WO2009122941A1

WO2009122941A1 - スパークプラグ

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Publication number: WO2009122941A1
Application number: PCT/JP2009/055683
Authority: WO
Inventors: 鈴木　彰; 加藤　友聡; 柴田　勉; 無笹　守
Original assignee: 日本特殊陶業株式会社
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2009-10-08
Also published as: KR20100130581A; EP2214273B1; US20100264823A1; JP2009245716A; JP4922980B2; EP2214273A1; EP2214273A4; US8299694B2; KR101578951B1; CN101897091A

Abstract

　抵抗体と導電性ガラスシール層との密着性を強化して、耐振動性能及び抵抗体負荷寿命特性に優れ、且つ小径化されたスパークプラグを提供する。絶縁体１２の貫通孔１６に配置される抵抗体１８と中心電極１３とが、その間に設けられた導電性ガラスシール層１９により接合されている。抵抗体１８と接合する導電性ガラスシール層１９の直径Ｄは、１．９ｍｍ以上且つ３．３ｍｍ以下（１．９ｍｍ≦Ｄ≦３．３ｍｍ）であり、抵抗体１８と接合する導電性ガラスシール層１９の接合面２３はお椀形状に形成されており、接合面２３の表面積Ｓａと、導電性ガラスシール層１９の断面積Ｓ１とに基づいて求められるＳａ／Ｓ１は、１．１以上（Ｓａ／Ｓ１≧１．１）である。

Description

スパークプラグ

　本発明は、内燃機関に使用されるスパークプラグに関し、より詳細には、抵抗体が内部に組み込まれたスパークプラグに関する。

　従来、抵抗体が組み込まれたスパークプラグとしては、筒状の絶縁体を有し、この絶縁体内部にはその軸方向に沿って貫通孔が形成されており、そして、この貫通孔に、その一方の端部側から金属製の端子金具を挿入固定し、また他方の端部側には金属製の中心電極が挿入固定されると共に、この貫通孔内において端子金具と中心電極との間に抵抗体が配置される構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この抵抗体はガラス粉末と、カーボンブラック粉末や金属粉末等の導電性物質との混合物からなるが、金属の含有量がそれほど高くない。このため、金属製の端子金具や中心電極との直接の接合は困難な場合が多く、このため、一般にはそれらの間に、比較的多量の金属粉末とガラス粉末との混合物からなる導電性ガラスシール層を配置して接合力を高めた構成が採用されている。

　このような抵抗体入りスパークプラグは、次のようにして製造されている。
　まず、絶縁体の貫通孔に中心電極を挿入固定した後、導電性ガラス粉末を充填し、その後、抵抗体組成物の原料粉末を充填し、更に導電性ガラス粉末を再び充填し、最後に中心電極とは反対側から端子金具を圧入して組立体を作成する。次に、この組立体を加熱炉内に搬入してガラス軟化点以上に加熱し、端子金具をこの端子金具の軸方向に押し込むことにより各層が圧縮される。こうして、中心電極側の導電性ガラスシール層、抵抗体及び端子金具側の導電性ガラスシール層となる。そして端子金具と中心電極とが、それぞれ導電性ガラスシール層を介して抵抗体に接合されると共に絶縁体に固定されることになる（以下、この各層を形成する工程を「層形成工程」とも言う。）。

　特許文献１に記載のスパークプラグは、端子金具の導電性ガラスシール層と接する部分の表層領域に、特定材質の金属層を設けて、端子金具と導電性ガラスシール層との接合力を高めて接合状態の劣化等の不具合を防止している。

特開平１１－３３９９２５号公報

　ところで、近年、エンジンの高出力化や高効率化に対応できるように、バルブ径の拡大、冷却水の増大可能なウォータジャケットの自由な取り回し等、余裕を持ったエンジン設計を可能にするため、或いは、エンジン自体を小型化して省スペース化を図るため、スパークプラグの小径化が自動車の設計の観点から強く求められている。これを実現するためには、絶縁体の小径化が不可避となる。
　一方、絶縁体に要求される機能である耐電圧性能、機械的強度を確保するには、所定の径方向厚さ寸法が必要であり、このため絶縁体の貫通孔、換言すれば、抵抗体及び導電性ガラスシール層の直径も細くせざるを得ない。

　しかし、絶縁体の貫通孔の直径が細くなると、導電性ガラス粉末の充填が十分に行い難く、加えて、抵抗体及び導電性ガラスシール層、特に抵抗体と導電性ガラスシール層との接合部の機械的強度が不足する傾向があり、エンジンからの振動や衝撃がスパークプラグに作用すると、貫通孔の直径が略３．９ｍｍである従来のスパークプラグでは問題が発生することのなかった抵抗体と導電性ガラスシール層の接合面に剥離が生じる場合があり、電気的導通が取り難くなる問題があった。

　特許文献１に記載のスパークプラグは、端子金具の表層領域に、特定材質の金属層を設け、端子金具と導電性ガラスシール層との接合力を高めて、接合状態の劣化や、端子金具の脱落等の防止を図ったものであり、スパークプラグの小径化を目的とする本発明とは異なる技術である。

　本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、抵抗体と導電性ガラスシール層との密着性を強化して、耐振動性能及び抵抗体負荷寿命特性に優れ、且つ小径化されたスパークプラグを提供することにある。

