JP2002246145A - スパークプラグ用絶縁体及びスパークプラグ - Google Patents
スパークプラグ用絶縁体及びスパークプラグInfo
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Abstract
も、より安価に製造することができるスパークプラグ用
絶縁体を提供する。 【解決手段】 スパークプラグ用絶縁体2は、第一部分
2pと第二部分2sとが、各々アルミナを主成分とする
アルミナ質セラミックにて構成される。そして、高電圧
印加により絶縁破壊等の問題を生じやすい火花放電ギャ
ップg側の第一部分2pを、絶縁破壊等の問題が比較的
に生じにくい第二部分2sよりも絶縁性能の高い(具体
的には絶縁耐電圧の高い)アルミナ質セラミックにて構
成する。例えば、第一部分2pにおいて第二部分2sよ
りもアルミナ含有率を高くする。あるいは、アルミナ質
セラミックの希土類元素成分の含有率を、第一部分2p
において第二部分2sよりも高くする。さらには、アル
ミナ系セラミックのアルカリ金属成分の含有率を、第一
部分2pにおいて第二部分2sよりも低くする。
Description
縁体と、それを用いたスパークプラグに関する。
高出力化に伴い、燃焼室内における吸気及び排気バルブ
の占有面積も拡大してきている。そのため、混合気に点
火するためのスパークプラグはその小型化が必要とされ
ている上、ターボチャージャー等の過給装置等により、
燃焼室内の温度も上昇する傾向にあるので、その絶縁体
は耐熱性に優れたアルミナ質の絶縁材料で構成されたも
のが一般に使用されている。また、スパークプラグ用の
絶縁体としてアルミナ質のものが使用される別の重要な
理由として、アルミナが高温での耐電圧特性に優れてい
ることが挙げられる。しかしながら、近年ではスパーク
プラグの小型化に伴い、絶縁体の厚みも薄くなる傾向に
あり、さらに耐電圧特性に優れた絶縁体が求められてい
る。
して従来、SiO2−CaO−MgOの三元系焼結助剤
を用いたアルミナセラミックが多く使用されてきた。し
かし、この種の焼結助剤は、セラミック中に低融点のガ
ラス質粒界相を形成することから、高温下で高電圧が印
加されると絶縁破壊を生じやすい問題がある。また、バ
イヤー法等で製造されたアルミナ原料中には、製法上の
理由により相当量のNa成分が不可避的に混入している
が、このNa成分は粒界相中に溶け込んで耐電圧を下げ
る原因ともなる。
の含有率を95〜98質量%にまで高めた絶縁体や、あ
るいは低ソーダアルミナ使用により、Na含有率を低く
した絶縁体、さらにはY2O3あるいはLa2O3等の
希土類元素成分を配合して高融点粒界相を生成させ、耐
電圧特性を改善した絶縁体(例えば特開昭63−190
753号公報)などが提案されている。
はいずれも製法あるいは原料のコストが一般のアルミナ
質セラミックよりも割高であり、性能面の改善と引き換
えに最終的なスパークプラグの価格が高騰する問題を避
けがたい。
性を向上させつつも、より安価に製造することができる
スパークプラグ用絶縁体と、それを用いたスパークプラ
グとを提供することにある。
係るスパークプラグ用絶縁体は、材質の異なるアルミナ
質セラミックとして構成された2つの部分、具体的には
第二部分と、それよりも絶縁性能の高い(具体的には絶
縁耐電圧の高い)第一部分とを含む。また、本発明に係
るスパークプラグは、主体金具と中心電極との間に上記
の絶縁体を配し、絶縁体の先端側において、基端部が主
体金具に結合された接地電極と中心電極との間に火花放
電ギャップを形成したものである。そして、その主旨は
絶縁体先端部の絶縁性を選択的に向上させるため、該部
分を第一部分として構成し、残余の部分の少なくとも一
部を第二部分として構成した点にある。
ミックとは、アルミナを主成分とするセラミックのこと
である。また、本明細書において「主成分」(「主に」
あるいは「主体に」も同様)とは、着目している物質に
おいて最も重量含有比率の高い成分のことをいう。
第一は、上記の絶縁体において第一部分が、第二部分よ
りも、 ・アルミナ含有率が高い(以下、アルミナ含有率要件と
いう); ・希土類元素成分の含有率が高い(以下、希土類含有率
要件という); ・アルカリ金属成分の含有率が低い(以下、アルカリ金
属含有率要件という); の少なくともいずれかの要件を充足することを要旨とす
る。
こと、すなわち、第一部分のアルミナ含有率を第二部分
よりも高めることで、火花放電時に高電圧印加の影響を
