JP2002246145A - Insulator for spark plug, and the spark plug - Google Patents
Insulator for spark plug, and the spark plugInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は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に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spark plug insulator and a spark plug using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、自動車等に使用される内燃機関の
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。2. Description of the Related Art In recent years, the area occupied by intake and exhaust valves in a combustion chamber has been increasing with the increase in the output of internal combustion engines used in automobiles and the like. Therefore, the spark plug for igniting the air-fuel mixture is required to be downsized, and a supercharger such as a turbocharger is used.
Since the temperature in the combustion chamber also tends to increase, an insulator made of an alumina-based insulating material having excellent heat resistance is generally used. Another important reason why an insulator made of alumina is used as an insulator for a spark plug is that alumina has excellent withstand voltage characteristics at high temperatures. However, in recent years, as the size of the spark plug has been reduced, the thickness of the insulator has also tended to be reduced, and an insulator having excellent withstand voltage characteristics has been demanded.
【0003】例えば、スパークプラグ用絶縁体の材料と
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。For example, alumina ceramics using a ternary sintering aid of SiO 2 —CaO—MgO have been widely used as a material for an insulator for a spark plug. However, since this kind of sintering aid forms a low-melting glassy grain boundary phase in the ceramic, there is a problem that dielectric breakdown easily occurs when a high voltage is applied at a high temperature. Also, in the alumina raw material manufactured by the Bayer method or the like, a considerable amount of Na component is inevitably mixed for reasons of the manufacturing method, but this Na component dissolves in the grain boundary phase and lowers the withstand voltage. It also causes.
【0004】そこで、耐電圧特性向上のためにアルミナ
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。Therefore, an insulator whose alumina content is increased to 95 to 98% by mass to improve the withstand voltage characteristic, an insulator whose Na content is reduced by using low soda alumina, and Y 2. An insulator having a high melting point grain boundary phase formed by blending a rare earth element such as O 3 or La 2 O 3 to improve the withstand voltage characteristics (for example, JP-A-63-19063)
No. 753) has been proposed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
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。However, the cost of the production method or the raw material is higher than that of general alumina ceramics, and the price of the final spark plug rises in exchange for the improvement of performance. Inevitable.
【0006】本発明の課題は、絶縁破壊等に対する耐久
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。An object of the present invention is to provide a spark plug insulator which can be manufactured at a lower cost while improving the durability against dielectric breakdown and the like, and 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】本発明に
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。SUMMARY OF THE INVENTION An insulator for a spark plug according to the present invention is composed of two parts, specifically, a second part and a second part which are formed as alumina ceramics having different materials. And a first portion having high insulation performance (specifically, high insulation withstand voltage). In the spark plug according to the present invention, the insulator is arranged between the metal shell and the center electrode, and at the distal end side of the insulator, a ground electrode and a center electrode whose base ends are coupled to the metal shell. A spark discharge gap is formed between them. The main point is that the portion is configured as a first portion and at least a part of the remaining portion is configured as a second portion in order to selectively improve the insulating property of the insulator tip.
【0008】なお、本明細書において、アルミナ質セラ
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。[0008] In the present specification, the alumina ceramic is a ceramic containing alumina as a main component. In this specification, “main component” (“mainly”
Alternatively, “mainly the same” means a component having the highest weight content ratio of the substance of interest.
【0009】そして、本発明の絶縁体の具体的な構成の
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。The first specific structure of the insulator of the present invention is as follows. In the above insulator, the first portion has a higher alumina content than the second portion (hereinafter referred to as alumina content requirement). Satisfies at least one of the following requirements: high content of rare earth element components (hereinafter referred to as rare earth content requirements); low content of alkali metal components (hereinafter referred to as alkali metal content requirements). Is the gist.
【0010】第一部分がアルミナ含有率要件を充足する
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。The first portion satisfies the alumina content requirement, that is, the alumina content of the first portion is higher than that of the second portion. Can be improved. Also,
It is only necessary to apply high-alumina ceramic which is costly to the first part only, and the material of the second part can be composed of a less expensive ceramic having a lower alumina content, so that the cost of the entire insulator increases. It is possible to improve the durability against dielectric breakdown and the like while suppressing the occurrence of electric current.
