(57)【要約】【課題】放電プラズマにより励起された処理対象ガスを大量で且つ容易に分解・合成・改質可能とし、さらにドライ洗浄装置やオゾン発生装置として使用可能にしたスマートタイプの大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置を提供する。【解決手段】大気圧雰囲気中で処理対象ガスを流通可能とした筒状部材の外周壁に誘電体層を付設してなる外部電極と、該筒状部材の内部に配され、互いに連設された大気圧プラズマ素子となる内部電極とを備え、処理対象ガスと酸素を筒状部材内で剪断力を受けて分割および合流を繰り返すことにより両者が攪拌混合されると同時に筒状部材の内周壁および後方となる端部の開放部へ搬送することにより両電極間に高周波を印加させて放電プラズマを誘起させ、筒状部材内部の処理対象ガスを分解・合成・改質可能としたことを特徴とする大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧雰囲気中で処理対象ガスを流通可能とした筒状部材の外周壁に誘電体層を付設してなる外部電極と、該筒状部材の内部に配され、互いに連設された大気圧プラズマ素子となる内部電極とを備え、処理対象ガスと酸素を筒状部材内で剪断力を受けて分割および合流を繰り返すことにより両者が攪拌混合されると同時に筒状部材の内周壁および後方となる端部の開放部へ搬送することにより両電極間に高周波を印加させて放電プラズマを誘起させ、筒状部材内部の処理対象ガスを分解・合成・改質可能としたことを特徴とする大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置。
【請求項２】
大気圧プラズマ素子を、ピン形状の第１羽根部分、フィン形状の第２羽根部分のそれぞれを長手方向に沿って交互に配置してなることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置。
【請求項３】
第１羽根部分、第２羽根部分のそれぞれは、互いに円周方向に一定の角度で位相をずらした状態で配置してなることを特徴とする請求項２に記載の大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置。
【請求項４】
大気圧プラズマ素子を、円錐部材およびそれに連続一体化された筒部材とより構成し、且つその周側面に時計回り方向となる螺旋形状の線状溝を形成し、螺旋形状の線状溝を反時計回り方向に形成した他の円錐部材および筒部材とを長手方向に沿って交互に配置してなることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置。
【請求項５】
大気圧プラズマ素子を、円錐部材およびそれに連続一体化された筒部材とより構成し、且つ筒部材の周側面から放射状に多数の先端膨出ピンが立設されている形状とし、それらの複数個を長手方向に沿って配置してなることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置。
【請求項６】
内部電極は、冷水あるいは冷風が循環可能な軸筒部材によって形成され、該軸筒部材と、プラズマ素子となる内部電極先端でのプラズマ領域との間の温度差で発生する熱起電力により発電可能とするゼーベック効果素子を有してなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置。
【請求項７】
内部電極は、当該内部電極の軸筒部材内を流れる循環流体の低温維持を可能とするペルティエ効果素子を有してなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置。
【請求項８】
