(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状電極内に線状電極を同軸状に配置していて、両電極間に被処理ガスが導入される放電処理部と、この放電処理部の両電極間に、線状電極側を正とする正極性のパルス電圧を印加して前記被処理ガス中でパルスコロナ放電を発生させるパルス電源とを備える放電ガス処理装置の前記パルス電圧の範囲を定める方法において、前記放電処理部におけるパルスコロナ放電開始電圧Ｖpcを次の数１から求め、前記パルス電源から前記放電処理部に印加するパルス電圧の波高値を、当該求めたパルスコロナ放電開始電圧Ｖpcの１．２５倍以上２．５倍以下の範囲内に定めることを特徴とする放電ガス処理装置の電圧特定方法。
【数１】
0003690288.tif 000003
ここで、δは２５℃、１気圧の被処理ガスの密度を１としたときの被処理ガスの相対密度、Ｄi は線状電極の外径［ｍｍ］、Ｄo は筒状電極の内径［ｍｍ］である。
【請求項２】
平行に相対向する２枚の平板電極の中央に１本以上の線状電極を並設していて、両電極間に被処理ガスが導入される放電処理部と、この放電処理部の各線状電極と平板電極間に、線状電極側を正とする正極性のパルス電圧を印加して前記被処理ガス中でパルスコロナ放電を発生させるパルス電源とを備える放電ガス処理装置の前記パルス電圧の範囲を定める方法において、前記放電処理部におけるパルスコロナ放電開始電圧Ｖpc2 を次の数２から求め、前記パルス電源から前記放電処理部に印加するパルス電圧の波高値を、当該求めたパルスコロナ放電開始電圧Ｖpc2 の１．２５倍以上２．５倍以下の範囲内に定めることを特徴とする放電ガス処理装置の電圧特定方法。
【数２】
0003690288.tif 000004
ここで、δは２５℃、１気圧の被処理ガスの密度を１としたときの被処理ガスの相対密度、Ｄi は各線状電極の外径［ｍｍ］、Ｄo2は相対向する平板電極の等価円筒内径［ｍｍ］であり次の数３で表される。
【数３】
0003690288.tif 000005
ここで、Ｂは相対向する平板電極間の距離［ｍｍ］、Ｈは隣り合う線状電極間の距離［ｍｍ］である。
【請求項３】
前記パルス電源の無負荷時出力電圧を、前記パルスコロナ放電開始電圧の２．５倍以上５倍以下の範囲内に定めることを特徴とする請求項１または２記載の放電ガス処理装置の電圧特定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パルスコロナ放電によって被処理ガスを放電処理する、例えばＮＯｘ、ＳＯｘ、硫化水素、アンモニア等の有害物質の除去や、悪臭物質を含む被処理ガスの脱臭等を行う放電ガス処理装置に関し、より具体的には、パルス電源の出力電圧の最適化を図ることによって、放電ガス処理装置の高効率化および低コスト化を図る手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不平等な電界を発生する対向電極間に、ＮＯｘ、ＳＯｘ、硫化水素、アンモニア等の有害物質や悪臭物質を含む被処理ガスを導入し、対向電極間に極短パルス電圧（パルス幅がμｓオーダー以下）を印加することで被処理ガス中でパルスコロナ放電を発生させ、パルスコロナ放電による有害物質や悪臭物質の活性化および生成ラジカルによる化学反応を利用して、有害物質の除去や悪臭物質の脱臭等を行う放電ガス処理装置が既に提案されている（例えば、特許第２６４９３０４号公報参照）。不平等な電界を発生させるのは、非破壊放電であるコロナ放電を発生させるためである。
【０００３】
放電による被処理ガス中の有害物質や悪臭物質の処理において中心的な役割を果たすのは、放電中の高速電子である。高速電子によって有害物質や悪臭物質の無害化に有効なラジカル類が発生すると共に、有害物質や悪臭物質の分解または改質が行われ、有害物質や悪臭物質の無害化、除去等が行われる。
【０００４】
対向電極間に不平等な電界を形成する形態は種々提案されているが、中でも、ガス処理能力を容易に向上できる（即ちスケールアップが容易である）という観点および製作上容易であるという観点から、図７に示す例のように、円筒状の筒状電極４内に、それよりも細い線状電極６を同軸状に配置した同軸円筒状の放電処理部２を１ユニットとして用いるのが簡素で実用性に富んでいる。このような構成では、直径が小さくて電界の集中する線状電極６が高電界側になり、直径の大きい筒状電極４が低電界側になる。即ち、線状電極６がコロナ電極（コロナが進展する電極）となり、筒状電極４が非コロナ電極となる。
