(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを用いたガス処理装置であって、
ガスの流路上に直列配置された複数のプラズマ装置からなるプラズマ装置列と、
前記プラズマ装置列の各プラズマ装置の動作を制御する制御手段と
を備え、
前記プラズマ装置は、前記ガスの流路に連通する反応室内にプラズマを発生させるプラズマ発生器と、このプラズマ発生器の発生するプラズマに電磁波を照射する電磁波照射器とを有して構成されており、
前記制御手段は、稼動するプラズマ装置の数を、導入されるガスの成分に応じて選択し、
前記反応室は、電磁波の漏洩防止用のキャビティを備え、
前記キャビティ内の空間と前記キャビティ外の空間とは、前記電磁波の波長に基づいて定められた開口部断面積を有する少なくとも一の流路を介して連通する
ことを特徴とするガス処理装置。
【請求項２】
前記キャビティは、金網により構成され、前記電磁波照射器が照射する電磁波の漏洩を防ぐとともに、前記電磁波の共振空洞を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のガス処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は、導入されるガスの成分に応じて、前記電磁波照射器が照射する電磁波の照射時間を選択する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガス処理装置。
【請求項４】
前記制御手段は、所定の関数に従い、導入されるガスの成分に応じて前記電磁波照射器が照射する電磁波の照射時間を一意に決定する
ことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のガス処理装置。
【請求項５】
前記プラズマ装置より上流のガスの流路内の水分を調整する調湿手段を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項６】
前記制御手段が前記電磁波照射器による電磁波の照射時間として１マイクロ秒以下を選択するときに、該電磁波照射器を有するプラズマ装置より上流のガスの流路内に水分を導入する水分添加手段を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項７】
前記反応室は、束ねられた複数の導電体製のパイプを介して、前記ガスの流路に連通している
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項８】
ガスの存在する領域の周囲に、前記プラズマ装置によるプラズマ生成領域を含んで前記ガスの存在する領域を取り囲むエアカーテンを形成する手段を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項９】
前記成分の量が所定の基準を満たすときに、稼働するプラズマ装置の数を増加させる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項１０】
前記成分の量が基準を満たすか否かを前記ガスの流速に基づき判定する
ことを特徴とする請求項９に記載のガス処理装置。
【請求項１１】
前記成分の量が基準を満たすか否かを前記ガスの濃度に基づき判定する
ことを特徴とする請求項９に記載のガス処理装置。
【請求項１２】
２以上のプラズマ装置を稼働させるとき、各プラズマ装置の稼働するタイミングを、各プラズマ装置への前記ガスの到達時間の差異に基づいて決定する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項１３】
前記ガスは、固体または液体の粒子が混入している混相流をなしており、
前記制御手段は、稼働するプラズマ装置の数を、前記粒子に応じて選択する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項１４】
前記プラズマ発生器間において、前記ガスの流路が他の流路に分配される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項１５】
前記プラズマ発生器間において、前記ガスの流路が他の流路と集合する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項１６】
前記ガス処理装置は複数存在し、ガス処理装置間が前記他の流路により接続される
ことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載のガス処理装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、ガスが前記プラズマ装置に到達するまでの経路に応じて、該プラズマ装置における前記電磁波の周波数分布及び位相、並びに、前記電磁波の照射源の位置、方向、及び数、並びに前記電磁波によって生じる電場の強度の乱れ、時間変動及び空間分布のうち少なくとも一を決定する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項１８】
ガス流路の上流において、ガスの性状を調整するための手段を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項１９】
前記プラズマ装置は、稼働することにより、前記反応室内の自己洗浄を行う
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項２０】
前記制御手段は、導入されるガスの流量、流速、濃度、成分の混合割合、圧力及び温度の少なくとも一に関する平均、総計、最大値、最小値、分散、乱れ、時間変動、空間分布、差異及びパターンの少なくとも一に基づき、前記電磁波の周波数分布及び位相、並びに、前記電磁波の照射源の位置、方向、及び数、並びに前記電磁波によって生じる電場の強度の乱れ、時間変動及び空間分布を選択する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１９のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項２１】
インプラントで使用される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２０のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項２２】
エンドオブパイプで使用される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２０のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項２３】
請求項１乃至請求項２２のいずれか１項に記載のガス処理装置を複数備え、前記プラズマ装置がガスの流路上にマトリクス状または千鳥格子状に配置される
ことを特徴とするガス処理システム。
【請求項２４】
内燃機関の排気ガス処理システムであって、
請求項１乃至請求項２２のいずれか１項に記載のガス処理装置の前記各プラズマ装置を前記内燃機関の燃焼室内から排気管終端までの区間のガス流路内に配置し、燃焼行程を経たガスが前記制御装置により選択されたプラズマ装置を通過する時に、前記制御手段が該プラズマ装置を稼働させる
ことを特徴とする排気ガス処理システム。
【請求項２５】
内燃機関であって、
圧縮上死点付近で、複数の副燃焼室をガス流路を介して直列に連通してなる燃焼室を形成し、
請求項１乃至請求項２２のいずれか１項に記載のガス処理装置の前記プラズマ装置が、前記副燃焼室に位置している
ことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いてガスを処理するガス処理装置、システム及び方法に関し、特に、プラズマを用いて芳香族有機化合物などを含有するガスを処理するガス処理装置、システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インプラントでまたはエンドオブパイプで、プラズマを用いてガスの処理を行うガス処理装置が提案されている。このようなガス処理装置は、誘電体バリア放電によるオゾン発生技術を利用した装置に端を発し、様々な改良がなされてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、最も古典的な手法を利用した装置として、平行平板状の誘電体バリア電極を用いて、誘電体バリア放電を行ってプラズマを発生させ、その電極間にガスを導入するようにしたガス処理装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、同軸状の電極を用いて無声放電を行うようにした装置が記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、網目状の誘電体バリア電極を用いて、網越しにガスを導入するようにした装置が記載されている。
【０００６】
そして、特許文献４には、ダイオキシン類の存在する雰囲気中に、高温のプラズマを発生するプラズマトーチを利用してプラズマを吹き込み、ダイオキシン類を熱処理するようにしたガス処理装置が記載されている。
【０００７】
また、特許文献５には、同軸状の電極対の中心電極と外側の接地電極との間に誘電体のビーズを詰めておき、ビーズの表面において沿面放電を行ってプラズマを発生させ、このプラズマをガス処理に供するようにした装置が記載されている。
【０００８】
その他にも、プラズマと吸着剤や触媒とを併用したガス処理装置の開発も広く試みられている。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３２５７３４号公報
