JP2018120867A

JP2018120867A - 電気的性能が向上したコロナ点火装置

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Publication number: JP2018120867A
Application number: JP2018054775A
Authority: JP
Inventors: バローズ，ジョン・アンソニー; Anthony Burrows John; ミラー，ジョン・イー; E Miller John; ミックスウェル，クリスタファー・アイ; I Mixwell Kristapher; リコウスキー，ジェームス・ディ; D Lykowski James
Original assignee: Federal Mogul Ignition Co
Current assignee: Federal Mogul Ignition LLC
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2033-03-18
Also published as: WO2013142398A1; EP2828940A1; JP6313745B2; EP2828940B1; EP3379665B1; US20150285206A1; JP2018067553A; JP6757762B2; CN104303382A; JP2015512556A; KR101960564B1; US9088136B2; US9970408B2; JP6716531B2; KR20140137007A; EP3379665A1; US20130340697A1; CN104303382B

Abstract

【課題】順方向組立され得て、逆方向組立されることによる問題を回避しつつ、例外的な電気的性能を与え得るコロナ点火器を提供する。【解決手段】中心電極２２を囲む絶縁体２６と絶縁体を囲む導電性構成要素を備える。導電性構成要素は、両者ともが導電材料から形成されるシェル３４と中間部３６とを含む。中間部は典型的に、絶縁体をシェルに挿入する前に、絶縁体外面の下方桟部５２に装着する。シェル発火端５６は典型的に下方端縁および中間部発火端６６と整列される。導電性内径Ｄｃは下方桟部のすぐ下方の絶縁体外径Ｄioよりも小さいため、絶縁体の厚みｔは電極発火端に向けて大きくなる。【選択図】図１Ａ

Description

関連出願への相互参照
この出願は、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願連続番号第１３／８４３，３３６号および２０１２年３月２３日に出願された米国仮出願連続番号第６１／６１４，８０８号の利益を主張し、その全内容がここにその全体が引用により援用される。

発明の背景
１．発明の分野
この発明は概して、無線周波数電界を送出して混合気をイオン化し、かつコロナ放電を与えるためのコロナ点火器、および点火器を形成する方法に関する。

２．関連技術
コロナ放電点火システムは、高無線周波数電圧電位に荷電されて燃焼室中に強い無線周波数電界を作り出す中心電極を有する点火器を含む。電界は、燃焼室中の燃料と空気との混合物の一部をイオン化して絶縁破壊を開始させて、混合気の燃焼を容易にする。電界は好ましくは、混合気が誘電性を維持し、かつ非熱プラズマとも称されるコロナ放電が起こるように制御される。混合気のイオン化された部分は火炎前面（flame front）を形成し
、これは次に自立して、混合気の残余の部分を燃焼させる。好ましくは、混合気が全ての誘電性を失わないように電界が制御され、これにより、電極と、接地された気筒壁、ピストン、または点火器の他の部分との間に熱プラズマおよび電気アークが作り出されるであろう。コロナ放電点火システムの例は、フリーン（Freen）に対する米国特許第６，８８
３，５０７号に開示されている。

コロナ点火器は典型的に、高無線周波数電圧を受けて無線周波数電界を送出して混合気をイオン化してコロナ放電を与えるための、導電材料から形成される中心電極を含む。電極は典型的に、電界を送出する高電圧コロナ増強（enhancing）電極先端を含む。点火器
は、中心電極を受ける、金属材料から形成されるシェルも含み、電気絶縁材料から形成される絶縁体がシェルと中心電極との間に配設される。コロナ放電点火システムの点火器は、意図的に中心電極の発火端にぴったり近接して置かれる接地電極要素を全く含まない。むしろ、接地は好ましくは点火システムの気筒壁またはピストンによって設けられる。コロナ点火器の例は、リコウスキー（Lykowski）およびハンプトン（Hampton）に対する米
国特許出願公開第２０１０／００８３９４２号に開示されている。

高周波コロナ点火器の動作中、高電圧電極先端に向けて接地金属シェルから遠ざかる方向に絶縁体の外径が大きくなれば、電気的利点がある。この設計の例は、米国特許出願公開第２０１２／０１８１９１６号に開示されている。最大の成果のためには、接地された金属シェルの内径よりも外径を大きくすることが望ましいことがしばしばである。この設計の結果、「逆方向組立（reverse-assembly）」として参照される、燃焼室の方向から絶縁体をシェルに挿入することによって点火器を組み立てる必要が生じた。しかしながら、逆方向組立法は、受け入れられない恐れがある動作上のおよび製造上のさまざまな譲歩につながってしまう。たとえば、絶縁体を張力がかかった状態にすることなく絶縁体をシェルの中に保持するのは困難である。

発明の要約
発明の１つの局面は、中心電極と、中心電極を囲む絶縁体と、絶縁体を囲む導電性構成要素とを備えるコロナ点火器を提供する。中心電極は、高無線周波数電圧を受けて無線周波数電界を送出するための導電材料から形成される。絶縁体は電気絶縁材料から形成され、絶縁体上端から絶縁体突出（nose）端まで中心軸に沿って長手方向に延在する。絶縁体は、絶縁体上端から絶縁体突出端まで延在する絶縁体外面を含み、絶縁体外面は、中心軸を横切りかつこれに垂直に延在する絶縁体外径を呈する。絶縁体は、絶縁体本体領域および絶縁体突出領域も含む。絶縁体外面は、絶縁体本体領域と絶縁体突出領域との間に、中心軸から外向きに遠ざかるようにかつこれを横断して延在する下方桟部（ledge）を含む
。下方桟部は絶縁体外径の拡大部を呈する。

