KR20190034669A - 개선된 전기적 성능을 가지는 코로나 점화 장치 - Google Patents

개선된 전기적 성능을 가지는 코로나 점화 장치 Download PDF

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존 이 밀러
크리스타퍼 아이 믹셀
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Abstract

코로나 점화장치(20)는 전도성 구성요소에 의해 둘러싸여져 있는 절연체(26)에 의해 둘러싸여 있는 중심 전극(22)을 구비한다. 전도성 구성요소는 양자 모두 전기 전도성 재료로 형성된 셸(34)과 중간 부분(36)을 포함한다. 중간 부분은, 절연체를 셸에 브레이징가공하는 금속으로 된 레이어이다. 절연체의 외측 표면(50)은 하측 랫지(52)가 있고, 금속으로 된 레이어는 절연체를 셸 속으로 삽입하기 전이나 그 후에 하측 랫지 위쪽에서 절연체에 적용될 수 있다. 전도성 내경(Dc)은 하측 랫지 바로 아래쪽에서 절연체 외경(Dio) 보다 더 작아서, 절연체 두께(ti)는 전극 발화 단부(40)를 향하여 증가한다. 절연체 외경은 또한 통상적으로, 코로나 점화장치가 역방향 조립될 수 있도록 셸 내경(Dsi) 보다 더 작다.

Description

개선된 전기적 성능을 가지는 코로나 점화 장치
본 출원은 2016년 8월 18일자로 출원된 미국 일부 계속 (continuation-in-part) 출원 제15/240,652호의 이익을 주장하고, 그 명세서 전체 내용은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.
본 발명은 대체로, 혼합기(fuel-air mixture)를 이온화해서 코로나 방전을 제공하도록 라디오 주파수 전기장을 방출하기 위한 코로나 점화장치, 및 상기 점화장치를 형성하는 방법에 관한 것이다.
코로나 방전 점화 시스템은 연소실 안에 강력한 라디오 주파수 전기장을 생성하도록 높은 라디오 주파수 전압 퍼텐셜로 방전되는 중심 전극이 있는 점화장치를 포함한다. 전기장은 혼합기의 연소를 수월하게 하도록 연소실 안의 공기와 연료로 된 혼합물의 일 부분이 이온화되어서 유전체 파괴(dielectric breakdown)를 시작하게 한다. 전기장은, 혼합기가 유전체 특성을 유지하면서 비열 플라즈마로(non-thermal plasma)도 지칭되는 코로나 방전이 일어나도록, 바람직하게 제어된다. 혼합기 중 이온화된 부분은 화염면(flame front)을 형성하고, 이는 이후 자기 유지상태(self-sustaining)가 되고, 혼합기의 나머지 부분을 연소시킨다. 바람직하게도, 전기장은 혼합기가 모든 유전체 특성을 잃지 않도록 제어되는데, 이는 전극과 접지된 실린더 벽들, 피스톤 또는 점화장치의 다른 부분 사이에 열 플라즈마(thermal plasma)와 전호(electric arc)를 생성할 수 있다. 코로나 방전 점화 시스템의 예시는 프리엔(Freen)의 미국 특허 제6.883.507호에 개시되어 있다.
코로나 점화장치는 통상적으로, 혼합기를 이온화해서 코로나 방전을 제공하도록 높은 라디오 주파수 전압을 수용하면서 라디오 주파수 전기장을 방출하기 위하여 전기 전도성 재료로 형성되어 있는, 중심 전극을 포함한다. 전극은 통상적으로 전기장을 방출하는 고전압 코로나 강화 전극 팁을 포함한다. 점화장치는 또한 중심 전극을 수용하는 금속 재료로 형성된 셸, 및 중심 전극과 셸 사이에 배치되어 있는 전기 절연성 재료로 형성된 절연체를 포함한다. 코로나 방전 점화 시스템의 점화장치는 중심 전극의 발화 단부에 가까이 근접하여 의도적으로 놓여 있는 어떠한 접지된 전극 요소도 포함하지 않는다. 오히려, 접지는 바람직하게는 점화 시스템의 피스톤이나 실린더 벽들에 의해 제공되어 있다. 코로나 점화장치의 예시는 라코우스키(Lykowski)와 햄프턴(Hampton)의 미국 특허 출원 공보 제2010/0083942호에 개시되어 있다.
높은 주파수 코로나 점화장치들의 작동 동안, 절연체 외경이 접지된 금속 셸로부터 멀어지면서 고전압 전극 팁을 향하여 움직이는 방향으로 증가하는 경우라면, 전기적인 이점이 있다. 이 설계의 예시는 미국 특허 출원 공보 제2012/0181916호에 개시되어 있다. 가장 크게 이익이 되게 하기 위하여, 그 외경을 접지된 금속 셸의 내경보다 더 크게 만드는 것이 종종 바람직하다. 이 설계는 연소실이 있는 방향으로부터 셸 속으로 절연체를 삽입함으로써 점화장치를 조립할 필요가 있다는 결과를 초래하는데, 이는 "역방향 조립(reverse-assembly)"으로 지칭된다.
본 발명의 일 양태는 중심 전극, 중심 전극을 둘러싸는 절연체, 및 절연체를 둘러싸는 전도성 구성요소를 구비하는 코로나 점화장치를 제공한다. 전극은, 높은 라디오 주파수 전압을 수용하면서 라디오 주파수 전기장을 방출하기 위하여 전기 전도성 재료로 형성되어 있다. 절연체는 전기 전도성 재료로 형성되고, 절연체 상측 단부로부터 절연체 코형상 단부 쪽으로 중심 축을 따라 길이방향으로 뻗어 있다. 절연체는 절연체 상측 단부로부터 절연체 코형상 단부 쪽으로 뻗어 있는 절연체 외측 표면을 포함하고, 절연체 외측 표면은, 중심 축에 대해 수직하면서 가로질러 뻗어 있는 절연체 외경이 있다. 절연체는 또한 절연체 바디 구역과 절연체 코형상 구역을 포함한다. 절연체 외측 표면은 절연체 바디 구역과 절연체 코형상 구역 사이에서 중심 축으로부터 떨어져 바깥쪽을 향하여 뻗어 있는 하측 랫지를 포함한다. 하측 랫지는 절연체 외경의 증가가 있다.
