誘電性構造体、誘電性構造体を用いた放電装置、流体改質装置、および反応システム
【課題】処理流体の圧力損失を低減でき、また、高効率で処理流体内の微粒子状不純物を取り除くことのできる誘電性構造体を提供する。
【解決手段】 誘電性構造体Ｕ１は、第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２との間に少なくとも１つの貫通孔３を有する誘電体２と、誘電体における第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２との間に設けられ、少なくとも一部が貫通孔３の内周面に沿って位置する第１導電体４と、誘電体２における第１導電体４と第２表面Ｓ１との間、又は第２表面Ｓ２上に設けられ、少なくとも一部が貫通孔に沿って位置する第２導電体６とを有する。貫通孔３は、第１表面Ｓ１における開口の開口面積が、第２表面Ｓ２における開口の開口面積よりも大きい。
【解決手段】 誘電性構造体Ｕ１は、第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２との間に少なくとも１つの貫通孔３を有する誘電体２と、誘電体における第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２との間に設けられ、少なくとも一部が貫通孔３の内周面に沿って位置する第１導電体４と、誘電体２における第１導電体４と第２表面Ｓ１との間、又は第２表面Ｓ２上に設けられ、少なくとも一部が貫通孔に沿って位置する第２導電体６とを有する。貫通孔３は、第１表面Ｓ１における開口の開口面積が、第２表面Ｓ２における開口の開口面積よりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプラズマ発生体として用いられる誘電性構造体、誘電性構造体を用いた放電装置、流体改質装置、および反応システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマは、反応系および光源系の様々な分野で利用されている。例えば、反応系では、窒素酸化物（ＮＯｘ）分解装置、炭化水素（ＨＣ）分解装置、ダイオキシン分解装置、飽和フッ化炭素及び化合物（ＰＦＣ）分解装置、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、すす等の粒子状不純物（ＰＭ）除去装置、脱臭装置ウイルス除菌装置、オゾン発生装置、またはマイナスイオン発生装置等においてプラズマが利用されている。また、光源系では、例えば、プラズマランプ（蛍光灯、ネオン管など）、エッチング装置用光源、レジスト露光装置用光源、またはプラズマディスプレイにおいてプラズマが利用されている。
【０００３】
このプラズマを発生させるプラズマ発生体としては種々の形態があるが、近年においては、プラズマ発生体と金属若しくはセラミックスからなるフィルターとを連結し、供給する流体の流速によってプラズマ発生体内で発生したプラズマをフィルター内に流入させ、連結されたプラズマ発生体とフィルターとを流れる流体をプラズマと反応させるものがある（以降、プラズマ発生体及びフィルター連結方式と呼ぶ。）（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００１−８７６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プラズマ発生体及びフィルター連結方式では、プラズマ発生体とフィルターとの連結面の形状によっては、プラズマ発生体内で発生したプラズマがフィルター内に均一に流れず、プラズマの分布にばらつきがあった。その結果、流体の反応にばらつきが生じ反応効率が悪くなるという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、プラズマ発生体及びフィルター連結方式で用いた場合に流体をできるだけ均一に反応させることが可能な誘電性構造体、誘電性構造体を用いた放電装置、流体改質装置、および反応システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の誘電性構造体は、第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する誘電体と、前記誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置する第１導電体と、前記誘電体における前記第１表面上、前記第１表面と前記第２表面との間、又は前記第２表面上に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体とを有し、前記貫通孔は、前記第１表面における開口の開口面積が、前記第２表面における開口の開口面積よりも大きい開口を有している。この誘電性構造体を第１誘電性構造体という。
【０００７】
好ましくは、前記の第１誘電性構造体において、前記貫通孔の貫通方向に投影したとき、前記貫通方向に沿って離間した前記貫通孔における任意の２箇所のうち前記第２表面に近い箇所の内周面の位置が、前記第１表面に近い箇所の内周面の位置と同じ、又はより内側に有している。この誘電性構造体を第２誘電性構造体という。
【０００８】
本発明の誘電性構造体は、第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する誘電体と、前記誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置する第１導電体と、前記誘電体における前記第１導電体と前記第２表面との間、又は前記第２表面上に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体と、前記誘電体における前記第１表面上に設けられた第３導電体とを有し、前記第３導電体は、前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面積が、該貫通方向に沿って前記第１表面から離れるに従って小さくなっている。この誘電性構造体を第３誘電性構造体という。
【０００９】
本発明の誘電性構造体は、第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する誘電体と、前記誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置する第１導電体と、前記誘電体における前記第１導電体と前記第２表面との間、又は前記第２表面上に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体と、前記誘電体における前記第１表面上に設けられた第３導電体と、前記第３導電体において前記第１表面に隣接する面と反対側の面に設けられた誘電性部材とを有し、前記誘電性部材は、前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面積が、該貫通方向に沿って前記第１表面から離れるに従って小さくなっている。この誘電性構造体を第４誘電性構造体という。
【００１０】
また、好ましくは、第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する複数の誘電体と、前記各誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間にそれぞれ設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置している第１導電体と、前記各誘電体における前記第１表面上、前記第１表面と前記第２表面との間、又は前記第２表面上にそれぞれ設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体とを有し、複数の前記誘電体は、前記第１導電体と前記第２導電体が交互に位置するとともに、前記各誘電体に設けられた前記貫通孔が連通するように配列されており、前記複数の誘電体の配列方向において一方の端部に位置する前記第１表面における前記貫通孔の開口面積は、前記配列方向において他方の端部に位置する前記第２表面における前記貫通孔の開口面積よりも大きい。この誘電性構造体を第５誘電性構造体という。
【００１１】
好ましくは、前記の第５誘電性構造体において、連通した複数の前記貫通孔からなる連続貫通孔の貫通方向に投影したとき、前記貫通方向に沿って離間した前記連続貫通孔における任意の２箇所のうち、前記配列方向における一方の端部に位置する前記第２表面に近い箇所の内周面の位置が、前記配列方向における他方の端部に位置する前記第１表面に近い箇所の内周面の位置と同じ、又はより内側にある。この誘電性構造体を第６誘電性構造体という。
【００１２】
また、好ましくは、前記の第１〜６誘電性構造体のいずれかにおいて、前記第１導電体および前記第２導電体は、前記貫通孔に対応する位置に貫通孔をそれぞれ有した平板状の導体である。この誘電性構造体を第７誘電性構造体という。
【００１３】
また、好ましくは、前記の第１〜７誘電性構造体のいずれかおいて、前記貫通孔の貫通方向に投影したときに、前記第２導電体の外縁部は、前記第１導電体の外縁部の内側に位置する。この誘電性構造体を第８誘電性構造体という。
【００１４】
また、好ましくは、前記の第１〜８誘電性構造体のいずれかにおいて、前記第２導電体は、前記貫通孔に対応する位置以外にも貫通孔を有する。この誘電性構造体を第９誘電性構造体という
本発明の放電装置は、前記の第１〜９誘電性構造体のいずれかと、前記第１導電体と前記第２導電体との間に交流電圧またはパルス電圧を印加するための第１電源とを備えた放電装置である。この放電装置を第１放電装置という。
【００１５】
好ましくは、前記の第１放電装置は、前記第１導電体と前記第２導電体との間に直流電圧を印加するための第２電源を備えている。この放電装置を第２放電装置という。
【００１６】
本発明の放電装置は、前記第３または第４の誘電性構造体と、前記第１導電体と前記第２導電体との間に交流電圧またはパルス電圧を印加するための第１電源と、前記第１導電体と前記第３導電体との間に交流電圧を印加するための第２電源とを備えている。この放電装置を第３放電装置という。
【００１７】
本発明の放電装置は、前記第３または第４の誘電性構造体と、前記第１導電体と前記第２導電体との間に交流電圧またはパルス電圧を印加するための第１電源と、前記第１導電体と前記第３導電体との間に交流電圧を印加するための第２電源と、前記第１導電体と前記第２導電体の間および前記第１導電体と前記第３導電体の少なくとも一方に直流電圧を印加する第３電源とを備えている。この放電装置を第４放電装置という。
【００１８】
本発明の流体改質装置は、第１から第４のいずれかの放電装置と、前記貫通孔における前記第２導電体側から前記第１導電体側に流体を流す流体供給部と、前記放電装置の下流に設けられた集塵部とを備えた流体改質装置である。
【００１９】
本発明の反応システムは、前記の第１および３放電装置のいずれかの放電装置と、前記貫通孔における前記第１導電体側から前記第２導電体側に流体を流す流体供給部と、前記誘電性構造体に関して前記流体供給部と反対側に設けられた電極と、前記電極と前記第１導電体との間に直流電位を供給する第３電源と、前記誘電性構造体と前記電極との間に設けられた集塵部とを備えた反応システムである。
【００２０】
また、本発明の反応システムは、前記の第２放電装置と、前記貫通孔における前記第１導電体側から前記第２導電体側に流体を流す流体供給部と、前記誘電性構造体に関して前記流体供給部と反対側に設けられた電極と、記誘電性構造体と前記電極との間に設けられた集塵部と、前記第２電源を、前記第１導電体と前記第２導電体との間および前記電極と前記第１導電体との間で切り換える切り換え部とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の誘電性構造体によれば、処理流体の圧力損失を低減でき、また、高効率で処理流体内の微粒子状不純物を取り除くことができる。
【００２２】
本発明の放電装置によれば、処理流体の圧力損失を低減でき、また、高効率で処理流体内の微粒子状不純物を取り除くことができる。
【００２３】
本発明の流体改質装置によれば、処理流体の圧力損失を低減でき、また、高効率で処理流体内の微粒子状不純物を取り除くことができる。
【００２４】
本発明の反応システムによれば、処理流体の圧力損失を低減でき、高効率で処理流体内の微粒子状不純物を取り除くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の誘電性構造体の実施の形態について詳細に説明する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態による誘電性構造体の正面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ’線における断面図である。本実施の形態による誘電性構造体Ｕ１は、誘電体からなる基体２を備える。この基体２は、対向する第１表面Ｓ１および第２表面Ｓ２の間を貫通する貫通孔３を有する。基体２の内部には、対向する第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２との間に第１導電体４が配設される。第１導電体４は、基体２の貫通孔３に対応する位置に貫通孔５を有している。この貫通孔５の径は、基体２の貫通孔３の径よりも大きく、貫通孔５の開口は、貫通孔３の開口に沿って位置している。
【００２７】
また、基体２の第２表面Ｓ２には第１導電体４に対向して設けられるとともに、外縁部が第２表面Ｓ２上に位置する第２導電体６が設けられている。この第２導電体６も、基体２の貫通孔３に対応する位置に貫通孔７を有する。この貫通孔７の径は、基体２の貫通孔３の径と同じか、若しくは貫通孔３の径よりも大きく、貫通孔７の開口は、貫通孔３の開口に沿って位置している。
【００２８】
また、貫通孔３は、第１表面Ｓ１における開口の開口面積が、第２表面Ｓ２における開口の開口面積よりも大きい。
【００２９】
また、誘電性構造体Ｕ１を貫通孔３の貫通方向に投影したとき、貫通方向に沿って離間した貫通孔３の任意の２箇所のうち第２表面Ｓ２に近い箇所の内周面の位置が、第１表面Ｓ１に近い箇所の内周面の位置より内側に存在するように形成されている。すなわち、基体２を貫通孔３の貫通方向に垂直な面で切断したときの貫通孔３の開口面積は、第２表面Ｓ２から第１表面Ｓ１に近づくにつれて大きくなる。
【００３０】
さらに、基体２の第１表面Ｓ１および第２表面Ｓ２に垂直な端面Ｓ３，Ｓ４には、第１導電体４に電力を供給するために第１導電体４と電気的に接続される外部端子８、および第２導電体６に電力を供給するために第２導電体６と電気的に接続される外部端子９がそれぞれ設けられる。
【００３１】
本実施の形態による誘電性構造体Ｕ１では、第１導電体４に基準電位を供給し、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧、又はパルス電圧を印加することにより、第１導電体４と第２導電体６との間の領域に対応する貫通孔３内の領域、および第２導電体６のエッジ、すなわち貫通孔７の開口部に沿って、沿面放電（プラズマ）を発生させることができる。なお、図３に示すように、第１導電体４と第２導電体６との間の領域に対応する貫通孔３内の領域において、沿面放電が発生する場合、この領域を放電領域１１という。
【００３２】
基体２は、電気絶縁材料から成り、例えば、セラミックスから成る。具体的に、基体２を製造する場合には、セラミックグリーンシートを準備し、次に準備したセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに必要に応じて複数枚積層し、高温（約１３００〜１８００℃）で焼成することにより製作される。電気絶縁材料としては、例えば、酸化アルミニウム焼結体（アルミナセラミックス）がある。例えば酸化アルミニウム質焼結体から成るグリーンシートは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）、およびマグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤および溶媒を添加混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等を採用し、シート状に成形することによって得られる。
【００３３】
セラミックグリーンシートの積層体を作製する場合には、セラミックグリーンシートを積層した後圧着を行なう。圧着は３．０〜８．０ＭＰａ程度の圧力を加えて行ない、必要に応じて３５〜１００℃で加熱を行なう。このとき、貫通孔３を形成するために、金型やレーザーを用いてグリーンシートに打ち抜き加工を施す。また、セラミックグリーンシート同士の十分な接着性を得るために、溶剤と樹脂バインダーを混合するなどして作製した接着剤を用いてもよい。なお、電気絶縁材料としては、酸化アルミニウム質焼結体以外にも、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、コーディライト質焼結体、または炭化珪素質焼結体等が挙げられる。
【００３４】
また、第１表面Ｓ１における貫通孔開口の開口面積を、第２表面Ｓ２における開口の開口面積よりも大きく形成するには、金型打抜き工法、レーザー打抜き工法、または切削工法等により、複数のセラミックグリーンシートに径が大から小の異なる貫通孔をあらかじめ形成しておき、形成された貫通孔が大から小の径の順に複数のセラミックグリーンシートを積層してプレス機等で加圧するとよい。このようにすると、第２表面Ｓ２から第１表面Ｓ１に向かって、貫通孔の径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。
【００３５】
また、他の方法として、セラミックグリーンシートが複数積層された積層体の所望の位置をテーパドリル等で第１表面Ｓ１側から切削することにより、第２表面Ｓ２から第１表面Ｓ１に向かって径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。
【００３６】
さらに、他の方法として、セラミックグリーンシートの積層体の所望の位置を第１表面Ｓ１側から、錐状または凸状金型等で４０℃から１００℃程度に加熱しながらプレスすることにより、第２表面Ｓ１から第１表面Ｓ２に向かって径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。
【００３７】
本実施の形態による誘電性構造体Ｕ１においては、第１導電体４は、基体２内に保持されており、第１導電体４には貫通孔３に対応する位置に貫通孔５が設けられている。また、第２導電体６は、基体２の第２表面Ｓ２上に保持されており、第２導電体６には貫通孔３に対応する位置に貫通孔７が設けられている。このため、第１導電体４に基準電位を供給し、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧を印加することにより、貫通孔３の放電領域１１および第２導電体６の貫通孔７の開口部に沿った領域（以下、「開口部領域」ともいう。）に沿面放電（プラズマ）を発生させることができる。これにより、第２表面Ｓ２側から貫通孔３に供給された流体を、第２導電体６の貫通孔７の開口部領域、および放電領域１１において、プラズマと反応させることができる。これにより、流体内の微粒子状不純物とプラズマとを反応させることができる。
【００３８】
なお、第１導電体５、第１導電体４、および第２導電体６はそれぞれ、その端部が基体２の外表面近傍まで導出されており、対応する外部端子８，９に直接に、または補助導電体を介して電気的に接続される。
【００３９】
第１導電体４および第２導電体６は、タングステン、モリブデン、白金、銅、または銀等の金属粉末導電体からなる。第１導電体４および第２導電体６は、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いて、基体２用のセラミックグリーンシートの所定の位置に導電体ペーストを所望の形状に印刷塗布し、基体２用のセラミックグリーンシートと同時焼成することによって基体２の内部に所定のパターンに形成することができる。導電体ペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダーおよび有機溶剤、並びに必要に応じて分散剤等を加えて、ボールミル、三本ロールミル、またはプラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することにより製作される。導電体ペーストには、セラミックグリーンシートの焼結挙動に合わせたり、焼結後の基体２との接合強度を高めたりするためにガラスやセラミックスの粉末を添加しても良い。
【００４０】
