JP5046803B2 - Plasma generator, plasma generator, ozone generator, exhaust gas treatment device - Google Patents

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Description

本発明は、空間を挟む一対の電極間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生体およびこれをもちいた各種装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma generator for generating plasma between a pair of electrodes sandwiching a space, and various apparatuses using the plasma generator.

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ガスやディーゼルエンジン、ガソリンエンジンからの排ガス、或いは焼却炉から出される排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COやPM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等を浄化する技術が提案されている。   In fluids such as CO gas discharged from incomplete combustion of water heaters used in general households, exhaust gas from diesel engines, gasoline engines, or exhaust gas discharged from incinerators, PM such as CO and carbon, NOx Etc. are included. As a method for suppressing such emission of CO, PM, etc., a technique for purifying CO, PM, etc. using a plasma reaction has been proposed.

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、流体中の上記物質を浄化するものである。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一対の側部が支持している。
特開2004−092589号公報 特開2005−093107号公報 特開2003−286829号公報 WO2004/072445号公報 WO2005−000450号公報 WO2005−001250号公報
An apparatus for purifying a fluid by such a plasma reaction has a structure in which a pair of electrodes are opposed to each other by a certain distance. The purification by the plasma reaction is to purify the substance in the fluid by applying a high voltage between a pair of opposed electrodes to generate a plasma field and passing the fluid described above through the plasma field. is there. Note that each of the pair of electrodes is covered with an insulator, and both ends of the insulator are supported by the pair of side portions.
JP 2004-092589 A Japanese Patent Laid-Open No. 2005-093107 JP 2003-286829 A WO2004 / 072445 WO2005-000450 gazette WO2005-001250 publication

しかしながら、処理される流体が高温である場合には、装置は、流体の通過に伴って、作動直後に高温の状態へと急激に昇温される。或いは、装置を稼動した際、電極から発生した熱により、装置の側部に大きな熱応力がかかってしまう。そして、この熱応力が対向領域を形成する絶縁部と側部との内壁面の端部等に集中して、この集中した部分を起点として装置にクラックを発生させることが懸念される。その結果、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、対向領域内を通過するPMやNOx、CO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。   However, if the fluid to be treated is hot, the device is rapidly heated to a hot state immediately after operation as the fluid passes. Alternatively, when the apparatus is operated, a large thermal stress is applied to the side portion of the apparatus due to heat generated from the electrodes. There is a concern that this thermal stress concentrates on the end portions of the inner wall surfaces of the insulating portion and the side portion forming the facing region, and cracks are generated in the apparatus starting from this concentrated portion. As a result, when the apparatus is broken, it is assumed that a plasma field is not generated favorably between the electrodes, and fluids such as PM, NOx, and CO that pass through the facing region cannot be purified well.

本発明は、上記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も、破損する可能性が低減できる構造体及びこれを用いた装置を提供することにある。   The present invention has been devised in view of the above assumption, and its purpose is a structure that can reduce the possibility of breakage due to thermal stress caused by ambient atmosphere and heat during operation, and an apparatus using the structure. Is to provide.

本発明のプラズマ発生体は、平板状の第1電極と、主面が、該第1電極の主面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対向領域の両端に設けられ、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部と、前記一対の側部に設けられたヒータとを備えている。   The plasma generator of the present invention includes a flat plate-like first electrode, a flat plate-like second electrode whose main surface is arranged to face the main surface of the first electrode, and the electrodes facing each other in plan view. A pair of side portions provided at both ends of the region and supporting the first electrode and the second electrode with a predetermined distance apart from each other, and a heater provided on the pair of side portions are provided.

また、好ましくは、前記ヒータは、前記第1電極に電気的に接続されている。   Preferably, the heater is electrically connected to the first electrode.

また、好ましくは、前記ヒータは、前記第1電極と、該第1電極に電気的に接続される外部端子との間に配置されている。   Preferably, the heater is disposed between the first electrode and an external terminal electrically connected to the first electrode.

また、好ましくは、前記第1電極に接続された前記ヒータは、前記第1電極よりも、単位長さ当りの抵抗値が高く、且つ前記第1電極よりも体積固有抵抗率の高い材料からなる。   Preferably, the heater connected to the first electrode is made of a material having a higher resistance value per unit length than the first electrode and having a volume resistivity higher than that of the first electrode. .

また、好ましくは、前記第1電極に接続された前記ヒータは、前記第1電極よりも、単位長さ当りの抵抗値が高く、且つ前記第1電極と実質的に同じ体積固有抵抗率を有する材料からなる。   Preferably, the heater connected to the first electrode has a resistance value per unit length higher than that of the first electrode and has substantially the same volume specific resistivity as that of the first electrode. Made of material.

また、好ましくは、前記ヒータは、前記第1電極に接続された第1のヒータと、前記第2電極に接続された第2のヒータとを含み、前記第1のヒータは、前記一対の側部の一方側に、前記第2のヒータは、前記一対の側部の他方側に、それぞれに配置されている。   Preferably, the heater includes a first heater connected to the first electrode and a second heater connected to the second electrode, and the first heater includes the pair of sides. The second heater is disposed on one side of the pair, on the other side of the pair of side portions.

また、好ましくは、前記一対の側部に接し、且つ前記第1電極を支持する第1絶縁部、及び前記一対の側部に接し、且つ前記第2電極を支持する第2絶縁部を更に備えるとともに、前記第1絶縁部、前記第2絶縁部、前記一対の側部が、同一の材料からなる。 Also, preferably, in contact with the pair of side portions, and a first insulating portion for supporting the first electrode, and in contact with the pair of side portions, and further comprising a second insulating section for supporting the second electrode In addition, the first insulating portion, the second insulating portion, and the pair of side portions are made of the same material.

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、前記プラズマ発生体の前記第1電極と前記第2電極と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ことにより、前記第1電極と前記第2電極との間にプラズマを発生させる電圧印加手段とを備えている。   The plasma generator of the present invention applies an AC voltage, a DC voltage, or a DC pulse voltage to the plasma generator of the present invention and the first electrode and the second electrode of the plasma generator, thereby the first generator. Voltage applying means for generating plasma is provided between the electrode and the second electrode.

また、好ましくは、前記第1電極と前記第2電極との間に前記交流電圧或いは前記直流電圧もしくは前記直流パルス電圧を印加することによりプラズマが発生するのと同時に、或いはそれよりも前に、前記ヒータへ電流を流すことを開始するものである。   Preferably, the plasma is generated by applying the AC voltage, the DC voltage, or the DC pulse voltage between the first electrode and the second electrode, or before that, The flow of current to the heater is started.

本発明のオゾン発生装置は、本発明のプラズマ発生体の前記対向領域内に、酸素を流入させる第1の流路と、前記プラズマ発生体の前記第1電極と、前記第2電極とに接続され、これら電極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電源外部電源に接続される電圧印加手段と、前記プラズマ発生体の前記対向領域から排出されるオゾンを、前記対向領域内から流出させる第2の流路とを備えている。   The ozone generator of the present invention is connected to the first flow path for allowing oxygen to flow into the opposed region of the plasma generator of the present invention, the first electrode of the plasma generator, and the second electrode. A voltage applying means connected to an external power source for applying an AC voltage, a DC voltage or a DC pulse voltage between these electrodes, and ozone discharged from the facing region of the plasma generator, And a second flow path that flows out of the region.

