(57)【要約】【課題】ガス改質能力の向上を阻害することなく、電極板に堆積した異物の除去を可能にする。【解決手段】線状に延びる電極線２５、および電極線２５を覆う誘電体膜２６を有する電極板であって、電極線２５からの放電によりガスを改質させる一対の電極板２１と、給電により発熱して電極板２１を加熱するヒータ２４と、を備える。そして、ヒータ２４は、一対の電極板２１のうちの一方の電極板が有する電極線２５と、他方の電極板が有する電極線２５との間における放電領域の、外部に配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状に延びる電極線（２５）、および前記電極線を覆う誘電体膜（２６）を有する電極板であって、前記電極線からの放電によりガスを改質させる少なくとも一対の電極板（２１、２１Ｂ）と、
給電により発熱して前記電極板を加熱するヒータ（２４）と、
を備え、
前記ヒータは、前記一対の電極板のうちの一方の電極板が有する前記電極線と、他方の電極板が有する前記電極線との間における放電領域の、外部に配置されていることを特徴とするガス改質装置。
【請求項２】
前記電極線への給電時には、前記ヒータへの給電を禁止することを特徴とする請求項１に記載のガス改質装置。
【請求項３】
交流またはパルス状の電圧を前記電極線に印加する放電用給電回路（８４）と、
直流の電圧を前記ヒータに印加するヒータ用給電回路（８２）と、
を備え、
前記放電用給電回路による前記電極線への給電時には、前記ヒータ用給電回路を、グランドから切り離したオープン状態にすることを特徴とする請求項２に記載のガス改質装置。
【請求項４】
前記電極線は、第１仮想平面に沿って線状に延び、
前記ヒータは、前記第１仮想平面に対して平行な第２仮想平面に沿って線状に延び、
前記ヒータには、前記電極線が延びる方向に沿い、前記電極線に対向しながら延びる対向部（Ｈ１〜Ｈ９、Ｈ１０〜Ｈ２４）が存在することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のガス改質装置。
【請求項５】
３つ以上の前記電極板が所定方向に並べて配置されており、
３つ以上の前記電極板のうちの所定の電極板を第１電極板と呼び、前記第１電極板に対して一方の側に対向配置される電極板を第２電極板と呼び、前記第１電極板に対して他方の側に対向配置される電極板を第３電極板と呼ぶ場合において、
前記第１電極板が有する前記誘電体膜は、前記第１電極板の両面に設けられ、
前記第１電極板が有する前記電極線は、前記第１電極板の両面に配置された前記誘電体膜の間に２つ設けられ、
前記第１電極板が有する２つの前記電極線のうち、前記第２電極板の側に位置する電極線は、前記第２電極板が有する前記電極線との間で前記放電領域を形成し、
前記第１電極板が有する２つの前記電極線のうち、前記第３電極板の側に位置する電極線は、前記第３電極板が有する前記電極線との間で前記放電領域を形成し、
前記第１電極板を加熱する前記ヒータは、前記第１電極板に設けられた２つの前記電極線の間に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のガス改質装置。
【請求項６】
線状に延びる電極線（２５）、および前記電極線を覆う誘電体膜（２６）を有する電極板であって、前記電極線からの放電によりガスを改質させる少なくとも一対の電極板（２１Ｃ）と、
前記一対の電極板に放電を生じさせるよう、交流またはパルス状の電圧を前記電極線へ印加する放電用給電回路（８４）と、
前記電極線をヒータとして機能させるよう、直流の電圧を前記電極線へ印加するヒータ用給電回路（８２）と、
を備えることを特徴とするガス改質装置。
【請求項７】
前記放電用給電回路による前記電極線への給電時には、前記ヒータ用給電回路を、グランドから切り離したオープン状態にすることを特徴とする請求項６に記載のガス改質装置。
【請求項８】
内燃機関（１０）の排気に含まれるＮＯｘを還元触媒上で浄化するＮＯｘ浄化装置（１５）が排気通路（１０ｅｘ）に備えられた燃焼システムに設けられ、前記排気通路のうち前記還元触媒の上流側へ還元剤を添加する還元剤添加装置において、
空気中に含まれる酸素を放電によりオゾンに改質させる、請求項１〜７のいずれか１つに記載のガス改質装置（２０）と、
前記ガス改質装置により改質されたオゾンを含む空気と、炭化水素化合物である燃料とを混合させることで、前記燃料を部分的に酸化させる反応容器（３０）と、
を備え、
前記反応容器の内部で部分的に酸化された燃料を、前記還元剤として用いることを特徴とする還元剤添加装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電によりガスを改質するガス改質装置、およびガス改質装置を備えた還元剤添加装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一対の電極板の間で放電させることにより、その放電領域に存在するガスを改質するガス改質装置が知られている。この装置の用途の具体例としては、内燃機関の排ガスに含まれるＮＯｘを還元するための還元剤を改質したり、酸素ガスをオゾンに改質したりする用途が挙げられる。
【０００３】
さて、この種の装置では、電極板に異物が付着して堆積する現象が生じやすく、異物の堆積が進行すると、改質能力の低下が懸念される。この懸念に対し、特許文献１記載の装置では、電気ヒータを用いて堆積した異物を加熱し、燃焼除去させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２２８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、本発明者らは、板状の電極に換えて線状の電極（電極線）を採用するとともに、この電極線を誘電体膜で覆う構成について検討した。この検討による装置によれば、以下に説明する「電界集中」および「沿面放電」の効果が発揮され、ガス改質能力の向上を図ることができる。
【０００６】
すなわち、線状の電極を採用しているので、放電領域内における電界が電極線の近傍部分で集中する。すると、このように電界が集中した部分を起点に放電（種放電）が生じ、その種放電に誘発されて、電解集中していない部分での放電が生じやすくなる。よって、電極板への印加電圧を高くすることなく、放電領域内での放電を安定して生じさせることができる。
【０００７】
また、電極線を誘電体膜で覆うので、放電された電子が誘電体膜の表面に沿って移動するといった沿面放電が生じるようになる。すると、放電された電子が、改質対象であるガスに接触する機会が増大するので、ガスの改質率が向上する。
【０００８】
しかしながら、上記検討による装置において、特許文献１に記載の電気ヒータを放電領域に配置して異物の燃焼除去を図ろうとすると、上述した電界集中および沿面放電が電気ヒータにより阻害され、ガス改質能力の向上が妨げられる。
