排気浄化装置
【課題】上流側から下流側まで均質な強度のプラズマを発生することができるプラズマリアクタを提供すること。
【解決手段】プラズマリアクタ１は、エンジンの排気が流通する排気管２内に排気の流通方向に沿って設けられた複数の筒状の外周電極３１と、これら複数の外周電極の中心に同軸に設けられた複数の線状又は棒状の内部電極３２と、を備える。プラズマリアクタ１は、排気管２のうち複数の外周電極３１より上流側に設けられた第１給電プラグ４１と、排気管２のうち複数の外周電極３１より下流側に設けられた第２給電プラグ４２と、を備え、複数の内部電極３２の上流側の端部は導電性の第１接続部材５１を介して第１給電プラグ４１に保持され、複数の内部電極３２の下流側の端部は導電性の第２接続部材５２を介して第２給電プラグ４２に保持され、第１給電プラグ４１及び第２給電プラグ４２は、高圧電源６の同電位極に接続される。
【解決手段】プラズマリアクタ１は、エンジンの排気が流通する排気管２内に排気の流通方向に沿って設けられた複数の筒状の外周電極３１と、これら複数の外周電極の中心に同軸に設けられた複数の線状又は棒状の内部電極３２と、を備える。プラズマリアクタ１は、排気管２のうち複数の外周電極３１より上流側に設けられた第１給電プラグ４１と、排気管２のうち複数の外周電極３１より下流側に設けられた第２給電プラグ４２と、を備え、複数の内部電極３２の上流側の端部は導電性の第１接続部材５１を介して第１給電プラグ４１に保持され、複数の内部電極３２の下流側の端部は導電性の第２接続部材５２を介して第２給電プラグ４２に保持され、第１給電プラグ４１及び第２給電プラグ４２は、高圧電源６の同電位極に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関する。より詳しくは、筒状の外周電極とこの外周電極の中心に同軸に設けられた内部電極との電極対に電圧を印加することで発生したプラズマにより排気を浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置の１つとして、所謂プラズマリアクタと呼ばれるものが提案されている。このプラズマリアクタは、排気管内に設けられた電極間に高電圧を印加しプラズマを発生させることにより、排気中の有害成分を浄化する。
【０００３】
特許文献１や２には、プラズマリアクタの具体的な構成が示されている。このプラズマリアクタは、筒状の外周電極とこの外周電極の中心に同軸に設けられた線状の内部電極とからなる電極対を排気管内に複数並列に配置することにより構成される。また、各外周電極は接地され、各内部電極はそれぞれの一端側を格子部材や網状の導線などにより排気管内で１つにまとめた上で、高圧電源に接続された給電プラグに接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０７８３２号公報
【特許文献２】特許第３２０８６２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来のプラズマリアクタでは、筒状の外周電極内に同軸に内部電極を設けることにより、内部電極から外周電極の内周面までの距離を等しくできるので、排気の流通方向に対し垂直な断面視では偏りなく均質なプラズマを発生させることができる。しかしながら、従来のプラズマリアクタでは、外周電極の内部に延在する内部電極のうち上流側か下流側の何れか一端側のみを給電プラグに接続するため、内部電極のインピーダンスの違いにより、外周電極の上流側と下流側とでは発生するプラズマの強度が不均質になったり、上流側と下流側とでプラズマの発生に時間差が生じたりする場合がある。
【０００６】
本発明は、筒状の外周電極とその中心に設けられた内部電極との間にプラズマを発生させる排気浄化装置であって、上流側から下流側まで均質な強度のプラズマを発生することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明は、内燃機関の排気が流通する排気管（例えば、後述の排気管２）内に排気の流通方向に沿って設けられた複数の筒状の外周電極（例えば、後述の外周電極３１）と、前記複数の外周電極の中心に同軸に設けられた複数の線状又は棒状の内部電極（例えば、後述の内部電極３２）と、を備え、両電極間に電圧を印加することで発生したプラズマにより排気を浄化する排気浄化装置（例えば、後述のプラズマリアクタ１）を提供する。前記排気浄化装置は、前記排気管のうち前記複数の外周電極より上流側に設けられた第１給電プラグ（例えば、後述の第１給電プラグ４１）と、前記排気管のうち前記複数の外周電極より下流側に設けられた第２給電プラグ（例えば、後述の第２給電プラグ４２）と、を備え、前記複数の内部電極の上流側の端部は導電性の第１接続部材（例えば、後述の第１接続部材５１）を介して前記第１給電プラグに保持され、前記複数の内部電極の下流側の端部は導電性の第２接続部材（例えば、後述の第２接続部材５２）を介して前記第２給電プラグに保持され、前記第１給電プラグ及び第２給電プラグは、高圧電源（例えば、後述の高圧電源６）の同電位極に接続される。
【０００８】
本発明では、排気の流通方向に沿って延びる外周電極の中心に内部電極を同軸に設け、この内部電極の上流側の端部を導電性の第１接続部材を介して第１給電プラグで保持し、下流側の端部を導電性の第２接続部材を介して第２給電プラグで保持し、さらにこれら第１給電プラグ及び第２給電プラグを高圧電源の同電位極に接続する。これによりインピーダンスの差を小さくできるので、上流側から下流側までプラズマの強度を均質にできかつプラズマの発生の時間差小さくすることができる。
また、内部電極の両端を、排気管に設けられた第１、第２給電プラグで保持することにより、内部電極と外周電極との間の距離が変わらないように、内部電極の位置を外周電極の中心に維持することができる。したがって、上流側から下流側まで強度が均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【０００９】
この場合、前記第１、第２給電プラグは、中心電極（例えば、後述の中心電極４１１，４２１）に導通するソケット（例えば、後述のソケット４１６）を備え、前記第１、第２接続部材は、互いに隣接する内部電極の端部を連結する連結部（例えば、後述の連結部５１１）と、当該連結部から排気の流通方向に対し垂直な面内に沿って延びる支持軸（例えば、後述の支持軸５１５）とを備え、前記ソケットは、前記支持軸のその延在方向に沿った移動を規制する位置決め機構（例えば、後述のコイルスプリング４１６４）を有することが好ましい。
【００１０】
本発明では、第１、第２給電プラグに中心電極に導通するソケットを設け、このソケットに排気の流通方向に対し垂直な面内に沿って延びる支持軸を接続することにより第１、第２接続部材と第１、第２給電プラグとを接続する。従来では、内部電極と給電プラグとを接続する接続部材の排気管内における位置及び姿勢を固定するため、絶縁材を介して接続部材を外周電極の端部に固定する必要があったところ、本発明によれば、各内部電極の両端が接続された第１、第２接続部材を、第１、第２給電プラグにより排気管内に直接保持することにより、このような部品が不要となる。また、第１、第２接続部材の支持軸を、その延在方向に沿った移動を規制する位置決め機構を有する第１、第２給電プラグのソケットに接続することにより、第１、第２接続部材の排気管内における位置ずれを防止し、内部電極を外周電極の中心に維持し続けることができるので、上述のように均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【００１１】
