(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部の内方への突き出し部を有し、側面に内外を連通する通気孔が設けられた筒状を呈する主体金具と、
前記主体金具にはめ込まれた軸孔の付けられた絶縁体と、
前記主体金具の先端部の内周の内方への突き出し部と対向するように前記絶縁体の軸孔の先端より突き出して嵌挿された中心電極とからなり、
前記先端部から間隙を空けて、前記通気孔を覆う円筒状のプロテクタを配設したことを特徴とする請求項１のイグナイタプラグ。
【請求項２】
前記プロテクタの内径と前記主体金具の先端部の外径とで形成する面積が、前記通気孔の面積以上であることを特徴とする請求項１のイグナイタプラグ。
【請求項３】
前記プロテクタの内径と前記主体金具の先端部の外径とで形成する間隙が、前記絶縁体と前記主体金具の先端部の内周の内方への突き出し部とで形成する最小の間隙以下であることを特徴とする請求項１のイグナイタプラグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に地上用発電機のガスタービンに使用されるイグナイタプラグに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスタービンエンジンに使用されるイグナイタプラグ１は、図４に示す如く、通常、エンジン内への突き出し面積低減のため先端部２が径小となっている主体金具３を備える。この主体金具３内に、軸孔４に中心電極５が突き出して嵌挿された絶縁体６をはめ込み、前記絶縁体６の先端面を主体金具３の先端面３１より若干引き込め、セミ沿面放電面６１を形成している。また、主体金具３の略中央部にはガスタービンエンジンに装着するための取付ネジ部３４が形成されている。取付ネジ部３４よりも後端側には六角ボルト状の六角部３５が設けられ、取付ネジ部３４と先端部２の間には先端部２よりも径の大きい径大部３３が設けられている。主体金具３の先端部２の後端側には冷却用の通気孔３２が形成されている。
【０００３】
そして、図４及び図５の如く、ガスタービンエンジン９の燃焼チャンバー９１にイグナイタプラグ１が装着されている。
該燃焼チャンバー９１は、外壁９１２と内壁９１１とが設けられており、外壁９１２と内壁９１１との間には冷却のため及び燃焼に必要な空気を供給するための二次空気９３が送り込まれる。
また、内壁９１１には各所に複数の通気孔９１１１が開けられ、燃焼の促進及び内壁材の冷却を行っている。かかる内壁９１１の側面の頂部近傍にイグナイタプラグ１が位置しており、二次空気９３によってイグナイタプラグ１の主体金具３、絶縁体６及び中心電極５が冷却され、電極消耗の増加、酸化腐食の増加を抑制する働きがある。
一方、二次空気９３はイグナイタプラグに設けられた通気孔３２を通じて放電間隙６３を通過することから電極間に生じた電気火花が二次空気９３の流入によって前記燃焼チャンバー９１の内部方向に移動し、燃料への着火性の向上にも寄与している。
【０００４】
そして、内壁９１１の頂部には燃料噴射ノズル９５が設けられ、燃料噴射ノズル９５は微粒化した燃料９５１を噴射する。燃料への点火は、ガスタービンエンジンの始動時にイグナイタプラグ１に最大２０ｋＶ、１〜２ジュールの蓄積エネルギを持った点火電源から、高エネルギの電気火花を毎秒２〜５回発火することにより行っている。この点火の際に、プラグの通気孔３２に風速２〜３ｍ／ｓの二次空気９３が送り込まれる。そして、点火することにより発生する高圧縮燃焼ガスによりタービン（図示せず）が駆動される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる構成要素からなるイグナイタプラグにおいて、イグナイタプラグの電極間に電気火花が生ぜず、エンジンが始動しないという不具合が生じる場合があった。電気火花が生じないのはイグナイタプラグ内部に異物が混入し、それが原因となっていること判った。即ち、かかる異物は成分分析の結果、イグナイタプラグを構成する各部品には含まれない金属成分を主体とするものであり、かかる異物によって、点火電源から送られてきた電気エネルギがリークしイグナイタプラグの放電間隙６３に電気火花が発生するのを妨げている。かかる異物による着火不良は、特に非常用発電機の様に一瞬の停電も許されない諸設備にとって影響が大きく、この対策が急がれている。
【０００６】
本発明の目的は、安価にかつ簡便に二次空気中に存在する異物がイグナイタプラグ内部に侵入することを防止することができるイグナイタプラグを提供することにある。
【０００７】
先端部の内方への突き出し部を有し、側面に内外を連通する通気孔が設けられた筒状を呈する主体金具と、
前記主体金具にはめ込まれた軸孔の付けられた絶縁体と、
前記主体金具の先端部の内周の内方への突き出し部と対向するように前記絶縁体の軸孔の先端より突き出して嵌挿された中心電極とからなり、