処理対象ガスに過剰な酸素を供給すべく筒状部材に酸素供給源を接続し、放電プラズマ反応と同時進行して、酸素を含む処理対象ガスを放電プラズマにより酸化分解処理を行なうものとしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの記載において、前記筒状部材内部での放電プラズマによる励起によってラジカル状になった処理対象ガスを樹脂系基板上の接合部分に吹き付けてドライ洗浄を可能にするプラズマ洗浄装置として使用可能にしたことを特徴とする大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかの記載の大気圧プラズマ装置をオゾン発生装置として使用可能にしたことを特徴とする大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれかの記載において、処理対象ガスの処理後には酸化マンガンにより無害化して回収するものとしたことを特徴とする大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電プラズマにより励起された処理対象である例えば有機物質、ＶＯＣあるいは繊維状物質等の大流量の有害ガスを分解・合成・改質可能とした大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の大気圧プラズマ反応器を使用した有害ガス処理装置としては、例えば特許文献１に開示されているように、内部に一対の対向電極を備えた大気圧プラズマ用略密閉型のチャンバーが少なくとも２個設けられ、一方のチャンバー内の対向電極間で処理された長尺状の被処理体を他方のチャンバー内の対向電極間で処理するよう連続移行させる移行手段が設けられ、隣り合うチャンバー同志を、内部に少なくとも２個一組の遮断ローラを備えた略密閉型のガス遮断室を介して接続し、長尺状の被処理体を上記一組の遮断ローラの間を各遮断ローラと接した状態で走行させて、一方のチャンバーから他方のチャンバーに導入するように構成されている大気圧プラズマ処理装置がある。
【０００３】
また、特許文献２に開示されているように、内部に搬送された基板の処理を施す反応処理容器を備え、略１気圧の圧力下で生成及び維持される第１のプラズマに前記基板を曝露することによって前記基板の処理を施すと共に、高周波電力が印加されて、前記第１のプラズマを生成及び維持するための高周波磁場を発生する高周波磁場発生部を備え、当該高周波磁場発生部に形成される前記高周波磁場の磁束密度の方向が、前記基板の表面と略垂直であるものとして構成した大気圧プラズマ処理装置がある。
【０００４】
さらに、特許文献３に開示されているように、大気圧又はその近傍の圧力下においてプラズマにより被処理物の表面処理を行うものであって、アースに接続され前記被処理物の表面に対して略直交するように配置された第１電極と、前記第１電極に対向するように配置され前記第１電極との間に放電空間を形成する第２電極と、前記第２電極にマッチング回路を介して接続され前記第２電極に高周波電力を供給する高周波電源および前記放電空間に処理ガスを供給する処理ガス供給手段を有してなる大気圧プラズマ処理装置がある。
【０００５】
また、特許文献４に開示されているように、大気圧近傍の圧力下で、処理基材を挟んで一対の電極を備え、該電極間に処理ガスを導入する処理ガス供給手段と、ガスを排気するための処理ガス排気手段とを備えてなり、電圧を印加することにより、前記処理基材にプラズマ処理を施すと共に、少なくとも一方の電極に処理ガス供給口を２つ以上、及び処理ガス排気口を２つ以上設けてなり、かつ該処理ガス供給口及び処理ガス排気口が交互に配設されてなる大気圧プラズマ処理装置がある。
【０００６】
さらに、特許文献５に開示されているように、固体誘電体で被覆されると共に、所定の間隔を有して配置された一対の電極間に電界が印加され、上記電極間に発生するプラズマによって、大気圧下で被処理基材を処理するプラズマ処理部と、上記プラズマ処理部における上記電極間に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、上記プラズマ処理部および処理ガス供給手段を収納すると共に、上記被処理基材の入口および上記被処理基材の出口を有する筐体と、上記筺体内であって、上記被処理基材の入口および出口の近傍における上記被処理基材よりも上部および下部のうち少なくとも上記上部に設けられ、上記被処理基材側に且つ上記入口側および出口側に向かって斜めに、上記被処理基材の幅方向に亘ってカーテン状にガスを噴き出すガスカーテン部材と、を備えてなる大気圧プラズマ処理装置がある。
【特許文献１】特開２００４−３１９２２４号公報
