JP7467011B2 - Plasma Reactor - Google Patents

Plasma Reactor Download PDF

Info

Publication number
JP7467011B2
JP7467011B2 JP2020187923A JP2020187923A JP7467011B2 JP 7467011 B2 JP7467011 B2 JP 7467011B2 JP 2020187923 A JP2020187923 A JP 2020187923A JP 2020187923 A JP2020187923 A JP 2020187923A JP 7467011 B2 JP7467011 B2 JP 7467011B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
flow direction
panel
insulating layer
width direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020187923A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022077188A (en
Inventor
和彦 間所
一哉 内藤
遼一 島村
千尋 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
Priority to JP2020187923A priority Critical patent/JP7467011B2/en
Publication of JP2022077188A publication Critical patent/JP2022077188A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7467011B2 publication Critical patent/JP7467011B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Description

本発明は、プラズマリアクタに関し、とくに、エンジンから排出される排ガスの浄化に用いられるプラズマリアクタに関する。 The present invention relates to a plasma reactor, and in particular to a plasma reactor used to purify exhaust gas emitted from an engine.

エンジン、とくにディーゼルエンジンから排出される排ガスには、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）およびＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）などが含まれる。 Exhaust gases emitted from engines, especially diesel engines, contain CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbons), NOx (nitrogen oxides) and PM (particulate matter).

排ガスに含まれるＰＭを除去する手法として、プラズマリアクタを用いて、排ガスに含まれるＰＭを除去する手法が提案されている。プラズマリアクタは、複数の電極パネル（プラズマパネル）を備えている。電極パネルは、たとえば、誘電体に電極を内蔵した構成であり、複数の電極パネルは、排ガスの流れ方向と直交する方向に一定間隔のギャップを設けて積層される。互いに対向する電極間に電圧が印加されると、誘電体バリア放電が生じて、電極パネル間に低温プラズマ（非平衡プラズマ）が発生し、電極パネル間を流れる排ガス中のＰＭが酸化により除去される。 As a method for removing PM contained in exhaust gas, a method has been proposed in which a plasma reactor is used to remove PM contained in exhaust gas. The plasma reactor is equipped with multiple electrode panels (plasma panels). The electrode panel is configured, for example, with electrodes built into a dielectric, and the multiple electrode panels are stacked with a fixed gap provided in a direction perpendicular to the flow direction of the exhaust gas. When a voltage is applied between the opposing electrodes, a dielectric barrier discharge occurs, generating low-temperature plasma (non-equilibrium plasma) between the electrode panels, and the PM in the exhaust gas flowing between the electrode panels is removed by oxidation.

特開２０１８－７１４０４号公報JP 2018-71404 A

電極パネル間のギャップが小さいほど、安定したプラズマを得るための印加電圧を抑制でき、プラズマリアクタの消費電力を抑えることができるが、その背反として、排ガスの流路が狭くなるため、プラズマリアクタにおける圧力損失（圧損）が増加する。圧力損失が増大すると、排ガスの抜けが悪くなるため、エンジンの燃焼状態が悪化し、エンジン出力の低下や排ガス中のＰＭ量の増加などの不具合を招く。圧力損失を低減するには、電極パネルの長さ（排ガスの流れ方向の寸法）を短くすればよいが、ＰＭを電極パネル上に捕捉して浄化するための十分な長さを確保し、また、電極パネルの積層体を排気管内にずれないように固定するためには、電極パネルの長さを短くするには限界がある。 The smaller the gap between the electrode panels, the lower the applied voltage required to obtain a stable plasma, and the less power the plasma reactor consumes. However, the tradeoff is that the exhaust gas flow path becomes narrower, increasing pressure loss in the plasma reactor. When pressure loss increases, exhaust gas does not escape as easily, which deteriorates the engine's combustion state and leads to problems such as reduced engine output and an increase in the amount of PM in the exhaust gas. To reduce pressure loss, the length of the electrode panels (the dimension in the direction of exhaust gas flow) can be shortened, but there is a limit to how long the electrode panels can be shortened in order to ensure a sufficient length for capturing and purifying PM on the electrode panels and to fix the electrode panel stack in place inside the exhaust pipe without shifting.

本発明の目的は、消費電力および圧力損失の両方を低減できる、プラズマリアクタを提供することである。 The object of the present invention is to provide a plasma reactor that can reduce both power consumption and pressure loss.

