としてボールミルにより湿式
混合し、その後これを乾燥して準備素材を調整した。次
いで、これに粗粒ガラス粉末（平均粒径２５０μｍ）を
所定量配合して原料素地を作り、これを温度９００℃、
圧力１００ＭＰａにてホットプレス成形して、抵抗体組
成物を得た。

【００９２】なお、ガラス粉末の材質は、ＳｉＯ₂を５
０重量％、Ｂ₂Ｏ₃を２９重量％、Ｌｉ₂Ｏを４重量％、
及びＢａＯを１７重量％配合・溶解して得られるホウケ
イ酸リチウムガラスであり、その軟化温度は５８５℃で
あった。また、ＴｉＯ₂は、平均粒径０．４μｍ、粒径
の標準偏差をσとして、該平均粒径を中心とする３σ範
囲が０．０５〜０．５μｍの粒径分布を有するもの（以
下、Ａタイプという）と、平均粒径４μｍ、粒径の標準
偏差をσとして、該平均粒径を中心とする３σ範囲が２
〜８μｍの粒径分布を有するもの（以下、Ｂタイプとい
う）とを適宜の比率で混合して用いた。なお、Ｘ線回折
により、前者ＡタイプのＴｉＯ₂は全体の９０重量％以
上がアナターゼ型となっており、後者ＢタイプのＴｉＯ
₂は全体の９０重量％以上がルチル型となっていること
がわかった。

【００９３】得られた抵抗体組成物については、Ｘ線回
折によりルチル型のＴｉＯ₂とアナターゼ型のＴｉＯ₂と
の全ＴｉＯ₂に対する各含有比率を求めた。結果を表
１、表３、表５に示している。また、各表において、粗
粒ガラス、微粒ガラス、ＴｉＯ₂、ＴｉＯ₂以外のセラミ
ック及び金属相の含有量について、抵抗体組成物調製時
の配合比率から推定した値を示している。また、抵抗体
組成物中の炭素の含有量はガス分析により求めた。さら
に、上記ＡタイプとＢタイプの混合ＴｉＯ₂粉末の平均
粒径は、レーザー回折式粒度分析計を用いて測定した。

【００９４】そして、上記抵抗体組成物から高さ３ｍ
ｍ、幅３ｍｍ、長さ１０ｍｍの試料を切り出し、そのバ
ルクの電気比抵抗の値をホイートストンブリッジ法によ
り測定した。また、抵抗体組成物を所定形状に切り出し
て焼き締まり判定用試料を作製し、その断面を光学顕微
鏡（倍率２０倍）により観察した。そして、相当量の気
孔が観察され、少量の水を滴下したときに瞬時に吸水す
るものを焼き締まり不良（×）、気孔がほとんど観察さ
れず、吸水しないものを焼き締まり良（○）として判定
した。結果を表２、表４、表６に示す（なお、表２、表
４、表６の各結果は、それぞれ表１、表３、表５の抵抗
体組成物の組成に対応している）。

【００９５】次に、図１に示すスパークプラグ１００の
抵抗体１５を上記各抵抗体組成物により、図６及び図７
に示す方法にて作製した。なお、図５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６０ｍ
ｍ、Ｌ2＝約１０ｍｍ、Ｌ3＝約１８ｍｍ、Ｄ1＝約１０
ｍｍ、Ｄ2＝約１２ｍｍ、Ｄ3＝約９ｍｍ、Ｄ4＝７ｍ
ｍ、Ｄ5＝５ｍｍ、Ｄ6＝４ｍｍ、Ｄ7＝２．５ｍｍ、ｔ1
＝２．５ｍｍ、ｔ2＝２．０ｍｍ、ｔ3＝１．２ｍｍ、ｔ
A＝２．２５ｍｍ。さらに、導電性ガラス粉末として
は、Ｃｕ粉末とホウケイ酸カルシウムガラス（軟化温度
７８０℃）粉末とを重量比にて１：１に配合したものを
用いた。なお、導電性ガラスシール層１６の形成のため
に、上記導電性ガラス粉末を０．２ｇ使用し、また、抵
抗体１５の形成のために前記原料素地を０．５ｇ使用
し、導電性ガラスシール層１７の形成のために、上記導
電性ガラス粉末を０．３ｇ使用した。

