JPS58123687A - 点火プラグ用抵抗組成物 - Google Patents

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】 本発明は抵抗器特に自動車および航窒機用の点火プラグ
に使用するのに適する経時的に安定な抵抗組成物に関す
る。

点火プラグの火花放電は点火プラグ電極を急速に浸食す
ると共に火花放電時に発生する高周波発振のためラジオ
、無線等の電波雑音障害の原因となる。これを防止抑制
するため、点火電気系統に抵抗を挿入すること將に抵抗
入り点火プラグを使用することが知られている。抵抗入
り点火プラグは通常、ぐ火プラグの絶縁体内に設けられ
た中心孔に８〜２０絵程度の抵抗体を設置している。そ
してこの抵抗体によって火花放電時の高周波発振を抑制
しようとするものである。したがって、この様な電波雑
音障宵の抑制効果が長期間有効に継続するためには、多
数回の火花放電による点火プラグの使用等の経時的要素
にかかわらず該抵抗体の抵抗値が安定していることが望
ましい。しかし従来のカーボンブラック及びガラスを主
成分とする抵抗体は、点火プラグの使用による多数回の
火花放電によって抵抗値が減少するという欠点を有し、
このため長期間安定して電波雑音障害全抑制することは
不可能である。そこで、長期間抵抗を安定させる目的で
使用当初に一定の電圧を一定の時間印加するいわゆる電
気的エージンダ処理が慣用手段として用いられている。

そして該電気的エージング処理によって、漸進的かつ長
期的な抵抗値の減少を防止し、実際の使用に際して安定
な抵抗値を得ている。ところが、′電気的エージング処
理は、処理後の抵抗値が処理前の抵抗体の抵抗値及び処
理の条件たとえば印加′電圧の大小、印加時間の長短に
よって大きく左右するため、処理後に所望の一定の安定
した抵抗値を得るには、個々の抵抗体についてそれぞれ
処理条件を設定しなければならず量産に不適であった。

そこで、このことを改善し、電気的エージング処理を受
ける必要がないか、もしくは、電気的エージング処理を
受けても抵抗値が変化しない抵抗組成物としては、特公
昭４７−２２５０５号記載のものが知られている。それ
によれば、抵抗体組成物の成分は、ガラス、不活性充填
剤、カーボンブラックおよび水溶性炭化性炭質物質から
なる。

そしてこの抵抗体を有する点火プラグは火花放電又は電
気的エージングによるカーボンブラックの抵抗減少効果
を加熱されて炭化した水溶性炭化性炭質物質の抵抗増加
効果によって補償し、抵抗組成物全体として実質的に安
定な抵抗値を当初から具備するように考案さ１．れてい
る。しかしながら水溶性炭化性炭質物質は□、当業界で
一般に実施されている巨大プラグの製造工程において、
加熱により炭化され導電材となるが、その炭化は加熱条
件によυ極めて影響され易く、安定な所定の初期抵抗ａ
を得るには、厳密な温度管理が必要となり量産性が忌く
なるという欠点を有している。本発明は以上の欠点を改
良する目的でなされた。

本発明者らは、カーボンブラック、ガラス及び不活性充
填剤からなる抵抗組成物において、カーボンブラックの
電気伝導特性について研究を慮ねた結果、カーボンブラ
ックは、通常の使用における火花放電又は電気的エージ
ング処理によって上記公知技術の如く必ずしも抵抗値減
少効果のみを生ずるものではなくある条件において、抵
抗値が増加することが判った。そして抵抗の増加減少の
効果はカーボン粒子の粒径に依存することを発見した。

即ち比較的粒径の大きいカーボンブラックは抵抗値の減
少に寄与し、比較的粒径の小さいカーボンブラックは抵
抗値の増加に寄与することを発見した。この事実に基づ
き、粒径の異なるカーボンブラックｆｔ適正に配合し抵
抗の増加及び減少の効果を平衡すれば、多数回の火花放
電又は電気的エージング処理によっても抵抗値の変化し
ない安定した抵抗組成物が形成されることを見い出した
。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。

すなわち、本発明抵抗組成物は、点火プラグの使用に伴
う多数回の火花放電又は電気的エージング処理によって
も、抵抗組成物の抵抗値がほぼ変化することなく安定値
を保持するように、復改適正に選択された粒径の単一の
カーボンブラック又は上記多数回゛の火花放電又は電気
的エージング処理によって抵抗値全減少する効果を有す
る粒径のカーボンブラック及び抵抗値を増加する効果を
有する粒径のカーボンブラックの中から適正に粒径及び
配合比を選択して配合されたカーボンブラック、ガラス
、及び不活性充填剤からなる点火プラグ用抵抗組成物で
ある。

