(57)【要約】【課題】高コスト化を抑制しながら粒子状物質（ＰＭ）の分解効率の向上を図ることができるプラズマリアクターを提供する。【解決手段】排ガスが流入する入口２Ａと、排ガスが流出する出口２Ｂとを有するケーシング２と、ケーシング２内に配置され、入口２Ａから出口２Ｂに向かう第１方向に延び、第１方向と直交する第２方向において互いに間隔を隔てて並ぶ複数の電極パネル３とを備えるプラズマリアクター１において、複数の電極パネル３のそれぞれは、第１方向に延びる誘電体層４、および、誘電体層４の内部に配置される導体層５を備える放電領域αと、第１方向における放電領域αの下流側において、誘電体層４を備え、導体層５を備えない捕集領域βとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスが流入する入口と、排ガスが流出する出口とを有するケーシングと、
前記ケーシング内に配置され、前記入口から前記出口に向かう第１方向に延び、前記第１方向と直交する第２方向において互いに間隔を隔てて並ぶ複数の電極パネルと
を備え、
複数の前記電極パネルのそれぞれは、
前記第１方向に延びる誘電体層、および、前記誘電体層の内部に配置される導体層を備える放電領域と、
前記第１方向における前記放電領域の下流側において、前記誘電体層を備え、前記導体層を備えない捕集領域と
を備えることを特徴とする、プラズマリアクター。
【請求項２】
前記捕集領域の前記第１方向における長さが３〜２０ｍｍである
ことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマリアクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマリアクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）などの有害成分を分解する装置として、プラズマリアクターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このプラズマリアクターは、複数の電極パネルを備える。電極パネルは、排ガスが流れる方向に沿って延びる。複数の電極パネルは、互いに間隔を隔てて並んでいる。これら電極パネルに電力を印加し、プラズマを発生させることによって、電極パネル間で粒子状物質（ＰＭ）などの有害成分を分解している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６０５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されるようなプラズマリアクターでは、粒子状物質（ＰＭ）の分解効率が十分ではなく、残存する粒子状物質（ＰＭ）が、電極パネル間を通過して、外気に放出される場合がある。
【０００６】
このような不具合を解決するため、例えば、電極パネルの拡大、印加電力の増加などにより、粒子状物質（ＰＭ）の分解効率の向上を図ることが検討されるが、このような場合には、消費電力が増加するため、高コスト化を惹起するという不具合がある。
【０００７】
本発明は、高コスト化を抑制しながら粒子状物質（ＰＭ）の分解効率の向上を図ることができるプラズマリアクターである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明［１］は、排ガスが流入する入口と、排ガスが流出する出口とを有するケーシングと、前記ケーシング内に配置され、前記入口から前記出口に向かう第１方向に延び、前記第１方向と直交する第２方向において互いに間隔を隔てて並ぶ複数の電極パネルとを備え、複数の前記電極パネルのそれぞれは、前記第１方向に延びる誘電体層、および、前記誘電体層の内部に配置される導体層を備える放電領域と、前記第１方向における前記放電領域の下流側において、前記誘電体層を備え、前記導体層を備えない捕集領域とを備える、プラズマリアクターを含んでいる。
【０００９】
このようなプラズマリアクターでは、誘電体層および導体層を備える放電領域の下流側に、誘電体層を備え、導体層を備えない捕集領域が形成されている。
【００１０】
このようなプラズマリアクターに粒子状物質（ＰＭ）が供給されると、まず、放電領域において、少なくとも一部の粒子状物質（ＰＭ）がプラズマ分解される。
【００１１】
一方、残部の粒子状物質（ＰＭ）は、帯電状態で放電領域を抜けて、捕集領域に至り、誘電体層に付着する。換言すれば、プラズマ分解されずに残存する粒子状物質（ＰＭ）は、捕集領域において捕集される。
【００１２】
また、このとき、放電領域では、オゾンやラジカルなどの酸化性物質が発生しているため、その酸化性物質が下流側に流れ、捕集領域において捕集された粒子状物質（ＰＭ）に衝突する。その結果、粒子状物質（ＰＭ）が酸化および除去される。
【００１３】
すなわち、このようなプラズマリアクターによれば、放電領域における消費電力の増加を抑制しながら、放電領域を通過する粒子状物質（ＰＭ）を効率よく除去することができる。
【００１４】
本発明［２］は、前記捕集領域の前記第１方向における長さが３〜２０ｍｍである、上記［１］に記載のプラズマリアクターである。
【００１５】
