JPWO2008053940A1 - プラズマ発生体及び装置、並びにプラズマ発生体の製造方法 - Google Patents

Abstract

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、セルが変形しにくいプラズマ発生体、ならびに、これを用いた装置等を提供することにある。平板状の第１電極３を支持してなる第１電極部１と、第１電極部１に対向して配置されるとともに、平板状の第２電極４を支持してなる第２電極部２と、平面視で第１絶縁部３および第２絶縁部４対向面の外周部に設けられ、第１電極部１及び第２電極部２を支持する一対の壁部７とからなるセル８を備え、セル８内を流体が流れるプラズマ発生体であって、セル８内に、一端が第１電極部１に接合され、他端が第２電極部２に向かって延在された柱部９が形成されている。

Description

本発明は、ディーゼルエンジンなどの排気ガスに含まれるカーボンを主とする粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ：以下ＰＭという）や窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）の酸化性成分及び、炭化水素（Ｈｙｄｏｒｏｃａｒｂｏｎ：以下、ＨＣ）等の流体を効率良く浄化できるプラズマ発生体および装置、並びにプラズマ発生体の製造方法に関するものである。

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、ＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）、高分子有機化合物、硫酸ミスト等のＰＭ、ＮＯｘやＳＯｘの酸化性成分、ＨＣ等が含まれている。このようなＰＭや酸化性成分、ＨＣ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、この絶縁体の両端部のそれぞれを、一対の壁部のそれぞれが支持している。
特開２００３−２８６８２９号公報 特開２００４−０９２５８９号公報 特開２００５−０９３１０７号公報 国際公開２００４／０７２４４５号パンフレット 国際公開２００５／００１２５０号パンフレット

しかしながら、処理される流体が高温である場合には、流体の通過に伴って、装置が作動直後に高温の状態へと急激に昇温される。また、装置を稼動した際、電極等から発生した熱が装置に蓄積されていくことにより装置が高温になることがある。このような装置の急激な温度変化や装置の極端な温度上昇により、装置の絶縁体や支持部に大きな熱応力がかかってしまう。そして、この熱応力により、ＰＭや酸化成分等の流体を通過させるセルが変形してしまうことが考えられる。セルが変形すると、一対の電極間の距離が部分的に異なり、セル内に発生するプラズマ場の強度がばらついてしまう。このため、セル内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体の反応、分解が、通過する領域によってばらついてしまうこととなる。また、セルの変形により電極が破損すると、破損した領域においてプラズマ場が発生せず、流体を良好に浄化することができないという懸念を有していた。

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、セルが変形しにくいプラズマ発生体、および、これを用いた装置、並びに、プラズマ発生体の製造方法を提供することにある。

本発明のプラズマ発生体は、平板状の第１電極を支持してなる第１電極部と、該第１電極部に対向して配置されるとともに、平板状の第２電極を支持してなる第２電極部と、平面視でこれら電極部同士の対向面の外周部に設けられ、前記第１電極部及び第２電極部を支持する一対の壁部とからなるセルを備え、前記セル内を流体が流れるプラズマ発生体であって、前記セル内に、一端が前記第１電極部に接合され、他端が前記第２電極部に向かって延在された柱部が形成されていることを特徴とするものである。

また、好ましくは、前記セルが複数積層されており、第１のセル内に設けられた第１の柱部と、前記第１のセル上に積層された第２のセル内に設けられた第２の柱部とは、平面視において重畳して配置されていることを特徴とするものである。

また、好ましくは、前記柱部は、一つの前記セル内に複数設けられていることを特徴とするものである。

また、好ましくは、前記柱部は、その平面視形状が、円形状をなしていることを特徴とするものである。

また、好ましくは、前記複数の柱部、前記流体が流れる方向からみたときに、互いに重畳しないようにずれて配置されていることを特徴とするものである。

また、好ましくは、前記第１電極部は、平板状の第１電極及び、これを支持する第１絶縁部を備え、前記第２電極部は、平板状の第２電極及び、これを支持する第２絶縁部を備え、前記柱部は、平面視で前記前記第１電極と前記第２電極との対向面の外側に設けられていることを特徴とするものである。

また、好ましくは、前記第１電極部は、平板状の第１電極及び、これを支持する第１絶縁部を備え、前記第２電極部は、平板状の第２電極及び、これを支持する第２絶縁部を備え、前記第１絶縁部、前記第２絶縁部、前記壁部、前記柱部が、同一材料からなることを特徴とするものである。

また、好ましくは、前記柱部は、前記第１電極部から前記第２電極部に向かう方向において、前記セルの中央部における前記柱部の太さが、前記セルの両端部における前記柱部の太さよりも太くなしていることを特徴とするものである。

また、好ましくは、前記柱部は、前記第１電極部から前記第２電極部に向かう方向において、前記セルの両端から前記セルの中央に向かうにつれて、漸次太くなることを特徴とするものである。

また、好ましくは、前記一対の壁部の内壁面は、前記第１電極部から前記第２電極部に向かう方向における中央部が両端部よりも内側に向かって突出している領域を有することを特徴とするものである。

本発明の装置は、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電極とに接続され、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、前記セル内にプラズマを発生させるとともに、前記セル内に流体を流入させるものである。

また、好ましくは、前記流体が酸素であり、前記セル内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。

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、前記セル内に、前記排ガスを流入させる第１の流路と、前記セルから排出される被処理ガスを、前記セルから流出させる第２の流路とをさらに備えたものである。

本発明のプラズマ発生体の製造方法は、前記第１絶縁部、第２絶縁部、前記壁部、前記柱部が、セラミック生成形体を同時焼成することにより形成され、前記第１電極及び前記第２電極が、メタライズペーストを前記セラミック生成形体と同時に焼成することにより形成されることを特徴とするものである。

本発明のプラズマ発生体は、セル内に、第１電極部から第２電極部に向かって延在された柱部が形成されている。これにより、柱部により第１電極部と第２電極部とを支持して熱応力や圧力によりセルが変形することを抑制できる。従って、第１電極部と第２電極部との間隔を一定に保持することができ、セル内に発生するプラズマ場の強度のばらつきやプラズマ発生体の破損を抑制することができる。

また、柱部を設けることにより、セル内を通過する流体が柱部の表面に接触しながら流れていくため、プラズマ発生体を稼動させた際に発生し、柱部に蓄積された熱を、流体に良好に伝達させて、セル内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体の反応、分解を促進させることができる。

また、好ましくは、セルが複数積層されており、第１のセル内に設けられた第１の柱部と、第１のセル上に積層された第２のセル内に設けられた第２の柱部とは、平面視において重畳して配置されている。これにより、セルが複数積層されたプラズマ発生体においても、積層方向からの応力に対して強固な構造にできる。従って、セルが変形することを抑制することができ、第１電極部と第２電極部との間隔を一定に保持して、セル内に発生するプラズマ場の強度のばらつきやプラズマ発生体の破損を抑制することができる。これにより、プラズマ発生体のそれぞれのセル内を通過する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。

