KR102048823B1 - 스파크 플러그 - Google Patents

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KR102048823B1
KR102048823B1 KR1020190030115A KR20190030115A KR102048823B1 KR 102048823 B1 KR102048823 B1 KR 102048823B1 KR 1020190030115 A KR1020190030115 A KR 1020190030115A KR 20190030115 A KR20190030115 A KR 20190030115A KR 102048823 B1 KR102048823 B1 KR 102048823B1
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안상근
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(주)고려엔지니어링
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Abstract

전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 스파크 플러그로서, 상기 스파크 플러그의 자유단 단부의 하우징 및 접지 역할을 하는 제1 전극부재와, 상기 스파크 플러그의 자유단 단부에서 외부로 노출되도록 배치되고, 스파크를 발생시키는 고전압이 공급되는 제2 전극부재와, 상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재가 서로 소정 거리 이격되어 대향하여 형성되며, 상기 고전압에 의해 스파크가 발생되는 스파크 발생영역을 이루는 간극부를 포함하고, 상기 간극부는 상기 스파크 플러그의 자유단 단부의 측면 둘레를 따라서 고리형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

스파크 플러그{A Spark plug}
본 발명은 스파크 플러그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전체 수명 및 화염발생효율이 향상된 스파크 플러그에 관한 것이다.
현재 일반적으로 운용되고 있는 가스터빈 발전시스템을 포함하는 화력발전 연소계통에는 연소가 진행되는 구역 내부에 장착되어 초기 화염을 발생시킬 수 있도록 점화 시스템이 구축된다.
이때, 상기 점화 시스템은 크게 익사이터(Exciter), 케이블 리드(Cable lead) 및 스파크 플러그(Spark plug)로 이루어진다.
특히, 스파크 플러그는 중앙의 (+) 전극과 점화플러그 몸체인 (-) 전극 사이에 적정한 두께의 세라믹 소재로 제작되는 절연체를 압입하여 간극을 만들고, 두 전극 사이의 고전압에 의한 공기의 절연 파괴시 발생하는 스파크에 의해 초기 점화를 수행할 수 있도록 제작된다.
그러나, 종래에 사용되고 있는 상기 스파크 플러그는 스파크 발생 시에 절연체가 이격되지 않도록 상기 절연체가 상기 (+) 전극의 외주 둘레를 일부 감싸도록 설계됨에 따라, 스파크가 발생되는 (+) 전극의 직경이 상기 스파크 플러그의 (-)전극인 몸체 직경보다 현저히 작은 직경을 보유하도록 구비된다.
이러한 종래기술에 따른 스파크 플러그를 가스터빈 발전시스템 등에 적용하여 사용하는 경우, 스파크 발생으로 인해 스파크 발생영역에 위치하는 (+)전극 부분과 (-)전극 부분이 소모되고, 스파크 플러그를 장기간 사용하는 경우 이러한 소모로 인해 (+)전극 부분과 (-)전극 부분 사이의 간극거리가 증가하여, 최종적으로는 간극부의 거리가 스파크가 발생할 수 있는 임계거리를 초과하게 되면 (+)전극 부분과 (-)전극 부분에 스파크가 발생하지 않게 되어 수명이 종료되게 된다.
즉, 종래기술에 따른 스파크 플러그는 스파크 발생영역에 위치하는 (+)전극 부분의 면적 및/또는 부피(또는 크기)와, (-)전극 부분의 면적 및 부피(또는 크기)가 작아 스파크 플러그의 전체 수명이 매우 짧다는 문제점을 가지고 있었다.
게다가, 스파크 발생으로 인한 대향하는 (+)전극 부분과 (-)전극 부분의 소모속도는 고온의 가스터빈 내에서 보다 더 신속하게 진행되므로, 종래기술에 따른 스파크 플러그는 전체 수명이 매우 짧을 수 밖에 없는 문제점을 가지고 있었다.
