(57)【要約】【課題】      電極の消耗を抑えることができると共に、省エネルギー化が可能なプラズマ除害機用の電源装置を提供する。【解決手段】  電流切替指示手段22が所定のプログラムに沿って出力する切替信号で可変式の基準電圧出力手段38を切替操作し、基準電圧出力手段38の出力する基準電圧を自動的に調節するようにしているので、プラズマジェットトーチ12aの電極36a,36b間に供給する電流の量は電流切替指示手段22のプログラムに沿って自動的に調節される。このため、電流切替指示手段22のプログラムを「プラズマアークの点火操作が開始された後、電極36a,36bに供給する電流を徐々に大きくする」ように設定しておけば、低電流でプラズマアークを発生させることができ、プラズマアーク発生時の電極36a,36bの消耗を低減できると共に、無駄な電流の消費も抑えることができる。【選択図】    図１
2006202605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非移行型のプラズマジェットトーチと、前記プラズマジェットトーチのプラズマジェット噴出側に設けられ、プラズマジェットおよびこのプラズマジェットに向けて供給される排ガスを囲繞し、その内部にて前記排ガスの熱分解を行う反応筒とを備えたプラズマ除害機の前記プラズマジェットトーチ電極間に直流を供給する電源装置であって、
（ａ）プラズマジェットトーチに供給される電力が所定値となるように制御するインバータによって直流電源を高周波交流に変換し、この高周波交流を整流・平滑して直流電圧を生成する直流生成手段、
（ｂ）前記直流生成手段の出力電流を検出して電圧を出力する電流検出器、
（ｃ）前記電流検出器が出力する電圧と可変式の基準電圧出力手段が出力する基準電圧とを比較増幅し、所定の電流設定信号を出力する電流設定手段、
（ｄ）所定のプログラムに沿って前記基準電圧出力手段を操作する切替信号を出力する電流切替指示手段、および
（ｅ）前記電流設定手段からの電流設定信号に基いて前記直流生成手段の前記インバータを制御する電流制御手段を具備することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
非移行型のプラズマジェットトーチと、前記プラズマジェットトーチのプラズマジェット噴出側に設けられ、プラズマジェットおよびこのプラズマジェットに向けて供給される排ガスを囲繞し、その内部にて前記排ガスの熱分解を行う反応筒とを備えたプラズマ除害機の前記プラズマジェットトーチ電極間に直流を供給する電源装置であって、
（ａ）プラズマジェットトーチに供給される電力が所定値となるように制御するインバータによって直流電源を高周波交流に変換し、この高周波交流を整流・平滑して直流電圧を生成する直流生成手段、
（ｂ）前記直流生成手段の出力電圧を検出する電圧検出器、
（ｃ）前記電圧検出器が検出した電圧と可変式の基準電圧出力手段が出力する基準電圧とを比較増幅し、所定の電流設定信号を出力する電流設定手段、
（ｄ）所定のプログラムに沿って前記基準電圧出力手段を操作する切替信号を出力する電流切替指示手段、および
（ｅ）前記電流設定手段からの電流設定信号に基いて前記直流生成手段の前記インバータを制御する電流制御手段を具備することを特徴とする電源装置。
【請求項３】
前記反応筒内面とプラズマジェットとの隙間の温度を計測する温度計測手段をさらに備え、前記温度計測手段が計測した温度データに基いて前記電流切替指示手段の出力する切替信号が設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマジェットを用いてＰＦＣs等を含む排ガスを除害するプラズマ除害機の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶等の製造プロセスでは、クリーニングガスやエッチングガスなどとして様々な種類のフッ素化合物のガスが使用されている。このようなフッ素化合物は「ＰＦＣs等」と称されており、代表的なものとして、ＣＦ4，Ｃ2Ｆ6，Ｃ3Ｆ8，Ｃ4Ｆ8，Ｃ5Ｆ8などのパーフルオロカーボン、ＣＨＦ3などのハイドロフルオロカーボンおよびＳＦ6やＮＦ3などの無機含フッ素化合物等が挙げられる。
【０００３】
そして、半導体や液晶等の製造プロセスで使用された様々な種類のＰＦＣs等は、キャリアガスやパージガス等として使用されたＮ2やＡｒ或いは添加ガスとして使用されたＯ2，Ｈ2やＮＨ3，ＣＨ4などと共に排ガスとして排出される。
【０００４】