【特許文献２】特開２００１−３００２９６号公報
【特許文献３】特開２００６−１８７７６６号公報
【特許文献４】特開２００４−２１６２３１号公報
【特許文献５】特開２００５−３１９３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前述したような、平行平板状の電極を用いた誘電体バリア放電を利用するガス処理装置においては、プラズマが発生する領域は、電極間に限られる。したがって、このガス処理装置において、大量のガスを処理するには、電極の面積を広くするとともに、電極間の間隔を拡げなければならない。
【００１１】
このガス処理装置において、電極間で放電を行うために電極に印加される電圧は、電極間隔に依存し、その距離が長いほど高い電圧が必要になる。そのため、電極の間隔を長くすることには、自ら限界が生じ、また、高い電圧が必要となることにより、電源が扱いにくくなる。また、電極の面積を広くすることは、大きな設置スペースを要することになる。
【００１２】
したがって、このガス処理装置においては、大量のガスを処理することは困難である。特に、芳香族有機化合物のように、炭素−炭素間の結合力の強い物質を速やかに、かつ、大量に処理することは極めて困難である。
【００１３】
このような問題は、同軸状の電極を用いた誘電体バリア放電を利用したガス処理装置においても同様である。さらに悪いことに、同軸状の電極においては、電極間の距離により、ガスの流路の断面積が決定されてしまう。電極間の距離に限界がある以上、ガスの流路の断面積を広く取ることができず、大量のガスを処理することは不可能となる。
【００１４】
さらに、網目状の電極を用いた場合には、その電極自体がガスの流通の妨げとなり、圧力損失の原因となる。処理されるガスの量が多くなるほど、また、流速が速くなるほど、圧力損失の問題は無視できないものとなる。したがって、このガス処理装置でも、大量のガスを速やかに処理することは困難である。
【００１５】
また、誘電体ビーズを用いた沿面放電を利用するガス処理装置、及び吸着剤や触媒を併用するガス処理装置においては、誘電体ビーズや吸着剤、触媒がガスの流れの大きな妨げとなる。そのため、このガス処理装置においても、大量のガスを速やかに処理することは困難である。
【００１６】
そして、プラズマトーチを用いたガス処理装置においては、プラズマトーチからプラズマを噴出させるために、外気を高圧としてトーチに送り込むか、プラズマの吹込まれる領域を減圧するかのいずれかを行わなければならない。いずれの場合も、コンプレッサ、減圧装置などの設備が必要となり、装置構成が大型化する。大量のガスを処理するには、これらの設備も大規模なものになってしまい、プラズマでのガス処理自体に必要な設備以上に、全体の設備が大掛かりとなってしまう。
【００１７】
加えて、これら従来のガス処理装置においては、処理に供されるプラズマの熱的状態を選択することはできない。すなわち、誘電体バリア放電方式などでは、プラズマトーチ方式のような熱処理を行うことはできず、逆もまたしかりである。したがって、これらのガス処理装置では、放電プラズマを用いた処理が好適なガス成分と、熱処理が好適なガス成分との両方を処理することができず、汎用性に欠ける。
【００１８】
そこで、本発明は、前述の事情に鑑みて提案されるものであって、プラズマを利用してガスの処理を行うガス処理装置であって、汎用性が高く、特に芳香族化合物などの処理が困難な成分を含有する大量のガスを速やかに処理することができるガス処理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】
【００１９】
上述の課題を解決するために、本発明は以下の構成のいずれか一を備える。
【００２０】
〔構成１〕
プラズマを用いたガス処理装置であって、ガスの流路上に直列配置された複数のプラズマ装置からなるプラズマ装置列と、プラズマ装置列の各プラズマ装置の動作を制御する制御手段とを備え、各プラズマ装置は、ガスの流路に連通する導電体からなる反応室と、この反応室内にプラズマを発生させるプラズマ発生器と、このプラズマ発生器の発生するプラズマに電磁波を照射する電磁波照射器とを有して構成されており、制御手段は、稼働するプラズマ装置の数を、導入されるガスの成分に応じて選択することを特徴とするものである。
【００２１】
このガス処理装置においては、プラズマ装置列の各プラズマ装置は、プラズマ発生器が発生させたプラズマに電磁波を照射することによって、プラズマにエネルギを与え、それをもってプラズマを拡大成長させる。この拡大成長したプラズマによりガス中の処理すべき成分の分解処理を行う。処理すべき成分は、その種類に応じて分解反応の過程が異なり、１回のプラズマ処理では、処理効率が十分に得られない場合がある。このような場合に対処すべく、プラズマ装置を直列に配置し、成分に応じて稼働するプラズマ装置の数を選択する。選択された数のプラズマ装置がプラズマを生成することにより、ガスは選択された数と同じ回数プラズマにより処理されることとなる。プラズマの拡大成長と、成分に応じた回数のプラズマ処理により、大量のガスをワンパスで処理することが可能になる。
【００２２】
〔構成２〕
構成１を有するガス処理装置において、プラズマ発生器は、炭素原子と他の原子との結合を切断することを特徴とするものである。
【００２３】
〔構成３〕
構成１を有するガス処理装置において、プラズマ発生器は、少なくとも一の炭素−炭素間結合を有する炭素化合物の該結合を切断し、この部分に酸素を結合させることを特徴とするものである。
【００２４】
電磁波による拡大成長を行ったプラズマで、炭素数２以上の炭素化合物を、分子中に酸素を含む、いわゆる含酸素化合物に改質することができる。
【００２５】
〔構成４〕
構成１乃至構成３のいずれか一を有するガス処理装置において、制御手段は、芳香族六員環を有する成分を含有するガスが流路上を流通するときには、プラズマ装置列のうちの２以上のプラズマ装置を稼働させることを特徴とするものである。
【００２６】
一般に芳香族六員環を有する成分は、反応性が悪くプラズマにより十分な処理ができない。しかしこの構成によれば、プラズマを用いた２段階以上の処理により確実にこの成分を分解することができる。一般に一回のプラズマ処理でこれを達成するには、極めて大規模なプラズマ装置を用いて長い時間プラズマ処理を行わなければならず、装置の耐久性、規模及びエネルギ効率に問題があったが、２段階以上に処理を分けることにより、比較的小規模のプラズマ装置の組合せで、大量にかつ速やかに処理を行うことが可能になる。また、個々のプラズマ装置への負荷が低減し、耐久性・寿命の向上が期待できる。
【００２７】
〔構成５〕
構成３を有するガス処理装置において、稼働するプラズマ装置のうち、ガスの流路の最上流に位置するプラズマ装置は、芳香族六員環を有する成分を含酸素有機化合物に改質することを特徴とするものである。
【００２８】
電磁波による拡大成長を行ったプラズマで芳香族六員環を有する成分を１回処理すると、極めて高効率に六員環の切断及び含酸素有機化合物への改質を行うことができる。また、該プラズマで含酸素有機化合物を一回処理すると、高い分解率で含酸素有機化合物を分解することができる。したがって、２段階以上の処理により、高い分解率で芳香族六員環を有する化合物の分解が可能になる。
【００２９】
〔構成６〕
構成１または構成２を有するガス処理装置において、ダイオキシン類を含有するガスが流路上を流通するときには、プラズマ装置列の３以上のプラズマ装置を稼働することを特徴とする。
【００３０】
１段階目の処理で、ダイオキシン類の芳香族六員環同士の結合を切断する。２段階目の処理では芳香族六員環を切断し、含酸素化合物に改質する。そして３段階目の処理で含酸素有機化合物を分解する。これら３段階の処理のいずれかにおいて脱ハロゲンが行われる。３段階以上に処理を分けることにより、比較的小規模のプラズマ装置の組合せで、大量にかつ速やかに処理を行うことが可能になる。また、個々のプラズマ装置への負荷が低減し、耐久性・寿命の向上が期待できる。
【００３１】
〔構成７〕
構成１乃至構成６のいずれか一を有するガス処理装置において、少なくとも一の反応室を囲い電磁波の漏洩を防ぐキャビティを備え、キャビティ内の空間とキャビティ外の空間とのガスの流路は、電磁波の波長に基づいて定められた開口部断面積を有する少なくとも一の流路を介して連通することを特徴とするものである。
【００３２】
〔構成８〕
構成１乃至構成７のいずれか一を有するガス処理装置において、反応室を囲うキャビティを備え、キャビティは、金網により構成され、電磁波照射器が照射する電磁波の漏洩を防ぐとともに、電磁波の共振空洞を形成することを特徴とするものである。
【００３３】
〔構成９〕
構成１乃至構成８のいずれか一を有するガス処理装置において、制御手段は、導入されるガスの成分に応じて、電磁波照射器が照射する電磁波の照射時間を選択することを特徴とするものである。
【００３４】
電磁波の照射される期間は、照射を受けるプラズマがエネルギを受ける期間であり、プラズマの拡大成長および加熱が行われる期間である。電磁波の照射時間をガスの成分に応じて選択することにより、処理対象となる成分の分解処理に適したプラズマを準備することができる。したがって、汎用性が向上する。
【００３５】
〔構成１０〕
構成１乃至構成８のいずれか一を有するガス処理装置において、制御手段は、所定の関数に従い、導入されるガスの成分に応じて電磁波照射器が照射する電磁波の照射時間を一意に決定することを特徴とするものである。
【００３６】
〔構成１１〕