前記の目的を達成するため、本発明に係るプラズマリアクタは、エンジンから排出される排ガスの浄化に用いられるプラズマリアクタであって、排ガスの流通方向および流通方向と直交するパネル幅方向に延び、流通方向およびパネル幅方向の両方と直交する積層方向に積層されて、積層方向に交互に正極または負極となる複数の電極パネルを含み、積層方向に隣り合う電極パネル間には、排ガスが通過するガス通路が設けられ、電極パネルには、平板状の誘電体および誘電体に内蔵される電極が備えられ、誘電体の積層方向の少なくとも一方面には、電極が内蔵されている電極内蔵部分に対して流通方向の下流側に、流通方向およびパネル幅方向に広がる凹部が形成されている。 In order to achieve the above object, the plasma reactor according to the present invention is a plasma reactor used for purifying exhaust gas discharged from an engine, and includes a plurality of electrode panels that extend in the exhaust gas flow direction and in a panel width direction perpendicular to the flow direction, are stacked in a stacking direction perpendicular to both the flow direction and the panel width direction, and alternately serve as positive or negative electrodes in the stacking direction, a gas passage through which exhaust gas passes is provided between adjacent electrode panels in the stacking direction, the electrode panels are provided with a flat dielectric and an electrode built into the dielectric, and a recess extending in the flow direction and in the panel width direction is formed on at least one surface of the dielectric in the stacking direction, downstream in the flow direction from the electrode-built-in portion in which the electrode is built into.

この構成によれば、複数の電極パネルが積層方向に積層されており、エンジンから排出される排ガスは、積層方向に隣り合う電極パネル間に設けられたガス通路を流通方向に流れて通過する。各電極パネルは、流通方向ならびに流通方向および積層方向の両方と直交するパネル幅方向に延びる平板状の誘電体と、その誘電体に内蔵されて、流通方向およびパネル幅方向に延びる電極とを備えている。誘電体には、電極が内蔵されている電極内蔵部分に対して流通方向の下流側において、積層方向の一方面または両面に、流通方向およびパネル幅方向に広がる凹部が形成されている。 According to this configuration, multiple electrode panels are stacked in the stacking direction, and exhaust gas discharged from the engine flows in the flow direction and passes through a gas passage provided between adjacent electrode panels in the stacking direction. Each electrode panel has a flat dielectric extending in the flow direction and in the panel width direction perpendicular to both the flow direction and the stacking direction, and an electrode embedded in the dielectric and extending in the flow direction and the panel width direction. A recess extending in the flow direction and the panel width direction is formed on one or both sides in the stacking direction on the downstream side in the flow direction of the electrode-embedded portion in which the electrode is embedded.

そのため、電極パネル間のガス通路は、電極内蔵部分間で積層方向のギャップが相対的に小さく、電極内蔵部分間に対して流通方向の下流側で積層方向のギャップが相対的に大きくなる。電極内蔵部分間のギャップが小さいので、安定したプラズマを得るための印加電圧を抑制でき、消費電力を低く抑えることができる。一方、電極内蔵部分間に対して流通方向の下流側では、ギャップが拡大しているので、電極内蔵部分間を通過してきた排ガスの流速が下がり、排ガスと電極パネル（誘電体）の表面との接触抵抗が下がる。その結果、圧力損失を低減することができる。 Therefore, in the gas passages between the electrode panels, the gap in the stacking direction between the electrode-integrated parts is relatively small, and the gap in the stacking direction is relatively large downstream in the flow direction from the electrode-integrated parts. Because the gap between the electrode-integrated parts is small, the applied voltage to obtain stable plasma can be suppressed, and power consumption can be kept low. On the other hand, because the gap is wider downstream in the flow direction from the electrode-integrated parts, the flow speed of the exhaust gas passing between the electrode-integrated parts decreases, and the contact resistance between the exhaust gas and the surface of the electrode panel (dielectric) decreases. As a result, pressure loss can be reduced.

よって、消費電力の低減と圧力損失の低減とを両立させることができる。 This makes it possible to reduce both power consumption and pressure loss.

また、かかる構成では、電極パネル間のギャップが一定である構成と同一圧損で比較して、電極パネルの積層数が少なくすむので、省電力化および小型化を図ることができる。 In addition, with this configuration, the number of electrode panels stacked is reduced compared to a configuration in which the gap between the electrode panels is constant, with the same pressure loss, which allows for power savings and miniaturization.

電極パネルの排ガスの流れ方向の長さは、プラズマ放電により生成したプラズマ活性種の届く範囲の長さに設定することが好ましい。なぜなら、その長さより電極パネルが長いと、プラズマ活性種による浄化（酸化）作用が働かなくなり、電極パネルの下流側端部に処理しきれなかったＰＭが堆積して、排ガスの通路の断面積が減少し、ひいては排ガスの通路が最終的に閉塞する懸念があるからである。 It is preferable to set the length of the electrode panel in the direction of exhaust gas flow to a length that allows the plasma active species generated by plasma discharge to reach. This is because if the electrode panel is longer than this length, the purification (oxidation) action of the plasma active species will not work, and PM that has not been completely treated will accumulate at the downstream end of the electrode panel, reducing the cross-sectional area of the exhaust gas passage, and ultimately raising the concern that the exhaust gas passage may be blocked.

本発明によれば、消費電力および圧力損失の両方を低減することができる。 The present invention can reduce both power consumption and pressure loss.

