(57)【要約】【課題】触媒を使用することなくプラズマだけで有機物の処理を行うことができ、また、処理対象ガスを中心金属電極において直接反応させないようにする。【解決手段】処理対象ガスを流通可能とした筒状誘電体の外周壁に金属外部電極を付設し、中心金属電極を筒状誘電体内に挿入し、筒状誘電体外周部の金属外部電極間に高周波を印加し、筒状誘電体内壁と中心金属電極間に非平衡プラズマを誘発して処理対象ガスをプラズマと接触することにより、当該処理対象ガスをプラズマ励起で分解するチューブ型プラズマユニット反応器において、中心金属電極の表面にガラスコーティング処理を施す。上記筒状誘電体外周壁の温度上昇を防止すべく金属外部電極を冷風ファンもしくは水冷により冷却する冷却手段を備える。更に、上記チューブ型プラズマユニット反応器の稼働前にプラズマ励起を発生可能となるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象ガスを流通可能とした筒状誘電体の外周壁に金属外部電極を付設し、中心金属電極を筒状誘電体内に挿入し、筒状誘電体外周部の金属外部電極間に高周波を印加し、筒状誘電体内壁と中心金属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で分解するチューブ型プラズマユニット反応器において、中心金属電極の表面にガラスコーティング処理を施して成ることを特徴とする有機物処理装置。
【請求項２】
筒状誘電体外周壁の温度上昇を防止すべく金属外部電極を冷風ファンもしくは水冷により冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の有機物処理装置。
【請求項３】
チューブ型プラズマユニット反応器の稼働前にプラズマ励起を発生可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載の有機物処理装置。
【請求項４】
チューブ型プラズマユニット反応器の中心電極を筒状誘電体と同心に設置するためのガラス、セラミックス或いはガラスコーティングされたフッソ樹脂製のサポートを設置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の有機物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物の検出装置等に使用され、特にチューブ型プラズマユニット反応器を使用した放電プラズマにより励起された処理対象ガスを分解処理可能とした有機物処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラズマを利用した洗浄装置としては、特許文献１に開示されているように、チャンバー内に供給された処理対象ガス中にプラズマを発生させ、該プラズマによって形成された処理対象ガスのラジカルやイオンを樹脂系基板上の接合部分に衝突（スパッタリング）させる技術がある。
【０００３】
また、特許文献２に開示されているように、電磁放射発生源を有する反応室内に、基板を配置させると共にプラズマ発生ガスを導入させ、電磁放射にプラズマ発生ガスを暴露させて、基板表面に接触するプラズマを発生させ、該プラズマを操作圧力で維持するものとした技術がある。
【０００４】
しかしながら、従来におけるプラズマを利用した洗浄装置では、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。更に、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。
【０００５】
そこで、本願発明者自身による先の出願では、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、ラジカル化又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分解・合成・改質可能とし、更に、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大気圧プラズマ素子を提供した。
【０００６】
すなわち、この大気圧プラズマ素子は、大気圧雰囲気中で処理対象ガスを流通可能とした筒状誘電体部材の外周壁に誘電体層を付設して外部電極とし、該筒状部材の内部に配され、互いに連設された螺旋状に正回転する第１羽根部分、螺旋状に逆回転する第２羽根部分それぞれを内部電極とし、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及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ることで筒状部材内部の処理対象ガスを分解・合成・改質可能としている。また、前記第１羽根部分、第２羽根部分それぞれは、当該両羽根部分間に孔部を有する境界部を設けて筒状部材の長手方向に沿って交互に一体成形して成るかもしくは予め分割形成された両羽根部分を交互に溶接結合して成るものとし、該孔部の位置で前記境界部は、前記両羽根部分それぞれの端部が直交するように捩られて成る。更に、処理対象ガスのキャリアガスとして大気圧を利用し、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。また、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、更に、前記大気圧プラズマ素子をオゾン発生装置として使用可能にしている。
【特許文献１】特開平５−１２１３８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４６１０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、従来の大気圧プラズマ素子は、触媒材料を表面処理した中心金属電極を筒状誘電体内に挿入し、筒状誘電体外の金属外部電極間に高周波を印加し、筒状誘電体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触媒活性の相乗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。このように処理対象ガスは中心金属電極において直接化学反応させるため、中心金属電極の触媒材料の劣化、およびこれに伴うメンテナンス等の問題が指摘されている。しかも従来においては、筒状部材の外周壁に誘電体層を付設して成る外部電極は、自体の温度上昇によって誘電率が低下するため、処理対象ガスの処理能力にバラツキを生じる虞れがある。更に、従来のチューブ型プラズマユニット反応器は、稼働中に静電気を発生させてしまうため、プラズマ励起に悪影響を及ぼすと共に、周辺機器への障害の原因となる問題点を有していた。特に、従来のＰＡＣＴ装置では、触媒材料を電極表面に配置しているため、プラズマと触媒材料が時間的及び空間的（以下、時空間的という）に共存しており、パワーの強いアーク放電では触媒材料の消耗が激しく、時間とともに効率が低下し、そのためパワーの弱いグロー放電を用いざるをえなかった。また、装置毎に個別の電源を必要とし、コストの面でも課題があり、製品の標準化、システム化が困難であった。
