(57)【要約】【課題】粒子状物質（ＰＭ）を模擬したカーボンスーツの発生量の向上かつ安定した粒径分布の発生を目的としたカーボンスーツ発生装置を提供する。【解決手段】対向した一対の棒状電極のうち少なくとも一方の電極が炭素棒である電極１および２と、該電極間に気中放電を発生させる放電発生電源１１と、電圧検出手段３２、電流検出手段３４、電極間隔調整手段を有する制御部３０とを備えているカーボンスーツ発生装置である。ここで、制御部３０は、放電発生電源１１によって電極１および２間に定電圧および／または定電流で気中放電を発生させるように構成されており、かつ、電圧検出手段３２によって検出された電圧値または電流検出手段３４によって検出された電流値に基づいて、上記電極間隔調整手段によって電極１および２間の間隔を調整するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向した一対の棒状電極のうち少なくとも一方の電極が炭素棒である電極間に気中放電させることで該炭素棒からカーボンスーツを発生させるカーボンスーツ発生装置であって、
前記電極間に連続する気中放電を発生させる放電発生電源と、
前記電極間の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電極間に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記一対の電極を調整する電極間隔調整手段と、
前記放電発生電源、前記電圧検出手段、前記電流検出手段および前記電極間隔調整手段とそれぞれ電気的に接続されている制御部と、
を備えており、
ここで、前記制御部は、前記放電発生電源によって前記電極間に定電圧および／または定電流で気中放電を発生させるように構成されており、かつ、前記電圧検出手段によって検出された電圧値または前記電流検出手段によって検出された電流値に基づいて、前記電極間隔調整手段によって前記電極間の間隔を調整するように構成されている、カーボンスーツ発生装置。
【請求項２】
前記制御部は、所定電圧値に従って前記放電発生電源によって定電流で前記電極間に気中放電を発生させるとともに、該気中放電発生中において前記電圧検出手段によって前記電極間の電圧を検出し、該検出結果に基づいて、前記所定電圧値が維持されるように前記電極間調整手段によって前記電極間の間隔を調整するように構成されている、請求項１に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項３】
前記制御部は、所定電流値に従って前記放電発生電源によって定電圧で前記電極間に気中放電を発生させるとともに、該気中放電発生中において前記電流検出手段によって前記電極間の電流を検出し、該検出結果に基づいて、前記所定電流値が維持されるように前記電極間調整手段によって前記電極間の間隔を調整するように構成されている、請求項１または２に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記気中放電発生中に、前記電極間隔調整手段によって前記電極間の間隔を調整することにより、該電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記気中放電発生中に前記所定電圧値または前記所定電流値を変更し、該変更後の所定電圧値または前記所定電流値が維持されるように前記電極間隔調整手段によって前記電極間の間隔を調整することで、該電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布におけるピーク粒径を異ならせることができるように構成されている、請求項４に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項６】
前記電極を格納するケースと、
該ケース内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
前記ケース内の不活性ガスを冷却する不活性ガス冷却手段と、
を更に備えており、
ここで、前記制御部は、前記不活性ガス供給手段によって前記ケース内に不活性ガスを供給し、前記不活性ガス冷却手段で前記ケース内の不活性ガスを冷却することによって前記電極またはその近傍を冷却し、前記電極間に定電圧または定電流で気中放電を発生させることによって、該電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記不活性ガス冷却手段によって前記ケース内に導入される不活性ガスの流量を調整して、前記ケース内の不活性ガスを冷却することによって、前記電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている、請求項６に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記不活性ガス冷却手段によって前記ケース内に導入される不活性ガスの温度を調整して、前記ケース内の不活性ガスを冷却することによって、前記電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている、請求項６に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項９】
前記一対の棒状電極のうちの少なくとも前記炭素棒からなる電極を冷却する電極冷却手段を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項１０】
前記一対の棒状電極のうちの少なくとも前記炭素棒からなる電極は、前記電極冷却手段が設けられた保持部に保持されており、
該保持部が前記電極冷却手段によって冷却されることに伴い、該保持部に保持された前記電極が冷却されるように構成されている、請求項９に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項１１】
前記電極冷却手段は、前記保持部に冷却用流体を供給可能に設けられている、請求項１０に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記冷却用流体の前記保持部への供給流量を調整することにより前記電極の冷却の程度を調整し、それによって前記電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている、請求項１１に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記保持部に供給される前記冷却用流体の温度を調整することにより前記電極の冷却の程度を調整し、それによって前記電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている、請求項１１または１２に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項１４】
前記一対の棒状電極のうちの少なくとも前記炭素棒からなる電極は、長軸方向に貫通する空間を有する筒状に形成されており、
前記空間に不活性ガスを流すことで該筒状電極を冷却するように構成されている、請求項６に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項１５】
前記一対の電極は、共に炭素棒であるように構成されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項１６】
前記一対の電極は、水平に対向しているように構成されている、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のカーボンスーツ発生装置。
【請求項１７】
内燃機関から排出される排ガスに含まれる粒子状物質を模擬するカーボンスーツの製造方法であって、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のカーボンスーツ発生装置を使用することを特徴とする、カーボンスーツ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンその他の内燃機関から排出される排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を模擬的に発生させるカーボンスーツ（すす）の発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン）から排出される排ガスには、カーボンスーツ（すす）を主成分とする粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：以下、「ＰＭ」ともいう。）などの有害物質が含まれ、大気汚染の原因となることが知られている。そのため、ＰＭの排出量は、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害成分と共に年々規制が強化されている。そこで、ＰＭを捕集するためのパティキュレートフィルタ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ：以下、「ＰＦ」ともいう。）がエンジンの排気通路内に設けられている。
【０００３】
上記ＰＦに捕集できる粒子状物質の量には限界があり、これを超える量の粒子状物質がＰＦに堆積すると、ＰＦが目詰まりを起こして排気抵抗が大きくなる。これによって、燃料消費率（ｇ／ＫＷｈ）の悪化やＰＦの溶損などの弊害が生じるおそれがある。このため、一般的には、ある程度の粒子状物質がＰＦに捕集された段階で、ＰＦの再生処理として、当該粒子状物質がある程度堆積したＰＦを所定の温度（例えば、５５０℃〜６５０℃程度）に加熱することにより、粒子状物質を強制的に酸化・分解するＰＭ強制酸化処理が行われる。
【０００４】
ところで、上記ＰＦの性能評価や上記ＰＦの目詰まり状態等の解析または評価をするために、実際の排気ガスを使用する代わりに、模擬的なモデルガスを使用することが知られている。そのような模擬的なモデルガスを使用することによって種々の条件を作り出し、開発対象としている上記ＰＦの性能評価等を実際の排ガスを使用するよりは容易に行うことができる。
【０００５】
かかる模擬的なモデルガスを発生させる技術としては、例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１には、粉体微量供給器によってカーボン粉末を発生させ、該カーボン粉末またはＰＭを所定濃度となるように連続的に標準気体中に供給してカーボン混合気（モデルガス）を形成する評価ガス供給装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１４７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１の装置は、構成や条件設定がより複雑であるため、特許文献１よりもより簡便な構成で所望する性状（例えば、粒径分布、モード粒径（最頻値粒径））な状態である模擬的なカーボンスーツ（ＰＭ）を正確で安定的に発生させる装置を提供することが望まれている。
【０００８】
そこで本発明は、上述した課題を解決すべく創出されたものであり、より簡便な構成で所望する性状（例えば、粒径分布、モード粒径）な状態である模擬的なＰＭを安定的に発生させることを目的としており、かかる目的を実現できるカーボンスーツ発生装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を実現するべく、本発明によって以下の構成のカーボンスーツ発生装置が提供される。すなわち、本発明に係るカーボンスーツ発生装置は、対向した一対の棒状電極のうち少なくとも一方の電極が炭素棒である電極間に気中放電させることで該炭素棒からカーボンスーツを発生させるカーボンスーツ発生装置である。かかる構成のカーボンスーツ発生装置は、上記電極間に連続する気中放電を発生させる放電発生電源（典型的には、アーク放電発生電源）と、上記電極間の電圧を検出する電圧検出手段と、上記電極間に流れる電流を検出する電流検出手段と、上記一対の電極を調整する電極間隔調整手段と、上記放電発生電源、上記電圧検出手段、上記電流検出手段および上記電極間隔調整手段とそれぞれ電気的に接続されている制御部とを備えている。そして、上記制御部は、上記放電発生電源によって上記電極間に定電圧および／または定電流で気中放電を発生させるように構成されており、かつ、上記電圧検出手段によって検出された電圧値または上記電流検出手段によって検出された電流値に基づいて、上記電極間隔調整手段によって上記電極間の間隔を調整するように構成されている。
また、本発明の他の側面において、対向した一対の棒状電極のうち少なくとも一方の電極が炭素棒である電極間に気中放電させることで該炭素棒からカーボンスーツを発生させる方法であって、上記電極間に定電圧または定電流で気中放電を発生させること、かつ、上記電極間の電圧を検出または上記電極間の電流を検出し、該検出結果に基づいて、上記電極間の間隔を調整することを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００１０】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、上記電極間に連続する気中放電を発生させることで、該電極の少なくとも一方の炭素棒の昇華による消耗によって、カーボンスーツを発生させることができる。また、気中放電（典型的には、アーク放電）が可能な所定の電圧（例えば２０Ｖ〜１００Ｖ、好ましくは３０Ｖ〜８０Ｖ）かつ所定の電流（例えば１０Ａ〜６０Ａ、好ましくは２０Ａ〜４０Ａ）の連続放電を上記電極間に発生させることで、エネルギー投入量の増大となり、カーボンスーツの発生量を向上させることができる。また、上記電極間隔調整手段によって上記電極間の間隔を調整することで、発生するカーボンスーツの性状（例えば、粒径分布やモード粒径（最頻値粒径））の好適化を実現することができる。
