(57)【要約】  プラズマ反応による流体の浄化がばらつくことを緩和し、また、熱応力を緩和して破損の可能性を低減し、良好に浄化することができるプラズマ発生体及びこれを備えた反応装置を提供するため、互いに対向する一対の電極２と、一対の電極２を保持する絶縁体１とを備え、一対の電極２及び絶縁体１により形成されたセル５内を流体が流れ、一対の電極２間の距離が、セル５の両端部と中央部とで異なる構成とする。
2008078508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の電極と、該一対の電極を保持する絶縁体とを備え、
前記一対の電極及び前記絶縁体により形成されたセル内を流体が流れ、
前記一対の電極間の距離が、前記セルの両端部と中央部とで異なるプラズマ発生体。
【請求項２】
前記一対の電極間の距離を、前記セルの中央部よりも両端部で小さく成した請求項１に記載のプラズマ発生体。
【請求項３】
前記一対の電極間の距離を、前記セルの中央から両端に向かうにつれて、漸次小さく成した請求項２に記載のプラズマ発生体。
【請求項４】
前記一対の電極間の距離を、前記セルの両端部よりも中央部で小さく成した請求項１に記載のプラズマ発生体。
【請求項５】
前記一対の電極間の距離を、前記セルの両端から中央に向かうにつれて、漸次小さく成した請求項４に記載のプラズマ発生体。
【請求項６】
前記セルが、複数積層されている請求項1乃至請求項５のいずれかに記載のプラズマ発生体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ発生体の前記セル内に流体を流入させる供給部と、
前記流体を前記セル内から排出させる排出部と、
前記一対の電極に電圧を印加する外部電源と
を備えた反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンなどの排気ガスに含まれるカーボンを主とする粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｔｅｒ：以下ＰＭという）や窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）の酸化性成分及び炭化水素（ＨＣ）等の流体を効率良く浄化できるプラズマ発生体及び反応装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から自動車や船舶等の内燃機関として、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられている。これらエンジンからの排ガス中には、カーボン、ＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ）、高分子有機化合物、硫酸ミスト等のＰＭ、ＮＯｘやＳＯｘの酸化性成分、ＨＣ等の流体が含まれている。近年、環境や人体への影響から排ガス中に含まれるＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の排出を抑制しようとする動きが高まってきている。このようなＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の排出を抑制する方法として、プラズマ反応を利用してＰＭや酸化性成分を浄化するという技術が提案されている。【０００３】
このようなプラズマ反応により流体を浄化するためのプラズマ発生体は、一対の電極と、一対の電極をそれぞれ支持する絶縁部と、一対の電極間を一定の距離だけ離間して支持するための一対の側部とからなる。プラズマ反応による浄化は、対向する一対の電極間に高電圧を印加させてプラズマ場を発生させて行われる。そして、このプラズマ場内にＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の流体を通過させることにより、ＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の流体を反応、分解させるものである。【０００４】
