KR20160145070A - 이중 신호 동축 공동 공진기 플라스마 발생 - Google Patents

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KR20160145070A
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coaxial cavity
resonator assembly
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마이클 제이. 스펜서
앤드류 디. 로우리
제임스 이. 스미스
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플라스마 이그나이터, 엘엘씨
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Abstract

플라스마 발생기는 무선 주파수 전원, 동축 공동 공진기 조립체 및 직류 전원을 포함한다. 무선 주파수 전원은 전력/전압의 제 1 비율을 갖는 무선 주파수 전력의 전압 제공을 제공한다. 공진기 조립체는 무선 주파수 전원에 결합된 중심 도체를 포함하며 또한 가상 단락 회로를 포함한다. 직류 전원은 가상 단락 회로의 중심 도체에 연결되며 제 1 비율보다 작은 전력/전압의 제 2 비율을 갖는 직류 전력의 전압 제공을 제공한다.

Description

이중 신호 동축 공동 공진기 플라스마 발생{DUAL SIGNAL COAXIAL CAVITY RESONATOR PLASMA GENERATION}
본 기술은 일반적으로 가연성 물질의 전자 점화의 영역, 보다 구체적으로 가연성 물질을 점화하기 위해 플라스마를 생성하는 적용과 방법에 관한 것이다.
주지된 가연성 혼합물을 점화하기 위해 사용되는 적어도 두 개의 기본 방법이 있다. 오늘날 매우 많은 스파크 점화(SI) 엔진은 제한된 화석 연료 제공을 소비하여 사용되고 있다. 상당한 환경 및 경제적 이익은 연소 엔진을 더 효율적으로 만들어서 얻어진다. SI 엔진을 위한 더 높은 열 효율성은 적은 연료 공기 혼합물을 통해서 그리고 더 높은 전력 밀도 및 압력에서의 작동을 통해서 획득된다. 안타깝게, 혼합물이 더 적기 때문에, 그들은 점화하고 연소하기가 더 어려워진다. 더 넓은 표면을 갖는 더 활발한 스파크는 예를 들어 실린더 시스템당 복수의 스파크 플러그 또는 레일-플러그 점화기를 사용하여 안정적인 작동에 요구된다. 더 활동적인 스파크가 사용되면, 그들의 전반적인 점화 효율성은 더 높은 에너지 레벨이 스파크 플러그 수명에 해롭기 때문에 감소된다. 이것은 작업을 요한다. 또한 이러한 더 높은 에너지 레벨은 에너지 효율성의 전반적인 감소뿐만 아니라 원치 않는 오염물질의 형성을 야기한다.
무선 주파수(RF) 플라스마 점화 소스는 전통적인 직류(DC) 스파크 점화에 대안을 제공하며 연관된 경제적 및 환경적 이익을 야기하는 더 효율적이며 더 적고 더 깨끗한 연소에 기회를 준다. 플라스마를 발생시키는 한 가지 방법은 코로나 방전 플라스마를 발생시키기 위해 RF 소스와 정재파를 사용하는 것과 연관이 있다. 종래 기술은 원하는 주파수에서 요구되는 RF 전력을 발생시키기 위해 RF 진동기 및 증폭기를 사용한다. RF 진동기 및 증폭기는 반도체 또는 전자 튜브 기반일 수 있고 종래 기술에서 잘 알려져 있다. RF 진동기 및 증폭기는 1/4 파장 동축 공동 공진기에 결합되며 차례로 RF 진동기에 의해 결정된 주파수와 공진 주파수로 공동 안에서 정재 RF 파를 발생시킨다. 1/4 파장 동축 공동 공진기의 입력 단부를 전기적으로 짧게 하고 다른 단부를 전기적으로 개방시킴으로써, RF 에너지는 공동 안에서 공진하며 점증되어 1/4 파장 동축 공동 공진기의 개방 단부에서 코로나 방전을 일으킨다. 코로나 방전 플라스마는 일반적으로 가연성 물질을 위한 점화 수단으로서 그리고 구체적으로 연소 엔진의 연소 챔버에서 작동할 수 있다.
다음의 각각의 요약 단락은 본 발명이 아래의 자세한 설명에 의해 개시된 구조적 또는 방법적 요소의 조합으로서 어떻게 실시될 수 있는지의 비제한적인 예시를 기재한다. 각각의 요약 단락의 한 개 이상의 요소는 다른 요약의 한 개 이상의 요소와 함께 사용될 수 있다.
플라스마 발생기는 연속적인 배치에서 결합된 1/4 파장 동축 공동 공진기의 조립체를 포함한다. 공진기는 무선 주파수 전원에 결합된 근위 단부를 갖는 중심 도체와 가상 단락 회로도 포함한다. 직류 전원은 가상 단락 회로에 인접하는 공진기 조립체에 연결된다.
플라스마 발생기는 1/4 파장 동축 공동 공진기를 포함한다. 공진기는 무선 주파수 전원에 연결되고 가상 단락 회로를 유지하도록 구성된 원위 단부도 갖는 중심 도체를 포함한다. 장치는 가상 단락 회로에 결합된 근위 단부를 갖는 중심 도체를 포함하는 개방 단부 방전 동축 공동 공진기를 더 포함한다. 직류 전원은 개방 단부 방전 1/4 파장 동축 공동 공진기의 근위 단부에 연결된다.
플라스마 발생기는 무선 주파수 전원, 동축 공동 공진기 및 직류 전원을 포함한다. 이러한 이중 소스 장치의 작동을 기재하기 위해, 두 개의 전원의 비율은 참조된다. 무선 주파수 전원은 전력/전압의 제 1 비율을 갖는 무선 주파수 전력의 전압 제공을 제공한다. 공진기는 무선 주파수 전원에 결합된 중심 도체를 포함하고 가상 단락 회로도 포함한다. 직류 전원은 가상 단락 회로의 위치에서 중심 도체에 연결되고 제 1 비율보다 작은 전력/전압의 제 2 비율을 갖는 직류 전력의 전압 제공을 제공한다.
플라스마 발생기는 제 1 중심 도체를 포함하며 제 1 전기 길이를 유지하도록 구성된 제 1 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체를 포함하며 제 1 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체는 제 1 근위 단위와 제 1 원위 단부를 갖는다. 발생기는 제 2 중심 도체를 포함하는 제 2 1/4 파장 동축 공동 공진체 조립체를 포함하며 제 2 1/4 파장 동축 공동 공진체 조립체는 제 2 근위 단부와 제 2 원위 단부를 가지며 제 1 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체와 제 2 1/4 동축 공동 공진기 조립체는 연결 포인트에서 제 2 근위 단부가 제 1 원위 단부가 연결되도록 서로 배치된다. 직류는 제 1 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체와 제 2 1/4 동축 공동 공진기 조립체 사이의 연결 포인트에 인접한 직류 전류 입력 선을 통해 제공될 수 있다.
플라스마 발생기는 1/4 파장의 정수배의 전기 길이를 유지하도록 구성된 중심 도체를 포함하며 중심 도체는 근위 단부, 원위 단부 및 공진하도록 구성된 공진부를 갖는다. 발생기는 중심 도체 주위에 배치된 외부 도체를 더 포함한다. 전력의 조합은 중심 도체와 연결된 직류 전력 입력선과 중심 도체의 공진부에 결합 관계로 배치된 무선 주파수 전력 결합을 통해 제공될 수 있다.
플라스마 발생기는 1/4 파장의 정수배의 전기 길이를 유지하도록 구성된 중심 도체를 포함한다. 발생기는 중심 도체를 둘러싸는 외부 도체를 더 포함한다. 전력의 조합은 중심 도체를 따라서 배치된 무선 주파수 제어 부품과 무선 주파수 제어 부품에 연결된 직류 전력 입력선을 통해 제공될 수 있다.
1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체는 제 1 근위 단부와 제 1 원위 단부를 갖는 내무 중심 도체부와 제 2 근위 단부와 제 2 원위 단부를 갖는 외부 중심 도체부를 포함한다. 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체는 내부 중심 도체부와 외부 중심 도체부에 연결된 연결 중심 도체부를 더 포함한다. 조립체는 내부 도전로가 1/4 파장의 정수배이며 제 1 근위 단부에서 직접적으로 제 1 원위 단부로 규정된 전기 길이를 가지며 외부 도전로가 절반의 파장의 정수배만큼 내부 도전로의 전기 길이보다 더 긴 전기 길이를 갖고 제 1 근위 단부에서 연결 중심 도체, 제 2 근위 단부, 제 2 원위 단부, 연결 중심 도체부를 통해 제 1 원위 단부까지 규정되도록 구성된다. 직류 전류는 제 1 근위 단부에 연결된 직류 전력 입력선을 통해 제공될 수 있다.
