JP2017152341A - Control apparatus for plasma reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマリアクタに用いられる制御装置に関する。 The present invention relates to a control device used in a plasma reactor.
エンジン、とくにディーゼルエンジンから排出される排ガスには、CO(一酸化炭素)、HC(炭化水素)、NOx(窒素酸化物)およびPM(Particulate Matter:粒子状物質)などが含まれる。 Exhaust gas discharged from an engine, particularly a diesel engine, includes CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon), NOx (nitrogen oxide), PM (particulate matter), and the like.
排ガスに含まれるPMを除去する手法として、プラズマリアクタを用いて、排ガスに含まれるPMを除去する手法が提案されている。プラズマリアクタは、複数の電極パネルを備えている。電極パネルは、たとえば、誘電体に電極を内蔵した構成であり、複数の電極パネルは、排ガスの流れ方向と直交する方向に間隔を空けて対向配置される。プラズマリアクタ用電源装置から電極間に電圧が印加されると、誘電体バリア放電が生じて、電極パネル間に低温プラズマ(非平衡プラズマ)が発生し、電極パネル間を流れる排ガス中のPMが酸化により除去される。 As a technique for removing PM contained in exhaust gas, a technique for removing PM contained in exhaust gas using a plasma reactor has been proposed. The plasma reactor includes a plurality of electrode panels. The electrode panel has, for example, a configuration in which an electrode is built in a dielectric, and the plurality of electrode panels are arranged to face each other with a gap in a direction orthogonal to the flow direction of the exhaust gas. When a voltage is applied between the electrodes from the power supply device for the plasma reactor, dielectric barrier discharge occurs, low temperature plasma (non-equilibrium plasma) is generated between the electrode panels, and PM in the exhaust gas flowing between the electrode panels is oxidized. Is removed.
プラズマリアクタ用電源装置には、フライバック型昇圧トランスが備えられている。フライバック型昇圧トランスの一次コイルには、スイッチング素子が直列に接続され、その一次コイルとスイッチング素子との直列回路には、直流電源が接続されている。フライバック型昇圧トランスの二次コイルは、プラズマリアクタの電極に接続されている。 The plasma reactor power supply device includes a flyback step-up transformer. A switching element is connected in series to the primary coil of the flyback type step-up transformer, and a DC power source is connected to a series circuit of the primary coil and the switching element. The secondary coil of the flyback type step-up transformer is connected to the electrode of the plasma reactor.
スイッチング素子がオンされると、フライバック型昇圧トランスの一次コイルに電流が流れ、一次コイルにエネルギが蓄積される。その後、スイッチング素子がオフされると、一次コイルに蓄積されたエネルギが開放されて、一次コイルに起電力が生じ、フライバック型昇圧トランスの二次コイルに巻数比に応じた二次電圧が発生する。スイッチング素子のオン/オフが繰り返されることにより、二次電圧がパルス的に発生し、パルス波状に変化する二次電圧がプラズマリアクタの電極間に印加される。 When the switching element is turned on, a current flows through the primary coil of the flyback type step-up transformer, and energy is stored in the primary coil. After that, when the switching element is turned off, the energy accumulated in the primary coil is released, an electromotive force is generated in the primary coil, and a secondary voltage corresponding to the turn ratio is generated in the secondary coil of the flyback step-up transformer. To do. By repeatedly turning on / off the switching element, a secondary voltage is generated in a pulsed manner, and a secondary voltage that changes in a pulse waveform is applied between the electrodes of the plasma reactor.
プラズマリアクタにおける放電を制御するため、制御装置により、たとえば、排ガスに含まれるPMの量およびプラズマリアクタの電極に印加される電圧値が取得される。そして、制御装置により、排ガスに含まれるPMの量に応じた目標電圧値が設定され、プラズマリアクタの電極間に印加される電圧値が目標電圧値に一致するように、スイッチング素子のオン/オフが制御される。 In order to control the discharge in the plasma reactor, for example, the amount of PM contained in the exhaust gas and the voltage value applied to the electrode of the plasma reactor are acquired by the control device. Then, the control device sets a target voltage value corresponding to the amount of PM contained in the exhaust gas, and turns on / off the switching element so that the voltage value applied between the electrodes of the plasma reactor matches the target voltage value. Is controlled.