【特許文献２】特開２００６−０２４４４２号公報
【特許文献３】特開２００６−０４８９４１号公報
【特許文献４】特開２００６−０９７１０５号公報
【特許文献５】特開２００６−１４００５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来における大気圧プラズマ反応器を使用した有害ガス処理装置では、基板や電磁放射発生源等を配置させるために、チャンバー・反応室内のスペースを十分に広くする必要があり、高圧電源の制御や操作圧力の制御が非常に困難なものとなる。しかも、製作費用も格段に高くなってしまう。さらに、処理対象ガスの濃度が増加すると放電分解効率が低下し、また、放電分解処理において酸素の供給量が少なくなれば、副生成物は重合反応等が進行し、臭気の強い生成物が多数発生してしまう虞れが有る。
【０００８】
そこで、本発明は叙上のような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、処理対象ガスの濃度が増加しても放電分解効率を上げることができ、また、放電分解処理において酸素供給を可能にすることで副生成物の重合反応を阻止でき、しかも低コストで連続稼働させることができると共に、処理対象ガスへの酸素供給量を増加させて、ラジカル化またはイオン化反応を促進させることができるものとなり、これによって放電プラズマにより励起された処理対象ガスを大量で且つ容易に分解・合成・改質可能とし、さらにドライ洗浄装置やオゾン発生装置として使用可能にしたスマートタイプの大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、ＶＯＣガスの分解・無害化処理装置、または種々の有機自然物質・有機化学物質の分解・改質処理装置、またはアスベスト等の微細粒子状物質を回収する装置、またはハイドロカーボン系混合ガスから水素ガスを大量に生成する装置、または酸化反応により生成されるオゾンガス利用の作業環境浄化・改善装置、または農業におけるビニールハウス・栽培工場・室内水耕栽培において炭酸ガス濃度調整および炭酸ガスセンサーとしての装置、または本装置の改質機能利用による資源開発リサイクル装置化等を可能にする等、様々な分野に幅広く応用できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にあっては、大気圧雰囲気中で処理対象ガスを流通可能とした筒状部材の外周壁に誘電体層を付設してなる外部電極と、該筒状部材の内部に配され、互いに連設された大気圧プラズマ素子となる内部電極とを備え、処理対象ガスと酸素を筒状部材内で剪断力を受けて分割および合流を繰り返すことにより両者が攪拌混合されると同時に筒状部材の内周壁および後方となる端部の開放部へ搬送することにより両電極間に高周波を印加させて放電プラズマを誘起させ、筒状部材内部の処理対象ガスを分解・合成・改質可能とした大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置を特徴とする。
【００１１】
また、大気圧プラズマ素子を、ピン形状の第１羽根部分、フィン形状の第２羽根部分のそれぞれを長手方向に沿って交互に配置してなる大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置を特徴とする。
【００１２】
さらに、第１羽根部分、第２羽根部分のそれぞれは、互いに円周方向に一定の角度で位相をずらした状態で配置してなる大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置を特徴とする。
【００１３】
また、大気圧プラズマ素子を、円錐部材およびそれに連続一体化された筒部材とより構成し、且つその周側面に時計回り方向となる螺旋形状の線状溝を形成し、螺旋形状の線状溝の形状を反時計回り方向に形成した他の円錐部材および筒部材とを長手方向に沿って交互に配置してなる大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置を特徴とする。
【００１４】
