WO2016208118A1 - スパークプラグ - Google Patents

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WO2016208118A1
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seal body
insulator
spark plug
diameter portion
center electrode
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裕則 上垣
啓一 黒野
淳平 北
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日本特殊陶業株式会社
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    • H01T13/40—Sparking plugs structurally combined with other devices
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    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs

Definitions

  • the present invention relates to a spark plug.
  • the spark plug is a component that generates spark discharge to ignite the mixture in the combustion chamber.
  • a ceramic insulator in which an axial hole extending along an axis is provided, a metal shell for holding the ceramic insulator in the inside, a central electrode held in the axial hole, and a central electrode in the axial hole DESCRIPTION OF RELATED ART
  • maintaining inside is known (patent document 1).
  • the center electrode includes a radially protruding ridge portion and a head protruding from the ridge portion toward the rear end side, and the center electrode is insulated using this structure. It is held in a ladder.
  • the center electrode is prevented from moving to the tip side by abutting the flange portion on the step portion provided in the axial hole. Furthermore, by filling the seal body around the head and the heel, by securing the impact resistance of the center electrode, the center electrode is less likely to loosen even if it receives an impact due to combustion.
  • the spark plug is required to have durability of the electrode against repeated spark discharge. In order to improve the durability, it is effective to reduce the capacitance between the metal shell and the conductor disposed inside the insulator.
  • the conductor is the seal body or the center electrode.
  • the reduction of the capacitance is achieved, for example, by shortening the head and correspondingly reducing the axial height of the seal body. However, if the head is shortened, the holding force of the seal body is reduced, so that the impact resistance of the center electrode is reduced, and the center electrode tends to be loosened.
  • the present invention has an object to achieve both the reduction of the electrostatic capacity and the securing of the impact resistance of the center electrode.
  • the present invention is for solving the above-mentioned subject, and can be realized as the following modes.
  • a substantially cylindrical metal shell having a ground electrode on the tip end; a small diameter portion, and a step having a diameter larger than that of the small diameter portion,
  • a cylindrical insulator having an axial hole having a large diameter portion connected thereto and held in the metal shell; a resistor disposed in the large diameter portion; and a large diameter portion in the large diameter portion
  • a center electrode having a flange extending radially in contact with the step and a leg extending from the flange to the tip side and disposed in the small diameter portion; and disposed in the large diameter portion;
  • a spark plug is provided, comprising: a seal body electrically connecting the center electrode and the resistor.
  • the spark plug is characterized in that the seal body includes a conductive seal body and an insulating seal body in contact with the insulator.
  • the seal body includes a conductive seal body and an insulating seal body in contact with the insulator.
  • the insulating seal may be in contact with the front end facing surface of the conductive seal. According to this aspect, the electrostatic capacitance can be reduced by securing the contact area in the height direction with the insulator.
  • the relative permittivity of the insulating sealing body may be lower than the relative permittivity of the insulator. According to this aspect, the capacitance is further reduced because the relative permittivity of the insulating seal body is lower than the relative permittivity of the insulator.
  • the insulating seal body may contain glass as a main component and be in contact with the center electrode. According to this aspect, since the insulating seal body adheres well at the portion in contact with the central electrode, impact resistance is improved.
  • the insulating seal body may contain a nonconductive transition metal oxide. According to this aspect, the adhesion between the insulating seal and the center electrode is further improved while securing the insulation of the insulating seal.
  • the thermal expansion coefficient of the insulating seal body may be a value between the thermal expansion coefficient of the center electrode and the thermal expansion coefficient of the insulator. It is preferable that the thermal expansion coefficient of the insulating seal does not deviate from the thermal expansion coefficient of the center electrode or the thermal expansion coefficient of the insulator in order to suppress cracks during manufacturing or use. According to this aspect, this deviation can be avoided.
  • the present invention can be realized in various forms other than the above.
  • it can be realized in the form of a method of manufacturing a spark plug.
  • Sectional drawing which shows a spark plug.
  • the flowchart which shows the manufacture procedure of a spark plug.
  • the flowchart which shows the manufacture procedure of the base material of a resistor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the spark plug 101.
  • the spark plug 101 includes a metal shell 1, an insulator 2, a center electrode 3, a ground electrode 4, and a terminal metal fitting 13.
  • the longitudinal center of the spark plug 101 is represented as an axis O.
  • the ground electrode 4 side is referred to as the front end side of the spark plug 101
  • the terminal fitting 13 side is referred to as the rear end side.
  • the metal shell 1 is formed of a metal such as carbon steel in a hollow cylindrical shape, and constitutes a housing of the spark plug 101.
  • the insulator 2 is formed of a ceramic sintered body, and the front end side is housed inside the metal shell 1.
