JP4099207B1 - Electron emission electrode and ion generator - Google Patents
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Abstract
【課題】電圧が印加されることで電子を放出する電子放出電極において、電子の放出性能をより向上させる。
【解決手段】所定の大きさの電圧が印加されることで電子を放出する導体(導体31或いは炭素繊維41)からなる電極部を備えた電子放出電極において、導体31或いは炭素繊維41を複数本束ねる。電極部と接続する共通端子35を介して電圧を印加することで、導体31或いは炭素繊維41のそれぞれから電子が放出されるようになって、全体として電子の放出量を稼ぐことができ、より多くの電子を放出できる。また、より多くの電子を放出できる分、電極への印加電圧を抑えることができ、省エネルギー化を図ることができる。さらに、電子の放出量を導体31或いは炭素繊維41のそれぞれで分担できるため、個々の導体31或いは炭素繊維41の消耗を抑えることができる。
【選択図】図3In an electron emission electrode that emits electrons when a voltage is applied, electron emission performance is further improved.
A plurality of conductors 31 or carbon fibers 41 are provided in an electron emission electrode including an electrode portion made of a conductor (conductor 31 or carbon fiber 41) that emits electrons when a voltage having a predetermined magnitude is applied. Bundle. By applying a voltage through the common terminal 35 connected to the electrode part, electrons are emitted from each of the conductor 31 or the carbon fiber 41, and the amount of emitted electrons can be earned as a whole. Many electrons can be emitted. In addition, since more electrons can be emitted, the voltage applied to the electrode can be suppressed, and energy saving can be achieved. Furthermore, since the amount of emitted electrons can be shared by the conductor 31 or the carbon fiber 41, consumption of the individual conductor 31 or the carbon fiber 41 can be suppressed.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、電圧が印加されることで電子を放出する電子放出電極、及びその電子放出電極を用いたイオン生成装置に関する。 The present invention relates to an electron emission electrode that emits electrons when a voltage is applied, and an ion generation apparatus using the electron emission electrode.
従来、例えば内燃機関における点火プラグは、電子を放出する中心電極と、その中心電極と対に設けられる接地電極とを備えている。そして、高電圧がその中心電極と接地電極との間に加わると、その中心電極と接地電極との間の絶縁状態が破れて両者間に電流が流れる放電現象が起こり、電気火花が発生する。この電気火花のエネルギーにより反応熱が発生し、火炎核が形成される。火炎核の発熱作用が、電極の消炎作用(中心電極、或いは接地電極が熱を吸収して火炎を消火しようとする働き)より大きくなると、混合気に着火されて爆発現象を引き起こす。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a spark plug in an internal combustion engine includes a center electrode that emits electrons and a ground electrode that is provided in a pair with the center electrode. When a high voltage is applied between the center electrode and the ground electrode, the insulation state between the center electrode and the ground electrode is broken, causing a discharge phenomenon in which current flows between the two and an electric spark is generated. Reaction heat is generated by the energy of this electric spark, and a flame nucleus is formed. If the exothermic action of the flame kernel becomes greater than the extinguishing action of the electrode (the center electrode or the ground electrode absorbs heat to try to extinguish the flame), the air-fuel mixture is ignited to cause an explosion phenomenon.
ところで、例えば点火プラグにおいては、電子は、中心電極のうち、エッジが形成された部分(以下、エッジ部分と記載する)からより多く放出されることが知られている。そして、中心電極は、放電しやすいところから消耗する。具体的に、放電時には、中心電極は陽イオンの授受と引き換えに電子を放出しており、このため、中心電極表面では、常に電極材の溶解・蒸散現象が起こっている。また、放電或いは混合気の爆発現象により中心電極は高温になり酸化して消耗する。 By the way, in a spark plug, for example, it is known that more electrons are emitted from a portion of the center electrode where an edge is formed (hereinafter referred to as an edge portion). The center electrode is consumed from a place where it is easily discharged. Specifically, at the time of discharge, the center electrode emits electrons in exchange for the exchange of cations. For this reason, dissolution and transpiration of the electrode material always occurs on the surface of the center electrode. Further, the center electrode becomes high temperature due to discharge or an explosion phenomenon of the air-fuel mixture, and is oxidized and consumed.
