(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１側部と、
該第１側部とは離間して配置される第２側部と、
平板状の第１電極を保持してなり、一方側が、前記第１側部に固定された固定端であり、他方側が、前記第２側部側に向かって延在する自由端である平板状の第１電極部と、
平板状の第２電極を保持してなり、他方側が、前記第２側部に固定された固定端であり、一方側が、前記第１側部側に向かって延在する自由端である平板状の第２電極部と、を備え、
前記第１電極部における最も面積の大きい面と第２電極部における最も面積の大きい面とが、間に被処理流体が流入される空間を介して対向するように配置されるとともに、
前記第１側部内部の前記第２電極部の他方側の端部に対向する領域に配設されるとともに前記第１電極部と電気的に接続された第１補助電極と、
前記第２側部内部の前記第１電極部の他方側の端部に対向する領域に配設されるとともに前記第２電極部と電気的に接続された第２補助電極とをさらに備える構造体。
【請求項２】
前記第１電極部の他方側と前記補助電極との間隔は、前記第１電極部と前記第２電極部との間隔と比べて、実質的に同じか、或いは短い請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記第１電極部は、前記一方側の一辺が前記第１側部に固定されてなり、
前記第２補助電極は、前記第１電極部が振動可能な方向である前記第１電極部における最も面積の大きい面と垂直な方向における該第１電極部の幅よりも、前記方向における幅が大きい請求項１または請求項２に記載の構造体。
【請求項４】
前記第２補助電極は、第２側部の内部に形成されたスルーホール内に充填された導体或いはスルーホールの内周面に被着された導体を備える請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の構造体。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の構造体と、
前記構造体の前記第１電極と前記第２電極とに接続され、前記第１電極と前記第２電極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とともに、
前記第１電極と前記補助電極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部と、を備えた装置。
【請求項６】
前記第１電極と前記第２電極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
圧を印加することにより、
前記第１電極部における最も面積の大きい面と前記第２電極部における最も面積の大きい面とが対向する第１の空間内、及び前記第１電極部の他方側と前記補助電極とが対向する第２の空間内にプラズマを発生させるとともに、
前記第１或いは第２の空間の少なくとも一方に、被処理流体を流入させる請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記被処理流体が酸素であり、前記第１或いは第２の空間の少なくとも一方に酸素を流入させることにより、オゾンを発生させる請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記被処理流体が、燃焼炉或いは内燃機関からの排ガスであり、前記第１或いは第２の空間の少なくとも一方に、前記排ガスを流入させる第１の流路と、
前記第１或いは第２の空間から排出される被処理ガスを、前記第１或いは第２の空間から流出させる第２の流路とをさらに備えた請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一酸化炭素（ＣＯ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）の酸化性成分及び炭化水素（ＨＣ）等を含む被処理流体を効率良く処理できる構造体に関するものである。また、この構造体を用いた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被処理流体中には、ＣＯ、カーボン、ＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ）、高分子有機化合物、硫酸ミスト等のＰＭ、ＮＯｘやＳＯｘの酸化性成分、ＨＣ等が含まれている。このようなＰＭや酸化性成分、ＨＣ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等を浄化するという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被処理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被処理流体を通過させることにより、被処理流体を分解させるものである。なお、一対の電極は、それぞれ絶縁体により覆われており、この絶縁体の端部を側壁部が支持している。
【０００４】
なお、このような構造体には、処理装置の稼動した際の熱等の熱応力により絶縁体や側壁部が破損、すなわち構造体が破損してプラズマ反応の低下を抑制してしまうことを抑制するため、絶縁体の一方側を側壁部に固定された固定端とし、絶縁体の他方側を側壁部に固定されない自由端としたものが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−９２５８９号公報