【０００５】
このような放電処理部２の両電極４、６間にガス源１０から処理しようとする被処理ガス１２を導入し、かつ両電極４、６間にパルス電源１４からパルス電圧ＰＶを印加して放電処理部２内の被処理ガス１２中でパルスコロナ放電８を発生させることによって、被処理ガス１２を放電処理することができる。パルス電圧ＰＶは、線状電極６側を正とする正極性が通常用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような放電処理部２に印加するパルス電圧ＰＶの波高値については、例えば前記特許公報において、当該パルス電圧ＰＶによる平均電界強度を８ｄ［ｋＶ／ｃｍ］以上にすることが記載されている。ｄは、０℃、１気圧の被処理ガスの密度を１としたときの被処理ガス１２の相対密度である。しかし、この平均電界強度の、即ちパルス電圧ＰＶの上限については、従来明らかではなかった。
【０００７】
放電処理部２に印加するパルス電圧ＰＶの値を高く取り過ぎると、その分、当該パルス電圧ＰＶを放電処理部２に印加するために必要なパルス電源１４の性能（出力電圧）を高くする必要があるので、パルス電源１４が高価なものになる。
【０００８】
また、パルス電源１４においては、パルスエネルギー蓄積手段に通常はコンデンサを用いているけれども、出力するパルス電圧ＰＶの値を高く取り過ぎると、当該コンデンサへの充電電圧Ｖが高くなるので、次のような問題が生じる。
【０００９】
（１）コンデンサの容量Ｃを固定すると、当該パルス電源１４に蓄積するエネルギーＷ（＝ＣＶ2 ／２）が過大になって放電処理部２で消費しきれなくなり、エネルギー効率が悪化し、ひいては放電ガス処理装置の効率が悪化する。
【００１０】
（２）パルスエネルギーＷを固定すると、コンデンサの容量Ｃが小さくなり過ぎて、電気回路に存在する浮遊容量でのエネルギー損失が無視できなくなってその影響が大きくなるので、その分、放電処理部２で消費することのできるエネルギーが減り、やはりエネルギー効率が悪化し、ひいては放電ガス処理装置の効率が悪化する。
【００１１】
従って、上記パルス電圧ＰＶの値の適切な上限を明らかにすることが重要である。また、下限も、従来とは別の観点から見直してみる必要がある。即ち、パルス電源１４から放電処理部２に印加するパルス電圧ＰＶの適切な電圧の範囲を、放電処理部２の構造との関係において明確化することによって、放電ガス処理装置の高効率化および低コスト化が可能になり、実用的な放電ガス処理装置を実現することが可能になる。この発明は、このような課題を解決することを主たる目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明者達は、各種の放電処理部におけるパルスコロナ放電の放電電圧と放電電流との間の特性について種々の実験的検討を実施した結果、次のことを見い出した。
【００１３】
（１）正極性のパルス電圧を印加したときの放電処理部におけるパルスコロナ放電開始電圧は、直流コロナ放電において知られている放電開始電圧（直流コロナ放電開始電圧）の経験式から求められる電圧と良く一致している。従って、その経験式から求められる直流コロナ放電開始電圧を、パルスコロナ放電開始電圧Ｖpcとして用いることができる。
【００１４】
（２）パルス電源から放電処理部に印加するパルス電圧の波高値Ｖm は、単純には上記パルスコロナ放電開始電圧Ｖpc以上ということになるが、Ｖm ≒Ｖpcとすると放電処理部のインピーダンスが高過ぎて放電エネルギーの投入が難しく、またＶm をＶpcに対して過大に取り過ぎると放電処理部のインピーダンスが低くなり過ぎてパルス電源から放電処理部へのエネルギー伝送効率を高く取ることが実用上困難になる。従って、パルス電源から放電処理部に印加するパルス電圧の波高値Ｖm は、上記パルスコロナ放電開始電圧Ｖpcの１．２５倍〜２．５倍の間に取るのが好ましい。
【００１５】