この場合、前記ソケットは、前記支持軸を中心とした回転を規制する回転規制機構（例えば、後述のソケット４１６の第２収容部４１６２）を有することが好ましい。
【００１２】
本発明では、支持軸を中心とした第１、第２接続部材の回転を規制する回転規制機構を有するソケットに支持軸を接続することにより、接続部材の排気管内における回転を防止し、内部電極の位置を外周電極の中心に維持し続けることができるので、上述のように均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【００１３】
この場合、前記第１、第２給電プラグのうち前記排気管の内部側の外周面（例えば、後述の絶縁碍子４１２の先端側の外周面４１５）は、凹凸状に形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明では、給電プラグのうち排気管の内部側の外周面を凹凸状に形成することにより、排気管内において給電プラグの表面に沿って排気管や外周電極などに放電するのを防止できるので、上述のように均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマリアクタの概略構成を示す斜視図である。
【図２】上記実施形態に係るプラズマリアクタの正面図である。
【図３】上記実施形態に係るプラズマリアクタの断面図である。
【図４】上記実施形態に係る第２接続部材と内部電極との接続構造を示す部分断面図である。
【図５】上記実施形態に係る第１接続部材の支持軸の先端部の構成を示す斜視図である。
【図６】上記実施形態に係る第１給電プラグの先端部の構成を示す断面図である。
【図７】上記実施形態に係る支持軸をソケットに装着する手順を示す図である。
【図８】上記実施形態に係る支持軸をソケットに装着する手順を示す図である。
【図９】図８の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図である。
【図１０】上記実施形態に係るプラズマリアクタを適用した排気浄化システムの一例を示す図である。
【図１１】上記実施形態に係るプラズマリアクタを適用した排気浄化システムの一例を示す図である。
【図１２】接続部材の変形例を示す図である。
【図１３】プラズマ放電ユニットの内部にハニカム構造体を設けた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るプラズマリアクタ１の概略構成を示す斜視図である。図２は、プラズマリアクタ１の正面図である。図３は、プラズマリアクタ１の断面図である。このプラズマリアクタ１は、後に図１０や図１１を参照して説明するように、内燃機関（以下、「エンジン」という）の排気を浄化する排気浄化装置の１つとして車両に搭載される。
【００１７】
プラズマリアクタ１は、図示しないエンジンの排気通路の一部を構成する円筒状の排気管２と、この排気管２内に収容された複数の円筒状のプラズマ放電ユニット３と、これら複数のプラズマ放電ユニット３によりプラズマを発生させるための高圧電源６と、高圧電源６の電力を排気管２内部の複数のプラズマ放電ユニット３に供給する第１給電プラグ４１及び第２給電プラグ４２と、排気管２内部においてこれら給電プラグ４１，４２と複数のプラズマ放電ユニット３とを電気的に接続する第１接続部材５１及び第２接続部材５２と、を含んで構成される。このプラズマリアクタ１は、図１及び２においては紙面手前側から奥へ向けて、図３においては左から右へ向けてエンジンの排気が流通するように、図示しない車両の排気管の一部に組み込まれる。
【００１８】
各プラズマ放電ユニット３は、排気管２の延在方向すなわち排気の流通方向に沿って設けられた円筒状の外周電極３１と、この外周電極３１の中心に同軸に設けられた線状又は棒状の内部電極３２との電極対により構成される。このように外周電極３１と内部電極３２との電極対で構成された複数のプラズマ放電ユニット３は、図１〜３に示すように、それぞれの両端を揃えて並列に束ねた上、排気管２内に収容される。より具体的には、本実施形態では、排気管２内の上段に２つ、中段に３つ、下段に２つのプラズマ放電ユニット３が設けられる。ただし本発明において、プラズマ放電ユニット３の数や排気管２内における配置態様はこれに限らない。また本実施形態では、排気の流通方向に対し垂直な断面視が円になるような円筒状の外周電極３１を例に説明するが、本発明はこれに限らない。例えば、断面視で多角形となるような筒状の外周電極を用いてもよい。
【００１９】
第１給電プラグ４１は、鉛直方向に沿って延びる棒状の中心電極４１１と、この中心電極４１１を保持する絶縁碍子４１２と、この絶縁碍子４１２を保持するハウジング４１３と、を備える。絶縁碍子４１２の基端側の外周面４１４及び先端側の外周面４１５は、それぞれ沿面放電を防止するため凹凸状に形成されている。なお、第２給電プラグ４２は、上述の第１給電プラグ４１と同じ構成であるので、その詳細な説明を省略する。
【００２０】
排気管２のうち、プラズマ放電ユニット３よりも上流側には図示しない第１プラグホールが形成された第１プラグ取付部２１が設けられ、プラズマ放電ユニット３よりも下流側には図示しない第２プラグホールが形成された第２プラグ取付部２２が設けられている。給電プラグ４１、４２は、ハウジング４１３，４２３に形成されたねじ（図示せず）をプラグ取付部２１，２２のプラグホール内に螺合することにより、各々の先端部が排気管２内のプラズマ放電ユニット３の上流側及び下流側に臨むように、鉛直方向に沿って排気管２に装着される。
【００２１】
図３に示すように、第１接続部材５１は、排気管２内のうちプラズマ放電ユニット３の上流側に設けられ、各プラズマ放電ユニット３の内部電極３２の上流側の端部と第１給電プラグ４１とを電気的に接続する。また、第２接続部材５２は、排気管２内のうちプラズマ放電ユニット３の下流側に設けられ、各プラズマ放電ユニット３の内部電極３２の下流側の端部と第２給電プラグ４２とを電気的に接続する。すなわち、各プラズマ放電ユニット３の内部電極３２の両端は、接続部材５１，５２を介して給電プラグ４１，４２に保持される。
【００２２】
図１，２に示すように、第１接続部材５１は、互いに隣接するプラズマ放電ユニット３の内部電極３２の端部を連結する連結部５１１と、この連結部５１１から排気の流通方向に対し垂直な面内、より具体的には鉛直方向に沿って延び、第１給電プラグ４１の先端部に嵌合する支持軸５１５とを備える。これら連結部５１１と支持軸５１５とは、導電性の材料により一体に形成されている。図２に示すように、連結部５１１は、水平方向に沿って延び排気管２内の上段に設けられた２つの隣接するプラズマ放電ユニット３の内部電極３２を連結する第１連結部材５１２と、水平方向に沿って延び排気管２内の中段に設けられた３つの隣接するプラズマ放電ユニット３の内部電極３２を連結する第２連結部材５１３と、水平方向に沿って延び排気管２内の下段に設けられた２つの隣接するプラズマ放電ユニット３の内部電極３２を連結する第３連結部材５１４とで構成される。
