JP2003275541A - Plasma device and control method therefor - Google Patents

Plasma device and control method therefor

Info

Publication number
JP2003275541A
JP2003275541A JP2002078130A JP2002078130A JP2003275541A JP 2003275541 A JP2003275541 A JP 2003275541A JP 2002078130 A JP2002078130 A JP 2002078130A JP 2002078130 A JP2002078130 A JP 2002078130A JP 2003275541 A JP2003275541 A JP 2003275541A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
electrode
pulse
plasma device
flow path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002078130A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Ito
猪頭  敏彦
Miyao Arakawa
宮男 荒川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2002078130A priority Critical patent/JP2003275541A/en
Publication of JP2003275541A publication Critical patent/JP2003275541A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma device in which a voltage drop in a plasma electrode is reduced and a gas cleaning effect is maintained. <P>SOLUTION: Inside the flow path member 12 of the plasma device 10, electrodes 21, 22, 23, 31, 32, 33, 41, 42, 43, 44, 45 and 46 formed in a net shape are installed parallelly along the flow direction of an exhaust gas. The electrodes 21, 22 and 23 and the electrodes 31, 32 and 33 are anodes and the electrodes 41, 42, 43, 44, 45 and 46 are cathodes. The anodes 21, 22 and 23 constitute an anode group 20 and the anodes 31, 32 and 33 constitute an anode group 30. The electrodes 41, 42, 43, 44, 45 and 46 constitute a cathode group 40. The cathode group 40 is connected to an exhaust pipe and an engine which are metal parts and grounded. To an electrode group constituted of the anode group 20 and the cathode group 40 and the electrode group constituted of the anode group 30 and the cathode group 40, high voltage pulses are impressed at respectively different timings and frequencies. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、放電プラズマによ
り気体を浄化するプラズマ装置およびその制御方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma device for purifying gas by discharge plasma and a control method therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】有害物質で汚染された気体、例えば車両
等の排気ガス中の有害物質であるNOx、SOx等を放
電プラズマにより無害な物質に分解したり、放電プラズ
マにより有害物質をイオン化して活性化し触媒での還元
率を向上することにより気体を浄化するプラズマ装置と
して、特開平11−128674号公報、特開2001
−87620公報、特開2001−164927公報に
開示されるものが知られている。放電プラズマを発生す
るためには、その浄化効果とエネルギー効率から、プラ
ズマ電極に数10kV以上、かつ100ns以下の超短
な高電圧パルスを印加する必要がある。
2. Description of the Related Art A gas polluted with harmful substances, for example, NOx, SOx, which are harmful substances in exhaust gas from vehicles, are decomposed into harmless substances by discharge plasma, or the harmful substances are ionized by discharge plasma. As a plasma device for purifying gas by activating and improving the reduction rate of a catalyst, JP-A-11-128674 and JP-A-2001
The ones disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 87620 and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-164927 are known. In order to generate the discharge plasma, it is necessary to apply an ultrashort high voltage pulse of several tens of kV or more and 100 ns or less to the plasma electrode because of its purification effect and energy efficiency.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パルス
生成回路からプラズマ電極に高電圧パルスを印加しエネ
ルギーを供給すると、プラズマ電極が有する静電容量に
より印加電圧が降下する。プラズマ電極に印加するパル
ス電圧が降下すると、気体浄化効果が低減することがあ
る。所望の浄化効果を得るために電圧降下分を含んだ高
電圧パルスを生成すると、回路の耐電圧性を高める必要
が生じる。プラズマ電極での電圧降下を低減するためプ
ラズマ電極の電極面積を減少し静電容量を低減すると、
気体を浄化するプラズマ電極の領域が狭くなる。
However, when a high voltage pulse is applied from the pulse generating circuit to the plasma electrode to supply energy, the applied voltage drops due to the capacitance of the plasma electrode. If the pulse voltage applied to the plasma electrode drops, the gas purification effect may decrease. When a high voltage pulse containing a voltage drop is generated in order to obtain a desired purification effect, it becomes necessary to increase the withstand voltage of the circuit. When the electrode area of the plasma electrode is reduced to reduce the capacitance in order to reduce the voltage drop at the plasma electrode,
The area of the plasma electrode for purifying the gas is narrowed.

【0004】また、超短パルスを発生するために特殊な
スイッチング素子が必要になるという問題がある。ま
た、高電圧パルスを生成するためにコンデンサに高電圧
を蓄積するパルス生成回路の構成では、コンデンサに常
時高電圧が加わっているので感電する恐れがある。
There is also a problem that a special switching element is required to generate an ultrashort pulse. Further, in the configuration of the pulse generation circuit that accumulates the high voltage in the capacitor in order to generate the high voltage pulse, the high voltage is constantly applied to the capacitor, which may cause electric shock.