플라스마 발생기는 무선 전원의 영향 하에서 가상 단락 회로를 유지하도록 구성된 중심 도체와 중심 도체 주위에 배치된 외부 도체를 포함한다. 직류 전력 입력선은 가상 단락 회로 위치에 인접한 중심 도체에 연결되고 직류 전력 입력선은 직류 전원로부터 직류 전력의 전압 제공을 수신하도록 구성된다.
차량은 샤시, 드라이브트레인, 차륜, 연료원, 산소 입구, 연소 챔버, 무선 주파수 전원, 직류 전원 및 연소 챔버에 노출된 플라스마 발생기를 포함한다. 플라스마 발생기는 결합 배치로 무선 주파수 전원에 연결된 무선 주파수 전력 결합 수단에 배향된 중심 도체를 포함하는 동축 공동 공진기 조립체를 포함하며 동축 공동 공진기 조립체는 중심 도체가 가상 단락 회로 위치를 유지하도록 구성되도록 구성된다. 직류 전력은 직류 전원에 연결된 직류 전력 입력선을 통해 제공되며 직류 전력 입력선은 가상 단락 회로 위치에 인접하여 중심 도체와 연결된다.
차량은 샤시, 방향성 핀, 조타 장치, 연료원, 산소 입구, 연소 챔버, 무선 주파수 전원, 직류 전원 및 연소 챔버에 노출된 플라스마 발생기를 포함한다. 플라스마 발생기는 결합 배치로 무선 주파수 전원에 연결된 무선 주파수 전력 결합 수단에 배향된 중심 도체를 포함하는 동축 공동 공진기 조립체를 포함하며 동축 공동 공진기 조립체는 중심 도체가 가상 단락 회로 위치를 유지하도록 구성되도록 구성된다. 직류 전력은 직류 전원에 연결된 직류 전력 입력선을 통해 제공되고 직류 전력 입력선은 가상 단락 회로 위치에 인접한 중심 도체와 연결된다.
점화 시스템은 전자 점화 제어기와 플라스마 발생기를 포함한다. 플라스마 발생기는 결합 배치로 무선 주파수 전원에 연결된 무선 주파수 전력 결합 수단에 배향된 중심 도체를 포함하는 동축 공동 공진기 조립체를 포함하며 동축 공동 공진기 조립체는 중심 도체가 가상 단락 회로 위치를 유지하도록 구성되도록 구성된다. 직류 전력은 직류 전원에 연결된 직류 전력 입력선을 통해 제공되고 직류 전력 입력선은 가상 단락 회로 위치에 인접한 중심 도체와 연결된다.
장치는 플라스마를 점화하는데 필요한 전압의 임계치 양의 영향 하에서 플라스마 코로나를 발생시킨다. 장치는 전력/전압의 제 1 비율을 갖는 무선 주파수 전력의 전압 제공을 제공하는 무선 주파수 전원을 포함한다. 개방 단부 방전 동축 공동 공진기는 무선 주파수 전원에 연결되고 연소 챔버에 노출된 원위 단부를 갖는 중심 도체를 포함한다. 직류 전원은 가상 단락 회로에 인접한 중심 도체와 연결된다. 직류 전원은 전력/전압의 제 2 비율을 가지며 무선 주파수 전력의 전압 제공과 함께 임계치 전압을 충족하거나 초과하는 직류 전력의 전압 제공을 제공한다. 제 1 비율은 제 2 비율보다 더 크다.
장치는 플라스마를 점화시키는데 필요한 전압의 임계치의 영향 하에 플라스마를 발생시킨다. 장치는 무선 주파수 전력의 전압 제공을 게종하는 무선 주파수 전원을 포함한다. 동축 공동 공진기는 무선 주파수 전원에 결합된 중심 도체를 포함하고 가상 단락 회로도 포함한다. 직류 전원은 가상 단락 회로에서 공진기로 직류 전력의 전압 제공을 제공한다. 무선 주파수 전력의 전압 제공과 함께 직류 전력의 전압 제공은 파괴에 요구되는 전압의 임계치 양을 충족하거나 초과한다. 직류 전원은 전압의 임계치 양의 대략 51 퍼센트의 하한 및 100 퍼센트 미만의 상한을 갖는 범위에서 직류 전력의 전압 제공을 더 제공한다.
방법은 무선 주파수 전력과 직류 전력으로부터 전압의 결합량을 제공함으로서 동축 공동 공진기 조립체에서 플라스마를 발생시킨다. 방법은 무선 주파수 전력으로부터 공진기 조립체로 전압의 제 1 부를 제공한다. 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마를 단독으로 점화시키기에 불충분한 전압의 제 1 부는 전력/전압의 제 1 비율을 규정한다. 방법은 직류 전력으로부터 공진기 조립체로 전압의 제 2 부를 더 제공한다. 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마를 단독으로 점화시키기에 불충분한 전압의 제 2 부는 전력/전압의 제 2 비율을 규정한다. 방법은 전압의 제 1 부와 전압의 제 2 부로부터 전압의 결합량을 제공함으로써 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마를 발생시키고 제 2 비율은 제 1 비율보다 작다.
방법은 무선 주파수 전력과 직류 전력으로부터 전압의 결합량을 제공함으로써 동축 공동 공진기 조립체 안에서 플라스마를 발생시킨다. 방법은 무선 주파수 전력으로부터 공진기 조립체로 전압의 제 1 부를 제공한다. 전압의 제 1 부는 단독으로 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마를 점화시키기에 불충분하다. 또한 방법은 직류 전력으로부터 공진기 조립체로 전압의 제 2 부를 제공한다. 전압의 제 2 부는 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마를 단독으로 점화시키기에 불충분하지만 전압의 결합량의 51 퍼센트 이상은 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마를 개시시키기에 충분하다. 방법은 전압의 제 1 부와 전압의 제 2 부로부터 전압의 결합량을 제공함으로서 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마를 발생시킨다.
각각의 도면의 간략한 설명은 아래에서 제공된다. 각각의 도면에서 동일한 참조 번호를 갖는 부품은 동일하거나 기능적으로 유사한 부품을 나타낸다. 또한, 편의상 참조 번호의 가장 왼쪽의 숫자(들)은 참조 번호가 처음으로 나타나는 도면에서 도면에서 식별한다.
도 1은 점화 소스로서 스파크 플러그를 사용하는 주지된 점화 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 점화 소스로서 동축 공동 공진기를 사용하는 주지된 점화 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 RF 감쇠기로서 작동하는 다른 공진기 조립체를 통해 직류 전원에 연결된 예시적인 동축 공동 공진기 조립체의 예시의 단면도이다.
도 4는 연소 챔버와 작동 가능하게 연관된 동축 공동 공진기 조립체의 예시의 개략적인 다이어그램이며 제어기는 전력을 동축 공동 공진기 조립체로 제공하도록 RF 전력 제공과 DC 전력 제공을 지시하도록 한다.
도 5는 RF 감쇠기로 작동하는 다른 공진기 조립체를 통해 직류 전원에 연결된 예시적인 동축 공동 공진기 조립체의 예시의 단면도이다.
본 기재는 청구항에서 인용되지 않은 제한 사항을 갖도록 하지 않고 특허법의 용이 실시 조건을 충족하도록 제공된다. 각각의 예시의 모든 예시 또는 일부 예시는 다른 예시의 한 개 이상의 예시의 모든 예시 또는 일부 예시와 조합되어 사용될 수 있다.
스파크 플러그를 갖는 주지된 점화 시스템
도 1에 기재된 주지된 점화 시스템(100)의 개략적인 다이어그램을 참조하면, 배터리(102)는 스파크 플러그 와이어에 의해 스파크 플러그(106)에 연결된 전자 점화 제어 시스템(104)에 연결된다.
차량에서 발견되는 것과 유사한 일반적인 주지된 점화 시스템(100)에서, 배터리(102)는 전력을 전자 점화 제어 시스템(104)에 제공한다. 전자 점화 제어 시스템(104)은 점화 이벤트를 유발하기 위한 적절한 타이밍을 결정하고 적절한 시간에 스파크 플러그 와이어를 통해서 고전압 직류(DC) 펄스를 스파크 플러그(106)의 최종 단부로 보낸다. 고전압 펄스는 연소 챔버(미도시)의 내부에 배치된 스파크 플러그(106)의 팁에서 스파크가 방전되도록 한다. 스파크는 연소 엔진의 연소 챔버 안의 가솔린 증기와 같은 가연성 물질을 점화시키고 점화 과정을 완성한다.
