排気ガス浄化装置
【課題】 誘電体間に放電電力の高いプラズマを発生させることにより、排気ガスを効果的に浄化することができる排気ガス浄化装置を提供すること。
【解決手段】 放電プラズマにより排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置１において、誘電体８を、排気ガスが通過するように間隔を空けて対向配置する。互いに向き合う誘電体８の間には、波状に起伏し、プラズマを発生させるための電圧が印加される主電極９を、その頂点１５が誘電体８の対向面１１に当接するように配置する。そして、対向面１１において、隣接する頂点１５の間に補助電極１４を配置する。
【解決手段】 放電プラズマにより排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置１において、誘電体８を、排気ガスが通過するように間隔を空けて対向配置する。互いに向き合う誘電体８の間には、波状に起伏し、プラズマを発生させるための電圧が印加される主電極９を、その頂点１５が誘電体８の対向面１１に当接するように配置する。そして、対向面１１において、隣接する頂点１５の間に補助電極１４を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを発生させて排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排気ガスには、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）およびＰＭ（粒子状物質）などの物質が含有されている。
【０００３】
従来、このような排気ガスを、プラズマを発生させて浄化する装置が知られており、例えば、内燃機関の排気管の途中に設けられた排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この排気浄化装置は、耐熱性絶縁体により形成された流路構造体と、流路構造体の内部に埋め込まれ、外部端子との接続部のみが露出した放電電極とを備えている。
【０００５】
流路構造体は、複数個積層され、各流路構造体間に放電電極が位置した状態で、絶縁性のハウジング内に収納されている。また、流路構造体には、排気ガスが通過する複数の流路が１列に形成されている。各流路構造体の流路内には、それぞれ波板状の導電性耐熱金属からなる補助電極が収納されている。
【０００６】
上記の排気浄化装置では、流路構造体の各流路内に補助電極が配置されている。そのため、各流路構造体を挟んで対向する放電電極間に高電圧が印加されると、各流路内では、放電電極と補助電極との間に放電プラズマが発生する。これにより、各流路の内壁やそれにコーティングされた触媒が活性化して、各流路内を通過する排気ガスが浄化される。
【特許文献１】特開２００１−９２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、特許文献１に記載の排気浄化装置では、放電電極間に高電圧を印加しても、放電電力の高いプラズマ（強いプラズマ）を発生させることが困難である。そのため、排気ガスを効果的に浄化できないという不具合がある。
【０００８】
本発明の目的は、誘電体間に放電電力の高いプラズマを発生させることにより、排気ガスを効果的に浄化することができる排気ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の排気ガス浄化装置は、排気ガスが通過するように間隔を空けて対向配置された１対の誘電体と、波状に起伏し、互いに向き合う各前記誘電体の対向面に頂部が当接するように配置され、プラズマを発生させるための電圧が印加される主電極と、前記対向面の少なくとも一方において、隣接する前記頂部の間に配置された補助電極とを備えることを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、１対の誘電体の対向面の少なくとも一方において、主電極における隣接する頂部の間に補助電極が備えられている。そのため、放電電力の高いプラズマを誘電体間（排気ガスの通過する部分）に発生させることができる。その結果、排気ガスを効果的に浄化することができる。
【００１１】
また、本発明の排気ガス浄化装置では、前記補助電極が、排気ガスの流れ方向上流側に配置されていることが好適である。
【００１２】
排気ガスの浄化が長期にわたって行なわれると、誘電体における排気ガスの上流側に排気ガス中のＰＭが堆積し、排気ガスの浄化性能が低下する場合がある。
【００１３】
これに対し、この構成では、排気ガスの流れ方向上流側に発生するプラズマの放電電力を高くすることができるので、誘電体にＰＭが堆積しても、ＰＭを効率よく除去することができる。その結果、排気ガスを一層効果的に浄化することができる。
【００１４】
また、本発明の排気ガス浄化装置では、前記補助電極が、排気ガスの流れ方向上流側から下流側へ向かって複数形成されており、相対的に上流側に形成される前記補助電極の厚さと、相対的に下流側に形成される前記補助電極の厚さとが異なることが好適である。
【００１５】
この構成では、補助電極が複数形成されているため、ＰＭの堆積を効果的に抑制することができる。しかも、相対的に上流側に形成される補助電極の厚さと、相対的に下流側に形成される補助電極の厚さとが異なるので、例えば、相対的にＰＭの堆積しやすい上流側で補助電極の厚さを大きくすることにより、上流側でＰＭを効率よく除去しつつ、相対的にＰＭの堆積しにくい下流側で補助電極の厚さを小さくすることにより、補助電極のコストを低減することができる。
【００１６】
さらに、本発明の排気ガス浄化装置では、前記主電極がメッシュ状に形成されていることが好適である。
【００１７】
この構成では、主電極がメッシュ状であるため、排気ガス中のＰＭを主電極により効率よく捕捉することができる。そして、捕捉されたＰＭを、プラズマにより燃焼させて除去することができる。その結果、排気ガスをより一層効果的に浄化することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の排気ガス浄化装置によれば、放電電力の高いプラズマを誘電体間（排気ガスの通過する部分）に発生させることができる。その結果、排気ガスを効果的に浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の概略断面図である。
【００２０】
排気ガス浄化装置１は、例えば、自動車のディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される、ＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）が含有される排気ガスを浄化する装置であって、エキゾーストパイプ（図示せず）などの排気流路の一部として設けられる。
【００２１】
排気ガス浄化装置１は、排気流路の一部を形成する流路形成管２と、流路形成管２内に放電プラズマを発生させるプラズマ反応器３と、プラズマ反応器３に電力を供給するパルス電源４とを備えている。
【００２２】
流路形成管２は、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されており、略四角筒状の角管５と、角管５の長手方向両端部に接続され、当該両端部から角管５の長手方向外側に向かって窄む錐形の１対の錐管６とを有している。
