(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス電圧のエネルギと電磁波エネルギとを同一の伝送線路に混合する混合器であって、
同軸構造をなす内側導体及び外側導体を有し、電磁波が入力される第１入力端子と、
パルス電圧が入力される第２入力端子と、
同軸構造をなす内側導体及び外側導体を有し、パルス電圧と電磁波が出力される混合出力端子と、
一端が上記第２入力端子に電気的に接続され、他端が上記混合出力端子の内側導体に電気的に接続される棒状の第１導電部材と、
間隔を隔てて上記第１導電部材を囲い、上記第１導電部材と同軸に配置されて、上記第１入力端子の内側導体に電気的に接続される筒状の第２導電部材と、
上記第２導電部材と間隔を隔てて上記第１導電部材及び上記第２導電部材を収容し、上記第１導電部材及び上記第２導電部材と同軸に配置されて、上記第１入力端子の外側導体と上記混合出力端子の外側導体とにそれぞれ電気的に接続される筒状の第３導電部材とを備えている
ことを特徴とする混合器。         
【請求項２】
請求項１において、
上記第１導電部材は、上記混合出力端子側が上記第２導電部材の開口から突出している
ことを特徴とする混合器。
【請求項３】
請求項２において、
上記第１導電部材は、上記第２入力端子側の端が上記第２導電部材の内側に位置している
ことを特徴とする混合器。
【請求項４】
請求項３において、
上記第２入力端子と上記第１導電部材とを電気的に接続すると共に、上記第１入力端子から入力された電磁波が上記第２入力端子に流れることを阻止する逆流阻止手段を備え、
上記逆流阻止手段は、上記第２導電部材の内側に挿入され、該第２導電部材の内側で上記第１導電部材の第２入力端子側に接続されている
ことを特徴とする混合器。
【請求項５】
請求項４において、
上記逆流阻止手段は、コイル状の導電性バネにより構成され、上記第２入力端子と上記第１導電部材の間に圧縮された状態で保持されている
ことを特徴とする混合器。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１つにおいて、
上記第１入力端子の内側導体と上記第２導電部材とは、該第２導電部材の第２入力端子側の端部で接続されている
ことを特徴とする混合器。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１つにおいて、
上記第１導電部材と上記第２導電部材の間に配置されて、該第１導電部材と該第２導電部材とを電気的に絶縁する絶縁筒体を備えている
ことを特徴とする混合器。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１つにおいて、
上記第１導電部材の外周面と上記第２導電部材の内周面との間で互いに対向する一対の導電性筒体を備え、
上記一対の導電性筒体の一方が上記第１導電部材に電気的に接続され、他方が上記第２導電部材に電気的に接続されている
ことを特徴とする混合器。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１つにおいて、
上記混合出力端子の内側導体に電気的に接続される中心導体と、上記混合出力端子の外側導体に電気的に接続され、上記中心導体と共に放電ギャップを形成する接地導体とを有して、上記中心導体と接地導体が同軸構造をなす放電器に、上記混合出力端子から出力されたパルス電圧及び電磁波が供給される一方、
上記混合出力端子は、電磁波のインピーダンスが上記放電器と同じになるように構成されている
ことを特徴とする混合器。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１つに記載の混合器から、混合器の混合出力端子に電気的に接続された放電器へ向かう電磁波のインピーダンス整合をとる整合器であって、
上記放電器は、上記混合出力端子の内側導体に電気的に接続される中心導体と、上記混合出力端子の外側導体に電気的に接続され、上記中心導体と共に放電ギャップを形成する接地導体とを備え、上記中心導体と接地導体とが同軸構造をなし、上記中心導体が上記混合出力端子の軸方向に延び、且つ、上記接地導体が上記混合出力端子の外側導体から離間した状態で配置される一方、
上記混合出力端子の外側導体と上記放電器の接地導体とを電気的に接続し、その軸方向に可動に設けられた筒状の外側接続部材を備えている
ことを特徴とする整合器。
【請求項１１】
請求項１０において、
上記混合出力端子の内側導体又は上記放電器の中心導体と上記外側接続部材との間で放電が生じることを阻止するための筒状絶縁部材を備えている
ことを特徴とする整合器。
【請求項１２】
請求項１１において、
上記筒状絶縁部材は、上記外側接続部材の内面に固定されている
ことを特徴とする整合器。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２の何れか１つにおいて、
上記混合出力端子の内側導体と上記放電器の中心導体とを電気的に接続し、該内側導体と該中心導体とを保持する内側接続部材を備えている
ことを特徴とする整合器。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３の何れか１つにおいて、
上記外側接続部材は、両端部がそれぞれ内側に折れ曲がり、一端部が上記混合出力端子の外側導体に当接し、他端部が上記放電器の接地導体又は該接地導体に電気的に接続された導体に当接する
ことを特徴とする整合器。
【請求項１５】
パルス電圧のエネルギと電磁波エネルギとを同一の伝送線路に混合する混合器から、混合器の混合出力端子に電気的に接続された放電器へ向かう電磁波のインピーダンス整合をとる整合器であって、
上記放電器は、上記混合出力端子の内側導体に電気的に接続される中心導体と、上記混合出力端子の外側導体に電気的に接続され、上記中心導体と共に放電ギャップを形成する接地導体とを備え、上記中心導体と接地導体とが同軸構造をなし、上記中心導体が上記混合出力端子の軸方向に延び、且つ、上記接地導体が上記混合出力端子の外側導体から離間した状態で配置される一方、
上記混合出力端子の外側導体と上記放電器の接地導体とを電気的に接続し、その軸方向に可動に設けられた筒状の外側接続部材を備えている
ことを特徴とする整合器。
【請求項１６】
パルス電圧を生成するパルス電圧生成器と、
上記パルス電圧生成器から出力されたパルス電圧と、電磁波源から出力された電磁波とを混合する、請求項１乃至９のいずれか１つに記載の混合器とを備えている
ことを特徴とする点火ユニット。
【請求項１７】
パルス電圧を生成するパルス電圧生成器と、
上記パルス電圧生成器から出力されたパルス電圧と、電磁波源から出力された電磁波とを混合する、請求項４又は５に記載の混合器とを備え、
上記第２入力端子と上記逆流阻止手段との間に抵抗が接続されている
ことを特徴とする点火ユニット。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の点火ユニットと、