本発明の一実施形態に係るプラズマリアクタの構成を図解的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view diagrammatically showing a configuration of a plasma reactor according to an embodiment of the present invention. 電極パネル積層体をパネル幅方向の中央で流通方向および積層方向に沿った切断面で切断した断面図である。1 is a cross-sectional view of an electrode panel laminate cut at the center in the panel width direction along the flow direction and stacking direction. 電極パネルの分解斜視図である。FIG. 変形例に係る電極パネルの分解斜視図である。FIG. 13 is an exploded perspective view of an electrode panel according to a modified example. 図４に示される電極パネルを積層してなる電極パネル積層体をパネル幅方向の中央で流通方向および積層方向に沿った切断面で切断した断面図である。5 is a cross-sectional view of an electrode panel laminate obtained by stacking the electrode panels shown in FIG. 4, cut at a cut surface along the flow direction and stacking direction at the center in the panel width direction.

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the attached drawings.

＜プラズマリアクタ＞
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマリアクタ１の構成を図解的に示す断面図である。 <Plasma Reactor>
FIG. 1 is a cross-sectional view diagrammatically showing the configuration of a plasma reactor 1 according to an embodiment of the present invention.

プラズマリアクタ１は、車両のエンジン（図示せず）から排出される排ガスからＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を除去するために、たとえば、排ガスが流通する排気管２の途中部に介装される。プラズマリアクタ１は、リアクタボディ（ケース）３と、リアクタボディ３内に収容された複数の電極パネル４とを備えている。 The plasma reactor 1 is installed, for example, in the middle of an exhaust pipe 2 through which exhaust gas flows in order to remove PM (Particulate Matter) from exhaust gas emitted from a vehicle engine (not shown). The plasma reactor 1 includes a reactor body (case) 3 and a plurality of electrode panels 4 housed within the reactor body 3.

リアクタボディ３は、金属製であり、両端部に対して中央部が膨らんだ筒状（管状）に形成されている。リアクタボディ３の一端の開口は、流入口１１として、リアクタボディ３で分断される排気管２のエンジン側に接続されている。リアクタボディ３の他端の開口は、流出口１２として、リアクタボディ３で分断される排気管２のエンジン側と反対側（排出側）に接続されている。排気管２を流通する排ガスは、流入口１１からリアクタボディ３内に流入し、リアクタボディ３内を通過して流出口１２から流出する。 The reactor body 3 is made of metal and is formed into a cylindrical (tubular) shape with a bulge in the center compared to both ends. An opening at one end of the reactor body 3 serves as an inlet 11 and is connected to the engine side of the exhaust pipe 2 that is divided by the reactor body 3. An opening at the other end of the reactor body 3 serves as an outlet 12 and is connected to the side (exhaust side) opposite the engine side of the exhaust pipe 2 that is divided by the reactor body 3. Exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2 flows into the reactor body 3 from the inlet 11, passes through the reactor body 3, and flows out from the outlet 12.

各電極パネル４は、リアクタボディ３内での排ガスの流通方向（以下、単に「流通方向」という。）およびその流通方向と直交するパネル幅方向に延びる略矩形平板状の誘電体平板２１と、その誘電体平板２１に内蔵された電極２２とを備えている。誘電体平板２１は、誘電体、たとえば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）やＺｒＯ２（ジルコニア）、ＡｌＮ（窒化アルミ）などのセラミックスからなる。電極２２は、たとえば、タングステンペーストや白金ペーストなどからなる。複数の電極パネル４は、流通方向およびパネル幅方向の両方と直交する積層方向に積層されることにより積層体（以下、「電極パネル積層体」という。）を構成している。この電極パネル積層体において、積層方向に互いに対向する電極パネル４の各間には、スペーサ５が介在される。 Each electrode panel 4 includes a dielectric plate 21 having a substantially rectangular flat shape extending in the exhaust gas flow direction (hereinafter simply referred to as the "flow direction") in the reactor body 3 and in the panel width direction perpendicular to the flow direction, and an electrode 22 built into the dielectric plate 21. The dielectric plate 21 is made of a dielectric material, for example, ceramics such as Al 2 O 3 (alumina), ZrO 2 (zirconia), and AlN (aluminum nitride). The electrode 22 is made of, for example, tungsten paste or platinum paste. The electrode panels 4 are stacked in a stacking direction perpendicular to both the flow direction and the panel width direction to form a stack (hereinafter referred to as the "electrode panel stack"). In this electrode panel stack, a spacer 5 is interposed between each of the electrode panels 4 facing each other in the stacking direction.

＜電極パネル積層体＞
図２は、電極パネル積層体をパネル幅方向の中央で流通方向および積層方向に沿った切断面で切断した断面図である。図３は、電極パネル４の分解斜視図である。 <Electrode Panel Laminate>
Fig. 2 is a cross-sectional view of the electrode panel laminate taken along a cross section along the flow direction and the lamination direction at the center in the panel width direction. Fig. 3 is an exploded perspective view of the electrode panel 4.

電極パネル４の誘電体平板２１は、平板部３１および絶縁層部３２，３３を一体に有している。 The dielectric plate 21 of the electrode panel 4 has an integral flat plate portion 31 and insulating layer portions 32 and 33.