【００２３】
各錐管６は、互いに対称に形成されている。各錐管６における角管５の反対側には、流路形成管２をエキゾーストパイプ（図示せず）に接続するための略円筒状の円管７が接続されている。
【００２４】
流路形成管２は、一方の円管７がエキゾーストパイプ（図示せず）における排気ガスの流れ方向上流側に接続され、他方の円管７がエキゾーストパイプ（図示せず）における排気ガスの流れ方向下流側に接続されることにより、エキゾーストパイプの上流側と下流側との間に介在される。
【００２５】
プラズマ反応器３は、複数の誘電体８と、プラズマを発生させるための電圧が印加される主電極９とを備えている。
【００２６】
誘電体８は、例えば、板状に形成されており、その厚さは、例えば、０．５〜３ｍｍである。
【００２７】
誘電体８を構成する材料としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）などの低誘電率材料、例えば、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）、ＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）、Ｂａ（Ｓｒ）ＴｉＯ３（チタン酸バリウムストロンチウム）、ＣａＴｉＯ３（チタン酸カルシウム）、ＣａＺｒＯ３（ジルコニウム酸カルシウム）、ＳｒＺｒＯ３（ジルコニウム酸ストロンチウム）、ＢａＣｅＯ３（セリウム酸バリウム）、ＰｂＴｉＯ３（チタン酸鉛）、（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ３（チタン酸鉛ランタン）、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３（チタンジルコニウム酸鉛）ＰｂＮｂ２Ｏ６（ニオブ酸鉛）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２（チタン酸ビスマス）、Ｂｉ（Ｎｉ、Ｔｉ）Ｏ３（ニッケルチタン酸ビスマス）などの高誘電率材料が挙げられる。
【００２８】
主電極９は、仮想線１０を高さの基準として、一定の振幅および一定の波長で上下に起伏する三角波状に形成されている。つまり、主電極９は、仮想線１０から上下に一定の距離を隔てた位置において、上下交互に等間隔で配置される頂点１５を有する三角波状に形成されている。
【００２９】
主電極９における仮想線１０よりも上側の頂点１５Ｕと下側の頂点１５Ｌとの距離（頂点高さＨ）は、主電極９を三角波に見立てたときの振幅の約２倍の距離であり、例えば、０．５〜５ｍｍ、好ましくは、１〜３ｍｍである。
【００３０】
また、仮想線１０の上下各側において隣接する主電極９の頂点１５の間の距離（頂点距離Ｄ１）は、主電極９を三角波に見立てたときの波長の約１／２の距離であり、例えば、２〜１５ｍｍ、好ましくは、３〜７ｍｍである。
【００３１】
例えば、誘電体８および主電極９は、排気ガスが通過するように間隔を空けて積層された５枚の誘電体８の各間に、互いに向き合う各誘電体８の対向面１１に各頂点１５が当接するように主電極９が介在されることにより、積層構造体を形成している。
【００３２】
この積層構造体において、複数の主電極９は、それらを三角波に見立てたときにおける位相が同じである。したがって、最上方および最下方の誘電体８を除く３枚の誘電体８の対向面１１には、主電極９の頂点１５が、長手方向一方側から他方側へ向かって上下交互に当接される。
【００３３】
そして、積層構造体は、主電極９を三角波に見立てたときの波長方向が排気ガスの流れ方向になるように角管５内に収容されている。
【００３４】
主電極９には、積層方向下側から順に高電圧配線１２および接地配線１３が交互に接続されている。
【００３５】
主電極９に接続された高電圧配線１２は、１本に集約されてパルス電源４に接続されている。一方、主電極９に接続された接地配線１３は、１本に集約されて接地されている。
【００３６】
なお、図１では表れていないが、高電圧配線１２は、流路形成管２を貫通する部分（流路形成管２と接触する部分）において、例えば、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁体により被覆されている。これにより、高電圧配線１２と流路形成管２とは互いに絶縁されている。
【００３７】
上記した積層構造体において、各誘電体８間の空間に臨む１対の対向面１１には、複数の補助電極１４が設けられている。
【００３８】
複数の補助電極１４は、隣接する主電極９の頂点１５の間および、最上流側および最下流側の主電極９の頂点１５に隣接する位置に１つずつ、排気ガスの流れ方向上流側から下流側へ向かって上下交互に配置され、対向面１１の全域にわたって設けられている。
【００３９】
対向面１１における排気ガスの流れ方向中央よりも下流側領域に位置する下流側の補助電極１４Ｄの厚さは、その全部が同じ厚さであり、それらよりも上流側（上流側領域）に位置する上流側の補助電極１４Ｕの厚さよりも相対的に小さい。
【００４０】
一方、上流側の補助電極１４Ｕの厚さは、上流側の補助電極１４Ｕが配置される上流側領域において、排気ガスの流れ方向中央の電極の厚さを最大厚さとし、中央の電極から上流側および下流側の電極へ向かって段階的に厚さが小さくなり、最上流側および最下流側の電極の厚さが最小厚さとされている。
【００４１】
補助電極１４の具体的な厚さは、主電極９の頂点高さＨおよび頂点距離Ｄ１により異なるが、例えば、上流側の補助電極１４Ｕの最大厚さが０．８〜１ｍｍであり、最小厚さが０．５〜０．８ｍｍである。一方、上流側の補助電極１４Ｕの最小厚さよりも小さい下流側の補助電極１４Ｄの厚さは、例えば、０．１〜０．５ｍｍである。
【００４２】
パルス電源４は、例えば、内燃機関などの動作を制御する制御ユニット（図示せず）に電気的に接続されており、当該内燃機関の動作とリンクしてその動作が制御される。
【００４３】
図２は、図１に示す主電極の構造を説明するための積層構造体の要部拡大斜視図である。
【００４４】
主電極９は、金属製の線材からなる金属網を用いて、上記のように三角波状に形成されている。
【００４５】
線材を構成する金属としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、ニッケル、銅、タングステンなどが挙げられる。
【００４６】
そして、金属網を用いて主電極９を形成するには、例えば、まず、複数の金属製の線材を一方向に間隔を空けて整列させ、整列した線材に対して、他の複数の線材を一方向に直交する他方向に編み込むことにより金属網を形成する。次いで、金属網を、図１に示す上側の頂点１５Ｕが集合してなる上側の稜線１６Ｕおよび下側の頂点１５Ｌが集合してなる下側の稜線１６Ｌが形成されるように、繰り返して折り曲げる。このようにして、排気ガスの通過可能な多数の貫通孔１７が全域にわたって配列される網状（メッシュ状）の主電極９が形成される。
【００４７】
なお、金属網は、一方向に整列した線材上において、複数の線材を他方向に間隔を空けて整列させることにより一方向および他方向の線材を交差させ、各交点を溶接や接着剤などにより固定することにより形成されてもよい。また、貫通孔１７の形状は、金属網の編み方を変えることにより、長方形、三角形、ひし形などであってもよい。
【００４８】
