WO2013035882A2 - アンテナ構造体、高周波放射用プラグ、内燃機関、及びアンテナ構造体の製造方法 - Google Patents

アンテナ構造体、高周波放射用プラグ、内燃機関、及びアンテナ構造体の製造方法 Download PDF

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イマジニアリング株式会社
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    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00Other ignition
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
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    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • the present invention relates to an antenna structure in which a radiation antenna for radiating a high frequency is covered with a dielectric, a high-frequency radiation plug including the antenna structure, an internal combustion engine including the high-frequency radiation plug, and an antenna structure It is related with the manufacturing method.
  • Patent Document 1 discloses an internal combustion engine provided with this type of antenna structure.
  • an electromagnetic wave supply path is embedded in a cylinder head, and an end surface on the combustion chamber side of the electromagnetic wave supply path is a radiation antenna.
  • the radiating antenna is covered with a dielectric.
  • Patent Document 2 discloses this type of high-frequency transmission line.
  • a sheet-like insulator provided with a conductor for a radiation antenna in addition to a conductor for high-frequency transmission is laminated. It is conceivable to integrate the high-frequency transmission line and the radiation antenna. If the conventional high-frequency transmission line lamination technique is used, a conductive pattern is provided as a conductor for the radiation antenna on the sheet-like insulator before lamination.
  • the side surface (thickness surface) of the conductor pattern between the sheet-like insulators becomes the main radiation surface of the radiation antenna.
  • transparent antenna area the area of the radiation antenna when the antenna structure is seen through from the radiation antenna side
  • the present invention has been made in view of such points, and an object thereof is to increase the amount of high-frequency radiation energy in an antenna structure in which a radiation antenna is integrated with a high-frequency transmission line having a laminated structure. .
  • a first invention is configured by laminating and integrating a plurality of sheet-like insulators, a columnar high-frequency transmission line having a high-frequency transmission conductor embedded therein, and high-frequency radiation in the high-frequency transmission line
  • the insulating insulator laminated so as to cover the emitting end face, and the emitting end face and the covering insulator so that a high frequency input from the emitting end face is radiated into a space where the covering insulator is exposed.
  • a radiation antenna embedded in the covering insulator is configured by laminating and integrating a plurality of sheet-like insulators, a columnar high-frequency transmission line having a high-frequency transmission conductor embedded therein, and high-frequency radiation in the high-frequency transmission line
  • the insulating insulator laminated so as to cover the emitting end face, and the emitting end face and the covering insulator so that a high frequency input from the emitting end face is radiated into a space where the covering insulator is exposed.
  • the radiation antenna is embedded between the output end face of the high-frequency transmission line having a laminated structure in which a plurality of sheet-like insulators are laminated and the covering insulator, or inside the covering insulator.
  • the radiating antenna is covered with a covering insulator.
  • the high-frequency transmission conductor in the high-frequency transmission line, is exposed from the emission end face, and the input side of the radiation antenna is the high-frequency transmission conductor on the emission end face. Abut.
  • the covering insulator is formed in a sheet shape.
  • 4th invention is comprised by the antenna structure of any one of 1st thru
  • the said radiation antenna is provided in one end, and is extended from this radiation antenna to the other end side.
  • a high-frequency radiation plug comprising a casing for housing the high-frequency transmission line.
  • a fifth invention includes the high-frequency radiation plug according to the fourth invention, and an internal combustion engine main body in which a combustion chamber is formed and the high-frequency radiation plug is attached to the combustion chamber so as to radiate a high frequency. It is an internal combustion engine.
  • a method of manufacturing an antenna structure in which a high frequency transmission line having a high frequency transmission conductor embedded therein and a radiation antenna for radiating a high frequency supplied from the high frequency transmission line are integrated.
  • a first laminating step of laminating a plurality of sheet-like molded bodies prepared from a slurry solution containing ceramic powder and a binder to create a columnar primary laminated body in which the high-frequency transmission conductor is embedded.
  • a covering molded body prepared from the slurry solution is laminated on the end surface of the primary laminate, and the radiation antenna is embedded between the end surface and the covering molded body or inside the covering molded body.
  • a method of manufacturing an antenna structure in which a high-frequency transmission line having a high-frequency transmission conductor embedded therein and a radiation antenna for radiating a high frequency supplied from the high-frequency transmission line are integrated. Then, a plurality of sheet-like molded bodies prepared from a slurry solution containing a ceramic powder and a binder are laminated and fired to create a columnar high-frequency transmission line in which the high-frequency transmission conductor is embedded. And a covering step of covering the end face of the high-frequency transmission line created in the creating step with a ceramic fired body so that the radiation antenna is embedded.
  • the present invention it is possible to provide a radiation antenna at a location different from between the sheet-like insulators constituting the high-frequency transmission line by laminating the covering insulator in a direction different from the laminating direction of the high-frequency transmission line. Therefore, the radiation antenna is provided between the output end face of the high-frequency transmission line and the covering insulator, or inside the covering insulator.
  • the radiation antenna is provided in this way, the size of the radiation antenna when the antenna structure is seen through from the radiation antenna side is limited compared to the case where the radiation antenna is provided between the sheet-like insulators constituting the high-frequency transmission line. It is hard to be done. Therefore, since the area of the fluoroscopic antenna can be increased, the amount of high-frequency radiation energy can be increased.
  • 1 is a longitudinal sectional view of an internal combustion engine according to an embodiment. It is a front view of the ceiling surface of the combustion chamber of the internal combustion engine which concerns on embodiment. It is a block diagram of the ignition device and electromagnetic wave radiation device concerning an embodiment. It is a longitudinal cross-sectional view of the plug for high frequency radiation which concerns on embodiment. It is a perspective view by the side of the radiation antenna of the ceramic structure which concerns on embodiment. It is drawing for demonstrating the 1st lamination
  • the present embodiment is an internal combustion engine 10 according to the present invention.
  • the internal combustion engine 10 is a reciprocating type internal combustion engine in which a piston 23 reciprocates.
  • the internal combustion engine 10 includes an internal combustion engine body 11, an ignition device 12, an electromagnetic wave emission device 13, and a control device 35. In the internal combustion engine 10, a combustion cycle in which the air-fuel mixture is ignited by the ignition device 12 and the air-fuel mixture is combusted is repeatedly performed.
  • -Internal combustion engine body
  • the internal combustion engine main body 11 includes a cylinder block 21, a cylinder head 22, and a piston 23 as shown in FIG.
  • a plurality of cylinders 24 having a circular cross section are formed in the cylinder block 21.
  • a piston 23 is provided in each cylinder 24 so as to reciprocate.
  • the piston 23 is connected to the crankshaft via a connecting rod (not shown).
