特許 6491749 プラズマリアクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6491749

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】プラズマリアクタ

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/08 20060101AFI20190318BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20190318BHJP

   F01N 3/023 20060101ALI20190318BHJP

   H05H 1/24 20060101ALI20190318BHJP

   F01N 3/01 20060101ALI20190318BHJP

   B01D 53/92 20060101ALN20190318BHJP

   B01D 53/76 20060101ALN20190318BHJP

【ＦＩ】

   B01J19/08 EZAB

   F01N3/08 C

   F01N3/023 E

   H05H1/24

   F01N3/01

   !B01D53/92 320

   !B01D53/92 227

   !B01D53/92 242

   !B01D53/92 280

   !B01D53/76

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-531786(P2017-531786)

(86)(22)【出願日】2017年2月27日

(86)【国際出願番号】JP2017007359

(87)【国際公開番号】WO2017150414

(87)【国際公開日】20170908

【審査請求日】2017年6月14日

(31)【優先権主張番号】特願2016-38749(P2016-38749)

(32)【優先日】2016年3月1日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000220804

【氏名又は名称】東京濾器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114605

【弁理士】

【氏名又は名称】渥美 久彦

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 伸介

(72)【発明者】

【氏名】灘浪 紀彦

(72)【発明者】

【氏名】江原 佑

【審査官】 宮部 裕一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／０８６４３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−０３３９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６１０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７０５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０２６５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０７０８３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／０５７５５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１２５７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５４３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／００８０３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ １９／０８

Ｆ０１Ｎ ３／０１

Ｆ０１Ｎ ３／０２８

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｂ０１Ｄ ５３／９２

Ｈ０５Ｈ １／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放電電極を有する複数の電極パネルを積層した構造を有し、隣接する前記電極パネル間に電圧が印加されたときにプラズマを発生するプラズマパネル積層体と、
積層体外表面に露出して配置されるとともに前記複数の電極パネルの前記放電電極に電気的に接続される電気導通部材と、
前記プラズマパネル積層体が収容されるケースと、
前記ケース及び前記プラズマパネル積層体の間に介在され、前記プラズマパネル積層体を前記ケースに固定するマットと
を備えるプラズマリアクタであって、
前記マットは、前記電気導通部材との間に２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の隙間を有するように離間して配置され、
前記隙間は、前記マットにおいて前記電気導通部材を避けて同マットを厚さ方向に貫通する切欠部の形成により、設けられている
ことを特徴とするプラズマリアクタ。

【請求項2】

複数の前記マットが互いに離間して配置されており、隣接する前記マット間に前記電気導通部材が位置していることを特徴とする請求項１に記載のプラズマリアクタ。

【請求項3】

放電電極を有する複数の電極パネルを積層した構造を有し、隣接する前記電極パネル間にガスを通過した状態で電圧が印加されたときにプラズマを発生するプラズマパネル積層体と、
積層体外表面に露出して配置されるとともに前記複数の電極パネルの前記放電電極に電気的に接続される電気導通部材と、
前記プラズマパネル積層体が収容されるケースと、
前記ケース及び前記プラズマパネル積層体の間に介在され、前記プラズマパネル積層体を前記ケースに固定するマットと
を備えるプラズマリアクタであって、
複数の前記マットが、前記ガスの通過方向に沿って互いに離間して配置されているとともに、複数の前記マット間に位置する前記電気導通部材との間に２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の隙間を有するように前記電気導通部材から離間して配置されている
ことを特徴とするプラズマリアクタ。

【請求項4】

複数の前記マットは、互いに等しい寸法を有することを特徴とする請求項３に記載のプラズマリアクタ。

【請求項5】

複数の前記マットは、いずれも側面視で矩形環状をなすことを特徴とする請求項３または４に記載のプラズマリアクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマリアクタに関するものであり、特には、内燃機関（エンジン）の排ガスを浄化するための装置に好適なプラズマリアクタに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、エンジンや焼却炉の排ガスをプラズマ場に通すことにより、排ガス中に含まれているＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）及びＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）などの有害物質を処理するプラズマリアクタが提案されている。

【0003】

例えば、放電電極が形成された複数の電極パネルを積層し、隣接する電極パネル間に電圧を印加して誘電体バリア放電による低温プラズマ（非平衡プラズマ）を発生させることにより、電極パネル間を流れる排ガス中のＰＭを酸化して除去するプラズマリアクタが種々提案されている（特許文献１〜３参照）。なお、特許文献１〜３に記載のプラズマリアクタは、電極パネルを積層してなるプラズマパネル積層体を収容するためのケースや、ケース及びプラズマパネル積層体の間に介在されるマットなどを備えている。また、プラズマリアクタには、放電電極に電気的に接続される電気導通部材が設けられている。電気導通部材は、マットを介してケースに接触している。例えば、特許文献２には、電気導通部材であるリードライン部材が設けられており、リードライン部材は、マットを介してハウジング（ケース）に接触している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第６４６４９４５号明細書（図８等）

