特許 6369837 スパークプラグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6369837

(24)【登録日】2018年7月20日

(45)【発行日】2018年8月8日

(54)【発明の名称】スパークプラグ

(51)【国際特許分類】

   H01T 13/38 20060101AFI20180730BHJP

   C04B 35/111 20060101ALI20180730BHJP

【ＦＩ】

   H01T13/38

   C04B35/111

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-186376(P2015-186376)

(22)【出願日】2015年9月24日

(65)【公開番号】特開2017-62878(P2017-62878A)

(43)【公開日】2017年3月30日

【審査請求日】2017年3月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087594

【弁理士】

【氏名又は名称】福村 直樹

(72)【発明者】

【氏名】吉田 治樹

(72)【発明者】

【氏名】井笹 純平

(72)【発明者】

【氏名】本田 稔貴

(72)【発明者】

【氏名】横山 裕

(72)【発明者】

【氏名】田中 邦治

(72)【発明者】

【氏名】荒木 信良

(72)【発明者】

【氏名】今 登志樹

【審査官】 山下 寿信

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０７０９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７０９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１９０７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５２９３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５４９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０３４０５５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｔ １３／３８

Ｈ０１Ｔ １３／２０

Ｃ０４Ｂ ３５／１１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に沿って延びる軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の先端側に設けられた中心電極と、前記絶縁体の外周に設けられた主体金具と、前記主体金具の先端に固定された接地電極と、を備えたスパークプラグであって、
前記絶縁体は、前記絶縁体に含まれる元素の酸化物換算での合計質量に対してＡｌ_２Ｏ_３を９０．０質量％以上９８．１質量％以下含有し、気孔率Ａが５％以下であり、下記の加熱処理後の前記絶縁体の表層部の気孔率をＢとすると、気孔率の差（Ｂ−Ａ）が３．５％以下であることを特徴とするスパークプラグ。
（加熱処理）
前記絶縁体を炉内に置いて、炉内の温度を昇温速度７℃／分で室温から１４００℃まで昇温させ、１４００℃で３０分間保持した後、１４００℃から４００℃まで５分毎に１０℃以下の降温速度で降温させて、室温まで温度を下げる。

【請求項2】

前記軸線に直交する平面で切断して得られた前記絶縁体の切断面を前記加熱処理後に電子プローブアナライザーにて分析し、検出された全元素の酸化物換算での合計質量に対するＳｉ成分を酸化物換算したときの質量の割合ＲＡ_Ｓｉが、０．３質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。

【請求項3】

前記絶縁体は、前記絶縁体に含まれる元素の酸化物換算での合計質量に対する、Ｎａ成分及びＫ成分を酸化物換算したときの合計質量の割合が、２００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。

【請求項4】

前記気孔率Ａが１．２％以下であり、前記気孔率の差（Ｂ−Ａ）が２．０％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパークプラグ。

【請求項5】

前記割合ＲＡ_Ｓｉが０．８質量％以上であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のスパークプラグ。

【請求項6】

前記軸線に直交する平面で切断して得られた前記絶縁体の切断面を電子プローブアナライザーにて分析し、検出された全元素の酸化物換算での合計質量に対する、Ｂａ成分、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、及びＳｒ成分を酸化物換算したときの質量の割合（質量％）をそれぞれＲ_Ｂａ、Ｒ_Ｍｇ、Ｒ_Ｃａ、及びＲ_Ｓｒとすると、下記の条件（１）〜（４）を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
（１）０．４≦Ｒ_Ｂａ≦５．０
（２）０≦Ｒ_Ｍｇ≦０．５
（３）０≦Ｒ_Ｃａ≦０．８
（４）０≦Ｒ_Ｓｒ≦１．５

【請求項7】

前記軸線に直交する平面で切断して得られた前記絶縁体の切断面を前記加熱処理後に電子プローブアナライザーにて分析し、検出された全元素の酸化物換算での合計質量に対する、Ｂａ成分、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、及びＳｒ成分を酸化物換算したときの質量の割合（質量％）をそれぞれＲＡ_Ｂａ、ＲＡ_Ｍｇ、ＲＡ_Ｃａ、及びＲＡ_Ｓｒとすると、下記の条件（１１）〜（１４）を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
（１１）０．３≦ＲＡ_Ｂａ≦４．９
（１２）０≦ＲＡ_Ｍｇ≦０．４
（１３）０≦ＲＡ_Ｃａ≦０．７
（１４）０≦ＲＡ_Ｓｒ≦１．４

【請求項8】

軸線方向に沿って延びる軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の先端側に設けられた中心電極と、前記絶縁体の外周に設けられた主体金具と、前記主体金具の先端に固定された接地電極と、を備えたスパークプラグの製造方法であって、
スパークプラグにおけるアルミナで形成された絶縁体を焼結温度１４５０〜１７００℃の範囲内で焼成するに当たり、焼成時の最高温度をＣとしたときに、Ｃ℃からＣ−４００℃まで温度を降下させるときの降温速度を５分ごとに１０℃以下にすることを特徴とするスパークプラグの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、スパークプラグに関する。この発明は、特に、高温環境下における耐電圧性能を維持することができる絶縁体を備えたスパークプラグに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車エンジン等の内燃機関に使用されるスパークプラグは、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分とするアルミナ基焼結体により形成されたスパークプラグ用絶縁体（「絶縁体」とも称する。）を備えている。この絶縁体がアルミナ基焼結体で形成される理由としては、アルミナ基焼結体が耐熱性及び機械的強度等に優れていることが挙げられる。このようなアルミナ基焼結体を得るために、従来より、焼成温度の低減及び焼結性の向上を目的として、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ_２）−酸化カルシウム（ＣａＯ）−酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる三成分系の焼結助剤等が使用されている。

【0003】

このようなスパークプラグが装着される内燃機関の燃焼室は例えば７００℃程度の温度に達することがあり、したがって、スパークプラグには室温から７００℃程度の温度範囲において優れた耐電圧性能を発揮することが要求される。このような耐電圧性能を発揮するスパークプラグの絶縁体等に好適に用いられるアルミナ基焼結体が提案されている。

【0004】

例えば、特許文献１には、「・・・Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）を主成分とし、Ｃａ（カルシウム）成分、Ｓｒ（ストロンチウム）成分、Ｂａ（バリウム）成分から選ばれる少なくとも１種以上の成分（以下、Ｅ．成分と表す）を含有するアルミナ基焼結体からなり、そのアルミナ基焼結体の少なくとも一部には、前記Ｅ．成分とＡｌ（アルミニウム）成分とを少なくとも含む粒子であって、Ｅ．成分を酸化物換算した含有量に対するＡｌ成分を酸化物換算した含有量のモル比が４．５〜６．７の範囲内となる化合物を含む粒子が存在しており、さらに、相対密度が９０％以上であるアルミナ基焼結体からなることを特徴とするスパークプラグ用絶縁体」（特許文献１の請求項１）が記載されている。この発明によると、アルミナ基焼結体中の粒界に存在する残留気孔や粒界における低融点ガラス相の影響による絶縁破壊の発生を抑制し、従来の材料と比較して７００℃近傍といった高温下での耐電圧特性に一層優れた絶縁体を有するスパークプラグを提供できることが開示されている（特許文献１の０００７欄等）。

