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

KR101307649B1 - 스파크 플러그 및 스파크 플러그의 제조방법 - Google Patents

스파크 플러그 및 스파크 플러그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101307649B1
KR101307649B1 KR1020127010553A KR20127010553A KR101307649B1 KR 101307649 B1 KR101307649 B1 KR 101307649B1 KR 1020127010553 A KR1020127010553 A KR 1020127010553A KR 20127010553 A KR20127010553 A KR 20127010553A KR 101307649 B1 KR101307649 B1 KR 101307649B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
insulator
spark plug
component
compound powder
metal shell
Prior art date
Application number
KR1020127010553A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120065421A (ko
Inventor
히로카즈 구로노
도시타카 혼다
가츠야 다카오카
히로키 다케우치
구니하루 다나카
다케시 미츠오카
Original Assignee
니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
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 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 filed Critical 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
Publication of KR20120065421A publication Critical patent/KR20120065421A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101307649B1 publication Critical patent/KR101307649B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/36—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by the joint between insulation and body, e.g. using cement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/34—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by the mounting of electrodes in insulation, e.g. by embedding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • C04B35/117—Composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/38—Selection of materials for insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3213—Strontium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3215—Barium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C04B2235/3222—Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3229—Cerium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/963—Surface properties, e.g. surface roughness

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

내오손성과 장기간에 걸친 내전압 특성을 겸비하는 소형의 스파크 플러그 및 이 스파크 플러그의 제조방법을 제공하는 것. 선단측에 다리부(30)를 가지는 절연체(2)와, 중심전극(3)과, 걸어맞춤 볼록부(56)에 의해서 절연체(2)를 유지하는 금속 쉘(1)을 구비하고, 걸어맞춤 볼록부(56)의 내경(DIN), 걸어맞춤 볼록부(56)의 내주면(59)에 대면하는 다리부(30)의 최대 외경(dOUT)과 그 내경(dIN), 및 절연체(2)의 유전율(ε)이 다음의 조건을 만족하는 스파크 플러그(100), 그리고 Al화합물 분말과, Si화합물 분말과, Mg화합물 분말 및 Ba화합물 분말을 포함하는 2종 이상의 제2족 원소 화합물 분말과, 0.5∼4.0질량%의 희토류 화합물 분말을 함유하는 원료분말을 가압성형 후에 소결하여 절연체(2)를 제조하는 공정을 포함하는 스파크 플러그(100)의 제조방법.
조건 : (DIN-dOUT)/2≤0.40(㎜), (dOUT-dIN)/2≤1.65(㎜) 및ε≥9.4

