(57)【要約】      （修正有）【課題】長期間にわたってプラズマを良好に発生させて使用することができるプラズマ発生体、プラズマ発生装置、オゾン発生装置、排ガス処理装置を提供する。【解決手段】プラズマ発生体は、互いの主面が、間に空間Ｓを介して対向する第１電極３及び第２電極４と、第１電極３の両側に接続される第１配線導体８と、第２電極４に接続される第２配線導体９と、第１配線導体４及び第２配線導体９にそれぞれ接続される一対の外部端子１０とを備えている。【選択図】図２
2008251521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの主面が、間に空間を介して対向する第１電極及び第２電極と、
該第１電極の両側に接続される第１配線導体と、
前記第２電極に接続される第２配線導体と、
前記第１配線導体及び第２配線導体にそれぞれに接続される一対の外部端子とを備えるプラズマ発生体。
【請求項２】
前記第１電極と前記第１配線導体とで、ループ状の回路が形成される請求項１に記載のプラズマ発生体。
【請求項３】
前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれの両側を、誘電体からなる一対の支持部により支持されており、
前記第１配線導体は、前記支持部内に埋設されている請求項１または請求項２に記載のプラズマ発生体。
【請求項４】
前記第１電極はセラミックス部材により被覆されており、
前記セラミックス部材は前記支持部に、その両側が接合されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプラズマ発生体。
【請求項５】
互いの主面が対向するように配置される少なくとも２つの第１電極と、
該第１電極間に配置され、該第１電極のそれぞれの主面に、間に空間を介して対向する第２電極と、
２つの前記第１電極の一方の側部に接続される第３配線導体と、
２つの前記第１電極の他方の側部同士を接続する第４配線導体と、
前記第２電極に接続される第５配線導体と、
前記第３配線導体及び第５配線導体のそれぞれに接続される一対の外部端子とを備えるプラズマ発生体。
【請求項６】
２つの前記第１電極、及び前記第３配線導体、並びに前記第４配線導体により、ループ状の回路が形成される請求項５に記載のプラズマ発生体。
【請求項７】
２つの前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれの両側を、誘電体からなる一対の支持部により支持されており、
前記第３配線導体及び前記第４配線導体は、前記支持部内に埋設されている請求項５または請求項６に記載のプラズマ発生体。
【請求項８】
前記第４配線導体は、貫通導体を備えている請求項７に記載のプラズマ発生体。
【請求項９】
前記第３配線導体が、貫通導体を備えているともに、
２つの前記第１電極の一方の側部同士が、前記第３配線導体の貫通導体により電気的に接続されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のプラズマ発生体。
【請求項１０】
前記貫通導体は、前記支持部内に複数形成されている請求項８または請求項９に記載のプラズマ発生体。
【請求項１１】
前記第１電極はセラミックス部材により被覆されており、
該セラミックス部材は、前記支持部に、その両側部が接合されている請求項５乃至請求項１０のいずれかに記載のプラズマ発生体。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のプラズマ発生体と、
前記プラズマ発生体の前記第１電極と前記第２電極とに交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加することにより、前記第１電極と前記第２電極との間の空間にプラズマを発生させる電圧印加手段と、を備え、
前記第１電極には、その両側から電圧が印加されるプラズマ発生装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のプラズマ発生体の前記第１電極と前記第２電極との間の空間内に、酸素を流入させる第１の流路と、
前記プラズマ発生体の前記第１電極と、前記第２電極とに接続され、これら電極間に交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加するための外部端子に接続される電圧印加手段と、
前記プラズマ発生体の前記空間から排出されるオゾンを、前記空間内から流出させる第２の流路とを備え、
前記第１電極には、その両側から電圧が印加されるオゾン発生装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のプラズマ発生体の前記第１電極と前記第２電極との間の空間内に、排ガスを流入させる第１の流路と、
前記プラズマ発生体の前記第１電極と、前記第２電極とに接続され、これら電極間に交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加するための外部端子に接続される電圧印加手段と、
前記プラズマ発生体の前記空間から排出される被処理ガスを、前記空間内から流出させる第２の流路とを備え、
