JPH0410195B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、航空機のジエツトエンジンを含むタ
ービンエンジンに用いるスパーク点火器に係る。

従来の技術 この様な点火器は表面ギヤツプ式のスパークプ
ラグであることが多く、この場合は中心電極と接
地電極との間に大エネルギのスパーク放電が生じ
て、これが磁器部材の表面に沿つて移動する。こ
の様な点火器におけるスパーク放電は、スパーク
を生じるために用いられる点火システムの性質の
ため“大エネルギ”型のものである。この点火シ
ステムはキヤパシタを備えており、このキヤパシ
タは、印加される電圧が増加する時に充電され、
そしてこの印加電圧がスパーク放電を生じさせる
に充分な大きさになつた時に、このキヤパシタに
蓄積された電気エネルギが放電されてスパークギ
ヤツプ間に流れる。ジエツト機のエンジンに用い
られるキヤパシタ放電式点火システムに蓄積され
るエネルギは、通常少なくとも１ジユールであ
る。

ジエツト機のタービンエンジンに用いられるス
パーク点火器には電極腐食の問題があり、これは
時々点火器の寿命を縮める原因となる。この腐食
は、点火器の中心電極及び接地電極の両方に生じ
る。この様な点火器の電極腐食の問題に対する解
決策がVan Uum氏等の米国特許第3691419号に
提案されている。この特許においては、スパーク
に耐える金属、例えばタングステンで作られた点
火端を有する中心電極と、スパークギヤツプにじ
かに隣接する様に配置され、且つ、溶接された延
性イリジウムリングを有する接地電極とを具備し
た点火器が開示されている。Van Uum氏等の特
許に開示されたこの点火器においては、イリジウ
ムリングの溶接された接地電極が点火器の金属殻
の１部であり、即ち共通の構造になつている。

イリジウム及び他の貴金属のリングは、もしこ
れらを得ることができたとしても非常に高価であ
ることが分つている。価格相場に基づいた見積り
によると、Van Uum氏等の特許により提案され
たイリジウムリングを、現在入手できる点火器に
用いた場合、この点火器のコストの約２倍にもな
るとされている。又、接地電極の材質として一般
に使用されているニツケル合金とイリジウムとの
熱膨張特性の差によつて、Van Uum氏等により
提案された点火器は破壊されることがあることも
分つている。

中心電極と接地電極との間のガス充填ギヤツプ
を介してスパーク放電が生じる場合、従来型スパ
ークプラグの電極腐食を減少させる種々の提案も
なされている。例えば、米国特許第2391455号、
第2391456号、第2391458号、第2470033号（以上
はHensel氏の特許）、並びに第2344597号
（Chaston氏等の特許）を参照されたい。この
Chaston氏等の特許には、モリブデン白金合金線
で作られた接地電極が開示されており、これは従
来型スパークプラグの金属殻における挿入体を構
成する。“多数の半表面スパークギヤツプ”を有
したスパークプラグと称するものがPaul氏の米
国特許第2591718号に提案されている。この特許
で開示された構造では、中心電極が、絶縁体の端
と平らになる様にして終わり、そしてこの絶縁体
の端に沿つて４つのロツド型電極とスパークギヤ
ツプ関係にあり、さらに各ロツド型電極が絶縁体
の表面に丁度触れている。

発明が解決しようとする問題点 本発明の第１の目的は、一体となつて接地電極
を構成する挿入体及び環状リングのうちの一方と
中心電極との間でスパークを発生させ、そしてそ
の一方が消耗したとき他方と中心電極との間でス
パークを発生させることにより長寿命の点火器を
提供することである。

本発明の第２の目的は、耐腐食性の優れた低価
格のスパーク点火器を提供することである。

イリジウムは非常に堅くもろいので、イリジウ
ムをリング形状にすることは、難しく、かつ、多
くの機械加工を必要とするので高価となる。しか
しながら、本発明では挿入体にイリジウム及び他
の金属が使用されているので、機械加工を殆んど
必要とせず、本発明の点火器は低価格となる。

本発明の第３の目的は、耐酸化・耐腐食性物質
の挿入体と、この挿入体を収容する環状接地電極
との熱膨張係数の差によつて生じるストレスを最
小にして、破壊され難い点火器を提供することで
ある。