  • the crankshaft is rotatably supported by the cylinder block 21.
  • the cylinder head 22 is placed on the cylinder block 21 with the gasket 18 in between.
  • the cylinder head 22, together with the cylinder 24, the piston 23, and the gasket 18, constitutes a partition member that partitions the combustion chamber 20 having a circular cross section.
  • the diameter of the combustion chamber 20 is, for example, about half the wavelength of the microwave that the electromagnetic wave emission device 13 radiates to the combustion chamber 20.
  • the cylinder head 22 is provided with one spark plug 40 that constitutes a part of the ignition device 12 for each cylinder 24.
  • the tip exposed to the combustion chamber 20 is positioned at the center of the ceiling surface 51 of the combustion chamber 20 (the surface exposed to the combustion chamber 20 in the cylinder head 22).
  • the outer periphery of the distal end portion of the spark plug 40 is circular as viewed from the axial direction.
  • a center electrode 40 a and a ground electrode 40 b are provided at the tip of the spark plug 40.
  • a discharge gap is formed between the tip of the center electrode 40a and the tip of the ground electrode 40b.
  • An intake port 25 and an exhaust port 26 are formed in the cylinder head 22 for each cylinder 24.
  • the intake port 25 is provided with an intake valve 27 that opens and closes an intake side opening 25a of the intake port 25, and an injector 29 that injects fuel.
  • the exhaust port 26 is provided with an exhaust valve 28 for opening and closing the exhaust side opening 26 a of the exhaust port 26.
  • each ignition device 12 is provided for each combustion chamber 20. As shown in FIG. 3, each ignition device 12 includes an ignition coil 14 that outputs a high voltage pulse, and an ignition plug 40 that is supplied with the high voltage pulse output from the ignition coil 14.
  • the ignition coil 14 is connected to a DC power source (not shown).
  • the ignition coil 14 boosts the voltage applied from the DC power supply, and outputs the boosted high voltage pulse to the center electrode 40 a of the spark plug 40.
  • the spark plug 40 when a high voltage pulse is applied to the center electrode 40a, dielectric breakdown occurs in the discharge gap and spark discharge occurs. A discharge plasma is generated in the discharge path of the spark discharge. A negative voltage is applied to the center electrode 40a as a high voltage pulse.
  • the ignition device 12 may include a plasma expansion unit that supplies electric energy to the discharge plasma to expand the discharge plasma.
  • a plasma expansion part expands a spark discharge by supplying high frequency (for example, microwave) energy to discharge plasma, for example. According to the plasma expansion part, it is possible to improve the stability of ignition with respect to a lean air-fuel mixture.
  • the electromagnetic wave emission device 13 may be used as the plasma expansion unit.
  • the electromagnetic wave radiation device 13 includes an electromagnetic wave generator 31, an electromagnetic wave switch 32, and a high frequency radiation plug 34.
  • the electromagnetic wave radiation device 13 one electromagnetic wave generator 31 and one electromagnetic wave switch 32 are provided, and a high frequency radiation plug 34 is provided for each combustion chamber 20.
  • the electromagnetic wave generator 31 When receiving the electromagnetic wave drive signal (pulse signal) from the control device 35, the electromagnetic wave generator 31 continuously outputs the microwave over the time of the pulse width of the electromagnetic wave drive signal.
  • a semiconductor oscillator generates microwaves.
  • another oscillator such as a magnetron may be used.
  • the electromagnetic wave switch 32 includes one input terminal and a plurality of output terminals provided for each high-frequency radiation plug 34.
  • the input terminal is electrically connected to the electromagnetic wave generator 31.
  • Each output terminal is electrically connected to the input terminal of the corresponding high-frequency radiation plug 34.
  • the electromagnetic wave switch 32 is controlled by the control device 35 and sequentially switches the supply destination of the microwaves output from the electromagnetic wave generator 31 between the plurality of high-frequency radiation plugs 34.
  • the high frequency radiation plug 34 is formed in a substantially cylindrical shape. As shown in FIG. 4, the high-frequency radiation plug 34 includes a ceramic structure 36 in which conductors 61 and 62 are embedded in a ceramic 63 (electrical insulator), and a casing 37 that houses the ceramic structure 36. Yes.
  • the ceramic structure 36 is formed in a prismatic shape.
  • the cross-sectional shape of the ceramic structure 36 is uniform over the length direction.
  • the cross-sectional shape of the ceramic structure 36 is, for example, a square.
  • the ceramic structure 36 has the same length of one side in any cross section, and the length of one side is, for example, 1.5 to 5 mm (for example, 3 mm).
  • the ceramic structure 36 constitutes an antenna structure including the high-frequency transmission line 60, the radiation antenna 16, and the covering insulator 90.
  • the high-frequency transmission line 60 is configured by stacking and integrating a plurality of sheet-like insulators 66.
  • a center conductor 61 and an outer conductor 62 are embedded in the ceramic 63 of the high-frequency transmission line 60 as high-frequency transmission conductors.
  • the center conductor 61 is a linear conductor.
  • the center conductor 61 is provided on the axial center of the ceramic structure 36 over the entire length of the high-frequency transmission line 60.
  • the outer conductor 62 is configured by connecting a pair of conductor patterns 62a and 62b with a cylindrical conductor (via hole) at equal intervals (illustration of the cylindrical conductor is omitted in FIG. 5).
  • a microwave input terminal is provided on one end face (incident end face) of the high frequency transmission line 60 where the outer conductor 62 is exposed. In the high frequency transmission line 60, the microwave input from the input terminal is transmitted to the radiation antenna 16 without leaking outside the outer conductor 62.
  • the radiation antenna 16 extends inside the ceramic structure 36 along the emission end face 80 of the high-frequency transmission line 60, and the microwave input from the emission end face 80 is radiated.
  • the radiation antenna 16 is sandwiched between the output end face 80 of the high-frequency transmission line 60 and the rectangular sheet-shaped covering insulator 90.
  • the radiation antenna 16 is formed in a rod shape and is bent along the emission end face 80 of the high-frequency transmission line 60.
  • the radiation antenna 16 is formed in a spiral shape that turns in a rectangular shape around the axis of the center conductor 61.
  • the radiating antenna 16 is covered with a covering insulator 90 that is laminated and fixed on the output end face 80 of the high-frequency transmission line 60.
  • the radiation antenna 16 is embedded in the ceramic structure 36 by integrating the high-frequency transmission line 60 and the covering insulator 90. The entire surface of the radiating antenna 16 is covered with a ceramic 63. The central portion 16 a of the radiating antenna 16 is in contact with one end of the central conductor 61.
  • one end surface 65 and a part of the side surface become an exposed surface exposed to the combustion chamber 20.
