JP6617833B2 - 粒子状物質燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、粒子状物質燃焼装置に関する。

従来、コロナ放電を利用して、排気ガス中の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ、以下ＰＭと略記）を捕集していた（例えば、特許文献１および２参照）。また、ＰＭを凝集させるべく、高周波バリア放電方式を利用することが知られている（例えば、特許文献３参照）。平板状の放電電極および誘電体を用いてプラズマを生成し、当該プラズマによりＰＭを浄化することも知られている（例えば、特許文献４参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特許第４９３１６０２号公報
［特許文献２］ 特許第４８２３０２７号公報
［特許文献３］ 特許第３７０２２３０号公報
［特許文献４］ 特許第４５６４５４６号公報

ＰＭを帯電させる帯電部を有するがＰＭを処理する処理部を設けない場合には、ブロア（ｂｌｏｗｅｒ）等のＰＭ回収機構が必要となる。ＰＭ回収機構は集塵部の２倍程度の体積を要するので、装置が大型化する問題がある。

本発明の第１の態様においては、集塵部と、燃焼部とを備える粒子状物質燃焼装置を提供する。集塵部は、粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を第１の放電機構により帯電させて捕集してよい。燃焼部は、第１の放電機構とは異なる第２の放電機構により活性酸素を生成してよい。燃焼部は、活性酸素と捕集された粒子状物質とを反応させてよい。

第２の放電機構は、沿面コロナ放電であってよい。燃焼部は、第１誘電体と、第１沿面コロナ放電用電極と、第１被接地電極とを有してよい。第１沿面コロナ放電用電極は、第１誘電体の下面側に配置されてよい。第１沿面コロナ放電用電極には、交流電圧が印加されてよい。第１被接地電極は、第１誘電体の上面側に配置されてよい。第１被接地電極は、接地電位を有してよい。第１の放電機構は、コロナ放電であってよい。集塵部は、第１被接地電極と、第１コロナ放電用電極とを有してよい。第１コロナ放電用電極は、第１被接地電極の上方に離間して設けられてよい。

第１誘電体を上面視した場合において、第１誘電体の第１辺は、第１辺に最も近接する第１沿面コロナ放電用電極の第２辺よりも外側に突出してよい。第１沿面コロナ放電用電極は、平面領域と、延伸領域と、引出領域とを有してよい。延伸領域は、平面領域に電気的に接続してよい。延伸領域は、上面視において第１辺と第２辺とを最短距離で結ぶ第１方向とは異なる方向において、第２辺から外側に延伸してよい。引出領域は、延伸領域に電気的に接続してよい。引出領域は、上面視において第１辺よりも外側に突出してよい。

延伸領域が延伸する方向と第２辺とは鋭角を成してよい。

第１被接地電極は、メッシュ形状を有してよい。粒子状物質燃焼装置は、固定部をさらに備えてよい。固定部は、第１被接地電極を第１誘電体に対して部分的に固定してよい。

粒子状物質燃焼装置は、捕集箱をさらに備えてよい。捕集箱は、第１誘電体の上面側に配置されてよい。捕集箱は、第１誘電体に対向する上面に複数の開口を有してよい。

本発明の第２の態様において、第１被接地電極は複数の個別電極を有してよい。複数の個別電極は、互いに離間されて設けられ、かつ、ワイヤにより互いに電気的に接続されてよい。

複数の個別電極の各々は、同じ大きさの正三角形の頂点の位置に配置されてよい。

複数の個別電極の各々は、捕集箱の上面にまで達して設けられてよい。

粒子状物質燃焼装置は、振動発生機構をさらに備えてよい。振動発生機構は、捕集箱に振動を与えてよい。

本発明の第３の態様において、複数の個別電極は、直線形状の複数の平行電極および直線形状の複数の直交電極のいずれかを含んでよい。直線形状の複数の平行電極は、粒子状物質燃焼装置に導入される粒子状物質含有ガスの流れと平行な方向に延伸してよい。直線形状の複数の直交電極は、粒子状物質含有ガスの流れと直交する方向に延伸してよい。

複数の個別電極は、複数の平行電極と複数の直交電極とを含んでよい。

第１コロナ放電用電極は複数の突出部を有してよい。コロナ放電領域は、複数の突出部の直下に位置してよい。コロナ放電領域における複数の個別電極の密度は、コロナ放電領域以外における複数の個別電極の密度よりも高くてよい。

第１沿面コロナ放電用電極に交流電圧が印加された場合における第１誘電体の温度は、３００℃以下であってよい。

本発明の第４の態様において、粒子状物質燃焼装置は、第２誘電体と、第２被接地電極と、第２コロナ放電用電極とをさらに備えてよい。第２誘電体は、第１沿面コロナ放電用電極の下面側に配置されてよい。第２被接地電極は、第２誘電体の下面側に配置されてよい。第２被接地電極は、接地電位を有してよい。第２コロナ放電用電極は、第２被接地電極の下方に離間して設けられてよい。

本発明の第５の態様において、粒子状物質燃焼装置は、第３誘電体と、第２沿面コロナ放電用電極と、第３被接地電極とをさらに備えてよい。第３誘電体は、第１コロナ放電用電極の上方に離間して配置されてよい。第２沿面コロナ放電用電極は、第３誘電体の上面側に配置されてよい。第２沿面コロナ放電用電極には、交流電圧が印加されてよい。第３被接地電極は、第３誘電体の下面側に配置されてよい。第３被接地電極は、接地電位を有してよい。第１コロナ放電用電極と、第１被接地電極および第３被接地電極との間でコロナ放電が形成されてよい。

本発明の第６の態様において、粒子状物質燃焼装置は、第３誘電体と、第２沿面コロナ放電用電極と、第３被接地電極と、第４誘電体と、第３沿面コロナ放電用電極と、第４被接地電極とをさらに備えてよい。第３誘電体は、第１コロナ放電用電極の上方に離間して配置されてよい。第２沿面コロナ放電用電極は、第３誘電体の上面側に配置されてよい。第２沿面コロナ放電用電極には、交流電圧が印加されてよい。第３被接地電極は、第３誘電体の下面側に配置されてよい。第３被接地電極は、接地電位を有してよい。第４誘電体は、第２コロナ放電用電極の下方に離間して配置されてよい。第３沿面コロナ放電用電極は、第４誘電体の下面側に配置されてよい。第３沿面コロナ放電用電極には、交流電圧が印加されてよい。第４被接地電極は、第４誘電体の上面側に配置されてよい。第４被接地電極は、接地電位を有してよい。第１コロナ放電用電極と、第１被接地電極および第３被接地電極との間でコロナ放電が形成されてよい。第２コロナ放電用電極と、第２被接地電極および第４被接地電極との間でコロナ放電が形成されてよい。第１沿面コロナ放電用電極と、第１被接地電極および第２被接地電極との間で沿面コロナ放電が形成されてよい。第２沿面コロナ放電用電極と、第３被接地電極との間で沿面コロナ放電が形成されてよい。第３沿面コロナ放電用電極と、第４被接地電極との間で沿面コロナ放電が形成されてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

第１実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の斜視図である。 図１のＡ‐Ａ'断面を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１コロナ放電用電極５０、第１誘電体２０、第１被接地電極３０および第１沿面コロナ放電用電極１０の位置関係を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、沿面フラッシュオーバーを説明する図である。 第１実施形態の第１変形例を示す図である。 第１実施形態の第２変形例を示す図である。 第２実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００のＡ‐Ａ'断面を示す図である。 第２実施形態における複数の個別電極３２の配置を示す図である。 第２実施形態の第１変形例示す図である。 （ａ）〜（ｂ）は、ハンマー８０により第１捕集箱７０に振動を与える様子を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態の第２変形例を示す図である。 第２実施形態の第３変形例を示す図である。 第３実施形態における第１被接地電極３０の配置を示す図である。 第３実施形態の第１変形例を示す図である。 第３実施形態の第２変形例を示す図である。 第３実施形態の第３変形例を示す図である。 第３実施形態の第４変形例を示す図である。 第４実施形態におけるＰＭ燃焼装置２００のＡ‐Ａ'断面を示す図である。 第５実施形態におけるＰＭ燃焼装置２００のＡ‐Ａ'断面を示す図である。 第６実施形態におけるＰＭ燃焼装置３００のＡ‐Ａ'断面を示す図である。 第７実施形態におけるＰＭ燃焼装置４００のＡ‐Ａ'断面を示す図である。 第８実施形態におけるＰＭ燃焼装置５００のＡ‐Ａ'断面を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、第１実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の斜視図である。ＰＭ燃焼装置は、粒子状物質燃焼装置と読み替えてもよい。Ｘ軸とＹ軸とは互いに直交する軸であり、Ｚ軸はＸ‐Ｙ軸平面に垂直である。Ｘ、ＹおよびＺ軸は、いわゆる右手系を成す。Ｘ、ＹおよびＺ軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。本例のＺ軸は、地面に垂直な方向と平行でなくてもよい。Ｘ軸に平行な方向をＸ方向とする。また、Ｘ軸の矢印方向を特に＋Ｘ方向とし、当該矢印方向と逆方向を−Ｘ方向とする。Ｙ軸についてのＹ方向、および、Ｚ軸についてのＺ方向においても、同様の方針で記載する。