上記点火ユニットから出力されたパルス電圧と電磁波とによりプラズマを生成する放電器とを備えている
ことを特徴とするプラズマ生成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス電圧と電磁波を混合する混合器、混合器から出力された電磁波のインピーダンス整合をとる整合器、混合器を備えた点火ユニット、及び点火ユニットを備えたプラズマ生成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における火花点火の代替手法として、またはプラズマ生成手法として、火花放電と電磁波の放射とを併用してプラズマを生成する技術が提案されている。この技術によれば、電磁波のみでプラズマを生成する場合よりも、プラズマを生成するのに必要な電磁波のエネルギを少なくすることが可能である。特許文献１には、スパークプラグ等の放電電極の近傍にアンテナを配置したプラズマ生成器が記載されている。また、特許文献１及び特許文献２には、電磁波の伝送線路及びアンテナが設けられたスパークプラグが記載されている。【０００３】
特許文献３には、放電のためのエネルギと電磁波のエネルギとをスパークプラグの前段で同じ伝送線路に重畳させるプラズマ発生装置が記載されている。なお、プラズマを生成するものではないが、特許文献４には、直流（ＤＣ）電圧とマイクロ波エネルギとを同軸導体に結合させて燃焼室に導入することにより、マイクロ波エネルギを燃焼中のプラズマ混合物（火炎）に結合させる装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１３５７０号公報
【特許文献２】特開２００９−３８０２６号公報
【特許文献３】特開２００９−３６１９８号公報
【特許文献４】特開昭５１−７７７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、パルス電圧のエネルギと電磁波エネルギとを同一の伝送線路に重畳する方式では、スパークプラグが放電装置と電磁波放射器（アンテナ）とを兼ねる。このため、プラズマ生成器の構造を簡素化できる。その反面、電磁波の発振器から電磁波放射器までの電磁波の伝送経路が複雑になる。この方式を内燃機関の点火等に利用する場合は、内燃機関への搭載性の確保と、内燃機関の運転時の環境に耐え得る堅牢性の確保とが課題となる。【０００６】
また、火花放電と電磁波の放射とを併用してプラズマを生成する方式では、少ないエネルギでプラズマを生成することができるものの、それ相応のエネルギが必要となる。そのため、電磁波の伝送経路におけるエネルギの伝送量及び伝送効率の確保が課題となる。特許文献４に記載のプラズマ生成装置では、このような課題について十分な考慮がなされていない。【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、パルス電圧と電磁波を混合する混合器において、搭載性、堅牢性、及び電磁波エネルギの伝送性能を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、パルス電圧のエネルギと電磁波エネルギとを同一の伝送線路に混合する混合器を前提とする。そして、この混合器は、同軸構造をなす内側導体及び外側導体を有し、電磁波が入力される第１入力端子と、パルス電圧が入力される第２入力端子と、同軸構造をなす内側導体及び外側導体を有し、パルス電圧と電磁波が出力される混合出力端子と、一端が上記第２入力端子に電気的に接続され、他端が上記混合出力端子の内側導体に電気的に接続される棒状の第１導電部材と、間隔を隔てて上記第１導電部材を囲い、上記第１導電部材と同軸に配置されて、上記第１入力端子の内側導体に電気的に接続される筒状の第２導電部材と、上記第２導電部材と間隔を隔てて上記第１導電部材及び上記第２導電部材を収容し、上記第１導電部材及び上記第２導電部材と同軸に配置されて、上記第１入力端子の外側導体と上記混合出力端子の外側導体とにそれぞれ電気的に接続される筒状の第３導電部材とを備えている。【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、上記第１導電部材が、上記混合出力端子側が上記第２導電部材の開口から突出している。【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、上記第１導電部材が、上記第２入力端子側の端が上記第２導電部材の内側に位置している。【００１１】
第４の発明は、第３の発明において、上記第２入力端子と上記第１導電部材とを電気的に接続すると共に、上記第１入力端子から入力された電磁波が上記第２入力端子に流れることを阻止する逆流阻止手段を備え、上記逆流阻止手段は、上記第２導電部材の内側に挿入され、該第２導電部材の内側で上記第１導電部材の第２入力端子側に接続されている。【００１２】
第５の発明は、第４の発明において、上記逆流阻止手段が、コイル状の導電性バネにより構成され、上記第２入力端子と上記第１導電部材の間に圧縮された状態で保持されている。【００１３】
第６の発明は、第１乃至５の何れか１つの発明において、上記第１入力端子の内側導体と上記第２導電部材とは、該第２導電部材の第２入力端子側の端部で接続されている。【００１４】
第７の発明は、第１乃至６の何れか１つの発明において、上記第１導電部材と上記第２導電部材の間に配置されて、該第１導電部材と該第２導電部材とを電気的に絶縁する絶縁筒体を備えている。【００１５】
第８の発明は、第１乃至７の何れか１つの発明において、上記第１導電部材の外周面と上記第２導電部材の内周面との間で互いに対向する一対の導電性筒体を備え、上記一対の導電性筒体の一方が上記第１導電部材に電気的に接続され、他方が上記第２導電部材に電気的に接続されている。【００１６】
第９の発明は、第１乃至８の何れか１つの発明において、上記混合出力端子の内側導体に電気的に接続される中心導体と、上記混合出力端子の外側導体に電気的に接続され、上記中心導体と共に放電ギャップを形成する接地導体とを有して、上記中心導体と接地導体が同軸構造をなす放電器に、上記混合出力端子から出力されたパルス電圧及び電磁波が供給される一方、上記混合出力端子は、電磁波のインピーダンスが上記放電器と同じになるように構成されている。【００１７】
第１０の発明は、第１乃至９の何れか１つの発明の混合器から、混合器の混合出力端子に電気的に接続された放電器へ向かう電磁波のインピーダンス整合をとる整合器であって、上記放電器は、上記混合出力端子の内側導体に電気的に接続される中心導体と、上記混合出力端子の外側導体に電気的に接続され、上記中心導体と共に放電ギャップを形成する接地導体とを備え、上記中心導体と接地導体とが同軸構造をなし、上記中心導体が上記混合出力端子の軸方向に延び、且つ、上記接地導体が上記混合出力端子の外側導体から離間した状態で配置される一方、上記混合出力端子の外側導体と上記放電器の接地導体とを電気的に接続し、その軸方向に可動に設けられた筒状の外側接続部材を備えている整合器である。【００１８】