例えば、特開２００４−９２５８９号公報、特開２００５−９３１０７号公報、ＷＯ２００５−０００４５０号パンフレットなどに、従来例に係るプラズマ発生体や排ガス処理装置に関する記載がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、流体の速度や流体中に含まれるＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の浄化対象物の濃度分布は、流体が流れる全領域に対して均一ではない。即ち、濃度分布は、流体の種類、雰囲気、温度、流体の生成条件等の周囲の状況によって変化し、流体が流れる領域によって大きく異なることがある。このため、これらの諸条件によって、セル内を流れる流体の速度や流体中に含まれる浄化対象物の濃度が流体の通過する部位によって大きく異なることがある。例えば、流体中に含まれるある浄化対象物の比重が流体中のその他の成分に対して異なるような場合には、浄化対象物の沈降、浮上により濃度配向がおこる。また、浄化対象物と配管の内壁とが対極に帯電（例えば、浄化対象物が負に帯電しており、プラズマ発生体に連結される断面が円形の配管の内壁が正に帯電）しているような場合には、流体中の浄化対象物は、配管の内壁に引き寄せられた状態でプラズマ発生体内に流入する。このため、プラズマ発生体のセルの両端部でセルの中央部よりも浄化対象物の濃度が高くなる。また、逆に浄化対象物と配管の内壁が同極に帯電（例えば、浄化対象物および配管の内壁が共に負に帯電）している場合は、プラズマ発生体のセルの中央部でセルの内壁に近い両端部よりも浄化対象物の濃度が高くなる。従来のプラズマ発生体において、平行に対向配置された一対の電極は、その間隔がセル内で一定であるため、セルの両端部と中央部とにおけるプラズマ場の強度は同じとなるが、上述のようにセル内を流れる浄化対象物の濃度がセルの両端部と中央部とで異なる場合においては、セルの両端部を流れる流体と中央部を流れる流体とのプラズマ反応によって浄化される量にばらつきが起こり、流体の浄化が良好に行われない可能性がある。【０００６】
本発明は、このような点に鑑み案出されたもので、その目的は、セル内を流れる浄化対象物の濃度が両端部と中央部とでばらついた際に、プラズマ反応による流体の浄化能力がばらつくことを緩和することで、また、稼動時の熱に起因する熱応力によってプラズマ発生体が破損する可能性を低減することで、セル（反応流路）内を通過するＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の流体を良好に浄化することができるプラズマ発生体を提供することにある。
また、上記のプラズマ発生体を備えた反応装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプラズマ発生体は、互いに対向する一対の電極と、該一対の電極を保持する絶縁体とを備え、前記一対の電極及び前記絶縁体により形成されたセル内を流体が流れ、前記一対の電極間の距離が、前記セルの両端部と中央部とで異なるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のプラズマ発生体は、互いに対向する一対の電極と、一対の電極を保持する絶縁体とを備え、一対の電極及び絶縁体により形成されたセル内を流体が流れ、一対の電極間の距離が、セルの両端部と中央部とで異なる。このことから、セル内に発生するプラズマ場の強度をセルの両端部と中央部とで異ならせることができる。従って、セル内を流れる流体中の浄化対象物の濃度がセルの両端部と中央部とで異なる場合において、プラズマ反応による流体の浄化効率を異ならせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａは本発明の第１実施形態に係るプラズマ発生体の一例を示す平面図であり、図１Ｂは図１ＡのＡ方向から見た側面図である。
【図２】図２Ａは図１Ａのプラズマ発生体のＢ−Ｂ’線における断面図、図２Ｂは図１ＢのＣ−Ｃ’線における断面図、図２Ｃは図１ＢのＤ−Ｄ’線における断面図である。
【図３】図３は本発明の第１実施形態に係るプラズマ発生体の一例を示す斜視図である。
【図４】図４Ａは本発明の第２実施形態に係るプラズマ発生体の実施の一例を示す平面図であり、図４Ｂは図４ＡのＥ方向から見た側面図である。
【図５】図５Ａは図４Ａのプラズマ発生体のＦ−Ｆ’線における断面図、図５Ｂは図４ＢのＧ−Ｇ’線における断面図、図５Ｃは図４ＢのＨ−Ｈ’線における断面図である。
【図６】図６は本発明の第２実施形態に係るプラズマ発生体の一例を示す斜視図である。
【図７】図７は本発明の第３実施形態に係るプラズマ発生体の一例を示す断面図である。
【図８】図８は本発明の第３実施形態に係るプラズマ発生体の他の例を示す断面図である。
【図９】図９は本発明の第４実施形態に係る反応装置の模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００１０】
１・・・絶縁体
２・・・電極
３・・・絶縁部
４・・・壁部
５・・・セル
