(57)【要約】【課題】点火システムまたは他の適切なシステムに使用するためのスパークギャップを提供する。【解決手段】第１の表面（１３０）を有する第１の電極（１０２）と、第１の表面（１３０）からずれているとともに面している第２の表面を有する第２の電極（１０４）とを備えるスパークギャップ装置（１００）は、スパークギャップ（１００）が動作しているときに光源（１２０）によって放出された光子が第１の表面（１３０）に入射しこの第１の表面（１３０）から電子放出を引き起こすように少なくとも第１の表面（１３０）に向かって光を放出するように構成されている光源（１２０）も備える。光源（１２０）は、不活性ガス（１２６）で満たされたチューブ（１２４）内に封止された第３の電極（１２２）を有する放電プローブ（１２１）を備える。スパークギャップ装置（１００）は、放射性構成要素を含まないことができる。【選択図】図１
2018041721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面（１３０）を有する第１の電極（１０２）と、
前記第１の表面（１３０）からずれているとともに面している第２の表面を有する第２の電極（１０４）と、
スパークギャップ（１００）が動作しているときに光源（１２０）によって放出された光子が前記第１の表面（１３０）に入射し前記第１の表面（１３０）から電子放出を引き起こすように少なくとも前記第１の表面（１３０）に向かって光を放出するように構成されている放電プローブ（１２１）と
を備えるスパークギャップ装置（１００）。
【請求項２】
前記放電プローブ（１２１）は、不活性ガス（１２６）で満たされたチューブ（１２４）内に封止された第３の電極（１２２）および第４の電極（１２２）を備える、請求項１記載のスパークギャップ装置（１００）。
【請求項３】
第３の電極（１２２）、前記第４の電極（１２２）、または両方はワイヤ電極を備え、前記不活性ガス（１２６）は窒素である、請求項２記載のスパークギャップ装置（１００）。
【請求項４】
前記チューブ（１２４）内の前記不活性ガス（１２６）の圧力は、約５トールである、請求項２記載のスパークギャップ装置（１００）。
【請求項５】
前記放電プローブ（１２１）は、前記第３の電極（１２２）に電圧を印加するように構成された電源（１２８）を備える、請求項２記載のスパークギャップ装置（１００）。
【請求項６】
前記放電プローブ（１２１）は、前記第２の表面に向かって前記光を放出するように構成されている、請求項１記載のスパークギャップ装置（１００）。
【請求項７】
前記第１の電極（１０２）および前記第２の電極（１０４）は、封止された容器（１０５）内に配設される、請求項１記載のスパークギャップ装置（１００）。
【請求項８】
前記放電プローブ（１２１）は、前記封止された容器（１０５）の外側に配置される、請求項７記載のスパークギャップ装置（１００）。
【請求項９】
前記第１の電極（１０２）はカソードを備え、前記第２の電極（１０４）はアノードを備える、請求項１記載のスパークギャップ装置（１００）。
【請求項１０】
前記スパークギャップ装置（１００）は、放射性構成要素を含まない、請求項１記載のスパークギャップ装置（１００）。
【請求項１１】
導電性プラズマを発生させる方法であって、
第１の電極（１０２）および第２の電極（１０４）を備え、前記第１の電極（１０２）が前記第２の電極（１０４）に面する表面（１３０）を備えているスパークギャップ（１００）にわたって電圧を印加するステップと、
光源（１２０）として放電プローブ（１２１）を用いて前記第１の電極（１０２）の前記表面（１３０）で自由電子を発生させるステップと、
前記自由電子に続いて、前記スパークギャップ（１００）にわたって前記導電性プラズマを発生させるステップとを備える方法。
【請求項１２】
自由電子は、放射性同位元素によって生成されない、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記放電プローブ（１２１）は、不活性ガス（１２６）で満たされたチューブ（１２４）内に封止された第３の電極（１２２）を備える、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