本例のＰＭ燃焼装置１００は、第１集塵部６０を有する。第１集塵部６０は、ＰＭ含有ガス９０中のＰＭを第１の放電機構により帯電させて捕集する機能を有する。第１の放電機構は、気体に数ｋＶの電位差を設けることにより気体を絶縁破壊させる。なお、ｋは１０の３乗を意味するＳＩ接頭辞である。これにより、第１の放電機構は、放電プラズマ（つまり、荷電粒子）を生成する。

第１の放電機構は、ＰＭに対して荷電粒子を衝突させることによりＰＭを帯電させてよい。荷電粒子は、正イオンおよび電子等の負イオンを有してよい。第１の放電機構は、グロー放電またはコロナ放電であってよい。本例において、第１の放電機構はコロナ放電である。

第１集塵部６０は、第１被接地電極３０と第１コロナ放電用電極５０とを有する。第１被接地電極３０は、Ｘ−Ｙ平面に略平行な平面形状であり、接地電位（ＧＮＤ）を有する電極である。

第１被接地電極３０は、複数の開口を有してよい。本例の第１被接地電極３０は、メッシュ（ｍｅｓｈ）形状を有する電極である。メッシュ形状を有する電極とは、ワイヤを編んだ電極、エキスパンドメタル、パンチングにより金属の平板が部分的に除去されたパンチングメタル、編組線（ｂｒａｉｄｅｄ ｍｅｔａｌ）、または、網組線（ｗｏｖｅｎ ｍｅｔａｌ）であってよい。メッシュ形状としては、縦：横＝１：２のピッチを有するメッシュ形状が広く普及している。本例の第１被接地電極３０も、縦：横＝３ｍｍ：６ｍｍ〜１５ｍｍ：３０ｍｍのメッシュ形状であってよい。

第１被接地電極３０は、第１誘電体２０の上面２２側に配置される。本例の第１被接地電極３０は、第１誘電体２０に接する。第１被接地電極３０は、固定部６２により第１誘電体２０に対して部分的に固定されてよい。本例の固定部６２は、第１被接地電極３０の四隅を第１誘電体２０に対して固定する。本例の固定部６２はＬ字金具であるが、固定部６２は雄ねじであってもよい。固定部６２は、第１被接地電極３０の縁部近傍のメッシュ開口を貫通してよい。

第１コロナ放電用電極５０は、第１被接地電極３０の上方に離間して設けられる。なお、本明細書において上方または上とは、Ｚ軸の＋Ｚ方向を意味する。また、下方または下とはＺ軸の−Ｚ方向を意味する。第１コロナ放電用電極５０は、第１誘電体２０の上面２２側に配置される第１捕集箱７０よりも上方に設けられる。第１コロナ放電用電極５０と第１捕集箱７０の上面７２との間隙は、ＰＭ含有ガス９０が通過するガス通過部９５となる。

第１コロナ放電用電極５０は、Ｘ−Ｙ平面に略平行な平面形状である。第１コロナ放電用電極５０は、端部の一辺において±Ｘ方向に突出する複数の突出部５２を有する。突出部５２は、Ｙ方向に沿って複数個設けられてよい。本例の突出部５２は、三角形の頂点部分である。突出部５２は、一般にトゲ部とも呼ばれる。

本例の第１コロナ放電用電極５０は、Ｙ軸に平行な直線に対して線対称に配置された２つの第１コロナ放電用電極５０‐１および５０‐２を有する。本例の２つの第１コロナ放電用電極５０‐１および５０‐２は、１つのＸ−Ｙ平面に配置される。２つの第１コロナ放電用電極５０‐１および５０‐２は、互いに離間し、互いの突出部５２が対向するように配置される。

本例のコロナ放電は、直流コロナ放電である。つまり、本例の第１コロナ放電用電極５０には、直流電源５８から数ｋＶの高電圧が印加される。これにより、突出部５２の周りに不均一な電界が形成されて、突出部５２と第１被接地電極３０との間に位置するガス通過部９５においてコロナ放電が生成される。

本例において、ＰＭは、コロナ放電により生成された電子（ｅ⁻）（即ち、負イオン）を得る。これにより、ＰＭは負に帯電する。負に帯電したＰＭは、第１捕集箱７０第１被接地電極３０に引き寄せられる。

本例のＰＭ燃焼装置１００は、第１捕集箱７０を備える。第１捕集箱７０は、第１誘電体２０に対向する上面７２に複数の開口７４を有する。本例の第１捕集箱７０は、接地電位を有する。帯電したＰＭは、開口７４を通って第１被接地電極３０に向かう。なお、第１捕集箱７０自身は接地電位を有するが、帯電したＰＭの大部分はイオン風に乗り、開口７４を通って第１被接地電極３０へ向かう。これにより、第１集塵部６０は、第１被接地電極３０近傍にＰＭを集塵することができる。

本例の第１捕集箱７０は、１つの上面７２と４つの側面７６を有する。第１捕集箱７０は金属の箱であってよい。なお、図１においては、第１捕集箱７０の内部の様子が分かるように、上面７２および４つの側面７６を簡略的に線で示す。第１捕集箱７０は、その内部においてＰＭ含有ガス９０の風速よりも低速な風速を有する空間を提供する。例えば、ＰＭ含有ガス９０の風速が２０ｍ／ｓである場合に、第１捕集箱７０の内部の風速は１ｍ／ｓとすることができる。第１捕集箱７０を設けることによって、帯電したＰＭがＰＭ含有ガス９０の流れに乗って飛散することを防ぐことができる。これにより、安定的にＰＭを集塵することができる。

本例のＰＭ燃焼装置１００は第１捕集箱７０を有するが、ＰＭ含有ガス９０の風速が数ｍ／ｓ程度の低速である場合には、ＰＭ燃焼装置１００は第１捕集箱７０を有さなくてもよい。これにより、第１捕集箱７０を有する場合と比較してＰＭ燃焼装置１００のサイズをさらに小さくすることができる。

ＰＭ含有ガス９０は、空気よりも低い酸素濃度および空気よりも高い二酸化炭素濃度を有する。また、ＰＭ含有ガス９０は、常温よりも高温である。ＰＭ含有ガス９０は、例えばエンジンからの排気ガスであり、２７０℃程度の温度を有する。

低酸素濃度、高二酸化炭素濃度および高温のＰＭ含有ガス９０に対して、コロナ放電を安定して生成することができる稼働領域（電流電圧特性領域）は、正電圧よりも負電圧の方が広い。それゆえ、第１コロナ放電用電極５０に負電圧を印加する方が、安定してコロナ放電を生成することができる。

本例のＰＭ含有ガス９０は、第１コロナ放電用電極５０と第１捕集箱７０との間において、＋Ｙ方向に導入される。本例においては、第１コロナ放電用電極５０における複数の突出部５２を＋Ｙ方向に沿って配置する。これにより、複数の突出部５２をＸ方向に沿って配置する場合と比較して、ＰＭ含有ガス９０とコロナ放電との接触領域を増やすことができる。

本例のＰＭ燃焼装置１００は、第１燃焼部４０を有する。本例の第１燃焼部４０は、第１の放電機構とは異なる第２の放電機構により生成した活性酸素と、第１集塵部６０により捕集されたＰＭとを反応させる機能を有する。本例において、第２の放電機構は沿面コロナ放電である。