６・・・外部端子
７・・・貫通導体
８・・・供給部
９・・・排出部
１０・・・外部電源
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１実施形態）
本実施形態のプラズマ発生体は、互いに対向する一対の電極２と、一対の電極２を保持する絶縁体１とを備え、一対の電極２及び絶縁体１により形成されたセル５内を流体が流れ、一対の電極２間の距離が、セル５の両端部と中央部とで異なる。【００１２】
尚、本実施形態においては、流体の流れる方向に直交し、且つ一対の電極２が対向する上下方向とも直交する方向におけるセル５の両端からそれぞれ、該方向におけるセル５の全長の１／３までの領域を両端部とし、残りの１／３の領域を中央部とする。また、一対の電極２間の距離とは、電極２同士が対向する上下方向における距離をいう。そして、両端部と中央部とで距離が異なるとは、流体の流れる方向に直交し、且つ一対の電極２が対向する上下方向とも直交する方向に沿って、電極２間の距離を測定したときに、両端部と中央部とで異なることをいう。【００１３】
絶縁体１は、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体または炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成る。絶縁体１が、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）またはマグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となす。次に、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用し、シート状に成形することによってセラミックグリーンシートを得る。そして、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、高温（約１５００〜１８００℃）で焼成することによって製作される。【００１４】
なお、このような絶縁体１は、例えば、後述する一対の電極２のそれぞれを支持する絶縁部３と、絶縁部３を支持する壁部４とから構成される。なお、一対の絶縁部３用のセラミックグリーンシートと、壁部４用のセラミックグリーンシートとを積層して絶縁体１用のセラミック生成形体を形成し、これを高温で焼成することにより焼結一体化した絶縁体１を形成することができる。【００１５】
一対の電極２は、それぞれ、絶縁部３に保持されており、後述するセル５内にプラズマ場を発生するための電極として機能する。すなわち、一対の電極２は、絶縁部３の表面または内部に互いに対向するようにそれぞれ被着形成されている。なお、一対の電極２は、その端部が絶縁体１の外表面まで導出されている。そして、後述する外部端子６に電気的に接続される。この一対の電極２は、タングステン、モリブデン、銅または銀等の金属粉末メタライズからなる。そして、まず、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いて、絶縁部３用のセラミックグリーンシートの所定の位置に一対の電極２用のメタライズペーストが印刷塗布される。次に、絶縁部３用のセラミックグリーンシートと同時焼成することによって絶縁体１の所定のパターンに形成することができる。メタライズペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダー及び有機溶剤、必要に応じて分散剤等を加えてボールミル、三本ロールミルまたはプラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することで製作される。セラミックグリーンシートの焼結挙動に合わせたり、焼結後の絶縁基板との接合強度を高めたりするためにガラスやセラミックスの粉末を添加しても良い。【００１６】
また、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、一対の電極２は、絶縁部３の内部に配設していると、一対の電極２がセル５内を通過する流体に直接接触しにくくなる。これにより、流体により電極２が腐食し、プラズマ場の強度が低下する可能性を抑制することができるので好ましい。なお、絶縁部３の表面に形成する際には、電極２の露出する表面には、ニッケルまたは金等の耐蝕性に優れる金属を被着しておくことが好ましい。また、プラズマ発生体を高温下の環境にて使用する場合は、熱により金属同士の拡散が行われやすくなるので、ニッケルまたは金等の耐蝕性に優れる金属を単層で被着しておいても構わない。例えば、ニッケルめっき層と金めっき層とを順次被着している場合、高温下の熱によりニッケルと金とが容易に拡散し、電極２が劣化することがある。この場合、プラズマ場の強度が低下する可能性やプラズマ場の強度がばらつく可能性がある。このため、プラズマ発生体を高温下の環境にて使用する場合は、電極２の露出する表面に金めっき層のみを０．１〜１０μｍ程度被着させておいても構わない。【００１７】