本発明の挿入体は、例えば、従来技術のイリジ
ウムリングよりずつと小さく、挿入体と殻との間
の接触面の面積が小さいので、本発明の点火器の
熱ストレスは小さくなる。

問題点を解決するための手段 本発明の点火器は点火端を有する金属殻を具備
し、この金属殻はその下端が環状接地電極で終わ
り、そして更に本発明の点火器は、絶縁体と、中
心電極と、上記金属殻内に埋め込まれて接合され
た複数個の挿入体とを具備している。上記絶縁体
は金属殻内に密封され、そしてこの絶縁体は中心
電極を密封する中心ボアと、接地電極からこのボ
アに向つて内方に延びた面とを有している。中心
電極は点火端を有し、この点火端は、金属殻の接
地電極とスパークギヤツプ関係にあり、且つ上記
絶縁体の上記内方に延びる面に沿つてこの点火端
と接地電極との間にスパーク放電が生じる様に配
置される。上記挿入体は、耐酸化・耐腐食性物
質、好ましくはイリジウム、白金、ロジウム、ル
テニウム、オスミウム、又はこれら金属の１つの
合金或いは延性合金で構成され、そして、約1000
〓（538℃）以上の温度に加熱されないところで
使用する場合は、タングステン及びその合金並び
に延性合金で構成される。

実施例 本発明に関連する点火器が、第１図及び第２図
に参照番号２１で示されている。この点火器２１
は殻点火端２３を有する金属殻２２を備え、この
金属殻２２はその下端が環状接地電極で終わり、
この接地電極は、中心電極２５とスパークギヤツ
プ関係にある面２４（第２図）を有している。環
状接地電極には点火器２１の殻点火端２３におい
て４つのイリジウム挿入体２６がある。これらの
挿入体２６は、環状接地電極の面２４を越えて中
心電極２５に向つて半径方向側に延びている。イ
リジウム挿入体２６は断面が長方形であり（第６
図）、そして金属殻２２の殻点火端２３（第１図
及び第５図）内に埋設されて、例えばろう付け操
作によつてそこに接合される。

又、点火器２１は下部絶縁体２７（第１図）及
び上部絶縁体２８も備えている。下部絶縁体２７
は金属殻２２内に密封され、一方上部絶縁体２８
は複合上部殻２９内に密封される。上部殻２９は
外側の殻部３０を備え、この外側の殻部３０は、
参照番号３１で示された様に殻２２に係合し、そ
して３２において内側の殻部３３にネジ込まれて
いる。下部絶縁体２７は緊密化したタルクの本体
３４によつて殻２２に対して密封され、一方上部
絶縁体２８は、内側の殻部３３の端３６によつて
緊密化したタルクの本体３５により、外側の殻部
３０に対して密封される。外側の殻部３０はター
ビンエンジンに係合するため３７においてネジ込
まれ、一方内側の殻部３３はタービンエンジンの
点火ハーネスに係合するため３８においてネジ込
まれる。点火器２１は端子３９も備えており、こ
の端子３９は、上部絶縁体２８にネジ込まれ、そ
して中心電極２５と電気的に接触する。この中心
電極２５は、下部絶縁体２７のボア７７内に配置
され、そしてスパーク放電端部９１を有してい
る。このスパーク放電端部９１は、一体となつて
接地電極を構成する環状接地電極の面２４及び挿
入体２６とスパークギヤツプ関係にある。

十分大きな電位が端子３９に印加されると、ス
パークが中心電極２５のスパーク放電端部９１か
ら発生し、そのスパークは下部絶縁体２７の一つ
の面７９を通過する。点火器が新しい場合、スパ
ーク侵食によつて挿入体２６が消耗するまでスパ
ークは、最初にその挿入体２６に進行する。

そして、挿入体２６が面２４とほぼ水平になる
まで消耗する場合、スパークは面２４と挿入体２
６との間を交互に進行する。

第３図に最も良く見られる様に、イリジウム挿
入体２６が埋設されて接合された金属殻２２は、
ろう付け又は他のやり方で副組立体４０をその共
働殻図（図示せず）に接合することによつて、容
易に作ることができる。この副組立体４０は環状
リング４１を備え、イリジウム挿入体２６はアー
ム４２により環状リングの面４３の長方形スロツ
トに固定される。この副組立体４０をろう付け又
は他のやり方でその共働部分（図示せず）に接合
して殻２２を作る時は、環状リング４１が殻２２
の一体部分となり、そして同時にイリジウム挿入
体２６が殻２２に接合される。

又、本発明によるスパーク点火器は、第８図及
び第９図の殻５４を、第１図の点火器２１の同一
形状の殻２２と取り替えることによつて作ること
もできる。これを第１の実施例とする。第８図及
び第９図を参照すれば、殻５４は環状リング７３
を含む殻点火端７１を有している。そして殻５４
は、インコネル又は他の適当なニツケル合金で作
られ、そしてこの殻５４のボア５６にろう付け又
は他のやり方で接合されたイリジウム挿入体５５
を有している。

第１０図及び第１１図に示すように、挿入体５
５は、２つの対向する端部を有する直円柱状のビ
レツトである。参照番号８１は挿入体５５の一方
の端部の円形の露出表面を指し、参照番号８５は
その露出表面の付近の円柱状表面の一部を指す。
そして、各挿入体５５は、露出面８１及び面８５
を有する。