KR 10-1011567 B1 '점화 플러그'
따라서, 본 발명의 목적은 종래기술의 문제점을 해결하는 스파크 플러그를 제공하는 것이다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 대향하는 (+)전극 부분과 (-)전극 부분의 수명을 향상시켜 결과적으로 전체 수명을 향상시킬 수 있는 스파크 플러그를 제공하는 것이다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 스파크 플러그로서, 상기 스파크 플러그의 자유단 단부의 하우징 및 접지 역할을 하는 제1 전극부재와, 상기 스파크 플러그의 자유단 단부에서 외부로 노출되도록 배치되고, 스파크를 발생시키는 고전압이 공급되는 제2 전극부재와, 상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재가 서로 소정 거리 이격되어 대향하여 형성되며, 상기 고전압에 의해 스파크가 발생되는 스파크 발생영역을 이루는 간극부를 포함하고, 상기 간극부는 상기 스파크 플러그의 자유단 단부의 측면 둘레를 따라서 고리형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 제1 전극부재는 내부에 공간부를 형성하도록 원통 형상을 구비하고, 상기 제2 전극부재는, 상기 제1 전극부재의 공간부 내에 삽입되며 고전압을 공급받아 전달하는 로드와, 상기 로드의 하단부에 연결되고 상기 제1 전극부재의 하단부로부터 소정거리 하부로 이격되어 위치되고, 상기 로드의 고전압을 전달받아 상기 제1 전극부재와 함께 스파크를 발생시키는 헤드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 로드는 상기 헤드부의 외경보다 작은 외경의 원기둥 형상을 구비하고, 상기 헤드부는 소정 두께를 가지는 중실체로서 상기 제1 전극부재의 외경과 동일한 외경을 가지는 원반 향상을 구비하고, 상기 간극부는 상기 헤드부의 상부면과 상기 제1 전극부재의 하단부의 하부면 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 스파크 플러그는, 상기 제1 전극부재의 공간부에 삽입되고, 상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재 사이의 빈 공간을 채우며 상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재를 고정 및 지지하는 절연체를 더 포함하고, 상기 절연체는, 상기 제2 전극부재의 헤드부의 상부면과 상기 제1 전극부재의 하단부의 하단면이 소정 거리 이격된 상태로 지지되도록 상기 제1 전극부재의 내부 하부에 수용되고, 상기 헤드부의 상부면에 배치되며 상기 로드의 하부가 관통하는 관통구를 포함하는 제1 절연부재와, 상기 제1 절연부재의 상부에 배치되고, 내부에 상기 제1 절연부의 상단부 일부 및 상기 로드의 상부 일부를 수용하는 제2 절연부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 스파크 플러그는 상기 제2 절연부재보다 상부에서 상기 로드에 결합되어 상기 헤드부와 함께 가압력을 발생시켜 상기 제1 전극부재, 상기 제2 전극부재 및 절연체 전체를 결합시키는 결합부재를 더 포함하고, 상기 절연체 및 상기 제1 전극부재는, 상기 결합부재 및 상기 헤드부에 의해 발생하는 상하 가압력을 상기 절연체, 상기 제1 전극부재 및 상기 제2 전극부재로 전달하는 가압력 전달구조를 구비하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 결합부재는 상기 로드의 외부면에 형성된 나사산에 대응되는 나사산을 구비하는 너트로 구성되고, 상기 결합부재는 상기 제2 절연부재의 상단부의 단면보다 큰 단면을 구비하고, 상기 제1 전극부재는 소정 높이의 내측면에서 내측방향으로 돌출되는 단턱부를 포함하고, 상기 단턱부는 상기 단턱부가 형성하는 관통구의 내경이 상기 제2 절연부재의 하단부의 외경보다 작도록 형성되며, 상기 제1 전극부재는 내부 하부에서 내측방향으로 돌출된 테이퍼형(tapered) 가압부를 포함하고, 상기 제1 절연부재는 상기 테이퍼형 가압부에 대응되는 형상의 테이퍼형 피가압부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 제1 절연부재보다 상부에서 상기 로드의 외주면 나사산에 나사산 결합되도록 구성되고, 상기 제1 절연부재의 상단부의 단면보다 큰 단면을 구비하는 추가 결합부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 제1 절연부재의 측면에는 저(抵)저항 도체코팅층이 구비되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 제1 전극부재의 공간부 내부에서 상기 제1 절연부재와 상기 제2 절연부재 그리고 상기 제1 전극부재의 내측면이 형성하는 빈공간에는 절연성 수지가 충진되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 본 발명은 스파크 발생영역인 간극부를 스파크 플러그의 자유단 단부의 측면 둘레를 따라서 고리형상으로 형성되도록 구성함으로써, 동일한 부피 및/또는 동일한 단면적의 종래기술에 따른 스파크 플러그에 비해 대향하는 (+)전극 부분과 (-)전극 부분의 면적 및/또는 부피를 현저히 향상시킬 수 있어, 스파크 플러그의 전체적인 수명 및/또는 내구성을 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 중실체 형상의 헤드부가 형성된 제 2 전극부재를 통해, 스파크가 