なお、本明細書において、「燃焼」とは、沿面コロナ放電で生じたプラズマにより活性酸素とＰＭ中の炭素とが反応して炭素が酸化されることを意味する。活性酸素は、固体の炭素を酸化して、気体の一酸化炭素または二酸化炭素にする。これにより、固体のＰＭは気体となる。気体となったＰＭは、最終的にはＰＭ燃焼装置１００の外に排出される。なお、本明細書の「燃焼」は、必ずしも光および熱の発生を伴うことを意味しない。

また、本明細書において、「活性酸素」とは、炭素を酸化する酸素を意味する。本例の活性酸素は、沿面コロナ放電により生成されたオゾン（Ｏ_３）、酸素原子（Ｏ）である。ただし、活性酸素は、フリーラジカルであってもよい。また、活性酸素は、一重項酸素（^１Ｏ_２）および酸素イオン（Ｏ_２ ⁻）のうち一種類以上を含んでもよい。

第１燃焼部４０は、第１誘電体２０と、第１沿面コロナ放電用電極１０と、第１被接地電極３０とを有する。なお、第１燃焼部４０および第１集塵部６０は、第１被接地電極３０を共有する。本例では、第１燃焼部４０および第１集塵部６０をＺ方向に重ねて一体的に形成するので、第１燃焼部４０および第１集塵部６０をＺ方向に重ねない場合よりもＰＭ燃焼装置１００のサイズを小さくすることができる。なお、第１燃焼部４０および第１集塵部６０をＸ方向に重ねて一体的に形成してよく、Ｙ方向に重ねて一体的に形成してよい。

勿論、本例においては、ブロア等のＰＭ回収機構を設ける場合よりもＰＭ燃焼装置１００のサイズを小さくすることができる。一例において、ブロアがＰＭ燃焼装置１００の２倍程度の体積である場合には、ブロアを省略することにより、ＰＭ燃焼装置１００のサイズをブロアがある場合と比べて１／３にすることができる。なお、ブロアを用いる場合は、回収したＰＭを取り出すべく定期的にメンテナンスする必要がある。しかしながら、本例においてはＰＭを燃焼して外部に放出するので、ブロアのメンテナンスそのものが不要である点も有利である。

第１沿面コロナ放電用電極１０は、第１誘電体２０の下面２８側に配置される。本例の第１沿面コロナ放電用電極１０は、第１誘電体２０と接触させて第１誘電体２０の下に位置する。第１沿面コロナ放電用電極１０は、交流電源１８から交流電圧が印加される。これにより、第１被接地電極３０近傍に沿面コロナ放電が形成される。

第１沿面コロナ放電用電極１０は、銅‐タングステン合金および銀‐タングステン合金等の金属により形成されてよい。ただし、第１沿面コロナ放電用電極１０の材料は、これらに限定されるものではない。第１沿面コロナ放電用電極１０は、加工性の容易さを考慮して１ｍｍ以下の厚みを有してよい。

第１誘電体２０は、アルミナ、窒化アルミおよび窒化珪素等の無機系の誘電体であってよい。第１誘電体２０は、セラミックスであってよく、より具体的にはマイカレックス（ｍｉｃａｒｅｘ）であってよい。なお、マイカレックスとは、マイカ系マシナブルセラミックス（Ｍｉｃａ−ｂａｓｅｄ Ｍａｃｈｉｎａｂｌｅ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）とも呼ばれる。第１誘電体２０は、後述の絶縁破壊が生じるのを回避するべく、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ未満の厚みを有してよい。

本例の交流電源１８は、数ｋＨｚから数十ｋＨｚの高周波電源である。それゆえ、第１誘電体２０は、高周波誘導加熱されて温度が上昇する。第１沿面コロナ放電用電極１０および第１誘電体２０は、材料が異なるので熱膨張係数が異なる。ただし、本例の第１沿面コロナ放電用電極１０は、第１誘電体２０の内部に埋め込まれない。それゆえ、第１沿面コロナ放電用電極１０および第１誘電体２０が熱膨張しても、両者の熱膨張係数の差に起因して第１誘電体２０が変形または破壊されることがない。本例は、係る点において、第１沿面コロナ放電用電極１０を第１誘電体２０中に埋め込んだ場合よりも有利である。

なお、ＰＭの燃焼は、第１沿面コロナ放電用電極１０の熱によりなされるのではなく、沿面コロナ放電で生じたプラズマにより活性酸素とＰＭ中の炭素とが反応することによりなされる。それゆえ、第１誘電体２０の温度は、ＰＭ含有ガス９０の温度と同じ程度であってよい。例えば、第１沿面コロナ放電用電極１０に交流電圧が印加された場合における第１誘電体２０の温度は、３００℃以下である。ＰＭ含有ガス９０の温度が２７０℃である場合に、第１誘電体２０の温度も２７０℃であってよい。この点、本例は、第１沿面コロナ放電用電極１０をニクロム（Ｎｉｃｈｒｏｍｅ）線により形成し、第１沿面コロナ放電用電極１０自身を加熱する技術とは異なる。第１沿面コロナ放電用電極１０自身を加熱する場合と比較して低温であるので、本例の第１沿面コロナ放電用電極１０は加熱する場合よりも耐久性が高い。

本例は、第１沿面コロナ放電用電極１０上ではなく、第１被接地電極３０上にＰＭを集塵するので、装置サイズ小型化の点で有利である。仮に、第１被接地電極３０を第１誘電体２０の下に配置する場合には、第１沿面コロナ放電用電極１０が第１誘電体２０上に位置することとなる。この場合、絶縁耐圧を確保するべく第１沿面コロナ放電用電極１０と接地電位を有する第１捕集箱７０との距離を十分にとる必要があるので、ＰＭ燃焼装置１００のサイズが大きくなる。これに対して、本例においては、高電圧が印加される第１沿面コロナ放電用電極１０を、第１誘電体２０の下に配置する。したがって、第１被接地電極３０を第１誘電体２０の下に配置する場合よりもＰＭ燃焼装置１００のサイズを小さくすることができる。

さらに、本例においては、第１沿面コロナ放電用電極１０上にＰＭが集塵されないので、第１沿面コロナ放電用電極１０をＰＭの汚染から防ぐ汚染対策機構が不要である。仮に、第１沿面コロナ放電用電極１０上にＰＭが集塵される場合には、第１沿面コロナ放電用電極１０への高電圧を導入する端子部（ブッシング（ｂｕｓｈｉｎｇ））をエアパージする必要がある。本例においては、汚染対策機構が不要であるので、ＰＭ燃焼装置１００の小型化およびコスト低下の点で有利である。

図１においては、第１燃焼部４０、第１集塵部６０および第１捕集箱７０を各々有するＰＭ燃焼装置１００を示す。ただし、ＰＭ燃焼装置１００は、燃焼部、集塵部および捕集箱を複数有してもよい。燃焼部、集塵部および捕集箱を複数有する場合に、Ａ‐Ａ'断面は、Ｘ‐Ｚ平面に平行にＰＭ燃焼装置を切断した断面図を意味する。

図２は、図１のＡ‐Ａ'断面を示す図である。第１被接地電極３０上に形成される沿面コロナ放電領域４２を点線により示す。なお、沿面コロナ放電領域４２は、図面の見易さを考慮して図１においては省略されている。なお、沿面コロナ放電領域４２には、上述の活性酸素が存在する。ガス通過部９５から開口７４を通り第１被接地電極３０に向かうＰＭを実線の丸で示し、燃焼後のＰＭを点線の丸で示す。

図３における（ａ）〜（ｃ）は、第１コロナ放電用電極５０、第１誘電体２０、第１被接地電極３０および第１沿面コロナ放電用電極１０の位置関係を示す図である。図３の（ａ）は、第１コロナ放電用電極５０の上面視図を示す。図３の（ｂ）は、第１誘電体２０および第１被接地電極３０の上面視図を示す。図３の（ｃ）は、第１沿面コロナ放電用電極１０の上面視図を示す。上面視とは、−Ｚ方向において対象物を見た場合を意味する（図２参照）。

図３における（ａ）および（ｂ）に示す様に、第１コロナ放電用電極５０‐１および５０‐２と第１誘電体２０とは、Ｘ方向およびＹ方向の端部が一致する。また、図３の（ｂ）に示す様に、第１被接地電極３０の端部は、第１誘電体２０の端部よりも内側に位置する。本例においては、第１誘電体２０を上面視した場合において、第１誘電体２０の＋Ｘ方向の端部を第１辺２３とする。

