(57)【要約】  ガス浄化装置１０は、浄化対象ガスＥＧが流動するガス流路３６に放電用の電界を形成して放電プラズマＰを生成し、浄化対象ガスＥＧに含まれるＰＭを放電プラズマＰの作用により荷電するとともに燃焼処理する第１の電界形成手段と、荷電されたＰＭを電気的集塵機能により捕捉するとともに放電プラズマＰをガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成する第２の電界形成手段と、第１の電界形成手段および第２の電界形成手段が設置された位置よりも上流側に、流動する浄化対象ガスＥＧを荷電する荷電用電極３５とを備える。
2008062554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電界形成手段により、浄化対象ガスが流動するガス流路に放電用の電界を形成して放電プラズマを生成し、前記浄化対象ガスに含まれる粒子状物質を前記放電プラズマの作用により荷電するとともに燃焼処理し、第２の電界形成手段により、前記荷電された粒子状物質を電気的集塵機能により捕捉するとともに前記放電プラズマを前記ガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成するガス浄化装置であって、
前記第１の電界形成手段および前記第２の電界形成手段が設置された位置よりも上流側に、流動する浄化対象ガスを荷電する荷電用電極を具備したことを特徴とするガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載のガス浄化装置において、
前記荷電用電極が、前記浄化対象ガスの主流の方向に対してほぼ垂直な方向に配設されることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１記載のガス浄化装置において、
前記荷電用電極が、所定の間隔をあけて複数配設されていることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項４】
第１の電界形成手段により、浄化対象ガスが流動するガス流路に放電用の電界を形成して放電プラズマを生成し、前記浄化対象ガスに含まれる粒子状物質を前記放電プラズマの作用により荷電するとともに燃焼処理し、第２の電界形成手段により、前記荷電された粒子状物質を電気的集塵機能により捕捉するとともに前記放電プラズマを前記ガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成するガス浄化装置であって、
前記第１の電界形成手段が設置された側の前記ガス流路の内壁面、前記第２の電界形成手段が設置された側の前記ガス流路の内壁面、前記第１の電界形成手段を構成する放電電極、前記第２の電界形成手段を構成する集塵用電極の少なくともいずれかの表面が、凹凸面で形成されていることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項５】
請求項４記載のガス浄化装置において、
前記凹凸面の凹凸が、前記浄化対象ガスの主流の方向に沿って形成されていることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項６】
請求項４記載のガス浄化装置において、
前記凹凸面の凹凸が、前記浄化対象ガスの主流の方向に対してほぼ垂直な方向に沿って形成されていることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項７】
第１の電界形成手段により、浄化対象ガスが流動するガス流路に放電用の電界を形成して放電プラズマを生成し、前記浄化対象ガスに含まれる粒子状物質を前記放電プラズマの作用により荷電するとともに燃焼処理し、第２の電界形成手段により、前記荷電された粒子状物質を電気的集塵機能により捕捉するとともに前記放電プラズマを前記ガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成するガス浄化装置であって、
前記第１の電界形成手段が設置された側の前記ガス流路の内壁面、前記第２の電界形成手段が設置された側の前記ガス流路の内壁面、前記第１の電界形成手段を構成する放電電極、前記第２の電界形成手段を構成する集塵用電極の少なくともいずれかの表面に触媒層が形成されていることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項８】
請求項７記載のガス浄化装置において、
前記触媒層が、前記表面に塗布された触媒物質の塗布層からなることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項９】
請求項７記載のガス浄化装置において、
前記触媒層が、前記表面に配置された、触媒物質を担持する多孔質層からなることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項１０】
第１の電界形成手段により、浄化対象ガスが流動するガス流路に放電用の電界を形成して放電プラズマを生成し、前記浄化対象ガスに含まれる粒子状物質を前記放電プラズマの作用により荷電するとともに燃焼処理し、第２の電界形成手段により、前記荷電された粒子状物質を電気的集塵機能により捕捉するとともに前記放電プラズマを前記ガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成するガス浄化装置であって、
前記第１の電界形成手段および前記第２の電界形成手段が設置された位置よりも上流側に、酸化ラジカルを生成可能な添加ガスを供給する添加ガス供給手段を具備することを特徴とするガス浄化装置。
【請求項１１】
請求項１記載のガス浄化装置を少なくとも２つ直列または並列に配置して構成されたことを特徴とするガス浄化システム。
【請求項１２】
請求項４記載のガス浄化装置を少なくとも２つ直列または並列に配置して構成されたことを特徴とするガス浄化システム。
【請求項１３】
請求項７記載のガス浄化装置を少なくとも２つ直列または並列に配置して構成されたことを特徴とするガス浄化システム。
【請求項１４】
請求項１０記載のガス浄化装置を少なくとも２つ直列または並列に配置して構成されたことを特徴とするガス浄化システム。
【請求項１５】
請求項１１記載のガス浄化装置において、
前記ガス浄化装置を並列に配置した場合、各ガス浄化装置に、浄化対象ガスの流れを切り替えて導入可能な切替弁を具備することを特徴とするガス浄化システム。
【請求項１６】
請求項１２記載のガス浄化装置において、
前記ガス浄化装置を並列に配置した場合、各ガス浄化装置に、浄化対象ガスの流れを切り替えて導入可能な切替弁を具備することを特徴とするガス浄化システム。
【請求項１７】
請求項１３記載のガス浄化装置において、
前記ガス浄化装置を並列に配置した場合、各ガス浄化装置に、浄化対象ガスの流れを切り替えて導入可能な切替弁を具備することを特徴とするガス浄化システム。
【請求項１８】
請求項１４記載のガス浄化装置において、
前記ガス浄化装置を並列に配置した場合、各ガス浄化装置に、浄化対象ガスの流れを切り替えて導入可能な切替弁を具備することを特徴とするガス浄化システム。
【請求項１９】
浄化対象ガスが流動するガス流路に放電用の電界を形成して放電プラズマを生成し、前記浄化対象ガスに含まれる粒子状物質を前記放電プラズマの作用により荷電するとともに燃焼処理する第１の電界形成手段と、前記荷電された粒子状物質を電気的集塵機能により捕捉するとともに前記放電プラズマを前記ガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成する第２の電界形成手段と、前記第１の電界形成手段および前記第２の電界形成手段を制御する制御手段とを備えるガス浄化装置のガス浄化方法であって、
前記制御手段が、前記第１の電界形成手段における粒子状物質の燃焼処理に係る情報を検知して、該検知された情報に基づいて、前記第１の電界形成手段および／または前記第２の電界形成手段の作動状態を制御することを特徴とするガス浄化方法。
【請求項２０】
浄化対象ガスが流動するガス流路に放電用の電界を形成して放電プラズマを生成し、前記浄化対象ガスに含まれる粒子状物質を前記放電プラズマの作用により荷電するとともに燃焼処理する第１の電界形成手段と、前記荷電された粒子状物質を電気的集塵機能により捕捉するとともに前記放電プラズマを前記ガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成する第２の電界形成手段と、前記第１の電界形成手段および前記第２の電界形成手段を制御する制御手段とを備えるガス浄化装置を複数直列または並列に配置した場合におけるガス浄化方法であって、
前記制御手段が、前記各ガス浄化装置における前記第１の電界形成手段における粒子状物質の燃焼処理に係る情報を検知して、該検知された情報に基づいて、前記各ガス浄化装置における前記第１の電界形成手段および／または前記第２の電界形成手段の作動状態を制御することを特徴とするガス浄化方法。
【請求項２１】
請求項１９記載のガス浄化方法において、
前記ガス浄化装置が、前記第１の電界形成手段および前記第２の電界形成手段よりも上流側に、酸化ラジカルを生成可能な添加ガスを供給する添加ガス供給手段および浄化対象ガス中のガス成分を検知するガス成分検知手段をさらに備え、
前記制御手段が、前記ガス成分検知手段において検知されたガス成分に基づいて、前記添加ガス供給手段を制御して、浄化対象ガス中に流量を調整して添加ガスを供給することを特徴とするガス浄化方法。
【請求項２２】
請求項２０記載のガス浄化方法において、
前記ガス浄化装置が、前記第１の電界形成手段および前記第２の電界形成手段よりも上流側に、酸化ラジカルを生成可能な添加ガスを供給する添加ガス供給手段および浄化対象ガス中のガス成分を検知するガス成分検知手段をさらに備え、
前記制御手段が、前記ガス成分検知手段において検知されたガス成分に基づいて、前記添加ガス供給手段を制御して、浄化対象ガス中に流量を調整して添加ガスを供給することを特徴とするガス浄化方法。
【請求項２３】
請求項１９記載のガス浄化方法において、
前記粒子状物質の燃焼処理に係る情報が、ガス浄化装置の入口および出口における浄化対象ガスのガス成分変化、前記ガス浄化装置における圧力損失、ガス浄化装置の入口および出口における浄化対象ガスの温度変化、第１の電界形成手段または第２の電界形成手段における印加電圧と電流との比率のうちの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とするガス浄化方法。
【請求項２４】
請求項２０記載のガス浄化方法において、
前記粒子状物質の燃焼処理に係る情報が、ガス浄化装置の入口および出口における浄化対象ガスのガス成分変化、前記ガス浄化装置における圧力損失、ガス浄化装置の入口および出口における浄化対象ガスの温度変化、第１の電界形成手段または第２の電界形成手段における印加電圧と電流との比率のうちの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とするガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質等の有害物質を含む浄化対象ガスから有害物質を除去して浄化するガス浄化装置、ガス浄化システムおよびガス浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン等の排ガス発生源から排出された排ガスから粒子状物質（ＰＭ；Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）等の有害物質を浄化するためのガス浄化装置として、ＰＭを含む排ガスのガス流路にＰＭフィルタを設け、このＰＭフィルタによりＰＭを捕捉する装置がある。例えば、特開平１１−０６２５５８号公報に記載には、ＰＭフィルタに捕捉したＰＭに含まれる炭素等の物質を加熱ヒータで燃焼して除去し、ＰＭフィルタの機能を再生するガス浄化装置が開示されている。【０００３】
このガス浄化装置においては、ＰＭの捕捉に機械的集塵を用いているために排ガスの圧力損失が高く、エンジン等の排ガス発生源に対する負荷が高くなるという問題がある。【０００４】
また、ＰＭフィルタに捕捉されたＰＭに含まれる炭素等の物質を酸素との燃焼反応により除去するため、ガスの温度を６００℃程度に加熱する必要がある。そのため、外部加熱ヒータや逆洗機構等の追設や、燃焼のための燃料の追加噴射が必要となり、特に排ガス温度が低温（特に２００℃以下）である場合にはＰＭを効率良く除去することが困難である。【０００５】
そこで、例えば、特開２００５−３２０８９５公報には、排ガスの流れ方向に交差してコロナ放電を行い排ガスを浄化するガス浄化装置が開示されている。このガス浄化装置では、コロナ放電により発生した放電プラズマによって荷電されたＰＭを誘電体や放電電極に捕捉し、加熱せずに除去して、排ガスを浄化することができる。【０００６】
しかしながら、従来の浄化装置を用いて、負荷変動の激しい実エンジンからの排ガスを処理する場合、誘電体や放電電極に捕捉されたＰＭが燃焼しきれずに堆積することがあった。これによって、コロナ放電が不安定となったり、コロナ放電を生じなくなったりすることがあった。さらに、ＰＭが堆積して排ガスが流れる流路断面積が小さくなり、排ガス流路における圧力損失が上昇するなどの問題も生じることがあった。
【特許文献１】特開平１１−０６２５５８号公報
【特許文献２】特開２００５−３２０８９５公報
【発明の開示】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、捕捉されたＰＭを加熱することなく効率よく除去して、浄化対象ガスを浄化することができるガス浄化装置、ガス浄化システムおよびガス浄化方法を提供すること目的とする。
【０００８】
本発明の一態様によれば、第１の電界形成手段により、浄化対象ガスが流動するガス流路に放電用の電界を形成して放電プラズマを生成し、前記浄化対象ガスに含まれる粒子状物質を前記放電プラズマの作用により荷電するとともに燃焼処理し、第２の電界形成手段により、前記荷電された粒子状物質を電気的集塵機能により捕捉するとともに前記放電プラズマを前記ガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成するガス浄化装置であって、前記第１の電界形成手段および前記第２の電界形成手段が設置された位置よりも上流側に、流動する浄化対象ガスを荷電する荷電用電極を具備したことを特徴とするガス浄化装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の一態様によれば、第１の電界形成手段により、浄化対象ガスが流動するガス流路に放電用の電界を形成して放電プラズマを生成し、前記浄化対象ガスに含まれる粒子状物質を前記放電プラズマの作用により荷電するとともに燃焼処理し、第２の電界形成手段により、前記荷電された粒子状物質を電気的集塵機能により捕捉するとともに前記放電プラズマを前記ガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成するガス浄化装置であって、前記第１の電界形成手段が設置された側の前記ガス流路の内壁面、前記第２の電界形成手段が設置された側の前記ガス流路の内壁面、前記第１の電界形成手段を構成する放電電極、前記第２の電界形成手段を構成する集塵用電極の少なくともいずれかの表面が、凹凸面で形成されていることを特徴とするガス浄化装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の一態様によれば、第１の電界形成手段により、浄化対象ガスが流動するガス流路に放電用の電界を形成して放電プラズマを生成し、前記浄化対象ガスに含まれる粒子状物質を前記放電プラズマの作用により荷電するとともに燃焼処理し、第２の電界形成手段により、前記荷電された粒子状物質を電気的集塵機能により捕捉するとともに前記放電プラズマを前記ガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成するガス浄化装置であって、前記第１の電界形成手段が設置された側の前記ガス流路の内壁面、前記第２の電界形成手段が設置された側の前記ガス流路の内壁面、前記第１の電界形成手段を構成する放電電極、前記第２の電界形成手段を構成する集塵用電極の少なくともいずれかの表面に触媒層が形成されていることを特徴とするガス浄化装置が提供される。
【００１１】
さらに、本発明の一態様によれば、第１の電界形成手段により、浄化対象ガスが流動するガス流路に放電用の電界を形成して放電プラズマを生成し、前記浄化対象ガスに含まれる粒子状物質を前記放電プラズマの作用により荷電するとともに燃焼処理し、第２の電界形成手段により、前記荷電された粒子状物質を電気的集塵機能により捕捉するとともに前記放電プラズマを前記ガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成するガス浄化装置であって、前記第１の電界形成手段および前記第２の電界形成手段が設置された位置よりも上流側に、酸化ラジカルを生成可能な添加ガスを供給する添加ガス供給手段を具備することを特徴とするガス浄化装置が提供される。
【００１２】
また、本発明の一態様によれば、浄化対象ガスが流動するガス流路に放電用の電界を形成して放電プラズマを生成し、前記浄化対象ガスに含まれる粒子状物質を前記放電プラズマの作用により荷電するとともに燃焼処理する第１の電界形成手段と、前記荷電された粒子状物質を電気的集塵機能により捕捉するとともに前記放電プラズマを前記ガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成する第２の電界形成手段と、前記第１の電界形成手段および前記第２の電界形成手段を制御する制御手段とを備えるガス浄化装置のガス浄化方法であって、前記制御手段が、前記第１の電界形成手段における粒子状物質の燃焼処理に係る情報を検知して、該検知された情報に基づいて、前記第１の電界形成手段および／または前記第２の電界形成手段の作動状態を制御することを特徴とするガス浄化方法が提供される。
