Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2000272958A - Insulating material for spark plug, its production and spark plug using the same - Google Patents

Insulating material for spark plug, its production and spark plug using the same

Info

Publication number
JP2000272958A
JP2000272958A JP11269024A JP26902499A JP2000272958A JP 2000272958 A JP2000272958 A JP 2000272958A JP 11269024 A JP11269024 A JP 11269024A JP 26902499 A JP26902499 A JP 26902499A JP 2000272958 A JP2000272958 A JP 2000272958A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
component
insulator
spark plug
alumina
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11269024A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Sugimoto
誠 杉本
Hiroyuki Tanabe
宏之 田辺
Hiroto Ito
博人 伊藤
Sadahiro Yamamoto
禎広 山元
Katsura Matsubara
桂 松原
Kuniharu Tanaka
邦治 田中
Toru Shimamori
融 島森
Masaya Ito
正也 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP11269024A priority Critical patent/JP2000272958A/en
Priority to CN 99115971 priority patent/CN1284286C/en
Priority to DE69943143T priority patent/DE69943143D1/en
Priority to EP19990123431 priority patent/EP1005125B1/en
Priority to EP10001714A priority patent/EP2190085B1/en
Priority to BR0004469A priority patent/BR0004469A/en
Publication of JP2000272958A publication Critical patent/JP2000272958A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain both an insulating material for spark plug high voltage endurance characteristics at a high temperature in the vicinity of 700 deg.C and a spark plug provided with the insulating material. SOLUTION: This insulating material 2 for a spark plug comprises alumina (Al2O3) to be used for a spark plug 100 as a main component is constituted of an alumina base sintered compact which contains at least a silicon(Si) component and one or more rare earth elements (RE for short) and has >=95% theoretical density ratio. The insulating material 2 for a spark plug has an insulating material controlling the occurrence of dielectric breakdown affected by residual pores existing at an alumina crystal grain boundary and a low-melting glass phase and having excellent voltage endurance characteristics at a high temperature of about 700 deg.C by the constitution.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関における
混合気への着火源として使用されるスパークプラグと、
それに使用されるスパークプラグ用絶縁体及びその製造
方法に関するものである。
The present invention relates to a spark plug used as an ignition source for an air-fuel mixture in an internal combustion engine,
The present invention relates to a spark plug insulator used therefor and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車エンジン等の内燃機関に使用され
るスパークプラグにおいては、スパークプラグ用絶縁体
(以下、単に「絶縁体」ともいう)として、従来より、
アルミナ(Al)系の材料を焼成したアルミナ基
焼結体により形成されている。その理由としては、アル
ミナが耐熱性及び機械的強度、さらには耐電圧特性に優
れていることが挙げられる。なお、従来より、この絶縁
体(アルミナ基焼結体)を形成するにあたっては、焼成
温度の低減及び焼結性の向上を目的として、例えば酸化
珪素(SiO)−酸化カルシウム(CaO)−酸化マ
グネシウム(MgO)からなる三成分系を焼結助剤とし
て用いている。
2. Description of the Related Art In a spark plug used for an internal combustion engine such as an automobile engine, a spark plug insulator (hereinafter, also simply referred to as "insulator") has been conventionally used.
It is formed of an alumina-based sintered body obtained by firing an alumina (Al 2 O 3 ) -based material. The reason is that alumina is excellent in heat resistance, mechanical strength, and withstand voltage characteristics. Conventionally, in forming this insulator (alumina-based sintered body), for example, silicon oxide (SiO 2 ) -calcium oxide (CaO) -oxide A ternary system composed of magnesium (MgO) is used as a sintering aid.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、スパークプ
ラグ用絶縁体は、内燃機関の燃焼室内にて生じる火花放
電による高温の燃焼ガス(約2000℃〜3000℃)
の影響により、500〜700℃程度の熱間に曝される
ものである。そのために、スパークプラグ用絶縁体にあ
っては、室温から前記高温にわたる範囲内で耐電圧特性
に優れることが重要となる。とりわけ、近年では、内燃
機関の高出力化やエンジンの小型化に伴い、燃焼室内に
おける吸気及び排気バルブの占有面積の大型化や4バル
ブ化が検討されてきており、スパークプラグ自体が小型
化(小径化)される傾向にある。そのために、絶縁体に
ついても肉厚を薄肉化することが要求されており、絶縁
体としては500℃〜700℃程度の熱間に曝されたと
きにも、耐電圧特性により一層優れるものが要求される
ようになってきている。
By the way, the insulator for the spark plug is a high-temperature combustion gas (about 2000 to 3000 ° C.) caused by spark discharge generated in the combustion chamber of the internal combustion engine.
Exposed to a temperature of about 500 to 700 ° C. For this reason, it is important for the spark plug insulator to have excellent withstand voltage characteristics in a range from room temperature to the high temperature. In particular, in recent years, with the increase in the output of the internal combustion engine and the miniaturization of the engine, the enlargement of the area occupied by the intake and exhaust valves in the combustion chamber and the use of four valves have been studied, and the spark plug itself has been reduced in size ( (Diameter reduction). Therefore, it is required that the thickness of the insulator is also reduced, and the insulator is required to have more excellent withstand voltage characteristics even when exposed to heat of about 500 ° C. to 700 ° C. It is becoming.

【0004】しかしながら、上述のように三成分系の焼
結助剤を用いて絶縁体(アルミナ基焼結体)を形成した
場合には、この三成分系の焼結助剤(主にSi成分)
が、焼結後にアルミナ結晶粒子の粒界に低融点ガラス相
として存在してしまうために、絶縁体が700℃程度の
熱間に曝されると、その温度の影響により該低融点ガラ
ス相が軟化して耐電圧特性の低下につながってしまう。
そこで、低融点ガラス相を減少させる目的として、単に
これらの焼結助剤の添加量を低減して絶縁体を形成する
ことも考えられるが、絶縁体の緻密化が進行しなかった
り、あるいは一見緻密化が進行していてもアルミナ結晶
粒子により構成される粒界に多数の気孔が残留してしま
い、これらが原因となって耐電圧特性の低下につながっ
てしまう。
However, when an insulator (alumina-based sintered body) is formed using a three-component sintering aid as described above, the three-component sintering aid (mainly a Si component) is used. )
However, after sintering, a low-melting glass phase is present at the grain boundaries of the alumina crystal particles. Therefore, when the insulator is exposed to heat at about 700 ° C., the low-melting glass phase is affected by the temperature. Softening leads to a decrease in withstand voltage characteristics.
Therefore, for the purpose of reducing the low melting point glass phase, it is conceivable to simply reduce the amount of these sintering aids to form an insulator, but the densification of the insulator does not progress, or at first glance Even if the densification is progressing, many pores remain at the grain boundaries formed by the alumina crystal particles, and these cause a decrease in withstand voltage characteristics.

【0005】即ち、アルミナ結晶粒子により構成される
粒界に気孔(残留気孔)が存在したり、あるいは粒界が
低融点の粒界相(低融点ガラス相)からなると、絶縁体
が700℃程度の熱間に曝され、かつ、スパークプラグ
を火花放電させるべく数十kVの高電圧が印加されたと
きに、粒界に存在する残留気孔に電界が集中してしまっ
たり、あるいは粒界相が軟化してしまったりして、絶縁
体の絶縁破壊(火花貫通)を起こすおそれがある。
In other words, if pores (residual pores) exist at the grain boundaries formed by alumina crystal grains, or if the grain boundaries are composed of a low-melting grain boundary phase (low-melting glass phase), the insulator will be heated to about 700 ° C. When a high voltage of several tens of kV is applied to cause spark discharge of a spark plug, an electric field concentrates on residual pores existing at grain boundaries, or a grain boundary phase is formed. It may soften or cause dielectric breakdown (spark penetration) of the insulator.

【0006】そこで、本発明は、絶縁体(アルミナ基焼
結体)中の粒界に存在する残留気孔や粒界における低融
点ガラス相の影響による絶縁破壊の発生を抑え、500
〜700℃程度の熱間に曝されたときにも、耐電圧特性
に一層優れると共に緻密化された絶縁体、及び、そのよ
うに優れた絶縁体を製造することができる絶縁体の製造
方法、並びに、それを用いたスパークプラグとを提供す
ることにある。
Accordingly, the present invention suppresses the occurrence of dielectric breakdown due to the influence of the low melting point glass phase at the residual pores existing at the grain boundaries in the insulator (alumina-based sintered body) and the grain boundaries, and to reduce the occurrence of dielectric breakdown.
An insulator that is more excellent in withstand voltage characteristics and is made denser even when exposed to heat at about 700 ° C., and a method of manufacturing an insulator capable of manufacturing such an excellent insulator; Another object of the present invention is to provide a spark plug using the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及び作用・効果】前記課題
を解決するための本発明の請求項1に記載のスパークプ
ラグ用絶縁体は、アルミナ(Al)を主成分とす
るスパークプラグ用絶縁体であって、少なくともケイ素
(Si)成分と、1種類以上の希土類元素(以下、R
E.と表す)成分とを含有し、かつ、理論密度比が95
%以上であるアルミナ基焼結体からなることを特徴とす
る。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an insulator for a spark plug according to the first aspect of the present invention, which comprises a spark plug mainly composed of alumina (Al 2 O 3 ). Insulator for at least silicon (Si) component and one or more rare earth elements (hereinafter, R
E. FIG. And the theoretical density ratio is 95.
% Or more of an alumina-based sintered body.

【0008】本発明によれば、アルミナを主成分とする
絶縁体中に、少なくともSi成分と、1種類以上のR
E.成分とを含有させることにより、700℃程度の高
温下において優れた耐電圧特性を有する絶縁体を得るこ
とができる。この理由としては、絶縁体にSi成分とR
E.成分とを含有させることにより、焼成時に両成分と
も溶融して液相を生じ易く、絶縁体(アルミナ基焼結
体)の緻密化を促進する焼結助剤として機能することが
挙げられる。即ち、Si成分の含有により、絶縁体中に
おいて電界が集中し易い残留気孔の割合が少ない、即ち
緻密化された絶縁体を得ることができる。
According to the present invention, at least an Si component and one or more types of R
E. FIG. By containing these components, an insulator having excellent withstand voltage characteristics at a high temperature of about 700 ° C. can be obtained. The reason for this is that the Si component and R
E. FIG. By containing the components, both components are likely to be melted at the time of firing to form a liquid phase, and function as a sintering aid for accelerating the densification of the insulator (alumina-based sintered body). That is, by the inclusion of the Si component, the ratio of the residual pores in which the electric field tends to concentrate in the insulator is small, that is, a dense insulator can be obtained.