【００９６】それらスパークプラグ１００に対し負荷寿
命特性を次の方法により測定した。すなわち、スパーク
プラグを自動車用トランジスタ点火装置に取り付け、放
電電圧２０ｋＶ、放電回数３６００回／分の条件で１０
０時間放電させた後の抵抗値変化を測定した。判定条件
は、２ｋΩ以上のプラスの抵抗値変化を起こしたものを
不良（×）、そうでなかったものを良（○）とした。

【００９７】電波ノイズ特性は、スパークプラグ１００
の発する妨害波電界強度を、ＣＩＳＰＲ（国際無線障害
特別委員会）規格に定められた測定法により試験周波数
５〜１０００ＭＨｚにて測定し、電界強度がＣＩＳＰＲ
規格に定められた限界値（以下、ＣＩＳＰＲ限界値とい
う）より３ｄＢ以上小さいものを優（◎）、ＣＩＳＰＲ
限界値以下のものを良（○）、ＣＩＳＰＲ限界値を超え
るものを不良（×）とした。また、温度特性は、端子金
具１３と中心電極３との間の２０℃での抵抗値をα1、
同じく１５０℃（２時間保持）における抵抗値をα2と
して、γ＝（α2−α1）／α1の値により、γが−０．
２５〜０のものを優（◎）、−０．３０〜−０．２５の
ものを良（○）、−０．３０未満のものを不良（×）と
した。以上の結果を表２、表４及び表６に示す。

【００９８】

【表１】

【００９９】

【表２】

【０１００】

【表３】

【０１０１】

【表４】

【０１０２】

【表５】

【０１０３】

【表６】

【０１０４】まず、表１及び表２に示すように、抵抗体
組成物中のルチル型のＴｉＯ₂とアナターゼ型のＴｉＯ₂
との含有比率をほぼ一定としたスパークプラグの場合、
ＴｉＯ₂の総含有量が０．５〜２０重量％の範囲に入っ
ているものは、負荷寿命特性及び温度特性ともに良好で
あることがわかる。また、γの値も−０．３０以上とな
っている。

【０１０５】次に、表３及び表４に示すように、抵抗体
組成物中のＴｉＯ₂の平均粒径を０．５〜２０μｍとし
たスパークプラグにおいて、電波ノイズ特性及び負荷寿
命特性が良好であることがわかる。また、ＴｉＯ₂の総
量に占めるルチル型相の含有比率を２０重量％以上とし
たスパークプラグにおいては、良好な温度特性が得られ
ていることがわかる。また、表５及び表６に示すよう
に、抵抗体組成物中の炭素の含有量が０．５〜５重量％
の場合に、電波ノイズ特性及び負荷寿命特性がいずれも
良好となっていることがわかる。

【０１０６】（実施例２）微粒ガラス粉末（平均粒径８
０μｍ）、特定複合酸化物としてのＭｇＴｉＯ₃、Ｍｇ
ＺｒＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₃及び
ＢａＺｒＯ₃の各粉末（平均粒径０．１〜２５μｍ）、
特定複合酸化物以外のセラミック粉末としてのＺｒＯ₂
（平均粒径１〜４μｍ）、金属相形成用の各種金属粉末
（平均粒径２０〜５０μｍ）、非金属導電材料粉末とし
てのカーボンブラック、及び有機バインダとしてのデキ
ストリンを所定量配合し、水を溶媒としてボールミルに
より湿式混合し、その後これを乾燥して準備素材を調整
した。なお、比較のために、特定複合酸化物の代わりに
ＴｉＯ₂（アナターゼ型）を用いた準備素材も作製し
た。