後述する様に、上記単一粒径のカーボンブラックの粒径
は、上記火花放電等によっても抵抗０！ヲはぼ変化する
ことのない値に選定されている。又異種の粒径の粒子を
配合して成るカーボンブラックは、それらの粒径及び配
合比が上記火花放電等によってもほぼ変化することがな
い様に選定されている。さらにカーボンブラック、ガラ
ス、及び不活性充填剤の成分比は上記火花放電等によっ
ても抵抗値がほぼ変化しない様な値に選定される。

望ましい実施態様によればこれらの成分比は重量％で、
カーボンブラック０．５〜８％、ガラス６２〜９５％、
及び不活性充填剤５〜８５％より成る。

従来、カーボンブラックは、火花放電等によりて抵抗減
少の効果のみが知られていた。しかし実際は抵抗値の変
化現象はカーボンブラックの粒径に依存する。特に粒径
が小さい場合には、逆に抵抗値は増加する。第１図は、
この特性′１を概略的に図示したものである。横軸はカ
ーボン粒子の粒径、縦軸は、一定時間の火花放電試験に
より変化した抵抗値増減分の試験前の抵抗値に対する百
分率を示す。粒径６５ｍμ以上（領域１）では、抵抗値
が５％以上粒径が大きくなると伴に減少することが判る
。又粒径が４７ｍμ以下（領域８）では、抵抗値が５％
以上粒径に反比例して増加する。そしてほぼ４７ｍμ〜
６５ｍμ（領域２）の粒径の場合には、抵抗値の変動率
は±５％以下であシ、はとんど変化しないことが判る。

この様なカーボンブラックの抵抗値変動特性（負荷寿命
特性）から領域１に属する粒子群と領域３に属する粒子
群の中７０）ら適切に粒径及び配合比を選択すれば、領
域１に属する粒子群の抵抗値減少効果を領域３に属する
粒子群の抵抗値増加効果で補償し平衡することで全体と
して抵抗値の変化しない抵抗組成物を作ることができる
。

本発明は、上記の如く比較的粒径の大きい粒子と比較的
粒径の小さい粒子を適正配合し、全体として安定な抵抗
値を得ることを特徴とする。本発明において、抵抗値を
減少する効果をもつ粒径は１５〜８０ｍμであ夛、抵抗
値を増大する効果をもつ粒径は６０〜１２０ｍμである
。最も好１し実施例では、１１５ｍμ（１，０％）の粒
子と１５ｍμ（０，２％）の粒子や混合、９０ｍμ（１
，０％）の粒子と１８ｍμ（Ｏ１′２％）の混合、７５
　ｍ７ｚ（１，０％）の粒子と８０ｍμ（０，２％）の
粒子の混合から成るカーボンブラックである。しかし適
正配合は上記のみに限定されず、第１図の如く特性図を
実験により求めて、その曲線から組合せるべき粒径が無
数に選定でき、配合比は選定された粒径に依存して決定
される。

また、カーボンブラック粒径が領域２に属する場合、即
ち粒径がほぼ４７ｍμ〜６５ｍμの場合は、抵抗値の変
動は約５％以内に抑えられているので単一の粒径からな
るカーボン粒子で構成しても良い。適正配合されたカー
ボンブラックの抵抗組成物に占める重量比は０．５〜３
％が好ましい。０．５％以下になるとカーボンブラック
の適性配合が不可能となり３％以上になると全体として
の負荷寿命特性の劣化が著しい。カーボンブラックは抵
抗体組成物における唯一の導電性材料でありその濃度は
所望の抵抗値の設定に寄与する。

ガラスは点火プラグ抵抗組成物に使用される慣用的なガ
ラスで艮い。ホウ酸バリウムガラス、ソーダ石灰ガラス
、ホウケイ酸ガラス等が用いられる。好ましくはホウケ
イ酸リチウム・カルシウムガラスが用いられる。好まし
い実施態様によれば、ホウケイ酸リチウムカルシウムガ
ラスを６０〜９０％で、ホウケイ酸ガラスを２〜１０％
で使用する。

