放電反応器
【課題】電極切断後の放電特性の低下を抑制することが可能な放電反応器を提供する。
【解決手段】被放電空間と、該被放電空間を介して対向するように配置された第１金属電極及び第２金属電極とを備え、第１金属電極は、第２金属電極に面する放電部、及び、電源からの電流を放電部へと導く複数の通電部を有する、放電反応器とする。
【解決手段】被放電空間と、該被放電空間を介して対向するように配置された第１金属電極及び第２金属電極とを備え、第１金属電極は、第２金属電極に面する放電部、及び、電源からの電流を放電部へと導く複数の通電部を有する、放電反応器とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電反応器に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気ガスには、ＮＯｘやＳＯｘ等に代表される化学物質が含まれており、これらの化学物質は地球温暖化の一因と考えられている。それゆえ、地球温暖化を抑制するためには、排気ガスから上記化学物質を除去することが重要になる。
【０００３】
排気ガスからＮＯｘやＳＯｘ等を除去する技術として、これまでに、相対する一対の電極にパルス電圧等を印加して発生させたプラズマを用いて排気ガスを浄化する、プラズマを用いた放電反応器（プラズマリアクタ）が提案されている。このようなプラズマリアクタに関する技術としては、例えば特許文献１に、外部円筒電極と該外部円筒電極の中に同軸状に配置された中心電極からなる同軸円筒構造電極を備え、中心電極上に鋭角部を複数個有する金属を間隔をおいて複数個設け、中心電極と外部円筒電極との間に高電圧を印加することにより、中心電極上に設けた鋭角部を複数個有する金属から、ストリーマコロナを発生させるプラズマリアクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている技術では、ストリーマコロナ放電を用いているので、電極間に誘電体を介在させることなく広い電離空間を形成することが可能になり、これによって、誘電体損失のないプラズマリアクタを提供することが可能になると考えられる。しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、電圧や電流が増大してアーク放電へと移行し、電極が切断されると、切断箇所の先へ通電することが困難になる。そのため、特許文献１に開示されている技術には、電極切断後に放電特性が大幅に低下しやすいという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、電極切断後の放電特性の低下を抑制することが可能な放電反応器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、被放電空間と、該被放電空間を介して対向するように配置された第１金属電極及び第２金属電極とを備え、第１金属電極は、第２金属電極に面する板状の放電部、及び、電源からの電流を放電部へと導く複数の通電部を有することを特徴とする、放電反応器である。
【０００８】
また、上記本発明において、複数の通電部は、放電部の表面と交差する方向へ間隔を空けて並列に配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の放電反応器は、第１金属電極に、電源からの電流を放電部へと導く複数の通電部が備えられている。それゆえ、アーク放電が発生して第１金属電極の一部が切断されても、複数の通電部を介して、切断された当該一部を除く第１金属電極の他の部分へ電流を導くことができるので、放電特性の低下を抑制することが可能になる。したがって、本発明によれば、電極切断後の放電特性の低下を抑制することが可能な放電反応器を提供することができる。
【００１０】
また、本発明において、複数の通電部が、放電部の表面と交差する方向へ間隔を空けて並列に配置されていることにより、電極切断の影響を低減することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の放電反応器の正面図である。
【図２】本発明の放電反応器の断面図である。
