(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の第１誘電体と；前記第１誘電体と対向するように配設された板状の第２誘電体と；前記第１、２誘電体の間にプラズマ領域が形成されるように第１、２誘電体の間に設置されたギャップスペーサと；前記第１、２誘電体の互いに対向する面の各裏面に配設され、コロナ放電を発生させる第１、２電極部材と；  前記第１、２電極部材に各々接して前記第１、２誘電体に設置され、前記第１、２電極部材に電気を供給する第１、２リードライン部材と；を具備し、  前記第１、２誘電体及びギャップスペーサの両端部には、前記第１、２リードライン部材が各々嵌合する第１、２結合ホールが形成されることを特徴とするプラズマ反応器。
【請求項２】
前記第１、２誘電体の有害物質と接触する面には、酸化触媒又は窒素酸化物還元触媒がウォッシュコートと共にコーティングされることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ反応器。
【請求項３】
前記第１、２誘電体の表面には、有害物質の滞留時間を長くし、プラズマ反応を活性化するための凹凸面が形成されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ反応器。
【請求項４】
前記ギャップスペーサは、前記第１、２誘電体の２〜５倍の厚さに形成されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ反応器。
【請求項５】
前記第１、２電極部材は、前記第１、２誘電体の各々にＡｇ、Ｃｕ、又はＡｇ−Ｃｕ合金をコーティングして形成されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ反応器。
【請求項６】
前記第１、２電極部材は、一定の厚さのＣｕ板材からなることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ反応器。
【請求項７】
前記第１、２電極部材は、それぞれ対応する他側の前記第２、１リードライン部材とは第１、２電極部材間の距離の２〜５倍程度離して設けられることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ反応器。
【請求項８】
前記第１、２電極部材は、メッシュ部材又は多孔性部材からなることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ反応器。
【請求項９】
前記第１、２リードライン部材は、Ａｇ、Ｃｕ、又はＡｇ−Ｃｕ合金のいずれか一つからなることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ反応器。
【請求項１０】
前記第１、２リードライン部材は、前記第１、２結合ホールに伝導性物質を注入する事により、前記第１、２結合ホールの中で前記第１、２電極部材と各々接するように形成されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ反応器。
【請求項１１】
前記第１、２リードライン部材は、第１、２誘電体にボルト結合されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ反応器。
【請求項１２】
前記リードライン部材との接触安定性のために、前記第１、２誘電体及びギャップスペーサの前記第１又は第２結合ホールと同軸状に形成された所定の深さの穴に球状の金属網又はスプリングが設けられることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ反応器。
【請求項１３】
（ａ）板状の第１誘電体と、前記第１誘電体と対向するように設置された板状の第２誘電体と、前記第１、２誘電体の間を絶縁するギャップスペーサとをそれぞれ複数個準備する段階と；
（ｂ）前記第１、２誘電体とギャップスペーサとに設置されて電源が印加される第１、２リードライン部材が各々嵌合する第１、２結合ホールを前記第１、２誘電体とギャップスペーサとに形成する段階と；
（ｃ）前記第１、２誘電体を対向するように設置し、その間に前記ギャップスペーサを設置して有害物質が通過する空間を形成し、前記第１、２誘電体の互いに対向する面の各裏面に第１、２電極部材を各々形成する段階と；
（ｄ）前記第１、２電極部材と各々接するように第１、２リードライン部材を前記第１、２結合ホールに各々嵌合して単層のプラズマ反応器セルを完成する段階と；を有することを特徴とするプラズマ反応器の製造方法。
【請求項１４】
前記単層のプラズマ反応器セルを複数個積層し、前記第１、２結合ホールに伝導性物質を注入する段階をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ反応器の製造方法。
【請求項１５】
前記第１、２誘電体の有害物質と接触する面には、酸化触媒又は窒素酸化物還元触媒がウォッシュコートと共にコーティングされる段階をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ反応器の製造方法。
【請求項１６】
前記第１、２誘電体の有害物質と接触する表面には、有害物質の滞留時間を長くし、プラズマ反応を活性化するための凹凸面を形成する段階をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ反応器の製造方法。
【請求項１７】
前記ギャップスペーサは、前記第１、２誘電体の２〜５倍の厚さに形成されることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ反応器の製造方法。
【請求項１８】