전도성 구성요소는 전기 전도성 재료로 형성되어 있고, 절연체 코형상 구역이 전도성 구성요소의 바깥쪽을 향하여 뻗어 있도록, 절연체 바디 구역의 적어도 일 부분을 둘러싸고 있다. 전도성 구성요소는, 셸 상측 단부로부터 셸 발화 단부 쪽으로 뻗어 있으면서 절연체 바디 구역의 적어도 일 부분을 둘러싸는, 셸을 포함한다. 셸은, 셸 상측 단부로부터 셸 발화 단부 쪽으로 절연체 외측 표면을 따라 뻗어 있으면서 중심 축을 향하고 있는, 셸 내측 표면이 있다.
전도성 구성요소는 또한, 중간 상측 단부로부터 중간 발화 단부 쪽으로 길이방향으로 뻗어 있으면서 절연체 바디 구역의 일 부분을 둘러싸는, 중간 부분을 포함한다. 예를 들어, 중간 부분은 절연체를 셸에 브레이징가공하는 금속으로 된 레이어일 수 있다. 중간 부분은, 중간 상측 단부로부터 중간 발화 단부 쪽으로 절연체 외측 표면을 따라 길이방향으로 뻗어 있으면서 중심 축을 향하고 있는, 중간 내측 표면을 포함한다. 중간 내측 표면은 중심 축에 대해 수직하면서 가로질러 뻗어 있는 전도성 내경이 있고, 전도성 내경은 하측 랫지와 절연체 코형상 단부 사이에 위치되어 있는 절연체의 일 부분을 따라 절연체 외경보다 더 작다. 중간 부분은 절연체 상측 단부와 하측 랫지 사이에 배치되어 있다.
본 발명의 다른 양태는 코로나 점화장치를 형성하는 방법을 제공한다. 방법은, 중간 부분을 절연체 상측 단부와 하측 랫지 사이에 배치하는 단계, 및 전기 전도성 재료로 형성된 셸을 중간 부분과 절연체 둘레에 배치하는 단계를 구비한다.
본 발명의 코로나 점화장치는 우수한 전기적 성능을 제공하는데, 이는 전도성 내경이 절연체 코형상 구역에 인접한 절연체 외경보다 더 작기 때문이다. 코로나 점화장치는 또한 역방향 조립될 수 있다.
본 발명의 다른 이점들은, 첨부의 도면들과 관련하여 생각해보면 다음에 오는 발명의 설명을 참조하여 더욱 잘 이해되는 바와 같이 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 정방향 조립 방법(forward-assembly method)을 이용하여 제조되는 코로나 점화장치의 단면도이다.
도 1a는 도 1의 코로나 점화장치의 일 부분에 관한 확대도로서, 중간 부분, 절연체 코형상 구역, 및 절연체 바디 구역의 일 부분이 나타나 있다.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르는 코로나 점화장치의 단면도이다.
코로나 점화장치(20)의 예시적인 실시예들은 도 1 내지 도 8에 나타나 있다. 코로나 점화장치(20)는 높은 라디오 주파수 전압을 수용하기 위한 중심 전극(22)을 포함한다. 중심 전극(22)은, 혼합기를 이온화해서 코로나 방전을 제공하도록 라디오 주파수 전기장을 방출하기 위한 코로나 강화 팁(24)을 포함한다. 절연체(26)는 중심 전극(22)을 둘러싼다. 절연체(26)는 절연체 외경(Dio)이 있는 절연체 바디 구역(28)과 절연체 코형상 구역(30)을 포함한다. 코로나 점화장치(20)는 또한, 전도성 내경(Dc)이 있는 금속 셸(34)과 중간 부분(36)을 포함하는 전도성 구성요소를 구비한다. 절연체 코형상 구역(30)의 일 부분을 따르는 절연체 외경(Dio)은 전도성 내경(Dc)보다 더 크다. 절연체 외경(Dio)은 금속 셸(34)로부터 멀어지면서 고전압 코로나 강화 팁(24)을 향하여 움직이는 방향으로 증가하는데, 이는 작동 동안 전기적 이점을 코로나 점화장치(20)에 제공한다.
코로나 점화장치(22)의 중심 전극(22)은 통상적으로 20 내지 75 KV 피크/피크의 범위에 있는 높은 라디오 주파수 전압을 수용하기 위하여 전기 전도성 재료로 형성된다. 중심 전극(22)은 또한 통상적으로 0.9 내지 1.1 MHz의 범위에 있는 높은 라디오 주파수 전기장을 방출한다. 중심 전극(22)은 단자 단부(38)로부터 전극 발화 단부(40) 쪽으로 중심 축(A)을 따라 길이방향으로 뻗어 있다. 중심 전극(22)은 통상적으로, 전극 발화 단부(40)에 있는 코로나 강화 팁(24), 예컨대 복수의 프롱(prong)들을 포함하는 팁을 포함한다.
코로나 점화장치(20)의 절연체(26)는 전기 절연성 재료로 형성된다. 절연체(26)는 중심 전극(22)을 둘러싸고, 절연체 상측 단부(42)로부터 절연체 코형상 단부(44) 쪽으로 중심 축(A)을 따라 길이방향으로 뻗어 있다. 전극 발화 단부(40)는 통상적으로 도 1 내지 도 8에 나타나 있는 바와 같이 절연체 코형상 단부(44)의 바깥쪽을 향하여 배치되어 있다. 절연체 내측 표면(46)은 중심 전극(22)을 수용하는 절연체 보어를 둘러싼다. 전도성 시일(47)은 통상적으로 절연체 보어 안에 중심 전극(22)과 전기적 접촉부(49)를 고정시키는데 사용된다.
절연체 내측 표면(46)은 또한, 중심 축(A)에 대해 수직하면서 가로질러 뻗어 있는 절연체 내경(Dii)이 있다. 절연체(26)는 절연체 상측 단부(42)로부터 절연체 코형상 단부(44) 쪽으로 뻗어 있는 절연체 외측 표면(50)을 포함한다. 절연체 외측 표면(50)은 또한, 중심 축(A)에 대해 수직하면서 가로질러 뻗어 있는 절연체 외경(Dio)이 있다. 절연체 내경(Dii)은 바람직하게는 절연체 외경(Dio)의 15 내지 25%이다.
