JP2017524867A - 改良されたシールを有するコロナ点火装置 - Google Patents

改良されたシールを有するコロナ点火装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2017524867A
JP2017524867A JP2017506986A JP2017506986A JP2017524867A JP 2017524867 A JP2017524867 A JP 2017524867A JP 2017506986 A JP2017506986 A JP 2017506986A JP 2017506986 A JP2017506986 A JP 2017506986A JP 2017524867 A JP2017524867 A JP 2017524867A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive
glass seal
glass
amount
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017506986A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017524867A5 (ja
JP6649359B2 (ja
Inventor
ファーステンバーグ,キース
ウォーカー,ウィリアム・ジェイ,ジュニア
ダーラム,パトリック・ジェイ
リコウスキー,ジェームス・ディ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Federal Mogul Ignition LLC
Original Assignee
Federal Mogul Ignition Co
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 Federal Mogul Ignition Co filed Critical Federal Mogul Ignition Co
Publication of JP2017524867A publication Critical patent/JP2017524867A/ja
Publication of JP2017524867A5 publication Critical patent/JP2017524867A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6649359B2 publication Critical patent/JP6649359B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/18Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions containing free metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/14Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
    • H01B1/16Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/20Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/34Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by the mounting of electrodes in insulation, e.g. by embedding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T19/00Devices providing for corona discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2204/00Glasses, glazes or enamels with special properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2205/00Compositions applicable for the manufacture of vitreous enamels or glazes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

コロナ点火器の導電性部品と断熱材との間に密封結合を提供するための導電性ガラスシールが提供される。ガラスシールは、ガラスフリットと、結合剤と、膨張剤と、導電性金属粒子とを混合することによって形成される。ガラスフリットは、シリカ(SiO2)と、酸化ホウ素(B2O3)と、酸化アルミニウム(Al2O3)と、酸化ビスマス(Bi2O3)と、酸化亜鉛(ZnO)とを含み得る。結合剤は、ナトリウムベントナイトまたはケイ酸アルミニウムマグネシウム、ポリエチレングリコール(PEG)、およびデキストリンを含み得る。膨張剤は炭酸リチウムを含み得る。導電性粒子は銅を含み得る。完成されたガラスシールは、ガラスシールの総重量に基づいて、50.0〜85.0重量(重量%)の総量のガラスと、15.0〜50.0重量%の量の導電性金属粒子とを含む。

