JP4494750B2 - プラズマ発生電極及びプラズマ反応器 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ発生電極及びプラズマ反応器に関する。さらに詳しくは、簡便かつ信頼性の高い電気的な接続が実現されたプラズマ発生電極及びプラズマ反応器に関する。

二枚の両端を固定された電極間に誘電体を配置し高電圧の交流、あるいは周期パルス電圧をかけることにより、無声放電が発生し、これによりできるプラズマ場では活性種、ラジカル、イオンが生成され、気体の反応、分解を促進することが知られており、これをエンジン排気ガスや各種の焼却炉排気ガスに含まれる有害成分の除去に利用できることが知られている。

例えば、エンジン排気ガスや各種の焼却炉排気ガスを、プラズマ場内を通過させることによって、このエンジン排気ガスや各種の焼却炉排気ガス中に含まれる、例えば、ＮＯ_x、カーボン微粒子、ＨＣ、ＣＯ等を処理する、プラズマ発生電極を備えたプラズマ反応器等が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１６４９２５号公報

しかしながら、このようなプラズマ反応器等に用いられるプラズマ発生電極においては、プラズマ発生電極を構成する電極の枚数が多くなると、それぞれの電極に電気を供給するための配線が複雑になり、配線間違いや配線不良が頻繁に発生するという問題があった。また、このようなプラズマ反応器を自動車等に設置した場合には、自動車の振動によって配線が外れ、故障を生じ易いという問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、簡便かつ信頼性の高い電気的な接続が実現されたプラズマ発生電極及びプラズマ反応器を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、以下のプラズマ発生電極及びプラズマ反応器を提供するものである。

［１］ 互いに対向する二以上の板状の単位電極と、前記単位電極の端部に配設された導電性を有する導電端子とを備えてなり、前記導電端子を経由して前記単位電極相互間に電圧を印加することによってプラズマを発生させることが可能なプラズマ発生電極であって、二以上の前記導電端子と電気的に接続された板状の集電部材をさらに備えてなるとともに、互いに対向する前記単位電極のうちの少なくとも一方が、誘電体となるセラミック体と、前記セラミック体の内部に配設された導電膜とを有し、且つ、前記板状の集電部材がバネ性を有する金属からなり、前記板状の集電部材の二以上の前記導電端子との接続部分の相互間を連結する部位が、前記バネ性を有する金属により形成されたバネ構造によって構成されており、前記導電端子と前記板状の集電部材とが溶接によって電気的に接続されているプラズマ発生電極。

［２］ 前記溶接が、超音波溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接、又はアーク溶接である前記［１］に記載のプラズマ発生電極。

［３］ 前記単位電極が、前記セラミック体の内部に配設された前記導電膜が前記単位電極の前記端部の端面まで延設されて形成された端部導電膜をさらに有し、前記導電端子が、前記単位電極を構成する前記端部導電膜の表面に配設されたものである前記［１］又は［２］に記載のプラズマ発生電極。

［４］ 前記導電端子が、溶接接合、ロウ付け接合、又は拡散接合によって、前記単位電極の前記端部に接合されたものである前記［１］〜［３］のいずれかに記載のプラズマ発生電極。

［５］ 前記導電端子が、前記単位電極の前記端部に施された導電層メッキから形成されたものである前記［１］〜［３］のいずれかに記載のプラズマ発生電極。

［６］ 前記［１］〜［５］のいずれかに記載のプラズマ発生電極と、所定の成分を含むガスの流路（ガス流路）を有するケース体とを備えてなり、前記ガスが前記ケース体の前記ガス流路に導入されたときに、前記プラズマ発生電極によって発生したプラズマにより前記ガスに含まれる前記所定の成分を反応させることが可能なプラズマ反応器。

［７］ 前記プラズマ発生電極に電圧を印加するためのパルス電源をさらに備えた前記［６］に記載のプラズマ反応器。

［８］ 前記パルス電源が、その内部に少なくとも一つのＳＩサイリスタを有する前記［７］に記載のプラズマ反応器。

本発明のプラズマ発生電極は、単位電極に配設された導電端子との電気的な接続を行うための、二以上の導電端子に接続された板状の集電部材を備えてなることから、簡便かつ信頼性の高い電気的な接続を実現することができる。また、本発明のプラズマ反応器は、このようなプラズマ発生電極を備えていることから、断線等の配線不良を有効に防止することができ、例えば、自動車等の振動の激しい場所に設置したとしても、安定してプラズマを発生させることができる。