プラズマリアクタの電極に印加される電圧を検出する電圧センサを設けることにより、プラズマリアクタの電極に印加される電圧値を取得することができる。しかしながら、プラズマリアクタの電極間に印加される電圧は、数kV〜数十kVの高電圧であり、そのような高電圧を検出可能な電圧センサは、その生産が技術的に難しく、たとえ生産できたとしても、高価になり、量産に不向きである。 By providing a voltage sensor that detects a voltage applied to the electrode of the plasma reactor, a voltage value applied to the electrode of the plasma reactor can be acquired. However, the voltage applied between the electrodes of the plasma reactor is a high voltage of several kV to several tens of kV, and it is technically difficult to produce such a voltage sensor that can detect such a high voltage, even if it can be produced. Even so, it becomes expensive and unsuitable for mass production.
そこで、出願人は、プラズマリアクタの電極に印加される電流を検出する電流センサを設けて、電流センサによって検出される電流値の積算値(積算電流値)からプラズマリアクタの電極に印加される電圧値を推定により取得する手法を先に提案している。 Therefore, the applicant provides a current sensor for detecting the current applied to the electrode of the plasma reactor, and the voltage applied to the electrode of the plasma reactor from the integrated value (integrated current value) of the current value detected by the current sensor. A method to obtain the value by estimation has been proposed previously.
図6は、通常放電時にプラズマリアクタに印加される電流および電圧の波形を示すグラフである。図7は、異常放電時にプラズマリアクタに印加される電流および電圧の波形を示すグラフである。 FIG. 6 is a graph showing waveforms of current and voltage applied to the plasma reactor during normal discharge. FIG. 7 is a graph showing waveforms of current and voltage applied to the plasma reactor during abnormal discharge.
プラズマリアクタ用電源装置のスイッチング素子がオンからオフに切り替えられて、電極パネル間で放電が正常に生じた場合(通常放電時)、図6に示されるように、プラズマリアクタの電極に印加される電流および電圧が変化する。一方、電極パネルに割れなどの欠陥が生じているために、プラズマリアクタ用電源装置のスイッチング素子がオンからオフに切り替えられた際に、電極パネル間で異常放電が生じた場合(異常放電時)、図7に示されるように、プラズマリアクタの電極に印加される電流および電圧が変化する。 When the switching element of the power supply device for the plasma reactor is switched from on to off and the discharge is normally generated between the electrode panels (during normal discharge), the plasma reactor is applied to the electrode of the plasma reactor as shown in FIG. Current and voltage change. On the other hand, when an abnormal discharge occurs between the electrode panels when the switching element of the power supply device for the plasma reactor is switched from on to off due to a defect such as a crack in the electrode panel (during abnormal discharge) As shown in FIG. 7, the current and voltage applied to the electrodes of the plasma reactor change.
プラズマリアクタの電極に印加される電圧値の推定のための電流値の積算期間を電圧値が最大電圧値となるまでの間(電流値が正の値をとる間)とする構成では、図6および図7にハッチングを付して示されるように、通常放電時と異常放電時とで積算電流値がほぼ同じになる。そのため、プラズマリアクタの電極に印加される電圧を検出する電圧センサを設けた構成では、その検出される電圧値から異常放電を判定することができるのに対し、プラズマリアクタの電極に印加される電流を検出する電流センサを設けた構成では、積算電流値から異常放電を判定することができない。 In the configuration in which the integration period of the current value for estimating the voltage value applied to the electrode of the plasma reactor is set until the voltage value reaches the maximum voltage value (while the current value takes a positive value), FIG. As shown in FIG. 7 with hatching, the integrated current values are substantially the same during normal discharge and during abnormal discharge. Therefore, in the configuration provided with the voltage sensor for detecting the voltage applied to the electrode of the plasma reactor, abnormal discharge can be determined from the detected voltage value, whereas the current applied to the electrode of the plasma reactor In the configuration provided with the current sensor for detecting the abnormal discharge, the abnormal discharge cannot be determined from the integrated current value.