第３の電極（１２２）はワイヤ電極を備え、前記不活性ガス（１２６）は窒素である、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の電極（１０２）および前記第２の電極（１０４）は、封止された容器（１０５）内に配設される、請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書中に開示された主題は、点火システムまたは他の適切なシステムに使用するためのスパークギャップに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークギャップは、端子間の電圧が低いときに開き、そして端子間の電圧が設計値（例えば、３ｋＶ）を超えるときに閉じる受動的な２端子スイッチである。そして、スパークギャップは、電流が低レベルへ落ちたときに、または電圧源からのエネルギーの大部分が消散したときに再び開く。内部的に、電流は、大気圧近くのガスまたはガス混合気（例えば、Ａｒ−Ｈ2−Ｋｒ）で満たされている小さい「ギャップ」（ｍｍ程度）だけ分離されている２つの金属電極間で運ばれる。このガスは、通常絶縁であるが、２つの電極の間の電圧が降伏電圧に対応する設計値を超えるときにそれは導電性プラズマ「スパーク」になる。
【０００３】
様々な応用について、関心のパラメータの１つは、十分な電圧がスパークギャップに印加されているときとそれが導電性になるときの間の時間であり得る。この時間は、絶縁体から導体へガスが転移するのを開始する「降伏」プロセスに対応する。
【０００４】
２ステップのプロセスとして電気的な降伏の理想化された役立つ図があり、すなわち、第１の電子が出現する「統計的な」時間、その後の高導電状態へ電子が「電子なだれ」する「形成の」時間である。自由電子は、ある時間にギャップ内の位置で出現し、電極間の電位差によって作り出される電場によって加速させられる。電子が十分なエネルギーを得ると、電子がガス原子または分子をイオン化し第２の自由電子を解放するいくらかの確率が存在する。次いで、各電子は加速させられ、このプロセスが繰り返し、ガスを高導電性にさせる電子なだれに至る。エネルギー利得および増倍プロセスは、様々なエネルギーおよび粒子損失プロセスを克服しなければならず、第１の自由電子は、最大効率のための（例えば、負の電極のまたはその近くの）好ましい位置において生成されるべきである。
【０００５】
第２の（電子なだれの）プロセスに必要な時間は、「形成のタイムラグ」である。形成のタイムラグは一般に短く、実際には無視することができる。したがって、第１のプロセス（最初の電子）に必要な時間は、「統計的なタイムラグ」であり、統計的なタイムラグは、実施において主な関心となっているこの「第１の電子の問題」である。実験機器または大型の放電ランプなどの一部の装置では、「第１の電子の問題」は、宇宙線が装置内のガス原子、ガス分子、または表面と衝突するときに自由電子を生成するのを待つ以外に何もしないことによって解決される。電子イオン対は、常に、装置および構造内のガス体積に簡単に貫入することができるエネルギーいっぱいの宇宙線によって大気内で所与の速度で生成されている。ガイガー計数管は、そのような現象を検出する装置の一例である。
【０００６】
しかしながら、広く普及している宇宙線プロセスは、スパークギャップを組み込む多くの装置の信頼できる動作に必要であり得る必要な時間フレーム内に有効な自由電子を生成するために頼ることができない。特に、スパークギャップを用いる装置については、相互作用体積（電極間の領域）が比較的小さいので、典型的には、時間フレームがあまりに短すぎて、宇宙線ベースのプロセスに頼ることができない。
【０００７】
代わりに、スパークギャップの状況における第１の電子の問題を解決する従来の手法（および他の装置における小さい放電ランプなどの同様の問題の取扱い）は、例えば放射性クリプトン８５（例えば、85Ｋｒ）の形態の放射能源を加えることであり、これはベータ崩壊を受けてエネルギーいっぱい（６８７ｋｅＶ）の電子を放出し、シード電子を発生させ、統計的なタイムラグを許容できる値へ減少させる。トリチウムまたはトリウムなどの他の放射性材料が使用されることもある。放射性構成要素の追加は、「放射線による促進」と呼ばれることもある。
【０００８】