【特許文献２】特開２００５−９３１０７号公報
【特許文献３】特開２００５−１１３７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、絶縁体の一方側を自由端とした構造体においては、この構造体の自由端側の絶縁体と側壁部との間には、空間が形成される。この絶縁体の自由端側と側壁部との間の空間を通過する被処理流体は、第１電極と第２電極との間のプラズマ場を通過しないため、第１電極と第２電極との間を通過する被処理流体と比較して、良好にプラズマ反応されないことが懸念される。
【０００６】
本発明は、上記想定に鑑み案出されたもので、その目的は、一方側を自由端とした構造体において、被処理流体に対して良好に処理することができる構造体及びこれを用いた装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の構造体は、第１側部と、該第１側部とは離間して配置される第２側部と、平板状の第１電極を保持してなり、一方側が、前記第１側部に固定された固定端であり、他方側が、前記第２側部側に向かって延在する自由端である平板状の第１電極部と、平板状の第２電極を保持してなり、他方側が、前記第２側部に固定された固定端であり、一方側が、前記第１側部側に向かって延在する自由端である平板状の第２電極部とを備え、前記第１電極部における最も面積の大きい面と第２電極部における最も面積の大きい面とは、間に被処理流体が流入される空間を介して対向するように配置されるとともに、前記第１側部内部の前記第２電極部の他方側の端部に対向する領域に配設されるとともに前記第１電極部と電気的に接続された第１補助電極と、前記第２側部内部の前記第１電極部の他方側に対向する領域に配設されるとともに前記第２電極部と電気的に接続された第２補助電極とをさらに備えている。
【０００８】
また、好ましくは、前記第１電極部の他方側と前記補助電極との間隔は、前記第１電極部と前記第２電極部との間隔と比べて、実質的に同じか、或いは短い。
【０００９】
また、好ましくは、前記第１電極部が、前記一方側の一辺が前記第１側部に固定されてなり、前記第２補助電極は、前記第１電極部が振動可能な方向である前記第１電極部における最も面積の大きい面と垂直な方向における該第１電極部の幅よりも、前記方向における幅が大きい。
【００１０】
また、好ましくは、前記補助電極は、第２側部の内部に形成されたスルーホール内に充填された導体或いはスルーホールの内周面に被着された導体を備えている。
【００１１】
本発明の装置は、本発明の構造体と、前記構造体の前記第１電極と前記第２電極とに接続され、前記第１電極と前記第２電極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とともに、前記第１電極と前記補助電極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部とを備えている。
【００１２】
また、好ましくは、前記第１電極と前記第２電極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ことにより、前記第１電極部の主面と前記第２電極部の主面とが対向する第１の空間内、及び前記第１電極部の他方側と前記補助電極とが対向する第２の空間内にプラズマを発生させるとともに、前記第１或いは第２の空間の少なくとも一方に、被処理流体を流入させる。
【００１３】
また、好ましくは、前記被処理流体が酸素であり、前記第１或いは第２の空間の少なくとも一方に酸素を流入させることにより、オゾンを発生させるものである。
【００１４】
また、好ましくは、前記被処理流体が、燃焼炉或いは内燃機関からの排ガスであり、前記第１或いは第２の空間の少なくとも一方に、前記排ガスを流入させる第１の流路と、前記空間から排出される被処理ガスを、前記空間から流出させる第２の流路とをさらに備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の構造体は、間に被処理流体が流入される空間を介して対向するように第１電極部と第２電極部とが配置されるとともに、第１側部内部の第２電極部の他方側の端部に対向する領域に配設されるとともに第１電極部と電気的に接続された第１補助電極と、第２
側部内部の第１電極部の他方側に対向する領域に配設されるとともに第２電極部と電気的に接続された第２補助電極とを備えている。これにより、第１電極部の他方側を自由端とした際にできる第１電極と補助電極との間の空間にもプラズマ場を発生させることができるようになる。従って、第１電極部の他方側を自由端として構造体の破損を抑制することができるとともに、第１電極部の自由端側と第２側部との間の空間内を通過する被処理流体を良好に処理できる。
【００１６】
また、好ましくは、第１電極部の他方側と補助電極との間隔は、第１電極部と第２電極部との間隔と比べて、実質的に同じか、或いは短いことから、第１電極と補助電極との間においても、第１電極と第２電極との間の空間と同様にプラズマ場を発生させることができるので、第１電極と補助電極との間にてプラズマ場が大きく低下することを抑制することができ、第１電極部の自由端側と第２側部との間の空間内を通過する被処理流体を良好に反応、分解することができる。