  • the end surface 65 of the ceramic structure 36 from which most of the microwave radiated from the radiation antenna 16 is radiated to the combustion chamber 20 constitutes the main radiation surface 65.
  • the main radiation surface 65 is a surface where the area of the radiation antenna 16 when viewed from the front is the largest among the exposed surfaces.
  • the casing 37 is formed in a cylindrical shape having a circular outer peripheral shape and a rectangular inner peripheral shape in cross-sectional view.
  • the inner peripheral shape of the casing 37 and the side length of the inner periphery are the same as the outer peripheral shape of the ceramic structure 36 and the side length of the outer periphery.
  • a ceramic structure 36 is fitted into the casing 37 such that the main radiation surface 65 is exposed at one end and the incident end surface of the high-frequency transmission line 60 is exposed at the other end. From one end of the casing 37, the main radiation surface 65 side of the ceramic structure 36 protrudes.
  • the outer diameter of the casing 37 changes at one place in the axial direction of the casing 37.
  • a step is formed on the outer peripheral surface of the casing 37 only at one location.
  • the outer diameter on the distal end side at which the main radiation surface 65 is exposed is smaller than the outer diameter on the proximal end side where the input end surface is present.
  • the high frequency radiation plug 34 is attached to the cylinder head 22 so that the main radiation surface 65 is exposed to the combustion chamber 20.
  • the high frequency radiation plug 34 is screwed into the mounting hole of the cylinder head 22.
  • the high frequency radiation plug 34 has an input terminal of the high frequency transmission line 60 connected to an output terminal of the electromagnetic wave switch 32 via a coaxial cable (not shown).
  • the microwave when a microwave is input from the input terminal of the high frequency transmission line 60, the microwave passes inside the outer conductor 62 of the high frequency transmission line 60.
  • the microwaves that have passed through the high-frequency transmission line 60 are radiated from the radiation antenna 16 through the main radiation surface 65 to the combustion chamber 20.
  • a plurality of receiving antennas 52 that resonate with microwaves radiated from the radiation antenna 16 to the combustion chamber 20 are provided on the partition members that partition the combustion chamber 20.
  • Each receiving antenna 52 is formed in an annular shape. As shown in FIG. 1, two receiving antennas 52 are provided on the top of the piston 23.
  • Each receiving antenna 52 is electrically insulated from the piston 23 by an insulating layer 56 formed on the top surface of the piston 23, and is provided in an electrically floating state.
  • a ceramic powder and a binder are mixed to create a slurry. And this slurry is shape
  • a plurality of green sheets 66 and 90 are provided for the high-frequency transmission line 60 and one for the radiation antenna 16.
  • the transmission green sheet 66 for the high-frequency transmission line 60 is provided with conductor layers 61, 62a, 62b and a cylindrical conductor (a via hole) as high-frequency transmission conductors.
  • a spiral conductor layer 16 is provided as a conductor for the radiation antenna 16 on the antenna green sheet 90 for the radiation antenna 16.
  • the conductor layers 16, 61, 62a, and 62b are formed by printing and applying metallized ink.
  • a prismatic primary laminated body 105 in which a plurality of transmission green sheets 66 are laminated and adhered is created.
  • the third step constitutes the first stacking step.
  • the secondary laminate 106 is created by laminating and sticking the antenna green sheet 90 to the portion of the primary laminate 105 that becomes the output end face 80 of the high-frequency transmission line 60.
  • the fourth step constitutes the second stacking step.
  • the secondary laminate 106 is fired at a predetermined temperature, and the transmission green sheet 66 and the antenna green sheet 90 are integrated. Thereby, the ceramic structure 36 is completed.
  • the antenna green sheet 90 becomes the covering insulator 90.
  • the fifth step constitutes a firing step.
  • the conductor layer 16 serving as the conductor for the radiating antenna 16 is formed on the antenna green sheet 90.
  • the conductor layer 16 serving as the conductor for the radiating antenna 16 is printed on the end surface of the primary laminate 105.
  • the secondary laminate 106 may be formed by stacking and adhering the antenna green sheet 90 having no conductor layer thereon.
  • the operation of the control device 35 will be described.
  • the control device 35 performs a first operation for instructing the ignition device 12 to ignite the air-fuel mixture in one combustion cycle for each combustion chamber 20, and a microwave is applied to the electromagnetic wave emission device 13 after the ignition of the air-fuel mixture.
  • a second operation for instructing radiation is performed.
  • control device 35 performs the first operation at the ignition timing at which the piston 23 is positioned before the compression top dead center.
  • the control device 35 outputs an ignition signal as the first operation.
  • spark discharge occurs in the discharge gap of the spark plug 40 as described above.
  • the air-fuel mixture is ignited by spark discharge.
  • the flame spreads from the ignition position at the center of the combustion chamber 20 toward the wall surface of the cylinder 24.
  • the control device 35 performs the second operation after the air-fuel mixture has ignited, for example, at the start timing of the second half period of flame propagation.
  • the control device 35 outputs an electromagnetic wave drive signal as the second operation.
  • the electromagnetic wave radiation device 13 When receiving the electromagnetic wave drive signal, the electromagnetic wave radiation device 13 radiates a microwave continuous wave (CW) from the radiation antenna 16 as described above. Microwaves are emitted over the second half of the flame propagation. Note that the output timing and pulse width of the electromagnetic wave drive signal may be set so that the microwave is emitted over a period in which the flame passes through the region where the two receiving antennas 52 are provided.
  • CW microwave continuous wave
  • each receiving antenna 52 the microwave resonates.
  • a strong electric field region having a relatively strong electric field strength is formed in the combustion chamber 20 throughout the second half period of the flame propagation.
  • the propagation speed of the flame is increased by receiving microwave energy when the flame passes through the strong electric field region.
  • microwave plasma When the microwave energy is large, microwave plasma is generated in the strong electric field region. Active species (for example, OH radicals) are generated in the generation region of the microwave plasma. The propagation speed of the flame passing through the strong electric field region is increased by the active species. -Effect of the embodiment-
  • the radiating antenna 16 is placed at a place different from between the sheet-like insulators 66 constituting the high-frequency transmission line 60 by laminating the covering insulator 90 in a direction different from the laminating direction of the high-frequency transmission line 60. Therefore, the radiation antenna 16 is provided between the output end face 80 of the high-frequency transmission line 60 and the covering insulator 90 or inside the covering insulator 90.
  • the radiating antenna 16 when the antenna structure is seen through from the radiating antenna 16 side is compared with the case where the radiating antenna is provided between the sheet-like insulators constituting the high-frequency transmission line. Dimensions are not easily restricted. Accordingly, since the area of the fluoroscopic antenna can be increased, the amount of microwave radiation energy can be increased. Then, the amount of reflected wave energy when the microwave energy is larger than the size of the radiation antenna 16 is reduced.