　本発明の上記目的は、下記構成のスパークプラグにより達成される。
（１）　筒状の主体金具と、
　当該主体金具の軸方向に沿って貫通孔が内部に形成され、且つ当該主体金具から露出するように前記主体金具の内部に保持された絶縁体と、
　前記貫通孔の一端部に挿入固定された中心電極と、
　前記貫通孔の他端部に挿入固定された端子金具と、
　前記貫通孔内において前記中心電極と前記端子金具との間に設けられ、且つ前記中心電極と前記軸方向で離間配置された抵抗体と、
　前記貫通孔内において前記抵抗体と前記中心電極との間に隙間なく設けられた導電性ガラスシール層と、
　前記主体金具と電気的に接続され、且つ自身の先端部と前記中心電極との間に所定の火花放電ギャップが形成されるように配設された接地電極と、
を備えるスパークプラグであって、
　前記導電性ガラスシール層の直径Ｄが３．３ｍｍ以下の範囲にあり、且つ
　前記導電性ガラスシール層と前記抵抗体との接合面は、曲面状に形成されている
スパークプラグ。
（２）　前記導電性ガラスシール層の前記直径Ｄが、１．９ｍｍ以上且つ３．０ｍｍ未満の範囲にある
上記（１）のスパークプラグ。
（３）　前記接合面の表面積をＳａとし、且つ前記導電性ガラスシール層の、前記軸方向と直交すると共に当該接合面の縁部を含む断面の断面積をＳ１としたとき、Ｓａ／Ｓ１が、１．１以上である
上記（１）又は（２）のスパークプラグ。
（４）　前記接合面の表面積をＳａとし、且つ前記導電性ガラスシール層の、前記軸方向と直交すると共に当該接合面の縁部を含む断面の断面積をＳ１としたとき、Ｓａ／Ｓ１が、１．５以上である
上記（１）～（３）のいずれか１つのスパークプラグ。
（５）　前記貫通孔は、その径方向断面が円形状になるように形成されており、
　前記中心電極と前記端子金具との前記軸方向の離間距離Ｌが１６ｍｍ以下であり、
　前記抵抗体の最大径をＤＲとし、且つ前記抵抗体の、前記抵抗体のみが前記貫通孔に隙間なく設けられた部分の前記軸方向の最短の長さをＭとしたとき、ＤＲ^２／Ｍが２．２以下である
上記（１）～（４）のいずれか１つのスパークプラグ。
（６）　前記端子金具と前記抵抗体が離間配置されており、
　前記第２の導電性ガラスシール層が、前記貫通孔内において前記端子金具と前記抵抗体との間に隙間なく設けられており、
　前記抵抗体と前記第２の導電性ガラスシール層の第２の接合面は、曲面状に形成されて、その頂部が前記中心電極を向いている
上記（１）～（５）のいずれか１つのスパークプラグ。
（７）　前記第２の接合面の表面積をＳｂとし、且つ前記第２の導電性ガラスシール層の、前記軸方向と直交すると共に当該接合面の縁部を含む断面の断面積をＳ２としたとき、Ｓｂ／Ｓ２が、１．１以上である
上記（６）のスパークプラグ。
（８）　前記第２の接合面の表面積をＳｂとし、且つ前記第２の導電性ガラスシール層の、前記軸方向と直交すると共に当該接合面の縁部を含む断面の断面積をＳ２としたとき、Ｓｂ／Ｓ２が、１．５以上である
上記（６）又は（７）のスパークプラグ。
（９）　前記導電性ガラスシール層は、ガラス粉末及び金属粉末を含む混合物から形成され、
　前記抵抗体は、ガラス粉末、セラミック粉末、及び非金属導電性粉末を含む混合物から形成され、
　前記導電性ガラスシール層に含有される前記ガラス粉末と、前記抵抗体に含有される前記ガラス粉末と、の組成は、互いに異なる
上記（１）～（８）のいずれか１つのスパークプラグ。
（１０）　相手部材に取り付けるための前記主体金具に形成された取付け用の雄ねじは、Ｍ１０以下である
上記（１）～（９）のいずれか１つのスパークプラグ。

