WO2017090677A1 - プラズマリアクタ - Google Patents

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WO2017090677A1
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plasma reactor
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hole
linear
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史和 河尻
灘浪 紀彦
茂仁 坂井
和彦 間所
一哉 内藤
上西 真里
田中 裕久
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日本特殊陶業株式会社
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Definitions

  • 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).
  • Diesel engine exhaust gas contains CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon), NOx (nitrogen oxide), PM (particulate matter), and the like.
  • CO carbon monoxide
  • HC hydrocarbon
  • NOx nitrogen oxide
  • PM particle matter
  • DPF Diesel particulate filter
  • a technique for burning fresh PM has been proposed.
  • fuel is consumed when PM is burned, there is a problem that fuel efficiency is deteriorated.
  • city riding city riding
  • the temperature of the exhaust gas does not reach the temperature at which PM is burned, so it is not suitable for small cars frequently used for city riding.
  • Patent Document 1 is a technology that includes a pair of fence-like electrodes facing each other and generates a plasma by applying a voltage between both fence-like electrodes, when viewed from the stacking direction of both fence-like electrodes.
  • the fences constituting the fence-like electrodes are arranged so as to cross each other.
  • Patent Document 2 is a technique that includes a pair of unit electrodes facing each other and generates a plasma by applying a voltage between the unit electrodes. Inside the ceramic dielectric constituting one unit electrode, a pair of conductive films are provided in parallel with a gap, and each conductive film has a plurality of through holes with different patterns and opening areas. Is provided. Further, Patent Document 3 is a technique that includes a pair of electrodes facing each other and generates a plasma by applying a voltage between the electrodes. Each electrode includes a conductive film in a plate-shaped ceramic body (dielectric), and each conductive film is provided with a plurality of circular through holes.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-11106 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-203362 International Publication No. 2004/114728 (FIG. 3 etc.)
  • the site that is the starting point of discharge is limited only to the intersection between the fence that constitutes the upper fence-like electrode and the fence that constitutes the lower fence-like electrode. .
  • the exhaust gas purification efficiency is low because plasma can be generated only in a narrow region such as an intersection.
  • electrodes having the same pattern of through-holes are arranged in parallel, and therefore, the site that is the starting point of discharge is the through-hole provided in the upper electrode. It will be limited to an opening edge and the opening edge of the through-hole directly under it.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a plasma reactor capable of reliably generating plasma in a wide range.
  • a plurality of electrode panels each provided with a dielectric and an electrode are provided in parallel at a distance, and plasma generated by dielectric barrier discharge is provided between the plurality of electrode panels.
  • Each of the electrodes is provided with a plurality of through-holes having a shape that has a corner portion in a plan view, and the first of the plurality of electrodes. At least a part of the corner of the through hole provided in one electrode and at least a part of the corner of the through hole provided in the second electrode adjacent to the first electrode, There is a plasma reactor characterized by being arranged so as not to overlap each other.
  • the first electrode At least a part of the corner of the through hole provided in the second electrode and at least a part of the corner of the through hole provided in the second electrode are arranged so as not to overlap each other. For this reason, a dielectric barrier discharge occurs between the opening edge of the through hole of the first electrode and the opening edge of the through hole of the second electrode existing obliquely below. As a result, plasma can be generated in a wide range.
  • the through-hole has the shape which has a corner
  • this corner is likely to be a starting point of discharge, when the through-hole has a polygonal shape having a plurality of corners, discharge occurs at many locations. Therefore, plasma can be reliably generated in a wide range. Therefore, when the PM in the exhaust gas flowing between the first electrode and the second electrode is oxidized and removed using plasma, the PM can be efficiently removed.
  • At least a part of the plurality of through holes provided in the first electrode and at least a part of the plurality of through holes provided in the second electrode are arranged so as to be offset in the planar direction. It is good. Even in this case, a dielectric barrier discharge is generated between the opening edge of the through hole of the first electrode and the opening edge of the through hole of the second electrode existing obliquely below. As a result, plasma can be generated in a wide range.
  • the plurality of through holes provided in the first electrode and the plurality of through holes provided in the second electrode may be arranged at the same pitch. In this way, when the electrode is moved, all the through holes provided in the electrode are moved simultaneously, so that all the through holes provided in the first electrode and all the holes provided in the second electrode are moved.
  • the through holes can be reliably offset and arranged.
  • the plurality of through holes provided in the first electrode and the plurality of through holes provided in the second electrode may have the same shape as each other or have the same size. Also good. In this way, since the first electrode and the second electrode can be manufactured by the same method, the manufacturing cost of the plasma reactor can be suppressed.
  • At least one of the first electrode and the second electrode has at least a plurality of first linear portions extending in the first direction and a plurality of second linear portions extending in the second direction intersecting the first direction. And may have a plurality of through-holes.
  • any one of the first electrode and the second electrode has a plurality of first linear portions extending in the first direction and a plurality of second linear portions extending in the second direction intersecting the first direction.
  • the plurality of through-holes are formed in a lattice shape in plan view. In this way, the four corners that are the starting points of the discharge can be easily formed with respect to the through-hole, so that plasma can be generated efficiently.
  • both the first electrode and the second electrode are formed by a plurality of first linear portions extending in the first direction and a plurality of second linear portions extending in the second direction intersecting the first direction. It has a plurality of configured through holes and may have a lattice shape in plan view. In this way, in both the first electrode and the second electrode, the four corners can be easily formed with respect to the through hole, so that plasma can be generated more efficiently.
  • the intersection of the first linear part constituting the first electrode and the second linear part constituting the first electrode is 0% of the center point of the through hole provided in the second electrode. When the distance from the center point to the opening edge of the through hole is 100%, the distance from the center point is preferably within the range of 0% to 80%.
  • the distance between the first linear portion constituting the first electrode and the first linear portion constituting the second electrode can be made substantially constant, and the first electrode is constituted.
  • the distance between the second linear portion and the second linear portion constituting the second electrode can be made substantially constant.
  • the plurality of through holes provided in the first electrode and the plurality of through holes provided in the second electrode may be arranged offset with respect to each other in the first direction or the second direction.
  • plasma can be generated in a wide range.
  • the plurality of through holes provided in the first electrode and the plurality of through holes provided in the second electrode are arranged offset from each other in both the first direction and the second direction. Is good. If it does in this way, the 1st edge which comprises the edge of the 1st linear part which comprises the penetration hole provided in the 1st electrode, and the penetration hole provided in the 2nd electrode which exists in the slanting lower part The second edge constituting the through hole of the second electrode existing obliquely below and the edge of the second wire part constituting the through hole of the first electrode and the edge of the linear part. Discharge occurs between both ends of the linear portion. As a result, plasma can be generated in a wider range.