受けやすい第一部分の耐電圧特性を向上できる。また、
コスト的に割高となる高アルミナ質セラミックを第一部
分にのみ適用すればよく、第二部分の材質は、それより
はアルミナ含有率の低いより安価なセラミックで構成で
きるので、絶縁体全体のコストアップを抑制しつつ、絶
縁破壊等に対する耐久性を向上させることが可能であ
る。
すること、すなわち、アルミナ質セラミックの希土類元
素成分の含有率が、第一部分において第二部分よりも高
くされていることで、以下のような効果を達成できる。
希土類元素成分は、Sc、Y、La、Ce、Pr、N
d、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、T
m、Yb及びLuの1種又は2種以上であり、焼結助剤
として例えば酸化物の形で添加されるものである。希土
類元素成分は主に粒界相中において高融点化合物相を形
成することから、第一部分の希土類元素成分含有率を第
二部分よりも高めることで、火花放電時に高電圧印加の
影響を受けやすい第一部分の耐電圧特性を向上できる。
また、希土類元素成分の添加率を高めることはコスト的
には割高となるが、第一部分においてのみ希土類元素成
分を多く添加すればよいから、絶縁体全体のコストアッ
プを抑制しつつ、絶縁破壊等に対する耐久性を向上させ
ることが可能である。
足すること、すなわち、アルミナ質セラミックのアルカ
リ金属成分の含有率が、第一部分において第二部分より
も低くされることにより、以下のような効果を達成でき
る。すなわち、アルカリ金属成分は、例えばLi、Na
及びKの1種又は2種以上であるが、これらはいずれも
イオン伝導性が高く、セラミックの粒界相形成成分とな
った場合に、その含有率が過大であると耐電圧特性の低
下を招くことにつながる。そこで、第一部分のアルカリ
金属成分含有率を第二部分よりも低くすることで、火花
放電時に高電圧印加の影響を受けやすい第一部分の耐電
圧特性を向上できる。他方、アルカリ金属元素は、例え
ばNaなどアルミナ原料中に製法上の要因により不可避
的に含有されることも多く、その含有率を低くしたアル
ミナ原料(例えば低ソーダアルミナ)は、通常のアルミ
ナ原料(例えば中ソーダアルミナあるいは普通ソーダア
ルミナ)よりはコスト的に割高となる。しなしながら、
上記の構成では、そのようなアルカリ金属成分含有率の
低いアルミナ質セラミックを第一部分にのみ適用すれば
よく、第二部分の材質は、それよりはアルカリ金属成分
含有率の高いより安価なセラミックで構成できるので、
絶縁体全体のコストアップを抑制しつつ、絶縁破壊等に
対する耐久性を向上させることが可能である。
て、絶縁体の第一部分は、上記のアルミナ含有率要件
(A)と希土類含有率要件(B)とアルカリ金属含有率
要件(C)とを各々単独で満たすものであってもよい
が、任意の2以上のものを同時に満たすものであっても
よく、これにより第一部分の耐電圧特性を一層向上させ
ることができる。具体的な組合せは以下の通りである。 ・A+B; ・B+C; ・C+A; ・A+B+C。
二は、上記絶縁体において、第一部分が第二部分よりも
透光性の高いアルミナ質セラミックにて構成されたこと
を特徴とする。スパークプラグ用の絶縁体として機械的
強度と耐電圧特性とを両立させるには、使用するアルミ
ナ質セラミックが、相対密度が90%以上となるように
緻密化している必要がある。また、耐電圧特性は、セラ
ミックの緻密化をさらに進行させることで一層良好とな
る。更に、結晶粒界や粒界相の存在量も耐電圧特性に影
響を与える因子となり得、例えば、結晶粒界や粒界相の
存在量を減じて耐電圧特性向上を図ることも可能であ
る。アルミナ質セラミックは、緻密化が進み、あるいは
結晶粒界及び/又は粒界相形成量低減が進むと、次第に
透光性が高くなる性質がある。換言すれば、アルミナ質
セラミックの耐電圧特性は、透光性が高くなるほど良好
なものとなる。例えば、一般に透光性アルミナとして知
られているものは、ほとんど理論密度近くまで緻密化し
た多結晶アルミナであり、焼結助剤添加量を1.0%未
満に留めつつ、真空中又は水素雰囲気中にて焼成するこ
とにより製造することができる。また、熱間静水圧プレ
ス(HIP)法やホットプレス法などの高圧焼成法を用
いて製造してもよい。このようなアルミナ質セラミック
は、耐電圧特性には優れるが、当然に通常のアルミナよ
りは高価なものとなる。
第二部分よりも透光性の高いアルミナ質セラミックにて