발생하는 구역의 면적을 확장시켜 스파크 발생 효율을 보다 향상시킬 수 있음과 동시에, 상기 스파크가 전극부재의 특정 지점에 집중적으로 발생되어 손상되는 것을 방지함으로써 상기 제 2 전극부재의 내구성을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명은 간극부의 형성을 통해, 상기 제 1 전극부재와 제 2 전극부재의 헤드부를 소정거리 이격시켜, 상기 헤드부의 상부면과 제 1 전극부재 하부면 사이에 형성되는 고리 형상의 간극부와 인접한 위치에 저저항 도체코팅층을 형성하여 간극부 측으로 전류를 유도하여 상기 헤드부의 상부면을 따라 스파크가 발생할 수 있도록 함으로써, 보다 안정적으로 스파크를 발생시켜, 스파크 발생 효율을 향상시키면서도, 스파크 플러그의 내구성을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 단턱부, 테이퍼형 가압부 및 테이퍼형 피가압부의 형성을 통해 상기 절연체를 견고하게 구속함과 동시에, 분리 형성되는 복수의 절연부재의 각각을 보다 견고하게 고정시켜 스파크의 발생을 안정적으로 진행할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상호 분리될 수 있도록 마련되는 제 1 절연부재와 제 2 절연부재를 구비하여 상기 절연부재의 전체가 고온에 의해 파손될 수 있는 우려를 감소시킬 수 있으면서도, 상기 절연부재의 특정 부분이 훼손되었을 때, 훼손이 발생된 절연부재만을 손쉽게 교체할 수 있음에 따라, 보다 향상된 장수명성을 확보할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 결합부재와 헤드부에 의해, 상기 절연체, 제 1 전극부재 및 제 2 전극부재간에 가압력을 유기적으로 전달할 수 있는 가압력 전달구조의 확보를 통해, 결합부재의 나사산 체결만으로도 본 발명의 스파크 플러그의 전체 부품들을 견고하게 조립할 수 있게 됨으로써, 조립 효율성 및 조립 속도를 현저히 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 스파크 플러그를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 스파크 플러그의 측단면을 도시한 측단면도이다.
도 3은 도 2의 측단면을 분해하여 도시한 분해 단면도이다.
도 4는 본 발명의 스파크 플러그의 상부 평면을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 스파크 플러그의 하부 평면을 도시한 평면도이다.
도 6은 종래 사용되어지는 스파크 플러그의 사용 상태를 도시한 사용 상태도이다.
도 7은 본 발명의 스파크 플러그의 사용 상태를 도시한 사용 상태도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대해서 설명한다.
또한, 이하에 설명하는 실시예들은 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결수단으로써 필수적이라고는 할 수 없다.
또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 스파크 플러그에 대해 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 도 1은 본 발명의 스파크 플러그를 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 스파크 플러그를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 측단면을 분해하여 도시한 분해 단면도이다.
상기 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스파크 플러그(1000)는 제 1 전극부재(100), 제 2 전극부재(200), 간극부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 전극부재(100)는 본 발명의 스파크 플러그의 자유단 단부의 하우징 및 접지 역할을 하도록 구비된다.
상기 제 1 전극부재(100)는 내부에 공간부가 형성되며, 기둥형상을 보유하도록 마련되며, 본 발명의 스파크 플러그(1000)에서 (-)전극을 보유하도록 구비된다.
그리고, 상기 제 1 전극부재(100)는 전도성을 보유한 소재로 제작될 수 있으며, 각종 점화장치 시스템에서의 사용시 요구되는 내열성을 확보하기 위해, 인코넬(Inconel) 합금을 사용하여 제작될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극부재(100)의 외주면 둘레가 원형상을 이루도록 구비함으로써, 스파크 발생 시 특정 지점에서 스파크가 집중적으로 발생되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 제 2 전극부재(200)는 본 발명의 스파크 플러그의 자유단 단부에서 외부로 노출되도록 배치되고 스파크를 발생시키는 고전압이 공급되도록 마련된다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 전극부재(200)는 고전압이 직접적으로 인가될 수 있도록 마련되는 것으로, 상기 제 1 전극부재(100)와 동일하게 전도성을 보유한 소재로 제작될 수 있으며, 내열성 확보를 위해, 인코넬(Inconel) 합금으로 제작될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 전극부재(200)는 상기 제 1 전극부재(100)에 일부 삽입되도록 마련되며, 본 발명의 스파크 플러그(1000)에서 (+)전극을 보유하도록 구비된다.