前記第１電極には、その両側から電圧が印加される排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間を挟む一対の電極間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生体およびこれをもちいた各種装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般家庭で使用されている湯沸かし器の不完全燃焼時に排出されるＣＯガスやディーゼルエンジン、ガソリンエンジンからの排ガス、或いは焼却炉から出される排ガス等の流体中には、ＣＯ、カーボン等のＰＭ、ＮＯｘ等が含まれている。このようなＣＯやＰＭ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ＣＯやＰＭ等を浄化する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装置は、一対の電極を一定の距離だけ離間して対向させた構造を有している。そして、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、このプラズマ場内に上述した流体を通過させることにより、流体中の上記物質を浄化するものである。なお、一対の電極は、それぞれ誘電体により覆われており、この誘電体の両側を一対の支持部が支持している。また、一対の電極のそれぞれに電力を供給するために、それぞれの電極の一方側端部には配線導体が接続されている。
【特許文献１】特開２００４−０９２５８９号公報
【特許文献２】特開２００５−０９３１０７号公報
【特許文献３】特開２００３−２８６８２９号公報
【特許文献４】ＷＯ２００４／０７２４４５号公報
【特許文献５】ＷＯ２００５／０００４５０号公報
【特許文献６】ＷＯ２００５／００１２５０号公報
【特許文献７】特開２００５−１２９２４７号公報
【特許文献８】特開２００５−１２３０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、処理される流体が高温である場合には、装置は、流体の通過に伴って、作動直後に高温の状態へと急激に昇温される。或いは、装置を稼動した際、電極から発生した熱により、電極や支持部に大きな熱応力がかかってしまう。そして、このような熱応力が印加された電極は、極端な場合、電極の中央部や端部或いは配線導体との接続部で断線が生じることがありえる。そして、この場合、断線した電極がプラズマの発生に寄与しなくなる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み案出されたもので、その目的は、長期間にわたってプラズマを良好に発生させて使用することができるプラズマ発生体および及びプラズマ発生体を用いた各種装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のプラズマ発生体は、互いの主面が、間に空間を介して対向する第１電極及び第２電極と、該第１電極の両側に接続される第１配線導体と、前記第２電極に接続される第２配線導体と、前記第１配線導体及び第２配線導体にそれぞれ接続される一対の外部端子とを備えている。
【０００７】
また、好ましくは、前記第１電極と前記第１配線導体とで、ループ状の回路が形成されている。
【０００８】
また、好ましくは、前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれの両側を、誘電体からなる一対の支持部により支持されており、前記第１配線導体は、前記支持部内に埋設されている。
【０００９】
また、好ましくは、前記第１電極はセラミックス部材により被覆されており、前記セラミックス部材は前記支持部に、その両側が接合されている。
【００１０】
本発明のプラズマ発生体は、互いの主面が対向するように配置される少なくとも２つの第１電極と、該第１電極間に配置され、該第１電極のそれぞれの主面に、間に空間を介して対向する第２電極と、２つの前記第１電極の一方の側部同士を接続する第３配線導体と、２つの前記第１電極の他方の側部同士を接続する第４配線導体と、前記第２電極に接続される第５配線導体と、前記第３配線導体及び第５配線導体のそれぞれに接続される一対の外部端子とを備えている。
【００１１】
また、好ましくは、２つの前記第１電極、及び前記第３配線導体、並びに前記第４配線導体により、ループ状の回路が形成されている。
【００１２】
また、好ましくは、２つの前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれの両側を、誘電体からなる一対の支持部により支持されており、前記第３配線導体及び前記第４配線導体は、前記支持部内に埋設されている。
【００１３】
また、好ましくは、前記第４配線導体は、貫通導体を備えている。
【００１４】
また、好ましくは、前記第３配線導体が、貫通導体を備えているともに、２つの前記第１電極の一方の側部同士が、前記第３配線導体の貫通導体により電気的に接続されている。
【００１５】
また、好ましくは、前記貫通導体は、前記支持部内に複数形成されている。
【００１６】
また、好ましくは、前記第１電極はセラミックス部材により被覆されており、該セラミックス部材は、前記支持部に、その両側部が接合されている。
【００１７】
本発明のプラズマ発生装置は、本発明のプラズマ発生体と、前記プラズマ発生体の前記第１電極と前記第２電極とに交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加することにより、前記第１電極と前記第２電極との間の空間にプラズマを発生させる電圧印加手段と、を備え、前記第１電極には、その両側から電圧が印加されるものである。
【００１８】
本発明のオゾン発生装置は、本発明のプラズマ発生体の前記第１電極と前記第２電極との間の空間内に、酸素を流入させる第１の流路と、前記プラズマ発生体の前記第１電極と、前記第２電極とに接続され、これら電極間に交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加するための外部端子に接続される電圧印加手段と、前記プラズマ発生体の前記空間から排出されるオゾンを、前記空間内から流出させる第２の流路とを備え、前記第１電極には、その両側から電圧が印加されるものである。
【００１９】
