KR100287231B1 - 스파크 플러그 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 유리밀봉시에 단자전극의 단자부 표면이 산화·부식되지 않고 또한 사용중에 단자전극과 중심전극간의 저항치 증대를 방지할 수 있는 스파크 플러그의 제공.

(해결수단) 절연애자(2)의 축구멍(21)내에 서로 대향되게 배치되는 선단측의 중심전극(4)과 후단측의 단자전극(3)과의 사이를 유리밀봉(glass seal)하는 스파크 플러그에 있어서, 상기 유리밀봉은 유리밀봉부의 온도가 500℃∼1000℃의 온도범위내이고 또한 산소농도가 12용적% 이하인 분위기 조건하에서 밀봉한다.

Description

스파크 플러그

본 발명은 내연기관에 장착되는 스파크 플러그에 관한 것이다.

절연애자의 축구멍내에 서로 대향되게 배치되는 선단측의 중앙전극과 후단측의 단자전극과의 사이에 유리밀봉재로서 밀봉유리재 또는 밀봉유리재, 저항체재(抵抗體材) 및 밀봉유리재로 된 유리를 충진하고, 이것을 가열에 의하여 용융시킨 후에 단자전극을 압압하고, 냉각에 의하여 응고시켜서 제조하는 유리밀봉(glass seal)식 스파크 플러그가 종래부터 알려져 있다.

(가) 연화온도가 낮은 유리밀봉재를 사용하여 비교적 낮은 온도에서 유리밀봉하는 경우.

에너지 코스트가 낮게 억제됨과 아울러 작업성이 우수하다.

그러나, 사용중에 밀봉부분(단자전극의 선단, 중심전극의 후단부)이 고온상태로 되면, 유리밀봉재가 연화되기 때문에 단자전극이나 중심전극이 이완되어 기밀성이 손상된다.

또, 밀봉재나 저항체재내에 혼합되어 있는 도전성 물질의 결합력이 저하되기 때문에 저항치가 높아진다.

(나) 연화온도가 높은(750℃이상) 유리밀봉재를 사용하여 고온(800℃이상)에서 유리밀봉하는 경우.

모재가 되는 저탄소강등의 철재에 니켈이나 아연을 도금한 단자전극이 유리밀봉시에 산화·부식된다.

단자전극이 산화·부식되면 도금이 박리되기 때문에 모재에 녹이 발생한다.

녹이 발생하면, 플러그 캡과의 전기접속이 악화된다. 또, 녹이 절연애자의 머리부를 오염시켜 플래시오버(flashover)의 원인이 된다.

본 발명의 목적은, 유리밀봉시에 단자전극의 단자부가 산화·부식되지 않고 또한 사용중에 단자전극과 중심전극간의 저항치 증대를 방지할 수 있는 스파크 플러그의 제공에 있다.

도 1은 본 발명의 저항재 조성물을 채용한 저항체를 갖는 스파크 플러그의 단면도

도 2는 본 발명의 스파크 플러그에 있어서의 절연애자의 축구멍내에 중심전극과 단자전극을 유리밀봉하는 공정의 설명도

도 3a는 본 발명의 스파크 플러그의 유리밀봉시에 사용하는 가스로의 개략도

도 3b는 도 3a의 A-A선 절단단면도

도 4는 본 발명의 저항체가 생략된 스파크 플러그의 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 - 금속 셸 2 - 절연애자

3 - 단자전극 4 - 중심전극

5 - 밀봉유리재(밀봉유리) 6 - 밀봉유리재(밀봉유리)

7 - 저항체재(저항체) 9 - 가스로

10 - 밀봉유리재(밀봉유리) 21 - 축구멍

32 - 단자부 41 - 중심전극의 기단부

42 - 중심전극의 선단부 221 - 절연애자의 선단면

222 - 단턱부

R - 저항체를 갖는 스파크 플러그

S - 저항체가 생략된 스파크 플러그

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 이하의 기술적 구성을 채용하였다.

(1) 절연애자의 축구멍내에 서로 대향되게 배치되는 선단측의 중심전극과 후단측의 단자전극과의 사이를 유리밀봉하는 스파크 플러그에 있어서, 상기 유리밀봉은 유리밀봉부의 온도가 500℃∼1000℃의 온도범위내이고 또한 산소농도가 12용적% 이하인 분위기 조건하에서 밀봉하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그이다.