【０１０７】次いで、これに粗粒ガラス粉末（平均粒径
２５０μｍ）を所定量配合して原料素地となし、これを
温度９００℃、圧力１００ＭＰａにてホットプレス成形
して、抵抗体組成物を得た。なお、ガラス粉末の材質は
実施例１と同じである。得られた抵抗体組成物について
は、炭素の含有量はガス分析により求めた。結果を表７
に示している。また、表７には、粗粒ガラス、微粒ガラ
ス、特定複合酸化物、及び特定複合酸化物以外のセラミ
ックの各含有量を、抵抗体組成物調製時の配合比率から
推定した値にて示している。

【０１０８】そして、上記抵抗体組成物のバルクの電気
比抵抗を実施例１と同様に測定した。また、抵抗体１５
の組成を除いて実施例１と同様のスパークプラグを各種
作製し、同様の実験を行った。以上の結果を表８に示
す。

【０１０９】

【表７】

【０１１０】

【表８】

【０１１１】すなわち、抵抗体の特定複合酸化物の総含
有量が０．５〜２０重量％の範囲に入っているものは、
該特定複合酸化物の代わりにＴｉＯ₂を使用したものと
比較して、負荷寿命特性及び温度特性ともに良好であ
り、また、γの値も−０．３０以上となっていることが
わかる。さらに、抵抗体組成物中の特定複合酸化物の平
均粒径を０．５〜２０μｍとしたスパークプラグは、電
波ノイズ特性及び負荷寿命特性が良好であることがわか
る。

【０１１２】（実施例３）微粒ガラス粉末（平均粒径８
０μｍ）、金属Ｔｉ粉末又はＴｉ₃Ｏ₅粉末（平均粒径
０．５〜２００μｍ）、セラミック粉末としてのＺｒＯ
₂（平均粒径１〜４μｍ）、非金属導電材料粉末として
のカーボンブラック、及び有機バインダとしてのＰＶＡ
を所定量配合し、水を溶媒としてボールミルにより湿式
混合し、その後これを乾燥して準備素材を調整した。な
お、比較のために、特定複合酸化物の代わりにＴｉＯ₂
（アナターゼ型）を用いた準備素材も作製した。

【０１１３】次いで、これに粗粒ガラス粉末（平均粒径
２５０μｍ）を所定量配合して原料素地となし、これを
温度９００℃、圧力１００ＭＰａにてホットプレス成形
して、抵抗体組成物を得た。なお、ガラス粉末の材質は
実施例１と同じである。得られた抵抗体組成物につい
て、炭素の含有量をガス分析により求めた。結果を表１
０に示している。また、表９には、粗粒ガラス、微粒ガ
ラス、金属Ｔｉ又はＴｉ₃Ｏ₅、ＺｒＯ₂の各含有量を、
抵抗体組成物調製時の配合比率から推定した値にて示し
ている。

【０１１４】そして、上記抵抗体組成物のバルクの電気
比抵抗を実施例１と同様に測定した。また、抵抗体１５
の組成を除いて実施例１と同様のスパークプラグを各種
作製し、同様の実験を行った。以上の結果を表１０に示
す。

【０１１５】

【表９】

【０１１６】

【表１０】

【０１１７】すなわち、金属ＴｉないしＴｉ₃Ｏ₅を抵抗
体中に配合したものは、これらに代えてＴｉＯ₂を使用
したものと比較して、負荷寿命特性及び温度特性ともに
良好であることがわかる。この場合、金属ＴｉないしＴ
ｉ₃Ｏ₅の含有量を０．５〜１０重量％（望ましくは３〜
５重量％）とすること、あるいはその粒径を５〜１００
μｍ（望ましくは２０〜５０μｍ）とすることで、一層
良好な結果が得られていることがわかる。

【０１１８】（実施例４）微粒ガラス粉末（平均粒径８
０μｍ）、ＴｉＣ又はＴｉＮ粉末（平均粒径０．７〜５
μｍ、含有される酸素量を予めガス分析により同定）、
セラミック粉末としてのＺｒＯ₂（平均粒径１〜４μ
ｍ）、及び有機バインダとしてのＰＶＡを所定量配合
し、水を溶媒としてボールミルにより湿式混合し、その
後これを乾燥して準備素材を調整した。なお、比較のた
めに、ＴｉＣ又はＴｉＮ粉末に代えてカーボンブラック
（平均粒径０．０６μｍ）を使用したものも用意した。