本発明の排ガス処理装置は、本発明のプラズマ発生体の前記第１電極と前記第２電極との間の空間内に、排ガスを流入させる第１の流路と、前記プラズマ発生体の前記第１電極と、前記第２電極とに接続され、これら電極間に交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加するための外部端子に接続される電圧印加手段と、前記プラズマ発生体の前記空間から排出される被処理ガスを、前記空間内から流出させる第２の流路とを備え、前記第１電極には、その両側から電圧が印加されるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、第１電極は、複数の配線導体を介して第１電極の両側から外部端子に電気的に接続される。このため、第１電極の途中あるいはいずれかの配線導体が断線したとしても、第１電極の一部あるいは全体は、他の配線導体を介して外部端子に電気的に接続され、第１電極と第２電極とに電圧を良好に印加することができる。従って、プラズマ発生体をより長期間にわたって安定的に使用することができる。
【００２１】
本発明のプラズマ発生装置は、本発明のプラズマ発生体と、プラズマ発生体の第１電極と第２電極とに交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加することにより、第１電極と前記第２電極との間の空間にプラズマを発生させる電圧印加手段と、を備えている。そして第１電極には、その両側から電圧が印加されるものである。これにより、プラズマ発生装置は、第１電極と第２電極との間にプラズマ場を発生させることができる。
【００２２】
また、第１電極は、その両側が配線導体に接続されている。従って、第１電極の一方側のみから電圧が印加される場合に比べて、特に直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加する場合、第1電極の内部抵抗の影響を低減することができる。すなわち、第１電極の一方側と他方側との電圧のバラツキが低減される。
【００２３】
本発明のオゾン発生装置は、本発明のプラズマ発生体の第１電極と第２電極との間の空間内に、酸素を流入させる第１の流路と、プラズマ発生体記第１電極と、第２電極とに接続され、これら電極間に交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加するための外部端子に接続される電圧印加手段と、プラズマ発生体の空間から排出されるオゾンを、空間内から流出させる第２の流路とを備えている。そして第１電極には、その両側から電圧が印加される。これにより、オゾン発生装置は、第１の流路より流入させた酸素をプラズマ反応によりオゾンへと変化させ、このオゾンを第２の流路より排出させることができる。
【００２４】
本発明の排ガス処理装置は、本発明のプラズマ発生体の第１電極と第２電極との間の空間内に、排ガスを流入させる第１の流路と、プラズマ発生体の第１電極と、第２電極とに接続され、これら電極間に交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加するための外部端子に接続される電圧印加手段と、プラズマ発生体の空間から排出される被処理ガスを、空間内から流出させる第２の流路とを備えている。そして第１電極には、その両側から電圧が印加される。これにより、排ガス処理装置は、第１の流路より流入させた排ガスをプラズマ反応により浄化させ、この浄化した被処理ガスを第２の流路より排出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明のプラズマ発生体の一例について説明する。図１（ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ方向から見た側面図である。図２（ａ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。図２（ｂ）は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ’線における断面図である。図２（ｃ）は、図１（ｂ）のＤ−Ｄ’線における断面図である。また、図３は、プラズマ発生体に電圧印加手段を接続したことを示す模式図である。これらの図において、３は第１電極、４は第２電極、５は第１絶縁部、６は第２絶縁部、７は支持部、８は第１配線導体、９は第２配線導体、１０は外部端子、１５は電圧印加手段、Ｓは空間である。
【００２６】
本発明のプラズマ発生体は、互いの主面が、間に空間Ｓを介して対向する第１電極３及び第２電極４と、第１電極３の両側に接続される第１配線導体８と、第２電極４に接続される第２配線導体９と、第１配線導体８及び第２配線導体９にそれぞれ接続される一対の外部端子１０とを備えている。
【００２７】
更に、プラズマ発生体は、第１電極３および第１電極３を支持する第１絶縁部５を備えた第１電極部１と、第２電極４および第２電極４を支持する第２絶縁部６を備えた第２電極部２とを備えている。また、第１電極部１と第２電極部２との両端部に、これらの電極部１，２を支持する一対の支持部７を備えている。これにより、第１電極３と第２電極４との間に一定の間隔が形成される。そして、第１電極部１と第２電極部２と支持部７とにより、流体が流れる領域となる空間Ｓが形成される。
【００２８】
