(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学窓の表面を清浄化する装置であって、
前記光学窓の内部に設けられ、該光学窓を形成する誘電性材料に覆われる第１の電極と、 前記光学窓の周囲に設けられ、該光学窓の少なくとも一方の側の表面に露出する第２
の電極と、
前記第１の電極と第２の電極との間に電気的に接続された電源と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に高周波あるいはパルス状の電圧を印加して、前記光学窓の前記表面に沿って誘電体バリア放電を発生させるように前記電源を制御する制御部と、を備える前記装置。
【請求項２】
前記光学窓は、レーザにより点火するエンジンに配置され、
前記光学窓の燃焼室側の表面の内部に前記第１の電極が配置され、該燃焼室に露出して前記第２の電極が配置され、前記光学窓の燃焼室側の表面に沿って前記誘電体バリア放電を発生させる、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１の電極は、前記レーザの入射する軸に対して垂直な面において前記光学窓の中央部に配置されてなる、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記第１の電極は、前記中央部がその周囲よりも前記光学窓の前記表面に近接した形状を有する、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記第１の電極は、前記光学窓の前記表面に平行に延在する、請求項１〜３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項６】
前記光学窓の内部に前記第１の電極を囲むように配置され、前記第１および第２の電極とは電気的に接続されていない第３の電極をさらに備える、請求項１〜５のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項７】
前記光学窓は円盤状であり、前記第２の電極は該光学窓を囲む円環状である、請求項１〜６のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項８】
前記光学窓は、その厚さ方向に配置された２つの光学窓部材からなり、
前記第１の電極が、前記２つの光学窓部材に挟まれてなる、請求項１〜７のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項９】
前記第１の電極は、酸化スズ（ＳｎＯ2）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）の少なくとも一つ
を主成分とする材料、あるいはそれらの混合材料からなる、請求項１〜８のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１０】
前記高周波あるいはパルス状の電圧の周波数は、０．０５ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚに設定される、請求項１〜９のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１１】
前記高周波あるいはパルス状の電圧は、０．１ｋＶ〜１００ｋＶに設定される、請求項１〜１０のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１２】
レーザを光学窓から導入して燃焼室内の混合気の着火を行うエンジンの光学窓の表面を清浄化する装置であって、
前記燃焼室側の光学窓の表面に該光学窓を形成する誘電性材料に覆われる第１の電極と、
前記光学窓の周囲に設けられ、該光学窓の前記燃焼室側の表面に露出する第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極との間に電気的に接続された電源と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に高周波あるいはパルス状の電圧を印加して、前記燃焼室側の光学窓の前記表面に沿って誘電体バリア放電を発生させるように前記電源を制御する制御部と、を備える前記装置。