以下、図面を参照して、本発明のプラズマ発生電極及びプラズマ反応器の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

図１は、本発明のプラズマ発生電極の一の実施の形態の構成を示す模式図である。図１に示すように本実施の形態のプラズマ発生電極１は、互いに対向する二以上の板状の単位電極２と、単位電極２の端部に配設された導電性を有する導電端子６とを備えてなり、導電端子６を経由して単位電極２相互間に電圧を印加することによってプラズマを発生させることが可能なプラズマ発生電極１であって、二以上の導電端子６と電気的に接続された板状の集電部材７をさらに備えてなるとともに、互いに対向する単位電極２のうちの少なくとも一方（図１においては、互いに対向する単位電極２の両方）が、誘電体となるセラミック体３と、セラミック体３の内部に配設された導電膜４とを有してなるものである。なお、本実施の形態のプラズマ発生電極１は、互いに対向する単位電極２が、セラミックから構成された保持部材５によって所定の間隔に保持されている。また、図１に示すように、導電端子６は、板状の集電部材７との接続が容易になるように、単位電極２の端部における端面に配設されていることが好ましい。

本実施の形態のプラズマ発生電極１を構成する単位電極２は、誘電体としてのセラミック体３と、その内部に配設された導電膜４とを有する、所謂、バリア放電型の電極であり、対向する単位電極２相互間に、単位電極２を構成するセラミック体３を挟んだ状態で放電が行われるために、導電膜４単独で放電を行う場合と比較して、スパーク等の片寄った放電を減少させることができるとともに、単位電極２相互間に小さな放電を複数の箇所で起こすことができる。このような複数の小さな放電は、スパーク等の放電に比して流れる電流が少ないために、消費電力を削減することができ、さらに、誘電体が存在することによりイオンの移動開始以前に放電が停止し、単位電極２相互間では電子の移動が優位となり、温度上昇を伴わないノンサーマルプラズマを発生させることができる。このようなことから、本実施の形態のプラズマ発生電極１は、所定の成分を含むガスを反応させるプラズマ反応器、例えば、自動車のエンジンや燃焼炉等から排出される排気ガスを処理する排気ガス処理装置や、空気等に含まれる酸素を反応させてオゾンを精製するオゾナイザ等に用いることができる。

図１に示す本実施の形態のプラズマ発生電極１においては、それぞれの単位電極２の端部、具体的には、端部における端面に配設された導電端子６が、対向する単位電極２の正極側と負極側、又は接地側と非接地（印加）側とで、それぞれ反対側となるように構成されており、同一側の導電端子６は、一枚の板状の集電部材７によって電気的に接続されている。このように構成することによって、簡便かつ信頼性の高い電気的な接続を行うことができるとともに、プラズマ発生電極１の小型化が可能となる。また、導電端子６と集電部材７とが接続されることにより、複数の単位電極２が固定されることとなり、別途それぞれの単位電極２を固定しなくともよい。

図１に示すプラズマ発生電極１において、単位電極２の端部に配設された導電端子６は、実際には、単位電極２を構成する導電膜４と電気的に接続するように構成されていることから、単位電極２を構成する導電膜４の一部が、導電端子６が配設されている側の端部の端面まで配設されていることが好ましい。さらに、単位電極２が、セラミック体３の内部に配設された導電膜４が単位電極２の端部の端面まで延設されて形成された端部導電膜をさらに有し、導電端子６が、単位電極２を構成する端部導電膜の表面に配設されたものであることが好ましい。端部導電膜と導電端子６とはロウ付け接合等で接合することが好ましい。

本実施の形態のプラズマ発生電極１においては、図１に示すように、板状の集電部材７がバネ性を有する金属からなり、板状の集電部材７の二以上の導電端子６との接続部分の相互間を連結する部位が、前記バネ性を有する金属により形成されたバネ構造８によって構成されている。このように構成することによって、導電端子６と集電部材７との溶接の際にかかる応力を抑制し、導電端子６と集電部材７とを順次溶接するときの、溶接済み箇所の剥離を有効に防止し、溶接不良を減少させることができる。また、溶接後においても、衝撃や振動に対する接続部分の耐久性を向上させることができる。