導電性構成要素は導電材料から形成され、絶縁体突出領域が導電性構成要素から外向きに延在するように絶縁体本体領域の少なくとも一部を囲む。導電性構成要素は、絶縁体本体領域の少なくとも一部を囲み、かつシェル上端からシェル発火端まで延在するシェルを含む。シェルは、中心軸に面し、かつシェル上端からシェル発火端まで絶縁体外面に沿って延在するシェル内面を呈する。シェル内面は、中心軸を横切りかつこれに垂直に延在するシェル内径も呈する。

導電性構成要素は、絶縁体本体領域の一部を囲み、かつ中間上端から中間発火端まで長手方向に延在する中間部も含む。中間部は、中心軸に面し、かつ中間上端から中間発火端まで絶縁体外面に沿って長手方向に延在する中間内面を含む。中間内面は、中心軸を横切りかつこれに垂直に延在する導電性内径を呈する。導電性内径は、絶縁体の下方桟部の下方の絶縁体外径よりも小さく、これは動作中の例外的な電気的性能を与える。さらに、中間発火端は絶縁体の下方桟部を係合する。

発明の別の局面は、コロナ点火器を形成する方法を提供する。方法は、絶縁体の下方桟部上に中間部を配設することと、中間部および絶縁体の周りに導電材料から形成されるシェルを配設することとを備える。

本発明のコロナ点火器は例外的な電気的性能を与える。なぜなら、導電性内径は絶縁体突出領域に隣接する絶縁体外径よりも小さいからである。コロナ点火器は、この有益な特徴を含み、かつ順方向組立（forward-assembled）もされ得る。このように、コロナ点火
器は、逆方向組立される点火器に関連の問題を回避しつつ、例外的な電気的性能を与える。

本発明の他の利点は、付随する図面と関連して考慮すると以下の詳細な説明を参照してより十分に理解されるので、より容易に認められるであろう。

発明の１つの例示的な実施形態に従う順方向組立法を用いて製造されるコロナ点火器の断面図である。中間部、絶縁体突出領域、および絶縁体本体領域の一部を示す、図１のコロナ点火器の一部の拡大図である。発明の他の例示的な実施形態に従うコロナ点火器の断面図である。発明の他の例示的な実施形態に従うコロナ点火器の断面図である。発明の他の例示的な実施形態に従うコロナ点火器の断面図である。発明の他の例示的な実施形態に従うコロナ点火器の断面図である。発明の他の例示的な実施形態に従うコロナ点火器の断面図である。発明の他の例示的な実施形態に従うコロナ点火器の断面図である。発明の他の例示的な実施形態に従うコロナ点火器の断面図である。

詳細な説明
コロナ点火器２０の例示的な実施形態を図１−図８に示す。コロナ点火器２０は、高無線周波数電圧を受けるための中心電極２２を含む。中心電極２２は、無線周波数電界を送出して混合気をイオン化しかつコロナ放電を与えるためのコロナ増強先端２４を含む。絶縁体２６が中心電極２２を囲む。絶縁体２６は、絶縁体外径Ｄ_ioを呈する絶縁体本体領域２８と絶縁体突出領域３０とを含む。コロナ点火器２０は、導電性内径Ｄ_cを呈する、金
属シェル３４と中間部３６とを含む導電性構成要素も備える。絶縁体突出領域３０の一部に沿った絶縁体外径Ｄ_ioは導電性内径Ｄ_cよりも大きい。絶縁体外径Ｄ_ioは、金属シェル
３４から高電圧コロナ増強先端２４に向けて遠ざかる方向に大きくなり、これは、コロナ点火器２０に動作中の電気的有益を与える。

コロナ点火器２２の中心電極２２は、典型的には２０〜７５ＫＶピーク／ピークの範囲の高無線周波数電圧を受けるための導電材料から形成される。中心電極２２は、典型的には０．９〜１．１ＭＨｚの範囲の高無線周波数電界も送出する。中心電極２２は、末端３８から電極発火端４０まで中心軸Ａに沿って長手方向に延在する。中心電極２２は典型的には、図１−図８に示されるように、電極発火端４０に、たとえば複数の枝分かれ部を含む先端などのコロナ増強先端２４を含む。

コロナ点火器２０の絶縁体２６は電気絶縁材料から形成される。絶縁体２６は、中心電極２２を囲み、絶縁体上端４２から絶縁体突出端４４まで中心軸Ａに沿って長手方向に延在する。電極発火端４０は典型的に、図１−図８に示されるように、絶縁体突出端４４から外向きに配設される。絶縁体内面４６は、中心電極２２を受ける絶縁体ボアを囲む。典型的には導電性シール４７を用いて、中心電極２２および電気コンタクト４９を絶縁体ボアの中に固定する。

