JP6738175B2 - Plasma reactor - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマリアクタに関するものであり、特には、内燃機関(エンジン)の排ガスを浄化するための装置に好適なプラズマリアクタに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma reactor, and more particularly to a plasma reactor suitable for an apparatus for purifying exhaust gas of an internal combustion engine (engine).
エンジンの排ガスや焼却炉の排ガスをプラズマ場に通すことにより、排ガス中に含まれているCO(一酸化炭素)、HC(炭化水素)、NOx(窒素酸化物)及びPM(Particulate Matter:粒子状物質)などの有害物質を処理するプラズマリアクタが開示されている。 By passing the exhaust gas of an engine or the exhaust gas of an incinerator through a plasma field, CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon), NOx (nitrogen oxide) and PM (Particulate Matter: particulates) contained in the exhaust gas A plasma reactor for treating harmful substances such as substances is disclosed.
例えば、放電電極が形成された複数の電極パネルを積層し、隣接する電極パネル間に電圧を印加して誘電体バリア放電による低温プラズマ(非平衡プラズマ)を発生させることにより、電極パネル間を流れる排ガス中のPMを酸化して除去するプラズマリアクタが種々提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。なお、特許文献1〜3に記載のプラズマリアクタは、放電電極と電源供給端子とを電気的に接続するための電気導通部を備えている。例えば、特許文献1に記載の電気導通部は、リードライン部材や電極部等からなり、リードライン部材及び電極部は、球状の金属網やスプリングなどのばね部材を介して接続されている。また、特許文献2に記載の電気導通部は、放電電極から延びる接続部を押圧する板ばねからなっている。さらに、特許文献3には、電極パネルの端部に形成された突条に対して電気導通部を配置した技術が開示されている。
For example, by stacking a plurality of electrode panels on which discharge electrodes are formed and applying a voltage between adjacent electrode panels to generate low-temperature plasma (non-equilibrium plasma) due to dielectric barrier discharge, the electrodes flow between the electrode panels. Various plasma reactors that oxidize and remove PM in exhaust gas have been proposed (see, for example,
ところで、特許文献1に記載の従来技術では、電気導通部である上記のリードライン部材が電極パネルの両端部にそれぞれ配置されている。ところが、十分な信頼性を確保するためには、リードライン部材の設置スペースをある程度大きくする必要があるため、プラズマリアクタの小型化が困難である。また、特許文献2,3に記載の従来技術においても、電気導通部が電極パネルの両端部に配置されるため、それぞれの端部において電気導通部の設置スペースを確保しなければならない。従って、特許文献2,3においても、プラズマリアクタの小型化が困難である。
By the way, in the prior art described in
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、信頼性を維持しつつ、小型化を図ることが可能なプラズマリアクタを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a plasma reactor that can be downsized while maintaining reliability.
上記課題を解決するための手段(手段1)としては、放電電極を有する複数の電極パネルを積層した構造を有し、隣接する前記電極パネル間に形成されたガス流路にガスを流して電圧を印加することによりプラズマを発生させるプラズマパネル積層体を備えるプラズマリアクタであって、前記ガス流路は、複数であっていずれも同じ方向を向いており、前記電極パネルの積層方向と直交する方向を前記ガス流路の幅方向と定義したとき、前記電極パネルは、前記ガス流路に沿って延びる突条を含んだ肉厚部を、少なくとも前記ガス流路の幅方向において離れて位置する第1端部及び第2端部に有し、前記第1端部に配置された前記肉厚部に、互いに電気系統が異なる複数の電気導通部が設けられており、前記電気導通部は、前記放電電極に電気的に接続されており、前記第1端部に配置された前記肉厚部は、前記第2端部に配置された前記肉厚部よりも幅広に形成されていることを特徴とするプラズマリアクタがある。 As means (means 1) for solving the above-mentioned problems, it has a structure in which a plurality of electrode panels having discharge electrodes are laminated, and gas is caused to flow in a gas flow path formed between adjacent electrode panels to generate a voltage. A plasma reactor comprising a plasma panel laminate for generating plasma by applying a plurality of gas flow paths, each of which is directed in the same direction and is orthogonal to the laminating direction of the electrode panel. Is defined as the width direction of the gas flow path, the electrode panel has a thick portion including a ridge extending along the gas flow path, which is located at least apart in the width direction of the gas flow path. A plurality of electrical conducting portions having different electrical systems are provided in the thick portion arranged at the first end and the second end and arranged at the first end, and the electrical conducting portion is It is electrically connected to the discharge electrode, and the thick portion arranged at the first end portion is formed wider than the thick portion arranged at the second end portion. There is a plasma reactor.