【０００９】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、電極線を用いることによるガス改質能力の向上を阻害することなく、堆積した異物の燃焼除去を可能にしたガス改質装置または還元剤添加装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
開示される発明のひとつは、線状に延びる電極線（２５）、および電極線を覆う誘電体膜（２６）を有する電極板であって、電極線からの放電によりガスを改質させる少なくとも一対の電極板（２１、２１Ｂ）と、給電により発熱して電極板を加熱するヒータ（２４）と、を備える。そして、ヒータは、一対の電極板のうちの一方の電極板が有する電極線と、他方の電極板が有する電極線との間における放電領域の、外部に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、放電領域の外部にヒータが配置される。そのため、線状の電極線を採用することによる電界集中の効果、および電極線を誘電体膜で覆うことによる沿面放電の効果が、ヒータにより阻害されることを回避できる。よって、これらの効果によるガス改質能力の向上を阻害することなく、電極板に堆積した異物の除去を可能にできる。
【００１３】
また、開示される発明のひとつは、線状に延びる電極線（２５）、および電極線を覆う誘電体膜（２６）を有する電極板であって、電極線からの放電によりガスを改質させる少なくとも一対の電極板（２１Ｃ）と、一対の電極板に放電を生じさせるよう、交流またはパルス状の電圧を電極線へ印加する放電用給電回路（８４）と、電極線をヒータとして機能させるよう、直流の電圧を電極線へ印加するヒータ用給電回路（８２）と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、放電用の電極線がヒータとしても機能するので、電極線とは別にヒータを設けることが不要になる。よって、電極線とは別にヒータを設けることによる問題、すなわち「線状の電極線の採用による電界集中の効果、および電極線を誘電体膜で覆うことによる沿面放電の効果が、ヒータにより阻害される」といった問題を無くせる。よって、これらの効果によるガス改質能力の向上を阻害することなく、電極板に堆積した異物の除去を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る還元剤添加装置、およびその還元剤添加装置が適用される燃焼システムを示す図。
【図２】図１に示す放電リアクタ（ガス改質装置）を模式的に示す断面図。
【図３】図２の一点鎖線III部分、かつ、図５のIII−III線に沿う断面を模式的に示す拡大図。
【図４】図３の電極板を模式的に示す斜視図。
【図５】図４の発熱素子および電極線の位置関係を示す平面図。
【図６】図５の発熱素子の形状を示す平面図。
【図７】図５の電極線の形状を示す平面図。
【図８】第１実施形態に係る放電用給電回路およびヒータ用給電回路を示す電気ブロック図。
【図９】第１実施形態に係る加熱制御の手順を示すフローチャート。
【図１０】図９に示す加熱制御の実施時期を説明する図。
【図１１】本発明の第２実施形態において、加熱制御の手順を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第３実施形態において、発熱素子および電極線の位置関係を示す平面図。
【図１３】図１２の発熱素子の形状を示す平面図。
【図１４】図１２の電極線の形状を示す平面図。
【図１５】本発明の第４実施形態において、放電リアクタ（ガス改質装置）を模式的に示す断面図。
【図１６】図１５の放電リアクタによる、放電制御時の作動状態を説明する図。
【図１７】図１５の放電リアクタによる、加熱制御時の作動状態を説明する図。
【図１８】本発明の第５実施形態に係る還元剤添加装置、およびその還元剤添加装置が適用される燃焼システムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。
【００１７】
（第１実施形態）
図１に示す燃焼システムは、以下に詳述する内燃機関１０、過給機１１、微粒子捕集装置（ＤＰＦ１４）、ＤＰＦ再生装置（再生用ＤＯＣ１４ａ）、ＮＯｘ浄化装置１５、還元剤浄化装置（浄化用ＤＯＣ１６）および還元剤添加装置Ａ１を備える。燃焼システムは車両に搭載されたものであり、当該車両は、内燃機関１０の出力を駆動源として走行する。内燃機関１０は、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、燃焼に用いる燃料には軽油を用いている。
【００１８】
過給機１１は、タービン１１ａ、回転軸１１ｂおよびコンプレッサ１１ｃを備える。タービン１１ａは、内燃機関１０の排気通路１０ｅｘに配置され、排気の運動エネルギにより回転する。回転軸１１ｂは、タービン１１ａおよびコンプレッサ１１ｃの各インペラを結合することで、タービン１１ａの回転力をコンプレッサ１１ｃに伝達する。コンプレッサ１１ｃは、内燃機関１０の吸気通路１０ｉｎに配置され、吸気を圧縮して内燃機関１０へ過給する。
【００１９】
吸気通路１０ｉｎのうちコンプレッサ１１ｃの下流側には、コンプレッサ１１ｃで圧縮された吸気を冷却する冷却器１２が配置されている。冷却器１２により冷却された圧縮吸気は、スロットルバルブ１３により流量調整された後、吸気マニホールドにより内燃機関１０の複数の燃焼室へ分配される。
【００２０】
排気通路１０ｅｘのうちタービン１１ａの下流側には、再生用ＤＯＣ１４ａ（Diesel Oxidation Catalyst）、ＤＰＦ１４（Diesel Particulate Filter）、ＮＯｘ浄化装置１５、浄化用ＤＯＣ１６が順に配置されている。ＤＰＦ１４は、排気に含まれている微粒子を捕集する。再生用ＤＯＣ１４ａは、排気中の未燃燃料を酸化させて燃焼させる触媒を有する。この燃焼により、ＤＰＦ１４で捕集された微粒子を燃焼させて、ＤＰＦ１４を再生させて捕集能力を維持させる。なお、再生用ＤＯＣ１４ａへの未燃燃料供給による燃焼は、常時実施されるものではなく、再生が必要な時期に一時的に実施される。
【００２１】
排気通路１０ｅｘのうちＤＰＦ１４の下流側かつＮＯｘ浄化装置１５の上流側には、還元剤添加装置Ａ１の供給管３２が接続されている。この供給管３２から排気通路１０ｅｘへ、還元剤添加装置Ａ１により生成された改質燃料が還元剤として添加される。改質燃料とは、還元剤として用いる炭化水素（燃料）を部分的に酸化して、アルデヒド等の部分酸化炭化水素に改質したものであり、後に詳述する。
【００２２】
ＮＯｘ浄化装置１５は、還元触媒を担持するハニカム状の担体１５ｂと、担体１５ｂを内部に収容するハウジング１５ａとを備える。ＮＯｘ浄化装置１５は、排気中のＮＯｘを還元触媒上で改質燃料と反応させてＮ２に還元することで、排気に含まれているＮＯｘを浄化する。なお、排気中にはＮＯｘの他にＯ２も含まれているが、改質燃料はＯ２存在下においてＮＯｘと選択的に反応する。
