(57)【要約】      （修正有）【課題】流体が流れる流路に組み込まれた機器に起因する、流路断面方向の物理量の不均一な分布及び化学反応に関連する量的パラメータの不均一な分布を均等化させる、プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置、触媒処理装置、及び熱交換装置を提供する。【解決手段】加圧手段により加圧された流体の流れる外郭を有した流路と、当該流路に設けた整流対象物と、高電圧電極３１Ａ、誘電体３２Ａ及びアース電極３３Ａから成るプラズマアクチュエータ３０Ａと、プラズマアクチュエータ３０Ａに電源からの高電圧を印加する制御を行う制御手段４０とを備え、複数のプラズマアクチュエータ３０Ａを前記流路の内面及び／又は前記流路内に設けた整流板１７の表面に前記流体の流れ方向に沿って配置するとともに制御手段４０が前記流体を所定の方向に加速するように前記高電圧の印加を制御した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧手段により加圧された流体の流れる外郭を有した流路と、前記流路に設けた整流対象物と、高電圧電極、誘電体及びアース電極から成るプラズマアクチュエータと、前記プラズマアクチュエータに電源からの高電圧を印加する制御を行う制御手段とを備え、複数の前記プラズマアクチュエータを前記流路の内面及び／又は前記流路内に設けた整流板の表面に前記流体の流れ方向に沿って配置するとともに前記制御手段が前記流体を所定の方向に加速するように前記高電圧の印加を制御したことを特徴とするプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項２】
前記アース電極を前記外郭又は前記整流板で兼ねて構成したことを特徴とする請求項１に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項３】
前記アース電極を前記外郭又は前記整流板に接地したことを特徴とする請求項１に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項４】
前記誘電体を前記アース電極よりも前記流体の流れ方向と直交する方向に張り出して設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項５】
複数の前記高電圧電極を共通の電極板で構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項６】
前記高電圧電極を絶縁体で覆ったことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項７】
前記高電圧電極、前記誘電体、及び前記アース電極をそれぞれ可撓性材料で構成したことを特徴とする請求項１から請求項６のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項８】
前記整流板の両面に複数の前記プラズマアクチュエータをそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１から請求項７のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項９】
複数の前記プラズマアクチュエータを前記流路の拡大、縮小、曲がりを含む流れの変化部に設けたことを特徴とする請求項１から請求項８のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項１０】
前記整流対象物の上流側と下流側に複数の前記プラズマアクチュエータをそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１から請求項９のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項１１】
前記流体の流れの流速を検出する流速検出手段をさらに備え、前記制御手段が前記流速検出手段の信号に基づいて前記プラズマアクチュエータの前記高電圧の印加を制御したことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項１２】
前記流体の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記制御手段が前記温度検出手段の信号に基づいて前記プラズマアクチュエータの前記高電圧の印加を制御したことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項１３】
前記制御手段が前記加圧手段の運転状況に応じて前記プラズマアクチュエータの前記高電圧の印加を制御したことを特徴とする請求項１から請求項１２のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項１４】
前記制御手段が前記高電圧の印加を前記プラズマアクチュエータごとにオン、オフ制御したことを特徴とする請求項１から請求項１３のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置。
【請求項１５】
前記整流対象物を触媒ユニットとし、請求項１から請求項１４のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置を備えたことを特徴とする触媒処理装置。
【請求項１６】
前記整流対象物を熱交換器とし、請求項１から請求項１４のうちの１項に記載のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置を備えたことを特徴とする熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶のディーゼルエンジンの排気系などに適用する、プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置、触媒処理装置、及び熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマアクチュエータは、誘電体（絶縁体）のバリア放電に伴い生じるイオン風を利用した流体制御用デバイスである。ここで、誘電体（絶縁体）のバリア放電とは、図１９に示すように、プラスチックなどの誘電体１０１を挟んだ電極１０２ａ、１０２ｂ間に高圧の交流電圧をかけた際に生じる放電のことであり無声放電ともいい、オゾン発生装置などに利用される。
誘電体バリア放電において、図２０（ａ）に示すように、誘電体１０１を挟んだ二つの電極１０２ａ、１０２ｂをずらして配置し、電極端の一方を暴露する。そして正弦波もしくはバースト波の交流を印加すると、放電により誘起されたイオン風が生じる。図２０（ｂ）は、印加するバースト波の例を示しており、Ｄは発生時間、Ｐは周期、Ｆは周波数である。例えば、電圧Ｖを４．９６［ｋＶ］、周波数Ｆを４０［ｋＨｚ］、発生時間Ｄを１［ｍｓ］、周期Ｐを２０［ｍｓ］とすることにより、バースト波の交流によるイオン風を発生させることができる。なお、イオン風の発生条件や流速は電極１０２ａ、１０２ｂと交流に依存する。
プラズマアクチュエータの利点としては、構造が単純であること、電極形状を変えることでイオン風の向きを変えることができることが挙げられる。例えば、図２１に示すように円環状電極とした場合には、上向き噴流を生じさせることができる。なお、図２１（ａ）は円環状電極の平面図（表面）及び背面図（裏面）であり、図２１（ｂ）は高圧交流電源に接続した円環状電極を側面視した概念図である。
プラズマアクチュエータは、航空機の翼周り流れの制御による剥離の抑制などに応用されている。
【０００３】
特許文献１には、絶縁材を挟んで表面側電極と裏面側電極を設け、表面側電極と絶縁材の表面にコーティング層を形成した高温場用表面プラズマアクチュエータが記載されている。
また、特許文献２には、複数のプラズマアクチュエータを航空機の翼のコアンダ表面に配置し、コアンダ表面からの境界層流の剥離の開始を遅延又は流れの剥離を促進する流れ制御方法及びシステムが記載されている。
また、特許文献３には、メインウイングとサブウイングとの間隙に設けられたプラズマアクチュエータによりサブウイングからの空気流剥離を行う車両用整流装置が記載されている。
また、特許文献４には、プラズマ生成領域へのガスの流入又は流出を促進させるため、分解対象のガスが一方向に流れるダクト内の細管の内壁にプラズマアクチュエータを設けたガス分解装置及びガス分解方法が記載されている。
