(57)【要約】【課題】分解対象物質の分解率を向上し、化学反応の反応制御性を高める方法と装置の提供。【解決手段】導入口１０７と排出口１０６を備えた圧力容器１００内に、粉末状の触媒物質１０１を収容し、粉末状の触媒物質１０１に対して電極１０８を備え、粉末状の触媒物質１０１に対して電磁波１０４を照射し、導入口１０７から圧力容器１００内に導入された化学反応前物質は、容器内の粉末状の触媒物質１０１の配設された領域に達し、、化学反応後物質が、容器の他側の排出口１０６から取り出される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学反応前物質から少なくとも触媒を用いて化学反応後物質を生成するにあたり、
前記触媒として、粉末状の触媒物質を用意し、
前記粉末状の触媒物質に対して電極を配し、
前記粉末状の触媒物質に対して電磁波を照射する、
ことを特徴とする化学反応制御方法。
【請求項２】
容器内に粉末状の触媒物質を収容し、前記粉末状の触媒物質に対して電極を配設し、
前記容器の導入口から、化学反応前物質を、前記容器内に導入するステップと、
少なくとも前記粉末状の触媒物質に対して電磁波を照射するステップと、
前記容器内の前記化学反応前物質が前記容器内の前記粉末状の触媒物質に達し、化学反応後物質が前記容器の排出口から取り出されるステップと、
を含む、ことを特徴とする化学反応制御方法。
【請求項３】
前記粉末状の触媒物質が前記電磁波の照射によって溶解する前に、前記電磁波の照射を停止するステップを含み、前記触媒物質が粉末状態に保たれる、ことを特徴とする請求項１又は２記載の化学反応制御方法。
【請求項４】
前記電極は、前記粉末状の触媒物質を間にして、両側に対向配置される少なくとも２枚の平板よりなる、ことを特徴とする請求項１又は２記載の化学反応制御方法。
【請求項５】
２枚の平板からなる前記電極は、前記粉末状の触媒物質を間に挟んで、化学物質の輸送方向に沿って延在されている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の化学反応制御方法。
【請求項６】
前記電極を構成する第１及び第２の平板のうち前記第１の平板の一端は、前記第２の平板の両端の間に位置し、
前記第２の平板の一端は、前記第１の平板の両端の間に位置し、
前記第１及び第２の平板の互いに重なる領域に、前記粉末状の触媒物質が介挿されている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の化学反応制御方法。
【請求項７】
前記電極を構成する第１及び第２の平板のうち前記第１の平板の一端は、前記第２の平板の両端の間に位置し、
前記第２の平板の一端は、前記第１の平板の両端の間に位置し、
前記第１及び第２の平板の重なる領域に、前記粉末状の触媒物質が介挿されており、
前記第２の平板は前記第１の平板の前記一端に対応する位置で折曲され、
前記第１の平板は前記第２の平板の前記一端に対応する位置で折曲されたものである、ことを特徴とする請求項１又は２記載の化学反応制御方法。
【請求項８】
前記電極は、板状部材よりなり、前記容器内から容器壁を貫通して容器外部に翼状に突設されている、ことを特徴とする請求項２記載の化学反応制御方法。
【請求項９】
前記電極は、前記容器の長手方向に沿って、複数本配設されている棒状部材よりなり、それぞれの棒状部材は、容器内から容器壁を貫通して容器外部に突出し拡延されている、ことを特徴とする請求項２記載の化学反応制御方法。
【請求項１０】
前記電極は、照射される前記電磁波のアンテナとして作用するアンテナ電極である、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の化学反応制御方法。
【請求項１１】
前記電極が、前記電磁波の発振器の出力部を構成するか、もしくは、前記発振器の出力部に直結されている、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の化学反応制御方法。
【請求項１２】
前記電磁波の発振器の出力が、前記電極に、導線又は平行平板を介して接続され、インピーダンス整合されている、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の化学反応制御方法。