この発明は、主として上記のような知見に基づいて成されたものであり、この発明に係る放電ガス処理装置の電圧特定方法の一つは、筒状電極内に線状電極を同軸状に配置していて、両電極間に被処理ガスが導入される放電処理部と、この放電処理部の両電極間に、線状電極側を正とする正極性のパルス電圧を印加して前記被処理ガス中でパルスコロナ放電を発生させるパルス電源とを備える放電ガス処理装置の前記パルス電圧の範囲を定める方法において、前記放電処理部におけるパルスコロナ放電開始電圧Ｖpcを次の数４から求め、前記パルス電源から前記放電処理部に印加するパルス電圧の波高値を、当該求めたパルスコロナ放電開始電圧Ｖpcの１．２５倍以上２．５倍以下の範囲内に定めることを特徴としている。この数４は、請求項１に記載の数１と同じものである。
【数４】
Ｖpc＝｛１６８５δ＋１８１８√（δ／Ｄi ）｝Ｄi ・ln（Ｄo ／Ｄi ）    ［Ｖ］
ここで、δは２５℃、１気圧の被処理ガスの密度を１としたときの被処理ガスの相対密度、Ｄi は線状電極の外径（直径。以下同じ）［ｍｍ］、Ｄo は筒状電極の内径（直径。以下同じ）［ｍｍ］である。
【００１６】
また、この発明に係る放電ガス処理装置の電圧特定方法の他の一つは、平行に相対向する２枚の平板電極の中央に１本以上の線状電極を並設していて、両電極間に被処理ガスが導入される放電処理部と、この放電処理部の各線状電極と平板電極間に、線状電極側を正とする正極性のパルス電圧を印加して前記被処理ガス中でパルスコロナ放電を発生させるパルス電源とを備える放電ガス処理装置の前記パルス電圧の範囲を定める方法において、前記放電処理部におけるパルスコロナ放電開始電圧Ｖpc2 を次の数５から求め、前記パルス電源から前記放電処理部に印加するパルス電圧の波高値を、当該求めたパルスコロナ放電開始電圧Ｖpc2 の１．２５倍以上２．５倍以下の範囲内に定めることを特徴としている。この数５は、請求項２に記載の数２と同じものである。
【数５】
Ｖpc2 ＝｛１６８５δ＋１８１８√（δ／Ｄi ）｝Ｄi ・ln（Ｄo2／Ｄi ）    ［Ｖ］
ここで、δは２５℃、１気圧の被処理ガスの密度を１としたときの被処理ガスの相対密度、Ｄi は各線状電極の外径［ｍｍ］、Ｄo2は相対向する平板電極の等価円筒内径（直径。以下同じ）［ｍｍ］であり次の数６で表される。この数６は、請求項２に記載の数３と同じものである。
【数６】
0003690288.tif 000002
ここで、Ｂは相対向する平板電極間の距離［ｍｍ］、Ｈは隣り合う線状電極間の距離［ｍｍ］である。
【００１７】
パルス電源から放電処理部に印加するパルス電圧の波高値を上記範囲に特定したことによって、パルス電源から放電処理部へエネルギーを安定して、かつ効率良く投入することが可能になる。また、放電処理効果としても十分なものが得られる。しかもパルス電源は、その出力電圧を不必要に高くする必要がないので、低コスト化が可能になる。その結果、放電ガス処理装置の高効率化および低コスト化が可能になり、実用的な放電ガス処理装置を実現することが可能になる。
【００１８】
しかも、放電処理部における上記パルスコロナ放電開始電圧Ｖpc、Ｖpc2 を、上記数式に従って、放電処理部の電極の寸法（Ｄo 、Ｄi 、Ｄo2等）および被処理ガスの相対密度δの関数として一般化して取り扱うことができるので、様々な寸法の放電処理部に容易に対応することができ、装置の設計が容易になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、放電ガス処理装置を構成する放電処理部の一例を示す断面図である。図７と同一または相当する部分には同一符号を付している。放電ガス処理装置全体の構成は、例えば図７と同様であるのでその前記説明を参照するものとし、ここでは重複説明を省略する。
【００２０】
この放電処理部２は、同軸円筒状をしており、その外側の筒状電極４は、金属製でこの例では円筒状（円管状とも言える。以下同じ）である。即ち、金属円筒（金属パイプ）である。これが非コロナ電極になる。同放電処理部２の内側の線状電極６は、筒状電極４よりも細く、金属製でこの例では断面円形である。即ち、金属ワイヤである。これがコロナ電極になる。
【００２１】