本発明の目的は、プラズマリアクタにおける異常放電の発生を判定できる、プラズマリアクタ用制御装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the control apparatus for plasma reactors which can determine generation | occurrence | production of abnormal discharge in a plasma reactor.
前記の目的を達成するため、本発明の一の局面に係るプラズマリアクタ用制御装置は、プラズマリアクタの電極に印加される印加電流の値を所定期間にわたって積算する電流積算手段と、所定期間における印加電流のピーク値を取得するピーク値取得手段と、電流積算手段による積算電流値が所定の積算異常判定値以上であるか、または、ピーク値取得手段によって取得されるピーク値が所定のピーク異常判定値以上である場合に、プラズマリアクタにおける異常放電の発生を判定する異常放電判定手段とを含む。 In order to achieve the above object, a control device for a plasma reactor according to one aspect of the present invention includes a current integrating unit that integrates a value of an applied current applied to an electrode of a plasma reactor over a predetermined period, and an application during a predetermined period. Peak value acquisition means for acquiring a peak value of current, and whether the integrated current value by the current integration means is greater than or equal to a predetermined integration abnormality determination value, or the peak value acquired by the peak value acquisition means is a predetermined peak abnormality determination And abnormal discharge determination means for determining occurrence of abnormal discharge in the plasma reactor when the value is equal to or greater than the value.
この構成によれば、プラズマリアクタの電極に印加される印加電流が検出されて、その電流の値が所定期間にわたって積算される。また、その所定期間における印加電流のピーク値が取得される。 According to this configuration, the applied current applied to the electrode of the plasma reactor is detected, and the value of the current is integrated over a predetermined period. Further, the peak value of the applied current during the predetermined period is acquired.
積算電流値が所定の積算異常判定値以上であるか、または、ピーク値が所定のピーク異常判定値以上であるか、その少なくとも一方が成立する場合、プラズマリアクタに異常放電が生じたと判定される。具体的には、プラズマリアクタでの異常放電の発生により、通常放電時とは異なる積算電流値が得られ、その積算電流値が積算異常判定値以上である場合、その異常放電の発生が判定される。また、プラズマリアクタで異常放電が発生したにもかかわらず、積算電流値が通常放電時の積算電流値とほぼ変わらずに積算異常判定値未満であっても、異常放電により電極に流れる印加電流のピーク値がピーク異常判定値を超えた場合、その異常放電の発生が判定される。 If the integrated current value is equal to or greater than a predetermined accumulated abnormality determination value, or the peak value is equal to or greater than a predetermined peak abnormality determination value, or at least one of them is established, it is determined that an abnormal discharge has occurred in the plasma reactor. . Specifically, when an abnormal discharge occurs in the plasma reactor, an integrated current value different from that during normal discharge is obtained, and when the integrated current value is equal to or greater than the integrated abnormality determination value, the occurrence of the abnormal discharge is determined. The Even if an abnormal discharge occurs in the plasma reactor, even if the integrated current value is almost the same as the integrated current value during normal discharge and less than the integrated abnormality determination value, the applied current flowing to the electrode due to the abnormal discharge When the peak value exceeds the peak abnormality determination value, the occurrence of the abnormal discharge is determined.
よって、プラズマリアクタの電極に印加される電圧を検出する電圧センサを設けなくても、プラズマリアクタで異常放電が発生した場合に、その異常放電の発生を判定することができる。 Therefore, even when an abnormal discharge occurs in the plasma reactor, it is possible to determine the occurrence of the abnormal discharge without providing a voltage sensor for detecting the voltage applied to the electrode of the plasma reactor.
印加電流のピーク値に代えて、印加電流の時間変化率が取得されてもよい。プラズマリアクタで異常放電が発生すると、プラズマリアクタの電極に流れる印加電流が急峻に変化する。とくに、印加電流がピーク値に達する直前の時間変化率が通常放電時と大きく異なる。そこで、印加電流の時間変化率が所定の変化率異常判定値を超えた場合、異常放電の発生が判定されてもよい。 Instead of the peak value of the applied current, the time change rate of the applied current may be acquired. When abnormal discharge occurs in the plasma reactor, the applied current flowing through the electrodes of the plasma reactor changes sharply. In particular, the time change rate immediately before the applied current reaches the peak value is greatly different from that during normal discharge. Therefore, when the time change rate of the applied current exceeds a predetermined change rate abnormality determination value, the occurrence of abnormal discharge may be determined.