【特許文献2】特許第３８３２６５４号公報（図４等）

【特許文献3】特許第４４４８０９７号公報（図９等）

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、プラズマリアクタを車両等に搭載して使用する際に、プラズマリアクタに水が流入することがある。ここで、プラズマリアクタに流入する水としては、例えば、車両の冷間始動時において排気管内の結露に起因して発生する排気凝縮水や、水たまりへの車両の進入に伴いマフラーから流入する水等がある。

【0006】

ところが、特許文献１〜３に記載の従来技術では、プラズマリアクタへの水の流入に伴い、乾燥状態では絶縁性を有していたマットが水を吸って含水状態となるため、マットの絶縁性が低下してしまう。その結果、電気導通部材とケースとの間が、含水状態にあるマットを介して導通してしまい、リーク電流が発生する虞がある。この場合、投入電力に対するプラズマの発生量が少なくなるため、排ガスの浄化効率が低くなるという問題がある。

【0007】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水が流入した場合であっても、プラズマを確実に発生させることができるプラズマリアクタを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するための手段（手段１）としては、放電電極を有する複数の電極パネルを積層した構造を有し、隣接する前記電極パネル間に電圧が印加されたときにプラズマを発生するプラズマパネル積層体と、積層体外表面に露出して配置されるとともに前記複数の電極パネルの前記放電電極に電気的に接続される電気導通部材と、前記プラズマパネル積層体が収容されるケースと、前記ケース及び前記プラズマパネル積層体の間に介在され、前記プラズマパネル積層体を前記ケースに固定するマットとを備えるプラズマリアクタであって、前記マットは、前記電気導通部材との間に２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の隙間を有するように離間して配置され、前記隙間は、前記マットにおいて前記電気導通部材を避けて同マットを厚さ方向に貫通する切欠部の形成により、設けられていることを特徴とするプラズマリアクタがある。

【0009】

従って、上記手段１に記載の発明では、ケース及びプラズマパネル積層体の間に介在されるマットが、電気導通部材との間に隙間を有するように離間して配置されている。このため、プラズマパネル積層体側の放電電極に接続されている電気導通部材と、マットとの間の絶縁が確保され、ひいては、電気導通部材とケースとの間の絶縁が確保されるようになる。よって、プラズマリアクタへの水の流入に伴い、マットが水を吸って含水状態になったとしても、マットを介した電気導通部材とケースとの導通が防止されるため、電気導通部材−ケース間の導通に起因するリーク電流の発生を防止することができる。ゆえに、投入電力に対するプラズマの発生量が十分に確保されるため、隣接する電極パネル間を流れる排ガス中のＰＭをプラズマを用いて酸化して除去する場合に、ＰＭの除去を効率良く行うことができる。
ここで、マットと電気導通部材との間に生じる隙間の大きさは、２ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定される。仮に、隙間の大きさが２ｍｍ未満になると、沿面放電が生じやすくなるため、マットを介して電気導通部材とケースとが導通する虞がある。一方、隙間の大きさが３０ｍｍよりも大きくなると、ケースとマットとの接触面積、及び、マットとプラズマパネル積層体との接触面積が小さくなるため、マットを介してプラズマパネル積層体を確実にケースに固定できない可能性がある。なお、マットと電気導通部材との間に生じる隙間の大きさは、プラズマの形成に必要な電圧のレベルに応じて変化する。一般的に、沿面放電の発生を防止するためには、１ｋＶ当り１ｍｍ離間させればよいことが知られている。従って、マットと電気導通部材との間に生じる隙間は、２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内で、電極パネル間に印加される電圧に応じた距離とすることがよい。

【0010】

上記プラズマリアクタを構成するプラズマパネル積層体は、放電電極を有する複数の電極パネルを積層した構造を有する。放電電極の形成材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）などを挙げることができる。

