JP5383491B2 - 大電力放電燃料点火装置 - Google Patents

Description

本出願は、２００６年７月２１日付の「Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｆｕｅｌ Ｉｇｎｉｔｏｒ」という名称の米国特許仮出願第６０／８２０，０３１号の出願について優先権および利益を主張し、本出願の明細書は、ここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとされる。

本発明は、火花点火の内燃機関において燃料に火をつけるために使用される点火プラグに関する。

今日の点火プラグの技術は、１９５０年代の初期にまでさかのぼり、火花放電ギャップ電極の材料および構成を除けば設計に大きな変更はない。白金およびイリジウムなどといったこれらの比較的新しい電極材料は、使用寿命を延ばすために、すべての点火プラグの電極に共通の動作時の侵食を軽減するために、設計へと取り入れられてきた。これらの材料は、典型的な低電力放電（ピーク放電電流が１アンペア未満）の点火プラグにおいて電極の侵食を少なくし、１０^９サイクルという要件を満足するが、高電力放電（ピーク放電電流が１アンペア超）の大電量の転送には耐えられないであろう。さらに、点火プラグにおいてより大きな容量を生み出すこと、または既存の点火プラグに並列にキャパシタを取り付けることについて、多数の試みが存在している。これは火花の放電電力を大きくするが、設計が非効率であり、複雑であり、大電力の放電に伴う侵食の加速について対処がなされていない。

米国特許第３，６８３，２３２号、米国特許第１，１４８，１０６号、および米国特許第４，７５１，４３０号が、火花放電の電力を大きくするためのキャパシタまたはコンデンサの使用を検討している。放電の電力を決定すると考えられるキャパシタの電気的サイズに関しては、何ら開示が存在していない。さらに、充分な容量のキャパシタである場合、点火用変圧器の出力と火花放電ギャップとの間の電圧低下が、ギャップのイオン化および火花の生成を妨げる可能性がある。

米国特許第４，５４９，１１４号が、点火プラグの本体に補助ギャップを取り入れることによって主火花放電ギャップのエネルギーを増加させると主張している。燃料の供給および火花放電のタイミングを制御するために電子処理を利用している火花点火の内燃機関において、燃料の点火のための１つの点火プラグに２つの火花放電ギャップを使用することは、２つの火花放電ギャップによって放射されるＥＭＩ／ＲＦＩが中央演算処理装置の故障を引き起こす可能性があるため、機関の動作にとって致命的となる可能性がある。

米国特許第５，２７２，４１５号において、抵抗無し点火プラグに取り付けられたキャパシタが開示されている。容量は開示されておらず、抵抗無し点火プラグによって生じる電磁および高周波の妨害について、いかなる言及もなされておらず、ＥＭＩ／ＲＦＩ放射に対する遮蔽が不適切であると、中央演算処理装置が機能停止に陥る可能性があり、恒久的な損傷を受ける可能性すら存在する。

米国特許第５，５１４，３１４号が、点火プラグの正および負の電極の領域に磁界を提供することによって、火花のサイズを大きくすることを開示している。さらに、この発明は、モノリシックな電極、一体化されたコイル、およびキャパシタを生成することを主張しているが、種々の電気部品を生成するモノリシックな導電経路の抵抗率の値は開示されていない。電気部品の導電経路は、適切な機能を保証する１．５〜１．９オーム／メートルの抵抗率の値へと設計される。サーメット・インクに固有のセラミック材料の移動による経路の劣化が、この電気装置の効果および動作を少なくする。さらに、モノリシックな部品の反対に帯電する導電経路を隔てる絶縁媒体の耐電圧について、何ら言及が存在しない。アルミナ８６％などの標準的なセラミック材料が点火プラグの絶縁体に使用される場合、絶縁強度つまり耐電圧は、２００ボルト／ミルである。火花点火の内燃機関の点火プラグの標準的な動作電圧は、５Ｋｖ〜２０Ｋｖであり、最新型の自動車の点火においては４０Ｋｖというピークも見られ、このレベルの電圧に対してモノリシックな電極、一体化されたコイル、およびキャパシタを絶縁することができないであろう。

米国特許第５，８６６，９７２号および米国特許第６，５３３，６２９号が、点火プラグの動作に伴う摩耗に耐えるための白金、イリジウム、または他の貴金属で構成される電極および／または電極チップ、種々の方法および手段による適用を述べている。これらの適用は、大電力の放電に伴う電極の摩耗に耐えるためには充分でないように見受けられる。電極が摩耗するにつれて、火花放電ギャップをイオン化して火花を生成するために必要な電圧が高くなる。点火用変圧器またはコイルは、点火プラグへと届けられる電圧の大きさに制限されている。加速された侵食および摩耗に起因する火花放電ギャップの増大が、変圧器から得ることができる電圧を超える可能性があり、ミスファイヤおよび触媒コンバータの損傷につながる可能性がある。

米国特許第６，７７１，００９号が、火花のフラッシュオーバを防止する方法を開示しているが、電極の摩耗や火花放電電力の増大に関連する問題を解決していない。

米国特許第６，７９８，１２５号が、貴金属が溶接によって取り付けられるベース電極材料として、より耐熱性の高いＮｉ合金を使用することを述べている。主たる請求は、溶接の完全性を保証するＮｉ主体のベース電極材料である。この組み合わせが電極の侵食を減らすと述べられているが、大電力の放電状態における侵食の低減や、火花放電電力の改善については述べられていない。

点火プラグについての米国特許第６，８１９，０３０号が、接地電極の温度を下げることを主張しているが、電極の侵食の低減や、火花放電電力の改善については述べられていない。

米国特許仮出願第６０／８２０，０３１号 米国特許第３，６８３，２３２号 米国特許第１，１４８，１０６号 米国特許第４，７５１，４３０号 米国特許第４，５４９，１１４号 米国特許第５，２７２，４１５号 米国特許第５，５１４，３１４号 米国特許第５，８６６，９７２号 米国特許第６，５３３，６２９号 米国特許第６，７７１，００９号 米国特許第６，７９８，１２５号 米国特許第６，８１９，０３０号

本発明は、内燃機関のおける火花放電のためのイグナイタ（点火装置）であって、火花放電事象のストリーマ段階において電流量を増やすことによって火花放電の電力を増加させる目的で、容量素子を絶縁体に一体に備えるイグナイタを提供する。