すなわち、本発明の他の局面に係るプラズマリアクタ用制御装置は、プラズマリアクタの電極に印加される印加電流の値を所定期間にわたって積算する電流積算手段と、所定期間における印加電流の時間変化率を取得する変化率取得手段と、電流積算手段による積算電流値が所定の積算異常判定値以上であるか、または、変化率取得手段によって取得される時間変化率が所定の変化率異常判定値以上である場合に、プラズマリアクタにおける異常放電の発生を判定する異常放電判定手段とを含む。 That is, a control device for a plasma reactor according to another aspect of the present invention includes a current integrating unit that integrates a value of an applied current applied to an electrode of a plasma reactor over a predetermined period, and a time change rate of the applied current in a predetermined period. The change rate acquisition means to acquire and the integrated current value by the current integration means are greater than or equal to a predetermined integration abnormality determination value, or the time change rate acquired by the change rate acquisition means is greater than or equal to a predetermined change rate abnormality determination value In some cases, it includes abnormal discharge determination means for determining occurrence of abnormal discharge in the plasma reactor.
この構成によっても、プラズマリアクタの電極に印加される電圧を検出する電圧センサを設けなくても、プラズマリアクタで異常放電が発生した場合に、その異常放電の発生を判定することができる。 Also with this configuration, when an abnormal discharge occurs in the plasma reactor, it is possible to determine the occurrence of the abnormal discharge without providing a voltage sensor for detecting the voltage applied to the electrode of the plasma reactor.
本発明によれば、プラズマリアクタの電極に印加される電圧を検出する電圧センサを設けなくても、プラズマリアクタで異常放電が発生した場合に、その異常放電の発生を判定することができる。 According to the present invention, when an abnormal discharge occurs in the plasma reactor, it is possible to determine the occurrence of the abnormal discharge without providing a voltage sensor for detecting the voltage applied to the electrode of the plasma reactor.
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<プラズマリアクタ>
図1は、プラズマリアクタ1の構成を図解的に示す断面図である。
<Plasma reactor>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the plasma reactor 1.
プラズマリアクタ1は、たとえば、車両のエンジン(図示せず)から排出される排ガスに含まれるPMを除去するために、エキゾーストパイプなどの排気管2の途中部に介装される。
The plasma reactor 1 is interposed in the middle of an
プラズマリアクタ1には、放電電極3,4が備えられている。放電電極3,4は、それぞれ排ガスの流れに沿う方向に延び、互いに間隔を空けて平行をなして交互に配置されている。放電電極3,4の材料としては、タングステンを例示することができる。また、放電電極3,4は、たとえば、それぞれ四角板状の誘電体5に内蔵されることにより、誘電体5とともに電極パネル6を構成している。電極パネル6間には、排ガスが流通可能な間隔が空けられている。誘電体5の材料としては、Al2O3(アルミナ)を例示することができる。
The plasma reactor 1 is provided with