【００２３】
還元触媒には、ＮＯｘを吸着する機能を有したものが用いられている。詳細には、還元反応が可能となる活性化温度よりも触媒温度が低い場合には、還元触媒は排気中のＮＯｘを吸着する機能を発揮する。そして、触媒温度が活性化温度以上の場合には、吸着されていたＮＯｘは改質燃料により還元されて、還元触媒から放出される。例えば、担体１５ｂに担持された銀アルミナによる還元触媒により、ＮＯｘ吸着機能を有したＮＯｘ浄化装置１５が提供される。
【００２４】
浄化用ＤＯＣ１６は、酸化触媒を担持する担体をハウジング内に収容して構成されている。浄化用ＤＯＣ１６は、還元触媒上にてＮＯｘ還元に用いられずにＮＯｘ浄化装置１５から流出した還元剤を、酸化触媒上で酸化する。これにより、排気通路１０ｅｘの出口から還元剤が大気に放出されることを防止する。なお、酸化触媒の活性化温度（例えば２００℃）は、還元触媒の活性化温度（例えば２５０℃）よりも低い。
【００２５】
次に、改質燃料を生成して供給管３２から排気通路１０ｅｘへ添加する還元剤添加装置Ａ１について説明する。還元剤添加装置Ａ１は、以下に詳述する放電リアクタ２０（ガス改質装置）、エアポンプ２０ｐ、反応容器３０、燃料噴射弁４０、および燃料加熱用ヒータ５０を備える。
【００２６】
放電リアクタ２０は、内部に流通路２２ａを形成するハウジング２２を備え、流通路２２ａには、複数の電極板２１が所定方向（図２の上下方向）に並べて配置されている。具体的には、図２に示すように、電気絶縁部材２３を介してハウジング２２内に複数の電極板２１が保持されている。これらの電極板２１は、互いに平行に対向するように配置された平板形状であり、高電圧が印加される電極板（印加電極板）と、接地されている電極板（接地電極板）とが交互に配置されている。電極板２１への電圧印加は、電子制御装置（ＥＣＵ８０）が備えるマイクロコンピュータ（マイコン８１）により制御される。電極板２１の詳細構造については図３〜図７を用いて後に詳述する。
【００２７】
放電リアクタ２０のハウジング２２には、エアポンプ２０ｐにより送風された空気が流入する。エアポンプ２０ｐは電動モータにより駆動し、その電動モータはマイコン８１により制御される。エアポンプ２０ｐにより送風された空気は、ハウジング２２内の流通路２２ａに流入し、電極板２１間の通路である電極間通路２１ａを流通する。
【００２８】
放電リアクタ２０の下流側には、反応室３０ａを内部に形成する反応容器３０が取り付けられている。この反応室３０ａでは、燃料と空気が混合し、空気中の酸素により燃料を酸化反応させる。電極間通路２１ａを流通して空気流入口３０ｃから流入した空気は、反応室３０ａに流入した後、反応容器３０に形成された噴出口３０ｂから噴出する。噴出口３０ｂは供給管３２と連通する。
【００２９】
反応容器３０には、燃料噴射弁４０が取り付けられている。燃料タンク４０ｔ内の液体燃料は、ポンプ４０ｐにより燃料噴射弁４０に供給され、燃料噴射弁４０の噴孔（図示せず）から反応室３０ａへ噴射される。燃料タンク４０ｔ内の燃料は、先述した燃焼用の燃料としても用いられており、内燃機関１０の燃焼に用いる燃料と、還元剤として用いる燃料は共用される。燃料噴射弁４０は、電磁ソレノイドによる電磁力により開弁作動させる構造であり、その電磁ソレノイドへの通電はマイコン８１により制御される。
【００３０】
反応容器３０には、通電により発熱する燃料用ヒータ５０が取り付けられており、燃料用ヒータ５０への通電状態はマイコン８１により制御される。燃料用ヒータ５０の発熱面は反応室３０ａに配置され、燃料噴射弁４０から噴射された液体燃料を加熱する。なお、燃料噴射弁４０は燃料用ヒータ５０の発熱面よりも上方に位置する。そして、燃料噴射弁４０から噴射された液体燃料は発熱面に付着し、燃料用ヒータ５０により加熱されて気化する。さらに、気化した燃料は、燃料用ヒータ５０により所定温度以上にまで加熱される。これにより、炭素数の少ない炭化水素に燃料が分解されるといったクラッキングが、反応室３０ａで生じる。
【００３１】
反応容器３０には、反応室３０ａの温度を検出する温度センサ３１が取り付けられている。具体的には、反応室３０ａのうち燃料用ヒータ５０の発熱面の上方部分に温度センサ３１は配置されている。温度センサ３１により検出される温度は、気化した燃料と空気との反応後の温度である。温度センサ３１は、検出した温度の情報（検出温度）をＥＣＵ８０へ出力する。
【００３２】
さて、放電リアクタ２０への通電を実施すると、電極板２１から放出された電子が、電極間通路２１ａの空気中に含まれる酸素分子に衝突する。すると、酸素分子からオゾンが生成される。つまり、放電リアクタ２０は、誘電体バリア放電により酸素分子をプラズマ状態にして、活性酸素としてのオゾンを生成する。したがって、反応室３０ａへ流入する空気には、放電リアクタ２０で生成されたオゾンが含まれている。
【００３３】
反応室３０ａでは、空気中の酸素またはオゾンにより気体燃料が部分的に酸化される冷炎反応が生じている。このように部分的に酸化された燃料を改質燃料と呼び、改質燃料の具体例として、燃料（炭化水素化合物）の一部がアルデヒド基（ＣＨＯ）に酸化された状態の部分酸化物（例えばアルデヒド）が挙げられる。そして、放電リアクタ２０で生成されたオゾンが空気中に含まれていると、反応室３０ａにおける燃料の酸化反応速度が速くなる。
【００３４】
ここで、高温環境下の燃料は、大気圧であっても、周囲の空気に含まれる酸素と酸化反応して自着火燃焼する。このような自着火燃焼による酸化反応は、発熱しながら二酸化炭素と水が生成される熱炎反応とも呼ばれている。但し、燃料と空気の比率（当量比）および雰囲気温度が所定範囲にある場合には、以下に説明する冷炎反応で留まる期間が長くなり、その後に熱炎反応が生じる。つまり、冷炎反応と熱炎反応の２段階で酸化反応が生じる。
【００３５】
この冷炎反応は、雰囲気温度が低く当量比が小さい場合に生じやすい反応であり、周囲の空気に含まれる酸素により燃料が部分的に酸化される反応である。そして、冷炎反応による発熱で雰囲気温度が上昇し、その後一定の時間が経過すると、部分酸化された燃料（例えばアルデヒド）が酸化されて先述の熱炎反応が生じる。したがって、反応室３０ａで燃料が滞留する時間が長いと、反応室３０ａで冷炎反応が生じた後、熱炎反応も生じる。
【００３６】
本実施形態では、冷炎反応は生じるが熱炎反応は生じないように、雰囲気温度、当量比、および反応室３０ａでの燃料滞留時間が調整されている。そして、冷炎反応により生成されたアルデヒド等の部分酸化燃料をＮＯｘ浄化用の還元剤として用いることで、ＮＯｘ浄化装置１５によるＮＯｘ浄化率の向上が図られる。また、反応室３０ａに流入する空気に含まれるオゾン濃度が高いほど、燃料の酸化反応が促進され、冷炎反応の開始時期が早くなる。よって、放電リアクタ２０により十分な量のオゾンを生成することで、アルデヒド等に改質されずに反応室３０ａから流出する燃料の量を低減できる。
【００３７】