前記第１、２電極部材は、前記第１、２誘電体の各々にＡｇ、Ｃｕ、又はＡｇ−Ｃｕ合金をコーティングして形成されることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ反応器の製造方法。
【請求項１９】
前記第１、２電極部材は、一定の厚さのＣｕ板材からなることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ反応器の製造方法。
【請求項２０】
前記第１、２電極部材は、それぞれ対応する他側の前記第２、１リードライン部材とは第１、２電極部材間の距離の２〜５倍程度離して形成されることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ反応器の製造方法。
【請求項２１】
前記第１、２電極部材は、メッシュ部材又は多孔性部材からなることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ反応器の製造方法。
【請求項２２】
前記第１、２リードライン部材は、Ａｇ、Ｃｕ、又はＡｇ−Ｃｕ合金のいずれか一つからなることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ反応器の製造方法。
【請求項２３】
前記第１、２リードライン部材は、前記第１、２結合ホールに伝導性物質を注入する事により、前記第１、２結合ホールの中で前記第１、２電極部材と各々接するように形成されることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ反応器の製造方法。
【請求項２４】
前記第１、２リードライン部材は、第１、２誘電体にボルト結合されることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ反応器の製造方法。
【請求項２５】
排気ガスが排出される車両のエンジンの一側に設置されて排気ガスがその内部を流動するハウジングと；前記ハウジング内に設置され、コロナ放電が形成されるプラズマ領域が設けられ、前記プラズマ領域に排気ガスが流動する請求項１に記載のプラズマ反応器と；前記プラズマ反応器とハウジングとの間に設置されたマットと；所定の電圧の電源、前記電源の電圧を１００〜１０００Ｈｚ、１〜１００ｋＶのＡＣ電圧に変換するパワーモジュール、及び変換された電圧を出力するためのテンションコードを備えた電源供給装置と；前記ハウジングに装着され、前記テンションコードを通して前記電源供給装置から変換された電圧を前記プラズマ反応器に供給する高電圧プラグと；を具備することを特徴とするプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置。
【請求項２６】
前記パワーモジュールは、前記電源からの電圧を受ける入力部と；コロナ放電のための周波数−電圧制御信号を発生する制御部と；前記制御信号により前記電源の電圧を１００〜１０００Ｈｚの間の正弦波電圧に変換する関数発生部と；前記制御信号により前記電源の電圧を１〜１００ｋＶに高圧変換するトランス部と；前記関数発生部で変換され前記トランス部で高圧変換された電圧を出力する出力部と；から構成されることを特徴とする請求項２５に記載のプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置。
【請求項２７】
前記高電圧プラグは、前記テンションコードに連結される外部プラグと；前記外部プラグの底部に設けられ、排気ガスが漏れないように気密性が維持されて前記ハウジングの一側に装着される締結部と；前記締結部の底部に設けられ、スパークを防止するセラミック絶縁部と；前記セラミック絶縁部の底部に設けられ、プラズマ反応器に電力を供給する内部プラグと；前記テンションコードに連結される外部プラグから内部プラグまで貫通して内部プラグ底面に突出した電極部と；から構成されることを特徴とする請求項２５に記載のプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置。
【請求項２８】
前記セラミック絶縁部は、所定の周波数の範囲で前記電源供給装置から印加された電圧の１．５倍以上の絶縁耐力を有することを特徴とする請求項２８２７に記載のプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置。
【請求項２９】
前記セラミック絶縁部は、前記プラズマ反応器内部に装着され、所定の半径を有する円筒形からなることを特徴とする請求項２７に記載のプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置。
【請求項３０】
前記プラズマ反応器に設けられるリードライン部材との接触安定性のために、前記高電圧プラグの電極部には弾性部材が設けられることを特徴とする請求項２７に記載のプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置。
【請求項３１】
前記ハウジングは、一定の厚さのステンレススチールからなることを特徴とする請求項２５に記載のプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置。
【請求項３２】
前記高電圧プラグが設置される周囲には、アルミナが含まれたセラミック絶縁部材を挿入することを特徴とする請求項２５に記載のプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置。
【請求項３３】
前記マットは、アルミナが９０％以上であり、厚さが３〜５ｍｍであることを特徴とする請求項２５に記載のプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置。