ホウケイ酸リチウムカルシウムガラスは、電波雑音防止
効果に非常に効果があシ添加量が多い程優れるが９０％
以上では抵抗組成物としての負荷寿命特性が劣化し、６
０％以下では雑音防止効果が低下する。ホウケイ酸ガラ
スは後述するように分散剤である不活性充填剤の封着剤
として有効である。この成分比が２％以下では負荷寿命
特性は良好であるが、加熱特性が劣化する。又１０％以
上になると他の成分が適正配合されても負荷寿命特性が
悪くなる。従ってホウケイ酸ガラスは２〜１０％の範囲
で用いるのが望ましい。カーボンブラックは抵抗体を製
造する上で分散が悪く、初期抵抗値のばらつきが大きく
なシ生産性が悪くなる。またカーボンの偏在は高電圧の
印加によシミ流集中が起き抵抗体が破壊され高抵抗化す
るおそれがある。これを解決するには、分散剤が用いら
れる。

この目的に不活性充填剤が有効である。不活性充填剤に
はジルコン（Ｚｒ８１．Ｏｎ　）　、ジルコニア（Ｚｒ
０、）、石英ガラス、アルミナ、藍晶石（Ａ１．２ＳＬ
ＩＯ＋り等が用いられる。組成比は５〜８５％が望まし
い。

５％以下では分散剤の効果が低下し、３５％以上になる
とカーボンブラックの適正配合範囲が存在しなくなり負
荷寿命特性が劣化する。

この抵抗組成物は粒状でよく取扱われるのでベントナイ
ト（可塑性の高いケイ酸アルミニウム）のような結合剤
その他有機無機の結合剤等金加えて、処理中粒子を結合
する方法がとられる。濃度は特性に影響ヲ与えない０．
１％以下が望ましい。

次に本発明抵抗組成物を組み込んだ点火プラグの構成の
１例を第２図に基づいて説明する。第２図は抵抗入り点
火プラグの長袖断面図である。点火プラグ１０は、それ
を外部に固定するための金属製ハウジイング１７とハウ
ジイング１７の内側に慣用的手段によって固定されたセ
ラミック絶縁体１１を有する。セラミック絶縁体１１は
高アルミナ質であることが望ましい。セラミック絶縁体
１１は長軸方向に中心孔１１０を有しその中心孔１１０
は大直径の中心孔上部１１０αと小直径の１合 中心孔下部１１０Ｃと両者を連係する棚状部１１０６で
形成されている。

中心電極１３は、その拡大頭部１８αが中心孔１７に接
続固着されている接地電極１８とで火花放電の両極を形
成する。中心電極拡大頭部１８１Ｚはその上部の中心孔
１１０ＩＬに充填された下部導電性金属−ガラスシール
１４４と接続する。その金属−ガラスシール１４４の上
端面に接続して本発明に係る抵抗組成物１５が中心孔上
部１１０／ｌ−に充填されている。さらに該抵抗組成物
１５の上端面に接続して上部導電性金属−ガラスシール
１４ｂが中心孔上部１１０αに充填される。該金属−ガ
ラスシール１４Ａにはセラミック絶縁体１１の・Ｌ 上端面に一部穴出した形状で絶縁体１１に固定された端
子ネジ１２の下端部１２１Ｚが埋設して接続している。

以上の様にして端子ネジ１２、上部溝１含 電性金属−ガラスシール１４ｂ１本発明に係る抵抗組成
物１５、下部導電性金属−ガラスシール１４４、中心電
極１８、火花ギャップ１９、接地電極１８、そしてハウ
ジング１７の電気回路が構成される。導電性金属ガラス
シール１４α、１４ｂは通常の材料たとえば、銅粉末、
亜鉛粉末、ホウケイ酸ガラス及び有機結合材から成る。

以上の様に本発明抵抗組成物は、点火プラグ内に挿着さ
れて使用される。そして使用による多数回の火花放電又
は電気的エージングによっても抵抗値がほぼ変化しない
という効果を有する。また、カーボン粒子を成分とする
ため点火プラグの作成時における加圧加熱によっても抵
抗値が変化しない。以上の効果から本発明抵抗組成物は
、安定な当初から所望の抵抗Ｍ’を有するものを量産で
きる。