火花放電の電力をさらに増やすことによって、より大きな火炎核が生み出され、サイクルごとのクランク角に対して一貫した点火が保証される。適切に使用される回路によって、火花放電ギャップの絶縁破壊電圧にも、火花放電事象のタイミングにも、全体の火花放電の継続時間にも変化はない。

動作時、キャパシタが回路に並列に接続されているため、点火パルスが同時に火花放電ギャップおよびキャパシタへと露出される。コイルの電圧が火花放電ギャップの抵抗を乗り越えるべく誘導的に立ち上がるとき、キャパシタの抵抗が火花放電ギャップの抵抗よりも小さいため、キャパシタにエネルギーが蓄えられる。ひとたびイオン化によって火花放電ギャップにおいてその抵抗が打ち破られると、火花放電ギャップとキャパシタとの間で抵抗の逆転が生じ、これが火花放電ギャップを横切ってキャパシタに蓄えられたエネルギーをきわめて急激（１〜１０ナノ秒の間）に放出し、電流を最大にして火花放電のピーク電力を最大にする。

好ましくは、キャパシタが、火花放電ギャップの抵抗を破るために必要な電圧レベルまで充電される。機関の負荷が増すにつれ、真空が減少し、火花放電ギャップの空気圧が高くなる。圧力が高くなると、火花放電の絶縁破壊に必要な電圧が増し、キャパシタがより高い電圧まで充電されることになる。その結果、放電のピーク電力値が高まる。好ましくは、キャパシタがコイルの電圧の上昇と同時に充電されるため、タイミングの事象に遅延は存在しない。

容量素子は、好ましくは、反対に帯電する２つの円筒形のプレートであり、そのようなプレートが、絶縁体の内径および外径へと分子結合している。プレートは、銀または銀／白金合金などの導電インクの絶縁体の内径および外径への噴霧、パッド印刷、転がし浸漬、または他の従来からの塗布方法によって形成される。絶縁体の内径は、好ましくはインクによって実質的に覆われる。外径は、絶縁体のコイル端子端の端部の１２．５ｍｍおよび絶縁体のうちの燃焼室内に露出される部位などといった所定の距離を除いて、覆われる。

プレートは、好ましくは、負極板（外径側）の端部において電界を強める（絶縁体の絶縁強度を損ね、イグナイタの致命的な故障を引き起こしかねない）ことがないように、ずらされている。電荷がこの地点において絶縁体を破り、パルスが火花ギャップを迂回して接地へと直接進んで、恒久的なイグナイタの故障を引き起こす可能性がある。

好ましくは、ひとたびインクが絶縁体へと塗布されると、絶縁体は、赤外、天然ガス、プロパン、誘導、あるいは確実かつ制御可能な加熱が可能な他の熱源などによって、７５０℃〜９００℃の間の熱源に曝される。絶縁体が、貴金属インクの処方に応じて、約１０分〜６０分超の時間にわたって熱へと曝露され、これによって溶媒および担体が気化し、貴金属がセラミック絶縁体の表面へと分子結合する。ひとたびインクが絶縁体へと接合すると、プレートの抵抗率は、純粋な金属の抵抗率と同じである。抵抗率が、キャパシタの効率を決定する。抵抗率が増すにつれ、キャパシタの効率は、エネルギーの貯蔵を止め、もはやキャパシタでなくなる点まで低下する。したがって、コーティング・プロセスにおいて絶縁体の内径および外径に連続的な貴金属板を塗布することが不可欠である。

絶縁体は、好ましくは、材料の絶縁強度が従来からの自動車の点火の電圧に対する絶縁のために充分である限りにおいて、任意のアルミナ、他のセラミック派生物、または任意の同様な材料で製作される。キャパシタ板が、絶縁体の内表面および外表面へと接合されているため、容量は、プレートの対向する表面の表面積、絶縁体の誘電率、およびプレートの間隔を含む式を使用して計算される。キャパシタの容量値は、約１０ピコファラッドから１００ピコファラッドの大きさまで、プレートの形状、プレートの間隔、および絶縁媒体の誘電率に応じてさまざまであってよい。

さらに、本発明は、内燃機関における火花放電のためのイグナイタであって、レニウムと一緒に焼結したモリブデンで主として構成される電極材料を含むイグナイタを提供する。焼結化合物の割合は、約５０％のモリブデンおよび約５０％のレニウムから、約７５％のモリブデンおよび約２５％のレニウムまでの範囲であってよい。純粋なモリブデンは、その導電性および密度ゆえにきわめて望ましい電極材料であると考えられるが、化石燃料の燃焼温度よりも低い温度で酸化するため、内燃機関用としては良好な選択肢ではない。さらに、より新しい機関の設計は、希薄燃焼を採用しており、燃焼温度がより高いことが、モリブデンをさらに受け入れがたい電極材料にしている。酸化のプロセスにおいて、モリブデン電極は、酸化温度における揮発性ゆえに高い速度で侵食され、使用寿命が短くなる。モリブデンをレニウムと一緒に焼結すると、モリブデンが酸化のプロセスから保護され、大電力の放電の用途における侵食が少なくなるという所望の効果が実現される。

連邦ガイドラインを満足するために現行の業界の慣習のとおり電極に貴金属を使用すると、大きな火花放電電力での動作のもとでは、必要とされる総距離の要件を乗り切ることができない。放電の出力が増すことで、貴金属電極の侵食の速度が増し、ミスファイヤが引き起こされる。ミスファイヤが起こると、いずれの場合においても、触媒コンバータの破損または破壊が生じる。

レニウム／モリブデン焼結化合物を使用することで、酸化侵食の問題は軽減されるが、きわめて高出力の火花放電は、依然として電極を従来の点火よりもはるかに速い速度で侵食する。電極を絶縁体に、電極の極端および正面のみが露出されるように完全に埋め込んで配置することにより、電子クリープとして説明される火花放電現象が活用される。絶縁体に埋め込まれた電極が新しいとき、火花は、埋め込まれた電極と負電極の接地ストラップに取り付けられたレニウム／モリブデン製チップ（先端片）またはボタンとの間で直接生じる。埋め込まれた電極が、大電力の放電のもとでの使用によって侵食されるにつれて、電極が引っ込み始め、すなわち絶縁体の表面から離れるように侵食される。この状態においては、点火パルスからの電子は、正電極から生じ、露出された電極の空洞の側面を徐々に進行し、ひとたびイオン化が生じて火花放電が生じたならば、負電極へとジャンプする。