  • the insulator 2 is a cylindrical member, and an axial hole 6 along the axis O is formed inside. A part of the terminal fitting 13 is inserted and fixed to one end side of the shaft hole 6, and the center electrode 3 is inserted and fixed to the other end side.
  • a resistor 15 is disposed between the terminal fitting 13 and the center electrode 3. Both ends of the resistor 15 are electrically connected to the center electrode 3 and the terminal fitting 13 through the sealing layer 16 and the terminal fitting-side conductive glass sealing layer 17, respectively.
  • the resistor 15 functions as an electrical resistance between the terminal fitting 13 and the center electrode 3 to thereby suppress generation of radio wave noise (noise) at the time of spark discharge.
  • the resistor 15 is composed of ceramic powder, a conductive material, glass and a binder (adhesive). In the present embodiment, the resistor 15 is manufactured through a manufacturing procedure described later.
  • the center electrode 3 has a firing portion 31 formed at its tip and is disposed in the shaft hole 6 in a state where the firing portion 31 is exposed.
  • One end of the ground electrode 4 is welded to the metal shell 1. Further, the other end side of the ground electrode 4 is bent back to the side, and the tip end portion 32 is disposed to face the firing portion 31 of the center electrode 3 with a gap.
  • a threaded portion 5 is formed on the outer periphery of the metal shell 1 of the spark plug 101 having the above configuration.
  • the spark plug 101 is attached to the cylinder head of the engine using the screw portion 5.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view around the seal layer 16.
  • the axial hole 6 includes a large diameter portion 6 w and a small diameter portion 6 n.
  • the large diameter portion 6 w has a larger inner diameter than the small diameter portion 6 n.
  • the large diameter portion 6 w includes a step 6 s, and is connected to the rear end of the small diameter portion 6 n via the step 6 s.
  • the center electrode 3 includes a buttock 3F, a leg 3L, and a head 3H.
  • the flange portion 3F protrudes radially in the large diameter portion 6w and abuts on the step portion 6s.
  • the leg portion 3L extends from the collar portion 3F to the tip end side, and is disposed in the small diameter portion 6n.
  • the head 3H extends from the buttocks 3F to the rear end side.
  • the seal layer 16 is composed of a conductive glass seal layer 16 a and an insulating glass seal layer 16 b.
  • the conductive glass seal layer 16 a achieves electrical connection between the center electrode 3 and the resistor 15 by contacting the head 3 H and the resistor 15.
  • the insulating glass seal layer 16 b is in contact with the insulator 2, the center electrode 3 and the conductive glass seal layer 16 a.
  • the contact portions of the insulator 2 with the insulating glass seal layer 16b are the large diameter portion 6w and the step portion 6s.
  • the contact portion of the center electrode 3 with the insulating glass seal layer 16b is a head 3H and a ridge 3F.
  • the contact portion of the resistor 15 with the insulating glass seal layer 16 b is a tip facing surface.
  • the seal layer 16 has a two-layer structure in which the conductive glass seal layer 16 a is disposed on the rear end side and the insulating glass seal layer 16 b is disposed on the tip end side.
  • the main component of the insulating glass seal layer 16 b is glass.
  • the main component is the substance with the highest content.
  • the insulating glass seal layer 16 b contains at least one of nickel (II) oxide (NiO) and titanium dioxide (TiO 2 ). Both nickel (II) oxide and titanium dioxide are nonconductive transition metal oxides. That is, the insulating glass seal layer 16b contains a nonconductive transition metal oxide.
  • the dielectric constant of the insulating glass seal layer 16 b is lower than the dielectric constant of the insulator 2.
  • the relative permittivity of the insulating glass seal layer 16 b is 5.5, and the relative permittivity of the insulator 2 is 8.5.
  • the thermal expansion coefficient of the insulating glass seal layer 16 b is a value between the thermal expansion coefficient of the insulator 2 and the central electrode 3.
  • the thermal expansion coefficient of the insulator 2 is 7.2 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the thermal expansion coefficient of the center electrode 3 is 12 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. Therefore, the thermal expansion coefficient of the insulating glass seal layer 16 b is an arbitrary value of more than 7.2 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. and less than 12 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the thermal expansion coefficient of the insulating glass seal layer 16 b can be measured by cutting out only the insulating glass seal layer 16 b from the spark plug 101.
  • thermomechanical analysis TMA: Thermo-mechanical Analysis
  • This capacitor is formed of the metal shell 1 and a conductor (hereinafter referred to as an inner conductor) disposed inside the insulator 2.
  • the inner conductor is the conductive glass seal layer 16 a and the center electrode 3.
  • the capacitance C3 is a capacitance of a capacitor in which the inner conductor is either the center electrode 3 or the conductive glass seal layer 16a and the dielectric is the insulator 2 and the insulating glass seal layer 16b.