도 1에 나타나 있는 바와 같이, 절연체(26)는 절연체 바디 구역(28)과 절연체 코형상 구역(30)을 포함한다. 절연체 외측 표면(50)은 절연체 바디 구역(28)과 절연체 코형상 구역(30) 사이에서 중심 축(A)에 대해 횡단방향으로 떨어져 바깥쪽을 향하여 뻗어 있는 하측 랫지(52)를 포함한다. 하측 랫지(52)는 절연체 외경(Dio)의 증가가 있다. 절연체 바디 구역(28)과 절연체 코형상 구역(30)은 도면들에 나타나 있는 설계들 및 치수들 이외에 하측 랫지(52)가 그 사이에 배치되어 있는 여러 가지 상이한 설계들 및 치수들을 가질 수 있다.
도면들에 나타나 있는 바와 같이 절연체 코형상 구역(30)이 전도성 구성요소의 바깥쪽을 향하여 뻗어 있도록, 점화장치(20)의 전도성 구성요소는 절연체 바디 구역(28)의 적어도 일 부분을 둘러싸고 있다. 전도성 구성요소는 양자 모두 전기 전도성 금속으로 형성되어 있는 셸(34)과 중간 부분(36)을 포함한다. 셸(34)과 중간 부분(36)은 동일하거나 상이한 전기 전도성 재료들로 형성될 수 있다.
셸(34)은 통상적으로 스틸(steel; 강)과 같은 금속 재료로 형성되고, 절연체 바디 구역(28)의 적어도 일 부분을 둘러싼다. 셸(34)은 셸 상측 단부(54)로부터 셸 발화 단부(56) 쪽으로 중심 축(A)을 따라 뻗어 있다. 셸(34)은, 셸 상측 단부(54)로부터 셸 발화 단부(56) 쪽으로 절연체 외측 표면(50)을 따라 뻗어 있으면서 중심 축(A)을 향하고 있는 셸 내측 표면(58)이 있다. 셸(34)은 또한, 셸 외경(Dso)이 있으면서 반대쪽 셸 내측 표면(58)을 향하고 있는 셸 외측 표면(60)을 포함한다. 셸 내측 표면(58)은 중심 축(A)을 둘러싸는 셸 보어, 및 중심 축(A)에 대해 수직하면서 가로질러 뻗어 있는 셸 내경(Dsi)이 있다. 셸 내경(Dsi)은 통상적으로 절연체 상측 단부(42)로부터 절연체 코형상 단부(44) 쪽으로 절연체(26)의 전체 길이(l)를 따라 절연체 외경(Dio)과 같거나 그보다 더 커서, 코로나 점화장치(20)는 정방향 조립될 수 있다. 절연체(26)의 길이는 바디 구역(28)과 코형상 구역(30) 양자 모두를 포함한다. "정방향 조립되는(forward-assembled)"이라는 용어는, 절연체 코형상 단부(44)가 셸 발화 단부(56)를 통하기 보다는 셸 상측 단부(54)를 통해 셸 보어 속으로 삽입될 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 대체 실시예에서, 셸 내경(Dsi)은 절연체 상측 단부(42)로부터 절연체 코형상 단부(44) 쪽으로 절연체(26)의 길이(l)의 일 부분을 따라 절연체 외경(Dio)과 같거나 그보다 더 작고, 그리고 코로나 점화장치(20)는 역방향 조립된다. "역방향 조립되는(reverse-assembled)"이라는 용어는, 절연체 상측 단부(42)가 셸 발화 단부(56)를 통해 셸 보어 속으로 삽입된다는 것을 의미한다.
코로나 점화장치(20)의 중간 부분(36)은 셸(34)의 안쪽을 향하여 배치되어 있고, 절연체 바디 구역(28)의 일 부분을 둘러싸고 있다. 중간 부분(36)은 절연체 코형상 구역(30) 바로 위쪽에 절연체 바디 구역(28)을 따라 배치되어 있다. 이는 중간 상측 단부(64)로부터 중간 발화 단부(66) 쪽으로 길이방향을 따라 뻗어 있다. 중간 부분(36)은 절연체 외측 표면(50)에 단단히 부착되어 있다. 바람직하게도, 중간 내측 표면(68)은, 연소 기관에서의 코로나 점화장치(20)의 사용 동안 가스 누출을 피하면서 축방향 조인트를 폐쇄하기 위해서 절연체 외측 표면(50)에 밀폐식으로 밀봉되어 있다.
중간 부분(36)은 통상적으로 금속으로 형성되어 있고, 또는 하나 이상의 니켈, 코발트, 철, 구리, 주석, 아연, 은 및 금을 포함하고 있는 금속 합금으로 형성되어 있다. 금속 또는 금속 합금은 절연체 외측 표면(50) 상의 적소에 캐스팅가공될 수 있다. 이를 대신하여, 중간 부분(36)은 유리나 세라믹 기반일 수 있고, 하나 이상의 상기 금속들이나 금속 합금들의 추가에 의해 전도성이 될 수 있다. 유리나 세라믹 기반 중간 부분(36)은 절연체 외측 표면(50) 상의 적소에 직접 형성되거나 신터링가공(sintering)될 수 있다. 중간 부분(36)은 솔더링가공(soldering), 브레이징가공(brazing), 확산 접합가공(diffusion bonding), 고온 접착 또는 다른 방법으로 절연체 외측 표면(50)의 적소에 부착되는 금속 링으로 제공될 수도 있다. 중간 부분(36)은 또한, 바람직하게는 솔더링가공, 브레이징가공, 용접, 억지 끼워맞춤(interference fit), 및 열 수축 끼워맞춤(thermal shrink fit)을 포함하는 임의의 적합한 방법으로 셸 내측 표면(58)에 부착되어 있다. 중간 부분(36)을 형성하는데 사용되는 재료는 바람직하게는 비슷할 수 있고, 작동 동안 일어나는 응력들을 흡수할 수 있되 응력들을 절연체(26) 쪽으로 보내지 않는다.
