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▶ フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6238895
(24)【登録日】2017年11月10日
(45)【発行日】2017年11月29日
(54)【発明の名称】温度制御機能を有するコロナ点火器
(51)【国際特許分類】
H01T 13/16 20060101AFI20171120BHJP
【ＦＩ】
H01T13/16
【請求項の数】34
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2014-526270(P2014-526270)
(86)(22)【出願日】2012年8月20日
(65)【公表番号】特表2014-524647(P2014-524647A)
(43)【公表日】2014年9月22日
(86)【国際出願番号】US2012051553
(87)【国際公開番号】WO2013028603
(87)【国際公開日】20130228
【審査請求日】2015年8月12日
(31)【優先権主張番号】61/525,379
(32)【優先日】2011年8月19日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】506146389
【氏名又は名称】フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】ＦＥＤＥＲＡＬ−ＭＯＧＵＬ ＩＧＮＩＴＩＯＮ ＣＯＭＰＡＮＹ
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】バローズ，ジョン・アンソニー
(72)【発明者】
【氏名】リコフスキー，ジェイムズ・ディ
【審査官】
段 吉享
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００９−１４６６３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−１５６１１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０７−０３７６７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１０／０８１１５３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｔ １３／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コロナ放電（２２）をもたらすためのコロナ点火器（２０）であって、
電極末端部（３４）から電極発火端部（３６）へ長手方向に延在する中央電極（２４）を備え、
前記中央電極（２４）は、クラッド材（３２）によって囲まれるコア材（３０）を含み、前記中央電極（２４）の前記材料（３０，３２）の各々は、熱伝導性を有し、前記コア材（３０）の前記熱伝導性は、前記クラッド材（３２）の前記熱伝導性よりも高く、コロナ点火器（２０）はさらに、
前記中央電極（２４）のまわりに配置される電気絶縁性材料から形成される絶縁体（２６）と、
前記絶縁体（２６）のまわりに配置される導電性材料から形成されるシェル（２８）とを備え、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は、前記電極末端部（３４）に配置され、
前記中央電極（２４）は、前記電極末端部（３４）から前記電極発火端部（３６）へ長手方向に延在する電極長さ（ｌｅ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は、前記電極末端部（３４）と前記電極発火端部（３６）との間で長手方向に延在するコア長さ（ｌｃ）を示し、
前記コア材（３０）の前記コア長さ（ｌｃ）は前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の９０％以上であり、
前記コア材（３０）の前記コア長さ（ｌｃ）の少なくとも９７％は前記絶縁体（２６）によって囲まれる、コロナ点火器。
電極末端部（３４）から電極発火端部（３６）へ長手方向に延在する中央電極（２４）を備え、
前記中央電極（２４）は、クラッド材（３２）によって囲まれるコア材（３０）を含み、前記中央電極（２４）の前記材料（３０，３２）の各々は、熱伝導性を有し、前記コア材（３０）の前記熱伝導性は、前記クラッド材（３２）の前記熱伝導性よりも高く、コロナ点火器（２０）はさらに、
前記中央電極（２４）のまわりに配置される電気絶縁性材料から形成される絶縁体（２６）と、
前記絶縁体（２６）のまわりに配置される導電性材料から形成されるシェル（２８）とを備え、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は、前記電極末端部（３４）に配置され、
前記中央電極（２４）は、前記電極末端部（３４）から前記電極発火端部（３６）へ長手方向に延在する電極長さ（ｌｅ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は、前記電極末端部（３４）と前記電極発火端部（３６）との間で長手方向に延在するコア長さ（ｌｃ）を示し、
前記コア材（３０）の前記コア長さ（ｌｃ）は前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の９０％以上であり、
前記コア材（３０）の前記コア長さ（ｌｃ）の少なくとも９７％は前記絶縁体（２６）によって囲まれる、コロナ点火器。
【請求項2】
前記コア材（３０）は、前記クラッド材（３２）によって前記電極発火端部（３６）から封止される、請求項１に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項3】
前記絶縁体（２６）は、前記シェル（２８）に面する絶縁体外表面（５４）と前記中央電極（２４）に面する絶縁体内表面（４０）とを有し、前記絶縁体外表面（５４）と前記
絶縁体内表面（４０）との間は絶縁体厚さ（ｔｉ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記クラッド材（３２）は、前記絶縁体内表面（４０）に面するクラッド外表面（３８）とコア材（３０）に面するクラッド内表面(４２)とを有し、前記クラッド外表面（３８）と前記クラッド内表面（４２）との間はクラッド厚さ（ｔｃｌ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は、前記クラッド内表面（４２）に面するコア外表面（４４）を有し、前記コア外表面（４４）はコア直径（Ｄｃ）を示し、
前記クラッド厚さ（ｔｃｌ）は前記絶縁体厚さ（ｔｉ）の５％以上であり、前記コア直径（Ｄｃ）は前記絶縁体厚さ（ｔｉ）の３０％以上である、請求項１に記載のコロナ点火器（２０）。
絶縁体内表面（４０）との間は絶縁体厚さ（ｔｉ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記クラッド材（３２）は、前記絶縁体内表面（４０）に面するクラッド外表面（３８）とコア材（３０）に面するクラッド内表面(４２)とを有し、前記クラッド外表面（３８）と前記クラッド内表面（４２）との間はクラッド厚さ（ｔｃｌ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は、前記クラッド内表面（４２）に面するコア外表面（４４）を有し、前記コア外表面（４４）はコア直径（Ｄｃ）を示し、
前記クラッド厚さ（ｔｃｌ）は前記絶縁体厚さ（ｔｉ）の５％以上であり、前記コア直径（Ｄｃ）は前記絶縁体厚さ（ｔｉ）の３０％以上である、請求項１に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項4】
前記シェル（２８）は前記絶縁体（２６）に面するシェル内表面（７２）を有し、前記シェル内表面（７２）はシェル直径（Ｄｓ）を示し、
前記絶縁体厚さ（ｔｉ）は前記シェル直径（Ｄｓ）の２０％以上である、請求項３に記載のコロナ点火器（２０）。
前記絶縁体厚さ（ｔｉ）は前記シェル直径（Ｄｓ）の２０％以上である、請求項３に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項5】