従って、上記手段1に記載の発明では、電極パネルの第1端部に配置された肉厚部に全ての電気導通部が設けられているため、電気導通部が設けられていない第2端部に配置された肉厚部を、第1端部に配置された肉厚部よりも幅狭に形成することができる。その結果、隣接する電極パネル間を流れるガス流路の幅方向において、プラズマリアクタの小型化を図ることができる。また、ガス流路を幅狭にするのではなく、第2端部に配置された肉厚部を幅狭に形成することにより、プラズマリアクタの小型化を図っている。その結果、プラズマリアクタを小型化したとしても、ガス流路の断面積が確実に確保されるため、ガス流路内の抵抗が低減され、ガス流路内における圧力損失が抑えられる。ゆえに、プラズマリアクタの信頼性を維持しつつ、プラズマリアクタの小型化を図ることができる。
Therefore, in the invention described in the
ここで、「第1端部に配置された肉厚部」とは、肉厚部の外側面が電極パネルの第1端部の先端面(側面)と一致するように肉厚部を配置することのみを言うのではなく、肉厚部の外側面が第1端部の先端面よりも内側寄り(第2端部寄り)に位置するように肉厚部を配置することも含むものとする。同様に、「第2端部に配置された肉厚部」とは、肉厚部の外側面が電極パネルの第2端部の先端面(側面)と一致するように肉厚部を配置することのみを言うのではなく、肉厚部の外側面が第2端部の先端面よりも内側より(第1端部寄り)に位置するように肉厚部を配置することも含むものとする。 Here, the “thickened portion arranged at the first end portion” means that the thickened portion is arranged such that the outer surface of the thickened portion matches the tip surface (side surface) of the first end portion of the electrode panel. Not only that, but also including arranging the thick portion so that the outer surface of the thick portion is located closer to the inner side (closer to the second end portion) than the tip surface of the first end portion. Similarly, the “thickened portion arranged at the second end” means that the thickened portion is arranged such that the outer surface of the thickened portion matches the tip surface (side surface) of the second end of the electrode panel. Not only that, but it also includes disposing the thick portion so that the outer surface of the thick portion is located inside (closer to the first end) than the tip surface of the second end portion.
上記プラズマリアクタを構成するプラズマパネル積層体は、放電電極を有する複数の電極パネルを積層した構造を有する。放電電極の形成材料としては、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、酸化ルテニウム(RuO2)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)などを挙げることができる。 The plasma panel laminate forming the plasma reactor has a structure in which a plurality of electrode panels having discharge electrodes are laminated. Examples of materials for forming the discharge electrode include tungsten (W), molybdenum (Mo), ruthenium oxide (RuO 2 ), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), and the like.
なお、電極パネルは、厚さ方向において互いに反対側に位置する一対の主面を有し、電気導通部は、第1端部に配置された肉厚部を厚さ方向に貫通するスルーホール導体と、一対の主面にそれぞれ形成され、スルーホール導体の両端部に対してそれぞれ電気的に接続されるパッドとを備えることがよい。このようにすれば、複数の電極パネルを積層した際に、電気導通部を介して放電電極と電源とを導通させることができる。 The electrode panel has a pair of main surfaces located on opposite sides in the thickness direction, and the electrical conducting portion is a through-hole conductor that penetrates the thick portion arranged at the first end portion in the thickness direction. And a pad respectively formed on the pair of main surfaces and electrically connected to both ends of the through-hole conductor. With this configuration, when a plurality of electrode panels are stacked, the discharge electrode and the power source can be electrically connected via the electrically conductive portion.
また、第1端部に配置された肉厚部は、隣接する肉厚部に対向する内側面と、肉厚部の幅方向において内側面の反対側に位置する外側面とを有し、電気導通部は、肉厚部の外側面寄りに配置されていることが好ましい。このようにすれば、電気導通部を肉厚部の外側面寄りに配置することにより、電気導通部と放電電極との絶縁距離を大きくすることができるため、電気導通部−放電電極間での放電の発生を防止することができる。ゆえに、プラズマリアクタの信頼性を向上させることができる。 Further, the thick portion arranged at the first end portion has an inner side surface facing the adjacent thick portion and an outer side surface located on the opposite side of the inner side surface in the width direction of the thick portion. It is preferable that the conducting portion is arranged closer to the outer side surface of the thick portion. With this configuration, by disposing the electrical conducting portion closer to the outer side surface of the thick portion, the insulating distance between the electrical conducting portion and the discharge electrode can be increased, so that the electrical conducting portion-discharge electrode It is possible to prevent the occurrence of discharge. Therefore, the reliability of the plasma reactor can be improved.
さらに、電極パネルは、隣接する電極パネル間を流れるガスの通過方向に沿って延びる辺の長さが、通過方向と直交する方向に沿って延びる辺の長さよりも長い長尺形状のパネルであり、複数の電気導通部が、通過方向に沿って離間配置されていることが好ましい。このようにすれば、隣接する電気導通部間の絶縁距離を大きくすることができるため、隣接する電気導通部間での放電の発生を防止することができる。ゆえに、プラズマリアクタの信頼性がよりいっそう向上する。 Further, the electrode panel is an elongated panel in which the length of the side extending along the passage direction of the gas flowing between the adjacent electrode panels is longer than the length of the side extending along the direction orthogonal to the passage direction. It is preferable that the plurality of electrical conducting portions are arranged at intervals along the passage direction. With this configuration, the insulation distance between the adjacent electrically conductive portions can be increased, so that the occurrence of discharge between the adjacent electrically conductive portions can be prevented. Therefore, the reliability of the plasma reactor is further improved.
