JP2017157363A - プラズマリアクタ - Google Patents

Abstract

【課題】部品の変形や破壊の発生を抑制することにより、信頼性を向上させることが可能なプラズマリアクタを提供すること。【解決手段】本発明のプラズマリアクタは、プラズマパネル積層体２０、クランプ５０〜５５及びマット７１を備える。プラズマパネル積層体２０は、電極パネル３０を積層した構造を有し、隣接する電極パネル３０間に電圧を印加することによってプラズマを発生させる。クランプ５０〜５５は、複数の電極パネル３０を外側から挟み込んで固定する。マット７１は、ケース及びプラズマパネル積層体２０の間に介在され、プラズマパネル積層体２０を保持する。なお、プラズマリアクタは、マット７１とクランプ５０〜５５との間、及び、ケースとクランプ５０〜５５との間の少なくとも一方に隙間Ｓ１〜Ｓ４を有している。【選択図】図５

Description

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。

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。

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、別部品が設けられている。例えば、特許文献１に記載のプラズマリアクタには、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。また、特許文献３に記載のプラズマリアクタでは、枠体とケース体（ケース）との間に固定マット（マット）が介在されており、枠体は、固定マットを介してケース体に接触している。

特許第３８３２６５４号公報（図４等） 米国特許第６４６４９４５号明細書（図８等） 特許第４４４８０９７号公報（段落［００６８］〜［００７０］、図９等）

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は、プラズマリアクタに高温の排気ガスが流れるため、プラズマリアクタの内部は排気ガスによって加熱される。一方、プラズマリアクタの外部は、走行風によって冷却されるため、プラズマリアクタの内部のように温度が高くなる訳ではない。よって、プラズマリアクタの内部にあるプラズマパネル積層体は、温度上昇に伴って膨張するが、プラズマリアクタの外部に露出するケースは、温度があまり上昇しないため、プラズマパネル積層体のようには膨張しなくなる。その結果、ケースとプラズマパネル積層体（電極パネル）との熱膨張差に起因する応力により、ケースからマットを介して上記した別部品に大きな力が作用するため、別部品の変形や破壊が生じる虞がある。

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、部品の変形や破壊の発生を抑制することにより、信頼性を向上させることが可能なプラズマリアクタを提供することにある。

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を印加することによってプラズマを発生させるプラズマパネル積層体と、前記複数の電極パネルを外側から挟み込んで固定するクランプと、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保持するマットとを備えるプラズマリアクタであって、前記マットと前記クランプとの間、及び、前記ケースと前記クランプとの間の少なくとも一方に隙間を有し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１に記載の発明では、マットとクランプとの間、及び、ケースとクランプとの間の少なくとも一方に隙間を有している。このため、ケースとプラズマパネル積層体との熱膨張差に起因する応力が生じたとしても、マット及びケースの少なくとも一方からクランプ（部品）に対して応力が作用しにくくなるため、クランプの変形や破壊が抑制される。ゆえに、プラズマリアクタの信頼性を向上させることができる。

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。

なお、クランプは、マットとの間に隙間を有していることがよい。このようにすれば、ケースとプラズマパネル積層体との熱膨張差に起因する応力が生じたとしても、マットからクランプに対して応力が作用しにくくなるため、クランプの変形や破壊が抑制される。ゆえに、プラズマリアクタの信頼性を向上させることができる。なお、マットとクランプとの間に生じる隙間の大きさは、例えば、０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることがよい。組付時のバラツキの影響を考慮すると、隙間の大きさは０．５ｍｍ以上であることが好ましい。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。

また、マットとクランプ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配置し、切欠部の内側領域にクランプを位置させることにより、マットとクランプとの間に隙間を設けたものなどが挙げられる。このようにすれば、隙間を設けるために例えば複数のマットを用いなくても済むため、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。

さらに、ケースとクランプとの間に隙間を有する構造も、特に限定される訳ではなく、例えば、ケースの内面に、マットにおいてクランプと接触する領域との間に隙間を生じさせるための逃げ凹部を設けたものや、マットにおいてクランプに対応する領域を、他の領域よりも薄く形成することにより、ケースとの間に隙間を設けたものなどが挙げられる。なお、これらの構造を採用すれば、ケースとプラズマパネル積層体との熱膨張差に起因する応力が生じたとしても、ケースからマットを介してクランプに応力が作用しにくくなるため、クランプの変形や破壊が抑制される。ゆえに、プラズマリアクタの信頼性が向上する。

