JPS5919062B2 - 変性された銅−アルミニウムサプレツサ−エレメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、焼成すると良好な高温用サプレッサーエレ
メントとなることができる新規で且つ改良された性質を
有する未焼成セラミック物品に関する。

スパークプラグに使用されるサプレッサーエレメントは
、高温における良好な機械的および電気的安定性、広汎
な適用温度範囲、一定した抵抗値並びに点火装置中のス
パーク放電による高周波数の発振に対して有効な抑制力
を有しなければならない。

内燃機関の高圧点火装置から生じるラジオ周波数の電磁
波輻射を取り除く問題は、そのような輻射は通信用や航
海用のラジオ周波数帯チャネルの使用を妨害するため、
近年、その関心が高まつてきている。

自動車、船舶および航空機の数が増加したことと同時に
通信機および航海航空装置にラジオ周波数帯装置の使用
が増加したことによつて、この問題は一層重大になつて
きた。内燃機関の代表的な点火装置は、一組のブレーカ
ポイント、コンデンサ、イグニシヨンコイル、スパーク
プラグ、およびコネクテイングワイヤを含む。

ブレーカポイントが閉じられると、バッテリがイグニシ
ヨンコイルの一次巻線に電流を流し、それによつて、イ
グニシヨンコイル中の鉄心の周囲に磁場を与え、その中
にエネルギーを蓄積する。ブレーカポイントが開かれる
と、磁場が消え、イグニシヨンコイルの二次巻線に高電
圧が生じる。高電圧は、スパークプラグのスパークギャ
ップに印加されそのスパークギャップ間にアークが生じ
キャップのインピーダンスを大きく減少させる。二次コ
イル巻線と低インピーダンスのスパークギャップが共振
回路を形成しコア中に貯蔵されたエネルギーが放出され
るときに発振する。この発振は、ラジオ周波数帯にあり
、通信機および航海航空装置に深刻なノイズと妨害を引
き起こす。内燃機関の点火装置による不規則なラジオ周
波数の輻射は、各スパークプラグの高圧点火回路に抵抗
素子を置くことによつて大いに減少させあるいは取り除
くことができることが過去に見出されている。この抵抗
素子は、スパークプラグの中心電極と直列にしてスパー
クプラグのインシユレータの穴の中に取り付けたり、あ
るいは、デイスリビータロータの中のように点火装置の
どこか適当な位置に設置したり、または高圧イグニシヨ
ンケーブル中に配置することができる。イグニシヨンケ
ーブル中に取付けられた抵抗以外の従来からあるサプレ
ツサ一は、一般的には、炭素棒型、巻線型、焼結抵抗棒
型か、又は、スパークプラグインシユレータ中の中心電
極孔のガラスシール間にある焼成抵抗体である。

各種のサプレツサ一はそれぞれ長所と短所を有している
。例えば、炭素カプサル型サプレツサ一は、巻線型サプ
レツサよりも相対的に安価である。炭素カプセルは、樹
脂質のバインダ中に分散された炭素またはグラフアイト
からなるのが普通である。しかしながら、炭素カプセル
サプレツサ一がスパークプラグ沖に設置され、内燃機関
の運転機関中におそらく４５０′Ｆ（２３２℃）を超え
る温度にまで加熱されると、炭素は酸化し易くなり、炭
素が酸化されると急速に抵抗値が増加して最後には無限
の値となることによつて開回路を生じる。粘土、タルク
および炭素を分布させた耐火性物質から作られたガラス
質の炭素サプレツサーエレメントが広範に使用されてき
た。しかしながら、安定した抵抗値を有するようにその
ようなサプレツサ一を調製することは困難である。巻線
型サプレツサ一は抵抗インピーダンスよりもむしろ誘導
インピーダンスによつて抑制作用を行なうので、炭素サ
プレツサ一のような高抵抗値を有さない。

しかしながら、巻線サプレツサ一は炭素サプレツサ一に
比較して高価であり、また、アークを起こすときおよび
巻線の端部に端子を接続するときに問題がある。また、
巻線型サプレツサ一はかさばつているので小型のスパー
クプラグに使用することは困難である。内燃機関に使用
するサプレツサーエレメントは、脈動する高電力負荷を
含む苛酷な運転条件に耐えるものでなければならない。