【００１７】
また、好ましくは、第１電極部の一方側の一辺が第１側部に固定されてなり、第２補助電極は、第１電極部における最も面積の大きい面と垂直であって振動可能な方向における第１電極部の幅よりも、この方向における幅が大きいことから、振動等により第１電極部が振動可能な方向である第１電極部における最も面積の大きい面と垂直な方向に振動したとしても、補助電極が第１電極に対向するので、第１電極と補助電極との間にプラズマ場を発生させ、第１電極部の自由端側と第２側部との間の空間内を通過する被処理流体を良好に処理できる。
【００１８】
また、好ましくは、補助電極は、第２側部の内部に形成されたスルーホール内に充填された導体或いはスルーホールの内周面に被着された導体を備えていることから、これらの導体と第１電極とによりプラズマ場を発生させることができるようになる。
【００１９】
本発明の装置は、本発明の構造体と、構造体の第１電極と第２電極とに接続され、第１電極と第２電極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とともに、第１電極と補助電極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部とを備えている。これにより、第１電極と第２電極との間および第１電極と補助電極との間にプラズマ場を発生させることができる。
【００２０】
また、好ましくは、第１電極と第２電極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ことにより、第１電極部と第２電極部とが対向する第１の空間内、及び第１電極部の他方側と補助電極とが対向する第２の空間内にプラズマを発生させるとともに、第１或いは第２の空間の少なくとも一方に、被処理流体を流入させる。これにより、第１電極と第２の電極との間の第１の空間内および第２の空間内を流れる被処理流体に対して、良好にプラズマ反応をさせることができる。
【００２１】
また、好ましくは、被処理流体が酸素であり、第１或いは第２の空間の少なくとも一方に酸素を流入させることにより、オゾンを発生させるものである。これにより、プラズマ反応により酸素をオゾンに変化させることができるオゾン発生器となる。
【００２２】
また、好ましくは、被処理流体が、炉或いは内燃機関からの排ガスであり、第１或いは第２の空間の少なくとも一方に、排ガスを流入させる第１の流路と、第１或いは第２の空間から排出される被処理ガスを、前記第１或いは第２の空間から流出させる第２の流路とをさらに備えている。これにより、第１の流路を介して排ガスを構造体の第１或いは第２の空間に良好に流入させることができる。したがって構造体において排ガスをプラズマ反応により良好に浄化した被処理ガスとすることができる。そして、被処理ガスを第２の流路を介して放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】
【００２３】
本発明の構造体について図を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明の構造体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。図３は、図１における構造体の斜視図の一例である。これらの図において、１は第１電極部、２は第２電極部、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は第１側部、８は第２側部、９，９’，９’’は空間、１０は外部端子、１１は補助電極である。
【００２４】
本発明の構造体は、第１側部７と、第１側部７とは離間して配置される第２側部８と、平板状の第１電極３を保持してなり、一方側が、第１側部に固定された固定端１ａであり、他方側が、第２側部側に向かって延在する自由端１ｂである第１電極部１と、平板状の第２電極４を保持してなり、他方側が、第２側部８に固定された固定端２ａであり、一方側が、第１側部７側に向かって延在する自由端２ｂである第２電極部２とを備えている。そして、第１電極部１と第２電極部２とは、間に空間（第１の空間９）を介して対向するように配置される。また、第２側部８は、その内部の第１電極部１の他方側に対向する領域に、補助電極１１を備えている。
【００２５】
そして、第１電極部１は、第１電極３及び第１電極３を保持する第１絶縁部５を備え、第２電極部２は、第２電極４及び第２電極４を保持する第２絶縁部６を備えている。
【００２６】
第１絶縁部５、第２絶縁部６、第１側部７、第２側部８は、例えば、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。また、第１絶縁部５、第２絶縁部６、第１側部７、第２側部８は、それぞれ例えば、耐熱ガラスからなっていてもよい。そして、第１絶縁部５と、第２絶縁部６と、第１側部７と、第２側部８とにより、被処理流体が通過する第１の空間９が形成されている。
【００２７】