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。 プラズマリアクタを示す平面図。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 電極パネルを示す斜視図。 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。 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。 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。 他の実施形態において、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部分断面図。 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部分断面図。

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。

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。

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の熱膨張係数は、１０〜１８ｐｐｍ／℃程度となっている。なお、ケース１０の熱膨張係数は、常温〜３００℃間の測定値の平均値をいう。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。

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。

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（排ガス流入口１１から排ガス流出口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。

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。

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の熱膨張係数は、２〜８ｐｐｍ／℃程度であり、誘電体３３がアルミナからなる本実施形態においては、７ｐｐｍ／℃程度となっている。なお、誘電体３３の熱膨張係数は、常温〜４００℃間の測定値の平均値をいう。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。

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。

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）を外側（具体的には、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を外側（具体的には、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。

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。

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。

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。

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なすマット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。

また、図５，図６に示されるように、本実施形態のプラズマリアクタ１は、マット７１とクランプ５０〜５５との間に隙間を有している。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３つの第１切欠部８１が形成されるとともに、マット７１を厚さ方向に貫通する３つの第２切欠部８２が形成されている。そして、各第１切欠部８１の内側領域にそれぞれ第１クランプ５０，５１，５２が位置するとともに、各第２切欠部８２の内側領域にそれぞれ第２クランプ５３，５４，５５が位置するようになっている。

詳述すると、第１切欠部８１は、第２マット片７３を厚方向に貫通する第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５０〜５２のクランプ本体５６と外部端子６０の基端部に接続される中軸６２とが配置され、第１凹部８４内には、第１クランプ５０〜５２の押さえ板５７が配置されている。

そして、図５に示されるように、本実施形態のプラズマリアクタ１では、マット７１と第１クランプ５０〜５２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、第１の隙間Ｓ１を有している。第１の隙間Ｓ１の大きさは、０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下（本実施形態では、最小で５ｍｍ）に設定されている。

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５３〜５５のクランプ本体５６と外部端子６１の基端部に接続される中軸６２とが配置され、第２凹部８６内には、第２クランプ５３〜５５の押さえ板５７が配置されている。

そして、本実施形態のプラズマリアクタ１では、マット７１と第２クランプ５３〜５５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、第２の隙間Ｓ２を有している。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、０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下（本実施形態では、最小で５ｍｍ）に設定されている。

さらに、図４，図５に示されるように、本実施形態のプラズマリアクタ１は、マット７１とクランプ５０〜５５との間に加えて、ケース１０とクランプ５０〜５５との間にも隙間を有している。詳述すると、マット７１の厚さは８ｍｍであり、クランプ５０〜５５の厚さは０．５ｍｍである。このため、ケース１０と第１クランプ５０〜５２との間（具体的に言うと、ケース１０の内面と第１クランプ５０〜５２のクランプ本体５６表面との間、及び、ケース１０の内面と第１クランプ５０〜５２の押さえ板５７表面との間）には、第１の隙間Ｓ３が設けられるようになる。さらに、ケース１０と第２クランプ５３〜５５との間（具体的に言うと、ケース１０の内面と第２クランプ５３〜５５のクランプ本体５６表面との間、及び、ケース１０の内面と第２クランプ５３〜５５の押さえ板５７表面との間）には、第２の隙間Ｓ４が設けられるようになる。なお、本実施形態の隙間Ｓ３，Ｓ４の大きさは、７．５ｍｍ程度となっている。

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。

次に、プラズマリアクタ１の製造方法を説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

その後、得られた電極パネル３０を複数枚積層し、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。

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。

（１）本実施形態のプラズマリアクタ１では、マット７１とクランプ５０〜５５との間に隙間Ｓ１，Ｓ２を有するとともに、ケース１０とクランプ５０〜５５との間に隙間Ｓ３，Ｓ４を有している。このため、高温の排気ガスの流入時において、ケース１０とプラズマパネル積層体２０との熱膨張差に起因する応力が生じたとしても、マット７１及びケース１０からクランプ５０〜５５に対して応力が作用しにくくなるため、クランプ５０〜５５の変形や破壊が抑制される。ゆえに、プラズマリアクタ１の信頼性を向上させることができる。