本発明の排ガス処理装置は、本発明のプラズマ発生体の前記対向領域内に、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の流路と、前記プラズマ発生体の前記第1電極と、前記第2電極とに接続され、これら電極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電源に接続される電圧印加手段と、前記プラズマ発生体の前記対向領域から排出される被処理ガスを、前記対向領域内から流出させる第2の流路とを備えている。   The exhaust gas treatment apparatus of the present invention includes a first flow path for flowing exhaust gas from an internal combustion engine or an incinerator into the opposed region of the plasma generator of the present invention, the first electrode of the plasma generator, A voltage applying means connected to the second electrode and connected to an external power source for applying an AC voltage, a DC voltage or a DC pulse voltage between these electrodes, and discharged from the facing region of the plasma generator A second flow path for allowing the gas to be processed to flow out of the facing region.

本発明によれば、側部の外面側と高温の排ガスにさらされる側部の内面側との間に生じる大きな熱応力の発生を緩和することができる。   According to this invention, generation | occurrence | production of the big thermal stress which arises between the outer surface side of a side part and the inner surface side of the side part exposed to high temperature exhaust gas can be relieved.

以下、本発明のプラズマ発生体の一例について説明する。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。これらの図において、1はプラズマ発生体、2は第1電極、3は第2電極、4は第1絶縁部、5は第2絶縁部、6は側部、7は反応流路、8はヒータ、9は外部端子である。   Hereinafter, an example of the plasma generator of the present invention will be described. Fig.1 (a) is a top view which shows an example of embodiment of the plasma generator of this invention. FIG.1 (b) is the side view seen from the A direction of Fig.1 (a). FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line C-C ′ of FIG. FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line D-D ′ of FIG. In these figures, 1 is a plasma generator, 2 is a first electrode, 3 is a second electrode, 4 is a first insulating part, 5 is a second insulating part, 6 is a side part, 7 is a reaction channel, and 8 is a reaction channel. A heater 9 is an external terminal.

この一例にかかるプラズマ発生体1は、平板状の第1電極2と、主面が、第1電極2の主面に対向して配置される平板状の第2電極3と、を備えている。また平面視でこれら電極2,3同士の対向領域の両端に設けられ、第1電極2及び第2電極3を一定の距離だけ離間させて支持する一対の側部6を備えている。さらに一対の側部6に設けられたヒータ8を備えている。   The plasma generator 1 according to this example includes a flat plate-like first electrode 2 and a flat plate-like second electrode 3 whose main surface is disposed to face the main surface of the first electrode 2. . Further, it is provided with a pair of side portions 6 provided at both ends of the opposing regions of the electrodes 2 and 3 in plan view and supporting the first electrode 2 and the second electrode 3 with a predetermined distance apart. Furthermore, the heater 8 provided in a pair of side part 6 is provided.

更に、プラズマ発生体1は、第1電極2を支持する支持体である第1絶縁部4と、第2電極3を支持する支持体である第2絶縁部5とを備えている。また、一対の側部6は、第1絶縁部4および第2絶縁体5よりも外周部に設けられ、第1絶縁部4と第2絶縁部5とを支持することにより、第1電極2と第2電極3との間に一定の間隔を形成する。そして、これらの第1絶縁部4と第2絶縁部5と一対の側部6とにより、流体が流れる領域となる反応流路7が形成される。   Further, the plasma generator 1 includes a first insulating part 4 that is a support that supports the first electrode 2, and a second insulating part 5 that is a support that supports the second electrode 3. Further, the pair of side portions 6 are provided on the outer peripheral portion rather than the first insulating portion 4 and the second insulator 5, and support the first insulating portion 4 and the second insulating portion 5, whereby the first electrode 2. A constant interval is formed between the first electrode 3 and the second electrode 3. The first insulating portion 4, the second insulating portion 5, and the pair of side portions 6 form a reaction flow path 7 serving as a region where a fluid flows.

第1絶縁部4、第2絶縁部5、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から成る。第1絶縁部4、第2絶縁部5、側部6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)、シリカ(SiO)、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1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。最後に、高温(約1500〜1800℃)で焼成することによって、第1絶縁部4と、第2絶縁部5と、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4、第2絶縁部5、側部6は互いに焼結していることとなる。 For example, when the first insulating portion 4, the second insulating portion 5, and the side portion 6 are made of ceramics, an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, an aluminum nitride sintered body, and a silicon carbide sintered body are used. It is made of an electrically insulating material such as cordierite. When the first insulating portion 4, the second insulating portion 5, and the side portion 6 are made of an aluminum oxide sintered body, first, alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), calcia (CaO), An appropriate organic solvent and a solvent are added to and mixed with a raw material powder such as magnesia (MgO) to produce a slurry. Next, this slurry-like material is formed into, for example, a sheet shape or a block shape by a conventionally known doctor blade method, calendar roll method, powder pressure molding method, injection molding method or the like, and is used for the plasma generator 1. A ceramic production form is obtained. These ceramic shaped bodies are then subjected to a suitable stamping process. At that time, a plurality of these ceramic production forms are laminated. Finally, the 1st insulating part 4, the 2nd insulating part 5, and the side part 6 are manufactured by baking at high temperature (about 1500-1800 degreeC). In this case, since these ceramic production | generation forms are integrally baked, the 1st insulating part 4, the 2nd insulating part 5, and the side part 6 will mutually be sintered.

第1電極2および第2電極3は、これらの電極2,3同士の対向領域に位置する反応流路7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2および第2電極3は、プラズマ発生体1の表面または内部、具体的には、第1絶縁部4や第2絶縁部5の表面または内部に形成されている。そして、第1電極2および第2電極3は、互いに一定の距離だけ離間して対向して配設されている。なお、第1電極2および第2電極3は、プラズマ発生体1の外表面、例えば側部6の外表面に形成された後述する外部端子9に電気的に接続される。第1電極2および第2電極3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、プラズマ発生体1用のセラミック生成形体の第1絶縁部4或いは第2絶縁部5となる所定の位置に、第1電極2および第2電極3用のメタライズペーストを塗布する。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2および第2電極3をプラズマ発生体1の所定のパターンに形成することができる。   The first electrode 2 and the second electrode 3 are a pair of electrodes for generating a plasma field in the reaction flow path 7 located in the opposing region between these electrodes 2 and 3. The first electrode 2 and the second electrode 3 are formed on the surface or inside of the plasma generator 1, specifically, on the surface or inside of the first insulating part 4 or the second insulating part 5. The first electrode 2 and the second electrode 3 are disposed to face each other with a predetermined distance therebetween. The first electrode 2 and the second electrode 3 are electrically connected to an external terminal 9 (described later) formed on the outer surface of the plasma generator 1, for example, the outer surface of the side portion 6. The 1st electrode 2 and the 2nd electrode 3 are produced as follows. First, a conventionally known metallized paste containing a metal powder such as tungsten, molybdenum, copper, or silver is prepared. Then, using a printing means such as a screen printing method, the first electrode 2 and the second electrode 3 are arranged at predetermined positions to be the first insulating portion 4 or the second insulating portion 5 of the ceramic generating shape for the plasma generator 1. Apply metallized paste for Thereafter, the first electrode 2 and the second electrode 3 can be formed into a predetermined pattern of the plasma generator 1 by firing at the same time as these ceramic generating shapes.

