(57)【要約】  紫外線放射源の封じ込めエンベロープに関係なく、どのような任意のガス環境でも動作することができる強力紫外線放射源が開示される。この強力紫外線放射源は、２つの電極を介してパルスまたは連続の電気放電を部分的にイオン化された燃焼フレームに加えることで生成することができる。燃焼フレームおよび電気放電は、ガス圧力、電界、および／または磁界によって、集束させ、封じ込め、または閉じ込めることができる。随意に、フレームの熱エネルギーおよび電気放電パワー入力は、無線周波誘導加熱装置、レーザ、またはマイクロ波発生器のような電磁放射源で増大させることができる。必要に応じて紫外線放射スペクトルの放射輝度をさらに変えるために、燃料および／または酸化剤と接触して不純物を配置することができ、または燃料および／または酸化剤に不純物を加えることができる。紫外線源は、燃焼システムの排気ガス流中の汚染物質の分子解離に応用することができる。そのような汚染物質の効率のよい解離は、真空紫外帯域（１００ｎｍ〜１８０ｎｍ）およびＵＶ−Ｃ帯域（１８０ｎｍ〜２８０ｎｍ）の波長範囲のＵＶを必要とする。
2005511281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強力紫外線放射源であって、
オリフィスを出る、長軸を有する燃焼フレームと、
少なくとも２つの電極であって、少なくとも１つの電極が陰極であり少なくとも１つの電極が陽極であり、前記陰極および前記陽極が前記燃焼フレームの前記長軸の略両端部に位置付けされている少なくとも２つの電極と、
前記燃焼フレーム中に放電される電気入力とを備え、
前記電気入力が前記陰極と前記陽極の間に電流を通すことができる強力紫外線放射源。
【請求項２】
前記オリフィスがノズルを備える、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項３】
少なくとも１つの電極が、中空の管、針、または網目を備える、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項４】
前記フレームの燃焼用燃料が、ディーゼル燃料、水素、アセチレン、プロパン、ブタン、またはメタン、またはそれらの混合物を含む、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項５】
前記燃料の供給量が、ほぼ１から３ｃｍ３／分である、請求項４に記載の強力紫外線源。
【請求項６】
前記燃料が、さらに、酸化剤を含む、請求項４に記載の強力紫外線源。
【請求項７】
前記酸化剤が、酸素、フッ素、塩素、または空気、またはこれらの混合物を含む、請求項６に記載の強力紫外線源。
【請求項８】
前記陰極が、前記オリフィスと接触している、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項９】
前記オリフィスが、前記陰極を含む、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項１０】
前記陽極が、前記陰極からほぼ約１ｃｍから約１０ｃｍまで離れたところにある、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項１１】
前記陽極が、前記陰極からほぼ５ｃｍ離れたところにある、請求項１０に記載の強力紫外線源。
【請求項１２】
前記電気入力が、前記陰極に加えられる約１ｋＶから約２０ｋＶまでの電圧を含む、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項１３】
前記電気入力が、前記陰極に加えられる約１０ｋＶの電圧を含む、請求項１２に記載の強力紫外線源。
【請求項１４】
前記電気入力が、パルス電流放電を含む、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項１５】
コンデンサが、前記陽極と前記陰極の間に接続的に配置される、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項１６】
さらに、外部電磁放射源を備える、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項１７】
前記外部電磁放射源が、レーザ、マイクロ波発生器、または無線周波誘導加熱装置を備える、請求項１６に記載の強力紫外線源。
【請求項１８】
さらに、集束グリッドを備える、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項１９】
さらに、磁界を備える、請求項１８に記載の強力紫外線源。
【請求項２０】
さらに、前記オリフィスを略囲繞する環状ガス噴出を備える、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項２１】
さらに、前記燃焼フレーム中に不純物を含み、前記不純物が、ヘリウム、ネオン、アルゴン、およびキセノン、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項２２】
前記不純物が、前記燃料または前記酸化剤のうちの少なくとも１つに加えられる、請求項２１に記載の強力紫外線源。
【請求項２３】
さらに、反射壁を備える、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項２４】
少なくとも１つの電極が、冷却ガス流で冷却される、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項２５】
前記冷却ガス流が、ヘリウム、ネオン、アルゴン、およびキセノン、またはそれらの組合せを含んだ不純物を含む、請求項２５に記載の強力紫外線源。
【請求項２６】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約５００Ｗを放射する、請求項１に記載の強力紫外線源。
【請求項２７】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約１０００Ｗを放射する、請求項２６に記載の強力紫外線源。
【請求項２８】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約２０００Ｗを放射する、請求項２６に記載の強力紫外線源。
【請求項２９】
前記紫外線源と、前記紫外線源が配置された動作環境との間に障壁がない、請求項２６に記載の強力紫外線源。
【請求項３０】
強力紫外線源を作る方法であって、
燃焼フレームを生成するステップと、
前記燃焼フレーム中に電気入力を放電するステップとを備え、
前記燃焼フレームは、前記電気入力が２つの電極の間で電気放電を起こすように、前記２つの電極の間に略軸方向に整列されている方法。
【請求項３１】
前記電気入力が、前記燃焼フレーム中に放電されるパルスを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記電気入力が、前記電極のうちの１つに放電され、さらに前記電極がコンデンサで接続されている、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
さらに、前記燃焼フレームに不純物を加えるステップを含み、前記不純物が、ヘリウム、ネオン、アルゴン、およびキセノン、またはそれらの組合せを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
さらに、集束グリッド、磁界、または環状ガス噴出流を使用して、前記燃焼フレームを強化するステップを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
さらに、外部電磁放射源を含む補助電気入力を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記外部電磁放射源が、レーザ、マイクロ波発生器、または無線周波誘導加熱装置を備える、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約１０００Ｗを放射する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３８】
異物、汚染物質または異物と汚染物質の組合せの分子解離を起こす方法であって、
異物、汚染物質または異物と汚染物質の組合せの流れに対して略軸方向に強力紫外線源を配置するステップと、
異物および／または汚染物質を燃焼フレームの放射に露呈させるステップとを備え、
前記強力紫外線源が、２つの電極の間に略軸方向に整列された前記燃焼フレームによって形成されるものであり、さらに、
電気入力が前記燃焼フレームの少なくとも一部を通って前記２つの電極の間で電気放電を起こすように、前記電気入力を放電するステップを備える方法。
【請求項３９】
前記異物、汚染物質または異物と汚染物質の組合せが、一酸化窒素、二酸化窒素、一酸化二窒素、酸化硫黄、一酸化炭素、二酸化炭素のうちの少なくとも１つを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記電極が、コンデンサで接続的に関係づけられている、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約５００Ｗを放射することができる、請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約１０００Ｗを放射することができる、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約２０００Ｗを放射することができる、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記紫外線源と、前記異物、汚染物質、または異物と汚染物質の前記組合せとの間に障壁がない、請求項３８に記載の方法。
【請求項４５】
異物、汚染物質、または異物と汚染物質の組合せを分子解離で処理するシステムであって、
強力紫外線源、および
前記異物、汚染物質、または異物と汚染物質の組合せを含む流れを運ぶことができるコンジットを備え、
前記強力紫外線源が、
長軸を有する燃焼フレームと、
少なくとも２つの電極であって、少なくとも１つの電極が陰極であり、少なくとも１つの電極が陽極であり、前記陰極と前記陽極が前記燃焼フレームの長軸の略両端部に位置付けされているものである、前記少なくとも２つの電極と、
前記燃焼フレーム中に放電される電気入力であって、前記電気入力が前記陰極と前記陽極の間に電流を通すことができ、さらに、前記パイプ中の前記異物、汚染物質、または異物と汚染物質の前記組合せが前記燃焼フレームの放射出力に露呈されるようにする、前記電気入力と、
を備えたシステム。
【請求項４６】
前記紫外線源と、前記異物、汚染物質、または異物と汚染物質の前記組合せとの間に障壁がない、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約５００Ｗを放射することができる、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４８】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約１０００Ｗを放射することができる、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約２０００Ｗを放射することができる、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
異物、汚染物質、または異物と汚染物質の組合せを化学反応で処理するシステムであって、
強力紫外線源、および
前記異物、汚染物質、または異物と汚染物質の組合せを含む流れを運ぶことができるコンジットを備え、
前記強力紫外線源が、
長軸を有する燃焼フレームと、
少なくとも２つの電極であって、少なくとも１つの電極が陰極であり、少なくとも１つの電極が陽極であり、前記陰極と前記陽極が前記燃焼フレームの長軸の略両端部に位置付けされているものである少なくとも２つの電極と、
前記燃焼フレーム中に放電される電気入力であって、前記電気入力が前記陰極と前記陽極の間に電流を通すことができ、さらに、前記パイプ中の前記異物、汚染物質、または異物と汚染物質の前記組合せが前記燃焼フレームの放射出力に露呈されるようにする、前記電気入力と、
を備えたシステム。