線状電極６の外径Ｄi として０．１ｍｍ〜５ｍｍ、筒状電極４の内径Ｄo として１０ｍｍ〜１００ｍｍの間の組み合わせから成る複数種類の同軸状の放電処理部２を用意し、両電極４、６間に被処理ガス１２として空気を流し、かつ両電極４、６間に前述したパルス電源１４（図７参照）からパルス幅５０ｎｓ〜２０００ｎｓのパルス電圧ＰＶを繰り返して（繰り返し率は１０００ｐｐｓまで）印加し、その電圧波形および電流波形を測定した。パルス電圧ＰＶの極性は、線状電極６側を正とする正極性である（いずれの例においても同様）。なお、上記放電処理部２で処理する被処理ガス１２は、その主体が空気であるかまたは空気に近い組成を持っていることが多いので、空気を用いた結果を他の被処理ガス１２に適用しても通常は差し支えない。
【００２２】
その結果、放電処理部２におけるパルスコロナ放電の１パルス当たりの放電電圧Ｖp と放電電流Ｉp とは、直流コロナ放電の場合と違って、一般に図３に示すような履歴特性を持つことが分かった。その理由は次のように考えられる。
【００２３】
図２に、パルスコロナ放電の典型的な放電電圧Ｖp および放電電流Ｉp の時間波形を示す。この図の各時刻における放電電圧Ｖp と放電電流Ｉp とを２次元的に描いたものが図３である。図３中の矢印は時間経過を表す（図４も同様）。
【００２４】
放電電圧Ｖp がある値を超えると、放電空間内の線状電極６近傍の電界強度がガスの絶縁破壊電界強度を超え、放電が始まり、急激に放電電流Ｉp が流れ始める。このしきい値電圧がパルスコロナ放電開始電圧Ｖpcである。放電電圧Ｖp がパルスコロナ放電開始電圧Ｖpcを超えて上昇するにつれて、放電空間内のガスの絶縁破壊領域が線状電極６近傍から徐々に半径方向外側に広がり、放電電流Ｉp が増加する。この部分が図２および図３中のイの部分に相当する。
【００２５】
イの部分で、放電空間中の絶縁破壊領域が拡大するにつれ、放電処理部２のインピーダンス（放電インピーダンス）は徐々に下がり始め、パルス電源１４の内部インピーダンスとの兼ね合いで放電電圧Ｖp は徐々に上昇の速度を緩め、やがて放電電圧Ｖp は低下する。放電電圧Ｖp は低下しても、イの過程で放電空間内には多量の空間電荷が形成されてしまっている。サブμｓ以下という短い時間領域では、この空間電荷は即座には消滅し得ないので、放電処理部２のインピーダンスは電圧の変化に即座には追随できない。このため、電圧下降時の放電電流Ｉp −放電電圧Ｖp 特性はイとは異なる経路（即ちロ、ハの経路）をたどる。特に、イの経路で放電空間内に形成された正負の空間電荷密度分布によって局所的に著しい空間電荷電界が存在する場合には、放電電圧Ｖp が低下しても空間電荷電界が駆動源となって放電処理部２のインピーダンスはしばらくの間低下を続けてしまい、放電電流Ｉp は放電電圧Ｖp 低下開始後もしばらく上昇を続け、その後に低下し始めることもある。ロ、ハの経路は、イで放電空間内に発生した空間電荷密度分布および放電電圧Ｖp の低下速度に依存する。従って、実際は後述の図４に示すように様々な形をとる。
【００２６】
要するに、パルスコロナ放電では、サブμｓ以下という短い時間スケール内での放電電圧Ｖp の上昇および下降の変化に、放電空間内の空間電荷の生成および消滅が十分に追随できないために、放電電流Ｉp −放電電圧Ｖp 特性に、図３（あるいは後述の図４）に示すような履歴特性が現れるものと考えられる。
【００２７】
図３の放電電流Ｉp が立ち上がる放電電圧Ｖp のしきい値が、上記のように実用上のパルスコロナ放電開始電圧Ｖpcと考えられるが、発明者達は前記の種々の組み合わせの放電処理部２について詳細な検討を行った結果、パルスコロナ放電開始電圧Ｖpcは、直流コロナ放電において知られている放電開始電圧の経験式から求められる電圧と良く一致することを見い出した。
【００２８】
例えば、「静電気ハンドブック」静電気学会編、オーム社、昭和５６年５月３０日第１版第１刷発行、４８６頁には、直流電圧印加時におけるコロナ電極表面のガスの絶縁破壊電界強度Ｅ0 として、空気中においてコロナ電極に正極性の電圧が印加された場合の経験式として、次式に相当する式が記載されている。δ、Ｄi および次のＤo の定義は前記のとおりである。
【００２９】
【数７】
Ｅ0 ＝３３７０δ＋３６３６√（δ／Ｄi ）    ［Ｖ／ｍｍ］
【００３０】
