(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極を有する複数の電極パネルを積層した構造を有し、隣接する前記電極パネル間に電圧を印加することによってプラズマを発生させるプラズマパネル積層体と、
電源を前記放電電極に供給する電源供給端子と
を備えるプラズマリアクタであって、
前記放電電極に電気的に接続され、前記複数の電極パネルを固定する第１ばね部材と、
前記電源供給端子に電気的に接続される第２ばね部材と
を備え、
前記第１ばね部材と前記第２ばね部材とが接続されている
ことを特徴とするプラズマリアクタ。
【請求項２】
前記第１ばね部材のばね定数は、前記第２ばね部材のばね定数よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のプラズマリアクタ。
【請求項３】
前記第１ばね部材は、前記複数の電極パネルを積層方向に挟み込んで固定するクランプであり、
前記第２ばね部材は、前記クランプと前記電源供給端子とを接続する中継端子であり、
前記クランプと前記中継端子との接続部が、前記電源供給端子の中心軸からずらして配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマリアクタ。
【請求項４】
前記クランプは、前記電極パネルの積層方向に延びるクランプ本体と、前記クランプ本体の少なくとも一方の端部に取り付けられ、前記プラズマパネル積層体を構成する前記電極パネルの表面を押圧する押さえ部材とを備え、
前記中継端子の一部が、前記プラズマパネル積層体と前記押さえ部材とによって挟持されている
ことを特徴とする請求項３に記載のプラズマリアクタ。
【請求項５】
前記クランプが前記中継端子を挿通していることを特徴とする請求項３または４に記載のプラズマリアクタ。
【請求項６】
前記中継端子は、折り曲げ構造を有する板ばねであることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のプラズマリアクタ。
【請求項７】
前記中継端子は、前記接続部から離間する方向に延びる延出部と、前記延出部の先端部から前記接続部側に延びる戻り部とを有する板ばねであることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載のプラズマリアクタ。
【請求項８】
前記電源供給端子は複数設けられており、
隣接する前記電源供給端子の前記中心軸間の距離は、隣接する前記中継端子の前記接続部間の距離よりも大きくなっている
ことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載のプラズマリアクタ。
【請求項９】
前記第１ばね部材は、前記複数の電極パネルを積層方向に挟み込んで固定するクランプであり、
前記第２ばね部材は、前記クランプと前記電源供給端子とを接続する中継端子であり、
前記中継端子は略円筒形状を成しており、前記クランプと前記中継端子との接続部が、前記電源供給端子の中心軸と一致するように配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマリアクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマリアクタに関するものであり、特には、内燃機関（エンジン）の排ガスを浄化するための装置に好適なプラズマリアクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排ガスや焼却炉の排ガスをプラズマ場に通すことにより、排ガス中に含まれているＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）及びＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）などの有害物質を処理するプラズマリアクタが開示されている。
【０００３】
例えば、放電電極が形成された複数の電極パネルを積層し、隣接する電極パネル間に電圧を印加して誘電体バリア放電による低温プラズマ（非平衡プラズマ）を発生させることにより、電極パネル間を流れる排ガス中のＰＭを酸化して除去するプラズマリアクタが種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。なお、特許文献１〜３に記載のプラズマリアクタは、放電電極と電源供給端子とを電気的に接続するための接続部材を備えている。例えば、特許文献１に記載の接続部材は、リードライン部材や電極部等からなり、リードライン部材及び電極部は、球状の金属網やスプリングなどのばね部材を介して接続されている。また、特許文献２には、接続部材を、集電部材と、集電部材を押圧する押さえキャップと、押さえキャップを固定する板ばねとから構成した技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８３２６５４号公報（［００２７］、［００２８］、図１等）
【特許文献２】特許第４４４８０９７号公報（［００７１］、図１０等）
【特許文献３】米国特許第６４６４９４５号明細書（図８等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プラズマリアクタを車両等に搭載して使用する際には、プラズマリアクタに高温の排ガスが流れるため、プラズマリアクタの内部は排気ガスによって加熱される。一方、プラズマリアクタの外部は、走行風によって冷却される。その結果、プラズマリアクタの内部にあるプラズマパネル積層体は、温度上昇に伴って膨張するが、プラズマリアクタの外部に露出するケースは、温度があまり上昇しないため、プラズマパネル積層体のように膨張することはない。よって、この場合には、ケースとプラズマパネル積層体（電極パネル）との熱膨張差に起因する応力により、ケースに固定されている電源供給端子から接続部材に対して大きな力が作用してしまう。その結果、接続部材が破損してしまい、放電電極と電源供給端子との導通に不具合が生じてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、放電電極と電源供給端子との導通を確実に維持することにより、信頼性を向上させることが可能なプラズマリアクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段（手段１）としては、放電電極を有する複数の電極パネルを積層した構造を有し、隣接する前記電極パネル間に電圧を印加することによってプラズマを発生させるプラズマパネル積層体と、電源を前記放電電極に供給する電源供給端子とを備えるプラズマリアクタであって、前記放電電極に電気的に接続され、前記複数の電極パネルを固定する第１ばね部材と、前記電源供給端子に電気的に接続される第２ばね部材とを備え、前記第１ばね部材と前記第２ばね部材とが接続されていることを特徴とするプラズマリアクタがある。