【請求項５１】
前記紫外線源と、前記異物、汚染物質、または異物と汚染物質の前記組合せとの間に障壁がない、請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約５００Ｗを放射することができる、請求項５０に記載のシステム。
【請求項５３】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約１０００Ｗを放射することができる、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
前記燃焼フレームが、前記燃焼フレームの１メートル長当たり少なくとも約２０００Ｗを放射することができる、請求項５３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的には、紫外線放射源の分野に関し、より詳細には、環境に露出されながら大気条件の下で動作することができる効率の良い低コスト紫外線放射源に関する。そのような動作で、放射源から発するより高強度の紫外線放射が可能になり、例えば燃焼システムの排気ガス流中の汚染物質の分子解離のような多くの異なる用途でより効率のよい紫外線放射の使用が可能になる。また、本発明は、ガス状廃棄物流中の汚染物質の分子解離および化学反応の分野にも関する。燃焼システムの排気ガス流中の汚染物質の分子解離および化学反応のためのシステムおよび方法だけでなく、紫外線放射源のためのシステムおよび方法も開示される。
【背景技術】
【０００２】
紫外線放射（ＵＶ）は、ｘ線と可視光の間の波長を有する電磁放射であり、約１００ナノメートル（ｎｍ）から約４００ｎｍまでの波長を有する。紫外線放射は、さらに次のスペクトル帯域に分割することができる。すなわち、約３２０ｎｍから約４００ｎｍまでの範囲の波長を有するＵＶ−Ａ、約２９０ｎｍから約３２０ｎｍまでの波長を有するＵＶ−Ｂ、および２９０ｎｍと１８０ｎｍの間の波長を有するＵＶ−Ｃである。紫外線放射の波長が短ければ短いほど、光子エネルギーはますます高くなり、それで放射は分子解離にとってますます有効になる。紫外線放射のいくつかの重要な用途がすでにある。これらの用途によって、特定の用途のために所望の波長を生成する紫外線放射源を開発することが余儀なくされた。例えば、約２４５ｎｍの波長を有する紫外光は、廃水を浄化する際に殺菌助剤として使用されている。その理由は、この波長のＵＶは、特定の生物の遺伝物質を殺すか変えて、その生物が再生することができないようにし、したがって微生物成長を抑制することができるからである。紫外線放射の他の用途には、約１８５ｎｍのＵＶを用いたＶＯＣ（揮発性有機化合物）およびＴＡＰ（有毒空気汚染物質）のような汚染物質の解離がある。ＶＯＣおよびＴＡＰの例には、とりわけトリクロロエチレン、ベンゼン、およびアクリロニトリルがある。これらの用途の多くは、光触媒と接触した汚染された流れに紫外線放射を当てて、これらの異物の分子解離を起こすことを含む。
【０００３】
市販の紫外線放射源は、所望の波長スペクトルを生成するために密閉されたまたは密封されたシステムを必要とする。その理由は、その放射源は、水銀蒸気、キセノン、重水素、またはクリプトンのような希ガスの独特の混合物を使用する可能性があり、または大気圧以外の圧力で動作しなければならない可能性があるためである。例えば石英またはサファイアで作ることができるＵＶ透過「エンベロープ」が、これらのシステムを封じ込めるために使用されなければならない。このエンベロープの１つの欠点は、エンベロープが放射源から発するＵＶ放射のいくらかを、特により短いより高エネルギーの波長を吸収して、放射された有効なＵＶ放射の量を減少させ、さらにシステムの全体的な効率を低下させることである。このエンベロープ（一般に、サファイアか石英）はエネルギーを吸収するときに、加熱され、このために今度はエンベロープの吸収係数の増加が生じる。外部冷却が加熱に追い付けない場合には、エンベロープは破損する。ガス冷却では、大抵のＵＶ−Ｃ管の出力は１メートル長当たり１０Ｗに制限される。人のＵＶ放射被曝が望ましくない水銀蒸気ランプのような用途では、エンベロープが実現するフィルタ処理は必要であるかもしれないが、エンベロープは所望のより低エネルギーでより長波長のＵＶ放射も吸収する。ＵＶ透過エンベロープの別の欠点は、エンベロープがゆっくりと電極材料で被覆され、やがては光の全ての波長に対してエンベロープの全体的な透明性が徐々に減少することである。
【０００４】
現在のＵＶ生成システムの他の欠点は、ＵＧ源またはバルブは、ユニットとして取り替えなければならないことである。電極が消耗するにつれて、エンベロープは被覆され、ガスは汚染され、そして放射源の効率が低下し、遂には取替えが必要になる。このバルブのコストは、高電力用途用では相当になることがある。
【０００５】
紫外線放射源の分野の従来技術は、いくつかの分類に分けられる。この中には、低圧水銀蒸気放電、低圧希ガス放電、ナトリウム（水銀および希ガス）中の高圧放電、無線周波およびマイクロ波で駆動される無電極ランプ、熱放射源、およびパルスプラズマ源がある。これらの開示の大部分は、結局は連続的にＵＶを放射する紫外線放射源に関連する。
【０００６】
低圧水銀放電は、低出力ＵＶ−ＡおよびＵＢ−Ｂ紫外線放射の標準的な放射源である。いくつかの開示は、低圧放射源の開発、最適化、およびこれらの放射源を様々な用途に応用する方法に関している。例えば、「Ｌｏｗ−Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｅｒｃｕｒｙ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｌａｍｐ」という名称のＣｏｕｗｅｎｂｅｒｇに発行された米国特許第４，２３７，４０１号には、ＵＶ生成用の低圧水銀蒸気ランプの最適化が記載されている。「Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｔｕｂｅ  Ｊｏｉｎｅｄ  ｔｏ  Ｔｗｏ  Ｔｕｂｕｌａｒ  Ｅｎｖｅｌｏｐｅｓ」という名称のＢｒａｎｄｉに発行された米国特許第４，３４９，７６５号では、水銀蒸気に希ガスを加えて出力を最適化するＵＶ生成が開示されている。「Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ  Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  Ｌａｍｐ  ｗｉｔｈ  Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｌｏｃａｔｅｄ  Ｅｌｅｄｔｏｒｏｄｅｓ  ａｎｄ  Ｉｔｓ  Ｕｓｅ」という名称のＳｍｏｌｋａ等に発行された米国特許第６，３８７，１１５号では、ＵＶ透過ガラス・エンベロープを有する低圧高出力ＵＶ源が開示されている。これらの各文献の開示は、本出願と矛盾しない範囲内で参照してここに組み込む。
【０００７】
いくつかの開示は、ＵＶ放射を生成するために、水銀以外のキセノンおよびアルゴンのような低圧希ガス放電を使用することを述べている。これらのガスは、放射源効率を改善し、かつＵＶランプから水銀環境災害を除くように選ばれる。例えば、「Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」という名称のＭａｈａｆｆｅｙ等に発行された米国特許第３，９７０，８５６号では、手持ち式アルゴン放電ＵＶランプの開発が開示されている。「Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｐｕｌｓｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅ」という名称のＯ’Ｌｏｕｇｈｌｉｎに発行された米国特許第４，５５０，２７５号では、低圧ＵＶ源の効率を高めるのにキセノンの使用することが開示されている。これらの各文献の開示は、本出願と矛盾しない範囲内で参照してここに組み込む。
【０００８】
さらに他の開示は、紫外光を生成するように調整することができる面積面照明用の可視光の生成に高圧ランプを使用することに関している。例えば、「Ｒａｐｉｄ  Ｐｕｌｓｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」という名称のＧｏｎｓｅｒ等に発行された米国特許第４，１１２，３３５号を参照されたい。この特許では、強力パルスＵＶ源を生成するために高圧キセノンが使用されている。「Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｅｒｃｕｒｙ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｌａｍｐ」という名称のＩｋｅｕｃｈｉ等に発行された米国特許第５，９０５，３４１号には、キセノンではなくて高圧水銀を使用して紫外線放射を生成する同様なランプが記載されている。これらのランプの高圧のために、比較的厚い強いエンベロープが必要になり、それによって、ランプで生成される短波長ＵＶの一部が吸収されるようになる。これらの各文献の開示は、本出願と矛盾しない範囲内で参照してここに組み込む。
【０００９】
さらに他の放射源は、金属電極の使用を要しない低圧ランプの使用を開示し、それによって、ランプの寿命を延ばしている。電極の腐食およびガラス・エンベロープへの電極材料の再堆積は重大な寿命問題であるので、無線周波電界またはマイクロ波を使用してランプを駆動させるために努力がなされた。例えば、「Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」という名称のＵｒｙ等に発行された４，０４２，８５０には、マイクロ波結合プラズマランプが記載されている。また、「Ｅｎｅｒｇｙ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｓｏｕｒｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称のＰａｒｒａに発行された米国特許第６，２６５，８３５号では、無電極ランプでＵＶを生成するために他の高周波源が使用されている。これらの各文献の開示は、本出願と矛盾しない範囲内で参照してここに組み込む。
【００１０】
他の放射源は、どのような物体でもその温度が十分高い場合にはＵＶ放射を放射できることを開示する。「ＵＶ  Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ」という名称のＮａｔｈに発行された米国特許第４，１４９，０８６号では、タングステン・フィラメントがＵＶ源として高温に加熱される。制限は、フィラメントの速い蒸発である。しかし、この概念は、かなり大量のＵＶ−Ｃ放射を生成するのに十分なほど高い温度をもたらさない。この文献の開示は、本出願と矛盾しない範囲内で参照してここに組み込む。
【００１１】
いくつかの開示されたＵＶ放射源は、パルスプラズマに基づいている。「Ｓｈｏｒｔ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ」という名称のＨｏｅｌｌに発行された米国特許第３，９７８，３４１号に記載されたＵＶ源は、２つの電極の間のパルススパークを使用して８３．３ｎｍから１３３．５ｎｍまでの紫外線放射を生成する。この特許には、スパークを付勢するために使用される方法が記載されており、この方法は低圧ガス中に生じる高温アークを含む。「Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｌａｍｐ」という名称のＳｃｈａｅｆｅｒに発行された米国特許第５，９４５，７９０号には、絶縁材料の表面で起こる電気放電が記載されている。放電を構成する材料は、絶縁材料が元になっている。この構成の利点は、電極間の単位距離長当たり低い電圧で起こる再現可能な電気放電である。放電に密着して絶縁材料が存在することで、放電のピーク電流に制限が設けられる。最後に、「Ｃａｐｐｉｌｌａｒｙ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｌａｍｐ  Ｓｏｕｒｃｅ  ｆｏｒ  ＥＵＶ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｙ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」という名称のＳｉｌｆｖａｓｔ等に発行された米国特許第６，０３１，２４１号には、毛管電気放電を使用して高温プラズマおよび強力なＵＶ源を生成することが記載されている。パルス電流が、絶縁材料中の非常に小さな穴すなわち毛細管を流れる。最初の電気放電は、毛細管の穴の側面に沿った表面放電であると考えられる。毛細管の壁から材料が腐食され、放電を毛細管の中心に圧縮する。電流が、プラズマを高温に加熱し、効率の良いＵＶ源を生成する。この概念の実際的な制限は、ＵＶ放射を電極の１つに近い電気放電の端部からだけ取り出すことができることである。これらの各文献の開示は、本出願と矛盾しない範囲内で参照してここに組み込む。