このようにして、中心電極は徐々に消耗し、そのエッジ部分は丸みを帯びてくる。エッジがなくなると、電子が放出されにくくなってしまう。つまり、放電現象が起こりにくくなり、着火性が低下してしまう。尚、着火性を維持するには、印加電圧を上げる必要がある。 In this way, the center electrode is gradually consumed and its edge portion is rounded. When the edge disappears, it becomes difficult to emit electrons. That is, the discharge phenomenon is less likely to occur and the ignitability is reduced. In order to maintain ignitability, it is necessary to increase the applied voltage.
このような点を改善するために、中心電極に例えば溝を設けることで、その中心電極にエッジ部分がより多く現れるようにした点火プラグが考えられている(例えば特許文献1参照)。これは、エッジ部分を多くすることで、電子が放出されやすいようにしたり、或いはエッジ部分の消耗を分散させて長寿命化を計ったりすることを狙ったものである。
ところで、近年、例えば車両においては、省エネルギー化、及びハイパワー化の要望はますます増大してきている。そして、点火プラグについても、より小さな電力でより確実な着火作用が得られるものが望まれている。 By the way, in recent years, for example, in vehicles, demands for energy saving and higher power are increasing. Also, a spark plug that can obtain a more reliable ignition action with smaller electric power is desired.
従来の点火プラグのように、中心電極に溝を設けると、確かに電子が放出されやすくなり(ハイパワー化)、また、電子が放出されやすい分だけ印加電圧を抑えることができるようになる(省エネルギー化)。さらに、寿命が改善されるため資源の節約にもつながる。しかし、その効果は、近年ますます増大している要望を必ずしも満足させるものではなく、更なる改善が望まれていた。 If a groove is provided in the center electrode as in a conventional spark plug, it will surely be easy for electrons to be emitted (high power), and the applied voltage can be suppressed to the extent that electrons are likely to be emitted ( Energy saving). In addition, the lifespan is improved, leading to resource saving. However, the effect does not necessarily satisfy the increasing demand in recent years, and further improvement has been desired.
本発明は、こうした点に鑑みなされたもので、電圧が印加されることで電子を放出する電子放出電極において、電子の放出性能をより向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to further improve the electron emission performance in an electron emission electrode that emits electrons when a voltage is applied thereto.
上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、所定の大きさの電圧が印加されることで電子を放出する導体からなる電極部を備えた電子放出電極であって、電極部は、それぞれが細長い形状を有する複数本の導体が寄り集まって棒状に束ねられたものであり、その複数本の導体は、電圧が印加される側とは反対側であって電子を放出する側の一端がそれぞれ寄り集まって、その一端同士ですり鉢形状を形成するように束ねられていることを特徴とする電子放出電極である。
In order to achieve the above object, the invention according to
このため、電極部に電圧(高電圧)が印加されることで、複数本の導体のそれぞれにその電圧が印加されて、その複数本の導体のそれぞれから電子が放出されるようになる。よって、電極部が1本の導体からなる場合と比較して、印加電圧の大きさを同じにした条件下では、本請求項1の電子放出電極のように電極部が複数本の導体からなる方が、電子の放出量はより増えることになる。
Therefore, by voltage to the electrode unit (high voltage) is applied, and the voltage is applied to each of the plurality of conductors, electrons from respective conductors of the plurality of comes to be released. Therefore, as compared with the case where the electrode portion is made of one conductor, under the conditions in which the size of the same applied voltage, the electrode portion is composed of a plurality of conductor as the electron-emitting electrode of the
また、同じく電極部が1本の導体からなる場合と比較して、電子の放出量を同じにしようとすれば、本請求項1の電子放出電極のように電極部が複数本の導体からなる方が、その電極部への印加電圧を小さくすることができる。複数本の導体のそれぞれから電子が放出されるため全体として電子の放出量を稼ぐことができるためである。よって、電力消費を抑えることができるようになり有利である。
Further, similarly as compared with the case where the electrode portion is made of one conductor, if an attempt to equalize the amount of emitted electrons, the electrode portion is composed of a plurality of conductor as the electron-emitting electrode of the
また、電子の放出量を所定量だけ確保する場合において、複数本の導体のそれぞれで放出量が分担されるようになるため、それぞれの導体の消耗を抑えることができる。このため、電子放出電極の長寿命化を図ることができる。 Further, in a case to ensure the amount of emitted electrons by a predetermined amount, to become as emission in each of the plurality of conductors are shared, it is possible to reduce the drain on the respective conductor. For this reason, the lifetime of the electron emission electrode can be extended.