なお、図2に示すように、第1電極2および第2電極3は、第1絶縁部4および第2絶縁部5の内部に形成しているとよい。これにより、第1電極2および第2電極3が反応流路7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2および第2電極3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4、第2絶縁部5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4,5の表面から第1電極2或いは第2電極3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。   As shown in FIG. 2, the first electrode 2 and the second electrode 3 may be formed inside the first insulating portion 4 and the second insulating portion 5. This makes it difficult for the first electrode 2 and the second electrode 3 to directly contact, for example, an oxidizing fluid that passes through the reaction flow path 7. Therefore, the first electrode 2 and the second electrode 3 are not easily corroded by this fluid. Therefore, it is preferable because a decrease in the intensity of the plasma field can be suppressed. And when the 1st insulating part 4 and the 2nd insulating part 5 consist of cordierite, for example, the shortest distance from the surface of each insulating part 4 and 5 to the 1st electrode 2 or the 2nd electrode 3 is 100 micrometers or more. It is preferable to form in the position.

また、第1電極2や第2電極3が第1絶縁部4および第2絶縁部5の表面に露出して形成される場合には、これら電極2,3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2および第2電極3が、酸化性の流体等に直接曝される場合は特に好ましい。   Further, when the first electrode 2 and the second electrode 3 are formed to be exposed on the surfaces of the first insulating portion 4 and the second insulating portion 5, nickel or It is preferable to deposit a metal having excellent corrosion resistance such as gold. It is particularly preferable when the first electrode 2 and the second electrode 3 are directly exposed to an oxidizing fluid or the like.

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1を高温下の環境にて使用する場合は、第1電極2および第2電極3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。   Further, a metal having excellent corrosion resistance such as nickel or gold may be deposited in a single layer. For example, when only a gold layer is deposited without forming a nickel layer, nickel does not diffuse to the surface of the gold layer along the grain boundary inside the gold layer due to heat. Therefore, variation in nickel diffusion from region to region is unlikely to occur, and variations in conductive characteristics in each region can be prevented. For this reason, when the plasma generator 1 is used in a high-temperature environment, only the gold layer is covered on the exposed surfaces of the first electrode 2 and the second electrode 3 by about 0.1 to 10 μm, for example, by plating. It is good to wear it.

また、第1電極2と第2電極3との間隔は、酸素を流入させてオゾンを発生させる場合は、0.7mm〜3.0mm、ディーゼルエンジンの排ガス中の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程度が好ましい。但し、必要とするプラズマ場の強度や第1電極2および第2電極3に印加する電圧等によって変更してもよい。   Further, the interval between the first electrode 2 and the second electrode 3 is 0.7 mm to 3.0 mm when oxygen is introduced to generate ozone, and fluid such as PM and oxidizing components in exhaust gas from a diesel engine is used. When it decomposes | disassembles by making it react, about 0.5 mm-2.0 mm is preferable. However, you may change with the intensity | strength of the required plasma field, the voltage applied to the 1st electrode 2 and the 2nd electrode 3, etc.

また、外部端子9が、プラズマ発生体1の外表面、例えば、一対の側部6の外表面に形成されている。外部端子9は、外部電源から第1電極2および第2電極3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9は、第1電極2および第2電極3のそれぞれに電気的に接続されている。外部端子9は、第1電極2および第2電極3と同様の手法により作製できる。また、外部端子9の露出する表面には、第1電極2および第2電極3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。   Further, the external terminals 9 are formed on the outer surface of the plasma generator 1, for example, the outer surfaces of the pair of side portions 6. The external terminal 9 functions as a conductive path for applying a voltage from the external power source to the first electrode 2 and the second electrode 3. The external terminal 9 is electrically connected to each of the first electrode 2 and the second electrode 3. The external terminal 9 can be produced by the same method as the first electrode 2 and the second electrode 3. In addition, as in the case of the first electrode 2 and the second electrode 3, it is preferable to deposit a metal having excellent corrosion resistance such as nickel or gold on the exposed surface of the external terminal 9.

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9に電気的に接続される。この外部端子9を通して第1電極2と第2電極3とに電圧を印加することにより第1電極2と第2電極3との対向領域(平面視で第1電極2と第2電極3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、プラズマ発生体の反応流路7内を通過する流体は、第1電極2と第2電極3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て浄化される。例えば、NO(窒素酸化物)は、下記の反応(1)および(2)により分解して、NおよびOが生成されて浄化される。 Then, the power supply terminal of the external power supply is electrically connected to the external terminal 9 by means such as pressure welding or bonding. By applying a voltage to the first electrode 2 and the second electrode 3 through the external terminal 9, the opposing region between the first electrode 2 and the second electrode 3 (the first electrode 2 and the second electrode 3 are seen in plan view). A plasma field can be generated in the overlapping region. Then, the fluid that passes through the reaction flow path 7 of the plasma generator is decomposed and purified by passing through the plasma field in the facing region between the first electrode 2 and the second electrode 3. For example, NO X (nitrogen oxide) is decomposed by the following reactions (1) and (2), and N 2 and O 2 are generated and purified.

2NO → 2NO+O・・・・・・・・・・(1)
2NO+O → N+2O・・・・・・・・・(2)
なお、第1電極2と第2電極3との間にプラズマ場を発生させるために、例えば、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が好ましい。
2NO 2 → 2NO + O 2 (1)
2NO + O 2 → N 2 + 2O 2 (2)
In order to generate a plasma field between the first electrode 2 and the second electrode 3, for example, an alternating voltage having a high frequency is applied. The applied AC voltage is appropriately selected depending on the required intensity of the plasma field. For example, in a plasma generator that decomposes by reacting a fluid such as an oxidizing component such as PM in exhaust gas of a diesel engine, the applied AC voltage and its frequency are preferably 1 kV to 100 kV, 10 MHz to 100 MHz, for example.

そして、本発明においては、ヒータ8が一対の側部6に備えられている。このヒータ8は、例えば、外部電源に電気的に接続されている。そして、この外部電源によりヒータ8に電流を流して一対の側部6を加熱することで、反応流路7内を通過する高温の流体や第1電極2或いは第2電極3等の発熱により加熱される第1絶縁部4或いは第2絶縁部5と、側部6との熱膨張差を低減することができる。従って、側部6にクラックが発生することが抑制できる。これにより、反応流路7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。   In the present invention, the heater 8 is provided on the pair of side portions 6. The heater 8 is electrically connected to an external power source, for example. Then, a current is passed through the heater 8 by this external power source to heat the pair of side portions 6, thereby heating by a high-temperature fluid passing through the reaction flow path 7 or heat generated by the first electrode 2 or the second electrode 3. The difference in thermal expansion between the first insulating portion 4 or the second insulating portion 5 and the side portion 6 can be reduced. Accordingly, the occurrence of cracks in the side portion 6 can be suppressed. Thereby, fluid, such as PM and an oxidizing component which passes through the inside of the reaction flow path 7, can be satisfactorily reacted and decomposed to be purified.