또한, 상기 제 2 전극부재(200)는 상기 제 1 전극부재(100)의 공간부(110)내에 삽입되도록 구비되며, 고전압을 공급받아 전달하는 로드(rod)(210)를 포함하도록 구비된다.
그리고, 상기 제 2 전극부재(200)에는 상기 로드(210)의 하단부에 연결되면서, 상기 로드(210)의 고전압을 전달받아 상기 제 1 전극부재(100)와 함께 스파크를 발생 가능하도록 상기 제 1 전극부재의 하단부로부터 소정거리 하부로 이격되어 위치되는 헤드부(220)를 포함한다.
이때, 상기 로드(210)는 상기 헤드부(220)의 외경보다 작은 외경을 보유하는 원기둥 형상을 보유하며, 상기 헤드부(220)는 소정 두께를 가지는 중실체로, 상기 제 1 전극부재(100)가 보유한 외경과 동일한 외경을 가지는 원반 형상을 구비하도록 마련된다.
그리고, 상기 간극부(300)는 본 발명의 스파크 플러그에서 스파크 발생 구역을 형성하기 위해, 상기 제 1 전극부재(100)와 제 2 전극부재(200)를 상호 이격시킬 수 있도록 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 간극부(300)는 상기 제 1 전극부재(100)의 하단부 하부면과 상기 제 2 전극부재(200)의 헤드부(220) 상부면 사이에 형성되며, 본 발명의 스파크 플러그의 자유단 단부의 측면 둘레를 따라서, 고리 형상으로 형성되도록 구비된다.
상술한 상기 간극부(300)를 통해, 상기 제 1 전극부재(100)와 제 2 전극부재(200)를 공간적으로 이격시킬 수 있게 된다.
이때, 상기 간극부(300)의 고리 두께는 상기 헤드부(220)의 두께보다 작도록 마련되어 상기 제 1 전극부재(100)의 하단부와 상기 제 2 전극부재(200)의 헤드부(220) 상부면 사이의 이격거리가 과도하게 이격되어 스파크 발생량이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 상기 로드(210) 및 헤드부(220) 형상과, 상기 간극부(300)의 형성 위치를 통해, 특정 지점에서만 상기 스파크가 발생하지 않고, 상기 제 1 전극부재(100)의 하단과, 헤드부(220)의 상부면을 따라 상기 간극부(300)에서 스파크가 발생되도록 함으로써, 반복적인 스파크 생성시 발생할 수 있는 전극부재의 열화 또는 후술할 절연체의 열화로 인한 스파크 플러그의 손상을 최소화시킬 수 있게 된다.
또한, 가스 터빈발전 시스템 등에 적용 시 종래의 스파크 플러그에 비해 확장된 면적을 보유한 상기 헤드부(220)를 통해, 보다 향상된 내열성을 확보할 수 있도록 함으로써, 현저히 향상된 장수명성을 제공할 수 있다.
다음으로, 절연체(400)는 상기 제 1 전극부재(100)와 제 2 전극부재(200)간의 공간적 및 전기적 이격을 위해 마련되며, 상호 분리 가능한 복수개의 절연부재(410, 420)를 포함하도록 구비된다.
상기와 같이, 상호 분리 가능하도록 마련되는 복수개의 절연부재(410, 420)를 마련함으로써, 상기 절연체(400)의 절연부재(410, 420) 중 어느 하나의 절연부재(410, 420)의 특정 부위가 파손되었을 경우, 파손된 절연부재(410, 420)만을 선택적으로 교체할 수 있도록 하여, 보다 향상된 교체용이성을 확보할 수 있게 된다.
그리고, 상기 절연체(400)는 제 1 절연부재(410) 및 제 2 절연부재(420)를 포함하도록 구비될 수 있다.