第１電極３および第２電極４は、例えば、タングステンやモリブデン、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、酸化インジウムスズ等の導電材料からなり、空間９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、第１絶縁部５や第２絶縁部６の表面または内部に形成される。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するように配設されている。なお、第１電極３および第２電極４は、構造体の外表面、例えば第１側部７或いは第２側部８の外表面に形成された後述する外部端子１０に電気的に接続される。
【００２８】
尚、第１電極３および第２電極４の材料は、第１絶縁部５等がセラミックスからなり、これらを構成するための生セラミックス成形体とともに同時焼成される場合には、タングステンやモリブデン、銅、銀が好適に用いられる。また、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、酸化インジウムスズは、スパッタリングやCVD法等の薄膜手法により第１電極３および第２電極４を形成する場合に好適に用いられる。そして、本発明の構造体を、プラズマ発光を利用した発光装置として用いる場合には、酸化インジウムスズが、光透過性を有する点から好ましい。
【００２９】
第１電極部１あるいは第２電極部２は、例えば、平板状の２層の絶縁層と、この絶縁層間に挟まれた平板状の第１電極３あるいは第２電極４から構成されている。ここで、第１絶縁部５の主面や第２絶縁部６の主面は、凹凸が多数形成されたものであってもよいし、また一方方向に延在する溝が周期的に多数形成された形状でもよい。例えば、延在方向に直交する方向の断面形状が波状であればよい。
【００３０】
そして、互いに向かい合う主面同士が上記のような構成をとることにより、互いの第１および第２絶縁部５，６の主面間の距離が、該主面上の領域によってばらつくことから、たとえば、第１および第２電極部１，２間に様々な強度の誘電体バリア放電を同時に生じさせる場合や、効率よく誘電体バリア放電を生じさせる場合に好ましい。
【００３１】
さらに、構造体は、第１絶縁部５の端部が第１側部７に固定され、第２絶縁部６の端部が第２側部８に固定される。これにより、第１電極部１は、その一方側が第１側部７に固定された固定端１ａとなり、他方側が第２側部８側に向かって延在する自由端１ｂとなる。また、第２電極部２は、その他方側が第２側部８に固定された固定端２ａとなり、一方側が第１側部７側に向かって延在する自由端２ｂとなる。ここで、図１〜３において、固定端１ａ，２ａとなる領域を破線にて示しており、他の図においても固定端１ａ，２ａとなる領域を同様に破線にて示すこととする。なお、この第１絶縁部５と第１側部７とを固定したものを、以下、第１電極用パーツということがある。同様に、第２絶縁部６と第２側部８とを固定したものを、以下、第２電極用パーツということがある。
【００３２】
そして、構造体は、第１電極部１の主面と第２電極部２の主面との間に空間９が、第１電極部１と第２側部８との間に第２の空間９’が、第２電極部２と第１側部７との間に第３の空間９’’がそれぞれ形成されるように、前述の第１電極用パーツと、第２電極用パーツが所定位置に保持される。具体的な保持手段としては、たとえば、第１電極用パーツの第１側部７の下面と、第２電極用パーツの第２側部８の下面とを一体の固定用部材で固定すればよい。或いは、例えば、図１７に示すように、固定用部材として、第１側部７、第２側部８を、例えば上下方向から弾性力でもって挟持する挟持体１４が採用可能である。
【００３３】
なお、第１電極３および第２電極４は、図２に示すように、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９内を通過するオゾンや排ガス等の被処理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が空間９を通過する被処理流体により腐食することが抑制できる。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。また、電極の表面が絶縁体によって覆われていることから、良好に誘電体バリア放電を発生させることができる。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の焼結体からなる場合は、それぞれの絶縁部の表面から第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。
【００３４】
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の表面に形成される場合には、これら電極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、排ガス等の被処理流体に直接曝される場合は特に好ましい。
【００３５】
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めっきにより形成された金めっき層や焼結により得られた金メタライズ層の単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にくくできる。このため、構造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程度被着させておくとよい。
【００３６】