このようなヒータ8は、例えばメタライズペーストを焼成して作製する場合、以下のようにして作製される。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1用のセラミック生成形体の側部6となる所定の位置に、ヒータ8用のメタライズペーストを塗布する。その後、プラズマ発生体1のセラミック生成形体と同時に焼成することによって、ヒータ8をプラズマ発生体1の一対の側部6に所定のパターンに形成することができる。   Such a heater 8 is produced as follows, for example, when producing by baking a metallized paste. First, a metallized paste containing metal powder such as tungsten, molybdenum, copper, or silver is prepared. Then, using a printing means such as a screen printing method, a metallized paste for the heater 8 is applied to a predetermined position that becomes the side portion 6 of the ceramic generation form for the plasma generator 1. Thereafter, the heater 8 can be formed in a predetermined pattern on the pair of side portions 6 of the plasma generator 1 by firing simultaneously with the ceramic generating shape of the plasma generator 1.

あるいは、従来周知のスパッタリング法やCVD法等の薄膜形成技術により、例えばTaSiOやTiSiO等の抵抗体材料を、プラズマ発生体1の側部6の外表面に被着することにより形成してもよい。   Alternatively, it may be formed by depositing a resistor material such as TaSiO or TiSiO on the outer surface of the side portion 6 of the plasma generator 1 by a conventionally known thin film forming technique such as sputtering or CVD. .

なお、このようなヒータ8は、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は、100〜300℃程度に発熱することが好ましい。   Such a heater 8 preferably generates heat at about 100 to 300 ° C. in a plasma generator that decomposes by reacting a fluid such as an oxidizing component such as PM in exhaust gas from a diesel engine, for example.

また、ヒータ8は、第1電極2或いは第2電極3に電気的に接続されていてもよい。これにより、プラズマ発生体1の第1電極2および第2電極3に電圧を印加させるのと実質的に同時に、ヒータ8に電流が流れることにより側部6を加熱することができる。   The heater 8 may be electrically connected to the first electrode 2 or the second electrode 3. Accordingly, the side portion 6 can be heated by causing a current to flow through the heater 8 substantially simultaneously with applying a voltage to the first electrode 2 and the second electrode 3 of the plasma generator 1.

例えば、ヒータ8は、第1電極2或いは第2電極3のどちらか一方に電気的に接続され、且つ、これら電極2,3に電圧を印加するための外部端子9とも電気的に接続されていてもよい。これにより、第1電極2或いは第2電極3に接続される外部端子9との間で、ヒータ8とは別に、第1電極2或いは第2電極3と外部端子9とを電気的に接続するための接続電極を別途設ける必要がなく、プラズマ発生体1を小型化しやすくなる。   For example, the heater 8 is electrically connected to either the first electrode 2 or the second electrode 3 and is also electrically connected to an external terminal 9 for applying a voltage to the electrodes 2 and 3. May be. Accordingly, the first electrode 2 or the second electrode 3 and the external terminal 9 are electrically connected to the external terminal 9 connected to the first electrode 2 or the second electrode 3 separately from the heater 8. Therefore, it is not necessary to separately provide a connection electrode for this purpose, and the plasma generator 1 can be easily downsized.

尚、例えば第1電極2或いは第2電極3と外部端子9との間で、ヒータ8とともに並列回路を構成する接続電極を、別途設けてもよい。   For example, a connection electrode that forms a parallel circuit together with the heater 8 may be provided separately between the first electrode 2 or the second electrode 3 and the external terminal 9.

このようなヒータ8は、ヒータ8に接続されている第1電極2或いは第2電極3よりも、単位長さ当りの抵抗値が高く、且つ第1電極2或いは第2電極3よりも体積固有抵抗率の高い材料から形成すればよい。例えば、ヒータ8をモリブデンシリサイド〔MoSi(SiO,Al2O)〕やジルコニア〔ZrO(Y,CaO)〕、第1電極2或いは第2電極3をモリブデン〔Mo〕やタングステン〔W〕から形成すればよい。 Such a heater 8 has a higher resistance value per unit length than the first electrode 2 or the second electrode 3 connected to the heater 8 and is more specific to the volume than the first electrode 2 or the second electrode 3. What is necessary is just to form from a material with high resistivity. For example, a heater 8 molybdenum silicide [MoSi 2 (SiO 2, Al2O 3 ) ] and zirconia [ZrO 2 (Y 2 O 3, CaO) ], the first electrode 2 or the second electrode 3 of molybdenum [Mo] or tungsten [ W].

或いは、ヒータ8は、ヒータ8用のメタライズペーストにガラスや金属酸化物などの非導電性の粉末を、第1電極2用或いは第2電極3用のメタライズペーストよりも多く添加しておくことにより、第1電極2或いは第2電極3よりもヒータ8の電気抵抗率が高くなるようにしてもよい。そして、ヒータ8用のメタライズペーストには、一対の側部6と同一材料からなる材料を添加しておくことが好ましい。例えば、一対の側部6が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、このヒータ8に添加される非導電性の粉末としては、酸化アルミニウムが添加されることが好ましい。これにより、ヒータ8と一対の側部6との界面接続強度を良好なものとすることができる。   Alternatively, the heater 8 is obtained by adding more non-conductive powder such as glass or metal oxide to the metallized paste for the heater 8 than the metallized paste for the first electrode 2 or the second electrode 3. The electrical resistivity of the heater 8 may be higher than that of the first electrode 2 or the second electrode 3. The metallized paste for the heater 8 is preferably added with a material made of the same material as the pair of side portions 6. For example, when the pair of side portions 6 is made of an aluminum oxide sintered body, it is preferable to add aluminum oxide as the nonconductive powder added to the heater 8. Thereby, the interface connection strength between the heater 8 and the pair of side portions 6 can be improved.

なお、このようなヒータ8は、例えば、ヒータ8の発熱量を大きくしたい場合に有効に使用することができ、非導電性粉末を添加する量により、発熱量を大きく変化させることができる。また、第1電極2或いは第2電極3の断面積とヒータ8の断面積とを同程度にすることも可能なので、ヒータ8の断線を発生しにくくすることも可能となる。   In addition, such a heater 8 can be effectively used, for example, when it is desired to increase the amount of heat generated by the heater 8, and the amount of generated heat can be greatly changed by the amount of non-conductive powder added. In addition, since the cross-sectional area of the first electrode 2 or the second electrode 3 and the cross-sectional area of the heater 8 can be made substantially the same, it is possible to make it difficult for the heater 8 to be disconnected.