Description

스파크 플러그 및 스파크 플러그의 제조방법{SPARK PLUG AND PROCESS FOR PRODUCING SPARK PLUG}
본 발명은 스파크 플러그 및 스파크 플러그의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 소형이라 하더라도 내오손성과 장기간에 걸친 내전압 특성을 겸비하는 소형의 스파크 플러그 및 이 스파크 플러그의 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 가솔린 엔진 등의 내연기관의 착화용으로 사용되는 스파크 플러그의 하나로서, 선단측에 단차부를 통해서 축경(縮徑)된 긴 다리부를 가지는 절연체가 금속 쉘의 내주면에 형성된 걸어맞춤 볼록부에 상기 단차부를 걸어맞춤에 의해서 금속 쉘에 조립되고, 상기 걸어맞춤 볼록부의 내주면과 이것에 대향하는 상기 다리부의 외주면 사이에 간극이 형성되는 타입의 스파크 플러그가 있다. 이러한 스파크 플러그에 있어서, 상기 간극에 예를 들면 저온 환경하 등에서 발생하는 미연가스가 침입하면, 상기 간극 내에 있어서의 상기 다리부의 외주면이 오손되고, 그 결과 스파크 플러그의 내오손성이 악화된다.　
그래서, 내오손성을 고려하여 상기 간극을 넓게 한다는 종래의 기술상식에 반하여 상기 간극을 소정 거리 이하로 좁힘에 의해서 스파크 플러그의 내오손성을 해치는 일 없이 소형화를 도모할 수 있는 스파크 플러그가 제안되어 있다.　
예를 들면, 특허문헌 1에는 「통형상의 금속 쉘(1)과, 상기 금속 쉘(1)의 내주측에 걸림고정된 축구멍을 가지는 절연체(2)와, 상기 절연체(2)의 상기 축구멍에 유지된 중심전극(3)과, 상기 중심전극(3)의 선단과 대향함에 의해서 불꽃방전간극(g)을 형성하는 접지전극(4)을 구비하고, 상기 절연체(2)의 축선방향(O)에 있어서의 상기 불꽃방전간극(g)이 위치하는 측을 전방측, 이것의 반대측을 후방측이라 하고, 상기 절연체(2)는 전단부(2i)가 둘레방향의 단차부에 의해서 축경되어 상기 단차부가 절연체측 걸어맞춤부(2h)가 되고, 상기 금속 쉘(1)에 대해서 후방측 개구부에서 삽입됨과 동시에 상기 절연체측 걸어맞춤부(2h)가 상기 금속 쉘(1)의 내주면에서 돌출되는 금속 쉘측 걸어맞춤부(1c)와 걸어맞춰지고, 또한 상기 절연체(2)의 상기 절연체측 걸어맞춤부(2h)보다도 전방측에 위치하는 부분(2i)의 외주면(이하 '간극형성 외주면'이라 한다)(2k)이 상기 금속 쉘측 걸어맞춤부(1c)의 내주면(이하 '간극형성 내주면'이라 한다)(52)과 소정량의 걸어맞춤위치 간극(Q)을 형성하는 형태로 대향함과 아울러, 상기 간극 형성 외주면(2k)의 외경을 d1, 상기 간극형성 내주면(52)의 내경을 d1으로 하여 β=(d1-d1)/2으로 나타내는 걸어맞춤위치 간극량(β)이 0.4㎜ 이하로 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그」가 기재되어 있다.　
또, 특허문헌 2에는 「대략 통형상으로 형성되며, 축선방향으로 관통구멍을 가지는 절연체와; 상기 절연체의 상기 관통구멍의 선단측에 끼워지는 봉형상의 중심전극과; 상기 절연체의 축선방향의 선단측을 안쪽 끼움하여 유지하는 대략 통형상의 금속 쉘과; 일단부가 상기 금속 쉘의 선단에 접합되고, 이 일단부의 반대측인 타단부가 상기 중심전극에 대향하여 상기 타단부와 상기 중심전극 사이에 불꽃방전간극을 형성하는 접지전극;을 구비되고, 상기 절연체는 상기 절연체의 후단측에 형성된 절연체 후단부와, 상기 절연체의 선단측에 형성되되 상기 절연체 후단부의 외경보다도 축경된 절연체 선단부와, 상기 절연체 후단부와 상기 절연체 선단부를 연결하는 제 1 절연체 단차부로 구성되고, 상기 금속 쉘은 상기 금속 쉘의 후단측에 형성된 금속쉘 후단부와, 상기 금속 쉘의 선단측에 형성되되 내경이 상기 금속쉘 후단부의 내경부다도 축경된 부분을 적어도 후단측에 가지는 금속쉘 선단부와, 상기 금속쉘 후단부와 상기 금속쉘 선단부를 연결하는 제 1 금속쉘 단차부로 구성되고, 상기 제 1 절연체 단차부는 패킹을 통해서 상기 제 1 금속쉘 단차부에 걸어맞춰지고, 축선을 포함하는 단면에서 보았을 때에 상기 절연체 선단부의 외경을 d1, 상기 금속쉘 선단부의 내경을 D1으로 하여 (D1-d1)/2＜0.45㎜가 되는 간극의 상기 절연체의 축선방향으로 평행한 길이가, 상기 패킹과 상기 금속쉘 단차부의 걸어맞춤위치에 있어서 축선방향의 최선단측의 위치를 기점으로 하여 상기 절연체의 선단측을 ＋하였을 때, 1.2㎜ 이상 5㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그」가 기재되어 있다.　
그런데, 스파크 플러그의 소형화를 도모하기 위해서는 상기 간극을 좁게 하는 것에 더하여 절연체의 두께를 얇게 하는 것이 유효하다. 그러나 한편으로는, 상기 간극을 좁게 하면, 일반적으로 상기 간극을 형성하는 절연체에 인가되는 전압이 높아지게 되는 경향이 있다. 따라서, 두께가 얇게 된 절연체를 사용하여 상기 간극을 좁게 하면, 스파크 플러그의 내오손성을 유지하면서 소형화를 도모하는 것은 가능하게 되지만, 이 절연체에 높은 전압이 인가되어 절연파괴가 발생하고, 그 결과 내전압 특성이 저하되는 일이 있다. 특히, 절연체에 높은 전압이 인가된 상태가 장기간에 걸쳐서 계속되면, 절연체에 다수의 절연파괴가 발생하여 내전압 특성이 현저하게 저하되는 일이 있다. 예를 들면, 부착 나사부의 호칭지름이 M12 이하가 되도록 스파크 플러그를 소형으로 하면, 스파크 플러그의 내오손성과 내전압 특성을 양립시키기 어렵게 된다.
특허문헌 1 : 일본국 특허공개 2002-260817호 공보 특허문헌 2 : 일본국 특허공개 2005-183177호 공보
본 발명은 소형이라 하더라도 내오손성과 장기간에 걸친 내전압 특성을 겸비하는 스파크 플러그를 제공하는 것을 과제로 한다.　
본 발명은 소형이라 하더라도 내오손성과 장기간에 걸친 내전압 특성을 겸비하는 스파크 플러그를 제조할 수 있는 스파크 플러그의 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, 선단측에 작은 지름의 다리부를 가지는 대략 통형상으로 형성되며, 축선방향으로 관통하는 관통구멍을 가지는 절연체와; 상기 관통구멍의 상기 선단측에 끼워진 중심전극과; 지름방향 내측으로 돌출되는 걸어맞춤 볼록부를 가지는 대략 통형상으로 형성되며, 안쪽 끼움된 상기 절연체를 상기 걸어맞춤 볼록부에 의해서 유지하는 금속 쉘;을 구비하여 이루어지는 스파크 플러그로서, 상기 걸어맞춤 볼록부의 내경을 DIN(㎜), 상기 다리부에 있어서의 상기 걸어맞춤 볼록부의 내주면에 대면하고 있는 부분의 최대 외경을 dOUT(㎜) 그리고 그 내경을 dIN(㎜), 및 상기 절연체의 유전율을 ε라 하였을 때에, 다음의 조건 (1)∼(3)을 만족하는 것을 특징으로 한다.
조건 (1) : (DIN-dOUT)/2≤0.40(㎜)
조건 (2) : (dOUT-dIN)/2≤1.65(㎜) 조건
(3) : ε≥9.4
상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서의 본 발명은, 주성분으로서의 Al화합물 분말과, Si화합물 분말과, Mg화합물 분말 및 Ba화합물 분말을 포함하는 2종 이상의 IUPAC 1990년 권고에 의거하는 주기표의 제2족 원소 화합물 분말과, 0.5∼4.0질량%의 희토류 화합물 분말을 이것들의 산화물 환산 함유율의 합계가 100질량%가 되도록 함유하는 원료분말을 가압성형 후에 소결하여 상기 절연체를 제조하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 스파크 플러그는, 상기 조건 (1)∼(3)을 만족하기 때문에, 박육화(薄肉化)된 절연체에 높은 전압이 인가된 상태가 장기간에 걸쳐서 지속된다 하더라도 내오손성을 해치는 일 없이 충분한 내전압 특성을 발휘한다. 또, 본 발명에 관한 스파크 플러그의 제조방법은, 상기 원료분말을 소정 치수로 가압성형한 후에 소결하여 상기 절연체를 제조하기 때문에, 이 절연체는 상기 조건 (1)∼(3)을 만족한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 소형이라 하더라도 내오손성과 장기간에 걸친 내전압 특성을 겸비하는 소형의 스파크 플러그, 및 이와 같은 스파크 플러그를 제조할 수 있는 스파크 플러그의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 스파크 플러그의 일 실시예인 스파크 플러그를 나타내는 부분 종단면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 스파크 플러그의 일 실시예인 스파크 플러그의 선단측의 요부를 확대하여 나타내는 부분 확대 종단면도이다.
도 3은 본 발명에 관한 스파크 플러그의 일 실시예인 스파크 플러그에 있어서의 금속 쉘과 절연체에 의해서 형성되는 간극부분의 근방을 확대하여 나타내는 부분 확대 종단면도이다.
본 발명에 관한 스파크 플러그는, 선단측에 작은 지름의 다리부를 가지는 대략 통형상으로 형성되며, 축선방향으로 관통하는 관통구멍을 가지는 절연체와; 상기 관통구멍의 선단측에 끼워진 중심전극과; 지름방향 내측으로 돌출되는 걸어맞춤 볼록부를 가지는 대략 통형상으로 형성되며, 안쪽 끼움된 상기 절연체를 상기 걸어맞춤 볼록부에 의해서 유지하는 금속 쉘;을 구비하고 있다. 본 발명에 관한 스파크 플러그는, 이와 같은 구성을 가지는 스파크 플러그라면, 그 외의 구성은 특히 한정되지 않으며, 공지의 여러 가지 구성을 채용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 관한 스파크 플러그는 상기 절연체와; 상기 중심전극과; 상기 금속 쉘과; 일단부가 금속 쉘에 접합되고, 타단부가 중심전극에 대향하여 이 타단부와 중심전극 사이에 불꽃방전간극을 형성하는 접지전극;을 구비하고 있어도 좋다.　
본 발명에 관한 스파크 플러그의 일 실시예인 스파크 플러그에 대해서, 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다. 이 스파크 플러그(100)는 자동차용 가솔린 엔진 등의 내연기관의 착화용 플러그로서 사용된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 대략 봉형상으로 구성된 스파크 플러그(100)의 축선(도 1 및 도 2에 나타내는 일점쇄선)을 "축선(O)"이라 한다. 또, 도 1∼도 3에 있어서의 도면의 하측, 즉 접지전극(4)이 설치되는 측을 스파크 플러그(100)의 "선단측"이라 하고, 도면의 상측, 즉 파형부(40)가 형성되는 측을 스파크 플러그(100)의 "후단측"이라 한다.　
상기 스파크 플러그(100)의 기본적인 구성에 대해서 설명한다. 상기 스파크 플러그(100)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 선단측에 작은 지름의 다리부(30)를 가지는 대략 통형상으로 형성되며, 축선(O)방향으로 관통하는 관통구멍(6)을 가지는 절연체(2)와; 상기 관통구멍(6)의 선단측에 끼워진 중심전극(3)과; 지름방향 내측으로 돌출되는 걸어맞춤 볼록부(56)를 내주면에 가지도록 대략 통형상으로 형성되며, 안쪽 끼움된 절연체(2)를 걸어맞춤 볼록부(56)에 의해서 유지하는 금속 쉘(1)과; 일단부가 금속 쉘(1)에 접합되고, 타단부가 중심전극(3)에 대향하여 이 타단부와 중심전극(3) 사이에 불꽃방전간극(g)을 형성하는 접지전극(4);을 구비하여 이루어진다.　
보다 구체적으로는, 스파크 플러그(100)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 지름방향 내측으로 링형상으로 돌출되는 걸어맞춤 볼록부(56)를 내주면에 가지는 대략 통형상의 금속 쉘(1)과; 상기 금속 쉘(1)에 안쪽 끼움되며, 금속 쉘(1)의 축선(O)방향의 선단부에서 돌출되도록 걸어맞춤 볼록부(56)에 의해서 유지된 대략 통형상의 절연체(2)(본 발명에서는 "절연애자"라고도 한다)와; 절연체(2)의 선단에서 전극 선단부(36)가 돌출되도록 절연체(2)의 관통구멍(6)에 안쪽 끼움된 대략 봉형상의 중심전극(3)과; 금속 쉘(1)의 축선(O)방향의 선단부에 일단부가 용접됨과 아울러, 이 일단부의 반대측인 타단부가 측방으로 굽혀져서 그 측면이 중심전극(3)의 전극 선단부(36)와 대향하도록 배치된 접지전극(4);을 구비하여 이루어진다.　
스파크 플러그(100)에 있어서는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 절연체(2)(구체적으로는 후술한다)가 그 다리부(30)의 선단부 근방이 금속 쉘(1)의 선단면보다도 접지전극(4) 측으로 돌출되어 있고, 상기 중심전극(3)은 그 전극 선단부(36)가 절연체(2)의 선단면보다도 접지전극(4) 측으로 돌출되어 있다. 그리고, 후술하는 바와 같이, 상기 금속 쉘(1)과 상기 절연체(2)의 다리부(30) 사이에는 금속 쉘(1)의 내주면과 다리부(30)의 외주면에 의해서 둘러싸이는 기단부 간극(S)이 형성되어 있다.　
상기 금속 쉘(1)은 도 1에 나타낸 바와 같이 저탄소강 등의 금속에 의해서 걸어맞춤 볼록부(56)를 내주면에 가지는 대략 통형상으로 형성되며, 스파크 플러그(100)의 하우징으로서 사용되고 있다. 금속 쉘(1)에 있어서의 상기 축선(O)방향의 선단측의 외주면에는 도시하지 않은 엔진 헤드에 부착하기 위한 부착 나사부(7)가 형성되어 있다. 이 부착 나사부(7)의 규격의 일례로서는 M10, M12 및 M14 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서, 부착 나사부(7)의 호칭지름은 ISO 2705(M12) 및 ISO 2704(M10) 등에 규정된 값을 의미하며, 당연한 것이지만 모든 규격에 정해진 치수 공차의 범위 내에서의 변동을 허용한다. 본 발명에 있어서, 소형의 스파크 플러그는 예를 들면 부착 나사부(7)의 호칭지름이 M12 이하인 스파크 플러그를 의미한다. 금속 쉘(1)에 있어서의 상기 부착 나사부(7)의 상기 축선(O)방향의 후단측에는 금속 쉘(1)을 엔진 헤드에 부착할 때에 스패너나 렌치 등의 공구를 외측에서 걸어맞추기 위한 공구 걸어맞춤부(11)가 형성되어 있다. 스파크 플러그(100)에 있어서, 공구 걸어맞춤부(11)의 상기 축선(O)방향에 직교하는 방향에서의 단면은 육각형상을 이루고 있다. 또, 상기 금속 쉘(1)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 공구 걸어맞춤부(11)의 상기 축선(O)방향의 선단측에 있어서, 상기 축선(O)방향의 대략 중간부에 지름방향 외측으로 볼록하게 형성된 턱부(61)가 형성되어 있다. 그리고, 부착 나사부(7)의 상기 축선(O)방향의 후단측 근방, 즉 턱부(61)의 시트면(62)에 개스킷(10)이 끼워져 있다.
상기 금속 쉘(1)은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 턱부(61)의 상기 축선(O)방향의 선단측에 있어서, 상기 턱부(61) 측에 형성된 금속쉘 후단부(54)와; 금속 쉘(1)의 선단측에 형성되며, 내경이 금속쉘 후단부(54)의 내경보다도 축경된 부분을 적어도 후단측에 가지는 금속쉘 선단부(53)와; 금속쉘 후단부(54)와 금속쉘 선단부(53)를 연결하는 제 1 금속쉘 단차부(55);로 구성되어 있다.
보다 구체적으로는, 금속 쉘(1)은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 금속 쉘(1)의 공구 걸어맞춤부(11)보다도 축선(O)방향의 선단측에 형성된 금속쉘 후단부(54)와; 이 금속쉘 후단부(54)의 축선(O)방향의 선단측에 금속 쉘(1)의 지름방향 내측으로 볼록하게 형성된 걸어맞춤 볼록부(56){본 발명에서는 "금속쉘 기단부(56)"라고도 한다}와; 이 금속쉘 기단부(56)와 금속쉘 후단부(54)를 연결하는 제 1 금속쉘 단차부(55)와; 상기 금속쉘 기단부(56)의 축선(O)방향의 선단측에 형성되며, 금속쉘 후단부(54)와 거의 동일한 내경을 가지는 금속쉘 전방부(58)와; 이 금속쉘 전방부(58)와 상기 금속쉘 기단부(56)를 연결하는 제 2 금속쉘 단차부(57);를 가지고 이루어진다. 따라서, 금속 쉘(1)은 그 턱부(61)에서부터 상기 축선(O)방향의 선단측을 향해서 금속쉘 후단부(54), 제 1 금속쉘 단차부(55), 금속쉘 기단부(56), 제 2 금속쉘 단차부(57) 및 금속쉘 전방부(58)가 이 순서로 연속하게 형성되어 이루어진다. 본 발명에 있어서, 상기 금속쉘 선단부(53)는 금속쉘 전방부(58)와 제 2 금속쉘 단차부(57)와 금속쉘 기단부(56)로 형성되어 있다. 상기 제 1 금속쉘 단차부(55)는 후술하는 절연체(2)의 제 1 절연체 단차부(27)와 걸어맞추기 위한 금속쉘측 걸어맞춤부위이다.
