(57)【要約】一端にガス入口を、他端にガス出口をそれぞれ有する外側電極及び外側電極の内側に配置された内側電極と、内側電極と外側電極との間の空間に被処理ガスを流通させるガス流通手段と、空間に被処理ガスを流通させた状態で内側電極と外側電極との間に放電電圧を印加する電源装置とからなる放電装置であって、空間は、内側電極の外周面の軸線方向における中間部及び前記外側電極の内周面の軸線方向における中間部によって画成されてなる環状の放電発生領域と、放電発生領域より下流側に内側電極の外周面と外側電極の内周面とによって画成される環状空間であって環状空間の内外側電極間の間隙を放電発生領域における内外側電極間の間隙より大きくしてなる放電波及領域とを含み、被処理ガスをガス入口からガス出口に向けて流通させつつ外側電極と内側電極との間に所定の放電電圧を印加すると、放電発生領域における放電が発生し、放電が放電波及領域に波及して持続するように、放電波及領域の間隙を設定してなることを特徴とする放電装置。
2003068382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にガス入口を、他端にガス出口をそれぞれ有する外側電極及び当該外側電極の内側に配置された内側電極と、
前記内側電極と前記外側電極との間の空間に被処理ガスを流通させるガス流通手段と、
前記空間に前記被処理ガスを流通させた状態で前記内側電極と前記外側電極との間に放電電圧を印加する電源装置と、
からなる放電装置であって、
前記空間は、
前記内側電極の外周面の軸線方向における中間部及び前記外側電極の内周面の軸線方向における中間部によって画成されてなる環状の放電発生領域と、
前記放電発生領域より下流側に前記内側電極の外周面と前記外側電極の内周面とによって画成される環状空間であって、当該環状空間の前記内外側電極間の間隙を前記放電発生領域における前記内外側電極間の間隙より大きくしてなる放電波及領域とを含み、
前記被処理ガスを前記ガス入口から前記ガス出口に向けて流通させつつ前記外側電極と前記内側電極との間に前記所定の放電電圧を印加すると、前記放電発生領域における放電が発生し、当該放電が前記放電波及領域に波及して持続するように、前記放電波及領域の前記間隙を設定してなることを特徴とする放電装置。
【請求項２】
前記外側電極は前記内側電極を同心状に包囲する電極であって、前記内側電極は、前記放電発生領域を形成する円板状部と、前記放電波及領域を形成すべく、当該円板状部の前記ガス出口側端に大径端を連ねた円錐台形部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の放電装置。
【請求項３】
前記内側電極は、当該内側電極の備える前記円錐台形部の軸線方向の長さが前記円板状部の軸線方向の長さの３倍以上としてなることを特徴とする請求項２記載の放電装置。
【請求項４】
前記内側電極は、当該内側電極の備える前記円錐台形部の小径端に連なる円柱部を更に備えたことを特徴とする請求項２又は３記載の放電装置。
【請求項５】
前記放電発生領域における、前記内側電極の外周面の軸線方向における中間部と、前記外側電極の内周面の軸線方向における中間部との間の距離は５ｍｍ乃至２５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放電装置。
【請求項６】
前記放電発生領域の軸線方向の長さは２ｍｍ乃至１０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放電装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、放電装置、特に放電の作用で被処理ガスを分解したり、その被処理ガスより化学物質を合成したりする場合等に用いられる放電装置に関する。
背景技術
従来、前記の放電装置における一対の電極は、例えばニードル形状をなし、それら両電極の先端部間にアーク放電を発生させるようになっていた。