しかしながら、放射性材料は、極微量のレベルでも、これらの材料が製造、取扱い、および発送の費用に加わるので、構成要素または製品において一般に望ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第８１７３０７５号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態では、スパークギャップ装置は、第１の表面を有する第１の電極と、第１の表面からずれているとともに面している第２の表面を有する第２の電極と、スパークギャップが動作しているときに光源によって放出された光子が第１の表面に入射しこの第１の表面から電子放出を引き起こすように少なくとも第１の表面に向かって光を放出するように構成されている放電プローブとを備える。
【００１１】
別の実施形態では、点火装置は、動作中に燃料流または蒸気を点火するように構成された１つまたは複数のイグナイタと、１つまたは複数の励磁器構成要素とを備え、各々はそれぞれのイグナイタに接続され、各励磁器構成要素は、スパークギャップが動作しているときに自由電子を発生させるために光源として放電プローブを有するスパークギャップを備える。
【００１２】
またさらなる実施形態では、導電性プラズマを発生させる方法は、第１の電極および第２の電極を有し、この第１の電極が第２の電極に面する表面を備えているスパークギャップにわたって電圧を印加するステップと、光源として放電プローブを用いて第１の電極の表面で自由電子を発生させるステップと、自由電子を発生させるステップに続いて、スパークギャップにわたって導電性プラズマを発生させるステップとを含む。
【００１３】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むとより良く理解されよう。同じ参照符号は、図面全体を通じて同じ部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本手法に関連した概念を説明するようにスパークギャップ動作時の時間に対する電圧を示すグラフである。
【図２】本開示の態様によるスパークギャップおよび光源を示す図である。
【図３】本開示の態様による光源を含まないスパークギャップの性能と比較した図２の光源を含むスパークギャップの性能のグラフである。
【図４】本開示の態様による本明細書中に述べられたようなスパークギャップを備える点火構成要素を用いたエンジン、ここではジェットエンジンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、１つまたは複数の特定の実施形態を説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を行うために、必ずしも実際の実施の全ての特徴が、本明細書中に記載されているのではない可能性がある。あらゆるエンジニアリングまたは設計プロジェクトにあるような何らかのそのような実際の実施の開発では、システム関連の制約、およびビジネス関連の制約の尊守など開発者の特定の目標を実現するために実施に特有の多数の決定がなされなければならず、これは実施により異なり得ることを理解されたい。さらに、そのような開発努力は、複雑で時間がかかり得るが、それにもかかわらずこの開示の利益を有する当業者にとって設計、製作、および製造に関する日常的な作業であることを理解されたい。
【００１６】
本発明の様々な実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、要素のうち１つまたは複数があることを意味するものである。用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む、備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であり、挙げた要素以外の追加の要素があり得ることを意味するものである。さらに、以下の説明においていずれの数字で表す例も、非限定であることが意図され、したがって追加の数字で表す値、範囲、および割合は、開示した実施形態の範囲内である。
【００１７】
本手法は、内燃機関用の点火システム、およびサージ保護、電力スイッチング等などの他の状況に使用されるスパークギャップなどのスパークギャップに関する。
【００１８】