【図３】従来の放電反応器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の放電反応器１０の正面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図１及び図２に示すように、放電反応器１０は、第１電極部１及び第２電極部２を備えている。第１電極部１は絶縁体３と該絶縁体３に形成された第１金属部４とを備え、第２電極部２は絶縁体３と該絶縁体３に形成された第２金属部５とを備え、第１金属部４及び第２金属部５は空間６を介して対向するように配置されている。図２に示すように、第１金属部４は、第２金属部５に面する放電部４ａと、該放電部４ａへ複数の経路を介して電流を導くことが可能なように間隔を空けて並列に形成された複数の通電部４ｂ、４ｂ、…（以下において、図２の紙面左側から順に、「通電部４ｂａ」、「通電部４ｂｂ」、「通電部４ｂｃ」、「通電部４ｂｄ」、及び、「通電部４ｂｅ」ということがある。）と、電源から導かれた電流の入口である給電部４ｃと、該給電部４ｃと複数の通電部４ｂ、４ｂ、…とを繋ぐ導電路４ｄとを有し、複数の通電部４ｂ、４ｂ、…は、放電部４ａの表面と交差する方向へ間隔を空けて並列に形成されている。放電反応器１０において、第１金属部４が第１金属電極として機能し、第２金属部５が第２金属電極として機能し、空間６が被放電空間として機能する。以下、第１金属部４と第２金属部５との間に電位差を生じさせて発生させた放電がアーク放電へと移行することにより、通電部４ｂｂと通電部４ｂｃとの間に位置する放電部４ａの一部が切断された場合を想定し、放電反応器１０について説明を続ける。
【００１４】
通電部４ｂｂと通電部４ｂｃとの間に位置する放電部４ａの一部が切断された場合、通電部４ｂｃを介して放電部４ａへと導かれた電流は、切断箇所よりも通電部４ｂｂ側へと達することができない。同様に、通電部４ｂｂを介して放電部４ａへと導かれた電流は、切断箇所よりも通電部４ｂｃ側へと達することができない。それゆえ、図３に示すような、１つの通電部から放電部へと電流が導かれる従来の放電反応器では、放電部の一部が破断すると、破断した箇所の先へ電流を供給することができなくなり、その結果、放電特性が大幅に低減していた。これに対し、本発明の放電反応器１０は、複数の通電部４ｂ、４ｂ、…を介して、給電部４ｃから放電部４ａへ電流を導いている。そのため、本発明の放電反応器１０では、通電部４ｂｂと通電部４ｂｃとの間に位置する放電部４ａの一部が切断されても、通電部４ｂａ及び通電部４ｂｂを介して、電流を、切断箇所よりも通電部４ｂｂ側に位置する放電部４ａの一部へと導くことができる。さらに、通電部４ｂｂと通電部４ｂｃとの間に位置する放電部４ａの一部が切断されても、本発明の放電反応器１０では、通電部４ｂｃ、４ｂｄ、４ｂｅを介して、電流を、切断箇所よりも通電部４ｂｃ側に位置する放電部４ａの一部へと導くことができる。すなわち、本発明の放電反応器１０によれば、放電部４ａの一部が切断されても、複数の通電部４ｂ、４ｂ、…を介して、電流を、切断箇所以外の放電部４ａへと継続して導くことができるので、電極切断による放電特性の低下を抑制することが可能になる。
【００１５】
本発明の放電反応器１０において、通電部４ｂ、４ｂ、…の数は、複数であれば特に限定されるものではなく、２以上の任意の数とすることができる。
【００１６】
また、本発明の放電反応器１０において、通電部４ｂ、４ｂ、…の長さ（図２の紙面上下方向の長さ）は、特に限定されるものではなく、任意の長さとすることができる。また、本発明の放電反応器１０において、並列に形成された隣り合う通電部４ｂ、４ｂ、…の間隔は、特に限定されるものではなく、任意の間隔とすることができる。ただし、並列に形成された複数の通電部４ｂ、４ｂ、…のうち両端に位置する通電部４ｂａ、４ｂｅの間隔をｄ１、放電部４ａの幅（図２の紙面左右方向の長さ）をｄ２とするとき、放電部４ａの切断後にも切断箇所を除く放電部４ａの多くの部位へ電流を導くことが可能な形態にする等の観点から、ｄ１／ｄ２を１に近づけることが好ましい。また、通電部４ｂ、４ｂ、…の幅（各通電部４ｂ、４ｂ、…の、図２の紙面左右方向の幅）は、特に限定されるものではなく、任意の幅とすることができる。
【００１７】
また、本発明の放電反応器１０において、絶縁体３は、プラズマリアクタに使用可能な公知の絶縁体を適宜用いることができる。絶縁体３の具体例としては、アクリル樹脂等の有機絶縁材料や、アルミナ、シリカ等の無機絶縁材料等を挙げることができる。また、本発明の放電反応器１０において、第１金属部４及び第２金属部５は、プラズマリアクタに使用可能な公知の金属を適宜用いることができる。第１金属部４及び第２金属部５を構成し得る金属の具体例としては、タングステン、ステンレス鋼、白金、銅等を挙げることができる。
【００１８】
また、本発明の放電反応器１０において、第１金属部４及び第２金属部５は、接着、めっき、焼結等により絶縁体３へ形成することができる。また、本発明の放電反応器１０において、放電部４ａの厚さ（図２の紙面上下方向の厚さ）は、例えば、０．１ｍｍとすることができ、第２金属部５の厚さ（図２の紙面上下方向の厚さ）は、例えば、１ｍｍとすることができる。また、本発明の放電反応器１０において、放電部４ａと第２金属部５との距離は、例えば、１０ｍｍとすることができる。
【実施例】
【００１９】