第１絶縁部５、第２絶縁部６、支持部７は、例えば、セラミックスから成る場合、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、炭化珪素質焼結体、コーディエライト等の電気絶縁材料から成る。第１絶縁部５、第２絶縁部６、支持部７が、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）、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物を作製する。次に、この泥漿状物が、従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法、粉体加圧成形法、射出成形法等により、例えばシート状やブロック状に成形されて、プラズマ発生体用のセラミック生成形体が得られる。次に、これらのセラミック生成形体に適当な打ち抜き加工が施される。その際、これらのセラミック生成形体を複数枚積層する。なお、打ち抜き加工は、積層後に行ってもよいし、打ち抜きを行った後に、打ち抜いたもの同士を積層してもよい。最後に、高温（約１５００〜１８００℃）で焼成することによって、第１絶縁部５と、第２絶縁部６と、支持部７とが製作される。この場合、これらのセラミック生成形体はともに一体焼成されることから、第１絶縁部５、第２絶縁部６、支持部７は一体化することとなる。
【００２９】
第１電極３および第２電極４は、これらの電極３，４同士の対向領域に位置する空間Ｓ内にプラズマ場を発生させるための一対の電極である。第１電極３および第２電極４は、プラズマ発生体の表面または内部、具体的には、第１絶縁部５や第２絶縁部６の表面または内部に配置されている。そして、第１電極３および第２電極４は、互いに一定の距離だけ離間して対向して配設されている。なお、第１電極３および第２電極４は、プラズマ発生体の外表面、例えば支持部７の外表面に形成された後述する一対の外部端子１０に電気的に接続される。第１電極３および第２電極４は、メタライズ金属層からなる場合、以下のように作製される。まず、タングステンやモリブデン、銅、銀等の金属粉末を含む従来周知のメタライズペーストを準備する。そして、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いて、プラズマ発生体用のセラミック生成形体の第１絶縁部５或いは第２絶縁部６となる所定の位置に、第１電極３および第２電極４用のメタライズペーストを塗布する。ここで所定の位置とは、例えば、第１絶縁部５或いは第２絶縁部６となるセラミック生成形体の内部や表面である。その後、これらのセラミック生成形体と同時に焼成することによって、第１電極３および第２電極４をプラズマ発生体の所定の位置、所定のパターンに形成することができる。
【００３０】
なお、図２に示すように、第１電極３および第２電極４は、第１絶縁部５および第２絶縁部６の内部に形成しているとよい。これにより、第１電極３および第２電極４が空間Ｓ内を通過する、例えば、酸化性の流体に直接接触しにくくなる。従って、第１電極３および第２電極４がこの流体により腐食されにくくなる。従って、プラズマ場の強度の低下を抑制することができるため好ましい。そして、第１絶縁部５、第２絶縁部６が、例えばコージェライトからなる場合は、それぞれの絶縁部５，６の表面から第１電極３或いは第２電極４までの最短距離が１００μｍ以上となる位置に形成しておくことが好ましい。
【００３１】
また、第１電極３や第２電極４が第１絶縁部５および第２絶縁部６の表面に露出して形成される場合には、これらの電極３，４の露出する表面には、ニッケルや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。特に第１電極３および第２電極４が、酸化性の流体等に直接曝される場合は特に好ましい。
【００３２】
また、ニッケルや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、ニッケル層を形成せずに金層だけを被着している場合には、熱によりニッケルが金層内部の粒界に沿って、金層の表面まで拡散してしまうことがない。従って、領域ごとのニッケルの拡散のバラツキが生じにくいため、各領域における導電特性にばらつきが生じてにくくできる。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、第１電極３および第２電極４の露出する表面に金層のみを０．１〜１０μｍ程度、例えばめっき法等により被着させておくとよい。
【００３３】
また、本発明のプラズマ発生体をオゾン発生装置に用いる場合は、第１電極３と第２電極４との間隔は、０．７ｍｍ〜３．０ｍｍが好ましい。また、本発明のプラズマ発生体を、ディーゼルエンジン等の排ガス処理装置に用いて、排ガス中のＰＭや酸化成分等の流体を反応させて分解する場合には、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度が好ましい。但し、必要とするプラズマ場の強度や第１電極３および第２電極４に印加する電圧等によって適宜変更してもよい。
【００３４】
第１配線導体８および第２配線導体９は、第１電極３と第２電極４とにそれぞれ接続される。そして、例えば、支持部７の内部に形成されているとよい。また、一対の外部端子１０のそれぞれは、第１配線導体８および第２配線導体９にそれぞれ接続される。一対の外部端子１０のそれぞれは、プラズマ発生体の外表面、例えば、一対の支持部７の外表面のそれぞれに配置されている。これらの配線導体８，９および一対の外部端子１０は、第１電極３および第２電極４にそれぞれ電気的に接続されている。そして、これらの配線導体８，９および外部端子１０は、外部電源から第１電極３および第２電極４に電圧を印加するための導電路として機能する。これらの配線導体８，９および外部端子１０は、第１電極３および第２電極４と同様の手法により作製できる。すなわち、これらの電極３，４が、メタライズ金属層からなる場合、上述と同様に、メタライズペーストを支持部７となるセラミック生成形体の所定の位置に塗布し、その後、支持部７とともに焼成することにより得られる。
【００３５】
また、これらの配線導体８，９および外部端子１０の露出する表面には、第１電極３および第２電極４の場合と同様に、ニッケルや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。
