JP2007330897A

JP2007330897A - 放電リアクターの内部電極製造方法

Info

Publication number: JP2007330897A
Application number: JP2006165775A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Sugimoto; 保杉本
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】電極間距離を任意に設定することができ且つ製造容易な放電リアクターの内部電極製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】高電圧電極１に接続される中心電極２と、該中心電極２に取り付けられる内部電極３と、該内部電極３を取り囲むようにしてその周囲に設けられた誘電体４と、該誘電体４の外周囲に設けられた外部電極５とからなる放電リアクターの内部電極製造方法であって、前記内部電極３は、外周部分に複数の突起１０を波状に形成した鋸歯状電極板１１を、スペーサ１２を介して前記中心電極２の軸方向に沿って所定間隔で複数配列して形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば放電リアクターの内部電極製造方法に関し、詳細には、電極間距離を任意に設定することができ且つ製造容易な放電リアクターの内部電極製造技術に関する。

例えば、コロナ放電型リアクターの放電電極としては、複数の突起列部を外周部に切り欠いて形成した帯状の平板を細長い円筒治具に螺旋状に巻き付けた後、これを所定のピッチ間隔で引き伸ばすことで形成されている（例えば、特許文献１参照）。

或いは、コロナ放電型リアクターの放電電極は、金属からなる円筒体の内壁に雌ねじ状のスパイラル溝を形成することにより形成されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−２３１４１６号公報特開平５−１２５９２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の放電電極では、螺旋状としたものを引き伸ばすことで形成されるため、軸方向における突起例部の配列ピッチを所定ピッチとすることができない。そのため、引用文献１に記載の放電リアクターでは、突起列部の配列ピッチが狭過ぎた場合にはガスの混合が悪くなり、逆に広す過ぎた場合には放電効率が落ちてしまう。

また、特許文献２に記載の放電電極では、金属からなる円筒体として形成されることから電極としてはその重量が相当あり、かつ内壁にネジ溝を形成する必要があることから製造が面倒で大量生産には不向きである。

そこで、本発明は、上記した課題を解決するために、電極間距離を任意に設定することができ且つ製造容易な放電リアクターの内部電極製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、高電圧電極に接続される中心電極と、該中心電極に取り付けられる内部電極と、該内部電極を取り囲むようにしてその周囲に設けられた誘電体と、該誘電体の外周囲に設けられた外部電極とからなる放電リアクターの内部電極製造方法であって、前記内部電極は、外周部分に複数の突起を波状に形成した鋸歯状電極板を、スペーサを介して前記中心電極の軸方向に沿って所定間隔で複数配列して形成されることを特徴とする。

本発明の放電リアクターの内部電極製造方法によれば、鋸歯状電極板をスペーサを介して中心電極の軸方向に沿って複数配列するだけで、簡単に電極間隔（鋸歯状電極板間隔）を所定ピッチとすることができる。また、本発明方法によれば、スペーサの長さを変えるだけで電極間距離を任意に設定することができる。

また、本発明方法によれば、金属からなる円筒体の電極とは異なり、厚みの薄い鋸歯状電極板を使用しているので軽量化することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施の形態では、先ず、放電リアクターの構成について説明した後、その放電リアクターの内部電極の製造方法について説明する。

図１は本実施の形態の放電リアクターを自動車用排気管に接続したときの要部拡大斜視図、図２は放電リアクターの内部電極を示し、（Ａ）は鋸歯状電極板の正面図、（Ｂ）は内部電極の側面図、図３は放電リアクターの断面を示し、（Ａ）は図１のＡ−Ａ線位置における断面図、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ線位置における断面図、図４は内部電極の高電圧電極への取り付け部分を示し、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図、図５はＮＯ浄化試験結果を示す特性図である。

本実施の形態の放電リアクターは、図１から図３に示すように、高電圧電極１に接続される中心電極２と、この中心電極２に取り付けられる内部電極３と、この内部電極３を取り囲むようにしてその周囲に設けられた誘電体（リアクター）４と、この誘電体４の外周囲に設けられた外部電極５とを備え、例えば自動車等から排出される排ガスを浄化して排出させる自動車用排気管６の中途部に接続されている。