【０００８】
従って、上記手段１に記載の発明では、第１ばね部材の弾性力によって複数の電極パネルを安定して保持できるため、第１ばね部材と電極パネルが有する放電電極とを確実に導通させることができる。また、プラズマリアクタの外部に露出するケースとプラズマリアクタの内部にあるプラズマパネル積層体との熱膨張差に起因する応力が、ケースに固定されている電源供給端子から第１ばね部材や第２ばね部材に対して作用したとしても、応力は第２ばね部材の弾性変形によって吸収される。このため、第２ばね部材と第１ばね部材との接続状態や、第２ばね部材と電源供給端子との接続状態が、確実に維持されるようになる。以上の結果、放電電極と電源供給端子との導通が確実に維持されるため、プラズマリアクタの信頼性が向上する。
【０００９】
上記プラズマリアクタを構成するプラズマパネル積層体は、放電電極を有する複数の電極パネルを積層した構造を有する。放電電極の形成材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）などを挙げることができる。
【００１０】
また、上記プラズマリアクタは、放電電極に電気的に接続され、複数の電極パネルを固定する第１ばね部材と、電源供給端子に電気的に接続される第２ばね部材とを備える。ここで、第１ばね部材及び第２ばね部材の形成材料は、熱へたり等を防止するために、使用温度に合わせて適宜選択される。第１ばね部材及び第２ばね部材の形成材料としては、例えば、ＳＵＳ３０１−ＣＳＰ（熱膨張係数：約１８ｐｐｍ／℃）、ＳＵＳ３０４−ＣＳＰ（熱膨張係数：約１８ｐｐｍ／℃）、ＳＵＳ６３１−ＣＳＰ（熱膨張係数：約１１〜１２ｐｐｍ／℃）、インコネルＸ−７５０（熱膨張係数：約１４ｐｐｍ／℃）、インコネル７１８（熱膨張係数：約１４ｐｐｍ／℃）などを挙げることができる。なお、第１ばね部材及び第２ばね部材の熱膨張係数は、常温〜５００℃間の測定値の平均値をいう。
【００１１】
また、第１ばね部材のばね定数は、第２ばね部材のばね定数よりも大きいことが好ましい。このようにした場合、第１ばね部材のばね定数が相対的に大きくなるため、第１ばね部材の弾性力によって複数の電極パネルをより安定して保持できる。また、第２ばね部材のばね定数が相対的に小さくなるため、ケースとプラズマパネル積層体との熱膨張差に起因する応力が、第２ばね部材の弾性変形によって確実に抑制される。以上の結果、プラズマリアクタの信頼性がよりいっそう向上する。
【００１２】
ここで、第２ばね部材のばね定数は、第２ばね部材に電源供給端子（及びケース）が固定されていない状態で、市販の荷重−変位測定機によって測定することが可能である。具体的に言うと、第２ばね部材の先端部分を荷重−変位測定機を用いて変位させるとともに、変位を加えた際の荷重を測定することにより、ばね定数を算出する。ばね定数は、先端部分の変位量を０．１ｍｍとした場合の荷重値から算出する。より具体的には、電源供給端子の中心軸と平行な方向に掛かる荷重と、中心軸とは垂直な方向に掛かる荷重とをそれぞれ測定し、小さいほうの荷重値からばね定数を算出する。
【００１３】
なお、第１ばね部材は、複数の電極パネルを積層方向に挟み込んで固定するクランプであり、第２ばね部材は、クランプと電源供給端子とを接続する中継端子であり、クランプと中継端子との接続部が、電源供給端子の中心軸からずらして配置されていることが好ましい。このようにすれば、中継端子により、電源供給端子をクランプから離して配置できるため、プラズマリアクタの設計の自由度が高くなる。また、第１ばね部材が、複数の電極パネルを積層方向に挟み込んで固定する機能を有している。その結果、第１ばね部材とクランプとを別々に設ける場合よりも部品点数を減らすことができるため、プラズマリアクタの軽量化や小型化を図ることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
【００１４】
さらに、上記クランプは、電極パネルの積層方向に延びるクランプ本体と、クランプ本体の少なくとも一方の端部に取り付けられ、プラズマパネル積層体を構成する電極パネルの表面を押圧する押さえ部材とを備え、中継端子の一部が、プラズマパネル積層体と押さえ部材とによって挟持されていてもよい。このようにすれば、中継端子と押さえ部材とを溶接等を行うことにより接続する工程を簡略化できるため、製造コストの低減を図ることができる。なお、押さえ部材は、クランプ本体の一方の端部のみに取り付けられていてもよいし、クランプ本体の両端部に取り付けられていてもよいが、特には、クランプ本体の両端部に取り付けられていることがよい。このようにすれば、複数の電極パネルを両側から押圧できるため、より安定的に複数の電極パネル（プラズマパネル積層体）を保持することができ、プラズマリアクタの信頼性がよりいっそう向上する。
【００１５】
また、上記クランプが中継端子を挿通していてもよい。このようにすれば、中継端子の位置決め等を容易に行うことができる。よって、プラズマリアクタを安定して生産することができるため、結果として、製造コストの低減につながるようになる。
【００１６】
一方、上記中継端子は、折り曲げ構造を有する板ばねであってもよい。このようにすれば、中継端子の折り曲げ部分よりも基端側部分及び先端側部分がそれぞれ別方向に弾性変形可能となることにより、中継端子の可動域が広くなるとともに、基端側部分及び先端側部分のばね定数を小さくすることができる。その結果、中継端子に内部応力が生じにくくなり、中継端子が破損しにくくなるため、プラズマリアクタの信頼性がよりいっそう向上する。