동축 공동 공진기를 갖는 주지된 점화 시스템
도 2 에 기재된 주지된 동축 공동 공진기 점화 시스템(200)의 개략적인 다이어그램을 참조하면, 전력 제공(202)은 동축 공동 공진기(208)에 연결된 증폭기(206)에 전자 점화 제어 시스템(104)을 통해 연결된 무선 주파수(RF) 진동기(204)에 연결된다. 동축 공동 공진기(208)를 사용하는 예시적인 시스템은 본원에서 참조로써 본 기재의 일부로써 포함되는 스미스 외 미국 특허 번호 5,361,737호에 기재된다. 또한 미국 특허 출원 번호 2011/0146607호 및 2011/0175691호는 본 기재의 일부로 본원에서 참조로써 포함된다. 또한 동축 공동 공진기는 1/4 파장 동축 공동 공진기(QWCCR)로 참조된다.
주지된 동축 공동 공진기 점화 시스템의 일 예시에서, 전력 제공(202)은 전력을 RF 진동기(204)로 제공한다. RF 진동기(204)는 동축 공동 공진기(208)의 공진 주파수에 인접하도록 선택된 주파수에서 RF 신호을 발생시킨다. RF 진동기(204)는 점화 이벤트를 유발시키기 위한 적절한 타이밍을 결정하고 적절한 시간에 증폭을 위하여 증폭기(206)로 RF 신호을 전송시키는 전자 점화 제어 시스템(104)으로 RF 신호을 전송한다. 증폭기(206)는 연소 엔진의 연소 챔버 안에서 가연성 물질을 점화시키기 위해 동축 공동 공진기(208)의 중심 도체의 방전 팁에서 충분한 활동적인 코로나 방전 플라스마(210)를 형성시키기 위해 적절한 전력으로 RF 신호을 증폭시킨다. RF 신호을 QWCCR에 제공하는 부품의 특정 조합은 종래 기술의 다른 예시에서 변할 수 있다.
QWCCR(208)은 전기장을 사용하여 가스 혼합물의 절연 파괴를 유도함으로써 마이크로웨이브 플라스마를 형성시킨다. 일 예시에서, 주지된 QWCCR(208)은 전자기 에너지가 결합되는 1/4 파장 공진기 동축 공동으로 구성되며 정재 전자기장을 야기한다. RF 진동은 750 MHz에서 7.5 GHz 사이이다. 1에서 10cm 길이로 측정되는 동축 공동 공진기(208)는 750 Mhz에서 7.5 Ghz의 범위에 있는 작동 주파수에 대략 상응한다. 이러한 범위에서 주파수를 발생시키는 이점은 그것이 동축 공동 공진기(208)를 함유하는 몸체의 기하학적 구조가 주지된 스파크 플러그(106)의 크기에 대략 치수 설정되도록 한다는 점이다.
무선 주파수 전력와 직류 전력을 사용하는 동축 공동 공진기를 갖는 개시 시스템
본 발명에 따르면, 장치는 무선 주파수 전력와 직류 전력으로부터 전압의 결합량을 적용함으로써 플라스마를 발생시키는 구성으로 조립된 복수의 공진기를 사용하여 더 구성될 수 있다. 그러한 장치(300)는 도 3에서 예시로 나타난다. 이러한 특정 예시에서, 장치(300)는 서로 결합된 두 개의 1/4 파장 동축 공동 공진기의 조립체이다. 보다 구체적으로, 도 3에서 예시로 나타난 공진기 조립체(300)는 종방향 축(315)을 따라서 연속 배치로 결합된 제 1 공진기(310)와 제 2 공진기(312)를 포함한다.
도시된 예시에서, 제 1 공진기(310)와 제 2 공진기(312)는 공통의 외부 도체 벽 구조(320)에 의해 규정된다. 벽 구조(320)는 축(315) 상에 중심에 있는 제 1 원통형 벽(322)과 제 2 원통형 벽(324)을 포함한다. 제 1 벽(322)은 도전물질로 만들어지며 축(315) 상에 중심에 있는 제 1 원통형 공동(325)을 둘러싼다. 이러한 물질의 두께는 유전 파괴 강도를 기초로 한다. 그것은 외부 도체로부터 내부 전도리고 전류를 압축시키기에 충분해야 한다. 이 예시에서, 제 1 원통형 개구(325)는 대략 4인 상대 유전 상수(εr=4)를 갖는 유전 물질(326)로 채워진다. 이 예시에서, 제 1 공진기(310)와 제 2 공진기(312)는 축(315)에 직교하는 연결 평면(332)에서 서로 결합된다. 다른 예시에서, 결합 평면(332)은 직교일 필요가 없으며 제 1 공진기(310)와 제 2 공진기(312) 사이에서 일정한 임피던스를 유지하는 임의의 비율로 변할 수 있다.
제 2 원통형 벽(312)은 도전물질로 만들어지며 또한 축(315) 상에 중심인 제 2 공동(345)을 둘러싼다. 제 2 공동(345)은 제 1 공동(325)과 동축을 이루지만 더 큰 물리적 길이를 가진다. 제 2 벽(312)은 제 2 공동(345)의 근위 단부(349)로부터 종방향 축(315)을 따라서 이격된 원위 단부(347)를 갖는 제 2 공동(345)을 제공한다.
중심 도체 구조(350)는 유전 물질(326)에 의해 공진기 조립체(300)의 벽 구조(320) 안에서 지지된다. 중심 도체 구조(350)는 제 1 중심 도체(352), 제 2 중심 도체(354) 및 방사형 도체(357)를 포함한다. 제 1 중심 도체(352)는 축(315)을 따라서 제 1 공동(325) 안에서 도달한다. 도시된 예시에서, 제 1 중심 도체(352)는 제 1 공동(325)의 근위 단부(330)에 인접한 근위 단부(360)와 제 1 공동(325)의 원위 단부(349)에 인접한 원위 단부(362)를 갖는다. 방사형 도체(357)는 제 1 중심 도체(352)의 원위 단부(362)에 인접한 위치로부터 제 1 공동(325)을 따라서 방사형으로 투영되고 구멍(339)을 통해 외부로 투영된다.
제 2 중심 도체(354)는 제 1 중심 도체(352)의 원위 단부(362)에서 근위 단부(370)를 가지며 각각의 공동(345)의 원위 단부(347)에 위치하거나 가깝게 인접한 전극으로써 구성된 원위 단부(372)에 축(315)을 따라서 투영된다.
제 1 공진기(310)와 제 2 공진기(312) 사이의 임피던스에서 임의의 부정합을 최소화시키기 위해, 양 원통형 벽(322, 324)과 각각의 중심 도체(352, 354) 사이의 상대적인 방사형 두께는 유전 물질(326)의 상대적인 유전 상수와 제 2 공동(345)를 채우는 공기의 유전 상수에 상대적으로 규정된다. 도시된 예시에서, 제 2 중심 도체(354)의 종방향 축(315)을 따른 물리적 길이는 제 1 중심 도체(352)의 종방향 축(315)을 따른 물리적 길이의 대략 두 배이다. 하지만, 대략 4인 상대적인 유전 상수를 갖는 유전 물질(326) 상의 적어도 일부를 바탕으로, 두 개의 중심 도체의 전기 길이는 대략 동일하다. 주목" 임의의 중심 도체와 임의의 외부 도체 사이의 임의의 갭은 유전 물질로 채워지거나 갭은 호(arcing)를 최소화하기에 충분히 크다. 도 3에 더 나타난 바와 같이, 유전 물질(326)은 제 1 중심 도체(352)와 방사형 도체(357) 주위에 제 1 공동(325)을 채운다.
도시된 예시에서, DC 전원(390)은 가상 단락 회로 포인트에 인접하여 연결된 방사형 도체(357)를 통하여 중심 도체 구조(350)에 연결된다. RF 제어 부품 구체적으로 RF 주파수 취소 공진기 조립체(391)는 방사형 도체(357)와 DC 전원(390) 사이에 배치되어 RF 전력이 DC 전원(390)에 도달하지 못하도록 한다. RF 취소 공진기 조립체는 서로가 각각 동일한 전기 길이 X(제 1 중심 도체(352)와 제 2 중심 도체(354)와 같이 동일한 전기 길이)를 갖는 제 1 부(393)와 제 2 부(394)를 갖는 중심 도체(392)를 갖는 다른 공진기 조립체(391)이다. 바람직한 예시에서, 도 3에서 X라 참조된 전기 길이는 1/4 파장 또는 람다/4와 동일하며 파장은 RF 전력의 주파수와 반대로 연관된다. 다른 공진기 조립체(391)는 외부 단도전벽(395)과 외부 장도전벽(396)을 갖는다. 외부 단도전벽(395)은 다른 공진기 조립체(391)의 반대 단부 상 제 1 단부와 제 2 단부를 갖는다. 또한 외부 장도전벽(396)은 다른 공진기 조립체(391)의 반대 단부 상에 제 1 단부와 제 2 단부를 갖는다. 외부 단 도전벽(395)의 제 1 단부와 제 2 단부는 외부 장도전벽(396)의 상응하는 제 1 단부와 제 2 단부로부터 반대 측면 상에 각각 있다.