【0011】また、第一部分が希土類含有率要件を充足
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。Further, the fact that the first portion satisfies the rare earth content requirement, that is, the content of the rare earth element component of the alumina ceramic is higher in the first portion than in the second portion, provides the following: The effect can be achieved.
The rare earth element components are Sc, Y, La, Ce, Pr, N
d, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, T
At least one of m, Yb, and Lu is added as a sintering aid, for example, in the form of an oxide. Since the rare earth element component mainly forms a high melting point compound phase in the grain boundary phase, by increasing the rare earth element component content of the first part more than the second part, it is easily affected by high voltage application during spark discharge. The withstand voltage characteristics of the first part can be improved.
Also, increasing the rate of addition of the rare earth element component is expensive in terms of cost, but it is sufficient to add a large amount of the rare earth element component only in the first portion. Durability can be improved.
【0012】さらに、第一部分がアルカリ金属要件を充
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。Furthermore, the following effects can be achieved by the first portion satisfying the alkali metal requirement, that is, the content of the alkali metal component of the alumina ceramic is made lower in the first portion than in the second portion. it can. That is, the alkali metal component is, for example, Li, Na
And one or more of K, all of which have high ionic conductivity, and when they become a component forming a grain boundary phase of the ceramic, if the content thereof is excessive, the withstand voltage characteristics may be reduced. Leads to invitation. Therefore, by making the alkali metal component content of the first portion lower than that of the second portion, it is possible to improve the withstand voltage characteristics of the first portion which is easily affected by the application of a high voltage during spark discharge. On the other hand, an alkali metal element is often inevitably contained in an alumina raw material such as Na, for example, due to manufacturing factors. For example, it is more expensive than medium soda alumina or ordinary soda alumina). While doing
In the above configuration, such an alumina ceramic having a low alkali metal component content may be applied only to the first portion, and the material of the second portion is a less expensive ceramic having a higher alkali metal component content. Can be configured,
It is possible to improve the durability against dielectric breakdown and the like while suppressing an increase in the cost of the entire insulator.
【0013】上記本発明の絶縁体の、第一の構成におい
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。In the first configuration of the insulator according to the present invention, the first portion of the insulator includes the above alumina content requirement (A), rare earth content requirement (B), and alkali metal content requirement (C). May be satisfied independently, or two or more arbitrary ones may be satisfied simultaneously, whereby the withstand voltage characteristic of the first portion can be further improved. Specific combinations are as follows. A + B; B + C; C + A; A + B + C.
【0014】次に、本発明の絶縁体の具体的な構成の第
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。Next, a second specific configuration of the insulator according to the present invention is characterized in that, in the insulator, the first portion is made of alumina ceramic having a higher translucency than the second portion. And In order to achieve both mechanical strength and withstand voltage characteristics as an insulator for a spark plug, it is necessary that the alumina ceramic used be dense so that the relative density is 90% or more. The withstand voltage characteristics are further improved by further densifying the ceramic. Further, the abundance of the crystal grain boundaries and the grain boundary phase can also be a factor affecting the withstand voltage characteristics. For example, it is possible to improve the withstand voltage characteristics by reducing the abundance of the crystal grain boundaries and the grain boundary phase. . Alumina ceramics have a property that the translucency gradually increases as the densification progresses or the amount of formation of crystal grain boundaries and / or grain boundary phases decreases. In other words, the withstand voltage characteristic of the alumina ceramic becomes better as the translucency increases. For example, what is generally known as a light-transmitting alumina is polycrystalline alumina that has been densified to almost the theoretical density. It can be manufactured by firing in a medium. Further, it may be manufactured using a high pressure firing method such as a hot isostatic pressing (HIP) method or a hot pressing method. Such an alumina ceramic has excellent withstand voltage characteristics, but is naturally more expensive than ordinary alumina.
【0015】そこで、上記第二の構成では、第一部分を
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。Therefore, in the second configuration, the first portion is made of alumina ceramic having higher translucency than the second portion, so that the first portion is easily affected by a high voltage during spark discharge. Voltage characteristics can be improved. In addition, it is sufficient to use an alumina ceramic having an increased light transmittance only in the first portion, so that it is possible to improve the durability against dielectric breakdown and the like while suppressing an increase in the cost of the entire insulator.