すなわち、サプレツサーエレメントは２００いＦ（９３
℃）から４０００Ｆ′（２０４℃）以上の温度範囲で脈
動する１５，０００ボルトの直流電圧下に良好に作動し
なければならない。炭素を使用することによつて遭遇す
る困難を克服するために、他のサプレツサ一組成物が提
案されてきた。

例えば、米国特許第２，８６４，７７３号および第２，
９６９，５８２号は、所望の電気的特性を得るように改
良されたチタン酸塩とチタン酸第一スズ系物質を使用す
ることを開示している。米国ラジオ製作協会（ＴｈｅＲ
ａｄｉＯＭａｎｕｆａ−ＣｔｕｒｅｓＡｓｓＯｃ・Ｉａ
ｔｉＯｎ（ＲＭＡ））および米国自動車技術者会（Ｔｈ
ｅＳＯｃｉｅｔｙＯｆＡｕｔＯｍＯｔｉｖｅＥｎｇｌｎ
ｅｅｒｓ（ＳＡＥ））は通信および航海航空用装置にお
ける内燃機関による混信の限界値を定めるように努力し
てきた。その結果、ＳＡＥはパルス型の混信に対する限
界を定め、それをＳＡＥＪ５５ｌｂ「交通機関のラジオ
周波数混信の測定（ＭｅａｓｕｖｅｍｅｎｔＯｆｔｈｅ
ＶｅｈｉｃｌｅＲａｄｉＯｌｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）
］として統一した試験基準に含めた。エンジン一駆動装
置がＳＡＥＪ５５ｌｂで定められた限界値に従うと、通
信装置や航空航海装置の操作が非常に改良されることは
知られている。

２０〜１０００メガヘルツの周波数領域で操作しラジオ
周波数帯の電磁波による混信を受け易い通信機関は、Ｖ
ＨＦテレビジヨン、ＵＨＦテレビジヨン、ＦＭラジオ、
航空機の運行および通信装置、アマチユア無線、遠隔測
定、ＨＦ通信機、ＵＨＦレーダー等である。

ＳＡＦＪ５５ｌｂ用の試験装置は複雑で高価なものであ
る。

しかしながら、テスト用試料を既知の抵抗と抑制力を有
する巻線サプレツサ一および炭素サプレツサ一と比較し
、ある与えられた周波数範囲内における単位周波数帯当
りの電場の強さを測定することによつて、満足できる試
験結果を得ることができる。酸化銅サプレツサ一はこの
技術分野で既知のものである。

しかしながら、そのようなサプレツサ一組成物は、不安
定であり、高温度にさらされると抵抗が著しく増加する
。本発明は、銅とアルミナからなる組成物にマグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウムまたはバリウムの化合
物を混ぜ、焼成すると低い負の抵抗温度係数と良好な抑
制特性を有するサプレツサエレメントを生じるようにす
ることによつて該組成物を制御し変性することができる
ことを見出したじｕことに基づく。

この組成物は、原子比の値−（ここで、Ｍはマグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウムまたはバリウムである
）が、０．５から４の範囲にあるように変性される。Ｍ
／Ａｔ原子比は、０．５：１から２．０：１の間の値を
有する。この半導体の抵抗温度係数は、−０．１％／℃
から−１．０％／℃の間にある。このように、本発明の
目的は、焼成後に低い抵 １抗温度係数を有する組成物
を提供することである。

本発明の別の目的は、温度安定性の大きなサプレツサー
エレメントを提供することである。本発明のさらに別の
目的は、内燃機関の点火装置における望ましくないラジ
オ周波数帯の電磁波輻射を抑制することができるサプレ
ツサ一組成物を提供することである。本発明のその他の
目的と利点は、以下の詳細な説明から明らかになるであ
ろう。

第１図は、銅とアルミニウムからなる一連のサプレツサ
ーエレメントの抵抗温度係数および室温における抵抗値
を測定することによつて得られた曲線を示すものであり
、これによつてＳｒ／Ａｔ原子比を１．０５±０．０４
の一定値に保持しながらＣｕ／（Ｓｒ／Ａｔ）原子比を
変化させた場合の効果がわかる。

また、第２図は、銅とアルミニウムからなる一連のサプ
レツサーエレメントの抵抗温度係数を測定して得られた
曲線であり、Ｃｕ／Ｓｒ比を約４：１に維保しながらＳ
ｒ／Ａｔ比を変化させた場合の効果を示すものである。

実施例 １ ストロンチウムを添加したサンプルＡからＥと各づけた
一連の銅−アルミニウム半導体を、以下に掲げる物質を
混合し指示された温度まで加熱することによつて調製し
た。