平板部３１は、流通方向に長さを有し、パネル幅方向に幅を有する矩形平板状に形成されている。 The flat plate portion 31 is formed as a rectangular flat plate having a length in the flow direction and a width in the panel width direction.

絶縁層部３２，３３は、それぞれ平板部３１の積層方向の一方側および他方側に配置される。絶縁層部３２，３３は、同一形状に形成されており、パネル幅方向に平板部３１と同じ幅で延びる平板状の電極被覆部３４と、電極被覆部３４のパネル幅方向の各端部から流通方向の下流側に延びる平板状の壁部３５，３６とからなる略コ字状をなしている。 The insulating layer portions 32 and 33 are disposed on one side and the other side of the flat plate portion 31 in the stacking direction, respectively. The insulating layer portions 32 and 33 are formed in the same shape, and are roughly U-shaped, consisting of a flat electrode covering portion 34 that extends in the panel width direction with the same width as the flat plate portion 31, and flat wall portions 35 and 36 that extend downstream in the flow direction from each end of the electrode covering portion 34 in the panel width direction.

絶縁層部３２の電極被覆部３４は、平板部３１の積層方向の一方面３７上において、平板部３１の流通方向の上流側の端部であって、その上流側の端縁から下流側に所定間隔を空けた位置に、パネル幅方向の側面が平板部３１のパネル幅方向の側面と面一をなすように配置されている。絶縁層部３２の壁部３５，３６は、平板部３１の一方面３７上において、それぞれ一方面３７のパネル幅方向の一方側および他方側の端縁に沿って、電極被覆部３４から絶縁層部３２の流通方向の下流側の端縁の位置まで延びている。 The electrode covering portion 34 of the insulating layer portion 32 is disposed on one surface 37 of the flat plate portion 31 in the stacking direction at the upstream end of the flat plate portion 31 in the flow direction, at a position spaced a predetermined distance downstream from the upstream edge, so that the side surface in the panel width direction is flush with the side surface in the panel width direction of the flat plate portion 31. The wall portions 35 and 36 of the insulating layer portion 32 extend from the electrode covering portion 34 to the downstream edge of the insulating layer portion 32 in the flow direction along the edges of one side and the other side of the one surface 37 in the panel width direction, respectively, on one surface 37 of the flat plate portion 31.

絶縁層部３３の電極被覆部３４は、平板部３１の積層方向の他方面３８上において、絶縁層部３２の電極被覆部３４と流通方向およびパネル幅方向に同じ位置に配置されている。すなわち、絶縁層部３３の電極被覆部３４は、平板部３１の他方面３８上において、平板部３１の流通方向の上流側の端部であって、その上流側の端縁から下流側に所定間隔を空けた位置に、パネル幅方向の側面が平板部３１のパネル幅方向の側面と面一をなすように配置されている。絶縁層部３３の壁部３５，３６は、平板部３１の他方面３８上において、それぞれ一方面３７のパネル幅方向の一方側および他方側の端縁に沿って、電極被覆部３４から絶縁層部３２の流通方向の下流側の端縁の位置まで延びている。 The electrode covering portion 34 of the insulating layer portion 33 is disposed on the other surface 38 of the flat plate portion 31 in the stacking direction at the same position in the flow direction and panel width direction as the electrode covering portion 34 of the insulating layer portion 32. That is, the electrode covering portion 34 of the insulating layer portion 33 is disposed on the other surface 38 of the flat plate portion 31 at the upstream end of the flat plate portion 31 in the flow direction, at a position spaced a predetermined distance downstream from the upstream edge, so that the side surface in the panel width direction is flush with the side surface in the panel width direction of the flat plate portion 31. The wall portions 35 and 36 of the insulating layer portion 33 extend from the electrode covering portion 34 to the downstream edge of the insulating layer portion 32 in the flow direction along the edges of one side 37 of the one surface 37 on the other surface 38 of the flat plate portion 31, respectively.

電極２２は、平板部３１の一方面３７上における絶縁層部３２の電極被覆部３４に被覆される領域内と、絶縁層部３３の電極被覆部３４における平板部３１側の面上とに設けられている。平板部３１上の電極２２と絶縁層部３３上の電極２２とは、たとえば、メタライズ技術により形成される薄膜状をなし、互いに同じ形状およびサイズに形成されて、積層方向から見て同一位置に配置されている。 The electrodes 22 are provided in an area covered by the electrode covering portion 34 of the insulating layer portion 32 on one side 37 of the flat plate portion 31, and on the surface of the electrode covering portion 34 of the insulating layer portion 33 facing the flat plate portion 31. The electrodes 22 on the flat plate portion 31 and the electrodes 22 on the insulating layer portion 33 are in the form of thin films formed, for example, by metallization technology, are formed to have the same shape and size, and are arranged in the same position when viewed from the stacking direction.