【0005】本発明の目的は、プラズマ電極における電
圧降下を低減し、気体浄化効果を維持するプラズマ装置
を提供することにある。本発明の他の目的は、プラズマ
電極に印加する高電圧パルスを生成するために特殊なス
イッチング素子が不要であり、安価なプラズマ装置を提
供することにある。本発明の他の目的は、高電圧パルス
を生成するときだけ2次コイル側に高電圧を発生させ、
感電する可能性を低減するプラズマ装置およびその制御
方法を提供することにある。本発明の他の目的は、気体
の汚れ程度または流量に応じプラズマ装置に効率よく電
力を供給し電力消費量を低減するプラズマ装置の制御方
法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a plasma device that reduces the voltage drop at the plasma electrode and maintains the gas purification effect. Another object of the present invention is to provide an inexpensive plasma device that does not require a special switching element to generate a high voltage pulse applied to a plasma electrode. Another object of the present invention is to generate a high voltage on the secondary coil side only when generating a high voltage pulse,
It is an object of the present invention to provide a plasma device and a control method thereof that reduce the possibility of electric shock. Another object of the present invention is to provide a method for controlling a plasma device, which efficiently supplies electric power to the plasma device according to the degree of gas contamination or the flow rate thereof to reduce the power consumption.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
プラズマ装置によると、電気的に並列に接続された複数
の電極群によりプラズマ電極を構成し、パルス生成回路
と各電極群との電気的接続を各電極群毎に設置されてい
るパルス生成スイッチが断続する。同時に高電圧パルス
を印加する電極群を選択できるので、同時に高電圧パル
スを印加する電極群の電極面積をプラズマ電極全体の電
極面積よりも小さくすることができる。電極群毎の電圧
降下が小さくなり所望の放電プラズマが発生するので、
気体を良好に浄化できる。また、電極群毎の電圧降下が
小さいので、パルス生成回路が生成するパルス電圧を電
圧降下分を含んでさらに高電圧化する必要がない。した
がって、パルス生成回路の耐電圧性の確保が容易であ
る。
According to the plasma apparatus of claim 1 of the present invention, a plasma electrode is constituted by a plurality of electrode groups electrically connected in parallel, and a plasma generating electrode and each electrode group are connected. A pulse generation switch installed for each electrode group is connected and disconnected electrically. Since the electrode group to which the high voltage pulse is applied at the same time can be selected, the electrode area of the electrode group to which the high voltage pulse is applied at the same time can be made smaller than the electrode area of the entire plasma electrode. Since the voltage drop for each electrode group becomes small and the desired discharge plasma is generated,
The gas can be satisfactorily purified. Further, since the voltage drop of each electrode group is small, it is not necessary to further increase the voltage of the pulse voltage generated by the pulse generation circuit including the voltage drop. Therefore, it is easy to ensure the withstand voltage of the pulse generation circuit.

【0007】本発明の請求項2または4記載のプラズマ
装置によると、ダイオードに逆方向電流が流れるときに
生じるフライバック電圧を高電圧パルスとするので、高
電圧パルスを生成するために特殊なスイッチング素子が
不要である。本発明の請求項3、5または6記載のプラ
ズマ装置、あるいは請求項11記載のプラズマ装置の制
御方法によると、高電圧パルスを生成するときだけ電源
スイッチをオン、オフして2次コイル側、つまりパルス
生成回路に高電圧を発生するので、高電圧パルスを生成
するためにパルス生成回路に常時高電圧を蓄積しておく
必要がない。したがって、感電の恐れが低減する。
According to the plasma device of the second or fourth aspect of the present invention, since the flyback voltage generated when the reverse current flows through the diode is used as the high voltage pulse, special switching is performed to generate the high voltage pulse. No element is needed. According to the plasma device of claim 3, 5 or 6 of the present invention or the control method of the plasma device according to claim 11, the power switch is turned on and off only when a high voltage pulse is generated, and the secondary coil side, That is, since a high voltage is generated in the pulse generation circuit, it is not necessary to constantly store the high voltage in the pulse generation circuit in order to generate a high voltage pulse. Therefore, the risk of electric shock is reduced.

【0008】本発明の請求項8記載のプラズマ装置の制
御方法によると、複数の電極群のうち同時に一つの電極
群にだけ高電圧パルスを印加するので、電力消費量を低
減できる。本発明の請求項9記載のプラズマ装置の制御
方法によると、流路において流速の遅い位置、つまり流
量の少ない位置に設置されている電極群よりも流速の速
い位置、つまり流量の多い位置に設置されている電極群
に高い頻度で高電圧パルスを印加する。プラズマ装置に
効率よく電力を供給し気体を効果的に浄化できる。
According to the control method of the plasma apparatus of the eighth aspect of the present invention, since the high voltage pulse is applied to only one of the plurality of electrode groups at the same time, the power consumption can be reduced. According to the plasma device control method of the ninth aspect of the present invention, the plasma device is installed at a position where the flow velocity is slower in the flow path, that is, at a position where the flow velocity is higher than the electrode group installed at a position where the flow velocity is low, that is, a position where the flow velocity is high. A high-voltage pulse is applied to the electrode group being applied with high frequency. Power can be efficiently supplied to the plasma device to effectively purify the gas.