【００１２】
多数の従来技術開示が、二酸化チタン、二酸化珪素、二酸化ジルコニウム、二酸化ストロンチウム、酸化タングステン、三酸化モリブデン、またはそれらの組合せのような光触媒の使用に関係している。これらの光触媒は、多くの場合、浄化すべき物質と接触し、光触媒は紫外線放射の照射で活性化される。例えば、「Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃｓ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｐｏｒｏｕｓ  Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｄｉｏｘｉｄｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  ａｎｄ  ａｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｘｉｄａｎｔ」という名称のＧｏｎｚａｌｅｚ−Ｍａｒｔｉｎ等に発行された米国特許第５，７７９，９１２号では、空気または水の中の有機異物の光化学酸化のための方法および装置が開示されている。二元酸化物に加えて二酸化チタンであるかもしれない光触媒は、有機異物を含む液体に接触し、紫外線放射に露呈されることで活性化される。「Ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ  ｏｆ  Ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ  ｆｒｏｍ  Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ  Ａｉｒ  Ｓｔｒｅａｍｓ  ｗｉｔｈ  Ａｅｒｏｇｅｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｗｉｔｈ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ」という名称のＡｔｔｉａに発行された米国特許第６，０８０，２８１号では、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、二酸化珪素、または二酸化チタンのような、汚染されたガス流と接触した金属酸化物を、紫外線放射で活性化して異物を光触媒で分解することが開示されている。これらの各文献の開示は、本出願と矛盾しない範囲内で参照してここに組み込む。
【００１３】
同様なシステムは、「Ｇａｓ−Ｓｏｌｉｄ  Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ」という名称のＲａｕｐｐ等に発行された米国特許第５，０４５，２８８号に開示され、この特許は、汚染されたガス流と接触した固体光触媒、例えば二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化セリウム、酸化タングステン、および酸化第二鉄などを紫外線放射の放射源にさらすことで、ガス流の有機異物を分解することが記載されている。異物の分解に使用すべき二酸化チタンを含んだ金属酸化物触媒を活性化するために紫外線放射を使用することを開示する他のシステムは、例えば、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｒｅｍｏｖｉｎｇ  Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  Ｏｘｉｄｅｓ  Ｆｒｏｍ  Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  Ｏｘｉｄｅ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｇａｓｅｓ」という名称のＡｒａｋｉ等に発行された米国特許第４，１４６，４５０号、「Ｐｈｏｔｏｐｒｏｍｏｔｅｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇ  ｏｘｉｄｅｓ  ｏｆ  Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｉｎｔｏ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ」という名称のＬｉｃｈｔｉｎ等に発行された米国特許第４，９８０，０４０号、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｒｅｍｏｖｉｎｇ  Ｕｎｄｅｓｉｒａｂｌｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ  ｆｒｏｍ  Ｇａｓｅｓ，Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓｅｓ，Ｖａｐｏｒｓ，ａｎｄ  Ｂｒｉｎｅｓ」という名称のＯｅｓｔｅ等に発行された米国特許第５，４８０，５２４号、「Ｔｗｏ  Ｓｔａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｎｄ  Ｃａｔａｌｙｓｔ  ｆｏｒ  Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ」という名称のＫｉｔｔｒｅｌｌ等に発行された米国特許第６，１７９，９７１号、「Ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｎｄ  Ｃａｔａｌｙｓｔ  ｆｏｒ  Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ」という名称のＫｉｔｔｒｅｌｌ等に発行された米国特許第６，２２１，２５９号、「Ｆｌｕｉｄ  Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ」という名称のＡｌ−Ｅｋａｂｉ等に発行された米国特許第５，１２６，１１１号、および「Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ  ｏｎ  ａｎ  Ｕｌｔｒａ−Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  ＵＶ−Ａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ  Ａｅｒｏｇｅｌ  Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ」という名称のＮｅｗｍａｎ等に発行された米国特許第６，２４１，８５６号に見いだすことができる。これらの各文献の開示は、本出願と矛盾しない範囲内で参照してここに組み込む。
【００１４】
これらのシステムの各々の１つの欠点は、光触媒がシステム中に存在しなければならないことである。他の欠点は、汚染された流れが紫外線放射源から分離されて、紫外線放射源の効率を低下させていることである。この理由は、紫外線放射は、格納壁を通過して光触媒を活性化しなければならず、結果として、汚染された流れおよび光触媒に達する前にかなりの量の紫外放射の吸収が生じるからである。さらに、触媒の寿命は汚染で制限され、取替えコストが通常の運転コストに含まれなければならない。
【００１５】
「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ  ｆｒｏｍ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｏｒ  Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅ  ｂｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｉｅｌｄ」という名称のＰａｒｋ等に発行された米国特許第６，１６８，６８９号では、ＮＯｘ汚染物質（一酸化窒素ＮＯおよび二酸化窒素ＮＯ２から成る）異物を紫外線放射源で生成されたオゾンに直接露呈させることが開示されている。この特許の開示は、本出願と矛盾しない範囲内で参照してここに組み込む。しかし、開示されたシステムは、大気中の酸素を紫外線放射に露呈させて生成されるオゾンを使用してＮＯｘを酸化して、除去し易くするためにＮＯｘを水に溶けやすくする。ＵＶ放射は、コロナ放電で生成され、比較的長波長のＵＶ放射に限られている。開示されたシステムは、ＮＯｘのような汚染物質の分子解離を直接起こすために紫外線放射を使用しない。
【００１６】
他の従来技術は、ガス状汚染物質のＵＶ解離の技術分野に存在する。この文献では、ＵＶ、ＵＶで水からＯＨラジカルを生成すること、およびアンモニアの存在のもとでのＵＶによるオゾンまたは原子酸素の生成の多くの変形が開示されている。例えば、「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ａｉｒ  Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ」という名称のＲｉｃｈａｒｄｓに発行された米国特許第３，９８４，２９６号には、紫外線放射を使用して排気ガスの化学的性質に影響を及ぼすことが記載されている。Ｒｉｃｈａｒｄｓは、１５０ｎｍから５００ｎｍまでの範囲のＵＶを使用して汚染物質の化学構造を変えて、従来のやり方で汚染物質を集め易くまたは除去し易くすることを述べている。この文献の開示は、本出願と矛盾しない範囲内で参照してここに組み込む。
【００１７】
「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｓｓｉｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ａｎｄ  Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ」という名称のＺｅｎｔｙに発行された米国特許第４，０９７，３４９号では、ＵＶ照射ガス中で可能な多くの可能性のある化学反応が開示されている。Ｚｅｎｔｙは、７５０ｎｍから１５０ｎｍまでの広いスペクトル範囲のＵＶの使用について述べ、その記述は２４０ｎｍから４００ｎｍまでの範囲のＵＶの効果に焦点を当てている。より長い波長は、「ガスを光化学的に反応性にする」ものとして説明している。Ｚｅｎｔｙに述べられているようにＵＶの主要な効果は、排気ガス流をより化学的に反応性にして、酸化によって、またはヒドロキシル・ラジカル（ＯＨ）との反応によって、ＳＯ２およびＮＯｘのレベルを減少させ、それによって有用な副生成物を生成することである。この文献の開示は、本出願と矛盾しない範囲内で参照してここに組み込む。
【００１８】
「Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ」という名称のＦｕｒｕｔａ等に発行された米国特許第４，１１０，１８３号では、酸素と結合された紫外線放射を使用して一酸化窒素および二酸化窒素を酸化して酸にすることが開示されている。「Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｏｎｔｅｎｔ  ｏｆ  ＳＯ２  ａｎｄ／ｏｒ  ＮＯｘ  ｉｎ  Ｆｌｕｅ  Ｇａｓ」という名称のＳｔｅｖｅｎｓに発行された米国特許第４，４１６，７４８号には、汚染物質の光化学除去を補助するためにアンモニア（ＮＨ３）が排気ガスに加えられそして１７０ｎｍと２２０ｎｍの間のＵＶ放射に露呈される方法が記載されている。「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｒｅｍｏｖｉｎｇ  Ｍａｌｏｄｏｒｏｕｓ  ｏｒ  Ｔｏｘｉｃ  Ｇａｓｅｓ  ｆｒｏｍ  ａｎ  Ａｉｒ  Ｓｔｒｅａｍ」という名称のＳｔｅｖｅｎｓ等に発行された米国特許第４，８６３，６８７号には、有機汚染物質流中に混合されそれから２１０ｎｍから３１０ｎｍまでの範囲のＵＶ放射を照射されるオゾンの使用が記載されている。「Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ」という名称のＫａｗａｍｕｒａ等に発行された米国特許第４，９６９，９８４号には、ＵＶ照射の下で排気ガスにＮＨ３を加えること、および沈殿槽を用いて結果として生じた塵を除去する方法が記載されている。「Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｇａｓ  Ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」という名称のＫｉｍ等に発行された米国特許第４，９９５，９５５号には、２００ｎｍよりも短い波長のＵＶを使用して排気ガス流からＮＯｘおよびＳＯ２を除去する方法およびプロセスが記載されている。この方法は、汚染物質の急速な酸化を補助するために原子酸素の生成に特にたよっている。「Ｌａｍｐ  Ｓｈｅａｔｈ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｇａｓ  Ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ」という名称のＫｉｍ等に発行された米国特許第５，１３８，１７５号には、２２０ｎｍより下のＵＶを使用して排気ガスを光化学的に反応性にし、それによって酸化を高める方法および装置が記載されている。最後に、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｏｆ  Ｆｌｕｅ  Ｇａｓ  Ｆｌｙ−Ａｓｈ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」という名称のＴａｂａｔａｂａｉｅ−Ｒａｉｓｓｉ等に発行された米国特許第５，９３５，５３８号には、排気ガスのＳＯ２含有量を低減するヒドロキシル（ＯＨ）ラジカルを生成するためにＵＶ放射を使用することが記載され、それによって、排気フライアッシュ（ｆｌｙ  ａｓｈ）の収集効率を高めている。これらの文献の各々の開示は、本出願と矛盾しない範囲内で参照してここに組み込む。
【特許文献１】米国特許第３，９７８，３４１号
【特許文献２】米国特許第５，９４５，７９０号
【特許文献３】米国特許第６，０３１，２４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
安定化されおよび／または空間的に集束され、閉じ込められ、またはパルス化された燃焼(コンバッション)フレーム（「フレーム」）に基づいた、強力なＵＶ出力を生成する強力紫外線放射（「ＵＶ」）源が開示され、この放射源の熱エネルギーは外部ソースで増大することができる。このＵＶ源は、動作環境からエンベロープまたはフィルタで分離することができるが、分離する必要はない。ＵＶ源が動作環境から分離されないとき、ＵＶ源のガス副生成物は動作環境と混ざる。ここで使用されるように、強力ＵＶ源は、今日知られている一般的なＵＶ源に比べて、可視および赤外スペクトルに及ぶ波長の外に実質的な量の高エネルギーでより短波長のＵＶを放射するものである。ＵＶを吸収する格納エンベロープがないので、この動作は、生成されるＵＶのより効率的な使用を可能にする。
【００２０】
さらに、開示されたＵＶ源は、電気的に増大された燃焼フレームを随意に備えることができ、この増大された燃焼フレームは、従来技術のシステムと同様なＵＶ出力を得るために要求される電気エネルギー入力量を低減することができので、ＵＶ源の取替えコストを低減するだけでなくＵＶ源の動作コストも低減することができる。本発明は、燃焼フレームを集束すること、閉じ込めること、または封じ込めること、およびフレームガスが強力なＵＶ源になるような方法で外部供給エネルギーを用いてフレーム温度を高めることを含む。
【００２１】
本発明に従って生成されるＵＶ出力は、一酸化窒素、二酸化窒素、一酸化二窒素、酸化硫黄、一酸化炭素、および二酸化炭素のような異物、汚染物質またはそれらの組合せを窒素、酸素、元素硫黄および炭素に分子解離することを含むがこれに限定されない多くの用途に使用することができる。その上、本発明のＵＶ源のＵＶ出力は、非汚染物質および／または非異物に影響を及ぼすことなく、特定の汚染物質および／または異物を適切に解離するその波長またはそれらの波長に対して特化されまたは高められ、一般に体積で約０．１％から５％までの範囲のパーセント値で元素または化合物（不純物）をフレームガス流に加えて本発明に従って動作するシステムの効率をさらに高めることができる。一般的に、ＵＶ源は、汚染物質および／または異物を運ぶ排気パイプの環境中に配置することができるので、排気ガスはＵＶ源から発するＵＶ放射に実質的に直接露呈されるようになる。汚染物質および／または異物の被曝によって、汚染物質および／または異物の分子解離を起こすことができる。
【００２２】
したがって、本発明の目的は、低コストで強力なＵＶ出力、特にＵＶ−Ｃスペクトル帯域のＵＶを効率よく生成することである。
本発明の他の目的は、処理すべき異物および／または汚染物質の流れからＵＶ源を分離することを必要とせずに、燃焼システムの排気ガス中に存在する特定の分子異物および／または汚染物質を解離するために使用することができる低コストＵＶ出力を効率よく生成することである。これらの異物および／または汚染物質には、一酸化窒素、二酸化窒素、一酸化二窒素、硫黄酸化物、一酸化炭素、および二酸化炭素があるが、これらに限定されない。
【００２３】
本発明の他の目的は、液体からＵＶ源を分離するガス障壁を使用して、液体排水流中の汚染物質および／または異物を浄化するために使用することができる低コストＵＶ出力を効率よく生成することである。
【００２４】
本発明のさらに他の目的は、汚染を除去すべき流れの中に存在する汚染物質および／または異物の解離エネルギーを生成するために必要な所望波長を有する特定のＵＶ出力を生成するシステムおよび方法を提供することである。
【００２５】
本発明のさらに他の目的は、現在のＵＶ源（≒８〜１０Ｗ／メートル長）に比べて動作するのに費用がかからない、＞２０００Ｗ／メートル長を生成することができる永続する強力ＵＶ源（自立型であることができる）を生成することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
ＵＶ源は燃焼フレーム（「フレーム」）の供給源を備え、このフレームは陰極として動作することができる導電性電極（「陰極」）を通過するか、またはそのまわりを通る。陰極は、限定されないが好ましくは高融点金属で作られた中空の管、針、または網目であることができ、そしてフレームを生成するガスが出てくるオリフィス、例えばノズルの略端部に配置することができる。古典的な（すなわち、従来の）燃焼は、極く僅かにイオン化されたフレームを生成する。陰極と、陽極として動作することができる第２の導電性電極（「陽極」）との間に直流またはパルス電圧源を配置して、補助電気加熱源によってフレーム中に追加のエネルギーを入力することができる。陽極は、限定されないが好ましくは高融点金属で作られた中空の管、棒、または針であることができ、そして、陰極の略反対側でかつ燃焼フレームの軸に略沿って配置することができる。
【００２７】
補助電気加熱源（「電気入力」）は、電流が初期に部分的にイオン化されたフレームを通って２つの電極の間に流れるようにし、フレーム中のガスを加熱し、フレームをさらにイオン化してプラズマを生成し、さらにフレームのＵＶ出力を高めることができる。燃焼で生成されたフレームの部分イオン化によって、補助電気加熱源の比較的低電圧の動作が可能になる。本発明の加熱は、電気放電の形であり（「電気放電」）、この放電において、フレームプラズマは噴射ガスまたは周囲ガスで形成される。電気放電でフレームを加熱することで、他の型のプラズマ形成で従来見られたよりも低いレベルの電極腐食が認められる。電気放電およびフレームは、空間的に全く同じである。フレーム中への電気入力は、放射源から所望の強度のＵＶ出力（「ＵＶ出力」）を生成するように調整することができる。
【００２８】
電流が流れる燃焼フレームは、いくつかの方法で空間的に閉じ込めるか、封じ込めるか、または集束することもできる。例えば、略半径方向の電界を電気放電に加えるために、略対称な導電性グリッド（「集束グリッド」）をフレームのまわりに配置することができる。電界の形状および大きさは、フレームの所望の軸方向分布を生成するように修正しまたは調整することができる。フレームの軸は、集束グリッドの軸に略沿って位置付けすることができる。好ましい実施例では、集束グリッドは円筒のようにフレームに関して対称である。しかし、他の形を使用することができる。
【００２９】
代わりにまたは追加的に、磁界を使用してフレームを空間的に閉じ込めることができる。磁界が略フレームの軸に沿って整列されるように、永久磁石または電磁石を配置することができる。代わりにまたは追加的に、同心環状ノズルから流れるガスの同心シェルを使用して、フレームで生成されるガス圧力を囲繞するガス噴出と釣り合わせることで燃焼フレームを適切に画定された長さの長い円筒中に封じ込めることができる。この効果は、フレーム中に電気放電を起こさせる前に見ることができるが、電気放電開始の後で高温ガスを閉じ込めるように継続する。最後に、パルス電気放電で点火された未燃焼の燃焼ガスのパルス爆発から発する圧縮波を使用して、軸方向フレームで生成される高温ガスまたはプラズマを圧縮しまたは閉じ込めることができる。これらの閉じ込め方法は、別個に、または一緒に使用してフレームプラズマからのＵＶ出力を最適化することができる。
【００３０】
本発明に従ったＵＶ出力の放射源は、動作環境から物理的に分離する必要が無いので、この放射源はそのＵＶを受け取ることになっているどのような環境内にも配置することができる。材料エンベロープの無いことで、局所環境が遭遇する、またこの局所環境に供給されるＵＶ出力の強度が増し、特に、ＵＶ出力中のより短波長のＵＶの存在が増す。より短波長のＵＶ放射の存在によって、分子解離のより高い効率が可能になる。
【００３１】
したがって、フレームの組成または形を変え、フレームの温度を高め、フレームを通して電気入力の大きさを変え、または閉じ込め方法を使用してフレーム体積を最小限にするように燃焼パラメータを変えることを含んだいくつかの方法で、ＵＶ出力を変えることができる。燃焼または電気放電による加熱の後で、無線周波誘導加熱装置、マイクロ波発生器、またはレーザのような電磁放射源を随意に使用して、フレームプラズマの加熱を増すことができる。パルス動作では、ガス温度および電極温度は、燃焼ガスの点火温度より下に維持されるべきである。
【００３２】
様々な異物および／または汚染物質の分子解離エネルギー要求に従って要求されるように特定スペクトル帯域のＵＶ生成を高めるために、１つまたは複数の不純物を加えて、フレームに近接したまたはフレーム中のガス成分を変更することができる。ＵＶスペクトル出力が非汚染種によって最小限に吸収されるようにＵＶスペクトル出力を調整して、分子解離の効率をさらに改善することさえできる。
【００３３】
ＵＶ源は、燃焼フレームが、燃焼フレームの１メートル長当たり、約５００から約２０００Ｗまたはそれ以上まで、好ましくは約１０００から約２０００Ｗを放射するように動作させることができる。
【００３４】
最後に、反射壁をシステムに組み込んで、放射スペクトルの赤外および可視部分をフレームに反射して戻してさらにフレーム中に入力されるエネルギーを増すことで、ＵＶ源の全体的な効率を改善することができる。
【００３５】