(2) 절연애자의 축구멍내에 서로 대향되게 배치되는 선단측의 중심전극과 후단측의 단자전극과의 사이를 유리밀봉하는 스파크 플러그에 있어서, 상기 유리밀봉은 유리밀봉부의 온도가 500℃∼1000℃의 온도범위내이고 또한 산소농도가 12용적% 이하인 분위기 조건하에서 행하고, 상기 단자전극의 단자부의 도금층이 중성염수분무시험에서 70시간 이상 녹발생을 일으키지 않는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그이다.

(3) 선단면에 외측전극을 돌출설치한 원통형상의 금속 셸과, 상기 금속 셸내에 고정되는 축구멍을 가진 절연애자와, 상기 축구멍의 단턱부에 의해서 구분되는 선단측에 배치되며 상기 단턱부에 기단부가 걸리는 중심전극과, 후단측에 배치되며 후단의 단자부가 상기 절연애자의 단면에서 돌출되는 단자전극과, 양 전극간의 사이를 유리밀봉하는 밀봉유리로 이루어지는 스파크 플러그로서, 상기 유리밀봉은 유리밀봉부의 온도가 500℃∼1000℃의 온도범위내이고 또한 산소농도가 12용적% 이하인 분위기 조건하에서 밀봉한다.

(4) 선단면에 외측전극을 돌출설치한 원통형상의 금속 셸과, 상기 금속 셸내에 고정되는 축구멍을 가진 절연애자와, 상기 축구멍의 단턱부에 의해서 구분되는 선단측에 배치되며 상기 단턱부에 기단부가 걸리는 중심전극과, 후단측에 배치되며 후단의 단자부가 상기 절연애자의 단면에서 돌출되는 단자전극과, 양 전극간의 사이를 상기 중심전극의 상기 기단부 위에 밀봉유리, 저항체 및 밀봉유리의 순으로 충진하여 상기 단자전극을 유리밀봉하는 스파크 플러그로서, 상기 유리밀봉은 유리밀봉부의 온도가 800℃∼1000℃의 온도범위내이고 또한 산소농도가 12용적% 이하인 분위기 조건하에서 밀봉한다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 구성을 가지며, 유리의 연화점이 450℃ 이상이고, 또한 연화점보다 50℃∼150℃ 높은 온도에서 유리밀봉한다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 구성을 가지며, 상기 단자전극은 저탄소강제의 모재에 니켈 또는 아연을 도금한 것이다.

(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 구성을 가지며, 산소농도가 12용적% 이하인 불활성가스 분위기의 전기로 또는 환원가스 분위기의 가스로에서 상기 유리밀봉을 한다.

{상기한 기술적 구성의 (1) 내지 (3)에 대하여}

유리밀봉하는 온도가 500℃ 미만이면, 스파크 플러그의 사용중에 밀봉유리의 연화를 초래한다(연화온도가 낮은 밀봉유리를 사용하기 때문에). 또, 유리밀봉하는 온도가 1000℃를 넘으면, 유리밀봉시에 단자전극의 변질을 초래함과 아울러, 유리밀봉에 적합한 밀봉유리를 제조하는 것이 곤란하게 된다(연화온도가 너무 높기 때문에).

유리밀봉부의 온도가 500℃∼1000℃의 온도범위내이고 또한 산소농도가 12용적% 이하인 분위기 조건하에서 유리밀봉을 하는 구성이기 때문에, 단자전극의 단자부의 산화·부식이 억제된다. 또, 단자전극의 단자부의 도금층이 중성염수분무시험에서 70시간 이상 산화·부식되지 않는다.

{상기한 기술적 구성의 (4)항에 대하여}

절연애자의 축구멍내에 있어서의 중심전극과 단자전극간의 사이를 밀봉유리, 저항체 및 밀봉유리로 유리밀봉하는 스파크 플러그에 있어서, 유리밀봉부의 온도가 800℃∼1000℃의 높은 온도이고 또한 산소농도가 12용적% 이하인 조건하에서 유리밀봉하는 구성이기 때문에, 유리밀봉시에 단자전극의 단자부의 도금층이 산화·부식되지 않는다.