【００１１】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい一態様では、上記制御部は、所定電圧値に従って上記放電発生電源によって定電流で上記電極間に気中放電を発生させるとともに、該気中放電発生中において上記電圧検出手段によって上記電極間の電圧を検出する。そして、該検出結果に基づいて、上記所定電圧値が維持されるように上記電極間調整手段によって上記電極間の間隔を調整するように構成されている。
また、本発明の他の側面において、所定電圧値に従って定電流で上記電極間に気中放電させるとともに、該気中放電発生中において上記電極間の電圧を検出し、該検出結果に基づいて、上記所定電圧値が維持されるように上記電極間の間隔を調整することを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００１２】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、上記所定電圧値に従って定電流で上記電極間に気中放電を発生させると、該電極の少なくとも一方の炭素棒の昇華による消耗によって、カーボンスーツが発生すると同時に、該消耗によって上記電極間の間隔が広がり、このときの上記電極間の電圧値は高くなる。よって、上記制御部は上記所定電圧値が維持されるように上記電極間隔調整手段によって上記電極間の間隔を狭めるように調整することで、粒径分布が狭い、すなわち、粒径が揃ったカーボンスーツを発生させることができる。
【００１３】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記制御部は、所定電流値に従って上記放電発生電源によって定電圧で上記電極間に気中放電を発生させるとともに、該気中放電発生中において上記電流検出手段によって上記電極間の電流を検出する。そして、該検出結果に基づいて、上記所定電流値が維持されるように上記電極間調整手段によって上記電極間の間隔を調整するように構成されている。
また、本発明の他の側面において、所定電流値に従って定電圧で上記電極間に気中放電させるとともに、該気中放電発生中において上記電極間の電流を検出し、該検出結果に基づいて、上記所定電流値が維持されるように上記電極間の間隔を調整することを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００１４】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、上記所定電流値に従って定電圧で上記電極間に気中放電を発生させると、該電極の少なくとも一方の炭素棒の昇華による消耗によって、カーボンスーツが発生すると同時に、該消耗によって上記電極間の間隔が広がり、このときの上記電極間の電流値は低くなる。よって、上記制御部は上記所定電流値が維持されるように上記電極間隔調整手段によって上記電極間の間隔を狭めるように調整することで、粒径分布が狭い、すなわち、粒径が揃ったカーボンスーツを発生させることができる。
【００１５】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記制御部は、上記気中放電発生中に、上記電極間隔調整手段によって上記電極間の間隔を調整することにより、該電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている。なお、上記気中放電は、典型的には、上記電極間に定電圧または定電流で発生させるものである。
また、本発明の他の側面において、上記気中放電発生中に、上記電極間の間隔を調整することにより、該電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させることを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００１６】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、上記電極間に気中放電を発生させている間、上記電極間隔調整手段によって上記電極間の間隔を調整する。該電極間の間隔を調整することで、発生されるカーボンスーツの粒径分布の程度（粒径分布を広い範囲または狭い範囲にシフトする）および／またはモード粒径を異ならせることができる。
【００１７】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記電極を格納するケースと、該ケース内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、上記ケース内の不活性ガスを冷却する不活性ガス冷却手段とを更に備えている。そして、上記制御部は、上記不活性ガス供給手段によって上記ケース内に不活性ガスを供給し、上記不活性ガス冷却手段で上記ケース内の不活性ガスを冷却することによって上記電極またはその近傍を冷却し、上記電極間に定電圧または定電流で気中放電を発生させることによって、該電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布（特に、モード粒径）を変化させるように構成されている。
また、本発明の他の側面において、上記ケース内に不活性ガスを供給し、上記ケース内の不活性ガスを冷却することによって上記電極またはその近傍を冷却し、上記電極間に定電圧または定電流で気中放電を発生させることによって、該電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させることを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００１８】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、上記電極間に気中放電を発生させている間、上記不活性ガス冷却手段によって上記不活性ガスを冷却して上記電極またはその近傍を冷却することで、該冷却の効果で発生するカーボンスーツ同士の衝突による凝集が停止する。その結果、発生するカーボンスーツの粒径成長が抑制されるために、該カーボンスーツの粒径分布の程度（粒径分布を広い範囲または狭い範囲にシフトする）および／またはモード粒径を異ならせることができる。
【００１９】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記制御部は、上記不活性ガス冷却手段によって上記ケース内に導入される不活性ガスの流量を調整して、上記ケース内の不活性ガスを冷却することによって、上記電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている。
また、本発明の他の側面において、上記ケース内に導入される不活性ガスの流量を調整して、上記ケース内の不活性ガスを冷却することによって、上記電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させることを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００２０】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、上記ケース内に導入される不活性ガスの流量を調整することによって、上記ケース内の不活性ガスをより好適に冷却することができる。そして、該冷却によって、より好適に発生されるカーボンスーツの粒径分布の程度（粒径分布を広い範囲または狭い範囲にシフトする）および／またはモード粒径を異ならせることができる。
【００２１】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記制御部は、上記不活性ガス冷却手段によって上記ケース内に導入される不活性ガスの温度を調整して、上記ケース内の不活性ガスを冷却することによって、上記電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている。
また、本発明の他の側面において、上記ケース内に導入される不活性ガスの温度を調整して、上記ケース内の不活性ガスを冷却することによって、該電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させることを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００２２】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、上記ケース内に導入される不活性ガスの温度を調整することでも上記ケース内の不活性ガスをより好適に冷却することができる。そして、該冷却によって、より好適に発生されるカーボンスーツの粒径分布の程度（粒径分布を広い範囲または狭い範囲にシフトする）および／またはモード粒径を異ならせることができる。
【００２３】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記一対の棒状電極のうちの少なくとも上記炭素棒からなる電極を冷却する電極冷却手段を備える。
また、本発明の他の側面において、上記一対の棒状電極のうちの少なくとも上記炭素棒からなる電極を冷却することができることを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００２４】
カーボンスーツを発生させている間、電極は、気中放電によって、時間が経つに従って温度が上昇する。そのことに起因して、カーボンスーツ同士の衝突による凝集が促進され、電極間から発生されるカーボンスーツの粒径が徐々に大きくなる。しかし、かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、電極冷却手段によって炭素棒からなる電極は冷却されるため、電極の温度上昇を抑制することができる。その結果、カーボンスーツ同士の衝突による凝集が停止されるため、電極間から発生されるカーボンスーツの粒径が時間に伴って大きくなることを好適に防止することができる。
【００２５】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記一対の棒状電極のうちの少なくとも上記炭素棒からなる電極は、上記電極冷却手段が設けられた保持部に保持されている。該保持部が上記電極冷却手段によって冷却されることに伴い、該保持部に保持された上記電極が冷却されるように構成されている。
また、本発明の他の側面において、上記一対の棒状電極のうちの少なくとも上記炭素棒からなる電極を保持している保持部を冷却することに伴い、上記保持部に保持された上記電極を冷却することを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００２６】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、電極冷却手段によって炭素棒からなる電極が保持されている保持部を冷却する。それに伴い、炭素棒からなる電極を冷却することができる。このように、本発明では、炭素棒からなる電極は直接冷却されず、間接的に冷却される。炭素棒からなる電極が冷却されるので、電極間から発生されるカーボンスーツの粒径が時間が経つに従って大きくなることを好適に防止することができる。
【００２７】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記電極冷却手段は、上記保持部に冷却用流体を供給可能に設けられている。
また、本発明の他の側面において、上記保持部に冷却用流体を供給することを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００２８】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、保持部に冷却用流体（典型的には、空気または水）を保持部に供給することによって、炭素棒からなる電極を冷却することができる。よって、炭素棒からなる電極を容易に冷却することができると共に、電極間から発生されるカーボンスーツの粒径が、時間が経つに従って大きくなることを好適に防止することができる。
【００２９】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記制御部は、上記冷却用流体の上記保持部への供給流量を調整することにより上記電極の冷却の程度を調整し、それによって上記電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている。
また、本発明の他の側面において、上記冷却用流体の上記保持部への供給流量を調整することにより上記電極の冷却の程度を調整し、それによって上記電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させることを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００３０】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、保持部への冷却用流体の供給流量を調整することによって、電極の冷却の程度を好適に調整することができる。また、電極の冷却によって、発生されるカーボンスーツの粒径分布の程度（粒径分布を広い範囲または狭い範囲にシフトする）および／またはモード粒径をより好適に異ならせることができる。