次に、基体２の外表面には、外部端子８、９が形成されている。外部端子８、９は、外部電源から第１導電体４および第２導電体６に電圧を印加するための導電路として機能し、基体２の外表面に導出された第１導電体４および第２導電体６のそれぞれに電気的に接続されている。外部端子８、９は、タングステン、モリブデン、白金、銅、または銀等の金属粉末導電体からなり、スクリーン印刷や吹付け印刷法等の印刷手段を用いて、基体２用のセラミックグリーンシートの所定の位置に導電体ペーストを印刷塗布し、基体２用のセラミックグリーンシートと同時焼成することによって誘電性構造体Ｕ１の所定の位置に形成することができる。
【００４１】
なお、第１導電体４、第２導電体６、および外部端子８，９は、基体２用のセラミックグリーンシートに、第１導電体４および第２導電体６用の導体ペースト、並びに外部端子８，９用の導電体ペーストを塗布して同時焼成することにより形成することができる。また、他の製造方法としては基体２用のセラミックグリーンシートと第１導電体４および第２導電体６用の導電体ペーストとを同時焼成し、その後、外部端子８、９用の導電体ペーストを所望の位置に印刷塗布し焼成することにより、外部端子８、９を誘電性構造体Ｕ１の所定の位置に形成することができる。
【００４２】
外部端子８、９の導電体ペーストは、第１導電体４および第２導電体６の導電体ペーストと同様にして作製されるが、有機バインダーおよび有機溶剤の量により印刷に適した粘度に調整される。
【００４３】
なお、外部端子８、９の露出する表面には、ニッケルまたは金等の耐蝕性に優れる金属をめっき法若しくは蒸着法にて形成しておくことが好ましい。なお、外部端子８、９が酸化腐食するのを抑制するとともに、外部端子８、９と外部電源の電源端子との接合を強固なものとするために、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金めっき層とが順次形成されていることが好ましい。なお、外部端子８、９においても、上述と同様に、高温下にて使用する場合には、ニッケルまたは金等の耐蝕性に優れる金属を単層で形成着しておいても構わない。
【００４４】
あるいは、外部端子８、９は、基体２用のセラミックグリーンシートの焼成後に、所定の位置に貼り付けられた鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−コバルト合金、白金、銅、または銀等からなる金属板でもよい。例えば銀と銅を主成分とするロウ材、または比較的低温下にて使用する場合には錫若しくは銀を主成分としたロウ材を基体２用のセラミックグリーンシートの焼成後に所望の位置に印刷塗布し、ロウ材と同じ位置に金属板を位置決め固定する。その後、ロウ材の溶融温度にてブレージングまたはリフローを行うことで基体２に形成された外部端子８、９に接合することができる。また、更に低温下にて使用する場合には、銀などの金属粉末とエポキシ等の樹脂と有機溶剤を混練しペースト状とした導電性ペーストを使用しても良い。
【００４５】
そして、外部交流電源の基準電位側電源端子を圧接または接合等の手段により外部端子８に電気的に接続し、高電圧側電源端子を圧接または接合等の手段により外部端子９に電気的に接続して交流高電圧を印加すると、放電領域１１に沿面放電を発生させることができる。
【００４６】
また、外部直流電源の基準電位側電源端子を圧接または接合等の手段により外部端子８に電気的に接続し、高電圧側電源端子を圧接または接合等の手段により外部端子９に電気的に接続して直流高電圧を印加すると、電界領域１５を形成することができる。
【００４７】
以下に、誘電性構造体Ｕ１の外部端子８，９間に電圧が印加され、貫通孔３に流体が供給された場合の誘電性構造体Ｕ１の動作について、図４を参照して説明する。まず、第１導電体４と第２導電体６との間に電源Ｖ１により交流電圧を印加して、放電領域１１に沿面放電を発生させる。そして、誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３に、第２導電体６が形成されている第２表面Ｓ２側の開口部から、流体供給部１３により流体が供給されると、流体内の微粒子状不純物は、放電領域１１において沿面放電領域を通過することとなり、プラズマ（励起電子）授受によって分解される。
【００４８】
例えば、Ｃ（すす）は、酸素濃度が１０％程度以上の酸素条件下において、下記の式（１）に示された反応により酸化改質して、ＣＯ２が生成される。
【００４９】
Ｃ＋Ｏ２→ ＣＯ２・・・・・・・・・・（１）
また、例えば、ＣｎＨｍ（有機物）は、酸素濃度が１０％程度以上の酸素条件下において、下記の式（２）に示された反応により酸化改質して、ＣＯ２及びＨ２Ｏが生成される。
【００５０】
ＣｎＨｍ＋２Ｏ２→ Ｃｎ−１Ｈｍ−４＋ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ・・・（２）
なお、第１導電体４と第２導電体６との間に沿面放電を発生させるために、第１導電体４と第２導電体６との間には周波数の高い交流電圧が印加される。印加される交流電圧は、必要とされる沿面放電の強度等によって適宜選択される。例えば、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＣ（すす）を改質する誘電性構造体Ｕ１において印加される交流電圧の周波数は、例えば、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚである。
【００５１】
また、第１導電体４と第２導電体６との間に印加する電圧は、交流電圧以外に、パルス電圧であってもよい。なお、交流電圧は、正弦波電圧に限らず、矩形波電圧若しくは方形波電圧等であってよい。
【００５２】
上述のように、本実施の形態による誘電性構造体Ｕ１は、流体が供給される側の表面に第２導電体６が設けられ、第２導電体６の貫通孔７に沿って、すなわち誘電性構造体Ｕ１の流体流入口に沿って沿面放電が発生することから、流体中の微粒子状不純物は、誘電性構造体Ｕ１の流体流入口においてプラズマと反応する。これにより、流体が留まり易い第２表面Ｓ２において流体中の微粒子状不純物をプラズマと反応させることができ、微粒子状不純物の反応効率を上げることができる。
【００５３】
また、誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３は、第１表面Ｓ１における開口の開口面積が、第２表面Ｓ２における開口の開口面積よりも大きい。また、誘電性構造体Ｕ１を貫通孔３の貫通方向に投影したとき、貫通方向に沿って離間した貫通孔３の任意の２箇所のうち第２表面Ｓ２に近い箇所の内周面の位置が、第１表面Ｓ１に近い箇所の内周面より内側に存在するように形成され、流体の下流側に向かって貫通孔３の径が漸次大きくなる。これにより、誘電性構造体Ｕ１の流体流入口付近では貫通孔３の径を小さくして、プラズマを密に発生させ、処理流体の反応効率を上げるとともに、流体流出口に近づくにつれて貫通孔３の径を大きくし、処理済の流体を誘電性構造体Ｕ１からスムーズに排出させることが可能になる。結果として、処理流体の圧力損失を低減しつつ、消費電力を小さくして、流体中の微粒子状不純物の反応効率を上げることができる。
【００５４】
なお、図１〜図４に示した誘電性構造体Ｕ１では、第２導電体６を第２表面Ｓ２上に設けたが、基体２における第１導電体５と第２表面Ｓ２との間に設けてもよい。その場合にも、処理流体の圧力損失を低減しつつ、消費電力を小さくして、流体中の微粒状不純物の反応効率を上げることができる。また、第２導電体６を基体２の内部に設けるために、第２導電体６の処理流体およびプラズマによる腐食を抑制することができる。
【００５５】
さらに、図５に示すように、誘電性構造体Ｕ１の下流にＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ）１３を設けて、流体中に含まれる微粒子状不純物をさらに捕集する場合、誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３の第１表面Ｓ１における開口の開口面積が大きいことから、単位時間当たりにＤＰＦ１３に流れる流体の量が多くなるため、捕集効率を上げることができる。
【００５６】
また、誘電性構造体Ｕ１で発生したプラズマが下流のＤＰＦ１３に流入する場合、誘電性構造体Ｕ１とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、プラズマは流れを阻害されること無くＤＰＦ１３に流入する。その結果、流体中に含まれる微粒子状不純物をＤＰＦ１３で捕集する場合、高い反応効率で微粒子状不純物の処理が可能となる。
【００５７】
また、図６のように、ＤＰＦ１３の下流に電極１４を設けて、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧を印加した後、第１導電体４と電極１４との間に直流電圧を印加すると、放電領域１１において帯電した微粒子状不純物がＤＰＦ１３に引き寄せられ、ＤＰＦ１３の捕集効率をさらに上げることができる。加えて、放電領域１１に発生したプラズマが、電極１４に引き寄せられて、プラズマ領域が下流側に拡大する。これにより、放電領域１１において帯電した粒子状不純物が、ＤＰＦ１３に捕集されるとともに、そのＤＰＦ１３において粒子状不純物がプラズマと反応し、改質される。結果として、より多くの粒子状不純物を分解、改質させることが可能になる。
【００５８】
また、誘電性構造体Ｕ１で発生したプラズマが電極１４に引き寄せられて下流のＤＰＦ１３に流入する場合、誘電性構造体Ｕ１とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、プラズマは流れを阻害されること無く、より多くのプラズマがＤＰＦ１３に流入する。その結果、流体中に含まれる微粒子状不純物をＤＰＦ１３で捕集する場合、ＤＰＦ１３に捕集された粒子状不純物をより効率良く分解および改質させることができる。
【００５９】
さらに、本実施の形態による誘電性構造体Ｕ１によれば、誘電性構造体Ｕ１の第１導電体４と第２導電体６との間に直流電圧を印加することもできる。例えば図７に示すように、第１導電体４に基準電位を供給し、第１導電体４と第２導電体６との間に直流高電圧を印加することにより、基体２内部における第１導電体４と第２導電体６との間の領域に対応する貫通孔３内の領域に強電界を発生させることができる。なお、第１導電体４と第２導電体６との間の領域に対応する貫通孔３内の領域において、強電界が発生する場合、この領域を電界領域１５という。
【００６０】
ここで、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧を印加した後に直流電圧を印加すると、放電領域１１においてプラズマとの反応により正または負に帯電した微粒子状不純物は、電界領域１５に電気的に引き寄せられ、電界領域１５に接する基体２の表面に電気的に吸着される。これにより、貫通孔３の内部を通過する流体から微粒子状不純物を取り除くことができる。
【００６１】
以下に、誘電性構造体Ｕ１の外部端子８，９間に電圧が印加され、貫通孔３に流体が供給された場合の誘電性構造体Ｕ１の動作について、図７を参照して説明する。まず、第１導電体４と第２導電体６との間に電源Ｖ１により交流電圧を印加して、放電領域１１に沿面放電を発生させる。そして、誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３に、第２導電体６が形成されている第２表面Ｓ２側の開口部から、流体供給部１３により流体が供給されると、流体中に含まれるＮＯｘ等の物質が、放電領域１１によりプラズマと反応し、分解および改質が行われる。
【００６２】
また、流体内の微粒子状不純物は、放電領域１１において沿面放電領域を通過することとなり、プラズマ（励起電子）授受によって分解される。
【００６３】
例えば、Ｃ（すす）は、酸素濃度が１０％程度以上の酸素条件下において、下記の式（１）に示された反応により酸化改質して、ＣＯ２が生成される。
【００６４】
Ｃ＋Ｏ２→ ＣＯ２・・・・・・・・・・（１）
また、例えば、ＣｎＨｍ（有機物）は、酸素濃度が１０％程度以上の酸素条件下において、下記の式（２）に示された反応により酸化改質して、ＣＯ２及びＨ２Ｏが生成される。
【００６５】
ＣｎＨｍ＋２Ｏ２→ Ｃｎ−１Ｈｍ−４＋ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ・・・（２）
さらに、流体中の微粒子状不純物の一部は、プラズマによって正または負に帯電される。
【００６６】
次に、外部端子８、９を電源Ｖ２に接続して、外部端子８，９に印加する電圧を直流高電圧に切り替えることにより、帯電した微粒子状不純物を電界領域１５に引き寄せ、第２導電体６および第２導電体６近傍の基体２の表面に、その帯電した微粒子状不純物を電気的に吸着させることができる。これにより、流体中の微粒子状不純物を取り除くことができる。
【００６７】
ここで、第１導電体４と第２導電体６との間に直流電圧を印加する場合、直流電圧は、必要とされる電界強度の大きさ等により適宜選択される。例えば、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＣ（すす）を放電領域１１にて帯電させ、その後、第２導電体６および第２導電体６近傍の基体２の表面に帯電したＣ（すす）を電気的に吸着されるときに印加される直流電圧の大きさは、１ｋＶ〜５０ｋＶあるいは−５０ｋＶ〜−１ｋＶである。また、すすは、一般的に、放電領域１１において負に帯電するため、第１導電体４に基準電位である接地電位を供給し、第２導電体６に正の電位を供給すると、すすは、第２導電体６および第２導電体６近傍の基体２の表面に電気的に吸着される。
【００６８】
誘電性構造体Ｕ１は、流体が供給される側の表面に第２導電体６が設けられ、第２導電体６の貫通孔７に沿って、すなわち誘電性構造体Ｕ１の流体流入口に沿って沿面放電が発生することから、流体中の微粒子状不純物は、誘電性構造体Ｕ１の流体流入口においてプラズマと反応して電荷を有する。よって、第１導電体４と第２導電体６との間に直流電圧を印加すると、これらの微粒子状不純物は、電界領域１５に引き寄せられる。これにより、流体が誘電性構造体Ｕ１に供給された際に、微粒子状不純物が貫通孔３の開口付近に付着、および堆積することを抑制でき、例えば、微粒子状不純物が貫通孔３の開口を塞いで、流体が流れにくくなるといったことを抑制することができる。また、第２導電体６の表面に堆積する微粒子状不純物の全体量を低減できることから、流体の圧力損失の増大を抑制でき、その結果、流体中の微粒子状不純物を長期に渡ってより安定して分解および改質することができる。
【００６９】
また、誘電性構造体Ｕ１の下流にＤＰＦ１３を設けて、誘電性構造体Ｕ１で発生したプラズマが下流のＤＰＦ１３に流入する場合、誘電性構造体Ｕ１とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、プラズマは流れを阻害されること無くＤＰＦ１３に流入する。その結果、流体中に含まれる微粒子状不純物をＤＰＦ１３で捕集する場合、高い反応効率で微粒子状不純物の処理が可能となる。
【００７０】
（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態による誘電性構造体の、図２に対応した断面図である。図８において、図２と同一の構成には、同一の符号を付す。図８に示すように、本実施の形態による誘電性構造体Ｕ２は、基体２の第１表面Ｓ１上に第３導電体１６を有する。
この第３導電体１６には、第１導電体４に基準電位を供給した場合に、第２導電体６と同様に、交流電位が供給される。すわなち、第１導電体４と第３導電体１６との間に交流電圧が印加される。このとき、第３導電体１６の表面近傍には沿面放電が発生する。
【００７１】
このように第３導電体１６を用いて沿面放電を発生させると、誘電性構造体Ｕ１１の流体流出口においても、処理流体中の微粒状不純物をプラズマと反応させることができる。ここで、第３導電体１６は、基体２の貫通孔３に対応する位置に貫通孔を有する平板状の導電体であってよく、単に複数の個片状の導電体であってもよい。
【００７２】
また、第３導電体１６は、図８に示すように、貫通孔３の貫通方向に垂直な断面積が貫通方向に沿って第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなっているとよい。このような形状にすると、流体の流れを阻害することがない上に、プラズマと未反応の微量の微粒子状不純物が放電領域１１を通過した場合でも、その粒子状不純物が第１表面Ｓ１に堆積しにくくなる。よって、第１表面Ｓ１の表面に堆積する微粒子状不純物の全体量を低減できることから、流体の圧力損失の増大を抑制でき、その結果、流体中の微粒子状不純物を長期に渡ってより安定して分解および改質することができる。
【００７３】
なお、貫通孔３の貫通方向に垂直な断面積が貫通方向に沿って第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなるように形成するには、金型打抜き工法、レーザー打抜き工法、または切削工法等により、複数のセラミックグリーンシートに径が大から小の異なる貫通孔をあらかじめ形成しておき、形成された貫通孔が大から小径の順に複数のセラミックグリーンシートを積層してプレス機等で加圧するとよい。このようにすると、第２表面Ｓ２から第１表面Ｓ１に向かって、貫通孔の径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。
【００７４】
さらに、他の方法として、セラミックグリーンシートの積層体の所望の位置を第１表面Ｓ１側から錐状、または凸状金型等で４０℃から１００℃程度に加熱しながらプレスすることにより、第２表面Ｓ１から第１表面Ｓ２に向かって径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。
【００７５】
なお、第１導電体４と第３導電体１６との間に印加する交流電圧を制御することにより、第１導電体４と第３導電体１６との間の領域に対応する貫通孔３内の領域において、沿面放電を発生させることができる。このように第１導電体４と第３導電体１６の間においても沿面放電を発生させた場合には、流体中のより多くの微粒子状不純物を反応させることができる。
【００７６】
また、第１の実施の形態において述べたように、第１導電体４と第２導電体６との間、および第１導電体４と第３導電体１６との間に交流電圧を印加した後、第１導電体４と第２導電体６との間および第１導電体４と第３導電体１６の少なくとも一方に直流電圧を印加すれば、帯電した粒子状不純物を基体２の表面に吸着させることができ、流体から粒子状不純物を除去することができる。
【００７７】
また、誘電性構造体Ｕ２の下流にＤＰＦ１３および電極１４を設けた場合、貫通孔３の貫通方向に垂直な方向において少なくとも第３導電体１６の断面積が第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなっていると、基体２によって塞がれるＤＰＦ１３の領域は小さくなる。よって、放電領域１１に発生したプラズマがＤＰＦ１３を通って電極１４に引き寄せられるとき、誘電性構造体Ｕ１とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、ＤＰＦ１３に捕集された粒子状不純物をより効率良く分解および改質させることができる。すなわち、この効果に関しては、第１表面Ｓ１における開口の開口面積と第２表面Ｓ２おける開口の開口面積とは同一であってもよい。
【００７８】
また、第３導電体１６の上記断面積を貫通孔３の貫通方向に沿って略同一とし、第３導電体１６の第１表面Ｓ１に隣接する面と反対側の面に、さらに誘電性部材を設けてもよい。そして、その誘電性部材は、貫通孔３の貫通方向に垂直な断面積が貫通方向に沿って第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなっていることが好ましい。このような構成にすると、第１表面Ｓ１の表面に堆積する微粒子状不純物の全体量を低減できることから、流体の圧力損失の増大を抑制でき、その結果、流体中の微粒子状不純物を長期に渡ってより安定して分解および改質することができる。また、第３導電体１６を薄くし、誘電性部材に厚みを持たせることができるため、製造コストも安く抑えることができる。
【００７９】
また、この誘電性構造体の下流にＤＰＦ１３および電極１４を設けた場合、貫通孔３の貫通方向に垂直な方向において少なくとも誘電性部材の断面積が第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなっていると、基体２によって塞がれるＤＰＦ１３の領域は小さくなる。よって、放電領域１１に発生したプラズマがＤＰＦ１３を通って電極１４に引き寄せられるとき、誘電性構造体Ｕ２とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、ＤＰＦ１３に捕集された粒子状不純物をより効率良く分解および改質させることができる。
【００８０】