【0016】また、本発明の絶縁体の具体的な構成の第
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。A third specific configuration of the insulator according to the present invention has a first portion made of single-crystal alumina and a second portion made of an insulating ceramic material different from the first portion, The spark plug according to the present invention is characterized in that a tip portion of the insulator, which is to be located on the spark discharge gap side of the spark plug, is configured as a first portion, and at least a part of the remaining portion is configured as a second portion. The second portion can be made of a polycrystalline alumina ceramic, but may be made of another insulating ceramic such as aluminum nitride.
【0017】単結晶アルミナは、例えばベルヌーイ法な
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。The single-crystal alumina includes, for example, artificial ruby, artificial sapphire, and artificial corundum manufactured by a known single crystal growing method such as the Bernoulli method. These are ultimate alumina materials from which the influence of residual pores, crystal grain boundaries or grain boundary phases has been almost completely eliminated, and by applying this as the material of the first portion of the insulator, Withstand voltage characteristics can be dramatically improved. In addition, since the second portion is made of a general-purpose insulating ceramic such as a polycrystalline alumina ceramic, the problem of an increase in the cost of the entire insulator hardly occurs.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A spark plug 100 as an example of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 is formed on a cylindrical metal shell 1, an insulator 2 fitted inside the metal shell 1 so that a distal end portion 21 protrudes, and a distal end. One end is connected to the center electrode 3 provided inside the insulator 2 and the metal shell 1 by welding or the like while the igniting portion 31 is protruded, and the other end is bent back to the side. Includes a ground electrode 4 and the like arranged so as to face the tip of the center electrode 3. Further, the ground electrode 4 is provided with a firing portion 32 facing the firing portion 31.
The gap between the opposing firing part 32 is the spark discharge gap g.
It has been.
【0019】絶縁体2は軸状をなし、かつ、スパークプ
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。The insulator 2 has a shaft-like shape and, when incorporated into the spark plug 100, forms a tip portion in the direction of the axis O located on the side of the spark discharge gap g.
And a second portion 2s adjacent to the first portion 2p on the rear side in the direction of the axis O are each made of alumina ceramic mainly composed of alumina. The second portion 2s can be made of, for example, alumina ceramics of the same material as the conventional insulator for a spark plug.
【0020】そして、第一部分2pの材質は、以下の少
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。The material of the first portion 2p is formed as an alumina ceramic satisfying at least one of the following requirements. The alumina content is higher than the second portion 2s. The specific content of the alumina component can be selected in the range of 95 to 100% by mass in terms of mass in terms of Al 2 O 3 .
In this case, for example, Si, Ca, which functions as a sintering aid,
Mg, Ba and B components, Si is SiO 2 , Ca is C
aO, Mg to MgO, Ba to BaO, B to B 2 O
3 to 5 in total in terms of mass in oxide conversion
By containing it in the range of up to mass%, the densification of the sintered body forming the first portion 2p can be promoted. Further, as a sintering aid, it is of course possible to employ a rare earth element component described below. On the other hand, when high-temperature and high-pressure sintering such as hot isostatic pressing is possible, a dense sintered body can be obtained even with the sintering agent almost eliminated.
The relative density of the sintered body forming the first portion 2p is 95% by mass or more, preferably 98% by mass or more, particularly from the viewpoint of improving the withstand voltage characteristics at high temperatures.
【0021】希土類元素成分R(=Sc、Y、La、
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。The rare earth element component R (= Sc, Y, La,
Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, H
o, Er, Tm, Yb and / or Lu) in which the content is higher than that of the second part. Specifically, the amount of addition is RO 2 when R is Ce, and R 6 O when R is Pr.
11 , In other cases, R 2 O 3 can be selected in the range of 0.01 to 18% by mass in terms of oxide. These rare earth element components can be blended, for example, in the form of an oxide powder as a sintering aid. It is more effective to use one or both of Pr and Nd among the above rare earth element components, from the viewpoint of improving the withstand voltage characteristics at high temperatures. In addition, if a form in which the Nd component and the Pr component are added in combination is adopted, for example, an oxide of dymium which is a non-separable rare earth mainly composed of Nd and Pr can be adopted, which is effective in reducing the raw material cost. .