また、電極部は複数本の導体が束ねられて棒状に構成されており、これによれば、電子の放出が拡散してしまうことを抑制することができ、使い勝手の良い電子放出電極を提供することができる。In addition, the electrode portion is formed in a rod shape by bundling a plurality of conductors, and according to this, it is possible to prevent the emission of electrons from diffusing and to provide an easy-to-use electron emission electrode. be able to.
また、複数本の導体の一端同士がすり鉢形状を形成するようにその複数本の導体が束ねられて電極部を構成しているが、すり鉢形状を全体としてみた時には、そのすり鉢形状の縁にエッジが現れる。そしてこの場合には、そのエッジ(縁)から電子がより放出されやすくなる。尚、よく知られているように、導体において、電子はエッジから放出されやすいものである。つまり、電極部をなす導体のうち、すり鉢形状の縁部分を構成する導体から電子がより放出されやすくなる。そして、電子が放出されやすい部分は消耗もしやすいが、すり鉢形状の縁部分が先に消耗することで、電極部の電子を放出する部分(先端)の形状は、最終的には、すり鉢形状から平面形状に移行するようになる。平面形状であれば、それぞれの導体から、ほぼ均一に電子が放出されるようになる。つまり、エッジ(すり鉢形状の縁)を形成することで電子が放出されやすくなり、また、導体がある程度消耗しても、電子の放出性が悪化しないようになる。In addition, the plurality of conductors are bundled so that one end of the plurality of conductors forms a mortar shape to form an electrode part, but when the mortar shape is viewed as a whole, an edge is formed at the edge of the mortar shape. Appears. In this case, electrons are more easily emitted from the edge. As is well known, electrons are likely to be emitted from the edge in the conductor. That is, among the conductors forming the electrode portion, electrons are more likely to be emitted from the conductor constituting the mortar-shaped edge portion. And the part where the electrons are likely to be emitted is easy to wear, but the edge part of the mortar shape is consumed first, so that the shape of the electrode part that emits the electrons (tip) is finally from the mortar shape. Transition to a planar shape. In the case of a planar shape, electrons are emitted from each conductor almost uniformly. That is, by forming an edge (a mortar-shaped edge), electrons are easily emitted, and even when the conductor is consumed to some extent, the electron emission property does not deteriorate.
このように、電極部において電子が放出される部分をすり鉢形状に形成しておくことで、より長い間、良好な電子放出性能を得ることができる。In this way, by forming a portion where electrons are emitted in the electrode portion in a mortar shape, good electron emission performance can be obtained for a longer time.
次に、請求項2に記載の発明は、所定の大きさの電圧が印加されることで電子を放出する導体からなる電極部を備えた電子放出電極であって、電極部は、それぞれが細長い形状を有する複数本の導体が寄り集まって棒状に束ねられたものであり、その複数本の導体は、電圧が印加される側とは反対側であって電子を放出する側の一端がそれぞれ寄り集まって、その一端同士でその集合の中央部が盛り上がった山形状を形成するように束ねられていることを特徴とする電子放出電極である。Next, the invention according to claim 2 is an electron emission electrode comprising an electrode portion made of a conductor that emits electrons when a voltage of a predetermined magnitude is applied, each electrode portion being elongated. A plurality of conductors having a shape are gathered together and bundled in a rod shape, and the plurality of conductors are opposite to the side to which voltage is applied and one end on the side from which electrons are emitted is closer to each other. The electron-emitting electrode is characterized by being bundled so as to form a mountain shape in which the central portion of the set is raised at one end thereof.
この請求項2の電子放出電極では、電極部において電子が放出される部分のうち、山形状の頂点付近から電子が放出されやすくなる。すると、その後、頂点付近から消耗することで、山形状から平面形状に移行するようになる。これによれば、請求項1と同様に、より長い間、良好な電子放出性能を得ることができる。In the electron emission electrode according to the second aspect, electrons are likely to be emitted from the apex of the mountain shape in the portion where the electrons are emitted in the electrode portion. Then, after that, the shape is shifted from the mountain shape to the planar shape by being consumed from the vicinity of the apex. According to this, like the first aspect, good electron emission performance can be obtained for a longer time.