本発明は、添付の図面に関連して説明する。この図面では、同様な要素は同様な数字で参照されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明に従った自立型の強力ＵＶ源は、燃焼フレーム（ｆｌａｍｅ）の供給源と、燃焼フレームがそこを通って出て行くノズルのようなオリフィスと、限定ではないが好ましくはタングステンまたはイリジウムのような高融点金属で作られオリフィスの出口の近傍、好ましくはオリフィスの出口の直ぐ後に配置された、陰極として機能することができる導電性メッシュ（または格子）または他の電極と、限定ではないが好ましくはタングステンまたはイリジウムのような高融点金属で作られフレームの軸に配置された、陽極として機能することができる導電性の針、棒、または管（または、他の電極形状）と、フレーム中への電気放電入力と、フレームまたは電気放電閉じ込め要素とを含む。燃焼燃料は、ディーゼル燃料、水素、アセチレン、プロパン、ブタン、またはメタン、またはそれらの混合物のような多くの異なる燃料を含むことができる。必要とされる燃料の量は、システムの大きさによって決定されるが、約１から約３ｃｍ３／分程度である。酸素、フッ素、塩素、または空気のような酸化剤が、燃焼フレームを生成するために必要とされる。酸化剤の量は、ほぼ（または、実質的に）化学量論的な燃焼の必要性によって決定される。燃料の選択は、システムから要求される最終的なＵＶスペクトルの影響を受ける可能性がある。燃焼燃料は、一般に、酸化剤と混ぜ合わされて、それらが燃えて一般に約０．１ｋＷから約１０ｋＷの範囲の燃焼パワーを発生する場合に生じる温度に耐えることができるノズルを通過する。比較的大きな燃焼パワー出力が可能であるが、燃焼パワー出力はシステムの全体的なＵＶ性能をほとんど増さない。この燃焼パワーは、燃料の流量および燃料のエンタルピーを知って計算される。燃焼は、動作条件、燃料、および酸化剤に依存して、結果として約１０００℃（約１８００°Ｆ）から約２９００℃（約５０００°Ｆ）までの範囲にある高温フレームを生じる。当業者は、ここで提供される指針を使用して必要以上の実験を伴わないで、そのようなシステムを組み立てることができる。
【００３７】
一実施例では、フレームは陰極を囲繞するか、または陰極として作用する導電性網目を通過することができる。この陰極は、好ましくはノズルに接続されており、一般に接地電位にある。陽極は、ノズルの導電性網目すなわち電極から距離を取ったところに、好ましくは約１ｃｍから約１０ｃｍのところに、さらに最も好ましくは導電性網目すなわち電極から約５ｃｍのところに配置することができる。陽極の極性は、接地に対して負であることができる。約１ｋＶから約２０ｋＶの電圧、好ましくは約１０ｋＶの電圧が、陽極と陰極の間のような適切な位置の配置された直流電圧源またはパルス電圧源から陰極に加えられて、少なくとも０．１Ａから約１０Ａの平均電流がフレームを通過するようになり、さらに約１００Ｗから約２０ｋＷの電力を追加して、既に部分的にイオン化されている高温フレームをイオン化しかつ加熱する。一般に、電気入力で加えられる平均電力は、燃焼プロセスによるパワーと同等であるか、またはそれの１０倍まである。パルス電流の場合には、ピーク電流は、５，０００Ａ以上に達する可能性がある。入力電力は、システムの所望ＵＶ出力の所望の強度およびスペクトル輝度に応じて、当業者が容易に決定することができる。電気放電で燃焼フレームに与えられるエネルギーは、フレームに向けられたレーザ、マイクロ波発生器、または無線周波誘導加熱装置のような外部電磁放射源でさらに増すことができる。当業者は、ここで提供される指針を使用して必要以上の実験を伴わないで、そのようなシステムを設計することができる。
【００３８】
実施可能性の理論に制限されることを望まなければ、燃焼フレームおよび関連した電気放電は、燃焼フレームを囲繞する環状ガス噴出を使用して、封じ込めるか閉じ込めることができる。環状ガス噴出は、燃焼ノズルを囲繞する環状ノズルを使用して生成することができる。このノズルは、必要とされる封じ込めパラメータに依存して音波または超音波であることができる。燃焼ガスの全流量と同等なまたはそれよりも数倍大きな体積流量を選ぶことで、燃焼ガスを部分的または全体的に封じ込めて、フレームの長さおよび一様性を延ばすことができる。使用される封じ込めガスは、任意の容易に入手できるガスであることができる。空気、窒素、または酸素欠乏燃焼ガスが申し分なく機能する。
【００３９】
その上、永久磁石または電磁石で生成される磁界を使用して、フレームおよび電気放電を閉じ込めるか封じ込めることができる（すなわち、安定化）。電気放電で実現されるイオン化レベルで、磁界はかなりの影響を及ぼすことができる。磁界は、少なくとも５００ガウスであるべきであるが、磁界を増すことで閉じ込めの向上が見られる。磁界の限界は、発生技術と関連した実際的な制限で決定される。例えば、永久磁石は、≒５ｋＧのピーク磁界を有する。磁界は、一般に、フレームの軸と一直線に並べる。当業者は、ここで提供する指針を使用して必要以上の実験を伴うことなく閉じ込め磁界を設計することができる。
【００４０】
その上、静電集束グリッドを使用して、電気放電を含むフレームを安定化し、閉じ込め、集束して、さもなければそうなるよりも小さな体積にフレームを圧縮し、そして、次にはシステムのフレームプラズマ密度およびＵＶ出力を増すピークフレーム温度を高くすることができる。フレーム中への随意の電磁放射入力とともに集束技術は、比較的小さなＵＶ源でもそのＵＶ出力を強めることができる。集束グリッドは、好ましくは、燃焼フレームの軸に関して対称であり、最も好ましくは円筒であるが、他の形（長穴のような）が可能であり、所望のフレーム軸方向（すなわち、２次元の）分布を生成するように修正することができる。集束グリッドは、好ましくは約１ｋＶと約１５ｋＶの間の電位で、最も好ましくは約１０ｋＶで、接地に対して負にバイアスすべきである。通常動作では格子は電流を引き込まないはずなので、集束グリッドの電流はほぼゼロであるはずである。一般的なグリッド漏れ電流は約１０マイクロアンペアよりも小さい。当業者は、ここで提供する指針を使用して必要以上の実験を伴うことなく集束グリッドを設計することができる。
【００４１】
ＵＶ源の出力ＵＶパワー（較正されたＵＶ光度計で測定されるような）およびＵＶスペクトル（ＵＶ分光計で測定されるような）は、特定の用途に応じていくつかの異なる方法で変えることができる。２ｃｍ長の電気放電（電極間距離）から１０Ｗを超えるＵＶ−Ｃスペクトルの平均出力パワーを観測することができる。例えば、燃料の選択（または、燃料／酸化剤の比）で、フレーム温度およびフレーム元素組成を変えることができ、これによって、今度は、フレームからのＵＶ出力が変わる。フレームを通る電気入力の大きさを増すことで、またはフレームに電磁放射入力を加えることで、フレーム温度を上げることができる。また、ヘリウム、ネオン、アルゴン、およびキセノンのような、但しこれらに限定されない不純物を、一般に体積で約０．１％から５％で、燃焼燃料および／または酸化剤に加えることによって、出力ＵＶスペクトルを変えることができる。塩のような液体含有不純物は、フレーム中に不純物を入れるために高価なガスに取って代わるように使用することができる。適切な不純物の例には、ホウ酸、塩化カリウム、塩化ナトリウム、および水素化リチウムがあるが、これらに限定されない。加えられる不純物の量は、用途のための所望ＵＶスペクトルを実現するのに必要なように調整することができる。所望ＵＶスペクトル出力は、環境中の処理すべき汚染物質および／または異物の分子解離エネルギーを当技術分野でよく知られているソースから調査すること、および他の汚染物質および／または他の異物でまだ吸収されない汚染物質および／または他の異物を解離するＵＶ波長を選ぶことで決定することができる。
【００４２】
強力なＵＶ源を使用して、汚染物質および／または異物を含んだ廃棄物流を処理することができる。例えば、燃焼システムのガス排気または任意の他の廃棄物流は強力なＵＶに露呈されることで処理して、その廃棄物流中の汚染物質および／または異物の分子解離および／または化学反応を引き起こすことができる。必要であるかまたは望ましい場合には、用途に依存して、ＵＶ源を動作環境から分離することができる。しかし、フィルタとして作用することができるエンベロープまたは他の障壁のような障壁がＵＶ源と動作環境の間にない状態で、ＵＶ源を動作環境に直接露出させることができる。
【００４３】
図面に注意を向けると、図１は、陽極１および陰極５のずんどうの棒状電極およびプロパンフレーム７を噴射するノズル６を備える、本発明の一実施例を示す。フレーム７は、ノズル６に近い高温の薄青領域４、薄青領域４を囲繞するより暗い領域３、および陽極１に近い白色領域２を含むかもしれない。陽極１および陰極５は、構成において互いに略反対側に位置付けされているので、フレーム７への電気入力１１で形成される陽極１と陰極５の間の電界によって形成されるフレーム７に作用する静電力は、フレーム７の熱浮力に対して略平行であり、かつこの浮力を増す。この構成において、燃料−酸化剤の比、電極対フレーム高さ、および陽極１と陰極５の間の電流の大きさは変えることができる。陽極１と陰極５の間の電流は連続的であるかまたはパルスであることができる。
【００４４】
薄青から澄んだ色までの範囲にあるフレームではっきりと表される希薄フレーム（過剰酸化剤を有するフレーム）では、システムのＵＶ出力は、図１０に示すように、３００ｎｍと５５０ｎｍの間のＣ−Ｈ、Ｏ−Ｈ、Ｃ−Ｎ、およびＣ−Ｏ結合から生じると特定される輝線放射および６００ｎｍにピークを有する小さなプランク型分布を発生することができる。このデータは、ＵＶ源から≒１ｍに位置する収集光学系に光ファイバで結合された紫外格子分光計（Ｓｔｅｌｌａｒｎｅｔ  Ｉｎｃ．ＥＰＰ２０００Ｃ（商標））で得た。先端の白い薄青から真っ白までの範囲にあるフレームの色ではっきり表される濃フレーム（過剰な燃料を有するフレーム）では、システムのＵＶ出力は、図１１に示すように、３００ｎｍと５３０ｎｍの間のＣ−Ｈ、Ｏ−Ｈ、Ｃ−Ｎ、およびＣ−Ｏ結合に基づいていると特定される輝線放射および大きな可視光プランク型分布を発生することができる。これらのデータはすでに述べたように測定された。
【００４５】
図１ａの実施例に示す電極の設計では、システムの電気放電９は、一般に、図１ｂに示すように、フレーム７と外部空気８の間に略位置する暗い青の境界面に追従する。電気放電９は、一般に、Ａ−Ａと印をつけた線で示すようなパターンで陽極１のまわりを、またＢ−Ｂと印をつけた線で示すようなパターンでフレーム７のまわりを不規則に動く。細い棒電極（図示しない）を有する陰極５では、電気放電９は、一般に、フレーム７の略中心を通って移動し、放電９の安定性および再現性を増す。
【００４６】
陽極１−陰極５（「電極」）ギャップが≒２ｃｍであった図１ａの放射源構成の全体的な電流／電圧（インピーダンス）挙動は、電気入力とともに変化する。約２５ｍＡの電気入力電流１１で、図１ａの構成と同様な一構成の電極間の平均電界強度は６〜８ｋＶ／ｃｍであり、５０ｍＡの電流１１で、同じ構成の電極間平均電界強度は４〜６ｋＶ／ｃｍであり、１００ｍＡの電流１１で、同じ構成の電極間平均電界強度は２〜４ｋＶ／ｃｍであり、２００ｍＡの電流１１で、同じ構成の電界強度は１〜２ｋＶ／ｃｍであった。電界強度は、電極の両端間の電圧および電極ギャップを測定して決定した。このようにして、放電インピーダンスは、電圧の増加につれて減少することが理解される。実施可能性の理論で拘束されることを望まなければ、このことは、フレーム中でのプラズマのイオン化レベルおよび平均プラズマ温度の増加によると思われる。これらのデータは、容量性放電でおそらく生成される高アンペアパルスは、電気放電を維持するのに必要な電圧を≒数１００ボルトに下げることができるかもしれないことを暗示している。
【００４７】
図２は、陽極１および陰極５の棒状電極およびノズル６を通して噴射されるプロパンフレーム７を備える他の実施例を示す。陽極１および陰極５は、再び、互いに略反対側に位置付けされているが、この実施例では、陽極１と陰極５の間の電界で形成されるフレーム７への電界がフレーム７の熱浮力に対して略平行であるが反対方向であるように配置されている。フレーム７の全体的な形は、一般に、この構成では図１ａに示す実施例と比べて著しく異なっている。フレーム７は、一般に、ノズル６の方に圧縮されて、ノズルに近い薄青領域４があり、ノズル６の略まわりでかつ上に平らなより暗い青領域３がある。一般に、明るい白い点２が、暗い青領域３の縁と陰極５の間に略認められる。
【００４８】
陽極１と陰極５の間の低電界（より低い電圧またはより大きな陽極−陰極ギャップ）では、フレーム７は、陽極５と陰極１の間で位置を変える可能性があり、フレーム先端２に大きな渦巻を生成することがある。陽極１と陰極５の間の高電界（より高い電圧またはより小さな陽極−陰極ギャップ）では、フレーム７は、陽極５および陰極１に対してほぼ水平に燃えることができる。このフレーム形状は、陽極−陰極ギャップ中に連続したイオン化経路を実現することができない。図２ｂに注意を向けると、この実施例に従った電気放電９は、Ｃ−Ｃと印をした線で示すパターンで暗い青領域３のまわりを不規則に回転する可能性があり、またＤ−Ｄと印をした線で示すようなやり方で陽極１と陰極５の間で連続的に変動するかもしれない。