図１及び図２に示す放電反応器１０、並びに、図３に示す従来の放電反応器を用いて、ナノパルス放電耐久試験を行った。具体的には、意図的に放電電圧を上昇させ、ストリーマ放電からアーク放電へと移行する１１ｋＶ前後で電圧の上下を繰り返し、通算約３０秒間に亘ってアーク放電を発生させた後、電圧をゼロにし、その後、再度徐々に電圧を上昇させて放電試験を行うナノパルス放電耐久試験を行った。放電反応器１０、及び、図３に示す従来の放電反応器において、放電電極長さは１０ｃｍ、電極間距離は１ｃｍとした。測定機器は、オシロスコープ（ＴＤＳ３０３２Ｂ、テクトロニクス社製）、電圧プローブ（Ｐ６０１５Ａ、テクトロニクス社製）、及び、電流プローブ（Ｐ６０２１、テクトロニクス社製）を用い、放電領域は、放電の発光（青紫色）を目視で確認した。
その結果、放電反応器１０では、アーク放電の発生により切断された放電部４ａの一部箇所を除いて、複数の通電部４ｂ、４ｂ、…を介して放電部４ａへと電流を導くことができ、切断箇所以外の放電部４ａで放電を発生させることができた。これに対し、従来の放電反応器は、１つの通電部のみを介して電極へ電流が導かれる構成であったため、アーク放電の発生により切断された電極の先の部分へ電流を供給することができず、切断された電極の先の部分では放電を発生させることができなかった。以上の実験から、本発明の放電反応器１０によれば、放電特性の低下を抑制可能であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の放電反応器は、排ガス浄化装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１…第１電極部
２…第２電極部
３…絶縁体
４…第１金属部（第１金属電極）
４ａ…放電部
４ｂ…通電部
４ｃ…給電部
４ｄ…導電路
５…第２金属部（第２金属電極）
６…空間（被放電空間）
１０…放電反応器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電反応器に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気ガスには、ＮＯｘやＳＯｘ等に代表される化学物質が含まれており、これらの化学物質は地球温暖化の一因と考えられている。それゆえ、地球温暖化を抑制するためには、排気ガスから上記化学物質を除去することが重要になる。
【０００３】
排気ガスからＮＯｘやＳＯｘ等を除去する技術として、これまでに、相対する一対の電極にパルス電圧等を印加して発生させたプラズマを用いて排気ガスを浄化する、プラズマを用いた放電反応器（プラズマリアクタ）が提案されている。このようなプラズマリアクタに関する技術としては、例えば特許文献１に、外部円筒電極と該外部円筒電極の中に同軸状に配置された中心電極からなる同軸円筒構造電極を備え、中心電極上に鋭角部を複数個有する金属を間隔をおいて複数個設け、中心電極と外部円筒電極との間に高電圧を印加することにより、中心電極上に設けた鋭角部を複数個有する金属から、ストリーマコロナを発生させるプラズマリアクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている技術では、ストリーマコロナ放電を用いているので、電極間に誘電体を介在させることなく広い電離空間を形成することが可能になり、これによって、誘電体損失のないプラズマリアクタを提供することが可能になると考えられる。しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、電圧や電流が増大してアーク放電へと移行し、電極が切断されると、切断箇所の先へ通電することが困難になる。そのため、特許文献１に開示されている技術には、電極切断後に放電特性が大幅に低下しやすいという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、電極切断後の放電特性の低下を抑制することが可能な放電反応器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、被放電空間と、該被放電空間を介して対向するように配置された第１金属電極及び第２金属電極とを備え、第１金属電極は、第２金属電極に面する板状の放電部、及び、電源からの電流を放電部へと導く複数の通電部を有することを特徴とする、放電反応器である。
【０００８】
また、上記本発明において、複数の通電部は、放電部の表面と交差する方向へ間隔を空けて並列に配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の放電反応器は、第１金属電極に、電源からの電流を放電部へと導く複数の通電部が備えられている。それゆえ、アーク放電が発生して第１金属電極の一部が切断されても、複数の通電部を介して、切断された当該一部を除く第１金属電極の他の部分へ電流を導くことができるので、放電特性の低下を抑制することが可能になる。したがって、本発明によれば、電極切断後の放電特性の低下を抑制することが可能な放電反応器を提供することができる。