また、同文献の４８７頁には、同軸電極系における直流コロナ放電開始電圧Ｖdcの経験式として、次式に相当する式が記載されている。
【００３１】
【数８】
Ｖdc＝Ｅ0 （Ｄi ／２）・ln（Ｄo ／Ｄi ）    ［Ｖ］
【００３２】
この数７および数８から、次式の直流コロナ放電開始電圧Ｖdcが導出できる。
【００３３】
【数９】
Ｖdc＝｛１６８５δ＋１８１８√（δ／Ｄi ）｝Ｄi ・ln（Ｄo ／Ｄi ）    ［Ｖ］
【００３４】
発明者達は、種々の実験・検討を行った結果、放電処理部２における実際のパルスコロナ放電開始電圧Ｖpcが、この数９から求められる直流コロナ放電開始電圧Ｖdcと良く一致する（即ちＶpc＝Ｖdcである）ことを見い出した。
【００３５】
従来、パルスコロナ放電開始電圧Ｖpcは直流コロナ放電開始電圧Ｖdcよりも高くなる傾向にあるという意見もあったけれども、実際には、Ｖpc＝Ｖdcであることを見い出したわけである。つまり、数９から求められる直流コロナ放電開始電圧Ｖdcを、パルスコロナ放電開始電圧Ｖpcとして用いることができるということである。この結果に基づいて、数９を、パルスコロナ放電開始電圧Ｖpcを表す式としたのが上記数４（および数１）である。
【００３６】
実験結果のより具体例を示すと、図４は、複数種類の放電処理部２について、パルスコロナ放電電圧Ｖp およびパルスコロナ放電電流Ｉp を測定し、かつこれらを規格化して示したグラフである。横軸は、測定されたパルスコロナ放電電圧Ｖp を、数９で計算される直流コロナ放電開始電圧Ｖdcで除した規格化パルスコロナ放電電圧Ｖs （＝Ｖp ／Ｖdc）である。縦軸は、測定されたパルスコロナ放電電流Ｉp を、そのピーク値Ｉppで除した規格化パルスコロナ放電電流Ｉs （＝Ｉp ／Ｉpp）である。このように規格化したのは、条件の異なる放電処理部２についての測定結果を互いに比較しやすくするためである。
【００３７】
図４中の線Ａは、Ｄi ＝１ｍｍ、Ｄo ＝８５ｍｍの場合の結果である。線Ｂは、Ａと同じ寸法で、パルス電源１４の出力電圧をＡよりも低くした場合の結果である。線Ｃは、Ｄi ＝０．１ｍｍ、Ｄo ＝１０ｍｍの場合の結果である。
【００３８】
この図４から明らかなように、実験的に得られたＩs −Ｖs 特性は、いずれの放電処理部２においても、
（１）電圧印加開始からＶs ＜１のときはＩs ≒０、
（２）Ｖs ＝１を境としてＩs ＞０
となっている。つまり、Ｖs ＝１（即ちＶp ＝Ｖdc）をしきい値として、パルスコロナ放電電流Ｉp が流れ始めることが分かる。このことから、パルスコロナ放電開始電圧Ｖpc（即ちパルスコロナ放電電流Ｉp が流れ始めるパルスコロナ放電電圧Ｖp のしきい値）は、前述したとおり、直流コロナ放電開始電圧Ｖdcと良く一致していることが分かる。
【００３９】
パルス電源１４から放電処理部２に印加するパルス電圧ＰＶの波高値Ｖm は、単純には上記数４から求められるパルスコロナ放電開始電圧Ｖpc以上ということになるが、Ｖm ≒Ｖpcとすると、放電処理部２のインピーダンスが高過ぎて放電エネルギーの投入が難しい。これは、放電処理部２が未だ放電していない状態では、放電処理部２は開放状態に近いので、インピーダンスが高過ぎるからである。また、放電が開始したとしても、放電が不安定であって、放電エネルギー投入がうまく行ったりうまく行かなかったりする場合もある。従って、パルス電圧ＰＶの波高値Ｖm の下限は、Ｖm ≒Ｖpcよりも余裕を持たせて、パルスコロナ放電開始電圧Ｖpcの１．２５倍にするのが好ましい。これは、図４の例で言えば、規格化パルスコロナ放電電圧Ｖs が１．２５以上の領域を使うということであり、図４から分かるように、１．２５以上であれば、いずれの種類の放電処理部２においても規格化パルスコロナ放電電流Ｉs は確実に立ち上がっており、放電が確実に生じていることが分かる。
【００４０】
パルス電圧ＰＶの波高値Ｖm の下限を上記のように定めることによって、放電処理部２において放電を確実に生じさせて、パルス電源１４から放電処理部２へエネルギーを安定して投入することが可能になる。放電処理部２における被処理ガス１２の放電処理も安定したものが得られる。しかも、当該放電処理効果としても十分なものが得られることが確認されている。
【００４１】