상기 걸어맞춤 볼록부(56)는 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 그 내경이 상기 축선(O)방향으로 거의 일정하고, 금속 쉘(1)의 내측 구멍의 둘레방향으로 일순하는 환형상 볼록부이다. 이 걸어맞춤 볼록부(56)는 상기 제 1 금속쉘 단차부(55) 및 제 2 금속쉘 단차부(57)와 함께 사다리꼴 단면을 이루고 있다. 따라서, 걸어맞춤 볼록부(56)의 내주면(59)은 상기 축선(O)을 따라서 연장되어 있다.　
상기 절연체(2)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 중심전극(3)을 안쪽 끼움하여 유지하는 대략 통형상체이다. 이 절연체(2)는 상기 축선(O)방향을 따라서 관통하는 관통구멍(6)을 가지고 있다. 이 관통구멍(6)의 축선(O)방향의 후단측에는 대략 봉형상의 금속단자(13)가 끼워지고, 이 금속단자(13)가 끼워져 있는 관통구멍(6)의 후단측의 반대측이 되는 선단측, 즉 관통구멍(6)의 선단측에는 대략 봉형상의 중심전극(3)이 끼워져 있다. 상기 관통구멍(6)에 끼워진 금속단자(13)와 중심전극(3) 사이에는 도 1에 나타낸 바와 같이 저항체(15)가 배치되어 있다. 이 저항체(15)의 축선(O)방향의 양 단부, 즉 선단부와 후단부에는 도전성 유리 밀봉층(16,17)이 각각 배치되어 있다. 그리고, 도전성 유리 밀봉층(16,17)을 통해서 중심전극(3)과 금속단자(13)가 서로 전기적으로 접속되어 있다. 이와 같이 저항체(15)와 도전성 유리 밀봉층(16,17)이 소결 도전재료부를 구성하고 있다. 상기 저항체(15)는 유리 분말과 도전재료 분말과 필요에 따라서는 유리 이외의 세라믹 분말의 혼합 분말을 원료로 하는 저항체 조성물로서 구성되어 있다. 또, 금속단자(13)의 축선(O)방향의 후단부에는 도시하지 않은 고압 케이블이 도시하지 않은 플러그 캡을 통해서 접속되며, 고전압이 인가되도록 되어 있다.　
상기 절연체(2)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 절연체(2)의 축선(O)방향의 대략 중간부에 절연체(2)의 외주면보다 지름방향 외측으로 향해서 돌출되는 돌출부(23)가 플랜지형상으로 형성되어 있다. 이 절연체(2)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 돌출부(23)보다도 축선(O)방향 후단측의 외주면에 절연체(2)의 축선을 포함하는 단면이 물결형상을 가지는 파형부(40)가 형성되어 있다. 이 파형부(40)는 절연체(2)의 외주면에 물결형상을 형성하여 절연체(2)의 외주면의 표면적을 넓게 한다. 따라서, 예를 들면 절연체(2)의 외주면을 따라서 리크한 전기가 흘러 누전(리크현상)이 발생하였을 때에도, 절연체(2)의 외주면을 따라서 흐르는 중에 소진되기 때문에, 누전방지의 효과가 얻어진다.　
상기 절연체(2)는, 상기 돌출부(23)보다도 상기 축선(O)방향의 선단측에 있어서, 상기 돌출부(23)에서 상기 선단측으로 연장되는 절연체 후단부(26)와, 이 절연체 후단부(26)의 선단측에 형성되되 절연체 후단부(26)의 외경보다도 축경된 다리부(30)(본 발명에서는 "절연체 선단부"라고도 한다)와, 상기 절연체 후단부(26)와 상기 다리부(30)를 연결하는 제 1 절연체 단차부(27)로 구성되어 있다.　
보다 구체적으로는, 절연체(2)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 절연체(2)의 축선(O)방향에 있어서, 돌출부(23)보다도 축선(O)방향의 후단측에 형성된 절연체 후방부(24)와, 돌출부(23)보다도 전방측에 형성된 절연체 후단부(26)와, 절연체 후단부(26)의 축선(O)방향의 선단측에 형성된 다리부(30)와, 이 다리부(30)와 절연체 후단부(26)를 연결하되 둘레방향 단차부를 형성하는 제 1 절연체 단차부(27)를 가지고 이루어진다. 상기 다리부(30)는 그 외경이 절연체 후단부(26)의 외경보다도 작고, 또한 상기 축선(O)방향 선단측을 향해서 서서히 외경이 작아지도록 세경화(細徑化)되어 있다. 즉, 이 다리부(30)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 대략 원뿔대 형상을 이루고 있다.
스파크 플러그(100)에 있어서, 절연체(2)는 금속 쉘(1)에 있어서의 축선(O)방향의 후단측의 개구부에서 삽입되며, 도 1에 나타낸 바와 같이 절연체(2)의 제 1 절연체 단차부(27)가 금속 쉘(1)의 제 1 금속쉘 단차부(55)에 걸어맞춰지거나 또는 걸려 고정되어 있다. 상기 제 1 절연체 단차부(27)는 상기 제 1 금속쉘 단차부(55)에 걸어맞추기 위한 절연체측 걸어맞춤부로 되어 있다. 금속 쉘(1)의 제 1 금속쉘 단차부(55)와 절연체(2)의 제 1 절연체 단차부(27) 사이에는 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이 대략 링형상의 판패킹(8)이 배치되어 있다. 이와 같이 제 1 절연체 단차부(27)와 제 1 금속쉘 단차부(55)가 판패킹(8)을 통해서 걸어맞춰짐으로써 절연체(2)의 축선(O)방향의 선단측으로의 빠짐방지가 이루어져 있다. 상기 판패킹(8)은, 예를 들면 구리와 같은 열전도율이 높은 재질로 형성되어 있다. 판패킹(8)의 열전도율이 높으면, 스파크 플러그(100)의 열전도성이 좋아지게 되어 내열성이 향상된다. 이와 같은 상기 재질로서는 예를 들면, 구리, 알루미늄 등의 열전도율이 200W/mㆍK 이상인 재질인 것이 바람직하다. 특히, 스파크 플러그(100)에 있어서의 부착 나사부(7)의 호칭지름이 M12 이하로 작으면, 특히 높은 내열성 효과를 발휘한다.　
스파크 플러그(100)에 있어서, 금속 쉘(1)에 있어서의 축선(O)방향의 후단측의 개구부 내주면과 절연체(2)의 외주면 사이에는 돌출부(23)의 후방측 주연부와 걸어맞춰지는 대략 링형상의 패킹(41)이 배치되고, 또한 그 후방측에는 탈크 등의 충전층(9)을 사이에 두고서 대략 링형상의 패킹(42)이 배치되어 있다. 그리고, 절연체(2)를 금속 쉘(1)의 축선(O)방향의 선단측을 향해서 밀어넣고, 그 상태에서 금속 쉘(1)의 개구부 주연부를 패킹(42)을 향해서 코킹함으로써 코킹부(12)가 형성되며, 금속 쉘(1)이 절연체(2)에 유지된다.　
상기 중심전극(3)은 그 선단부가 절연체(2)의 선단면에서 돌출된 상태로 절연체(2)의 축구멍에 고정되어 있어, 금속 쉘(1)에 대해서 절연 유지되어 있다. 상기 중심전극(3)은 인코넬(상표명) 600 또는 601 등의 Ni(니켈)계 합금 등으로 이루어지는 전극 모재(21)를 적어도 표층부에 가지고 있으며, 그 내부에는 방열 촉진을 위한 Cu(구리) 또는 Cu합금 등을 주성분으로 하는 심재(33)가 매설되어 있다. 즉, 상기 중심전극(3)은 본체가 되는 외측 부재와 이 외측 부재의 내부의 축심부에 동심적으로 매립되도록 형성되어 이루어지는 심재(33)에 의해서 형성되어 있다. 이와 같이 내부에 상기 심재(33)가 깊게 매설된 중심전극(3)을 구비하여 이루어지는 스파크 플러그(100)는 "연소"에도 강하고, 사용온도 범위가 넓은 와이드 레인지형 플러그로서 매우 적합하게 사용된다.
상기 접지전극(4)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 내부식성이 높은 금속으로 구성되며, 일례로서 인코넬(상표명) 600 또는 601 등의 Ni합금이 사용되고 있다. 이 접지전극(4)은 자신의 길이방향에 직교하는 횡단면이 대략 직사각형이고, 굴곡된 사각봉 형상의 외형을 이루고 있다. 그리고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 사각봉 형상의 일단부가 금속 쉘(1)의 축선(O)방향의 선단측의 일단부인 접합부(60)에 용접 등에 의해서 접합되어 있다. 한편, 이 접지전극(4)의 일단부의 반대측인 타단부(이하 "선단부"라고도 한다)는 중심전극(3)의 전극 선단부(36)와 이 중심전극(3)의 축선(O)방향으로 대향하도록 측방으로 굽혀져서 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 중심전극(3)의 전극 선단부(36)와 접지전극(4)의 대향면 사이에 불꽃방전간극(g)이 형성되어 있다. 이 불꽃방전간극(g)은 통상 0.3∼1.5㎜로 설정된다.
이와 같이 구성되는 스파크 플러그(100)는, 절연체(2)의 다리부(30)에 있어서의 상기 걸어맞춤 볼록부(56)의 내주면(59)에 대향하고 있는 부분(29){이하 "다리 기단부(29)"라고도 한다} 및 걸어맞춤 볼록부(56)와 다리 기단부(29) 사이에 형성되는 기단부 간극(S)에 특징을 가지고 있다. 상기 기단부 간극(S)은 제 1 절연체 단차부(27)와 제 1 금속쉘 단차부(55) 사이에 배치된 상기 판패킹(8)보다도 축선(O)방향의 선단측에 형성되어 있다. 스파크 플러그(100)에 있어서, 구체적으로는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 다리 기단부(29)와 기단부 간극(S)은 걸어맞춤 볼록부(56)의 내경을 DIN(㎜), 다리 기단부(29)의 최대 외경을 dOUT(㎜) 그리고 그 내경을 dIN(㎜)이라 하였을 때에, 하기 조건 (1)과 (2)를 만족한다.
조건 (1) : (DIN-dOUT)/2≤0.40(㎜)
조건 (2) : (dOUT-dIN)/2≤1.65(㎜)　
상기 조건 (1)은, 환언하면, 상기 기단부 간극(S)에 있어서의 반지름방향의 최소 폭, 즉 걸어맞춤 볼록부(56)의 내주면(59)과 다리 기단부(29)의 외주면의 최소 이간(離間)거리가 0.4(㎜) 이하이다. 상기 조건 (1)을 만족하면, 스파크 플러그(100)의 내오손성 및 내열성이 향상됨과 아울러 스파크 플러그의 소형화도 가능하게 된다. 구체적으로는 예를 들면, 프리 딜리버리(pre-delivery)시 등과 같이 오손이 생기기 쉬운 사용 환경 하에 스파크 플러그(100)가 놓여진 경우에도 상기 기단부 간극(S)으로의 미연가스의 침입을 효과적으로 차단할 수 있다. 그 결과, 상기 기단부 간극(S) 내에 있어서, 카본 등의 부착에 의해서 생기는 상기 다리 기단부(29)의 외주면의 오손을 방지할 수 있다. 또, 다리 기단부(29)와 걸어맞춤 볼록부(56)는 상기 최소 이간거리로 근접하기 때문에, 가열된 절연체(2)의 열이 다리 기단부(29)에서 기단부 간극(S)을 통해서 걸어맞춤 볼록부(56)로 전도되기 쉬워진다. 따라서, 스파크 플러그(100)의 열전도가 효율 좋게 이루어짐으로써 스파크 플러그(100)의 내열성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 기단부 간극(S)이 상기 조건 (1)을 만족하도록 좁혀져 있기 때문에, 스파크 플러그(100)를 소형화할 수도 있다.
상기 "(DIN-dOUT)/2"는 우수한 내오손성 및 내열성을 해치는 일 없이 소형화를 도모할 수 있는 점에서 0.05∼0.35(㎜)인 것이 바람직하고, 0.20∼0.30(㎜)인 것이 특히 바람직하다.　
여기서, 상기 다리부(30)는 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이 대략 원뿔대 형상을 이루고 있기 때문에, 상기 다리 기단부(29)에 있어서의 외경은 상기 축선(O)방향으로 일정하지 않다. 그래서, 본 발명에서는 상기 조건 (1)에 있어서의 상기 다리 기단부(29)의 외경으로서 그 최대 외경(dOUT)을 채용한다. 본 발명에 있어서, 다리부(30)에 있어서의 상기 걸어맞춤 볼록부(56)에 대향하고 있는 부분에 상기 판패킹(8)을 개재하는 제 1 절연체 단차부(27)는 포함하지 않는다. 따라서, 스파크 플러그(100)에 있어서, 다리 기단부(29)의 최대 외경(dOUT)은 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 제 1 절연체 단차부(27)와 다리 기단부(29)의 접속부 근방에 있어서, 걸어맞춤 볼록부(56)의 내주면(59)에 있어서의 후방 단연(端緣)에 대향하는 부분의 외경이다. 환언하면, 상기 최대 외경(dOUT)은 걸어맞춤 볼록부(56)의 내주면(59)에 있어서의 후방 단연을 포함하며, 상기 축선(O)에 수직인 가상 평면(P1)(도 3 참조)에 있어서의 다리 기단부(29)의 단면 외형선의 외경이 된다.　
상기 다리 기단부(29)의 상기 축선(O)방향의 길이, 즉 걸어맞춤 볼록부(56)에 있어서의 내주면(59)의 상기 축선(O)방향의 길이는 특히 한정되지 않으나, 예를 들면 1.2∼5.0㎜, 바람직하게는 1.5∼3.0㎜로 조정된다. 상기 길이가 상기 범위 내로 조정되면, 내오손성 및 내열성을 한층 더 높은 수준으로 양립시킬 수 있다.　
상기 조건 (2)는, 환언하면, 상기 다리 기단부(29)의 최대 두께가 1.65㎜ 이하이다. 상기 조건 (2)를 만족하면, 스파크 플러그(100)를 충분히 소형화할 수 있다. 상기 "(dOUT-dIN)/2"는 다리 기단부(29)의 강도를 확보하기 위해서 1.0㎜ 이상인 것이 바람직하다. 상기 다리 기단부(29)의 최대 두께는 도 3에 나타낸 바와 같이 가상 평면(P1)에 있어서의 다리 기단부(29)의 단면 외형선의 외경과 내경의 차(差)이다.　
스파크 플러그(100)는 상기 절연체(2)의 유전율을 ε라 하였을 때에 하기 조건 (3)을 만족한다. 특히, 본 발명에서는 절연체(2)에 있어서의 특히 상기 다리부(30) 및 상기 다리 기단부(29)가 하기 조건 (3)을 만족하는 것이 바람직하다.
조건 (3) : ε≥9.4
이와 같이, 절연체(2), 다리부(30) 및 다리 기단부(29){이하, 이것들을 포함해서 "절연체(2) 등"이라 하는 경우가 있다}가 상기 범위의 유전율(ε)을 가지고 있으면, 상기한 바와 같이 기단부 간극(S)을 좁게 함에 의해서 절연체(2) 등에 인가되는 전압이 높게 되더라도, 또 상기한 바와 같이 절연체(2) 등이 박육화되더라도 절연체(2) 등이 절연파괴되는 일 없이 충분한 내전압 특성을 발휘한다. 또한, 절연체(2) 등이 상기 범위의 유전율(ε)을 가지고 있으면, 절연체(2) 등에 높은 전압이 인가된 상태가 장기간에 걸쳐서 계속되더라도 절연체(2) 등이 절연파괴되기 어려우므로, 스파크 플러그(100)가 높은 내오손성을 해치는 일 없이 충분한 내전압 특성을 발휘한다. 절연체(2)의 유전율(ε)은 10.5 이하인 것이 바람직하다. 상기 유전율(ε)이 10.5 이하이면, 절연체(2)의 내부에 점재(點在)하는 기공에 전계가 집중되기 어렵게 되어, 상기 기공을 기점으로 하는 절연체(2)의 내부 파괴를 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 절연체(2)의 유전율(ε)이 9.4∼10.5의 범위 내에 있으면, 절연파괴의 발생을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다. 유전율(ε)은 JIS　R1641에 준거하여 측정할 수 있다.　
이와 같이 상기 조건 (1)∼(3) 모두를 만족하는 스파크 플러그(100)는 소형화를 도모할 수 있음과 아울러, 이 소형화에 의해서 박육화된 절연체(2) 등에 높은 전압이 인가된 상태가 가령 장기간에 걸쳐서 지속된다 하더라도 높은 내오손성을 해치는 일 없이 충분한 내전압 특성을 발휘한다.　