【0022】また、希土類元素成分Rとともに、他の焼
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。It is of course possible to mix other sintering aid components together with the rare earth element component R. For example, one or more of Si, Mg, Ca, Ba and B may be co-added. It can be blended as a binder component. In particular, Si
A high melting point composite oxide can be easily formed with the rare earth element component, and the effect of improving the withstand voltage characteristics at high temperatures can be further enhanced.
【0023】アルカリ金属成分の含有率が第二部分2
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。The content of the alkali metal component in the second part 2
lower than s. For example, when low-soda alumina powder is used as a raw material and an alkali metal component other than Na is not actively added, the content of the alkali metal component can be kept to 0.05% by mass or less in terms of oxide. It is.
【0024】一方、第二部分2sの具体的な材質として
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。On the other hand, as a specific material of the second portion 2s, for example, a sintering aid component (including the alkali metal component, the same sintering aid may be used as the above type). content is 5 to 15 wt% in terms of oxide, and for example, Na as the alkali metal component Na 2 O
What is contained in the converted value in the range of 0.07 to 0.5% by mass can be adopted. With such Na content,
Medium soda alumina or ordinary soda alumina can also be used as a raw material without any problem.
【0025】次に、絶縁体2の全体形状の詳細について
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。Next, the overall shape of the insulator 2 will be described in detail. First, a through-hole 6 is formed in the insulator 2 in the axial direction, and a terminal fitting 13 is inserted and fixed from one end thereof, and the center electrode 3 is inserted and fixed from the other end thereof. ing. Further, a resistor 15 is arranged between the terminal fitting 13 and the center electrode 2 in the through hole 6. Both ends of the resistor 15 are electrically connected to the center electrode 3 and the terminal fitting 13 via conductive glass seal layers 16 and 17, respectively. The resistor 15 is formed of a resistor composition obtained by mixing glass powder and conductive material powder (and ceramic powder other than glass as required) and sintering the mixture by hot pressing or the like. The conductive glass seal layers 16 and 17 are made of Cu, Sn,
It is made of glass mixed with a metal powder mainly composed of one or more metal components such as Fe. Note that the resistor 15 may be omitted, and the terminal fitting 13 and the center electrode 3 may be integrated by a single conductive glass seal layer.
【0026】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(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。As shown in FIG. 1, a projecting portion 2e projecting outward in the circumferential direction is formed, for example, in a flange shape in the middle of the insulator 2 in the axial direction. The insulator 2 has a main body 2b having a smaller diameter than the protruding portion 2e, with the side facing the tip of the center electrode 3 (FIG. 1) as 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 surface shape whose diameter decreases toward the distal end.
【0027】また、中心電極3の軸断面径は抵抗体15
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。The axial sectional diameter of the center electrode 3 is equal to the resistance of the resistor 15.
Is set to be smaller than the shaft cross-sectional diameter. 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 substantially cylindrical portion formed on the rear side (upper side in the drawing) of the first portion 6a with a diameter larger than this. And a second portion 6b. As shown in FIG.
The resistor 3 and the resistor 15 are accommodated in the second portion 6b, and the center electrode 3 is inserted into the first portion 6a.
【0028】さらに、第一軸部2gと第二軸部2iとの
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。Further, the outer peripheral surface of the connecting portion 2h between the first shaft portion 2g and the second shaft portion 2i is a stepped surface, and this is a stepped surface.
Ridge 1 as a metal shell side engaging portion formed on the inner surface of
By engaging with c via a ring-shaped plate packing 63, axial removal is prevented. On the other hand, between the inner surface of the rear opening of the metal shell 1 and the outer surface of the insulator 2,
A ring-shaped line packing 62 that engages with the rear side peripheral edge of the flange-shaped protrusion 2e is arranged, and further on the rear side, a ring-shaped packing 60 is disposed via a filling layer 61 such as talc.