スペーサ５は、壁部３５，３６と平面視で（積層方向から見て）同形状および同サイズに形成されている。スペーサ５は、積層方向に隣り合う電極パネル４の各間において、絶縁層部３２の壁部３５，３６と絶縁層部３３の壁部３５，３６との間に介在される。 The spacer 5 is formed to have the same shape and size as the walls 35, 36 in a plan view (when viewed from the stacking direction). The spacer 5 is interposed between the walls 35, 36 of the insulating layer 32 and the walls 35, 36 of the insulating layer 33 between the electrode panels 4 adjacent to each other in the stacking direction.

電極パネル積層体の製造時には、電極パネル４の各構成要素の成形体、つまり平板部３１および絶縁層部３２，３３の成形体が形成され、平板部３１および絶縁層部３３の成形体のそれぞれに電極２２が形成された後、平板部３１の成形体と絶縁層部３２，３３の成形体とが積層される。そして、各電極パネル４の構成要素の成形体を積層してなる構造体がスペーサ５を挟んで積層された後、それらが焼成されることにより、電極パネル積層体が得られる。 When manufacturing the electrode panel laminate, compacts of each component of the electrode panel 4, i.e. compacts of the flat plate portion 31 and the insulating layer portions 32 and 33, are formed, electrodes 22 are formed on each of the compacts of the flat plate portion 31 and the insulating layer portion 33, and then the compact of the flat plate portion 31 and the compacts of the insulating layer portions 32 and 33 are laminated. Then, structures formed by stacking the compacts of the components of each electrode panel 4 are stacked with spacers 5 in between, and then fired to obtain the electrode panel laminate.

積層方向に隣り合う電極パネル４の各間にスペーサ５が介在されることにより、その電極パネル４の各間には、パネル幅方向の両側のスペーサ５の間に、排ガスが流通するガス通路４１が形成される。また、各電極パネル４の誘電体平板２１の積層方向の一方面および他方面には、電極２２を内蔵している電極内蔵部分（積層方向から見て電極被覆部３４が含まれる部分）に対して流通方向の下流側に、絶縁層部３２，３３の壁部３５，３６間で流通方向およびパネル幅方向に広がる凹部４２が形成されている。そのため、電極パネル４間のガス通路４１は、電極内蔵部分間で積層方向のギャップが相対的に小さく、電極内蔵部分に対して流通方向の下流側で積層方向のギャップが相対的に大きくなっている。 By interposing spacers 5 between the electrode panels 4 adjacent to each other in the stacking direction, gas passages 41 through which exhaust gas flows are formed between the spacers 5 on both sides in the panel width direction between the electrode panels 4. In addition, on one side and the other side in the stacking direction of the dielectric flat plate 21 of each electrode panel 4, a recess 42 is formed downstream in the flow direction from the electrode-embedded portion (the portion including the electrode covering portion 34 as viewed from the stacking direction) that incorporates the electrode 22 between the walls 35, 36 of the insulating layer portions 32, 33. Therefore, the gas passages 41 between the electrode panels 4 have a relatively small gap in the stacking direction between the electrode-embedded portions, and a relatively large gap in the stacking direction downstream in the flow direction from the electrode-embedded portion.

積層方向の一方側から奇数番目の電極パネル４の電極２２には、プラズマリアクタ用電源装置６（図１参照）から延びるプラス配線４３が接続され、偶数番目の電極パネル４の電極２２には、プラズマリアクタ用電源装置６から延びるマイナス配線４４が接続されている。 A positive wiring 43 extending from the plasma reactor power supply 6 (see FIG. 1) is connected to the electrode 22 of the odd-numbered electrode panel 4 from one side in the stacking direction, and a negative wiring 44 extending from the plasma reactor power supply 6 is connected to the electrode 22 of the even-numbered electrode panel 4.

＜作用効果＞
プラズマリアクタ１では、プラズマリアクタ用電源装置６により、プラス配線４３とマイナス配線４４との間に高電圧が印加される。これにより、積層方向に隣り合う電極パネル４の電極２２間に、高電圧の交流またはパルス電圧が印加されて、誘電体バリア放電によるプラズマが発生する。そのプラズマの酸化作用により、ガス通路４１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。 <Action and effect>
In the plasma reactor 1, a high voltage is applied between the positive wiring 43 and the negative wiring 44 by the plasma reactor power supply device 6. This applies a high AC or pulse voltage between the electrodes 22 of the electrode panels 4 adjacent in the stacking direction, generating plasma by dielectric barrier discharge. Due to the oxidizing effect of the plasma, PM contained in the exhaust gas flowing through the gas passage 41 is oxidized (combusted) and removed.