【００１７】
また、中継端子は、接続部から離間する方向に延びる延出部と、延出部の先端部から接続部側に延びる戻り部とを有する板ばねであることがよい。このようにすれば、延出部及び戻り部がそれぞれ別方向に弾性変形可能となることにより、中継端子の可動域が広くなるとともに、延出部及び戻り部のばね定数を小さくすることができる。その結果、中継端子に内部応力が生じにくくなり、中継端子が破損しにくくなるため、プラズマリアクタの信頼性がよりいっそう向上する。
【００１８】
なお、上記電源供給端子は複数設けられており、隣接する電源供給端子の中心軸間の距離は、隣接する中継端子の接続部間の距離よりも大きくなっていることが好ましい。このようにすれば、隣接する電源供給端子間の絶縁を確保しやすくなるため、プラズマリアクタの信頼性がよりいっそう向上する。
【００１９】
なお、第１ばね部材は、複数の電極パネルを積層方向に挟み込んで固定するクランプであり、第２ばね部材は、クランプと電源供給端子とを接続する中継端子であり、中継端子は略円筒形状を成しており、クランプと中継端子との接続部が、電源供給端子の中心軸と一致するように配置されていてもよい。このようにした場合、略円筒形状を成す中継端子が、中心軸に対して垂直な方向に弾性変形可能となることにより、中継端子の可動域が広くなるとともに、中継端子のばね定数を小さくすることができる。その結果、中継端子に内部応力が生じにくくなり、中継端子が破損しにくくなるため、プラズマリアクタの信頼性がよりいっそう向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態におけるプラズマリアクタを示す概略断面図。
【図２】プラズマリアクタを示す平面図。
【図３】プラズマリアクタを示す斜視図。
【図４】プラズマパネル積層体がケースに収容されている状態を示す斜視図。
【図５】プラズマパネル積層体、クランプ、中継端子及び電源供給端子を示す斜視図。
【図６】プラズマパネル積層体を示す平面図。
【図７】中継端子を示す斜視図。
【図８】中継端子を示す平面図。
【図９】電極パネルを示す斜視図。
【図１０】他の実施形態における中継端子を示す斜視図。
【図１１】他の実施形態における中継端子を示す平面図。
【図１２】他の実施形態における中継端子を示す斜視図。
【図１３】他の実施形態における中継端子を示す平面図。
【図１４】他の実施形態において、プラズマパネル積層体、クランプ、中継端子及び電源供給端子を示す斜視図。
【図１５】他の実施形態において、プラズマパネル積層体、クランプ及び中継端子を示す要部断面図。
【図１６】他の実施形態において、プラズマパネル積層体、クランプ、中継端子及び電源供給端子を示す斜視図。
【図１７】他の実施形態において、プラズマパネル積層体、クランプ、中継端子及び電源供給端子を示す斜視図。
【図１８】他の実施形態において、プラズマパネル積層体、クランプ、中継端子及び電源供給端子を示す斜視図。
【図１９】他の実施形態において、プラズマパネル積層体、クランプ及び電源供給端子を示す断面図。
【図２０】他の実施形態において、プラズマパネル積層体、クランプ、中継端子及び電源供給端子を示す斜視図。
【図２１】他の実施形態における中継端子を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のプラズマリアクタ１を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】
図１〜図４に示されるように、本実施形態のプラズマリアクタ１は、自動車のエンジン（図示略）の排ガスに含まれているＰＭを除去する装置であり、排気管２に取り付けられている。プラズマリアクタ１は、電源３、ケース１０及びプラズマパネル積層体２０を備えている。
【００２３】
ケース１０は、例えばステンレス鋼を用いて矩形筒状に形成されている。ケース１０の熱膨張係数は、１０〜１８ｐｐｍ／℃程度となっている。なお、ケース１０の熱膨張係数は、常温〜３００℃間の測定値の平均値をいう。ケース１０の第１端部（図１では左端部）には第１コーン部１１が接続され、ケース１０の第２端部（図１では右端部）には第２コーン部１２が接続されている。さらに、第１コーン部１１は、排気管２の上流側部分４（エンジン側の部分）に接続され、第２コーン部１２は、排気管２の下流側部分５（エンジン側とは反対側の部分）に接続されている。なお、エンジンからの排ガスは、排気管２の上流側部分４から第１コーン部１１を介してケース１０内に流入し、ケース１０内を通過した後、第２コーン部１２を介して排気管２の下流側部分５に流出する。
【００２４】
図４に示されるように、プラズマパネル積層体２０は、ケース１０内に収容されており、ケース１０とプラズマパネル積層体２０との間にはマット８が介在されている。マット８は、プラズマパネル積層体２０をケース１０に固定する機能を有している。ここで、マット８を構成する材料としては、例えば、セラミック繊維、金属繊維、発泡金属等の絶縁材料を用いることができる。
【００２５】
図１，図４〜図６に示されるように、プラズマパネル積層体２０は、一対のガス通過面２１，２２と、４つのガス非通過面２３，２４，２５，２６とを有する略直方体状を成している。両ガス通過面２１，２２は、プラズマパネル積層体２０において互いに反対側に位置している。一方、各ガス非通過面２３〜２６は、一対のガス通過面２１，２２の間に位置している。
【００２６】
また、プラズマパネル積層体２０は、複数の電極パネル３０を積層した構造を有している。各電極パネル３０は、ケース１０内における排ガスの通過方向（第１コーン部１１から第２コーン部１２に向かう方向）と平行に配置されており、互いに隙間（本実施形態では、０．５ｍｍの隙間）を有するように配置されている。
【００２７】
図１に示されるように、各電極パネル３０には、プラズマパネル積層体２０の厚さ方向に沿って第１の配線６及び第２の配線７が交互に電気的に接続されている。第１の配線６は、電源３の第１の端子に電気的に接続され、第２の配線７は、電源３の第２の端子に電気的に接続されている。
【００２８】