다른 실시예에서, 중간 부분(36)은 절연체(26)를 셸(34)에 브레이징가공한다. 이 실시예에서, 중간 부분(36)은 하나 이상의 니켈, 코발트, 철, 구리, 주석, 아연, 은 및 금을 포함하고 있는 금속으로 된 얇은 레이어이다. 금속은 액체 형태로 제공되고, 절연체(26)와 셸(34) 사이에서 유동하며, 그리고 나서 절연체(26)를 셸(34)에 브레이징가공하도록 응고되게 된다. 금속으로 된 레이어는 절연체(26)를 셸(34) 안에 배치하기 전이나 그 후에 적용될 수 있다. 추가로, 중간 부분(28)은 정방향 조립 점화장치(32)나 역방향 조립 점화장치(32) 안에서 절연체(26)를 셸(34)에 브레이징가공하는데 사용될 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 중간 부분(28)은 금속으로 된 고체 조각, 특히 절연체(26) 둘레에 배치되어 있는 은(Ag) 및/또는 구리(Cu) 합금으로 형성되어 있는 고체 링으로 형성된다. 다음으로, 셸(34)은 절연체(26) 둘레에 배치되어 있고, 조립체는 가열되며, 이때 브레이즈(braze)로도 지칭되는 고체 링은 액체가 되고, 모세관 작용을 통해 "브레이즈 영역(braze area)"으로 지칭되는 영역 속에서 윅(wick)작업된다. 부분들이 냉각됨에 따라, 액체 합금은 셸(34)과 절연체(26)에 브레이징가공되는 중간 부분(36)을 제공하도록 응고된다. 이 과정들은 세라믹 절연체(26)를 압축상태로 두는데, 이는 합금이 응고된 후 부분들이 냉각됨에 따라 구성요소들의 수축의 차이들 때문이다. 작동 동안, 엔진 온도는 중간 부분(36)을 형성하는데 사용되는 브레이즈 합금의 용융점에 도달하지 않아서, 엔진 작동 동안 고체상태로 머물러있다. 이를 대신하여, 중간 부분(36)은, 상술된 브레이징가공 과정들을 이용하여 고체 링보다 더 낮은 용융점을 가지는 다른 금속과 같은 다른 금속 재료에 의해 고체 링을 절연체(26)와 셸(34)에 브레이징가공함으로써 형성될 수도 있다.
중간 부분(36)의 중간 내측 표면(68)은 중심 축(A)을 향하고 있고, 중간 상측 단부(64)로부터 중간 발화 단부(66) 쪽으로 절연체 외측 표면(50)을 따라 길이방향으로 뻗어 있다. 중간 부분(36)은 또한, 반대쪽 중간 내측 표면(68)을 향하고 있으면서 중간 상측 단부(64)로부터 중간 발화 단부(66) 쪽으로 길이방향으로 뻗어 있는 중간 외측 표면(70)을 포함한다. 중간 외경(Dint)은 통상적으로 도 1 내지 도 7에 나타나 있는 바와 같이 셸 외경(Dso)과 같거나 그보다 더 작지만, 도 8에 나타나 있는 바와 같이 셸 내경(Dsi)보다 더 클 수 있다. 중간 내측 표면(68)은 중심 축(A)에 대해 수직하면서 가로질러 뻗어 있는 전도성 내경(Dc)이 있다. 전도성 내경(Dc)은 절연체 코형상 구역(30)과 절연체 바디 구역(28) 사이에 있는 절연체(26)의 하측 랫지(52)에서 절연체 외경(Dio)보다 더 작다. 추가로, 절연체(26)는 또한, 중간 발화 단부(66)에 인접하면서 셸 발화 단부(56)에 인접하여 증가하는 두께(ti)가 있다. 절연체 두께(ti)는 전극 발화 단부(40)를 향하는 방향으로 증가한다. 이러한 특징은 종래 기술의 역방향 조립되는 점화장치들에서 달성되는 전기적 이점들을 제공하면서도, 정방향 조립 방법을 사용하게 한다. 전도성 내경(Dc)은 통상적으로 외측 랫지(52) 바로 아래에 있는 절연체 외경(Dio)의 80 내지 90%이다.
전도성 내경(Dc)은 통상적으로 중간 부분(36)을 따라 셸 내경(Dsi)의 75 내지 90%와 같다. 도 1 내지 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 중간 발화 단부(66)는 바람직하게는 절연체(26)의 하측 랫지(52)에 맞닿아 있고, 셸 발화 단부(56)와 길이방향으로 정렬되어 있다. 도 1 내지 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 절연체 외경(Dio)은 통상적으로 하측 랫지(52)로부터 절연체 코형상 구역(30)을 따라 절연체 코형상 단부(44) 쪽으로 테이퍼가공되어 있다.
코로나 점화장치(20)의 예시적인 실시예들은 여러 가지 상이한 부재들을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 3 및 도 5 내지 도 8의 예시적인 실시예들에서, 절연체 바디 구역(28)의 절연체 외측 표면(50)은 중심 축(A)을 향해 안쪽을 향하여 뻗어 있는 상측 랫지(72)가 있어서, 상측 랫지(72)와 하측 랫지(52)가 그 사이에 리세스(74)가 있다. 중간 부분(36)은 리세스(74) 안에 배치되어 있고, 통상적으로 리세스(74)의 전체 길이를 따라 뻗어 있다. 바람직하게도, 중간 상측 단부(64)는 상측 랫지(72)에 맞닿아 있고, 중간 발화 단부(66)는 작동시 및 조립 동안 중간 부분(36)의 움직임을 제한하도록 하측 랫지(52)에 맞닿아 있다. 중간 부분(36)과 리세스(74)의 길이는 달라질 수 있다. 예를 들어, 중간 부분(36)과 리세스(74)의 길이는 도 1, 도 3 및 도 6 내지 도 8에 나타나 있는 바와 같이 절연체(26)의 길이(l)를 따라 그 길이의 4분의 1 또는 그보다 더 조금 뻗어 있을 수 있다. 이를 대신하여, 중간 부분(36)과 리세스(74)의 길이는 도 2와 도 4에 나타나 있는 바와 같이 절연체(26)의 길이(l)를 따라 그 길이의 4분의 1 또는 그보다 더 많이 뻗어 있을 수 있다. 도 2와 도 4에 나타나 있는 바와 같이 길이 중간 부분(36)을 연장시키는 것은 열적 성능을 개선하고, 조립체 내부에 있는 어떠한 작은 에어 갭(air gap)들도 제거하며, 이는 전기적 성능을 개선한다.