また、一対の電極２の間隔は、必要とするプラズマ場の強度や一対の電極２に印加する電圧等によって適宜決定される。例えば、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭや酸化成分等の流体を反応、分解して、浄化するプラズマ発生体における一対の電極２の間隔は、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度が好ましい。【００１８】
そして、絶縁体１と一対の電極２とにより、セル５が形成される。このセル５は、流体が通過する領域であるとともに、プラズマ場を発生させる領域となる。なお、このようなプラズマ発生体は、セラミックスおよびメタライズからなり、焼結により一体化されているので、長期間や高温、高振動下での使用において信頼性に優れたものとすることができる。【００１９】
絶縁体１の外表面には、外部端子６が被着形成されている。外部端子６は、外部電源から一対の電極２に電圧を印加するための導電路として機能する。そして外部端子６は、絶縁体１の外表面に導出された一対の電極２のそれぞれに電気的に接続されている。外部端子６は、タングステンあるいはモリブデン、銅、銀等の金属粉末メタライズからなる。そして、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いて、絶縁体１用のセラミック生成形体の所定の位置に外部端子６用のメタライズペーストが塗布される。その後、絶縁体１用のセラミック生成形体と同時焼成することによってプラズマ発生体の所定の位置に形成することができる。外部端子６用のメタライズペーストは、一対の電極２用のメタライズペーストと同様にして作製されるが、有機バインダーや有機溶剤の量により印刷に適した粘度に調製される。【００２０】
外部端子６の露出する表面には、ニッケルまたは金等の耐蝕性に優れる金属を被着しておくことが好ましい。なお、外部端子６が酸化腐食するのを防止するとともに、外部端子６と外部電源の電源端子との接合を強固なものとするために、厚みが１〜１０μｍ程度のニッケルめっき層と厚みが０．１〜３μｍ程度の金めっき層とが順次被着されていることが好ましい。また、外部端子６においても、上述と同様に、高温下にて使用する場合には、ニッケルまたは金等の耐蝕性に優れる金属を単層で被着しておいても構わない。【００２１】
そして、外部電源の電源端子を圧接や接合等の手段により外部端子６に電気的に接続し、外部端子６を通して一対の電極２に電圧を印加する。これによって、一対の電極２の対向面（平面視で一対の電極２とが重畳する領域）の間にプラズマ場を発生させることができる。その結果、プラズマ発生体の一方側面から他方側面にかけて形成されたセル５内を通過する流体は、一対の電極２の間のプラズマ場を通過することとなる。そして流体中の各種成分が、反応、分解して、浄化される。例えば、ＮＯｘ（窒素酸化物）は、例えば下記の反応式（１）および（２）により分解して、Ｎ２およびＯ２が生成されて浄化される。【００２２】
２ＮＯ２  →  ２ＮＯ＋Ｏ２  ・・・・・・・・・・（１）
２ＮＯ＋Ｏ２  →  Ｎ２＋２Ｏ２・・・・・・・・・（２）【００２３】
なお、一対の電極２の間にプラズマ場を発生させるために、周波数の高い交流電圧が印加される。印加される交流電圧は、必要とされるプラズマ場の強度等によって適宜選択される。例えば、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭや酸化成分等の流体を反応、分解して、浄化するプラズマ発生体において印加される交流電圧の周波数は、例えば、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚである。【００２４】
そして、本実施形態においては、一対の電極２間の距離が、セル５の両端部と中央部とで異なっている。このことから、セル５内に発生するプラズマ場の強度をセル５の両端部と中央部とで異ならせることができる。従って、セル５内を流れる流体中の浄化対象物の濃度がセル５の両端部と中央部とで異なる場合において、プラズマ反応による流体の浄化効率を異ならせることができる。これによって、セル５内を通過する流体の浄化能力のばらつきを緩和できる。【００２５】