前記絶縁体厚さ（ｔｉ）は２．５ｍｍから３．４ｍｍであり、前記クラッド厚さ（ｔｃｌ）は０．２５ｍｍから０．３５ｍｍであり、前記コア直径（Ｄｃ）は１．４ｍｍから１．７ｍｍである、請求項３に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項6】
前記中央電極（２４）の前記クラッド材（３２）は前記絶縁体（２６）に面するクラッド外表面（３８）を有し、前記クラッド外表面（３８）はクラッド直径（Ｄｃｌ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は前記クラッド内表面（４２）に面するコア外表面（４４）を有し、前記コア外表面（４４）はコア直径（Ｄｃ）を示し、
前記コア直径（Ｄｃ）は前記クラッド直径（Ｄｃｌ）の６５％以上である、請求項１に記載のコロナ点火器（２０）。
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は前記クラッド内表面（４２）に面するコア外表面（４４）を有し、前記コア外表面（４４）はコア直径（Ｄｃ）を示し、
前記コア直径（Ｄｃ）は前記クラッド直径（Ｄｃｌ）の６５％以上である、請求項１に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項7】
前記中央電極（２４）は前記電極末端部（３４）から前記電極発火端部（３６）へ延在する電極長さ（ｌｅ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも４０％は上部分（４６）を形成し、前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも４０％は底部分（４８）を形成し、
前記上部分（４６）は前記電極末端部（３４）から前記底部分（４８）へ延在し、
前記底部分（４８）は前記クラッド材（３２）によって囲まれる前記コア材（３０）を含み、
前記上部分（４６）は全体が前記コア材（３０）から構成される、請求項１に記載のコロナ点火器（２０）。
前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも４０％は上部分（４６）を形成し、前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも４０％は底部分（４８）を形成し、
前記上部分（４６）は前記電極末端部（３４）から前記底部分（４８）へ延在し、
前記底部分（４８）は前記クラッド材（３２）によって囲まれる前記コア材（３０）を含み、
前記上部分（４６）は全体が前記コア材（３０）から構成される、請求項１に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項8】
前記中央電極（２４）は前記コア材（３０）で満たされた前記クラッド材（３２）から形成される管を含む、請求項１に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項9】
前記シェル（２８）は、シェル上端（５８）からシェル下方端（７０）へ長手方向に延在し、
前記絶縁体（２６）は、絶縁体外径（Ｄｉ１）を示す絶縁体外表面（５４）を有し、絶縁体上端（５０）から絶縁体先端（５２）へ長手方向に延在し、
前記絶縁体（２６）は、前記シェル上端（５８）から前記絶縁体上端（５０）へ外側に延在する絶縁体第１領域（５６）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体第１領域（５６）から前記絶縁体先端（５２）に向けて延在する絶縁体中部領域（６０）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体中部領域（６０）から前記絶縁体先端（５２）に向けて延在する絶縁体第２領域（６２）を含み、
前記絶縁体中部領域（６０）の前記絶縁体外径（Ｄｉ１）は、前記絶縁体第１領域（５６）および前記絶縁体第２領域（６２）の前記絶縁体外径（Ｄｉ１）よりも大きく、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体第１領域（５６）と前記絶縁体中部領域（６０）との間に絶縁体上方ショルダー部（６４）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体中部領域（６０）と前記絶縁体第２領域（６２）との間に絶縁体下方ショルダー部（６６）を含み、
前記シェル（２８）は、前記絶縁体下方ショルダー部（６６）、前記絶縁体中部領域（６０）、および前記絶縁体上方ショルダー部（６４）を囲んで前記シェル（２８）を前記絶縁体（２６）に固定し、
前記中央電極（２４）は、前記電極末端部（３４）から前記電極発火端部（３６）へ延在する電極長さ（ｌｅ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも８０％は、前記絶縁体下方ショルダー部（６６）と前記絶縁体先端（５２）との間に配置される、請求項１に記載のコロナ点火器（２０）。
前記絶縁体（２６）は、絶縁体外径（Ｄｉ１）を示す絶縁体外表面（５４）を有し、絶縁体上端（５０）から絶縁体先端（５２）へ長手方向に延在し、
前記絶縁体（２６）は、前記シェル上端（５８）から前記絶縁体上端（５０）へ外側に延在する絶縁体第１領域（５６）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体第１領域（５６）から前記絶縁体先端（５２）に向けて延在する絶縁体中部領域（６０）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体中部領域（６０）から前記絶縁体先端（５２）に向けて延在する絶縁体第２領域（６２）を含み、
前記絶縁体中部領域（６０）の前記絶縁体外径（Ｄｉ１）は、前記絶縁体第１領域（５６）および前記絶縁体第２領域（６２）の前記絶縁体外径（Ｄｉ１）よりも大きく、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体第１領域（５６）と前記絶縁体中部領域（６０）との間に絶縁体上方ショルダー部（６４）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体中部領域（６０）と前記絶縁体第２領域（６２）との間に絶縁体下方ショルダー部（６６）を含み、
前記シェル（２８）は、前記絶縁体下方ショルダー部（６６）、前記絶縁体中部領域（６０）、および前記絶縁体上方ショルダー部（６４）を囲んで前記シェル（２８）を前記絶縁体（２６）に固定し、
前記中央電極（２４）は、前記電極末端部（３４）から前記電極発火端部（３６）へ延在する電極長さ（ｌｅ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも８０％は、前記絶縁体下方ショルダー部（６６）と前記絶縁体先端（５２）との間に配置される、請求項１に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項10】
前記絶縁体（２６）と前記シェル（２８）との間に配置される一対のガスケット（６８）をさらに備え、前記ガスケット（６８）の一方は前記絶縁体上方ショルダー部（６４）に沿って配置され、他方は前記絶縁体下方ショルダー部（６６）に沿って配置される、請求項９に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項11】
前記コア材（３０）は銅または銅合金から構成され、前記クラッド材（３２）はニッケルまたはニッケル合金から構成される、請求項１に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項12】
コロナ放電（２２）をもたらすためのコロナ点火器（２０）であって、
電極末端部（３４）から電極発火端部（３６）へ長手方向に延在する電極長さ（ｌｅ）を有する中央電極（２４）を備え、
前記中央電極（２４）は、クラッド材（３２）によって囲まれるコア材（３０）を含み、前記中央電極（２４）の前記材料（３０，３２）の各々は熱伝導性を有し、前記コア材（３０）の前記熱伝導性は前記クラッド材（３２）の前記熱伝導性よりも高く、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は、前記電極末端部（３４）と前記電極発火端部（３６）との間で長手方向に延在するコア長さ（ｌｃ）を有し、コロナ点火器はさらに、
前記中央電極（２４）のまわりに配置され、絶縁体上端（５０）から絶縁体先端（５２）へ長手方向に延在する電気絶縁性材料から形成される絶縁体（２６）と、