第８図及び第９図に示すように、この挿入体５
５の露出面８１は、環状リング７３から内側に延
びている。

挿入体５５が殻５４内の整合開口部５６に配置
され、そして第１４図に示すように殻５４が点火
器２１内の殻２２と取り替えられた場合、円柱状
の表面８５は、内側に延びているため下部絶縁体
２７の面７９に極めて近接する。

第９図は第８図について底面から見上げた図で
ある。第９図において、各挿入体５５の一部が殻
５４から延びている。面８５は第９図においては
見えないため示されていないが、第８図の矢印１
の方向から見た場合見える挿入体の一部は面８５
のみである。

第８図及び第９図で示された実施例において、
４つの挿入体５５及び環状リング７３は、一体と
なつて接地電極８７を構成する。第１０図及び第
１１図に最も良く見られる様に、挿入体５５はボ
ア５６に一致する円柱形である。

又、本発明による点火器は第１２図及び第１３
図の殻５７から作ることもできる。これを第２の
実施例とする。この殻５７は、その殻点火端６０
に隣接したスロツト５９にろう付け又は他のやり
方で接合されたイリジウム挿入体５８を有してい
る。殻５７は殻点火端６０に隣接する環状リング
７５を有する。これらの挿入体５８は、長方形の
断面をしており、第６図及び第７図の挿入体２６
と同じ形状を有している。

挿入体５８は、２つの対向する端部を有する長
方形のビレツトである。参照番号８３は挿入体５
８の一方の端部の長方形の露出表面を指し、参照
番号８４はその露出表面の付近の表面の一部を指
す。そして、各挿入体５８は、露出面８３及び面
８４を有する。

第１２図及び第１３図に示すように、この挿入
体５８の露出面８３は、環状リング７５から内側
に延びている。

挿入体５８が殻５７内の整合開口部５９に配置
され、そして第１５図に示すように殻５７が点火
器２１内の殻２２と取り替えられた場合、挿入体
５８の面８４は、内側に延びているため下部絶縁
体２７の面７９に極めて近接する。

第１３図は第１２図について底面から見上げた
図である。第１３図において、各挿入体５８の一
部が殻５７から延びている。面８４は第１３図に
おいては見えないため示されていないが、第１２
図の矢印２の方向から見た場合見える挿入体の一
部は面８４のみである。

第１２図及び第１３図で示された実施例におい
て、４つの挿入体５８及び環状リング７５は、一
体となつて接地電極８９を構成する。

第１図の点火器２１の殻２２並びに第８図及び
第１２図の殻５４及び５７は、その各々の点火端
に隣接して長手方向に延びたグループ６１を有し
ている。これらのスロツト６１は、点火器の冷却
を容易にするために点火器にしばしば用いられる
ものであり、本発明の部分を構成するものではな
い。

本発明による点火器において、スパークは、最
初に最短距離である中心電極と挿入体との間で発
生する。すなわち、中心電極の点火端で発生した
スパークは、絶縁体の表面７９に沿つて進み、環
状リングから内側に延びる挿入体の露出面に達す
る。

その後この挿入体がある程度スパーク及び熱に
より腐食すると、挿入体は環状リングより後方に
位置することになり、中心電極と環状リングとの
間の距離が最短距離となる。従つて、スパークは
中心電極と環状リングとの間に発生する。

さらに環状リングが腐食すると、最短距離は、
再び中心電極と挿入体との間の距離になり、スパ
ークはこの最短距離のもとで発生する。

このように中心電極に生じるスパークは、腐食
状態に応じて挿入体か環状リングかのいずれかに
達することになり、そしてスパークの行き先は、
挿入体の環状リングとの間で相互に代わるもので
ある。

この理由のため、挿入体と環状リングとは一体
となつて接地電極を構成する、ということができ
る。

また、挿入体の本体が開口部内に埋設されてい
るため、異なる金属間の接触面積が小さく、熱に
よるストレスが小さくなる。従つて点火器の寿命
が長くなる。

特許請求の範囲で定められた本発明の範囲から
逸脱せずに、添付図面に示されそれに関連して上
記で説明した点火器の特定の細部に種々の変更及
び変型がなし得ることが明らかであろう。例え
ば、本発明は点火端に隣接してイリジウム挿入体
を有する点火器について説明したが、その他の耐
酸化耐腐食性物質で作られた挿入体を使用するこ
ともできる。所要の耐酸化・耐腐食性を有する最
も一般的な物質は、イリジウムに加えて、白金、
ロジウム、テルニウム、オスミウム、及びこれら
の金属の合金乃至延性合金であり、そして約1000
〓（538℃）以上の温度に加熱されないところで
使用する場合はタングステン及びその合金並びに
延性合金である。上記金属は耐火性があるので、
上記金属で構成される部分はしばしば粉体冶金技
術によつて作られるが、これらは焼結した直後は
比較的もろいことがある。然し、これら部分に比
較的低い温度、例えば、2000〓（1093℃）付近の
温度を作用させることによりこの様なもろさを許
容限界まで通常下げることができる。

