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JPH01313873A - Voltage regulator tube - Google Patents

Voltage regulator tube

Info

Publication number
JPH01313873A
JPH01313873A JP14426488A JP14426488A JPH01313873A JP H01313873 A JPH01313873 A JP H01313873A JP 14426488 A JP14426488 A JP 14426488A JP 14426488 A JP14426488 A JP 14426488A JP H01313873 A JPH01313873 A JP H01313873A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge
voltage
length
starting voltage
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP14426488A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0748395B2 (en
Inventor
Hiroyasu Shiga
市賀 弘康
Kazuhisa Mogi
和久 茂木
Tetsuo Furuya
古屋 哲夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
West Electric Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
West Electric Co Ltd
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by West Electric Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical West Electric Co Ltd
Priority to JP14426488A priority Critical patent/JPH0748395B2/en
Publication of JPH01313873A publication Critical patent/JPH01313873A/en
Publication of JPH0748395B2 publication Critical patent/JPH0748395B2/en
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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は内燃機関の点火装置における点火プラグと直列
に接続されて使用される定電圧放電管に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a constant voltage discharge tube used in series connection with a spark plug in an ignition system for an internal combustion engine.

従来の技術 従来より一般に使用されている内燃機関の点火装置にあ
っては、その寿命を考える場合、点火プラグの汚損の影
響がきわめて大きいことが知られている。
BACKGROUND OF THE INVENTION It is known that contamination of spark plugs has a very large effect on the lifespan of ignition systems for internal combustion engines that have been commonly used in the past.

点火プラグの汚損とは、点火プラグの絶縁磁器体表面に
カーボン、水あるいは鉛化合物等の導電物質が付着し、
この導電物質を介して火花電流が漏洩して横飛びしたり
して火花が正常に電極間で飛ばなくなることであり、上
記の導電物質の種類によってくすぶり汚損と鉛汚損とに
大別されている。
Fouling of a spark plug is caused by conductive substances such as carbon, water, or lead compounds adhering to the surface of the insulating porcelain body of the spark plug.
Spark current leaks through this conductive material and causes the spark to fly sideways, preventing sparks from flying normally between the electrodes. Depending on the type of conductive material mentioned above, it is broadly classified into smoldering contamination and lead contamination. .

一方、上記のような汚損による悪影響をなくすために点
火プラグと点火コイルとの間に直列火花間隙放電管を設
け、点火プラグに印加する電圧を急激に立上げて点火に
必要なエネルギーを汚損による漏洩電流が罐れないうち
に点火プラグに供給することが、たとえば特開昭47−
10556号公報等に提案、開示されている。
On the other hand, in order to eliminate the negative effects of contamination as described above, a series spark gap discharge tube is installed between the ignition plug and the ignition coil, and the voltage applied to the ignition plug is suddenly increased to remove the energy required for ignition from contamination. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-1980 suggests that the leakage current can be supplied to the spark plug before it subsides.
It has been proposed and disclosed in Publication No. 10556 and the like.

上記文献は、高電圧導線中にガス充填の閉鎖放電空量的
にある直列火花間隔を接続されたものにおいて、8kV
と30kVの間にある固定点火電圧値で応動する直列火
花間隙の自由端が1〜5M、より好ましくは1.5〜3
+aだけ互いに離れており、少なくとも火花フラッシュ
オーバの範囲において飛散しない材料からなり、1〜1
0気圧、より好ましくは2〜5気圧の圧力で上記材料と
反応しないガスで包囲されていることを特徴とする内燃
機関の作動用点火コイル装置を提案したものである。
The above document describes that 8 kV in a high voltage conductor connected with a certain series spark spacing in terms of gas-filled closed discharge space.
The free end of the series spark gap responds with a fixed ignition voltage value between
+a apart from each other, made of materials that do not scatter at least within the range of spark flashover, and 1 to 1
An ignition coil device for operating an internal combustion engine is proposed, characterized in that it is surrounded by a gas that does not react with the above-mentioned materials at a pressure of 0 atmospheres, more preferably 2 to 5 atmospheres.

また、上記ガスが少なくとも98%の純度を持つ窒素あ
るいは少な(とも99%の純度を持つアルゴンであり、
さらに上記自由端、すなわち電極が90重量%以上、ア
ルミニウム、セリウム、ハフニウム、ランタン、ニオブ
、タンタル、チタン。
and the gas is nitrogen with a purity of at least 98% or argon with a purity of at least 99%;
Further, the free end, that is, the electrode contains 90% by weight or more of aluminum, cerium, hafnium, lanthanum, niobium, tantalum, or titanium.

バナジウムあるいはジルコニウムの窒化物からなり、ま
たはこれら金属の窒化物の混合物からなり、化合物の2
58子%以下の酸素含有量に相当する酸化物あるいは酸
化窒化物を含有していることも開示されている。
Consisting of vanadium or zirconium nitrides, or a mixture of these metal nitrides, two of the compounds
It is also disclosed that it contains an oxide or oxynitride corresponding to an oxygen content of 58% or less.