図３の（ｃ）に示す様に、第１沿面コロナ放電用電極１０は、平面領域１２と、延伸領域１４と、引出領域１６とを有する。本例において、第１誘電体２０を挟んで互いに対向する平面領域１２の面と第１被接地電極３０面とは、ほぼ同じ面積を有し、Ｚ方向において互いにほぼ完全に重なる。

本例において、平面領域１２の端部のうち、第１誘電体２０の第１辺２３に最も近接する端部を第２辺１３とする。第１誘電体２０の第１辺２３は、平面領域１２の第２辺１３よりも外側に突出する。図３の（ｃ）において、上面視した場合に第１誘電体２０の第１辺２３が対応する位置を示す。本例において、上面視における第１誘電体２０の第１辺２３とは、第１沿面コロナ放電用電極１０と同じＸ‐Ｙ平面に射影した第１辺２３を意味する。

延伸領域１４は、平面領域１２に電気的に接続する。延伸領域１４は、平面領域１２と同じＸ‐Ｙ平面に位置する。延伸領域１４は、上面視において、平面領域１２の第１辺２３と第１誘電体２０の第２辺１３とを最短距離で結ぶ第１方向２５とは異なる方向において、平面領域１２の第２辺１３から外側に延伸する。本例において、第１方向２５は＋Ｘ方向と一致する。本例の延伸領域１４は、第２辺１３の＋Ｙ方向の端部から、第１辺２３の−Ｙ方向の端部（図３の（ｃ）の点線位置）まで斜めに延伸する。これにより、延伸領域１４が延伸する方向と第２辺１３とは鋭角を成す。

本例の平面領域１２は長方形であるので、第２辺１３はＹ方向と平行な直線である。ただし、他の例においては、第２辺１３はＹ方向と平行でなくてもよい。例えば、平面領域１２が台形であってよく、この場合に第２辺１３はＹ方向と平行でない。それゆえ、第１辺２３と第２辺１３とを最短距離で結ぶ第１方向２５は、＋Ｘ方向とは異なる方向であってよい。ただし、この場合においても、延伸領域１４が延伸する方向と第２辺１３とは鋭角を成す。

さらに、他の例においては、第２辺１３は曲線を有していてもよい。この場合において、第１辺２３と第２辺１３とを最短距離で結ぶ第１方向２５は、＋Ｘ方向とは異なる方向であってよい。延伸領域１４は、平面領域１２との接続点における接線と垂直な方向とは異なる方向に延伸してよい。ただし、この場合においても、延伸領域１４が延伸する方向と第２辺１３とは鋭角を成す。

本例の引出領域１６は、延伸領域１４に電気的に接続する。引出領域１６は、上面視において第１誘電体２０の第１辺２３よりも外側に突出する。第１辺２３よりも外側に突出する引出領域１６は、交流電源１８に電気的に接続する。

図４における（ａ）〜（ｃ）は、沿面フラッシュオーバーを説明する図である。図４の（ａ）は、第１被接地電極３０から引出領域１６までの沿面距離が最短の場合を示す図である。延伸領域１４は、第１誘電体２０の下に位置するので、第１誘電体２０の上面２２に対して背後電極となる。引出領域１６には交流電源１８から高電圧が印加されるので、延伸領域１４の上方に位置する上面２２の領域は、背後電極がない上面２２の領域に比べて電界強度が強くなる。それゆえ、第１誘電体２０において沿面フラッシュオーバー（ｃｒｅｅｐｉｎｇ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ）が生じやすくなる。これにより、延伸領域１４の上の上面２２に沿って第１誘電体２０の絶縁破壊が生じ得る。

図４の（ｂ）は、第１被接地電極３０の一部を除去することにより、図４の（ａ）よりも沿面距離を長くした場合を示す図である。しかしながら、図４の（ｂ）の例では、第１被接地電極３０の設置面積が図４の（ａ）の例よりも小さくなるので、沿面コロナ放電領域４２が減少する問題がある。

図４の（ｃ）は、本例の引出領域１６を示す図である。本例は、図３の（ｃ）と同じであり、延伸領域１４が延伸する方向と第２辺１３とは鋭角を成す。それゆえ、第１被接地電極３０から引出領域１６までの沿面距離を、図４における（ａ）および（ｂ）の例よりも長くすることができる。これにより、背後電極に起因する第１誘電体２０の絶縁破壊を防ぐことができる。また、図４の（ｂ）の例のように沿面コロナ放電領域４２が減少する問題もない。

本例では、第１被接地電極３０の延伸領域１４側の端部（Ｘ‐Ｙ平面において、第２辺１３に等しい）から、延伸領域１４の第１辺２３側の端部までの長さを距離Ｌとする。本例では、延伸領域１４が引出領域１６に近づくに従い、距離Ｌは徐々に大きくなる。図４の（ｃ）において、距離Ｌは、距離Ｌ１＜距離Ｌ２＜距離Ｌ３の関係を満たす。

図５は、第１実施形態の第１変形例を示す図である。本例は、直流電源５８が第１コロナ放電用電極５０に正電圧を印加する。本例は、係る点において第１実施形態と異なるが、他の点においては第１実施形態と同じである。上述の様に、第１コロナ放電用電極５０に負電圧を印加する方が、電流電圧特性領域が広いので有利である。しかしながら、第１コロナ放電用電極５０に正電圧を印加しても、所定の電流電圧特性領域においてはコロナ放電を安定して生成することができる場合がある。

図６は、第１実施形態の第２変形例を示す図である。図６においては、ＰＭ燃焼装置１００のＹ‐Ｚ平面における断面を示す。本例では、ＰＭ含有ガス９０の上流側に第１コロナ放電用電極５０を設けて、ＰＭ含有ガス９０の下流側に第１捕集箱７０および第１燃焼部４０を設ける。本例は、係る点において第１実施形態と異なるが、他の点においては第１実施形態と同じである。本例においても、コロナ放電により帯電したＰＭは、第１捕集箱７０の開口７４を通過して、沿面コロナ放電領域４２に達する。

本例においては、第１燃焼部４０と第１集塵部６０とが分離して設けられるので、第１実施形態よりもＰＭ燃焼装置１００のサイズが大きくなる。ただし、ブロア等のＰＭ回収機構を設けるよりもＰＭ燃焼装置１００のサイズを小さくすることができる。なお、第２変形例と第１変形例とを組み合わせてもよいのは勿論である。

第１実施形態の第３変形例として、第１燃焼部４０を連続的ではなく間欠的に稼働させてもよい。本例においては、ＰＭの堆積量に応じて沿面コロナ放電領域４２の形成開始タイミングを制御する。つまり、本例では、第１集塵部６０を常に稼働させることによりＰＭが所定形状になるまで堆積した後に、第１燃焼部４０を稼働させる。これにより、常に第１燃焼部４０を稼働させる場合に比べて、ＰＭ燃焼装置の消費電力を低減することができる。ＰＭ燃焼装置１００は制御部を有してよく、当該制御部が第１燃焼部４０および第１集塵部６０の動作を制御してよい。

制御部は、沿面コロナ放電領域４２の形成開始タイミングに加えて、沿面コロナ放電領域４２が形成される時間長さを制御してもよい。つまり、制御部は、沿面コロナ放電領域４２の有無に対応するデューティー比を制御してよい。制御部は、ＰＭの堆積速度に応じて当該デューティー比を制御してよい。例えば、制御部は、ＰＭの堆積速度が所定値よりも高い場合に沿面コロナ放電領域４２が形成される時間をより長くし、所定値よりも低い場合に沿面コロナ放電領域４２が形成される時間をより短くする。これにより、ＰＭ燃焼装置をさらに効率的に動作させることができる。

図７は、第２実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００のＡ‐Ａ'断面を示す図である。本例の第１被接地電極３０は、複数の個別電極３２を有する。複数の個別電極３２は、第１誘電体２０の上面２２上にろう付けされてよい。なお、複数の個別電極３２は、ワイヤ３４により互いに電気的に接続される。本例のワイヤ３４は、複数の個別電極３２上に位置する。ワイヤ３４は、主成分がアルミニウム等であってよい。ワイヤ３４の電気的は無視することができる。

ワイヤ３４を介して、複数の個別電極３２は接地電位となる。係る点において、第１実施形態と異なるが、他の点においては第１実施形態と同じである。それゆえ、本例と第１実施形態のおよびその変形例と組み合わせてもよい。