構成１乃至構成１０のいずれか一を有するガス処理装置において、プラズマ装置より上流のガスの流路内の水分を調整する調湿手段を備えることを特徴とするものである。
【００３７】
〔構成１２〕
構成１乃至構成１１のいずれか一を有するガス処理装置において、制御手段は、電磁波照射器が電磁波を照射する時間として１マイクロ秒以下を選択するときに、該電磁波照射器を有するプラズマ装置より上流のガスの流路内に水分を導入する水分添加手段を備えることを特徴とするものである。
【００３８】
電磁波の照射時間が１マイクロ秒以下であれば、電磁波を用いたプラズマの拡大成長の初期における非平衡状態において多量に発生するＯＨラジカルが熱により失活する確率が低下する。このような稼働を行う場合に、プラズマの原料となるガスに多量の水分が含まれていれば、その分ＯＨラジカルを大量に生成し利用することが可能になる。したがって、ＯＨラジカルを用いた酸化反応による分解を促進させることができる。
【００３９】
〔構成１３〕
構成１乃至構成１２のいずれか一を有するガス処理装置において、反応室は、束ねられた複数の導電体製のパイプを介して、ガスの流路に連通していることを特徴とするものである。
【００４０】
束ねられた複数の導電体製パイプにより、この構造であれば高い開口率を確保しつつ、電磁波の漏洩を防ぐことができる。そのため、多量のガスをプラズマの生成される領域に導入することが容易になる。また、消音効果も期待できる。
【００４１】
〔構成１４〕
構成１乃至構成１３のいずれか一を有するガス処理装置において、ガスの存在する領域の周囲を、プラズマ装置によりプラズマの生成される領域までを取り囲むエアカーテンを形成する手段を備えることを特徴とするものである。
【００４２】
エアカーテンにより、ガスをプラズマに導くことができ、ガスの処理効率を向上させることができる。
【００４３】
〔構成１５〕
構成１乃至構成１４のいずれか一を有するガス処理装置において、成分の量が所定の基準を満たすときに、稼働するプラズマ装置の数を増加させることを特徴とする。
【００４４】
流路を流通する処理対象の成分の量が多い場合に、稼働するプラズマ装置の数を増加させることにより、各プラズマ装置の形成するプラズマを過度に大規模化させることなく、大量のガスを処理することが可能になる。
【００４５】
〔構成１６〕
構成１５を有するガス処理装置において、成分の量が基準を満たすか否かをガスの流速に基づき判定することを特徴とする。
【００４６】
流速の変化に伴うガス中の処理対象の成分の絶対量の増加を、稼働するプラズマ装置の数を増加させることにより対処する。
【００４７】
〔構成１７〕
構成１５を有するガス処理装置において、成分の量が基準を満たすか否かをガスの濃度に基づき判定することを特徴とする。
【００４８】
濃度の変化に伴うガス中の処理対象の成分の相対量の増加を、稼働するプラズマ装置の数を増加させることにより対処する。
【００４９】
〔構成１８〕
構成１乃至構成１７のいずれか一を有するガス処理装置において、２以上のプラズマ装置を稼働させるとき、各プラズマ装置の稼働するタイミングを、各プラズマ装置へのガスの到達時間の差異に基づいて決定することを特徴とする。
【００５０】
複数のプラズマ装置を稼働するにあたり、各プラズマ装置の稼働するタイミングはガスが処理される各プラズマ装置の稼働するタイミングを、各プラズマ装置へのガスの到達時間の差異に基づいて決定すると、ガス処理装置を通過するガスをプラズマ装置で何回処理するかを定めることができる。
【００５１】
〔構成１９〕
構成１乃至構成１４のいずれか一を有するガス処理装置であって、ガスには、固体または液体の粒子が混入している混相流をなしており、制御手段は、稼働するプラズマ装置の数を、粒子に応じて選択することを特徴とするものである。
【００５２】
〔構成２０〕
構成１乃至構成１５のいずれか一を有するガス処理装置であって、プラズマ発生器間において、ガスの流路が他の流路に分配されることを特徴とするものである。
【００５３】
〔構成２１〕
構成１乃至構成１５のいずれか一を有するガス処理装置であって、プラズマ発生器間において、ガスの流路が他の流路と集合することを特徴とするものである。
【００５４】
〔構成２２〕
構成２０、または、構成２１を有するガス処理装置において、ガス処理装置は複数存在し、ガス処理装置間が前記他の流路により接続されることを特徴とするものである。
【００５５】
〔構成２３〕
構成１乃至構成２２のいずれか一を有するガス処理装置において、制御手段は、ガスがプラズマ装置に到達するまでの経路に応じて、該プラズマ装置における電磁波の周波数分布及び位相、並びに、電磁波の照射源の位置、方向、及び数、並びに電磁波によって生じる電場の強度の乱れ、時間変動及び空間分布のうち少なくとも一を決定することを特徴とするものである。
【００５６】
〔構成２４〕
構成１乃至構成２２のいずれか一を有するガス処理装置において、ガス流路の上流において、ガスの性状を調整するための手段を備えることを特徴とするものである。
【００５７】
〔構成２５〕
構成１乃至構成１５のいずれか一を有するガス処理装置であって、プラズマ装置は、稼働することにより、反応室内の自己洗浄を行うことを特徴とする。
【００５８】
〔構成２６〕
構成１乃至構成２５のいずれか一を有するガス処理装置であって、制御手段は、導入されるガスの流量、流速、濃度、成分の混合割合、圧力及び温度の少なくとも一に関する平均、総計、最大値、最小値、分散、乱れ、時間変動、空間分布、差異及びパターンの少なくとも一に基づき、電磁波の周波数分布及び位相、並びに、電磁波の照射源の位置、方向及び数、並びに電磁波によって生じる電場の強度の乱れ、時間変動及び空間分布を選択することを特徴とするものである。
【００５９】
〔構成２７〕
構成１乃至構成２６のいずれか一を有するガス処理装置であって、インプラントで使用されることを特徴とするものである。
【００６０】
〔構成２８〕
構成１乃至構成２７のいずれか一を有するガス処理装置であって、エンドオブパイプで使用されることを特徴とするものである。
【００６１】
〔構成２９〕
構成１乃至構成２８のいずれか一を有するガス処理装置を複数備え、プラズマ装置がガスの流路上にマトリクス状または千鳥格子状に配置されることを特徴とするものである。
【００６２】
マトリクス状または千鳥格子状にガス処理装置を並列化することにより、処理速度を維持したまま処理量を増大させることが可能になる。
【００６３】
〔構成３０〕
プラズマを用いたガス処理方法であって、プラズマ発生器とプラズマ発生器の発生するプラズマに電磁波を照射する電磁波照射器とを有するプラズマ装置を用い、少なくとも一の炭素−炭素間結合を有する炭素化合物の該結合を切断し、この部分に酸素を結合させる第１工程と、プラズマ発生器とプラズマ発生器の発生するプラズマに電磁波を照射する電磁波照射器とを有するプラズマ装置を用い、第１工程で生成された成分のうち含酸素有機化合物の炭素−炭素間結合を切断し、この部分に酸素を結合させる第２工程とを有する。
【００６４】
第１工程でまず芳香族六員環が切断されて、含酸素化合物に改質される。第２工程では、高い分解率で含酸素有機化合物を分解することができる。高い分解率で芳香族六員環を有する化合物の分解が可能になる。小規模のプラズマ装置を用いて、大量にかつ速やかに処理を行うことが可能になる。また、個々のプラズマ装置への負荷が低減し、耐久性・寿命が向上することが期待できる。
【００６５】
〔構成３１〕
内燃機関の排気ガス処理システムであって、構成１乃至構成２８のいずれか一を有するガス処理装置の各プラズマ装置を内燃機関の燃焼室内から排気管終端までの区間のガス流路内に配置し、燃焼行程を経たガスが制御装置により選択されたプラズマ装置を通過する時に、制御手段が該プラズマ装置を稼働させることを特徴とするものである。
【００６６】
〔構成３２〕
内燃機関であって、圧縮上死点付近で複数の副燃焼室をガス流路を介して直列に連通してなる燃焼室を形成し、構成１乃至構成２８のいずれか一を有するガス処理装置のプラズマ装置が副燃焼室に位置していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００６７】
本発明の構成１によれば、プラズマの拡大成長と、成分に応じた回数のプラズマ処理により、大量のガスをワンパスで処理することが可能になる。
【００６８】
本発明の構成３によれば、電磁波による拡大成長を行ったプラズマで、炭素数２以上の炭素化合物を、分子中に酸素を含む、いわゆる含酸素化合物に改質することができる。
【００６９】
本発明の構成４によれば、２段階以上に処理を分けることにより、比較的小規模のプラズマ装置の組合せで、大量にかつ速やかに処理を行うことが可能になる。また、個々のプラズマ装置への負荷が低減し、耐久性・寿命が向上することが期待できる。
【００７０】
本発明の構成５によれば、六員環の切断及び含酸素有機化合物への改質と、含酸素有機化合物の分解との２段階の処理により、高い分解率で芳香族六員環を有する化合物の分解が可能になる。
【００７１】
本発明の構成６によれば、３段階以上に処理を分けることにより、比較的小規模のプラズマ装置の組合せで、大量にかつ速やかにダイオキシン類の処理を行うことが可能になる。また、個々のプラズマ装置への負荷が低減し、耐久性・寿命を向上させることができる。
【００７２】
本発明の構成８によれば、キャビティは、金網により構成されており、電磁波照射器が照射する電磁波の漏洩を防ぐとともに、電磁波の共振空洞を形成することができ、プラズマによるガスの処理効率を向上させることができる。
【００７３】
本発明の構成９によれば、処理対象となる成分の分解処理に適したプラズマを準備することができ、汎用性が向上する。
【００７４】