  • the capacitance C16a is a capacitance of a capacitor in which the inner conductor is the conductive glass seal layer 16a and the dielectric is the insulator 2. Since the electrostatic capacitances C3 and C16a are in a parallel connection relationship, when added as described above, they become equal to the electrostatic capacitance C1 as a combined value.
  • L denotes the axial length of the cylinder
  • ⁇ denotes the relative permittivity
  • a denotes the inner diameter of the cylinder
  • b denotes the outer diameter of the cylinder. Therefore, the smaller the relative dielectric constant ⁇ and the smaller the inner diameter a if the outer diameter b is constant, the smaller the capacitance C is.
  • the capacitor corresponding to the capacitance C3 has a smaller outer diameter of the head 3H and the collar 3F corresponding to the inner diameter a. Therefore, the capacitance C3 has a smaller value than the capacitance of the capacitor at the same position of the axis O in this comparative example. As a result, the capacitance C1 also has a smaller value than that of the comparative example.
  • FIG. 3 is a flow chart showing the manufacturing procedure of the spark plug 101. First, the base material of the resistor 15 is manufactured (S105).
  • FIG. 4 is a flowchart showing the manufacturing procedure of the base material of the resistor 15.
  • materials are mixed by a wet ball mill (S205).
  • This material is ceramic powder, a conductive material, and a binder.
  • the ceramic powder is, for example, a ceramic powder containing ZrO 2 and TiO 2 .
  • the conductive material is, for example, carbon black.
  • the binder (organic binder) is, for example, a dispersant such as polycarboxylic acid. Water as a solvent is added to these materials, and they are mixed by stirring using a wet ball mill. At this time, each material is mixed, but the degree of dispersion of each material is relatively low.
  • each material after mixing is dispersed by a high speed shear mixer (S210).
  • the high-speed shear mixer is a mixer that mixes materials while dispersing the material largely by strong shear force by a blade (stirring blade).
  • the high speed shear mixer is, for example, an axial mixer.
  • the material obtained by S210 is immediately granulated by spray drying (S215). Water is added to glass (coarse-grained glass powder) and mixed with the powder obtained in S215 (S220) and dried (S225), whereby a base material (powder) of the resistor 15 is completed.
  • a mixer used for mixing of above-mentioned S220 a universal mixer can be used, for example.
  • the center electrode 3 is inserted into the axial hole 6 of the insulator 2 (S110). Subsequently, the insulating glass powder is filled and compressed (S113). This compression is realized, for example, by inserting a rod-like jig into the axial hole 6 and pushing the deposited insulating glass powder. This jig is provided with a recess on the compression surface to avoid interference with the head 3H. The recess has an inner diameter larger than the outer diameter of the head 3H and a depth deeper than the length of the head 3H. The layer of the insulating glass powder passes through a heating and compression process described later to form the insulating glass seal layer 16b.
  • the conductive glass powder is filled in the axial hole 6 and compressed (S115).
  • This compression is realized, for example, by inserting a rod-like jig into the axial hole 6 and pushing the deposited conductive glass powder. Since the jig used for S115 does not interfere with the head 3H, no recess is provided.
  • the layer of the conductive glass powder becomes a conductive glass seal layer 16 a through a heating and compression process described later.
  • the conductive glass powder is, for example, a powder obtained by mixing copper powder and calcium borosilicate glass powder.
  • the base material (powder) of the resistor 15 is filled in the axial hole 6 and compressed (S120), and further, the conductive glass powder is filled in the axial hole 6 and compressed (S125).
  • the layer of the powder formed by S120 becomes the resistor 15 through the heating and compression process described later.
  • the layer of the powder formed by S125 becomes a terminal metal fitting side conductive glass seal layer 17 through a heating and compression process described later.
  • the conductive glass powder used in S125 is the same powder as the conductive glass powder used in S115.
  • the compression method in S120 and S125 is the same method as the compression method in S115.
  • a part of the terminal fitting 13 is inserted into the shaft hole 6, and a predetermined pressure is applied from the terminal fitting 13 side while heating the entire insulator 2 (S130).
  • the respective materials filled in the axial holes 6 are compressed and fired by this heating and compression process, and the conductive glass seal layer 16 a, the insulating glass seal layer 16 b, and the terminal metallized conductive glass are formed in the axial holes 6.
  • the seal layer 17 and the resistor 15 are formed.
  • the conductive glass seal layer 16 a and the insulating glass seal layer 16 b form the seal layer 16.
  • the thermal expansion coefficient of the insulating glass seal layer 16b is a value between the thermal expansion coefficient of the insulator 2 and the central electrode 3, the generation of the crack in S130 is suppressed.