図８は、第２実施形態における複数の個別電極３２の配置を示す図である。なお、図面の見易さを考慮して、図８においてはワイヤ３４を省略する。本例において複数の個別電極３２の各々は、円柱形状を有する。複数の個別電極３２は、互いに離間されて設けられる。つまり、複数の個別電極３２自身は、互いに連結した個別電極３２のみにより閉じた領域を形成しない。なお、複数の個別電極３２は、ワイヤ３４により接続されることにより接地電位を有する。

第１実施形態のように第１被接地電極３０がメッシュ形状の電極である場合には、メッシュ形状の開口の中央部に、燃焼せずに残留するＰＭが生じる場合がある。つまり、ＰＭの燃焼にむらが生じる場合がある。これは、メッシュ形状の開口の中央部が開口を構成する矩形の四辺から最も遠くなるので、メッシュを構成する線部分の電界と比べて中央部の電界が弱くなり、沿面コロナ放電が生成されにくいことが原因であると考えられる。

そこで、本例においては、隣接する任意の２つの個別電極３２の距離を等しくする。本例においては、複数の個別電極３２の各々を同じ大きさの正三角形３６の頂点の位置に配置する。正三角形３６の一辺の長さは、３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であってよい。電界は、個別電極３２から放射状に広がる。それゆえ、メッシュ形状の四角形の１辺と正三角形３６の１辺とが同じ長さである場合において、正三角形３６の中央部の電界は、四角形の中央部の電界よりも強くすることができる。よって、本例の個別電極３２の配置により、第１実施形態と比べてＰＭの燃焼のむらを低減することができる。

図９は、第２実施形態の第１変形例示す図である。本例において、複数の個別電極３２の各々は、第１誘電体２０の上面２２から第１捕集箱７０の上面７２にまで達して設けられる。本例の個別電極３２は、第２実施形態よりもＺ方向に長い円柱形状を有する。本例の個別電極３２は、第１誘電体２０にろう付けしなくてよい。複数の個別電極３２の各々は、上面７２に対して固定部６４により物理的に固定される。固定部６４は、雄ねじであってよい。本例の個別電極３２は、第１捕集箱７０と物理的に接触することにより、接地電位を有する。それゆえ、本例では第１捕集箱７０を第１誘電体２０上に配置することにより、複数の個別電極３２を第１誘電体２０上に配置することができる。本例は、係る点において第２実施形態と異なるが、他の点においては第２実施形態と同じである。

本例においては、第１捕集箱７０の上面７２近傍にもＰＭが堆積する。沿面コロナ放電領域４２は第１誘電体２０の上面２２近傍に形成されるので、第１捕集箱７０の上面７２近傍に堆積したＰＭは燃焼しにくい。本例のＰＭ燃焼装置１００は、第１捕集箱７０に振動を与える振動発生機構としてのハンマー８０をさらに備えてよい。振動発生機構は、第１捕集箱７０に振動を与えることにより、第１捕集箱７０に付着しているＰＭを第１誘電体２０の上面２２へ移動させる機能を有する。第１捕集箱７０に付着しているＰＭとは、第１捕集箱７０の側面７６の内側および外側、上面７２、ならびに個別電極３２に付着しているＰＭを意味してよい。当該機能を発揮することができる範囲において、振動発生機構はハンマー８０に限定されず、他の代替的な手段を用いてもよい。

図１０における（ａ）〜（ｂ）は、ハンマー８０により第１捕集箱７０に振動を与える様子を示す図である。図１０の（ａ）は、第１捕集箱７０に振動を与えることにより、第１捕集箱７０の上面７２近傍に堆積したＰＭを第１誘電体２０の上面２２に移動させる様子を示す図である。図１０の（ｂ）は、第１誘電体２０の上面２２に移動したＰＭが燃焼した様子を示す図である。なお、本例の振動発生機構は、上述の全ての実施形態および後述の全ての実施形態ならびにそれらの変形例に適用してもよいのは勿論である。

図１１における（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態の第２変形例を示す図である。なお、図面の見易さを考慮して、交流電源１８、直流電源５８および第１沿面コロナ放電用電極１０を省略して示す。本例においては、第１実施形態の第３変形例と同様に、第１燃焼部４０を連続的に稼働させず、間欠的に稼働させる。本例においては、第１集塵部６０を常に稼働させて、ＰＭが所定形状になるまで堆積した後に第１燃焼部４０を稼働させる。つまり、本例では、沿面コロナ放電領域４２の形成タイミングおよびデューティー比のいずれかまたは両方を制御する。

図１１の（ａ）は、第１捕集箱７０の上面７２近傍および第１誘電体２０の上面２２近傍にＰＭが堆積する初期の様子を示す図である。図１１の（ｂ）は、図１１の（ａ）よりも後の時間の様子を示す図である。図１１の（ｂ）においては、ＰＭの堆積が進行して、第１捕集箱７０の上面７２近傍に堆積したＰＭと、第１誘電体２０の上面２２近傍に堆積したＰＭとが接続して一体となる。

図１１の（ｃ）は、図１１の（ｂ）よりも後の時間の様子を示す図である。図１１の（ｃ）においては、交流電源１８の電圧を第１沿面コロナ放電用電極１０に印加することにより、第１誘電体２０の上面２２近傍に第１沿面コロナ放電領域４２を形成する。これにより、第１誘電体２０の上面２２近傍におけるＰＭの燃焼が徐々に上方に拡散し、第１捕集箱７０の上面７２近傍のＰＭも燃焼する。図１１の（ｃ）において、燃焼したＰＭを点線により示す。本例では、第１捕集箱７０の上面７２に堆積したＰＭも確実に燃焼させることができる。

本例のＰＭ燃焼装置１００は、第１コロナ放電用電極５０への電圧およびＰＭ含有ガス９０の単位時間当たりの流量（ｍ^３／ｓｅｃ）に応じて、第１捕集箱７０の上面７２近傍に堆積したＰＭと、第１誘電体２０の上面２２近傍に堆積したＰＭとが接続して一体となる時間を示すタイムテーブルを有してもよい。ＰＭ燃焼装置１００は、上述の電圧および流量に対応する所定時刻に、沿面コロナ放電領域４２を形成してよい。図１１における（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の一連の工程は、繰り返し行われてもよい。ＰＭ燃焼装置１００は、制御部を有してよく、当該制御部が間欠的に沿面コロナ放電領域４２を形成するタイミングを制御してよい。

図１２は、第２実施形態の第３変形例を示す図である。なお、図面の見易さを考慮して、図１２においてはワイヤ３４を省略するが、各個別電極３２はワイヤ３４を介して電気的に接続される。本例においては、コロナ放電領域５４における複数の個別電極３２の密度は、コロナ放電領域５４以外における複数の個別電極３２の密度よりも高い。本例において、コロナ放電領域５４とは、第１コロナ放電用電極５０における複数の突出部５２の直下に位置する第１被接地電極３０の領域を意味する。

コロナ放電領域５４における複数の個別電極３２が構成する最小の正三角形３７の大きさは、コロナ放電領域５４以外の領域における複数の個別電極３２が構成する最小の正三角形３６の大きさよりも小さい。コロナ放電領域５４においては、他の領域よりもＰＭが堆積しやすい。そこで、コロナ放電領域５４において複数の個別電極３２を密に配置することによりＰＭの燃焼を促進することができる。本例は、係る点において第２実施形態と異なるが、他の点においては第２実施形態と同じである。

なお、本例の更なる変形例として、ＰＭ含有ガス９０の下流における複数の個別電極３２の密度を、ＰＭ含有ガス９０の上流における複数の個別電極３２の密度よりも高くしてもよい。ガス通過部９５を通るにつれて、コロナ放電により帯電するＰＭの数は増加する。それゆえ、下流における複数の個別電極３２の密度を高くすることにより、より効率的にＰＭを燃焼することができる。

図１３は、第３実施形態における第１被接地電極３０の配置を示す図である。本例の第１被接地電極３０も、複数の個別電極３２を有する。本例における複数の個別電極３２は、複数の平行電極３８を含む。複数の平行電極３８は、ＰＭ燃焼装置１００に導入されるＰＭ含有ガス９０の流れと平行な方向に延伸する直線形状を有する。本例においては、平行電極３８の延伸方向とＰＭ含有ガス９０の流れとが平行であるので、ガス通過部９５における圧力損失を低減することができる。本例は、係る点において第２実施形態と異なるが、他の点においては第２実施形態と同じである。例えば、ワイヤ３４により複数の平行電極３８に接地電位が印加される点は同じである。それゆえ、本例と第１実施形態、第２実施形態およびそれらの変形例と組み合わせてもよい。