なお、このようなプラズマ発生体の１つとして、一対の電極２間の距離を、セル５の中央部よりも両端部で小さく成しているものがある。すなわち、図２Ａに示すように、一対の電極２間の距離が、Ｙ３＞Ｙ１、且つＹ３＞Ｙ２であるような場合である。これにより、両端部におけるプラズマ場の強度が中央部よりも強くなる。このため、セル５の両端部を通過する流体に対するプラズマ反応による浄化を、中央部を通過する流体に対するプラズマ反応による浄化に比べて促進させることができる。従って、セル５の両端部を流れる流体中の浄化対象物の濃度が高く、セル５の中央部を流れる流体中の浄化対象物の濃度が低い場合において、セル５内を通過する流体の浄化のばらつきを緩和することができる。【００２６】
なお、中央部における一対の電極２間の距離と両端部とにおける一対の電極２間の距離との差は、５％以上とすることが好ましい。なお、５％以上であれば、中央部におけるプラズマ反応による浄化能力と両端部とにおけるプラズマ反応による浄化能力との差が十分となる。例えば、セル５の中央部における電極２間の距離が１．５ｍｍであれば、セル５の両端部における電極２間の距離は、１．４２５ｍｍ以下とするとよい。【００２７】
例えば、このようなプラズマ発生体は、流体中の浄化対象物が気体であり、それらがイオン化する場合において、このイオン化した気体とプラズマ発生体に流体を供給する配管の内壁等とが対極に帯電している場合に使用することができる。また、機械摩擦などで粉塵等が発生しやすく、この粉塵等が配管等との摩擦で帯電しやすい固体である場合には、これらの粉塵と配管の内壁とが対極に帯電しやすくなるので、このような場合に用いることができる。【００２８】
このようなプラズマ発生体は、次のようにして形成することができる。まず、絶縁部３用のセラミックグリーンシートと壁部４用のセラミックグリーンシートを準備する。次に、これらの所定の領域に、スクリーン印刷法等により電極２用のメタライズペーストを印刷塗布する。この際に、中央部における電極２用のメタライズペーストの厚みを、両端部における電極２用のメタライズペーストの厚みよりも薄く印刷しておく。これにより、一対の電極２間の距離を、セル５の中央部よりも両端部で小さくすることができる。また、スクリーン印刷法等により電極２用のメタライズペーストを印刷塗布した後、電極２用のメタライズペーストの表面を金型等により押圧してもよい。これにより、このメタライズペーストの厚みを変化させることで、一対の電極２間の距離を、セル５の中央部よりも両端部で小さくしても構わない。また、絶縁部３用のセラミックグリーンシートの厚みを中央部と両端部とで異ならせておき、一対の電極２間の距離を、セル５の中央部よりも両端部で小さくしても構わない。【００２９】
また、一対の電極２間の距離を、セル５の中央から両端に向かうにつれて、漸次小さく成していることが好ましい。このことから、一対の電極２間に発生するプラズマ強度が、中央部と両端部との境目において極度に差が生じることを緩和することができる。従って、中央部と両端部との境目で、浄化能力に極端な差が生じることが緩和できる。また、プラズマの発生時の局所的な発熱温度の差が少なくなる。【００３０】
なお、上述のような場合においては、セル５の中央における電極２間の距離とセル５の両端における電極２間の距離との差を５％以上、すなわち、一対の電極２間の最大距離と最小距離との差を５％以上とすることが好ましい。【００３１】
このようなプラズマ発生体は、次のようにして形成することができる。まず、絶縁部３用のセラミックグリーンシートと壁部４用のセラミックグリーンシートとを積層して絶縁体１用のセラミック生成形体を形成する。そして、この絶縁体１用のセラミック生成形体の絶縁部３をセル５の中央から両端に向かうにつれて、漸次小さく成るように予めしておく。最後に、これを焼成することにより形成することができる。このように漸次小さく成るようにするには、例えば、絶縁部３用のセラミックグリーンシートと壁部４用のセラミックグリーンシートとを積層する際に、絶縁部３用のセラミックグリーンシートを変形させることで行っても良い。あるいは、積層後に絶縁部３用のセラミックグリーンシートを撓ませることで行っても良い。また、絶縁体１用のセラミック生成形体を焼成する際に、その間隔が漸次小さくなるように絶縁部３を変形させることでも形成しても構わない。これらの方法により、電極２は絶縁部３に沿って形成されるので、一対の電極２間の距離は、セル５の中央から両端に向かうにつれて、漸次小さくなる。【００３２】
