JP4688850B2 - 構造体およびこれを用いた装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体を効率良く処理できる構造体に関するものである。また、構造体を用いた装置に関するものである。

タバコの煙や一般に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ガス等の流体中には、ＣＯ、カーボン等のＰＭ、ＮＯｘ等が含まれている。このようなＰＭ等の大気中への排出を低減する方法として、プラズマ反応を利用して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装置は、一対の電極を一定の距離だけ離間して対向させた構造を有している。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、流体中のＰＭ等を分解させるものである。なお、一対の電極は、それぞれ絶縁体により覆われており、この絶縁体の両端をスペーサ部が支持している。
特開２００４−９２５８９号公報 特開２００５−９３１０７号公報

しかしながら、例えばタバコの煙を処理する場合や大気中の酸素からオゾンを発生させる場合等、処理される流体の温度が低い場合は、流体の温度が高い場合に比較して、プラズマの処理能力が低下することが懸念される。このような課題を解決するために流体を予備的に加熱する発熱体を、別途設けることも不可能ではないが、装置が大型化する上に消費電力が大きくなってしまう。

本発明は、上記想定に鑑み案出されたもので、その目的は、空間内を通過する流体のプラズマ反応を高めることができる装置を提供することにある。

本発明の一形態にかかる構造体は、平板状の第１電極を有する第１電極部と、平板状の第２電極を有するとともに、主面が前記第１電極部に対向して配設される第２電極部と、前記第１電極部及び前記第２電極部の対向領域間に位置して、それぞれ前記第１電極部及び前記第２電極部を保持する一対のスペーサ部とを備え、前記第１電極部、前記第２電極部及び前記一対のスペーサ部で囲まれた筒状の空間を有し、該筒状の空間の一方の開口から他方の開口へ流体が流れるとともに、前記第１電極部は、前記一方の開口側における前記一対のスペーサ部の側面よりも前記一方の開口側の側方に突出している突出領域を備える。

また、前記構造体の前記第１電極部は、前記第１電極と該第１電極を保持する絶縁部とからなり、前記突出領域は、前記絶縁部の一部である。

また、前記構造体の前記絶縁部は、間に前記第１電極を挟んで貼り合わされた少なくとも２層構造をなし、前記突出領域は、前記２層以上の絶縁部のうちのいずれか１層の一部である。

また、好ましくは、前記絶縁部は、間に前記第１電極を挟んで貼り合わされた少なくとも２層構造をなし、前記突出領域は、前記絶縁部の一部と、前記絶縁部の層間あるいは表面に形成された金属層とからなる。

本発明の別の形態にかかる構造体は、平板状の第１電極を有する第１電極部と、平板状の第２電極を有するとともに、主面が前記第１電極部に対向して配設される第２電極部と、前記第１電極部及び前記第２電極部の対向領域間に位置して、それぞれ前記第１電極部及び前記第２電極部を保持する一対のスペーサ部とを備え、前記第１電極部、前記第２電極部及び前記一対のスペーサ部で囲まれた筒状の空間を有し、該筒状の空間の一方の開口から他方の開口へ流体が流れるとともに、前記一方の開口側における前記第１電極部の側面には、前記一方の開口側における前記一対のスペーサ部の側面よりも前記一方の開口側の側方に突出する突出部材が被着されている。

また、好ましくは、前記第１電極部は、前記第１電極と該第１電極を保持する絶縁部とからなり、前記突出部材は、前記絶縁部よりも熱伝導率が高い材料からなる。

また、好ましくは、前記突出部材は、金属を含んでなることを特徴とする。

また、好ましくは、前記第１電極部は、前記第１電極及びこれを保持する第１の絶縁部を備え、前記第２電極部は、前記第２電極及びこれを保持する第２の絶縁部を備え、前記第１の絶縁部及び第２の絶縁部、並びに前記スペーサ部が、同一のセラミック材料を含んでなるとともに、前記第１電極部及び第２電極部、並びに前記スペーサ部が、同時に焼成されて一体化している。