【請求項１３】
前記容器が、圧力容器である、ことを特徴とする請求項２記載の化学反応制御方法。
【請求項１４】
前記圧力容器が、前記電磁波を透過し、反応にあずかる温度及び圧力に耐える容器である、ことを特徴とする請求項１３記載の化学反応制御方法。
【請求項１５】
前記電磁波とともに、磁場を印加する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の化学反応制御方法。
【請求項１６】
前記化学反応後物質は、前記化学反応前物質から、除去対象の所定物質が分解・除去されたものである、ことを特徴とする請求項１又は２記載の化学反応制御方法。
【請求項１７】
前記容器内の反応領域の温度、及び／又は圧力を、可変に制御するステップを含む、ことを特徴とする請求項２記載の化学反応制御方法。
【請求項１８】
前記電磁波として、マイクロ波が用いられる、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の化学反応制御方法。
【請求項１９】
ソレノイドにより、前記磁場を発生させ、
前記ソレノイドの通電電流を制御し、電子スピン共鳴位置、及び、電子サイクロトロン共鳴位置を可変させる、ことを特徴とする請求項１５記載の化学反応制御方法。
【請求項２０】
前記導入口側の配管、及び／又は、前記排出口側の配管にバルブを設け、バッチ処理の実行を可能としている、ことを特徴とする請求項２記載の化学反応制御方法。
【請求項２１】
前記除去対象の所定物質が、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、及び、ベンゼン系列の化学物質の少なくとも１つを含む、ことを特徴とする請求項１６記載の化学反応制御方法。
【請求項２２】
前記粉末状の触媒物質を収容するケースを設け、前記粉末状の触媒物質が互いに接触しているようにする、ことを特徴とする請求項１又は２記載の化学反応制御方法。
【請求項２３】
前記ケースを、前記ケースの一側と前記一側と対向する他側から押圧する、ことを特徴とする請求項２２記載の化学反応制御方法。
【請求項２４】
化学反応前物質から化学反応後物質を生成する装置において、
反応領域に、粉末状の触媒物質を配し、
前記粉末状の触媒物質に対して設けられた電極と、
電磁波を発生する手段と、
を備え、
前記粉末状の触媒物質に対して電磁波が照射され、前記化学反応後物質が生成される、ことを特徴とする反応制御装置。
【請求項２５】
導入口と排出口とを備えた容器内に、粉末状の触媒物質を収容し、
前記粉末状の触媒物質に対して配設された電極と、
電磁波を発生する手段と、
を備え、
少なくとも前記粉末状の触媒物質に対して前記電磁波が照射され、
前記導入口から前記容器内に導入された化学反応前物質は、前記容器内の前記粉末状の触媒物質の配設された領域に達し、化学反応後物質が前記容器の排出口から取り出される、ことを特徴とする反応制御装置。
【請求項２６】
前記粉末状の触媒物質が前記電磁波の照射によって溶解する前に、前記電磁波の照射を停止する制御を行う手段を備え、
前記触媒物質が前記粉末状に保たれる、ことを特徴とする請求項２４又は２５記載の反応制御装置。
【請求項２７】
前記電極は、前記粉末状の触媒物質を間に挟んで、両側に対向配置される少なくとも２枚の平板よりなる、ことを特徴とする請求項２４又は２５記載の反応制御装置。
【請求項２８】
少なくとも２枚の平板からなる前記電極は、前記粉末状の触媒物質を間に挟んで、化学物質の輸送方向に沿って延在されている、ことを特徴とする請求項２４又は２５記載の反応制御装置。
【請求項２９】
前記電極を構成する第１及び第２の平板のうち、前記第１の平板の一端は、前記第２の平板の両端の間に位置し、
前記第２の平板の一端は、前記第１の平板の両端の間に位置し、
前記第１及び第２の平板の互いに重なる領域に、前記粉末状の触媒物質が介挿されている、ことを特徴とする請求項２４又は２５記載の反応制御装置。
【請求項３０】
前記電極を構成する第１及び第２の平板のうち前記第１の平板の一端は、前記第２の平板の両端の間に位置し、
前記第２の平板の一端は、前記第１の平板の両端の間に位置し、
前記第１及び第２の平板の互いに重なる領域に、前記粉末状の触媒物質が介挿されており、