第１１の発明は、第１０の発明において、上記混合出力端子の内側導体又は上記放電器の中心導体と上記外側接続部材との間で放電が生じることを阻止するための筒状絶縁部材を備えている。【００１９】
第１２の発明は、第１１の発明において、上記筒状絶縁部材が、上記外側接続部材の内面に固定されている。【００２０】
第１３の発明は、第１０乃至１２の何れか１つの発明において、上記混合出力端子の内側導体と上記放電器の中心導体とを電気的に接続し、該内側導体と該中心導体とを保持する内側接続部材を備えている。【００２１】
第１４の発明は、第１０乃至１３の何れか１つの発明において、上記外側接続部材が、両端部がそれぞれ内側に折れ曲がり、一端部が上記混合出力端子の外側導体に当接し、他端部が上記放電器の接地導体又は該接地導体に電気的に接続された導体に当接する。【００２２】
第１５の発明は、パルス電圧のエネルギと電磁波エネルギとを同一の伝送線路に混合する混合器から、混合器の混合出力端子に電気的に接続された放電器へ向かう電磁波のインピーダンス整合をとる整合器であって、上記放電器は、上記混合出力端子の内側導体に電気的に接続される中心導体と、上記混合出力端子の外側導体に電気的に接続され、上記中心導体と共に放電ギャップを形成する接地導体とを備え、上記中心導体と接地導体とが同軸構造をなし、上記中心導体が上記混合出力端子の軸方向に延び、且つ、上記接地導体が上記混合出力端子の外側導体から離間した状態で配置される一方、上記混合出力端子の外側導体と上記放電器の接地導体とを電気的に接続し、その軸方向に可動に設けられた筒状の外側接続部材を備えている整合器である。【００２３】
第１６の発明は、パルス電圧を生成するパルス電圧生成器と、上記パルス電圧生成器から出力されたパルス電圧と、電磁波源から出力された電磁波とを混合する、第１乃至９のいずれか１つの発明の混合器とを備えている点火ユニットである。【００２４】
第１７の発明は、パルス電圧を生成するパルス電圧生成器と、上記パルス電圧生成器から出力されたパルス電圧と、電磁波源から出力された電磁波とを混合する、第４又は５の発明の混合器とを備え、上記第２入力端子と上記逆流阻止手段との間に抵抗が接続されている点火ユニットである。【００２５】
第１８の発明は、第１６又は１７の発明の点火ユニットと、上記点火ユニットから出力されたパルス電圧と電磁波とによりプラズマを生成する放電器とを備えているプラズマ生成器。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、混合器が同軸構造となっている。このため、電磁波のモード変換を行うことなく、パルス電圧との混合や電磁波の伝送が可能である。これは、電磁波の伝送効率の確保に資する。また、沿面放電の発生を低減でき、エネルギのリークを抑制できるので、耐電圧性能を向上させることができる。これは、伝送するエネルギ量の確保と電気的な堅牢性の向上とに資する。また、同軸構造では、多くの部材の形状が筒状になるため、構造重量に比して高い剛性を得ることができる。これは、堅牢性の確保に資する。また、同軸構造により、外形の最小幅を短くすることができる。これは、搭載性の向上に資する。【００２７】
さらに、パルス電圧の伝送路が同軸構造によりシールドされる。このため、パルス電圧発生時の電磁ノイズの漏洩が低減できる。したがって、ノイズ対策が容易となり、搭載性を向上させることができる。また、抵抗等のノイズ対策による伝送エネルギのロスを抑止できるので、エネルギの伝送効率の確保が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、実施形態１のプラズマ生成器の斜視図である。
【図２】図２は、実施形態１のプラズマ生成器のブロック図である。
【図３】図３は、実施形態１のプラズマ生成器の回路図である。
【図４】図４は、実施形態１の混合器の断面図である。
【図５】図５は、実施形態１の整合器の断面図である。
【図６】図６は、実施形態１の変形例１のプラズマ生成器の回路図である。
【図７】図７は、実施形態１の変形例２の混合器の断面図である。
【図８】図８は、実施形態１の変形例３の混合器の断面図である。
【図９】図９は、実施形態２の整合器の断面図である。
【図１０】図１０は、実施形態２の変形例１の整合器の断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態２の変形例２の整合器の断面図である。
【図１２】図１２は、実施形態２の変形例３の整合器の断面図である。
【図１３】図１３は、その他の実施形態のスパークプラグの先端面の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
《実施形態１》
実施形態１は、本発明に係るプラズマ生成器１００である。以下では、まずプラズマ生成器１００について説明し、続いて、混合器３００、整合器４００について順番に説明する。
【００３１】
−プラズマ生成器の構成−
プラズマ生成器１００の斜視図を図１に、プラズマ生成器１００のブロック図を図２に、プラズマ生成器１００の等価回路を示す回路図を図３にそれぞれ示す。
【００３２】
図１に示すように、プラズマ生成器１００は、パルス電圧生成器２００と混合器３００と整合器４００とスパークプラグ５００とを備えている。パルス電圧生成器２００は、概ね箱状（略直方体の箱状）に形成されている。混合器３００は、略円筒状に形成され、一端がパルス電圧生成器２００に接続されている。混合器３００の他端には、混合器３００の軸方向に延びる延伸部３９０が設けられている。延伸部３９０は、内燃機関のプラグホールに嵌り込む。混合器３００の円筒側面には、箱型の突起３１６が設けられている。整合器４００は、筒状に形成され、延伸部３９０を囲うように設けられている。整合器４００は、その軸方向に可動に設けられ、混合器３００からスパークプラグ５００へ向かう電磁波のインピーダンス整合をとる。スパークプラグ５００は、整合器４００を介して混合器３００に接続されている。
【００３３】
なお、プラズマ生成器１００のうち、パルス電圧生成器２００と混合器３００は、一体化されている。パルス電圧生成器２００と混合器３００は、点火ユニット１５０を構成している。プラズマ生成器１００は、点火ユニット１５０と整合器４００とスパークプラグ５００とを備えていることになる。スパークプラグ５００は、混合器３００から入力されたパルス電圧により放電が生じる放電ギャップが形成された放電器５００を構成している。
【００３４】
パルス電圧生成器２００には、外部入力を受けるためのコネクタ２１０が設けられている。混合器３００の箱型の突起３１６には、第１入力端子３１０が設けられている。第１入力端子３１０は、電磁波用の入力端子である。
【００３５】
図２に示すように、パルス電圧生成器２００は、外部の直流電源６００から直流電力６２０の供給を受ける。パルス電圧生成器２００は、外部の制御器６０２（例えば、自動車の電子制御ユニット、いわゆるＥＣＵ）から与えられる制御信号６２２（以下、「点火信号」と呼ぶ。）に従い動作して、高電圧のパルス電圧６２４を生成して出力する。直流電源６００は、例えば自動車用バッテリであってもよい。直流電力６２０の電圧は、１２Ｖ程度であってよい。点火信号６２２は、正論理のパルス状のＴＴＬ信号であってよい。点火信号６２２のパルス幅は、１ｍｓｅｃ〜２ｍｓｅｃ程度であってよい。
