JP2012159038A - 電磁波のシールド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼室１０に電磁波を放射して電磁波プラズマを生成するプラズマ生成装置１から漏洩する電磁波による周辺の電子機器等への影響を防止する。
【解決手段】電磁波のシールド構造５は、エンジン本体３においてプラズマ生成装置１が取り付けられた装置取付面３ａを被覆する被覆部材２を備えている。被覆部材２は、プラズマ生成装置１が放射する電磁波を透過しない部材、又はプラズマ生成装置１が放射する電磁波を吸収する部材により構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電磁波が拡散することを阻止するための電磁波のシールド構造に関するものである。

従来から、燃焼室に電磁波を放射してプラズマを生成するプラズマ生成装置が知られている。この種のプラズマ生成装置が、例えば特許文献１に開示されている。

具体的に、特許文献１には、スパークプラグの放電ギャップでスパーク放電を生じさせると共に、その放電ギャップに向けてマイクロ波を放射するプラズマ拡大装置が記載されている。スパークプラグには、高電圧パルスとマイクロ波パルスとが供給される。高電圧パルスによりスパーク放電が生成され、そのスパーク放電により生成されたプラズマがマイクロ波パルスからエネルギーを受ける。これにより、プラズマ領域の電子が加速され、プラズマの体積が増大する。

また、このようなプラズマ生成装置が適用されたエンジンに対して設けられた電磁波のシールド構造が知られている。特許文献２の電磁波漏洩防止装置では、少なくとも吸気系に、燃焼室内から漏洩する電磁波を遮断する遮断手段が設けられている。

特開２００９−３８０２５号公報 特開２０１０−１０１１７６号公報

ところで、電磁波は、燃焼室以外にプラズマ生成装置そのものから漏れることがある。そのような場合、従来の電磁波のシールド構造では、電磁波の拡散を防止することができない。従って、プラズマ生成装置から漏れる電磁波がエンジンを制御する電子機器等に悪影響を与えるおそれがある。また、自動車用のエンジンである場合には、自動車に搭載された他の電子機器にも悪影響を与えるおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃焼室に電磁波を放射して電磁波プラズマを生成するプラズマ生成装置から漏洩する電磁波による周辺の電子機器等への影響を防止することにある。

第１の発明は、燃焼室が形成されたエンジン本体に取り付けられ、燃焼室に電磁波を放射して電磁波プラズマを生成するプラズマ生成装置から漏れた電磁波が拡散することを阻止するための電磁波のシールド構造を対象とする。そして、この電磁波のシールド構造は、上記プラズマ生成装置が放射する電磁波を透過しない部材、又は上記プラズマ生成装置が放射する電磁波を吸収する部材により構成され、上記エンジン本体において上記プラズマ生成装置が取り付けられた装置取付面を被覆する被覆部材を備えている。

第１の発明では、装置取付面を被覆する被覆部材が、プラズマ生成装置が放射する電磁波を透過しない部材、又はプラズマ生成装置が放射する電磁波を吸収する部材により構成されている。プラズマ生成装置から漏れた電磁波は、被覆部材の外側へほとんど漏れずに、被覆部材の内側で減衰してゆく。第１の発明では、プラズマ生成装置が放射する電磁波を透過しない部材、又はプラズマ生成装置が放射する電磁波を吸収する部材により装置取付面を被覆することで、プラズマ生成装置から漏れた電磁波が被覆部材の外側へほとんど漏れないようにしている。

第２の発明は、第１の発明において、上記エンジン本体の上面が、エンジンルームを形成する開閉式のボンネットに対面すると共に装置取付面を構成し、上記被覆部材は、上記ボンネットの内面から突出し、ボンネットが閉じられた状態において装置取付面の周囲を囲い、ボンネットと共に装置取付面を被覆する。

第２の発明では、装置取付面を被覆するためにボンネットが利用される。プラズマ生成装置が燃焼室へ電磁波を放射するのは、エンジンの動作時であり、通常はボンネットが閉じられている。従って、プラズマ生成装置が燃焼室へ電磁波を放射する際に閉じられるボンネットと共に、被覆部材が装置取付面を被覆するようにしている。