なお、第２接続部材５２は、上述の第１接続部材５１と同じ構成であるので、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
図３に示すように、各内部電極３２の両端には、接続部材５１，５２に接続するためのストッパ３３，３４が設けられている。各内部電極３２の上流側の端部は、第１接続部材５１に形成された挿通孔（図示せず）に挿通し、ストッパ３３により第１接続部材５１に固定されている。一方、各内部電極３２の下流側の端部は、図４に示すように、第２接続部材５２に形成された挿通孔５２１に挿通した上、ストッパ３４と第２接続部材５２との間に導電性のスプリング３５を介装した状態で弾性支持されている。これにより、内部電極３２には、ストッパ３４を第２接続部材５２の外側へ押し出す弾性力が常時作用するため、内部電極３２が第１接続部材５１と第２接続部材５２との間で撓み、ひいては内部電極３２と外周電極３１との間の距離が変化するのを防止することができる。また、このように内部電極３２を第１接続部材５１と第２接続部材５２との間に伸縮自在に支持することにより、内部電極３２の熱膨張による屈曲も防止できる。
【００２４】
図３に示すように、接続部材５１，５２の表面と各プラズマ放電ユニット３の外周電極３１の端部との間の放電を防止するため、接続部材５１，５２は、外周電極３１の両端面から各々の内側の面までの排気の流通方向に沿った距離が“Ｌ”だけ離間するように、排気管２内に設けられる。なお、内部電極３２と外周電極３１の間の電極間距離（内部電極３２の外周面と外周電極３１の内周面との距離）を“Ｌ´”とした場合、この接続部材５１，５２と外周電極３１との間の距離Ｌは、電極間距離Ｌ´よりも長く設定される。また、接続部材５１，５２は、後に図５〜図９を参照して説明する接続構造を介して給電プラグ４１，４２に接続され、その排気管２内における位置及び姿勢が固定されている。したがって、本実施形態のプラズマリアクタ１によれば、接続部材５１，５２と外周電極３１との間には、接続部材５１，５２の排気管２内における位置及び姿勢を維持するための絶縁材をあえて介装する必要はない。
【００２５】
以上のような第１給電プラグ４１の中心電極４２１及び第２給電プラグ４２の中心電極４２１は、高圧電源６に並列に、すなわち高圧電源６の同電位極に接続され、各プラズマ放電ユニット３の外周電極３１は接地される。これにより、各プラズマ放電ユニット３の内部電極３２と外周電極３１との間に電圧を印加し、プラズマを発生させることができる。
【００２６】
次に、図５〜図９を参照して、接続部材と給電プラグとの接続構造について説明する。なお、以下の説明では、図５〜図９を参照して第１接続部材５１と第１給電プラグ４１との接続構造について説明する。第２接続部材５２と第２給電プラグ４２の接続構造は、これら第１接続部材５１と第１給電プラグ４１との接続構造と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００２７】
図５は、第１接続部材の支持軸５１５の構成を示す斜視図である。
支持軸５１５は、断面視で矩形状の本体５１６と、断面視で円柱状に形成された先端部５１７とを備える。先端部５１７には、後述のコイルスプリングが係止する環状の凹部５１８が形成されている。また先端部５１７の先端側にはテーパ面５１９が形成されている。
【００２８】
図６は、第１給電プラグ４１の先端部の構成を示す断面図である。
第１給電プラグ４１の先端部には、中心電極４１１に導通し、上述の支持軸５１５が嵌合する凹状のソケット４１６が形成されている。ソケット４１６の外周は絶縁碍子４１２により覆われている。
【００２９】
ソケット４１６は、断面視で円柱状に形成され支持軸５１５の先端部５１７を収容する第１収容部４１６１と、断面視で矩形状に形成され支持軸５１５の本体５１６を収容する第２収容部４１６２と、を備える。第１収容部４１６１には、環状の凹部４１６３が形成され、この凹部４１６３には、導電性の弾性部材としてのコイルスプリング４１６４が設けられている。
【００３０】
図７及び図８は、支持軸５１５をソケット４１６に装着する手順を示す図である。
先ず、図７に示すように、支持軸５１５を先端部５１７からソケット４１６内に挿入し、テーパ面５１９でコイルスプリング４１６４を弾性変形させながら、支持軸５１５をソケット４１６の奥へ押し込む。図８に示すように、支持軸５１５の凹部５１８がコイルスプリング４１６４の位置まで到達すると、支持軸５１５の凹部５１８とソケット４１６の凹部４１６３により形成された環状の空間内でコイルスプリング４１６４の形状が回復し、コイルスプリング４１６４は支持軸５１５の凹部５１８に係止することとなる。これにより、支持軸５１５はソケット４１６内に中心電極４２１と電気的に導通した状態で、コイルスプリング４１６４により弾性支持される。
【００３１】
以上のようにして、支持軸５１５をソケット４１６に装着した状態では、支持軸５１５の延在方向すなわち鉛直方向に沿った移動は、コイルスプリング４１６４により規制される。したがって、本実施形態では、ソケット４１６内に設けられたコイルスプリング４１６４により、支持軸５１５の鉛直方向に沿った移動を規制する位置決め機構が構成される。
【００３２】
図９は、図８中の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図であり、支持軸５１５をソケット４１６に接続した状態における支持軸５１５及びソケット４１６の断面図である。なお、図９において、排気は左側から右側へ流通する。
図９に示すように、支持軸５１５の本体５１６は断面視で矩形状に形成され、ソケット４１６の第２収容部４１６２の内部の断面形状は、この本体５１６と同じく矩形状に形成されている。このように、ソケット４１６の内部の断面形状を支持軸５１５と同じ矩形状にすることにより、第１接続部材５１の支持軸５１５を中心とした回転が規制されることとなる。したがって、本実施形態では、支持軸５１５と同じ断面形状に形成されたソケット４１６の第２収容部４１６２により、支持軸５１５を中心とした回転を規制する回転規制機構が構成される。なお、支持軸５１５及びソケット４１６の断面形状は、本実施形態のような矩形状に限らず、楕円状や多角形状など、支持軸５１５を中心とした回転を規制できる形状であればどのような形状であってもよい。
【００３３】
次に、図１０及び図１１を参照して、以上のようなプラズマリアクタ１を適用した排気浄化システムの一例について説明する。
【００３４】
図１０は、排気中の炭化水素を還元剤として排気中のＮＯｘを還元除去する選択還元触媒（ＨＣ−ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ））７３を備えた排気浄化システム７Ａにプラズマリアクタ１を適用した例を示す図である。このシステム７Ａでは、図１０に示すように、排気通路７２の排気通路７２に、上流側から下流側へ向かってプラズマリアクタ１、選択還元触媒７３、酸化触媒７４の順で設けることが好ましい。