このような構成では、捕集領域が十分に確保される。そのため、このようなプラズマリアクターは、粒子状物質（ＰＭ）の捕集効率に優れ、粒子状物質（ＰＭ）をより一層効率よく除去することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のプラズマリアクターによれば、放電領域における消費電力の増加を抑制しながら、放電領域を通過する粒子状物質（ＰＭ）を効率よく除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明のプラズマリアクターの一実施形態を備える車両の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す電極パネルを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
１．プラズマリアクターの概略
図１に示すように、プラズマリアクター１は、車両１００の排気システム１０３に含まれる。
【００１９】
車両１００は、エンジン１０１と、バッテリー１０２を含む電気システムと、エンジン１０１に吸気するための図示しない吸気システムと、エンジン１０１に燃料を供給するための図示しない燃料噴射システムと、エンジン１０１から排気するための排気システム１０３とを備える。
【００２０】
排気システム１０３は、排気管１０４と、プラズマリアクター１とを備える。
【００２１】
排気管１０４は、エンジン１０１から排出される排ガスを排気するための配管である。排気管１０４は、エンジン１０１に接続される。
【００２２】
プラズマリアクター１は、排気管１０４の途中に介在される。プラズマリアクター１は、電源配線１０５を介して、バッテリー１０２に電気的に接続される。プラズマリアクター１は、後で詳しく説明するが、バッテリー１０２から電源配線１０５を介して電力が供給されることにより、プラズマを発生させ、排ガスに含まれる有害成分を分解する。プラズマリアクター１を通過した排ガスは、排気管１０４を介して、車外に排出される。
【００２３】
２．プラズマリアクターの詳細
図１に示すように、プラズマリアクター１は、ケーシング２と、複数の電極パネル３とを備える。
【００２４】
（１）ケーシング
ケーシング２は、中空の筒形状を有する。ケーシング２は、入口２Ａと、出口２Ｂとを有する。エンジン１０１から排出された排ガスは、排気管１０４を通って、入口２Ａからケーシング２の内部に流入する。ケーシング２の内部を通過した排ガスは、出口２Ｂから排出される。
【００２５】
（２）電極パネル
複数の電極パネル３は、ケーシング２内に配置される。
【００２６】
複数の電極パネル３のそれぞれは、入口２Ａから出口２Ｂに向かう第１方向に延びる。複数の電極パネル３のそれぞれは、平板形状を有する。複数の電極パネル３は、第１方向と直交する第２方向において互いに間隔を隔てて並ぶ。
【００２７】
互いに隣接する２つの電極パネル３の間隔は、例えば、０．１０ｍｍ以上、好ましくは、０．３０ｍｍ以上であり、例えば、１．００ｍｍ以下、好ましくは、０．８０ｍｍ以下である。
【００２８】
図２に示すように、複数の電極パネル３は、正極パネル３Ａと、負極パネル３Ｂとを含む。正極パネル３Ａは、バッテリー１０２（図１参照）の正極に電気的に接続される電極パネル３である。負極パネル３Ｂは、バッテリー１０２の負極に電気的に接続される電極パネル３である。正極パネル３Ａと負極パネル３Ｂとは、対向配置される。正極パネル３Ａと負極パネル３Ｂとは、交互に並ぶ。正極パネル３Ａと負極パネル３Ｂとは、同じ構造を有する。すなわち、複数の電極パネル３のそれぞれは、同じ構造を有する。詳しくは、複数の電極パネル３のそれぞれは、誘電体層４と、導体層５とを備える。
【００２９】
誘電体層４は、第１方向に延びる。誘電体層４は、平板形状を有する。誘電体層４は、例えば、酸化アルミニウムなどのセラミックスからなる。誘電体層４は、第１表面Ｓ１と、第２表面Ｓ２とを有する。第１表面Ｓ１は、第２方向における一方側の表面である。第２表面Ｓ２は、第２方向における他方側の表面である。
【００３０】
誘電体層４の厚み（第２方向における長さ）は、例えば、０．２０ｍｍ以上、好ましくは、０．３０ｍｍ以上であり、例えば、３．００ｍｍ以下、好ましくは、２．００ｍｍ以下である。
【００３１】
導体層５は、例えば、タングステンなどの金属からなり、電源配線１０５（図１参照）に電気的に接続されている。
【００３２】
導体層５は、第１方向に延びるシート形状を有する。また、導電層５は、第１方向における誘電体層４の上流側（後述する排ガスの流れ方向上流側（以下同様））において、誘電体層４の内部に配置される。
【００３３】
具体的には、導体層５は、第１方向における誘電体層４の上流側において、誘電体層４の第２方向略中央に配置される。これにより、誘電体層４による導体層５の被覆厚み（導体層５から誘電体層４の表面までの厚み）を確保して、電極パネル３の耐久性を確保することができる。
【００３４】
また、導体層５は、第１方向における誘電体層４の下流側（後述する排ガスの流れ方向下流側（以下同様））には、配置されない。
【００３５】
換言すれば、複数の電極パネル３のそれぞれは、第１方向において、誘電体層４およびその内部に配置される導体層５を備える領域（以下、放電領域と称する。）αと、第１方向における放電領域αの下流側において、誘電体層４を備え、導体層５を備えない領域（以下、捕集領域と称する。）βとを備えている。