本実施の形態のプラズマ発生電極１においては、導電端子６と板状の集電部材７とが溶接によって電気的に接続されている。なお、本実施の形態のプラズマ発生電極１においては、導電端子６と集電部材７とを溶接して接続する際の具体的な方法については、特に限定されることはないが、例えば、超音波溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接、アーク溶接等を好適に用いることができる。上述した溶接方法は、簡易な方法でありながら強固に溶接を行うことが可能であり、簡便かつ信頼性の高い電気的な接続を実現することができる。

板状の集電部材７を超音波溶接によって接合する際には、例えば、振動周波数が２０〜３０ｋＨｚ、出力５００Ｗ〜１０ｋＷ、溶接時間０．５〜１５秒、ホールド時間０〜１０秒、加圧力０．５〜５ｋｇｆ／ｃｍ²の溶接条件で溶接することが好ましい。

また、レーザー溶接によって接合を行う際には、例えば、出力５〜１０００ＷのＹＡＧレーザー溶接機を用い、パルス幅０．１〜１０ｍ秒、出力エネルギー１〜５０Ｊ／パルス、平均出力５〜６００Ｗ、振幅繰り返し数２００パルス／秒の溶接条件で溶接することが好ましい。

このような板状の集電部材７は、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、金、銀、銀−パラジウム、白金、銅、アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一の金属を含むことが好ましい。また、板状の集電部材の厚さについては特に限定されることはないが、溶接を良好に行うことができるように、１０ｍｍ以下であることが好ましい。

本実施の形態のプラズマ発生電極１に用いられるセラミック体３は、誘電体として好適に用いることができるものであれば特に限定されることはないが、例えば、セラミック体３が、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ムライト、コージェライト、マグネシウム−カルシウム−チタン系酸化物、バリウム−チタン−亜鉛系酸化物、及びバリウム−チタン系酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を含むことが好ましい。このような化合物を含むことによって、耐熱衝撃性に優れたセラミック体３を得ることができる。本実施の形態に用いられるセラミック体３は、例えば、テープ状のセラミックグリーンシート等を用いて形成することができ、また、押出成形で得られたシートを用いても形成することができる。さらに、粉末乾式プレスで作製した平板を用いることも可能である。

単位電極２を構成する導電膜４は、単位電極２相互間に電圧を印加することによってプラズマを発生させることが可能なものであればよく、特に限定されることはないが、例えば、導電膜４が、タングステン、モリブデン、マンガン、クロム、チタン、ジルコニア、ニッケル、鉄、銀、銅、白金、及びパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属を含むことが好ましい。

また、導電膜４を配設する方法については特に限定されることはないが、セラミック体３に塗工して形成、配設することが好ましい。具体的な方法としては、例えば、スクリーン印刷、カレンダーロール、スプレー、静電塗装、ディップ、ナイフコータ、化学蒸着、物理蒸着等を好適例として挙げることができる。このような方法によれば、塗工後の導電膜４表面の平滑性に優れ、かつ厚さの薄い導電膜４を容易に形成することができる。また、単位電極２が、導電膜４が単位電極２の端部の端面まで延設されて形成された端部導電膜を有する場合には、この端部導電膜が、導電膜４と同様に、特に限定されることはないが、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、クロム、チタン、ジルコニア、ニッケル、鉄、銀、銅、白金、及びパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属を含むことが好ましく、導電膜４と同じ材料から構成されてなることがさらに好ましい。端部導電膜の塗布方法も導電膜４と同様に、例えば、スクリーン印刷、カレンダーロール、スプレー、静電塗装、ディップ、ナイフコータ、化学蒸着、物理蒸着等を好適例として挙げることができる。

