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JPH0748395B2 - Constant voltage discharge tube - Google Patents
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JPH0748395B2 - Constant voltage discharge tube - Google Patents

Constant voltage discharge tube

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JPH0748395B2
JPH0748395B2 JP14426488A JP14426488A JPH0748395B2 JP H0748395 B2 JPH0748395 B2 JP H0748395B2 JP 14426488 A JP14426488 A JP 14426488A JP 14426488 A JP14426488 A JP 14426488A JP H0748395 B2 JPH0748395 B2 JP H0748395B2
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voltage
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length
discharge tube
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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。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a constant voltage discharge tube used by being connected in series with a spark plug in an ignition device 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。
2. Description of the Related Art It is known that, when considering the life of an ignition device for an internal combustion engine that has been generally used conventionally, the influence of stain on the spark plug is extremely large.

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に大別されて
いる。
Contamination of the spark plug means that carbon, water, or a conductive compound such as a lead compound adheres to the surface of the insulating ceramic body of the spark plug.
A spark current leaks through the conductive material and laterally jumps, so that the fire does not normally fly between the electrodes, and is roughly classified into smoldering stains depending on the kind of the conductive material.

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流れないうち
に点火プラグに供給することが、たとえば特開昭47−10
556号公報等に提案,開示されている。
On the other hand, a series spark gap discharge tube is provided between the spark plug and the ignition coil in order to eliminate the above-mentioned adverse effects due to pollution, and the voltage applied to the spark plug is rapidly raised to contaminate the energy required for ignition. Supplying the spark plug before the leakage current flows is disclosed in, for example, JP-A-47-10.
Proposed and disclosed in Japanese Patent No. 556.

上記文献は、高電圧導線中にガス充填の閉鎖放電空間内
にある直列火花間隔を接続されたものにおいて、8kVと3
0kV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1〜5mm、より好ましくは1.5〜3mm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、1〜10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-mentioned reference shows that in the case where a series spark interval in a closed discharge space filled with gas is connected in a high-voltage conductor, 8 kV and 3
The free ends of the series spark gaps responsive to a fixed ignition voltage value between 0 kV are separated from each other by 1 to 5 mm, more preferably 1.5 to 3 mm, and are made of a material that does not scatter at least in the range of spark flashover, 1 to The present invention proposes an ignition coil device for operating an internal combustion engine, which is surrounded by a gas that does not react with the above material at a pressure of 10 atm, more preferably 2 to 5 atm.

また、上記ガスが少なくとも98%の純度を持つ窒素ある
いは少なくとも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,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25原子%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。
The gas is nitrogen having a purity of at least 98% or argon having a purity of at least 99%, and the free end, that is, the electrode is 90% by weight or more, aluminum, cerium, hafnium, lanthanum, niobium, tantalum, It is also disclosed that it is composed of a nitride of titanium, vanadium or zirconium, or a mixture of nitrides of these metals, and that it contains an oxide or an oxynitride corresponding to an oxygen content of 25 atom% or less of the compound. ing.

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く、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。
DISCLOSURE OF THE INVENTION 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 between the voltage application and the electrodes of the spark plug is dielectrically broken down, and the time to fly is short, and the leakage due to the pollution is caused. The effect of not being greatly affected by the 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, in consideration of various points described below, there is still a disadvantage that the spark plug may not be able to perform an appropriate ignition operation, and improvement is desired when considering its practical application.

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。
That is, the ignition voltage of the spark plug responds to the average voltage value of 8 to 30 kV supplied as described in the previous proposal, and the reduced voltage is more effective in generating noise or downsizing the ignition device. It is well known from the point of view, on the other hand, in recent years, it is usually set to about 10 to 25 kV in consideration of the increasing tendency of the compression ratio for the purpose of improving fuel efficiency.