発明が解決しようとする課題 上述のような構成を有する上記提案は、点火プラグに汚
損が生じても電圧印加から点火プラグの電極間が絶縁破
壊し、飛火するまでの時間が短(、汚損による漏洩電流
の影響を大きく受けないという効果を期待できる。
Problems to be Solved by the Invention The above proposal having the above-mentioned configuration is such that even if the spark plug is contaminated, the time from voltage application to dielectric breakdown between the electrodes of the spark plug and sparks flying is short. The effect of not being significantly affected by leakage current can be expected.

しかし、以下に述べるような諸点を考慮すると、点火プ
ラグが適正な点火動作を行えない場合を生じてしまうお
それがあるという不都合を依然として有し、その実用化
を考える場合、改善が望まれる。
However, considering the following points, there is still a problem that the spark plug may not be able to perform proper ignition operation, and an improvement is desired when considering its practical use.

すなわち、点火プラグの点火電圧は、先の提案にも記載
されているように供給される8〜30kVの平均電圧値
に応動し、また低減された方が雑音の発生あるいは点火
装置の小型化の点でも好ましいのは周知のことであり、
一方近年においては、燃費向上を目指しての圧縮比の上
昇傾向を考慮して、通常、10〜25kV程度に設定さ
れている。
In other words, the ignition voltage of the spark plug responds to the supplied average voltage value of 8 to 30 kV as described in the previous proposal, and it is better to reduce it to avoid noise generation or miniaturization of the ignition device. It is well known that it is preferable in terms of
On the other hand, in recent years, taking into consideration the tendency for the compression ratio to increase with the aim of improving fuel efficiency, the voltage is usually set at about 10 to 25 kV.

ところが、内燃機関のくすぶりを確実に防止するために
は、点火プラグへの電圧供給を直列火花間隔を介して急
峻に行う場合においても、その供給電圧をある程度以上
の高い値に設定しなければならないことが実験により確
認できており、たとえばある内燃機関にあっては、汚損
によるくすぶりを確実に防止できた点火プラグへの急峻
な供給電圧値は18kV以上であった。
However, in order to reliably prevent the internal combustion engine from smoldering, the supply voltage must be set to a certain high value even when the voltage is supplied to the spark plug steeply across the series spark interval. This has been confirmed through experiments; for example, in one internal combustion engine, the steep voltage supplied to the spark plug that could reliably prevent smoldering due to contamination was 18 kV or more.

すなわち、18kV以下の電圧を供給した場合には、内
燃機関のくすぶりが生じ、アイドリンク時の回転数がき
わめて不安定となってしまうという問題が発生した。
That is, when a voltage of 18 kV or less is supplied, a problem arises in that the internal combustion engine smolders and the rotational speed during idling becomes extremely unstable.

また、もし上述の直列火花間隔の設けられる閉鎖放電空
間に大気が混合した場合でも、点火コイルが供給可能な
25kV以下の電圧で確実に放電させるために上記直列
火花間隔長を約12m以下に設定しなければならないこ
とが、第4図における大気中での放電電圧がきわめて太
き(ばらつ(ことを考慮した実験結果から確認できてい
る。
In addition, even if the atmosphere mixes in the closed discharge space where the series spark interval is provided, the series spark interval length is set to approximately 12 m or less in order to ensure discharge at a voltage of 25 kV or less that can be supplied by the ignition coil. This has been confirmed from experimental results that take into account the extremely large variation in discharge voltage in the atmosphere shown in FIG.

さて、ここで前述した提案についてみてみると、電極間
隔は1〜5mm、より好ましくは1.5〜3W11とし
ているが、かかる放電長においてたとえば前述の18k
Vという高電圧の放電開始電圧を設定することは、上記
提案に開示の窒素あるいはアルゴンを封入ガスとして1
〜10気圧、より好ましくは2〜5気圧という封入圧力
条件で使用する場合、きわめて困難となる。
Now, if we look at the proposal mentioned above, the electrode spacing is set at 1 to 5 mm, more preferably 1.5 to 3 W11, but at such a discharge length, for example, the 18 k
Setting the discharge starting voltage at a high voltage of V is possible by using nitrogen or argon as a filler gas as disclosed in the above proposal.
It becomes extremely difficult to use it under an enclosed pressure condition of ~10 atm, more preferably 2 to 5 atm.

すなわち、前述の提案装置は火花間隔の放電長が短くか
つ封入ガス圧もあまり高くなく、放電開始電圧を18k
V以上という高電圧に簡単には設定できず、汚損の状態
によっては適正な点火動作を行えない場合を生じてしま
うおそれを有しているわけである。
In other words, the proposed device described above has a short discharge length between sparks, the gas pressure is not very high, and the discharge starting voltage is 18k.
It cannot be easily set to a high voltage of V or higher, and there is a risk that proper ignition operation may not be possible depending on the state of contamination.