【００３６】
そして、外部電源の電源配線を外部端子１０に接触させたり或いは接合させたりすることにより外部端子１０に電気的に接続される。そして、電圧が、第１配線導体８、第２配線導体９、外部端子１０を通して第１電極３―第２電極４間に印加される。これにより第１電極３と第２電極４との対向領域（平面視で第１電極３と第２電極４とが重畳する領域）にプラズマ場を発生させることができる。
【００３７】
そして、プラズマ発生体の空間Ｓ内を通過する流体は、第１電極３と第２電極４との間の対向領域内のプラズマ場を通過することにより分解される。例えば、流体が排ガスである場合、ＮＯＸ（窒素酸化物）は、下記の反応（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。
【００３８】
２ＮＯ２  →  ２ＮＯ＋Ｏ２  ・・・・・・・・・・（１）
２ＮＯ＋Ｏ２  →  Ｎ２＋２Ｏ２・・・・・・・・・（２）
なお、第１電極３と第２電極４との間にプラズマ場を発生させるための電圧としては、例えば、周波数の高い交流電圧が採用される。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ガス中のＰＭ等の酸化成分等の流体を反応させて分解するプラズマ発生体において、印加される交流電圧およびその周波数は、例えば、１ｋＶ〜１００ｋＶ、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚが好ましい。
【００３９】
そして、本発明においては、第１配線導体８は、第１電極３の両側にそれぞれ接続されている。この第１配線導体８は、それぞれ同一の外部端子１０に接続されている。この構成により、第１電極３は、それぞれの第１配線導体８を介して第１電極３の両側から外部端子１０に電気的に接続される。このため、第１電極３の途中あるいは一方側の第１配線導体８が断線したとしても、第１電極３の一部あるいは全体は、他方側の第１配線導体８を介して外部端子１０に電気的に接続されている状態が維持できる。従って、第１電極３と第２電極４とに電圧を良好に印加することができる。例えば、第１電極３の途中で断線した場合は、第１電極３の一部は、一方側の第１配線導体８に電気的に接続された状態が維持できる。そして第１電極３の残部は、他方側の第１配線導体８に電気的に接続された状態が維持できる。従って、一方側の第１配線導体８と他方側の第１配線導体８とをそれぞれ介して第１電極３と第２電極４とに電圧を印加することができる。また、一方側の第１配線導体８が断線した場合であっても、第１電極３は、他方側の第１配線導体８に電気的に接続された状態が維持できる。従って、他方側の第１配線導体８を介して第１電極３と第２電極４とに電圧を印加することができる。従って、プラズマ発生体をより長期間にわたって安定的に使用することができる。
【００４０】
このようなプラズマ発生体は、具体的な一例としては、第１電極３と、第１電極３の両側に接続された第１配線導体８とで、ループ状の回路が形成される。例えば、図３に示すように、電圧印加手段１５に第１配線導体８を接続した際、並列回路が形成され、第１電極３と第２電極４とに電圧が印加される。
【００４１】
なお、逆極性の電極である第２電極４においても、上述の第１電極３と第１配線導体８の場合と同様に、第２電極４の両側に第２配線導体９を設けておいてもよい。そして第２配線導体９を第２電極４の両側に接続して構わない。この場合、上述と同様な理由により、プラズマ発生体をより長期間にわたって安定的に使用することができる。なお、第１電極３側および第２電極４側の双方において、上述の構成を用いることで、プラズマ発生体の安定性をより高めることができる。
【００４２】
なお、第１電極３に電気的に接続される一方の外部端子１０と第２電極４に電気的に接続される他方の外部端子１０とを、支持部の同一側面に形成する場合、以下のようにすることが好ましい。すなわち、電圧印加手段により第１電極３と第２電極４とに電圧を印加した際に、一方の外部端子１０と他方の外部端子１０とが短絡することがないようにする必要があるため、例えば、外部端子１０間に絶縁体からなる遮蔽体７ａを形成してもよい。このような遮蔽体７ａは、例えば、支持部７の一部が一対の外部端子１０間に介在するように、支持部７の一部を突出して形成してもよいし、支持部７とは異なる遮蔽体７ａを貼り付けて形成してもよい。
【００４３】
また、第１電極３と第２電極４との間に電圧を印加した際に、一対の外部端子１０同士間が短絡しない程度の距離に離間させてもよい。この距離は、第１電極３と第２電極４との間の距離等により適宜設定されるが、例えば、図４〜６に示すように、一対の外部端子１０同士が平面視および側面視で重畳しないように配置し、外部端子１０間の距離が長くなるような方法を用いることができる。
【００４４】
また、支持部７の側面に凹部を形成しておき、この凹部内に外部端子１０を形成しても構わないし、外部端子１０間の位置が平面視でずれるように、一方の外部端子１０が形成された支持部７の側面を他方の外部端子１０が形成された支持部の側面よりも突出させてずらしておいても構わない。また、上述のいずれかを組み合わせたものであっても構わない。
【００４５】
なお、図４（ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す平面図である。図４（ｂ）は、図５（ａ）のＥ方向から見た側面図である。図５（ａ）は、図４（ａ）のＦ−Ｆ’線における断面図である。図５（ｂ）は、図４（ｂ）のＧ−Ｇ’線における断面図である。図５（ｃ）は、図４（ｂ）のＨ−Ｈ’線における断面図である。図５（ｄ）は、図４（ｂ）のＩ−Ｉ’線における断面図である。図６は、図４および図５のプラズマ発生体に電圧印加手段を接続したことを示す模式図である。
【００４６】