前記絶縁体（２６）のまわりに配置される導電性材料から形成されるシェル（２８）とを備え、
前記コア材（３０）の前記コア長さ（ｌｃ）は前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の９０％以上であり、前記コア材（３０）の前記コア長さ（ｌｃ）の少なくとも９７％が前記絶縁体（２６）に囲まれている、コロナ点火器。
電極末端部（３４）から電極発火端部（３６）へ長手方向に延在する電極長さ（ｌｅ）を有する中央電極（２４）を備え、
前記中央電極（２４）は、クラッド材（３２）によって囲まれるコア材（３０）を含み、前記中央電極（２４）の前記材料（３０，３２）の各々は熱伝導性を有し、前記コア材（３０）の前記熱伝導性は前記クラッド材（３２）の前記熱伝導性よりも高く、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は、前記電極末端部（３４）と前記電極発火端部（３６）との間で長手方向に延在するコア長さ（ｌｃ）を有し、コロナ点火器はさらに、
前記中央電極（２４）のまわりに配置され、絶縁体上端（５０）から絶縁体先端（５２）へ長手方向に延在する電気絶縁性材料から形成される絶縁体（２６）と、
前記絶縁体（２６）のまわりに配置される導電性材料から形成されるシェル（２８）とを備え、
前記コア材（３０）の前記コア長さ（ｌｃ）は前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の９０％以上であり、前記コア材（３０）の前記コア長さ（ｌｃ）の少なくとも９７％が前記絶縁体（２６）に囲まれている、コロナ点火器。
【請求項13】
前記コア材（３０）は、前記クラッド材（３２）によって前記電極発火端部（３６）から封止される、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項14】
前記絶縁体（２６）は、前記シェル（２８）に面する絶縁体外表面（５４）と前記中央電極（２４）に面する絶縁体内表面（４０）とを有し、前記絶縁体外表面（５４）と前記絶縁体内表面（４０）との間は絶縁体厚さ(ｔｉ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記クラッド材（３２）は、前記絶縁体内表面（４０）に面するクラッド外表面（３８）と前記コア材（３０）に面するクラッド内表面（４２）とを有し、前記クラッド外表面（３８）と前記クラッド内表面（４２）との間はクラッド厚さ（ｔｃｌ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は、前記クラッド内表面（４２）に面するコア外表面（４４）を有し、前記コア外表面（４４）はコア直径（Ｄｃ）を示し、
前記クラッド厚さ（ｔｃｌ）は前記絶縁体厚さ（ｔｉ）の５％以上であり、前記コア直径（Ｄｃ）は前記絶縁体厚さ（ｔｉ）の３０％以上である、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
前記中央電極（２４）の前記クラッド材（３２）は、前記絶縁体内表面（４０）に面するクラッド外表面（３８）と前記コア材（３０）に面するクラッド内表面（４２）とを有し、前記クラッド外表面（３８）と前記クラッド内表面（４２）との間はクラッド厚さ（ｔｃｌ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は、前記クラッド内表面（４２）に面するコア外表面（４４）を有し、前記コア外表面（４４）はコア直径（Ｄｃ）を示し、
前記クラッド厚さ（ｔｃｌ）は前記絶縁体厚さ（ｔｉ）の５％以上であり、前記コア直径（Ｄｃ）は前記絶縁体厚さ（ｔｉ）の３０％以上である、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項15】
前記シェル（２８）は前記絶縁体（２６）に面するシェル内表面（７２）を有し、前記シェル内表面（７２）はシェル直径（Ｄｓ）を示し、
前記絶縁体厚さ（ｔｉ）は前記シェル直径（Ｄｓ）の２０％以上である、請求項１４に記載のコロナ点火器（２０）。
前記絶縁体厚さ（ｔｉ）は前記シェル直径（Ｄｓ）の２０％以上である、請求項１４に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項16】
前記絶縁体厚さ（ｔｉ）は２．５ｍｍから３．４ｍｍであり、前記クラッド厚さ（ｔｃｌ）は０．２５ｍｍから０．３５ｍｍであり、前記コア直径（Ｄｃ）は１．４ｍｍから１．７ｍｍである、請求項１４に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項17】
前記中央電極（２４）の前記クラッド材（３２）は前記絶縁体（２６）に面するクラッド外表面（３８）を有し、前記クラッド外表面（３８）はクラッド直径（Ｄｃｌ）を有し、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は前記クラッド内表面（４２）に面するコア外表面（４４）を有し、前記コア外表面（４４）はコア直径（Ｄｃ）を示し、
前記コア直径（Ｄｃ）は前記クラッド直径（Ｄｃｌ）の６５％以上である、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は前記クラッド内表面（４２）に面するコア外表面（４４）を有し、前記コア外表面（４４）はコア直径（Ｄｃ）を示し、
前記コア直径（Ｄｃ）は前記クラッド直径（Ｄｃｌ）の６５％以上である、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項18】
前記中央電極（２４）の前記電極発火端部（３６）は前記絶縁体先端（５２）の外側に配置される、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項19】
前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも４０％ は上部分（４６）
を形成し、前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも４０％は底部分（４８）を形成し、
前記上部分（４６）は前記電極末端部（３４）から前記底部分（４８）へ延在し、
前記底部分（４８）は前記クラッド材（３２）によって囲まれる前記コア材（３０）を含み、
前記上部分（４６）は全体が前記コア材（３０）で構成される、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
を形成し、前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも４０％は底部分（４８）を形成し、
前記上部分（４６）は前記電極末端部（３４）から前記底部分（４８）へ延在し、
前記底部分（４８）は前記クラッド材（３２）によって囲まれる前記コア材（３０）を含み、
前記上部分（４６）は全体が前記コア材（３０）で構成される、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項20】
前記中央電極（２４）は、前記コア材（３０）で満たされた前記クラッド材（３２）から形成される管を含む、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項21】
前記シェル（２８）は、シェル上端（５８）からシェル下方端（７０）へ長手方向に延在し、
前記絶縁体（２６）は、絶縁体外径（Ｄｉ１）を示して絶縁体上端（５０）から絶縁体先端（５２）へ長手方向に延在する絶縁体外表面（５４）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記シェル上端（５８）から前記絶縁体上端（５０）へ外側に延在する絶縁体第１領域（５６）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体第１領域（５６）から前記絶縁体先端（５２）に向けて延在する絶縁体中部領域（６０）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体中部領域（６０）から前記絶縁体先端（５２）に向けて延在する絶縁体第２領域（６２）を含み、