本発明の装置は、本発明の構造体と、前記構造体の前記第１電極と第２電極とに接続され、前記第１電極と第２電極との間に交流電圧ある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電圧印加部とを備えたものである。

また、好ましくは、前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧あるいは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加することにより、前記空間内にプラズマを発生させるとともに、前記空間内に流体を流入させる。

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、炉或いは内燃機関からの排ガスであり、前記空間に前記排ガスを流入させる第１の流路と、前記空間から排出される被処理ガスを、前記空間から流出させる第２の流路とをさらに備えたものである。

本発明の一形態にかかる構造体は、第１電極部が、一方の開口側における一対のスペーサ部の側面よりも一方の開口側の側方に突出している突出領域を備えている。このことから、プラズマを発生させることにより第１電極にて生じた熱が、この突出領域から流体へと伝播して、流体の上流側において、流体の温度を高めやすくなる。従って、温められた流体が、第１電極部と第２電極部との対向領域間の空間を通過することにより、流体のプラズマ反応を促進させ、効率よく流体を反応、分解させることができるようになる。

また、構造体の第１電極部は、第１電極と第１電極を保持する絶縁部とからなり、突出領域は絶縁部の一部である。このことから第１電極に発生した熱が、突出領域を経て流体へと伝播して、流体の温度を高めることができる。従って、第１電極部と第２電極部との対向領域間の空間を通過する流体の温度を高めることができる。

また、構造体の絶縁部は間に第１電極を挟んで貼り合わされた少なくとも２層構造をなし、突出領域は、２層以上の絶縁部のうちのいずれか１層の一部である。このことから第１電極に発生した熱が、突出領域を経て流体へと伝播して、流体の温度を高めることができる。従って、第１電極部と第２電極部との対向領域間の空間を通過する流体の温度を効率よく高めることができる。

また、好ましくは、絶縁部は、間に第１電極を挟んで貼り合わされた少なくとも２層構造をなし、突出領域は、絶縁部の一部と、絶縁部の層間あるいは表面に形成された金属層とからなる。このことから、金属層が第１電極にて発生した熱をより良好に突出領域に伝播させるとともに、流体への熱の伝播をさらに良好にすることができる。従って第１電極部と第２電極部との間の空間を通過する流体の温度を高めやすくすることができる。

本発明の別の形態にかかる構造体は、一方の開口側における第１電極部の側面に、一方の開口側における一対のスペーサ部の側面よりも一方の開口側の側方に突出する突出部材が被着されている。このことから、プラズマ発生をさせることにより第１電極にて生じた熱が、この突出部材から流体へと伝播して、流体の上流側において、流体の温度を高めやすくなる。従って、温められた流体が、第１電極部と第２電極部との対向領域間の空間を通過することにより、流体のプラズマ反応を促進させ、効率よく流体を反応、分解させることができるようになる。

また、好ましくは、第１電極部は、第１電極と第１電極を保持する絶縁部とからなり、突出部材は、絶縁部よりも熱伝導率が高い材料からなる。このことから第１電極に発生した熱が、突出部材を経て流体へと伝播されやすくなる。従って、第１電極部と第２電極部との対向領域間の空間を通過する流体の温度を効率よく高めることができる。

また、好ましくは、突出部材は、金属を含んでなる。このことから、第１電極に発生した熱が、突出部材を経て流体へと伝播されやすくなる。従って、第１電極部と第２電極部との対向領域間の空間を通過する流体の温度を効率よく高めることができる。

また、好ましくは、第１電極部は、第１電極及びこれを保持する第１の絶縁部を備え、第２電極部は、第２電極及びこれを保持する第２の絶縁部を備え、第１の絶縁部及び第２の絶縁部、並びにスペーサ部が、同一のセラミック材料を含んでなるとともに、第１電極部及び第２電極部、並びにスペーサ部が、同時に焼成されて一体化している。このことから、これら各部材間の熱特性を近いものとできる。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、構造体が破損する可能性を低減することができる。