【００４９】
薄青色から澄んだ色までの範囲にあるフレーム７ではっきり表される希薄フレーム（過剰酸化剤を有するフレーム）では、図２ａに示すシステムのＵＶ出力は、図１０に示すように、３００ｎｍと５５０ｎｍの間のＣ−Ｈ、Ｏ−Ｈ、Ｃ−Ｎ、およびＣ−Ｏ結合に基づいていると特定される輝線放射および６００ｎｍにピークを有する小さなプランク型分布を一般に生成する。先端の白い薄青から真っ白までの範囲にあるフレームの色ではっきり表される濃フレーム（過剰な燃料を有するフレーム）では、システムのＵＶ出力は、図１１に示すように、３００ｎｍと５３０ｎｍの間のＣ−Ｈ、Ｏ−Ｈ、Ｃ−Ｎ、およびＣ−Ｏ結合に基づいていると特定される輝線放射および大きな可視光プランク型分布を一般に生成する。
【００５０】
図１ａおよび２ａに示す実施例の棒電極設計の１つの不利な点は、望ましいＵＶ−Ｃ出力に必要とされる直流電流入力レベル１１で、陽極５と陰極１の間のギャップが橋絡されるまで、陰極５に硬質の炭素が蓄積することがあり、また陽極１に煤のような炭素が蓄積することがあることである。陽極５は、高電流レベルでの熔解を防ぐために外部冷却を必要とすることがある。
【００５１】
図３ａは、陽極１および陰極５の両方に網目スクリーンまたは長穴を備える実施例を示す。フレーム７は、一般に、ブンゼンバーナと同様な網目スクリーンまたは長穴１、５の上で安定して燃える。多数の薄青領域４およびより暗い青領域３が存在することができ、これらの領域では、プロパンのような燃料がノズル６から網目スクリーンまたは長穴５を通って流れる。
【００５２】
図３ｂに見られるように、低電流電気入力１１では、電気放電９は、網目スクリーンまたは長穴５の上またはまわりでその位置を変えるかもしれないし、また網目スクリーンまたは長穴５を通る最小抵抗の経路を見つけるかもしれない。高電流電気入力１１では、電気放電９は、網目スクリーン５を構成する細い線を溶かすことがあり、または、電気放電９は、長穴５を構成する太い線を加熱することがある。電気入力電圧が低すぎる場合には、電気放電を起こしかつ維持するのに不十分な電圧であるかもしれない。網目スクリーンまたは長穴の損傷閾値で、電気入力電流１１に上限が設定される。システムのＵＶ−Ｃ出力は、一般に、網目スクリーン安定化フレーム７を有する実施例では、図１ａおよび２ａの実施例に比べて遥かに小さいが、蓄積された炭素は一般に陽極１または陰極５にほとんどない。その最も確実らしい理由は、放電９は網目スクリーン１および５上に一定の位置を維持しないで、むしろこの表面のまわりを絶えず動いているからである。
【００５３】
図７は、本発明で使用するのに適した陰極電極設計（網目スクリーンまたは長穴を含まない）の選ばれたものを示す。但し、現在知られているまたは将来開発されるどのような陰極設計でも使用することができる。陰極設計の適合性は、第１に設計の寿命に関係し、これに電気放電の再現性が続く。図示の陰極設計は、ずんどうの棒電極（図７ａ）、とがった棒電極（図７ｂ）、タングテンまたはイリジウム電極のような高融点または高温材料先端部１９のついた導電性の棒（図７ｃ）、中空棒または管状電極（図７ｅ）、およびタングテンまたはイリジウムのような高融点または高温材料先端部１９のついた中空棒（管）電極（図７ｄ）である。
【００５４】
燃焼ガス２５は、陰極電極のまわりまたは陰極電極を通り抜けて流れる。燃焼ガス２５は、ＵＶ出力を高めるように、またはＵＶスペクトルを修正するように設計された不純物ガスを、一般に体積で０．１％から５％まで含むことができる。図７ａに示す先端ずんどうの陰極は、一般に安定な電気放電経路を助長しない。このことは、システムに不安定なＵＶ−Ｃ出力をもたらすことがある。図７ｂのとがった棒陰極はＵＶ出力に望ましいＵＶ−Ｃ放射を示すが、とがった棒の先端部は、フレームに露呈された場合、炭素を蓄積することがある。その上、とがった先端部は、だんだんと腐食して、比較的高い放電電流レベルで、または電極に低融点金属を選ぶことでずんどうになるかもしれない。とがった棒がイリジウムのような高融点金属でできている場合、その棒は、一般に、連続動作の数時間持つ。
【００５５】
図３ａの実施例に示す網目スクリーン陰極と同様に、図７ｅの管電極は、一般に、おそらく管電極を通り過ぎて流れるガスのために炭素を蓄積しない。ガス噴出の燃焼ガスの添加物としてアルゴン／または水素を入力して、そのような実施例でのＵＶ−Ｃ生成を高めることができる。システムの電気放電は管２０の外周部を回転するので、管陰極は高電流電気入力負荷を維持することができる。
【００５６】
図７ｄに示すようなさらに他の陰極設計は、図７ｅの中空の管２０を細いとがった棒１９と組み合わせる。システムの最初の電気放電中に、電流はとがった棒１９の先端部から出始める。電気放電電流が増すにつれて、細い棒１９が一般に加熱し、いっそう抵抗性が大きくなる。そして、電気放電電流が増すときに、電気放電は一般に管外周部２０に留まる。細い棒電極１９と中空棒または管の組合せ電極を陰極として使用して、高いシステム放電電流に対して陰極寿命を延ばすことができる。
【００５７】
磁気源１６を使用してフレームの軸に略沿って磁界を位置付けすることで、図７ｆの実施例に見られるようにフレームの磁気安定化を実現することができる。磁気安定化が図７ｄの陰極と組み合わされたとき、システムの電気放電は細い棒陰極１９の先端部で始まり、そして電極に移ってそれから管外周部２０で回転する傾向がある。当業者は、ここで提供した指針を使用して必要以上の実験を伴うことなしに適切な陰極を設計することができる。
【００５８】
図８は、本発明で使用するのに適したいくつかの陽極設計を示す。但し、現在知られているまたは将来開発されるどのような陽極設計も使用することができる。陽極設計の適合性は、第１に設計の寿命に関係し、これに電気放電の再現性が続く。図示の陽極設計は、ずんどうの棒電極（図８ａ）、とがった棒電極（図８ｂ）、および中空棒電極（図８ｃ）である。低システム電気放電電流では、図示の陽極設計の全てが略同じように機能した。高システム電気放電電流では、図８ａのずんどうの先端部は、金属が溶け陰極に堆積されるので、図８ｂに示すようなとがった先端に直ぐになることがある。そのような熔解を防ぐために、ガス冷却流２１を有する図８ｃの管状陽極設計を使用することができる。電気放電システム電流負荷が増すにつれて、陽極管の先端部の熔解／消耗を防ぐために、陽極管の冷却は増さなければならない。磁気安定化（図８ｄ）を使用して、一様で再現性のある電気放電を助長し、さらに中実棒または中空管の外周部で線Ｆ−Ｆで示すパターンで放電を回転させることができる。
【００５９】
システムのＵＶ−Ｃ出力を増すために、任意の数の放電圧縮方法を使用することができる。いくつかの方法を図４、５、および６に示す。それぞれ静電力、磁気力、およびガスせん断力を使用する。例えば、図４ａは銅、真鍮またはステンレス鋼のような導電性網目スクリーン１０または、導電性石英またはサファイア管１０を帯電させることによって生成することができる静電力の使用を図４ａは示す。ノズル６から出るフレーム７を生成することができる。図４ｂは、直流電流放電９が、陰極棒電極５と陽極棒電極１の間に電気放電として流れることを示す。静電圧縮のこの方法を使用して、静電圧縮のない同様なシステムに比較してＵＶ−Ｃ出力の最高約１０％の増加が測定されるかもしれない。
【００６０】
静電力がフレームの熱浮力を超えた場合、フレーム７が陽極１と陰極５の間で水平方向に燃えることができ、またはそれどころか上下反対で、フレーム７の先端部は、他の実施例のようにノズル６から離れるように延びるのではなくて、略ノズル６の方向に延びることを、図４ｃは実証している。この例では、図４ｄに示すように、システムの電気放電９は、網目スクリーンまたは管１０を通って陰極５および陽極１に短絡することができる。電圧で測定された静電力が４〜６ｋＶを超えるとき、網目スクリーンまたは管１０は炭素または凝縮金属蒸気で覆われるようになることがある。内部または外部ガス噴出で冷却された石英およびサファイアの管でも、管１０は高ＵＶ−Ｃ出力の状態で熱くなり、システムの電気放電が網目スクリーンまたは管１０に短絡して網目スクリーンまたは管を駄目にすることがある。
【００６１】
図５は、放電９の磁気圧縮の方法を実証している。図示の実施例は、高温ノズル６、棒電極陰極５、棒電極陽極１、および陰極５の近くに位置付けされた１つまたは複数の永久磁石（または、電磁石）１６を備える。放電９全体にわたってより一様な磁界を生成するために、図８ｄに示すように、１つまたは複数の磁石１６を図５の陽極に配置することもできる。磁界は、実際的である程度に大きくあるべきである。フレーム７は、所望の燃料混合物を使用して形成することができ、薄青領域４、暗い青領域３、および陽極１に略近い白い色の領域２を有する。直流放電９は、一般に、陰極５と陽極１の間に生成される。ノズル６の軸に沿って配置された低レベルの磁界で、電極間の放電９を安定化することもできる。高い磁界は、望み通りに放電を安定化しかつ圧縮するが、ある点で、永久磁石はそのような大きさの磁界を与えることができなくなり、または電磁石は大きく扱い難くなり、大量の電力を消費する。
【００６２】
図６に示す実施例では、燃焼ガスを噴射するために使用される高温ノズル６を環状ガス噴出１８の内側に配置して、前記の燃焼ガスで生成されるフレーム７を閉じ込めかつ圧縮することができる。フレーム７は、一般に、陽極１と陰極５の間に延びる。フレーム７は、一般に、文字Ｅ−Ｅで示す線に沿って流れる外側縁端部を有する環状ガス噴出からガスを加えることで圧縮されかつ延長される。フレーム７は、ノズル６に一番近い薄青色の領域４、薄青領域４を囲繞する暗い青色の領域３、および陽極１と略接触している白領域２を有する可能性がある。電気放電９は、一般に、フレーム７の中心に閉じ込められるが、低放電電流レベルでは不規則で電気入力電圧の僅かな増加を必要とするかもしれない。フレーム７に燃料を供給するガスの全流量に略等しいかまたは僅かに大きい環状ガス流量では、この圧縮方法を使用して一定電圧および一定燃料速度で電気放電９の長さを延ばすことができる。外部環状ガス噴出は、フレーム７を陽極１に向けて集束するのに役立つ。フレームに燃料を供給するガスの全流量よりも大きな環状ガス流量では、フレーム速度を増すために燃焼ガスの燃料に３〜６％の水素ガスを加える必要があるかもしれない。高環状ガス流量は、この圧縮方法を使用する低環状ガス流量に比べて、一般に、電気放電９の長さを延ばし続けない。外部環状ガス噴出に適したガスには、空気、窒素、または酸素欠乏燃焼ガスがある。
【００６３】
フレーム７の圧縮方法の各々を使用して、圧縮方法無しで動作する同様なフレームおよび電極構成に比べて、システムのＵＶ−Ｃ出力の最高１０％の増加を得ることができる。圧縮方法は組み合わせることができる。棒状電極を有する図１、４、５、および６に示す放射源構成は、全エネルギー入力単位当たりの望ましいＵＶ−Ｃ出力を放射することが分かった。しかし、棒電極は、前に述べたように高電流で炭素および熱の蓄積を受ける。
【００６４】
図９は、コンデンサ２４が陽極１と陰極５の間に配置されたパルス点火／放電ＵＶ−Ｃフレーム放射源システムを示す。高電圧回路の全ての部品はやはり同じである。パルス構成で優れたＵＶ出力を生成する望ましい構成は、ＤＣ動作で得られる優れたＵＶ出力を生成する望ましい構成と一般に同じである。図示の実施例のシステムは、燃料および／または酸化剤混合物を陰極５と陽極１の間に噴射する高温ノズル６を備える。この陰極構成は図７ｃに示すものと同様である。システムの電気放電回路の全抵抗およびインダクタンスを最小限にするようなやり方で、高電圧コンデンサ２４を陽極１と陰極５の間に直接接続することができる。コンデンサとＵＶ源の間に電気切換え部品を含める必要はない。コンデンサの切換えは、電極間のガスを通り抜ける「自己ブレークダウン」により、非常に再現性が高い。高電圧電源がコンデンサを充電するときに、陽極１と陰極５の間でブレークダウンが起こる電圧に達する。この「自己ブレークダウン」は、高電圧電源でコンデンサが再充電される度に起こる。
【００６５】
電源の電流容量およびコンデンサのキャパシタンスに依存して、このブレークダウンの繰返し速度は高くすることができる。例えば、３μＦのコンデンサおよび２００ｍＡの電源で、３〜５Ｈｚの繰返し速度が得られるのが確認された。システムの電気放電中に、放電９はフレーム７の軸とほとんど一直線上に並んでいる。電気放電９を囲繞するフレーム領域２２は、可視光スペクトルで非常に明るい。最後に、より大きく広がったフレーム領域２３が放電の軸から外の方に３〜５ｃｍ広がるのが観察できる。