前記絶縁体中部領域（６０）の前記絶縁体外径（Ｄｉ１）は、前記絶縁体第１領域（５６）の前記絶縁体外径（Ｄｉ１）および前記絶縁体第２領域（６２）の前記絶縁体外径（Ｄｉ１）よりも大きく、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体第１領域（５６）と前記絶縁体中部領域（６０）との間に絶縁体上方ショルダー部（６４）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体中部領域（６０）と前記絶縁体第２領域（６２）との間に絶縁体下方ショルダー部（６６）を含み、
前記シェル（２８）は、前記絶縁体下方ショルダー部（６６）、前記絶縁体中部領域（６０）、および前記絶縁体上方ショルダー部（６４）を囲んで前記シェル（２８）を前記絶縁体（２６）に固定し、
前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも８０％は、前記絶縁体下方ショルダー部（６６）と前記絶縁体先端（５２）との間に配置される、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
前記絶縁体（２６）は、絶縁体外径（Ｄｉ１）を示して絶縁体上端（５０）から絶縁体先端（５２）へ長手方向に延在する絶縁体外表面（５４）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記シェル上端（５８）から前記絶縁体上端（５０）へ外側に延在する絶縁体第１領域（５６）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体第１領域（５６）から前記絶縁体先端（５２）に向けて延在する絶縁体中部領域（６０）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体中部領域（６０）から前記絶縁体先端（５２）に向けて延在する絶縁体第２領域（６２）を含み、
前記絶縁体中部領域（６０）の前記絶縁体外径（Ｄｉ１）は、前記絶縁体第１領域（５６）の前記絶縁体外径（Ｄｉ１）および前記絶縁体第２領域（６２）の前記絶縁体外径（Ｄｉ１）よりも大きく、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体第１領域（５６）と前記絶縁体中部領域（６０）との間に絶縁体上方ショルダー部（６４）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体中部領域（６０）と前記絶縁体第２領域（６２）との間に絶縁体下方ショルダー部（６６）を含み、
前記シェル（２８）は、前記絶縁体下方ショルダー部（６６）、前記絶縁体中部領域（６０）、および前記絶縁体上方ショルダー部（６４）を囲んで前記シェル（２８）を前記絶縁体（２６）に固定し、
前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも８０％は、前記絶縁体下方ショルダー部（６６）と前記絶縁体先端（５２）との間に配置される、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項22】
前記絶縁体（２６）と前記シェル（２８）との間に配置される一対のガスケット（６８）をさらに備え、前記ガスケット（６８）の一方は前記絶縁体上方ショルダー部（６４）に沿って配置され、他方は前記絶縁体下方ショルダー部（６６）に沿って配置される、請求項２１に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項23】
前記コア材（３０）は銅または銅合金から構成され、前記クラッド材（３２）はニッケルまたはニッケル合金から構成される、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項24】
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は前記電極末端部（３４）に配置される、請求項１２に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項25】
コロナ放電（２２）をもたらすためのコロナ点火器（２０）であって、
電極末端部（３４）から電極発火端部（３６）へ長手方向に延在する中央電極（２４）を備え、
前記中央電極（２４）はクラッド材（３２）によって囲まれるコア材（３０）を含み、前記中央電極（２４）の前記材料（３０，３２）の各々は熱伝導性を有し、前記コア材（３０）の熱伝導性は前記クラッド材（３２）の熱伝導性よりも高く、コロナ点火器はさらに、
前記中央電極（２４）のまわりに配置される電気絶縁性材料から形成される絶縁体（２６）と、
前記絶縁体（２６）のまわりに配置される導電性材料から形成されるシェル（２８）とを備え、
前記絶縁体（２６）は、前記シェル（２８）に面する絶縁体外表面（５４）と前記中央電極（２４）に面する絶縁体内表面（４０）とを有し、前記絶縁体外表面（５４）と前記絶縁体内表面（４０）との間には絶縁体厚さ（ｔｉ）が示され、
前記中央電極（２４）の前記クラッド材（３２）は、前記絶縁体内表面（４０）に面するクラッド外表面（３８）と前記コア材（３０）に面するクラッド内表面（４２）とを有し、前記クラッド外表面（３８）と前記クラッド内表面（４２）との間にはクラッド厚さ（ｔｃｌ）が示され、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は前記クラッド内表面（４２）に面するコア外表面（４４）を有し、前記コア外表面（４４）はコア直径を示し、
前記クラッド厚さ（ｔｃｌ）は前記絶縁体厚さ（ｔｉ）の５％以上であり、前記コア直径（Ｄｃ）は前記絶縁体厚さ（ｔｉ）の３０％以上である、コロナ点火器。
電極末端部（３４）から電極発火端部（３６）へ長手方向に延在する中央電極（２４）を備え、
前記中央電極（２４）はクラッド材（３２）によって囲まれるコア材（３０）を含み、前記中央電極（２４）の前記材料（３０，３２）の各々は熱伝導性を有し、前記コア材（３０）の熱伝導性は前記クラッド材（３２）の熱伝導性よりも高く、コロナ点火器はさらに、
前記中央電極（２４）のまわりに配置される電気絶縁性材料から形成される絶縁体（２６）と、
前記絶縁体（２６）のまわりに配置される導電性材料から形成されるシェル（２８）とを備え、
前記絶縁体（２６）は、前記シェル（２８）に面する絶縁体外表面（５４）と前記中央電極（２４）に面する絶縁体内表面（４０）とを有し、前記絶縁体外表面（５４）と前記絶縁体内表面（４０）との間には絶縁体厚さ（ｔｉ）が示され、
前記中央電極（２４）の前記クラッド材（３２）は、前記絶縁体内表面（４０）に面するクラッド外表面（３８）と前記コア材（３０）に面するクラッド内表面（４２）とを有し、前記クラッド外表面（３８）と前記クラッド内表面（４２）との間にはクラッド厚さ（ｔｃｌ）が示され、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は前記クラッド内表面（４２）に面するコア外表面（４４）を有し、前記コア外表面（４４）はコア直径を示し、
前記クラッド厚さ（ｔｃｌ）は前記絶縁体厚さ（ｔｉ）の５％以上であり、前記コア直径（Ｄｃ）は前記絶縁体厚さ（ｔｉ）の３０％以上である、コロナ点火器。
【請求項26】
前記シェル（２８）は前記絶縁体（２６）に面するシェル内表面（７２）を有し、前記シェル内表面（７２）はシェル直径（Ｄｓ）を示し、
前記絶縁体厚さ（ｔｉ）は前記シェル直径（Ｄｓ）の２０％以上である、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
前記絶縁体厚さ（ｔｉ）は前記シェル直径（Ｄｓ）の２０％以上である、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項27】
前記絶縁体厚さ（ｔｉ）は２．５ｍｍから３．４ｍｍであり、前記クラッド厚さ（ｔｃｌ）は０．２５ｍｍから０．３５ｍｍであり、前記コア直径（Ｄｃ）は１．４ｍｍから１．７ｍｍである、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項28】
前記中央電極（２４）の前記クラッド材（３２）は、前記絶縁体内表面（４０）に面するクラッド外表面（３８）を有し、クラッド直径（Ｄｃｌ）を示し、
前記中央電極（２４）に隣接する前記絶縁体外径（Ｄｉ１）は７．０ｍｍから１２．５ｍｍであり、前記クラッド直径（Ｄｃｌ）は２．０ｍｍから２．８ｍｍである、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