【００３６】
放電領域αは、電極パネル３の第１方向における上流部分および中流部分であって、後述するように導体層５に電力が供給されたときに、電極パネル３間に放電を生じる領域である。
【００３７】
放電領域αの第１方向における長さは、例えば、５０ｍｍ以上、好ましくは、６０ｍｍ以上であり、例えば、１５０ｍｍ以下、好ましくは、１００ｍｍ以下である。
【００３８】
放電領域αの第１方向における長さが上記範囲であれば、放電領域αにおいて、優れた効率で、粒子状物質（ＰＭ）をプラズマ分解することができる。
【００３９】
捕集領域βは、電極パネル３の第１方向における下流部分であって、後述するように導体層５に電力が供給されたときに、電極パネル３間に放電を生じない領域である。これにより、捕集領域βは、放電領域αにおいて分解されずに残存する粒子状物質（ＰＭ）を、誘電体層４の表面に吸着可能としている。
【００４０】
捕集領域βの第１方向における長さは、例えば、３ｍｍ以上、好ましくは、１０ｍｍ以上であり、例えば、２０ｍｍ以下、好ましくは、１５ｍｍ以下である。
【００４１】
捕集領域βの第１方向における長さが上記範囲であれば、捕集領域βが十分に確保される。そのため、このようなプラズマリアクター１は、粒子状物質（ＰＭ）の捕集効率に優れ、粒子状物質（ＰＭ）を、より一層効率よく除去することができる。
【００４２】
また、放電領域αにおける放電の強さ（すなわち、排ガスの浄化効率）にもよるが、捕集領域βの第１方向における長さは、放電領域αの第１方向における長さに対して、例えば、１０％以上、好ましくは、２０％以上であり、例えば、５０％以下、好ましくは、４０％以下である。
【００４３】
捕集領域βの第１方向における長さと、放電領域αの第１方向における長さとの割合が上記範囲であれば、粒子状物質（ＰＭ）を、より一層効率よく除去することができる。
【００４４】
３．排ガス浄化
車両１００では、エンジン１０１から排出される排ガスが、排気管１０４を通過し、プラズマリアクター１に供給される。
【００４５】
このとき、図１に示すように、バッテリー１０２から電源配線１０５を介してプラズマリアクター１に電力が供給されると、各電極パネル３の放電領域αにおいて、第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２との間に、放電が生じる。
【００４６】
これにより、放電領域αにおいて、各電極パネル３の間の気体が、プラズマ状態となる。すなわち、プラズマリアクター１内にプラズマが発生する。
【００４７】
すると、プラズマリアクター１に流入した排ガスに含まれる有害成分（例えば、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ）など）は、プラズマリアクター１内のプラズマにより分解（プラズマ分解）される。
【００４８】
４．作用・効果
上記の排ガス浄化では、放電領域αにおける粒子状物質（ＰＭ）の分解効率が十分ではなく、分解されずに残存する粒子状物質（ＰＭ）が、放電領域α間を通過する場合がある。
【００４９】
これに対して、上記のプラズマリアクター１では、誘電体層４および導体層５を備える放電領域αの下流側に、誘電体層４を備え、導体層５を備えない捕集領域βが形成されている。
【００５０】
このようなプラズマリアクター１に粒子状物質（ＰＭ）が供給されると、まず、上記したように、各電極パネル３の放電領域αにおいて、第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２との間にプラズマが発生し、少なくとも一部の粒子状物質（ＰＭ）がプラズマ分解される。
【００５１】
一方、残部の粒子状物質（ＰＭ）は、帯電状態で放電領域αを抜けて、捕集領域βに至り、誘電体層４に付着する。換言すれば、プラズマ分解されずに残存する粒子状物質（ＰＭ）は、捕集領域βにおいて捕集される。
【００５２】
また、このとき、放電領域αでは、オゾンやラジカルなどの酸化性物質が発生しているため、その酸化性物質が第１方向における下流側に流れ、捕集領域βにおいて捕集された粒子状物質（ＰＭ）に衝突する。その結果、捕集領域βにおいて、粒子状物質（ＰＭ）が酸化および除去される。
【００５３】
すなわち、このようなプラズマリアクター１によれば、放電領域αにおける消費電力の増加を抑制しながら、放電領域αを通過する粒子状物質（ＰＭ）を、捕集領域βにおいて、効率よく除去することができる。
【００５４】
さらに、捕集領域βの第１方向長さが上記の範囲であれば、粒子状物質（ＰＭ）の捕集効率に優れ、粒子状物質（ＰＭ）をより一層効率よく除去することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１      プラズマリアクター
２      ケーシング
２Ａ    入口
２Ｂ    出口
３      電極パネル
４      誘電体層
５      導体層
α      放電領域
β      捕集領域
【図１】
2019157716.tif 000003
【図２】
2019157716.tif 000004