ここで、前記排ガスにおけるＰＦＣs等の占める割合はＮ2やＡｒなどの他のガスに比べてわずかではあるが、このＰＦＣs等は地球温暖化係数(ＧＷＰ)がＣＯ2に比べて数千〜数万倍と非常に大きく、大気寿命もＣＯ2に比べて数千〜数万年と長いことから、大気中へ少量排出した場合であっても、その影響は甚大なものとなる。このため、使用済みとなったＰＦＣs等を排ガス中から除害する様々な技術が開発されている。
【０００５】
かかる技術として、燃焼方式或いは電熱加熱方式の除害機でＰＦＣs等を含む排ガスを分解・除害する技術が知られている。しかしながら、ＣＦ4やＣ2Ｆ6を代表とするパーフルオロカーボンはＣ−Ｆ結合が安定であるため(結合エネルギーが１３０ｋｃａｌ／ｍｏｌと大きく)、分解が容易でなく、上記従来の方法でＰＦＣs等を完全に除害するのは極めて難しい。そこで、本願出願人は、特願２００４−１５３７５号において非移行型のプラズマジェットを用いたプラズマ除害機を提案している。
【０００６】
このプラズマジェットを用いるプラズマ除害機では、プラズマジェットを生成するため、図５に示すような電源装置(1)が用いられている。すなわち、交流電源(2)を整流器(3)で全波整流し、直流リアクトル(4a)および平滑コンデンサ(4b)にて構成された直流フィルタ(4)で平滑して直流化した後、プラズマトーチ(9)の電極(9a)(9b)間で消費される電力値が所定値となるようにこの直流をＩＧＢＴ，トランジスタ等のスイッチング素子で高周波スイッチングさせて制御するインバータ(5)により高周波交流に変換し、この高周波交流を変圧器(6)で所定の電圧に変圧後、再び整流器(7)で整流し、直流リアクトル(8a)および平滑コンデンサ(8b)にて構成された直流フィルタ(8)で平滑して直流を生成する電源装置(1)を用い、プラズマトーチ(9)の電極(9a)(9b)間に直流を供給している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
このような電源装置(1)を用い、プラズマトーチ(9)の電極(9a)(9b)間に電圧を印加すると、大気中でもプラズマトーチ(9)にアークを発生させることができ、これに窒素やアルゴンなどの作動ガスを送給することよって超高温のプラズマジェットを生成することができる。
【特許文献１】特開２００４−４０９６２号公報（第２−３頁、第９図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の電源装置(1)では、電極(9a)(9b)間に大電流を流してプラズマ密度を大きくし、超高温のプラズマを生成すると共に、電極(9a)(9b)に高い電圧を印加して生成したプラズマを安定させるようにしている。このため、電源装置(1)が大型で大容量のものとなり、プラズマ除害機の省エネルギー化やこれに伴う小型化を阻害する要因となっていた。換言すると、プラズマ除害機用の電源装置は、生成するプラズマの雰囲気温度が難分解性のパーフルオロカーボンを容易に熱分解できる温度(概ね１３００℃以上)であればよく、大型で大容量の電源装置(1)を必ずしも必要とはしていなかった。
【０００９】
また、上述のように、電極(9a)(9b)間に大電流を流した場合、プラズマトーチ(9)にアークを発生させる際の電極(9a)(9b)の消耗が激しく、電極(9a)(9b)を頻繁に交換しなければならなくなるという問題があった。
【００１０】
それゆえに、本発明の主たる課題は、電極の消耗を抑えることができると共に、省エネルギー化が可能なプラズマ除害機用の電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載した発明は、『非移行型のプラズマジェットトーチ(12a)と、プラズマジェットトーチ(12a)のプラズマジェット(P)噴出側に設けられ、プラズマジェット(P)およびこのプラズマジェット(P)に向けて供給される排ガスを囲繞し、その内部にて排ガスの熱分解を行う反応筒(12c)とを備えたプラズマ除害機(12)のプラズマジェットトーチ(12a)の電極(36a)(36b)間に直流を供給する電源装置(10)であって、（ａ）プラズマジェットトーチ(12a)に供給される電力が所定値となるように制御するインバータ(28)によって直流電源を高周波交流に変換し、この高周波交流を整流・平滑して直流電圧を生成する直流生成手段(16)、（ｂ）直流生成手段(16)の出力電流を検出して電圧を出力する電流検出器(18)、（ｃ）電流検出器(18)が出力する電圧と可変式の基準電圧出力手段(38)が出力する基準電圧とを比較増幅し、所定の電流設定信号を出力する電流設定手段(20)、（ｄ）所定のプログラムに沿って基準電圧出力手段(38)を操作する切替信号を出力する電流切替指示手段(22)、および（ｅ）電流設定手段(20)からの電流設定信号に基いて直流生成手段(16)のインバータ(28)を制御する電流制御手段(24)を具備する』ことを特徴とする電源装置(10A)である。