電子が電極の空洞の内表面に沿ってクリープまたはイオン化するために必要な電圧は、きわめて小さい。本発明は、電極が点火システムの動作限界を超えて侵食されるが、はるかに小さい電極間ギャップの絶縁破壊電圧を維持することを可能にする。このやり方で、大電力の放電のもとでの長期の動作によって侵食されて大きくなったギャップは、電圧レベルが点火システムの出力電圧を超えて増加することがなく、したがって必要とされる走行距離にわたってミスファイヤが防止されるという意味で、当初のギャップと同様に機能する。

さらに、本発明は、大電力の放電を達成し、大電力の放電に一般的に付随する高周波妨害を抑制する機構を提供する。火花放電ギャップを横断して並列にキャパシタを接続して使用し、火花放電ギャップの絶縁破壊電圧まで充電し、次いで火花のストリーマ段階においてきわめて迅速に放電することで、火花放電の電力が従来の点火の火花放電の電力に対して飛躍的に大きくなる。この主たる理由は、点火の二次回路の総抵抗である。

点火の二次回路において、コイルと点火プラグとの間の高電圧の伝送線を無くし、シリンダごとに１つのコイルを使用して、より高い電気伝達効率を可能にすることによって、前進がなされた。しかしながら、典型的な自動車の点火の伝達効率を１％未満にしてしまう大きな抵抗が、点火プラグに依然として存在する。抵抗入り点火プラグを抵抗無し点火プラグで置き換えることによって、電気伝達効率は約１０％へと上昇する。電気伝達効率が高いほど、給気中の燃料に結び付けられる点火エネルギーの量が多くなり、燃焼効率が高くなるが、そのためには、きわめて高い伝達効率を可能にするための抵抗無し点火プラグを使用する必要があろう。しかしながら、抵抗無しプラグを使用すると、高周波および電磁妨害（ＲＦＩ）が生じ、これがきわめて強いキャパシタの放電によって増幅される。これは、このレベルおよび周波数のＲＦＩが自動車のコンピュータの動作と相容れないため受け入れることができず、これが理由で、抵抗入り点火プラグがＯＥＭによって広く使用されている。

本発明は、大電力の放電に影響を及ぼすことなく高周波の電気雑音を抑制する好ましくは５ＫΩの抵抗器を含む回路も提供する。抵抗を点火システムの二次回路のキャパシタに近接配置することが、ＲＦＩの抑制に重要である。抵抗の一端が、キャパシタへと直接接続され、他端が、コイル（プラグ上コイルの用途の場合）またはコイルからの高電圧ケーブルへとつながる端子へと直接接続される。このやり方で、ドライバ−負荷の回路が抵抗から絶縁され、今やドライバがキャパシタであり、負荷が火花放電ギャップである。ひとたび放電されると、キャパシタの抵抗が火花放電ギャップの抵抗よりも大きいため、コイルのパルスがキャパシタを迂回して直接に火花放電ギャップに向かう。この配置は、高電圧パルスの全体が火花の継続時間に影響を及ぼすことなく火花放電ギャップを通過することを可能にする。

さらに本発明は、キャパシタ負極板の接地回路への接続を提供する。キャパシタの接続におけるインダクタンスまたは抵抗は、放電の効率を低下させ、給気中の燃料と結び付けられるエネルギーを少なくしてしまう。銀または銀／白金インクの塗布の際に、イグナイタの金属シェルに当接する絶縁体の表面に、より厚い被膜が塗布されるように注意が払われる。金属シェルには、内燃機関のヘッドへの接地を可能にするために適切なねじ山が設けられる。ヘッドはエンジンブロックへと機械的に取り付けられているため、エンジンブロックが接地ストラップによってバッテリの負端子へと接続され、キャパシタの負極板の接地は、点火プラグのシェルへの積極的な機械的接触によって達成される。絶縁体の接地面にさらなる導電材料を配置することが、積極的な機械的接触および接触における抵抗またはインピーダンスの除去を保証するために必須である。この接続が、シェルを絶縁体へと圧着する組み立てプロセスの際に損なわれる可能性がある。追加の導電コーティングが、積極的な電気的接続を保証する。

さらに本発明は、イグナイタの中心の正電極へと抵抗のない経路をもたらすキャパシタの正極板への接続を提供する。これは、鋼の派生物（高導電性ながら、ボンネット下への設置における温度変化に耐える）で構成される導電ばねを使用することによって達成される。ばねが、抵抗器またはインダクタの一端へと接続され、キャパシタの正極板へと銀ろう付けされた正電極へと直接かつ積極的に接触する。

さらに本発明は、イグナイタの内部部品に、燃焼プロセスから生じる気体および圧力に対する積極的な気密を提供する。絶縁体のコーティング・プロセスにおいて、正電極が、ペーストの形態である点を除いて絶縁体のコーティングに使用された材料と同一の材料でコートされる。ペーストは、０．００１インチ〜０．００３インチより薄く、電極、および、電極用として設けられた絶縁体の空洞に対して塗布される。

絶縁体を内径の実質的に全体にわたって銀または銀／白金インクでコートした後で、ペーストでコートされた電極が、絶縁体に設けられた空洞へと配置される。次いで、絶縁体／電極アセンブリが、金属インクの処方に応じて７５０〜９００℃の間へと加熱され、インクの処方に応じて１０分〜６０分超の時間にわたってその温度に保持される。ひとたび加熱されると、電極が実質的に絶縁体へと銀ろう付けされて分子結合し、積極的な気密シールをもたらす。

本発明は、大電力放電の火花放電ギャップ装置によく見られる電極の侵食を効果的に低減するための材料および設計のきわめて微細な断面の電極を有する点火装置、および点火システムの高電圧回路に並列なキャパシタを生み出すようなやり方で構成された絶縁体、ならびに導電コーティングをイグナイタの絶縁体の内径および外径へと塗布して反対方向に帯電する一体型キャパシタのプレートを形成するための方法を好都合に提供する。さらに本発明は、火花の大電力放電を損なうことなくイグナイタからの電磁または高周波の放射を適切に遮蔽するインダクタまたは抵抗器のイグナイタ内への配置、ならびに点火システムのキャパシタおよび高電圧回路を完成させてイグナイタの電極へと大電力放電のための経路をもたらす方法を提供する。