【請求項３４】
前記マットの各面の厚さは、前記プラズマ反応器内部に設置された第１、２電極部材間の距離の２倍以上であることを特徴とする請求項２５に記載のプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ反応器及びその製造方法とプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置とに関し、より詳しくは、プラズマ反応を利用して有害物質を低減させるプラズマ反応器及びその製造方法と、前記プラズマ反応器を備えることにより車両から排出される排気ガス内に含まれている有害物質を低減させて排出するように改善された車両の排気ガス低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジンの限界点である熱効率向上と燃費低減とを達成する代案として、ディーゼルエンジンが強力に推奨されており、使用者の嗜好もまたこれに歩調を合せていることから、その需要が急激に増加している。
【０００３】
ところが、ディーゼルエンジンの使用が増加し続けているため、多くの先進国ではディーゼルエンジンの排気ガスの排出許容基準を強化しており、ディーゼルエンジンから排出される有害物質を減らすように規制している。
このような規制がヨーロッパ及び米国を中心に次第に強化されるのに伴い、既存の方式である後処理装置とは異なる新しい概念の排気浄化装置が要求されている。
【０００４】
現在は、プラズマ反応を利用した排気浄化システムがＮＯＸと粒子状物質（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｔｅｒ）とを同時に低減させることができるため、プラズマ反応を利用した排気浄化システムが重要な技術として認められている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１０６０２５号公報（第３−５頁、第１−５図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラズマ状態にするための方法として、プラズマ反応器に高電圧を印加してストリーマーコロナ（ｓｔｒｅａｍｅｒ  ｃｏｒｏｎａ）反応を用いる場合、スパーク（ｓｐａｒｋ）に遷移（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）する可能性が高いので、ストリーマー自体が持続的に維持される技術が必要である。
【０００７】
また、プラズマ反応を利用した現在の排気浄化システムでは、前記粒子状物質とＮＯＸとの同時低減効率が低いと報告されている。
【０００８】
なお、現在、プラズマを発生させるためのコロナ発生装置としては、色々な種類があるが、実用化水準の研究は充分には行われていない。
【０００９】
そして、これを車両に適用すると電力消費量が過多になり、電極のスート（ｓｏｏｔ）により汚染されるとコロナ放電が発生しないなどの問題点がある。
【００１０】
本発明は前記のような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、粒子状物質及びガス状物質を同時に低減させることができ、電力消費を減らすとともに、スパークへの遷移を防止することが可能なプラズマ反応器及びその製造方法とプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置とを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するための本発明のプラズマ反応器は、板状の第１誘電体と；前記第１誘電体と対向するように配設された板状の第２誘電体と；前記第１、２誘電体の間にプラズマ領域が形成されるように第１、２誘電体の間に設置されたギャップスペーサと；前記第１、２誘電体の互いに対向する面の各裏面に配設され、コロナ放電を発生させる第１、２電極部材と；前記第１、２電極部材に各々接して前記第１、２誘電体に設置され、前記第１、２電極部材に電気を供給する第１、２リードライン部材と；を具備することを特徴とする。そして、前記第１、２誘電体及びギャップスペーサの両端部には、前記第１、２リードライン部材が各々嵌合する第１、２結合ホールが形成されることを特徴とする。また、前記第１、２誘電体の有害物質と接触する面には、酸化触媒又は窒素酸化物還元触媒がウォッシュコートと共にコーティングされるとともに、前記第１、２誘電体の表面には、有害物質の滞留時間を長くし、プラズマ反応を活性化するための凹凸面が形成されることを特徴とする。また、前記ギャップスペーサは、前記第１、２誘電体の２〜５倍の厚さに形成されることが望ましい。また、前記第１、２電極部材は、前記第１、２誘電体の各々にＡｇ、Ｃｕ、又はＡｇ−Ｃｕ合金をコーティングして形成されるか、又は一定の厚さのＣｕ板材から形成することができる。また、前記第１、２電極部材は、それぞれ対応する他側の前記第２、１リードライン部材とは第１、２電極部材間の距離の２〜５倍程度離して設けられることが望ましい。また、前記第１、２電極部材は、メッシュ部材又は多孔性部材からなることが望ましい。また、前記第１、２リードライン部材は、Ａｇ、Ｃｕ、又はＡｇ−Ｃｕ合金のいずれか一つからなることが望ましい。また、前記第１、２リードライン部材は、前記第１、２結合ホールに伝導性物質を注入する事により、前記第１、２結合ホールの中で前記第１、２電極部材と各々接するように形成されてもよく、第１、２誘電体にボルト結合されることも可能である。さらに、前記リードライン部材との接触安定性のために、前記第１、２誘電体及びギャップスペーサの前記第１又は第２結合ホールと同軸状に形成された所定の深さの穴に球状の金属網又はスプリングが設けられることが望ましい。