Description

関連出願との相互参照
この米国特許出願は、2014年8月10日に出願された米国仮特許出願連続番号第62/035,452号、および2015年8月10日に出願された米国通常特許出願連続番号第14/822,073号の利益を主張する。それらの内容全体がここに引用により援用される。
発明の背景
1.発明の分野
この発明は一般に点火装置用のガラスシールに関し、より特定的には、ガラスシールを含むコロナ点火器、およびそれを形成する方法に関する。
2.関連技術
ガラスシールは、点火装置、たとえばコロナ点火器の、中央電極などの導電性部品と断熱材との間に密封結合を形成するためにしばしば使用される。コロナ点火器のガラスシールは典型的には、断熱材の穴にガラス粉末を配置し、次に、断熱材、中央電極およびガラス粉末を炉内でともに焼成することによって形成される。熱はまた、ガラスシールのある成分を膨張させ、ひいては断熱材と中央電極との間に密封結合を形成させる。しかしながら、中央電極と断熱材との間のガラス粉末が溶けて膨張するにつれて、気泡または気孔が形成され、それらの泡または孔は、ガラスシールが室温まで冷えた後でも、完成されたコロナ点火器のガラスシール内に残る。このため、コロナ点火器が内燃機関で使用され、高電界にさらされる場合、その電界により、泡または孔に含まれる気体がイオン化されてコロナを形成するようになる。イオン化された気体は、周囲の固体断熱材に熱を伝達する一連のイオン化電荷を生成する。熱的破壊メカニズムが起こり、それは誘電破壊(dielectric breakdown)を引き起こし得る。気体によって生じるこの誘電破壊の影響は、泡または孔が大きい場合に特に顕著であり、その場合、断熱材の誘電故障(dielectric failure)が起こり得る。断熱材を通じた、膨張したガラスシールへの絶縁破壊(dielectric puncture)は、コロナ点火器の故障をもたらす可能性がある。
発明の概要
この発明の一局面は、コロナ点火器の導電性部品と断熱材との間に密封結合を提供するための、9×10S/m〜65×10S/mの範囲の導電率を有する導電性ガラスシールを提供する。ガラスシールは、ガラスシールの総重量に基づいて、50.0〜85.0重量パーセント(重量%)の総量の少なくとも1つのガラスと、15.0〜50.0重量%の量の導電性金属粒子とを含む。ガラスシールはまた、ガラスシールの総体積に基づいて25.0〜75.0体積パーセント(体積%)の量の気体充填孔を含む。
この発明の別の局面は、導電性部品を包囲する断熱材と、導電性部品と断熱材との間に密封結合を提供する導電性ガラスシールとを含む、コロナ点火器を提供する。導電性ガラスシールは、ガラスシールの総重量に基づいて、50.0〜85.0重量%の総量の少なくとも1つのガラスと、15.0〜50.0重量%の量の導電性金属粒子とを含む。ガラスシールは、9×10S/m〜65×10S/mの範囲の導電率を有する。ガラスシールはまた、ガラスシールの総体積に基づいて25.0〜75.0体積%の量の気体充填孔を含む。
この発明のさらに別の局面は、コロナ点火器用のガラスシールを製造する方法を提供する。この方法は、混合物の総重量に基づいて、48.8〜85.0重量%の総量の少なくとも1つのガラスフリットと、0.1〜3.0重量%の量の結合剤と、0.1〜1.0重量%の量の膨張剤と、14.8〜50.0重量%の量の導電性金属粒子とを含む混合物を提供するステップを含む。この方法はさらに、ガラスシールを形成するために混合物を焼成するステップを含み、ガラスシールは、9×10S/m〜65×10S/mの範囲の導電率を有する。
この発明の別の局面は、導電性部品と断熱材との間に密封結合を提供する導電性ガラスシールを含むコロナ点火器を製造する方法を提供する。この方法は、導電性部品と断熱材との間に混合物を配置するステップを含み、混合物は、混合物の総重量に基づいて、48.8〜85.0重量%の総量の少なくとも1つのガラスフリットと、0.1〜3.0重量%の量の結合剤と、0.1〜1.0重量%の量の膨張剤と、14.8〜50.0重量%の量の導電性金属粒子とを含む。この方法はさらに、ガラスシールを形成するために混合物を焼成するステップを含み、ガラスシールは、9×10S/m〜65×10S/mの範囲の導電率を有する。
導電性粒子は、ガラスシールの焼成中に形成されたあらゆる気体充填孔を包囲する。導電性粒子は、スパークプラグが内燃機関で使用され、高電界にさらされるときに孔を横切る電界を排除する。このため、スパークプラグの断熱材を通じた誘電破壊および絶縁破壊を起動し得る気体のイオン化が排除される。
図面の簡単な説明
この発明は、添付図面に関連して検討される以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるようになるため、この発明の他の利点は容易に理解されるであろう。
この発明の例示的な一実施形態に従った、導電性ガラスシールを含むコロナ点火器の断面図である。 焼成するステップの後の、線A−Aに沿った、ガラスと導電性金属粒子と気体充填孔とを含む図1の導電性ガラスシールの図である。 図2の一部の拡大図である。
実施可能な実施形態の説明
この発明の一局面は、図1に示すように、中央電極24といった少なくとも1つの導電性部品と断熱材26との間に密封結合を提供する導電性ガラスシール22を含むコロナ点火器20を提供する。ガラスシール22の組成は、コロナ点火器20の中央電極24または他の導電性部品が内燃機関での使用中に高い無線周波数の電界を受ける場合に、断熱材26を通じた誘電破壊、ひいては絶縁破壊の可能性を減少させる。