  • the method for manufacturing the ceramic structure 36 is different from the embodiment. Since the first step and the second step are the same, description thereof is omitted.
  • a plurality of transmission green sheets 66 are laminated and fired to form a prismatic shape in which conductor layers 61, 62a, 62b and a cylindrical conductor (via hole) are embedded as high frequency transmission conductors.
  • the high-frequency transmission line 60 is created.
  • the third step constitutes a creation step.
  • the antenna green sheet 90 is fired to form a plate-like ceramic fired body.
  • the end face of the high-frequency transmission line 60 created in the creation step is covered with the ceramic fired body in the fourth step so that the radiation antenna 16 is embedded, and fixed with an adhesive.
  • the fifth step constitutes a coating step.
  • the embodiment may be configured as follows.
  • the transmission green sheet 66 and the transmission antenna for the high frequency transmission and the conductor for the radiation antenna 16 are provided in different areas in one green sheet, and the green sheet is bent at the boundary between these areas.
  • the covering green sheet 67 may be configured.
  • the radiation antenna 16 is formed in a spiral shape that turns in a rectangular shape, but the radiation antenna 16 may be formed in a spiral shape that turns in a circular shape. Further, the radiation antenna 16 may be a rod-shaped antenna that is bent so as to reciprocate a plurality of times when the main radiation surface 65 is seen through from the front.
  • the center conductor 61 is in contact with the radiation antenna 16, but the center conductor 61 may be capacitively coupled to the radiation antenna 16.
  • a plurality of high-frequency radiation plugs 34 may be provided in the internal combustion engine body 11.
  • the outer conductor 62 of the high frequency transmission line 60 may be omitted. In that case, in the high-frequency transmission line 60, microwaves are transmitted between the outer peripheral surface of the center conductor 61 and the inner peripheral surface of the casing 37.
  • the central conductor 61 of the high frequency transmission line 60 may be omitted, and the high frequency transmission line 60 may be a waveguide.
  • the covering insulator 90 may be constituted by a plurality of sheet-like insulators, and in that case, the radiation antenna 16 may be embedded between the sheet-like insulators.
  • a conductor for electrically connecting the radiation antenna 16 and the central conductor 61 may be embedded in a sheet-like insulator on the high-frequency transmission line 60 side of the radiation insulator 16 in the covering insulator 90.
  • the internal combustion engine 10 may be of another type (diesel engine, ethanol engine, gas turbine, etc.). Further, when the internal combustion engine 10 is an aircraft engine, when the engine misfires, the ignition device 12 and the electromagnetic wave radiation device 13 are used to generate a microwave plasma obtained by expanding the spark discharge plasma using a microwave, and reignition is performed. You may go.
  • the present invention relates to an antenna structure in which a radiating antenna for radiating a high frequency is covered with a dielectric, a high-frequency radiating plug including the antenna structure, and an internal combustion engine including the high-frequency radiating plug. It is useful for an engine and a method for manufacturing an antenna structure.

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Abstract