また、特許文献５には、プラズマアクチュエータの両電極間に印加するパルス電圧を、零ボルトを中心とした基準パルスに対して、全体の電圧を＋側、及び−側にオフセットする電圧制御手段を備え、電圧制御手段でオフセット電圧を＋側と−側のいずれかに切り換え制御することにより、誘起流の方向を切り換えることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７０１１０号公報
【特許文献２】特開２００８−２９０７１０号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５８９７７号公報
【特許文献４】特開２０１２−１０２６９３号公報
【特許文献５】特開２０１１−２３８３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、船舶のディーゼルエンジン等の舶用エンジンの排気系などにおいて、組み込まれている機器の性能と機器の内部圧力損失の両立に関わる以下の技術的課題が生じている。
１．排ガス系に排熱を回収する排ガスエコノマイザを組み込む際には、熱交換器内部に必要な伝熱面積を確保すること、および排ガスの発生源である舶用エンジンの燃費を維持するために排ガス側内部圧力損失を抑えること、を両立させる目的で熱交換器における流路断面積を主管より拡大させることが有用である。しかし、それに伴い断面方向に不均一な速度分布や温度分布が生じるため、内部流れの整流化に必要な区間を増設するかこれらの分布を考慮して排ガスエコノマイザの設計を検討する必要がある。
２．舶用エンジン用の脱硝ＳＣＲやメタンスリップ酸化処理装置（以下、触媒処理装置という）などにおいて、対象となる排ガス内の特定成分（例：脱硝ＳＣＲでは窒素酸化物、メタンスリップ酸化処理装置では未燃焼メタン）の除去率の目標値を達成すること、および排ガスの発生源である内燃機関の燃費を維持する目的で目標脱硝率と許容値以下の内部圧力損失の双方を達成すること、を両立させるためには触媒処理装置における流路断面積を主管より拡大させて必要量の触媒を配置させることが有用である。しかし、それに伴い触媒入口における断面方向の不均一な速度分布や温度分布、および流体の各成分の不均一な分布が生じて触媒内の脱硝反応が断面方向に不均一に進行する。加えて構造上触媒の孔内のレイノルズ数は触媒外のレイノルズ数より大幅に低下するため、触媒反応に要する孔内の乱れが不活発になっている。
３．同じく舶用エンジン用の脱硝ＳＣＲの上流側において脱硝反応に必要な尿素を排ガス内に添加する際に、流路断面方向の尿素濃度を均一にするために一定長さの配管かスタティックミキサーを設ける必要があるが、いずれの場合でも一定量の内部圧力損失を伴う。
【０００６】
そこで本発明は、プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置、すなわち表面にプラズマアクチュエータを敷設した整流板を機器内部に組み込むことで、例えば、船舶のディーゼルエンジン等の排気系などの流体が流れる流路に組み込まれた機器に起因する、流路断面方向の物理量（流速など）の不均一な分布及び化学反応に関連する量的パラメータ（温度や流体成分の濃度など）の不均一な分布を、直接的もしくは間接的に抑制、均等化させる、プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置、触媒処理装置、及び熱交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の本発明に対応したプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置においては、加圧手段により加圧された流体の流れる外郭を有した流路と、流路に設けた整流対象物と、高電圧電極、誘電体及びアース電極から成るプラズマアクチュエータと、プラズマアクチュエータに電源からの高電圧を印加する制御を行う制御手段とを備え、複数のプラズマアクチュエータを流路の内面及び／又は流路内に設けた整流板の表面に流体の流れ方向に沿って配置するとともに制御手段が流体を所定の方向に加速するように高電圧の印加を制御したことを特徴とする。
請求項１に記載の本発明によれば、整流対象物内の流体を所定の方向に加速させることで、流体の速度分布、温度分布、又は濃度分布が不均一となるのを抑制し、均等化することができる。また、複数のプラズマアクチュエータを設けることにより、単数の場合と比べてイオン風を多く発生させることができ、一部が故障しても他のプラズマアクチュエータで補うことができる。
【０００８】
請求項２記載の本発明は、アース電極を外郭又は整流板で兼ねて構成したことを特徴とする。
請求項２に記載の本発明によれば、アース電極を、外郭又は整流板と電気的、又は構造的に一体化することで、電極への配線や電極の構造を簡略化することができる。また、プラズマアクチュエータのアースを外郭又は整流板と共通にすることができるので、安全性が向上する。
【０００９】
請求項３記載の本発明は、アース電極を外郭又は整流板に接地したことを特徴とする。
請求項３に記載の本発明によれば、プラズマアクチュエータのアースを外郭又は整流板と共通にすることでプラズマアクチュエータのアース電極を外郭又は整流板と電気的に共通にすることができるので、安全性が向上する。
【００１０】
請求項４記載の本発明は、誘電体をアース電極よりも流体の流れ方向と直交する方向に張り出して設けたことを特徴とする。
請求項４に記載の本発明によれば、発生させるイオン風の流れを一方向にすることができる。
【００１１】
請求項５記載の本発明は、複数の高電圧電極を共通の電極板で構成したことを特徴とする。
請求項５に記載の本発明によれば、高電圧電極同士が電気的に接続されるので、電源からの配線を個別に行う必要がなく簡略化できる。
【００１２】
請求項６記載の本発明は、高電圧電極を絶縁体で覆ったことを特徴とする。
請求項６に記載の本発明によれば、高電圧電極が絶縁体で保護されるので、高電圧電極の安全性が確保できるとともに、腐食や欠損を防止することができる。
【００１３】
請求項７記載の本発明は、高電圧電極、誘電体、及びアース電極をそれぞれ可撓性材料で構成したことを特徴とする。
請求項７に記載の本発明によれば、プラズマアクチュエータを湾曲させることができるので、流路や整流対象物の形状に合わせてプラズマアクチュエータを配置しやすくなり、イオン風の流れを所定の方向に導きやすくなる。
【００１４】
請求項８記載の本発明は、整流板の両面に複数のプラズマアクチュエータをそれぞれ設けたことを特徴とする。
請求項８に記載の本発明によれば、片面だけにプラズマアクチュエータを設ける場合よりも多くのイオン風を発生させることができるので、流体の速度分布、温度分布、又は濃度分布の不均一をさらに抑制し、均等化することができる。
【００１５】
請求項９記載の本発明は、複数のプラズマアクチュエータを流路の拡大、縮小、曲がりを含む流れの変化部に設けたことを特徴とする。
請求項９に記載の本発明によれば、流れが澱みやすい箇所の整流又は撹拌を行うことができ、流体の速度分布、温度分布、又は濃度分布の不均一をさらに抑制し、均等化することができる。
【００１６】
請求項１０記載の本発明は、整流対象物の上流側と下流側に複数のプラズマアクチュエータをそれぞれ設けたことを特徴とする。
請求項１０に記載の本発明によれば、上流側の流体を整流対象物に押し込むことができ、また、下流側の流体を整流対象物から引き出すことができるので、流体の速度分布、温度分布、又は濃度分布の不均一をさらに抑制し、均等化することができる。
【００１７】
請求項１１記載の本発明は、流体の流れの流速を検出する流速検出手段をさらに備え、制御手段が流速検出手段の信号に基づいてプラズマアクチュエータの高電圧の印加を制御したことを特徴とする。
請求項１１に記載の本発明によれば、実際の流速に基づいて、プラズマアクチュエータを制御することができるので、整流装置が組み込まれた機器の運転状況や整流装置内の速度分布に応じてイオン風を発生させることができる。
【００１８】
請求項１２記載の本発明は、流体の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、制御手段が温度検出手段の信号に基づいてプラズマアクチュエータの高電圧の印加を制御したことを特徴とする。