図１，図９に示されるように、本実施形態の電極パネル３０は、第１主面３１（表面）及び第２主面３２（表面）を有し、縦１００ｍｍ×横１２０ｍｍの略矩形板状を成している。第１主面３１及び第２主面３２は、電極パネル３０の厚さ方向において互いに反対側に位置している。さらに、電極パネル３０は、矩形板状の誘電体３３に放電電極３４（厚さ１０μｍ）を内蔵してなる構造を有している。本実施形態において、誘電体３３はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックからなり、放電電極３４はタングステン（Ｗ）からなる。また、誘電体３３の熱膨張係数は、２〜８ｐｐｍ／℃程度であり、誘電体３３がアルミナからなる本実施形態においては、８ｐｐｍ／℃程度となっている。なお、誘電体３３の熱膨張係数は、常温〜４００℃間の測定値の平均値をいう。また、誘電体３３は、第２主面３２にて開口する凹部３５を有している。凹部３５は、電極パネル３０の横方向に延びており、電極パネル３０の両端面にて開口している。本実施形態のプラズマパネル積層体２０では、凹部３５と下層側に隣接する電極パネル３０の第１主面３１とによって、排ガスの流路が構成される。なお、プラズマパネル積層体２０を構成する最下層の電極パネル３０には、下層側に電極パネル３０が存在しないため、凹部３５が形成されていない。
【００２９】
図９に示されるように、電極パネル３０における凹部３５の両側部分には、第１主面３１側と第２主面３２側とを導通させる導通構造４０がそれぞれ１つずつ設けられている。各導通構造４０は、スルーホール導体４１、第１パッド４２及び第２パッド４３を備えている。スルーホール導体４１は、第１主面３１及び第２主面３２を貫通している。そして、一方の導通構造４０に設けられたスルーホール導体４１は、第１主面３１及び第２主面３２に加えて、放電電極３４から外周側に延出する延出部３６を貫通している。また、第１パッド４２は、第１主面３１に形成されており、スルーホール導体４１の第１主面３１側端部に電気的に接続されている。一方、第２パッド４３は、第２主面３２に形成されており、スルーホール導体４１の第２主面３２側端部に電気的に接続されている。なお、第１パッド４２及び第２パッド４３は、それぞれ長方形状を成しており、表面にＮｉ等のめっきが施されている。
【００３０】
図２〜図５に示されるように、プラズマリアクタ１は、電源を放電電極３４に供給する一対の電源供給端子５１を備えている。本実施形態の電源供給端子５１は、スパークプラグと同様の構造を有している。詳述すると、電源供給端子５１は、外部接続部、金属粉末を含む導電性シール、絶縁体、主体金具、滑石、パッキン類等を備えている。外部接続部は、導電性シールを介して中心軸５２に接続されている。中心軸５２は、先端部が絶縁体内に挿入されている。なお、電源供給端子は、本実施形態のものに限定される訳ではなく、絶縁体によって外部接続部とケース１０との間が絶縁されている構造であれば、他の構造であってもよい。
【００３１】
また、各電源供給端子５１は、先端部がケース１０から露出しており、互いに同一方向に突出している。なお、本実施形態では、一方の電源供給端子５１の先端部が第１の配線６（図１参照）に接続されるとともに、第１の配線６に接続される電源供給端子５１とは別の電源供給端子５１の先端部が第２の配線７（図１参照）に接続されるようになっている。
【００３２】
図５，図６に示されるように、プラズマリアクタ１は４個のクランプ６０，６１を備えている。各クランプ６０，６１は、各電極パネル３０（プラズマパネル積層体２０）を積層方向に挟み込んで固定するようになっている。なお、４個のクランプ６０，６１のうち２個のクランプ６０は、各電極パネル３０を積層方向に挟み込む機能に加えて、放電電極３４に電気的に接続される機能を有している。即ち、各クランプ６０は、第１ばね部材としての機能を有している。一方、残り２個のクランプ６１は、各電極パネル３０を積層方向に挟み込む機能のみを有している。
【００３３】
また、各クランプ６０，６１は、軸部材６２、押さえ板６３及び固定リング６４を備えている。軸部材６２は、ＳＵＳ４３０等の材料を用いて略円柱形状に形成されている。軸部材６２の熱膨張係数は、約１１〜１３ｐｐｍ／℃となっている。なお、軸部材６２の熱膨張係数は、常温〜５００℃間の測定値の平均値をいう。また、プラズマパネル積層体２０は、電極パネル３０の積層方向に貫通する断面円形状の孔部（図示略）を４箇所に有している。そして、各クランプ６０，６１の軸部材６２は、それぞれ孔部に挿入されており、電極パネル３０の積層方向に延びている。なお、本実施形態では、軸部材６２の形成材料をＳＵＳ４３０としているが、ＳＵＳ４３０は５００℃以上の温度域で熱へたりが大きくなることが知られている。このため、特に高い耐熱性（例えば、５００℃以上）が求められる場合には、熱膨張係数よりも熱変形への対応を優先的に考慮して、インコネル７１８やインコネルＸ−７５０等の耐熱性に優れた材料を用いて軸部材６２を形成することがよい。
【００３４】
また、押さえ板６３は、軸部材６２とは別体に構成されており、軸部材６２の両端部にそれぞれ取り付けられている。詳述すると、押さえ板６３は、長方形状の金属板を屈曲させることによって形成された板ばねであり、軸部材６２が挿通するようになっている。各押さえ板６３の両端部は、押さえ板６３の裏面側（ガス非通過面２３側またはガス非通過面２５側）に曲げられている。また、各押さえ板６３の両端部は、プラズマパネル積層体２０の表面（具体的には、最上層の電極パネル３０の第１主面３１、または、最下層の電極パネル３０の第２主面３２）を押圧している。即ち、１つの押さえ板６３は、２箇所において電極パネル３０の表面を押圧している。さらに、クランプ６０を構成する板ばね６３の両端部は、最上層の電極パネル３０の第１主面３１上に形成された第１パッド４２、または、最下層の電極パネル３０の第２主面３２上に形成された第２パッド４３に圧接している。なお、押さえ板６３に軸部材６２が挿通した状態で、軸部材６２の先端部には、固定リング６４が圧入されるようになっている。
【００３５】
なお、各押さえ板６３は、インコネル７１８等の材料を用いて形成されている。押さえ板６３の熱膨張係数は、約１４ｐｐｍ／℃となっている。なお、押さえ板６３の熱膨張係数は、常温〜５００℃間の測定値の平均値をいう。また、押さえ板６３は、金属板の屈曲により形成されているため、弾性を有している。なお、押さえ板６３のばね定数は、約２００Ｎ／ｍｍとなっている。
