JP2009107883A - プラズマ発生体およびプラズマ発生装置 - Google Patents

プラズマ発生体およびプラズマ発生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 稼動時の熱に起因する熱応力が印加されてクラックが発生しにくいプラズマ発生体を提供することにある。また、このようなプラズマ発生体をもちいたプラズマ発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ発生体は、第１電極１及び第１電極１を支持する第１絶縁部３と、第１電極１上に対向して配置される第２電極２及び第２電極２を支持する第２絶縁部４と、第１絶縁部３と第２絶縁部４のそれぞれの一方端が接合される第１側部５とを備え、第１絶縁部３と第１側部５とにより構成される内部空間Ｓの角を第１絶縁部３と第１側部５との接合部に沿って結んだ第１の線分が、非直線部を有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、流体を効率良く処理できるプラズマ発生体に関するものである。また、プラズマ発生体を用いたプラズマ発生装置に関するものである。
一般家庭で使用されている湯沸かし器の不完全燃焼時に排出されるＣＯガスや、焼却炉ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンからの排ガス等の流体中には、ＣＯ、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等が含まれている。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ＣＯやＰＭ等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装置は、間に空間を介在して対向する一対の電極と、これら電極をそれぞれ支持する一対の絶縁部と、一対の絶縁部同士を固定する一対の側部とを有している。そして、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上述した流体を通過させることにより、流体を分解させるものである。
特開２００４−９２５８９号公報 特開２００５−９３１０７号公報
しかしながら、上述したプラズマ発生装置を稼動した際、電極等から発生した熱がプラズマ発生装置に蓄積されていくことによりプラズマ発生装置が高温になることがある。プラズマ発生装置の温度上昇により、プラズマ発生装置の絶縁部や側部に大きな熱応力がかかってしまう。そして、この熱応力が、絶縁部にクラックを発生させることが懸念される。特に、電極が外部端子に接続されている側の側部や絶縁部で構成される角部近傍は、他の部位に比較してクラックが入りやすい。その結果、プラズマ発生装置が破損すると、電極間にプラズマ場が良好に発生しなくなり、空間内を通過する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、上記想定に鑑み案出されたもので、その目的は、稼動時の熱に起因する熱応力が印加されてクラックが発生しにくいプラズマ発生体を提供することにある。また、このようなプラズマ発生体をもちいたプラズマ発生装置を提供することにある。
本発明のプラズマ発生体は、第１電極及び該第１電極を支持する第１絶縁部と、前記第１電極に対向して配置される第２電極及び該第２電極を支持する第２絶縁部と、前記第１絶縁部と前記第２絶縁部のそれぞれの一方端が接合される第１側部と、を備え、前記第１絶縁部と前記第１側部とにより構成される内部空間の角を、前記第１絶縁部と前記第１側部の接合部に沿って結んだ第１の線分が、非直線部を有する。
また、好ましくは、前記第１の線分の前記非直線部は、単数若しくは複数の屈曲部、或いは単数若しくは複数の湾曲部、或いはこれらの組み合わせからなる。
また、好ましくは、前記第２絶縁部と前記第１側部とにより構成される内部空間の角を前記第２絶縁部と前記第１側部との接合部に沿って結んだ第２の線分と、前記第１の線分とは、平面視でずれている。
本発明のプラズマ発生体は、本発明のプラズマ発生体と、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記第１絶縁部及び前記第２絶縁部並びに前記第１側部により囲まれた空間内を、流体が流れるとともに、電圧印加手段により、前記空間内にプラズマを発生させる。
また、好ましくは、前記流体が酸素であり、前記空間に酸素を流入させることにより、オゾンを発生させる。
また、好ましくは、前記流体が排ガスであり、前記空間に前記排ガスを流入させることにより、排ガスを浄化する。
