(57)【要約】  ＮＯ酸化処理装置等に用いることのできる高電圧プラズマを発生させるプラズマ発生装置１０は、交流信号の電流の供給を受け共振を生じさせることにより高電圧を発生させる線状電極２２と、線状電極２２と離間し、線状電極２２から放射される電磁波の漏洩を抑えるように、線状電極２２の周りを覆う内部空間２４ｂを形成するアース電極２４と、線状電極２２の給電を制御する制御装置４０と、を有する。制御装置４０は、内部空間２４ｂの電界を計測する電界プローブ３０と、この計測信号を所定の周波数帯域にフィルタリングして交流信号とするバンドパスフィルタ４４と、この交流信号を線状電極２２に電流として給電するとき、内部空間２４ｂ内の共振信号に同期するように、交流信号を位相シフトする可変位相器５２と、位相シフトした交流信号を増幅する増幅器５４とを備える。
2008123346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０2〜１０5Ｖの高電圧を用いてプラズマを発生させる高電圧プラズマ発生装置であって、
所定の周波数の信号を含んだ交流信号の電力の給電を給電点から受け、この給電により共振が発生することにより高電圧が発生する第１の電極と、
前記第１の電極と離間し、前記第１の電極の周りを取り囲むように設けられ、前記第１の電極の周りに空間を定めるアースされた第２の電極と、
前記第１の電極に給電する信号であって、前記第１の電極の共振周波数と同じ周波数の信号成分を有する交流信号を調整する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記第１の電極と前記第２の電極間で生じる電界の強さを計測する電界プローブと、前記電界プローブからの計測信号を予め設定された周波数帯域にフィルタリングして交流信号とするフィルタと、この交流信号を電力として前記第１の電極に給電するとき、前記空間で発生する電場の共振に同期するように、前記交流信号の位相をシフトする可変位相器と、位相のシフトした前記交流信号を増幅する増幅器とを備え、増幅された交流信号を入力電力として前記第１の電極に給電することを特徴とする高電圧プラズマ発生装置。
【請求項２】
前記制御装置は、さらに、前記空間で発生するプラズマの増減の制御のために、前記交流信号に対して振幅変調をする振幅変調器を備える請求項１に記載の高電圧プラズマ発生装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記電界プローブから出力された計測信号を検波して、前記電界又は発生したプラズマの状態をモニターし、モニター結果に応じて前記可変位相器及び前記振幅変調器の少なくとも１つを制御する請求項２に記載の高電圧プラズマ発生装置。
【請求項４】
前記第１の電極は、一方向に長さの長い形状を成した線状電極であり、
前記第２の電極により形成される前記空間は、第１の電極の周りを取り囲むように細長い空間であり、
前記線状電極の両端における前記アース電極までの離間距離は、前記線状電極の前記両端の周辺部分における前記アース電極までの離間距離に比べて短くなっている請求項１〜３のいずれか１項に記載の高電圧プラズマ発生装置。
【請求項５】
前記線状電極の給電点は、前記線状電極の長さ方向の中心位置からずれており、そのずれ量ｘ0は下記式（１）で表される請求項４に記載の高電圧プラズマ発生装置。
【数１７】
2008123346.tif 000019
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波帯域、例えば１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ周波数帯域で１０2〜１０5Ｖの高電圧を用いてプラズマを発生させる高電圧プラズマ発生装置に関し、例えば、ディーゼルエンジン等から排気される排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）の酸化処理装置等の分野に好適に用いることのできる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ディーゼルエンジン等から排気される排気ガス中のＮＯの酸化処理のために、大気圧中の高電圧プラズマを利用する処理装置が提案されている。