導電性ガラスシール22は、導電性粒子と、少なくとも1つの結合剤と、膨張剤と、ガラスフリットとの混合物を含む、粉末混合物から形成される。例示的な一実施形態では、ガラスシール22は、ガラスシール22の総重量に基づいて15.0〜50.0重量パーセント(重量%)、好ましくは20.0重量%の量の導電性粒子を含む。ガラスシール22を形成するために使用される粉末は典型的には、ガラスシール22を形成するために使用される粉末の総重量に基づいて14.8〜50.0重量%の量の導電性粒子を含む。
導電性粒子は、単一の材料を含んでいてもよく、または異なる材料の混合物を含んでいてもよい。導電性粒子を形成するために任意の導電性金属を使用することができるが、例示的な実施形態では、導電性粒子は銅からなり、または基本的に銅からなる。また、導電性粒子はさまざまな形を含み得るが、例示的な実施形態では、それらは、325メッシュまたは45ミクロン未満の粒径を有する銅薄片の形で提供される。導電性粒子は、ガラスシール22を導電性にする。例示的な一実施形態では、ガラスシール22は、9×10S/m〜65×10S/mの範囲の、または9×10S/mを上回る、好ましくは30×10S/mを上回る導電率を有する。
上述のように、非導電性ガラスシールを含む比較用コロナ点火器では、気泡または気孔は、稼動中にイオン化されてコロナを形成し、それは断熱材の誘電故障につながり得る。しかしながら、この発明の導電性ガラスシール22をコロナ点火器20で使用する場合、導電性粒子が気泡または気孔を包囲するため、高い無線周波数電圧がコロナ点火器20に印加されるときに泡または孔を横切る電界を排除する。コロナ放電が導電性ガラスシール22の泡または孔に沿って形成されないため、断熱材26を通じたイオン化破壊および絶縁破壊のための起動メカニズムが排除される。
導電性ガラスシール22を形成するために使用される粉末はまた、ガラスシール22を形成するために使用される粉末の総重量に基づいて3.0重量%までの量の少なくとも1つの結合剤を含む。結合剤は、ガラスシール22が断熱材26の穴に導入されたときにガラスシール22の成分同士を接着させるのに役立つ。好ましくは、ガラスシール22は、無機結合剤と合成または天然の有機結合剤との混合物を含む。焼成するステップ中に、ガラスシール22を形成するために使用される粉末がガラス溶融温度まで加熱されると、結合剤、典型的には有機結合剤の少なくとも一部が燃え尽き、このため、焼成されたガラスシール22の組成内に存在しない。
例示的な実施形態では、ガラスシール22を形成するために使用される粉末は、ガラスシール22を形成するために使用される粉末の総重量に基づいて2.0重量%までの、または0.1〜2.0重量%の、好ましくは1.0重量%の量の無機結合剤を含む。無機結合剤は、単一の材料を含んでいてもよく、または異なる材料の混合物を含んでいてもよい。ガラスシール22では任意のタイプの無機結合剤材料を使用できるが、典型的には、無機結合剤は、天然のまたは加工された粘土を含む。例示的な実施形態では、無機結合剤は、ナトリウムベントナイトまたはケイ酸アルミニウムマグネシウム(VeegumR(登録商標)という名称で販売)からなり、または基本的にそれからなる。
例示的な実施形態のガラスシール22を形成するために使用される粉末はまた、ガラスシール22を形成するために使用される粉末の総重量に基づいて2.0重量%までの、または0.1〜2.0重量%の、好ましくは0.65重量%の量の合成または天然の有機結合剤を含む。合成または天然の有機結合剤は、単一の材料を含んでいてもよく、または異なる材料の混合物を含んでいてもよい。ガラスシール22では、任意のタイプの合成または天然の有機結合剤材料を使用できる。しかしながら、例示的な実施形態では、合成または天然の有機結合剤は、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol:PEG)と、マルトデキストリンまたはデキストリンとからなり、または基本的にそれらからなる。この実施形態では、ガラスシール22を形成するために使用される粉末の総重量に基づいて、PEGは0.15重量%の量で存在し、マルトデキストリンまたはデキストリンは0.5重量%の量で存在する。
導電性ガラスシール22を形成するために使用される粉末はまた、ガラスシール22を形成するために使用される粉末の総重量に基づいて1.0重量%までの、または0.1〜1.0重量%の、好ましくは0.5重量%の量の膨張剤を含む。膨張剤は、単一の材料を含んでいてもよく、または異なる材料の混合物を含んでいてもよい。ガラスシール22では任意のタイプの膨張剤を使用できるが、例示的な実施形態では、膨張剤は炭酸リチウムからなり、または基本的に炭酸リチウムからなる。膨張剤の少なくとも一部は、焼成するステップ中にガラス溶融温度まで加熱されると固体から気体に変わり、このためガラスシール22を膨張させる。
導電性ガラスシール22の残りは典型的には、ガラスから形成される。ガラスシール22を形成するために使用される粉末は、微粒子状のガラスであるガラスフリットを複数含む。ガラスフリットは、焼成されたガラスシールが、ガラスシール22の総重量に基づいて50.0〜85.0重量%、好ましくは80.0重量%の量のガラスを含むようになる量で存在する。例示的な実施形態では、ガラスフリットは、ガラスシール22を形成するために使用される粉末の総重量に基づいて48.8〜85.0重量%、または50.0〜84.8重量%、好ましくは80.0重量%の量で存在する。一実施形態では、ガラスシール22を形成するために使用されるガラスフリットの量は、ガラスフリットと導電性粒子との比率が約4対1となるように選択される。