本発明の目的および特徴が、添付の図面を参照しつつ提示される好ましい実施形態についての以下の説明から、さらに明らかになるであろう。

内燃機関における火花点火のための本発明の点火装置の実施形態の断面図 図１の点火装置の部分分解断面図 本発明の絶縁体キャパシタの断面図を表し、Aは丸囲み領域の拡大図、Bは丸囲み領域の拡大図 図１の点火装置の部分分解断面図 図１の点火装置の一部分の断面図を表しAは丸囲み領域の拡大図 図５の別の１つの丸囲み領域３Ｂの拡大図 内燃機関における火花点火のための本発明の点火装置について、途中まで組み立てられた実施形態の断面図 図７の点火装置の組み立てられた状態における断面図

ここで図面を参照し、特には図１を参照すると、本発明による内燃機関における火花点火のための点火装置、点火プラグ、あるいはイグナイタが、広く参照番号１として示されている。イグナイタ１は、円筒形のベース１８を有する金属ケーシングまたはシェル６で構成されており、円筒形のベース１８に、内燃機関における火花点火のためのシリンダヘッド（図示されていない）へのねじ込みのための雄ねじ１９を形成することができる。イグナイタのシェル６の円筒形のベース１８は、イグナイタ１の軸に垂直なおおむね平坦な面を有しており、この面へと、接地電極４が従来からの溶接などによって取り付けられている。本発明の一実施形態においては、接地電極４が、接地電極４から延びる丸い先端１７を有しており、先端１７が、好ましくは、本明細書においてさらに開示されるとおり大電力の放電による電極の侵食に耐えるレニウム／モリブデン焼結化合物から形成されている。

イグナイタ１は、シェル６内に同心に配置された中空セラミック絶縁体１２と、絶縁体１２の極端（設置時に機関の燃焼室（図示されていない）へと延びる部位）において絶縁体１２内に同心に配置された中心電極または正電極２とを、さらに備える。絶縁体１２は、最大３０Ｋｖの典型的な点火電圧に耐えるために充分な一貫性のある肉厚を有するように、対向する内側および外側の表面積を最大にするように設計されている。

好ましくは、中心電極または正電極２は、中核２１を備えており、中核２１は、銅、銅合金、または同様の材料など、きわめて低い抵抗率の値を有する熱伝導性かつ導電性の材料で構成され、外側のコーティング／被覆またはめっき膜を有し、それらは、好ましくはニッケル合金などである。中心電極２には、好ましくは、大電力の放電下での侵食によく耐えるレニウム／モリブデン焼結化合物（レニウムが２５％〜５０％）で構成された電極チップ（先端片）３が、溶接物または他の従来からの手段によって取り付けられる。

イグナイタ１に、好ましくは導電性の高い導電性の高いばね５がさらに取り付けられるが、ばね５は、好ましくは５ＫΩである抵抗器または適切なインダクタ７の一端と正電極または中心電極２との間に配置される導体である。本明細書においてさらに開示されるとおり一実施形態においては、抵抗器またはインダクタ７が、凹んだ空洞８を使って、銅製または真ちゅう製の端子９にコイルを接続するための高電圧端子９へと取り付けられている。

イグナイタの絶縁体１２は、丈夫な金属スリーブまたは圧着ブッシュ１０によってシェル６の内部に支持および保持されており、ブッシュ１０が、絶縁体１２への下向きの圧力によってシェル６が圧着されるときに絶縁体１２が接触点１５においてシェルに接触する角まで、下向きの絶縁体１２の主ボス２２への圧力を支持するための整列および機械的な強度をもたらしている。本明細書においてさらに開示されるとおり、絶縁体１２およびシェル６が大きな圧着圧力のもとで物理的に接触すると考えられる接触点１５に、圧着プロセスから生じる圧縮の圧力を和らげるため、および燃焼圧力に対する気密をもたらすために、ニッケルまたは他の高伝導性の合金で構成されたワッシャ２３（図５Ｂを参照）が設けられている。

次に、図２を参照すると、抵抗器またはインダクタ７と、コイルまたは高電圧ケーブルの端子９とが示されている。端子９は、任意の高導電性金属で製作される。抵抗器またはインダクタ７を、コイル端子９に設けられた空洞８にて、高温導電エポキシ、ねじ山、締まり嵌め、はんだ付け、あるいは抵抗器またはインダクタ７を端子９へと恒久的に取り付けるための他の方法などのさまざまな手段によってコイル端子９へと取り付けることができる。抵抗器またはインダクタ７と端子９との間の取り付けは、きわめて低いインピーダンスおよび抵抗でなくてはならず、かつ恒久的でなければならない。次いで、端子９へと恒久的に取り付けられた抵抗器またはインダクタ７が、絶縁体の空洞２８へと挿入され、高伝導性の高温エポキシまたはボンネット下の自動車エンジンへの設置に耐える他の方法によって恒久的に固定される。抵抗器／インダクタ／端子７、９、１６のアセンブリの取り付けおよび恒久的な固定に先立ち、導電ばね５が、絶縁体の空洞２８へと挿入され、抵抗器／インダクタ／端子７、９、１６のアセンブリを取り付ける際に圧縮される。圧縮は、中心電極または正電極２と抵抗器またはインダクタ７の端部との間に積極的な機械的および電気的接触を保証するために必要である。この接続は、容量素子の動作に不可欠であり、このことは、本明細書でさらに開示されるに従って明らかになる。

次に、図３を参照すると、絶縁体１２、および、耐侵食チップ３を備える中心電極２が、イグナイタ１の他のすべての構成部品とは別に示されている。点火の電気伝達効率を高めてより多くの電気エネルギーを給気中の燃料へと結び付けるために、電流ピーク生成キャパシタを点火システムの高電圧回路に並列に配線して利用することについて、過去の実験およびそれらに関する結果が、豊富に存在している（「Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」という名称のＳｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｐａｐｅｒ ０２ＦＦＦＬ−２０４を参照されたい）。より多くの電気エネルギーを給気中の燃料へと結び付けることによって、クランク角に対して一貫した点火が実現され、ピーク燃焼圧力のサイクルごとの変動が小さくなることにより、機関の効率が向上する。