前記第２の平板は前記第１の平板の前記一端に対応する位置で折曲され、
前記第１の平板は前記第２の平板の前記一端に対応する位置で折曲されたものである、ことを特徴とする請求項２４又は２５記載の反応制御装置。
【請求項３１】
前記電極は、板状部材よりなり、前記容器内から、容器壁を貫通して、容器外部に翼状に突設されている、ことを特徴とする請求項２５記載の反応制御装置。
【請求項３２】
前記電極は、前記容器の長手方向に沿って、複数本配設されている棒状部材よりなり、それぞれの棒状部材は、容器内から容器壁を貫通して容器外部に突設し拡延されている、ことを特徴とする請求項２５記載の反応制御装置。
【請求項３３】
前記電極は、前記電磁波に対するアンテナとして作用するアンテナ電極である、ことを特徴とする請求項２４乃至３２のいずれか一に記載の反応制御装置。
【請求項３４】
前記電極が、前記電磁波の発振器の出力部を構成するか、もしくは、前記発振器の出力部に直結されている、ことを特徴とする請求項２４乃至３２のいずれか一に記載の反応制御装置。
【請求項３５】
前記電磁波の発振器の出力が、前記電極に、導線又は平行平板を介して接続され、インピーダンス整合されている、ことを特徴とする請求項２４乃至３２のいずれか一に記載の反応制御装置。
【請求項３６】
前記容器が、圧力容器である、ことを特徴とする請求項２５記載の反応制御装置。
【請求項３７】
前記圧力容器が、前記電磁波を透過し、反応にあずかる温度及び圧力に耐える容器からなる、ことを特徴とする請求項３６記載の反応制御装置。
【請求項３８】
前記電磁波に加えて、磁場を印加する手段をさらに備えている、ことを特徴とする請求項２４又は２５記載の反応制御装置。
【請求項３９】
前記化学反応後物質は、前記化学反応前物質から、除去対象の所定物質が分解・除去されたものである、ことを特徴とする請求項２４又は２５記載の反応制御装置。
【請求項４０】
前記容器内の反応領域の温度、及び／又は、圧力を可変に制御する手段を含む、ことを特徴とする請求項２５記載の反応制御装置。
【請求項４１】
前記電磁波としてマイクロ波が用いられる、ことを特徴とする請求項２４又は２５記載の反応制御装置。
【請求項４２】
前記磁場の強さを可変させる手段を備えている、ことを特徴とする請求項３８記載の反応制御装置。
【請求項４３】
前記磁場を発生させるためのソレノイドを備え、
前記ソレノイドの通電電流を制御し、電子スピン共鳴位置、及び、電子サイクロトロン共鳴位置を可変させる、ことを特徴とする請求項３８又は４２に記載の反応制御装置。
【請求項４４】
前記導入口側の配管、及び／又は、前記排出口側の配管にバルブを設け、バッチ処理を実行可能とした構成とされている、ことを特徴とする請求項２５記載の反応制御装置。
【請求項４５】
前記除去対象の所定物質が、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、及び、ベンゼン系列の化学物質の少なくとも１つを含む、ことを特徴とする請求項３９記載の反応制御装置。
【請求項４６】
前記粉末状の触媒物質を収容するケースを設け、前記粉末状の触媒物質が互いに接触しているようにする、ことを特徴とする請求項２４又は２５記載の反応制御装置。
【請求項４７】
前記ケースを、前記ケースの一側と前記一側と対向する他側から押圧する手段を備えている、ことを特徴とする請求項４６記載の反応制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学物質反応制御方法と装置に関し、特に、化学物質分解方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイオキシン、ダイオキシン含有物、ベンゼン系列、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）等の化学物質の分解除去の方法として、従来より、マイクロ波を照射する方法が知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２５４９２９号公報（第１頁、第１図等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、分解対象物質の分解率（効率）を高める手法を鋭意研究し、以下の発明を完成されるにいたった。