絶縁体内面４６は、中心軸Ａを横切りかつこれに垂直に延在する絶縁体内径Ｄ_iiも呈する。絶縁体２６は、絶縁体上端４２から絶縁体突出端４４まで延在する絶縁体外面５０を含む。絶縁体外面５０は、中心軸Ａを横切りかつこれに垂直に延在する絶縁体外径Ｄ_ioも呈する。絶縁体内径Ｄ_iiは好ましくは絶縁体外径Ｄ_ioの１５〜２５％である。

図１に示されるように、絶縁体２６は絶縁体本体領域２８と絶縁体突出領域３０とを含む。絶縁体外面５０は、絶縁体本体領域２８と絶縁体突出領域３０との間に、中心軸Ａから遠ざかるように外向きにかつこれを横断して延在する下方桟部５２を含む。下方桟部５２は絶縁体外径Ｄ_ioの拡大部を呈する。絶縁体本体領域２８と絶縁体突出領域３０とは、図に示される設計および寸法以外に、下方桟部５２をその間に配設したさまざまな異なる設計および寸法を有することができる。

コロナ点火器２０の導電性構成要素は、図に示されるように絶縁体突出領域３０が導電性構成要素から外向きに延在するように絶縁体本体領域２８の少なくとも一部を囲む。導電性構成要素は、両者ともが導電金属から形成されるシェル３４と中間部３６とを含む。シェル３４と中間部３６とを、同じまたは異なる導電材料から形成することができる。

シェル３４は典型的に、鋼などの金属材料から形成され、絶縁体本体領域２８の少なくとも一部を囲む。シェル３４は、シェル上端５４からシェル発火端５６まで中心軸Ａに沿って延在する。シェル３４は、中心軸Ａに面し、シェル上端５４からシェル発火端５６まで絶縁体外面５０に沿って延在するシェル内面５８を呈する。シェル３４は、シェル内面５８とは反対に面し、シェル外径Ｄ_soを呈するシェル外面６０も含む。シェル内面５８は、中心軸Ａを囲むシェルボアと、中心軸Ａを横切りかつこれに垂直に延在するシェル内径Ｄ_siとを呈する。シェル内径Ｄ_siは典型的に、絶縁体上端４２から絶縁体突出端４４まで
の絶縁体２６の全長ｌに沿って絶縁体外径Ｄ_io以上であり、そのため、コロナ点火器２０を順方向組立することができる。絶縁体２６の長さは本体領域２８と突出領域３０との両方を含む。「順方向組立」という用語は、シェル発火端５６を通してよりもむしろシェル上端５４を通して絶縁体突出端４４をシェルボアに挿入可能であることを意味する。しかしながら、代替的な実施形態では、シェル内径Ｄ_siは、絶縁体上端４２から絶縁体突出端４４までの絶縁体２６の長さｌの一部に沿って絶縁体外径Ｄ_io以下であるため、コロナ点火器２０は逆方向組立される。「逆方向組立」という用語は、絶縁体上端４２がシェル発火端５６を通してシェルボアに挿入されることを意味する。

コロナ点火器２０の中間部３６はシェル３４の内側に配設され、絶縁体本体領域２８の一部を囲む。中間部３６は、絶縁体突出領域３０のすぐ上方に絶縁体本体領域２８に沿って配設される。これは中間上端６４から中間発火端６６まで長手方向に延在する。中間部３６は絶縁体外面５０に固く装着される。好ましくは、中間内面６８は絶縁体外面５０に密封されて、燃焼機関中のコロナ点火器２０の使用の際は軸方向の接合を閉じるとともに気体の漏れを回避する。

中間部３６は典型的に、金属、またはニッケル、コバルト、鉄、銅、錫、亜鉛、銀、および金のうち１つ以上を含有する金属合金から形成される。金属または金属合金は、絶縁体外面５０上の定位置に鋳造され得る。これに代えて、中間部３６はガラスまたはセラミック系であることができ、上記金属または金属合金のうち１つ以上を添加することによって導電性になり得る。ガラスまたはセラミック系中間部３６は絶縁体外面５０上の定位置に直接に形成および焼結され得る。中間部３６は、はんだ付け、ろう付け、拡散接合、高温接着材、または別の方法によって絶縁体外面５０に定位置に装着される金属リングとして設けられることも可能である。中間部３６は、好ましくは、はんだ付け、ろう付け、溶接、締り嵌め、および熱収縮嵌めを含む任意の好適な方法によってもシェル内面５８に装着される。中間部３６を形成するのに用いられる材料は好ましくは共形性があり（conformable）、動作の際に発生する応力を、これを絶縁体２６に伝えることなく吸収すること
ができる。

中間部３６の中間内面６８は中心軸Ａに面し、中間上端６４から中間発火端６６まで絶縁体外面５０に沿って長手方向に延在する。中間部３６は、中間内面６８とは反対に面し、かつ中間上端６４から中間発火端６６まで長手方向に延在する中間外面７０も含む。中間外径Ｄ_intは典型的に、図１−図７に示されるようにシェル外径Ｄ_so以下であるが、図
８に示されるようにシェル内径Ｄ_siよりも大きくてもよい。中間内面６８は、中心軸Ａを横切りかつこれに垂直に延在する導電性内径Ｄ_cを呈する。導電性内径Ｄ_cは、絶縁体突出領域３０と絶縁体本体領域２８との間にある絶縁体２６の下方桟部５２での絶縁体外径Ｄ_ioよりも小さい。さらに、絶縁体２６はシェル発火端５６に隣接してかつ中間発火端６６に隣接して大きくなる厚みｔ_iも呈する。絶縁体厚みｔ_iは電極発火端４０に向けた方向に大きくなる。この特徴は、順方向組立法の使用を依然として許容しながら、先行技術の逆方向組立がされる点火器で達成される電気的利点を与える。導電性内径Ｄ_cは典型的に、
下方桟部５２のすぐ下方の絶縁体外径Ｄ_ioの８０〜９０％である。