しかしながら、従来の放電装置によると、アークが略線状をなすため、そのアークに接触する被処理ガスの単位時間当たりの量が少なく、その結果、合成反応等が生じなかったり、またそれらが生じたとしてもそれらの進行が極めて遅かったりという問題があった。
そこで、本出願人は、先に、内周面を放電面とした筒状外側電極と、外周面を当該放電面に対向する放電面とした筒状内側電極とを備えた放電反応器と、両放電面間の筒形環状通路内に被処理ガスを圧送供給するガス供給手段と、外側電極及び内側電極間に放電電圧を印加する電源装置とを有する放電装置を提案した（特開２００２−３５５５４８号公報参照）。
このように、両放電面間の筒状間隙に被処理ガスを圧送供給しながら筒状外側電極と筒状内側電極との間に放電電圧を印加すると、両放電面の略全体に放電が発生する。これにより、被処理ガスの分解、そのガスを用いた合成等が可能であり、しかもその分解等を効率良く進行させることが可能である。
本出願人は、前記の装置を用いて被処理ガスの分解を行なった結果、被処理ガスに対する処理能力のさらなる向上の必要性を痛感した。
本発明は前記に鑑み、被処理ガスに対する処理能力を一層向上させた放電装置を提供することを目的としている。
発明の開示
上記の目的を達成するために、本発明は、一端にガス入口を、他端にガス出口をそれぞれ有する外側電極及び当該外側電極の内側に配置された内側電極と、前記内側電極と前記外側電極との間の空間に被処理ガスを流通させるガス流通手段と、前記空間に前記被処理ガスを流通させた状態で前記内側電極と前記外側電極との間に放電電圧を印加する電源装置とからなる放電装置であって、前記空間は、前記内側電極の外周面の軸線方向における中間部及び前記外側電極の内周面の軸線方向における中間部によって画成されてなる環状の放電発生領域と、前記放電発生領域より下流側に前記内側電極の外周面と前記外側電極の内周面とによって画成される環状空間であって当該環状空間の前記内外側電極間の間隙を前記放電発生領域における前記内外側電極間の間隙より大きくしてなる放電波及領域とを含み、前記被処理ガスを前記ガス入口から前記ガス出口に向けて流通させつつ前記外側電極と前記内側電極との間に前記所定の放電電圧を印加すると、前記放電発生領域における放電が発生し、当該放電が前記放電波及領域に波及して持続するように、前記放電波及領域の前記間隙を設定してなるのである。
このような構成により、狭い放電発生領域を通過した被処理ガスは、広い放電波及領域において開放されるように流れる。このような被処理ガスの流れに誘起されて、放電発生領域で発生した放電は放電波及領域に波及する。例えば、放電発生領域の放電がアーク放電の場合には、被処理ガスの流れに応じて、一直線状に生じたアーク放電における陽光柱が放電波及領域において円弧状或いは横「Ｕ」字状に延長してアーク放電を持続する。また、前記の構成により、例えば外側電極の内周面の形状を一定に保持しつつ、放電波及領域の体積が放電発生領域の体積よりも大きくなるように、当該放電波及領域の間隙を設定できる。このように体積の大きい放電波及領域が形成されると、被処理ガスが放電に曝される量及び時間がより増大し、よって、被処理ガスに対して本発明の放電装置が有する処理能力を一層向上させることができる。
好ましくは、前記放電波及領域に前記放電発生領域で発生した放電が波及して持続するように、前記外側電極は前記内側電極を同心状に包囲する電極であって、前記内側電極は、前記放電発生領域を形成する円板状部と、前記放電波及領域を形成すべく当該円板状部の前記ガス出口側端に大径端を連ねた円錐台形部とを備えるものとする。そして好ましくは、この円錐台形部の軸線方向の長さを前記円板状部の軸線方向の長さの３倍以上とする。これによって、放電波及領域の内外側電極間の間隙を、放電発生領域からガス出口にかけて徐々に大きくなるように設定できる。これに応じて、所定の放電電圧により形成される電場は、放電発生領域からガス出口にかけて徐々に小さくなる。従って、放電発生領域の放電が、例えば当該電場の急峻な変化等によって放電波及領域へ波及し難くなるといった事態が抑制される。また、放電波及領域の内外側電極間の間隙の広がりに応じて、被処理ガスも、放電発生領域からガス出口にかけて軸線方向に直交する方向に広がるように流れる。このような流れに誘起されて、放電発生領域の放電が放電波及領域に波及し易くなる。
