JP2008080294A

JP2008080294A - Discharge reactor

Info

Publication number: JP2008080294A
Application number: JP2006265408A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Sugimoto; 保杉本
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge reactor which can prevent an external electrode and a dielectric from generating ozone on electric discharge to control power consumption and prevent failure and short circuit of the dielectric. <P>SOLUTION: The discharge reactor has a central electrode 2 connected to a high-voltage electrode 1, an internal electrode 3 connected to the central electrode 2, the dielectric 4 arranged in the periphery of the internal electrode 3 as to surround it, the external electrode 5 arranged in the outer circumference of the dielectric 4, and a wire mesh 8, having the conductivity and the elasticity and arranged closely between the dielectric 4 and the external electrode 5. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

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。 The present invention relates to, for example, a discharge reactor, and more particularly, to a technique for achieving stabilization of corona discharge (plasma discharge) and reducing pressure loss.

バリア放電型リアクターは、例えば図６（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）。 For example, as shown in FIG. 6A, the barrier discharge reactor includes an internal electrode 101 made of stainless steel bolts, a quartz tube 102 provided around the internal electrode 101 so as to surround the internal electrode 101, and the quartz tube 102. The external electrode 103 is provided on the outer periphery of (see, for example, Non-Patent Document 1).

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。
「新版静電気ハンドブック」静電気学会編オーム社Ｐ．３１ Such a barrier discharge reactor generates a corona discharge inside the reactor by applying a high-frequency alternating current or a pulse voltage between the internal electrode 101 and the external electrode 103, and exhaust gas discharged from an automobile or the like by the corona discharge. It is designed to be activated and purified.
“New edition Electrostatic Handbook” 31

このようなバリア放電型リアクターでは、石英管１０２と外部電極１０３との間に隙間ができ、放電するとこの隙間でオゾンが発生し電力の消費が発生する。これを防止するために、石英管１０２と外部電極１０３を密着させた場合、これら石英管１０２と外部電極１０３の熱膨張率差のため石英管１０２が破損し、漏電が発生することが考えられる。 In such a barrier discharge reactor, a gap is formed between the quartz tube 102 and the external electrode 103, and when discharged, ozone is generated in this gap and electric power is consumed. In order to prevent this, when the quartz tube 102 and the external electrode 103 are brought into close contact with each other, it is conceivable that the quartz tube 102 is damaged due to a difference in thermal expansion coefficient between the quartz tube 102 and the external electrode 103, thereby causing electric leakage. .

そこで、本発明は、上記した課題を解決するために、放電時に外部電極と誘電体間でのオゾン発生を防止して電力消費を抑制すると共に、誘電体の破損及び漏電を防止できる放電リアクターを提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a discharge reactor capable of preventing the generation of ozone between the external electrode and the dielectric during discharge, thereby suppressing power consumption, and preventing damage and leakage of the dielectric. The purpose is to provide.

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、前記中心電極に接続された内部電極と、前記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、前記誘電体の外周囲に設けられた外部電極と、導電性及び弾力性を有し、前記誘電体と前記外部電極の間に密着して設けられたワイヤメッシュと、を備える。 The discharge reactor of the present invention includes a center electrode connected to a high voltage electrode, an internal electrode connected to the center electrode, a dielectric provided around the internal electrode, and the dielectric An external electrode provided on the outer periphery of the wire, and a wire mesh having electrical conductivity and elasticity and provided in close contact between the dielectric and the external electrode.

また、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、前記中心電極に接続された内部電極と、前記内部電極を取り囲むようにしてその周囲に設けられたガラスからなる誘電体と、前記誘電体の外周囲に密着して設けられたコバール金属からなる外部電極と、を備える。 The discharge reactor according to the present invention includes a center electrode connected to a high voltage electrode, an internal electrode connected to the center electrode, and a dielectric made of glass provided around the internal electrode so as to surround the internal electrode. And an external electrode made of Kovar metal provided in close contact with the outer periphery of the dielectric.

本発明の放電リアクターによれば、誘電体と外部電極との間に密着して導電性及び弾力性を有したワイヤメッシュを設けたので、導電性のあるワイヤメッシュによって、放電時に誘電体と外部電極間に放電が生じずオゾンの発生を無くすことができ、それにより電力消費を抑制することできる。また、この放電リアクターによれば、誘電体と外部電極との熱膨張率の差は弾力性のあるワイヤメッシュによって緩和されるため、熱応力による誘電体の破損が起こらない。 According to the discharge reactor of the present invention, the conductive and elastic wire mesh is provided in close contact between the dielectric and the external electrode. Electric discharge is not generated between the electrodes, and generation of ozone can be eliminated, thereby suppressing power consumption. Further, according to this discharge reactor, the difference in the coefficient of thermal expansion between the dielectric and the external electrode is alleviated by the elastic wire mesh, so that the dielectric is not damaged by the thermal stress.