  • the ground electrode is joined to the metal shell 1 (S135), the insulator 2 is inserted into the metal shell 1 (S140), and the metal shell 1 is crimped (S145). The insulator 2 is fixed to the metal shell 1 by the caulking process of S145. Next, the tip of the ground electrode joined to the metal shell 1 is bent (S150), and the ground electrode 4 is completed. Thereafter, a gasket (not shown) is attached to the metal shell 1 (S155), and the spark plug 101 is completed.
  • the present invention is not limited to the embodiments, examples, and modifications of the present specification, and can be realized in various configurations without departing from the scope of the present invention.
  • the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in the respective forms described in the section of the summary of the invention are for solving some or all of the problems described above, or And replacements or combinations may be made as appropriate to achieve part or all of the aforementioned effects. If the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate. For example, the following are exemplified.
  • the insulating glass seal layer 16 b may be disposed anywhere as long as it contacts the insulator 2.
  • a three-layer structure may be used.
  • the conductive glass seal layer 16a is disposed as the first layer on the front end side
  • the conductive glass seal layer 16a is disposed as the third layer on the rear end side
  • the first and third layers are formed.
  • Insulating glass seal layer 16b is disposed as a second layer in between. Even the insulating glass seal layer 16b disposed in this way contributes to reducing the capacitance C1.
  • the conductive glass seal layer 16a and the insulating glass seal layer 16b may be stacked in the radial direction.
  • the conductive glass seal layer 16a may be an inner layer
  • the insulating glass seal layer 16b may be an outer layer.
  • the conductive glass seal layer 16 a may or may not be in contact with the metal shell 1.
  • a conductive material other than copper powder may be used, or glass powder other than calcium borosilicate glass powder may be used.
  • a powder of carbon black or graphite may be used as the conductive material.