외부 단도전벽(395)과 외부 장도전벽(396) 사이의 전기 길이의 차이는 제 1 부(393)와 제 2 부(394)의 결합된 전기 길이와 대략 동일하며 또한 제 1 중심 도체(352)의 전기 길이에 대략 두 배이다. 외부 단도전벽(395)과 외부 장도전벽(396)은 유도 물질로 채워진 공동(397)을 둘러싼다. 이러한 예시에서 활발한 작동 하에, 다른 공진기 조립체(391)의 외부 도체를 따라서 흐르는 전류는 주로 최단 경로를 따르고 외부 단도전벽(395)을 따라서 흐를 것이다. 따라서, 다른 공진기 조립체(391)의 외부 도체 상의 전류는 다른 공진기 조립체(391)의 중심 도체(392)를 따라서 흐르는 전류보다 두 개 더 적은 1/4 파장을 이동할 것이다.
또한 다른 공진기 조립체(391)는 공동(397) 안에서 중심 도체(392)의 제 1 부(393)와 제 2 부(394) 사이에 배치된 내부 도전기면(398)을 갖는다. 이러한 배치는 DC 전원(390)과 방사형 도체(357) 사이에 연결된 주파수 취소 회로를 제공한다. 다른 공진기 조립체(391)의 외부 단도전벽(395)과 중심 도체(392) 사이의 전기 길이의 차이로 인하여 다른 공진기 조립체(391)는 QWCCR 조립체(300)의 기면에 대해 180도 위상이 다른 RF 에너지의 전압 제공을 시프트하도록 구성된다.
도 4에 개략적으로 나타난 바와 같이, RF 전원(401)은 제 1 중심 도체(352)로부터 QWCCR 조립체(300)에 결합되며 실린더(402) 안에서 연소 챔버(403) 안에서 노출된 전극 팁(372)과 함께 내부 연소 엔진 안의 실린더(402)에 결합된다. 이러한 선호되는 예시에서, 제어기(404)는 구체적인 변수 안에서 전압을 제공하도록 전원이 지시하도록 RF 전원(401)과 DC 전원(390)에 결합된다. 제어기(404)는 임의의 적절한 프로그램 가능한 논리 제어기 또는 다른 제어 장치 또는 제어 장치의 조합을 포함할 수 있고 기재되고 청구된 바와 같이 하드웨어 및/또는 소프트웨어와 함께 실행하도록 프로그램 가능하거나 구성될 수 있다.
플라스마가 제 2 중심 도체(354)의 전극 팁(372)에 인접하여 발생될 때, 제어기(404)는 RF 전원(401)이 RF 에너지의 전압 제공이 용량성으로 제 1 중심 도체(352)에 결합하도록 지시하여 제 1 중심 도체(352)의 원위 단부(362)에 인접하여 가상 단락 회로를 형성시킨다. 또한 이러한 가상 단락 회로은 RF 에너지의 전압 제공을 제 2 중심 도체(354)에 결합시킨다. RF 에너지의 전압 제공은 플라스마를 발생시키기에 그 자체로는 충분하지 않고 전력/전압의 제 1 비율로 제공된다. 또한 제어기(404)는 단독으로 플라스마를 발생시키기에 충분하지 않은 DC 전력의 전압 제공을 제공하도록 DC 전원(390)이 지시한다. DC 전력의 전압 제공은 전력 대 RF 에너지의 전압 제공과 연관된 전압의 제 1 비율보다 작은 전력/전압의 제 2 비율로 제공된다. RF 에너지와 DC 전력로부터의 결합된 전압은 플라스마를 발생시키기에 충분하다. 그 결과, 플라스마는 제 2 중심 도체(354)의 전극 팁(372)에 인접하여 발생된다. 플라스마를 발생시키기에 충분한 결합된 전압의 결정은 연소 챔버(403)에 상대적으로 측정된 조건에 반응하여 제어기(404)에 의해 만들어질 수 있다.
대안의 예시에서, 제어기(404)는 구성의 모드가 가능하며 원위 단부(372)에서 플라스마를 개시시키기에 충분한 전압의 51 퍼센트 초과는 DC 전원(390)으로부터 제공된다.
대안의 예시에서, DC 전력의 전압 제공의 소개는 상기 기재된 특별한 가상 단락 회로 위치에 제한되지 않지만 존재할 수 있는 임의의 다른 가상 단락 회로에 인접하여 제공될 수 있어 고전압 DC 전력이 RF 전력 부품에 의해 형성된 정재 전자기파 상에서 최소 효과를 가질 것을 확실히 하며 RF 전력이 DC 전원을 방해하지 못하도록 한다.
대안의 예시에서, 즉 한 개의 예시 또는 양 예시에서, DC 전원(390)과 RF 전원(401)은 전극 팁(372)에서 플라스마를 발생시키기에 적절한 전력의 조합의 제공하도록 지시하기 위한 자체적인 전용 제어기를 포함할 수 있다; 또는 한 개의 예시 또는 양 예시에서, DC 전원(390)과 RF 전원(401)은 주요 전원 안에서 제공될 수 있다. 주요 전원은 DC 전원(390)과 RF 전원(401) 사이의 전력 출력을 제어하도록 구성될 수 있다. 다양한 예시에서, 제어기(404)는 DC 전원(390)과 RF 전원(401) 중 한 전원 또는 양 전원 이전 또는 이후에 배치될 수 있고 제어기(404)는 DC 전원(390)과 RF 전원(401)을 수용하는 물리적 부품 안에서 또는 그러한 부품 없이 동일하게 통합될 수 있다. 중심 도체에 RF 전원(401)의 결합은 다양한 수단에 의해 가능해질 수 있다: 유도 결합(예를 들면, 유도 피드 루프), 병렬 용량 결합(예를 들면, 평행 판 캐패시터), 또는 비 병렬 용량 결합(예를 들면, 0이 아닌 전압 도체 단부에 반대에 가해진 전기장). 사용된 특정 결합 배치는 결합 수단의 선택과 공진기 공동의 특정 구조에 따라 결정될 것이다.
대안의 예시에서, RF 주파수 취소 공진기 조립체(391)는 RF 전력이 DC 전원(390)에 도달하지 않도록 하기 위하여 저항 소자, 집중 상수 유도기, 주파수 취소 회로에 제한되지 않지만 이를 포함하는 임의의 부품 또는 연속의 부품일 수 있다. 대안의 예시에서, RF 주파수 취소 공진기 조립체(391)는 DC 전원(390)에 인접하여 위치될 수 있고 RF 주파수 취소 공진기 조립체(391)는 QWCCR 조립체(300)에 인접하여 위치될 수 있거나 RF 주파수 취소 공진기 조립체(391)는 DC 전원(390)과 공진기 조립체(300) 사이 어디엔가 위치될 수 있다. 가열로 인한 손실된 에너지의 양을 감소시키고 공진기 조립체에서 고품질 계수를 유지하기 위해 RF를 발생 포인트에 가능한 가깝게 제거하는 것이 바람직하다.
대안의 예시에서, 본 개시의 실시예는 한 개의 QWCCR처럼 최소한으로 함유하는 공진기 조립체 또는 연속으로 배치된 복수의 QWCCR을 함유하는 조립체에 적용될 수 있다. 사용된 QWCCR의 개수와 상관없이, 비교적으로 RF 전력의 전압 제공(더 낮은 전압, 더 높은 전력)과 조합하여 가상 단락 회로에서 DC 전력의 전압 제공(더 높은 전압, 더 낮은 전력)의 소개는 향상된 연소와 향상된 전반적인 엔진 효율성을 위한 전반적인 에너지 요구조건을 감소시키면서 더 넓은 범위의 연소 환경에서 플라스마를 발생시키기 위하여 더 효율적인 시스템을 제공할 것이다. 상기 기재된 바와 같이 DC 전력의 전압 제공을 사용함으로써, 매우 큰 전위는 플라스마를 발생시키는데 사용된 RF 전력와 비교하여 전류 또는 전력의 무시할 만한 사용과 함께 시스템에 소개된다.