【００６６】
僅かに燃料豊富な混合物（過剰な燃料を有するフレーム）では、プランク型ピークは、５ｋＶ電気入力の０．３３μＦキャパシタンスで６００ｎｍから５００ｎｍに、１０ｋＶ電気入力の１．０μＦキャパシタンスで４００ｎｍに（図１２）、そして最後に１８ｋＶ電気入力の１０μＦキャパシタンスで２５０ｎｍに移動する。電気入力エネルギーを２倍にすることで、そのような電気負荷のＵＶ−Ｃ出力を２倍にすることができる。１０μＦコンデンサでの動作で、細い棒電極の腐食速度は非常に大きくなるが、陽極１と陰極５に配置されたガス冷却付の太い銅または真鍮管電極はあまり損傷を受けない。陽極および陰極のまわりに配置された永久磁石１６を使用してパルス構成に加えられた磁界で、ＵＶ出力が≒１０％だけ増すのが確認された。
【００６７】
図９に示すＵＶ源の一実施例は、図７ｃで述べた構成と同様で、陰極５にイリジウム先端部を、ノズル６に銅または真鍮を含む。陰極５は、銅および真鍮を含み、好ましくは、それを囲繞する燃焼空気噴出で冷却される。陽極１には、ガス流で冷却された図８ｃに見られるような管構成を使用することができる。１つの動作モードでは、陽極管２１を通してＵＶ強化不純物としてアルゴンが加えられる。図示の実施例の好ましい燃料はプロパンであり、好ましい酸化剤は酸素であるが、空気は満足なシステム性能を実現することができる。
【００６８】
２つの基本的な燃焼動作モードがある。すなわち、燃焼フレームが連続的に燃えることができか、または燃料がパルス電気放電で爆発させられたときだけ燃える。パルス電気放電による燃焼ガスの爆発はＵＶ−Ｃ出力を非常に大きくすることが確認されるが、フレームが連続的に燃えているときＵＶ−Ｃ出力はパルス燃焼値の２０％に落ちることがある。上述のパルスモードでのシステムの動作で、＞１０Ｗの平均ＵＶ−Ｃパワー出力が確認されている。ＵＶ−Ｃパワーの測定は、ＵＶ−Ｃ帯域の放射だけを見るようにフィルタをかけた較正された光度計（ＵＶ放射計ＵＶＸ−２５（商標））を使用して行った。このＵＶ−Ｃパワー出力の強度は、ＵＶ源に関する最新技術の水準をかなり超えている。例えば、現在市販の放射源の１００倍を超える直線ＵＶ−Ｃ出力が確認された。
【００６９】
図１４は、電気放電のためのエネルギー補助源を有するＵＶ源を備える実施例を示す。無線周波誘導加熱コイル２５が示されている。マイクロ波発生器およびレーザを含むがこれに限定されない他の電磁放射源が、本発明で使用するのに適しており、これらを使用してフレームの加熱を増すことができる。
【００７０】
自立型ＵＶ源は、ＵＶが要求される任意のガス環境中に配置することができる。図１３は、１つのそのような環境を示す。電気エネルギーはもちろんのこと要求される燃焼ガスおよび不純物ガスも、絶縁された管付き電極３５、３６を介してＵＶ源３７に送り込まれる。正の給電３６は放射源の陽極につながり、負または接地の給電３５は陰極に接続される。電極は、ＵＶで処理すべき排気ガス３３を含むパイプ３４の壁を通り抜けて給電する。ＵＶ源３７は、放射源３７のそばを流れるガス３３中の汚染物質および／または異物を解離することができるＵＶ放射３８を放射する。スペクトルの赤外および可視部分を処理されているガス環境中に戻すために、反射壁または部分反射壁３９を任意の実施例の環境に組み込むことができる。そのような反射壁は任意の適切な金属物質で構成することができ、またＵＶ源から任意の合理的な距離のところに、一般に２０ｃｍから５０ｃｍのところに配置することができる。この距離は、ガス環境によるＵＶの吸収で制限される。ＵＶの全てが壁に達する前にガスで吸収される場合は、反射壁の存在は議論の余地がある。
【００７１】
任意の実施例において、放射ＵＶスペクトルの特定の部分を強くすることができるヘリウム、ネオン、アルゴン、またはキセノンのような、ただしこれらに限定されない不純物を、燃料か酸化剤かのどちらかに、または両方に加えることができる。不純物の選択は、同様に、システムに存在する異物の要求解離エネルギーで決定することもできる。
【００７２】
紫外線放射出力の変更
システムのＵＶ出力の組成および強度は、動作パラメータを変えることで変更することができる。最適出力構成は、以下で説明するパラメータの全てを調整することを必要とする。
【００７３】
１．電気加熱電流を変えることによる紫外線出力の変更
フレームに高電圧を印加してフレームを通して電気放電電流が流される。フレームを通して電気放電を点火するために、ほぼ７ｋＶから１０ｋＶまでの初期入力が一般に必要とされる。この電圧の大きさは、フレーム温度、フレーム長、不純物ガス、および電極の形状寸法のような、但しこれらに限定されない、いくつかのパラメータに依存する。温度および結果として生じるＵＶスペクトルは、フレームに入力される電流の大きさを変えることで大きく変更することができる。入力電流の大きさを増すと、フレーム温度が高くなり（ほぼＩ２として比例する）、さらにＵＶ−Ｃ放射のレベルは非常に増加する。したがって、ピーク入力電流を増加する動作モードが望ましいことがある。
【００７４】
パルス入力電流源でフレームを加熱すると、電気放電でピーク入力電流を増加させることができるようになる。フレームの両端間に１μＦの一般的な値を有するコンデンサを接続することで、最高で数千アンペアのピーク入力電流を達成し、性能の改良を実証することができる。例えば、図５ａで説明した実施例では、フレームに入力される１５０ｍＡの連続電流で、≒１０ｍＷの全ＵＶ−Ｃ紫外線パワー出力を生成することができる。回路に１μＦのコンデンサを加えることで、フレームに流れ込む平均電流を１５０ｍＡに維持しかつ負荷の平均加熱パワーを≒６００Ｗから７５０Ｗまでに維持しながら、同じシステムのＵＶ−Ｃ紫外線パワー出力を≒１Ｗまで増すことができる。
【００７５】
実施可能性の理論に束縛されることを望まないが、ＵＶ−Ｃ放射を生成する理論的な効率は入力加熱電流が大きくなるにつれて増すように思える。ここで、効率は、システムのＵＶ−Ｃパワー出力とフレームに入力される電力の比として定義する。これは、パルス電流で得られる非常に高い温度に関係するかもしれない。入力パルス繰返し速度を増すことで、絶対的なＵＶ−Ｃパワー、したがってＵＶ源に与えられる電力を増すことができる。
【００７６】
２．コンデンサ値を変えることによる紫外線出力の変更
図９で説明した回路に使用されるキャパシタンス値Ｃは、システムのＵＶ−Ｃ性能に大きな影響を及ぼすことができる。負荷キャパシタンスのない状態では、放射源を流れる電流は連続的であり、使用される電源のピーク電流に制限される。一般的な電源は、≒１０〜１５ｋＶのピーク電圧、０．１Ａから１Ａまでの電流を有し、１ｋＷから１０ｋＷまでの電力をＵＶ源に与える。負荷の両端間のキャパシタンスの値が増すときに、システムはパルスモードで動作し始め、このパルスモードではパルス繰返し速度が減少し、電流パルス幅が増加し、さらにピーク入力電流が増加する。燃焼フレームを通して与えられるピーク電流Ｉは、Ｃ１／２として増加する。動作の制限は実際的なものである。余りにも大きすぎるコンデンサは、システム電極を損傷することができるピーク入力電流をもたらし、それによってシステム寿命が短くなる。また、大きなコンデンサおよび特定の電源では繰返し速度があまりにも小さすぎて、放射源のそばを通り過ぎる材料の流速が大きな廃棄物処理用途に、システムを使用できなくなる。
【００７７】
システムは異なるコンデンサ値で動作させることができる。０．３３μＦのキャパシタンスで、６００Ａ（３．５ｋＶで）のピーク入力電流が６０＋Ｈｚの繰返し速度および０．１ＷのＵＶＣパワー出力とともに確認された。同じシステム・パラメータであるが３．３３μＦコンデンサでは、ピーク電流は５，０００Ａ（７．５ｋＶで）に増加し、繰返し速度は５Ｈｚに減少し、さらに平均ＵＶＣパワー出力は１０Ｗに増加した。
【００７８】
３．回路抵抗を下げることによる紫外線効率および出力の変更
回路の寄生抵抗Ｒは、回路のピーク電流を制限することができ、また回路の全体的な電気効率を本質的に制限することができる。理想的には、回路の唯一のエネルギー散逸要素は、フレームの抵抗のはずである。回路の全抵抗を下げることで、ＵＶ源の効率を著しく高めることができる。ケーブルおよび接続の抵抗は、中実の銅または真鍮電極を使用することで無くすることができる。炭素をベースにした接合合成物を使用して低抵抗電流接点を実現することができる。コンデンサを放電源に接続するケーブルは、例えば＃２標準銅ケーブルであることができる。銅または真鍮接続ラグは、蝋付け、半田付け、または圧着することができる。回路抵抗（内部コンデンサ抵抗を含まない）は、放電源で測定したとき０．１オームより小さくすることができる。回路の全抵抗値を確認するために、回路を流れる電流のＲＣ遅延を測定することができる。
【００７９】
４．フレーム直径を制御することによる紫外線出力の変更
フレーム直径を小さくすることで、電気的に加熱されたフレームのＵＶ出力を増すことができる。これを行う最も簡単な方法は、混合された可燃性ガスと酸化剤をフレーム領域に送り込むノズルの直径を小さくすることであり、その結果、フレーム中のガス密度を増すという効果が得られる。フレームの体積および表面積を減らすことで、フレームの温度は上がる。ガスはノズルを出た後で急速に広がるので、小さな直径では、この方法は機能しない。＞２ｃｍのフレーム直径で、放電は、フレームの直径全体に局在化されない可能性があり、拡散構造を示すかもしれない。フレーム直径を≒１ｃｍに減少することで、ＵＶ出力を大きく改善し、さらにフレームを通り抜ける放電を非常に一様にすることができる。フレーム直径を≒０．５ｃｍに減少することで、ＵＶ出力をさらに増すことができる。もっと小さなフレーム直径はさらに小さなノズル電極および電極腐食の増加をもたらすことがあり、一方で、フレームはノズルから急速に離れて広がる。
【００８０】
図６に見られるように、窒素、酸素欠乏燃焼ガス、または空気のようなガスの環状柱でフレームを囲繞して、燃焼ガスの広がりを最小限にするかまたは無くすることができる。この環状ガス噴出は、燃焼ガスと略同じ物理的位置にあるノズルによって噴射される。高電圧がフレームに加えられるとき、システムの電気放電はフレームガスの体積に閉じ込められる。
【００８１】
フレームを導電性網目スクリーンで囲繞し、かつフレームに対して負極性の電圧を網目スクリーンに加えることで、フレーム直径のいくらかの減少が可能である。静電力は、燃焼フレームを初期の直径の≒１０％だけ圧縮する効果を有する。フレームを静電的に圧縮する能力は、一般に、ブレークダウンなしに導電性網目スクリーンに加えることができるピーク電圧で制限される。
【００８２】
上述の方法の１つの望ましい組合せは、燃焼フレームの圧力と釣り合う圧力のガス噴出で閉じ込められた、≒０．５ｃｍの直径を有する燃焼ガスのノズルを含む。この構成を使用するとき、追加された複雑さの費用を考えると、静電圧縮を使用することに追加の利益はほとんどない。
【００８３】
５．不純物を加えることによる紫外線出力の変更
ＵＶ要求条件および稼働コストの制約に依存して、放射源のＵＶスペクトル強度は、不純物ガスを加えることで変えることができる。このガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、およびキセノンを含むがこれらに限定されない。不純物ガスは、噴射前に燃焼ガスと混合することができ、またはフレームの内部または外部にある別個のガス噴出でこれらのガスを噴射してフレームから分離することができる。不純物ガスは、体積で約０．１％から５％までの量で燃焼ガスに加えることができる。不純物ガスのこの単独噴射は、陰極（図７ｄおよび７ｅ）または陽極（図８ｃ）から行うことができる。
【００８４】
燃焼フレーム中に、燃焼フレームのまわりに、および燃焼フレームの内側に不純物ガスを配置すること、および燃焼フレームの内側であるが燃焼ガスノズルの反対側の電極から噴射される不純物ガスを配置することを含んだ数多くの不純物ガスおよび構成が、本発明で使用するのに適している。１つの望ましい構成は、ノズルの反対側の電極から流れる別個のガス噴出で、フレームに向かってアルゴンを噴射することである。この構成は、より高いＵＶ−Ｃ紫外線出力およびより低いブレークダウン電圧を与える。
【００８５】
６．電極間距離を変えることによる紫外線出力の変更