そのように形成される主電極９は、稜線１６Ｕおよび稜線１６Ｌに沿う方向の長さ（幅）Ｗ１が、通電を防止する観点から、誘電体８の一辺の長さよりもやや短い。そして、主電極９は、誘電体８の下側の対向面１１Ｌに上側の稜線１６Ｕ（上側の頂点１５Ｕ）が当接するように、上側の対向面１１Ｕに下側の稜線１６Ｌ（下側の頂点１５Ｌ）が当接するように、誘電体８間に介在される。
【００４９】
また、主電極９において、排気ガスの流れ方向に向かって順に、対向面１１に対して傾斜して立ち上がる複数の部分は、排気ガス中のＰＭを捕捉するための捕集部１８である。
【００５０】
また、主電極９と誘電体８との間には、捕集部１８および対向面１１により区画され、補助電極１４が設けられる略三角柱状のギャップ１９が形成されている。
【００５１】
図３は、図１に示す補助電極の形状を説明するための誘電体の（ａ）平面図（ｂ）底面図である。
【００５２】
補助電極１４は、略四角板状に形成された誘電体８の各対向面１１において、長方形状の各電極が所定の間隔を空けて整列するストライプ状に形成されている。補助電極１４は、最上方の誘電体８の上面および最下方の誘電体８の下面を除く各誘電体８の上面および下面において、例えば、図３に示すように、積層構造体の積層方向上側の対向面１１Ｕ（図３（ａ）に示される対向面１１Ｕ）に９本、積層方向下側の対向面１１Ｌ（図３（ｂ）に示される対向面１１Ｌ）に１０本、合計１９本設けられている。また、最上方の誘電体８には、下側の対向面１１Ｌ（下面）にのみ１０本設けられ、最下方の誘電体８には、上側の対向面１１Ｕ（上面）にのみ９本設けられている。
【００５３】
各補助電極１４の長さＬは、例えば、ギャップ１９（図２参照）の長手方向の長さと同じ長さであり、具体的には、１００〜２００ｍｍである。したがって、補助電極１４は、ギャップ１９の長手方向一端から他端まで至るように設けられる。
【００５４】
また、補助電極１４の幅Ｗ２は、主電極９の頂点距離Ｄ１（図１参照）により異なるが、例えば、０．５〜２ｍｍである。
【００５５】
また、隣接する補助電極１４間の間隔Ｄ２は、例えば、１〜４．５ｍｍである。また、誘電体８の対向面１１に対する補助電極１４の総面積は、例えば、５〜７０％である。
【００５６】
補助電極１４は、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅、タングステン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、カーボンなどの導電材料を用いて形成されている。
【００５７】
補助電極１４を対向面１１上に形成するには、例えば、上記した導電材料を、特開２００５−７９５０４号公報に記載されている、スクリーン印刷法、スプレーコート法、バーコート法、ロールコート法、インクジェット方式、また、無電解めっき法などの公知の方法により、対向面１１上に上記パターンで塗布し、乾燥させる。
【００５８】
以上説明した排気ガス浄化装置１では、内燃機関などの稼動にともない、高電圧配線１２を介して主電極９にパルス電圧が印加される。
【００５９】
印加されるパルス電圧の条件は、排出される排気ガスの圧力により異なるが、パルスピーク電圧Ｖｐが、例えば、４〜２０ｋＶである。また、パルス繰返し周波数ｆｐが、例えば、１０〜３００Ｈｚである。
【００６０】
パルス電圧の印加により、各主電極９における上側の稜線１６Ｕおよび下側の稜線１６Ｌ付近に電荷が集中する。そして、電荷の集中した部分から電子が誘電体８間を通過する排気ガス中に放出されて、荷電粒子（イオンや電子）や遊離基（ラジカル）などの活性種を含む放電プラズマがギャップ１９内に発生する。この放電プラズマ中の活性種によってＰＭが酸化分解（燃焼）されて、排気ガスが浄化される。
【００６１】
さらに、この排気ガス浄化装置１では、対向面１１において隣接する主電極９の頂部としての頂点１５（稜線１６）の間に１つずつ、つまり、各ギャップ１９内の対向面１１に１つずつ補助電極１４が備えられている。そのため、放電電力の高い放電プラズマをギャップ１９内に発生させることができる。その結果、排気ガスを効果的に浄化することができる。
【００６２】
また、排気ガス浄化装置１では、補助電極１４が、排気ガスの流れ方向上流側から下流側へ向かって対向面１１の全域に配置されており、下流側の補助電極１４Ｄの厚さが上流側の補助電極１４Ｕの厚さよりも相対的に小さい。
【００６３】
排気ガスの浄化が長期にわたって行なわれると、誘電体８における排気ガスの上流側に排気ガス中のＰＭが堆積し、排気ガスの浄化性能が低下する場合がある。
【００６４】
これに対し、上記のような構成では、補助電極１４が対向面１１の全域に複数配置されているため、対向面１１の全域にわたってＰＭの堆積を抑制することができる。しかも、相対的にＰＭの堆積しやすい上流側の補助電極１４Ｕの厚さを大きくすることにより、上流側でＰＭを効率よく除去しつつ、相対的にＰＭの堆積しにくい下流側の補助電極１４Ｄの厚さを小さくすることにより、補助電極１４のコストを低減することができる。
【００６５】
さらに、上流側の補助電極１４Ｕが、上流側の補助電極１４Ｕが配置されている領域において、排気ガスの流れ方向中央の電極の厚さを最大厚さとし、中央の電極から上流側および下流側の電極へ向かって段階的に厚さが小さくなり、最上流側および最下流側の電極の厚さが最小厚さとされている。
【００６６】
最上流側に向かって補助電極１４の厚さを段階的に小さくすることにより、最上流側により近い補助電極１４にＰＭが堆積して当該補助電極がコートされてしまうことを抑制することができる。その一方で、中央の補助電極１４およびその付近の補助電極１４の厚さを大きくすることにより、これらの電極でＰＭを効率よく除去することができる。また、最下流側に向かって補助電極１４の厚さを段階的に小さくすることにより、補助電極１４のコストを一層低減することができる。
【００６７】
また、排気ガス浄化装置１では、主電極９が、多数の貫通孔１７が全域にわたって配列される網状（メッシュ状）に形成されている。そのため、排気ガスの流れ方向に対向する主電極９の捕集部１８によりＰＭを効率よく捕捉し、酸化分解（燃焼）させて除去することができる。その結果、排気ガスをより一層効果的に浄化することができる。
【００６８】
図４は、図１の実施形態の変形例に適用される誘電体の（ａ）平面図（ｂ）底面図である。図４において、図３に示す各部に対応する部分には、それらの各部と同一の参照符号を付している。
【００６９】
この誘電体８には、上側の対向面１１Ｕおよび下側の対向面１１Ｌのそれぞれの上流側にのみ、補助電極１４が設けられている。例えば、図４に示すように、補助電極１４は、上側の対向面１１Ｕに３本、下側の対向面１１Ｌに３本、合計６本設けられている。
【００７０】
補助電極１４を対向面の上流側にのみ設けることにより、排気ガスの流れ方向上流側に発生する放電プラズマの放電電力を高くすることができる。そのため、上流側の誘電体８に堆積するＰＭを効率よく除去することができる。その結果、排気ガスを一層効果的に浄化することができる。また、下流側の補助電極１４が省略されるので、補助電極１４のコストを低減することもできる。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜設計を変形することができる。
【００７２】
例えば、補助電極１４は、長方形状でなく、例えば、ドット状、三角形状、円状などであってもよい。
【００７３】
また、主電極９を三角波に見立てたときの波長は、一定でなくてもよく、例えば、排気ガスの上流側の波長が下流側の波長よりも相対的に大きくなっていてもよい。