【請求項１３】
レーザによって燃焼室内の混合気の着火を行うエンジンであって、
レーザ源と、
前記レーザ源からレーザを前記燃焼室内に導入する誘電性材料からなる光学窓と、
請求項１〜１２のうちいずれか一項記載の装置と、
を備える、前記エンジン。
【請求項１４】
レーザによって燃焼室内の混合気の着火を行うエンジンの該レーザを導入する光学窓の表面を請求項１〜１２のうちいずれか一項記載の装置によって清浄化する方法であって、
前記エンジンの動作時の排気行程中に前記第１の電極と前記第２の電極との間に高周波あるいはパルス状の電圧を印加して、前記光学窓の前記表面に沿って誘電体バリア放電を発生させるように前記電源を制御するステップを含む、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置の光学窓の清浄化技術に関し、特にレーザにより点火するエンジンの光学窓の清浄化に関する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、従来、スパークプラグの火花によって混合気を着火して燃焼させることで運転されているが、レーザによる着火も可能であることが実証されてきた。しかし、レーザを燃焼室に導入するレンズや光学窓がエンジンの燃焼による生成物で汚れ、レーザが十分な強度で燃焼室内に届かないため点火できないという主要な問題がある。光学窓の材料を選択して光学窓の温度を高めたり、光学窓の表面にレーザパルスを照射して清浄化する等の対策が検討されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】S. Gupta, et al. “lens/window-fouling mitigation in laser ignited reciprocating”, OPTICS and PHOTONICS International Congress 2018, LIC5‐6, Yokohama, Japan, 2018, April 25-27
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述した問題を解決するもので、新規で有用な光学窓の清浄化を行う装置、エンジンおよび清浄化方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、光学窓の表面を清浄化する装置であって、上記光学窓の内部に設けられ、該光学窓を形成する誘電性材料に覆われる第１の電極と、上記光学窓の周囲に設けられ、該光学窓の少なくとも一方の側の表面に露出する第２の電極と、上記第１の電極と第２の電極との間に電気的に接続された電源と、上記第１の電極と上記第２の電極との間に高周波あるいはパルス状の電圧を印加して、上記光学窓の上記表面に沿って誘電体バリア放電を発生させる上記電源を制御する制御部と、を備える上記装置が提供される。【０００６】
上記態様によれば、第１の電極と第２の電極との間に高周波あるいはパルス状の電圧を印加して、光学窓の表面に沿って誘電体バリア放電を発生させるように電源を制御部することで、誘電体バリア放電によってラジカルおよび誘起気流が発生し、ラジカルおよび誘起気流によって光学窓の表面の汚れを除去して清浄化することができる。【０００７】
本発明の他の態様によれば、レーザによって燃焼室内の混合気の着火を行うエンジンであって、レーザ源と、そのレーザ源からレーザを上記燃焼室内に導入する誘電性材料からなる光学窓と、上記態様の光学窓の表面を清浄化する装置と、を備える、上記エンジンが提供される。【０００８】
上記態様によれば、上記装置によって誘電体バリア放電を発生させ、それによって発生するラジカルおよび誘起気流によってレーザを導入する光学窓の燃焼室側の表面の汚れを除去でき、その結果、レーザによる混合気の点火を安定して行うことができ、エンジンの安定した運転が可能となる。【０００９】
本発明のその他の態様によれば、レーザによって燃焼室内の混合気の着火を行うエンジンの上記レーザを導入する光学窓の表面を上記態様の光学窓の表面を清浄化する装置によって清浄化する方法であって、上記エンジンの動作時の排気行程中に上記第１の電極と上記第２の電極との間に高周波あるいはパルス状の電圧を印加して、上記光学窓の上記表面に沿って誘電体バリア放電を発生させるように上記電源を制御するステップを含む、上記方法が提供される。【００１０】