なお、上述した放電長を5I1w11以上とすることも
考えられるが、この場合には、新たに直列火花間隔の外
周に存在するアース体の影響が出始める。
It is also possible to set the above-mentioned discharge length to 5I1w11 or more, but in this case, the influence of the grounding body existing on the outer periphery of the series spark interval begins to appear.

すなわち、一般に上記火花間隔はエネルギーロスを防ぐ
ために点火プラグのすぐ上に設けられており、この場合
内燃機関本体がアース体となり、この本体と主電極の先
端部、すなわち放電部分との間のコンダクタンスCが影
響し始め、第5図に示したように電気的に上記コンダク
タンスCが上記火花間隔と点火プラグの直列体と並列に
接続された状態と等価となり、狙いとは逆に放電開始電
圧が低下してしまうというおそれがある。
In other words, the above-mentioned spark interval is generally provided just above the spark plug to prevent energy loss, and in this case, the internal combustion engine body serves as a grounding body, and the conductance between this body and the tip of the main electrode, that is, the discharge part. As shown in Fig. 5, the conductance C becomes electrically equivalent to the spark interval and the state in which the spark plug is connected in parallel with the series body, and the discharge starting voltage increases, contrary to the aim. There is a risk that it will decrease.

したがって、前述の提案装置にあっては、いたずらに放
電長を長くすることはできなかった。
Therefore, in the proposed device described above, it was not possible to unnecessarily lengthen the discharge length.

また、上記放電長は、前述の提案においては後放電の電
圧の点からも5聰以下に限定されている。
Further, in the above-mentioned proposal, the discharge length is limited to 5 lengths or less also from the viewpoint of the after-discharge voltage.

すなわち、上記後放電の電圧いわゆる放電維持電圧の低
い方が入力側のエネルギー量を少なくできるなど好まし
く、先の提案では点火電圧の1/4以下、より好ましく
は1/10以下に設定するために電極間隔を1〜5薗、
より好ましくは1.5〜3mmに設定しているわけであ
る。
In other words, it is preferable that the after-discharge voltage, so-called discharge sustaining voltage, is lower because it can reduce the amount of energy on the input side, and in the previous proposal, it is set to 1/4 or less of the ignition voltage, more preferably 1/10 or less. The electrode spacing is 1 to 5 meters,
More preferably, it is set to 1.5 to 3 mm.

しかしながら、本願出願人の実験によると、放電長の長
・短も確かに放電維持電圧の高・低に寄与しているもの
の、放電空間に封入するガスの種類および圧力の方がよ
り大きな影響力を有していることが確認できている。
However, according to the applicant's experiments, although the length or shortness of the discharge length certainly contributes to the high or low discharge sustaining voltage, the type and pressure of the gas sealed in the discharge space have a greater influence. It has been confirmed that it has.

すなわち、簡単に述べると、窒素を封入するよりアルゴ
ンを封入する方がはるかに放電維持電圧は低下する。
That is, to put it simply, the discharge sustaining voltage is much lower when argon is filled than when nitrogen is filled.

したがって、先の提案においても放電維持電圧だけを考
えればアルゴンを使用すれば良いわけであるが、この場
合放電開始電圧も低下し、その文献中にも記載しである
ように、たとえば12kV以下の放電開始電圧の場合に
適用できるだけであり、提案装置のままでは、たとえば
前述した18kV以上の放電開始電圧を設定することは
できず、汚損により生じる問題を確実に防止することが
できないという不都合を有することになる。
Therefore, in the previous proposal, if only the discharge sustaining voltage is considered, it is sufficient to use argon, but in this case, the discharge starting voltage also decreases, and as mentioned in that document, for example, if the discharge starting voltage is 12 kV or less, It is only applicable to the case of discharge starting voltage, and the proposed device as it is cannot set a discharge starting voltage of 18 kV or more as mentioned above, and has the disadvantage that problems caused by contamination cannot be reliably prevented. It turns out.