【0005】

また、特許文献２には、高い耐電圧特性及び高温強度を発揮する絶縁体を備えたスパークプラグを提供することを目的として（特許文献２の００１４欄）、「・・・前記絶縁体は、１．５０μｍ以上の平均結晶粒径ＤＡ（Ａｌ）を有する緻密なアルミナ基焼結体で構成され、当該アルミナ基焼結体は、Ｓｉ成分と、ＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第２族元素のうちＭｇ及びＢａを必須とするとともにＭｇ及びＢａを除く少なくとも他の一元素を含有する第２族元素（２Ａ）成分と、希土類元素（ＲＥ）成分とを、前記Ｓｉ成分の含有率Ｓ（酸化物換算質量％）と前記第２族元素（２Ａ）成分の含有率Ａ（酸化物換算質量％）との合計含有率（Ｓ＋Ａ）に対する前記含有率Ｓの比が０．６０以上となる割合で含有してなることを特徴とするスパークプラグ。」（特許文献２の請求項１）が記載されている。

【0006】

特許文献３には、強度及び耐電圧性能の向上を目的として、「・・・希土類元素と、ＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第２族元素との、質量百分率を用いて表される酸化物換算した場合の含有割合が、０．１≦希土類元素の含有率／第２族元素の含有率≦１．４ を満たし、かつ、前記希土類元素と、酸化バリウムとの質量百分率を用いて表される酸化物換算した場合の含有割合が、０．２≦酸化バリウムの含有率／希土類元素の含有率≦０．８ を満たしており、前記焼結体の断面における任意の６３０μｍ×４８０μｍの領域内に、前記希土類元素を含む結晶を包む７．５μｍ×５０μｍの仮想的な長方形枠が、少なくとも１つ以上存在し、前記長方形枠は、前記長方形枠の面積に対する前記希土類元素を含む結晶の面積の占有率が５％以上、かつ、前記長方形枠を長辺方向に３等分割した場合の各分割領域における前記希土類元素を含む結晶の面積の占有率のうちの最大の面積の占有率と、最小の面積の占有率の比率が５．５以下であることを特徴とする絶縁体。」（特許文献３の請求項１）が記載されている。

【0007】

特許文献４には、「スパークプラグの絶縁体のためのセラミック材料であって、前記セラミック材料の重量パーセント（重量％）で、９８．００重量％から９９．５０重量％の量の酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）と、０．１６重量％から０．７０重量％の量の二族アルカリ土類金属の少なくとも１つの酸化物（二族酸化物）と、０．２５重量％から０．７５重量％の量の二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）とを備える、セラミック材料。」（特許文献４の請求項１）が記載されている。この発明によると、従来よりも大きな絶縁破壊強度を有するセラミック材料を提供できることが開示されている（特許文献４の００６４欄等）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００１−１５５５４６号公報

【特許文献2】国際公開第２００９／１１９０９８号公報

【特許文献3】特開２０１４−１８７００４号公報

【特許文献4】特開２０１３−５２９３５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、近年、内燃機関の高出力化及び燃費向上を図るために燃焼室内の温度を高くする傾向にある。そのため、スパークプラグを構成する絶縁体が、従来よりもさらに高温、例えば約９００℃という高温に曝されることがある。したがって、約９００℃という高温環境下における耐電圧性能を維持することができる絶縁体が求められている。上述した特許文献では、約９００℃という高温環境下に絶縁体が曝されることを想定していない。よって、上述した特許文献に記載された絶縁体では、約９００℃という高温環境下において十分なレベルの耐電圧性能を発揮できないおそれがある。

【0010】

この発明は、高温環境下における耐電圧性能を維持することができる絶縁体を備えたスパークプラグを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記課題を解決するための手段は、
[１] 軸線方向に沿って延びる軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の先端側に設けられた中心電極と、前記絶縁体の外周に設けられた主体金具と、前記主体金具の先端に固定された接地電極と、を備えたスパークプラグであって、
前記絶縁体は、前記絶縁体に含まれる元素の酸化物換算での合計質量に対してＡｌ_２Ｏ_３を９０．０質量％以上９８．１質量％以下含有し、気孔率Ａが５％以下であり、下記の加熱処理後の前記絶縁体の表層部の気孔率をＢとすると、気孔率の差（Ｂ−Ａ）が３．５％以下であることを特徴とするスパークプラグ。
（加熱処理）
前記絶縁体を炉内に置いて、炉内の温度を昇温速度７℃／分で室温から１４００℃まで昇温させ、１４００℃で３０分間保持した後、１４００℃から４００℃まで５分毎に１０℃以下の降温速度で降温させて、室温まで温度を下げる。

【0012】

前記［１］の好ましい態様は、以下の通りである。
[２] 前記軸線に直交する平面で切断して得られた前記絶縁体の切断面を電子プローブアナライザーにて分析し、検出された全元素の酸化物換算での合計質量に対するＳｉ成分を酸化物換算したときの質量の割合ＲＡ_Ｓｉが、０．３質量％以上である。
[３] 前記[１]又は[２]に記載のスパークプラグにおいて、前記絶縁体は、前記絶縁体に含まれる元素の酸化物換算での合計質量に対する、Ｎａ成分及びＫ成分を酸化物換算したときの合計質量の割合が、２００ｐｐｍ以下である。
[４] 前記［１］〜［３］のいずれか一つに記載のスパークプラグにおいて、前記気孔率Ａが１．２％以下であり、前記気孔率の差（Ｂ−Ａ）が２．０％以下である。
[５] 前記［２］〜［４］のいずれか一つに記載のスパークプラグにおいて、前記割合ＲＡ_Ｓｉが０．８質量％以上である。
[６] 前記［１］〜［５］のいずれか一つに記載のスパークプラグにおいて、前記軸線に直交する平面で切断して得られた前記絶縁体の切断面を電子プローブアナライザーにて分析し、検出された全元素の酸化物換算での合計質量に対する、Ｂａ成分、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、及びＳｒ成分を酸化物換算したときの質量の割合（質量％）をそれぞれＲ_Ｂａ、Ｒ_Ｍｇ、Ｒ_Ｃａ、及びＲ_Ｓｒとすると、下記の条件（１）〜（４）を満たす。
（１）０．４≦Ｒ_Ｂａ≦５．０
（２）０≦Ｒ_Ｍｇ≦０．５
（３）０≦Ｒ_Ｃａ≦０．８
（４）０≦Ｒ_Ｓｒ≦１．５
[７] 前記軸線に直交する平面で切断して得られた前記絶縁体の切断面加熱処理後に電子プローブアナライザーにて分析し、検出された全元素の酸化物換算での合計質量に対する、Ｂａ成分、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、及びＳｒ成分を酸化物換算したときの質量の割合（質量％）をそれぞれＲＡ_Ｂａ、ＲＡ_Ｍｇ、ＲＡ_Ｃａ、及びＲＡ_Ｓｒとすると、下記の条件（１１）〜（１４）を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスパークプラグ。
（１１）０．３≦ＲＡ_Ｂａ≦４．９
（１２）０≦ＲＡ_Ｍｇ≦０．４
（１３）０≦ＲＡ_Ｃａ≦０．７
（１４）０≦ＲＡ_Ｓｒ≦１．４
[７] 前記[１]に記載のスパークプラグの製造方法であって、スパークプラグにおけるアルミナで形成された絶縁体を焼結温度１４５０〜１７００℃の範囲内で焼成するに当たり、焼成時の最高温度をＣとしたときに、Ｃ℃からＣ−４００℃まで温度を降下させるときの降温速度を５分ごとに１０℃以下にすることを特徴とするスパークプラグの製造方法である。