この様な物質の延性を高めることが時々所望さ
れるが、これはいわゆる延性（ダクチル）合金を
作ることによつて達成することができる。即ち耐
火金属粉体を他の金属粉体、例えば、ニツケル及
び銅又はニツケル及び鉄と混合し、比較的低温の
溶融相を形成し、焼成した際に耐火金属粒子を一
緒に結合して純粋な耐火金属を比較して延性であ
るマトリクスを形成することによつて達成され
る。イリジウムが好ましい挿入物質である。

発明の効果 イリジウム等を有する挿入体の本発明の点火器
は、イリジウム等を有しない点火器と比べて２倍
から３倍長い寿命を有するようになる。

この長寿命は、特に、接地電極が挿入体と環状
リングとで一体となつて構成され、そしてスパー
クが挿入体又は環状リングのいずれかと中心電極
との間で交互に発生することに起因する。

また、本発明による点火器は耐電極腐食性が大
きくなり、そして破壊され難くなる。

さらに、本発明の点火器は、低価格の挿入体を
用いるので、経済性に優れているという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に関連する点火器の部分断面正
面図、第２図は第１図の点火器の端面図、第３図
は第１図及び第２図の点火器を作るのに使用され
る副組立体の平面図、第４図は第３図の組立体の
４−４線に沿つた縦断面図、第５図は第１図及び
第２図の点火器の一部である殻組立体の縦断面
図、第６図は第１図及び第２図の点火器の一部で
あり且つ第３図乃至第５図の副組立体の一部であ
る挿入体の側面図、第７図は第６図の挿入体の端
面図、第８図は本発明による第１の実施例の点火
器の金属殻の縦断面図、第９図は第８図の金属殻
の端面図、第１０図は第８図及び第９図の金属殻
の一部である挿入体の平面図、第１１図は第１０
図の挿入体の端面図、第１２図は本発明による第
２の実施例の点火器の殻の縦断面図、第１３図は
第１２図の殻の端面図、第１４図は本発明による
第１の実施例の点火器の部分断面正面図、第１５
図は本発明による第２の実施例の点火器の部分断
面正面図である。 ２１：点火器、２２：金属殻、２３：殻点火
端、２４：環状接地電極の面、２５：中心電極、
２６：イリジウム挿入体、２７：下部絶縁体、２
８：上部絶縁体、２９：上部殻、３０：外側の殻
部、３３；内側の殻部、４０：副組立体、４１：
環状リング、４２：アーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スパークによる侵食及び腐食に耐える合金の
   金属殻５４，５７を具備し、この金属殻は、その
   下端が環状リング７３，７５で終わる殻点火端７
   １，６０を有し、 前記金属殻５４，５７内で密封され、そして中
   央ボア７７及び一つの面７９を有する絶縁体２７
   を具備し、この一つの面７９は前記環状リングか
   ら前記中央ボアの方向に内側に延びており、 前記絶縁体のボア内に密封され、そしてスパー
   ク放電部９１を有する中心電極２５を具備し、こ
   のスパーク放電端部９１は、前記金属殻の環状リ
   ングとスパークギヤツプ関係にあり、そして前記
   スパーク放電端部９１と前記環状リングとの間の
   スパーク放電が前記絶縁体の前記内側に延びる面
   ７９に沿つて生じるように配置されている点火器
   ９３，９５において、 () 耐酸化性及び耐腐食性の複数の挿入体５
   ５，５８を具備しており、この各挿入体は、 (a) 金属殻の合金よりもスパークによる浸食に
   対する抵抗が大きい金属から成り、 (b) 前記金属殻の外部から前記環状リングを貫
   通して延びている開口部５６，５９内に配置
   され、 (c) 前記金属殻に接合され、 (d) 前記環状リングから前記中心電極のスパー
   ク放電端部９１の方向に内側に延びている露
   出面８１，８３を有し、そして (e) 前記絶縁体の前記内側に延びている面７９
   に近接し又は接触する別の面８４，８５を有
   し、 () それによつて前記環状リング及び前記挿入
   体が共に接地電極８７，８９を構成することを
   特徴とする点火器９３，９５。 ２ 前記挿入体５５，５８が、イリジウム、オス
   ミウム、ルテニウム、ロジウム、白金、及びタン
   グステンから成るグループから選ばれた一つの金
   属、又はこれらの金属の一つの合金、或いは延性
   合金から成つている特許請求の範囲第１項記載の
   点火器。