Is arranged. Then, the insulator 2 is pushed forward toward the metal shell 1 and, in this state, the opening edge of the metal shell 1 is swaged inward toward the packing 60 to form a swaged portion 1d. It is fixed to the insulator 2.
【0029】図1の実施形態では、第二軸部2iの軸線
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。In the embodiment shown in FIG. 1, the first portion 2p and the second portion 2s of the insulator 2 are joined at a position slightly toward the middle of the second shaft portion 2i in the axial direction (toward the first shaft portion 2g). Have been. This joining position is the same as the first part 2p
And the second portion 2s in the direction of the axis О. Specifically, as shown in FIG. 2, the dimension of the first portion 2p in the direction of the axis O increases as the position of the bonding interface is located rearward in the direction of the axis О. 2nd part 2p
Since the material cost is higher than that of the second portion 2s, for example, as shown in FIG. 2 (a), a joining surface is set near the tip of the second shaft portion, and the temperature is easily raised in the combustion chamber, and It is more advantageous to reduce the cost if only the vicinity of the front end, which is close to the spark discharge gap g and easily affected by high voltage application, is the first portion 2p. On the other hand, when stricter withstand voltage characteristics are required, or when the diameter of the entire insulator 2 is small, or when the thickness of the insulator 2 must be reduced, as shown in FIG. 2g or Fig. 2
As shown in (c), the first portion 2 is further moved to the rear position.
It may be p.
【0030】図1に戻り、主体金具1は、低炭素鋼等の
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。Returning to FIG. 1, the metallic shell 1 is formed of a metal such as low carbon steel into a cylindrical shape.
00 and a screw portion 7 for attaching the plug 100 to an engine block (not shown) is formed on the outer peripheral surface thereof. This screw part 7
Has an outer diameter of 18 mm or less (for example, 18 mm, 14 mm,
12 mm, 10 mm, etc.). Reference numeral 1e denotes a tool engagement portion that engages a tool such as a wrench or a wrench when the metal shell 1 is attached, and has a hexagonal axial cross-sectional shape.
【0031】次に、中心電極3及び接地電極4の本体部
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。Next, the body portions 3a and 4a of the center electrode 3 and the ground electrode 4 are made of a Ni alloy or the like such as Inconel (trade name). Further, a core material 3b made of Cu or Cu alloy or the like is embedded in the center electrode 3 to promote heat radiation. On the other hand, the ignition part 3
1 and the opposing firing part 32 are Ir, Pt and Rh of 1
It is mainly composed of a noble metal alloy containing at least one kind or two or more kinds. The main body 3a of the center electrode 3 has a reduced diameter on the tip end side and a flat tip end face. A disk-shaped chip made of an alloy composition constituting the ignition portion is superimposed on the tip end, and the outer edge of the joining surface is further joined. Laser welding along the part,
The ignition portion 31 is formed by forming a welded portion by electron beam welding, resistance welding, or the like and fixing the welded portion. Further, the opposing firing portion 32 aligns the tip with the ground electrode 4 at a position corresponding to the firing portion 31, and similarly forms a welded portion (not shown) along the outer edge of the joint surface and fixes it. Formed by In addition, these chips are blended with each alloy component so as to have the indicated composition, for example.
It can be composed of a molten material obtained by melting, or a sintered material obtained by molding and sintering alloy powder or a single metal component powder mixed in a predetermined ratio. Note that at least one of the firing part 31 and the opposing firing part 32 may be omitted.
【0032】絶縁体2は、例えば下記のような方法で製
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。The insulator 2 can be manufactured, for example, by the following method. First, as a raw material powder, an alumina powder and a sintering aid powder are blended so as to have a composition determined for each of the first portion 2p and the second portion 2s, and a hydrophilic binder (for example, PVA) and water are mixed. Add and mix to make a molding base slurry.
【0033】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。The molding base slurry is spray-dried by a spray drying method or the like to form a molding base granule PG1 (for the first part 2p) and a molding base granule PG2 (for the second part 2p).
s). These molding base granules PG1 and P
G2 is subjected to rubber press molding to produce a press molded body serving as a prototype of the insulator. FIG. 4 schematically shows a process of rubber press molding. Here, a rubber mold 300 having a cavity 301 penetrating in the axial direction is used, and an upper punch 304 is fitted into an upper opening of the cavity 301. Further, on the punch surface of the lower punch 302, a press pin 303 that extends in the axial direction within the cavity 301 and that defines the shape of the through hole 6 (FIG. 1) of the insulator 2 is integrally formed. .