ところで、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。
By the way, in order to reliably prevent the smoldering of the internal combustion engine, even when the voltage is rapidly supplied to the spark plug through the series spark interval, the supply voltage must be set to a high value above a certain level. It has been confirmed by experiments that, for example, in a certain internal combustion engine, the steep supply voltage value to the spark plug that can reliably prevent smoldering due to pollution 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、アイドリング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, smoldering of the internal combustion engine occurs, 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12mm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大きくば
らつくことを考慮した実験結果から確認できている。
Also, even if the atmosphere is mixed in the closed discharge space where the above-mentioned series sparks are provided, the ignition coil can be supplied.
In order to reliably discharge at a voltage of 25 kV or less, it is necessary to set the series spark interval length to about 12 mm or less,
This can be confirmed from the experimental result in which the discharge voltage in the atmosphere 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1.5〜3mmとしているが、
かかる放電長においてたとえば前述の18kV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 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18kV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。
Now, looking at the above-mentioned proposal here, the electrode interval is 1 to 5 mm, more preferably 1.5 to 3 mm,
In such discharge length, for example, setting the above-mentioned high-voltage discharge starting voltage of 18 kV is performed under the enclosed pressure condition of 1 to 10 atm, more preferably 2 to 5 atm with nitrogen or argon as the enclosed gas disclosed in the above proposal. When used, it is extremely difficult.In other words, the above-mentioned proposed device has a short spark interval discharge length and not too high a filled gas pressure, and it is not possible to easily set the discharge start voltage to a high voltage of 18 kV or higher, resulting in contamination. Depending on the state, there is a possibility that an appropriate ignition operation cannot be performed.

なお、上述した放電長を5mm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。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。
It should be noted that it is possible to set the above-mentioned discharge length to 5 mm or more, but in this case, the influence of the earth body newly existing on the outer periphery of the series spark interval begins to appear. That is, the spark interval is generally provided immediately above the spark plug in order to prevent energy loss. In this case, the internal combustion engine body serves as a grounding body, and the conductance between the body and the tip of the main electrode, that is, the discharge portion. C begins to affect, and as shown in FIG. 5, the conductance C is electrically equivalent to the state where the conductance C is connected in parallel with the spark plug and the series body of the spark plugs. 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った。
Therefore, in the above-mentioned proposed device, the discharge length could not be unnecessarily increased.

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5mm以下に限定されている。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1〜5mm、より好ましくは1.5〜
3mmに設定しているわけである。
In addition, the above-mentioned discharge length is limited to 5 mm or less in view of the voltage of post-discharge in the above-mentioned proposal. That is, it is preferable that the post-discharge voltage so-called discharge sustaining voltage is low so that the amount of energy on the input side can be reduced. The electrode interval is 1 to 5 mm, more preferably 1.5 to
It is set to 3mm.

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
り大きな影響を有していることが確認できている。
However, according to the experiments of the applicant of the present application, although the long and short discharge lengths certainly contribute to the high and low discharge sustaining voltage, the type and pressure of the gas filled in the discharge space have a greater effect. It has been confirmed that they have it.

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, in short, the discharge sustaining voltage is much lower when argon is sealed than when nitrogen is sealed.

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てある
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 sustaining voltage is considered, it is sufficient to use argon, but in this case, the discharge starting voltage is also lowered, and as described in that document, for example, 12 kV or less. It can only be applied in the case of the discharge start voltage, and in the proposed device as it is, for example, it is not possible to set the above-mentioned discharge start voltage of 18 kV,
There is an inconvenience that the problem caused by the stain cannot be surely prevented.

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 points, and provides a constant voltage discharge tube for an ignition device of an internal combustion engine, which has a discharge starting voltage of a high voltage of 18 kV or higher, and a discharge sustaining voltage that is extremely low. The purpose is to do.