高電圧プラズマを発生させるために、１０ＭＨｚ以下の低い周波数帯域でよく用いられる電圧変換用のトランスフォーマを用いた場合、１００ＭＨｚ以上の高周波では、インダクタンス（リアクタンス）を小さくする必要があるので、コイルの巻き数やコイルのサイズを小さくしなければならない。このため、電線として用いるコイルの径も細くなるので、大きな電力を投入することができない、といった問題がある。【０００３】
一方、上記電圧変換をせずに、特性インピーダンスを例えば５０Ω等に低く保持したまま、電圧を高くしようとすると、例えば１０００Ｖの電圧に対して１０ｋＷ（＝１０００2・５０／２）の電力が必要となる。このような電力を投入する電源を備えることは実際難しい。【０００４】
一方、下記非特許文献１では、エンジン等から排気される排気ガス中のＮＯの酸化のために、数ｋＨｚの周波数でピーク電圧が５０００〜１００００Ｖの高電圧パルスを、発振器を用いて電極にかけて電極間でプラズマを発生させる平行平板型の高電圧プラズマ発生装置が提案されている。【０００５】
【非特許文献１】「非平衡プラズマと化学反応プロセスを併用したＮＯxの完全除去技術（従来型およびバリア型プラズマリアクターの性能比較）」，日本機械学会論文集  ６６−６４６Ｂ，１５０１−１５０６（２０００）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記平行平板型の装置において、印加されるパルス電圧の信号がインピーダンスの不整合により、供給電力の一部が反射して、電極に電力が十分に供給されないといった問題があった。さらに、数ｋＨｚの高電圧パルスでは、高電圧パルスによる放電時間が短く、かつ高電圧パルス間の時間が長い。このとき、一度ガスから電離した電子が再結合するので、高電圧パルスを印加する度に電子の電離に多大のエネルギーを供給する必要があり、電力効率の低い装置となっていた。このため、ＮＯの単位時間の酸化処理量も投入電力に比して低いといった問題があった。【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点を解消するために、ＮＯ酸化処理装置等に用いることのできる高電圧プラズマを発生させる高電圧プラズマ発生装置であって、従来に比べ投入電力を抑えつつ高電圧プラズマを効率よく発生させる高電圧プラズマ発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、１０2〜１０5Ｖの高電圧を用いてプラズマを発生させる高電圧プラズマ発生装置であって、所定の周波数の信号を含んだ交流信号の電力の給電を給電点から受け、この給電により共振が発生することにより高電圧が発生する第１の電極と、前記第１の電極と離間し、前記第１の電極の周りを取り囲むように設けられ、前記第１の電極の周りに空間を定めるアースされた第２の電極と、前記第１の電極に給電する信号であって、前記第１の電極の共振周波数と同じ周波数の信号成分を有する交流信号を調整する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記第１の電極と前記第２の電極間で生じる電界の強さを計測する電界プローブと、前記電界プローブからの計測信号を予め設定された周波数帯域にフィルタリングして交流信号とするフィルタと、この交流信号を電力として前記第１の電極に給電するとき、前記空間で発生する電場の共振に同期するように、前記交流信号の位相をシフトする可変位相器と、位相のシフトした前記交流信号を増幅する増幅器とを備え、増幅された交流信号を入力電力として前記第１の電極に給電することを特徴とする高電圧プラズマ発生装置を提供する。【０００９】
その際、前記制御装置は、さらに、前記空間で発生するプラズマの制御のために、前記交流信号に対して振幅変調をする振幅変調器を備えることが好ましい。
又、前記制御装置は、前記電界プローブから出力された計測信号を検波して、前記電界又は発生したプラズマの状態をモニターし、モニター結果に応じて前記可変位相器及び前記振幅変調器の少なくとも１つを制御することが好ましい。【００１０】
