JP2007056699A - 放電リアクター - Google Patents
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Abstract
【課題】 圧力損失の低減を図ると共に、放電効率及び耐久性の向上を実現する放電リアクターを提供する。
【解決手段】 高電圧電極1に接続される中心電極2と、この中心電極2に接続され、ハニカム構造とされた内部電極3と、この内部電極3を取り囲むようにしてその周囲に設けられた誘電体4と、誘電体4の外周囲に設けられた外部電極5とを備える。内部電極3は、ステンレスからなる波板8と平板9を、外側が波板8、内側が平板9となるように、前記中心電極2に巻き付けてハニカム構造をなす円筒体として形成される。
【選択図】 図2
【解決手段】 高電圧電極1に接続される中心電極2と、この中心電極2に接続され、ハニカム構造とされた内部電極3と、この内部電極3を取り囲むようにしてその周囲に設けられた誘電体4と、誘電体4の外周囲に設けられた外部電極5とを備える。内部電極3は、ステンレスからなる波板8と平板9を、外側が波板8、内側が平板9となるように、前記中心電極2に巻き付けてハニカム構造をなす円筒体として形成される。
【選択図】 図2
Description
本発明は、例えば放電リアクターに関し、詳細には、コロナ放電(プラズマ放電)の安定化を図ると共に圧力損失の低減を実現する技術に関する。
バリア放電型リアクターは、例えば図9(A)に示すように、ステンレス製ボルトからなる内部電極101と、この内部電極101を取り囲むようにしてその周囲に設けられる石英管102と、この石英管102の外周囲に設けられた外部電極103とからなる(例えば、非特許文献1参照)。
かかるバリア放電型リアクターは、内部電極101と外部電極103との間に高周波交流やパルス電圧を印加させることでリアクター内部にコロナ放電を発生させ、そのコロナ放電によって自動車などから排出される排気ガスを活性化させて浄化するようになっている。
この他、特許文献2には、排気通路にハニカム構造の触媒を設け、排気中のパティキュレートを捕集して浄化処理するディーゼルエンジンの排気浄化装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
「新版 静電気ハンドブック」 静電気学会編 オーム社 P.31 特開平5−44436号公報
「新版 静電気ハンドブック」 静電気学会編 オーム社 P.31
しかし、図9(A)に示すバリア放電型リアクターでは、内部電極101が大きいため、リアクター内部を流れる流体の圧力損失が大きい。圧力損失を低減するためには、例えば図9(B)に示すように内部電極101を凹凸の無い丸棒とする、または、図9(C)に示すように内部電極101を細線化する。
しかしながら、内部電極101を丸棒とした場合には、コロナ放電は電極端面から発生しやすいから放電効率が悪く、内部電極101を細線化した場合には、耐久性が劣ることになる。
そこで、本発明は、上記した課題を解決するために、圧力損失の低減を図ると共に、放電効率及び耐久性の向上を実現する放電リアクターを提供することを目的とする。
本発明の放電リアクターは、高電圧電極に接続される中心電極と、この中心電極に接続され、ハニカム構造とされた内部電極と、この内部電極を取り囲むようにしてその周囲に設けられた誘電体と、誘電体の外周囲に設けられた外部電極とを備える。
本発明の放電リアクターによれば、内部電極をハニカム構造としているので、リアクター内部を流れる流体がハニカム構造をなす複数の空孔を通して流れることから圧力損失の低減を図ることができる。
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は本実施の形態の放電リアクターを自動車用排気管に接続したときの要部拡大斜視図、図2は図1の要部断面図、図3は内部電極を示す図である。
本実施の形態の放電リアクターは、図1及び図2に示すように、高電圧電極1に接続される中心電極2と、この中心電極2に接続され、ハニカム構造とされた内部電極3と、この内部電極3を取り囲むようにしてその周囲に設けられた誘電体4と、この誘電体4の外周囲に設けられた外部電極5とを備え、例えば自動車等から排出される排ガスを浄化して排出させる自動車用排気管6の中途部に接続されている。
中心電極2は、細長い円柱体として形成されており、ガスの流れ方向(図1中矢印Xで示す)にその長手方向を向けて配置されている。この中心電極2には、高電圧電極1が接続されている。リアクター4内に挿入される高電圧電極1の挿入部分には、絶縁材料を巻き付けることで形成される絶縁体7が設けられている。この絶縁体7を設けることで、高電圧電極1への放電を防止している。