本発明のプラズマ発生体は、第１電極及び第１電極を支持する第１絶縁部と、第１電極に対向して第１電極上に配置される第２電極及び第２電極を支持する第２絶縁部と、第１絶縁部と第２絶縁部のそれぞれの一方端が接合される第１側部とを備え、第１絶縁部と第１側部とにより構成される内部空間の角を、第１絶縁部と第１側部との接合部に沿って結んだ第１の線分が非直線部を有する。これにより、第１の線分が一の直線のみからなる場合と比較して、プラズマ発生体の第１絶縁部あるいは第１側部にかかる応力集中が抑制される。このため、プラズマ発生体にクラック等が発生する可能性を低減することができる。
また、好ましくは、第１の線分の非直線部は、単数若しくは複数の屈曲部、或いは単数若しくは複数の湾曲部、或いはこれらの組み合わせからなる。これにより、応力は屈曲部あるいは湾曲部によって分散されるので、プラズマ発生体にクラック等が発生する可能性を低減することができる。
また、好ましくは、第２絶縁部と第１側部とにより構成される内部空間の角を第２絶縁部と第１側部との接合部に沿って結んだ第２の線分と、第１の線分とは、平面視でずれている。これにより、これら角間の第１側部にかかる応力が低減され、第１側部にクラックが発生する可能性を低減することができる。
本発明のプラズマ発生装置は、本発明のプラズマ発生体と、第１電極と第２電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、第１絶縁部及び第２絶縁部並びに第１側部により囲まれた空間内を、流体が流れるとともに、電圧印加手段により、空間内にプラズマを発生させるものである。これにより、空間内を流れる流体をプラズマ反応により変化させることができる。
また、好ましくは、流体が酸素であり、空間に酸素を流入させることにより、オゾンを発生させるものである。これにより、プラズマ発生装置は、空間に流入された酸素をプラズマ反応によりオゾンに良好に変化させるオゾン発生装置として使用することができる。
また、好ましくは、流体が排ガスであり、空間に排ガスを流入させることにより、排ガスを浄化するものである。これにより、プラズマ発生装置は、例えば、炉あるいは内燃機関から発生し、空間に流入された排ガスをプラズマ反応により浄化させる排ガス処理装置として使用することができる。
本発明のプラズマ発生体について図を用いて説明する。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る。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’線における断面図である。図２（ｂ）は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ’線における断面図である。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絶縁部、４は第２絶縁部、５は第１側部、６は第２側部、７は外部端子、Ｓは空間である。
本発明のプラズマ発生体は、第１電極１及び第１電極１を支持する第１絶縁部３と、第１電極１上に対向して配置される第２電極２及び第２電極２を支持する第２絶縁部４と、第１絶縁部３と第２絶縁部４のそれぞれの一方端が接合される第１側部５とを備えている。
さらに、プラズマ発生体は、第１絶縁部３と第２絶縁部４のそれぞれの他方端が接合される第２側部６を備えている。第１側部５および第２側部６が、第１絶縁部３と第２絶縁部４のそれぞれの両端部を支持することにより、第１電極１と第２電極２との間に流体が流れる内部空間Ｓが形成される。
第１絶縁部３、第２絶縁部４、第１側部５、第２側部６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のうちの一或いは複数の材料から成る。第１絶縁部３、第２絶縁部４、第１側部５、第２側部６が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、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物を作製する。次に、この泥漿状物が、従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法、粉体加圧成形法、射出成形法等により、例えばシート状やブロック状に成形されて、プラズマ発生体用のセラミック生成形体が得られる。次に、これらのセラミック生成形体に適当な打ち抜き加工が施される。その際、これらのセラミック生成形体を複数枚積層する。なお、打ち抜き加工は、必要に応じて、積層後に行ってもよいし、打ち抜きを行った後に、打ち抜いたもの同士を積層してもよい。最後に、高温（約１５００〜１８００℃）で焼成することによって、第１絶縁部３、第２絶縁部４、第１側部５、第２側部６とが製作される。この場合、これらのセラミック生成形体はともに一体焼成されることから、第１絶縁部３、第２絶縁部４、第１側部５、第２側部６は一体化することとなる。