図１０に示すような排気浄化システム７Ａでは、プラズマリアクタ１によりプラズマを発生させることにより、エンジン７１の排気に含まれるＨＣをより高活性の還元剤ＣＨ３ＣＨＯに変換するとともに、排気中のＮＯをＮＯ２に変換し、下流側の選択還元触媒７３におけるＮＯｘの還元を促進することができる。
【００３５】
図１１は、プラズマリアクタ１により排気中のＨＣ及びＮＯｘを直接浄化する排気浄化システム７Ｂを示す図である。このシステム７Ｂでは、図１１に示すように、プラズマリアクタ１の下流側に酸化触媒７５を設けることが好ましい。
図１０には、選択還元触媒７３におけるＮＯｘの還元を促進するための補助的な装置としてプラズマリアクタ１を適用した例を説明した。しかしながら、プラズマリアクタ１では、図１０に示すシステム７Ａよりも高いエネルギーのプラズマを発生させることにより、排気中のＨＣやＮＯｘをＣＯ２やＮ２に直接分解することができるので、図１１に示すようなプラズマリアクタ１により排気中のＨＣやＮＯを浄化するシステム７Ｂを構築することもできる。
【００３６】
以上詳述したプラズマリアクタ１によれば、以下の効果がある。
（１）本実施形態では、排気の流通方向に沿って延びる外周電極３１の中心に内部電極３２を同軸に設け、この内部電極３２の上流側の端部を第１接続部材５１を介して第１給電プラグ４１で保持し、下流側の端部を第２接続部材５２を介して第２給電プラグ４２で保持し、さらにこれら第１給電プラグ４１及び第２給電プラグ４２を高圧電源の同電位極に接続する。これによりインピーダンスの差を小さくできるので、上流側から下流側までプラズマの強度を均質にできかつプラズマの発生の時間差小さくすることができる。
線状又は棒状の内部電極３２の両端を、排気管２に設けられた給電プラグ４１，４２で保持することにより、内部電極３２と外周電極３１との間の距離が変わらないように、内部電極３２の位置を外周電極３１の中心に維持することができる。したがって、上流側から下流側まで強度が均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【００３７】
（２）本実施形態では、給電プラグ４１，４２に中心電極に導通するソケットを設け、このソケットに排気の流通方向に対し垂直な面内に沿って延びる支持軸を接続することにより接続部材５１，５２と給電プラグ４１，４２とを接続する。従来では、内部電極３２と給電プラグ４１，４２とを接続する接続部材５１，５２の排気管２内における位置及び姿勢を固定するため、絶縁材を介して接続部材５１，５２を外周電極３１の端部に固定する必要があったところ、本実施形態によれば、各内部電極３２の両端が接続された接続部材５１，５２を、給電プラグ４１，４２により排気管２内に直接保持することにより、このような部品が不要となる。また、接続部材５１，５２の支持軸を、その延在方向に沿った移動を規制する位置決め機構を有する給電プラグ４１，４２のソケットに接続することにより、接続部材５１，５２の排気管２内における位置ずれを防止し、内部電極３２を外周電極３１の中心に維持し続けることができるので、上述のように均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【００３８】
（３）本実施形態では、支持軸を中心とした接続部材５１，５２の回転を規制する回転規制機構を有するソケットに支持軸を接続することにより、接続部材５１，５２の排気管２内における回転を防止し、内部電極３２の位置を外周電極３１の中心に維持し続けることができるので、上述のように均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【００３９】
（４）本実施形態では、給電プラグ４１，４２のうち排気管２の内部側の外周面を凹凸状に形成することにより、排気管２内において給電プラグ４１，４２の表面に沿って排気管２や外周電極３１などに放電するのを防止できるので、上述のように均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、コイルスプリング４１６４により支持軸５１５をソケット４１６内で弾性支持した例を示したが、本発明はこれに限らない。例えば、このコイルスプリングの代わりに、一部が切断され、コイルスプリングと同様に弾性変形が可能なインナークリップにより支持軸をソケット内に支持してもよい。
【００４１】
また、第１接続部材５１や第２接続部材５２の連結部の具体的な形状は、図２に示すようなものに限らない。例えば、図１２に示すような接続部材５１Ａを用いてもよい。
図１２は、接続部材５１Ａの変形例を示す図である。
変形例の接続部材５１Ａの連結部５１１Ａは、格子状に形成され、互いに隣接する全てのプラズマ放電ユニット３の内部電極３２を連結する。この変形例に係る接続部材５１Ａと、図２を参照して説明した接続部材５１とを比較すると、変形例の接続部材５１Ａの方が、より多くの数の内部電極３２を連結するので、図１２中「×」印に示すように、連結部５１１Ａの一部が破断した場合であっても、給電プラグ４１との電気的な接続が切断されることはないので、より耐久性に優れたものにできる。しかしながら、変形例の接続部材５１Ａの方が、断面積が大きくなるため、排気管２の圧損が大きくなってしまう。
【００４２】
また、図１３に示すように、各プラズマ放電ユニット３の内部に、光触媒を担持したハニカム構造体８を設けてもよい。このようなハニカム構造体８を設けることにより、プラズマ放電ユニット３で発生させたプラズマを利用して、光触媒を励起し、排気の浄化をさらに促進することができる。光触媒の材料としては、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）が用いられる。
【符号の説明】
【００４３】
１…プラズマリアクタ（排気浄化装置）
２…排気管
３…プラズマ放電ユニット
３１…外周電極
３２…内部電極
４１…第１給電プラグ
４１６…ソケット
４１６２…第２収容部（回転規制機構）
４１６４…コイルスプリング（弾性部材、位置決め機構）
４２…第２給電プラグ
５１…第１接続部材
５１１…連結部
５１５…支持軸
５２…第２接続部材
６…高圧電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関する。より詳しくは、筒状の外周電極とこの外周電極の中心に同軸に設けられた内部電極との電極対に電圧を印加することで発生したプラズマにより排気を浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置の１つとして、所謂プラズマリアクタと呼ばれるものが提案されている。このプラズマリアクタは、排気管内に設けられた電極間に高電圧を印加しプラズマを発生させることにより、排気中の有害成分を浄化する。
【０００３】
特許文献１や２には、プラズマリアクタの具体的な構成が示されている。このプラズマリアクタは、筒状の外周電極とこの外周電極の中心に同軸に設けられた線状の内部電極とからなる電極対を排気管内に複数並列に配置することにより構成される。また、各外周電極は接地され、各内部電極はそれぞれの一端側を格子部材や網状の導線などにより排気管内で１つにまとめた上で、高圧電源に接続された給電プラグに接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０７８３２号公報