本実施の形態のプラズマ発生電極１を構成する導電端子６は、単位電極２の端部に配設され、その単位電極２に電圧を印加するための端子として用いられるものである。導電端子６は、例えば、導電性を有する、例えば、コバール等の金属片６ａを、溶接接合、ロウ付け接合又は拡散接合等によって、単位電極２の一方の端部に接合することによって形成することができる。また、図２に示すように、導電端子６は、単位電極２の端部に施された導電層メッキから形成されたものであってもよい。この場合には、導電層メッキ自体が導電端子６となるために、図１のプラズマ発生電極１のように、導電性を有する金属片６ａを用いる必用はなく、さらに省スペース化を実現することができる。図１及び図２に示すようなプラズマ発生電極１においては、導電端子６は、その配設の容易さから単位電極２の端部における端面に配設することが好ましい。上述した導電層メッキから導電端子６を構成する場合には、単位電極２が、単位電極２の端部の端面まで導電膜４が延設されて形成された端部導電膜を有することが好ましく、この端部導電膜の表面に導電層メッキを施すことによって、電気導電性の優れた導電端子６を簡便に形成することができる。

プラズマ発生電極１を構成する保持部材５は、単位電極２相互間を所定間隔に隔てた状態で良好に保持することができるものであれよく、その材料等については特に限定されることはないが、例えば、保持部材５が、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素、窒化珪素、ジルコニア、ムライト、コージェライト、及び結晶化ガラスからなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を含むことが好ましい。また、保持部材５は、局所的な沿面放電の防止の観点から、電気絶縁性を有することが好ましい。

図１に示したプラズマ発生電極１は、十枚の単位電極２が、その両方の端部において保持部材５によって保持されたものであるが、例えば、図３に示すように、一枚おきに、反対側の端部において保持部材５によって保持された構成としてもよい。なお、図１〜図３においては、十枚の単位電極２から構成されたプラズマ発生電極１を示しているが、単位電極２の枚数はこれに限定されることはない。

また、図１に示したプラズマ発生電極１は、全ての単位電極２が、誘電体となるセラミック体３と、そのセラミック体３の内部に配設された導電膜４とを有しているが、本実施の形態のプラズマ発生電極１においては、少なくとも一方の単位電極２がセラミック体３と導電膜４とを有していればよく、例えば、図４に示すように、プラズマ発生電極１を構成する単位電極２において、一方の単位電極２ａを、セラミック体３と導電膜４とを有する電極とし、対向する他方の単位電極２ｂを、単なる導電性を有する板状の電極としてもよい。この場合、対向する他方の単位電極２ｂの構成については特に限定されることはないが、従来公知の電極、例えば、導電性を有する金属から形成された板状の電極等を好適に用いることができる。なお、図２〜図４において、図１に示したプラズマ発生電極１と同様に構成されている各要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１〜図４に示すような、本実施の形態のプラズマ発生電極１においては、セラミック体３及び導電膜４の厚さについては、発生させるプラズマの大きさや強度、単位電極２に印加する電圧等を考慮して適宜選択して決定することができる。

また、図示は省略するが、本実施の形態においては、隣接する単位電極に配設された導電端子において、必要な絶縁距離を確保することが可能であるならば、対向する単位電極の正極側と負極側、又は接地側と非接地側との区別なく、同一方向側の端部に、全ての導電端子を有する構成としてもよい。このように構成することによって、単位電極の端部の一方向側だけで全ての電気接続を行うことが可能となり、プラズマ発生電極の配線回しが容易になる。

単位電極２相互間の間隔については、必要とするプラズマの強度や、電圧を印加する電源等によって適宜選択して決定することが好ましく、例えば、排ガス中のＮＯ_xのＮＯ₂への変換に用いる場合には、単位電極２相互間の間隔を０．３〜２．０ｍｍにすることが好ましい。

以下、本実施の形態のプラズマ発生電極の製造方法について具体的に説明する。

まず、プラズマ発生電極を構成するセラミック体となるテープ状のセラミックグリーンシートを形成するためのスラリー（セラミックグリーンシート製作用スラリー）を調製する。このスラリーは、所定のセラミック粉末に適当なバインダ、焼結助剤、可塑剤、分散剤、有機溶媒等を配合して調製する。上述したセラミック粉末としては、例えば、アルミナ、ムライト、コージェライト、窒化珪素、窒化アルミニウム等の粉末を好適に用いることができる。また、焼結助剤は、セラミック粉末１００質量部に対して、３〜１０質量部加えることが好ましく、可塑剤、分散剤及び有機溶媒については、従来公知のセラミックグリーンシートを形成するために用いられるスラリーに使用されている可塑剤、分散剤及び有機溶媒を好適に用いることができる。なお、このセラミックグリーンシート製作用スラリーはペースト状であってもよい。