すなわち、本発明の目的は、分解対象物質の分解率を向上する方法と装置を提供することにある。本発明の他の目的は、化学反応の反応制御性を高める方法と装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の１つのアスペクトに係る方法によれば、化学反応前物質から触媒を用いて化学反応後物質を生成するにあたり、前記触媒として、粉末状の触媒物質を用意し、前記粉末状の触媒物質に対して電極を配し、前記粉末状の触媒物質に対して電磁波を照射する、ことを特徴とする。
【０００６】
本発明の別の１つのアスペクトに係る方法によれば、容器内に粉末状の触媒物質を収容し、前記粉末状の触媒物質に対して電極を配設し、前記容器の導入口から、化学反応前物質を、前記容器内に導入するステップと、少なくとも前記粉末状の触媒物質に対して電磁波を照射するステップと、前記容器内の前記化学反応前物質が前記容器内の前記粉末状の触媒物質に達し、化学反応後物質が前記容器の排出口から取り出されるステップと、を含む、ことを特徴とする。本発明において、電磁波は、マイクロ波よりなる。
【０００７】
あるいは磁場を印加してもよい。本発明において、前記粉末状の触媒物質が前記電磁波の照射によって溶解する前に、前記電磁波の照射を停止する制御を行うステップを有し、前記触媒物質が前記粉末状に保たれる。
【０００８】
本発明の１つのアスペクトに係る装置によれば、反応領域に粉末状の触媒物質を配し、前記粉末状の触媒物質に対して電極を備え、前記粉末状の触媒物質に電磁波を照射し、化学反応前物質から、化学反応後物質を生成する、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の別の１つのアスペクトに係る装置によれば、導入口と排出口とを備えた容器内に、粉末状の触媒物質を収容し、前記粉末状の触媒物質に対して設けられた電極と、電磁波を発生する手段を備え、少なくとも前記粉末状の触媒物質に対して電磁波が照射され、前記導入口から前記容器内に導入された化学反応前物質は、前記容器内の前記粉末状の触媒物質の配設された領域に達し、化学反応後物質が前記容器の排出口から取り出される、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明において、前記粉末状の触媒物質が前記電磁波の照射によって溶解する前に、前記電磁波の照射を停止する制御を行う手段を備え、前記粉末状の触媒物質は粉末状に保たれる構成とされる。
【００１１】
本発明によれば、前記アンテナ電極は、前記粉末状の触媒物質を間に挟んで、両側に対向配置される少なくとも２枚の平板よりなる。
【００１２】
本発明によれば、前記アンテナ電極は、前記容器内の化学物質の輸送方向に沿って、前記粉末状の触媒物質を間に、延在されている構成としてもよい。
【００１３】
本発明によれば、前記アンテナ電極を構成する第１、第２の平板のうち前記第１の平板の一端は、前記第２の平板の両端の間に位置し、前記第２の平板の一端は、前記第１の平板の両端の間に位置し、前記第１、第２の平板の重なる領域に、前記粉末状の触媒物質が介挿されている構成としてもよい。
【００１４】
本発明によれば、前記アンテナ電極を構成する第１、第２の平板のうち前記第１の平板の一端は、前記第２の平板の両端の間に位置し、前記第２の平板の一端は、前記第１の平板の両端の間に位置し、前記第１、第２の平板の重なる領域に、前記粉末状の触媒物質が介挿されており、前記第２の平板は前記第１の平板の前記一端に対応する位置で折曲され、前記第１の平板は前記第２の平板の前記一端に対応する位置で折曲されている構成としてもよい。
【００１５】
本発明によれば、前記アンテナ電極は、板状部材よりなり、前記容器内から容器壁を貫通して容器外部に翼状に拡開されている構成としてもよい。
【００１６】
本発明によれば、前記アンテナ電極は、前記容器の長手方向に沿って、複数本配設されている棒状部材よりなり、それぞれの棒状部材は、容器内から容器壁を貫通して容器外部に拡延されている。
【００１７】
本発明によれば、前記容器が圧力容器である。この圧力容器は、前記電磁波を透過し、反応にあずかる温度及び圧力に耐える容器よりなる。
【００１８】