前記中央電極（２４）に隣接する前記絶縁体外径（Ｄｉ１）は７．０ｍｍから１２．５ｍｍであり、前記クラッド直径（Ｄｃｌ）は２．０ｍｍから２．８ｍｍである、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項29】
前記中央電極（２４）の前記クラッド材（３２）は前記絶縁体（２６）に面するクラッド外表面（３８）を有し、前記クラッド外表面（３８）はクラッド直径（Ｄｃｌ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は前記クラッドに面するコア外表面（４４）を示し、前記コア外表面（４４）はコア直径（Ｄｃ）を示し、
前記コア直径（Ｄｃ）は前記クラッド直径（Ｄｃｌ）の６５％以上である、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
前記中央電極（２４）の前記コア材（３０）は前記クラッドに面するコア外表面（４４）を示し、前記コア外表面（４４）はコア直径（Ｄｃ）を示し、
前記コア直径（Ｄｃ）は前記クラッド直径（Ｄｃｌ）の６５％以上である、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項30】
前記中央電極（２４）は前記電極末端部（３４）から前記電極発火端部（３６）へ延在する電極長さ（ｌｅ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも４０％は上部分（４６）を形成し、前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも４０％は底部分（４８）を形成し、
前記上部分（４６）は前記電極末端部（３４）から前記底部分（４８）へ延在し、前記底部分（４８）は前記クラッド材（３２）によって囲まれる前記コア材（３０）を含み、
前記上部分（４６）は全体が前記コア材（３０）から構成される、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも４０％は上部分（４６）を形成し、前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも４０％は底部分（４８）を形成し、
前記上部分（４６）は前記電極末端部（３４）から前記底部分（４８）へ延在し、前記底部分（４８）は前記クラッド材（３２）によって囲まれる前記コア材（３０）を含み、
前記上部分（４６）は全体が前記コア材（３０）から構成される、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項31】
前記中央電極（２４）は前記コア材（３０）を囲む前記クラッド材（３２）から形成される管を含む、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項32】
前記シェル（２８）は、シェル上端（５８）からシェル下方端（７０）へ長手方向に延在し、
前記絶縁体外表面（５４）は、絶縁体外径（Ｄｉ１）を示し、絶縁体上端（５０）から絶縁体先端（５２）へ長手方向に延在し、
前記絶縁体（２６）は、前記シェル上端（５８）から前記絶縁体上端（５０）へ外側に延在する絶縁体第１領域（５６）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体第１領域（５６）から前記絶縁体先端（５２）に向けて延在する絶縁体中部領域（６０）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体中部領域（６０）から前記絶縁体先端（５２）に向けて延在する絶縁体第２領域（６２）を含み、
前記絶縁体中部領域（６０）の前記絶縁体外径（Ｄｉ１）は、前記絶縁体第１領域（５６）および前記絶縁体第２領域（６２）の前記絶縁体外形（Ｄｉ１）よりも大きく、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体第１領域（５６）と前記絶縁体中部領域（６０）との間に絶縁体上方ショルダー部（６４）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体中部領域（６０）と前記絶縁体第２領域（６２）との間に絶縁体下方ショルダー部（６６）を含み、
前記シェル（２８）は、前記絶縁体下方ショルダー部（６６）、前記絶縁体中部領域（６０）、および前記絶縁体上方ショルダー部（６４）を囲んで前記シェル（２８）を前記絶縁体（２６）に固定し、
前記中央電極（２４）は、前記電極末端部（３４）から前記電極発火端部（３６）へ延在する電極長さ（ｌｅ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも８０％は、前記絶縁体下方ショルダー部（６６）と前記絶縁体先端（５２）との間に配置される、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
前記絶縁体外表面（５４）は、絶縁体外径（Ｄｉ１）を示し、絶縁体上端（５０）から絶縁体先端（５２）へ長手方向に延在し、
前記絶縁体（２６）は、前記シェル上端（５８）から前記絶縁体上端（５０）へ外側に延在する絶縁体第１領域（５６）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体第１領域（５６）から前記絶縁体先端（５２）に向けて延在する絶縁体中部領域（６０）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体中部領域（６０）から前記絶縁体先端（５２）に向けて延在する絶縁体第２領域（６２）を含み、
前記絶縁体中部領域（６０）の前記絶縁体外径（Ｄｉ１）は、前記絶縁体第１領域（５６）および前記絶縁体第２領域（６２）の前記絶縁体外形（Ｄｉ１）よりも大きく、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体第１領域（５６）と前記絶縁体中部領域（６０）との間に絶縁体上方ショルダー部（６４）を含み、
前記絶縁体（２６）は、前記絶縁体中部領域（６０）と前記絶縁体第２領域（６２）との間に絶縁体下方ショルダー部（６６）を含み、
前記シェル（２８）は、前記絶縁体下方ショルダー部（６６）、前記絶縁体中部領域（６０）、および前記絶縁体上方ショルダー部（６４）を囲んで前記シェル（２８）を前記絶縁体（２６）に固定し、
前記中央電極（２４）は、前記電極末端部（３４）から前記電極発火端部（３６）へ延在する電極長さ（ｌｅ）を示し、
前記中央電極（２４）の前記電極長さ（ｌｅ）の少なくとも８０％は、前記絶縁体下方ショルダー部（６６）と前記絶縁体先端（５２）との間に配置される、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項33】
前記絶縁体（２６）と前記シェル（２８）との間に配置される一対のガスケット（６８）をさらに備え、前記ガスケット（６８）の一方は前記絶縁体上方ショルダー部（６４）に沿って配置され、他方は前記絶縁体下方ショルダー部（６６）に沿って配置される、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
【請求項34】
前記コア材（３０）は銅または銅合金から構成され、前記クラッド材（３２）はニッケルまたはニッケル合金から構成される、請求項２５に記載のコロナ点火器（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願との相互参照本件出願は、２０１０年４月１３日に出願された米国特許仮出願第６１／３２３，４５８号および２０１１年１月１３日に出願された米国特許仮出願第６１／４３２，５０１号の優先権を主張する２０１１年４月１３日に出願された米国特許出願第１３／０８５，９９１号の一部継続出願であり、これらの内容の全体が引用によりここに援用される。また、本件出願は２０１１年８月１９日に出願された米国特許仮出願第６１／５２５，３７９号の利益も主張し、その内容の全体が引用によりここに援用される。
【背景技術】
【0002】
発明の背景１．発明の分野
本発明は、概して無線周波電界を放射することで燃料空気混合気をイオン化してコロナ放電をもたらすコロナ点火器に関し、より特定的には運転時におけるコロナ点火器の温度の制御に関する。
【0003】
２．関連技術コロナ放電点火システムのコロナ点火器は、電源から電圧を受け、コロナを形成する電界を放射することによって内燃機関の燃料と空気との混合気をイオン化する。点火器は、電極末端部から電極発火端部へ長手方向に延在する中央電極を含む。絶縁体が中央電極に沿って配置され、シェルが絶縁体に沿って配置される。