【発明の効果】

【0013】

この発明に係るスパークプラグは、絶縁体がＡｌ_２Ｏ_３を９０．０質量％以上９８．１質量％以下含有し、気孔率Ａが５％以下であり、前記加熱処理前後の絶縁体の気孔率の差（Ｂ−Ａ）が３．５％以下であるので、例えば、約９００℃という高温環境下で使用しても耐電圧性能を維持することができる。したがって、この発明によると、高温環境下における耐電圧性能を維持することができる絶縁体を備えたスパークプラグを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグの一部断面全体説明図である。

【図2】図２は、実施例において耐電圧性能を測定するのに用いた耐電圧測定装置を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

この発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグを図１に示す。図１はこの発明に係るスパークプラグの一実施例であるスパークプラグ１の一部断面全体説明図である。なお、図１では紙面下方すなわち後述する接地電極が配置されている側を軸線Ｏの先端方向、紙面上方を軸線Ｏの後端方向として説明する。

【0016】

このスパークプラグ１は、図１に示されるように、軸線Ｏ方向に沿って延びる軸孔２を有する略円筒形状の絶縁体３と、前記軸孔２内の先端側に設けられた略棒状の中心電極４と、前記軸孔２内の後端側に設けられた端子金具５と、前記中心電極４と前記端子金具５とを前記軸孔２内で電気的に接続する接続部６と、前記絶縁体３の外周に設けられた略円筒形状の主体金具７と、前記主体金具７の先端に固定された基端部及び前記中心電極４に間隙Ｇを介して対向するように配置された先端部を有する接地電極８とを備える。

【0017】

前記絶縁体３は、軸線Ｏ方向に延びる軸孔２を有し、略円筒形状を有している。絶縁体３は、後端側胴部１１と、大径部１２と、先端側胴部１３、脚長部１４とを備えている。後端側胴部１１は、端子金具５を収容し、端子金具５と主体金具７とを絶縁する。大径部１２は、該後端側胴部よりも先端側において径方向外向きに突出している。先端側胴部１３は、該大径部１２の先端側において接続部６を収容し、大径部１２より小さい外径を有する。脚長部１４は、該先端側胴部１３の先端側において中心電極４を収容し、先端側胴部１３より小さい外径及び内径を有する。先端側胴部１３と脚長部１４との内周面は棚部１５を介して接続されている。この棚部１５に後述する中心電極４の鍔部１６が当接するように配置され、中心電極４が軸孔２内に固定されている。先端側胴部１３と脚長部１４との外周面は段部１７を介して接続される。この段部１７に後述する主体金具７のテーパ部１８が板パッキン１９を介して当接し、絶縁体３が主体金具７に対して固定されている。絶縁体３は、絶縁体３における先端方向の端部が主体金具７の先端面から突出した状態で、主体金具７に固定されている。絶縁体３は、機械的強度、熱的強度、電気的強度を有する材料で形成される。この発明の特徴部分である絶縁体３の詳細については、後述する。

【0018】

前記絶縁体３の軸孔２内には、その先端側に中心電極４、後端側に端子金具５、中心電極４と端子金具５との間には接続部６が設けられている。接続部６は、中心電極４及び端子金具５を軸孔２内に固定すると共にこれらを電気的に接続する。前記接続部６は、抵抗体２１と、第１シール体２２と、第２シール体２３とにより形成されている。抵抗体２１は、伝播雑音を低減するために配置されている。第１シール体２２は、該抵抗体２１と中心電極４との間に設けられている。第２シール体２３は、該抵抗体２１と端子金具５との間に設けられている。抵抗体２１は、ガラス粉末、非金属導電性粉末及び金属粉末等を含有する組成物を焼結して形成され、その抵抗値は通常１００Ω以上である。第１シール体２２及び第２シール体２３は、ガラス粉末及び金属粉末等を含有する組成物を焼結して形成され、その抵抗値は通常１００ｍΩ以下である。この実施態様における接続部６は、抵抗体２１と第１シール体２２と第２シール体２３とにより形成されているが、抵抗体２１と第１シール体２２と第２シール体２３の少なくとも１つにより形成されていてもよい。

【0019】

前記主体金具７は、略円筒形状を有しており、絶縁体３を内装することにより絶縁体３を保持するように形成されている。主体金具７における先端方向の外周面にはネジ部２４が形成されている。このネジ部２４を利用して図示しない内燃機関のシリンダヘッドにスパークプラグ１が装着される。前記主体金具７は、ネジ部２４の後端側にフランジ状のガスシール部２５を有し、ガスシール部２５の後端側にスパナやレンチ等の工具を係合させるための工具係合部２６、工具係合部２６の後端側に加締め部２７を有する。加締め部２７及び工具係合部２６の内周面と絶縁体３の外周面との間に形成される環状の空間にはリング状のパッキン２８，２９及び滑石３０が配置され、絶縁体３が主体金具７に対して固定されている。ネジ部２４の内周面における先端側は、脚長部１４に対して空間を有するように配置されている。そして、径方向内向きに突出する突起部３２における後端側のテーパ状に拡径するテーパ部１８と絶縁体３の段部１７とが環状の板パッキン１９を介して当接している。主体金具７は、導電性の鉄鋼材料、例えば、低炭素鋼により形成されることができる。

【0020】

端子金具５は、中心電極４と接地電極８との間で火花放電を行うための電圧を外部から中心電極４に印加するための端子である。端子金具５は、絶縁体３の後端側からその一部が露出した状態で軸孔２内に挿入されて第２シール体２３により固定されている。端子金具５は、低炭素鋼等の金属材料により形成されることができる。

【0021】

前記中心電極４は、前記接続部６に接する後端部３４と、前記後端部３４から先端側に延びる棒状部３５とを有する。後端部３４は、径方向外向きに突出する鍔部１６を有する。該鍔部１６が絶縁体３の棚部１５に当接するように配置され、軸孔２内周面と後端部３４の外周面との間に第１シール体２２が充填されていることで、中心電極４は、その先端が絶縁体３の先端面から突出した状態で絶縁体３の軸孔２内に固定され、主体金具７に対して絶縁保持されている。中心電極４における後端部３４と棒状部３５とは、Ｎｉ合金等の中心電極４に使用される公知の材料で形成されることができる。中心電極４は、Ｎｉ合金等により形成される外層と、Ｎｉ合金よりも熱伝導率の高い材料により形成され、該外層の内部の軸心部に同心に埋め込まれるように形成されてなる芯部とにより形成されてもよい。芯部を形成する材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｇ、Ａｇ合金、純Ｎｉ等を挙げることができる。

【0022】

前記接地電極８は、例えば、略角柱形状に形成されてなり、基端部が主体金具７の先端部に接合され、途中で略Ｌ字状に屈曲され、先端部が中心電極４の先端部との間に間隙Ｇを介して対向するように形成されている。この実施形態における間隙Ｇは、中心電極４の先端と接地電極８の側面との最短距離である。この間隙Ｇは、通常、０．３〜１．５ｍｍに設定される。前記接地電極８は、Ｎｉ合金等の接地電極８に使用される公知の材料で形成されることができる。また、中心電極４と同様に接地電極の軸芯部にＮｉ合金よりも熱伝導率の高い材料により形成される芯部が設けられていてもよい。