【００７４】
また、主電極９の形状は、三角波状でなく、正弦波状、余弦波状、のこぎり波状であってもよい。さらに、波状に起伏していれば、例えば、図５に示すように、金属網に規則的もしくは不規則的に凹部２０および凸部２１が設けられた三次元曲面状の主電極２２であってもよい。この場合、主電極２２は、凸部２１が誘電体８の対向面１１に当接するように、誘電体８間に配置される。したがって、補助電極は、対向面１１と凹部２０とにより区画されるギャップ内に設けられる。
【００７５】
また、主電極９は、ステンレス鋼などの金属板からなる波状であってもよく、また、金属板の表面に、部分的に尖る突出部が形成されていてもよい。
【００７６】
また、補助電極１４は、例えば、図６に示すように、長さＬがギャップ１９（図２参照）の長手方向の長さの約１／２の大きさとされることにより、対向面１１において部分的に配置されてもよい。
【００７７】
本発明の排気ガス浄化装置の用途としては、例えば、ディーゼル機関から排出される排気ガスの浄化、化学プラントから排出される排気ガスの浄化などが挙げられる。
【実施例】
【００７８】
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
実施例１
図１に示す排気ガス浄化装置１と同様の構成の排気ガス浄化装置を組立てた。なお、主電極、誘電体および補助電極としては、以下のものを用いた。
【００７９】
主電極： ステンレス鋼線材からなる金属網を用いて形成した電極（頂点高さＨ＝１．６ｍｍ 頂点距離Ｄ１＝５ｍｍ）
誘電体： 平板アルミナ誘電体
補助電極：平板アルミナ誘電体にタングステンをスクリーン印刷法により塗布・乾燥して形成した電極（厚さ＝０．３ｍｍ 長さＬ＝１１０ｍｍ 幅Ｗ２＝１ｍｍ 各電極間の間隔Ｄ２＝４ｍｍ 誘電体の対向面に対する総面積＝３０％）
比較例１
補助電極を省略したこと以外は、実施例１と同様の構成を有する排気ガス浄化装置を組立てた。
比較例２
図７に示す排気ガス浄化装置２３と同様の構成の排気ガス浄化装置を組立てた。図７において、排気ガス浄化装置２３は、板状の誘電体２４と、誘電体２４の内部に埋め込まれた板状の主電極２５と、一定の振幅および一定の波長で上下に起伏する三角波状の補助電極２６とを有している。
【００８０】
誘電体２４、主電極２５および補助電極２６は、排気ガスが通過するように間隔を空けて積層された誘電体２４の各間に、互いに向き合う各誘電体２４の対向面２７に各頂点２８が当接するように補助電極２６が介在されることにより、積層構造体を形成している。そして、この積層構造体が、角管５内に収容されている。主電極２５には、積層方向下側から順に接地配線２９および高電圧配線３０が交互に接続されている。
【００８１】
なお、図７において、図１に示す各部に対応する部分には、それらの各部と同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８２】
また、比較例２において、主電極、誘電体および補助電極としては、以下のものを用いた。
【００８３】
主電極： ステンレス鋼板からなる電極
誘電体： 平板アルミナ誘電体
補助電極：ステンレス鋼線材からなる金属網を用いて形成した電極
比較例３
図８に示す排気ガス浄化装置３１と同様の構成の排気ガス浄化装置を組立てた。図８において、排気ガス浄化装置３１は、補助電極２６を省略したこと以外は、図７の排気ガス浄化装置２３と同様の構成を有する。
評価実験
実施例１および比較例１〜３の排気ガス浄化装置の主電極に対して、高電圧パルス電源（パルス電子社製）により電圧を印加し、浄化装置内に放電プラズマを発生させた。なお、電圧の印加条件は、パルスピーク電圧Ｖｐ＝０〜１２ｋＶ、パルス繰返し周波数ｆｐ＝１００Ｈｚとした。
１）放電電力測定
電圧プローブ、電流プローブ、オシロスコープを用いて計測した放電電圧・電流の値から放電電力を計算した。結果を図９に示す。
２）プラズマ分布測定
各浄化装置に発生した放電プラズマの放電写真を、ＣＣＤカメラにより撮影した。撮影した写真を図１０に示す。
考察
図９に示すように、ピーク電圧の増加量に対する、実施例１の放電電力の増加割合が比較例１〜３の放電電力の増加割合よりも高く、パルスピーク電圧Ｖｐの範囲が実用的な範囲である場合、実施例１の放電電力が比較例１〜３の放電電力よりも高いことが確認された。
【００８４】
また、図１０において、白く光っている部分が放電プラズマである。図１０を参照すると、実施例１では、放電プラズマが誘電体間において全体的に強く発生し、放電プラズマが均一に分布していることが確認された。一方、比較例２および比較例３では、放電プラズマが誘電体間において局所的に弱くしか発生しておらず、放電プラズマの分布が不均一であることが確認された。また、比較例１では、比較例２および比較例３よりも放電プラズマが強く発生しているものの、図９で示したように、実施例１よりも弱いことが確認された。
【００８５】
以上のように、この実施例により、本発明の排気ガス浄化装置によれば、誘電体間に放電電力の高いプラズマを発生させることができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の概略断面図である。
【図２】図１に示す主電極の構造を説明するためのプラズマ反応器の要部拡大斜視図である。
【図３】図１に示す補助電極の形状を説明するための誘電体の（ａ）平面図（ｂ）底面図である。
【図４】図１の実施形態の変形例に適用される誘電体の（ａ）平面図（ｂ）底面図である。
【図５】図１の実施形態の変形例に適用される主電極の概略斜視図である。
【図６】図１の実施形態の変形例に適用される誘電体の（ａ）平面図（ｂ）底面図である。
【図７】比較例２に係る排気ガス浄化装置の概略断面図である。
【図８】比較例３に係る排気ガス浄化装置の概略断面図である。
【図９】パルス電源のピーク電圧とプラズマ反応器の放電電力との間の関係を示すグラフである。
【図１０】各浄化装置内に発生する放電プラズマを撮影した写真である。
【符号の説明】
【００８７】
１ 排気ガス浄化装置
８ 誘電体
９ 主電極
１１ 対向面
１４ 補助電極
１５ 頂点
１７ 貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを発生させて排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排気ガスには、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）およびＰＭ（粒子状物質）などの物質が含有されている。
【０００３】
従来、このような排気ガスを、プラズマを発生させて浄化する装置が知られており、例えば、内燃機関の排気管の途中に設けられた排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この排気浄化装置は、耐熱性絶縁体により形成された流路構造体と、流路構造体の内部に埋め込まれ、外部端子との接続部のみが露出した放電電極とを備えている。
【０００５】
流路構造体は、複数個積層され、各流路構造体間に放電電極が位置した状態で、絶縁性のハウジング内に収納されている。また、流路構造体には、排気ガスが通過する複数の流路が１列に形成されている。各流路構造体の流路内には、それぞれ波板状の導電性耐熱金属からなる補助電極が収納されている。
【０００６】