なお、ＤＰＦ１３を下流に設けた場合の効果に関しては、第１表面Ｓ１における開口の開口面積と第２表面Ｓ２おける開口の開口面積とが同一であってもよい。その場合でも、誘電性部材の断面積が第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなっていると、誘電性構造体Ｕ２とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、ＤＰＦ１３に捕集された粒子状不純物をより効率良く分解および改質させることができる。
【００８１】
（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施の形態による誘電性構造体の断面図である。図９において、図２と同一の構成には、同一の符号を付す。図９に示すように、本実施の形態による誘電性構造体Ｕ３は、複数の基体２を配列して形成されている。ここで、誘電性構造体Ｕ３は、第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃを有する複数の基体２ａ，２ｂ，２ｃと、各基体２ａ，２ｂ，２ｃにおける第１表面と第２表面との間にそれぞれ設けられた第１導電体４ａ，４ｂ，４ｃと、各基体２ａ，２ｂ，２ｃにおける第２表面上にそれぞれ設けられ、外縁部が第２表面上に位置する第２導電体６ａ，６ｂ，６ｃとを有している。複数の基体２ａ，２ｂ，２ｃは、第１導電体４ａ，４ｂ，４ｃと第２導電体６ａ，６ｂ，６ｃが交互に位置するとともに、各基体２に設けられた貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃが連通するように配列されている。
【００８２】
また、各基体２ａ，２ｂ，２ｃに設けられた貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれに第１表面Ｓ１における開口の開口面積が、第２表面Ｓ２における開口の開口面積よりも大きい。これにより、複数の基体２ａ，２ｂ，２ｃの配列方向において一方の端部に位置する第１表面Ｓ１における貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃの開口面積は、複数の基体２ａ，２ｂ，２ｃの配列方向において他方の端部に位置する第２表面Ｓ２における貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃの開口面積よりも大きく形成されている。
【００８３】
なお、このような貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃを形成するには、誘電性構造体Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３それぞれについて、金型打抜き工法、レーザー打抜き工法、または切削工法等により、複数のセラミックグリーンシートに径が大から小の異なる貫通孔をあらかじめ形成しておき、形成された貫通孔が大から小径の順に複数のセラミックグリーンシートを積層してプレス機等で加圧するとよい。このようにすると、第２表面Ｓ２から第１表面Ｓ１に向かって、貫通孔の径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。このようにして形成された誘電性構造体Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３それぞれを連結または接合させることにより、図９に示す形状を形成することができる。
【００８４】
さらに、他の方法として、誘電性構造体Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３それぞれについて、セラミックグリーンシートの積層体の所望の位置を第１表面Ｓ１側から、錐状または凸状金型等で４０℃から１００℃程度に加熱しながらプレスすることにより、第２表面Ｓ１から第１表面Ｓ２に向かって径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。このようにして形成された誘電性構造体Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３それぞれを連結または接合させることにより、図９に示す形状を形成することができる。
【００８５】
ここで、誘電性構造体Ｕ３の第１導電体４ａ，４ｂ，４ｃおよび第２導電体６ａ，６ｂ，６ｃの間に、第１の実施の形態による誘電性構造体Ｕ１と同様に交流電圧を印加すると、第１導電体４ａ，４ｂ，４ｃと第２導電体６ａ，６ｂ，６ｃとの間に放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形成される。
【００８６】
なお、連通する貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃからなり、誘電性構造体Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３を貫通する貫通孔を、連続貫通孔ということもできる。１つの連続貫通孔は、３つの放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有する。
【００８７】
このような誘電性構造体Ｕ３においては、貫通孔３ａに進入する流体中の微粒子状不純物が多い場合は、放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ全てにプラズマを発生させて、流体中の微粒子状不純物の分解および改質を行う。また、貫通孔３ａに進入する流体中の微粒子状不純物が少ない場合は、放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃのいずれか１つにプラズマを発生させて、流体中の微粒子状不純物の分解および改質を行う。このように、誘電性構造体Ｕ３では、流体中の微粒子状不純物の量に応じて消費電力を適切に制御しつつ、微粒子状不純物の分解および改質を行うことが可能である。
【００８８】
また、第１導電体４ａ，４ｂ，４ｃおよび第２導電体６ａ，６ｂ，６ｃの間に、第１の実施の形態による誘電性構造体Ｕ１と同様に直流電圧を印加すると、第１導電体４ａ，４ｂ，４ｃと第２導電体６ａ，６ｂ，６ｃとの間に電界領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃが形成される。さらに、誘電性構造体Ｕ３の下流にＤＰＦ１３またはＤＰＦ１３と電極１４とを設けた場合にも、第１の実施の形態で述べた作用効果と同様の作用効果が得られる。
【００８９】
また、誘電性構造体Ｕ３では、複数の放電領域１１を形成することができるため、流体流出口から排出される処理流体において、プラズマと未反応の微粒子不純物の量を低減できる。また、誘電性構造体Ｕ３では、複数の電界領域１５を形成することができるため、流体流出口から排出される処理流体において、微粒子不純物の量を低減できる。
【００９０】
また、誘電性構造体Ｕ３では、第１導電体５ａ、５ｂ、５ｃと第２導電体６ａ、６ｂ、６ｃとの間に印加する電圧をそれぞれ変化させることができることから、放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃに発生するプラズマ量、プラズマ発生の周波数、及びプラズマ強度を放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ毎に変化させることが可能である。このため、流体中の複数種類の微粒子状不純物に対して異なる分解効率で分解を行うことが可能である。例えば、放電領域１１ａでは、主にＣ（すす）を分解し、放電領域１１ｂでは、主にＣｎＨｍを分解するといったように、放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって分解する物質を異ならせることができる。
【００９１】
なお、誘電性構造体Ｕ３の下流にＤＰＦ１３を設けた場合の作用効果は、実施の形態１および実施の形態２で説明した作用効果と同様である。
（第４の実施の形態）
図１０は、本発明の第４の実施の形態による誘電性構造体の、図２に対応した断面図である。図１０において、図２と同一の構成には、同一の符号を付す。図１０に示すように、本実施の形態による誘電性構造体Ｕ４は、第１表面Ｓ１における開口の開口面積が、第２表面Ｓ２における開口の開口面積よりも大きい。そして、誘電性構造体Ｕ３を貫通孔３の貫通方向に投影したとき貫通方向に沿って離間した貫通孔３の任意の２箇所のうち、配列方向における一方の端部に位置する第２表面Ｓ１に近い箇所の内周面の位置が、配列方向における他方の端部に位置する第１表面Ｓ１に近い箇所の内周面の位置と同じ、又はより内側にある。
【００９２】
図１０に示した誘電性構造体Ｕ４によれば、これまで説明した誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ３と異なり、貫通孔３の径が貫通方向に沿って表面Ｓ１に向かって段階的に大きくなる。このような場合にも、誘電性構造体Ｕ１の流体流入口付近では貫通孔３の径を小さくして、プラズマを密に発生させ、処理流体の反応効率を上げるとともに、流体流出口に近づくにつれて貫通孔３の径を大きくし、処理済の流体を誘電性構造体Ｕ１からスムーズに排出させることが可能になる。結果として、処理流体の圧力損失を低減しつつ、消費電力を小さくして、流体中の微粒子状不純物の反応効率を上げることができる。
【００９３】
また、貫通孔３の径が漸次大きくなる場合は、よりスムーズに流体を排出することができるが、このように、貫通孔３の径が段階的に大きくなる場合は、貫通孔３の内周面において径が変化する部分に段差ができることから、この段差部分に流体が一時的に溜まりやすくなる。よって、内部に段差部分が位置するように放電領域１１を形成すると、流体中の微粒子状不純物を効率よく反応させることができる。また、この段差部分に微粒子状不純物と反応する触媒を担持しておいてもよい。
【００９４】
なお、貫通孔３の径を段階的に大きくする形成するには、金型打抜き工法、レーザー打抜き工法、または切削工法等により、複数のセラミックグリーンシートに径が大から小の異なる貫通孔をあらかじめ形成しておき、形成された貫通孔が大から小径の順に複数のセラミックグリーンシートを積層してプレス機等で加圧するとよい。このようにすると、第２表面Ｓ２から第１表面Ｓ１に向かって、貫通孔の径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。ことにより、貫通孔３の径を段階的に大きくなる貫通孔３を得ることができる。
【００９５】
なお、上述の誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ３の下流にＤＰＦ１３またはＤＰＦ１３と電極１４を設けた場合の作用効果は、実施の形態１で説明したものと同様である。
【００９６】
なお、上述の誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ４において、第１導電体４と第２導電体６は、それぞれ少なくとも一部が貫通孔３の内周面に沿った領域を有していれば、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧を印加した場合に、貫通孔３に沿面放電が発生する。よって、第１導電体４と第２導電体６は、必ずしも対向して配置されていなくともよい。しかし、第１導電体４と第２導電体６とを対向させて配置すると、第１導電体４と第２導電体６との間に発生する電界強度がより均一になり、その結果、放電領域１１に発生するプラズマ密度もより均一となるため、より安定した微粒子状不純物の分解および改質が可能となる。
【００９７】
また、上述の誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ４において、第１導電体４および第２導電体６は、貫通孔３に対応する位置に貫通孔をそれぞれ有した平板状の導体である。このように、平板状の導体であると、第１導電体４および第２導電体６に電圧を印加した場合、電界集中する凸部が低減され、より均一な電界強度を得ることができる。その結果、放電領域１１に発生するプラズマ密度もより均一となるため、より安定した微粒子状不純物の分解および改質が可能である。
【００９８】
なお、上述の誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ４において、第２導電体６は、貫通孔３に対応する位置以外にも貫通孔を有していてもよい。図１１は、そのような場合の誘電性構造体Ｕ１の変形例を示す断面図である。図１１に示すように、第２導電体６は、貫通孔３に対応する位置に貫通孔７ａを有するとともに、別の位置にも貫通孔７ｂを有する。このような誘電性構造体においては、第２導電体６の貫通孔７ｂに沿った領域にも、沿面放電を発生させることが可能である。その結果、貫通孔７ｂの開口部領域に付着、堆積した微粒子状不純物もより効率的に分解、改質することが可能になる。よって、長期使用する場合、振動等で脱落し流体流入口に堆積する可能性のある微粒子状不純物の堆積をあらかじめ除去することができ、長期に渡りより安定した分解、改質効率を得ることが可能である。
【００９９】
また、上述の誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ４を、貫通孔３の貫通方向に平面透視したときに、第２導電体６の外縁部は、第１導電体４の外縁部の外側に位置しているが、内側に位置していると、その第２導電体６の外縁部に沿って沿面放電が発生しやすくなる。このように外縁部に沿って沿面放電を生じさせると、第２導電体６の外縁部付近に付着、堆積した微粒子状不純物もより効率的に分解、改質することが可能になる。
【０１００】
また、上述の誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ４では、第２導電体６の外縁部が基体２の第２表面Ｓ２上に位置しているが、この外縁部が例えば第３表面Ｓ３上または第４表面Ｓ４上に位置していてもよい。ただし、第２導電体６の外縁部が、流体の流れる方向に垂直な第２表面Ｓ２上にあると、流体流入口付近に微粒子状不純物が堆積する可能性をより低減できる。
【０１０１】
なお、上述の説明において、外部端子８、９、すなわち第１および第２導電体４，６に直流電圧を印加した後、再度交流電圧に切り替えると、再び放電領域１１が形成され、基体２の表面に吸着された微粒子状不純物を、プラズマによって分解および改質することができる。
【０１０２】
このように外部端子８，９に印加する電圧を制御すると、最初の沿面放電において分解できなかった微粒子状不純物も、帯電させて基体２の表面に吸着させた後、再びプラズマにより分解および改質させることができることから、微粒子状不純物の除去をより十分に行うことができる。さらに、基体２に付着した微粒子状不純物も除去することが可能であるから、流体の圧力損失の増大をより抑制することが可能となり、その結果、流体中の微粒子状不純物を長期に渡ってより安定して分解および改質することができる。
【０１０３】
なお、上述の説明では、粒子状不純物のみ着目しているが、例えばＮＯｘ等の流体中に含まれる他の物質も、放電領域１１によりプラズマと反応し、分解および改質が行われる。
【０１０４】
（第５の実施の形態）
図１２は、本発明の第５の実施の形態による誘電性構造体の構成例を示す断面図である。図１２では、第１の実施の形態による誘電性構造体Ｕ１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。本実施の形態による誘電性構造体Ｕ５では、第２導電体６が、第２表面Ｓ２ではなく、第1表面Ｓ１に設けられている。また、第２導電体６は、貫通孔７の貫通方向に垂直な断面積が貫通方向に沿って第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなっている。そして、貫通孔７の径は、第１表面Ｓ１から離れるに従って大きくなっている。
【０１０５】
このとき、外部端子８，９を介して、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧が印加されると、放電領域１１および第２導電体６の貫通孔７の開口部領域に沿面放電が発生する。そして、流体供給部１２により供給された流体がこの沿面放電領域を通過すると、流体中の粒子状不純物は、プラズマと反応して分解および改質される。しかし、粒子状不純物の一部は分解されずに帯電した状態で残留する。次に、第１導電体４に基準電位が供給され、第１導電体４と第２導電体６との間に直流電圧が印加されると、帯電した粒子状不純物は電界領域１５に引き寄せられ、電界領域１５に接する基体２の表面に電気的に吸着される。
【０１０６】
本実施の形態による誘電性構造体Ｕ５においては、流体が排出される側の表面に第２導電体６が設けられ、第２導電体６の貫通孔７に沿って、すなわち誘電性構造体Ｕ５の流体排出口に沿って沿面放電が発生する。ここで、流体の流れる方向において、誘電性構造体Ｕ５の下流側にＤＰＦ１３、電極２２を配置することにより、以下のような動作を実現することができる。まず、第１導電体４に基準電位を供給し、第１導電体４と第２導電体６との間に電源Ｖ１により交流電圧を印加して、放電領域１１および第２導電体６の貫通孔７の開口部領域に沿面放電を発生させる。そして、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧を印加した状態で、電極２２と第１導電体４との間に電源Ｖ３を用いて直流電圧を印加する。すると、第２導電体６側に発生したプラズマは、この電極２２に引き寄せられて、プラズマ領域が下流側に拡大し、ＤＰＦ１３に流入する。
【０１０７】
これにより、放電領域１１において帯電した粒子状不純物は、電極２２に引き寄せられるとともに、ＤＰＦ１３に捕集され、ＤＰＦ１３の内部においてプラズマと反応し、改質される。すなわち、より多くの粒子状不純物を分解、改質させることが可能になる。
【０１０８】
また、誘電性構造体Ｕ１とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、プラズマは流れを阻害されること無く、より多くのプラズマがＤＰＦ１３に流入する。その結果、流体中に含まれる微粒子状不純物をＤＰＦ１３で捕集する場合、ＤＰＦ１３に捕集された粒子状不純物をより効率良く分解および改質させることができる。
【０１０９】
また、第２導電体６の貫通孔７の径を第１表面Ｓ１から離れるに従って大きくしたことから、流体の流れを阻害することない上に、プラズマと未反応の微量の微粒子状不純物が放電領域１１を通過した場合でも、その粒子状不純物が第１表面Ｓ１に堆積しにくくなる。よって、第１表面Ｓ１の表面に堆積する微粒子状不純物の全体量を低減できることから、流体の圧力損失の増大を抑制でき、その結果、流体中の微粒子状不純物を長期に渡ってより安定して分解および改質することができる。
【０１１０】
（第６の実施の形態）
図１３は、本発明の第６の実施の形態に係る反応装置１００の構造的な構成を示す概念図である。なお、第１の実施の形態と同様の構成については、第１の実施の形態と同一符号を付して説明を省略する。
【０１１１】
反応装置１００は、第１の実施の形態の誘電性構造体Ｕ１を備え、誘電性構造体Ｕ１により被処理流体を処理して排出する装置として構成されている。被処理流体は、例えば、自動車の内燃機関の排気ガスであり、貫通孔３における化学変化によりＮＯｘが改質される。また、例えば、被処理流体は、冷蔵庫やエアコンに冷却媒体として使用されたフロンであり、貫通孔３における化学変化によりフロンが分解される。なお、以下では、反応装置１００のうち、誘電性構造体Ｕ１以外の部分を、反応装置本体部１０１ということがある。
【０１１２】
反応装置本体部１０１は、被処理流体を供給する流体源１０３と、流体源１０３から誘電性構造体Ｕ１に被処理流体を導く供給管１０５と、誘電性構造体Ｕ１により処理された被処理流体を排出する排出管１０７と、被処理流体の流動を制御するための被処理流体用ポンプ１０９と、冷却媒体を供給する冷媒源１１１と、冷媒源１１１から誘電性構造体Ｕ１に冷却媒体を導く供給用流動管５０Ａ（冷却部の一例）と、誘電性構造体Ｕ１から冷媒源１１１に冷却媒体を導く排出用流動管５０Ｂと、冷却媒体の流動を制御するための冷却媒体用ポンプ１１３（冷却部の一例）とを備えている。なお、上記流体源１０３および供給管１０５は、流体供給部をなす。
【０１１３】
流体源１０３は、被処理流体としての排気ガスを排出する自動車の内燃機関等、被処理流体を生成するものである。あるいは、流体源１０３は、使用済みの冷蔵庫やエアコンの冷却媒体を保持したタンク等、被処理流体を保持するものである。
【０１１４】
供給管１０５は、一端側が、流体源１０３の被処理流体を生成又は保持する空間に連通し、他端側が、誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３に連通している。供給管１０５の誘電性構造体Ｕ１側は、貫通孔３の数に対応して第１分岐部１０５ａＡ、第２分岐部１０５ａＢ、第３分岐部１０５ａＣ（以下、単に「分岐部１０５ａ」といい、これらを区別しないことがある。）に分岐し、第１分岐部１０５ａＡ〜第３分岐部１０５ａＣは、それぞれ貫通孔３Ａ〜貫通孔３Ｃに連通している。
【０１１５】