図１４は、第３実施形態の第１変形例を示す図である。本例の複数の個別電極３２は、複数の直交電極３９を含む。複数の直交電極３９は、ＰＭ含有ガス９０の流れと直交する方向に延伸する直線形状を有する。本例の直交電極３９は、ＰＭ含有ガス９０の流れと直交する。本例は、ＰＭ含有ガス９０中のＰＭ濃度が図１３の例よりも高く、かつ、ガス通過部９５における圧力損失が問題にならない場合において、特に有効である。

なお、本例の更なる変形例として、ＰＭ含有ガス９０の下流における複数の直交電極３９の密度を、ＰＭ含有ガス９０の上流における複数の直交電極３９の密度よりも高くしてもよい。ガス通過部９５を通るにつれて、コロナ放電により帯電するＰＭの数は増加する。それゆえ、下流における複数の直交電極３９の密度を高くすることにより、より効率的にＰＭを燃焼することができる。

図１５は、第３実施形態の第２変形例を示す図である。本例における複数の個別電極３２は、複数の平行電極３８と複数の直交電極３９とを含む。本例においては、第１被接地電極３０のうちＸ方向の半分は複数の平行電極３８を有し、他の半分は複数の直交電極３９を有する。

図１６は、第３実施形態の第３変形例を示す図である。本例において、コロナ放電領域５４における複数の平行電極３８の密度は、コロナ放電領域５４以外における複数の平行電極３８の密度よりも高い。本例においても上述の様に、コロナ放電領域５４において複数の平行電極３８を密に配置することによりＰＭの燃焼を促進することができる。

図１７は、第３実施形態の第４変形例を示す図である。なお、図面の見易さを考慮して、図１７においてはワイヤ３４を省略するが、各個別電極３２はワイヤ３４により接続されて接地電位を有する。本例において、コロナ放電領域５４における複数の直交電極３９の密度は、コロナ放電領域５４以外における複数の直交電極３９の密度よりも高い。本例においても上述の様に、コロナ放電領域５４において複数の直交電極３９を密に配置することによりＰＭの燃焼を促進することができる。

図１８は、第４実施形態におけるＰＭ燃焼装置２００のＡ‐Ａ'断面を示す図である。第１実施形態およびその全ての変形例は、本例に適用されてよい。本例のＰＭ燃焼装置２００は、第２誘電体１２０と、第２被接地電極１３０と、第２コロナ放電用電極１５０と、直流電源１５８と、第２捕集箱１７０とをさらに備える。ＰＭ燃焼装置２００は、第２コロナ放電用電極１５０と第２捕集箱１７０の下面１７２との間にガス通過部１９５を有する。

第２捕集箱１７０の機能は、第１捕集箱７０と同じである。第２捕集箱１７０は、第１捕集箱７０を上下逆にして第２誘電体１２０下に配置される。第２捕集箱１７０は、下面１７２と第１捕集箱７０と同様の４つの側面１７６とを有する。第２捕集箱１７０の下面１７２は、複数の開口１７４を有する。

第１沿面コロナ放電用電極１０と、第２誘電体１２０と、第２被接地電極１３０とは、第２燃焼部１４０を構成する。第２誘電体１２０は、第１沿面コロナ放電用電極１０の下面側に配置される。本例の第２誘電体１２０は、第１沿面コロナ放電用電極１０と接触して第１沿面コロナ放電用電極１０の下に位置する。第２被接地電極１３０は、第２誘電体１２０の下面側に配置される。第２被接地電極１３０は、接地電位を有する。第２燃焼部１４０の機能は、第１燃焼部４０と同じである。沿面コロナ放電領域１４２は、第２誘電体１２０の下面近傍に形成される。第２燃焼部１４０と第１燃焼部４０とにおいて、第１沿面コロナ放電用電極１０は共通である。これにより、第１沿面コロナ放電用電極１０と、第１被接地電極３０および第２被接地電極１３０との間で沿面コロナ放電が形成される。本例においては、第２燃焼部１４０を第１燃焼部４０の下に重ねることにより、ＰＭ含有ガス９０の燃焼空間を第１実施例よりも拡大することができる。

なお、仮に、第１被接地電極３０を第１誘電体２０および第２誘電体１２０で挟む場合には、第１沿面コロナ放電用電極１０が第１誘電体２０および第２誘電体１２０の外に露出する。この場合、絶縁耐圧を確保するべく第１沿面コロナ放電用電極１０と接地電位の第１捕集箱７０との距離を十分にとる必要があるので、ＰＭ燃焼装置２００のサイズが大きくなる。これに対して、本例においては、高電圧が印加される第１沿面コロナ放電用電極１０を、第１誘電体２０および第２誘電体１２０で挟む。したがって、第１被接地電極３０を第１誘電体２０および第２誘電体１２０で挟む場合よりもＰＭ燃焼装置２００のサイズを小さくすることができる。

第２コロナ放電用電極１５０と、第２被接地電極１３０とは、第２集塵部１６０を構成する。第２コロナ放電用電極１５０は、複数の突出部１５２を有する。第２集塵部１６０の機能は、第１集塵部６０と同じである。第２集塵部１６０と第２燃焼部１４０とにおいて、第２被接地電極１３０は共通である。本例においては、第１集塵部６０に加えて第２集塵部１６０をＺ方向に重ねることにより、ＰＭ含有ガス９０の集塵空間を第１実施例よりも拡大することができる。なお、本例は、第１燃焼部４０および第２燃焼部１４０ならびに第１集塵部６０および第２集塵部１６０をＺ方向に重ねた２段構成の例であるが、３段以上の構成としてもよい。なお、第１燃焼部４０および第２燃焼部１４０ならびに第１集塵部６０および第２集塵部１６０は、Ｘ方向に２段以上重ねてよく、Ｙ方向に２段以上重ねてもよい。

図１９は、第５実施形態におけるＰＭ燃焼装置２００のＡ‐Ａ'断面を示す図である。第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態およびそれらの全ての変形例は、本例に適用されてよい。第４実施形態と同様に、ＰＭ含有ガス９０の燃焼空間および集塵空間を第２実施形態および第３実施形態よりも拡大することができる。本例において、第２被接地電極１３０は、複数の個別電極１３２を有する。

図２０は、第６実施形態におけるＰＭ燃焼装置３００のＡ‐Ａ'断面を示す図である。本例は、第２燃焼部１４０および第２集塵部１６０に代えて、第３燃焼部２４０および第３集塵部２６０を有する点で、第５実施形態と異なる。なお、第１被接地電極３０および第３被接地電極２３０が個別電極３２および個別電極２３２を有するのではなく、第１実施形態に記載のメッシュ形状としてもよい。それゆえ、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態およびこれらの変形例を本例に適用してもよい。

本例の第３燃焼部２４０は、第２沿面コロナ放電用電極２１０と、第３誘電体２２０と、第３被接地電極２３０とを有する。本例の第３誘電体２２０は、第１コロナ放電用電極５０の上方に離間して配置される。本例の第２沿面コロナ放電用電極２１０は第３誘電体２２０の上面側に配置され、第３被接地電極２３０は第３誘電体２２０の下面側に配置される。第２沿面コロナ放電用電極２１０と、第３被接地電極２３０との間で沿面コロナ放電が形成される。本例では、沿面コロナ放電領域２４２が、第３誘電体２２０の下面近傍に形成される。交流電源２１８は、第２沿面コロナ放電用電極２１０に交流電圧を印加する。なお、交流電源１８と交流電源２１８とは、まとめて１つの交流電源としてもよい。第３被接地電極２３０は、接地電位を有する。

本例の第３集塵部２６０は、第１コロナ放電用電極５０と第３被接地電極２３０とを有する。本例においては、第１集塵部６０および第３集塵部２６０が、第１コロナ放電用電極５０を共有する。本例において、第１コロナ放電用電極５０と、第１被接地電極３０および第３被接地電極２３０との間でコロナ放電が形成される。本例においては、ＰＭ燃焼装置３００の最上面には第２沿面コロナ放電用電極２１０が位置し、ＰＭ燃焼装置３００の最下面には第１沿面コロナ放電用電極１０が位置する。