また、本発明の放電リアクターによれば、熱膨張率がガラスに近いコバール金属を外部電極に使用しているので、同じくガラスからなる誘電体との間で熱膨張率差により生じる誘電体の破損を防止することができる。 Further, according to the discharge reactor of the present invention, since the Kovar metal having a thermal expansion coefficient close to that of glass is used for the external electrode, the dielectric breakage caused by the difference in the thermal expansion coefficient between the same and the dielectric made of glass. Can be prevented.

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。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

「第１の実施形態」
図１は第１の実施形態の放電リアクターの要部拡大斜視図、図２は図１の要部断面図、図３は内部電極の他の例を示す図である。 “First Embodiment”
1 is an enlarged perspective view of a main part of the discharge reactor according to the first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of FIG. 1, and FIG. 3 is a view showing another example of the internal electrode.

本実施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、誘電体４と外部電極５の間に密着して設けられたワイヤメッシュ８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。 As shown in FIGS. 1 and 2, the discharge reactor of the present embodiment includes a center electrode 2 connected to the high voltage electrode 1, an internal electrode 3 connected to the center electrode 2 and having a honeycomb structure, A dielectric 4 provided around the inner electrode 3 so as to surround the inner electrode 3, an outer electrode 5 provided around the outer periphery of the dielectric 4, and a close contact between the dielectric 4 and the outer electrode 5. The wire mesh 8 is connected to a midway part of the automobile exhaust pipe 6 for purifying and discharging exhaust gas discharged from, for example, an automobile.

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。 The center electrode 2 is formed as an elongated cylindrical body, and is arranged with its longitudinal direction directed in the gas flow direction (indicated by an arrow X in FIG. 1). A high voltage electrode 1 is connected to the center electrode 2. An insulator 7 formed by winding an insulating material is provided at the insertion portion of the high voltage electrode 1 inserted into the reactor. By providing this insulator 7, discharge to the high voltage electrode 1 is prevented.

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２に示すように、ステンレスからなる波板と平板を、外側が波板、内側が平板となるように、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、波板と平板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を複数有する。 The internal electrode 3 is provided at the tip of the center electrode 2. As shown in FIG. 2, the internal electrode 3 is formed as a cylindrical body having a honeycomb structure by winding a plurality of corrugated plates and flat plates made of stainless steel around the central electrode 2 so that the outside is a corrugated plate and the inside is a flat plate. Is formed. Since the internal electrode 3 configured as described above includes a corrugated plate and a flat plate, the internal electrode 3 includes a plurality of holes that function to reduce pressure loss therebetween.

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１．２ｍｍの石英管を使用した。 The dielectric 4 is formed as a cylindrical tube from ceramics, alumina, glass, quartz, or the like, for example. The dielectric 4 accommodates the internal electrode 3 therein, and is arranged with its axial direction facing the exhaust flow direction. In the present embodiment, a quartz tube having a thickness of 1.2 mm is used as the dielectric 4.

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設けられている。この外部電極５が設けられる位置は、少なくとも前記内部電極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にはコバール金属からなる電極管を使用し、その厚みを１ｍｍとした。 The external electrode 5 is provided on the peripheral surface so as to surround the outer periphery of the dielectric 4. The position where the external electrode 5 is provided is at least a position facing the internal electrode 3. In the present embodiment, an electrode tube made of Kovar metal is used for the external electrode 5 and its thickness is 1 mm.

ワイヤメッシュ８は、ステンレスの網をわた状に絡み合わせる（いわゆるメリヤス編み）ことにより形成されたもので（注：この表現で正しいかご検討ください）、導電性と弾力性を有している。かかるワイヤメッシュ８は、誘電体４と外部電極５の間に、これらに対して密着して設けられている。 The wire mesh 8 is formed by intertwining stainless steel nets (so-called knitting) (Note: Please consider the correct basket in this expression) and has conductivity and elasticity. The wire mesh 8 is provided in close contact with the dielectric 4 and the external electrode 5.