図３に示すように、電極板２１は、ヒータ２４、電極線２５および誘電体膜２６を有して構成されている。ヒータ２４は、セラミック板２４ａの内部に発熱素子２４ｂを収容して構成されている。ヒータ２４の両面には電極線２５が設けられ、さらにヒータ２４の両面には、電極線２５を覆う誘電体膜２６が設けられている。具体的には、セラミック板２４ａの両面には、図４に示すパターンで電極線２５が印刷されている。そして、セラミック板２４ａの両面の全体は、印刷された電極線２５を内包するように誘電体膜２６により覆われている。
【００３８】
なお、図３では、電極線２５の断面積を模式的に誇張して表現しているため、誘電体膜２６とセラミック板２４ａの間に空間が存在するように図示されている。しかし、実際にはこのような空間は存在しておらず、誘電体膜２６は、電極線２５を内包した状態でセラミック板２４ａに密着している。
【００３９】
図３に示す３つの電極板２１のうち、中央に位置する電極板２１は先述した印加電極板であり、印加電極板の上下に位置する電極板２１は先述した接地電極板である。印加電極板が有する２つの電極線２５は、いずれも交流電圧が印加される。接地電極板が有する２つの電極線２５は、いずれも接地されている。つまり、同一の電極板２１内に設けられた２つの電極線２５は同電位となっている。なお、上記印加電極板は、特許請求の範囲に記載の第１電極板に相当し、第１電極板の上側の接地電極は第２電極板、第１電極板の上側の接地電極は第３電極板に相当する。
【００４０】
第１電極板が有する２つの電極線２５のうち第２電極板の側に位置する電極線２５と、第２電極板が有する２つの電極線２５のうち第１電極板の側に位置する電極線２５との間で、放電領域が形成される。同様にして、第１電極板が有する２つの電極線２５のうち第３電極板の側に位置する電極線２５と、第３電極板が有する２つの電極線２５のうち第１電極板の側に位置する電極線２５との間で、放電領域が形成される。
【００４１】
つまり、電極間通路２１ａが放電領域となり、第２および第３電極板の電極線２５から放出された電子が、電極間通路２１ａを通じて第１電極板へ向けて移動する（図３中の点線矢印参照）。このように移動する電子が電極間通路２１ａに存在する酸素分子に衝突することにより、オゾンが生成される。先述したように、第１電極板には交流電圧が印加される。そのため、第１電極板への印加電圧がプラスの時には図３中の点線矢印の向きに放電がなされ、第１電極板への印加電圧がマイナスの時には放電の向きが逆になる。つまり、第１電極板の電極線２５から放出された電子が、電極間通路２１ａを通じて第２および第３電極板へ向けて移動する。
【００４２】
ここで、本実施形態に反し、電極線２５に換えて板状の電極を用いた場合には、電極間通路２１ａ（放電領域）に生じる電界の強度分布は均一になる。これに対し本実施形態では、線状の電極線２５を採用するので、電極間通路２１ａに生じる電界は電極線２５の部分に集中する。電極間通路２１ａでは、このように電界が集中した部分を起点に放電（種放電）が生じ、その種放電に誘発されて、電解集中していない部分での放電が生じやすくなる。よって、電極線２５への印加電圧を高くすることなく、放電領域内での放電を安定して生じさせることができる。
【００４３】
さらに本実施形態では、電極線２５を覆う誘電体膜２６を備えるので、図３中の点線矢印に示すように、第１電極板へ向けて移動した電子は、第１電極板の誘電体膜２６の表面に沿って移動するといった、沿面放電が生じるようになる。すると、放電された電子が、電極間通路２１ａに存在する酸素に接触する機会が増大するので、酸素をオゾンに改質する割合（改質率）が向上する。
【００４４】
図４に示すように、電極線２５および発熱素子２４ｂは、セラミック板２４ａの全体に分布するように蛇行して延びる線状である。図５に示すように、セラミック板２４ａには、発熱素子２４ｂへ給電するための端子２４ｔ、２４ｕ、および電極線２５へ給電するための端子２５ｔが設けられている。端子２４ｔへは、車載バッテリＢ（図８参照）による直流の電圧（例えば１２Ｖ）が印加され、端子２４ｕは接地されている。端子２５ｔへは、交流の電圧が印加される。
【００４５】
発熱素子２４ｂは、図３に示すように、セラミック板２４ａ内部の第２仮想平面に沿って延びるように配置されている。また、図６に示すように、発熱素子２４ｂは蛇行して延びるように配置されている。
【００４６】
具体的には、１本の発熱素子２４ｂは、以下に説明する複数の長手部および複数の短手部を有する。長手部には、図６中の符号Ｈ１、Ｈ２に示す点線部分が含まれている。長手部は、空気流れ方向（図５の左右方向）に延びる形状であり、空気流れ方向に直行する方向（図５の上下方向）に、複数並べて配置されている。一方、短手部は、空気流れ方向に直行する方向に延び、隣合う長手部の端部同士を連結する形状である。短手部には、図６中の符号Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７、Ｈ８、Ｈ９に示す点線部分が含まれている。
【００４７】
電極線２５は、図３に示すように、セラミック板２４ａの表面（第１仮想平面）に沿って延びるように配置されている。また、図７に示すように、電極線２５は分岐して延びるように配置されている。なお、第１仮想平面は第２仮想平面に対して平行に拡がる面である。
【００４８】
具体的には、電極線２５は、以下に説明する複数の短手部および複数の長手部を有する。長手部は、空気流れ方向に直行する方向（図５の上下方向）に延びる形状であり、空気流れ方向（図５の左右方向）に複数並べて配置されている。長手部には、図７中の符号Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６、Ｅ７、Ｅ８、Ｅ９に示す点線部分が含まれている。一方、短手部は、空気流れ方向に延び、複数の長手部の端部同士を連結する形状である。短手部には、図７中の符号Ｅ１、Ｅ２に示す点線部分が含まれている。
【００４９】
ヒータ２４の発熱素子２４ｂには、電極線２５が延びる方向に沿い、電極線２５に対向しながら延びる対向部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７、Ｈ８、Ｈ９が存在する。対向部Ｈ１〜Ｈ９の各々は、電極線２５の符号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７、Ｈ８、Ｈ９に示す点線部分に対向する。つまり、ヒータ２４のうち符号Ｈ１〜Ｈ９に示す点線部分と、電極線２５のうち符号Ｅ１〜Ｅ９に示す点線部分とは、図５に示すように正面視において互いに重畳するように配置されている。
【００５０】
図８では、複数対の電極板２１のうち１対の電極板２１を代表して図示しており、先述した印加電極板および接地電極板を示す。図８に示すように、接地電極板が有する２つの電極線２５はグランドに接続されている。また、印加電極板が有する２つの電極線２５は高電圧電源回路８４に接続されている。