【００１０】
また、本発明において、複数の通電部が、放電部の表面と交差する方向へ間隔を空けて並列に配置されていることにより、電極切断の影響を低減することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の放電反応器の正面図である。
【図２】本発明の放電反応器の断面図である。
【図３】従来の放電反応器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の放電反応器１０の正面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図１及び図２に示すように、放電反応器１０は、第１電極部１及び第２電極部２を備えている。第１電極部１は絶縁体３と該絶縁体３に形成された第１金属部４とを備え、第２電極部２は絶縁体３と該絶縁体３に形成された第２金属部５とを備え、第１金属部４及び第２金属部５は空間６を介して対向するように配置されている。図２に示すように、第１金属部４は、第２金属部５に面する放電部４ａと、該放電部４ａへ複数の経路を介して電流を導くことが可能なように間隔を空けて並列に形成された複数の通電部４ｂ、４ｂ、…（以下において、図２の紙面左側から順に、「通電部４ｂａ」、「通電部４ｂｂ」、「通電部４ｂｃ」、「通電部４ｂｄ」、及び、「通電部４ｂｅ」ということがある。）と、電源から導かれた電流の入口である給電部４ｃと、該給電部４ｃと複数の通電部４ｂ、４ｂ、…とを繋ぐ導電路４ｄとを有し、複数の通電部４ｂ、４ｂ、…は、放電部４ａの表面と交差する方向へ間隔を空けて並列に形成されている。放電反応器１０において、第１金属部４が第１金属電極として機能し、第２金属部５が第２金属電極として機能し、空間６が被放電空間として機能する。以下、第１金属部４と第２金属部５との間に電位差を生じさせて発生させた放電がアーク放電へと移行することにより、通電部４ｂｂと通電部４ｂｃとの間に位置する放電部４ａの一部が切断された場合を想定し、放電反応器１０について説明を続ける。
【００１４】
通電部４ｂｂと通電部４ｂｃとの間に位置する放電部４ａの一部が切断された場合、通電部４ｂｃを介して放電部４ａへと導かれた電流は、切断箇所よりも通電部４ｂｂ側へと達することができない。同様に、通電部４ｂｂを介して放電部４ａへと導かれた電流は、切断箇所よりも通電部４ｂｃ側へと達することができない。それゆえ、図３に示すような、１つの通電部から放電部へと電流が導かれる従来の放電反応器では、放電部の一部が破断すると、破断した箇所の先へ電流を供給することができなくなり、その結果、放電特性が大幅に低減していた。これに対し、本発明の放電反応器１０は、複数の通電部４ｂ、４ｂ、…を介して、給電部４ｃから放電部４ａへ電流を導いている。そのため、本発明の放電反応器１０では、通電部４ｂｂと通電部４ｂｃとの間に位置する放電部４ａの一部が切断されても、通電部４ｂａ及び通電部４ｂｂを介して、電流を、切断箇所よりも通電部４ｂｂ側に位置する放電部４ａの一部へと導くことができる。さらに、通電部４ｂｂと通電部４ｂｃとの間に位置する放電部４ａの一部が切断されても、本発明の放電反応器１０では、通電部４ｂｃ、４ｂｄ、４ｂｅを介して、電流を、切断箇所よりも通電部４ｂｃ側に位置する放電部４ａの一部へと導くことができる。すなわち、本発明の放電反応器１０によれば、放電部４ａの一部が切断されても、複数の通電部４ｂ、４ｂ、…を介して、電流を、切断箇所以外の放電部４ａへと継続して導くことができるので、電極切断による放電特性の低下を抑制することが可能になる。
【００１５】
本発明の放電反応器１０において、通電部４ｂ、４ｂ、…の数は、複数であれば特に限定されるものではなく、２以上の任意の数とすることができる。
【００１６】
また、本発明の放電反応器１０において、通電部４ｂ、４ｂ、…の長さ（図２の紙面上下方向の長さ）は、特に限定されるものではなく、任意の長さとすることができる。また、本発明の放電反応器１０において、並列に形成された隣り合う通電部４ｂ、４ｂ、…の間隔は、特に限定されるものではなく、任意の間隔とすることができる。ただし、並列に形成された複数の通電部４ｂ、４ｂ、…のうち両端に位置する通電部４ｂａ、４ｂｅの間隔をｄ１、放電部４ａの幅（図２の紙面左右方向の長さ）をｄ２とするとき、放電部４ａの切断後にも切断箇所を除く放電部４ａの多くの部位へ電流を導くことが可能な形態にする等の観点から、ｄ１／ｄ２を１に近づけることが好ましい。また、通電部４ｂ、４ｂ、…の幅（各通電部４ｂ、４ｂ、…の、図２の紙面左右方向の幅）は、特に限定されるものではなく、任意の幅とすることができる。
