JP3746822B2 - 内燃機関用イオン発生器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関用イオン発生器に関する。より詳しくは、ケーシングの内部に導入された空気をイオン化して、内燃機関の吸気マニホールドに供給する内燃機関用イオン発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の効率を高めたり、底燃費化、底公害化を図ったりするために、イオン化した空気を内燃機関の吸気マニホールドに供給する内燃機関用イオン発生器が提供されている。このイオン発生器は、例えば、実公平３−３９１９２号公報に開示されている。
この公報に開示されたイオン発生器は、図８に示すように、ケーシング９１の相対向する端面の一方に吸気口９２を、他方に排気口９３をそれぞれ形成し、上記吸気口９２と排気口９３との間を、空気流路として構成しているとともに、上記空気流路に、イオン化電極９４を配置している。このイオン化電極９４は、上記空気流路を包囲した状態で配置された円筒状の外側電極９４ａと、この外側電極９４ａの内部に配置された複数枚の星型電極からなる内側電極９４ｂとによって構成されており、これら外側電極９４ａと内側電極９４ｂとの間で生じるプラズマ放電によって、上記空気流路を通る空気をイオン化して、排気口９３を通して内燃機関の吸気マニホールドに供給するようにしている。
【０００３】
また、上記ケーシング９１の内部には、上記イオン化電極９４に対して高電圧を供給するための高電圧発生器９５が配置されている。この高電圧発生器９５は、その構成部品を、上記ケーシング９１に収容して、絶縁性樹脂によってモールディングしたものであり、その正極に上記イオン化電極９４の外側電極９４ａが、負極に内側電極９４ｂが、それぞれ接続されている。
なお、上記イオン化電極９４は、絶縁性の樹脂からなる容器９６に収容されてケーシング１と絶縁されている。また、上記ケーシング９１は、アルミニウムダイキャスト品によって構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の構成の内燃機関用イオン発生器は、イオン化電極９４に放電用の高電圧を供給するための高電圧発生器９５の寿命が短いという欠点があった。この原因は、鋭意研究の結果、上記イオン化電極９４の外側電極９４ａが、正極に設定されているとともに、ケーシング９１が車体に取付けられてアースされているので、外側電極９４ａと内側電極９４ｂとの間のプラズマ放電以外に、外側電極９４ａとケーシング９１との間でもプラズマ放電が生じ、前者のプラズマ放電に伴う発熱と、後者のプラズマ放電に伴う発熱とによって、高電圧発生器９５が過熱するためであるとの知見を得た。
この発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、高電圧発生器の長寿命化を達成することができる内燃機関用イオン発生器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためのこの発明の内燃機関用イオン発生器は、ケーシングの内部に導入された空気をイオン化して、内燃機関の吸気マニホールドに供給する内燃機関用イオン発生器において、
筒状のケーシングの一方の端面に吸気口を、他方の端面に排気口をそれぞれ形成して、上記吸気口と排気口との間を空気流路として構成し、
上記空気流路の上流側に高電圧発生器を配置し、この高電圧発生器とケーシングとの間に、空気流通用の隙間を形成しているとともに、
上記空気流路の下流側に、筒状の外側電極の内部に内側電極を設けたイオン化電極を配置し、
上記内側電極を高電圧発生器の正極に、外側電極を高電圧発生器の負極にそれぞれ接続しており、
上記内側電極が、金属からなる多数の毛状体を外側電極に向かって放射状に配列したブラシ型電極であることを特徴とするものである。
【０００５】
上記の構成の内燃機関用イオン発生器によれば、上記イオン化電極の外側電極を高電圧発生器の負極に接続しているので、その極性がケーシングの極性と同じとなる。このため、外側電極と内側電極との間以外でプラズマ放電が生じるのを防止することができる。また、上記高電圧発生器とケーシングとの間に形成された隙間に、吸気口を通してケーシング内に吸入された空気を流通させて、高電圧発生器を空冷することができる。さらに、上記空気流路において、高電圧発生器をイオン化電極よりも上流側に配置しているので、当該高電圧発生器がイオン化電極の発熱の影響を受け難くなる。
【０００６】
上記イオン化電極の内側電極は、金属からなる多数の毛状体を外側電極に向かって放射状に配列したブラシ型電極であるので、外側電極と内側電極との間のプラズマ放電を、安定的且つ効率的に行わせることができる。このため、ケーシング内に吸入された空気を、効率的にイオン化することができる。
【０００７】
上記ブラシ型電極は、その毛状体を外側電極の軸方向に沿って所定長さ連続的に配列した棒状のものであるのが好ましく、この場合には、上記プラズマ放電をさらに安定的且つ効率的に行わせることができる。このため、ケーシング内に吸入された空気を、より効率的にイオン化することができる。