本発明によれば、前記粉末状の触媒物質を収容するケースを設け、前記粉末状の触媒物質が互いに接触しているようにする構成としてもよい。例えば、前記ケースを、前記ケースの一側と前記一側と対向する他側から、ピストン等の押圧手段で押圧する。
【００１９】
化学反応では、圧力、温度および触媒が用いられるが、このうち、触媒作用は、その表面で、電子が反応に預かる物質とやりとりがされ、反応が進む。マイクロ波が直接電子と相互作用することによって、エネルギーなどを注入することができれば、化学反応を制御することができるものと本発明者は知見し、本発明を完成させた。また、アンテナ電極を備えることで、粉状の触媒へ供給する電場を均一化させている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の原理をなすマイクロ波照射による化学物質の分解について説明する。
【００２１】
図１は、第１の実験の装置構成を説明するための図である。容器１１０内の溶液１１１には被分解対象物１１２が含まれている。そして、容器１１０の底面から垂直に栓１１４を貫通して金属アンテナ１１３が設けられている。
【００２２】
この実験では、金属アンテナ１１３の材料としては、白金、銅、ステンレス、チタン、ニッケル等を用いた。金属アンテナ１１３の寸法は、長さ１２０ｍｍ、径１ｍｍφである。
【００２３】
溶液１１１は水又は過酸化水素水よりなる。溶液１１１は２５ｍｌ、深さ４０ｍｍとした。
【００２４】
被分解対象物１１２は、クロロベンゼン：モノクロロベンゼン、ｏ−、ｍ−、ｐ−クロロベンゼン等が用いられる。実験ではクロロベンゼンは０．１ｍｌとした。
【００２５】
栓１１４は、シリコンゴムを用いた。
【００２６】
運転条件として、２．４５ＧＨｚ、７００Ｗのマイクロ波照射で、温度制御を行い、常温から９０℃の温度変化を、３サイクル繰り返し、溶液中の遊離塩素濃度を測定した。
【００２７】
図２に、図１の構成による実験結果を表形式で示す。被分解対象物１１２の試料（サンプル）、溶液中の遊離塩素濃度、分解率（度）が各試料毎に示されている。実験の結果、以下の点が明らかとなった。
【００２８】
温度は同じでも、電磁波のあるなしで、分解率は変化し、電磁波をあてた方がより高い分解率になった。
【００２９】
アンテナ１１３を用いた方が高い分解率を得た。
【００３０】
アンテナ１１３として銅アンテナが一番高い分解率を得た。
【００３１】
溶液としては、純水より過酸化水素水の方が高い分解率を得た。
【００３２】
したがって、溶液１１１＝過酸化水素水、金属アンテナ１１３＝銅アンテナという条件で、各種化学物質の分解率は、図２に示すとおりである。
【００３３】
化学反応では、圧力、温度および触媒を用いる。このうち、触媒作用は、その表面で、電子が反応に預かる物質とやりとりがされ、反応が進む。
【００３４】
したがって、マイクロ波が直接電子と相互作用することによって、エネルギーなどを注入することができれば、化学反応を制御することができる可能性がある。上記実験は、上記知見に基づくものである。
【００３５】
上記実験結果に示すように、常温から１００℃、圧力は１気圧では分解できない化学物質が、分解された。これは、分解が進むことによって、塩素が溶媒中に遊離される。遊離した塩素を定量分析することによって、分解度を見積もることができる。但し、この実験結果に見られるように、分解度は極めて低く、最大で３％程度であり、分解率（＝反応率）の向上が求められる。
【００３６】
図３は、第２の実験の装置構成を示す図である。
【００３７】
図３に示すように、銅粉末１２１のかたまり（ブロック）の表面をＢＮ（窒化ホウ素）粉末１２２が覆っている。
【００３８】
マイクロ波（２．４５ＧＨｚ、波長は１２ｃｍ）１２３の照射によって、粉末の表面が酸化された銅粉末１２１が焼結され、一体化した銅の板、ブロックとなることが知られるようになった。銅粉末１２１の粒子間距離は１ｍｍ以下であり、粉末を固めたサイズとしては、１０ｃｍ以上、厚さ３ｃｍ以上あるため、従来、このような粉末間に、電磁波は侵入しないものと考えられていた。
【００３９】
しかしながら、金属の焼結体を作製することができた。これは、粉末を作る微粒子間に電場が集中し、そこで放電が生じて粒子が一体化するためと考えられている。