次に、得られたセラミックグリーンシート製作用スラリーを、ドクターブレード法、カレンダー法、印刷法、リバースロールコータ法等の従来公知の手法に従って、所定の厚さとなるように成形してセラミックグリーンシートを形成する。このようにして形成されたセラミックグリーンシートは、切断、切削、打ち抜き、連通孔の形成等の加工を施したり、複数枚のセラミックグリーンシートを積層した状態で熱圧着等によって一体的な積層物として用いてもよい。

一方、導電膜を形成するための導体ペーストを調製する。この導体ペーストは、例えば、モリブデン粉末にバインダ及びテルピネオール等の溶剤を加え、トリロールミルを用いて十分に混錬して得ることができる。なお、上述したセラミックグリーンシートとの密着性及び焼結性を向上させるべく、必要に応じて導体ペーストに添加剤を加えてもよい。

このようにして得られた導体ペーストを、セラミックグリーンシートの表面にスクリーン印刷等を用いて印刷して、所定の形状の導電膜を形成する。セラミックグリーンシートに導体ペーストを印刷する際には、その一方の端部において導電膜と導電端子の電気的な接続が可能となるように、その一部がセラミックグリーンシートの外縁部まで延設するように印刷することが好ましい。

次に、導電膜を印刷したセラミックグリーンシートと、これとは別のセラミックグリーンシートとを、印刷した導電膜を覆うようにして積層し、所定の寸法に切断して、導電膜を内部に配設したセラミックグリーンシートを得る。このセラミックグリーンシートを積層する際には、温度１００℃、圧力１０ＭＰａで押圧しながら積層することが好ましい。単位電極が、単位電極の端部の端面まで導電膜が延設されて形成された端部導電膜を有する場合には、積層したセラミックグリーンシートを所定の寸法に切断した後に、例えば、導電膜と同じ組成のペーストを単位電極の端部の端面に印刷して端部導電膜を形成する。

次に、導電膜を内部に配設したセラミックグリーンシートを焼成して単位電極を形成する。このようにしてプラズマ発生電極に必要な枚数の単位電極を形成する。単位電極の枚数は、プラズマ場の大きさ等によって適宜選択して決定すればよい。

次に、導電端子を形成する。この導電端子は、導電性を有する金属片を、得られた単位電極の端部に、溶接接合、ロウ付け接合、拡散接合等を用いて接合することによって形成することができる。また、単位電極の端部に、導電層メッキを施すことによって形成してもよい。なお、導電端子は、単位電極を構成する導電膜と電気的に接続するように構成する。また、単位電極が端部導電膜を有する場合には、この端部導電膜の表面に導電端子を配設することが好ましい。導電層メッキは、銅、ニッケル、錫、はんだ、金、銀、パラジウム、白金等の電気メッキや無電解メッキを好適に用いることができる。

一方、別途、対向する二以上の単位電極を保持するための保持部材を形成する。具体的には、例えば、アルミナ粉末と有機バインダとの混合粉体を、所定の形状に金型プレス成形後、バインダ仮焼、本焼成することによって形成することができる。

次に、このようにして得られた保持部材を用い、二以上の単位電極を所定の間隔に保持する。この際、互いに対向する単位電極の全てに、上述した方法で作製した、セラミック体と導電体とを有する電極を用いてもよいし、このような電極は対向する単位電極の一方のみとし、他方の電極として、従来公知の金属板等の電極を用いてもよい。この際、プラズマ発生電極を構成する単位電極が、複数枚から構成されている場合には、供給する電流の流れ方向、例えば、正極側と負極側や、接地側と非接地側等を考慮し、集電部材を配設し易いように導電端子の方向を揃えておくことが好ましい。

次に、板状の導電性を有する集電部材を、正極側と負極側と、又は接地側と非接地側とに分けて、そのそれぞれを、例えば、溶接等によって導電端子と電気的に接続して本実施の形態のプラズマ発生電極を製造する。上述した溶接の具体的な方法としては、超音波溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接、アーク溶接等を好適例として挙げることができる。また、板状の集電部材は、二以上の導電端子の接続部分の相互間に皿バネを配設することや、集電部材にバネ性を有する金属を用いることによって、二以上の導電端子との接続部分の相互間を連結するバネ構造を有するものとしてもよい。なお、本実施の形態のプラズマ発生電極を製造する方法は上記の方法に限定されることはない。