【0004】
電極末端部は電源から電圧を受け、電極発火端部はコロナを形成する電界を放射する。電界は、コロナを形成する少なくとも１つの吹き流しを含み、通常は複数の吹き流しを含む。コロナ点火器は、電極発火端部に接近した位置にいかなる接地電極要素も含まない。むしろ、空気と燃料との混合気は、電極発火端部から発生する高電界の全長にわたって点火される。コロナ点火器の例は、本件の発明者であるLykowskiらによる米国特許出願公開第２０１０／００８３９４２号に開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
内燃機関での用途において、コロナ点火器の温度、特に発火端部の温度は、点火性能に影響を与える。先行技術のコロナ点火器では、発火端部において９５０℃を超える温度などの望ましくない温度に達する場合が多い。このような高い温度は、点火の質を劣化させやすい。コロナ点火器は、耐久性が弱くなり、他の燃焼に関する問題を起こし得る。
【課題を解決するための手段】
【0006】
発明の概要本発明の一局面においては、コロナ放電をもたらすためのコロナ点火器が提供される。コロナ点火器は、電極末端部から電極発火端部へ長手方向に延在する中央電極を含む。中央電極は、クラッド材によって囲まれるコア材を含む。中央電極の材料の各々は、熱伝導性を有し、コア材の熱伝導性は、クラッド材の熱伝導性よりも高い。電気絶縁性材料から形成される絶縁体が、中央電極のまわりに配置される。導電性材料から形成されるシェルが、絶縁体のまわりに配置される。本実施形態において、中央電極のコア材は、電極末端部に配置される。
【0007】
本発明の他の局面においては、電極末端部から電極発火端部へ長手方向に延在する電極長さを有する中央電極を含むコロナ点火器が提供される。中央電極は、クラッド材によって囲まれるコア材を含み、中央電極の材料の各々は熱伝導性を有し、コア材の熱伝導性はクラッド材の熱伝導性よりも高い。中央電極のコア材は、電極末端部と電極発火端部との間で長手方向に延在するコア長さを有する。また、コロナ点火器は、中央電極のまわりに配置され、絶縁体上端から絶縁体先端へ長手方向に延在する電気絶縁性材料から形成される絶縁体を含む。導電性材料から形成されるシェルが絶縁体のまわりに配置される。コア材のコア長さは中央電極の電極長さの少なくとも９０％に等しく、コア材のコア長さの少なくとも９７％が絶縁体に囲まれている。
【0008】
さらに他の局面においては、電極末端部から電極発火端部へ長手方向に延在する中央電極を含むコロナ点火器が提供される。中央電極はクラッド材によって囲まれるコア材を含む。材料の各々は熱伝導性を有し、コア材の熱伝導性はクラッド材の熱伝導性よりも高い。電気絶縁性材料から形成される絶縁体が中央電極のまわりに配置され、導電性材料から形成されるシェルが絶縁体のまわりに配置される。絶縁体は、シェルに面する絶縁体外表面と中央電極に面する絶縁体内表面とを有する。絶縁体外表面と絶縁体内表面との間には絶縁体厚さが示される。中央電極のクラッド材は、絶縁体内表面に面するクラッド外表面とコア材に面するクラッド内表面とを有する。クラッド外表面とクラッド内表面との間にはクラッド厚さが示される。中央電極のコア材はクラッド内表面に面するコア外表面を有し、コア外表面はコア直径を示す。クラッド厚さは絶縁体厚さの少なくとも５％に等しく、コア直径は絶縁体厚さの少なくとも３０％に等しい。
【発明の効果】
【0009】
高い熱伝導性を有するコア材を含むコロナ点火器の中央電極は、向上した形状ならびにクラッド材およびコア材を有さない先行技術のコロナ点火器と比して、絶縁体および中央電極の形状と共にコロナ点火器の発火端部における動作温度を低下させる。試験結果は、本発明のコロナ点火器の電極発火端部における動作温度が先行技術のコロナ点火器の電極発火端部における動作温度よりも約１００℃以上低くなり得ることを示した。また、試験結果は、本発明のコロナ点火器の絶縁体先端における動作温度も先行技術の温度よりも著しく低くなり得ることを示した。
【0010】
添付の図面と関連付けて考慮されると、以下の詳細な説明を参照することによって本発明の他の利点がより良好に理解されるので、容易に真価が認められるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の一局面に係るコロナ点火器を示す断面図である。
【図2】本発明の他の局面に係るコロナ点火器を示す断面図である。
【図3】本発明のさらに他の局面に係るコロナ点火器を示す断面図である。
【図4】先行技術のコロナ点火器を示す断面図である。
【図5A】先行技術のコロナ点火器の有限要素解析（ＦＥＡ）を示す図である。
【図5B】先行技術の他のコロナ点火器のＦＥＡを示す図である。
【図5C】本発明の一局面に係るコロナ点火器のＦＥＡを示す図である。
【図6】本発明のさらに他の局面に係るコロナ点火器を示す断面図である。
【図7】比較のコロナ点火器を示す断面図である。
【図8】本発明のさらに他の局面に係るコロナ点火器を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
詳細な説明本発明は、アークの形成を抑制し、コロナ放電２２を生む強い電界の生成を促す電気源を意図的に作り出すように設計されたコロナ放電点火システムにおいて使用される、図１から図３に示されるようなコロナ点火器２０を提供する。コロナ点火器２０は、中央電極２４と、中央電極２４を囲む絶縁体２６と、絶縁体２６を囲むシェル２８とを含む。中央電極２４は、ニッケルまたはニッケル合金などのクラッド材３２によって囲まれる銅または銅合金などのコア材３０を含む。コア材３０およびクラッド材３２は熱伝導性を有し、コア材３０の熱伝導性はクラッド材３２の熱伝導性よりも高い。中央電極２４のこの特徴により、向上した形状ならびにクラッド材およびコア材を有さない先行技術のコロナ点火器と比して、絶縁体２６および中央電極２４の形状と共にコロナ点火器２０の発火端部における動作温度が低下する。
【0013】
ある実施形態において、中央電極２４は電極末端部３４から電極発火端部３６へ延在し、中央電極２４のコア材３０は電極末端部３４に配置される。他の実施形態において、中央電極２４は電極末端部３４から電極発火端部３６へ延在する電極長さｌｅを有し、コア材３０は電極末端部３４と電極発火端部３６との間で長手方向に延在するコア長さｌｃを有する。コア材３０のコア長さｌｃは、中央電極２４の電極長さｌｅの少なくとも９０％に等しく、コア材３０のコア長さｌｃの少なくとも９７％は絶縁体２６によって囲まれている。さらに他の実施形態において、中央電極２４は、絶縁体厚さ（ｔｉ）の少なくとも５％に等しいクラッド厚さ（ｔｃｌ）と絶縁体厚さ（ｔｉ）の少なくとも３０％に等しいコア直径（Ｄｃ）とによってもたらされる増大した直径を有する。これらの実施形態の各々は、先行技術のコロナ点火器の温度と比してコロナ点火器２０の発火端部における温度の低下をもたらす。
【0014】
中央電極を囲む絶縁体を含み、中央電極がニッケルのクラッドと銅のコアとを含むスパークプラグを先行技術は提供しているが、スパークプラグに関連する先行技術により教示される絶縁体および中央電極の形状は、コロナ点火システムに適しておらず、主題の発明によって実現される動作温度の低下をもたらさない。先行技術のスパークプラグにおける絶縁体および中央電極がコロナ点火システムに使用された場合、大きな寄生容量が発生する。加えて、先行技術のコロナ点火器に使用される絶縁体は、コア材の使用を妨げるような小さい直径を有する中央電極が必要となる場合が多い。
【0015】
本発明のコロナ点火器２０は、通常は自動車または産業機械の内燃機関に使用される。図１に示されるように、コロナ点火器２０は、シリンダー中心軸の周方向に延在して筒形状の空間を示す側壁を有するシリンダーブロック内に通常は配置される。シリンダーブロックの側壁は上部開口を囲む上端を有し、シリンダーヘッドは上端に配置され、上部開口にわたって延在する。ピストンは、筒状空間内において、内燃機関の動作時に側壁に沿って摺動するためのシリンダーブロックの側壁に沿って配置される。ピストンは、シリンダーブロックとシリンダーヘッドとピストンとがそれらの間に燃焼室をもたらすように、シリンダーヘッドから間隔を空けられる。燃焼室は、コロナ点火器２０によってイオン化される燃焼可能な燃料空気混合気を収容する。シリンダーヘッドは、コロナ点火器２０を受けるアクセスポートを含み、コロナ点火器２０は燃焼室内に横断して延在する。コロナ点火器２０は、電源（図示せず）から高い無線周波電圧を受け、無線周波電界を放射することによって、燃料空気混合気の一部をイオン化し、コロナ放電２２を形成する。コロナ放電点火システムの点火事象は、約１メガヘルツで伝わる複数の放電を含む。