【００１３】
また、本発明の一態様によれば、浄化対象ガスが流動するガス流路に放電用の電界を形成して放電プラズマを生成し、前記浄化対象ガスに含まれる粒子状物質を前記放電プラズマの作用により荷電するとともに燃焼処理する第１の電界形成手段と、前記荷電された粒子状物質を電気的集塵機能により捕捉するとともに前記放電プラズマを前記ガス流路側に引出すための集塵用の電界を形成する第２の電界形成手段と、前記第１の電界形成手段および前記第２の電界形成手段を制御する制御手段とを備えるガス浄化装置を複数直列または並列に配置した場合におけるガス浄化方法であって、前記制御手段が、前記各ガス浄化装置における前記第１の電界形成手段における粒子状物質の燃焼処理に係る情報を検知して、該検知された情報に基づいて、前記各ガス浄化装置における前記第１の電界形成手段および／または前記第２の電界形成手段の作動状態を制御することを特徴とするガス浄化方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のガス浄化装置を備えるガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態のガス浄化装置の断面を模式的に示す図である。
【図３】放電電極近傍における放電プラズマの発生の様子を説明するための放電電極近傍の断面を示す図である。
【図４】第１の実施の形態のガス浄化装置を備える他の構成のガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。
【図５】本発明に係る第２の実施の形態のガス浄化装置の断面を模式的に示す図である。
【図６】本発明に係る第３の実施の形態のガス浄化装置の断面を模式的に示す図である。
【図７】本発明に係る２つのガス浄化装置を直列に配置したガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。
【図８】本発明に係る２つのガス浄化装置を並列に配置したガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。
【図９】本発明に係る第５の実施の形態のガス浄化装置におけるガス浄化方法を説明するためのガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。
【図１０】本発明に係る第５の実施の形態のガス浄化装置の断面を模式的に示す図である。
【図１１】添加ガス供給装置および酸素濃度検知装置を備えたガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。
【図１２】本発明に係る第６の実施の形態のガス浄化装置におけるガス浄化方法を説明するためのガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。
【図１３】本発明に係る第７の実施の形態のガス浄化装置におけるガス浄化方法を説明するためのガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。
【図１４】本発明に係る第８の実施の形態のガス浄化装置の断面を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０…ガス浄化装置、３０…放電反応部、３１…誘電体、３２…放電電極、３３…放電用対向電極、３４…集塵用対向電極、３５…荷電用電極、３６…ガス流路、５０…放電用電源、５１…放電用電気系統、６０…集塵用電源、６１…集塵用電気系統、ＥＧ…浄化対象ガス、Ｐ…放電プラズマ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る第１の実施の形態のガス浄化装置１０を備えるガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。図２は、本発明に係る第１の実施の形態のガス浄化装置１０の断面を模式的に示す図である。図３は、放電電極３２近傍における放電プラズマＰの発生の様子を説明するための放電電極３２近傍の断面を示す図である。【００１８】
図１に示すように、ガス浄化装置１０は、例えば、自動車のエンジン２０から排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧが通る排気流路２１に設けられる。図２に示すように、このガス浄化装置１０は、浄化対象ガスＥＧの流路上に設けられる放電反応部３０、この放電反応部３０と放電用電気系統５１を介して接続された放電用電源５０、および放電反応部３０と集塵用電気系統６１を介して接続された集塵用電源６０を備える。【００１９】
放電反応部３０は、誘電体３１、放電電極３２、この放電電極３２に誘電体３１を介して対向して設けられた放電用対向電極３３、放電電極３２に浄化対象ガスＥＧの流路を介して対向して設けられた集塵用対向電極３４、および放電用対向電極３３や集塵用対向電極３４よりも上流側に設けられた荷電用電極３５を備える。【００２０】
誘電体３１は、誘電材料からなる、例えば平板あるいは筒体であり、例えば自動車のエンジンから排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧの流路上に設けられる。このため、誘電体３１内部には、浄化対象ガスＥＧが導かれて浄化対象ガスＥＧのガス流路３６が形成される。ここで誘電材料として、例えば、テフロン（登録商標）、エポキシ、カプトン等の樹脂や、ガラス、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックスを用いることができる。また、実際のエンジンからの排ガスを処理する場合のように高温での処理が必要な場合には、セラミックスの使用が有効であり、誘電材料の温度特性を考慮すると、高温での誘電損失が小さい材料、例えばアルミナ等を用いることが消費電力低減の観点から有効である。特に１ｋＨｚで測定した３００℃での誘電損失がｔａｎδ＜０．１である材料では良好な浄化性能を得ることができる。誘電体３１の比誘電率を０．１〜１０００、誘電体３１の厚さを０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすれば、後述する沿面放電を容易に点弧することができる。【００２１】
このガス流路３６の内壁面には、放電電極３２と集塵用対向電極３４とが互いに対向して設けられている。放電電極３２は、例えば、所定の間隔で複数の薄い板状の電極がほぼ平行に配置され、一端側がそれぞれ放電用電気系統５１に電気的に接合された櫛状の形状で構成されている。そして、各板状の電極がガス流路３６を流れる浄化対象ガスＥＧの主流方向に対してほぼ垂直になるように、放電電極３２が配置されている。この放電電極３２は、浄化対象ガスＥＧに対して耐腐食性や耐熱性を有する導電材料で構成され、例えば、ステンレス鋼などが用いられる。この放電電極３２は、例えば、ガス流路３６の内壁面に、直接プリントして形成されてもよい。また、集塵用対向電極３４は、平板形状を有し、放電電極３２と同様に、例えば、ステンレス鋼などの、浄化対象ガスＥＧに対して耐腐食性や耐熱性を有する導電材料で構成される。この集塵用対向電極３４も放電電極３２と同様に、例えば、放電電極３２が配置された位置に対向するガス流路３６の内壁面に、直接プリントして形成されてもよい。また、放電電極３２や集塵用対向電極３４に耐食性や耐熱性をもたせるためには、金属電極の表面に、耐食性や耐熱性をもったコーティングで被覆することも有効である。例えば、ステンレスやタングステンの電極に、１μｍ〜１００μｍの厚さのニッケルめっきやアルミナ被覆を行うことで、例えば、自動車のエンジンから排出される排ガス等の実ガス環境における腐食を抑制することができる。また、櫛状の電極の向きは、主流方向に対して必ずしも垂直である必要はなく、主流に対して平行や斜め方向としてもよい。【００２２】
さらに、放電反応部３０の放電用対向電極３３は、誘電体３１を介して、換言すると、放電電極３２と誘電体３１を挟んで対向配置される。放電用対向電極３３は、例えば、薄い平板状の導電材料で形成される。放電用対向電極３３も放電電極３２と同様に、放電電極３２と対向する誘電体３１のガス流路３６の外壁面に直接プリントされて設けられてもよい。【００２３】
なお、放電電極３２、放電用対向電極３３および集塵用対向電極３４の形状は、上記した形状に限られず任意であるが、放電電極３２の形状は、上記した櫛状以外にも、例えば線状、点状、スリット状あるいは網目状にすることが好ましい。放電電極３２の形状をこれらの形状にすることで、放電電極３２近傍の電気力線が密になり、放電プラズマが容易に生成できるため効果的である。さらに、多くの粒子状物質（ＰＭ；Ｐarticulate  Matter）等の有害物質を捕捉でき、効率よく有害物質、特にＰＭを燃焼させ除去することができる。また、集塵用対向電極３４の形状も平板状に限らず、放電電極３２と同様に、スリット状や網目状などにしてもよい。【００２４】
また、放電用電源５０の一方の極は、放電反応部３０の放電電極３２と、他方の極は、放電用対向電極３３と、それぞれ放電用電気系統５１を介して接続されている。放電用電源５０は、例えば一次側と二次側の電源で構成される。一次側の電源としては、ＡＣ１００Ｖでφ５０Ｈｚまたはφ６０Ｈｚの交流電源やＤＣ１２ＶまたはＤＣ２４Ｖの直流電源が使用される。また、二次側の電源の出力電圧は、例えば、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性）、交流状（正弦波、断続正弦波）の波形を有する出力電圧とされる。また、一時側の電源と２次側の電源は一体構造とすることもできるが、通常自動車に搭載されているバッテリー等の電源を一時側として利用することで、新たに一時側の電源を設置する必要がなくなり、装置のコンパクト化が図れる。さらに、２次側の電源は、トランスを備え、インバータ等で整形した数Ｖ〜数百Ｖ程度の信号を、トランスにより数ｋＶから数十ｋＶの出力電圧に昇圧する構成にすることができる。高電圧配線の距離をできるだけ短くするためには、二次側の電源を放電反応部３０に近接させて設置することが望ましい。なお、放電反応部３０が高温になる場合などには、インバータ等の電子回路が熱により損傷することを防ぐため、二次側の電源からトランス部分を独立構成として、トランスのみを放電反応部３０に近接させて設置することが好ましい。【００２５】
そして、放電用電源５０によって、放電電極３２と放電用対向電極３３との間に例えば数ｋＶから数十ｋＶ程度の電圧を印加することにより、ガス流路３６に電界を形成するとともに放電し、ガス流路３６内部に放電プラズマＰが生成される。この際、放電電極３２と放電用対向電極３３との間には誘電体３１が介在し、かつ誘電体３１は、放電電極３２と接触して設けられるため、ガス流路３６における放電は、誘電体３１に沿って形成される沿面放電となる。【００２６】
上記した、放電用電気系統５１を介して互いに接続された放電用電源５０、放電電極３２および放電用対向電極３３により第１の電界形成手段が形成される。【００２７】
一方、集塵用電源６０の一方の極は、放電反応部３０の集塵用対向電極３４と、他方の極は、放電反応部３０の放電電極３２とそれぞれ集塵用電気系統６１を介して接続されている。集塵用電源６０は、例えば一次側と二次側の電源で構成される。一次側の電源としては、ＡＣ１００Ｖでφ５０Ｈｚまたはφ６０Ｈｚの交流電源やＤＣ１２ＶまたはＤＣ２４Ｖの直流電源が使用される。また二次側の電源の出力電圧は、直流状（正極性、負極性、正負の両極性）、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性）、整流波形（単波整流波形、両波整流波形）の出力電圧とされる。【００２８】
そして、集塵用電源６０から放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に、例えば数ｋＶ程度の電圧を印加することにより、ガス流路３６に電界を形成することができるように構成される。上記した、集塵用電気系統６１を介して互いに接続された集塵用電源６０、放電電極３２および集塵用対向電極３４により第２の電界形成手段が形成される。ここで、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間（距離Ｄ）に印加する電圧Ｖを高くしていくと、両者の間で空間放電が発生し、ついにはスパークに至る。このような状態になると、ガス流路内の電気伝導度が上昇し、ガス流路中に引き出されていた単極性の電荷の移動度が高くなって放電電極３２または集塵用対向電極３４に吸収され、ＰＭを効率的に荷電することができなくなる。このような状態を避けるため、印加する電圧Ｖは、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間で放電が自発的に発生しない範囲で使用されることが好ましく、例えばＶ／Ｄで規定される平均電界強度を１〜３０ｋＶ／ｃｍとすることが好適である。【００２９】
また、荷電用電極３５は、放電用対向電極３３や集塵用対向電極３４よりも上流側（図２では左側）に設けられ、浄化対象ガスＥＧの主流方向に対してほぼ垂直な方向にガス流路３６に亘って配設されている。この荷電用電極３５は、例えば、棒状の形状を有し、円柱で形成する場合には、その直径が０．３〜１０ｍｍ程度に形成される。また、この荷電用電極３５は、浄化対象ガスＥＧに対して耐腐食性や耐熱性を有する導電材料で構成され、例えばステンレス鋼などが用いられる。この荷電用電極３５の両端は、それぞれ上記した放電用電気系統５１を介して放電用電源５０に接続されても、上記した集塵用電気系統６１を介して集塵用電源６０に接続されてもよい。また、荷電用電極３５に電圧を印加する荷電用電極用の電源を別個設けてもよい。荷電用電極３５に印加する電圧は交流でも直流でもよい。【００３０】
荷電用電極用の電源として放電用電源５０が用いられる場合には、上記したように、二次側の電源の出力電圧は、例えば、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性）、交流状（正弦波、断続正弦波）の波形を有する出力電圧となり、荷電用電極３５の両端間には、例えば数ｋＶから数十ｋＶ程度の電圧が印加される。これによって、荷電用電極３５ではコロナ放電が生じ、荷電用電極３５の周囲を流動する浄化対象ガスＥＧが荷電される。また、荷電用電極用の電源として集塵用電源６０が用いられる場合には、上記したように、二次側の電源の出力電圧は、直流状（正極性、負極性、正負の両極性）、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性）、整流波形（単波整流波形、両波整流波形）の出力電圧となり、荷電用電極３５の両端間には、例えば数ｋＶ程度の電圧が印加される。これによって、荷電用電極３５ではコロナ放電が生じ、荷電用電極３５の周囲を流動する浄化対象ガスＥＧが荷電される。【００３１】
なお、図２には、１つの荷電用電極３５を備えた放電反応部３０の構成の一例を示しているが、荷電用電極３５は複数配設されてもよい。この場合における荷電用電極３５の配置例として、例えば、放電用対向電極３３や集塵用対向電極３４よりも上流側に、浄化対象ガスＥＧの主流方向に対してほぼ垂直な方向に、所定の間隔をあけて複数の荷電用電極３５を配置する例などが挙げられる。所定の間隔は、少なくとも、隣り合う荷電用電極３５間に火花放電を生じない程度に設定される。なお、各荷電用電極３５の放電電極３２から集塵用対向電極３４に向かう方向（図２では上下方向）に配列した場合、直線的に配列されても、隣り合う荷電用電極３５が互い違いに異なる位置に配置されるような非直線的な配列であってもよい。このように複数の荷電用電極３５を配置することで、ガス流路３６を流動する浄化対象ガスＥＧに含まれる有害物質であるＰＭは、ガス流路３６の断面に亘ってほぼ均一に荷電される。【００３２】
次に、ガス浄化装置１０の作用について説明する。【００３３】
まず、自動車などのエンジンから排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧが放電反応部３０に形成されたガス流路３６に導かれ、放電反応部３０内に流入する。【００３４】
ここで、放電反応部３０の入口に配設された荷電用電極３５には、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性）、交流状（正弦波、断続正弦波）または整流波形（単波整流波形、両波整流波形）の波形を有する出力電圧が印加される。これによって、荷電用電極３５ではコロナ放電が生じ、その周囲を流動する浄化対象ガスＥＧに含まれるＰＭが荷電される。【００３５】
荷電されたＰＭを含む浄化対象ガスＥＧは、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に流入する。ここで、放電用電源５０から放電電極３２と放電用対向電極３３との間にパルス状（正極性、負極性、正負の両極性）あるいは交流状（正弦波、断続正弦波）の電圧が印加される。これによって、放電電極３２と放電用対向電極３３との間、特に放電電極３２の近傍には、集中的に電界が形成されて誘電体３１に沿う沿面放電が起こり、沿面放電に伴って放電プラズマＰが発生する。【００３６】
ここで、放電用電源５０の２次側の出力電圧は、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性）あるいは交流状（正弦波、断続正弦波）の出力電圧であるため、誘電性の誘電体３１を介在させても、誘電体３１の表面に表面電荷が蓄積して放電を停止させたり、放電がアーク放電に移行したりすることがないため、一様で安定な放電プラズマＰが発生する。【００３７】