【００５１】
高電圧電源回路８４は、車両に搭載されたバッテリＢの電圧（例えば１２Ｖ）を昇圧する昇圧回路、および昇圧した直流の電圧を交流に変換するＤＣ−ＡＣ変換回路等を有する。高電圧電源回路８４は、昇圧された交流の電圧を印加電極板の電極線２５へ印加する。このように印加電極板へ交流電圧が印加されると、図３を用いて先述したように、印加電極板が有する電極線２５と接地電極板が有する電極線２５との間で放電が為される。
【００５２】
接地電極板および印加電極板の各々が有するヒータ２４の発熱素子２４ｂには、バッテリＢの直流電圧が印加される。具体的には、図８に示すように、発熱素子２４ｂの一端は、コントローラ８２を介してバッテリＢに接続され、他端は、スイッチ８３を介してグランドに接続されている。コントローラ８２は、発熱素子２４ｂへの印加電圧をデューティ制御することで、発熱素子２４ｂへの給電量を制御する。
【００５３】
図５に示す端子２４ｔは、発熱素子２４ｂの一端が接続され、直流のバッテリ電圧が印加される。図５に示す端子２４ｕは、発熱素子２４ｂの他端が接続され、グランドに接続される。図５に示す端子２５ｔは、電極線２５が接続され、印加電極板に給電される交流電圧が印加される。なお、高電圧電源回路８４は、交流電圧を電極線２５に印加する放電用給電回路を提供する。コントローラ８２は、直流電圧を発熱素子２４ｂに印加するヒータ用給電回路を提供する。
【００５４】
高電圧電源回路８４、コントローラ８２およびスイッチ８３の作動は、ＥＣＵ８０のマイコン８１により制御される。マイコン８１は、高電圧電源回路８４による電極線２５への給電時には、発熱素子２４ｂへの給電を停止させるようにコントローラ８２の作動を制御する。さらに、ヒータ用給電回路をグランドから切り離したオープン状態にするよう、スイッチ８３をオフ作動させる。マイコン８１は、コントローラ８２による発熱素子２４ｂへの給電時には、電極線２５への給電を停止させるよう、高電圧電源回路８４の作動を制御する。
【００５５】
ＥＣＵ８０が備えるマイコン８１は、プログラムを記憶する記憶装置と、記憶されたプログラムにしたがって演算処理を実行する中央演算処理装置と、を備える。ＥＣＵ８０は、各種センサの検出値に基づき内燃機関１０の作動を制御する。上記各種センサの具体例として、アクセルペダルセンサ９１、機関回転速度センサ９２、スロットル開度センサ９３、吸気圧センサ９４、吸気量センサ９５、排気温度センサ９６、ＮＯｘセンサ９７等が挙げられる。
【００５６】
アクセルペダルセンサ９１は、ユーザのアクセルペダル踏込量を検出する。機関回転速度センサ９２は、内燃機関１０の出力軸１０ａの回転速度（エンジン回転数）を検出する。スロットル開度センサ９３はスロットルバルブ１３の開度を検出する。吸気圧センサ９４は、吸気通路１０ｉｎのうちスロットルバルブ１３の下流側の圧力を検出する。吸気量センサ９５は吸気の質量流量を検出する。排気温度センサ９６は、排気通路１０ｅｘのうちＤＰＦ１４とＮＯｘ浄化装置１５の間に取り付けられ、ＮＯｘ浄化装置１５へ流入する排ガスの温度を検出する。ＮＯｘセンサ９７は、排気通路１０ｅｘのうちＮＯｘ浄化装置１５の下流側に取り付けられ、ＮＯｘ浄化装置１５で還元されずに流出したＮＯｘ量を検出する。
【００５７】
概略、ＥＣＵ８０は、出力軸１０ａの回転速度および内燃機関１０の負荷に応じて、図示しない燃料噴射弁から噴射される燃焼用燃料の噴射量および噴射時期を制御する。さらにＥＣＵ８０は、排気温度センサ９６により検出された排気温度、およびＮＯｘセンサ９７により検出された流出ＮＯｘ量等に基づき、還元剤添加装置Ａ１の作動を制御する。具体的には、放電リアクタ２０による放電を実施する放電制御と、放電を停止させつつ放電リアクタ２０を加熱する加熱制御とを切り替えて実施する。
【００５８】
先ず、放電制御の内容について以下に説明する。
【００５９】
放電制御は、内燃機関１０が運転中であることを条件として実施される。そして、ＮＯｘ浄化装置１５が有する還元触媒の温度（ＮＯｘ触媒温度）に応じて、以下に説明するオゾン添加制御と改質燃料添加制御とを切り替える。具体的には、ＮＯｘ触媒温度が還元触媒の活性化温度Ｔ１（例えば２５０℃）未満であれば、オゾン添加制御を実施し、ＮＯｘ触媒温度が活性化温度Ｔ１以上であれば改質燃料添加制御を実施する。なお、ＮＯｘ触媒温度は、排気温度センサ９６により検出された排気温度から推定される。ここで、還元触媒の活性化温度とは、改質燃料によりＮＯｘを還元浄化できる温度を示す。
【００６０】
オゾン添加制御では、要求されるオゾン量に応じた電力を電極板２１へ給電するよう、高電圧電源回路８４の作動を制御するとともに、要求されるオゾン量に応じた空気量が放電リアクタ２０へ供給されるよう、エアポンプ２０ｐの作動を制御する。オゾン添加制御での要求オゾン量は、排気通路１０ｅｘを通じてＮＯｘ浄化装置１５へ流入するＮＯ２流入量に基づき設定される。上述したオゾン生成制御によれば、放電リアクタ２０でオゾンが生成され、生成されたオゾンは、反応室３０ａおよび供給管３２を通じて排気通路１０ｅｘへ添加される。
【００６１】
また、オゾン添加制御では、燃料用ヒータ５０への通電を停止させるとともに、燃料噴射弁４０への通電を停止させて燃料噴射を停止させる。ここで、燃料用ヒータ５０への通電を実施していると、オゾンは加熱されて崩壊する。また、燃料噴射を実施していると、オゾンは燃料と反応してしまう。これらの点を鑑み、上述したオゾン生成制御では、燃料用ヒータ５０による加熱を停止させ、かつ、燃料噴射を停止させている。そのため、オゾンが燃料と反応することや加熱崩壊を回避できるので、生成したオゾンがそのまま排気通路１０ｅｘへ添加されることとなる。
【００６２】
改質燃料添加制御では、要求される改質燃料量に応じた燃料噴射量となるよう、燃料噴射弁４０の作動を制御する。改質燃料添加制御での要求改質燃料量は、排気通路１０ｅｘを通じてＮＯｘ浄化装置１５へ流入するＮＯｘ流入量、そのＮＯｘに含まれるＮＯとＮＯ２の割合、ＮＯｘ触媒温度等に基づき設定される。
【００６３】
改質燃料添加制御では、反応室３０ａの温度（反応室温度）が所定温度範囲になるように、燃料用ヒータ５０の作動が制御される。所定温度範囲は、反応室３０ａで冷炎反応が生じるが熱炎反応は生じないような温度範囲に設定されている。
【００６４】
改質燃料添加制御では、燃料噴射弁４０から噴射される燃料の量に基づき、当量比が所定当量比範囲になるようにエアポンプ２０ｐの作動が制御される。所定当量比範囲は、反応室３０ａで冷炎反応が生じるが熱炎反応は生じないような温度範囲に設定されている。
【００６５】
改質燃料添加制御では、エアポンプ２０ｐにより送風される空気量に応じた電力を電極板２１へ給電するよう、高電圧電源回路８４の作動を制御する。そして、ヒータ２４への通電を停止させるようにコントローラ８２の作動を制御するとともに、スイッチ８３をオフ作動させる。
【００６６】
次に、先述した加熱制御の内容について以下に説明する。
【００６７】