第１電極１および第２電極２は、これらの電極１，２同士の対向領域に位置する内部空間Ｓ内にプラズマ場を発生させるための一対の電極である。第１電極１および第２電極２は、プラズマ発生体の表面または内部、具体的には、第１絶縁部３や第２絶縁部４の表面または内部に配置されている。そして、第１電極１および第２電極２は、その主面が互いに一定の距離だけ離間して配設されている。なお、第１電極１および第２電極２は、プラズマ発生体の外表面、例えば第１側部５および第２側部６の外表面に形成された後述する一対の外部端子７に電気的に接続される。
第１電極１および第２電極２は、メタライズ金属層からなる場合、以下のように作製される。まず、タングステンやモリブデン、銅、銀等の金属粉末を含む従来周知のメタライズペーストを準備する。そして、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いて、プラズマ発生体用のセラミック生成形体の第１絶縁部３或いは第２絶縁部４となる所定の位置に、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塗布する。ここで所定の位置とは、例えば、第１絶縁部３或いは第２絶縁部４となるセラミック生成形体の内部や表面である。その後、これらのセラミック生成形体と同時に焼成することによって、第１電極１および第２電極２をプラズマ発生体の所定の位置、所定のパターンに形成することができる。
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絶縁部３および第２絶縁部４の内部に形成しているとよい。これにより、第１電極１および第２電極２が内部空間Ｓ内を通過する、例えば、酸化性の流体に直接接触しにくくなる。従って、第１電極１および第２電極２がこの流体により腐食されにくくなる。従って、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絶縁部３、第２絶縁部４が、例えばコージェライトからなる場合は、それぞれの絶縁部３，４の表面から第１電極１或いは第２電極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や第２電極２が第１絶縁部３および第２絶縁部４の表面に露出して形成される場合には、これらの電極１，２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単層あるいは複数層被着しておくことが好ましい。特に第１電極１および第２電極２が、酸化性の流体等に直接曝される場合は特に好ましい。
また、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いる場合、例えば、ニッケル層を形成せずに金層だけを被着している場合には、熱によりニッケルが金層内部の粒界に沿って、金層の表面まで拡散してしまうことがない。従って、領域ごとのニッケルの拡散のバラツキが生じにくいため、各領域における導電特性にばらつきが生じてにくくできる。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層のみを０．１〜１０μｍ程度、例えばめっき法等により被着させておくとよい。
また、本発明のプラズマ発生体をオゾン発生装置に用いる場合は、第１電極１と第２電極２との間隔は、０．７ｍｍ〜３．０ｍｍ程度とされる。また、本発明のプラズマ発生体を、ディーゼルエンジン等の排ガス処理装置に用いて、排ガス中のＰＭや酸化成分等の流体を反応させて分解する場合には、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とされる。但し、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変更してもよい。
一対の外部端子７は、プラズマ発生体の外表面、例えば、第１側部５および第２側部６の外表面にそれぞれ配置されている。一対の外部端子７は、第１電極１および第２電極２にそれぞれ電気的に接続され、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する。外部端子７は、第１電極１および第２電極２と同様の手法により作製できる。すなわち、外部端子７が、メタライズ金属層からなる場合、上述と同様に、メタライズペーストを、例えば、第１側部５および第２側部６なるセラミック生成形体の所定の位置に塗布し、その後、これらの側部５，６とともに焼成することにより得られる。
また、これらの外部端子７の露出する表面には、第１電極１および第２電極２の場合と同様に、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。