上記態様によれば、エンジンの排気行程中に誘電体バリア放電を発生するように制御することで、エンジンの動作中に誘電体バリア放電によって発生するラジカルおよび誘起気流によって光学窓の燃焼室側の表面の汚れを除去でき、誘電体バリア放電に伴って発生する燃焼に影響を与える中間化学種を排出して安定したエンジンの運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る清浄化装置の構成を示すための図であり、レーザ点火プラグの概略構成を示す（ａ）断面図および（ｂ）燃焼室側から見た図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る清浄化装置の構成を示すための図であり、レーザ点火プラグの光学窓の部分を拡大して示す（ａ）断面図および（ｂ）燃焼室側から見た図である。
【図４】本発明のその他の実施形態に係る清浄化装置の構成を示すための図であり、レーザ点火プラグの光学窓の部分を拡大して示す（ａ）断面図および（ｂ）燃焼室側から見た図である。
【図５】効果確認実験に用いた誘電体バリア放電プラグの（ａ）断面図および（ｂ）燃焼室側から見た図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は効果確認実験における光学窓に相当する誘電体部材の表面の汚れの変化を示す写真である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、粒子状の模擬汚れに対する効果確認実験における光学窓に相当する誘電体部材の表面の汚れの変化を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。なお、図面間において共通する要素については同じ符号を付し、その要素の詳細な説明の繰り返しを省略する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンの概略構成を示す図である。
【００１４】
図１を参照するに、エンジン１０は、シリンダヘッド部１１に吸気ポート２０と排気ポート２１とレーザ点火プラグ３０とを有し、さらに、レーザ点火プラグ３０に導入されるパルスレーザのレーザ源４０とレーザ点火プラグ３０の清浄化装置（後述する）に高圧高周波信号を供給する高周波電源５０とレーザ源４０および高周波電源５０を制御する制御部６０とを有している。
【００１５】
シリンダヘッド部１１において、吸気ポート２０はシリンダヘッド部１１に設けられ吸気管２４が接続される。吸気管２４には、燃料を気化して空気と混合し、混合気を形成する気化器（不図示）が接続される。排気ポート２１はシリンダヘッド部１１に設けられ排気管２５が接続される。混合気は、吸気管２４を介して吸気バルブ２２の開動作およびピストン１３の下降により吸気ポート２０から燃焼室１２に供給される。混合気はピストン１３の上昇により圧縮され、レーザ点火により燃焼が発生する。燃焼後は、排気バルブ２３の開動作およびピストン１３の上昇により排気ポート２１から燃焼によって生成されたすす（煤）や、炭化水素類、酸類、アルデヒド類、フェノール類等のガス、水蒸気、粒子状物質等が排気される。この際、燃焼室１２に面する内壁やレーザ点火プラグ３０の光学窓にすすや粒子状物質が付着する。
【００１６】
なお、エンジン１０は、気化器の代わりに吸気管２４内に燃料を噴射するポート噴射法を用いて混合気を形成してもよく、燃焼室１２内に燃料を噴射する直噴法を用いて燃焼室１２内で混合気を形成してもよい。
【００１７】
図２は、本発明の実施形態に係る清浄化装置の構成を示すための図であり、レーザ点火プラグの概略構成を示す（ａ）断面図および（ｂ）燃焼室側から見た図である。なお、図２では、図１に示されている要素の一部を図示の便宜のため省略している。
【００１８】