本発明は、上述したような諸点を考慮してなしたもので
、放電開始電圧が18kV以上の高電圧であり、かつ放
電維持電圧がきわめて低い内燃機関の点火装置用の定電
圧放電管を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned points, and provides a constant voltage discharge tube for an ignition device of an internal combustion engine, which has a high discharge starting voltage of 18 kV or more and has an extremely low discharge sustaining voltage. The purpose is to

課題を解決するための手段 本発明の定電圧放電管は、円筒外囲器の両端に気密封着
される一対の主電極を備えた放電管であり、主電極間隔
Gを5〜12mに設定し、円筒外囲器内に純度99%以
上のキセノンガスを6.5〜20気圧のガス圧で封入し
、かつ主電極間隔Gと、主電極の放電部と部外囲器の内
壁面との最短距離りとの関係を0.2×G≦Dとなし、
さらに放電開始電圧が18〜25kVの範囲内となるよ
うに主電極間隔Gおよびガス圧を上述した5〜12mm
あるいは6.5〜20気圧の範囲内としている。
Means for Solving the Problems The constant voltage discharge tube of the present invention is a discharge tube equipped with a pair of main electrodes hermetically sealed at both ends of a cylindrical envelope, and the main electrode spacing G is set at 5 to 12 m. Then, xenon gas with a purity of 99% or more is sealed in a cylindrical envelope at a gas pressure of 6.5 to 20 atmospheres, and the distance between the main electrodes G and the discharge part of the main electrode and the inner wall surface of the outer envelope is determined. The relationship with the shortest distance is 0.2×G≦D,
Furthermore, the main electrode spacing G and gas pressure are adjusted to 5 to 12 mm as described above so that the discharge starting voltage is within the range of 18 to 25 kV.
Alternatively, the pressure is within the range of 6.5 to 20 atmospheres.

作用 本発明による定電圧放電管は、主電極の放電部と外囲器
内壁との距離りを主電極間隔Gの0.2倍以上とする条
件により、主電極の放電部とアース体である内燃機関本
体との間の距離が太き(設定できることになる。
Operation The constant voltage discharge tube according to the present invention has a condition that the distance between the discharge part of the main electrode and the inner wall of the envelope is at least 0.2 times the main electrode spacing G, so that the discharge part of the main electrode and the earth body are connected to each other. The distance between the internal combustion engine and the main body is large (this means that it can be set).

したがって、主電極間隔を長くした場合であっても上記
アース体によるコンダクタンスの影響を防止でき、放電
開始電圧の低下を生じないようにできることになる。
Therefore, even when the interval between the main electrodes is increased, the influence of the conductance due to the grounding body can be prevented, and the discharge starting voltage can be prevented from decreasing.

すなわち、本発明による定電圧放電管は、主電極間隔を
5IIlII+以上と長(設定しており、その長(した
ことによる放電開始電圧の高圧化が狙いどおりに達成さ
れることになる。
That is, in the constant voltage discharge tube according to the present invention, the distance between the main electrodes is set to a length of 5IIlII+ or more, and as a result of this length, a high discharge starting voltage can be achieved as intended.

また、放電開始電圧および放電維持電圧の低いキセノン
ガスを封入ガスとして使用しているものの、その封入圧
力を高く設定していることから、上記した主電極間隔を
長くする場合同様、放電開始電圧は高圧化されることに
なる。
In addition, although xenon gas, which has a low discharge starting voltage and discharge sustaining voltage, is used as the filling gas, the filling pressure is set high, so the discharge starting voltage is The pressure will be increased.

実施例 第1図は本発明による内燃機関用の定電圧放電管の一実
施例を示す断面図である。
Embodiment FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a constant voltage discharge tube for an internal combustion engine according to the present invention.

図からも明らかなように、この実施例は、たとえばセラ
ミックである絶縁体からなる円筒外囲器1の両端に点火
装置の点火コイル(図示せず)と接続される第1主電極
2と、点火プラグ(図示せず)と接続される第2主電極
3とが、接着部材4を用いる周知の加熱封着作業により
気密封着されている。
As is clear from the figure, this embodiment includes a cylindrical envelope 1 made of an insulator such as ceramic, and a first main electrode 2 connected to an ignition coil (not shown) of an ignition device at both ends; A second main electrode 3 connected to a spark plug (not shown) is hermetically sealed by a well-known heat sealing process using an adhesive member 4.

第1主電極2は金属導体キャップ5とこのキャップ5に
溶接されるエミッション剤を含む焼結合金製電極6とで
形成され、また、第2主電極3は金属導体キャップ7と
このキャップ7に溶接される棒状電極8とで形成されて
いる。
The first main electrode 2 is formed of a metal conductor cap 5 and a sintered metal electrode 6 containing an emission agent welded to this cap 5, and the second main electrode 3 is formed of a metal conductor cap 7 and a sintered metal electrode 6 that is welded to this cap 5. It is formed with a rod-shaped electrode 8 to be welded.

上記焼結合金製電極6は、たとえばタングステン、タン
タル、モリブデンなどの高融点金属からなる主金属とニ
ッケル、チタン、バナジウム、ジルコニウムなどからな
る還元剤およびセシウム。
The sintered metal electrode 6 is made of a main metal such as a high-melting point metal such as tungsten, tantalum, or molybdenum, a reducing agent such as nickel, titanium, vanadium, or zirconium, and cesium.