請求項１２に記載の本発明によれば、実際の温度に基づいて、プラズマアクチュエータを制御することができるので、整流装置が組み込まれた機器の運転状況や整流装置内の温度分布に応じてイオン風を発生させることができる。
【００１９】
請求項１３記載の本発明は、制御手段が加圧手段の運転状況に応じてプラズマアクチュエータの高電圧の印加を制御したことを特徴とする。
請求項１３に記載の本発明によれば、加圧手段の起動、停止を含めた流体に対する加圧状況に応じてイオン風を発生させることができる。
【００２０】
請求項１４記載の本発明は、制御手段が高電圧の印加をプラズマアクチュエータごとにオン、オフ制御したことを特徴とする。
請求項１４に記載の本発明によれば、複数のプラズマアクチュエータの一部のみを作動させることができるので、必要な場所にだけイオン風を発生させることができる。
【００２１】
請求項１５記載の本発明に対応した触媒処理装置においては、整流対象物を触媒ユニットとし、プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置を備えたことを特徴とする。
請求項１５に記載の本発明によれば、触媒ごとの処理のばらつきを抑制することができ、触媒処理装置の処理能力の向上や耐久時間の延長が図れる。
【００２２】
請求項１６記載の本発明に対応した熱交換装置においては、整流対象物を熱交換器とし、プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置を備えたことを特徴とする。
請求項１６に記載の本発明によれば、熱交換器の速度分布や温度分布を均等化することができ、熱交換効率が向上する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置によれば、整流対象物内の流体を所定の方向に加速させることで、流体の速度分布、温度分布、又は濃度分布が不均一となるのを抑制し、均等化することができる。また、複数のプラズマアクチュエータを設けることにより、単数の場合と比べてイオン風を多く発生させることができ、一部が故障しても他のプラズマアクチュエータで補うことができる。
【００２４】
また、アース電極を外郭又は整流板で兼ねて構成した場合には、アース電極を、外郭又は整流板と電気的、又は構造的に一体化することで、電極への配線や電極の構造を簡略化することができる。また、プラズマアクチュエータのアースを外郭又は整流板と共通にすることができるので、安全性が向上する。
【００２５】
また、アース電極を外郭又は整流板に接地した場合には、プラズマアクチュエータのアースを外郭又は整流板と電気的に共通にすることができるので、安全性が向上する。
【００２６】
また、誘電体をアース電極よりも流体の流れ方向と直交する方向に張り出して設けた場合には、発生させるイオン風の流れを一方向にすることができる。
【００２７】
また、複数の高電圧電極を共通の電極板で構成した場合には、高電圧電極同士が電気的に接続されるので、電源からの配線を個別に行う必要がなく簡略化できる。
【００２８】
また、高電圧電極を絶縁体で覆った場合には、高電圧電極が絶縁体で保護されるので、高電圧電極の安全性が確保できるとともに、腐食や欠損を防止することができる。
【００２９】
また、高電圧電極、誘電体、及びアース電極をそれぞれ可撓性材料で構成した場合には、プラズマアクチュエータを湾曲させることができるので、より流路や整流対象物の形状に合わせてプラズマアクチュエータを配置しやすくなり、イオン風の流れを所定の方向に導きやすくなる。
【００３０】
また、整流板の両面に複数のプラズマアクチュエータをそれぞれ設けた場合には、片面だけにプラズマアクチュエータを設ける場合よりも多くのイオン風を発生させることができるので、流体の速度分布、温度分布、又は濃度分布の不均一をさらに抑制し、均等化することができる。
【００３１】
また、複数のプラズマアクチュエータを流路の拡大、縮小、曲がりを含む流れの変化部に設けた場合には、流れが澱みやすい箇所の整流又は撹拌を行うことができ、流体の速度分布、温度分布、又は濃度分布の不均一をさらに抑制し、均等化することができる。
【００３２】
また、整流対象物の上流側と下流側に複数のプラズマアクチュエータをそれぞれ設けた場合には、上流側の流体を整流対象物に押し込むことができ、また、下流側の流体を整流対象物から引き出すことができるので、流体の速度分布、温度分布、又は濃度分布の不均一をさらに抑制し、均等化することができる。
【００３３】
また、流体の流れの流速を検出する流速検出手段をさらに備え、制御手段が流速検出手段の信号に基づいてプラズマアクチュエータの高電圧の印加を制御した場合には、実際の流速に基づいて、プラズマアクチュエータを制御することができるので、整流装置が組み込まれた機器の運転状況や整流装置内の速度分布に応じてイオン風を発生させることができる。
【００３４】
また、流体の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、制御手段が温度検出手段の信号に基づいてプラズマアクチュエータの高電圧の印加を制御した場合には、実際の温度に基づいて、プラズマアクチュエータを制御することができるので、整流装置が組み込まれた機器の運転状況や整流装置内の温度分布に応じてイオン風を発生させることができる。
【００３５】
また、制御手段が加圧手段の運転状況に応じてプラズマアクチュエータの高電圧の印加を制御した場合には、加圧手段の起動、停止を含めた流体に対する加圧状況に応じてイオン風を発生させることができる。
【００３６】
また、制御手段が高電圧の印加をプラズマアクチュエータごとにオン、オフ制御した場合には、複数のプラズマアクチュエータの一部のみを作動させることができるので、必要な場所にだけイオン風を発生させることができる。
【００３７】
本発明の触媒処理装置によれば、触媒ごとの処理のばらつきを抑制することができ、触媒処理装置の処理能力の向上や耐久時間の延長が図れる。
【００３８】
本発明の熱交換装置によれば、熱交換器の速度分布や温度分布を均等化することができ、熱交換効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図
【図２】本発明の実施形態による平板型プラズマアクチュエータと整流板の構成図
【図３】本発明の他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータと整流板の構成図
【図４】本発明の更に他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータと整流板の構成図
【図５】本発明の更に他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータと整流板の構成図
【図６】本発明の他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図
【図７】本発明の更に他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図
【図８】本発明の更に他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図
【図９】本発明の更に他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図
【図１０】本発明の更に他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図
【図１１】本発明の実施形態による円環型プラズマアクチュエータと整流板の構成図
【図１２】本発明の他の実施形態による円環型プラズマアクチュエータと整流板の構成図
【図１３】本発明の更に他の実施形態による円環型プラズマアクチュエータと整流板の構成図
【図１４】本発明の更に他の実施形態による円環型プラズマアクチュエータと整流板の構成図
【図１５】本発明の実施形態による円環型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の一部を示す図
【図１６】本発明の他の実施形態による円環型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の一部を示す図
【図１７】本発明の更に他の実施形態による円環型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の一部を示す図