以下、本発明のプラズマリアクタ1を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
Hereinafter, an embodiment in which the
図1〜図4に示されるように、本実施形態のプラズマリアクタ1は、自動車のエンジン(図示略)の排ガスに含まれているPMを除去する装置であり、排気管2に取り付けられている。プラズマリアクタ1は、電源3、ケース10及びプラズマパネル積層体20を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
ケース10は、例えばステンレス鋼を用いて矩形筒状に形成されている。ケース10の第1端部(図1では左端部)には第1コーン部11が接続され、ケース10の第2端部(図1では右端部)には第2コーン部12が接続されている。さらに、第1コーン部11は、排気管2の上流側部分4(エンジン側の部分)に接続され、第2コーン部12は、排気管2の下流側部分5(エンジン側とは反対側の部分)に接続されている。なお、エンジンからの排ガスは、排気管2の上流側部分4から第1コーン部11を介してケース10内に流入し、ケース10内を通過した後、第2コーン部12を介して排気管2の下流側部分5に流出する。
The
図4に示されるように、プラズマパネル積層体20は、ケース10内に収容されており、ケース10とプラズマパネル積層体20との間にはマット8が介在されている。マット8は、プラズマパネル積層体20をケース10に固定する機能を有している。ここで、マット8を構成する材料としては、例えば、セラミック繊維、金属繊維、発泡金属等の絶縁材料を用いることができる。
As shown in FIG. 4, the
図1,図4〜図7に示されるように、プラズマパネル積層体20は、一対のガス通過面21,22と、4つのガス非通過面23,24,25,26とを有する略直方体状を成している。両ガス通過面21,22は、プラズマパネル積層体20において互いに反対側に位置している。一方、各ガス非通過面23〜26は、一対のガス通過面21,22の間に位置している。
As shown in FIGS. 1 and 4 to 7, the
また、プラズマパネル積層体20は、複数の電極パネル30と、各電極パネル30よりも外層側に位置する一対の外層パネル50とを積層した構造を有している。各パネル30,50は、ケース10内における排ガスの通過方向(第1コーン部11から第2コーン部12に向かう方向)と平行に配置されており、互いに隙間(本実施形態では、0.5mmの隙間)を有するように配置されている。詳述すると、プラズマパネル積層体20は、隣接する電極パネル30間に、排ガスが通過するガス流路27を有している。
Further, the
図1に示されるように、各電極パネル30には、プラズマパネル積層体20の厚さ方向に沿って第1の配線6及び第2の配線7が交互に電気的に接続されている。第1の配線6は、電源3の第1の端子に電気的に接続され、第2の配線7は、電源3の第2の端子に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, the first wiring 6 and the
図1,図7,図8に示されるように、本実施形態の電極パネル30は、厚さ方向において互いに反対側に位置する一対の主面(第1主面31及び第2主面32)を有し、縦100mm×横120mm×厚さ1mmの略矩形板状を成している。また、電極パネル30は、隣接する電極パネル30間を流れる排ガスの通過方向(横方向)に沿って延びる辺33(図6参照)の長さが、通過方向と直交する方向(縦方向)に沿って延びる辺34(図6参照)の長さよりも長い長尺形状のパネルである。
As shown in FIGS. 1, 7, and 8, the
さらに、電極パネル30は、矩形板状の誘電体35に放電電極36(厚さ10μm)を内蔵してなる構造を有している。本実施形態において、誘電体35はアルミナ(Al2O3)等のセラミックからなり、放電電極36はタングステン(W)からなる。また、誘電体35の熱膨張係数は、2〜8ppm/℃程度であり、誘電体35がアルミナからなる本実施形態においては、8ppm/℃程度となっている。なお、誘電体35の熱膨張係数は、常温〜400℃間の測定値の平均値をいう。
Further, the
図7,図8に示されるように、電極パネル30は、第1端部91に第1肉厚部92を有するとともに、第2端部101に第2肉厚部102を有している。なお、第1肉厚部92(第1端部91)及び第2肉厚部102(第2端部101)は、ガス流路27の幅方向において離れて配置、具体的には、ガス流路27を挟んで互いに反対側に配置されている。また、第1肉厚部92は、ガス流路27に沿って延びる第1突条93を含んで構成されており、第2肉厚部102は、同じくガス流路27に沿って延びる第2突条103を含んで構成されている。なお、本実施形態の突条93,103は、第2主面32側に突出しており、電極パネル30と一体になっている。そして、両突条93,103間の領域は、第2主面32にて開口する凹部37となっている。凹部37は、電極パネル30の横方向に延びており、電極パネル30の両端面にて開口している。また、本実施形態では、凹部37の深さが0.5mmであるため、凹部37の形成領域における電極パネル30の厚さは、0.5mmとなっている。そして、本実施形態のプラズマパネル積層体20では、凹部37の内側面と下層側に隣接する電極パネル30の第1主面31との間に、上記したガス流路27が構成される。なお、プラズマパネル積層体20を構成する最下層の電極パネル30には、下層側に電極パネル30が存在しないため、凹部37が形成されていない。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
図8に示されるように、第1端部91に配置された第1肉厚部92は、隣接する肉厚部(ここでは第2肉厚部102)に対向する内側面94と、第1肉厚部92の幅方向において内側面94の反対側に位置する外側面95とを有している。なお、第1肉厚部92は、長さ120mm×幅15mm×厚さ1mmとなっており、第1肉厚部92の一部を構成する第1突条93は、長さ120mm×幅15mm×厚さ0.5mmとなっている。一方、第2端部101に配置された第2肉厚部102も、隣接する肉厚部(ここでは第1肉厚部92)に対向する内側面104と、第2肉厚部102の幅方向において内側面104の反対側に位置する外側面105とを有している。第2肉厚部102は、長さ120mm×幅10mm×厚さ1mmとなっており、第2肉厚部102の一部を構成する第2突条103は、長さ120mm×幅10mm×厚さ0.5mmとなっている。即ち、第1肉厚部92は、第2肉厚部102よりも幅広に形成されている。