ガス通路４１は、電極内蔵部分間で積層方向のギャップが相対的に小さく、電極内蔵部分に対して流通方向の下流側で積層方向のギャップが相対的に大きくなっている。電極内蔵部分間で積層方向のギャップが小さいことにより、プラズマの発生効率が高くなり、消費電力を低く抑えることができる。一方、電極内蔵部分間に対して流通方向の下流側でギャップが拡大することにより、排ガスが電極内蔵部分間からその下流側に抜けると、排ガスの流速が下がり、排ガスと電極パネル４（誘電体平板２１）の表面との接触抵抗が下がる。その結果、圧力損失を低減することができる。 The gas passage 41 has a relatively small gap in the stacking direction between the electrode-integrated parts, and a relatively large gap in the stacking direction downstream of the electrode-integrated parts in the flow direction. The small gap in the stacking direction between the electrode-integrated parts increases the efficiency of plasma generation and reduces power consumption. On the other hand, the gap expands downstream of the electrode-integrated parts in the flow direction, so that when the exhaust gas escapes from between the electrode-integrated parts to the downstream side, the flow rate of the exhaust gas decreases and the contact resistance between the exhaust gas and the surface of the electrode panel 4 (dielectric plate 21) decreases. As a result, pressure loss can be reduced.

よって、プラズマリアクタ１では、消費電力の低減と圧力損失の低減とを両立させることができる。 Therefore, the plasma reactor 1 can achieve both reduced power consumption and reduced pressure loss.

また、かかる構成では、電極パネル間のギャップが一定である構成と同一圧損で比較して、電極パネル４の積層数が少なくすむので、省電力化および小型化を図ることができる。 In addition, with this configuration, the number of electrode panels 4 stacked is reduced compared to a configuration in which the gap between the electrode panels is constant, with the same pressure loss, which allows for power savings and miniaturization.

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。 <Modification>
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be embodied in other forms.

図４は、変形例に係る電極パネル４の分解斜視図である。図５は、変形例に係る電極パネル積層体をパネル幅方向の中央で流通方向および積層方向に沿った切断面で切断した断面図である。 Figure 4 is an exploded perspective view of an electrode panel 4 according to a modified example. Figure 5 is a cross-sectional view of an electrode panel stack according to a modified example cut at the center in the panel width direction along the flow direction and stacking direction.

図４に示される構成では、誘電体平板２１は、平板部５１、一方側絶縁層部５２，５３および他方側絶縁層部５４を一体に有している。 In the configuration shown in FIG. 4, the dielectric plate 21 integrally comprises a plate portion 51, one-side insulating layer portions 52 and 53, and an other-side insulating layer portion 54.

平板部５１は、流通方向に長さを有し、パネル幅方向に幅を有する矩形平板状に形成されている。 The flat plate portion 51 is formed as a rectangular flat plate having a length in the flow direction and a width in the panel width direction.

一方側絶縁層部５２，５３は、平板部５１の積層方向の一方側に配置される。一方側絶縁層部５２，５３は、同一形状に形成されており、パネル幅方向に平板部５１と同じ幅で延びる平板状の電極被覆部５５と、電極被覆部５５のパネル幅方向の各端部から流通方向の下流側に延びる平板状の壁部５６，５７とからなる略コ字状をなしている。 The insulating layer portions 52 and 53 on one side are arranged on one side of the flat plate portion 51 in the stacking direction. The insulating layer portions 52 and 53 on one side are formed in the same shape and are roughly U-shaped and comprise a flat electrode covering portion 55 that extends in the panel width direction with the same width as the flat plate portion 51, and flat wall portions 56 and 57 that extend downstream in the flow direction from each end of the electrode covering portion 55 in the panel width direction.

一方側絶縁層部５２の電極被覆部５５は、平板部５１の積層方向の一方面５８上において、平板部５１の流通方向の上流側の端部であって、その上流側の端縁から下流側に所定間隔を空けた位置に、パネル幅方向の側面が平板部５１のパネル幅方向の側面と面一をなすように配置されている。一方側絶縁層部５２の壁部５６，５７は、平板部５１の一方面５８上において、それぞれ一方面５８のパネル幅方向の一方側および他方側の端縁に沿って、電極被覆部５５から一方側絶縁層部５２の流通方向の下流側の端縁の位置まで延びている。一方側絶縁層部５３は、一方側絶縁層部５２上からはみ出さないように、一方側絶縁層部５２上に重ねて配置されている。 The electrode covering portion 55 of the one-side insulating layer portion 52 is disposed on one surface 58 of the flat plate portion 51 in the stacking direction at the upstream end of the flat plate portion 51 in the flow direction, at a position spaced a predetermined distance downstream from the upstream edge, so that the side surface in the panel width direction is flush with the side surface in the panel width direction of the flat plate portion 51. The walls 56 and 57 of the one-side insulating layer portion 52 extend from the electrode covering portion 55 to the downstream edge of the one-side insulating layer portion 52 in the flow direction along the edges of one side and the other side of the one-side insulating layer portion 58 in the panel width direction, respectively, on one surface 58 of the flat plate portion 51. The one-side insulating layer portion 53 is disposed on top of the one-side insulating layer portion 52 so as not to protrude from the one-side insulating layer portion 52.

他方側絶縁層部５４は、平板部５１と平面視で同形状および同サイズに形成されて、平板部５１からはみ出さないように、平板部５１の積層方向の他方面５９上に配置されている。 The other insulating layer portion 54 is formed to have the same shape and size as the flat plate portion 51 in a plan view, and is disposed on the other surface 59 of the flat plate portion 51 in the stacking direction so as not to protrude beyond the flat plate portion 51.