본 발명에 따르면, 장치는 예로 장치(500)가 도 5에 나타난 바와 같이 무선 주파수 전력 및 직류 전력으로부터 전압의 결합량을 적용함으로써 플라스마를 발생시키기 위해 연속 구성으로 조립된 두 개의 공진기를 사용하여 더 구성될 수 있다. 이러한 특정 예시에서, 장치(500)는 종방향 축(515)을 따라서 연속 배치로 결합된 제 1 공진기 부(510)와 제 2 공진기 부(512)를 포함한다.
도시된 예시에서, 제 1 공진기 부(510)와 제 2 공진기 부(512)는 공통의 외부 전도기 벽 구조(520)에 의해 규정된다. 벽 구조(520)는 축(515)의 중심에 있는 제 1 원통형 벽부(522)과 제 2 원통형 벽부(524)를 포함한다. 제 1 벽부(522)는 도전물질로 만들어지며 축(515) 상에 중심에 있는 제 1 원통형 공동(525)을 둘러싼다. 이 예시에서, 제 1 원통형 공동(525)은 유전 물질(526)로 채워진다. 제 1 벽부(522)의 각진 에지(528)는 제 1 공동(525)의 근위 단부(530)를 규정한다. 제 2 원통형 벽부(524)의 근위 단부는 제 1 공동(525)의 원위 단부(532)와 결합한다.
제 2 중심 도체부(554)는 제 1 중심 도체부(552)의 원위 단부(562)와 결합하는 근위 단부(570)를 가지며 제 2 공동(545)의 원위 단부(547)에 위치하거나 가깝게 인접한 전극 팁으로써 구성되는 원위 단부(572)로 축(515)을 따라 투영된다.
구멍(579)은 제 1 벽부(522)를 통해 외부로 방사형으로 도달하며 방사형 도체(577)는 그것을 통해 RF 전력 입력선에 의해 RF 전원(401)으로 연결을 위하여 종방향 축(515)으로부터 연장된다. 종방향 축(515)에 인접한 방사형 도체(577)의 단부는 중심 도체 구조(550)에 결합 배치인 병렬 판 캐패시터(575)에 연결된다. 또한 병렬 판 캐패시터(575)는 인라인 폴딩된 RF 감쇠기(591)에 결합 구조이다.
도시된 예시에서, DC 전원(390)은 DC 전력 입력선을 갖는 근위 단부(560)의 중심 도체 구조(550)에 연결된다. 인라인 폴딩된 RF 감쇠기(591)는 RF 전력이 DC 전원(390)에 도달하지 않도록 하기 위해 제 2 공진기 부(512)와 DC 전원(390) 사이에 배치된다. 인라인 폴딩된 RF 감쇠기(591)는 제 1 근위 단부(596)와 제 1 원위 단부(597)를 갖는 내부 중심 도체부(592)를 포함한다. 또한 인라인 폴딩된 RF 감쇠기(591)는 외부 중심 도체부(593) 및 내부 중심 도체부(592)와 외부 중심 도체부(593)를 연결하는 전이 중심 도체부(594)를 포함한다. 외부 중심 도체부(593)는 제 1 근위 단부(596)와 같이 대부분 동일한 평면에서 근위 단부 및 제 1 원위 단부(597)와 같이 대부분 동일한 평면에서 원위 단부를 갖는다. 이러한 예시에서, 전이 중심 도체부(594)는 제 1 원위 단부(597)에 인접하여 위치된다. 외부 중심 도체부(593)는 내부 중심 도체부(592)를 둘러싼다.
이러한 예시에서, 외부 중심 도체부(593)는 내부 중심 도체부(592)의 나머지를 둘러싸는 도체 물질의 원통형 부를 닮는다. 내부 중심 도체부(592)와 외부 중심 도체부(593)의 종방향 길이는 그들이 결합 배치에 있는 병행 판 캐패시터(575)의 종방향 길이에 대략 동일하다. 내부 중심 도체부(592)와 외부 중심 도체부(593)를 위하여 제 1 근위 단부(596)와 제 1 원위 단부(597) 사이의 전기 길이는 1/4 파장에 대략 동일하다. 제 2 중심 도체(554)와 제 2 원통형 벽부(524)는 1/4 파장의 전기 길이를 갖도록 구성된다.
벽 구조(520)는 제 1 근위 단부(596)와 같이 대부분 동일한 평면에서 근위 단부 및 제 1 원위 단부(597)와 같이 대부분 동일한 평면에서 원위 단부를 갖는 단락 회로 외부 도전부(595)를 포함한다. 외부 도전로는 벽 구조(520)(제 2 공동(545)의 원위 단부(547)와 실질적으로 동일 평면상인)의 원위 단부로부터 회선 외부 도체부(595)를 따라서 흐르며 제 1 벽부(522)의 근위 단부(530)에서 정지한다. 이러한 예시에서, 외부 도전로는 두 개의 1/4 파장의 전기 길이를 갖는다.
내부 도전로는 원위 단부 전극 팁(572)으로부터 제 2 중심 도체부(554)의 근위 단부(570)로 전이 중심 도체부(594)의 외부를 따라서 그리고 원위 단부로부터 외부 중심 도체부(593)의 근위 단부로 외부를 따라서 그리고 그것의 근위 단부로부터 그것의 원위 단부로 외부 중심 도체부(593)의 내부 벽(599)을 따라서 그리고 그것의 원위 단부로부터 그것의 근위 단부로 내부 중심 도체부(592)를 EK라서 흐른다. 이 예시에서, 이러한 내부 도전로의 전기 길이는 네 개의 1/4 파장 또는 두 개의 절반 파장이다. 내부 도전로와 외부 도전로 사이의 전기 길이의 차이는 1/2 파장이다.
이러한 배치는 DC 전원(390)과 RF 에너지의 전압 제공 사이에 연결된 무선 주파수 제어 부품을 제공한다. 무선 주파수 제어 부품의 이러한 특정 예시는 인라인 폴딩된 RF 감쇠기(591)이고 QWCCR 조립체(500)의 기면에 대해 180도 위상이 다른 RF 에너지의 전압 제공을 시프트하도록 구성된다.
당업자는 도 5에 묘사된 QWCCR 배치가 인라인 폴딩된 RF 감쇠기(591)의 배향에 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 대안의 예시에서, 도 5에 묘사된 전체 QWCCR 배치는 늘어날 수 있고 이에 따라서 인라인 폴딩된 감쇠기(591)는 원위 단부(572)로부터 더 멀어져서 배치되고 병행 판 캐패시터(575)에 더 이상 결합되지 않지만 병행 판 캐패시터(575)와 직접 결합 배치로 남아있는 중심 도체의 부로부터 1/4 파장에 의해 분리될 수 있다. 대안으로, 도 5에 묘사된 전체 QWCCR 배치는 더 압축될 수 있어 인라인 폴딩된 RF 감쇠기(591)의 외부 중심 도체부(593)는 병행 판 캐패시터(575) 만큼 종방향으로 연장되지만 또한 플라스마 형성을 위해 노출된 중심 도체의 부를 둘러싼다. 이것은 전이 중심 도체부(594)를 더 이상 인라인 폴딩된 RF 감쇠기(591)의 단부가 아닌 중앙에 배치시킴으로써 실시될 수 있어 외부 중심 도체부(593)는 종방향으로 양 방향으로 연장된다. 이러한 배치의 임의의 특정 기하학적 구조는 임피던스 병합과 전체 180도 위상 취소를 확실히 하기 위하여 유전체의 다양한 변수에 트위킹을 요구하지만 이러한 업무는 잘 이해되는 공학 업무이다.
일 예시에서, 본 발명의 QWCCR과 QWCCR에 RF 신호를 제공하는 부품의 특정 조합은 종래 기술의 스파크 플러그(106)의 크기에 대략 크기 설정된 몸체 안에 함유되고 연소 엔진의 연소 챔버와 짝을 이루도록 적응된다. 보다 구체적으로, 이러한 예시는 마이크로웨이브 증폭기를 공진기에서 사용하고 진동기 증폭기 배치에서 주파수 결정 요소로써 공진기를 사용한다. 증폭기/진동기는 플러그의 상부에 부착되며 진단과 함께 모듈 안에서도 통합된 고전압 제공을 갖는다. 이러한 예시는 타이밍 신호와 함께 모듈을 제공하기 위해 단일 저전압 DC 제공의 사용을 허용한다.