【図１８】本発明の更に他の実施形態による円環型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図
【図１９】従来の誘電体（絶縁体）のバリア放電の説明図
【図２０】従来の平板型プラズマアクチュエータの説明図
【図２１】従来の円環型プラズマアクチュエータの説明図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、本発明の実施形態によるプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置、触媒処理装置、及び熱交換装置について説明する。
【００４１】
図１は本発明の実施形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図である。また、図２は平板型プラズマアクチュエータと整流板の構成図であり、（ａ）は各層の上面図、（ｂ）は積層状態の断面図である。
本実施形態において、熱交換装置１は整流装置１０を備えており、整流装置１０は、エンジンや送風手段などの加圧手段（図示なし）により加圧された排ガス１１の流れる外郭を有した流路１２と、流路１２に設けた整流対象物２０と、平板型プラズマアクチュエータ３０Ａと、平板型プラズマアクチュエータ３０Ａに電源からの高電圧を印加する制御を行う制御手段４０とを備える。整流対象物２０は、熱交換器（フィンチューブ式熱交換器）である。
整流対象物（熱交換器）２０が設けられている部分の配管１４は、主管１３よりも径が大きく、テーパー状の整流対象物入口配管１５及び整流対象物出口配管１６を介して主管１３と接続されている。
配管１４の流路断面積を主管１３より拡大することによって、熱交換装置１の伝熱面積が確保でき、熱交換装置１内部の排ガス側圧力損失を抑えることができる。しかし、それに伴い断面方向（図１の上下方向）に不均一な速度分布や温度分布が生じる。特に、図１に示すように、配管１４の内壁近傍には澱みが生じると予想される。
そこで、整流板１７を、整流対象物入口配管１５及び整流対象物出口配管１６の流路内に配置し、複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを整流板１７の表面に排ガス１１の流れ方向に沿って配置するとともに、制御手段４０が排ガス１１を所定の方向にイオン風によって加速するように高電圧の印加を制御する。なお、整流板１７は、図１に示すように、整流対象物入口配管１５及び整流対象物出口配管１６のテーパー形状による流路の拡大又は縮小に合わせて所定の角度をもって配置されている。特に、図１における一番上側と、一番下側の整流板１７に設けた平板型プラズマアクチュエータ３０Ａにて、配管１４の内壁近傍の澱みの方向に流れを加速することにより、澱みが解消され速度分布の均一化が図れ、また温度分布の均一化に繋げることが可能となる。
このように、整流対象物２０内の排ガス１１を所定の方向に加速させることで、排ガス１１の速度分布及び温度分布が不均一となるのを抑制し、均等化することができる。また、複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを設けることにより、単数の場合と比べて同一の所定の方向にイオン風を多く発生させることができ、一部が故障しても他の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａで補うことができる。
また、整流対象物２０の入口側の流路急拡大部である整流対象物入口配管１５、及び整流対象物２０の出口側の流路急縮小部である整流対象物出口配管１６に組み込んだ平板型プラズマアクチュエータ３０Ａに高電圧を印加してイオン風を発生させて排ガス１１を加速することにより、入口側においては排ガス１１の流れを押し込んで流量分配と整流化を行い、出口側においては排ガス１１の流れを引き出して流速分布や温度分布が不均一となるのをさらに抑制し、均等化することができる。
【００４２】
また、制御手段４０は、加圧手段の起動、停止を含めた運転状況に応じて平板型プラズマアクチュエータ３０Ａの高電圧の印加を制御している。例えば、排ガス１１に対する加圧手段による加圧が不十分な場合に平板型プラズマアクチュエータ３０Ａが作動する制御とすることにより、発生させたイオン風によって排ガス１１は加速され、加圧手段の加圧不足を補うことができるなど、排ガス１１に対する加圧状況に応じてイオン風を発生させることができる。
なお、整流対象物２０を熱交換器とした整流装置１０は、舶用排ガスエコノマイザ、空冷式熱交換器、復水器、縦置き式ガスタービン用ＨＲＳＧ、蒸発冷却器などのラインに組み込むことができる。
【００４３】
また、整流装置１０は、流速計などの流速検出手段５０を備えている。配管１４の整流対象物入口配管１５近傍と整流対象物出口配管１６近傍に設けた流速検出手段５０は、排ガス１１の流速を検出する。制御手段４０は流速検出手段５０の検出信号を受信し、検出された流速に基づいて平板型プラズマアクチュエータ３０Ａの高電圧の印加を制御する。このように、実際の流速に基づいて平板型プラズマアクチュエータ３０Ａの動作を制御することができるので、流速が低い場合にのみ平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを動作させるなど、整流装置１０が組み込まれた機器の運転状況や整流装置１０内の速度分布に応じてイオン風を発生させることができる。
なお、流速検出手段５０は、配管１４内の任意の場所や整流対象物入口配管１５近傍や整流対象物出口配管１６近傍の主管１３に設けてもよく、この場合は主管１３を流れる排ガス１１の流速に基づいて平板型プラズマアクチュエータ３０Ａの動作を制御することができる。
【００４４】
さらに、整流装置１０は、温度計などの温度検出手段６０を備えている。配管１４の整流対象物入口配管１５近傍と整流対象物出口配管１６近傍に設けた温度検出手段６０は、排ガス１１の温度を検出する。制御手段４０は温度検出手段６０の検出信号を受信し、検出された温度に基づいて平板型プラズマアクチュエータ３０Ａの高電圧の印加を制御する。このように、実際の温度に基づいて平板型プラズマアクチュエータ３０Ａの動作を制御することができるので、温度が低い場合にのみ平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを動作させるなど、整流装置１０が組み込まれた機器の運転状況や整流装置１０内の温度分布に応じてイオン風を発生させることができる。
なお、温度検出手段６０は、配管１４内の任意の場所や整流対象物入口配管１５近傍や整流対象物出口配管１６近傍の主管１３に設けてもよく、この場合は主管１３を流れる排ガス１１の温度に基づいて平板型プラズマアクチュエータ３０Ａの動作を制御することができる。また、排ガス１１の澱み易い箇所以外に澱みにくい箇所に設けて、平板型プラズマアクチュエータ３０Ａの動作を制御することも可能である。
【００４５】
また、制御手段４０が複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａに対する高電圧の印加を個別にオン、オフ制御するものとしてもよい。温度、流量、排気圧などをＯＮ−ＯＦＦの条件として、複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａの一部のみを作動させることによって、必要な場所にだけイオン風を発生させることができる。また、例えば複数の整流板１７の真ん中の整流板１７の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａへの電圧の印加をオフにすることも可能である。
また、整流板１７の表面だけでなく裏面にも複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを設けてもよい。両面に複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａをそれぞれ設けることで、イオン風をより多く発生させることができるので、流体の速度分布又は温度分布の不均一がさらに抑制される。
【００４６】
図２に示すように、平板型プラズマアクチュエータ３０Ａは、高電圧電極３１Ａ、誘電体３２Ａ、アース電極３３Ａからなる。高電圧電極３１Ａ及びアース電極３３Ａは矩形である。