본 발명에 있어서, 스파크 플러그(100)의 절연체(2)는 그 경면 연마면에 있어서의 250㎛×190㎛의 영역을 배율 500배로 복수 개소(예를 들면 9개소) 관찰하였을 때에, 관찰영역의 면적(S)에 대한 관찰영역 내에 존재하는 기공의 합계면적(SA)의 면적비율(SA/S)이 2.0∼4.0%인 것이 바람직하다. 특히, 다리부(30) 또는 다리 기단부(29)가 2.0∼4.0%의 상기 면적비율(SA/S)을 가지고 있는 것이 바람직하다. 상기 면적비율(SA/S)이 작아지게 되면, 통상 절연체(2)의 내부에 점재하는 기공에 전계가 집중되기 어렵게 되어 상기 기공을 기점으로 하는 절연체(2)의 내부 파괴를 억제할 수 있지만, 너무 작아지게 되면, 오히려 기공에 전계가 집중되게 되어 절연체(2)의 내부 파괴가 발생하기 쉬워지게 된다. 이와 같이, 점재하는 기공에 전계가 집중되지 않도록, 본 발명에서는 상기 면적비율(SA/S)이 2.0% 이상으로 설정되어 있다. 따라서, 본 발명에 있어서, 절연체(2)가 2.0∼4.0%의 면적비율(SA/S)을 가지고 있으면, 절연파괴의 기점이 될 수 있는 기공에 전계가 집중되기 어려우므로, 내전압 특성의 향상을 목적으로 절연체(2) 등의 유전율(ε)을 높게 하더라도 절연체(2) 등에 절연파괴가 발생하기 어렵게 된다.
상기 면적비율(SA/S)은 다음과 같이 하여 산출한다. 우선 절연체(2) 등을 경면 상태로 될 때까지 연마하여 이루어지는 면, 즉 경면 연마면을 조제한다. 상기 경면 연마면은, 절연체(2) 등의 임의의 표면 또는 임의의 절단면을 45㎛의 다이아몬드 숫돌을 사용하여 평면 가공하고, 9㎛, 3㎛, 0.25㎛의 다이아몬드 페이스트를 순차적으로 사용하여 그 표면조도(Ra)가 0.01㎛ 정도로 될 때까지 경면 연마가공하여 조제한다. 그리고, 이와 같이 하여 조제된 경면 연마면에 도전성 부여를 위한 카본 증착을 실시하고, 전자현미경을 사용하여 상기 경면 연마면에 있어서의 250㎛×190㎛의 영역을 배율 500배로 복수 개소(예를 들면 9개소) 관찰하고, 각 관찰영역을 사진 촬영한다. 촬영한 각 SEM 반사전자상 사진을 화상해석 소프트(Soft Imading　System "Five", Olympus사 제품)로 2치화함에 의해서 기공에 상당하는 공극부(空隙部)를 식별한다. 각 SEM 반사전자상 사진에 있어서, 상기 공극부의 총면적(SA) 및 이 총면적(SA)을 관찰영역의 면적(S)으로 나눠서 상기 면적비율을 구한다. 이와 같이 하여 구한 상기 면적비율을 산술평균하여 절연체(2) 등의 상기 면적비율(SA/S)을 산출한다.　
본 발명에 있어서, 스파크 플러그(100)의 절연체(2)는, 상기 경면 연마면에 있어서의 250㎛×190㎛의 영역을 배율 500배로 복수 개소(예를 들면 9개소) 관찰하였을 때에, 관찰영역의 면적(S)에 대한 관찰영역 내에 존재하는 원상당 직경이 20㎛ 이상인 기공의 합계면적(S20)의 면적비율(S20/S)이 0.3% 이하인 것이 바람직하다. 특히, 다리부(30) 또는 다리 기단부(29)가 0.3% 이하의 상기 면적비율(S20/S)을 가지고 있는 것이 바람직하다. 상기 절연체(2) 등이 0.3% 이하의 상기 면적비율(S20/S)을 가지고 있는 경우에는 원상당 직경이 20㎛ 이상인 비교적 큰 기공이 거의 존재하지 않기 때문에, 스파크 플러그(100)의 소형화에 의해서 박육화된 절연체(2) 등이 치밀하여 본래의 내전압 특성을 유지할 수 있다. 상기 면적비율(S20/S)은, 상기 면적비율(SA/S)과 같게 하여 촬영한 각 SEM 반사전자상 사진에 있어서, 원상당 직경으로 환산한 직경이 20㎛를 넘는 공극부의 총면적(S20) 및 이 총면적(S20)을 관찰영역의 면적(S)으로 나눠서 상기 면적비율을 구한다. 이와 같이 하여 구한 상기 면적비율을 산술평균하여 절연체(2) 등의 상기 면적비율(S20/S)을 산출한다.　
본 발명에 있어서, 스파크 플러그(100)의 절연체(2) 등은 그 유전율(ε)이 9.4∼10.5일 때에, 상기 면적비율(SA/S)이 2.0∼4.0%이고 또한 상기 면적비율(S20/S)이 0.3% 이하이면, 유전율(ε)과 면적비율(SA/S)과 면적비율(S20/S)이 함께 상승효과를 나타내며, 상기한 바와 같이 기공에 전계가 과도하게 집중되는 일도 없고, 또 원래 절연파괴의 기점이 되는 기공이 적어, 스파크 플러그(100)가 우수한 내전압 특성을 발휘할 수 있다.　
스파크 플러그(100)의 절연체(2)에 있어서, 상기 유전율(ε), 상기 면적비율(SA/S) 및 상기 면적비율(S20/S)을 상기 범위 내로 조정하기 위해서는 상기 범위의 상기 유전율(ε), 상기 면적비율(SA/S) 및 상기 면적비율(S20/S)을 가지는 알루미나기 소결체로 절연체(2)를 형성하면 좋다.　
스파크 플러그(100)에 있어서, 다리부(30)를 포함하는 절연체(2)는 알루미나기 소결체로 형성되어 있다. 이 알루미나기 소결체는, 이것의 최적한 일례를 들면, 주성분으로서의 Al성분과, Si성분과, Mg성분 및 Ba성분을 포함하는 2종 이상의 IUPAC 1990년 권고에 의거하는 주기표의 제2족 원소의 성분(이하 "제2족 원소성분"이라고도 한다)과, 0.5∼4.0질량%의 희토류 원소성분을 이것들의 함유율의 합계(이하 "합계 함유율"이라고도 한다)가 100질량%가 되도록 함유하고 있다. 절연체(2) 등이 이와 같은 알루미나기 소결체로 형성되어 있으면, 스파크 플러그(100)의 소형화를 도모하기 위해서 두께가 얇게 되더라도 내오손성을 해치는 일 없이 내전압 특성을 발휘할 수 있다.　
특히, 상기 알루미나기 소결체가 9.4∼10.5의 유전율(ε)을 가지며, 또한 경면 연마면을 관찰하였을 때에 관찰영역의 면적(S)에 대한 관찰영역 내에 존재하는 기공의 합계면적(SA)의 면적비율(SA/S)이 2.0∼4.0%이고, 상기 관찰영역 내에 존재하는 원상당 직경이 20㎛ 이상인 기공의 합계면적(S20)의 면적비율(S20/S)이 0.3% 이하이면, 이 알루미나기 소결체로 형성한 절연체(2) 등을 구비한 스파크 플러그(100)의 내전압 특성은 한층 더 향상된다.　
상기 Al성분은 통상 알루미나(Al2O3)이며, 알루미나기 소결체 중에 주성분으로서 존재한다. 본 발명에 있어서 "주성분"이란 함유율이 가장 높은 성분을 말한다. Al성분을 주성분으로서 함유하면, 소결체의 내전압 특성, 내열성 및 기계적 특성 등이 우수하다. 알루미나기 소결체 중에 있어서의 Al성분의 함유율은, 상기 합계 함유율을 100질량%로 하였을 때에 92.0질량% 이상 97.0질량% 이하인 것이 바람직하고, 92.5질량% 이상 96.5질량% 이하인 것이 특히 바람직하다. Al성분의 함유율이 상기 범위 내에 있으면, 치밀한 알루미나기 소결체가 된다. 그 결과, 알루미나기 소결체의 입계에 저융점 유리상의 형성 및 기공의 잔류가 적어지게 되어, 상기 알루미나기 소결체로 형성한 절연체는 높은 내전압 특성을 발휘한다. 또한, 본 발명에 있어서, Al성분의 함유율은 Al성분의 산화물인 "알루미나(Al2O3)"로 환산하였을 때의 산화물 환산 질량%로 한다.　
상기 Si성분은 소결조제로부터 추출되는 성분이며, 산화물, 이온 등으로서 알루미나기 소결체 중에 존재한다. 상기 Si성분은, 통상 소결시에는 용융되어 액상을 생성하기 때문에 소결체의 치밀화를 촉진하는 소결조제로서 기능한다. 또한, Si성분은, 소결 후에는 알루미나 결정입자의 입계상에 저융점 유리 등을 형성하는 일이 많다. 그러나, 상기 알루미나기 소결체가 Si성분에 더하여 후술하는 다른 특정 성분을 가지고 있으면, 저융점 유리상보다도 다른 성분과 함께 고융점 유리상 등을 우선적으로 형성하기 쉽다. 따라서, 상기 알루미나기 소결체는 저온에서 융해되기 어렵기 때문에, 절연파괴의 원인이 될 수 있는 마이그레이션(migration) 등이 생기기 어렵게 된다. Si성분의 함유율은 상기 합계 함유율을 100질량%로 하였을 때에 1.0∼4.0질량%인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, Si성분의 함유율은 Si성분의 산화물인 "SiO2"로 환산하였을 때의 산화물 환산 질량%로 한다.　
상기 제2족 원소성분은 소결조제로부터 추출되는 성분이며, 본 발명에 있어서 Mg성분 및 Ba성분은 필수 성분이다. 이 제2족 원소성분은 Mg성분 및 Ba성분을 포함하고 있으면 되며, Mg성분 및 Ba성분에 더하여 Mg성분 및 Ba성분 이외의 제2족 원소성분을 1종 이상 포함하고 있는 것이 바람직하다. 여기서, Mg성분 및 Ba성분 이외의 제2족 원소성분으로서는 저독성 등의 관점에서 Ca성분 및 Sr성분을 들 수 있다. 바람직한 제2족 원소성분은, 구체적으로는 Mg성분과 Ba성분과 Ca성분의 3종, Mg성분과 Ba성분과 Sr성분의 3종, 및 Mg성분과 Ba성분과 Ca성분과 Sr성분의 4종을 들 수 있다. 본 발명에 있어서, 특히 바람직한 제2족 원소성분은 상기 3종이다.　
상기 Mg성분은 소결조제로부터 추출되는 성분이며, 산화물, 이온 등으로서 알루미나기 소결체 중에 존재하고, 소결 전의 Si성분과 마찬가지로 소결조제로서 기능한다. 상기 Ba성분, 상기 Ca성분 및 상기 Sr성분은 소결조제로부터 추출되는 성분이며, 산화물, 이온 등으로서 알루미나기 소결체 중에 존재하고, 소결 전의 Mg성분과 마찬가지로 소결조제로서 기능함과 아울러, 얻어지는 알루미나기 소결체의 고온 강도를 향상시키는 기능을 가진다. 따라서, 알루미나기 소결체에 상기 제2족 원소성분이 함유되어 있으면, 그 내전압 특성 및 고온 강도가 향상됨과 아울러, 소성시의 소결 온도가 저하된다.
상기 제2족 원소성분의 함유율은, 비교적 큰 입경을 가지는 원료분말을 사용하더라도 치밀하게 되고, 절연체로 하였을 때의 내전압 특성 및 고온 강도가 우수한 알루미나기 소결체로 이루어지는 점에서, 상기 합계 함유율을 100질량%로 하였을 때에 0.1∼2.5질량%인 것이 바람직하고, 0.5∼2.0질량%인 것이 특히 바람직하다.　
Mg성분, Ba성분, Ca성분 및 Sr성분의 각 함유율은 이것들의 합계가 상기 범위 내에 있으면 좋고, 이것들의 성분이 상기 알루미나기 소결체에 함유되어 있는 경우에는, 예를 들면 상기 합계 함유율을 100질량%로 하였을 때에, Mg성분의 함유율(M)은 0.01∼0.40질량%인 것이 바람직하고, Ba성분의 함유율(B)은 0.1∼1.6질량%인 것이 바람직하나, 0.18∼1.6질량%인 것이 특히 바람직하고, Ca성분의 함유율(C)은 0.2∼0.9 질량%인 것이 바람직하고, Sr성분의 함유율(S)은 0.2∼0.9질량%인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 상기 알루미나기 소결체가 Ca성분 및 Sr성분 중 어느 한 쪽을 함유하고 있지 않는 경우는, 당연히 Ca성분의 함유율(C) 또는 Sr성분의 함유율(S)은 0질량%가 된다. 또한, 본 발명에 있어서, 제2족 원소성분의 각 함유율은 그 산화물, 예를 들면 "MgO", "BaO", "Cao" 또는 "SrO"로 환산하였을 때의 산화물 환산 질량%로 한다. 또, 제2족 원소성분의 함유율은 제2족 원소성분의 각 함유율의 합계 함유율이다.　
상기 희토류 원소성분(이하 "RE성분"이라고도 한다)은 Sr, Y 및 란타노이드 원소를 함유하는 성분이며, 구체적으로는 Sc성분, Y성분, La성분, Ce성분, Pr성분, Nd성분, Pm성분, Sm성분, Eu성분, Gd성분, Tb성분, Dy성분, Ho성분, Er성분, Tm성분, Yb성분 및 Lu성분이다. RE성분은 산화물, 이온 등으로서 알루미나기 소결체 중에 존재한다. 이 RE성분은 소결시에 함유되어 있음으로써, 소결시에 있어서의 알루미나의 입성장이 과도하게 일어나지 않도록 억제함과 아울러, Si성분과 함께 RE-Si계 유리(희토류 유리)를 입계에 형성하여 입계 유리상의 융점을 높일 수 있어, 알루미나기 소결체의 내전압 특성 및 고온 강도를 향상시킬 수 있다.　
RE성분은 상기한 각 성분이라면 좋지만, La성분, Nd성분, Pr성분 및 Y성분 등이 바람직하다. La성분, Nd성분, Pr성분 및 Y성분은 이것들에 포함되는 각 원소 La, Nd, Pr 및 Y의 이온 반경이 커서 Si성분과 함께 고융점의 결정상을 형성함과 아울러, Al성분과 함께 2000℃ 정도의 고융점을 가지는 헥사알루미네이트 결정을 용이하게 형성한다고 생각된다. 이 헥사알루미네이트 결정은 β-알루미나 구조를 가지며, 조성식으로서는 RE(2A)x(Al)yOz(상기 x, y 및 z는 각각 x=0∼2.5, y=11∼16 및 z=18∼28이다. 또한, "2A"는 IUPAC 1990년 권고에 의거하는 주기표의 제2족 원소를 나타낸다)로 나타내는 조성을 가지고 있으며, 예를 들면 화학식:REAl11O18 등으로 나타내는 결정상이다. 따라서, 상기 알루미나기 소결체가 RE성분으로서 La성분, Nd성분, Pr성분 및 Y성분으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 성분을 함유하면, 융점이 높은 헥사알루미네이트 결정이 형성되기 때문에, 상기 알루미나기 소결체로 형성된 절연체(2)는 내전압 특성 및 고온 강도를 발휘한다. 상기 헥사알루미네이트 결정은 알루미나기 소결체 중에 존재하기만 하면 되며, 그 존재 개소는 특히 한정되지 않으나 알루미나기 소결체의 내부에까지 존재하는 것이 바람직하고, 알루미나 결정립의 2입자 입계 및/또는 3중점에 존재하는 것이 특히 바람직하다.　
상기 헥사알루미네이트 결정의 존재는, 예를 들면 JCPDS 카드를 사용하여 X선 회절에 의해서 동정(同定)할 수 있다. 또한, Pr성분 및 Nd성분에 관해서는 JCPDS 카드가 존재하지 않기 때문에, X선 회절에 의한 동정은 직접적으로는 불가능하다. 그러나, Pr3＋ 및 Nd3＋의 이온 반경이 La3＋의 이온 반경과 거의 동등하기 때문에, Pr성분 또는 Nd성분이 포함되는 헥사알루미네이트 결정은 La성분을 포함하는 헥사알루미네이트 결정의 JCPDS 카드(No.33-699)와 유사한 X선 회절 스펙트럼을 나타낸다. 따라서, La성분을 포함하는 헥사알루미네이트 결정의 JCPDS 카드와 대비하여 Pr성분 또는 Nd성분을 포함하는 헥사알루미네이트 결정의 존재를 확인할 수 있다. 상기 헥사알루미네이트 결정은, 소성과정에서 석출 생성시키면, 소성시의 입자가 이방성장하기 어렵기 때문에 바람직하다.　
RE성분은, 그 함유율이 높아지게 되면 알루미나기 소결체의 유전율(ε)이 높아지는 경향이 있는 반면, 소결 온도를 높게 하지 않으면 치밀한 알루미나기 소결체가 되지 않는 일이 있다. 따라서, 알루미나기 소결체에 있어서의 RE성분의 함유율은 헥사알루미네이트 결정의 형성과 알루미나기 소결체의 유전율(ε)과 그 소결성을 고려하여 적당하게 조정된다. 예를 들면, RE성분의 함유율은, 상기 합계 함유율을 100질량%로 하였을 때에, 0.5∼4.0질량%인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 알루미나기 소결체에 있어서의 RE성분의 함유율은 각 성분의 산화물로 환산하였을 때의 산화물 환산 질량%로 한다. 구체적으로는, RE성분이 La성분, Nd성분 및 Y성분인 경우에는 이것들의 산화물인 "RE2O3"로 환산하였을 때의 산화물 환산 질량%로 하고, Pr성분인 경우에는 그 산화물인 "Pr6O11"로 환산하였을 때의 산화물 환산 질량%로 한다. 상기 알루미나기 소결체가 복수종의 RE성분을 함유할 때, RE성분의 함유량은 각 RE성분의 함유량의 합계이다.　
본 발명에 있어서, 알루미나기 소결체가 함유하는 Al성분, Si성분, 제2족 원소성분 및 RE성분의 각 함유율은, 예를 들면 전자선 마이크로 애널라이저(EPMA), 에너지 분산형 마이크로 애널라이저(EPMA/EDS)를 사용한 정량분석, 형광 X선분석 또는 화학분석에 의해서 산화물 환산 질량%로서 측정할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 알루미나기 소결체를 상기 정량분석, 형광 X선분석 또는 화학분석함에 의해서 산출된 결과와 알루미나기 소결체의 제조에 사용되는 원료분말의 혼합비는 거의 일치한다.
따라서, 상기 알루미나기 소결체는, 예를 들면 전자선 마이크로 애널라이저(EPMA)를 사용하여 정량분석하면, 주성분으로서의 Al2O3와, SiO2와, MgO 및 BaO를 포함하는 2종 이상의 IUPAC 1990년 권고에 의거하는 주기표의 제2족 원소의 산화물과, 0.5∼4.0질량%의 희토류 원소의 산화물을 이것들의 함유율의 합계가 100질량%가 되도록 함유하고 있다.　
알루미나기 소결체는 실질적으로 Al성분, Si성분, 제2족 원소성분 및 RE성분으로 이루어진다. 여기서, "실질적으로"란 상기한 성분 이외의 성분을 첨가 등에 의해서 적극적으로 함유시키지 않는 것을 의미한다. 따라서, 상기 알루미나기 소결체는, 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서 불가피 불순물을 함유하고 있어도 좋다. 이와 같은 불가피 불순물로서는, 예를 들면 Na, S, N 등을 들 수 있다. 이들 불가피 불순물의 함유량은 적은 편이 좋으며, 예를 들면 Al성분, Si성분, 제2족 원소성분 및 RE성분의 합계 질량을 100질량부로 하였을 때에 1.0질량부 이하인 것이 좋다. 또한, 상기 알루미나기 소결체는 상기 불가피 불순물 이외에 상기 Al성분, Si성분, 제2족 원소성분 및 RE성분에 더하여 다른 성분, 예를 들면 B성분, Ti성분, Mn성분, Ni성분 등을 소량 함유하고 있어도 좋다.　
