JP2008080294A - 放電リアクター - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】高電圧電極１に接続される中心電極２と、中心電極２に接続された内部電極３と、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、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、を備える。
【選択図】図１

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）。

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。
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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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

「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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

「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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 図１の要部断面図である。 内部電極の他の例を示す図である。 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。 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。 従来の放電リアクターの概略構成図である。

符号の説明

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

Claims (2)

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。
2. 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。

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