一方、集塵用電源６０から放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に直流状（正極性、負極性、正負の両極性）、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性）あるいは整流波形（単波整流波形、両波整流波形）の電圧が印加される。すなわち、時間的に極性が変化しないような電圧が集塵用電源６０から放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に印加され、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間には一様な電界が形成される。【００３８】
この結果、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に形成された電界の作用により、放電プラズマＰは、放電電極３２からガス流路３６内部に大きく引き出される。そして、ガス流路３６を流動する浄化対象ガスＥＧに含まれるＰＭは、ガス流路３６内部に大きく引き出された放電プラズマＰにより生成された電子やイオンとの衝突により荷電される。すなわち、ＰＭは、前述した荷電用電極３５によって荷電され、さらに放電プラズマＰによっても荷電される。また、上記したように、放電プラズマＰは、放電電極３２からガス流路３６内部に大きく引き出されることによって、ガス流路３６の断面積に亘って広がるため、ガス流路３６を流動する浄化対象ガスＥＧと接触する確率が高まる。これによって、浄化対象ガスＥＧに含まれるＰＭの荷電される割合が高まる。【００３９】
また、上記したように、集塵用電源６０の出力電圧特性により、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に形成される電界の向きは時間的に変化しないため、ガス流路３６内部に引き出される放電プラズマＰは、プラスあるいはマイナスのうち一方の極性を有する放電プラズマＰとなる。これによって、ＰＭの大半もプラスあるいはマイナスに荷電される。このため、荷電されたＰＭは、第２の電界形成手段の作用で形成された電界から受けるクーロン力により軌跡が曲げられる。曲げられる方向は、ＰＭの持つ電荷と電界の向きで決まるので、電荷の極性により、放電電極３２側に曲げられるＰＭと、集塵用対向電極３４側に曲げられるＰＭが生じる。【００４０】
これによって、ガス流路３６内で荷電された一方のＰＭは、集塵用電源６０の作用で放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に形成された電界の電気集塵的機能に加え、放電プラズマＰの電気的な力により放電電極３２側に引き寄せられて、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面に捕捉される。また、一方のＰＭと荷電された極性の異なる他方のＰＭは、集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に捕捉される。すなわち、プラスあるいはマイナスのいずれかに荷電されたＰＭは、電界および単極性の放電プラズマＰの作用により一様な方向に電気的な力を受けて、放電電極３２側または集塵用対向電極３４側に捕捉される。【００４１】
上記したように、ＰＭは、荷電用電極３５によって荷電され、さらに放電プラズマＰによっても荷電され、十分な荷電量を有し、電界および単極性の放電プラズマＰの作用により一様な方向に電気的な力を受けて、効率よく放電電極３２側または集塵用対向電極３４側に捕捉される。このように、集塵用電源６０の作用により形成された電界は、放電プラズマＰの引き出し効果によるガス流路３６内におけるＰＭの荷電効率の向上の他、荷電されたＰＭに電気的な力を与えて効率的に放電電極３２側または集塵用対向電極３４側に捕捉させる役割を有する。ここで、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間（距離Ｄ）に印加する電圧Ｖを高くしていくと、両者の間で空間放電が発生し、ついにはスパークに至る。このような状態になると、ガス流路内の電気伝導度が上昇し、ガス流路中に引き出されていた単極性の電荷の移動度が高くなって放電電極３２または集塵用対向電極３４に吸収され、ＰＭを効率的に荷電することができなくなる。このような状態を避けるため、印加する電圧Ｖは、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間で放電が自発的に発生しない範囲で使用されることが好ましく、例えばＶ／Ｄで規定される平均電界強度を１〜３０ｋＶ／ｃｍとすることが好適である。【００４２】
ここで、図３を参照して、放電電極３２近傍における放電プラズマＰの発生の様子について説明する。【００４３】
放電反応部３０には、例えば、所定の間隔で複数の薄い板状の電極がほぼ平行に配置され、一端側がそれぞれ放電用電気系統５１に電気的に接合された櫛状の放電電極３２が備えられている。そして、この放電電極３２は、各板状（幅Ｗ）の電極がガス流路３６を流れる浄化対象ガスＥＧの主流方向に対してほぼ垂直になるように配置されている。なお、ここでは各板状の電極の間隔をＳと示す。すなわち、放電電極３２が設置された部分は、幅Ｗの電極と幅Ｓの誘電体とが交互に露出した状態となり、この部分にＰＭが捕捉される。【００４４】
一般に、例えば、放電電極３２を一枚の平板で構成にした場合、放電電極３２の両端部では放電プラズマＰが高密度に存在するためＰＭが燃焼されるが、放電電極３２の中央付近では放電プラズマＰの密度が低く、ＰＭが燃焼されずに堆積する。このように、ＰＭが堆積するとコロナ放電が阻害され不安定になったり、ＰＭの堆積によりガス流路３６の断面積が減少し、ガス流路３６内における圧力損失が増加して、ガス浄化装置を安定に運転することが不可能になる。【００４５】
一方、上記したように、放電電極３２の形状を、例えば櫛状とし、この放電電極３２に電圧を印加した場合、電界が最も高くなる３重点８０（板状の電極と誘電体と空気の接点）から放電プラズマＰが進展して、ＰＭが捕捉される放電電極３２が設置された部分、すなわち幅Ｗの電極と幅Ｓの誘電体とが交互に露出した部分に広がる（図３参照）。これによって、ＰＭを確実に燃焼させることができ、ＰＭの堆積が防止される。平面上に均一に放電プラズマＰを進展させるためには、幅Ｗと幅Ｓは０．１〜２０ｍｍ程度であることが好ましい。なお、放電電極３２の形状を、メッシュ状や網目状にすることで、上記した櫛状の放電電極３２の場合と同様な作用効果を得ることができる。また、櫛状の放電電極３２を使用した場合においても、各櫛の幅Ｗや櫛間の間隔（Ｓに相当）は一定である必要はなく、例えば浄化対象ガスＥＧの入り口付近においてはＷやＳを短く、浄化対象ガスＥＧの出口付近においてはＷやＳを長くしてもよい。これによって、ＰＭの濃度が高い入り口付近に放電電力を集中させ、効率的にＰＭを燃焼させることが可能となる。また、各櫛の高さも一定である必要はなく、例えば浄化対象ガスＥＧの入り口付近においては高さを低く、出口付近においては高さを高くしてもよい。これによって、入り口から出口に向かって拡大される流れの境界層に対する放電の位置関係を入口から出口まで一定とすることで、処理を均一化することが可能となる。また、放電電極３２側で発生した放電プラズマＰは、前述したように、集塵用電源６０の作用により、集塵用対向電極３４側に引き出され、ガス流路３６の所定の断面に亘って広がる。【００４６】
また、放電反応部３０内のガス流路３６には、放電プラズマＰによって生じた高エネルギー電子が浄化対象ガスＥＧと衝突することにより、Ｏ、ＯＨ、Ｏ３、Ｏ２−等の酸化ラジカルやＮＯ２などが生成される。酸化ラジカルは、さらに浄化対象ガスＥＧ中の炭化水素と反応して、別の活性な炭化水素分子を生じさせる。また、ＮＯ２は、ＰＭと燃焼反応を生じ、ＰＭを分解および酸化する。【００４７】
この放電プラズマＰ内に突入したＰＭは、加熱などの処理を施すことなく、段階的に燃焼反応して分解および酸化され、最終的には一酸化炭素や二酸化炭素などになる。ここで、高密度の放電プラズマＰ中に突入したＰＭの一部は空間中で分解し、残りは、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に衝突し捕捉される。それぞれの表面上に捕捉されたＰＭは、酸化ラジカルとの反応場に長時間滞留することになり、加熱などの処理を施すことなく、その間に酸化ラジカルの作用により段階的に分解および酸化などの燃焼反応を生じ、最終的には一酸化炭素や二酸化炭素などになる。このため、放電反応部３０内は、常に清浄に保たれ、これらの汚損による放電プラズマＰの減少や、電気集塵的機能の低下を防ぐことができる。特に、表面に捕捉されたＰＭの近傍で沿面放電を点弧することにより、酸化ラジカルとＰＭの距離が近くなり、より短寿命の酸化ラジカルをも有効に、ＰＭに含まれる炭素や炭化水素等の物質の燃焼反応に利用することが可能になり、より効率的な処理が可能となる。【００４８】
このように放電反応部３０によってＰＭが除去された浄化対象ガスＥＧは、放電反応部３０の外部に排出される。【００４９】
なお、上記説明では、ＰＭが集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に捕捉された場合においても、上記したように、放電プラズマＰは、集塵用対向電極３４側にも広がるため、捕捉されたＰＭを段階的に分解および酸化させることができる。ここで、集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に捕捉されたＰＭを、さらに効率よく燃焼させるためには、例えば、特開２００５−３２０８９５号公報の図１３に記載されているように、集塵用対向電極３４を設ける代わりに、放電電極３２に対向する誘電体３１の内壁面に放電電極を設け、この放電電極と誘電体３１を介して対向する側に放電用対向電極を備えた構成にしてもよい。すなわち、２組の対向する放電電極および放電用対向電極を設けた構成としてもよい。【００５０】
上記したように、第１の実施の形態のガス浄化装置１０では、放電用対向電極３３や集塵用対向電極３４よりも上流側に荷電用電極３５を設けて、放電反応部３０に流入した浄化対象ガスＥＧに含まれる有害物質であるＰＭを荷電し、さらにこのＰＭを第１の電界形成手段によって発生した放電プラズマＰによって荷電することで、ＰＭに十分な荷電量を備えることができる。これによって、このＰＭは、第２の電界形成手段によって発生した電界および単極性の放電プラズマＰの作用により一様な方向に電気的な力を受けて、効率よく放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に捕捉することができる。そして、捕捉されたＰＭは、加熱することなく、放電プラズマＰ中の酸化ラジカルと燃焼反応して除去されるので、浄化対象ガスを浄化することができる。また、効率よくＰＭを捕捉して除去することができるので、例えば、負荷変動の激しい実エンジンからの排ガスを処理する場合でも、十分な性能を発揮させることができる。【００５１】
なお、ここで、第１の実施の形態のガス浄化装置１０を備える他の構成のガス浄化システムについて説明する。【００５２】
図４は、第１の実施の形態のガス浄化装置１０を備える他の構成のガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。【００５３】
この他の構成のガス浄化システムは、図１に示したガス浄化システムにおいて、ガス浄化装置１０に浄化対象ガスＥＧが流入する上流側の排気流路２１に添加ガスを供給する添加ガス供給装置１００を設けたものである。【００５４】
この添加ガス供給装置１００は、前述したＯ、ＯＨ、Ｏ３、Ｏ２−等の酸化ラジカルやＮＯ２を生成可能な、例えば酸素や水蒸気などの添加ガスを供給するものである。この添加ガス供給装置１００と排気流路２１との間は配管で連結され、添加ガス供給装置１００から排出された添加ガスは、排気流路２１を流動する浄化対象ガスＥＧに添加され混合し、放電反応部３０内に流入する。【００５５】
このように、添加ガス供給装置１００を設けることで、酸化ラジカルの生成量を増加させ、ＰＭの燃焼反応を促進することができる。これによって、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に捕捉されたＰＭをさらに効率よく分解および酸化することができ、浄化対象ガスを浄化することができる。【００５６】
なお、添加ガス供給装置１００を設けることのみで、ＰＭの燃焼反応を促進することができ、浄化対象ガスを浄化することができる場合には、ガス浄化装置１０に備えられた荷電用電極３５を設けずに、ガス浄化装置１０を構成してもよい。【００５７】
（第２の実施の形態）
本発明に係る第２の実施の形態のガス浄化装置１５０は、第１の実施の形態のガス浄化装置１０における荷電用電極３５を備えないこと、および放電電極３２および集塵用対向電極３４が配置された側のガス流路３６の内壁面の形状が異なる以外は、第１の実施の形態のガス浄化装置１０の構成と同じであるので、ここでは、これらの異なる構成について主に説明する。【００５８】
図５は、本発明に係る第２の実施の形態のガス浄化装置１５０の断面を模式的に示す図である。なお、第１の実施の形態のガス浄化装置１０の構成と同一部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。【００５９】
図５に示すように、第２の実施の形態のガス浄化装置１５０は、浄化対象ガスＥＧの流路上に設けられる放電反応部３０、この放電反応部３０と放電用電気系統５１を介して接続された放電用電源５０、および放電反応部３０と集塵用電気系統６１を介して接続された集塵用電源６０を備える。【００６０】
放電反応部３０は、誘電体３１、放電電極３２、この放電電極３２に誘電体３１を介して対向して設けられた放電用対向電極３３および放電電極３２に浄化対象ガスＥＧの流路を介して対向して設けられた集塵用対向電極３４を備える。【００６１】
誘電体３１は、誘電材料からなる、例えば平板あるいは筒体であり、例えば自動車のエンジンから排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧの流路上に設けられる。このため、誘電体３１内部には、浄化対象ガスＥＧが導かれて浄化対象ガスＥＧのガス流路３６が形成される。また、このガス流路３６の内壁面には、放電電極３２と集塵用対向電極３４とが互いに対向して設けられている。さらに、図５に示すように、放電電極３２および集塵用対向電極３４が設置された側のガス流路３６の内壁面であって、これらの放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面には、浄化対象ガスＥＧの主流方向に沿って凹凸部１５１、１５２が形成されている。なお、凹凸部１５１、１５２の形成方向は、浄化対象ガスＥＧの主流方向に沿って形成されることに限らず、例えば、放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面に、浄化対象ガスＥＧの主流方向に対してほぼ垂直な方向に形成されてもよい。また、凹凸部１５１、１５２の高さは一定である必要はなく、例えば浄化対象ガスＥＧの入り口付近においては高さを低く、出口付近においては高さを高くしてもよい。これによって、入り口から出口に向かって拡大される流れの境界層に対する凹凸部１５１、１５２の位置関係を入口から出口まで一定とすることで、処理を均一化することが可能となる。また、平面状の内壁面に対して放電電極３２や集塵用対向電極３４自体が凹凸を形成する構造、例えば櫛状の構造としてもよい。【００６２】
さらに、放電電極３２および集塵用対向電極３４の表面を、上記した、放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面と同様に、浄化対象ガスＥＧの主流方向に沿って凹凸構造にしてもよい。なお、凹凸構造は、浄化対象ガスＥＧの主流方向に沿って形成されることに限らず、例えば、浄化対象ガスＥＧの主流方向に対してほぼ垂直な方向に形成されてもよい。【００６３】
例えば、図５に示すように、放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面に、浄化対象ガスＥＧの主流方向に沿って凹凸部１５１、１５２を形成した場合には、浄化対象ガスＥＧが凹凸部１５１、１５２部の凸部にほぼ垂直に衝突し、凸部の直ぐ下流側には循環流が形成される。この循環流がＰＭを巻き込むことでより多くのＰＭを捕捉することができる。なお、放電電極３２および集塵用対向電極３４の表面を、上記した、放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面と同様に、浄化対象ガスＥＧの主流方向に沿って凹凸構造にした場合にも同様の作用効果が得られる。また、内壁面が平面で形成された場合に比べて、内壁面の表面積が増加するので、これによってもＰＭの捕捉率が向上する。【００６４】
一方、放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面に、浄化対象ガスＥＧの主流方向に対してほぼ垂直な方向に沿って凹凸部１５１、１５２を形成した場合には、凹凸部１５１、１５２によって溝部が浄化対象ガスＥＧの主流方向に形成される。浄化対象ガスＥＧはこの溝部に沿って流れる。この場合、内壁面が平面で形成された場合に比べて、内壁面の表面積を増加することで、より多くのＰＭを捕捉することができる。【００６５】
上記したように、第２の実施の形態のガス浄化装置１５０では、放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面に凹凸部１５１、１５２部を形成することで、表面積を増加させ、より多くのＰＭを捕捉して除去することができる。なお、放電電極３２および集塵用対向電極３４の表面を凹凸構造にした場合にも、表面積が増加するので、同様の作用効果を得ることができる。【００６６】