밀봉유리가 연화되지 않기 때문에, 단자전극등에 이완이 발생하지 않으므로 기밀성이 손상되지 않는다. 또, 밀봉유리나 저항체내에 혼합되어 있는 도전성 물질의 결합력이 저하되지 않으므로 단자전극과 중심전극간의 저항치가 높아지지 않는다.

유리밀봉하는 온도가 800℃ 미만이면, 저항체 유리가 충분히 연화되지 않기 때문에, 스파크 플러그의 사용중에 저항체의 수축이 용이하게 되고, 스파크 에너지에 의하여 도전로가 분단되어 저항치가 증대한다. 또, 유리밀봉하는 온도가 1000℃를 넘으면, 유리밀봉시에 단자전극의 변질을 초래함과 아울러, 유리밀봉에 적합한 밀봉유리을 조제하는 것이 곤란하게 된다(연화온도가 너무 높기 때문에).

{상기한 기술적 구성의 (5)에 대하여}

연화점이 450℃ 이상이고 또한 연화점보다 50℃∼150℃ 높은 온도에서 유리밀봉을 하면, 유리밀봉시에 밀봉유리가 충분히 용융되기 때문에 확실하게 유리밀봉을 할 수 있다. 또, 스파크 플러그의 사용시에 유리밀봉부의 온도가 상승하더라도(300℃∼330℃) 밀봉부가 연화되지 않으며, 단자전극등이 이완되지 않으므로 기밀성이 손상되지 않는다.

{상기한 기술적 구성의 (6)에 대하여}

스파크 플러그의 단자전극에는 니켈 또는 아연을 도금한 저탄소강이 사용된다.

500℃ 이상의 고온(대기중)에서 유리밀봉을 하면, 이 단자전극이 산화·부식된다.

그러나, 산소농도가 12용적% 이하이면, 유리밀봉시에 단자전극이 산화·부식되지 않는다. 특히 니켈도금이 유용하다.

{상기한 기술적 구성의 (7)에 대하여}

산소농도가 12용적% 이하이면, 불활성가스 분위기 혹은 환원성가스 분위기의 전기로 또는 가스로이어도 되고, 유리밀봉시에 단자전극의 단자부의 도금층이 산화부식되지 않는다.

본 발명의 구성을 채용한 스파크 플러그(R)를 도 1에 의거하여 설명한다.

스파크 플러그(R)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 원통형상의 금속 셸(1)과, 금속 셸(1)내에 고정되는 축구멍(21)을 가진 절연애자(2)와, 절연애자(2)의 축구멍(21)내에 끼워져 설치되는 단자전극(3)과, 선단부가 절연애자(2)의 선단면(221)에서 돌출되도록 축구멍(21)내에 고정되는 중심전극(4)과, 단자전극(3)의 밀봉부(31) 및 중심전극(4)의 기단부(41)를 각각 축구멍(21)내에서 밀봉하는 밀봉유리재(5,6)와, 밀봉유리재(5,6) 사이에 위치하는 저항체재(7)를 구비한다. 그리고, 이 스파크 플러그(R)는 개스킷(11)을 개재하여 내연기관의 실린더 헤드(도시생략)에 나사결합되며, 단자전극(3)의 단자부(32)에 플러그 캡(도시생략)이 끼워맞춰져서 고전압이 공급된다.

금속 셸(1)은 저탄소강으로 형성되며, 외측둘레에 나사(121)를 형성한 나사부(12)와, 앞측에 개스킷(11)을 설치한 몸통부(13)와, 플러그 스패너를 끼우기 위한 육각부(14)로 구성되어 있다. 또한 141는 패킹, 142, 143은 링, 144는 활석이다.