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5〜12mm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 A constant voltage discharge tube of the present invention is a discharge tube having a pair of main electrodes hermetically sealed at both ends of a cylindrical envelope, and a main electrode interval G is set to 5 to 12 mm. Then, a xenon gas with a purity of 99% or more is sealed in the cylindrical envelope at a gas pressure of 6.5 to 20 atm, and the main electrode interval G and the shortest distance between the discharge part of the main electrode and the inner wall surface of the cylinder envelope. The relationship with the distance D is 0.2 × G ≦ D, and the main electrode interval G is set so that the discharge start voltage is within the range of 18 to 25 kV.
And the gas pressure is set within the range of 5 to 12 mm or 6.5 to 20 atm described above.

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D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
との間の距離が大きく設定できることになる。
The constant voltage discharge tube according to the present invention is an internal combustion engine which is a discharge part of the main electrode and an earth body under the condition that the distance D between the discharge part of the main electrode and the inner wall of the envelope is 0.2 times or more the main electrode gap G. The distance to the main body can be set large.

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, it is possible to prevent the influence of the conductance due to the grounding body and prevent the discharge starting voltage 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
5mm以上と長く設定しており、その長くしたことによる
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, the constant voltage discharge tube according to the present invention has a main electrode spacing of
The length is set as long as 5 mm or more, and the increase in discharge start voltage will be achieved as intended due to the longer length.

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。
Further, although xenon gas having a low discharge starting voltage and a low discharge sustaining voltage is used as the filling gas, since the filling pressure is set high, the discharge starting voltage is It will be high pressure.

実施例 第1図は本発明による内燃機関用の定電放電管の一実施
例を示す断面図である。
Embodiment FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a constant current 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, in this embodiment, the first main electrode 2 connected to the ignition coil (not shown) of the ignition device at both ends of the cylindrical envelope 1 made of an insulator such as ceramic, The second main electrode 3 connected to a spark plug (not shown) is hermetically sealed by a known heat sealing operation using the 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 alloy electrode 6 containing an emission agent that is welded to the cap 5, and the second main electrode 3 is formed on the metal conductor cap 7 and the cap 7. It is formed of 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,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。
The sintered alloy electrode 6 includes, for example, a main metal made of a refractory metal such as tungsten, tantalum, molybdenum, a reducing agent made of nickel, titanium, vanadium, zirconium, etc., and an emission agent made of cesium, aluminum, barium, strontium, etc. It is composed of. On the other hand, the rod-shaped electrode 8 is made of a high melting point pure metal such as tungsten, tantalum, 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 closed space 9 formed by the cylindrical envelope 1 and the first main electrode 2 and the second main electrode 3 is filled with xenon gas having a purity of 99% or more at a filling pressure of, for example, 10 atmospheres based on the experimental result described later. Has been done.

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16mm,内径8mm,焼結合金製電極6の
先端部、すなわち放電部が外径2mm,棒状電極8が外径1m
m,上記両電極間の距離G、すなわち放電長Gが10mmに設
定されている。
The dimensions of each part in the illustrated example are as follows: the outer diameter of the cylindrical envelope 1 is 16 mm, the inner diameter is 8 mm, the tip of the sintered alloy electrode 6 is the outer diameter of 2 mm, and the rod-shaped electrode 8 is based on the experimental results described later. Outer diameter 1m
m, the distance G between both electrodes, that is, the discharge length G is set to 10 mm.

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D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 D between the discharge part of the electrode and the inner wall surface of the cylindrical envelope 1 satisfies the above condition of 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,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。
Further, it goes without saying that the metal conductor caps 5 and 7 and the adhesive member 4 are appropriately selected and used so that their thermal expansion coefficients are equal or substantially equal to the thermal expansion coefficient of the cylindrical envelope 1. In addition, as apparent from FIG. 1, the metal conductor caps 5 and 7 are provided with protrusions 5a, which are located on the periphery of the groove 1a provided on the end face of the cylindrical envelope 1 via the adhesive member 4. 7a, so that the working range of the adhesive member 4 between the cylindrical envelope 1 and the metal conductor caps 5, 7 is extremely wide, this embodiment being a strong metal conductor cap.
It will be possible to form 5, 7 sealing parts.