【0009】なお、本発明の絶縁体にあっては、上述し
たようにSi成分とRE.成分とを含有させることによ
り絶縁体の緻密化を図ることが可能となるが、得られる
絶縁体の理論密度比を95%以上とすることが重要であ
る。絶縁体の理論密度比が95%未満である場合には、
700℃程度の高温下における耐電圧特性が低下するお
それがあるからである。ここでいう「理論密度」とは、
焼結体を構成する各元素成分の含有量を酸化物に換算
し、各酸化物の含有量から混合則によって計算される密
度のことをいう。また、「理論密度比」とは、アルキメ
デス法によって測定された焼結体密度の前記理論密度に
対する割合を示すものである。
In the insulator of the present invention, as described above, the Si component and the RE. The inclusion of these components makes it possible to make the insulator denser, but it is important that the theoretical density ratio of the obtained insulator be 95% or more. If the theoretical density ratio of the insulator is less than 95%,
This is because the withstand voltage characteristics at a high temperature of about 700 ° C. may be reduced. The "theoretical density" here means
It means the density calculated by converting the content of each element component constituting the sintered body into an oxide and calculating the mixing content from the content of each oxide. The “theoretical density ratio” indicates the ratio of the sintered body density measured by the Archimedes method to the theoretical density.

【0010】ところで、上記Si成分にあっては緻密化
を促進する焼結助剤として機能する一方で、アルミナ結
晶粒子の粒界にて低融点ガラス相として存在するもので
もある。そこで、本発明では、絶縁体中に1種類以上の
RE.成分を含有させていることが重要となる。このR
E.成分が、Si成分と共に絶縁体中に含有されること
により、焼成時に形成される粒界相中にRE.成分がS
i成分と相俟ってRE.−Siからなるガラス相といっ
た高融点相を生成して、粒界相の融点を向上させるもの
と考えられる。そして、この高融点相の生成により、7
00℃程度の高温下における粒界相の軟化を防止ないし
抑制することができ、耐電圧特性の向上を図ることがで
きる。なお、本発明におけるRE.成分としては、周期
律表第3a族のSc(スカンジウム)、Y(イットリウ
ム)、及び、La(ランタン)からLu(ルテチウム)
までのランタノイド元素が挙げられ、いずれの成分につ
いても絶縁体(アルミナ基焼結体)中に含有させること
により、粒界相の融点の向上、ひいては耐電圧特性の向
上の効果を得ることができる。
Incidentally, the above-mentioned Si component functions as a sintering aid for accelerating densification, but also exists as a low-melting glass phase at the grain boundaries of alumina crystal particles. Therefore, in the present invention, one or more types of RE. It is important to include the components. This R
E. FIG. Component is contained in the insulator together with the Si component, so that RE. The component is S
RE. It is considered that a high melting point phase such as a glass phase made of -Si is generated to improve the melting point of the grain boundary phase. And, by the generation of this high melting point phase, 7
Softening of the grain boundary phase at a high temperature of about 00 ° C. can be prevented or suppressed, and the withstand voltage characteristics can be improved. The RE. The components include Sc (scandium), Y (yttrium), and La (lanthanum) to Lu (lutetium) of Group 3a of the periodic table.
The lanthanoid element described above is included, and by including any of the components in the insulator (alumina-based sintered body), the effect of improving the melting point of the grain boundary phase and, consequently, improving the withstand voltage characteristics can be obtained. .

【0011】即ち、本発明によれば、スパークプラグ用
絶縁体を構成するアルミナ基焼結体中に、少なくともS
i成分及び1種類以上のRE.成分を含有させ、かつ、
焼結体の理論密度比を95%以上とすることにより、従
来のスパークプラグと比較して、700℃程度の高温下
における絶縁体の耐電圧特性に優れ、ひいては小型で絶
縁体の厚みが薄いスパークプラグに適用した場合や、あ
るいは燃焼室内の温度が高い高出力内燃機関用のスパー
クプラグに適用した場合に、絶縁破壊(火花貫通)等の
トラブルを効果的に防止できるようになる。
That is, according to the present invention, at least S is contained in the alumina-based sintered body constituting the insulator for the spark plug.
i component and one or more RE. Including ingredients, and
By setting the theoretical density ratio of the sintered body to 95% or more, the withstand voltage characteristic of the insulator at a high temperature of about 700 ° C. is superior to that of the conventional spark plug, and the insulator is small and the thickness of the insulator is thin. When applied to a spark plug or when applied to a spark plug for a high-output internal combustion engine having a high temperature in a combustion chamber, troubles such as dielectric breakdown (spark penetration) can be effectively prevented.

【0012】また、本発明のスパークプラグ用絶縁体に
あっては、RE.成分を、請求項2に記載のように、酸
化物換算にて0.01〜18重量%の範囲内で含有する
ことが、700℃程度の高温下における耐電圧特性の向
上をより効果的に得る上で好ましい。
Further, in the insulator for a spark plug according to the present invention, RE. As described in claim 2, when the component is contained in the range of 0.01 to 18% by weight in terms of oxide, the withstand voltage characteristic at a high temperature of about 700 ° C. can be more effectively improved. It is preferable for obtaining.

【0013】また、本発明のスパークプラグ用絶縁体
は、請求項3に記載のように、カルシウム(Ca)成分
若しくはマグネシウム(Mg)成分のうち少なくともい
ずれかを含有してもよい。そして、その場合にはケイ素
成分(S:単位は重量%)、カルシウム成分(C:単位
は重量%)、マグネシウム成分(M:単位は重量%)の
酸化物換算した各成分の総計に対するSi成分の割合を
重量基準で、S/(S+C+M)≧0.7の関係式を満
たすことが好ましい。
The insulator for a spark plug according to the present invention may contain at least one of a calcium (Ca) component and a magnesium (Mg) component. In this case, the silicon component (S: unit is% by weight), the calcium component (C: unit is% by weight), the magnesium component (M: unit is% by weight), and the Si component with respect to the total of the oxides. It is preferable to satisfy the relational expression of S / (S + C + M) ≧ 0.7 on a weight basis.

【0014】Ca成分及びMg成分は、前記Si成分と
同様に、焼成時に溶融して液相を生じ、絶縁体(アルミ
ナ基焼結体)の緻密化を促進する焼結助剤として機能す
る成分であり、それにより絶縁体の緻密化の向上(理論
密度比の向上)を図ることができる。そして、Si、C
a、Mgの三成分系の各成分が絶縁体中に含有されると
きに、Si成分の割合が前記関係式のように調整される
ことによって、焼成時にSi成分がRE.成分と相俟っ
て、粒界相中に高融点相を効果的に生成し、耐電圧特性
の向上を図ることができる。
Like the Si component, the Ca component and the Mg component melt during firing to form a liquid phase and function as sintering aids for accelerating the densification of the insulator (alumina-based sintered body). Accordingly, the densification of the insulator can be improved (the theoretical density ratio can be improved). And Si, C
When each component of the ternary system of a and Mg is contained in the insulator, the ratio of the Si component is adjusted as in the above relational expression, so that the Si component is reduced to RE. Together with the components, a high melting point phase can be effectively generated in the grain boundary phase, and the withstand voltage characteristics can be improved.

【0015】さらに、前記関係式にあっては、請求項4
に記載のように、0.95≧S/(S+C+M)≧0.
75の関係式を満たすことにより、結晶相としてムライ
ト(AlSi13)結晶相を少なくとも有するス
パークプラグ用絶縁体を構成することが好ましい。この
発明において、前記三成分系の各成分が含有されるとき
に、Si成分の割合を前記関係式の範囲内で調整するこ
とにより、Si成分がRE.成分と相俟って高融点相を
生成すると共に、融点が1900℃近傍といったムライ
ト結晶相を生成させることが可能となり、700℃程度
の高温下における絶縁体の耐電圧特性の向上を図ること
ができる。
Further, in the above relational expression,
0.95 ≧ S / (S + C + M) ≧ 0.
By satisfying the relational expression 75, it is preferable to configure an insulator for a spark plug having at least a mullite (Al 6 Si 2 O 13 ) crystal phase as a crystal phase. In the present invention, when each component of the ternary system is contained, by adjusting the ratio of the Si component within the range of the relational expression, the Si component is reduced to RE. A high melting point phase can be generated in combination with the components, and a mullite crystal phase having a melting point of about 1900 ° C. can be generated, thereby improving the withstand voltage characteristics of the insulator at a high temperature of about 700 ° C. it can.

【0016】前記関係式において、Si成分の割合が
0.75より少ない場合には、または0.95を超える
場合には、ムライト結晶相の生成がほとんどみられな
い。特に、前記関係式において0.92≧S/(S+C
+M)≧0.78を満たすように調整すれば、絶縁体
(アルミナ基焼結体)中にムライト結晶相がより効果的
に生成させることが可能となる。なお、絶縁体における
ムライト結晶相の存在箇所は特には限定されるものでは
なく、絶縁体(アルミナ基焼結体)の内部に存在するこ
とが好ましく、さらにはアルミナの二粒子粒界及び/又
は三重点に存在することがより好ましい。
In the above relational expression, when the proportion of the Si component is less than 0.75 or more than 0.95, almost no mullite crystal phase is formed. In particular, in the above relational expression, 0.92 ≧ S / (S + C
+ M) ≧ 0.78, the mullite crystal phase can be more effectively generated in the insulator (alumina-based sintered body). The location of the mullite crystal phase in the insulator is not particularly limited, but is preferably present inside the insulator (alumina-based sintered body), and furthermore, two grain boundaries of alumina and / or More preferably, it is present at the triple point.