【００３１】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記制御部は、上記保持部に供給される上記冷却用流体の温度を調整することにより上記電極の冷却の程度を調整し、それによって上記電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている。
また、本発明の他の側面において、上記保持部に供給される上記冷却用流体の温度を調整することにより上記電極の冷却の程度を調整し、それによって上記電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させることを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００３２】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、保持部に供給される冷却用流体の温度を調整することによって、電極の冷却の程度を好適に調整することができる。また、電極の冷却によって、発生されるカーボンスーツの粒径分布の程度（粒径分布を広い範囲または狭い範囲にシフトする）および／またはモード粒径をより好適に異ならせることができる。
【００３３】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記一対の棒状電極のうちの少なくとも上記炭素棒からなる電極は、長軸方向に貫通する空間を有する筒状に形成されている。そして、上記空間に不活性ガスを流すことで該筒状電極を冷却するように構成されている。
また、本発明の他の側面において、上記一対の棒状電極のうちの少なくとも上記炭素棒からなる筒状の電極の長軸方向に貫通する空間に、不活性ガスを流すことで上記筒状電極を冷却することを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００３４】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、筒状の炭素棒からなる電極の空間に不活性ガスを流すことで電極を好適に冷却させることができる。そのため、新たに電極を冷却するための装置等を設ける必要がない。よって、炭素棒からなる電極を簡易的な方法で冷却することができると共に、電極間から発生されるカーボンスーツの粒径が、時間が経つに従って大きくなることを好適に防止することができる。
【００３５】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記制御部は、上記気中放電発生中に上記所定電圧値または上記所定電流値を変更し、該変更後の所定電圧値または上記所定電流値が維持されるように上記電極間隔調整手段によって上記電極間の間隔を調整することで、該電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布におけるピーク粒径を異ならせることができるように構成されている。
また、本発明の他の側面において、上記気中放電発生中に上記所定電圧値または上記所定電流値を変更し、該変更後の所定電圧値または上記所定電流値が維持されるように上記電極間の間隔を調整することで、該電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布におけるピーク粒径を異ならせることを特徴とするカーボンスーツ発生方法を提供することができる。
【００３６】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置によると、上記電極間に気中放電を発生させている間に上記所定電圧値または上記所定電流値を変更する。該所定電圧値を高くまたは該所定電流値を大きくすることで、発生されるカーボンスーツの粒径分布におけるピーク粒径を粒径が大きい側にシフトすることができ、一方、上記所定電圧値を低くまたは上記所定電流値を小さくすることで、発生されるカーボンスーツの粒径分布におけるピーク粒径を粒径が小さい側にシフトすることができる。このように、上記気中放電発生中に上記所定電圧値または上記所定電流値を変化させることで、ピーク粒径が異なったカーボンスーツを発生させることができる。
【００３７】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記一対の電極は、共に炭素棒であるように構成されている。このように、一対の電極を共に炭素棒にすることで好適にカーボンスーツを発生させることができる。
【００３８】
また、ここで開示されるカーボンスーツ発生装置の好ましい他の一態様では、上記一対の電極は、水平に対向しているように構成されている。このように、上記電極を水平に対向する方が、他の配置（例えば、垂直方向）よりも配置し易い。
【００３９】
また、本発明は他の側面として、これらカーボンスーツ発生装置を使用することを特徴とする、内燃機関から排出される排ガスに含まれる粒子状物質を模擬するカーボンスーツの製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１実施形態に係るカーボンスーツ発生装置を模式的に示した図である。
【図２】第１実施形態に係るカーボンスーツ発生装置の制御を説明するフローチャートである。
【図３】第２実施形態に係るカーボンスーツ発生装置の制御を説明するフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係るカーボンスーツ発生装置を模式的に示した図である。
【図５】第２実施形態に係るカーボンスーツ発生装置の制御を説明するフローチャートである。
【図６】第３実施形態に係るカーボンスーツ発生装置を模式的に示した図である。
【図７】第３実施形態に係る一対の棒状電極、棒状電極を保持する台座およびそれらの近傍を模式的に示した図である。
【図８】第３実施形態に係るカーボンスーツ発生装置の制御を説明するフローチャートである。
【図９】他の実施形態に係る一対の棒状電極、棒状電極を保持する台座およびそれらの近傍を模式的に示した図である。
【図１０】他の実施形態に係る一対の棒状電極、棒状電極を保持する台座およびそれらの近傍を模式的に示した図である。
【図１１】他の実施形態に係る一対の棒状電極、棒状電極を保持する台座およびそれらの近傍を模式的に示した図である。
【図１２】他の実施形態に係る一対の棒状電極、棒状電極を保持する台座およびそれらの近傍を模式的に示した図である。
【図１３】カーボンスーツ発生装置に関して、電極間の間隔を調整しない場合の発生するカーボンスーツの粒径分布を示すグラフである。
【図１４】カーボンスーツ発生装置に関して、電極間の間隔を調整する場合の発生するカーボンスーツの粒径分布を示すグラフである。
【図１５】カーボンスーツ発生装置に関して、不活性ガスの流量を変化させた場合の発生するカーボンスーツの粒径分布を示すグラフである。
【図１６】カーボンスーツ発生装置に関して、電極冷却手段によって電極を冷却した場合の発生されるカーボンスーツの粒径分布を示すグラフである。
【図１７】カーボンスーツ発生装置に関して、電極冷却手段によって電極を冷却しない場合の発生されるカーボンスーツの粒径分布を示すグラフである。
【図１８】カーボンスーツ発生装置に関して、電極冷却手段によって電極の冷却の程度を調整した場合の発生されるカーボンスーツの粒径分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００４２】
＜第１実施形態＞
先ず、本発明の一実施形態に係るカーボンスーツ発生装置について説明する。図１は、カーボンスーツ発生装置を模式的に示した図であり、以下、図１を参照しながらカーボンスーツ発生装置について説明する。
【００４３】
Ａ．カーボンスーツ発生部
図１に示す構成のカーボンスーツ発生装置１００は、カーボンスーツ発生部２０を備えている。カーボンスーツ発生部２０は、一対の第１電極１と第２電極２とを備えている。第１電極１および第２電極２は、棒状電極であり、炭素棒である。なお、必ずしも電極１，２が共に炭素棒である必要ではなく、電極１，２の少なくとも一方が炭素棒であればよい。言い換えると、後述する放電発生電源１１の正極出力側の電極（ここでは、電極２）は炭素棒であり、放電発生電源１１の負極出力側の電極（ここでは、電極１）は、炭素棒であってもよいし、炭素棒でなくてもよい。該炭素棒の代わりとして、添加物を含有もしくは内蔵している炭素棒、または、添加物が表面の一部分もしくは全部に散布、塗布、メッキまたはコートされている炭素棒を用いることもできる。また、第１電極１および第２電極２は端面が対向するように水平に配置されている。なお、第１電極１および第２電極２は、水平に対向していなくてもよい。例えば、第１電極１および第２電極２は、垂直に対向していてもよいし、斜めに対向していてもよい。第１電極１および第２電極２の間隔は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜６ｍｍ、さらに好ましくは３ｍｍ〜５ｍｍであるとよい。上記範囲にすることによって、より好適にカーボンスーツを発生させることができる。
【００４４】
第１電極１には取付器具３が取り付けられており、取付器具３によって台座５に固定されている。また、第２電極２には取付器具４が取り付けられており、取付器具４によって台座６に固定されている。なお、第１電極１における取付器具３の取り付け位置、および、第２電極２における取付器具４の取り付け位置は、第１電極１および第２電極２のそれぞれの端面が対向するように配置されていればよく、その取り付け位置は本発明を限定するものではない。例えば、第１電極１および第２電極２の中心に取付器具３および４を取り付けてもよいし、第１電極１および第２電極２の端（例えば、図１の正面からみて、第１電極１の左端および第２電極２の右端）に取付器具３および４を取り付けてもよい。
【００４５】
かかるカーボンスーツ発生装置１００によると、台座６の取付器具４が取り付けられている側と対向する側には、スライド台７が備えられている。台座６はスライド台７との間で第２電極２の軸方向にスライド可能となっている。また、台座６の図１の正面からみて右側側面の面中心には、雌螺子が加工されている。その台座６の雌螺子部分には、雄螺子シャフト１０の雄螺子部分が貫通されている。
【００４６】
そして、雄螺子シャフト１０の雄螺子部分に対向する側には、モータ９の回転軸が固定されており、モータ９の回転と共に雄螺子シャフト１０も回転する。このように、モータ９が回転することによって雄螺子シャフト１０が回転することにより、台座６がスライドし、該スライドによって第２電極２が軸方向に移動することができる。このことによって、第１電極１および第２電極２の間隔（以下、「電極間」ともいう。）を調整することができる。また、台座５、スライド台７およびモータ９は、ベース台８に固定されている。
【００４７】
かかる構成のカーボンスーツ発生装置１００には、放電発生電源（アーク発生電源）１１が備えられており、放電発生電源１１には、正負極出力を有している。放電発生電源１１の正極出力には、第２電極２、すなわち、モータ９によってスライドさせる電極が接続されている。一方、放電発生電源１１の負極出力には、第１電極１が接続されている。また、放電発生電源１１の正極出力側はアースされている。
【００４８】
かかる放電発生電源１１は、電極１、２の間に気中放電を発生させる際に、初期放電開始のための高電圧もしくは高周波数発生部と放電維持のための電圧発生部とを備えている連続放電発生電源である。また、放電発生電源１１は、気中放電を定電流によって連続放電させる機能と、気中放電を定電圧によって連続放電させる機能とを有している直流電源である。また、放電発生電源１１は、アーク放電電源であることが好ましい。気中放電（アーク放電）を用いることで、エネルギー投入量の増大を狙い、所定の電圧（例えば２０Ｖ〜１００Ｖ、好ましくは３０Ｖ〜８０Ｖ）かつ所定の電流（例えば１０Ａ〜６０Ａ、好ましくは２０Ａ〜４０Ａ）の連続放電をカーボン棒１および２の間に発生させることができ、その結果、５ｇ／ｈ程度のカーボンスーツを発生させることができる。このように、第１電極１および第２電極２の間に気中放電を発生させることにより、電極１、２が昇華によって消耗し、カーボンスーツを発生させることがきる。
【００４９】
かかるカーボンスーツ発生装置１００の構成のうち、上述した第１電極１、第２電極２、取付器具３および４、台座５および６、スライド台７は、ケース１４内に格納されている。ケース１４は、密閉性の高いケースである。そして、ケース１４内は、真空または不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガス等）によって満たされている。また、ケース１４の一側面には、配管１５が貫通されている。この配管１５は、不活性ガス（窒素ガス）をケース１４内に導入する管であり、入口部１５ａから窒素ガスが入り、配管１５を通って出口部１５ｂからケース１４内へ窒素ガスが導入される。このように、配管１５を通じてケース１４内に窒素ガスを導入することによって、ケース１４内は、窒素ガスが充満された状態（以下、「窒素雰囲気」ともいう。）となる。なお、窒素ガスを配管１５からケース１４内に導入するにあたり、図示しない窒素ガスを供給するための装置（窒素ガス供給装置）を入口部１５ａに取り付けることができる。また、ケース１４内の圧力については特に限定されないが、典型的には、０．０２ＭＰａ〜０．２ＭＰａ程度が適当である。
【００５０】
また、ケース１４の一側面には、排気管１６が設けられている。この排気管１６は、ケース内で発生したカーボンスーツを含有するガス（以下、「カーボン含有ガス」ともいう。）を排出するための管であり、入口部１６ａから入り、排気管１６を通って出口部１６ｂからカーボン含有ガスが排出される。なお、配管１５および排気管１６は、図１では、ケース１４の違う側面にそれぞれ配置されているが、配管１５および排気管１６は、ケース１４の同一側面にそれぞれ配置することもできる。また、配管１５および排気管１６は、それぞれのガスが逆流しないように、配管１５内および排気管１６内に逆流を防止するための逆流防止弁などを備えることもできる。