　上記（１）の構成によれば、抵抗体と中心電極とが、その間に設けられた導電性ガラスシール層により接合される。抵抗体と接合する導電性ガラスシール層の直径Ｄは３．３ｍｍ以下の範囲（Ｄ≦３．３ｍｍ）にあり、抵抗体との接合面が曲面状に形成されているので、導電性ガラスシール層の直径Ｄが細くなっても、導電性ガラスシール層と抵抗体との接合面の面積を広くすることができる。これにより、接合面の接合力を従来と同等、あるいはそれ以上に高めて、スパークプラグに加わる振動や衝撃等による接合面での剥離や、導通不良等の不具合の発生を防止して、スパークプラグの信頼性を高めることができる。また、スパークプラグの小径化により、エンジン設計の自由度を高めると共に、小型化が可能になる。なお、接合面が、曲面状に形成されていればよく、例えばお椀形状の曲面、或いは複数の凹凸を有した曲面、波形状の曲面等を含むことができる。
　上記（２）の構成によれば、導電性ガラスシール層の直径Ｄが、１．９ｍｍ以上、且つ３．０ｍｍ未満の範囲（１．９ｍｍ≦Ｄ＜３．０ｍｍ）にあるので、更にスパークプラグを小径化することができ、更にエンジン設計の自由度を高めると共に、小型化が可能になる。
　上記（３）の構成によれば、導電性ガラスシール層と抵抗体との接合面の表面積をＳａとし、且つ導電性ガラスシール層の断面積をＳ１としたとき、Ｓａ／Ｓ１が、１．１以上（Ｓａ／Ｓ１≧１．１）であるので、導電性ガラスシール層の直径Ｄを小径としたにも係わらず、導電性ガラスシール層と抵抗体との接合面の面積を広くすることができ、接合力を従来と同等、あるいはそれ以上に高めることができる。更に接合力を高めるには、上記（４）の構成である、Ｓａ／Ｓ１が、１．５以上（Ｓａ／Ｓ１≧１．５）となる構成とするとよい。これにより、接合部での剥離や導通不良等の不具合の発生を防止して信頼性の高いスパークプラグを提供することができる。
　上記（５）の構成によれば、抵抗体の最大径をＤＲとし、且つ抵抗体の軸方向の最短の長さ（抵抗体のみが隙間なく設けられている部分）をＭとしたとき、ＤＲ^２／Ｍが２．２以下（ＤＲ^２／Ｍ≦２．２）であるので、従来、電極間での高電圧スパークに伴って発生していた電波ノイズに対し、この電波ノイズの発生自体を抵抗体により抑制して、ラジオ等の音響機器や、車両に搭載されるコンピュータ等に与える影響を抑制することができる。また、中心電極と端子金具との軸方向離間距離Ｌが１６ｍｍ以下（Ｌ≦１６ｍｍ）であるので、例えば、抵抗体の直径が３ｍｍ以下に小径化されたスパークプラグにおいても、スパークプラグの振動や衝撃による導電性ガラスシール層と抵抗体との接合面への影響を長期間にわたって防止して、小型且つ長寿命のスパークプラグを提供することができる。
　上記（６）の構成によれば、抵抗体と第２の導電性ガラスシール層との第２の接合面が曲面状に形成されているので、第２の導電性ガラスシール層と抵抗体との第２の接合面の面積を広くすることができる。これにより、第２の導電性ガラスシール層の直径を小径としても、第２の導電性ガラスシール層と抵抗体との接合力を従来と同等、あるいはそれ以上に高めて、スパークプラグに加わる振動や衝撃等による第２の接合部での剥離や導通不良等の不具合の発生を防止してスパークプラグの信頼性を高めることができる。
　上記（７）の構成によれば、第２の導電性ガラスシール層と抵抗体との第２の接合面の表面積をＳｂとし、且つ第２の導電性ガラスシール層の断面積をＳ２としたとき、Ｓｂ／Ｓ２が、１．１以上（Ｓｂ／Ｓ２≧１．１）であるので、第２の導電性ガラスシール層の直径を小径としたにも係わらず、第２の導電性ガラスシール層と抵抗体との第２の接合面の面積が広く、接合面における接合力を従来と同等、あるいはそれ以上に高めることができる。更に接合力を高めるには、上記（８）の構成である、Ｓｂ／Ｓ２が、１．５以上（Ｓｂ／Ｓ２≧１．５）となる構成とするとよい。これにより、接合部での剥離や導通不良等の不具合の発生を防止して信頼性の高いスパークプラグを提供することができる。
　上記（９）の構成によれば、導電性ガラスシール層がガラス粉末及び金属粉末を含む混合物から形成され、抵抗体がガラス粉末、セラミック粉末、及び非金属導電性粉末を含む混合物から形成されている。更に、導電性ガラスシール層に含有されるガラス粉末と、抵抗体に含有されるガラス粉末の組成が互いに異なるので、導電性ガラスシール層と抵抗体とを強固に接合することができ、耐振動性、耐衝撃性の優れた長寿命のスパークプラグを提供することができる。
　上記（１０）の構成によれば、例えばエンジン等の相手部材に取り付けるため主体金具に形成された取付け用の雄ねじがＭ１０以下であるので、絶縁体、電極、抵抗体、及び導電性ガラスシール層が小径化された本発明のスパークプラグの効果が顕著に発揮されることになる。

　本発明によれば、抵抗体と導電性ガラスシール層との密着性を強化して、耐振動性能及び抵抗体負荷寿命特性に優れ、且つ小径化されたスパークプラグを提供することができる。

本発明のスパークプラグの断面図である。図１におけるスパークプラグの要部拡大図である。導電性ガラスシール層の直径、接合面の形状を変化させたときの接合面の表面積Ｓａと断面積Ｓ１とにより求められるＳａ／Ｓ１の数値を比較して示す概念図である。

