(57)【要約】【課題】リーク電流を抑制し、効率的、且つ安定に稼働させることのできるガス処理装置の電気絶縁構造を提供する。【解決手段】処理対象となるガスの導入路２内に、光触媒或いは三元触媒が担持された担体５、及び該担体５に電圧を印加する放電電極４を配置し、更に、放電電極４に接続用電極２９を接続し、該接続用電極２９に電圧を印加して、担体５中でプラズマ放電を発生させ、ガスを無害化処理するガス処理装置１において、放電電極４は、碍子３を介して導入路２内面に固定され、この碍子３は、点接触または線接触にて導入路２内面に接触することを特徴とする。【選択図】      図１
2004270530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象となるガスの導入路内に、光触媒或いは三元触媒が担持された担体、及び該担体に電圧或いは電流を供給する放電電極を配置し、該放電電極に電圧或いは電流を印加して、前記担体中でプラズマ放電を発生させ、前記ガスを無害化処理するガス処理装置において、
前記放電電極は、放電電極用絶縁体を介して前記導入路内面に固定され、該放電電極用絶縁体は、点接触または線接触にて前記導入路内面に接触することを特徴とするガス処理装置の電気絶縁構造。
【請求項２】
前記放電電極用絶縁体は、前記導入路内面との接触面が球面状に形成され、当該球面状の接触面にて前記導入路内面と点接触することを特徴とする請求項１に記載のガス処理装置の電気絶縁構造。
【請求項３】
前記放電電極用絶縁体は、前記導入路内面との接触面が断面円弧状、或いは断面三角形状の曲面状をなし、当該曲面状の接触面にて前記導入路内面と線接触することを特徴とする請求項１に記載のガス処理装置の電気絶縁構造。
【請求項４】
前記放電電極と前記放電電極用絶縁体との間に樹脂材料を配設したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガス処理装置の電気絶縁構造。
【請求項５】
処理対象となるガスの導入路内に、光触媒或いは三元触媒が担持された担体、及び該担体に電圧或いは電流を供給する放電電極を配置し、更に、前記放電電極に接続用電極を接続し、該接続用電極に電圧或いは電流を供給して、前記担体中でプラズマ放電を発生させ、前記ガスを無害化処理するガス処理装置において、
前記接続用電極は、接続電極用絶縁体の内部に形成された中空部に電極部が挿通され、該電極部は、前記中空部内にて、前記接続電極用絶縁体との間で所定の箇所で固定され、該所定の箇所以外の部位では、前記電極部と前記接続電極用絶縁体とは直接接触しないことを特徴とするガス処理装置の電気絶縁構造。
【請求項６】
前記所定の箇所は、電極部の先端部近傍、後端部近傍の２箇所であることを特徴とする請求項５に記載のガス処理装置の電気絶縁構造。
【請求項７】
前記接続電極用絶縁体は、断面Ｕ字形状の接続部材を用いて外部接続用の連結部材と接続されることを特徴とする請求項５または請求項６のいずれかに記載のガス処理装置の電気絶縁構造。
【請求項８】
前記接続電極用絶縁体は、外周面の断面が凹凸を有する波打ち形状をなし、このうち、最も突起する部位の、当該接続電極用絶縁体の中心からの距離Ｒ１は、前記接続部材最外部の前記中心からの距離Ｒ２よりも大きく構成されたことを特徴とする請求項７に記載のガス処理装置の電気絶縁構造。
【請求項９】
前記接続用電極の給電部位は、車両スパークプラグの給電部位と同一形状に形成されたことを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載のガス処理装置の電気絶縁構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマを利用したガス処理に関し、更に詳しくは、光触媒、三元触媒を用いたガス処理装置の電気絶縁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、ハイドロカーボン（ＨＣ）、塩素化合物、フッ素化合物等の有害成分や、アンモニア、硫化水素、メチルメルカプタン、イソプロピルアルコール、アセトアルデヒド等の臭気成分を浄化する触媒として、二酸化チタン（ＴｉＯ２）を含む光触媒や貴金属を含む三元触媒が提案されている。
【０００３】
このような光触媒、或いは三元触媒を用いた従来のガス処理装置は、ガスの導入路中に、光触媒或いは三元触媒が担持された、ハニカム構造、或いは発泡体構造の担体を配置し、更に、該担体を挟むように、放電電極を設け、該放電電極間に交流電圧、或いは周期波形となる直流電圧を印加する。この際、放電電極と、ガスの導入路との間の電気的な絶縁を確保するために、これらの間に碍子を設けている。そして、放電電極間に電圧を印加することにより、担体内にプラズマ放電を発生させ、これに伴って発生する紫外線、或いは熱及びイオンにて触媒を励起させ、有害物質や臭気成分の除去、無害化を行うようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２１０２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のガス処理装置においては、効率的且つ安定に稼働させるために、電源と放電用電極との間の送電経路でのロスを低く抑える必要あり、また、放電電極間以外への電流リークを抑制する必要があり、このような対策が採られていないのが現状である。