도 1 내지 도 5 및 도 8의 예시적인 실시예들에서, 코로나 점화장치(20)의 셸 내측 표면(58)은, 절연체 외측 표면(50)과 셸 내측 표면(58) 사이에 틈새부(76)가 있는 셸 상측 단부(54)에 인접한 절연체 외측 표면(50)으로부터 떨어져 뻗어 있다. 충전재(filler material)(88)는 셸 상측 단부(54)에 인접한 셸 내측 표면(58)과 절연체 외측 표면(50) 사이에서 틈새부(76)를 적어도 부분적으로 채운다. 충전재(88)는 통상적으로 절연체(26)를 셸(34)에 부착하는 접착제이고, 중간 부분(36)에 있는 조인트들의 고장이 있는 경우에 있어서, 절연체(26)가 연소실로 들어가는 것을 방지한다. 충전재(88)는 또한 개선된 전기적 및 열적 성능뿐만 아니라 개선된 안정성을 제공할 수 있다. 충전재(88)는 세라믹 함유 접착제, 실리콘 또는 에폭시 기반 충전물, PTFE, 인쇄가능한 캐리어, 채색가능한 캐리어 또는 메움용 파우더와 같이 전기 절연성이 있을 수 있다. 충전재(88)는 이와 달리 금속 함유 에폭시, 솔더나 브레이즈 같은 전도성 재료들을 포함하는 인쇄가능 캐리어 또는 채색가능 캐리어와 같이 전기 전도성이 있을 수 있다. 충전재(88)가 충분한 접착성, 기계적 강도 및 열적 성능을 제공하는 경우라면, 중간 부분(36)을 절연체(26)에 단단히 부착하는 단계를 생략하는 것이 가능하다. 중간 부분(36)은 이전과 같이 셸(34)에 부착되어 있고, 절연체(26)를 갇혀 있는 상태로 만든다. 이 실시예에서, 충전재(88)는 중간 부분(36)을 따라 조인트들을 대신하여 기밀형 시일(gas-tight seal)을 제공할 수 있다. 그러나, 중간 내측 표면(68)은 작동 동안 구성요소들의 가능성있는 움직임을 제한하기 위해서 절연체 외측 표면(50)에 기대어 또는 랫지들(52, 72)에 기대어 더욱 가깝게 들어맞아야 한다.
도 1과 도 8의 예시적인 실시예들에서, 절연체 외경(Dio)은 절연체 상측 단부(42)를 향하여 절연체 바디 구역(28)의 일 부분을 따라 상측 랫지(72)로부터 일정하고, 이후 절연체 상측 단부(42)를 향하여 절연체 바디 구역(28)의 일 부분을 따라 점진적으로 증가한다. 절연체 외경(Dio)은 점진적인 증가부위에서 절연체 상측 단부(42) 쪽으로 일정하다. 점진적인 증가는 정확한 조립을 달성하는데 도움이 되고, 상측 바디 구역을 지지하며, 열적 성능을 개선하되, 중간 부분(36)을 따라 조인트들의 고장이 있는 경우에는 절연체(26)가 연소실 속으로 들어가는 것을 방지한다. 등각 요소(conformal element)(78)는 점진적인 증가부위를 따라 절연체(26)와 셸(34) 사이에 놓일 수 있다. 등각 요소(78)는 통상적으로 구리 또는 어닐링가공된 스틸 또는 플라스틱이나 고무 재료로 형성된 연질 금속 개스킷으로 형성된다. 도 1과 도 8의 예시적인 실시예들에서, 틈새부(76)는 점진적인 증가부위로부터 절연체 상측 단부(42)를 향하여 뻗어 있다.
도 2의 예시적인 실시예에서, 절연체 외경(Dio)은 상측 랫지(72)로부터 절연체 상측 단부(42)를 향하여 점진적으로 증가하고, 점진적인 증가부위로부터 절연체 상측 단부(42) 쪽으로 일정하다. 이 실시예에서, 틈새부(76)는 또한 점진적인 증가부위로부터 절연체 상측 단부(42)를 향하여 뻗어 있다.
도 3의 예시적인 실시예에서, 절연체 외경(Dio)은 상측 랫지(72)로부터 절연체 상측 단부(42) 쪽으로 일정하다. 이는 작동 동안 절연체(26)를 인장상태로 두는 것을 피하는 것을 더욱 용이하게 한다. 이 실시예에서, 코로나 점화장치(20)는 정방향 조립되거나 역방향 조립될 수 있다. 그러나, 다른 시스템 구성요소들(미도시)과 적절히 상호작용하도록 틈새부(76)를 따라 절연체 외경(Dio)을 증가시키거나 틈새부(76) 이상으로 절연체 외경(Dio)을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 이를 대신하여, 별도의 구성요소(미도시)는 틈새부(76)를 따라 절연체 외경(Dio)을 증가시키거나 틈새부(76) 이상으로 절연체 외경(Dio)을 증가시키기 위해서 추가될 수도 있다.
도 4에는 또 다른 예시적인 실시예가 도시되어 있으며, 여기에서 틈새부(76)는 중간 상측 단부(64)로부터 셸 상측 단부(54) 쪽으로 뻗어 있다. 이 실시예에서, 절연체 외경(Dio)은 하측 랫지(52)로부터 절연체 상측 단부(42) 쪽으로 일정하다. 도 5의 예시적인 실시예에서, 절연체 외경(Dio)은 하측 랫지(52)와 절연체 상측 단부(42) 사이에서 절연체 바디 구역(28)을 따라 중간 상측 단부(64)를 약간 위쪽에서 증가한다.