本明細書中に使用される概念および用語を導入することによって、図１にスパークギャップの動作の説明のための例を示す。この例では、電圧波形１０が傾斜である場合、電圧上昇の速度は６ｋＶ／ｓであり、所望の電圧定格は３±０．０５ｋＶであり、そして点１２（スパークギャップが放電するのに十分な電圧に到達する時間）から点１４（スパークギャップが閉じるときの時間）までの合計時間は、１７ｍｓ以下であるべきである。この時間は、絶縁体から導体へガスが転移するのを開始する「降伏」プロセスに対応する。
【００１９】
図１から理解できるように、降伏電圧２２は、スパークギャップの固有の特性、および回路の他の特性によって定められる電圧傾斜１０に依存する。電圧上昇の速度がより遅ければ、点１２と点１４の間の電圧上昇は減少し、したがって点１２は、それが回路特性に依存しないので、スパークギャップの「固有」の降伏電圧と呼ばれることもある。
【００２０】
上述したように、電気的な降伏の理想化された役立つ図は、２ステップのプロセスとしてそれを見るものであり、第１の電子が（時間２０で）出現する「統計的な」時間１６に対応する第１の構成要素と、その後のスパークギャップが閉じるときの時間２２に生じる高導電状態へ電子が「電子なだれ」する「形成」の時間１８に対応する第２の構成要素とを有するものである。この例では、スパークギャップが放電するのに十分な電圧３０とスパークギャップが閉じる電圧３２との間の差は、ギャップ電圧の変化３４である。
【００２１】
根本的な概念の観点では、自由電子は、ある時間にスパークギャップを囲むガス内の位置で出現し、電極間の電位差によって作り出される電場によって加速させられる。自由電子が十分なエネルギーを得ると、自由電子がガス原子または分子をイオン化し第２の自由電子を解放するいくらかの確率が存在する。次いで、各電子は加速させられ、このプロセスが繰り返し、ガスを高導電性にさせる電子なだれに至る。エネルギー利得および増倍プロセスは、様々なエネルギーおよび粒子損失プロセスを克服しなければならず、好ましくは第１の電子は、最大効率のための（例えば、負の電極またはカソードの近くの）ある位置において生成される。
【００２２】
上述したように、第１のプロセス（すなわち、最初の電子の解放）に必要な時間１６は「統計的タイムラグ」と呼ばれ、それは本手法によって対処されるこの「第１の電子の問題」である。本手法は、一般的に望ましくない電離放射線源（例えば、85Ｋｒ）をもたらす従来の手法に頼らずにスパークギャップにおける第１の電子問題（すなわち、統計的なタイムラグ）を解決するものであり、したがってこれは、「放射線による促進」を用いない。同様に、典型的には宇宙線はスパークギャップの点火の状況（または他の工業的状況もしくは機械的状況）に必要とされる十分な速度で第１の電子を発生させるのに十分でないので、本手法は、最初の電子を発生させるためにそのような光線の効果だけに頼らない。
【００２３】
先に念頭に導入したものに伴って、本手法では、85Ｋｒはスパークギャップから排除され、代わりに光電効果がシード電子を発生させるために用いられる。例によれば、一実施では、適切または十分なレベルの放射束で特定または設計された公称波長（または波長の範囲）にて放出する光源（例えば、不活性ガスが満たされた封止されたチューブ内に電極を備える放電プローブ）が用いられる。
【００２４】
光電プロセスでは、材料による光子の吸収によって、材料に電子を放出させる。光子のエネルギーは、材料の仕事関数を超えなければならない。材料の仕事関数は、典型的には２〜６電子ボルトの範囲内である。光子のエネルギーεは、式ε＝ｈｃ／λによってその波長λに関連しており、ただし、ｈはプランク定数であり、ｃは光速である。実際の単位では、ε＝１２４０／λであり、ただし、εは電子ボルトの単位であり、ナノメートルの単位のλである。したがって、光電子放出を有効なものとするために、光の波長は、２〜６電子ボルトに対応する２００〜６００ナノメートルの範囲内のある値よりも短くすべきであり、正確な値は、特定の材料に依存する。
【００２５】