或いは、第1電極2または第2電極3に接続されたヒータ8は、第1電極2或いは第2電極3よりも、単位長さ当りの抵抗値が高く、且つ第1電極2或いは第2電極3と実質的に同じ体積固有抵抗率を有する材料からなっていてもよい。この場合、第1電極2或いは第2電極3とヒータ8とを同一の材料で作製することができ、その結果、両者の熱的特性を近くすることができることから、プラズマ発生体1の変形や反り、物性値の部分的な変化等への影響が抑制される。このようなヒータ8は、例えば、ヒータ8の断面積を、第1電極2或いは第2電極3の断面積よりも小さくなせばよい。ヒータ8の断面積を、第1電極2或いは第2電極3の断面積よりも小さくなすには、例えば、図3に示すように、ヒータ8が、第1電極2或いは第2電極3よりも単位長さ当りの抵抗値が高くなるように、ヒータ8の厚みを第1電極2或いは第2電極3の厚みよりも小さくなせばよい。このようなヒータ8の作製方法としては、プラズマ発生体1用のセラミック生成形体にヒータ8用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等により塗布する際、ヒータ8用のメタライズペーストの厚みを、第1電極2或いは第2電極3用のメタライズペーストの厚みよりも薄くなるように塗布したり、ヒータ8用のメタライズペーストに対して平面方向に圧力を印加してより薄くするなどして形成することができる。   Alternatively, the heater 8 connected to the first electrode 2 or the second electrode 3 has a higher resistance value per unit length than the first electrode 2 or the second electrode 3, and the first electrode 2 or the second electrode. 3 may be made of a material having substantially the same volume resistivity as 3. In this case, the first electrode 2 or the second electrode 3 and the heater 8 can be made of the same material, and as a result, the thermal characteristics of the two can be made close. The effects on warpage, partial changes in physical properties, etc. are suppressed. In such a heater 8, for example, the sectional area of the heater 8 may be made smaller than the sectional area of the first electrode 2 or the second electrode 3. In order to make the sectional area of the heater 8 smaller than the sectional area of the first electrode 2 or the second electrode 3, for example, as shown in FIG. 3, the heater 8 is smaller than the first electrode 2 or the second electrode 3. What is necessary is just to make the thickness of the heater 8 smaller than the thickness of the 1st electrode 2 or the 2nd electrode 3 so that the resistance value per unit length may become high. As a method for manufacturing such a heater 8, when the metallized paste for the heater 8 is applied to the ceramic generating body for the plasma generator 1 by a screen printing method or the like, the thickness of the metallized paste for the heater 8 is set to the first electrode. 2 or the metallized paste for the second electrode 3 can be applied so as to be thinner, or the metallized paste for the heater 8 can be made thinner by applying pressure in the plane direction. .

また、第1電極2或いは第2電極3とは異なる高さ位置にヒータ8を配設しても構わない。例えば、図4に示すように、ヒータ8の一部となる貫通導体8aにより配設すれば良い。この貫通導体8aにより、一対の側部6の高さ方向(図4では、反応流路7の両側部における側部)においても、一対の側部6を加熱することができるようになる。   Further, the heater 8 may be arranged at a height position different from that of the first electrode 2 or the second electrode 3. For example, as shown in FIG. 4, it may be provided by a through conductor 8 a that becomes a part of the heater 8. The through conductors 8a can heat the pair of side portions 6 also in the height direction of the pair of side portions 6 (in FIG. 4, the side portions on both sides of the reaction channel 7).

なお、このような貫通導体8aは、以下のようにして作製される。すなわち、プラズマ発生体1用のセラミック生成形体の側部6となる領域に打ち抜き金型による打ち抜き手段等により貫通穴を形成しておく。次に、この貫通穴内にスクリーン印刷法等の印刷手段により貫通導体8a用のメタライズペーストを充填する。次にプラズマ発生体1用のセラミック生成形体と同時に焼成することによってプラズマ発生体1の一対の側部6となる所定の位置に、貫通導体8aを形成することができる。なお、貫通導体8a用のメタライズペーストは、上述のヒータ8と同様にして製作されるが、有機バインダーや有機溶剤の量により貫通穴への充填に適した粘度に調製される。   Such a through conductor 8a is manufactured as follows. That is, a through hole is formed in a region to be the side portion 6 of the ceramic generating shape for the plasma generator 1 by a punching means using a punching die. Next, the metallized paste for the through conductor 8a is filled into the through hole by printing means such as a screen printing method. Next, the through conductor 8a can be formed at a predetermined position to be the pair of side portions 6 of the plasma generator 1 by firing simultaneously with the ceramic generating shape for the plasma generator 1. The metallized paste for the through conductor 8a is manufactured in the same manner as the heater 8 described above, but is prepared to have a viscosity suitable for filling the through hole depending on the amount of the organic binder or organic solvent.

また、ヒータ8は、第1電極2に接続された第1のヒータと、第2電極3に接続された第2のヒータとを含み、第1のヒータは、一対の側部6の一方側に、第2のヒータは、一対の側部の他方側に、それぞれに配置されているとよい。このように、一対の側部6のそれぞれに配置されたヒータ8により、一対の側部6のそれぞれを加熱することができ、一対の側部6の各々にクラックが発生することを抑制できる。   The heater 8 includes a first heater connected to the first electrode 2 and a second heater connected to the second electrode 3, and the first heater is one side of the pair of side portions 6. In addition, the second heater may be disposed on the other side of the pair of side portions. Thus, each of the pair of side portions 6 can be heated by the heaters 8 arranged on each of the pair of side portions 6, and the occurrence of cracks in each of the pair of side portions 6 can be suppressed.

また、ヒータ8の厚みを第1電極2或いは第2電極3の厚みよりも小さくなす場合、図5に示すように、第1電極2或いは第2電極3と、ヒータ8との接続部において、これらの厚みが漸次変化するようにしても構わない。これにより、第1電極2或いは第2電極3と、ヒータ8との接続部において生じる発熱量の差がゆるやかとなり、より耐熱性にすぐれたものとすることができる。また、接続部に急激な段差を設けていないので、発熱して熱膨張した際の応力も緩和される。   Further, when the thickness of the heater 8 is made smaller than the thickness of the first electrode 2 or the second electrode 3, as shown in FIG. 5, at the connecting portion between the first electrode 2 or the second electrode 3 and the heater 8, These thicknesses may be changed gradually. Thereby, the difference of the emitted-heat amount which arises in the connection part of the 1st electrode 2 or the 2nd electrode 3, and the heater 8 becomes loose, and it can be made more excellent in heat resistance. In addition, since there is no steep step in the connection portion, the stress at the time of heat generation and thermal expansion is alleviated.

また、ヒータ8の断面積を第1電極2或いは第2電極3の断面積よりも小さくなすには、図6に示すように、ヒータ8の幅が、ヒータ8に接続された第1電極2の厚み或いは第2電極3の幅よりも狭くなしていても構わない。この場合も同様に、単位長さ当りの電気抵抗値を高くすることができる。   Moreover, in order to make the cross-sectional area of the heater 8 smaller than the cross-sectional area of the first electrode 2 or the second electrode 3, the width of the heater 8 is set to the first electrode 2 connected to the heater 8 as shown in FIG. The thickness may be smaller than the width of the second electrode 3 or the width of the second electrode 3. In this case as well, the electrical resistance value per unit length can be increased.