【0016】
コロナ点火器２０の中央電極２４は、電極末端部３４から電極発火端部３６へ中心軸に沿って長手方向に延在する電極長さｌｅを示す。電極末端部３４は、通常は４０，０００ボルトに至る電圧、１アンペア未満の電流、および０．５から５．０メガヘルツの周波数を伴う高い無線周波ＡＣ電圧のエネルギを受ける。
【0017】
中央電極２４のコア材３０は通常は銅または銅合金であるが、クラッド材３２よりも高い熱伝導性を有する任意の材料を含み得る。同様に、クラッド材３２は通常はニッケルまたはニッケル合金であるが、クラッド材３２はコア材３０より低い熱伝導性を有する任意の材料を含み得る。また、クラッド材３２は、コア材３０より高い導電性および耐食性を有するのが好ましい。中央電極２４の材料３０，３２は、１，２００ｎΩ・ｍ未満の電気抵抗を有するべきである。
【0018】
コロナ点火器２０のクラッド材３２は、絶縁体内表面４０に面するクラッド外表面３８とコア材３０に面するクラッド内表面４２とを有する。クラッド外表面３８とクラッド内表面４２との間にはクラッド厚さｔｃｌが示される。コア材３０は、クラッド内表面４２に面するコア外表面４４を有し、コア外表面４４はコア直径Ｄｃを示す。また、コア材３０は、電極末端部３４と電極発火端部３６との間で長手方向に延在するコア長さｌｃを示す。
【0019】
ある実施形態においては、図１に示すように、コア材３０は電極末端部３４においてクラッド材３２から外側に延在する。また、コア材３０は、クラッド材３２によって電極発火端部３６から軸方向に約２ｍｍの間隔が空けられる。この実施形態において、コア長さｌｃは、電極長さｌｅの約９０％に等しく、全体のコア長さｌｃは、絶縁体２６によって囲まれる。
【0020】
図２の実施形態において、中央電極２４は、上部分４６と底部分４８とを含む。中央電極２４の電極長さｌｅの少なくとも４０％が上部分４６を形成し、中央電極２４の電極長さｌｅの少なくとも４０％が底部分４８を形成する。この場合において、上部分４６は電極末端部３４から底部分４８へ延在し、底部分４８は上部分４６から電極発火端部３６へ延在する。底部分４８は、クラッド材３２によって囲まれたコア材３０を含み、上部分４６は全体がコア材３０からなる。２つの部分４６，４８は、適した熱接触および電気接触ならびに機械的安定性をもたらす任意の方法によって接合され得る。例示的な方法として、共押し出し、溶接、ろう付け、はんだ付け、および圧着が含まれる。
【0021】
さらに他の実施形態において、図３に示されるように、中央電極２４は、コア材３０を囲む、またはコア材料３０で満たされた、クラッド材３２で形成された管を含む。この実施形態の中央電極２４は、電極末端部３４にヘッドも含み得る。ある実施形態において、ヘッドは管のコア材３０を塞ぎ、これは据込み、スエージング、または他の処理によって行われる。コア材３０は、クラッド材３２によって電極末端部３４から間隔を空けることができ、燃焼環境から封止することができる。この実施形態において、クラッド直径Ｄｃｌが電極発火端部３６に向けて小さくなる。コア材３０を電極発火端部３６から封止するために、スエージング、圧着、ろう付け、はんだ付け、溶接、または他の構成部品によるキャッピングなど、いくつかの方法を使用することができる。
【0022】
中央電極２４は、図１から図３に示されるように、通常は電極発火端部３６を囲んで隣接する、無線周波電界を放射することによって燃料空気混合気の一部をイオン化して燃焼室にコロナ放電２２をもたらすための発火先端部４９を含む。発火先端部４９は、高い温度において優れた熱的性能をもたらす導電性材料からなり、たとえば元素周期表の第４族から１２族の中で選択される少なくとも１つの元素を含む材料からなる。発火先端部４９は、発火先端部４９の直径が中央電極２４のよりも大きくなるように、複数の突起部を含み得る。この実施形態において、発火先端部４９は、スターともいえる。
【0023】
コロナ点火器２０の中央電極２４は、絶縁体２６によって囲まれる。絶縁体２６は、絶縁体上端５０から絶縁体先端５２へ長手方向に延在する。絶縁体２６の一部は、中央電極２４のまわりを環状に、かつ中央電極２４に沿って長手方向に配置される。絶縁体先端５２は、通常は発火先端部４９に隣接して、または発火先端部４９から僅かに間隔を空けて配置される。
【0024】
絶縁体２６は、電気絶縁性材料から形成され、通常はアルミナを含むセラミック材料から形成される。絶縁体２６は、中央電極２４およびシェル２８の導電性より低い導電性を有する。ある実施形態において、絶縁体２６は、１４ｋＶ／ｍｍから２５ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力を有する。また、絶縁体２６は電荷を保持することができる比誘電率を有し、通常は６から１２の比誘電率を有する。ある実施形態において、絶縁体２６は２×１０−６／℃から１０×１０−６／℃の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。
【0025】
絶縁体２６は、中央電極２４に面して絶縁体上端５０から絶縁体先端５２へ電極中心軸に沿って長手方向に延在する絶縁体内表面４０を含む。図１から図３に示されるように、絶縁体内表面４０は、中央電極２４を受ける絶縁体ボアを示し、中央電極２４のヘッドを支持するための電極座部を含み得る。コロナ点火器２０は、絶縁体２６と中央電極２４との間、または絶縁体２６とシェル２８との間に空隙を含み得る。これらの隙間は、エネルギ損失を減少させるために金属もしくはセラミック担持エポキシなどの熱伝導性材料で満たされても良い。
【0026】
コロナ点火器２０の絶縁体２６は、対向する絶縁体内表面４０に面する絶縁体外表面５４を含む。絶縁体２６は、絶縁体内表面４０と絶縁体外表面５４との間の絶縁体厚さｔｉも示す。絶縁体外表面５４は、シェル２８に向けて外側に、かつ中央電極２４から離れる方向に面する。ある実施形態において、絶縁体２６は、シェル２８に確実に嵌合するように設計される。
【0027】
図１から図３に示されるように、絶縁体２６はシェル２８から絶縁体上端５０へ外側に延在する絶縁体第１領域５６を含む。また、絶縁体２６は、絶縁体第１領域５６から絶縁体先端５２に向けて延在する絶縁体中部領域６０と、絶縁体中部領域６０から絶縁体先端５２に向けて延在する絶縁体第２領域６２とを含む。絶縁体中部領域６０の絶縁体外径Ｄｉ１は、絶縁体第１領域５６の絶縁体外径Ｄｉ１よりも大きく、絶縁体第２領域６２の絶縁体外径Ｄｉ１よりも大きい。ある実施形態において、中央電極２４に隣接する絶縁体第２領域６２の絶縁体外径Ｄｉ１は、７．０ｍｍから１２．５ｍｍである。
【0028】
また、絶縁体２６は、絶縁体第１領域５６と絶縁体中部領域６０との間の絶縁体上方ショルダー部６４と、絶縁体中部領域６０と絶縁体第２領域６２との間の絶縁体下方ショルダー部６６とを含む。絶縁体上方ショルダー部６４は、絶縁体第１領域５６から絶縁体中部領域６０へ径方向外側に延在し、絶縁体下方ショルダー部６６は、絶縁体中部領域６０から絶縁体第２領域６２へ径方向内側に延在する。コロナ点火器２０は、通常は絶縁体２６とシェル２８との間に配置された一対のガスケット６８を含み、ガスケット６８の一方は絶縁体上方ショルダー部６４に沿って配置され、他方は絶縁体下方ショルダー部６６に沿って配置される。絶縁体の形状およびガスケット６８の設置により、絶縁体２６は、優れた機械的および電気的強度をもたらし、コロナ点火器２０から寄生容量を減少させるのに十分に大きい絶縁体厚さｔｉを有することができる。また、絶縁体の形状およびガスケット６８の設置により、先行技術の中央電極に比して増大した直径を有する中央電極２４を絶縁体ボア内に配置することができる。
【0029】
絶縁体２６は、絶縁体第２領域６２から絶縁体先端５２へ延在する絶縁体先端領域６９も含む。絶縁体先端領域６９の絶縁体外径Ｄｉ１は、絶縁体第２領域６２から絶縁体先端５２へ向けて先細っている。絶縁体先端５２における絶縁体外径Ｄｉ１は、通常は発火先端部４９の直径よりも小さい。
【0030】