절연애자(2)는 알루미나를 주체로 하는 세라믹 소결체로 형성되며, 금속 셸(1)의 나사부(12) 내측에 위치하는 다리부(22)와, 금속 셸(1)의 육각부(14)와 몸통부(13)에 걸쳐서 내측에 위치하는 대경부(大經部)(23)와, 외측둘레에 코러게이션(corrugation)(241)을 형성한 머리부(24)로 구성되어 있다. 또, 절연애자(2)의 축을 따라서 축구멍(21)이 형성되어 있다. 또한, 머리부(24)와 대경부(23)에 걸쳐서 위치하는 축구멍(21)의 직경은 큰 지름(φ4.5)으로 형성되고, 다리부(22)에 위치하는 축구멍(21)의 직경은 중심전극(4)의 지름(φ2.6)보다 약간 크게 설정되어 있다.

단자전극(3)은 모재가 되는 저탄소강(C가 0.3% 이하) 표면에 니켈도금(도금두께 5㎛)한 것으로, 축구멍(21)내에서 유리밀봉되는 밀봉부(31)와, 절연애자(2)의 머리부(24)의 기단면(242)에서 돌출되는 단자부(32)와, 단자부(32)와 밀봉부(31)를 접속하는 봉상부(33)로 구성되어 있다.

단자부(32)는 이 단자부(32)에 끼워맞춰지는 플러그 캡의 벗겨짐을 방지하기 위하여 중앙부를 작은 지름으로 형성하고 있다.

밀봉부(31)는 그 외측둘레가 나사 또는 널링(knurling)상으로 가공되며, 밀봉유리재(5)에 의해서 축구멍(21)내에서 밀봉된다.

중심전극(4)은 니켈합금제의 초재(sheath member)와 이 초재내에 봉입되는 심재{동(銅), 동합금 등의 열전도성이 양호한 금속}로 구성되며, 선단부(42)가 절연애자(2)의 선단면(221)에서 돌출되도록 축구멍(21)내에 끼워지며{이 때, 기단부(41)가 단턱부(222)에 걸어맞춰진다}, 밀봉유리재(6)에 의해서 축구멍(21)내에서 밀봉된다.

밀봉유리재(5,6)는 동(銅)분말과 붕규산칼슘유리분말(연화온도 780℃)을 1 : 1로 혼합한 도전성 유리분말이 용융·응고된 것으로서 도전성을 가진다. 그리고, 밀봉유리재(6)→저항체재(7)→밀봉유리재(5)를 통하여 중심전극(4)이 단자전극(3)에 전기접속된다.

저항체재(7)(목표저항치 5kΩ)는 다음과 같이 하여 조제된다.

ZrO₂분말 17.3wt%, 알루미나분말 0.2wt%, 카본블랙 2.0wt%, 유리분말(SiO₂50wt%, B₂O₃29wt%, Li₂O 4wt%, BaO 17wt%, 연화점 820℃) 80wt% 및 PVA바인더 0.5wt%을 첨가하여 믹서로 혼합하여 조제한다.

밀봉유리재(5,6)가 되는 밀봉재는 다음과 같이 하여 조제된다.

붕규산칼슘유리분말 50중량부에 대하여 금속 동분말 50중량부 및 PVA바인더 1중량부를 첨가하고서 믹서로 혼합한다. 이것을 100℃에서 건조시켜서 밀봉유리재로 한다.

이어서, 도 1에 나타낸 저항체를 가진 스파크 플러그(R)의 유리밀봉공정에 대하여 도 2 및 도 3에 의거하여 설명한다.

Ⅰ) 알루미나를 주성분으로 하는 소결체의 머리부(24) 표면에 유약을 도포·소성한 절연애자(2)의 축구멍(21)내에, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 중심전극(4)을 상측에서 삽입하여 큰 지름으로 된 기단부(41)를 절연애자(2)의 단턱부(222)에 건다.

Ⅱ) 도 2b에 나타낸 바와 같이, 상기 붕규산칼슘유리(연화온도 780℃, G₂유리)를 이용한 밀봉유리재(6)를 0.3g 충진하고, 140MPa로 프레스한다.

이 밀봉유리재(6) 위에 상기한 저항체재(7)를 0.3g씩 2회에 걸쳐서 0.6g 충진하고, 각각 140MPa로 프레스한다.

또한, 이 저항체재(7) 위에 상기 밀봉유리재(5)를 0.3g 충진하고, 140MPa로 프레스한 후, 단자전극(3)을 축구멍(21)내로 삽입한다.