電流ピーク生成キャパシタを並列に接続することのさらなる利点は、キャパシタの放電において大きくて丈夫な火炎核が生成される点にある。丈夫な火炎核が、より一貫した点火およびより完全な燃焼を生じさせ、やはり機関の性能を向上させる。機関の性能を改善するためにピーク生成キャパシタを使用する利点の１つは、きわめて希薄な状態の燃料に点火することができる能力にある。最新の機関は、排出物の削減および燃料経済性の改善のために、ますます多くの排気ガスを機関の吸気へと導入するようになっている。ピーク生成キャパシタを使用することで、自動車の製造者は、排気ガスを現行の自動車の点火能力のレベルを超えて追加して、空気／燃料の比をさらに希薄にすることができる。

図３の絶縁体１２および中心電極２を参照すると、導電インクの配置の位置を、絶縁体の外径１３および絶縁体の内径１４に見て取ることができる。導電インク、すなわち銀または銀／白金合金が、噴霧、転がし、印刷、浸漬、あるいは、絶縁体１２へと外径の表面１３および内径の表面１４に一貫した堅固な膜を塗布するための任意の他の手段によって、塗布される。ひとたびインクが塗布されると、絶縁体は、天然ガスの火炎、誘導、赤外線など、約８９０℃を維持することができる熱源に約１６分間配置される。

ひとたび銀インクが約１６分間にわたって約８９０℃の温度に曝露されると、担体および溶媒が追い出され、銀が絶縁体の表面へと分子結合し、厚さ約０．０００３インチ〜０．０００５インチの連続的かつ高導電性の膜が残る。厚さは重要ではなく、破れやすき間がなく、あるいは膜による被覆が不完全にならない限りにおいて、約０．００１インチの厚さであっても、約０．０００１インチの薄さであってもよい。確実に塗布されたことは、被覆の両極端から膜の抵抗率を測定することによって確認できる。純銀の膜が使用される場合、コーティングの抵抗率は、銀の抵抗率と同一、すなわち約１．５９×１０^８オーム／メートルでなければならない。容量素子の正極板を生成するという本発明の別の方法および実施形態が、本明細書においてさらに開示される。

再び図３を参照し、特には図３Ｂを参照すると、本発明の一実施形態を見て取ることができ、ひとたび銀インクが絶縁体１２へと分子結合して銀の膜が形成された後に、キャパシタの円筒形の正極板３５が絶縁体１２によってキャパシタの負極板３６から隔てられてキャパシタ１１が形成されていることを、見て取ることができる。

キャパシタ１１のキャパシタ板３５および３６の抵抗率が、キャパシタ１１の効率および有効性を決定するであろう。抵抗率が高いほど、キャパシタの充電および放電の時間枠が低速になり、結果として結合エネルギーが少なくなるであろう。今や銀の膜が被覆領域１３および１４において高導電性の円筒板３５および３６へと変換され、今や絶縁体１２が、本質的にキャパシタである。すなわち反対の電荷の２つの導電板を誘電体によって隔ててなるキャパシタであるため、容量の測定を行うことが可能である。容量は、次の式によって数学的に到達することができる。

式中、Ｃは、被覆領域１３および１４における円筒板の長さ１インチ当たりの容量であり、Ｄ_ｃは、絶縁体１２の誘電率であり、Ｌ_ｎは、自然対数であり、Ｄは、負極板の内径（または、キャパシタ板がきわめて薄いため、被覆領域１３における絶縁体１２の外径）であり、Ｄ_ｏは、正極板の外径（または、被覆領域１４における絶縁体１２の内径）である。容量は、反対向きに充電される板３５および３６の隔たりを小さくすることによって、あるいは被覆領域１３を絶縁体１２の軸に沿ってより長くすることで板３５および３６の表面積を増加させることによって、好都合に増加させることができる。容量は、高純度のアルミナを使用して、標準的な寸法のＩＳＯ点火プラグの構成において、絶縁体１２の設計ならびにキャパシタ板３５および３６の配置に応じて、１０ピコファラッド（ｐｆ）〜９０ピコファラッド（ｐｆ）超の範囲とすることができる。

内径の被覆領域１４が、外径の被覆領域１３よりも大きいことを見て取れる。このように被覆領域をずらすという本発明の目的および実施形態は、被覆領域１３の両極端の電界を広げることにある。被覆領域１３および被覆領域１４が互いに鏡像であり、すなわち同一の長さであって互いに直接対向していると、この鏡像点において電界が強められ、有効点火電圧を増加させることによって絶縁体１２の絶縁耐力または耐電圧を損ね、結果として、点火パルスがこの場所において絶縁体を貫いて発弧し、イグナイタの致命的な破損を招く可能性があると考えられる。

次に、図３において、中心電極または正電極２、ならびに、電極２が同心に埋め込まれる絶縁体１２の下部の空洞２９に目を向ける。上述のように導電性の銀または銀合金インクを絶縁体１２へと塗布した後で、電極２に、好ましくは粘度が大幅に高いことを除いてまったく同じ処方である銀または銀合金ペーストが塗布される。ペーストは、所定の領域１８において電極２の外表面の全体に塗布される。ひとたびペーストが塗布されると、電極は、絶縁体１２の下部の空洞２９へと挿入される。次いで、電極２が挿入されてなる絶縁体１２が、上述のような約８９０℃の熱源に、この温度で少なくとも約１６分間にわたって曝露される。このやり方で、電極２が、銀ペーストが固体の銀へと変化することにより、１８によって定められる軸に沿って絶縁体１２の内径へと分子結合する。絶縁体１２の内径が、１４によって定められる軸に沿って銀インクで覆われているため、電極２とキャパシタの正極板３５との間に、電気的な接触が好都合に確立されている。

本発明の別の実施形態を、絶縁体の空洞２９への中心電極２の同心配置を参照して、図３に見て取ることができる。本明細書において上述したように、電極２が絶縁体の空洞２９において絶縁体１２の内側へと分子結合することで、燃焼圧力に対する気密がもたらされている。

再び図３を参照し、特には本発明の別の実施形態を備える中心電極２に目を向けると、モリブデン／レニウムの設計である耐侵食性の高い電極チップを、参照番号３に見て取ることができ、純レニウムの延長部を２５に備えている。点火または火花放電ギャップのパルス電力の属する業界において、火花放電の電力（ワット数）を増やすと電極の侵食の速度が増し、火花を発する方の電極が受け側の電極よりも速く侵食されることが周知である。業界の標準は、一般的な火花放電電力から生じる電極の侵食を和らげるための好適な電極金属として、金、銀、白金イリジウムなどの貴金属を使用することである。