【００３６】
図５〜図８に示されるように、プラズマリアクタ１は、第２ばね部材である２個の中継端子７１を備えている。各中継端子７１は、上述した４個のクランプ６０，６１のうち２個のクランプ６０に対してそれぞれ電気的に接続されるとともに、上述した一対の電源供給端子５１にそれぞれ電気的に接続されている。よって、各中継端子７１は、クランプ６０と電源供給端子５１とを電気的に接続する機能を有している。
【００３７】
詳述すると、中継端子７１は、金属板によって平板状に形成されている。中継端子７１は、クランプ６０に接続される接続部７２と、接続部７２から離間する方向に延びる延出部７３と、延出部７３の先端部から接続部７２側に延びる戻り部７４とを有する板ばねである。接続部７２の中央部には、同接続部７２の厚さ方向に貫通する断面円形状の貫通孔７５が設けられている。なお、接続部７２をクランプ６０の押さえ板６３上に載置し、かつ貫通孔７５にクランプ６０の軸部材６２を挿通した状態で、軸部材６２の先端部には、固定リング６４が圧入されるようになっている。
【００３８】
図５，図６に示されるように、延出部７３は、プラズマパネル積層体２０のガス非通過面２３（第１主面３１）から突出しない方向に延びている。具体的に言うと、ガス非通過面２３においてガス非通過面２４との接続部分近傍に位置する延出部７３は、ガス非通過面２６側に延びている。一方、ガス非通過面２３においてガス非通過面２６との接続部分近傍に位置する延出部７３は、ガス非通過面２４側に延びている。また、図８に示されるように、延出部７３は、貫通孔７５の中心軸Ｃ１を通過する仮想線Ｌ１の片側領域（図８では右寄りの領域）に配置されている。
【００３９】
図６〜図８に示されるように、戻り部７４は、延出部７３の先端部の側方（図７，図８では左方）から接続部７２側（即ち、延出部７３が延びる方向とは逆方向）に延びている。戻り部７４は、仮想線Ｌ１を挟んで延出部７３の反対側に配置され、かつ、延出部７３と平行に配置されている。そして、戻り部７４の先端部の中央部には、電源供給端子５１の中心軸５２が溶接等によって固定されている。つまり、クランプ６０と中継端子７１との接続部７２は、中心軸５２からずらして配置されている。また、隣接する電源供給端子５１の中心軸５２間の距離Ｄ１は、隣接する中継端子７１の接続部７２間の距離Ｄ２よりも大きくなっている（図６参照）。
【００４０】
なお、中継端子７１は、インコネル７１８等の材料を用いて形成されている。中継端子７１の熱膨張係数は、約１４ｐｐｍ／℃となっている。なお、中継端子７１の熱膨張係数は、常温〜５００℃間の測定値の平均値をいう。また、中継端子７１のばね定数は、５０Ｎ／ｍｍ以下となっている。詳述すると、電源供給端子５１の中心軸５２の延びる方向と平行な方向における中継端子７１のばね定数は、約１０Ｎ／ｍｍであり、中心軸５２の延びる方向とは垂直な方向における中継端子７１のばね定数は、約０．１Ｎ／ｍｍである。よって、上述したクランプ６０，６１の押さえ板６３のばね定数（約２００Ｎ／ｍｍ）は、中継端子７１のばね定数よりも大きくなっている。
【００４１】
なお、図１に示されるように、本実施形態のプラズマリアクタ１は、例えば、排ガスに含まれているＰＭを除去するために用いられる。この場合、電源３から互いに隣接する電極パネル３０間にパルス電圧（例えば、ピーク電圧：５ｋＶ（５０００Ｖ）、パルス繰返し周波数：１００Ｈｚ）が印加されると、誘電体バリア放電が生じ、放電電極３４間に誘電体バリア放電によるプラズマが発生する。そして、プラズマの発生により、放電電極３４間を流通する排ガスに含まれるＰＭが酸化（燃焼）されて除去される。
【００４２】
次に、プラズマリアクタ１の製造方法を説明する。
【００４３】
まず、アルミナ粉末を主成分とするセラミック材料を用いて、誘電体３３となる第１〜第３のセラミックグリーンシートを形成する。なお、セラミックグリーンシートの形成方法としては、テープ成形や押出成形などの周知の成形法を用いることができる。そして、各セラミックグリーンシートに対してレーザ加工を行い、スルーホール導体４１用の貫通孔とクランプ６０，６１の軸部材６２用の貫通孔とを形成する。なお、貫通孔の形成は、パンチング加工、ドリル加工等によって行ってもよい。
【００４４】
次に、従来周知のペースト印刷装置（図示略）を用いて、スルーホール導体４１用の貫通孔に導電性ペースト（本実施形態では、タングステンペースト）を充填し、スルーホール導体４１となる未焼成のスルーホール導体部を形成する。
【００４５】
次に、第１のセラミックグリーンシートを支持台（図示略）に載置する。さらに、ペースト印刷装置を用いて、第１のセラミックグリーンシートの裏面上に導電性ペーストを印刷する。その結果、第１のセラミックグリーンシートの裏面上に、放電電極３４となる厚さ１０μｍの未焼成電極が形成される。なお、第１のセラミックグリーンシートに対する未焼成電極の印刷方法としては、スクリーン印刷などの周知の印刷法を使用することができる。
【００４６】
そして、導電性ペーストの乾燥後、未焼成電極が印刷された第１のセラミックグリーンシートの裏面上に、第２のセラミックグリーンシート及び第３のセラミックグリーンシートを順番に積層し、シート積層方向に押圧力を付与する。その結果、各セラミックグリーンシートが一体化され、セラミック積層体が形成される。また、この時点で、第１〜第３のセラミックグリーンシートの軸部材６２用の貫通孔が連通し、貫通孔部（図示略）となる。さらに、ペースト印刷装置を用いて、第１のセラミックグリーンシートの主面上に導電性ペーストを印刷し、未焼成の第１パッド４２を形成するとともに、第３のセラミックグリーンシートの裏面上に導電性ペーストを印刷し、未焼成の第２パッド４３を形成する。なお、第３のセラミックグリーンシートは、凹部３５の形状に合わせた打抜加工を施した後に積層される。
【００４７】
次に、周知の手法に従って乾燥工程や脱脂工程などを行った後、セラミック積層体（セラミックグリーンシート及び未焼成電極）をアルミナ及びタングステンが焼結しうる所定の温度（例えば１４００℃〜１６００℃程度）に加熱する同時焼成を行う。その結果、セラミックグリーンシート中のアルミナ、及び、導電性ペースト中のタングステンが同時焼結し、誘電体３３、放電電極３４、スルーホール導体４１、第１パッド４２及び第２パッド４３が同時焼成によって形成され、セラミック積層体が電極パネル３０となる。
