JP2008186687A - プラズマ発生体およびプラズマ発生体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲の雰囲気や稼動時の熱に起因する熱応力によってプラズマ発生体が破損する可能性を低減し、セル内を通過するＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の流体を良好に浄化することができるプラズマ発生体およびプラズマ発生体の製造方法を提供すること。
【解決手段】プラズマ発生体は、平板状の第１電極１と、第１電極１上に対向して配置される平板状の第２電極２と、平面視でこれら電極同士の対向面の外周領域に設けられ、第１電極１及び第２電極２を一定の距離だけ離間させて支持する一対の側壁５と、からなるセル６を備え、セル６内には流体が流れるとともに、側壁５に、溝７が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラズマ発生体およびプラズマ発生体の製造方法に関するものである。

従来から自動車や船舶等の内燃機関として、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられている。これらエンジンからの排気ガス中には、カーボン、ＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）、高分子有機化合物、硫酸ミスト等のＰＭ、ＮＯｘやＳＯｘの酸化性成分、ＨＣ等の流体が含まれている。近年、環境や人体への影響から排気ガス中に含まれるＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の排出を抑制しようとする動きが高まってきている。このようなＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の排出を抑制する方法として、プラズマ反応を利用してＰＭや酸化性成分を浄化するという技術が提案されている。

このようなプラズマ反応により流体を浄化するためのプラズマ発生体は、一対の電極と、一対の電極をそれぞれ支持する絶縁体と、一対の電極間を一定の距離だけ離間して対向させるための側壁とからなるセルを備えている。プラズマ反応による浄化は、対向する一対の電極間に高電圧を印加させてプラズマ場を発生させ、このプラズマ場内にＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の流体を通過させることにより、ＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の流体を反応、分解させるものである。このようなプラズマ発生体は、自動車や船舶等のエンジン等からの排気ガスの浄化に適用する場合において、高温の環境下において使用される。
特開２００４−９２５８９号公報 特開２００５−９３１０７号公報

しかしながら、自動車等のエンジンを作動させると、プラズマ発生体は、エンジンから排出される５００℃以上の高温の排気ガスによって、作動直後に５００℃以上の高温の状態へと急激に昇温される。また、プラズマ発生体を稼動した際、電極等から発生した熱がプラズマ発生体に蓄積されていくことによりプラズマ発生体が高温になることがある。このようなプラズマ発生体の急激な温度変化やプラズマ発生体の極端な温度上昇は、プラズマ発生体の絶縁体と側壁とに発生する熱応力を大きくし、この熱応力がセルを形成する絶縁体と側壁との内壁面の境に集中してこの内壁面の境を起点としてクラックを発生させることが懸念される。その結果、プラズマ発生体が破損すると、電極間にプラズマ場が発生しなくなり、セル内を通過するＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の流体を良好に浄化することができないということが想定される。

本発明は、この想定に鑑み案出されたもので、その目的は、周囲の雰囲気や稼動時の熱に起因する熱応力によってプラズマ発生体が破損する可能性を低減し、セル内を通過するＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の流体を良好に浄化することができるプラズマ発生体を提供することにある。また、プラズマ発生体の製造方法を提供することにある。

本発明のプラズマ発生体は、平板状の第１電極と、該第１電極上に対向して配置される平板状の第２電極と、平面視でこれら電極同士の前記対向面の外周領域に設けられ、前記第１電極及び第２電極を一定の距離だけ離間させて支持する一対の側壁と、からなるセルを備え、前記セル内には流体が流れるとともに、前記側壁に、溝或いは穴が設けられている。

また、前記セルが、上下方向に複数積層されている。

また、前記溝或いは穴は、上下方向に沿って貫通している。

また、前記溝或いは穴は、その延在方向に直交する断面の形状が、実質的に角部のない形状或いは、角部に面取りが成された形状である。

また、前記溝或いは穴は、その内周面に導体が被着されており、該導体は、前記第１電極または前記第２電極に電気的に接続されている。

また、前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ第１絶縁体及び前記第２絶縁体により支持されているととともに、前記第１絶縁体、前記第２絶縁体、前記側壁が、同一材料からなる。