本発明の装置は、本発明の構造体と、構造体の第１電極と第２電極とに接続され、第１電極と第２電極との間に交流電圧ある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電圧印加部とを備えている。これにより、第１電極と第２電極との間にプラズマ場を発生させることができる。

また、好ましくは、第１電極と第２電極との間に交流電圧あるいは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加することにより、空間内にプラズマを発生させるとともに、空間内に流体を流入させる。これにより、第１電極と第２の電極との間の空間を流れる流体に対して、良好にプラズマ反応を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、プラズマ反応により酸素をオゾンに変化させることができるオゾン発生器となる。

また、好ましくは、流体が、炉或いは内燃機関からの排ガスであり、空間に、前記排ガスを流入させる第１の流路と、前記空間から排出される被処理ガスを、前記空間から流出させる第２の流路とをさらに備えている。これにより、第１の流路を介して排ガスをプラズマ発生体の空間に良好に流入させることができる。したがってプラズマ発生体において排ガスをプラズマ反応により良好に浄化した被処理ガスとすることができる。そして、被処理ガスを第２の流路を介して放出させることができる。

本発明の構造体について図を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明の構造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における構造体の斜視図の一例である。これらの図において、１は第１電極部、１ａは第１電極部の上流側の外側面、２は第２電極部、３は第１電極、４は第２電極、５は第１絶縁部、６は第２絶縁部、７はスペーサ部、８は空間、９は突出領域、１０は外部端子である。

本発明の構造体は、平板状の第１電極３を有する第１電極部１と、平板状の第２電極４を有するとともに、主面が第１電極部１に対向して配設される第２電極部２と、第１電極部１と第２電極部２との間に空間８が形成されるように、第１電極部１と第２電極部２とを保持するスペーサ部７とを備え、空間８に流体が流れるとともに、第１電極部１は、スペーサ部７の流体の流れの上流側における外側面１ａよりもさらに上流側に突出している突出領域９を備えている。

そして、第１電極部１は、第１電極３及び第１電極３を保持する第１絶縁部５を備え、第２電極部２は、第２電極４及び第２電極４を保持する第２絶縁部６を備えている。

第１絶縁部５、第２絶縁部６、スペーサ部７は、例えば、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絶縁部５、第２絶縁部６、スペーサ部７が、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（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等により、シート状に成形されて、それぞれの部材となるセラミックグリーンシートが得られる。次に、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工が施される。その後、これらのセラミックグリーンシートを複数枚積層する。最後に、高温（約１５００〜１８００℃）で焼成することによって作製される。この場合、これらのセラミックグリーンシートはともに一体焼成されることから、第１絶縁部５、第２絶縁部６、スペーサ部７は互いに焼結されることとなる。そして、これらの第１絶縁部５と、第２絶縁部６と、スペーサ部７とにより、流体が通過する空間８が形成される。

第１電極３および第２電極４は、空間８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３および第２電極４は、構造体の表面または内部、具体的には、第１絶縁部５や第２絶縁部６の表面または内部に形成されている。そして、第１電極３および第２電極４は、互いに一定の距離だけ離間するように対向して配設されている。なお、第１電極３および第２電極４は、構造体の外表面、例えばスペーサ部７の外表面に形成された後述する外部端子１０に電気的に接続される。

上述した第１電極３および第２電極４は、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、第１絶縁部５或いは第２絶縁部６となる構造体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３および第２電極４用のメタライズペーストを塗布する。その後、上記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電極３および第２電極４を構造体の所定のパターンに形成することができる。