【００１２】
また、請求項２に記載した発明は、『非移行型のプラズマジェットトーチ(12a)と、プラズマジェットトーチ(12a)のプラズマジェット(P)噴出側に設けられ、プラズマジェット(P)およびこのプラズマジェット(P)に向けて供給される排ガスを囲繞し、その内部にて排ガスの熱分解を行う反応筒(12c)とを備えたプラズマ除害機(12)のプラズマジェットトーチ(12a)電極(36a)(36b)間に直流を供給する電源装置(10)であって、（ａ）プラズマジェットトーチ(12a)に供給される電力が所定値となるように制御するインバータ(28)によって直流電源を高周波交流に変換し、この高周波交流を整流・平滑して直流を生成する直流生成手段(16)、（ｂ）直流生成手段(16)の出力電圧を検出する電圧検出器(48)、（ｃ）電圧検出器(48)が検出した電圧と可変式の基準電圧出力手段(38)が出力する基準電圧とを比較増幅し、所定の電流設定信号を出力する電流設定手段(20)、（ｄ）所定のプログラムに沿って基準電圧出力手段(38)を操作する切替信号を出力する電流切替指示手段(22)、および（ｅ）電流設定手段(20)からの電流設定信号に基いて直流生成手段(16)のインバータ(28)を制御する電流制御手段(24)を具備する』ことを特徴とする電源装置(10B)である。なお、直流生成手段(16)が生成する「直流」とは、直流電圧或いは直流電流をいう。
【００１３】
これらの発明では、電流切替指示手段(22)が所定のプログラムに沿って出力する切替信号で基準電圧出力手段(38)を切替操作し、基準電圧出力手段(38)の出力する基準電圧を自動的に調節するようにしているので、プラズマジェットトーチ(12a)の電極(36a)(36b)間に供給する電流の量は電流切替指示手段(22)のプログラムに沿って自動的に調節される。
【００１４】
このため、電流切替指示手段(22)のプログラムを「プラズマアークの点火操作が開始された後、電極(36a)(36b)に供給する電流を徐々に大きくする」ように設定しておけば、低電流でプラズマアークを発生させることができると共に、排ガスを分解する際には電極(36a)(36b)に供給する電流を増やしてプラズマ密度を大きくし、高温のプラズマジェット(P)を生成することができる。この結果、プラズマアーク発生時の電極(36a)(36b)の消耗を低減させることができ、無駄な電流の消費も抑えることができる。
【００１５】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の電源装置(10)において、『反応筒(12c)内面とプラズマジェット(P)との隙間の温度を計測する温度計測手段(13)をさらに備え、温度計測手段(13)が計測した温度データに基いて電流切替指示手段(22)の出力する切替信号が設定される』ことを特徴とするものである。
【００１６】
上述したように、請求項１又は２に記載した電源装置(10)によれば、電極(36a)(36b)に供給する電流の量をプラズマアークの点火操作開始後、自動的に漸増させることができる。しかしながら、低電流の通電時にプラズマアークが発生しなかった場合には、前記自動漸増によって高電流の通電時にアークが発生し、電極(36a)(36b)がダメージを受ける心配がある。
【００１７】
そこで、この発明では、さらに反応筒(12c)内面とプラズマジェット(P)との隙間の温度を計測する温度計測手段(13)を設け、温度計測手段(13)が計測した温度データに基いて電流切替指示手段(22)の出力する切替信号を設定するようにした。
【００１８】
これにより、電流切替指示手段(22)のプログラムを「温度計測手段(13)の出力する温度データが計測開始時のものから所定値以上高くなると電極(36a)(36b)に供給する電流を漸増させる」というように設定すると、プラズマアーク発生前の状態、すなわち温度計測手段(13)の計測する温度に変化がない状態では電極(36a)(36b)間に高電流は供給されない。一方、プラズマアークが発生し、これに作動ガスを送給することによってプラズマジェット(P)が生成されると、反応筒(12c)内面とプラズマジェット(P)との隙間の温度が所定値以上にまで上昇する。すると、電極(36a)(36b)間を通流する電流が自動的に増え、プラズマ密度が大きくなり、より高温のプラズマジェット(P)が生成される。このように、プラズマアーク発生時に電極(36a)(36b)がダメージを受けるのを確実に防止することができる。