中心電極２は、細長い円柱体として形成されており、ガスの流れ方向（図１中矢印Ｘで示す）にその長手方向を向けて配置されている。かかる中心電極２は、図４に示すように、誘電体４内に挿入される高電圧電極１の挿入部分１Ａに一端側部を固定させていわゆる片持ち梁状態に保持されている。すなわち、誘電体４内に挿入される高電圧電極１の挿入部分１Ａに形成された貫通孔７に、中心電極２の一端部２Ａを挿入させた後、前記高電圧電極１の先端軸芯に形成された雌ねじ部８に固定ネジ９を螺合させることにより、該固定ネジ９で中心電極２を前記高電圧電極１に固定させている。なお、中心電極２は、直径３ｍｍ〜１０ｍｍ程度とされる。

内部電極３は、中心電極２に取り付けられている。かかる内部電極３は、外周部分に先端が尖った複数の突起１０を波状に形成した鋸歯状電極板１１を、スペーサ１２を介して中心電極２の軸方向に沿って所定間隔Ｐ１で複数配置されることにより形成されている。鋸歯状電極板１１は、例えば直径２８ｍｍ〜４０ｍｍ程度で板厚の薄い円盤形状をなすステンレス板からなり、その外周部分に形成した突起１０の波ピッチＰ２を２ｍｍ程度としている。スペーサ１２は、例えば絶縁体からなる円筒体として形成され、中心電極２の軸に挿通されて取り付けられるようになっている。スペーサ１２の間隔としては、例えばガス混合と放電効率の向上が得られる２ｍｍ〜２０ｍｍが好ましい。

また、この内部電極３は、中心電極２に片持ち梁状態で取り付けられるため、鋸歯状電極板１１を多段に積層するとその重量によって同心維持が困難になり易い。そこで、本実施の形態では、誘電体４の内壁４ａに両端部１３Ａ、１３Ｂを接触させて前記鋸歯状電極板１１の同心位置ずれを抑制させる電極保持部材１３を設けている。

電極保持部材１３は、絶縁体からなる長尺状の棒として形成されており、誘電体４の内径とほぼ同一の長さとされている。この電極保持部材１３の中心位置には、取付ねじ１４を挿通させる貫通孔１５が形成されている。そして、この電極保持部材１３は、前記貫通孔１５を通して前記中心電極２の先端軸芯に形成されたねじ部１６に前記取付ねじ１４を螺合させることで固定される。この電極保持部材１３の両端部１３Ａ、１３Ｂが前記誘電体４の内壁４ａに当接することで、前記各鋸歯状電極板１１の同心位置が保たれる。

誘電体４は、例えばセラミックス、アルミナ、ガラス、石英などによって円筒管として形成されている。この誘電体４は、内部電極３をその内部に収容させ、その軸芯方向を排気の流れ方向に向けて配置されている。本実施の形態では、誘電体４には、厚み２ｍｍ、直径５０ｍｍの石英管を使用している。

外部電極５は、誘電体４の外周囲を取り囲むようにしてその周面に巻付けられている。外部電極５が設けられる位置は、前記内部電極３と対向する位置とされる。本実施の形態では、外部電極５を、厚み１ｍｍ、長さ４０ｍｍの円筒形状とした。本実施の形態では、放電リアクターの静電容量は３０ｐＦ〜４０ｐＦである。

このように構成された放電リアクターでは、高電圧電極１及び中心電極２を介して内部電極３に高周波交流またはパルス電圧を印加すると、この内部電極３と外部電極５間にコロナ放電（プラズマ）が発生し、そのコロナ放電によって排気ガス中に含まれるＮＯや残留ハイドロカーボンを活性化させ浄化させることができる。

また、本実施の形態によれば、鋸歯状電極板１１の外周部分に複数の突起１０を形成しているので、この突起１０の先端からコロナ放電を効率良く発生させることができる。さらに、その鋸歯状電極板１１をスペーサ１２を介して中心電極２の軸方向に複数配置させることで、より一層放電効率を高めることができる。