さらに、光源がスパークギャップの光透過性容器（例えば、ガラス）の外側に位置する場合、容器の分光透過が検討されるべきである。一例として、ホウケイ酸ガラスは、４電子ボルトのエネルギーに相当する３００ナノメートル未満の波長で強く吸収する。したがって、一例によれば、所与の材料が３電子ボルトの仕事関数を有すると共に、光源が光電子を生成するためにガラス容器の外側に配置される場合、エネルギー３〜４電子ボルト（３００〜４００ナノメートル）の光子だけが有効となる。４００ナノメートルよりも長い波長を有する光子は、光電子放出を引き起こすのに十分なエネルギーを有さず、３００ナノメートルよりも短い波長を有する光子は、ガラスによって吸収される。したがって、本明細書中に述べられたように、光電的に刺激される材料、用いられる光の波長、および容器の透過性特性は、設計および構成またはスパークギャップシステムにおいて全て検討されるべき要因である。他の実施形態では、光源は、容器の内側に配置することができることに留意されたい。
【００２６】
先に念頭においたものに関して、光源（例えば、不活性ガスを有するチューブ内に封止されたワイヤ電極を有する放電プローブ）は、スパークギャップの電極（例えば、カソードおよび／またはアノード）のうちの１つに関して設けられ、電極の表面に入射する放出光子は、光電効果によって電極に電子を放出させる。次いで、これらの電子は、ガス放電または降伏現象を開始させるのに利用可能である。いくつかの実施によれば、光源から光子が入射するとともに電子を放出する電極は、コーティングされた表面または他の放射性コーティング（例えば、特定目的の放射性コーティング）を有する電極とは反対に、および光電極（例えば、光量子に応じて電子を放出するためのコーティングまたは組成を特に有する光電カソードまたは他の環状電極もしくはコイル）とは対照的に、従来の電極（例えば、従来の導電性の金属の基板および表面）である。しかしながら、他の実施形態では、コーティングされた表面および／または光電極を有する電極が利用されてもよい。
【００２７】
一実施では、所与のスパークギャップの構成または適用について適切な（または最適な）範囲の波長および／または光束を見つけるように調整することができる光源が使用され得る。一実施形態では、光源は、不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン、または別の適切な不活性ガス）で満たされた容器内に封止されたワイヤ電極（例えば、２つ以上の電極）を備える放電プローブとすることができる。スパークギャップを降伏させるのに十分な光を発生させる放電プローブは、最小閾値電流で動作することができる。先に念頭においたものに関して、図２は、点火システム（例えば、内燃機関）、サージ保護の状況、または電力スイッチングに使用するのに適したスパークギャップ１００の一例を示す。本明細書中に述べられているスパークギャップ１００は、ガス混合気１０６を収容する封止された環境１０５（例えば、ガラスの容器またはハウジング）内の分離された一対の電極（すなわち、アノード１０２、およびカソード１０４）の組立体に関する。
【００２８】
一実施では、光源１２０が用いられ得る。そのような一例では、光源１２０は、様々なギャップの降伏電圧に関する波長（光子エネルギー）および光子束の影響を評価し、それによって様々なギャップタイプおよび／または距離に適した光子エネルギーおよび／または光子束の適切な範囲を特定するために使用することができる。図２の例示的な実施形態に示されるように、光源１２０は、不活性ガス１２６（例えば、窒素）で満たされたチューブ１２４内に封止された電極１２２（例えば、２つ以上のワイヤ電極）を備える放電プローブ１２１とすることができる。いくつかの実施形態では、チューブ１２４内の不活性ガス１２６の圧力は、１トールから１０トールの間、２トールから８トールの間、または４トールから６トールの間とすることができる。他の実施形態では、チューブ１２４内の不活性ガス１２６の圧力は、およそ５トール（例えば、その５％内または１０％内）であり得る。
【００２９】
いくつかの実施形態では、光源は、第１の電子の問題をやはり有し得る。しかしながら、光源１２０は、第１の電子の問題を低減させるためにスパークギャップ１００の動作状態に基づいて調節および／または調整することができる。例えば、光源１２０は、（例えば、宇宙線を遮断するために）第１の電極１０２と第２の電極１０４の間のギャップよりも大きくすることができ、光源１２０は、（例えば、場の放出を促すために）先のとがった電極を備えてもよく、または光源１２０内で利用されるガスは、（例えば、適切な光子波長が達成される限り）改質されてもよい。
【００３０】