上記の排気浄化装置では、流路構造体の各流路内に補助電極が配置されている。そのため、各流路構造体を挟んで対向する放電電極間に高電圧が印加されると、各流路内では、放電電極と補助電極との間に放電プラズマが発生する。これにより、各流路の内壁やそれにコーティングされた触媒が活性化して、各流路内を通過する排気ガスが浄化される。
【特許文献１】特開２００１−９２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、特許文献１に記載の排気浄化装置では、放電電極間に高電圧を印加しても、放電電力の高いプラズマ（強いプラズマ）を発生させることが困難である。そのため、排気ガスを効果的に浄化できないという不具合がある。
【０００８】
本発明の目的は、誘電体間に放電電力の高いプラズマを発生させることにより、排気ガスを効果的に浄化することができる排気ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の排気ガス浄化装置は、排気ガスが通過するように間隔を空けて対向配置された１対の誘電体と、波状に起伏し、互いに向き合う各前記誘電体の対向面に頂部が当接するように配置され、プラズマを発生させるための電圧が印加される主電極と、前記対向面の少なくとも一方において、隣接する前記頂部の間に配置された補助電極とを備えることを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、１対の誘電体の対向面の少なくとも一方において、主電極における隣接する頂部の間に補助電極が備えられている。そのため、放電電力の高いプラズマを誘電体間（排気ガスの通過する部分）に発生させることができる。その結果、排気ガスを効果的に浄化することができる。
【００１１】
また、本発明の排気ガス浄化装置では、前記補助電極が、排気ガスの流れ方向上流側に配置されていることが好適である。
【００１２】
排気ガスの浄化が長期にわたって行なわれると、誘電体における排気ガスの上流側に排気ガス中のＰＭが堆積し、排気ガスの浄化性能が低下する場合がある。
【００１３】
これに対し、この構成では、排気ガスの流れ方向上流側に発生するプラズマの放電電力を高くすることができるので、誘電体にＰＭが堆積しても、ＰＭを効率よく除去することができる。その結果、排気ガスを一層効果的に浄化することができる。
【００１４】
また、本発明の排気ガス浄化装置では、前記補助電極が、排気ガスの流れ方向上流側から下流側へ向かって複数形成されており、相対的に上流側に形成される前記補助電極の厚さと、相対的に下流側に形成される前記補助電極の厚さとが異なることが好適である。
【００１５】
この構成では、補助電極が複数形成されているため、ＰＭの堆積を効果的に抑制することができる。しかも、相対的に上流側に形成される補助電極の厚さと、相対的に下流側に形成される補助電極の厚さとが異なるので、例えば、相対的にＰＭの堆積しやすい上流側で補助電極の厚さを大きくすることにより、上流側でＰＭを効率よく除去しつつ、相対的にＰＭの堆積しにくい下流側で補助電極の厚さを小さくすることにより、補助電極のコストを低減することができる。
【００１６】
さらに、本発明の排気ガス浄化装置では、前記主電極がメッシュ状に形成されていることが好適である。
【００１７】
この構成では、主電極がメッシュ状であるため、排気ガス中のＰＭを主電極により効率よく捕捉することができる。そして、捕捉されたＰＭを、プラズマにより燃焼させて除去することができる。その結果、排気ガスをより一層効果的に浄化することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の排気ガス浄化装置によれば、放電電力の高いプラズマを誘電体間（排気ガスの通過する部分）に発生させることができる。その結果、排気ガスを効果的に浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の概略断面図である。
【００２０】
排気ガス浄化装置１は、例えば、自動車のディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される、ＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）が含有される排気ガスを浄化する装置であって、エキゾーストパイプ（図示せず）などの排気流路の一部として設けられる。
【００２１】
排気ガス浄化装置１は、排気流路の一部を形成する流路形成管２と、流路形成管２内に放電プラズマを発生させるプラズマ反応器３と、プラズマ反応器３に電力を供給するパルス電源４とを備えている。
【００２２】
流路形成管２は、例えば、ステンレス鋼を用いて形成されており、略四角筒状の角管５と、角管５の長手方向両端部に接続され、当該両端部から角管５の長手方向外側に向かって窄む錐形の１対の錐管６とを有している。
【００２３】
各錐管６は、互いに対称に形成されている。各錐管６における角管５の反対側には、流路形成管２をエキゾーストパイプ（図示せず）に接続するための略円筒状の円管７が接続されている。
【００２４】
流路形成管２は、一方の円管７がエキゾーストパイプ（図示せず）における排気ガスの流れ方向上流側に接続され、他方の円管７がエキゾーストパイプ（図示せず）における排気ガスの流れ方向下流側に接続されることにより、エキゾーストパイプの上流側と下流側との間に介在される。
【００２５】
プラズマ反応器３は、複数の誘電体８と、プラズマを発生させるための電圧が印加される主電極９とを備えている。
【００２６】
誘電体８は、例えば、板状に形成されており、その厚さは、例えば、０．５〜３ｍｍである。
【００２７】
誘電体８を構成する材料としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、ＳｉＯ２（酸化ケイ素）などの低誘電率材料、例えば、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）、ＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）、Ｂａ（Ｓｒ）ＴｉＯ３（チタン酸バリウムストロンチウム）、ＣａＴｉＯ３（チタン酸カルシウム）、ＣａＺｒＯ３（ジルコニウム酸カルシウム）、ＳｒＺｒＯ３（ジルコニウム酸ストロンチウム）、ＢａＣｅＯ３（セリウム酸バリウム）、ＰｂＴｉＯ３（チタン酸鉛）、（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ３（チタン酸鉛ランタン）、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３（チタンジルコニウム酸鉛）ＰｂＮｂ２Ｏ６（ニオブ酸鉛）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２（チタン酸ビスマス）、Ｂｉ（Ｎｉ、Ｔｉ）Ｏ３（ニッケルチタン酸ビスマス）などの高誘電率材料が挙げられる。
【００２８】
主電極９は、仮想線１０を高さの基準として、一定の振幅および一定の波長で上下に起伏する三角波状に形成されている。つまり、主電極９は、仮想線１０から上下に一定の距離を隔てた位置において、上下交互に等間隔で配置される頂点１５を有する三角波状に形成されている。
【００２９】