そして、外部電源の電源配線を外部端子７に接触させたり或いは接合させたりすることにより外部端子７に電気的に接続される。そして、電圧が、外部端子７を通して第１電極１と第２電極２との間に印加される。これにより第１電極１と第２電極２との対向領域（平面視で第１電極１と第２電極２とが重畳する領域）にプラズマ場を発生させることができる。
そして、プラズマ発生体の内部空間Ｓ内を通過する流体は、第１電極１と第２電極２との間の対向領域内のプラズマ場を通過することにより分解される。例えば、流体が排ガスである場合、ＮＯＸ（窒素酸化物）は、下記の反応（１）および（２）により分解して、Ｎ２およびＯ２が生成されて浄化される。
２ＮＯ２ → ２ＮＯ＋Ｏ２ ・・・・・・・・・・（１）
２ＮＯ＋Ｏ２ → Ｎ２＋２Ｏ２・・・・・・・・・（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の電圧としては、例えば、周波数の高い交流電圧が採用される。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ガス中のＰＭ等の酸化成分等の流体を反応させて分解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程度とされる。
そして、本発明において、第１絶縁部３と第１側部５とにより構成される内部空間Ｓの角を、第１絶縁部３と第１側部５との接合部に沿って結んだ第１の線分が、非直線部を有している。ここで、第１の線分とは、内部空間Ｓの一方の開口部側（例えば流体の入口）から他方の開口部側（例えば流体の出口）までの領域における第１絶縁部３の内部空間Ｓに面する内面と第１側部５の内部空間Ｓに面する内面との交線をいう。これにより、第１の線分が一の直線のみからなる場合と比較して、プラズマ発生体の第１絶縁部３あるいは第１側部５にかかる応力集中が抑制される。このため、プラズマ発生体にクラック等が発生する可能性を低減することができる。
このような第１の線分は、例えば、少なくとも第１絶縁部３に積層される側の第１側部５の内壁面を平面視で非直線部を有するように形成しておくことにより形成される。すなわち、上述の第１側部５に第１絶縁部３を積層することにより角が構成される。なお、このような第１側部５は、第１側部５となるセラミック生成形体の内壁面を、金型による打ち抜き加工或いはレーザ加工等の加工手段を用いて非直線部を有するように加工しておくことにより形成される。
なお、非直線部としては、屈曲部あるいは湾曲部を備えた非直線部が挙げられる。そして、第１の線分の非直線部は、単数若しくは複数の屈曲部、或いは単数若しくは複数の湾曲部、或いはこれらの組み合わせからなるものである。
このような第１の線分の具体例の１つとして、第１の線分が、その中央付近で内部空間Ｓ側に突出する湾曲部を有するものが挙げられる。このような第１の線分は、図２（ｃ）で示すように、平面視で第１側部５の内壁面が中央付近で内部空間Ｓ側に突出する湾曲部を有するように形成しておくことにより形成される。
また、第１の線分の他の具体例として、図４〜図６に示すように、第１の線分は、両端付近で内部空間Ｓ側に突出する湾曲部を有するものが挙げられる。このような第１の線分は、図５（ｃ）に示すように、平面視で第１側部５の内壁面が、両端付近が内部空間Ｓ側に突出するように、中央が内部空間Ｓ側から凹む湾曲部を有するように形成しておくことにより形成される。なお、図４（ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の他の一例を示す平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＥ方向から見た側面図である。図５（ａ）は、図４（ａ）のＦ−Ｆ’線における断面図である。図５（ｂ）は、図４（ｂ）のＧ−Ｇ’線における断面図である。図５（ｃ）は、図４（ｂ）のＨ−Ｈ’線における断面図である。図６は、図４におけるプラズマ発生体の斜視図の一例である。
第１の線分における非直線部は、部分的に有していてもよく、或いは図２（ｃ）や図５（ｃ）に示すように内部空間Ｓの一方の開口部側から他方の開口部側までの領域において漸次変化する形状であってもよい。この場合、角部からなる非直線部を有する場合と比較して、第１側部５によって局所的に流体の流れが阻害されることが抑制される。
また、第１の線分の他の具体例として、非直線部は、中央付近で内部空間Ｓ側に突出する、あるいは両端付近で内部空間Ｓ側に突出する屈曲部からなるものであっても構わない。なお、屈曲部とは、平面視で複数の直線が交わることにより形成される多角形状の角部を示す。このような屈曲部は、上述の湾曲部の場合と同様な方法により形成することができる。すなわち、図７、図８に示すように、平面視で第１側部５の内壁面が中央付近で内部空間Ｓ側に突出する、あるいは両端付近で内部空間Ｓ側に突出する屈曲部を有するように形成しておくことにより形成される。