【００１７】
また、本発明の放電反応器１０において、絶縁体３は、プラズマリアクタに使用可能な公知の絶縁体を適宜用いることができる。絶縁体３の具体例としては、アクリル樹脂等の有機絶縁材料や、アルミナ、シリカ等の無機絶縁材料等を挙げることができる。また、本発明の放電反応器１０において、第１金属部４及び第２金属部５は、プラズマリアクタに使用可能な公知の金属を適宜用いることができる。第１金属部４及び第２金属部５を構成し得る金属の具体例としては、タングステン、ステンレス鋼、白金、銅等を挙げることができる。
【００１８】
また、本発明の放電反応器１０において、第１金属部４及び第２金属部５は、接着、めっき、焼結等により絶縁体３へ形成することができる。また、本発明の放電反応器１０において、放電部４ａの厚さ（図２の紙面上下方向の厚さ）は、例えば、０．１ｍｍとすることができ、第２金属部５の厚さ（図２の紙面上下方向の厚さ）は、例えば、１ｍｍとすることができる。また、本発明の放電反応器１０において、放電部４ａと第２金属部５との距離は、例えば、１０ｍｍとすることができる。
【実施例】
【００１９】
図１及び図２に示す放電反応器１０、並びに、図３に示す従来の放電反応器を用いて、ナノパルス放電耐久試験を行った。具体的には、意図的に放電電圧を上昇させ、ストリーマ放電からアーク放電へと移行する１１ｋＶ前後で電圧の上下を繰り返し、通算約３０秒間に亘ってアーク放電を発生させた後、電圧をゼロにし、その後、再度徐々に電圧を上昇させて放電試験を行うナノパルス放電耐久試験を行った。放電反応器１０、及び、図３に示す従来の放電反応器において、放電電極長さは１０ｃｍ、電極間距離は１ｃｍとした。測定機器は、オシロスコープ（ＴＤＳ３０３２Ｂ、テクトロニクス社製）、電圧プローブ（Ｐ６０１５Ａ、テクトロニクス社製）、及び、電流プローブ（Ｐ６０２１、テクトロニクス社製）を用い、放電領域は、放電の発光（青紫色）を目視で確認した。
その結果、放電反応器１０では、アーク放電の発生により切断された放電部４ａの一部箇所を除いて、複数の通電部４ｂ、４ｂ、…を介して放電部４ａへと電流を導くことができ、切断箇所以外の放電部４ａで放電を発生させることができた。これに対し、従来の放電反応器は、１つの通電部のみを介して電極へ電流が導かれる構成であったため、アーク放電の発生により切断された電極の先の部分へ電流を供給することができず、切断された電極の先の部分では放電を発生させることができなかった。以上の実験から、本発明の放電反応器１０によれば、放電特性の低下を抑制可能であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の放電反応器は、排ガス浄化装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１…第１電極部
２…第２電極部
３…絶縁体
４…第１金属部（第１金属電極）
４ａ…放電部
４ｂ…通電部
４ｃ…給電部
４ｄ…導電路
５…第２金属部（第２金属電極）
６…空間（被放電空間）
１０…放電反応器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被放電空間と、該被放電空間を介して対向するように配置された第１金属電極及び第２金属電極とを備え、
前記第１金属電極は、前記第２金属電極に面する放電部、及び、電源からの電流を前記放電部へと導く複数の通電部を有することを特徴とする、放電反応器。
【請求項２】
前記複数の通電部は、前記放電部の表面と交差する方向へ間隔を空けて並列に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の放電反応器。
【請求項１】
被放電空間と、該被放電空間を介して対向するように配置された第１金属電極及び第２金属電極とを備え、
前記第１金属電極は、前記第２金属電極に面する放電部、及び、電源からの電流を前記放電部へと導く複数の通電部を有することを特徴とする、放電反応器。
【請求項２】
前記複数の通電部は、前記放電部の表面と交差する方向へ間隔を空けて並列に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の放電反応器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−６７７７８（Ｐ２０１１−６７７７８Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２１９９４（Ｐ２００９−２２１９９４）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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