【0023】

この発明の特徴部分である絶縁体について、以下に詳細に説明する。

【0024】

前記絶縁体３は、前記絶縁体３に含まれる元素の酸化物換算での合計質量に対してＡｌ_２Ｏ_３を９０．０質量％以上９８．１質量％以下含有する。絶縁体３がＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）を前記含有率で含有すると耐電圧性能及び機械的特性等に優れる。Ａｌ_２Ｏ_３の含有率が９８．１質量％を超えると、焼成の過程で絶縁体３に連続孔が形成され易く、耐電圧性能が低下する。Ａｌ_２Ｏ_３の含有率が９０．０質量％未満であると、相対的にガラス相の割合が増大するので、例えば、９００℃という高温環境下で使用した場合に、ガラス相が移動して、気孔が形成され易くなり、耐電圧性能が低下する。

【0025】

近年のエンジンでは、スパークプラグが高温環境下に曝されるので、絶縁体の絶縁抵抗が低下し易く、耐電圧性能が低下し易くなっている。発明者らは、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とするアルミナ焼結体からなる絶縁体について、高温環境下における耐電圧性能を向上させるべく鋭意検討した。その結果、絶縁体の気孔率Ａを小さくするだけでは、高温環境下での使用による絶縁体３の耐電圧性能の低下を抑制できず、絶縁体３の気孔率Ａと後述する加熱処理後の気孔率Ｂとが所定の範囲にある場合に、高温環境下における耐電圧性能を維持できることを見出した。

【0026】

前記絶縁体３は、Ａｌ_２Ｏ_３の含有率が前記範囲内にあるアルミナ焼結体からなるとき、気孔率Ａが５％以下であり、下記の加熱処理後の前記絶縁体の気孔率をＢとしたとき、加熱処理前後の気孔率の差（Ｂ−Ａ）が３．５％以下であると、例えば、９００℃という高温環境下で使用しても耐電圧性能を維持することができる。
（加熱処理）
前記絶縁体を炉内に置いて、炉内の温度を昇温速度７℃／分で室温から１４００℃まで昇温させ、１４００℃で３０分間保持した後、１４００℃から４００℃まで５分毎に１０℃以下の降温速度で降温させて、室温まで温度を下げる。

【0027】

前記絶縁体３の気孔率Ａが高いほど電界集中が起こり易くなるので、気孔率Ａは５％以下であり、１．２％以下であることが好ましい。気孔率Ａが５％を超えると、電界集中により絶縁体３の劣化が加速する。前記加熱処理後の絶縁体３の気孔率Ｂは、加熱処理前の気孔率Ａに比べて増大する。この増大量（差（Ｂ−Ａ））が大きいほど高温環境下における耐電圧性能が低下し易くなるので、この増大量（差（Ｂ−Ａ））は３．５％以下であり、２．０％以下であることが好ましい。この増大量が小さいほど高温環境下における耐電圧性能の低下を抑制することができる。前記加熱処理前後の気孔率の差（Ｂ−Ａ）が３．５％を超えると、高温環境下における耐電圧性能が低下する。

【0028】

前記加熱処理及び気孔率Ａ及びＢの測定方法について、具体的に説明する。まず、スパークプラグ１を軸線Ｏに直交し、かつパッキン１９を通る面で切断し、絶縁体３の切断面を露出させる。切断面を露出させた絶縁体３を熱硬化性樹脂に埋め込み、切断面を鏡面研磨する。鏡面研磨した研磨面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、気孔のみを検出できるようにコントラスト等を調整して、例えば５００倍で撮影する。画像解析ソフトを使用して、撮影した画像を気孔とそれ以外の部分とに２値化し、次いで、画像全体の面積に対する気孔の面積割合を算出することにより、気孔率Ａを求める。
次いで、加熱処理を行う前に、絶縁体３を加熱して絶縁体３を熱可塑性樹脂から取り出す。取り出した絶縁体３を、例えば電気炉内に載置して、大気雰囲気で、電気炉内の温度を昇温速度７℃／分で室温（２５℃）から１４００℃まで昇温させ、１４００℃で３０分間保持した後、１４００℃から４００℃まで５分毎に１０℃以下の降温速度で降温させて、室温まで温度を下げる加熱処理を行う。
次いで、加熱処理後の絶縁体３の研磨面をＳＥＭで観察し、気孔率Ａの求め方と同様にして気孔率Ｂを求める。

【0029】

気孔率Ａ及びＢは、絶縁体３を形成するために準備した、アルミナを主成分とするアルミナ粉末の組成、粒度分布、成形体を形成するときのプレス圧等のプレス条件、焼成条件等を適宜変更することにより調整することができる。

【0030】

前記絶縁体３は、通常、Ｓｉ成分を含有する。Ｓｉ成分は、酸化物、イオン等として絶縁体３中に存在する。Ｓｉ成分は、焼結時には溶融して通常液相を生じるので、アルミナ焼結体の緻密化を促進する焼結助剤として機能する。Ｓｉ成分は、焼結後はアルミナ粒子の粒界にガラス相を形成する場合とＡｌ等の他の元素と共に結晶相を形成する場合とがある。

【0031】

絶縁体３に含まれるＳｉ成分に関して、軸線Ｏに直交する平面で切断して得られた絶縁体３の切断面を加熱処理後に電子プローブアナライザー（ＥＰＭＡ）にて分析し、検出された全元素の酸化物換算での合計質量に対するＳｉ成分を酸化物換算したときの質量の割合ＲＡ_Ｓｉが、０．３質量％以上であることが好ましく、０．８質量％以上であることがより好ましい。絶縁体３中のＳｉ成分はアルミナ粒子の粒界に存在するガラス相に含まれる場合と結晶相に含まれる場合とがあり、１４００℃という高温に所定時間保持する加熱処理を行った後には、結晶相に含まれていたＳｉ成分が絶縁体３の切断面上に残留すると考えられる。絶縁体３に含有されるＳｉ成分のうち結晶相に含まれるＳｉ成分が多いほど、高温環境下における耐電圧性能に優れる。したがって、前記割合ＲＡ_Ｓｉが０．３質量％以上、特に０．８質量％以上であると、高温環境下における耐電圧性能により一層優れた絶縁体３を備えたスパークプラグ１を提供することができる。前記割合ＲＡ_Ｓｉが３．５質量％を超えると、絶縁体３の導通経路が多くなり、高温環境下における耐電圧性能が低下するおそれがあるので、３．５質量％以下であることが好ましい。

【0032】

前記絶縁体３に含まれるＮａ成分及びＫ成分は、少ないことが好ましい。具体的には、絶縁体３に含まれる元素の酸化物換算での合計質量に対する、Ｎａ成分及びＫ成分を酸化物換算したときの合計質量の割合が、２００ｐｐｍ以下であるのが好ましい。絶縁体３におけるＮａ成分及びＫ成分の合計質量の割合（酸化物換算）が２００ｐｐｍ以下であると、加熱処理後の気孔率Ｂの値を３．５％以下に調整し易くなり、その結果、高温環境下における耐電圧性能の低下を抑制することができる。