排出管１０７は、一端側が、誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３に、供給管１０５とは反対側から連通し、他端側が、大気に開放され、又は、処理後の被処理流体を保持若しくは処理後の被処理流体に別の処理を施す不図示の空間に連通している。排出管１０７の誘電性構造体Ｕ１側は、貫通孔３の数に対応して第１分岐部１０７ａＡ、第２分岐部１０７ａ
Ｂ、第３分岐部１０７ａＣ（以下、単に「分岐部１０７ａ」といい、これらを区別しないことがある。）に分岐し、第１分岐部１０７ａＡ〜第３分岐部１０７ａＣは、それぞれ貫通孔３Ａ〜貫通孔３Ｃに連通している。なお、排出管１０７は、省略されてもよい。例えば、処理後の被処理流体が貫通孔３から大気へ直接的に排出されてもよい。
【０１１６】
供給管１０５及び排出管１０７は、金属や樹脂などの適宜な材料により形成されている。供給管１０５及び排出管１０７は、可撓性を有していてもよいし、有していなくてもよい。分岐部１０５ａ及び分岐部１０７ａと、貫通孔３との接続は、例えば、分岐部１０５ａ及び分岐部１０７ａの端部を、基体２における貫通孔３の開口を有していない側面に当接させて、接着剤や螺合部材などの適宜な固定部材により分岐部１０５ａ及び分岐部１０７ａと基体２とを固定することにより行われる。なお、分岐部１０５ａ及び分岐部１０７ａを貫通孔３に嵌合挿入したり、流出用接続管等の突出した環状部分を貫通孔３の端部に基体２と一体的に形成し、その突出部分を分岐部１０５ａ及び分岐部１０７ａに嵌合挿入することにより行われてもよい。
【０１１７】
被処理流体用ポンプ１０９は、供給管１０５及び排出管１０７の少なくともいずれかに設けられている。図１０では、供給管１０５に設けられた場合を例示している。なお、流体源１０３が内燃機関である場合など、流体源１０３の動力により被処理流体が流動される場合には、被処理流体用ポンプ１０９は省略されてもよい。また、被処理流体用ポンプ１０９は、誘電性構造体Ｕ１に設けることも可能である。被処理流体用ポンプ１０９は、ロータリーポンプや往復ポンプ等の適宜なポンプにより構成されてよい。
冷媒源１１１は、例えば、熱交換器を含んで構成され、排出用流動管５０Ｂからの冷却媒体の温度を熱交換器により降下させて供給用流動管５０Ａに供給する。なお、冷媒源１１１は、冷却媒体を供給することができればよく、排出用流動管５０Ｂからの冷却媒体を受け入れて冷却媒体を循環させるものでなくてもよい。すなわち、排出用流動管５０Ｂからの冷却媒体は、冷媒源１１１とは異なる場所へ排出されてよい。例えば、冷却媒体として水道水が利用されるような場合に、排出用流動管５０Ｂからの水は、冷媒源１１１としての水源とは異なる場所へ排出されてよい。逆に、冷却媒体が循環される構成である場合には、冷媒源１１１は省略されてもよい。
【０１１８】
供給用流動管５０Ａは、一端が冷媒源１１１に連通するとともに、他端が、上述のように、流入用接続管等を介して誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３（流路）に連通している。排出用流動管５０Ｂは、一端が、基体２に一体的に設けられた流出用接続管等を介して誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３に連通するとともに、他端が冷媒源１１１に連通している。流動管５０は、金属や樹脂などの適宜な材料により形成されている。流動管５０は、可撓性を有していてもよいし、有していなくてもよい。
【０１１９】
冷却媒体用ポンプ１１３は、供給用流動管５０Ａ及び排出用流動管５０Ｂの少なくともいずれかに設けられている。図１０では、供給用流動管５０Ａに設けられた場合を例示している。なお、冷媒源１１１が高位置にあるタンクであり、重力により冷却媒体を流動させることができるなど、適宜に冷却媒体を流動させる動力が得られる場合には、冷却媒体用ポンプ１１３は省略されてもよい。また、冷却媒体用ポンプ１１３は、誘電性構造体Ｕ１に設けることも可能である。冷却媒体用ポンプ１１３は、ロータリーポンプや往復ポンプ等の適宜なポンプにより構成されてよい。
【０１２０】
図１４は、反応装置１００の電気系の構成を示すブロック図である。ここでは、例として、基体２の内部に基体２の温度を検出するための温度検出素子１１５と、基体２を加熱するためのヒータ１１６とが設けられているものする。また、基体２の表面に、第１導電鯛４および第２導電体６に電圧を印加するための外部端子８および外部端子９、温度検出素子１１５からの電気信号を出力ためのセンサ用端子１１８、ヒータ１１６に電力を供給するためのヒータ用端子１１９がそれぞれ露出しているものとする。
【０１２１】
反応装置本体部１０１は、導電体用端子１１７、センサ用端子１１８、ヒータ用端子１１９に接続される装置側導電体用端子１４１、装置側センサ用端子１４３、装置側ヒータ用端子１４５を備えている。誘電性構造体Ｕ１は、これら端子を介して反応装置本体部１０１から電力が供給されて駆動制御される。具体的には、以下のとおりである。
【０１２２】
電源部１２１は、例えば、バッテリを含んで構成され、バッテリからの直流電力を適宜な電圧の交流電力又は直流電力に変換して供給する。あるいは、商用周波数の交流電力を適宜な電圧の交流電力又は直流電力に変換して供給する。電源部１２１の電力は、制御部１２３、放電制御部１２５、温度検出部１２７、ヒータ駆動部１２９、被処理流体用ポンプ１０９、冷却媒体用ポンプ１１３に供給される。
【０１２３】
放電制御部１２５は、電源部１２１から供給される電力を、制御部１２３からの制御信号に応じた電圧の交流電力に変換し、その変換後の電力を装置側導電体用端子１４１及び導電体用端子１１７を介して第１導電体４と第２導電体６に供給する。放電制御部１２５は、例えば、インバータや変圧器等の電源回路を含んで構成されている。このとき、放電領域１１では、放電制御部１２５により印加された電圧に応じた量の放電が行われる。
【０１２４】
また、放電制御部１２５は、電源部１２１から供給される電力を、制御部１２３からの制御信号に応じた電圧の直流電圧に変換し、その変換後の電力を装置側導電体用端子１４１及び導電体用端子１１７を介して第１導電体４と第２導電体６に供給する。放電制御部１２５は、例えば、インバータや変圧器等の電源回路を含んで構成されている。このとき、電界領域１５では、放電制御部１２５により印加された電圧に応じた電位勾配が形成され、電界領域１５に帯電した微粒子状不純物を捕集することができる。
【０１２５】
温度検出部１２７は、例えば、温度検出素子１１５が温度変化により抵抗値が変化する抵抗体により構成されている場合、電源部１２１から供給される電力を適宜な電圧の直流電力又は交流電力に変換し、その変換した電力を装置側センサ用端子１４３及びセンサ用端子１１８を介して温度検出素子１１５に供給する。そして、温度検出素子１１５は、温度検出素子１１５の抵抗値を検出し、その検出した抵抗値に応じた信号を制御部１２３に出力する。温度検出素子１１５は、検出した抵抗値に基づいて温度検出素子１１５の温度を算出し、その算出値に応じた信号を制御部１２３に出力してもよい。
【０１２６】
ヒータ駆動部１２９は、電源部１２１から供給される電力を、制御部１２３からの制御信号に応じた電圧の直流電力又は交流電力に変換し、その変換した電力を装置側ヒータ用導電体１４５及びヒータ用導電体１１９を介してヒータ１１６に供給する。ヒータ駆動部１２９は、例えば、整流回路や変圧器等の電源回路を含んで構成されている。ヒータ１１６では、ヒータ駆動部１２９により印加された電圧に応じた量の発熱が行われる。
【０１２７】
被処理流体用ポンプ１０９及び冷却媒体用ポンプ１１３はそれぞれ、例えば、特に図示しないが、ポンプの駆動源としてのモータと、当該モータを駆動するモータドライバとを含んで構成されており、モータドライバは、電源部１２１から供給される電力を、制御部１２３からの制御信号に応じた電圧の交流電力又は直流電力に変換してモータに印加する。モータは、印加された電圧に応じた回転数で回転し、ひいては、印加された電圧に応じた力が被処理流体や冷却媒体に加えられる。
【０１２８】
入力部１３１は、ユーザの操作を受け付け、ユーザの操作に応じた信号を制御部１２３に出力する。例えば、入力部１３１は、反応装置１００の駆動開始操作、駆動停止操作、温度設定や流量制御に係る各種のパラメータの設定操作を受け付け、操作に応じた信号を出力する。入力部１３１は、例えば、各種スイッチを含んだ制御パネルやキーボードにより構成されている。
【０１２９】
制御部１２３は、例えば、特に図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を備えたコンピュータにより構成されている。制御部１２３は、温度検出部１２７や入力部１３１からの信号に基づいて、放電制御部１２５、ヒータ駆動部１２９、被処理流体用ポンプ１０９及び冷却媒体用ポンプ１１３に制御信号を出力する。
【０１３０】
例えば、制御部１２３は、入力部１３１から反応装置１００の駆動開始操作に応じた信号が入力された場合には、導電体用端子１１７への電力の供給を開始するように放電制御部１２５に制御信号を出力し、入力部１３１から反応装置１００の駆動停止操作に応じた信号が入力された場合には、第１導電体４および第２導電体６への電力の供給を停止するように放電制御部１２５に制御信号を出力する。
【０１３１】
また、例えば、制御部１２３は、温度検出部１２７により検出される温度が、誘電性構造体Ｕ１が効率的に沿面放電を発生させることができる温度として設定された所定の目標温度に達していないと判定した場合は、第１導電体４および第２導電体６へ供給する電力を、通常運転時に供給する電力よりも増加させるように、放電制御部１２５に制御信号を出力し、誘電性構造体Ｕ１が目標温度に到達した場合には、第１導電体４および第２導電体６へ供給する電力を通常運転時に供給する電力に維持するように、放電制御部１２５に制御信号を出力する。
【０１３２】
また、例えば、制御部１２３は、温度検出部１２７により検出される温度が、誘電性構造体Ｕ１が効率的にプラズマを発生させることができる温度として設定された所定の目標温度に達していないと判定した場合は、ヒータ１１６へ電力を供給し、又は、ヒータ１１６へ供給する電力を増加させるように、ヒータ駆動部１２９に制御信号を出力する。そして、誘電性構造体Ｕ１が目標温度に到達した場合には、ヒータ１１６へ供給する電力を減少させ、又は、ヒータ１１６への電力の供給を停止するように、ヒータ駆動部１２９に制御信号を出力する。
【０１３３】
また、例えば、制御部１２３は、温度検出部１２７により検出される温度と、誘電性構造体Ｕ１が効率的に沿面放電を発生させることができる温度、あるいは、誘電性構造体Ｕ１や反応装置本体部１０１が安全に運転される温度として設定された所定の目標温度とを比較し、検出された温度が目標温度よりも高い場合には冷却媒体の流速を高く、低い場合には冷却媒体の流速を低くするように、冷却媒体用ポンプ１１３へ制御信号を出力する。
【０１３４】
また、例えば、制御部１２３は、温度検出部１２７により検出される温度が、誘電性構造体Ｕ１が効率的に沿面放電を発生させることができる温度として設定された所定の目標温度に達していないと判定した場合は、被処理流体の流速を低く、達したと判定した場合は、被処理流体の流速を高くするように、被処理流体用ポンプ１０９へ制御信号を出力する。
【０１３５】
また、例えば、制御部１２３は、温度検出部１２７により検出される温度と、誘電性構造体Ｕ１や反応装置本体部１０１が安全に運転される温度として設定された所定の温度範囲とを比較し、検出された温度が設定された温度範囲を超えた場合には、不図示の表示装置やスピーカ等の報知部に、異常の発生を報知するように制御信号を出力する。
【０１３６】
以上の第３の実施の形態によれば、反応装置１００は、第１の実施の形態の誘電性構造体Ｕ１と、貫通孔３に被処理流体を供給する供給管１０５と、貫通孔３でプラズマ発生を行なって被処理流体を化学変化させた反応流体を排出するための排出管１０７とを備えているから、第１の実施の形態と同様に、誘電性構造体Ｕ１の耐久性の向上や誘電性構造体Ｕ１の小型化の効果が得られ、ひいては、反応装置１００の耐久性の向上や小型化の効果が得られる。
【０１３７】
なお、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述においては、自動車、船舶、発電機等に使用されるディーゼルエンジン等の排気ガスの改質について説明を行っているが、その他の用途に使用される誘電性構造体およびその反応装置に適用しても良い。例えば、消臭、ダイオキシン分解、花粉分解等に使用される空気洗浄機器やプラズマエッチング、薄膜装置等に搭載される誘電性構造体および反応装置等に適用することができる。また、沿面放電により貫通孔３を通過する流体を反応または分解させるための誘電性構造体およびその反応装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
図１は、本発明の第１の実施の形態による誘電性構造体の正面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ’線における断面図である。
【図１】本発明の第１の実施の形態による誘電性構造体Ｕ１の正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’線における断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】第１の実施の形態による誘電性構造体の動作例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態による誘電性構造体の動作例を示す図である。
【図６】第１の実施の形態による誘電性構造体の動作例を示す図である。
【図７】第１の実施の形態による誘電性構造体の動作例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態による誘電性構造体を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態による誘電性構造体を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態による誘電性構造体を示す断面図である。
【図１１】第１乃至第４の実施の形態による誘電性構造体の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態による誘電性構造体を示す断面図および電気的な接続を示す図である。
【図１３】本発明の反応装置の構造的な構成例を示す概念図である。
【図１４】図１０の反応装置の電気系の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１３９】
Ｕ１・・・・・・誘電性構造体
２・・・・・・基体
３・・・・・・貫通孔
４・・・・・・第１導電体
５・・・・・・第１導電体の貫通孔
６・・・・・・・第２導電体
７・・・・・・・第２導電体の貫通孔
８、９・・・・・外部端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプラズマ発生体として用いられる誘電性構造体、誘電性構造体を用いた放電装置、流体改質装置、および反応システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマは、反応系および光源系の様々な分野で利用されている。例えば、反応系では、窒素酸化物（ＮＯｘ）分解装置、炭化水素（ＨＣ）分解装置、ダイオキシン分解装置、飽和フッ化炭素及び化合物（ＰＦＣ）分解装置、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、すす等の粒子状不純物（ＰＭ）除去装置、脱臭装置ウイルス除菌装置、オゾン発生装置、またはマイナスイオン発生装置等においてプラズマが利用されている。また、光源系では、例えば、プラズマランプ（蛍光灯、ネオン管など）、エッチング装置用光源、レジスト露光装置用光源、またはプラズマディスプレイにおいてプラズマが利用されている。
【０００３】
このプラズマを発生させるプラズマ発生体としては種々の形態があるが、近年においては、プラズマ発生体と金属若しくはセラミックスからなるフィルターとを連結し、供給する流体の流速によってプラズマ発生体内で発生したプラズマをフィルター内に流入させ、連結されたプラズマ発生体とフィルターとを流れる流体をプラズマと反応させるものがある（以降、プラズマ発生体及びフィルター連結方式と呼ぶ。）（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００１−８７６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プラズマ発生体及びフィルター連結方式では、プラズマ発生体とフィルターとの連結面の形状によっては、プラズマ発生体内で発生したプラズマがフィルター内に均一に流れず、プラズマの分布にばらつきがあった。その結果、流体の反応にばらつきが生じ反応効率が悪くなるという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、プラズマ発生体及びフィルター連結方式で用いた場合に流体をできるだけ均一に反応させることが可能な誘電性構造体、誘電性構造体を用いた放電装置、流体改質装置、および反応システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の誘電性構造体は、第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する誘電体と、前記誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置する第１導電体と、前記誘電体における前記第１表面上、前記第１表面と前記第２表面との間、又は前記第２表面上に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体とを有し、前記貫通孔は、前記第１表面における開口の開口面積が、前記第２表面における開口の開口面積よりも大きい開口を有している。この誘電性構造体を第１誘電性構造体という。
【０００７】
好ましくは、前記の第１誘電性構造体において、前記貫通孔の貫通方向に投影したとき、前記貫通方向に沿って離間した前記貫通孔における任意の２箇所のうち前記第２表面に近い箇所の内周面の位置が、前記第１表面に近い箇所の内周面の位置と同じ、又はより内側に有している。この誘電性構造体を第２誘電性構造体という。
【０００８】
本発明の誘電性構造体は、第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する誘電体と、前記誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置する第１導電体と、前記誘電体における前記第１導電体と前記第２表面との間、又は前記第２表面上に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体と、前記誘電体における前記第１表面上に設けられた第３導電体とを有し、前記第３導電体は、前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面積が、該貫通方向に沿って前記第１表面から離れるに従って小さくなっている。この誘電性構造体を第３誘電性構造体という。
【０００９】
本発明の誘電性構造体は、第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する誘電体と、前記誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置する第１導電体と、前記誘電体における前記第１導電体と前記第２表面との間、又は前記第２表面上に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体と、前記誘電体における前記第１表面上に設けられた第３導電体と、前記第３導電体において前記第１表面に隣接する面と反対側の面に設けられた誘電性部材とを有し、前記誘電性部材は、前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面積が、該貫通方向に沿って前記第１表面から離れるに従って小さくなっている。この誘電性構造体を第４誘電性構造体という。
【００１０】
また、好ましくは、第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する複数の誘電体と、前記各誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間にそれぞれ設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置している第１導電体と、前記各誘電体における前記第１表面上、前記第１表面と前記第２表面との間、又は前記第２表面上にそれぞれ設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体とを有し、複数の前記誘電体は、前記第１導電体と前記第２導電体が交互に位置するとともに、前記各誘電体に設けられた前記貫通孔が連通するように配列されており、前記複数の誘電体の配列方向において一方の端部に位置する前記第１表面における前記貫通孔の開口面積は、前記配列方向において他方の端部に位置する前記第２表面における前記貫通孔の開口面積よりも大きい。この誘電性構造体を第５誘電性構造体という。