さらに、前記第１の電極は、一方向に長さの長い形状を成した線状電極であり、前記第２の電極により形成される前記空間は、第１の電極の周りを取り囲むように細長い空間であり、前記線状電極の両端における前記アース電極までの離間距離は、前記線状電極の前記両端の周辺部分における前記アース電極までの離間距離に比べて短くなっていることが好ましい。
又、前記線状電極の給電点は、前記線状電極の長さ方向の中心位置からずれており、そのずれ量ｘ0は、下記式（１）で表されることが好ましい。
【数１】
2008123346.tif 000003
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、制御装置において、第１の電極と第２の電極間で生じる電界を計測した計測信号をフィルタリングし、さらにこのときの交流信号の位相をシフトした後、この交流信号を交流電流として増幅して第１の電極に給電するフィードバックシステムを有する。このため、給電する交流信号を、プラズマ発生による共振周波数の変化に追従させることができる。このとき、共振に同期した信号を電力として給電するので、共振を容易に増大させることができる。このため、発振器を用いて信号を生成する従来の装置に比べて投入電力を抑えつつ高電圧プラズマを効率よく発生させることができる。
又、給電する交流信号に対して振幅変調を加える振幅変調器を備えることで、振幅変調により交流信号のデューティー比を変えることができるので、共振の増大、減少を容易に調整することができる。
さらに、第１の電極を線状電極とするとき、線状電極の給電点の位置は線状電極の長さ方向の中心位置からずれており、そのずれ量ｘ0を上記式（１）にて規定することで、インピーダンス整合のとれたシステムを作ることができる。このため、従来の装置に比べて投入電力を抑えて効率よく高電圧プラズマを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の高電圧プラズマ発生装置の一実施形態である高電圧プラズマ発生装置の概略ブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示すリアクターの断面図、（ｂ）は、（ａ）中のＢ−Ｂ’線に沿って切断したときの矢視断面図であり、（ｃ）は、（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿って切断したときの矢視断面図である。
【図３】（ａ）,（ｂ）は、図１に示す線状電極の共振システムを簡略に示した伝送線路モデルである。
【図４】図３（ａ），（ｂ）で示す伝送線路モデルを用いたときの給電位置と入力インピーダンスとの関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００１３】
１０  高電圧プラズマ発生装置
２０  リアクター
２２  線状電極
２２ａ，２２ｂ  両端
２４  アース電極
２４ａ  凹部
２４ｂ  内部空間
２５  放電用突出部
２６  誘電体
２８  給電電極端子
３０  電界プローブ
３２  孔
４０  制御装置
４２  方向性結合器
４４  バンドパスフィルタ
４６  検波器
４８  増幅フィルタ
５０  振幅変調器
５２  可変位相器
５４  増幅器
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の高電圧プラズマ発生装置について、図１に示される高電圧プラズマ発生装置１０に基づいて説明する。
図１は、高電圧プラズマ発生装置（以降、装置という）１０の概略ブロック図である。
装置１０は、高電圧のプラズマを発生するリアクター２０と、制御装置４０とを有する。
リアクター２０は、図２（ａ）〜（ｃ）に示されている。図２（ａ）は、リアクター２０の側方から見た断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＢ−Ｂ’線に沿って切断したときの矢視断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿って切断したときの矢視断面図である。【００１５】