【0033】

前記絶縁体３におけるＮａ成分及びＫ成分の含有率は、ＩＣＰ発光分光分析法により求めることができる。

【0034】

前記絶縁体３は、通常、ＩＵＰＡＣ１９９０年勧告に基づく周期表の第２族元素の成分（以下、第２族元素成分と称する）を含有する。第２族元素成分は、酸化物、イオン等として絶縁体３中に存在する。第２族元素成分は、焼結時には溶融して通常液相を生じるので、アルミナ焼結体の緻密化を促進する焼結助剤として機能する。アルミナ焼結体が第２族元素成分を含有していると、緻密なアルミナ焼結体となり、耐電圧性能及び高温強度が向上する。絶縁体３に含まれる第２族元素成分は、低毒性の観点からＢａ成分、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、及びＳｒ成分が好ましい。絶縁体３は、Ｂａ成分、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、及びＳｒ成分のうち少なくともＢａ成分を含むのが好ましく、Ｂａ成分以外の成分は含んでも含まなくてもよいが、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、及びＳｒ成分のうちの少なくとも一種を含むのが好ましい。

【0035】

絶縁体３に含まれる第２族元素成分に関して、軸線Ｏに直交する平面で切断して得られた絶縁体３の切断面を電子プローブアナライザー（ＥＰＭＡ）にて分析し、検出された全元素の酸化物換算での合計質量に対する、Ｂａ成分、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、及びＳｒ成分を酸化物換算したときの質量の割合（質量％）をそれぞれＲ_Ｂａ、Ｒ_Ｍｇ、Ｒ_Ｃａ、及びＲ_Ｓｒとすると、下記の条件（１）〜（４）を満たすことが好ましい。
（１）０．４≦Ｒ_Ｂａ≦５．０
（２）０≦Ｒ_Ｍｇ≦０．５
（３）０≦Ｒ_Ｃａ≦０．８
（４）０≦Ｒ_Ｓｒ≦１．５

【0036】

絶縁体３に含まれる第２族元素成分に関して、条件（１）〜（４）を満たすと、高温環境下における耐電圧性能の低下をより一層抑制することができる。条件（１）〜（４）に示されている各成分の質量割合の上限値を超えると、ガラス相が多く形成され、高温環境下における耐電圧性能が低下するおそれがある。Ｂａ元素は、第２族元素の中でも原子半径が大きく、高温環境下及び高電圧印加時においてマイグレーションが発生し難い。また、Ｂａ成分は、焼結時には液相を形成し、焼結後には結晶相を形成し易いので、焼結助剤の中でもＢａ成分を多く含有すると耐電圧性能に優れた絶縁体３を備えたスパークプラグ１を提供することができる。したがって、絶縁体３は、第２族元素成分の中でもＢａ成分を多く含有するのが好ましい。原子半径の大きさは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇの順に小さくなる。原子半径が大きい元素ほどマイグレーションが発生し難いので、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇの順に多く含まれているのが好ましい。

【0037】

絶縁体に含まれる第２族元素成分に関して、軸線Ｏに直交する平面で切断して得られた絶縁体３の切断面を前記加熱処理後に電子プローブアナライザー（ＥＰＭＡ）にて分析し、検出された全元素の酸化物換算での合計質量に対する、Ｂａ成分、Ｍｇ成分、Ｃａ成分、及びＳｒ成分を酸化物換算したときの質量の割合（質量％）をそれぞれＲＡ_Ｂａ、ＲＡ_Ｍｇ、ＲＡ_Ｃａ、及びＲＡ_Ｓｒとすると、下記の条件（１１）〜（１４）を満たすことが好ましい。
（１１）０．３≦ＲＡ_Ｂａ≦４．９
（１２）０≦ＲＡ_Ｍｇ≦０．４
（１３）０≦ＲＡ_Ｃａ≦０．７
（１４）０≦ＲＡ_Ｓｒ≦１．４

【0038】

前記加熱処理後の絶縁体３に含まれる第２族元素成分に関して、条件（１１）〜（１４）を満たすと、高温環境下における耐電圧性能の低下をより一層抑制することができる。加熱処理前の絶縁体３に含まれる各成分の質量割合を示す条件（１）〜（４）と加熱処理後の絶縁体３に含まれる各成分の質量割合を示す条件（１１）〜（１４）とを比較すると、上限値及び下限値が加熱処理後の方が小さいのは、１４００℃という高温に所定時間保持する加熱処理を行った後には、絶縁体３の切断面に存在していたガラス相が絶縁体３の切断面から内部へと移動する場合があるからである。Ｂａ成分、Ｓｒ成分、Ｃａ成分、及びＭｇ成分は、アルミナ粒子の粒界に存在するガラス相に含まれる場合と結晶相に含まれる場合とがある。結晶相に含まれているＢａ成分、Ｓｒ成分、Ｃａ成分、及びＭｇ成分は、加熱処理後においても絶縁体３の切断面上に残留し易い。したがって、Ｂａ成分、Ｓｒ成分、Ｃａ成分、及びＭｇ成分は、加熱処理後において条件（１１）〜（１４）を満たすように含有されるのが好ましい。また、加熱処理前と同様に加熱処理後においても、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇの順に多く含まれているのが好ましい。

【0039】

前記絶縁体３は、希土類元素成分を含んでいてもよい。希土類元素成分は、酸化物、イオン等として絶縁体３中に存在する。希土類元素成分は、Ｓｉ成分等と共にガラス相を形成することもあるし、Ａｌ成分等と共にアルミナ結晶相を形成することもある。希土類元素成分としては、Ｓｃ成分、Ｙ成分、Ｌａ成分、Ｃｅ成分、Ｐｒ成分、Ｎｄ成分、Ｐｍ成分、Ｓｍ成分、Ｅｕ成分、Ｇｄ成分、Ｔｂ成分、Ｄｙ成分、Ｈｏ成分、Ｅｒ成分、Ｔｍ成分、Ｙｂ成分、及びＬｕ成分を挙げることができる。

【0040】

前記絶縁体３は、アルミナ及びアルミナ以外の結晶相を少なくとも１種含有するのが好ましい。アルミナ以外の結晶相としては、例えば、セルシアンを挙げることができる。絶縁体３がアルミナ以外の結晶相を含有すると、高温環境下においてスパークプラグ１を稼働させた場合に耐電圧性能の低下をより一層抑制することができる。これらの結晶相の存在は、例えば、Ｘ線回折により得られたＸ線回折チャートと例えばＪＣＰＤＳカードとを対比することで、確認することができる。

【0041】

絶縁体３を形成するアルミナ焼結体は、Ａｌ成分を必須成分として含み、通常、Ｓｉ成分及び第２族元素成分を含む。さらに、この発明の目的を損なわない範囲で、Ｎａ成分、Ｋ成分、希土類元素成分、及びその他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ等が挙げられる。その他の成分の合計含有量は、例えば、絶縁体３に含まれる元素の酸化物換算での合計質量に対して、酸化物換算で１．０質量％以下であるのが好ましい。

【0042】

前記スパークプラグ１は、例えば次のようにして製造される。まず、この発明の特徴部分である絶縁体３の製造方法について説明する。

【0043】

まず、原料粉末、すなわち、Ａｌ化合物粉末と、Ｓｉ化合物粉末と、第２族元素化合物粉末とをスラリー中で混合する。ここで、各粉末の混合割合は、例えばアルミナ焼結体からなる絶縁体３における各成分の含有率と同一に設定することができる。この混合は、原料粉末の混合状態を均一にし、かつ得られる焼結体を高度に緻密化することができるように、８時間以上にわたって混合されるのが好ましい。