【００１１】
好ましくは、前記の第５誘電性構造体において、連通した複数の前記貫通孔からなる連続貫通孔の貫通方向に投影したとき、前記貫通方向に沿って離間した前記連続貫通孔における任意の２箇所のうち、前記配列方向における一方の端部に位置する前記第２表面に近い箇所の内周面の位置が、前記配列方向における他方の端部に位置する前記第１表面に近い箇所の内周面の位置と同じ、又はより内側にある。この誘電性構造体を第６誘電性構造体という。
【００１２】
また、好ましくは、前記の第１〜６誘電性構造体のいずれかにおいて、前記第１導電体および前記第２導電体は、前記貫通孔に対応する位置に貫通孔をそれぞれ有した平板状の導体である。この誘電性構造体を第７誘電性構造体という。
【００１３】
また、好ましくは、前記の第１〜７誘電性構造体のいずれかおいて、前記貫通孔の貫通方向に投影したときに、前記第２導電体の外縁部は、前記第１導電体の外縁部の内側に位置する。この誘電性構造体を第８誘電性構造体という。
【００１４】
また、好ましくは、前記の第１〜８誘電性構造体のいずれかにおいて、前記第２導電体は、前記貫通孔に対応する位置以外にも貫通孔を有する。この誘電性構造体を第９誘電性構造体という
本発明の放電装置は、前記の第１〜９誘電性構造体のいずれかと、前記第１導電体と前記第２導電体との間に交流電圧またはパルス電圧を印加するための第１電源とを備えた放電装置である。この放電装置を第１放電装置という。
【００１５】
好ましくは、前記の第１放電装置は、前記第１導電体と前記第２導電体との間に直流電圧を印加するための第２電源を備えている。この放電装置を第２放電装置という。
【００１６】
本発明の放電装置は、前記第３または第４の誘電性構造体と、前記第１導電体と前記第２導電体との間に交流電圧またはパルス電圧を印加するための第１電源と、前記第１導電体と前記第３導電体との間に交流電圧を印加するための第２電源とを備えている。この放電装置を第３放電装置という。
【００１７】
本発明の放電装置は、前記第３または第４の誘電性構造体と、前記第１導電体と前記第２導電体との間に交流電圧またはパルス電圧を印加するための第１電源と、前記第１導電体と前記第３導電体との間に交流電圧を印加するための第２電源と、前記第１導電体と前記第２導電体の間および前記第１導電体と前記第３導電体の少なくとも一方に直流電圧を印加する第３電源とを備えている。この放電装置を第４放電装置という。
【００１８】
本発明の流体改質装置は、第１から第４のいずれかの放電装置と、前記貫通孔における前記第２導電体側から前記第１導電体側に流体を流す流体供給部と、前記放電装置の下流に設けられた集塵部とを備えた流体改質装置である。
【００１９】
本発明の反応システムは、前記の第１および３放電装置のいずれかの放電装置と、前記貫通孔における前記第１導電体側から前記第２導電体側に流体を流す流体供給部と、前記誘電性構造体に関して前記流体供給部と反対側に設けられた電極と、前記電極と前記第１導電体との間に直流電位を供給する第３電源と、前記誘電性構造体と前記電極との間に設けられた集塵部とを備えた反応システムである。
【００２０】
また、本発明の反応システムは、前記の第２放電装置と、前記貫通孔における前記第１導電体側から前記第２導電体側に流体を流す流体供給部と、前記誘電性構造体に関して前記流体供給部と反対側に設けられた電極と、記誘電性構造体と前記電極との間に設けられた集塵部と、前記第２電源を、前記第１導電体と前記第２導電体との間および前記電極と前記第１導電体との間で切り換える切り換え部とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の誘電性構造体によれば、処理流体の圧力損失を低減でき、また、高効率で処理流体内の微粒子状不純物を取り除くことができる。
【００２２】
本発明の放電装置によれば、処理流体の圧力損失を低減でき、また、高効率で処理流体内の微粒子状不純物を取り除くことができる。
【００２３】
本発明の流体改質装置によれば、処理流体の圧力損失を低減でき、また、高効率で処理流体内の微粒子状不純物を取り除くことができる。
【００２４】
本発明の反応システムによれば、処理流体の圧力損失を低減でき、高効率で処理流体内の微粒子状不純物を取り除くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の誘電性構造体の実施の形態について詳細に説明する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態による誘電性構造体の正面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ’線における断面図である。本実施の形態による誘電性構造体Ｕ１は、誘電体からなる基体２を備える。この基体２は、対向する第１表面Ｓ１および第２表面Ｓ２の間を貫通する貫通孔３を有する。基体２の内部には、対向する第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２との間に第１導電体４が配設される。第１導電体４は、基体２の貫通孔３に対応する位置に貫通孔５を有している。この貫通孔５の径は、基体２の貫通孔３の径よりも大きく、貫通孔５の開口は、貫通孔３の開口に沿って位置している。
【００２７】
また、基体２の第２表面Ｓ２には第１導電体４に対向して設けられるとともに、外縁部が第２表面Ｓ２上に位置する第２導電体６が設けられている。この第２導電体６も、基体２の貫通孔３に対応する位置に貫通孔７を有する。この貫通孔７の径は、基体２の貫通孔３の径と同じか、若しくは貫通孔３の径よりも大きく、貫通孔７の開口は、貫通孔３の開口に沿って位置している。
【００２８】
また、貫通孔３は、第１表面Ｓ１における開口の開口面積が、第２表面Ｓ２における開口の開口面積よりも大きい。
【００２９】
また、誘電性構造体Ｕ１を貫通孔３の貫通方向に投影したとき、貫通方向に沿って離間した貫通孔３の任意の２箇所のうち第２表面Ｓ２に近い箇所の内周面の位置が、第１表面Ｓ１に近い箇所の内周面の位置より内側に存在するように形成されている。すなわち、基体２を貫通孔３の貫通方向に垂直な面で切断したときの貫通孔３の開口面積は、第２表面Ｓ２から第１表面Ｓ１に近づくにつれて大きくなる。
【００３０】
さらに、基体２の第１表面Ｓ１および第２表面Ｓ２に垂直な端面Ｓ３，Ｓ４には、第１導電体４に電力を供給するために第１導電体４と電気的に接続される外部端子８、および第２導電体６に電力を供給するために第２導電体６と電気的に接続される外部端子９がそれぞれ設けられる。
【００３１】
本実施の形態による誘電性構造体Ｕ１では、第１導電体４に基準電位を供給し、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧、又はパルス電圧を印加することにより、第１導電体４と第２導電体６との間の領域に対応する貫通孔３内の領域、および第２導電体６のエッジ、すなわち貫通孔７の開口部に沿って、沿面放電（プラズマ）を発生させることができる。なお、図３に示すように、第１導電体４と第２導電体６との間の領域に対応する貫通孔３内の領域において、沿面放電が発生する場合、この領域を放電領域１１という。
【００３２】
基体２は、電気絶縁材料から成り、例えば、セラミックスから成る。具体的に、基体２を製造する場合には、セラミックグリーンシートを準備し、次に準備したセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに必要に応じて複数枚積層し、高温（約１３００〜１８００℃）で焼成することにより製作される。電気絶縁材料としては、例えば、酸化アルミニウム焼結体（アルミナセラミックス）がある。例えば酸化アルミニウム質焼結体から成るグリーンシートは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）、およびマグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤および溶媒を添加混合して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等を採用し、シート状に成形することによって得られる。
【００３３】
セラミックグリーンシートの積層体を作製する場合には、セラミックグリーンシートを積層した後圧着を行なう。圧着は３．０〜８．０ＭＰａ程度の圧力を加えて行ない、必要に応じて３５〜１００℃で加熱を行なう。このとき、貫通孔３を形成するために、金型やレーザーを用いてグリーンシートに打ち抜き加工を施す。また、セラミックグリーンシート同士の十分な接着性を得るために、溶剤と樹脂バインダーを混合するなどして作製した接着剤を用いてもよい。なお、電気絶縁材料としては、酸化アルミニウム質焼結体以外にも、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、コーディライト質焼結体、または炭化珪素質焼結体等が挙げられる。
【００３４】
また、第１表面Ｓ１における貫通孔開口の開口面積を、第２表面Ｓ２における開口の開口面積よりも大きく形成するには、金型打抜き工法、レーザー打抜き工法、または切削工法等により、複数のセラミックグリーンシートに径が大から小の異なる貫通孔をあらかじめ形成しておき、形成された貫通孔が大から小の径の順に複数のセラミックグリーンシートを積層してプレス機等で加圧するとよい。このようにすると、第２表面Ｓ２から第１表面Ｓ１に向かって、貫通孔の径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。
【００３５】
また、他の方法として、セラミックグリーンシートが複数積層された積層体の所望の位置をテーパドリル等で第１表面Ｓ１側から切削することにより、第２表面Ｓ２から第１表面Ｓ１に向かって径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。
【００３６】
さらに、他の方法として、セラミックグリーンシートの積層体の所望の位置を第１表面Ｓ１側から、錐状または凸状金型等で４０℃から１００℃程度に加熱しながらプレスすることにより、第２表面Ｓ１から第１表面Ｓ２に向かって径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。
【００３７】
本実施の形態による誘電性構造体Ｕ１においては、第１導電体４は、基体２内に保持されており、第１導電体４には貫通孔３に対応する位置に貫通孔５が設けられている。また、第２導電体６は、基体２の第２表面Ｓ２上に保持されており、第２導電体６には貫通孔３に対応する位置に貫通孔７が設けられている。このため、第１導電体４に基準電位を供給し、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧を印加することにより、貫通孔３の放電領域１１および第２導電体６の貫通孔７の開口部に沿った領域（以下、「開口部領域」ともいう。）に沿面放電（プラズマ）を発生させることができる。これにより、第２表面Ｓ２側から貫通孔３に供給された流体を、第２導電体６の貫通孔７の開口部領域、および放電領域１１において、プラズマと反応させることができる。これにより、流体内の微粒子状不純物とプラズマとを反応させることができる。
【００３８】
なお、第１導電体５、第１導電体４、および第２導電体６はそれぞれ、その端部が基体２の外表面近傍まで導出されており、対応する外部端子８，９に直接に、または補助導電体を介して電気的に接続される。
【００３９】
第１導電体４および第２導電体６は、タングステン、モリブデン、白金、銅、または銀等の金属粉末導電体からなる。第１導電体４および第２導電体６は、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いて、基体２用のセラミックグリーンシートの所定の位置に導電体ペーストを所望の形状に印刷塗布し、基体２用のセラミックグリーンシートと同時焼成することによって基体２の内部に所定のパターンに形成することができる。導電体ペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダーおよび有機溶剤、並びに必要に応じて分散剤等を加えて、ボールミル、三本ロールミル、またはプラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することにより製作される。導電体ペーストには、セラミックグリーンシートの焼結挙動に合わせたり、焼結後の基体２との接合強度を高めたりするためにガラスやセラミックスの粉末を添加しても良い。
【００４０】
次に、基体２の外表面には、外部端子８、９が形成されている。外部端子８、９は、外部電源から第１導電体４および第２導電体６に電圧を印加するための導電路として機能し、基体２の外表面に導出された第１導電体４および第２導電体６のそれぞれに電気的に接続されている。外部端子８、９は、タングステン、モリブデン、白金、銅、または銀等の金属粉末導電体からなり、スクリーン印刷や吹付け印刷法等の印刷手段を用いて、基体２用のセラミックグリーンシートの所定の位置に導電体ペーストを印刷塗布し、基体２用のセラミックグリーンシートと同時焼成することによって誘電性構造体Ｕ１の所定の位置に形成することができる。
【００４１】
なお、第１導電体４、第２導電体６、および外部端子８，９は、基体２用のセラミックグリーンシートに、第１導電体４および第２導電体６用の導体ペースト、並びに外部端子８，９用の導電体ペーストを塗布して同時焼成することにより形成することができる。また、他の製造方法としては基体２用のセラミックグリーンシートと第１導電体４および第２導電体６用の導電体ペーストとを同時焼成し、その後、外部端子８、９用の導電体ペーストを所望の位置に印刷塗布し焼成することにより、外部端子８、９を誘電性構造体Ｕ１の所定の位置に形成することができる。
【００４２】
外部端子８、９の導電体ペーストは、第１導電体４および第２導電体６の導電体ペーストと同様にして作製されるが、有機バインダーおよび有機溶剤の量により印刷に適した粘度に調整される。
【００４３】
なお、外部端子８、９の露出する表面には、ニッケルまたは金等の耐蝕性に優れる金属をめっき法若しくは蒸着法にて形成しておくことが好ましい。なお、外部端子８、９が酸化腐食するのを抑制するとともに、外部端子８、９と外部電源の電源端子との接合を強固なものとするために、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金めっき層とが順次形成されていることが好ましい。なお、外部端子８、９においても、上述と同様に、高温下にて使用する場合には、ニッケルまたは金等の耐蝕性に優れる金属を単層で形成着しておいても構わない。
【００４４】
あるいは、外部端子８、９は、基体２用のセラミックグリーンシートの焼成後に、所定の位置に貼り付けられた鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−コバルト合金、白金、銅、または銀等からなる金属板でもよい。例えば銀と銅を主成分とするロウ材、または比較的低温下にて使用する場合には錫若しくは銀を主成分としたロウ材を基体２用のセラミックグリーンシートの焼成後に所望の位置に印刷塗布し、ロウ材と同じ位置に金属板を位置決め固定する。その後、ロウ材の溶融温度にてブレージングまたはリフローを行うことで基体２に形成された外部端子８、９に接合することができる。また、更に低温下にて使用する場合には、銀などの金属粉末とエポキシ等の樹脂と有機溶剤を混練しペースト状とした導電性ペーストを使用しても良い。
【００４５】
そして、外部交流電源の基準電位側電源端子を圧接または接合等の手段により外部端子８に電気的に接続し、高電圧側電源端子を圧接または接合等の手段により外部端子９に電気的に接続して交流高電圧を印加すると、放電領域１１に沿面放電を発生させることができる。
【００４６】
また、外部直流電源の基準電位側電源端子を圧接または接合等の手段により外部端子８に電気的に接続し、高電圧側電源端子を圧接または接合等の手段により外部端子９に電気的に接続して直流高電圧を印加すると、電界領域１５を形成することができる。
【００４７】
以下に、誘電性構造体Ｕ１の外部端子８，９間に電圧が印加され、貫通孔３に流体が供給された場合の誘電性構造体Ｕ１の動作について、図４を参照して説明する。まず、第１導電体４と第２導電体６との間に電源Ｖ１により交流電圧を印加して、放電領域１１に沿面放電を発生させる。そして、誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３に、第２導電体６が形成されている第２表面Ｓ２側の開口部から、流体供給部１３により流体が供給されると、流体内の微粒子状不純物は、放電領域１１において沿面放電領域を通過することとなり、プラズマ（励起電子）授受によって分解される。
【００４８】
例えば、Ｃ（すす）は、酸素濃度が１０％程度以上の酸素条件下において、下記の式（１）に示された反応により酸化改質して、ＣＯ２が生成される。
【００４９】
Ｃ＋Ｏ２→ ＣＯ２・・・・・・・・・・（１）
また、例えば、ＣｎＨｍ（有機物）は、酸素濃度が１０％程度以上の酸素条件下において、下記の式（２）に示された反応により酸化改質して、ＣＯ２及びＨ２Ｏが生成される。
【００５０】
ＣｎＨｍ＋２Ｏ２→ Ｃｎ−１Ｈｍ−４＋ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ・・・（２）
なお、第１導電体４と第２導電体６との間に沿面放電を発生させるために、第１導電体４と第２導電体６との間には周波数の高い交流電圧が印加される。印加される交流電圧は、必要とされる沿面放電の強度等によって適宜選択される。例えば、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＣ（すす）を改質する誘電性構造体Ｕ１において印加される交流電圧の周波数は、例えば、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚである。
【００５１】
また、第１導電体４と第２導電体６との間に印加する電圧は、交流電圧以外に、パルス電圧であってもよい。なお、交流電圧は、正弦波電圧に限らず、矩形波電圧若しくは方形波電圧等であってよい。
【００５２】
上述のように、本実施の形態による誘電性構造体Ｕ１は、流体が供給される側の表面に第２導電体６が設けられ、第２導電体６の貫通孔７に沿って、すなわち誘電性構造体Ｕ１の流体流入口に沿って沿面放電が発生することから、流体中の微粒子状不純物は、誘電性構造体Ｕ１の流体流入口においてプラズマと反応する。これにより、流体が留まり易い第２表面Ｓ２において流体中の微粒子状不純物をプラズマと反応させることができ、微粒子状不純物の反応効率を上げることができる。
【００５３】
また、誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３は、第１表面Ｓ１における開口の開口面積が、第２表面Ｓ２における開口の開口面積よりも大きい。また、誘電性構造体Ｕ１を貫通孔３の貫通方向に投影したとき、貫通方向に沿って離間した貫通孔３の任意の２箇所のうち第２表面Ｓ２に近い箇所の内周面の位置が、第１表面Ｓ１に近い箇所の内周面より内側に存在するように形成され、流体の下流側に向かって貫通孔３の径が漸次大きくなる。これにより、誘電性構造体Ｕ１の流体流入口付近では貫通孔３の径を小さくして、プラズマを密に発生させ、処理流体の反応効率を上げるとともに、流体流出口に近づくにつれて貫通孔３の径を大きくし、処理済の流体を誘電性構造体Ｕ１からスムーズに排出させることが可能になる。結果として、処理流体の圧力損失を低減しつつ、消費電力を小さくして、流体中の微粒子状不純物の反応効率を上げることができる。
【００５４】
なお、図１〜図４に示した誘電性構造体Ｕ１では、第２導電体６を第２表面Ｓ２上に設けたが、基体２における第１導電体５と第２表面Ｓ２との間に設けてもよい。その場合にも、処理流体の圧力損失を低減しつつ、消費電力を小さくして、流体中の微粒状不純物の反応効率を上げることができる。また、第２導電体６を基体２の内部に設けるために、第２導電体６の処理流体およびプラズマによる腐食を抑制することができる。
【００５５】
さらに、図５に示すように、誘電性構造体Ｕ１の下流にＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ）１３を設けて、流体中に含まれる微粒子状不純物をさらに捕集する場合、誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３の第１表面Ｓ１における開口の開口面積が大きいことから、単位時間当たりにＤＰＦ１３に流れる流体の量が多くなるため、捕集効率を上げることができる。