 本発明の目的は、積層構造の高周波伝送線路に対して放射アンテナを一体化したアンテナ構造体において、高周波の放射効率を向上させることである。本発明は、複数のシート状絶縁体を積層して一体化することにより構成され、内部に高周波伝送用の導体が埋設された柱状の高周波伝送線路と、前記高周波伝送線路において高周波が出射される出射端面を被覆するように積層された被覆絶縁体と、前記被覆絶縁体が露出する空間に、前記出射端面から入力された高周波が放射されるように、前記出射端面と前記被覆絶縁体との間、又は前記被覆絶縁体の内部に埋設された放射アンテナとを備えていることを特徴とするアンテナ構造体である。

Description

アンテナ構造体、高周波放射用プラグ、内燃機関、及びアンテナ構造体の製造方法
 本発明は、高周波を放射するための放射アンテナが誘電体により被覆されたアンテナ構造体、そのアンテナ構造体を備えた高周波放射用プラグ、その高周波放射用プラグを備えた内燃機関、及びアンテナ構造体の製造方法に関するものである。
 従来から、高周波を放射するための放射アンテナが誘電体により被覆されたアンテナ構造体が知られている。例えば特許文献1には、この種のアンテナ構造体が設けられた内燃機関が開示されている。
 特許文献1に記載の内燃機関では、シリンダヘッドに電磁波供給路が埋設され、その電磁波供給路の燃焼室側の端面が放射アンテナとなっている。放射アンテナは、誘電体により被覆されている。
 また、従来から、複数のシート状絶縁体を積層して一体化することにより構成された積層構造の高周波伝送線路が知られている。例えば特許文献2には、この種の高周波伝送線路が開示されている。
特開2010-96128号公報 特開平10-190318号公報
 ところで、この種の積層構造の高周波伝送線路に対して放射アンテナを一体化したアンテナ構造体では、高周波伝送用の導体に加えて放射アンテナ用の導体を設けたシート状絶縁体を積層することで、高周波伝送線路と放射アンテナを一体化することが考えられる。従来の高周波伝送線路の積層技術を用いるのであれば、積層する前のシート状絶縁体に、放射アンテナ用の導体として導体パターンが設けられる。
 この場合、アンテナ構造体を放射アンテナ側から透視した場合に、シート状絶縁体の間の導体パターンの側面(厚さ面)が放射アンテナの主放射面となる。そのため、アンテナ構造体を放射アンテナ側から透視した場合の放射アンテナの面積(以下、「透視アンテナ面積」という。)がそれほど大きくならず、高周波の放射エネルギー量を増大させることが困難である。
 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、積層構造の高周波伝送線路に対して放射アンテナを一体化したアンテナ構造体において、高周波の放射エネルギー量を増大させることにある。
 第1の発明は、複数のシート状絶縁体を積層して一体化することにより構成され、内部に高周波伝送用の導体が埋設された柱状の高周波伝送線路と、前記高周波伝送線路において高周波が出射される出射端面を被覆するように積層された被覆絶縁体と、前記被覆絶縁体が露出する空間に、前記出射端面から入力された高周波が放射されるように、前記出射端面と前記被覆絶縁体との間、又は前記被覆絶縁体の内部に埋設された放射アンテナとを備えているアンテナ構造体である。
 第1の発明では、複数のシート状絶縁体が積層された積層構造の高周波伝送線路の出射端面と被覆絶縁体との間、又は被覆絶縁体の内部に放射アンテナが埋設されている。放射アンテナは、被覆絶縁体により被覆されている。第1の発明では、高周波伝送線路の積層方向とは異なる方向に被覆絶縁体を積層することで、高周波伝送線路を構成するシート状絶縁体の間とは異なる場所に放射アンテナを設けることが可能になるので、高周波伝送線路の出射端面と被覆絶縁体との間、又は被覆絶縁体の内部に放射アンテナを設けている。
 第2の発明は、第1の発明において、前記高周波伝送線路では、前記高周波伝送用の導体が前記出射端面から露出し、前記放射アンテナの入力側は、前記出射端面における前記高周波伝送用の導体に当接している。
 第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記被覆絶縁体が、シート状に形成されている。
 第4の発明は、第1乃至第3の何れか1つの発明のアンテナ構造体と、筒状の導体により構成され、一端に前記放射アンテナが設けられると共に、該放射アンテナから他端側に延びる前記高周波伝送線路を収容するケーシングとを備えている高周波放射用プラグである。
 第5の発明は、第4の発明の高周波放射用プラグと、燃焼室が形成されて、前記燃焼室に高周波を放射可能に前記高周波放射用プラグが取り付けられた内燃機関本体とを備えている内燃機関である。
 第6の発明は、内部に高周波伝送用の導体が埋設された高周波伝送線路と、前記高周波伝送線路から供給された高周波を放射するための放射アンテナとが一体化されたアンテナ構造体の製造方法であって、セラミック粉末とバインダーとを含有するスラリー溶液から作成した複数のシート状成形体を積層して、前記高周波伝送用の導体が埋設された柱状の一次積層体を作成する第1積層ステップと、前記スラリー溶液から作成した被覆用成形体を前記一次積層体の端面に積層して、前記端面と前記被覆用成形体との間、又は前記被覆用成形体の内部に前記放射アンテナが埋設された二次積層体を作成する第2積層ステップと、前記二次積層体を焼成する焼成ステップとを備えている。
 第7の発明は、内部に高周波伝送用の導体が埋設された高周波伝送線路と、前記高周波伝送線路から供給された高周波を放射するための放射アンテナとが一体化されたアンテナ構造体の製造方法であって、セラミック粉末とバインダーとを含有するスラリー溶液から作成した複数のシート状成形体を積層して焼成することにより、前記高周波伝送用の導体が埋設された柱状の高周波伝送線路を作成する作成ステップと、前記放射アンテナが埋設されるように、前記作成ステップで作成した高周波伝送線路の端面をセラミック焼成体により被覆する被覆ステップとを備えている。
 本発明では、高周波伝送線路の積層方向とは異なる方向に被覆絶縁体を積層することで、高周波伝送線路を構成するシート状絶縁体の間とは異なる場所に放射アンテナを設けることが可能になるので、高周波伝送線路の出射端面と被覆絶縁体との間、又は被覆絶縁体の内部に放射アンテナを設けている。このように放射アンテナを設ける場合は、高周波伝送線路を構成するシート状絶縁体の間に放射アンテナを設ける場合に比べて、アンテナ構造体を放射アンテナ側から透視した場合の放射アンテナの寸法が制約されにくい。従って、透視アンテナ面積を大きくすることができるので、高周波の放射エネルギー量を増大させることができる。
実施形態に係る内燃機関の縦断面図である。 実施形態に係る内燃機関の燃焼室の天井面の正面図である。 実施形態に係る点火装置および電磁波放射装置のブロック図である。 実施形態に係る高周波放射用プラグの縦断面図である。 実施形態に係るセラミック構造体の放射アンテナ側の斜視図である。 実施形態に係る第1積層ステップを説明するための図面である。 実施形態に係る第2積層ステップを説明するための図面である。
 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、本発明に係る内燃機関10である。内燃機関10は、ピストン23が往復動するレシプロタイプの内燃機関である。内燃機関10は、内燃機関本体11と点火装置12と電磁波放射装置13と制御装置35とを備えている。内燃機関10では、点火装置12により混合気に点火して混合気を燃焼させる燃焼サイクルが繰り返し行われる。
 -内燃機関本体-
 内燃機関本体11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が往復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、ピストン23及びガスケット18と共に、円形断面の燃焼室20を区画する区画部材を構成している。燃焼室20の直径は、例えば、電磁波放射装置13が燃焼室20へ放射するマイクロ波の波長の半分程度である。