이러한 기재의 문맥에서, 다양한 용어는 특정 구성의 결과 및 작동의 특정 조건 하에 전압 부품이 존재하지 않는 것에 가깝게 측정될 수 있는 위치를 나타낸다. 예를 들면, "전압 부족"은 전압 부품이 특정 조건 하에서 비존재하는 것에 가까울 수 있는 임의의 위치를 나타낸다. 유사한 용어는 예를 들면 "가상 단락 회로", "가상 단락 위치" 또는 "전압 무효"와 같이 0에 가까운 전압의 이러한 위치를 동일하게 나타낼 수 있다. 종종 당업자는 0에 가까운 전압이 0을 넘는 정재파의 결과인 그러한 위치에만 "전압 부족"의 사용을 제한할 수 있다. "전압 무효"는 예를 들면 전압 감쇠 또는 취소와 같이 0을 넘는 정재파의 결과가 아닌 이유로 0에 가까운 전압의 위치를 나타내는데 때로는 자주 사용될 수 있다. 또한, 이러한 개시의 문맥에서 0에 가까운 전압의 위치를 나타낼 수 있는 이러한 각각의 용어는 비제한적으로 의도되고 그들이 기재된 적용의 특정 치수와 명세서를 포함하는 그들의 문맥에 의해서 대신 제한된다.
도면에 나타나고 상기 기재된 본 발명의 예시는 첨부된 청구항의 범위 내에서 만들어질 수 있는 다양한 예시로 예시적이다. 본 발명의 추가적인 예시는 상기 발명에 의해 사용 가능해진 구조 및 기능의 임의의 바람직한 실시형태를 달성하는데 필요한 바와 같이 상기 기재된 종래 기술 예시의 임의의 한 개 또는 한 개 이상의 예시로부터 선택된 요소를 더 포함할 수 있다. 특허 범위가 첨부된 청구항의 범위에만 제한될 것이라는 것은 출원인의 의도이다.

Claims (55)

  1. 무선 주파수 전원,
    상기 무선 주파수 전원과 결합 배치로 배향되고 제 1 위치에서 전압 널(null)을 유지하도록 구성된 중심 도체를 포함하는 동축 공동 공진기 조립체, 및
    상기 제 1 위치에 가까운 상기 중심 도체와 연결된 직류 전원을 포함하는 플라스마 발생기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류 전원과 상기 동축 공동 공진기 조립체 사이에 연결되고 상기 직류 전원에 무선 주파수 전력의 전압 제공의 통과를 제한하도록 구성된 무선 주파수 제어 부품을 더 포함하는 플라스마 발생기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 제어 부품이 상기 동축 공동 공진기 조립체의 기면에 대해 180도 위상이 다른 무선 주파수 전력의 상기 전압 제공을 시프트하도록 구성된 다른 공진기 조립체인 플라스마 발생기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 동축 공동 공진기 조립체는 연속 배치로 결합된 복수의 1/4 파장 동축 공동 공진기를 포함하고, 상기 공진기는 상기 무선 주파수 전원에 결합된 중심 도체를 포함하는 플라스마 발생기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    무선 주파수 전력의 전압 제공이 전력/전압의 제 1 비율을 제공하도록 상기 무선 주파수 전원이 지시하도록 구성되고, 직류 전력의 전압 제공이 전력/전압의 제 2 비율을 제공하도록 상기 직류 전원이 지시하도록 구성되는 전원 제어기를 더 포함하고, 상기 제 1 비율은 상기 제 2 비율보다 큰 플라스마 발생기.
  6. 무선 주파수 전원,
    상기 무선 주파수 전원과 결합 배치로 배향되고 제 1 위치에서 전압 널을 유지하도록 구성된 중심 도체를 포함하는 동축 공동 공진기 조립체,
    상기 제 1 위치에 결합된 근위 단부를 갖는 중심 도체를 포함하는 개방 단부 방전 1/4 파장 동축 공동 공진기, 및
    상기 제 1 위치에 가깝게 연결된 직류 전원을 포함하는 플라스마 발생기.
  7. 전력/전압의 제 1 비율을 갖는 무선 주파수 전력의 전압 제공을 제공하도록 구성된 무선 주파수 전원,
    상기 무선 주파수 전원과 결합 배치로 배향되고 제 1 위치에서 전압 널을 유지하도록 구성된 중심 도체를 포함하는 동축 공동 공진기 조립체, 및
    상기 제 1 위치에 가까운 상기 중심 도체에 연결되고 상기 제 1 비율보다 작은 전력/전압의 제 2 비율을 갖는 직류 전력의 전압 제공을 제공하도록 구성된 직류 전원을 포함하는 플라스마 발생기.
  8. 무선 주파수 전원,
    상기 무선 주파수 전원과 결합 배치로 배향되고 제 1 위치에서 전압 널을 유지하도록 구성된 중심 도체를 포함하는 동축 공동 공진기 조립체, 및
    상기 제 1 위치에 가까운 상기 동축 공동 공진기 조립체에 직류 전력의 실질적으로 정전압 제공을 제공하도록 구성된 전원을 포함하는 플라스마 발생기.
  9. 무선 주파수 전력의 전압 제공을 전력/전압의 제 1 비율로 제공하도록 구성된 무선 주파수 전원,
    상기 무선 주파수 전원과 결합 배치로 배향되고 제 1 위치에서 전압 널을 유지하도록 구성된 중심 도체를 포함하는 동축 공동 공진기 조립체, 및
    상기 제 1 위치에 가까운 상기 중심 도체에 연결되고 직류 전력의 전압 제공을 전력/전압의 제 2 비율로 제공하도록 구성되며 무선 주파수 전력의 상기 전압 제공과 함께 임계치 전압을 충족하거나 또는 초과하는 직류 전원을 포함하고,
    상기 제 1 비율이 상기 제 2 비율보다 큰 플라스마를 개시하는데 필요한 전압의 임계치 양의 영향 하의 플라스마 발생 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 직류 전원은 직류 전력의 실질적으로 정전압 제공으로서 직류 전력의 상기 전압 제공을 제공하는 방식으로 작동하도록 구성된 플라스마 발생 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 직류 전원과 상기 동축 공동 공진기 조립체 사이에 연결되고 상기 직류 전원에 무선 주파수 전력의 상기 전압 제공의 통과를 제한하도록 구성된 무선 주파수 제어 부품을 더 포함하는 플라스마 발생 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 제어 부품이 상기 동축 공동 공진기 조립체의 기면에 대해 180도 위상이 다른 무선 주파수 전력의 전압 제공을 시프트하도록 구성된 다른 공진기 조립체인 플라스마 발생 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 임계치 전압을 충족하거나 또는 초과하는 결합된 전압원을 제공하도록 상기 무선 주파수 전원과 상기 직류 전원이 지시하도록 구성된 전원 제어기를 더 포함하고, 상기 제 1 비율이 상기 제 2 비율보다 큰 플라스마 발생 장치.
  14. 무선 주파수 전력의 전압 제공을 제공하도록 구성된 무선 주파수 전원,
    상기 무선 주파수 전원과 결합 배치로 배향되고 제 1 위치에서 전압 널을 유지하도록 구성된 중심 도체를 포함하는 동축 공동 공진기 조립체, 및
    상기 제 1 위치의 상기 동축 공동 공진기 조립체에 직류 전력의 전압 제공을 제공하도록 구성된 전원으로서, 무선 주파수 전력의 상기 전압 제공과 함께 직류 전력의 상기 전압 제공이 전압의 상기 임계치 양을 충족하거나 또는 초과하고,
    상기 전원이 전압의 상기 임계치 양의 대략 51 퍼센트의 하한 및 100 퍼센트 미만의 상한을 갖는 범위에서 직류 전력의 전압 제공을 제공하도록 더 구성되며 플라스마를 개시하는데 필요한 전압의 임계치 양의 영향 하의 플라스마 발생 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전원은 직류 전력의 실질적으로 정전압 제공으로서 직류 전력의 상기 전압 제공을 제공하는 방식으로 작동하도록 구성된 플라스마 발생 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 직류 전원과 상기 동축 공동 공진기 조립체 사이에 연결되고 상기 직류 전원에 무선 주파수 전력의 통과를 제한하도록 구성된 무선 주파수 제어 부품을 더 포함하는 플라스마 발생 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 제어 부품은 상기 동축 공동 공진기 조립체의 기면에 대해 180도 위상이 다른 무선 주파수 전력의 전압 제공을 시프트하도록 구성된 다른 공진기 조립체인 플라스마 발생 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    무선 주파수 전력의 전압 제공을 전력/전압의 제 1 비율로 제공하도록 상기 무선 주파수 전원이 지시하도록 구성되고, 직류 전력의 전압 제공을 전력/전압의 제 2 비율로 제공하도록 상기 직류 전원이 지시하도록 구성된 전원 제어기를 더 포함하고, 상기 제 1 비율은 상기 제 2 비율보다 큰 플라스마 발생 장치.