また、湾曲部や屈曲部は、中央が両端よりも内部空間Ｓ側に突出する、あるいは両端が中央よりも内部空間Ｓ側に突出する場合に、曲線や角度が段階的に変化するものであっても構わない。
なお、非直線部が湾曲部を備える場合、すなわち第１側部５の内壁面が平面視で湾曲部を有することになるので、非直線部が屈曲部を備える場合と比較して、流体中に含まれる固形物が接触することにより第１側部５の内壁が欠ける可能性を低減することができる。また、内部空間Ｓ内を流れる流体が、阻害されにくい。
また、第２絶縁部４と第１側部５とにより構成される内部空間Ｓの角を第２絶縁部４と第１側部５との接合部に沿って結んだ第２の線分が、上述と同様に非直線部を有していても構わない。ここで、第２の線分とは、内部空間Ｓの一方の開口部側（例えば流体の入口）から他方の開口部側（例えば流体の出口）までの領域における第２絶縁部４の内部空間Ｓに面する内面と第１側部５の内部空間Ｓに面する内面との交線をいう。この場合、第１の線分が非直線部を有する場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、第２の線分が一の直線のみからなる場合と比較して、プラズマ発生体の第２絶縁部４あるいは第１側部５にかかる応力集中が抑制される。このため、プラズマ発生体にクラック等が発生する可能性を低減することができる。
このような第２の線分は、上述の第１の線分を形成する場合と同様な方法を用いることにより形成される。なお、第１側部５の内壁面が、第１絶縁部３に対して略垂直に形成される場合、第２の線分は、第１の線分とほぼ同様の形状を備えた線分として形成される。
また、第２の線分と、第１の線分とは、平面視でずれていることが好ましい。これにより、これら角間の第１側部にかかる応力が低減され、第１側部５にクラックが発生する可能性を低減することができる。
このような第１の線分および第２の線分は、第１側部５の第１絶縁部３側における内壁面の形状と、第１側部５の第２絶縁部４側における内壁面の形状とをそれぞれ異なるように形成しておくことにより形成される。例えば、第１側部５を複数層から形成しておけばよい。すなわち、第１側部５の第１絶縁部３側に位置するセラミック生成形体と、第１側部５の第２絶縁部４側に位置するセラミック生成形体とをそれぞれ準備し、これらの内壁面の形状がそれぞれ異なるように形成して加工しておくことにより、これらのセラミック生成形体を積層した際に、第１絶縁部３側と第２絶縁部４側とで第１側部５の内壁面の形状を異なったものとして形成される。なお、第１側部５は、３層以上の複数層からなるものであっても構わない。
また、図９、図１０に示すように、非直線部を複数備えていても構わない。なお、図９（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る。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＩ向から見た側面図である。図１０（ａ）は、図９（ａ）のＪ−Ｊ’線における断面図である。図１０（ｂ）は、図９（ｂ）のＫ−Ｋ’線における断面図である。図１０（ｃ）は、図９（ｂ）のＬ−Ｌ’線における断面図である。このように複数の非直線部を備える場合、内部空間Ｓ側に突出する複数の突出部と内部空間Ｓ側から凹む複数の凹み部が形成される。これにより、応力は複数の非直線部によって分散されるので、プラズマ発生体にクラック等が発生する可能性をより低減することができる。
また、隣接する突出部間の間隔（隣接する突出部の頂部間の距離）は、この突出部間に位置する凹み部の長さ（隣接する突出部の頂部間を結ぶ線分の中心から凹み部までの距離）よりも広くなしてあることが好ましい。これにより、内部空間Ｓ内を流れる流体に対して、内部空間Ｓ側から凹んだ部位において、第１側部５の狭小な部位による流体の流れの阻害が小さくてすみ、第１側部５の内壁面近傍におけるプラズマ反応が低下する可能性を低減することができる。
また、複数の屈曲部を有する場合、湾曲部を有する場合と比較して、多くの屈曲部を配設しやすい。これにより、応力は複数の非直線部によって分散しやすいので、プラズマ発生体にクラック等が発生する可能性をより低減することができる。