  • the schematic sectional drawing which shows PM removal apparatus in this embodiment The schematic perspective view which shows the state in which the 1st electrode panel and the 2nd electrode panel are provided in parallel.
  • the top view which shows the relationship between a 1st electrode and a 2nd electrode.
  • the principal part top view which shows the relationship between a 1st electrode and a 2nd electrode.
  • the principal part top view which shows a 2nd electrode.
  • the top view which shows the relationship between the 1st electrode and 2nd electrode in other embodiment.
  • the PM removal device 1 of this embodiment is a device that removes PM contained in the exhaust gas of an automobile engine (not shown), and is mounted on an exhaust pipe 2.
  • the PM removal device 1 includes a flow tube 3, a plasma reactor 4, and a pulse generation power source 5.
  • the distribution pipe 3 is formed using, for example, stainless steel, and has a tubular shape (cylindrical shape) having an exhaust gas inlet 11 and an exhaust gas outlet 12 at one end and the other end, respectively.
  • the exhaust gas inlet 11 is connected to the engine side portion 2A of the exhaust pipe 2
  • the exhaust gas outlet 12 is connected to the portion 2B of the exhaust pipe 2 opposite to the engine side.
  • Exhaust gas from the engine flows through the engine side portion 2A of the exhaust pipe 2, flows into the flow pipe 3 from the exhaust gas inlet 11, flows through the flow pipe 3, and from the exhaust gas outlet 12 to the engine side in the exhaust pipe 2. Flows out to the opposite part 2B.
  • the plasma reactor 4 is disposed in the flow pipe 3 and includes a plurality of electrode panels 21 and 22.
  • Each electrode panel 21, 22 extends in the flow direction of the exhaust gas in the flow pipe 3 (the direction from the exhaust gas inlet 11 to the exhaust gas outlet 12), and is equidistant (in this embodiment, in the direction perpendicular to the flow direction). 0.5 mm) is provided in parallel.
  • the 1st electrode panel 21 and the 2nd electrode panel 22 are arrange
  • a structure in which eight electrode panels 21 and 22 are provided in parallel is illustrated, but in reality, there are more electrode panels.
  • the first electrode panel 21 has a rectangular plate shape and has a configuration in which the first electrode 24 is built in the dielectric 23.
  • the second electrode panel 22 has a rectangular plate shape and has a configuration in which the second electrode 25 is built in the dielectric 23.
  • the dielectric 23 is formed by firing a ceramic green sheet made of ceramic such as alumina (Al 2 O 3 ).
  • the ceramic green sheet is formed through tape molding or extrusion molding.
  • the electrodes 24 and 25 are patterned by printing a conductive paste such as tungsten paste on the surface of the ceramic green sheet using screen printing or the like.
  • the electrode panels 21 and 22 are formed by stacking another ceramic green sheet on the ceramic green sheet on which the first electrode 24 or the second electrode 25 is printed, thereby forming a green sheet laminate. It is formed by firing the sheet laminate. Note that the exposed portions of the electrodes 24 and 25 from the dielectric 23 are plated with Ni or the like.
  • the first wiring 26 and the second wiring 27 are alternately connected to the electrodes 24 and 25 in order from one end side in the arrangement direction of the electrode panels 21 and 22.
  • the first wiring 26 and the second wiring 27 are electrically connected to the first terminal and the second terminal of the pulse generating power supply 5, respectively.
  • the first electrode 24 penetrates in the thickness direction of the first electrode 24 and includes a plurality of first linear portions 31 and a plurality of second linear portions 32. A plurality of through holes 33 are formed.
  • the second electrode 25 adjacent to the first electrode 24 also penetrates in the thickness direction of the second electrode 25, and includes a plurality of first linear portions 41 and a plurality of second linear portions 42. It has a plurality of through-holes 43 constituted by. That is, in the present embodiment, both electrodes 24 and 25 have a plurality of through holes 33 and 43 constituted by a plurality of first linear portions 31 and 41 and a plurality of second linear portions 32 and 42. is doing.
  • the length, width, and thickness of the first linear portions 31 and 41 and the second linear portions 32 and 42 can be appropriately determined in consideration of an applied voltage and the like.
  • the plurality of first linear portions 31 extend linearly along the X direction (first direction) parallel to the flow direction of the exhaust gas, They are provided at regular intervals in the Y direction (second direction) orthogonal to (crossing) the X direction.
  • the plurality of second linear portions 32 extend linearly along the Y direction, and are provided at regular intervals in the X direction.
  • the 1st linear part 31 and the 2nd linear part 32 come to make the grid
  • the through-hole 33 formed by the first linear portion 31 and the second linear portion 32 also has a square shape having four corner portions 34 in plan view.
  • a plurality of first linear portions 41 extend linearly along the X direction and are provided at regular intervals in the Y direction.
  • the plurality of second linear portions 42 extend linearly along the Y direction, and are provided at regular intervals in the X direction.
  • the 1st linear part 41 and the 2nd linear part 42 come to make a 0.5 mm square square lattice shape by planar view.
  • the through-hole 43 formed by the first linear portion 41 and the second linear portion 42 also has a square shape having four corner portions 44 in plan view. That is, the through hole 33 provided in the first electrode 24 and the through hole 43 provided in the second electrode 25 have the same shape.
  • the through holes 33 provided in the first electrode 24 and the through holes 43 provided in the second electrode 25 have the same size and are arranged at the same pitch.
  • all the corners 34 of the through hole 33 provided in the first electrode 24 and the corners of the through hole 43 provided in the second electrode 25 are used. All of the portions 44 are arranged so as not to overlap each other. In other words, all the through holes 33 provided in the first electrode 24 and all the through holes 43 provided in the second electrode 25 are arranged so as to be offset in the planar direction. In the present embodiment, the through hole 33 provided in the first electrode 24 and the through hole 43 provided in the second electrode 25 are arranged offset with respect to each other in both the X direction and the Y direction. .
  • the intersection point P1 between the first linear portion 31 constituting the first electrode 24 and the second linear portion 32 constituting the first electrode 24 is the second
  • the center point C1 of the through hole 43 provided in the electrode 25 is 0% and the distance from the center point C1 to the opening edge of the through hole 43 is 100%
  • the distance from the center point C1 is 0% or more and 80%.
  • the intersection point P ⁇ b> 1 is disposed on the diagonal line L ⁇ b> 1 of the through hole 43 provided in the second electrode 25. That is, the corner 34 of the through hole 33 provided in the first electrode 24 enters the center of the through hole 43 provided in the second electrode 25.