また、本実施の形態によれば、放電リアクターを自動車用排気管６に接続しているので、放電リアクターで発生したコロナ放電によって排気ガス中に含まれるＮＯや残留ハイドロカーボンを活性化させ浄化させることができる。

実際に、本実施の形態の放電リアクターを使用してＮＯを浄化する実験を行った。実験条件としては、４ｋＨｚで立ち上げ時間１〜４μｓ程度のマイナス直流パルス１２ｋＶを高電圧電極１に印加し、空気を１００リットル／ｍｉｎ、ＮＯ約６００ｐｐｍ、エチレン６００ｐｐｍを２４０℃で流通させた。そのときのＮＯ浄化率を図５に示す。図５中のφ２８、φ３２、φ３６、φ４０は、鋸歯状電極板１１の直径を示している。

図５から判るように、鋸歯状電極板１１の直径と歯数（突起１０の数）には関係なく浄化率が上がっていることが判る。

なお、本実施の形態の放電リアクターでは、コロナの安定のためバリア放電リアクターとしたが、コロナの安定が可能なら石英管のようなバリアのないパルスストリーマー放電でもリアクターとして使用することができる。

次に、前記した放電リアクターの内部電極３の製造方法について説明する。

内部電極３を製造するには、図６に示すように、先ず、鋸歯状電極板１１を中心電極２に対してその軸に通した後、スペーサ１２を中心電極２の軸に通して取り付ける。

次に、さらに鋸歯状電極板１１を前記中心電極２に取り付けた後、同様にスペーサ１２を中心電極２の軸に通して取り付ける。この作業を繰り返し、複数枚の鋸歯状電極板１１とスペーサ１２とを交互に中心電極２に取り付ける。

前記鋸歯状電極板１１とスペーサ１２は、このままであるとがたつきがあるので、これらを溶接やろう付けによって接合し固定する。これで、各鋸歯状電極板１１がスペーサ１２によって所定ピッチで配列された内部電極３が完成する。

このように、鋸歯状電極板１１とスペーサ１２を交互に中心電極２の軸に挿通させるだけで、電極間距離が高精度に保持された内部電極３を容易に製造することができる。また、板厚の薄い鋸歯状電極板１１で使用しているので、金属からなる円筒状の内部電極に比べて重量を軽くすることができる。

また、スペーサ１２の長さを適宜設定することで、最適なガス混合を得ることができると共に、各鋸歯状電極板１１の間隔を最適化して放電効率を高めることができる。

以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、上述の実施の形態は本発明の一例であるから、本発明はこの実施の形態に制限されるものではない。

本実施の形態の放電リアクターを自動車用排気管に接続したときの要部拡大斜視図である。放電リアクターの内部電極を示し、（Ａ）は鋸歯状電極板の正面図、（Ｂ）は内部電極の側面図である。放電リアクターの断面を示し、（Ａ）は図１のＡ−Ａ線位置における断面図、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ線位置における断面図である。内部電極の高電圧電極への取り付け部分を示し、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図である。本実施の形態の放電リアクターのＮＯ浄化率を示す特性図である。内部電極の製造工程を示す斜視図である。

符号の説明

１…高電圧電極
２…中心電極
３…内部電極
４…誘電体
５…外部電極
６…自動車用排気管
１０…突起（鋸歯状電極板に形成された突起）
１１…鋸歯状電極板
１２…スペーサ
１３…電極保持部材

Claims

高電圧電極（１）に接続される中心電極（２）と、該中心電極（２）に取り付けられる内部電極（３）と、該内部電極（３）を取り囲むようにしてその周囲に設けられた誘電体（４）と、該誘電体（４）の外周囲に設けられた外部電極（５）とからなる放電リアクターの内部電極製造方法であって、
前記内部電極（３）は、外周部分に複数の突起（１０）を波状に形成した鋸歯状電極板（１１）を、スペーサ（１２）を介して前記中心電極（２）の軸方向に沿って所定間隔で複数配列して形成される
ことを特徴とする放電リアクターの内部電極製造方法。