本実施形態においては、三つの平板型プラズマアクチュエータ３０Ａはそれぞれ独立して第１層の整流板１７に直接敷設される。具体的には、第１層の整流板１７の上に誘電体３２Ａとアース電極３３Ａからなる第２層を配置し、第２層の上に誘電体３２Ａからなる第３層を配置し、第３層の上に高電圧電極３１Ａからなる第４層をアース電極３３Ａとずらして配置している。また、電源から高電圧電極３１Ａへの電線３４、及び電源からアース電極３３Ａへの電線３５は、それぞれの電極ごとに個別に配線している。
この平板型プラズマアクチュエータ３０Ａに、制御手段４０により電源からの高電圧を印加することで高電圧電極３１Ａ側にイオン風を発生させることができる。
また、誘電体３２Ａをアース電極３３Ａよりも排ガス１１の流れ方向と直交する方向に張り出して設けることで、発生させるイオン風の流れを所定の一方向にすることができる。
【００４７】
ここで、図２のように、整流板１７の表面に敷設した複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを作動させるために電線３４、３５を電極ごとに個別に配線する構成では、配線作業が煩雑であり、また、電線３４、３５が長くなるために断線のおそれがある。そこで、平板型プラズマアクチュエータ３０Ａはシート化して配線を簡略化することが好ましい。
以下にシート化した平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを説明する。
【００４８】
図３は、本発明の他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータと整流板の構成図であり、（ａ）は各層の上面図、（ｂ）は積層状態の断面図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態においては、第２層は、共通の電極板に所定の間隔をもって配置した三つのアース電極部３３Ａａ、３３Ａｂ、３３Ａｃ及びこれらの電極部を接続するアース電極接続部３３Ａｄを形成したアース電極３３Ａと、アース電極３３Ａに対応する形状の誘電体３２Ａとで構成された矩形のシートからなる。第３層は、誘電体３２Ａからなるシートであり、第２層とほぼ同じ長さである。第４層は、共通の電極板に所定の間隔をもって配置した三つの高電圧電極部３１Ａａ、３１Ａｂ、３１Ａｃ及びこれらの電極部を接続する高電圧電極接続部３１Ａｄを形成した高電圧電極３１Ａと、高電圧電極３１Ａに対応する形状の誘電体３２Ａとで構成された矩形のシートからなる。なお、高電圧電極３１Ａの高電圧電極部３１Ａａ、３１Ａｂ、３１Ａｃは、アース電極３３Ａのアース電極部３３Ａａ、３３Ａｂ、３３Ａｃとずらして形成しており、アース電極部３３Ａａ、３３Ａｂに対応する第４層の部分には穴３１Ａｅ、３１Ａｆを設け、アース電極部３３Ａｃに対応する部分には第４層を配置していない。また、電線３４は高電圧電極部３１Ａｃに接続し、電線３５はアース電極部３３Ａｃに接続している。
このように、高電圧電極３１Ａを共通の電極板で構成してシート化することにより、高電圧電極３１Ａ同士が電気的に接続されるので、高電圧電極３１Ａへの電線３４の接続は一箇所で済み、電源からの配線を簡略化することができる。また、アース電極３３Ａを共通の電極板で構成してシート化することにより、アース電極３３Ａ同士が電気的に接続されるので、アース電極３３Ａへの電線３５の接続は一箇所で済み、電源からの配線を更に簡略化することができる。
また、アース電極部３３Ａａ、３３Ａｂ、及び高電圧電極部３１Ａｂ、３１Ａｃにおいて、誘電体３２Ａをアース電極部３３Ａａ、３３Ａｂ、及び高電圧電極部３１Ａｂ、３１Ａｃよりも横方向に張り出して設けている。これは、アース電極部３３Ａａ、３３Ａｂ、及び高電圧電極部３１Ａｂ、３１Ａｃの端部においても、イオン風の発生効果を維持するためのものであり、平板型プラズマアクチュエータ３０Ａとして流れの中に置いた場合、発生させるイオン風の流れを所定の一方向にする効果を増すことができる。
また、アース電極３３Ａを整流板１７に導電性を有するように接着させるなどして接地することが好ましい。平板型プラズマアクチュエータ３０Ａのアースを整流板１７と電気的に共通にすることで、平板型プラズマアクチュエータ３０Ａのアースを別にとるよりも安全性が向上する。なお、アース電極３３Ａと整流板１７を兼ねて、同一の材料で構成することも可能である。また、アース電極３３Ａを流路１２の外郭である配管１４の内壁に接地しても良い。
また、高電圧電極３１Ａ、誘電体３２Ａ、アース電極３３Ａをそれぞれ可撓性材料で構成した場合には、平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを湾曲させることができるので、流路１２や整流対象物２０の形状に合わせて平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを配置しやすくなり、イオン風の流れを排ガス１１を加速させる方向に導きやすくなる。
【００４９】
図４は、本発明の更に他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータと整流板の構成図であり、（ａ）は各層の上面図、（ｂ）は積層状態の断面図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態においては、第１層は、アース電極３３Ａを導電性の整流板１７で兼ねて構成している。第２層は、シート状に形成した誘電体３２Ａと、シート状の誘電体３２Ａの一端及び中位置に所定の間隔をもって配置した三つのアース電極部３３Ａａ、３３Ａｂ、３３Ａｃとで構成されている。なお、第１層と第２層とは導電性接着剤で接着する。第３層は、誘電体３２Ａからなる矩形のシートであり、第２層とほぼ同じ長さである。第４層は、共通の電極板に所定の間隔をもって配置した三つの高電圧電極部３１Ａａ、３１Ａｂ、３１Ａｃ及びこれらの電極部を接続する高電圧電極接続部３１Ａｄを形成した高電圧電極３１Ａと、短手方向に対向する高電圧電極接続部３１Ａｄで挟むように配置した二つの誘電体３２Ａとで構成された矩形のシートからなる。なお、高電圧電極部３１Ａａ、３１Ａｂ、３１Ａｃは、アース電極部３３Ａａ、３３Ａｂ、３３Ａｃとずらして形成しており、アース電極部３３Ａａ、３３Ａｂに対応する第４層の部分には穴３１Ａｅ、３１Ａｆを設け、アース電極部３３Ａｃに対応する部分には第４層を配置していない。また、電線３４は第４層の一端に接続し、電線３５は第１層の一端に接続している。
このように、複数の高電圧電極部３１Ａａ、３１Ａｂ、３１Ａｃを有する高電圧電極３１Ａを共通の電極板で構成してシート化することにより、高電圧電極３１Ａ同士が電気的に接続されるので、高電圧電極３１Ａへの電線３４の接続は一箇所で済み、電源からの配線を簡略化することができる。
また、第１層を、アース電極３３Ａを整流板１７で兼ねた構成とすることにより、配線を簡略化することができるとともに、平板型プラズマアクチュエータ３０Ａのアースを整流板１７と共通にすることができるのでアース電極３３Ａが簡略化できる。また、平板型プラズマアクチュエータ３０Ａのアースを別にとるよりも安全性が向上する。なお、アース電極３３Ａと整流板１７を兼ねて、同一の材料で構成することも可能である。また、アース電極３３Ａを流路１２の外郭である配管１４の内壁と兼ねた構成としてもよい。
【００５０】
図５は、本発明の更に他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータと整流板の構成図であり、（ａ）は各層の上面図、（ｂ）は積層状態の断面図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態においては、第４層の上に誘電体３２Ａからなる矩形のシートである第５層を配置している。また、アース電極部３３Ａａ、３３Ａｂに対応する第５層の部分には穴３２Ａａ、３２Ａｂを設け、アース電極部３３Ａｃに対応する部分には第５層を配置していない。
このように、第４層の上に誘電体３２Ａからなる第５層を設けることにより、高電圧電極３１Ａを誘電体３２Ａで覆って保護することができ、高電圧電極３１Ａの上表面が排気ガス１１に晒されることがない。従って、安全性を確保し、高電圧電極３１Ａの腐食や欠損を防止して寿命を延ばすことができる。
なお、第５層は誘電体３２Ａの代わりに絶縁体を用いてもよい。
【００５１】
次に、他の実施の形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置を説明する。
【００５２】