さらに、大気圧プラズマ素子を、円錐部材およびそれに連続一体化された筒部材とより構成し、且つ筒部材の周側面から放射状に多数の先端膨出ピンが立設されている形状とし、それらの複数個を長手方向に沿って配置してなる大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置を特徴とする。
【００１５】
また、内部電極は、冷水あるいは冷風が循環可能な軸筒部材によって形成され、該軸筒部材と、プラズマ素子となる内部電極先端でのプラズマ領域との間の温度差で発生する熱起電力により発電可能とするゼーベック効果素子を有してなる大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置を特徴とする。
【００１６】
さらに、内部電極は、当該内部電極の軸筒部材内を流れる循環流体の低温維持を可能とするペルティエ効果素子を有してなる大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置ことを特徴とする。
【００１７】
また、処理対象ガスに過剰な酸素を供給すべく筒状部材に酸素供給源を接続し、放電プラズマ反応と同時進行して、酸素を含む処理対象ガスを放電プラズマにより酸化分解処理を行なうものとした大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置を特徴とする。
【００１８】
さらに、前記筒状部材内部での放電プラズマによる励起によってラジカル状になった処理対象ガスを樹脂系基板上の接合部分に吹き付けてドライ洗浄を可能にするプラズマ洗浄装置として使用可能にした大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置を特徴とする。
【００１９】
また、大気圧プラズマ装置をオゾン発生装置として使用可能にした大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置を特徴とする。
【００２０】
さらに、処理対象ガスの処理後には酸化マンガンにより無害化して回収するものとした大気圧プラズマ素子を使用した有害ガス処理装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、処理対象ガスの濃度が増加しても放電分解効率を上げることができ、また、放電分解処理において酸素供給を可能にすることで副生成物の重合反応を阻止でき、しかも低コストで連続稼働させることができると共に、処理対象ガスへの酸素供給量を増加させて、ラジカル化またはイオン化反応を促進させることができるものとなり、これによって放電プラズマにより励起された処理対象ガスを大量で且つ容易に分解・合成・改質可能とし、さらにドライ洗浄装置、オゾン発生装置あるいはアスベスト回収装置等として使用可能にした。
【００２２】
すなわち、プラズマ素子となる内部電極は、互いに連設された攪拌手段と筒状部材の内周壁および後方となる開放部への搬送手段を配置してなるので、処理対象ガスの撹拌機能と、処理対象ガスの搬送機能との相乗効果により、当該処理対象ガスの処理能力が向上する。
【００２３】
また、それらの手段は、互いに円周方向に一定の角度で位相をずらしたり、溝を設けたりすることにより、有害な処理対象ガスを流路内で旋回させると同時に、流路内で剪断力を受けて分割および合流を繰り返すことでキャリアガスと処理対象ガスとが効率良く攪拌混合し、さらに筒状部材の内周壁および後方となる開放部への搬送を効率的に行ない、これによりプラズマ反応と酸化反応とが同時進行するものとなり、したがって、放電プラズマによる酸化分解処理能力が飛躍的に高められるものとなる。
【００２４】
また、内部電極は、冷水あるいは冷風が循環可能な軸筒部材によって形成され、該軸筒部材と、プラズマ素子となる内部電極先端でのプラズマ領域との間の温度差で発生する熱起電力により発電可能とするゼーベック効果素子を有してなるので、プラズマ発生源の予備電源として有効利用することができ、したがって、省エネタイプの有害ガス処理装置を容易に提供することができる。
【００２５】
さらに、内部電極は、当該内部電極の軸筒部材内を流れる循環流体から低温維持を可能とするペルティエ効果素子を有してなるので、該ペルティエ効果素子を介しての軸筒部材内の循環流体の冷却作用により、内部電極の冷却効率が向上する。