次に、本発明のプラズマ反応器の一の実施の形態について具体的に説明する。図５（ａ）は、本発明のプラズマ反応器の一の実施の形態を、ガスの流れ方向を含む平面で切断した断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、本実施の形態のプラズマ反応器１１は、図１に示したような本発明のプラズマ発生電極の一の実施の形態（プラズマ発生電極１）と、所定の成分を含むガスの流路（ガス流路１３）を内部に有するケース体１２とを備え、このガスがケース体１２のガス流路１３に導入されたときに、プラズマ発生電極１によって発生したプラズマによりガスに含まれる所定の成分が反応することが可能なものである。本実施の形態のプラズマ反応器１１は、排気ガス処理装置や、空気等に含まれる酸素を反応させてオゾンを精製するオゾナイザ等に好適に用いることができる。特に、プラズマ発生電極１は、二以上の導電端子と電気的に接続された板状の集電部材７を有していることから、これまでに説明したように、簡便かつ信頼性の高い電気的な接続が実現されている。このためプラズマ発生電極１における断線等の配線不良を有効に防止することができ、例えば、自動車等の振動の激しい場所にプラズマ反応器１１を設置したとしても、安定してプラズマを発生させることができる。

本実施の形態のプラズマ反応器１１を構成するケース体１２の材料としては、特に制限はないが、例えば、優れた導電性を有するとともに、軽量かつ安価であり、熱膨張による変形の少ないフェライト系ステンレス等であることが好ましい。

また、図示は省略するが、本実施の形態のプラズマ反応器においては、プラズマ発生電極に電圧を印加するための電源をさらに備えていてもよい。この電源については、プラズマを有効に発生させることができる電流を供給することが可能なものであれば、従来公知の電源を好適に用いることができる。また上述した電源としては、パルス電源であることが好ましく、この電源が、その内部に少なくとも一つのＳＩサイリスタを有することがさらに好ましい。このような電源を用いることによって、さらに効率よくプラズマを発生させることができる。本実施の形態のプラズマ反応器が電源を備えている場合には、この電源と、プラズマ発生電極を構成する集電部材とが電気的に接続されている。

また、本実施の形態のプラズマ反応器においては、上述したように電源を備えた構成とせずに、外部の電源から電流を供給するような構成としてもよい。この場合には、プラズマ発生電極を構成する集電部材と、外部の電源とを電気的に接続することができるように、コンセント等の電気配線器具を備えていることが好ましい。

プラズマ反応器を構成するプラズマ発生電極に供給する電流については、発生させるプラズマの強度によって適宜選択して決定することができる。例えば、プラズマ反応器を自動車の排気系中に設置する場合には、プラズマ発生電極に供給する電流が、電圧が１ｋＶ以上の直流電流、ピーク電圧が１ｋＶ以上かつ１秒あたりのパルス数が１００以上（１００Ｈｚ以上）であるパルス電流、ピーク電圧が１ｋＶ以上かつ周波数が１００以上（１００Ｈｚ以上）である交流電流、又はこれらのいずれか二つを重畳してなる電流であることが好ましい。このように構成することによって、効率よくプラズマを発生させることができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

互いに対向する板状の単位電極と、この単位電極の一方の端部に配設された導電性を有する導電端子と、二以上の導電端子と溶接によって電気的に接続された板状の集電部材とを備えたプラズマ発生電極を製造した。セラミック体は、縦横５０×９０ｍｍ、厚さ１ｍｍとなるようにアルミナを用いて形成し、その内部に配設された導電膜は、タングステンのペーストを、厚さが１０μｍとなるように印刷して形成した。集電部材は、ニッケルから構成されており、厚さ０．０５ｍｍ、幅５ｍｍの薄板形状で、長手方向に１ｍｍ間隔でバネ構造が設けられている。