【００５１】
このように、配管１５によって窒素ガスをケース１４内に導入することでケース１４内を窒素雰囲気にし、放電発生電源１１が接続された第１電極１および第２電極２を気中放電（典型的には、アーク放電）させることによりカーボンスーツをケース１４内に発生させ、上記窒素ガスと上記カーボンスーツとを混合することによって、カーボン含有ガスを発生させることができる。
【００５２】
Ｂ．制御部
次に、制御部について説明する。図１に係る構成のカーボンスーツ発生装置１００は、制御部３０を備えている。制御部３０は、主としてデジタルコンピュータから構成されており、カーボンスーツ発生装置１００の稼働における制御装置として機能する。制御部３０は、例えば、読み込み専用の記憶装置であるＲＯＭ、読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ、任意の演算や判別を行うＣＰＵ等を有している。
【００５３】
図１に示す構成の制御部３０には入出力ポートが設けられており、制御部３０は、入力ポートによってカーボンスーツ発生装置１００内の情報を取得し、該情報に基づいて出力ポートに制御信号を送信することで、カーボンスーツ発生装置１００を制御することができる。例えば、入力ポートには、放電発生電源１１によって発生された第１電極１および第２電極２との間の電圧および／または電流の情報が、上記入力ポートを経て電気信号として制御部３０内のＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵに伝達される。一方、出力ポートにはモータ９が接続されており、該出力ポートを介して、モータ制御信号をモータ９に送信することで、モータ９の回転によって、第２電極２を軸方向に移動することによって第１電極１および第２電極２との間隔を制御することができる。
【００５４】
また、本発明に係るカーボンスーツ発生装置は、電流電圧検出装置と電極間隔調整手段とを備えている。そして、かかる電流電圧検出装置は、電圧検出手段と電流検出手段とを備えている。「電圧検出手段」、「電流検出手段」、「電極間隔調整手段」について説明する。
【００５５】
Ｃ−１．電圧検出手段
先ずは、電圧検出手段について説明する。図１に示す構成のカーボンスーツ発生装置１００は、電流電圧検出装置３１に電圧検出手段３２を備えている。また、電圧検出手段３２は、制御部３０に電気的に接続されている。電圧検出手段３２は、第１電極１および第２電極２の間の電圧（以下、「電極間電圧」ともいう。）を検出する手段である。制御部３０は、電圧測定信号を受信し、該受信後、電圧検出手段３２は、放電発生電源１１によって発生された第１電極１および第２電極２の間の電圧を測定する。なお、この電圧を測定する方法は、本発明を特に限定するものではないが、例えば、可動コイル構造であり永久磁石およびコイルで構成される電圧測定器などを使用することができる。
【００５６】
Ｃ−２．電流検出手段
次に、電流検出手段について説明する。図１に示す構成のカーボンスーツ発生装置１００は、電流電圧検出装置３１に電流検出手段３４を備えている。また、電流検出手段３４は、制御部３０に電気的に接続されている。電流検出手段３４は、第１電極１および第２電極２の間を流れる電流（以下、「電極間電流」ともいう。）を検出する手段であり、制御部３０は、電流測定信号を受信し、該受信後、電流検出手段３４は、放電発生電源１１によって発生された第１電極および第２電極２の間を流れる電流を測定する。なお、この電流を測定する方法は、本発明を特に限定するものではないが、例えば電圧検出手段３２と同様に、可動コイル構造であり永久磁石およびコイルで構成される電流測定器などを使用することができる。
【００５７】
Ｃ−３．電極間隔調整手段
次に、電極間隔調整手段について説明する。図１に示す構成のカーボンスーツ発生装置１００は、電極間隔調整手段を備えている。上記電極間隔調整手段は、第１電極１と第２電極２との間隔（以下、「電極間隔」ともいう。）を調整する手段であり、該手段はモータ９を有している。また、該電極間隔調整手段（モータ９）は、制御部３０に電気的に接続されている。上記電極間隔調整手段では、制御部３０は、電極１および２の間隔を調整するために、モータ９を駆動させることによって、第２電極２を軸方向に移動させて、電極１および２の間隔を調整することができる。
また、かかるカーボンスーツ発生装置１００では、カーボンスーツを発生させている間、電極１，２は、放電発生電源１１によって繰り返し印加されることにより消耗するため、電極間隔は変化する。ここで、第１電極１と第２電極２との間隔が広い場合、電極間電圧値は高くなる。一方、第１電極１と第２電極２との間隔が狭い場合、電極間電圧値は低くなる。このように、電極間隔の変化に応じて電極間電圧も変化する。
【００５８】
次に、上記電極間隔調整手段による電極１および２の間隔を決定する方法について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明に係る構成のカーボンスーツ発生装置１００において、定電流の気中放電によって、カーボンスーツを発生させる実施形態の手順について説明したフローチャートである。図２に示すように、かかる実施形態の手順は、「定電流値設定（Ｓ１０）」、「所定電圧値設定（Ｓ１１）」、「気中放電開始（Ｓ１２）」、「電極間電圧値測定（Ｓ１３）」、「電極間電圧値と所定電圧値とを比較（Ｓ１４）」、「電極間隔縮小（Ｓ１５）」、「電極間隔拡大（Ｓ１６）」、「終了判定（Ｓ１７）」、「気中放電停止（Ｓ１８）」を含む。以下、各工程について説明する。
【００５９】
Ｃ−３−１−Ａ．定電流値設定（Ｓ１０）
先ず、ステップＳ１０では、制御部３０は、電極１および２の間に気中放電をさせる際の定電流の値を設定する。この定電流の値の決定方法は、特に本発明を限定するものではないが、例えば、図示しない値を設定するための設定画面があり、該設定画面に値を入力することによって定電流の値を決定することができる構成でもよい。また、あらかじめ制御３０に上記定電流値を設定しておいてもよい。
【００６０】
Ｃ−３−１−Ｂ．所定電圧値設定（Ｓ１１）
次に、ステップＳ１１では、所定電圧値を設定する。この所定電圧値とは、上記定電流値で電極間に気中放電を発生させる際に、電極間電圧値を所定電圧値に維持するようにするための目標となる電圧値である。かかるカーボンスーツ発生装置１００では、制御部３０は、上記所定電圧値が維持されるように電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を制御する。なお、この所定電圧値の決定方法は、特に本発明を限定するものではないが、例えば、ステップＳ１０と同様に、上記設定画面に値を入力することによって、上記所定電圧値を決定することができる構成でもよい。また、あらかじめ制御部３０に上記所定電圧値を設定しておいてもよい。
【００６１】
Ｃ−３−１−Ｃ．気中放電開始（Ｓ１２）
次に、ステップＳ１２では、気中放電を開始する。具体的には、制御部３０は、ステップＳ１０によって設定された定電流値に基づいた定電流信号を放電発生電源１１に送信し、上記定電流信号に基づいて放電発生電源１１によって、電極間に気中放電させ、カーボンスーツを発生させる。
【００６２】
Ｃ−３−１−Ｄ．電極間電圧値測定（Ｓ１３）
ステップ１２によって気中放電開始後、ステップＳ１３では、上記電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を調整するために、電極１および２の間にかかる電極間電圧値を測定する。制御部３０は、電圧検出手段３２によって、カーボン棒１および２の間にかかる電圧値を測定する。
【００６３】
Ｃ−３−１−Ｅ．電極間電圧値と所定電圧値とを比較（Ｓ１４）
ステップＳ１３によって、上記電極間電圧値を測定後、電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を調整するために、上記電極間電圧値の判定を行う。制御部３０は、ステップＳ１１によって得られた所定電圧値とステップＳ１３によって得られた電極間電圧値とを比較する。上記電極間電圧値が上記所定電圧値よりも高い（すなわち、電極間電圧値＞所定電圧値である）場合、電極１および２の間隔は、上記所定電圧値に基づいた電極間隔よりも広いと判定し、次にステップＳ１５を行う。一方、上記電極間電圧値が上記所定電圧値よりも低い（すなわち、電極間電圧値＜所定電圧値である）場合、電極１および２の間隔は、上記所定電圧値に基づいた電極間隔よりも狭いと判定し、次にステップＳ１６を行う。また、上記電極間電圧値と上記所定電圧値とが等しい（すなわち、電極間電圧値＝所定電圧値である）場合、電極１および２の間隔は、上記所定電圧値に基づいた電極間隔と等しいと判定し、上記電極間隔調整手段を行わずに、次にステップＳ１７を実施する。
【００６４】
Ｃ−３−１−Ｆ．電極間隔縮小（Ｓ１５）
ステップＳ１４によって、電極１および２の間隔は、上記所定電圧値に基づいた電極間隔よりも広い（すなわち、電極間電圧値＞所定電圧値）と判定された場合、ステップＳ１５では、上記電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を狭くする。ここで、制御部３０は、モータ９にカーボン棒間隔縮小信号を送信し、該信号を受信したモータ９は電極間隔の縮小方向に駆動される。
【００６５】
Ｃ−３−１−Ｇ．電極間隔拡大（Ｓ１６）
ステップＳ１４によって、電極１および２の間隔は、上記所定電圧値に基づいた電極間隔よりも狭い（すなわち、電極間電圧値＜所定電圧値）と判定された場合、ステップＳ１６では、上記電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を広くする。ここで、制御部３０は、モータ９に電極間隔拡大信号を送信し、該信号を受信したモータ９は電極間隔の拡大方向に駆動される。
【００６６】
Ｃ−３−１−Ｈ．終了判定（Ｓ１７）
ステップＳ１７では、気中放電を終了するか否かの判定を行う。この判定方法は、本発明を特に限定するものではない。例えば、制御部３０には、気中放電を終了するか否かを判定するための気中放電終了信号があり、該信号を受信している場合は、気中放電を終了すると判定し、一方、上記信号を受信していない場合は、気中放電を継続すると判定することができる。制御部３０が気中放電を終了すると判定した場合は、判定結果をＹＥＳとして次にステップＳ１８を行う。一方、制御部３０が気中放電を継続すると判定した場合は、判定結果をＮＯとして再度ステップＳ１３を行う。
【００６７】
Ｃ−３−１−Ｉ．気中放電停止（Ｓ１８）
ステップＳ１８では、ステップＳ１７によって電極１および２間の気中放電を終了させるように判定した場合、上記気中放電を停止させる。制御部３０は、気中放電停止信号を放電発生電源１１に送信し、該信号を受信した放電発生電源１１は電極１および２への気中放電を停止する。
【００６８】
また、上記電極間隔調整手段は、電流検出手段３４によって検出された電流値に基づいて、第１電極１と第２電極２との間隔を調整することもできる。第１電極１と第２電極２との間隔が広い場合、定電圧の気中放電のため、電圧値は一定であるが電流値は低くなる。一方、第１電極１と第２電極２との間隔が狭い場合、電流値は高くなる。このように、定電圧に気中放電の場合、電極間隔の変化に応じて電極間に流れる電流も変化する。
【００６９】
次に、定電圧で気中放電をしながら電極１および２の間隔を決定する方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明に係る構成のカーボンスーツ発生装置１００において、定電圧の気中放電（アーク放電）によって、カーボンスーツを発生させる実施形態の手順について説明したフローチャートである。図３に示すように、かかる実施形態の手順は、「定電圧値設定（Ｓ２０）」、「所定電流値設定（Ｓ２１）」、「気中放電開始（Ｓ２２）」、「電極間電流値測定（Ｓ２３）」、「電極間電流値と所定電流値とを比較（Ｓ２４）」、「電極間隔拡大（Ｓ２５）」、「電極間隔縮小（Ｓ２６）」、「終了判定（Ｓ２７）」、「気中放電停止（Ｓ２８）」を含む。以下、各工程について説明する。
【００７０】
Ｃ−３−２−Ａ．定電圧値設定（Ｓ２０）
先ず、ステップＳ２０では、制御部３０は、電極１および２の間に気中放電をさせる際の定電圧の値を設定する。この定電圧の値の決定方法は、特に本発明を限定するものではないが、例えば、上記ステップＳ１０と同様に図示しない値を設定するための設定画面があり、該設定画面に値を入力することによって定電圧の値を決定することができる構成でもよい。また、あらかじめ制御部３０に上記定電圧値を設定しておいてもよい。
【００７１】
Ｃ−３−２−Ｂ．所定電流値設定（Ｓ２１）
次に、ステップＳ２１では、所定電流値を設定する。この所定電流値とは、上記定電圧値で電極間に気中放電を発生させる場合に、電極間電流値を所定電流値に維持するようにするための目標となる電流値である。かかる構成のカーボンスーツ発生装置１００では、制御部３０は、上記所定電流値に維持されるように電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を制御する。なお、この所定電流値の決定方法は、特に本発明を限定するものではないが、例えば、ステップＳ２０と同様に、上記設定画面に値を入力することによって、上記所定電流値を決定することができる構成でもよい。また、あらかじめ制御部３０に上記所定電流値を設定しておいてもよい。