【００４０】
なお、銅だけではなくて、融点の高い金属材料でも、同様な効果が観測されている。また、銅粉末１２１の表面を覆っている酸素（酸化物として存在している）は、ＢＮ粉末１２２などを用いることによって、焼結した表面に析出する。
【００４１】
【実施例】
そこで、本発明では、分解度（例えば、遊離塩素濃度）を高めるため、下記の構造を取る。以下、実施例を説明する。
【００４２】
図１および図３で示した実験結果から、触媒材料で作った粉末に、マイクロ波照射を行うと、粒子間に大きな電場の発生が期待できる。したがって、粒子間に大きな電場に反応をさせたい材料を、例えば下部から上部に向けて流すことで、触媒の粉末によって、化学反応が生じ、望まれる化学物質の分解や合成を行うことができる。特に、反応率の向上が期待できる。その理由は、図１の実験では、電場の高い部分は１点しかないが、粉末を利用することで、それぞれの粒子間における高電場が期待できるため、高電場領域が、容器全体にわたるためである。
【００４３】
図４を参照すると、この実施例では、圧力容器１００内に、粉末状の触媒物質１０１が収容されており、粉末状の触媒物質１０１に対してアンテナ電極１０８が配設されている。粉末状の触媒物質１０１に対してマイクロ波１０４が照射される。
【００４４】
圧力容器１００の一側の導入口１０７から化学反応前物質１０２を容器１００内に導入し、圧力容器１００内に導入された化学反応前物質は、容器１００内の粉末状の触媒物質１０１を経由し、容器１００の他側の排出口１０６から化学反応後物質１０３として取り出される。
【００４５】
図４に示すように、アンテナ電極１０８は、粉末状触媒物質１０１を間にして、両側に対向配置される２枚の平板よりなる。アンテナ電極１０８の別の実施例を示す図である。アンテナ電極１０８は、容器内の化学物質の転送方向に沿って、粉末状の触媒物質１０１を間に容器の長手方向に延在されている。容器１００内の化学反応物質は、粉末状の触媒物質１０１の間を流れる。
【００４６】
図３の実験で説明したように、銅粉末１２１（粉末の粒子間距離は１ｍｍ以下）は、マイクロ波１０４（２．４５ＧＨｚ、波長１２ｃｍ）の照射によって、シールドされず、銅粉末１２１を透過し、粉末間でのアーク放電等（と思料される）により融解し、酸化物等の不純物が表面に析出し、純金属が得られる、ことが確認されている。
【００４７】
よって、本実施例では、粉末状の触媒物質１０１が、マイクロ波の照射により溶解する前に、マイクロ波１０４の照射を停止するように制御が行われ、触媒物質１０１は粉末状に保たれる。なお、粉末状の触媒物質１０１としては、例えばＣｕ、Ｎｉが用いられるほか、Ｐｂ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｏ等の金属であってもよい。特に、銅が好ましい。また、ＴｉＯ２等のオキサイドであってもよい。また、分子間に大きな電場（強電場）を発生しやすくするため、高誘電率の材料であってもよい。
【００４８】
図１に示した実験では、アンテナ１１３は、クロロベンゼン１１２の一部のみに電場を供給しているが、本実施例の構成によれば、電場（電界）を、粉末状触媒物質１０１間で、均一に発生させることができる。マイクロ波１０４は、図４に示すように、アンテナ電極１０８と直交する方向に、図示されない発振器から、粉末状触媒物質１０１の粉末間に照射される。
【００４９】
あるいは、マイクロ波１０４は、図５に示すように、平行平板のアンテナ電極１０８に平行方向に、図示されない発振器から、マイクロ波１０４を粉末状触媒物質１０１に対して照射してもよい。アンテナ電極１０８を構成する平板の寸法（面積）は、粉末状触媒物質１０１の側面よりも大きくして、アンテナの作用を増大させてもよい。
【００５０】
図６は、本発明の別の実施例の構成を示す図である。この実施例では、アンテナ電極１０８を構成する２枚の平行平板のうち、第１の平板の一端は、第２の平板の両端の間（例えば真中）に位置し、第２の平板の一端は第１の平板の両端の間（例えば真中）に位置し、第１、第２の平板の重なる領域に、粉末状の触媒物質１０１が介挿されている。容器１００内の化学反応物質は、粉末状の触媒物質１０１の間を流れる。平行平板のアンテナ電極１０８に平行方向に、図示されない発振器から、マイクロ波１０４を粉末状触媒物質１０１に照射される。