しかし、パルス電圧ＰＶの波高値Ｖm をパルスコロナ放電開始電圧Ｖpcに対して過大に取り過ぎると、パルス電源１４から放電処理部２へのエネルギー伝送効率を高く取ることが実用上困難になる。これは、パルスコロナ放電を発生させる放電処理部２は、前述したようにその性質上、放電が生じるとそのインピーダンスが低下し、その際に印加電圧が過大であるとインピーダンス低下も大きくなり、パルス電源１４とのインピーダンス整合が取れなくなり、放電処理部２へのエネルギー投入が難しくなるからである。その場合は、パルス電源１４の内部でエネルギーをロスすることになる。従って、パルス電圧ＰＶの波高値Ｖm の上限は、パルスコロナ放電開始電圧Ｖpcの２．５倍にするのが好ましい。これは、図４の例で言えば、規格化パルスコロナ放電電圧Ｖs が２．５以下（但し上記から１．２５以上）の領域を使うということであり、図４から分かるように、この領域であれば、十分に大きな規格化パルスコロナ放電電流Ｉs を得ることができることが分かる。
【００４２】
パルス電圧ＰＶの波高値Ｖm の上限を上記のように定めることによって、パルス電源１４から放電処理部２へエネルギーを効率良く投入することができるので、パルス電源１４から放電処理部２へのエネルギー伝送効率として十分に高いものが得られる。パルス電源１４の内部エネルギー効率も高い。また、放電処理部２における被処理ガス１２の放電処理効果としても十分なものが得られることが確認されている。しかも、パルス電源１４は、その出力電圧を不必要に高くする必要がないので、低コスト化が可能になる。
【００４３】
以上の理由から、パルス電源１４から放電処理部２に印加するパルス電圧ＰＶの波高値Ｖm は、上記パルスコロナ放電開始電圧Ｖpcの１．２５倍〜２．５倍の間に取るのが適切である。
【００４４】
従来は、放電処理部内の電界の空間分布を無視し、単にパルス電圧の波高値を電極間距離で除した平均電界強度をパラメータとし、その下限のみが明らかになっていたにすぎない。しかるに、パルスコロナ放電は、空間中に著しく不平等な電界を形成することによって生じる放電現象である。発明者達は、鋭意検討の結果、電界の空間分布を考慮した上記数４がより正確にパルスコロナ放電を表していることを見い出し、かつこの式から求められるパルスコロナ放電開始電圧Ｖpcを用いて、パルス電圧ＰＶの波高値Ｖm の適切な範囲を上記のように特定したものであり、ここにこの発明の大きな特徴がある。
【００４５】
しかも、放電処理部２におけるパルスコロナ放電開始電圧Ｖpcを、上記数４に従って、放電処理部２の電極の寸法（Ｄo 、Ｄi ）および被処理ガス１２の相対密度δの関数として一般化して取り扱うことができるので、様々な寸法の放電処理部２に容易に対応することができる。例えば、放電処理部２のスケールアップにも容易に対応することができる。従って、装置の設計が容易になる。
【００４６】
なお、パルス電源１４から放電処理部２へのエネルギー伝送効率を高くするには、通常、パルス電源１４の内部インピーダンスＺi と放電処理部２の放電インピーダンスＺとの整合を取る必要がある。即ち、Ｚi ≒Ｚとする必要がある。従って、パルス電源１４から放電処理部２に印加される電圧は、互いにほぼ等しいインピーダンスＺi およびＺで二等分されることになる。このため、放電処理部２に実際に印加されるパルス電圧ＰＶの波高値Ｖm は、パルス電源１４の無負荷時出力電圧Ｖ0 の約半分となる。従って、パルス電源１４の無負荷時出力電圧Ｖ0 は、実用上、上記パルスコロナ放電開始電圧Ｖpcの２．５倍〜５倍の間に取るのが好ましい。
【００４７】
放電処理部２の放電インピーダンスＺは、前述したようにパルス放電中に変化するが、発明者達は、パルス電源１４との整合性を評価・設計する上では、実用上、放電処理部２の放電インピーダンスＺを次式で概算できることを経験的に見い出している。
【００４８】
【数１０】
Ｚ≒２．６×１０8 τ／（ξa ｎＭ）    ［Ω］
【００４９】
ここで、τは印加するパルス電圧ＰＶのパルス幅［ｓ］、ξは１パルス当たりに放電処理部２に投入される放電エネルギー［Ｊ］を放電処理部の体積［Ｌ］で除した放電エネルギー密度［Ｊ／Ｌ］、ｎは並列使用する放電処理部２の数、Ｍは放電処理部２の長さ（図７参照）［ｍ］である。指数ａは経験的に０．７〜０．８程度であり、通常は０．７５と考えれば良い。