【００７２】
Ｃ−３−２−Ｃ．気中放電開始（Ｓ２２）
次に、ステップＳ２２では、気中放電を開始する。具体的には、制御部３０は、ステップＳ２０によって設定された定電圧値に基づいた定電圧信号を放電発生電源１１に送信し、上記定電圧信号に基づいて放電発生電源１１によって、第１電極１および第２電極２に気中放電させ、カーボンスーツを発生させる。
【００７３】
Ｃ−３−２−Ｄ．電極間電流値測定（Ｓ２３）
ステップ２２によって気中放電開始後、ステップＳ２３では、上記電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を調整するために、電極１および２の間に流れる電極間電流値を測定する。制御部３０は、電流検出手段３４によって、電極１および２の間に流れる電流値を測定する。
【００７４】
Ｃ−３−２−Ｅ．電極間電流値と所定電流値とを比較（Ｓ２４）
ステップＳ２３によって、上記電極間電流値を測定後、上記電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を調整するために、上記電極間電流値の判定を行う。制御部３０は、ステップＳ２１によって得られた上記所定電流値とステップＳ２３によって得られた上記電極間電流値との比較を行う。上記電極間電流値が上記所定電流値よりも高い（すなわち、電極間電流値＞所定電流値である）場合、電極１および２の間隔は、上記所定電流値に基づいた電極間隔よりも狭いと判定し、次にステップＳ２５を行う。一方、上記電極間電流値が上記所定電流値よりも低い（すなわち、電極間電流値＜所定電流値である）場合、電極１および２の間隔は、上記所定電流値に基づいた電極間隔よりも広いと判定し、次にステップＳ２６を行う。また、上記電極間電流値と上記所定電流値とが等しい（すなわち、電極間電流値＝所定電流値である）場合、電極１および２の間隔は、上記所定電流値に基づいた電極間隔と等しいと判定し、上記電極間隔調整手段を行わずに、次にステップＳ２７を実施する。
【００７５】
Ｃ−３−２−Ｆ．電極間隔拡大（Ｓ２５）
ステップＳ２４によって、電極１および２の間隔は、上記所定電流値に基づいた電極間隔よりも狭いと判定された場合、ステップＳ２５では、上記電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を広くする。ここで、制御部３０は、ステップＳ１６と同様にしてモータ９に電極間隔拡大信号を送信し、該信号を受信したモータ９は電極間隔の拡大方向に駆動される。
【００７６】
Ｃ−３−２−Ｇ．電極間隔縮小（Ｓ２６）
ステップＳ２４によって、電極１および２の間隔は、上記所定電流値に基づいた電極間隔よりも広いと判定された場合、ステップＳ２６では、上記電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を狭くする。ここで、制御部３０は、ステップＳ１５と同様にしてモータ９に電極間隔縮小信号を送信し、該信号を受信したモータ９は電極間隔の縮小方向に駆動される。
【００７７】
Ｃ−３−２−Ｈ．終了判定（Ｓ２７）
ステップＳ２７では、気中放電を終了するか否かの判定を行う。この判定方法は、本発明を特に限定するものではない。例えば、制御部３０には、気中放電を終了するか否かを判定するための気中放電終了信号があり、該信号を受信している場合は、気中放電を終了すると判定し、一方、上記信号を受信していない場合は、気中放電を継続すると判定することができる。制御部３０が気中放電を終了すると判定した場合は、判定結果をＹＥＳとして次にステップＳ２８を行う。一方、制御部３０が気中放電を継続すると判定した場合は、判定結果をＮＯとして再度ステップＳ２３を行う。
【００７８】
Ｃ−３−２−Ｉ．気中放電停止（Ｓ２８）
ステップＳ２８では、ステップＳ２７によって電極１および２間の気中放電を終了させるように判定した場合、上記気中放電を停止させる。制御部３０は、上記ステップＳ２８と同様に気中放電停止信号を放電発生電源１１に送信し、該信号を受信した放電発生電源１１は電極１および２への気中放電を停止する。
【００７９】
Ｃ−４  カーボンスーツの粒径分布
かかる構成のカーボンスーツ発生装置１００によると、気中放電によって発生されるカーボンスーツの粒径を変化させることで該カーボンスーツの粒径分布を変化させること、また、該カーボンスーツの粒径分布におけるピーク粒径および／またはモード粒径を異ならせることができる。ＰＭを模擬したカーボンスーツの粒径は、１０ｎｍ〜３００ｎｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜２００ｎｍ、より好ましくは２０ｎｍ〜１５０ｎｍであるとよい。
上記粒径分布を変化させる方法としては、電極間隔を調整することが挙げられる。かかる構成のカーボンスーツ発生装置１００では、制御部３０は、電極１および２の間に定電圧および／または定電流で気中放電を発生させ、該気中放電発生中に、上記電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を調整することにより、該電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させることができる。該電極間の間隔を調整することで、発生されるカーボンスーツの粒径分布の程度（粒径分布を広い範囲または狭い範囲にシフトする）および／またはモード粒径（最頻値となる粒径）および／またはピーク粒径を異ならせることができる。
【００８０】
また、電極間に気中放電発生中に、所定電圧値を変更することで、発生するカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径および／またはモード粒径を変化させることもできる。かかる構成のカーボンスーツ発生装置１００によると、所定電圧値に従って放電発生電源１１によって定電流で電極１および２間に気中放電を発生させるとともに、該気中放電発生中において電圧検出手段３２によって電極１および２間の電圧を検出し、該検出結果に基づいて、上記所定電圧値が維持されるように上記電極間調整手段によって電極１および２の間隔を調整するように構成されている。この電極１および２間の気中放電発生中に上記所定電圧値を変更し、該変更後の所定電圧値となるように電極１および２間に気中放電を発生させることによって、電極１および２間から発生されるカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径および／またはモード粒径を変化させることができる。例えば、上記所定電圧値を高くすることで、発生されるカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径および／またはモード粒径を粒径が大きい側にシフトすることができ、一方、上記所定電圧値を低くすることで、発生されるカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径および／またはモード粒径を粒径が小さい側にシフトすることができる。
【００８１】
また、電極間に気中放電発生中に、所定電流値を変更することで、発生するカーボンスーツの粒径分布を変化させることもできる。かかる構成のカーボンスーツ発生装置１００によると、所定電流値に従って放電発生電源１１によって定電圧で電極１および２間に気中放電を発生させるとともに、該気中放電発生中において電流検出手段３４によって電極１および２間に流れる電流を検出し、該検出結果に基づいて、上記所定電流値が維持されるように上記電極間調整手段によって電極１および２の間隔を調整するように構成されている。この電極１および２間の気中放電発生中に上記所定電流値を変更し、該変更後の所定電流値となるように電極１および２間に気中放電を発生させることによって、電極１および２間から発生されるカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径および／またはモード粒径を異ならせることができる。例えば、上記所定電流値を大きくすることで、発生されるカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径および／またはモード粒径を粒径が小さい側にシフトすることができ、一方、上記所定電流値を小さくすることで、発生されるカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径および／またはモード粒径を粒径が大きい側にシフトすることができる。
【００８２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るカーボンスーツ発生装置について説明する。ここで説明する実施形態は、電極間に定電圧または定電流で気中放電を発生させ、ケース内の不活性ガスを冷却して、電極およびその近傍が冷却されることによって、該電極間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されているカーボンスーツ発生装置である。以下、かかるカーボンスーツ発生装置について説明するが、図１に示すカーボンスーツ発生装置１００と同様の構成箇所は、同じ符号を付与しており、その説明は省略する。
【００８３】
図４は、本発明の他の実施形態に係るカーボンスーツ発生装置１００Ａについて説明した模式図である。図４に示すように、かかるカーボンスーツ発生装置１００Ａは、冷却用配管１７を備えている。配管１５と同様に不活性ガス（窒素ガス）をケース１４内に導入する管であり、入口部１７ａから窒素ガスが入り、冷却用配管１７を通って出口部１７ｂからケース１４内へ窒素ガスが導入される。このように、冷却用配管１７および配管１５を通じてケース１４内に窒素ガスを導入することによって、ケース１４内は、窒素ガスが充満された状態、すなわち、窒素雰囲気となる。
【００８４】
また、冷却用配管１７は、ケース１４の一側面に貫通されている。図４では、冷却用配管１７は配管１５と同じケース１４の側面に貫通されているが、位置は特に限定されず、ケース内の他の側面（例えば、図４からみてケース１４の右側面または左側面）に貫通されていてもよい。また、冷却用配管１７は、ケース１４の一側面に貫通せずに、ベース台８の側面に貫通されていてもよい。
【００８５】
冷却用配管１７は、上述したケース１４内を窒素雰囲気にする機能以外にも、第１電極１および第２電極２またはその近傍を冷却する、換言すると、第１電極１および第２電極２間による気中放電で発生したカーボンスーツを冷却する機能も有する。そのため、冷却用配管１７は、電極１および２を集中的に冷却用の窒素ガスを吹きかけるために、出口部１７ｂは電極１，２の近傍に配置されているとよく、電極１および２と出口部１７ｂとの間隔は、１ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜１５ｍｍ、特に好ましくは８ｍｍ〜１２ｍｍ、例えば１０ｍｍ程度である。この冷却用配管１７によって、電極１および２またはその近傍を冷却することで、電極１および２間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させることができる。また、冷却用配管１７の出口部１７ｂは、電極１および２に平行なノズル形状にしてもよい。上記ノズル形状にすることによって、流速をあげて電極１および２への冷却速度を向上させることができる。
【００８６】
また、図４に示すように、かかるカーボンスーツ発生装置１００Ａでは、配管１５および冷却用配管１７に窒素ガスを供給するための窒素ガス供給装置１８が備えられている。詳しくは図示していないが、窒素ガス供給装置１８には、窒素ガス供給源（例えば、ガスボンベ）と、該窒素ガス供給源から出される窒素ガスの流量を調整する調整弁と、該窒素ガス供給源から出される窒素ガスの温度を調整する冷却器などが備えられている。このような構成の窒素ガス供給装置１８とすることで窒素ガスの流量および温度を調整することができる。窒素ガス供給装置１８は、配管１５および冷却用配管１７に接続されている。また、窒素ガス供給装置１８は、制御部３０と電気的に接続されている。これによって、制御部３０は、窒素ガス供給装置１８を通して配管１５および冷却用配管１７に導入される窒素ガスの流量や温度を制御することができる。また、本発明における不活性ガス供給手段は、図４に示す制御部３０、窒素ガス供給装置１８、配管１５および冷却用配管１７のことをいい、本発明における不活性ガス冷却手段は、図４に示す制御部３０、窒素ガス供給装置１８および冷却用配管１７のことをいう。
【００８７】
次に、ケース１４内に導入される窒素ガスの流量を制御して、電極１および２の間隔を決定してカーボンスーツを発生させる方法について説明する。かかる構成のカーボンスーツ発生装置１００Ａでは、ケース内へ導入される窒素ガスの流量を減少することによって、電極１および２間から発生するカーボンスーツのモード粒径を大きい粒径側にシフトすることができ、一方、ケース１４内へ導入される窒素ガスの流量を増加することによって、電極１および２間から発生するカーボンスーツのモード粒径を小さい粒径側にシフトすることができる。図５は、本発明の他の実施形態に係る構成のカーボンスーツ発生装置１００Ａにおけるカーボンスーツを発生させる手順について説明したフローチャートである。図５に示すように、かかる実施形態の手順は、「配管への窒素ガス流量設定（Ｓ３０）」、「冷却用配管への窒素ガス流量設定（Ｓ３１）」、「定電流値設定（Ｓ３２）」、「所定電圧値設定（Ｓ３３）」、「窒素ガス流量制御開始（Ｓ３４）」、「気中放電開始（Ｓ３５）」、「電極間電圧値測定（Ｓ３６）」、「電極間電圧値と所定電圧値とを比較（Ｓ３７）」、「電極間隔縮小（Ｓ３８）」、「電極間隔拡大（Ｓ３９）」、「終了判定（Ｓ４０）」、「気中放電停止（Ｓ４１）」、「窒素ガス流量制御停止（Ｓ４２）」を含む。以下、各工程について説明する。