主電極９における仮想線１０よりも上側の頂点１５Ｕと下側の頂点１５Ｌとの距離（頂点高さＨ）は、主電極９を三角波に見立てたときの振幅の約２倍の距離であり、例えば、０．５〜５ｍｍ、好ましくは、１〜３ｍｍである。
【００３０】
また、仮想線１０の上下各側において隣接する主電極９の頂点１５の間の距離（頂点距離Ｄ１）は、主電極９を三角波に見立てたときの波長の約１／２の距離であり、例えば、２〜１５ｍｍ、好ましくは、３〜７ｍｍである。
【００３１】
例えば、誘電体８および主電極９は、排気ガスが通過するように間隔を空けて積層された５枚の誘電体８の各間に、互いに向き合う各誘電体８の対向面１１に各頂点１５が当接するように主電極９が介在されることにより、積層構造体を形成している。
【００３２】
この積層構造体において、複数の主電極９は、それらを三角波に見立てたときにおける位相が同じである。したがって、最上方および最下方の誘電体８を除く３枚の誘電体８の対向面１１には、主電極９の頂点１５が、長手方向一方側から他方側へ向かって上下交互に当接される。
【００３３】
そして、積層構造体は、主電極９を三角波に見立てたときの波長方向が排気ガスの流れ方向になるように角管５内に収容されている。
【００３４】
主電極９には、積層方向下側から順に高電圧配線１２および接地配線１３が交互に接続されている。
【００３５】
主電極９に接続された高電圧配線１２は、１本に集約されてパルス電源４に接続されている。一方、主電極９に接続された接地配線１３は、１本に集約されて接地されている。
【００３６】
なお、図１では表れていないが、高電圧配線１２は、流路形成管２を貫通する部分（流路形成管２と接触する部分）において、例えば、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁体により被覆されている。これにより、高電圧配線１２と流路形成管２とは互いに絶縁されている。
【００３７】
上記した積層構造体において、各誘電体８間の空間に臨む１対の対向面１１には、複数の補助電極１４が設けられている。
【００３８】
複数の補助電極１４は、隣接する主電極９の頂点１５の間および、最上流側および最下流側の主電極９の頂点１５に隣接する位置に１つずつ、排気ガスの流れ方向上流側から下流側へ向かって上下交互に配置され、対向面１１の全域にわたって設けられている。
【００３９】
対向面１１における排気ガスの流れ方向中央よりも下流側領域に位置する下流側の補助電極１４Ｄの厚さは、その全部が同じ厚さであり、それらよりも上流側（上流側領域）に位置する上流側の補助電極１４Ｕの厚さよりも相対的に小さい。
【００４０】
一方、上流側の補助電極１４Ｕの厚さは、上流側の補助電極１４Ｕが配置される上流側領域において、排気ガスの流れ方向中央の電極の厚さを最大厚さとし、中央の電極から上流側および下流側の電極へ向かって段階的に厚さが小さくなり、最上流側および最下流側の電極の厚さが最小厚さとされている。
【００４１】
補助電極１４の具体的な厚さは、主電極９の頂点高さＨおよび頂点距離Ｄ１により異なるが、例えば、上流側の補助電極１４Ｕの最大厚さが０．８〜１ｍｍであり、最小厚さが０．５〜０．８ｍｍである。一方、上流側の補助電極１４Ｕの最小厚さよりも小さい下流側の補助電極１４Ｄの厚さは、例えば、０．１〜０．５ｍｍである。
【００４２】
パルス電源４は、例えば、内燃機関などの動作を制御する制御ユニット（図示せず）に電気的に接続されており、当該内燃機関の動作とリンクしてその動作が制御される。
【００４３】
図２は、図１に示す主電極の構造を説明するための積層構造体の要部拡大斜視図である。
【００４４】
主電極９は、金属製の線材からなる金属網を用いて、上記のように三角波状に形成されている。
【００４５】
線材を構成する金属としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、ニッケル、銅、タングステンなどが挙げられる。
【００４６】
そして、金属網を用いて主電極９を形成するには、例えば、まず、複数の金属製の線材を一方向に間隔を空けて整列させ、整列した線材に対して、他の複数の線材を一方向に直交する他方向に編み込むことにより金属網を形成する。次いで、金属網を、図１に示す上側の頂点１５Ｕが集合してなる上側の稜線１６Ｕおよび下側の頂点１５Ｌが集合してなる下側の稜線１６Ｌが形成されるように、繰り返して折り曲げる。このようにして、排気ガスの通過可能な多数の貫通孔１７が全域にわたって配列される網状（メッシュ状）の主電極９が形成される。
【００４７】
なお、金属網は、一方向に整列した線材上において、複数の線材を他方向に間隔を空けて整列させることにより一方向および他方向の線材を交差させ、各交点を溶接や接着剤などにより固定することにより形成されてもよい。また、貫通孔１７の形状は、金属網の編み方を変えることにより、長方形、三角形、ひし形などであってもよい。
【００４８】
そのように形成される主電極９は、稜線１６Ｕおよび稜線１６Ｌに沿う方向の長さ（幅）Ｗ１が、通電を防止する観点から、誘電体８の一辺の長さよりもやや短い。そして、主電極９は、誘電体８の下側の対向面１１Ｌに上側の稜線１６Ｕ（上側の頂点１５Ｕ）が当接するように、上側の対向面１１Ｕに下側の稜線１６Ｌ（下側の頂点１５Ｌ）が当接するように、誘電体８間に介在される。
【００４９】
また、主電極９において、排気ガスの流れ方向に向かって順に、対向面１１に対して傾斜して立ち上がる複数の部分は、排気ガス中のＰＭを捕捉するための捕集部１８である。
【００５０】
また、主電極９と誘電体８との間には、捕集部１８および対向面１１により区画され、補助電極１４が設けられる略三角柱状のギャップ１９が形成されている。
【００５１】
図３は、図１に示す補助電極の形状を説明するための誘電体の（ａ）平面図（ｂ）底面図である。
【００５２】
補助電極１４は、略四角板状に形成された誘電体８の各対向面１１において、長方形状の各電極が所定の間隔を空けて整列するストライプ状に形成されている。補助電極１４は、最上方の誘電体８の上面および最下方の誘電体８の下面を除く各誘電体８の上面および下面において、例えば、図３に示すように、積層構造体の積層方向上側の対向面１１Ｕ（図３（ａ）に示される対向面１１Ｕ）に９本、積層方向下側の対向面１１Ｌ（図３（ｂ）に示される対向面１１Ｌ）に１０本、合計１９本設けられている。また、最上方の誘電体８には、下側の対向面１１Ｌ（下面）にのみ１０本設けられ、最下方の誘電体８には、上側の対向面１１Ｕ（上面）にのみ９本設けられている。
【００５３】
各補助電極１４の長さＬは、例えば、ギャップ１９（図２参照）の長手方向の長さと同じ長さであり、具体的には、１００〜２００ｍｍである。したがって、補助電極１４は、ギャップ１９の長手方向一端から他端まで至るように設けられる。
【００５４】
また、補助電極１４の幅Ｗ２は、主電極９の頂点距離Ｄ１（図１参照）により異なるが、例えば、０．５〜２ｍｍである。
【００５５】
また、隣接する補助電極１４間の間隔Ｄ２は、例えば、１〜４．５ｍｍである。また、誘電体８の対向面１１に対する補助電極１４の総面積は、例えば、５〜７０％である。
【００５６】
補助電極１４は、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅、タングステン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、カーボンなどの導電材料を用いて形成されている。
【００５７】