本発明の構成１２によれば、ＯＨラジカルを用いた酸化反応による分解を促進させることができる。
【００７５】
本発明の構成１３によれば、高い開口率を確保しつつ、電磁波の漏洩を防ぐことができ、多量のガスをプラズマの生成される領域に導入することが容易になる。また、消音効果も期待できる。
【００７６】
本発明の構成１４によれば、エアカーテンにより、ガスをプラズマに導くことができ、ガスの処理効率を向上させることができる。
【００７７】
本発明の構成１５乃至構成１７によれば、流路を流通する処理対象の成分の量が多い場合に、稼働するプラズマ装置の数を増加させることによって、各プラズマ装置の形成するプラズマを過度に大規模化させることなく、大量のガスを処理することが可能になる。
【００７８】
本発明の構成１８によれば、ガス処理装置を通過するガスをプラズマ装置で何回処理するかを定めることができる。ガス処理装置は直列接続されているため、ガス処理装置を一度通過させるだけで適切な回数のプラズマ処理を行うことができる。
【００７９】
本発明の構成１９によれば、混相流をなすガスを処理することができる。
【００８０】
本発明の構成２０または構成１７によれば、分配または集合によって、ガス処理のバリエーションが増大し、汎用性が増す。
【００８１】
本発明の構成２１によれば、自己洗浄により、内部を清浄に保ち、ガスの停留を防止するとともに、メンテナンス性を改善することができる。
【００８２】
本発明の構成２５によれば、導入されるガスの流量、流速、濃度、成分の混合割合、圧力及び温度の少なくとも一に関する平均、総計、最大値、最小値、分散、乱れ、時間変動、空間分布、差異及びパターンの少なくとも一に基づき、電磁波の周波数分布及び位相、並びに、電磁波の照射源の位置、方向及び数、並び電磁波によって生じる電場の強度の乱れ、時間変動及び空間分布を選択してガス処理を行うことができる。
【００８３】
本発明の構成２６によれば、インプラントにおいて、構成１乃至構成１９のいずれか一の作用効果を奏することができる。
【００８４】
本発明の構成２７によれば、エンドオブパイプにおいて、構成１乃至構成１９のいずれか一の作用効果を奏することができる。
【００８５】
本発明の構成２８によれば、マトリクス状または千鳥格子状にガス処理装置を並列化することにより、処理速度を維持したまま処理量を増大させることが可能になる。
【００８６】
本発明の構成２９によれば、高い分解率で芳香族六員環を有する化合物の分解が可能になる。小規模のプラズマ装置を用いて、大量にかつ速やかに処理を行うことが可能になる。また、個々のプラズマ装置への負荷が低減し、耐久性・寿命の向上が期待できる。
【００８７】
すなわち、本発明は、プラズマを利用してガスの処理を行うガス処理装置において、汎用性が高く、特に芳香族化合物など処理が困難な成分を含有する大量のガスを速やかに処理することができるガス処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８８】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００８９】
〔ガス処理装置の概要〕
本発明に係るガス処理装置は、プラズマ、プラズマの熱、及び／またはプラズマより生じる酸化力の高い活性成分を用いて、ガス中の芳香族有機化合物、アルデヒド類などの種々の有機化合物を酸化させ、最終的には、二酸化炭素と水とに改質するガス処理装置である。ここで、酸化力の高い活性成分とは、具体的には、ＯＨラジカル、オゾンなど、空気中の酸素または水を非平衡状態のプラズマによって処理することにより生じる成分である。
【００９０】
本実施形態では、ガス処理に用いるプラズマは、概ね次の２工程によって生成する。すなわち、まず、スパーク放電により小規模のプラズマを生成することにより、処理に用いるプラズマの生成を開始する。そして、生成されたプラズマにマイクロ波パルスを照射することにより、プラズマ中の荷電粒子にエネルギを与えて、プラズマの拡大成長をアシストする。このとき、処理対象となるガス中の成分、濃度などに応じて、マイクロ波パルスの持続時間の調整と、プラズマを用いた処理回数の調整とを行う。
【００９１】
マイクロ波パルスの調整においては、例えば、マイクロ波パルスの持続時間を調整することにより、非平衡プラズマ、熱平衡プラズマの選択的な生成またはプラズマの温度条件の制御を行う。また、例えば、単位時間当たりのマイクロ波パルスの照射回数を調整することにより、処理量の調整を行う。
【００９２】
処理回数の調整においては、例えば、芳香族化合物など一般に分解が困難とされる成分に対しては、プラズマによるガスの改質処理を２回に亘り実行する。すなわち、１回目では、六員環の切断を行い、芳香族化合物を含酸素有機化合物に改質する。そして、２回目では、含酸素有機化合物を分解し、二酸化炭素と水とに改質する。なお、この処理は、インプラント、エンドオブパイプのいずれで行ってもよい。
【００９３】
図１に、本実施形態に係るガス処理装置１の機能的構成をブロック図形式で示す。
【００９４】
このガス処理装置１は、図１に示すように、各々が導入されたガスの改質をプラズマを用いて行う第１のガス処理ユニット２０Ａ及び第２のガス処理ユニット２０Ｂを有して構成される。
【００９５】
また、このガス処理装置は、ガスを第１のガス処理ユニット２０Ａに導入するガス導入部２と、第１のガス処理ユニット２０Ａによる処理済のガスを第２のガス処理ユニット２０Ｂに転送するガス転送部３と、第２のガス処理ユニット２０Ｂによる処理済のガスを排出するガス排出部４と、ガス導入部２を通過するガスの計測を行う第１のガス感知部５Ａと、ガス排出部４を通過するガスの計測を行う第２のガス感知部５Ｂと、ガス導入部２を介して流通するガスに水分を供給する第１の水分添加部６Ａと、ガス転送部３を介して流通するガスに水分を供給する第２の水分添加部６Ｂとを有している。
【００９６】
さらに、このガス処理装置は、第１のガス感知部５Ａ及び第２のガス感知部５Ｂからの入力に対応する指令信号を第１のガス処理ユニット２０Ａ及び第２のガス処理ユニット２０Ｂ、並びに、水分添加部６Ａ及び６Ｂに出力する制御部１０を有している。
【００９７】
制御部１０は、第１のガス処理ユニット２０Ａ及び第２のガス処理ユニット２０Ｂの各々に対して２系統、水分添加部６Ａ及び６Ｂの各々に対し１系統の計６系統の指令信号を与える。
【００９８】
この制御部１０は、ガス感知部５Ａ及び５Ｂ、並びに、水分添加部６Ａ及び６Ｂに接続された統合制御部１１と、第１のガス処理ユニット２０Ａのプラズマ始動部２３Ａ及びマイクロ波照射部２４Ａ、並びに、統合制御部１１に接続された第１のユニット制御部１２Ａと、第２のガス処理ユニット２０Ｂのプラズマ始動部２３Ｂ及びマイクロ波照射部２４Ｂ、並びに、統合制御部１１に接続された第２のユニット制御部１２Ｂとを有している。
【００９９】
統合制御部１１は、ガス感知部５Ａ及び５Ｂからの入力に基づき、稼働させるガス処理ユニットの数、そのガス処理ユニットにおいて生成されるべきプラズマの諸元及び水分添加の要否を決定する。ユニット制御部１２Ａ及びユニット制御部１２Ｂは、統合制御部１１により決定された諸元のプラズマが生成されるように、プラズマ始動部２３Ａ及び２３Ｂ、並びにマイクロ波照射部２４Ａ及び２４Ｂの動作するタイミングを決定する。これらの決定は、所定の形式の指令信号として授受される。
【０１００】
第１のガス処理ユニット２０Ａは、ガス導入部２及びガス転送部３に連通し、かつ、所定の空間２１Ａを取り囲むキャビティ２２Ａと、ガス処理ユニット２０に与えられる２系統の指令信号の一方に従って動作し、処理に用いるプラズマ生成の契機となる状態（以下、この状態を「初期状態」と称す。）を形成するプラズマ始動部２３Ａと、制御部１０からの２系統の指令信号の他方に従い動作し、マイクロ波の発振及び照射を行うマイクロ波照射部２４Ａとを有している。
【０１０１】
第２のガス処理ユニット２０Ｂは、ガス転送部３及びガス排出部４に連通する所定の空間２１Ｂを取り囲むキャビティ２２Ｂと、第１のガス処理ユニット２０Ａのものとそれぞれ同様のプラズマ始動部２３Ｂ及びマイクロ波照射部２４Ｂとを有する。
【０１０２】
キャビティ２２Ａ及び２２Ｂ内の空間２１Ａ及び２１Ｂには、処理対象のガスが導入され、プラズマの初期状態が形成され、さらに、マイクロ波が照射される。すなわち、ガス処理に用いるプラズマがこの空間で形成され、ガスの処理に供せられる。キャビティ２２Ａは、空間２１Ａ内にプラズマ及びマイクロ波を閉じ込める機能を備える。以下の説明では、これらの空間２１Ａ及び２１Ｂを「処理室」と呼ぶ。
【０１０３】
以下の説明では、統合制御部１１が第１のユニット制御部１２Ａまたは第２のユニット制御部１２Ｂに与える指令信号を「ユニット指令信号」と呼び、統合制御部１１が水分添加部６Ａまたは６Ｂに与える指令信号を「水分添加信号」と呼ぶ。また、ユニット制御部１２Ａまたは１２Ｂがプラズマ始動部２３Ａまたは２３Ｂに与える指令信号を「始動信号」と呼び、ユニット制御部１２Ａまたは１２Ｂがマイクロ波照射部２４Ａまたは２４Ｂに与える指令信号を「アシスト信号」と呼ぶ。
【０１０４】
〔各機能部の詳細構成〕
ガス導入部２、ガス転送部３及びガス排出部４は、具体的には、ガスの流路となるダクトと、ダクト上に設けられたファンなどからなる。ガスの流路の上流と下流との圧力差によってガスの流れを形成し、もってキャビティ２２Ａ及び２２Ｂに対しガスの導入及び排出を行う。ファンなどは、一連のガスの流路上にガスの流れを生じさせるよう配置されていれば、上流側、下流側のいずれに設けてもよい。なお、ガス導入部２、ガス転送部３及びガス排出部４の各々がファンなどを必ずしも備えなくてもよい。例えば、ガスが予め十分な流速でガス処理装置１に導入されるものであれば、ファンなどを備えていなくてもよい。