得られた試験結果を第１表に示す。表中に示しているよ
うに、Ｓｒ／Ａｔ原子を１．０９±０．０４：１の一定
に保ちながら＋−ー一原子比を約０．８から４の間で変
化させた。

比の変化の影響は、第１図に示されている。その比が増
加すると、ｎの値が次第に減少する。Ｒ２５℃の値は約
１から２０ＫΩの間で変化する。（２５℃から２５０℃
の）゛ある温度における抵抗値は次式で表わすことがで
きる。ここでＲＴはある温度Ｔにおける抵抗、Ｒ２５・
Ｃは室温の抵抗でありｎは抵抗温度係数である。

銅一アルミニウム、サプレツサ一に対して、ｎ（％／℃
で表わす）は負であり次式によつて定義される。抑制テ
ストの結果は、抵抗温度係数の値が低いことが良好なサ
プレツサ一物質の要件であることを示している。

これは、点火装置において回路抵抗が増加すると、ラジ
オ周波数妨害の原因となる振動電流が減少するためであ
ると考えられる。実施例 ２ストロンチウムを添加した
第二番目の一連の銅一アルミニウム半導体を実施例１に
おいて記載したように調製した。

得られた試験結果を第２表に掲げる。表に示すように、
Ｃｕ／Ｓｒ原子比をおよそ４：１で一定に保ちながら、
Ｓｒ／Ａｔ原子比を約０．６６：１から１．６５：１の
間で変化させた。

Ｓｒ／Ａｔ原子比の変化の効果を第２図に示す。抵抗値
に対する効果は著しい：すなわちＳｒ／Ａｔ原子比が０
．５：１に近づくにしたがい、Ｒ２５℃値対原子比は殆
んど漸近的になる。実施例１と比較すると？比を変化さ
せるよりも、ｎ値を調節することははるかに困難になる
。

アルミニウム原子および銅原子と共に存在するマグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウムまたはバリウム金属
原子の変性作用によつてサプレツサ一効果が得られる。

これらの金属原子は、ここに具体的に記載されている以
外の化合物を添加させることによつても物品に組み入れ
ることができる。例えば、アルカリ土類酸化物を使用す
ることもできるが、経済的な理由を考えれば、それらの
金属の炭酸塩が好ましい。同様のことが銅化合物の選択
に当つても考えられ、酸化銅が好ましい化合物である。
ある与えられた化学族における元素は類似の性質を有し
ているので、ストロンチウムの代りに第族の他の元素の
炭酸塩について試験を行なつた。

実施例 ２それぞれ、ストロンチウム、マグネシウム、
バリウムおよびカリウム金属イオンを添加することによ
つて変性した一連の銅一アルミニウム半導体組成物を実
施例１において記載したように調製した。

さらに、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムま
たはバリウム金属化合物添加による変性を行なわない銅
−アルミニウム半導体組成物を対照サンプルとして調製
した。得られた試験結果を表３に掲げる。その表に示さ
れるように、変性用金属化合物の添加によつて抵抗温度
斜数が著しく減少する；その中でも、ストロンチウムが
ｎの値を減少させるのに最も効果的であるようである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、銅−アルミニウムサプレツサー
エレメントの抵抗温度係数および室温抵抗を測定するこ
とによつて得られた曲線を表わすものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ （１）酸化銅と、（２）アルミナと、（３）マグネ
   シウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウムか
   ら成る群より選ばれる金属Ｍの炭酸塩である変性剤とか
   ら本質的に成る物品であり、変性剤およびアルミナがＭ
   対Ａｌの原子比が約０．５：１から２．０：１となるよ
   うな相対的割合にあり、酸化銅、アルミナおよび変性剤
   が原子比［Ｃｕ／Ｍ＋Ａｌ］の数値が約０．５から４．
   ０となるような相対的割合にあり、且つｎ＝２．３０３
   ｌｏｇ（Ｒ＿２）／（Ｒ＿１）・１／（Ｔ＿２−Ｔ＿１
   ）×１００（％／℃）で定義される焼成後のサプレッサ
   ーの抵抗温度係数が原子比［Ｃｕ／Ｍ＋Ａｌ］の値に依
   存して、約−０．１％／℃から−１．０％／℃の間にあ
   ることを特徴とする焼成すると電気的サプレッサーエレ
   メントとして有用な未焼成セラミツクツ物品。