【０１１９】次いで、これに粗粒ガラス粉末（平均粒径
２５０μｍ）を所定量配合して原料素地となし、これを
温度９００℃、圧力１００ＭＰａにてホットプレス成形
して、抵抗体組成物を得た。なお、ガラス粉末の材質
は、ＳｉＯ₂を６０重量部、Ｂ₂Ｏ₃を２５重量部、Ｌｉ₂
Ｏを５重量部、及びＢａＯを７重量部配合・溶解して得
られるホウケイ酸リチウム−バリウムガラスであり、そ
の軟化温度は７２０℃であった。得られた抵抗体組成物
について、炭素の含有量をガス分析により求めた。結果
を表１１及び表１３に示している。また、表１１及び表
１３には、粗粒ガラス、微粒ガラス、ＴｉＣ又はＴｉ
Ｎ、ＺｒＯ₂の各含有量を、抵抗体組成物調製時の配合
比率から推定した値にて示している。なお、炭素成分の
分析総量ＷC0から、ＴｉＣに含有される炭素成分量ＷC1
（本実施例ではＴｉＣの配合量から推定しているが、抵
抗体をＩＣＰ分析等により直接分析してＴｉ成分の含有
量を求め、これと等モルの炭素成分の値として算出する
こともできる）を減ずることにより、遊離炭素成分量Ｗ
CP（＝ＷC0−ＷC1）を算出している。

【０１２０】そして、上記抵抗体組成物のバルクの電気
比抵抗を実施例１と同様に測定した。また、抵抗体１５
の組成を除いて実施例１と同様のスパークプラグを各種
作製し、次の実験を行った。負荷寿命特性は、まずスパ
ークプラグの初期抵抗値Ｒ0を測定し、次いでこれを自
動車用トランジスタ点火装置に取り付け、スパークプラ
グの温度を３５０℃に昇温し、放電電圧２０ｋＶ、放電
回数３６００回／分で３００時間放電させた後の抵抗値
をＲとして、抵抗値変化率ΔＲ＝｛（Ｒ−Ｒ0）／Ｒ｝
×１００（％）により評価した。また、電波ノイズ特性
の評価は実施例１と同様にして行った。以上の結果を表
１２及び表１４に示す。

【０１２１】

【表１１】

【０１２２】

【表１２】

【０１２３】

【表１３】

【０１２４】

【表１４】

【０１２５】すなわち、導電材料としてカーボンブラッ
クの一部に代えて、ＴｉＣないしＴｉＮを使用したもの
は、高温（３５０℃）においても負荷寿命特性が良好で
あることがわかる。この場合、ＴｉＣないしＴｉＮの含
有量を１〜１０重量％（望ましくは５〜６重量％）とす
ることで、初期抵抗値も比較的低く、電波ノイズ防止性
能においても特に良好な結果が得られている。また、Ｔ
ｉＣないしＴｉＮの粒径を５μｍ以下とするか、あるい
は原料のＴｉＣないしＴｉＮ粉末の酸素含有量を３重量
％未満に設定すれば、負荷寿命特性をさらに良好とでき
ることもわかる。

【０１２６】（実施例５）微粒ガラス粉末（平均粒径８
０μｍ）、各種粒径及びストラクチャー長を有するカー
ボンブラック、セラミック粉末としてのＺｒＯ₂（平均
粒径１〜４μｍ）、及び有機バインダとしてのポリエチ
レングリコールとを所定量配合し、水を溶媒としてボー
ルミルにより湿式混合し、その後これを乾燥して準備素
材を調整した。なお、カーボンブラックの平均粒径はレ
ーザー回折式粒度計を用いて測定し、ストラクチャー長
は前記ＪＩＳに記載された方法により測定した。