【特許文献２】特許第３２０８６２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来のプラズマリアクタでは、筒状の外周電極内に同軸に内部電極を設けることにより、内部電極から外周電極の内周面までの距離を等しくできるので、排気の流通方向に対し垂直な断面視では偏りなく均質なプラズマを発生させることができる。しかしながら、従来のプラズマリアクタでは、外周電極の内部に延在する内部電極のうち上流側か下流側の何れか一端側のみを給電プラグに接続するため、内部電極のインピーダンスの違いにより、外周電極の上流側と下流側とでは発生するプラズマの強度が不均質になったり、上流側と下流側とでプラズマの発生に時間差が生じたりする場合がある。
【０００６】
本発明は、筒状の外周電極とその中心に設けられた内部電極との間にプラズマを発生させる排気浄化装置であって、上流側から下流側まで均質な強度のプラズマを発生することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明は、内燃機関の排気が流通する排気管（例えば、後述の排気管２）内に排気の流通方向に沿って設けられた複数の筒状の外周電極（例えば、後述の外周電極３１）と、前記複数の外周電極の中心に同軸に設けられた複数の線状又は棒状の内部電極（例えば、後述の内部電極３２）と、を備え、両電極間に電圧を印加することで発生したプラズマにより排気を浄化する排気浄化装置（例えば、後述のプラズマリアクタ１）を提供する。前記排気浄化装置は、前記排気管のうち前記複数の外周電極より上流側に設けられた第１給電プラグ（例えば、後述の第１給電プラグ４１）と、前記排気管のうち前記複数の外周電極より下流側に設けられた第２給電プラグ（例えば、後述の第２給電プラグ４２）と、を備え、前記複数の内部電極の上流側の端部は導電性の第１接続部材（例えば、後述の第１接続部材５１）を介して前記第１給電プラグに保持され、前記複数の内部電極の下流側の端部は導電性の第２接続部材（例えば、後述の第２接続部材５２）を介して前記第２給電プラグに保持され、前記第１給電プラグ及び第２給電プラグは、高圧電源（例えば、後述の高圧電源６）の同電位極に接続される。
【０００８】
本発明では、排気の流通方向に沿って延びる外周電極の中心に内部電極を同軸に設け、この内部電極の上流側の端部を導電性の第１接続部材を介して第１給電プラグで保持し、下流側の端部を導電性の第２接続部材を介して第２給電プラグで保持し、さらにこれら第１給電プラグ及び第２給電プラグを高圧電源の同電位極に接続する。これによりインピーダンスの差を小さくできるので、上流側から下流側までプラズマの強度を均質にできかつプラズマの発生の時間差小さくすることができる。
また、内部電極の両端を、排気管に設けられた第１、第２給電プラグで保持することにより、内部電極と外周電極との間の距離が変わらないように、内部電極の位置を外周電極の中心に維持することができる。したがって、上流側から下流側まで強度が均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【０００９】
この場合、前記第１、第２給電プラグは、中心電極（例えば、後述の中心電極４１１，４２１）に導通するソケット（例えば、後述のソケット４１６）を備え、前記第１、第２接続部材は、互いに隣接する内部電極の端部を連結する連結部（例えば、後述の連結部５１１）と、当該連結部から排気の流通方向に対し垂直な面内に沿って延びる支持軸（例えば、後述の支持軸５１５）とを備え、前記ソケットは、前記支持軸のその延在方向に沿った移動を規制する位置決め機構（例えば、後述のコイルスプリング４１６４）を有することが好ましい。
【００１０】
本発明では、第１、第２給電プラグに中心電極に導通するソケットを設け、このソケットに排気の流通方向に対し垂直な面内に沿って延びる支持軸を接続することにより第１、第２接続部材と第１、第２給電プラグとを接続する。従来では、内部電極と給電プラグとを接続する接続部材の排気管内における位置及び姿勢を固定するため、絶縁材を介して接続部材を外周電極の端部に固定する必要があったところ、本発明によれば、各内部電極の両端が接続された第１、第２接続部材を、第１、第２給電プラグにより排気管内に直接保持することにより、このような部品が不要となる。また、第１、第２接続部材の支持軸を、その延在方向に沿った移動を規制する位置決め機構を有する第１、第２給電プラグのソケットに接続することにより、第１、第２接続部材の排気管内における位置ずれを防止し、内部電極を外周電極の中心に維持し続けることができるので、上述のように均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【００１１】
この場合、前記ソケットは、前記支持軸を中心とした回転を規制する回転規制機構（例えば、後述のソケット４１６の第２収容部４１６２）を有することが好ましい。
【００１２】
本発明では、支持軸を中心とした第１、第２接続部材の回転を規制する回転規制機構を有するソケットに支持軸を接続することにより、接続部材の排気管内における回転を防止し、内部電極の位置を外周電極の中心に維持し続けることができるので、上述のように均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【００１３】
この場合、前記第１、第２給電プラグのうち前記排気管の内部側の外周面（例えば、後述の絶縁碍子４１２の先端側の外周面４１５）は、凹凸状に形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明では、給電プラグのうち排気管の内部側の外周面を凹凸状に形成することにより、排気管内において給電プラグの表面に沿って排気管や外周電極などに放電するのを防止できるので、上述のように均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマリアクタの概略構成を示す斜視図である。
【図２】上記実施形態に係るプラズマリアクタの正面図である。
【図３】上記実施形態に係るプラズマリアクタの断面図である。
【図４】上記実施形態に係る第２接続部材と内部電極との接続構造を示す部分断面図である。
【図５】上記実施形態に係る第１接続部材の支持軸の先端部の構成を示す斜視図である。
【図６】上記実施形態に係る第１給電プラグの先端部の構成を示す断面図である。
【図７】上記実施形態に係る支持軸をソケットに装着する手順を示す図である。
【図８】上記実施形態に係る支持軸をソケットに装着する手順を示す図である。
【図９】図８の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図である。
【図１０】上記実施形態に係るプラズマリアクタを適用した排気浄化システムの一例を示す図である。
【図１１】上記実施形態に係るプラズマリアクタを適用した排気浄化システムの一例を示す図である。
【図１２】接続部材の変形例を示す図である。
【図１３】プラズマ放電ユニットの内部にハニカム構造体を設けた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るプラズマリアクタ１の概略構成を示す斜視図である。図２は、プラズマリアクタ１の正面図である。図３は、プラズマリアクタ１の断面図である。このプラズマリアクタ１は、後に図１０や図１１を参照して説明するように、内燃機関（以下、「エンジン」という）の排気を浄化する排気浄化装置の１つとして車両に搭載される。