図６は本発明の他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、触媒処理装置２は整流装置１０を備えており、整流装置１０は、送風手段などの加圧手段（図示なし）により加圧された排ガス１１の流れる外郭を有した流路１２と、流路１２に設けた整流対象物２０と、平板型プラズマアクチュエータ３０Ａと、平板型プラズマアクチュエータ３０Ａに電源からの高電圧を印加する制御を行う制御手段４０とを備える。整流対象物２０は、触媒が配置された多孔型流路を有する触媒ユニットである。
整流対象物（触媒ユニット）２０が設けられている部分の配管１４は、主管１３よりも径が大きく、テーパー状の整流対象物入口配管１５及び整流対象物出口配管１６を介して主管１３と接続されている。
配管１４の流路断面積を主管１３より拡大することによって、目標脱硝率に必要な量の触媒を配置させることができるとともに、許容値以下の内部圧力損失を実現することができる。しかし、それに伴い断面方向（図６の上下方向）に不均一な速度分布や温度分布、及び排ガス１１の各成分の不均一な分布が生じて、触媒内の脱硝反応が断面方向に不均一に進行する。特に、図６に示すように、整流対象物２０近傍の配管１４の内壁近傍には澱みが生じると予想される。
そこで、整流板１７を、整流対象物入口配管１５から整流対象物２０入口の近傍までと、整流対象物出口配管１６から整流対象物２０出口近傍までの流路１２内に配置し、複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを整流板１７の表面に排ガス１１の流れ方向に沿って配置するとともに、制御手段４０が排ガス１１を所定の方向にイオン風によって加速するように高電圧の印加を制御する。特に、澱みを解消するような所定方向に排ガス１１を加速することが好ましい。なお、整流板１７は、図６に示すように、整流対象物入口配管１５及び整流対象物出口配管１６のテーパー形状による流路の拡大又は縮小に合わせて所定の角度をもって配置されている。
このように、整流対象物２０内の排ガス１１を所定の方向に加速させることで、排ガス１１が撹拌され、排ガス１１の速度分布及び温度分布が不均一となるのを抑制し、触媒反応を均等化することができる。また、複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを設けることにより、単数の場合と比べてイオン風を多く発生させることができ、一部が故障しても他の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａで補うことができる。
また、整流対象物２０の入口側の流路急拡大部である整流対象物入口配管１５、及び整流対象物２０の出口側の流路急縮小部である整流対象物出口配管１６に組み込んだ平板型プラズマアクチュエータ３０Ａに高電圧を印加してイオン風を発生させて排ガス１１を加速することにより、入口側においては排ガス１１を整流対象物２０に押し込むことができ、出口側においては整流対象物２０から出た排ガス１１の流れを引き出すことができるので、澱みを解消して流速分布や温度分布が不均一となるのをさらに抑制し、触媒反応を均等化することができる。従って、触媒ごとの処理のばらつきを抑制することができ、触媒ユニット２０の処理能力の向上や耐久時間の延長が図れる。
なお、整流対象物２０を触媒ユニットとした整流装置１０は、脱硝ＳＣＲ、メタンスリップ用酸化触媒処理装置などのラインに組み込むことができる。
【００５３】
図７は本発明の更に他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、触媒処理装置２は整流装置１０を備えている。整流対象物２０は、多孔質のエレメントを有するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ）である。
整流対象物（ＤＰＦ）２０が設けられている部分の配管１４は、主管１３よりも径が大きい。
配管１４の流路断面積を主管１３より拡大することによって、目標微粒子除去率に必要な量のエレメントを配置させることができるとともに、許容値以下の内部圧力損失を実現することができる。しかし、それに伴い断面方向に不均一な速度分布や温度分布、及び排ガス１１の各成分の不均一な分布が生じて、エレメント内の微粒子捕集が断面方向に不均一に進行する。特に、図７に示すように、配管１４の内壁近傍や整流対象物２０の下部には澱みが生じると予想される。
そこで、整流板１７を、整流対象物２０の上流側と下流側の流路内に配置し、複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを整流板１７の表面に排ガス１１の流れ方向に沿って配置するとともに、制御手段４０が排ガス１１を特に澱みを解消する所定の方向にイオン風によって加速するように高電圧の印加を制御する。なお、図７に示すように、上流側の整流板１７のうち、分離した整流対象物２０の間に配置された整流板１７は、角度をもたせて整流対象物２０の入口方向に向けている。また、下流側の整流板１７は整流対象物２０から出た排ガス１１を出口側の主管１３に導く向き・配置としている。
このように、整流対象物２０の入口側の流路急拡大部、及び整流対象物２０の出口側の流路急縮小部に組み込んだ平板型プラズマアクチュエータ３０Ａに高電圧を印加してイオン風を発生させて排ガス１１を所定方向に加速することにより、入口側においては排ガス１１を整流対象物２０に押し込むことができ、出口側においては整流対象物２０から出た排ガス１１の流れを引き出す込むことができるので、排ガス１１の流れの澱みが解消され、整流対象物２０周辺の境界層が撹拌され、流速分布や温度分布が不均一となるのを抑制し、微粒子捕集を均一化することができる。
【００５４】
図８は本発明の更に他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、整流対象物２０は、多孔質のエレメントを有するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ）である。
表面に複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａが配置された整流板１７、高電圧電極３１Ａ、誘電体３２Ａ、及びアース電極３３Ａはそれぞれ可撓性材料で構成されており、図８に示すように、上流側の整流板１７のうち、分離した整流対象物２０の間に配置された整流板１７をＵ字状に湾曲形成している。また、下流側の整流板１７のうち、整流対象物２０近傍に配置した整流板１７を湾曲形成している。
このように、整流板１７と平板型プラズマアクチュエータ３０Ａに可撓性をもたせて、流路１２や整流対象物２０の形状に合わせて湾曲配置することで、排ガス１１を所定方向に加速させやすくなる。
【００５５】
図９は本発明の更に他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、整流対象物２０は、蒸発冷却器の熱交換器（フィンチューブ式熱交換器）である。
整流対象物（熱交換器）２０が設けられている部分の配管１４はエルボ型であり、主管１３よりも径が大きく、テーパー状の整流対象物入口配管１５を介して主管１３と接続されている。
配管１４の流路断面積を主管１３より拡大することによって、整流対象物２０内部の排ガス側圧力損失を抑えることができる。しかし、それに伴い断面方向に不均一な速度分布や温度分布が生じる。特に、図９に示すように、配管１４のエルボ部（流れの変化部）１８の内壁近傍は流れが変化するため澱みが生じると予想される。
そこで、整流板１７を、整流対象物入口配管１５の流路１２内と、エルボ部１８の流路１２内に配置し、複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを整流板１７の表面に排ガス１１の流れ方向に沿って配置する。エルボ部１８の整流板１７及び平板型プラズマアクチュエータ３０Ａは可撓性材料で構成されており、エルボ部１８の形状に沿うように湾曲配置している。
この構成により、整流対象物２０の入口側の流路急拡大部である整流対象物入口配管１５、及び流れの変化部であるエルボ部１８に組み込んだ平板型プラズマアクチュエータ３０Ａに高電圧を印加してイオン風を発生させて排ガス１１を加速し押し込むことができる。従って、排ガス１１の流れを押し込んで流量分配と整流化を行い、澱みを解消することにより流速分布や温度分布が均等化され、熱交換装置１の熱交換効率が向上する。
【００５６】