【0009】本発明の請求項10記載のプラズマ装置の
制御方法によると、気体の汚れ程度に応じ、高電圧パル
スを印加する電極群の数を増減するので、プラズマ装置
に効率よく電力を供給し電力消費量を低減できる。
According to the plasma device control method of the tenth aspect of the present invention, the number of electrode groups to which the high-voltage pulse is applied is increased or decreased according to the degree of contamination of the gas, so that the plasma device is efficiently supplied with electric power. The power consumption can be reduced.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図に基づいて説明する。本発明の一実施例によ
るプラズマ装置を図1に示す。図1に示すプラズマ装置
10は、例えば内燃機関(以下、「内燃機関」をエンジ
ンという)の排気ガス処理装置に用いられ、還元触媒の
上流側近傍に設置されている。プラズマ装置10は、排
気ガス中のNOx、SOx等の有害物質を無害な物質に
分解するか、有害物質を放電プラズマによりイオン化し
て活性化し、還元触媒における還元効果を高める。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a plasma device according to an embodiment of the present invention. The plasma device 10 shown in FIG. 1 is used, for example, in an exhaust gas treatment device of an internal combustion engine (hereinafter, “internal combustion engine” is referred to as an engine), and is installed near the upstream side of the reduction catalyst. The plasma device 10 decomposes harmful substances such as NOx and SOx in exhaust gas into harmless substances or ionizes and activates harmful substances by discharge plasma to enhance the reduction effect of the reduction catalyst.

【0011】プラズマ装置10は、セラミックにより円
形状または楕円状に形成された流路部材12を有してお
り、流路部材12内に形成された流路を排気ガスが通過
する。網状に形成された電極21、22、23、31、
32、33、41、42、43、44、45、46は排
気ガスの流れ方向に沿って流路部材12内に平行に設置
されている。電極21、22、23および電極31、3
2、33は陽電極であり、電極41、42、43、4
4、45、46は陰電極である。陽電極21、22、2
3は陽電極群20を構成し、陽電極31、32、33は
陽電極群30を構成している。陽電極群20と陽電極群
30とは電気的に並列に接続されている。陽電極群20
は流路部材12内において流速の速い、つまり流量の多
い中央部に設置されている。陽電極群30は、陽電極群
20が設置されている中央部の両側、つまり流路部材1
2内において中央部よりも流速が遅く流量が少ない位置
に設置されている。電極41、42、43、44、4
5、46は陰電極群40を構成している。陰電極群40
は金属部である排気管やエンジンと接続され接地されて
いる。陽電極群20と陰電極群40とは図2に示す電極
群120を構成し、陽電極群30と陰電極群40とは図
2に示す電極群140を構成している。電極群120お
よび電極群140はプラズマ電極を構成している。本実
施例では、電極群120、140にはそれぞれ異なるタ
イミングおよび頻度で高電圧パルスが印加される。つま
り、電極群120、140には同時に高電圧パルスは印
加されない。
The plasma device 10 has a flow path member 12 formed of ceramic in a circular or elliptical shape, and exhaust gas passes through the flow path formed in the flow path member 12. Electrodes 21, 22, 23, 31, which are formed in a mesh shape,
32, 33, 41, 42, 43, 44, 45 and 46 are installed in parallel in the flow path member 12 along the flow direction of the exhaust gas. Electrodes 21, 22, 23 and electrodes 31, 3
2, 33 are positive electrodes, and electrodes 41, 42, 43, 4
4, 45 and 46 are negative electrodes. Positive electrodes 21, 22, 2
3 constitutes a positive electrode group 20, and positive electrodes 31, 32 and 33 constitute a positive electrode group 30. The positive electrode group 20 and the positive electrode group 30 are electrically connected in parallel. Positive electrode group 20
Is installed in the flow path member 12 at a central portion where the flow velocity is high, that is, the flow rate is high. The positive electrode group 30 is located on both sides of the central portion where the positive electrode group 20 is installed, that is, the flow path member 1
It is installed at a position where the flow velocity is slower and the flow rate is smaller than that in the central portion in the area 2. Electrodes 41, 42, 43, 44, 4
Reference numerals 5 and 46 form the negative electrode group 40. Cathode electrode group 40
Is connected to the exhaust pipe, which is a metal part, and the engine and is grounded. The positive electrode group 20 and the negative electrode group 40 form the electrode group 120 shown in FIG. 2, and the positive electrode group 30 and the negative electrode group 40 form the electrode group 140 shown in FIG. The electrode group 120 and the electrode group 140 form a plasma electrode. In this embodiment, high voltage pulses are applied to the electrode groups 120 and 140 at different timings and frequencies. That is, the high voltage pulse is not applied to the electrode groups 120 and 140 at the same time.

【0012】図2に示す回路は、電極群120、140
に印加する高電圧パルスを生成するプラズマ装置10の
パルス生成回路100である。電極群120は、コンデ
ンサ成分(C3)122および抵抗成分(R3)124
で示されており、電極群140は、コンデンサ成分(C
4)142および抵抗成分(R4)144で示されてい
る。
The circuit shown in FIG. 2 has an electrode group 120, 140.
1 is a pulse generation circuit 100 of a plasma device 10 for generating a high voltage pulse to be applied to. The electrode group 120 includes a capacitor component (C3) 122 and a resistance component (R3) 124.
, The electrode group 140 has a capacitor component (C
4) 142 and resistance component (R4) 144.