【００１２】
また、前記のような目的を達成するための本発明のプラズマ反応器の製造方法は、（ａ）板状の第１誘電体と、前記第１誘電体と対向するように設置された板状の第２誘電体と、前記第１、２誘電体の間を絶縁するギャップスペーサとをそれぞれ複数個準備する段階と；（ｂ）前記第１、２誘電体とギャップスペーサとに設置されて電源が印加される第１、２リードライン部材が各々嵌合する第１、２結合ホールを前記第１、２誘電体とギャップスペーサとに形成する段階と；（ｃ）前記第１、２誘電体を対向するように設置し、その間に前記ギャップスペーサを設置して有害物質が通過する空間を形成し、前記第１、２誘電体の互いに対向する面の各裏面に第１、２電極部材を各々形成する段階と；（ｄ）前記第１、２電極部材と各々接するように第１、２リードライン部材を前記第１、２結合ホールに各々嵌合して単層のプラズマ反応器セルを完成する段階と；を有することを特徴とする。そして、前記単層のプラズマ反応器セルを複数個積層し、前記第１、２結合ホールに伝導性物質を注入する段階をさらに有することを特徴とする。また、前記第１、２誘電体の有害物質と接触する面には、酸化触媒又は窒素酸化物還元触媒がウォッシュコートと共にコーティングされ、前記第１、２誘電体の有害物質と接触する表面には、有害物質の滞留時間を長くし、プラズマ反応を活性化するための凹凸面を形成する段階をさらに有することを特徴とする。また、前記ギャップスペーサは、前記第１、２誘電体の２〜５倍の厚さに形成されることを特徴とする。また、前記第１、２電極部材は、前記第１、２誘電体の各々にＡｇ、Ｃｕ、又はＡｇ−Ｃｕ合金をコーティングして形成されるか、又は一定の厚さのＣｕ板材からなることを特徴とする。また、前記第１、２電極部材は、それぞれ対応する他側の前記第２、１リードライン部材とは第１、２電極部材間の距離の２〜５倍程度離して形成されることを特徴とする。また、前記第１、２電極部材は、メッシュ部材又は多孔性部材からなることを特徴とする。また、前記第１、２リードライン部材は、Ａｇ、Ｃｕ、又はＡｇ−Ｃｕ合金のいずれか一つからなることを特徴とする。また、前記第１、２リードライン部材は、前記第１、２結合ホールに伝導性物質を注入する事により、前記第１、２結合ホールの中で前記第１、２電極部材と各々接するように形成されるか、又は、第１、２誘電体にボルト結合されることを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記のような目的を達成するための本発明のプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置は、排気ガスが排出される車両のエンジンの一側に設置されて排気ガスがその内部を流動するハウジングと；前記ハウジング内に設置され、コロナ放電が形成されるプラズマ領域が設けられ、前記プラズマ領域に排気ガスが流動する請求項１に記載のプラズマ反応器と；前記プラズマ反応器とハウジングとの間に設置されたマットと；所定の電圧の電源、前記電源の電圧を１００〜１０００Ｈｚ、１〜１００ｋＶのＡＣ電圧に変換するパワーモジュール、及び変換された電圧を出力するためのテンションコードを備えた電源供給装置と；前記ハウジングに装着され、前記テンションコードを通して前記電源供給装置から変換された電圧を前記プラズマ反応器に供給する高電圧プラグと；を具備することを特徴とする。
そして、前記パワーモジュールは、前記電源からの電圧を受ける入力部と；コロナ放電のための周波数−電圧制御信号を発生する制御部と；前記制御信号により前記電源の電圧を１００〜１０００Ｈｚの間の正弦波電圧に変換する関数発生部と；前記制御信号により前記電源の電圧を１〜１００ｋＶに高圧変換するトランス部と；前記関数発生部で変換され前記トランス部で高圧変換された電圧を出力する出力部と；から構成される。
また、前記高電圧プラグは、前記テンションコードに連結される外部プラグと；前記外部プラグの底部に設けられ、排気ガスが漏れないように気密性が維持されて前記ハウジングの一側に装着される締結部と；前記締結部の底部に設けられ、スパークを防止するセラミック絶縁部と；前記セラミック絶縁部の底部に設けられ、プラズマ反応器に電力を供給する内部プラグと；前記テンションコードに連結される外部プラグから内部プラグまで貫通して内部プラグ底面に突出した電極部と；から構成される。
また、前記セラミック絶縁部は、所定の周波数の範囲で前記電源供給装置から印加された電圧の１．５倍以上の絶縁耐力を有することを特徴とする。
また、前記セラミック絶縁部は、前記プラズマ反応器内部に装着され、所定の半径を有する円筒形からなることが望ましい。
また、前記プラズマ反応器に設けられるリードライン部材との接触安定性のために、前記高電圧プラグの電極部には弾性部材が設けられることが望ましい。
また、前記ハウジングは、一定の厚さのステンレススチールからなることを特徴とする。
また、前記高電圧プラグが設置される周囲には、アルミナが含まれたセラミック絶縁部材を挿入することが望ましい。
また、前記マットは、アルミナが９０％以上であり、厚さが３〜５ｍｍであることが望ましい。
さらに、前記マットの各面の厚さは、前記プラズマ反応器内部に設置された第１、２電極部材間の距離の２倍以上であることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。本発明の実施の形態によるプラズマ反応器は、図１、２に示すように、板状の第１誘電体２１と、第１誘電体２１と対向するように設置された板状の第２誘電体２２と、第１、２誘電体２１、２２の間にプラズマ領域（Ｐ）が形成されるように第１、２誘電体２１、２２の間に設置されたギャップスペーサ（ｇａｐ  ｓｐａｃｅｒ）２３と、第１、２誘電体２１、２２のプラズマ領域（Ｐ）でコロナ放電を発生させるため、第１、２誘電体２１、２２の互いに対向する面の各裏面に配設された第１、２電極部材２４、２５と、第１、２電極部材２４、２５に電気を供給するために第１、２電極部材２４、２５に各々接して第１、２誘電体２１、２２に設置された第１、２リードライン部材２６１、２６２とから構成される。