図１０は本発明の更に他の実施形態による平板型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、整流対象物２０は、縦置き式ガスタービン用ＨＲＳＧの熱交換器（フィンチューブ式熱交換器）である。
整流対象物（熱交換器）２０が設けられている部分の配管１４はエルボ型であり、主管１３よりも径が大きく、テーパー状の整流対象物出口配管１６を介して主管１３と接続されている。
配管１４の流路断面積を主管１３より拡大することによって、整流対象物２０内部の排ガス側圧力損失を抑えることができる。しかし、それに伴い断面方向に不均一な速度分布や温度分布が生じる。特に、図１０に示すように、配管１４のエルボ部１８の内壁近傍は流れが変化するため澱みが生じると予想される。
そこで、整流板１７を、熱交換装置出口配管１５の流路１２内と、エルボ部１８の流路１２内に配置し、複数の平板型プラズマアクチュエータ３０Ａを整流板１７の表面に排ガス１１の流れ方向に沿って配置する。エルボ部１８の整流板１７及び平板型プラズマアクチュエータ３０Ａは可撓性材料で構成されており、エルボ部１８の形状に沿うように湾曲配置している。
この構成により、整流対象物２０の出口側の流路急縮小部である整流対象物出口配管１６、及び流れの変化部であるエルボ部１８に組み込んだ平板型プラズマアクチュエータ３０Ａに高電圧を印加してイオン風を発生させて排ガス１１を加速し吸い込むことができる。従って、排ガス１１の流れを吸い込んで流量分配と整流化を行い、澱みが解消されて流速分布や温度分布が均等化され、熱交換装置１の熱交換効率が向上する。
【００５７】
次に、円環型プラズマアクチュエータについて説明する。
【００５８】
図１１は、本発明の実施形態による円環型プラズマアクチュエータと整流板の構成図であり、（ａ）は各層の上面図、（ｂ）は積層状態の断面図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂは、高電圧電極３１Ｂ、誘電体３２Ｂ、アース電極３３Ｂからなる。高電圧電極３１Ｂ及びアース電極３３Ｂは円形である。
本実施形態においては、三つの円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂはそれぞれ独立して整流板１７に直接敷設される。具体的には、第１層の整流板１７の上に誘電体３２Ｂとアース電極３３Ｂからなる第２層を配置し、第２層の上に誘電体３２Ｂからなる第３層を配置し、第３層の上に高電圧電極３１Ｂからなる第４層をアース電極３３Ｂとずらして配置している。また、電源から高電圧電極３１Ｂへの電線３４、及び電源からアース電極３３Ｂへの電線３５は、それぞれの電極ごとに個別に配線している。
この円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂに、制御手段４０により電源からの高電圧を印加することで高電圧電極３１Ｂ側にイオン風を上向きに発生させることができる。
【００５９】
ここで、図１１のように、整流板１７の表面に敷設した複数の円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂを作動させるために電線３４、３５を電極ごとに個別に配線する構成では、配線作業が煩雑であり、また、電線３４、３５が長くなるために断線のおそれがある。そこで、円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂはシート化して配線を簡略化することが好ましい。
以下にシート化した円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂを説明する。
【００６０】
図１２は、本発明の他の実施形態による円環型プラズマアクチュエータと整流板の構成図であり、（ａ）は各層の上面図、（ｂ）は積層状態の断面図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態においては、第２層は、シート状に形成した誘電体３２Ｂと、シート状の誘電体３２Ｂに所定の間隔をもって配置した三つのアース電極部３３Ｂａ、３３Ｂｂ、３３Ｂｃ及びこれらの電極部を接続するアース電極接続部３３Ｂｄとで構成されている。第３層は、誘電体３２Ｂからなる矩形のシートであり、第２層とほぼ同じ長さである。第４層は、共通の電極板に所定の間隔をもって配置した三つの高電圧電極部３１Ｂａ、３１Ｂｂ、３１Ｂｃ及びこれらの電極部を接続する高電圧電極接続部３１Ｂｄを形成した高電圧電極３１Ｂと、高電圧電極３１Ｂに対応する形状の誘電体３２Ｂとで構成された矩形のシートからなる。なお、高電圧電極部３１Ｂａ、３１Ｂｂ、３１Ｂｃは、アース電極部３３Ｂａ、３３Ｂｂ、３３Ｂｃとずらして形成しており、アース電極部３３Ｂａ、３３Ｂｂ、３３Ｂｃに対応する第４層の部分には穴３１Ｂｅ、３１Ｂｆ、３１Ｂｇを設けている。また、電線３４は第４層の一端に設けた高電圧電極電線受部３１Ｂｈに接続し、電線３５は第１層の一端に設けたアース電極電線受部３３Ｂｅに接続している。
このように、高電圧電極３１Ｂを共通の電極板で構成してシート化することにより、高電圧電極３１Ｂ同士が電気的に接続されるので、高電圧電極３１Ｂへの電線３４の接続は一箇所で済み、電源からの配線を簡略化することができる。また、アース電極３３Ｂを共通の電極板で構成してシート化することにより、アース電極３３Ｂ同士が電気的に接続されるので、アース電極３３Ｂへの電線３５の接続は一箇所で済み、電源からの配線を更に簡略化することができる。
また、アース電極３３Ｂを整流板１７に導電性を有するように接着させるなどして接地することが好ましい。円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂのアースを整流板１７と電気的に共通にすることで、円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂのアースを別にとるよりも安全性が向上する。なお、アース電極３３Ｂと整流板１７を兼ねて、同一の材料で構成することも可能である。また、アース電極３３Ｂを流路１２の外郭に接地しても良い。
また、高電圧電極３１Ｂ、誘電体３２Ｂ、アース電極３３Ｂをそれぞれ可撓性材料で構成した場合には、円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂを湾曲させることができるので、流路１２や整流対象物２０の形状に合わせて円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂを配置しやすくなり、イオン風の流れを排ガス１１等の流体を加速させる方向に導きやすくなる。
【００６１】
図１３は、本発明の更に他の実施形態による円環型プラズマアクチュエータと整流板の構成図であり、（ａ）は各層の上面図、（ｂ）は積層状態の断面図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態においては、第１層は、アース電極３３Ｂを導電性の整流板１７で兼ねて構成している。第２層は、シート状に形成した誘電体３２Ｂと、シート状の誘電体３２Ｂに所定の間隔をもって配置した三つのアース電極部３３Ｂａ、３３Ｂｂ、３３Ｂｃとで構成されている。なお、第１層と第２層は導電性接着剤で接着している。第３層は、誘電体３２Ｂからなる矩形のシートであり、第２層とほぼ同じ長さである。第４層は、共通の電極板に三つの高電圧電極部３１Ｂａ、３１Ｂｂ、３１Ｂｃ及びこれらの電極部を接続する高電圧電極接続部３１Ｂｄを形成した高電圧電極３１Ｂと、高電圧電極３１Ｂに対応する形状の誘電体３２Ｂとで構成された矩形のシートからなる。なお、高電圧電極部３１Ｂａ、３１Ｂｂ、３１Ｂｃは、アース電極部３３Ｂａ、３３Ｂｂ、３３Ｂｃとずらして形成しており、アース電極部３３Ｂａ、３３Ｂｂ、３３Ｂｃに対応する第４層の部分には穴３１Ｂｅ、３１Ｂｆ、３１Ｂｇを設けている。また、電線３４は第４層の一端に設けた高電圧電極電線受部３１Ｂｈに接続し、電線３５は第１層の一端に接続している。
このように、複数の高電圧電極部３１Ｂａ、３１Ｂｂ、３１Ｂｃを有する高電圧電極３１Ｂを共通の電極板で構成してシート化することにより、高電圧電極３１Ｂ同士が電気的に接続されるので、高電圧電極３１Ｂへの電線３４の配線の一箇所で済み、電源からの配線を簡略化することができる。