  • intersection point P1 is arranged at a position where the length from one end of the diagonal line L1 is 10% or more and 90% or less (50% in this embodiment) of the length of the diagonal line L1. That is, the intersection point P ⁇ b> 1 between the first linear portion 31 and the second linear portion 32 constituting the first electrode 24 is located at the center of the through hole 43 provided in the second electrode 25.
  • the aperture ratio of the through holes 33 and 43 per 1 cm 2 (per unit area) in the electrode panels 21 and 22 is 20% or more and 60% or less, more preferably 30% or more and 50% or less. Further, the number of corner portions 34 and 44 per 1 cm 2 (per unit area) in the electrode panels 21 and 22 is 100 or more.
  • the plasma reactor 4 of the present embodiment is used, for example, to remove PM contained in the exhaust gas.
  • a pulse voltage for example, peak voltage: 5 kV (5000 V), pulse repetition frequency: 100 Hz
  • the pulse generation power source 5 for example, peak voltage: 5 kV (5000 V), pulse repetition frequency: 100 Hz
  • the opening edges of the through holes 33 and 43 are formed.
  • dielectric barrier discharge occurs, and plasma due to dielectric barrier discharge is generated between the electrodes 24 and 25. Due to the generation of plasma, PM contained in the exhaust gas flowing between the electrodes 24 and 25 is oxidized (burned) and removed.
  • the first electrode panel 21 in which the first electrode 24 is formed and the second electrode panel 22 in which the second electrode 25 is formed are alternately arranged, All of the corners 34 of the through hole 33 provided in the first electrode 24 and all of the corners 44 of the through hole 43 provided in the second electrode 25 are arranged so as not to overlap each other. Therefore, a dielectric barrier discharge is generated between the opening edge of the through hole 33 of the first electrode 24 and the opening edge of the through hole 43 of the second electrode 25 existing obliquely below the first electrode 24 (FIG. 7). See arrow). In this case, plasma can be generated in a wide range, unlike the conventional technique (see FIG. 8) in which discharge is generated only in the arrangement direction of the electrode panels.
  • the through holes 33 and 43 have a shape having corners 34 and 44 in plan view. Since the corner portions 34 and 44 are likely to be the starting point of discharge, in the present embodiment in which the through holes 33 and 43 have a polygonal shape having a plurality of corner portions 34 and 44, discharge occurs at many locations. become. Therefore, plasma can be reliably generated in a wide range. Therefore, when the PM in the exhaust gas flowing between the first electrode 24 and the second electrode 25 is oxidized and removed using plasma, the PM can be efficiently removed.
  • the printing position of the first electrode 24 on the first electrode panel 21 and the printing position of the second electrode 25 on the second electrode panel 22 are shifted from each other in the planar direction.
  • the positions of the through holes 33 and 43 do not coincide with each other. At least a part of the corner 44 of the through hole 43 of the electrode 25 is shifted so as to enter.
  • the through holes 43 of the second electrode 25 may be shifted by aligning the printing positions of the electrodes 24 and 25 and shifting them in the X direction and the Y direction when the electrode panels 21 and 22 are assembled. .
  • the plurality of through holes 33 provided in the first electrode 24 and the plurality of through holes 43 provided in the second electrode 25 are offset from each other in both the X direction and the Y direction.
  • the plurality of through holes 52 provided in the first electrode 51 and the plurality of through holes 54 provided in the second electrode 53 are offset from each other only in the X direction. May be arranged.
  • the plurality of through holes 62 provided in the first electrode 61 and the plurality of through holes 64 provided in the second electrode 63 are offset from each other only in the Y direction. May be arranged.
  • the plurality of through holes 33 provided in the first electrode 24 and the plurality of through holes 43 provided in the second electrode 25 have the same shape (square shape). However, they may have different shapes.
  • both the first electrode 24 and the second electrode 25 are a plurality of penetrations constituted by the plurality of first linear portions 31 and 41 and the plurality of second linear portions 32 and 42. It has holes 33 and 43 and has a lattice shape in plan view.
  • one of the first electrode 24 and the second electrode 25 has a plurality of through-holes configured by a plurality of first linear portions and a plurality of second linear portions, and in plan view It may have a lattice shape.
  • the electrode 70 includes a plurality of first linear portions 71, second linear portions 72, third linear portions 73, and fourth linear portions 74, thereby providing a large number of right-angled triangular through holes 75. is doing.
  • the plurality of first linear portions 71 extend linearly in a first direction (X direction) parallel to the flow direction of exhaust gas, and are spaced at a constant interval in a second direction (Y direction) orthogonal to (intersect) the first direction. Is provided.
  • the plurality of second linear portions 72 each extend linearly in the second direction, and are provided at regular intervals in the first direction.
  • the first linear portion 71 and the second linear portion 72 have a square lattice shape.
  • the third linear portion 73 intersects with the first direction and the second direction at an angle of 45 ° on a square lattice-shaped diagonal line formed by the first linear portion 71 and the second linear portion 72. It extends in three directions.
  • the fourth linear portion 74 extends in a fourth direction orthogonal to (intersects) the third direction on a square lattice-shaped diagonal line formed by the first linear portion 71 and the second linear portion 72.
  • the electrode 70 has a through hole 76 in the thickness direction at the center of each portion where the first linear portion 71, the second linear portion 72, the third linear portion 73, and the fourth linear portion 74 intersect. It is formed to penetrate through.
  • the through hole 76 has, for example, a square shape having sides extending in the third direction and the fourth direction.
  • the through-hole 76 is formed in each portion where the first linear portion 71, the second linear portion 72, the third linear portion 73, and the fourth linear portion 74 intersect.
  • a through-hole 76 is formed in a portion selected arbitrarily instead of all of the portions where the first linear portion 71, the second linear portion 72, the third linear portion 73, and the fourth linear portion 74 intersect. It may be.
  • the electrode 80 may not have the through hole 76.
  • omitted at least one of the 3rd linear part 73 and the 4th linear part 74 from the structure shown by FIG. 11 may be employ
  • the shape of the through holes 33 and 43 in plan view is not limited to a square shape, but may be a rectangular shape, a triangular shape, or a polygonal shape that is a pentagonal shape or more. Further, the through hole may have a circular arc shape such as a teardrop shape.
  • the electrode panels 21 and 22 of the above embodiment have a square lattice shape in plan view, but may have a lattice shape such as a rhombus in plan view.
  • the electrode panels 21 and 22 of the above embodiment are configured by incorporating the electrodes 24 and 25 in the dielectric 23.
  • the electrode panel may be configured by forming the electrodes 24 and 25 on the surface of the dielectric 23.