【００１５】
このように構成された単層のプラズマ反応器セル（ｃｅｌｌ）を複数個積層して多層セルのプラズマ反応器２０を形成する。
【００１６】
前記のように構成されたプラズマ反応器２０の第１、２誘電体２１、２２及びギャップスペーサ２３の左右両側には、第１、２リードライン部材２６１、２６２が結合（嵌挿）する第１、２結合ホール２７１、２７２が形成される。
【００１７】
また、前記第１、２誘電体２１、２２の有害物質（又は排気ガス）と接触する面には、酸化触媒又は窒素酸化物還元触媒がウォッシュコートと共にコーティングされ、第１、２誘電体２１、２２の表面には、有害物質の滞留時間を長くするとともにプラズマ反応を活性化するための凹凸面（Ｅ）（ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ）が形成される。
【００１８】
そして、ギャップスペーサ２３は、第２リードライン部材２６２と第１電極部材２４とのスパーク、及び第１リードライン部材２６１と第２電極部材２５とのスパークを防止するために、第１、２誘電体２１、２２の各厚さ“ｄ”の２〜５倍の厚さに形成される。
【００１９】
したがって、各単層のプラズマ反応器セル（ｃｅｌｌ）と第１、２電極部材２４、２５との間の距離は、第１、２誘電体２１、２２の厚さの４倍以上となる。
【００２０】
電極部材２４、２５は、第１、２誘電体２１、２２の互いに対向する面の各裏面にＡｇ、Ｃｕ、又はＡｇ−Ｃｕ合金をコーティングして形成されるのが好ましく、他の実施の形態としてはＣｕ板材から形成されることも可能である。
【００２１】
前記で、前記ギャップスペーサ２３を第１、２誘電体２１、２２の２〜５倍の厚さに形成した根拠は、次の通りである。前記の数値限定は、スパークの防止とともに電力消費の減少を可能にするものとして実験的に得られたものである。
【００２２】
より詳しくは、前記厚さは、第１、２電極部材２４、２５間の適切な距離の維持、第１、２リードライン部材２６１、２６２とそれぞれ対応する第２、１電極部材２５、２４との間のスパークの防止というギャップスペーサ２３の機能の前者の機能を最適化するために限定されたものである。
【００２３】
第１、２電極部材２４、２５の各々は、スパークへの遷移の可能性を防止するために、それぞれ対応する他側の第２、１リードライン部材２６２、２６１とは電極部材２４、２５間の距離の２〜５倍程度離して設けられる。
【００２４】
第１、２電極部材２４、２５は、四角形のメッシュ（ｍｅｓｈ）部材又は多孔性（ｐｏｒｏｕｓ）部材にすることにより、電圧印加時に開始電圧の下降を図り、コロナ放電の強度を高めて、プラズマ反応の活性化を図ることができる。
【００２５】
前記で、第１、２電極部材２４、２５とそれぞれ対応する他側の第２、１リードライン部材２６２、２６１との間の間隔は、前記したスパークへの遷移の可能性を防止するための、実験から得られたデータである。
【００２６】
そして、第１、２リードライン部材２６１、２６２は、Ａｇ、Ｃｕ、又はＡｇ−Ｃｕ合金のいずれか一つの素材でインキングライン（ｉｎｋｉｎｇ  ｌｉｎｅ）に形成されるか、又はボルト結合によりそれぞれ対応するする結合ホール２７１、２７２に結合されることが可能である。
【００２７】
一方、図１（ａ）に示すように、後述する高電圧プラグ４０の電極部４５と例えば第１リードライン部材２６１との接触安定性のために、ギャップスペーサ２３に第１結合ホール２７１と同軸状に形成された所定の深さの（貫通された）穴２９に球状の金属網（ｗｉｒｅ  ｍｅｓｈ）２８１が設けられる。
【００２８】
また、他の実施の形態として、図１（ｂ）に示すように、例えば第１リードライン部材２６１との接触安定性のために、後述する高電圧プラグ４０の電極部４５（穴２９内）には、例えばスプリングなどの弾性部材２８２が設置される。つまり、第１リードライン部材２６１には高電圧が印加され、第２リードライン部材２６２は接地されるのである。
【００２９】
前記のように構成された本発明の実施の形態によるプラズマ反応器２０は、第１リードライン部材２６１を通して外部から高電圧が印加されると、プラズマ領域（Ｐ）でコロナ放電が形成される。
【００３０】
このように形成されたコロナは、このコロナに存在する電子のエネルギーが高いために排気ガス中の酸素、窒素、水蒸気などと衝突して各種のラジカルを形成する。このように形成されたラジカルは、有害物質と反応して他の物質に変換されることにより有害物質を除去する。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態によるプラズマ反応器の製造方法について、図１乃至３を各々参照し説明する。
まず、板状の第１誘電体２１と、第１誘電体２１と対向するように設置される板状の第２誘電体２２と、第１、２誘電体２１、２２の間を絶縁するためのギャップスペーサ２３とをそれぞれ複数個準備する（段階Ｓ１１０）。
【００３２】
次に、第１、２誘電体２１、２２とギャップスペーサ２３とに設置されてプラズマ反応器に電圧が印加される第１、２リードライン部材２６１、２６２を各々嵌挿する第１、２結合ホール２７１、２７２を第１、２誘電体２１、２２及びギャップスペーサ２３に形成する（段階Ｓ１２０）。
【００３３】
一方、第１、２結合ホール２７１、２７２が絶縁性を有する誘電体である第１、２誘電体２１、２２と絶縁体であるギャップスペーサ２３とに形成されるので、絶縁性が優れている。
【００３４】