図２を図１と合わせて参照するに、レーザ点火プラグ３０は、シリンダヘッド部１１に配置され、支持金具３４の内部に、レーザ源４０からのパルスレーザを集光する集光部３１と、燃焼室１２に露出して集光部３１を燃焼室１２から隔離し、集光されたパルスレーザを透過する光学窓３２とを有する。レーザ源４０からパルスレーザが供給され集光部３１で集光され光学窓３２を透過したパルスレーザが燃焼室１２内の混合気を点火する。パルスレーザの出射タイミングは、レーザ源４０に信号通信可能に接続される制御部６０によって制御される。制御部６０は、例えば、ピストン１３と連動するクランク１４のクランク角検出部６１からのクランク角の情報を取得して点火タイミングを制御する。レーザ源４０は、例えば、ＹＡＧレーザを用いることができるが特に限定されない。なお、集光部３１はレーザ源４０側に設けてもよい。
【００１９】
光学窓３２には、その内部で、燃焼室１２側の表面３２ａに近い部分に第１電極３３が設けられる。光学窓３２の周囲には、第２電極３４ａが燃焼室１２に露出して設けられる。第２電極３４ａは、本実施形態ではレーザ点火プラグ３０の支持金具３４の燃焼室１２側に露出する部分である。レーザ点火プラグ３０は、紙面の上下方向に延びる（図示するｚ方向に平行な）軸線に対して回転体の形状を有する。
【００２０】
光学窓３２は、パルスレーザを透過すると共に誘電性を有する材料から形成されている。光学窓３２は、エンジン１０においては、混合気の燃焼により温度が上昇するため、耐熱性も有することが好ましく、例えば、サファイアを用いることができる。光学窓３２は、厚さ（ｚ方向）が例えば１０ｍｍであり、直径（ｘ−ｙ平面）が例えば１０ｍｍである。光学窓３２は支持金具に保持される。光学窓３２は、第１電極３３をｚ方向の上下から第１電極３３を挟むように２つの部材から構成してもよい。例えば、光学窓３２に第１電極３３を埋め込むように成形し難い材料の場合、例えば光学窓３２にサファイアを用いた場合に好ましく適用できる。
【００２１】
第１電極３３は、パルスレーザを透過すると共に導電性を有する材料から形成されており、例えば、透明導電膜と称する材料であり、酸化インジウム（ＩｎＯ2）、酸化スズ（ＳｎＯ2）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）の少なくとも一つを主成分とする材料、あるいはそれらの混合材料を用いることができ、例えば、ＩＴＯ（スズをドープしたＩｎＯ2）、ＡＺＯ（アルミニウム（Ａｌ）をドープしたＺｎＯ）、ＩＺＯ（登録商標）（ＩｎＯ2−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（ガリウム（Ｇａ）をドープしたＺｎＯ）、ＡＴＯ（アンチモン（Ｓｂ）をドープしたＳｎＯ2））などを用いることができる。第１電極３３は、例えば円盤状の形状を有し、厚さ（ｚ方向）は例えば、１μｍ〜５００μｍであり、直径（ｘ−ｙ平面）は、例えば３ｍｍ〜３０ｍｍであり光学窓３２よりも小さく形成されることが好ましい。第１電極３３は、光学窓３２の燃焼室１２側の表面３２ａから例えば５０μｍ〜３０００μｍの範囲の距離に配置されており、燃焼室１２に露出しないように光学窓３２の誘電性材料により覆うように形成されている。この第１電極３３を覆う燃焼室１２の光学窓３２の誘電性材料にサファイアを用いることが好ましい。第１電極３３は、パルスレーザが入光する軸に対して垂直な面において光学窓３２の中央部に配置されることが好ましい。
【００２２】
第２電極３４ａは、本実施形態では、レーザ点火プラグ３０の支持金具３４の燃焼室側に露出する円環状部分であり、金属材料、特に耐熱性の良好な材料、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼を用いることができる。第２電極３４ａは、内径は例えば３ｍｍ〜３０ｍｍであり光学窓３２の直径に応じて選択される。第２電極３４ａは、高周波電源５０に電気的に接続されるが、第２電極３４ａは、シリンダヘッド部１１に接触して電気的に接続されているので、エンジンブロックを介して接地されるように構成することが好ましい。
【００２３】