また、凹凸部１５１、１５２部が、浄化対象ガスＥＧの主流方向に沿って形成される場合には、凸部の直ぐ下流側に循環流が形成され、この循環流にＰＭを巻き込むことでより多くのＰＭを捕捉することができる。なお、放電電極３２および集塵用対向電極３４の表面を浄化対象ガスＥＧの主流方向に沿って凹凸構造にした場合にも、凸部の直ぐ下流側に循環流が形成されるので、同様の作用効果を得ることができる。【００６７】
ここで、凹凸部１５１、１５２を設ける代わりに、これらの放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面の表面層を、例えば誘電性材料で形成されたポーラス状の多孔質層で構成してもよい。また、放電電極３２および集塵用対向電極３４の表面を凹凸構造にする代わりに、例えば、浄化対象ガスＥＧに対して耐腐食性、耐熱性、導電性を有する発泡金属などからなる多孔質層で構成してもよい。【００６８】
このように、放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面の表面層や放電電極３２および集塵用対向電極３４の表面層を多孔質層で構成した場合、表面積が増加し、より多くのＰＭを捕捉して除去することができる。また、ＰＭは、放電電極３２、集塵用対向電極３４、これらの電極の近傍の内壁面に衝突して捕捉されるが、これらの面を多孔質層にすることで、ＰＭが衝突したときの反跳を防止して捕捉率を高めることができる。【００６９】
また、第２の実施の形態のガス浄化装置１５０に、第１の実施の形態のガス浄化装置１０に備えられた荷電用電極３５を設けてもよい。これによって、上記した第２の実施の形態のガス浄化装置１５０における作用効果に加え、第１の実施の形態のガス浄化装置１０の作用効果と同様の作用効果を得ることができる。【００７０】
さらに、第２の実施の形態のガス浄化装置１５０を備えるガス浄化システムに、第１の実施の形態のガス浄化装置１０を備えるガス浄化システムと同様に、添加ガス供給装置１００を設けてもよい。これによって、酸化ラジカルの生成量を増加させ、ＰＭの燃焼反応を促進することができ、捕捉されたＰＭをさらに効率よく分解および酸化することができる。【００７１】
（第３の実施の形態）
本発明に係る第３の実施の形態のガス浄化装置２００は、第１の実施の形態のガス浄化装置１０における荷電用電極３５を備えないこと、および放電電極３２および集塵用対向電極３４が配置された側のガス流路３６の内壁面に触媒層２０１、２０２を備えた以外は、第１の実施の形態のガス浄化装置１０の構成と同じであるので、ここでは、これらの異なる構成について主に説明する。【００７２】
図６は、本発明に係る第３の実施の形態のガス浄化装置２００の断面を模式的に示す図である。なお、第１の実施の形態のガス浄化装置１０の構成と同一部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。【００７３】
図６に示すように、第３の実施の形態のガス浄化装置２００は、浄化対象ガスＥＧの流路上に設けられる放電反応部３０、この放電反応部３０と放電用電気系統５１を介して接続された放電用電源５０、および放電反応部３０と集塵用電気系統６１を介して接続された集塵用電源６０を備える。【００７４】
放電反応部３０は、誘電体３１、放電電極３２、この放電電極３２に誘電体３１を介して対向して設けられた放電用対向電極３３および放電電極３２に浄化対象ガスＥＧの流路を介して対向して設けられた集塵用対向電極３４を備える。【００７５】
誘電体３１は、誘電材料からなる、例えば平板あるいは筒体であり、例えば自動車のエンジンから排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧの流路上に設けられる。このため、誘電体３１内部には、浄化対象ガスＥＧが導かれて浄化対象ガスＥＧのガス流路３６が形成される。また、このガス流路３６の内壁面には、放電電極３２と集塵用対向電極３４とが互いに対向して設けられている。さらに、図６に示すように、放電電極３２および集塵用対向電極３４が設置された側のガス流路３６の内壁面であって、これらの放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面の表面には、触媒層２０１、２０２が形成されている。【００７６】
この触媒層２０１、２０２は、触媒を放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面に塗布して形成される。また、触媒層２０１、２０２は、触媒を担持させた薄板状の多孔質体を放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面に設置して構成されてもよい。触媒としては、白金系の酸化触媒や三元触媒、８族、１Ｂ族、２Ｂ族、３Ｂ族、４Ｂ族の金属、特にＰｔ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎの中から選択されたいずれか１種類以上を使用した触媒またはこれらとＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉの中から選択されたいずれか1種類以上を同時に使用した複合酸化物または酸化物固溶体、２種類以上の金属酸化物の混合体を利用した触媒、非ラングミュア型の反応機構を発現する触媒などが用いられる。【００７７】
次に、放電反応部３０におけるＰＭの分解および酸化について説明する。【００７８】
ガス流路３６内部に引き出される放電プラズマＰは、プラスあるいはマイナスのうち一方の極性を有する放電プラズマＰとなため、ＰＭの大半もプラスあるいはマイナスに荷電される。このため、荷電されたＰＭは、第２の電界形成手段の作用で形成された電界から受けるクーロン力により軌跡が曲げられる。曲げられる方向は、ＰＭの持つ電荷と電界の向きで決まるので、電荷の極性により、放電電極３２側に曲げられるＰＭと、集塵用対向電極３４側に曲げられるＰＭが生じる。【００７９】
高密度の放電プラズマＰ中に突入したＰＭの一部は空間中で分解し、残りは、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の触媒層２０１、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の触媒層２０２に衝突し捕捉される。【００８０】
ここで、通常、触媒は、高温でその触媒作用を発揮するため、例えば自動車が低速走行時などの排ガス温度の低い場合には、触媒が活性されず、ＰＭを効率よく酸化できない。一般に、触媒反応は、触媒表面上で起こる多数の反応で構成される多段反応であり、そのうちのいずれかの反応が律速となって反応速度を規定している。【００８１】
本発明では、その律速となる反応の生成物質を、浄化対象ガスＥＧ中でのプラズマ化学反応によって生成し、外部から触媒表面に供給する構成となっている。これによって、活性化エネルギーの低い触媒反応が促進される。そして、触媒作用が発揮される温度に加熱することなく、放電プラズマＰと触媒とを共存させることで、触媒層２０１、２０２に捕捉されたＰＭは、効率よく分解および酸化し、最終的には一酸化炭素や二酸化炭素などになる。また、自動車が低速走行時などの排ガス温度の低い場合においても、十分にＰＭを分解および酸化することができる。【００８２】
なお、自動車が高速走行時などの排ガス温度の高い場合には、その燃焼ガス温度によって触媒反応が十分促進されるので、放電プラズマＰを生成するための第１の電界形成手段における印加電圧を低下させることができる。これによって、第１の電界形成手段によって消費される電力を抑えることができる。【００８３】
また、ＰＭが集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に捕捉された場合においても、上記したように、放電プラズマＰと触媒とを共存させることで、触媒層２０２に捕捉されたＰＭを効率よく分解および酸化することができるが、さらに効率よく燃焼させるためには、例えば、特開２００５−３２０８９５号公報の図１３に記載されている構成を採用してもよい。すなわち、集塵用対向電極３４を設ける代わりに、放電電極３２に対向する誘電体３１の内壁面に放電電極を設け、この放電電極と誘電体３１を介して対向する側に放電用対向電極を備えた構成にしてもよい。【００８４】
上記したように、第３の実施の形態のガス浄化装置２００では、放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面に、触媒層２０１、２０２を形成し、放電プラズマＰと触媒とを共存させることで、触媒作用が発揮される温度に加熱することなく、触媒層２０１、２０２に捕捉されたＰＭを効率よく分解および酸化することができる。これによって、浄化対象ガスＥＧからＰＭを除去することができ、浄化対象ガスＥＧを浄化することができる。【００８５】
また、上記した実施の形態では、触媒層２０１、２０２を放電電極３２および集塵用対向電極３４の近傍の内壁面の表面に設けた一例を示したが、触媒層２０１、２０２を放電電極３２および集塵用対向電極３４の表面に設けてもよい。これによっても、上記した作用効果と同様の作用効果が得られる。【００８６】
また、触媒層２０１、２０２を多孔質層で構成した場合、表面積が増加し、より多くのＰＭを捕捉して除去することができる。さらに、ＰＭは、放電電極３２、集塵用対向電極３４、これらの電極の近傍の内壁面に衝突して捕捉されるが、これらの面を多孔質層にすることで、ＰＭが衝突したときの反跳を防止して捕捉率を高めることができる。【００８７】
また、第３の実施の形態のガス浄化装置２００に、第１の実施の形態のガス浄化装置１０に備えられた荷電用電極３５を設けてもよい。これによって、上記した第３の実施の形態のガス浄化装置２００における作用効果に加え、第１の実施の形態のガス浄化装置１０の作用効果と同様の作用効果を得ることができる。【００８８】
さらに、第３の実施の形態のガス浄化装置２００を備えるガス浄化システムに、第１の実施の形態のガス浄化装置１０を備えるガス浄化システムと同様に、添加ガス供給装置１００を設けてもよい。これによって、酸化ラジカルの生成量を増加させ、ＰＭの燃焼反応を促進することができ、捕捉されたＰＭをさらに効率よく分解および酸化することができる。【００８９】
（第４の実施の形態）
ここでは、本発明に係るガス浄化装置１０、１５０、２００を直列に配置したガス浄化システムおよび並列に配置したガス浄化システムについて説明する。【００９０】
図７は、本発明に係る２つのガス浄化装置１０ａ、１０ｂを直列に配置したガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。図８は、本発明に係る２つのガス浄化装置１０ａ、１０ｂを並列に配置したガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。なお、ここで用いられるガス浄化装置１０ａ、１０ｂは、前述した第１〜第３の実施の形態におけるガス浄化装置１０、１５０、２００のいずれで構成されもよい。【００９１】
図７に示すガス浄化システムでは、自動車のエンジン２０から排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧは、排気流路２１を介して、直列に配置されたまず上流側のガス浄化装置１０ａに導入される。続いて、上流側のガス浄化装置１０ａから排気された浄化対象ガスＥＧは、下流側のガス浄化装置１０ｂに導入され、その後排気される。【００９２】
図８に示すガス浄化システムでは、自動車のエンジン２０から排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧは、排気流路２１を通り、さらに排気流路２１が分岐された分岐排気流路２１ａ、２１ｂのいずれかを通り、ガス浄化装置１０ａまたはガス浄化装置１０ｂに導入され、その後排気される。また、排気流路２１の分岐部には、ガス浄化装置１０ａまたはガス浄化装置１０ｂに、浄化対象ガスＥＧの流れを切り替えて流すための切替弁２５０が備えられている。【００９３】
上記したガス浄化システムでは、例えば、各ガス浄化装置における第１の電界形成手段および第２の電界形成手段の運転条件を、それぞれ個々に設定して運転することができる。なお、直列または並列に配置されるガス浄化装置は、２つに限られるものではなく、３つ以上配置されてもよい。また、並列に配置されたそれぞれのガス浄化装置１０ａ、１０ｂに同時に分岐ガスを通流する場合には切替弁２５０を備えなくてもよい。直列または並列に配置されるガス浄化装置１０ａ、１０ｂは、例えば、積層され複数の単位ガス浄化装置からなるユニットとして構成されてもよい。これらのユニットをさらに直列または並列に構成してもよい。また、それぞれのユニットは同時に制御されてもよいが、個々に独立で制御されることでより効率的な処理が可能となる。また、各ガス浄化装置１０ａ、１０ｂを通過する排ガスの滞留時間は、１００μｓｅｃ（μ秒）〜１ｓｅｃ（秒）の範囲となるように設定されることが好ましい。【００９４】
（第５の実施の形態）
図９は、本発明に係る第５の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法を説明するためのガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。図１０は、本発明に係る第５の実施の形態のガス浄化装置１０の断面を模式的に示す図である。なお、上記した実施の形態のガス浄化装置１０の構成と同一部分には、同一の符号を付している。【００９５】
図９に示すように、ガス浄化装置１０は、例えば、自動車のエンジン２０から排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧが通る排気流路２１に設けられる。また、排気流路２１のガス浄化装置１０よりも上流側には、粒子状物質（ＰＭ；Ｐarticulate  Matter）の燃焼処理に係る情報を検知する第１の検知装置２２が備えられている。また、排気流路２１のガス浄化装置１０よりも下流側には、ＰＭの燃焼処理に係る情報を検知する第２の検知装置２３が備えられている。なお、ＰＭの燃焼処理に係る情報を検知する装置は、上記した第１の検知装置２２、第２の検知装置２３の少なくともいずれか一方を備えていればよい。また、ガス浄化装置１０、第１の検知装置２２、第２の検知装置２３は、制御部２４と電気的に接続されている。なお、図９では、各装置と制御部２４との接続線の記載は図の明記のため省略している。【００９６】
ここで、ＰＭの燃焼処理に係る情報には、例えば、ガス浄化装置１０の入口、内部または出口における浄化対象ガスＥＧのガス成分（ＣＯ、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ２、Ｏ２等）やその変化、ガス浄化装置１０の入口、内部、出口における浄化対象ガスＥＧの圧力、前記ガス浄化装置１０における圧力損失、ガス浄化装置１０の入口、内部または出口における浄化対象ガスＥＧの温度またはその変化、後述する第１の電界形成手段または第２の電界形成手段における印加電圧、電流、印加電圧と電流との比率（印加電圧／電流）などのガス浄化装置１０の状態に係る情報、エンジン回転数、トルク、空燃比、吸入空気の圧力または流量、燃料の噴射量または消費量、噴射のタイミング、燃料の圧力、エンジン内圧力、吸気バルブ、排気バルブまたはＥＧＲバルブの開度、エンジンの温度、冷却水の温度などのエンジンの状態に係る情報のうちの少なくともいずれか１つが含まれる。【００９７】
第１の検知装置２２および第２の検知装置２３は、例えば、排気流路２１を流動する浄化対象ガスＥＧの圧力を計測する圧力計測装置で構成される。この圧力計測装置における計測結果に基づいて、ガス浄化装置１０内における圧力損失値を得ることができる。また、第１の検知装置２２および第２の検知装置２３は、例えば、ガス浄化装置１０から排出された浄化対象ガスＥＧのガス成分を分析するガス成分分析装置、ガス浄化装置１０から排出された浄化対象ガスＥＧの温度を計測する温度計測装置、後述する第１の電界形成手段または第２の電界形成手段を駆動する放電用電源の出力端電圧または電流を計測する電圧計または電流計などで構成される。なお、第１の検知装置２２および第２の検知装置２３は、上記した各装置の少なくともいずれか１つで構成されればよい。
また、ガス成分分析装置では、浄化対象ガスＥＧ中の二酸化炭素、炭化水素、酸素などの濃度が計測される。また、上記した電圧計または電流計は、第１の電界形成手段の放電用電源５０、第２の電界形成手段の集塵用電源６０に電気的に接続されている。【００９８】
制御部２４は、例えば、ガス浄化装置１０の動作などを制御するためのプログラムがインストールされたコンピュータなどによって構成され、所定の入力装置、情報処理装置、記憶装置、表示装置および入出力インターフェースなどを備えている。【００９９】
ここで、入力装置は、キーボードやマウスなどのポインティング・デバイス等の入力手段で構成され、文字入力などを受け付けて情報処理装置へ供給する。情報処理装置は、内部での種々の演算処理を実行するＣＰＵ等の演算手段、システム情報等が記憶されたＲＯＭ等の不揮発性メモリや更新可能に情報を記憶するＲＡＭ等の半導体メモリで構成された記憶手段、および内部での種々の動作や外部との情報授受を司る制御手段等を有し、入力装置からの入力やインストールされたプログラムの内容等に応じて様々な処理を実行するものとなっており、ガス浄化装置１０の動作などを制御するための中核を担う。記憶装置は、インストールされたプログラムのファイルや種々のデータ・ファイル（例えばデータベース構造で種種のデータを管理しているデータベースのファイル）などの情報が格納されるハードディスク等の記憶手段で構成され、それらの情報を必要に応じて保持し続ける。表示装置は、液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、プリンタ等の表示手段で構成され、情報処理装置による制御の下で所定の情報表示をする。入出力インターフェースは、例えば、各計測機器などからのＰＭの燃焼処理に係る情報や、エンジンの運転状態に係る情報の入力や、ガス浄化装置１０の放電用電源５０および集塵用電源６０などを制御するための信号の出力などの情報の出入力を担うものである。【０１００】