  19. 제 1 중심 도체를 포함하고 제 1 전기 길이를 유지하도록 구성된 제 1 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체로서, 제 1 근위 단부와 제 2 원위 단부를 갖는 제 1 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체,
    제 2 중심 도체를 포함하고 제 2 근위 단부와 제 2 원위 단부를 갖는 제 2 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체로서, 상기 제 1 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체와 상기 제 2 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체는 서로에 상대적으로 배치되어 연결점에서 상기 제 2 근위 단부는 상기 제 1 원위 단부에 연결되는 제 2 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체, 및
    상기 제 1 1/4 동축 공동 공진기 조립체와 상기 제 2 1/4 동축 공동 공진기 조립체 사이의 연결점에 인접하여 연결된 직류 전력 입력선을 포함하는 플라스마 발생기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 직류 전력 입력선을 따라서 배치된 무선 주파수 제어 부품을 더 포함하는 플라스마 발생기.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 제어 부품은
    제 3 전기 길이를 유지하도록 구성되고 제 3 근위 단부와 제 3 원위 단부를 갖는 제 3 중심 도체부, 및
    제 4 전기 길이를 유지하도록 구성되고 상기 제 3 근위 단부와 실질적으로 동일 평면인 제 4 근위 단부 및 상기 제 3 원위 단부와 실질적으로 동일 평면인 제 4 원위 단부를 갖는 제 1 외부 도전 벽부로서, 상기 제 4 전기 길이는 상기 제 1 전기 길이의 두 배의 정수배인 전기 길이의 차이만큼 상기 제 3 전기 길이보다 짧은 전기 길이인 제 1 외부 도전 벽부를 포함하는 다른 공진기 조립체인 플라스마 발생기.
  22. 1/4 파장의 정수배의 전기 길이를 유지하도록 구성된 중심 도체로서, 근위 단부, 원위 단부 및 공진하도록 구성된 공진부를 갖는 중심 도체,
    상기 중심 도체 둘레에 배치된 외부 도체,
    상기 중심 도체와 연결된 직류 전력 입력선, 및
    상기 중심 도체의 상기 공진부에 결합 관계로 배치된 무선 주파수 전력 결합 수단을 포함하는 플라스마 발생기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 직류 전력 입력선이 상기 중심 도체의 상기 근위 단부에 연결된 플라스마 발생기.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 원위 단부와 상기 직류 전력 입력선 사이의 상기 중심 도체를 따라서 일부 배치된 무선 주파수 제어 부품을 더 포함하는 플라스마 발생기.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 제어 부품은,
    외부 도전로, 및
    상기 외부 도전로보다 짧은 전기 길이를 갖는 내부 도전로를 포함하는 폴딩된 공진기 조립체이고, 상기 내부 도전로와 상기 외부 도전로가 1/2 파장의 정수배인 전기 길이의 차이를 갖는 플라스마 발생기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 전력 결합 수단은 상기 중심 도체에 병렬로 배향되고 1/4 파장의 정수배인 상기 중심 도체를 따라서 길이가 연장되는 커브형 판을 포함하는 플라스마 발생기.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 커브형 판은 그 길이의 대략 40%인 폭을 갖는 플라스마 발생기.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 원위 단부에 인접한 상기 중심 도체의 일부는 강성 유전체에 의해 둘러싸인 채 테이퍼되고 공기에 노출되는 플라스마 발생기.
  29. 1/4 파장의 정수배의 전기 길이를 유지하도록 구성된 중심 도체,
    상기 중심 도체를 둘러싸는 외부 도체,
    상기 중심 도체를 따라서 배치된 무선 주파수 제어 부품, 및
    상기 무선 주파수 제어 부품에 연결된 직류 전력 입력선을 포함하는 플라스마 발생기.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 제어 부품은
    외부 도전로, 및
    상기 외부 도전로보다 짧은 전기 길이를 갖는 내부 도전로를 포함하는 폴딩된 공진기 조립체이고, 상기 내부 도전로와 상기 외부 도전로는 1/2 파장의 정수배인 전기 길이의 차이를 갖는 플라스마 발생기.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 중심 도체에 결합 관계로 배치된 무선 주파수 전력 결합 수단을 더 포함하는 플라스마 발생기.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 전력 결합 수단은 상기 중심 도체를 실질적으로 둘러싸는 플라스마 발생기.
  33. 제 1 근위 단부와 제 1 원위 단부를 갖는 내부 중심 도체부,
    제 2 근위 단부와 제 2 원위 단부를 갖는 외부 중심 도체부,
    상기 내부 중심 도체부와 상기 외부 중심 도체부에 연결된 연결 중심 도체부, 및 상기 제 1 근위 단부에 연결된 직류 전력 입력선을 포함하는 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체로서,
    내부 도전로는 1/4 파장의 정수배인 전기 길이를 갖고 직접적으로 상기 제 1 근위 단부로부터 상기 제 1 원위 단부까지 규정하며,
    외부 도전로는 1/2 파장의 정수배만큼 상기 내부 도전로의 전기 길이보다 긴 전기 길이를 갖고 상기 제 1 근위 단부로부터 상기 연결 중심 도체부~상기 제 2 근위 단부~상기 제 2 원위 단부~상기 연결 중심 도체부~상기 제 1 원위 단부까지 규정하는 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 내부 중심 도체부에 결합 관계로 배치된 무선 주파수 전력 결합 수단을 더 포함하는 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 전력 결합 수단에 연결된 부성 저항 장치를 더 포함하는 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 부성 저항 장치와 상기 직류 전력 입력선이 모두 단일 직류 전원에 연결되는 1/4 파장 동축 공동 공진기 조립체.
  37. 무선 주파수 전원의 영향 하에 가상 단락 위치를 유지하도록 구성된 중심 도체,
    상기 중심 도체 둘레에 배치된 외부 도체, 및
    상기 가상 단락 위치에 가까운 상기 중심 도체와 연결된 직류 전력 입력선을 포함하고,
    상기 직류 전력 입력선은 직류 전원으로부터 직류 전력의 전압 제공을 수신하도록 구성된 플라스마 발생기.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 직류 전력 입력선과 상기 중심 도체 사이에 연결되고 상기 직류 전원에 무선 주파수 전력의 전압 제공의 통과를 제한하도록 구성된 무선 주파수 제어 부품을 더 포함하는 플라스마 발생기.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 제어 부품이 상기 플라스마 발생기의 기면에 대해 180도 위상이 다른 무선 주파수 전력의 상기 전압 제공을 시프트하도록 구성된 다른 공진기 조립체인 플라스마 발생기.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 플라스마 발생기는 연속 배치로 결합된 복수의 1/4 파장 동축 공동 공진기를 포함하고, 상기 공진기는 상기 무선 주파수 전원에 결합된 중심 도체를 포함하는 플라스마 발생기.
  41. 샤시,
    드라이브트레인,
    차륜,
    가연성 연료를 수용하도록 구성된 연료원,
    산소의 제공을 안내하도록 구성된 산소 입구,
    상기 가연성 연료와 산소의 제공을 수용하도록 구성된 연소 챔버,
    무선 주파수 전원,
    직류 전원, 및
    상기 연소 챔버에 적어도 부분적으로 노출된 플라스마 발생기를 포함하는 차량으로서,
    상기 플라스마 발생기는 상기 무선 주파수 전원에 연결된 무선 주파수 전력 결합 수단에 결합 배치로 배향된 중심 도체를 포함하는 상기 중심 도체가 가상 단락 위치를 유지하도록 구성된 동축 공동 공진기 조립체, 및
    상기 직류 전원에 연결된 상기 가상 단락 위치에 가까운 상기 중심 도체에 연결되는 직류 전력 입력선을 포함하는 차량.
  42. 샤시,
    방향성 핀,
    조타 장치,
    가연성 연료를 수용할 수 있는 연료원,
    산소의 제공을 안내할 수 있는 산소 입구,
    상기 가연성 연료와 산소의 제공을 수용하도록 구성된 연소 환경,
    무선 주파수 전원,
    직류 전원, 및
    상기 연소 챔버에 적어도 부분적으로 노출된 플라스마 발생기를 포함하는 차량으로서,
    상기 플라스마 발생기는 상기 무선 주파수 전원에 연결된 무선 주파수 전력 결합 수단에 결합 배치로 배향된 중심 도체를 포함하는 상기 중심 도체가 가상 단락 위치를 유지하도록 구성된 동축 공동 공진기 조립체, 및
    상기 직류 전원에 연결된 상기 가상 단락 위치에 가까운 상기 중심 도체에 연결되는 직류 전력 입력선을 포함하는 차량.