構成することで、火花放電時に高電圧印加の影響を受け
やすい第一部分の耐電圧特性を向上できる。また、第一
部分においてのみ透光性を高めたアルミナ質セラミック
を使用すればよいから、絶縁体全体のコストアップを抑
制しつつ、絶縁破壊等に対する耐久性を向上させること
が可能である。
三は、単結晶アルミナからなる第一部分と、該第一部分
とは材質の異なる絶縁性セラミックからなる第二部分と
を有し、スパークプラグの火花放電ギャップ側に位置す
ることが予定された絶縁体先端部が第一部分として構成
され、残余の部分の少なくとも一部が第二部分として構
成されたことを特徴とする。第二部分は多結晶アルミナ
質セラミックにて構成できるが、窒化アルミニウムなど
他の絶縁性セラミックで構成されていてもよい。
どの公知の単結晶育成方法により製造した、人造ルビ
ー、人造サファイアあるいは人造コランダムなどがあ
る。これらは、残留気孔、結晶粒界あるいは粒界相等の
影響が略完全に排除された究極的なアルミナ質材料とい
えるものであり、これを絶縁体の上記第一部分の材質と
して適用することにより、耐電圧特性を飛躍的に向上さ
せることができる。また、第二部分を多結晶アルミナ質
セラミックなど、汎用の絶縁性セラミックで構成するこ
とにより、絶縁体全体がコストアップする問題も生じに
くい。
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。
ラグ100に組み込んだときに火花放電ギャップg側に
位置する軸線O方向の先端部を形成する第一部分2p
と、その第一部分2pの軸線O方向後方側に隣接する第
二部分2sとが、各々アルミナを主成分とするアルミナ
質セラミックにて構成されてなる。第二部分2sは、例
えば従来のスパークプラグ用絶縁体と同様の材質のアル
ミナ質セラミックにて構成できる。
なくともいずれかの要件を満たすアルミナ質セラミック
として構成される。 アルミナ含有率が第二部分2sよりも高いもの。アル
ミナ成分の具体的な含有率としては、Al2O3に換算
した質量にて95〜100質量%の範囲で選択できる。
この場合、焼結助剤として機能する例えばSi、Ca、
Mg、Ba及びB成分を、SiはSiO2に、CaはC
aOに、MgはMgOに、BaはBaOに、BはB2O
3に、それぞれ酸化物換算した場合の質量にて合計で5
質量%までの範囲で含有させ、第一部分2pを形成する
焼結体の緻密化を促進することができる。また、焼結助
剤としては、次に述べる希土類元素成分を採用すること
ももちろん可能である。他方、熱間静水圧プレス法等の
高温高圧焼成が可能な場合は、焼結助剤をほとんど排除
した形でも緻密化した焼結体を得ることが可能である。
なお、第一部分2pを形成する焼結体の相対密度は、特
に高温での耐電圧特性向上の観点から、95質量%以
上、望ましくは98質量%以上となっているのがよい。
Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、H
o、Er、Tm、Yb及びLuの1種又は2種以上)の
含有率が第二部分よりも高いもの。具体的な添加量とし
ては、RがCeの場合はRO2、Prの場合はR6O
11、それら以外の場合にはR2O3にそれぞれ酸化物
換算して、0.01〜18質量%の範囲にて選択でき
る。これら希土類元素成分は、例えば焼結助剤として酸
化物粉末の形で配合できる。そして、上記の希土類元素
成分の中でも、特にPr及びNdの一方又は双方を使用
することが、高温での耐電圧特性を向上させる観点にお
いてより有効である。なお、Nd成分とPr成分とは複
合添加する形態を採用すれば、例えば、NdとPrとを
主体とした非分離希土類であるジジムの酸化物を採用で
き、原料コストの低減に効果的である。
結助剤成分を配合することももちろん可能であり、例え
ば、Si、Mg、Ca、Ba及びBの1種又は2種以上
を共添加焼結助剤成分として配合できる。特にSiは、
希土類元素成分との間で高融点の複合酸化物を形成しや
すく、高温での耐電圧特性向上効果をさらに高めること
ができる。
sよりも低いもの。例えば、低ソーダアルミナ粉末を原
料として使用し、Na以外のアルカリ金属成分の積極添
加を行なわない場合は、アルカリ金属成分の含有率を酸
化物換算にて0.05質量%以下に留めることが可能で
ある。
は、例えば焼結助剤成分(アルカリ金属成分も含め、上
記〜と種別としては同じ焼結助剤が使用されていて
もよい)の含有率が酸化物換算にて5〜15質量%とさ