エアポンプ２０ｐの作動を停止させている期間中では、排気通路１０ｅｘ内の排気が供給管３２を逆流して放電リアクタ２０に流入するおそれがある。また、反応室３０ａ内で気化した燃料が放電リアクタ２０に流入するおそれがある。すると、電極間通路２１ａに排気や燃料等の異物が流入し、電極板２１の表面に付着して堆積するおそれがある。このように電極板２１の表面に異物が堆積すると、放電が阻害され、十分な量のオゾンが生成できなくなる。
【００６８】
そこで本実施形態では、ヒータ２４により電極板２１を加熱する加熱制御を実施することで、電極板２１に付着堆積した異物を燃焼させて除去する。図９は、マイコン８１により実施される加熱制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、概略、車両の走行距離が所定距離に達する毎に、加熱制御を実施する。
【００６９】
先ず、図９ステップＳ１０において、車両の積算走行距離を演算する。続くステップＳ１１では、演算した積算走行距離が加熱判定距離以上であるか否かを判定する。積算走行距離≧加熱判定距離と判定されれば、続くステップＳ１２にて加熱制御を実施する。この加熱制御では、コントローラ８２により発熱素子２４ｂへの給電を実施するとともに、高電圧電源回路８４による電極線２５への給電を停止させ、かつ、スイッチ８３をオフ作動させる。
【００７０】
コントローラ８２による発熱素子２４ｂへの給電は、先述したようにバッテリ電圧をデューティ制御して為される。デューティの値は予め設定されたデューティ値で、予め設定された時間だけ給電を継続させる。これらのデューティ値および継続時間は、電極板２１に堆積した異物が燃焼するのに十分な値に設定されている。また、加熱制御時には、電極板２１の表面に堆積した異物が燃焼するのに必要な最小限の酸素を供給する風量となるようにエアポンプ２０ｐを作動させる。燃料噴射弁４０および燃料加熱用ヒータ５０については作動を停止させる。
【００７１】
続くステップＳ１３では、積算走行距離をゼロにリセットする。そのため、次回のステップＳ１０で演算される積算走行距離は加熱判定距離よりも短くなり、ステップＳ１１で否定判定されるようになる。したがって、車両の走行距離が所定距離に達する毎に、加熱制御が実施されることとなる。具体的には、図１０に示すように、積算走行距離が加熱判定距離に達するｔ１、ｔ２、ｔ３時点で、加熱制御が実施されることとなる。
【００７２】
以上により、本実施形態によれば、ヒータ２４は、電極板２１に設けられた２つの電極線２５の間に配置されている。そのため、ヒータ２４は放電領域の外部に位置することとなる。よって、線状の電極線２５を採用することによる電界集中の効果、および電極線２５を誘電体膜２６で覆うことによる沿面放電の効果が、ヒータ２４により阻害されることを回避できる。よって、これらの効果によるガス改質能力の向上を阻害することなく、電極板２１に堆積した異物の除去を可能にできる。
【００７３】
ここで、本実施形態に反し、電極線２５への給電時にヒータ２４への給電を実施してしまうと、電極線２５と発熱素子２４ｂの離間距離が短いため、電極線２５に印加されている高電圧が発熱素子２４ｂへ流れ込むことが懸念される。この点を鑑みた本実施形態では、電極線２５への給電時にはヒータ２４への給電を禁止するので、上記懸念を抑制できる。
【００７４】
さらに本実施形態では、交流電圧を電極線２５に印加する放電用給電回路と、直流電圧をヒータ２４に印加するヒータ用給電回路と、を備える。そして、放電用給電回路による電極線２５への給電時には、ヒータ用給電回路をグランドから切り離したオープン状態にする。具体的には、スイッチ８３をオフ作動させてオープン状態にする。そのため、高電圧が発熱素子２４ｂへ流れ込むといった先述の懸念を、確実に回避できる。
【００７５】
さらに本実施形態では、電極線２５は、第１仮想平面に沿って線状に延び、ヒータ２４の発熱素子２４ｂは、第１仮想平面に対して平行な第２仮想平面に沿って線状に延びる。そして、発熱素子２４ｂには、電極線２５が延びる方向に沿い、電極線２５に対向しながら延びる対向部Ｈ１〜Ｈ９が存在する。
【００７６】
ここで、電極板２１により形成されるガス通路面、つまり誘電体膜２６の表面２６ａのうち、電極線２５に対向する部分に異物が付着して堆積しやすい。この点を鑑みた本実施形態では、上述した対向部Ｈ１〜Ｈ９が存在するので、この対向部Ｈ１〜Ｈ９により、ガス通路面のうち堆積しやすい箇所が重点的に加熱されるようになる。よって、堆積物を効率的に加熱して除去できる。
【００７７】
さらに本実施形態では、３つ以上の電極板２１が所定方向に並べて配置されている。そして、例えば図３の中段に示す電極板を第１電極板、上段に示す電極板を第２電極板、下段に示す電極板を第３電極板と呼ぶ場合において、第１電極板が有する誘電体膜２６は第１電極板の両面に設けられている。第１電極板が有する電極線２５は、第１電極板の両面に配置された誘電体膜２６の間に２つ設けられている。これら２つの電極線２５のうち第２電極板の側に位置する電極線２５は、第２電極板が有する電極線２５との間で放電領域を形成し、第３電極板の側に位置する電極線２５は、第３電極板が有する電極線２５との間で放電領域を形成する。これによれば、第１電極板が、第２電極板および第３電極板の各々と放電するので、放電リアクタ２０の小型化を図ることができる。
【００７８】
さらに本実施形態では、第１電極板を加熱するヒータ２４は、第１電極板に設けられた２つの電極線２５の間に配置されている。このように、第１電極板に設けられる２つの電極線２５の間にヒータ２４を内包させるので、放電リアクタ２０の小型化を図った上記構成において、放電領域の外部にヒータ２４を配置することが実現可能となる。
【００７９】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、車両の走行距離が所定距離に達する毎に加熱制御を実施している。これに対し、本実施形態では、図１１に示すように、ＮＯｘ浄化率が所定値以下にまで低下した場合に、加熱制御を実施している。すなわち、先ず図１１のステップＳ２０において、ＮＯｘ浄化率の推定値である推定ＮＯｘ浄化率を演算する。
【００８０】
具体的には、先ず、内燃機関１０の負荷やエンジン回転数ＮＥ等、内燃機関１０運転状態に基づき、内燃機関１０の排気中に含まれるＮＯｘ量（ＮＯｘ排出量）を推定する。このＮＯｘ排出量はＮＯｘ浄化装置１５へ流入するＮＯｘ流入量に相当する。次に、ＮＯｘセンサ９７によりＮＯｘ浄化装置１５から流出したＮＯｘ流出量を検出する。ＮＯｘ流入量からＮＯｘ流出量を減算した値がＮＯｘ浄化量である。そして、ＮＯｘ浄化量をＮＯｘ流入量で除算した値がＮＯｘ浄化装置１５によるＮＯｘ浄化率である。このように、ＮＯｘ排出量の推定値およびＮＯｘセンサ９７の検出値に基づき推定ＮＯｘ浄化率を演算する。
【００８１】