【００４８】
その後、積層工程を行い、得られた電極パネル３０を複数積層して、プラズマパネル積層体２０を形成する。この時点で、各電極パネル３０の貫通孔部が連通し、プラズマパネル積層体２０を貫通する孔部が４箇所に形成される。次に、クランプ６０，６１を用いて、複数の電極パネル３０を積層方向に挟み込んで固定する。詳述すると、まず、軸部材セット工程を行い、４つの孔部内にそれぞれ軸部材６２を挿入する。続く固定工程では、孔部のガス非通過面２３側の開口部から露出する軸部材６２、及び、孔部のガス非通過面２５側の開口部から露出する軸部材６２のそれぞれに対して、押さえ板６３を取り付ける。具体的には、まず、押さえ板６３の貫通孔（図示略）に対して軸部材６２を挿通させた後、軸部材６２の先端部に固定リング６４を固定する。また、４つの軸部材６２のうち２つの軸部材６２において、孔部のガス非通過面２３側の開口部から露出する部分に対して、押さえ板６３に加えて中継端子７１を取り付ける。具体的には、まず、押さえ板６３の貫通孔に対して軸部材６２を挿通させた後、中継端子７１の貫通孔７５に対して軸部材６２を挿通させる。さらに、軸部材６２の先端部に固定リング６４を固定する。本実施形態では、軸部材６２を固定リング６４に圧入することにより、固定リング６４を軸部材６２に固定する。なお、固定リング６４は、治具等を介して軸部材６２に仮組みした状態で溶接を施すことにより、軸部材６２に固定されるものであってもよいし、軸部材６２を圧入した後で溶接を施すことにより、軸部材６２に固定されるものであってもよい。また、軸部材６２を固定リング６４に圧入する際には、固定リング６４によって押さえ板６３及び中継端子７１を押圧する。その結果、押さえ板６３の先端を軸部材６２の先端方向に少なくとも０．３ｍｍ以上変形させた状態で、押さえ板６３が固定されるため、押さえ板６３が第１パッド４２と第２パッド４３とに圧接するようになる。
【００４９】
さらに、溶接等を行うことにより、中継端子７１を構成する戻り部７４の先端部に電源供給端子５１の中心軸５２を電気的に接続する。なお、軸部材６２に押さえ板６３と中継端子７１とを取り付ける工程を行う前に、中継端子７１に電源供給端子５１を溶接等により予め接合しておいてもよい。次に、プラズマパネル積層体２０の外表面を覆うようにマット８を取り付けた後、マット８の外表面を覆うようにケース１０を取り付ける。その後、一方の電源供給端子５１の先端部に第１の配線６を接続するとともに、第１の配線６に接続した電源供給端子５１とは別の電源供給端子５１の先端部に第２の配線７を接続する。以上のプロセスを経て、プラズマリアクタ１が完成する。
【００５０】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００５１】
（１）本実施形態のプラズマリアクタ１では、クランプ６０，６１が、略円柱形状に形成されることにより比較的剛性の高い軸部材６２と、金属板の折り曲げによって形成されることにより弾性を有する押さえ板６３とを備えている。よって、クランプ６０，６１を用いて複数の電極パネル３０を積層方向に挟み込むようにすれば、クランプ６０，６１の弾性力によって複数の電極パネル３０を安定して保持できるため、クランプ６０と電極パネル３０が有する放電電極３４とを確実に導通させることができる。また、ケース１０とプラズマパネル積層体２０との熱膨張差に起因する応力が、ケース１０に固定されている電源供給端子５１からクランプ６０や中継端子７１に対して作用したとしても、応力は中継端子７１の弾性変形によって吸収される。このため、中継端子７１とクランプ６０との接続状態や、中継端子７１と電源供給端子５１との接続状態が、確実に維持されるようになる。以上の結果、放電電極３４と電源供給端子５１との導通が確実に維持されるため、プラズマリアクタ１の信頼性が向上する。
【００５２】
（２）本実施形態では、クランプ６０とは別に中継端子７１を設け、クランプ６０の弾性力によって電極パネル３０を固定しているため、中継端子７１は電極パネル３０の固定に関与している訳ではない。よって、高温環境下において、各部材の熱変形に伴って生じる歪みを、ばね定数の低い中継端子７１の弾性変形によって吸収することができる。その結果、電源供給端子５１とクランプ６０との接続構造に起因する、クランプ６０での熱応力の発生を低減できるため、クランプ６０の熱へたりが軽減される。その結果、クランプ６０による電極パネル３０の固定状態が確保されるとともに、クランプ６０や電源供給端子５１との導通、ひいては、放電電極３４と電源供給端子５１との導通が確保される。ゆえに、プラズマリアクタ１の信頼性がよりいっそう向上する。
【００５３】
（３）本実施形態の押さえ板６３は、先端を軸部材６２の先端方向に少なくとも０．３ｍｍ以上変形させた状態で、軸部材６２に固定されている。その結果、温度上昇に伴って軸部材６２が電極パネル３０の積層方向に膨張したとしても、押さえ板６３は、電極パネル３０の表面（ガス非通過面２３，２５）側に押圧された状態に維持される。ゆえに、複数の電極パネル３０を挟み込む方向に掛かる荷重が低下しにくくなるため、プラズマリアクタ１の信頼性がよりいっそう向上する。なお、押さえ板６３の先端の変形量が０．３ｍｍ未満であると、軸部材６２が膨張した際に、電極パネル３０の表面にある第１パッド４２及び第２パッド４３を押圧できなくなり、放電電極３４と電源供給端子５１とが導通しなくなる可能性がある。この場合、投入電力に対するプラズマの発生量が少なくなるため、排ガスの浄化効率が低いという問題がある。
【００５４】
（４）本実施形態のプラズマリアクタ１では、クランプ６０，６１を構成する軸部材６２が、プラズマパネル積層体２０を貫通する孔部内、即ち、プラズマパネル積層体２０において排ガスの流路の近傍に配置されている。その結果、排ガスによって電極パネル３０が加熱されると、これに伴って軸部材６２も加熱されるため、電極パネル３０と軸部材６２との温度差が小さくなる。よって、電極パネル３０と軸部材６２との熱膨張差に起因する応力が生じにくくなるため、プラズマリアクタ１の信頼性がよりいっそう向上する。