【0017】また、絶縁体に含有されるRE.成分とし
ては、請求項5に記載のように、少なくともネオジム
(Nd)成分を含有することが好ましい。Nd成分を含
有することにより、絶縁体を複数個製造した際の各絶縁
体の700℃程度の高温下における耐電圧値のバラツキ
を、他のRE.成分を含ませた場合と比較して小さくす
ることできる。このことは、絶縁体を量産した場合に、
700℃程度の高温下における耐電圧特性に優れた絶縁
体を確実に得ることが可能となる。
In addition, RE. It is preferable that at least a neodymium (Nd) component is contained as a component. By containing the Nd component, the variation in the withstand voltage value of each of the insulators at a high temperature of about 700 ° C. when a plurality of insulators are manufactured can be reduced by other RE. The size can be reduced as compared with the case where a component is included. This means that when mass-producing insulators,
An insulator having excellent withstand voltage characteristics at a high temperature of about 700 ° C. can be reliably obtained.

【0018】さらに、RE.成分としてNd成分を少な
くとも含有することにより、請求項5に記載のように、
絶縁体中にRE.−β−アルミナ(組成式:RE.Al
1118)構造の結晶相(以下、単に「RE.−β−
アルミナ結晶相」という)といった融点が2000℃近
傍の高融点の結晶相を生成することが可能となる。
Further, RE. By containing at least an Nd component as a component, as described in claim 5,
RE. -Β-alumina (composition formula: RE.Al
11 O 18 ) structure (hereinafter simply referred to as “RE.-β-
(Referred to as “alumina crystal phase”).

【0019】これはNdのイオン(Nd3+)半径がR
E.成分の中でも小さいことから、Si成分と相俟って
高融点結晶相を生成すると共に、Al成分とも相俟って
RE.−β−アルミナ結晶相(Al11NdO18結晶
相)生成するものと考えられる。そして、この高融点の
RE.−β−アルミナ結晶相の生成により、絶縁体の耐
電圧特性を向上を図ることができる。絶縁体中のRE.
−β−アルミナ結晶相の存在箇所は特には限定されるも
のではなく、絶縁体(アルミナ基焼結体)の内部にまで
存在することが好ましく、さらにはアルミナの二粒子粒
界及び/又は三重点に存在することがより好ましい。
This is because the radius of the ion (Nd 3+ ) of Nd is R
E. FIG. Since it is the smallest among the components, it produces a high melting point crystalline phase in combination with the Si component, and also has a RE. It is considered that -β-alumina crystal phase (Al 11 NdO 18 crystal phase) is formed. And this high melting point RE. The generation of the -β-alumina crystal phase can improve the withstand voltage characteristics of the insulator. RE. In insulator
The location of the -β-alumina crystal phase is not particularly limited, and it is preferable that the -β-alumina crystal phase is present even inside the insulator (alumina-based sintered body). More preferably, it is at the point of importance.

【0020】なお、Nd成分に関しては、RE.−β−
アルミナのJCPDSカードが存在しないためにX線回
折による同定は直接的には不可能であるが、Nd3+
イオン半径がLa3+とほぼ同等であることから、Nd
成分がLa−β−アルミナのJCPDSカード(No.
33−699)と類似したX線回折スペクトルを示すこ
とになる。また、RE.−β−アルミナ結晶相は、Nd
成分の他に、La、Pr(プラセオジム)成分を絶縁体
中に含有させた場合にも生成可能ではあるが、耐電圧値
のバラツキを考慮して、少なくともNd成分を含む結晶
相を生成させることが好ましいものといえる。また、R
E.−β−アルミナ結晶相は、RE.−β−アルミナを
原料粉末として予め添加することもできるが、焼成時に
粒成長の異方性が大きいことから焼結体の緻密化が阻害
するおそれがあるために、該結晶相は焼成時に生成させ
ることが好ましい。
The Nd component is described in RE. -Β-
Although identification by X-ray diffraction is not directly possible due to the absence of a JCPDS card for alumina, Nd 3+ has almost the same ionic radius as La 3+ , so Nd 3+
JCPDS card whose component is La-β-alumina (No.
33-699). RE. -Β-alumina crystal phase is Nd
In addition to the components, La and Pr (praseodymium) components can be generated in the case where they are contained in the insulator, but it is necessary to generate a crystal phase including at least the Nd component in consideration of the variation in the withstand voltage value. Is preferable. Also, R
E. FIG. -Β-alumina crystal phase is RE. Although β-alumina can be added in advance as a raw material powder, the crystal phase is formed during firing because the anisotropy of grain growth during firing may hinder densification of the sintered body. Preferably.

【0021】また、本発明の絶縁体は、請求項7に記載
のように、主成分であるアルミナ粉末に対し、少なくと
もケイ素化合物粉末と、1種類以上のRE.成分系化合
物粉末とを混合して原料粉末を調整する工程と、前記原
料粉末を用いて所定の絶縁体形状を有する成形体を成形
する工程と、前記成形体を1450〜1650℃の温度
範囲にて1〜8時間保持して焼成する工程とにより製造
することができる。このように前記各粉末の平均粒径を
制御して、前記焼成条件により焼成することで、焼成中
における各粉末粒子相互の反応(接触)が良好となり、
その結果、得られる絶縁体中に効果的に高融点結晶相を
生成させることが可能となる。また、各粉末粒子相互の
反応が良好となることから、焼成収縮を高めることが可
能となり、理論密度比95%以上といった緻密化した絶
縁体を製造することができる。
Further, the insulator of the present invention is characterized in that at least a silicon compound powder and at least one kind of RE. Mixing the component-based compound powder to prepare a raw material powder, forming the molded body having a predetermined insulator shape using the raw material powder, and bringing the molded body into a temperature range of 1450 to 1650 ° C. And firing for 1 to 8 hours. By controlling the average particle size of each of the powders in this manner and firing under the firing conditions, the reaction (contact) between the powder particles during firing becomes favorable,
As a result, a high melting point crystal phase can be effectively generated in the obtained insulator. Further, since the reaction between the respective powder particles becomes favorable, the firing shrinkage can be increased, and a dense insulator having a theoretical density ratio of 95% or more can be manufactured.

【0022】また、本発明のスパークプラグは、請求項
8に記載のように、軸状の中心電極と、その中心電極の
径方向周囲に配置される主体金具と、その主体金具の一
端に固着されて前記中心電極と対向するように配置され
た接地電極と、中心電極と主体金具との間において前記
中心電極の径方向周囲を覆うように配置されると共に、
請求項1ないし6のいずれかに記載のスパークプラグ用
絶縁体を備えることによって、700℃程度の高温下に
おいて耐電圧特性に優れ、絶縁破壊(火花貫通)を起こ
しにくい絶縁体を有するスパークプラグを構成すること
ができる。
The spark plug according to the present invention, as set forth in claim 8, has a shaft-shaped center electrode, a metal shell disposed radially around the center electrode, and fixed to one end of the metal shell. The ground electrode is disposed so as to face the center electrode, and is disposed between the center electrode and the metal shell so as to cover the radial periphery of the center electrode,
The spark plug having the insulator for a spark plug according to any one of claims 1 to 6 has an excellent withstand voltage characteristic at a high temperature of about 700 ° C., and does not easily cause dielectric breakdown (spark penetration). Can be configured.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の幾つかの実施の形
態を図面を用いて説明する。図1に示す本発明の一例た
るスパークプラグ100は、軸状に延びる中心電極3
と、この中心電極3の径方向周囲を覆うように配置され
た絶縁体2と、その絶縁体2を保持する主体金具4とを
有する。この主体金具4は例えば炭素鋼(JIS−G3
507)により形成され、先端側4aの一端に接地電極
5の一端5aが溶接等により固着されている。そして、
この接地電極5の他端側は、先端側中心電極4aに向か
って延び、略L字状に曲げ返され、中心電極3(先端側
中心電極3a)と所定の火花放電ギャップgを形成して
いる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The spark plug 100 as an example of the present invention shown in FIG.
And an insulator 2 arranged so as to cover the circumference of the center electrode 3 in the radial direction, and a metal shell 4 holding the insulator 2. The metal shell 4 is made of, for example, carbon steel (JIS-G3
507), and one end 5a of the ground electrode 5 is fixed to one end of the distal end 4a by welding or the like. And
The other end of the ground electrode 5 extends toward the front end center electrode 4a and is bent back into a substantially L-shape to form a predetermined spark discharge gap g with the center electrode 3 (front end center electrode 3a). I have.

【0024】本発明の主要部である絶縁体2には、自身
の中心軸線O方向に沿って貫通孔6が形成されており、
その一方の端部側に端子電極7が挿入・固定され、同じ
く他方の端部側に中心電極3が挿入・固定されている。
また、この貫通孔6内において端子電極7と中心電極3
との間に抵抗体8が配置されている。この抵抗体8の両
端部は、導電性ガラス層9、10を介して中心電極3と
端子電極7とにそれぞれ電気的に接続されている。な
お、抵抗体8は、ガラス粉末と導電材料粉末(及び必要
に応じてガラス粉末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、この抵抗体8を省略して、
一層の導電性ガラスシール層により中心電極3と端子電
極7とを一体化した構成としてもよい。
A through hole 6 is formed in the insulator 2 which is a main part of the present invention along the direction of its own central axis O.
The terminal electrode 7 is inserted and fixed on one end side, and the center electrode 3 is inserted and fixed on the other end side.
The terminal electrode 7 and the center electrode 3
The resistor 8 is disposed between the first and second resistors. Both ends of the resistor 8 are electrically connected to the center electrode 3 and the terminal electrode 7 via conductive glass layers 9 and 10, respectively. The resistor 8 is formed of a resistor composition obtained by mixing glass powder and conductive material powder (and ceramic powder other than glass powder as necessary) and sintering by hot pressing or the like. . Also, omitting the resistor 8,
The central electrode 3 and the terminal electrode 7 may be integrated by one conductive glass seal layer.