【０１２７】次いで、これに粗粒ガラス粉末（平均粒径
２５０μｍ）を所定量配合して原料素地となし、これを
温度９００℃、圧力１００ＭＰａにてホットプレス成形
して、抵抗体組成物を得た（試料番号１〜２４）。な
お、ガラス粉末の材質は、実施例１と同じである。得ら
れた各抵抗体組成物について、アルキメデス法により測
定した見かけ密度の値を表１５に示している。また、表
１５には、粗粒ガラス、微粒ガラス、ＺｒＯ₂の各含有
量を、抵抗体組成物調製時の配合比率から推定した値に
て示している。次に、抵抗体１５の組成を除いて実施例
１と同様のスパークプラグを各種作製した（各試料番号
につきｎ＝２０）。なお、各スパークプラグの電気抵抗
値（抵抗体１５を介した中心電極３と端子金具１３との
間の値）の初期値は、カーボンブラックの配合量によ
り、５ｋΩ±０．３ｋΩとなるように調整している。こ
れらスパークプラグを用いて、次の実験を行った。

【０１２８】まず、各スパークプラグの電気抵抗値（抵
抗体１５を介した中心電極３と端子金具１３との間の
値）を、ホイートストンブリッジ法により測定し、各試
料番号毎にその標準偏差を算出するとともに、３σ＜
０．６であったものを◎（優）、０．６≦３σ＜１．２
であったものを○（良）、１．２≦３σ＜１．８であっ
たものを△（可）、３σ≧１．８であったものを×（不
可）として評価した。また、負荷寿命特性は、まずスパ
ークプラグの初期抵抗値Ｒ0を測定し、次いでこれを自
動車用トランジスタ点火装置に取り付けて放電電圧２０
ｋＶ、放電回数３６００回／分で２５０時間放電させ、
放電後の電気抵抗値の抵抗値をＲとして、抵抗値変化率
ΔＲ＝｛（Ｒ−Ｒ0）／Ｒ｝×１００（％）を測定する
ことにより評価した。なお、判定は、ΔＲが±１５％以
内のものを◎（優）、±２５％以内のものを○（良）、
±３０％以内のものを△（可）、±３０％を越えるもの
を×（不可）とした。以上の結果を表１５に示す。

【０１２９】

【表１５】

【０１３０】この実験結果から次のことが判明する。す
なわち、平均粒径が２０ｎｍ〜８０ｎｍであり、かつス
トラクチャー長さが６０ｍｌ〜１２０ｍｌ／１００ｇの
カーボンブラックを使用することで、規定の電気抵抗値
（この場合、５±０．３ｋΩ）を得る上でのカーボンブ
ラックの配合量を少なくでき、抵抗体の見かけ密度が上
昇している。そして、抵抗値のばらつきが少なく、かつ
負荷寿命特性においても良好な結果が得られている。