アルミニウム、バリウム、ストロンチウムなどのエミッ
ション剤とで構成されている。一方、棒状電極8は、た
とえばタングステン、タンタル、モリブデンなどの高融
点の純金属またはその酸化物あるいは窒化物で構成され
ている。
It is composed of emission agents such as aluminum, barium, and strontium. On the other hand, the rod-shaped electrode 8 is made of a pure metal with a high melting point such as tungsten, tantalum, or molybdenum, or an oxide or nitride thereof.

円筒外囲器1と第1主電極2.第2主電極3とによって
形成される閉鎖空間9には、純度99%以上のキセノン
ガスが後述する実験結果に基づきたとえば10気圧の封
入圧力で封入されている。
A cylindrical envelope 1 and a first main electrode 2. The closed space 9 formed by the second main electrode 3 is filled with xenon gas having a purity of 99% or more at a pressure of, for example, 10 atmospheres based on the experimental results described later.

また図示例の各部の寸法は、後述する実験結果に基づき
円筒外囲器1が外径16m+a、内径8 mm 。
Further, the dimensions of each part in the illustrated example are based on the experimental results described later, and the cylindrical envelope 1 has an outer diameter of 16 m+a and an inner diameter of 8 mm.

焼結合金製電極6の先端部・、すなわち放電部が外径2
 m 、棒状電極8が外径1謹、上記両電極間の距離G
、すなわち放電長Gが10wwに設定されている。
The tip of the sintered metal electrode 6, that is, the discharge part has an outer diameter of 2
m, the outer diameter of the rod-shaped electrode 8 is 1 min, and the distance between the two electrodes is G.
That is, the discharge length G is set to 10 ww.

すなわち、放電長Gと電極の放電部と円筒外囲器1の内
壁面との最短距離りとの関係が先の0.2×G≦Dなる
条件を満足していることは明らかである。
That is, it is clear that the relationship between the discharge length G and the shortest distance between the discharge part of the electrode and the inner wall surface of the cylindrical envelope 1 satisfies the condition 0.2×G≦D.

さらに、金属導体キャップ5,7および接着部材4は夫
々その熱膨脹係数が円筒外囲器1の熱膨脹係数と等しい
もしくは略等しいものが適宜選択。
Furthermore, the metal conductor caps 5 and 7 and the adhesive member 4 are appropriately selected so that their thermal expansion coefficients are equal or approximately equal to that of the cylindrical envelope 1.

使用されることも言うまでもない。加えて、第1図から
も明らかなように金属導体キャップ5,7は、その周縁
に円筒外囲器1の端面に設けられた溝部1aに接着部材
4を介して位置せしめられる突起部5a、7aを有し、
したがって接着部材4の円筒外囲器1と金属導体キャッ
プ5,7間に対する作用範囲がきわめて広くなり、この
実施例は強固な金属導体キャップ5,7の封着部分を形
成できることになる。
Needless to say, it is also used. In addition, as is clear from FIG. 1, the metal conductor caps 5 and 7 have protrusions 5a on their peripheries that are positioned in grooves 1a provided on the end face of the cylindrical envelope 1 via adhesive members 4; 7a,
Therefore, the range of action of the adhesive member 4 between the cylindrical envelope 1 and the metal conductor caps 5, 7 is extremely wide, and this embodiment can form a strong sealed portion of the metal conductor caps 5, 7.

さて、ここで上述したような構造の本発明による定電圧
放電管の一実施例において、その放電量、始電圧と放電
維持電圧とを調べてみると、それぞれ20kv、0.2
5kVという値であった。
Now, in one embodiment of the constant voltage discharge tube according to the present invention having the above-described structure, when examining the discharge amount, starting voltage, and discharge sustaining voltage, it is found that they are 20 kV and 0.2 kV, respectively.
The value was 5kV.

すなわち、放電開始電圧は先に述べた18kv以上の値
であり、かつ放電維持電圧はその1/80ときわめて低
減されており、点火プラグの汚損による内燃機関のくす
ぶりを少ないエネルギー量で薙実に防止できる、きわめ
て好ましい特性を得られることが確認できたわけである
In other words, the discharge starting voltage is the above-mentioned value of 18 kV or more, and the discharge sustaining voltage is extremely reduced to 1/80 of that value, making it possible to prevent the internal combustion engine from smoldering due to fouling of the spark plug with a small amount of energy. It has been confirmed that extremely favorable characteristics can be obtained.

一方、上記放電開始電圧等は、図示した実施例における
放電長等の各部の寸法あるいは封入ガス圧によって影響
を受けることはいうまでもな(、以下この点について詳
述する。
On the other hand, it goes without saying that the above-mentioned discharge starting voltage and the like are influenced by the dimensions of each part such as the discharge length in the illustrated embodiment, or the pressure of the filled gas (this point will be described in detail below).

まず、初めに放電長Gと電極放電部と円筒外囲器1の内
壁面との最短距離りとの関係について述べる。
First, the relationship between the discharge length G and the shortest distance between the electrode discharge section and the inner wall surface of the cylindrical envelope 1 will be described.