As shown in FIG. 8, the first
図7,図8に示されるように、第1肉厚部92には、互いに電気系統が異なる一対の電気導通部40が設けられている。即ち、電気導通部40が設けられた肉厚部(第1肉厚部92)は、電気導通部40が設けられていない肉厚部(第2肉厚部102)よりも幅広に形成されている。各電気導通部40は、隣接する電極パネル30間を流れる排ガスの通過方向に沿って離間配置されるとともに、第1肉厚部92の外側面95寄りに配置されている。また、各電気導通部40は、第1肉厚部92を厚さ方向に貫通し、放電電極36に電気的に接続されている。詳述すると、各電気導通部40は、スルーホール導体41、第1パッド42及び第2パッド43を備えている。スルーホール導体41は、第1肉厚部92を厚さ方向に貫通している。そして、所定の電極パネル30において、一方の電気導通部40に設けられたスルーホール導体41は、放電電極36から外周側に延出する延出部38を貫通している。また、第1パッド42は、第1主面31に形成されており、スルーホール導体41の第1主面31側端部に対して電気的に接続されている。一方、第2パッド43は、第2主面32に形成されており、スルーホール導体41の第2主面32側端部に対して電気的に接続されている。なお、第1パッド42及び第2パッド43は、それぞれ長方形状を成しており、表面にNi等のめっきが施されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the first
図1,図7に示されるように、本実施形態の外層パネル50は、厚さ方向において互いに反対側に位置する一対の主面(第1主面51及び第2主面52)を有し、縦100mm×横120mmの略矩形板状を成している。また、外層パネル50の厚さは、2mmであり、電極パネル30の厚さ(1mm)よりも厚くなっている。なお、本実施形態の外層パネル50には、凹部37と同様の凹部が形成されていない。
As shown in FIGS. 1 and 7, the
また、外層パネル50は、矩形板状の誘電体53によって構成されている。本実施形態において、誘電体53はアルミナ等のセラミックからなる。即ち、本実施形態の外層パネル50は、電極パネル30と同じ材料を用いて、電極パネル30よりも厚く形成されている。よって、外層パネル50の機械的強度は、電極パネル30の機械的強度よりも高くなる。また、誘電体53の熱膨張係数は、8ppm/℃程度となっている。なお、誘電体53の熱膨張係数は、常温〜400℃間の測定値の平均値をいう。
The
図7に示されるように、外層パネル50の片側部分には、互いに電気系統が異なる一対の電気導通部60が設けられている。各電気導通部60は、隣接する外層パネル50間を流れる排ガスの通過方向に沿って離間配置されている。また、各電気導通部60は、スルーホール導体61、第1パッド62及び第2パッド63を備えている。スルーホール導体61は、外層パネル50を厚さ方向に貫通している。第1パッド62は、第1主面51に形成されており、スルーホール導体61の第1主面51側端部に対して電気的に接続されている。そして、下層側の外層パネル50に形成された第1パッド62は、最下層の電極パネル30に形成された第2パッド43に接触するようになっている。一方、第2パッド63は、第2主面52に形成されており、スルーホール導体61の第2主面52側端部に対して電気的に接続されている。そして、上層側の外層パネル50に形成された第2パッド63は、最上層の電極パネル30に形成された第1パッド42に接触するようになっている。なお、第1パッド62及び第2パッド63は、それぞれ長方形状を成しており、表面にNi等のめっきが施されている。
As shown in FIG. 7, a pair of
図5〜図7に示されるように、プラズマリアクタ1は、各パネル30,50(プラズマパネル積層体20)をガス非通過面24側から挟み込んで固定する一対の第1クランプ71と、各パネル30,50をガス非通過面26側から挟み込んで固定する一対の第2クランプ72とを備えている。各クランプ71,72は、金属板(例えば、SUS430等の材料からなるステンレス板)を折り曲げることによって形成されている。なお、各第1クランプ71は、各パネル30,50を積層方向に挟み込む機能に加えて、放電電極36に電気的に接続する機能を有している。一方、各第2クランプ72は、各パネル30,50を積層方向に挟み込む機能のみを有している。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
また、各クランプ71,72は、板部材73及び押さえ板74を備えている。板部材73は、パネル30,50の積層方向に延びている。押さえ板74は、板部材73と一体に形成され、板部材73の両端部に配置されている。各押さえ板74は、弾性を有しており、折り返し構造を有する板ばねである。また、各押さえ板74は、外層パネル50の表面(具体的には、上層側の外層パネル50の第1主面51、または、下層側の外層パネル50の第2主面52)を押圧している。さらに、各押さえ板74は、上層側の外層パネル50の第1主面51に形成された第1パッド62、または、下層側の外層パネル50の第2主面52に形成された第2パッド63に圧接している。
In addition, each
図2〜図6に示されるように、プラズマリアクタ1は、一対の電源供給端子81を備えている。本実施形態の電源供給端子81は、スパークプラグと同様の構造を有している。詳述すると、電源供給端子81は、外部接続部、金属粉末を含む導電性シール、絶縁体、主体金具、滑石、パッキン類等を備えている。外部接続部は、導電性シールを介して中心軸82に接続されている。中心軸82は、片側の端部が絶縁体内に配置されている。なお、電源供給端子は、本実施形態のものに限定される訳ではなく、絶縁体によって外部接続部とケース10との間が絶縁されている構造であれば、他の構造であってもよい。
As shown in FIGS. 2 to 6, the
また、各電源供給端子81は、基端部(中心軸82)が第1クランプ71の板部材73の中央部に電気的に接続され、先端部がケース10から露出している。そして、各電源供給端子81は、互いに同一方向に突出している。なお、本実施形態では、一方の電源供給端子81の先端部が第1の配線6(図1参照)に接続されるとともに、第1の配線6に接続される配線81とは別の電源供給端子81の先端部が第2の配線7(図1参照)に接続されるようになっている。