符号の説明

　１１　　主体金具
　１２　　絶縁体
　１２ａ，１２ｂ　絶縁体の両端部
　１３　　中心電極
　１３ａ　中心電極の先端部
　１４　　接地電極
　１４ａ　接地電極の一端部
　１４ｂ　接地電極の他端部
　１４ｃ　接地電極の中間部
　１５　　雄ねじ
　１６　　貫通孔
　１６ａ　貫通孔の一端部
　１６ｂ　貫通孔の他端部
　１７　　端子金具
　１７ａ　端子金具の先端部
　１８　　抵抗体
　１９　　第１の導電性ガラスシール層
　２０　　第２の導電性ガラスシール層
　２３　　第１の導電性ガラスシール層と抵抗体との接合面
　２３ａ　第１の導電性ガラスシール層と抵抗体との接合面の頂部
　２３ｂ　第１の導電性ガラスシール層と抵抗体との接合面の縁部
　２４　　第２の導電性ガラスシール層と抵抗体との接合面（第２の接合面）
　２３ａ　第２の導電性ガラスシール層と抵抗体との接合面の頂部
　２３ｂ　第２の導電性ガラスシール層と抵抗体との接合面の縁部
　１００　スパークプラグ
　Ｄ　　　導電性ガラスシール層の直径
　ＤＲ　　抵抗体の直径
　Ｌ　　　中心電極と端子金具との軸方向離間距離
　Ｍ　　　抵抗体の、抵抗体のみが貫通孔に隙間なく設けられた部分の軸方向の長さ
　Ｓａ　　第１の導電性ガラスシール層と抵抗体の接合面の表面積
　Ｓｂ　　第２の導電性ガラスシール層と抵抗体の接合面の表面積（第２の接合面の表面積）
　Ｓ１　　第１の導電性ガラスシール層の、軸方向と直交すると共に接合面の縁部を含む断面の断面積
　Ｓ２　　第２の導電性ガラスシール層の、軸方向と直交すると共に接合面の縁部を含む断面の断面積
　ｇ　　　火花放電ギャップ

　以下、本発明に係るスパークプラグの好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
　図１は、本発明のスパークプラグの断面図である。図２は、図１におけるスパークプラグの要部拡大図である。

　図１及び図２に示すように、本発明に係るスパークプラグ１００は、筒状の主体金具１１と、この主体金具１１の軸方向に沿って貫通孔１６が内部に形成され、且つ両端部１２ａ，１２ｂが主体金具１１から露出されるようにこの主体金具１１の内部に嵌め込まれて保持された絶縁体１２と、先端部１３ａが露出されるように貫通孔１６の一端部（図中下方）１６ａに挿入固定された中心電極１３と、後端部１７ａが露出されるように貫通孔１６の他端部（図中上方）１６ｂに挿入固定された端子金具１７と、貫通孔１６内において中心電極１３と端子金具１７との間に設けられ、且つ中心電極１３及び端子金具１７のそれぞれに対し軸方向で離間配置された抵抗体１８と、貫通孔１６内において抵抗体１８と中心電極１３との間に隙間なく設けられた第１の導電性ガラスシール層１９と、貫通孔１６内において抵抗体１８と端子金具１７との間に隙間なく設けられた第２の導電性ガラスシール層２０と、主体金具１１に一端部（基部）１４ａが抵抗溶接等により結合され、且つ中間部１４ｃが曲げられて他端部１４ｂが中心電極１３の先端部１３ａに対向配置された略Ｌ字形の接地電極１４と、を備えている。
　なお、以下の説明において、主体金具１１の軸方向において中心電極１３が配置される側を前方側、これと反対側（端子金具が配置される側）を後方側として説明する。

　主体金具１１は炭素鋼等で形成されており、主体金具１１の外周面には、例えばエンジン等の内燃機関のシリンダヘッド（相手部材）に取り付けられるための取付け用の雄ねじ１５が周方向にわたって形成されている。また、この雌ねじ１５は小径化を図るためにＭ１０以下とされている。
　絶縁体１２はアルミナ等のセラミックス焼成体から形成されている。

　貫通孔１６は、径方向断面が軸方向にわたって略均一な円形状になるように形成されており、この貫通孔１６の内径は、１．９ｍｍ以上且つ３．３ｍｍ以下の範囲に設定されている。これにより、第１及び第２の導電性ガラスシール層１９，２０の直径Ｄが、１．９ｍｍ以上且つ３．３ｍｍ以下の範囲に設定されることになる（即ち、１．９ｍｍ≦Ｄ≦３．３ｍｍ）。
　なお、貫通孔１６の前方側の部分のみ、段部を有して縮径されている｛図中では、この部分の内径をｄ１として示している（図２参照）。｝。

　また、貫通孔１６内において端子金具１７と中心電極１３との間には、抵抗体１８が配置されていると共に、抵抗体１８の両端部には第１及び第２の導電性ガラスシール層１９，２０がそれぞれ配置されているので、抵抗体１８は、第１及び第２の導電性ガラスシール層１９，２０を介して中心電極１３及び端子金具１７に電気的に接続されることになる。これら導電性ガラスシール層１９，２０及び抵抗体１８は、導電性の結合層を形成するものであり、その組成等については後述する。

　中心電極１３は、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ：商標名）等の耐熱性及び耐食性に優れたＮｉ合金により円柱状に構成されており、この中心電極１３の先端には、例えば、イリジウムを主成分として５質量％の白金を含有する合金（Ｉｒ－５Ｐｔ）からなる円柱状の貴金属チップ２１がレーザ溶接等により固着されている。また、絶縁体１２の貫通孔１６の内径（縮径部分の内径）ｄ１は、中心電極１３の外径Ｄ１より僅かに大きく、中心電極１３と貫通孔１６との間には、例えば、０．１～０．５ｍｍの径方向隙間Ｃが設けられている。この径方向隙間Ｃは、中心電極１３と絶縁体１２の異なる熱膨張率による熱膨張量の差を回避するための隙間として設けられている。