電極間距離が増し電気放電の長さが長くなるにつれて、システムのＵＶ出力の大きさも大きくなる。高電圧回路の電気的効率は、フレームの長さを長くすることで高めることができる。その理由は、フレーム中の電気エネルギーの散逸は放電長に比例するからである。この方法の制限は、電気放電を点火しかつ起こすために必要な電圧が比較的高いことである。現場で使用するためのピーク電圧の実際的な技術制限で、≒２０ｋＶの最大入力電圧が強いられる。このピーク電圧は、電極間距離したがって放電の長さを、約５ｃｍから７ｃｍまでに制限する効果を有する。その上、フレーム長が増すときにフレームの閉じ込められた形およびフレームガスの高い温度は失われて、フレームガスと周囲ガスとの混合が起こる。
【００８６】
図８ｃの陽極の管を略囲繞する冷却ガスに、および陰極燃焼ガスまたは陰極冷却兼封じ込めガスに、アルゴン（または、ヘリウム、ネオン、クリプトン、またはキセノンのような低イオン化閾値を有する他のガス）を加えて、電気放電の長さを長くすることができる。電圧の実際的な制限としての２０ｋＶでは、アルゴン不純物は可能なアーク長を２．５ｃｍから６ｃｍに延ばして、ＵＶ出力を２倍にすることができる。より長い経路長をイオン化することができる任意のイオン化方法を使用して、より長い放電長が可能である。例えば、連続したＨ２＋Ｏ２フレームまたは放射性材料によるイオン化が使用できるかもしれない。
【００８７】
７．磁界を使用することによる紫外線出力の変更
電気放電に平行な磁界を使用して、電極間の電気放電を閉じ込めかつ整列させることができる。小さな磁界でも、電気放電の外観を改善し、さらに、パルスモードの動作においてシステムの電気放電をずっと再現性のあるものにする。図５に示すように陽極１および陰極５のまわりに配置された永久磁石１６を使用する最高５００ガウスの磁界で、システムのＵＶ出力は磁石の無いシステムに比べて僅かに増加する（≒１０％）。電磁石をさらに使用して磁界の大きさを増すことが可能である。放電電流自体をヘルムホルツ構成で使用する設計で、＞１０００ガウスレベルの磁界安定化を実現することができる。
【００８８】
８．電極寿命
ＵＶ源の寿命を制限することができる１つの特徴は電極腐食である。大きなピーク電流で、電極材料はおそらく腐食される。
【００８９】
好ましい電極材料は、順番に、イリジウム、タングステン溶接棒、真鍮、および銅である。高価であるが、イリジウムは、開示された動作条件でほとんどまたは全く腐食を受けないことが確認された。タングステン電極は比較的申し分なく機能したが、ある期間にわたって酸化することが分かった。銅および真鍮の管は、低電流でまたは電極が冷却される場合、申し分なく機能することが確認された。空気のような冷却ガスの定常的な流れは、銅のような軟材料でもそれの電極腐食の大きさを非常に減少させるのに役立つことができる。
【００９０】
１つの望ましい電極設計は、空気で冷却された銅または真鍮で構成された外側ノズル（管）材料を含む。ノズルの内側先端部が、イリジウムで製造される場合、この実施例にとって好ましい。実際にはどの電極設計でも、高電圧コンデンサが非常に大きな電流および／または非常に高い繰返し速度で動作するとき、電極腐食が観察されるかもしれない。
【００９１】
陰極と陽極の間に接続されたコンデンサに送り込まれるピーク電流を変成器設計で制限して電源の抵抗損失を最小限にするように、直流電気入力を設計することができる。直流高電圧ではなく交流高電圧で電気放電を動作させ、そして１秒の１／１２０ごとにＵＶ源をパルスにすることも可能である。好ましくは≒１０ｋＶの直流電圧を好ましくは約３μＦのコンデンサに直接加えることができ、そして全回路を≒１０Ｈｚの繰返し速度で動作させることができる。これらの条件で動作するシステムで開放される平均ＵＶ−Ｃパワーは、≒１０００Ｗの電気入力パワーで約１０〜２０Ｗである。
【００９２】
強力紫外線放射源を使用した排気ガスの処理
ＵＶシステムの一実施例は、図１３に示すように燃焼源からの排気ガスの処理で応用することができる。ＵＶ源（または、システム）３７は、ＮＯｘのような対象になっている汚染物質および／または異物を有する燃焼ガス３３を運ぶ排気パイプ３４の軸に略沿って配置することができる。システム３７は、システム３７のフレームおよび結果として生じた電気放電が排気パイプ３４の軸方向で略垂直に走るように配列することができ、その結果、フレームはノズル（陰極）から陽極に延びるように位置付けされる。フレームは、排気ガス３３の流れと略同じ方向である。ＵＶ放射３８は、ＵＶ源３７から等方的に放射される。排気パイプ直径は、好ましくは、ＵＶ放射の平均自由行程がパイプの直径にほぼ等しいような大きさである。パイプ３４中のガス３３で吸収されないＵＶ放射は、反射壁３９を使用してガス３３中に反射で戻すことができる。好ましくは、排気パイプ３４は、ＵＶ放射３８の使用を最適化するように反射性であるべきである。排気ガス３３の微粒子分は壁の表面を覆い、時間が経つにつれ壁の反射率を低下させる可能性がある。排気パイプ３４中を流れるガス３３は、パイプの外側に沿って流れるガスをパイプ３４の中心に動かすように羽根を使用して混合することができる。特定の用途で要求される排気ガス３３の全体積のために排気パイプ３４の大きさを所望ＵＶ光子の実効平均自由行程よりも大きくせざるを得ない場合には、排気ガス３３を処理するために多数のＵＶ源が必要になる可能性があり、より複雑な形状が要求されるかもしれない。
【００９３】
ＵＶ源は、動作環境に直接露呈することができる。または、動作環境の性質のために必要であるか、またはそうではなく望ましい場合には、ＵＶ源は、そうではなく、エンベロープまたはフィルタのような他の障壁で動作環境から封じ込めるかまたはそうではなく分離することができる。同様に、強力ＵＶ源を使用して液体流も処理することができる。
【００９４】
理解すべきことであるが、ここで図示しまた説明した実施例および変形物はただ単に本発明の原理を例示するものであり、当業者は本発明の範囲および精神から逸脱することなく様々な修正物を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１ａは、平行でかつフレームの熱浮力と同じ方向である静電力を有する、プロパンフレームのついたノズルおよび棒電極構成を示す模式図である。            図１ｂは、図１ａのシステムの実施例を示す模式図であり、フレームの低温部分および陽極のまわりの電気放電の回転を示す。
【図２】図２ａは、平行であるがフレームの熱浮力と反対方向である静電力を有する、プロパンフレームのついたノズルおよび棒電極構成を示す模式図である。
【００９６】
図２ｂは、図２ａの実施例を示す模式図であり、フレームの低温部分のまわりの電気放電の回転を示す。
【図３】図３ａは、網目スクリーン電極と通して流れるプロパンフレームを示す模式図である。
【００９７】
図３ｂは、図３ａの実施例を示す模式図であり、網目スクリーン電極間の電気放電の位置を示す。
【図４】図４ａは、接地電位に対して負にバイアスされた円筒形静電集束グリッドを有する、プロパンフレームのついたノズルおよび棒電極構成を示す模式図である。
【００９８】
図４ｂは、図４ａの実施例を示す模式図であり、回転の無いフレームの中心を通した電気放電を示す。
図４ｃは、図４ａの実施例を示す模式図であり、集束グリッドによって生成される静電力がフレームの熱浮力を超えたときのフレームの形を示す。
【００９９】
図４ｄは、図４ｃの実施例を示す模式図であり、静電力が熱浮力よりも大きいときの電気放電の経路を示す。
【図５】図５ａは、フレームの熱浮力に平行でかつフレームの熱浮力と同じ方向の静電力を有し、磁石が取り付けられた、プロパンフレームのついたノズルおよび棒電極構成を示す模式図である。
【０１００】
図５ｂは、図５ａの実施例を示す模式図であり、フレームの低温部分のまわりの電気放電の回転を示す。
【図６】図６ａは、フレームの熱浮力に平行でかつフレームの熱浮力と同じ符号である静電力を有する、プロパンフレームのついたノズルおよび棒電極構成を示す模式図であり、フレームは環状ガス噴出で圧縮されている。
【０１０１】
図６ｂは、図６ａの実施例を示す模式図であり、フレームの中心を通過する電気放電を示す。
【図７】様々な適切な陰極構成を示す模式図である。
【０１０２】
図７ａは、ずんどうの棒陰極を示す図である。
図７ｂは、とがった棒陰極を示す図である。
図７ｃは、ドープされたタングステンまたはイリジウムの鋭い先端部を有するずんどう棒陰極を示す図である。
【０１０３】
図７ｄは、タングステンまたはイリジウムを含む鋭い高融点先端部を有する管状陰極を示す図である。
図７ｅは、管状陰極を示す図である。
【０１０４】
図７ｆは、磁石が取り付けられたずんどうの棒陰極を示す図である。
【図８】様々な陽極構成を示す模式図である。            図８ａは、ずんどうの棒陽極を示す図である。
【０１０５】
図８ｂは、とがった棒陽極を示す図である。
図８ｃは、管状陽極を示す図である。
図８ｄは、磁石が取り付けられたずんどうの棒陽極を示す図である。
【図９】図９ａは、フレームの熱浮力に平行でかつフレームの熱浮力と同じ方向である静電力を有し、パルス電気入力を有する、プロパンフレームのついたノズルおよび棒電極構成を示す模式図である。
【０１０６】
図９ｂは、図９ａの実施例を示す模式図であり、フレームの中心に中心がある電気放電を示す。
【図１０】フレームに沿って直流電気入力および磁界を使用しているときの図１ａの実施例の出力の紫外線および可視光のスペクトルを示す図である。フレーム燃焼には、化学量論的燃焼に必要とされる空気を超えた空気を有する燃料／空気混合物が使用された（「希薄混合気」）。
【図１１】フレームの軸に沿って直流電気入力および磁界を使用しているときの図１ａの実施例の出力の紫外線および可視光のスペクトルを示す図である。フレーム燃焼には、化学量論的燃焼に必要とされる燃料を超えた燃料を有する燃料／空気混合物が使用された（「濃混合気」）。
【図１２】１．０μＦのキャパシタンスに１０ｋＶの電気入力がある状態で、パルス電気入力および陽極から噴射されたアルゴンを使用しているときの図９ａの実施例の出力の紫外線および可視光のスペクトルを示す図である。
【図１３】燃焼源からの廃棄ガスを処理する用途に応用された図９ａの実施例を示す模式図であり、廃棄パイプ中に位置付けされたＵＶ源を示す。
【図１４】ＵＶ源を示す模式図であり、この場合無線周波誘導加熱コイルである電気放電補助エネルギー源で囲繞された、プロパンフレームのついたノズルおよび棒電極構成を示す。
【図１Ａ】
2005511281.tif 000003
【図１Ｂ】
2005511281.tif 000004
【図２Ａ】
2005511281.tif 000005
【図２Ｂ】
2005511281.tif 000006
【図３Ａ】
2005511281.tif 000007
【図３Ｂ】
2005511281.tif 000008
【図４Ａ】
2005511281.tif 000009
【図４Ｂ】
2005511281.tif 000010
【図４Ｃ】
2005511281.tif 000011
【図４Ｄ】
2005511281.tif 000012
【図５Ａ】
2005511281.tif 000013
【図５Ｂ】
2005511281.tif 000014
【図６Ａ】
2005511281.tif 000015
【図６Ｂ】
2005511281.tif 000016
【図７Ａ】
2005511281.tif 000017
【図７Ｂ】
2005511281.tif 000018
【図７Ｃ】
2005511281.tif 000019
【図７Ｄ】
2005511281.tif 000020
【図７Ｅ】
2005511281.tif 000021
【図７Ｆ】
2005511281.tif 000022
【図８Ａ】
2005511281.tif 000023
【図８Ｂ】
2005511281.tif 000024
【図８Ｃ】
2005511281.tif 000025
【図８Ｄ】
2005511281.tif 000026
【図９Ａ】
2005511281.tif 000027
【図９Ｂ】
2005511281.tif 000028
【図１０】
2005511281.tif 000029
【図１１】
2005511281.tif 000030
【図１２】
2005511281.tif 000031
【図１３】
2005511281.tif 000032
【図１４】
2005511281.tif 000033
【国際調査報告】
2005511281.tif 000034
2005511281.tif 000035