第１電極３３には、配線３６が接続され、光学窓および支持金具の配線用孔３４ｂを通じて外部の高周波電源５０と電気的に接続される。これにより、第１電極３３は高周波電源５０に電気的に接続され、第２電極３４ａは、例えば、シリンダヘッド部１１を介してアース（不図示）に接続されており、高周波電源５０もアース（不図示）に接続されている。高周波電源５０は、高周波あるいはパルス状の高電圧信号を供給可能な電源であれば特に限定されない。この高電圧信号は、高周波あるいはパルス状であり、周波数が、電源の装置コストを考慮した実用的な観点から、０．０５ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚに設定されることが好ましく、電圧が０．１ｋＶ〜１００ｋＶに設定されることが好ましい。制御部６０により高周波電源５０の高電圧信号を制御して第１電極３３と第２電極３４ａとの間に印加して、第１電極３３に近接する光学窓３２の燃焼室１２側の表面３２ａと第２電極３４ａとの間に誘電体バリア放電ＰＬ(Dielectric Barrier Discharge)が発生する。なお、配線用孔３４ｂは、絶縁材料により充填されてもよい。
【００２４】
このように、本実施形態に係る清浄化装置は、パルスレーザを導入する光学窓３２の内部に設けられ、光学窓３２を形成する誘電性材料に覆われる第１電極３３と、光学窓３２の周囲に設けられ燃焼室１２側の表面に露出する第２電極３４ａと、第１電極３３と第２電極３４ａとの間に電気的に接続された高周波電源５０を含み、第１電極３３と第２電極３４ａとの間に高周波電源５０によって高周波あるいはパルス状の電圧を印加して、燃焼室１２に露出している第２電極３４ａと第１電極３３に近い表面３２ａとの間に、表面３２ａに沿って誘電体バリア放電ＰＬを発生させる（この処理を以下、「清浄化処理」とも称する）。この誘電体バリア放電ＰＬによって、燃焼室１２内の気体がイオン化され、ラジカルが発生し、誘起気流が発生する。ラジカルが光学窓３２の表面３２ａの汚れ、例えば、デポジットやカーボンと反応して気化して誘起気流により燃焼室１２に拡散し、無機粒子等の粒子状の汚れが誘起気流によって表面３２ａから燃焼室１２に飛散する。それによって光学窓３２の表面３２ａが清浄化される。また、第１電極３３は、パルスレーザを透過する材料から形成されているので、パルスレーザ強度の低下を抑制することができる。
【００２５】
光学窓３２の清浄化処理は、エンジン停止時、つまりエンジンが動作していない時、例えば、エンジンの始動前、動作していたエンジンの停止後に行うことができ、あるいは、エンジンの動作時にも行うことができる。
【００２６】
光学窓３２の表面３２ａに付着した無機粒子を除去する場合は、後述する効果確認実験により明らかになるが、１００ミリ秒の時間幅の１回の誘電体バリア放電による誘起気流により除去可能である。このことから、エンジン停止時に行うことができ、また、エンジン動作時に無機粒子を除去する清浄化処理が可能である。エンジン動作時に行う場合は、下記に説明するように、排気行程中に清浄化処理を行うことが好ましい。
【００２７】
光学窓３２の表面３２ａに付着したデポジットやカーボンを除去する場合は、後述する効果確認実験により、無機粒子の場合よりも除去しにくいことが明らかになった。このことから、エンジン停止時に比較的長い時間連続して清浄化処理を行うことが好ましい。
【００２８】
また、エンジン動作時の排気行程において清浄化処理を行い、さらに好ましくは繰り返し複数回清浄化処理を行うことがさらに好ましい。エンジンの排気行程におけるピストンが下死点から上死点への移動中に誘電体バリア放電を行うことで光学窓の表面の清浄化をエンジン動作中に行うことができ、その上、誘電体バリア放電に伴って発生する燃焼に影響を与える中間化学種が排出され、吸気行程に燃焼室１２内に残存して圧縮行程および燃焼行程における燃焼の悪影響を低減あるいは防止することができる。
【００２９】
レーザ点火プラグ３０は、燃焼室１２に突出しないように、さらにはシリンダヘッド部の燃焼室側の表面にフラッシュマウント化されて配置されることが好ましい。これにより、レーザ点火プラグ３０の燃焼室１２側に露出する形状による混合気の流れの乱れを低減できる。
【００３０】
本実施形態によれば、第１電極３３と第２電極３４ａとの間に高周波電源５０によって高周波あるいはパルス状の電圧を印加して、光学窓３２の表面３２ａに沿って誘電体バリア放電ＰＬを発生させ、この誘電体バリア放電ＰＬによってラジカルおよび誘起気流が発生されてラジカルおよび誘起気流によって表面３２ａの汚れを除去して清浄化することができる。
【００３１】