放電電極3,4間には、プラズマリアクタ用電源装置7から出力されるパルス波状の高電圧が印加される。プラズマリアクタ用電源装置7の出力電圧が放電電極3,4間に印加されることにより、電極パネル6間に誘電体バリア放電が生じ、その誘電体バリア放電によるプラズマが発生する。プラズマの発生により、電極パネル6間を流通する排ガスに含まれるPMが酸化(燃焼)されて除去される。
A high voltage in the form of a pulse wave output from the plasma reactor
<プラズマリアクタ用電源装置>
図2は、プラズマリアクタ用電源装置7の構成を示す回路図である。
<Power supply for plasma reactor>
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the plasma reactor
プラズマリアクタ用電源装置7は、フライバック型昇圧トランス11、通電制御用スイッチング素子12およびゲートドライブ回路13を備えている。
The plasma reactor
フライバック型昇圧トランス11は、一次コイル21および二次コイル22を有している。一次コイル21の一端は、配線23に接続されている。配線23には、ヒューズ24を介して、バッテリ25のプラス端子が接続されている。バッテリ25は、たとえば、12Vの直流電圧を出力する車載バッテリである。一次コイル21の他端は、通電制御用スイッチング素子12を介して、グランドに接続(接地)されている。二次コイル22の一端および他端は、それぞれプラズマリアクタ1の放電電極3,4に接続されている。
The flyback step-up
通電制御用スイッチング素子12は、たとえば、エンハンスメント型のnMOSFETであり、そのドレインがフライバック型昇圧トランス11の一次コイル21の他端に接続され、ソースがグランドに接続されている。
The energization
ゲートドライブ回路13は、通電制御用スイッチング素子12をオン/オフするための信号(ゲート信号)を出力する回路である。
The
<プラズマリアクタ用制御装置>
プラズマリアクタ用電源装置7からプラズマリアクタ1に供給される電力を制御するため、プラズマリアクタ用制御装置31がプラズマリアクタ用電源装置7に接続されている。
<Control device for plasma reactor>
In order to control the power supplied from the plasma reactor
プラズマリアクタ用制御装置31は、CPU、ROMおよびRAMなどを含む構成であり、車両に搭載された複数のECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)のうちの1つであってもよいし、ECUの1つに組み込まれていてもよい。プラズマリアクタ用制御装置31には、電流センサ32が接続されている。電流センサ32は、プラズマリアクタ1の放電電極3,4に印加される印加電流、つまりプラズマリアクタ用電源装置7から出力される印加電流を検出し、その電流値に応じた信号を出力する。
The plasma
プラズマリアクタ用制御装置31は、ゲートドライブ回路13を制御し、ゲートドライブ回路13からの信号の出力/停止を切り替える。すなわち、プラズマリアクタ用制御装置31からゲートドライブ回路13にオン指示信号が入力されると、ゲートドライブ回路13から信号が出力され、その信号が通電制御用スイッチング素子12に入力されることにより、通電制御用スイッチング素子12がオンになる。プラズマリアクタ用制御装置31からゲートドライブ回路13にオフ指示信号が入力されると、ゲートドライブ回路13からの信号の出力が停止され、通電制御用スイッチング素子12のゲートへの信号の入力がなくなることにより、通電制御用スイッチング素子12がオフになる。
The plasma
通電制御用スイッチング素子12がオンになると、フライバック型昇圧トランス11の一次コイル21に電流が流れ、一次コイル21にエネルギが蓄積される。その後、通電制御用スイッチング素子12がオフになると、一次コイル21に蓄積されたエネルギが開放されて、一次コイル21に起電力が生じ、フライバック型昇圧トランス11の二次コイル22に巻数比に応じた二次電圧が発生する。通電制御用スイッチング素子12のオン/オフが繰り返されることにより、二次電圧がパルス的に発生し、パルス波状に変化する二次電圧がプラズマリアクタ1の放電電極3,4間に印加される。
When the energization
図3は、本発明の一実施形態に係るプラズマリアクタ用制御装置31の機能的な構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the plasma
プラズマリアクタ用制御装置31は、電流積算・ピーク検出回路41、印加電圧推定部42、目標電圧設定部43、減算部44、信号出力部45および異常放電判定部46を備えている。
The plasma
図4は、電流積算・ピーク検出回路41の構成を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of the current integration /
電流積算・ピーク検出回路41は、電流センサ32によって検出される印加電流の電流値を積算して積算電流値を出力する電流積算回路51と印加電流のピーク値(最大値)であるピーク電流値を検出するピーク検出回路52とが並列に設けられた構成のアナログ回路である。