【0034】この状態でキャビティ301内に、所定量
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。In this state, the cavity 301 is filled with a predetermined amount of the base granules PG1 and PG2 for molding, and the upper opening of the cavity 301 is closed with an upper punch 304 to be sealed. At this time, one of the green body granules for molding PG1 and PG2 is first filled on the lower side in the axial direction of the press pin 303, and then the other is filled on the upper side. Thereby, the granulated material PG1 for the first portion 2p and the granulated material PG2 for the second portion 2p are 2 in the axial direction in the cavity 301.
Filled in layers.
【0035】この状態でゴム型300の外周面に液圧を
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。In this state, a liquid pressure is applied to the outer peripheral surface of the rubber mold 300, and the granules PG1 and PG2 of the cavity 301 are removed.
By compressing through the rubber mold 300, FIG.
As shown in (a), a pressed compact 202 is obtained in which powder compacts 202s and 202p made of the granules PG1 and PG2 are joined in the axial direction. The outer surface side of the press-formed body 202 is processed by grinder cutting or the like to finish the outer shape corresponding to the insulator 2 in FIG.
As shown in (b), the molded body to be fired 152 having a powder molded portion 152p having a shape corresponding to the first portion 2p and a powder molded portion 152s having a shape also corresponding to the second portion 2s.
Is obtained. By firing the molded body 152 at a predetermined temperature and further applying a glaze to finish firing, FIG.
Is completed.
【0036】なお、絶縁体2の第一部分2pと第二部分
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。The form of the joint surface between the first part 2p and the second part 2s of the insulator 2 is a plane form substantially orthogonal to the axis О in FIG. 1, but the joint strength of both parts is improved. For example, as shown in FIG. 3 (a), for example, as shown in FIG. 3 (a), a joining surface 103 having a tapered surface shape protruding in any direction along the axis О, or a stepped portion as shown in FIG. The bonding surface 104 may have a planar shape. Alternatively, the two portions 2p and 2s can be joined in a positional relationship such that the rear end portion 107 of the first portion 2p is housed in the concave portion 106 opened on the tip side of the second portion 2s. In this case, for example, the molded body of the first part is first formed separately by a rubber press or the like, and when the molded body of the second part is formed by another rubber pressing step, simultaneously with the molded body of the first part, 162p (FIG. 6 (a)), and thereafter, the outer peripheral surface is finished by grinding or the like.
It is possible to employ a method of obtaining the molded body to be fired 162 shown in FIG.
【0037】また、第一部分2pと第二部分2sとの焼
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。When the firing conditions or shrinkage during firing of the first portion 2p and the second portion 2s are significantly different, for example, a method as shown in FIG. 6B is also possible.
That is, the first portion 2p is first formed as a fired body, and a semi-molded body 172 in which the second portion formed body 172s is integrated is formed, and this is fired to form the first portion 2p and the second portion 2s. To obtain the insulator 2 integrated.
【0038】また、図7(a)に示すように、第一部分
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。As shown in FIG. 7A, the first part 2p and the second part 2s are separately manufactured as sintered bodies, and these sintered bodies are joined to form the insulator 2. It is possible. For example, in the embodiment shown in FIG.
And the second portion 2s are joined by the glass joining layer 2w. Specifically, it is possible to employ a method in which a joining glass material is sandwiched between joining positions of the first portion 2p and the second portion 2s, and the joining is performed by heating to a joining temperature equal to or higher than the glass softening point.
【0039】また、第一部分2pは、第二部分2sより
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。Further, the first portion 2p may be made of an insulating ceramic having a higher translucency than the second portion 2s, for example, a translucent alumina. Also, the first part 2p
May be made of single crystal alumina such as artificial ruby, artificial sapphire or artificial corundum. The first portion 2p made of these materials has a large difference in manufacturing method from the second portion 2s made of ordinary alumina ceramic, and a method of integrally firing the second portion 2s in a powder compact state is in principle. Impossible. Therefore, a part to be the first part 2p is separately manufactured, and thereafter, FIG.