第３の発明は、第２の発明において、ボンネットの内面のうち被覆部材に囲われた領域に設けられて、プラズマ生成装置が放射する電磁波を吸収する電磁波吸収部材を備えている。

第３の発明では、ボンネットの内面のうち被覆部材に囲われた領域に、電磁波吸収部材が設けられている。従って、被覆部材の内側の電磁波が電磁波吸収部材により吸収される。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、上記エンジン本体では、燃焼室の混合気に点火するための点火プラグがプラグホールに取り付けられ、上記プラズマ生成装置は、電磁波を発振する電磁波発振器が上記点火プラグの中心電極に電気的に接続され、該中心電極をアンテナとして利用して燃焼室へ電磁波を放射し、上記プラグホールには、上記電磁波発振器と上記中心電極とを接続する同軸線路が内部へ設けられた接続ユニットが挿入される一方、上記プラグホールの内面と上記接続ユニットの外面との間に設けられ、上記プラグホールの外側へ電磁波が漏洩することを阻止する漏洩阻止手段を備えている。

第４の発明および第１０の発明では、プラグホールの内面と上記接続ユニットの外面との間に設けられた漏洩阻止手段により、プラグホールの外側へ電磁波が漏洩することが阻止される。

第５の発明は、第４の発明において、漏洩阻止手段が導電性のグリスである。

第５の発明では、漏洩阻止手段が導電性のグリスである。

第６の発明は、第５の発明において、上記プラグホールの内面及び上記接続ユニットの外面の少なくとも一方に形成されて、上記導電性のグリスを保持するための保持手段を備えている。

第６の発明では、導電性のグリスを保持するための保持手段を設けている。

第７の発明は、第４の発明において、上記漏洩阻止手段が、上記接続ユニットの外面を覆う金属メッキである。

第８の発明は、第７の発明において、上記接続ユニットのうち外面が上記金属メッキで覆われた部分は、外側へ膨出して上記プラグホールの内面に押しつけられる。

第８の発明では、金属メッキがプラグホールの内面に押しつけられる。

第９の発明は、燃焼室が形成されたエンジン本体の上面に取り付けられ、燃焼室に電磁波を放射して電磁波プラズマを生成するプラズマ生成装置から漏れた電磁波が拡散することを阻止するための電磁波のシールド構造を対象とする。そして、この電磁波のシールド構造は、上記エンジン本体の上面は、エンジンルームを形成する開閉式のボンネットに対面する一方、上記ボンネットの内面に設けられて、上記プラズマ生成装置が放射する電磁波を吸収する電磁波吸収部材を備えている。

第９の発明では、ボンネットの内面に、電磁波吸収部材が設けられている。従って、プラズマ生成装置から漏れた電磁波が電磁波吸収部材により吸収される。

第１０の発明は、燃焼室が形成されたエンジン本体に設けられ、燃焼室に電磁波を放射して電磁波プラズマを生成するプラズマ生成装置から漏れた電磁波が拡散することを阻止するための電磁波のシールド構造であって、上記エンジン本体では、燃焼室の混合気に点火するための点火プラグがプラグホールに取り付けられ、上記プラズマ生成装置は、電磁波を発振する電磁波発振器が上記点火プラグの中心電極に電気的に接続され、該中心電極をアンテナとして利用して燃焼室へ電磁波を放射し、上記プラグホールには、上記電磁波発振器と上記中心電極とを接続する同軸線路が内部へ設けられた接続ユニットが挿入される一方、上記プラグホールの内面と上記接続ユニットの外面との間に設けられ、上記プラグホールの外側へ電磁波が漏洩することを阻止する漏洩阻止手段を備えている。

第１乃至第３の各発明では、プラズマ生成装置が放射する電磁波を透過しない部材、又はプラズマ生成装置が放射する電磁波を吸収する部材により装置取付面を被覆することで、プラズマ生成装置から漏れた電磁波が被覆部材の外側へほとんど漏れないようにしている。従って、プラズマ生成装置から漏れた電磁波が拡散することを阻止することができ、エンジンの周辺の電子機器への悪影響を阻止することができる。