【0025】絶縁体2は、内部に自身の中心軸線O方向
に沿って中心電極3を嵌め込むための貫通孔6を有し、
全体が本発明の絶縁材料により構成されている。即ち、
該絶縁材料はアルミナ(Al)を主成分として構
成されており、少なくともケイ素(Si)成分と1種類
以上のRE.成分を含有し、特にRE.成分にあっては
酸化物換算にて0.01〜18重量%の範囲内で含有し
てなるアルミナ基焼結体から構成される。
The insulator 2 has a through hole 6 into which the center electrode 3 is fitted along the center axis O of the insulator 2.
The whole is made of the insulating material of the present invention. That is,
The insulating material is mainly composed of alumina (Al 2 O 3 ), and has at least a silicon (Si) component and at least one kind of RE. Component, especially RE. The component is composed of an alumina-based sintered body contained in the range of 0.01 to 18% by weight in terms of oxide.

【0026】さらに、絶縁体2を詳細にみると、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の先端に向か
う側を前方側として、その突出部2eよりも後方側がこ
れよりも細形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状とされている。
Further, when looking at the insulator 2 in detail, as shown in FIG. 1, a protrusion 2e projecting outward in the circumferential direction is formed in the middle of the insulator 2 in the axial direction, for example, in a flange shape. . The insulator 2 has a main body 2b formed so that the side facing the tip of the center electrode 3 is the front side and the rear side of the protrusion 2e is thinner than the front side. On the other hand, on the front side of the protrusion 2e, a first shaft 2g having a smaller diameter than the first shaft 2g and a second shaft 2i having a smaller diameter than the first shaft 2g are formed in this order. A glaze 2d is applied to the outer peripheral surface of the main body 2b, and a corrugation 2c is formed at the rear end of the outer peripheral surface. The outer peripheral surface of the first shaft portion 2g has a substantially cylindrical shape, and the outer peripheral surface of the second shaft portion 2i has a substantially conical shape whose diameter decreases toward the tip.

【0027】ついで、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(図中上方側)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、端子電極7と抵抗体8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、この貫通孔6の第一部分6aと第二部分6bとは、
第一軸部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の電極固定用凸状部3bを受けるため
の凸部受け面6cがテーパ面あるいはR面状に形成され
ている。
Next, the through hole 6 of the insulator 2 has a substantially cylindrical first portion 6a through which the center electrode 3 is inserted, and a larger diameter at the rear side (upper side in the figure) of the first portion 6a. And a substantially cylindrical second portion 6b. FIG.
As shown in (2), the terminal electrode 7 and the resistor 8 are accommodated in the second portion 6b, and the center electrode 3 is inserted into the first portion 6a. At the rear end of the center electrode 3, an electrode fixing projection 3a is formed to protrude outward from the outer peripheral surface thereof. The first portion 6a and the second portion 6b of the through hole 6
The first shaft portions are connected to each other, and a convex portion receiving surface 6c for receiving the electrode fixing convex portion 3b of the center electrode 3 is formed in a tapered surface or an R surface at the connection position.

【0028】また、第一軸部2gと第二軸部2iとの接
続部2hの外周面は段付部とされ、これが主体金具4の
内面に形成された主体金具側係合部としての凸状部4c
と環状の板パッキン11を介して係合することにより、
絶縁体2の軸方向の抜止めがなされている。他方、主体
金具4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環
状の線パッキン12が配置され、そのさらに後方側には
粉末滑石13を介して環状の線パッキン14が配置され
ている。そして、絶縁体2を主体金具4に向けて前方側
に押し込み、その状態で主体金具4の開口縁を線パッキ
ン14に向けて内側にR状にカシメることにより、カシ
メ部4bが形成され、主体金具4が絶縁体2に対して固
定されることになる。
The outer peripheral surface of the connecting portion 2h between the first shaft portion 2g and the second shaft portion 2i is a stepped portion, which is formed as a convex as a metal shell side engaging portion formed on the inner surface of the metal shell 4. Shape part 4c
And through the annular plate packing 11,
The insulator 2 is prevented from coming off in the axial direction. On the other hand, between the inner surface of the rear opening portion of the metal shell 4 and the outer surface of the insulator 2, an annular wire packing 12 that engages with the rear peripheral edge of the flange-shaped protrusion 2e is disposed. On the side, an annular wire packing 14 is arranged via a powder talc 13. Then, the insulator 2 is pushed forward toward the metal shell 4, and in this state, the opening edge of the metal shell 4 is crimped inward toward the wire packing 14 to form an R-shaped portion 4b. The metal shell 4 is fixed to the insulator 2.

【0029】図2(a)及び図2(b)は、絶縁体2の
幾つかの例を示すものである。その各部の寸法は、以下
に例示する。 ・全長L1:30〜75mm。 ・第一軸部2gの長さL2:0〜30mm(但し、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。 ・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の基端側外径D4:3〜8mm。 ・第二軸部2iの先端部外径D5(但し、先端面外周縁
にR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、そのR部ないし面取り部の基端位置にお
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3t(中心軸線Oと直交す
る向きにおける値;但し、先端面外周縁にR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R部ないし面取り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。
FIGS. 2A and 2B show some examples of the insulator 2. FIG. The dimensions of each part are exemplified below.・ Length L1: 30 to 75 mm. The length L2 of the first shaft portion 2g: 0 to 30 mm (however, not including the connection portion 2f with the protrusion 2e but including the connection portion 2h with the second shaft portion 2i). -The length L3 of the second shaft portion 2i: 2 to 27 mm. -The outer diameter D1 of the main body 2b is 9 to 13 mm. The outer diameter D2 of the protrusion 2e: 11 to 16 mm; -The outer diameter D3 of the first shaft portion 2g: 5 to 11 mm. -The proximal end outer diameter D4 of the second shaft portion 2i: 3 to 8 mm. -The outer diameter D5 at the distal end of the second shaft portion 2i (however, if the outer peripheral edge of the distal end surface is rounded or chamfered, the outer diameter at the base position of the R portion or chamfered portion in the cross section including the central axis O) Diameter): 2.5-7 mm. The inner diameter D6 of the second portion 6b of the through hole 6: 2 to 5 mm;・ Inner diameter D7 of first portion 6a of through hole 6: 1 to 3.5 m
m. -The thickness t1 of the first shaft portion 2g is 0.5 to 4.5 mm. -Base end wall thickness t2 of second shaft portion 2i (value in a direction orthogonal to central axis O): 0.3 to 3.5 mm. The thickness of the tip portion 3t of the second shaft portion 2i (a value in a direction orthogonal to the center axis O; however, when R or chamfering is performed on the outer peripheral edge of the tip surface, in a section including the center axis O,
The thickness at the base end position of the R portion or the chamfered portion): 0.2 to 3 mm. The average thickness tA of the second shaft portion 2i ((t1 + t2) /
2): 0.25 to 3.25 mm.

【0030】なお、図2(a)に示す絶縁体2における
前記各部の寸法は、例えば以下の通りである:L1=約
60mm、L2=約10mm、L3=約14mm、D1
=約11mm、D2=約13mm、D3=約7.3m
m、D4=5.3mm、D5=約4.3mm、D6=
3.9mm、D7=2.6mm、t1=1.7mm、t
2=1.3mm、t3=0.9mm、tA=1.5m
m。
The dimensions of the respective parts of the insulator 2 shown in FIG. 2A are, for example, as follows: L1 = about 60 mm, L2 = about 10 mm, L3 = about 14 mm, D1
= About 11 mm, D2 = about 13 mm, D3 = about 7.3 m
m, D4 = 5.3 mm, D5 = about 4.3 mm, D6 =
3.9 mm, D7 = 2.6 mm, t1 = 1.7 mm, t
2 = 1.3 mm, t3 = 0.9 mm, tA = 1.5 m
m.

【0031】また、図2(b)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2(a)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
寸法としては、例えば以下の通りである:L1=約60
mm、L2=約10mm、L3=約14mm、D1=約
11mm、D2=約13mm、D3=約9.2mm、D
4=6.9mm、D5=約5.1mm、D6=3.9m
m、D7=2.7mm、t1=3.3mm、t2=2.
1mm、t3=1.2mm、tA=2.7mm。
In the insulator 2 shown in FIG. 2B, the first shaft portion 2g and the second shaft portion 2i each have a slightly larger outer diameter than that shown in FIG. 2A. I have. The dimensions of each part are, for example, as follows: L1 = about 60
mm, L2 = about 10 mm, L3 = about 14 mm, D1 = about 11 mm, D2 = about 13 mm, D3 = about 9.2 mm, D
4 = 6.9 mm, D5 = about 5.1 mm, D6 = 3.9 m
m, D7 = 2.7 mm, t1 = 3.3 mm, t2 = 2.
1 mm, t3 = 1.2 mm, tA = 2.7 mm.

【0032】ついで、この絶縁体2は、例えば下記のよ
うな方法で製造される。まず、原料粉末として、アルミ
ナ(Al)粉末と、Si成分、カルシウム(C
a)成分、マグネシウム(Mg)成分の各無機系粉末
と、さらにRE.成分系粉末を添加した上で配合し、親
水性結合剤(例えば、ポリビニルアルコール)と溶媒と
しての水とを添加・混合して成形用素地スラリーを調製
する。
Next, the insulator 2 is manufactured by the following method, for example. First, alumina (Al 2 O 3 ) powder, Si component, and calcium (C
a) component, each inorganic powder of magnesium (Mg) component, and RE. The component-based powder is added and then blended, and a hydrophilic binder (for example, polyvinyl alcohol) and water as a solvent are added and mixed to prepare a molding base slurry.