導電性内径Ｄ_cは典型的に、中間部３６に沿ったシェル内径Ｄ_siの７５〜９０％に等し
い。図１−図８に示されるように、中間発火端６６は好ましくは絶縁体２６の下方桟部５２を係合し、シェル発火端５６と長手方向に整列される。図１−図８にも示されるように、絶縁体外径Ｄ_ioは典型的に、下方桟部５２から絶縁体突出領域３０に沿って絶縁体突出端４４へと先細になる。

コロナ点火器２０の例示的な実施形態はさまざまな異なる特徴を含むことができる。図１−図３および図５−図８の例示的な実施形態では、絶縁体本体領域２８の絶縁体外面５
０は、上方桟部７２および下方桟部５２がその間に凹部７４を呈するように、中心軸Ａに向けて内向きに延在する上方桟部７２を呈する。中間部３６は凹部７４の中に配設され、典型的には凹部７４の全長に沿って延在する。好ましくは、中間上方端６４は上方桟部７２を係合し、中間発火端６６は下方桟部５２を係合して、組立の間および動作の際の中間部３６の動きを制限する。凹部７４および中間部３６の長さは異なり得る。たとえば、凹部７４および中間部３６の長さは、図１、図３、および図６−図８に示されるように、絶縁体２６の長さｌの４分の１以下に沿って延在することができる。これに代えて、凹部７４および中間部３６の長さは、図２および図４に示されるように、絶縁体２６の長さｌの４分の１超に沿って延在することができる。図２および図４に示されるように中間部３６の長さを延ばすことにより、熱的性能が向上し、アセンブリ内のいずれの小さな空隙も除去して、電気的性能を向上させる。

図１−図５および図８の例示的な実施形態では、コロナ点火器２０のシェル内面５８は、シェル上端５４に隣接する絶縁体外面５０から遠ざかるように延在して、シェル内面５８と絶縁体外面５０との間の間隙（crevice）７６を呈する。充填材材料８８は絶縁体外
面５０とシェル上端５４に隣接するシェル内面５８との間の間隙７６を少なくとも部分的に充填する。充填材材料８８は典型的には絶縁体２６をシェル３４に装着する接着材であり、中間部３６での接合がはずれた場合に絶縁体２６が燃焼室に入ってしまうのを防止する。充填材材料８８は向上した電気的および熱的性能ならびに増大した安定性も与えることができる。セラミック添加（ceramic-loaded）接着材、シリコーン、またはエポキシ系充填材、ＰＴＦＥ、印刷可能担体、塗装可能担体、または突き固められた（tampered）粉末などの充填材材料８８は電気的に絶縁性であり得る。金属添加エポキシ、導電性材料を含む印刷可能担体もしくは塗装可能担体、はんだ、またはろう付けなどの充填材材料８８は代替的に導電性であることができる。充填材材料８８が十分な接着、機械的強度、および熱的性能を与えれば、中間部３６を絶縁体２６に固く装着するステップを省略することができる。中間部３６は、以前のようにシェル３４に装着されて絶縁体２６を捕捉する。この実施形態では、充填材材料８８は、中間部３６に沿った接合の代わりに気密封止を設けることができる。しかしながら、中間内面６８は依然として、絶縁体外面５０に対してまたは桟部５２、７２および凹部７４に対してぴったりと嵌まって、動作の間の構成要素の可能な動きを制限する必要がある。

図１および図８の例示的な実施形態では、絶縁体外径Ｄ_ioは、上方桟部７２から絶縁体本体領域２８の一部に沿って絶縁体上端４２に向けて一定であり、次に絶縁体上端４２に向けて絶縁体本体領域２８の一部に沿って徐々に大きくなる。絶縁体外径Ｄ_ioは徐々拡大部から絶縁体上端４２まで一定である。徐々の拡大は正確な組立を達成するのを助け、上方本体領域を支持し、熱的性能を向上させ、中間部３６に沿った接合がはずれた場合に絶縁体２６が燃焼室に入ってしまうのを防止する。共形（conformal）要素７８を絶縁体２
６とシェル３４との間に徐々拡大部に沿って置くことができる。共形要素７８は典型的に、銅もしくは焼き鈍しされた鋼またはプラスチックもしくはゴム材料から形成される軟らかい金属ガスケットから形成される。図１および図８の例示的な実施形態では、間隙７６は徐々遷移部から絶縁体上端４２に向けて延在する。

図２の例示的な実施形態では、絶縁体外径Ｄ_ioは上方桟部７２から絶縁体上端４２に向けて大きくなり、徐々拡大部から絶縁体上端４２まで一定である。この実施形態では、間隙７６も徐々拡大部から絶縁体上端４２に向けて延在する。