【００８８】
Ｃ−５−Ａ．配管への窒素ガス流量設定（Ｓ３０）
先ず、ステップＳ３０では、制御部３０は、配管１５へ導入する窒素ガスの流量を設定する。この流量の決定方法は、特に本発明を限定するものではないが、例えば、上記ステップＳ１０と同様に図示しない値を設定するための設定画面があり、該設定画面に値を入力することによって配管１５への窒素ガスの流量の値を決定することができる構成でもよい。また、あらかじめ制御部３０に上記流量を設定しておいてもよい。
【００８９】
Ｃ−５−Ｂ．冷却用配管への窒素ガス流量設定（Ｓ３１）
次に、ステップＳ３１では、制御部３０は、冷却用配管１７へ導入する窒素ガスの流量を設定する。この流量の決定方法は、特に本発明を限定するものではなく、ステップＳ３０と同様にして、設定画面に値を入力することによって冷却用配管１７への窒素ガスの流量の値を決定することができる構成でもよいし、あらかじめ制御部３０に上記流量を設定しておいてもよい。なお、ステップＳ３０およびステップＳ３１の順序は特に本発明を限定するものではなく、ステップＳ３１の次にステップＳ３０を行ってもよいし、ステップＳ３０およびステップＳ３１を同時に行ってもよい。
【００９０】
Ｃ−５−Ｃ．定電流値設定（Ｓ３２）
ステップＳ３２では、制御部３０は、電極１および２の間に気中放電をさせる際の定電流の値を設定する。ステップＳ３２は上述したステップＳ１０と同様のため説明は省略する。
【００９１】
Ｃ−５−Ｄ．所定電圧値設定（Ｓ３３）
次に、ステップＳ１１では、所定電圧値を設定する。このステップＳ３３は上述したステップＳ１１と同様のため説明は省略する。
【００９２】
Ｃ−５−Ｅ．窒素ガス流量制御開始（Ｓ３４）
ステップＳ３０およびステップＳ３１によって窒素ガスの流量を設定後、ステップＳ３４では、窒素ガス流量制御を開始する。制御部３０は、ステップＳ３０によって設定された配管１５への窒素ガス流量に基づいた配管用窒素ガス流量信号およびステップＳ３１によって設定された冷却用配管１７への窒素ガス流量に基づいた冷却用配管用窒素ガス流量信号を窒素ガス供給装置１８に送信し、上記各窒素ガス流量信号に基づいて窒素ガス供給装置１８によって、窒素ガスの流量制御を開始する。
【００９３】
Ｃ−５−Ｆ．気中放電開始（Ｓ３５）
次に、ステップＳ３５では、気中放電を開始する。具体的には、制御部３０は、ステップＳ３２によって設定された定電流値に基づいた定電流信号を放電発生電源１１に送信し、上記定電流信号に基づいて放電発生電源１１によって、電極間に気中放電させ、カーボンスーツを発生させる。
【００９４】
Ｃ−５−Ｇ．電極間電圧値測定（Ｓ３６）
ステップ３５によって気中放電開始後、ステップＳ３６では、上記電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を調整するために、電極１および２の間にかかる電極間電圧値を測定する。制御部３０は、電圧検出手段３２によって、カーボン棒１および２の間にかかる電圧値を測定する。
【００９５】
Ｃ−５−Ｈ．電極間電圧値と所定電圧値とを比較（Ｓ３７）
ステップＳ３６によって、上記電極間電圧値を測定後、電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を調整するために、上記電極間電圧値の判定を行う。詳細な説明は、ステップＳ１４と同様のため省略するが、電極間電圧値＞所定電圧値の場合は、次にステップＳ３８を行う。一方、電極間電圧値＜所定電圧値の場合は、次にステップＳ３９を行う。また、電極間電圧値＝所定電圧値の場合は、上記電極間隔調整手段を行わずに、次にステップＳ４０を実施する。
【００９６】
Ｃ−５−Ｉ．電極間隔縮小（Ｓ３８）
ステップＳ３７によって、電極１および２の間隔は、上記所定電圧値に基づいた電極間隔よりも広い（すなわち、電極間電圧値＞所定電圧値）と判定された場合、ステップＳ３８では、上記電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を狭くする。ここで、制御部３０は、モータ９にカーボン棒間隔縮小信号を送信し、該信号を受信したモータ９は電極間隔の縮小方向に駆動される。
【００９７】
Ｃ−５−Ｊ．電極間隔拡大（Ｓ３９）
ステップＳ３７によって、電極１および２の間隔は、上記所定電圧値に基づいた電極間隔よりも狭い（すなわち、電極間電圧値＜所定電圧値）と判定された場合、ステップＳ３９では、上記電極間隔調整手段によって電極１および２の間隔を広くする。ここで、制御部３０は、モータ９に電極間隔拡大信号を送信し、該信号を受信したモータ９は電極間隔の拡大方向に駆動される。
【００９８】
Ｃ−５−Ｋ．終了判定（Ｓ４０）
ステップＳ４０では、気中放電を終了するか否かの判定を行う。この判定方法は、ステップＳ１７と同様のため詳細な説明は省略するが、制御部３０が気中放電を終了すると判定した場合は、判定結果をＹＥＳとして次にステップＳ４１を行う。一方、制御部３０が気中放電を継続すると判定した場合は、判定結果をＮＯとして再度ステップＳ３６を行う。
【００９９】
Ｃ−５−Ｌ．気中放電停止（Ｓ４１）
ステップＳ４１では、ステップＳ４０によって電極１および２間の気中放電を終了させるように判定した場合、上記気中放電を停止させる。制御部３０は、気中放電停止信号を放電発生電源１１に送信し、該信号を受信した放電発生電源１１は電極１および２への気中放電を停止する。
【０１００】
Ｃ−５−Ｍ．窒素ガス流量制御停止（Ｓ４２）
ステップＳ４２では、ステップＳ４０によって電極１および２間の気中放電を終了させるように判定した場合、配管１５および冷却用配管１７への窒素ガス流量制御を停止させる。制御部３０は、窒素ガス流量制御停止信号を窒素ガス供給装置１８に送信し、該信号を受信した窒素ガス供給装置１８は配管１５および冷却用配管１７への窒素ガス流量制御を停止する。
【０１０１】
以上、配管１５および冷却用配管１７への窒素ガス流量を制御することによって、電極１および２間から発生するカーボンスーツを制御する方法について説明したが、上記窒素ガスの流量に変えて窒素ガスの温度を制御することによって、同様の電極１および２間から発生するカーボンスーツを制御することもできる。すなわち、制御部３０は、冷却用配管１７からケース１４内に導入される不活性ガスの温度を調整して、ケース１４内の不活性ガスを冷却することによって、電極１および２間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されているカーボンスーツ発生装置１００Ａである。かかる装置によって、ケース１４内の窒素ガスの温度を低くすることによって電極１および２間から発生されるカーボンスーツのモード粒径を小さい粒径側にシフトすることができ、一方、ケース１４内の窒素ガスの温度を高くすることによって電極１および２間から発生されるカーボンスーツのモード粒径を大きい粒子側にシフトすることができる。
【０１０２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るカーボンスーツ発生装置１００Ｂについて説明する。ここで説明する実施形態では、カーボンスーツ発生装置１００Ｂは、電極１，２間に定電圧および／または定電流で気中放電を発生させ、一対の棒状電極のうちの少なくとも炭素棒からなる電極（ここでは正極出力側の電極２）を冷却して、電極１，２間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている。以下、かかるカーボンスーツ発生装置１００Ｂについて説明するが、図１に示すカーボンスーツ発生装置１００と同様の構成箇所は、同じ符号を付与しており、その説明は省略する。
【０１０３】
図６は、第３実施形態に係るカーボンスーツ発生装置１００Ｂについて説明した模式図である。図７は、電極１，２、該電極１，２を保持する保持部に相当する台座５，６およびそれらの近傍を模式的に示した図である。本実施形態では、図６に示すように、カーボンスーツ発生装置１００Ｂは、本実施形態に係る電極冷却手段を構成する冷却供給配管４０、冷却排出配管４２および冷却装置４６を備えている。冷却供給配管４０は、発熱量が相対的に高い正極出力側の炭素棒からなる電極２を冷却するための管であり、冷却用流体を流す管である。本実施形態では、冷却供給配管４０は、ケース１４を貫通して正極出力側の炭素棒電極２を保持する台座６に接続されている。冷却供給配管４０を介してこの台座６に冷却用流体を流すことで台座６が冷却されることに伴い、台座６に保持された電極２も冷却される。冷却排出配管４２は、冷却供給配管４０から台座６へ流れた冷却用流体の一部をケース１４の外部へ流す管である。典型的には、冷却排出配管４２には、台座６からの熱伝導によって温められた冷却用流体が流れる。本実施形態では、冷却排出配管４２は、ケース１４を貫通し、台座６に接続されている。ここでは、図７に示すように、冷却供給配管４０と冷却排出配管４２とは、台座６内で繋がっている。冷却供給配管４０および冷却排出配管４２は、冷却装置４６に接続されている。
【０１０４】
冷却装置４６は、冷却供給配管４０に冷却用流体を流す装置である。本実施形態では、冷却用流体は空気であり、冷却装置４６は、空気を冷却供給配管４０に流している。また、冷却装置４６は、冷却排出配管４２を流れる空気を取り入れている。そのため、冷却装置４６から発生された空気は、冷却供給配管４０および冷却排出配管４２を介して、冷却装置４６に戻される。すなわち、冷却装置４６から発生された空気は循環している。本実施形態では、特に図示していないが、冷却装置４６は、空気供給源と、該空気供給源から出される空気の流量を調整する調整弁と、該空気供給源から出される空気の温度を調整する冷却器などを備えている。ここでは、冷却装置４６は、制御部３０と電気的に接続されている。制御部３０は、冷却装置４６から冷却供給配管４０へ流れる空気の量または温度を調整する。冷却供給配管４０に流れる空気の流量および温度を調整することにより、電極２の冷却の程度を調整することができる。なお、冷却装置４６から冷却供給配管４０に流す空気の温度は、常温（例えば、１５℃〜２５℃）であることが好ましい。
【０１０５】
本実施形態では、図６に示すように、カーボンスーツ発生装置１００Ｂは、温度センサ４８を備えている。温度センサ４８は、電極２の温度を測定するためのものであり、電極２の近傍に位置している。温度センサ４８は、従来公知のものであればよく、例えば熱電対である。本実施形態では、温度センサ４８は、制御部３０に電気的に接続されている。制御部３０は、温度センサ４８を介して電極２の温度を計測する。
【０１０６】
ところで、カーボンスーツ発生装置１００Ｂは、カーボンスーツを発生させることを長時間続けると、一対の電極１，２、特に正極側の電極２の温度が徐々に上昇する。そして、電極１，２の温度が上昇し続けると、カーボンスーツ同士の衝突による凝集がし易くなり、電極１，２の間から発生されるカーボンスーツの粒径が時間に伴って徐々に大きくなるため、発生するカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径およびモード粒径が大きい粒径側にシフトする。そのため、発生するカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径およびモード粒径をある一定の大きさの粒径までに抑えたい場合、電極１，２の温度がある一定の温度を超えないように、電極１，２の温度、特に正極出力側の電極２の温度を調整することが好ましい。そこで、本実施形態では、電極冷却手段によって冷却供給配管４０を介して台座６内に流す空気の流量を調整することで、電極２の冷却の程度を調整して、発生されるカーボンスーツの粒径がある一定の大きさ以上の粒径にならないように調整する。
【０１０７】
次に、冷却供給配管４０を介して台座６内に流れる空気の流量を制御し、電極１，２の間隔を決定してカーボンスーツを発生させる方法について説明する。かかる構成のカーボンスーツ発生装置１００Ｂでは、冷却供給配管４０を介して台座６に流れる空気の流量を減少させることによって、電極２は冷却しにくくなるため、時間の経過に伴って電極２の温度は上昇し易くなる。その結果、電極１，２間から発生されるカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径およびモード粒径は、大きい粒径側にシフトする。一方、台座６内に流れる空気の流量を増加させることによって、電極２は好適に冷却され、電極２の温度は下がり易くなる。その結果、電極１，２間から発生されるカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径およびモード粒径は、小さい粒径側にシフトする。図８は、第３実施形態に係るカーボンスーツ発生装置１００Ｂにおけるカーボンスーツを発生させる手順について説明したフローチャートである。図８に示すように、本実施形態のカーボンスーツを発生させる手順は、「配管への窒素ガス流量設定（Ｓ５０）」、「冷却供給配管へ流す空気の流量設定（Ｓ５１）」、「所定温度設定（Ｓ５２）」、「定電流値設定（Ｓ５３）」、「所定電圧値設定（Ｓ５４）」、「窒素ガス流量制御開始（Ｓ５５）」、「空気流量制御開始（Ｓ５６）」「気中放電開始（Ｓ５７）」、「電極の温度測定（Ｓ５８）」、「電極の温度と所定温度とを比較（Ｓ５９）」、「空気流量増加（Ｓ６０）」、「空気流量減少（Ｓ６１）」、「電極間電圧値測定（Ｓ６２）」、「電極間電圧値と所定電圧値とを比較（Ｓ６３）」、「電極間隔縮小（Ｓ６４）」、「電極間隔拡大（Ｓ６５）」、「終了判定（Ｓ６６）」、「気中放電停止（Ｓ６７）」、「窒素ガス流量制御停止（Ｓ６８）」を含む。以下、各工程について説明する。
【０１０８】
Ｃ−６−Ａ．配管への窒素ガス流量設定（Ｓ５０）