【００１９】
また、電流切替指示手段(22)のプログラムを、上記の設定に加え、「温度計測手段(13)の出力する温度データが、パーフルオロカーボンを容易に熱分解できる温度(概ね１３００℃)より高い温度にて設定した基準温度を超えると電極(36a)(36b)に供給する電流を漸減させ、且つ前記温度データが前記基準温度以下になると電極(36a)(36b)に供給する電流を漸増させる」というように設定すると、電極(36a)(36b)間の距離や作動ガスの種類或いはその流量など、生成されるプラズマジェット(P)の特性に影響を与えるパラメーターが変化した場合であっても、電極(36a)(36b)間に供給する電流の量が自動的に調節され、反応筒(12c)内で最も温度の低い反応筒(12c)内面とプラズマジェット(P)との隙間の温度を常にパーフルオロカーボンが容易に熱分解可能な基準温度に保持することができる。また同時に、電極(36a)(36b)間に常時高い電流が供給され、これによって生じる超高温のプラズマジェット(P)により反応筒(12c)内の温度が必要以上に上昇するのを抑えることができ、プラズマ除害機(12)の省エネルギー化に資することもできる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１又は２に記載の発明によれば、電流切替指示手段が所定のプログラムに沿って出力する切替信号で基準電圧出力手段を切替操作し、基準電圧出力手段の出力する基準電圧を自動的に調節するようにしているので、電流切替指示手段のプログラムを「プラズマアークの点火操作が開始された後、電極に供給する電流を徐々に大きくする」ように設定しておけば、プラズマアークを発生させる際、電極間に大電流が供給されるのを防止でき、電極の消耗を低減できると共に、無駄な電流の消費を抑えることができる。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明によれば、反応筒内面とプラズマジェットとの隙間の温度を計測する温度計測手段をさらに設け、温度計測手段が計測した温度データに基いて電流切替指示手段の出力する切替信号を設定するようにしているので、電流切替指示手段のプログラムを「温度計測手段の出力する温度データが計測開始時のものから所定値以上高くなると電極に供給する電流を漸増させる」というように設定しておけば、プラズマアーク発生時に電極がダメージを受けるのを確実に防止することができる。また、電流切替指示手段のプログラムを、上記の設定に加え、「温度計測手段の出力する温度データが、パーフルオロカーボンを容易に熱分解できる温度より高い温度にて設定した基準温度を超えると電極に供給する電流を漸減させ、且つ前記温度データが基準温度以下になると電極に供給する電流を漸増させる」というように設定すると、反応筒内面とプラズマジェットとの隙間の温度をパーフルオロカーボンが容易に熱分解可能な基準温度に常時保持することができ、反応筒内を必要以上に加熱するのを抑え、省エネルギー化を図ることができる。
【００２２】
したがって、電極の消耗を抑えることができると共に、省エネルギー化が可能なプラズマ除害機用の電源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】
【００２３】
以下、本発明を図示実施例に従って説明する。図１は本発明の電源装置(10A)の概要(第１実施例)を示した構成図である。この図が示すように、本発明の電源装置(10A)は、プラズマ除害機(12)に接続してこれを駆動するためのものであり、大略、直流電源装置(14)，直流生成手段(16)，電流検出器(18)，電流設定手段(20)，電流切替指示手段(22)および電流制御手段(24)などで構成されている。
【００２４】