In addition, each
図1に示されるように、本実施形態のプラズマリアクタ1は、例えば、排ガスに含まれているPMを除去するために用いられる。この場合、電源3から隣接する電極パネル30間にパルス電圧(例えば、ピーク電圧:5kV(5000V)、パルス繰返し周波数:100Hz)が印加されると、誘電体バリア放電が生じ、放電電極36間に誘電体バリア放電によるプラズマが発生する。そして、プラズマの発生により、ガス流路27を流れる排ガスに含まれるPMが酸化(燃焼)されて除去される。
As shown in FIG. 1, the
次に、プラズマリアクタ1の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、アルミナ粉末を主成分とするセラミック材料を用いて、誘電体35となる第1〜第3のセラミックグリーンシートを形成する。なお、セラミックグリーンシートの形成方法としては、テープ成形や押出成形などの周知の成形法を用いることができる。そして、各セラミックグリーンシートに対してレーザ加工を行い、スルーホール導体41用の貫通孔を形成する。なお、貫通孔の形成は、パンチング加工、ドリル加工等によって行ってもよい。
First, a ceramic material containing alumina powder as a main component is used to form first to third ceramic green sheets to be the dielectric 35. As a method for forming the ceramic green sheet, a well-known forming method such as tape forming or extrusion forming can be used. Then, laser processing is performed on each ceramic green sheet to form a through hole for the through
次に、従来周知のペースト印刷装置(図示略)を用いて、スルーホール導体41用の貫通孔に導電性ペースト(本実施形態では、タングステンペースト)を充填し、スルーホール導体41となる未焼成のスルーホール導体部を形成する。
Next, by using a conventionally known paste printing device (not shown), the through holes for the through-
次に、第1のセラミックグリーンシートを支持台(図示略)に載置する。さらに、ペースト印刷装置を用いて、第1のセラミックグリーンシートの裏面上に導電性ペーストを印刷する。その結果、第1のセラミックグリーンシートの裏面上に、放電電極36となる厚さ10μmの未焼成電極が形成される。なお、第1のセラミックグリーンシートに対する未焼成電極の印刷方法としては、スクリーン印刷などの周知の印刷法を使用することができる。
Next, the first ceramic green sheet is placed on a support (not shown). Further, a conductive paste is printed on the back surface of the first ceramic green sheet using a paste printer. As a result, an unfired electrode having a thickness of 10 μm to be the
そして、導電性ペーストの乾燥後、未焼成電極が印刷された第1のセラミックシートの裏面上に、第2のセラミックグリーンシート及び第3のセラミックグリーンシートを順番に積層し、シート積層方向に押圧力を付与する。その結果、各セラミックグリーンシートが一体化され、セラミック積層体が形成される。さらに、ペースト印刷装置を用いて、第1のセラミックグリーンシートの主面上に導電性ペーストを印刷し、未焼成の第1パッド42を形成するとともに、第3のセラミックグリーンシートの裏面上に導電性ペーストを印刷し、未焼成の第2パッド43を形成する。なお、第3のセラミックグリーンシートは、凹部37の形状に合わせた打抜加工を施した後に積層される。
After the conductive paste is dried, the second ceramic green sheet and the third ceramic green sheet are sequentially laminated on the back surface of the first ceramic sheet on which the unfired electrodes are printed, and the sheet is laminated in the sheet laminating direction. Apply pressure. As a result, the ceramic green sheets are integrated to form a ceramic laminated body. Further, using a paste printer, a conductive paste is printed on the main surface of the first ceramic green sheet to form the unfired
また、誘電体35となる第1〜第3のセラミックグリーンシートを形成する手法と同様の手法を用いて、誘電体53となるセラミックグリーンシートを形成する。そして、セラミックグリーンシートに対してレーザ加工を行い、スルーホール導体61用の貫通孔を形成する。次に、ペースト印刷装置を用いて、スルーホール導体61用の貫通孔に導電性ペーストを充填し、スルーホール導体61となる未焼成のスルーホール導体部を形成する。
Further, a ceramic green sheet to be the dielectric 53 is formed by the same method as the method to form the first to third ceramic green sheets to be the dielectric 35. Then, laser processing is performed on the ceramic green sheet to form a through hole for the through