このようなヒータ8は、例えば、プラズマ発生体1用のセラミック生成形体にヒータ8用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等により塗布する際、ヒータ8用のメタライズペーストの幅を第1電極2或いは第2電極3用のメタライズペーストの幅よりも狭くなるように塗布することにより形成することができる。   For example, when the metallized paste for the heater 8 is applied to the ceramic generating shape for the plasma generator 1 by a screen printing method or the like, the heater 8 has a width of the metallized paste for the heater 8 corresponding to the first electrode 2 or the second electrode. It can form by apply | coating so that it may become narrower than the width | variety of the metallizing paste for 2 electrodes 3. FIG.

また、第1電極2及び第2電極3は、それぞれ第1絶縁部4及び第2絶縁部5により支持されているととともに、第1絶縁部4、第2絶縁部5、一対の側部6が、同一の材料からなることから、これら各部材の熱に関する特性に差が生じにくい。すなわち、これら部材間の熱膨張率の差が小さい、或いは熱膨張率が実質的に等しくなるので、これら各部材間に熱応力が発生することを抑制でき、反応流路7の形状が熱により変形することを抑制できる。   The first electrode 2 and the second electrode 3 are supported by the first insulating portion 4 and the second insulating portion 5, respectively, and the first insulating portion 4, the second insulating portion 5, and the pair of side portions 6. However, since they are made of the same material, it is difficult for differences in heat-related characteristics of these members to occur. That is, since the difference in thermal expansion coefficient between these members is small or the thermal expansion coefficient becomes substantially equal, it is possible to suppress the occurrence of thermal stress between these members, and the shape of the reaction channel 7 is caused by heat. Deformation can be suppressed.

また、図7に示すように、反応流路7が上下方向に複数並列に積層されていてもよい。なお、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。反応流路7が複数積層される場合、第1電極2および第2電極3は、交互に対向して上下方向に配設されるとよい。これにより、それぞれの反応流路7内でプラズマ場を発生させることで、それぞれの反応流路7内を通過するPMや酸化性成分等の流体を反応、分解させることができ、効率良く流体を浄化することができる。   Further, as shown in FIG. 7, a plurality of reaction flow paths 7 may be stacked in parallel in the vertical direction. FIG. 7 is a sectional view showing an example of the embodiment of the plasma generator of the present invention. When a plurality of reaction flow paths 7 are stacked, the first electrode 2 and the second electrode 3 may be arranged in the vertical direction so as to alternately face each other. As a result, by generating a plasma field in each reaction channel 7, it is possible to react and decompose fluids such as PM and oxidizable components that pass through each reaction channel 7, so that the fluid can be efficiently used. Can be purified.

また、図8に示すように、複数の第1電極2,2’,2’’に接続されているヒータ8同士或いは複数の第2電極3,3’,3’’に接続されているヒータ8同士を貫通導体8aにより接続しても構わない。この貫通導体8aにより一対の側部6の厚み方向において、一対の側部6を加熱することができるようになる。   Further, as shown in FIG. 8, the heaters 8 connected to the plurality of first electrodes 2, 2 ′, 2 ″ or the heaters connected to the plurality of second electrodes 3, 3 ′, 3 ″. You may connect 8 by the through-conductor 8a. The through conductors 8 a can heat the pair of side portions 6 in the thickness direction of the pair of side portions 6.

さらに、この貫通導体8aは、上述と同様にヒータ8の一部として用いてもよい。また、図9に示すように、ヒータ8同士を貫通導体8aに連結した後、ヒータ8の1つを外部端子9に接続するようにしても構わない。これにより、総配線長の短縮が可能となり、ヒータ8に印加する電源電圧を下げることができるようになる。   Further, the through conductor 8a may be used as a part of the heater 8 as described above. Further, as shown in FIG. 9, after connecting the heaters 8 to the through conductors 8 a, one of the heaters 8 may be connected to the external terminal 9. Thereby, the total wiring length can be shortened, and the power supply voltage applied to the heater 8 can be lowered.

また、上述のような場合、貫通導体8aは、異なる高さ位置に形成されたヒータ8同士の間に複数列配設しても構わない。この場合、側部6の熱発生分布を適度に分散させることができ、より耐熱性を向上させることができるようになる。   In the above case, the through conductors 8a may be arranged in a plurality of rows between the heaters 8 formed at different height positions. In this case, the heat generation distribution of the side portion 6 can be appropriately dispersed, and the heat resistance can be further improved.

また、第1電極2と第2電極3との間に印加される電圧は、直流電圧であっても構わない。すなわち、プラズマ発生体1の第1電極2および第2電極3とに直流電圧を印加することによりプラズマ場の発生を開始すると同時に、ヒータ8の加熱を開始する方法を用いることができる。例えば、プラズマ発生体をディーゼルエンジンの排ガス中のPM等の酸化成分等の除去のために用いる場合、印加される直流電圧は、例えば、250V以上が好適である。直流電圧の場合、電源の小型化が可能であるとともに、例えば、プラズマ発生体1が自動車に搭載される場合においては、交流電圧の場合よりも大きな電流を、第1電極2および第2電極3に流すことができる。これにより、反応流路7内におけるプラズマ反応を高め、浄化作用を高めることができる。   The voltage applied between the first electrode 2 and the second electrode 3 may be a DC voltage. That is, it is possible to use a method of starting the heating of the heater 8 at the same time as the generation of the plasma field is started by applying a DC voltage to the first electrode 2 and the second electrode 3 of the plasma generator 1. For example, when the plasma generator is used for removing oxidizing components such as PM in exhaust gas from a diesel engine, the DC voltage applied is preferably 250 V or more, for example. In the case of a DC voltage, the power source can be reduced in size. For example, when the plasma generator 1 is mounted on an automobile, a larger current than that in the case of an AC voltage is applied to the first electrode 2 and the second electrode 3. Can be shed. Thereby, the plasma reaction in the reaction flow path 7 can be enhanced and the purification action can be enhanced.

また、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、パルス周期が、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衝突することが抑制できる。   In addition, when a DC voltage is applied, the DC voltage may be a DC pulse voltage. For example, the pulse period may be 200 Hz to 1 KHz. As a result, it is possible to suppress the charged particles from constantly colliding with the electrode on one side by receiving the force of the electric field continuously.

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、図11に例示的に示すように、上述のプラズマ発生体1を用いている。さらにプラズマ発生体1の第1電極3と第2電極4とに接続され、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ための電圧印加部11を備えている。これにより、第1電極3と第2電極4との間の対向領域にプラズマ場を発生させることができる。   Next, the plasma generator of the present invention will be described. The plasma generator of the present invention uses the above-described plasma generator 1 as exemplarily shown in FIG. Further, a voltage application unit that is connected to the first electrode 3 and the second electrode 4 of the plasma generator 1 and applies an AC voltage, a DC voltage, or a DC pulse voltage between the first electrode 3 and the second electrode 4. 11 is provided. As a result, a plasma field can be generated in the facing region between the first electrode 3 and the second electrode 4.