本発明のプラズマ発生体の製造方法は、上記プラズマ発生体を製造するための方法であって、前記第１電極及び前記第２電極はそれぞれ第１絶縁体及び前記第２絶縁体により支持されているととともに、前記第１絶縁体、第２絶縁体、前記側壁が、セラミックグリーンシートを同時焼成することにより形成され、前記第１電極及び第２電極が、メタライズペーストを前記セラミックグリーンシートと同時に焼成することにより形成される。

また、本発明のプラズマ発生体は、平板状の第１電極と、該第１電極上に対向して配置される平板状の第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極をそれぞれ支持する第１絶縁体及び第２絶縁体と、平面視でこれら電極同士の前記対向面の外周領域に設けられ、前記第１電極及び第２電極を一定の距離だけ離間させる一対の側壁と、からなるセルを備え、前記セル内には流体が流れるとともに、前記第１絶縁体或いは第２絶縁体には、溝或いは穴が設けられる。

本発明のプラズマ発生体は、側壁に溝或いは穴のうち少なくとも一つが設けられている。この溝或いは穴により、プラズマ発生体の側壁に発生する熱応力が、側壁に溝或いは穴が形成されていない場合に比べて低減される。これは、溝或いは穴が設けられていることから、側壁に生じた熱応力による変形が溝或いは穴により緩和されることによる。これにより、第１電極あるいは第２電極と側壁とで構成される内壁面の角部を起点として側壁にクラックが発生することが抑制でき、プラズマ発生体が破損する可能性を低減できる。これにより、セル内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を良好に反応、分解させて浄化することができる。

また、セルが厚み方向に複数積層され、それぞれのセル内でプラズマ場を発生させることで、それぞれのセル内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を反応、分解させて浄化することができ、効率良く流体を浄化することができる。

また、好ましくは、溝或いは穴は、厚み方向に沿って貫通していることから、プラズマ発生体の外表面に露出する面積を広くできるとともに、溝或いは穴において気体が循環しやすくなる。このため、プラズマ発生体の熱を効率良く放散することでプラズマ発生体が高温化することを抑制し、プラズマ発生体が破損する可能性を低減することができる。

また、好ましくは、溝或いは穴は、その延在方向に直交する断面における形状が、実質的に角部のない形状或いは、角部に面取りが成された形状であることから、熱応力が角部に集中することが抑制できる。これにより、プラズマ発生体に生じた熱応力により、溝或いは穴の角部やその周辺からクラックが発生する可能性を低減できる。

また、好ましくは、溝或いは穴は、その内周面に導体が形成されており、導体は、第１電極または第２電極に電気的に接続されていることから、プラズマ発生体全体の抵抗値を低減することができるので、溶断破壊により断線する可能性を低減することができ、セル内にプラズマ場を良好に発生させることができる。

また、溝或いは穴は、その内周面に導体が被着されていることから、金属からなる導体により溝或いは穴に接する側壁の機械的強度が強くなり、熱応力が集中したとしても、プラズマ発生体が破損する可能性を低減することができる。これにより、セル内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を良好に反応、分解させて浄化することができる。

また、好ましくは、第１電極及び第２電極は、それぞれ第１絶縁体及び第２絶縁体により支持されているととともに、第１絶縁体、第２絶縁体、側壁が、同一材料からなることから、これら各部材の熱特性を同一のものにできる。すなわち、これら部材間の熱膨張率の差が小さい、或いは熱膨張率が等しくなるので、これら各部材間に熱応力が発生することを抑制し、セルが熱により変形することを抑制できる。

本発明のプラズマ発生体の製造方法は、第１電極及び第２電極がそれぞれ第１絶縁体及び前記第２絶縁体により支持されているととともに、第１絶縁体、第２絶縁体、側壁が、セラミックグリーンシートを同時焼成することにより形成され、第１電極及び第２電極が、メタライズペーストをセラミックグリーンシートと同時に焼成することにより形成されることから、プラズマ発生体を構成するセラミックスやメタライズが焼結により強固に一体化し、長期間の使用や高温環境下での使用においても、熱応力に対して耐久性に優れたものとすることができる。

また、流体がセル内を通過する際に接触する第１絶縁体、第２絶縁体、側壁が耐蝕性に優れたセラミックスからなることから、ＰＭや酸化成分等の流体によりプラズマ発生体が腐食する可能性を低減したものとすることができる。

これにより、セル内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を長期間にわたって安定して反応、分解させて良好に浄化することができる。