上記関係を確認するため、本願出願人は上記放電長Gと
距離りとの関係を種々変化させた放電管を作り、単独で
、すなわちアース体が存在しない状態で放電させた場合
と、内燃機関本体に近接配置して、すなわちアース体が
存在する状態で放電させた場合とにおける放電開始電圧
を調べ、その比を調査する実験を行なった。
In order to confirm the above relationship, the applicant created discharge tubes in which the relationship between the discharge length G and the distance was varied in various ways. An experiment was conducted to examine the discharge starting voltage when the battery was placed close to the main body, that is, when the discharge was caused in the presence of a grounding body, and to investigate the ratio.

第2図はその実験結果を示す特性図であり、かかる図面
からも明らかなように、放電長Gと距離りとの関係、す
なわちD/Gが0.2以上になると放電開始電圧に対す
るアース体の影響がなくなることが確認できた。なお、
上記D/Gが同じであっても、たとえば放電長Gの値に
よっては特性に多少のばらつきが発生するが、かかるば
らつきは大部分上記D/Gが0.2以下の領域にて発生
し、上述の確認内容に特に問題はない。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the experimental results, and as is clear from this diagram, when the relationship between the discharge length G and the distance, that is, D/G becomes 0.2 or more, the ground It was confirmed that the effect of In addition,
Even if the above D/G is the same, some variation in characteristics will occur depending on the value of the discharge length G, for example, but most of these variations occur in the region where the above D/G is 0.2 or less, There are no particular problems with the above confirmation details.

すなわち、放電長Gを長く設定しても上記D/Gが0.
2以上となるよう距離りを設定してやれば、アース体の
有無に関係なく放電長Gを長くしたことによる放電開始
電圧の高圧化を狙いどうりに期待できることになるわけ
である。
That is, even if the discharge length G is set long, the above D/G is 0.
If the distance is set to be 2 or more, it can be expected that the discharge starting voltage will be increased by increasing the discharge length G, regardless of the presence or absence of a grounding body.

次に放電開始電圧あるいは放電維持電圧と封入ガス圧お
よび放電長Gとの関係について述べる。
Next, the relationship between the discharge starting voltage or discharge sustaining voltage, the filled gas pressure, and the discharge length G will be described.

上記関係を確保するため、本願出願人は前述した放電長
Gと距1lllDとの関係D/Gが0.2以上であると
ともに12+m以下の種々の放電長を有し、かつキセノ
ンガスを種々の圧力で封入した第1図に図示したような
構造を有する種々の放電管を作り、それぞれの放電開始
電圧および放電維持電圧を調査する実験を行なった。
In order to ensure the above relationship, the applicant has various discharge lengths in which the relationship D/G between the discharge length G and the distance 1ll1D is 0.2 or more and 12+m or less, and xenon gas is Various pressure-sealed discharge tubes having the structure shown in FIG. 1 were made, and experiments were conducted to investigate the discharge starting voltage and discharge sustaining voltage of each discharge tube.

第3図(a)、 (b)はその実験結果を示す特性図で
あり、同図(a)、 (b)からも明らかなように放電
開始電圧、放電維持電圧は両者とも放電長が長く、また
封入ガス圧が高くなるほど高電圧となる特性を示すこと
が確認できた。なお、放電維持電圧については、種々の
入力電圧値に対する特性を調査したが放電した場合はと
んど差異はなく、第3図(b)には35kVの高電圧を
入力した場合の特性を示している。
Figure 3 (a) and (b) are characteristic diagrams showing the experimental results. As is clear from Figures (a) and (b), both the discharge starting voltage and the discharge sustaining voltage have a long discharge length. It was also confirmed that the higher the sealed gas pressure, the higher the voltage. Regarding the discharge sustaining voltage, we investigated the characteristics for various input voltage values, but there was almost no difference when discharging, and Figure 3 (b) shows the characteristics when a high voltage of 35 kV is input. ing.

さて、ここで、まず放電開始電圧と放電長、封入ガス圧
との関係についてみてみる。
Now, let's first look at the relationship between the discharge starting voltage, discharge length, and sealed gas pressure.

放電開始電圧については、先にも述べたように点火プラ
グの汚損による悪影響を確実に防止するためには18k
V以上の高電圧を急峻に点火プラグに供給しなければな
らず、また通常10〜25kVに設定されている点火プ
ラグの点火電圧を考えると、18〜25kVの範囲に設
定することが好ましいことは詳述するまでもなく、本願
出願人も上記範囲でさらに検討を加えた。
Regarding the discharge starting voltage, as mentioned earlier, in order to reliably prevent the negative effects caused by fouling of the spark plug, it is necessary to set the discharge starting voltage to 18k.
Considering that a high voltage of V or more must be rapidly supplied to the spark plug, and the ignition voltage of the spark plug is usually set to 10 to 25 kV, it is preferable to set it in the range of 18 to 25 kV. Needless to explain in detail, the applicant of the present application has also conducted further studies within the above range.