本実施形態に係るプラズマ発生体によれば、セル５内を流れる流体中の浄化対象物の濃度がセル５の両端部と中央部とで異なる場合において、プラズマ反応による流体の浄化効率を異ならせることができ、セル５内を通過する流体の浄化能力のばらつきを緩和できる。これによって、セル５内を通過するＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の流体を良好に浄化することができる。【００３３】
特に、一対の電極２間の距離を、セル５の中央部よりも両端部で小さく成していることから、両端部におけるプラズマ場の強度が中央部よりも強くなるので、セル５の両端部を通過する流体に対するプラズマ反応による浄化を、中央部を通過する流体に対するプラズマ反応による浄化に比べて促進させることができる。従って、セル５の両端部を流れる流体中の浄化対象物の濃度が高く、セル５の中央部を流れる流体中の浄化対象物の濃度が低い場合において、セル５内を通過する流体の浄化のばらつきを緩和することができる。【００３４】
また、一対の電極２間の距離を、セル５の中央から両端に向かうにつれて、漸次小さく成している。これにより、一対の電極２間に発生するプラズマ強度が、中央部と両端部との境目において極度に差が生じることを緩和することができる。従って、中央部と両端部との境目で、浄化能力に極端な差が生じることが緩和できる。また、プラズマの発生時の局所的な発熱温度の差が少なくなる。【００３５】
(第２実施形態)
本実施形態に係るプラズマ発生体は、図４Ａ〜図４Ｂ、図５Ａ〜図５Ｃ及び図６に示すように、一対の電極２間の距離を、セル５の両端部よりも中央部で小さく成して構成することができる。すなわち、図５Ａに示すように、Ｙ６＞Ｙ４、かつＹ６＞Ｙ５であるような場合である。このことから、中央部におけるプラズマ場の強度が両端部におけるプラズマ場の強度よりも高くなる。これによって、セル５の中央部を通過する流体に対するプラズマ反応による浄化を、両端部を通過する流体に対するプラズマ反応による浄化に比べて促進させることができる。従って、セル５の中央部を流れる流体中の浄化対象物の濃度が高く、セル５の両端部を流れる流体中の浄化対象物の濃度が低い場合において、セル５内を通過する流体の浄化のばらつきを緩和することができる。【００３６】
なお、中央部における一対の電極２間の距離と両端部とにおける一対の電極２間の距離との差は、上述と同様に５％以上とすることが好ましい。例えば、両端部における電極２間の距離が１．５ｍｍであれば、中央部における電極２間の距離は、１．４２５ｍｍ以下とすることが好ましい。【００３７】
例えば、このようなプラズマ発生体は、流体中の浄化対象物が気体であり、それらがイオン化する場合において、このイオン化した気体とプラズマ発生体に流体を供給する配管の内壁等とが同極に帯電している場合に使用することができる。【００３８】
このようなプラズマ発生体は、次のようにして形成することができる。まず、絶縁部３用のセラミックグリーンシートと壁部４用のセラミックグリーンシートを準備する。次に、これらの所定の領域に、スクリーン印刷法等により電極２用のメタライズペーストを印刷塗布する。この際に、両端部における電極２用のメタライズペーストの厚みを、中央部における電極２用のメタライズペーストの厚みよりも薄く印刷しておくとよい。これにより、一対の電極２間の距離を、セル５の両端部よりも中央部で小さくすることができる。また、スクリーン印刷法等により電極２用のメタライズペーストを印刷塗布した後、電極２用のメタライズペーストの表面を金型等により押圧してこのメタライズペーストの厚みを変化させてもよい。これにより、一対の電極２間の距離を、セル５の両端部よりも中央部で小さくしても構わない。また、絶縁部３用のセラミックグリーンシートの厚みを中央部と両端部とで異ならせておき、一対の電極２間の距離を、セル５の両端部よりも中央部で小さくしても構わない。【００３９】
また、一対の電極２間の距離を、セル５の両端から中央に向かうにつれて、漸次小さく成していることが好ましい。このことから、一対の電極２間に発生するプラズマ強度が、中央部と両端部との境目において極度に差が生じることを緩和することができる。従って、中央部と両端部との境目で、浄化能力に極端な差が生じることが緩和できる。また、プラズマの発生時の局所的な発熱温度の差が少なくなる。【００４０】
なお、上述のような場合においては、セル５の中央における電極２間の距離とセル５の両端における電極２間の距離との差を５％以上、すなわち、一対の電極２間の最大距離と最小距離との差を５％以上とすることが好ましい。【００４１】