また、本発明のプラズマ発生体は、平板状の第１電極と、第１電極上に対向して配置される平板状の第２電極と、第１電極及び第２電極をそれぞれ支持する第１絶縁体及び第２絶縁体と、平面視でこれら電極同士の前記対向面の外周領域に設けられ、第１電極及び第２電極を一定の距離だけ離間させる一対の側壁と、からなるセルを備え、セル内には流体が流れるとともに、第１絶縁体或いは第２絶縁体には、溝或いは穴が設けられる。この溝或いは穴により、プラズマ発生体の第１絶縁体或いは第２絶縁体に発生する熱応力が、第１絶縁体或いは第２絶縁体に溝或いは穴が形成されていない場合に比べて低減される。これは、溝或いは穴が設けられていることから、第１絶縁体或いは第２絶縁体に生じた熱応力による変形が溝或いは穴により緩和されることによる。これにより、セルの短部等の内壁面の角部を起点として第１絶縁体或いは第２絶縁体にクラックが発生することが抑制でき、プラズマ発生体が破損する可能性を低減できる。これにより、セル内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を良好に反応、分解させて浄化することができる。

本発明のプラズマ発生体について説明する。図１（ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ方向から見た側面図である。図２（ａ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図、図２（ｂ）は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ’線における断面図、図２（ｃ）は、図１（ｂ）のＤ−Ｄ’線における断面図である。図３は、図１におけるプラズマ発生体の斜視図の一例である。これらの図において、１は第１電極、２は第２電極、３は第１絶縁体、４は第２絶縁体、５は側壁、６はセル、７は溝、９は外部端子である。

本発明のプラズマ発生体は、平板状の第１電極１と、第１電極１上に対向して配置される平板状の第２電極２と、平面視でこれら電極１、２同士の対向面の外周領域に設けられ、第１電極１及び第２電極２を一定の距離だけ離間させて支持する一対の側壁５と、からなるセル６を備え、セル６内には流体が流れるとともに、側壁５に、溝７が設けられている。

また、第１絶縁体３は、第１電極１の支持体であり、第２絶縁体４は、第２電極２の支持体である。

第１絶縁体３および第２絶縁体４は、例えば、セラミックスから成る場合、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、コーディエライト等の電気絶縁材料から成る。第１絶縁体３および第２絶縁体４が、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、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や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セラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、次に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１５００〜１８００℃）で焼成することによって製作される。

第１電極１および第２電極２は、後述するセル６内にプラズマ場を発生させるための電極として機能する。第１電極１および第２電極２は、それぞれの支持体である第１絶縁体３および第２絶縁体４の表面または内部に被着形成されており、一定の距離だけ離間して互いに対向するように配設されている。なお、第１電極１および第２電極２は、第１絶縁体３、第２絶縁体４の外表面まで導出されており、後述する外部端子９に電気的に接続される。第１電極１および第２電極２は、タングステンやモリブデン、銅、銀等の金属粉末メタライズからなり、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いて、第１絶縁体３および第２絶縁体４用のセラミックグリーンシートの所定の位置に、第１電極１および第２電極２用のメタライズペーストを印刷塗布し、第１絶縁体３および第２絶縁体４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第１絶縁体３および第２絶縁体４の所定のパターンに形成することができる。なお、メタライズペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダー、有機溶剤、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、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で製作される。そしてセラミックグリーンシート同士の焼結挙動のミスマッチングによる第１絶縁体３や第２絶縁体４の反りの抑制、あるいは焼結後の絶縁基板との接合強度向上などの目的で、ガラスや金属酸化物などの粉末を添加することにより、メタライズの焼結挙動や、絶縁基板との接合界面状態のコントロールをしても良い。

なお、図２に示すように、第１電極１および第２電極２は、第１絶縁体３および第２絶縁体４の内部に形成していると、第１電極１および第２電極２がセル６内を通過する流体に直接接触しにくくなるので、この流体により第１電極１および第２電極２が腐食し、プラズマ場の強度の低下を抑制することができるため好ましい。そして、第１或いは第２絶縁体３，４が例えば酸化アルミニウム質焼結体、コーディエライトからなる場合は、それぞれの絶縁体の表面から第１或いは第２電極１，２までの最短距離が１００μｍ以上となる位置に形成しておくことが好ましい。