【0012】

また、マットと電気導通部材との間に隙間を有する構造は、特に限定される訳ではなく、例えば、マットに、同マットを厚さ方向に貫通する切欠部を電気導通部材を避けるように形成することにより、マットと電気導通部材との間に隙間を設けたものや、複数のマットを互いに離間して配置し、隣接するマット間に電気導通部材を位置させることにより、隙間を設けたものなどが挙げられる。なお、切欠部を形成した構造にすれば、複数のマットを用いる場合よりも、部品点数を減らすことができるとともに、マットの組付作業が容易になる。一方、複数のマットを互いに離間して配置した構造にすれば、マットに切欠部を設ける場合よりも、隙間を有する構造を容易に形成することができる。
上記課題を解決するための別の手段（手段２）としては、放電電極を有する複数の電極パネルを積層した構造を有し、隣接する前記電極パネル間にガスを通過した状態で電圧が印加されたときにプラズマを発生するプラズマパネル積層体と、積層体外表面に露出して配置されるとともに前記複数の電極パネルの前記放電電極に電気的に接続される電気導通部材と、前記プラズマパネル積層体が収容されるケースと、前記ケース及び前記プラズマパネル積層体の間に介在され、前記プラズマパネル積層体を前記ケースに固定するマットとを備えるプラズマリアクタであって、複数の前記マットが、前記ガスの通過方向に沿って互いに離間して配置されているとともに、複数の前記マット間に位置する前記電気導通部材との間に２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の隙間を有するように前記電気導通部材から離間して配置されていることを特徴とするプラズマリアクタがある。
従って、上記手段２に記載の発明では、ケース及びプラズマパネル積層体の間に介在されるマットが複数であり、それら複数のマットがガスの通過方向に沿って互いに離間して配置されている。このため、ガスが通過する際の上流側あるいは下流側からプラズマパネル積層体への水の流入に伴い、水の流入側に位置する一部のマットが水を吸って含水状態になったとしても、当該一部のマットがその水を保持してそこに留める。このため、離間して配置されている他のマットが水に晒されにくくなり、複数のマット全てが含水状態になることが防止される。その結果、プラズマパネル積層体とケース間への水の浸入を少なくできるため、電気導通部材とケースとの間の静電容量の低下が抑制される。従って、電気導通部材−ケース間の導通（即ち、静電容量の過度の低下）に起因するリーク電流の発生を抑制することができる。ゆえに、投入電力に対するプラズマの発生量が十分に確保されるため、隣接する電極パネル間を流れる排ガス中のＰＭをプラズマを用いて酸化して除去する場合に、ＰＭの除去を効率良く行うことができる。
ここで、複数のマットは互いに等しい寸法を有していてもよい。この構成であると、準備しておく複数のマットが一種類でよくなるため、低コスト化を達成しやすくなる。また、複数のマットはいずれも側面視で矩形環状をなしていてもよい。この構成であると、例えばプラズマパネル積層体が略直方体状であるような場合に好適な形状であることから、プラズマリアクタの製造を比較的容易に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態におけるプラズマリアクタを示す概略断面図。

【図2】プラズマリアクタを示す平面図。

【図3】プラズマパネル積層体がケースに収容されている状態を示す斜視図。

【図4】プラズマパネル積層体がケースに収容されている状態を示す側面図。

【図5】プラズマパネル積層体、クランプ、外部端子及びマットを示す平面図。

【図6】プラズマパネル積層体、クランプ、外部端子及びマットを示す斜視図。

【図7】プラズマパネル積層体、クランプ及び外部端子を示す平面図。

【図8】プラズマパネル積層体、クランプ及び外部端子を示す斜視図。

【図9】電極パネルを示す斜視図。

【図10】他の実施形態において、プラズマパネル積層体、クランプ、外部端子及びマットを示す平面図。

【図11】他の実施形態において、プラズマパネル積層体、クランプ、外部端子及びマットを示す斜視図。

【図12】他の実施形態において、プラズマパネル積層体、クランプ、外部端子及びマットを示す平面図。

【図13】他の実施形態において、プラズマパネル積層体、クランプ、外部端子及びマットを示す斜視図。

【図14】他の実施形態において、プラズマパネル積層体、クランプ、外部端子及びマットを示す斜視図。

【発明を実施するための最良の形態】

【0014】

以下、本発明のプラズマリアクタ１を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

【0015】

図１〜図４に示されるように、本実施形態のプラズマリアクタ１は、自動車のエンジン（図示略）の排ガスに含まれているＰＭを除去する装置であり、排気管２に取り付けられている。プラズマリアクタ１は、パルス発生電源３、ケース１０及びプラズマパネル積層体２０を備えている。