また、第１層を、アース電極３３Ｂを整流板１７で兼ねた構成とすることにより、配線を簡略化することができるとともに、円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂのアースを整流板１７と共通にすることができるのでアース電極３３Ｂが簡略化できる。また、円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂのアースを別にとるよりも安全性が向上する。なお、アース電極３３Ｂと整流板１７を兼ねて、同一の材料で構成することも可能である。また、アース電極３３Ｂを流路１２の外郭と兼ねた構成としてもよい。
【００６２】
図１４は、本発明の更に他の実施形態による円環型プラズマアクチュエータと整流板の構成図であり、（ａ）は各層の上面図、（ｂ）は積層状態の断面図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態においては、第４層の上に誘電体３２Ｂからなる矩形のシートである第５層を配置している。また、アース電極部３３Ｂａ、３３Ｂｂ、３３Ｂｃに対応する第５層の部分には穴３２Ｂａ、３２Ｂｂ、３２Ｂｃを設けている。
このように、第４層の上に誘電体３２Ｂからなる第５層を設けることにより、高電圧電極３１Ｂを誘電体３２Ｂで覆って保護することができ、高電圧電極３１Ｂの上表面が排気ガス１１などの流体に晒されることがない。従って、安全性を確保し、高電圧電極３１Ｂの腐食や欠損を防止して寿命を延ばすことができる。
なお、第５層は誘電体３２Ｂの代わりに絶縁体を用いてもよい。
【００６３】
次に、更に他の実施形態によるプラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置として、円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂを用いた流れの整流装置を説明する。
【００６４】
図１５は本発明の実施形態による円環型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の一部を示す図であり、（ａ）はシェル側面図、（ｂ）はシェル断面図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、整流対象物２０は、気液二相流又は固気二相流などの流体１１が流れる熱交換器（シェルアンドチューブ式熱交換器）である。
整流対象物（熱交換器）２０内では、図１５（ａ）に示すように、シェル１４Ａの内壁近傍と、邪魔板（支持板）２１の内壁近傍に澱みが生じると予想される。
そこで、図１１（ｂ）に示すように、整流板１７を、チューブ２２を囲むようにシェル１４Aの内壁に沿って筒状に配置し、複数の円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂを整流板１７の表面に流体１１の流れ方向に沿って配置するとともに、制御手段４０が流体１１を所定の方向にイオン風によって加速するように高電圧の印加を制御する。なお、高電圧電極３１Ｂ、誘電体３２Ｂ、アース電極３３Ｂは可撓性材料で構成している。
この構成により、澱みが解消され、整流対象物２０周辺の流体１１の境界層が撹拌され、流体１１の流量分配と整流化を行い、流速分布や温度分布を均等化し、熱交換装置１の熱交換効率を向上させることができる。
【００６５】
図１６は本発明の他の実施形態による円環型プラズマアクチュエータを用いた流れの整
流装置の一部を示す図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、整流対象物２０は、流体１１が流れる熱交換器（プレートフィン式熱交換器）である。
整流対象物（熱交換器）２０内では、伝熱板プレート１９の表面近傍に澱みが生じると予想される。
そこで、伝熱板プレート１９の表面に、円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂ付整流板１７を設置する。
この構成により、整流対象物２０の入口側の流体１１を出口方向に押し込み、出口側の流体１１を引き出すことができる。従って、澱みが解消され、整流対象物２０周辺の流体１１の境界層が撹拌され、流体１１の流量分配と整流化を行い、流速分布や温度分布を均等化し、熱交換装置１の熱交換効率を向上させることができる。
また、この場合は、伝熱板プレート１９本体とアースを共通にすることが可能である。
【００６６】
図１７は本発明の更に他の実施形態による円環型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の一部を示す図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、整流対象物２０は、熱交換器（タンクコイル式熱交換器又はタンクジャケット式熱交換器）である。図１７（ａ）は、タンク１４Ｂとチューブコイル１９Ａを有するタンクコイル式熱交換器の断面図、図１７（ｂ）はタンク１４Ｂとジャケット１９Ｂを有するタンクジャケット式熱交換器の断面図である。
整流対象物（熱交換器）２０内では、タンク１４Ｂの内壁近傍に澱みが生じると予想される。
そこで、整流板１７を、タンク１４Ｂの内壁面に配置し、複数の円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂを整流板１７の表面に流体１１の流れ方向に沿って配置する。
この構成により、澱みが解消され、整流対象物２０内の流体１１の境界層が撹拌され、熱交換装置１の熱交換効率を向上させることができる。
なお、アース電極３３Ｂをタンク１４Ｂの壁面で兼ねて構成し、円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂのアースをタンク１４Ｂと共通にしてもよい。
【００６７】
図１８は本発明の更に他の実施形態による円環型プラズマアクチュエータを用いた流れの整流装置の構成図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。なお、上記した実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態において、触媒処理装置２は整流装置１０を備えており、整流装置１０は、送風手段などの加圧手段により加圧された排ガス１１の流れる外郭を有した流路１２と、流路１２に設けた整流対象物２０と、円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂと、円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂに電源からの高電圧を印加する制御を行う制御手段４０とを備える。整流対象物２０は、尿素などの添加物Ｘを添加物供給用ノズル７０を介して排ガス１１中に供給する触媒ユニットである。
整流板１７を、添加物供給用ノズル７０近傍の配管１４の流路１２内に筒状に配置し、複数の円環型プラズマアクチュエータ３０Ｂを整流板１７の表面に排ガス１１の流れ方向に沿って配置する。なお、高電圧電極３１Ｂ、誘電体３２Ｂ、アース電極３３Ｂは可撓性材料で構成している。
この構成により、発生したイオン風によって排ガス１１と添加物Ｘが撹拌され、流量分配が行われ、触媒反応が不均一となるのを抑制し均等化する機能を発揮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、特に船舶のディーゼルエンジンの排気系などの流体が流れる流路に組み込まれた機器に適用でき、流路断面方向の物理量の不均一な分布及び化学反応に関連する量的パラメータの不均一な分布を、直接的もしくは間接的に抑制、均等化させることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１  熱交換装置
２  触媒処理装置
１０  整流装置
１１  流体（排ガス）
１２  流路
１３  主管
１４  配管
１４Ａ  シェル
１４Ｂ  タンク
１５  整流対象物入口配管
１６  整流対象物出口配管
１７  整流板
２０  整流対象物
３０Ａ  平板型プラズマアクチュエータ
３０Ｂ  円環型プラズマアクチュエータ
３１Ａ、３１Ｂ  高電圧電極
３２Ａ、３２Ｂ  誘電体
３３Ａ、３３Ｂ  アース電極
４０  制御手段
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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