【００５０】
このような放電処理部２に適用するパルス電源１４としては、上記数１０で評価される放電インピーダンスＺと同程度の内部インピーダンスＺi を持つ（即ちＺi ≒Ｚ）パルス電源を選択するのが好ましく、そのようにすれば当該パルス電源１４から放電処理部２へのエネルギー伝送効率が最も高くなるので、装置全体としてもエネルギー効率をより高くすることができる。また、放電インピーダンスＺが１０Ω〜１ｋΩの範囲になるような放電処理部２を用いれば、パルス電源１４が安価でかつエネルギー効率の高いものにできることを経験的に見い出している。
【００５１】
放電処理部２としては、図１に示したような同軸円筒状の放電処理部２に限られるものではない。例えば、図５に示すような外側の筒状電極４が四角筒状をしている同軸電極型の放電処理部２でも良い。この場合は、当該筒状電極４の対向壁面間（完全な正方形でない場合は短辺側）の距離Ｇ［ｍｍ］を、等価的な内径と考えて差し支えない。従ってこの場合は、上記数４（または数１）を用いて、その内径Ｄo にこの距離Ｇをそのまま代入すれば良い。即ち、Ｄo ＝Ｇを適用すれば良い。この点については後で更に説明する。
【００５２】
また、放電処理部２は、図６に示すような平板電極型の放電処理部２でも良く、そのパルスコロナ放電開始電圧Ｖpc2 も、次に示す等価円筒内径Ｄo2という概念を導入することによって、上記数４と同様に計算によって求めることができる。以下これを説明する。
【００５３】
この図６の放電処理部２は、平行に距離Ｂ［ｍｍ］をあけて相対向する２枚の金属製の平板電極１６の中央に、１本以上の（図示例では複数本の）前述したような外径Ｄi ［ｍｍ］の線状電極６を互いに等間隔Ｈ［ｍｍ］で並設したものであり、両平板電極１６間に前述したような被処理ガス１２が導入される。この例の場合は線状電極６がコロナ電極になり、両平板電極１６が非コロナ電極になる。この各線状電極６に、前述したパルス電源１４（図７参照）から正極性のパルス電圧ＰＶが印加される。
【００５４】
このような平板型電極における直流コロナ放電開始電圧Ｖdc2 の経験式として、前記文献の４９０頁には、次の数１１に相当する式が記載されている。これは前記数８と殆ど同じであるが、ここでは等価円筒内径Ｄo2［ｍｍ］を用いている点が異なる。この等価円筒内径Ｄo2の経験式として、同文献の４９１頁には、上記数６（および数３）に相当する式が記載されている。
【００５５】
【数１１】
Ｖdc2 ＝Ｅ0 （Ｄi ／２）・ln（Ｄo2／Ｄi ）    ［Ｖ］
【００５６】
この数１１と前記数７とから、次式の直流コロナ放電開始電圧Ｖdc2 が導出できる。
【００５７】
【数１２】
Ｖdc2 ＝｛１６８５δ＋１８１８√（δ／Ｄi ）｝Ｄi ・ln（Ｄo2／Ｄi ）    ［Ｖ］
【００５８】
発明者達は、上記のような平板型電極の放電処理部２においても、上記数１２から求められる直流コロナ放電開始電圧Ｖdc2 を、パルスコロナ放電開始電圧Ｖpc2 として用いることができることを見い出した。この結果に基づいて、数１２を、パルスコロナ放電開始電圧Ｖpc2 を表す式としたのが上記数５（および数２）である。
【００５９】
従って、図６に示すような放電処理部２に対するパルス電源１４は、上記と同様の理由から、その印加パルス電圧ＰＶの波高値Ｖm を上記パルスコロナ放電開始電圧Ｖpc2 の１．２５倍〜２．５倍、無負荷時出力電圧Ｖ0 を同パルスコロナ放電開始電圧Ｖpc2 の２．５倍〜５倍にするのが好ましい。
【００６０】
上記数６で表される等価円筒内径Ｄo2の幾つかの具体例を示せば、次のとおりである。
【００６１】
（１）Ｈ／Ｂ＝０．５のときＤo2≒１２Ｂ／π
（２）Ｈ／Ｂ＝１のときＤo2≒４．８Ｂ／π
（３）Ｈ／Ｂ≧２のときＤo2≒４Ｂ／π
（４）線状電極６が１本のときはＨ＝∞と考えてＤo2＝４Ｂ／π
【００６２】
上記（４）の場合の等価円筒内径Ｄo2は、４Ｂ／π≒１．２７ＢでありＢ（これは図５のＧに相当）に近い値である。この場合よりも、図５に示したような四角筒状電極の方が、図１に示したような円筒状電極により近い電極形状であることは明らかである。従って、筒状電極４が四角筒状をしている場合に、前述したように、円筒状の場合の数４においてＤo ＝１Ｇを適用しても良いことは、このことからも理解できよう。