【００２６】
また、従来のような基板や電磁放射発生源等を配置させるための広いスペースを有するチャンバー・反応室等を必要とせず、また、高圧電源の制御や操作圧力の制御等が不要となるため、有害ガス処理装置自体をスマートタイプにでき、しかも安価に作製することができる。
【００２７】
さらに、本発明による装置は、ＶＯＣガスの分解・無害化処理装置、または種々の有機自然物質・有機化学物質の分解・改質処理装置、あるいはアスベスト等の繊維状物質を回収する装置、またはハイドロカーボン系混合ガスから水素ガスを大量に生成する装置、または酸化反応により生成されるオゾンガス利用の作業環境浄化・改善装置、または農業におけるビニールハウス・栽培工場・室内水耕栽培において炭酸ガス濃度調整および炭酸ガスセンサーとして利用することができ、しかも、本装置の改質機能利用による資源開発リサイクル装置化等を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施する最良の形態について図面を参照して説明する。本発明に係る大気圧プラズマ反応器１は、ガラス材料を表面処理した中心金属電極をガラス管内に挿入し、ガラス管外の金属外部電極間に高周波を印加し、ガラス管内壁と中心電極間に非平衡プラズマを誘発させて処理対象ガスをプラズマと接触させることにより、当該処理対象ガスをプラズマ励起とプラズマ領域への強制接触効果で分解するチューブ型プラズマユニット反応器を使用している。
【実施例１】
【００２９】
図１に示すように、大気圧プラズマ反応器１は、キャリアガスとして大気圧を利用し、例えば有害な有機物質、ＶＯＣあるいは繊維状物質等の処理対象ガスを長手方向に沿って通流させる耐熱強化ガラス製の細長でスマートなガラス管である筒状部材の外周壁に誘電体層を付設してなる外部電極２を形成すると共に、当該外部電極２の筒状部材４内部には、プラズマ素子となる互いに連設されたピン形状（一対のピンによる羽根形状（図２（ａ）参照））の第１羽根部分３ａ、フィン形状（例えば、竹とんぼの如き任意の捩れ角度を有する一対の羽根形状（図２（ｂ）参照））の第２羽根部分３ｂのそれぞれを周面長手方向に沿って交互に離隔した状態で配置してなり、内部を冷水あるいは冷風が循環することを可能とした軸筒部材５による内部電極３を備えている。
【００３０】
また、軸筒部材５の長手方向に沿って配置されたピン形状の第１羽根部分３ａ、フィン形状の第２羽根部分３ｂのそれぞれは、互いに円周方向に３０度位相をずらした状態で配置され、全体として螺旋回転状となって隣接配置される。尚、この位相ズレを３０度とする替わりに、１５度や４５度としたり、あるいはランダム位相で配置したりしても良い。
【００３１】
このピン形状の第１羽根部分３ａは、処理対象ガスを撹拌させる機能を有し、一方、フィン形状の第２羽根部分３ｂは、処理対象ガスを筒状部材の内周壁および後方となる開放部へ搬送させる機能を有している。そして、両羽根部分３ａ，３ｂ同士の間隔をちぢめてあることで処理対象ガスの処理能力を向上させている。すなわち、両羽根部分３ａ，３ｂ相互の形状の組み合わせにより、導入された処理対象ガスのプラズマ領域への誘導分解効率を高めている。
【００３２】
したがって、両電極２，３間において筒状部材４内部を放電プラズマ反応スペースとしている。そして、筒状部材４内の両電極２，３間に、例えばパルス幅が１００〜１５０ｋＨｚの範囲にあるパルス型の高周波電源による印加により非平衡プラズマを誘発させ、処理対象ガスを酸素と共に筒状部材４内に吸引させてプラズマと接触させることで処理対象ガスの酸化分解処理が行なわれた後、筒状部材４の端部開放側から排出されるものとしている。
【００３３】
すなわち、有害な処理対象ガスを流路内で旋回させると同時に、流路内で剪断力を受けて分割および合流を繰り返すことでキャリアガスと処理対象ガスとが効率良く攪拌混合され、これによりプラズマ反応と酸化反応とが同時進行するものとなる。したがって、放電プラズマによる酸化分解処理能力が高められるものとなる。そして、処理対象ガスの処理後には、例えば酸化マンガン等により無害化して回収することができる。
【００３４】