【0033】原料粉末の主成分であるアルミナ粉末は、
その平均粒径が2μm以下のものを使用するのがよい。
平均粒径が2μmを超えると、焼結体自体の緻密化を十
分に進行させることが困難となりがちで、絶縁体の耐電
圧特性の低下につながってしまうことがある。なお、原
料粉末を構成するアルミナ粉末は、焼成後のアルミナ基
焼結体100重量%中に、Al成分の酸化物換算にて、
75.0〜99.7%の範囲内となるように適宜調製さ
れることが良好な耐電圧特性を得る上で好ましい。
Alumina powder, which is the main component of the raw material powder,
It is preferable to use those having an average particle size of 2 μm or less.
If the average particle size exceeds 2 μm, it tends to be difficult to sufficiently advance the densification of the sintered body itself, which may lead to a decrease in withstand voltage characteristics of the insulator. The alumina powder constituting the raw material powder is contained in 100% by weight of the alumina-based sintered body after firing, in terms of oxide of Al component,
It is preferable to appropriately adjust the content to fall within the range of 75.0 to 99.7% in order to obtain good withstand voltage characteristics.

【0034】RE.成分系粉末としては、焼成によりR
E.成分の酸化物に転化できる物質である限りその種類
に特に制限はなく、例えばRE.成分の酸化物、及びそ
の複合酸化物等の粉末を挙げることができる。なお、添
加されるRE.成分系粉末は、焼成後のアルミナ基焼結
体100重量%中に、RE.成分の酸化物換算にて0.
01〜18重量%の範囲内となるように適宜調整され、
添加される必要がある。ここでいうRE.成分として
は、周期律表第3a族のSc(スカンジウム)、Y(イ
ットリウム)、及び、La(ランタン)からLu(ルテ
チウム)までのランタノイド元素の各成分が挙げられ
る。
RE. As a component-based powder,
E. FIG. There is no particular limitation on the type of the substance as long as the substance can be converted into the oxide of the component. Examples of the powder include oxides of the components and composite oxides thereof. In addition, RE. The component-based powder contains RE.RTM. In 100% by weight of the alumina-based sintered body after firing. 0 in terms of oxide of the component.
It is appropriately adjusted so as to be in the range of 01 to 18% by weight,
It needs to be added. RE. Examples of the component include Sc (scandium), Y (yttrium), and lanthanoid elements from La (lanthanum) to Lu (lutetium) of Group 3a of the periodic table.

【0035】さらに、Si成分はSiO粉末、Ca成
分はCaCO粉末、Mg成分はMgO粉末の形でアル
ミナ粉末に添加することができる。なお、Si、Ca、
Mgの各成分については、各成分の酸化物(複合酸化物
でもよい)の他、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、
硝酸塩等、リン酸塩等の各種無機系粉末を使用してもよ
い。但し、これら無機系粉末は、いずれも大気中高温の
焼成により酸化されて酸化物に転化できるものを使用す
る必要がある。
Further, the Si component can be added to the alumina powder in the form of SiO 2 powder, the Ca component can be added to the CaCO 3 powder, and the Mg component can be added to the alumina powder in the form of MgO powder. In addition, Si, Ca,
Regarding each component of Mg, hydroxide, carbonate, chloride, sulfate,
Various inorganic powders such as nitrates and phosphates may be used. However, it is necessary to use any of these inorganic powders that can be oxidized by baking at a high temperature in the atmosphere and converted into an oxide.

【0036】添加される各無機系粉末は、Si成分
(S:単位は重量%)、Ca成分(C:単位は重量
%)、Mg成分(M:単位は重量%)の酸化物換算した
各成分の総計に対するSi成分の割合を重量基準で、S
/(S+C+M)≧0.7を満たすように、より好まし
くは0.95≧S/(S+C+M)≧0.75の関係式
を満たすように適宜調整され、添加される必要がある。
また、各無機系粉末の好適な平均粒径としては、各無機
系粉末とも平均粒径1μm以下とするとよい。各無機系
粉末の平均粒径が前記範囲内にあると、前記平均粒径の
範囲にあるアルミナ粉末及びRE.成分系粉末との焼結
過程での反応(接触)が良くなるものと考えられ、更に
は焼成収縮を高め、緻密化した絶縁体を構成することが
できる。
Each of the inorganic powders to be added includes Si component (S: unit is% by weight), Ca component (C: unit is% by weight), and Mg component (M: unit is% by weight) in terms of oxide. The ratio of the Si component to the total component is expressed as S
It is necessary to add and adjust appropriately so as to satisfy the relational expression of /(S+C+M)≧0.7, more preferably 0.95 ≧ S / (S + C + M) ≧ 0.75.
The average particle diameter of each inorganic powder is preferably 1 μm or less for each inorganic powder. When the average particle size of each inorganic powder is within the above range, the alumina powder and RE. It is considered that the reaction (contact) in the sintering process with the component powder is improved, and furthermore, the firing shrinkage is increased, and a dense insulator can be formed.

【0037】成形用素地スラリーを調整する際の溶媒と
しての水には特に制限がなく、従来の絶縁体を製造する
場合と同様の水を使用することができる。また、バイン
ダーには、例えば親水性有機化合物を使用することがで
き、例えばポリビニルアルコール(PVA)、水溶性ア
クリル樹脂、アラビアゴム、デキストリン等を挙げるこ
とができる。これの中でもPVAが最も好ましい。ま
た、成形用素地スラリーを調整する方法には、特に制限
がなく、原料粉末、バインダー及び水を混合して成形用
素地スラリーを形成することができればどのような混合
方法であってもよい。バインダー及び水の配合量は、原
料粉末を100重量部とした場合に、バインダーは0.
1〜5重量部、特に0.5〜3重量部の割合で、水は4
0〜120重量部、特に50〜100重量部の割合で配
合される。
There is no particular limitation on the water used as a solvent in preparing the molding slurry, and the same water as used in the case of producing a conventional insulator can be used. As the binder, for example, a hydrophilic organic compound can be used, and examples thereof include polyvinyl alcohol (PVA), a water-soluble acrylic resin, gum arabic, and dextrin. Among them, PVA is most preferable. The method of preparing the molding slurry is not particularly limited, and any mixing method may be used as long as the raw material powder, the binder and the water can be mixed to form the molding slurry. The mixing amount of the binder and water is 0.1 when the raw material powder is 100 parts by weight.
1 to 5 parts by weight, especially 0.5 to 3 parts by weight,
0 to 120 parts by weight, especially 50 to 100 parts by weight.

【0038】成形用素地スラリーは、スプレードライ法
等により噴霧乾燥されて球状の成形用素地造粒物に調製
される。この造粒物の平均粒径としては、30〜200
μmがよく、特に好ましくは50〜150μmである。
そして、得られた成形用素地造粒物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。得られたプレス成形体は、その外側をレジノイド砥
石等にて切削加工されて、図2に対応した外形形状に仕
上げられ、ついで大気雰囲気下において焼成温度145
0℃〜1650℃の範囲内で、かつ1〜8時間の焼成時
間の焼成時間により成形体を焼成し、その後、釉薬をか
けて仕上焼成されて、絶縁体2が完成される。
The molding base slurry is spray-dried by a spray drying method or the like to prepare a spherical molding base granule. The average particle size of the granulated product is 30 to 200
μm is preferred, and particularly preferably 50 to 150 μm.
Then, the obtained granulated body for molding is subjected to rubber press molding to produce a press molded body that is a prototype of the insulator. The outside of the obtained press-formed body is cut by a resinoid grindstone or the like to finish the outer shape corresponding to FIG. 2, and then fired at 145 ° C. in an air atmosphere.
The molded body is fired within the range of 0 ° C. to 1650 ° C. for a firing time of 1 to 8 hours, and thereafter, is fired with a glaze and finish fired to complete the insulator 2.

【0039】前記成形体の焼成温度に関しては、その焼
成温度が1450℃よりも低い場合には、十分に緻密化
した絶縁体が得られない場合がある。他方、焼成温度が
1650℃を超える場合には、アルミナ結晶粒子が焼成
中に異常粒成長してしまうために、絶縁体の機械的強度
が低下し易く、かつ、粒界に粗大な気孔が生じ易く耐電
圧特性の低下につながってしまう。
Regarding the firing temperature of the molded body, if the firing temperature is lower than 1450 ° C., a sufficiently dense insulator may not be obtained. On the other hand, when the sintering temperature exceeds 1650 ° C., the alumina crystal particles grow abnormally during the sintering, so that the mechanical strength of the insulator tends to decrease and coarse pores are formed at the grain boundaries. This easily leads to a decrease in withstand voltage characteristics.

【0040】また、前記焼成温度の条件における前記成
形体の焼成時間に関しては、1時間〜8時間保持させる
ことが好ましい。この焼成時間が、1時間より短い場合
には、十分に緻密化した絶縁体(アルミナ基焼結体)が
得られない場合がある。一方、8時間よりも焼成時間が
長い場合には、アルミナ結晶粒子が焼成中に異常粒成長
してしまうために、焼成温度が高過ぎる(1650℃以
上)時と同様に、耐電圧特性の低下につながってしま
う。なお、成形体を前記焼成温度範囲内にて成形体を保
持するにあたり、前記温度範囲内の任意の温度を一定に
維持させながら所定時間保持させてもよいし、前記温度
範囲内において所定の加熱パターンに従って温度を変動
させつつ所定時間保持させてもよい。
The firing time of the green body under the firing temperature conditions is preferably maintained for 1 hour to 8 hours. If the firing time is shorter than 1 hour, a sufficiently dense insulator (alumina-based sintered body) may not be obtained. On the other hand, when the calcination time is longer than 8 hours, the alumina crystal particles grow abnormally during the calcination, so that the withstand voltage characteristics deteriorate as in the case where the calcination temperature is too high (1650 ° C. or more). Leads to In holding the formed body within the firing temperature range, the formed body may be held for a predetermined time while maintaining an arbitrary temperature within the temperature range, or may be heated for a predetermined time within the temperature range. The temperature may be maintained for a predetermined time while changing the temperature according to the pattern.