【0016】

ケース１０は、例えばステンレス鋼を用いて矩形筒状に形成されている。ケース１０の第１端部（図１では左端部）には第１コーン部１１が接続され、ケース１０の第２端部（図１では右端部）には第２コーン部１２が接続されている。さらに、第１コーン部１１は、排気管２の上流側部分４（エンジン側の部分）に接続され、第２コーン部１２は、排気管２の下流側部分５（エンジン側とは反対側の部分）に接続されている。なお、エンジンからの排ガスは、排気管２の上流側部分４から第１コーン部１１を介してケース１０内に流入し、ケース１０内を通過した後、第２コーン部１２を介して排気管２の下流側部分５に流出する。

【0017】

図１，図３〜図８に示されるように、プラズマパネル積層体２０は、ケース１０内に収容されており、一対のガス通過面２１，２２と、４つのガス非通過面２３，２４，２５，２６とを有する略直方体状を成している。両ガス通過面２１，２２は、プラズマパネル積層体２０において互いに反対側に位置している。一方、各ガス非通過面２３〜２６は、一対のガス通過面２１，２２の間に位置している。

【0018】

また、プラズマパネル積層体２０は複数の電極パネル３０を積層した構造を有している。各電極パネル３０は、ケース１０内における排ガスの通過方向（第１コーン部１１から第２コーン部１２に向かう方向）と平行に配置されており、互いに隙間（本実施形態では、０．５ｍｍの隙間）を有するように配置されている。

【0019】

図１に示されるように、各電極パネル３０には、プラズマパネル積層体２０の厚さ方向に沿って第１の配線６及び第２の配線７が交互に電気的に接続されている。第１の配線６は、パルス発生電源３の第１の端子に電気的に接続され、第２の配線７は、パルス発生電源３の第２の端子に電気的に接続されている。

【0020】

図１，図９に示されるように、本実施形態の電極パネル３０は、第１主面３１及び第２主面３２を有し、縦１００ｍｍ×横２００ｍｍの略矩形板状を成している。第１主面３１及び第２主面３２は、電極パネル３０の厚さ方向において互いに反対側に位置している。さらに、電極パネル３０は、矩形板状の誘電体３３に放電電極３４（厚さ１０μｍ）を内蔵してなる構造を有している。本実施形態において、誘電体３３はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックからなり、放電電極３４はタングステン（Ｗ）からなる。また、誘電体３３は、第２主面３２にて開口する凹部３５を有している。凹部３５は、電極パネル３０の横方向に延びており、電極パネル３０の両端面にて開口している。本実施形態のプラズマパネル積層体２０では、凹部３５と下層側に隣接する電極パネル３０の第１主面３１とによって、排ガスの流路が構成される。なお、プラズマパネル積層体２０を構成する最下層の電極パネル３０には、下層側に電極パネル３０が存在しないため、凹部３５が形成されていない。

【0021】

図９に示されるように、電極パネル３０における凹部３５の両側部分には、第１主面３１側と第２主面３２側とを導通させる導通構造４０がそれぞれ設けられている。各導通構造４０は、スルーホール導体４１、第１パッド４２及び第２パッド４３を備えている。スルーホール導体４１は、第１主面３１及び第２主面３２を貫通している。そして、一方の導通構造４０に設けられたスルーホール導体４１は、第１主面３１及び第２主面３２に加えて、放電電極３４から外周側に延出する延出部３６を貫通している。また、第１パッド４２は、第１主面３１に形成されており、スルーホール導体４１の第１主面３１側端部に電気的に接続されている。一方、第２パッド４３は、第２主面３２に形成されており、スルーホール導体４１の第２主面３２側端部に電気的に接続されている。なお、第１パッド４２及び第２パッド４３は、それぞれ長方形状を成しており、表面にＮｉ等のめっきが施されている。

【0022】

図７，図８に示されるように、プラズマリアクタ１は、各電極パネル３０（プラズマパネル積層体２０）をガス非通過面２４側から挟み込んで固定する３つの第１クランプ５０，５１，５２と、各電極パネル３０をガス非通過面２６側から挟み込んで固定する３つの第２クランプ５３，５４，５５とを備えている。各クランプ５０〜５５は、金属板（例えばステンレス板）を折り曲げることによって形成されている。また、各第１クランプ５０〜５２は、ガス非通過面２４において、プラズマパネル積層体２０の横方向（電極パネル３０の積層方向に対して垂直な方向）に沿って等間隔に配置され、各第２クランプ５３〜５５は、ガス非通過面２６において、プラズマパネル積層体２０の横方向に沿って等間隔に配置されている。なお、第１クランプ５０〜５２のうちガス非通過面２４の中央部分に配置された第１クランプ５１、及び、第２クランプ５３〜５５のうちガス非通過面２６の中央部分に配置された第２クランプ５４は、各電極パネル３０を積層方向に挟み込む機能に加えて、放電電極３４に電気的に接続される電気導通部材としての機能を有している。一方、第１クランプ５０〜５２のうちガス非通過面２４の両側部分に配置された第１クランプ５０，５２、及び、第２クランプ５３〜５５のうちガス非通過面２６の両側部分に配置された第２クランプ５３，５５は、各電極パネル３０を積層方向に挟み込む機能のみを有している。