【0013】パルス生成回路100は、電源102、1
次コイル(L1)104、2次コイル(L2)106、
電源スイッチ(SW1)108、共振コンデンサ(C
1)110、ダイオード(D1)112、サイリスタ
(SW2)116、コイル(L3)118、共振コンデ
ンサ(C2)130およびダイオード(D2)132を
有している。パルス生成スイッチ114はパルス生成回
路100と電極群120との電気的接続を断続するスイ
ッチである。パルス生成スイッチ134はパルス生成回
路100と電極群140との電気的接続を断続するスイ
ッチである。
The pulse generation circuit 100 includes power supplies 102, 1
Secondary coil (L1) 104, secondary coil (L2) 106,
Power switch (SW1) 108, resonance capacitor (C
1) 110, diode (D1) 112, thyristor (SW2) 116, coil (L3) 118, resonance capacitor (C2) 130 and diode (D2) 132. The pulse generation switch 114 is a switch that connects and disconnects the electrical connection between the pulse generation circuit 100 and the electrode group 120. The pulse generation switch 134 is a switch that connects and disconnects the electrical connection between the pulse generation circuit 100 and the electrode group 140.

【0014】電源102は、車両搭載のバッテリであ
る。1次コイル(L1)104と共振コイルとしての2
次コイル(L2)106とはトランスを構成している。
電源スイッチ(SW1)108は1次コイル(L1)1
04に流れる電流を断続する。2次コイル(L2)10
6、共振コンデンサ(C1)110およびダイオード
(D1)112は電極群120用の共振回路を構成して
いる。2次コイル(L2)106、共振コンデンサ(C
2)130およびダイオード(D2)132は電極群1
40用の共振回路を構成している。
The power supply 102 is a vehicle-mounted battery. Primary coil (L1) 104 and 2 as a resonance coil
The next coil (L2) 106 constitutes a transformer.
The power switch (SW1) 108 is the primary coil (L1) 1
The current flowing through 04 is interrupted. Secondary coil (L2) 10
6, the resonance capacitor (C1) 110 and the diode (D1) 112 form a resonance circuit for the electrode group 120. Secondary coil (L2) 106, resonance capacitor (C
2) 130 and diode (D2) 132 are electrode group 1
A resonant circuit for 40 is configured.

【0015】サイリスタ(SW2)116はダイオード
(D1)112またはダイオード(D2)132にフラ
イバック電圧を発生させるためのスイッチである。コイ
ル(L3)118のインダクタンスは2次コイル(L
2)106のインダクタンスよりも十分に小さい。
The thyristor (SW2) 116 is a switch for generating a flyback voltage in the diode (D1) 112 or the diode (D2) 132. The inductance of the coil (L3) 118 is equal to that of the secondary coil (L3).
2) It is sufficiently smaller than the inductance of 106.

【0016】次に、図2に示すパルス生成回路100の
作動について、図3に示すタイムチャートを用いて説明
する。パルス生成スイッチ(SW3)114をオンにし
ている状態で、電源スイッチ(SW1)108をパルス
状にオン、オフし1次コイル(L1)104に流れる電
流を断続すると、2次コイル(L2)106に高電圧の
誘導電圧が発生する。パルス生成スイッチ(SW3)1
14がオンの状態において、この誘導電圧によりダイオ
ード(D1)112、共振コンデンサ(C1)110、
パルス生成スイッチ(SW3)114および2次コイル
(L2)106にダイオード(D1)112の順方向に
電流が流れる(L2電流)。
Next, the operation of the pulse generation circuit 100 shown in FIG. 2 will be described with reference to the time chart shown in FIG. When the power generation switch (SW1) 108 is turned on and off in a pulse shape while the pulse generation switch (SW3) 114 is turned on, and the current flowing through the primary coil (L1) 104 is interrupted, the secondary coil (L2) 106 A high-voltage induced voltage is generated at. Pulse generation switch (SW3) 1
When 14 is on, this induced voltage causes the diode (D1) 112, the resonance capacitor (C1) 110,
A current flows through the pulse generation switch (SW3) 114 and the secondary coil (L2) 106 in the forward direction of the diode (D1) 112 (L2 current).

【0017】2次コイル(L2)106、共振コンデン
サ(C1)110およびダイオード(D1)112で構
成される共振回路に流れる電流が反転するのと同時か反
転の前にサイリスタ(SW2)116をオンにすると、
サイリスタ(SW2)116、コイル(L3)118、
パルス生成スイッチ(SW3)114、共振コンデンサ
(C1)110およびダイオード(D1)112にダイ
オードの逆方向にやや急峻な電流が流れる(SW3電
流)。コイル(L3)118のインダクタンスは2次コ
イル(L2)106のインダクタンスよりも十分に小さ
いので、2次コイル(L2)106に流れる電流は無視
できる程度に小さい。電極群120の抵抗成分124の
抵抗値は非常に大きいので、電極群120に流れる電流
も無視できる程度に小さい。
The thyristor (SW2) 116 is turned on at the same time as or before the reversal of the current flowing in the resonance circuit composed of the secondary coil (L2) 106, the resonance capacitor (C1) 110 and the diode (D1) 112. When set to
Thyristor (SW2) 116, coil (L3) 118,
A slightly steep current flows through the pulse generation switch (SW3) 114, the resonance capacitor (C1) 110, and the diode (D1) 112 in the reverse direction of the diode (SW3 current). Since the inductance of the coil (L3) 118 is sufficiently smaller than the inductance of the secondary coil (L2) 106, the current flowing through the secondary coil (L2) 106 is negligibly small. Since the resistance value of the resistance component 124 of the electrode group 120 is very large, the current flowing through the electrode group 120 is also small enough to be ignored.