Ⅲ) 이어서, 단자전극(3)이 끼워넣어진 절연애자(2)는, 도 2b 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 대경부(23)의 시트면이 세라믹제의 원통형상 받침대(8)내에 걸려지도록 삽입하고, 연료가 LNG인 가스로(9)에 배치한다. 그리고, 상기 대경부(23) 및 머리부(24)의 밀봉유리부의 부위를 800℃∼1000℃로 약 20분간 가열하여 밀봉유리재(5,6) 및 저항체재(7){유리밀봉부(G)}의 유리를 용융시킴과 동시에 단자전극(3)을 압력 100kg으로 프레스(P)하고, 700℃까지 가압력 20kg으로 유지한 후, 상온까지 서서히 냉각한다.

도 2c에 나타낸 바와 같이 단자전극(3)의 밀봉부(31), 중심전극(4)의 기단부(41)를 절연애자(2)의 축구멍(21)내에 고착하고서 유리밀봉공정을 완료한다.

또한, 91은 내화성으로 된 노체(爐體), 92는 버너장치, 93은 가스로내에서의 산소농도를 검출하는 O₂센서이고, 2개의 O₂센서(93)에 의거하여 산소농도를 12용적% 이하(바람직하게는 0.1∼12용적vol%)의 분위기로 컨트롤러(94)에 의해서 제어된다. 또, 온도는 버너장치(92)의 LPG, LNG 등의 가스유량을 조절하여 일정 온도로 제어함으로써, 단자전극(3)의 단자부(32)의 도금층(니켈도금 두께 5㎛)의 산화·부식을 방지할 수 있다.

또, 본 실시예의 절연애자(2)는 머리부(24)등에 미리 유약을 도포·소성한 것을 사용하였으나, 단지 머리부(24)에 유약을 도포한 비소성의 절연애자(2)를 이용하여, 유리밀봉공정의 온도에 의해서 유약을 소성하는 것을 겸할 수 있다. 이 경우에는 소성의 일체화에 의하여 코스트를 저감할 수 있다.

상기 유리밀봉이 완료된 절연애자(2)는 패킹(141)을 개재하여 금속 셸(1)내에 끼우고, 링(142,143) 및 활석(144)을 장착하고서 코킹부(145)를 코킹함으로써 금속 셸(1)에 부착된다.

도 4는 본 발명의 구성을 가지는 다른 실시예의 스파크 플러그(S)이다.

이 스파크 플러그(6)는 상기한 실시예의 스파크 플러그(R)와 비교하여 볼 때 저항체재(7)가 생략된 타입이고, 절연애자(2)의 축구멍(21)내에 서로 대향되게 설치되는 중심전극(4)과 단자전극(3)간을 밀봉유리재(10)로 유리밀봉온도 500℃∼1000℃의 범위에서 밀봉한 것이다.

이 밀봉유리재(10)는 금속분말(동)과 유리분말의 혼합물로 이루어지며, 유리의 연화온도는 450℃∼950℃의 넓은 온도범위의 것을 적용할 수 있다. 예를 들면, 상기한 실시예의 밀봉유리재(5,6)의 유리 및 후술하는 G₁유리를 사용할 수 있으며, 산소농도를 12용적%로 제어함으로써 단자전극(3)의 단자부(32)의 니켈도금층의 산화·부식을 유효하게 방지할 수 있다.

(실시예)

실시예를 표 1에 나타낸다. 표 1에는 스파크 플러그 타입으로서 저항체재(7)를 가진 스파크 플러그(R)와 저항체재(7)가 생략된 스파크 플러그(S)를 사용하고, 사용한 밀봉유리, 유리밀봉온도, 노의 분위기 및 O₂농도, 단자전극(3)의 단자부(32) 표면의 녹발생시간(Hr) 및 저항치의 변화율(%)의 각 항목에 대하여 평가하였다.