【0041】以下、スパークプラグ100の作用につい
て説明する。即ち、スパークプラグ100は、主体金具
4に形成されたネジ部4dによりエンジンブロックに取
り付けられ、燃焼室内に導入される混合気への着火源と
して使用される。ここで、スパークプラグ100に使用
されている絶縁体2は本発明の絶縁体で構成されている
ことで、700℃程度の高温下での耐電圧特性が向上
し、燃焼室内が高温となる高出力エンジンに使用された
場合でも、絶縁破壊(火花貫通)を起こしにくく、高い
信頼性を確保することができる。
The operation of the spark plug 100 will be described below. That is, the spark plug 100 is attached to the engine block by the screw portion 4d formed in the metal shell 4, and is used as an ignition source for the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber. Here, since the insulator 2 used in the spark plug 100 is made of the insulator of the present invention, the withstand voltage characteristics at a high temperature of about 700 ° C. are improved, and the high temperature in the combustion chamber becomes high. Even when used in an output engine, insulation breakdown (spark penetration) is unlikely to occur, and high reliability can be ensured.

【0042】例えば、図2(a)及び(b)に示すよう
に、絶縁体2において、係合用突出部2eよりも前方側
に、これよりも小径で径方向の厚さが薄肉である軸部
(この場合、第一軸部2gと第二軸部2iとを合わせた
部分)が形成される場合、その軸部、例えば第二軸部2
iにおいて絶縁破壊(火花貫通)が生じ易くなる。従っ
て、このような絶縁体2においては、本発明の絶縁体が
特に有用となる。例えば、図4(a)の絶縁体では、第
二軸部2iの平均肉厚tAが1.5mmとされている
が、中心電極3の周囲にこのような肉厚の薄い部分が形
成されていても、本発明の絶縁体を適用することによ
り、絶縁破壊(火花貫通)等のトラブルの発生を効果的
に防止ないし抑制することができる。
For example, as shown in FIGS. 2A and 2B, a shaft having a smaller diameter and a smaller thickness in the radial direction is provided on the insulator 2 in front of the engaging protrusion 2e. When a portion (in this case, a portion where the first shaft portion 2g and the second shaft portion 2i are combined) is formed, the shaft portion, for example, the second shaft portion 2 is formed.
At i, dielectric breakdown (spark penetration) easily occurs. Therefore, in such an insulator 2, the insulator of the present invention is particularly useful. For example, in the insulator of FIG. 4A, the average thickness tA of the second shaft portion 2i is 1.5 mm, but such a thin portion is formed around the center electrode 3. However, by applying the insulator of the present invention, it is possible to effectively prevent or suppress occurrence of troubles such as dielectric breakdown (spark penetration).

【0043】本発明の絶縁体が適用可能なスパークプラ
グは図1に示すタイプのものに限らず、例えば、複数の
接地電極の先端を中心電極の側面と対向させてそれらの
間に火花放電ギャップを形成したものであってもよい。
この場合には、絶縁体の先端部を中心電極の側面と接地
電極の先端面との間に進入させたセミ沿面タイプのスパ
ークプラグとして構成してもよい。この構成では、絶縁
体の先端部の表面を沿う形態の火花放電がなされるの
で、気中放電タイプのスパークプラグと比べて燻り等に
対する耐汚損性が向上する。
The spark plug to which the insulator of the present invention can be applied is not limited to the type shown in FIG. 1. For example, a spark discharge gap may be provided between a plurality of ground electrodes with their ends facing the side surface of the center electrode. May be formed.
In this case, a semi-creeping type spark plug in which the tip of the insulator enters between the side face of the center electrode and the tip face of the ground electrode may be configured. In this configuration, since spark discharge is performed along the surface of the distal end portion of the insulator, the stain resistance against smoking and the like is improved as compared with the air-discharge type spark plug.

【0044】[0044]

【実施例】(実施例1)本発明の効果を確認するため
に、以下の実験を行った。まず、表1に示すアルミナ
(Al)粉末(いずれも純度99.8%以上)の
うち、平均粒径が0.1〜2.2μmにあたる番号のア
ルミナ粉末〜の中からそれぞれ1種を選択し、各ア
ルミナ粉末に平均粒径0.6μmのSiO粉末(純度
99.9%)と、平均粒径0.8μmのCaCO粉末
(純度99.9%)と、平均粒径0.3μmのMgO粉
末(純度99.9%)とを添加して、さらには表2に示
す平均粒径1.0〜19.0μmの各種RE.酸化物
(RE.成分系粉末)を表3に示す量比となるように秤
量した上で添加して、原料粉末を調製した。なお、各種
RE.酸化物は、アルミナ粉末、SiO粉末、CaC
粉末及びMgO粉末の合計添加量に対して外配合に
て添加した。
EXAMPLES (Example 1) To confirm the effects of the present invention.
Then, the following experiment was performed. First, the alumina shown in Table 1
(Al2O3) Powder (all of which have a purity of 99.8% or more)
Among them, the number a having an average particle size of 0.1 to 2.2 μm
Select one of each from Lumina powder
Luminous powder with an average particle size of 0.6 μm SiO2Powder (purity
99.9%) and CaCO having an average particle size of 0.8 μm.3Powder
(Purity 99.9%) and MgO powder with an average particle size of 0.3 μm
Powder (purity 99.9%).
RE-1 having an average particle size of 1.0 to 19.0 μm. Oxide
(RE. Component powder) was weighed so as to have a quantitative ratio shown in Table 3.
After being weighed and added, a raw material powder was prepared. In addition, various
RE. The oxide is alumina powder, SiO2Powder, CaC
O 3Externally added to the total amount of powder and MgO powder
Was added.

【0045】そして、これらの原料粉末総量を100重
量部として、親水性結合剤としてPVA2重量部と、溶
媒としての水70重量部を配合し、アルミナ製ボールを
用いたボールミルにて湿式混合することにより、成形用
素地スラリーを調製する。ついで、この成形用素地スラ
リーをスプレードライ法等により噴霧乾燥して球状の成
形用素地造粒物を調製し、篩により粒径10〜355μ
mに整粒する。そして得られた成形用素地造粒物をラバ
ープレス型内に投入し、貫通孔6形成用ラバープレスピ
ンを挿入しつつ約100MPaの圧力にてラバープレス
成形を行い、得られたプレス成形体の外側をレジノイド
砥石にて切削加工して、所定の絶縁体形状の成形体に成
形する。その後、大気雰囲気下において表3に示す焼成
温度(最高焼成保持温度)と保持時間をもって各成形体
を焼成し、その後、釉薬をかけて仕上焼成し、図2
(a)に示すような絶縁体2をそれぞれ製造した。
Then, 2 parts by weight of PVA as a hydrophilic binder and 70 parts by weight of water as a solvent are mixed with the total amount of these raw material powders as 100 parts by weight, and wet-mixed in a ball mill using alumina balls. Thus, a molding base slurry is prepared. Next, this molding base slurry is spray-dried by a spray drying method or the like to prepare a spherical molding base granule, and the particle size is 10 to 355 μm using a sieve.
Sized to m. Then, the obtained granulated body for molding is put into a rubber press mold, and subjected to rubber press molding at a pressure of about 100 MPa while inserting a rubber press pin for forming a through hole 6, and the obtained press molded body is formed. The outside is cut with a resinoid grindstone to form a molded body having a predetermined insulator shape. Thereafter, each molded body was fired in the atmosphere at the firing temperature (maximum firing holding temperature) and holding time shown in Table 3, and then finished and fired with glaze.
Insulators 2 as shown in FIG.

【0046】そして、以下の方法によって、焼成して得
られた絶縁体の理論密度比、絶縁体に含有されるRE.
成分の酸化物換算値、上述したS/(S+C+M)の関
係式の値、絶縁体中のRE.−β−アルミナ構造の結晶
相及びムライト結晶相の有無、700℃における耐電圧
値及び実機耐電圧テストの各試験並びに各分析を行っ
た。なお、それらの結果を表4に示した。
Then, by the following method, the theoretical density ratio of the insulator obtained by firing and the RE.
Oxide value of the component, the value of the relational expression of S / (S + C + M) described above, and the RE. Each test and each analysis of the presence / absence of a crystal phase having a -β-alumina structure and a mullite crystal phase, a withstand voltage value at 700 ° C., and an actual withstand voltage test were performed. Table 4 shows the results.

【0047】理論密度比:アルキメデス法により各絶
縁体の密度(相対密度)の測定を行い、混合則による理
論密度に対する比で示した。
Theoretical density ratio: The density (relative density) of each insulator was measured by the Archimedes method, and the ratio was shown as a ratio to the theoretical density according to the mixing rule.

【0048】絶縁体に含有されるRE.成分の酸化物
換算値:各絶縁体を蛍光X線で分析して、それより検出
されたRE.成分の量を酸化物換算した値で示した。こ
こで、表2に示すRe.成分のうち、La、Nd、Dy
(ジスプロシウム)、Er(エルビウム)、Sc及びY
に関しては、それぞれLa、Nd、Dy
、Er、Sc、Yとして換算
し、Prに関してはPr 11として換算するものと
する。
[0048] RE. Component oxide
Converted value: Each insulator is analyzed by X-ray fluorescence and detected from it
RE. The amounts of the components were shown as oxide-converted values. This
Here, the Re. Of the components, La, Nd, Dy
(Dysprosium), Er (erbium), Sc and Y
With respect to La2O3, Nd2O3, Dy 2
O3, Er2O3, Sc2O3, Y2O3Converted as
And for Pr 6O11To be converted as
I do.

【0049】S/(S+C+M)の関係式の値:各絶
縁体を化学分析して、それより得られたSi成分、Ca
成分、Mg成分の値をそれぞれ酸化物換算し、上記関係
式にて算出した。
The value of the relational expression of S / (S + C + M): Each insulator is chemically analyzed, and the Si component and Ca
The values of the component and the Mg component were converted to oxides, respectively, and were calculated by the above relational expressions.