【００５５】
（５）本実施形態のクランプ６０，６１は、押さえ板６３を軸部材６２とは別体にした構成をなすため、プラズマパネル積層体２０の厚さに合わせて、軸部材６２に押さえ板６３を固定することができる。その結果、プラズマパネル積層体２０の厚さのバラツキを吸収することができ、複数の電極パネル３０（プラズマパネル積層体２０）をクランプ６０，６１によって確実に挟み込んで固定することができる。ゆえに、プラズマリアクタ１の信頼性を向上させることができる。
【００５６】
（６）本実施形態のプラズマリアクタ１は、第１コーン部１１及び第２コーン部１２を介して排気管２に取り付けられている。その結果、排気管２の上流側部分４→第１コーン部１１→プラズマリアクタ１→第２コーン部１２→排気管２の下流側部分５の順番に排ガスが流れる排ガス流路内の抵抗が低減されるため、排ガス流路内における圧力損失を抑えることができる。ひいては、圧力損失に伴うエンジンの出力低下も防止することができる。
【００５７】
なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。
【００５８】
・上記実施形態の中継端子７１は平板状を成していたが、中継端子は、折り曲げ構造を有する板ばねであってもよい。例えば、図１０，図１１の中継端子８１（第２ばね部材）に示されるように、戻り部８２は折り返し部８３を有するものであってもよい。即ち、戻り部８２の先端部は、延出部８４の先端部から接続部８５側に延びるものの、戻り部８２の基端部は、延出部８４の側方（図１０，図１１では右方）に延びた後、折り返し部８３で屈曲して逆方向（図１０，図１１では左方）に戻る構造であってもよい。このようにすれば、中継端子８１の折り曲げ部分（折り返し部８３）よりも基端側部分（延出部８４、接続部８５）及び先端側部分（戻り部８２）がそれぞれ別方向に弾性変形可能となることにより、中継端子８１の可動域が広くなるとともに、基端側部分及び先端側部分のばね定数を小さくすることができる。その結果、中継端子８１に内部応力が生じにくくなり、中継端子８１が破損しにくくなるため、プラズマリアクタの信頼性がよりいっそう向上する。
【００５９】
また、図１２，図１３の中継端子９１（第２ばね部材）に示されるように、戻り部９２は段差部９３を有するものであってもよい。即ち、戻り部９２の先端部は、延出部９４の先端部から接続部９５側に延びるものの、戻り部９２の基端部は、段差部９３によって上方（図１２参照）に延びた後、延出部９４の側方（図１２，図１３では左方）に延びる構造であってもよい。このようにすれば、中継端子９１の折り曲げ部分（段差部９３）よりも基端側部分（延出部９４、接続部９５）及び先端側部分（戻り部９２）がそれぞれ別方向に弾性変形可能となることにより、中継端子９１の可動域が広くなるとともに、基端側部分及び先端側部分のばね定数を小さくすることができる。その結果、中継端子９１に内部応力が生じにくくなり、中継端子９１が破損しにくくなるため、プラズマリアクタの信頼性がよりいっそう向上する。
【００６０】
さらに、図１４に示されるように、中継端子１０１（第２ばね部材）に折曲部１０２を設けてもよい。中継端子１０１がクランプ１０３（第１ばね部材）に固定された状態で、折曲部１０２は、ガス非通過面１０４とガス非通過面１０５との接続部分近傍に配置されている。そして、中継端子１０１において折曲部１０２よりも先端側の部位は、ガス非通過面１０５と平行に配置されており、中継端子１０１の先端部には、電源供給端子１０６の中心軸１０７が固定されている。このようにすれば、中継端子１０１の折り曲げ部分（折曲部１０２）よりも基端側部分及び先端側部分がそれぞれ別方向に弾性変形可能となることにより、中継端子１０１の可動域が広くなるとともに、基端側部分及び先端側部分のばね定数を小さくすることができる。その結果、中継端子１０１に内部応力が生じにくくなり、中継端子１０１が破損しにくくなるため、プラズマリアクタの信頼性がよりいっそう向上する。しかも、電源供給端子１０６を、クランプ１０３と中継端子１０１との接続部がある面（ガス非通過面１０４）とは別の面（ガス非通過面１０５）に配置することができる。
【００６１】
・上記実施形態のクランプ６０，６１は、軸部材６２の両端部に対して押さえ板６３を取り付けることにより構成されていたが、クランプの構造を変更してもよい。例えば、図１５に示されるように、クランプ１１１（第１ばね部材）は、押さえ板１１２と圧縮コイルばね１１３とを備えるものであってもよい。なお、押さえ板１１２は、電極パネル１１４の表面１１５に当接するものである。また、圧縮コイルばね１１３は、押さえ板１１２上に配置された中継端子１１６（第２ばね部材）と軸部材１１７の端部に設けられた固定リング１１８との間に介在され、押さえ板１１２及び中継端子１１６を電極パネル１１４の表面１１５側に押圧するようになっている。なお、圧縮コイルばね１１３のばね定数は、約５Ｎ／ｍｍとなっている。
【００６２】
また、図１６に示されるように、クランプ１２１（第１ばね部材）を、板部材１２２の両端部に対して押さえ板１２３を一体に形成することにより構成してもよい。なお、押さえ板１２３のばね定数は、１Ｎ／ｍｍ以上１０００Ｎ／ｍｍ以下となっている。なお、中継端子１２４(第２ばね部材)は、矩形板状を成し、板部材１２２の中央部に接続されている。このようにした場合、軸部材６２を挿入するための孔部を形成しなくても済むため、クランプ１２１によって複数の電極パネル１２５を容易に固定することができる。また、クランプ１２１の取付位置を容易に変更することもできる。
【００６３】
・上記実施形態では、軸部材６２の先端部に固定リング６４を圧入させることにより、クランプ６０と中継端子７１とが固定されるようになっていたが、他の手法を用いてクランプ６０と中継端子７１とを固定するようにしてもよい。例えば、中継端子７１の貫通孔７５に軸部材６２の先端部を挿通させた状態で溶接を行うことにより、クランプ６０及び中継端子７１を、溶接部を介して互いに固定するようにしてもよい。また、図１７に示されるように、クランプ１３１（第１ばね部材）を、板部材１３２（クランプ本体）の両端部に対して押さえ板１３３（押さえ部材）を一体に形成することにより構成し、中継端子１３４（第２ばね部材）の一部を、プラズマパネル積層体１３５と押さえ板１３３とによって挟持することにより、クランプ１３１と中継端子１３４とを固定するようにしてもよい。