【０００６】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、リーク電流を抑制し、効率的、且つ安定に稼働させることのできるガス処理装置の電気絶縁構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、処理対象となるガスの導入路内に、光触媒或いは三元触媒が担持された担体、及び該担体に電圧或いは電流を供給する放電電極を配置し、該放電電極に電圧或いは電流を印加して、前記担体中でプラズマ放電を発生させ、前記ガスを無害化処理するガス処理装置において、前記放電電極は、放電電極用絶縁体を介して前記導入路内面に固定され、該放電電極用絶縁体は、点接触または線接触にて前記導入路内面に接触することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記放電電極用絶縁体は、前記導入路内面との接触面が球面状に形成され、当該球面状の接触面にて前記導入路内面と点接触することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記放電電極用絶縁体は、前記導入路内面との接触面が断面円弧状、或いは断面三角形状の曲面状をなし、当該曲面状の接触面にて前記導入路内面と線接触することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記放電電極と前記放電電極用絶縁体との間に樹脂材料を配設したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、処理対象となるガスの導入路内に、光触媒或いは三元触媒が担持された担体、及び該担体に電圧或いは電流を供給する放電電極を配置し、更に、前記放電電極に接続用電極を接続し、該接続用電極に電圧或いは電流を供給して、前記担体中でプラズマ放電を発生させ、前記ガスを無害化処理するガス処理装置において、前記接続用電極は、接続電極用絶縁体の内部に形成された中空部に電極部が挿通され、該電極部は、前記中空部内にて、前記接続電極用絶縁体との間で所定の箇所で固定され、該所定の箇所以外の部位では、前記電極部と前記接続電極用絶縁体とは直接接触しないことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、前記所定の箇所は、電極部の先端部近傍、後端部近傍の２箇所であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、前記接続電極用絶縁体は、断面Ｕ字形状の接続部材を用いて外部接続用の連結部材と接続されることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、前記接続電極用絶縁体は、外周面の断面が凹凸を有する波打ち形状をなし、このうち、最も突起する部位の、当該接続電極用絶縁体の中心からの距離Ｒ１は、前記接続部材最外部の前記中心からの距離Ｒ２よりも大きく構成されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、前記接続用電極の給電部位は、車両スパークプラグの給電部位と同一形状に形成されたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電気絶縁構造が適用されるガス処理装置の構成を示す外観図である。同図に示すように、このガス処理装置１は、排ガス配管８の経路に介置された導入路２内に配置され、排ガス中の有害物質、臭気成分の除去を行うものである。
【００１７】
図２は、ガス処理装置１が導入路２内部に配置された様子を示す説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図を示している。同図に示すように、このガス処理装置１は、ハニカム構造、或いは発泡体構造を成す担体５と、該担体５の上流側、及び下流側に配置され、ガスの流れを妨げない構造（例えば、編み目状）を有する放電電極４と、該放電電極４と導入路２内面との間に設けられ、放電電極４と導入路２との間を電気的に絶縁する碍子（放電電極用絶縁体）３が介置されている。
【００１８】