また好ましくは、前記内側電極は、当該内側電極の備える前記円錐台形部の小径端に連なる円柱部を更に備えるものとする。これによって、放電波及領域の内外側電極間の間隙を、円柱部において一定となるように設定できる。これに応じて、所定の放電電圧により形成される電場も、当該円柱部において一定となり、当該円柱部における放電は軸線方向に波及し易くなる。
更にまた好ましくは、前記放電発生領域における、前記内側電極の外周面の軸線方向における中間部と、前記外側電極の内周面の軸線方向における中間部との間の距離を５ｍｍ乃至２５ｍｍとする。これによって、内側電極と外側電極との間に所定の放電電圧を印加すれば、放電発生領域においてアーク放電、グロー放電、又は、グロー放電からアーク放電に至る直前のグロー放電からアーク放電への遷移域の放電を発生させることができる。
また好ましくは、前記放電発生領域の軸線方向の長さを２ｍｍ乃至１０ｍｍとする。このような長さを軸線方向に有する放電発生領域は、被処理ガスに対して、当該被処理ガスが放電波及領域において効率良く開放されるための管路抵抗を与える。即ち、放電発生領域は、放電波及領域とともに、被処理ガスに対して例えばノズルとしての機能を果たすことができる。
発明を実施するための好適な形態
図１に示す放電装置１において、筒形をなす放電反応器２にガス流通手段としてのガス循環装置３が付設される。この装置３は、放電反応器２の一端部に存するガス入口筒４及びその他端部に存するガス出口筒５間を接続する第１導管６を有し、その第１導管６に、ガス出口筒５側より順次、内部中間位置にファン７を配置した透明ボックス８、第１導管６内等の反応経路内の圧力を調節するゴム製圧力調節器９及びガス吸着器１０が装置される。透明ボックス８は合成樹脂、例えばポリメタクリル酸メチルより構成されている。第１導管６に、ガス吸着器１０を迂回するバイパス１１が第１及び第２三方弁１２、１３を介して接続される。また、放電反応器２の外周部に存する両接続端子１４、１５に、電源装置としての交流電源装置１６が導線９７、９８を介して接続される。
ガス循環装置３に被処理ガスを供給すべく、ガス入口筒４及び第１三方弁１２間において第１導管６に、被処理ガス用ガス供給器１７が第２導管１８を介して接続され、その第２導管１８に放電反応器２側より順次、第１開閉弁１９、第３三方弁２０及びフローメータ２１が装置される。第１導管６において、第２導管１８との接続部ａ及び第１三方弁１２間に、その弁１２側へのガス流を阻止する逆止弁２１が装置される。一方、ガス出口筒５側において、第１導管６に第４三方弁２２を介して第３導管２３の入口側が接続され、その出口側は第１導管６の第４三方弁２２下流側に接続される。第３導管２３に、第４三方弁２２側より順次、その弁２２側へのガス流を阻止する逆止弁２４、ガス濃度測定器２５及びその測定器２５側へのガス流を阻止する逆止弁２６が装置される。また、第１導管６において、第３導管２３の出口側との接続部ｂ及び第４三方弁２２間に、その弁２２側へのガス流を阻止する逆止弁２７が装置される。
反応過程にて放電反応器２から排出されたガスの濃度を検出すべく、第１導管６において、第３導管２３の出口側との接続部ｂ及び透明ボックス８間に第４導管２８の入口側が接続され、その出口側はガス濃度測定器２５に接続されている。この場合、濃度測定後のガスの出口側管部としてはガス濃度測定器２５及び第１導管６間に存する第３導管２３の出口側管部２３ａが共用される。第４導管２８において、それの第１導管６との接続部ｃ及びガス濃度測定器２５間に第２開閉弁２９が装置される。