【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、触媒を使用することなくプラズマだけで処理を行うことができ、また、処理対象ガスを中心金属電極において直接反応させないようにして中心金属電極の電極材料の劣化を未然に防止することができ、更に、外部電極自体の温度上昇を防止することで誘電率の低下を阻止でき、加えて、チューブ型プラズマユニット反応器の稼働中に静電気を発生させないようにした有機物処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にあっては、処理対象ガスを流通可能とした筒状誘電体の外周壁に金属外部電極を付設し、中心金属電極を筒状誘電体内に挿入し、筒状誘電体外周部の金属外部電極間に高周波を印加し、筒状誘電体内壁と中心金属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で分解するチューブ型プラズマユニット反応器において、中心金属電極の表面にガラスコーティング処理を施して成ることを特徴とする。
【００１０】
また、筒状誘電体外周壁の温度上昇を防止すべく金属外部電極を冷風ファンもしくは水冷により冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
更に、チューブ型プラズマユニット反応器の稼働前にプラズマ励起を発生可能としたことを特徴とする。
【００１２】
また、チューブ型プラズマユニット反応器の中心電極を筒状誘電体と同心に設置するためのガラス、セラミックス或いはガラスコーティングされたフッソ樹脂製のサポートを設置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、触媒を使用することなくプラズマだけで処理を行うことができ、また、処理対象ガスを中心金属電極において直接反応させないようにして中心金属電極の電極材料の劣化を未然に防止することができる。更に、外部電極自体の温度上昇を防止することで誘電率の低下を阻止できる。
【００１４】
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、反応器自体を容易且つ安価に作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【実施例１】
【００１６】
本発明に係る有機物処理装置１は、中心金属電極２を筒状誘電体３内に挿入し、筒状誘電体３外の金属外部電極４間に高周波を印加し、筒状誘電体３内壁と中心金属電極２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だけで分解するチューブ型プラズマユニット反応器Ｐを使用している。
【００１７】
すなわち、有機物処理装置１は、図１に示すように、チューブ型プラズマユニット反応器Ｐの筒状誘電体３一端側にテフロン（登録商標）樹脂材等による継手部材５を接続して処理対象ガスの流入口６とし、筒状誘電体３の他端側は、テフロン（登録商標）樹脂材等による継手部材７を介して略Ｌ字状の導管８を接続し、更に、導管８の先端にはテフロン（登録商標）樹脂材等による継手部材９を介して、例えば二酸化マンガン等のオゾン分解触媒を充填したケーシング１０を接続することで生成物の流出口１１としている。尚、筒状誘電体３内の中心金属電極２は、芯出し用のサポート部材１３を介して継手部材７，９間で張設固定されている。
【００１８】
チューブ型プラズマユニット反応器Ｐは、チューブ型誘電体バリアー放電を採用しているため、処理対象ガスを流通可能とし、且つ放電プラズマ反応スペースとしている筒状誘電体３として例えば外径１２．５ｍｍ、管肉厚１．３ｍｍで、例えば石英ガラス等の誘電体を使用し、金属外部電極４は、この誘電体の外周部に密着設置されている。
【００１９】
一方、筒状誘電体３内に配した中心金属電極２の表面には、ガラスコーティング処理を施すことで、プラズマ雰囲気内に導入される処理対象ガス及びプラズマ反応にて励起されたガス組成物質と金属（電極）との化学反応を防止している。こうすることで電極部表面に付着した生成物の除去を容易にしている。
【００２０】
そして、中心金属電極２と筒状誘電体３外の金属外部電極４との間に、例えば出力周波数１３〜１５ｋＨｚ、好ましくは１３．２ｋＨｚのパルス型の高周波電源１２が接続され、この高周波印加により非平衡プラズマを誘発させ、処理対象ガスをプラズマと接触させることで処理対象ガスの大気ガス中の繊維状有機物を分解除去するものとしている。このとき、高周波電源１２は、チューブ型プラズマユニット反応器Ｐの稼働前にプラズマ励起を発生可能とするように設定してある。また、高周波の発生に際し、筒状誘電体３外周壁の温度上昇を防止すべく金属外部電極４を冷風ファンもしくは水冷により冷却する冷却手段１４を備えている。
【００２１】
また、金属外部電極４と筒状誘電体３（誘電体）間で放電にてオゾンが発生するため、金属外部電極４が外気に露出しないように耐オゾン性に優れた例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂系熱収縮チューブにて金属外部電極４自体を被覆している。
【００２２】
また、チューブ型プラズマユニット反応器Ｐの接ガス部分の金属材質としては、例えば表面にガラスコーティング処理を施したステンレス鋼を使用している。
【００２３】
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に、図１に示すように、有機物処理装置１のチューブ型プラズマユニット反応器Ｐの流入口６から、大気ガス中の繊維状有機物等の処理対象ガスを例えば１分間当たり約２リットル程度の割合で吸入する。
【００２４】
これと同時に、処理対象ガスをチューブ型プラズマユニット反応器Ｐの筒状誘電体３内に導入し、中心金属電極２と筒状誘電体３外の金属外部電極４との間で、１３．２ｋＨｚのパルス型の高周波を印加させて筒状誘電体３内部に非平衡プラズマを誘発させ、処理対象ガスをプラズマと接触させることで処理対象ガスがラジカル化した状態となり、大気ガス中の繊維状有機物が分解除去される。
【００２５】
そして、この処理されたガスは、導管８を介して、オゾン分解触媒を充填したケーシング１０内に送り込まれてオゾンを分解した後、流出口１１から生成物として流出される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を実施するための最良の形態における有機物処理装置の概略構成を示すもので、（ａ）は平面側から見た断面図、（ｂ）は側面から見た断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ｐ          チューブ型プラズマユニット反応器
１          有機物処理装置
２          中心金属電極
３          筒状誘電体
４          金属外部電極
５、７、９  継手部材
６          流入口
８          導管
１０          ケーシング
１１          流出口
１２          高周波電源
１３          芯出し用のサポート部材
１４          冷却手段
【図１】
2008018306.tif 000003