스파크 플러그(100)에 있어서, 절연체(2)는 알루미나기 소결체로 형성되어 있기 때문에, 절연체(2) 및 알루미나기 소결체는 같은 조성 및 특성을 가지고 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 소형이라 하더라도 내오손성과 장기간에 걸친 내전압 특성을 겸비하는 스파크 플러그를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 고출력화된 내연기관 등에 장착되더라도 내오손성과 장기간에 걸친 내전압 특성을 겸비하는 소형의 스파크 플러그를 제공할 수 있다.　
본 발명에 관한 스파크 플러그의 제조방법은, 주성분으로서의 Al화합물 분말과, Si화합물 분말과, Mg화합물 분말 및 Ba화합물 분말을 포함하는 2종 이상의 IUPAC 1990년 권고에 의거하는 주기표의 제2족 원소의 화합물 분말(이하 "제2족 원소 화합물 분말"이라고도 한다)과, 0.5∼4.0질량%의 희토류 화합물 분말을 이것들의 산화물 환산 함유율의 합계가 100질량%가 되도록 함유하는 원료분말을 가압성형 후에 소결하여 절연체를 제조하는 공정을 포함하고 있다. 이하, 본 발명에 관한 스파크 플러그의 제조방법에 대해서 구체적으로 설명한다.　
본 발명에 관한 스파크 플러그의 제조방법에 있어서는 우선 원료분말, 즉 Al화합물 분말과, Si화합물 분말과, Mg화합물 분말 및 Ba화합물 분말을 포함하는 2종 이상의 제2족 원소 화합물 분말과, 희토류 화합물 분말을 슬러리 중에서 혼합한다. 또, 경우에 따라서는 상기 Al성분과 같은 물질, 상기 Si성분과 같은 물질, 상기 제2족 원소성분과 같은 물질, 상기 RE성분과 같은 물질의 각 분말(이들 분말도 또한 원료분말이라 할 수 있다)을 슬러리 중에서 혼합한다. 여기서, 각 분말의 혼합 비율은, 예를 들면 상기한 각 성분의 함유율과 동일하게 설정할 수 있다. 이 혼합은 원료분말의 혼합상태를 균일하게 하고 또한 얻어지는 소결체를 고도로 치밀화할 수 있도록 8시간 이상에 걸쳐서 혼합되는 것이 바람직하다.　
Al화합물 분말은, 소성에 의해서 Al성분으로 전화되는 화합물이라면 특히 제한은 없으며, 통상 알루미나(Al2O3) 분말이 사용된다. Al화합물 분말은 현실적으로 불가피 불순물(예를 들면, Na 등)을 함유하고 있는 경우가 있기 때문에, 고순도의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들면 Al화합물 분말의 순도는 99.5% 이상인 것이 바람직하다. Al화합물 분말은, 치밀한 알루미나기 소결체를 얻기 위해서는, 통상 그 평균입경이 0.1∼5.0㎛의 분말을 사용하는 것이 좋다. 여기서, 평균입경은 닛키소 주식회사(NIKKISO CO.,LTS)제의 마이크로트랙 입도분포 측정장치(MT-3000)로 레이저 회절법에 의해서 측정한 값이다.　
Si화합물 분말은, 소성에 의해서 Si성분으로 전화되는 화합물이라면 특히 제한은 없으며, 예를 들면 Si의 산화물(복합 산화물을 포함한다), 수산화물, 탄산염, 염화물, 황산염, 질산염, 인산염 등의 각종 무기계 분말을 들 수 있다. 구체적으로는 SiO2 분말 등을 들 수 있다. 또한, Si화합물 분말로서 산화물 이외의 분말을 사용하는 경우에는, 그 사용량은 산화물로 환산하였을 때의 산화물 환산 질량%로 파악한다. Si화합물 분말의 순도는 기본적으로 Al화합물 분말과 같다. Si화합물 분말의 평균입경(D50)은 0.5∼3.0㎛인 것이 바람직하다. Si화합물 분말이 상기 범위의 평균입경(D50)을 가지고 있으면, Si화합물 분말의 분쇄시간을 비교적 짧게 할 수 있어 생산성이 우수하게 되며, 특히 원상당 직경이 20㎛ 이상인 기공의 발생을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 상기 평균입경(D50)을 크게 하면, 원상당 직경이 20㎛ 이상인 기공이 발생하기 쉬워 상기 면적비율(S20/S)이 커지게 되는 경향이 있다. 상기 평균입경(D50)은 입도 분포에 있어서의 적산값 50%의 입도를 말하며, 닛키소 주식회사제의 마이크로트랙 입도분포 측정장치(MT-3000)로 레이저 회절법에 의해서 측정한 값이다.　
상기 제2족 원소 화합물 분말은, 소성에 의해서 제2족 원소성분, 즉 Mg성분 및 Ba성분을 포함하는 2종 이상의 제2족 원소성분으로 전화되는 화합물이라면 특히 제한은 없으며, 예를 들면 알칼리 토류 원소의 산화물(복합 산화물을 포함한다), 수산화물, 탄산염, 염화물, 황산염, 질산염, 인산염 등의 각종 무기계 분말을 들 수 있다. 제2족 원소 화합물 분말은 Mg화합물 분말과, Ba화합물 분말과, Ca화합물 분말 및/또는 Sr화합물 분말인 것이 바람직하다. 구체적으로는, Mg화합물 분말로서 MgO 분말, MgCO3 분말, Ba화합물 분말로서 BaO 분말, BaCO3 분말, Ca화합물 분말로서 CaO 분말, CaCO3 분말, Sr화합물 분말로서 SrO 분말, SrCO3 분말 등을 들 수 있다. 또한, 제2족 원소 화합물 분말로서 산화물 이외의 분말을 사용하는 경우에는, 그 사용량은 산화물로 환산하였을 때의 산화물 환산 질량%로 파악한다. 제2족 원소 화합물 분말의 순도는 기본적으로 Al화합물 분말과 같다. 제2족 원소 화합물 분말의 평균입경(D50)은 Si화합물 분말과 같은 이유에 의해서 0.5∼3.0㎛인 것이 바람직하다.　
희토류 원소 화합물 분말은, 소성에 의해서 RE성분으로 전화되는 화합물이라면 특히 제한은 없으며, 예를 들면 희토류 원소의 산화물 및 그 복합 산화물 등의 분말을 들 수 있다. 원료분말에 있어서의 희토류 원소 화합물 분말의 혼합 비율을 조정하면, 얻어지는 알루미나기 소결체의 유전율(ε)을 조정할 수 있다. 구체적으로는, 희토류 원소 화합물 분말의 혼합 비율을 많게 하면, 상기 유전율(ε)이 커지게 되는 경향이 있다. 또한, 희토류 원소 화합물 분말로서 산화물 이외의 분말을 사용하는 경우에는, 그 사용량은 산화물로 환산하였을 때의 산화물 환산 질량%로 파악한다. 희토류 원소 화합물 분말의 순도 및 평균입경은 기본적으로 Al화합물 분말과 같다.　
상기 원료분말은, 상기 원료분말에 있어서의 상기 희토류 화합물 분말의 산화물 환산 함유율이 0.5∼4.0질량%가 되도록 상기 각 분말이 혼합되어 있다. 본 발명에 관한 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, Al화합물 분말, Si화합물 분말, 제2족 원소 화합물 분말 및 희토류 화합물 분말 등의 각 산화물 환산 함유율은 기본적으로는 상기 알루미나기 소결체에 있어서의 각 함유율과 같다.　
또한, 상기 원료분말에 바인더로서, 예를 들면 친수성 결합제를 배합할 수도 있다. 이 친수성 결합제로서는, 예를 들면 폴리비닐알코올, 수용성 아크릴수지, 아라비아고무, 덱스트린 등을 들 수 있다. 또, 원료분말을 분산시키는 용매로서는, 예를 들면 물, 알코올 등을 사용할 수 있다. 이들 친수성 결합제 및 용매는 1종 단독으로도 2종 이상을 병용할 수도 있다. 친수성 결합제 및 용매의 사용비율은, 원료분말을 100질량부로 하였을 때에, 친수성 결합제는 0.1∼5.0질량부, 바람직하게는 0.5∼3.0질량부이고, 용매로서 사용할 때의 물은 40∼120질량부, 바람직하게는 50∼100질량부이다.　
이와 같이 하여 얻어진 슬러리는, 예를 들면 평균입경 1.4∼5㎛로 조제할 수 있다. 그리고, 이와 같이 하여 얻어진 슬러리를 스프레이 드라이법 등에 의해서 분무 건조하여 평균입경 50∼200㎛, 바람직하게는 70∼150㎛로 조립(造粒)한다. 상기 평균입경은 모두 레이저 회절법{닛키소 주식회사제의 마이크로트랙 입도분포 측정장치(MT-3000)}에 의해서 측정한 값이다
상기 조립물을 가압성형하여, 바람직하게는 상기한 절연체(2)의 형상 및 치수를 가지는 미(未)소성 성형체를 얻는다. 상기 가압성형은 50∼70㎫의 가압 하에서 행해진다. 상기 압력이 상기 범위 내에 있으면, 얻어지는 알루미나기 소결체에 있어서의 상기 면적비율(SA/S)을 2.0∼4.0%로 조정할 수 있다. 구체적으로는, 가압 압력을 작게 하면 상기 면적비율(SA/S)이 커지게 되고, 반대로 가압 압력을 크게 하면 상기 면적비율(SA/S)이 작아지게 된다. 얻어진 미소성 성형체는 연삭되어 자신의 형상이 조정된다. 상기 미소성 성형체는 비교적 큰 평균입경을 가지는 조립물로 형성되어 있기 때문에 가공성이 우수하며, 공업적으로 저렴한 상기 방법에 의해서 소망하는 형상으로 용이하게 또한 높은 생산성으로 정형(整形)될 수 있다.　
이와 같이 하여 소망하는 형상으로 연삭 정형된 미소성 성형체를 대기 분위기에서 1500∼1700℃(바람직하게는 1550∼1650℃)로 1∼8시간(바람직하게는 3∼7시간)에 걸쳐서 소성하여 알루미나기 소결체를 얻는다. 소성온도가 1500∼1700℃이면, 소결체가 충분히 치밀화되기 쉽고, 알루미나 성분의 이상(異常) 입성장이 생기기 어렵기 때문에, 얻어지는 알루미나기 소결체의 내전압 특성 및 기계적 강도를 확보할 수 있다. 또, 소성시간이 1∼8시간이면, 소결체가 충분히 치밀화되기 쉽고, 알루미나 성분의 이상 입성장이 생기기 어렵기 때문에, 얻어지는 알루미나기 소결체의 내전압 특성 및 기계적 강도를 확보할 수 있다.　
이와 같이 하여 상기 조성을 가지는 미소성 성형체를 소결하면, 주성분으로서의 Al성분과, Si성분과, Mg성분 및 Ba성분을 포함하는 2종 이상의 제2족 원소성분과, 0.5∼4.0질량%의 희토류 원소성분을 함유하는 알루미나기 소결체를 얻을 수 있다. 이 알루미나기 소결체는 그 유전율(ε)이 9.4∼10.5의 범위 내에 있다. 또한, 얻어지는 알루미나기 소결체는 그 경면 연마면에 있어서의 250㎛×190㎛의 영역을 배율 500배로 복수 개소(예를 들면 9개소) 관찰하였을 때에, 관찰영역의 면적(S)에 대한 관찰영역 내에 존재하는 기공의 합계면적(SA)의 면적비율(SA/S)이 2.0∼4.0%이고, 관찰영역 내에 존재하는 원상당 직경이 20㎛ 이상인 기공의 합계면적(S20)의 면적비율(S20/S)이 0.3% 이하로 되어 있다. 따라서, 이 알루미나기 소결체는 소형의 스파크 플러그의 절연체로 되었을 때에 높은 내오손성과 장기간에 걸친 높은 내전압 특성을 발휘한다. 그러므로, 이 알루미나기 소결체는 소형의 스파크 플러그 또는 고출력화된 내연기관용 스파크 플러그가 구비하는 절연체를 형성하는 재료로서, 특히 높은 내오손성과 장기간에 걸친 높은 내전압 특성을 겸비하는 소형의 스파크 플러그가 구비하는 절연체를 형성하는 재료로서 매우 적합하다.　
상기 알루미나기 소결체는 절연체(2)의 형상 및 치수에 적합하도록 소망에 따라서 재차 그 형상 등을 정형하여도 좋다. 이와 같이 하여 알루미나기 소결체 및 이 알루미나기 소결체로 구성된 스파크 플러그(100)용의 절연체(2)를 제작할 수 있다.　
그리고, 얻어진 절연체(2)는 그 관통구멍(6)에 중심전극(3)이 끼워진다. 중심전극(3)이 끼워진 절연체(2)를 상기 금속 쉘(1)에 삽입하되 제 1 금속쉘 단차부(55)와 제 1 절연체 단차부(27)를 걸어맞춤으로써 금속 쉘(1)에 절연체(2)를 부착한다. 또한, 금속 쉘(1)은 상기한 형상 및 치수로 조정되어 있다. 접지전극(4)은 절연체(2)를 부착하기 전 또는 후에 금속 쉘(1)의 단부 근방에 전기 저항 용접 등에 의해서 접합된다. 이와 같이 하여 상기 조건 (1)∼(3)을 만족하는 스파크 플러그(100)를 제조할 수 있다. 본 발명에 관한 스파크 플러그의 제조방법에 있어서, 중심전극과 절연체와 금속 쉘의 조립형태로서는, 예를 들면 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같은 본 발명에 관한 스파크 플러그의 일 실시형태를 들 수 있다.　
본 발명에 관한 스파크 플러그는 자동차용 내연기관, 예를 들면 가솔린 엔진, 디젤 엔진 등의 점화전으로서 사용되며, 내연기관의 연소실을 구획 형성하는 헤드(도시생략)에 형성된 나사구멍에 상기 부착 나사부(7)가 나사결합되어 소정의 위치에 고정된다.　
이와 같이 상기한 조성 및 상기한 특성을 가지는 알루미나기 소결체에 의해서 절연체(2)가 제작되어 있기 때문에, 본 발명에 의하면, 소형이라 하더라도 내오손성과 장기간에 걸친 내전압 특성을 겸비하는 스파크 플러그를 제조할 수 있는 스파크 플러그의 제조방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 고출력화된 내연기관 등에 장착되더라도 내오손성과 장기간에 걸친 내전압 특성을 겸비하는 소형의 스파크 플러그의 제조방법을 제공할 수 있다.　
본 발명에 관한 스파크 플러그는 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에 있어서 여러 가지 변경이 가능하다. 예를 들면, 상기 스파크 플러그(100)는 다리부(30)가 대략 원뿔대 형상을 이루고 있으나, 본 발명에 있어서, 상기 다리부는 대략 균일한 외경을 가지는 원통형상의 다리 기단부와, 이 다리 기단부에서 단차부를 거쳐서 다리 기단부보다도 작은 지름으로 된 대략 원뿔대 형상의 다리 선단부를 구비하고 있어도 좋다.
또, 상기 스파크 플러그(100)는 중심전극(3) 및 접지전극(4)을 구비하고 있는데, 본 발명에서는 중심전극의 선단부 및/또는 접지전극의 표면에 귀금속 팁을 구비하고 있어도 좋다. 중심전극의 선단부 및 접지전극의 표면에 형성되는 귀금속 팁은 통상 원기둥 형상을 이루며, 적당한 치수로 조정되어 적당한 용접수법(예를 들면, 레이저 용접 또는 전기 저항 용접)에 의해서 중심전극의 선단부, 접지전극의 표면에 용융 고착된다. 중심전극의 선단부에 형성된 귀금속 팁의 표면과 접지전극의 표면에 형성된 귀금속 팁의 표면에 의해서 상기 불꽃방전간극이 형성된다. 상기 귀금속 팁을 형성하는 재료는, 예를 들면 Pt, Pt합금, Ir, Ir함금 등의 귀금속을 들 수 있다.
《실시예》
(실시예 1∼15 및 비교예 1∼5)
알루미나 분말과, Si화합물 분말과, 제2족 원소 화합물 분말로서 Mg화합물 분말, Ba화합물 분말, Ca화합물 분말 및/또는 Sr화합물 분말과, 희토류 화합물 분말의 원료분말(혼합한 각 분말의 종류를 제 1 표에 나타낸다)에 친수성 결합제를 첨가하여 슬러리를 조제하였다. 또한, 상기 Si화합물 분말 및 상기 제2족 원소 화합물 분말의 평균입경(D50)을 "소결조제의 D50(㎛)"으로 하여 제 1 표에 나타낸다.
얻어진 슬러리를 스프레이 드라이법 등에 의해서 분무 건조하여 평균입경이 약 100㎛인 분말을 조립하였다. 이 분말을 제 1 표에 나타내는 "성형압력"으로 러버 프레스 성형하여 미소성 성형체를 얻었다. 이 미소성 성형체를 대기 분위기 하에 있어서 소성온도 1500∼1700℃의 범위 내에서 소성시간을 1∼8시간으로 설정하여 소성하고, 그 후, 유약을 칠하고 마무리 소성함에 의해서 각 알루미나기 소결체를 얻었다. 상기 소성 조건은 상기 범위 내에서 모두 동일한 조건으로 설정하였다.
얻어진 알루미나기 소결체의 각각의 조성(즉, 각 성분의 함유율)을 에너지 분산형 마이크로 애널라이저(EPMA/EDS)를 사용한 정량분석에 의해서, Al성분과 Si성분과 제2족 원소성분과 희토류 원소성분의 함유율(산화물 환산)의 합계를 100질량%로 하였을 때의 질량비율(%)로 하여 산출하였다. 에너지 분산형 마이크로 애널라이저(EPMA/EDS)의 분석 조건은, 필드 에미션 전자프로브 마이크로 애널라이저(JXA-8500F, 일본전자주식회사 제품)를 사용하여 스폿지름 ø200, 가속전압 20㎸로 설정하고, 10개소 측정하였을 때의 산출 평균값으로 하였다. 그 결과를 제 1 표에 나타낸다. 제 1 표에 있어서, 공란은 그 성분이 검출되지 않은 것을 의미한다. 또한, 제 1 표에 나타내는 각 성분의 함유율은 상기 원료분말에 있어서의 혼합 비율과 거의 일치하고 있었다. 또, 얻어진 알루미나기 소결체 각각의 유전율(ε), 면적비율(SA/S) 및 면적비율(S20/S)을 상기 방법에 의해서 측정 또는 산출한 결과를 제 2 표에 나타낸다.　
제 1 표