　接地電極１４は、耐熱性及び耐食性に優れたＮｉ合金により略角柱状に形成されており、中心電極１３の貴金属チップ２１に対向する位置に、例えば、主成分として白金、副成分としてＲｈやＩｒを含有するＰｔ合金からなる円柱状の貴金属チップ２２が、レーザ溶接等により固着されている。また、主体金具１１に、接地電極１４の基部１４ａが結合されることにより、主体金具１１と接地電極１４とが電気的に接続される。

　これにより、中心電極１３の貴金属チップ２１と、接地電極１４の貴金属チップ２２との間には、火花放電ギャップｇが軸方向に形成されることになる。この火花放電ギャップｇの距離は、例えば、略０．９ｍｍ程度として設定されているとよい。そして、その状態で接地電極１４と中心電極１３との間に高電圧を印加することにより、火花放電ギャップｇに火花放電させて、本発明に係るスパークプラグ１００がエンジン等の内燃機関の着火源として機能することになる。

　また、端子金具１７は、例えば、低炭素鋼等で形成されており、その表面にＮｉ系金属層がメッキ等により形成されており、端子金具１７と中心電極１３との軸方向の離間距離Ｌは、１６ｍｍ以下（Ｌ≦１６ｍｍ）に設定されている。

　抵抗体１８は、ガラス粉末、セラミック粉末、及び非金属導電性粉末等を所定量配合して、例えば前述の層形成工程により焼結して形成されており、その抵抗値は例えば、略５ｋΩである。

　そして、このガラス粉末としては、例えば、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ₅、Ｎａ_２Ｏ、ＢａＯ等が適量配合されたホウケイ酸ソーダガラスが例示される。また、セラミック粉末としては、例えば、ＺｒＯ_２が例示され、非金属導電性粉末としては、例えば、カーボンブラックやグラファイトが例示される。また、Ｚｎ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ａｇ，Ｎｉ等の金属粉末や、デキストリン等の有機バインダ等を含有することもできる。

　第１及び第２の導電性ガラスシール層１９，２０は、Ｃｕ及び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、及び上記のホウケイ酸ソーダガラス等のガラス粉末を所定量配合して、例えば前述の層形成工程により焼結して形成される。また、必要に応じてＴｉＯ_２等の半導体性の無機化合物粉末を適量配合することもできる。
　また、このとき、抵抗体１８と導電性ガラスシール層１９，２０とを強固に接合するため、抵抗体１８と導電性ガラスシール層１９，２０に含まれるガラス粉末の組成は、互いに異なっているとよい。

　第１及び第２の導電性ガラスシール層１９，２０は、ガラス軟化点以上に加熱されると共に端子金具１７が軸方向に押し込まれることにより、中心電極１３と貫通孔１６の隙間、及び端子金具１７と貫通孔１６の隙間に充填されて、これら隙間を埋めてシールする。また、このとき、第１の導電性ガラスシール層１９は、中心電極１３及び抵抗体１８にそれぞれ接合し、同様に、第２の導電性ガラスシール層２０は、抵抗体１８及び端子金具１７にそれぞれ接合することになる。

　また、第１の導電性ガラスシール層１９の直径Ｄは、前述したように、１．９ｍｍ以上、且つ３．３ｍｍ以下（１．９ｍｍ≦Ｄ≦３．３ｍｍ）の範囲にされており、より好ましくは１．９ｍｍ以上、且つ３．０ｍｍ未満（１．９ｍｍ≦Ｄ＜３．０ｍｍ）の範囲にされている。

　更に、第１の導電性ガラスシール層１９と抵抗体１８との接合面２３は、頂部２３ａが中心電極１３側を向いたお椀形状（曲面状）に形成されており、この接合面２３の表面積をＳａとし、且つ第１の導電性ガラスシール層１９の断面積（軸方向と直交すると共に接合面２３の縁部２３ｂを含む断面）をＳ１としたとき、Ｓａ／Ｓ１は、１．１以上（Ｓａ／Ｓ１≧１．１）になるように、前述した材料を充填し圧縮する。
　なお、このＳａ／Ｓ１を、１．５以上（Ｓａ／Ｓ１≧１．５）にすると更に好適である。

　このように、第１の導電性ガラスシール層１９と抵抗体１８との接合面２３をお椀形状に形成することにより、第１の導電性ガラスシール層１９の直径Ｄが細くなっても、第１の導電性ガラスシール層１９と抵抗体１８との接合面２３の接合面積を広くすることができる。これにより、接合面２３における第１の導電性ガラスシール層１９と抵抗体１８の接合力を、従来と同等、或いはそれ以上に高めて、スパークプラグ１００に加わる振動や衝撃等による接合面２３での剥離や、導通不良等の不具合の発生を防止して、スパークプラグ１００の信頼性を高めることができる。

　ここで、貫通孔１６と中心電極１３との間には、例えば０．１～０．５ｍｍ程度の僅かな隙間Ｃが存在するので、スパークプラグ１００にエンジン等から振動や衝撃が伝達されると、絶縁体１２に対し中心電極１３が相対的に振動してしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態では、中心電極１３は、第１の導電性ガラスシール層１９を介して広い面積Ｓａで、即ち、大きい接合力で抵抗体１８と接合しているので、接合面２３での剥離発生を防止することができる。