また、第１電極１および第２電極２が第１絶縁体３および第２絶縁体４の表面に形成される場合には、これら電極の露出する表面には、ニッケルや金等の耐蝕性に優れる金属を被着しておくことが好ましい。また、プラズマ発生体が高温下の環境にて使用される場合は、熱により金属同士の拡散が行われやすくなることから、ニッケルや金等の耐蝕性に優れる金属を単層で被着しておいても構わない。例えば、ニッケルめっき層と金めっき層とを順次被着している場合、熱によりニッケルが金めっき層内部の粒界に沿って、金めっき層の表面まで拡散してしまう。このような拡散が生じた場合、その領域によって拡散の度合い、金属原子濃度が一様でないため、各領域における導電特性にばらつきが生じてしまい、プラズマ場の強度が低下する可能性やプラズマ場の強度がばらつく可能性がある。このため、プラズマ発生体を高温下の環境にて使用する場合は、第１電極１および第２電極２の露出する表面に金めっき層のみを０．１〜１０μｍ程度被着させておいても構わない。

また、第１電極１と第２電極２との間隔は、必要とするプラズマ場の強度や第１電極１および第２電極２に印加する電圧等によって適宜決定される。例えば、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭや酸化成分等の流体を反応、分解して、浄化するプラズマ発生体における第１電極１と第２電極２との間隔は、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度が好ましい。

側壁５は、第１絶縁体３および第４絶縁体４の外周部に設けられ、第１絶縁体３と第２絶縁体４とを支持することにより、第１電極１と第２電極２との間に一定の間隔を形成する。そして、第１絶縁体３と第２絶縁体４と側壁５とにより、流体が流れる領域となるセル６が形成される。

側壁５は、例えば、セラミックスから成る場合、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成る。側壁５が、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、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や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セラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、次に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１５００〜１８００℃）で焼成することによって製作される。

第１絶縁体３、第２絶縁体４、側壁５の少なくともいずれか一つの外表面には、外部端子９が被着形成されている。外部端子９は、外部電源から第１電極１および第２電極２に電圧を印加するための導電路として機能し、第１絶縁体３、第２絶縁体４、側壁５の少なくともいずれか一つの外表面に導出された第１電極１および第２電極２のそれぞれに電気的に接続されている。外部端子９は、タングステンやモリブデン、銅、銀等の金属粉末メタライズからなり、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いて、第１絶縁体３、第２絶縁体４、側壁５用のセラミックグリーンシートの所定の位置に外部端子７用のメタライズペーストを印刷塗布し、第１絶縁体３、第２絶縁体４、側壁５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プラズマ発生体の所定の位置に形成することができる。外部端子９用のメタライズペーストは、第１電極１および第２電極２用のメタライズペーストと同様にして作製されるが、有機バインダーや有機溶剤の量により印刷に適した粘度に調製される。

なお、外部端子９の露出する表面には、ニッケルや金等の耐蝕性に優れる金属を被着しておくことが好ましい。なお、外部端子９が酸化腐食するのを防止するとともに、外部端子７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被着されていることが好ましい。なお、外部端子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、ニッケルや金等の耐蝕性に優れる金属を単層で被着しておいても構わない。

そして、外部電源の電源端子を圧接や接合等の手段により外部端子９に電気的に接続し、外部端子９を通して第１電極１と第２電極２とに電圧を印加すると、第１電極１と第２電極２との対向面（平面視で第１電極１と第２電極２とが重畳する領域）の間にプラズマ場を発生させることができる。これにより、プラズマ発生体の一方側面から他方側面にかけて形成されたセル６内を通過する流体は、第１電極１と第２電極２との間のプラズマ場を通過することとなるので、反応、分解して、浄化される。例えば、ＮＯ_Ｘ（窒素酸化物）は、例えば下記の反応（１）および（２）により分解して、Ｎ_２およびＯ_２が生成されて浄化される。

２ＮＯ_２ → ２ＮＯ＋Ｏ_２・・・・・・・・・・・（１）
２ＮＯ＋Ｏ_２ → Ｎ_２＋２Ｏ_２・・・・・・・・・・（２）
なお、第１電極１と第２電極２との間にプラズマ場を発生させるために、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、必要とされるプラズマ場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ＰＭや酸化成分等の流体を反応、分解して、浄化するプラズマ発生体において印加される交流電圧およびその周波数は、例えば、１ｋＶ〜１００ｋＶ、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚである。