放電プローブの電極１２２から光を発生させるために、直流（ＤＣ）電圧が、電源１２８から電極１２２へ供給され得る。結果として、電流（例えば、約１ミリアンペア）が、放電プローブの不活性ガス１２６を通じて流れることができる。いくつかの実施形態では、放電プローブの第１の電極１２２は、電源１２８に結合することができ、放電プローブの第２の電極１２２は、第１の電極１０２、第２の電極１０４または両方に結合することができる。他の実施形態では、電極１２２を有する光源１２０の電源１２８は、スパークギャップ１００の電極１０２および１０４のための電源と同じものにすることができる。いくつかの実施形態では、電源１２８から電極１２２へ供給される直流電圧の量は、光源によって放出された光の波長、周波数、および／またはエネルギーの量を調整することができる。加えて、電力供給装置１２８は、光源１２０を始動させる時間を考慮に入れるように、スパークギャップ１００が作動させられる前に、十分な電圧を光源１２０に十分に印加するように構成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、電力供給装置１２８は、スパークギャップ１００が放電するための所望の時間の前に、１００ミリ秒（ｍｓ）から２００ｍｓの間で光源１２０に電圧を与えることができる。
【００３１】
光源１２０は、予め決定された特性（例えば、波長、周波数、束など）を有する光を生み出すために、不活性ガス１２６、不活性ガス１２６の圧力、電極１２２へ供給される直流電圧の量、および／または電極１２２の構成の様々な組み合わせを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、光源１２０は、１００マイクロメートル（μｍ）から１０００μｍの間、２００μｍから８００μｍの間、または３００μｍから５００μｍの間の波長を有する光を発生させることができる。いくつかの実施形態では、光源１２０の波長は、光源１２０内のガス組成によって調整することができ、光源１２０の強度は、電源１２８によって調整することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、光源１２０は、スパークギャップ１００の封止された環境１０５の内側に配置することができる。他の実施形態では、光源１２０は、（例えば、図２に示されたような）スパークギャップの封止された環境１０５の外側であり得る。例えば、光源１２０は、封止された環境１０５の外面に取りつけることができ、光源１２０は、電極１０２および／または１０４のうちの少なくとも１つの表面１３０へ光（例えば、光子）を向ける。光子が光源１２０から放出され、スパークギャップ１００の電極１０２および／または１０４のうちの少なくとも１つの表面１３０へ向けられるとき、降伏現象は、光電効果によってスパークギャップ１００内で開始され得る。
【００３３】
放電プローブによって放出された光のスペクトルおよび／または強度が温度変動の影響を比較的受けないので、本明細書中に開示された光源１２０を利用することによって、スパークギャップが幅広い温度範囲にわたって動作することを可能にすることができる。例えば、放電プローブ１２１の電極１２２は、金属材料（例えば、銅、アルミニウム、タングステン、または別の適切な金属材料）を含むことができ、これらは、比較的高温に耐えるように構成することができる。さらに、放電プローブ内（例えば、チューブ１２４内）の電流が比較的低いので、光源１２０の動作寿命が向上し得る。
【００３４】
図３は、85Ｋｒすなわち光源１２０を含まないスパークギャップと比較したときの光源１２０（例えば、不活性ガス１２６で満たされたチューブ１２４内に封止された電極１２２を有する放電プローブ）を有するスパークギャップ１００についての降伏電圧という点での結果を示すグラフである。図３の例示の実施形態に示されるように、光源１２０を有するスパークギャップ１００のうちの３つ（実行４〜６）が、光源１２０または85Ｋｒのいずれも含まない３つのスパークギャップ（実行１〜３）と比較された。各スパークギャップのワイブル確率はｙ軸１４０上に示されており、降伏電圧はｘ軸１４２上に示されている。本明細書中に使用されるとき、ワイブル確率は、所与のスパークギャップのいくつかの動作（例えば、１００回の動作）（例えば、実行１〜６）にわたっての降伏電圧の変動の統計的な分布を言及し得る。図３に示されるように、光源１２０を有するスパークギャップ１００（実行４〜６）は、一般に、光源１２０を含まないスパークギャップ（実行１〜３）と比較したときに、きつい分布の降伏電圧と、よりきつい分布の降伏電圧をもたらす。