また、上記第２の発明では、プラズマ生成装置が燃焼室へ電磁波を放射する際に閉じられるボンネットと共に、被覆部材が装置取付面を被覆するようにしている。従って、少ない部材でプラズマ生成装置から漏れた電磁波が拡散することを阻止することができる。

また、上記第３の発明では、被覆部材の内側の電磁波が電磁波吸収部材により吸収される。従って、プラズマ生成装置から漏れた電磁波が被覆部材の外側へさらに漏れにくくなり、プラズマ生成装置から漏れた電磁波が拡散することを確実に阻止することができる。

また、第４及び第１０の各発明では、プラグホールにおいて電磁波の漏洩が阻止されるので、さらに確実に電磁波の漏洩を阻止することができる。

また、第５の発明では、漏洩阻止手段が導電性のグリスであるため、比較的容易に漏洩阻止手段を設けることが可能である。

また、第６の発明では、導電性のグリスを保持するための保持手段を設けているので、漏洩阻止手段の性能の低下を抑制することができる。

また、第８の発明では、金属メッキがプラグホールの内面に押しつけられるので、金属メッキとプラグホールとの隙間をなくし、電磁波の漏洩を確実に阻止することができる。

また、上記第９の発明では、プラズマ生成装置から漏れた電磁波が電磁波吸収部材により吸収される。従って、プラズマ生成装置から漏れた電磁波が拡散することを阻止することができる。

実施形態におけるエンジンの概略構成図である。 実施形態におけるプラズマ生成装置の概略構成図である。 実施形態における電磁波のシールド構造の概略構成図である。 実施形態の変形例１における電磁波のシールド構造の概略構成図である。 実施形態の変形例３におけるホール側漏洩阻止部の概略構成図である。 実施形態の変形例４におけるホール側漏洩阻止部の概略構成図である。 実施形態の変形例４におけるホール側漏洩阻止部の別の構成を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本実施形態は、燃焼室１０に電磁波を放射することにより電磁波プラズマ（マイクロ波プラズマ）を形成するプラズマ生成装置１から漏れた電磁波が拡散することを阻止するための電磁波のシールド構造５である。プラズマ生成装置１は、エンジン６の着火装置を構成し、燃焼室１０が形成されたエンジン本体３に取り付けられている。以下では、電磁波のシールド構造５について説明する前に、まずエンジン６について説明する。
−エンジンの構成−

本実施形態のエンジン６は、ピストン２３が往復動するレシプロタイプのエンジンである。エンジン６は例えば自動車に搭載されている。エンジン６は、エンジン本体３とプラズマ生成装置１とを備えている。

エンジン本体３は、図１に示すように、シリンダブロック２１とシリンダヘッド２２とピストン２３とを備えている。シリンダブロック２１には、横断面が円形のシリンダ２４が複数形成されている。各シリンダ２４内には、ピストン２３が摺動自在に設けられている。ピストン２３は、コネクティングロッドを介して、クランクシャフトに連結されている（図示省略）。クランクシャフトは、シリンダブロック２１に回転自在に支持されている。各シリンダ２４内においてシリンダ２４の軸方向にピストン２３が往復運動すると、コネクティングロッドがピストン２３の往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換する。

シリンダヘッド２２は、ガスケット１８を挟んで、シリンダブロック２１上に載置されている。シリンダヘッド２２は、シリンダ２４及びピストン２３と共に、燃焼室１０を区画している。シリンダヘッド２２には、各シリンダ２４に対して、中心電極１５ａと接地電極１５ｂの間に放電ギャップが形成されたスパークプラグ１５が１つずつ設けられている。また、シリンダヘッド２２には、各シリンダ２４に対して、吸気ポート２５及び排気ポート２６が形成されている。吸気ポート２５には、吸気ポート２５を開閉する吸気バルブ２７と、燃料を噴射するインジェクター２９とが設けられている。一方、排気ポート２６には、排気ポート２６を開閉する排気バルブ２８が設けられている。