補助電極１４を対向面１１上に形成するには、例えば、上記した導電材料を、特開２００５−７９５０４号公報に記載されている、スクリーン印刷法、スプレーコート法、バーコート法、ロールコート法、インクジェット方式、また、無電解めっき法などの公知の方法により、対向面１１上に上記パターンで塗布し、乾燥させる。
【００５８】
以上説明した排気ガス浄化装置１では、内燃機関などの稼動にともない、高電圧配線１２を介して主電極９にパルス電圧が印加される。
【００５９】
印加されるパルス電圧の条件は、排出される排気ガスの圧力により異なるが、パルスピーク電圧Ｖｐが、例えば、４〜２０ｋＶである。また、パルス繰返し周波数ｆｐが、例えば、１０〜３００Ｈｚである。
【００６０】
パルス電圧の印加により、各主電極９における上側の稜線１６Ｕおよび下側の稜線１６Ｌ付近に電荷が集中する。そして、電荷の集中した部分から電子が誘電体８間を通過する排気ガス中に放出されて、荷電粒子（イオンや電子）や遊離基（ラジカル）などの活性種を含む放電プラズマがギャップ１９内に発生する。この放電プラズマ中の活性種によってＰＭが酸化分解（燃焼）されて、排気ガスが浄化される。
【００６１】
さらに、この排気ガス浄化装置１では、対向面１１において隣接する主電極９の頂部としての頂点１５（稜線１６）の間に１つずつ、つまり、各ギャップ１９内の対向面１１に１つずつ補助電極１４が備えられている。そのため、放電電力の高い放電プラズマをギャップ１９内に発生させることができる。その結果、排気ガスを効果的に浄化することができる。
【００６２】
また、排気ガス浄化装置１では、補助電極１４が、排気ガスの流れ方向上流側から下流側へ向かって対向面１１の全域に配置されており、下流側の補助電極１４Ｄの厚さが上流側の補助電極１４Ｕの厚さよりも相対的に小さい。
【００６３】
排気ガスの浄化が長期にわたって行なわれると、誘電体８における排気ガスの上流側に排気ガス中のＰＭが堆積し、排気ガスの浄化性能が低下する場合がある。
【００６４】
これに対し、上記のような構成では、補助電極１４が対向面１１の全域に複数配置されているため、対向面１１の全域にわたってＰＭの堆積を抑制することができる。しかも、相対的にＰＭの堆積しやすい上流側の補助電極１４Ｕの厚さを大きくすることにより、上流側でＰＭを効率よく除去しつつ、相対的にＰＭの堆積しにくい下流側の補助電極１４Ｄの厚さを小さくすることにより、補助電極１４のコストを低減することができる。
【００６５】
さらに、上流側の補助電極１４Ｕが、上流側の補助電極１４Ｕが配置されている領域において、排気ガスの流れ方向中央の電極の厚さを最大厚さとし、中央の電極から上流側および下流側の電極へ向かって段階的に厚さが小さくなり、最上流側および最下流側の電極の厚さが最小厚さとされている。
【００６６】
最上流側に向かって補助電極１４の厚さを段階的に小さくすることにより、最上流側により近い補助電極１４にＰＭが堆積して当該補助電極がコートされてしまうことを抑制することができる。その一方で、中央の補助電極１４およびその付近の補助電極１４の厚さを大きくすることにより、これらの電極でＰＭを効率よく除去することができる。また、最下流側に向かって補助電極１４の厚さを段階的に小さくすることにより、補助電極１４のコストを一層低減することができる。
【００６７】
また、排気ガス浄化装置１では、主電極９が、多数の貫通孔１７が全域にわたって配列される網状（メッシュ状）に形成されている。そのため、排気ガスの流れ方向に対向する主電極９の捕集部１８によりＰＭを効率よく捕捉し、酸化分解（燃焼）させて除去することができる。その結果、排気ガスをより一層効果的に浄化することができる。
【００６８】
図４は、図１の実施形態の変形例に適用される誘電体の（ａ）平面図（ｂ）底面図である。図４において、図３に示す各部に対応する部分には、それらの各部と同一の参照符号を付している。
【００６９】
この誘電体８には、上側の対向面１１Ｕおよび下側の対向面１１Ｌのそれぞれの上流側にのみ、補助電極１４が設けられている。例えば、図４に示すように、補助電極１４は、上側の対向面１１Ｕに３本、下側の対向面１１Ｌに３本、合計６本設けられている。
【００７０】
補助電極１４を対向面の上流側にのみ設けることにより、排気ガスの流れ方向上流側に発生する放電プラズマの放電電力を高くすることができる。そのため、上流側の誘電体８に堆積するＰＭを効率よく除去することができる。その結果、排気ガスを一層効果的に浄化することができる。また、下流側の補助電極１４が省略されるので、補助電極１４のコストを低減することもできる。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜設計を変形することができる。
【００７２】
例えば、補助電極１４は、長方形状でなく、例えば、ドット状、三角形状、円状などであってもよい。
【００７３】
また、主電極９を三角波に見立てたときの波長は、一定でなくてもよく、例えば、排気ガスの上流側の波長が下流側の波長よりも相対的に大きくなっていてもよい。
【００７４】
また、主電極９の形状は、三角波状でなく、正弦波状、余弦波状、のこぎり波状であってもよい。さらに、波状に起伏していれば、例えば、図５に示すように、金属網に規則的もしくは不規則的に凹部２０および凸部２１が設けられた三次元曲面状の主電極２２であってもよい。この場合、主電極２２は、凸部２１が誘電体８の対向面１１に当接するように、誘電体８間に配置される。したがって、補助電極は、対向面１１と凹部２０とにより区画されるギャップ内に設けられる。
【００７５】
また、主電極９は、ステンレス鋼などの金属板からなる波状であってもよく、また、金属板の表面に、部分的に尖る突出部が形成されていてもよい。
【００７６】
また、補助電極１４は、例えば、図６に示すように、長さＬがギャップ１９（図２参照）の長手方向の長さの約１／２の大きさとされることにより、対向面１１において部分的に配置されてもよい。
【００７７】
本発明の排気ガス浄化装置の用途としては、例えば、ディーゼル機関から排出される排気ガスの浄化、化学プラントから排出される排気ガスの浄化などが挙げられる。
【実施例】
【００７８】
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
実施例１
図１に示す排気ガス浄化装置１と同様の構成の排気ガス浄化装置を組立てた。なお、主電極、誘電体および補助電極としては、以下のものを用いた。
【００７９】
主電極： ステンレス鋼線材からなる金属網を用いて形成した電極（頂点高さＨ＝１．６ｍｍ 頂点距離Ｄ１＝５ｍｍ）
誘電体： 平板アルミナ誘電体
補助電極：平板アルミナ誘電体にタングステンをスクリーン印刷法により塗布・乾燥して形成した電極（厚さ＝０．３ｍｍ 長さＬ＝１１０ｍｍ 幅Ｗ２＝１ｍｍ 各電極間の間隔Ｄ２＝４ｍｍ 誘電体の対向面に対する総面積＝３０％）
比較例１
補助電極を省略したこと以外は、実施例１と同様の構成を有する排気ガス浄化装置を組立てた。
比較例２
図７に示す排気ガス浄化装置２３と同様の構成の排気ガス浄化装置を組立てた。図７において、排気ガス浄化装置２３は、板状の誘電体２４と、誘電体２４の内部に埋め込まれた板状の主電極２５と、一定の振幅および一定の波長で上下に起伏する三角波状の補助電極２６とを有している。
【００８０】