도 6과 도 7에는 다른 예시적인 실시예가 도시되어 있으며, 여기에서 절연체 외경(Dio)은 상측 랫지(72)로부터 반전 구역 쪽으로 일정하다. 절연체(26) 직경은 반전 구역에서는 증가하고, 이후 셸 상측 단부(54)에 맞닿아 있으면서 지지하기 위하여 반전 숄더부(82)가 있는 쪽으로 감소한다. 절연체 외경(Dio)은 이후 반전 숄더부(82)로부터 절연체 상측 단부(42) 쪽으로 일정하다. 이 실시예들에서, 셸 상측 단부(54)는 반전되어 있고, 반전 숄더부(82)에서 절연체 외측 표면(50)에 맞닿아 있으며, 절연체(26)를 셸(34) 안에 갇혀 있는 상태로 유지시킨다. 이는 절연체(26)를 압축상태로 두고, 중간 상측 단부(64)와 중간 발화 단부(66)를 따라 절연체(26)와 중간 부분(36) 사이에 기밀 시일을 형성할 수 있다. 기밀 시일이 달성되는 경우라면, 중간 부분(36)을 절연체(26)와 셸(34)에 브레이징가공하거나 이와 달리 부착하는 단계는 생략될 수 있다.
도 6의 예시적인 실시예에서, 중간 내측 표면(68)은 중심 축(A)에 대해 수직하면서 가로질러 뻗어 있는 전도성 내경(Dc)이 있고, 전도성 내경(Dc)은 절연체(26)의 하측 랫지(52) 바로 아래에 있는 절연체 외경(Dio)보다 더 작다. 중간 발화 단부(66)는 다른 실시예들에서와 같이 절연체(26)의 하측 랫지(52)에 맞닿아 있다. 그러나, 이 실시예에서, 중간 외측 표면(70)은 중간 상측 단부(64)와 중간 발화 단부(66) 사이에 있는 중간 시트(84)를 포함하고, 중간 외경(Dint)은 중간 발화 단부(66)를 향하여 중간 시트(84)를 따라 감소한다. 추가로, 셸 내측 표면(58)은 중간 외측 표면(70)을 향하여 뻗어 있는 셸 시트(86)가 있다. 셸 시트(86)는 중간 시트(84)에 맞닿아 있으면서 평행하게 정렬되어 있다. 추가로, 셸(34)은 셸 내측 표면(58)으로부터 셸 외측 표면(60) 쪽으로 뻗어 있는 두께(ts)를 가지고, 두께(ts)는 셸 시트(86)에서 증가한다.
도 7의 예시적인 실시예에서, 셸(34)은 절연체(26)와 상측 랫지(72)를 향하고 있는 셸 시트(86)를 다시 포함한다. 셸 내경(Dsi)은 셸 발화 단부(56)를 향하여 셸 시트(86)를 따라 감소한다. 개스킷(80)은 밀봉을 제공하도록 절연체 외측 표면(50)과 셸 시트(86) 사이에서 압축되어 있다. 이 실시예에서, 중간 부분(36)은 기체 압력에 대항하여 밀봉하거나 절연체(26)를 유지할 필요가 없고, 조립 동안 셸(34)에 압축 끼워맞춤될 수 있다. 이 실시예에서, 상측 랫지(72)에 있는 절연체 외경(Dio)은 하측 랫지(52)에 있는 절연체 외경(Dio)보다 더 크다. 도 6의 실시예와 같이, 셸(34) 두께(ts)는 셸 시트(86)에서 증가한다.
도 8의 예시적인 실시예에서, 중간 상측 단부(64)에 있는 중간 외경(Dint)은 절연체(26)의 상측 랫지(72)의 절연체 외경(Dio)보다 더 크다. 중간 상측 단부(64)는 절연체 외측 표면(50)에 대하여 반경방향으로 바깥쪽을 향하여 뻗어 있고, 셸 발화 단부(56)는 중간 상측 단부(64) 상에 배치되어 있다. 이 실시예에서, 중간 상측 단부(64)로부터 중간 발화 단부(66) 쪽으로의 전도성 내경(Dc)은 일정하고, 중간 외경(Dint)은 중간 상측 단부(64)로부터 중간 발화 단부(66) 쪽으로 테이퍼가공되어 있다.
본 발명의 다른 양태는 코로나 점화장치(20)를 형성하는 방법을 제공한다. 방법은 정방향 조립 방법일 수 있는데, 이는 역방향 조립 방법에서와 같이 셸 발화 단부(56)를 통하기 보다는 셸 상측 단부(54)를 통해 셸 보어 속으로 절연체 코형상 단부(44)를 삽입하는 단계를 포함한다. 그러나, 방법은 이를 대신하여 역방향 조립 방법을 구비하며, 여기에서 셸 내경(Dsi)은 절연체(26)의 일 부분을 따라 절연체 외경(Dio)과 같거나 그보다 더 작고, 방법은 셸 발화 단부(56)를 통해 셸 보어 속으로 절연체 코형상 단부(44)를 삽입하는 단계를 포함한다.
코로나 점화장치(20)를 형성하는 방법은 재료 온도와 힘의 제어를 포함해서, 절연체(26)는 차등적인 열 팽창 때문에 작동 동안 또는 조립 동안 인장상태에 놓여 있지 않다.
방법은, 절연체 상측 단부(42)로부터 절연체 코형상 단부(44) 쪽으로 중심 축(A)을 따라 뻗어 있는 전기 절연성 재료로 형성된 절연체(26)를 제공하는 단계를 포함한다. 절연체(26)는 절연체 상측 단부(42)로부터 절연체 코형상 단부(44) 쪽으로 뻗어 있는 절연체 외측 표면(50)을 포함한다. 절연체 외측 표면(50)은 절연체 외경(Dio)이 있고, 절연체 바디 구역(28)과 절연체 코형상 구역(30) 사이에서 중심 축(A)에 대해 횡단방향으로 떨어져 바깥쪽을 향하여 뻗어 있는 하측 랫지(52)를 포함한다.