そして、本発明においては、側壁５に溝７が設けられている。この溝７により、プラズマ発生体の側壁５に発生する熱応力が、側壁５に溝７が形成されていない場合に比べて低減される。これは、溝７が設けられていることから、側壁５に生じた熱応力による変形が溝７により緩和されることによる。これにより、第１電極１あるいは第２電極２と側壁５とで構成される内壁面の角部を起点として側壁５にクラックが発生することが抑制でき、プラズマ発生体が破損する可能性を低減できる。これにより、セル６内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を良好に反応、分解させて浄化することができる。

また、図４に示すように、溝７の代わりに、穴８を設けても構わない。なお、図４（ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す平面図であり、図４は、図４（ａ）のＥ−Ｅ’線における断面図、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＦ−Ｆ’線における断面図である。穴８における場合においても、上述の溝７の場合と同様に第１電極１あるいは第２電極２と側壁５とで構成される内壁面の角部を起点として側壁５にクラックが発生することが抑制でき、プラズマ発生体が破損する可能性を低減できる。これにより、セル６内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を良好に反応、分解させて浄化することができる。なお、溝７とは、側壁５の外側面に形成されたものであり、穴８とは、側壁５の外側面よりも内側、すなわち、側壁５の外側面とセル６との間の領域に形成されたものをいう。

このような溝７或いは８は、側壁５用のセラミックグリーンシートの必要とする領域に溝７或いは穴８用の貫通孔を、金型やパンチングによる打ち抜き方法またはレーザ加工等の加工方法により形成しておくことにより、プラズマ発生体の側壁５の所定の領域に形成することができる。

なお、溝或いは穴は、側壁５に限って形成されるものではなく、第１絶縁体３および第２絶縁体４のうち側壁５に積層された領域に設けても構わない。この場合、第１絶縁体３または第２絶縁体４に溝或いは穴を設ける場合は、第１絶縁体３用のセラミックグリーンシートまたは第２絶縁体４用のセラミックグリーンシートに上述と同様の方法を用いることにより、容易に形成することができる。さらに、側壁５に形成された溝７或いは穴８と、絶縁体に形成された溝或いは穴とを連接してもよいことは言うまでもない。このような溝或いは穴用の貫通孔は、側壁５用のセラミックグリーンシートを第１絶縁体３用のセラミックグリーンシートまたは第２絶縁体４用のセラミックグリーンシートと積層した後に、上述と同様の方法を採用することにより容易に形成することができる。

また、図５、図６に示すように、セル６が上下方向に複数積層されていることが好ましい。なお、図５、図６は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す断面図である。セル５が複数積層されているとは、流体が流れる領域であるセル６が上下方向に複数形成されていることを示している。なお、図５、図６に示したように、セル６を複数積層させる場合、第１電極および第２電極２は、交互に対向して上下方向に配設される。これにより、それぞれのセル６内でプラズマ場を発生させることで、それぞれのセル６内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を反応、分解させて浄化することができ、効率良く流体を浄化することができる。

また、溝或いは穴は、例えば、プラズマ発生体のセル６よりも外側の領域を、プラズマ発生体の上面から下面にかけて、すなわち第１絶縁体３から側壁５を超えてさらに第２絶縁体４まで貫通していることが好ましい。これにより、プラズマ発生体の外表面に露出する面積を広くできるとともに、溝７或いは穴８において気体が循環しやすくなる。このため、プラズマ発生体の熱を効率良く放散することでプラズマ発生体が高温化することを抑制し、プラズマ発生体が破損する可能性を低減することができる。

このような溝７或いは穴８用の貫通孔は、金型やパンチングによる打ち抜き方法またはレーザ加工等の加工方法により、第１絶縁体３用のセラミックグリーンシートと、第２絶縁体４用のセラミックグリーンシートと、側壁５用のセラミックグリーンシートとのそれぞれに貫通孔を形成しておき、これらの貫通孔のそれぞれが重なるようにしてこれらのセラミックグリーンシートを積層することで、プラズマ発生体の所定の領域に形成することができる。また、溝７或いは穴８用の貫通孔は、第１絶縁体３用のセラミックグリーンシートと、第２絶縁体４用のセラミックグリーンシートと、側壁５用のセラミックグリーンシートとを積層してセラミックグリーンシート積層体を形成した後に、このセラミックグリーンシート積層体に金型やパンチングによる打ち抜き方法またはレーザ加工等の加工方法により形成しても良い。この場合は、セラミックグリーンシート積層体の厚み等により形成できる厚みには制限があるが、溝７或いは穴８用の貫通孔を一括して効率良く形成することができるとともに、積層ずれ等による溝７或いは穴８がずれるのを抑制することができる。