【００５６】
また、誘電性構造体Ｕ１で発生したプラズマが下流のＤＰＦ１３に流入する場合、誘電性構造体Ｕ１とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、プラズマは流れを阻害されること無くＤＰＦ１３に流入する。その結果、流体中に含まれる微粒子状不純物をＤＰＦ１３で捕集する場合、高い反応効率で微粒子状不純物の処理が可能となる。
【００５７】
また、図６のように、ＤＰＦ１３の下流に電極１４を設けて、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧を印加した後、第１導電体４と電極１４との間に直流電圧を印加すると、放電領域１１において帯電した微粒子状不純物がＤＰＦ１３に引き寄せられ、ＤＰＦ１３の捕集効率をさらに上げることができる。加えて、放電領域１１に発生したプラズマが、電極１４に引き寄せられて、プラズマ領域が下流側に拡大する。これにより、放電領域１１において帯電した粒子状不純物が、ＤＰＦ１３に捕集されるとともに、そのＤＰＦ１３において粒子状不純物がプラズマと反応し、改質される。結果として、より多くの粒子状不純物を分解、改質させることが可能になる。
【００５８】
また、誘電性構造体Ｕ１で発生したプラズマが電極１４に引き寄せられて下流のＤＰＦ１３に流入する場合、誘電性構造体Ｕ１とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、プラズマは流れを阻害されること無く、より多くのプラズマがＤＰＦ１３に流入する。その結果、流体中に含まれる微粒子状不純物をＤＰＦ１３で捕集する場合、ＤＰＦ１３に捕集された粒子状不純物をより効率良く分解および改質させることができる。
【００５９】
さらに、本実施の形態による誘電性構造体Ｕ１によれば、誘電性構造体Ｕ１の第１導電体４と第２導電体６との間に直流電圧を印加することもできる。例えば図７に示すように、第１導電体４に基準電位を供給し、第１導電体４と第２導電体６との間に直流高電圧を印加することにより、基体２内部における第１導電体４と第２導電体６との間の領域に対応する貫通孔３内の領域に強電界を発生させることができる。なお、第１導電体４と第２導電体６との間の領域に対応する貫通孔３内の領域において、強電界が発生する場合、この領域を電界領域１５という。
【００６０】
ここで、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧を印加した後に直流電圧を印加すると、放電領域１１においてプラズマとの反応により正または負に帯電した微粒子状不純物は、電界領域１５に電気的に引き寄せられ、電界領域１５に接する基体２の表面に電気的に吸着される。これにより、貫通孔３の内部を通過する流体から微粒子状不純物を取り除くことができる。
【００６１】
以下に、誘電性構造体Ｕ１の外部端子８，９間に電圧が印加され、貫通孔３に流体が供給された場合の誘電性構造体Ｕ１の動作について、図７を参照して説明する。まず、第１導電体４と第２導電体６との間に電源Ｖ１により交流電圧を印加して、放電領域１１に沿面放電を発生させる。そして、誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３に、第２導電体６が形成されている第２表面Ｓ２側の開口部から、流体供給部１３により流体が供給されると、流体中に含まれるＮＯｘ等の物質が、放電領域１１によりプラズマと反応し、分解および改質が行われる。
【００６２】
また、流体内の微粒子状不純物は、放電領域１１において沿面放電領域を通過することとなり、プラズマ（励起電子）授受によって分解される。
【００６３】
例えば、Ｃ（すす）は、酸素濃度が１０％程度以上の酸素条件下において、下記の式（１）に示された反応により酸化改質して、ＣＯ２が生成される。
【００６４】
Ｃ＋Ｏ２→ ＣＯ２・・・・・・・・・・（１）
また、例えば、ＣｎＨｍ（有機物）は、酸素濃度が１０％程度以上の酸素条件下において、下記の式（２）に示された反応により酸化改質して、ＣＯ２及びＨ２Ｏが生成される。
【００６５】
ＣｎＨｍ＋２Ｏ２→ Ｃｎ−１Ｈｍ−４＋ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ・・・（２）
さらに、流体中の微粒子状不純物の一部は、プラズマによって正または負に帯電される。
【００６６】
次に、外部端子８、９を電源Ｖ２に接続して、外部端子８，９に印加する電圧を直流高電圧に切り替えることにより、帯電した微粒子状不純物を電界領域１５に引き寄せ、第２導電体６および第２導電体６近傍の基体２の表面に、その帯電した微粒子状不純物を電気的に吸着させることができる。これにより、流体中の微粒子状不純物を取り除くことができる。
【００６７】
ここで、第１導電体４と第２導電体６との間に直流電圧を印加する場合、直流電圧は、必要とされる電界強度の大きさ等により適宜選択される。例えば、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＣ（すす）を放電領域１１にて帯電させ、その後、第２導電体６および第２導電体６近傍の基体２の表面に帯電したＣ（すす）を電気的に吸着されるときに印加される直流電圧の大きさは、１ｋＶ〜５０ｋＶあるいは−５０ｋＶ〜−１ｋＶである。また、すすは、一般的に、放電領域１１において負に帯電するため、第１導電体４に基準電位である接地電位を供給し、第２導電体６に正の電位を供給すると、すすは、第２導電体６および第２導電体６近傍の基体２の表面に電気的に吸着される。
【００６８】
誘電性構造体Ｕ１は、流体が供給される側の表面に第２導電体６が設けられ、第２導電体６の貫通孔７に沿って、すなわち誘電性構造体Ｕ１の流体流入口に沿って沿面放電が発生することから、流体中の微粒子状不純物は、誘電性構造体Ｕ１の流体流入口においてプラズマと反応して電荷を有する。よって、第１導電体４と第２導電体６との間に直流電圧を印加すると、これらの微粒子状不純物は、電界領域１５に引き寄せられる。これにより、流体が誘電性構造体Ｕ１に供給された際に、微粒子状不純物が貫通孔３の開口付近に付着、および堆積することを抑制でき、例えば、微粒子状不純物が貫通孔３の開口を塞いで、流体が流れにくくなるといったことを抑制することができる。また、第２導電体６の表面に堆積する微粒子状不純物の全体量を低減できることから、流体の圧力損失の増大を抑制でき、その結果、流体中の微粒子状不純物を長期に渡ってより安定して分解および改質することができる。
【００６９】
また、誘電性構造体Ｕ１の下流にＤＰＦ１３を設けて、誘電性構造体Ｕ１で発生したプラズマが下流のＤＰＦ１３に流入する場合、誘電性構造体Ｕ１とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、プラズマは流れを阻害されること無くＤＰＦ１３に流入する。その結果、流体中に含まれる微粒子状不純物をＤＰＦ１３で捕集する場合、高い反応効率で微粒子状不純物の処理が可能となる。
【００７０】
（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態による誘電性構造体の、図２に対応した断面図である。図８において、図２と同一の構成には、同一の符号を付す。図８に示すように、本実施の形態による誘電性構造体Ｕ２は、基体２の第１表面Ｓ１上に第３導電体１６を有する。
この第３導電体１６には、第１導電体４に基準電位を供給した場合に、第２導電体６と同様に、交流電位が供給される。すわなち、第１導電体４と第３導電体１６との間に交流電圧が印加される。このとき、第３導電体１６の表面近傍には沿面放電が発生する。
【００７１】
このように第３導電体１６を用いて沿面放電を発生させると、誘電性構造体Ｕ１１の流体流出口においても、処理流体中の微粒状不純物をプラズマと反応させることができる。ここで、第３導電体１６は、基体２の貫通孔３に対応する位置に貫通孔を有する平板状の導電体であってよく、単に複数の個片状の導電体であってもよい。
【００７２】
また、第３導電体１６は、図８に示すように、貫通孔３の貫通方向に垂直な断面積が貫通方向に沿って第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなっているとよい。このような形状にすると、流体の流れを阻害することがない上に、プラズマと未反応の微量の微粒子状不純物が放電領域１１を通過した場合でも、その粒子状不純物が第１表面Ｓ１に堆積しにくくなる。よって、第１表面Ｓ１の表面に堆積する微粒子状不純物の全体量を低減できることから、流体の圧力損失の増大を抑制でき、その結果、流体中の微粒子状不純物を長期に渡ってより安定して分解および改質することができる。
【００７３】
なお、貫通孔３の貫通方向に垂直な断面積が貫通方向に沿って第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなるように形成するには、金型打抜き工法、レーザー打抜き工法、または切削工法等により、複数のセラミックグリーンシートに径が大から小の異なる貫通孔をあらかじめ形成しておき、形成された貫通孔が大から小径の順に複数のセラミックグリーンシートを積層してプレス機等で加圧するとよい。このようにすると、第２表面Ｓ２から第１表面Ｓ１に向かって、貫通孔の径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。
【００７４】
さらに、他の方法として、セラミックグリーンシートの積層体の所望の位置を第１表面Ｓ１側から錐状、または凸状金型等で４０℃から１００℃程度に加熱しながらプレスすることにより、第２表面Ｓ１から第１表面Ｓ２に向かって径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。
【００７５】
なお、第１導電体４と第３導電体１６との間に印加する交流電圧を制御することにより、第１導電体４と第３導電体１６との間の領域に対応する貫通孔３内の領域において、沿面放電を発生させることができる。このように第１導電体４と第３導電体１６の間においても沿面放電を発生させた場合には、流体中のより多くの微粒子状不純物を反応させることができる。
【００７６】
また、第１の実施の形態において述べたように、第１導電体４と第２導電体６との間、および第１導電体４と第３導電体１６との間に交流電圧を印加した後、第１導電体４と第２導電体６との間および第１導電体４と第３導電体１６の少なくとも一方に直流電圧を印加すれば、帯電した粒子状不純物を基体２の表面に吸着させることができ、流体から粒子状不純物を除去することができる。
【００７７】
また、誘電性構造体Ｕ２の下流にＤＰＦ１３および電極１４を設けた場合、貫通孔３の貫通方向に垂直な方向において少なくとも第３導電体１６の断面積が第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなっていると、基体２によって塞がれるＤＰＦ１３の領域は小さくなる。よって、放電領域１１に発生したプラズマがＤＰＦ１３を通って電極１４に引き寄せられるとき、誘電性構造体Ｕ１とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、ＤＰＦ１３に捕集された粒子状不純物をより効率良く分解および改質させることができる。すなわち、この効果に関しては、第１表面Ｓ１における開口の開口面積と第２表面Ｓ２おける開口の開口面積とは同一であってもよい。
【００７８】
また、第３導電体１６の上記断面積を貫通孔３の貫通方向に沿って略同一とし、第３導電体１６の第１表面Ｓ１に隣接する面と反対側の面に、さらに誘電性部材を設けてもよい。そして、その誘電性部材は、貫通孔３の貫通方向に垂直な断面積が貫通方向に沿って第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなっていることが好ましい。このような構成にすると、第１表面Ｓ１の表面に堆積する微粒子状不純物の全体量を低減できることから、流体の圧力損失の増大を抑制でき、その結果、流体中の微粒子状不純物を長期に渡ってより安定して分解および改質することができる。また、第３導電体１６を薄くし、誘電性部材に厚みを持たせることができるため、製造コストも安く抑えることができる。
【００７９】
また、この誘電性構造体の下流にＤＰＦ１３および電極１４を設けた場合、貫通孔３の貫通方向に垂直な方向において少なくとも誘電性部材の断面積が第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなっていると、基体２によって塞がれるＤＰＦ１３の領域は小さくなる。よって、放電領域１１に発生したプラズマがＤＰＦ１３を通って電極１４に引き寄せられるとき、誘電性構造体Ｕ２とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、ＤＰＦ１３に捕集された粒子状不純物をより効率良く分解および改質させることができる。
【００８０】
なお、ＤＰＦ１３を下流に設けた場合の効果に関しては、第１表面Ｓ１における開口の開口面積と第２表面Ｓ２おける開口の開口面積とが同一であってもよい。その場合でも、誘電性部材の断面積が第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなっていると、誘電性構造体Ｕ２とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、ＤＰＦ１３に捕集された粒子状不純物をより効率良く分解および改質させることができる。
【００８１】
（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施の形態による誘電性構造体の断面図である。図９において、図２と同一の構成には、同一の符号を付す。図９に示すように、本実施の形態による誘電性構造体Ｕ３は、複数の基体２を配列して形成されている。ここで、誘電性構造体Ｕ３は、第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃを有する複数の基体２ａ，２ｂ，２ｃと、各基体２ａ，２ｂ，２ｃにおける第１表面と第２表面との間にそれぞれ設けられた第１導電体４ａ，４ｂ，４ｃと、各基体２ａ，２ｂ，２ｃにおける第２表面上にそれぞれ設けられ、外縁部が第２表面上に位置する第２導電体６ａ，６ｂ，６ｃとを有している。複数の基体２ａ，２ｂ，２ｃは、第１導電体４ａ，４ｂ，４ｃと第２導電体６ａ，６ｂ，６ｃが交互に位置するとともに、各基体２に設けられた貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃが連通するように配列されている。
【００８２】
また、各基体２ａ，２ｂ，２ｃに設けられた貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれに第１表面Ｓ１における開口の開口面積が、第２表面Ｓ２における開口の開口面積よりも大きい。これにより、複数の基体２ａ，２ｂ，２ｃの配列方向において一方の端部に位置する第１表面Ｓ１における貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃの開口面積は、複数の基体２ａ，２ｂ，２ｃの配列方向において他方の端部に位置する第２表面Ｓ２における貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃの開口面積よりも大きく形成されている。
【００８３】
なお、このような貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃを形成するには、誘電性構造体Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３それぞれについて、金型打抜き工法、レーザー打抜き工法、または切削工法等により、複数のセラミックグリーンシートに径が大から小の異なる貫通孔をあらかじめ形成しておき、形成された貫通孔が大から小径の順に複数のセラミックグリーンシートを積層してプレス機等で加圧するとよい。このようにすると、第２表面Ｓ２から第１表面Ｓ１に向かって、貫通孔の径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。このようにして形成された誘電性構造体Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３それぞれを連結または接合させることにより、図９に示す形状を形成することができる。
【００８４】
さらに、他の方法として、誘電性構造体Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３それぞれについて、セラミックグリーンシートの積層体の所望の位置を第１表面Ｓ１側から、錐状または凸状金型等で４０℃から１００℃程度に加熱しながらプレスすることにより、第２表面Ｓ１から第１表面Ｓ２に向かって径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。このようにして形成された誘電性構造体Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３それぞれを連結または接合させることにより、図９に示す形状を形成することができる。
【００８５】
ここで、誘電性構造体Ｕ３の第１導電体４ａ，４ｂ，４ｃおよび第２導電体６ａ，６ｂ，６ｃの間に、第１の実施の形態による誘電性構造体Ｕ１と同様に交流電圧を印加すると、第１導電体４ａ，４ｂ，４ｃと第２導電体６ａ，６ｂ，６ｃとの間に放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形成される。
【００８６】
なお、連通する貫通孔３ａ，３ｂ，３ｃからなり、誘電性構造体Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３を貫通する貫通孔を、連続貫通孔ということもできる。１つの連続貫通孔は、３つの放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有する。
【００８７】
このような誘電性構造体Ｕ３においては、貫通孔３ａに進入する流体中の微粒子状不純物が多い場合は、放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ全てにプラズマを発生させて、流体中の微粒子状不純物の分解および改質を行う。また、貫通孔３ａに進入する流体中の微粒子状不純物が少ない場合は、放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃのいずれか１つにプラズマを発生させて、流体中の微粒子状不純物の分解および改質を行う。このように、誘電性構造体Ｕ３では、流体中の微粒子状不純物の量に応じて消費電力を適切に制御しつつ、微粒子状不純物の分解および改質を行うことが可能である。
【００８８】
また、第１導電体４ａ，４ｂ，４ｃおよび第２導電体６ａ，６ｂ，６ｃの間に、第１の実施の形態による誘電性構造体Ｕ１と同様に直流電圧を印加すると、第１導電体４ａ，４ｂ，４ｃと第２導電体６ａ，６ｂ，６ｃとの間に電界領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃが形成される。さらに、誘電性構造体Ｕ３の下流にＤＰＦ１３またはＤＰＦ１３と電極１４とを設けた場合にも、第１の実施の形態で述べた作用効果と同様の作用効果が得られる。
【００８９】
また、誘電性構造体Ｕ３では、複数の放電領域１１を形成することができるため、流体流出口から排出される処理流体において、プラズマと未反応の微粒子不純物の量を低減できる。また、誘電性構造体Ｕ３では、複数の電界領域１５を形成することができるため、流体流出口から排出される処理流体において、微粒子不純物の量を低減できる。
【００９０】
また、誘電性構造体Ｕ３では、第１導電体５ａ、５ｂ、５ｃと第２導電体６ａ、６ｂ、６ｃとの間に印加する電圧をそれぞれ変化させることができることから、放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃに発生するプラズマ量、プラズマ発生の周波数、及びプラズマ強度を放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ毎に変化させることが可能である。このため、流体中の複数種類の微粒子状不純物に対して異なる分解効率で分解を行うことが可能である。例えば、放電領域１１ａでは、主にＣ（すす）を分解し、放電領域１１ｂでは、主にＣｎＨｍを分解するといったように、放電領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって分解する物質を異ならせることができる。
【００９１】
なお、誘電性構造体Ｕ３の下流にＤＰＦ１３を設けた場合の作用効果は、実施の形態１および実施の形態２で説明した作用効果と同様である。
（第４の実施の形態）