また、好ましくは、前記柱部は、一つの前記セル内に複数設けられている。これにより、第１電極部と第２電極部とを安定して支持し、セルが変形することをより良好に抑制することができる。したがって、第１電極部と第２電極部との間隔が一定に保持され、セル内に発生するプラズマ場の強度のばらつきやプラズマ発生体の破損を抑制することができる。

また、好ましくは、柱部は、その平面視形状が、円形状をなしていることから、熱や圧力による応力が柱部にどの方向から印加されたとしても、柱部が容易に損壊しにくい。このように柱部の耐久性を高めることから、長期間や高温等の環境下での使用において、柱部をセル内に安定して配設させ、セルの形状を安定したものとすることができる。

また、好ましくは、前記複数の柱部が、前記流体が流れる方向からみたときに、互いに重畳しないようにずれて配置されていることから、セル内を通過する流体が柱部に均等に接触しやすくなるので、プラズマ発生体を稼動させた際に発生し、柱部に蓄積された熱を、セル内を通過する流体により確実に伝達でき、セル内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体の反応、分解を促進させることができる。

また、好ましくは、前記柱部が、平面視で前記第１電極と前記第２電極との前記対向面の外側に設けられている。これにより、柱部が、セル内に発生するプラズマ場よりも外側に設けられることとなり、プラズマ場が柱部に与える影響は小さくなる。従って、プラズマにより柱部が分解されて、その形状が変化して柱部の支持機能が損なわれ、結果としてセルが変形することを抑制することができる。またセル内に発生するプラズマ場の強度のばらつきやプラズマ発生体の破損を抑制することができる。

また、好ましくは、第１絶縁部、第２絶縁部、壁部、柱部が、同一材料からなる。これにより、これら各部材の熱特性を同一のものとできる。すなわち、これら部材間の熱膨張率の差が小さく、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、セルが熱により変形することを抑制できる。

また、好ましくは、第１電極部から第２電極部に向かう方向において、セルの中央部における柱部の太さが、セルの両端部における柱部の太さよりも太い。このことから、柱部間におけるセルを通過する流体の前記中央部における流速が、両端部における流速よりも早くなり、セル内のプラズマを移動させて柱部間におけるセルの中心付近にプラズマ集中することが低減される。従って、セル内のプラズマ場のばらつきが小さくなり、セル内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を反応、分解させて、効率よく処理することができる。

また、好ましくは、柱部が、セルの両端からセルの中央に向かうにつれて、漸次太くなる。このことから、セル内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を効率よく処理することができるとともに、柱部への局所的な応力の集中を抑制し、プラズマ発生体の破損を抑制することができる。

また、好ましくは、一対の壁部の内壁面は、第１電極部から第２電極部に向かう方向における中央部が両端部よりも内側に向かって突出している領域を有する。このことから、壁部と柱部との間に位置するセルにおいて、柱部の太さを太くなしている柱部間に位置するセルと同様にセルの中心へのプラズマ集中を低減することができる。

本発明の装置は、本発明のプラズマ発生体と、プラズマ発生体の第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たものである。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装置が得られる。

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、セル内にプラズマを発生させるとともに、セル内に流体を流入させるものである。これにより、第１電極と第２の電極との間のセル内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、セル内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、セル内に、排ガスを流入させる第１の流路と、セルから排出される被処理ガスを、セルから流出させる第２の流路とをさらに備えたものである。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セル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。

本発明のプラズマ発生体の製造方法は、第１絶縁部、第２絶縁部、壁部、柱部が、セラミック生成形体を同時焼成することにより形成され、第１電極及び第２電極が、メタライズペーストをセラミック生成形体と同時に焼成することにより形成される。これによりプラズマ発生体を構成するセラミックスやメタライズが一体化し、長期間の使用や高温環境下での使用においても、プラズマ発生体の変形を小さなものにでき、セルの形状が安定する。

また、第１絶縁部、第２絶縁部、壁部、柱部は、セラミックスからなる。これにより、流体がセル内を通過する際に流体が接触する部位が、セラミックスとなるので、耐食性の高いプラズマ発生体が得られる。

これにより、セル内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を長期間にわたって安定して反応、分解させて良好に浄化することができる。

図１Ａは、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す側面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ方向から見た側面図である。 図２Ａは、図１Ａのプラズマ発生体のＢ−Ｂ’線における断面図、図２Ｂは、図１ＢのＣ−Ｃ’線における断面図、図２Ｃは、図１ＢのＤ−Ｄ’線における断面図である。 図３は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す斜視図である。 図４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。 図５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。 図６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。 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。 図８Ａは、第１電極の形成領域における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。図８Ｂは、第２電極の形成領域における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。図８Ｃは、セルの形成領域における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。 図９Ａおよび図９Ｂ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。 図１０Ａは、第１電極の形成領域における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。図１０Ｂは、第２電極の形成領域における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。図１０Ｃは、セルの形成領域における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。 図１１Ａは、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す側面図であり、図１１Ｂは、図１１ＡのＥ方向から見た側面図、図１１Ｃは、図１１ＢのＩ部における要部拡大側面図である。 図１２Ａは、図１１Ａのプラズマ発生体のＦ−Ｆ’線における断面図、図１２Ｂは、図１１ＢのＧ−Ｇ’線における断面図、図１２Ｃは、図１１ＢのＨ−Ｈ’線における断面図である。 図１３は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す斜視図である。 図１４Ａは、は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す側面図であり、図１４Ｂは、は、図１４ＡのＪ方向から見た側面図、図１４Ｃは、図１４ＢのＮ部における要部拡大側面図である。 図１５Ａは、は、図１４Ａのプラズマ発生体のＫ−Ｋ’線における断面図、図１５Ｂは、図１４ＢのＬ−Ｌ’線における断面図、図１５Ｃは、図１４ＢのＭ−Ｍ’線における断面図である。 図１６は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す斜視図である。 図１７は、本発明の装置の一例を示す斜視図である。 図１８は、本発明の装置の一例を示す斜視図である。 図１９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。 図２０は、本発明のプラズマ発生体の実施形態の変形例の要部を示す横断面図である。 図２１は、本発明のプラズマ発生体の実施形態の変形例の要部を示す横断面図である。 図２２は、本発明のプラズマ発生体の実施形態の変形例の要部を示す横断面図である。 図２３は、本発明のプラズマ発生体の実施形態の変形例の要部を示す横断面図である。

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・・・壁部
８、８ａ〜８ｅ・・・セル
９・・・柱部
１０・・・外部端子
１１・・・電圧印加部
１２・・・第１の流路
１３・・・第２の流路
１４・・・仕切り

本発明のプラズマ発生体について説明する。図１Ａ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１Ｂは、図１ＡのＡ方向から見た側面図である。図２Ａは、図１ＡのＢ−Ｂ’線における縦断面図である。図２Ｂは、図１ＢのＣ−Ｃ’線における横断面図である。図２Ｃは、図１ＢのＤ−Ｄ’線における横断面図である。図３は、図１Ａおよび図１Ｂにおけるプラズマ発生体の斜視図である。これらの図において、１は第１電極部、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は壁部、８はセル、９は柱部、１０は外部端子である。