しかしながら、これらの金属は、本発明の大電力の放電ゆえの高い電極侵食速度を低減するためには、特には０．５ｍｍという小さい電極径を使用することが一般的な慣習であるため、充分ではない。約２５質量％〜５０質量％のレニウムをモリブデンとともに約０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの直径および約０．１００インチの長さの円柱形の構成へと焼結してなる焼結化合物の電極チップ３が、純レニウムの延長部２５を備え、プラズマ、摩擦または電子溶接、あるいは、低抵抗の接合をしつつ恒久性を達成する他の方法によって、中心電極２へと取り付けられる。火花放電ギャップ用の電極として純レニウムを使用することは、パルス電力の属する業界において、大量の用途の場合に大変高価であるが、きわめて耐侵食性の高い材料として、たびたび文献に記載されている。

レニウムをモリブデンに組み合わせて、燃焼室に存在する酸素からモリブデン材料を絶縁することで、酸化に対する或る程度の保護がモリブデンにもたらされるが、結合金属が大電力の放電プロセスにおいて侵食され、モリブデンが燃焼室内の周囲の酸素に曝されて、モリブデンの侵食が加速される。しかしながら、酸素への曝露に起因する侵食速度は、結合材の使用によって大幅に低減される。さらに、モリブデンが侵食されるにつれて、レニウムが対向の電極に近くなる。近接性および電界効果が火花の発生場所を決定づけるため、大電力の侵食に対してもきわめて耐性の高いレニウムが、火花ストリーマの出発点となる。

モリブデンを自動車用途において電極材料として利用できるようにするための技術的解決策の第２の部分が、本発明の一実施形態であり、本明細書において上述したように、電極を絶縁体の空洞２９に配置し、電極チップ３をキャパシタの正極板３５で完全に被覆するという設計である。この配置においては、電極チップ３の極端のみが燃焼室内の要素へと曝露される。円柱形の電極チップ３の残りの部分は、絶縁体の空洞３０へと分子結合しており、正極板３５が、酸素を含むあらゆる燃焼ガスから電極チップ３を完全に封じている。このやり方で、電極の極端のみが、本発明の大電力の放電に曝されて侵食される。電極が徐々に摩耗するにつれて、点火パルスからの電子が、凹んだ電極チップ３から生じるようになり、火花放電ギャップ（図示されていない）をイオン化して接地電極（図示されていない）への火花放電を生じる前に、絶縁体の壁３１をイオン化して絶縁体の縁３２へとはうようになる。侵食されつつある電極チップ３の直上の絶縁体の壁３１をイオン化するために必要な電圧は、きわめて小さく、結果として、火花放電ギャップを破って火花を生成するために必要な総電圧は、元の侵食されていない火花放電ギャップをイオン化するために必要とされる電圧を最小限にしか超えない。さらに、絶縁体の壁３１が銀に分子結合しているため、電極が摩耗するにつれて、銀が電極として機能して、火花放電ギャップを破って（イオン化させて）火花放電を形成するために必要な電圧をさらに低減する。

このやり方で、電極チップ３は、接地電極（図示されていない）から中心電極または正電極のチップ３までの距離が２倍になるところまで侵食されてよいが、この２倍となったギャップを破るために必要な電圧は、当初の火花ギャップの破壊電圧よりもわずかに高いだけであり、ＯＥＭの点火システムから得ることができる電圧よりも充分に低い。これは、好ましくは、最低でもイグナイタの１０^９サイクル、すなわち換算すると１００，０００マイルにわたって、機関の適正な動作を保証する。

次に図４を参照すると、絶縁体１２が取り付けられてなるイグナイタのシェル６の切断断面図、および本発明の一実施形態を構成する圧着ブッシュ１０の配置を見て取ることができる。絶縁体１２の外形の変更が一実施形態であり、一貫した絶縁体の肉厚を有して対向している表面（すなわち内径および外径）の面積を最大化できるよう、大きな直径の圧着ボス２２の高さが減らされている旨が示されている。対向する表面積を大きくすることで、所定の専有面積においてより大きな容量を達成することができる。ステンレス鋼または他の種類の鋼などのきわめて機械的に丈夫な材料で製作される圧着ブッシュ１０が、圧着ボス２２から取り除かれたアルミナに代わって、シェル圧着部４７を受け止める。圧着プロセスについてのさらなる情報を、本明細書において述べる。

次に図５を参照すると、絶縁体１２の下部およびシェル６の断面の切断が示されており、中心電極２、電極チップ３、延長部２５、接地電極４、接地電極４の耐侵食チップ１７、および火花放電ギャップ３８が示されている。中心電極のチップの延長部２５と負ボタン１７との間隔を、イグナイタ１の寿命が終わるまで実質的に一定に保つことが望ましいことは周知である。この間隔は、上述のとおり火花放電ギャップ３８と称され、以下でもそのように称される。大電力の放電ゆえに電極チップ延長部２５および接地電極チップ１７の侵食が加速されること、および中心電極チップ３および延長部２５の侵食の加速を軽減することを、本明細書においてすでに説明した。本発明の実施においては、負電極４の耐侵食チップ１７を、ボタンの形状に製作することが好ましい。連続的な半球形の外表面３９を有しており、その直径が対向する中心電極チップ３の直径（約１．０ｍｍ〜１，５ｍｍ）と同一であるこのボタンは、高さが直径に対して１：１０の比であることが好ましい。負電極チップ１７は、少なくとも約１．０ｍｍの直径および約０．７５ｍｍの長さの円柱形の軸部４０を有することが好ましく、この軸部が、接地電極４へと絶縁体１２の中心軸と同心に穿孔された穴へと挿入される。電極チップ１７は、銀ろうプラズマ溶接または他の典型的な手段によって接地電極４へと取り付けられる。

次に、シェル６、絶縁体１２、および中心電極２の切断断面図である図５Ｂを参照する。この図においては、絶縁体１２の先導角３３およびシェル６の受け止め角３４の接触点が強調されている。この接触領域において、ニッケル合金または他の高伝導性金属で製作されたワッシャが、絶縁体１２をシェル６へと設置する前の絶縁体の外周を巡って配置されている。シェル６を絶縁体１２へと圧着する標準的な業界の慣習が、本明細書において上述したとおりのキャパシタの負極板３６がシェル６へと接触することを保証する。