また、本発明のプラズマ発生装置は、第1電極2と第2電極3との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ことによりプラズマが発生するのと同時に、或いはそれよりも前に、ヒータ8へ電流を流すことを開始してもよい。ここで、プラズマ反応により発生した帯電粒子は、電界により加速される。交流電圧を印加する場合は、周波数によりイオンの加速方向を交互に変化させることができるので、帯電粒子が第1電極2或いは第2電極3の一方側にのみ衝突し、一方側の絶縁部材或いは電極が、他方側に比してより激しく磨耗されてしまうことを低減でき、プラズマ発生体1を長期間にわたって耐久性に優れたものとすることができる。   In addition, the plasma generator of the present invention can generate plasma by applying an AC voltage, a DC voltage, or a DC pulse voltage between the first electrode 2 and the second electrode 3 at the same time or earlier. In addition, the flow of current to the heater 8 may be started. Here, the charged particles generated by the plasma reaction are accelerated by the electric field. When an alternating voltage is applied, the acceleration direction of ions can be changed alternately depending on the frequency, so that the charged particles collide with only one side of the first electrode 2 or the second electrode 3 and the insulating member on one side or It can reduce that an electrode is worn more intensely compared with the other side, and can make the plasma generator 1 excellent in durability over a long period of time.

このようなプラズマ発生装置は、例えば、ヒータ8が、第1電極2或いは第2電極3に電気的に接続されていていない場合、外部電源によりヒータ8に電流を流すのと同時、或いは電流を流した後、第1電極2と第2電極3との間に電圧を印加するようにしておけばよい。   In such a plasma generator, for example, when the heater 8 is not electrically connected to the first electrode 2 or the second electrode 3, the current is supplied to the heater 8 by an external power source or at the same time. After flowing, a voltage may be applied between the first electrode 2 and the second electrode 3.

また、ヒータ8が、第1電極2或いは第2電極3に電気的に接続されている場合、第1電極2と第2電極3との間に電圧を印加すると同時に、ヒータ8にも電流が流れ、側部6を加熱することとなる。また、この場合、第1電極2と第2電極3との間に印加する電圧をプラズマ場が発生しない程度としておき、ヒータ8に電流を流して側部6を加熱させた後、印加する電圧を高くして第1電極2および第2電極3との間にプラズマ場を発生させても構わない。   Further, when the heater 8 is electrically connected to the first electrode 2 or the second electrode 3, a voltage is applied between the first electrode 2 and the second electrode 3, and at the same time, a current is also applied to the heater 8. The flow and the side 6 will be heated. Further, in this case, the voltage applied between the first electrode 2 and the second electrode 3 is set so as not to generate a plasma field, and a current is passed through the heater 8 to heat the side portion 6 and then the applied voltage. May be increased to generate a plasma field between the first electrode 2 and the second electrode 3.

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12に示すように、上述のプラズマ発生体1の対向領域である反応流路7内に、酸素を流入させる第1の流路12と、プラズマ発生体1の第1電極2と、第2電極3とに接続され、これら電極2,3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電源に接続される電圧印加手段11と、プラズマ発生体1の対向領域に位置する反応流路7から排出されるオゾンを、対向領域に位置する反応流路7内から流出させる第2の流路とを備えているものが挙げられる。   Specifically, such a plasma generator can be used in, for example, an ozone generator that can satisfactorily change oxygen to ozone by a plasma reaction when the fluid is oxygen. For example, as shown in FIG. 12, such an ozone generator includes a first flow path 12 that allows oxygen to flow into a reaction flow path 7 that is a facing region of the plasma generator 1, and a plasma generator. A voltage applying means 11 connected to one first electrode 2 and the second electrode 3 and connected to an external power source for applying an AC voltage, a DC voltage or a DC pulse voltage between the electrodes 2 and 3; What is provided with the 2nd flow path which flows out the ozone discharged | emitted from the reaction flow path 7 located in the opposing area | region of the plasma generator 1 from the inside of the reaction flow path 7 located in an opposing area | region is mentioned.

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1の対向領域に位置する反応流路7内に、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12、プラズマ発生体1の第1電極2と、第2電極3とに接続され、これら電極2,3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電源に接続される電圧印加手段11と、プラズマ発生体の対向領域に位置する反応流路7から排出される被処理ガスを、対向領域に位置する反応流路7内から流出させる第2の流路12とを備えているものが挙げられる。   Alternatively, such a plasma generator is, for example, exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an engine used in automobiles, ships, generators, etc., or exhaust gas discharged from an incinerator, etc. This exhaust gas can be used in an exhaust gas treatment apparatus that can purify the exhaust gas well. Such an exhaust gas treatment apparatus includes, for example, a first flow path 12 for allowing exhaust gas from an internal combustion engine or an incinerator to flow into a reaction flow path 7 located in a region facing the plasma generator 1 described above, a plasma generator. A voltage applying means 11 connected to one first electrode 2 and the second electrode 3 and connected to an external power source for applying an AC voltage, a DC voltage or a DC pulse voltage between the electrodes 2 and 3; What has the 2nd flow path 12 which makes the to-be-processed gas discharged | emitted from the reaction flow path 7 located in the opposing area | region of a plasma generator flow out from the inside of the reaction flow path 7 located in an opposing area | region is mentioned. .

なお、上述の排ガス処理装置にプラズマ発生体1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1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。   Note that an exhaust gas purification mechanism other than the plasma generator 1 may be provided in the above-described exhaust gas treatment apparatus. For example, a filter or a catalyst may be attached before and after the plasma generator 1, thereby further reducing the discharge of fluid such as PM and oxidizing components in the exhaust gas. Examples of such a filter include a ceramic DPF (Diesel Particulate Filter) and the like, and platinum or the like can be used as a catalyst.

また、このようなプラズマ発生装置は、流体がタバコの煙やカビ、埃等を含んだ空気であり、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空気洗浄機に使用することができる。このような空気洗浄機は、例えば、上述と同様に、少なくとも電圧印加手段11、任意的に第1の流路12、第2の流路13等を備えたものが挙げられる。   In addition, such a plasma generator can be used in an air cleaning machine in which the fluid is air containing tobacco smoke, mold, dust, and the like, and the air can be purified well by a plasma reaction. Such an air cleaner includes, for example, at least a voltage applying means 11, optionally a first flow path 12, a second flow path 13 and the like, as described above.

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プラズマ発生体やプラズマ発生装置、またこれらを用いた装置に適用しても良い。   The present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention. For example, it may be used for applications other than the above-described embodiments and applied to a plasma generator, a plasma generator, and an apparatus using these.

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反応流路7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。   The present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention. For example, in the above description, purification of exhaust gas such as diesel engines used in automobiles, ships, generators, etc. has been described, but the present invention is applied to plasma generators and reaction devices used for other purposes. Also good. For example, the present invention can be applied to an air cleaning device used for deodorization, decomposition of dioxin, decomposition of pollen, plasma etching, a plasma generator and a reaction device mounted on a thin film device or the like. Further, the present invention can be applied to a plasma generator for reacting or decomposing a fluid passing through the reaction flow path 7 by a plasma reaction and its reaction apparatus.

また、図10に示すように、外部端子9と第1電極2或いは第2電極3との間のヒータ8をスネーク状に配設して、ヒータ8の断面積を狭くして、ヒータ8の発熱性を高めるとともに、ヒータ8の経路を長くし、側部6の発熱性を向上させるようにしても構わない。   Further, as shown in FIG. 10, the heater 8 between the external terminal 9 and the first electrode 2 or the second electrode 3 is arranged in a snake shape so that the cross-sectional area of the heater 8 is narrowed. While increasing the heat generation, the path of the heater 8 may be lengthened to improve the heat generation of the side portion 6.