(B) Or it is appropriate to adopt a method of joining by a method as shown in FIG.
【0040】[0040]
【実施例】本発明の効果を確認するために、以下のよう
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。EXAMPLES In order to confirm the effects of the present invention, the following experiments were conducted. As the raw material alumina powder, the following 2
Were prepared Type: Normal Soda Alumina: Na content (Na 2 O equivalent)
0.3 mass%, average particle diameter 1 μm; low soda alumina: Na content (in terms of Na 2 O)
05% by mass, average particle size 0.5 μm.
【0041】また、焼結助剤粉末として、平均粒径0.
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。The sintering aid powder has an average particle size of 0.1.
6 μm SiO 2 powder, CaCO with average particle size 0.8 μm
3 powder, MgO powder having an average particle diameter of 0.3 μm, and various rare earth powders having an average particle diameter of 0.1 μm (Nd 2 O 3 , Dy 2 O
3 , Pr 6 O 11 ) were blended such that the target composition of the sintered body was as shown in Table 1. The total amount of this blended powder is 1
3 parts by weight of PVA as a hydrophilic binder.
Parts by mass and 103 parts by mass of water were added and wet-mixed by a ball mill for 16 hours to prepare a forming base slurry. Next, these slurries having different compositions were dried by a spray-drying method, respectively, to prepare spherical molding base granules. The granules are sieved to a particle size of 50 to 100 μm.
【0042】[0042]
【表1】 [Table 1]
【0043】上記4種類の素地造粒物を用いて、表2に
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。Various insulators shown in Table 2 were produced by using the above four types of base granules. In the table, 〜 corresponds to the number of each base granulated material in Table 1, and the numerical value in each column indicates how many% by mass of each corresponding forming base granulated material was used.
【0044】[0044]
【表2】 [Table 2]
【0045】表2の番号1〜4は比較例であり、全体を
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。Numbers 1 to 4 in Table 2 are comparative examples, and a molded article made entirely by rubber plus using the base granulated material in any one of Table 1 was fired in air at 1625 ° C. for 2 hours. It was done. On the other hand, Nos. 5 to 8 are examples, and the green compact of the second portion 152s of FIG. 5 is formed by the base granulated product, and the green compact 152p of the first portion is formed by any of the base granulated products. A molded body produced by integral molding using the method shown in FIG. 4 is fired at 1625 ° C. for 2 hours in the air.
【0046】また、番号9〜12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。Also, reference numerals 9 to 12 are examples, and FIG.
The molded body 152s of the second part is formed by a separate granule press, and the molded body 152p of the first part is formed by a separate rubber press. Each of the compacts was fired at 1600 ° C. for 2 hours in the air in a state where the compacts were abutted in the axial direction.
【0047】さらに、番号13〜16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
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。Further, reference numerals 13 to 16 are examples.
The molded body 152s of the second part in FIG. 5 is produced by a separate green press, and the molded body 152p of the first part is produced by a separate rubber press. Each of the compacts was fired in air at 1625 ° C. for 2 hours, and then the sintered compacts were joined by the glass joining layer 2w. In addition, about the test goods of No. 9-16,
Al, S for each formed part by the base granulated material
The contents of i, Ca, Mg, the rare earth element (RE) and Na were measured by ICP emission spectroscopy, and converted into the corresponding oxide contents to determine the sintered body composition. As a result, it was found that the composition was substantially the same as the target composition in Table 1.
【0048】他方、番号17及び18は、の素地造粒
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。On the other hand, No. 17 and No. 18 show that the second part 2s shown in FIG. 7B is produced by rubber-pressing the base granulated material of No. 17 and 18, followed by firing at 1600 ° C. for 2 hours in the air. , The first portion 2p is made of translucent alumina and single-crystal alumina, respectively, and is joined by the glass joining layer 2w.