【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。

【図３】図２の発火部の近傍をさらに拡大して示す断面
図。

【図４】抵抗体の構造を示す模式図。

【図５】絶縁体のいくつかの実施例を示す縦断面図

【図６】ガラスシール工程の説明図。

【図７】図６に続く説明図。

【図８】抵抗体中の各種粒子の寸法を定義する説明図。

【符号の説明】

１主体金具２絶縁体３中心電極４接地電極１３端子金具１５抵抗体１６，１７導電性ガラスシール層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平9−257542 (32)優先日平９(1997)９月５日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号特願平9−362693 (32)優先日平９(1997)12月12日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (72)発明者杉本誠愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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
内において前記端子金具と前記中心電極との間に、主に
導電性材料と、ガラス粒子と、ガラス以外のセラミック
粒子とからなる抵抗体組成物で構成された抵抗体が配置
され、前記抵抗体組成物が、前記セラミック粒子として半導体
性セラミック粒子を含有するものとされ、前記端子金具と前記中心電極との間で前記抵抗体を介し
て通電することにより測定される電気抵抗値の、２０℃
における値をα1、同じく１５０℃における値をα2とし
て、（α2−α1）／α1≧−０．３０であることを特徴
とする抵抗体入りスパークプラグ。
【請求項２】前記抵抗体組成物が、前記半導体性セラ
ミック粒子として、断面組織を観察したときに得られる
粒子像の平均粒径が０．５〜２０μｍとなるＴｉＯ₂粒
子を０．５〜２０重量％の範囲で含有するとともに、そ
のＴｉＯ₂粒子の少なくとも一部がルチル型結晶構造を
有する請求項１記載の抵抗体入りスパークプラグ。
【請求項３】前記抵抗体組成物中のＴｉＯ₂粒子の２
０重量％以上がルチル型結晶構造を有する請求項２記載
のスパークプラグ。
【請求項４】前記抵抗体組成物中のＴｉＯ₂粒子は、
粒径範囲０．０５〜０．５μｍに属するＴｉＯ₂粒子の
含有比率が２０〜８０体積％であり、粒径範囲２〜８μ
ｍに属するＴｉＯ₂粒子の含有比率が８０〜２０体積％
である請求項２又は３に記載のスパークプラグ。
【請求項５】前記抵抗体組成物が、前記半導体性セラ
ミック粒子として、半導体性のチタン酸金属塩系複合酸
化物及び半導体性のジルコン酸金属塩系複合酸化物の少
なくともいずれか（以下、両者を総称する場合は特定複
合酸化物という）を０．５〜２０重量％の範囲で含有す
る請求項１記載の抵抗体入りスパークプラグ。
【請求項６】前記特定複合酸化物は、アルカリ土類金
属元素のチタン酸塩及びアルカリ土類金属のジルコン酸
塩の少なくともいずれかである請求項５記載のスパーク
プラグ。
【請求項７】前記特定複合酸化物は、ＭｇＴｉＯ₃、
ＭｇＺｒＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＣａＺｒＯ₃、ＳｒＴｉ
Ｏ₃、ＳｒＺｒＯ₃、ＢａＴｉＯ₃及びＢａＺｒＯ₃から選
ばれる１種又は２種以上である請求項６記載のスパーク
プラグ。
【請求項８】前記抵抗体組成物中において、前記特定
複合酸化物の粒子の平均粒径が０．５〜２０μｍである
請求項５ないし７のいずれかに記載のスパークプラグ。
【請求項９】前記抵抗体組成物は、粒径範囲１５０〜８００μｍに属するガラス粒子からな
るブロックガラス粒子を５０〜９０体積％と、前記導電性材料と、前記セラミック粒子と、それら導電
性材料とセラミック粒子とを分散させた状態で互い結合
する結合ガラス相とを含有して、前記ブロックガラス粒
子間を埋める形態をなし、前記抵抗体中に導電路を形成
する導電路形成部を１０〜５０体積％と、を含む請求項２ないし８のいずれかに記載の抵抗体入り
スパークプラグ。
【請求項１０】前記セラミック粒子のうち、前記Ｔｉ
Ｏ₂粒子又は前記特定複合酸化物粒子を除いた残余のも
のの含有量が２〜３２重量％である請求項２ないし９の