次に、セラミックグリーンシートを支持台に載置する。さらに、ペースト印刷装置を用いて、セラミックグリーンシートの主面上に導電性ペーストを印刷し、未焼成の第1パッド62を形成するとともに、セラミックグリーンシートの裏面上に導電性ペーストを印刷し、未焼成の第2パッド63を形成する。
Next, the ceramic green sheet is placed on the support base. Further, using a paste printing device, a conductive paste is printed on the main surface of the ceramic green sheet to form the unfired
次に、周知の手法に従って乾燥工程や脱脂工程などを行った後、セラミックグリーンシートや未焼成電極をアルミナ及びタングステンが焼結しうる所定の温度(例えば、1400℃〜1600℃程度)に加熱する同時焼成を行う。その結果、セラミックグリーンシート中のアルミナ、及び、導電性ペースト中のタングステンが同時焼結し、誘電体35,53、放電電極36、スルーホール導体41,61、第1パッド42,62及び第2パッド43,63が同時焼成によって形成され、セラミックグリーンシートがパネル30,50となる。
Next, after performing a drying step and a degreasing step according to a known method, the ceramic green sheet and the unfired electrode are heated to a predetermined temperature (for example, about 1400°C to 1600°C) at which alumina and tungsten can be sintered. Simultaneous firing is performed. As a result, alumina in the ceramic green sheet and tungsten in the conductive paste are simultaneously sintered, and the
その後、積層工程を行い、得られたパネル30,50を複数積層して、プラズマパネル積層体20を形成する。次に、クランプ71,72を用いて、複数の電極パネル30及び一対の外層パネル50を積層方向に挟み込んで固定する。このとき、クランプ71,72を構成する一対の押さえ板74が、上層側の外層パネル50の第1パッド62と下層側の外層パネル50の第2パッド63とに圧接する。さらに、溶接等を行うことにより、第1クランプ71を構成する板部材73の中央部に電源供給端子81の中心軸82を電気的に接続する。次に、プラズマパネル積層体20の外表面を覆うようにマット8を取り付けた後、マット8の外表面を覆うようにケース10を取り付ける。その後、一方の電源供給端子81の先端部に第1の配線6を接続するとともに、第1の配線6に接続した電源供給端子81とは別の電源供給端子81の先端部に第2の配線7を接続する。以上のプロセスを経て、プラズマリアクタ1が完成する。
Then, a laminating step is performed to laminate a plurality of the obtained
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1)本実施形態のプラズマリアクタ1では、電極パネル30の第1端部91に配置された第1肉厚部92に全ての電気導通部40が設けられているため、電気導通部40が設けられていない第2端部101に配置された第2肉厚部102を、第1端部91に配置された第1肉厚部92よりも幅狭に形成することができる。その結果、隣接する電極パネル30間を流れるガス流路27の幅方向において、プラズマリアクタ1の小型化を図ることができる。また、ガス流路27を幅狭にするのではなく、第2端部101に配置された第2肉厚部102を幅狭に形成することにより、プラズマリアクタ1の小型化を図っている。その結果、プラズマリアクタ1を小型化したとしても、ガス流路27の断面積が確実に確保されるため、ガス流路27内の抵抗が低減され、ガス流路27内における圧力損失が抑えられる。ゆえに、プラズマリアクタ1の信頼性を維持しつつ、プラズマリアクタ1の小型化を図ることができる。
(1) In the
(2)本実施形態のクランプ71,72を用いる場合、プラズマパネル積層体20の最外層に位置するパネル(外層パネル50)に対して応力集中が生じるため、外層パネル50に割れ等が生じやすい。なぜなら、クランプ71,72の押さえ板74は、いわゆる「点当り」に近い状態で外層パネル50に圧接するからである。
(2) When the
そこで、本実施形態では、外層パネル50の厚さを電極パネル30の厚さよりも厚くすることにより、クランプ71,72が接触する外層パネル50の機械的強度を、クランプ71,72が接触しない電極パネル30の機械的強度よりも高くしている。その結果、クランプ71,72でパネル30,50を挟み込む力を強くすることにより、外層パネル50に応力集中が生じたとしても、外層パネル50での割れ等の発生が抑制される。ゆえに、プラズマリアクタ1の信頼性を向上させることができる。
Therefore, in the present embodiment, by making the thickness of the
(3)本実施形態のプラズマリアクタ1は、第1コーン部11及び第2コーン部12を介して排気管2に取り付けられている。その結果、排気管2の上流側部分4→第1コーン部11→プラズマリアクタ1→第2コーン部12→排気管2の下流側部分5の順番に排ガスが流れる排ガス流路内の抵抗が低減されるため、排ガス流路内における圧力損失を抑えることができる。ひいては、圧力損失に伴うエンジンの出力低下も防止することができる。
(3) The
なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。 The above embodiment may be modified as follows.