(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) is a top view which shows an example of embodiment of the plasma generator of this invention, (b) is the side view seen from the A direction of (a). (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。1A is a cross-sectional view taken along line BB ′ of the plasma generator of FIG. 1A, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line CC ′ of FIG. 1B, and FIG. It is sectional drawing in the DD 'line of 1 (b). 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。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the plasma generator of this invention. 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。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the plasma generator of this invention. 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。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the plasma generator of this invention. 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。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the plasma generator of this invention. 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。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the plasma generator of this invention. 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。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the plasma generator of this invention. 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。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the plasma generator of this invention. 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。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the plasma generator of this invention. 本発明の装置の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the apparatus of this invention. 本発明の装置の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・プラズマ発生体
2・・・第1電極
3・・・第2電極
4・・・第1絶縁部
5・・・第2絶縁部
6・・・側部
7・・・反応流路
8・・・ヒータ
9・・・外部端子
10・・・貫通導体
11・・・電圧印加部
12・・・第1の流路
13・・・第2の流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma generator 2 ... 1st electrode 3 ... 2nd electrode 4 ... 1st insulation part 5 ... 2nd insulation part 6 ... Side part 7 ... Reaction flow path DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Heater 9 ... External terminal 10 ... Through-conductor 11 ... Voltage application part 12 ... 1st flow path 13 ... 2nd flow path

Claims (11)

平板状の第1電極と、
主面が、該第1電極の主面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対向領域の両端に設けられ、前記第1電極及び前記第2電極を一定の距離だけ離間させて支持する一対の側部と、
前記一対の側部に設けられたヒータと、を備えたプラズマ発生体。
A flat first electrode;
A plate-like second electrode, the main surface of which is arranged to face the main surface of the first electrode;
A pair of side portions that are provided at both ends of a facing region of these electrodes in a plan view and support the first electrode and the second electrode separated by a certain distance;
A plasma generator comprising: a heater provided on the pair of side portions.
前記ヒータは、前記第1電極に電気的に接続されている請求項1に記載のプラズマ発生
体。
The plasma generator according to claim 1, wherein the heater is electrically connected to the first electrode.
前記ヒータは、前記第1電極と、該第1電極に電気的に接続される外部端子との間に配置されている請求項2に記載のプラズマ発生体。   The plasma generator according to claim 2, wherein the heater is disposed between the first electrode and an external terminal electrically connected to the first electrode. 前記第1電極に接続された前記ヒータは、前記第1電極よりも、単位長さ当りの抵抗値が高く、且つ前記第1電極よりも体積固有抵抗率の高い材料からなる請求項2または請求項3に記載のプラズマ発生体。   The said heater connected to the said 1st electrode consists of material whose resistance value per unit length is higher than the said 1st electrode, and whose volume specific resistivity is higher than the said 1st electrode. Item 4. The plasma generator according to Item 3. 前記第1電極に接続された前記ヒータは、前記第1電極よりも、単位長さ当りの抵抗値が高く、且つ前記第1電極と実質的に同じ体積固有抵抗率を有する材料からなる2または請求項3に記載のプラズマ発生体。   The heater connected to the first electrode is made of a material having a higher resistance value per unit length than the first electrode and made of a material having substantially the same volume resistivity as the first electrode. The plasma generator according to claim 3. 前記ヒータは、前記第1電極に接続された第1のヒータと、前記第2電極に接続された第2のヒータとを含み、
前記第1のヒータは、前記一対の側部の一方側に、前記第2のヒータは、前記一対の側部の他方側に、それぞれに配置されている請求項2乃至請求項5のいずれかに記載のプラズマ発生体。
The heater includes a first heater connected to the first electrode and a second heater connected to the second electrode,
6. The device according to claim 2, wherein the first heater is disposed on one side of the pair of side portions, and the second heater is disposed on the other side of the pair of side portions. The plasma generator described in 1.
前記一対の側部に接し、且つ前記第1電極を支持する第1絶縁部、及び前記一対の側部に接し、且つ前記第2電極を支持する第2絶縁部を更に備えるとともに、前記第1絶縁部、前記第2絶縁部、前記一対の側部が、同一の材料からなる請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のプラズマ発生体。 Contact with the pair of side, and the first insulating portion for supporting the first electrode, and in contact with the pair of side portions, with and further comprising a second insulating section for supporting the second electrode, the first The plasma generator according to any one of claims 1 to 6, wherein the insulating portion, the second insulating portion, and the pair of side portions are made of the same material. 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のプラズマ発生体と、
前記プラズマ発生体の前記第1電極と前記第2電極と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ことにより、前記第1電極と前記第2電極との間にプラズマを発生させる電圧印加手段と、を備えたプラズマ発生装置。
A plasma generator according to any one of claims 1 to 7,
Voltage application for generating plasma between the first electrode and the second electrode by applying an AC voltage or a DC voltage or a DC pulse voltage to the first electrode and the second electrode of the plasma generator And a plasma generator.
前記第1電極と前記第2電極との間に前記交流電圧或いは前記直流電圧もしくは前記直流パルス電圧を印加することによりプラズマが発生するのと同時に、或いはそれよりも前に、前記ヒータへ電流を流すことを開始する請求項8に記載のプラズマ発生装置。   Applying the AC voltage, the DC voltage, or the DC pulse voltage between the first electrode and the second electrode, a current is supplied to the heater at the same time or before the plasma is generated. The plasma generator according to claim 8, wherein the flow is started. 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のプラズマ発生体の前記対向領域内に、酸素を流入させる第1の流路と、
前記プラズマ発生体の前記第1電極と、前記第2電極とに接続され、これら電極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電源外部電源に接続される電圧印加手段と、
前記プラズマ発生体の前記対向領域から排出されるオゾンを、前記対向領域内から流出させる第2の流路とを備えたオゾン発生装置。
A first flow path for allowing oxygen to flow into the facing region of the plasma generator according to any one of claims 1 to 7,
Voltage application means connected to the first electrode and the second electrode of the plasma generator and connected to an external power source or an external power source for applying an AC voltage, a DC voltage or a DC pulse voltage between these electrodes; ,
The ozone generator provided with the 2nd flow path which makes the ozone discharged | emitted from the said opposing area | region of the said plasma generator flow out from the said opposing area | region.
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のプラズマ発生体の前記対向領域内に、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の流路と、
前記プラズマ発生体の前記第1電極と、前記第2電極とに接続され、これら電極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電源に接続される電圧印加手段と、
前記プラズマ発生体の前記対向領域から排出される被処理ガスを、前記対向領域内から流出させる第2の流路とを備えた排ガス処理装置。
A first flow path for flowing exhaust gas from an internal combustion engine or an incinerator into the opposed region of the plasma generator according to any one of claims 1 to 7,
Voltage application means connected to the first electrode and the second electrode of the plasma generator, and connected to an external power source for applying an AC voltage, a DC voltage or a DC pulse voltage between the electrodes;
An exhaust gas treatment apparatus comprising: a second flow path for causing a gas to be treated discharged from the facing region of the plasma generator to flow out of the facing region.
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