図３の例示的な実施形態では、絶縁体外径Ｄ_ioは上方桟部７２から絶縁体上端４２まで一定である。これは、動作の間に絶縁体２６が張力がかかった状態になるのを避けるのをより容易にする。この実施形態では、コロナ点火器２０は順方向組立または逆方向組立され得る。しかしながら、間隙７６に沿ったまたはこの上方の絶縁体外径Ｄ_ioを大きくして
他のシステム構成要素（図示せず）と適切に接続することが望ましいであろう。これに代えて、間隙７６に沿ったまたはその上方の絶縁体外径Ｄ_ioを大きくするように別個の構成要素（図示せず）を加えることができる。

図４はまた別の例示的な実施形態を図示し、間隙７６は中間上端６４からシェル上端５４まで延在する。この実施形態では、絶縁体外径Ｄ_ioは下方桟部５２から絶縁体上端４２まで一定である。図５の例示的な実施形態では、絶縁体外径Ｄ_ioは、下方桟部５２と絶縁体上端４２との間で、絶縁体本体領域２８に沿って、中間上端６４の僅かに上方で小さくなる。

図６および図７は他の例示的な実施形態を図示し、絶縁体外径Ｄ_ioは上方桟部７２から転向（turnover）領域まで一定である。絶縁体２６径は転向領域で大きくなり、次に小さくなって、シェル上端５４を支持しかつ係合するための転向肩部８２を呈する。絶縁体外径Ｄ_ioは次に、転向肩部８２から絶縁体上端４２まで一定である。これらの実施形態では、シェル上端５４は転向し、転向肩部８２で絶縁体外面５０を係合し、絶縁体２６をシェル３４の中に捕らえたまま保持する。これは絶縁体２６を圧縮状態にし、中間上端６４および中間発火端６６に沿って、中間部３６と絶縁体２６との間に気密封止を形成することができる。気密封止が達成されれば、中間部３６を絶縁体２６およびシェル３４にろう付けするまたはそれ以外のやり方で装着するステップを省略してもよい。

図６の例示的な実施形態では、中間内面６８は中心軸Ａを横切りかつこれに垂直に延在する導電性内径Ｄ_cを呈し、導電性内径Ｄ_cは絶縁体２６の下方桟部５２のすぐ下方の絶縁体外径Ｄ_ioよりも小さい。中間発火端６６は他の実施形態のように絶縁体２６の下方桟部５２を係合する。しかしながら、この実施形態では、中間外面７０は中間上端６４と中間発火端６６との間に中間座部８４を含み、中間外径Ｄ_intは中間座部８４に沿って中間発
火端６６に向けて小さくなる。さらに、シェル内面５８は中間外面７０に向けて延在するシェル座部８６を呈する。シェル座部８６は中間座部８４と平行に整列されて、これを係合する。さらに、シェル３４はシェル内面５８からシェル外面６０まで延在する厚みｔ_s
を有し、厚みｔ_sはシェル座部８６で大きくなる。

図７の例示的な実施形態では、シェル３４はここでも、絶縁体２６上方桟部７２に面するシェル座部８６を含む。シェル内径Ｄ_siはシェル発火端５６に向けてシェル座部８６に沿って小さくなる。シェル座部８６と絶縁体２６上方桟部７２との間にガスケット８０が配設されてこれらを離す。ガスケット８０は絶縁体外面５０とシェル座部８６との間で圧縮されて封止を設ける。この実施形態では、中間部３６は気体圧力に抗して封止するまたは絶縁体２６を持ち続ける必要はなく、これは組立の際にシェル３４に圧入されてもよい。この実施形態では、上方桟部７２での絶縁体外径Ｄ_ioは下方桟部５２での絶縁体外径Ｄ_ioよりも大きい。図６の実施形態と同様に、シェル３４厚みｔ_sはシェル座部８６で大き
くなる。

図８の例示的な実施形態では、中間上端６４での中間外径Ｄ_intは絶縁体２６の上方桟
部７２の絶縁体外径Ｄ_ioよりも大きい。中間上端６４は絶縁体外面５０に対して径方向外向きに延在し、シェル発火端５６は中間上端６４上に配設される。この実施形態では、中間上端６４から中間発火端６６までの導電性内径Ｄ_cは一定であり、中間外径Ｄ_intは中間上端６４から中間発火端６６へと先細になる。

発明の別の局面はコロナ点火器２０を形成する方法を提供する。方法は典型的には順方向組立法であり、これは、逆方向組立法のようにシェル発火端５６よりもむしろ、シェル上端５４を通して絶縁体突出端４４をシェルボアの中に挿入することを含む。しかしながら、方法は代替的に逆方向組立法を備えることができ、シェル内径Ｄ_siは絶縁体２６の一
部に沿って絶縁体外径Ｄ_io以下であり、方法は、シェル発火端５６を通して絶縁体突出端４４をシェルボアの中に挿入することを含む。

コロナ点火器２０を形成する方法は、組立の際に、または動作の際の熱膨張差によって、絶縁体２６が張力のかかった状態に置かれることがないように、力および材料温度の制御を含む。

方法は、絶縁体上端４２から絶縁体突出端４４まで中心軸Ａに沿って延在する、電気絶縁材料から形成される絶縁体２６を設けることを含む。絶縁体２６は、絶縁体上端４２から絶縁体突出端４４まで延在する絶縁体外面５０を含む。絶縁体外面５０は、絶縁体外径Ｄ_ioを呈し、絶縁体本体領域２８と絶縁体突出領域３０との間に中心軸Ａから外向きに遠ざかるようにかつこれを横断して延在する下方桟部５２を含む。