【００１７】
プラズマリアクタ１は、図示しないエンジンの排気通路の一部を構成する円筒状の排気管２と、この排気管２内に収容された複数の円筒状のプラズマ放電ユニット３と、これら複数のプラズマ放電ユニット３によりプラズマを発生させるための高圧電源６と、高圧電源６の電力を排気管２内部の複数のプラズマ放電ユニット３に供給する第１給電プラグ４１及び第２給電プラグ４２と、排気管２内部においてこれら給電プラグ４１，４２と複数のプラズマ放電ユニット３とを電気的に接続する第１接続部材５１及び第２接続部材５２と、を含んで構成される。このプラズマリアクタ１は、図１及び２においては紙面手前側から奥へ向けて、図３においては左から右へ向けてエンジンの排気が流通するように、図示しない車両の排気管の一部に組み込まれる。
【００１８】
各プラズマ放電ユニット３は、排気管２の延在方向すなわち排気の流通方向に沿って設けられた円筒状の外周電極３１と、この外周電極３１の中心に同軸に設けられた線状又は棒状の内部電極３２との電極対により構成される。このように外周電極３１と内部電極３２との電極対で構成された複数のプラズマ放電ユニット３は、図１〜３に示すように、それぞれの両端を揃えて並列に束ねた上、排気管２内に収容される。より具体的には、本実施形態では、排気管２内の上段に２つ、中段に３つ、下段に２つのプラズマ放電ユニット３が設けられる。ただし本発明において、プラズマ放電ユニット３の数や排気管２内における配置態様はこれに限らない。また本実施形態では、排気の流通方向に対し垂直な断面視が円になるような円筒状の外周電極３１を例に説明するが、本発明はこれに限らない。例えば、断面視で多角形となるような筒状の外周電極を用いてもよい。
【００１９】
第１給電プラグ４１は、鉛直方向に沿って延びる棒状の中心電極４１１と、この中心電極４１１を保持する絶縁碍子４１２と、この絶縁碍子４１２を保持するハウジング４１３と、を備える。絶縁碍子４１２の基端側の外周面４１４及び先端側の外周面４１５は、それぞれ沿面放電を防止するため凹凸状に形成されている。なお、第２給電プラグ４２は、上述の第１給電プラグ４１と同じ構成であるので、その詳細な説明を省略する。
【００２０】
排気管２のうち、プラズマ放電ユニット３よりも上流側には図示しない第１プラグホールが形成された第１プラグ取付部２１が設けられ、プラズマ放電ユニット３よりも下流側には図示しない第２プラグホールが形成された第２プラグ取付部２２が設けられている。給電プラグ４１、４２は、ハウジング４１３，４２３に形成されたねじ（図示せず）をプラグ取付部２１，２２のプラグホール内に螺合することにより、各々の先端部が排気管２内のプラズマ放電ユニット３の上流側及び下流側に臨むように、鉛直方向に沿って排気管２に装着される。
【００２１】
図３に示すように、第１接続部材５１は、排気管２内のうちプラズマ放電ユニット３の上流側に設けられ、各プラズマ放電ユニット３の内部電極３２の上流側の端部と第１給電プラグ４１とを電気的に接続する。また、第２接続部材５２は、排気管２内のうちプラズマ放電ユニット３の下流側に設けられ、各プラズマ放電ユニット３の内部電極３２の下流側の端部と第２給電プラグ４２とを電気的に接続する。すなわち、各プラズマ放電ユニット３の内部電極３２の両端は、接続部材５１，５２を介して給電プラグ４１，４２に保持される。
【００２２】
図１，２に示すように、第１接続部材５１は、互いに隣接するプラズマ放電ユニット３の内部電極３２の端部を連結する連結部５１１と、この連結部５１１から排気の流通方向に対し垂直な面内、より具体的には鉛直方向に沿って延び、第１給電プラグ４１の先端部に嵌合する支持軸５１５とを備える。これら連結部５１１と支持軸５１５とは、導電性の材料により一体に形成されている。図２に示すように、連結部５１１は、水平方向に沿って延び排気管２内の上段に設けられた２つの隣接するプラズマ放電ユニット３の内部電極３２を連結する第１連結部材５１２と、水平方向に沿って延び排気管２内の中段に設けられた３つの隣接するプラズマ放電ユニット３の内部電極３２を連結する第２連結部材５１３と、水平方向に沿って延び排気管２内の下段に設けられた２つの隣接するプラズマ放電ユニット３の内部電極３２を連結する第３連結部材５１４とで構成される。
なお、第２接続部材５２は、上述の第１接続部材５１と同じ構成であるので、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
図３に示すように、各内部電極３２の両端には、接続部材５１，５２に接続するためのストッパ３３，３４が設けられている。各内部電極３２の上流側の端部は、第１接続部材５１に形成された挿通孔（図示せず）に挿通し、ストッパ３３により第１接続部材５１に固定されている。一方、各内部電極３２の下流側の端部は、図４に示すように、第２接続部材５２に形成された挿通孔５２１に挿通した上、ストッパ３４と第２接続部材５２との間に導電性のスプリング３５を介装した状態で弾性支持されている。これにより、内部電極３２には、ストッパ３４を第２接続部材５２の外側へ押し出す弾性力が常時作用するため、内部電極３２が第１接続部材５１と第２接続部材５２との間で撓み、ひいては内部電極３２と外周電極３１との間の距離が変化するのを防止することができる。また、このように内部電極３２を第１接続部材５１と第２接続部材５２との間に伸縮自在に支持することにより、内部電極３２の熱膨張による屈曲も防止できる。
【００２４】
図３に示すように、接続部材５１，５２の表面と各プラズマ放電ユニット３の外周電極３１の端部との間の放電を防止するため、接続部材５１，５２は、外周電極３１の両端面から各々の内側の面までの排気の流通方向に沿った距離が“Ｌ”だけ離間するように、排気管２内に設けられる。なお、内部電極３２と外周電極３１の間の電極間距離（内部電極３２の外周面と外周電極３１の内周面との距離）を“Ｌ´”とした場合、この接続部材５１，５２と外周電極３１との間の距離Ｌは、電極間距離Ｌ´よりも長く設定される。また、接続部材５１，５２は、後に図５〜図９を参照して説明する接続構造を介して給電プラグ４１，４２に接続され、その排気管２内における位置及び姿勢が固定されている。したがって、本実施形態のプラズマリアクタ１によれば、接続部材５１，５２と外周電極３１との間には、接続部材５１，５２の排気管２内における位置及び姿勢を維持するための絶縁材をあえて介装する必要はない。
【００２５】
以上のような第１給電プラグ４１の中心電極４２１及び第２給電プラグ４２の中心電極４２１は、高圧電源６に並列に、すなわち高圧電源６の同電位極に接続され、各プラズマ放電ユニット３の外周電極３１は接地される。これにより、各プラズマ放電ユニット３の内部電極３２と外周電極３１との間に電圧を印加し、プラズマを発生させることができる。
【００２６】
次に、図５〜図９を参照して、接続部材と給電プラグとの接続構造について説明する。なお、以下の説明では、図５〜図９を参照して第１接続部材５１と第１給電プラグ４１との接続構造について説明する。第２接続部材５２と第２給電プラグ４２の接続構造は、これら第１接続部材５１と第１給電プラグ４１との接続構造と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【００２７】