【0050】RE.−β−アルミナ結晶相及びムライ
ト結晶相の有無:各絶縁体において、自身の軸線との直
交断面をとり、その断面組織のX線回折を行い、JCP
DSカードNo.33−699、No.15−776に
相当するスペクトルが存在するか否かにより判断した。
図3には、Nd−β−アルミナ結晶相(Al11NdO
18)を有する実施例である試料番号10のX線回折チ
ャートを示した。図4には、ムライト結晶相(Si
13)を有する実施例である試料番号8のX線回
折チャートを示した。なお、各結晶相が存在したときに
も、例えば極少量の存在割合のために、X線回折にて明
確にスペクトルとして現れない場合があり、その場合に
は本実施例では無という判断をした。
RE. Presence / absence of -β-alumina crystal phase and mullite crystal phase: In each insulator, take a cross section orthogonal to its own axis, perform X-ray diffraction of the cross-sectional structure, and perform JCP
DS card No. 33-699, no. The determination was made based on whether or not a spectrum corresponding to 15-776 was present.
FIG. 3 shows the Nd-β-alumina crystal phase (Al 11 NdO
18 ) shows an X-ray diffraction chart of Sample No. 10 which is an example having ()). FIG. 4 shows a mullite crystal phase (Si 2 A
showed X-ray diffraction chart of Sample No. 8 is an example having l 6 O 13). In addition, even when each crystal phase exists, there is a case where it does not clearly appear as a spectrum by X-ray diffraction due to, for example, a very small amount of the crystal phase. .

【0051】700℃における耐電圧値:本試験にあ
たっては、上述した同様の成形用素地造粒物を用いて、
耐電圧値測定用のテストピースをそれぞれ作製した。詳
細には、金型プレス成形(加圧力100MPa)により
成形用素地造粒物を成形し、これを前記絶縁体と同じ条
件にて焼成すると共に、Φ25mm×t(厚さ)=0.
65mmの円板状試験片を得た。そして、この各試験片
20を、図5に示すように、電極21a、21b間に挟
み、さらにアルミナ製碍筒22a、22b及び封着ガラ
ス23により固定して、電熱ヒータ24にて加熱用ボッ
クス25内を700℃に加熱し、数十kV程度の高電圧
を各試験片20に印加するための高電圧発生装置(CD
I電源)26を使用して一定の高電圧を印加すること
で、各試験片20の耐電圧値を測定した。
Withstand voltage value at 700 ° C .: In this test, the same molding base granules as described above were used.
Test pieces for withstanding voltage value measurement were prepared. Specifically, a green body for molding is molded by die press molding (pressing force of 100 MPa), which is fired under the same conditions as the insulator, and Φ25 mm × t (thickness) = 0.
A 65 mm disk-shaped test piece was obtained. Then, as shown in FIG. 5, each test piece 20 is sandwiched between electrodes 21 a and 21 b, and further fixed by alumina insulating cylinders 22 a and 22 b and sealing glass 23, and a heating box is heated by an electric heater 24. 25 is heated to 700 ° C. and a high voltage generator (CD) for applying a high voltage of about several tens kV to each test piece 20.
A withstand voltage value of each test piece 20 was measured by applying a constant high voltage using an I power supply 26.

【0052】実機耐電圧テスト:各絶縁体を用いて、
図1に示すスパークプラグをそれぞれ形成する。ここ
で、本実施例におけるスパークプラグの主体金具のねじ
径は12mmとした。そして、そのスパークプラグを4
気筒エンジン(排気量2000cc)に取付け、スロッ
トル全開状態、エンジン回転数6000rpmにて、放
電電圧を35kV及び38kVにて制御しつつ、絶縁体
の先端(図中下方)温度を700℃程度に設定した上で
連続運転を行い、50時間経過後に絶縁体に火花貫通が
生じたか否かを評価した。なお、50時間経過後に絶縁
体に異常がみられなかったものについては○印、逆に5
0時間未満にて絶縁体に絶縁破壊(火花貫通)がみられ
たものについては×印で示した。
Actual machine withstand voltage test: Using each insulator,
Each of the spark plugs shown in FIG. 1 is formed. Here, the screw diameter of the metal shell of the spark plug in this embodiment was 12 mm. Then, insert the spark plug into 4
Attached to a cylinder engine (displacement: 2000 cc), the temperature of the tip of the insulator (the lower part in the figure) was set to about 700 ° C. while controlling the discharge voltage at 35 kV and 38 kV at a throttle fully open state and an engine speed of 6000 rpm. The continuous operation was performed on the above, and after 50 hours, it was evaluated whether or not spark penetration occurred in the insulator. In the case where no abnormality was observed in the insulator after 50 hours, a mark "○" was applied.
Those in which insulation breakdown (spark penetration) was observed in the insulator in less than 0 hours are indicated by crosses.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】[0055]

【表3】 [Table 3]

【0056】[0056]

【表4】 [Table 4]

【0057】表4の結果より、S/(S+C+M)の関
係式が0.7以上を満たし(換言すれば、Si成分を含
有し)、RE.成分を含有し、さらに理論密度比が95
%以上である試料番号1〜17のものにあっては、70
0℃の耐電圧値がいずれも60kV/mm以上と良好な
値を示し、実機耐電圧テストについても放電電圧35k
V及び38kVの両方において良好な結果が得られるこ
とがわかる。その中でもRE.成分の含有量が0.01
〜18重量%の範囲のものは700℃の耐電圧値がより
良好な値を示した。
According to the results shown in Table 4, the relational expression of S / (S + C + M) satisfies 0.7 or more (in other words, contains the Si component). Component and the theoretical density ratio is 95
% For samples Nos. 1 to 17
The withstand voltage value at 0 ° C. was as good as 60 kV / mm or more.
It can be seen that good results are obtained at both V and 38 kV. Among them, RE. Component content is 0.01
In the range of 18% by weight, the withstand voltage at 700 ° C. showed a better value.

【0058】一方、絶縁体中にRE.成分を含有しない
比較例である試料番号18のものでは、700℃の耐電
圧値が47kV/mmと劣る結果となった。また、R
E.成分の酸化物換算での含有量が所定の範囲内ではあ
るが、理論密度比が95.0%以下となった試料番号1
9及び20では、700℃の耐電圧値がそれぞれ43k
V/mm、32kV/mmと劣る結果となった。これに
より、理論密度比が95%より低い場合では耐電圧値向
上の効果が得られないことがわかる。
On the other hand, RE. In the case of the sample No. 18 which is a comparative example containing no component, the withstand voltage at 700 ° C. was inferior to 47 kV / mm. Also, R
E. FIG. Sample No. 1 whose content in terms of oxide was within a predetermined range, but whose theoretical density ratio was 95.0% or less.
In 9 and 20, the withstand voltage at 700 ° C. was 43 k each.
V / mm and 32 kV / mm were inferior. This indicates that the effect of improving the withstand voltage value cannot be obtained when the theoretical density ratio is lower than 95%.

【0059】(実施例2)実施例1に用いた試料番号4
及び6の耐電圧測定用のテストピースをそれぞれ10個
ずつ実施例1と同様の方法を用いて作製し、得られたそ
れぞれのテストピースについて、700℃における耐電
圧値の測定を実施例1と同様の方法により行った。そし
て、試料番号4及び6の各耐電圧値をそれぞれプロット
したものを図6に示した。
(Example 2) Sample No. 4 used in Example 1
, And 10 test pieces for withstand voltage measurement were manufactured by the same method as in Example 1, and with respect to each of the obtained test pieces, the measurement of the withstand voltage value at 700 ° C. was performed as in Example 1. It carried out by the same method. FIG. 6 shows plots of the withstand voltage values of Sample Nos. 4 and 6, respectively.

【0060】図6の結果より、Nd成分を含有する試料
番号4のものとLa成分を含有する試料番号6のもの
は、いずれも10個の平均値において、700℃の耐電
圧値が60kV/mm以上と良好な値を示すものの、N
d成分を含有するものについては、La成分を含有する
ものと比較して耐電圧値のバラツキが小さく、さらに1
0個全てのものが耐電圧値60kV/mmを示し、耐電
圧値の最高値及び最小値がLa成分のものより高い値を
示すことが本実施例よりわかる。これにより、Nd成分
を含有する本発明の絶縁体を量産した場合にあっても、
700℃程度の高温下における耐電圧特性に優れた絶縁
体を確実に得られるものであるといえる。
From the results shown in FIG. 6, it is found that the sample No. 4 containing the Nd component and the sample No. 6 containing the La component both have a withstand voltage at 700 ° C. of 60 kV / mm or better, but N
In the case of the one containing the d component, the variation in the withstand voltage value was smaller than that of the one containing the La component.
It can be seen from the present embodiment that all the zero samples show a withstand voltage value of 60 kV / mm, and the highest and lowest withstand voltage values show higher values than those of the La component. Thereby, even when the insulator of the present invention containing the Nd component is mass-produced,
It can be said that an insulator having excellent withstand voltage characteristics at a high temperature of about 700 ° C. can be reliably obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のスパークプラグの一例を示す全体正面
断面図である。
FIG. 1 is an overall front sectional view showing an example of a spark plug of the present invention.

【図2】スパークプラグ用絶縁体の幾つかの実施形態を
示す縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing some embodiments of an insulator for a spark plug.

【図3】Nd−β−アルミナ結晶相(Al11NdO
18)を有する実施例である試料番号10のX線回折チ
ャートである。
FIG. 3. Nd-β-alumina crystal phase (Al 11 NdO)
18 ) is an X-ray diffraction chart of Sample No. 10 which is an example having ( 18 ).

【図4】ムライト結晶相(SiAl13)を有す
る実施例である試料番号8のX線回折チャートである。
FIG. 4 is an X-ray diffraction chart of Sample No. 8, which is an example having a mullite crystal phase (Si 2 Al 6 O 13 ).

【図5】700℃における実施例の各試験片の耐電圧値
を測定するために用いた装置を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic view showing an apparatus used for measuring a withstand voltage value of each test piece of the example at 700 ° C.