そして、第１、２誘電体２１、２２を対向するように設置し、その間にギャップスペーサ２３を設置して、有害物質が通過する空間、つまりプラズマ領域（Ｐ）を形成し、第１、２誘電体２１、２２の互いに対向する面の各裏面に第１、２電極部材２４、２５を各々配設する（段階Ｓ１３０）。
【００３５】
また、第１、２電極部材２４、２５と各々接して設置されるように第１、２リードライン部材２６１、２６２を第１、２結合ホール２７１、２７２に各々嵌挿して単層のプラズマ反応器セル（Ｃｅｌｌ）を完成する（段階Ｓ１４０）。
【００３６】
そして、前記単層のプラズマ反応器セルを複数個積層して多層のプラズマ反応器２０を形成し、第１、２電極部材２４、２５に電圧を印加するように、第１、２結合ホール２７１、２７２の各々に第１、２リードライン部材２６１、２６２と共に伝導性物質（図示せず）を注入する（段階Ｓ１５０）。
【００３７】
この時、積層される単層プラズマ反応器セルは、同じ第１、２電極部材２４、２５が同じ方向に位置するように積層される。
【００３８】
このように製造された多層のプラズマ反応器２０は、後述する図４に示すように、ハウジング３０に装着される。
【００３９】
第１、２誘電体２１、２２の有害物質と接触する面には、酸化触媒又は窒素酸化物還元触媒をウォッシュコートと共にコーティングするとともに、図１に示すように、有害物質の滞留時間を長くし、プラズマ反応を活性化するための凹凸面を形成する。
【００４０】
そして、ギャップスペーサ２３は、第１、２リードライン部材２６１、２６２とそれぞれ第２、１電極部材２５、２４とのスパークの防止のために、第１、２誘電体２１、２２の２〜５倍の厚さに形成される。
【００４１】
第１、２電極部材２４、２５は、第１、２誘電体２１、２２の互いに対向する面の各裏面にＡｇ、Ｃｕ、又はＡｇ−Ｃｕ合金をコーティングして各々形成されるのが好ましく、他の実施の形態としてはＣｕ板材で形成されてもよい。
【００４２】
第１、２電極部材２４、２５の各々は、スパークへの遷移の可能性を防止するために、それぞれ対応する他側の第２、１リードライン部材２６２、２６１とは第１、２電極部材２４、２５間の距離の２〜５倍程度離して設置される。
【００４３】
第１、２電極部材２４、２５は、四角形のメッシュ部材又は多孔性部材で形成することにより、電源印加時に開始電圧の下降を図り、コロナ放電の強度を高めて、プラズマ反応の活性化を図る。
【００４４】
前記のようなプラズマ反応器２０の製造方法における数値限定の根拠は、前述したプラズマ反応器２０の構成について説明した根拠と同一である。
【００４５】
そして、第１、２リードライン部材２６１、２６２は、Ａｇ、Ｃｕ、又はＡｇ−Ｃｕ合金のいずれか一つの素材によりインキングラインに形成されるか、又はボルト結合により各々対応する結合ホール２７１、２７２に結合される。
【００４６】
一方、第１、２電極部材２４、２５が設置又は形成される第１、２誘電体２１、２２の面には、補強剤及び絶縁材を追加的に設置する。この時の設置は、通常の接着により行われる。
【００４７】
前記のように製造されたプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置の構成が、図４に示されている。
【００４８】
まず、本発明によるプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置は、図４に示すように、例えばガソリン又はディーゼルを燃料とする車両のエンジンに備えられた排気システムの後端一側に設置され、この排気システムから排気される有害物質、例えば粒子状物質、ＮＯＸ及び未燃炭化水素（ＨＣ）を、高電圧によるコロナ放電を利用して低減させるためのものであり、以下にその構成を詳述する。
【００４９】
本発明の実施の形態によるプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置は、所定の電気伝導性金属からなるハウジング３０と、ハウジング３０内に設置され、コロナ放電が形成されるプラズマ領域（Ｐ）に車両の排気ガスが流動して排気ガス内の有害物質を低減させる図１、２の構成を有し、図３のフローチャートによる方法により製造されたプラズマ反応器２０と、プラズマ反応器２０とハウジング３０との間に設置されてプラズマ反応器を保護するためのマット５０と、プラズマ反応を発生させるためのコロナ放電を形成するように、プラズマ反応器２０に高電圧を印加する電源供給装置１０と、電源供給装置１０とプラズマ反応器２０との間に位置して、電源供給装置１０で発生した高電圧を安定的にプラズマ反応器２０に供給するために、ハウジング３０とのスパークを防止するようにハウジング３０上に設置された少なくとも一つ以上の高電圧プラグ４０とから構成される。
【００５０】
図５には、図４の電源供給装置１０の構成がブロック図で示されている。
【００５１】
電源供給装置１０は、図５に示すように、所定の電圧を発生させる電源１１と、電源１１に連結設置され、電源１１の電圧を１００〜１０００Ｈｚ、１〜１００ｋＶのＡＣ電圧に高圧変換してプラズマ反応器２０に供給するパワーモジュール１２０と、パワーモジュール１２０と高電圧プラグ４０とに連結され、前記高圧変換された正弦波高電圧をプラズマ反応器２０に供給するテンションコード１３とから構成される。
【００５２】
電源１１は、例えば１２Ｖ又は２４ＶのＤＣ電圧を発生する車両のバッテリー、又は所定のボルトのＡＣ電圧を発生させる１次オルタネーターや２次オルタネーターから構成される。
【００５３】