ガラスフリットは粉末ガラスを含み、単一の材料へと化学的に組合され融合された複数の化学元素を含んでいてもよい。当該技術分野において公知の任意のタイプのガラスフリットを使用することができる。ガラスシールは単一のガラスフリットで構築されてもよく、または、異なる化学組成および異なる特性を有する複数のガラスフリットがともに混合されてもよい。例示的な実施形態では、複数のガラスフリットが使用される。ガラスフリットの全体組成は、ガラスフリットの総重量に基づいて35〜40重量%、好ましくは38.6重量%の量のシリカ(SiO)を含む。ガラスフリットはまた、ガラスフリットの総重量に基づいて、20〜28重量%、好ましくは26.9重量%の量の酸化ホウ素(B)と、10〜15重量%、好ましくは11.7重量%の量の酸化アルミニウム(Al)と、10.0〜15.0重量%、好ましくは6.0〜8.0重量%、より好ましくは7.3重量%の量の酸化ビスマス(Bi)と、3.0〜5.0重量%、好ましくは4.8重量%の量の酸化亜鉛(ZnO)とを含む。ガラスフリットはさらに、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、およびカリウム(K)の酸化物といったアルカリ金属酸化物を、ガラスフリットの総重量に基づいて2.0〜6.0重量%の総量で含む。例示的な実施形態では、ガラスフリットは、ガラスフリットの総重量に基づいて4.7重量%の総量のアルカリ金属酸化物を含み、このうち、1.5重量%は酸化リチウムであり、3.1重量%は酸化ナトリウムである。ガラスフリットはまた、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、およびバリウム(Ba)の酸化物といったアルカリ土類金属酸化物を、ガラスフリットの総重量に基づいて3.0〜7.0重量%の総量で含む。例示的な実施形態では、ガラスフリットは5.9重量%の総量のアルカリ土類金属酸化物を含み、このうち、少なくとも2.95重量%は酸化ストロンチウムであり、約1.9重量%は酸化マグネシウムである。しかしながら、他の量のアルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物が使用され得ることに留意されたい。ガラスシール22を形成するために使用されるガラスフリットおよび/または粉末はまた、少量の他の成分および/または不純物を含み得る。
表1は、この発明に従ったガラスシール22を形成するために使用される1つの例示的な粉末組成を、ガラスシール22を形成するために使用される粉末の総重量に基づいた重量パーセント(重量%)で提供する。
表2は、この発明に従った例示的なガラスフリット組成を、ガラスフリット組成の総重量に基づいた重量パーセント(重量%)で提供する。
表2の例示的な組成では、アルカリ金属酸化物は、酸化リチウム、酸化ナトリウム、および酸化カリウムを含む群のうちの1つ以上を含む。一例では、アルカリ金属酸化物のおよそ3分の1は酸化リチウムであり、およそ3分の2は酸化ナトリウムである。しかしながら、任意の比率のアルカリ金属酸化物が使用されてもよい。例示的な組成のアルカリ土類金属酸化物は、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、および酸化バリウムを含む群のうちの1つ以上を含む。一例では、アルカリ土類金属酸化物の2分の1以上は酸化ストロンチウムであり、およそ3分の1は酸化マグネシウムである。しかしながら、任意の比率のアルカリ土類金属酸化物が使用されてもよい。しかしながら、当業者であれば、列挙されたものに加えて、または列挙されたものの代わりに、他のタイプのアルカリ金属およびアルカリ土類金属が使用できることを理解する。
導電性ガラスシール22を形成するために使用される導電性粉末は、当該技術分野において公知の任意の方法を含む、さまざまな異なる方法を使用して準備することができる。典型的には、方法は、導電性粒子、結合剤、膨張剤、およびガラスフリットを得るステップと、それらの成分をともに混合するステップとを含む。成分がいったんともに混合されると、導電性材料が断熱材26の穴に配置され得る。
一実施形態では、導電性材料を断熱材26に配置する前に、材料を乾式混合によってともに混合する。これに代えて、材料を湿式粉砕し、または水と混合してスラリーを形成し、次に噴霧乾燥させて複数の粒状粒子または粉末を形成してもよい。噴霧乾燥させるステップは、加熱された噴霧乾燥機にスラリーを配置することを含み、スラリーは、加熱された噴霧乾燥機から噴出する水を用いて液滴を形成し、小さな球状の粒状粒子を残す。しかしながら、粒子または粉末形状の導電性材料を提供するために、他の方法を使用することができる。たとえば、ミキサーまたはブレンダーで、乾燥粉末を、次に追加された少量の水と乾式混合することができ、それにより粉末混合物を粒状粒子へと凝集させ、それらを次に乾燥させ、または部分的に乾燥させてもよい。粒子または粉末は、取扱いが比較的簡単であり、ほこりをほとんどたてず、断熱材26の穴において中央電極24の周囲、および必要に応じて他の導電性部品の周囲に容易に詰められ、または他のやり方で配置され得る。