【００６４】
・図１８，図１９に示されるように、クランプ１４１（第１ばね部材）と中継端子１４２（第２ばね部材）とを一体化した構造にしてもよい。中継端子１４２は、クランプ１４１の板部材１４３の中央部に配置されており、略Ｃ字状のスリット１４４を介して板部材１４３と区画されている。そして、中継端子１４２の中央部には、電源供給端子１４５の中心軸１４６が接合されている。また、板部材１４３は、プラズマパネル積層体１４７のガス非通過面１４８から離間して配置されている。その結果、中継端子１４２のガス非通過面１４８側への変形が可能となる。この場合、中心軸１４６の延びる方向と平行な方向における中継端子１４２のばね定数は、約７０Ｎ／ｍｍとなっており、中心軸１４６の延びる方向とは垂直な方向における中継端子１４２のばね定数は、約２Ｎ／ｍｍとなっている。
【００６５】
・上記実施形態では、延出部７３や戻り部７４などを有する中継端子７１が第２ばね部材として用いられていたが、他の構成を第２ばね部材として用いてもよい。例えば、図２０，図２１に示されるように、略円筒状を成す円筒ばねである中継端子１５１を第２ばね部材として用いてもよい。なお、中継端子１５１の下端部は、溶接等によって、クランプ１５２（第１ばね部材）を構成する軸部材の先端部（図２０では上端部）に固定されている。一方、中継端子１５１の上端部は、溶接等によって、電源供給端子１５３の中心軸１５４に固定されている。このため、クランプ１５２と中継端子１５１との接続部は、電源供給端子１５３の中心軸１５４と一致するように配置される。なお、中継端子１５１は、例えば、平板状の金属板に打抜加工を施した後、円筒形状に成形することによって製作される。そして、中継端子１５１には、同中継端子１５１を厚さ方向に貫通するスリット１５５が複数箇所に設けられている。これらのスリット１５５により、中継端子１５１のばね定数が調整される（低下する）ようになる。
【００６６】
・上記実施形態では、中継端子７１の接続部７２に断面円形状の貫通孔７５が設けられ、クランプ６０を構成する略円柱形状の軸部材６２が貫通孔７５を挿通していたが、軸部材６２や貫通孔７５の構成は適宜変更されていてもよい。例えば、中継端子の接続部に断面矩形状の貫通孔を設け、クランプを構成する略四角柱形状の軸部材を貫通孔に挿通させてもよい。また、中継端子の接続部は、貫通孔の代わりに、溝部や抜け止め機構を有する構成であってもよい。ここで、溝部は、接続部の厚さ方向に貫通し、軸部材が挿入されるようになっている。また、抜け止め機構は、溝部の幅が開口部において狭くなるように形成されることにより、溝部からの軸部材の抜けを防止するようになっている。以上の構成によれば、中継端子の位置決めをより確実に行うことができる。
【００６７】
・上記実施形態の電極パネル３０は、誘電体３３に放電電極３４を内蔵することによって構成されていた。しかし、誘電体３３の表面に放電電極３４を形成することによって電極パネルを形成してもよい。
【００６８】
・上記実施形態のプラズマリアクタ１は、自動車のエンジンの排ガス浄化に用いられていたが、例えば、船舶等のエンジンの排ガス浄化に用いてもよい。また、プラズマリアクタ１は、プラズマ処理を行うものであればよく、排ガスの処理を行うものでなくてもよいし、浄化に用いるものでなくてもよい。
【００６９】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に示す。
【００７０】
（１）上記手段１において、前記電極パネルは、第１主面及び第２主面を有しており、前記電極パネルに、前記第１主面側と前記第２主面側とを導通させる導通構造が設けられ、前記導通構造は、前記第１主面及び前記第２主面を貫通するスルーホール導体と、前記第１主面に形成され、前記スルーホール導体の前記第１主面側端部に電気的に接続される第１パッドと、前記第２主面に形成され、前記スルーホール導体の前記第２主面側端部に電気的に接続される第２パッドとを備えることを特徴とするプラズマリアクタ。
【符号の説明】
【００７１】
１…プラズマリアクタ
２０，１３５，１４７…プラズマパネル積層体
３０，１１４，１２５…電極パネル
３１…表面としての第１主面
３２…表面としての第２主面
３４…放電電極
５１，１０６，１４５，１５３…電源供給端子
５２，１０７，１４６，１５４…電源供給端子の中心軸
６０，１０３，１１１，１２１，１３１，１４１，１５２…第１ばね部材としてのクランプ
７１，８１，９１，１０１，１１６，１２４，１３４，１４２，１５１…第２ばね部材としての中継端子
７２，８５，９５…接続部
７３，８４，９４…延出部
７４，８２，９２…戻り部
１３２…クランプ本体としての軸部材
１３３…押さえ部材としての押さえ板
Ｄ１…隣接する電源供給端子の中心軸間の距離
Ｄ２…隣接する中継端子の接続部間の距離
【図１】
0006656008.tif 000002
【図２】
0006656008.tif 000003
【図３】
0006656008.tif 000004
【図４】
0006656008.tif 000005
【図５】
0006656008.tif 000006
【図６】
0006656008.tif 000007
【図７】
0006656008.tif 000008
【図８】
0006656008.tif 000009
【図９】
0006656008.tif 000010
【図１０】
0006656008.tif 000011
【図１１】
0006656008.tif 000012
【図１２】
0006656008.tif 000013
【図１３】
0006656008.tif 000014
【図１４】
0006656008.tif 000015
【図１５】
0006656008.tif 000016
【図１６】
0006656008.tif 000017
【図１７】
0006656008.tif 000018
【図１８】
0006656008.tif 000019
【図１９】
0006656008.tif 000020
【図２０】
0006656008.tif 000021
【図２１】
0006656008.tif 000022