ガス浄化装置１０は、図１０に示すように、浄化対象ガスＥＧの流路上に設けられる放電反応部３０、この放電反応部３０と放電用電気系統５１を介して接続された放電用電源５０、および放電反応部３０と集塵用電気系統６１を介して接続された集塵用電源６０を備える。【０１０１】
放電反応部３０は、誘電体３１、放電電極３２、この放電電極３２に誘電体３１を介して対向して設けられた放電用対向電極３３、および放電電極３２に浄化対象ガスＥＧの流路を介して対向して設けられた集塵用対向電極３４を備える。【０１０２】
誘電体３１は、誘電材料からなる、例えば平板あるいは筒体であり、例えば自動車のエンジンから排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧの流路上に設けられる。このため、誘電体３１内部には、浄化対象ガスＥＧが導かれて浄化対象ガスＥＧのガス流路３６が形成される。ここで誘電材料として、例えば、テフロン（登録商標）、エポキシ、カプトン等の樹脂や、ガラス、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックスを用いることができる。また、実際のエンジンからの排ガスを処理する場合のように高温での処理が必要な場合には、セラミックスの使用が有効であり、誘電材料の温度特性を考慮すると、高温での誘電損失が小さい材料、例えばアルミナ等を用いることが消費電力低減の観点から有効である。特に１ｋＨｚで測定した３００℃での誘電損失がｔａｎδ＜０．１である材料では良好な浄化性能を得ることができる。誘電体３１の比誘電率を０．１〜１０００、誘電体３１の厚さを０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすれば、後述する沿面放電を容易に点弧することができる。【０１０３】
このガス流路３６の内壁面には、放電電極３２と集塵用対向電極３４とが互いに対向して設けられている。放電電極３２は、例えば、所定の間隔で複数の薄い板状の電極がほぼ平行に配置され、一端側がそれぞれ放電用電気系統５１に電気的に接合された櫛状の形状で構成されている。そして、各板状の電極がガス流路３６を流れる浄化対象ガスＥＧの主流方向に対してほぼ垂直になるように、放電電極３２が配置されている。この放電電極３２は、浄化対象ガスＥＧに対して耐腐食性や耐熱性を有する導電材料で構成され、例えば、ステンレス鋼などが用いられる。この放電電極３２は、例えば、ガス流路３６の内壁面に、直接プリントして形成されてもよい。また、集塵用対向電極３４は、平板形状を有し、放電電極３２と同様に、例えば、ステンレス鋼などの、浄化対象ガスＥＧに対して耐腐食性や耐熱性を有する導電材料で構成される。この集塵用対向電極３４も放電電極３２と同様に、例えば、放電電極３２が配置された位置に対向するガス流路３６の内壁面に、直接プリントして形成されてもよい。また、放電電極３２や集塵用対向電極３４に耐食性や耐熱性をもたせるためには、金属電極の表面に、耐食性や耐熱性をもったコーティングで被覆することも有効である。例えば、ステンレスやタングステンの電極に、１μｍ〜１００μｍの厚さのニッケルめっきやアルミナ被覆を行うことで、例えば、自動車のエンジンから排出される排ガス等の実ガス環境における腐食を抑制することができる。また、櫛状の電極の向きは、主流方向に対して必ずしも垂直である必要はなく、主流に対して平行や斜め方向としてもよい。【０１０４】
さらに、放電反応部３０の放電用対向電極３３は、誘電体３１を介して、換言すると、放電電極３２と誘電体３１を挟んで対向配置される。放電用対向電極３３は、例えば、薄い平板状の導電材料で形成される。放電用対向電極３３も放電電極３２と同様に、放電電極３２と対向する誘電体３１のガス流路３６の外壁面に直接プリントされて設けられてもよい。【０１０５】
なお、放電電極３２、放電用対向電極３３および集塵用対向電極３４の形状は、上記した形状に限られず任意であるが、放電電極３２の形状は、上記した櫛状以外にも、例えば線状、点状、スリット状あるいは網目状にすることが好ましい。放電電極３２の形状をこれらの形状にすることで、放電電極３２近傍の電気力線が密になり、放電プラズマが容易に生成できるため効果的である。さらに、多くの粒子状物質（ＰＭ；Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）等の有害物質を捕捉でき、効率よく有害物質、特にＰＭを燃焼させ除去することができる。また、集塵用対向電極３４の形状も平板状に限らず、放電電極３２と同様に、スリット状や網目状などにしてもよい。【０１０６】
また、放電用電源５０の一方の極は、放電反応部３０の放電電極３２と、他方の極は、放電用対向電極３３と、それぞれ放電用電気系統５１を介して接続されている。放電用電源５０は、例えば一次側と二次側の電源で構成される。一次側の電源としては、ＡＣ１００Ｖでφ５０Ｈｚまたはφ６０Ｈｚの交流電源やＤＣ１２ＶまたはＤＣ２４Ｖの直流電源が使用される。また、二次側の電源の出力電圧は、例えば、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性）、交流状（正弦波、断続正弦波）の波形を有する出力電圧とされる。また、一時側の電源と２次側の電源は一体構造とすることもできるが、通常自動車に搭載されているバッテリー等の電源を一時側として利用することで、新たに一時側の電源を設置する必要がなくなり、装置のコンパクト化が図れる。さらに、２次側の電源は、トランスを備え、インバータ等で整形した数Ｖ〜数百Ｖ程度の信号を、トランスにより数ｋＶから数十ｋＶの出力電圧に昇圧する構成にすることができる。高電圧配線の距離をできるだけ短くするためには、二次側の電源を放電反応部３０に近接させて設置することが望ましい。なお、放電反応部３０が高温になる場合などには、インバータ等の電子回路が熱により損傷することを防ぐため、二次側の電源からトランス部分を独立構成として、トランスのみを放電反応部３０に近接させて設置することが好ましい。【０１０７】
そして、放電用電源５０によって、放電電極３２と放電用対向電極３３との間に例えば数ｋＶから数十ｋＶ程度の電圧を印加することにより、ガス流路３６に電界を形成するとともに放電し、ガス流路３６内部に放電プラズマＰが生成される。この際、放電電極３２と放電用対向電極３３との間には誘電体３１が介在し、かつ誘電体３１は、放電電極３２と接触して設けられるため、ガス流路３６における放電は、誘電体３１に沿って形成される沿面放電となる。【０１０８】
上記した、放電用電気系統５１を介して互いに接続された放電用電源５０、放電電極３２および放電用対向電極３３により第１の電界形成手段が形成される。この第１の電界形成手段は、浄化対象ガスＥＧに含まれるＰＭを放電プラズマの作用により荷電するとともに、ＰＭを分解および酸化させる燃焼処理を担う。【０１０９】
一方、集塵用電源６０の一方の極は、放電反応部３０の集塵用対向電極３４と、他方の極は、放電反応部３０の放電電極３２とそれぞれ集塵用電気系統６１を介して接続されている。集塵用電源６０は、例えば一次側と二次側の電源で構成される。一次側の電源としては、ＡＣ１００Ｖでφ５０Ｈｚまたはφ６０Ｈｚの交流電源やＤＣ１２ＶまたはＤＣ２４Ｖの直流電源が使用される。また二次側の電源の出力電圧は、直流状（正極性、負極性、正負の両極性）、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性）、整流波形（単波整流波形、両波整流波形）の出力電圧とされる。【０１１０】
そして、集塵用電源６０から放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に、例えば数ｋＶ程度の電圧を印加することにより、ガス流路３６に電界を形成することができるように構成される。上記した、集塵用電気系統６１を介して互いに接続された集塵用電源６０、放電電極３２および集塵用対向電極３４により第２の電界形成手段が形成される。この第２の電界形成手段は、電気集塵機能により荷電されたＰＭを捕捉するとともに、放電プラズマＰをガス流路３６側に引出すための集塵用の電界を形成する作用を担う。ここで、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間（距離Ｄ）に印加する電圧Ｖを高くしていくと、両者の間で空間放電が発生し、ついにはスパークに至る。このような状態になると、ガス流路内の電気伝導度が上昇し、ガス流路中に引き出されていた単極性の電荷の移動度が高くなって放電電極３２または集塵用対向電極３４に吸収され、ＰＭを効率的に荷電することができなくなる。このような状態を避けるため、印加する電圧Ｖは、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間で放電が自発的に発生しない範囲で使用されることが好ましく、例えばＶ／Ｄで規定される平均電界強度を１〜３０ｋＶ／ｃｍとするのが好適である。【０１１１】
なお、ガス浄化装置１０の構成は、一例を示したもので、上記した構成に限られるものではない。【０１１２】
次に、ガス浄化装置１０の作用について説明する。【０１１３】
まず、自動車などのエンジンから排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧは、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に流入する。ここで、放電用電源５０から放電電極３２と放電用対向電極３３との間にパルス状（正極性、負極性、正負の両極性）あるいは交流状（正弦波、断続正弦波）の電圧が印加される。これによって、放電電極３２と放電用対向電極３３との間、特に放電電極３２の近傍には、集中的に電界が形成されて誘電体３１に沿う沿面放電が起こり、沿面放電に伴って放電プラズマＰが発生する。【０１１４】
ここで、放電用電源５０の２次側の出力電圧は、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性）あるいは交流状（正弦波、断続正弦波）の出力電圧であるため、誘電性の誘電体３１を介在させても、誘電体３１の表面に表面電荷が蓄積して放電を停止させたり、放電がアーク放電に移行したりすることがないため、一様で安定な放電プラズマＰが発生する。【０１１５】
一方、集塵用電源６０から放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に直流状（正極性、負極性、正負の両極性）、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性）あるいは整流波形（単波整流波形、両波整流波形）の電圧が印加される。すなわち、時間的に極性が変化しないような電圧が集塵用電源６０から放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に印加され、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間には一様な電界が形成される。【０１１６】
この結果、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に形成された電界の作用により、放電プラズマＰは、放電電極３２からガス流路３６内部に大きく引き出される。そして、ガス流路３６を流動する浄化対象ガスＥＧに含まれるＰＭは、ガス流路３６内部に大きく引き出された放電プラズマＰにより生成された電子やイオンとの衝突により荷電される。また、上記したように、放電プラズマＰは、放電電極３２からガス流路３６内部に大きく引き出されることによって、ガス流路３６の断面積に亘って広がるため、ガス流路３６を流動する浄化対象ガスＥＧと接触する確率が高まる。これによって、浄化対象ガスＥＧに含まれるＰＭの荷電される割合が高まる。【０１１７】
また、上記したように、集塵用電源６０の出力電圧特性により、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に形成される電界の向きは時間的に変化しないため、ガス流路３６内部に引き出される放電プラズマＰは、プラスあるいはマイナスのうち一方の極性を有する放電プラズマＰとなる。これによって、ＰＭの大半もプラスあるいはマイナスに荷電される。このため、荷電されたＰＭは、第２の電界形成手段の作用で形成された電界から受けるクーロン力により軌跡が曲げられる。曲げられる方向は、ＰＭの持つ電荷と電界の向きで決まるので、電荷の極性により、放電電極３２側に曲げられるＰＭと、集塵用対向電極３４側に曲げられるＰＭが生じる。【０１１８】
これによって、ガス流路３６内で荷電された一方のＰＭは、集塵用電源６０の作用で放電電極３２と集塵用対向電極３４との間に形成された電界の電気集塵的機能に加え、放電プラズマＰの電気的な力により放電電極３２側に引き寄せられて、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面に捕捉される。また、一方のＰＭと荷電された極性の異なる他方のＰＭは、集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に捕捉される。すなわち、プラスあるいはマイナスのいずれかに荷電されたＰＭは、電界および単極性の放電プラズマＰの作用により一様な方向に電気的な力を受けて、放電電極３２側または集塵用対向電極３４側に捕捉される。【０１１９】
上記したように、ＰＭは、放電プラズマＰによって荷電され、十分な荷電量を有し、電界および単極性の放電プラズマＰの作用により一様な方向に電気的な力を受けて、効率よく放電電極３２側または集塵用対向電極３４側に捕捉される。このように、集塵用電源６０の作用により形成された電界は、放電プラズマＰの引き出し効果によるガス流路３６内におけるＰＭの荷電効率の向上の他、荷電されたＰＭに電気的な力を与えて効率的に放電電極３２側または集塵用対向電極３４側に捕捉させる役割を有する。ここで、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間（距離Ｄ）に印加する電圧Ｖを高くしていくと、両者の間で空間放電が発生し、ついにはスパークに至る。このような状態になると、ガス流路内の電気伝導度が上昇し、ガス流路中に引き出されていた単極性の電荷の移動度が高くなって放電電極３２または集塵用対向電極３４に吸収され、ＰＭを効率的に荷電することができなくなる。このような状態を避けるため、印加する電圧Ｖは、放電電極３２と集塵用対向電極３４との間で放電が自発的に発生しない範囲で使用されることが好ましく、例えばＶ／Ｄで規定される平均電界強度を１〜３０ｋＶ／ｃｍとするのが好適である。【０１２０】
また、放電反応部３０内のガス流路３６には、放電プラズマＰによって生じた高エネルギー電子が浄化対象ガスＥＧと衝突することにより、Ｏ、ＯＨ、Ｏ３、Ｏ２−等の酸化ラジカルやＮＯ２などが生成される。酸化ラジカルは、さらに浄化対象ガスＥＧ中の炭化水素と反応して、別の活性な炭化水素分子を生じさせる。また、ＮＯ２は、ＰＭと燃焼反応を生じ、ＰＭを分解および酸化する。【０１２１】
この放電プラズマＰ内に突入したＰＭは、加熱などの処理を施すことなく、段階的に燃焼反応して分解および酸化され、最終的には一酸化炭素や二酸化炭素などになる。ここで、高密度の放電プラズマＰ中に突入したＰＭの一部は空間中で分解し、残りは、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に衝突し捕捉される。それぞれの表面上に捕捉されたＰＭは、酸化ラジカルとの反応場に長時間滞留することになり、加熱などの処理を施すことなく、その間に酸化ラジカルの作用により段階的に分解および酸化などの燃焼反応を生じ、最終的には一酸化炭素や二酸化炭素などになる。このため、放電反応部３０内は、常に清浄に保たれ、これらの汚損による放電プラズマＰの減少や、電気集塵的機能の低下を防ぐことができる。【０１２２】
このように放電反応部３０によってＰＭが除去された浄化対象ガスＥＧは、放電反応部３０の外部に排出される。【０１２３】
次に、ＰＭの燃焼処理に係る情報に基づくガス浄化装置１０のガス浄化方法について説明する。【０１２４】
捕捉されたＰＭの燃焼処理速度は、浄化対象ガスＥＧのガス成分や温度、ＰＭの構成成分などによって変化する。浄化対象ガスＥＧ中の酸素濃度や浄化対象ガスＥＧの温度が低いときや、ＰＭに含まれるカーボンの割合が多いときには、燃焼処理速度は低下する。燃焼処理速度が遅いときに、大量のＰＭを捕捉すると、ＰＭの捕捉速度が燃焼処理速度を上回るために、ガス浄化装置１０の放電電極３２や集塵用対向電極３４の表面、これらの電極近傍の誘電体３１の表面などにＰＭが堆積し、コロナ放電の不安定や、ガス浄化装置１０内における圧力損失の上昇を引き起こす。ここで、ＰＭの燃焼処理速度（ｇ／ｈ）とは、単位時間当りに除去されるＰＭ量をいう。ここで、ＰＭの除去とは、ＰＭを分解および酸化させて、二酸化炭素や一酸化炭素にして、ＰＭとして存在させないことをいう。【０１２５】
ここで、ガス浄化装置１０に流入するＰＭの量をＱｉ（ｇ／ｈ）、ガス浄化装置１０内におけるＰＭの捕捉効率をη、燃焼処理速度をＱｂ（ｇ／ｈ）としたとき、次の式（１）を満たすように制御することで、ＰＭを堆積させることなく、安定した浄化対象ガスＥＧの浄化が可能となる。
Ｑｂ  ＞  η・Ｑｉ  …式（１）【０１２６】
なお、式（１）における右辺の「η・Ｑｉ」は、単位時間当りに捕捉されるＰＭ量、すなわちＰＭの捕捉速度を意味する。また、式（１）を満たすように、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速いことがＰＭの堆積を防止するためには好ましいが、安定した浄化対象ガスＥＧの浄化は、ＰＭの燃焼処理速度とＰＭの捕捉速度とが等しい場合でも達成できる。また、（１）の関係式は常時成立している必要はなく、例えば定期的検査までの期間、一日の車等の乗車時間、試験モード運転期間等、長時間の積算または平均の結果、結果的に（１）が成立していれば、安定した浄化が可能である。例えば、一定期間（１）の不等号が逆になるような条件で稼動し、ＰＭを堆積させておき、この期間が終了した時点で（１）が成立するような運転条件を設定してもよい。これによって、堆積したＰＭの燃焼熱を有効に利用することができる。【０１２７】