【００３６】
このような点火信号６２２の場合、信号印加開始は電力供給の開始指令を表し、信号印加終了は電力供給の終了及びパルス電圧６２４の出力指令を表す。パルス電圧６２４は、ピーク電圧が例えば６ｋＶ〜４０ｋＶ程度のインパルス状の電圧信号である。パルス電圧６２４の諸元は、スパークプラグ５００にパルス電圧６２４を印加した場合に絶縁破壊を生じるように適宜設定すればよい。
【００３７】
混合器３００は、パルス電圧生成器２００からパルス電圧６２４を受けると共に、外部のマイクロ波源６０６（電磁波源）からマイクロ波６２６を受ける。本実施形態１において、マイクロ波６２６は、周波数が例えば２４５０ＭＨｚ程度であり、入力電力のピークが１ｋＷ程度である。マイクロ波６２６は、パルス状に印加される。また、マイクロ波６２６のパルス幅は、１０ｍｓｅｃ未満であってもよいし、それ以上であってもよい。マイクロ波のパルスは、繰り返し印加されてもよい。
【００３８】
混合器３００は、パルス電圧６２４とマイクロ波６２６とを混合した混合信号６２８を生成して出力する。混合信号６２８は、整合器４００を介してスパークプラグ５００に伝送される。スパークプラグ５００では、混合信号６２８の印加を受け、放電が生じると共に、マイクロ波が放射される。その結果、スパークプラグ５００の先端の放電ギャップでは、放電により小規模のプラズマが形成され、そのプラズマがマイクロ波のエネルギを吸収して拡大する。
【００３９】
図３に示すように、パルス電圧生成器２００の回路構成は、従来の点火コイルに搭載される一般的なものと同様である。パルス電圧生成器２００には、直流電力６２０の入力を受ける直流端子２１２と、点火信号６２２を受ける点火信号端子２１４と、接地される接地端子２１６とが設けられている。直流端子２１２と点火信号端子２１４と接地端子２１６とは、コネクタ２１０に設けられている。
【００４０】
パルス電圧生成器２００には、さらに、スイッチ２３０と一次側コイル２４０と二次側コイル２４２と電圧側出力端子２５０とが設けられている。スイッチ２３０は、ｎｐｎ型トランジスタからなり、ベースが点火信号端子２１４に接続され、エミッタが接地端子２１６に接続されている。一次側コイル２４０は、一端がスイッチ２３０のコレクタに接続され、他端が直流端子２１２に接続されている。二次側コイル２４２は、鉄心（図示省略）を介して一次側コイル２４０に対向するように配置されている。二次側コイル２４２は、一端が整流器２２０（ダイオード）を介して直流端子２１２に接続され、他端が抵抗２２２を介して電圧側出力端子２５０に接続されている。
【００４１】
混合器３００は、上述した第１入力端子３１０と第２入力端子３１５と混合出力端子３４０と逆流防止コイル３２０とコンデンサ３３０とを備えている。第２入力端子３１５は、パルス電圧生成器２００の電圧側出力端子２５０に接続されている。第１入力端子３１０は、同軸構造をなす内側導体３１０ａ及び外側導体３１０ｂを有し、電磁波が入力される。第２入力端子３１５には、パルス電圧が入力される。混合出力端子３４０は、同軸構造をなす内側導体３４０ａ及び外側導体３４０ｂを有する。混合出力端子３４０からは、パルス電圧と電磁波とが出力される。逆流防止コイル３２０は、第２入力端子３１５に接続されている。コンデンサ３３０は、後述する導電体棒３７０及び導電体パイプ３７２により構成されている。コンデンサ３３０の一端は、第１入力端子３１０に接続されている。コンデンサ３３０の他端は、２手に分岐し、一方が逆流防止コイル３２０に接続され、もう一方が混合出力端子３４０に接続されている。
【００４２】
逆流防止コイル３２０としては、１０ｎＨ〜１０μＨ程度の自己インダクタンスを有するものが選ばれる。このため、逆流防止コイル３２０は、マイクロ波帯の電磁波の通過を阻止する一方で、短波帯以下の帯域の電磁波または直流の通過を許容する。逆流防止コイル３２０は、第１入力端子３１０から入力されたマイクロ波がパルス電圧生成器２００に流れることを阻止する逆流阻止手段３２０を構成している。
【００４３】
また、コンデンサ３３０としては、１ｐＦから１００ｐＦ程度の容量のものが選ばれる。このため、コンデンサ３３０は、マイクロ波の通過を許容する一方で、短波帯以下の帯域の電磁波または直流の通過を阻止する。コンデンサ３３０は、第２入力端子３１５から入力された電圧パルスが第１入力端子３１０に流れることを阻止する手段を構成している。
【００４４】
整合器４００は、等価回路上では、一端が混合器３００の混合出力端子３４０に接続され、他端がスパークプラグ５００に接続されている。整合器４００の他端には、スパークプラグ５００と接続するためのプラグ接続端４１０が設けられている。
【００４５】
スパークプラグ５００の回路構成は、一般的なスパークプラグの回路構成と同様である。スパークプラグ５００は、混合出力端子３４０の内側導体３４０ａに電気的に接続される中心導体５１０と、混合出力端子３４０の外側導体３４０ｂに電気的に接続される接地導体５１２とを備える放電器である。スパークプラグ５００では、中心導体５１０と接地導体５１２とが同軸構造をなす。
【００４６】
スパークプラグ５００では、中心導体５１０と接地導体５１２とが対向電極対を構成している。中心導体５１０と接地導体５１２との間は、放電ギャップになる。なお、本実施形態１では、スパークプラグ５００の中心導体５１０に抵抗を設けていない。これは、マイクロ波の伝送効率を確保するのに望ましい構成である。
【００４７】
以上の構成により、スイッチ２３０のベースに点火信号６２２が印加されると、一次側コイル２４０に電流が流れ、鉄心付近の磁場が変化して電荷が蓄積される。この状態で、スイッチ２３０のベースに対する点火信号６２２の印加を終了すると、一次側コイル２４０への給電が終了し、電荷が二次側コイル２４２に流入する。その結果、パルス電圧生成器２００では、接地側と電圧側出力端子２５０側との間に高い電位差が生じる。そして、電圧側出力端子２５０に高電圧のパルス電圧６２４が印加される。
【００４８】
パルス電圧６２４は、逆流防止コイル３２０を通過して、混合出力端子３４０に伝達される。パルス電圧６２４は、コンデンサ３３０があるために、第１入力端子３１０側には流れない。一方、第１入力端子３１０から入力されたマイクロ波６２６は、コンデンサ３３０を通過して、混合出力端子３４０に伝達される。マイクロ波６２６は、逆流防止コイル３２０があるために、パルス電圧生成器２００側には流れない。
【００４９】
混合器３００では、パルス電圧６２４とマイクロ波６２６とが混合されて混合出力端子３４０から出力される。パルス電圧６２４とマイクロ波６２６とは、整合器４００を経由して、スパークプラグ５００に供給される。その結果、スパークプラグ５００では、パルス電圧６２４とマイクロ波６２６とが放電ギャップ間に印加され、プラズマが生成される。