また、図７に示すように、多くの空間Ｓが積層されたものであっても構わない。このように多数の空間Ｓを積層することにより、各空間Ｓに流体を通過させるとともに、流体をプラズマ反応させることができる。なお、このようなプラズマ発生体においては、第１電極３と第２電極４とは、交互に対向するように配置される。
【００４７】
また、本発明のプラズマ発生体の別の例について説明する。図８（ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＪ方向から見た側面図である。図９（ａ）は、図８（ａ）のＫ−Ｋ’線における断面図である。図９（ｂ）は、図８（ｂ）のＬ−Ｌ’線における断面図である。図９（ｃ）は、図８（ｂ）のＭ−Ｍ’線における断面図である。図１０は、プラズマ発生体に電圧印加手段を接続したことを示す模式図である。これらの図において、１１は第３配線導体、１２は第４配線導体、１３は第５配線導体である。なお、上述の例のプラズマ発生体と同一の構成のものについては同じ参照符号を付すこととする。
【００４８】
このようなプラズマ発生体は、互いの主面が対向するように配置される少なくとも２つの第１電極３と、第１電極３間に配置され、第１電極３のそれぞれの主面に、間に空間Ｓを介して対向する第２電極４と、２つの第１電極３の一方の側部に接続する第３配線導体１１と、２つの第１電極３の他方の側部同士を接続する第４配線導体１２と、第２電極に接続される第５配線導体１３と、第３配線導体１１及び第５配線導体１３のそれぞれに接続される一対の外部端子１０とを備える。
【００４９】
更に、プラズマ発生体は、上述と同様に、第１電極３および第１電極３を支持する第１絶縁部５を備えた第１電極部１と、第２電極４および第２電極４を支持する第２絶縁部６を備えた第２電極部２とを備えている。また、第１電極部１と第２電極部２との外周部に、これら電極部１，２を支持する一対の支持部７を備えている。これにより、第１電極３と第２電極４とが、一定の間隔を設けて対向することとなる。そして、第１電極部１と第２電極部２と支持部７とにより、流体が流れる領域となる少なくとも２つの空間Ｓが形成される。
【００５０】
第３配線導体１１および第４配線導体１２は、第１電極３の側部にそれぞれ接続される。そして、第３配線導体１１および第４配線導体１２は、例えば、支持部７の内部に形成される。また、第５配線導体１３は、第２電極４に接続される。そして第５配線導体１３は、例えば、支持部７の内部に形成される。第３配線導体１１および第５配線導体１３は、一対の外部端子１０にそれぞれ接続される。そして外部電源から一対の外部端子１０のそれぞれを介して第１電極３―第２電極４間に電圧を印加するための導電路として機能する。なお、これらの配線導体１１，１２，１３は、上述の第１配線導体８および第２配線導体９と同様な方法により製作することができる。また、これらの配線導体１１，１２，１３の露出する表面には、第１電極３および第２電極４の場合と同様に、ニッケルや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。
【００５１】
そして、本発明においては、第４配線導体１２は、間に第２電極４を挟んで対向する複数の第１電極３の他方側端部同士を接続している。この構成により、第１電極３は、第３配線導体１１および第４配線導体１２により第１電極３の両側から外部端子１０に電気的に接続されることとなる。従って第１電極３自体や第１電極３に接続される配線導体のいずれかが一箇所断線したとしても、第１電極３の一部あるいは全体は、他の配線導体等を介して外部端子１０に電気的に接続された状態を維持できる。従って第１電極３と第２電極４とに電圧を良好に印加することができる。例えば、図９（ａ）に示す上側に配置された第１電極３の途中で断線した場合であっても、断線箇所よりも一方側の外部端子１０に近い第１電極３の手前側は、第３配線導体１１に電気的に接続されており、一方、断線箇所よりも一方側の外部端子１０から遠い第１電極３の向こう側は、第４配線導体１２に電気的に接続された状態を維持できるので、下側の第３配線導体１１と第４配線導体１２とをそれぞれ介して第１電極３と第２電極４とに電圧を印加することができる。また、上側の第３配線導体１１が断線した場合であっても、第１電極３は、下側の第１電極３を介して上下の第４配線導体１２に電気的に接続された状態を維持できる。これにより、上側の第１電極３と第２電極４に電圧を印加することができる。従って、プラズマ発生体をより長期間にわたって安定的に使用することができる。
【００５２】
このようなプラズマ発生体は、例えば、支持部７に埋設された第３配線導体の一部、或いは第４配線導体１２の一部となる貫通導体１４を備えている。この貫通導体１４により、第１電極３同士が電気的に接続される。これにより、複数の第１電極３と、第３配線導体１１（貫通導体１４を含む）と、第４配線導体１２（貫通導体１４を含む）とによりループ状の回路が形成される。なお、一対の外部端子のうちの一方側の外部端子１０は、間に第２電極４を挟んで対向する複数の第１電極３の一方端部同士を接続することとなる。
【００５３】
そしてこのような貫通導体１４は、以下のようにして作製される。プラズマ発生体用のセラミック生成形体の支持部７となる領域に打ち抜き金型による打ち抜き手段等により貫通穴を形成しておく。次に、この貫通穴内にスクリーン印刷法等の印刷手段により貫通導体１４用のメタライズペーストを充填する。次にプラズマ発生体用のセラミック生成形体と同時に焼成することによってプラズマ発生体の一対の支持部７となる所定の位置に、貫通導体１４を形成することができる。なお、貫通導体１４用のメタライズペーストは、上述の第１電極３および第２電極４と同様にして製作されるが、有機バインダーや有機溶剤の量により貫通穴への充填に適した粘度に調製される。なお、この場合、第５配線導体１３は、第４配線導体１２の一部である貫通導体１４が通過する領域の周囲には、形成されず、貫通導体１４は、第５配線導体１３の非形成部を通過することとなる。非形成部は、例えば平面視形状が円形でもよいし、或いは他の形状でもよい。