【0018】ダイオード(D1)112を逆方向に流れ
ようとする逆方向電流をダイオード(D1)112が遮
断するまで、数100ナノ秒の間逆方向電流が流れる。
この逆方向電流をダイオード(D1)112が10ナノ
秒程度で急激に遮断するとき、数10kV程度のフライ
バック電圧が発生する。このフライバック電圧が高電圧
パルスとして電極群120に印加され(C3電圧)、電
極群120に放電プラズマが発生する。
The reverse current flows for several hundreds of nanoseconds until the diode (D1) 112 blocks the reverse current that tries to flow in the reverse direction through the diode (D1) 112.
When the diode (D1) 112 abruptly cuts off the reverse current in about 10 nanoseconds, a flyback voltage of about several tens of kV is generated. This flyback voltage is applied as a high voltage pulse to the electrode group 120 (C3 voltage), and discharge plasma is generated in the electrode group 120.

【0019】電極群140においても、パルス生成スイ
ッチ(SW4)134をオンにしている状態で電源スイ
ッチ(SW1)108、サイリスタ(SW2)116を
オン、オフすることにより、ダイオード(D2)132
にフライバック電圧を発生させ、高電圧パルスとして電
極群140に印加することができる(C4電圧)。パル
ス生成スイッチ(SW3)124をオンにし電極群12
0に高電圧パルスを印加する頻度は、パルス生成スイッ
チ(SW4)134をオンにし電極群140に高電圧パ
ルスを印加する頻度の2倍である。
Also in the electrode group 140, the diode (D2) 132 is turned on by turning on and off the power switch (SW1) 108 and the thyristor (SW2) 116 while the pulse generation switch (SW4) 134 is turned on.
Then, a flyback voltage can be generated and applied as a high voltage pulse to the electrode group 140 (C4 voltage). The pulse generation switch (SW3) 124 is turned on and the electrode group 12
The frequency of applying the high voltage pulse to 0 is twice the frequency of applying the high voltage pulse to the electrode group 140 by turning on the pulse generation switch (SW4) 134.

【0020】以上説明した上記実施例では、プラズマ電
極を複数の電極群120、140で構成し、電極群12
0および電極群140の両方に同時に高電圧パルスを印
加しない。したがって、同時に高電圧パルスを印加する
電極群の静電容量はプラズマ電極全体の静電容量よりも
小さい。電極群120、140における電圧降下が小さ
くなるので、排気ガスの浄化に必要な放電プラズマを発
生する高電圧パルスを電極群120、140に印加でき
る。
In the above-described embodiment, the plasma electrode is composed of a plurality of electrode groups 120 and 140, and the electrode group 12
No high voltage pulse is applied to both 0 and electrode group 140 at the same time. Therefore, the capacitance of the electrode group to which the high voltage pulse is applied at the same time is smaller than the capacitance of the entire plasma electrode. Since the voltage drop in the electrode groups 120, 140 is small, a high voltage pulse for generating discharge plasma necessary for purifying exhaust gas can be applied to the electrode groups 120, 140.

【0021】本実施例では、陽電極群20は流路部材1
2内において流量の多い中央部に設置されており、陽電
極群30は流路部材12内において中央部よりも流量が
少ない中央部の両側に設置されている。そして、電極群
120に印加する高電圧パルスの頻度を電極群140に
印加する高電圧パルスの頻度の2倍にしている。流量の
多い中央部に設置されている電極群120に印加する高
電圧パルスの頻度を高めることにより、排気ガスを浄化
するためにプラズマ装置10に供給する電力を効果的に
使用し排気ガスを効果的に浄化できる。
In this embodiment, the positive electrode group 20 is the flow path member 1
2 is installed in the central part where the flow rate is high, and the positive electrode groups 30 are installed in the flow path member 12 on both sides of the central part where the flow rate is lower than the central part. The frequency of the high voltage pulse applied to the electrode group 120 is set to twice the frequency of the high voltage pulse applied to the electrode group 140. By increasing the frequency of high voltage pulses applied to the electrode group 120 installed in the central portion where the flow rate is high, the electric power supplied to the plasma device 10 for purifying the exhaust gas is effectively used and the exhaust gas is effectively used. Can be purified.

【0022】また、電源スイッチ(SW1)108をオ
ン、オフし2次コイル(L2)106に誘導電圧を発生
する頻度は、流路部材12を流れる排気ガス量に応じて
増減することが望ましい。例えば、排気ガス量に相当す
る1回当たりの燃料噴射量、吸入空気量などに比例して
誘導電圧を発生する頻度を増やすことにより、排気ガス
を浄化する量に応じて最適な頻度を設定できる。これに
より、プラズマ装置10の電力消費を効果的に制御し電
力消費を低減することができる。
It is desirable that the frequency at which the power switch (SW1) 108 is turned on and off to generate an induced voltage in the secondary coil (L2) 106 is increased or decreased according to the amount of exhaust gas flowing through the flow path member 12. For example, by increasing the frequency of generating the induced voltage in proportion to the fuel injection amount per intake time corresponding to the exhaust gas amount, the intake air amount, etc., the optimum frequency can be set according to the amount of the exhaust gas purified. . Thereby, the power consumption of the plasma device 10 can be effectively controlled and the power consumption can be reduced.