れ、かつアルカリ金属成分として例えばNaをNa2O
換算した値にて0.07〜0.5質量%の範囲で含有す
るものを採用できる。このようなNa含有率であれば、
中ソーダアルミナあるいは普通ソーダアルミナも原料と
して問題なく使用することができる。
説明する。まず、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。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。なお、抵抗体15は、ガ
ラス粉末と導電材料粉末(及び必要に応じてガラス以外
のセラミック粉末)とを混合して、ホットプレス等によ
り焼結して得られる抵抗体組成物により形成される。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、抵抗体
15を省略して、端子金具13と中心電極3とを、1層
の導電性ガラスシール層により一体化した構成としても
よい。
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の外周面には釉薬2dが施さ
れ、当該外周面の後端部にはコルゲーション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。
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径大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。
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条部1
c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。
方向中間のやや後方寄り(第一軸部2g寄り)の位置に
おいて、絶縁体2の第一部分2pと第二部分2sとが接
合されている。この接合位置は、そのまま第一部分2p
と第二部分2sとの軸線О方向における寸法を反映した
ものとなる。具体的には、図2に示すように、接合界面
位置が軸線О方向において後方側に位置するほど、第一
部分2pの軸線O方向寸法が大きくなる。第一部分2p
は第二部分2sよりも材料コストが割高であるので、例
えば、図2(a)に示すように、第二軸部の先端寄りに
接合面を設定し、燃焼室内にて高温化しやすく、かつ火
花放電ギャップgに近いため高電圧印加の影響を受けや
すい先端近傍部のみを第一部分2pとすれば、コスト削
減を図る上でより有利である。他方、より厳しい耐電圧
特性が要求される場合、あるいは、絶縁体2の全体が小
径となる場合や、あるいは薄肉化せざるを得ない場合
は、図2(b)に示すように第一軸部2gあるいは図2
(c)に示すように、さらに後方の位置まで第一部分2
pとしてもよい。
金属により円筒状に形成されており、スパークプラグ1
00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100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。このねじ部7
の外径は18mm以下(例えば、18mm、14mm、
12mm、10mm等)とされる。なお、1eは、主体
金具1を取り付ける際に、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。
3a及び4aは、インコネル(Inconel:商標名)等の
Ni合金等で構成されている。また、中心電極3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3
1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。中心電極3の本体部3a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図示しない溶接部を形成してこ
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、例えば表記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。
造可能である。まず、原料粉末として、アルミナ粉末と
焼結助剤粉末とを、第一部分2p及び第二部分2sにつ
いて各々定められた組成となるように配合し、親水性結
合剤(例えばPVA)と水とを添加・混合して成形用素