표 1

시료No.	스파크 플러그타입	사용한 밀봉유리	유리밀봉온도(℃)	유리밀봉온도와 유리연화점의 차	분위기	가열료	O2농도(vol%)	단자부의 녹발생 시간(Hr)	저항치의 변화율(%)
1	R	G2	880	100	대기중	전기로	*19.8	48	+35
2	R	G2	890	110	N2중	〃	4.0	86	-21
3	R	G2	920	140	-	가스로(LPG)	8.5	72	-13
4	R	G2	890	110	-	〃	12.0	90	-25
5	R	G2	900	120	-	〃	*13.0	58	-16
6	S	G1	550	90	대기중	전기로	*20.0	68	+15
7	S	G1	550	90	N2중	〃	5.0	75	-15
8	S	G2	*480	50	대기중	〃	20.5	98	+55
9	S	G2	600	*170	N2중	〃	2.0	88	+200
10	R	G2	950	*170	N2중	〃	2.5	80	+75
11	R	G2	810	*30	-	가스로 (LNG)	7.5	98	유리밀봉 불가능
12	S	G1	600	140	-	〃	8.8	88	-11
13	S	G2	830	50	-	〃	8.5	90	-5
14	R	G2	830	50	-	〃	8.0	90	-21
15	S	G1	510	50	-	〃	7.5	92	-20
16	S	G1	880	100	대기중	전기로	*20.5	50	-10
*표시는 본 발명의 범위 이외를 나타낸다.

또한, 테스트에 사용한 밀봉유리재의 유리조성(중량%)으로서, G₁은 SiO₂33%, B₂O₃10%, Na₂O 6%, PbO 51%이고 연화점 460℃의 것, G₂는 SiO₂55%, B₂O₃30%, Na₂O 5%, PbO 5%, CaO 5%이고 연화점 780℃의 것, G₃는 SiO₂28%, B₂O₃12%, Na₂O 5%, PbO 55%이고 연화점 430℃의 것을 사용한다.

또, 저항치의 변화율(%)은 4사이클 4기통 엔진에 스파크 플러그(R,S)를 장착하고, 5000rpm×전개(全開)조건에서 50시간의 내구시험을 하여, 테스트전의 저항치와 테스트후의 저항치에 대한 변화율을 나타낸다. 그리고, 플러스(+)는 저항치 증가를, 마이너스(-)는 저항치 감소를 나타낸다. 또, 저항치 변화율의 판정기준으로서는 JIS B8031에 규정되어 있는 저항치부하수명시험의 ±30%이내를 양호로 하였다.

또한, 단자전극(3)의 단자부(32) 표면의 녹발생시간(Hr)은 JIS H8502에 규정하는 중성염수분무시험방법에 의거하여 측정하고, 녹발생시간의 판정으로서는 70Hr이상을 양호로 하였다.

이어서, 본 발명의 구성을 채용한 각 테스트의 시료 No.의 조건에 의거하여 제조한 스파크 플러그(R,S)의 이점에 대하여 설명한다.

(가) 우선, 시료 No. 2, 3, 4 및 14{상기한 기술적 구성의 (1), (2), (4), (5), (6) 및 (7)에 대응}의 조건에 의거하여 제조한 스파크 플러그(R)는 유리밀봉시에 단자전극(3)의 단자부(42) 표면의 산화·부식을 방지할 수 있다.

또, 시료 No. 7, 12, 13 및 15(상기한 기술적 구성의 (1), (2), (3), (5), (6) 및 (7)에 대응}의 조건에 의거하여 제조한 스파크 플러그(S)는 유리밀봉시에 단자전극(3)의 단자부(42) 표면의 산화·부식을 방지할 수 있다.

따라서, 단자전극(3)의 도금이 박리되지 않으므로 도금박리에 기인하는 녹이 발생하지 않으며, 이 결과 녹발생(모재)에 기인하는 플러그 캡과의 접속불량이나 플래시오버 등의 문제점이 발생하지 않는다.

(나) 시료 No. 2, 3, 4 및 14의 조건에 의거하여 제조한 스파크 플러그(R)는, 통상의 사용중에 밀봉부분{밀봉부(31), 기단부(41)}이 고온상태에 놓이더라도 밀봉유리재(5,6)가 연화되지 않는다.

따라서, 단자전극(3)이나 중심전극(4)이 이완되지 않으므로 기밀성이 유지된다. 또, 밀봉유리재(5,6)내에 혼합되어 있는 동의 결합력 저하가 억지되기 때문에, 단자전극(3)과 중심전극(4)간의 저항치(5kΩ)가 대폭으로 증대하지 않는다.