さらには当初から抵抗が安定なため電気的エージング処
理を特に必要としない。

以下実施例に基づいてさらに詳述する。

本発明に関連する抵抗入り点火プラグの製法の一例は次
の通９である。

アルミナ質セラミック絶縁体１１の中心孔１１０の下部
１１０Ｃに中心電極１８を挿着しこの上に、銅粉末とガ
ラス粉末（５０：５０）の混合物約０．２ｇ１本発明に
係る抵抗体粉末約０．６ｇ、更に同じく銅粉末とガラス
粉末の混合物約０，４ｆの順に流し込み、次いで、端子
ネジ１２を中心孔１１０内に挿着した。次にこの絶縁体
１１全体’１ｉ８００〜９５０’０に加熱し、端子ネジ
１２に圧力を加え絶縁体１１の中心孔１１０内に充填し
た上記の粉末等の接着・圧縮を行った。この操作により
抵抗体粉末両端の銅粉末とガラス粉末との混合物は、導
電性金属−ガラス層１４α、１４ｂに、抵抗体動し抵抗
体入シ点火プラグを得る。

実施例１ 第１表に表示の重量混合比を有する粒径９’Ｏｍμと１
８ｍμの２種類のカーボンブラックの混合体、４＊量％
のホウケイ酸ガラス粉末、７５重量％のホウケイ酸リチ
ウムカルシウムガラス粉末、と残部はジルコニアからな
る不活性充填剤を充分に混合した後、特性に影響を与え
ない量の０．１重量％以下の有機結合剤又は無機結合剤
の内の１又は２種類以上で造粒し抵抗体粉末を得た。こ
の抵抗体粉末を点火プラグの絶縁体中心孔１１０内に設
置して点火プラグを作成後負荷寿命特性を測定したとこ
ろ第１表の如く実験結果を得た。

尚、負荷寿命特性はＪ工５Ｄ５１０２に規定される条件
によって試験した。負荷寿命特性とは、試験前の抵抗値
に上筒する試験後の抵抗値の増加、減少量の百分率をい
う。

第１表 ダ １住 最良の実施例によれば第１表試料陽６に示す様に１．０
％の９０ｍμ、０，２％の１８ｍμの粒子を混合して、
ホウケイ酸リチウムカルシウムガラス７５％、ホウケイ
酸ガラス４％、ジルコニア１９．８％の場合に負荷寿命
特性−８，５％を得た。このことから、はぼ１．０％、
９０ｍμのカーボン粒子の抵抗減少効果ヲ０．２％、１
８ｍμのカーボン粒子の抵抗増加効果で補償できている
ことが判る。次に試料Ｎａ５の場合（９０ｍμｍ。０％
、１８ｍμ０．４％）は、試料Ｎａ６に比べ１８ｍμの
粒子の濃度を０．２％増加せしめたことに１よって抵抗
増加効果の方が減少効果よシ大きくなシ全体として１８
％の抵抗増加率が測定された。即ち１８ｍμの粒子濃度
を大きくしすぎたことが判る。逆に試料Ｎａ７では、１
Ｐ １８ｍμの粒子濃度ヲ０．１％に減すると９０ｍμ粒子
の抵抗値減少効果全補償できないため全体として１１％
だけ抵抗値が減少したことが判る。試料−４、Ｎａ８は
１８ｍμ粒子濃度は０．２％にして、９０ｍμ粒子濃度
ヲ０．５％、１．５％にそれぞれしたものである。試料
陽４は１８．５％の抵抗増加を試料陽８は１２％の抵抗
派を生じ、完全には補償できていないことを示す。

比較例試料１ｋｌ　、　ｌｋ２．　陽８　、　Ｎａ９に
よれば、粒子の混合比を大きく変えると実用の範囲±８
０％以上の抵抗値の変化を示すことが判る。

以上のことがら粒径９０ｍμと１８ｍμの粒子において
は、は・ぼ、１．０％と０．２％の近傍に最適な混合比
が存在することが判る。

実施例２ 次に比較的粒径の大きい群（５８，７５・９０・１１５
ｍμ）と比較的粒径の小さい！（５８，１Ｂ。

８’０，５８ｍμ）からそれぞれ１．０％と０．２％の
混合比で適当に組み合せた試料を前記と同様に作成し負
荷寿命試験を行った。その結果を第２表に示す。ただし
、他の成分はホウケイ酸リチウムカルシウムガラス７５
％、ホウケイ酸ガラス４％、残部はジルコニアである。