次に、請求項1,2の電子放出電極は、具体的に、請求項3のように用いることができる。Next, the electron emission electrode according to
請求項3の電子放出電極は、請求項1,2の電子放出電極であって、内燃機関の燃焼室に供給される混合気に着火するための点火プラグが、着火のための火花放電を発生させるために備える電子の放出源として用いられるものである。An electron emission electrode according to
前述のように、請求項1,2の電子放出電極によれば、より多くの電子が放出されるようになる。このため、このような電子放出電極を、点火プラグにおける電子の放出源(具体的に、中心電極)に用いれば、火花放電がより発生しやすくなって、着火性を向上させることができる。また、より多くの電子が放出されるようになるため、その分印加電圧を抑えることができ、車両における消費電力を抑えることができる。よって、近年ますます顕著になっている省エネルギー化の要望に応えることができる。また、電子の放出源(中心電極)の長寿命化を図ることができ、点火プラグのメンテナンスや交換等の頻度を抑えることができ有利である。As described above, according to the electron emission electrodes of
次に、請求項4の発明は、電子放出源を備え、該電子放出源から放出される電子で少なくとも空気中の物質をマイナスの電荷に帯電させる機能を有するイオン生成装置である。そして特に、請求項1,2の何れかに記載の電子放出電極を電子放出源として備えている。 A fourth aspect of the present invention is an ion generating apparatus comprising an electron emission source and having a function of charging at least a substance in the air to a negative charge with electrons emitted from the electron emission source. In particular, the electron emission electrode according to any one of
電子の放出量をより増加させることができる請求項1,2のような電子放出電極を、電子放出源から放出される電子で空気中の物質をマイナスに帯電させる、つまりマイナスイオンを生成するイオン生成装置のその電子放出源として用いれば、そのイオン生成装置でより多くのマイナスイオンを生成できるようになり、好適である。The electron emission electrode according to
以下に、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明が適用された点火プラグ11を備えたエンジンの点火システム1の概略図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic view of an
図1において、エンジンの回転軸(ローター)2に取り付けられたマグネット3が、そのローター2の回転に伴い、ローター2近傍に設けられたセンサー4の上を通過すると、信号が発生する。その信号は、点火装置5のスイッチング回路6に入力される。
In FIG. 1, a signal is generated when a
スイッチング回路6は、センサー4からの信号に基づき、トランジスタ7のオン/オフを制御する。トランジスタ7は、バッテリ8からコイル9への通電をオン/オフするものである。コイル9は、図示は省略するが1次回路と2次回路とを有している。トランジスタ7がオンすることで、コイル9の1次回路にバッテリ8の12Vが印加される。そして、コイル9の1次回路に電圧が印加されると、電磁誘導作用により2次回路に電圧が発生する。この電圧は、例えば数百〜数千ボルトに昇圧されたものである。 The switching circuit 6 controls on / off of the transistor 7 based on a signal from the sensor 4. The transistor 7 turns on / off the energization from the battery 8 to the coil 9. Although not shown, the coil 9 has a primary circuit and a secondary circuit. When the transistor 7 is turned on, 12V of the battery 8 is applied to the primary circuit of the coil 9. When a voltage is applied to the primary circuit of the coil 9, a voltage is generated in the secondary circuit due to electromagnetic induction. This voltage is boosted to, for example, several hundred to several thousand volts.