ハニカム構造、或いは発泡体構造をなす担体５は、内部壁面に二酸化チタン（ＴｉＯ２）をはじめとする光触媒、或いは貴金属をはじめとする三元触媒が担持されている。従って、放電電極４より印加される電圧により、担体５内にプラズマ放電が発生すると、これに伴って発生する紫外線により光触媒が励起され、或いはプラズマ放電に伴って発生する熱やイオンにより三元触媒が励起されるので、ガス中に含まれる有害成分や臭気成分の除去、無害化を図ることができる。
【００１９】
また、図２（ａ）、（ｂ）の記載から理解されるように、碍子３の、導入路２内面との接触部は、複数の球面構造３ａとされており、換言すれば、碍子３と導入路２内面とは点接触している。
【００２０】
図４は、放電電極４に電圧を印加するために用いる接続用電極２９の構成を示す半断面図である。なお、図中、中心線から上側が断面を示している。
【００２１】
同図に示すように、該接続用電極２９は、略円錐形状をなす碍子（接続電極用絶縁体）２５を有しており、該碍子２５は、先端部側（放電電極４と接続する側）が広径で、後端部側（電源と接続する側）に向かうにつれて徐々に狭径となる構成とされ、更に、断面が凹凸形状を有する波打ち形状を成している。
【００２２】
また、碍子２５の中心部には、先端部から後端部に向けて貫通する中空部２７が形成されており、該中空部２７内には、電極部２１が挿通されている。この電極部２１は、碍子２５の先端部側（先端部近傍）で、コバール、鉄ニッケル合金、ステンレス、銅、或いはチタン製のキャップ２２にて固定され、後端部側（後端部近傍）で、給電端子５１に固定されている。従って、電極部２１は、キャップ２２及び給電端子５１のみ（所定の箇所のみ）により碍子２５と接触しており、その他の部位においては碍子２５とは接触していない。
【００２３】
更に、碍子２５の広径部は、断面Ｕ字形状のキャップ（接続部材）２３を介してフランジ（連結部材）２４と接触しており、該フランジ２４を用いることにより、当該接続用電極２９を外部の取り付け部に連結する。この際、碍子２５の中心部からキャップ２３の外側端部までの距離Ｒ２は、碍子２５の最も広径となる突起部２５ａの、中心からの距離Ｒ１よりも小さくなるように構成されている。
【００２４】
そして、この接続用電極２９の電極部２１の先端部２１ａ側を、図２に示した導入路２内に挿通させ、放電電極４（上流側、下流側のうちの少なくとも一方）に接続して電圧を印加することにより、２つの放電電極４間にプラズマ放電を発生させることができる。
【００２５】
また、碍子２５の後端部２６は、その構成が一般的に用いられている車両のスパークプラグと同一の形状を成しており、市販されているスパークプラグ用のコネクタを用いて、電源と接続することができる。
【００２６】
図５、図６は、市販されているスパークプラグ用のコネクタの構成を示す説明図であり、図５は縦方向への連結用のコネクタ３１、図６は横方向への連結用のコネクタ４１を示している。そして、コネクタ３１、４１の連結部３１ａ、４１ａを、接続用電極２９の後端部（給電端子５１の部分）に連結することにより、容易に電源との接続が可能となる。
【００２７】
次に、上述のように構成された本実施形態に係るガス処理装置１の、作用について説明する。
【００２８】
図１に示す排ガス配管８を経由して処理対象となるガスが送出されると、このガスは、図２に示す導入路２内に導かれ、光触媒、或いは三元触媒が担持された担体５内を通過する。そして、図４に示した接続用電極２９の後端部（給電端子５１側）に、交流、或いは周期性を有する直流電圧を印加すると、この電圧は、電極部２１を介して、後端部側から先端部側へと導かれ、先端部側と接続された放電電極４（図２参照）に供給される。これにより、２つの放電電極４間に所望の電圧（交流電圧、或いは周期性を有する直流電圧）を印加することができる。
【００２９】
次いで、２つの放電電極間に交流電圧、或いは周期性を有する直流電圧が印加されると、担体５内にプラズマ放電が発生する。そして、光触媒を用いた場合には、プラズマ放電に伴って発生する紫外線により、該光触媒が励起され、三元触媒を用いた場合には、プラズマ放電に伴って発生する熱、イオンにより該三元触媒が励起される。
【００３０】
その結果、触媒の酸化還元作用により、ガス中に含まれる有害成分、臭気成分の完全な除去や無害化が達成される。
【００３１】
この際、電極部２１は、碍子２５の中心部に形成された中空部２７とは直接接触しておらず、キャップ２２、及び給電端子５１にて固定されているので、碍子２５を介して流れるリーク電流を極力低減することができる。
【００３２】
更に、碍子２５とフランジ２４間についても、断面Ｕ字形状のキャップ２３にて連結されており、該キャップ２３は、断面積が極めて小さいので、この部分からのリーク電流を極力低減することができる。
【００３３】
また、碍子２５の最広径の突起部の半径Ｒ１が、キャップ２３の最外部の半径Ｒ２よりも大きくなるように構成されているので、給電端子５１からキャップ２３に向けて発生する電界（図４中の符号Ｙ１）を抑制することができ、リーク電流を低減させることができる。
【００３４】