さて、ここで上述したような構造の本発明による定量圧
放電管の一実施例において、その放電開始電圧と放電維
持電圧とを調べてみると、それぞれ20kV,0.25kVという
値であった。
Now, in one embodiment of the constant pressure discharge tube of the present invention having the structure as described above, when the discharge starting voltage and the discharge sustaining voltage were examined, the values were 20 kV and 0.25 kV, respectively.

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肉燃機関のくすぶりを少
ないエネルギー量で確実に防止できる。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。
That is, the discharge start voltage is a value of 18 kV or more as described above, and the discharge sustaining voltage is extremely reduced to 1/80 of that value, which reliably reduces the smoldering of the meat-burning engine due to the pollution of the spark plug with a small energy amount. It can be prevented. It was confirmed that extremely favorable characteristics could 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く、以下この点について詳
述する。
On the other hand, it goes without saying that the discharge starting voltage and the like are affected by the dimensions of each part such as the discharge length and the enclosed gas pressure in the illustrated embodiment, and 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Dとの関係について述べる。
First, the relationship between the discharge length G and the shortest distance D between the electrode discharge portion 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D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 of the present application created a discharge tube in which the relationship between the discharge length G and the distance D was variously changed, and the discharge tube was discharged alone, that is, in the state where the earth body was not present, and the internal combustion engine. An experiment was conducted to examine the discharge start voltage and the ratio when the discharge was performed in the case where the discharge was performed in the vicinity of the main body, that is, in the state where the earth body was present.

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D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 the drawing, the relationship between the discharge length G and the distance D, that is, when D / G is 0.2 or more, the influence of the earth body on the discharge start voltage is shown. It was confirmed that there was no. The above D /
Even if G is the same, a slight variation occurs in the characteristics depending on the value of the discharge length G, but most of the variation occurs in the region where D / G is 0.2 or less. There is no particular problem.

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D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, if the distance D is set so that the above-mentioned D / G is 0.2 or more even if the discharge length G is set to be long, the discharge start voltage is increased by increasing the discharge length G regardless of the presence or absence of the earth body. You can expect what you want.

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 the discharge sustaining voltage and the enclosed 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と距離Dとの関係D/Gが0.2以上であるとともに12mm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 of the present application has the above-described relationship D / G between the discharge length G and the distance D of 0.2 or more and various discharge lengths of 12 mm or less, and xenon gas at various pressures. Various discharge tubes having the structure shown in FIG. 1 enclosed were prepared, and an experiment was conducted to investigate the respective discharge starting voltage and discharge sustaining voltage.

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
ガス圧がな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ほとんど
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。
3 (a) and 3 (b) are characteristic charts showing the experimental results. As is clear from FIGS. 3 (a) and 3 (b), both the discharge start voltage and the discharge sustaining voltage have a long discharge length. It was also confirmed that the higher the voltage, the higher the voltage of the filled gas. Regarding the discharge sustaining voltage, the characteristics for various input voltage values were investigated, but there was almost no difference when discharged, and the characteristics when a high voltage of 35 kV is input are shown in FIG. 3 (b).

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 us first look at the relationship between the discharge start voltage, the discharge length, and the enclosed 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18kV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 start voltage, as described above, in order to reliably prevent the adverse effect of stains on the spark plug, a high voltage of 18 kV or higher must be rapidly supplied to the spark plug, and usually 10 to 25 kV. It is needless to say that it is preferable to set the ignition voltage in the range of 18 to 25 kV in consideration of the ignition voltage of the ignition plug set to 1. The applicant of the present application further studied in 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くなっており、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。
That is, when the relationship between the discharge length and the enclosed gas pressure within the above voltage range is examined in more detail, the enclosed gas pressure is extremely high in the region where the discharge length is short, and therefore it is difficult to manufacture the discharge tube in such region. It is possible that

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脹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 the heating work using the adhesive member 4, Although depending on the heating temperature, considering the thermal expansion of the enclosed gas or the mechanical strength of the sealing portion, it goes without saying that the higher the enclosed gas pressure, the more difficult the gas sealing work and the above heat sealing work are. .