地スラリーを作る。
等により噴霧乾燥されて成形用素地造粒物PG1(第一
部分2p用)及び成形用素地造粒物PG2(第二部分2
s用)とされる。これら成形用素地造粒物PG1及びP
G2をラバープレス成形することにより、絶縁体の原形
となるプレス成形体を作る。図4は、ラバープレス成形
の工程を模式的に示している。ここでは、内部に軸方向
に貫通するキャビティ301を有するゴム型300が使
用され、そのキャビティ301の上側開口部には上パン
チ304が嵌め込まれる。また、下パンチ302のパン
チ面には、キャビティ301内においてその軸方向に延
びるとともに、絶縁体2の貫通孔6(図1)の形状を規
定するプレスピン303が一体的に凸設されている。
の成形用素地造粒物PG1及びPG2を充填し、キャビ
ティ301の上側開口部を上パンチ304で塞いで密封
する。このとき、プレスピン303の軸線方向において
下側に、成形用素地造粒物PG1及びPG2の一方を先
に充填し、次いでその上側に他方を充填する。これによ
り、キャビティ301内の軸線方向に、第一部分2p用
の造粒物PG1と第二部分2p用の造粒物PG2とが2
層に積み重なった形で充填される。
印加し、キャビティ301の造粒物PG1,PG2を、
該ゴム型300を介して圧縮することにより、図5
(a)に示すように、各造粒物PG1,PG2による粉
末成形部202s及び202pが軸線方向に結合された
プレス成形体202を得る。このプレス成形体202の
外面側をグラインダ切削等により加工して図1の絶縁体
2に対応した外形形状に仕上げることにより、図5
(b)に示すように、第一部分2pに対応した形状の粉
末成形部152pと、同じく第二部分2sに対応した形
状の粉末成形部152sとを有する被焼成成形体152
が得られる。該被焼成成形体152を所定の温度で焼成
し、さらに釉薬をかけて仕上焼成することにより、図1
の絶縁体2が完成する。
2sとの接合面の形態は、図1では、軸線Оと略直交す
る平面形態とされているが、両部分の接合強度を向上さ
せる等の目的で、例えば図3(a)に示すように、軸線
Оに沿ういずれかの向きに突出するテーパ面形状の接合
面103としたり、あるいは図3(b)に示すような段
付面形状の接合面104としたりすることができる。あ
るいは、第二部分2sの先端側に開口する凹部106内
に第一部分2pの後端部107を収納したような位置関
係にて両部分2p,2sを接合することもできる。この
場合、例えば、先に第一部分の成形体を別途ラバープレ
ス等にて形成しておき、別のラバープレス工程により第
二部分の成形体を形成する際に、同時にこれと第一部分
の成形体162p(図6(a))とを一体化し、その
後、外周面をグラインダ研削等により仕上げて、図6
(a)に示す被焼成成形体162を得、さらにこれを焼
成する方法等が採用可能である。
成条件あるいは焼成時の収縮量が大きく相違する場合
は、例えば図6(b)に示すような方法も可能である。
すなわち、第一部分2pを先に焼成体として作ってお
き、これに、第二部分の成形体172sを一体化した半
成形体172を作り、これを焼成して第一部分2pと第
二部分2sとが一体化された絶縁体2を得るようにす
る。
2pと第二部分2sとを別々に焼結体として製造し、こ
れら焼結体同士を接合して絶縁体2とすることも可能で
ある。例えば図7(b)に示す態様では、第一部分2p
と第二部分2sとをガラス接合層2wにより接合してい
る。具体的には、第一部分2pと第二部分2sとの接合
位置に接合用のガラス材料をはさみ、ガラス軟化点以上
の接合温度に加熱して接合する方法を採用することがで
きる。
も透光性の高い絶縁性セラミック、例えば透光性アルミ
ナにより構成することもできる。また、第一部分2p
は、人造ルビー、人造サファイアあるいは人造コランダ
ムなどの単結晶アルミナにて構成することもできる。こ
れらの材質からなる第一部分2pは、通常のアルミナ質
セラミックからなる第二部分2sとは製法上大きな相違
点があり、粉末成形体状態で第二部分2sと一体焼成す
るといった方法は原理的に不可能である。従って、第一
部分2pとなる部分を別途製造しておき、その後、図6
(b)あるいは図7に示すような方法にて接合する方法
を採用することが妥当である。
な実験を行なった。原料アルミナ粉末として、以下の2
種類を用意した: 普通ソーダアルミナ:Na含有率(Na2O換算)
0.3質量%、平均粒径1μm; 低ソーダアルミナ:Na含有率(Na2O換算)0.