なお、第１電極３および第２電極４は、図２に示すように、第１絶縁部５および第２絶縁部６の内部に形成しているとよい。これにより、第１電極３および第２電極４が空間８内を通過するオゾン等の流体に直接接触しにくくなる。従って、第１電極３および第２電極４がこの流体により腐食しにくくなる。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５、第２絶縁部６が、例えばコージェライトからなる場合は、それぞれの絶縁部の表面から第１電極３或いは第２電極４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３や第２電極４が第１絶縁部５および第２絶縁部６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。特に第１電極３および第２電極４が、オゾン等の流体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おいても構わない。例えば、ニッケル層を形成せずに金めっき層や金メタライズ層の単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にくくできる。このため、構造体を高温下の環境にて使用する場合は、第１電極３および第２電極４の露出する表面に金めっき層のみを０．１〜１０μｍ程度被着させておくとよい。

また、外部端子１０が、構造体の外表面、例えば、スペーサ部７の外表面に形成されている。外部端子１０は、外部電源から第１電極３および第２電極４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１０は、第１電極３および第２電極４のそれぞれに電気的に接続されている。外部端子１０は、第１電極３および第２電極４と同様の手法により作製できる。また、外部端子１０の露出する表面には、第１電極３および第２電極４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、外部電源の電源端子が、圧接や接合等の手段により外部端子１０に電気的に接続される。この外部端子１０を通して第１電極３と第２電極４とに電圧を印加することにより第３電極１と第２電極４との対向領域（平面視で第１電極３と第２電極４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、構造体の空間８内を通過する流体は、第１電極３と第２電極４との間の対向領域内のプラズマ場を通過する。図１〜図３におけるＸ方向は、流体が流れる方向を示している。なお、他の図においても、流体の流れる方向をＸ方向として示すこととする。

なお、第１電極３と第２電極４との間にプラズマ場を発生させるために、直流電圧あるいは交流電圧もしくは直流パルス電圧が印加される。例えば、周波数の高い交流電圧が印加される場合、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構造体において、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が好ましい。また、直流パルス電圧を印加する場合は、電圧が２ｋＶ〜５０ｋＶ、周波数が１０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚであることが好ましい。

そして、本発明において、第１電極部１は、スペーサ部７の流体の流れの上流側における側面よりもさらに上流側に突出している突出領域９を備えている。このことから、プラズマを発生させることにより第１電極３にて生じた熱が、この突出領域９から流体へと伝播して、流体の上流側において、流体の温度を高めやすくなる。従って、温められた流体が、第１電極部１と第２電極部２との対向領域間の空間を通過することにより、流体のプラズマ反応を促進させ、効率よく流体を反応、分解させることができるようになる。

この突出領域９は、例えば、第１絶縁部５の一部として形成されてもよい。このことから、第１電極に発生した熱が、突出領域を経て流体へと伝播して、流体の温度を高めることができる。従って、第１電極部１と第２電極部２との対向領域間の空間８を通過する流体の温度を高めることができる。

更に、このような第１電極部１は、第１絶縁部５は、間に第１電極３を挟んで貼り合わされた少なくとも２層構造をなし、突出領域９は、２層以上の第１絶縁部５のうちのいずれか１層の一部として形成してもよい。このことから、第１電極３に発生した熱が、突出領域９を経て流体へと伝播して、流体の温度を高めることができる。従って、第１電極部１と第２電極部２との対向領域間の空間８を通過する流体の温度を高めることができる。

このような第１電極部１を、図４〜図６を元に説明する。なお、図４（ａ）は、本発明の構造体の実施の形態の一例を示す平面図である。図４（ｂ）は、（ａ）のＥ方向から見た側面図である。図５は、図４における構造体の斜視図である。また、図６（ａ）は、図４、図５における構造体の第１電極部１およびスペーサ部７における分解斜視図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の第１電極部１およびスペーサ部７を積層した後の斜視図である。例えば、図６において、第１絶縁部５は、部材５ａ，５ｂの２層からなり、第１絶縁部５となる部材５ｂ上に第１電極３が形成されている（図６（ａ））。そして、第１絶縁部５の部材５ｂ上に部材５ａが積層されることにより、間に第１電極３を挟んでなる第１絶縁部５とするとともに、これらの第１絶縁部５が、スペーサ部７の外側面よりも突出するようにスペーサ部７上に積み重ねられている（図６（ｂ））。これにより、第１絶縁部５の一部を突出領域９とすることができる。なお、上述では、第１絶縁部５となる部材５ｂがスペーサ部７よりも突出するようにしているが、第１絶縁部５となる部材５ａがスペーサ部７よりも突出するようにしていても構わない。