また、分配器10は、コイル9と点火プラグ11との接続を、各気筒について切り換えるものである。分配器10により接続が切り換えられて、各気筒の点火プラグ11にそれぞれ、コイル9(2次回路)で発生した高電圧が加えられる。すると、点火プラグ11において火花放電が発生し、その点火プラグ11が配設された気筒内の混合気に着火されて爆発現象が生じる。尚、図1に示す点火システム1は、基本的な構成を表したにとどまる。例えば、図1の構成に加えて昇圧回路とコンデンサとを備え、昇圧回路で昇圧された電圧でコンデンサを充電し、コンデンサに充電された電流をコイル9に流すことにより、点火を行う点火システムもある。
The distributor 10 switches the connection between the coil 9 and the
図2は、点火プラグ11の構成図である。
点火プラグ11は、点火装置5からの高圧電流を流すハイテンション・コード(図示省略)を接続するためのターミナル13と、放電現象を生じさせるための中心電極17とそのターミナル13とを接続するステム25と、当該点火プラグ11をエンジンに取り付けるためのハウジング19と、ターミナル13〜ステム25〜中心電極17と、ハウジング19との間を絶縁して、高電圧が中心電極17以外に逃げるのを防止する碍子(がいし)15と、碍子15とハウジング19とを密着させるためのリング27と、ハウジング19をエンジンに密着させるためのガスケット23と、中心電極17と放電ギャップgを隔てて対向配置される接地電極21と、を備えている。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
The
碍子15の上部、具体的には、接地電極21に近い部分は、エンジンの燃焼室に突出することとなる。このため、碍子15は、耐熱性、機械的強度、高温域における絶縁耐力及び熱伝導率などに優れている純度の高いアルミナが用いられる。
The upper part of the
ステム25は、例えば鉄鋼材で出来ており、ターミナル13からの高圧電流をロスなく中心電極17に流す。
ハウジング19の下部には接地された電極が設けられ、エンジン本体を通じて電流が逃げるようになっている。また、ハウジング19と中心電極17との間にはギャップが設けられている。
The
A grounded electrode is provided at the lower portion of the
尚、図2(b)は、中心電極17の先端部分の拡大図である。中心電極17の端面17a、特にエッジ17bから、電子が接地電極21に向かって放出される。そして、これにより放電ギャップgには火炎核が形成されると共に、その火炎核のエネルギーが、中心電極17及び接地電極21における消炎作用(中心電極17或いは接地電極21が熱を吸収して火炎を消火しようとする働き)のエネルギーよりも大きくなると、火花が発生して、エンジンの気筒内に供給された混合気に着火される。
FIG. 2B is an enlarged view of the tip portion of the
次に、図3は、本発明の中心電極17の具体的構成図である。
まず、図3(a)は、中心電極17が、3本の導体31で構成された例を表す図面である。
Next, FIG. 3 is a specific configuration diagram of the
First, FIG. 3A is a diagram illustrating an example in which the
導体31のそれぞれは、鉄棒を細く加工し、金メッキを施したものである。そして、導体31は、絶縁体(例えばゴム材)33により束ねられるとともに、互いに固定されている。尚、導体31の先端31aと反対側の一端側(図示は省略)は、かしめられている(或いは互いに圧着されている)。そして、導体31はそれぞれ、かしめられた部分(或いは互いに圧着された部分)を介して、鉄鋼材からなる接続部35と連結されている。この接続部35は、図1におけるステム25により、ターミナル13と接続される。
Each of the
これにより、点火装置5からの高圧電流は、ターミナル13〜ステム25〜接続部35〜導体31と流れ、その導体31から、電子が放出される。
ここで、図4は、電子が放出される様子を模式的に表したものである。
As a result, the high-voltage current from the ignition device 5 flows through the terminal 13 to the
Here, FIG. 4 schematically shows how electrons are emitted.
図4(a)に示すように、中心電極17を構成する導体のエッジ部分から、電子がより多く放出されるとともに、放出された電子は接地電極21に衝突する。尚、放出される電子と引き換えに、陽イオンが中心電極17に衝突する。
As shown in FIG. 4A, more electrons are emitted from the edge portion of the conductor constituting the
また、図4(b)に示すように、中心電極17が図3(a)のように3本の導体31で構成される場合には、それぞれの導体31のエッジ部分から、電子がより多く放出されるようになる。導体31が何本であっても、同じである。例えば、後述する図3(b)のように中心電極17が数千本の導体(炭素繊維41)からなるものであっても、それぞれの導体(炭素繊維41)のエッジ部分から電子が放出される。
Further, as shown in FIG. 4B, when the
次に、図3(b)は、本発明の中心電極17の他の構成を示したものである。
図3の(b)の中心電極17は、極細の炭素繊維41が、複数本束ねられて構成されたものである。炭素繊維41は、図3(a)と同じように、絶縁体33により束ねられるとともに互いに固定される。また、炭素繊維41の先端41aと反対側の一端側(図示は省略)は、かしめられており(或いは互いに圧着されており)、炭素繊維41はそれぞれ、かしめられた部分(或いは互いに圧着された部分)を介して、接続部35と連結される。
Next, FIG. 3B shows another configuration of the
The
図3(c)は、図3(b)の中心電極17の先端部分の拡大図である。