また、ＰＭ燃焼装置３００は、第１コロナ放電用電極５０と第３誘電体２２０との間に第３捕集箱２７０を有する。第３捕集箱２７０の機能は、第１捕集箱７０および第２捕集箱１７０と同じである。第３捕集箱２７０は、下面２７２、下面２７２に設けられた開口２７４、および、側面２７６を有する。ＰＭ燃焼装置３００は、第１コロナ放電用電極５０と第３捕集箱２７０の下面２７２との間にガス通過部２９５を有する。

図２１は、第７実施形態におけるＰＭ燃焼装置４００のＡ‐Ａ'断面を示す図である。本例は、第６実施形態に第２燃焼部１４０および第２集塵部１６０を追加した例である。なお、第１被接地電極３０、第２被接地電極１３０および第３被接地電極２３０を、第２実施形態に記載の複数の個別電極ではなく、第１実施形態に記載のメッシュ形状としてもよい。それゆえ、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態およびこれらの変形例を本例に適用してもよい。

本例において、第１集塵部６０および第３集塵部２６０は、第１コロナ放電用電極５０を共有する。また、第１燃焼部４０および第２燃焼部１４０は、第１沿面コロナ放電用電極１０を共有する。本例において、燃焼部および集塵部のセットをＺ方向において互いに逆向きに３セット隣接して配置する。これにより、互いに隣接する１セットは、沿面コロナ放電用電極またはコロナ放電用電極を共有することができる。それゆえ、ＰＭ燃焼装置４００に用いる部品点数を低減することができ、かつ、燃焼部および集塵部の１セットを限られた空間により多く配置することができる。なお、燃焼部および集塵部のセットをＸ方向において互いに逆向きに３セット隣接して配置してよく、Ｙ方向において互いに逆向きに３セット隣接して配置してもよい。

図２２は、第８実施形態におけるＰＭ燃焼装置５００のＡ‐Ａ'断面を示す図である。本例は、第４燃焼部３４０および第４集塵部３６０をさらに有する点で、第７実施形態と異なる。なお、第１被接地電極３０、第２被接地電極１３０、第３被接地電極２３０および第４被接地電極３３０が個別電極３２、個別電極１３２、個別電極２３２および個別電極３３２を有するのではなく、第１実施形態に記載のメッシュ形状としてもよい。それゆえ、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態およびこれらの変形例を本例に適用してもよい。

本例の第４燃焼部３４０は、第３沿面コロナ放電用電極３１０と、第４誘電体３２０と、第４被接地電極３３０とを有する。本例の第４誘電体３２０は、第２コロナ放電用電極１５０の下方に離間して配置される。本例の第３沿面コロナ放電用電極３１０は第４誘電体３２０の下面側に配置され、第４被接地電極３３０は第４誘電体３２０の上面側に配置される。第３沿面コロナ放電用電極３１０と、第４被接地電極３３０との間で沿面コロナ放電が形成される。本例では、沿面コロナ放電領域３４２が、第４誘電体３２０の上面近傍に形成される。交流電源３１８は、第３沿面コロナ放電用電極３１０に交流電圧を印加する。なお、交流電源１８と交流電源２１８と交流電源３１８とは、まとめて１つの交流電源としてもよい。第４被接地電極３３０は、接地電位を有する。

本例の第４集塵部３６０は、第２コロナ放電用電極１５０と第４被接地電極３３０とを有する。本例において、第２集塵部１６０および第４集塵部３６０が、第２コロナ放電用電極１５０を共有する。本例において、第２コロナ放電用電極１５０と、第２被接地電極１３０および第４被接地電極３３０との間でコロナ放電が形成される。本例においては、ＰＭ燃焼装置５００の最上面には第２沿面コロナ放電用電極２１０が位置し、ＰＭ燃焼装置５００の最下面には第３沿面コロナ放電用電極３１０が位置する。

本例においても、沿面コロナ放電用電極またはコロナ放電用電極を共有することができるので、ＰＭ燃焼装置５００に用いる部品点数を低減することができ、かつ、燃焼部および集塵部の１セットを限られた空間により多く配置することができる。なお、本例において、第３燃焼部２４０および第３集塵部２６０を省略して、燃焼部および集塵部のセットを３セット有してもよい。また、他の例においては、燃焼部および集塵部のセットを５セット以上有してもよい。例えば、１ｍ×１ｍ×１ｍ（＝１ｍ^３）の空間にＰＭ燃焼装置５００を設ける場合、燃焼部および集塵部のセットをＺ方向に１０セット積層させる。なお、燃焼部および集塵部のセットをＸ方向に１０セット積層してよく、Ｙ方向に１０セット積層してもよい。

また、ＰＭ燃焼装置５００は、第２コロナ放電用電極１５０と第４誘電体３２０との間に第４捕集箱３７０を有する。第４捕集箱３７０の機能は、第１捕集箱７０、第２捕集箱１７０および第３捕集箱２７０と同じである。第４捕集箱３７０は、上面３７２、上面３７２に設けられた開口３７４、および、側面３７６を有する。ＰＭ燃焼装置５００は、第２コロナ放電用電極１５０と第４捕集箱３７０の上面３７２との間にガス通過部３９５を有する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・第１沿面コロナ放電用電極、１２・・平面領域、１３・・第２辺、１４・・延伸領域、１６・・引出領域、１８・・交流電源、２０・・第１誘電体、２２・・上面、２３・・第１辺、２５・・第１方向、２８・・下面、３０・・第１被接地電極、３２・・個別電極、３４・・ワイヤ、３６・・正三角形、３７・・正三角形、３８・・平行電極、３９・・直交電極、４０・・第１燃焼部、４２・・沿面コロナ放電領域、５０・・第１コロナ放電用電極、５２・・突出部、５４・・コロナ放電領域、５８・・直流電源、６０・・第１集塵部、６２・・固定部、６４・・固定部、７０・・第１捕集箱、７２・・上面、７４・・開口、７６・・側面、８０・・ハンマー、９０・・ＰＭ含有ガス、９５・・ガス通過部、１００・・ＰＭ燃焼装置、１２０・・第２誘電体、１３０・・第２被接地電極、１３２・・個別電極、１４０・・第２燃焼部、１４２・・沿面コロナ放電領域、１５０・・第２コロナ放電用電極、１５２・・突出部、１５８・・直流電源、１６０・・第２集塵部、１７０・・第２捕集箱、１７２・・下面、１７４・・開口、１７６・・側面、１９５・・ガス通過部、２００・・ＰＭ燃焼装置、２１０・・第２沿面コロナ放電用電極、２１８・・交流電源、２２０・・第３誘電体、２３０・・第３被接地電極、２３２・・個別電極、２４０・・第３燃焼部、２４２・・沿面コロナ放電領域、２６０・・第３集塵部、２７０・・第３捕集箱、２７２・・下面、２７４・・開口、２７６・・側面、２９５・・ガス通過部、３００・・ＰＭ燃焼装置、３１０・・第３沿面コロナ放電用電極、３１８・・交流電源、３２０・・第４誘電体、３３０・・第４被接地電極、３３２・・個別電極、３４０・・第４燃焼部、３４２・・沿面コロナ放電領域、３６０・・第４集塵部、３７０・・第４捕集箱、３７２・・上面、３７４・・開口、３７６・・側面、３９５・・ガス通過部、４００・・ＰＭ燃焼装置、５００・・ＰＭ燃焼装置

Claims (20)