導電性材料、典型的には粉末がいったん断熱材26の穴に配置されると、断熱材26、中央電極24、および導電性材料は、当該技術分野において公知の任意の方法に従って、炉内でともに焼成される。焼成するステップ中、導電性粉末の成分が溶けて膨張し、中央電極24の周囲で断熱材26の穴の少なくとも一部を充填し、こうして、中央電極24と断熱材26との間に密封結合を提供する導電性ガラスシール22を形成する。焼成温度は、導電性材料の組成、特にガラスフリットの組成に依存して変わるが、典型的には600〜1000℃の範囲である。たとえば、ガラスフリットが表2の第1の例の組成を含む場合、焼成温度は750〜800℃の範囲であり、ガラスフリットが表2の第2の例の組成を含む場合、焼成温度は650〜700℃の範囲である。各々の場合、焼成温度は、コロナ点火器20の動作中のガラスシール22の最高温度よりも高い。
さらに、焼成するステップ中、膨張剤の少なくとも一部は固体から気体に変わって材料内に泡を生成し、それにより材料を膨張させる。材料の体積および導電性ガラスシール22が占める穴の体積の増加は、変わり得る。気体充填泡は、焼成するステップの後に、およびガラスシール22が室温まで冷えたときに、導電性ガラスシール22内に残る気体充填孔をもたらす。気体充填孔はまた、コロナ点火器20が内燃機関で使用される場合も、ガラスシール22内に残る。典型的には、焼成されたガラスシール22は、ガラスシールの総体積に基づいて25.0〜75.0体積%、好ましくは35.0〜45.0体積%の量の複数の気体充填孔を含む。導電性粒子は、気体充填孔によって引き起こされ得る故障の可能性を防止する。膨張剤および燃え尽きた結合剤の質量の変化以外、組成は焼成するステップ中に実質的に変化せず、焼成されたガラスシール22は、開始粉末と実質的に同じ組成を有する。
図2および図2Aは、焼成するステップの後の、ガラス21と導電性金属粒子23と気体充填孔25とを含む図1の導電性ガラスシール22を示す。孔25はほぼ球形を有し、ガラス21内に分散された金属粒子23を含む母材27によって互いから間隔をあけられている。金属粒子23は、ガラスシール22が導電性となるように、金属粒子間が電気的に十分接触した状態で分散される。孔25は互いに接近しているが、それらは、それらの間で気体の移動がないように互いから分離されており、このため、ガラスシール22を通る気体の移動はない。
図1に示すように、導電性ガラスシール22は典型的には、中央電極24の端子端28を包囲し、端子30の一部も包囲する。しかしながら、図示されていないものの、ガラスシール22はまた、抵抗器またはばねといった、断熱材26の穴に配置された他の導電性部品を包囲してもよい。
この発明の導電性ガラスシール22を含むコロナ点火器20は、図1に示す設計を含むもののそれに限定されない、さまざまな異なる設計を有し得る。図1の例示的な実施形態では、中央電極24は、断熱材26の穴において端子30の下に配置され、端子30は、中央電極24の端子端28に係合する。中央電極24は、ニッケルまたはニッケル合金などの導電性材料から形成される。中央電極24は、中心軸Aに沿って端子端28から発火端32まで延在する長さLを有しており、中央電極24の長さLの大半は、断熱材26によって包囲されている。中央電極24の端子端28は、断熱材26の減少した直径によって、予め定められた軸方向位置で支持され維持される。また、例示的な実施形態では、中央電極24は、発火端32に発火チップ34を含む。発火チップ34は、内燃機関におけるコロナ点火器20の使用中に電界を放出してコロナ放電を提供するための、中心軸Aから径方向外側に各々延在する複数の分岐を有する。
図1の断熱材26は、中心軸Aに沿って断熱材上端38から断熱材突端40まで長手方向に延在する。断熱材26は、断熱材料、典型的にはアルミナなどのセラミックから形成される。断熱材26はまた、中央電極24、端子30、およびおそらくは他の導電性部品を受けるために断熱材上端38から断熱材突端40まで長手方向に延在する穴を包囲する断熱材内面42を提示する。中央電極24の発火チップ34は、断熱材突端40を長手方向に越えて配置される。断熱材内面42は、中心軸Aを横切って延在し、かつ中心軸Aに垂直である断熱材内径Diを提示する。断熱材内径Diは典型的には、中央電極24の一部を支持して中央電極24を予め定められた軸方向位置で維持するために、断熱材26の一部が断熱材突端40に向かって進むのに沿って減少する。
例示的な実施形態の断熱材26はまた、中心軸Aを横切って延在し、かつ中心軸Aに垂直である断熱材外径Doを有する断熱材外面44を提示する。断熱材外面44は、断熱材上端38から断熱材突端40まで長手方向に延在する。例示的な実施形態では、断熱材外径Doは、断熱材突端40に隣接する断熱材26の一部が断熱材突端40に向かって進むのに沿って減少し、断熱材突出領域46を提示する。断熱材外径Doはまた、断熱材突端40に向かって進む方向において、断熱材突出領域46から間隔をあけた、断熱材26のほぼ中間の位置で減少し、断熱材下方肩部48を提示する。断熱材外径Doはまた、断熱材26の一部が断熱材上端38に向かって進むのに沿って、断熱材下方肩部48から間隔をあけた位置で減少し、断熱材上方肩部50を提示する。
コロナ点火器20はまた、典型的には、金属から形成されて断熱材26の一部を包囲するシェル52を含む。シェル52は典型的には、内燃機関のシリンダーブロック(図示せず)に断熱材26を結合するために使用される。シェル52は、中心軸Aに沿ってシェル上端54からシェル下端56まで延在する。シェル上端54は、断熱材上方肩部50と断熱材上端38との間に配置され、断熱材26に係合する。シェル下端56は、断熱材突出領域46の少なくとも一部がシェル下端56の軸方向外側に延在するように、断熱材突出領域46に隣接して配置される。
明らかに、この発明の多くの変更および変形が、上述の教示に鑑みて可能であり、請求の範囲内にある限り、具体的に記載されたもの以外の態様で実践されてもよい。