또, 시료 No. 7, 12, 13 및 15의 조건에 의거하여 제조한 스파크 플러그(S)는, 통상의 사용중에 밀봉부분{밀봉부(31), 기단부(41)}이 고온상태에 놓이더라도 밀봉유리재(10)가 연화되지 않는다.

따라서, 단자전극(3)이나 중심전극(4)이 이완되지 않는다.

또한, 유리밀봉온도가 500℃ 미만인 스파크 플러그(S)(시료 No. 8)는 엔진테스트중에 저항치가 증대한다.

또, 시료 No. 11과 같이 연화점(780℃)보다 유리밀봉온도가 50℃ 이상 높지 않으면 유리밀봉을 할 수 없다.

또한, 시료 No. 9, 10과 같이 유리밀봉온도가 연화점보다 150℃ 이상 높으면 도전재(동분말)와 유리의 질서가 혼란하여 저항치의 분산이 커지고, 엔진테스트후의 저항치 변화율이 +30%보다 대폭으로 커지게 되므로 바람직하지 않다.

(다) 노내에 불활성가스를 공급할 수 있는 전기로(시료 No. 2, 7), 혹은 LPG, LNG 등의 가스를 연료로 하는 가스로(시료 No. 3, 4, 12, 13, 14 및 15)에 있어서, 산소농도를 12용적% 이하로 함으로써, 단자전극(3)의 단자부(3) 표면에 대한 산화·부식의 억지효과가 크다.

본 발명은, 상기한 실시예 이외에 다음과 같은 실시태양을 포함한다.

a. 밀봉유리원료는 상기한 실시예의 것 외에 붕산바륨유리, 붕산리튬-칼슘유리 등이어도 된다.

b. 단자전극(3)은 저탄소강제의 모재에 아연(크로메트처리)을 도금한 것이어도 된다.

c. 밀봉유리재(5,6)는, 상기한 실시예의 유리분말과 동(銅)등의 금속분말 이외에, 이것들에 TiO₂, TiC, B₄C 등의 금속산화물, 금속탄화물을 첨가한 공지의 도전성 유리재이어도 된다.

d. 저항체재(7)는 상기한 실시예의 것 외에 공지의 유리질 저항체 재료를 사용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 유리밀봉시에 단자전극의 단자부 표면이 산화·부식되지 않고 또한 사용중에 단자전극과 중심전극간의 저항치 증대를 방지할 수 있는 스파크 플러그를 제공할 수 있다.

Claims (24)