  • At least a part of the plurality of through holes provided in the first electrode and at least a part of the plurality of through holes provided in the second electrode are mutually A plasma reactor, wherein the plasma reactor is arranged offset in a planar direction.
  • the plurality of through holes provided in the first electrode and the plurality of through holes provided in the second electrode have the same shape.
  • the plurality of through holes provided in the first electrode and the plurality of through holes provided in the second electrode have different shapes. Plasma reactor.
  • the plurality of through holes provided in the first electrode and the plurality of through holes provided in the second electrode have the same size.
  • a plasma reactor comprising the plurality of through holes configured by a plurality of second linear portions extending, and having a lattice shape in plan view.
  • both the first electrode and the second electrode have a plurality of first linear portions extending in the first direction and a plurality extending in the second direction orthogonal to the first direction. And a second linear portion of the plasma reactor, wherein the plurality of through holes are formed in a lattice shape in plan view.
  • a plasma reactor characterized in that the plasma reactor is disposed on a diagonal line of the through-hole formed so that a length from one end of the diagonal line is not less than 10% and not more than 90% of the length of the diagonal line.
  • the plurality of through-holes provided in the first electrode and the plurality of through-holes provided in the second electrode are mutually in the first direction or the second A plasma reactor characterized by being offset in the direction.
  • the plurality of through-holes provided in the first electrode and the plurality of through-holes provided in the second electrode are mutually in the first direction and the second A plasma reactor characterized by being arranged offset in both directions.
  • the plasma reactor is characterized in that an opening ratio of the through hole per 1 cm 2 in the electrode panel is 20% or more and 60% or less, more preferably 30% or more and 50% or less. . If the aperture ratio is less than 20%, the corners are reduced, so that discharge cannot be generated in many places, and plasma cannot be generated in a wide range. On the other hand, when the aperture ratio is larger than 60%, the area of the electrode is reduced, and the plasma generation efficiency is lowered.
  • the number of the corners per 1 cm 2 in the electrode panel is 100 or more.
  • the plasma reactor of the present invention is useful for exhaust gas purification of engines, particularly diesel engines.

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Abstract

誘電体(23)と電極(24,25)とを備える電極パネル(21,22)を、間隔を空けて並列に配置し、電極パネル(21,22)間にプラズマを発生させる。それぞれの電極(24,25)には、平面視で角部(34,44)を有する形状をなす貫通孔(33,43)が設けられており、第1の電極(24)の貫通孔(33)の角部(34)の少なくとも一部、及び、第2の電極(25)の貫通孔(43)の角部(44)の少なくとも一部は、互いに重ならないように配置されている。

Description

プラズマリアクタ
 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。
 エンジン、特にディーゼルエンジンの排ガスには、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)などが含まれている。近年、排ガスに含まれるPMを除去する手法として、例えば、PMをDPF(Diesel particulate filter)で捕集し、燃料のポスト噴射または排気管内噴射により排ガスを昇温させることにより、DPFに捕集されたPMを燃焼させる技術が提案されている。しかしながら、PMを燃焼させる際に燃料を消費してしまうため、燃費が悪化するという問題がある。また、いわゆる街乗り(市街地走行)では、排ガスの温度がPMを燃焼させる温度に到達しないため、街乗りに多用される小型車には不向きである。