プラズマ生成装置１は、エンジン本体３の燃焼室１０の混合気を着火させる。プラズマ生成装置１は、図２に示すように、点火コイル３１とスパークプラグ１５とパルス電源３２とマグネトロン３３と混合器３４を備えている。点火コイル３１は、高電圧パルスを混合器３４に出力する。パルス電源３２はマグネトロン３３に電力を供給する。電力を受けたマグネトロン３３は、混合器３４にマイクロ波パルスを出力する。混合器３４は、高電圧パルスとマイクロ波パルスを混合してスパークプラグ１５の中心電極１５ａに出力する。そうすると、スパークプラグ１５の放電ギャップでスパーク放電が生じ、そのスパーク放電により生じたプラズマに対して中心電極１５ａからマイクロ波が照射される。スパーク放電により生じたプラズマは、マイクロ波のエネルギーを吸収して拡大する。このようにして、プラズマ生成装置１は非平衡のマイクロ波プラズマを形成する。

本実施形態では、混合器３４を設けることで、スパークプラグ１５の中心電極１５ａがアンテナを兼ねるようにしている。しかし、混合器３４を設けずに、スパークプラグ１５の放電ギャップにマイクロ波を照射できるように、スパークプラグ１５とは別途にアンテナを設けてもよい。また、スパークプラグ１５において中心電極１５ａが埋設された筒状の絶縁体に、中心電極１５ａとは電気的に絶縁させたアンテナを埋設させてもよい。
−電磁波のシールド構造−

本実施形態のエンジン６が搭載された自動車７には、図３に示すように、電磁波のシールド構造５が設けられている。電磁波のシールド構造５は、プラズマ生成装置１が放射する電磁波を透過しない、又はプラズマ生成装置１が放射する電磁波を吸収する被覆部材２により、プラズマ生成装置１を覆うものである。

ここで、プラズマ生成装置１は、エンジンルーム８に設けられたエンジン本体３の上面に取り付けられている。エンジン本体３の上面は、エンジン本体３においてプラズマ生成装置１が取り付けられた装置取付面３ａを構成している。エンジン本体３の上面は、エンジンルーム８を形成する開閉式のボンネット４に対面している。

電磁波のシールド構造５は、上述の被覆部材２を備えている。被覆部材２は、金属板、マイクロ波が通過しない金網状部材、又はマイクロ波を吸収する部材により構成されている。被覆部材２は、ボンネット４の内面に設けられ、そのボンネット４の内面から突出している。被覆部材２は、枠状に形成され、ボンネット４が閉じられた状態において装置取付面３ａの全周囲を囲う。被覆部材２は、ボンネット４が閉じられた状態において、ボンネット４と共に装置取付面３ａを被覆する。ボンネット４を開けた状態では、装置取付面３ａは被覆部材２から開放される。
−実施形態の効果−

本実施形態では、プラズマ生成装置１が放射する電磁波を透過しない部材、又はプラズマ生成装置１が放射する電磁波を吸収する部材により装置取付面３ａを被覆することで、プラズマ生成装置１から漏れた電磁波が被覆部材２の外側へ漏れないようにしている。従って、プラズマ生成装置１から漏れた電磁波が拡散することを阻止することができ、エンジン６の周辺の電子機器への悪影響を阻止することができる。

また、本実施形態では、プラズマ生成装置１が燃焼室へ電磁波を放射する際に閉じられるボンネット４と共に、被覆部材２が装置取付面３ａを被覆するようにしている。従って、少ない部材でプラズマ生成装置１から漏れた電磁波が拡散することを阻止することができる。

なお、被覆部材２は、下端が開放された箱状の部材であってもよい。その場合は、被覆部材２は、エンジン本体３の上面を覆うようにエンジン本体３に取り付けられ、ボンネット４を利用することなく単体で装置取付面３ａを覆う。
−実施形態の変形例１−

実施形態の変形例１について説明する。この変形例１では、図４に示すように、電磁波のシールド構造５が、プラズマ生成装置１が放射する電磁波を吸収する電磁波吸収部材９を備えている。電磁波吸収部材９は、板状に形成され、ボンネット４の内面のうち被覆部材２に囲われた領域に貼り付けられている。

この変形例１では、被覆部材２の内側の電磁波が電磁波吸収部材９により吸収される。従って、プラズマ生成装置１から漏れた電磁波が被覆部材２の外側へさらに漏れにくくなり、プラズマ生成装置１から漏れた電磁波が拡散することを確実に阻止することができる。