リアクター２０は、線状電極（第１の電極）２２と、一対のアース電極（第２の電極）２４と、一対の誘電体２６と、給電接続端子２８と、電界プローブ３０とを主に有して構成された棒形状を成した装置である。
線状電極２２は、内部空間２４ｂ内に、アース電極２４の壁面に沿って一定距離、離間するように設けられている、一方向に長い線状を成した電極である。内部空間２４ｂは、一対のアース電極２４の凹部２4ａを対向するように設けることにより形成された空間である。
線状電極２２は、細長い板状の誘電体２６に挟まれてストリップライン線路を構成している。本実施形態では、ストリップライン線路の他に、マイクロストリップラインや同軸ケーブルの中心導体を用いることもできる。線状電極２２は、導電性の高い導体材料が用いられ、例えば、銀、銅、アルミニウム等が好適に用いられる。【００１６】
線状電極２２は、長さ２ｌの長さを持つストリップラインであり、この長さ方向の中心位置から僅かにずれた位置、具体的には、上記式（１）で定まる位置に給電点Ｆが設けられている。給電点Ｆには、給電線２９から給電接続端子２８を介して交流信号が電力として印加される。給電点Ｆが、線状電極２２の長さ方向の中心位置から僅かにずれた位置に設けられるのは、後述するように、リアクター２０へ給電するときのインピーダンス整合を取るためである。線状電極２２は、交流ダイポールアンテナと同様に、線状電極２２中を伝送する伝送信号の波長λの半分の長さが線状電極２２の長さ２ｌとなるとき最低次モードの共振が生じて、効率よく高電圧を生成させることができることから、上記長さ２ｌは、装置１０において共振周波数を定める重要な要素である。本実施形態では、１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯域において有効に高電圧を発生するように、長さ２ｌは設定されている。
なお、誘電体２６は、誘電損失の低い耐熱性の高い誘電体材料が用いられる。例えば、石英ガラス、アルミナや窒化ホウ素を含有するセラミック等が好適に用いられる。【００１７】
アース電極２４は、線状電極２２の周りを取り囲むように設けられてアースされている。具体的には、一対のアース電極２４，２４が対向するように設けられ、対向する一対のアース電極２４，２４の内側面に設けられた凹部２４ａによって内部空間２４ｂが定められている。内部空間２４ｂには、一対の誘電体２６で挟まれた線状電極２２が設けられており、一対の誘電体２６がアース電極２４ｂの内側面に接触して固定されている。したがって、内部空間２４ｂは、線状電極２２の周りを取り囲むように形成されて、線状電極２２はアース電極２４と離間している。
アース電極２４は、導電性の高い導体材料が用いられ、例えば、銀、銅、アルミニウム等が好適に用いられる。【００１８】
線状電極２２は、両端２２ａ，２２ｂを除く大部分において、アース電極２４と、一定の離間距離で離れているが、線状電極２２の両端２２ａ，２２ｂにおける離間距離は、両端２２ａ，２２ｂの周辺部分における離間距離に比べて短くなっている。より具体的には、線状電極２２の両端２２ａ，２２ｂにおけるアース電極２４までの離間距離が、上記一定の離間距離に比べて短くなるように、線状電極２２の両端２２ａ，２２ｂに対応するアース電極２４の部分には放電用突出部２５が設けられている。放電用突出部２５は、導体材料又は高誘電体材料が用いられる。なお、放電用突出部２５は、アース電極２４の側ではなく、線状電極２２の側に設けてもよい。ここで離間距離とは、線状電極２２の注目する位置からアース電極２４までの距離のうち、最短距離をいう。線状電極２２の両端２２ａ，２２ｂにおけるアース電極２４までの離間距離をその周辺に比べて短くするのは、線状電極２２の両端２２ａ，２２ｂにおいて電圧が最も高くなり、この部分で、効率よくプラズマを発生させるためである。【００１９】
なお、給電接続端子２８は、絶縁部材を介してアース電極２４と絶縁された給電線２９が線状電極２２の給電点Ｆと接続されるように、アース電極２４上に設けられている。