아울러, 상기 제 1 절연부재(410)는 상기 제 1 전극부재(100)의 공간부(110)에 안착되면서, 상기 제 1 전극부재(100)의 전단부와 인접한 위치에 구비된다.
또한, 상기 제 1 절연부재(410)의 측면에는 상기 제 1 전극부재(100) 및 제 2 전극부재(200)의 접지 및 상기 간극부(300) 측으로의 전류 유도를 위해, 상기 제 1 전극부재(100)가 보유한 저항값보다 낮은 저항값을 보유한 저(抵)저항 도체코팅층(미도시)이 형성될 수 있다.
특히, 상기 저저항 도체코팅층이 상기 간극부(300)가 형성되는 위치에 구비될 수 있도록 함으로써, 고리 형상을 보유한 상기 간극부(300)내에서 스파크의 발생이 진행될 수 있도록 한다.
이때, 상기 저(抵)저항 도체코팅층이 보유한 저항값은 물이 보유한 저항값(약 20 ~ 2000Ω*m) 보다 낮은 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제 1 절연부재(410)와 제 2 절연부재(420)를 포함하는 절연체(400)는 알루미나를 포함하는 세라믹 소재로 제작될 수 있다.
또한, 상기 제 1 절연부재(410)의 상단이 상기 제 2 절연부재(420)의 하단과 밀착 가능하도록 구비되며, 상기 제 2 전극부재(200)의 로드(210)가 관통될 수 있도록 구비된다.
그리고, 상기 제 2 절연부재(420)는 상기 제 1 전극부재(100)의 공간부(110)에 안착되면서, 상기 제 2 전극부재의 로드(210)가 관통될 수 있도록 구비된다.
이때, 상기 제 1 절연부재(410)와 제 2 절연부재(420)는 상기 로드(210)가 형성하는 가상의 연장선을 중심축으로써 공유하도록 배치된다.
그리고, 상기 제 2 절연부재(420)가 상기 제 1 전극부재(100)의 공간부(110)에 안착 시, 상기 공간부(110)내에서 발생할 수 있는 상기 제 1 전극부재(100)와 제 2 절연부재(420) 간의 유격을 최소화하기 위해, 별도의 절연성 수지가 충진될 수 있다.
덧붙여, 상기 제 2 절연부재(420)는 상기 제 1 절연부재(420)의 상단 일부가 삽입될 수 있도록 하면서, 후술할 결합부재(500)가 상기 제 1 절연부재(420)의 상단에 배치될 수 있도록, 상기 제 2 절연부재(420) 하단 일부에 소정의 빈공간이 형성될 수 있다.
이때, 상기 제 1 절연부재(410)가 상기 제 2 절연부재(420)의 빈공간에 안착 시, 상기 제 1 절연부재(410)와 상기 제 2 절연부재(420)사이에 발생할 수 있는 유격공간을 최소화하기 위해, 별도의 절연성 수지가 충진될 수 있다.
한편, 본 발명의 스파크 플러그는, 상기 제 1 전극부재(100), 제 2 전극부재(200) 및 절연체(400) 전체를 결합시키는 결합부재(500)를 포함한다.
특히, 상기 제 1 전극부재(100)는 단턱부(120)와 테이퍼형(tapered) 가압부(130)를 포함하도록 구비될 수 있다.
여기서, 상기 단턱부(120)는 상기 제 1 절연부재(410) 및 제 2 절연부재(420)를 포함하는 절연체(400)가 유동되는 것을 방지하도록 구비된다.
이때, 상기 단턱부(120)는 상기 제 1 전극부재(100)의 소정 높이의 내측면에서 내측방향을 향해 돌출되도록 형성되며, 상기 단턱부(120)가 형성하는 관통구의 내경이 상기 제 2 절연부재(420)의 하단부 외경보다 작도록 형성되도록 함으로써, 상기 제 2 절연부재(420)가 상기 제 1 전극부재(100)의 하단을 향해 이탈되지 않도록 형성된다.
그리고, 상기 테이퍼형 가압부(130)는 상기 제 1 전극부재(100)의 내부 하부에서 내측방향을 향해 돌출되도록 형성되어, 상기 제 1 절연부재(410)를 지지할 수 있도록 구비된다.
그리고, 상기 절연체(400)의 제 1 절연부재(410)에는 상기 테이퍼형 가압부와 대응되는 형상의 테이퍼형 피가압부(411)가 형성될 수 있다.