なお、第１羽根部分３ａと第２羽根部分３ｂとの境界部には孔部（図示せず）が設けられ、当該孔部を第１羽根部分３ａの端部と第２羽根部分３ｂの端部とが約９０°の角度で直交するように捩られることで、第１羽根部分３ａおよび第２羽根部分３ｂにより筒状部材４内が２個の流路に仕切られてなる攪拌式の静止型流体混合機により形成されていても良い。
【００３５】
内部電極３の軸筒部材５内には、一端開口部から他端開口部にわたって冷水あるいは冷風が循環可能となるように形成されており、また、内部電極３には、外部電極２に通じるゼーベック効果素子６を備え、冷却される軸筒部材５と両羽根部分３ａ，３ｂでのプラズマ領域との間の温度差で発生する熱起電力により発電可能としてある。このゼーベック効果素子６は、２種の異なる金属または半導体の両端を接合して形成され、両接点を異なる温度に保つときに起電力が発生する周知の熱電効果素子である。具体的には、内部電極３の軸筒部材５を約３０℃前後とし、両羽根部分３ａ，３ｂ先端のプラズマ接触外周部を２３０〜２５０℃前後とすることで、両部分に約２００℃の温度差が得られ、ゼーベック効果素子６により両羽根部分３ａ，３ｂ相互間に直列で高圧の電流が発生する。
【００３６】
内部電極３の軸筒部材５には、ペルティエ効果素子７を配してあり、前記ゼーベック効果素子６による熱起電力、もしくは両羽根部分３ａ，３ｂ相互間に発生する電流等によって吸熱作用が発生し、当該軸筒部材５内を流れる循環冷水あるいは冷風により熱を吸収して当該循環流体の低温維持を可能にすることで、内部電極３自体の冷却効果を高めている。このペルティエ効果素子７は、２種の異なる金属または半導体の接点に電流を通すとき、該接点でジュール熱以外の熱の発生または吸収が起こる周知の熱電効果素子であり、この熱の吸収効果を循環流体の冷却に寄与させるものである。
【００３７】
また、筒状部材４内部での放電プラズマによる励起によってラジカル化した例えば窒素、酸素、ヘリウム等の処理対象ガスを筒状部材４の端部開放側から放出させ、これを樹脂系基板上の接合部分に吹き付けて、当該基板表面の有機物を二酸化炭素や水に変えてガス化してドライ洗浄を可能にするプラズマ洗浄装置として使用することも可能である。
【００３８】
また、筒状部材４に周知の構造による不図示の酸素供給源を接続することにより、処理対象ガスに過剰な酸素を供給するようにしても良い。また、パルス型の高周波電源を使用する替わりに、他の電源を使用することも可能である。さらに、上記した両電極２，３を長さ８０ｃｍとしたチューブ型プラズマユニット反応器を並列に設置すると実用性に富むものとなる。
【００３９】
また、上記した静止型流体混合機による攪拌混合原理としては、互いに連設されたピン形状の第１羽根部分３ａ、フィン形状の第２羽根部分３ｂのそれぞれ一つのエレメントを通過する毎に二分割される（分割数Ｎ＝２のｎ（エレメント数）乗）分割作用と、エレメント内の捩れ面に沿って筒状部材４中央部から壁部へ、また壁部から中央部へと並び替える転換作用と、１エレメント毎に回転方向が替わり、急激な慣性力の反転を受けて乱流攪拌される反転作用それぞれにより２流体を効果的に混合するものである。
【００４０】
一般に、筒状部材４内を層流状態となって流れる流体は、壁面との粘性力により壁面位置よりも中央位置の方が速く流れるため、流動中に不均一になり易いのであるが、上記した混合原理に基づけば、筒状部材４内を流れる流体は半径方向に均一化（半径方向に沿っての速度勾配がゼロ）させるものとなる。また、このような大気圧プラズマ素子は、短時間加熱が可能で、熱交換効率や流体の溶解効率等も大幅に向上する。さらに、インライン型連続反応器としても優れた効果を発揮する。
【００４１】
また、本発明に係る大気圧プラズマ反応器１をオゾン発生装置として使用したり、あるいは処理対象ガスの分解以外に、処理対象ガスの合成・改質装置として使用したりしても良い。
【００４２】
次に、以上のように構成された最良の形態についての使用、動作の一例を説明する。図１に示すように、内部電極３の軸筒部材５内に、一端開口部から他端開口部にわたって冷水あるいは冷風を循環させると共に、筒状部材４の吸入側から有害な有機物質、ＶＯＣあるいは繊維状物質等の処理対象ガスを大気圧によるキャリアガスと共に吸入する。
【００４３】