ここで、本電源装置(10A)によって駆動されるプラズマ除害機(12)とは、熱源として高温のプラズマを生成し、このプラズマでＰＦＣs等を含む排ガス(以下、単に「排ガス」という。)を分解・除害する装置であり、具体的には、非移行型のプラズマジェットトーチ(12a)と、プラズマジェットトーチ(12a)のプラズマジェット(P)の噴出側に連設され、プラズマジェット(P)に排ガスを供給する排ガス供給器(12b)と、排ガス供給器(12b)に連設され、プラズマジェット(P)および排ガスを囲繞し、その内部にて排ガスの熱分解を行う反応筒(12c)とを有する。また、本実施例のプラズマ除害機(12)には反応筒(12c)の内面とプラズマジェット(P)との隙間の温度を計測する温度計測手段(13)が装着されている。なお、この温度計測手段(13)としては、高温暴露に対する耐久性や計測感度等を考慮すると熱電対が最も好適である。
【００２５】
直流電源装置(14)は、直流生成手段(16)に直流電圧を供給するもので、入力端子(14a)を介して接続された交流電源(26)が供給する交流電圧を整流する整流器(14b)と、整流器(14b)で整流した電圧を平滑化して直流を生成する平滑コンデンサ(14c)とで構成されている。なお、本実施例では交流電源(26)として三相交流電源を示しているが、単相交流であってもよい。
【００２６】
直流生成手段(16)は、例えばＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)またはトランジスタ等のスイッチング素子を備え、直流電源装置(14)より供給される直流を高周波交流に変換するインバータ(28)と、一次巻線(30a)および二次巻線(30b)を有し、インバータ(28)によって生成され一次巻線(30a)に印加された高周波交流に基いて、二次巻線(30b)側に変圧された高周波交流(二次電圧)を誘起する変圧器(30)と、変圧器(30)の二次巻線(30b)に誘起された高周波交流(二次電圧)を整流して直流電圧を生成する整流器(32)とで構成されている。また、本実施例の直流生成手段(16)では、整流器(32)にて生成した直流電圧をより平滑なものとするため、前記整流器(32)の後に平滑リアクトル(33a)と平滑コンデンサ(33b)とが取着されている。そして、この直流生成手段(16)はプラス端子(34a)およびマイナス端子(34b)を介してプラズマジェットトーチ(12a)のアノード側の電極(36a)およびカソード側の電極(36b)に接続されている。
【００２７】
電流検出器(18)は、カレントトランス(ＣＴ)などで構成され、直流生成手段(16)の出力電流を検出して当該検出電流値に対応した所定の電圧を出力するものである。
【００２８】
電流設定手段(20)は、可変式の基準電圧出力手段(38)として機能するボリューム(38a)および比較増幅器(40)で構成されており、電流検出器(18)が出力する電圧とボリューム(38a)が出力する基準電圧とを比較増幅器(40)で比較・増幅して所定の電流設定信号を出力するものである(図２参照)。
【００２９】
なお、本実施例では、後述する電流切替指示手段(22)の出力する切替信号によって基準電圧出力手段(38)すなわちボリューム(38a)が自動的に切替えられるようになっている。また、図２に示すように上記基準電圧出力手段(38)とは別に手動で操作するボリューム(42)を設け、切替リレー(44)を介してこれらのボリューム(38a)および(42)のいずれか一方を比較増幅器(40)に接続するようにしている。このように、比較増幅器(40)に接続するボリューム(38a)(42)を切替可能とすることによって、例えば何らかの理由で電流切替指示手段(22)或いはボリューム(38a)が故障した場合であっても、切替リレー(44)を切替えて手動のボリューム(42)と比較増幅器(40)とを接続することで、電源装置(10)の使用を継続することができる。
【００３０】
電流切替指示手段(22)は、ＰＬＣ(Programmable Logic Controller)などのシーケンサで構成され、所定のプログラムに沿って切替信号を出力し、ボリューム(38a)の自動切替操作を行うものである。本実施例においては、この電流切替指示手段(22)に温度計測手段(13)の温度データが入力されるようになっており、この温度データに基いて電流切替指示手段(22)のプログラムが作動するようになっている。
【００３１】
電流制御手段(24)は、インバータのような駆動装置で構成され、電流設定手段(20)からの電流設定信号に基いて直流生成手段(16)のインバータ(28)を制御するものである。
【００３２】
なお、本実施例の電源装置(10)では、直流生成手段(16)と電極(36a)との間に、プラズマアークを発生させる際、電極(36a)(36b)間に高周波電流を印加する高周波発生装置(46)が取着されている。
【００３３】