内部電極3は、中心電極2の先端に設けられている。かかる内部電極3は、図3に示すように、ステンレスからなる波板8と平板9を、外側が波板8、内側が平板9となるように、前記中心電極2に複数巻き付けてハニカム構造をなす円筒体として形成されている。このように構成された内部電極3は、波板8と平板9とから構成されることから、それらの間に圧力損失を低減させる働きをする空孔10を複数有する。
本実施の形態では、厚み30μm、幅10mm、波ピッチ2.56mm、波高さ1.2mmの20%Cr−5%Alを含有するステンレス合金からなる波板8と、厚み幅が同じステンレス合金よりなる平板9とを、中心電極2の回りに直径36mmとなるように巻き付けることで内部電極3を形成した。
誘電体4は、例えばセラミックス、アルミナ、ガラス、石英などによって円筒管として形成されている。この誘電体4は、内部電極3をその内部に収容し、その軸芯方向を排気の流れ方向に向けて配置されている。本実施の形態では、誘電体4には、厚み2mm、直径50mmの石英管を使用した。
外部電極5は、誘電体4の外周囲を取り囲むようにしてその周面に巻付けられている。この外部電極5が設けられる位置は、前記内部電極3と対向する位置とされる。本実施の形態では、外部電極5を、厚み1mm、長さ40mmの円筒形状とした。なお、本実施の形態では、放電リアクターの静電容量を7pFである。
このように構成された放電リアクターでは、高電圧電極1及び中心電極2を介して内部電極3に高周波交流またはパルス電圧を印加すると、この内部電極3と外部電極5間にコロナ放電(プラズマ)が発生し、そのコロナ放電によって排気ガス中に含まれるNOや残留ハイドロカーボンを活性化させ浄化させることができる。
また、本実施の形態によれば、内部電極3をハニカム構造としているので、リアクター内部を流れる流体がハニカム構造をなす複数の空孔10を通して流れることから圧力損失の低減を図ることができる。
また、本実施の形態によれば、外側を波板8、内側を平板9となるように中心電極2にこれらを巻き付けて円筒体の内部電極3を形成するので、最外周部に複数の波による凹凸が形成され、その各波の先端からそれぞれコロナ放電が発生する。したがって、コロナ放電による放電効率を高めることができる。
また、本実施の形態によれば、放電リアクターを自動車用排気管6に接続しているので、放電リアクターで発生したコロナ放電によって排気ガス中に含まれるNOや残留ハイドロカーボンを活性化させ浄化させることができる。
図4は内部電極を中心電極の軸芯方向に沿って複数設けた例を示す斜視図である。本実施の形態では、中心電極2の先端に内部電極3を配置し、その手前に所定距離を置いてもう一つの内部電極3を配置している。
これら2つの内部電極3、3は、何れも直径36mmの大きさであり、それらの合計の静電容量は12pFである。
本実施の形態によれば、中心電極2の軸芯方向に沿って内部電極3、3を複数設けたので、波板8による波の数が増えることからコロナ放電が増加し放電効率が高まる。
図5はピッチPに対する波の高さHを通常のものから大きくする例を示す波板と平板の関係を示す要部拡大断面図、図6は内部電極の最外周位置における波板の波高さをそれ以外の内側に巻回される波板の波高さよりも高くした例を示す内部電極の平面図である。
本実施の形態では、内部電極3の最外周位置における波板8の波高さを、それ以外の内側に巻回される波板8の波高さよりも高くしている。最外周位置以外の波板8には、図5(A)に示すように、波高さHよりもピッチPの方を大きくしたものを使用し、最外周位置の波板8には、図5(B)に示すように、波高さHの方がピッチPよりも大きくしたものを使用する。
この実施の形態では、波板8の高さHとピッチPとの比(H/P)を約1.5とした。また、内部電極3の直径を28mmとし、その静電容量を4pFとした。
本実施の形態によれば、内部電極3の最外周位置における波板8の波高さをそれ以外の内側に巻回される波板8の波高さよりも高くしたので、その波先端からコロナ放電がより一層発生しやすくなり放電効果が高まる。
図7は中心電極と内部電極の間に内部誘電体を設けた例を示すリアクターの横断面図、図8は図7の縦断面図である。
本実施の形態では、中心電極2の外周に内部誘電体11を巻き付け、その中心電極2及び内部誘電体11に対して非接触となるように内部電極3を支持部材12で支え、その周囲に前記図2と同様の誘電体4及び外部電極5を配置させている。また、この実施の形態では、外側の誘電体4と内部誘電体11を共に接続してアースさせている。