先ず、ステップＳ５０では、制御部３０によって配管１５へ導入する窒素ガスの流量を設定する。ステップＳ５０は上述したステップＳ３０と同様のため説明は省略する。
【０１０９】
Ｃ−６−Ｂ．冷却供給配管へ流す空気の流量設定（Ｓ５１）
次に、ステップＳ５１では、制御部３０によって冷却装置４６から冷却供給配管４０へ流す空気の流量を設定する。この流量の決定方法は、特に限定されず、例えば、上記ステップＳ１０と同様に、図示しない値を設定するための設定画面があり、該設定画面に値を入力することによって冷却装置４６から冷却供給配管４０へ流す空気の流量の値を決定することができる構成でもよいし、あらかじめ制御部３０に上記流量の値を設定しておいてもよい。
【０１１０】
Ｃ−６−Ｃ．所定温度設定（Ｓ５２）
次に、ステップＳ５２では、冷却供給配管４０へ流す空気の流量を変更するための基準となる値（所定温度）を設定する。この所定温度の決定方法は特に限定されず、上述したような設定画面で所定温度を設定してもよいし、あらかじめ制御部３０に所定温度を設定しておいてもよい。なお、ステップＳ５０、ステップＳ５１およびステップＳ５２の順序は特に限定されず、ステップＳ５０、ステップＳ５１およびステップＳ５２を同時に行ってもよい。
【０１１１】
Ｃ−６−Ｄ．定電流値設定（Ｓ５３）、所定電圧値設定（Ｓ５４）、窒素ガス流量制御開始（Ｓ５５）
次に、制御部３０は、ステップＳ５３〜ステップＳ５５を行う。ステップＳ５３、ステップＳ５４およびステップＳ５５は、それぞれ上記ステップＳ３２、ステップＳ３３およびステップＳ３４と同様のため説明は省略する。
【０１１２】
Ｃ−６−Ｅ．空気流量制御開始（Ｓ５６）
次に、ステップＳ５６では、制御部３０は、冷却供給配管４０を介して台座６へ流す空気の流量の制御を開始する。具体的には、制御部３０は、ステップＳ５１で設定した空気の流量の値に基づいた空気流量信号を冷却装置４６へ送信する。そして、空気流量信号を受信した冷却装置４６は、ステップＳ５１で設定した空気の流量で冷却供給配管４０へ空気を流す。
【０１１３】
Ｃ−６−Ｆ．気中放電開始（Ｓ５７）
次に、制御部３０は、ステップＳ５７を行う。ステップＳ５７は、上記ステップＳ３５と同様のため説明は省略する。
【０１１４】
Ｃ−６−Ｇ．電極の温度測定（Ｓ５８）
ステップＳ５８では、冷却供給配管４０へ流れる空気の流量を調整するために、電極２の温度を測定する。制御部３０は、温度センサ４８によって電極２の温度を測定する。
【０１１５】
Ｃ−６−Ｈ．電極の温度と所定温度とを比較（Ｓ５９）
ステップＳ５９では、冷却供給配管４０を介して台座６へ流れる空気の流量を調整するために、ステップＳ５８で測定した電極２の温度と、ステップＳ５２で設定した所定温度とを比較する。制御部３０は、電極２の温度＞所定温度の場合、次にステップＳ６０を行う。一方、制御部３０は、電極２の温度＜所定温度の場合、次にステップＳ６１を行う。また、制御部３０は、電極２の温度＝所定温度の場合、次にステップＳ６２を行う。
【０１１６】
Ｃ−６−Ｉ．空気流量増加（Ｓ６０）
ステップＳ５９において電極２の温度＞所定温度の場合、ステップＳ６０では、電極２の温度が上昇することを抑制するために、制御部３０は、台座６へ流れる空気の流量を増加させるように制御する。ここでは、台座６へ流れる空気の流量を増加させることで、台座６は冷却される。それに伴い、電極２が冷却されることで、カーボンスーツの粒径分布のピーク粒径およびモード粒径は、小さい粒径側にシフトする。本実施形態では、この空気は常温であり、台座６の中を通過する空気の量を多くすることで台座６が好適に冷却される。その結果、電極２が好適に冷却される。
【０１１７】
Ｃ−６−Ｊ．空気流量減少（Ｓ６１）
ステップＳ５９において電極２の温度＜所定温度の場合、ステップＳ６１では、電極２の温度を上昇させるために、制御部３０は、台座６へ流れる空気の流量を減少させるように制御する。ここでは、台座６へ流れる空気の流量を減少させることで、台座６は冷却されにくくなる。それに伴い、電極２が冷却されにくくなることで、電極１および２の間に発生されるカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径およびモード粒径は、大きい粒径側にシフトする。
【０１１８】
Ｃ−６−Ｋ．電極間電圧値測定（Ｓ６２）、電極間電圧値と所定電圧値とを比較（Ｓ６３）、電極間隔縮小（Ｓ６４）、電極間隔拡大（Ｓ６５）、終了判定（Ｓ６６）、気中放電停止（Ｓ６７）、窒素ガス流量制御停止（Ｓ６８）
ステップＳ６２、ステップＳ６３、ステップＳ６４、ステップＳ６５、ステップＳ６６、ステップＳ６７およびステップＳ６８は、それぞれ上記ステップＳ３６、ステップＳ３７、ステップＳ３８、ステップＳ３９、ステップＳ４０、ステップＳ４１およびステップＳ４２に対応するため、その説明は省略する。なお、本実施形態では、ステップＳ６６の終了判定において、制御部３０が気中放電を継続すると判定した場合は、判定結果をＮＯとして再度ステップＳ５８を行う。
【０１１９】
以上のように、本実施形態では、冷却供給配管４０へ流す空気の流量を制御することによって、アーク放電電源に接続される正極側の電極２における冷却の程度を調整した。そして、電極１，２の間から発生されるカーボンスーツの粒径の大きさを制御した。カーボンスーツを発生させている間、電極１，２は、気中放電によって時間が経つに従って温度が上昇する。そのことに起因して、カーボンスーツ同士の衝突による凝集が促進され、発生するカーボンスーツの粒径が徐々に大きくなる。しかし、かかる構成のカーボンスーツ発生装置１００Ｂによると、電極冷却手段によって炭素棒からなる電極２は冷却されるため、電極２の温度上昇を抑制することができる。その結果、カーボンスーツ同士の衝突による凝集が停止するため、発生するカーボンスーツの粒径が時間に伴って大きくなることを好適に防止することができる。
【０１２０】
また、本実施形態では、台座６を冷却することに伴って、台座６に保持された電極２が冷却されるように構成されている。このことによって、炭素棒からなる電極２を直接冷却することなく、間接的に冷却することができる。
【０１２１】
また、本実施形態では、電極冷却手段の構成要素の一部である冷却供給配管４０は、台座６に冷却用流体（空気）を供給可能に設けられている。このことによって、台座６に冷却用流体の一例である空気を供給することによって、炭素棒からなる電極２を冷却することができる。よって、電極２を容易に冷却することができると共に、電極１，２間から発生されるカーボンスーツの粒径が、時間が経つに従って大きくなることを好適に防止することができる。
【０１２２】
また、本実施形態では、制御部３０は、空気の台座６への供給流量を調整することにより電極２の冷却の程度を調整し、それによって電極１，２間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている。このように、台座６への空気の供給流量を調整することによって、電極２の冷却度合いを好適に調整することができる。また、電極２の冷却によって、発生されるカーボンスーツの粒径分布の程度（粒径分布を広い範囲または狭い範囲にシフトする）および／またはピーク粒径、モード粒径をより好適に異ならせることができる。
【０１２３】
なお、本実施形態では、制御部３０は、冷却供給配管４０から台座６へ流れる空気の流量を調整することで、電極２の冷却の程度を調整し、それによって電極１，２間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されていた。しかし、冷却供給配管４０から台座６へ流れる空気の温度を調整することによって、電極２の冷却の程度を調整し、それによって電極１，２間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成してもよい。この場合、冷却供給配管４０から台座６へ流れる空気の温度を低くすることによって、台座６が冷却されることで電極２の温度が下がる。よって、電極１，２の間から発生されるカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径およびモード粒径を小さい粒径側にシフトすることができる。一方、冷却供給配管４０から台座６へ流れる空気の温度を高くすることによって、台座６が温められることで電極２の温度が上がる。よって、電極１，２の間から発生されるカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径およびモード粒径を大きい粒径側にシフトすることができる。この場合においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２４】
＜他の実施形態＞
第３実施形態では、電極２を冷却するために、冷却供給配管４０を介して台座６には流体の一例である空気を流していた。しかし、冷却供給配管４０を介して台座６に流す流体は、空気でなくてもよい。図９は、他の実施形態に係るカーボンスーツ発生装置の電極１，２、台座５，６およびそれらの近傍を模式的に示した図である。図９に示すように、ここでは、冷却供給配管４０には、冷却水が流れている。制御部３０は、冷却供給配管４０から台座６へ流れる冷却水の流量を調整することで、電極２の冷却の程度を調整し、それによって電極１，２間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成されている。台座６へ流れる冷却水の流量を大きくすることで、台座６は好適に冷却され、そのことに起因して、電極２の温度は好適に下がる。この場合、電極１，２の間から発生されるカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径およびモード粒径を小さい粒径側にシフトすることができる。なお、ここでの冷却水の温度は、常温（例えば、１５℃〜２５℃）にするとよい。また、本実施形態では、制御部３０は、冷却供給配管４０から台座６へ流れる冷却水の温度を調整することで、電極２の冷却の程度を調整し、それによって電極１，２間から発生されるカーボンスーツの粒径分布を変化させるように構成してもよい。本実施形態においても第３実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２５】
また、本発明の電極冷却手段は、以下のような構成のものであってもよい。図１０は、他の実施形態に係るカーボンスーツ発生装置の電極１，２、台座５，６およびそれらの近傍を模式的に示した図である。図１０に示すように、ここでは、炭素棒からなる電極２は、長軸方向に貫通する空間を有する筒状に形成されている。本実施形態では、この電極２の上記空間に、ケース１４内の冷却された不活性ガス（例えば、窒素ガス、或いはアルゴン等の希ガス）を通過させることで、電極２の温度は下がる。このことによって、電極２の温度上昇を防ぐことができる。よって、電極１および２の間から発生されるカーボンスーツの粒径が、時間が経つに従って大きくなることを防止することができる。なお、電極１は、電極２と同様に長軸方向に貫通する空間を有する筒状に形成されていてもよい。
【０１２６】
また、本発明の電極冷却手段は、以下のような構成のものであってもよい。図１１は、他の実施形態に係るカーボンスーツ発生装置の電極１，２、台座５，６およびそれらの近傍を模式的に示した図である。図１１に示すように、ここでは、炭素棒からなる電極２と台座６との間に、ペルティエ素子を有する冷却板４５が配置されている。本実施形態では、冷却板４５のペルティエ素子によるペルティエ効果を利用して、電極２から発生された熱が台座６へ移動する。よって、電極２が冷却される。このことによって、電極２の温度が時間の経過に伴って上昇することを防ぐことができる。よって、電極１，２の間から発生されるカーボンスーツの粒径が、時間が経つに従って大きくなることを防止することができる。なお、他方の負極側の電極１と台座５との間に冷却板４５を配置してもよい。
【０１２７】
上記各実施形態では、電極冷却手段は、アーク放電電源に接続される正極側の電極２のみを冷却することで、電極１，２の間から発生されるカーボンスーツの粒径の大きさを制御していた。しかし、本発明の電極冷却手段は、アーク放電電源に接続される正極側の電極２のみを冷却する目的に限られない。図１２は、他の実施形態に係るカーボンスーツ発生装置の電極１，２、台座５，６およびそれらの近傍を模式的に示した図である。本実施形態では、電極冷却手段は、アーク放電電源に接続される正極側の電極２を冷却すると共に、アーク放電電源に接続される負極側の電極１を冷却する。図１２に示すように、本実施形態では、電極１が取り付けられた台座５に、台座６に接続された冷却供給配管４０および冷却排出配管４２と同様の冷却供給配管５０および冷却排出配管５２が接続されている。冷却供給配管５０および冷却排出配管５２は、冷却装置４６（図６参照）に接続されている。冷却供給配管５０および冷却排出配管５２は、台座５内で繋がっている。本実施形態では、冷却装置４６から出される冷却用流体の一例である空気は、冷却供給配管４０を介して台座６内に流れると共に、冷却供給配管５０を介して台座５内に流れる。ここでは、台座６が冷却されて電極２が冷却される共に、台座５が冷却されて電極１が冷却される。このことによって、電極１，２が好適に冷却される。よって、電極１，２の温度上昇を防ぐことができると共に、電極１，２間から発生されるカーボンスーツの粒径が、時間が経つに従って大きくなることを好適に防止することができる。
【０１２８】
また、本発明は他の側面として、これらカーボンスーツ発生装置を使用することを特徴とする、内燃機関から排出される排ガスに含まれる粒子状物質を模擬するカーボンスーツの製造方法を提供する。