次に図１に示した電源装置(10A)の作用について説明する。プラズマ除害機(12)に電源装置(10A)を接続し、プラズマ除害機(12)のプラズマアーク点火スイッチ(図示せず)をオンにすると、入力端子(14a)を介して直流電源装置(14)に供給された交流電源(26)の交流電圧は、整流器(14b)で整流された後、平滑コンデンサ(14c)によって平滑化されて直流に変換される。
【００３４】
続いて、平滑コンデンサ(14c)から出力された直流は、インバータ(28)によって高周波交流に変換され、この高周波交流が変圧器(30)の一次巻線(30a)に印加される。すると、二次巻線(30b)に高周波交流(二次電圧)が誘起される。
【００３５】
二次巻線(30b)に誘起された高周波交流は、整流器(32)，平滑リアクトル(33a)および平滑コンデンサ(33b)によって整流され再び直流に変換された後、プラズマジェットトーチ(12a)の電極(36a)(36b)に与えられる。なおプラズマアーク点火の際には、高周波発生装置(46)が作動して高電圧パルスが発生し、当該電極(36a)(36b)間に高周波電流が流れ、プラズマアークが発生する。プラズマアークが発生すると、高周波発生装置(46)の作動が停止すると共に、プラズマ除害機(12)では、プラズマジェットトーチ(12a)に窒素やアルゴンなどの作動ガスが送給され、反応筒(12c)内にプラズマジェット(P)が噴出される。
【００３６】
続いて、プラズマアークの発生と共に電極(36a)(36b)間を流れた電流は、電流検出器(18)によって検知される。この電流検出器(18)では、検知された電流の量に対応した電圧が出力され、この検出電圧が電流設定手段(20)の比較増幅器(40)に入力される。
【００３７】
電流設定手段(20)の比較増幅器(40)には、電流検出器(18)からの電圧のほかに、ボリューム(38a)が出力する基準電圧も供給されており、この２つの電圧が比較増幅され、比較増幅器(40)から所定の電流設定信号が出力される。即ち、基準電圧より検出電圧の方が低い場合にはプラズマジェットトーチ(12a)の電極(36a)(36b)に供給される電流量が過小であるとして供給電流量を増加するように電流設定信号が出力され、逆に基準電圧より検出電圧の方が高い場合にはプラズマジェットトーチ(12a)の電極(36a)(36b)に供給される電流量が過剰であるとして供給電流量を減少するように電流設定信号が出力される。そして、電流設定手段(20)の比較増幅器(40)から出力された前記電流設定信号は、電流制御手段(24)に入力され、入力された電流設定信号に基いてこの電流制御手段(24)が直流生成手段(16)のインバータ(28)を制御し、電極(36a)(36b)間に供給される電流量を調節する。
【００３８】
ここで、本実施例では、電流切替指示手段(22)が所定のプログラムに沿って出力する切替信号でボリューム(38a)を操作し、ボリューム(38a)の出力する基準電圧を自動的に調節するようにしているので(図２参照)、プラズマジェットトーチ(12a)の電極(36a)(36b)間に供給する電流の量は電流切替指示手段(22)のプログラムに沿って自動的に調節される。
【００３９】
このため、このプログラムを「(図示しないプラズマアーク点火スイッチをオンにし、)プラズマアークの点火操作が開始された後、電極(36a)(36b)に供給する電流を徐々に大きくする」ように設定しておけば、低電流でプラズマアークを発生させることができると共に、排ガスを分解する際には、電極(36a)(36b)に供給する電流を増やしてプラズマ密度を大きくし、高温のプラズマジェット(P)で排ガスを分解・除害することができる。この結果、プラズマアーク発生時の電極(36a)(36b)の消耗を低減させることができ、無駄な電流の消費も抑えることができる。
【００４０】
このように、電流切替指示手段(22)が所定のプログラムに沿って出力する切替信号でボリューム(38a)の自動切替を行うことにより、電極(36a)(36b)に供給する電流の量をプラズマアークの点火操作開始後、自動的に漸増させることができるが、低電流通流時にプラズマアークが発生しなかった場合には、高電流通流時にアークが発生し、電極(36a)(36b)がダメージを受ける心配がある。
【００４１】
そこで、本実施例の電源装置(10A)では、さらに反応筒(12c)内面とプラズマジェット(P)との隙間の温度を計測する温度計測手段(13)を設け、温度計測手段(13)が計測した温度データに基いて電流切替指示手段(22)の出力する切替信号を設定するようにしている。
【００４２】