本発明のプラズマ発生体は、平板状の第１電極３を支持してなる第１電極部１と、第１電極部１に対向して配置されるとともに、平板状の第２電極４を支持してなる第２電極部２と、平面視でこれら電極部同士の対向面の外周部に設けられ、第１電極部１及び第２電極部２を支持する一対の壁部７とからなるセル８を備え、セル８内を流体が流れるプラズマ発生体であって、セル８内に、一端が第１電極部１に接合され、他端が第２電極部２に向かって延在された柱部９が形成されている。

なお、第１電極部１は、第１電極３とともに、第１電極３を支持するための第１絶縁部５を備えている。また、第２電極部２は、第２電極４とともに、第２電極４を支持するための第２絶縁部６を備えている。

第１絶縁部５および第２絶縁部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（ｍｕｌｌｉｔｅ）質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、低温焼成セラミックス等の電気絶縁材料から成る。第１絶縁部５および第２絶縁部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_２Ｏ_３）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（ｄｏｃｔｏｒ ｂｌａｄｅ）法やカレンダーロール（ｃａｌｅｎｄｅｒ ｒｏｌｌ）法等により、例えば、シート状やブロック状に成形されて、セラミックグリーンシート等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。なお、これらのセラミック生成形体は、必要に応じて複数枚あるいは複数個が積層される。そして、最後に高温（約１５００〜１８００℃）で焼成することによって製作される。

第１電極３および第２電極４は、第１絶縁部５および第２絶縁部６にそれぞれ支持されており、後述するセル８内にプラズマ場を発生させるための電極として機能する。すなわち、第１電極３や第２電極４は、第１絶縁部５や第２絶縁部６の互いの対向面側の表面や内部にそれぞれ被着されている。そして、第１電極３と第２電極４とが、互いに対向するように、第１絶縁部と第２絶縁部が対向して配置される。

そして、第１電極３および第２電極４は、それぞれその端部が第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７の外表面まで導出されており、後述する外部端子１０に電気的に接続される。これら第１電極３および第２電極４は、タングステンやモリブデン、銅、銀、白金、パラジウム、金等の金属粉末メタライズからなる場合、以下のようにして作製される。すなわち、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いて、第１絶縁部５および第２絶縁部６用のセラミック生成形体の所定の位置に第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。次に第１絶縁部５および第２絶縁部６用のセラミック生成形体と同時に焼成する。これにより第１電極部１および第２電極部２を所定のパターンに形成することができる。メタライズペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダー、有機溶剤、必要に応じて分散剤等を加えてボールミル、三本ロールミル、プラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することで製作される。セラミック生成形体の焼結挙動に合わせたり、焼結後の絶縁基板との接合強度を高めたりするためにガラスやセラミックスの粉末を添加しても良い。

そして、図２に示すように、第１電極３および第２電極４は、第１電極部１および第２電極部２の内部に配設されている、すなわち、第１電極３および第２電極４は、第１絶縁部５および第２絶縁部６により覆われており、表面には、露出しない。これにより、第１電極３および第２電極４がセル８内を通過する例えば腐食性の流体に直接接触することを抑制することができる。従って、流体により第１電極３および第２電極４が腐食し、プラズマ場の強度が低下する可能性を抑制することができる。なお、第１電極３および第２電極４が、酸化しやすいあるいは腐食しやすい金属、たとえばタングステンやモリブデン等からなり、第１電極３および第２電極４を第１絶縁部５および第２絶縁部６の表面に形成する際には、第１電極３および第２電極４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。また、プラズマ発生体を４２３Ｋ以上の高温の環境下にて使用する場合は、熱により金属同士の拡散が行われやすくなるので、ニッケルや金、白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、ニッケル層と金層とを順次被着している場合、熱によりニッケルと金とが互いに拡散しあい、第１電極３または第２電極４が劣化してプラズマ場の強度が低下する可能性やプラズマ場の強度がばらつく可能性がある。このため、プラズマ発生体を高温の環境下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層のみを０．１〜１０μｍ程度被着させておいても構わない。なお、ニッケルと金との間にニッケルの拡散を防止するコバルトを含む拡散防止層を設けておいてもよい。

また、第１電極３と第２電極４との間隔は、必要とするプラズマ場の強度や第１電極３および第２電極４に印加する電圧等によって適宜決定される。例えば、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭや酸化成分等の流体を反応、分解して、浄化するプラズマ発生体における第１電極３と第２電極４との間隔は、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とされる。

第１電極部１および第２電極部２の対向面の外周部には、一対をなす壁部７が設けられ、これにより第１電極部１および第２電極部２が、電極部１，２間の間隔が所定のものとなるように、側方から支持される。また、壁部７は、第１電極部１と第２電極部２との対向領域を両側から挟むことにより、第１電極部１と第２電極部２と壁部７とにより囲まれた領域であるセル８を形成し、壁部７が形成されていない２つの開口面を介して、このセル８内を流体が通過する。そして、このセル８内部に第１電極３と第２電極４とによりプラズマ場を発生させるとともに、ＰＭや酸化性成分等の流体を通過させて、これらを良好に浄化することができる。

この壁部７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、低温焼成セラミックス、窒化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成る。壁部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（Ａｌ２Ｏ３）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、例えばシート状やブロック状に成形されて、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。なお、これらのセラミック生成形体は、必要に応じて複数枚、或いは複数個積層される。そして、最後に高温（約１５００〜１８００℃）で焼成することによって製作される。

そして、上述した第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７の外表面の所定の領域には、外部端子１０が被着されている。外部端子１０は、第１電極３と第２電極４との間に所定の電位差を生じさせるために、第１電極３および第２電極４のそれぞれと、外部電源やグランドとを電気的に接続している。外部端子１０は、タングステンやモリブデン、銅、銀、白金、パラジウム、金等の金属粉末メタライズからなる。そして、以下の手法により作製される。すなわち、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いて、第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７用のセラミック生成形体の所定の位置に外部端子１０用のメタライズペーストを塗布する。次に第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７用のセラミック生成形体と同時に焼成する。これにより外部端子１０がプラズマ発生体の所定の位置に形成される。外部端子１０用のメタライズペーストは、第１電極３および第２電極４用のメタライズペーストと同様にして作製されるが、有機バインダーや有機溶剤の量により印刷に適した粘度に調製される。

あるいは、外部端子１０は、種々の薄膜手法、たとえば、スパッタリングやＣＶＤ法により形成された薄膜金属からなっていてもよい。この場合、たとえば、焼成後のセラミック成形体の所定の領域に、薄膜パターンを形成することにより、容易に外部端子１０が形成できる。

なお、外部端子１０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。この場合、外部端子１０が酸化腐食するのを防止するとともに、外部端子１０と外部電源の電源端子との接合を強固なものとするために、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金めっき層とが順次被着されていることが好ましい。なお、外部端子１０においても、上述と同様に、高温の環境下にて使用する場合には、ニッケルや金等の耐蝕性に優れる金属を単層として被着しておいても構わない。