【0044】

Ａｌ化合物粉末は、焼成によりＡｌ成分に転化する化合物であれば特に制限はなく、通常、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末が用いられる。Ａｌ化合物粉末は、現実的に不可避不純物、例えばＮａ等を含有していることがあるので、高純度のものを用いるのが好ましく、例えば、Ａｌ化合物粉末おける純度は９９．５％以上であるのが好ましい。Ａｌ化合物粉末は、緻密なアルミナ焼結体を得るには、通常、その平均粒径が０．１〜５．０μｍの粉末を使用するのがよい。ここで、平均粒径は日機装株式会社製のマイクロトラック粒度分布測定装置（ＭＴ−３０００）によりレーザー回折法で測定した値である。

【0045】

Ｓｉ化合物粉末は、焼成によりＳｉ成分に転化する化合物であれば特に制限はなく、例えば、Ｓｉの酸化物（複合酸化物を含む。）、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩等、リン酸塩等の各種無機系粉末を挙げることができる。具体的にはＳｉＯ_２粉末等を挙げることができる。なお、Ｓｉ化合物粉末として酸化物以外の粉末を使用する場合には、その使用量は酸化物に換算したときの酸化物換算質量％で把握する。Ｓｉ化合物粉末の純度はＡｌ化合物粉末と基本的に同様である。

【0046】

第２族元素化合物粉末は、焼成により第２族元素成分、例えば、Ｂａ成分、Ｓｒ成分、Ｃａ成分、及びＭｇ成分に転化する化合物であれば特に制限はなく、例えば、第２族元素の酸化物（複合酸化物を含む。）、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩等、リン酸塩等の各種無機系粉末を挙げることができる。第２族元素化合物粉末は、Ｂａ化合物粉末と、Ｓｒ化合物粉末、Ｃａ化合物粉末、及び／又はＭｇ化合物粉末とであるのが好ましい。具体的には、Ｂａ化合物粉末としてＢａＯ粉末、ＢａＣＯ_３粉末、Ｓｒ化合物粉末としてＳｒＯ粉末、ＳｒＣＯ_３粉末、Ｃａ化合物粉末としてＣａＯ粉末、ＣａＣＯ_３粉末、Ｍｇ化合物粉末としてＭｇＯ粉末、ＭｇＣＯ_３粉末等が挙げられる。なお、第２族元素化合物粉末として酸化物以外の粉末を使用する場合には、その使用量は酸化物に換算したときの酸化物換算質量％で把握する。第２族元素化合物粉末の純度はＡｌ化合物粉末と基本的に同様である。

【0047】

この原料粉末を溶媒に分散させ、バインダーとして例えば親水性結合剤を配合することにより、スラリー中で混合する。このとき用いられる溶媒としては、例えば、水、アルコール等を挙げることができる。親水性結合剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、水溶性アクリル樹脂、アラビアゴム、デキストリン等を挙げることができる。これらの親水性結合剤及び溶媒は１種単独でも２種以上を併用することもできる。親水性結合剤及び溶媒の使用割合は、原料粉末を１００質量部としたときに、親水性結合剤は０．１〜５．０質量部、好ましくは０．５〜３．０質量部であり、溶媒として水を使用する場合には４０〜１２０質量部、好ましくは５０〜１００質量部である。

【0048】

次いで、このスラリーをスプレードライ法等により噴霧乾燥して平均粒径５０〜２００μｍ、好ましくは７０〜１５０μｍに造粒する。この平均粒径はいずれもレーザー回折法（日機装株式会社製、マイクロトラック粒度分布測定装置（ＭＴ−３０００））により測定した値である。

【0049】

次いで、この造粒物を例えばラバープレス又は金型プレス等でプレス成形して好ましくは前記絶縁体３の形状及び寸法を有する未焼成成形体を得る。プレス成形は、５０〜２００ＭＰａの加圧下で行われるのが好ましい。プレス圧が前記範囲内にあると、得られるアルミナ焼結体の気孔率Ａを５％以下に調整し易くなる。得られた未焼成成形体は、その外面がレジノイド砥石等で研削されることにより形状が整えられる。

【0050】

所望の形状に研削整形された未焼成成形体を、大気雰囲気で１４５０〜１７００℃、好ましくは１５５０〜１６５０℃の範囲における所定の温度で、１〜８時間、好ましくは３〜７時間保持して焼成することにより、アルミナ焼結体が得られる。アルミナ焼結体は焼成温度が１４５０〜１７００℃であると、焼結体が十分に緻密化し易く、アルミナ成分の異常粒成長が生じ難いので、得られるアルミナ焼結体の耐電圧性能及び機械的強度を確保することができる。また、焼成時間が１〜８時間であると、焼結体が十分に緻密化し易く、アルミナ成分の異常粒成長が生じ難いので、得られるアルミナ焼結体の耐電圧性能及び機械的強度を確保することができる。アルミナ焼結体の焼成条件として、未焼成成形体を焼成するときの最高温度をＣとしたとき、Ｃ℃からＣ−４００℃まで温度を降下させるときの降温速度を５分毎に１０℃以下とするのが好ましい。降温速度を前記範囲とすることにより、加熱処理後の気孔率の差（Ｂ−Ａ）を３．５％以下に調整することができる。また、降温速度を前記範囲とすることにより、アルミナ以外の結晶相が析出し易くなり、緻密なアルミナ焼結体を得ることができる。

【0051】

このようにしてアルミナ焼結体からなる絶縁体３が得られる。この絶縁体３を備えたスパークプラグ１は、例えば次のようにして製造される。すなわち、Ｎｉ合金等の電極材料を所定の形状及び寸法に加工して中心電極４及び接地電極８を作製する。電極材料の調整及び加工を連続して行うこともできる。例えば、真空溶解炉を用いて、所望の組成を有するＮｉ合金等の溶湯を調整し、真空鋳造にて各溶湯から鋳塊を調整した後、この鋳塊を、熱間加工、線引き加工等して、所定の形状及び所定の寸法に適宜調整して、中心電極４及び接地電極８を作製することができる。

【0052】

次いで、所定の形状及び寸法に塑性加工等によって成形した主体金具７の端面に接地電極８の一端部を電気抵抗溶接等によって接合する。次いで、絶縁体３に中心電極４を公知の手法により組付け、第１シール体２２を形成する組成物、抵抗体２１を形成する組成物、第２シール体２３を形成する組成物をこの順に軸孔２内に予備圧縮しつつ充填する。次いで、軸孔２内の端部から端子金具５を圧入しつつ組成物を圧縮加熱する。こうして前記組成物が焼結して抵抗体２１、第１シール体２２及び第２シール体２３が形成される。次いで、接地電極８が接合された主体金具７に、この中心電極４等が固定された絶縁体３を組付ける。最後に、接地電極８の先端部を中心電極４側に折り曲げて、接地電極８の一端が中心電極４の先端部と対向するようにして、スパークプラグ１が製造される。