  43. 연료 입구,
    산소 입구,
    상기 연료 입구와 상기 산소 입구에 노출된 연소 환경, 및
    상기 연소 챔버에 적어도 부분적으로 노출된 플라스마 발생기를 포함하는 엔진으로서,
    상기 플라스마 발생기는 상기 무선 주파수 전원에 연결된 무선 주파수 전력 결합 수단에 결합 배치로 배향된 중심 도체를 포함하는 상기 중심 도체가 가상 단락 위치를 유지하도록 구성된 동축 공동 공진기 조립체, 및
    상기 직류 전원에 연결된 상기 가상 단락 위치에 가까운 상기 중심 도체에 연결되는 직류 전력 입력선을 포함하는 엔진.
  44. 무선 주파수 전력 출력과 직류 전력 출력을 제공할 수 있는 전자 점화 제어기, 및
    플라스마 발생기를 포함하는 점화시스템으로서,
    상기 플라스마 발생기는 상기 무선 주파수 전원에 연결된 무선 주파수 전력 결합 수단에 결합 배치로 배향된 중심 도체를 포함하는 상기 중심 도체가 가상 단락 위치를 유지하도록 구성된 동축 공동 공진기 조립체, 및
    상기 직류 전원에 연결된 상기 가상 단락 위치에 가까운 상기 중심 도체에 연결되는 직류 전력 입력선을 포함하는 점화시스템.
  45. 무선 주파수 전력과 직류 전력으로부터 전압의 결합량을 제공함으로써 동축 공동 공진기 조립체에서 플라스마를 발생하는 방법으로서,
    상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 무선 주파수 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 1 부를 제공하고, 상기 전압의 제 1 부의 제공은 전력/전압의 제 1 비율을 규정하는 단계,
    상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 직류 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 2 부를 제공하고, 상기 전압의 제 2 부의 제공은 전력/전압의 제 2 비율을 규정하는 단계, 및
    상기 전압의 제 1 부와 상기 전압의 제 2 부로부터 전압의 결합량을 제공함으로서 상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에 플라스마를 발생시키고, 상기 제 2 비율은 상기 제 1 비율보다 작은 단계를 포함하는 플라스마의 발생 방법.
  46. 무선 주파수 전력과 직류 전력으로부터 전압의 결합량을 제공함으로써 동축 공동 공진기 조립체에서 플라스마를 발생하는 방법으로서,
    상기 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 무선 주파수 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 1 부를 제공하는 단계,
    상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 직류 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 2 부를 제공하고, 상기 직류 전력은 상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마를 점화하기에 충분한 전압의 결합량의 51 퍼센트를 초과하여 제공하는 단계, 및
    상기 전압의 제 1 부와 상기 전압의 제 2 부로부터 전압의 상기 결합량의 제공을 통하여 상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에 플라스마를 발생시키는 단계를 포함하는 플라스마의 발생 방법.
  47. 무선 주파수 전력과 직류 전력으로부터 전압의 결합량을 제공함으로써 동축 공동 공진기 조립체를 갖는 시스템에서 플라스마를 발생하는 방법으로서,
    상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 무선 주파수 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 1 부를 제공하고, 상기 전압의 제 1 부의 제공은 전력/전압의 제 1 비율을 규정하는 단계,
    상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 직류 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 2 부를 제공하고, 상기 전압의 제 2 부의 제공은 전력/전압의 제 2 비율을 규정하는 단계, 및
    상기 전압의 제 1 부와 상기 전압의 제 2 부로부터 전압의 결합량을 제공함으로서 상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에 플라스마를 발생시키고, 상기 제 2 비율은 상기 제 1 비율보다 작은 단계를 포함하는 플라스마의 발생 방법.
  48. 무선 주파수 전력과 직류 전력으로부터 전압의 결합량을 제공함으로써 동축 공동 공진기 조립체를 갖는 시스템에서 플라스마를 발생하는 방법으로서,
    상기 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 무선 주파수 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 1 부를 제공하는 단계,
    상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 직류 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 2 부를 제공하고, 상기 직류 전력은 상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마를 점화하기에 충분한 전압의 결합량의 51 퍼센트를 초과하여 제공하는 단계, 및
    상기 전압의 제 1 부와 상기 전압의 제 2 부로부터 전압의 상기 결합량의 제공을 통하여 상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에 플라스마를 발생시키는 단계를 포함하는 플라스마의 발생 방법.
  49. 무선 주파수 전력과 직류 전력으로부터 전압의 결합량을 제공함으로써 동축 공동 공진기 조립체를 갖는 엔진에서 플라스마를 발생하는 방법으로서,
    상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 무선 주파수 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 1 부를 제공하고, 상기 전압의 제 1 부의 제공은 전력/전압의 제 1 비율을 규정하는 단계,
    상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 직류 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 2 부를 제공하고, 상기 전압의 제 2 부의 제공은 전력/전압의 제 2 비율을 규정하는 단계, 및
    상기 전압의 제 1 부와 상기 전압의 제 2 부로부터 전압의 결합량을 제공함으로서 상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에 플라스마를 발생시키고, 상기 제 2 비율은 상기 제 1 비율보다 작은 단계를 포함하는 플라스마의 발생 방법.
  50. 무선 주파수 전력과 직류 전력으로부터 전압의 결합량을 제공함으로써 동축 공동 공진기 조립체를 갖는 엔진에서 플라스마를 발생하는 방법으로서,
    상기 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 무선 주파수 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 1 부를 제공하는 단계,
    상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 직류 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 2 부를 제공하고, 상기 직류 전력은 상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마를 점화하기에 충분한 전압의 결합량의 51 퍼센트를 초과하여 제공하는 단계, 및
    상기 전압의 제 1 부와 상기 전압의 제 2 부로부터 전압의 상기 결합량의 제공을 통하여 상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에 플라스마를 발생시키는 단계를 포함하는 플라스마의 발생 방법.
  51. 무선 주파수 전력과 직류 전력으로부터 전압의 결합량을 제공함으로써 동축 공동 공진기 조립체를 갖는 차량에서 플라스마를 발생하는 방법으로서,
    상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 무선 주파수 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 1 부를 제공하고, 상기 전압의 제 1 부의 제공은 전력/전압의 제 1 비율을 규정하는 단계,
    상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 직류 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 2 부를 제공하고, 상기 전압의 제 2 부의 제공은 전력/전압의 제 2 비율을 규정하는 단계, 및
    상기 전압의 제 1 부와 상기 전압의 제 2 부로부터 전압의 결합량을 제공함으로서 상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에 플라스마를 발생시키고, 상기 제 2 비율은 상기 제 1 비율보다 작은 단계를 포함하는 플라스마의 발생 방법.
  52. 무선 주파수 전력과 직류 전력으로부터 전압의 결합량을 제공함으로써 동축 공동 공진기 조립체를 갖는 차량에서 플라스마를 발생하는 방법으로서,
    상기 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 무선 주파수 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 1 부를 제공하는 단계,
    상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마만을 점화시키기에 충분하지 않은 직류 전력으로부터 상기 동축 공동 공진기 조립체에 전압의 제 2 부를 제공하고, 상기 직류 전력은 상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에서 플라스마를 점화하기에 충분한 전압의 결합량의 51 퍼센트를 초과하여 제공하는 단계, 및
    상기 전압의 제 1 부와 상기 전압의 제 2 부로부터 전압의 상기 결합량의 제공을 통하여 상기 동축 공동 공진기 조립체의 원위 단부에 플라스마를 발생시키는 단계를 포함하는 플라스마의 발생 방법.
  53. 무선 주파수 전원,
    직류 전원, 및
    상기 직류 전원과 상기 무선 주파수 전원에 의해 제공된 결합 전압으로부터 플라스마를 점화하기 위한 수단을 포함하는 플라스마 발생기.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 직류 전원으로부터 상기 무선 주파수 전원을 분리하기 위한 수단을 더 포함하는 플라스마 발생기.
  55. 무선 주파수 전력의 전압 제공을 제공하기 위한 수단,
    직류 전력의 전압 제공을 제공하기 위한 수단, 및
    무선 주파수 전력의 상기 전압 제공으로 결합 배치로 배향되고 직류 전력의 상기 전압 제공에 연결을 위한 가상 단락 위치를 유지하도록 구성된 중심 도체를 포함하는 동축 공동 공진기 조립체를 포함하는 플라스마 발생기.



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