図3(c)に示すように、炭素繊維41の一本一本は円柱状をしており、その炭素繊維41が、全体で円柱形状を構成するように複数束ねられている。本例では、8千本程度の炭素繊維41が束ねられている。また、図3(b),(c)の例では、炭素繊維41の先端41a同士で、1つの平面を構成するようにされている。また、個々の炭素繊維41の先端41aは平面を形成している。
FIG.3 (c) is an enlarged view of the front-end | tip part of the
As shown in FIG. 3C, each of the
ここで、図5は、本実施形態の中心電極17を用いた場合の電子の放出量を調べるための測定システム100を表す図である。尚、図5の測定システム100は、放出される電子により生成されたマイナスイオンの数を測定することで、放出される電子の量を間接的に測定しようとするものである。
Here, FIG. 5 is a diagram showing a
空気イオンカウンター110は、空気イオンの数を検出する装置である。今回実験に用いたものは、マイナスに帯電したイオン(マイナスイオン)及びプラスに帯電したイオン(プラスイオン)の両方供を検出可能である。また、測定範囲は10〜1236000個/ccであり、測定分解能は10個/ccである。
The
電子発生器120は、直流電源130から供給される12Vの電圧で動作し、電子を放出させるものである。今回の実験では、その電子発生器120において、電子を放出させる端子として、中心電極17(図3(a)、(b))をそれぞれ用いて実験した。また、比較のため、電子を放出させる端子が一本の導体からなる(尚、導体31と同じものを用いた)場合についても測定した。尚、端子への印加電圧の大きさはそれぞれ同じである。
The
このような測定システム100において、中心電極17から放出される電子は空気中の物質に衝突し、これによりイオン(マイナスイオン)が生成される。空気イオンカウンター110は、このマイナスイオンの数を検出する。
In such a
図6は、測定システム100を用いてマイナスイオンの数を測定した場合の測定結果を表すグラフである。図6のグラフにおいて、縦軸は、検出できたイオンの数(測定個数)であり、横軸は、導体31或いは炭素繊維41の本数である。
FIG. 6 is a graph showing a measurement result when the number of negative ions is measured using the
また、図6のグラフにおいて、通常時とは、電子発生器120により電子を発生させていない時である。つまり、測定個数のうち、通常時における測定個数は、電子発生器120により電子を発生させていない場合において空気イオンカウンター110により検出されるイオンの数である。
In the graph of FIG. 6, the normal time is a time when electrons are not generated by the
図6に示すように、通常時におけるイオンの測定個数は、1万5千個程度であった。また、電子発生器120において電子を放出する先端の導体を1本にした場合に測定できた電子の個数(正確にはイオンの個数であるが、以下、電子の個数とも記載する)は、1万5千個程度であった。尚、両者にさほど差が認められないのは、測定誤差の影響などもあるためと考えられる。何れにせよ、導体が1本の場合、電子の放出量が劇的に増加するわけではないことが分かった。
As shown in FIG. 6, the number of ions measured in the normal state was about 15,000. In addition, the number of electrons that can be measured when the number of conductors at the tip that emits electrons in the
次に、電子発生器120において電子を放出する先端の導体を3本にした場合(この場合、図3(a)に示す中心電極17を用いた)に測定できた電子の個数は、5万個弱であった。1本の場合と比較して、電子の放出量は大幅に増加した。
Next, the number of electrons that can be measured when the number of conductors at the tip of the
さらに、電子発生器120において電子を放出する先端の導体を約8千本にした場合(この場合、図3(b)に示す中心電極17を用いた)では、空気イオンカウンター110の測定範囲を超える電子が放出され、測定不能であった。電子の放出量は劇的に増加している。
Further, when the
このように、本実施形態の中心電極17によれば、電子がより多く放出されるようになる。このため、その中心電極17を備えた点火プラグ11では、中心電極17から接地電極21への電子の放出量(或いは放出密度)が向上して、着火性が向上する。
Thus, according to the
また、電子の放出量(或いは放出密度)が向上するため、その分、中心電極17への印加電圧を抑えることができる。例えば、中心電極17への印加電圧を抑えても、電子の放出量が確保されて着火性を維持できる。さらに、電子の放出量は、中心電極17を構成する複数の導体31或いは複数の炭素繊維41のそれぞれに分担されるため、その導体31或いは炭素繊維41の個々の消耗を抑えることができる。つまり、中心電極17の消耗を抑え、点火プラグ11の長寿命化を図ることができる。
Further, since the electron emission amount (or emission density) is improved, the voltage applied to the
尚、上記実施形態において、かしめられた(圧着された)複数(3本)の導体31、或いはかしめられた(圧着された)複数(数千本)の炭素繊維41が、電極部に相当する。
The above embodiment smell Te,
図7は、変形例の中心電極17の先端部分を表す図面である。ここでは特に、図3(b)の数千本の炭素繊維41からなる中心電極17の変形例について説明する。
図7(a)では、炭素繊維41が、その炭素繊維41の先端41a同士ですり鉢形状を形成するように束ねられている。