05質量%、平均粒径0.5μm。
6μmのSiO2粉末、平均粒径0.8μmのCaCO
3粉末、平均粒径0.3μmのMgO粉末、及び平均粒
径0.1μmの各種希土類粉末(Nd2O3、Dy2O
3、Pr6O11)を、焼結体の狙い組成が表1に示す
ものとなるように配合した。この配合した粉末総量を1
00質量部として、親水性バインダとしてのPVAを3
質量部と、水103質量部とを加えてボールミルにより
16時間湿式混合することにより、成形用素地スラリー
を作製した。次いで、これら組成の異なるスラリーをそ
れぞれスプレードライ法により乾燥して、球状の成形用
素地造粒物を調製した。なお、造粒物は、ふるいにより
粒径50〜100μmに整粒している。
示す各種絶縁体を作製した。表中の〜は、表1の各
素地造粒物の番号に対応し、各欄の数値は、対応する各
成形用素地造粒物をそれぞれ何質量%使用したかを示し
ている。
表1のいずれか1の素地造粒物にてラバープラスにより
作製した成形体を、大気中にて1625℃で2時間焼成
したものである。他方、番号5〜8は実施例であり、図
5の第二部分の成形体152sをの素地造粒物によ
り、また、第一部分の成形体152pを、及びの
いずれかの素地造粒物により、図4の方法を用いて一体
成形により作製した成形体を、大気中にて1625℃で
2時間焼成したものである。
の第二部分の成形体152sをの素地造粒物にて、ま
た、第一部分の成形体152pを、、及びのい
ずれかの素地造粒物にて、それぞれ別々のラバープレス
により作製し、それら各成形体を軸線方向に突き合わせ
た状態にて、大気中にて1600℃で2時間焼成したも
のである。
図5の第二部分の成形体152sをの素地造粒物に
て、また、第一部分の成形体152pを、、及び
のいずれかの素地造粒物にて、それぞれ別々のラバー
プレスにより作製し、それら各成形体を、それぞれ大気
中にて1625℃で2時間焼成した後、それら焼結体を
ガラス接合層2wにて接合することにより作製したもの
である。なお、番号9〜16の試験品については、〜
の素地造粒物による各形成部分について、Al、S
i、Ca、Mg、希土類元素(RE)及びNaの含有率
をICP発光分光分析により測定し、それぞれ対応する
酸化物の含有量に換算して焼結体組成を求めた。その結
果、表1の狙い組成と略一致していることがわかった。
物をラバープレス成形後、大気中にて1600℃で2時
間焼成することにより、図7(b)の第二部分2sを作
製する一方、第一部分2pをそれぞれ透光性アルミナ及
び単結晶アルミナにて作製し、ガラス接合層2wにて接
合することにより作製したものである。
図1に示すスパークプラグを組み立て、以下の条件によ
る実機耐電圧テストを行なった。すなわち、4気筒ガソ
リンエンジン(排気量2000cc)に上記スパークプラ
グを取り付け、スロットル全開状態、エンジン回転数6
000rpmにて、放電電圧を35kV及び37.5k
Vのいずれかの値に制御しながら連続運転し、50時間
経過後に火花貫通が生じたか否かにより評価した。結果
を表2に示す。すなわち、実施例の試験品(番号5〜1
8)は、いずれも、絶縁体の全体をの素地造粒物にて
構成した比較例1の試験品よりも耐電圧特性に優れてい
る。また、絶縁体2の第一部分2pのみを、高耐電圧材
料にて構成しているにもかかわらず、全体を高耐電圧材
料にて構成した比較例2〜4の試験品と比較しても、同
等以上の性能が得られていることがわかる。
断面図。
接合形態を種々例示して示す縦断面図。
々例示して示す部分縦断面図。
を示す説明図。
明図。
Claims (5)
- 【請求項1】 アルミナ質セラミックからなる第二部分
と、 アルミナ質セラミックからなり、前記第二部分よりも、
後記A、B及びCのの少なくともいずれかを充足する第
一部分とを有し、 スパークプラグの火花放電ギャップ側に位置することが
予定された絶縁体先端部が前記第一部分として構成さ
れ、残余の部分の少なくとも一部が前記第二部分として
構成されたことを特徴とするスパークプラグ用絶縁体; A:アルミナ含有率が高い; B:希土類元素成分の含有率が高い;及び、 C:アルカリ金属成分の含有率が低い。 - 【請求項2】 アルミナ質セラミックからなる第二部分
と、アルミナ質セラミックからなり、前記第二部分より
も透光性が高い第一部分とを有し、 スパークプラグの火花放電ギャップ側に位置することが
予定された絶縁体先端部が前記第一部分として構成さ
れ、残余の部分の少なくとも一部が前記第二部分として
構成されたことを特徴とするスパークプラグ用絶縁体。 - 【請求項3】 単結晶アルミナからなる第一部分と、該
第一部分とは材質の異なる絶縁性セラミックからなる第
二部分とを有し、 スパークプラグの火花放電ギャップ側に位置することが
予定された絶縁体先端部が前記第一部分として構成さ
れ、残余の部分の少なくとも一部が前記第二部分として
構成されたことを特徴とするスパークプラグ用絶縁体。 - 【請求項4】 前記第二部分が前記第一部分に隣接形成
されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載のス
パークプラグ用絶縁体。 - 【請求項5】 主体金具と中心電極との間に請求項1な
いし4のいずれか1項に記載の絶縁体を配し、前記絶縁
体の先端側において、基端部が前記主体金具に結合され
た接地電極と前記中心電極との間に火花放電ギャップを
形成したことを特徴とするスパークプラグ。
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