【0053】

本発明に係るスパークプラグ１は、自動車用の内燃機関例えばガソリンエンジン等の点火栓として使用され、内燃機関の燃焼室を区画形成するヘッド（図示せず）に設けられたネジ穴に前記ネジ部２４が螺合されて、所定の位置に固定される。この発明に係るスパークプラグ１は、如何なる内燃機関にも使用することができる。この発明に係るスパークプラグ１は、高温環境下で使用されても優れた耐電圧性能を有するので、燃焼室内が例えば９００℃という高温になる内燃機関に特に好適である。

【0054】

この発明に係るスパークプラグ１は、前述した実施例に限定されることはなく、本発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、プレス成形に代えて射出成形で未焼成成形体を得てもよい。射出成形で未焼成成形体を形成した場合、その後の研削整形工程を省略できる点で好ましい。

【実施例】

【0055】

（絶縁体の作製）
アルミナ粉末とＳｉ化合物粉末と第２族元素化合物粉末と所望により希土類化合物粉末とを混合して原料粉末とした。この原料粉末に溶媒としての水と親水性結合剤とを添加してスラリーを調製した。

【0056】

得られたスラリーをスプレードライ法により噴霧乾燥して平均粒径が約１００μｍの粉末を造粒した。この粉末をプレス成形して絶縁体３の原形となる未焼成成形体を成形した。この未焼成成形体を大気雰囲気下において焼成温度１４５０〜１７００℃の範囲内で焼成時間を１〜８時間に設定して焼成し、その後、焼成温度における最高温度ＣからＣ−４００℃まで５分毎に１０℃以下の降温速度で降温させて、室温まで温度を下げた。次いで、所定の部位に釉薬をかけて仕上げ焼成することにより、図１に示される形状を有するアルミナ焼結体からなる絶縁体を得た。

【0057】

（加熱処理前後の気孔率Ａ及びＢ、各成分の測定）
スパークプラグ１を軸線Ｏに直交する面であって、パッキンの先端を通る面で切断し、絶縁体３の切断面を露出させた。切断面を露出させた絶縁体３を熱硬化性樹脂に埋め込み、切断面を鏡面研磨した。鏡面研磨した研磨面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し（加速電圧２０ｋＶ、スポットサイズ６０μｍ）、気孔のみを検出できるようにコントラスト等を調整して、５００倍で撮影した。画像解析ソフトを使用して、撮影した画像を気孔とそれ以外の部分とに２値化し、次いで、画像全体の面積に対する気孔の面積割合を算出することにより、気孔率Ａを求めた。

【0058】

また、前記研磨面を電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）にて分析し、検出された全元素の酸化物換算での合計質量に対する、Ａｌ成分、Ｓｉ成分、第２族元素成分、及び希土類元素成分それぞれを酸化物換算したときの質量の割合を求めた。
また、絶縁体３からサンプルを採取してＩＣＰ発光分光分析法により分析し、絶縁体３に含まれる元素の酸化物換算での合計質量に対する、Ｎａ成分及びＫ成分を酸化物換算したときの合計質量の割合を求めた。

【0059】

加熱処理を行う前に、絶縁体３を加熱して絶縁体３を熱可塑性樹脂から取り出した。取り出した絶縁体３を、電気炉内に載置して、大気雰囲気で、電気炉内の温度を昇温速度７℃／分で室温（２５℃）から１４００℃まで昇温させ、１４００℃で３０分間保持した後、１４００℃から４００℃まで５分毎に１０℃以下の降温速度で降温させて、室温まで温度を下げる加熱処理を行った。

【0060】

次いで、加熱処理後の絶縁体３の研磨面をＳＥＭで観察し、気孔率Ａの求め方と同様にして気孔率Ｂを求めた。また、加熱処理後の絶縁体の研磨面をＥＰＭＡで分析し、検出された全元素の酸化物換算での合計質量に対する、Ａｌ成分、Ｓｉ成分、第２族元素成分、及び希土類元素成分それぞれを酸化物換算したときの質量の割合を求めた。
これらの結果を表１及び表２に示す。表１及び表２において、前記分析を行っていない項目については「−」で示した。なお、試験番号２１〜５０の絶縁体はいずれも、気孔率Ａが５％以下、差（Ｂ−Ａ）が３．５％以下であった。

【0061】

（耐電圧試験Ｉ）
前記「絶縁体の作製」と基本的に同様にして、図２に示される耐電圧測定用絶縁体７０をそれぞれ製造した。この耐電圧測定用絶縁体７０は、その軸線方向の中心部に軸孔を備えていると共に軸孔の先端部は閉じた状態になっている。この耐電圧測定用絶縁体７０を、図２に示される耐電圧測定装置７１を用いて、９００℃における耐電圧値（ｋＶ）を測定した。この耐電圧測定装置７１は、図２に示されるように、耐電圧測定用絶縁体７０の先端部に間隔をおいて配置される金属製の環状部材７２と、耐電圧測定用絶縁体７０を加熱するヒータ７３とを備えている。耐電圧測定用絶縁体７０の軸孔に中心電極７４をその先端部まで挿入配置し、耐電圧測定用絶縁体７０の先端部に環状部材７２を配置して、アルミナ焼結体である耐電圧測定用絶縁体７０の耐電圧を測定した。具体的には、耐電圧測定用絶縁体７０の先端部をヒータ７３で９００℃に加熱して環状部材７２の温度が９００℃に到達した状態において、中心電極７４と環状部材７２との間に電圧を印加し、０．５ｋＶ／ｓで昇圧した。耐電圧測定用絶縁体７０に絶縁破壊が発生したとき、すなわち、耐電圧測定用絶縁体７０が貫通して昇電圧できなくなったときの電圧値を測定した。耐電圧性能は、以下の基準にしたがって評価し、表１に「１」〜「１０」の記号で示した。結果を表１に示す。
１：１４ｋＶ未満
２：１４ｋＶ以上１６ｋＶ未満
３：１６ｋＶ以上１８ｋＶ未満
４：１８ｋＶ以上２０ｋＶ未満
５：２０ｋＶ以上２２ｋＶ未満
６：２２ｋＶ以上２４ｋＶ未満
７：２４ｋＶ以上２６ｋＶ未満
８：２６ｋＶ以上２８ｋＶ未満
９：２８ｋＶ以上３０ｋＶ未満
１０：３０ｋＶ以上

【0062】

【表1】

【0063】

表１に示すように、Ａｌ_２Ｏ_３の含有率、気孔率Ａ、及び気孔率差（Ｂ−Ａ）のいずれかが本願発明の範囲外にある試験番号４、６、７、１０の絶縁体３は、評価結果が「１」であり、耐電圧性能に劣っているのに対し、本発明の範囲内にある試験番号１〜３、５、８、９、１１〜１７の絶縁体３は、評価結果が「５」〜「１０」であり、耐電圧性能に優れていた。

【0064】

試験番号１１と試験番号１２〜１７とを比較すると、試験番号１１の評価結果は「６」であるのに対し、試験番号１２〜１７の評価結果は「７」〜「１０」であり、加熱処理後のＳｉＯ_２の割合が０．３質量％以上である試験番号１２〜１７の絶縁体３は、加熱処理後のＳｉＯ_２の割合が０．１質量％である試験番号１１の絶縁体３に比べて耐電圧性能に優れていた。