【００５４】
また、図１１に示すように、更に多くの空間Ｓが積層されたものであっても構わない。このように多数の空間Ｓを積層することにより、各空間Ｓに流体を通過させるとともに、流体をプラズマ反応させることができる。なお、このようなプラズマ発生体においては、第１電極３と第２電極４とは、交互に対向するように配置される。
【００５５】
なお、第１電極３とは逆極性の電極である第２電極４が複数形成される場合、上述の複数の第１電極３と第３配線導体１１および第４配線導体１２の場合と同様の構成を備えていても構わない。例えば、少なくとも第２電極４の一方の側部に接続する第５配線導体１３と、少なくとも２つの第２電極４の他方の側部同士を接続する第４配線導体１２と、第５配線導体１３に接続される外部端子１０とを備えているものであっても構わない。この場合、上述と同様の理由により、プラズマ発生体をより長期間にわたって安定的に使用することができる。なお、第１電極３側および第２電極４側の双方において、上述の構成を用いることで、プラズマ発生体の安定性をより高めることができる。
【００５６】
また、貫通導体１４は、支持部７内に複数形成しておいて、貫通導体１４同士が並列回路を構成するようにしても構わない。これにより、複数の貫通導体１４の１つ１つにおいて発生する内部抵抗による熱量の増加が抑制される。
【００５７】
また、複数の貫通導体１４を介して電圧を印加するので、貫通導体１４のいずれか１つに断線が発生したとしても、残りの貫通導体１４を介して第１電極３と第２電極４とに電圧を印加することができる。従って、プラズマ発生体をより長期間にわたって安定的に使用することができる。
【００５８】
また、図１２に示すように、複数の貫通導体１４は、互いに分散して配設されることが好ましい。これにより、貫通導体１４から内部抵抗により発生する熱を支持部７内で分散させることができる。これにより、貫通導体１４を一本しか設けない場合と比較して、支持部７が局所的に熱くなることが抑制できる。
【００５９】
また、図１３に示すように、第３配線導体１１側においても、第３配線導体１１の一部となる貫通導体１４を形成して、この貫通導体１４で上下に位置する第１電極３同士を電気的に接続しておいても構わない。そして、外部端子１０に共通に接続してもよい。この場合、第１電極３と、第３配線導体１１と、第４配線導体１２と、貫通導体１４とにより、ループ状の回路が形成される。
【００６０】
また、図１４に示すように、更に多くの空間Ｓが積層され、第２電極４が複数形成される場合、第５配線導体１３を接続する貫通導体１４を設けても良い。この場合、上述と同様な理由により、プラズマ発生体をより長期間にわたって安定的に使用することができる。なお、第１電極３側および第２電極４側の双方において、上述の構成を用いることで、プラズマ発生体の安定性をより高めることができる。
【００６１】
また、上述の第３〜第５配線導体１１，１２，１３を備えたプラズマ発生体において、上述の第１配線導体８と第２配線導体９とを備えたプラズマ発生体と同様な構成、例えば、第３配線導体１１と第４配線導体１２との両方を外部端子１０にそれぞれ接続した構成を備えても構わない。
【００６２】
また、第１電極３と第２電極とに直流電圧を印加する場合は、該直流電圧が直流パルス電圧でもよい。例えば、パルス周期が、２００Hzから１KHzであればよい。これにより連続的に電界の力を受けて帯電粒子が、常に一方側の電極に衝突することが抑制できる。
【００６３】
次に本発明のプラズマ発生装置について説明する。本発明のプラズマ発生装置は、上述のプラズマ発生体のいずれかを用いている。さらにプラズマ発生体の第１電極３と第２電極４とに接続され、第１電極３と第２電極４との間に交流電圧あるいは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加するための電圧印加手段を備えている。これにより、第１電極３と第２電極４との間の対向領域にプラズマ場を発生させることができる。
【００６４】
電圧印加手段は、少なくとも外部電源１５と外部端子１０に接続される電源配線１８とを備えている。外部電源１５は、交流電源、直流電源、直流パルス電源等が採用可能である。また、電源配線１８は、一対の外部端子１０に対してそれぞれ接触或いは接合される。
【００６５】
このようなプラズマ発生装置は、具体的には、例えば、流体が酸素であり、プラズマ反応により、この酸素をオゾンに良好に変化させることができるオゾン発生装置に使用することができる。このようなオゾン発生装置は、例えば、図１５に示すように、上述のプラズマ発生体の対向領域である空間Ｓ内に、酸素を流入させる第1の流路１６と、プラズマ発生体の第１電極３と、第２電極４とに接続され、これら電極３，４間に交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加するための外部端子１０に接続される電源配線１８と、電源配線１８に接続される外部電源１５とを備えた電圧印加手段と、プラズマ発生体の対向領域に位置する反応流路Ｓから排出されるオゾンを、対向領域に位置する反応流路Ｓ内から流出させる第２の流路１７とを備えているものが挙げられる。
【００６６】
或いは、このようなプラズマ発生装置は、例えば、流体が自動車、船舶、発電機等に使用されるエンジン等の内燃機関から排出される排ガスや焼却炉等から排出される排ガスであり、プラズマ反応によりこの排ガスを良好に浄化することができる排ガス処理装置に使用することができる。このような排ガス処理装置は、例えば、上述のプラズマ発生体の対向領域に位置する空間Ｓ内に、例えば内燃機関もしくは焼却炉からの排ガスを流入させる第1の流路１６、プラズマ発生体の第１電極３と、第２電極４とに接続され、これら電極３，４間に交流電圧或いは直流電圧もしくは直流パルス電圧を印加するための外部端子に接続される電圧印加手段と、プラズマ発生体の対向領域に位置する空間Ｓから排出される被処理ガスを、対向領域に位置する空間Ｓ内から流出させる第２の流路１７とを備えているものが挙げられる。