플러그타입 성형
압력
(㎫)		 소결조제의 D50
(㎛)		 조성(산화물 환산 질량%)
AL2O3 SiO2 CaO MgO BaO SrO La2O3 Nd2O3 Pr6O11 Y2O3
실시예1 M12 48 3.8 94.50 2.80 0.40 0.10 0.70 1.50
실시예2 M12 48 3.8 94.50 2.80 0.40 0.10 0.70 1.50
실시예3 M12 48 3.8 94.50 2.80 0.40 0.10 0.70 1.50
실시예4 M12 75 2.0 94.50 2.80 0.40 0.10 0.70 1.50
실시예5 M12 70 2.0 94.50 2.80 0.40 0.10 0.70 1.50
실시예6 M12 60 3.8 94.50 2.80 0.40 0.10 0.70 1.50
실시예7 M12 50 3.0 94.50 2.80 0.40 0.10 0.70 1.50
실시예8 M12 55 3.0 93.60 2.80 0.40 0.10 0.70 2.40
실시예9 M12 50 3.0 92.80 2.30 0.40 0.10 0.40 4.00
실시예10 M12 52 3.0 92.50 2.10 0.30 0.10 0.30 4.70
실시예11 M12 48 3.8 94.60 3.00 0.20 0.70 1.50
실시예12 M12 48 3.8 94.50 2.80 0.10 0.70 0.40 1.50
실시예13 M12 48 3.8 94.50 2.80 0.40 0.10 0.70 1.50
실시예14 M12 48 3.8 94.50 2.80 0.40 0.10 0.70 1.50
실시예15 M12 48 3.8 94.50 2.80 0.40 0.10 0.70 1.50
비교예1 M14 48 3.8 94.50 2.80 1.50 0.50 0.70
비교예2 M14 48 3.8 94.50 2.80 1.50 0.50 0.70
비교예3 M12 48 3.8 94.50 2.80 1.50 0.50 0.70
비교예4 M12 48 3.8 94.50 2.80 1.50 0.50 0.70
비교예5 M10 48 3.8 94.50 2.80 1.50 0.50 0.70
(내오손성)
각 알루미나기 소결체를 사용하여 도 1∼도 3에 나타내는 스파크 플러그(100)를 제조하였다. 실시예 1∼15 및 비교예 1∼5의 스파크 플러그에 있어서, 부착 나사부(7)의 호칭지름을 제 1 표에 나타내는 "플러그 타입"에 적합하는 값으로, 불꽃방전간극(g)을 1.1㎜로, 또 상기 걸어맞춤 볼록부(56)의 내경(DIN)(㎜), 상기 다리 기단부의 최대 외경(dOUT)(㎜) 및 그 내경(dIN)(㎜)을 제 1 표에 나타내는 값으로 각각 조정하였다. 이와 같이 하여 준비한 각 스파크 플러그를 사용하여 프리 딜리버리(pre-delivery) 내구시험을 실시하였다. 즉, 각 스파크 플러그를 그 접지전극(4) 측을 포지티브 그 중심전극(3) 측을 네가티브로 하는 전압인가극성으로 하여 시험용 자동차(배기량:1500cc, 직렬 4기통)에 부착하고, JIS:D1606에 예시되어 있는 주행패턴(테스트 실온:-10℃)을 1사이클로 하여, 스파크 플러그의 절연저항이 10㏁ 이하로 저하될 때까지 이것을 반복하였다. 스파크 플러그의 내오손성은 상기 사이클 회수에 의거하여 평가하되 그 사이클 회수가 10사이클 이상이었을 경우를 "○", 6사이클 이하였을 경우를 "×"로 하였다. 그 결과를 제 2 표에 나타낸다.　
(내전압 특성 : 인가전압 33㎸)
내오손성과 마찬가지로 실시예 1∼15 및 비교예 1∼5의 각 스파크 플러그를 각각 복수개 준비하였다. 주변 압력이 10㎫인 환경 하에서 준비한 스파크 플러그의 금속 쉘(1)과 중심전극(3) 사이에 33㎸의 전압을 200시간에 걸쳐서 연속해서 인가하였다. 이 시험을 각 스파크 플러그 각각에 대해서 실시하고, 각 스파크 플러그의 총 시험회수에 대한 절연파괴가 발생한 스파크 플러그의 개수의 파괴비율(%)을 산출하여 스파크 플러그의 내전압 특성을 평가하였다. 내전압 특성은 상기 파괴비율(%)이 0%이었을 경우를 "◎", 상기 파괴비율(%)이 0%를 초과하고 20% 미만이었을 경우를 "○", 상기 파괴비율(%)이 20% 이상이었을 경우를 "×"로 하였다. 그 결과를 "내전압 특성 인가전압 33㎸"로 하여 제 2 표에 나타낸다. 또한, 금속 쉘(1)과 중심전극(3) 사이에 33㎸의 전압을 인가한 내전압 특성에 있어서, 상기 파괴비율(%)이 20% 미만이면 실용상 허용할 수 있고, 상기 파괴비율(%)이 0%이면 실용상 충분한 내전압 특성을 장기간에 걸쳐서 발휘한다.　
(내전압 특성 : 인가전압 38㎸)
금속 쉘(1)과 중심전극(3) 사이에 연속해서 인가하는 전압을 38㎸로 설정한 것 이외에는 상기한 내전압 특성(인가전압 33㎸)과 기본적으로 같게 하고, 각 스파크 플러그에 있어서의 고전압이 인가되었을 때의 내전압 특성을 평가하였다. 그 결과를 "내전압 특성 인가전압 38㎸"로 하여 제 2 표에 나타낸다. 또한, 금속 쉘(1)과 중심전극(3) 사이에 38㎸의 고전압을 인가한 내전압 특성에 있어서, 상기 파괴비율(%)이 20% 미만이면 실용상 허용할 수 있고, 상기 파괴비율(%)이 0%이면 실용상 충분한 내전압 특성을 장기간에 걸쳐서 발휘한다.　
또한, 각 스파크 플러그의 절연체에 있어서의 유전율(ε), 상기 면적비율(SA/S) 및 상기 면적비율(S20/S)은 제 2 표에 나타낸 알루미나기 소결체의 그것들과 동일하였다.　
제 2 표