第２表 最良の実施例は、試料Ｎａ１９で示す如く、８０ｎμ０
．２％と７５ｍμｍ、０％の粒子の組合せの時で抵抗変
化率−１％で増加効果と減少効果がほぼ完全に補償され
ていることが判る。その他、実施例１の試料風６、及び
試料風１０の１１５ｍμｍ、０％と１５ｍμ０．２％の
粒子の組合せでも５％の抵抗増加であり、はぼ平衡され
ていることが判る。次に試料風１１．階１４．ｈ２０．
Ｎａ１５が抵抗変化第±２０％以内にあシ、大略充足さ
れている。しかし試料１６１２．Ｎａ１８．Ｎａ１６は
抵抗増加率が２０％以上に達し、細い粒子の濃度が高い
か、又は粗い粒子の濃度が低いことを表わしている。さ
らに試料風１７．１ｋ２１．磁２２．−２８、翫２４に
よれば、抵抗減少率は２０％以上に達し、粗い粒子の濃
度が細い粒子の濃度に比べ相対的に太き過ぎることを表
わしている。

以上の如く抵抗の増減効果全平衡するには適正配置しう
る適正な粒子径の選定が必要である。

実施例８ 次に、カーボンブラック、ガラス、不活性充填剤間の成
分比を種々変化させて上記と同様な実験′　ｌ 全した。その結果を第８表に示す。

１つ （−伊 第８表 ＊は参考例、−は最も望ましい実施例 最も望ましい実施例では、試料風６カーボンブラツク１
．２％、ホウケイ酸ガラス４％、ホウケイ酸リチウムカ
ルシウムガラス７５％、ジルコニアθ Ｆ １９．８％の成分比の場合で８．５％の抵抗減少であっ
た。その他の望ましい実施例は、−８０のカーボンブラ
ック１．２％、ホウケイ酸ガラス２％、ホウケイ酸リチ
ウムカルシウムガラス７５％、ジルコニア２１．８％の
ときで１４％の抵抗減少であった。

第８表から判る様にカーボンブラックの濃度は１．２％
が最適でおる。試料嵐２５．陽２６を比較すればホウケ
イ酸リチウムカルシウムガラス濃度が５０％に低下する
と負荷寿命特性が感くなることが判る。又逆に試料風８
５から判る様にその濃度が９５％以上になると負荷寿命
特性が劣化し、最適のカーボン粒子の配合が存在しなく
なる。

不活性充填剤（ジルコニア）は、試料−８８゜階３５が
示す様に、２．５％に低下すると試料Ｎａ８２と比較し
て特性が劣化することが判る。又逆に８５％以上にする
と試料ｖ２５．−２６Ｑ比較すれば、特性が劣化するこ
とも判る。

ホウケイ酸ガラス濃度は、１０％を越えると負荷寿命試
験が劣化することが、試料風２８と−２９を比較するこ
とによって判明する。しかし、試料Ｎａ８１から判る如
く０％であっても負荷寿命特性には影豐を与え々い。

以上まとめると９０ｍμと１８ｍμの粒子を混合比１：
０．２で構成されたカーボンブラックの場合、カーボン
ブラック０．５〜８％、ホウケイ酸リチウムカルシウム
ガラス６０〜９０％、ホウケイ酸ガラス２〜１０％、ジ
ルコニア５〜８５％の場合に望ましい効果を奏すること
が判った。

【図面の簡単な説明】

第１図は、カーボンブラック粒子の粒径と負荷寿命試験
による抵抗値変化率の関係を表示した特性図、第２図は
本発明抵抗組成物を実装した点火プラグの一例を示す構
造断面図である。 １０・・・点火プラグ本体、１１・・・絶縁体、１１０
・・―中心孔、１２−・・端子ネジ、１８・・・中心電
極、１５・・・本発明抵抗組成物第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス及びカーボンブラックを主成分とする点火
   プラグ用抵抗組成物において、点火プラグの使用に伴う
   多数回の火花放電又は電気的エージング処理によっても
   、抵抗組成物の抵抗値がほぼ変化することなく安定値を
   保持するように、復改適正に選択された粒径の単一のカ
   ーボンブラック又は上記多数回の火花放電又は′電気的
   エージング処理によって抵抗値全減少する効果を有する
   粒径のカーボンブラック及び抵抗値を増加する効果を有
   する粒径のカーボンブラックの中から進正に選択され配
   合されたカーボンブラック、ガラス、及び不活性充填剤
   からなることを特徴とする点火プラグ用抵抗組成物。
2. （２）上記適正に選択され配合されたカーボンブラック
   の重量濃度が０．５〜３％、ガラスの重量濃度が６２〜
   ９５％、不活性充填剤の重量濃度が５〜８５％であって
   上記多数回の火花放電又は電気的エージング処理によっ
   ても抵抗組成物の抵抗値が、はぼ変化することなく安定
   値を保持するように各成分が適正配合されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の点火プラグ用抵
   抗組成物。