なお、図６（ｂ）のような第１電極部１およびスペース部７は、次のようにして作製することができる。例えば、まず、第１絶縁部５となる部材５ａ，５ｂ用のセラミックグリーンシートと、スペーサ部７用のセラミックグリーンシートとを準備する。次に、第１絶縁部５となる部材５ｂ用のセラミックグリーンシートに、第１電極３用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等により印刷塗布する。その後、これを間に挟むように部材５ａ，５ｂ用のセラミックグリーンシートを積層する。このとき、部材５ｂ用のセラミックグリーンシートの流体の流れの上流側の外側面が突出するように、部材５ａ用のセラミックグリーンシートを積層するとよい。そして、これらのセラミックグリーンシートを、スペーサ部７用のセラミックグリーンシートの流体の流れの上流側の外側面よりも、部材５ｂ用のセラミックグリーンシートの上流側の側面が突出するようにスペーサ部７用のセラミックグリーンシート上に積層する。そして、セラミックグリーンシートの積層体を高温で焼成することにより、図６に示すような第１電極部１およびスペーサ部７が形成される。なお、これらのセラミックグリーンシートは、順次積層しても良いし、同時に積層しても構わない。

なお、第１絶縁部５は、２層に限定されるものではなく、３層以上の複数層からなるものであってもよく、例えば、図７に示すように、複数の突出領域９を形成しておいても構わない。また、スペーサ部７も複数層からなるものであっても構わない。

また、第１絶縁部５は、間に第１電極３を挟んで貼り合わされた少なくとも２層構造をなし、突出領域９は、第１絶縁部５の一部と、第１絶縁部５の層間あるいは表面に形成された金属層とからなることが好ましい。このような金属層は、例えば、第１電極３と同様の作製方法を用いることにより、第１絶縁部５の層間あるいは表面に形成しておけばよい。このことから、金属層が第１電極３にて発生した熱をより良好に突出領域に伝播させるとともに、流体への熱の伝播をさらに良好にすることができる。従って第１電極部１と第２電極部２との間の空間を通過する流体の温度を高めやすくすることができる。尚、
また、第１電極部１は、図８に示すように、第１電極部１の流体の流れの上流側における外側面において凹凸（図８では横方向に凹凸が交互に形成されている）により突出領域９を形成しても構わない。例えば、第１電極部１用のセラミックグリーンシートの流体の流れの上流側となる側面を打抜き金型等の打抜き手段により貫通孔を形成した後、この貫通孔を切断して凹凸を形成し、他のセラミックグリーンシートと積層することにより、上述のような第１電極部１を形成することができる。

また、本発明の構造体は、図９〜図１１に示すように、スペーサ部７の流体の流れの上流側における外側面よりもさらに上流側に突出する突出部材１１が被着されていてもよい。図９（ａ）は、本発明の構造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Ｆ方向から見た側面図である。図１０（ａ）は、図９（ａ）のＧ−Ｇ’線における断面図である。図１０（ｂ）は、図９（ｂ）のＨ−Ｈ’線における断面図である。図１０（ｃ）は、図９（ｂ）のＩ−Ｉ’線における断面図である。図１１は、図９における構造体の斜視図の一例である。この突出部材１１においても、上述と同様に、流体に熱を伝播する本発明の効果を得ることができる。すなわち、プラズマ発生をさせることにより第１電極３にて生じた熱が、この突出部材１１から流体へと伝播して、流体の上流側において、流体の温度を高めやすくなる。従って、温められた流体が、第１電極部１と第２電極部２との対向領域間の空間を通過することにより、流体のプラズマ反応を促進させ、効率よく流体を反応、分解させることができるようになる。