そして、キャリアガスと処理対象ガスとを筒状部材４の流路内で、ピン形状の第１羽根部分３ａ、フィン形状の第２羽根部分３ｂそれぞれによって流通制御させると、流路内で剪断力を受けて分割および合流を繰り返すものとなり、これによってキャリアガスと処理対象ガスとが効率良く攪拌混合される。このとき、ピン形状の第１羽根部分３ａは、処理対象ガスを撹拌させ、フィン形状の第２羽根部分３ｂは、処理対象ガスを筒状部材の内周壁および後方となる端部開放部へ搬送させる。
【００４４】
これと同時に、筒状部材４内の両電極２，３間に、高周波電源をスイッチオンして例えばパルス幅が１００〜１５０ｋＨｚの範囲にあるパルス型高周波を印加させて非平衡プラズマを誘発させ、酸素を混合させた処理対象ガスをプラズマと接触させる。
【００４５】
このとき、ゼーベック効果素子６は、３０℃前後に冷却された軸筒部材５と、両羽根部分３ａ，３ｂ先端の２３０〜２５０℃前後のプラズマ接触外周部との間の温度差（約２００℃）により、両羽根部分３ａ，３ｂ相互間に熱起電力が発生し、この電力はプラズマ発生源である高周波電源の予備電圧として使用される。
【００４６】
また、ペルティエ効果素子７は、前記ゼーベック効果素子６による熱起電力、もしくは両羽根部分３ａ，３ｂ相互間に発生する電流等によって吸熱作用が発生し、軸筒部材５内を流れる循環流体から熱を吸収し、これによって内部電極３自体の冷却効果を高めている。
【００４７】
これにより、処理対象ガスのプラズマ反応と酸化反応とが同時進行して当該処理対象ガスは酸化分解処理される。このとき、筒状部材４内部での放電プラズマによる励起によって処理対象ガスがラジカル化した状態となり、この処理対象ガスは筒状部材４の後方となる端部開放側から放出された後、例えば酸化マンガン等により無害化して回収することができる。
【実施例２】
【００４８】
図３は、プラズマ素子となる内部電極８の他の実施例を示している。筒状部材９内部に、先端を円錐部材１０ａ、１０ｂとし、それに連続一体化された筒部材１１ａ、１１ｂとより内部電極８ａ、８ｂを形成している。該円錐部材１０ａ、１０ｂおよび筒部材１１ａ、１１ｂの周側面には螺旋形状をした線状の溝１２を多数形成している。実施例のものは長さ約２０ｍｍのものに２０本前後の溝１２を形成している。深さは０．２ｍｍ乃至０．６ｍｍとしている。
【００４９】
図４は、内部電極８ａ素子の拡大図を示し、円錐部材１０ａでは該円錐部材１０ａの頂点を中心として時計回り方向への旋回溝１２とし、筒部材１１ａでは円錐部材１０ａ側から後方へ向かって時計回り方向へ連続する螺旋形溝１２としている。
【００５０】
他方、図５は、他の内部電極８ｂ素子の拡大図を示し、円錐部材１０ｂでは該円錐部材１０ｂの頂点を中心として反時計回り方向への旋回溝とし、筒部材１１ｂでは円錐部材１０ｂ側から後方へ向かって反時計回り方向へ連続する螺旋形溝１２としている。
【００５１】
上記構成よりなる内部電極８ａ、８ｂを長手方向に沿って円錐部材１０ａ、１０ｂを処理対象ガスの通流する方向に向け、且つその先端が前方側の筒部材１１ａ、１１ｂに接するようにして交互に配置して、内部電極８としている。
【００５２】
処理対象ガスは、上記内部電極８ａ、８ｂに形成された円錐部材１０ａ、１０ｂや溝１２により攪拌され、且つ筒状部材の内周壁に押し付けられながら搬送させられる。また、内部電極８ａ、８ｂはその長さが短いので処理対象ガスのプラズマ領域への誘導分解効率を高めることができ、処理能力を向上させることが可能となった。他の各種装置並びにプラズマ反応と酸化反応および他の処理手段は上記実施例１と同様である。
【００５３】
内部電極８ａ、８ｂの中心部は水冷、空冷を問わず、該内部電極８ａ、８ｂの筒部材１１ａ、１１ｂの周側面との間に前記実施例と同様、温度差が得られるものであればよい。
【実施例３】
【００５４】
図６は、プラズマ素子となる内部電極１３の他の実施例を示している。筒状部材１４内部に、先端を円錐部材１５とし、それに連続一体化された筒部材１６とよりなる内部電極１３を配置している。該筒部材１６の周側面から垂直方向に多数のピン１７ａおよびその先端の球状体１７ｂよりなる先端膨出ピン１７が立設されている。上記ピンの長さは適宜変えることができるし、球状体１７ｂには各種形状の膨出部が採用される。
【００５５】