さらに、一対のアース電極２４は、対向するように設けられているが、リアクター２０の両端（図２（ａ）中の左右両端）には、外部機器または外部大気と通じる孔３２が設けられており、内部空間２４ｂと繋がっている。装置１０を、例えばディーゼルエンジン等の排気ガス中のＮＯの酸化のために用いる場合、一方の孔３２から排気ガスを導入し、高電圧プラズマを利用してＮＯ等を酸化して、他方の孔３２から外部大気へ排出する。なお、内部空間２４ｂ中で発生した電磁波が外部に漏れないように、孔３２の径は、線状電極３２の長さ２ｌに比べて極めて小さく、具体的には孔３２の断面Ｄの最大幅が電磁波の波長λの半分であるλ／２に対して極めて小さくなるように設定されている。【００２０】
電界プローブ３０は、内部空間２４ｂ内の電界に感知して、電界の強さに比例した計測信号を出力するセンサーであり、アース電極２４上に設けられている。電界プローブ３０は公知のものが用いられ、電界プローブ３０からの計測信号は、制御装置４０に送られる。【００２１】
制御装置４０は、電界プローブ３０から得られた計測信号に処理を施して調整した後、調整された信号を、電力として線状電極２２に給電する装置である。
制御装置４０は、方向性結合器４２、バンドパスフィルタ４４、検波器４６、増幅器フィルタ４８、振幅変調器５０、可変位相器５２、増幅器５４、及び制御ユニット５６を有して構成される。【００２２】
方向性結合器４２は、電界プローブ３０からの計測信号を分離する部分である。分離した一方の計測信号は検波器４６、増幅フィルタ４８を通して制御ユニット５６に送られ、他方の計測信号は、バンドフィルタ４４に送られる。
バンドパスフィルタ４４は、電界プローブ３０の計測信号から、共振周波数の周波数帯域の波長のみを取り出すために用いられる。例えば、共振周波数帯域が予め設定され、例えば１００ＭＨｚとすると、バンドパスフィルタ４４の周波数帯域は５０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚに設定される。バンドパスフィルタ４４で得られた交流信号は、振幅変調器５０に送られる。【００２３】
振幅変調器５０は、デューティー比を変化させてプラズマの生成量を制御するために、バンドパスフィルタ４４から送られた交流信号に振幅変調を施す部分である。例えば、排出ガス中のＮＯ（一酸化窒素）の酸化処理装置に用いる場合、デューティー比を変化させてプラズマの生成量を変化させることによりＮＯの処理量を制御する。排出ガス量が多いほどデューティー比は高くする。このとき、振幅変調周波数は、数ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度に設定される。【００２４】
可変位相器５２は、振幅変調された交流信号について所定の位相シフトを施す部分である。可変位相器５２にて行う位相シフトは、後述するように増幅された交流信号が給電点Ｆに給電される電流（電圧）として供給されるとき、リアクター２０内で生じる共振時の電流（電圧）の位相と同位相を成すように、すなわち電場の共振と同期するように、制御される。位相シフトの量は、電界プローブ３０から給電点Ｆまでのフィードバック経路の線路を伝送する伝送時間と、各処理で要する遅延時間を考慮して設定される。
増幅器５４は、位相シフトされた交流信号を所定の倍率で増幅し、電流として給電点Ｆに供給する部分である。【００２５】
振幅変調器５０及び可変位相器５２では、制御ユニット５６の制御信号に応じて、振幅変調が施され、位相シフトが施される。制御ユニット５６は、検波器４６及び増幅器フィルタ４８を介して供給された計測信号をモニターし、そのモニター結果に応じて振幅変調及び位相シフトを定めて制御信号を生成する。モニターは、例えば、共振周波数における電界の強さを求め、この電界の強さから電界又は発生したプラズマの状態を評価し、さらに、共振が増大しているか、減少しているかを評価する。
検波器４６は、設定されている共振周波数と同じ周波数の信号を基準信号として計測信号を検波する部分である。増幅器フィルタ４８は、検波された計測信号を増幅して所定の周波数の成分のみを通過させて制御ユニット１６へ送る。【００２６】
このように、本発明は、リアクター２０内の電界の強さを感知する電界プローブ３０で計測された計測信号に振幅変調を行い、さらに位相シフトを行って得られた交流信号を、リアクター２０に給電する電力としてリアクター２０にフィードバックするものである。