【０１０５】
図２に、ガス処理ユニット２０Ａのハードウェア構成を示す。
【０１０６】
ガス処理ユニット２０Ａのキャビティ２２Ａは、図２に示すように、一端が開放され他端に開口の設けられた円筒状の金網３０と、金網３０の開放端側に接合される導電体の蓋体３１とを有する。金網３０の開口部には、プラズマ始動部２３Ａが接合される。蓋体３１には開口が設けられており、この開口には、マイクロ波照射部２４Ａが接続される。金網３０及び蓋体３１に囲まれた空間が処理室２１Ａとなる。
【０１０７】
プラズマ始動部２３Ａは、制御部１０から始動信号を受けるように接続されたスパークプラグ用の点火信号発生器３２と、点火信号発生器３２に接続されたイグニッションコイル３３と、イグニッションコイル３３に接続されたスパークプラグ３４とを有する。スパークプラグ３４は、その電極部分が処理室２１Ａ内に配置されるように、その電極部分が金網３０の開口より挿入された状態で金網３０と接合される。
【０１０８】
マイクロ波照射部２４Ａは、制御部１０からアシスト信号を受けるように接続された直流パルス電源装置３５と、直流パルス電源装置３５に接続されたマグネトロン３６と、導波管３７、同軸導波管変換器３８及び同軸ケーブル３９からなるマイクロ波伝送路と、同軸ケーブル３９に接続されたアンテナ４０とを有する。直流パルス電源装置３５は、具体的には、インバータ電源装置であってよい。アンテナ４０は、その放射端が処理室２１Ａ内に配置されるよう、蓋体３１の開口より挿入される。アンテナ４０の形状は、マグネトロン３６の発振周波数及びキャビティ２２Ａの特性に応じて適宜選択される。マグネトロン３６は、家庭用電子レンジなどに用いられる２．４５ＧＨｚ発振のものであってよい。
【０１０９】
キャビティ２２Ａの形状は、マグネトロン３６の発振周波数に対応する空洞共振室を形成するよう選ばれることが望ましい。マイクロ波は、処理室２１Ａ内で共振して定在波となる。スパークプラグ３４は、電極部分がこの定在波の腹の位置に配置されるように金網３０と接合されることが望ましい。
【０１１０】
なお、第２のガス処理ユニット２０Ｂは、ガス処理ユニット２０Ａと同様に構成されている。
【０１１１】
図３に、ダクト上でのキャビティ２２Ａ及び２２Ｂの配置例を示す。
【０１１２】
この配置例においては、キャビティ２２Ａ及び２２Ｂは、図３に示すように、この順でダクト４１上に配置される。キャビティ２２Ａ及び２２Ｂの側面は金網であるため、ダクト４１の上流から流れてきたガスは、処理室２１Ａと２１Ｂとの両方を通過する。
【０１１３】
図４に、第１のガス感知部５Ａの機能的構成を示す。
【０１１４】
第１のガス感知部５Ａは、図４に示すように、ガス導入部２に接続された流量計５１と、成分別の濃度計５２と、温度計５３と、湿度計５４とを有し、これら流量計５１、濃度計５２、温度計５３及び湿度計５４の出力を制御部１０に出力する出力部５５を有する。濃度計５２は、例えば、芳香族炭化水素化合物（ベンゼン、トルエン、キシレンなど）の濃度及び含酸素有機化合物（アルデヒド、アルコール、カルボン酸、エーテル、ケトンなど）の濃度に応じた信号を出力する。以下の説明では、濃度計５２は、少なくとも芳香族炭化水素化合物の濃度、含酸素有機化合物の濃度及び脂肪族炭化水素の濃度に応じた信号を出力するものとする。
【０１１５】
なお、第２のガス感知部５Ｂは、ガス排出部４に接続されることを除いて、第１のガス感知部５Ａと同様の構成及び機能を有している。
【０１１６】
図５に、水分添加部６Ａの概略構成を示す。
【０１１７】
水分添加部６Ａは、図５に示すように、加湿器６１と、マスフローコントローラ６２とを有する。水分添加信号は、これらの両方に与えられる。加湿器６１は、水分添加信号に応答して起動し、マスフローコントローラ６２は、水分添加信号に応じた流量で、加湿器６１により加湿された空気を排出する。加湿器６１は、例えば、ネブライザであってもよい。また、加熱式の加湿器であってもよい。
【０１１８】
制御部１０は、実質的には、一般的なコンピュータ、すなわちコンピュータハードウェアと、コンピュータハードウェアにより実行されるプログラムと、コンピュータハードウェアに格納されるデータとにより実現される。コンピュータを制御部１０として動作させるプログラムは、リムーバブルメディア、ハードディスク、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）などの記憶装置に格納され、実行の際にＲＡＭ（Random  Access  Memory）にロードされる。なお、このプログラムは、ネットワークなどを通じてコンピュータに送信されてもよい。このプログラムは、コンピュータに制御部１０の動作を実行させる複数の命令を含む。これら動作の命令に必要な基本的機能のいくつかは、コンピュータに予めインストールされ、コンピュータ上で動作するオペレーティングシステム（ＯＳ）、サードパーティのプログラムまたは各種ツールキットのモジュールにより提供される。したがって、このプログラムは、制御部１０に必要な機能全てを含んでいる必要はなく、所望の結果が得られるように制御された手法で適切な機能、ツールなどを呼出すことによって制御部１０の動作を実現する命令のみを含んでいればよい。コンピュータ自体の動作は周知であるので、ここでは説明を繰返さない。
【０１１９】
図６に、統合制御部１１による制御構造例を示す。
【０１２０】
統合制御部１１が制御を開始すると、図６に示すように、ステップ１０１において、第１のガス感知部５Ａからの流量及び濃度の信号に基づき、ガス処理ユニット２０Ａの上流におけるガス中の処理されるべき成分の量が排出の許容量以下であるか否かを判定する。判定結果がＹＥＳであればステップ１０６に進む。さもなければステップ１０２に進む。ステップ１０６では、第１のガス処理ユニット２０Ａ及び第２のガス処理ユニット２０Ｂの両方を休止状態にし、ステップ１０１に戻る。
【０１２１】
ステップ１０２では、ガス処理ユニット２０Ａの上流における芳香族有機化合物の濃度が排出の許容される濃度以下であるか否かを判定する。判定結果がＹＥＳであればステップ１０３に移行する。さもなければステップ１０５に移行する。
【０１２２】
ステップ１０３では、第１のガス処理ユニット２０Ａのみを用いた１段処理の制御を実行する。ステップ１０４では、第２のガス感知部５Ｂからの信号に基づき、ガス処理ユニット２０Ｂの下流でのガス中の有機化合物の濃度が予め定められた目標濃度以下であるか否かを判定する。判定がＹＥＳであれば、ステップ１０１に戻る。さもなければステップ１０５に移行する。
【０１２３】
ステップ１０５では、第１のガス処理ユニット２０Ａ及び第２のガス処理ユニット２０Ｂの両方を用いた２段処理の制御を実行し、ステップ１０１に戻る。
【０１２４】
図７に、１段処理１０３の制御構造を示す。
【０１２５】
１段処理１０３が開始されると、図７に示すように、ステップ１３１において、第２のガス感知部５Ｂからの信号を読出し、その信号に含まれるガス中の化学物質の種類及び濃度の情報から第１のガス処理ユニット２０Ａにける投入エネルギの設定を行う。ステップ１３２では、第２のガス感知部５Ｂからの信号に含まれるガス流量に基づき、プラズマ生成周期の設定を行う。さらに、投入エネルギとプラズマ生成周期とから１回のプラズマ持続時間を定める。ステップ１３３では、ステップ１３１及びステップ１３２での処理の結果を指令信号の形式に変換することにより、第１のユニット指令信号の設定を行う。ステップ１３４では、第２のユニット指令信号を、第２のガス処理ユニット２０Ｂの休止状態に対応する値に設定する。
【０１２６】
ステップ１３５では、第１のガス感知部５Ａからの信号に含まれる温度及び湿度の情報に基づき、ガス中の水分量が適切であるか否かを判定する。例えば、温度と湿度とから水蒸気量を求め、その値がその温度での飽和水蒸気量に達しているか否かを判定する。飽和水蒸気量に達していればステップ１３７に進む。さもなければステップ１３６に進む。
【０１２７】
ステップ１３６では、水蒸気量と飽和水蒸気量とに基づき、ガスに添加する水分量を求め、その水分量に対応する値に水分添加信号の値を変更する。ステップ１３７では、水分添加信号、第１のユニット指令信号及び第２のユニット指令信号を対応の機能部に対し発行する。
【０１２８】
図８に、２段処理１０５の制御構造を示す。
【０１２９】
２段処理１０５が開始されると、図８に示すように、ステップ１５１で、図７のステップ１３１と同様の方法で、ガス中の化学物質の種類及び濃度から投入エネルギの設定を行う。ただし、本ステップ１５１においては、ガスがプラズマで２回処理されることを前提とし、第１のガス処理ユニット２０Ａ及び第２のガス処理ユニット２０Ｂの両方の投入エネルギの設定を行う。ステップ１５２では、ガス流量に基づき第１のガス処理ユニット２０Ａ及び第２のガス処理ユニット２０Ｂにおけるプラズマ生成周期を設定する。
【０１３０】
ステップ１５３では、ステップ１５１及びステップ１５２での処理の結果を指令信号の形式に変換することにより、第１のユニット指令信号及び第２のユニット指令信号の設定を行う。ステップ１５４では、ガス感知部５Ａ及び／または５Ｂからの信号に基づき、ガスの流量からガスの流速への換算を行う。ステップ１５５では、ステップ１５４で求めた流速に基づき第２のユニット指令信号にプラズマ始動のタイミングの補正値の情報を追加する。ステップ１５６及びステップ１５７では、それぞれ図７に示すステップ１３５及びステップ１３６と同様の処理を実行する。ステップ１５８では、水分添加信号、第１のユニット指令信号及び第２のユニット指令信号を対応の機能部に発行する。
【０１３１】
図９に、ユニット制御部１２Ａ及び１２Ｂの機能を実現するユニット制御処理プログラム１７０の制御構造を示す。