このようなプラズマ発生体は、次のようにして形成することができる。まず、絶縁部３用のセラミックグリーンシートと壁部４用のセラミックグリーンシートとを積層して絶縁体１用のセラミック生成形体を形成する。そして、この絶縁体１用のセラミック生成形体をセル５の両端から中央に向かうにつれて、漸次小さく成るように予めしておく。最後に、これを焼成することにより形成することができる。このように漸次小さく成るようにするには、例えば、絶縁部３用のセラミックグリーンシートと壁部４用のセラミックグリーンシートとを積層する際に、絶縁部３用のセラミックグリーンシートを変形させることで行っても良い。あるいは、積層後に絶縁部３用のセラミックグリーンシートを撓ませることで行っても良い。また、絶縁体１用のセラミック生成形体を焼成する際に、その間隔が漸次小さくなるように絶縁部３を変形させることでも形成しても構わない。これらの方法により、電極２は絶縁部３に沿って形成されるので、一対の電極２間の距離は、セル５の両端から中央に向かうにつれて、漸次小さくなる。【００４２】
本実施形態に係るプラズマ発生体によれば、第１実施形態と同様に、セル５内を流れる流体中の浄化対象物の濃度がセル５の両端部と中央部とで異なる場合において、プラズマ反応による流体の浄化効率を異ならせることができる。これにより、セル５内を通過する流体の浄化能力のばらつきを緩和して、セル５内を通過するＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の流体を良好に浄化することができる。【００４３】
特に、一対の電極２間の距離を、セル５の両端部よりも中央部で小さく成していることから、中央部におけるプラズマ場の強度が両端部におけるプラズマ場の強度よりも高くできる。これにより、セル５の中央部を通過する流体に対するプラズマ反応による浄化を、両端部を通過する流体に対するプラズマ反応による浄化に比べて促進させることができる。従って、セル５の中央部を流れる流体中の浄化対象物の濃度が高く、セル５の両端部を流れる流体中の浄化対象物の濃度が低い場合において、セル５内を通過する流体の浄化のばらつきを緩和することができる。【００４４】
また、一対の電極２間の距離を、セル５の両端から中央に向かうにつれて、漸次小さく成している。これにより、一対の電極２間に発生するプラズマ強度が、中央部と両端部との境目において極度に差が生じることを緩和することができる。従って、中央部と両端部との境目で、浄化能力に極端な差が生じることが緩和できる。また、プラズマの発生時の局所的な発熱温度の差が少なくなる。【００４５】
（第３実施形態）
本実施形態に係るプラズマ発生体は、図７に示すように、セル５が、複数積層されている構成を有する。セル５を複数積層させる場合、電極２は、交互に対向して配設される。この場合、それぞれの電極２間に流体が通過するセル５が形成されるので、これらの電極２間にそれぞれプラズマ場を発生させ、それぞれのセル５内を通過する流体を反応、分解させて浄化することができる。このことから、それぞれのセル５内でプラズマ場を発生させるので、それぞれのセル５内を通過するＰＭや酸化性成分等の流体を反応、分解させて浄化することができ、効率良く流体を浄化することができる。【００４６】
そして、この場合、積層された各セル５Ｘ，５Ｙ，５Ｚにおいて、両端部における電極間距離（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，Ｘ２、Ｙ２，Ｚ２）と中央部における電極間距離（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）を異ならせてもよい。例えば前述した目的に合わせて、一対の電極間の距離を、各セル５Ｘ，５Ｙ，５Ｚの中央部よりも両端部で小さく成してもよい。あるいは、一対の電極２間の距離を、各セル５Ｘ，５Ｙ，５Ｚの中央から両端に向かうにつれて、漸次小さく成してもよい。逆に、一対の電極２間の距離を、各セル５Ｘ，５Ｙ，５Ｚの両端部よりも中央部で小さく成してもよい。あるいは一対の電極２間の距離を、各セル５Ｘ，５Ｙ，５Ｚの両端から中央に向かうにつれて、漸次小さく成してもよい。【００４７】