図２、３に示す放電反応器２において、一端にガス入口４５を、他端にガス出口４６をそれぞれ持つ円筒状外側電極４７の両環状端面に、同一の形状を有する電気絶縁性第１、第２端板４８、４９がそれぞれ当てられて、複数のボルト５０によりその外側電極４７に取付けられている。外側電極４７は第１端板４８側に存する大径孔部５１と、第２端板４９側に存する小径孔部５２と、両孔部５１、５２間を繋ぐテーパ孔部５３とを有し、そのテーパ孔部５３と大、小径孔部５１、５２との連接部分は円弧状をなす。大、小径孔部５１、５２及びテーパ孔部５３の内周面は鏡面仕上げ加工を施されている。
外側電極４７内において、第１、第２端板４８、４９間に内側電極５４が保持されて外側電極４７と同心状に配置され、それら内、外側電極４７、５４間には空間Ｓが形成される。その内側電極５４は、その軸線方向中間部に位置する円板状部５５と、それのガス入口４５側端及びガス出口４６側端にそれぞれ大径端を連ねた第１、第２円錐台形部５６、５７と、第１円錐台形部５６の小径端面から突出すると共にそれよりも小径の第１軸部５８と、第２円錐台形部５７の小径端に連なると共にそれと同径の短円柱部５９と、その短円柱部５９の端面から突出すると共にそれよりも小径の第２軸部６０とを有する。それら構成部５５、５６、５７、５８、５９、６０は同軸上に在り、且つそれらの軸線は外側電極４７のそれに合致している。第１軸部５８は第１端板４８に形成された外側電極４７と同軸の貫通孔６１に嵌着し、また第１円錐台形部５６の小径端面が第１端板４８に当接する。外側電極４７内において、第１円錐台形部５６及び円板状部５５は大径孔部５１内に位置し、また第２円錐台形部５７は大径孔部５１、テーパ孔部５３及び小径孔部５２内に渡って位置し、更に短円柱部５９は小径孔部５２内に位置する。第２軸部６０は第２端板４９に形成された外側電極４７と同軸の貫通孔６２に嵌着し、また短円柱部５９の端面が第２端板４９に当接する。円板状部５５、第１、第２円錐台形部５６、５７及び短円柱部５９は鏡面仕上げ加工を施されている。
内、外側電極４７、５４における外、内周面の軸線方向中間部を接近させる、実施例では円板状部５５外周面及び大径孔部５１のテーパ孔部５３近傍内周面を接近させることによって、それら５５、５１間に環状のアーク放電発生領域Ａ１が形成される。またそのアーク放電発生領域Ａ１のガス出口４６側端部に連なり、且つ内、外側電極４７、５４における内、外周両間の間隔をアーク放電発生領域Ａ１よりも拡張して形成された円筒状アーク放電波及領域Ａ２が、実施例では内側電極５４の第２円錐台形部５７及び短円柱部５９と、外側電極４７の大径孔部５１の一部、テーパ孔部５３及び小径孔部５２との協働で形成されている。つまり、空間Ｓにアーク放電発生領域Ａ１とアーク放電波及領域Ａ２が存する。
円板状部５５外周面及び大径孔部５１内周面間の放電距離Ｄｓは、およそ１００ｋＶ以下の交流電圧を内、外側電極５４、４７間に印加する場合には、５ｍｍ≦Ｄｓ≦２５ｍｍとする。実施例では、後述するように７乃至１０ｋＶの交流電圧を内、外側電極５４、４７間に印加するために、Ｄｓ＝５ｍｍに設定した。また、１００ｋＶ以上の交流電圧を内、外側電極５４、４７間に印加する場合には、Ｄｓはおよそ２５０ｍｍ以下が好ましい。
本実施の形態においては、アーク放電波及領域Ａ２は、アーク放電発生領域Ａ１からガス出口筒５にかけて、以下に述べる放電距離を有する。内側電極５４の第２円錐台形部５７の外周面と外側電極４７の大径孔部５１の内周面との間の放電距離は、アーク放電発生領域Ａ１の放電距離（Ｄｓ）に対しておよそ１乃至２倍である。内側電極５４の第２円錐台形部５７の外周面と外側電極４７のテーパ孔部５３の内周面との間の放電距離は、Ｄｓに対しておよそ２乃至３倍である。内側電極５４の第２円錐台形部５７の外周面と外側電極４７の小径孔部５２の内周面との間の放電距離は、Ｄｓに対しておよそ３乃至４倍である。内側電極５４の短円柱部５９の外周面と外側電極４７の小径孔部５２の内周面との間の放電距離は一定で、Ｄｓに対しておよそ４倍である。
また、第２円錐台形部５７の軸線方向の長さは、円板状部５５の軸線方向の長さの３倍以上とする。本実施例では、第２円錐台形部５７の軸線方向の長さは、円板状部５５の軸線方向の長さのおよそ９倍である。更に、円板状部５５の軸線方向の長さは２ｍｍ乃至１０ｍｍとする。本実施例では、円板状部５５の軸線方向の長さはおよそ４ｍｍである。