  • the thermal expansion coefficient of the center electrode 3 may be smaller than the thermal expansion coefficient of the insulator 2.
  • the thermal expansion coefficient of the insulating glass seal layer 16 b exceeds the thermal expansion coefficient of the center electrode 3 as a value between the thermal expansion coefficient of the insulator 2 and the thermal expansion coefficient of the center electrode 3, and It may be less than the thermal expansion coefficient.

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Abstract

静電容量の低減と、中心電極（３）の耐衝撃性の確保と、を両立すること。スパークプラグは、主体金具（１）と、絶縁碍子（２）と、抵抗体（１５）と、中心電極（３）と、シール体（１６）と、を備える。主体金具（１）は、先端側に接地電極を有する略筒状の部材である。絶縁碍子（２）は、小径部と、小径部よりも径が大きく、小径部の後端に段部を介して接続する大径部と、を有する軸孔が内部に設けられ、主体金具（１）内に保持される筒状の部材である。抵抗体（１５）は、大径部内に配置される。中心電極（３）は、大径部内において径方向に張り出して段部に接触する鍔部（３Ｆ）と、鍔部（３Ｆ）から先端側に延び、小径部内に配置される脚部（３Ｌ）と、を有する。シール体（１６）は、大径部内に配置され、中心電極（３）と抵抗体（１５）とを電気的に接続する。シール体（１６）は、絶縁碍子（２）と接触する絶縁性シール体（１６ｂ）と、導電性シール体（１６ａ）と、を備える。

Description

スパークプラグ
本発明は、スパークプラグに関する。
スパークプラグは、燃焼室内の混合気に点火するために、火花放電を発生させる部品である。スパークプラグの構造として、軸線に沿って延びる軸孔が内部に設けられた絶縁碍子と、絶縁碍子を内部に保持する主体金具と、軸孔内に保持される中心電極と、中心電極を軸孔内に保持するための導電性のシール体と、を備える構造が知られている（特許文献１）。特許文献１に開示された構造の場合、中心電極が、径方向に張り出した鍔部と、鍔部から後端側に突き出る頭部と、を備え、この構造を利用して、中心電極を絶縁碍子に保持している。具体的には、軸孔に設けられた段部に鍔部を突き当てることによって、中心電極が先端側に移動しないようにしている。さらに、頭部と鍔部との周囲にシール体を充填することによって、中心電極の耐衝撃性を確保することで、燃焼によって衝撃を受けても中心電極が緩み難いようになっている。
国際公開第２０１２／１０５２５５号
スパークプラグは、繰り返しの火花放電に対する電極の耐久性が要求される。この耐久性を向上させるためには、主体金具と、絶縁碍子の内部に配置された導体との間の静電容量を低減することが有効である。この導体とは、シール体または中心電極のことである。静電容量の低減は、例えば、頭部を短くし、且つ、その分、シール体の軸線方向の高さを低くすることによって実現される。しかし、頭部を短くすると、シール体による保持力が低下するので、中心電極の耐衝撃性が低下して、中心電極が緩みやすくなってしまう。本願発明は、上記に鑑み、静電容量の低減と、中心電極の耐衝撃性の確保と、を両立することを解決課題とする。
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。　
（１）本発明の一形態によれば、先端側に接地電極を有する略筒状の主体金具と；小径部と、前記小径部よりも径が大きく、前記小径部の後端に段部を介して接続する大径部と、を有する軸孔が内部に設けられ、前記主体金具内に保持される筒状の絶縁碍子と；前記大径部内に配置される抵抗体と；前記大径部内において径方向に張り出して前記段部に接触する鍔部と、前記鍔部から先端側に延び、前記小径部内に配置される脚部と、を有する中心電極と；前記大径部内に配置され、前記中心電極と前記抵抗体とを電気的に接続するシール体と；を備えるスパークプラグが提供される。このスパークプラグは；前記シール体は、導電性シール体と、前記絶縁碍子と接触する絶縁性シール体と、を備えることを特徴とする。この形態によれば、シール体が導電性シール体と、絶縁碍子と接触する絶縁性シール体とを備えることによって、導電性シール体と絶縁性シール体とで中心電極を保持しつつ、導電性シール体を減量できる。よって、中心電極の耐衝撃性を確保しつつ、静電容量を減少させることができる。　
（２）上記形態において、前記絶縁性シール体は、前記導電性シール体の先端向き面と接触してもよい。この形態によれば、絶縁碍子との高さ方向の接触面積を確保することで静電容量を減少させることができる。　
（３）上記形態において、前記絶縁性シール体の比誘電率は、前記絶縁碍子の比誘電率よりも低くてもよい。この形態によれば、絶縁性シール体の比誘電率が絶縁体の比誘電率よりも低いことによって、静電容量が更に低下する。　