　一方、第２の導電性ガラスシール層２０と抵抗体１８との接合面２４も、第１の導電性ガラスシール層１９と同様に、頂部２４ａが中心電極１３側を向いたお椀形状（曲面状）に形成されており、この接合面２４の表面積Ｓｂとし、且つ第２の導電性ガラスシール層２０の断面積（軸方向に直交すると共に接合面２４の縁部２４ｂを含む断面）をＳ２としたとき、Ｓｂ／Ｓ２は、１．１以上（Ｓｂ／Ｓ２≧１．１）になるように、前述した材料を充填し圧縮する。
　なお、このＳｂ／Ｓ２が、１．５以上（Ｓｂ／Ｓ２≧１．５）になっていると更に好適である。

　このように、第２の導電性ガラスシール層２０と抵抗体１８との接合面２４をお椀形状に形成することにより、第２の導電性ガラスシール層２０の直径が細くなっても、第２の導電性ガラスシール層２０と抵抗体１８との接合面２４の接合面積を広くすることができる。これにより、接合面２４における第２の導電性ガラスシール層２０と抵抗体１８の接合力を、従来と同等、或いはそれ以上の接合力にすることができる。これにより、この接合部２４での剥離や導通不良等の不具合の発生を防止して信頼性の高いスパークプラグ１００を提供することができる。

　また、第２の導電性ガラスシール層２０は、振動や衝撃が直接的に作用する中心電極１３から離間配置されており、第２の導電性ガラスシール層２０と抵抗体１８との接合面２４に作用する振動や衝撃力は第１の接合面２３ほど大きくはなく、したがって、第１の接合面２３と同等の面積比であるＳｂ／Ｓ２≧１．１（好ましくは、Ｓｂ／Ｓ２≧１．５）にすることにより、確実にこの接合面２４での剥離発生を防止することができる。

　そして、抵抗体１８（抵抗体１８のみが貫通孔１６に隙間なく設けられた部分、即ち図中では接合面２３の縁部２３ｂと接合面２４の頂部２４ａとの軸方向距離）の軸方向の最短の長さをＭとし、且つ抵抗体１８の最大径（直径）をＤＲとしたとき、ＤＲ^２／Ｍが２．２以下（ＤＲ^２／Ｍ≦２．２）になるように形成されている。

　これは、発明者の鋭意検討の結果、ＤＲ^２／Ｍ≦２．２の関係を満足させることにより、従来、電極間での高電圧スパークに伴って発生していた電波ノイズに対し、この電波ノイズの発生自体を抵抗体１８により抑制できることがわかったことによる。これにより、本発明のスパークプラグ１００を採用することにより、ラジオ等の音響機器や、車両に搭載されるコンピュータ等に与える電波ノイズの影響が防止される。
　なお、図２に示す本実施形態においては、ＤＲ＝Ｄであるので、Ｄ^２／Ｍ≦２．２となる。

（実施例）
　次に、前述した第１の導電性ガラスシール層１９の直径Ｄ、第１の導電性ガラスシール層１９と抵抗体１８との接合面２３の表面積Ｓａ、及び中心電極１３と端子金具１７の軸方向離間距離Ｌの数値範囲について、評価試験結果を示す図面及び表を参照しながら、更に詳細に説明する。
　図３には、第１の導電性ガラスシール層の直径Ｄ、接合面２３の形状を変化させたときの、接合面２３の表面積Ｓａ及び数値Ｓａ／Ｓ１を比較したものが示されている。
　なお、図３（ａ）～（ｎ）に示す導電性ガラスシール層の直径Ｄは、３．３，３．０，２．８，２．５ｍｍであり、接合面２３のお椀形状の窪み深さが深くなるに従って接合面２３の表面積Ｓａが大きくなっていることがわかる。また、接合面２３の形状は、接合面２３の表面積Ｓａを大きくできるものであれば、お椀形状に限定されるものではなく、図３（ｇ）に示すように、円錐台形とすることも有効であり、或いは図示しない複数の凹凸を有した曲面、波形状の曲面等をすることもできる。なお、図３中では接合面２３の形状について示しているが、接合面２４の表面積Ｓｂについても同様に考えられる。

　以下に、この評価試験の内容を示す。
　第１の導電性ガラスシール層１９の直径Ｄを１．５ｍｍ～３．９ｍｍに変化させると共に、第１の導電性ガラスシール層１９と抵抗体１８との接合面２３の表面積Ｓａと断面積Ｓ１とにより求められる数値（Ｓａ／Ｓ１）を１．０２～３．００に変化させた複数のスパークプラグサンプルを製作した。
　このスパークプラグサンプルを、ＪＩＳ　Ｂ８０３１：２００６（内燃機関－スパークプラグ）に規定された耐衝撃性試験に基づいて、振動振幅２２ｍｍ、衝撃回数４００回／分の条件で、１時間及び２時間（ＪＩＳの規定では１０分であるが、より厳しい条件設定にして過酷試験として行った）の評価試験を行った。
　更に、この耐衝撃性試験の後、同じくＪＩＳ　Ｂ８０３１：２００６に規定された抵抗体負荷寿命試験に基づいて、２０±５ｋＶの高電圧をかけて１．３×１０^７回火花を発生させ、１時間放置後の抵抗値変化を測定した。
　なお、端子金具１７と中心電極１３の軸方向離間距離Ｌは１１ｍｍに設定して一定とした。また、直径Ｄ＝３．９ｍｍは従来のスパークプラグと同一径のものであり、本発明と比較するために同様の試験を行った。

　１時間の耐衝撃性試験後、抵抗体負荷寿命試験を行ったスパークプラグサンプルの抵抗値変化の評価試験結果を表１に、また、２時間の耐衝撃性試験後、抵抗体負荷寿命試験を行ったスパークプラグサンプルの抵抗値変化の評価試験結果を表２にそれぞれ示す。

