JP2006324128A - プラズマ発生装置 - Google Patents

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卓俊 古川
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Abstract

【課題】電力消費を抑えつつ必要となる充分なエネルギーを確保し得、さまざまな分野に対し極めて有効に活用し得るプラズマ発生装置を提供する。
【解決手段】所要間隔をあけて対向配置された電極１，２のうち一方の電極１の他方の電極２に対する対向面に誘電体４を介して導電体５を配設し、前記電極１，２間に電源３から高電圧（交流高電圧、交流パルス高電圧、又は直流パルス高電圧等）を印加することにより、バリア放電よりも強く且つアーク放電よりも弱い放電を発生させるよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ発生装置に関するものである。
近年、自動車等に搭載される排気浄化装置に捕集されたパティキュレートを酸化処理する装置や、燃料をＨ2とＣＯ等に分解する燃料改質器等としてプラズマ発生装置を用いることが提案されており、さまざまな分野においてプラズマ発生装置の開発が進められている。
斯かるプラズマ発生装置の基本的な構造の一例としては、例えば、図５に示される如く、所要間隔をあけて対向配置された電極１，２に電源３を接続し、該電極１，２間に高電圧（交流高電圧、交流パルス高電圧、又は直流パルス高電圧等）を印加することにより、アーク放電を発生させるようにしたものが存在する。
又、プラズマ発生装置の基本的な構造の他の例として、例えば、図６に示される如く、所要間隔をあけて対向配置された電極１，２に電源３を接続すると共に、一方の電極１の他方の電極２に対する対向面に誘電体４を配設し、該電極１，２間に高電圧（交流高電圧、交流パルス高電圧、又は直流パルス高電圧等）を印加することにより、バリア放電を発生させるようにしたものも存在する。
尚、前述の如きプラズマ発生装置と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１があり、又、排気浄化装置に適用されたプラズマ発生装置を示すものとしては、例えば、特許文献２がある。
特開２００２−５０５００号公報 特開２００４−３６０５８９号公報
しかしながら、図５に示されるようなアーク放電型電極構造を採用したプラズマ発生装置では、大量の電流が流れて電力を使いすぎてしまい、省エネ運転が行えなくなる虞があり、又、図６に示されるようなバリア放電型電極構造を採用したプラズマ発生装置では、高温化が要求されるようなときに必要なエネルギーを得ることが困難となる場合があった。
本発明は、斯かる実情に鑑み、電力消費を抑えつつ必要となる充分なエネルギーを確保し得、さまざまな分野に対し極めて有効に活用し得るプラズマ発生装置を提供しようとするものである。
本発明は、所要間隔をあけて対向配置された電極のうち一方の電極の他方の電極に対する対向面に誘電体を介して導電体を配設し、前記電極間に高電圧を印加することにより、バリア放電よりも強く且つアーク放電よりも弱い放電を発生させるよう構成したことを特徴とするプラズマ発生装置にかかるものである。
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
前述の如く構成すると、誘電体を介して導電体が配設された一方の電極と他方の電極との間で、両電極に蓄積された電荷が一箇所に集中して流れ、バリア放電よりも強く且つアーク放電よりも弱い放電が行われるため、アーク放電型電極構造を採用したプラズマ発生装置のように大量の電流が流れて電力を使いすぎてしまう心配がなく、省エネ運転が行えると共に、バリア放電型電極構造を採用したプラズマ発生装置に比べ、必要となる充分なエネルギーを得ることが可能になる。
前記プラズマ発生装置においては、前記他方の電極の導電体に対する対向面と、該導電体の他方の電極に対する対向面のうち少なくとも一方の面に突起部を形成することができ、このようにすると、突起部の先端における電場が強くなり、一箇所に安定したプラズマを発生させることが可能となり、プラズマを発生させる場所を特定する必要があるような場合に有効となる。
又、前記プラズマ発生装置においては、前記他方の電極と導電体との間における所要箇所に、両者間の間隔を保持するための絶縁体からなるスペーサを介装することができ、このようにすると、スペーサの周囲における電場が強くなり、一箇所に安定したプラズマを発生させることが可能となり、プラズマを発生させる場所を特定する必要があるような場合に有効となる。
本発明のプラズマ発生装置によれば、電力消費を抑えつつ必要となる充分なエネルギーを確保し得、さまざまな分野に対し極めて有効に活用し得るという優れた効果を奏し得る。
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明を実施する形態の第一例であって、図中、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、所要間隔をあけて対向配置された電極１，２のうち一方の電極１の他方の電極２に対する対向面に誘電体４を介して導電体５を配設し、前記電極１，２間に電源３から高電圧（交流高電圧、交流パルス高電圧、又は直流パルス高電圧等）を印加することにより、バリア放電よりも強く且つアーク放電よりも弱い放電を発生させるよう構成したものである。
次に、上記図示例の作用を説明する。