【００５０】
−混合器の構成−
図４に示すように、混合器３００は、導電体棒３７０と導電体パイプ３７２と第１の誘電体リング３６２と第２の誘電体リング３６４と誘電体パイプ３６６とハウジング３６０とを備えている。
【００５１】
ハウジング３６０は、混合器３００の外観形状を凡そ形成する。ハウジング３６０の材質は、金属等の導電体である。ハウジング３６０は、両端が開放された筒状に形成されている。ハウジング３６０の側面には、箱型の突起３１６が設けられている。箱型の突起３１６には、第１入力端子３１０が露出する開口３１７が形成されている。ハウジング３６０は、開口３１７の全周囲において、第１入力端子３１０の外側導体３１０ｂに当接している。ハウジング３６０は、導電体パイプ３７２と間隔を隔てて導電体棒３７０及び導電体パイプ３７２を収容し、導電体棒３７０及び導電体パイプ３７２と同軸に配置されて、第１入力端子３１０の外側導体３１０ｂと混合出力端子３４０の外側導体３４０ｂとにそれぞれ電気的に接続される第３導電部材３６０を構成している。
【００５２】
ハウジング３６０の一端部には、端に近づくに従ってテーパ状に縮径したテーパ部３６１が形成されている。テーパ部３６１には、先端が混合出力端子３４０になる延伸部３９０が接続されている。延伸部３９０は、同軸ケーブルにより構成されている。延伸部３９０の内側導体３９０ａは、導電体棒３７０に当接している。延伸部３９０の外側導体３９０ｂは、全周に亘ってハウジング３６０のテーパ部３６１の端に当接している。延伸部３９０の誘電層３９０ｃは、絶縁体により構成された接続筒体３５０の内側において、誘電体パイプ３６６に当接している。接続筒体３５０は、一端が第２の誘電体リング３６４の切り欠きに嵌め込まれて固定されている。接続筒体３５０は、延伸部３９０の誘電層３９０ｃを保持している。
【００５３】
一方、ハウジング３６０の他端部は、パルス電圧生成器２００に取り付けられている。ハウジング３６０の他端部には、パルス電圧生成器２００の電圧側出力端子２５０に接続される第２入力端子３１５が設けられている。本実施形態１では、逆流防止コイル３２０の導電体棒３７０とは逆側の端が、第２入力端子３１５になっている。
【００５４】
筒状の第１の誘電体リング３６２は、外面形状が軸方向に亘って一様である。第１の誘電体リング３６２は、ハウジング３６０の第２入力端子３１５側に設けられ、ハウジング３６０の内側に嵌め込まれている。第１の誘電体リング３６２の外面は、全周に亘ってハウジング３６０の内面に当接している。
【００５５】
第１の誘電体リング３６２の内面には、段差が形成されている。第１の誘電体リング３６２は、段差を境にして２つの内面形状を有している。第１の誘電体リング３６２の第２入力端子３１５側の内面形状は、パルス電圧生成器２００を嵌合できるように設定されている。第１の誘電体リング３６２の混合出力端子３４０側の内面形状は、誘電体パイプ３６６を嵌合できるように設定されている。
【００５６】
筒状の第２の誘電体リング３６４は、内面形状及び外面形状がともに軸方向に亘って一様である。第２の誘電体リング３６４は、ハウジング３６０の混合出力端子３４０側に設けられ、ハウジング３６０の内側に嵌め込まれている。第２の誘電体リング３６４の外面は、全周に亘ってハウジング３６０の内面に当接している。
【００５７】
第２の誘電体リング３６４の内面形状は、誘電体パイプ３６６を嵌合できるように設定されている。つまり、第２の誘電体リング３６４の内面は、第１の誘電体リング３６２の混合出力端子３４０側の内面と同じ大きさで同じ形状である。第２の誘電体リング３６４の内面及び外面の軸心は、第１の誘電体リング３６２の内面及び外面の軸心と概ね一致している。
【００５８】
筒状の誘電体パイプ３６６は、第１の誘電体リング３６２と第２の誘電体リング３６４との間を延びている。誘電体パイプ３６６は、一端部が第１の誘電体リング３６２の内側に嵌め込まれ、他端部が第２の誘電体リング３６４の内側に嵌め込まれている。誘電体パイプ３６６の厚さは、内面と外面にパルス電圧６２４またはマイクロ波６２６を印加されても絶縁破壊が生じないように設定されている。誘電体パイプ３６６は、導電体棒３７０と導電体パイプ３７２の間に配置されて、導電体棒３７０と導電体パイプ３７２とを電気的に絶縁する絶縁筒体３６６を構成している。
【００５９】
第１の誘電体リング３６２、第２の誘電体リング３６４、及び誘電体パイプ３６６の材質は、いわゆるフッ素樹脂や、ポリエチレン樹脂であってもよいし、その他の誘電体（例えばセラミックス）であってもよい。このプラズマ生成器１００を内燃機関等の点火に用いるのであれば、耐熱性の高い材料を選ぶことが望ましい。また、誘電体パイプ３６６には、絶縁耐力の高い材料を用いることが望ましい。
【００６０】
導電体棒３７０は、円柱状に形成され、誘電体パイプ３６６の内側に嵌め込まれている。導電体棒３７０は、誘電体パイプ３６６の混合出力端子３４０側に嵌め込まれている。導電体棒３７０は、一端が第２入力端子３１５に電気的に接続され、他端が混合出力端子３４０の内側導体に電気的に接続される第１導電部材３７０を構成している。
【００６１】
導電体棒３７０は、混合出力端子３４０側が導電体パイプ３７２の開口から突出している。導電体棒３７０は、第２入力端子３１５側の端が導電体パイプ３７２の内側に位置している。
【００６２】
誘電体パイプ３６６の第２入力端子３１５側には、コイル状の導電性バネにより構成された逆流防止コイル３２０が挿入されている。図４に示す逆流防止コイル３２０は、圧縮バネを形成しており、その自然長は、パルス電圧生成器２００を混合器３００に嵌合させた状態での電圧側出力端子２５０と導電体棒３７０との距離以上である。そのため、パルス電圧生成器２００を混合器３００に嵌合させると、逆流防止コイル３２０の端部はそれぞれ、電圧側出力端子２５０と導電体棒３７０とに当接する。逆流防止コイル３２０は、第２入力端子と導電体棒３７０の間に圧縮された状態で保持されている。逆流防止コイル３２０は、電圧側出力端子２５０と導電体棒３７０とを電気的に接続する。逆流防止コイル３２０は、導電体パイプ３７２の内側で導電体棒３７０の第２入力端子３１５側に接続されている。
【００６３】
導電体パイプ３７２は、筒状に形成され、誘電体パイプ３６６の外面側に設けられている。導電体パイプ３７２は、誘電体パイプ３６６の中央部の外面を全周に亘って覆う。導電体パイプ３７２の内面は、軸方向に亘って誘電体パイプ３６６の外面に当接している。導電体パイプ３７２は、間隔を隔てて導電体棒３７０を囲い、導電体棒３７０と同軸に配置されて、第１入力端子３１０の内側導体３１０ａに電気的に接続される第２導電部材３７２を構成している。
【００６４】
導電体パイプ３７２の内面の混合出力端子３４０側は、誘電体パイプ３６６を介して、導電体棒３７０と対向している。この対向部分が、図３に示すコンデンサ３３０となる。コンデンサ３３０を構成する対向部分の面積は、コンデンサ３３０の容量が所望値になるように設定される。マイクロ波のインピーダンスの整合をとりつつ、コンデンサ３３０の容量が所望値になるように、導電体棒３７０の太さ、及び対向部分の軸方向の長さが設定されている。導電体棒３７０は、導電体パイプ３７２の混合出力端子３４０側の開口から突出している。つまり、導電体棒３７０の一部と導電体パイプ３７２の一部とが、これらの軸方向において重複している。