Claims (20)

  1. コロナ点火器用の導電性ガラスシールであって、
    前記ガラスシールの総重量に基づいて50.0〜85.0重量(重量%)の総量の少なくとも1つのガラスと、
    前記ガラスシールの総重量に基づいて15.0〜50.0重量%の量の導電性金属粒子とを含み、
    前記ガラスシールは、前記ガラスシールの総体積に基づいて25.0〜75.0体積パーセント(体積%)の量の気体充填孔を含み、
    前記ガラスシールは導電性である、導電性ガラスシール。
  2. 前記ガラスは、シリカ(SiO)と、酸化ホウ素(B)と、酸化アルミニウム(Al)と、酸化ビスマス(Bi)と、酸化亜鉛(ZnO)とを含み、
    前記導電性粒子は銅を含む、請求項1に記載の導電性ガラスシール。
  3. 前記ガラスは、前記ガラスの総重量に基づいて、35.0〜40.0重量%の量のシリカ(SiO)と、20.0〜28.0重量%の量の酸化ホウ素(B)と、10.0〜15.0重量%の量の酸化アルミニウム(Al)と、10.0〜15.0重量%の量の酸化ビスマス(Bi)と、3.0〜5.0重量%の量の酸化亜鉛(ZnO)とを含む、請求項1に記載の導電性ガラスシール。
  4. 前記ガラスは、前記ガラスの総重量に基づいて、2.0〜6.0重量%の総量のアルカリ金属酸化物と、3.0〜7.0重量%の総量のアルカリ土類金属酸化物とをさらに含む、請求項3に記載の導電性ガラスシール。
  5. 前記気体充填孔は、前記ガラスシールの総体積に基づいて35.0〜45.0体積%の量で存在する、請求項1に記載の導電性ガラスシール。
  6. 前記気体充填孔は、前記ガラスおよび前記導電性金属粒子によって互いから間隔をあけられる、請求項1に記載の導電性ガラスシール。
  7. 前記導電性金属粒子は銅を含む、請求項1に記載の導電性ガラスシール。
  8. 前記導電性金属粒子は銅の薄片を含み、粒径が45ミクロン未満である、請求項7に記載の導電性ガラスシール。
  9. 前記ガラスシールは、9×10S/m〜65×10S/mの範囲の導電率を有する、請求項1に記載の導電性ガラスシール。
  10. 前記ガラスシールは、30×10S/mを上回る導電率を有する、請求項9に記載の導電性ガラスシール。
  11. 導電性部品と、
    前記導電性部品を包囲する断熱材と、
    前記導電性部品と前記断熱材との間に密封結合を提供する導電性ガラスシールとを含む、コロナ点火器であって、
    前記導電性ガラスシールは、前記ガラスシールの総重量に基づいて、50.0〜85.0重量%の総量の少なくとも1つのガラスと、15.0〜50.0重量%の量の導電性金属粒子とを含み、
    前記ガラスシールは、前記ガラスシールの総体積に基づいて25.0〜75.0体積%の量の気体充填孔を含み、
    前記ガラスシールは導電性である、コロナ点火器。
  12. 前記気体充填孔は、前記ガラスシールの総体積に基づいて35.0〜45.0体積%の量で存在し、前記気体充填孔は、前記ガラスおよび前記導電性金属粒子によって互いから間隔をあけられる、請求項11に記載のコロナ点火器。
  13. 前記ガラスシールは、9×10S/m〜65×10S/mの範囲の導電率を有する、請求項11に記載のコロナ点火器。
  14. 前記導電性部品は、前記断熱材によって包囲された中央電極と、前記中央電極の端の発火チップとを含み、前記発火チップは、中心軸から径方向外側に各々延在する複数の分岐を含む、請求項11に記載のコロナ点火器。
  15. コロナ点火器用のガラスシールを製造する方法であって、
    混合物の総重量に基づいて、48.8〜85.0重量%の総量の少なくとも1つのガラスフリットと、0.1〜3.0重量%の量の結合剤と、0.1〜1.0重量%の量の膨張剤と、14.8〜50.0重量%の量の導電性金属粒子とを含む混合物を提供するステップと、
    前記ガラスシールを形成するために前記混合物を焼成するステップとを含み、
    前記ガラスシールは導電性である、方法。
  16. 前記膨張剤は、前記焼成するステップ中に気体に変わり、前記気体が充填された複数の孔を提供し、前記孔は、前記ガラスシールが室温まで冷やされた後に、前記導電性粒子および前記ガラスによって互いから間隔をあけられる、請求項15に記載の方法。
  17. 前記混合物の前記結合剤は、前記混合物の総重量に基づいて、0.1〜2.0重量%の量の無機結合剤と、0.1〜1.0重量%の量の有機結合剤とを含み、
    前記結合剤の少なくとも一部は、前記焼成するステップ中に燃え尽きる、請求項15に記載の方法。
  18. コロナ点火器を製造する方法であって、
    導電性部品と断熱材との間に混合物を配置するステップを含み、前記混合物は、前記混合物の総重量に基づいて、48.8〜85.0重量%の総量の少なくとも1つのガラスフリットと、0.1〜3.0重量%の量の結合剤と、0.1〜1.0重量%の量の膨張剤と、14.8〜50.0重量%の量の導電性金属粒子とを含み、前記方法はさらに、
    前記ガラスシールを形成するために前記混合物を焼成するステップを含み、
    前記ガラスシールは導電性である、方法。
  19. 前記ガラスシールは、前記焼成するステップの後に、前記導電性部品と前記断熱材との間に密封結合を提供し、
    前記膨張剤は、前記焼成するステップ中に気体に変わり、前記気体が充填された複数の孔を提供し、前記孔は、前記ガラスシールが室温まで冷やされた後に、前記導電性粒子および前記ガラスによって互いから間隔をあけられ、
    前記混合物の前記結合剤は、前記混合物の総重量に基づいて、0.1〜2.0重量%の量の無機結合剤と、0.1〜1.0重量%の量の有機結合剤とを含み、
    前記結合剤の少なくとも一部は、前記焼成するステップ中に燃え尽きる、請求項18に記載の方法。
  20. 前記導電性部品の周囲に前記断熱材を配置するステップを含み、
    前記導電性部品は、前記断熱材によって包囲された中央電極と、前記中央電極の端に位置する発火チップとを含み、前記発火チップは、中心軸から径方向外側に各々延在する複数の分岐を含む、請求項18に記載の方法。
JP2017506986A 2014-08-10 2015-08-10 改良されたシールを有するコロナ点火装置 Expired - Fee Related JP6649359B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462035452P 2014-08-10 2014-08-10
US62/035,452 2014-08-10
US14/822,073 2015-08-10
PCT/US2015/044428 WO2016025369A1 (en) 2014-08-10 2015-08-10 Corona ignition device with improved seal
US14/822,073 US9751797B2 (en) 2014-08-10 2015-08-10 Corona ignition device with improved seal