また、図２に示したように、放電電極４は、導入路２内面と点接触する碍子５により固定されるので、放電電極４より碍子５を介して漏れ出すリーク電流を低減させることができる。
【００３５】
このようにして、本実施形態では、高電圧を用いてプラズマ放電を発生させる際に、各部位で生じるリーク電流を低減することができるので、電力損失を抑えることができ、電源効率を向上させることができる。
【００３６】
以上、本発明のガス処理装置の電気絶縁構造を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００３７】
例えば、上述した実施形態では、放電電極４と導入路２内面との間を碍子３を用いて絶縁する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図３（ａ）に側面図、（ｂ）に正面図を示すように、放電電極１４と碍子１３との間に樹脂材料１６を介置するように構成することも可能である。このような構成によれば、より一層絶縁性を向上させることができ、リーク電流の低減化に寄与することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、碍子３と導入路２内面との間を、球面にて点接触する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、碍子の断面を円弧状、或いは三角形状の曲面形状とし、該碍子と導入路２内面との間を線接触するように構成することも可能であり、上記した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、上記実施形態では、放電電極４に電圧を印加してプラズマ放電を発生させる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電流を供給してプラズマ放電を発生させることも可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るガス処理装置の電気絶縁構造では、放電電極と導入路内面との間に放電電極用絶縁体（碍子３）が配置され、該放電電極用絶縁体と導入路内面とが点接触、或いは線接触で固定されるので、放電電極から導入路へのリーク電流を著しく低減することができる。また、放電電極と碍子との間に樹脂材料を配設することにより、より一層絶縁性を向上させることができ、リーク電流の発生を抑制することができ、電力損失を低減することができる。
【００４１】
更に、放電電極に電圧或いは電流を供給する接続用電極は、接続電極用絶縁体（碍子２５）の中心に中空部を有し、該中空部内にて電極部が所定箇所のみで固定されるので、電極部から接続電極用絶縁体側へのリーク電流を抑えることができ、電力損失を低減することができる。
【００４２】
また、接続電極用絶縁体は、断面Ｕ字形状の接続部材（キャップ２３）にて連結部材（フランジ２４）と連結されるので、この部分でのリーク電流を抑制することができる。
【００４３】
更に、接続電極用絶縁体表面の最も突起する部位が、接続部材よりも外側となるように構成されているので（Ｒ１≧Ｒ２）、電界の発生を防止することができ、電力損失を低減することができる。
【００４４】
また、接続用電極の給電部位を車両のスパークプラグの給電部位と同一形状とすることにより、市販されているコネクタをそのまま使用することができ、使い勝手が良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気絶縁構造が適用されるガス処理装置の構成を示す外観図である。
【図２】放電電極、担体、及び碍子が導入路内に配設された状態の、一例を示す説明図である。
【図３】放電電極、担体、及び碍子が導入路内に配設された状態の、他の例を示す説明図である。
【図４】接続用電極の構成を示す半断面図である。
【図５】接続用電極の給電端子に接続する、縦接続用のコネクタの構成を示す説明図である。
【図６】接続用電極の給電端子に接続する、横接続用のコネクタの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ガス処理装置
２  導入路
３，１３  碍子（放電電極用絶縁体）
３ａ  球面構造
４，１４  放電電極
５  担体
８  排ガス配管
１６  樹脂材料
２１  電極部
２１ａ  先端部
２２  キャップ
２３  キャップ（断面Ｕ字状キャップ）
２４  フランジ（連結部材）
２５  碍子（接続電極用絶縁体）
２５ａ  突起部
２６  後端部
２７  中空部
２９  接続用電極
３１  コネクタ
３１ａ  連結部
４１  コネクタ
４１ａ  連結部
５１  給電端子
【図１】
2004270530.tif 000003
【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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