【0023】また、電源スイッチ(SW1)108をオ
ン、オフすることにより高電圧パルスを電極群120、
140に印加するタイミングだけ2次コイル(L2)1
06に誘導電圧を発生させ、この誘導電圧によりダイオ
ード(D1)112、ダイオード(D2)132に電流
を流す。必要なときだけ2次コイル(L2)106に誘
導電圧を発生させるので、コンデンサに高電圧を蓄積す
るパルス生成回路の構成に比べ感電する恐れが小さくな
る。
A high voltage pulse is applied to the electrode group 120 by turning on / off the power switch (SW1) 108.
Secondary coil (L2) 1 only when applied to 140
An induced voltage is generated at 06, and a current is caused to flow through the diode (D1) 112 and the diode (D2) 132 by this induced voltage. Since the induced voltage is generated in the secondary coil (L2) 106 only when necessary, the risk of electric shock is reduced as compared with the configuration of the pulse generation circuit that accumulates a high voltage in the capacitor.

【0024】本実施例では、各電極群に印加する高電圧
パルスをダイオード(D1)112およびダイオード
(D2)132が逆方向電流遮断時に発生するフライバ
ック電圧で生成している。したがって、高電圧パルスを
生成するために特殊なスイッチング素子が不要であり、
パルス生成回路を低コストで構成できる。
In this embodiment, the high voltage pulse applied to each electrode group is generated by the flyback voltage generated by the diode (D1) 112 and the diode (D2) 132 when the reverse current is cut off. Therefore, no special switching element is needed to generate the high voltage pulse,
The pulse generation circuit can be constructed at low cost.

【0025】本実施例では、1次コイル(L1)104
および2次コイル(L2)106からなるトランスによ
り高電圧を発生し、ダイオード112(D1)およびダ
イオード(D2)132が発生するフライバック電圧を
電極群120、140に印加する高電圧パルスとした。
これに対し、1次コイル(L1)104および2次コイ
ル(L2)106からなるトランスを用いずに高電圧を
発生してもよい。また、ダイオード(D1)112およ
びダイオード(D2)132を用いずにスイッチングに
素子により高電圧パルスを生成してもよい。
In this embodiment, the primary coil (L1) 104
A high voltage is generated by a transformer composed of the secondary coil (L2) 106 and the flyback voltage generated by the diode 112 (D1) and the diode (D2) 132 is applied to the electrode groups 120 and 140 as a high voltage pulse.
On the other hand, the high voltage may be generated without using the transformer including the primary coil (L1) 104 and the secondary coil (L2) 106. Further, the high voltage pulse may be generated by an element for switching without using the diode (D1) 112 and the diode (D2) 132.

【0026】本実施例では、電極群120および電極群
140に同時に高電圧パルスを加えない制御を行ってい
るが、排気ガス量が多い場合、電極群120および電極
群140の両方に同時に高電圧パルスを印加し、排気ガ
ス量が少ない場合、電極群120または電極群140の
一方にだけ高電圧パルスを印加する制御を行うことは可
能である。
In this embodiment, the high voltage pulse is not applied to the electrode group 120 and the electrode group 140 at the same time. However, when the exhaust gas amount is large, the high voltage is applied to both the electrode group 120 and the electrode group 140 at the same time. When the pulse is applied and the amount of exhaust gas is small, it is possible to perform the control of applying the high voltage pulse to only one of the electrode group 120 and the electrode group 140.

【0027】本実施例では、2個の電極群120および
電極群140を電気的に並列に接続しプラズマ電極を構
成したが、3個以上の電極群を電気的に並列に接続しプ
ラズマ電極を構成してもよい。また本実施例では、車両
の排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に本発明のプラ
ズマ装置を用いたが、排気ガスに限らず気体の汚れを浄
化する浄化装置に本発明のプラズマ装置を使用可能であ
る。
In this embodiment, two electrode groups 120 and 140 are electrically connected in parallel to form a plasma electrode, but three or more electrode groups are electrically connected in parallel to form a plasma electrode. You may comprise. Further, in the present embodiment, the plasma device of the present invention is used for the exhaust gas purifying device for purifying the exhaust gas of the vehicle, but the plasma device of the present invention can be used for the purifying device for purifying not only the exhaust gas but also gas contamination. Is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A)は本発明の一実施例によるプラズマ装置
を排気ガス流れと直交する面で切断した断面図であり、
(B)は(A)のB−B線断面図である。
FIG. 1A is a sectional view of a plasma device according to an embodiment of the present invention taken along a plane orthogonal to an exhaust gas flow,
(B) is a BB line sectional view of (A).

【図2】本実施例のパルス生成回路を示す回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a pulse generation circuit of this embodiment.