【0023】

また、図７，図８に示されるように、各クランプ５０〜５５は、クランプ本体５６及び押さえ板５７を備えている。クランプ本体５６は、電極パネル３０の積層方向に延びている。押さえ板５７は、クランプ本体５６と一体に形成され、クランプ本体５６の両端部に配置されている。各押さえ板５７は、弾性を有しており、折り返し構造を有する板ばねである。なお、各クランプ５０〜５５を構成する両押さえ板５７は、プラズマパネル積層体２０のガス非通過面２３とガス非通過面２５とにそれぞれ圧接している。そして、クランプ５１，５４を構成する両押さえ板５７は、ガス非通過面２３（最上層の電極パネル３０の第１主面３１）に形成された第１パッド４２と、ガス非通過面２５（最下層の電極パネル３０の第２主面３２）に形成された第２パッド４３とに圧接している。

【0024】

図２〜図８に示されるように、プラズマリアクタ１は、一対の外部端子６０，６１を備えている。本実施形態の外部端子６０，６１は、スパークプラグと同様の構造を有している。詳述すると、外部端子６０，６１は、外部接続部、金属粉末を含む導電性シール、絶縁体、主体金具、滑石、パッキン類等を備えている。外部接続部は、導電性シールを介して中軸６２に接続されている。なお、外部端子は、本実施形態のものに限定される訳ではなく、絶縁体によって外部接続部とケース１０との間が絶縁されている構造であれば、他の構造であってもよい。

【0025】

また、外部端子６０は、基端部が第１クランプ５１のクランプ本体５６に電気的に接続され、先端部がケース１０から露出している（図２〜図４参照）。同様に、外部端子６１は、基端部が第２クランプ５４のクランプ本体５６に電気的に接続され、先端部がケース１０から露出している。即ち、外部端子６０は、プラズマパネル積層体２０のガス非通過面２４に配置され、外部端子６１は、ガス非通過面２４とは反対側に位置するガス非通過面２６に配置されている。そして、各外部端子６０，６１は、互いに反対方向に突出している。なお、本実施形態では、外部端子６０の先端部が第１の配線６（図１参照）に接続されるとともに、外部端子６１の先端部が第２の配線７（図１参照）に接続されるようになっている。

【0026】

図３〜図６に示されるように、ケース１０とプラズマパネル積層体２０との間には、側面視で矩形環状を成すマット７１が介在されている。マット７１は、プラズマパネル積層体２０をケース１０に固定する機能を有している。また、マット７１は、プラズマパネル積層体２０の外表面を覆っている。詳述すると、マット７１は、ガス非通過面２３を覆う略矩形板状の第１マット片７２と、ガス非通過面２４を覆う略矩形板状の第２マット片７３と、ガス非通過面２５を覆う略矩形板状の第３マット片７４と、ガス非通過面２６を覆う略矩形板状の第４マット片７５とによって構成されている。マット７１は、各マット片７２〜７５を、必要に応じて、接着テープ等を用いて互いに接合することにより構成される。ここで、マット７１を構成する材料としては、例えば、セラミック繊維、金属繊維、発泡金属等の絶縁材料を用いることができる。

【0027】

また、図５，図６に示されるように、マット７１は、電気導通部材としての機能を有しないクランプ５０，５２，５３，５５には接触するように配置される一方、電気導通部材としての機能を有するクランプ５１，５４との間には隙間を有するように離間して配置されている。本実施形態のマット７１には、同マット７１を厚さ方向に貫通する第１切欠部８１が第１クランプ５１を避けるように形成されるとともに、マット７１を厚さ方向に貫通する第２切欠部８２が第２クランプ５４を避けるように形成されている。そして、第１切欠部８１内に第１クランプ５１が配置されるとともに、第２切欠部８２内に第２クランプ５４が配置されるようになっている。