このように構成すれば、コロナ放電をより一層発生させることができ、ハニカム内を吹き抜けてしまうコロナ放電に未接触なガスを減少させることができ、これらコロナ放電とガスとの接触を改善することができる。ガスとの接触が改善できるのは、中心部分でコロナ放電があることで、ハニカム内を吹き抜けてしまうコロナと接触するためである。
以上のように構成した放電リアクターによれば、図2の構造、図4の構造、図6の構造の何れも、10kHz立ち上げ時間5μs程度の高周波交流パルス16kVを印加した結果、リアクター内で安定したバリアコロナ放電が発生し、空気を200L/min流通させたときのオゾン濃度が100ppm以上となった。したがって、本実施の形態の放電リアクターを自動車用排気管7に接続すれば、未燃炭化水素の削減に大きな効果を得ることができる。
また、本実施形態のハニカム構造の内部電極は、開口率約90%となる。同等の強度を有する平板を打ち抜いて造った内部電極においては開口率約50%となるのに較べ抵抗が大幅に低減さ圧力損出の低減が図れる。
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることはない。
上述の実施の形態では、リアクターのタイプをバリア放電型としたが、沿面放電型のものに適用しても同様の作用効果が得られる。
1…高電圧電極
2…中心電極
3…内部電極
4…誘電体
5…外部電極
6…自動車用排気管
7…絶縁体
8…波板
9…平板
10…空孔
11…内部誘電体
2…中心電極
3…内部電極
4…誘電体
5…外部電極
6…自動車用排気管
7…絶縁体
8…波板
9…平板
10…空孔
11…内部誘電体
Claims (1)
- 高電圧電極(1)に接続される中心電極(2)と、
前記中心電極(2)に接続され、ハニカム構造とされた内部電極(3)と、
前記内部電極(3)を取り囲むようにしてその周囲に設けられた誘電体(4)と、
前記誘電体(4)の外周囲に設けられた外部電極(5)とを備えた
ことを特徴とする放電リアクター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005240091A JP2007056699A (ja) | 2005-08-22 | 2005-08-22 | 放電リアクター |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005240091A JP2007056699A (ja) | 2005-08-22 | 2005-08-22 | 放電リアクター |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007056699A true JP2007056699A (ja) | 2007-03-08 |
Family
ID=37920405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005240091A Pending JP2007056699A (ja) | 2005-08-22 | 2005-08-22 | 放電リアクター |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007056699A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010034250A1 (de) * | 2010-08-13 | 2012-02-16 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Halterung für zumindest eine Elektrode in einer Abgasleitung |
-
2005
- 2005-08-22 JP JP2005240091A patent/JP2007056699A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102010034250A1 (de) * | 2010-08-13 | 2012-02-16 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Halterung für zumindest eine Elektrode in einer Abgasleitung |
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