【０１３２】
このプログラム１７０が開始されると、図９に示すように、ユニット指令信号に基づき、ステップ１７１で、マイクロ波の各パルス発振の開始時刻及び終了時刻を設定し、その設定値をアシスト信号の形式に変換する。ステップ１７２では、ステップ１７１で設定された開始時刻及び終了時刻をもとに、プラズマの初期状態の形成を開始する時刻及び終了する時刻を設定し、その設定値を始動信号の形式に変換する。ステップ１７３では、始動信号及びアシスト信号をそれぞれ対応の機能部に発行する。
【０１３３】
以上のように構成された本実施形態に係るガス処理装置１は、以下のように動作する。すなわち、図１に示すように、ガスが到達すると、ガス導入部２がそのガスを処理室２１へ導入する。導入されたガスは、ガス転送部３及びガス排出部４により順次後段へ輸送される。同時に、第１のガス感知部５Ａが流量、各成分の濃度、温度及び湿度を計測する。計測の結果は所定の信号形式で統合制御部１１に与えられる。
【０１３４】
統合制御部１１は、第１のガス感知部５Ａによる計測の結果をもとに、以下の動作例１乃至動作例３に示す動作のうちからいずれか一を選択する。このガス処理装置１は、その選択に従った動作を実行する。
【０１３５】
〔動作例１〕
ガス導入部２を通過するガス中の処理対象となる成分の濃度が許容値以下である場合には、統合制御部１１は、ガス処理ユニット２０Ａ及び２０Ｂのいずれも休止する動作を選択する。この選択に従い、ユニット制御部１２Ａ及び１２Ｂ、並びにガス処理ユニット２０Ａ及び２０Ｂ、並びに水分添加部６Ａ及び６Ｂは、動作を休止する。ガス導入部２により処理室２１Ａに導入されたガスは、処理室２１Ａからガス転送部３、処理室２１Ｂ及びガス排出部４を介してそのまま排出される。
【０１３６】
〔動作例２〕
芳香族化合物の濃度が許容値以内であり、かつ、他の成分の濃度が許容値を超える場合には、まず、第１のガス処理ユニット２０Ａを稼働させ、その後に、第２のガス感知部５Ｂからの信号に基づいて第２のガス処理ユニット２０Ｂの稼働の要否を決定する動作を選択する。
【０１３７】
この選択がなされた場合、統合制御部１１は、第２のガス感知部５Ｂの出力を読んで、第１のガス処理ユニット２０Ａにおける投入エネルギとプラズマの生成周期を定める。
【０１３８】
投入エネルギについては、処理すべき成分の濃度が高いほど、投入エネルギが多くなるように定める。プラズマ生成周期については、処理すべきガスの流量が多いほど短くなるように定める。さらに、投入エネルギとプラズマの生成周期とから、１回のプラズマ持続時間を定める。このプラズマの持続時間は、窒素酸化物の生成量の低減を要するならば、１マイクロ秒程度とすればよい。非平衡プラズマにおけるＯＨラジカルの酸化作用を用いた処理を行うならば、プラズマ中の電子とイオンとの熱緩和時間に応じて、プラズマの持続時間を設定すればよい。この場合、プラズマの持続時間は、大気圧下では、概ね数ナノ秒から数百ナノ秒程度であればよい。
【０１３９】
統合制御部１１は、ユニット制御部１２Ａに投入エネルギ、プラズマの発生周期及びプラズマ持続時間の情報をユニット指令信号として与える。ユニット指令信号を受けたユニット制御部１２Ａは、投入エネルギ、プラズマの発生周期及びプラズマ持続時間の情報をもとに、プラズマの発生の開始時刻及び終了時刻を決定する。そして、マイクロ波照射部２４Ａへの信号伝達の遅れ、マイクロ波照射部２４Ａの立ち上がり、立ち下がりに要する時間などに基づき、これらの時刻を補正し、マイクロ波発振の開始時刻及び終了時刻を設定する。その後、ユニット制御部１２Ａは、プラズマの発生開始時刻にプラズマ始動部２３Ａが小規模なプラズマの生成を行うよう、プラズマ始動部２３Ａの動作開始時刻及び終了時刻を設定する。そして、ユニット制御部１２Ａは、上述のように設定した時刻に、プラズマ始動部２３Ａ及びマイクロ波照射部２４Ａが動作するよう、始動信号及びアシスト信号を出力する。
【０１４０】
そして、図２に示すように、プラズマ始動部２３Ａの点火信号発生器３２は、始動信号に従い、イグニッションコイルの一次側に通電しスパークプラグ３４の電極部に高電圧を印加する。スパークプラグ３４の電極部分では、スパーク放電が行われ、小規模なプラズマが発生する。マイクロ波照射部２４Ａの直流パルス電源装置３５は、アシスト信号に従い、マグネトロン３６に給電を行う。マグネトロン３６は、給電を受けてマイクロ波を発振する。そのマイクロ波は、マイクロ波伝送路を介してアンテナ４０に伝送される。その結果、マイクロ波発振の開始時刻から終了時刻までの期間、マイクロ波がキャビティ２２Ａ内に照射される。スパーク放電により生じたプラズマは、マイクロ波のエネルギを受けて処理室２１Ａ内で拡大成長する。
【０１４１】
第１のガス処理ユニット２０Ａのこれら一連の動作により、スパークプラグによる放電を契機にプラズマが生じ、マイクロ波の照射終了を契機にプラズマの生成が終了する。結果として、統合制御部１１により設定されたプラズマの生成周期及び持続時間でプラズマの生成が繰返し行われる。
【０１４２】
このようにしてプラズマが生成された第１の処理室２１Ａにガスが導入されると、ガスに含まれる処理対象の成分がプラズマ、プラズマの熱またはプラズマより生じる活性成分により分解、処理される。例えば、ホルムアルデヒドは、９０％以上の高い分解率で分解される。処理されたガスは、図１に示すガス転送部３、第２の処理室２１Ｂ及びガス排出部４を介して排出される。
【０１４３】
ここで、第２のガス感知部５Ｂにおいて、ガス中の処理対象の成分の濃度が基準値を超えることが計測された場合には、統合制御部１１は、第２のガス処理ユニット２０Ｂもプラズマによる処理を実行するよう、第２のユニット制御部１２Ｂに対し、ユニット指令信号を出力する。第２のユニット制御部１２Ｂ及び第２のガス処理ユニット２０Ｂは、このユニット指令信号を契機に、第１のユニット制御部１２Ａ及び第１のガス処理ユニット２０Ａと同様の動作を実行する。これにより、第２の処理室２１Ｂ内に導入されたガスもまた、プラズマにより処理される。これにより、ガスはさらに分解処理される。
【０１４４】
なお、第２のガス処理ユニット２０Ｂがプラズマを生成するタイミングについては、次の２通りの方針が想定される。すなわち、プラズマにより処理され改質された成分に対し、さらにプラズマを作用させるというものと、プラズマの繰返し発振によりプラズマが生成されていない期間に処理室２１Ａを通過したガスに対しプラズマを作用させるというものである。これらのいずれの場合でも、各ガス処理ユニット２０Ａ及び２０Ｂを通過するガスの速度をもとに、第２のガス処理ユニット２０Ｂにおけるプラズマ生成の適切なタイミングを決定することが可能である。
【０１４５】
後者の方針は、高温のプラズマでの熱処理を行う場合に効果的である。一つのガス処理ユニットが連続的にプラズマを生成し続けると、プラズマは極めて高温となるため、熱による損傷などのリスクが増大する。また、高温のプラズマの領域はガスが通りにくくなる。後者のタイミングでプラズマを生成するようにすれば、１つのガス処理ユニットで連続的にプラズマを生成して処理を行うのと同等の処理効率をより高い流量で得ることができ、さらに、各ガス処理ユニットにおいて冷却期間を設けて熱による損傷のリスクを低減させることができる。また、後者の方針は、処理対象から洩れるガスを低減できるため、マイクロ波パルスの持続時間が短い場合またはガスの流速が速い場合にも有効である。
【０１４６】
〔動作例３〕
ガス中の芳香族化合物の濃度が許容値を超える場合には、統合制御部１１は、各ガス処理ユニット２０Ａ及び２０Ｂの両方を稼働する動作を選択する。この選択がなされた場合、ガス処理装置１は、動作例２において各ガス処理ユニット２０Ａ及び２０Ｂの両方が稼働する場合と同様の動作を実行する。ただし、この場合には、第２のガス処理ユニット２０Ｂは、第１のガス処理ユニット２０Ａにおいてプラズマにより処理され改質された成分に対しさらにプラズマを作用させるタイミングでプラズマを生成する。
【０１４７】
芳香族化合物を含有する空気がガスとして第１のガス処理ユニット２０Ａに導入されると、第１のガス処理ユニット２０Ａは、プラズマ、プラズマの熱またはプラズマより生じる活性成分により、このガス中の芳香族化合物を含酸素有機化合物に改質する。すなわち、芳香族化合物の六員環を切断し、分子に酸素原子を結合させる。
【０１４８】
第１のガス処理ユニット２０Ａにより処理されたガスがガス転送部３を介して第２のガス処理ユニット２０Ｂに導入されると、第２のガス処理ユニット２０Ｂは、プラズマ、プラズマの熱またはプラズマより生じる活性成分により、含酸素有機化合物を酸化し分解する。
【０１４９】
〔水の添加〕
本実施形態に係るガス処理装置１は、上述の動作例２及び動作例３での処理の際に、水分添加部６Ａ及び６Ｂが、統合制御部１１による制御に従って、水分を添加する。添加された水分に非平衡プラズマが作用すると、ＯＨラジカルになる。酸化力の強い活性成分を用いたガスの処理を行う場合、このＯＨラジカルの量が多ければ、その分処理量及び処理効率が高くなる。そのため、プラズマの温度条件を非平衡状態と設定する場合に、水分を添加すると、効果的にガスを処理することが可能になる。
【０１５０】
なお、プラズマが生成される度に、最初期の数ナノ秒乃至数百ナノ秒の期間にプラズマの非平衡状態が生じる。したがって、ガスの温度が上昇しない程度にプラズマの発生期間を短くすれば、非平衡プラズマを形成することができる。そのため、ＯＨラジカルが熱によって失活することはなく、ガス処理に有効に作用するＯＨラジカルの量が増える。したがって、１回のプラズマの発生期間を短くすることにより、単位時間当たりのガスの処理量を増やすことが可能になる。このようなプラズマ生成を行うときに、水を添加するようにしてもよい。