（２）本実施形態では、マット７１に対してクランプ５０〜５５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５０〜５５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ることができる。

（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。

なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、マット７１に切欠部８１，８２を形成し、切欠部８１，８２の内側領域にクランプ５０〜５５を位置させることにより、マット７１とクランプ５０〜５５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、４つのマット９１，９２，９３，９４を互いに離間して配置することにより、各マット９１〜９４を完全に分断し、隣接するマット９１〜９４間にクランプ９５，９６を配置することにより、マット９１〜９４とクランプ９５，９６との間に隙間Ｓ５を設けるようにしてもよい。また、マットの内面に、クランプと接触する領域との間にクランプ逃げ部（図示略）を設け、マットとクランプとの間に隙間を生じさせるようにしてもよい。

・上記実施形態のプラズマリアクタ１では、切欠部８１，８２の内側面とクランプ５０〜５５の外周縁との間に隙間Ｓ１，Ｓ２を有していたが、隙間Ｓ１，Ｓ２を省略し、切欠部８１，８２の内側面とクランプ５０〜５５の外周縁とを互いに接触させてもよい。

・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１２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。

・上記実施形態のプラズマリアクタ１は、マット７１とクランプ５０〜５５との間に隙間Ｓ１，Ｓ２を有するとともに、ケース１０とクランプ５０〜５５との間に隙間Ｓ３，Ｓ４を有していた。しかし、プラズマリアクタは、ケース１０とクランプ５０〜５５との間のみに隙間を有するものであってもよい。具体的に言うと、例えば、図１３に示されるように、ケース１１１の内面に逃げ凹部１１２を設け、ケース１１１とマット１１３においてクランプ１１４と接触する領域との間、即ち、ケース１１１とクランプ１１４との間に隙間Ｓ６を生じさせるようにしてもよい。また、図１４に示されるように、マット１２１においてクランプ１２２に対応する領域Ａ１を、他の領域よりも薄く形成することにより、ケースとマット１２１との間、即ち、ケースとクランプ１２２との間に隙間を設けるようにしてもよい。

・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構成してもよい。

・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。

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。

（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配置され、前記切欠部の内側領域に前記クランプが位置しており、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。

（２）上記手段１において、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クランプが位置していることを特徴とするプラズマリアクタ。

（３）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。

（４）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。

１…プラズマリアクタ
１０，１１１…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
５０，５１，５２…クランプとしての第１クランプ
５３，５４，５５…クランプとしての第２クランプ
７１，９１，９２，９３，９４，１００，１１３，１２１…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
９５，９６，１１４，１２２…クランプ
１１２…逃げ凹部
Ａ１…マットにおいてクランプに対応する領域
Ｓ１，Ｓ３…隙間としての第１の隙間
Ｓ２，Ｓ４…隙間としての第２の隙間
Ｓ５，Ｓ６…隙間

Claims (5)

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を印加することによってプラズマを発生させるプラズマパネル積層体と、
   前記複数の電極パネルを外側から挟み込んで固定するクランプと、
   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保持するマットと
   を備えるプラズマリアクタであって、
   前記マットと前記クランプとの間、及び、前記ケースと前記クランプとの間の少なくとも一方に隙間を有している
   ことを特徴とするプラズマリアクタ。
2. 前記クランプは、前記マットとの間に前記隙間を有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。
3. 前記マットに、同マットを厚さ方向に貫通する切欠部が配置され、前記切欠部の内側領域に前記クランプが位置していることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマリアクタ。
4. 前記ケースの内面には、前記マットにおいて前記クランプと接触する領域との間に前記隙間を生じさせるための逃げ凹部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマリアクタ。
5. 前記マットにおいて前記クランプに対応する領域は、他の領域よりも薄く形成されることにより、前記ケースとの間に前記隙間を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマリアクタ。

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