【0049】以上のようにして得られた絶縁体を用いて
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。Using the insulator obtained as described above, a spark plug shown in FIG. 1 was assembled, and a withstand voltage test of an actual machine was performed under the following conditions. That is, the spark plug was attached to a 4-cylinder gasoline engine (displacement: 2000 cc), the throttle was fully opened, and the engine speed was 6
At 000 rpm, the discharge voltage is 35 kV and 37.5 k
Continuous operation was performed while controlling to any value of V, and evaluation was made after 50 hours passed by whether or not spark penetration occurred. Table 2 shows the results. That is, the test pieces of Examples (numbers 5-1)
8) is superior in the withstand voltage characteristics to the test product of Comparative Example 1 in which the entire insulator is made of the base granulated material. In addition, even though only the first portion 2p of the insulator 2 is made of the high withstand voltage material, it is also compared with the test products of Comparative Examples 2 to 4 in which the whole is made of the high withstand voltage material. It can be seen that the same or better performance was obtained.
【図1】本発明の一実施形態を示すスパークプラグの縦
断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a spark plug according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の絶縁体における第一部分及び第二部分の
接合形態を種々例示して示す縦断面図。FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view showing various examples of a bonding mode of a first portion and a second portion in the insulator of FIG. 1;
【図3】同じく第一部分及び第二部分の接合面形状を種
々例示して示す部分縦断面図。FIG. 3 is a partial vertical cross-sectional view showing various examples of the joining surface shapes of a first portion and a second portion.
【図4】図1の絶縁体の製造工程説明図。FIG. 4 is an explanatory view of a manufacturing process of the insulator of FIG. 1;
【図5】図4に続く工程説明図。FIG. 5 is a process explanatory view following FIG. 4;
【図6】図1の絶縁体の、製造工程のいくつかの変形例
を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory view showing some modified examples of the manufacturing process of the insulator of FIG. 1;
【図7】同じく、製造工程のさらに別の変形例を示す説
明図。FIG. 7 is an explanatory view showing still another modified example of the manufacturing process.
1 主体金具 2 絶縁体 2p 第一部分 2s 第二部分 3 中心電極 4 接地電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal shell 2 Insulator 2p 1st part 2s 2nd part 3 Center electrode 4 Ground electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松原 桂 愛知県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 愛知県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 博人 愛知県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 布目 健二 愛知県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 AA01 AA11 AA36 BA12 5G059 AA05 AA08 CC02 FF02 FF10 FF14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Katsura Matsubara 14-18, Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture Inside Nihon Toku Toki Co., Ltd. No. 18 Japan Special Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Hiroto Ito 14-18 Takatsujicho, Mizuho-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture Inside Japan Special Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Nunome Mizuho-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture 14-18 Takatsuji-cho F-term in Japan Special Ceramics Co., Ltd. (reference) 4G030 AA01 AA11 AA36 BA12 5G059 AA05 AA08 CC02 FF02 FF10 FF14
Claims (5)
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。1. A second part made of alumina ceramic, and a second part made of alumina ceramic,
A first portion that satisfies at least one of the following A, B, and C, and an insulator tip portion that is scheduled to be located on the spark discharge gap side of the spark plug is configured as the first portion; An insulator for a spark plug, wherein at least a part of the portion is configured as the second portion; A: a high alumina content; B: a high content of a rare earth element component; and C: an alkali metal Low component content.
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。2. A spark plug having a second portion made of an alumina ceramic and a first portion made of an alumina ceramic and having a higher translucency than the second portion, which is located on the spark discharge gap side of the spark plug. The insulator for a spark plug is characterized in that a scheduled insulator tip is configured as the first portion, and at least a part of the remaining portion is configured as the second portion.
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。3. A first portion made of single-crystal alumina and a second portion made of an insulating ceramic made of a different material, wherein the first portion is to be located on the spark discharge gap side of the spark plug. An insulator for a spark plug, wherein an insulator front end portion is configured as the first portion, and at least a part of a remaining portion is configured as the second portion.
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。4. The insulator for a spark plug according to claim 1, wherein the second portion is formed adjacent to the first portion.
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。5. The insulator according to claim 1, wherein the insulator is disposed between the metal shell and the center electrode, and a base end of the insulator is connected to the metal shell at a distal end side of the insulator. A spark plug, wherein a spark discharge gap is formed between the ground electrode and the center electrode.
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