 そこで、誘電体に設けた電極を間隔を空けて並列に設け、電極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、電極間を流れる排ガス中のPMを酸化して除去する技術が種々提案されている(例えば、特許文献1~3参照)。詳述すると、特許文献1は、互いに対向する一対の柵状電極を備え、両柵状電極間に電圧を印加してプラズマを発生させる技術であり、両柵状電極の積層方向から見たときに、柵状電極を構成する柵が互いに交差するように配置されている。また、特許文献2は、互いに対向する一対の単位電極を備え、両単位電極間に電圧を印加してプラズマを発生させる技術である。一方の単位電極を構成するセラミック誘電体の内部には、一対の導電膜が間隔を空けて並列に設けられており、それぞれの導電膜には、複数の貫通孔が互いに異なるパターン及び開口面積で設けられている。さらに、特許文献3は、互いに対向する一対の電極を備え、両電極間に電圧を印加してプラズマを発生させる技術である。それぞれの電極は、板状のセラミック体(誘電体)に導電膜を内蔵してなり、それぞれの導電膜には円形状をなす複数の貫通孔が設けられている。
日本国特開2011-11106号公報(図3,図4等) 日本国特開2005-203362号公報 国際公開第2004/114728号公報(図3等)
 ところが、特許文献1に記載の従来技術では、放電の起点となる部位が、上側の柵状電極を構成する柵と下側の柵状電極を構成する柵との交差部分のみに限られてしまう。この場合、交差部分という狭い領域でしかプラズマを発生させることができないため、排ガスの浄化効率が低いという問題がある。また、特許文献3に記載の従来技術では、同一パターンの貫通孔が設けられた電極を並列に配置したものであるため、放電の起点となる部位が、上側の電極に設けられた貫通孔の開口縁と、その直下にある貫通孔の開口縁とに限られてしまう。よって、この場合も、狭い領域(開口縁付近)でしかプラズマを発生させることができないため、排ガスの浄化効率が低いという問題がある。さらに、特許文献2に記載の従来技術では、一方の単位電極にしか貫通孔が設けられていないため、放電の起点となる部位が不特定となる。この場合、プラズマの発生範囲や発生量が変動しやすいため、排ガスの浄化効率が低いという問題がある。
 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、広い範囲でプラズマを確実に発生させることができるプラズマリアクタを提供することにある。
 上記課題を解決するための手段(手段1)としては、誘電体と電極とを備える複数の電極パネルが間隔を空けて並列に設けられ、前記複数の電極パネル間に誘電体バリア放電によるプラズマを発生させるプラズマリアクタであって、それぞれの前記電極に、前記電極の厚さ方向に貫通し、かつ平面視で角部を有する形状である複数の貫通孔が設けられ、複数の前記電極のうち第1の電極に設けられた前記貫通孔の前記角部の少なくとも一部と、前記第1の電極に隣接する第2の電極に設けられた前記貫通孔の前記角部の少なくとも一部とが、互いに重ならないように配置されていることを特徴とするプラズマリアクタがある。
 従って、上記手段1に記載の発明によると、例えば、第1の電極が形成された電極パネルと第2の電極が形成された電極パネルとが交互に配置されている場合において、第1の電極に設けられた貫通孔の角部の少なくとも一部と、第2の電極に設けられた貫通孔の角部の少なくとも一部とが、互いに重ならないように配置されている。このため、第1の電極の貫通孔の開口縁と、その斜め下方に存在する第2の電極の貫通孔の開口縁との間で、誘電体バリア放電が発生する。その結果、広い範囲でプラズマを発生させることができる。しかも、貫通孔は、平面視で角部を有する形状をなしている。この角部は放電の起点となりやすいため、貫通孔が、複数の角部を有する多角形状をなしている場合には、多くの箇所で放電が生じるようになる。従って、広い範囲でプラズマを確実に発生させることができる。ゆえに、第1の電極と第2の電極との間を流れる排ガス中のPMをプラズマを用いて酸化して除去する場合に、PMの除去を効率良く行うことができる。
 また、第1の電極に設けられた複数の貫通孔の少なくとも一部と、第2の電極に設けられた複数の貫通孔の少なくとも一部とが、互いに平面方向にオフセットして配置されていることがよい。このようにしても、第1の電極の貫通孔の開口縁と、その斜め下方に存在する第2の電極の貫通孔の開口縁との間で、誘電体バリア放電が発生する。その結果、広い範囲でプラズマを発生させることができる。
 ここで、第1の電極に設けられた複数の貫通孔と、第2の電極に設けられた複数の貫通孔とが、互いに同じピッチで配置されていてもよい。このようにすれば、電極を移動させると、その電極に設けられた全ての貫通孔が同時に移動するため、第1の電極に設けられた全ての貫通孔と第2の電極に設けられた全ての貫通孔とを確実にオフセットして配置することができる。
 また、第1の電極に設けられた複数の貫通孔と、第2の電極に設けられた複数の貫通孔とが、互いに同一形状をなしていてもよいし、互いに同一の大きさとなっていてもよい。このようにすれば、第1の電極と第2の電極とを同じ方法で製造できるため、プラズマリアクタの製造コストを抑えることができる。
 なお、第1の電極及び第2の電極の少なくとも一方が、少なくとも、第1方向に延びる複数の第1線状部と、第1方向に交差する第2方向に延びる複数の第2線状部と、によって構成された複数の貫通孔を有していてもよい。このようにすれば、放電の起点となる複数の角部を貫通孔に対して容易に形成できるため、プラズマを効率良く発生させることができる。特には、第1の電極及び第2の電極のいずれか一方が、第1方向に延びる複数の第1線状部と、第1方向に交差する第2方向に延びる複数の第2線状部と、によって構成された複数の貫通孔を有しており、平面視で格子状をなしていることがよい。このようにすれば、放電の起点となる4つの角部を貫通孔に対して容易に形成できるため、プラズマを効率良く発生させることができる。
 さらに、第1の電極及び第2の電極の両方が、第1方向に延びる複数の第1線状部と、第1方向に交差する第2方向に延びる複数の第2線状部と、によって構成された複数の貫通孔を有しており、平面視で格子状をなしていてもよい。このようにすれば、第1の電極及び第2の電極の両方において、4つの角部を貫通孔に対して容易に形成できるため、プラズマをより効率良く発生させることができる。ここで、第1の電極を構成する第1線状部と、第1の電極を構成する第2線状部との交点は、第2の電極に設けられた貫通孔の中心点を0%とし、中心点から貫通孔の開口縁までの距離を100%とした場合に、中心点からの距離が0%以上80%以下となる範囲内に位置することがよい。このようにすれば、第1の電極を構成する第1線状部と第2の電極を構成する第1線状部との距離をほぼ一定にすることができるとともに、第1の電極を構成する第2線状部と第2の電極を構成する第2線状部との距離をほぼ一定にすることができる。その結果、電極において放電が均一に発生するようになるため、広い範囲でプラズマをより確実に発生させることができる。
 また、第1の電極に設けられた複数の貫通孔、及び、第2の電極に設けられた複数の貫通孔は、互いに第1方向または第2方向にオフセットして配置されていてもよい。この場合、第1の電極に設けられた貫通孔を構成する第1線状部(または第2線状部)の端縁と、その斜め下方に存在する第2の電極に設けられた貫通孔を構成する第1線状部(または第2線状部)の端縁との間で、誘電体バリア放電が発生する。その結果、広い範囲でプラズマを発生させることができる。
 なお、第1の電極に設けられた複数の貫通孔、及び、第2の電極に設けられた複数の貫通孔は、互いに第1方向及び第2方向の両方にオフセットして配置されていることがよい。このようにすれば、第1の電極に設けられた貫通孔を構成する第1線状部の端縁と、その斜め下方に存在する第2の電極に設けられた貫通孔を構成する第1線状部の端縁との間、及び、第1の電極の貫通孔を構成する第2線状部の端縁と、その斜め下方に存在する第2の電極の貫通孔を構成する第2線状部の端縁との間の両方において、放電が発生する。その結果、より広い範囲でプラズマを発生させることができる。
本実施形態におけるPM除去装置を示す概略断面図。 第1の電極パネル及び第2の電極パネルが並列に設けられている状態を示す概略斜視図。 第1の電極と第2の電極との関係を示す平面図。 第1の電極と第2の電極との関係を示す要部平面図。 第2の電極を示す要部平面図。 第1の電極を示す平面図。 放電が発生する状態を示す説明図。 従来技術において、放電が発生する状態を示す説明図。 他の実施形態において、第1の電極と第2の電極との関係を示す平面図。 他の実施形態において、第1の電極と第2の電極との関係を示す平面図。 他の実施形態における電極の構成を示す平面図。 他の実施形態における電極の構成を示す平面図。