The current integration /
電流積算回路51には、印加電流の電流値を時間積分する積分回路53と、積分回路53の出力を増幅してその極性を反転する反転増幅器54と、反転増幅器54の出力の最大値を保持して出力するピークホールド・リセット回路55とが含まれる。
The current integrating
積分回路53は、バンドパスフィルタと同様の回路構成を有している。
The integrating
反転増幅器54は、広く知られた構成のものであり、オペアンプの「+」端子には、バイアス電流の影響を排除するための抵抗が接続されている。
The inverting
ピークホールド・リセット回路55は、一般的なピークホールド回路とリセット回路とを組み合わせたものである。反転増幅器54からの入力がピークホールド回路のホールドコンデンサの電圧よりも大きいときには、ホールドコンデンサが充電される。一方、反転増幅器54からの入力がホールドコンデンサの電圧以下であるときには、ホールドコンデンサの電圧が保持(ホールド)される。ピークホールド・リセット回路55(ピークホールド回路)からは、ホールドコンデンサの電圧(反転増幅器54からの入力)がインピーダンス変換されて出力される。リセット回路は、ホールドコンデンサと並列に設けられるリセットスイッチをオン/オフする回路である。リセット回路にリセット信号が入力されると、リセット回路からリセットスイッチに信号が入力されて、リセットスイッチがオンになる。リセットスイッチのオンにより、ホールドコンデンサに蓄積された電荷が開放(放電)される。
The peak hold /
ピーク検出回路52には、印加電流の電流値の高周波成分を通過させるハイパスフィルタ回路56と、ハイパスフィルタ回路56の出力を増幅してその極性を反転する反転増幅器57と、反転増幅器57の出力の最大値を保持して出力するピークホールド・リセット回路58とが含まれる。
The
ハイパスフィルタ回路56は、微分回路と同様の回路構成を有している。
The high
反転増幅器57は、広く知られた構成のものであり、「+」端子には、バイアス電流の影響を排除するための抵抗が接続されている。
The inverting
ピークホールド・リセット回路58は、一般的なピークホールド回路とリセット回路とを組み合わせたものである。反転増幅器57からの入力がピークホールド回路のホールドコンデンサの電圧よりも大きいときには、ホールドコンデンサが充電される。一方、反転増幅器57からの入力がホールドコンデンサの電圧以下であるときには、ホールドコンデンサの電圧が保持(ホールド)される。ピークホールド・リセット回路58(ピークホールド回路)からは、ホールドコンデンサの電圧(反転増幅器57からの入力)がインピーダンス変換されて出力される。リセット回路は、ホールドコンデンサと並列に設けられるリセットスイッチをオン/オフする回路である。リセット回路にリセット信号が入力されると、リセット回路からリセットスイッチに信号が入力されて、リセットスイッチがオンになる。リセットスイッチのオンにより、ホールドコンデンサに蓄積された電荷が開放(放電)される。
The peak hold /
なお、ピークホールド・リセット回路55,58の各リセット回路には、プラズマリアクタ用制御装置31からゲートドライブ回路13(図2参照)へのオン指示信号が出力される度に、そのオン指示信号の出力からオフ指示信号の出力までの期間内に、リセット信号が入力される。これにより、電流積算回路51は、プラズマリアクタ用電源装置7からパルス波状の二次電圧が1パルス出力される度に、印加電流値が正の値をとる期間の積算電流値を出力する。また、ピーク検出回路52は、印加電流値が正の値をとる期間におけるピーク電流値を出力する。
Each time the on-instruction signal is output from the plasma
印加電圧推定部42には、図3に示されるように、電流積算・ピーク検出回路41(電流積算回路51)から積算電流値が入力される。プラズマリアクタ用制御装置31の不揮発性メモリ(ROM、フラッシュメモリまたはEEPROMなど)には、積算電流値と印加電圧値との関係が2次元マップの形態で記憶されている。印加電圧推定部42は、その関係に基づいて、電流積算・ピーク検出回路41から入力される積算電流値に対応する印加電圧値を取得し、当該印加電圧値を放電電極3,4間に印加されている印加電圧値として推定する。
As shown in FIG. 3, the applied
目標電圧設定部43は、プラズマリアクタ1の放電電極3,4間に印加される印加電圧の目標値(目標電圧値)を設定する。具体的には、目標電圧設定部43は、エンジン(図示せず)から排出される排ガスの空燃比を取得し、空燃比から排ガスの単位体積に含まれるPM量を求める。そして、目標電圧設定部43は、その求めたPM量に応じた目標電圧値を設定する。
The target
減算部44は、目標電圧設定部43により設定される目標電圧値から印加電圧推定部42により推定される印加電圧値を減算する。
The subtracting
信号出力部45は、減算部44により演算された減算値が0に近づくように、ゲートドライブ回路13へのオン指示信号およびオフ指示信号の入力を制御し、通電制御用スイッチング素子12のオン/オフを制御する。
The