DIN
(㎜)		 dOUT
(㎜)		 dIN
(㎜)		 (DIN-dOUT)/2
(㎜)		 (dOUT-dIN)/2
(㎜)		 ε
 (SA/S)
(%)		 (S20/S)
(%)		 내오손성 내전압 특성
인가
전압
33㎸		 인가
전압
38㎸
실시예1 6.2 5.6 2.3 0.40 1.65 9.4 4.7 0.5 ○ ◎ ○
실시예2 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 9.4 4.7 0.5 ○ ◎ ○
실시예3 6.2 5.6 2.3 0.40 1.55 9.4 4.7 0.5 ○ ◎ ○
실시예4 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 9.4 1.5 0.2 ○ ◎ ○
실시예5 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 9.4 2.0 0.2 ○ ◎ ◎
실시예6 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 9.4 2.9 0.5 ○ ◎ ○
실시예7 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 9.4 4.0 0.3 ○ ◎ ◎
실시예8 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 10.0 3.8 0.3 ○ ◎ ◎
실시예9 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 10.5 4.0 0.3 ○ ◎ ◎
실시예10 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 11.0 3.9 0.3 ○ ◎ ○
실시예11 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 9.4 4.7 0.5 ○ ◎ ○
실시예12 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 9.4 4.7 0.5 ○ ◎ ○
실시예13 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 9.4 4.7 0.5 ○ ◎ ○
실시예14 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 9.4 4.7 0.5 ○ ◎ ○
실시예15 6.2 5.6 2.3 0.30 1.65 9.4 4.7 0.5 ○ ◎ ○
비교예1 7.9 6.9 2.7 0.50 2.10 9.0 4.8 0.5 × ◎ ◎
비교예2 7.9 7.4 2.7 0.25 2.35 9.0 4.8 0.5 ○ ◎ ◎
비교예3 6.2 5.2 2.3 0.50 1.45 9.0 4.8 0.5 × ◎ ×
비교예4 6.2 5.6 2.3 0.40 1.65 9.0 4.8 0.5 ○ ◎ ×
비교예5 5.2 4.8 1.7 0.20 1.55 9.0 4.8 0.5 ○ ◎ ×
제 2 표에 나타낸 바와 같이 상기 조건 (1)∼(3)을 모두 만족하는 실시예 1∼15는, 부착 나사부(7)의 호칭지름이 M12가 되도록 소형화된 스파크 플러그임에도 불구하고, 33㎸의 전압을 200시간의 장기간에 걸쳐서 연속 인가한 경우 뿐만 아니라, 38㎸의 고전압을 200시간의 장기간에 걸쳐서 연속 인가한 경우에서도 내오손성을 해치는 일 없이, 절연파괴가 발생하기 어려운 높은 내전압 특성을 발휘하였다. 마찬가지로 알루미나기 소결체가 주성분으로서의 Al2O3과 SiO2와 MgO 및 BaO를 포함하는 2종 이상의 IUPAC 1990년 권고에 의거하는 주기표의 제2족 원소의 산화물과 0.5∼4.0질량%의 희토류 원소의 산화물을 이것들의 함유율의 합계가 100질량%가 되도록 함유하고 있으면, 소형화된 스파크 플러그라 하더라도 내오손성을 해치는 일 없이 높은 내전압 특성을 발휘하였다.
또한, 유전율(ε)이 9.4∼10.5이고, 상기 면적비율(SA/S)이 2.0∼4.0%, 또한 상기 면적비율(S20/S)이 0.3% 이하인 실시예, 및 원료분말의 평균입경(D50)이 0.5∼3.0㎛이고 성형압력을 50∼70㎫로 하여 알루미나기 소결체를 제조한 실시예는 모두 장기간에 걸쳐서 우수한 내전압 특성을 발휘하였다. 특히, 이것들을 모두 만족하는 실시예 5, 7∼9는 어느 것이나 33㎸의 전압 및 38㎸의 고전압이 200시간의 장기간에 걸쳐서 연속 인가되더라도 1개도 절연파괴가 발생하지 않아 장기간에 걸쳐서 극히 우수한 내전압 특성을 발휘하였다.　
한편, 비교예 1 및 2는 조건 (2)를 만족하지 않아 다리 기단부가 2.1㎜ 이상으로 매우 두껍기 때문에, 내전압 특성이 우수한 반면 충분히 소형화할 수 없다. 비교예 3∼5는 조건 (2)를 만족하고 있으나 조건 (3)을 만족하지 않기 때문에, 절연파괴되기 쉽고, 38㎸의 고전압이 인가되었을 때의 내전압 특성은 실용상의 허용 범위까지 도달하지 않았다. 또한, 비교예 1 및 3은 조건 (1)을 만족하지 않아 기단부 간극(S)이 넓기 때문에 내오손성이 떨어져 있었다.
본 발명에 관한 스파크 플러그는 어떠한 내연기관에도 사용할 수 있지만, 박육화된 절연체가 요구되는 소형의 스파크 플러그, 예를 들면 고출력화된 내연기관 등에 사용되는 스파크 플러그로서 매우 적합하고, 특히 내오손성과 장기간에 걸친 내전압 특성을 겸비하는 소형의 스파크 플러그가 요구되는 내연기관에 사용되는 스파크 플러그로서 매우 적합하다.
100 - 스파크 플러그 1 - 금속 쉘
2 - 절연체 3 - 중심전극
4 - 접지전극 6 - 관통구멍
7 - 부착 나사부 29 - 다리 기단부
30 - 다리부(절연체 축경부) 56 - 걸어맞춤 볼록부(금속쉘 기단부)
g - 불꽃방전간극 S - 기단부 간극