 以下、本発明をPM除去装置1に具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
 図1に示されるように、本実施形態のPM除去装置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上に取り付けられている。PM除去装置1は、流通管3、プラズマリアクタ4及びパルス発生電源5を備えている。
 流通管3は、例えばステンレス鋼を用いて形成されており、一端部及び他端部にそれぞれ排ガス流入口11及び排ガス流出口12を有する管状(筒状)をなしている。排ガス流入口11は、排気管2におけるエンジン側の部分2Aに接続され、排ガス流出口12は、排気管2におけるエンジン側とは反対側の部分2Bに接続されている。エンジンからの排ガスは、排気管2におけるエンジン側の部分2Aを流れ、排ガス流入口11から流通管3に流入して、流通管3を流通し、排ガス流出口12から排気管2におけるエンジン側とは反対側の部分2Bに流出する。
 図1,図2に示されるように、プラズマリアクタ4は、流通管3内に配置されており、複数の電極パネル21,22を備えている。各電極パネル21,22は、それぞれ流通管3における排ガスの流通方向(排ガス流入口11から排ガス流出口12に向かう方向)に延在し、流通方向と直交する方向に等間隔(本実施形態では0.5mm)を空けて並列に設けられている。また、本実施形態のプラズマリアクタ4では、第1の電極パネル21と第2の電極パネル22とが交互に配置されている。なお、本実施形態では、説明の便宜上、8枚の電極パネル21,22を並列に設けた構造を図示したが、実際にはさらに多くの電極パネルが存在している。
 第1の電極パネル21は、四角板状をなし、誘電体23に第1の電極24を内蔵してなる構成を有している。同様に、第2の電極パネル22も、四角板状をなし、誘電体23に第2の電極25を内蔵してなる構成を有している。誘電体23は、アルミナ(Al)などのセラミックからなるセラミックグリーンシートを焼成することにより形成されている。セラミックグリーンシートは、テープ成形や押出成形を経て形成されるものである。また、電極24,25は、スクリーン印刷等を用いて、セラミックグリーンシートの表面上にタングステンペーストなどの導電性ペーストを印刷することにより、パターン形成されている。そして、電極パネル21,22は、第1の電極24または第2の電極25を印刷したセラミックグリーンシートの上に別のセラミックグリーンシートを積層することによってグリーンシート積層体を形成し、形成したグリーンシート積層体を焼成することによって形成される。なお、誘電体23からの電極24,25の露出部分には、Ni等のめっきが施されている。
 図1に示されるように、電極24,25には、電極パネル21,22の配列方向の一端側から順に、第1の配線26及び第2の配線27が交互に接続されている。第1の配線26及び第2の配線27は、それぞれパルス発生電源5の第1の端子及び第2の端子に電気的に接続されている。
 図2~図6に示されるように、第1の電極24は、同第1の電極24の厚さ方向に貫通し、複数の第1線状部31と複数の第2線状部32とによって構成された複数の貫通孔33を有している。同様に、第1の電極24に隣接する第2の電極25も、同第2の電極25の厚さ方向に貫通し、複数の第1線状部41と複数の第2線状部42とによって構成された複数の貫通孔43を有している。即ち、本実施形態では、両方の電極24,25が、複数の第1線状部31,41と複数の第2線状部32,42とによって構成された複数の貫通孔33,43を有している。なお、第1線状部31,41及び第2線状部32,42の長さ、幅、厚さは、印加電圧等を考慮して適宜決定することができる。
 図3に示されるように、第1の電極24では、複数の第1線状部31が、排ガスの流通方向と平行なX方向(第1方向)に沿ってそれぞれ直線的に延びており、X方向に直交(交差)するY方向(第2方向)において一定間隔を空けて設けられている。また、第1の電極24では、複数の第2線状部32が、Y方向に沿ってそれぞれ直線状に延びており、X方向において一定間隔を空けて設けられている。このため、第1線状部31及び第2線状部32は、平面視で0.5mm角の正方形の格子状をなすようになる(図6参照)。これに伴い、第1線状部31と第2線状部32とによって構成された貫通孔33も、平面視で4つの角部34を有する正方形状をなすようになる。
 同様に、第2の電極25では、複数の第1線状部41が、X方向に沿ってそれぞれ直線的に延びており、Y方向において一定間隔を空けて設けられている。また、第2の電極25では、複数の第2線状部42が、Y方向に沿ってそれぞれ直線状に延びており、X方向において一定間隔を空けて設けられている。このため、第1線状部41及び第2線状部42は、平面視で0.5mm角の正方形の格子状をなすようになる。これに伴い、第1線状部41と第2線状部42とによって構成された貫通孔43も、平面視で4つの角部44を有する正方形状をなすようになる。即ち、第1の電極24に設けられた貫通孔33、及び、第2の電極25に設けられた貫通孔43は、互いに同一形状をなしている。また、第1の電極24に設けられた貫通孔33、及び、第2の電極25に設けられた貫通孔43は、互いに同一の大きさとなるとともに、互いに同じピッチで配置されている。
 図3,図4に示されるように、本実施形態では、第1の電極24に設けられた貫通孔33の角部34の全てと、第2の電極25に設けられた貫通孔43の角部44の全てとが、互いに重ならないように配置されている。換言すると、第1の電極24に設けられた全ての貫通孔33と、第2の電極25に設けられた全ての貫通孔43とが、互いに平面方向にオフセットして配置されている。本実施形態では、第1の電極24に設けられた貫通孔33、及び、第2の電極25に設けられた貫通孔43が、互いにX方向及びY方向の両方にオフセットして配置されている。
 図4,図5に示されるように、第1の電極24を構成する第1線状部31と、第1の電極24を構成する第2線状部32との交点P1は、第2の電極25に設けられた貫通孔43の中心点C1を0%とし、中心点C1から貫通孔43の開口縁までの距離を100%とした場合に、中心点C1からの距離が0%以上80%以下となる範囲A1内に位置している。また、交点P1は、第2の電極25に設けられた貫通孔43の対角線L1上に配置されている。即ち、第2の電極25に設けられた貫通孔43の中央には、第1の電極24に設けられた貫通孔33の角部34が入り込んでいる。また、交点P1は、対角線L1の一端からの長さが対角線L1の長さの10%以上90%以下(本実施形態では50%)となる位置に配置されている。即ち、第1の電極24を構成する第1線状部31と第2線状部32との交点P1が、第2の電極25に設けられた貫通孔43の中心に位置している。なお、電極パネル21,22における1cm当り(単位面積当り)の貫通孔33,43の開口率は、20%以上60%以下、より好ましくは、30%以上50%以下である。また、電極パネル21,22における1cm当り(単位面積当り)の角部34,44の数は、100個以上である。
 なお、図1に示されるように、本実施形態のプラズマリアクタ4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、パルス発生電源5から互いに対向する電極24,25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、各貫通孔33,43の開口縁が起点となって誘電体バリア放電が生じ、電極24,25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、電極24,25間を流通する排ガスに含まれるPMが酸化(燃焼)されて除去される。