（４）上記形態において、前記絶縁性シール体は、ガラスを主成分として含有し、前記中心電極に接触していてもよい。この形態によれば、絶縁性シール体が中心電極に接触した部位において良好に固着するので、耐衝撃性が向上する。　
（５）上記形態において、前記絶縁性シール体は、非導電性の遷移金属酸化物を含有していてもよい。この形態によれば、絶縁性シール体の絶縁性を確保しつつ、絶縁性シール体と中心電極との固着が更に良好になる。　
（６）上記形態において、前記絶縁性シール体の熱膨張係数は、前記中心電極の熱膨張係数と前記絶縁碍子の熱膨張係数との間の値でもよい。絶縁性シール体の熱膨張係数は、製造時や使用時におけるクラックを抑制するために、中心電極の熱膨張係数からも絶縁碍子の熱膨張係数からも乖離しないことが好ましい。この形態によれば、この乖離を回避できる。　
本発明は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、スパークプラグの製造方法の形態で実現できる。
スパークプラグを示す断面図。 シール層付近の拡大断面図。 スパークプラグの製造手順を示すフローチャート。 抵抗体の基材の製造手順を示すフローチャート。
図１は、スパークプラグ１０１を示す断面図である。スパークプラグ１０１は、主体金具１と、絶縁碍子２と、中心電極３と、接地電極４と、端子金具１３とを備えている。図１において、スパークプラグ１０１の長手方向の中心を軸線Ｏとして表した。また軸線Ｏに沿って、接地電極４側をスパークプラグ１０１の先端側と呼び、端子金具１３側を後端側と呼ぶ。　
主体金具１は、炭素鋼等の金属によって中空円筒状に形成されており、スパークプラグ１０１のハウジングを構成する。絶縁碍子２は、セラミック焼結体によって構成され、主体金具１の内部に先端側が収納されている。絶縁碍子２は、筒状の部材であり、内部には軸線Ｏに沿った軸孔６が形成されている。軸孔６の一方の端部側には端子金具１３の一部が挿入及び固定され、他方の端部側には中心電極３が挿入及び固定されている。また、軸孔６内において、端子金具１３と中心電極３との間には抵抗体１５が配置されている。抵抗体１５の両端部は、シール層１６および端子金具側導電性ガラスシール層１７を介して、中心電極３及び端子金具１３にそれぞれ電気的に接続されている。　
抵抗体１５は、端子金具１３と中心電極３との間における電気抵抗として機能することによって、火花放電時の電波雑音（ノイズ）の発生を抑制する。抵抗体１５は、セラミック粉末と導電材とガラスとバインダ（接着剤）とから構成されている。本実施形態において、抵抗体１５は、後述する製造手順を経て製造される。　
中心電極３は、先端に発火部３１が形成されており、発火部３１が露出した状態で軸孔６に配置されている。接地電極４は、一端が主体金具１に溶接されている。また、接地電極４の他端側は側方に曲げ返され、その先端部３２が中心電極３の発火部３１に間隙を介して対向するように配置されている。　
上記構成を有するスパークプラグ１０１の主体金具１の外周には、ねじ部５が形成されている。スパークプラグ１０１は、ねじ部５を用いて、エンジンのシリンダヘッドに装着される。　
図２は、シール層１６付近の拡大断面図である。軸孔６は、大径部６ｗと、小径部６ｎとを備える。大径部６ｗは、小径部６ｎよりも内径が大きい。大径部６ｗは、段部６ｓを備え、小径部６ｎの後端に段部６ｓを介して接続する。　
中心電極３は、鍔部３Ｆと、脚部３Ｌと、頭部３Ｈとを備える。鍔部３Ｆは、大径部６ｗ内において径方向に張り出して、段部６ｓに突き当てられている。脚部３Ｌは、鍔部３Ｆから先端側に延び、小径部６ｎ内に配置される。頭部３Ｈは、鍔部３Ｆから後端側に延びる。　
シール層１６は、導電性ガラスシール層１６ａと、絶縁性ガラスシール層１６ｂとによって構成されている。導電性ガラスシール層１６ａは、頭部３Ｈと抵抗体１５とに接触することで、中心電極３と抵抗体１５との電気的な接続を実現する。　
絶縁性ガラスシール層１６ｂは、絶縁碍子２と中心電極３と導電性ガラスシール層１６ａとに接触する。絶縁碍子２における絶縁性ガラスシール層１６ｂとの接触部位は、大径部６ｗ及び段部６ｓである。中心電極３における絶縁性ガラスシール層１６ｂとの接触部位は、頭部３Ｈと鍔部３Ｆとである。抵抗体１５における絶縁性ガラスシール層１６ｂとの接触部位は、先端向き面である。このように、シール層１６は、後端側に導電性ガラスシール層１６ａ、先端側に絶縁性ガラスシール層１６ｂが配置された２層構造を有する。　
絶縁性ガラスシール層１６ｂの主成分は、ガラスである。主成分とは、最も含有率の高い物質のことである。絶縁性ガラスシール層１６ｂは、酸化ニッケル(II)（ＮｉＯ）と二酸化チタン（ＴｉＯ2）との少なくとも何れかを含有している。酸化ニッケル(II)及び二酸化チタンは何れも、非導電性の遷移金属酸化物である。つまり、絶縁性ガラスシール層１６ｂは、非導電性の遷移金属酸化物を含有している。　
絶縁性ガラスシール層１６ｂの比誘電率は、絶縁碍子２の比誘電率よりも低い。本実施形態においては、絶縁性ガラスシール層１６ｂの比誘電率は５．５であり、絶縁碍子２の比誘電率は８．５である。　