방법은 또한, 전기 전도성 재료로 형성된 중간 부분(36)을 절연체(26)의 하측 랫지(52) 상에 배치하는 단계를 포함한다. 이 단계는 통상적으로, 절연체(26)가 셸(34) 속으로 삽입되기 전에 행해진다. 그러나, 중간 외경(Dint)이 도 8의 코로나 점화장치(20)에서와 같이 셸 내경(Dsi)보다 더 큰 경우라면, 이때 중간 부분(36)은, 절연체(26)를 셸(34) 속으로 삽입하는 단계 후에, 하측 랫지(52) 상에 배치된다.
방법은 또한, 통상적으로는 절연체(26)를 셸(34) 속으로 삽입하는 단계 전에, 중간 부분(36)을 절연체 외측 표면(50)에 단단히 부착하는 단계를 포함한다. 부착하는 단계는 통상적으로 캐스팅가공, 신터링가공, 브레이징가공, 솔더링가공, 확산 접합가공을 포함하고, 또는 중간 부분(36)과 절연체 외측 표면(50) 사이에 고온 접착제를 적용하는 단계를 포함한다. 중간 부분(36)이 금속이나 금속 합금인 경우라면, 부착하는 단계는 통상적으로 캐스팅가공을 포함한다. 중간 부분(36)이 유리나 세라믹 기반인 경우라면, 부착하는 단계는 통상적으로, 절연체 외측 표면(50) 둘레의 적소에 직접 형성하는 단계나 신터링가공하는 단계를 포함한다. 중간 부분(36)이 금속 링인 경우라면, 부착하는 단계는 통상적으로 솔더링가공, 확산 접합가공을 포함하고, 또는 중간 부분(36)과 절연체 외측 표면(50) 사이에 고온 접착제를 적용하는 단계를 포함한다. 방법은 통상적으로, 코로나 점화장치(20)의 사용 동안 가스 누출을 피하면서 축방향 조인트를 폐쇄하기 위해서 중간 부분(36)을 절연체(26)에 밀폐식으로 밀봉하는 단계를 포함한다.
방법은 또한, 셸 상측 단부(54)로부터 셸 발화 단부(56) 쪽으로 중심 축(A)을 따라 그 둘레에 뻗어 있는 전기 전도성 재료로 형성된 셸(34)을 제공하는 단계를 포함한다. 셸(34)은 셸 상측 단부(54)로부터 셸 발화 단부(56) 쪽으로 뻗어 있는 셸 내측 표면(58)을 포함하고, 셸 내측 표면(58)은 중심 축(A)을 따라 뻗어 있는 셸 보어가 있다. 각각의 예시적인 실시예에서, 셸 내경(Dsi)은 절연체 외경(Dio)과 같거나 그보다 더 크다.
방법은 다음으로, 절연체(26)를 정방향 조립 방향으로 셸(34) 속으로 삽입하는 단계를 포함한다. 이 단계는 통상적으로 중간 부분(36)을 절연체(26)에 부착한 후에 행해지지만, 그 이전에 행해질 수도 있다. 이 단계는, 셸 상측 단부(54)를 통해 셸 보어 속으로 절연체 코형상 단부(44)를 삽입하는 단계를 포함한다. 절연체(26)는, 절연체 코형상 단부(44)가 셸 발화 단부(56)의 바깥쪽을 향하여 뻗어 있을 때까지, 셸 내측 표면(58)을 따라 움직이게 될 것이다. 도 1 내지 도 7의 예시적인 실시예들을 제조하기 위하여, 이 단계는 셸 발화 단부(56)를 중간 발화 단부(66) 및 절연체(26)의 하측 랫지(52)와 정렬시키는 단계를 포함한다. 도 8의 예시적인 실시예를 제조하기 위하여, 방법은, 중간 상측 단부(64)가 셸 발화 단부(56)에 맞닿아 있도록, 절연체 외측 표면(50)을 따라 중간 부분(36)을 배치하는 단계가 다음에 오는, 절연체(26)를 셸(34) 속으로 삽입하는 단계를 포함한다.
방법은 또한, 절연체(26)와 셸 상측 단부(54) 사이에 있는 틈새부(776) 안에 충전재(88)를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 이 단계는, 틈새부(76)의 적어도 일 부분을 충전재(88)로 채우는 단계를 포함할 수 있다. 이를 대신하여, 충전재(88)는, 절연체(26)와 셸(34)이 연결되는 경우 충전재(88)가 틈새부(76)를 적어도 부분적으로 채우도록, 절연체(26)를 셸(34) 속으로 삽입하는 단계 전에 절연체 외측 표면(50)과 셸 내측 표면(58) 양자 모두에 적용될 수 있다. 충전재(88)가 기밀 시일을 제공하는 경우라면, 이때 중간 부분(36)을 절연체(26)에 단단히 부착하는 단계를 생략하는 것이 가능하다.
명백하게도, 본 발명의 다수의 수정과 변형은 상기 교시사항의 관점에서 가능성이 있고, 첨부의 청구범위의 범위 내에 있으면서 특별히 기술되어 있는 바와 달리 실시될 수 있다. 모든 실시예들과 모든 청구항들의 모든 특징들이 이러한 조합들이 서로 모순되지 않는 한 서로 조합될 수 있다는 점을 알 수 있다.