図３は、本発明の他の実施形態に係る清浄化装置の構成を示すための図であり、レーザ点火プラグの光学窓の部分を拡大して示す（ａ）断面図および（ｂ）燃焼室側から見た図である。図３（ａ）および（ｂ）を参照するに、レーザ点火プラグ１３０は、光学窓３２の内部に、第１電極１３３が、レーザの入射する軸に対して垂直な面（ｘ−ｙ面）において、中央部１３３ａの方がその周囲１３３ｂよりも光学窓３２の表面３２ａに近接した形状を有する。この構成により、高周波電源５０によって配線３６を介して高周波電圧が印加されると、光学窓３２の表面３２ａにおいて、第１電極１３３の中央部１３３ａに対向する領域と第１電極１３３の周辺部１３３ｂに対向する領域の電界強度がより均一になり、光学窓３２の表面３２ａの周辺部から中央部に亘って誘電体バリア放電ＰＬがより均一に発生し、表面３２ａの周辺部だけでなく中央部の汚れを除去し易くなる。なお、第１電極１３３は図２に示した第１電極３３に対して形状が異なっている点が相違し、それ以外の構成は例えば同様である。を使用して説明した上記の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００３２】
図４は、本発明のその他の実施形態に係る清浄化装置の構成を示すための図であり、レーザ点火プラグの光学窓の部分を拡大して示す（ａ）断面図および（ｂ）燃焼室側から見た図である。図４（ａ）および（ｂ）を参照するに、レーザ点火プラグ２３０は、光学窓３２の内部に、中央部に第１電極２３３と、第１電極２３３を囲むように配置された第３電極２３５とが設けられている。第３電極２３５は、第１電極２３３と第２電極３４ａとは電気的に接続されておらず、電気的に浮いた状態である。
【００３３】
第１電極２３３と第２電極３４ａとの間に図１および図２に示した高周波電源５０によって高周波あるいはパルス状の電圧を印加すると、第３電極２３５が第１電極２３３と第２電極３４ａとの間で静電的な相互作用をする。このとき電気的には浮遊している第３電極２３５は誘電体バリア放電が第２電極３４ａから中央部に向かって成長する初期に埋め込み電極としての役割を果たすが，誘電体バリア放電ＰＬが大きく進展した際には電気的に浮遊していることから，第１電極に比べ放電を誘引する効果が小さくなるため，誘電体バリア放電ＰＬが光学窓３２の表面３２ａの周辺部から中央部に亘って発生する。このため第１電極２３３の直径を図２に示した実施形態の第１電極３３の直径よりも小さくできる。これにより、光学窓３２の表面３２ａの中央部まで誘電体バリア放電ＰＬが広がり易くなり、中央部の汚れの除去がし易くなる。
【００３４】
次に、本発明の実施形態に係る清浄化装置の効果確認の実験について説明する。この実験では、誘電体バリア放電プラグ（以下、「ＤＢＤプラグ」とも称する。）を用いてその燃焼室側の表面に模擬汚れを付着させて誘電体バリア放電を発生させた。
【００３５】
図５は、効果確認実験に用いた誘電体バリア放電プラグの（ａ）断面図および（ｂ）燃焼室側から見た図である。図５（ａ）および（ｂ）を先の図２と合わせて参照するに、ＤＢＤプラグ３３０は、第１電極に相当する中心電極３３３ａと、第２電極に相当する円環状電極３３４ａと、光学窓３２に相当する誘電体部材３３２とを有し、中心電極３３３ａと円環状電極３３４ａとの間に高周波電圧を印加することで燃焼室に露出する誘電体部材３３２の表面に誘電体バリア放電を発生させた。
【００３６】
［効果確認実験１：燃焼室内のすす状の汚れ］
図６（ａ）〜（ｃ）は効果確認実験における光学窓に相当する誘電体部材の表面の汚れの変化を示す写真である。図６（ａ）〜（ｃ）を参照するに、ＤＢＤプラグ３３０をエンジンのシリンダヘッド部に取り付け、点火プラグにより従来のエンジンの運転を行って、誘電体部材３３２の表面（光学窓３２の表面３２ａに相当）にすす状の汚れを蓄積させた状態を図６（ａ）に示している。外環の最も黒い部分が円環状電極３３４ａでありその内側が誘電体部材３３２の表面である。
【００３７】
次いで、ＤＢＤプラグ３３０の中心電極３３３ａと円環状電極３３４ａとの間に電圧１０ｋＶ、周波数１５ｋＨｚの高圧高周波信号を１５秒間印加した後の状態を図６（ｂ）に示している。これによれば、誘電体部材３３２の表面の周辺部つまり円環状電極３３４ａに近い部分が白くなっており、その部分のすす状の汚れが除去されていることが分かる。