先端膨出ピン１７は、筒部材１６から放射状に多数本立設される。実施例では同一ラインの円周方向で２４本乃至３６本程度が等間隔あるいはランダムに立設されているが、それに限定されるものではない。また、先端の円錐部材１５および／あるいは筒部材１６には上記実施例２と同様に旋回状の溝を形成することも効果的である。この場合は、上記実施例２同様に螺旋方向の異なるものを交互に配置することになる。
【００５６】
上記構成よりなる内部電極１３を図６に示すように、長手方向に沿って円錐部材１５を処理対象ガスの通流する方向に向け、且つその先端が前方側の筒部材１６に接するか（不図示）あるいは適宜間隔を有して配置している。冷却手段を兼ねた軸を設けるのも効果的である。このことは上記実施例２においても同様である。
【００５７】
上記実施例１、２と同様、処理対象ガスは、上記内部電極１３に形成された円錐部材１５や先端膨出ピン１７により攪拌され、且つ筒状部材の内周壁に押し付けられながら搬送させられる。また、内部電極１３はその長さが例えば２５ｍｍ乃至３０ｍｍ程度と短くすることができるので処理対象ガスのプラズマ領域への誘導分解効率を高めることができ、処理能力を向上させることが可能となった。
【００５８】
他の各種装置並びにプラズマ反応や酸化反応および他の処理手段は内部電極冷却手段を含め上記実施例１、２と同様である。
【００５９】
なお、上記実施例１乃至３の大気圧プラズマ素子を適宜組み合わせて処理対象ガスを攪拌混合ならびに内周壁および後方となる端部開放部へ搬送することを可能とする内部電極とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明を実施するための最良の形態における大気圧プラズマ反応器の使用状態を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】大気圧プラズマ素子の構造の一例を示すもので、（ａ）はピン形状の第１羽根部分を示す斜視図、（ｂ）はフィン形状の第２羽根部分を示す斜視図である。
【図３】本発明を実施するための他の実施の形態における大気圧プラズマ反応器の使用状態を示す一部断面図である。
【図４】大気圧プラズマ素子の構造の他の実施例を示すもので、（ａ）は円錐部材に螺旋形状の溝を形成したことを示す正面図、（ｂ）は円錐部分および筒部材に螺旋形状の溝を形成したことを示す側面図である。
【図５】大気圧プラズマ素子の構造の他の実施例を示すもので、（ａ）は円錐部材に螺旋形状の溝を図４のものとは逆の反時計回り方向に形成したことを示す正面図、（ｂ）は円錐部分および筒部材に螺旋形状の溝を後方となる端部開放部へ向かって反時計回り方向に形成したことを示す側面図である。
【図６】（ａ）は本発明を実施するための他の実施の形態における大気圧プラズマ反応器の使用状態を示す断面図、（ｂ）は大気圧プラズマ素子の構造の他の実施例の正面断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１                        大気圧プラズマ反応器
２                        外部電極
３、８、８ａ、８ｂ、１３  内部電極
３ａ                      第１羽根部分
３ｂ                      第２羽根部分
４、９、１４              筒状部材
５                        軸筒部材
６                        ゼーベック効果素子
７                        ペルティエ効果素子
１０ａ、１０ｂ、１５        円錐部材
１１ａ、１１ｂ、１６        筒部材
１２                        溝
１７                        先端膨出ピン
１７ａ                      ピン
１７ｂ                      球状体
【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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