Claims (20)

  1. 혼합기를 이온화해서 코로나 방전을 제공하도록 라디오 주파수 전기장을 방출하기 위한 코로나 점화장치로서, 상기 코로나 점화장치는:
    높은 라디오 주파수 전압을 수용하면서 라디오 주파수 전기장을 방출하기 위하여 전기 전도성 재료로 형성되어 있는 중심 전극;을 구비하고,
    절연체 상측 단부로부터 절연체 코형상 단부 쪽으로 중심 축을 따라 길이방향으로 뻗어 있으면서 상기 중심 전극을 둘러싸는 전기 절연성 재료로 형성되어 있는 절연체;를 구비하고,
    상기 절연체는 상기 절연체 상측 단부로부터 상기 절연체 코형상 단부 쪽으로 뻗어 있는 절연체 외측 표면을 포함하고,
    상기 절연체 외측 표면은, 상기 중심 축에 대해 수직하면서 가로질러 뻗어 있는 절연체 외경이 있고,
    상기 절연체는 절연체 바디 구역과 절연체 코형상 구역을 포함하고,
    상기 절연체 외측 표면은 상기 절연체 바디 구역과 상기 절연체 코형상 구역 사이에서 상기 중심 축으로부터 떨어져 바깥쪽을 향하여 뻗어 있는 하측 랫지를 포함하고,
    상기 하측 랫지는 상기 절연체 외경의 증가가 있고,
    상기 절연체 코형상 구역이 상기 전도성 구성요소의 바깥쪽을 향하여 뻗어 있도록, 상기 절연체 바디 구역의 적어도 일 부분을 둘러싸는 전도성 구성요소;를 구비하고,
    상기 전도성 구성요소는, 셸 상측 단부로부터 셸 발화 단부 쪽으로 뻗어 있으면서 상기 절연체 바디 구역의 적어도 일 부분을 둘러싸는, 셸을 포함하고,
    상기 셸은, 상기 셸 상측 단부로부터 상기 셸 발화 단부 쪽으로 상기 절연체 외측 표면을 따라 뻗어 있으면서 상기 중심 축을 향하고 있는, 셸 내측 표면이 있고,
    상기 전도성 구성요소는, 전기 전도성 재료로 형성되어 있되 중간 상측 단부로부터 중간 발화 단부 쪽으로 길이방향으로 뻗어 있으면서 상기 절연체 바디 구역의 일 부분을 둘러싸는, 중간 부분을 포함하고,
    상기 중간 부분은, 상기 중간 상측 단부로부터 상기 중간 발화 단부 쪽으로 상기 절연체 외측 표면을 따라 길이방향으로 뻗어 있으면서 상기 중심 축을 향하고 있는, 중간 내측 표면을 포함하고,
    상기 중간 내측 표면은 상기 중심 축에 대해 수직하면서 가로질러 뻗어 있는 전도성 내경이 있고,
    상기 전도성 내경은 상기 하측 랫지와 상기 절연체 코형상 단부 사이에 위치되어 있는 상기 절연체의 일 부분을 따라 상기 절연체 외경보다 더 작고,
    상기 중간 부분은 상기 절연체 상측 단부와 상기 하측 랫지 사이에 배치되어 있고,
    상기 중간 부분은 금속으로 된 레이어인 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속으로 된 레이어는 상기 절연체를 상기 셸에 브레이징가공하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속으로 된 레이어는 적어도 하나의 니켈, 코발트, 철, 구리, 주석, 아연, 은 및 금을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연체 바디 구역의 상기 절연체 외측 표면은 상기 중심 축을 향해 안쪽을 향하여 뻗어 있는 상측 랫지가 있고,
    상기 절연체 외측 표면은 상기 상측 랫지로부터 상기 하측 랫지 쪽으로 길이방향으로 뻗어 있는 리세스가 있고, 그리고
    상기 중간 부분은 상기 리세스 안에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 부분은 금속으로 된 레이어에 의해 셸과 절연체에 브레이징가공되는 고체 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 셸 내측 표면은 상기 중심 축에 대해 수직하면서 가로질러 뻗어 있는 셸 내경이 있고, 그리고
    상기 셸 내경은 상기 절연체 바디 구역의 일 부분을 따라 상기 절연체 외경과 같거나 그보다 더 큰 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연체는 상기 절연체 내측 표면과 상기 절연체 외측 표면 사이에 두께가 있고, 그리고
    상기 두께는 상기 중간 발화 단부와 상기 절연체 코형상 단부 사이에서 상기 절연체의 일 부분을 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연체는 상기 절연체 상측 단부로부터 상기 절연체 코형상 단부 쪽으로 뻗어 있는 길이를 가지고, 그리고
    상기 중간 부분은 상기 길이를 따라 그 길이의 4분의 1보다 크지 않게 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 부분은 상기 하측 랫지에 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연체 외경은 상기 하측 랫지로부터 상기 절연체 코형상 구역을 따라 상기 절연체 코형상 단부 쪽으로 테이퍼가공되어 있는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 부분은 셸 발화 단부에 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    절연체 외경은 상기 절연체 상측 단부로부터 상기 하측 랫지 쪽으로 연속적으로 상기 전도성 내경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  13. 코로나 점화장치를 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
    절연체 상측 단부로부터 절연체 코형상 단부 쪽으로 중심 축을 따라 뻗어 있는 전기 절연성 재료로 형성된 절연체를 제공하는 단계로서, 절연체는 절연체 상측 단부로부터 절연체 코형상 단부 쪽으로 뻗어 있는 절연체 외측 표면을 포함하고, 절연체 외측 표면은 절연체 바디 구역과 절연체 코형상 구역 사이에서 중심 축으로부터 떨어져 바깥쪽을 향하여 뻗어 있는 하측 랫지가 있는, 단계;를 구비하고,
    전기 전도성 재료로 형성된 중간 부분을 절연체 상측 단부와 하측 랫지 사이에 배치하는 단계;를 구비하고,
    중간 부분을 배치하는 단계는, 금속으로 된 레이어를 절연체에 적용하는 단계를 포함하고, 그리고
    전기 전도성 재료로 형성된 셸을 절연체 둘레에 배치하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    금속으로 된 레이어를 가지고 절연체를 셸에 브레이징가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    금속으로 된 레이어는 적어도 하나의 니켈, 코발트, 철, 구리, 주석, 아연, 은 및 금을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    용융된 금속 재료를 제공하는 단계와, 금속으로 된 레이어를 절연체에 적용하는 단계는, 용융된 금속 재료를 절연체에 적용하는 단계 및 용융된 금속 재료를 응고시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    금속으로 된 레이어는 셸을 절연체 둘레에 배치하는 단계 전에 적용되고, 그리고
    셸을 중간 부분 둘레에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    중간 부분을 절연체와 셸 사이에 배치하는 단계는, 금속으로 된 레이어를 이용하여 고체 링을 절연체와 셸에 브레이징가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    셸을 절연체 둘레에 배치하는 단계는, 셸 상측 단부를 통해 절연체 코형상 단부를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    중간 부분은 전도성 내경이 있고,
    절연체는 절연체 외경이 있고, 그리고
    전도성 내경은 하측 랫지와 절연체 코형상 단부 사이에서 절연체의 일 부분을 따라 절연체 외경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 방법.
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