また、上述においては、第１絶縁部３と第１側部５とで構成される角を結んだ第１の線分、或いは第２絶縁部４と第１側部５とで構成される内部空間Ｓの角を、第２絶縁部４と第１側部５との接合部に沿って結んだ第２の線分について説明を行っているが、第１絶縁部３と第２側部６とで構成される内部空間Ｓの角を、第１絶縁部３と第２側部６との接合部に沿って結んだ第３の線分、或いは第２絶縁部４と第２側部６とで構成される内部空間Ｓの角を第２絶縁部４と第２側部６との接合部に沿って結んだ第４の線分についても、上述の場合と同様な構成としても構わない。この場合、第１の線分あるいは第２の線分と同様の効果を得ることができる。
また、図１１に示すように、第１側部５の内壁面と第２側部６の内壁面とが同じ高さ位置においては、同様の形状の非直線部を有するようにしても構わない。この場合、上述した第１の線分と、第３の線分とが実質的に一致しており、また、上述した第２の線分と、第４の線分とが実質的に一致していることとなる。
また、図１２〜図１４に示すように、複数の内部空間Ｓが形成されるようにしても構わない。なお、図１２（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１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＭ向から見た側面図である。図１３は、図２（ａ）のＮ−Ｎ’線における断面図である。図１４（ａ）は、図１２（ｂ）のＯ−Ｏ’線における断面図、図１４（ｂ）は、図１２（ｂ）のＰ−Ｐ’線における断面図、図１４（ｃ）は、図１２（ｂ）のＱ−Ｑ’線における断面図、図１４（ｄ）は、図１２（ｂ）のＲ−Ｒ’線における断面図である。これにより、各内部空間Ｓにおいて、流体を浄化させることができる。なお、第１電極１および第２電極２は、各内部空間Ｓを挟んで対向するように配置される。
また、第１電極１と第２電極２とに直流電圧を印加する場合は、該直流電圧が直流パルス電圧でもよい。例えば、周波数が、２００Hzから１KHzであればよい。これにより連続的に電界の力を受けて帯電粒子が、常に一方側の電極に集中的に衝突することが抑制できる。
次に本発明のプラズマ発生装置について説明する。本発明のプラズマ発生装置は、上述のプラズマ発生体のいずれかを用いている。さらにプラズマ発生体の第１電極１と第２電極２との間に電圧を印加する電圧印加手段を備えている。そして、第１絶縁部３及び第２絶縁部４並びに第１側部５により囲まれた内部空間Ｓ内を、流体が流れるとともに、電圧印加手段により、内部空間内にプラズマを発生させる。なお、電圧印加手段は、少なくとも外部電源と外部端子７に接続される電源配線とを備えている。外部電源は、交流電源、直流電源、直流パルス電源等が採用可能である。また、電源配線は、一対の外部端子７に対してそれぞれ接触或いは接合される。これにより、内部空間Ｓ内を流れる流体をプラズマ反応により変化させることができる。
このようなプラズマ発生装置は、具体的には、例えば、流体が酸素であり、プラズマ反応により、この酸素をオゾンに良好に変化させることができるオゾン発生装置に使用することができる。このようなオゾン発生装置は、例えば、図１５に示すように、上述のプラズマ発生体の対向領域である内部空間Ｓ内に、酸素を流入させる第１の流路９と、プラズマ発生体の第１電極１と、第２電極２とに接続され、これら電極１，２間に交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加するための外部端子７に接続される電源配線と、電源配線に接続される外部電源とを備えた電圧印加手段８と、プラズマ発生体の対向領域に位置する内部空間Ｓから排出されるオゾンを、対向領域に位置する内部空間Ｓ内から流出させる第２の流路１０とを備えているものが挙げられる。
或いは、このようなプラズマ発生装置は、例えば、流体が自動車、船舶、発電機等に使用されるエンジン等の内燃機関から排出される排ガスや焼却炉等から排出される排ガスであり、プラズマ反応によりこの排ガスを良好に浄化することができる排ガス処理装置に使用することができる。このような排ガス処理装置は、例えば、上述のプラズマ発生体の対向領域に位置する内部空間Ｓ内に、例えば内燃機関もしくは焼却炉からの排ガスを流入させる第１の流路９、プラズマ発生体の第１電極１と、第２電極２とに接続され、これら電極１，２間に交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加するための外部端子に接続される電圧印加手段８と、プラズマ発生体の対向領域に位置する内部空間Ｓから排出される被処理ガスを、対向領域に位置する内部空間Ｓ内から流出させる第２の流路１０とを備えているものが挙げられる。
また、上述のような排ガス処理装置としては、例えば、図１６に示すように、排ガスの発生源であるディーゼルエンジン等の内燃機関１２から延びる排気管（第１の流路９、第２の流路１０）中に上述のようなプラズマ発生体１１が取り付けられるものが挙げられる。そして、内燃機関１２からの排ガスが第１の流路９を介してプラズマ発生体１１に流入される。またプラズマ発生体１１から排出された浄化ガスが第２の流路１０を介して、マフラー１３に流入される。これにより、ディーゼルエンジン等の内燃機関１２から排出される排ガスは、マフラー１３から排出されるまでに、プラズマ発生体１１を通過して浄化される。