【0028】

詳述すると、第１切欠部８１は、第２マット片７３を厚さ方向に貫通する第１溝部８３と、マット片７２，７４をそれぞれ厚さ方向に貫通する一対の第１凹部８４とからなっている。第１溝部８３は、電極パネル３０の積層方向に沿って延びており、第２マット片７３を分断している。一方、第１凹部８４は、マット片７２，７４の外周部の一部のみに形成されており、マット片７２，７４を分断しないようになっている。なお、第１溝部８３内には、第１クランプ５１のクランプ本体５６と外部端子６０の基端部とが配置され、第１凹部８４内には、第１クランプ５１の押さえ板５７が配置されている。そして、マット７１と第１クランプ５１との間（具体的に言うと、第１溝部８３の内壁面とクランプ本体５６の側縁との間、及び、第１凹部８４の内側面と押さえ板５７の外周縁との間）には、第１の隙間Ｓ１が生じるようになっている。なお、第１の隙間Ｓ１の大きさは、２ｍｍ以上３０ｍｍ以下（本実施形態では、最小で５ｍｍ）に設定されている。

【0029】

図５，図６に示されるように、第２切欠部８２は、第４マット片７５を厚さ方向に貫通する第２溝部８５と、マット片７２，７４をそれぞれ厚さ方向に貫通する一対の第２凹部８６とからなっている。第２溝部８５は、電極パネル３０の積層方向に沿って延びており、第４マット片７５を分断している。一方、第２凹部８６は、マット片７２，７４の外周部の一部のみに形成されており、マット片７２，７４を分断しないようになっている。なお、第２溝部８５内には、第２クランプ５４のクランプ本体５６と外部端子６１の基端部とが配置され、第２凹部８６内には、第２クランプ５４の押さえ板５７が配置されている。そして、マット７１と第２クランプ５４との間（具体的に言うと、第２溝部８５の内壁面とクランプ本体５６の側縁との間、及び、第２凹部８６の内側面と押さえ板５７の外周縁との間）には、第２の隙間Ｓ２が生じるようになっている。なお、第２の隙間Ｓ２の大きさは、第１の隙間Ｓ１の大きさと等しくなっており、２ｍｍ以上３０ｍｍ以下（本実施形態では、最小で５ｍｍ）に設定されている。

【0030】

なお、図１に示されるように、本実施形態のプラズマリアクタ１は、例えば、排ガスに含まれているＰＭを除去するために用いられる。この場合、パルス発生電源３から互いに隣接する電極パネル３０間にパルス電圧（例えば、ピーク電圧：５ｋＶ（５０００Ｖ）、パルス繰返し周波数：１００Ｈｚ）が印加されると、誘電体バリア放電が生じ、放電電極３４間に誘電体バリア放電によるプラズマが発生する。そして、プラズマの発生により、放電電極３４間を流通する排ガスに含まれるＰＭが酸化（燃焼）されて除去される。

【0031】

次に、プラズマリアクタ１の製造方法を説明する。

【0032】

まず、アルミナ粉末を主成分とするセラミック材料を用いて、誘電体３３となる第１〜第３のセラミックグリーンシートを形成する。なお、セラミックグリーンシートの形成方法としては、テープ成形や押出成形などの周知の成形法を用いることができる。そして、各セラミックグリーンシートに対してレーザ加工を行い、所定の位置に貫通孔を形成する。なお、貫通孔の形成は、パンチング加工、ドリル加工等によって行ってもよい。

【0033】

次に、従来周知のペースト印刷装置（図示略）を用いて、各セラミックグリーンシートの貫通孔に導電性ペースト（本実施形態では、タングステンペースト）を充填し、スルーホール導体４１となる未焼成のスルーホール導体部を形成する。

【0034】

次に、第１のセラミックグリーンシートを支持台（図示略）に載置する。さらに、ペースト印刷装置を用いて、第１のセラミックグリーンシートの裏面上に導電性ペーストを印刷する。その結果、第１のセラミックグリーンシートの裏面上に、放電電極３４となる厚さ１０μｍの未焼成電極が形成される。なお、第１のセラミックグリーンシートに対する未焼成電極の印刷方法としては、スクリーン印刷などの周知の印刷法を使用することができる。

【0035】

そして、導電性ペーストを乾燥後、未焼成電極が印刷された第１のセラミックグリーンシートの裏面上に、第２のセラミックグリーンシート及び第３のセラミックグリーンシートを順番に積層し、シート積層方向に押圧力を付与する。その結果、各セラミックグリーンシートが一体化され、セラミック積層体が形成される。さらに、ペースト印刷装置を用いて、第１のセラミックグリーンシートの主面上に導電性ペーストを印刷し、未焼成の第１パッド４２を形成するとともに、第３のセラミックグリーンシートの裏面上に導電性ペーストを印刷し、未焼成の第２パッド４３を形成する。なお、第３のセラミックグリーンシートは、凹部３５の形状に合わせた打抜加工を施した後に積層される。