また、外部端子１０が、構造体の外表面、例えば、第１側部７および第2側部８の外表面に形成されている。外部端子１０は、例えば、タングステンやモリブデン、銅、銀等の導電材料からなり、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。外部端子１０は、第１電極３および第２電極４のそれぞれに電気的に接続されている。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。また、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。
【００３７】
そして、外部電源の電源端子が、圧接や接合等の手段により外部端子１０に電気的に接続される。この外部端子１０を通して第１電極３と第２電極４とに電圧を印加することにより第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。そして、構造体の第１の空間９内を通過する被処理流体は、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て浄化される。例えば、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に、直流電圧あるいは交流電圧もしくは直流パルス電圧が印加される。例えば、ディーゼルエンジンの排ガス中のＰＭ等の酸化成分等の被処理流体を反応させて分解する構造体において、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。また、直流パルス電圧を印加する場合は、電圧が２ｋＶ〜５０ｋＶ、周波数が１０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚであることが好ましい。
【００３９】
そして、本発明において、第２側部８内部の第１電極部１の他方側に対向する領域には、補助電極１１を備えている。なお、補助電極１１は、例えばタングステンやモリブデン、銅、銀、アルミニウム、ニッケル、酸化インジウムスズ等の導電材料からなり、上述の第２電極４および外部端子１０に電気的に接続されている。このことから、第１電極部１の他方側を自由端１ｂとした際に、第１電極３と補助電極１１との間にもプラズマ場を発生させることができるようになる。このように第１電極部１の他方側を自由端１ｂとしたことから、第１絶縁部５に応力が印加されても、この第１絶縁部５に亀裂が入る等といった破損を抑制することができる。また、第１電極部１の自由端１ｂ側と第２側部８との間の空間（第２の空間９’）内を通過する被処理流体に対しても良好にプラズマ場内を通過させることができ、被処理流体の処理ができることとなる。
【００４０】
また、第１電極部１の他方側と補助電極１１との間隔は、第１電極部１と第２電極部２との間隔と比べて、実質的に同じか、或いは短いことが好ましい。このことから、第１電極３と補助電極１１との間においても、第１電極３と第２電極４との間と同様なプラズマ場をより確実に発生させることができる。従って、第２の空間９’内を通過する被処理流体を良好に反応、分解することができる。
【００４１】
このとき、第１電極３の端部が、第２の空間９’に露出せずに、第１絶縁部５に覆われており、また補助電極１１が、第２の空間９’に露出せずに、第２側部８の内部にある場合は、良好に誘電体バリア放電を発生させることができる。
【００４２】
また、図４〜図６に示すように、第２側部８は、第１電極部１の他方側端部に対向する領域、即ち、第２の空間９’に望む領域における内側面が、第１電極部１と第２側部８との間の空間９’の幅等、必要に応じて他の領域における内側面とは平面視で位置が異なるようにしても構わない。具体的には、図４〜図６においては、第１電極部１の他方側端部に対向する領域における第２側部８の内側面が他の領域の内側面よりも構造体の一方側に突出している。なお、図４（ａ）は、本発明の構造体の実施の形態の一例を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（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６は、図４における構造体の斜視図の一例である。
【００４３】
また、図７〜図１２に示すように、第１電極部１の自由端１ｂが第２側部８の一部と平面視において重なるようにしてもよい。具体的には、第１電極部１の自由端１ｂを、第２側部８の一部に重なるように第１電極部１の自由端１ｂを突出させた形状としてもよい。図７（ａ）は、本発明の構造体の実施の形態の一例を示す平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＩ方向から見た側面図である。図８（ａ）は、図７（ａ）のＪ−Ｊ’線における断面図である。図８（ｂ）は、図７（ｂ）のＫ−Ｋ’線における断面図である。図８（ｃ）は、図７（ｂ）のＬ−Ｌ’線における断面図である。図９は、図７における構造体の斜視図の一例である。また、図１０（ａ）は、本発明の構造体の実施の形態の一例を示す平面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＭ方向から見た側面図である。図１１（ａ）は、図１０（ａ）のＮ−Ｎ’線における断面図である。図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）のＯ−Ｏ’線における断面図である。図１１（ｃ）は、図１０（ｂ）のＰ−Ｐ’線における断面図である。図１２は、図１０における構造体の斜視図の一例である。これらにより、第１電極部１が振動等により撓んだ際、第１電極部１が一定の撓みをした際に、第２側部８に接することとなるので、第１電極部１が撓みすぎることを抑制することができる。