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。 In the discharge reactor configured as described above, when a high frequency alternating current or a pulse voltage is applied to the internal electrode 3 via the high voltage electrode 1 and the center electrode 2, corona discharge (plasma) is generated between the internal electrode 3 and the external electrode 5. The generated and corona discharge can activate and purify NO and residual hydrocarbons contained in the exhaust gas.

放電時には、誘電体４と外部電極５との間に隙間があるとこの隙間に放電が生じるが、本実施形態では、誘電体４と外部電極５との間にこれらに密着して導電性を有したワイヤメッシュ８を設けたので、誘電体４と外部電極５間の放電を防止することができる。そのため、本実施形態誘の放電リアクターによれば、誘電体４と外部電極５間のオゾン発生が防止でき、無駄な電力消費の問題を回避することができる。また、本実施形態の放電リアクターによれば、誘電体４と外部電極５との熱膨張率の差は弾力性のあるワイヤメッシュ８によって緩和されるため、熱応力による誘電体４の破損が起こらない。 At the time of discharging, if there is a gap between the dielectric 4 and the external electrode 5, a discharge occurs in this gap. In this embodiment, the dielectric 4 and the external electrode 5 are in close contact with each other to provide conductivity. Since the provided wire mesh 8 is provided, discharge between the dielectric 4 and the external electrode 5 can be prevented. Therefore, according to the discharge reactor of this embodiment, generation of ozone between the dielectric 4 and the external electrode 5 can be prevented, and the problem of wasteful power consumption can be avoided. Further, according to the discharge reactor of the present embodiment, the difference in thermal expansion coefficient between the dielectric 4 and the external electrode 5 is alleviated by the elastic wire mesh 8, so that the dielectric 4 is damaged due to thermal stress. Absent.

なお、図１及び図２では、内部電極３をハニカム構造としたが、図３に示すように、外周部分に先端が尖った複数の突起９を波状に形成した鋸歯状電極板１１を、スペーサ１２を介して中心電極２の軸方向に沿って所定間隔で複数配置することで形成した電極を内部電極３としてもよい。 In FIGS. 1 and 2, the internal electrode 3 has a honeycomb structure. However, as shown in FIG. 3, a sawtooth electrode plate 11 having a plurality of protrusions 9 each having a pointed tip formed on the outer peripheral portion in a wave shape is used as a spacer. An electrode formed by arranging a plurality of electrodes at predetermined intervals along the axial direction of the center electrode 2 via 12 may be used as the internal electrode 3.

「第２の実施形態」
図４は第２の実施形態の放電リアクターの要部拡大斜視図、図５は図４の放電リアクターにおける外部電極の製造工程を示す工程図である。 “Second Embodiment”
FIG. 4 is an enlarged perspective view of a main part of the discharge reactor according to the second embodiment, and FIG. 5 is a process diagram showing a manufacturing process of external electrodes in the discharge reactor of FIG.

本実施形態の放電リアクターは、図４に示すように、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ガラスからなる誘電体４と、前記誘電体４の外周囲に設けられたコバール金属からなる外部電極５と、を備えている。 As shown in FIG. 4, the discharge reactor of the present embodiment surrounds the central electrode 2 connected to the high voltage electrode 1, the internal electrode 3 connected to the central electrode 2, and the internal electrode 3. A dielectric 4 made of glass provided on the periphery thereof and an external electrode 5 made of Kovar metal provided on the outer periphery of the dielectric 4 are provided.

第１の実施形態の放電リアクターと違う部分は、誘電体４をガラスとし、外部電極５をコバール金属として、誘電体４を外部電極５に対して隙間なく密着させた点である。コバール金属は、Ｆｅ５４％、Ｎｉ２９％、Ｃｏ１７％程度の金属で微量のＭｎとＳｉなどを含有したものである。かかるコバール金属は、熱膨張率が誘電体４と同じくガラスに近いという特性を有している。 The difference from the discharge reactor of the first embodiment is that the dielectric 4 is made of glass, the external electrode 5 is made of Kovar metal, and the dielectric 4 is in close contact with the external electrode 5 without a gap. Kovar metal is a metal of about 54% Fe, 29% Ni, 17% Co, and contains trace amounts of Mn and Si. Such Kovar metal has a characteristic that the coefficient of thermal expansion is close to that of glass like the dielectric 4.