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2017524867A true JP2017524867A (ja) 2017-08-31
JP2017524867A5 JP2017524867A5 (ja) 2019-10-10
JP6649359B2 JP6649359B2 (ja) 2020-02-19

Family

ID=55266902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017506986A Expired - Fee Related JP6649359B2 (ja) 2014-08-10 2015-08-10 改良されたシールを有するコロナ点火装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9751797B2 (ja)
EP (1) EP3178138B1 (ja)
JP (1) JP6649359B2 (ja)
KR (1) KR20170041212A (ja)
CN (1) CN106688046B (ja)
BR (1) BR112017002593A2 (ja)
WO (1) WO2016025369A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017525117A (ja) * 2014-08-10 2017-08-31 フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニーFederal−Mogul Ignition Company 改良されたシールを有するスパークプラグ

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6370877B2 (ja) * 2013-03-15 2018-08-15 フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニーFederal−Mogul Ignition Company コロナ点火装置のための摩耗保護機構
US9893495B2 (en) 2014-08-10 2018-02-13 Federal-Mogul Ignition Company Spark plug with improved seal
US9685767B2 (en) * 2014-08-10 2017-06-20 Federal-Mogul Ignition Company Corona ignition device with improved seal
KR20190039418A (ko) * 2016-08-01 2019-04-11 테네코 인코퍼레이티드 개선된 시일을 가지는 코로나 점화 장치
KR20190035814A (ko) * 2016-08-01 2019-04-03 테네코 인코퍼레이티드 개선된 시일을 가지는 스파크 플러그
CN109293246A (zh) * 2018-10-29 2019-02-01 刘凡领 一种高绝缘隔热封接玻璃的制备方法
US10622788B1 (en) * 2018-12-13 2020-04-14 Tenneco lnc. Corona ignition assembly including a high voltage connection and method of manufacturing the corona ignition assembly
JP7235715B2 (ja) * 2020-12-22 2023-03-08 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5651142B2 (ja) * 1974-10-08 1981-12-03
JPS5812302A (ja) * 1981-07-16 1983-01-24 日本特殊陶業株式会社 抵抗入り点火栓用抵抗体組成物
JPS5917202A (ja) * 1982-07-21 1984-01-28 日本特殊陶業株式会社 抵抗入り点火栓用抵抗体組成物及びその製造方法
US20060220510A1 (en) * 2003-05-20 2006-10-05 Tsutomu Shibata Spark plug and method for producing same
US20070290590A1 (en) * 2006-06-16 2007-12-20 Federal-Mogul World Wide, Inc. Spark plug
WO2013142398A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Federal-Mogul Ignition Company Corona ignition device with improved electrical performance
JP2017525117A (ja) * 2014-08-10 2017-08-31 フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニーFederal−Mogul Ignition Company 改良されたシールを有するスパークプラグ