FIG. 7 is a drawing showing the tip portion of the
In Fig.7 (a), the
すり鉢形状を全体としてみると、その縁部分(外周部分)にエッジが現れる。すると、このような中心電極17によれば、炭素繊維41のうち、より外側に配設されている炭素繊維41、つまり、すり鉢形状の縁を構成している炭素繊維41からのほうが電子が放出されやすくなる。また、一方では、そのより外側の炭素繊維41の消耗が激しくなる。
When the mortar shape is viewed as a whole, an edge appears at the edge portion (outer peripheral portion). Then, according to such a
この場合、その外側の炭素繊維41がより消耗することで、中心電極17の先端部分のすり鉢形状は、徐々に平面形状に近づく。
中心電極17の先端部分の形状が平面形状になった場合、全体として、電子は均一に放出されるようになる。
In this case, the mortar shape of the tip portion of the
When the shape of the tip portion of the
このため、図7(a)の中心電極17によれば、電子の放出量がより長い間好適に維持される。具体的に、まずはすり鉢形状の縁から電子が放出されやすいものとなり、その縁を構成する炭素繊維41が消耗した場合でも、中心電極17の先端部分の形状が平面形状となることで、その中心電極17の先端部分全体から均一に、電子が放出されるようになる。よって、図7(a)のような中心電極17を点火プラグに用いれば、より長い間、好適に点火を行うことができる点火プラグを提供することができる。
For this reason, according to the
次に、図7(b)では、炭素繊維41が、その先端41aそれぞれで山形状を形成するように束ねられている。具体的に、集合の中央部分が盛り上がるような山形状である。
このような中心電極17を点火プラグ11に用いれば、山形状の頂点部分が接地電極21により近くなるため、炭素繊維41のうち、山形状の頂点部分を形成する炭素繊維41から電子がより放出されやすくなる。また一方では、その山形状の頂点部分を形成する炭素繊維41の消耗は激しくなる。
Next, in FIG.7 (b), the
If such a
この場合、その山形状の頂点部分を形成する炭素繊維41がより消耗することで、中心電極17の先端部分の山形状は、徐々に平面形状に近づく。
中心電極17の先端部分の形状が平面形状になった場合、全体として、電子は均一に放出されるようになる。
In this case, the
When the shape of the tip portion of the
このため、図7(b)の中心電極17によれば、電子の放出量がより長い間好適に維持される。具体的に、まずは山形状の頂点部分から電子が放出されやすいものとなり、その頂点部分を構成する炭素繊維41が消耗した場合でも、中心電極17の先端部分の形状が平面形状となることで、その中心電極17の先端部分全体から均一に、電子が放出されるようになる。よって、図7(b)のような中心電極17を点火プラグに用いれば、より長い間、好適に点火を行うことができる点火プラグを提供することができる。
For this reason, according to the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の中心電極17は、例えばマインスイオンを生成するマイナスイオン生成装置にも用いることができる。マイナスイオン生成装置は、電子を放出して空気中の物質をマイナスの電荷に耐電させることで、マイナスイオンを生成するものである。このようなマイナスイオン生成装置において、電子の放出源に本発明の中心電極17を用いれば、より多くの電子が放出されるようになり、好適である。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the
また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内において種々の形態をとることができる。
例えば、上記実施形態では、本発明が適用された中心電極17を点火プラグ11に用いた例を説明しているが、その例は一例であり、本発明が適用された中心電極17は、電子を放出する電極としてどのような用いられ方をしても良いことは勿論である。
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various forms within the technical scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, an example in which the
また、上記実施形態において、図3(a)では、導体31は2本であっても良いし、或いは4本以上であっても良い。また、図3(b)では、導体31は8千本程度であるが、8千本以上設けても良いし、或いは8千本以下でも良い。
In the above embodiment, in FIG. 3A, the number of
また、上記実施形態では、導体31或いは炭素繊維41が束ねられて電子を放出する電極(例えば中心電極17)が構成される例を記載したが、同じ効果を得られるものであれば、導体の個々の形状はどのようなものでも良く、また、どのように寄り集まっていても良い。一例を挙げると、円筒状の導体に、その導体の内径よりも外径が小さくなるように同じく円筒状に構成された導体を挿入していく、ということを繰り返して、複数の円筒状の導体で中心電極17を構成しても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、導体31或いは炭素繊維41の一本一本の端面は平面になっているが、その導体31或いは炭素繊維41の一本一本の端面の形状は、例えばすり鉢形状になっていても良いし、或いは山形状になっていても良い。
Moreover, in the said embodiment, although each end surface of the