圧着のプロセスにおいて、約８，０００〜１０，０００ｌｂｓという大きな下向きの圧力がシェルへと加えられ、ワッシャ２３を圧縮して燃焼ガスに対する圧力シールを形成する。この極端な圧力が、絶縁体１２の先導角３３およびシェルの受け止め角３４において圧着プロセスの際にワッシャ２３によって生み出される摩擦力と組み合わさって、絶縁体１２の外径へと塗布されてキャパシタの負極板３６を生成している銀コーティングを取り除く可能性がある。この結合において銀コーティングが失われると、まさにこの接合部において負極板３４がシェル６を介して点火の接地回路へと電気的に接続されているため、キャパシタ１１が動作できなくなると考えられる。

圧着作業の際に銀コーティングが失われることがないように保証するため、上述のように絶縁体１２の外径の表面へと導電インクを塗布する際に、参照番号１５に示されているように絶縁体１２の先導角３３の領域にインクの厚い層を塗布するように、特別な注意が払われる。仕上がった、分子結合した銀または銀白金合金からなる少なくとも約０．００５インチのコーティングが、シェル６に対する負極板３４の適切な接地および本発明の実施形態を保証するために、この接合部において必要である。

次に図７を参照すると、本発明の別の実施形態である高温プレス作業の前における、本発明の実施形態を備える組み立てられた絶縁体の切断断面骨格図について示されている。

絶縁体１２の組み付けの際に、電極２が絶縁体１２に配置され、次いで所定の量の銅／ガラスフリット４４が配置される。次に、気密インサート４２が絶縁体１２へと挿入され、銅／ガラスフリット４４へと押し込まれる。圧縮の後、所定の量の炭素／ガラスフリットまたは抵抗フリット４３が測り取られ、気密インサート４２の上へと注がれる。次に、端子４１が絶縁体１２へと挿入され、固定ラグ４５が炭素／ガラスフリット４３へと埋め込まれるまで炭素／ガラスフリット４３へと押し込まれる。

次いで、組み立てられた絶縁体が、これらに限られるわけではないが天然ガスや赤外線など、従来からの熱の形態を使用して、好ましくは１６分間のサイクルの間に約８９０℃へと加熱され、速やかに取り出された後、端子４１が、端子フランジ４９が絶縁体１２の頂部に当接するまで押し下げられる。

端子４１は、好ましくは、ニッケルでめっきされた導電性の鋼で製作され、抵抗フリット４３への電気的な接続をもたらし、かつ抵抗フリット４３への積極的な係合をもたらして動作の寿命の間に緩んでイグナイタ１の機能を損なう恐れを取り除く凹所付きの固定ラグ４５を備えるように設計されている。端子４１のさらなる実施形態は、整列ボス４８、圧縮ボス５０、および心出しボス４６である。

端子４１の取り付けの際に、整列ボス４８が、端子４１が低温および高温での圧縮プロセスの際に絶縁体の中心にとどまることを保証する。端子４の圧縮ボス５０は、溶融した炭素／ガラスフリットが圧縮ボス５０の傍らを通過することがなく、通過することがあってもきわめてわずかであるように保証して、溶融した炭素／ガラスフリット４３および銅／ガラスフリット４４の両者の圧密を保証するように、設計されて設けられている。

端子４１の高温での圧縮の際に、気密インサート４２は、溶融した銅／ガラスフリットを電極２の直上の気密シール５３へと押し込んで、燃焼圧力および燃焼ガスに対するシールを完璧にするように、設計されて設けられている。気密を完全にするほかに、気密インサート４２は、図８に最もよく見られるように、溶融した銅／ガラスフリット４４を容量素子の正極板を形成している絶縁体の内側へと押し上げるように設計されている。

心出しボス４６には、絶縁体１２への端子４１を和らげる先細りの端部５２が設けられており、高温圧縮プロセスの際の絶縁体１２への損傷を防止するとともに、絶縁体の空洞への心出しボス４７の適切な進入を保証している。

図８を参照すると、本発明の実施形態である容量素子の正極板の生成、内部の気密シールの形成、および約３〜２０キロオームの抵抗器の製造を行う別の方法の切断断面骨格図を見て取ることができる。絶縁体１２、シェル６、および電極２は、本発明の先の実施形態と同じままである。この図においては、実施形態、すなわち端子４１、気密インサート４２、抵抗フリット４３、および銅／ガラスフリット４４が設けられ、高温圧縮プロセスの後の状態で図示されている。

図７の気密インサート４２は、高温組み立ての際に適切な気密シール５１を保証するために設けられている。気密インサート４２の要件は、端子４１、抵抗器４３、気密インサート４２、銅／ガラスフリット４４、および電極２を備える中心アセンブリに使用される銅／ガラスフリット４４および炭素／ガラスフリット４３の量によって決定される。端子４１および気密インサート４２の設計は、適切な量の炭素／ガラスフリット４４および銅／ガラスフリット４３とともに使用された場合に、加工後のアセンブリが３ＫΩ〜２０ＫΩという正しい抵抗および２０ｐｆ〜１００ｐｆという容量を、完璧な気密シール５３とともにもたらすような設計でなければならない。

図８には、本発明の実施形態として、イグナイタの容量素子における形成された正極板５１が示されている。板５１は、高温圧縮プロセスにおいて気密インサート４２が端子４１によって圧縮されたときに形成される。

本発明を、これらの好ましい実施形態を特に参照して詳しく説明したが、他の実施形態でも同じ結果を達成することができる。本発明の変種および変更が当業者にとって自明であり、そのような変更および均等物はすべて本発明に包含される。上述および／または添付のすべての引用文献、出願、特許、および刊行物の開示の全体、ならびに対応出願の開示の全体が、ここでの言及によって本明細書に取り入れられる。

Claims (15)