図５は、第１接続部材の支持軸５１５の構成を示す斜視図である。
支持軸５１５は、断面視で矩形状の本体５１６と、断面視で円柱状に形成された先端部５１７とを備える。先端部５１７には、後述のコイルスプリングが係止する環状の凹部５１８が形成されている。また先端部５１７の先端側にはテーパ面５１９が形成されている。
【００２８】
図６は、第１給電プラグ４１の先端部の構成を示す断面図である。
第１給電プラグ４１の先端部には、中心電極４１１に導通し、上述の支持軸５１５が嵌合する凹状のソケット４１６が形成されている。ソケット４１６の外周は絶縁碍子４１２により覆われている。
【００２９】
ソケット４１６は、断面視で円柱状に形成され支持軸５１５の先端部５１７を収容する第１収容部４１６１と、断面視で矩形状に形成され支持軸５１５の本体５１６を収容する第２収容部４１６２と、を備える。第１収容部４１６１には、環状の凹部４１６３が形成され、この凹部４１６３には、導電性の弾性部材としてのコイルスプリング４１６４が設けられている。
【００３０】
図７及び図８は、支持軸５１５をソケット４１６に装着する手順を示す図である。
先ず、図７に示すように、支持軸５１５を先端部５１７からソケット４１６内に挿入し、テーパ面５１９でコイルスプリング４１６４を弾性変形させながら、支持軸５１５をソケット４１６の奥へ押し込む。図８に示すように、支持軸５１５の凹部５１８がコイルスプリング４１６４の位置まで到達すると、支持軸５１５の凹部５１８とソケット４１６の凹部４１６３により形成された環状の空間内でコイルスプリング４１６４の形状が回復し、コイルスプリング４１６４は支持軸５１５の凹部５１８に係止することとなる。これにより、支持軸５１５はソケット４１６内に中心電極４２１と電気的に導通した状態で、コイルスプリング４１６４により弾性支持される。
【００３１】
以上のようにして、支持軸５１５をソケット４１６に装着した状態では、支持軸５１５の延在方向すなわち鉛直方向に沿った移動は、コイルスプリング４１６４により規制される。したがって、本実施形態では、ソケット４１６内に設けられたコイルスプリング４１６４により、支持軸５１５の鉛直方向に沿った移動を規制する位置決め機構が構成される。
【００３２】
図９は、図８中の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図であり、支持軸５１５をソケット４１６に接続した状態における支持軸５１５及びソケット４１６の断面図である。なお、図９において、排気は左側から右側へ流通する。
図９に示すように、支持軸５１５の本体５１６は断面視で矩形状に形成され、ソケット４１６の第２収容部４１６２の内部の断面形状は、この本体５１６と同じく矩形状に形成されている。このように、ソケット４１６の内部の断面形状を支持軸５１５と同じ矩形状にすることにより、第１接続部材５１の支持軸５１５を中心とした回転が規制されることとなる。したがって、本実施形態では、支持軸５１５と同じ断面形状に形成されたソケット４１６の第２収容部４１６２により、支持軸５１５を中心とした回転を規制する回転規制機構が構成される。なお、支持軸５１５及びソケット４１６の断面形状は、本実施形態のような矩形状に限らず、楕円状や多角形状など、支持軸５１５を中心とした回転を規制できる形状であればどのような形状であってもよい。
【００３３】
次に、図１０及び図１１を参照して、以上のようなプラズマリアクタ１を適用した排気浄化システムの一例について説明する。
【００３４】
図１０は、排気中の炭化水素を還元剤として排気中のＮＯｘを還元除去する選択還元触媒（ＨＣ−ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ））７３を備えた排気浄化システム７Ａにプラズマリアクタ１を適用した例を示す図である。このシステム７Ａでは、図１０に示すように、排気通路７２の排気通路７２に、上流側から下流側へ向かってプラズマリアクタ１、選択還元触媒７３、酸化触媒７４の順で設けることが好ましい。
図１０に示すような排気浄化システム７Ａでは、プラズマリアクタ１によりプラズマを発生させることにより、エンジン７１の排気に含まれるＨＣをより高活性の還元剤ＣＨ３ＣＨＯに変換するとともに、排気中のＮＯをＮＯ２に変換し、下流側の選択還元触媒７３におけるＮＯｘの還元を促進することができる。
【００３５】
図１１は、プラズマリアクタ１により排気中のＨＣ及びＮＯｘを直接浄化する排気浄化システム７Ｂを示す図である。このシステム７Ｂでは、図１１に示すように、プラズマリアクタ１の下流側に酸化触媒７５を設けることが好ましい。
図１０には、選択還元触媒７３におけるＮＯｘの還元を促進するための補助的な装置としてプラズマリアクタ１を適用した例を説明した。しかしながら、プラズマリアクタ１では、図１０に示すシステム７Ａよりも高いエネルギーのプラズマを発生させることにより、排気中のＨＣやＮＯｘをＣＯ２やＮ２に直接分解することができるので、図１１に示すようなプラズマリアクタ１により排気中のＨＣやＮＯを浄化するシステム７Ｂを構築することもできる。
【００３６】
以上詳述したプラズマリアクタ１によれば、以下の効果がある。
（１）本実施形態では、排気の流通方向に沿って延びる外周電極３１の中心に内部電極３２を同軸に設け、この内部電極３２の上流側の端部を第１接続部材５１を介して第１給電プラグ４１で保持し、下流側の端部を第２接続部材５２を介して第２給電プラグ４２で保持し、さらにこれら第１給電プラグ４１及び第２給電プラグ４２を高圧電源の同電位極に接続する。これによりインピーダンスの差を小さくできるので、上流側から下流側までプラズマの強度を均質にできかつプラズマの発生の時間差小さくすることができる。
線状又は棒状の内部電極３２の両端を、排気管２に設けられた給電プラグ４１，４２で保持することにより、内部電極３２と外周電極３１との間の距離が変わらないように、内部電極３２の位置を外周電極３１の中心に維持することができる。したがって、上流側から下流側まで強度が均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【００３７】
（２）本実施形態では、給電プラグ４１，４２に中心電極に導通するソケットを設け、このソケットに排気の流通方向に対し垂直な面内に沿って延びる支持軸を接続することにより接続部材５１，５２と給電プラグ４１，４２とを接続する。従来では、内部電極３２と給電プラグ４１，４２とを接続する接続部材５１，５２の排気管２内における位置及び姿勢を固定するため、絶縁材を介して接続部材５１，５２を外周電極３１の端部に固定する必要があったところ、本実施形態によれば、各内部電極３２の両端が接続された接続部材５１，５２を、給電プラグ４１，４２により排気管２内に直接保持することにより、このような部品が不要となる。また、接続部材５１，５２の支持軸を、その延在方向に沿った移動を規制する位置決め機構を有する給電プラグ４１，４２のソケットに接続することにより、接続部材５１，５２の排気管２内における位置ずれを防止し、内部電極３２を外周電極３１の中心に維持し続けることができるので、上述のように均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【００３８】