本発明において、装置１０は、発振器を構成せずに、フィードバックシステムを用いて高電圧の出力を生成するが、共振の立ち上げ段階では、増幅器５４の熱雑音等のノイズ成分が共振周波数に対応する信号成分として給電されることにより、この信号がトリガーとなって微弱な共振を発生し、この微弱な共振がフィードバックシステムを用いた給電により増大する。
なお、アース電極２４の周囲を液体窒素や液体ヘリウムで冷却することにより、高電圧の出力を高めることができる。【００２７】
上記装置１０の共振器となる線状電極２２について、伝送線路モデルを用いてより詳しく説明する。図３（ａ）,（ｂ）は、線状電極２２の共振システムを表す伝送線路モデルを示す図である。図３（ａ）に示すように、伝送線路モデルでは、軸に沿って平行に配置された一対の伝送線路で表される。給電点Ｆの位置はｘ0とする。【００２８】
図３（ｂ）に示すように、位置ｘにおける電圧をＶとし、位置ｘからΔｘ離れた位置ｘ＋Δｘにおける電圧をＶ＋ΔＶとすると、連続の式から下記式（２）が得られる。ここで、Ｉ0(t)は、給電点Ｆに供給される電流を表し、等価キャパシタンスＣは、単位長さあたりの容量を表す。一方、伝送線路モデルにおいて、伝送線路の単位長さ当たりの等価抵抗Ｒと、伝送線路の単位長さ当たりの等価インダクタンスＬとの関係は、下記式（３）にて表すことができる。ここで、式（２）における等価キャパシタンスＣは、プラズマの電気伝導度が有限であるとすると複素数となる。この等価キャパシタンスＣによるエネルギー損失はプラズマによる損失（係数χ）のみを考え、下記式（４）のように表すことができる。【００２９】
【数２】
2008123346.tif 000004
【数３】
2008123346.tif 000005
【数４】
2008123346.tif 000006
【００３０】
上記式（２）〜（４）を１つにまとめて、電圧Ｖの２次の偏微分方程式が、下記式（５）のように表される。ここで、プラズマの電気伝導度は、伝送線路の電気伝導度に比べて低いので、伝送線路の等価抵抗Ｒは無視する。ここで、デルタ関数δ（ｘ−ｘ0）を下記式（６）のように級数展開し、これに合せて、電圧Ｖも下記式（７）のように、級数展開する。【００３１】
【数５】
2008123346.tif 000007
【数６】
2008123346.tif 000008
【数７】
2008123346.tif 000009
【００３２】
このときの式（５）の解は、下記式（８）のように表される。最低次の共振モードであるｎ＝０のモードにおける電圧Ｖの伝送線路上の分布は下記式（９）に示すように表される。下記式（１０）は、式（９）をより簡単に表したものである。これに対する電流の分布は式（１１）にて表される。ｎ＝０のモードでは、電圧Ｖの分布は、式（１０）から判るように、正弦波の半波長分の分布であり、ｘ＝±ｌ（両端の位置）で電圧の絶対値が最大となる。装置１０は、これより、最低の共振モードでは、線状電極２２の両端２２ａ，２２ｂ（図２（ａ）参照）で最大電圧となり、この両端２２ａ，２２ｂとアース電極２４の間でプラズマが発生し易い。しかも、上述したように、両端２２ａ，２２ｂの、アース電極２４との離間距離が他の部分に比べて近いので、プラズマの発生の可能性が極めて高い。【００３３】
【数８】
2008123346.tif 000010
【数９】
2008123346.tif 000011
【数１０】
2008123346.tif 000012
【数１１】
2008123346.tif 000013
【００３４】
さらに、給電点Ｆにおけるインピーダンス整合を説明する。
一般に、伝送線路上で入力側から負荷側をみた入力インピーダンスＺinは、下記式（１２）で表される。本発明では、負荷はプラズマによる放電負荷である。Ｚrは放電負荷の負荷インピーダンスを表す。Ｚcは上記伝送線路における特性インピーダンスを、γはシステムの伝播定数を表し、γはγ＝i・（π／２ｌ）・（１−i・χ／２）と表される。
このとき、給電点ｘ＝ｘ0におけるインピーダンス整合の条件は下記式（１３）となる。