前記先端部から間隙を空けて、前記通気孔を覆う円筒状のプロテクタを配設したことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、さらに前記プロテクタの内径と前記主体金具の先端部の外径とで形成する面積が、前記通気孔の面積以上であることを要旨とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１の発明において、前記プロテクタの内径と前記主体金具の先端部の外径とで形成する間隙が、前記絶縁体と前記主体金具の先端部の内周の内方への突き出し部とで形成する最小の間隙以下であることを特徴とすることを要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、先端部の内周の内方への突き出し部と、該先端部の側面に内外を連通する通気孔が設けられた筒状を呈する主体金具と、
前記主体金具にはめ込まれた軸孔の付けられた絶縁体と、
前記主体金具の先端部の内周の内方への突き出し部と対向するように前記絶縁体の軸孔の先端より突き出して嵌挿された中心電極とからなり、
前記通気孔に網状又はスリット状のネットを配設したことを要旨とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明によって、プロテクタを設けたことにより飛来してきた異物が直接通気孔内に侵入する機会が大幅に減少する。
【００１２】
請求項２に記載の発明によって、プロテクタ内径と、主体金具の先端部の外径とで形成する面積が通気孔の面積よりも大きいことからイグナイタプラグ内部を通過する冷却空気用二次空気の流量の低下はわずかである。
【００１３】
請求項３に記載の発明によって、プロテクタ内径と、主体金具の先端部の外径とで形成する間隙が、絶縁体と前記主体金具の内径とで形成する最小の間隙よりも狭いことから、飛来してきたイグナイタプラグ内部に留まるような異物が直接通気孔内に侵入することがなく、また、侵入してきた場合にも前記絶縁体と前記主体金具の先端部の内周の内方への突き出し部とで形成する最小の間隙を通過して外部に排泄される。
【００１４】
請求項４に記載の発明によって、主体金具、絶縁体及び中心電極の冷却能力が落ちることもなく、イグナイタプラグの寿命に影響することがないとともに、飛来してきた異物が直接通気孔内に侵入することがない。
特に網目の大きさ、スリット間隔を前記絶縁体と前記主体金具の先端部の内周の内方への突き出し部とで形成する最小の間隙以下にすれば該間隙に引っかかるような異物はイグナイタプラグ内部に侵入しない。また、侵入してきた異物は微小なものであるため、前記絶縁体と前記主体金具の先端部の内周の内方への突き出し部とで形成する最小の間隙に引っかかることなく排泄される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）図１は本発明の第１実施例におけるイグナイタプラグの要部断面図を示す。
本発明の第１実施例におけるイグナイタプラグ１００は、筒状の主体金具３００と、絶縁体６００と、中心電極５００等とからなりガスタービンエンジンの燃焼チャンバー（図示せず）に装着されている。
主体金具３００は、ステンレス製の耐熱性金属で形成され、該主体金具３００の先端に形成された先端部３０２はテーパ面を介して中段部３０１よりも径小とされ、後端には六角部３０３が形成されている。また、中段部３０１と六角部３０３の間にはねじ部３０４が設けられ、このねじ部３０４によって前記燃焼チャンバーの外壁取付部に螺着される。
【００１６】
主体金具３００の先端部３０２の先端の先端内周は略直角に曲げられ、内方への突き出し面３０２１として突き出されている。この突き出し面３０２１と前記中心電極５００の先端５０１との間には、絶縁体６００の先端部６０１に沿って放電する沿面放電間隙６０２と、絶縁体６００の先端部６０１の周側と主体金具３００の突き出し面３０２１との間の気中放電間隙５０２を備えたセミ沿面放電間隙６０４を形成している。
【００１７】
主体金具３００の先端部３０２の後端側の側面には冷却用の通気孔３０５が４カ所等間隔に形成されている。さらに僅かな間隙を空けて通気孔を覆うように中段部３０１と同一寸法の外周の径を有する円筒状のプロテクタ７００が溶接接合されている。該間隙は後述する主体金具の内方への突き出し面と絶縁体脚長部の先端面との最小の間隙以下となるように設定されている。即ち図２に示すように２Ｂ＞（φ２−φ１）の関係が成立するようにプロテクタ７００の内径φｄ２が決められている。
【００１８】