・上記実施形態の電極パネル30は、電気導通部40が設けられた第1肉厚部92を第1端部91に有するとともに、電気導通部40が設けられていない第2肉厚部102を第2端部101に有していた。しかし、図9の電極パネル111に示されるように、電気導通部112が設けられていない肉厚部113を、さらに第1端部114と第2端部115との間(図9では真ん中)に配置してもよい。また、肉厚部113は、第1端部114と第2端部115との間の複数箇所に配置されていてもよい。なお、第1端部114に配置された第1肉厚部116は、他の全ての肉厚部113,117よりも幅広に形成されていることがよい。また、第1端部114と第2端部115との間に配置される肉厚部は、ガス流路に沿って配置した複数の突起からなるものであってもよい。
The
・上記実施形態のプラズマパネル積層体20では、突条93,103が電極パネル30と一体になっていた。しかし、図10のプラズマパネル積層体121に示されるように、突条122は、電極パネル123とは別体になっていてもよい。なお、突条122と電極パネル123との間は、パッド124などを介して接合されていてもよい。
In the
・上記実施形態の電極パネル30では、突条93,103が第2主面32側に突出していた。しかし、突条93,103は、第1主面31側に突出していてもよいし、第1主面31側及び第2主面32側の両方に突出していてもよい。
-In the
・上記実施形態の電気導通部40は、スルーホール導体41、第1パッド42及び第2パッド43からなる構造を有していたが、電気導通部の構造を変更してもよい。例えば、図11に示されるように、電気導通部131は、いわゆる端面スルーホール132や、第1パッド133及び第2パッド134からなっていてもよい。なお、端面スルーホール132は、肉厚部135の外側面136に形成された凹部137の内壁面に対してタングステンペーストを塗布した後、焼成することにより形成される。また、第1パッド133は、端面スルーホール132の第1主面138側端部に対して電気的に接続され、第2パッド134は、端面スルーホール132の第2主面139側端部に対して電気的に接続されている。さらに、電極パネル140が有する一対の電気導通部131のうち、一方の電気導通部131を構成する第1パッド133は、ビア導体141を介して放電電極142の延出部143に電気的に接続されている。なお、パッド133,134や端面スルーホール132の表面には、タングステンの酸化を抑制するために、Ni等のめっきが施されることが好ましい。
The
・上記実施形態のクランプ71,72は、板部材73の両端部に対して押さえ板74を一体に形成することにより構成されていたが、クランプの構造を変更してもよい。例えば、図12に示されるように、クランプ151は、軸部材152の両端部に対して板ばね153を取り付けることにより構成されるものであってもよい。なお、軸部材152は、プラズマパネル積層体154を貫通する孔部155(図13参照)に挿入されている。板ばね153は、軸部材152の両端部にそれぞれ固定されている。各板ばね153の両端部は、板ばね153の裏面側に曲げられており、最上層の電極パネル156の第1主面157上に形成された第1パッド158(図13参照)、または、最下層の電極パネル156の第2主面159上に形成された第2パッド160(図13参照)に圧接している。なお、板ばね153に軸部材152を挿通した状態で、軸部材152の先端部には、固定リング161が圧入されるようになっている。また、プラズマリアクタは、2個の中継端子162を備えている。各中継端子162は、4個のクランプ151のうち2個のクランプ151に対してそれぞれ電気的に接続されるとともに、一対の電源供給端子163にそれぞれ電気的に接続されている。中継端子162は、平板状をなし、基端部に軸部材152が挿通されるとともに、先端部に電源供給端子163の中心軸164が接続されている。中継端子162の基端部は、板ばね153と固定リング161とによって挟み込まれている。
The clamps 71, 72 in the above-described embodiment are configured by integrally forming the
また、図14に示されるように、クランプ171は、押さえ板172と圧縮コイルばね173とを備えるものであってもよい。なお、押さえ板172は、電極パネル174の表面175に当接するものである。また、圧縮コイルばね173は、押さえ板172上に配置された中継端子176と軸部材177の端部に設けられた固定リング178との間に介在され、押さえ板172及び中継端子176を電極パネル174の表面175側に押圧するようになっている。
Further, as shown in FIG. 14, the
・上記実施形態のプラズマパネル積層体20は、複数の電極パネル30と一対の外層パネル50とを積層した構造を有していた。しかし、プラズマパネル積層体は、一対の外層パネル50を有しない積層体であってもよい。
The
・上記実施形態の電極パネル30は、誘電体35に放電電極36を内蔵することによって構成されていた。しかし、誘電体35の表面に放電電極36を形成することによって電極パネルを形成してもよい。
The
・上記実施形態のプラズマリアクタ1は、自動車のエンジンの排ガス浄化に用いられていたが、例えば、船舶等のエンジンの排ガス浄化に用いてもよい。また、プラズマリアクタ1は、プラズマ処理を行うものであればよく、排ガスの処理を行うものでなくてもよいし、浄化に用いるものでなくてもよい。
The
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。 Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the above-described embodiment will be listed below.