本発明に係るガス浄化装置１０のガス浄化方法では、堆積したＰＭの燃焼処理の状態、すなわち第１の電界形成手段による燃焼処理の状態に応じて、第１の電界形成手段または第２の電界形成手段の作動状態を制御する。ここで、実際に、ＰＭの燃焼処理速度を直接的に測定することは困難であるので、ＰＭの燃焼処理に係る情報をＰＭの堆積の状態を評価するための指標とした。すなわち、以下に示すＰＭの燃焼処理に係る情報に関連付けられたＰＭの燃焼処理速度をデータベースとして備え、ＰＭの燃焼処理に係る情報を測定することでデータベースからＰＭの燃焼処理速度を得ることができる。なお、データベースは、ハードディスク等の記憶手段に格納される。前述したように、ＰＭの燃焼処理に係る情報には、例えば、ガス浄化装置１０の入口、内部または出口における浄化対象ガスＥＧのガス成分（ＣＯ、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ２、Ｏ２等）やその変化、ガス浄化装置１０の入口、内部、出口における浄化対象ガスＥＧの圧力、前記ガス浄化装置１０における圧力損失、ガス浄化装置１０の入口、内部または出口における浄化対象ガスＥＧの温度またはその変化、後述する第１の電界形成手段または第２の電界形成手段における印加電圧、電流、印加電圧と電流との比率（印加電圧／電流）などのガス浄化装置１０の状態に係る情報、エンジン回転数、トルク、空燃比、吸入空気の圧力または流量、燃料の噴射量または消費量、噴射のタイミング、燃料の圧力、エンジン内圧力、吸気バルブ、排気バルブまたはＥＧＲバルブの開度、エンジンの温度、冷却水の温度などのエンジンの状態に係る情報のうちの少なくともいずれか１つが含まれる。これらのＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて制御部２４がデータベースを参照して判定を行うことにより第１の電界形成手段または第２の電界形成手段の作動状態を制御する。なお、ガス浄化装置１０の状態に係る情報を用いる場合は、主にエンジンから排出される排ガスによって引き起こされたガス浄化装置１０の状態の変化をとらえた受動的な制御、エンジンの状態に係る情報を用いる場合は、主にエンジンから排出される排ガスによって引き起こされるガス浄化装置の状態の変化を予測する能動的な制御を行う。また、これらの制御を組み合わせてもよい。【０１２８】
そして、制御部２４は、ＰＭの燃焼処理に係る情報を入力し、この情報に基づいて次に示すような判定をして、第１の電界形成手段または第２の電界形成手段の作動状態を制御する。なお、以下に示すのは判定の一例であり、これらに限定されるものではない。【０１２９】
ガス浄化装置１０の入口および出口における浄化対象ガスＥＧのガス成分変化（例えば、二酸化炭素や炭化水素）の濃度に基づく場合、二酸化炭素や炭化水素の濃度変化が所定値以上のときに、前述したＰＭの分解や酸化が促進されているものと判定し、ＰＭは堆積していないと判定する。この場合には、制御部２４は、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速いかまたは等しいと判定する。一方、二酸化炭素や炭化水素の濃度変化が所定値よりも低い場合、ＰＭは堆積していると判定する。この場合には、制御部２４は、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも遅いと判定する。【０１３０】
また、ガス浄化装置１０における圧力損失に基づく場合、所定値以上の圧力損失を有するときには、ＰＭが堆積してガス流路３６を狭めているものと判定される。この場合には、制御部２４は、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも遅いと判定する。一方、圧力損失が所定値よりも小さいときには、制御部２４は、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速いと判定する。【０１３１】
また、ガス浄化装置１０の出口における浄化対象ガスＥＧの温度変化に基づく場合、浄化対象ガスＥＧの温度変化が所定値以上のときには、制御部２４は、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速いと判定する。一方、浄化対象ガスＥＧの温度が所定値よりも小さいときには、制御部２４は、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも遅いと判定する。【０１３２】
また、第１の電界形成手段における印加電圧と電流との比率（印加電圧／電流）に基づく場合、この比率が所定値以上のときには、制御部２４は、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速いと判定する。一方、比率値が所定値よりも小さいときには、制御部２４は、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも遅いと判定する。【０１３３】
また、第２の電界形成手段における印加電圧と電流との比率（印加電圧／電流）に基づく場合、この比率が所定値以上のときには、制御部２４は、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速いと判定する。一方、比率値が所定値よりも小さいときには、制御部２４は、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも遅いと判定する。【０１３４】
以下に、式（１）を満たさない場合、すなわちＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも遅い場合、および式（１）を満たす場合、すなわちＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速い場合におけるガス浄化方法の一例について説明する。【０１３５】
（ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも遅い場合）
制御部２４は、ＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも遅いと判定した場合、第１の電界形成手段の放電用電源５０に、電圧、周波数、波形などを燃焼処理速度を速くする方向に調整するための信号を出力し、同時に、第２の電界形成手段の集塵用電源６０に、電圧、周波数、波形などを集塵効率を低下させる方向に調整するための信号を出力する。ここで、例えば、放電用電源５０の周波数を増加することで、燃焼処理速度を速くすることが可能である。また、例えば、集塵用電源６０の電圧を低下させることで、集塵効率を低下させることが可能である。【０１３６】
この制御を行なうことで、上記した式（１）の関係を満たす、すなわちＰＭの燃焼処理速度をＰＭの捕捉速度よりも速くすることができる。【０１３７】
（ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速い場合）
制御部２４は、ＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速いと判定した場合、第１の電界形成手段の放電用電源５０に、電圧、周波数、波形などを燃焼処理速度を低下させる方向に調整するための信号を出力し、同時に、第２の電界形成手段の集塵用電源６０に、電圧、周波数、波形などを集塵効率を高める方向に調整するための信号を出力する。ここで、例えば、放電用電源５０の周波数を減少することで、燃焼処理速度を低下させることが可能である。また、例えば、集塵用電源６０の電圧を上昇させることで、集塵効率を高めることが可能である。【０１３８】
このように、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速くなるときの具体例として、浄化対象ガスＥＧの温度が高い場合や、堆積したＰＭの連続燃焼により堆積層の温度が上昇し、堆積層自体の燃焼が開始した場合などが挙げられる。これらの場合には、第１の電界形成手段の電圧を遮断し電力を「０」にしてもＰＭの燃焼を継続することができる。【０１３９】
上記したように、第５の実施の形態に係るガス浄化装置１０のガス浄化方法では、ＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて、第１の電界形成手段や第２の電界形成手段における電圧、周波数、波形などを最適に制御することができる。これによって、捕捉したＰＭを効率よく燃焼させることができるとともに、浄化対象ガスＥＧからＰＭを除去して浄化対象ガスＥＧを浄化することができる。さらに、付加変動の激しい条件においても安定した浄化対象ガスＥＧの浄化が可能となる。上記した第５の実施の形態に係るガス浄化装置１０のガス浄化方法においては、ＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて、第１の電界形成手段や第２の電界形成手段における電圧、周波数、波形などを最適に制御したが、ＰＭの燃焼処理速度に代えて、電荷の引き出し状態、ＰＭの荷電状態、ＰＭの捕捉状態に係る情報のうちのいずれかを用いても同様の制御をしてもよい。これによって、捕捉したＰＭを効率よく燃焼させることができるとともに、浄化対象ガスＥＧからＰＭを除去して浄化対象ガスＥＧを浄化することができる。さらに、付加変動の激しい条件においても安定した浄化対象ガスＥＧの浄化が可能となる。これらの電荷の引き出し状態、ＰＭの荷電状態、ＰＭの捕捉状態に係る情報は、ＰＭの燃焼処理速度と同様に、直接的に測定することは困難であるので、以下に示す情報に関連付けられた、電荷の引き出し状態、ＰＭの荷電状態、ＰＭの捕捉状態に係る情報をデータベースとして備え、以下の情報を測定することでデータベースからＰＭの燃焼処理速度を得ることができる。なお、データベースは、ハードディスク等の記憶手段に格納される。【０１４０】
なお、以下に示す情報は、ＰＭの燃焼処理に係る情報と同じである。すなわち、この情報には、例えば、ガス浄化装置１０の入口、内部または出口における浄化対象ガスＥＧのガス成分（ＣＯ、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ２、Ｏ２等）やその変化、ガス浄化装置１０の入口、内部、出口における浄化対象ガスＥＧの圧力、前記ガス浄化装置１０における圧力損失、ガス浄化装置１０の入口、内部または出口における浄化対象ガスＥＧの温度またはその変化、後述する第１の電界形成手段または第２の電界形成手段における印加電圧、電流、印加電圧と電流との比率（印加電圧／電流）などのガス浄化装置１０の状態に係る情報、エンジン回転数、トルク、空燃比、吸入空気の圧力または流量、燃料の噴射量または消費量、噴射のタイミング、燃料の圧力、エンジン内圧力、吸気バルブ、排気バルブまたはＥＧＲバルブの開度、エンジンの温度、冷却水の温度などのエンジンの状態に係る情報のうちの少なくともいずれか１つが含まれる。これらの上記した情報に基づいて制御部２４がデータベースを参照して判定を行うことにより第１の電界形成手段または第２の電界形成手段の作動状態を制御する。【０１４１】
また、本発明の第５の実施の形態に係るガス浄化装置１０のガス浄化方法は、上記したガス浄化方法に限られるものではなく、例えば、第１の電界形成手段および第２の電界形成手段よりも上流側に、酸化ラジカルを生成可能な添加ガスを供給する添加ガス供給手段および浄化対象ガス中のガス成分を検出するガス成分分析装置をさらに備えてもよい。ガス成分分析装置として、例えば、酸素濃度を検知する酸素濃度検知装置が挙げられる。【０１４２】
図１１は、添加ガス供給装置２５および酸素濃度検知装置２６を備えたガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。【０１４３】
図１１に示すように、排気流路２１において、添加ガス供給装置２５によって添加ガスが添加される位置は、酸素濃度検知装置２６が浄化対象ガスＥＧを採取する位置よりも上流側に設けられている。これによって、制御部２４は、酸素濃度検知装置２６から添加ガスを添加した後の浄化対象ガスＥＧ中の酸素濃度に係る情報を入力することができ、この計測値に基づいて、添加ガス供給装置２５から供給する添加ガスの流量を制御する。【０１４４】
例えば、制御部２４は、酸素濃度が低下したと判定した場合には、添加ガス供給装置２５に添加ガスの添加量を増加するための信号を出力し、添加ガス供給装置２５は、その信号に基づいて、例えば、バルブを開いたり、ポンプを稼動させるなどの方法で添加ガスの添加量を増加させる。ＰＭの燃焼処理速度は、放電プラズマＰによって生成されるＯ、Ｏ３、Ｏ２−等の酸化ラジカルの濃度などの影響を受け、浄化対象ガスＥＧ中の酸素濃度が増加し、酸化ラジカルの濃度が高くなることで、燃焼処理速度を速めることができる。【０１４５】
なお、添加ガス供給装置２５によって添加ガスが添加される位置は、酸素濃度検知装置２６が浄化対象ガスＥＧを採取する位置よりも下流側に設けてもよい。この場合には、制御部２４は、酸素濃度検知装置２６によって計測された、添加ガスを添加する前の浄化対象ガスＥＧ中の酸素濃度に基づいて、添加ガス供給装置２５から供給する添加ガスの流量を制御する。【０１４６】
添加ガス供給装置２５から供給される添加ガスは、前述したＯ、ＯＨ、Ｏ３、Ｏ２−等の酸化ラジカルやＮＯ２を生成可能な、例えば酸素や水蒸気などのガスである。この添加ガス供給装置２５と排気流路２１との間は配管で連結され、添加ガス供給装置２５から排出された添加ガスは、排気流路２１を流動する浄化対象ガスＥＧに添加され混合し、放電反応部３０内に流入する。【０１４７】
このように、添加ガス供給装置２５および酸素濃度検知装置２６を設けることで、浄化対象ガスＥＧ中の酸素濃度を所定の範囲に設定することができる。これによって、酸化ラジカルの生成量を増加させ、ＰＭの燃焼反応を促進することができる。また、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に捕捉されたＰＭをさらに効率よく分解および酸化することができ、浄化対象ガスを浄化することができる。また、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に、例えば白金系の酸化触媒や三元触媒などで構成される触媒層を設けている場合には、触媒が例えば酸素分子を吸着して活性酸素をつくりるので、酸素濃度を制御することによって触媒における反応速度を制御することも可能となる。【０１４８】
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法では、複数のガス浄化装置１０を直列に配置した場合におけるガス浄化方法について説明する。なお、ここでは、２つのガス浄化装置１０を直列に配置した場合を例示して説明する。【０１４９】
図１２は、本発明に係る第６の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法を説明するためのガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。なお、第５の実施の形態のガス浄化システムの構成と同一部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。また、図１２では、２つのガス浄化装置１０をそれぞれガス浄化装置１０ａ、ガス浄化装置１０ｂと示す。【０１５０】
図１２に示すように、自動車のエンジン２０から排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧは、排気流路２１を介して、直列に配置されたまず上流側のガス浄化装置１０ａに導入される。続いて、上流側のガス浄化装置１０ａから排気された浄化対象ガスＥＧは、下流側のガス浄化装置１０ｂに導入され、その後排気される。また、排気流路２１のガス浄化装置１０ａよりも上流側、およびガス浄化装置１０ａとガス浄化装置１０ｂとの間およびガス浄化装置１０ｂよりも下流側には、それぞれ、ＰＭの燃焼処理に係る情報を検知する第１〜３の検知装置２３、２４、２７が備えられている。【０１５１】
ここで、ＰＭの燃焼処理に係る情報には、例えば、ガス浄化装置１０の入口および出口における浄化対象ガスＥＧのガス成分変化、前記ガス浄化装置における圧力損失、ガス浄化装置の入口および出口における浄化対象ガスの温度変化、後述する第１の電界形成手段または第２の電界形成手段における印加電圧と電流との比率（印加電圧／電流）のうちの少なくともいずれか１つが含まれる。【０１５２】
第１の検知装置２２、第２の検知装置２３および第３の検知装置２７は、例えば、排気流路２１を流動する浄化対象ガスＥＧの圧力を計測する圧力計測装置で構成される。この圧力計測装置における計測結果に基づいて、ガス浄化装置１０内における圧力損失値を得ることができる。また、第１の検知装置２２、第２の検知装置２３および第３の検知装置２７は、例えば、ガス浄化装置１０から排出された浄化対象ガスＥＧのガス成分を分析するガス成分分析装置、ガス浄化装置１０から排出された浄化対象ガスＥＧの温度を計測する温度計測装置、後述する第１の電界形成手段または第２の電界形成手段を駆動する放電用電源の出力端電圧または電流を計測する電圧計または電流計などで構成される。なお、第１の検知装置２２、第２の検知装置２３および第３の検知装置２７は、上記した各装置の少なくともいずれか１つで構成されればよい。【０１５３】