【0036】

次に、周知の手法に従って乾燥工程や脱脂工程などを行った後、セラミック積層体（セラミックグリーンシート及び未焼成電極）をアルミナ及びタングステンが焼結しうる所定の温度（例えば１４００℃〜１６００℃程度）に加熱する同時焼成を行う。その結果、セラミックグリーンシート中のアルミナ、及び、導電性ペースト中のタングステンが同時焼結し、誘電体３３、放電電極３４、スルーホール導体４１、第１パッド４２及び第２パッド４３が同時焼成によって形成され、セラミック積層体が電極パネル３０となる。

【0037】

その後、得られた電極パネル３０を複数積層し、プラズマパネル積層体２０を形成する。次に、クランプ５０〜５５を用いて、複数の電極パネル３０を積層方向に挟み込んで固定する。このとき、クランプ５１，５４を構成する一対の押さえ板５７が、第１パッド４２と第２パッド４３とに圧接する。さらに、溶接等を行うことにより、第１クランプ５１を構成するクランプ本体５６に、中軸６２を介して外部端子６０の基端部を接続するとともに、第２クランプ５４を構成するクランプ本体５６に、中軸６２を介して外部端子６１の基端部を接続する。次に、プラズマパネル積層体２０の外表面を覆うようにマット７１を取り付けた後、マット７１の外表面を覆うようにケース１０を取り付ける。その後、外部端子６０の先端部に第１の配線６を接続するとともに、外部端子６１の先端部に第２の配線７を接続する。以上のプロセスを経て、プラズマリアクタ１が完成する。

【0038】

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

【0039】

（１）本実施形態のプラズマリアクタ１では、ケース１０及びプラズマパネル積層体２０の間に介在されるマット７１が、クランプ５１，５４との間に隙間Ｓ１，Ｓ２を有するように離間して配置されている。このため、プラズマパネル積層体２０側の放電電極３４に接続されているクランプ５１，５４と、マット７１との間の絶縁が確保され、ひいては、クランプ５１，５４とケース１０との間の絶縁が確保されるようになる。よって、プラズマリアクタ１への水の流入に伴い、マット７１が水を吸って含水状態になったとしても、マット７１を介したクランプ５１，５４とケース１０との導通が防止されるため、クランプ５１，５４−ケース１０間の導通に起因するリーク電流の発生を防止することができる。ゆえに、投入電力に対するプラズマの発生量が十分に確保されるため、隣接する電極パネル３０間を流れる排ガス中のＰＭをプラズマを用いて酸化して除去する場合に、ＰＭの除去を効率良く行うことができる。

【0040】

（２）本実施形態では、マット７１に対してクランプ５１，５４を避けるように切欠部８１，８２を形成することにより、マット７１とクランプ５１，５４との間に隙間Ｓ１，Ｓ２を設けている。このため、例えば、複数のマットの間にクランプを配置するなどして、マットとクランプとの間に隙間を設ける場合よりも、プラズマリアクタ１の部品点数を減らすことができる。

【0041】

（３）本実施形態のプラズマリアクタ１は、第１コーン部１１及び第２コーン部１２を介して排気管２に取り付けられている。その結果、排気管２の上流側部分４→第１コーン部１１→プラズマリアクタ１→第２コーン部１２→排気管２の下流側部分５の順番に排ガスが流れる排ガス流路内の抵抗が低減されるため、排ガス流路内における圧力損失を抑えることができる。ひいては、圧力損失に伴うエンジンの出力低下も防止することができる。