続くステップＳ２１では、内燃機関１０の運転状態およびＮＯｘ触媒温度に基づき、ＮＯｘ浄化率が安定して得られる条件を満たしているか否かを判定する。例えば、内燃機関１０の運転状態およびＮＯｘ触媒温度が短時間で急激に変化している過渡期間では、上記条件を満たしていないと判定する。条件を満たしていないと判定された場合には、処理はステップＳ２０に戻り、条件を満たしていると判定された場合には、処理はステップＳ２２へ進む。
【００８２】
ステップＳ２２では、次のステップＳ２３の判定処理で用いる判定値を、内燃機関１０の運転状態およびＮＯｘ触媒温度に基づき演算する。続くステップＳ２３では、ステップＳ２３では、ステップＳ２０で演算した推定ＮＯｘ浄化率が、ステップＳ２２で演算した判定値以下であるか否かを判定する。推定ＮＯｘ浄化率≦判定値と判定されれば、続くステップＳ２４において加熱制御を実施する。
【００８３】
以上により、本実施形態によれば、推定ＮＯｘ浄化率を演算し、その演算結果に基づき加熱制御を実施するので、電極板２１に堆積した異物の除去をタイムリーに実施することができる。すなわち、浄化率が十分に高い場合にまで加熱制御を実施することを抑制できる。また、浄化率が判定値以下になると加熱制御を実施して電極板２１に堆積した異物を除去し、浄化率を回復できる。
【００８４】
（第３実施形態）
図５に示す上記実施形態では、発熱素子２４ｂの長手部と電極線２５の長手部とが直交する位置関係となるよう、ヒータ２４が第２仮想平面上に配置されている。これに対し、図１２に示す本実施形態の電極板２１Ｂでは、発熱素子２４ｂの長手部と電極線２５の長手部とが平行な位置関係となるよう、ヒータ２４が第２仮想平面上に配置されている。
【００８５】
ヒータ２４の発熱素子２４ｂには、電極線２５が延びる方向に沿い電極線２５に対向しながら延びる対向部が存在する。この対向部は、図１３の符号Ｈ１０、Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ１４、Ｈ１５、Ｈ１６、Ｈ１７、Ｈ１８、Ｈ１９、Ｈ２０、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３、Ｈ２４に示す点線部分である。対向部Ｈ１０〜Ｈ２４の各々は、電極線２５のうち符号Ｅ１０、Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４、Ｅ１５、Ｅ１６、Ｅ１７、Ｅ１８、Ｅ１９、Ｅ２０、Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３、Ｅ２４に示す点線部分（図１４参照）に対向する。つまり、ヒータ２４のうち符号Ｈ１０〜Ｈ２４に示す点線部分と、電極線２５のうち符号Ｅ１０〜Ｅ２４に示す点線部分とは、図１２に示すように正面視において互いに重畳するように配置されている。
【００８６】
このように、発熱素子２４ｂの長手部と電極線２５の長手部とが平行となるように配置することで、これらの長手部が垂直となるように配置した場合に比べて、対向部Ｈ１０〜Ｈ２４の領域を増大できる。よって、誘電体膜２６の表面２６ａ（ガス通路面）のうち堆積しやすい箇所を重点的に加熱する、といった効果が促進される。
【００８７】
（第４実施形態）
本実施形態では、放電用の電極線２５をヒータとしても機能させることで、図３に示すヒータ２４を廃止している。すなわち、本実施形態に係る電極板２１Ｃは、図１５に示すように、誘電体で形成された板状の基材２７を有する。基材２７の両面に電極線２５が設けられ、その電極線２５を覆うように、基材２７の両面に誘電体膜２６が設けられている。
【００８８】
そして、図５に示す実施形態の電極線２５には、交流電圧が印加される放電用の端子２５ｔが１つ接続されている。これに対し本実施形態では、放電用の端子２５ｔが加熱用の端子も兼用し、さらに、放電用の端子２５ｔに加えて加熱用のグランド端子２５ｕも電極線２５に接続されている。
【００８９】
本実施形態にかかるガス改質装置においても、図８と同様の高電圧電源回路８４およびコントローラ８２を備えている。高電圧電源回路８４による交流電圧と、コントローラ８２によりデューティ制御される直流電圧とを切り替えて、端子２５ｔへ電圧印加できるように構成されている。一方、端子２５ｕはスイッチ８５を介してグランドに接続されている。なお、高電圧電源回路８４は、一対の電極板２１Ｃに放電を生じさせるよう、交流の電圧を電極線２５へ印加する放電用給電回路を提供する。コントローラ８２は、電極線２５をヒータとして機能させるよう、直流の電圧を電極線２５へ印加するヒータ用給電回路を提供する。
【００９０】
図１６に示すように、放電制御時には、高電圧電源回路８４を端子２５ｔに接続するとともに、スイッチ８５をオフ作動させる。これにより、端子２５ｔから電極線２５へ流れ込んだ電流が、スイッチ８５を通じてグランドに流れ込むことなく、図１５の点線矢印に示すように対向する電極線２５へ向けて放電されることとなる。
【００９１】
図１７に示すように、加熱制御時には、コントローラ８２を端子２５ｔに接続するとともに、スイッチ８５をオン作動させる。これにより、バッテリＢから給電される直流の電流が、対向する電極線２５へ向けて放電されることなくグランドへ流れることとなる。これにより、電極線２５が発熱して電極板２１Ｃが加熱され、電極板２１Ｃに付着堆積した異物が燃焼して除去されるようになる。
【００９２】
以上により、本実施形態によれば、放電用の電極線２５をヒータとしても機能させることができるので、電極線２５とは別にヒータを備える場合における次の問題を無くすことができる。すなわち「線状の電極線２５を採用することによる電界集中の効果、および電極線２５を誘電体膜２６で覆うことによる沿面放電の効果が、ヒータにより阻害される」といった問題を解消できる。
【００９３】
さらに本実施形態では、放電用給電回路による電極線２５への給電時には、ヒータ用給電回路を、グランドから切り離したオープン状態にする。具体的には、スイッチ８５をオフ作動させてオープン状態にする。そのため、放電用給電回路による高電圧がグランドに流れ込むことを回避でき、交流電圧による放電と直流電圧によりヒータとして機能させることとの切り替えが実現可能となる。
【００９４】
（第５実施形態）
図１に示す還元剤添加装置Ａ１は、反応室３０ａの空気流れ上流側に放電リアクタ２０を配置している。これに対し、本実施形態に係る還元剤添加装置Ａ２は、図１８に示すように、反応室３０ａの空気流れ下流側に放電リアクタ２０を配置している。この還元剤添加装置Ａ２では、反応室３０ａで生じる燃料の酸化反応は極一部であり、酸化反応の大半は放電リアクタ２０の電極間通路２１ａで生じるように構成されている。電極間通路２１ａでは、空気中の酸素分子が電離し、電離した活性酸素原子が存在する環境下で燃料を酸化反応させる。これにより、放電リアクタ２０において、燃料の一部が酸化されて改質燃料が生成される。
【００９５】
このように、放電リアクタ２０で燃料を改質させる方式の還元剤添加装置Ａ２であっても、ヒータ２４を放電領域の外部に配置する構成（図３参照）、或いは、電極線２５がヒータを兼ねる構成（図１５参照）を採用することができる。