　ここでは試験前後における抵抗値変化が±１５％以内のものをＡ、±２５％以内のものをＢ、±３０％以内のものをＣ、そして±３０以外のものをＤとして判定した。
　なお、ＪＩＳ　Ｂ８０３１：２００６では、耐衝撃性試験後の抵抗値変化は±１０％以内、抵抗体負荷寿命試験後の抵抗値変化は±３０％以内と規定されている。また、本試験では、ＪＩＳ　Ｂ８０３１：２００６と比較してより厳しい条件設定でおこなっており、本試験でＣ又はＤに判定されたものであっても製品品質上問題があるわけではない。

　表１に示すように、１時間の耐衝撃性試験と抵抗体負荷寿命試験を行った結果、直径Ｄ＝１．８ｍｍ、１．５ｍｍ、及びＳａ／Ｓ１＝１．０２、１．０５のスパークプラグサンプルに大きな抵抗値変化が見られたが、それ以外のスパークプラグサンプルの抵抗値変化は±１５％以内と良好であった。この結果から、直径Ｄが１．９ｍｍ以上、且つ３．３ｍｍ以下（１．９ｍｍ≦Ｄ≦３．３ｍｍ）の範囲にあり、Ｓａ／Ｓ１が１．１以上（Ｓａ／Ｓ１≧１．１）であれば、本発明の目的（小径化時の接合力の強化）を達成し得る良好な結果を得ることがわかる。
　なお、直径Ｄ＝３．９ｍｍは、従来のスパークプラグと同じ直径であるので、小径化を目的とする本発明の範囲から除外した。

　また、表２に示すように、２時間の耐衝撃性試験と抵抗体負荷寿命試験を行った結果、直径Ｄ＝１．８ｍｍ、１．５ｍｍ、及びＳａ／Ｓ１＝１．３０以下のスパークプラグサンプルに大きな抵抗値変化が見られたが、それ以外のスパークプラグサンプルの抵抗値変化は±１５％以内と良好であった。この結果から、直径Ｄが１．９ｍｍ以上、且つ３．０ｍｍ未満（１．９ｍｍ≦Ｄ＜３．０ｍｍ）の範囲にあり、Ｓａ／Ｓ１が１．５以上（Ｓａ／Ｓ１≧１．５）であれば、本発明の目的（小径化時の接合力の強化）を更に達成し得る良好な結果を得ることがわかる。
　また、比較のために試験した直径Ｄ＝３．９ｍｍの従来のスパークプラグは、いずれの評価試験でも全く問題のない結果が得られた。

　表１及び表２の試験結果をふまえ、直径Ｄ＝２．９ｍｍに絞り、端子金具１７と中心電極１３の軸方向離間距離Ｌを４ｍｍ～２２ｍｍまで変化させると共に、第１の導電性ガラスシール層１９と抵抗体１８との接合面２３の表面積Ｓａと断面積Ｓ１とに基づいて求められる数値（Ｓａ／Ｓ１）を１．５～３．００に変化させ、ＪＩＳ　Ｂ８０３１：２００６に基づいて、２時間の耐衝撃性試験を行った後、抵抗体負荷寿命試験を行った。この試験後における抵抗値変化の測定結果を表３に示す。
　なお、判定基準は、表１及び表２と同様とし、またこの場合においても、ＪＩＳ　Ｂ８０３１：２００６と比較してより厳しい条件設定で評価試験を行っているため、本試験でＣ又はＤに判定されたものであっても製品品質上問題があるわけではない。

　表３に示すように、端子金具１７と中心電極１３の軸方向離間距離Ｌが１８ｍｍを越えると、大きな抵抗値変化が見られたが、Ｌ＝１６ｍｍ以下での抵抗値変化は±１５％以内と良好であった。これは、端子金具１７と中心電極１３の軸方向離間距離Ｌが長くなると、製造時における抵抗体組成物の原料粉末（ガラス粉末、セラミック粉末、及び非金属導電性粉末等）や、導電性ガラスシール層の原料粉末（ガラス粉末、金属粉末等）の焼け締まりが十分に行えなくなるためと考えられる。この結果から、端子金具１７と中心電極１３の軸方向離間距離Ｌを、１６ｍｍ以下にした。
　なお、この前述した評価試験の結果は、第２の導電性ガラスシール層２０の直径、接合面２４の表面積Ｓｂについても言えることはいうまでもない。

　更に、前述した、抵抗体１８（図中では接合面２３の縁部２３ｂと接合面２４の頂部２４ａとの軸方向距離）の軸方向長さＭとし、且つ抵抗体１８の直径をＤＲとしたときの、ＤＲ^２／Ｍの数値の数値範囲について、評価試験結果を示す表を参照しながら、更に詳細に説明する。

　以下に、この評価試験の内容を示す。
　抵抗体１８の直径ＤＲ、即ち第１の導電性ガラスシール層１９の直径Ｄを２．０，２．５，３．３の値にそれぞれ変化させ、且つこの各数値それぞれに対して抵抗体１８の軸方向長さＭを変化させた（表４参照）複数のスパークプラグサンプルを製作した。そして、このスパークプラグサンプルを、ＪＡＳＯ：Ｄ００２－２：２００４に規定された電流法に基づいて評価試験を行った。
　この評価試験結果を表４に示す。