なお、電磁波のシールド構造５は、上記被覆部材２及び電磁波吸収部材９のうち電磁波吸収部材９だけを備えていてもよい。
−実施形態の変形例２−

実施形態の変形例２について説明する。この変形例２では、エンジン６がＶ型エンジンである。電磁波のシールド構造５は、自動車の幅方向に並ぶ２列の気筒群に対して設けられた２つの被覆部材２により構成されている。各被覆部材２は、自動車の幅方向に並ぶ気筒群を独立して被覆する。
−実施形態の変形例３−

実施形態の変形例３について説明する。この変形例３では、図５に示すように、電磁波のシールド構造５が、エンジン本体３のプラグホール１１において電磁波の漏洩を阻止するホール側漏洩阻止部１２を備えている。ホール側漏洩阻止部１２は、プラグホール１１の外側へ電磁波が漏洩することを阻止する漏洩阻止手段を構成している。

なお、プラグホール１１には、燃焼室１０の混合気に点火するための点火プラグ１５（スパークプラグ）が取り付けられている。プラズマ生成装置１は、上記実施形態と同様に、電磁波を発振する電磁波発振器３３が点火プラグ１５の中心電極１５ａに電気的に接続され、該中心電極１５ａをアンテナとして利用して燃焼室１０へ電磁波を放射する。プラグホール１１には、電磁波発振器３３と中心電極１５ａとを接続する同軸線路１３が内部へ設けられた接続ユニット１４が挿入されている。接続ユニット１４は、同軸線路１３を収容する本体ケーシング１９と、該本体ケーシング１９と点火プラグ１５の入力側とを接続するプラグキャップ１７とを備えている。

プラグホール１１の内面には、開口側から、第１の環状溝４１と第２の環状溝４２とが形成されている。第１の環状溝４１と第２の環状溝４２は、プラグキャップ１７に対面する位置に形成されている。なお、第１の環状溝４１と第２の環状溝４２は、本体ケーシング１９に対面する位置に形成してもよい。

第１の環状溝４１には、ホール側漏洩阻止部１２を構成する導電性のグリス１２が設けられている。第１の環状溝４１は、導電性のグリス１２を保持するための保持手段を構成している。なお、保持手段を構成する環状溝は、接続ユニット１４の外面に設けてもよい。また、第２の環状溝４２は、第１の環状溝４１から流出した導電性グリス１２が燃焼室１０側へ流れることを阻止する阻止手段を構成している。

この変形例３では、エンジン本体３のプラグホール１１において電磁波の漏洩を阻止するホール側漏洩阻止部１２を設けているので、さらに確実に電磁波の漏洩を防止することができる。
−実施形態の変形例４−

実施形態の変形例４について説明する。この変形例４では、図６に示すように、電磁波のシールド構造５が、上記変形例３とは異なるホール側漏洩阻止部１２（漏洩阻止手段）を備えている。ホール側漏洩阻止部１２は、接続ユニット１４の外面を覆う金属メッキ１２（例えば、無電解銅メッキ）である。なお、変形例４では、ホール側漏洩阻止部１２が、接続ユニット１４の本体ケーシング１９の外面に設けられている。変形例３および変形例４のホール側漏洩阻止部１２は、プラグホール１１の軸方向において、本体ケーシング１９が露出する領域に設けてもよいし、プラグキャップ１７が露出する領域に設けてもよい。

なお、図７に示すように、接続ユニット１４のうち外面が金属メッキ１２で覆われた部分を外側へ膨出させて、金属メッキ１２をプラグホール１１の内面に押しつけてもよい。
《その他の実施形態》

上記実施形態は、以下のように構成してもよい。

上記実施形態において、プラズマ生成装置１が、スパークプラグのような放電器を有しておらず、電磁波のみにより電磁波プラズマを生成するように構成されていてもよい。

以上説明したように、本発明は、電磁波が拡散することを阻止するための電磁波のシールド構造について有用である。

１ プラズマ生成装置
２ 被覆部材
３ エンジン本体
４ ボンネット
５ 電磁波のシールド構造
６ エンジン

Claims (10)