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 described at the beginning, and according to the study by the applicant of the present application, at present, up to about 20 atm is the limit for increasing the enclosed gas pressure. From this point, it was confirmed that it is necessary to set the discharge length to 5 mm or more when setting the discharge start voltage within the above voltage range.

一方、放電維持電圧については、第3図(b)からも明
らなように、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 FIG. 3 (b), the discharge sustaining voltage is 0.6% under the conditions of 12 mm or less and 20 atm or less as described above, although there are some differences depending on the discharge length and the enclosed gas pressure. It was confirmed that the discharge voltage was less than kV and that the discharge tube having the structure as shown in FIG. 1 and filled with xenon gas had extremely preferable 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、封入ガス圧は低く、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8〜10mm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
12mm以下とした場合より大型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。
In consideration of mass production of the discharge tube or miniaturization of the ignition device, it is preferable that the enclosed gas pressure is low and the input voltage value required for discharge is also low. Therefore, the discharge length is more preferably 8 to 10 mm. In addition, the discharge start voltage should be set to about 20kV ± 2kV. The reason is that if the discharge length is set to 12 mm and the discharge start voltage of 7 atm 18 kV can be obtained by considering only the decrease of the charged gas pressure, the ignition device can reduce the discharge length.
It will be larger than 12 mm or less,
From this point of view, the discharge length and the discharge start voltage range as described above become a practical range in view of 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18〜25kV
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。
Effect of the Invention The constant voltage discharge tube according to the present invention has a discharge starting voltage of 18 to 25 kV.
The discharge length is set within the range of 5 to 12 mm so that the high voltage is maintained, and the pressure of the xenon gas sealed in the discharge space is set within the range of 6.5 to 20 atm. Since the shortest distance to the wall surface is 0.2 times or more of the discharge length, it can be expected that the use in series with the spark plug of the internal combustion engine can surely prevent smoldering due to stain 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
ー量を少なくできるという効果も期待できる。
In addition, since the xenon gas with a purity of 99% or more is used as the enclosed gas, the discharge sustaining voltage can be controlled to a low value, and when considering the application as described above, the ignition energy amount of the ignition device can be reduced. Can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

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気内壁面
との最短距離D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。
FIG. 1 is a cross-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 D between the inner wall surface of the main electrode discharge part and the earth wall. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the ratio of the discharge start voltage in the case of performing the discharge
Figures (a) and (b) are characteristic diagrams showing the relationship between the discharge start voltage and the filling pressure of xenon gas and the relationship between the discharge sustaining voltage and the filling pressure of xenon gas at various discharge lengths, respectively.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the discharge start voltage and the discharge length in the atmosphere, and FIG. 5 is an equivalent circuit diagram for explaining the influence of the earth body of the internal combustion engine body. 1 ... Cylinder envelope, 2 ... First main electrode, 3 ... Second main electrode, 4 ... Adhesive member, 5,7 ... Metal conductor cap, 6 ...
… Sintered alloy electrode, 8 …… rod-shaped electrode, 9 …… closed space.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】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5〜12mm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。
1. A pair of main electrodes is provided at both ends of a cylindrical envelope made of an insulating material such as ceramic, and the main electrode gap G is provided.
Is set to 5 to 12 mm, xenon gas having a purity of 99% or more is sealed in the cylindrical envelope at a gas pressure of 6.5 to 20 atm, and the main electrode gap G, the discharge part of the main electrode and the cylinder are set. The relationship with the shortest distance D to the inner wall surface of the envelope is set to 0.2 × G ≦ D, and the main electrode interval G and the enclosed gas pressure are set to 5 in order to keep the discharge starting voltage within the range of 18 to 25 kV. A constant voltage discharge tube with a range of up to 12 mm or 6.5 to 20 atm.
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