【図6】実施例である試料番号4及び6の各試験片の耐
電圧値のバラツキについて示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing a variation in a withstand voltage value of each test piece of Sample Nos. 4 and 6 which are examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 スパークプラグ 2 スパークプラグ用絶縁体(絶縁体) 3 中心電極 4 主体金具 5 接地電極 REFERENCE SIGNS LIST 100 spark plug 2 spark plug insulator (insulator) 3 center electrode 4 metal shell 5 ground electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山元 禎広 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 (72)発明者 松原 桂 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 (72)発明者 田中 邦治 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 (72)発明者 島森 融 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 (72)発明者 伊藤 正也 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 Fターム(参考) 4G030 AA07 AA08 AA11 AA12 AA13 AA36 AA37 BA01 BA12 CA01 GA27 5G059 AA03 AA05 CC01 FF01 FF02 FF14 5G303 AA10 AB02 BA11 CA01 CB01 CB06 CB15 CB17 CB22 CB26 CB30 CB40 CB41 CB43  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshihiro Yamamoto 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Inside Japan Special Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Katsura Matsubara 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya Japan Special Inside Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Kuniharu Tanaka 14-18, Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Inside Japan Special Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Masaya Ito 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi F-term in Japan Special Ceramics Co., Ltd. AB02 BA11 CA01 CB01 CB06 CB15 CB17 CB22 CB26 CB30 CB40 CB41 CB43

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミナ(Al)を主成分とする
スパークプラグ用絶縁体であって、 少なくともケイ素(Si)成分と、1種類以上の希土類
元素(以下、RE.と表す)成分とを含有し、かつ、理
論密度比が95%以上であるアルミナ基焼結体からなる
ことを特徴とするスパークプラグ用絶縁体。
1. An insulator for a spark plug containing alumina (Al 2 O 3 ) as a main component, comprising at least a silicon (Si) component and at least one kind of rare earth element (hereinafter, referred to as RE.) Component. And an alumina-based sintered body having a theoretical density ratio of 95% or more.
【請求項2】 前記RE.成分を、酸化物換算にて0.
01〜18重量%の範囲内で含有する請求項1に記載の
スパークプラグ用絶縁体。
2. The RE. The components were added in an amount of 0.
The insulator for a spark plug according to claim 1, which is contained in the range of 01 to 18% by weight.
【請求項3】 カルシウム(Ca)成分若しくはマグネ
シウム(Mg)成分のうち少なくともいずれかを含有す
ると共に、前記ケイ素成分、該カルシウム成分及び該マ
グネシウム成分の各成分の含有量を酸化物換算で、それ
ぞれS(単位:重量%)、C(単位:重量%)及びM
(単位:重量%)としたときに、 S/(S+C+M)≧0.7 の関係式を満たす請求項1または2に記載のスパークプ
ラグ用絶縁体。
3. A composition containing at least one of a calcium (Ca) component and a magnesium (Mg) component, and the contents of the silicon component, the calcium component and the magnesium component in terms of oxides, respectively. S (unit: wt%), C (unit: wt%) and M
3. The insulator for a spark plug according to claim 1, wherein a relational expression of S / (S + C + M) ≧ 0.7 is satisfied when (unit:% by weight). 4.
【請求項4】 前記ケイ素成分、前記カルシウム成分及
び前記マグネシウム成分の各成分の含有量を酸化物換算
で、それぞれS(単位:重量%)、C(単位:重量%)
及びM(単位:重量%)としたときに、 0.95≧S/(S+C+M)≧0.75 の関係式を満たすと共に、結晶相としてムライト(Al
Si13)結晶相を有する請求項3に記載のスパ
ークプラグ用絶縁体。
4. The content of each of the silicon component, the calcium component, and the magnesium component in terms of oxides is S (unit:% by weight) and C (unit:% by weight), respectively.
And M (unit: wt%), satisfying the following relationship: 0.95 ≧ S / (S + C + M) ≧ 0.75, and mullite (Al
6 Si 2 O 13) for a spark plug insulator according to claim 3 having a crystalline phase.
【請求項5】 前記RE.成分として、少なくともネオ
ジム(Nd)成分を含有する請求項1ないし4のいずれ
かに記載のスパークプラグ用絶縁体。
5. The RE. The insulator for a spark plug according to any one of claims 1 to 4, wherein the insulator contains at least a neodymium (Nd) component as a component.
【請求項6】 結晶相としてRE.−β−アルミナ(組
成式:RE.Al 18)構造の結晶相を有する請
求項5に記載のスパークプラグ用アルミナ系絶縁体。
6. RE. -Β- alumina (composition formula: RE.Al 1 1 O 18) alumina insulator for a spark plug according to claim 5 having a crystal phase of the structure.
【請求項7】 主成分であるアルミナ粉末に対し、少な
くともケイ素化合物粉末と、1種類以上のRE.成分系
粉末とを混合して原料粉末を調整する工程と、 前記原料粉末を用いて所定の絶縁体形状を有する成形体
を成形する工程と、 前記成形体を1450〜1650℃の温度範囲にて1〜
8時間保持して焼成する工程と、からなることを特徴と
するスパークプラグ用絶縁体の製造方法。
7. An alumina powder as a main component, at least a silicon compound powder and one or more RE. Mixing the component-based powder to prepare a raw material powder; forming the molded body having a predetermined insulator shape using the raw material powder; and forming the molded body in a temperature range of 1450 to 1650 ° C. 1 to
And baking for 8 hours. A method for manufacturing an insulator for a spark plug, comprising:
【請求項8】 軸状の中心電極と、 前記中心電極の径方向周囲に配置される主体金具と、 前記主体金具の一端に固着されて前記中心電極と対向す
るように配置された接地電極と、 前記中心電極と前記主体金具との間において該中心電極
の径方向周囲を覆うように配置されると共に、請求項1
ないし6のいずれかに記載のスパークプラグ用絶縁体
と、を備えたことを特徴とするスパークプラグ。
8. An axial center electrode, a metal shell disposed radially around the center electrode, and a ground electrode fixed to one end of the metal shell and arranged to face the center electrode. And a cover disposed between the center electrode and the metal shell so as to cover a radial periphery of the center electrode.
7. A spark plug comprising: the insulator for a spark plug according to any one of claims 6 to 6.
JP11269024A 1998-11-24 1999-09-22 Insulating material for spark plug, its production and spark plug using the same Pending JP2000272958A (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11269024A JP2000272958A (en) 1998-11-24 1999-09-22 Insulating material for spark plug, its production and spark plug using the same
CN 99115971 CN1284286C (en) 1998-11-24 1999-11-24 Insulator for sparking plug, and sparking plug with the insulator
DE69943143T DE69943143D1 (en) 1998-11-24 1999-11-24 Insulator for a spark plug and spark plug with such insulator
EP19990123431 EP1005125B1 (en) 1998-11-24 1999-11-24 Insulator for spark plug and spark plug using the insulator
EP10001714A EP2190085B1 (en) 1998-11-24 1999-11-24 Insulator and method of manufacturing an insulator
BR0004469A BR0004469A (en) 1999-09-22 2000-09-21 Spark plug insulator and its manufacturing process and spark plug using this insulator

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33300198 1998-11-24
JP1006299 1999-01-19
JP10-333001 1999-01-19
JP11-10062 1999-01-19
JP11269024A JP2000272958A (en) 1998-11-24 1999-09-22 Insulating material for spark plug, its production and spark plug using the same

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009113493A Division JP4995863B2 (en) 1998-11-24 2009-05-08 Insulator for spark plug, method for manufacturing the same, and spark plug using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000272958A true JP2000272958A (en) 2000-10-03

Family

ID=27278817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11269024A Pending JP2000272958A (en) 1998-11-24 1999-09-22 Insulating material for spark plug, its production and spark plug using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000272958A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010208901A (en) * 2009-03-11 2010-09-24 Nippon Soken Inc Alumina sintered compact, method for producing the same, and spark plug obtained by using the same
JP2010208871A (en) * 2009-03-06 2010-09-24 Ngk Insulators Ltd Aluminum oxide sintered compact, method for producing the same and member for semiconductor producing apparatus
WO2011001699A1 (en) * 2009-07-03 2011-01-06 日本特殊陶業株式会社 Spark plug
JP2015069828A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 日本特殊陶業株式会社 Spark plug

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010208871A (en) * 2009-03-06 2010-09-24 Ngk Insulators Ltd Aluminum oxide sintered compact, method for producing the same and member for semiconductor producing apparatus
JP2010208901A (en) * 2009-03-11 2010-09-24 Nippon Soken Inc Alumina sintered compact, method for producing the same, and spark plug obtained by using the same
US8431505B2 (en) 2009-03-11 2013-04-30 Nippon Soken, Inc. Alumina sintered body and method for manufacturing same, and spark plug comprising the alumina sintered body as an insulator
WO2011001699A1 (en) * 2009-07-03 2011-01-06 日本特殊陶業株式会社 Spark plug
JP5216917B2 (en) * 2009-07-03 2013-06-19 日本特殊陶業株式会社 Spark plug
KR101307591B1 (en) * 2009-07-03 2013-09-12 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 Spark plug
US8749125B2 (en) 2009-07-03 2014-06-10 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug
JP2015069828A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 日本特殊陶業株式会社 Spark plug

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4530380B2 (en) Spark plug insulator and spark plug including the same
KR101352750B1 (en) Spark plug and method for manufacturing spark plug
KR101307649B1 (en) Spark plug and process for producing spark plug
JP4620217B2 (en) Spark plug insulator and spark plug
US6265816B1 (en) Spark plug, insulator for spark plug and process for fabricating the insulator
US9912125B2 (en) Spark plug
EP1005125B1 (en) Insulator for spark plug and spark plug using the insulator
KR20120087907A (en) Spark plug
JP4544597B2 (en) Spark plug
JP4995863B2 (en) Insulator for spark plug, method for manufacturing the same, and spark plug using the same
EP3148022B1 (en) Spark plug
EP3148020B1 (en) Spark plug
JP2000272958A (en) Insulating material for spark plug, its production and spark plug using the same
JP4859079B2 (en) Spark plug insulator and spark plug using the same
JP2001002465A (en) Insulator for spark plug, its production and spark plug provided with the insulator
JP2011154908A (en) Spark plug, insulator for the same, and its manufacturing method
JP2002246146A (en) Insulator for spark plug, and the spark plug
JP2002246145A (en) Insulator for spark plug, and the spark plug
WO2023008300A1 (en) Insulating body and spark plug

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051031

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080909

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081110

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090310

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090707