集電部材と導電端子との溶接の方法は、まず、導電端子が配設された単位電極を３ｋＷ超音波溶接のチャックに設置し、この導電端子の上に板状の集電部材を載置した後、振動周波数２０ｋＨｚにて、超音波溶接の溶接機振動子先端工具を振動させ、溶接エネルギーが５００Ｊとなるようにして自動出力調整しながら加圧力２．０ｋｇｆ／ｃｍ²で５秒間行った。溶接機振動子先端工具の振動を停止した後、３秒間加圧ホールドし、超音波溶接を終了した。このようにして電気的に接続された単位電極を用いてプラズマ発生電極を製造た。得られたプラズマ発生電極を、所定の成分を含むガスの流路を有するケース体の内部配設してプラズマ反応器を製造した。

本実施例のプラズマ反応器に、ガス流量が１Ｎｍ³／ｍｉｎとなる条件で、プロパンガスバーナ燃焼ガス（ガス温度約６００℃）を通気する暴露試験を行った。暴露試験の前後において、各単位電極の電気的な接続が良好に行われており、安定したプラズマの発生が可能であった。

以上説明したように、本発明のプラズマ発生電極は、簡便かつ信頼性の高い電気的な接続が行われており、例えば、自動車等の振動の激しい場所に設置したとしても、常時安定したプラズマを発生させることができる。また、本発明のプラズマ反応器は、このようなプラズマ発生電極を備えていることから、自動車のエンジンから排出される排気ガスの処理等に好適に用いることができる。

本発明のプラズマ発生電極の一の実施の形態の構成の一例を示す模式図である。 本発明のプラズマ発生電極の一の実施の形態の構成の他の例を示す模式図である。 本発明のプラズマ発生電極の一の実施の形態の構成の他の例を示す模式図である。 本発明のプラズマ発生電極の一の実施の形態の構成の他の例を示す模式図である。 図５（ａ）は、本発明のプラズマ反応器の一の実施の形態における、ガスの流れ方向を含む平面で切断した断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。

符号の説明

１…プラズマ発生電極、２…単位電極、２ａ…一方の単位電極、２ｂ…他方の単位電極、３…セラミック体、４…導電膜、５…保持部材、６…導電端子、６ａ…金属片、７…集電部材、８…バネ構造、１１…プラズマ反応器、１２…ケース体、１３…ガス流路。

Claims (8)

1. 互いに対向する二以上の板状の単位電極と、前記単位電極の端部に配設された導電性を有する導電端子とを備えてなり、前記導電端子を経由して前記単位電極相互間に電圧を印加することによってプラズマを発生させることが可能なプラズマ発生電極であって、
   二以上の前記導電端子と電気的に接続された板状の集電部材をさらに備えてなるとともに、互いに対向する前記単位電極のうちの少なくとも一方が、誘電体となるセラミック体と、前記セラミック体の内部に配設された導電膜とを有し、且つ、前記板状の集電部材がバネ性を有する金属からなり、前記板状の集電部材の二以上の前記導電端子との接続部分の相互間を連結する部位が、前記バネ性を有する金属により形成されたバネ構造によって構成されており、前記導電端子と前記板状の集電部材とが溶接によって電気的に接続されているプラズマ発生電極。
2. 前記溶接が、超音波溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接、又はアーク溶接である請求項１に記載のプラズマ発生電極。
3. 前記単位電極が、前記セラミック体の内部に配設された前記導電膜が前記単位電極の前記端部の端面まで延設されて形成された端部導電膜をさらに有し、前記導電端子が、前記単位電極を構成する前記端部導電膜の表面に配設されたものである請求項１又は２に記載のプラズマ発生電極。
4. 前記導電端子が、溶接接合、ロウ付け接合、又は拡散接合によって、前記単位電極の前記端部に接合されたものである請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ発生電極。
5. 前記導電端子が、前記単位電極の前記端部に施された導電層メッキから形成されたものである請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ発生電極。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマ発生電極と、所定の成分を含むガスの流路（ガス流路）を有するケース体とを備えてなり、前記ガスが前記ケース体の前記ガス流路に導入されたときに、前記プラズマ発生電極によって発生したプラズマにより前記ガスに含まれる前記所定の成分を反応させることが可能なプラズマ反応器。
7. 前記プラズマ発生電極に電圧を印加するためのパルス電源をさらに備えた請求項６に記載のプラズマ反応器。
8. 前記パルス電源が、その内部に少なくとも一つのＳＩサイリスタを有する請求項７に記載のプラズマ反応器。

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