ここで、Ｚ00は、給電線側の入力インピーダンスであり、Ｚinpは、給電点ｘ＝ｘ0から図２（ａ）中のｘ軸正方向（図中右側）における入力インピーダンスを、Ｚinnは、給電点ｘ＝ｘ0から図２（ａ）中のｘ軸負方向（図中左側）における入力インピーダンスを表す。したがって、式（１２）を用いてＺinp，Ｚinnを求め、式（１３）を満たすような解、具体的には、給電点Ｆの位置と損失係数が存在する組があるか否かを調べることにより、インピーダンス整合が可能か否かを知ることができる。【００３５】
【数１２】
2008123346.tif 000014
【数１３】
2008123346.tif 000015
【００３６】
図４は、図３（ａ），（ｂ）で示す伝送線路モデルを用いたときの給電位置と入力インピーダンスとの関係を説明する図である。このとき、Ｚcr＝１００Ω、Ｚr＝1０18Ω(実質的に無限大)とした。なお、ω＝（π／２ｌ）・（Ｌ・Ｃr）-(1/2)である。
図４に示すように、χ／２の値を０．００２〜０．００６の範囲で変化させたとき、通常給電線としてインピーダンス５０Ωを用いるので、この値を持つ給電点Ｆの位置ｘ0が存在するか否かを調べると、インピーダンス５０Ωとなる位置ｘ0が存在することがわかる。５０Ωでインピーダンス整合するときの給電点Ｆの位置ｘ0は、ｘ0／ｌ（ｌは線状電極２２の長さの半分）の値で０．１以下にある。これより、χが定まると、上記式（１）で示されるように、ずれ量ｘ0を一意的に求めることができ、このずれ量ｘ0から、給電点Ｆの位置を定めることができる。このようなインピーダンス整合を実現する給電点Ｆの位置ｘ0は、リアクター２０の共振システムにおける等価インダクタンスＬ、等価キャパシタンスＣ及び等価抵抗Ｒに依存し、これらの値は使用条件で変動する。このため、給電点Ｆの位置ｘ0は、装置１０の製造段階で、リアクター２０の使用条件を確定した後に定めることが好ましい。【００３７】
なお、給電点Ｆの位置ｘ0（ずれ量）は、以下のようにして求められる。上記式（６）で定義されるｎ＝０のηnを上記式（９）へ代入し、ω＝ω0＝（π／２ｌ）・（Ｌ・Ｃr）-(1/2)を用いて整理し、下記式（１４）を得る。このとき、Ｖn=0(ｔ，ｘ0)＝Ｖ00であるため、下記式（１５）に示すように表される。このとき、Ｑ＝１／χとして、下記式（１６）を得る。この式（１６）より、給電点Ｆの位置ｘ0は上述の式（１）のように表すことができる。
【数１４】
2008123346.tif 000016
【数１５】
2008123346.tif 000017
【数１６】
2008123346.tif 000018
【００３８】
本発明では、このような共振が生じる線状電極２２に対して、電界プローブ３０で計測された計測信号を処理して、再度電力として給電し、共振により振幅を増大させるので、式（１０）に示すような電圧の分布において、最大電圧が１０2〜１０5Ｖの高電圧を容易に生成することができる。特に、インピーダンス整合する給電点Ｆの位置は制限されており、上記式（１）で定まるずれ量ｘ0だけ中心位置からずらした位置であることが好ましい。この位置ではインピーダンス整合するので、効率の良い給電が可能となり、最大電圧が１０2〜１０5Ｖの高電圧を、従来のように発振器を用いることなく容易に生成することができる。【００３９】
以上、本発明の高電圧プラズマ発生装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。本発明は、ディーゼルエンジン等から排気される排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）の酸化処理装置の他に、半導体製造過程で用いる大気圧プラズマを用いて行うエッチングや膜形成等の処理装置に適用できる。又、ガスレーザ発生装置に適用することもできる。
【図１】
2008123346.tif 000020
【図２】
2008123346.tif 000021
【図３】
2008123346.tif 000022
【図４】
2008123346.tif 000023
【国際調査報告】
2008123346.tif 000024
2008123346.tif 000025
2008123346.tif 000026
2008123346.tif 000027