【0065】

試験番号１２と試験番号１３〜１７とを比較すると、試験番号１２の評価結果は「７」であるのに対し、試験番号１３〜１７の評価結果は「７」〜「１０」であり、加熱処理後のＳｉＯ_２の割合が０．８質量％以上である試験番号１３〜１７の絶縁体３は、加熱処理後のＳｉＯ_２の割合が０．３質量％である試験番号１２の絶縁体３に比べて耐電圧性能に優れていた。

【0066】

試験番号１４、１５と試験番号１１〜１３、１６とを比較すると、試験番号１４、１５の評価結果は「９」であるのに対し、試験番号１１〜１３、１６の評価結果は「６」〜「８」であり、Ｎａ成分及びＫ成分の割合が２００ｐｐｍ以下である試験番号１４、１５の絶縁体３は、Ｎａ成分及びＫ成分の割合が４００ｐｐｍである試験番号１１〜１３、１６の絶縁体３に比べて耐電圧性能に優れていた。

【0067】

（耐電圧試験ＩＩ）
耐電圧試験Ｉを行う前に、環状部材７２の温度が９００℃に到達した状態において、中心電極７４と環状部材７２との間に直流電源にて１０ｋＶの電圧を５分間印加したこと以外は、耐電圧試験Ｉと同様の試験を行った。耐電圧性能は、以下の基準にしたがって評価し、表１に「１」〜「１０」の記号で示した。結果を表２に示す。
１：１４ｋＶ未満
２：１４ｋＶ以上１６ｋＶ未満
３：１６ｋＶ以上１８ｋＶ未満
４：１８ｋＶ以上２０ｋＶ未満
５：２０ｋＶ以上２２ｋＶ未満
６：２２ｋＶ以上２４ｋＶ未満
７：２４ｋＶ以上２６ｋＶ未満
８：２６ｋＶ以上２８ｋＶ未満
９：２８ｋＶ以上３０ｋＶ未満
１０：３０ｋＶ以上

【0068】

【表2】

【0069】

表２に示すように、試験番号２２、２３及び２５と試験番号２４及び２６とを比較すると、試験番号２２、２３及び２５の評価結果はそれぞれ「７」、「８」、及び「５」であるのに対し、試験番号２４及び２６の評価結果は「１」であり、ＢａＯの質量割合Ｒ_Ｂａが０．４〜５．０質量％である試験番号２２、２３、及び２５の絶縁体３は、ＢａＯの質量割合Ｒ_Ｂａがそれぞれ０．１質量％及び４．０質量％である試験番号２４及び２６の絶縁体３に比べて耐電圧性能に優れていた。

【0070】

試験番号２７及び２８と試験番号２９とを比較すると、試験番号２７及び２８の評価結果はそれぞれ「８」及び「７」であるのに対し、試験番号２９の評価結果は「１」であり、ＭｇＯの質量割合Ｒ_Ｍｇが０〜０．５質量％である試験番号２８及び２９の絶縁体３は、ＭｇＯの質量割合Ｒ_Ｍｇが１．０質量％である試験番号２９の絶縁体３に比べて耐電圧性能に優れていた。

【0071】

試験番号３０及び３１と試験番号３２とを比較すると、試験番号３０及び３１の評価結果は「８」であるのに対し、試験番号３２の評価結果は「１」であり、ＣａＯの質量割合Ｒ_Ｃａが０〜０．８質量％である試験番号３０及び３１の絶縁体３は、ＣａＯの質量割合Ｒ_Ｃａが１．０質量％である試験番号３２の絶縁体３に比べて耐電圧性能に優れていた。

【0072】

試験番号３３及び３４と試験番号３５とを比較すると、試験番号３３及び３４の評価結果はそれぞれ「８」及び「７」であるのに対し、試験番号３５の評価結果は「１」であり、ＳｒＯの質量割合Ｒ_Ｓｒが０〜１．５質量％である試験番号３３及び３４の絶縁体３は、ＳｒＯの質量割合Ｒ_Ｓｒが２．０質量％である試験番号３５の絶縁体３に比べて耐電圧性能に優れていた。

【0073】

試験番号２１と試験番号３６とを比較すると、試験番号２１及び３６の評価結果はいずれも「１０」であり、また、試験番号２３と試験番号３７とを比較すると、試験番号２３及び３７の評価結果はいずれも「８」であり、希土類元素の有無によって耐電圧性能に変化はなく、いずれも耐電圧性能に優れていた。

【0074】

試験番号３９及び４０と試験番号３８及び４１とを比較すると、試験番号３９及び４０の評価結果はそれぞれ「８」及び「５」であるのに対し、試験番号３８及び４１の評価結果はそれぞれ「３」及び「１」であり、加熱処理後のＢａＯの質量割合ＲＡ_Ｂａが０．３〜４．９質量％である試験番号３９及び４０の絶縁体３は、ＢａＯの質量割合ＲＡ_Ｂａがそれぞれ０．２質量％及び５．０質量％である試験番号３８及び４１の絶縁体３に比べて耐電圧性能に優れていた。

【0075】

試験番号４２及び４３と試験番号４４とを比較すると、試験番号４２及び４３の評価結果はそれぞれ「８」及び「７」であるのに対し、試験番号４４の評価結果は「１」であり、加熱処理後のＭｇＯの質量割合ＲＡ_Ｍｇが０〜０．４質量％である試験番号４２及び４３の絶縁体３は、ＭｇＯの質量割合ＲＡ_Ｍｇが０．８質量％である試験番号４４の絶縁体３に比べて耐電圧性能に優れていた。

【0076】

試験番号４５及び４６と試験番号４７とを比較すると、試験番号４５及び４６の評価結果は「８」であるのに対し、試験番号４７の評価結果は「１」であり、加熱処理後のＣａＯの質量割合ＲＡ_Ｃａが０〜０．７質量％である試験番号４５及び４６の絶縁体３は、ＣａＯの質量割合ＲＡ_Ｃａが０．９質量％である試験番号４７の絶縁体３に比べて耐電圧性能に優れていた。

【0077】

試験番号４８及び４９と試験番号５０とを比較すると、試験番号４８及び４９の評価結果はそれぞれ「８」及び「７」であるのに対し、試験番号５０の評価結果は「１」であり、加熱処理後のＳｒＯの質量割合ＲＡ_Ｓｒが０〜１．４質量％である試験番号４８及び４９の絶縁体３は、ＳｒＯの質量割合ＲＡ_Ｓｒが１．８質量％である試験番号５０の絶縁体３に比べて耐電圧性能に優れていた。

【符号の説明】

【0078】

１ スパークプラグ
２ 軸孔
３ 絶縁体
４ 中心電極
５ 端子金具
６ 接続部
７ 主体金具
８ 接地電極
９ チップ
１１ 後端側胴部
１２ 大径部
１３ 先端側胴部
１４ 脚長部
１５ 棚部
１６ 鍔部
１７ 段部
１８ テーパ部
１９ 板パッキン
２１ 抵抗体
２２ 第１シール体
２３ 第２シール体
２４ ネジ部
２５ ガスシール部
２６ 工具係合部
２７ 加締め部
２８，２９ パッキン
３０ 滑石
３２ 突起部
３４ 後端部
３５ 棒状部
７０ 耐電圧測定用絶縁体
７１ 耐電圧測定装置
７２ 環状部材
７３ ヒータ
７４ 中心電極
Ｇ 火花放電間隙

【図1】

【図2】