【０００８】
上記吸気口、排気口及び高電圧発生器は、ケーシングの軸線回りに同心状に配置されているのが好ましく、この場合には、高電圧発生器を均一に空冷することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、この発明の内燃機関用イオン発生器の一つの実施の形態を示す断面図である。このイオン発生器は、筒状のケーシング１の一方の端面１ａに吸気口１１を、他方の端面１ｂに排気口１２をそれぞれ形成し、これら吸気口１１と排気口１２との間を、空気流路Ａとして構成しているとともに、この空気流路Ａの上流側に高電圧発生器２を配置し、下流側にイオン化電極３を配置している。
【００１０】
上記ケーシング１は、ステンレス等からなる円筒体１３の両端部を、キャップ１４，１５によって閉塞したものであり、一方のキャップ１４には、上記吸気口１１が形成されているとともに、吸気管４用の接続口１４ａが突設されており、他方のキャップ１５には、上記排気口１２が形成されているとともに、排気管５用の接続口１５ａが突設されている。上記キャップ１４，１５は、グラスファイバ等の強化繊維を混入したポリエーテルイミド等の合成樹脂によって形成されている。なお、上記吸気口１１及び排気口１２は、ケーシング１の軸心と同軸に設けられている。また、上記排気管５は、内燃機関のエアクリーナとシリンダとの間に介在された吸気マニホールドに連通されている。
【００１１】
上記高電圧発生器２は、高電圧発生用の電気回路部品をケースに収容し、当該部品をエポキシ樹脂等によってモールディングしたものである。この高電圧発生器２は、その外周の複数箇所に突設されたリブを介して、上記ケーシング１の内部に中立状態で支持されており、その外周側と上記吸気口１１に対向する端面側とに、当該吸気口１１からケーシング１の内部に導入された空気を流通させるための隙間Ｓが形成されている。また、上記高電圧発生器２は、上記吸気口１１及び排気口１２と同心状に設けられている。なお、図面符号中、２１は電源線であり２２はアース線である。
【００１２】
イオン化電極３は、ケーシング１の円筒体１３の一部によって構成された外側電極３１と、この外側電極３１の中心部に配置された内側電極３２と、この内側電極３２を支持する一対の支持板３３とを備えている。上記内側電極３２は、一対の支持板３３間に架け渡した導電性の軸３２ａの周囲に、導電性の金属からなる多数の毛状体３２ｂを、外側電極３１に向かって放射状に配列したブラシ型電極によって構成されている。この内側電極３２の毛状体３２ｂは、外側電極３１の軸方に沿って所定長さ連続的に配列されており、従って、内側電極３２は、外側電極３１の軸方向へ延びる棒状に形成されている。そして、上記外側電極３１は、高電圧発生器２の負極に接続されており、内側電極３２は、高電圧発生器の正極に接続されている。
上記一対の支持板３３は、絶縁材料からなる円板状のものであり、その側面には、吸気口１１からケーシング１の内部に導入された空気を排気口１２に導くための通気口３３ｃが、上記軸３２ａを中心とする円周上に所定間隔毎に貫通形成されている（図２参照）。
【００１３】
以上の構成であれば、吸気マニホールドの内部の負圧によって、吸気口１１を通してケーシング１の内部に空気を導入することができ、この導入された空気を、高電圧発生器２とケーシング１との間に構成された隙間Ｓを通して、排気口１２側に導くことができるとともに、上記隙間Ｓを通る空気によって、高電圧発生器２を空冷することができる。また、上記高電圧発生器２を通過した空気を、イオン化電極３のプラズマ放電によってイオン化して、排気口１２及び排気管５を通して、吸気マニホールド内の燃焼用空気に供給することができる。この際、上記外側電極３１が負極に、内側電極３２が正極に、それぞれ設定されているので、両者間以外でプラズマ放電が生じるおそれがなく、当該プラズマ放電によって高電圧発生器２が加熱されるおそれがない。しかも、高電圧発生器２を、イオン化電極３の上流側に配置しているので、当該高電圧発生器２が、外側電極３１と内側電極３２との間のプラズマ放電に伴う発熱の影響を受け難い。従って、上記高電圧発生器２を積極的に空冷している点と相まって、当該高電圧発生器２が過熱するのを防止することができ、ひいては高電圧発生器２の寿命を大幅に延ばすことができる。
【００１４】
また、上記内側電極３２がブラシ型電極であり、しかも、当該内側電極３２を構成する多数の毛状体３２ｂが、軸方向に連続的に延びているので、外側電極３１との間の放電効率を非常に高めることができる。このため、ケーシング１の内部に導入された空気を、安定的且つ効率良くイオン化して、高濃度にイオン化した空気を内燃機関のシリンダに供給することができる。従って、内燃機関の効率をより高めることができるとともに、その底燃費化及び底公害化をより効果的に達成することができる。