いずれかに記載の抵抗体入りスパークプラグ。
【請求項１１】前記導電性材料は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ及びＺｎの１種又は２種以上を主体とする金属
相と、非金属導電性材料とを含有するものである請求項
９又は１０に記載の抵抗体入りスパークプラグ。
【請求項１２】前記抵抗体組成物は、前記ＴｉＯ₂粒
子ないし前記特定複合酸化物粒子を、前記導電路形成部
に占める体積含有比率において１０〜８０体積％含有す
るものである請求項９ないし１１のいずれかに記載のス
パークプラグ。
【請求項１３】前記抵抗体組成物中の炭素成分の含有
量が０．５〜５重量％である請求項２ないし１２のいず
れかに記載のスパークプラグ。
【請求項１４】前記抵抗体組成物は、前記導電性材料
としてのＴｉを主体とする金属相（以下、Ｔｉ系金属相
という）と、前記半導体性セラミック粒子としての組成
式Ｔｉ_nＯ_2n-1で表示される亜酸化チタン粒子と、の少
なくともいずれかを含有するものである請求項１記載の
抵抗体入りスパークプラグ。
【請求項１５】前記抵抗体組成物中の、前記Ｔｉ系金
属相及び／又は前記亜酸化チタン粒子の合計含有量が
０．５〜１０重量％である請求項１４記載の抵抗体入り
スパークプラグ。
【請求項１６】前記Ｔｉ系金属相及び／又は前記亜酸
化チタン粒子の平均粒径が５μｍ〜１００μｍである請
求項１４又は１５に記載の抵抗体入りスパークプラグ。
【請求項１７】前記亜酸化チタン粒子は、ＴｉＯ、Ｔ
ｉ₂ Ｏ₃及びＴｉ₃Ｏ₅の少なくともいずれかを主体に構
成される請求項１４ないし１６のいずれかに記載の抵抗
体入りスパークプラグ。
【請求項１８】前記抵抗体組成物は、２〜６０重量％
のガラスと、２〜６５重量％の前記セラミック粒子と、０．１〜７重量％の炭素成分とを含有する請求項１４な
いし１７のいずれかに記載の抵抗体入りスパークプラ
グ。
【請求項１９】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
孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に、主
に導電性材料と、ガラス粒子と、ガラス以外のセラミッ
ク粒子とからなる抵抗体組成物で構成された抵抗体が配
置され、前記抵抗体組成物が、前記セラミック粒子として、平均
粒径が０．５〜２０μｍのＴｉＯ₂粒子を０．５〜２０
重量％の範囲で含有する抵抗体組成物で主に構成される
とともに、該抵抗体組成物中のＴｉＯ₂粒子の少なくとも一部がル
チル型結晶構造を有することを特徴とする抵抗体入りス
パークプラグ。
【請求項２０】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
孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に、主
に導電性材料と、ガラス粒子と、ガラス以外のセラミッ
ク粒子とからなる抵抗体組成物で構成された抵抗体が配
置され、前記抵抗体組成物が、前記セラミック粒子として、半導
体性のチタン酸金属塩系複合酸化物及び半導体性のジル
コン酸金属塩系複合酸化物の少なくともいずれか（以
下、両者を総称する場合は特定複合酸化物という）を
０．５〜２０重量％の範囲で含有することを特徴とする
抵抗体入りスパークプラグ。
【請求項２１】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
孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に、主
に導電性材料と、ガラス粒子と、ガラス以外のセラミッ
ク粒子とからなる抵抗体組成物で構成された抵抗体が配
置され、前記抵抗体組成物が、前記導電性材料としてのＴｉを主
体とする金属相（以下、Ｔｉ系金属相という）と、前記
セラミック粒子として組成式Ｔｉ_nＯ_2n-1で表示される
亜酸化チタン粒子との少なくともいずれかを含有する抵
抗体組成物からなることを特徴とする抵抗体入りスパー
クプラグ。
【請求項２２】前記抵抗体組成物の、２０℃における
電気比抵抗が５０〜２０００Ω・ｃｍである請求項１な
いし２１のいずれかに記載のスパークプラグ。
【請求項２３】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
孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に、主
に導電性材料と、ガラス粒子と、ガラス以外のセラミッ
ク粒子とからなる抵抗体組成物で構成された抵抗体が配
置され、前記抵抗体組成物が、非金属導電性材料として、ＴｉＣ
粒子及びＴｉＮ粒子の少なくとも一方を含有することを
特徴とする抵抗体入りスパークプラグ。
【請求項２４】前記抵抗体組成物中の、前記ＴｉＣ粒
子及び／又は前記ＴｉＮ粒子の合計含有量が１〜１０重
量％である請求項２３記載の抵抗体入りスパークプラ
グ。
【請求項２５】前記抵抗体組成物中は、前記ＴｉＣ粒
子及び／又は前記ＴｉＮ粒子が、断面組織を観察したと
きに得られる粒子像の平均粒径が５μｍ以下である請求
項２３又は２４に記載の抵抗体入りスパークプラグ。
【請求項２６】前記抵抗体組成物の原料として、酸素
含有量が３重量％以下のＴｉＣ及び／又はＴｉＮ粉末が
使用される請求項２３ないし２５のいずれかに記載の抵
抗体入りスパークプラグ。
【請求項２７】前記抵抗体組成物は、２０〜８０重量
％のガラスと、２〜６０重量％の前記セラミック粒子とを含有する請求
項２２ないし２６のいずれかに記載の抵抗体入りスパー
クプラグ。
【請求項２８】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
孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に抵抗
体が配置され、前記抵抗体を構成する抵抗体組成物は、主にガラス粒子
と、ガラス以外のセラミック粒子と、平均粒径が２０ｎ
ｍ〜８０ｎｍのカーボンブラック粒子とからなる原料粉
末を用いて製造されたものであることを特徴とする抵抗
体入りスパークプラグ。
【請求項２９】前記カーボンブラック粉末として、日
本工業規格Ｋ６２２１、６．１．２のＡ法に規定され
た、１００ｇのカーボンブラックが吸油するＤＢＰ（ジ
ブチルフタレート）の量が６０〜１２０ｍｌのものが使
用される請求項２８記載の抵抗体入りスパークプラグ。
【請求項３０】前記抵抗体組成物の前記原料粉末は、２０〜８０重量％のガラス粉末と、２０〜５０重量％のセラミック粉末と、５〜３０重量％のカーボンブラック粉末と、０．０５〜５重量％の有機バインダーとを含有するもの
が使用される請求項２８又は２９に記載の抵抗体入りス
パークプラグ。
【請求項３１】主に導電性材料ガラス粒子及びガラス
以外のセラミック粒子とからなり、かつ前記セラミック
粒子として、断面組織を観察したときに得られる粒子像
の平均粒径が０．５〜２０μｍのＴｉＯ₂粒子を０．５
〜２０重量％の範囲で含有するとともに、該抵抗体組成
物中のＴｉＯ₂粒子の少なくとも一部がルチル型結晶構
造を有することを特徴とするスパークプラグ用抵抗体組
成物。
【請求項３２】主に導電性材料と、ガラス粒子と、ガ
ラス以外のセラミック粒子とからなり、かつ前記セラミ
ック粒子として、半導体性のチタン酸金属塩系複合酸化
物及び半導体性のジルコン酸金属塩系複合酸化物の少な
くともいずれか（以下、両者を総称する場合は特定複合
酸化物という）の粒子を０．５〜２０重量％の範囲で含
有することを特徴とするスパークプラグ用抵抗体組成
物。
【請求項３３】主に導電性材料と、ガラス粒子と、ガ
ラス以外のセラミック粒子とからなり、かつ前記導電性
材料としてのＴｉを主体とする金属相（以下、Ｔｉ系金
属相という）と、前記セラミック粒子としての組成式Ｔ
ｉ_nＯ_2n-1で表示される亜酸化チタン粒子との少なくと
もいずれかを含有することを特徴とするスパークプラグ
用抵抗体組成物。
【請求項３４】主に導電性材料と、ガラス粒子と、ガ
ラス以外のセラミック粒子とからなり、かつ非金属導電
性材料として、ＴｉＣ粒子及びＴｉＮ粒子の少なくとも
一方を含有することを特徴とするスパークプラグ用抵抗
体組成物。
【請求項３５】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
孔内において前記端子金具と前記中心電極との間に抵抗
体が配置された抵抗体入りスパークプラグの製造方法で
あって、前記抵抗体組成物の原料粉末として、主にガラス粒子
と、ガラス以外のセラミック粒子と、平均粒径が２０ｎ
ｍ〜８０ｎｍのカーボンブラック粒子とからなるものが
使用されることを特徴とする抵抗体入りスパークプラグ
の製造方法。