また、溝７或いは穴８は、その延在方向に直交する断面における形状が、実質的に角部のない形状或いは、角部に面取りが成された形状であることが好ましい。実質的に角部のない形状或いは、角部に面取りが成された形状とは、平面視における溝７或いは穴８の内周面の形状が円弧状や、それぞれの角部の角度が９０°以上の鈍角からなるである形状であることをいう。このことにより、熱応力が角部に集中することが抑制できる。これにより、プラズマ発生体に生じた熱応力により、溝７或いは穴８の角部やその周辺からクラックが発生する可能性を低減できる。

また、図７、８に示すように、溝７或いは穴８は、その内周面に導体１０が形成されており、導体１０は、第１電極１または第２電極２に電気的に接続されていることが好ましい。図７は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す断面図である。図８（ａ）は、図７のＧ−Ｇ’線における断面図であり、（ｂ）は、図７のＨ−Ｈ’線における断面図であり、（ｃ）は、図７のＩ−Ｉ’線における断面図である。このことにより、プラズマ発生体全体の抵抗値を低減することができるので、溶断破壊により断線する可能性を低減することができ、セル６内にプラズマ場を良好に発生させることができる。

また、溝７或いは穴８は、その内周面に導体１０が被着されていることから、金属からなる導体１０により溝７或いは穴８に接する側壁５の機械的強度が強くなり、熱応力が集中したとしても、プラズマ発生体が破損する可能性を低減することができる。これにより、セル６内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を良好に反応、分解させて浄化することができる。

このような導体１０は、タングステンやモリブデン、銅、銀等の金属粉末メタライズからなる。まず、第１絶縁体３、第２絶縁体４、側壁５用のセラミックグリーンシートに形成された溝７或いは穴８用の貫通孔の内周面に導体１０用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等の印刷手段により印刷塗布しておく。そして、導体１０用のメタライズペーストは、第１電極１または第２電極２用のメタライズペーストと接続するように形成しておく。そして、第１絶縁体３、第２絶縁体４、側壁部５用のセラミックグリーンシートと同時に焼成することにより、導体１０は、溝７或いは穴８の内周面に被着形成されるとともに、第１電極１または第２電極２とに電気的に接続される。なお、導体１０用のメタライズペーストは、第１電極１、第２電極２、外部端子９用のメタライズペーストと同様にして作製されるが、有機バインダーや有機溶剤の量により溝７或いは穴８用の貫通孔への印刷に適した粘度に調製される。

また、第１電極１及び第２電極２は、それぞれ第１絶縁体３及び第２絶縁体４により支持されているととともに、第１絶縁体３、第２絶縁体４、側壁５が、同一材料からなることが好ましい。このことから、これら各部材の熱特性を同一のものとできる。すなわち、これら部材間の熱膨張率の差が小さい、或いは熱膨張率が等しくなるので、これら各部材間に熱応力が発生することを抑制し、セルが熱により変形することを抑制できる。

本発明のプラズマ発生体の製造方法は、第１電極１及び第２電極２がそれぞれ第１絶縁体３及び第２絶縁体４により支持されているととともに、第１絶縁体３、第２絶縁体４、側壁５が、セラミックグリーンシートを同時焼成することにより形成され、第１電極１及び第２電極２が、メタライズペーストを前記セラミックグリーンシートと同時に焼成することにより形成されている。このことから、プラズマ発生体を構成するセラミックスやメタライズが焼結により強固に一体化し、長期間の使用や高温環境下での使用においても、熱応力に対して耐久性に優れたものとすることができる。

また、流体がセル５内を通過する際に接触する第１絶縁体３、第２絶縁体４、側壁５が耐蝕性に優れたセラミックスからなることから、ＰＭや酸化成分等の流体によりプラズマ発生体が腐食する可能性を低減したものとすることができる。これにより、セル内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を長期間にわたって安定して反応、分解させて良好に浄化することができる。