方法は、絶縁体２６の下方桟部５２上に、導電材料から形成される中間部３６を配設することも含む。このステップは典型的に、絶縁体２６がシェル３４に挿入される前に行なわれる。しかしながら、図８のコロナ点火器２０のように中間外径Ｄ_intがシェル内径Ｄ_siよりも大きい場合は、絶縁体２６をシェル３４に挿入した後に中間部３６を下方桟部５
２上に配設する。

方法は、典型的には絶縁体２６をシェル３４に挿入する前に、中間部３６を絶縁体外面５０に固く装着することも含む。装着するステップは典型的に、鋳造、焼結、ろう付け、はんだ付け、拡散接合、または中間部３６と絶縁体外面５０との間に高温接着材を塗布することを含む。中間部３６が金属または金属合金である場合、装着するステップは典型的には鋳造を含む。中間部３６がガラスまたはセラミック系である場合、装着するステップは典型的には、絶縁体外面５０の周りに直接に定位置に形成することおよび焼結することを含む。中間部３６が金属リングである場合、装着するステップは典型的に、はんだ付け、拡散接合、または中間部３６と絶縁体外面５０との間に高温接着材を塗布することを含む。方法は典型的に、中間部３６を絶縁体２６に密封して、コロナ点火器２０の使用の際に軸方向接合を閉じて気体の漏れを回避することを含む。

方法は、シェル上端５４からシェル発火端５６まで中心軸Ａに沿ってその周りに延在する、導電材料から形成されるシェル３４を設けることも含む。シェル３４はシェル上端５４からシェル発火端５６まで延在するシェル内面５８を含み、シェル内面５８は中心軸Ａに沿って延在するシェルボアを呈する。各々の例示的な実施形態では、シェル内径Ｄ_siは絶縁体外径Ｄ_io以上である。

方法は次に、順方向組立方向に絶縁体２６をシェル３４に挿入することを含む。このステップは典型的に、中間部３６を絶縁体２６に装着した後に行なわれるが、その前に行なわれてもよい。このステップは、シェル上端５４を通して絶縁体突出端４４をシェルボアに挿入することを含む。絶縁体突出端４４がシェル発火端５６から外向きに延在するまで、絶縁体２６をシェル内面５８に沿って移動させる必要がある。図１−図７の例示的な実施形態を製造するためには、このステップは、シェル発火端５６を絶縁体２６の下方桟部５２および中間発火端６６と整列させることを含む。図８の例示的な実施形態を製造するためには、方法は、絶縁体２６をシェル３４に挿入して、その後に中間上端６４がシェル発火端５６を係合するように絶縁体外面５０に沿って中間部３６を配設することを含む。

方法は、絶縁体２６とシェル上端５４との間の間隙７６の中に充填材材料８８を配設することも含んでもよい。このステップは、間隙７６の少なくとも一部を充填材材料８８で充填することを含んでもよい。これに代えて、絶縁体２６およびシェル３４が接続される際に充填材材料８８が少なくとも部分的に間隙７６を充填するように、絶縁体２６をシェ
ル３４に挿入する前に充填材材料８８を絶縁体外面５０およびシェル内面５８の両方に塗布することができる。充填材材料８８が気密封止を設ける場合、中間部３６を絶縁体２６に固く装着するステップを省略することができる。