【００６５】
なお、本実施形態１では、導電体パイプ３７２が逆流防止コイル３２０を囲う位置まで延びているが、逆流防止コイル３２０を囲う位置まで延びていなくてもよい。導電体パイプ３７２の長さは、マイクロ波の伝送効率が高くなるように設定すればよい。
【００６６】
導電体パイプ３７２の第２入力端子３１５側の端部の外面には、その外面から経方向に突出する突起３７４が接続されている。この突起３７４には、第１入力端子３１０の内側導体３１０ａが取り付けられている。突起３７４及び第１入力端子３１０の内側導体３１０ａは、絶縁体により構成された入力側筒部材３１２の内側に嵌め込まれている。第１入力端子３１０の内側導体３１０ａは、同軸ケーブルの内側導体を挟み込むことができるように構成されている。
【００６７】
本実施形態１では、第１入力端子３１０の内側導体３１０ａと導電体パイプ３７２とが、導電体パイプ３７２の第２入力端子３１５側の端部で接続されている。導電体パイプ３７２の第２入力端子３１５側でマイクロ波の給電を受けるようにすると、マイクロ波の伝送効率が向上する。ハウジング３６０では、箱型の突起３１６の位置が、導電体パイプ３７２の外面から延びる突起３７４の位置に応じて定められている。
【００６８】
混合出力端子３４０は、延伸部３９０の先端部により構成されている。混合出力端子３４０の内側導体３４０ａは、導電体棒３７０に電気的に接続されている。混合出力端子３４０の外側導体３４０ｂは、ハウジング３６０に電気的に接続されている。延伸部３９０とハウジング３６０とは、コネクタ等を介して着脱自在にしてもよいし、固定してもよい。
【００６９】
−整合器の構成−
図５に示すように、整合器４００は、内側接続部材４６２と碍子嵌挿部材４６４と外側固定部材４６６と外側接続部材４６８と誘電体部材４７０とを備えている。
【００７０】
内側接続部材４６２は、導電体からなる。内側接続部材４６２は、スパークプラグ５００の中心導体５１０の入力端に係合する形状である。具体的に、内側接続部材４６２の内面には、ネジ溝が形成されている。内側接続部材４６２のネジ溝は、スパークプラグ５００の中心導体５１０の外面のネジ溝に螺合されている。内側接続部材４６２には、混合出力端子３４０の内側導体３４０ａが嵌め込まれている。内側接続部材４６２は、混合出力端子３４０の内側導体３４０ａとスパークプラグ５００の中心導体５１０とを電気的に接続し、該内側導体３４０ａと該中心導体５１０とを保持している。
【００７１】
碍子嵌挿部材４６４は、概ね筒状の形状を有する絶縁性の部材である。碍子嵌挿部材４６４内には、内側接続部材４６２が収容されている。碍子嵌挿部材４６４の混合器３００側には、混合出力端子３４０の誘電層３４０ｃが挿入されている。碍子嵌挿部材４６４の混合出力端子３４０側の外周形状は、その軸方向から見て、混合出力端子３４０の外側導体３４０ｂの外周形状から食み出さないことが望ましい。一方、碍子嵌挿部材４６４のスパークプラグ５００側は、スパークプラグ５００の碍子５１４の入力側の露出部分５１４ａを覆うように該露出部分５１４ａの外側に嵌め込まれている。碍子嵌挿部材４６４は、この露出部分５１４ａの放電ギャップ側の端から突出し、その突出部分が、全周に亘ってスパークプラグ５００の接地導体５１２の端部に当接している。
【００７２】
外側固定部材４６６は、帯状または筒状の導電体からなる。外側固定部材４６６は、碍子嵌挿部材４６４のスパークプラグ５００側の外周面を全周に亘って囲うように、碍子嵌挿部材４６４に接合されている。外側固定部材４６６は、碍子嵌挿部材４６４の放電ギャップ側の端から突出し、その突出部分が内側へ折れ曲がってスパークプラグ５００の接地導体５１２に当接している。この突出部分は、全周に亘ってスパークプラグ５００の接地導体５１２の入力側に当接している。外側固定部材４６６は、碍子嵌挿部材４６４により混合出力端子３４０の内側導体３４０ａ及び内側接続部材４６２から絶縁されている。なお、図１では、外側固定部材４６６の図示を省略している。
【００７３】
外側接続部材４６８は、筒状の導電体からなる。外側接続部材４６８は、軸方向における混合出力端子３４０からスパークプラグ５００の基端側までの区間において、混合出力端子３４０、内側接続部材４６２、碍子嵌挿部材４６４、及び外側固定部材４６６を囲う。
【００７４】
図５において、外側接続部材４６８は、両端部が絞られた形状をなしている。外側接続部材４６８は、両端部が内側に折れ曲がっている。外側接続部材４６８の混合器３００側の端部は、全周に亘り混合出力端子３４０の外側導体３４０ｂに当接する。外側接続部材４６８のスパークプラグ５００側の端部は、全周に亘り外側固定部材４６６に当接する。外側接続部材４６８は、一端部が混合出力端子３４０の外側導体３４０ｂに当接し、他端部がスパークプラグ５００の接地導体５１２に電気的に接続された外側固定部材４６６に当接する。なお、外側接続部材４６８は、スパークプラグ５００側の端部が全周に亘り接地導体５１２に当接するように構成してもよい。
【００７５】
外側接続部材４６８では、両端部の間の本体部４６８ａの内周面が、全周囲に亘って碍子嵌挿部材４６４の外周面から離間している。外側接続部材４６８のスパークプラグ５００側の端部４６８ｂは、内側に巻き込むように形成されている。外側接続部材４６８の混合器３００側の端部４６８ｃは、内側に折れ曲がった先が、混合出力端子３４０の外側導体３４０ｂの外面に沿っている。なお、外側接続部材４６８の両端部４６８ｂ，４６８ｃは、図５に示す形状以外に、徐々に縮径された形状など適宜種々の形状を採用することができる。
【００７６】
外側接続部材４６８は、その軸方向に可動に設けられている。外側接続部材４６８は、混合出力端子３４０の外側導体３４０ｂとスパークプラグ５００の接地導体５１２とを電気的に接続している。なお、スパークプラグ５００は、接地導体５１２が混合出力端子３４０の外側導体３４０ｂから離間した状態で配置されている。スパークプラグ５００は、中心導体５１０が混合出力端子３４０の軸方向に延びている。
【００７７】
誘電体部材４７０は、筒状に形成され、外側接続部材４６８の内側に配置されている。誘電体部材４７０は、外側接続部材４６８の本体部４６８ａの内面に接合されている。誘電体部材４７０は、混合出力端子３４０の内側導体３４０ａ又はスパークプラグ５００の中心導体５１０と外側接続部材４６８との間で放電が生じることを阻止するための筒状絶縁部材４７０を構成している。
【００７８】
本実施形態１では、内側接続部材４６２、碍子嵌挿部材４６４、外側固定部材４６６、及び外側接続部材４６８により、混合器３００から入力される混合信号６２８を漏洩することなくスパークプラグ５００に印加できる。
【００７９】