さらに、上記吸気口１１、排気口１２、及び高電圧発生器２が、ケーシング１の軸線周りに同心状に配置されているので、当該高電圧発生器２全体を均一に空冷することができる。このため、高電圧発生器２の寿命をより一層長くすることができる。
【００１５】
上記イオン化電極３の内側電極３２としては、図３に示すように、毛状体３２ｂを軸方向に沿って所定間隔毎に配列したものであってもよく、また、図４及び図５に示すように、星型電極を軸方向に沿って所定間隔毎に配列したものであってもよく、さらには、図６及び図７に示すように、先端に鋸歯状の先鋭部を形成した平板を、放射状に配列したものであってもよい。
なお、この発明の内燃機関用のイオン発生器は、上記実施例に限定されるものでなく、例えば、イオン化電極３の外側電極３１をケーシング１の円筒体１３と別に構成すること、上記ケーシングを角形断面に形成すること等、種々の設計変更を施すことができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の内燃機関用のイオン発生器によれば、イオン化電極の外側電極を負極に設定して、外側電極と内側電極との間以外でプラズマ放電が生じるのを防止しているとともに、高電圧発生器を空気流路の上流側に配置して、イオン化電極からの熱影響を受け難くしており、しかも、ケーシング内の空気流路を流れる空気によって、高電圧発生器を空冷するようにしているので、高電圧発生器が過熱するのを防止することができる。このため、高電圧発生器の長寿命化を達成することができる。
【００１７】
特に、上記内側電極が、金属からなる多数の毛状体を、外側電極に向かって放射状に配列したブラシ型電極であるので、プラズマ放電を安定的且つ効率的に行わせることができ、高濃度にイオン化された空気を内燃機関に供給することができる。このため、内燃機関の効率をさらに高めることができるとともに、その低燃費化及び低公害化をより効果的に達成することができる。
【００１８】
上記ブラシ型電極が、その毛状体を外側電極の軸方向に沿って所定長さ連続的に配列した棒状のものである場合には、プラズマ放電をさらに安定的且つ効率的に行わせることができる。このため、内燃機関の効率をさらに高めることができるとともに、その低燃費化及び低公害化をより一層効果的に達成することができる。
【００１９】
また、上記イオン化電極の外側電極が、ケーシングの一部で構成されている場合には、その部品点数を少なくすることができるとともに、イオン発生器を小型化することができる。
【００２０】
さらに、上記吸気口、排気口、及び高電圧発生器が、ケーシングの軸線周りに同心状に配置されている場合には、上記高電圧発生器を、均一に空冷することができるので、当該高電圧発生器の寿命を、より一層長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の内燃機関用イオン発生器の一つの実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線拡大断面図である。
【図３】内側電極の他の実施の形態を示す断面図である。
【図４】内側電極のさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図５】前図のＶ−Ｖ線拡大断面図である。
【図６】内側電極のさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】前図の VII−VII 線拡大断面図である。
【図８】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ 高電圧発生器
３ イオン化電極
３１ 外側電極
３２ 内側電極
３２ｂ 毛状体
１１ 吸気口
１２ 排気口
Ａ 空気流路
Ｓ 隙間

Claims (4)

1. ケーシングの内部に導入された空気をイオン化して、内燃機関の吸気マニホールドに供給する内燃機関用イオン発生器において、
   筒状のケーシングの一方の端面に吸気口を、他方の端面に排気口をそれぞれ形成して、上記吸気口と排気口との間を空気流路として構成し、
   上記空気流路の上流側に高電圧発生器を配置し、この高電圧発生器とケーシングとの間に、空気流通用の隙間を形成しているとともに、
   上記空気流路の下流側に、筒状の外側電極の内部に内側電極を設けたイオン化電極を配置し、
   上記内側電極を高電圧発生器の正極に、外側電極を高電圧発生器の負極にそれぞれ接続しており、
   上記内側電極が、金属からなる多数の毛状体を外側電極に向かって放射状に配列したブラシ型電極であることを特徴とする内燃機関用イオン発生器。
2. 上記ブラシ型電極が、その毛状体を外側電極の軸方向に沿って所定長さ連続的に配列した棒状のものである請求項１記載の内燃機関用イオン発生器。
3. 上記イオン化電極の外側電極が、ケーシングで構成されている請求項１記載の内燃機関用イオン発生器。
4. 上記吸気口、排気口及び高電圧発生器が、ケーシングの軸線回りに同心状に設けられている請求項１記載の内燃機関用イオン発生器。

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