1. 内燃機関用の大電力放電点火装置であって、
   上端および下端を有しており、内側に空洞を定めており、外径および内径を備えていて、所定の誘電値を有する誘電体材料から形成されている絶縁体と、
   前記絶縁体の前記内径の少なくとも一部分へと接合された第１の導体であって、チップを有する正電極に接合された貴金属または貴金属合金からなる導電インクを備える、第１の導体と、
   前記絶縁体の前記外径の少なくとも一部分へと接合され、前記第１の導体および前記絶縁体とともに所定の容量値を有するキャパシタを形成する第２の導体と、
   前記絶縁体の前記空洞に配置され、前記第１の導体へと接続され、前記絶縁体から延びる正電極チップを備えており、前記絶縁体の前記下端に配置された前記正電極のチップと、
   前記空洞に配置され、前記チップへと電気的に接続される、抵抗フリット材料を含む抵抗部材と、
   前記抵抗部材へと組み合わせられ、前記絶縁体の前記上端に配置された電気コネクタと、
   前記抵抗部材と前記チップとを電気的に接続する気密インサートであって、前記抵抗フリット材料が測り取られて当該気密インサートの上へと注がれる、気密インサートと、
   前記第２の導体へと取り付けられたシェルであって、前記正電極チップから離間して位置する負電極を備えるシェルと、
   を備えることを特徴とする装置。
2. 前記空洞に配置され、前記チップおよび前記抵抗フリット材料へと電気的に接続されると共に、前記絶縁体の前記下端を封じる第２のフリット材料をさらに備え、
   前記気密インサートは、前記第２のフリット材料を前記絶縁体の内側へと押し上げるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記抵抗フリット材料は炭素およびガラスの複合材料からなり、
   前記第２のフリット材料は、銅合金を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記正および負電極チップは、焼結されたレニウムおよびモリブデン材料からなり、
   前記材料は、少なくとも５０パーセントのレニウムおよび多くても５０パーセントのモリブデンから形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記キャパシタは、３０〜１００ｐｆの範囲の所定の容量を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記チップは、銀ペーストによって前記第１の導体へと取り付けられており、前記銀ペーストが、前記絶縁体の前記下端を封じることを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 内燃機関用の複合点火装置を形成するための方法であって、
   内側に空洞を定めており、外径および内径を備えており、所定の誘電値を有する誘電体料から形成されている絶縁体を用意するステップと、
   第１の導体を前記絶縁体の前記内径へと接合するステップであって、当該第１の導体を接合するステップは、貴金属または貴金属合金からなる導電インクを介して、正電極を前記絶縁体に接合することを含む、ステップと、
   第２の導体を前記絶縁体の前記外径へと接合し、前記第１の導体、前記第２の導体、および前記絶縁体によって、所定の容量値を有するキャパシタを形成するステップと、
   前記絶縁体の前記空洞に配置され、前記絶縁体から延びる正電極チップを備えるチップを、前記第１の導体へと接続するステップと、
   前記空洞に配置される、抵抗フリット材料を含む抵抗部材を、前記チップへと電気的に接続するステップと、
   電気コネクタを前記抵抗部材と結合するステップと、
   前記抵抗フリット材料を測り取って気密インサートの上に注ぎ、前記気密インサートで前記抵抗部材と前記チップとを電気的に接続するステップと、
   シェルを前記第２の導体へと取り付けるステップであって、前記シェルはその上に形成されて前記正電極チップから離間して位置する負電極を含む、ステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
8. 前記空洞に配置され、前記チップおよび前記抵抗フリット材料へと電気的に接続されると共に、前記絶縁体の前記下端を封じる第２のフリット材料を用意するステップをさらに含み、
   前記気密インサートは、前記第２のフリット材料を前記絶縁体の内側へと押し上げるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記シェルを前記第２の導体へと取り付けるステップは、前記シェルを前記絶縁体および前記第２の導体へと圧着するステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 前記第１の導体を前記絶縁体へと接合するステップおよび前記第２の導体を前記絶縁体へと接合するステップは、前記導体および前記絶縁体を所定時間にわたって所定温度に加熱することを含み、
    前記所定温度は、摂氏７５０℃〜９００℃であり、
    前記所定時間は、１０分〜６０分であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 前記絶縁体は、アルミナ材料からなり、
    前記アルミナ材料は、８８パーセント〜９９パーセントの純アルミナからなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
12. レニウムおよびモリブデンを焼結して焼結材料を形成することによって前記正電極および前記負電極を形成することをさらに含み、
    前記材料は、少なくとも５０パーセントのレニウムおよび多くても５０パーセントのモリブデンから形成されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
13. 前記キャパシタは、３０〜１００ｐｆの範囲の所定容量を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
14. 前記第１の抵抗フリット材料は、炭素およびガラスの複合材料からなり、
    前記第２のフリット材料は、銅合金を含んでおり、
    該方法は、前記第１の抵抗フリット材料および前記第２のフリット材料を圧縮することをさらに含み、
    前記圧縮するステップは、前記第１の抵抗フリット材料、前記第２のフリット材料、および前記絶縁体を所定の時間にわたって所定の温度に加熱した後に実行されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
15. 内燃機関用の複合点火装置を形成するための方法であって、
    内側に空洞を定めており、外径および内径を備えており、所定の誘電値を有する誘電体料から形成されている絶縁体を用意するステップと、
    第１の導体を前記絶縁体の前記内径へと接合するステップと、
    第２の導体を前記絶縁体の前記外径へと接合し、前記第１の導体、前記第２の導体、および前記絶縁体によって、所定の容量値を有するキャパシタを形成するステップと、
    前記絶縁体の前記空洞に配置され、前記絶縁体から延びる正電極チップを備えるチップを含む電極を、前記第１の導体へと接続するステップと、
    前記空洞に配置される、抵抗フリット材料を含む抵抗部材を、前記チップへと電気的に接続するステップと、
    電気コネクタを前記抵抗部材と結合するステップと、
    前記抵抗フリット材料を測り取って気密インサートの上に注ぎ、前記気密インサートで前記抵抗部材と前記チップとを電気的に接続するステップと、
    シェルを前記第２の導体へと取り付けるステップであって、前記シェルはその上に形成されて前記正電極チップから離間して位置する負電極を含む、ステップと、
    を含んでおり、
    前記第１の導体を前記絶縁体へと接合するステップおよび前記第２の導体を前記絶縁体へと接合するステップは、前記導体および前記絶縁体を所定時間にわたって所定温度に加熱することを含み、前記所定温度が摂氏７５０℃〜９００℃であり、前記所定時間が１０分〜６０分であることを特徴とする方法。

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