 従って、本実施形態のプラズマリアクタ4では、第1の電極24が形成された第1の電極パネル21と第2の電極25が形成された第2の電極パネル22とが交互に配置され、第1の電極24に設けられた貫通孔33の角部34の全てと、第2の電極25に設けられた貫通孔43の角部44の全てとが、互いに重ならないように配置されている。このため、第1の電極24の貫通孔33の開口縁と、その斜め下方に存在する第2の電極25の貫通孔43の開口縁との間で、誘電体バリア放電が発生する(図7の矢印参照)。この場合、放電が電極パネルの配列方向だけに発生する従来技術(図8参照)とは異なり、広い範囲でプラズマを発生させることができる。しかも、貫通孔33,43は、平面視で角部34,44を有する形状をなしている。この角部34,44は放電の起点となりやすいため、貫通孔33,43が、複数の角部34,44を有する多角形状をなしている本実施形態においては、多くの箇所で放電が生じるようになる。従って、広い範囲でプラズマを確実に発生させることができる。ゆえに、第1の電極24と第2の電極25との間を流れる排ガス中のPMをプラズマを用いて酸化して除去する場合に、PMの除去を効率良く行うことができる。
 なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。
 ・上記実施形態では、第1の電極パネル21における第1の電極24の印刷位置と、第2の電極パネル22における第2の電極25の印刷位置とが、互いに平面方向にずれていた。例えば、電極24,25を膜厚方向から投影したときに(図3参照)、貫通孔33,43の位置が一致しておらず、例えば第1の電極24の貫通孔33の中に第2の電極25の貫通孔43の少なくとも一部の角部44が入り込むようにずれている。しかし、電極24,25の印刷位置を揃えるとともに、電極パネル21,22の組付時にX方向及びY方向にずらすことにより、上記の第2の電極25の貫通孔43のずれを作ってもよい。
 ・上記実施形態では、第1の電極24に設けられた複数の貫通孔33、及び、第2の電極25に設けられた複数の貫通孔43が、互いにX方向及びY方向の両方にオフセットして配置されていた。しかし、図9に示されるように、第1の電極51に設けられた複数の貫通孔52、及び、第2の電極53に設けられた複数の貫通孔54は、互いにX方向のみにオフセットして配置されていてもよい。また、図10に示されるように、第1の電極61に設けられた複数の貫通孔62、及び、第2の電極63に設けられた複数の貫通孔64は、互いにY方向のみにオフセットして配置されていてもよい。
 ・上記実施形態では、第1の電極24に設けられた複数の貫通孔33と、第2の電極25に設けられた複数の貫通孔43とが、互いに同一形状(正方形状)をなしていたが、互いに異なる形状をなしていてもよい。
 ・上記実施形態では、第1の電極24及び第2の電極25の両方が、複数の第1線状部31,41と複数の第2線状部32,42とによって構成された複数の貫通孔33,43を有しており、平面視で格子状をなしていた。しかし、第1の電極24及び第2の電極25のいずれか一方が、複数の第1線状部と複数の第2線状部とによって構成された複数の貫通孔を有し、平面視で格子状をなしていてもよい。
 ・上記実施形態の第1の電極パネル21を構成する第1の電極24及び第2の電極パネル22を構成する第2の電極25の少なくとも一方を、図11に示される電極70に変更してもよい。電極70は、それぞれ複数の第1線状部71、第2線状部72、第3線状部73及び第4線状部74を備えることにより、多数の直角三角形状の貫通孔75を有している。複数の第1線状部71は、それぞれ排ガスの流通方向と平行な第1方向(X方向)に直線状に延び、第1方向と直交(交差)する第2方向(Y方向)に一定間隔を空けて設けられている。複数の第2線状部72は、それぞれ第2方向に直線状に延び、第1方向に一定間隔を空けて設けられている。その結果、第1線状部71及び第2線状部72は、正方形の格子状をなしている。第3線状部73は、第1線状部71及び第2線状部72がなす正方形の格子状の対角線上において、第1方向及び第2方向に対して45°の角度で交差する第3方向に延びている。第4線状部74は、第1線状部71及び第2線状部72がなす正方形の格子状の対角線上において、第3方向と直交(交差)する第4方向に延びている。また、電極70には、第1線状部71、第2線状部72、第3線状部73及び第4線状部74が交差する各部分の中央に、貫通孔76が厚さ方向に貫通して形成されている。貫通孔76は、例えば、第3方向及び第4方向に延びる辺を有する正方形状をなしている。
 なお、図11では、第1線状部71、第2線状部72、第3線状部73及び第4線状部74が交差する各部分に貫通孔76が形成されていたが、第1線状部71、第2線状部72、第3線状部73及び第4線状部74が交差する部分の全部ではなく、そのうちの任意に選択される部分に貫通孔76が形成されていてもよい。また、図12に示されるように、貫通孔76を有していない電極80であってもよい。さらに、図11に示される構成から第3線状部73及び第4線状部74の少なくとも一方を省略した構成が採用されてもよい。
 ・貫通孔33,43の平面視での形状は、正方形状に限らず、長方形状、三角形状、五角形状以上の多角形状であってもよい。また、貫通孔は、涙滴形などの円弧を有する形状であってもよい。
 ・上記実施形態の電極パネル21,22は、平面視で正方形の格子状をなしていたが、平面視で菱形等の格子状をなしていてもよい。
 ・上記実施形態の電極パネル21,22は、誘電体23に電極24,25を内蔵することによって構成されていた。しかし、誘電体23の表面に電極24,25を形成することによって電極パネルを構成してもよい。
 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。
 (1)上記手段1において、前記第1の電極に設けられた前記複数の貫通孔の少なくとも一部と、前記第2の電極に設けられた前記複数の貫通孔の少なくとも一部とが、互いに平面方向にオフセットして配置されていることを特徴とするプラズマリアクタ。
 (2)上記手段1において、前記第1の電極に設けられた前記複数の貫通孔と、前記第2の電極に設けられた前記複数の貫通孔とが、互いに同じピッチで配置されていることを特徴とするプラズマリアクタ。
 (3)上記手段1において、前記第1の電極に設けられた前記複数の貫通孔と、前記第2の電極に設けられた前記複数の貫通孔とが、互いに同一形状をなすことを特徴とするプラズマリアクタ。
 (4)上記手段1において、前記第1の電極に設けられた前記複数の貫通孔、及び、前記第2の電極に設けられた前記複数の貫通孔は、互いに異なる形状をなすことを特徴とするプラズマリアクタ。
 (5)上記手段1において、前記第1の電極に設けられた前記複数の貫通孔と、前記第2の電極に設けられた前記複数の貫通孔とが、互いに同一の大きさとなることを特徴とするプラズマリアクタ。
 (6)上記手段1において、前記第1の電極及び前記第2の電極のいずれか一方が、第1方向に延びる複数の第1線状部と、前記第1方向に直交する第2方向に延びる複数の第2線状部と、によって構成された前記複数の貫通孔を有しており、平面視で格子状をなしていることを特徴とするプラズマリアクタ。
 (7)上記手段1において、前記第1の電極及び前記第2の電極の両方が、第1方向に延びる複数の第1線状部と、前記第1方向に直交する第2方向に延びる複数の第2線状部と、によって構成された前記複数の貫通孔を有しており、平面視で格子状をなしていることを特徴とするプラズマリアクタ。
 (8)上記手段1において、前記第1の電極を構成する前記第1線状部と、前記第1の電極を構成する前記第2線状部との交点は、前記第2の電極に設けられた前記貫通孔の対角線上であって、前記対角線の一端からの長さが前記対角線の長さの10%以上90%以下となる位置に配置されることを特徴とするプラズマリアクタ。
 (9)上記手段1において、前記第1の電極に設けられた前記複数の貫通孔、及び、前記第2の電極に設けられた前記複数の貫通孔は、互いに前記第1方向または前記第2方向にオフセットして配置されていることを特徴とするプラズマリアクタ。
 (10)上記手段1において、前記第1の電極に設けられた前記複数の貫通孔、及び、前記第2の電極に設けられた前記複数の貫通孔は、互いに前記第1方向及び前記第2方向の両方にオフセットして配置されていることを特徴とするプラズマリアクタ。
 (11)上記手段1において、前記電極パネルにおける1cm当りの前記貫通孔の開口率は、20%以上60%以下、より好ましくは、30%以上50%以下であることを特徴とするプラズマリアクタ。仮に、開口率が20%未満になると、角部が少なくなるため、多くの箇所で放電を生じさせることができなくなり、広い範囲でプラズマを発生させることができなくなる。一方、開口率が60%よりも大きくなると、電極の面積が小さくなり、プラズマの発生効率が低下してしまう。