【００９６】
（第６実施形態）
図１に示す実施形態では、エアポンプ２０ｐにより放電リアクタ２０へ空気を供給している。これに対し、本実施形態に係る還元剤添加装置では、内燃機関１０の吸気の一部を分岐させて放電リアクタ２０へ流入させる。
【００９７】
具体的には、吸気通路１０ｉｎのうちコンプレッサ１１ｃの下流かつ冷却器１２の上流部分と放電リアクタ２０の流通路２２ａとを配管で接続する。これにより、冷却器１２により冷却される前の高温吸気を放電リアクタ２０へ供給することが可能となる。また、吸気通路１０ｉｎのうち冷却器１２の下流部分と流通路２２ａとを配管で接続する。これにより、冷却器１２により冷却された後の低温吸気を放電リアクタ２０へ供給することが可能となる。
【００９８】
さらに本実施形態では、放電リアクタ２０へ供給する吸気を、高温吸気および低温吸気に切り替える切替バルブ（図示せず）を備える。オゾン生成時には低温吸気を供給するように切り替えて、生成したオゾンが吸気の熱で破壊されることの抑制を図る。また、オゾン非生成時には高温吸気を供給するように切り替えて、ヒータ５０により加熱された燃料が、反応室内で吸気により冷却されることの抑制を図る。また、切替バルブの開度を制御することで、過給機１１により過給された吸気の一部を放電リアクタ２０へ供給する量を制御する。
【００９９】
以上により、本実施形態に係る還元剤添加装置は電磁バルブ３６を備え、電磁バルブ３６を開弁させることにより、過給機１１により過給された吸気の一部を放電リアクタ２０へ供給する。そのため、図１に示すエアポンプ２０ｐを用いることなく、酸素を含んだ空気を放電リアクタ２０へ供給することが可能になる。
【０１００】
このように、吸気の一部を放電リアクタ２０へ導入する方式の還元剤添加装置であっても、ヒータ２４を放電領域の外部に配置する構成（図３参照）、或いは、電極線２５がヒータを兼ねる構成（図１５参照）を採用することができる。
【０１０１】
（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【０１０２】
図８および図１６に示す高電圧電源回路８４（放電用給電回路）は、交流電圧を電極線２５に印加する。これに対し、放電用給電回路は、直流電圧をパルス状にして間欠的に電極線２５に印加する回路であってもよい。
【０１０３】
オゾンの生成および改質燃料の生成がともに要求されていない非生成時に、加熱制御を実施するようにしてもよい。上記非生成時の具体例としては、ＮＯｘ触媒温度が活性化温度未満であり、かつ、ＮＯｘ吸着量が飽和状態になっている場合や、ＮＯｘ触媒温度が還元可能範囲を超えて高温になっている場合が挙げられる。
【０１０４】
上述した各実施形態に係る放電リアクタ２０では、３つ以上の電極板２１が所定方向に並べて配置されている。これに対し、２つの電極板２１、つまり１対の電極板２１を１組備えた放電リアクタに、本発明に係るガス改質装置を適用させてもよい。
【０１０５】
このように１対の電極板２１を１組で構成する場合、１つの電極板２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに２つの電極線２５を設ける必要はなく、１つの電極線２５が設けられていればよい。具体的には、図３に示す如く電極線２５をヒータ２４の両面に設けることに替え、電極線２５をヒータ２４の片面に設けた構成にすればよい。
【０１０６】
或いは、図１５に示す如くヒータ兼用の電極線２５を基材２７の両面に設けることに替え、ヒータ兼用の電極線２５を基材２７の片面に設けた構成にすればよい。或いは、電極線２５を基材２７の片面に設けた構成において、基材２７のうち電極線２５が設けられた面の反対側の面にヒータを設けて、電極線２５を放電専用にした構成であってもよい。
【０１０７】
図１に示す実施形態では、ＮＯｘを物理的に捕捉（つまり吸着）する還元触媒が採用されているが、ＮＯｘを化学的結合により捕捉（つまり吸蔵）する還元触媒が採用された燃焼システムに、還元剤添加装置を適用させてもよい。
【０１０８】
内燃機関１０が理論空燃比よりもリーンな状態で燃焼させている時に、ＮＯｘ浄化装置１５がＮＯｘを吸着し、リーン燃焼以外の時にＮＯｘを還元させる燃焼システムに、還元剤添加装置を適用させてもよい。この場合、リーン燃焼時にはオゾンを生成し、リーン燃焼以外の時に改質燃料を生成させればよい。このようにリーン燃焼時にＮＯｘを捕捉する触媒の具体例としては、担体に担持された白金とバリウムによる吸蔵還元触媒が挙げられる。
【０１０９】
吸着または吸蔵の機能を有しないＮＯｘ浄化装置１５が採用された燃焼システムに、還元剤添加装置を適用させてもよい。この場合、ＮＯｘ浄化装置１５には、リーン燃焼時に所定温度範囲でＮＯｘ還元性能を有する触媒として、鉄系、銅系等の触媒が考えられ、これらの触媒に還元剤として改質燃料を供給すれば良い。
【０１１０】
上述した各実施形態では、還元剤に燃料を用いる方式の還元剤添加装置に、本発明に係るガス改質装置を適用させている。これに対し、尿素水をＮＯｘ浄化装置１５の上流側に添加してアンモニアを還元剤として用いる方式の還元剤添加装置に、本発明に係るガス改質装置を適用させてもよい。例えば、ガス改質装置により生成したオゾンを尿素水とともにＮＯｘ浄化装置１５の上流側に添加する用途が具体例として挙げられる。
【０１１１】
上述した各実施形態では、車両に搭載された燃焼システムに還元剤添加装置を適用させている。これに対し、定置式の燃焼システムに還元剤添加装置を適用させてもよい。図１に示す実施形態では、圧縮自着火式のディーゼルエンジンに還元剤添加装置を適用させており、燃焼用の燃料として用いる軽油を還元剤として用いている。これに対し、点火着火式のガソリンエンジンに還元剤添加装置を適用させて、燃焼用の燃料として用いるガソリンを還元剤として用いてもよい。
【０１１２】
上述した各実施形態では、内燃機関１０の排気浄化に本発明に係るガス改質装置を適用させている。これに対し、ガス改質装置により生成したオゾンを空調風に含ませて、その空調風を室内に送風する空調装置に、本発明に係るガス改質装置を適用させてもよい。或いは、ガス改質装置により生成したオゾンを水中に吹き出してオゾン水を生成する装置に、本発明に係るガス改質装置を適用させてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
２０…放電リアクタ（ガス改質装置）、２１、２１Ｂ、２１Ｃ…電極板、２４…ヒータ、２５…電極線、２６…誘電体膜、８２…コントローラ（ヒータ用給電回路）、８４…高電圧電源回路（放電用給電回路）、Ａ１、Ａ２…還元剤添加装置。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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