【図3】パルス生成回路の作動を示すタイミングチャー
トである。
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the pulse generation circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 プラズマ装置 12 流路部材 20、30 陽電極群 21、22、23、31、32、33 陽電極 40 陰電極群 41、42、43、44、45、46 陰電極 100 パルス生成回路 104 1次コイル 106 2次コイル(共振コイル) 108 電源スイッチ 110、130 共振コンデンサ 112、132 ダイオード 114、134 パルス生成スイッチ 120、140 電極群 10 Plasma device 12 flow path member 20, 30 Positive electrode group 21, 22, 23, 31, 32, 33 Positive electrode 40 negative electrode group 41, 42, 43, 44, 45, 46 Cathode 100 pulse generation circuit 104 primary coil 106 secondary coil (resonance coil) 108 power switch 110, 130 resonant capacitors 112, 132 diode 114,134 pulse generation switch 120,140 electrode group

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05H 1/24 Fターム(参考) 3G091 AA02 AB04 AB14 BA01 BA14 BA20 BA39 HA07 4D002 AA02 AA12 AC10 BA07 GA03 GB20 HA01 4G075 AA03 AA37 AA62 BA05 BD12 CA47 DA03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H05H 1/24 F term (reference) 3G091 AA02 AB04 AB14 BA01 BA14 BA20 BA39 HA07 4D002 AA02 AA12 AC10 BA07 GA03 GB20 HA01 4G075 AA03 AA37 AA62 BA05 BD12 CA47 DA03

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放電プラズマにより気体を浄化するプラ
ズマ装置であって、 気体が流れる流路を形成する流路部材と、 前記流路に設置され、電気的に並列に接続された複数の
電極群を有し、放電プラズマを発生するプラズマ電極
と、 前記プラズマ電極に印加する高電圧パルスを生成するパ
ルス生成回路と、 前記各電極群毎に設置され、前記パルス生成回路と各電
極群との電気的接続を断続するパルス生成スイッチと、
を備えることを特徴とするプラズマ装置。
1. A plasma device for purifying gas by discharge plasma, comprising: a flow path member for forming a flow path of gas; and a plurality of electrode groups installed in the flow path and electrically connected in parallel. A plasma electrode for generating a discharge plasma, a pulse generation circuit for generating a high voltage pulse applied to the plasma electrode, and an electrical connection between the pulse generation circuit and each electrode group installed for each electrode group. Pulse generation switch for intermittent connection
A plasma device comprising:
【請求項2】 前記パルス生成回路は、共振コイルと共
振コンデンサとダイオードとにより共振回路を構成し、
前記ダイオードに順方向電流が流れた後、前記ダイオー
ドに逆方向電流が流れるときに生じるフライバック電圧
を高電圧パルスとすることを特徴とする請求項1記載の
プラズマ装置。
2. The pulse generation circuit constitutes a resonance circuit with a resonance coil, a resonance capacitor and a diode,
2. The plasma apparatus according to claim 1, wherein a flyback voltage generated when a reverse current flows through the diode after a forward current flows through the diode is a high voltage pulse.
【請求項3】 前記パルス生成回路は、前記共振コイル
とトランスを構成する1次コイルと、前記1次コイルを
流れる電流を断続する電源スイッチとを有していること
を特徴とする請求項1または2記載のプラズマ装置。
3. The pulse generation circuit includes a primary coil that forms a transformer with the resonance coil, and a power switch that connects and disconnects a current flowing through the primary coil. Alternatively, the plasma device according to item 2.
【請求項4】 放電プラズマにより気体を浄化するプラ
ズマ装置であって、 気体が流れる流路を形成する流路部材と、前記流路に設
置されているプラズマ電極と、前記プラズマ電極に印加
する高電圧パルスを生成するパルス生成回路とを備え、 前記パルス生成回路は、共振コイルと共振コンデンサと
ダイオードとにより共振回路を構成し、前記ダイオード
に順方向電流が流れた後、前記ダイオードに逆方向電流
が流れるときに生じるフライバック電圧を高電圧パルス
とすることを特徴とするプラズマ装置。
4. A plasma device for purifying gas by discharge plasma, comprising: a flow path member for forming a flow path of gas; a plasma electrode installed in the flow path; and a high pressure applied to the plasma electrode. A pulse generating circuit for generating a voltage pulse, wherein the pulse generating circuit constitutes a resonant circuit with a resonant coil, a resonant capacitor and a diode, and a forward current flows through the diode, and then a reverse current flows through the diode. A plasma device characterized in that a flyback voltage generated when a current flows is a high voltage pulse.
【請求項5】 前記パルス生成回路は、前記共振コイル
とトランスを構成する1次コイルと、前記1次コイルを
流れる電流を断続する電源スイッチとを有していること
を特徴とする請求項4記載のプラズマ装置。
5. The pulse generation circuit has a primary coil that forms a transformer with the resonance coil, and a power switch that connects and disconnects a current flowing through the primary coil. The plasma device described.
【請求項6】 放電プラズマにより気体を浄化するプラ
ズマ装置であって、 気体が流れる流路を形成する流路部材と、前記流路に設
置されているプラズマ電極と、前記プラズマ電極に印加
する高電圧パルスを生成するパルス生成回路とを備え、 前記パルス生成回路は、1次コイルと、前記1次コイル
とトランスを構成する2次コイルと、前記1次コイルを
流れる電流を断続する電源スイッチとを有し、前記2次
コイルに発生する誘導電圧を前記プラズマ電極に印加す
る高電圧パルスの元圧とすることを特徴とするプラズマ
装置。
6. A plasma device for purifying gas by discharge plasma, comprising a flow path member for forming a flow path of gas, a plasma electrode installed in the flow path, and a high pressure applied to the plasma electrode. A pulse generating circuit that generates a voltage pulse; the pulse generating circuit includes a primary coil, a secondary coil that forms a transformer with the primary coil, and a power switch that interrupts a current flowing through the primary coil. The plasma device having the above-mentioned, and using the induced voltage generated in the secondary coil as a source pressure of a high-voltage pulse applied to the plasma electrode.
【請求項7】 車両に搭載され、内燃機関の排気ガスを
浄化することを特徴とする請求項1から6のいずれか一
項記載のプラズマ装置。
7. The plasma device according to claim 1, which is mounted on a vehicle and purifies exhaust gas of an internal combustion engine.
【請求項8】 請求項1、2または3記載のプラズマ装
置の制御方法であって、 前記複数の電極群のうち同時に一つの電極群にだけ高電
圧パルスを印加することを特徴とするプラズマ装置の制
御方法。
8. The plasma device control method according to claim 1, 2, or 3, wherein a high voltage pulse is applied to only one electrode group at a time among the plurality of electrode groups. Control method.
【請求項9】 前記流路において流速の遅い位置に設置
されている電極群よりも流速の速い位置に設置されてい
る電極群に高い頻度で高電圧パルスを印加することを特
徴とする請求項8記載のプラズマ装置の制御方法。
9. The high-voltage pulse is applied to the electrode group installed at a position where the flow velocity is higher in the flow path at a higher frequency than the electrode group installed at a position where the flow velocity is slow. 8. The method for controlling the plasma device according to item 8.
【請求項10】 請求項1、2または3記載のプラズマ
装置の制御方法であって、 気体の汚れ程度に応じ、高電圧パルスを印加する電極群
の数を増減することを特徴とするプラズマ装置の制御方
法。
10. The plasma device control method according to claim 1, 2, or 3, wherein the number of electrode groups to which a high-voltage pulse is applied is increased or decreased according to the degree of gas contamination. Control method.
【請求項11】 請求項3、5または6記載のプラズマ
装置の制御方法であって、高電圧パルスを発生するとき
だけ前記電源スイッチをオン、オフし前記2次コイルに
誘導電圧を発生させることを特徴とするプラズマ装置の
制御方法。
11. The method for controlling a plasma device according to claim 3, 5 or 6, wherein the power switch is turned on and off to generate an induced voltage in the secondary coil only when a high voltage pulse is generated. A method for controlling a plasma device, comprising:
JP2002078130A 2002-03-20 2002-03-20 Plasma device and control method therefor Pending JP2003275541A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002078130A JP2003275541A (en) 2002-03-20 2002-03-20 Plasma device and control method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002078130A JP2003275541A (en) 2002-03-20 2002-03-20 Plasma device and control method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003275541A true JP2003275541A (en) 2003-09-30