 シリンダヘッド22には、各シリンダ24に対して、点火装置12の一部を構成する点火プラグ40が1つずつ設けられている。図2に示すように、点火プラグ40では、燃焼室20に露出する先端部が、燃焼室20の天井面51(シリンダヘッド22における燃焼室20に露出する面)の中心部に位置している。点火プラグ40の先端部の外周は、その軸方向から見て円形である。点火プラグ40の先端部には、中心電極40a及び接地電極40bが設けられている。中心電極40aの先端と接地電極40bの先端部との間には、放電ギャップが形成されている。
 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の吸気側開口25a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の排気側開口26aを開閉する排気バルブ28が設けられている。
 -点火装置-
 点火装置12は、燃焼室20毎に設けられている。図3に示すように、各点火装置12は、高電圧パルスを出力する点火コイル14と、点火コイル14から出力された高電圧パルスが供給される点火プラグ40とを備えている。
 点火コイル14は、直流電源(図示省略)に接続されている。点火コイル14は、制御装置35から点火信号を受けると、直流電源から印加された電圧を昇圧し、昇圧後の高電圧パルスを点火プラグ40の中心電極40aに出力する。点火プラグ40では、高電圧パルスが中心電極40aに印加されると、放電ギャップにおいて絶縁破壊が生じてスパーク放電が生じる。スパーク放電の放電経路には、放電プラズマが生成される。中心電極40aには、高電圧パルスとしてマイナスの電圧が印加される。
 なお、点火装置12は、放電プラズマに電気エネルギーを供給して放電プラズマを拡大させるプラズマ拡大部を備えていてもよい。プラズマ拡大部は、例えば、放電プラズマに高周波(例えばマイクロ波)のエネルギーを供給することによりスパーク放電を拡大させる。プラズマ拡大部によれば、希薄な混合気に対して着火の安定性を向上させることができる。プラズマ拡大部として、電磁波放射装置13を利用してもよい。
 -電磁波放射装置-
 電磁波放射装置13は、図3に示すように、電磁波発生装置31と電磁波切替器32と高周波放射用プラグ34とを備えている。電磁波放射装置13では、電磁波発生装置31と電磁波切替器32が1つずつ設けられ、燃焼室20毎に高周波放射用プラグ34が設けられている。
 電磁波発生装置31は、制御装置35から電磁波駆動信号(パルス信号)を受けると、その電磁波駆動信号のパルス幅の時間に亘ってマイクロ波を連続的に出力する。電磁波発生装置31では、半導体発振器がマイクロ波を生成する。なお、半導体発振器の代わりに、マグネトロン等の他の発振器を使用してもよい。
 電磁波切替器32は、1つの入力端子と、高周波放射用プラグ34毎に設けられた複数の出力端子とを備えている。入力端子は、電磁波発生装置31に電気的に接続されている。各出力端子は、対応する高周波放射用プラグ34の入力端子に電気的に接続されている。電磁波切替器32は、制御装置35により制御されて、複数の高周波放射用プラグ34の間で、電磁波発生装置31から出力されたマイクロ波の供給先を順番に切り替える。
 高周波放射用プラグ34は、略円柱状に形成されている。高周波放射用プラグ34は、図4に示すように、セラミック63(電気絶縁体)に導体61,62が埋設されたセラミック構造体36と、そのセラミック構造体36を収容するケーシング37とを備えている。
 セラミック構造体36は、角柱状に形成されている。セラミック構造体36の断面形状は、その長さ方向に亘って一様である。セラミック構造体36の断面形状は、例えば正方形である。セラミック構造体36は、どの断面においても一辺の長さが等しく、1辺の長さが例えば1.5~5mm(例えば3mm)である。セラミック構造体36は、高周波伝送線路60と放射アンテナ16と被覆絶縁体90とを備えたアンテナ構造体を構成している。
 高周波伝送線路60は、図5に示すように、複数のシート状絶縁体66を積層して一体化することにより構成されている。高周波伝送線路60のセラミック63には、高周波伝送用の導体として、中心導体61及び外側導体62が埋設されている。中心導体61は、直線状の導体である。中心導体61は、高周波伝送線路60の全長に亘って、セラミック構造体36の軸心上に設けられている。一方、外側導体62は、一対の導体パターン62a,62bの間を、等間隔に筒状導体(バイアホール)で接続することにより構成されている(図5において筒状導体の図示は省略している)。外側導体62は、その一端だけがセラミック構造体36の端面に露出している。高周波放射用プラグ34では、外側導体62が露出する高周波伝送線路60の一端面(入射端面)にマイクロ波の入力端子が設けられている。高周波伝送線路60では、入力端子から入力されたマイクロ波が外側導体62の外側へ漏れることなく放射アンテナ16へ伝送される。
 放射アンテナ16は、図5に示すように、セラミック構造体36の内部を高周波伝送線路60の出射端面80に沿って延び、出射端面80から入力されたマイクロ波が放射される。放射アンテナ16は、高周波伝送線路60の出射端面80と矩形シート状の被覆絶縁体90とに挟まれている。放射アンテナ16は、棒状に形成されて、高周波伝送線路60の出射端面80に沿って曲がっている。具体的に、放射アンテナ16は、中心導体61の軸心を中心に矩形状に旋回する螺旋状に形成されている。放射アンテナ16は、高周波伝送線路60の出射端面80に積層して固定された被覆絶縁体90により被覆されている。放射アンテナ16は、高周波伝送線路60と被覆絶縁体90を一体化することで、セラミック構造体36に埋設されている。放射アンテナ16の全表面は、セラミック63により被覆されている。放射アンテナ16の中心部16aは、中心導体61の一端に当接している。
 セラミック構造体36では、図4に示すように、一方の端面65と側面の一部が燃焼室20に露出する露出面となる。これらの露出面のうち、放射アンテナ16から放射されたマイクロ波の大部分が燃焼室20に放射されるセラミック構造体36の端面65が、主放射面65を構成している。主放射面65は、正面から透視した場合における放射アンテナ16の面積が露出面の中で最大となる面である。
 ケーシング37は、断面視において外周形状が円形で内周形状が矩形の筒状に形成されている。断面視において、ケーシング37の内周形状及び内周の辺長は、セラミック構造体36の外周形状及び外周の辺長と同じである。ケーシング37には、一端において主放射面65が露出して他端において高周波伝送線路60の入射端面が露出するように、セラミック構造体36が嵌め込まれている。ケーシング37の一端からは、セラミック構造体36の主放射面65側が突出している。
 ケーシング37の外径は、ケーシング37の軸方向において1箇所で変化している。ケーシング37の外周面には、1箇所だけ段差が形成されている。ケーシング37では、主放射面65が露出する先端側の外径が、前記入力端面がある基端側の外径よりも小さい。
 高周波放射用プラグ34は、主放射面65が燃焼室20に露出するように、シリンダヘッド22に取り付けられている。高周波放射用プラグ34は、シリンダヘッド22の取付孔に螺合されている。高周波放射用プラグ34は、高周波伝送線路60の入力端子が同軸ケーブル(図示省略)を介して電磁波切替器32の出力端子に接続されている。高周波放射用プラグ34では、高周波伝送線路60の入力端子からマイクロ波が入力されると、マイクロ波が高周波伝送線路60の外側導体62の内側を通過する。高周波伝送線路60を通過したマイクロ波は、放射アンテナ16から主放射面65を通って燃焼室20へ放射される。
 また、内燃機関本体11では、燃焼室20を区画する区画部材に、放射アンテナ16から燃焼室20へ放射されたマイクロ波に共振する複数の受信アンテナ52が設けられている。各受信アンテナ52は、円環状に形成されている。図1に示すように、受信アンテナ52は、ピストン23の頂部に2つ設けられている。各受信アンテナ52は、ピストン23の頂面に形成された絶縁層56によりピストン23から電気的に絶縁され、電気的にフローティングの状態で設けられている。
 -セラミック構造体の製造方法-
 図6及び図7を用いてセラミック構造体36の製造方法を説明する。
 まず、第1ステップで、セラミック粉末とバインダーを混合してスラリーを作成する。そして、このスラリーをドクターブレード法等により成形して、シート状の成形体66,90(グリーンシート)を作成する。グリーンシート66,90は、高周波伝送線路60用に複数枚設け、放射アンテナ16用に1枚設けられる。
