(57)【要約】【課題】  電極間を任意に設定することができ、且つ、製造容易な放電リアクターを得ることができると同時に、内部電極３の安定した固定支持と沿面放電による放電効率の向上を実現できる放電リアクターの提供。【解決手段】  高電圧電極１と、中心電極２と、内部電極３と、誘電体４と、外部電極５を備える放電リアクターであって、内部電極３を、外周部に複数の突起１０を波状に形成した鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄをスペーサ１２を介して中心電極２の軸方向に沿って所定間隔Ｐ１で複数配列して形成し、中心電極２の一端部２ａを高電圧電極１に固定し、中心電極２の他端部２ｂ側に取り付けられる鋸歯状電極部材１１ｄの外周部を誘電体４の内壁４ａに当接させて該中心電極２の他端部２ｂを固定支持した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧電極に接続される細長い中心電極と、
前記中心電極に取り付けられる内部電極と、
前記内部電極を取り囲むようにしてその周囲に設けられる略筒状の誘電体と、
前記誘電体の外周部に設けられた外部電極を備える放電リアクターであって、
前記内部電極を、外周部に複数の突起を波状に形成した鋸歯状電極部材をスペーサを介して前記中心電極の軸方向に沿って所定間隔で複数配列して形成し、
前記中心電極の一端部を高電圧電極に固定支持し、
前記中心電極の他端部側に取り付けられる鋸歯状電極部材の外周部を誘電体の内壁に当接させて該中心電極の他端部を固定支持したことを特徴とする放電リアクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電リアクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コロナ放電型リアクターの放電電極としては、複数の突起列部を外周部に切り欠いて形成した帯状の平板を細長い円筒治具に螺旋状に巻き付けた後、これを所定のピッチ間隔で引き伸ばすことにより形成されている（特許文献１参照）。
或いは、金属製の円筒体の内壁に雌螺子状のスパイラル溝を形成することにより形成されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２３１４１６号公報
【特許文献２】特開平５−１２５９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の発明にあっては、螺旋状とした帯状の平板を引き伸ばすことにより形成されるため、軸方向における突起列部の配列ピッチを所定ピッチとすることが困難である。従って、突起列部の配列ピッチが狭すぎる場合にはガスの混合が悪くなり、逆に広すぎる場合には放電効率が低下する虞がある。
【０００４】
一方、特許文献２に記載の発明にあっては、金属製の円筒体として形成されるため、電極としては重量が相当あり、且つ、内壁にスパイラル溝を形成する必要があることから製造が面倒で大量生産には不向きである。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、電極間を任意に設定することができ、且つ、製造容易な放電リアクターを提供することである。
また、本発明では内部電極の安定した固定支持と放電効率の向上を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１記載の発明では、高電圧電極に接続される細長い中心電極と、前記中心電極に取り付けられる内部電極と、前記内部電極を取り囲むようにしてその周囲に設けられる略筒状の誘電体と、前記誘電体の外周部に設けられた外部電極を備える放電リアクターであって、前記内部電極を、外周部に複数の突起を波状に形成した鋸歯状電極部材をスペーサを介して前記中心電極の軸方向に沿って所定間隔で複数配列して形成し、前記中心電極の一端部を高電圧電極に固定支持し、前記中心電極の他端部側に取り付けられる鋸歯状電極部材の外周部を誘電体の内壁に当接させて該中心電極の他端部を固定支持したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
前記中心電極に取り付けられる内部電極と、前記内部電極を取り囲むようにしてその周囲に設けられる略筒状の誘電体と、前記誘電体の外周部に設けられた外部電極を備える放電リアクターであって、前記内部電極を、外周部に複数の突起を波状に形成した鋸歯状電極部材をスペーサを介して前記中心電極の軸方向に沿って所定間隔で複数配列して形成し、前記中心電極の一端部を高電圧電極に固定支持し、前記中心電極の他端部側に取り付けられる鋸歯状電極部材の外周部を誘電体の内壁に当接させて該中心電極の他端部を固定支持したため、電極間を任意に設定することができ、且つ、製造容易な放電リアクターを得ることができる。
【０００８】
また、内部電極の安定した固定支持と放電効率の向上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１の形態の放電リアクターを自動車用排気管に接続したときの要部拡大斜視図、図２は図１のＳ２−２４線における断面図、図３は本実施例１の内部電極の横断面図、図４は本実施例１の内部電極の縦断面図である。
【００１１】
図５は本実施例１の内部電極の側断面図、図６は本実施例１の鋸歯状電極部材の正面図、図７は図１のＳ７−Ｓ７線における断面図、図８は本実施例１の内部電極の製造を説明する図である。
【００１２】
先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、本実施例１の放電リアクターは、高電圧電極１に接続される中心電極２と、中心電極２に取り付けられる内部電極３と、内部電極３を取り囲むようにしてその周囲に設けられた誘電体（リアクター）４と、誘電体４の外周囲に設けられた外部電極５とが備えられ、自動車等から排出される排気ガスを浄化して排出させる排気管６の中途部に介在されている。