【０１５１】
〔本実施形態の好ましい作用効果〕
以上のように、本実施形態に係るガス処理装置１は、芳香族化合物に対しプラズマを２回作用させる。芳香族化合物は、１回目の処理で含酸素有機化合物に改質され、２回目の処理で分解、浄化される。本実施形態の方式で生成されるプラズマを用いたガス処理では、芳香族化合物から含酸素有機化合物への改質率はきわめて高い。
【０１５２】
例えば、トルエンを８０ｐｐｍ程度含有する空気を本実施形態のガス処理装置におけるプラズマで１回処理し、その処理ガスをガスクロマトグラフ質量分析により定性分析すると、検出される全ての成分が含酸素有機化合物となることがある。また、本実施形態のガス処理装置で生成されるプラズマを用いたガス処理では、含酸素有機化合物の分解率は高く、ホルムアルデヒドなどは、１回のプラズマ処理で９０％を超える。このように、プラズマを用いた処理を２回行うことにより、芳香族化合物に対し高い分解特性を得ることができる。このようなガス処理性能は、ガスの流速が秒速数十メートルから音速程度であっても得ることができる。
【０１５３】
また、本実施形態のガス処理装置では、誘電体ビーズや吸着剤を必要としない。また、アンテナを用いて放射するマイクロ波でプラズマへエネルギを供給することによって、プラズマを拡大成長させる。このプラズマの拡大成長により、プラズマの体積が３次元的に増大する。したがって、平行平板の電極を用いたガス処理装置のように、広い面積の電極を用意しなくても、大量のガスを処理することができる。さらに、マイクロ波発振の持続時間を適宜選択することにより、処理されるべき成分の直接的な電離または解離、熱処理、非平衡プラズマを利用して活性成分を用いた化学的処理のいずれをも行うこともでき、汎用性が高い。
【０１５４】
加えて、誘電体ビーズ、吸着剤または電極などによってガスの流路が妨げられることがなく、かつ、マイクロ波によりプラズマを拡大成長させることができ、さらに、ワンパスで処理が行われるため、高速、大流量の処理が可能である。
【０１５５】
さらには、プラズマが発生するたびに反応室内面においてアッシングが行われたのと同様の状態となるため、自動的に自己洗浄がなされることとなる。これによりガスの停留が防止できる。また、メンテナンス性が向上する。
【０１５６】
〔変形例〕
上述の実施形態では、２個のガス処理ユニットを用いてガスの処理を行ったが、例えば、図１０に示すように、ガス処理ユニットの組２２Ａ１，２２Ｂ１、２２Ａ２，２２Ｂ２を並列に配置することにより、大風量化することができる。
【０１５７】
また、図１１に示すように、ガス処理ユニット２２Ａ１，２２Ｂ１、２２Ａ２，２２Ｂ２、２２Ａ３，２２Ｂ３を千鳥状に配置してもよい。プラズマの熱を利用してガスを処理する場合には、プラズマ及びその近傍領域は高温高圧となり、ガスが流通しにくくなる。各ガス処理ユニット２２Ａ１，２２Ｂ１、２２Ａ２，２２Ｂ２、２２Ａ３，２２Ｂ３をこのような千鳥状の配置にしておけば、高温高圧の領域を避けるように流れたガスが次の列のガス処理ユニットに向かって流れるようになるため、確実にプラズマによる処理を行いつつ、ガスの流れを促すことができる。
【０１５８】
高温高圧のプラズマの生成領域にガスを導入するための構成としては、この他にも、次のようなものも有効である。例えば、ガスの流れるダクト上に、邪魔板や羽根を設け、ガスの流れる方向に制限を与えて、ガス処理ユニットの処理室内のプラズマの生成される領域に向けてガスを誘導するようにしてもよい。また、ダクトを屈曲させておき、ガスの流れる方向の曲率が高い壁面付近のガスをその壁面から離れる方向に誘導し、その結果生じる高圧力の領域（具体的には、屈曲する部分の外側付近）に処理室を配置するようにしてもよい。
【０１５９】
また、ダクトの断面形状を円形とし、その内壁にライフリングを施すことにより旋回流を形成し、該内壁に近接する位置に処理室を配置するようにしてもよい。
【０１６０】
また、ダクトの一部において、断面積に変化をつけることにより、処理室へのガスの導入を促すようにしてもよい。例えば、ダクトの断面積を部分的に狭くし、最も狭くなった部分またはそのすぐ後段に処理室を配置するようにしてもよい。この場合には、断面積の変化により生じるガスの圧力差を利用して、ガスの流通を促すことができる。また、処理室の部分での流路断面積を大きくすることにより、プラズマの生成領域での圧力の低減を図るようにしてもよい。
【０１６１】
また、処理室前段のダクトの壁面付近に空気の吹込口を設け、ファンなどによる吹込口からガスより速い流速で空気を吹込むようにしてもよい。このようにすると、吹込まれた空気がダクトの内壁付近にエアカーテンを形成し、ガスの流れを促進する。空気を吹込む代わりに、水蒸気など水分を含む気体を吹込むようにしてもよい。また、ガス処理ユニットの後段の壁面付近にガスの吸出口を設け、吸出口からポンプなどによりガスを吸出し、吹込口にフィードバックさせてもよい。処理室内のプラズマがダクトの断面の中央付近に生成されるようにしておけば、プラズマにより処理されにくい壁面付近のガスを還流させて再処理することができる。
【０１６２】
また、高温のプラズマが生じると、その領域をガスが流れにくくなることを利用して、バッチ処理を行うようにしてもよい。具体的には、まず、下流側に配置される第２のガス処理ユニット２０Ｂを先に稼働させ、プラズマによるガス処理を行うと共に、プラズマにより処理室一杯に高温の領域を形成する。すると、上流からのガスの流れが停滞し、第２のガス処理ユニット２０Ｂの直前の部分のガスの密度が一時的に高くなる。そのタイミングで、上流側の第１のガス処理ユニット２０Ａを稼働し、密度が高くなった部分のガスを処理するとともに、その部分のガスを加熱する。そして、第１のガス処理ユニット２０Ａが稼働している間に、第２のガス処理ユニット２０Ｂを停止する。加熱された処理済のガスは、速やかに下流側へと流れる。このような稼動を繰返すことにより、第１のガス処理ユニットと第２のガス処理ユニット２０Ｂとの間の空間でのバッチ処理が達成される。
【０１６３】
上述の実施形態では、キャビティは、一重の円筒形の金網であったが、キャビティの形状はこのようなものには限定されない。ガスが流通し、かつ、マイクロ波照射部２４Ａまたは２４Ｂが照射するマイクロ波の漏洩を防ぐものであればよく、共振空洞を形成していればなおよい。例えば、ダクトが金属製であれば、その壁面をキャビティの一部として利用してもよい。
【０１６４】
マイクロ波の漏洩防止については、例えば、図１２に示すように、支持板２０１により支持された複数のパイプ２０２を束ねた形状の壁をガスの流れる方向に向けて配置したキャビティを用いてもよい。各パイプ２０２は、キャビティの導入側及び排出側にそれぞれ束ねられた状態で配置され、それぞれの軸方向をガスの流動方向としている。支持板２０１は、各パイプ２０２に対応した開口部を有している。
【０１６５】
このようなキャビティの場合、各パイプ２０２の内径をマイクロ波の概ね１／４波長未満とし、各パイプ２０２の長さを概ね１／４波長以上としておけば、マイクロ波の漏洩を防ぐことができる。このようなキャビティであれば、ダクトの断面方向の開口率を大きく取ることができ、ガスの流れを妨げない。さらに、パイプ２０２の径と長さとを適切に選べば、消音効果も期待できる。
【０１６６】
上述の各実施形態においては、プラズマを用いたガスの処理を２段に亘り実行したが、ダイオキシン類などさらに分解が困難な成分の処理を行う場合またはガス中の処理対象成分の濃度が極めて高い場合などには、さらにガス処理ユニットを多段に構成してもよい。
【０１６７】
上述の実施形態では、マイクロ波照射部は、２．４５ＧＨｚ発振のマグネトロンによりマイクロ波を発生したが、本発明はこのようなものには限定されない。すなわち、ＬＣ回路などの発振回路と変調器とを組合せた発振器を用いてマイクロ波を発生するようにしてもよい。また、いわゆる半導体発振器を用いてもよい。マイクロ波の周波数は２．４５ＧＨｚに限られたものではなく、その他の周波数を用いてもよい。また、複数の周波数成分を含んだ合成波であってもよい。
【０１６８】
また、上述の実施形態では、プラズマ始動部にスパークプラグを用いたが、プラズマを始動させる方法は、このような方法には限定されない。例えば、スパークプラグに限らず、小規模な放電を行うための電極を用いてもよい。さらに、レーザ光などによりプラズマを発生させてもよい。
【０１６９】
また、直列に接続されたガス処理ユニットの列の途中で、他の流路からガスを集合させてもよい。また、直列に接続されたガス処理ユニットの列の途中で、他の流路へガスを分配してもよい。さらには、それら他の流路にガス処理ユニットまたはガス処理装置を配置してもよい。それら各流路のガス処理ユニットを独立にまたは統合的に制御することにより、単純な直列多段処理ばかりでなく、プラズマを用いて処理したガス同士を混合したり、一部を別用途に使用したりできる。特にインプラントにおいてこのような構成を用いれば、様々な処理による化学成分の改質、生成等が可能になる。
【０１７０】
また、導入されるガスの流量、流速、濃度、成分の混合割合、圧力及び温度の少なくとも一に関する平均、総計、最大値、最小値、分散、乱れ、時間変動、空間分布、差異及びパターンの少なくとも一に基づき、電磁波の周波数分布及び位相、並びに、前記電磁波の照射源の位置、方向及び数、並び前記電磁波によって生じる電場の強度の乱れ、時間変動及び空間分布を選択し、その時間変動及び空間分布が実現されるよう、各ガス処理ユニットを制御し駆動させるようにしてもよい。
【０１７１】
〔ガス処理装置を用いた排気処理システム〕