특히, 상방에서 하방을 향해 직경이 확장되도록 구비되는 상기 테이퍼형 가압부(130) 및 상기 테이퍼형 피가압부(411)의 형성을 통해, 후술할 결합부재(500)에 의해 발생할 수 있는 상하 방향 가압력을 보다 확장된 구역에 가해질 수 있도록 함으로써, 상기 제 1 전극부재(100)와 제 1 절연부재(410) 간에 보다 향상된 결합력을 제공할 수 있다.
그리고, 상기 결합부재(500)는 상기 제 2 절연부재(420)보다 상부에서 상기 제 2 전극부재(200)의 로드(210)에 결합되도록 마련된다.
이때, 상기 로드(210)는 외부면에 나사산이 형성되며, 상기 결합부재(500)는 상기 로드(210)의 나사산에 대응되는 나사산이 형성된 너트로 구성되어 상기 로드(210)와 나사결합될 수 있도록 함으로써, 상기 결합부재가 하방을 향해 이동될 수 있도록 구비된다.
이때, 상기 결합부재(500)는 상기 제 2 절연부재(420)의 상단부 단면보다 큰 면적을 보유하는 단면을 구비하여 상기 제 2 절연부재(420)의 상단부를 안정적으로 지지할 수 있도록 구비된다.
이로써, 상기 로드(210)의 하단에 형성되는 헤드부(220)와 함께 가압력을 발생시키게 되며, 상기 제 1 절연부재(410) 및 제 2 절연부재(420)의 결합구조를 보다 견고하게 유지할 수 있다.
상술한 결합부재(500)와 헤드부(220)에 의한 결합구조에 대해 보다 상세하게 살펴보면, 상기 결합부재(500)는 상기 결합부재의 하단에 마련되는 제 2 절연부재(420)측으로 제 1 전극부재(100)의 하방을 향해 가압력을 전달한다.
이후, 상기 제 2 절연부재(420)는 제 1 전극부재(100)의 내측에 형성되는 단턱부(120)에 의해 지지되어 견고하게 고정된다.
동시에, 상기 헤드부(220)는 상기 제 1 절연부재(410)측으로 상기 제 1 전극부재(100)의 상방을 향해 가압력을 전달하게 된다.
이때, 상기 제 1 절연부재(410)에 형성되는 테이퍼형 피가압부(411)와 제 1 전극부재(100)의 테이퍼형 가압부(130)가 상호 밀착하게 되며 상기 제 1 전극부재(100)내에 상기 제 1 절연부재(410)가 견고하게 고정된다.
상술한 바와 같이, 상기 결합부재(500)의 하강에 의해 하방 가압력을 전달받는 제 2 절연부재(420)와 상기 결합부재(500)의 하강과 연동되어 상방 가압력을 헤드부(220)로부터 전달받는 제 1 절연부재(410)간의 결합과, 제 1 전극부재 내에 형성되는 단턱부(120) 및 테이퍼형 가압부(130)를 통해, 상기 제 1 전극부재(100), 제 2 전극부재(200) 및 절연체(400) 전체를 결합시킬 수 있게 된다.
덧붙여, 상기 제 1 절연부재(410)보다 상부에서 상기 로드(210)의 외주면에 형성되는 나사산에 나사 결합되도록 구성되며, 상기 테이퍼형 가압부(130)와 테이퍼형 피가압부(411)간의 밀착력을 향상시키기 위한 추가 결합부재(501)가 구비될 수 있다.
특히, 상기 추가 결합부재(501)는 상기 제 1 절연부재(410)가 상기 제 2 절연부재(420) 또는 제 1 전극부재(100)로부터 이탈되는 현상을 방지하기 위해, 상기 제 2 절연부재(420)의 내측면에 형성되는 공간에 안착되면서, 상기 추가 결합부재(501)의 하단부 단면 면적이 상기 제 1 절연부재(410)의 상단부 단면이 보유한 면적보다 큰 면적을 보유하도록 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 결합부재(500)와 상기 헤드부(220)에 의해, 상기 절연체(400), 제 1 전극부재(100) 및 제 2 전극부재(200)간에 가압력을 유기적으로 전달할 수 있는 가압력 전달구조를 확보할 수 있게 되고, 상기 가압력 전달구조의 확보를 통해, 결합부재의 나사산 체결만으로도 본 발명의 스파크 플러그의 전체 부품들을 견고하게 조립할 수 있게 됨으로써, 조립 효율성 및 조립 속도를 현저히 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
덧붙여, 본 발명의 스파크 플러그(1000)를 가스터빈 발전 시스템 등의 연소 구역에 보다 용이하게 진입시키기 위한 파이프(P)가 상기 제 1 전극 부재(100)의 후단부에 결속될 수 있다.