図１０は、本発明の第４の実施の形態による誘電性構造体の、図２に対応した断面図である。図１０において、図２と同一の構成には、同一の符号を付す。図１０に示すように、本実施の形態による誘電性構造体Ｕ４は、第１表面Ｓ１における開口の開口面積が、第２表面Ｓ２における開口の開口面積よりも大きい。そして、誘電性構造体Ｕ３を貫通孔３の貫通方向に投影したとき貫通方向に沿って離間した貫通孔３の任意の２箇所のうち、配列方向における一方の端部に位置する第２表面Ｓ１に近い箇所の内周面の位置が、配列方向における他方の端部に位置する第１表面Ｓ１に近い箇所の内周面の位置と同じ、又はより内側にある。
【００９２】
図１０に示した誘電性構造体Ｕ４によれば、これまで説明した誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ３と異なり、貫通孔３の径が貫通方向に沿って表面Ｓ１に向かって段階的に大きくなる。このような場合にも、誘電性構造体Ｕ１の流体流入口付近では貫通孔３の径を小さくして、プラズマを密に発生させ、処理流体の反応効率を上げるとともに、流体流出口に近づくにつれて貫通孔３の径を大きくし、処理済の流体を誘電性構造体Ｕ１からスムーズに排出させることが可能になる。結果として、処理流体の圧力損失を低減しつつ、消費電力を小さくして、流体中の微粒子状不純物の反応効率を上げることができる。
【００９３】
また、貫通孔３の径が漸次大きくなる場合は、よりスムーズに流体を排出することができるが、このように、貫通孔３の径が段階的に大きくなる場合は、貫通孔３の内周面において径が変化する部分に段差ができることから、この段差部分に流体が一時的に溜まりやすくなる。よって、内部に段差部分が位置するように放電領域１１を形成すると、流体中の微粒子状不純物を効率よく反応させることができる。また、この段差部分に微粒子状不純物と反応する触媒を担持しておいてもよい。
【００９４】
なお、貫通孔３の径を段階的に大きくする形成するには、金型打抜き工法、レーザー打抜き工法、または切削工法等により、複数のセラミックグリーンシートに径が大から小の異なる貫通孔をあらかじめ形成しておき、形成された貫通孔が大から小径の順に複数のセラミックグリーンシートを積層してプレス機等で加圧するとよい。このようにすると、第２表面Ｓ２から第１表面Ｓ１に向かって、貫通孔の径が大きくなる貫通孔３を得ることができる。ことにより、貫通孔３の径を段階的に大きくなる貫通孔３を得ることができる。
【００９５】
なお、上述の誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ３の下流にＤＰＦ１３またはＤＰＦ１３と電極１４を設けた場合の作用効果は、実施の形態１で説明したものと同様である。
【００９６】
なお、上述の誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ４において、第１導電体４と第２導電体６は、それぞれ少なくとも一部が貫通孔３の内周面に沿った領域を有していれば、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧を印加した場合に、貫通孔３に沿面放電が発生する。よって、第１導電体４と第２導電体６は、必ずしも対向して配置されていなくともよい。しかし、第１導電体４と第２導電体６とを対向させて配置すると、第１導電体４と第２導電体６との間に発生する電界強度がより均一になり、その結果、放電領域１１に発生するプラズマ密度もより均一となるため、より安定した微粒子状不純物の分解および改質が可能となる。
【００９７】
また、上述の誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ４において、第１導電体４および第２導電体６は、貫通孔３に対応する位置に貫通孔をそれぞれ有した平板状の導体である。このように、平板状の導体であると、第１導電体４および第２導電体６に電圧を印加した場合、電界集中する凸部が低減され、より均一な電界強度を得ることができる。その結果、放電領域１１に発生するプラズマ密度もより均一となるため、より安定した微粒子状不純物の分解および改質が可能である。
【００９８】
なお、上述の誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ４において、第２導電体６は、貫通孔３に対応する位置以外にも貫通孔を有していてもよい。図１１は、そのような場合の誘電性構造体Ｕ１の変形例を示す断面図である。図１１に示すように、第２導電体６は、貫通孔３に対応する位置に貫通孔７ａを有するとともに、別の位置にも貫通孔７ｂを有する。このような誘電性構造体においては、第２導電体６の貫通孔７ｂに沿った領域にも、沿面放電を発生させることが可能である。その結果、貫通孔７ｂの開口部領域に付着、堆積した微粒子状不純物もより効率的に分解、改質することが可能になる。よって、長期使用する場合、振動等で脱落し流体流入口に堆積する可能性のある微粒子状不純物の堆積をあらかじめ除去することができ、長期に渡りより安定した分解、改質効率を得ることが可能である。
【００９９】
また、上述の誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ４を、貫通孔３の貫通方向に平面透視したときに、第２導電体６の外縁部は、第１導電体４の外縁部の外側に位置しているが、内側に位置していると、その第２導電体６の外縁部に沿って沿面放電が発生しやすくなる。このように外縁部に沿って沿面放電を生じさせると、第２導電体６の外縁部付近に付着、堆積した微粒子状不純物もより効率的に分解、改質することが可能になる。
【０１００】
また、上述の誘電性構造体Ｕ１〜Ｕ４では、第２導電体６の外縁部が基体２の第２表面Ｓ２上に位置しているが、この外縁部が例えば第３表面Ｓ３上または第４表面Ｓ４上に位置していてもよい。ただし、第２導電体６の外縁部が、流体の流れる方向に垂直な第２表面Ｓ２上にあると、流体流入口付近に微粒子状不純物が堆積する可能性をより低減できる。
【０１０１】
なお、上述の説明において、外部端子８、９、すなわち第１および第２導電体４，６に直流電圧を印加した後、再度交流電圧に切り替えると、再び放電領域１１が形成され、基体２の表面に吸着された微粒子状不純物を、プラズマによって分解および改質することができる。
【０１０２】
このように外部端子８，９に印加する電圧を制御すると、最初の沿面放電において分解できなかった微粒子状不純物も、帯電させて基体２の表面に吸着させた後、再びプラズマにより分解および改質させることができることから、微粒子状不純物の除去をより十分に行うことができる。さらに、基体２に付着した微粒子状不純物も除去することが可能であるから、流体の圧力損失の増大をより抑制することが可能となり、その結果、流体中の微粒子状不純物を長期に渡ってより安定して分解および改質することができる。
【０１０３】
なお、上述の説明では、粒子状不純物のみ着目しているが、例えばＮＯｘ等の流体中に含まれる他の物質も、放電領域１１によりプラズマと反応し、分解および改質が行われる。
【０１０４】
（第５の実施の形態）
図１２は、本発明の第５の実施の形態による誘電性構造体の構成例を示す断面図である。図１２では、第１の実施の形態による誘電性構造体Ｕ１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。本実施の形態による誘電性構造体Ｕ５では、第２導電体６が、第２表面Ｓ２ではなく、第1表面Ｓ１に設けられている。また、第２導電体６は、貫通孔７の貫通方向に垂直な断面積が貫通方向に沿って第１表面Ｓ１から離れるに従って小さくなっている。そして、貫通孔７の径は、第１表面Ｓ１から離れるに従って大きくなっている。
【０１０５】
このとき、外部端子８，９を介して、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧が印加されると、放電領域１１および第２導電体６の貫通孔７の開口部領域に沿面放電が発生する。そして、流体供給部１２により供給された流体がこの沿面放電領域を通過すると、流体中の粒子状不純物は、プラズマと反応して分解および改質される。しかし、粒子状不純物の一部は分解されずに帯電した状態で残留する。次に、第１導電体４に基準電位が供給され、第１導電体４と第２導電体６との間に直流電圧が印加されると、帯電した粒子状不純物は電界領域１５に引き寄せられ、電界領域１５に接する基体２の表面に電気的に吸着される。
【０１０６】
本実施の形態による誘電性構造体Ｕ５においては、流体が排出される側の表面に第２導電体６が設けられ、第２導電体６の貫通孔７に沿って、すなわち誘電性構造体Ｕ５の流体排出口に沿って沿面放電が発生する。ここで、流体の流れる方向において、誘電性構造体Ｕ５の下流側にＤＰＦ１３、電極２２を配置することにより、以下のような動作を実現することができる。まず、第１導電体４に基準電位を供給し、第１導電体４と第２導電体６との間に電源Ｖ１により交流電圧を印加して、放電領域１１および第２導電体６の貫通孔７の開口部領域に沿面放電を発生させる。そして、第１導電体４と第２導電体６との間に交流電圧を印加した状態で、電極２２と第１導電体４との間に電源Ｖ３を用いて直流電圧を印加する。すると、第２導電体６側に発生したプラズマは、この電極２２に引き寄せられて、プラズマ領域が下流側に拡大し、ＤＰＦ１３に流入する。
【０１０７】
これにより、放電領域１１において帯電した粒子状不純物は、電極２２に引き寄せられるとともに、ＤＰＦ１３に捕集され、ＤＰＦ１３の内部においてプラズマと反応し、改質される。すなわち、より多くの粒子状不純物を分解、改質させることが可能になる。
【０１０８】
また、誘電性構造体Ｕ１とＤＰＦ１３の連結面にプラズマの流れに対する影部が存在しないため、すなわち、ＤＰＦ１３においてプラズマが通る経路がいわば太くなるため、プラズマは流れを阻害されること無く、より多くのプラズマがＤＰＦ１３に流入する。その結果、流体中に含まれる微粒子状不純物をＤＰＦ１３で捕集する場合、ＤＰＦ１３に捕集された粒子状不純物をより効率良く分解および改質させることができる。
【０１０９】
また、第２導電体６の貫通孔７の径を第１表面Ｓ１から離れるに従って大きくしたことから、流体の流れを阻害することない上に、プラズマと未反応の微量の微粒子状不純物が放電領域１１を通過した場合でも、その粒子状不純物が第１表面Ｓ１に堆積しにくくなる。よって、第１表面Ｓ１の表面に堆積する微粒子状不純物の全体量を低減できることから、流体の圧力損失の増大を抑制でき、その結果、流体中の微粒子状不純物を長期に渡ってより安定して分解および改質することができる。
【０１１０】
（第６の実施の形態）
図１３は、本発明の第６の実施の形態に係る反応装置１００の構造的な構成を示す概念図である。なお、第１の実施の形態と同様の構成については、第１の実施の形態と同一符号を付して説明を省略する。
【０１１１】
反応装置１００は、第１の実施の形態の誘電性構造体Ｕ１を備え、誘電性構造体Ｕ１により被処理流体を処理して排出する装置として構成されている。被処理流体は、例えば、自動車の内燃機関の排気ガスであり、貫通孔３における化学変化によりＮＯｘが改質される。また、例えば、被処理流体は、冷蔵庫やエアコンに冷却媒体として使用されたフロンであり、貫通孔３における化学変化によりフロンが分解される。なお、以下では、反応装置１００のうち、誘電性構造体Ｕ１以外の部分を、反応装置本体部１０１ということがある。
【０１１２】
反応装置本体部１０１は、被処理流体を供給する流体源１０３と、流体源１０３から誘電性構造体Ｕ１に被処理流体を導く供給管１０５と、誘電性構造体Ｕ１により処理された被処理流体を排出する排出管１０７と、被処理流体の流動を制御するための被処理流体用ポンプ１０９と、冷却媒体を供給する冷媒源１１１と、冷媒源１１１から誘電性構造体Ｕ１に冷却媒体を導く供給用流動管５０Ａ（冷却部の一例）と、誘電性構造体Ｕ１から冷媒源１１１に冷却媒体を導く排出用流動管５０Ｂと、冷却媒体の流動を制御するための冷却媒体用ポンプ１１３（冷却部の一例）とを備えている。なお、上記流体源１０３および供給管１０５は、流体供給部をなす。
【０１１３】
流体源１０３は、被処理流体としての排気ガスを排出する自動車の内燃機関等、被処理流体を生成するものである。あるいは、流体源１０３は、使用済みの冷蔵庫やエアコンの冷却媒体を保持したタンク等、被処理流体を保持するものである。
【０１１４】
供給管１０５は、一端側が、流体源１０３の被処理流体を生成又は保持する空間に連通し、他端側が、誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３に連通している。供給管１０５の誘電性構造体Ｕ１側は、貫通孔３の数に対応して第１分岐部１０５ａＡ、第２分岐部１０５ａＢ、第３分岐部１０５ａＣ（以下、単に「分岐部１０５ａ」といい、これらを区別しないことがある。）に分岐し、第１分岐部１０５ａＡ〜第３分岐部１０５ａＣは、それぞれ貫通孔３Ａ〜貫通孔３Ｃに連通している。
【０１１５】
排出管１０７は、一端側が、誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３に、供給管１０５とは反対側から連通し、他端側が、大気に開放され、又は、処理後の被処理流体を保持若しくは処理後の被処理流体に別の処理を施す不図示の空間に連通している。排出管１０７の誘電性構造体Ｕ１側は、貫通孔３の数に対応して第１分岐部１０７ａＡ、第２分岐部１０７ａ
Ｂ、第３分岐部１０７ａＣ（以下、単に「分岐部１０７ａ」といい、これらを区別しないことがある。）に分岐し、第１分岐部１０７ａＡ〜第３分岐部１０７ａＣは、それぞれ貫通孔３Ａ〜貫通孔３Ｃに連通している。なお、排出管１０７は、省略されてもよい。例えば、処理後の被処理流体が貫通孔３から大気へ直接的に排出されてもよい。
【０１１６】
供給管１０５及び排出管１０７は、金属や樹脂などの適宜な材料により形成されている。供給管１０５及び排出管１０７は、可撓性を有していてもよいし、有していなくてもよい。分岐部１０５ａ及び分岐部１０７ａと、貫通孔３との接続は、例えば、分岐部１０５ａ及び分岐部１０７ａの端部を、基体２における貫通孔３の開口を有していない側面に当接させて、接着剤や螺合部材などの適宜な固定部材により分岐部１０５ａ及び分岐部１０７ａと基体２とを固定することにより行われる。なお、分岐部１０５ａ及び分岐部１０７ａを貫通孔３に嵌合挿入したり、流出用接続管等の突出した環状部分を貫通孔３の端部に基体２と一体的に形成し、その突出部分を分岐部１０５ａ及び分岐部１０７ａに嵌合挿入することにより行われてもよい。
【０１１７】
被処理流体用ポンプ１０９は、供給管１０５及び排出管１０７の少なくともいずれかに設けられている。図１０では、供給管１０５に設けられた場合を例示している。なお、流体源１０３が内燃機関である場合など、流体源１０３の動力により被処理流体が流動される場合には、被処理流体用ポンプ１０９は省略されてもよい。また、被処理流体用ポンプ１０９は、誘電性構造体Ｕ１に設けることも可能である。被処理流体用ポンプ１０９は、ロータリーポンプや往復ポンプ等の適宜なポンプにより構成されてよい。
冷媒源１１１は、例えば、熱交換器を含んで構成され、排出用流動管５０Ｂからの冷却媒体の温度を熱交換器により降下させて供給用流動管５０Ａに供給する。なお、冷媒源１１１は、冷却媒体を供給することができればよく、排出用流動管５０Ｂからの冷却媒体を受け入れて冷却媒体を循環させるものでなくてもよい。すなわち、排出用流動管５０Ｂからの冷却媒体は、冷媒源１１１とは異なる場所へ排出されてよい。例えば、冷却媒体として水道水が利用されるような場合に、排出用流動管５０Ｂからの水は、冷媒源１１１としての水源とは異なる場所へ排出されてよい。逆に、冷却媒体が循環される構成である場合には、冷媒源１１１は省略されてもよい。
【０１１８】
供給用流動管５０Ａは、一端が冷媒源１１１に連通するとともに、他端が、上述のように、流入用接続管等を介して誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３（流路）に連通している。排出用流動管５０Ｂは、一端が、基体２に一体的に設けられた流出用接続管等を介して誘電性構造体Ｕ１の貫通孔３に連通するとともに、他端が冷媒源１１１に連通している。流動管５０は、金属や樹脂などの適宜な材料により形成されている。流動管５０は、可撓性を有していてもよいし、有していなくてもよい。
【０１１９】
冷却媒体用ポンプ１１３は、供給用流動管５０Ａ及び排出用流動管５０Ｂの少なくともいずれかに設けられている。図１０では、供給用流動管５０Ａに設けられた場合を例示している。なお、冷媒源１１１が高位置にあるタンクであり、重力により冷却媒体を流動させることができるなど、適宜に冷却媒体を流動させる動力が得られる場合には、冷却媒体用ポンプ１１３は省略されてもよい。また、冷却媒体用ポンプ１１３は、誘電性構造体Ｕ１に設けることも可能である。冷却媒体用ポンプ１１３は、ロータリーポンプや往復ポンプ等の適宜なポンプにより構成されてよい。
【０１２０】
図１４は、反応装置１００の電気系の構成を示すブロック図である。ここでは、例として、基体２の内部に基体２の温度を検出するための温度検出素子１１５と、基体２を加熱するためのヒータ１１６とが設けられているものする。また、基体２の表面に、第１導電鯛４および第２導電体６に電圧を印加するための外部端子８および外部端子９、温度検出素子１１５からの電気信号を出力ためのセンサ用端子１１８、ヒータ１１６に電力を供給するためのヒータ用端子１１９がそれぞれ露出しているものとする。
【０１２１】
反応装置本体部１０１は、導電体用端子１１７、センサ用端子１１８、ヒータ用端子１１９に接続される装置側導電体用端子１４１、装置側センサ用端子１４３、装置側ヒータ用端子１４５を備えている。誘電性構造体Ｕ１は、これら端子を介して反応装置本体部１０１から電力が供給されて駆動制御される。具体的には、以下のとおりである。
【０１２２】
電源部１２１は、例えば、バッテリを含んで構成され、バッテリからの直流電力を適宜な電圧の交流電力又は直流電力に変換して供給する。あるいは、商用周波数の交流電力を適宜な電圧の交流電力又は直流電力に変換して供給する。電源部１２１の電力は、制御部１２３、放電制御部１２５、温度検出部１２７、ヒータ駆動部１２９、被処理流体用ポンプ１０９、冷却媒体用ポンプ１１３に供給される。
【０１２３】
放電制御部１２５は、電源部１２１から供給される電力を、制御部１２３からの制御信号に応じた電圧の交流電力に変換し、その変換後の電力を装置側導電体用端子１４１及び導電体用端子１１７を介して第１導電体４と第２導電体６に供給する。放電制御部１２５は、例えば、インバータや変圧器等の電源回路を含んで構成されている。このとき、放電領域１１では、放電制御部１２５により印加された電圧に応じた量の放電が行われる。
【０１２４】
また、放電制御部１２５は、電源部１２１から供給される電力を、制御部１２３からの制御信号に応じた電圧の直流電圧に変換し、その変換後の電力を装置側導電体用端子１４１及び導電体用端子１１７を介して第１導電体４と第２導電体６に供給する。放電制御部１２５は、例えば、インバータや変圧器等の電源回路を含んで構成されている。このとき、電界領域１５では、放電制御部１２５により印加された電圧に応じた電位勾配が形成され、電界領域１５に帯電した微粒子状不純物を捕集することができる。
【０１２５】
温度検出部１２７は、例えば、温度検出素子１１５が温度変化により抵抗値が変化する抵抗体により構成されている場合、電源部１２１から供給される電力を適宜な電圧の直流電力又は交流電力に変換し、その変換した電力を装置側センサ用端子１４３及びセンサ用端子１１８を介して温度検出素子１１５に供給する。そして、温度検出素子１１５は、温度検出素子１１５の抵抗値を検出し、その検出した抵抗値に応じた信号を制御部１２３に出力する。温度検出素子１１５は、検出した抵抗値に基づいて温度検出素子１１５の温度を算出し、その算出値に応じた信号を制御部１２３に出力してもよい。
【０１２６】
ヒータ駆動部１２９は、電源部１２１から供給される電力を、制御部１２３からの制御信号に応じた電圧の直流電力又は交流電力に変換し、その変換した電力を装置側ヒータ用導電体１４５及びヒータ用導電体１１９を介してヒータ１１６に供給する。ヒータ駆動部１２９は、例えば、整流回路や変圧器等の電源回路を含んで構成されている。ヒータ１１６では、ヒータ駆動部１２９により印加された電圧に応じた量の発熱が行われる。
【０１２７】
被処理流体用ポンプ１０９及び冷却媒体用ポンプ１１３はそれぞれ、例えば、特に図示しないが、ポンプの駆動源としてのモータと、当該モータを駆動するモータドライバとを含んで構成されており、モータドライバは、電源部１２１から供給される電力を、制御部１２３からの制御信号に応じた電圧の交流電力又は直流電力に変換してモータに印加する。モータは、印加された電圧に応じた回転数で回転し、ひいては、印加された電圧に応じた力が被処理流体や冷却媒体に加えられる。
【０１２８】
入力部１３１は、ユーザの操作を受け付け、ユーザの操作に応じた信号を制御部１２３に出力する。例えば、入力部１３１は、反応装置１００の駆動開始操作、駆動停止操作、温度設定や流量制御に係る各種のパラメータの設定操作を受け付け、操作に応じた信号を出力する。入力部１３１は、例えば、各種スイッチを含んだ制御パネルやキーボードにより構成されている。