また、ガス成分分析装置では、浄化対象ガスＥＧ中の二酸化炭素、炭化水素、酸素などの濃度が計測される。また、上記した電圧計または電流計は、第１の電界形成手段の放電用電源５０、第２の電界形成手段の集塵用電源６０に電気的に接続されている。また、ガス浄化装置１０、第１の検知装置２２、第２の検知装置２３および第３の検知装置２７は、制御部２４と電気的に接続されている。なお、図１２では、各装置と制御部２４との接続線の記載は図の明記のため省略している。【０１５４】
第６の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法では、まず、制御部２４は、上流側のガス浄化装置１０ａにおいて、ＰＭの高い集塵効率が得られるように、ガス浄化装置１０ａの第１の電界形成手段の放電用電源５０および／または第２の電界形成手段の集塵用電源６０における電圧、周波数、波形などを制御する。このＰＭの高い集塵効率が得られる、電圧、周波数、波形などの設定を、以下では捕捉モードという。また、制御部２４は、下流側のガス浄化装置１０ｂにおいては、ＰＭの集塵効率が低く、かつ高い燃焼処理機能が得られるように、ガス浄化装置１０ｂの第１の電界形成手段の放電用電源５０および／または第２の電界形成手段の集塵用電源６０における電圧、周波数、波形などを制御する。この場合には、主に、捕捉したＰＭを分解および酸化する燃焼処理が施される。このＰＭの集塵効率が低く、かつ高い燃焼処理機能が得られる、電圧、周波数、波形などの設定を、以下では燃焼モードという。【０１５５】
まず、上流側のガス浄化装置１０ａに浄化対象ガスＥＧが流入すると、ガス浄化装置１０ａは捕捉モードで運転されているため、主に浄化対象ガスＥＧに含まれるＰＭが捕捉される。制御部２４は、ガス浄化装置１０ａにおけるＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて、例えば圧力損失が増加し、前述した、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも遅いと判定される状態に該当すると判定した場合、ガス浄化装置１０ａの運転状態を捕捉モードから燃焼モードに切り替えるための信号をガス浄化装置１０ａの第１の電界形成手段の放電用電源５０および／または第２の電界形成手段の集塵用電源６０に出力する。この切替と同時に、制御部２４は、下流側のガス浄化装置１０ｂの運転状態を燃焼モードから捕捉モードに切り替えるための信号をガス浄化装置１０ｂの第１の電界形成手段の放電用電源５０および／または第２の電界形成手段の集塵用電源６０に出力する。【０１５６】
これによって、上流側のガス浄化装置１０ａでは、主に、捕捉したＰＭが燃焼され、前述した式（１）を満たす、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速い状態となる。そして、堆積されたＰＭは、徐々に分解および酸化して減少し、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面はＰＭの堆積のない状態に回復する。また、上流側のガス浄化装置１０ａに流入した浄化対象ガスＥＧが含むＰＭの殆どは、そのままガス浄化装置１０ａを通過し、下流側のガス浄化装置１０ｂで捕捉される。【０１５７】
続いて、制御部２４は、下流側のガス浄化装置１０ｂにおけるＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて、例えば圧力損失が増加し、前述した、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも遅いと判定される状態に該当すると判断した場合、ガス浄化装置１０ｂの運転状態を捕捉モードから燃焼モードに切り替えるための信号をガス浄化装置１０ｂの第１の電界形成手段の放電用電源５０および／または第２の電界形成手段の集塵用電源６０に出力する。この切替と同時に、制御部２４は、上流側のガス浄化装置１０ａの運転状態を燃焼モードから捕捉モードに切り替えるための信号をガス浄化装置１０ａの第１の電界形成手段の放電用電源５０および／または第２の電界形成手段の集塵用電源６０に出力する。【０１５８】
これによって、下流側のガス浄化装置１０ｂでは、主に、捕捉したＰＭが燃焼され、前述した式（１）を満たす、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速い状態となる。そして、堆積されたＰＭは、徐々に分解および酸化して減少し、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面はＰＭの堆積のない状態に回復する。また、上流側のガス浄化装置１０ａに浄化対象ガスＥＧが流入すると、ガス浄化装置１０ａは捕捉モードで運転されているため、主に浄化対象ガスＥＧに含まれるＰＭが捕捉される。【０１５９】
以降の運転においても、上記したように、ＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて、ガス浄化装置１０ａおよびガス浄化装置１０ｂでは、捕捉モードと燃焼モードの運転が繰り返し行なわれる。【０１６０】
上記したように、第６の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法では、複数のガス浄化装置を直列に配置することで、例えば、あるガス浄化装置を燃焼モードで、他のガス浄化装置を捕捉モードで運転することができる。これによって、１つのガス浄化装置に、燃焼機能と捕捉機能を兼ね備えて運転するよりも、効率よく燃焼機能および捕捉機能のそれぞれの機能を発揮することができる。また、ＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて、各ガス浄化装置における運転状態を、燃焼モードから捕捉モードへ、または捕捉モードから燃焼モードへ切り替えることができるので、ガス浄化システム全体として安定して連続的に浄化対象ガスＥＧの浄化を行なうことができる。【０１６１】
なお、本発明の第６の実施の形態に係るガス浄化装置１０のガス浄化方法は、上記したガス浄化方法に限られるものではなく、第５の実施の形態と同様に、例えば、各ガス浄化装置１０ａ、１０ｂにおける第１の電界形成手段および第２の電界形成手段よりも上流側に、酸化ラジカルを生成可能な添加ガスを供給する添加ガス供給手段および浄化対象ガスのガス成分を検出するガス成分分析装置をさらに備えてもよい。ガス成分分析装置として、例えば、酸素濃度を検知する酸素濃度検知装置が挙げられる。【０１６２】
ここで、ＰＭの燃焼処理速度は、浄化対象ガスＥＧ中の酸素濃度が増加し、酸化ラジカルの濃度が高くなることで、燃焼処理速度を速めることができるため、特に燃焼モードの状態のガス浄化装置に添加ガスを供給することが好ましい。【０１６３】
このように、添加ガス供給装置および酸素濃度検知装置を設けることで、浄化対象ガスＥＧ中の酸素濃度を所定の範囲に設定することができる。これによって、酸化ラジカルの生成量を増加させ、ＰＭの燃焼反応を促進することができる。また、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に捕捉されたＰＭをさらに効率よく分解および酸化することができ、浄化対象ガスを浄化することができる。また、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に、例えば白金系の酸化触媒や三元触媒などで構成される触媒層を設けている場合には、触媒が例えば酸素分子を吸着して活性酸素を生成するので、酸素濃度を制御することによって触媒における反応速度を制御することも可能となる。【０１６４】
また、上記したガス浄化方法では、例えば、各ガス浄化装置１０ａ、１０ｂにおける第１の電界形成手段および第２の電界形成手段の運転条件を、それぞれ個々に設定して運転することができる。なお、直列に配置されるガス浄化装置は、２つに限られるものではなく、３つ以上配置されてもよい。直列に配置されるガス浄化装置１０ａ、１０ｂは、例えば、積層され複数の単位ガス浄化装置からなるユニットとして構成されてもよい。これらのユニットをさらに直列または並列に構成してもよい。また、それぞれのユニットは同時に制御されてもよいが、個々に独立で制御されることでより効率的な処理が可能となる。【０１６５】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法では、複数のガス浄化装置１０を並列に配置した場合におけるガス浄化方法について説明する。なお、ここでは、２つのガス浄化装置１０を並列に配置した場合を例示して説明する。【０１６６】
図１３は、本発明に係る第７の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法を説明するためのガス浄化システムを模式的に示したブロック図である。なお、第５の実施の形態のガス浄化システムの構成と同一部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。また、図１３では、２つのガス浄化装置１０をそれぞれガス浄化装置１０ａ、ガス浄化装置１０ｂと示す。【０１６７】
図１３に示すように、自動車のエンジン２０から排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧは、排気流路２１を通り、さらに排気流路２１が分岐された分岐排気流路２１ａ、２１ｂのいずれかを通り、ガス浄化装置１０ａまたはガス浄化装置１０ｂに導入され、その後排気される。また、排気流路２１の分岐部には、ガス浄化装置１０ａまたはガス浄化装置１０ｂに、浄化対象ガスＥＧの流れを切り替えて流すための切替弁７０が備えられている。また、分岐排気流路２１ａのガス浄化装置１０ａ、１０ｂよりも上流側および下流側には、それぞれ、ＰＭの燃焼処理に係る情報を検知する第１の検知装置２２および第２の検知装置２３が備えられている。【０１６８】
ここで、ＰＭの燃焼処理に係る情報には、例えば、ガス浄化装置１０の入口および出口における浄化対象ガスＥＧのガス成分変化、前記ガス浄化装置における圧力損失、ガス浄化装置の入口および出口における浄化対象ガスの温度変化、後述する第１の電界形成手段または第２の電界形成手段における印加電圧と電流との比率（印加電圧／電流）のうちの少なくともいずれか１つが含まれる。【０１６９】
また、ガス浄化装置１０、第１の検知装置２２、第２の検知装置２３および切替弁７０は、制御部２４と電気的に接続されている。なお、図１３では、各装置と制御部２４との接続線の記載は図の明記のため省略している。【０１７０】
第７の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法では、まず、制御部２４は、切替弁７０を制御して一方のガス浄化装置１０ａにのみ浄化対象ガスＥＧが流入する状態とする。また、制御部２４は、浄化対象ガスＥＧを流入させる一方のガス浄化装置１０ａにおける運転状態を捕捉モードにするための信号をガス浄化装置１０ａの第１の電界形成手段の放電用電源５０および／または第２の電界形成手段の集塵用電源６０に出力する。一方、制御部２４は、浄化対象ガスＥＧを流入させない他方のガス浄化装置１０ｂにおける運転状態を燃焼モードにするための信号をガス浄化装置１０ｂの第１の電界形成手段の放電用電源５０および／または第２の電界形成手段の集塵用電源６０に出力する。【０１７１】
まず、一方のガス浄化装置１０ａに浄化対象ガスＥＧが流入すると、ガス浄化装置１０ａは捕捉モードで運転されているため、主に浄化対象ガスＥＧに含まれるＰＭが捕捉される。制御部２４は、ガス浄化装置１０ａにおけるＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて、例えば圧力損失が増加し、前述した、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも遅いと判定される状態に該当すると判断した場合、ガス浄化装置１０ａの運転状態を捕捉モードから燃焼モードに切り替えるための信号をガス浄化装置１０ａの第１の電界形成手段の放電用電源５０および／または第２の電界形成手段の集塵用電源６０に出力する。この切替と同時に、制御部２４は、切替弁７０を制御して他方のガス浄化装置１０ｂにのみ浄化対象ガスＥＧが流入する状態とし、さらに他方のガス浄化装置１０ｂの運転状態を燃焼モードから捕捉モードに切り替えるための信号をガス浄化装置１０ｂの第１の電界形成手段の放電用電源５０および／または第２の電界形成手段の集塵用電源６０に出力する。【０１７２】
これによって、一方のガス浄化装置１０ａでは、捕捉したＰＭが燃焼され、前述した式（１）を満たす、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速い状態となる。なお、一方のガス浄化装置１０ａには浄化対象ガスＥＧが供給されていないので、実際には、式（１）において、ガス浄化装置１０ａに流入するＰＭの量Ｑｉは「０」となる。そして、堆積されたＰＭは、徐々に分解および酸化して減少し、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面はＰＭの堆積のない状態に回復する。また、他方のガス浄化装置１０ｂに流入した浄化対象ガスＥＧが含むＰＭは、捕捉モードで運転されているこの他方のガス浄化装置１０ｂで捕捉される。【０１７３】
続いて、制御部２４は、他方のガス浄化装置１０ｂにおけるＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて、例えば圧力損失が増加し、前述した、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも遅いと判定される状態に該当すると判断した場合、ガス浄化装置１０ｂの運転状態を捕捉モードから燃焼モードに切り替えるための信号をガス浄化装置１０ｂの第１の電界形成手段の放電用電源５０および／または第２の電界形成手段の集塵用電源６０に出力する。この切替と同時に、制御部２４は、切替弁７０を制御して一方のガス浄化装置１０ａにのみ浄化対象ガスＥＧが流入する状態とし、一方のガス浄化装置１０ａの運転状態を燃焼モードから捕捉モードに切り替えるための信号をガス浄化装置１０ａの第１の電界形成手段の放電用電源５０および／または第２の電界形成手段の集塵用電源６０に出力する。【０１７４】
これによって、他方のガス浄化装置１０ｂでは、主に、捕捉したＰＭが燃焼され、前述した式（１）を満たす、ＰＭの燃焼処理速度がＰＭの捕捉速度よりも速い状態となる。なお、他方のガス浄化装置１０ｂには浄化対象ガスＥＧが供給されていないので、実際には、式（１）において、ガス浄化装置１０ｂに流入するＰＭの量Ｑｉは「０」となる。そして、堆積されたＰＭは、徐々に分解および酸化して減少し、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面はＰＭの堆積のない状態に回復する。また、一方のガス浄化装置１０ａに流入した浄化対象ガスＥＧが含むＰＭは、捕捉モードで運転されているこの一方のガス浄化装置１０ａで捕捉される。【０１７５】
以降の運転においても、上記したように、ＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて、ガス浄化装置１０ａおよびガス浄化装置１０ｂでは、捕捉モードと燃焼モードの運転が繰り返し行なわれる。【０１７６】
上記したように、第７の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法では、複数のガス浄化装置を並列に配置することで、例えば、あるガス浄化装置を燃焼モードで、他のガス浄化装置を捕捉モードで運転することができる。これによって、１つのガス浄化装置に、燃焼機能と捕捉機能を兼ね備えて運転するよりも、効率よく燃焼機能および捕捉機能のそれぞれの機能を発揮することができる。また、ＰＭの燃焼処理に係る情報に基づいて、各ガス浄化装置における運転状態を、燃焼モードから捕捉モードへ、または捕捉モードから燃焼モードへ切り替えることができるので、ガス浄化システム全体として安定して連続的に浄化対象ガスＥＧの浄化を行なうことができる。【０１７７】
なお、本発明の第７の実施の形態に係るガス浄化装置１０のガス浄化方法は、上記したガス浄化方法に限られるものではなく、第５の実施の形態と同様に、例えば、各ガス浄化装置１０ａ、１０ｂにおける第１の電界形成手段および第２の電界形成手段よりも上流側に、酸化ラジカルを生成可能な添加ガスを供給する添加ガス供給手段および浄化対象ガスのガス成分を検出するガス成分分析装置をさらに備えてもよい。ガス成分分析装置として、例えば、酸素濃度を検知する酸素濃度検知装置が挙げられる。【０１７８】
ここで、ＰＭの燃焼処理速度は、浄化対象ガスＥＧ中の酸素濃度が増加し、酸化ラジカルの濃度が高くなることで、燃焼処理速度を速めることができるため、特に燃焼モードの状態のガス浄化装置に添加ガスを供給することが好ましい。【０１７９】
このように、添加ガス供給装置および酸素濃度検知装置を設けることで、浄化対象ガスＥＧ中の酸素濃度を所定の範囲に設定することができる。これによって、酸化ラジカルの生成量を増加させ、ＰＭの燃焼反応を促進することができる。また、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に捕捉されたＰＭをさらに効率よく分解および酸化することができ、浄化対象ガスを浄化することができる。また、放電電極３２の表面や放電電極３２近傍の誘電体３１の表面、または集塵用対向電極３４の表面や集塵用対向電極３４近傍の誘電体３１の表面に、例えば白金系の酸化触媒や三元触媒などで構成される触媒層を設けている場合には、触媒が例えば酸素分子を吸着して活性酸素を生成するので、酸素濃度を制御することによって触媒における反応速度を制御することも可能となる。【０１８０】