ガス処理装置１を用いて、内燃機関の排気ガスを浄化処理することも可能である。例えば、内燃機関の燃焼室から排気管終端までの区間に、複数のガス処理ユニットを設置すればよい。内燃機関は、その運転状態によって排気ガスの成分が異なる。したがって、制御装置１０は、排気の成分をガス感知部５Ａ、５Ｂによってモニタリングしつつ稼働させるガス処理ユニットの数量を決定する。または、制御装置１０は、内燃機関の運転状態を参照しつつ稼働させるガス処理ユニットの数量を決定するようにしてもよい。内燃機関の運転状態は、例えばエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）から運転状態に関する情報を受けるようにしてもよい。または、内燃機関に予め備え付けられた酸素センサ、温度センサ、圧力センサ、クランク角検出器等から直接に情報を受けるようにしてもよい。
【０１７２】
各ガス処理ユニットの稼働タイミングについては、燃焼室からガス処理ユニットまでの排気の通過時間差による補正を行えば、クランク角、バルブの開閉タイミング等の情報に基づき制御装置１０により決定できる。
【０１７３】
処理対象の排気ガスの排出源である内燃機関は、その形式を問わない。レシプロエンジンであってもよいし、ロータリエンジンであってもよい。ガスタービン、ラム機関等であってもよい。着火方式は、火花点火であっても、自着火または圧縮着火であってもよい。予混合火炎による燃焼が行われるものであってもよく、拡散火炎による燃焼が行われるものであってもよい。
【０１７４】
なお、内燃機関が複数気筒を有する機関であり排気管が集合する構造である場合、ガス処理ユニットは、全て排気管集合部より上流に配置されても、全て排気管集合部より下流に配置されても、一部が排気管集合部より上流に配置され別の一部が排気管集合部より下流に配置されてもよい。また、ガス処理ユニットの上流、または、ガス処理ユニット間に別途ガスの導入路を設けてアフタインジェクションを行ってもよい。
【０１７５】
また、プラズマによる排気ガスが処理される経路に応じて、各気筒での空燃比を変化することにより、または、燃焼を制御することにより、排気処理システムに流入するガスの成分、温度、圧力等の性状を調整するようにしてもよい。
【０１７６】
〔ガス処理装置を燃焼室内に設けた内燃機関〕
ガス処理装置１を、内燃機関の燃焼室内に設けてもよい。図１３は、往復動機関型の内燃機関においてこれを実施するために用いられるピストンを示す。図１３を参照して、このピストン３００は、ピストンヘッドの部分に複数の窪みが設けられている。ピストン３００がシリンダブロックに摺接されると、ピストン３００が上死点付近に位置するときに、ピストン３００とシリンダヘッド、及びシリンダブロックにより複数の副室が規定される。これら複数の副室はいずれも、別の副室のうち少なくとも一つと連通する。この副室内にプラズマ始動部２３及びマイクロ波照射部２４をそれぞれ配置する。ピストン３００が上死点付近に位置するとき、各副室が処理室を規定する。
【０１７７】
制御部１０は、プラズマ始動部２３及びマイクロ波照射部２４の各々を、副室に対し定められた順序で稼働させる。このプラズマ始動部２３及びマイクロ波照射部２４の稼働により、副室内の作動流体が着火する。ここでの着火はプラズマから熱エネルギの供給を受けて着火する形態であってもよく、また、プラズマの作用により反応性が高められた作動流体の自着火であってもよい。副室のうちプラズマ始動部２３及びマイクロ波照射部２４の稼働が最初に行われたものからは、着火及び燃焼に伴い作動流体が流出し、他の副室に流入する。流入した作動流体と、その副室に予め存在していた作動流体とが混合し、成分が変化する。次に、作動流体が流入した副室において、副室内の成分に応じたやり方でプラズマ始動部２３及びマイクロ波照射部２４を稼働させる。この副室内の作動流体もまた別の副室に流入する。この副室間での作動流体の授受と作動流体の流入順序に応じた逐次的なプラズマの形成により、燃焼室内の作動流体が隈なく燃焼する。また、燃焼の進展は、副室の連通経路とプラズマの形成順序とにより決定される。そのため、例えば周方向に燃焼を進展させることなども可能になる。これにより、スワール流等を形成することが可能になる。また、燃焼室の中心から周辺部まで、燃焼のタイミングを制御することができるため、ノック等を回避することが容易になる。さらに、作動流体に対し複数回プラズマを作用させることが可能となり、燃え残りを低減できる。これは排気ガスのクリーン化及び燃料消費の効率化に資する。
【０１７８】
〔その他変形例等〕
上述の実施形態においては、水分を添加することを例示したが、水分が過剰に存在する場合、フィルタなどを用いて過剰な水分を除去してもよい。また、水分の添加または除去については、直接的に水のやり取りを行ってもよいし、化学反応またはプラズマの作用等により、ガス中の成分から水を生成したり、水を除去したりするようにしてもよい。また、水分に限らず、流路上で適宜ガスの成分、温度、圧力等を調整し、ガス処理において必要な成分を添加したり、不要な成分を除去したりしてもよい。また、除去した成分を一時的に貯留し、後の処理において貯留した成分を再放出するようにしてもよい。
【０１７９】
上述の実施形態においては、束ねたパイプによるキャビティを例示したが、単にガスの流路の断面積を絞り、電磁波の漏洩を防ぐようにしてもよい。
【０１８０】
電磁波の漏洩防止のための構成は、必ずしも処理室ごとに設けることを要しない。少なくとも最上流のガス処理ユニットの上流、及び、最下流のガス処理ユニットの下流において電磁波の漏洩を防止または軽減できればよい。
【０１８１】
マトリクス状、または千鳥状にガス処理ユニットを配置する場合、または、集合、分岐を行う場合、ガスの流通経路上でのガス処理ユニットの配置に応じて、各ユニット制御部がプラズマの始動及びマイクロ波の照射を制御するようにしてもよい。ガスの流通経路に応じて適切なプラズマ形成が可能となり、ガス処理の効率化を図ることができる。
【０１８２】
また、電磁波の照射に用いるアンテナは、例えば、ホーンアンテナに代表される開口アンテナであってもよい。ガスの流路の形状及び材質について許容されるならば、ガスの流路自体が導波管、または、開口アンテナを兼ねる構成となってもよい。また、アンテナは、電磁波の発生源に接続されたエレメントからなる輻射器と、輻射器からの電磁波を反射する反射器とを有する構成であってもよい。また、アンテナは、輻射器と輻射器から輻射される電磁波の拠りしろとなるベインまたは共振エレメントを有する構成であってもよい。
【０１８３】
電磁波の照射目標となる領域の数と、アンテナの数との関係については、種々の組合せが想定される。電磁波の照射目標となる一の領域の対し、複数アンテナまたはアンテナの複数のエレメントから電磁波を照射するようにしてもよい。また、例えば３／４波長以上の電気長を有するエレメントを備えたアンテナのように空間上に複数の強電場の領域を形成するものであれば、アンテナに対し電磁波の照射目標となる領域を強電場の領域の数に応じて複数設定してもよい。さらに、プラズマの契機となる荷電粒子をそれら設定された複数の領域において準備するようにし、複数の領域で同時にプラズマを形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１８４】
【図１】第１の実施形態に係るガス処理装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】ガス処理ユニットのハードウェア構成を示す斜視図である。
【図３】ダクト内でのキャビティの配置を示す斜視図である。
【図４】ガス感知部の概略構成を示すブロック図である。
【図５】水分添加部の概略構成を示すブロック図である。
【図６】統合制御部による制御の構造を示すフローチャートである。
【図７】１段処理を行う際の統合制御部による制御の構造を示すフローチャートである。
【図８】２段処理を行う際の統合制御部による制御の構造を示すフローチャートである。
【図９】ユニット制御部による制御の構造を示すフローチャートである。
【図１０】ダクト内でのキャビティの並列配置の一例を示す斜視図である。
【図１１】ダクト内でのキャビティの千鳥状の配置の一例を示す斜視図である。
【図１２】キャビティの別の一例を示す斜視図である。
【図１３】往復動機関型の内燃機関においてこれを実施するために用いられるピストンを示す図である。
【符号の説明】
【０１８５】
１  ガス処理装置
２  ガス導入部
３  ガス転送部
４  ガス排出部
５Ａ  第１のガス感知部
５Ｂ  第２のガス感知部
６Ａ  第１の水分添加部
６Ｂ  第２の水分添加部
１０  制御部
１１  統合制御部
１２Ａ  第１のユニット制御部
１２Ｂ  第２のユニット制御部
２０Ａ  第１のガス処理ユニット
２０Ｂ  第２のガス処理ユニット
２１Ａ  第１の処理室
２１Ｂ  第２の処理室
２２Ａ  第１のキャビティ
２２Ｂ  第２のキャビティ
２３Ａ  第１のプラズマ始動部
２３Ｂ  第２のプラズマ始動部
２４Ａ  第１のマイクロ波照射部
２４Ｂ  第２のマイクロ波照射部
【図１】
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【図２】
0005493063.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005493063.tif 000008
【図８】
0005493063.tif 000009
【図９】
0005493063.tif 000010
【図１０】
0005493063.tif 000011
【図１１】
0005493063.tif 000012
【図１２】
0005493063.tif 000013
【図１３】
0005493063.tif 000014