【００１３】
中心電極２は、細長い円柱体として形成されており、排気ガスの流れ方向（図１中矢印Ｘで示す）にその長手方向を向けて配置されている。
なお、本実施例１の中心電極２は直径３ｍｍ〜１０ｍｍ程度のものが採用されている。
【００１４】
図３、４に示すように、中心電極２の一端部２ａは、誘電体４内に配置された高電圧電極１の挿入部分１ａの貫通孔７に挿入された状態で、高電圧電極１の先端軸芯に形成された雌螺子溝８に固定ボルト９が螺合されることにより、高電圧電極１に接続された状態で固定支持されている。なお、これら両者を直接溶接して固定しても良い。
【００１５】
図１、５に示すように、内部電極３は、後述する鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄを、各スペーサ１２を介して中心電極２の軸方向に沿って所定間隔Ｐ１で複数（本実施例１では４つ）配置されることにより形成されている。
【００１６】
図１、６に示すように、各鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄは、アルミニウム等の金属製からなる波板と平板を多重に券回して円柱状に形成される所謂金属製触媒担体が採用される他、その外周部には波板が配置されるように形成されている。
なお、本実施例１の鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄは、外周部の波板の突起１０の波ピッチＰ２が約２ｍｍ程度のものが採用されている他、表面にはＰｔ等の触媒が坦持されている。
また、本実施例１の鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｃは、直径３６ｍｍ、厚み１０ｍｍ程度のものが採用される一方、鋸歯状電極部材１１ｄは直径４６ｍｍ、厚み１０ｍｍ程度のものが採用されている。
【００１７】
スペーサ１２は、絶縁体材料からなる円筒状に形成され、中心電極２の軸に挿通し固定されている。
なお、スペーサ１２の間隔としては、例えば排気ガス混合と放電効率の向上が得られる２ｍｍ〜２０ｍｍ程度が好ましい。
【００１８】
ここで、内部電極３を中心電極２に片持ち梁状態で固定支持すると、鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄの重量によって同心維持が困難になる虞がある。
そこで、本実施例１では、図１、７に示すように、鋸歯状電極部材１１ｄの外周部の各突起１０を誘電体４の内壁４ａに当接させて中心電極２の他端部２ｂを固定支持することにより、中心電極２を安定した両端支持固定状態として鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄの同心位置ずれを抑制できるようになっている。
【００１９】
誘電体４は、セラミックス、アルミナ、ガラス、石英等を材料として円筒状に形成されている。
また、誘電体４は、内部電極３を内部に収容した状態で、その軸芯方向を排気の流れ方向に向けて配置されている。
なお、本実施例１の誘電体４は、直径５０ｍｍ（内径４６ｍｍ）、厚み２ｍｍ程度の石英管が採用されている。
【００２０】
外部電極５は、誘電体４の外周囲を取り囲むようにしてその周面に円筒状に巻付けられている。
外部電極５が設けられる位置は、内部電極３と対向する位置とされている。
なお、本実施例１の外部電極５は、長さ４０ｍｍ、厚み１ｍｍ程度のものが採用されている。
【００２１】
その他、放電リアクターの静電容量は３０ｐＦ〜１００ｐＦ程度に設定されている。
【００２２】
次に、放電リアクターの内部電極３の製造方法について説明する。
このように構成された放電リアクターの内部電極３を製造する際には、先ず、図８に示すように、鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄをスペーサ１２を介在させながら順番に中心電極２の一端部２ａから通して取り付けることにより、これらを仮組み状態とする。
この際、中心電極２の他端部２ｂには鋸歯状電極部材１１ｄの脱落を防止するための係止リング１３が装着される。
【００２３】
次に、仮組みされた鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄとスペーサ１２を溶接またはろう付けによって接合し固定することにより、各鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄがスペーサ１２によって所定ピッチで配列された内部電極３を形成する。
【００２４】
従って、鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄをスペーサ１２を介在させながら順番に中心電極２の軸に通して取り付けるという簡便な作業でもって電極間距離が高精度に保持された内部電極３を容易に製造することができる。
【００２５】
次に、内部電極３を誘電体４の内部に収容し、その一端部２ａを高電圧電極１に固定支持する一方、他端部の鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄの外周部を誘電体４の内壁４ａに当接させて固定支持することにより、内部電極３の取付けを終了する。
【００２６】
従って、本実施例１では、内部電極３を両端固定支持状態として安定して設けることができ、鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄの同心位置精度を維持しつつ、耐久性を向上できる。