明らかに、上記教示に照らして本発明の多数の修正例および変形例が可能であり、添付の請求項の範囲内にありつつ、具体的に記載された以外の態様でこれらを実践してもよい。

Claims

無線周波数電界を送出して混合気をイオン化し、かつコロナ放電を与えるためのコロナ点火器であって、
高無線周波数電圧を受けて無線周波数電界を送出するための、導電材料から形成される中心電極と、
前記中心電極を囲み、かつ絶縁体上端から絶縁体突出端まで中心軸に沿って長手方向に延在する、電気絶縁材料から形成される絶縁体とを備え、
前記絶縁体は、前記絶縁体上端から前記絶縁体突出端まで延在する絶縁体外面を含み、
前記絶縁体外面は、前記中心軸を横切りかつこれに垂直に延在する絶縁体外径を呈し、
前記絶縁体は絶縁体本体領域および絶縁体突出領域を含み、
前記絶縁体外面は、前記絶縁体本体領域と前記絶縁体突出領域との間に、前記中心軸から外向きに遠ざかるようにかつこれを横断して延在する下方桟部を含み、
前記下方桟部は前記絶縁体外径の拡大部を呈し、さらに、
前記絶縁体本体領域の少なくとも一部を囲む導電性構成要素を備え、これにより前記絶縁体突出領域が前記導電性構成要素から外向きに延在し、
前記導電性構成要素は、前記絶縁体本体領域の少なくとも一部を囲み、かつシェル上端からシェル発火端まで延在するシェルを含み、
前記シェルは、前記中心軸に面し、かつ前記シェル上端から前記シェル発火端まで前記絶縁体外面に沿って延在するシェル内面を呈し、
前記導電性構成要素は、導電材料から形成され、かつ前記絶縁体本体領域の一部を囲み、かつ中間上端から中間発火端まで長手方向に延在する中間部を含み、
前記中間部は、前記中心軸に面し、かつ前記中間上端から前記中間発火端まで前記絶縁体外面に沿って長手方向に延在する中間内面を含み、
前記中間内面は、前記中心軸を横切りかつこれに垂直に延在する導電性内径を呈し、
前記導電性内径は、前記絶縁体の前記下方桟部の下方の前記絶縁体外径よりも小さく、
前記中間発火端は前記絶縁体の前記下方桟部を係合する、コロナ点火器。
前記絶縁体本体領域の前記絶縁体外面は、前記下方桟部まで前記中心軸に向けて内向きに延在する上方桟部を呈してその間に凹部を呈し、前記中間部は前記凹部中に配設される、請求項１に記載のコロナ点火器。
前記シェル内面は、前記中心軸を横切りかつこれに垂直に延在するシェル内径を呈し、前記シェル内径は前記絶縁体外径以上である、請求項１に記載のコロナ点火器。
前記絶縁体は前記絶縁体内面と前記絶縁体外面との間の厚みを呈し、前記厚みは前記シェル発火端に隣接してかつ前記中間発火端に隣接して大きくなる、請求項１に記載のコロナ点火器。
前記シェル内面は前記シェル上端に隣接する前記絶縁体外面から遠ざかるように延在して前記シェル内面と前記絶縁体外面との間の間隙を呈する、請求項１に記載のコロナ点火器。
前記絶縁体本体領域に沿った前記絶縁体外面は、前記下方桟部まで前記中心軸に向けて内向きに延在する上方桟部を呈してその間に凹部を呈し、前記中間部は前記凹部中に配設される、請求項５に記載のコロナ点火器。
前記絶縁体外径は前記上方桟部から前記絶縁体本体領域の一部に沿って前記絶縁体上端に向けて一定であり、前記絶縁体外径は前記絶縁体上端に向けて前記絶縁体本体領域の一部に沿って徐々に大きくなり、前記絶縁体外径は、徐々拡大部から前記絶縁体上端まで一
定であり、前記間隙は徐々遷移部から前記絶縁体上端に向けて延在する、請求項６に記載のコロナ点火器。
前記絶縁体外径は前記上方桟部から前記絶縁体上端に向けて徐々に大きくなり、徐々拡大部から前記絶縁体上端まで一定であり、前記間隙は前記徐々拡大部から前記絶縁体上端に向けて延在する、請求項６に記載のコロナ点火器。
前記絶縁体外径は前記上方桟部から前記絶縁体上端まで一定である、請求項６に記載のコロナ点火器。
絶縁体は前記絶縁体上端と前記絶縁体突出端との間の長さを有し、前記中間部および前記凹部は前記長さの４分の１以下に沿って延在する、請求項６に記載のコロナ点火器。
絶縁体は前記絶縁体上端と前記絶縁体突出端との間の長さを有し、前記中間部および前記凹部は前記長さの４分の１超に沿って延在する、請求項６に記載のコロナ点火器。
前記間隙は前記中間上端から前記シェル上端まで延在する、請求項５に記載のコロナ点火器。
前記絶縁体外径は前記下方桟部から前記絶縁体上端まで一定である、請求項１２に記載のコロナ点火器。
前記絶縁体外径は前記下方桟部と前記絶縁体上端との間で小さくなる、請求項１２に記載のコロナ点火器。
前記絶縁体外径は、前記上方桟部から前記絶縁体上端に向けて前記絶縁体本体領域の一部に沿って徐々に大きくなり、徐々拡大部から前記絶縁体本体領域の一部に沿って前記絶縁体上端まで一定である、請求項６に記載のコロナ点火器。
前記絶縁体外径は前記下方桟部から前記絶縁体突出領域に沿って前記絶縁体突出端へと先細になる、請求項５に記載のコロナ点火器。
前記絶縁体外面と、前記シェル上端に隣接する前記シェル内面との間の前記間隙を充填し、前記絶縁体を前記シェルに装着する接着充填材材料を含む、請求項５に記載のコロナ点火器。
前記中間外面は、前記中間上端と前記中間発火端との間に中間座部を含み、前記中間外径は前記中間発火端に向けて前記中間座部に沿って小さくなり、前記シェル内面は前記中間座部を係合するシェル座部を呈する、請求項１に記載のコロナ点火器。
前記シェル内面は前記絶縁体の上方桟部に面するシェル座部を呈し、前記シェル内径は前記シェル発火端に向けて前記シェル座部に沿って小さくなり、ガスケットは前記シェル座部と前記絶縁体の上方桟部とを離す、請求項２に記載のコロナ点火器。