【0042】

なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

【0043】

・上記実施形態では、マット７１に対してクランプ５１，５４を避けるように切欠部８１，８２を形成することにより、マット７１とクランプ５１，５４との間に隙間Ｓ１，Ｓ２を設けていたが、他の構造によって隙間を設けてもよい。例えば、図１０，図１１に示されるように、２つのマット９１，９２を排ガスの通過方向に沿って互いに離間して配置することにより、両マット９１，９２を完全に分断し、隣接するマット９１，９２間に電気導通部材であるクランプ９３，９４を配置することにより、マット９１，９２とクランプ９３，９４との間に隙間Ｓ３を設けるようにしてもよい。
なお、図１０，図１１に示した構造にはさらに以下のような利点がある。
例えば、排気管２の上流側部分４からプラズマパネル積層体２０へ水が流入するような場合、流入側に位置する一方のマット９１が水を吸って含水状態になったとしても、当該マット９１がその水を保持してそこに留める。このため、離間して配置されている他方のマット９２が水に晒されにくくなり、複数のマット全てが含水状態になることが防止される。またこれとは逆に、排気管２の下流側部分５からプラズマパネル積層体２０へ水が流入するような場合、流入側に位置する一方のマット９２が水を吸って含水状態になったとしても、当該マット９２がその水を保持してそこに留める。このため、離間して配置されている他方のマット９１が水に晒されにくくなり、複数のマット全てが含水状態になることが防止される。
その結果、プラズマパネル積層体２０とケース１０間への水の浸入を少なくできるため、クランプ５１，５４とケース１０との間の静電容量の低下が抑制され、クランプ５１，５４−ケース１０間の導通（即ち、静電容量の過度の低下）に起因するリーク電流の発生を抑制することができる。
加えて、このプラズマリアクタの場合、２つのマット９１，９２は互いに等しい寸法を有しているので、プラズマリアクタを製造するにあたり、準備しておくマット９１，９２が一種類でよくなる。そのため、低コスト化を達成しやすくなるというメリットがある。また、これらマット９１，９２はいずれも側面視で矩形環状をなしているため、略直方体状のプラズマパネル積層体２０を包囲するのに好適な形状となっている。ゆえに、プラズマリアクタの製造を比較的容易に行うことができるというメリットがある。
・なお、図１０，図１１のプラズマリアクタにおいては２つのマット９１，９２を排ガスの通過方向に沿って互いに離間して配置したが、マットの数は２つに限定されず、それ以上（３，４，５，６…）であってもよい。ここで、図１２，図１３のプラズマリアクタにおいては、４つのマット１１１，１１２，１１３，１１４を用いた例が示されている。このような構造であっても、一部のマットが水を保持してそこに留めることから、離間して配置されている残りのマットが水に晒されにくくなる。ゆえに、複数のマット全てが含水状態になることが防止される。

【0044】

・上記実施形態のマット７１は、複数のマット片７２〜７５を、必要に応じて、接着テープ等を用いて互いに接合することにより構成されていたが、他の手法を用いてマットを構成してもよい。例えば、図１４に示されるように、マット片１０１の外周部に設けた凸部１０２を、隣接するマット片１０３の外周部に形成した凹部１０４に嵌合させることにより、マット１００を構成してもよい。

【0045】

・上記実施形態の電極パネル３０は、誘電体３３に放電電極３４を内蔵することによって構成されていた。しかし、誘電体３３の表面に放電電極３４を形成することによって電極パネルを形成してもよい。

【0046】

・上記実施形態のプラズマリアクタ１は、自動車のエンジンの排ガス浄化に用いられていたが、例えば、船舶等のエンジンの排ガス浄化に用いてもよい。また、プラズマリアクタ１は、プラズマ処理を行うものであればよく、排ガスの処理を行うものでなくてもよいし、浄化に用いるものでなくてもよい。

【0047】

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

【0048】

（１）上記手段１において、前記マットに、同マットを厚さ方向に貫通する切欠部が前記電気導通部材を避けるように形成され、前記切欠部が、前記複数の電極パネルの積層方向に沿って延びていることを特徴とするプラズマリアクタ。

【0049】

（２）上記手段１において、前記マットは、前記プラズマパネル積層体の外表面を覆っていることを特徴とするプラズマリアクタ。

【0050】

（３）上記手段１において、前記電極パネルは、第１主面及び第２主面を有しており、前記電極パネルに、前記第１主面側と前記第２主面側とを導通させる導通構造が設けられ、前記導通構造は、前記第１主面及び前記第２主面を貫通するスルーホール導体と、前記第１主面に形成され、前記スルーホール導体の前記第１主面側端部に電気的に接続される第１パッドと、前記第２主面に形成され、前記スルーホール導体の前記第２主面側端部に電気的に接続される第２パッドとを備えることを特徴とするプラズマリアクタ。

【符号の説明】

【0051】

１…プラズマリアクタ
１０…ケース
２０…プラズマパネル積層体
３０…電極パネル
３４…放電電極
５１…電気導通部材としての第１クランプ
５４…電気導通部材としての第２クランプ
７１，９１，９２，１００，１１１，１１２，１１３，１１４…マット
８１…切欠部としての第１切欠部
８２…切欠部としての第２切欠部
９３，９４…電気導通部材としてのクランプ
Ｓ１…隙間としての第１の隙間
Ｓ２…隙間としての第２の隙間
Ｓ３…隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】