絶縁性ガラスシール層１６ｂの熱膨張係数は、絶縁碍子２と、中心電極３の熱膨張係数との間の値である。本実施形態においては、絶縁碍子２の熱膨張係数は７．２×１０-6／℃であり、中心電極３の熱膨張係数は１２×１０-6／℃である。よって、絶縁性ガラスシール層１６ｂの熱膨張係数は、７．２×１０-6／℃を超え、且つ１２×１０-6／℃未満の任意の値である。　
絶縁性ガラスシール層１６ｂの熱膨張係数は、スパークプラグ１０１から絶縁性ガラスシール層１６ｂのみを切り出して測定することができる。熱膨張係数の測定には、例えば、熱機械分析（TMA：Thermo-mechanical Analysis）を用いる。　
ここで、シール層１６の軸線Ｏ方向先端から軸線Ｏ方向後端までにおいて形成されるコンデンサの静電容量Ｃ１について説明する。このコンデンサは、主体金具１と、絶縁碍子２の内部に配置された導体（以下、内部導体という）とによって形成される。内部導体は、具体的には、導電性ガラスシール層１６ａ及び中心電極３である。　
静電容量Ｃ１は、Ｃ１＝Ｃ３＋Ｃ１６ａと表記できる。静電容量Ｃ３は、内部導体を中心電極３と、導電性ガラスシール層１６ａとの何れかとし、誘電体を絶縁碍子２及び絶縁性ガラスシール層１６ｂとするコンデンサの静電容量である。静電容量Ｃ１６ａは、内部導体を導電性ガラスシール層１６ａとし、誘電体を絶縁碍子２とするコンデンサの静電容量である。静電容量Ｃ３，Ｃ１６ａは、並列接続の関係にあるので、上記のように加算すると、合成値としての静電容量Ｃ１に等しくなる。　
一般的に、同軸円筒形状のコンデンサの静電容量Ｃは、Ｃ＝２πεＬ／ｌｏｇ（ｂ／ａ）で算出される。Ｌは円筒の軸線方向の長さ、εは比誘電率、ａは円筒の内径、ｂは円筒の外径を示す。よって、比誘電率εが小さければ小さいほど、また、外径ｂが一定ならば、内径ａが小さければ小さいほど、静電容量Ｃは小さくなる。　
シール層１６全体が導電性ガラスシール層１６ａによって形成された比較例に比較した場合、静電容量Ｃ３に対応するコンデンサは、内径ａに相当する頭部３Ｈ及び鍔部３Ｆの外径が小さい。よって、静電容量Ｃ３は、この比較例において、同じ軸線Ｏの位置におけるコンデンサの静電容量に比べて、値が小さい。この結果、静電容量Ｃ１も、比較例に比べて値が小さくなる。　
さらに、先述した絶縁性ガラスシール層１６ｂの比誘電率が絶縁碍子２の比誘電率よりも低いことは、静電容量Ｃ３の減少に貢献している。　
図３は、スパークプラグ１０１の製造手順を示すフローチャートである。まず、抵抗体１５の基材を製造する（Ｓ１０５）。　
図４は、抵抗体１５の基材の製造手順を示すフローチャートである。まず、材料を湿式ボールミルによって混合する（Ｓ２０５）。
この材料とは、セラミック粉末と、導電材と、バインダとである。セラミック粉末は、例えば、ＺｒＯ2及びＴｉＯ2を含むセラミック粉末である。導電材は、例えば、カーボンブラックである。バインダ（有機バインダ）は、例えば、ポリカルボン酸等の分散剤である。これらの材料に溶媒としての水を加えて湿式ボールミルを用いて攪拌して混合する。このとき、各材料は混合されるが、各材料の分散度合いは比較的低い。　
次に、混合後の各材料を、高速剪断ミキサによって分散させる（Ｓ２１０）。高速剪断ミキサとは、ブレード（攪拌羽根）による強力な剪断力によって材料を大きく分散させながら混合するミキサである。高速剪断ミキサは、例えば、アキシャルミキサ（Axial mixer）である。　
次に、Ｓ２１０によって得られた材料を、すぐにスプレードライ法によって造粒する（Ｓ２１５）。Ｓ２１５で得られた粉体にガラス（粗粒ガラス粉末）に水を加えて混合し（Ｓ２２０）、乾燥させることで（Ｓ２２５）、抵抗体１５の基材（粉体）が完成する。なお、先述のＳ２２０の混合に用いる混合器としては、例えば、万能混合器を用いることができる。　
次に、図３に示すように、絶縁碍子２の軸孔６に中心電極３を挿入する（Ｓ１１０）。続いて、絶縁性ガラス粉末を充填して圧縮する（Ｓ１１３）。この圧縮は、例えば、軸孔６に棒状の冶具を挿入し、堆積した絶縁性ガラス粉末を押すことによって実現する。この治具は、頭部３Ｈとの干渉を避けるために、圧縮面に凹みが設けられている。この凹みは、内径が頭部３Ｈの外径よりも大きく、深さが頭部３Ｈの長さよりも深い。絶縁性ガラス粉末の層は、後述する加熱圧縮工程を経て、絶縁性ガラスシール層１６ｂとなる。　
次に、導電性ガラス粉末を軸孔６に充填して圧縮する（Ｓ１１５）。この圧縮は、例えば、軸孔６に棒状の冶具を挿入し、堆積した導電性ガラス粉末を押すことによって実現する。Ｓ１１５に用いる治具は、頭部３Ｈと干渉することは無いので、凹みが設けられていない。導電性ガラス粉末の層は、後述する加熱圧縮工程を経て、導電性ガラスシール層１６ａとなる。導電性ガラス粉末は、例えば、銅粉末とホウケイ酸カルシウムガラス粉末とを混合した粉末である。　
次に、抵抗体１５の基材（粉体）を、軸孔６に充填して圧縮し（Ｓ１２０）、さらに、導電性ガラス粉末を軸孔６に充填して圧縮する（Ｓ１２５）。Ｓ１２０によって形成される粉末の層は、後述する加熱圧縮工程を経て、抵抗体１５となる。同様に、Ｓ１２５によって形成される粉末の層は、後述する加熱圧縮工程を経て、端子金具側導電性ガラスシール層１７となる。なお、Ｓ１２５において用いられる導電性ガラス粉末は、Ｓ１１５で用いた導電性ガラス粉末と同じ粉末である。また、Ｓ１２０，Ｓ１２５における圧縮方法は、Ｓ１１５における圧縮方法と同じ方法である。　