このため、電流切替指示手段(22)のプログラムを「温度計測手段(13)の出力する温度データが計測開始時のものから所定値以上高くなると電極(36a)(36b)に供給する電流を漸増させる」というように設定すると、プラズマアーク発生前の状態、すなわち温度計測手段(13)の計測する温度に変化がない状態では電極(36a)(36b)間に高電流は供給されない。一方、プラズマアークが発生し、これに作動ガスを送給することによってプラズマジェット(P)が生成されると、反応筒(12c)内面とプラズマジェット(P)との隙間の温度が所定値以上にまで上昇する。すると、電極(36a)(36b)間を通流する電流が自動的に増え、プラズマ密度が大きくなり、より高温のプラズマジェット(P)が生成される。このように、プラズマアーク発生時に電極(36a)(36b)がダメージを受けるのを確実に防止することができ、且つ排ガスを分解する際には高温のプラズマジェット(P)で排ガスを分解・除害することができる。
【００４３】
さらに、電流切替指示手段(22)のプログラムを、上記の設定に加え、「温度計測手段(13)の出力する温度データが、パーフルオロカーボンを容易に熱分解できる温度(概ね１３００℃)より高い温度にて設定した基準温度を超えると電極(36a)(36b)に供給する電流を漸減させ、且つ前記温度データが前記基準温度以下になると電極(36a)(36b)に供給する電流を漸増させる」というように設定すると、電極(36a)(36b)間の距離や作動ガスの種類或いはその流量など、生成されるプラズマジェット(P)の特性に影響を与えるパラメーターが変化した場合であっても、電極(36a)(36b)間に供給する電流の量が自動的に調節され、反応筒(12c)内で最も温度の低い反応筒(12c)内面とプラズマジェット(P)との隙間の温度を常にパーフルオロカーボンが容易に熱分解可能な基準温度に保持することができる。また同時に、電極(36a)(36b)間に常時高い電流が供給され、これによって生じる超高温のプラズマジェット(P)により反応筒(12c)内の温度が必要以上に上昇するのを抑えることができ、プラズマ除害機(12)の省エネルギー化に資することもできる。
【００４４】
なお、上述の実施例では、プラズマアーク点灯時に高周波発生装置(46)を用いる例を示したが、かかる装置(46)を用いなくとも電極(36a)(36b)間にプラズマアークを発生させることが可能であれば、当該高周波発生装置(46)は不要である。
【００４５】
また、電流設定手段(20)と電流切替指示手段(22)とを別個独立したものとして構成すると共に、可変式の基準電圧出力手段(38)としてボリューム(38a)を用いる場合を示したが、図３に示すように、電流設定手段(20)と電流切替指示手段(22)とを一体的に構成すると共に、基準電圧出力手段(38)としてボリューム(38a)に替え、電流切替指示手段(22)からの切替信号に基づいて所定のアナログ電圧を出力するＤ／Ａモジュール(38b)を用いるようにしてもよい。
【００４６】
次に、図４に示す第２実施例について説明する。上述した第１実施例と異なる部分は、電流検出器(18)に替えて電圧検出器(48)を用いる点である。なお、これら以外の部分は前記第１実施例と同じであるので、前記第１実施例の説明を援用して本実施例の説明に代える。
【００４７】
電圧検出器(48)は、電極(36a)(36b)に印加される電圧を検出するためのものであり、開閉手段(50)を介して端子(34a)(34b)と電極(36a)(36b)とを接続する配線に対して並列に接続されている。ここで、この開閉手段(50)は高周波発生装置(46)が作動している時には開となり、逆に高周波発生装置(46)の作動が停止している時には閉となるように設定されている。かかる開閉手段(50)を設けることにより、高周波発生装置(46)が作動するプラズマアーク点火時に電圧検出器(48)を電源装置(10B)の回路から縁切りすることができ、高周波発生装置(46)から発せられる高電圧パルスによって電圧検出器(48)が破損するのを防止することができる。また、電圧検出器(18)で検出した電圧は、電流設定手段(20)の比較増幅器(40)へと与えられる。
【００４８】