【０１２９】
制御部１２３は、例えば、特に図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を備えたコンピュータにより構成されている。制御部１２３は、温度検出部１２７や入力部１３１からの信号に基づいて、放電制御部１２５、ヒータ駆動部１２９、被処理流体用ポンプ１０９及び冷却媒体用ポンプ１１３に制御信号を出力する。
【０１３０】
例えば、制御部１２３は、入力部１３１から反応装置１００の駆動開始操作に応じた信号が入力された場合には、導電体用端子１１７への電力の供給を開始するように放電制御部１２５に制御信号を出力し、入力部１３１から反応装置１００の駆動停止操作に応じた信号が入力された場合には、第１導電体４および第２導電体６への電力の供給を停止するように放電制御部１２５に制御信号を出力する。
【０１３１】
また、例えば、制御部１２３は、温度検出部１２７により検出される温度が、誘電性構造体Ｕ１が効率的に沿面放電を発生させることができる温度として設定された所定の目標温度に達していないと判定した場合は、第１導電体４および第２導電体６へ供給する電力を、通常運転時に供給する電力よりも増加させるように、放電制御部１２５に制御信号を出力し、誘電性構造体Ｕ１が目標温度に到達した場合には、第１導電体４および第２導電体６へ供給する電力を通常運転時に供給する電力に維持するように、放電制御部１２５に制御信号を出力する。
【０１３２】
また、例えば、制御部１２３は、温度検出部１２７により検出される温度が、誘電性構造体Ｕ１が効率的にプラズマを発生させることができる温度として設定された所定の目標温度に達していないと判定した場合は、ヒータ１１６へ電力を供給し、又は、ヒータ１１６へ供給する電力を増加させるように、ヒータ駆動部１２９に制御信号を出力する。そして、誘電性構造体Ｕ１が目標温度に到達した場合には、ヒータ１１６へ供給する電力を減少させ、又は、ヒータ１１６への電力の供給を停止するように、ヒータ駆動部１２９に制御信号を出力する。
【０１３３】
また、例えば、制御部１２３は、温度検出部１２７により検出される温度と、誘電性構造体Ｕ１が効率的に沿面放電を発生させることができる温度、あるいは、誘電性構造体Ｕ１や反応装置本体部１０１が安全に運転される温度として設定された所定の目標温度とを比較し、検出された温度が目標温度よりも高い場合には冷却媒体の流速を高く、低い場合には冷却媒体の流速を低くするように、冷却媒体用ポンプ１１３へ制御信号を出力する。
【０１３４】
また、例えば、制御部１２３は、温度検出部１２７により検出される温度が、誘電性構造体Ｕ１が効率的に沿面放電を発生させることができる温度として設定された所定の目標温度に達していないと判定した場合は、被処理流体の流速を低く、達したと判定した場合は、被処理流体の流速を高くするように、被処理流体用ポンプ１０９へ制御信号を出力する。
【０１３５】
また、例えば、制御部１２３は、温度検出部１２７により検出される温度と、誘電性構造体Ｕ１や反応装置本体部１０１が安全に運転される温度として設定された所定の温度範囲とを比較し、検出された温度が設定された温度範囲を超えた場合には、不図示の表示装置やスピーカ等の報知部に、異常の発生を報知するように制御信号を出力する。
【０１３６】
以上の第３の実施の形態によれば、反応装置１００は、第１の実施の形態の誘電性構造体Ｕ１と、貫通孔３に被処理流体を供給する供給管１０５と、貫通孔３でプラズマ発生を行なって被処理流体を化学変化させた反応流体を排出するための排出管１０７とを備えているから、第１の実施の形態と同様に、誘電性構造体Ｕ１の耐久性の向上や誘電性構造体Ｕ１の小型化の効果が得られ、ひいては、反応装置１００の耐久性の向上や小型化の効果が得られる。
【０１３７】
なお、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述においては、自動車、船舶、発電機等に使用されるディーゼルエンジン等の排気ガスの改質について説明を行っているが、その他の用途に使用される誘電性構造体およびその反応装置に適用しても良い。例えば、消臭、ダイオキシン分解、花粉分解等に使用される空気洗浄機器やプラズマエッチング、薄膜装置等に搭載される誘電性構造体および反応装置等に適用することができる。また、沿面放電により貫通孔３を通過する流体を反応または分解させるための誘電性構造体およびその反応装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
図１は、本発明の第１の実施の形態による誘電性構造体の正面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ’線における断面図である。
【図１】本発明の第１の実施の形態による誘電性構造体Ｕ１の正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’線における断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】第１の実施の形態による誘電性構造体の動作例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態による誘電性構造体の動作例を示す図である。
【図６】第１の実施の形態による誘電性構造体の動作例を示す図である。
【図７】第１の実施の形態による誘電性構造体の動作例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態による誘電性構造体を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態による誘電性構造体を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態による誘電性構造体を示す断面図である。
【図１１】第１乃至第４の実施の形態による誘電性構造体の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態による誘電性構造体を示す断面図および電気的な接続を示す図である。
【図１３】本発明の反応装置の構造的な構成例を示す概念図である。
【図１４】図１０の反応装置の電気系の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１３９】
Ｕ１・・・・・・誘電性構造体
２・・・・・・基体
３・・・・・・貫通孔
４・・・・・・第１導電体
５・・・・・・第１導電体の貫通孔
６・・・・・・・第２導電体
７・・・・・・・第２導電体の貫通孔
８、９・・・・・外部端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する誘電体と、
前記誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置する第１導電体と、
前記誘電体における前記第１表面上、前記第１表面と前記第２表面との間、又は前記第２表面上に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体と
を有し、
前記貫通孔は、前記第１表面における開口の開口面積が、前記第２表面における開口の開口面積よりも大きい誘電性構造体。
【請求項２】
前記貫通孔の貫通方向に投影したとき、前記貫通方向に沿って離間した前記貫通孔における任意の２箇所のうち前記第２表面に近い箇所の内周面の位置が、前記第１表面に近い箇所の内周面の位置と同じ、又はより内側にある請求項１に記載の誘電性構造体。
【請求項３】
第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する誘電体と、
前記誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置する第１導電体と、
前記誘電体における前記第１導電体と前記第２表面との間、又は前記第２表面上に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体と、
前記誘電体における前記第１表面上に設けられた第３導電体と
を有し、
前記第３導電体は、前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面積が、該貫通方向に沿って前記第１表面から離れるに従って小さくなる誘電性構造体。
【請求項４】
第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する誘電体と、
前記誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置する第１導電体と、
前記誘電体における前記第１導電体と前記第２表面との間、又は前記第２表面上に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体と、
前記誘電体における前記第１表面上に設けられた第３導電体と、
前記第３導電体において前記第１表面に隣接する面と反対側の面に設けられた誘電性部材と
を有し、
前記誘電性部材は、前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面積が、該貫通方向に沿って前記第１表面から離れるに従って小さくなる誘電性構造体。
【請求項５】
第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する複数の誘電体と、
前記各誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間にそれぞれ設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置している第１導電体と、
前記各誘電体における前記第１表面上、前記第１表面と前記第２表面との間、又は前記第２表面上にそれぞれ設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体と
を有し、
複数の前記誘電体は、前記第１導電体と前記第２導電体が交互に位置するとともに、前記各誘電体に設けられた前記貫通孔が連通するように配列されており、
前記複数の誘電体の配列方向において一方の端部に位置する前記第１表面における前記貫通孔の開口面積は、前記配列方向において他方の端部に位置する前記第２表面における前記貫通孔の開口面積よりも大きい誘電性構造体。
【請求項６】
連通した複数の前記貫通孔からなる連続貫通孔の貫通方向に投影したとき、前記貫通方向に沿って離間した前記連続貫通孔における任意の２箇所のうち、前記配列方向における一方の端部に位置する前記第２表面に近い箇所の内周面の位置が、前記配列方向における他方の端部に位置する前記第１表面に近い箇所の内周面の位置と同じ、又はより内側にある請求項５に記載の誘電性構造体。
【請求項７】
前記第１導電体および前記第２導電体は、前記貫通孔に対応する位置に貫通孔をそれぞれ有した平板状の導体である請求項１から請求項６のいずれかに記載の誘電性構造体。
【請求項８】
前記貫通孔の貫通方向に投影したときに、前記第２導電体の外縁部は、前記第１導電体の外縁部の内側に位置する請求項１から請求項７のいずれかに記載の誘電性構造体。
【請求項９】
前記第２導電体は、前記貫通孔に対応する位置以外にも貫通孔を有する請求項１から請求項８のいずれかに記載の誘電性構造体。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の誘電性構造体と、前記第１導電体と前記第２導電体との間に交流電圧またはパルス電圧を印加するための第１電源とを備えた放電装置。
【請求項１１】
前記第１導電体と前記第２導電体との間に直流電圧を印加するための第２電源を備えた請求項１０に記載の放電装置。
【請求項１２】
請求項３または請求項４に記載の誘電性構造体と、前記第１導電体と前記第２導電体との間に交流電圧またはパルス電圧を印加するための第１電源と、前記第１導電体と前記第３導電体との間に交流電圧を印加するための第２電源とを備えた放電装置。
【請求項１３】
請求項３または請求項４に記載の誘電性構造体と、前記第１導電体と前記第２導電体との間に交流電圧またはパルス電圧を印加するための第１電源と、前記第１導電体と前記第３導電体との間に交流電圧を印加するための第２電源と、前記第１導電体と前記第２導電体の間および前記第１導電体と前記第３導電体の少なくとも一方に直流電圧を印加する第３電源とを備えた放電装置。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３のいずれかに記載の放電装置と、前記貫通孔に前記第１表面側から前記第２表面側に流体を流す流体供給部と、前記放電装置の下流に設けられた集塵部を備えた流体改質装置。
【請求項１５】
請求項１０または請求項１２に記載の放電装置と、前記貫通孔に前記第１表面側から前記第２表面側に流体を流す流体供給部と、前記誘電性構造体に関して前記流体供給部と反対側に設けられた電極と、前記電極と前記第１導電体との間に直流電位を供給する第３電源と、前記誘電性構造体と前記電極との間に設けられた集塵部とを備えた反応システム。
【請求項１６】
請求項１１に記載の放電装置と、前記貫通孔における前記第１表面側から前記第２表面側に流体を流す流体供給部と、前記誘電性構造体に関して前記流体供給部と反対側に設けられた電極と、前記誘電性構造体と前記電極との間に設けられた集塵部と、前記第２電源を、前記第１導電体と前記第２導電体との間および前記電極と前記第１導電体との間で切り換える切り換え部とを備える反応システム。
【請求項１】
第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する誘電体と、
前記誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置する第１導電体と、
前記誘電体における前記第１表面上、前記第１表面と前記第２表面との間、又は前記第２表面上に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体と
を有し、
前記貫通孔は、前記第１表面における開口の開口面積が、前記第２表面における開口の開口面積よりも大きい誘電性構造体。
【請求項２】
前記貫通孔の貫通方向に投影したとき、前記貫通方向に沿って離間した前記貫通孔における任意の２箇所のうち前記第２表面に近い箇所の内周面の位置が、前記第１表面に近い箇所の内周面の位置と同じ、又はより内側にある請求項１に記載の誘電性構造体。
【請求項３】
第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する誘電体と、
前記誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置する第１導電体と、
前記誘電体における前記第１導電体と前記第２表面との間、又は前記第２表面上に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体と、
前記誘電体における前記第１表面上に設けられた第３導電体と
を有し、
前記第３導電体は、前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面積が、該貫通方向に沿って前記第１表面から離れるに従って小さくなる誘電性構造体。
【請求項４】
第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する誘電体と、
前記誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置する第１導電体と、
前記誘電体における前記第１導電体と前記第２表面との間、又は前記第２表面上に設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体と、
前記誘電体における前記第１表面上に設けられた第３導電体と、
前記第３導電体において前記第１表面に隣接する面と反対側の面に設けられた誘電性部材と
を有し、
前記誘電性部材は、前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面積が、該貫通方向に沿って前記第１表面から離れるに従って小さくなる誘電性構造体。
【請求項５】
第１表面と第２表面との間に少なくとも１つの貫通孔を有する複数の誘電体と、
前記各誘電体における前記第１表面と前記第２表面との間にそれぞれ設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔の内周面に沿って位置している第１導電体と、
前記各誘電体における前記第１表面上、前記第１表面と前記第２表面との間、又は前記第２表面上にそれぞれ設けられ、少なくとも一部が前記貫通孔に沿って位置する第２導電体と
を有し、
複数の前記誘電体は、前記第１導電体と前記第２導電体が交互に位置するとともに、前記各誘電体に設けられた前記貫通孔が連通するように配列されており、
前記複数の誘電体の配列方向において一方の端部に位置する前記第１表面における前記貫通孔の開口面積は、前記配列方向において他方の端部に位置する前記第２表面における前記貫通孔の開口面積よりも大きい誘電性構造体。
【請求項６】
連通した複数の前記貫通孔からなる連続貫通孔の貫通方向に投影したとき、前記貫通方向に沿って離間した前記連続貫通孔における任意の２箇所のうち、前記配列方向における一方の端部に位置する前記第２表面に近い箇所の内周面の位置が、前記配列方向における他方の端部に位置する前記第１表面に近い箇所の内周面の位置と同じ、又はより内側にある請求項５に記載の誘電性構造体。
【請求項７】
前記第１導電体および前記第２導電体は、前記貫通孔に対応する位置に貫通孔をそれぞれ有した平板状の導体である請求項１から請求項６のいずれかに記載の誘電性構造体。
【請求項８】
前記貫通孔の貫通方向に投影したときに、前記第２導電体の外縁部は、前記第１導電体の外縁部の内側に位置する請求項１から請求項７のいずれかに記載の誘電性構造体。
【請求項９】
前記第２導電体は、前記貫通孔に対応する位置以外にも貫通孔を有する請求項１から請求項８のいずれかに記載の誘電性構造体。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の誘電性構造体と、前記第１導電体と前記第２導電体との間に交流電圧またはパルス電圧を印加するための第１電源とを備えた放電装置。
【請求項１１】
前記第１導電体と前記第２導電体との間に直流電圧を印加するための第２電源を備えた請求項１０に記載の放電装置。
【請求項１２】
請求項３または請求項４に記載の誘電性構造体と、前記第１導電体と前記第２導電体との間に交流電圧またはパルス電圧を印加するための第１電源と、前記第１導電体と前記第３導電体との間に交流電圧を印加するための第２電源とを備えた放電装置。
【請求項１３】
請求項３または請求項４に記載の誘電性構造体と、前記第１導電体と前記第２導電体との間に交流電圧またはパルス電圧を印加するための第１電源と、前記第１導電体と前記第３導電体との間に交流電圧を印加するための第２電源と、前記第１導電体と前記第２導電体の間および前記第１導電体と前記第３導電体の少なくとも一方に直流電圧を印加する第３電源とを備えた放電装置。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３のいずれかに記載の放電装置と、前記貫通孔に前記第１表面側から前記第２表面側に流体を流す流体供給部と、前記放電装置の下流に設けられた集塵部を備えた流体改質装置。
【請求項１５】
請求項１０または請求項１２に記載の放電装置と、前記貫通孔に前記第１表面側から前記第２表面側に流体を流す流体供給部と、前記誘電性構造体に関して前記流体供給部と反対側に設けられた電極と、前記電極と前記第１導電体との間に直流電位を供給する第３電源と、前記誘電性構造体と前記電極との間に設けられた集塵部とを備えた反応システム。
【請求項１６】
請求項１１に記載の放電装置と、前記貫通孔における前記第１表面側から前記第２表面側に流体を流す流体供給部と、前記誘電性構造体に関して前記流体供給部と反対側に設けられた電極と、前記誘電性構造体と前記電極との間に設けられた集塵部と、前記第２電源を、前記第１導電体と前記第２導電体との間および前記電極と前記第１導電体との間で切り換える切り換え部とを備える反応システム。
【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１４】
【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１４】
【公開番号】特開２０１０−１４９０５３（Ｐ２０１０−１４９０５３Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３０４００（Ｐ２００８−３３０４００）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]