【００４４】
このような構造体は、第２側部８の内側面に段差を形成しておき、第１電極部１の自由端１ｂが平面視で第２側部８の段差と一部が重なるようにしておくことにより形成することができる。また、図１０〜図１２に示すように、第２側部８の内側面に段差を形成するとともに、自由端１ｂにおける第１電極部１の厚みを他の部位よりも薄くしておいても構わない。
【００４５】
また、図１３に示すように、補助電極１１は、第１電極部が振動可能な方向における第１電極部の幅よりも、この方向における幅が大きいことが好ましい。なお、振動可能な方向とは、例えば、図１３に示すような、第１電極部１の自由端１ｂの振動可能な方向（図１３では上下方向）を示す。なお、図１３は、本発明の構造体の実施の形態の図１〜図３とは別の一例を示す断面図である。図１３（ａ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。図１３（ｂ）は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ’線における断面図である。図１３（ｃ）は、図１（ｂ）のＤ−Ｄ’線における断面図である。このことから、振動等により第１電極部１が振動可能な方向に振動したとしても、第１電極３と補助電極１１とが対向することとなるので、第１電極３と補助電極１１との間にプラズマ場を良好に発生させることができ、第２の空間９’内を通過する被処理流体を良好に処理できる。
【００４６】
例えば、上述のような補助電極１１の具体例として、第２側部８の内部に形成されたスルーホール内に充填された導体１１ａを備えたものが挙げられる。なお、図１３（ｂ）において、平面視において補助電極１１と導体１１ａとが重なる領域を点線にて示している。
【００４７】
また、このような補助電極１１の具体例として、図１４、図１５に示すように、第２側部８の内部に形成されたスルーホールの内周面に被着された導体１１ａを備えたものが挙げられる。なお、図１４、図１５は、本発明の構造体の実施の形態の図１〜図３とは別の一例を示す断面図である。図１４（ａ）および図１５（ａ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。図１４（ｂ）および図１５（ｂ）は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ’線における断面図である。図１４（ｃ）および図１５（ｃ）は、図１（ｂ）のＤ−Ｄ’線における断面図である。なお、図１４（ｂ）、図１５（ｂ）においても、平面視において補助電極１１と導体１１ａとが重なる領域を点線にて示している。
【００４８】
そして、第２側部８は、内部に形成されたスルーホール内に充填された導体１１ａ或いはスルーホールの内周面に被着された導体１１ａを備えていることから、これらの導体１１ａと第１電極３とによりプラズマ場を発生させることができるようになる。従って、第１電極部１と第２側部８との間の空間９’を流れる被処理流体を良好に処理できる。
【００４９】
なお、図１５に示すように、第１電極部１と第２側部８との間の第２の空間９’に沿って、第２側部８の内部にスルーホールを形成し、このスルーホールの内周面に導体１１ａを形成しておいても構わない。この場合、スルーホールの内周面に被着された導体１１ａにより、第１電極部１と第２側部８との間の第２の空間９’の広領域にわたって、第１電極３と補助導体１１ａとの対向が容易となる。また、スルーホール内に導体１１ａを充填する場合と比較して、第２側部８内部のスルーホールへの充填ばらつきによる導体１１ａの断線や焼成時の導体１１ａや第２側部８のクラック等が起こりにくく、第１電極部１と第２側部８との間の第２の空間９’に沿って広領域にわたって第２側部８内部に形成しやすい。
【００５０】
また、図１６に示すように、空間９が上下方向に複数並列に形成されていても構わない。なお、図１６は、本発明の構造体の実施の形態の一例を示す断面図である。このように、空間９を上下方向に複数形成する場合、第１電極部１と第２電極部２とは、交互に対向して上下方向に配設される。これにより、それぞれの第１の空間９内でプラズマ場を発生させることができる。したがって、それぞれの第１の空間９内を通過する被処理流体を良好に処理できる。なお、それぞれの第１電極部１の他方側に対向する領域に位置する第２側部８内部に、第２電極４および外部端子１０に電気的に接続された補助電極１１をそれぞれ形成しておくことで、それぞれの第２の空間９’内においても、プラズマ場を発生させることができ、それぞれの第２の空間９’内を通過する被処理流体を良好に処理できる。
【００５１】
なお、補助電極１１は、図１〜図１６において示すように、第１側部７内部の第２電極部２の一方側の端部に対向する領域にも形成しておいても構わない。この場合、第２電極部２、第１側部７、補助電極１１は、第２側部８に補助電極１１を形成した場合と同様な構造を用いることができる。これにより、上述と同様に、第２電極部２の一方側を自由端２ｂとした際に、第２電極４と補助電極１１との間にもプラズマ場を発生させることができるようになる。従って、第２電極部２の一方側を自由端２ｂとして構造体の破損を抑制することができるとともに、第２電極部２の自由端２ｂ側と第１側部７との間の空間（第３の空間９’’）内を通過する被処理流体を良好に処理できる。