【００６７】
また、上述のような排ガス処理装置としては、例えば、図１６に示すように、排ガスの発生源であるディーゼルエンジン等の内燃機関２０から延びる排気管（第１の流路１６、第２の流路１７）中に上述のようなプラズマ発生体１９が取り付けられるものが挙げられる。そして、内燃機関２０からの排ガスが第１の流路１６を介してプラズマ発生体１９に流入される。またプラズマ発生体１９から排出された浄化ガスが第２の流路１７を介して、マフラー２１に流入される。これにより、ディーゼルエンジン等の内燃機関２０から排出される排ガスは、マフラー２１から排出されるまでに、プラズマ発生体１９を通過して浄化される。
【００６８】
なお、上述の排ガス処理装置には、プラズマ発生体以外の排ガスの浄化機構を併設しておいて良い。例えば、プラズマ発生体１９の前後にフィルター２２や触媒を付着しても良く、これにより排ガス中の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２２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。
【００６９】
また、本発明のプラズマ発生装置は、流体がタバコの煙やカビ、埃等を含んだ空気であり、プラズマ反応により良好に空気を浄化することができる空気洗浄機として使用することもできる。このような空気洗浄機は、例えば、上述と同様に、少なくとも電圧印加手段、任意的に第１の流路１６、第２の流路１７等を備えたものが挙げられる。
【００７０】
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、上述の実施例以外の用途に使用されプラズマ発生体やプラズマ発生装置、またこれらを用いた装置に適用しても良い。
【００７１】
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。また、プラズマ反応により空間Ｓ内を通過する流体を反応または分解させるためのプラズマ発生体およびその反応装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】（ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ方向から見た側面図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）のプラズマ発生体のＢ−Ｂ’線における断面図、（ｂ）は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ’線における断面図、（ｃ）は、図１（ｂ）のＤ−Ｄ’線における断面図である。
【図３】本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す模式図である。
【図４】（ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＥ方向から見た側面図である。
【図５】（ａ）は、図４（ａ）のプラズマ発生体のＦ−Ｆ’線における断面図、（ｂ）は、図４（ｂ）のＧ−Ｇ’線における断面図、（ｃ）は、図４（ｂ）のＨ−Ｈ’線における断面図、（ｄ）は、図４（ｂ）のＩ−Ｉ’線における断面図である。
【図６】本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す模式図である。
【図７】本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＪ方向から見た側面図である。
【図９】（ａ）は、図８（ａ）のプラズマ発生体のＫ−Ｋ’線における断面図、（ｂ）は、図８（ｂ）のＬ−Ｌ’線における断面図、（ｃ）は、図８（ｂ）のＭ−Ｍ’線における断面図である。
【図１０】本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図１２】本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は、本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、第２の電極が形成された面における断面図であり、（ｃ）は、空間Ｓが形成された面における断面図である。
【図１４】本発明のプラズマ発生体の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図１５】本発明の装置の一例を示す斜視図である。
【図１６】本発明の排ガス処理装置の概念図である。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・第１電極部
２・・・第２電極部
３・・・第１電極
４・・・第２電極
５・・・第１絶縁部
６・・・第２絶縁部
７・・・支持部
８・・・第１配線導体
９・・・第２配線導体
１０・・・外部端子
１１・・・第３配線導体
１２・・・第４配線導体
１３・・・第５配線導体
１４・・・貫通導体
１５・・・外部電源
１６・・・第１の流路
１７・・・第２の流路
１８・・・電源配線
１９・・・排ガス処理装置
２０・・・内燃機関
２１・・・マフラー
２２・・・フィルター
【図１】
2008251521.tif 000003
【図２】
2008251521.tif 000004
【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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