【００３８】
次いで、ＤＢＤプラグ３３０の中心電極３３３ａと円環状電極３３４ａとの間に電圧１０ｋＶ、周波数１５ｋＨｚの正弦波をバースト２０ｍ秒幅のバースト状としてバーストの周波数を５Ｈｚとした高圧高周波信号を１８分間印加した後の状態を図６（ｃ）に示している。これによれば、誘電体部材３３２の表面のほぼ全体の汚れが除去されていることが分かる。
【００３９】
以上のことから、ＤＢＤプラグ３３０による誘電体バリア放電により誘電体部材３３２の表面の燃焼室内のすす状の汚れが除去できることが分かった。
【００４０】
［効果確認実験２：粒子状の模擬汚れ］
図７（ａ）および（ｂ）は、粒子状の模擬汚れに対する効果確認実験における光学窓に相当する誘電体部材の表面の汚れの変化を示す写真である。図７（ａ）および（ｂ）を参照するに、着色した多孔質シリカ（平均粒径：数μｍ）を燃焼室内での粒子状の汚れの模擬汚れとして、ＤＢＤプラグ３３０の誘電体部材３３２の表面に付着させた。この状態を図７（ａ）に示している。外環の最も黒い部分が円環状電極３３４ａでありその内側が誘電体部材３３２の表面であり、その表面に黒っぽく多孔質シリカが付着している。
【００４１】
次いで、ＤＢＤプラグ３３０の中心電極３３３ａと円環状電極３３４ａとの間に電圧１０ｋＶ、周波数１５ｋＨｚの高圧高周波信号を１００ｍ秒間印加した後の状態を図７（ｂ）に示している。これによれば、誘電体部材３３２の表面の全体の多孔質シリカが除去されていることが分かる。
【００４２】
以上のことから、ＤＢＤプラグ３３０による誘電体バリア放電により誘電体部材３３２の表面の燃焼室内の粒子状の汚れが除去できることが分かった。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。図２〜４で示したレーザ点火プラグ３０、１３０、２３０は、小型のレーザ源を組み込んでもよく、また、集光部３１は省略してもよい。
【００４４】
本発明は、上述したガソリンエンジンに加えてガスエンジンに適用することができ、さらに、本発明は、チャンバー内にレーザあるいは特定の波長の光を導入する半導体製造装置および半導体装置の検査装置に適用することができ、例えば、レーザを導入して被処理物に照射しアニールを行うレーザアニール処理装置や、チャンバー内の被測定物に外部からレーザを照射して深さや厚さ等を測定する装置に適用可能できることは言うまでもない。
【００４５】
なお、以上の説明に関してさらに実施形態として以下の付記を開示する。
（付記１）レーザを光学窓から導入して燃焼室内の混合気の着火を行うエンジンの光学窓の表面を清浄化する装置であって、
前記燃焼室側の光学窓の表面に該光学窓を形成する誘電性材料に覆われる第１の電極と、
前記光学窓の周囲に設けられ、該光学窓の前記燃焼室側の表面に露出する第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極との間に電気的に接続された電源と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に高周波あるいはパルス状の電圧を印加して、前記燃焼室側の光学窓の前記表面に沿って誘電体バリア放電を発生させるように前記電源を制御する制御部と、を備える前記装置。
【符号の説明】
【００４６】
１０      エンジン
１１      シリンダヘッド部
１１ａ    内壁
１２      燃焼室
１３      ピストン
２０      吸気ポート
２１      排気ポート
３０，１３０，２３０      レーザ点火プラグ
３１      集光部
３２      光学窓
３２ａ    光学窓の表面
３３，１３３，２３３      第１電極
３４      支持金具
３４ａ    第２電極
３４ｂ    配線用孔
３６      配線
５０      高周波電源
６０      制御部
６１      クランク角検出部
２３５    第３電極
【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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