先ず、バリア放電の場合は、一方の電極１の他方の電極２に対する対向面に誘電体４が配設されているため、誘電体４上を電荷が移動せず、電子（又はイオン）が個別に飛び、電極１，２全体に亘りプラズマが発生するが、本図示例のように、所要間隔をあけて対向配置された電極１，２のうち一方の電極１の他方の電極２に対する対向面に誘電体４を介して導電体５を配設し、前記電極１，２間に電源３から高電圧を印加すると、導電体５内を電荷が移動し、放電が起こりやすい一箇所に集中して電子（又はイオン）が飛ぶ形となり、これにより、局所的に集中したプラズマを発生させることが可能となる。しかし、電極１，２間（電極１と導電体５との間）には誘電体４が介装されているため、プラズマはアークにまで成長する前に終了する。
即ち、本図示例の如く構成すると、誘電体４を介して導電体５が配設された一方の電極１と他方の電極２との間で、両電極１，２に蓄積された電荷が一箇所に集中して流れ、バリア放電よりも強く且つアーク放電よりも弱い放電が行われるため、図５に示されるアーク放電型電極構造を採用したプラズマ発生装置のように大量の電流が流れて電力を使いすぎてしまう心配がなく、省エネ運転が行えると共に、図６に示されるバリア放電型電極構造を採用したプラズマ発生装置に比べ、必要となる充分なエネルギーを得ることが可能になる。
尚、プラズマが発生しやすい一箇所に静電容量分の電荷Ｑ＝ＣＶが流れるため、プラズマの強さは、印加電圧Ｖの他に、静電容量Ｃ（電極１，２及び導電体５の面積に比例）で調整することが可能となる。即ち、電極１，２及び導電体５の面積を大きくすると、静電容量Ｃが上がり、プラズマを強くすることが可能となり、又、逆に電極１，２及び導電体５の面積を小さくすると、静電容量Ｃが下がり、プラズマを弱くすることが可能となる。
こうして、電力消費を抑えつつ必要となる充分なエネルギーを確保し得、さまざまな分野に対し極めて有効に活用し得る。
図２は本発明を実施する形態の第二例であって、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１に示すものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図２に示す如く、前記他方の電極２の導電体５に対する対向面に突起部６を形成した点にある。
尚、本図示例の場合、誘電体４の両端部をそれぞれ側方へ延長せしめ、該誘電体４の両端部と前記他方の電極２との間に、両者間の間隔を保持するための絶縁体（例えば、アルミナ等）からなるスペーサ７を介装してある。
このようにすると、突起部６の先端における電場が強くなり、一箇所に安定したプラズマを発生させることが可能となり、プラズマを発生させる場所を特定する必要があるような場合に有効となる。
尚、前記他方の電極２の導電体５に対する対向面に突起部６を形成する代わりに、導電体５の他方の電極２に対する対向面に突起部６を形成したり、或いは他方の電極２の導電体５に対する対向面と、導電体５の他方の電極２に対する対向面の両方に突起部６を形成するようにしても良い。
図３は本発明を実施する形態の第三例であって、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１に示すものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図３に示す如く、前記他方の電極２と導電体５との間における所要箇所（図３の例では中央部）に、両者間の間隔を保持するための絶縁体（例えば、アルミナ等）からなるスペーサ７を介装した点にある。
このようにすると、スペーサ７の周囲における電場が強くなり、一箇所に安定したプラズマを発生させることが可能となり、プラズマを発生させる場所を特定する必要があるような場合に有効となる。
図４は本発明を実施する形態の第四例であって、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、前記他方の電極２と導電体５との間隔を保持するための絶縁体（例えば、アルミナ等）からなるスペーサ７を、他方の電極２と導電体５の両端部間に介装したものである。
このようにしても、図３に示す例の場合と同様、スペーサ７の周囲における電場が強くなり、各スペーサ７に対応する箇所に安定したプラズマを発生させることが可能となり、プラズマを発生させる場所を特定する必要があるような場合に有効となる。
尚、本発明のプラズマ発生装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
本発明を実施する形態の第一例を示す概要構成図である。 本発明を実施する形態の第二例を示す概要構成図である。 本発明を実施する形態の第三例を示す概要構成図である。 本発明を実施する形態の第四例を示す概要構成図である。 従来のプラズマ発生装置の一例としてアーク放電型電極構造を示す概要構成図である。 従来のプラズマ発生装置の他の例としてバリア放電型電極構造を示す概要構成図である。
符号の説明
１ 電極
２ 電極
３ 電源
４ 誘電体
５ 導電体
６ 突起部
７ スペーサ

Claims (3)

  1. 所要間隔をあけて対向配置された電極のうち一方の電極の他方の電極に対する対向面に誘電体を介して導電体を配設し、前記電極間に高電圧を印加することにより、バリア放電よりも強く且つアーク放電よりも弱い放電を発生させるよう構成したことを特徴とするプラズマ発生装置。
  2. 前記他方の電極の導電体に対する対向面と、該導電体の他方の電極に対する対向面のうち少なくとも一方の面に突起部を形成した請求項１記載のプラズマ発生装置。
  3. 前記他方の電極と導電体との間における所要箇所に、両者間の間隔を保持するための絶縁体からなるスペーサを介装した請求項１記載のプラズマ発生装置。
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