【００３５】
本手法は降伏電圧の減少に向けられておらず、これは他の内容における問題であり得ることに留意されたい。代わりに、本手法は、特に降伏電圧を減少させないように85Ｋｒがないきつい分布の降伏電圧を提供することに向けられている。先に念頭においたものに関して、本手法は、スパークギャップ１００への適用について（以下により詳細に述べられるように）光子のエネルギーおよび光子束を適切な範囲で使用することに関する。
【００３６】
先に念頭においたものに関して、図４は、光源１２０を用いたスパークギャップ１００が用いられ得るエンジン１５０、ここではジェットエンジンの一例を示す。例えば、スパークギャップ１００は、燃料流または蒸気が燃焼されるエンジン１５０用の燃料点火システム１５２の一部として含まれ得る。この例では、スパークギャップ１００は、１つまたは複数のイグナイタ１５４のために設けられ得る。例えば、各スパークギャップ１００は、対応するリード線１６０を介してそれぞれのイグナイタ１５４とやり取りする励磁器構成要素１５６の一部として設けられ得る。このやり方では、所与のスパークギャップ１００の含まれるスパークの現象は、スパークギャップ１００の電極間の電導性の流れに対応し、対応するイグナイタ１５４における点火の現象、およびエンジン１５０の動作中の点火の現象を引き起こすことができる。図４に示されたもののようなエンジン１５０が、（例えば、点火システムの一部として）本明細書中に述べられたようなスパークギャップ１００のための可能な用途の１つであるが、現在開示されているようなスパークギャップ１００は、他の点火の状況および非点火の状況に使用することもできる。
【００３７】
本発明の技術的な効果は、スパークギャップでシード電子を発生させる代替の手法を含み、本装置の同じ性能および機能を維持しつつ85Ｋｒがスパークギャップに典型的に存在するガス混合気から排除されることを可能にする。本手法は、シード電子を生成するために、特定レベルの放出束で特定の公称波長（または波長範囲）を有する光源を用いて光電効果を利用する。光源（例えば、不活性ガスで満たされた封止されたチューブ内に電極を備える放電プローブ）が、スパークギャップの電極の一方（例えば、カソード）の表面に対して設けられ、電極の表面に入射する放出された光子によって、電極の表面にガス放電または降伏現象を開始させるのに必要な電子を放出させる。本手法は、スパークギャップ１００または点火システムの残りの部分の製造において大きな変化がないように既存のパッケージに後付けすることができる。
【００３８】
本明細書は、例を用いて本発明を最良の形態を含めて本発明を開示し、任意の装置またはシステムを作製および使用し、任意の組み込まれた方法を実行するなど本発明を当業者が実施することも可能にする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言からわずかに異なる均等な構成要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。
【符号の説明】
【００３９】
１０  電圧波形、電圧傾斜
１２  点
１４  点
１６  「統計的な」時間
１８  「形成」の時間
２０  時間
２２  降伏電圧、スパークギャップが閉じるときの時間
３０  スパークギャップが点火するのに十分な電圧
３２  スパークギャップが閉じる電圧
３４  ギャップ電圧の変化
１００  スパークギャップ、スパークギャップ装置
１０２  アノード、第１の電極、スパークギャップ１００の電極
１０４  カソード、第２の電極
１０５  封止された環境、封止された容器
１０６  ガス混合気
１２０  光源
１２１  放電プローブ
１２２  電極
１２４  チューブ
１２６  不活性ガス
１２８  電源、電力供給装置
１３０  表面
１４０  ｙ軸
１４２  ｘ軸
１５０  エンジン
１５２  燃料点火システム
１５４  イグナイタ
１５６  励磁器構成要素
【図１】
2018041721.tif 000003
【図２】
2018041721.tif 000004
【図３】
2018041721.tif 000005
【図４】
2018041721.tif 000006
【外国語明細書】
2018041721000001.pdf