絶縁体６００は、アルミナの焼結体からなり、中心に軸孔４００が形成され、前記中心電極５００が嵌込まれている。先端は径小の脚長部６０３となり後端はコルゲーション６０４となっている。絶縁体６００の脚長部６０３の先端面６０１は、前記主体金具３００の先端面３０２２から若干引込んで配設され、沿面放電面となっている。脚長部６０３の後端はテーパ面となり板パッキンを挟んで前記主体金具３００と当接している。絶縁体６００の脚長部６０３の外周と主体金具３００の内周との間隙は先端にいくほど広く形成されており、前記の主体金具３００の先端部３０２の先端の先端内周に内方への突き出し面３０２１として突き出された面と絶縁体６００の該脚長部６０３の先端面近傍が最も間隙が小さくなっている。
【００１９】
中心電極５００は、ニッケル合金で形成され、先端部５０１が前記主体金具３００の先端面３０２２より突き出して嵌着されている。また後端は高圧電源と接続される端子部８００となっている。
【００２０】
（第２実施例）次に第二実施例に基づいて以下に説明をする。
前記プロテクタ内径と前記主体金具の先端部の外径とで形成される間隙の面積は、主体金具３００の先端部３０２に配設されている通気孔３０５の面積の合計よりも小さくなるように設定されている。即ち、通気孔が４個設けられている場合には、通気孔３０５の直径をφＤとすると（φｄ２２−φｄ１２）＞４×φＤ２の関係が成立するようにプロテクタ７００の内径φｄ２が決められている。その他の点については第一実施例と同一である。これによってイグナイタプラグ内部に残存するような異物が侵入することが少なくなり、冷却能力も十分に確保できる。
【００２１】
即ち、該異物が飛散する燃焼チャンバー内部は始動時であってもかなりの流速で二次空気が流れており、プロテクタがない場合には、イグナイタプラグの主体金具の先端部に設けられた通気孔３２に直接異物が侵入することがあるが、本プロテクタにより異物ははじき飛ばされてしまい、流れの速い二次空気によってはじき飛ばされた異物は燃焼チャンバー内の内壁に開けられた他の通気孔から燃焼室内部に入り排泄されてしまう。
また、図３の如く、前記プロテクタの代わりに前記絶縁体と前記主体金具の先端部の内周の内方への突き出し部とで形成する最小の間隙よりも網目幅又はスリット巾の小さい網目状又はスリット状のネットＣであってもよい。これによって冷却能力が低下することなくイグナイタプラグ内部に残留するような異物が混入することもない。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、異物が通気孔内に侵入する機会が大幅に減少するため、イグナイタプラグの発火不良を大幅に減らすことができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、イグナイタプラグ内部を通過する冷却空気用二次空気の流量が低下することはないため、主体金具、絶縁体及び中心電極の冷却能力が落ちることもなく、イグナイタプラグの寿命に影響することがない。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、飛来してきたイグナイタプラグ内部に留まるような異物が直接通気孔内に侵入することがなく、また、侵入してきた場合にも外部に排泄されることから、異物の侵入によるイグナイタプラグの発火不良を起こすことがない。
【００２５】
但し、冷却能力が若干低下することもあるが、本イグナイタプラグの使用状態を考慮すれば本質的な問題とはならない。即ち、本イグナイタプラグはガスタービンエンジンの始動時にのみ発火させるのみで足りる。従って、ガスタービンエンジンが定常運転状態においては通常発火させないため、自動車エンジン用スパークプラグのように高温時での発火による電極消耗が多大となることがなくイグナイタプラグの寿命が低下するような状態にはなりにくい。またエンジンの定常運転状態において燃焼ガスが主体金具、絶縁体等を溶融するほどの高温にはならないためイグナイタプラグ自体が溶融し、発火不良とはなり難い。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、イグナイタプラグの寿命に影響せずに、イグナイタプラグの発火不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガスタービン用イグナイタプラグの一実施例の要部断面図を示す。
【図２】本発明に係るガスタービン用イグナイタプラグの要部断面拡大図を示す。
【図３】本発明に係るガスタービン用イグナイタプラグの他の実施例を示す。
【図４】従来のガスタービン用イグナイタプラグを示す。
【図５】従来のガスタービン用イグナイタプラグを燃焼チャンバーに装着した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１００  イグナイタプラグ
３００  主体金具
３０５  通気孔
５００  中心電極
６００  絶縁体
７００  プロテクタ
Ｂ      最小の間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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