異常放電判定部46には、電流積算・ピーク検出回路41から印加電流の積算電流値と印加電流のピーク電流値とが入力される。異常放電判定部46は、電流積算・ピーク検出回路41から入力される積算電流値およびピーク電流値に基づいて、プラズマリアクタ1における異常放電の発生を判定する。そして、異常放電が発生したと判定した場合には、プラズマリアクタ1における放電を停止させるか、または、放電の強さを低下させる指令を信号出力部45に入力する。この場合、信号出力部45は、異常放電判定部46から指令に応じて、ゲートドライブ回路13へのオン指示信号およびオフ指示信号の入力を制御し、通電制御用スイッチング素子12のオン/オフを制御する。
The abnormal discharge determination unit 46 receives the integrated current value of the applied current and the peak current value of the applied current from the current integration /
<異常放電判定処理>
図5は、異常放電判定処理の流れを示すフローチャートである。
<Abnormal discharge determination processing>
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the abnormal discharge determination process.
異常放電判定部46は、プラズマリアクタ1における異常放電の発生を判定するため、図5に示される異常放電判定処理を実行する。 The abnormal discharge determination unit 46 executes the abnormal discharge determination process shown in FIG. 5 in order to determine the occurrence of abnormal discharge in the plasma reactor 1.
異常放電判定処理では、まず、電流積算・ピーク検出回路41から入力される印加電流の積算電流値が予め設定された積算異常判定値以上であるか否かが判断される(ステップS1)。
In the abnormal discharge determination process, first, it is determined whether or not the integrated current value of the applied current input from the current integration /
積算電流値が積算異常判定値以上でない場合、つまり積算電流値が積算異常判定値未満である場合(ステップS1のNO)、次に、電流積算・ピーク検出回路41から入力される印加電流のピーク電流値が予め設定されたピーク異常判定値以上であるか否かが判断される(ステップS2)。
If the integrated current value is not greater than or equal to the integrated abnormality determination value, that is, if the integrated current value is less than the integrated abnormality determination value (NO in step S1), then the peak of the applied current input from the current integration /
ピーク値がピーク異常判定値以上でない場合には(ステップS2のNO)、印加電流の積算電流値が積算異常判定値以上であるか否かが再び判断される(ステップS1)。これにより、印加電流の積算電流値が積算異常判定値以上であるか否かの判断および印加電流のピーク電流値がピーク異常判定値以上であるか否かの判断は、それらの判断の一方が肯定されるまで繰り返される。 If the peak value is not equal to or greater than the peak abnormality determination value (NO in step S2), it is determined again whether or not the integrated current value of the applied current is equal to or greater than the integration abnormality determination value (step S1). As a result, the determination of whether or not the integrated current value of the applied current is equal to or greater than the integrated abnormality determination value and the determination of whether or not the peak current value of the applied current is equal to or greater than the peak abnormality determination value are determined by one of those determinations. Repeat until affirmed.