1. 절연애자의 축구멍내에 서로 대향되게 배치되는 선단측의 중심전극과 후단측의 단자전극과의 사이를 유리밀봉하는 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 유리밀봉은 유리밀봉부의 온도가 500℃~1000℃의 온도범위내이고 또한 산소농도가 12용적% 이하인 분위기 조건하에서 밀봉하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 유리의 연화점이 450℃ 이상이고 또한 연화점보다 5℃~150℃ 높은 온도에서 유리밀봉하는 스파크 플러그의 제조방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 산소농도가 12용적% 이하인 불황성가스 분위기의 전기로 또는 환원가스 분위기의 가스로에서 상기 유리밀봉을 하는 스파크 플러그의 제조방법.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 단자전극은 저탄소강제의 모재에 니켈 또는 아연을 도금한 것인 스파크 플러그의 제조방법.
5. 청구항 4에 있어서, 산소농도가 12용적% 이하인 불황성가스 분위기의 전기로 또는 환원가스 분위기의 가스로에서 상기 유리밀봉을 하는 스파크 플러그의 제조방법.
6. 절연애자의 축구멍내에 서로 대향되게 배치되는 선단측의 중심전극과 후단측의 단자전극과의 사이를 유리밀봉하는 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 유리밀봉은 유리밀봉부의 온도가 500℃~1000℃의 온도범위내이고 또한 산소농도가 12용적% 이하인 분위기 조건하에서 행하고, 상기 단자전극의 단자부의 도금층이 중성염수분무시험에서 70시간 이상 녹발생을 일으키지 않는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
7. 청구항 6에 있어서, 유리의 연화점이 450℃ 이상이고 또한 연화점보다 5℃~150℃ 높은 온도에서 유리밀봉하는 스파크 플러그의 제조방법.
8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서, 산소농도가 12용적% 이하인 불활성가스 분위기의 전기로 또는 환원가스 분위기의 가스로에서 상기 유리밀봉을 하는 스파크 플러그의 제조방법.
9. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서, 상기 단자전극은 저탄소강제의 모재에 니켈 또는 아연을 도금한 것인 스파크 플러그의 제조방법.
10. 청구항 9에 있어서, 산소농도가 12용적% 이하인 불활성가스 분위기의 전기로 또는 환원가스 분위기의 가스로에서 상기 유리밀봉을 하는 스파크 플러그의 제조방법.
11. 선단면에 외측전극을 돌출설치한 원통형상의 금속 셸과, 상기 금속 셸내에 고정되는 축구멍을 가진 절연애자와, 상기 축구멍의 단턱부에 의해서 구분되는 선단측에 배치되며 상기 단턱부에 기단부가 걸리는 중심전극과, 후단측에 배치되며 후단의 단자부가 상기 절연애자의 단면에서 돌출되는 단자전극과, 양 전극간의 사이를 유리밀봉하는 밀봉유리로 이루어지는 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 유리밀봉은 유리밀봉부의 온도가 500℃~1000℃의 온도범위내이고 또한 산소농도가 12용적% 이하인 분위기 조건하에서 밀봉하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
12. 청구항 11에 있어서, 유리의 연화점이 450℃ 이상이고 또한 연화점보다 5℃~150℃ 높은 온도에서 유리밀봉하는 스파크 플러그의 제조방법.
13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서, 산소농도가 12용적% 이하인 불활성가스 분위기의 전기로 또는 환원가스 분위기의 가스로에서 상기 유리밀봉을 하는 스파크 플러그의 제조방법.
14. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서, 상기 단자전극은 저탄소강제의 모재에 니켈 또는 아연을 도금한 것인 스파크 플러그의 제조방법.
15. 청구항 14에 있어서, 산소농도가 12용적% 이하인 불활성가스 분위기의 전기로 또는 환원가스 분위기의 가스로에서 상기 유리밀봉을 하는 스파크 플러그의 제조방법.
16. 선단면에 외측전극을 돌출설치한 원통형상의 금속 셸과, 상기 금속 셸내에 고정되는 축구멍을 가진 절연애자와, 상기 축구멍의 단턱부에 의해서 구분되는 선단측에 배치되며 상기 단턱부에 기단부가 걸리는 중심전극과, 후단측에 배치되며 후단의 단자부가 상기 절연애자의 단면에서 돌출되는 단자전극과, 양 전극간의 사이를 상기 중심전극의 상기 기단부 위에 밀봉유리, 저항체 및 밀봉유리의 순으로 충진하여 상기 단자전극을 유리밀봉하는 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 상기 유리밀봉은 유리밀봉부의 온도가 800℃~1000℃의 온도범위내이고 또한 산소농도가 12용적% 이하인 분위기 조건하에서 밀봉하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
17. 청구항 16에 있어서, 유리의 연화점이 450℃ 이상이고 또한 연화점보다 5℃~150℃ 높은 온도에서 유리밀봉하는 스파크 플러그의 제조방법.
18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 산소농도가 12용적% 이하인 불활성가스 분위기의 전기로 또는 환원가스 분위기의 가스로에서 상기 유리밀봉을 하는 스파크 플러그의 제조방법.
19. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 상기 단자전극은 저탄소강제의 모재에 니켈 또는 아연을 도금한 것인 스파크 플러그의 제조방법.
20. 청구항 19에 있어서, 산소농도가 12용적% 이하인 불활성가스 분위기의 전기로 또는 환원가스 분위기의 가스로에서 상기 유리밀봉을 하는 스파크 플러그의 제조방법.
21. 청구항 1 내지 청구항 5의 제법에 의해서 제조된 스파크 플러그.
22. 청구항 6 내지 청구항 10의 제법에 의해서 제조된 스파크 플러그.
23. 청구항 11 내지 청구항 15의 제법에 의해서 제조된 스파크 플러그.
24. 청구항 16 내지 청구항 20의 제법에 의해서 제조된 스파크 플러그.

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