第１、２端板４８、４９において、貫通孔６１、６２周りに複数の小孔６３、６４が等間隔で形成され（図３参照）、各小孔６３、６４は外側電極４７内に連通する。
第１端板４８の外面側において、その第１端板４８に、ガス入口筒４の一端に存するフランジ部６６が複数のボルト６７により取付けられ、そのガス入口筒４内は第１端板４８の各小孔６３に連通する。また第２端板４９の外面側において、その第２端板４９に、ガス出口筒５の一端に存するフランジ部６９が複数のボルト７０により取付けられ、そのガス出口筒５内は第２端板４９の各小孔６４に連通する。一方の接続端子１４はロッド状をなし、第１端板４８に、それの外周部から相隣る両小孔６３間を通るように形成された細長い孔７３に挿通されて第１軸部５８にねじ止めされており、他方の接続端子１５は外側電極４７の外周部において、その母線の２等分位置にねじ止めされている。図中、７７はシールリングである。
外側電極４７及び内側電極５４はステンレス鋼、例えばＪＩＳ  ＳＵＳ３０４より構成されているが、内側電極５４をＡｌ合金、例えばＪＩＳ  ５０５２より構成することも可能である。第１、第２端板４８、４９は合成樹脂、例えば布入りベークライトより構成され、またフランジ部６６、６９を有するガス入、ガス出口筒４、５はＡｌ合金、例えばＪＩＳ  ５０５２より構成されているが、第１、第２端板４８、４９をセラミックスより構成し、またガス入、ガス出口筒４、５をステンレス鋼より構成することも可能である。ガス吸着器１０は、吸着材としてカサ密度１８０ｇ／ｍ３の活性炭素繊維フィルタ（日本カイノール社製、商品名カイノールＡＣＮ３０５−１５）を有する。このガス吸着器１０における活性炭素繊維フィルタのカサ密度は９０〜１８０ｇ／ｍ３が適当である。
次に、前記放電装置１を、被処理ガスとしての医療用麻酔ガスである笑気（亜酸化窒素Ｎ２Ｏ）の処理に適用した例について説明する。この場合、ガス供給器１７は、笑気及び空気よりなる混合ガスを供給する機能と、笑気のみを供給する機能とを有する。
Ａ．笑気の放電処理及びガスの採取
（ａ）第１開閉弁１９を開き、また第３三方弁２０の切換えによりガス供給器１７と放電反応器２とを連通させた。更に第４三方弁２２の切換えにより放電反応器２のガス出口筒５を透明ボックス８に連通させ、また第１、第２三方弁１２、１３の切換えによりガス吸着器１０の入、出口側を開放すると共にバイパス１１を遮断状態にした。第２開閉弁２９は閉状態にある。
（ｂ）ガス供給器１７から１５ｖｏｌ％の笑気と８５ｖｏｌ％の空気とよりなる混合ガスを放電反応器２に供給し、その混合ガスの供給量が３０Ｌに達したときガス供給器１７からの混合ガスの供給を止め、また第１開閉弁１９を閉じた。
（ｃ）ファン７を送風量１．１ｍ３／ｍｉｎにて作動させ、混合ガスを放電反応器２→第４三方弁２２→逆止弁２７→透明ボックス８→圧力調節器９→第２三方弁１３→ガス吸着器１０→第１三方弁１２→逆止弁２１→放電反応器２の経路で循環させて、内、外側電極４７、５４間の空間Ｓに混合ガスを流通させた。
（ｄ）交流電源装置１６により内、外側電極４７、５４に７〜１０ｋＶ、３０ｍＡ、３３ｋＨｚの高放電電圧を印加した。これにより、内、外側電極４７、５４間の空間Ｓに混合ガスが流通している状態において、内側電極５４の円板状部５５及びそれを囲繞する外側電極４７の大径孔部５１における内周部分間、つまりアーク放電発生領域Ａ１にアーク放電が発生し、そのアークが混合ガスの流れに沿って第２円錐台形部５７及び短円柱部５９周りに波及し、その後アーク放電波及領域Ａ２がアークで満たされた。具体的には、アーク放電発生領域Ａ１において一直線状に生じた陽光柱が、アーク放電波及領域Ａ２において円弧状或いは横「Ｕ」字状に延長し、このような現象が持続した。ところで、前記陽光柱のこのような延長は、狭いアーク放電発生領域Ａ１を通過し広いアーク放電波及領域Ａ２において開放されるように流れる混合ガスに誘起されて生じると考えられる。ここで、第２開閉弁２９を開いて、放電開始後１０分間経過毎に笑気の濃度測定を行った。