このような突出部材１１は、セラミックスや金属等からなっていればよい。このような突出部材１１が、例えばセラミックスからなる場合、以下の製法を経るとよい。即ち突出部材１１用のセラミックグリーンシートを焼成する。また第１絶縁部５用のセラミックグリーンシートを焼成する。そして、これら焼成後の突出部材１１用セラミックスと第１絶縁部５用セラミックスとを、ともに再度加熱することにより接合すればよい。

また、突出部材１１は、Ｃｕ，Ｃｕ−Ｗ，Ａｌ等の金属部材を取着することで、構造体の流れの上流側の外側面に被着したものであっても構わない。なお、このような金属部材からなる突出部材１１を第１電極部１の外側面に被着するには、以下の作製方法が採用可能である。即ち第１電極部１の側面に接合用の金属層を形成しておき、Ａｇ−Ｃｕ等のろう材によりろう付することにより構造体と突出部材１１とを接合する方法や第１電極部１と突出部材１１との間に活性金属ろう材を挿入し、第１電極部１と突出部材とを直接ろう付けする活性金属法等によって行うことができる。

なお、このような突出部材１１は、第１電極部１は、第１電極３と第１電極３を保持する第１絶縁部５とからなり、突出部材１１は、第１絶縁部５よりも熱伝導率が高い材料からなることが好ましい。このことから第１電極３に発生した熱が、突出部材１１を経て流体へと伝播されやすくなる。従って、第１電極部１と第２電極部２との対向領域間の空間を通過する流体の温度を効率よく高めることができる。

また、突出部材１１は、金属を含んでなることが好ましい。このことから、第１電極３に発生した熱が、突出部材１１を経て流体へと伝播されやすくなる。従って、第１電極部１と第２電極部２との対向領域間の空間を通過する流体の温度を効率よく高めることができる。

そして、突出部材１１は、その厚み方向に図１２〜図１４に示すように、第１電極部１の側面の厚み方向に部分的に被着されていても構わない。また、多数の突出部材１１を分散して被着させても構わない。また、突出部材１１は、第１電極部１の幅方向（流体の流れの方向と直交し、一方側のスペーサ部７から他方側のスペーサ部７へと向かう方向）にわたって延在する突出部材１１を被着させておいてもよく、例えば、Ｃｕ等の金属部材を被着して突出部材とする際、金属部材の表面に凹凸や溝等を形成しておいても構わない。

また、本発明の構造体は、図１〜図１４に示したように、第１電極部１の場合と同様に、第２電極部２において、スペーサ部７の外側面よりも流体の流れの上流側に突出している突出領域９或いは突出部材１１を備えていてもよい。これにより、第２電極部２において、第１電極部１に形成された突出領域９或いは突出部材１１の場合と同様の効果が与えられるので、上述の効果を更に高めることができる。なお、第２電極部２の突出領域９或いは突出部材１１は、上述の第１電極部１の場合に形成する場合と同様な方法により形成することができる。

また、本発明の構造体は、図１５に示すように、空間８を上下方向に複数並列に形成していても構わない。なお、図１５（ａ）は、本発明の構造体の実施の形態の一例を示す平面図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＮ方向から見た側面図である。図１５（ｃ）は、図１５（ａ）のＯ−Ｏ’線における断面図である。このように、空間８を上下方向に複数形成する場合、第１電極部１と第２電極部２とは、交互に対向して上下方向に配設される。これにより、それぞれの空間８内でプラズマ場を発生させることができる。したがって、それぞれの空間８内を通過する流体に対して、プラズマ反応を発生させることができる。