そして、外部電源の電源端子が、圧接やろう付け等の接合手段により外部端子１０に電気的に接続される。そして、外部端子１０を通じて第１電極３と第２電極４との間に電位差を生じさせると、第１電極３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。これによりセル８内を通過する流体は、第１電極３と第２電極４との間のプラズマ場を通過する。このプラズマ場で、流体の反応、分解等の浄化作用が生じる。例えばＮＯ_Ｘ（窒素酸化物）の場合は、下記の反応（１）および（２）によりＮＯ_Ｘが分解、Ｎ_２およびＯ_２が生成される。

２ＮＯ_２ → ２ＮＯ＋Ｏ_２ ・・・・・・・・・・・（１）
２ＮＯ＋Ｏ_２ → Ｎ_２＋２Ｏ_２・・・・・・・・・・（２）
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、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気ガス中のＰＭや酸化成分等の流体を反応、分解して、浄化するプラズマ発生体において印加される交流電圧は、０．３ＫＶ〜５０ＫＶ、その周波数は、例えば、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚである。

そして、本発明においては、セル８内に、一端が第１電極部１に接合され、他端が第２電極部２に向かって延在された柱部９が形成されている。この柱部９により第１電極部１および第２電極部２とを支持して熱応力や圧力によりセル８が変形することを抑制できる。従って第１電極部１と第２電極部２との間隔が大きく変化することを抑制することができ、セル内８に発生するプラズマ場の強度のばらつきやプラズマ発生体の破損を抑制することができる。

尚、本発明において、柱部９とは、セル８内に設けられており、流体の入り口となるセル８の一方側の開口面から、流体の出口となるセル８の他方側の開口面まで到達するように延在され、セル８を複数の空間に分割する仕切りとなるものは含まない。

この柱部９が第１電極部１から第２電極部２まで延在されている場合は、柱部９が第２電極部２まで到達しない場合、すなわち柱部９の先端と第２電極部２との間に間隙がある場合に比較して、プラズマ発生体の変形を抑制する効果が大きい。或いは、応力緩和のために若干の変形は許容するものの一定以上の変形は抑制したい場合は、柱部９と第２電極部２との間に間隙を設け、一定以上の変形が生じた場合に初めて、柱部９が第２電極部に当接するように成せばよい。

また、流体の温度が高くなると、流体の反応、分解は促進されやすくなる。プラズマ発生体を稼動させた際に発生した熱は、第１電極部１、第２電極部２、壁部７、柱部９に蓄積され、これらの熱は、セル８内を流体が通過する際に、流体に伝達される。従って、柱部９を設けることにより、セル８内を通過する流体は、柱部９の表面にも接触しながら流れていくため、より多くの熱量を流体に伝達させて、セル８内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体の反応、分解を促進させることができる。

これにより、セル６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。

また、セル８内を通過する流体により、プラズマ発生体の熱を伝達させて放出しやすくなるので、プラズマ発生体が高温になりすぎて破損する可能性を低減することができる。

柱部９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、低温焼成セラミックス等の電気絶縁材料が好適に用いられる。柱部９が、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、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となすとともにこれを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を採用し、シート状に成形することによってセラミック生成形体を得、次にセラミック生成形体に適当な打ち抜き加工を施すとともに必要に応じて複数枚積層し、高温（約１８００Ｋ〜２１００Ｋ）で焼成することによって製作される。

次に、本発明のプラズマ発生体の他の実施の形態を、図４に示す。この図に示すように、プラズマ発生体は、複数のセル８が複数積層されたものであっても良い。ここで複数のセル８が積層されるとは、第１電極部１と第２電極部２との間のセル８が複数積み重ねられた状態、すなわちＰＭや酸化性成分等の流体を通過させる領域であるセル８が、第１電極部１から第２電極部２に向かう方向に沿って複数形成されている状態をいう。具体的には、第１電極３の上下にそれぞれ第２電極４，４’を配置して、第１電極３と第２電極４との間および第１電極３と第２電極４’との間にそれぞれプラズマ場を発生させられるようにすることをいい、第１のセル８’内と第２のセル８’’内とを通過する流体を反応、分解させて浄化することができる。なお、図４においては、複数のセル８のそれぞれを第１のセル８’および第２のセル８’’として示しており、第１のセル８’内および第２のセル８’’内に配設されたそれぞれの柱部９を第１の第１の柱部９’および第２の柱部９’’として示している。

また、図４に示すように、セル８が複数積層されており、第１のセル８’内に設けられた第１の柱部９’と、第１のセル８’上に積層された第２のセル８’’内に設けられた第２の柱部９’’とは、平面視において重畳して配置されていることが好ましい。上記構成により、セル８が複数積層されたプラズマ発生体においても、積層方向からの応力に対して強固な構造とできるので、セル８が変形することを抑制することができ、第１電極部１と第２電極部２との間隔を一定に保持して、セル６内に発生するプラズマ場の強度のばらつきやプラズマ発生体の破損を抑制することができる。これにより、プラズマ発生体のそれぞれのセル８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。

また、図５、図６の縦断面図に示すように、より多くのセル８が積層されたものであっても構わない。このように多数のセル８を積層したとしても、柱部９があることにより、変形に対して十分な強度を持つプラズマ発生体が得られる。そして、それぞれのセル８内にＰＭや酸化性成分等の流体を通過させるとともに、反応、分解させて浄化することができるので、効率良く流体の浄化を行うことができる。なお、図５に示すように、第１電極３（３、３’、３’’）同士や第２電極４（４、４’、４’’）同士は、第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７等の外表面に導出された外部端子１０に共通に接続してもよいし、図６に示すように、第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７等の内部を貫通する貫通導体により外部端子８に共通に接続してもよい。

なお、このような貫通導体は、第１電極３および第２電極部４用のメタライズペーストの塗布に先立って第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７用のセラミック生成形体に金型やパンチングによる打ち抜き方法またはレーザ加工法等の加工方法により貫通導体用の貫通孔を形成し、この貫通導体用の貫通孔にメタライズペーストをスクリーン印刷法等の印刷手段により充填しておくとともに、これを第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７用のセラミック生成形体と同時焼成することによって形成される。貫通導体用のメタライズペーストは、第１電極３および第２電極４用のメタライズペーストと同様にして作製されるが、有機バインダーや有機溶剤の量により充填に適した粘度に調製される。

なお、図４〜図６に示したように、複数のセル８を積層させる場合、第１電極３および第２電極４とは、交互に対向して配設される。

また、柱部９は、一つのセル８内に複数設けられていることが好ましい。この構成により、複数の柱部９により第１絶縁部５と第２絶縁部６とを安定して支持し、セル６が変形することをより良好に抑制することができるので、第１電極部１と第２電極部２との間隔を一定に保持することができ、セル８内に発生するプラズマ場の強度のばらつきやプラズマ発生体の破損を抑制することができる。これにより、セル８内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体をより良好に反応、分解させて良好に浄化することができる。

また、図７に示すように、柱部９は、その平面視形状が、円形状をなしていることが好ましい。これにより、熱や圧力による応力がどの方向から印加されたとしても、柱部９の損壊が抑制される。このように柱部９の耐久性を高めたことから、長期間の使用や高温環境下での使用等において、柱部９をセル８内に安定して配設させ、セル８の形状を安定したものとすることができる。これにより、長期間にわたって、セル８内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を良好に反応、分解させて良好に浄化することができる。

また、柱部９を円形状とすることにより、柱部９を三角形状や四角形状等に形成した場合と比較して、流体が柱部９に円滑に沿って流れやすくするので、柱部９によりセル８内において流体９の密度や流速のばらつきが発生してしまうことを抑制して、セル８内に流体を均一に通過させることができる。

また、複数の柱部９は、流体が流れる方向からみたときに、互いに重畳しないようにずれて配置されていることが好ましい。この構成により、セル８内を通過する流体がそれぞれの柱部８に接触しやすくなるので、プラズマ発生体を稼動させた際に発生する熱や、柱部９に蓄積された熱を、セル８内を通過する流体に伝達させやすくなり、セル８内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体の反応、分解を促進させることができる。これにより、セル８内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体をより良好に反応、分解させて良好に浄化することができる。例えば、流体の流れる方向に直交する方向（直交方向）に配列された隣接する柱部９に対して、これよりも下流側に位置する柱部９が、直交方向において隣接する柱部９間に位置するように配置されているとよい。なお、柱部９を均等に点在させて配列していると、上記効果をより向上させやすくすることができるので好ましい。

また、図８〜図１０に示すように、柱部９は、平面視で第１電極３と第２電極４との対向面の外側に設けられていてもよい。図８は、本発明のプラズマ発生体の他の実施の形態である。図８Ａは、第１電極３の形成領域における横断面図である。図８Ｂは、第２電極４の形成領域における横断面図である。図８Ｃは、セル８の形成領域における横断面図を示している。図９Ａ、図９Ｂともにセル８内部におけるプラズマ発生体の一例を示す横断面図である。なお、図８Ｃ、図９Ａ、図９Ｂにおいて、破線は第１電極３と重畳する領域、点線は第２電極４と重畳する領域を示しており、図８Ａ、図８Ｂにおいて、一点鎖線は、柱部９と重畳する領域を示している。これらの図に示されるように、柱部９は、破線および点線の両方にて囲まれた領域外（平面視で第１の電極３と第２電極４との対向面と重ならない領域）に形成される。上記構成により、柱部９は、セル８内に発生するプラズマ場よりも外側に設けられ、セル８内の第１電極３と第２電極４との対向面に発生するプラズマ場が柱部９に与える影響は小さくなる。従って長期間プラズマに晒されることにより柱部９が徐々に削られてしまい、柱部９の機能が損なわれ、その結果、セル８が変形することを抑制することができる。従ってセル８内に発生するプラズマ場の強度のばらつきやプラズマ発生体の破損を抑制することができる。これにより、セル８内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を極めて長期間にわたって良好に反応、分解させて浄化することができる。

また、図１０に示すように、柱部９は、セル８の開口部とセル８の内側とに設けられている際、柱部９と重畳する領域の周囲を、第１電極３または第２電極４の非形成領域とし、柱部９は、平面視で第１電極３と第２電極４との対向面と重ならないようにしても構わない。図１０は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例である。図１０Ａは、第１電極３の形成領域における横断面図である。図１０Ｂは、第２電極４の形成領域における横断面図である。図１０Ｃは、セル８の形成領域における横断面図を示している。なお、上述の図８および図９と同様に、図１０Ｃにおける破線は、第１電極３が重畳する領域、点線は、第２電極４が重畳する領域を示しており、図１０Ａ、図１０Ｂにおける一点鎖線は、柱部９が重畳する領域を示している。

また、第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７、柱部９は、同一材料からなることが好ましい。第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７、柱部９の熱特性を同一なものとできる。すなわち、第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７、柱部９の熱膨張の差が小さい、或いは熱膨張率を等しくできるので、第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７、柱部９間における熱応力が発生することを抑制し、セル８の形状が熱により変形することを抑制することができる。これにより、セル８内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を均一に反応、分解させて浄化することができる。

また、図１１〜図１３に示すように、柱部９がセル内に設けられており、且つ第１電極部１から第２電極部２に向かう方向（図１１〜図１３では上下方向）において、セル８の中央部における柱部９の太さＷ１が、セル８の両端部における柱部９の太さＷ２、Ｗ３よりも太いことが好ましい。なお、ここでいう太さとは、流体の流れる方向に直交する平面で、柱部９を切断した場合の太さをいう。

図１１Ａ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１１Ｂは、図１１ＡのＥ方向から見た側面図である。図１１Ｃは、図１１ＢのＩ部における要部拡大側面図である。また、図１２Ａは、図１１ＡのＦ−Ｆ’線における縦断面図である。図１２Ｂは、図１１ＢのＧ−Ｇ’線における横断面図である。図１２Ｃは、図１１ＢのＨ−Ｈ’線における横断面図である。また、図１３は、図１１におけるプラズマ発生体の斜視図である。なお、上述において、セル８を第１電極部１から第２電極部２に向かう方向（図１１〜図１３では上下方向）に均等な高さの３つの領域に分けた時に、中央部に位置する領域を中央部、その周囲（図１３では上下）に位置する領域を両端部という。

そして上記構成により、柱部９間におけるセル８を通過する流体の前記中央部における流速が、両端部における流速よりも早くなり、セル８内のプラズマを移動させて柱部９間におけるセル８の中心付近にプラズマ集中することが低減される。従ってセル８内のプラズマ場のばらつきが小さくなり、セル８内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を反応、分解させて、効率よく処理することができる。

このような柱部９は、例えば、３枚以上のセラミック生成形体を積層することにより形成される。例えば、３枚のセラミック生成形体を積層して形成する場合、まず、柱部９となる中央部用のセラミック生成形体１枚と両端部用のセラミック生成形体２枚とをそれぞれ準備する。なお、中央部用のセラミック生成形体は、両端部用のセラミック生成形体よりも、平面視における径が大きく形成されている。そして、これらのセラミック生成形体を、上述の条件（Ｗ１＞Ｗ２、Ｗ１＞Ｗ３）となるように積層することにより柱部９が作製される。なお、更に多くのセラミック生成形体を積層して形成するであっても、上述と同様に中央部或いは両端部において、中央部寄りのセラミック生成形体の幅が両端部寄りのセラミック生成形体の幅よりも幅広となるようにして積層しても構わない。

また、図１４〜図１６に示すように、柱部９は、第１電極部１から第２電極部２に向かう方向において、セル８の両端からセル８の中央に向かうにつれて、漸次太くなることが好ましい。なお、図１４Ａ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１４Ｂは、図１４ＡのＪ方向から見た側面図である。図１４Ｃは、図１４ＢのＮ部における要部拡大側面図である。図１５Ａは、図１４ＡのＫ−Ｋ’線における縦断面図である。図１５Ｂは、図１４ＢのＬ−Ｌ’線における横断面図である。図１５Ｃは、図１４ＢのＭ−Ｍ’線における横断面図である。図１６は、図１４におけるプラズマ発生体の斜視図である。

そして、上記構成により、セル８内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を効率よく処理することができるとともに、柱部９への局所的な応力の集中を抑制し、プラズマ発生体の破損を抑制することができる。

このような柱部９は、柱部９となるセラミック生成形体の厚み方向（第１電極部１から第２電極部２に向かう方向；あるいは積層方向）に柱部９が両端から中央に向かうにつれて漸次太くなるように圧力を印加することによりに製作することができる。例えば、この柱部９となるセラミック生成形体に、第１絶縁部５あるいは第２絶縁部６となるセラミック生成形体を積層する際に、漸次太くなるように圧力を印加しながら積層すればよい。なお、柱部９となるセラミック生成形体に予め圧力を印加して漸次太くなるように形成した後、柱部９となるセラミック生成形体に第１絶縁部５あるいは第２絶縁部６のセラミック生成形体を積層しても良い。

また、図１１〜図１６で示したように、一対の壁部７の内壁面は、第１電極部１から第２電極部２に向かう方向（図１１〜図１６では上下方向）における中央部が両端部よりも内側に向かって突出している領域を有することが好ましい。これにより、壁部７と柱部９との間に位置するセル８において、上述のような柱部９の太さを太くなしている柱部９間に位置するセル８と同様にセル８の中心へのプラズマ集中を低減することができる。

次に本発明のプラズマ発生体の製造方法の一例を説明する。本発明のプラズマ発生体の製造方法は、上述で縷々述べた製造方法のほかに、以下のようにして作製してもよい。すなわち、第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７、柱部８が、セラミック生成形体を同時焼成することにより形成され、また第１電極３及び第２電極４が、メタライズペーストを第１絶縁部５、第２絶縁部６用のセラミック生成形体と同時に焼成することにより形成されてもよい。このような製造方法に得られたプラズマ発生体は、各部材同士、例えば第１絶縁部５と壁部７等が、ネジ留めや嵌合されたものと異なり、同時焼成により一体化しているので、セル内の機密性が高く、流体が、開口面以外の部位から、例えばネジ留め部から外部に漏れるといったことが抑制できる。

また、第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７、柱部９がセラミックスからなることから、流体がセル８内を通過する際に接触する第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７、柱部９は耐蝕性に優れている。このため、ＰＭや酸化性成分等の流体によりプラズマ発生体が腐食する可能性を低減させることができる。これにより、セル８内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を長期間にわたって安定して反応、分解させて良好に浄化することができる。

以下に、プラズマ発生体の製造方法を説明する。まず、第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７、柱部９用のセラミック生成形体を準備する。次に、第１絶縁部５および第２絶縁部６用のセラミック生成形体に、スクリーン印刷法等の印刷手段により第１電極３及び第２電極４用のメタライズペーストを塗布する。この後、第１絶縁部５、第２絶縁６、壁部７、柱部９用のセラミック生成形体を積層してセラミック生積層体を作製する。そして、セラミック生積層体に外部端子１０用のメタライズペーストを塗布する。この後、高温で焼成することにより、第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７、柱部９、第１電極３、第２電極４、外部端子１０が焼結一体化したプラズマ発生体を形成することができる。なお、第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７、柱部９が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合は、約１８００Ｋ〜２１００Ｋにて焼成することにより焼結一体化することができる。

なお、壁部７および柱部９は同一積層面に形成されるので、壁部７用と柱部９用のセラミック生成形体をそれぞれ別に用意する必要は無く、単一のセラミック生成形体に適当な打ち抜き加工等を施すことにより、効率良く壁部７用と柱部９用のセラミック生成形体を得ることができる。そして、第２絶縁部６用のセラミック生成形体上に柱部用及び壁部用のセラミック生成形体を積層し、さらにこの上に第１絶縁部５用のセラミック生成形体を積層することによりセラミック生積層体を形成することができる。セラミック生積層体を焼成することにより、プラズマ発生体が形成される。

なお、上述で示したような第１絶縁部５用のセラミック生成形体の内部に第１電極３を形成する場合は、以下のようにして形成することができる。すなわち、２枚の第１絶縁部５用のセラミック生成形体を準備し、１枚目の第１絶縁部５用のセラミック生成形体上に第１電極３用のメタライズペーストを塗布した後、２枚目の第１絶縁部５用のセラミック生成形体を第１電極３用のメタライズペーストを被覆するようにして１枚目の第１絶縁部５用のセラミック生成形体上に積層しておくことにより、第１絶縁部５の内部に第１電極３を形成することができる。第２電極４についても同様な方法により第２絶縁部６の内部に形成することができる。

上述のようにセラミック生成形体を積層する方法を採用することにより、プラズマ発生体の強度やセル８の形状および柱部９の位置精度等を容易に良好なものとできるが、その他の方法によりプラズマ発生体を形成しても構わない。例えば、柱部９は、セラミック生成形体よりも粘性の低い液状のセラミックペーストを焼結させて形成したものであっても構わない。

このようなセラミックペーストは、主成分のセラミック粉末に有機バインダー、有機溶剤、必要に応じて分散剤等を加えてボールミル、三本ロールミル、プラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することで製作される。

このセラミックペーストも、第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７とともに同時に焼成して形成されるため、焼結後にはこれら第１絶縁部５、第２絶縁部６、壁部７と実質的に同一成分からなっていることが好ましい。

そして、本発明の装置は、図１７に例示的に示すように、上述のプラズマ発生体と、プラズマ発生体の第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とを備えている。これにより、第１電極３と第２電極４との間にプラズマ場を発生させることができる。

そして、本発明の装置において、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とが対向するセル８内にプラズマを発生させるとともに、セル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との間のセル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。

具体的な一例としては、本発明の装置は、流体が酸素であり、セル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、セル８に前記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前記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１８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、セル８に排ガスを流入させる第１の流路１２と、セル８から排出される被処理ガスを、セル８から流出させる第２の流路１３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を浄化する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１２を介して排ガスをプラズマ発生体のセル８に良好に流入させることができるので、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１３を介して放出させることができる。

なお、上述の装置にプラズマ発生体以外の排気ガスの浄化機構を取り付けておいても良い。例えば、プラズマ発生体の前後にフィルターや触媒を付着しても良く、これにより排気ガス中の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。

また、本発明のプラズマ発生体を構成する第１、２絶縁部５，６、壁部７、柱部９等の各部材がセラミックスからなる場合、これら各部材と上述のＤＰＦを構成するセラミックスとを再焼結することにより一体化させてもよい。これにより、プラズマ発生体とＤＰＦとをネジ等により固定する場合と比較して、両者の接合部から流体が漏れることを抑制できる。

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プラズマ発生体や装置に適用しても良い。

たとえば、図１９に示すように、セル８を複数の空間８ａ〜８ｄに区分けし、流体が流れる複数の空間８ａ〜８ｄを、流体が一方の開口面から他方の開口面まで完全に別れて流れるようになした仕切り１４が形成されていてもよい。なお、このような仕切り１４は、上述の柱部９の場合と同様な方法により形成することができる。

図２０は、本発明のプラズマ発生体の実施形態の変形例の要部を示す横断面図である。図２０においては、図２Ｃと同様に、プラズマ発生体をｙ方向に切断した際に、ｚ方向を視線として示される断面の要部について図示している。

本変形例のプラズマ発生体は、図２０に示すように、柱部９および仕切り１４の形態が、他の実施形態と異なる。この点を除き、他の実施形態と同様である。このため、他の実施形態と重複する個所に関しては、説明を省略する。

図２０に示すように、本変形例のプラズマ発生体は、壁部７と、柱部９と、仕切り１４とを有している。

本変形例のプラズマ発生体において、壁部７は、他の実施形態と同様に、図２０に示すように、一対がセル８を隔てて互いに対面している。この一対の壁部７は、その対面する面７ｓが互いに平行であって、そのセル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに延在している。すなわち、互いに対面する一対の壁部７によって区画される空間であるセル８において、流体が流入する入口の面Ｓ１と、その流体が流出する出口の面Ｓ２とに対して垂直な方向ｙに沿うように、その一対の壁部７が互いに対面する面７ｓが対面している。

柱部９は、他の実施形態と同様に、図２０に示すように、セル８に設けられている。柱部９は、図２０に示すように、板状であって、複数が設けられている。たとえば、柱部９は、そのセル８の内部において、３つ配置されている。そして、この複数の柱部９のそれぞれは、いずれも同じ厚みであり、流体が流入する入口の面Ｓ１と、その流体が流出する出口の面Ｓ２との間において、そのセル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに対して、平行ではなく、傾斜する傾斜面９ｓを含むように延在している。たとえば、柱部９は、セル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに対して傾斜する角度αが、４５°になるように、その傾斜面９ｓが形成されている。また、この複数の柱部９のそれぞれは、流体が流入する入口の面Ｓ１の側に位置する一端部が、その入口の面Ｓ１から間隔を隔てるように配置されている。そして、さらに、複数の柱部９のそれぞれは、流体が流出する出口の面Ｓ２の側に位置する他端部が、その出口の面Ｓ２から間隔を隔てるように配置されている。

仕切り１４は、柱部９と同様に、図２０に示すように、セル８に設けられている。仕切り１４は、図２０に示すように、板状であって、単数であり、複数の柱部９の間に介在しており、セル８を複数に区分けしている。この仕切り１４は、柱部９と同様な厚みであり、図２０に示すように、セル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに対して、平行ではなく、傾斜する傾斜面１４ｓを含むように延在している。たとえば、仕切り１４は、柱部９と同様に、セル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに対して傾斜する角度αが、４５°になるように、その傾斜面１４ｓが形成されている。しかし、仕切り１４は、柱部９と異なり、流体が流入する入口の面Ｓ１の側に位置する一端部が、その入口の面Ｓ１から間隔を隔てずに、入口の面Ｓ１に接するように配置されている。そして、さらに、仕切り１４は、柱部９と異なり、一対の壁部７によって区画されるセル８において、流体が流出する出口の面Ｓ２の側に位置する他端部が、その出口の面Ｓ２から間隔を隔てずに、出口の面Ｓ２に接するように配置されている。なお、仕切り１４は、セル８において、複数配置されていても良い。

以上のように、本変形例のプラズマ発生体は、図２０に示すように、柱部９と仕切り１４とが、セル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに対して傾斜する傾斜面９ｓ，１４ｓを有している。このため、本変形例においてセル８に流入された流体は、その傾斜面９ｓ，１４ｓによって、入口から出口へ通過する間の距離が長くなり、そのセル８の内部に滞留する滞留時間が長くなる。したがって、本変形例によれば、このセル８において発生するプラズマ場を効果的に利用できるので、セル８に流入された流体を好適に処理することができる。

図２１は、本発明のプラズマ発生体の実施形態の変形例の要部を示す横断面図である。図２１においては、プラズマ発生体をｙ方向にて切断した際に、ｚ方向を視線として示される断面の要部について図示している。

本変形例のプラズマ発生体は、図２１に示すように、壁部７の形態が、図２０を用いて示した変形例と異なる。この点を除き、図２０を用いて示した変形例と同様である。このため、図２０を用いて示した変形例と重複する個所に関しては、説明を省略する。

本変形例のプラズマ発生体において、壁部７は、図２１に示すように、一対がセル８を隔てて互いに対面している。この一対の壁部７は、その対面する面７ｓが互いに平行になるように形成されている。しかしながら、この一対の壁部７において対面する面７ｓは、図２１に示すように、そのセル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに平行でなく、傾斜している。ここでは、一対の壁部７は、柱部９および仕切り１４と同様に、セル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに対して傾斜する角度αが、たとえば、４５°になるように、その面７ｓが形成されている。

以上のように、本変形例のプラズマ発生体は、図２１に示すように、壁部７が、柱部９および仕切り１４と同様に、セル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに対して傾斜する面７ｓを有している。このため、本変形例においてセル８に流入された流体は、壁部７の近傍においても、入口から出口へ通過する間の距離が長くなり、そのセル８の内部に滞留する滞留時間が長くなる。したがって、本変形例によれば、さらに、このセル８において発生するプラズマ場を効果的に利用できるので、セル８に流入された流体を好適に処理することができる。

図２２は、本発明のプラズマ発生体の実施形態の変形例の要部を示す横断面図である。図２２においては、プラズマ発生体をｙ方向に切断した際に、ｚ方向を視線として示される断面の要部について図示している。

本変形例のプラズマ発生体は、図２２に示すように、柱部９および仕切り１４の形態が、図２０を用いて示した変形例と異なる。この点を除き、図２０を用いて示した変形例と同様である。このため、図２０を用いて示した変形例と重複する個所に関しては、説明を省略する。

本変形例のプラズマ発生体において、柱部９は、図２２に示すように、板状であって、一対の壁部７によって区画されるセル８に、複数が設けられている。たとえば、柱部９は、そのセル８の内部に３つ配置されている。しかしながら、本変形例においては、図２０を用いて示した変形例と異なり、この複数の柱部９のそれぞれは、そのセル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに対して、平行な面９ｓを含むように延在している。

仕切り１４は、図２２に示すように、板状であって、一対の壁部７によって区画されるセル８に、設けられている。しかしながら、本変形例においては、仕切り１４は、図２０を用いて示した変形例と異なり、そのセル８の内部に複数配置されている。そして、さらに、この複数の仕切り１４のそれぞれは、柱部９と同様に、そのセル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに対して、平行な面１４ｓを含むように延在している。

そして、本変形例においては、柱部９と仕切り１４とのそれぞれは、柱部９と仕切り１４とのそれぞれの間の距離が、一対の壁部７が対面する間の中央部よりも、端部の側において長くなるように、配置されている。具体的には、図２２に示すように、２つの仕切り１４は、その一対の壁部７が対面するｘ方向において、その一対の壁部７の間の中央部に第１の距離Ｄ１を隔てて並ぶように配置されている。そして、複数の柱部９において、２つの柱部９は、その一対の壁部７が対面するｘ方向において、その仕切り１４から端部の側にて、中央部に配置された２つの仕切り１４のそれぞれから、第１の距離Ｄ１よりも長い第２の距離Ｄ２を隔てて並ぶように配置されている。そして、さらに、他の柱部９は、その一対の壁部７が対面するｘ方向において、別の柱部９から端部の側に、その第２の距離Ｄ１よりも長い第３の距離Ｄ３を隔てて並ぶように配置されている。

以上のように、本変形例のプラズマ発生体は、図２２に示すように、柱部９と仕切り１４とのそれぞれの間の距離が、一対の壁部７が対面する間の中央部よりも端部の側において長くなるように、柱部９と仕切り１４とがセル８に配置されている。このように、本変形例のプラズマ発生体は、セル８において変形しやすい中央部において、柱部９または仕切り１４が密に設けられている。したがって、本変形例によれば、プラズマ発生体の機械的強度を向上させることができるので、セル８が変形することを効果的に防止することができる。

図２３は、本発明のプラズマ発生体の実施形態の変形例の要部を示す横断面図である。図２３においては、プラズマ発生体をｙ方向に切断した際に、ｚ方向を視線として示される断面の要部について図示している。

本変形例のプラズマ発生体は、図２３に示すように、柱部９および仕切り１４の形態が、図２２を用いて示した変形例と異なる。この点を除き、図２２を用いて示した変形例と同様である。このため、図２２を用いて示した変形例と重複する個所に関しては、説明を省略する。

本変形例のプラズマ発生体において、柱部９は、図２３に示すように、板状であって、一対の壁部７によって区画されるセル８に、複数が設けられている。たとえば、柱部９は、そのセル８の内部に３つ配置されており、図２２を用いて示した変形例と同様に、この複数の柱部９のそれぞれは、そのセル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに対して、平行な面９ｓを含むように延在している。

仕切り１４は、図２３に示すように、板状であって、一対の壁部７によって区画されるセル８に、設けられている。本変形例においては、仕切り１４は、セル８の内部に１つ配置されており、柱部９と同様に、そのセル８に流入する流体の流れ方向ＦＬに対して、平行な面１４ｓを含むように延在している。

この柱部９と仕切り１４とのそれぞれは、厚みが、一対の壁部７が対面する間の中央部よりも、端部の側において厚くなるように、配置されている。具体的には、図２３に示すように、その一対の壁部７が対面するｘ方向において、その一対の壁部７の間の中央部に配置された柱部９と仕切り１４とのそれぞれは、第１の厚みＴ１になるように配置されている。その一対の壁部７が対面するｘ方向において、その一対の壁部７の間の端部に配置された柱部９のそれぞれは、第１の厚みＴ１よりも薄い第２の厚みＴ２になるように配置されている。

以上のように、本変形例のプラズマ発生体は、図２３に示すように、柱部９と仕切り１４とのそれぞれは、一対の壁部７が対面する間の中央部よりも、端部の側において厚い。このように、本変形例のプラズマ発生体は、セル８において変形しやすい中央部において、
端部に配置したものよりも、厚みが厚い柱部９または仕切り１４を配置している。したがって、本変形例によれば、プラズマ発生体の機械的強度を向上させることができるので、セル８が変形することを効果的に防止することができる。

Claims (15)

1. 平板状の第１電極を支持してなる第１電極部と、
   該第１電極部に対向して配置されるとともに、平板状の第２電極を支持してなる第２電極部と、
   平面視でこれら電極部同士の対向面の外周部に設けられ、前記第１電極部及び前記第２電極部を支持する一対の壁部と、からなるセルを備え、
   前記セル内を流体が流れるプラズマ発生体であって、
   前記セル内に、一端が前記第１電極部に接合され、他端が前記第２電極部に向かって延在された柱部が形成されていることを特徴とするプラズマ発生体。
2. 前記セルが複数積層されており、第１のセル内に設けられた第１の柱部と、前記第１のセル上に積層された第２のセル内に設けられた第２の柱部とは、平面視において重畳して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生体。
3. 前記柱部は、一つの前記セル内に複数設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ発生体。
4. 前記柱部は、その平面視形状が、円形状をなしていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプラズマ発生体。
5. 前記複数の柱部は、前記流体が流れる方向からみたときに、互いに重畳しないようにずれて配置されていることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ発生体。
6. 前記第１電極部は、平板状の第１電極及び、これを支持する第１絶縁部を備え、前記第２電極部は、平板状の第２電極及び、これを支持する第２絶縁部を備え、
   前記柱部は、平面視で前記前記第１電極と前記第２電極との対向面の外側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のプラズマ発生体。
7. 前記第１電極部は、平板状の第１電極及び、これを支持する第１絶縁部を備え、前記第２電極部は、平板状の第２電極及び、これを支持する第２絶縁部を備え、
   前記第１絶縁部、前記第２絶縁部、前記壁部、前記柱部が、同一材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のプラズマ発生体。
8. 前記柱部は、前記第１電極部から前記第２電極部に向かう方向において、前記セルの中央部における前記柱部の太さが、前記セルの両端部における前記柱部の太さよりも太いことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のプラズマ発生体。
9. 前記柱部は、前記第１電極部から前記第２電極部に向かう方向において、前記セルの両端から前記セルの中央に向かうにつれて、漸次太くなることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ発生体。
10. 前記一対の壁部の内壁面は、前記第１電極部から前記第２電極部に向かう方向における中央部が両端部よりも内側に向かって突出している領域を有することを特徴とする請求項８または９に記載のプラズマ発生体。
11. 請求項１乃至請求項１０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電極とに接続され、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ための電圧印加部と、を備えた装置。
12. 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、前記セル内にプラズマを発生させるとともに、
    前記セル内に流体を流入させる請求項１１に記載の装置。
13. 前記流体が酸素であり、前記セル内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１２に記載の装置。
14. 前記流体が、炉或いは内燃機関からの排ガスであり、前記セル内に、前記排ガスを流入させる第１の流路と、
    前記セルから排出される被処理ガスを、前記セルから流出させる第２の流路とをさらに備えた請求項１２に記載の装置。
15. 請求項７に記載のプラズマ発生体を製造するための方法であって、
    前記第１絶縁部、第２絶縁部、前記壁部、前記柱部が、セラミック生成形体を同時焼成することにより形成され、前記第１電極及び前記第２電極が、メタライズペーストを前記セラミック生成形体と同時に焼成することにより形成されることを特徴とするプラズマ発生体の製造方法。

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