第２の実施形態の外部電極５と誘電体４を形成するには、先ず、図５（Ａ）に示すように、コバール金属から円筒管３０の内表面３０ａを酸化し、その内表面３０ａに有底の硬質ガラス管３１を挿入する。硬質ガラス管３１には、熱膨張率の小さいホウ珪酸ガラスを使用する。円筒管３０の厚みは１ｍｍとし、硬質ガラス管３１の厚みは１．２ｍｍとする。 In order to form the external electrode 5 and the dielectric 4 of the second embodiment, first, as shown in FIG. 5A, the inner surface 30a of the cylindrical tube 30 is oxidized from Kovar metal, and the inner surface 30a is formed on the inner surface 30a. A bottomed hard glass tube 31 is inserted. For the hard glass tube 31, borosilicate glass having a small coefficient of thermal expansion is used. The thickness of the cylindrical tube 30 is 1 mm, and the thickness of the hard glass tube 31 is 1.2 mm.

そして、図５（Ｂ）に示すように、硬質ガラス管３１の内部に空気を導入してこの硬質ガラス管３１を膨らませ、前記円筒管３０の内表面３０ａに密着させる。次に、図５（Ｃ）に示すように、硬質ガラス管３１の両端部を切断して円筒形状とする。この工程を経ることで、コバール金属からなる外部電極５にガラスからなる誘電体４が隙間なく密着した外部電極５と誘電体４との接合構造が完成する。 Then, as shown in FIG. 5B, air is introduced into the inside of the hard glass tube 31 to inflate the hard glass tube 31 so as to be in close contact with the inner surface 30 a of the cylindrical tube 30. Next, as shown in FIG. 5C, both ends of the hard glass tube 31 are cut into a cylindrical shape. By passing through this process, the junction structure of the dielectric 4 and the external electrode 5 in which the dielectric 4 made of glass is in close contact with the external electrode 5 made of Kovar metal is completed.

本実施形態の放電リアクターによれば、熱膨張率がガラスに近いコバール金属を外部電極５に使用いているので、同じくガラスからなる誘電体４との間で熱膨張率差により生じる誘電体４の破損を防止することができる。 According to the discharge reactor of the present embodiment, since the Kovar metal having a thermal expansion coefficient close to that of glass is used for the external electrode 5, the dielectric 4 generated due to the difference in thermal expansion coefficient with the dielectric 4 made of glass is also used. Breakage can be prevented.

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。 Although specific embodiments to which the present invention is applied have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments.

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。 In the above-described embodiment, the reactor type is the barrier discharge type, but the same effect can be obtained even when applied to a creeping discharge type.

第１の実施形態の放電リアクターの要部拡大斜視図である。It is a principal part expansion perspective view of the discharge reactor of 1st Embodiment. 図１の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of FIG. 内部電極の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of an internal electrode. 第２の実施形態の放電リアクターの要部拡大斜視図である。It is a principal part expansion perspective view of the discharge reactor of 2nd Embodiment. 図４の放電リアクターにおける外部電極の製造工程を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing process of the external electrode in the discharge reactor of FIG. 従来の放電リアクターの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the conventional discharge reactor.

符号の説明Explanation of symbols

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…ワイヤメッシュ
３０…円筒管
３１…硬質ガラス管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High voltage electrode 2 ... Center electrode 3 ... Internal electrode 4 ... Dielectric 5 ... External electrode 6 ... Exhaust pipe for motor vehicles 7 ... Insulator 8 ... Wire mesh 30 ... Cylindrical tube 31 ... Hard glass tube

Claims

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、
導電性及び弾力性を有し、前記誘電体（４）と前記外部電極（５）の間に密着して設けられたワイヤメッシュ（８）と、を備えた
ことを特徴とする放電リアクター。 A central electrode (2) connected to the high voltage electrode (1);
An internal electrode (3) connected to the central electrode (2);
A dielectric (4) provided around the internal electrode (3) so as to surround the internal electrode (3);
An external electrode (5) provided on the outer periphery of the dielectric (4);
A discharge reactor comprising a wire mesh (8) having electrical conductivity and elasticity and provided in close contact between the dielectric (4) and the external electrode (5).

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ガラスからなる誘電体（４）と、
前記誘電体（４）の外周囲に密着して設けられたコバール金属からなる外部電極（５）と、を備えた
ことを特徴とする放電リアクター。 A central electrode (2) connected to the high voltage electrode (1);
An internal electrode (3) connected to the central electrode (2);
A dielectric (4) made of glass provided around the internal electrode (3);
And an external electrode (5) made of Kovar metal provided in close contact with the outer periphery of the dielectric (4).