なお、上述において、また、第１電極部１は、第１電極３及びこれを保持する第１の絶縁部５を備えている。また第２電極部２は、第２電極４及びこれを保持する第２の絶縁部６を備えている。そして、第１の絶縁部５及び第２の絶縁部６、並びにスペーサ部７が、同一のセラミック材料を含んでなるとともに、第１電極部１及び第２電極部２、並びにスペーサ部７が、同時に焼成されて一体化していることが好ましい。

このことから、これら各部材間の熱的特性を近いものとできる。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、構造体が破損する可能性を低減することができる。

なお、同一のセラミック材料を含んでいるとは、例えば、第１の絶縁部５が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合には、第２の絶縁部６、スペーサ部７が酸化アルミニウム質焼結体を含む材料から形成され、第１の絶縁部５が窒化アルミニウム質焼結体からなる場合には、第２の絶縁部６、スペーサ部７が窒化アルミニウム質焼結体を含む材料から形成されることをいう。なお、このような構造体は、上述のように、構造体用のセラミックグリーンシートをそれぞれ積層した後、同時に焼成することにより作製することができる。

本発明の装置は、図１６に示すように、第１電極３と第２電極４との間に交流電圧あるいは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加することにより、第１の絶縁部５と第２の絶縁部６とが対向する空間８内にプラズマを発生させるとともに、空間８に流体を流入させるものである。これにより、第１電極３と第２電極４との間の空間８を流れる流体に対して、良好にプラズマ反応をさせることができる。このような装置は、例えば、流体をプラズマ反応させるプラズマ発生体として使用される。

具体的には、本発明の装置は、流体が酸素であり、空間８に酸素を流入させるものである。これにより、プラズマ反応により良好に酸素をオゾンに変化させることができる。このような装置は、例えば、オゾン発生器として使用することができる。

或いは、本発明の装置は、流体がタバコの煙やカビ、埃等を含んだ空気であり、空間８に空気を流入させるものである。そして、プラズマ反応により良好に空気を浄化することができる。このような装置は、例えば、空気清浄機として使用することができる。

或いは、図１７に示すように本発明の装置は、流体が、炉或いは内燃機関からの排ガスであり、空間８に排ガスを流入させる第１の流路１３と、空間８から排出される被処理ガスを、空間８から流出させる第２の流路１４とをさらに備えている。このような装置は、例えば、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排ガス処理装置として使用することができる。これにより、第１の流路１３を介して排ガスを構造体の空間に良好に流入させることができるので、構造体において排ガスを、プラズマ反応により良好に浄化された被処理ガスとすることができる。そして、被処理ガスを第２の流路１４を介して放出させることができる。

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、上述の実施例以外の用途に使用される構造体に適用しても良い。

（ａ）は、本発明の構造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）の構造体の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。 本発明の構造体の実施の形態の一例を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の構造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。 本発明の構造体の実施の形態の一例を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の構造体の第１電極部およびスペーサ部の実施の形態の一例を示す分解斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）における第１電極部およびスペーサ部を積層した際の第１電極部を示す斜視図である。 本発明の構造体の実施の形態の一例を示す斜視図である。 本発明の構造体の実施の形態の一例を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の構造体の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＦ方向から見た側面図である。 （ａ）は、図９（ａ）の構造体のＧ−Ｇ’線における断面図、（ｂ）は、図９（ｂ）のＨ−Ｈ’線における断面図、（ｃ）は、図９（ｂ）のＩ−Ｉ’線における断面図である。 本発明の構造体の実施の形態の一例を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の構造体の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＪ方向から見た側面図である。 （ａ）は、図１２（ａ）の構造体のＫ−Ｋ’線における断面図、（ｂ）は、図１２（ｂ）のＬ−Ｌ’線における断面図、（ｃ）は、図１２（ｂ）のＭ−Ｍ’線における断面図である。 本発明の構造体の実施の形態の一例を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の構造体の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＮ方向から見た側面図、（ｃ）は、（ａ）のＯ−Ｏ’線における断面図である。 本発明の装置の一例を示す斜視図である。 本発明の装置の一例を示す側面図である。