 次に、第2ステップで、高周波伝送線路60用の伝送用グリーンシート66に、高周波伝送用の導体として、導体層61,62a,62b及び筒状導体(バイヤホール)を設ける。また、放射アンテナ16用のアンテナ用グリーンシート90に、放射アンテナ16用の導体として、螺旋状の導体層16を設ける。導体層16,61,62a,62bは、メタライズインクを印刷塗布することにより形成する。
 次に、第3ステップで、複数の伝送用グリーンシート66を積層密着させた角柱状の一次積層体105を作成する。第3ステップは第1積層ステップを構成する。
 次に、第4ステップで、一次積層体105のうち高周波伝送線路60の出射端面80となる箇所に、アンテナ用グリーンシート90を積層密着させて二次積層体106を作成する。第4ステップは第2積層ステップを構成する。
 次に、第5ステップで、二次積層体106を所定の温度で焼成し、伝送用のグリーンシート66及びアンテナ用グリーンシート90を一体化する。これにより、セラミック構造体36が完成する。アンテナ用グリーンシート90は被覆絶縁体90となる。第5ステップは焼成ステップを構成している。
 なお、実施形態では、アンテナ用グリーンシート90に放射アンテナ16用の導体となる導体層16を形成したが、一次積層体105の端面に放射アンテナ16用の導体となる導体層16を印刷形成し、その上から、導体層がないアンテナ用グリーンシート90を積層密着させて二次積層体106を作成してもよい。
 -制御装置の動作-
 制御装置35の動作について説明する。制御装置35は、各燃焼室20に対して、1回の燃焼サイクルに、点火装置12に混合気への点火を指示する第1動作と、混合気の着火後に電磁波放射装置13にマイクロ波の放射を指示する第2動作とを行う。
 具体的に、制御装置35は、ピストン23が圧縮上死点の手前に位置する点火タイミングに第1動作を行う。制御装置35は、第1動作として点火信号を出力する。
 点火装置12では、点火信号を受けると、上述したように、点火プラグ40の放電ギャップにおいてスパーク放電が生じる。混合気は、スパーク放電により着火する。混合気が着火すると、燃焼室20の中心部の着火位置からシリンダ24の壁面へ向かって火炎が広がる。
 制御装置35は、混合気が着火した後に、例えば火炎伝播の後半期間の開始タイミングに第2動作を行う。制御装置35は、第2動作として電磁波駆動信号を出力する。
 電磁波放射装置13は、電磁波駆動信号を受けると、上述したように、放射アンテナ16からマイクロ波の連続波(CW)を放射する。マイクロ波は、火炎伝播の後半期間に亘って放射される。なお、電磁波駆動信号の出力タイミング及びパルス幅は、2つの受信アンテナ52が設けられた領域を火炎が通過する期間に亘ってマイクロ波が放射されるように設定すればよい。
 各受信アンテナ52では、マイクロ波が共振する。2つの受信アンテナ52の近傍では、火炎伝播の後半期間の間ずっと、燃焼室20において相対的に電界強度が強い強電界領域が形成される。火炎の伝播速度は、その火炎が強電界領域を通過する際にマイクロ波のエネルギーを受けて増大する。
 なお、マイクロ波のエネルギーが大きい場合には、強電界領域においてマイクロ波プラズマが生成される。マイクロ波プラズマの生成領域では活性種(例えば、OHラジカル)が生成される。強電界領域を通過する火炎の伝播速度は、活性種により増大する。
 -実施形態の効果-
 本実施形態では、高周波伝送線路60の積層方向とは異なる方向に被覆絶縁体90を積層することで、高周波伝送線路60を構成するシート状絶縁体66の間とは異なる場所に放射アンテナ16を設けることが可能になるので、高周波伝送線路60の出射端面80と被覆絶縁体90との間、又は被覆絶縁体90の内部に放射アンテナ16を設けている。このように放射アンテナ16を設ける場合は、高周波伝送線路を構成するシート状絶縁体の間に放射アンテナを設ける場合に比べて、アンテナ構造体を放射アンテナ16側から透視した場合の放射アンテナ16の寸法が制約されにくい。従って、透視アンテナ面積を大きくすることができるので、マイクロ波の放射エネルギー量を増大させることができる。そして、放射アンテナ16の大きさに対してマイクロ波のエネルギーが大きい場合における反射波のエネルギー量が低減される。
 -実施形態の変形例-
 変形例では、セラミック構造体36の製造方法が実施形態とは異なる。なお、第1ステップ及び第2ステップは同じであるため説明は省略する。
 第3ステップでは、複数の伝送用グリーンシート66を積層密着して焼成することにより、高周波伝送用の導体として、導体層61,62a,62b及び筒状導体(バイヤホール)が埋設された角柱状の高周波伝送線路60を作成する。第3ステップは作成ステップを構成する。次に、第4ステップで、アンテナ用グリーンシート90を焼成して板状のセラミック焼成体を作成する。
 次に、第5ステップで、放射アンテナ16が埋設されるように、作成ステップで作成した高周波伝送線路60の端面を第4ステップのセラミック焼成体により被覆し、接着剤で固定する。第5ステップは被覆ステップを構成している。
 《その他の実施形態》
 前記実施形態は、以下のように構成してもよい。
 前記実施形態において、一枚のグリーンシートに、高周波伝送用の導体及び放射アンテナ16用の導体を別々の領域に設け、これらの領域の境界でグリーンシートを折り曲げることにより、伝送用グリーンシート66と被覆用グリーンシート67を構成してもよい。
 また、前記実施形態では、放射アンテナ16が矩形に旋回する螺旋状に形成されていたが、放射アンテナ16が円形に旋回する螺旋状に形成されていてもよい。また、放射アンテナ16は、主放射面65を正面から透視した場合に、複数回に亘って往復するように折れ曲がった棒状のアンテナであってもよい。
 また、前記実施形態では、中心導体61が放射アンテナ16に当接しているが、中心導体61が放射アンテナ16に容量結合されていてもよい。
 また、前記実施形態において、高周波放射用プラグ34を内燃機関本体11に複数設けてもよい。
 また、前記実施形態において、高周波伝送線路60の外側導体62を省略してもよい。その場合、高周波伝送線路60では、中心導体61の外周面とケーシング37の内周面との間をマイクロ波が伝送される。
 また、前記実施形態において、高周波伝送線路60の中心導体61を省略して、高周波伝送線路60を導波管としてもよい。
 また、上記実施形態において、被覆絶縁体90を複数枚のシート状絶縁体により構成してもよく、その場合にシート状絶縁体の間に放射アンテナ16を埋設してもよい。また、その場合に、被覆絶縁体90における放射アンテナ16よりも高周波伝送線路60側のシート状絶縁体に放射アンテナ16と中心導体61とを電気的に接続するための導体を埋設してもよい。
 また、前記実施形態において、内燃機関10が他のタイプ(ディーゼルエンジン、エタノールエンジン、ガスタービン等)のものであってもよい。また、内燃機関10が航空機のエンジンである場合にエンジンの失火時に、点火装置12および電磁波放射装置13を用いて、スパーク放電によるプラズマをマイクロ波により拡大したマイクロ波プラズマを生成して再着火を行ってもよい。
 以上説明したように、本発明は、高周波を放射するための放射アンテナが誘電体により被覆されたアンテナ構造体、そのアンテナ構造体を備えた高周波放射用プラグ、その高周波放射用プラグを備えた内燃機関、及びアンテナ構造体の製造方法について有用である。
              16       放射アンテナ
              36       セラミック構造体(アンテナ構造体)
              60       高周波伝送線路
              66       シート状絶縁体
              61       中心導体(高周波伝送用の導体)
              62       外側導体(高周波伝送用の導体)
              80       出射端面
              90       被覆絶縁体

Claims (7)

  1.  複数のシート状絶縁体を積層して一体化することにより構成され、内部に高周波伝送用の導体が埋設された柱状の高周波伝送線路と、