(1)上記手段1において、前記突条は、前記電極パネルと一体になっていることを特徴とするプラズマリアクタ。
(1) The plasma reactor according to the above-mentioned
(2)上記手段1において、前記突条は、前記電極パネルとは別体になっていることを特徴とするプラズマリアクタ。
(2) The plasma reactor according to the above-mentioned
(3)上記手段1において、前記電気導通部が設けられた前記肉厚部は、前記電気導通部が設けられていない前記肉厚部よりも幅広に形成されていることを特徴とするプラズマリアクタ。
(3) In the above-mentioned
(4)上記手段1において、前記第1端部に配置された前記肉厚部は、他の全ての前記肉厚部よりも幅広に形成されていることを特徴とするプラズマリアクタ。 (4) The plasma reactor according to the above means 1, wherein the thick portion arranged at the first end portion is formed wider than all other thick portions.
(5)上記手段1において、前記電極パネルは、厚さ方向において互いに反対側に位置する一対の主面を有し、前記突条は、少なくとも一方の前記主面側に突出していることを特徴とするプラズマリアクタ。 (5) In the above means 1, the electrode panel has a pair of main surfaces located on opposite sides in the thickness direction, and the ridges project to at least one of the main surfaces. And a plasma reactor.
(6)上記手段1において、前記電極パネルは、厚さ方向において互いに反対側に位置する一対の主面を有し、前記電気導通部は、前記第1端部に配置された前記肉厚部を厚さ方向に貫通するスルーホール導体と、前記一対の主面にそれぞれ形成され、前記スルーホール導体の両端部に対してそれぞれ電気的に接続されるパッドとを備えることを特徴とするプラズマリアクタ。 (6) In the above means 1, the electrode panel has a pair of main surfaces located on opposite sides in the thickness direction, and the electrical conducting portion is the thick portion arranged at the first end portion. And a pad formed on each of the pair of main surfaces and electrically connected to both ends of the through-hole conductor. ..
1…プラズマリアクタ
20,121,154…プラズマパネル積層体
27…ガス流路
30,111,123,140,156,174…電極パネル
33…ガスの通過方向に沿って延びる辺
34…ガスの通過方向と直交する方向に沿って延びる辺
36,142…放電電極
40,112,131…電気導通部
91,114…第1端部
92,116,135…肉厚部としての第1肉厚部
93…突条としての第1突条
94…内側面
95,136…外側面
101,115…第2端部
102,117…肉厚部としての第2肉厚部
103…突条としての第2突条
113…肉厚部
122…突条
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ガス流路は、複数であっていずれも同じ方向を向いており、
前記電極パネルの積層方向と直交する方向を前記ガス流路の幅方向と定義したとき、前記電極パネルは、前記ガス流路に沿って延びる突条を含んだ肉厚部を、少なくとも前記ガス流路の幅方向において離れて位置する第1端部及び第2端部に有し、
前記第1端部に配置された前記肉厚部に、互いに電気系統が異なる複数の電気導通部が設けられており、
前記電気導通部は、前記放電電極に電気的に接続されており、
前記第1端部に配置された前記肉厚部は、前記第2端部に配置された前記肉厚部よりも幅広に形成されている
ことを特徴とするプラズマリアクタ。 A plasma panel laminate having a structure in which a plurality of electrode panels having discharge electrodes are laminated, and a plasma is generated by flowing a gas through a gas flow path formed between adjacent electrode panels to apply a voltage A plasma reactor,
The gas flow path is a plurality, all facing the same direction,
When the direction orthogonal to the stacking direction of the electrode panel is defined as the width direction of the gas flow channel, the electrode panel includes at least the thick portion including a ridge extending along the gas flow channel, at least the gas flow. Having a first end and a second end that are located apart in the width direction of the road,
The thick portion arranged at the first end is provided with a plurality of electric conducting portions having different electric systems,
The electrically conductive portion is electrically connected to the discharge electrode,
The plasma reactor characterized in that the thick portion arranged at the first end portion is formed wider than the thick portion arranged at the second end portion.
前記電気導通部は、前記肉厚部の前記外側面を除く前記外側面寄りの位置において、前記電極パネルの積層方向に沿って延びるように形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマリアクタ。 The thick portion arranged at the first end portion has an inner surface facing the adjacent thick portion and an outer surface located on the opposite side of the inner surface in the width direction of the thick portion. Then
The said electrical conduction part is formed so that it may extend along the lamination direction of the said electrode panel in the position near the said outer side surface except the said outer side surface of the said thick part. Plasma reactor.
前記複数の電気導通部が、前記通過方向に沿って離間配置されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載のプラズマリアクタ。 The electrode panel is an elongated panel in which the length of the side extending along the passage direction of the gas flowing between the adjacent electrode panels is longer than the length of the side extending along the direction orthogonal to the passage direction. Yes,
The plasma reactor according to claim 1 or 2, wherein the plurality of electrical conducting portions are arranged apart from each other along the passing direction.
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