また、整合器４００では、外側接続部材４６８及び誘電体部材４７０の軸方向の位置に応じて、インピーダンスの周波数特性が変化する。本実施形態１では、外側接続部材４６８が、混合出力端子３４０の外側導体３４０ｂ及び外側固定部材４６６に対して摺動可能に取り付けられている。これにより、インピーダンスの周波数特性を随時調整することが可能になる。なお、外側接続部材４６８の軸方向の位置を調整した後に、外側接続部材４６８を固定してもよい。また、最適な外側接続部材４６８の位置が予め分かっている場合は、混合出力端子３４０の外側導体３４０ｂ及び外側固定部材４６６に対して外側接続部材４６８を予め一体化してもよい。
【００８０】
内側接続部材４６２、碍子嵌挿部材４６４、外側固定部材４６６、及び外側接続部材４６８の配置を適切に設定することにより、混合信号２８０のうちマイクロ波成分の伝送効率を調整できる。この調整により、容易にマイクロ波の伝送効率の確保できる。
【００８１】
−実施形態１の効果−
本実施形態１では、プラズマ生成器１００においてマイクロ波を伝送する箇所が、いずれも同軸構造となっている。従って、マイクロ波のモード変換を行うことなく、パルス電圧との混合やマイクロ波の伝送が可能である。これは、マイクロ波の伝送効率の確保に資する。また、マイクロ波を伝送する箇所がいずれも同軸構造をなっているので、各導電部材のエッジの長さを短くできる。このため、導電部材のエッジで起こりやすい沿面放電の発生を低減でき、エネルギのリークを抑制できる。従って、耐電圧性能を向上させることができる。これは、伝送するエネルギ量の確保と電気的な堅牢性の向上とに資する。
【００８２】
また、同軸構造では、多くの部材の形状が筒状になるため、構造重量に比して高い剛性を得ることができる。これは、堅牢性の確保に資する。また、同軸構造により、外形の最小幅を短くすることができる。これは、搭載性の向上に資する。さらに、同軸構造により、パルス電圧の伝送路がシールドされる。このため、パルス電圧発生時の電磁ノイズの漏洩を低減できる。従って、ノイズ対策が容易となり、搭載性を向上させることができる。
【００８３】
また、抵抗等のノイズ対策による伝送エネルギのロスを抑止できるので、エネルギの伝送効率の確保が容易になる。また、プラズマ生成器１００では、各機能部が着脱可能に構成されているため、モジュール化が容易である。そのため、設計、製造、検査、部品交換等が容易になる。これは搭載性の確保に資する。
【００８４】
また、整合器４００は、一般的なスパークプラグを確実かつ容易に接続できる構造を備え、さらに伝送効率の調整を容易に行うことができる。このため、エネルギをスパークプラグへ高い効率で伝送できる。従って、スパークプラグ５００を用いたプラズマ生成が容易になる。これは、特に内燃機関の点火にプラズマを適用するのに好適である。
【００８５】
なお、パルス電圧生成器２００のハウジングが金属等の導電体であれば、混合器３００のハウジング３６０のパルス電圧生成器２００側の端部を全周に亘りパルス電圧生成器２００のハウジングに接触させれば、マイクロ波の遮蔽性が向上する。
【００８６】
−実施形態１の変形例１−
実施形態１の変形例１について説明する。変形例１では、図６に示すように、実施形態１ではパルス電圧生成器２００に設けられていた抵抗（電気抵抗）２２２が、混合器３００に設けられている。抵抗２２２は、第２入力端子３１５と逆流防止コイル３２０との間に接続されている。これにより、通常の点火コイルをそのままパルス電圧生成器２００に使用でき、混合器３００の設計において抵抗２２２の抵抗値を適宜設定することができる。
【００８７】
−実施形態１の変形例２−
実施形態１の変形例２について説明する。変形例２では、図７に示すように、導電体棒３７０の外周面と導電体パイプ３７２の内周面との間で互いに対向する一対の導電性筒体３８０，３８１が設けられている。第１の導電性筒体３８０は、一端が導電体棒３７０側に折れ曲がり、導電体棒３７０の外周面に接合されている。第２の導電性筒体３８１は、一端が導電体パイプ３７２側に折れ曲がり、導電体パイプ３７２に接合されている。一対の導電性筒体３８０，３８１は、誘電体パイプ３６６に埋設されている。これにより、コンデンサ３３０の容量の一部を一対の導電性筒体３８０，３８１が担う。従って、導電体棒３７０と導電体パイプ３７２の対向部分の長さを短縮でき、混合器３４０の軸方向の長さを短縮することができる。
【００８８】
−実施形態１の変形例３−
実施形態１の変形例３について説明する。変形例３では、図８に示すように、導電体棒３７０及び誘電体パイプ３６６が、外側導体３９０ａと共に延伸部３９０を構成している。従って、ハウジング３６０と延伸部３９０との境界におけるインピーダンスの変化が小さくなる。
【００８９】
《実施形態２》
実施形態２について説明する。実施形態２では、図９に示すように、碍子嵌挿部材４６４を設ける代わりに、スパークプラグ２０の碍子２２の基端側に、筒状突出部２６が設けられている。
【００９０】
筒状突出部２６は、スパークプラグ２０の碍子２２と一体成型されている。このため、筒状突出部２６のスパークプラグ２０側では、筒状突出部２６の内側の導体と筒状突出部２６の外側の導体との間で放電が生じることが阻止される。筒状突出部２６の内側には、混合出力端子３０の誘電層３４が嵌り込んでいる。筒状突出部２６の内周面と混合出力端子３０の誘電層３４の外周面とは、全周囲に亘って当接している。誘電層３４は、中心導体３１と外側導体３３の間に設けられている。
【００９１】
外側固定部材３５は、厚みの薄い円筒状の導体である。外側固定部材３５は、一端側が接地導体２３に接触している。外側固定部材３５は、接地導体２３と共にプラグ側外側導体１８を構成している。
【００９２】
外側接続器３６は、外側固定部材３５と混合出力端子３０の外側導体３３とを電気的に接続する外側接続部材４１と、該外側接続部材４１の内面に取り付けられた誘電体部材４２とを備えている。
【００９３】
外側接続部材４１は、略円筒状の導体により構成されている。外側接続部材４１は、筒状突出部２６を囲うように設けられている。外側接続部材４１は、プラグ側端部４５及び混合器側端部４６が内側へ折り曲げられ、プラグ側端部４５と混合器側端部４６との間の本体部４７の内周面が全周囲に亘って筒状突出部２６の外周面から離間している。
【００９４】
誘電体部材４２は、略円筒状の絶縁体により構成されている。誘電体部材４２は、外側接続部材４１の本体部４７の軸方向に亘って、該本体部４７の内周面に固定されている。誘電体部材４２は、一端がプラグ側端部４５の内面に当接し、他端が混合器側端部４６の内面に当接している。
【００９５】
ところで、外側接続部材４１とプラグ側外側導体１８との接続箇所は、マイクロ波からみたインピーダンスが大きく変化する。このため、プラグ側外側導体１８の混合器３００側の端は、マイクロ波の入射波と反射波との合成波の腹になる。プラグ側外側導体１８の混合器３００側の端は、高電位になる。一方、外側接続部材４１では、本体部４７に低電位領域ができる。誘電体部材４２がなければ、本体部４７の低電位領域とプラグ側外側導体１８の基端側との間で放電が生じるおそれがある。そこで実施形態２では、外側接続部材４１の本体部４７の内側に誘電体部材４２が設けられている。従って、本体部４７とプラグ側外側導体１８との間で放電が生じることを阻止できる。