そして、本発明のプラズマ発生体は、供給部と排出部と外部電源とを備えた反応装置に取り付けられる。すなわち、反応装置は、プラズマ発生体と、反応、分解して浄化する流体をプラズマ発生体のセル６内に供給する供給部と、浄化した流体を排出する排出部と、プラズマ発生体の第１電極１および第２電極２に電圧を印加するための外部電源とを備えている。これにより、ＰＭや酸化性成分等の流体を良好に浄化することができる。

なお、反応装置にプラズマ発生体以外の排気ガスの浄化機構を取り付けておいて良い。例えば、プラズマ発生体の前後にフィルターや触媒を付着しても良く、これにより排気ガス中のＰＭや酸化成分等の流体の排出をさらに低減させることができる。このようなフィルターとして、セラミック製のＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）等があり、触媒として白金等を用いることができる。

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浄化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プラズマ発生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プラズマ発生体および反応装置等に適用することができる。また、プラズマ反応によりセル８内を通過する流体を反応または分解させるためのプラズマ発生体およびその反応装置に適用することが可能である。また、図９に示すように、穴８は、プラズマ発生体の表面に露出しておらず、プラズマ発生体の内部に設けられているものであっても構わない。また、溝７或いは穴８は、その両方をプラズマ発生体に設けたものであっても構わない。

（ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ方向から見た側面図である。 （ａ）は、図１（ａ）のプラズマ発生体のＢ−Ｂ’線における断面図、（ｂ）は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ’線における断面図、（ｃ）は、図１（ｂ）のＤ−Ｄ’線における断面図である。 本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ’線における断面図、（ｃ）は（ｂ）のＦ−Ｆ’線における断面図である。 本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す断面図である。 （ａ）は、図７のＧ−Ｇ’線における断面図であり、（ｂ）は、図７のＨ−Ｈ’線における断面図であり、（ｃ）は、図７のＩ−Ｉ’線における断面図である。 （ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＪ−Ｊ’線における断面図、（ｃ）は（ｂ）のＫ−Ｋ’線における断面図である。

符号の説明

１・・・第１電極
２・・・第２電極
３・・・第１絶縁体
４・・・第２絶縁体
５・・・側壁
６・・・セル
７・・・溝
８・・・穴
９・・・外部端子
１０・・・導体

Claims (8)

1. 平板状の第１電極と、
   該第１電極上に対向して配置される平板状の第２電極と、
   平面視でこれら電極同士の前記対向面の外周領域に設けられ、前記第１電極及び第２電極を一定の距離だけ離間させて支持する一対の側壁と、からなるセルを備え、
   前記セル内には流体が流れるとともに、前記側壁に、溝或いは穴が設けられたプラズマ発生体。
2. 前記セルが、上下方向に複数積層されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生体。
3. 前記溝或いは穴は、上下方向に沿って貫通していることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載のプラズマ発生体。
4. 前記溝或いは穴は、その延在方向に直交する断面の形状が、実質的に角部のない形状或いは、角部に面取りが成された形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプラズマ発生体。
5. 前記溝或いは穴は、その内周面に導体が被着されており、該導体は、前記第１電極または前記第２電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のプラズマ発生体。
6. 前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ第１絶縁体及び第２絶縁体により支持されているととともに、前記第１絶縁体、前記第２絶縁体、前記側壁が、同一材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のプラズマ発生体。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のプラズマ発生体を製造するための方法であって、前記第１電極及び前記第２電極はそれぞれ第１絶縁体及び第２絶縁体により支持されているととともに、
   前記第１絶縁体、前記第２絶縁体、前記側壁が、セラミックグリーンシートを同時焼成することにより形成され、前記第１電極及び第２電極が、メタライズペーストを前記セラミックグリーンシートと同時に焼成することにより形成されることを特徴とするプラズマ発生体の製造方法。
8. 平板状の第１電極と、
   該第１電極上に対向して配置される平板状の第２電極と、
   前記第１電極及び前記第２電極をそれぞれ支持する第１絶縁体及び第２絶縁体と、
   平面視でこれら電極同士の前記対向面の外周領域に設けられ、前記第１電極及び第２電極を一定の距離だけ離間させる一対の側壁と、からなるセルを備え、
   前記セル内には流体が流れるとともに、前記第１絶縁体或いは第２絶縁体には、溝或いは穴が設けられたプラズマ発生体。

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