Family

ID=29205953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002078130A Pending JP2003275541A (en) 2002-03-20 2002-03-20 Plasma device and control method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003275541A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006214393A (en) * 2005-02-04 2006-08-17 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device
JP2009184862A (en) * 2008-02-05 2009-08-20 Ngk Insulators Ltd Plasma reactor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006214393A (en) * 2005-02-04 2006-08-17 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device
JP4556691B2 (en) * 2005-02-04 2010-10-06 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device
JP2009184862A (en) * 2008-02-05 2009-08-20 Ngk Insulators Ltd Plasma reactor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0744802B1 (en) Gaseous pollutant destruction apparatus and method using self-resonant corona discharge
JP3233411B2 (en) Method and apparatus for exhaust gas purification and noise reduction using high voltage electric field
US8173075B2 (en) Device for generation of pulsed corona discharge
JP4074997B2 (en) Exhaust gas purification device
JP2018026357A (en) Multi pulse linear ionizer
KR100239598B1 (en) Multi-stage gaseous pollutant destruction apparatus and method
KR100304235B1 (en) Multi-electrode corona discharge pollutant destruction apparatus
US20040182832A1 (en) Fast pulse nonthermal plasma reactor
JP2007107450A (en) Exhaust emission control device
JP2003275541A (en) Plasma device and control method therefor
JP2001046910A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JPH1193644A (en) Corona generating device
US6156162A (en) Power supply for dielectric barrier discharge plasma
JP2004289886A (en) Pulse power supply unit
KR200253453Y1 (en) Pulse generator of high voltage adopting cascading method
KR100220081B1 (en) Device for purifying exhaust gas in a diesel automobile for a order plasma discharge of electricity
JPH07265654A (en) Plasma producing method in plasma-process waste gas purifying device
JPH1113614A (en) Ignition device for internal combustion engine
JP2010234256A (en) Gas treatment apparatus
JP2010234255A (en) Gas treatment apparatus
JP2010101212A (en) Ignition device for internal combustion engine
EP1379761B1 (en) Emission control device and method
RU2036017C1 (en) Device for the simultaneous supply of the electrofilter with constant and pulsed voltage
KR100397170B1 (en) Anti-carbon apparatus of exhaust-gas treatment system
JP3582379B2 (en) Discharge gas treatment method