そして、パワーモジュール１２０は、電源１１からの電圧を受ける入力部１２１と、例えば車両の各センサから信号を受けて制御するように備えられたコンピュータからなる電子制御ユニット（ＥＣＵ）１４から信号を受信してコロナ放電電圧の制御を行う制御部１２２と、制御部１２２で選定した１００〜１０００Ｈｚの間の正弦波関数に変換する関数発生部１２３と、制御部１２２で選定した１〜１００ｋＶに高圧変換するトランス部１２４と、プラズマ反応器２０に前記高圧変換された正弦波高電圧を供給する出力部１２５とから構成される。
【００５４】
一方、図面には示していないが、入力部１２１は、適切なＡＣ電圧を固定的に受信することができるように、フィルター（ｆｉｌｔｅｒ）を別途備えることができる。
【００５５】
そして図６には、図４の高電圧プラグ４０の構成がより詳細に示されている。
【００５６】
本発明によるプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置に適用される高電圧プラグ４０は、図６に示すように、電源供給装置１０のテンションコード１３と直接連結される外部プラグ４１と、外部プラグ４１の底部に設けられ、排気ガスが漏れないように気密性が維持されて前記ハウジング３０の一側に装着される（例えば、ボルト方式などで締結できるように設けられた）締結部４２と、締結部４２の底部に設けられ、スパークを防止するセラミック絶縁部４３と、セラミック絶縁部４３の底部に設けられ、プラズマ反応器２０に安定した高電圧を伝達する内部プラグ４４と、テンションコード１３に連結される外部プラグ４１から内部プラグ４４まで貫通して、内部プラグ４４底面に突出した電極部４５とから構成される。
【００５７】
そして、テンションコード１３と高電圧プラグ４０の外部プラグ４１との締結は、一般的なスパークプラグとハイテンションコードとの締結方式と同一であり、締結部４２は、ハウジング３０の締結ホール３２５を雌ねじに、高電圧プラグ４０の締結部４２を雄ねじに形成してハウジング３０と高電圧プラグ４０との締結を行う。これらのねじ部は、気密及び耐久に適するように設計されることは言うまでもない。
【００５８】
また、セラミック絶縁部４３は、電源供給装置１０で印加した電圧の１．５〜３．５倍の範囲及び印加した周波数の範囲で絶縁耐力を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの絶縁セラミックにより絶縁される。
【００５９】
前記セラミック絶縁部の説明における数値限定の根拠は、次の通りである。ＡＣ電圧は、一般に定格電圧と最大電圧とで表示されるが、通常、定格電圧の１．４倍程度の最大電圧を有する。
【００６０】
したがって、印加電圧の１．５〜３．５倍の最大電圧が印加される場合を考慮して絶縁耐力を有するように設定された値である。
【００６１】
また、前記値は、電源１１の誤差の範囲を考慮し、電源供給装置１０の初期始動時の周波数変動及び周波数発生によるその他の車両電子装置への影響を最小化するために、適宜選択し限定されたものである。
【００６２】
また、セラミック絶縁部４３は、プラズマ反応器２０内部に装着され、スパークへの遷移を防止するために、一定の半径を有する円筒形からなる。
【００６３】
高電圧プラグ４０が設置される周囲には、絶縁耐力を最大化するためにアルミナ９０％以上のセラミック絶縁部材を挿入する。高電圧プラグ４０は、接地部を持たず、第１リードライン部材２６１に電圧を伝達する役割を果たす。
【００６４】
そして、ハウジング３０は、多層のプラズマ反応器２０の前、後部に設置されて排気ガスが流入及び排出される連通部材３１１、３１２と、多層のプラズマ反応器２０の上部及び底部に設置されてプラズマ反応器２０を収納する缶部材３２１、３２２とからなる。特に、上部の缶部材３２には、高電圧プラグ４０が設置される締結ホール３２５が形成される。このようなハウジング３０の構造は、耐食性と耐久性を備えたステンレススチールからなるが、これに限定されるものではない。
【００６５】
マット５０は、プラズマ反応器２０の損傷を防止するとともに、プラズマ反応器２０とハウジング３０との間の絶縁性を確実に保障するように、アルミナ９０％以上の絶縁材が用いられる。また、マット５０は、プラズマ反応器２０がハウジング３０に正確に装着されるように厚さが約３〜５ｍｍに設定される。
【００６６】
マット５０の各面の厚さは、絶縁性を確実に保障するために、プラズマ反応器２０内部に設置された第１、２電極部材２４、２５間の距離の２倍以上に算定されたものである。
【００６７】
一方、プラズマ反応器２０の最上／最下面には、ハウジング３０へのスパーク遷移を防止するように、接地電極とセラミック絶縁板とが順次設置される。
【００６８】
以下に、上述した構成を有する本発明によるプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置の作用について説明する。
【００６９】
本発明の実施の形態によるプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置は、図４に示すように、多層セルの誘電体障壁型であるプラズマ反応器２０に電源が供給され、排気ガス内の有害物質を高電圧によるコロナ放電を利用して低減させる作用を行う。
【００７０】
より具体的に説明すると、コロナ放電を発生させるための電源供給装置１０のパワーモジュール１２０は、電源１１から電圧を受信し、ＥＣＵ１４から伝達されるスロットル開度センサ（ＴＰＳ：Ｔｈｒｏｔｔｌｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｏｒ）、エンジン回転数（ＲＰＭ：Ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒ  Ｍｉｎｕｔｅ）、及び電子制御パワーステアリング（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）信号により適切なコロナ放電電圧に制御する。
【００７１】