前記上方桟部での前記絶縁体外径は前記下方桟部での前記絶縁体外径よりも大きい、請求項１９に記載のコロナ点火器。
前記シェルは前記シェル内面から前記シェル外面まで延在する厚みを有し、前記厚みは前記シェル座部で大きくなる、請求項１９に記載のコロナ点火器。
前記シェル発火端は前記中間上端上に配設される、請求項１に記載のコロナ点火器。
前記中間上端から前記中間発火端への前記導電性内径は一定であり、前記中間外径は前記中間上端から前記中間発火端へと先細になる、請求項２２に記載のコロナ点火器。
前記中間発火端は前記シェル発火端と長手方向に整列される、請求項１に記載のコロナ点火器。
前記シェル内面は、前記中心軸を横切りかつこれに垂直に延在するシェル内径を呈し、前記シェル内径は前記絶縁体の一部に沿って前記絶縁体外径以下である、請求項１に記載のコロナ点火器。
コロナ点火器を形成する方法であって、
絶縁体上端から絶縁体突出端まで中心軸に沿って延在する、電気絶縁材料から形成される絶縁体を設けるステップを備え、絶縁体は、絶縁体上端から絶縁体突出端まで延在しかつ絶縁体外径を呈する絶縁体外面を含み、絶縁体外面は絶縁体本体領域と絶縁体突出領域との間に、中心軸から遠ざかるように外向きにかつこれを横断して延在する下方桟部を含み、さらに
導電材料から形成される中間部を絶縁体の下方桟部上に配設するステップと、
中間部および絶縁体の周りに導電材料から形成されるシェルを配設するステップとを備える、方法。
絶縁体突出端がシェル発火端から外向きに延在するまでシェル上端を通してシェルボアの中に絶縁体突出端を挿入するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
絶縁体をシェルに挿入する前に中間部を絶縁体外面に装着するステップを含み、装着するステップは、鋳造、焼結、ろう付け、はんだ付け、拡散接合、および接着材によるステップのうち少なくとも１つを含む、請求項２７に記載の方法。
シェル下方端を通してシェルボアの中に絶縁体を挿入するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
中間部は中間上端から中間発火端まで延在し、方法は、シェル発火端に沿って中間上端を配設するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
絶縁体の周りにシェルを配設した後に中間部を絶縁体外面に装着するステップを含み、装着するステップは、鋳造、焼結、ろう付け、はんだ付け、拡散接合、および接着材によるステップのうち少なくとも１つを含む、請求項２６に記載の方法。
中間部を絶縁体に密封するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
無線周波数電界を送出して混合気をイオン化し、かつコロナ放電を与えるためのコロナ点火器であって、
高無線周波数電圧を受けて無線周波数電気を送出するための、導電材料から形成される中心電極を備え、
前記中心電極は末端から電極発火端まで中心軸に沿って長手方向に延在し、さらに
電気絶縁材料から形成され、かつ絶縁体上端から絶縁体突出端まで前記中心軸に沿って長手方向に延在する絶縁体を備え、
前記電極発火端は前記絶縁体突出端から外向きに配設され、さらに
前記中心電極の前記発火端に配設されるコロナ増強先端を備え、
前記絶縁体は、前記中心電極を囲み、かつ前記中心軸を横切りかつこれに垂直に延在する、絶縁体内径を呈する絶縁体内面を含み、
前記絶縁体内面は前記中心電極を受ける絶縁体ボアを囲み、
前記絶縁体は前記絶縁体上端から前記絶縁体突出端まで延在する絶縁体外面を含み、
前記絶縁体外面は、前記中心軸を横切りかつこれに垂直に延在する絶縁体外径を呈し、
前記絶縁体内径は前記絶縁体外径の１５〜２５％であり、
前記絶縁体は絶縁体本体領域および絶縁体突出領域を含み、
前記絶縁体外面は、前記絶縁体本体領域と前記絶縁体突出領域との間に、前記中心軸から外向きに遠ざかるようにかつこれを横断して延在する下方桟部を含み、
前記下方桟部は前記絶縁体外径の拡大部を呈し、さらに
前記絶縁体本体領域の少なくとも一部を囲む、導電材料から形成される導電性構成要素を備え、これにより前記絶縁体突出領域が前記導電性構成要素から外向きに延在し、
前記導電性構成要素は、前記絶縁体本体領域の少なくとも一部を囲み、かつシェル上端からシェル発火端まで延在するシェルを含み、
前記シェルは、前記中心軸に面し、かつ前記シェル上端から前記シェル発火端まで前記絶縁体外面に沿って延在するシェル内面を呈し、
前記シェル内面は、前記中心軸を囲むシェルボアおよび前記中心軸を横切りかつこれに垂直に延在するシェル内径を呈し、
前記シェル内径は、前記絶縁体上端から前記絶縁体突出端までの前記絶縁体外径以上であり、
前記シェルは、前記シェル内面とは反対に面し、かつシェル外径を呈するシェル外面を含み、
前記導電性構成要素は、前記絶縁体本体領域の一部を囲み、かつ中間上端から中間発火端まで長手方向に延在する中間部を含み、
前記中間部は、前記中心軸に面し、かつ前記中間上端から前記中間発火端まで前記絶縁体外面に沿って長手方向に延在する中間内面を含み、
前記中間内面は前記絶縁体外面に密封され、
前記中間内面は、前記中心軸を横切りかつこれに垂直に延在する導電性内径を呈し、
前記導電性内径は前記絶縁体の前記下方桟部の下方の前記絶縁体外径よりも小さく、
前記導電性内径は、前記下方桟部の下方の前記絶縁体外径の８０〜９０％であり、かつ前記中間部に沿った前記シェル内径の７５〜９０％であり、
前記中間発火端は前記絶縁体の前記下方桟部を係合し、かつ前記シェル発火端と長手方向に整列される、コロナ点火器。