【００５１】
図７は、本発明の別の実施例の構成を示す図である。この実施例では、アンテナ電極１０８を構成する第１、第２の平板のうち、第１の平板の一端は、第２の平板の両端の間に位置し、第２の平板の一端は、前記第１の平板の両端の間に位置し、第１、第２の平板の重なる領域に、粉末状の触媒物質１０１が介挿されており、第２の平板は第１の平板の前記一端に対応する位置で、例えば直角方向に折曲され、前記第１の平板は前記第２の平板の前記一端に対応する位置で例えば直角方向に折曲されたものである。かかる構成は、電磁波の波長、シールド構造の寸法によって、適宜決定される。
【００５２】
図８は、本発明の別の実施例のアンテナ電極の構成を示す図である。図９は、図８を容器断面方向からみた上面図である。なお、粉末状の触媒物質は図示されていない。この実施例では、２枚のアンテナ電極１０８は、板状部材よりなり、圧力容器１００内から圧力容器壁を貫通して圧力容器外部に翼状に拡開されている。容器１００内において、対向するアンテナ電極１０８の間に設けられる粉末状の触媒物質（不図示）に、マイクロ波が照射される。なお、発振器（不図示）の出力を、同軸ケーブル等を介して、アンテナ電極１０８に接続する構成としてもよいことは勿論である。この場合、接続形態としてインピーダンス整合を行うため平行平板を用いてもよいし、終端抵抗を配してもよい。２枚のアンテナ電極１０８間に、大きな電場が発生し、粉末状の触媒物質１０１での反応が促進される。
【００５３】
図１０は、本発明の別の実施例の構成を示す図である。図１１は、図１０を容器断面方向からみた上面図である。なお、粉末状の触媒物質は図示されていない。この実施例では、アンテナ電極１０８は、圧力容器１００の長手方向に沿って、複数本配設されている棒状部材よりなり、それぞれの棒状部材は、圧力容器１００内から容器壁を貫通して圧力容器外部に拡延されている。図１０において、棒状の容器１００への取り付け角は９０度（直角）に限定されるものでなく、任意の角度であってよい。容器１００内で、対向するアンテナ電極１０８の間に設けられる粉末状触媒物質にマイクロ波が照射される。
【００５４】
なお、この実施例においても、発振器の出力を、同軸ケーブル等の導線を介して、アンテナ電極１０８に接続する構成としてもよいことは勿論である。アンテナ電極間に大きな電場が発生し、粉末状の触媒物質１０１での反応が促進される。アンテナ電極１０８と発振機の接続形態としては、インピーダンス整合（マッチング）を行うため、平行平板などを用いてもよい。終端抵抗を設けるか、あるいは、能動素子を用いたアクティブ終端を設けることで、インピーダンス整合を行ってもよい。さらに、アンテナ電極１０８が、図示されないマイクロ波発振器の出力部を構成するか、出力部に直結する構成としてもよい。
【００５５】
粉末状の触媒物質１０１が収容する圧力容器１００は、マイクロ波１０４を透過する耐熱性の材料からなり、所望の耐圧特性を有する。マイクロ波（電磁波）を照射するアンテナ電極１０８部分で、化学反応が生じる。このため、当該部分の圧力・温度を制御するための機器を備え、公知の圧力センサと温度センサ、測定系、圧力制御装置、温度制御装置（いずれも不図示）による、フィードバック制御を行う構成とされている。実施例では、例えば、ＰＣＢの分解や、軽油中のベンゼンの分解が行われる。
【００５６】
図１２は、本発明の別の実施例の構成を示す図である。図１２に示すように、この実施例では、化学物質の反応制御性を高めるために、マグネット１０５を設け、直流磁場を印可する。これは、電子とマイクロ波が直接相互作用するからであり、通常、ＥＳＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｉｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）と呼ばれる。その原理は、磁場の印加によって原子や分子のエネルギー準位がゼーマン効果で分かれ、これにマイクロ波が相互作用するためである。通常のＥＳＲであるが、マイクロ波の磁場は高くなり、且つ、時変（時間とともに変化）するため、上記以外の効果も期待される。マグネット１０５（ソレノイド）に流れる電流値を制御することによって、電子スピン共鳴、電子サイクロトロン共鳴する反応容器１００内の位置を変化させても良い。また、粉末状触媒物質１０１の組成を、位置に応じて変えてもよい。