【００５２】
本発明の装置は、図１７に例示的に示すように、上述の構造体と、構造体の第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とともに、第１電極３と補助電極１１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部１５とを備えている。これにより、第１電極３と第２電極４との間および第１電極３と補助電極１１との間にプラズマ場を発生させることができる。
【００５３】
また、上述の場合において、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ことにより、第１電極部１と第２電極部２とが対向する第１の空間９内、及び第１電極部１の他方側と補助電極１１とが対向する第２の空間９’内にプラズマを発生させるとともに、第１或いは第２の空間９、９’の少なくとも一方に、被処理流体を流入させる。これにより、第１電極３と第２の電極４との間の第１の空間９内および第２の空間９’内を流れる被処理流体に対して、良好にプラズマ反応をさせることができる。なお、第１側部７内部の第２電極部２の一方側に対向する領域に補助電極１１が形成されている場合、第２電極４と補助電極１１との間にプラズマ場を発生させてもよく、第２電極部２の一方側と補助電極１１とが対向する第３の空間９’’に被処理流体を流してもよい。
【００５４】
具体的には、本発明の装置は、被処理流体が酸素であり、第１或いは第２の空間９、９’の少なくとも一方に酸素を流入させることにより、オゾンを発生させるものである。これにより、プラズマ反応により良好に酸素をオゾンに変化させることができる。このような装置は、例えば、オゾン発生器として使用することができる。
【００５５】
或いは、図１８に例示的に示すように、被処理流体が、炉或いは内燃機関からの排ガスであり、第１或いは第２の空間９、９’の少なくとも一方に、排ガスを流入させる第１の流路１２と、第１或いは第２の空間９、９’から排出される被処理ガスを、第１或いは第２の空間９、９’から流出させる第２の流路１３とをさらに備えている。これにより、第１の流路１２を介して排ガスを構造体の空間９、９’、９’’に良好に流入させることができる。したがって、構造体において排ガスを、プラズマ反応により良好に浄化した被処理ガスとすることができる。そして、被処理ガスを第２の流路を介して放出させることができる。
【００５６】
次に本発明の構造体の製造方法について説明する。
【００５７】
上述した第１電極部用パーツ、第２電極部用パーツは、以下の工程を経て作製される。
【００５８】
即ち、第１絶縁部、第２絶縁部となる平板状の生セラミックス成形体の表面或いは、２枚の生セラミックス成形体の間に、後述するメタライズペーストを、例えば平板状に塗布する。また、第１側部、第２側部となる生セラミックス成形体の内部や表面にも必要に応じてメタライズペーストが塗布される。このような生セラミックス成形体として、例えば、従来周知のセラミックグリーンシート等を利用することができる。
【００５９】
そして、生セラミックス成形体同士の接合、具体的には、第１電極部１と第１側部７、第２電極部２と第２側部８とが、互いのメタライズペーストが接合するように、一体化されて、焼成前の第１電極部用パーツ、第２電極部用パーツとなる成形物が得られる。
【００６０】
その後、第１電極部用パーツ、第２電極部用パーツとなる成形物を、それぞれ、高温で焼成することによって第１電極部用パーツ、第２電極部用パーツが得られる。例えば、第１電極部用パーツ、第２電極部用パーツが、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、１５００〜１８００℃程度の高温にて焼成することにより製作される。
【００６１】
このとき、上述した第１電極３および第２電極４、外部端子１０、補助電極１１は、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、第１絶縁部５或いは第２絶縁部６となる生セラミックス成形体の所定の位置、或いは第１側部或いは第２側部となる生セラミックス成形体の所定位置に、第１電極３および第２電極４用、外部端子１０用、補助電極１１用のメタライズペーストを塗布する。その後、これらの生セラミックス成形体とメタライズペーストとを同時焼成することによって、第１電極３および第２電極４、補助電極１１を第１電極部用パーツ、第２電極部用パーツの表面あるいは内部に所定のパターンに形成することができる。また、スルーホール内の導体１１ａ等は、生セラミックス成形体に貫通穴を形成し、その内部或いは、貫通穴内部に導体１１ａ用のメタライズペーストを充填したり、貫通穴の内周面に塗布したりすることにより形成することができる。なお、これらのメタライズペーストは、有機バインダーや有機溶剤の量により生セラミックス成形体への印刷や貫通穴内部への充填等、それぞれの形成に適した粘度に調製される。
【００６２】