【００６３】
この出願の発明の特徴は、上述したように、放電処理部２におけるパルスコロナ放電開始電圧Ｖpc、Ｖpc2 が直流コロナ放電開始電圧Ｖdc、Ｖdc2 で評価できることを見い出し、かつ印加パルス電圧の波高値Ｖm の適切な範囲およびパルス電源の無負荷時出力電圧Ｖ0 の適切な範囲を特定したところにある。
【００６４】
放電処理部２が上述したような同軸電極型や平板電極型の場合には、上述のとおり、そのパルスコロナ放電開始電圧Ｖpc、Ｖpc2 を、形状寸法から計算によって求めることができる。
【００６７】
なお、上記パルス電源１４としては、種々のものが採用できる。例えば、コンデンサに蓄積したエネルギーを半導体スイッチや磁気スイッチ等の高速スイッチ素子を用いて高速に放出するもの、等が採用できる。
【００６８】
また、上記のような放電処理部２の下流側に、当該放電処理部２を通過した被処理ガス１２中の被処理物質を吸着する吸着触媒部を配置しても良く、そのようにすればガス処理性能（例えば有害または悪臭物質等の被処理物質の除去性能）をより高めることができる。
【００６９】
【発明の効果】
この発明は、上記のとおり構成されているので、次のような効果を奏する。
【００７０】
請求項１および２記載の発明によれば、パルス電源から放電処理部に印加するパルス電圧の波高値を上記範囲内に定めることによって、パルス電源から放電処理部へエネルギーを安定して、かつ効率良く投入することが可能になる。また、放電処理効果としても十分なものが得られる。しかもパルス電源は、その出力電圧を不必要に高くする必要がないので、低コスト化が可能になる。その結果、放電ガス処理装置の高効率化および低コスト化が可能になり、実用的な放電ガス処理装置を実現することが可能になる。
【００７１】
しかも、放電処理部における上記パルスコロナ放電開始電圧を、上記数式に従って、放電処理部の電極の寸法および被処理ガスの相対密度の関数として一般化して取り扱うことができるので、様々な寸法の放電処理部に容易に対応することができ、装置の設計が容易になる。
【００７２】
請求項３記載の発明によれば、パルス電源の内部インピーダンスと放電処理部の放電インピーダンスとの整合を取った際に、放電処理部に実際に印加されるパルス電圧の波高値を上記請求項１または２に記載の範囲内にうまく収めることができる。その結果、パルス電源から放電処理部へのエネルギー伝送効率が最も高くなるので、装置全体としてもエネルギー効率をより高くすることができる。このような更なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  放電ガス処理装置を構成する放電処理部の一例を示す断面図である。
【図２】パルスコロナ放電の放電電圧（Ａ図）および放電電流（Ｂ図）の時間波形の典型例を示す図である。
【図３】パルスコロナ放電の放電電圧と放電電流についての履歴特性の一例を示すグラフであり、これは図２の各時刻における放電電圧と放電電流とを２次元的に描いたものである。
【図４】複数種類の放電処理部について測定した規格化パルスコロナ放電電圧と規格化パルスコロナ放電電流についての履歴特性の例を示すグラフである。
【図５】  放電ガス処理装置を構成する放電処理部の他の例を示す断面図である。
【図６】  放電ガス処理装置を構成する放電処理部の更に他の例を示す断面図である。
【図７】従来の放電ガス処理装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
２  放電処理部
４  筒状電極
６  線状電極
１２  被処理ガス
１４  パルス電源
１６  平板電極
【図１】
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【図２】
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【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】
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