誘電体２４、主電極２５および補助電極２６は、排気ガスが通過するように間隔を空けて積層された誘電体２４の各間に、互いに向き合う各誘電体２４の対向面２７に各頂点２８が当接するように補助電極２６が介在されることにより、積層構造体を形成している。そして、この積層構造体が、角管５内に収容されている。主電極２５には、積層方向下側から順に接地配線２９および高電圧配線３０が交互に接続されている。
【００８１】
なお、図７において、図１に示す各部に対応する部分には、それらの各部と同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８２】
また、比較例２において、主電極、誘電体および補助電極としては、以下のものを用いた。
【００８３】
主電極： ステンレス鋼板からなる電極
誘電体： 平板アルミナ誘電体
補助電極：ステンレス鋼線材からなる金属網を用いて形成した電極
比較例３
図８に示す排気ガス浄化装置３１と同様の構成の排気ガス浄化装置を組立てた。図８において、排気ガス浄化装置３１は、補助電極２６を省略したこと以外は、図７の排気ガス浄化装置２３と同様の構成を有する。
評価実験
実施例１および比較例１〜３の排気ガス浄化装置の主電極に対して、高電圧パルス電源（パルス電子社製）により電圧を印加し、浄化装置内に放電プラズマを発生させた。なお、電圧の印加条件は、パルスピーク電圧Ｖｐ＝０〜１２ｋＶ、パルス繰返し周波数ｆｐ＝１００Ｈｚとした。
１）放電電力測定
電圧プローブ、電流プローブ、オシロスコープを用いて計測した放電電圧・電流の値から放電電力を計算した。結果を図９に示す。
２）プラズマ分布測定
各浄化装置に発生した放電プラズマの放電写真を、ＣＣＤカメラにより撮影した。撮影した写真を図１０に示す。
考察
図９に示すように、ピーク電圧の増加量に対する、実施例１の放電電力の増加割合が比較例１〜３の放電電力の増加割合よりも高く、パルスピーク電圧Ｖｐの範囲が実用的な範囲である場合、実施例１の放電電力が比較例１〜３の放電電力よりも高いことが確認された。
【００８４】
また、図１０において、白く光っている部分が放電プラズマである。図１０を参照すると、実施例１では、放電プラズマが誘電体間において全体的に強く発生し、放電プラズマが均一に分布していることが確認された。一方、比較例２および比較例３では、放電プラズマが誘電体間において局所的に弱くしか発生しておらず、放電プラズマの分布が不均一であることが確認された。また、比較例１では、比較例２および比較例３よりも放電プラズマが強く発生しているものの、図９で示したように、実施例１よりも弱いことが確認された。
【００８５】
以上のように、この実施例により、本発明の排気ガス浄化装置によれば、誘電体間に放電電力の高いプラズマを発生させることができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の概略断面図である。
【図２】図１に示す主電極の構造を説明するためのプラズマ反応器の要部拡大斜視図である。
【図３】図１に示す補助電極の形状を説明するための誘電体の（ａ）平面図（ｂ）底面図である。
【図４】図１の実施形態の変形例に適用される誘電体の（ａ）平面図（ｂ）底面図である。
【図５】図１の実施形態の変形例に適用される主電極の概略斜視図である。
【図６】図１の実施形態の変形例に適用される誘電体の（ａ）平面図（ｂ）底面図である。
【図７】比較例２に係る排気ガス浄化装置の概略断面図である。
【図８】比較例３に係る排気ガス浄化装置の概略断面図である。
【図９】パルス電源のピーク電圧とプラズマ反応器の放電電力との間の関係を示すグラフである。
【図１０】各浄化装置内に発生する放電プラズマを撮影した写真である。
【符号の説明】
【００８７】
１ 排気ガス浄化装置
８ 誘電体
９ 主電極
１１ 対向面
１４ 補助電極
１５ 頂点
１７ 貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが通過するように間隔を空けて対向配置された１対の誘電体と、
波状に起伏し、互いに向き合う各前記誘電体の対向面に頂部が当接するように配置され、プラズマを発生させるための電圧が印加される主電極と、
前記対向面の少なくとも一方において、隣接する前記頂部の間に配置された補助電極と
を備えることを特徴とする、排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記補助電極が、排気ガスの流れ方向上流側に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記補助電極が、排気ガスの流れ方向上流側から下流側へ向かって複数形成されており、
相対的に上流側に形成される前記補助電極の厚さと、相対的に下流側に形成される前記補助電極の厚さとが異なることを特徴とする、請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記主電極がメッシュ状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１】
排気ガスが通過するように間隔を空けて対向配置された１対の誘電体と、
波状に起伏し、互いに向き合う各前記誘電体の対向面に頂部が当接するように配置され、プラズマを発生させるための電圧が印加される主電極と、
前記対向面の少なくとも一方において、隣接する前記頂部の間に配置された補助電極と
を備えることを特徴とする、排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記補助電極が、排気ガスの流れ方向上流側に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記補助電極が、排気ガスの流れ方向上流側から下流側へ向かって複数形成されており、
相対的に上流側に形成される前記補助電極の厚さと、相対的に下流側に形成される前記補助電極の厚さとが異なることを特徴とする、請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記主電極がメッシュ状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１４２７５８（Ｐ２０１０−１４２７５８Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２４２０８（Ｐ２００８−３２４２０８）
【出願日】平成２０年１２月１９日（２００８．１２．１９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、独立行政法人新エネルギー産業技術総合開発機構、次世代低公害車技術開発プログラム／『革新的次世代低公害車総合技術開発 開発項目「革新的後処理システムの研究開発」』（副題：低温プラズマシステム）に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１９日（２００８．１２．１９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、独立行政法人新エネルギー産業技術総合開発機構、次世代低公害車技術開発プログラム／『革新的次世代低公害車総合技術開発 開発項目「革新的後処理システムの研究開発」』（副題：低温プラズマシステム）に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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