すなわち、上記電圧範囲内における放電長と封入ガス圧
との関係をより詳しくみてみると、放電長が短い領域で
は封入ガス圧がきわめて高(なっており、したがってか
かる領域では放電管の製造が困難になることが考えられ
る。
In other words, if we look in more detail at the relationship between the discharge length and the filled gas pressure within the above voltage range, we find that in the region where the discharge length is short, the filled gas pressure is extremely high, and therefore it is difficult to manufacture discharge tubes in such a region. It is possible that it will become.

換言すると、第1図に示した本発明による定電圧放電管
の一実施例は、外囲器1と電極2,3との気密封着を接
着部材4を用いた加熱作業により行なっており、その加
熱温度にもよるが封入ガスの熱膨張あるいは封着部の機
械的強度を考えると、封入ガス圧が高い程ガス封入作業
および上記加熱封着作業が困難となることは詳述するま
でもない。
In other words, in the embodiment of the constant voltage discharge tube according to the present invention shown in FIG. 1, the envelope 1 and the electrodes 2 and 3 are hermetically sealed by heating using the adhesive member 4. Although it depends on the heating temperature, it goes without saying in detail that the higher the pressure of the sealed gas, the more difficult the gas filling work and the heat sealing work described above, considering the thermal expansion of the sealed gas and the mechanical strength of the sealed part. do not have.

したがって、放電長は冒頭に述べた提案装置に開示され
たような短い値にいたずらに設定することはできず、本
願出願人の検討によると現状では20気圧程度までが封
入ガス圧の高圧化限界であり、かかる点から前述した電
圧範囲の放電開始電圧を設定する場合、放電長は5mm
以上に設定する必要性のあることが確認できた。
Therefore, the discharge length cannot be unnecessarily set to a short value as disclosed in the proposed device mentioned at the beginning, and according to the applicant's study, the current limit for increasing the filled gas pressure is about 20 atm. Therefore, when setting the discharge starting voltage in the voltage range mentioned above from this point, the discharge length is 5 mm.
It was confirmed that the above settings were necessary.

一方、放電維持電圧については、第3図(b)からも明
らかなように、放電長、封入ガス圧によって多少の差異
はあるものの、先に述べた12mm以下、20気圧以下
の条件では0.6kV以下となっており、第1図に示し
たような構造を有しキセノンガスを封入した放電管はき
わめて好ましい特性を有していることが確認できた。
On the other hand, as is clear from Figure 3(b), the discharge sustaining voltage varies slightly depending on the discharge length and the filled gas pressure, but under the conditions of 12 mm or less and 20 atmospheres or less as described above, 0. The voltage was 6 kV or less, and it was confirmed that the discharge tube having the structure shown in FIG. 1 and filled with xenon gas had extremely favorable characteristics.

なお、放電管の量産性あるいは点火装置の小型化を考慮
するなら、封入ガス圧は低(、また放電に必要な入力電
圧値も低い方が良いことから、放電長は、より好ましく
は8〜10m+にまた放電開始電圧も20kV±2kV
程度に設定すべきである。何故ならば、封入ガス圧の低
下だけを考えれば放電長を12mmとすることにより7
気圧で18kVの放電開始電圧を得られることになるが
、点火装置は放電長を12+ma以下とした場合より大
型 。
In addition, when considering the mass production of discharge tubes or the miniaturization of ignition devices, it is better to keep the filled gas pressure low (and also the input voltage required for discharge to be low), so the discharge length is more preferably 8 to 8. 10m+ and discharge starting voltage is 20kV±2kV
It should be set to a certain degree. This is because, considering only the decrease in the pressure of the filled gas, by setting the discharge length to 12 mm, the
Although a discharge starting voltage of 18kV can be obtained at atmospheric pressure, the ignition device is larger than when the discharge length is set to 12+ma or less.

化してしまうことになり、かかる点から上記のような放
電長および放電開始電圧範囲が量産性、装置形状を考え
た場合特に実用的な範囲となるわけである。
From this point of view, the discharge length and discharge starting voltage range as described above are particularly practical ranges when considering mass productivity and device shape.