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2898395A (en) * 1954-08-04 1959-08-04 Champion Spark Plug Co Spark plug seal
US2933552A (en) 1955-06-06 1960-04-19 Champion Spark Plug Co Composite glass seal
US3046328A (en) 1959-07-20 1962-07-24 Champion Spark Plug Co Spark plugs and methods of producing same
US3247132A (en) 1963-04-05 1966-04-19 Champion Spark Plug Co Spark plug seal
US3567658A (en) 1967-12-21 1971-03-02 Gen Motors Corp Resistor composition
US3703387A (en) 1969-03-03 1972-11-21 Gen Motors Corp Method for processing resistor glass seal compositions employing organic liquid
JPS5520355B2 (ja) 1973-09-28 1980-06-02
US4112330A (en) 1977-05-20 1978-09-05 General Motors Corporation Metallized glass seal resistor compositions and resistor spark plugs
US4795944A (en) 1987-08-10 1989-01-03 General Motors Corporation Metallized glass seal resistor composition
US5304894A (en) 1992-09-02 1994-04-19 General Motors Corporation Metallized glass seal resistor composition
JPH11214119A (ja) * 1998-01-28 1999-08-06 Ngk Spark Plug Co Ltd 抵抗体入りスパークプラグ
US6320317B1 (en) 1999-12-01 2001-11-20 Delphi Technologies, Inc. Glass seal resistor composition and resistor spark plugs
US7365480B2 (en) 2004-04-30 2008-04-29 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Spark plug
WO2011036871A1 (ja) * 2009-09-25 2011-03-31 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグ
DE102012111172B4 (de) * 2012-11-20 2016-01-28 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Korona-Zündeinrichtung
DE102013104643B3 (de) 2013-05-06 2014-06-18 Borgwarner Beru Systems Gmbh Korona-Zündeinrichtung
DE102014111684B3 (de) * 2014-08-15 2015-10-01 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Koronazündeinrichtung

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5651142B2 (ja) * 1974-10-08 1981-12-03
JPS5812302A (ja) * 1981-07-16 1983-01-24 日本特殊陶業株式会社 抵抗入り点火栓用抵抗体組成物
US4446058A (en) * 1981-07-16 1984-05-01 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Resistor composition for resistor-incorporated spark plugs
JPS5917202A (ja) * 1982-07-21 1984-01-28 日本特殊陶業株式会社 抵抗入り点火栓用抵抗体組成物及びその製造方法
US4482475A (en) * 1982-07-21 1984-11-13 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Resistor composition for resistor-incorporated spark plugs
US20060220510A1 (en) * 2003-05-20 2006-10-05 Tsutomu Shibata Spark plug and method for producing same
JP2010135345A (ja) * 2003-05-20 2010-06-17 Ngk Spark Plug Co Ltd スパークプラグの製造方法
US20070290590A1 (en) * 2006-06-16 2007-12-20 Federal-Mogul World Wide, Inc. Spark plug
JP2009545860A (ja) * 2006-06-16 2009-12-24 フェデラル−モーグル コーポレイション スパークプラグ
WO2013142398A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Federal-Mogul Ignition Company Corona ignition device with improved electrical performance
JP2017525117A (ja) * 2014-08-10 2017-08-31 フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニーFederal−Mogul Ignition Company 改良されたシールを有するスパークプラグ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017525117A (ja) * 2014-08-10 2017-08-31 フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニーFederal−Mogul Ignition Company 改良されたシールを有するスパークプラグ

Also Published As

Publication number Publication date
US9751797B2 (en) 2017-09-05
KR20170041212A (ko) 2017-04-14
WO2016025369A1 (en) 2016-02-18
EP3178138B1 (en) 2022-04-06
CN106688046A (zh) 2017-05-17
US20160039712A1 (en) 2016-02-11
BR112017002593A2 (pt) 2018-01-30
CN106688046B (zh) 2018-12-21
EP3178138A1 (en) 2017-06-14
JP6649359B2 (ja) 2020-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6649359B2 (ja) 改良されたシールを有するコロナ点火装置
JP6665160B2 (ja) 改良されたシールを有するスパークプラグ
JP2017524867A5 (ja)
JP2017525117A5 (ja)
JP5178728B2 (ja) スパークプラグ
JP2019525414A (ja) 改良されたシールを有するスパークプラグ
US9685767B2 (en) Corona ignition device with improved seal
JP2019528224A (ja) 改良されたシールを有するコロナ点火装置
JP2016122560A (ja) ヒューズ装置、ヒューズユニット、消弧体、および消弧体の製造方法
US9893495B2 (en) Spark plug with improved seal
US4924347A (en) Gas lightning arrester containing a mineral addition agent
EP3178140B1 (en) Ceramic for ignition device insulator with low relative permittivity
JP2011529442A (ja) フリットシール材料、フリットシールを有するランプ、及び高輝度放電ランプのシール方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180710

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180710

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20190426

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190513

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190528

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524

Effective date: 20190827

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191217

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200116

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6649359

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees