WO2008053940A1

WO2008053940A1 - Corps de génération de plasma et appareil et procédé permettant de fabriquer un corps de génération de plasma

Info

Publication number: WO2008053940A1
Application number: PCT/JP2007/071260
Authority: WO
Inventors: Kenjirou Fukuda; Yuuichi Furumoto; Singo Sato; Yousuke Moriyama
Original assignee: Kyocera Corporation
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2008-05-08
Also published as: JPWO2008053940A1; JP4763059B2

Description

明細書

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

技術分野

[0001] 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!/、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。

背景技術

[0002] 一般家庭で使用されている湯沸力、し器の不完全燃焼時に排出される COガスゃデイーゼルエンジン、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等を浄化するとレ、う技術が提案されて!/、る。

[0003] 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。

特許文献 1 :特開 2003— 286829号公報

特許文献 2：特開 2004— 092589号公報

特許文献 3：特開 2005— 093107号公報

特許文献 4：国際公開 2004/072445号パンフレット

特許文献 5：国際公開 2005/001250号パンフレット

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0004] 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、電極等力、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レヽとレ、う懸念を有して!/、た。

[0005] 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。課題を解決するための手段

[0006] 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。

[0007] 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!/、て重畳して配置されて!/、ることを特徴とするものである。

[0008] 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 ί毁とするあのである。 [0009] 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あのである。

[0010] 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!/、ようにずれて配置されて!/、ることを特徴とするものである。

[0011] 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。

[0012] 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 ί毁とするものである。

[0013] 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力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。

[0014] 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力、うにつれて、漸次太くなることを特徴とするものである。

[0015] 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電極部に向力、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。

[0016] 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ノ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。

[0017] 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ノ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。 [0018] 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。

[0019] 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、前記セル力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。

[0020] 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 ί毁とするものである。

発明の効果

[0021] 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。

[0022] 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 ΡΜや酸化性成分等の流体の反応、分角早を促進させること力できる。

[0023] 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力 S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 ΡΜ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。

[0024] 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力 S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力 Sでさる。

[0025] 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。

[0026] 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力 Sできる。

[0027] 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ブ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。

[0028] 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ぐ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。

[0029] 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力 S、セルの両端部における柱部の太さよりも太い。このこと力、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力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力 Sでさる。

[0030] また、好ましくは、柱部が、セルの両端からセルの中央に向力、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力 S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。

[0031] 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力、つ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。

[0032] 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ノ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。

[0033] 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ノ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。

[0034] 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力 Sできる才ゾン発生器となる。

[0035] 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、セル力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ブ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。 [0036] 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、メタラィ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。

[0037] 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力 S、セラミックスとなるので、耐食性の高!/、プラズマ発生体が得られる。

[0038] 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。

図面の簡単な説明

[0039] [図 1]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 1 Aの A方向から見た側面図である。

[図 2]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]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]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]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]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]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 8]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 9]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 10]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 11]図 11 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 12]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。

園 13]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園 14]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 15]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。

園 16]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園 17]図 17は、本発明の装置の一例を示す斜視図である。

園 18]図 18は、本発明の装置の一例を示す斜視図である。

園 19]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]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]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]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]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

[0040] 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—セノレ

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

発明を実施するための最良の形態

[0041] 本発明のプラズマ発生体について説明する。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 1Bは、図 1 Aの A方向から見た側面図である。図 2Aは、図 1Aの B— B'泉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。

[0042] 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。

[0043] 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!/、る。

[0044] 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、酸化アルミユウム質焼結体、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 O )

2 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°C) で焼成することによって製作される。

[0045] 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。

[0046] 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力 Sできる。メタライス '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一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。

[0047] 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力 S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、二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. ；!〜 10 m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。

[0048] 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、ディーゼルェ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. Omm程度とされ

[0049] 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。

[0050] 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 (A1203)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力レンダ一口ール法等により、例えばシート状ゃ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°C)で焼成することによつて製作される。

[0051] 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用のメタラィズペーストと同様にして作製される力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。

[0052] 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。

[0053] 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 1〜10 m程度のニッケルめっき層と厚みが 0· 1〜3 111程度の金めつ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!/、ても構わなレ、。

[0054] 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 (窒素酸化物）の

X

場合は、下記の反応（1)および（2)により NOが分解、 Nおよび Oが生成される。

X 2 2

[0055] 2NO → 2NO + 0 (1)

2 2

2NO + 0 → N + 2〇 (2)

2 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。

[0056] 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に向力、つて延在された柱部 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。

[0057] 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。

[0058] 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。

[0059] 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。従つて、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 ΡΜ や酸化性成分等の流体の反応、分解を促進させること力 Sできる。

[0060] これにより、セル 6内を通過する ΡΜや酸化性成分等の流体を良好に反応、分解させて净ィ匕すること力できる。

[0061] 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。

[0062] 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 O )、シリカ（SiO )、力ルシア（CaO)、マグネシア（MgO)等の

2 3 2

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。

[0063] 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 ΡΜ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に向力、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。

[0064] 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。

[0065] 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つても構わない。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。

[0066] 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ィズペーストは、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

[0067] 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。

[0068] 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。

[0069] 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。

[0070] 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によりセノレ 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。

[0071] 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、セノレ 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力 S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。

[0072] 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つて良好に反応、分解させて浄化することができる。

[0073] 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!/、る。

[0074] 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。 [0075] 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に向力、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 よりも太いこと力 S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。

[0076] 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に向力、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。

[0077] 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。

[0078] 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。 [0079] 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の両端力、らセル 8の中央に向力、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 1 4B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。

[0080] 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力 S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。

[0081] 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に向力、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。

[0082] 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に向力、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力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

[0083] 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、メタライズぺ一ストを第 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等力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ぐ流体が、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。

[0084] 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力 Sでさる。

[0085] 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。

[0086] 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ぐ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。

[0087] 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力 S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。

[0088] 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 1S 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。

[0089] 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一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。

[0090] 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レ、ることが好ましレ、。

[0091] 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ノルス電圧を印加するための電圧印加部 1 1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力 Sでさる。

[0092] 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ノ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、流体をブラズマ反応させるプラズマ発生体として使用される。

[0093] 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力 Sできる。

[0094] 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、セノレ 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力 Sできる。

[0095] 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。

[0096] 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ぐ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一として、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。

[0097] 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。 [0098] 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。

[0099] 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。

[0100] 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!/、て図示してレ、る。

[0101] 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、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。

[0102] 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。

[0103] 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。

[0104] 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、平行ではなぐ傾斜する傾斜面 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力 S、 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 S 1の側に位置する一端部力その入口の面 S 1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力 S、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。

[0105] 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、平行ではなぐ傾斜する傾斜面 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 a 1S、 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 S 1の側に位置する一端部力その入口の面 S 1から間隔を隔てずに、入口の面 S 1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力その出口の面 S2から間隔を隔てずに、出口の面 S 2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。

[0106] 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 1

4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、入口力、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力 Sでさる。

[0107] 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!/、て図示してレ、る。

[0108] 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。

[0109] 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。し力、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に平行でなぐ傾斜している。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 a 1S、たとえば、 45° になるように、その面 7sが形成されている。

[0110] 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、入口力も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!/、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。

[0111] 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っレ、て図示して!/、る。

[0112] 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

1S 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。

[0113] 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。

[0114] 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。

[0115] 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力一対の壁部 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 1 4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

[0116] 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 1 4とのそれぞれの間の距離力一対の壁部 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。

[0117] 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っレ、て図示して!/、る。 [0118] 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 1S 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。

[0119] 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。

[0120] 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。

[0121] 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。

[0122] 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 1 4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。したがつて、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

請求の範囲

[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、力なるセルを備え、

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電極部に向かつ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レ、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!/、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電極部に向力、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力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。

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力、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。

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力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。

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ノ^レス電圧を印加するための電圧印加部と、を備えた装置。

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。

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。

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。

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ブラズマ発生体の製造方法。