     前記高周波伝送線路において高周波が出射される出射端面を被覆するように積層された被覆絶縁体と、
     前記被覆絶縁体が露出する空間に、前記出射端面から入力された高周波が放射されるように、前記出射端面と前記被覆絶縁体との間、又は前記被覆絶縁体の内部に埋設された放射アンテナとを備えている
    ことを特徴とするアンテナ構造体。
  2.  請求項1において、
     前記高周波伝送線路では、前記高周波伝送用の導体が前記出射端面から露出し、
     前記放射アンテナの入力側は、前記出射端面における前記高周波伝送用の導体に当接している
    ことを特徴とするアンテナ構造体。
  3.  請求項1又は2において、
     前記被覆絶縁体は、シート状に形成されている
    ことを特徴とするアンテナ構造体。
  4.  請求項1から3の何れか1項に記載のアンテナ構造体と、
     筒状の導体により構成され、一端に前記放射アンテナが設けられると共に、前記放射アンテナから他端側に延びる前記高周波伝送線路を収容するケーシングとを備えている
    ことを特徴とする高周波放射用プラグ。
  5.  請求項4に記載の高周波放射用プラグと、
     燃焼室が形成されて、前記燃焼室に高周波を放射可能に前記高周波放射用プラグが取り付けられた内燃機関本体とを備えている
    ことを特徴とする内燃機関。
  6.  内部に高周波伝送用の導体が埋設された高周波伝送線路と、前記高周波伝送線路から供給された高周波を放射するための放射アンテナとが一体化されたアンテナ構造体の製造方法であって、
     セラミック粉末とバインダーとを含有するスラリー溶液から作成した複数のシート状成形体を積層して、前記高周波伝送用の導体が埋設された柱状の一次積層体を作成する第1積層ステップと、
     前記スラリー溶液から作成した被覆用成形体を前記一次積層体の端面に積層して、前記端面と前記被覆用成形体との間、又は前記被覆用成形体の内部に前記放射アンテナが埋設された二次積層体を作成する第2積層ステップと、
     前記二次積層体を焼成する焼成ステップとを備えている
    ことを特徴とするアンテナ構造体の製造方法。
  7.  内部に高周波伝送用の導体が埋設された高周波伝送線路と、前記高周波伝送線路から供給された高周波を放射するための放射アンテナとが一体化されたアンテナ構造体の製造方法であって、
     セラミック粉末とバインダーとを含有するスラリー溶液から作成した複数のシート状成形体を積層して焼成することにより、前記高周波伝送用の導体が埋設された柱状の高周波伝送線路を作成する作成ステップと、
     前記放射アンテナが埋設されるように、前記作成ステップで作成した高周波伝送線路の端面をセラミック焼成体により被覆する被覆ステップとを備えている
    ことを特徴とするアンテナ構造体の製造方法。
     
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016066939A (ja) * 2014-09-25 2016-04-28 京セラ株式会社 アンテナ、アンテナ基板および燃焼補助装置
WO2017022710A1 (ja) * 2015-07-31 2017-02-09 イマジニアリング株式会社 電磁波放電放射装置
WO2017020610A1 (zh) * 2015-08-06 2017-02-09 广东美的厨房电器制造有限公司 一种用于微波加热的天线及微波加热设备
EP3225832A4 (en) * 2014-11-24 2017-12-13 Imagineering, Inc. Ignition unit, ignition system, and internal combustion engine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006197072A (ja) * 2005-01-12 2006-07-27 Nagano Japan Radio Co フレキシブルアンテナ
JP2008530915A (ja) * 2005-02-11 2008-08-07 ラダテック インコーポレイテッド 高温環境に適したマイクロストリップパッチアンテナ
WO2009113691A1 (ja) * 2008-03-14 2009-09-17 イマジニアリング株式会社 燃焼室の排気ガス後処理装置
WO2009113693A1 (ja) * 2008-03-14 2009-09-17 イマジニアリング株式会社 シリンダヘッドを用いたプラズマ装置
JP2009281188A (ja) * 2008-05-20 2009-12-03 Aet Inc 火花放電点火方式とマイクロ波プラズマ点火方式を併用する点火装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1572339A (en) * 1975-07-08 1980-07-30 Johnson Matthey Co Ltd Igniters suitable for gas turbines
US4267481A (en) * 1979-04-12 1981-05-12 Sauder Larry D Spark plug with hot/sharp ground electrode
US8044861B2 (en) * 2008-06-30 2011-10-25 Harris Corporation Electronic device with edge surface antenna elements and related methods
WO2010043545A1 (en) * 2008-10-13 2010-04-22 Delphi Technologies, Inc. Internal combustion engine having a spark plug with an improved firing face

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006197072A (ja) * 2005-01-12 2006-07-27 Nagano Japan Radio Co フレキシブルアンテナ
JP2008530915A (ja) * 2005-02-11 2008-08-07 ラダテック インコーポレイテッド 高温環境に適したマイクロストリップパッチアンテナ
WO2009113691A1 (ja) * 2008-03-14 2009-09-17 イマジニアリング株式会社 燃焼室の排気ガス後処理装置
WO2009113693A1 (ja) * 2008-03-14 2009-09-17 イマジニアリング株式会社 シリンダヘッドを用いたプラズマ装置
JP2009281188A (ja) * 2008-05-20 2009-12-03 Aet Inc 火花放電点火方式とマイクロ波プラズマ点火方式を併用する点火装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016066939A (ja) * 2014-09-25 2016-04-28 京セラ株式会社 アンテナ、アンテナ基板および燃焼補助装置
EP3225832A4 (en) * 2014-11-24 2017-12-13 Imagineering, Inc. Ignition unit, ignition system, and internal combustion engine
WO2017022710A1 (ja) * 2015-07-31 2017-02-09 イマジニアリング株式会社 電磁波放電放射装置
EP3331328A4 (en) * 2015-07-31 2018-10-24 Imagineering, Inc. Electromagnetic wave discharge emission device
WO2017020610A1 (zh) * 2015-08-06 2017-02-09 广东美的厨房电器制造有限公司 一种用于微波加热的天线及微波加热设备

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