1. 粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を第１の放電機構により帯電させて捕集する集塵部と、
   前記第１の放電機構とは異なる第２の放電機構により生成した活性酸素と、捕集された前記粒子状物質とを反応させる燃焼部と
   を備え、
   前記第２の放電機構は沿面コロナ放電であり、
   前記燃焼部は、
   第１誘電体と、
   前記第１誘電体の下面側に配置され、交流電圧が印加される第１沿面コロナ放電用電極と、
   前記第１誘電体の上面側に配置され、接地電位を有する第１被接地電極と
   を有し、
   前記第１の放電機構はコロナ放電であり、
   前記集塵部は、
   前記第１被接地電極と、
   前記第１被接地電極の上方に離間して設けられる第１コロナ放電用電極と
   を有し、
   第１コロナ放電用電極は、平面形状であり、平面形状の端部の一辺において突出する複数の突出部を有する
   粒子状物質燃焼装置。
2. 前記第１誘電体を上面視した場合において、前記第１誘電体の第１辺は、前記第１辺に最も近接する前記第１沿面コロナ放電用電極の第２辺よりも外側に突出しており、
   前記第１沿面コロナ放電用電極は、
   平面領域と、
   前記平面領域に電気的に接続し、前記上面視において前記第１辺と前記第２辺とを最短距離で結ぶ第１方向とは異なる方向において、前記第２辺から外側に延伸する延伸領域と、
   前記延伸領域に電気的に接続し、前記上面視において前記第１辺よりも外側に突出する引出領域と
   を有する
   請求項１に記載の粒子状物質燃焼装置。
3. 前記延伸領域が延伸する方向と前記第２辺とは鋭角を成す
   請求項２に記載の粒子状物質燃焼装置。
4. 前記第１被接地電極はメッシュ形状を有し、
   前記第１被接地電極を前記第１誘電体に対して部分的に固定する固定部をさらに備える
   請求項１から３のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
5. 前記第１誘電体の上面側に配置され、前記第１誘電体に対向する上面に複数の開口を有する第１捕集箱をさらに備える
   請求項１から４のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
6. 前記第１被接地電極は、互いに離間されて設けられ、かつ、ワイヤにより互いに電気的に接続された複数の個別電極を有する
   請求項１に記載の粒子状物質燃焼装置。
7. 前記複数の個別電極の各々は、同じ大きさの正三角形の頂点の位置に配置される
   請求項６に記載の粒子状物質燃焼装置。
8. 前記第１誘電体の上面側に配置され、前記第１誘電体に対向する上面に複数の開口を有する第１捕集箱をさらに備える
   請求項６または７に記載の粒子状物質燃焼装置。
9. 前記複数の個別電極の各々は、前記第１捕集箱の前記上面にまで達して設けられる
   請求項８に記載の粒子状物質燃焼装置。
10. 前記第１捕集箱に振動を与える振動発生機構をさらに備える
    請求項８に記載の粒子状物質燃焼装置。
11. 前記複数の個別電極は、前記粒子状物質燃焼装置に導入される粒子状物質含有ガスの流れと平行な方向に延伸する直線形状の複数の平行電極、および、前記粒子状物質含有ガスの流れと直交する方向に延伸する直線形状の複数の直交電極のいずれかを含む
    請求項６に記載の粒子状物質燃焼装置。
12. 前記複数の個別電極は、前記複数の平行電極と前記複数の直交電極とを含む
    請求項１１に記載の粒子状物質燃焼装置。
13. 前記第１コロナ放電用電極は複数の突出部を有し、
    前記複数の突出部の直下に位置するコロナ放電領域における前記複数の個別電極の密度は、前記コロナ放電領域以外における前記複数の個別電極の密度よりも高い
    請求項６から１２のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
14. 前記第１沿面コロナ放電用電極に前記交流電圧が印加された場合における前記第１誘電体の温度は、３００℃以下である
    請求項１から１３のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
15. 前記第１沿面コロナ放電用電極の下面側に配置される第２誘電体と、
    前記第２誘電体の下面側に配置され、接地電位を有する第２被接地電極と、
    前記第２被接地電極の下方に離間して設けられる第２コロナ放電用電極と
    をさらに備える
    請求項１から１４のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
16. 前記第１コロナ放電用電極の上方に離間して配置される第３誘電体と、
    前記第３誘電体の上面側に配置され、交流電圧が印加される第２沿面コロナ放電用電極と、
    前記第３誘電体の下面側に配置され、接地電位を有する第３被接地電極と、
    をさらに備え、
    前記第１コロナ放電用電極と、前記第１被接地電極および前記第３被接地電極との間でコロナ放電が形成される
    請求項１から１５のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
17. 前記第１コロナ放電用電極の上方に離間して配置される第３誘電体と、
    前記第３誘電体の上面側に配置され、交流電圧が印加される第２沿面コロナ放電用電極と、
    前記第３誘電体の下面側に配置され、接地電位を有する第３被接地電極と、
    前記第２コロナ放電用電極の下方に離間して配置される第４誘電体と、
    前記第４誘電体の下面側に配置され、交流電圧が印加される第３沿面コロナ放電用電極と、
    前記第４誘電体の上面側に配置され、接地電位を有する第４被接地電極と、
    をさらに備え、
    前記第１コロナ放電用電極と、前記第１被接地電極および前記第３被接地電極との間でコロナ放電が形成され、
    前記第２コロナ放電用電極と、前記第２被接地電極および前記第４被接地電極との間でコロナ放電が形成され、
    前記第１沿面コロナ放電用電極と、前記第１被接地電極および前記第２被接地電極との間で沿面コロナ放電が形成され、
    前記第２沿面コロナ放電用電極と、前記第３被接地電極との間で沿面コロナ放電が形成され、
    前記第３沿面コロナ放電用電極と、前記第４被接地電極との間で沿面コロナ放電が形成される
    請求項１５に記載の粒子状物質燃焼装置。
18. 粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を第１の放電機構により帯電させて捕集する集塵部と、
    前記第１の放電機構とは異なる第２の放電機構により生成した活性酸素と、捕集された前記粒子状物質とを反応させる燃焼部と
    を備え、
    前記第２の放電機構は沿面コロナ放電であり、
    前記燃焼部は、
    第１誘電体と、
    前記第１誘電体の下面側に配置され、交流電圧が印加される第１沿面コロナ放電用電極と、
    前記第１誘電体の上面側に配置され、接地電位を有する第１被接地電極と
    を有し、
    前記第１の放電機構はコロナ放電であり、
    前記集塵部は、
    前記第１被接地電極と、
    前記第１被接地電極の上方に離間して設けられる第１コロナ放電用電極と
    を有し、
    前記第１誘電体を上面視した場合において、前記第１誘電体の第１辺は、前記第１辺に最も近接する前記第１沿面コロナ放電用電極の第２辺よりも外側に突出しており、
    前記第１沿面コロナ放電用電極は、
    平面領域と、
    前記平面領域に電気的に接続し、前記上面視において前記第１辺と前記第２辺とを最短距離で結ぶ第１方向とは異なる方向において、前記第２辺から外側に延伸する延伸領域と、
    前記延伸領域に電気的に接続し、前記上面視において前記第１辺よりも外側に突出する引出領域と
    を有する
    粒子状物質燃焼装置。
19. 粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を第１の放電機構により帯電させて捕集する集塵部と、
    前記第１の放電機構とは異なる第２の放電機構により生成した活性酸素と、捕集された前記粒子状物質とを反応させる燃焼部と
    を備え、
    前記第２の放電機構は沿面コロナ放電であり、
    前記燃焼部は、
    第１誘電体と、
    前記第１誘電体の下面側に配置され、交流電圧が印加される第１沿面コロナ放電用電極と、
    前記第１誘電体の上面側に配置され、接地電位を有する第１被接地電極と
    を有し、
    前記第１の放電機構はコロナ放電であり、
    前記集塵部は、
    前記第１被接地電極と、
    前記第１被接地電極の上方に離間して設けられる第１コロナ放電用電極と
    を有し、
    前記第１誘電体の上面側に配置され、前記第１誘電体に対向する上面に複数の開口を有する第１捕集箱をさらに備える
    粒子状物質燃焼装置。
20. 粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を第１の放電機構により帯電させて捕集する集塵部と、
    前記第１の放電機構とは異なる第２の放電機構により生成した活性酸素と、捕集された前記粒子状物質とを反応させる燃焼部と
    を備え、
    前記第２の放電機構は沿面コロナ放電であり、
    前記燃焼部は、
    第１誘電体と、
    前記第１誘電体の下面側に配置され、交流電圧が印加される第１沿面コロナ放電用電極と、
    前記第１誘電体の上面側に配置され、接地電位を有する第１被接地電極と
    を有し、
    前記第１の放電機構はコロナ放電であり、
    前記集塵部は、
    前記第１被接地電極と、
    前記第１被接地電極の上方に離間して設けられる第１コロナ放電用電極と
    を有し、
    前記第１被接地電極は、互いに離間されて設けられ、かつ、ワイヤにより互いに電気的に接続された複数の個別電極を有する
    粒子状物質燃焼装置。

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