そして、関数発生部１２３は、電源１１からの電圧を制御部１２２で選定した１００〜１、０００Ｈｚの間の正弦波関数に変換し、トランス部１２４は、この電圧を制御部１２２で設定した１〜１００ｋＶに高圧変換する。出力部１２５は、プラズマ反応器２０に高圧正弦波電圧を供給する。また、車両のＥＣＵ１４では、車両エンジンのＴＰＳ、ＲＰＭ及びＥＰＳ信号をパワーモジュール１２０の制御部１２２から受け、前記電圧を設定された周波数及び高電圧に変換できるように、関数発生部１２３及びトランス部１２４に信号を伝達する。
【００７２】
このように高圧変換されたＡＣ電圧は、ハウジング３０まで連結された高電圧テンションコード１３を利用してプラズマ反応器２０に正弦波高電圧が供給され、プラズマ反応を発生させるためのコロナ放電を形成する。
【００７３】
第１、２リードライン部材２６１、２６２は、第１、２誘電体２１、２２及びギャップスペーサ２３に形成された第１結合ホール２７１を貫通して設置され、各々第１、２誘電体２１、２２に設置された第１、２電極部材２４、２５に安定した電圧を供給する。
【００７４】
また、第１、２電極部材２４、２５は、四角形構造のコーティング材、板、メッシュ又は多孔性形態に形成され、同一の電源の電圧が印加されるとコロナ開始電圧の下降を図り、コロナ放電の強度を高めてプラズマ反応の活性化を図る。
【００７５】
そして、ギャップスペーサ２３は、排気ガスが通過できるように空間を形成している。この空間は、第１、２リードライン部材２６１、２６２とそれぞれ対応する他側の第２、１電極部材２５、２４とのスパークを防止する機能も有している。
【００７６】
また、第１、２誘電体２１、２２の排気ガスが流れる面に酸化触媒や窒素酸化物還元触媒をウォッシュコートと共にコーティングすることにより、プラズマ反応による一酸化炭素（ＣＯ）の増加を防止すとともに窒素酸化物（ＮＯＸ）を低減させることができる。さらに、第１、２誘電体２１、２２の排気ガスが流れる面に凹凸面Ｅを設けることにより、排気ガスの滞留時間を長くし、プラズマ反応を活性化させる。
【００７７】
ハウジング３０は、プラズマ反応器２０を車両に装着させた場合に外部環境条件から車両を保護するためのものである。ハウジング３０とプラズマ反応器２０との間に設置されたセラミックマット５０は、例えば振動からプラズマ反応器２０を保護するとともに、ハウジング３０とプラズマ反応器２０との間のスパークを防止する。
【００７８】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明の実施の形態によるプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置は、次のような優れた効果を有する。
本発明のプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置は、単独使用により粒子状物質及びガス状物質を除去することができる。さらに、この装置の前後に例えばフィルターや触媒を付着することにより有害物質を一層有効に低減させることができる。
【００７９】
また、前述のように、本発明の実施の形態によれば、電圧によるコロナ放電を利用することにより粒子状物質及びガス状物質を同時に低減させることができるとともに、低電力を印加することが可能なことから電力消耗を減らすことができる。
【００８０】
さらに、セラミックマットとハウジングとを設けることによりスパークへの遷移を防止することができるとともに、マット及び装置の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態によるプラズマ反応器の構成を示した断面図、（ｂ）は本発明の他の実施の形態によるプラズマ反応器の構成を示した断面図である。
【図２】図１（ａ）のプラズマ反応器の一つの層のプラズマ反応器セルの主要部を示した部分断面斜視図である。
【図３】本発明によるプラズマ反応器の製造方法を順次示したフローチャートである。
【図４】本発明によるプラズマ反応器を備えた車両の排気ガス低減装置の構成を示した分解斜視図である。
【図５】図４の電源供給装置の構成を示したブロック図である。
【図６】図４の高電圧プラグの構成をより詳細に示した側面図である。
【符号の説明】
１０      電源供給装置
１１      電源
１３      テンションコード
１４      電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２０      プラズマ反応器
２１      第１誘電体
２２      第２誘電体
２３      ギャップスペーサ
２４      第１電極部材
２５      第２電極部材
２９      穴
３０      ハウジング
３２、３２１、３２２  缶部材
４０      高電圧プラグ
４１      外部プラグ
４２      締結部
４３      セラミック絶縁部
４４      内部プラグ
４５      電極部
５０      マット
１２０    パワーモジュール
１２２    制御部
１２３    関数発生部
１２４    トランス部
１２５    出力部
２６１    第１リードライン部材
２６２    第２リードライン部材
２７１    第１結合ホール
２７２    第２結合ホール
２８１    金属網
２８２    弾性部材
３１１、３１２  連通部材
３２５    締結ホール
Ｅ        凹凸面
Ｐ        プラズマ領域
【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】
0003832654.tif 000006
【図６】
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