コロナ点火器２０は、絶縁体ボア内に受けられる導電性材料から形成される端子７１も含む。端子７１は、電源（図示せず）に電気的に接続される端子線（図示せず）に接続される第１端子端部を含む。端子７１は、中央電極２４と電気的に連通する第２端子端部も含む。したがって、端子７１は、電源から高い無線周波電圧を受け、高い無線周波電圧を中央電極２４に伝達する。端子７１から中央電極２４にエネルギが伝達されるように端子７１と中央電極２４との間に導電性材料から形成された導電封止層７３が配置され、端子７１と中央電極２４とが電気的に接続される。
【0031】
コロナ点火器２０のシェル２８は、絶縁体２６のまわりに環状に配置される。シェル２８は、鉄鋼などの導電金属材料から形成される。ある実施形態において、シェル２８は１，２００ｎΩ・ｍ未満の低い電気抵抗を有する。図１に示されるように、シェル２８はシェル上端５８からシェル下方端 ７０へ絶縁体２６に沿って長手方向に延在する。シェル２８は、絶縁体外表面５４に面し、絶縁体第１領域５６から、絶縁体上方ショルダー部６４、絶縁体中部領域６０、絶縁体下方ショルダー部６６、および絶縁体第２領域６２に沿って、絶縁体先端領域６９に隣接するシェル下方端７０へ長手方向に延在する、シェル内表面７２を含む。シェル内表面７２は、絶縁体２６を受けるシェルボアを示す。シェル内表面７２は、シェルボアにわたって延在するシェル直径Ｄｓも示す。シェル直径Ｄｓは、絶縁体先端領域６９および絶縁体第２領域６２の絶縁体外径Ｄｉ１よりも大きい。したがって、絶縁体２６は、シェルボア内に挿入することができ、絶縁体先端領域６９の少なくとも一部がシェル下方端７０から外側に突出する。シェル２８は、絶縁体下方ショルダー部６６、絶縁体中部領域６０、および絶縁体上方ショルダー部６４を囲む。シェル上端５８は、通常は絶縁体上方ショルダー部６４でガスケット６８のまわりに挟まれ、シェル２８を絶縁体２８に対して所定の位置に固定する。
【0032】
コロナ点火器２０は、先行技術のコロナ点火器と比して低下した動作温度をもたらすいくつかの異なる形状を含むことができる。図１から図３は、好ましい形状の例を示す。動作温度の低下は、中央電極２４のコア材３０が中央電極２４のかなりの部分に沿って延在した場合にも実現され得る。コア材３０のコア長さｌｃは、通常は中央電極２４の電極長さｌｅの少なくとも９０％に等しい。さらに、コア長さｌｃの少なくとも９７％が絶縁体２６によって径方向に囲まれている。動作温度の低下は、クラッド厚さｔｃｌが絶縁体厚さｔｉの少なくとも５％または少なくとも１３％であってコア直径Ｄｃが絶縁体厚さｔｉの少なくとも３０％に等しい場合など、中央電極２４が増大した直径を有する場合にも実現され得る。他の実施形態において、コア直径Ｄｃは絶縁体厚さｔｉの少なくとも６５％または少なくとも６８％に等しい。
【0033】
優れた熱伝達および温度低下は、コア直径Ｄｃがクラッド直径Ｄｃｌの少なくとも６５％に等しい場合にも実現することができる。また、中央電極２４は、電極長さｌｅの少なくとも８０％が絶縁体下方ショルダー部６６と絶縁体先端５２との間に配置されるように設計されるのが好ましい。電極末端部３４を含む中央電極２４の小さい部分は、絶縁体先端５２の外側に配置され得る。好ましくは、電極長さｌｅの５％未満が絶縁体先端５２の外側に配置される。
【0034】
絶縁体厚さｔｉも先行技術と比した発火端部における温度の低下およびコロナ点火器２０からの寄生容量の減少に寄与する。絶縁体厚さｔｉは、通常はシェル直径Ｄｓの少なくとも２０％に等しい。ある実施形態において、絶縁体厚さｔｉは２．５ｍｍから３．４ｍｍである。この絶縁体厚さｔｉの増大は、増大した絶縁体外径Ｄｉ１を有する絶縁体中部領域６０に隣接する絶縁体ショルダー部６４，６６にガスケット６８を設置することによって一部が実現される。ある好ましい実施形態において、シェル直径Ｄｓは１１．７５ｍｍから１２．２５ｍｍであり、絶縁体厚さｔｉは２．７５ｍｍから３．００ｍｍであり、クラッド厚さｔｃｌは０．２５ｍｍから０．３５ｍｍであり、コア直径Ｄｃは１．４ｍｍから１．７ｍｍである。他の好ましい実施形態において、絶縁体外径Ｄｉ１は中央電極２４に隣接して７．０ｍｍから１２．５ｍｍであり、絶縁体内径Ｄｉ２は中央電極２４に隣接して２．１９ｍｍから２．２５ｍｍであり、クラッド直径Ｄｃｌは絶縁体２６に沿って２．１４ｍｍから２．１８ｍｍである。
【0035】
図４は、先行技術のコロナ点火器を示し、図５Ａは図４のコロナ点火器の有限要素解析（ＦＥＡ）を示す。図５Ｂは先行技術のコロナ点火器の他のＦＥＡを示し、図５Ｃは本発明のコロナ点火器のＦＥＡを示す。全ての点火器は、点火器によってもたらされる温度制御を比較できるように、同じ動作条件下で試験が行われた。
【0036】
図５Ａに示す先行技術のコロナ点火器の中央電極は、全体がニッケル合金から構成され、本発明のコロナ点火器の直径よりも小さい直径を有する。ＦＥＡ解析は、この点火器の発火端部における動作温度が理想的な点火性能ではない９５０℃に達することを示す。時間の経過に伴い、この高い温度は耐久性の低下およびエンジンの損傷を引き起こし得る。
【0037】
図５Ｂは、スパークプラグに使用される中央電極と同様の大きな中央電極を有している点以外は図４のコロナ点火器と同様の先行技術のコロナ点火器のＦＥＡ解析である。この場合において、中央電極の温度は図５Ａの中央電極よりも低いが、電極発火端部および絶縁体先端における温度が依然として９００℃を超えている。
【0038】
図５Ｃは、本発明の一実施形態に係るコロナ点火器２０のＦＥＡ解析であり、中央電極２４は、具体的にはニッケル合金であるクラッド材３２によって囲まれた具体的には銅であるコア材料３０を含む。この実施形態において、コア材３０は電極末端部３４に配置され、コア長さｌｃは電極長さｌｅの少なくとも９０％に等しく、コア長さｌｃの少なくとも９７％は絶縁体２６によって囲まれ、中央電極２４は図５Ａの電極直径と比して増大した電極直径を有する。ＦＥＡ解析は、電極発火端部３６および絶縁体先端５２における温度が先行技術の温度よりも著しく低いことを示している。本発明のコロナ点火器２０の絶縁体先端５２における温度は最高で約８７０．２５℃であり、これに対して先行技術の点火器の絶縁体先端における温度は最高で９４７．２℃および最高で９０７．５９℃である。本発明のコロナ点火器２０の電極発火端部３６における温度は最高で約７００℃であり、これに対して先行技術の点火器の電極発火端部における温度は最高で９４７．２℃および最高で９０７．５９℃である。
【0039】
図６は、本発明の一実施形態に係るコロナ点火器２０を示す断面図であり、中央電極２４のコア材３０が電極末端部３４に配置されている。この実施形態において、コア材３０は銅であり、クラッド材３２はニッケルである。コア材３０のコア長さｌｃは中央電極２４の電極長さｌｅの少なくとも９０％に等しく、コア材３０のコア長さｌｃの少なくとも９７％は絶縁体２６によって囲まれている。また、この実施形態において、上部分４６は全体がコア材３０によって構成され、中央電極２４のヘッドは全体がコア材３０によって構成される。中央電極２４の底部分４８はクラッド材３２によって囲まれるコア材３０を含む。図６Ａから図６Ｅは、各々が図６のコロナ点火器２０の断面の有限要素解析（ＦＥＡ）を含む。
【0040】
図７は比較のコロナ点火器を示す断面図であり、コア材は銅であり、クラッド材はニッケルであるが、コア材は中央電極の底部分のみにあり、上部分は全体がクラッド材によって構成される。図７Ａから図７Ｅは、各々が図７のコロナ点火器２０の断面の有限要素解析（ＦＥＡ）を含む。
【0041】
図８は本発明の他の実施形態に係るコロナ点火器２０を示す断面図であり、コア材３０はクラッド材３２によって囲まれ、コア材３０のコア長さｌｃは中央電極２４の電極長さｌｅの少なくとも９０％に等しく、コア材３０のコア長さｌｃの少なくとも９７％が絶縁体２６によって囲まれている。この実施形態において、コア材３０は銅であり、クラッド材３２はニッケルである。また、この実施形態において、中央電極２４のコア材３０は電極末端部３４に配置されている。図８Ａから図８Ｅは各々が図８のコロナ点火器２０の断面の有限要素解析（ＦＥＡ）を含む。
【0042】
図９は図６から図８のＦＥＡ試験結果をグラフで示す図である。試験結果は、図６から図８のコロナ点火器２０が図７の比較のコロナ点火器と比して電極発火端部３６、絶縁体先端５２、および発火先端部４９において、ならびにコア材３０およびクラッド材３２に沿って低い動作温度をもたらすことを示す。図９において、「ＣＥ」は中央電極を意味する。
【0043】
当然ながら、本発明の多くの変更例および変形例が上述の教示に照らして可能であり、添付の請求項の範囲内で具体的に説明されるもの以外の方法で実施され得る。加えて、請求項における参照符号は単に便宜上のものであり、限定的に読みとられるるものではない。