また、上記したガス浄化方法では、例えば、各ガス浄化装置１０ａ、１０ｂにおける第１の電界形成手段および第２の電界形成手段の運転条件を、それぞれ個々に設定して運転することができる。なお、並列に配置されるガス浄化装置は、２つに限られるものではなく、３つ以上配置されてもよい。また、並列に配置されたそれぞれのガス浄化装置１０ａ、１０ｂに同時に分岐ガスを通流する場合には切替弁７０を備えなくてもよい。並列に配置されるガス浄化装置１０ａ、１０ｂは、例えば、積層され複数の単位ガス浄化装置からなるユニットとして構成されてもよい。これらのユニットをさらに直列または並列に構成してもよい。また、それぞれのユニットは同時に制御されてもよいが、個々に独立で制御されることでより効率的な処理が可能となる。【０１８１】
（第８の実施の形態）【０１８２】
図１４は、本発明に係る第８の実施の形態のガス浄化装置１０の断面を模式的に示す図である。なお、上記した実施の形態のガス浄化装置１０の構成と同一部分には、同一の符号を付している。【０１８３】
図１４に示されたガス浄化装置１０は、前述した実施の形態におけるガス浄化装置１０において、集塵用対向電極３４を設ける代わりに、複数組、例えば２組の対向する放電電極３２ａ、３２ｂおよび放電用対向電極３３ａ、３３ｂを設けたものである。図１４に示したガス浄化装置１０は、図１０に示した第５の実施の形態のガス浄化装置１０において、集塵用対向電極３４を設ける代わりに、２組の対向する放電電極３２ａ、３２ｂおよび放電用対向電極３３ａ、３３ｂを設けた一例を示したものである。なお、ここでは、この図１４に示されたガス浄化装置１０を一例として説明するが、他の実施の形態のガス浄化装置１０において、集塵用対向電極３４を設ける代わりに、複数組、例えば２組の対向する放電電極３２ａ、３２ｂおよび放電用対向電極３３ａ、３３ｂを設けてもよく、この一例のガス浄化装置１０の作用効果と同様の作用効果が得られる。【０１８４】
ガス浄化装置１０では、例えば平板あるいは筒状構造の誘電体３１によりガス流路３６が形成される。誘電体３１のガス流路３６側には、複数組、例えば２組の放電電極３２ａ、３２ｂ（第１の放電電極３２ａおよび第２の放電電極３２ｂ）が設けられる一方、誘電体３１のガス流路３６と逆側には、２組の放電用対向電極３３ａ、３３ｂ（第１の放電用対向電極３３ａおよび第２の放電用対向電極３３ｂ）が設けられる。第１の放電電極３２ａおよび第２の放電電極３２ｂは、互いにガス流路３６を挟んでそれぞれ誘電体３１に接触して設けられる。さらに、第１の放電電極３２ａと誘電体３１を挟んで対向する位置に第１の放電用対向電極３３ａが配置され、第２の放電電極３２ｂと誘電体３１を挟んで対向する位置に第２の放電用対向電極３３ｂが配置される。【０１８５】
また、第１の放電電極３２ａおよび第１の放電用対向電極３３ａは、第１の放電用電源５０ａと放電用電気系統５１ａを介して接続され、第１の放電用電源５０ａにより第１の放電電極３２ａと第１の放電用対向電極３３ａとの間にパルス状、交流状あるいは両極性パルス状の電圧を印加することにより放電用の電界を形成させて放電を起こし、放電プラズマＰ１を生成できるように構成される。【０１８６】
同様に、第２の放電電極３２ｂおよび第２の放電用対向電極３３ｂは、第２の放電用電源５０ｂと放電用電気系統５１ｂを介して接続され、第２の放電用電源５０ｂにより第２の放電電極３２ｂと第２の放電用対向電極３３ｂとの間にパルス状、交流状あるいは両極性パルス状の電圧を印加することにより放電用の電界を形成させて放電を起こし、放電プラズマＰ２を生成できるように構成される。上記した、放電用電気系統５１ａ、５１ｂを介して互いに接続された放電用電源５０ａ、５０ｂ、放電電極３２ａ、３２ｂおよび放電用対向電極３３ａ、３３ｂにより第１の電界形成手段が形成される。【０１８７】
このとき、第１の放電電極３２ａと第１の放電用対向電極３３ａとの間には誘電体３１が存在し、かつ第１の放電電極３２ａと誘電体３１は密着しているため、引き起こされる放電は安定したコロナ放電であり、第１の放電電極３２ａ近傍において誘電体３１に沿う沿面放電となる。第２の放電電極３２ｂにおいて引き起こされる放電も同様である。【０１８８】
さらに、第１の放電電極３２ａおよび第２の放電電極３２ｂは、それぞれ集塵用電気系統６１を介して集塵用電源６０と接続され、集塵用電源６０により第１の放電電極３２ａと第２の放電電極３２ｂとの間に直流状、単極性のパルス状、整流波形状の電圧を印加することにより時間的に向きが一定の集塵用の電界を形成させることができるように構成される。上記した、集塵用電気系統６１を介して互いに接続された集塵用電源６０、放電電極３２ａ、３２ｂにより第２の電界形成手段が形成される。【０１８９】
このため、集塵用の電界の作用により第１の放電電極３２ａ近傍および第２の放電電極３２ｂ近傍において生成された各放電プラズマＰ１のうち、マイナスの電荷あるいはプラスの電荷を有する放電プラズマＰ１がガス流路３６側に引き出される。なお、このとき、集塵用の電界であり、かつ放電プラズマＰ１の引き出し用にも利用される電界の向きは一定であるため、ガス流路３６側に引き出された各放電プラズマＰ１の極性は互いに逆となる。【０１９０】
そして、放電プラズマＰ１により荷電されたＰＭは、第１の放電電極３２ａと第２の放電電極３２ｂとの間に形成された集塵用の電界の電気的集塵効果により極性に応じた向きで電気的な力を受けて誘電体３１、第１の放電電極３２ａおよび第２の放電電極３２ｂに捕捉され、さらに捕捉されたＰＭは、第１の放電電極３２ａおよび第２の放電電極３２ｂの近傍に沿面放電により生成された放電プラズマＰ１により燃焼処理される。【０１９１】
つまり、ガス浄化装置１０は、２組の放電電極３２ａ、３２ｂを対向配置させて集塵用の電界を形成させることにより、図１０に示すガス浄化装置１０における第２の電界形成手段の構成要素である集塵用対向電極３４としての機能を放電電極３２ａ、３２ｂが互いに兼ねた構成である。【０１９２】
このため、ガス浄化装置１０によれば、図１０に示すガス浄化装置１０における効果の他、誘電体３１のガス流路３６側の表面近傍において、より広い範囲で放電プラズマＰ１を生成させることができる。例えば図１４に示すように放電電極が２つの場合には、２箇所で放電プラズマＰ１、Ｐ２を生成させることが可能となるため、誘電体３１の各所に捕捉されたＰＭをより効率的に燃焼処理することができる。【０１９３】
特に、例えば図１０に示すガス浄化装置１０のように、放電プラズマＰの電荷が単極性であり、かつ１箇所から生成されるような場合には、放電プラズマＰの極性と同じ極性に荷電されたＰＭは、放電プラズマＰが生成されない側に引き寄せられて捕捉されることとなる。この場合、捕捉されたＰＭを十分に燃焼できない恐れがある。実際に、発明者らは、流入したＰＭの大部分が、放電プラズマＰと対向する側の面に付着する場合があることを実験的に確認している。【０１９４】
一方、ガス浄化装置１０によれば、ＰＭがいずれの向きに電気的に力を受けて誘電体３１で捕捉されても、放電プラズマＰ１、Ｐ２により燃焼処理することができる。【０１９５】
さらに、ガス浄化装置１０において、放電用の電界形成のための電圧印加、すなわち第１の放電電極３２ａと第１の放電用対向電極３３ａとの間における電圧印加並びに第２の放電電極３２ｂと第２の放電用対向電極３３ｂとの間における電圧印加を交互に切り換えて断続的に行なうと、より効率的にＰＭを除去することができる。【０１９６】
すなわち、仮に第１の放電電極３２ａと第１の放電用対向電極３３ａとの間における電圧印加並びに第２の放電電極３２ｂと第２の放電用対向電極３３ｂとの間における電圧印加を同時に行なうと、第１の放電電極３２ａおよび第２の放電電極３２ｂからそれぞれ同時に放電プラズマＰ１、Ｐ２が生成される。しかし、各放電プラズマＰ１、Ｐ２の極性は互いに異なり、ガス流路３６の中心部分では、双方の極性を有する放電プラズマＰ１、Ｐ２が混在することとなる。また、第１の放電電極３２ａおよび第２の放電電極３２ｂ近傍において、集塵用の電界による影響の小さい部位においても双方の極性を有する放電プラズマＰ１、Ｐ２が混在する。【０１９７】
このため、放電用に大きな電圧が印加され、集塵用の電界による電気的集塵効果に影響を与える程、放電プラズマＰ１、Ｐ２の量が多いような場合には、双方の極性を有する放電プラズマＰ１、Ｐ２が混在する領域において、荷電されたＰＭの移動が阻害される恐れがある。特に第１の放電電極３２ａおよび第２の放電電極３２ｂの近傍には、双方の極性を有する放電プラズマＰ１、Ｐ２がより大量に生成され、誘電体３１付近に引き寄せられたＰＭの移動が阻害される可能性が高い。そこで、放電を放電電極３２ａ、３２ｂごとに切り換えて行なえば、放電用により大きな電圧を印加したとしてもこのようなＰＭの集塵阻害を回避することができる。【０１９８】
なお、第１の放電用電源５０ａおよび第２の放電用電源５０ｂを共通化し、単一の放電用電源を用いて第１の放電電極３２ａと第１の放電用対向電極３３ａとの間における電圧印加並びに第２の放電電極３２ｂと第２の放電用対向電極３３ｂとの間における電圧印加を行なうようにしてもよい。また、第１の放電用電源５０ａおよび第２の放電用電源５０ｂのそれぞれの出力電圧は、同一であっても異なるものであってもよい。【０１９９】
次に、上記した第８の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法について説明する。このガス浄化方法を説明するためのガス浄化システムは、図９に示したガス浄化システムと同じ構成であるので、図９を参照して説明する。また、第５の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法を説明するためのガス浄化システムの構成と同一部分には、同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。【０２００】
なお、ここでは、第８の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法について説明するが、他の実施の形態のガス浄化装置１０においても、同様のガス浄化システムを構成することで、第８の実施の形態のガス浄化装置１０におけるガス浄化方法と同様の作用効果が得られる。【０２０１】
図９に示すように、第８の実施の形態のガス浄化装置１０は、例えば、自動車のエンジン２０から排出される排ガス等の浄化対象ガスＥＧが通る排気流路２１に設けられる。また、排気流路２１のガス浄化装置１０よりも上流側には、粒子状物質（ＰＭ；Ｐarticulate  Matter）の燃焼処理に係る情報を検知する第１の検知装置２２が備えられている。また、排気流路２１のガス浄化装置１０よりも下流側には、ＰＭの燃焼処理に係る情報を検知する第２の検知装置２３が備えられている。なお、ＰＭの燃焼処理に係る情報を検知する装置は、上記した第１の検知装置２２、第２の検知装置２３の少なくともいずれか一方を備えていればよい。また、ガス浄化装置１０、第１の検知装置２２、第２の検知装置２３は、制御部２４と電気的に接続されている。なお、図９では、各装置と制御部２４との接続線の記載は図の明記のため省略している。【０２０２】
このガス浄化システムにおいて、放電用電気系統５１ａを介して互いに接続された放電用電源５０ａ、放電電極３２ａおよび放電用対向電極３３ａからなる第１の電界形成手段と、放電用電気系統５１ｂを介して互いに接続された放電用電源５０ｂ、放電電極３２ｂおよび放電用対向電極３３ｂからなる第１の電界形成手段とを切り替えて運転することができる。ここで、切り替えとは、放電用電源５０ａと放電用電源５０ｂとの運転と停止を交互に切替えることで行っても、放電用電源５０ａおよび放電用電源５０ｂは作動させたままで、その印加電圧、印加周波数を切り替えることで行ってもよい。すなわち、極性の異なる放電プラズマＰ１と放電プラズマＰ２の電荷量との間に差が生ずる状態とすればよい。【０２０３】
ここで、切り替えのタイミングを、ガス浄化装置１０に流入するＰＭの量Ｑｉ（ｇ／ｈ）、ガス浄化装置１０におけるＰＭの捕捉効率η、燃焼処理速度Ｑｂ（ｇ／ｈ）を用いて決めることができる。なお、上記した２つの第１の電界形成手段の切り替えや制御、および第２の電界形成手段の制御などは、制御部２４によって行われる。【０２０４】
例えば、放電用電源５０ａを運転し、放電用電源５０ｂを停止している時間ｔ１の間、放電電極３２ｂの表面に付着したＰＭは、燃焼することなく堆積する。このＰＭの堆積量が多くなり過ぎると、切り替え後に放電用電源５０ｂを運転にした際に、放電電極３２ｂがＰＭで被覆されているため、有効に電界を印加できず、放電を開始することができなくなる可能性がある。ＰＭの堆積量は、「η×Ｑｉ×ｔ１」の値に比例するため、この値が一定値以下になるようにｔ１を決めて、運転と停止の切り替えを行うことで、放電開始時における放電が不能となることを回避できる。これによって、安定した制御が可能となる。【０２０５】
続いて、放電用電源の運転状態を切り替え、放電用電源５０ｂを運転し、放電用電源５０ａを停止している時間ｔ２の間に、堆積したＰＭを燃焼させる必要があることから、「Ｑｂ×ｔ２」の値が「η×Ｑｉ×ｔ１」の値よりも大きくなるようにｔ２が設定される。【０２０６】
ここで、実際にＱｉやＱｂを直接的に測定することは不可能であるので、以下に示す情報に関連付けられた、ＱｉやＱｂの情報をデータベースとして備え、以下の情報を測定することでデータベースからＱｉやＱｂを得ることができる。なお、データベースは、ハードディスク等の記憶手段に格納される。また、以下に示す情報は、前述したＰＭの燃焼処理に係る情報と同じである。すなわち、この情報には、例えば、ガス浄化装置１０の入口、内部または出口における浄化対象ガスＥＧのガス成分（ＣＯ、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ２、Ｏ２等）やその変化、ガス浄化装置１０の入口、内部、出口における浄化対象ガスＥＧの圧力、前記ガス浄化装置１０における圧力損失、ガス浄化装置１０の入口、内部または出口における浄化対象ガスＥＧの温度またはその変化、後述する第１の電界形成手段または第２の電界形成手段における印加電圧、電流、印加電圧と電流との比率（印加電圧／電流）などのガス浄化装置１０の状態に係る情報、エンジン回転数、トルク、空燃比、吸入空気の圧力または流量、燃料の噴射量または消費量、噴射のタイミング、燃料の圧力、エンジン内圧力、吸気バルブ、排気バルブまたはＥＧＲバルブの開度、エンジンの温度、冷却水の温度などのエンジンの状態に係る情報のうちの少なくともいずれか１つが含まれる。これらの上記した情報に基づいて制御部２４がデータベースを参照して判定を行うことにより第１の電界形成手段または第２の電界形成手段の作動状態を制御する。なお、ガス浄化装置１０の状態に係る情報を用いる場合は、主にエンジンから排出される排ガスによって引き起こされたガス浄化装置１０の状態の変化をとらえた受動的な制御、エンジンの状態に係る情報を用いる場合は、主にエンジンから排出される排ガスによって引き起こされるガス浄化装置の状態の変化を予測する能動的な制御を行う。また、これらの制御を組み合わせてもよい。【０２０７】
また、放電電極３２ａ、３２ｂの表面における耐熱性や耐食性を向上させる目的で、電極表面を誘電体で被覆する場合は、別の観点からの切り替え制御が有効である。【０２０８】
放電電極３２ａ、３２ｂを誘電体で被覆した場合において、放電用電源５０ａを運転し、放電用電源５０ｂを停止にしているとき、放電プラズマＰ１から引き出された電荷やＰＭに付着した電荷が、第２の電界形成手段の作る電界によって放電電極３２ｂ上に到達すると、誘電体表面に電荷が蓄積される。この蓄積電荷によって作られる電界によって、第２の電界形成手段が作る電界が打ち消され、時間とともに第２の電界形成手段の作る電界の効果を発揮できなくなる。この状態で放電用電源５０ｂを運転し、放電用電源５０ａを停止すると、放電電極３２ｂ付近で生じる放電プラズマＰ２によって、蓄積していた電荷が減衰して、再度第２の電界形成手段の作る電界の効果を発揮することができるようになる。【０２０９】
その一方で、今度は放電電極３２ａ側に電荷の蓄積が開始され、時間とともに第２の電界形成手段の作る電界の効果を発揮できなくなる。そこで、第２の電界形成手段の作る電界の効果を損なわない時間間隔で、放電用電源５０ａおよび放電用電源５０ｂの運転と停止を切り替えることにより、第２の電界形成手段の作る電界の効果を十分に発揮させ、連続的に良好な処理状態を維持することができる。電荷の蓄積速度は、第２の電界形成手段に流れ込む電流を測定することにより可能であり、この情報を制御部２４に入力することにより制御部２４は、電源の切り替えのタイミングを制御することができる。実際には第２の電界形成手段に流れ込む電流を直接測定しなくても、前述したＰＭの燃焼処理に係る情報のうちのいずれかを用いて、第２の電界形成手段に流れ込む電流を特定し、電源の切り替えのタイミングを制御することができる。【０２１０】
上記したように、本発明に係る第８の実施の形態のガス浄化装置１０によれば、複数組、例えば２組の対向する放電電極３２ａ、３２ｂおよび放電用対向電極３３ａ、３３ｂを設けることで、放電用電源５０ａおよび放電用電源５０ｂの運転と停止を切り替えることができる。これによって、より効率的にＰＭを捕捉して除去することができる。【０２１１】
以上、本発明を一実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。また、本発明に係るガス浄化装置、ガス浄化システムおよびガス浄化方法は、自動車の排気路に適用する以外にも、ＰＭを含む排気ガスを排出する原動機全般に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２１２】
本発明の態様に係るガス浄化装置、ガス浄化システムおよびガス浄化方法によれば、排ガス中に含まれるＰＭを効率よく捕捉し、捕捉したＰＭを加熱することなく効率よく除去して、浄化対象ガスを浄化することができる。本発明の態様に係るガス浄化装置、ガス浄化システムおよびガス浄化方法は、自動車の排気路に適用する以外にも、ＰＭを含む排気ガスを排出する原動機全般に有効に利用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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