　ここでは、静電容量が影響する５００ＭＨｚで、従来品である比較例（Ｄ＝３．９，Ｍ＝６．９ｍｍ，Ｄ^２／Ｍ＝２．２，抵抗値５ｋΩ）と比較して減衰量が同等又はそれ以上のものをＡ、それ以下のものについてはＢとして判定した。

　表４に示すように、Ｄ^２／Ｍが２．２を超えると減衰量が少ないが、一方、Ｄ^２／Ｍ＝２．２以下での減衰量は良好であった。この結果から、Ｄ^２／Ｍを、２．２以下の範囲とした。この場合には、従来、電極間での高電圧スパークに伴って発生する電波ノイズに対し、この電波ノイズの発生自体を抵抗体により抑制して、ラジオ等の音響機器や、車両に搭載されるコンピュータ等に与える影響を抑制することがわかる。

　以上説明したように、本実施形態のスパークプラグ１００によれば、抵抗体１８と導電性ガラスシール層１９，２０との密着性を強化して、耐振動性能及び抵抗体負荷寿命特性に優れ、且つ小径化されたスパークプラグ１００とすることができ、小型であるにも係わらず、従来の大径品と同等以上の性能を有し、振動や高熱等が作用する厳しい環境で使用可能な信頼性の高いスパークプラグ１００を提供することができる。

　なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　本出願は、２００８年３月３１日出願の日本特許出願（特願２００８－０９０１１８）、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims

　筒状の主体金具と、
　当該主体金具の軸方向に沿って貫通孔が内部に形成され、且つ当該主体金具から露出するように前記主体金具の内部に保持された絶縁体と、
　前記貫通孔の一端部に挿入固定された中心電極と、
　前記貫通孔の他端部に挿入固定された端子金具と、
　前記貫通孔内において前記中心電極と前記端子金具との間に設けられ、且つ前記中心電極と前記軸方向で離間配置された抵抗体と、
　前記貫通孔内において前記抵抗体と前記中心電極との間に隙間なく設けられた導電性ガラスシール層と、
　前記主体金具と電気的に接続され、且つ自身の先端部と前記中心電極との間に所定の火花放電ギャップが形成されるように配設された接地電極と、
を備えるスパークプラグであって、
　前記導電性ガラスシール層の直径Ｄが３．３ｍｍ以下の範囲にあり、且つ
　前記導電性ガラスシール層と前記抵抗体との接合面は、曲面状に形成されている
スパークプラグ。
　前記導電性ガラスシール層の前記直径Ｄが、１．９ｍｍ以上且つ３．０ｍｍ未満の範囲にある
請求項１に記載のスパークプラグ。
　前記接合面の表面積をＳａとし、且つ前記導電性ガラスシール層の、前記軸方向と直交すると共に当該接合面の縁部を含む断面の断面積をＳ１としたとき、Ｓａ／Ｓ１が、１．１以上である
請求項１又は請求項２に記載のスパークプラグ。
　前記接合面の表面積をＳａとし、且つ前記導電性ガラスシール層の、前記軸方向と直交すると共に当該接合面の縁部を含む断面の断面積をＳ１としたとき、Ｓａ／Ｓ１が、１．５以上である
請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
　前記貫通孔は、その径方向断面が円形状になるように形成されており、
　前記中心電極と前記端子金具との前記軸方向の離間距離Ｌが１６ｍｍ以下であり、
　前記抵抗体の最大径をＤＲとし、且つ前記抵抗体の、前記抵抗体のみが前記貫通孔に隙間なく設けられた部分の前記軸方向の最短の長さをＭとしたとき、ＤＲ^２／Ｍが２．２以下である
請求項１～請求項４のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
　前記端子金具と前記抵抗体が離間配置されており、
　前記第２の導電性ガラスシール層が、前記貫通孔内において前記端子金具と前記抵抗体との間に隙間なく設けられており、
　前記抵抗体と前記第２の導電性ガラスシール層の第２の接合面は、曲面状に形成されて、その頂部が前記中心電極を向いている
請求項１～請求項５のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
　前記第２の接合面の表面積をＳｂとし、且つ前記第２の導電性ガラスシール層の、前記軸方向と直交すると共に当該接合面の縁部を含む断面の断面積をＳ２としたとき、Ｓｂ／Ｓ２が、１．１以上である
請求項６に記載のスパークプラグ。
　前記第２の接合面の表面積をＳｂとし、且つ前記第２の導電性ガラスシール層の、前記軸方向と直交すると共に当該接合面の縁部を含む断面の断面積をＳ２としたとき、Ｓｂ／Ｓ２が、１．５以上である
請求項６又は請求項７に記載のスパークプラグ。
　前記導電性ガラスシール層は、ガラス粉末及び金属粉末を含む混合物から形成され、
　前記抵抗体は、ガラス粉末、セラミック粉末、及び非金属導電性粉末を含む混合物から形成され、
　前記導電性ガラスシール層に含有される前記ガラス粉末と、前記抵抗体に含有される前記ガラス粉末と、の組成は、互いに異なる
請求項１～請求項８のいずれか１つに記載のスパークプラグ。
　相手部材に取り付けるための前記主体金具に形成された取付け用の雄ねじは、Ｍ１０以下である
請求項１～請求項９のいずれか１つに記載のスパークプラグ。