また、導体31或いは炭素繊維41の一本一本の端面に、溝が設けられていても良い。さらに、その溝の形状はどのような形状でも良い。例えば溝の断面がV字型になるようなものや、U字型になるようなものが考えられる。また、溝を複数本設けることも考えられる。
A groove may be provided on each end face of the
また、上記実施形態において、図7では、炭素繊維41の先端41aのそれぞれで、全体としてすり鉢形状、或いは山形状が形成されるように構成されているが、その形状はどのようなものでも良い。例えば、全体として溝が形成されるように構成されていても良い。さらに、その溝の形状はどのような形状でも良い。例えば、溝の断面がV字型になるようなものでも良いし、或いはU字型になるようなものでも良い。
Moreover, in the said embodiment, in FIG. 7, although it has comprised so that each of the front-end |
11…点火プラグ
13…ターミナル
15…碍子
17…中心電極
19…ハウジング
21…接地電極
23…ガスケット
25…ステム
27…リング
31…導体
33…絶縁体
35…接続部
41…炭素繊維
100…測定システム
110…空気イオンカウンター
120…電子発生器
130…直流電源
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電極部は、それぞれが細長い形状を有する複数本の前記導体が寄り集まって棒状に束ねられたものであり、その複数本の導体は、電圧が印加される側とは反対側であって電子を放出する側の一端がそれぞれ寄り集まって、その一端同士ですり鉢形状を形成するように束ねられていることを特徴とする電子放出電極。 An electron emission electrode comprising an electrode portion made of a conductor that emits electrons when a voltage of a predetermined magnitude is applied,
The electrode unit is for each are bundled into a rod with huddled said conductors a plurality of having an elongated shape, the conductor of the plurality book, to the side where a voltage is applied to a side opposite to the electron An electron emission electrode characterized in that one end on the side from which light is emitted gathers together and is bundled so that a mortar shape is formed between the one end .
前記電極部は、それぞれが細長い形状を有する複数本の前記導体が寄り集まって棒状に束ねられたものであり、その複数本の導体は、電圧が印加される側とは反対側であって電子を放出する側の一端がそれぞれ寄り集まって、その一端同士でその集合の中央部が盛り上がった山形状を形成するように束ねられていることを特徴とする電子放出電極。 An electron emission electrode comprising an electrode portion made of a conductor that emits electrons when a voltage of a predetermined magnitude is applied ,
The electrode portion is a member in which a plurality of conductors each having an elongated shape are gathered and bundled in a rod shape, and the plurality of conductors are opposite to the side to which a voltage is applied, and An electron emission electrode characterized in that one end on the side from which light is emitted gathers together and is bundled so as to form a mountain shape in which the central portion of the assembly rises at one end .
その電子放出電極は、内燃機関の燃焼室に供給される混合気に着火するための点火プラグが、着火のための火花放電を発生させるために備える電子の放出源として用いられることを特徴とする電子放出電極。 The electron emission electrode according to claim 1 or 2,
The electron emission electrode is characterized in that a spark plug for igniting an air-fuel mixture supplied to a combustion chamber of an internal combustion engine is used as an electron emission source provided for generating a spark discharge for ignition. Electron emission electrode.
請求項1又は請求項2に記載の電子放出電極を前記電子放出源として備えていることを特徴とするイオン生成装置。 An ion generation apparatus comprising the electron emission electrode according to claim 1 as the electron emission source.
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