図８は、本実施形態に係るプラズマ発生体の他の例を示す平面図である。セル５が複数積層されている場合、図８に示すように、複数の電極２同士を貫通導体７にて電気的に接続しておいても構わない。このような貫通導体７は、タングステンやモリブデン、銅、銀等の金属粉末メタライズからなる。まず、絶縁部３用および壁部４用のセラミックグリーンシートの所定の位置に金型やパンチングによる打ち抜き方法またはレーザ加工等の加工方法により貫通導体７用の貫通孔を形成する。次に、この貫通導体７用の貫通孔に貫通導体７用のメタライズペーストをスクリーン印刷法等の印刷手段により充填しておく。そして、これらのセラミックグリーンシートを積層してなる絶縁体１用のセラミック生成形体と同時に焼成することにより、貫通導体７が形成される。なお、貫通導体７用のメタライズペーストは、電極２または外部端子６用のメタライズペーストと同様にして作製されるが、有機バインダーや有機溶剤の量により貫通導体７用の貫通孔への充填に適した粘度に調製される。【００４８】
第４実施形態
上記の各実施形態に係るプラズマ発生体は、図９に示すように、供給部８と排出部９と外部電源１０とを備えることにより反応装置を構成することができる。すなわち、反応装置は、プラズマ発生体と、反応、分解して浄化する流体をプラズマ発生体のセル５内に供給する供給部８と、浄化した流体を排出する排出部９と、プラズマ発生体の一対の電極２に電圧を印加するための外部電源１０とを備えている。これにより、ＰＭや酸化性成分等の流体を良好に浄化することができる。【００４９】
そして、供給部８は、例えば筒状をなした管からなり、この菅がプラズマ発生体の絶縁部３や壁部４に接合される。これによりプラズマ発生体のセル５内に流体を供給できる。また排出部９は、例えば筒状をなした管からなり、この菅がプラズマ発生体の絶縁部３や壁部４に接合される。これによりプラズマ発生体のセル５内から流体を排出できる。
また、外部電源１０は、交流電源でもよいし、また直流電源でもよい。直流電源の場合、パルス状の電流を発生させることが可能な電源でもよい。【００５０】
なお、反応装置にプラズマ発生体以外の排気ガスの浄化機構を取り付けておいて良い。例えば、プラズマ発生体の前後にフィルターや触媒を付着しても良く、これにより排気ガス中のＰＭや酸化成分等の流体の排出をさらに低減させることができる。このようなフィルターとして、セラミック製のＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）等があり、触媒として白金等を用いることができる。【００５１】
本実施形態に係るプラズマ発生体によれば、第１実施形態と同様に、セル５内を流れる流体中の浄化対象物の濃度がセル５の両端部と中央部とで異なる場合において、プラズマ反応による流体の浄化効率を異ならせることができる、これにより、セル５内を通過する流体の浄化能力のばらつきを緩和することができ、これによって、セル５内を通過するＰＭや酸化性成分、ＨＣ等の流体を良好に浄化することができる。【００５２】
なお、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述においては、自動車、船舶、発電機等に使用されるディーゼルエンジン等の排ガスの浄化について説明を行っているが、その他の用途に使用されるプラズマ発生体およびその反応装置に適用しても良い。例えば、消臭、ダイオキシンの分解、花粉の分解等に使用される空気洗浄機器やプラズマエッチング、薄膜装置等に搭載されるプラズマ発生体および反応装置等に適用することができる。【００５３】
さらに上述の実施形態においては、個々のセル５の中央部と両端部における電極２間距離について比較しているが、複数のセル５が上下に積層される場合において、必要に応じて、積層方向の中央に位置するセル５の両端部における電極２間距離と、積層方向の上下端に位置するセル５の両端部における電極２間距離とを異ならせたり、積層方向の中央に位置するセル５の中央部における電極２間距離と、積層方向の上下端に位置するセル５の中央部における電極２間距離とを異ならせたりしてもよい。これにより、より精度よく反応される流体の流入量とプラズマ発生体の反応能力とのマッチングを取ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のプラズマ発生体は、自動車、船舶、発電機等に使用されるディーゼルエンジン等の排ガスの浄化のための反応装置を構成することができる。
本発明の反応装置は、自動車、船舶、発電機等に使用されるディーゼルエンジン等の排ガスを浄化することができる。
【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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【国際調査報告】
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