【００２７】
次に、作用を説明する。
このように構成された放電リアクターでは、高電圧電極１及び中心電極２を介して内部電極３に高周波交流またはパルス電圧を印加すると、この内部電極３と外部電極５間にコロナ放電（プラズマ）が発生し、そのコロナ放電によって排気ガス中に含まれるＮＯｘやＨＣを浄化することができる。
【００２８】
また、排気ガスが鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄを通過する際に、排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害成分を触媒作用によりＣＯ２やＨ２Ｏ等の無害成分にして浄化させることができる。
【００２９】
また、鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄの外周部分に複数の突起１０を形成しているので、この突起１０の先端からコロナ放電を効率良く発生させることができる。
【００３０】
また、鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄをスペーサ１２を介して中心電極２の軸方向に複数配置させることで、より一層放電効率を高めることができる。
【００３１】
また、放電リアクターを排気管６に接続しているので、放電リアクターで発生したコロナ放電によって排気ガス中に含まれるＮＯｘやＨＣを浄化することができる。
【００３２】
さらに、本実施例１では、鋸歯状電極部材１１ｄの外周部の各突起１０を誘電体４の内壁４に当接させているため、これら両者の間で沿面放電が発生し、これにより、投入電力を増加でき、プラズマ発生量が増加することで放電リアクターの浄化性能を向上できる。
【００３３】
実際に、本実施例１の放電リアクターを使用してＮＯｘを浄化する実験を行った結果、沿面放電を行わない構成とした場合に比べて少なくともＮＯｘ浄化率が３０％以上、投入電力が２０％以上それぞれ向上し、その効果を確認できた。
実験条件としては、４ｋＨｚで立ち上げ時間１〜４μｓｍ程度のマイナス直流パルス１４ｋＶを高電圧電極１に印加し、空気を１００リットル／ｍｉｎ、ＮＯｘを約６００ｐｐｍ、エチレンを６００ｐｐｍとして２００℃で流通させた。
【００３４】
また、スペーサ１２の長さを適宜設定することで、最適な排気ガス混合を得ることができると共に、各鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄの間隔を最適化して放電効率を高めることができる。
【００３５】
次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の放電リアクターでは、高電圧電極１に接続される細長い中心電極２と、中心電極２に取り付けられる内部電極３と、内部電極３を取り囲むようにしてその周囲に設けられる略筒状の誘電体４と、誘電体４の外周部に設けられた外部電極５を備える放電リアクターであって、内部電極３を、外周部に複数の突起１０を波状に形成した鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｄをスペーサ１２を介して中心電極２の軸方向に沿って所定間隔Ｐ１で複数配列して形成し、中心電極２の一端部２ａを高電圧電極１に固定支持し、中心電極２の他端部２ｂ側に取り付けられる鋸歯状電極部材１１ｄの外周部を誘電体４の内壁４ａに当接させて該中心電極２の他端部２ｂを固定支持したため、電極間を任意に設定することができ、且つ、製造容易な放電リアクターを得ることができる。
【００３６】
また、内部電極３の安定した固定支持と沿面放電による放電効率の向上を実現できる。
【００３７】
以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、鋸歯状電極部材の材質、設置数、形状等は適宜設定でき、例えば、図９に示すように、鋸歯状電極部材１１ａ〜１１ｃの代わりに金属製薄板円盤状の鋸歯状電極２０や図示を省略するブラシ型のものを採用しても良い。
【００３８】
また、鋸歯状電極部材に必ずしも触媒を坦持させる必要はない。
【００３９】
さらに、高電圧電極を排気ガスの下流側に配置することも可能であり、この場合には排気ガスに含まれるスス、ＳＯＣ（可溶性）等による高電圧電極１の汚染を軽微にでき、耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１の形態の放電リアクターを自動車用排気管に接続したときの要部拡大斜視図である。
【図２】図１のＳ２−Ｓ２線における断面図である。
【図３】本実施例１の内部電極の横断面図である。
【図４】本実施例１の内部電極の縦断面図である。
【図５】本実施例１の内部電極の側断面図である。
【図６】本実施例１の鋸歯状電極部材の正面図である。
【図７】図１のＳ７−Ｓ７線における断面図である。
【図８】本実施例１の内部電極の製造を説明する図である。
【図９】その他の実施例の内部電極を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  高電圧電極
１ａ  挿入部分
２  中心電極
２ａ  一端部
２ｂ  他端部
３  内部電極
４  誘電体
４ａ  内壁
５  外部電極
６  排気管
７  貫通孔
８  雌螺子溝
９  固定ボルト
１０  突起
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  鋸歯状電極部材
１２  スペーサ
１３  係止リング
【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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