本実施例の電源装置(10B)を使用する際には、まず、プラズマ除害機(12)に電源装置(10B)を接続し、プラズマ除害機(12)のプラズマアーク点火スイッチ(図示せず)をオンにする。すると、プラズマジェットトーチ(12a)の電極(36a)(36b)に直流電圧が印加されるが、点火の際には、高周波発生装置(46)が作動して高電圧パルスが発生し、当該電極(36a)(36b)間に高周波電流が流れ、プラズマアークが発生する。そして、プラズマアークが発生すると、高周波発生装置(46)の作動が停止すると共に、高周波発生装置(46)の作動停止後、直ちに開閉手段(50)が閉の状態となり、電圧検出器(48)にて電極(36a)(36b)に印加される電圧が検出される。また、プラズマ除害機(12)では、プラズマジェットトーチ(12a)に窒素やアルゴンなどの作動ガスが送給され、反応筒(12c)内にプラズマジェット(P)が噴出される。
【００４９】
続いて、電圧検出器(48)によって検知された電圧は電流設定手段(20)の比較増幅器(40)に入力される。比較増幅器(40)には、電圧検出器(48)からの電圧のほかに、ボリューム(38a)が出力する基準電圧も供給されており、この２つの電圧が比較増幅され、比較増幅器(40)から所定の電流設定信号が出力される。
【００５０】
そして、電流設定手段(20)の比較増幅器(40)から出力された電流設定信号は、電流制御手段(24)に入力され、入力された電流設定信号に基いてこの電流制御手段(24)が直流生成手段(16)のインバータ(28)を制御し、電極(36a)(36b)間に供給される電流の量を調節する。
【００５１】
ここで、上述した第１実施例と同様に本実施例においても、電流切替指示手段(22)が所定のプログラムに沿って出力する切替信号でボリューム(38a)を操作し、ボリューム(38a)の出力する基準電圧を自動的に調節するようにしているので、プラズマジェットトーチ(12a)の電極(36a)(36b)間に供給する電流の量は電流切替指示手段(22)のプログラムに沿って自動的に調節される。
【００５２】
また、反応筒(12c)内面とプラズマジェット(P)との隙間の温度を計測する温度計測手段(13)を設け、温度計測手段(13)が計測した温度データに基いて電流切替指示手段(22)の出力する切替信号を設定するようにしているので、反応筒(12c)内面とプラズマジェット(P)との隙間の温度が一定となるように、プラズマジェットトーチ(12a)の電極(36a)(36b)間に供給する電流量を自動的に調節することができる。
【００５３】
なお、上述した各実施例(第１及び第２実施例)では、それぞれ電流検出器(18)および電圧検出器(48)の何れか一方を用いる場合を示したが、電流検出器(18)および電圧検出器(48)を両方設置し、電流検出器(18)および電圧検出器(48)から出力される電圧の何れか一方を選択する切替手段(図示せず)を介してこれらを電流設定手段(20)の比較増幅器(40)に接続するようにしてもよい。このような構成にすることで、例えば何らかの理由で電流検出器(18)および電圧検出器(48)の一方が故障した場合であっても、切替手段を用いて電流検出器(18)および電圧検出器(48)の他方と比較増幅器(40)とを接続することで、電源装置(10)の使用を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例(第１実施例)の電源装置を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施例の電流設定手段を示す回路図である。
【図３】本発明の他の実施例の電流設定手段を示す回路図である。
【図４】本発明の他の実施例(第２実施例)の電源装置を示す回路図である。
【図５】従来の電源装置を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５５】
(10)…電源装置
(12)…プラズマ除害機
(12a)…プラズマジェットトーチ
(12c)…反応筒
(13)…温度計測手段
(14)…直流電源装置
(16)…直流生成手段
(18)…電流検出器
(20)…電流設定手段
(22)…電流切替指示手段
(24)…電流制御手段
(26)…交流電源
(28)…インバータ
(30)…変圧器
(32)…整流器
(36a),(36b)…電極
(38)…基準電圧出力手段
(38a)…ボリューム
(38b)…Ｄ／Ａモジュール
(40)…比較増幅器
(42)…ボリューム
(44)…切替リレー
(46)…高周波発生装置
(48)…電圧検出器
(50)…開閉手段
(P)…プラズマジェット
【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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