電極２２は、一方側絶縁層部５２の電極被覆部５５における一方側絶縁層部５３側の面上と、他方側絶縁層部５４の平板部５１側の面上における一方側絶縁層部５２の電極被覆部５５に対して積層方向に重なる領域上とに設けられている。一方側絶縁層部５２上の電極２２と他方側絶縁層部５４上の電極２２とは、たとえば、メタライズ技術により形成される薄膜状をなし、互いに同じ形状およびサイズに形成されて、積層方向から見て同一位置に配置されている。 The electrodes 22 are provided on the surface of the electrode covering portion 55 of the one-side insulating layer portion 52 facing the one-side insulating layer portion 53, and on the surface of the other-side insulating layer portion 54 facing the flat plate portion 51 in a region that overlaps with the electrode covering portion 55 of the one-side insulating layer portion 52 in the stacking direction. The electrodes 22 on the one-side insulating layer portion 52 and the electrodes 22 on the other-side insulating layer portion 54 are in the form of thin films formed, for example, by metallization technology, are formed to have the same shape and size, and are arranged in the same position when viewed from the stacking direction.

スペーサ５は、壁部５６，５７と平面視で同形状および同サイズに形成されている。スペーサ５は、積層方向に隣り合う電極パネル４の各間において、一方側絶縁層部５３の壁部５６，５７と他方側絶縁層部５４との間に介在される。 The spacer 5 is formed to have the same shape and size as the walls 56, 57 in a plan view. The spacer 5 is interposed between the walls 56, 57 of the insulating layer 53 on one side and the insulating layer 54 on the other side between each of the electrode panels 4 adjacent to each other in the stacking direction.

電極パネル積層体の製造時には、電極パネル４の各構成要素の成形体、つまり平板部５１、一方側絶縁層部５２，５３および他方側絶縁層部５４の成形体が形成され、一方側絶縁層部５３の成形体および他方側絶縁層部５４の成形体のそれぞれに電極２２が形成された後、平板部５１の成形体、一方側絶縁層部５２，５３の成形体および他方側絶縁層部５４の成形体が積層される。そして、各電極パネル４の構成要素の成形体を積層してなる構造体がスペーサ５を挟んで積層された後、それらが焼成されることにより、電極パネル積層体が得られる。 During the manufacture of the electrode panel laminate, the molded bodies of each component of the electrode panel 4, that is, the molded bodies of the flat plate portion 51, the one-side insulating layer portions 52 and 53, and the other-side insulating layer portion 54, are formed, and electrodes 22 are formed on each of the molded body of the one-side insulating layer portion 53 and the molded body of the other-side insulating layer portion 54, and then the molded body of the flat plate portion 51, the molded body of the one-side insulating layer portions 52 and 53, and the molded body of the other-side insulating layer portion 54 are stacked. Then, the structures formed by stacking the molded bodies of the components of each electrode panel 4 are stacked with the spacer 5 in between, and then fired to obtain the electrode panel laminate.

積層方向に隣り合う電極パネル４の各間にスペーサ５が介在されることにより、その電極パネル４の各間には、パネル幅方向の両側のスペーサ５の間に、排ガスが流通するガス通路６１が形成される。また、各電極パネル４の誘電体平板２１の積層方向の一方面には、電極２２を内蔵している電極内蔵部分（積層方向から見て電極被覆部５５が含まれる部分）に対して流通方向の下流側に、一方側絶縁層部５２，５３の壁部５６，５７間で流通方向およびパネル幅方向に広がる凹部６２が形成されている。そのため、電極パネル４間のガス通路６１は、電極内蔵部分間で積層方向のギャップが相対的に小さく、電極内蔵部分に対して流通方向の下流側で積層方向のギャップが相対的に大きくなっている。 By interposing spacers 5 between adjacent electrode panels 4 in the stacking direction, between the electrode panels 4, gas passages 61 through which exhaust gas flows are formed between the spacers 5 on both sides in the panel width direction. In addition, on one side of the dielectric plate 21 of each electrode panel 4 in the stacking direction, a recess 62 is formed downstream in the flow direction from the electrode-embedded portion (portion including the electrode covering portion 55 as viewed from the stacking direction) that incorporates the electrode 22, and extends in the flow direction and the panel width direction between the walls 56, 57 of the insulating layer portions 52, 53 on one side. Therefore, the gas passages 61 between the electrode panels 4 have a relatively small gap in the stacking direction between the electrode-embedded portions, and a relatively large gap in the stacking direction downstream in the flow direction from the electrode-embedded portion.

図４および図５に示される構成によっても、図２および図３に示される構成と同様の作用効果を奏することができる。 The configurations shown in Figures 4 and 5 can achieve the same effects as the configurations shown in Figures 2 and 3.

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design modifications can be made to the above-mentioned configuration within the scope of the claims.