【００９６】
また、筒状突出部２６の内周面と混合出力端子３０の誘電層３４の外周面とが全周に亘って当接する。筒状突出部２６の混合器３００側では、誘電層３４の嵌合長を確保することにより、筒状突出部２６の内側の導体と筒状突出部２６の外側の導体との間が電気的に絶縁される。
【００９７】
また、中心導体２１の軸方向におけるプラグ側外側導体１８の長さ（Ｌ）が、スパークプラグ２０を流れるマイクロ波の波長（λ）（スパークプラグ２０の碍子２２の内部におけるマイクロ波の波長）に対して、下記の式１を満たすように設定されている。下記の式１においてＮは自然数を表す。
式１：Ｌ＝（λ／２）×Ｎ
【００９８】
式１のようにプラグ側外側導体１８の長さ（Ｌ）を設定すると、プラグ側外側導体１８の内側では、マイクロ波の入射波と反射波との合成波が定在波となる。プラグ側外側導体１８の両端は、常に定在波の腹になる。従って、マイクロ波の発振中は、中心導体２１の先端の電位差が高い状態に維持されるので、マイクロ波のエネルギを効率的にプラズマに供給することが可能である。
【００９９】
−実施形態２の変形例１−
実施形態２の変形例１について説明する。変形例１では、図１０に示すように、外側固定部材３５の一端側の内周面には、ネジ溝３５ａが形成されている。外側固定部材３５は、そのネジ溝３５ａを接地導体２３の基端側の外周面に形成されたネジ溝２３ａに螺合されることにより、スパークプラグ２０に取り付けられる。この変形例１によれば、上記式１の関係を満たすように、中心導体２１の軸方向におけるプラグ側外側導体１８の長さ（Ｌ）を容易に調節することができる。
【０１００】
−実施形態２の変形例２−
実施形態２の変形例２について説明する。変形例２では、図１１に示すように、混合出力端子３０の誘電層３４が、先端側の小径部３４ａと、該小径部３４ａに連続する大径部３４ｂとを備えている。小径部３４ａは、筒状突出部２６の内側に嵌め込まれている。この変形例２では、筒状突出部２６の混合器３００側において、筒状突出部２６の内側の導体と筒状突出部２６の外側の導体との間で放電が生じることを確実に防止できる。
【０１０１】
−実施形態２の変形例３−
実施形態２の変形例３について説明する。変形例３では、図１２に示すように、筒状突出部２６の混合器３００側の端部に、テーパ部４４が形成されている。テーパ部４４は、筒状突出部２６の基端に近づくに従って外径が広がる。従って、整合器４００におけるインピーダンスの変化を緩和することができる。
【０１０２】
《その他の実施形態》
上記実施形態は、以下のように構成してもよい。
【０１０３】
上記実施形態において、導電体棒３７０が筒状の棒体であってもよい。この場合、導電体棒３７０の内側に、延伸部３９０の内側導体３９０ａを差し込むことができる。従って、導電体棒３７０の端に延伸部３９０を容易に接続することができる。
【０１０４】
また、上記実施形態において、混合出力端子３４０は、マイクロ波のインピーダンスがスパークプラグ５００と同じになるように構成してもよい。図５のように、スパークプラグ５００において碍子５１４の厚みが段階的に変化する場合は、混合出力端子３４０は、マイクロ波のインピーダンスがスパークプラグ５００の入力側（露出部分５１４ａ）と同じになるように構成する。
【０１０５】
また、上記実施形態において、ハウジング３６０のテーパ部３６１に延伸部３９０を接続せずに、ハウジング３６０のテーパ部３６１の端に混合出力端子３４０を設けてもよい。
【０１０６】
また、上記実施形態において、混合器３００と整合器４００をそれぞれモールド樹脂等により一体化しても良い。また、プラズマ生成器１００全体をモールド樹脂等により一体化してもよい。また、スパークプラグ５００はプラズマに晒され損耗が激しいため、プラズマ生成器１００において、スパークプラグ５００以外の部品を一体化し、その一体化されたものに対して、スパークプラグ５００を着脱可能にしてもよい。
【０１０７】
また、上記実施形態では、パルス電圧生成器２００として一般的な点火コイルを例示したが、本発明はこのようなものには限定されない。パルス電圧を印加するものであれば、各種の方式のものをパルス電圧生成器２００として使用可能である。
【０１０８】
また、上記実施形態では、放電器としてスパークプラグ５００を例示したが、本発明はこのようなものには限定されない。放電ギャップを有する他の放電器をスパークプラグ５００に代えて使用できる。ただし、整合器４００の部材は、使用する放電器に応じた形状にする必要がある。
【０１０９】
また、上記実施形態では、電磁波としてマイクロ波を例示したが、本発明は、このような周波数帯域の電磁波に限定されるものではない。電磁波の周波数帯域は、適宜選択すればよい。ただし、各部材の寸法は、選択した電磁波の周波数に応じて設定する必要がある。
【０１１０】
上記実施形態において、スパークプラグ５００が、図１３に示すように、複数（例えば３つ）の対向電極２７を有するものであってもよい。各対向電極２７の先端は、中心導体５１０の外周面の先端側に間隔を隔てて対面している。その場合は、１つの対向電極２７ａと中心導体５１０との距離を、他の２つの対向電極２７ｂ，２７ｃと中心導体５１０との距離よりも短くしてもよい。また、中心導体５１０との距離が短い対向電極２７ａの先端を尖らせてもよい。このような構成にすることで、中心導体５１０との距離が短い対向電極２７ａを放電用に利用し、他の２つの対向電極２７ｂ，２７ｃを放電領域の熱を逃がすために利用することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
以上説明したように、本発明は、パルス電圧と電磁波を混合する混合器、混合器から出力された電磁波のインピーダンス整合をとる整合器、混合器を備えた点火ユニット、及び点火ユニットを備えたプラズマ生成器について有用である。
【符号の説明】
【０１１２】
１００    プラズマ生成器
２００    パルス電圧生成器
３００    混合器
３１０    第１入力端子
３１５    第２入力端子
３２０    逆流防止コイル（逆流阻止手段）
３３０    コンデンサ
３４０    混合出力端子
３６０    ハウジング（第３導電部材）
３６２    第１の誘電体リング
３６４    第２の誘電体リング
３６６    誘電体パイプ（絶縁筒体）
３７０    導電体棒（第１導電部材）
３７２    導電体パイプ（第２導電部材）
４００    整合器
４６２    内側接続部材
４６４    碍子嵌挿部材
４６６    外側固定部材
４６８    外側接続部材
４７０    誘電体部材（筒状絶縁部材）
５００    スパークプラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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