表１は笑気の濃度測定結果を示す。
【表１】
2003068382.tif 000003
表１から明らかなように、放電開始後６０分間という短時間で笑気の全量が分解されたことが判る。なお、ガス吸着器１０においては笑気の分解で生じたＮＯ及びＮＯ２の吸着が行われる。
Ｂ．笑気に対する分解能
［例−Ｉ］
Ｂ−１．笑気の放電処理
（ａ）第１開閉弁１９を開き、また第３三方弁２０の切換えによりガス供給器１７と放電反応器２とを連通させた。更に第４三方弁２２の切換えにより放電反応器２のガス出口筒５をガス濃度測定器２５に連通させ、また第１、第２三方弁１２、１３の切換えによりガス吸着器１０の入、出口側を開放すると共にバイパス１１を遮断状態にした。第２開閉弁２９は閉状態にある。
（ｂ）ガス供給器１７から放電反応器２に１００ｖｏｌ％の笑気を供給し、その笑気濃度がガス濃度測定器２５にて最高測定値に達し、その後供給を続けても測定値が増加しなくなったときガス供給器１７からの笑気の供給を止め、また第１開閉弁１９を閉じた。更に第４三方弁２２の切換えにより放電反応器２のガス出口筒５を、その弁２２及び逆止弁２７を介し透明ボックス８に連通させた。この場合、放電反応器２及びガス循環装置３といった反応経路内のガスは、８１ｖｏｌ％の笑気、３．７ｖｏｌ％の酸素、１３．９ｖｏｌ％の窒素及び残部検出不能ガスよりなる混合ガスであった。これら酸素、窒素及び検出不能ガスは反応経路内における残留ガスである。
（ｃ）ファン７を送風量１．１ｍ３／ｍｉｎにて作動させ、混合ガスを放電反応器２→第４三方弁２２→逆止弁２７→透明ボックス８→圧力調節器９→第２三方弁１３→ガス吸着器１０→第１三方弁１２→逆止弁２１→放電反応器２の経路で循環させて、内、外側電極４７、５４間の空間Ｓに混合ガスを流通させた。
（ｄ）交流電源装置１６により内、外側電極４７、５４に７〜１０ｋＶ、３０ｍＡ、３３ｋＨｚの高放電電圧を印加した。これにより、前記同様に内、外側電極４７、５４間の空間Ｓに混合ガスが流通している状態において、内側電極５４の円板状部５５及びそれを囲繞する外側電極４７の大径孔部５１における内周部分間、つまりアーク放電発生領域Ａ１にアーク放電が発生し、そのアークが混合ガスの流れに沿って第２円錐台形部５７及び短円柱部５９周りに波及し、その後アーク放電波及領域Ａ２がアークで満たされた。具体的には、アーク放電発生領域Ａ１において一直線状に生じた陽光柱が、アーク放電波及領域Ａ２において円弧状或いは横「Ｕ」字状に延長し、このような現象が持続した。ところで、前記陽光柱のこのような延長は、狭いアーク放電発生領域Ａ１を通過し広いアーク放電波及領域Ａ２において開放されるように流れる混合ガスに誘起されて生じると考えられる。
（ｅ）前記放電処理を放電開始後１０分間行い、次いでファン７の作動を停止させると共に交流電源装置１６による内、外側電極４７、５４への高放電電圧の印加を停止し、その後、第１導管６における第１三方弁１２及び逆止弁２１間の位置Ｘで、反応経路内のガスを導管を介してテドラーバックに捕集した。この捕集中に、反応経路内が負圧になるが、反応経路の内圧は圧力調節器９により正圧に調節される。
Ｂ−２．ガス分析
（ａ）捕集ガスについて、ＪＩＳ  Ｂ７９５３化学発光法に則りＮＯｘ濃度及びＮＯ濃度をそれぞれ測定し、次いでＮＯｘ濃度−ＮＯ濃度の減算を行ってＮＯ２濃度を求めた。
表２は、捕集ガスのＮＯｘ濃度等を示す。
【表２】
2003068382.tif 000004
（ｂ）捕集ガスについて、ＣＡＰＮＯＰＭＡＣ  ＵＬＴＩＭＡ呼吸器ガス分析装置（デーデックス・オメガ社製）を用いて笑気濃度を測定し、またガスクロマトグラフ（ＧＣ−ＴＣＤ）法に則り酸素濃度及び窒素濃度をそれぞれ測定したところ、表３の結果を得た。
【表３】
2003068382.tif 000005