次に、端子金具１３の一部を軸孔６に挿入して、絶縁碍子２全体を加熱しながら端子金具１３側から所定の圧力を加える（Ｓ１３０）。この加熱圧縮工程によって、軸孔６に充填された各材料が圧縮及び焼成されて、軸孔６内に、導電性ガラスシール層１６ａと、絶縁性ガラスシール層１６ｂと、端子金具側導電性ガラスシール層１７と、抵抗体１５とが形成される。先述したように導電性ガラスシール層１６ａ及び絶縁性ガラスシール層１６ｂは、シール層１６を形成する。　
先述したように絶縁性ガラスシール層１６ｂの熱膨張係数が、絶縁碍子２と、中心電極３の熱膨張係数との間の値であるので、Ｓ１３０におけるクラックの発生が抑制されている。　
次に、主体金具１に接地電極を接合し（Ｓ１３５）、絶縁碍子２を主体金具１に挿入して（Ｓ１４０）、主体金具１を加締める（Ｓ１４５）。Ｓ１４５の加締め工程によって、絶縁碍子２が主体金具１に固定される。次に、主体金具１に接合された接地電極の先端が曲げ加工され（Ｓ１５０）、接地電極４が完成する。その後、ガスケット（図示しない）が主体金具１に取り付けられ（Ｓ１５５）、スパークプラグ１０１が完成する。　
本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが例示される。　
絶縁性ガラスシール層１６ｂは、絶縁碍子２と接触するならば、どこに配置されてもよい。例えば、３層構造でもよい。この３層構造とは、先端側に１層目として導電性ガラスシール層１６ａを配置し、後端側に３層目として導電性ガラスシール層１６ａを配置し、１層目および３層目の間に２層目として絶縁性ガラスシール層１６ｂを配置する構造である。このように配置された絶縁性ガラスシール層１６ｂであっても、静電容量Ｃ１を減少させることに貢献する。　
或いは、導電性ガラスシール層１６ａと絶縁性ガラスシール層１６ｂとを径方向に積層してもよい。例えば、導電性ガラスシール層１６ａを内層とし、絶縁性ガラスシール層１６ｂを外層として積層してもよい。この場合、導電性ガラスシール層１６ａは、主体金具１に接触してもよいし、接触しなくてもよい。　
導電性ガラスシール層１６ａの材料として、銅粉末以外の導電性物質を用いてもよいし、ホウケイ酸カルシウムガラス粉末以外のガラス粉末を用いてもよい。例えば、導電性物質として、カーボンブラックやグラファイトの粉末を用いてもよい。　
中心電極３の熱膨張係数は、絶縁碍子２の熱膨張係数より小さくてもよい。この場合、絶縁性ガラスシール層１６ｂの熱膨張係数は、絶縁碍子２と、中心電極３の熱膨張係数との間の値として、中心電極３の熱膨張係数を超え、且つ、絶縁碍子２の熱膨張係数未満でもよい。
１…主体金具　　２…絶縁碍子　　３…中心電極　　３Ｆ…鍔部　　３Ｈ…頭部　　３Ｌ…脚部　　４…接地電極　　５…ねじ部　　６…軸孔　　６ｎ…小径部　　６ｓ…段部　　６ｗ…大径部　　１３…端子金具　　１５…抵抗体　　１６…シール層　　１６ａ…導電性ガラスシール層　　１６ｂ…絶縁性ガラスシール層　　１７…端子金具側導電性ガラスシール層　　３１…発火部　　３２…先端部　　１０１…スパークプラグ

Claims (6)

  1. 先端側に接地電極を有する略筒状の主体金具と、

    　小径部と、前記小径部よりも径が大きく、前記小径部の後端に段部を介して接続する大径部と、を有する軸孔が内部に設けられ、前記主体金具内に保持される筒状の絶縁碍子と、

    　前記大径部内に配置される抵抗体と、

    　前記大径部内において径方向に張り出して前記段部に接触する鍔部と、前記鍔部から先端側に延び、前記小径部内に配置される脚部と、を有する中心電極と、

    　前記大径部内に配置され、前記中心電極と前記抵抗体とを電気的に接続するシール体と、を備えるスパークプラグであって、

    　前記シール体は、導電性シール体と、前記絶縁碍子と接触する絶縁性シール体と、を備えることを特徴とするスパークプラグ。
  2. 前記絶縁性シール体は、前記導電性シール体の先端向き面と接触することを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
  3. 前記絶縁性シール体の比誘電率は、前記絶縁碍子の比誘電率よりも低いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスパークプラグ。
  4. 前記絶縁性シール体は、ガラスを主成分として含有し、前記中心電極に接触していることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか一項に記載のスパークプラグ。
  5. 前記絶縁性シール体は、非導電性の遷移金属酸化物を含有していることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れか一項に記載のスパークプラグ。
  6. 前記絶縁性シール体の熱膨張係数は、前記中心電極の熱膨張係数と前記絶縁碍子の熱膨張係数との間の値であることを特徴とする請求項１から請求項５までの何れか一項に記載のスパークプラグ。
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