そして、第１電極部用パーツと、第２電極部用パーツとを、第１電極部１の主面と第２電極部２の主面間に、第１の空間９が形成されるように、両者を配置する。このとき、第１電極部１の自由端１ｂと第２側部８の内側面とは一定の距離だけ離間しており、間に第２の空間９’が形成され、第２電極部２の自由端２ｂと第１側部７の内側面とは一定の距離だけ離間しており、間に第３の空間９’’が形成されるように配置される。
【００６３】
このとき第１電極部用パーツ、第２電極部用パーツとは、互いに固定部材を介して固定される。固定用部材としては、例えば、第１側部７、第２側部８を、弾性力でもって挟持する挟持体１４が用いられ、挟持体の挟持部に、第１側部、第２側部をそれぞれはめ込んで、本発明の構造体が完成する。尚、挟持体は、例えば金属製の板状体に、従来周知の板金加工することで容易に作製できる。
【００６４】
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エンジン等の排ガスの浄化等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構造体に適用しても良い。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等に搭載される構造体にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）は、本発明の構造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）の構造体の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】本発明の構造体の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は、本発明の構造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）の構造体の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’線における断面図である。
【図６】本発明の構造体の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は、本発明の構造体の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩ方向から見た側面図である。
【図８】（ａ）は、図７（ａ）の構造体のＪ−Ｊ’線における断面図、（ｂ）は、図７（ｂ）のＫ−Ｋ’線における断面図、（ｃ）は、図７（ｂ）のＬ−Ｌ’線における断面図である。
【図９】本発明の構造体の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の構造体の実施の形態の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＭ方向から見た側面図である。
【図１１】（ａ）は、図１０（ａ）の構造体のＮ−Ｎ’線における断面図、（ｂ）は、図４（ｂ）のＯ−Ｏ’線における断面図、（ｃ）は、図１（ｂ）のＰ−Ｐ’線における断面図である。
【図１２】本発明の構造体の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図１３】本発明の構造体の別の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ａ）は、図１（ａ）の構造体の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’線における断面図に相当する。
【図１４】本発明の構造体の別の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ａ）は、図１（ａ）の構造体の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’線における断面図に相当する。
【図１５】本発明の構造体の別の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ａ）は、図１（ａ）の構造体の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’線における断面図に相当する。
【図１６】本発明の構造体の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図１７】本発明の装置の実施の形態の一例を示す側面図である。
【図１８】本発明の装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６６】
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・・・第１側部
８・・・第２側部
９・・・第１の空間
９’・・・第２の空間
９’’・・・第３の空間
１０・・・配線導体
１１・・・補助電極
１１ａ・・・導体
１２・・・第１の流路
１３・・・第２の流路
１４・・・挟持体
１５・・・電圧印加部
【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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