【０１２９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明した。
次に、本発明に関する実施例を説明するが、以下で説明する試験例は本発明を限定することを意図したものではない。
【０１３０】
先ずは、試験例１として本発明に係るカーボンスーツ発生装置による電極間から発生するカーボンスーツの粒径分布が時間と共にどのように変化するかを調べた。
≪試験例１≫
＜実施例１＞
先ず、棒状の炭素棒である電極１および２を用意した。電極１および２は、ともに極径５ｍｍ、長さ１００ｍｍの炭素棒である。そして、電極１および２の気中放電前の間隔が１．２ｍｍとなるように、図１に示すカーボンスーツ発生装置１００のように電極１および２を水平に対向するように配置した。また、カーボンスーツ発生部２０のケース１４内は、不活性ガス（窒素ガス）で満たされている。
そして、放電発生電源１１としてアーク発生電源（直流電源）を用いて、所定の電圧（８ｋＶ）で気中放電（アーク放電）を電極１および２間に発生させ、該気中放電発生後は、定電流（３０Ａ）の放電を維持させる。そして、気中放電発生中に、電極１および２間の電圧値（電極間電圧値）を検出し、該電極間電圧値が所定電圧値（３０Ｖ）に維持されるように電極間調整手段によって電極１および２の電極間隔を調整する。
【０１３１】
上述した構成のカーボンスーツ発生装置１００において、８０秒間連続して電極１および２間を気中放電させた。そして、気中放電開始後、４０秒〜５０秒、５０秒〜６０秒、６０秒〜７０秒、７０秒〜８０秒における発生したカーボンスーツの各粒径における個数（粒径分布）を求めた。その結果を図１４に示す。上記粒径分布を求める方法としては、ＥＥＰＳ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅｒ）を用いた。
【０１３２】
＜比較例１＞
電極間調整手段を行わないこと以外は実施例と同様のカーボンスーツ発生装置、すなわち、電極が気中放電によって昇華して消耗し、電極間の間隔が広がった場合でも電極間を調整することを行わない従来のカーボンスーツ発生装置において、７０秒間連続して電極間を気中放電させた。そして、気中放電開始後、３０秒〜４０秒、４０秒〜５０秒、５０秒〜６０秒、６０秒〜７０秒における発生したカーボンスーツの各粒径における個数（粒径分布）を求めた。その結果を図１３に示す。
【０１３３】
図１３に示す比較例１では、各時間のカーボンスーツの各粒径における個数（粒径分布）は、各時間で異なっていることがわかる。これは、電極間への気中放電で電極が昇華することで消耗し、該消耗によって、電極間の間隔が広がったために発生するカーボンスーツの粒径分布が変化したと考えられる。一方、図１４に示す実施例１では、各時間のカーボンスーツの各粒径における個数（粒径分布）は、時間が経ってもほぼ変化しない粒径分布であることがわかる。これは、電極間への気中放電で電極が昇華することで消耗し、該消耗によって、電極間の間隔が広がった場合でも、電極調整手段によって電極間の間隔が一定となるように調整していたため、発生するカーボンスーツの粒径分布がほぼ変化しなかったと考えられる。このように、比較例１と実施例１とを比較すると、本発明に係るカーボンスーツ発生装置では、安定した粒径分布でカーボンスーツを発生させることができる。
【０１３４】
次に、カーボンスーツの発生量を調べるために、実施例１と同様な構成のカーボンスーツ発生装置において、３分間連続して電極間に気中放電を発生させた。そして、気中放電開始前の電極（炭素棒）と気中放電停止後（３分後）の電極（炭素棒）とを比較して、電極が消耗した量からカーボンスーツの発生量を推定した。その結果を表１に示す。
【０１３５】
【表１】
2013228378.tif 000003
【０１３６】
表１に示すように、３分間の気中放電による電極（炭素棒）の減少量、すなわち、発生したカーボンスーツの量は、０．２４３ｇであり、時間換算すると４．８６ｇ／ｈとなる。したがって、本発明に係る構成のカーボンスーツ発生装置では、約５ｇ／ｈのカーボンスーツを発生させることができ、これは従来のカーボンスーツ発生装置よりもカーボンスーツの発生量が向上したといえる。
【０１３７】
次に試験例２として、本発明に係るカーボンスーツ発生装置について、冷却用配管からケース内へ導入する窒素ガスの流量の変化によって、発生するカーボンスーツの粒径分布がどのように変化するかを調べた。
【０１３８】
≪試験例２≫
＜実施例２＞
試験例１の実施例１と同様に、棒状の炭素棒である電極１および２を用意した。電極１および２は、ともに極径５ｍｍ、長さ１００ｍｍの炭素棒である。そして、電極１および２の気中放電前の間隔が１．２ｍｍとなるように、図４に示すカーボンスーツ発生装置１００Ａのように電極１および２を水平に対向するように配置した。かかる構成のカーボンスーツ発生装置１００Ａにおいて、カーボンスーツ発生部２０のケース１４内は、窒素ガスで満たされており、冷却用配管１７からケース１４内へ導入される窒素ガスの流量を１５Ｌ／ｍｉｎとした。
そして、放電発生電源１１としてアーク発生電源（直流電源）を用いて、所定の電圧で気中放電（アーク放電）を電極１および２間に発生させ、該気中放電発生後は、所定電圧と定電流との電力が９００Ｗとなるように定電流の放電を維持させる。そして、気中放電発生中に、電極１および２間の電圧値（電極間電圧値）を検出し、該電極間電圧値が所定電圧値に維持されるように電極間調整手段によって電極１および２の電極間隔を調整する。
【０１３９】
上述した構成のカーボンスーツ発生装置１００Ａにおいて、１８０秒間連続して電極１および２間を気中放電させた。そして、気中放電開始から気中放電停止における発生したカーボンスーツの粒径における個数濃度を求めた。上記粒径分布を求める方法としては、ＥＥＰＳ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅｒ）を用いた。
【０１４０】
＜実施例３＞
冷却用配管１７からケース１４内へ導入される窒素ガスの流量を２０Ｌ／ｍｉｎとした以外は、実施例２と同様にして、実施例３に係るカーボンスーツ発生装置１００Ａから発生するカーボンスーツの粒径分布を求めた。
【０１４１】
＜実施例４＞
冷却用配管１７からケース１４内へ導入される窒素ガスの流量を３０Ｌ／ｍｉｎとした以外は、実施例２と同様にして、実施例４に係るカーボンスーツ発生装置１００Ａから発生するカーボンスーツの粒径分布を求めた。
【０１４２】
＜実施例５＞
冷却用配管１７からケース１４内へ導入される窒素ガスの流量を４０Ｌ／ｍｉｎとした以外は、実施例２と同様にして、実施例５に係るカーボンスーツ発生装置１００Ａから発生するカーボンスーツの粒径分布を求めた。
【０１４３】
実施例２〜実施例５に係る発生したカーボンスーツの粒径分布を図１５に示す。図１５に示すように、冷却用配管１７からケース１４内へ導入される窒素ガスの流量が増加するに従って、カーボンスーツの粒径分布のモード粒径が小粒径側にシフトしていることがわかる。これは、冷却用配管１７から導入された窒素ガスの流量を増加させることで、より効果的に電極１および２の近傍が冷却され、その結果、発生したカーボンスーツ同士の衝突による凝集が停止することで、該カーボンスーツの粒径成長が抑制されたと考えられる。よって、試験例２の結果から、冷却用配管１７から導入される窒素ガスの流量を調整することで、より容易に発生するカーボンスーツの粒径分布（特に、モード粒径）を変化させることができる。
【０１４４】
次に試験例３として、本発明に係るカーボンスーツ発生装置について、炭素棒からなる電極への電極冷却手段による冷却によって、発生されるカーボンスーツの粒径分布がどのように変化するかを調べた。
【０１４５】
≪試験例３≫
＜実施例６＞
試験例１の実施例１と同様に、棒状の炭素棒である電極１および２を用意した。電極１，２は、ともに極径５ｍｍ、長さ１００ｍｍの炭素棒である。そして、電極１，２の気中放電前の間隔が１．２ｍｍとなるように、図６に示すカーボンスーツ発生装置１００Ｂのように電極１，２を水平に対向するように配置した。かかる構成のカーボンスーツ発生装置１００Ｂにおいて、ケース１４内は、窒素ガスで満たされており、配管１５からケース１４内へ導入される窒素ガスの流量は１５Ｌ／ｍｉｎである。そして、放電発生電源１１としてアーク発生電源（直流電源）を用いて、所定の電圧で気中放電（アーク放電）を電極１および２間に発生させた。また、電極１および２の間に気中放電させている間、電極冷却手段である冷却装置４６から冷却供給配管４０へ空気を流す。この空気の温度は常温（２０℃）であり、空気の流量は１５Ｌ／ｍｉｎである。
【０１４６】
上述した構成のカーボンスーツ発生装置１００Ｂにおいて、１，５００秒間連続して電極間を気中放電させた。そして、気中放電開始後の０秒〜３００秒、６００秒〜９００秒、１，２００秒〜１，５００秒における発生したカーボンスーツの各粒径における個数濃度に対する粒径分布を求めた。その結果を図１６に示す。なお、上記粒径分布を求める方法としては、ＥＥＰＳを用いた。
【０１４７】
＜比較例２＞
電極冷却手段による電極２の冷却を行わないこと以外は実施例６と同様のカーボンスーツ発生装置、すなわち、気中放電によって電極２の温度が上昇したとしても、電極２を冷却することは行わないカーボンスーツ発生装置において、１，５００秒間連続して電極間を気中放電させた。そして、気中放電開始後、０秒〜３００秒、６００秒〜９００秒、１，２００秒〜１，５００秒における発生したカーボンスーツの各粒径における個数濃度に対する粒径分布を求めた。その結果を図１７に示す。
【０１４８】
図１７に示す比較例２では、各時間によってカーボンスーツの粒径分布が異なっていることがわかる。具体的には、発生したカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径が、時間が経つに従って大きい粒径側にシフトしていることがわかる。これは、電極１，２の温度が、時間が経つに従って上昇したことによって、発生したカーボンスーツの粒径が大きくなってしまったと考えられる。一方、図１６に示す実施例６では、時間が経過しても発生したカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径はほぼ変化していないことがわかる。これは、台座６が冷却供給配管４０を介して空気によって冷却され、それに伴って電極２が冷却されることで電極２の温度が上昇することを抑えているためである。そのため、実施例６では、発生するカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径がほぼ変化しなかったと考えられる。このように、本発明のカーボンスーツ発生装置は、時間が経過した場合、電極２の温度上昇を抑制することによって、安定した粒径分布（特に、ピーク粒径）のカーボンスーツを発生させることができる。
【０１４９】
次に試験例４として、本発明に係るカーボンスーツ発生装置について、台座内へ導入される空気の流量の調整することによって、発生するカーボンスーツの粒径分布がどのように変化するかを調べた。
【０１５０】
≪試験例４≫
＜実施例７＞
電極冷却手段である冷却装置４６から冷却供給配管４０へ流れる空気の流量を０Ｌ／ｍｉｎとした以外は、試験例３の実施例６と同様のカーボンスーツ発生装置１００Ｂを使用した。そして、１８０秒間連続して電極１および２間を気中放電させ、気中放電開始から気中放電停止における発生したカーボンスーツの粒径における個数濃度を、ＥＥＰＳを用いて求めた。
【０１５１】
＜実施例８＞
冷却装置４６から冷却供給配管４０へ流れる空気の流量を１５Ｌ／ｍｉｎとした以外は、実施例７と同様にして、実施例８に係るカーボンスーツ発生装置１００Ｂから発生するカーボンスーツの粒径分布を求めた。
【０１５２】
＜実施例９＞
冷却装置４６から冷却供給配管４０へ流れる空気の流量を２７Ｌ／ｍｉｎとした以外は、実施例７と同様にして、実施例９に係るカーボンスーツ発生装置１００Ｂから発生するカーボンスーツの粒径分布を求めた。
【０１５３】
実施例７〜９において発生したカーボンスーツの粒径分布を図１８に示す。図１８に示すように、台座６内に導入される空気の流量が増加するに従って、発生するカーボンスーツの粒径分布のピーク粒径が小さい粒径側にシフトしていることがわかる。これは、冷却供給配管４０から台座６内へ導入された空気の流量を増加させることで、より効果的に電極２が冷却され、電極２の温度上昇を抑えられたためであると考えられる。その結果、発生したカーボンスーツ同士の衝突による凝集が停止することで、カーボンスーツの粒径成長が抑制されたと考えられる。よって、試験例４の結果から、冷却供給配管４０から台座６に導入される空気の流量を調整して、電極２の温度上昇を調整することで、発生するカーボンスーツの粒径分布（特に、ピーク粒径）をより容易に変化させることができる。
【符号の説明】
【０１５４】
１  第１電極
２  第２電極
３、４  取付器具
５  台座
６  台座（保持部）
７  スライド台
８  ベース台
９  モータ
１０  雄螺子シャフト
１１  放電発生電源
１４  ケース
１５  配管
１６  排出管
１７  冷却用配管
１８  不活性ガス（窒素ガス）供給装置
２０  カーボンスーツ発生部
３０  制御部
３２  電圧検出手段
３４  電流検出手段
４０  冷却供給配管
４２  冷却排出配管
４６  冷却装置
１００、１００Ａ、１００Ｂ  カーボンスーツ発生装置
【図１】
2013228378.tif 000004
【図２】
2013228378.tif 000005
【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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