表２、３より、前記放電処理によって笑気が１２ｖｏｌ％（１２０，０００ｐｐｍ）分解されて、５，２００ｐｐｍのＮＯ＋ＮＯ２が生じたことから、Ｎ２Ｏ→ＮＯ＋ＮＯ２の分解反応が（５，２００／１２０，０００）×１００＝４．３％発生し、また酸素濃度及び窒素濃度が増加していることから、Ｎ２Ｏ→Ｎ２＋Ｏ２の分解反応が１００％−４．３％＝９５．７％発生した、と考えることができる。なお、ＮＯ２濃度が高い場合には、そのＮＯ２濃度に起因して透明ボックス８内が略赤褐色に変色するが、この測定においては前記現象は見られなかった。
前記のように放電反応器２において、アーク放電波及領域Ａ２を形成すると、その分解能力を向上させて笑気を、主として、単体であり、且つ無害な酸素及び窒素にまで分解することができ、これは分解ガスの処理を容易にする効果をもたらす。
［例−ＩＩ］
表４、５は、図１において、第１、第２三方弁１２、１３の切換えにより第１導管６のバイパス１１を連通状態にすると共にガス吸着器１０の入、出口側を閉じた、ということ以外は例−Ｉと同様の方法で笑気の放電処理を行ったときのガス分析結果を示し、表２、３にそれぞれ対応する。
【表４】
2003068382.tif 000006
【表５】
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表４において、ＮＯｘの値とＮＯ＋ＮＯ２の値とが一致しないのは、ＮＯｘの分解でＮＯ及びＮＯ２以外の化合物が生じていることを考慮したことによる。
この場合には、Ｎ２Ｏ→Ｎ２＋Ｏ２の分解反応が７８％発生し、またＮ２Ｏ→ＮＯ＋ＮＯ２の分解反応が２２％発生した。
例―Ｉと例−ＩＩとを比べると、例―Ｉの方が笑気の分解率が高い。このことから、笑気の分解を高めるためには、分解反応で生じたＮＯ、ＮＯ２をガス吸着器１０により除去した方が良い、と言える。
以上、本発明の好適な実施形態に基づいて説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。
上記した実施の形態における放電装置１は、笑気の分解に限らず、例えば空中窒素を用いたＮＯ２の合成、ＮＯｘの分解、ＣＯ２の分解等に適用可能である。例えば、ＮＯ２を効率良く合成するためには、前述と同様に、放電発生領域Ａ１及び放電波及領域Ａ２における放電はアーク放電がよい。一方、例えば、ＮＯｘ中のＮＯ２の生成を抑制しつつＮＯを効率良く分解するためには、放電発生領域Ａ１及び放電波及領域Ａ２における放電は、グロー放電からアーク放電に至る直前のグロー放電からアーク放電への遷移域の放電がよい。
また、上記した実施の形態における外側電極４７は、第１端板４８側に存する大径孔部５１と、第２端板４９側に存する小径孔部５２と、両孔部５１、５２間を繋ぐテーパ孔部５３とを有しているが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示されるように、外側電極４７’の貫通孔は大径孔部５１’の内径と同一の内径を有する等径孔でもよい。この場合、図４に示される放電領域Ａ２における内側電極５４の外周面と外側電極４７の内周面との間隙が、図２に示される間隙に対してできるだけ変化しないように、図４に示される第２円錐台形部５７’の軸線方向の長さは、円板状部５５の軸線方向の長さのおよそ１５倍としてある。ここで、図４においては、図２における構成と同一の構成については同一の符号を付してある。
産業上の利用可能性
本発明によれば、前記のような構成をすることによって、笑気の分解、空中窒素を用いたＮＯ２の合成、ＮＯｘの分解、ＣＯ２の分解等を効率良く実施することが可能な放電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例に係る放電反応器を用いて笑気ガスの分解実験を行なった放電装置の系統図である。
第２図は本発明の実施例に係る放電反応器の要部破断正面図である。
第３図は図２の３−３断面図である。
第４図は本発明のもう一つの実施例に係る放電反応器の要部破断正面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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