１：プラズマリアクタ
４：電極パネル
２１：誘電体平板（誘電体）
２２：電極
４１，６１：ガス通路
４２，６２：凹部 1: Plasma reactor 4: Electrode panel 21: Dielectric plate (dielectric)
22: Electrode 41, 61: Gas passage 42, 62: Recess

Claims (1)

エンジンから排出される排ガスの浄化に用いられるプラズマリアクタであって、
前記排ガスの流通方向および前記流通方向と直交するパネル幅方向に延び、前記流通方向および前記パネル幅方向の両方と直交する積層方向に積層されて、前記積層方向に交互に正極または負極となる複数の電極パネルを含み、
前記積層方向に隣り合う前記電極パネル間には、前記排ガスが通過するガス通路が設けられ、
前記電極パネルには、平板状の誘電体および前記誘電体に内蔵される電極が備えられ、
前記誘電体は、前記流通方向および前記パネル幅方向に延びる平板状の平板部と、前記平板部の前記積層方向の少なくとも一方側に配置されており、前記パネル幅方向に延びる平板状の電極被覆部および前記電極被覆部の前記パネル幅方向の各端部から前記流通方向の下流側に延びる平板状の壁部からなる絶縁層部とを有し、
前記電極が内蔵されている電極内蔵部分に対して前記流通方向の下流側に、前記壁部間で前記流通方向および前記パネル幅方向に広がり、前記流通方向の下流側に開放される凹部が形成されている、プラズマリアクタ。 A plasma reactor used for purifying exhaust gas emitted from an engine,
a plurality of electrode panels extending in a flow direction of the exhaust gas and in a panel width direction perpendicular to the flow direction, stacked in a stacking direction perpendicular to both the flow direction and the panel width direction, and alternately serving as positive electrodes or negative electrodes in the stacking direction;
a gas passage through which the exhaust gas passes is provided between the electrode panels adjacent to each other in the stacking direction;
The electrode panel includes a flat dielectric and an electrode embedded in the dielectric,
the dielectric has a flat plate portion extending in the flow direction and the panel width direction, and an insulating layer portion disposed on at least one side of the flat plate portion in the stacking direction and including a flat electrode covering portion extending in the panel width direction and a flat wall portion extending from each end of the electrode covering portion in the panel width direction to a downstream side in the flow direction,
A plasma reactor in which a recess is formed downstream in the flow direction from an electrode-embedded portion in which the electrode is embedded, the recess extending in the flow direction and in the panel width direction between the walls and opening to the downstream side in the flow direction .
JP2020187923A 2020-11-11 2020-11-11 Plasma Reactor Active JP7467011B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020187923A JP7467011B2 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Plasma Reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020187923A JP7467011B2 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Plasma Reactor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022077188A JP2022077188A (en) 2022-05-23
JP7467011B2 true JP7467011B2 (en) 2024-04-15

Family

ID=81654228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020187923A Active JP7467011B2 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Plasma Reactor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7467011B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7458107B1 (en) 2023-03-14 2024-03-29 カーボントレードネオ株式会社 Plasma Processing Equipment

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017107717A (en) 2015-12-09 2017-06-15 日本特殊陶業株式会社 Plasma reactor and plasma electrode plate

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017107717A (en) 2015-12-09 2017-06-15 日本特殊陶業株式会社 Plasma reactor and plasma electrode plate

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022077188A (en) 2022-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5999368B2 (en) Gas reformer, exhaust purification system, air purifier
EP3383144B1 (en) Plasma reactor
JP2007144244A (en) Discharge plasma treatment device
JP7467011B2 (en) Plasma Reactor
WO2017099011A1 (en) Plasma reactor and plasma electrode plate
JP2008157592A (en) Stacked integrated self heat exchange structure
EP3318735B1 (en) Plasma generating electrode, electrode panel, and plasma reactor
JP6595817B2 (en) Electrode for generating plasma, electrode panel and plasma reactor
US6887440B2 (en) Edge-connected non-thermal plasma exhaust after-treatment device
WO2006046628A1 (en) Exhaust gas cleaner
WO2017099175A1 (en) Plasma reactor
JP2018003605A (en) Plasma reactor
JP6712507B2 (en) Plasma reactor
JP7307023B2 (en) Plasma reactor for exhaust gas purification
JP4163997B2 (en) Exhaust purification device
JP2006161595A (en) Exhaust emission purifier
JP7018283B2 (en) Plasma reactor
JP2021152346A (en) Plasma reactor for purifying exhaust gas
JP4735979B2 (en) Exhaust gas purification device and exhaust gas purification method
JP7385519B2 (en) Plasma reactor for exhaust gas purification
JP7381178B2 (en) Plasma reactor for exhaust gas purification
JP6867178B2 (en) Plasma reactor
JP6795735B2 (en) Plasma reactor
JP2022155124A (en) Plasma reactor for exhaust emission control
JP4445374B2 (en) Exhaust purification device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230802

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240125

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240402

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240402

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7467011

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150