【００５７】
また、磁場とマイクロ波の関係が、サイクロトロン共鳴条件を満足するときには、電子がマイクロ波のエネルギーを効果的に吸収するので、化学反応に預かる電子が大きなエネルギーを持つと考えられる。したがって、化学反応の制御をより精密に行うことができる。
【００５８】
図４、図８、図１０、図１２において、容器１００、及びアンテナ電極１０８、図示されないマイクロ波発振器は、マイクロ波シールド部材で覆う構成としてもよいことは勿論である。
【００５９】
図４、図８、図１０、図１２において、容器１００の導入口１０７部分の配管と、排出口１０６部分の配管に、バルブ（図示されない）を設け、バッチ処理を行うようにしてもよい。
【００６０】
図４等に示した上記実施例において、粉末状触媒物質１０１が互いに接触しているように保つ制御が行われる。例えば、粉末状触媒物質１０１をケースに収容し、ケースの互いに対向する両側を駆動装置（ピストン等）で押圧する構成とされる。
【００６１】
また、上記実施例では、リアクタを構成する容器１００として、導入口１０７、排出口１０６を備えた構成を例示したが、容器構成としては、かかる構成に限定されるものでないことは勿論である。例えば本発明の別の実施例として、図１に示す構成の容器１１０内に、粉末状触媒を間に挟んだ２枚の平板電極からなるアンテナ電極（図５参照）を設け、反応前物質を、容器内１１０にいれ、マイクロ波を照射することで、反応後物質（例えば除去対象物質の分解）を得るようにしてもよい。
【００６２】
以上本発明を上記実施例に即して説明したが、本発明は、上記実施例の構成にのみ限定されるものでなく特許請求の範囲の各請求項の本発明の範囲内で当業者であればなしえるであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、触媒と粉末状とし、粉末状の触媒に電磁波を照射する構成としたことにより、除去対象物質の分解率を向上することができる、という効果を奏する。また本発明によれば、電磁場とともに、磁場を印加することにより、反応制御性を向上することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロ波照射によるクロロベンゼンの分解の実験の装置構成を示す図である。
【図２】図１の実験の結果の一例を示す図である。
【図３】マイクロ波照射による銅粉末の焼結体の作製実験の装置構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例の構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例の構成を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施例の構成を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施例の構成を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施例の構成を示す上面図である。
【図１０】本発明の第６の実施例の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第６の実施例の構成を示す上面図である。
【図１２】本発明の第７の実施例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１００  容器
１０１  粉末状触媒物質
１０２  化学反応前物質
１０３  化学反応後物質
１０４  マイクロ波
１０５  マグネット（ソレノイド）
１０６  排出口
１０７  導入口
１０８  電極（アンテナ電極）
１１０  容器
１１１  溶液
１１２  クロロベンゼン
１１３  金属アンテナ
１１４  シリコンゴム栓
１２１  銅粉末
１２２  ＢＮ粉末
１２３  マイクロ波
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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