다음으로, 도 4는 본 발명의 스파크 플러그의 상부 평면을 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명의 스파크 플러그의 하부 평면을 도시한 평면도이다.
상기 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스파크 플러그는 상기 제 1 전극부재와 제 2 전극부재가 서로 소정 거리 이격되면서, 상호 대향하여 배치될 수 있도록 구비되는 간극부를 통해, 스파크가 특정 지점에 집중적으로 발생되어 진행될 수 있는 전극부재의 특정 지점 변형 및 간극부(미도시)의 확장 등에 의한 스파크 발생량 감소 현상을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 6은 종래의 스파크 플러그의 사용 상태를 도시한 사용 상태도이며, 도 7은 본 발명의 스파크 플러그의 사용 상태를 도시한 사용 상태도이다.
상기 도 6 및 도 7을 참조하여 보다 확장된 스파크 발생 구역을 보유한 본 발명의 스파크 플러그에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 연소 구역(C)에는 상기 연소 구역(C)에 기체상의 연료(G)를 분사하기 위한 인젝터(I)가 설치되며, 동시에 상기 인젝터에 의해 분사된 상태의 연료에 초기점화를 진행하기 위한 스파크 플러그가 상기 연소구역(C)에 설치된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 스파크 플러그(10)의 경우에는 상기 스파크 플러그(10)의 전단에 형성되는 전극과 인접한 위치에 스파크 발생 구역(S)이 매우 한정적으로 형성되었다.
또한, 상기 전극의 면적 또한 상기 스파크 플러그(10)의 전체 면적에 비해 상대적으로 협소하였으며, 지속적인 스파크 발생 또는 연소구역(C)내의 고온에 의해 열변형이 발생함에 따라, 상기 스파크 플러그(10)에 형성된 간극이 쉽게 확장되었다.
반면에, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스파크 플러그(1000)의 경우에는, 상기 연소구역(C) 내에 배치되었을 때, 상호 이격 형성되는 양 전극 사이에 형성되는 간극부에서 스파크 발생 구역(S)을 형성하고, 종래의 스파크 플러그에 비해 확장된 스파크 발생 구역을 형성함으로써, 지속적인 스파크 발생 또는 상기 연소구역(C) 내의 고온에 의한 전극 또는 간극부의 변형을 최소화하여 보다 향상된 장수명성을 확보할 수 있다.
또한, 초기 점화 시, 종래에 비해 확장된 상기 스파크 발생 구역(S)을 통해, 종래에 비해 신속하게 스파크 발생을 진행할 수 있다.
예를 들어, 종래의 스파크 플러그 사용시에는 스파크 발생 4회 이상 시 1회의 초기 점화가 가능하였다면, 본 발명의 스파크 플러그를 사용할 경우 4회 미만의 스파크 발생을 통해 1회의 초기 점화가 가능한 바, 보다 향상된 초기 점화효율을 제공할 수 있다.
이와 같이, 상기 스파크 발생 횟수 대비, 향상된 초기 점화율을 제공할 수 있도록 하여, 가스 터빈 발전 시스템의 가동 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 효과 또한 제공할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.
상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐, 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구혀되거나 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.
이상, 본 발명의 실시예들을 참고하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다.
즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
10 : 종래 스파크 플러그
1000 : 스파크 플러그
100 : 제 1 전극부재
110 : 공간부
120 : 단턱부
130 : 테이퍼형 가압부
200 : 제 2 전극부재
210 : 로드
220 : 헤드부
300 : 간극부
400 : 절연체
410 : 제 1 절연부재
411 : 테이퍼형 피가압부
420 : 제 2 절연부재
500 : 결합부재
C : 연소 구역
G : 가스
I : 인젝터
S : 스파크 발생 구역

Claims (9)

  1. 스파크 플러그로서,
    상기 스파크 플러그의 자유단 단부의 하우징 및 접지 역할을 하는 제1 전극부재와;
    상기 스파크 플러그의 자유단 단부에서 외부로 노출되도록 배치되고, 스파크를 발생시키는 고전압이 공급되는 제2 전극부재와;
    상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재가 서로 소정 거리 이격되어 대향하여 형성되며, 상기 고전압에 의해 스파크가 발생되는 스파크 발생영역을 이루면서, 상기 스파크 플러그의 자유단 단부의 측면 둘레를 따라서 고리형상으로 형성되는 간극부; 및
    상기 제2 전극부재는,
    상기 제1 전극부재의 공간부 내에 삽입되며 고전압을 공급받아 전달하는 로드와,
    상기 로드의 하단부에 연결되고 상기 제1 전극부재의 하단부로부터 소정거리 하부로 이격되어 위치되고, 상기 로드의 고전압을 전달받아 상기 제1 전극부재와 함께 스파크를 발생시키는 헤드부를 포함하고,
    상기 로드는 상기 헤드부의 외경보다 작은 외경의 원기둥 형상을 구비하고,
    상기 헤드부는 소정 두께를 가지는 중실체로서 상기 제1 전극부재의 외경과 동일한 외경을 가지는 원반 형상을 구비하고,
    상기 간극부는 상기 헤드부의 상부면과 상기 제1 전극부재의 하단부의 하부면 사이에 형성되며,
    상기 스파크 플러그는,
    상기 간극부가 외측면에 형성되도록 구비되면서,
    상기 제1 전극부재의 공간부에 삽입됨과 동시에 상기 제1 전극부재의 하단부와 상기 제2 전극부재의 헤드부 상부면 사이의 빈 공간을 채우며 상기 제1 전극부재와 상기 제2 전극부재를 고정 및 지지하는 절연체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연체는,
    상기 제2 전극부재의 헤드부의 상부면과 상기 제1 전극부재의 하단부의 하단면이 소정 거리 이격된 상태로 지지되도록 상기 제1 전극부재의 내부 하부에 수용되고, 상기 헤드부의 상부면에 배치되며 상기 로드의 하부가 관통하는 관통구를 포함하는 제1 절연부재와;
    상기 제1 절연부재재의 상부에 배치되고, 내부에 상기 제1 절연부재의 상단부 일부 및 상기 로드의 상부 일부를 수용하는 제2 절연부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스파크 플러그는,
    상기 제2 절연부재보다 상부에서 상기 로드에 결합되어 상기 헤드부와 함께 가압력을 발생시켜 상기 제1 전극부재, 상기 제2 전극부재 및 절연체 전체를 결합시키는 결합부재;를 더 포함하고,
    상기 절연체 및 상기 제1 전극부재는, 상기 결합부재 및 상기 헤드부에 의해 발생하는 상하 가압력을 상기 절연체, 상기 제1 전극부재 및 상기 제2 전극부재로 전달하는 가압력 전달구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결합부재는 상기 로드의 외부면에 형성된 나사산에 대응되는 나사산을 구비하는 너트로 구성되고,
    상기 결합부재는 상기 제2 절연부재의 상단부의 단면보다 큰 단면을 구비하고,
    상기 제1 전극부재는 소정 높이의 내측면에서 내측방향으로 돌출되는 단턱부를 포함하고,
    상기 단턱부는 상기 단턱부가 형성하는 관통구의 내경이 상기 제2 절연부재의 하단부의 외경보다 작도록 형성되며,
    상기 제1 전극부재는 내부 하부에서 내측방향으로 돌출된 테이퍼형(tapered) 가압부를 포함하고,
    상기 제1 절연부재는 상기 테이퍼형 가압부에 대응되는 형상의 테이퍼형 피가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 절연부재보다 상부에서 상기 로드의 외주면 나사산에 나사산 결합되도록 구성되고, 상기 제1 절연부재의 상단부의 단면보다 큰 단면을 구비하는 추가 결합부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 절연부재의 측면에는 저(抵)저항 도체코팅층이 구비되는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
  9. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전극부재의 공간부 내부에서 상기 제1 절연부재와 상기 제2 절연부재 그리고 상기 제1 전극부재의 내측면이 형성하는 빈공간에는 절연성 수지가 충진되는 것을 특징으로 하는 스파크 플러그.
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