そして、電流積算・ピーク検出回路41から積算異常判定値以上の積算電流値が入力されるか(ステップS1のYES)、または、電流積算・ピーク検出回路41からピーク異常判定値以上のピーク電流値が入力されると(ステップS2のYES)、プラズマリアクタ1で異常放電が発生したと判定されて(ステップS3)、異常放電判定処理が終了される。
Then, an integrated current value equal to or greater than the accumulated abnormality determination value is input from the current accumulation / peak detection circuit 41 (YES in step S1), or a peak current value equal to or greater than the peak abnormality determination value from the current accumulation /
<作用効果>
以上のように、プラズマリアクタ用制御装置31では、プラズマリアクタ1の放電電極3,4に印加される印加電流が検出されて、その電流の値が正の値をとる期間にわたって積算されることにより、積算電流値が取得される。また、印加電流値が正の値をとる期間における印加電流のピーク値であるピーク電流値が取得される。
<Effect>
As described above, the plasma
積算電流値が所定の積算異常判定値以上であるか、または、ピーク電流値が所定のピーク異常判定値以上であるかの少なくとも一方が成立する場合、プラズマリアクタ1に異常放電が生じたと判定される。具体的には、プラズマリアクタ1での異常放電の発生により、通常放電時とは異なる積算電流値が得られ、その積算電流値が積算異常判定値以上である場合、その異常放電の発生が判定される。また、プラズマリアクタ1で異常放電が発生したにもかかわらず、積算電流値が通常放電時の積算電流値とほぼ変わらずに積算異常判定値未満であっても、異常放電により放電電極3,4に流れる印加電流のピーク電流値がピーク異常判定値を超えた場合、その異常放電の発生が判定される。
If at least one of the accumulated current value is equal to or greater than a predetermined accumulated abnormality determination value or the peak current value is equal to or greater than a predetermined peak abnormality determination value, it is determined that an abnormal discharge has occurred in the plasma reactor 1. The Specifically, when an abnormal discharge occurs in the plasma reactor 1, an integrated current value different from that during normal discharge is obtained, and when the integrated current value is equal to or greater than an integrated abnormality determination value, the occurrence of the abnormal discharge is determined. Is done. Even if an abnormal discharge occurs in the plasma reactor 1, even if the integrated current value is substantially the same as the integrated current value during normal discharge and is less than the integrated abnormality determination value, the
よって、プラズマリアクタ1の放電電極3,4に印加される電圧を検出する電圧センサを設けなくても、プラズマリアクタ1で異常放電が発生した場合に、その異常放電の発生を判定することができる。
Therefore, even if an abnormal discharge occurs in the plasma reactor 1 without providing a voltage sensor for detecting the voltage applied to the
<変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
<Modification>
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
たとえば、印加電流のピーク電流値に代えて、印加電流の時間変化率が取得されてもよい。プラズマリアクタ1で異常放電が発生すると、プラズマリアクタ1の放電電極3,4に流れる印加電流が急峻に変化する。とくに、印加電流がピーク電流値に達する直前の時間変化率が通常放電時と大きく異なる。そこで、印加電流の時間変化率が所定の変化率異常判定値を超えた場合、異常放電の発生が判定されてもよい。
For example, instead of the peak current value of the applied current, the time change rate of the applied current may be acquired. When an abnormal discharge occurs in the plasma reactor 1, the applied current flowing through the
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made to the above-described configuration within the scope of the matters described in the claims.
1 プラズマリアクタ
3 放電電極(電極)
4 放電電極(電極)
31 プラズマリアクタ用制御装置
32 電流センサ
46 異常放電判定部(異常放電判定手段)
51 電流積算回路(電流積算手段)
52 ピーク検出回路(ピーク値取得手段)
1
4 Discharge electrode (electrode)
31 Control device for
51 Current integration circuit (current integration means)
52 Peak detection circuit (peak value acquisition means)
Claims (1)
前記所定期間における前記印加電流のピーク値を取得するピーク値取得手段と、
前記電流積算手段による積算電流値が所定の積算異常判定値以上であるか、または、前記ピーク値取得手段によって取得されるピーク値が所定のピーク異常判定値以上である場合に、前記プラズマリアクタにおける異常放電の発生を判定する異常放電判定手段とを含む、プラズマリアクタ用制御装置。 Current integrating means for integrating the value of the applied current applied to the electrode of the plasma reactor over a predetermined period;
Peak value acquisition means for acquiring a peak value of the applied current in the predetermined period;
In the plasma reactor, when the integrated current value by the current integrating means is equal to or greater than a predetermined accumulated abnormality determination value, or when the peak value acquired by the peak value acquiring means is equal to or greater than a predetermined peak abnormality determination value An apparatus for controlling a plasma reactor, comprising: an abnormal discharge determining means for determining occurrence of abnormal discharge.
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