符号の説明

１・・・第１電極部
２・・・第２電極部
３・・・第１電極
４・・・第２電極
５・・・第１絶縁部
６・・・第２絶縁部
７・・・スペーサ部
８・・・空間
９・・・突出領域
１０・・・配線導体
１１・・・金属層
１２・・・突出部材
１３・・・第１の流路
１４・・・第２の流路

Claims (12)

1. 平板状の第１電極を有する第１電極部と、
   平板状の第２電極を有するとともに、主面が前記第１電極部に対向して配設される第２電極部と、
   前記第１電極部及び前記第２電極部の対向領域間に位置して、それぞれ前記第１電極部及び前記第２電極部を保持する一対のスペーサ部とを備え、
   前記第１電極部、前記第２電極部及び前記一対のスペーサ部で囲まれた筒状の空間を有し、該筒状の空間の一方の開口から他方の開口へ流体が流れるとともに、
   前記第１電極部は、前記一方の開口側における前記一対のスペーサ部の側面よりも前記一方の開口側の側方に突出している突出領域を備える構造体。
2. 前記第１電極部は、前記第１電極と該第１電極を保持する絶縁部とからなり、
   前記突出領域は、前記絶縁部の一部である請求項１に記載の構造体。
3. 前記絶縁部は、間に前記第１電極を挟んで貼り合わされた少なくとも２層構造をなし、
   前記突出領域は、前記２層以上の絶縁部のうちのいずれか１層の一部である請求項２に記載の構造体。
4. 前記第１電極部は、前記一方の開口側における側面が凹凸形状である請求項１に記載の構造体。
5. 平板状の第１電極を有する第１電極部と、
   平板状の第２電極を有するとともに、主面が前記第１電極部に対向して配設される第２電極部と、
   前記第１電極部及び前記第２電極部の対向領域間に位置して、それぞれ前記第１電極部及び前記第２電極部を保持する一対のスペーサ部とを備え、
   前記第１電極部、前記第２電極部及び前記一対のスペーサ部で囲まれた筒状の空間を有し、該筒状の空間の一方の開口から他方の開口へ流体が流れるとともに、
   前記一方の開口側における前記第１電極部の側面には、前記一方の開口側における前記一対のスペーサ部の側面よりも前記一方の開口側の側方に突出する突出部材が被着されている構造体。
6. 前記第１電極部は、前記第１電極と該第１電極を保持する絶縁部とからなり、
   前記突出部材は、前記絶縁部よりも熱伝導率が高い材料からなる請求項５に記載の構造
   体。
7. 前記突出部材は、前記一方の開口側における側面が凹凸形状である請求項５に記載の構造体。
8. 前記第１電極部は、前記第１電極及びこれを保持する第１の絶縁部を備え、
   前記第２電極部は、前記第２電極及びこれを保持する第２の絶縁部を備え、
   前記第１の絶縁部及び第２の絶縁部、並びに前記一対のスペーサ部が、同一のセラミック材料を含んでなるとともに、前記第１電極部及び第２電極部、並びに前記一対のスペーサ部が、同時に焼成されて一体化している請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の構造体。
9. 請求項１乃至請求項８に記載の構造体と、
   前記構造体の前記第１電極と第２電極とに接続され、前記第１電極と第２電極との間に交流電圧ある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電圧印加部と、を備えた装置。
10. 前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧あるいは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加することにより、
    前記空間内にプラズマを発生させるとともに、
    前記空間内に流体を流入させる請求項９に記載の装置。
11. 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１０に記載の装置。
12. 前記流体が、炉或いは内燃機関からの排ガスであり、前記空間に前記排ガスを流入させる第１の流路と、
    前記空間から排出される被処理ガスを、前記空間から流出させる第２の流路とをさらに備えた請求項１０に記載の装置。

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