なお、上述の排ガス処理装置には、プラズマ発生体以外の排ガスの浄化機構を併設しておいて良い。例えば、プラズマ発生体１１の前後にフィルター１４や触媒を付着しても良く、これにより排ガス中の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１４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エンジン等の排ガスの浄化等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に適用しても良い。例えば、消臭、ダイオキシンの分解、花粉の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プラズマ発生体を備えた装置、流体処理装置等に適用することができる。
（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方向から見た側面図である。 （ａ）は、図４（ａ）のプラズマ発生体のＦ−Ｆ’線における断面図、（ｂ）は、図４（ｂ）のＧ−Ｇ’線における断面図、（ｃ）は、図４（ｂ）のＨ−Ｈ’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。 本発明のプラズマ発生体の第１側部における断面図である。 本発明のプラズマ発生体の第１側部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Ｉ方向から見た側面図である。 （ａ）は、図９（ａ）のプラズマ発生体のＪ−Ｊ’線における断面図、（ｂ）は、図９（ｂ）のＫ−Ｋ’線における断面図、（ｃ）は、図９（ｂ）のＬ−Ｌ’線における断面図である。 本発明のプラズマ発生体の第１側部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Ｍ方向から見た側面図である。 （ａ）は、図１２（ａ）のプラズマ発生体のＮ−Ｎ’線における断面図である。 （ａ）は、図１２（ｂ）のＯ−Ｏ’線における断面図、（ｂ）は、図１２（ｂ）のＰ−Ｐ’線における断面図、（ｃ）は、図１２（ｂ）のＱ−Ｑ’線における断面図、（ｄ）は、図１２（ｂ）のＲ−Ｒ’線における断面図である。 本発明の装置の実施の形態の一例を示す模式図である。 本発明の装置の実施の形態の一例を示す模式図である。
符号の説明
１・・・第１電極
２・・・第２電極
３・・・第１絶縁部
４・・・第２絶縁部
５・・・第１側部
６・・・第２側部
７・・・外部端子
８・・・外部電源
９・・・第１の流路
１０・・・第２の流路
１２・・・内燃機関
１３・・・マフラー
１４・・・フィルター
Ｓ・・・内部空間

Claims (6)

  1. 第１電極及び該第１電極を支持する第１絶縁部と、
    前記第１電極に対向して配置される第２電極及び該第２電極を支持する第２絶縁部と、
    前記第１絶縁部と前記第２絶縁部のそれぞれの一方端が接合される第１側部と、を備え、
    前記第１絶縁部と前記第１側部とにより構成される内部空間の角を前記第１絶縁部と前記第１側部との接合部に沿って結んだ第１の線分が、非直線部を有するプラズマ発生体。
  2. 前記第１の線分の前記非直線部は、単数若しくは複数の屈曲部、或いは単数若しくは複数の湾曲部、或いはこれらの組み合わせからなる請求項１に記載のプラズマ発生体。
  3. 前記第２絶縁部と前記第１側部とにより構成される内部空間の角を前記第２絶縁部と前記第１側部との接合部に沿って結んだ第２の線分と、前記第１の線分とは、平面視でずれている請求項２に記載のプラズマ発生体。
  4. 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と、
    前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
    前記第１絶縁部及び前記第２絶縁部並びに前記第１側部により囲まれた空間内を、流体が流れるとともに、
    電圧印加手段により、前記空間内にプラズマを発生させるプラズマ発生装置。
  5. 前記流体が酸素であり、前記空間に酸素を流入させることにより、オゾンを発生させる請求項４に記載のプラズマ発生装置。
  6. 前記流体が排ガスであり、前記空間に前記排ガスを流入させることにより、排ガスを浄化する請求項４に記載のプラズマ発生装置。
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