（３）本実施形態では、支持軸を中心とした接続部材５１，５２の回転を規制する回転規制機構を有するソケットに支持軸を接続することにより、接続部材５１，５２の排気管２内における回転を防止し、内部電極３２の位置を外周電極３１の中心に維持し続けることができるので、上述のように均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【００３９】
（４）本実施形態では、給電プラグ４１，４２のうち排気管２の内部側の外周面を凹凸状に形成することにより、排気管２内において給電プラグ４１，４２の表面に沿って排気管２や外周電極３１などに放電するのを防止できるので、上述のように均質なプラズマを安定して生成し続けることができる。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、コイルスプリング４１６４により支持軸５１５をソケット４１６内で弾性支持した例を示したが、本発明はこれに限らない。例えば、このコイルスプリングの代わりに、一部が切断され、コイルスプリングと同様に弾性変形が可能なインナークリップにより支持軸をソケット内に支持してもよい。
【００４１】
また、第１接続部材５１や第２接続部材５２の連結部の具体的な形状は、図２に示すようなものに限らない。例えば、図１２に示すような接続部材５１Ａを用いてもよい。
図１２は、接続部材５１Ａの変形例を示す図である。
変形例の接続部材５１Ａの連結部５１１Ａは、格子状に形成され、互いに隣接する全てのプラズマ放電ユニット３の内部電極３２を連結する。この変形例に係る接続部材５１Ａと、図２を参照して説明した接続部材５１とを比較すると、変形例の接続部材５１Ａの方が、より多くの数の内部電極３２を連結するので、図１２中「×」印に示すように、連結部５１１Ａの一部が破断した場合であっても、給電プラグ４１との電気的な接続が切断されることはないので、より耐久性に優れたものにできる。しかしながら、変形例の接続部材５１Ａの方が、断面積が大きくなるため、排気管２の圧損が大きくなってしまう。
【００４２】
また、図１３に示すように、各プラズマ放電ユニット３の内部に、光触媒を担持したハニカム構造体８を設けてもよい。このようなハニカム構造体８を設けることにより、プラズマ放電ユニット３で発生させたプラズマを利用して、光触媒を励起し、排気の浄化をさらに促進することができる。光触媒の材料としては、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）が用いられる。
【符号の説明】
【００４３】
１…プラズマリアクタ（排気浄化装置）
２…排気管
３…プラズマ放電ユニット
３１…外周電極
３２…内部電極
４１…第１給電プラグ
４１６…ソケット
４１６２…第２収容部（回転規制機構）
４１６４…コイルスプリング（弾性部材、位置決め機構）
４２…第２給電プラグ
５１…第１接続部材
５１１…連結部
５１５…支持軸
５２…第２接続部材
６…高圧電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気が流通する排気管内に排気の流通方向に沿って設けられた複数の筒状の外周電極と、前記複数の外周電極の中心に同軸に設けられた複数の線状又は棒状の内部電極と、を備え、両電極間に電圧を印加することで発生したプラズマにより排気を浄化する排気浄化装置であって、
前記排気管のうち前記複数の外周電極より上流側に設けられた第１給電プラグと、前記排気管のうち前記複数の外周電極より下流側に設けられた第２給電プラグと、を備え、
前記複数の内部電極の上流側の端部は導電性の第１接続部材を介して前記第１給電プラグに保持され、前記複数の内部電極の下流側の端部は導電性の第２接続部材を介して前記第２給電プラグに保持され、
前記第１給電プラグ及び第２給電プラグは、高圧電源の同電位極に接続されることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記第１、第２給電プラグは、中心電極に導通するソケットを備え、
前記第１、第２接続部材は、互いに隣接する内部電極の端部を連結する連結部と、当該連結部から排気の流通方向に対し垂直な面内に沿って延び前記ソケットに嵌合する支持軸とを備え、
前記ソケットは、前記支持軸のその延在方向に沿った移動を規制する位置決め機構を有することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記ソケットは、前記支持軸を中心とした回転を規制する回転規制機構を有することを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第１、第２給電プラグのうち前記排気管の内部側の外周面は凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
【請求項１】
内燃機関の排気が流通する排気管内に排気の流通方向に沿って設けられた複数の筒状の外周電極と、前記複数の外周電極の中心に同軸に設けられた複数の線状又は棒状の内部電極と、を備え、両電極間に電圧を印加することで発生したプラズマにより排気を浄化する排気浄化装置であって、
前記排気管のうち前記複数の外周電極より上流側に設けられた第１給電プラグと、前記排気管のうち前記複数の外周電極より下流側に設けられた第２給電プラグと、を備え、
前記複数の内部電極の上流側の端部は導電性の第１接続部材を介して前記第１給電プラグに保持され、前記複数の内部電極の下流側の端部は導電性の第２接続部材を介して前記第２給電プラグに保持され、
前記第１給電プラグ及び第２給電プラグは、高圧電源の同電位極に接続されることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記第１、第２給電プラグは、中心電極に導通するソケットを備え、
前記第１、第２接続部材は、互いに隣接する内部電極の端部を連結する連結部と、当該連結部から排気の流通方向に対し垂直な面内に沿って延び前記ソケットに嵌合する支持軸とを備え、
前記ソケットは、前記支持軸のその延在方向に沿った移動を規制する位置決め機構を有することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記ソケットは、前記支持軸を中心とした回転を規制する回転規制機構を有することを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第１、第２給電プラグのうち前記排気管の内部側の外周面は凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−５００７１（Ｐ２０１３−５００７１Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８３５４（Ｐ２０１１−１８８３５４）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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