 (12)上記手段1において、前記電極パネルにおける1cm当りの前記角部の数は、100個以上であることを特徴とするプラズマリアクタ。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2015年11月24日出願の日本特許出願(特願2015-228530)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 本発明のプラズマリアクタは、エンジン、特にディーゼルエンジンの排ガス浄化用として有用である。
4…プラズマリアクタ
21…電極パネルとしての第1の電極パネル
22…電極パネルとしての第2の電極パネル
23…誘電体
24,51,61…電極としての第1の電極
25,53,63…電極としての第2の電極
31,41,71…第1線状部
32,42,72…第2線状部
33,43,52,54,62,64,75,76…貫通孔
34,44…角部
70,80…電極
A1…範囲
C1…中心点
P1…第1の電極を構成する第1線状部と第1の電極を構成する第2線状部との交点

Claims (6)

  1.  誘電体と電極とを備える複数の電極パネルが間隔を空けて並列に設けられ、前記複数の電極パネル間に誘電体バリア放電によるプラズマを発生させるプラズマリアクタであって、
     それぞれの前記電極に、前記電極の厚さ方向に貫通し、かつ平面視で角部を有する形状である複数の貫通孔が設けられ、
     複数の前記電極のうち第1の電極に設けられた前記貫通孔の前記角部の少なくとも一部と、前記第1の電極に隣接する第2の電極に設けられた前記貫通孔の前記角部の少なくとも一部とが、互いに重ならないように配置されている
    ことを特徴とするプラズマリアクタ。
  2.  前記貫通孔は、複数の前記角部を有する多角形状をなし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。
  3.  前記第1の電極及び前記第2の電極の少なくとも一方が、
     少なくとも、第1方向に延びる複数の第1線状部と、前記第1方向に交差する第2方向に延びる複数の第2線状部と、によって構成された前記複数の貫通孔を有している
    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。
  4.  前記第1の電極及び前記第2の電極のいずれか一方が、
     第1方向に延びる複数の第1線状部と、前記第1方向に交差する第2方向に延びる複数の第2線状部と、によって構成された前記複数の貫通孔を有しており、
     平面視で格子状をなしている
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプラズマリアクタ。
  5.  前記第1の電極及び前記第2の電極の両方が、
     第1方向に延びる複数の第1線状部と、前記第1方向に交差する第2方向に延びる複数の第2線状部と、によって構成された前記複数の貫通孔を有しており、
     平面視で格子状をなしている
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプラズマリアクタ。
  6.  前記第1の電極を構成する前記第1線状部と、前記第1の電極を構成する前記第2線状部との交点は、
     前記第2の電極に設けられた前記貫通孔の中心点を0%とし、
     前記中心点から前記貫通孔の開口縁までの距離を100%とした場合に、
     前記中心点からの距離が0%以上80%以下となる範囲内に位置する
    ことを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載のプラズマリアクタ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113365404A (zh) * 2021-04-23 2021-09-07 安徽理工大学 介质阻挡放电等离子体辅助煤炭燃烧发生装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10194672B2 (en) 2015-10-23 2019-02-05 NanoGuard Technologies, LLC Reactive gas, reactive gas generation system and product treatment using reactive gas
JP6645385B2 (ja) * 2016-08-30 2020-02-14 株式会社デンソー ガス改質装置
JP7168387B2 (ja) * 2018-09-14 2022-11-09 日本特殊陶業株式会社 プラズマリアクタ
US10925144B2 (en) * 2019-06-14 2021-02-16 NanoGuard Technologies, LLC Electrode assembly, dielectric barrier discharge system and use thereof
CN110523241A (zh) * 2019-10-08 2019-12-03 西安空天能源动力智能制造研究院有限公司 一种用于废气处理的孔板式介质阻挡放电等离子产生装置
US11896731B2 (en) 2020-04-03 2024-02-13 NanoGuard Technologies, LLC Methods of disarming viruses using reactive gas

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004114728A1 (ja) 2003-06-20 2004-12-29 Ngk Insulators, Ltd. プラズマ発生電極及びプラズマ発生装置、並びに排気ガス浄化装置
JP2005203362A (ja) 2003-12-19 2005-07-28 Ngk Insulators Ltd プラズマ発生電極及びプラズマ反応器
JP2011011106A (ja) 2009-06-30 2011-01-20 Acr Co Ltd プラズマ反応器
WO2014171248A1 (ja) * 2013-04-15 2014-10-23 日本碍子株式会社 殺菌装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3317209B2 (ja) * 1997-08-12 2002-08-26 東京エレクトロンエイ・ティー株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2002129947A (ja) * 2000-10-19 2002-05-09 Denso Corp 内燃機関の排気浄化装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004114728A1 (ja) 2003-06-20 2004-12-29 Ngk Insulators, Ltd. プラズマ発生電極及びプラズマ発生装置、並びに排気ガス浄化装置
JP2005203362A (ja) 2003-12-19 2005-07-28 Ngk Insulators Ltd プラズマ発生電極及びプラズマ反応器
JP2011011106A (ja) 2009-06-30 2011-01-20 Acr Co Ltd プラズマ反応器
WO2014171248A1 (ja) * 2013-04-15 2014-10-23 日本碍子株式会社 殺菌装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3383144A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113365404A (zh) * 2021-04-23 2021-09-07 安徽理工大学 介质阻挡放电等离子体辅助煤炭燃烧发生装置
CN113365404B (zh) * 2021-04-23 2023-11-24 安徽理工大学 介质阻挡放电等离子体辅助煤炭燃烧发生装置

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