発明の効果 本発明による定電圧放電管は、放電開始電圧が18〜2
5kVの高電圧となるよう放電長を5〜12mmの範囲
から、また放電空間に封入するキセノンガスの圧力を6
.5〜20気圧の範囲内の値に設定し、さらに主電極放
電部の外囲器内壁面との最短距離を放電長の0.2倍以
上となしていることから、内燃機関の点火プラグと直列
に用いることにより上記点火プラグの汚損によるくすぶ
りを確実に防止できるという効果を期待できる。
Effects of the Invention The constant voltage discharge tube according to the present invention has a discharge starting voltage of 18 to 2
In order to obtain a high voltage of 5 kV, the discharge length was set in the range of 5 to 12 mm, and the pressure of the xenon gas sealed in the discharge space was adjusted to 6 mm.
.. It is set to a value within the range of 5 to 20 atmospheres, and the shortest distance between the main electrode discharge part and the inner wall of the envelope is at least 0.2 times the discharge length, making it suitable for use as a spark plug for internal combustion engines. By using them in series, it is possible to expect the effect of reliably preventing smoldering due to contamination of the spark plug.

・また、封入ガスとして純度99%以上のキセノンガス
を使用することから、放電維持電圧を低い値に制御でき
、上記のような適用を考えた場合、点火装置の点火エネ
ルギー量を少な(できるという効果も期待できる。
・In addition, since xenon gas with a purity of 99% or more is used as the filler gas, the discharge sustaining voltage can be controlled to a low value. You can also expect good results.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による定電圧放電管の一実施例を示す断
面図、第2図は放電長Gと主電極放電部の外囲器内壁面
との最短距離りとの関係をアース体が存在する場合と存
在しない場合の放電開始電圧の比率で示す特性図、第3
図(a)、(b)はそれぞれ種種の放電長における放電
開始電圧とキセノンガスの封入圧との関係および放電維
持電圧とキセノンガスの封入圧との関係を示す特性図、
第4図は大気中における放電開始電圧と放電長との関係
を示す特性図、第5図は内燃機関本体のアース体として
の影響を説明するための等価回路図である。 1・・・・・・円筒外囲器、2・・・・・・第1主電極
、3・・・・・・第2主電極、4・・・・・・接着部材
、5.7・・・・・・金属導体キャップ、6・・・・・
・焼結合金製電極、8・・・・・・棒状電極、9・・・
・・・閉鎖空間。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名t・−F1
gl外目各 2−・・才ft*謄 第2図 吟 第3図 打入力°ス圧r気圧】 (b) 季丁入プス圧
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a constant voltage discharge tube according to the present invention, and FIG. 2 shows the relationship between the discharge length G and the shortest distance between the main electrode discharge part and the inner wall surface of the envelope. Characteristic diagram showing the ratio of discharge starting voltage when it exists and when it does not exist, 3rd
Figures (a) and (b) are characteristic diagrams showing the relationship between discharge starting voltage and xenon gas filling pressure and the relationship between discharge sustaining voltage and xenon gas filling pressure at various discharge lengths, respectively.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between discharge starting voltage and discharge length in the atmosphere, and FIG. 5 is an equivalent circuit diagram for explaining the influence of the internal combustion engine main body as a grounding body. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Cylindrical envelope, 2... First main electrode, 3... Second main electrode, 4... Adhesive member, 5.7. ...Metal conductor cap, 6...
・Sintered metal electrode, 8... Rod-shaped electrode, 9...
...closed space. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person t・-F1
GL outer eye each 2-...Sai ft * 2nd figure 3rd figure stroke input ° space pressure r atmospheric pressure] (b) Seasonal pressure

【翫ε】[翫ε]

第4図 第5図 7−又% Figure 4 Figure 5 7-Also%

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] セラミック等の絶縁体からなる円筒外囲器の両端に一対
の主電極を備えてなり、前記主電極間隔Gを5〜12m
mに設定し、前記円筒外囲器内に純度99%以上のキセ
ノンガスを6.5〜20気圧のガス圧で封入し、かつ前
記主電極間隔Gと前記主電極の放電部と前記円筒外囲器
の内壁面との最短距離Dとの関係を0.2×G≦Dとな
し、さらに放電開始電圧が18〜25kVの範囲内とな
るように前記主電極間隔Gおよび封入ガス圧を前記5〜
12mmあるいは6.5〜20気圧の範囲内とした定電
圧放電管。
A cylindrical envelope made of an insulator such as ceramic is provided with a pair of main electrodes at both ends, and the main electrode interval G is 5 to 12 m.
m, and xenon gas with a purity of 99% or more is sealed in the cylindrical envelope at a gas pressure of 6.5 to 20 atmospheres, and the distance between the main electrodes G, the discharge part of the main electrodes, and the outside of the cylinder is The relationship between the shortest distance D to the inner wall surface of the enclosure is 0.2×G≦D, and the main electrode spacing G and the filled gas pressure are set as above so that the discharge starting voltage is within the range of 18 to 25 kV. 5~
A constant voltage discharge tube of 12 mm or within the range of 6.5 to 20 atmospheres.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5072153A (en) * 1989-04-14 1991-12-10 West Electric Company, Ltd Discharge tube for ignition apparatus
JPH04349386A (en) * 1991-05-27 1992-12-03 West Electric Co Ltd Voltage stabilizing tube for internal combustion engine ignition device

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