1. 燃焼室が形成されたエンジン本体に取り付けられ、燃焼室に電磁波を放射して電磁波プラズマを生成するプラズマ生成装置から漏れた電磁波が拡散することを阻止するための電磁波のシールド構造であって、
   上記プラズマ生成装置が放射する電磁波を透過しない部材、又は上記プラズマ生成装置が放射する電磁波を吸収する部材により構成され、上記エンジン本体において上記プラズマ生成装置が取り付けられた装置取付面を被覆する被覆部材を備えている
   ことを特徴とする電磁波のシールド構造。
2. 請求項１において、
   上記エンジン本体の上面は、エンジンルームを形成する開閉式のボンネットに対面すると共に、上記装置取付面を構成し、
   上記被覆部材は、上記ボンネットの内面から突出し、上記ボンネットが閉じられた状態において上記装置取付面の周囲を囲い、上記ボンネットと共に上記装置取付面を被覆する
   ことを特徴とする電磁波のシールド構造。
3. 請求項２において、
   上記ボンネットの内面のうち上記被覆部材に囲われた領域に設けられて、上記プラズマ生成装置が放射する電磁波を吸収する電磁波吸収部材を備えている
   ことを特徴とする電磁波のシールド構造。
4. 請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
   上記エンジン本体では、燃焼室の混合気に点火するための点火プラグがプラグホールに取り付けられ、
   上記プラズマ生成装置は、電磁波を発振する電磁波発振器が上記点火プラグの中心電極に電気的に接続され、該中心電極をアンテナとして利用して燃焼室へ電磁波を放射し、
   上記プラグホールには、上記電磁波発振器と上記中心電極とを接続する同軸線路が内部へ設けられた接続ユニットが挿入される一方、
   上記プラグホールの内面と上記接続ユニットの外面との間に設けられ、上記プラグホールの外側へ電磁波が漏洩することを阻止する漏洩阻止手段を備えている
   ことを特徴とする電磁波のシールド構造。
5. 請求項４において、
   上記漏洩阻止手段は、導電性のグリスである
   ことを特徴とする電磁波のシールド構造。
6. 請求項５において、
   上記プラグホールの内面及び上記接続ユニットの外面の少なくとも一方に形成されて、上記導電性のグリスを保持するための保持手段を備えている
   ことを特徴とする電磁波のシールド構造。
7. 請求項４において、
   上記漏洩阻止手段は、上記接続ユニットの外面を覆う金属メッキである
   ことを特徴とする電磁波のシールド構造。
8. 請求項７において、
   上記接続ユニットのうち外面が上記金属メッキで覆われた部分は、外側へ膨出して上記プラグホールの内面に押しつけられる
   ことを特徴とする電磁波のシールド構造。
9. 燃焼室が形成されたエンジン本体の上面に取り付けられ、燃焼室に電磁波を放射して電磁波プラズマを生成するプラズマ生成装置から漏れた電磁波が拡散することを阻止するための電磁波のシールド構造であって、
   上記エンジン本体の上面は、エンジンルームを形成する開閉式のボンネットに対面する一方、
   上記ボンネットの内面に設けられて、上記プラズマ生成装置が放射する電磁波を吸収する電磁波吸収部材を備えている
   ことを特徴とする電磁波のシールド構造。
10. 燃焼室が形成されたエンジン本体に設けられ、燃焼室に電磁波を放射して電磁波プラズマを生成するプラズマ生成装置から漏れた電磁波が拡散することを阻止するための電磁波のシールド構造であって、
    上記エンジン本体では、燃焼室の混合気に点火するための点火プラグがプラグホールに取り付けられ、
    上記プラズマ生成装置は、電磁波を発振する電磁波発振器が上記点火プラグの中心電極に電気的に接続され、該中心電極をアンテナとして利用して燃焼室へ電磁波を放射し、
    上記プラグホールには、上記電磁波発振器と上記中心電極とを接続する同軸線路が内部へ設けられた接続ユニットが挿入される一方、
    上記プラグホールの内面と上記接続ユニットの外面との間に設けられ、上記プラグホールの外側へ電磁波が漏洩することを阻止する漏洩阻止手段を備えている
    ことを特徴とする電磁波のシールド構造。

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