Claims (6)

  1. 선단측에 작은 지름의 다리부를 가지는 통형상으로 형성되며, 축선방향으로 관통하는 관통구멍을 가지는 절연체와; 상기 관통구멍의 상기 선단측에 끼워진 중심전극과; 지름방향 내측으로 돌출되는 걸어맞춤 볼록부를 가지는 통형상으로 형성되며, 안쪽 끼움된 상기 절연체를 상기 걸어맞춤 볼록부에 의해서 유지하는 금속 쉘;을 구비하여 이루어지는 스파크 플러그로서,
    상기 걸어맞춤 볼록부의 내경을 DIN(㎜), 상기 다리부에 있어서의 상기 걸어맞춤 볼록부의 내주면에 대면하고 있는 부분의 최대 외경을 dOUT(㎜) 그리고 그 내경을 dIN(㎜), 및 상기 절연체의 유전율을 ε라 하였을 때에, 다음의 조건 (1)∼(3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
    조건 (1) : (DIN-dOUT)/2≤0.40(㎜)
    조건 (2) : (dOUT-dIN)/2≤1.65(㎜)
    조건 (3) : ε≥9.4
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전율(ε)은 10.5 이하이고, 또한 상기 절연체는 그 경면 연마면에 있어서의 250㎛×190㎛의 영역을 배율 500배로 관찰하였을 때에, 관찰영역의 면적(S)에 대한 상기 관찰영역 내에 존재하는 기공의 합계면적(SA)의 면적비율(SA/S)이 2.0∼4.0%이고, 상기 관찰영역 내에 존재하는 원상당 직경이 20㎛ 이상인 기공의 합계면적(S20)의 면적비율(S20/S)이 0.3% 이하인 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연체는 함유율이 가장 높은 성분으로서의 Al2O3와, SiO2와, MgO 및 BaO를 포함하는 2종 이상의 IUPAC 1990년 권고에 의거하는 주기표의 제2족 원소의 산화물과, 0.5∼4.0질량%의 희토류 원소의 산화물을 이것들의 함유율의 합계가 100질량%가 되도록 함유하는 알루미나기 소결체로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 절연체는 함유율이 가장 높은 성분으로서의 Al2O3와, SiO2와, MgO 및 BaO를 포함하는 2종 이상의 IUPAC 1990년 권고에 의거하는 주기표의 제2족 원소의 산화물과, 0.5∼4.0질량%의 희토류 원소의 산화물을 이것들의 함유율의 합계가 100질량%가 되도록 함유하는 알루미나기 소결체로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 스파크 플러그의 제조방법으로서,
    함유율이 가장 높은 성분으로서의 Al화합물 분말과, Si화합물 분말과, Mg화합물 분말 및 Ba화합물 분말을 포함하는 2종 이상의 IUPAC 1990년 권고에 의거하는 주기표의 제2족 원소 화합물 분말과, 0.5∼4.0질량%의 희토류 화합물 분말을 이것들의 산화물 환산 함유율의 합계가 100질량%가 되도록 함유하는 원료분말을 가압성형 후에 소결하여 상기 절연체를 제조하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 Si화합물 분말 및 상기 제2족 원소 화합물 분말은 이것들의 평균입경(D50)이 0.5∼3.0㎛이고, 상기 가압성형은 50∼70㎫의 가압 하에서 실시되는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그의 제조방법.
KR1020127010553A 2009-09-25 2010-06-23 스파크 플러그 및 스파크 플러그의 제조방법 KR101307649B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009221066A JP4756087B2 (ja) 2009-09-25 2009-09-25 スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法
JPJP-P-2009-221066 2009-09-25
PCT/JP2010/004161 WO2011036832A1 (ja) 2009-09-25 2010-06-23 スパークプラグ及びスパークプラグの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120065421A KR20120065421A (ko) 2012-06-20
KR101307649B1 true KR101307649B1 (ko) 2013-09-12

Family

ID=43795602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127010553A KR101307649B1 (ko) 2009-09-25 2010-06-23 스파크 플러그 및 스파크 플러그의 제조방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8564184B2 (ko)
EP (1) EP2482396B1 (ko)
JP (1) JP4756087B2 (ko)
KR (1) KR101307649B1 (ko)
CN (1) CN102549861B (ko)
WO (1) WO2011036832A1 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4625531B1 (ja) * 2009-09-02 2011-02-02 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP2013060869A (ja) * 2011-09-13 2013-04-04 Ngk Spark Plug Co Ltd 点火システム
JP5476360B2 (ja) * 2011-11-25 2014-04-23 日本特殊陶業株式会社 点火プラグ
JP5211251B1 (ja) 2012-02-27 2013-06-12 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP5721680B2 (ja) * 2012-09-27 2015-05-20 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP2014187004A (ja) * 2013-02-22 2014-10-02 Ngk Spark Plug Co Ltd 絶縁体およびスパークプラグ
JP5775544B2 (ja) * 2013-05-09 2015-09-09 日本特殊陶業株式会社 点火プラグ用絶縁体及び点火プラグ
JP6631201B2 (ja) 2014-12-08 2020-01-15 株式会社デンソー 点火装置並びにこれに用いられる超親水膜の製造方法
CN105048291A (zh) * 2015-06-29 2015-11-11 唐萍 火花塞
JP6440602B2 (ja) * 2015-09-24 2018-12-19 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP6369837B2 (ja) 2015-09-24 2018-08-08 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP6340453B2 (ja) * 2016-06-27 2018-06-06 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP6546624B2 (ja) * 2017-06-27 2019-07-17 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP6623200B2 (ja) * 2017-10-13 2019-12-18 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
US11870221B2 (en) 2021-09-30 2024-01-09 Federal-Mogul Ignition Llc Spark plug and methods of manufacturing same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001335360A (ja) * 2000-05-24 2001-12-04 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ用絶縁体及びスパークプラグ
JP2005183177A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3432102B2 (ja) * 1996-02-15 2003-08-04 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JPH11233234A (ja) * 1998-02-12 1999-08-27 Denso Corp イオン電流検出用スパークプラグおよびイオン電流検出装置
JP4807711B2 (ja) * 1999-02-23 2011-11-02 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグの絶縁碍子用アルミナ基焼結体
BR0103399A (pt) 2000-06-30 2002-02-13 Ngk Spark Plug Co Vela de ignição
JP2006196474A (ja) * 2000-06-30 2006-07-27 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ
US6653768B2 (en) 2000-12-27 2003-11-25 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug
JP4270784B2 (ja) * 2000-12-27 2009-06-03 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP3795374B2 (ja) * 2001-10-31 2006-07-12 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
JP4690230B2 (ja) * 2006-03-16 2011-06-01 日本特殊陶業株式会社 内燃機関用スパークプラグ及びその製造方法
CN101479900A (zh) 2006-05-12 2009-07-08 能量脉冲科技有限公司 复合火花塞
JP2009146636A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Denso Corp 点火装置
US8629605B2 (en) * 2009-05-07 2014-01-14 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug having shaped insulator
US8664843B2 (en) * 2010-04-02 2014-03-04 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001335360A (ja) * 2000-05-24 2001-12-04 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ用絶縁体及びスパークプラグ
JP2005183177A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグ

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011036832A1 (ja) 2011-03-31
US20120262049A1 (en) 2012-10-18
JP2011070928A (ja) 2011-04-07
EP2482396A1 (en) 2012-08-01
EP2482396B1 (en) 2020-01-01
JP4756087B2 (ja) 2011-08-24
KR20120065421A (ko) 2012-06-20
EP2482396A4 (en) 2013-12-25
CN102549861A (zh) 2012-07-04
CN102549861B (zh) 2014-01-01
WO2011036832A9 (ja) 2012-02-23
US8564184B2 (en) 2013-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101307649B1 (ko) 스파크 플러그 및 스파크 플러그의 제조방법
US8564183B2 (en) Spark plug and method for manufacturing spark plug
JP4651732B1 (ja) スパークプラグ
KR101293884B1 (ko) 스파크 플러그
JP5211251B1 (ja) スパークプラグ
EP3148021B1 (en) Spark plug
EP3148020B1 (en) Spark plug
JP5728416B2 (ja) スパークプラグ
US9653888B2 (en) Spark plug
JP5349670B1 (ja) スパークプラグ
JP4995863B2 (ja) スパークプラグ用絶縁体、その製造方法及びそれを用いたスパークプラグ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160818

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170822

Year of fee payment: 5