(57)【要約】【課題】ＮＯｘ等の有害ガスを極めて効率的に分解することができ、アルゴンガス等の希少ガスを使用することなく安価にして実用的な放電反応装置を提供する。【解決手段】内周面を放電面５７とした筒状外側電極５４および外周面を前記放電面に対向する放電面６５とした筒状内側電極６４とを備え、前記両放電面の間に狭い間隙の筒形環状通路ｄを画成してなり、筒状内側電極の軸線方向両側端にあってその筒状内側電極を挾むように配置されたガス入口部４およびガス出口部５とを設け、ガス入口部４と筒形環状通路とを連通するガス導入路７８を設け、ガス導入路はガス入口部から筒形環状通路に向けて軸線方向に直行する方向の断面幅が徐々に小さく形成され或いはガス入口部に螺旋状の通路を形成したので、これによりガス入口部からガス導入路を経て筒形環状通路に圧送されたガスが筒形環状通路内で螺旋状に旋回しながらガス出口部へ向けて流動してなる。【選択図】      図１
2004181280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面を放電面とした筒状外側電極および外周面を前記放電面に対向する放電面とした筒状内側電極とを備え、前記両放電面の間に筒形環状通路を画成してなる放電反応器と、前記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、前記外側電極と前記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反応装置において、前記放電反応器は前記筒状内側電極の軸線方向両側端にあってその筒状内側電極を挾むように配置されたガス入口部およびガス出口部とを設け、前記ガス入口部と前記筒形環状通路とを連通するガス導入路を設け、該ガス導入路は該ガス入口部から該筒形環状通路に向けて軸線方向に直行する方向の断面幅が徐々に小さく形成され、これにより該ガス入口部から該ガス導入路を経て該筒形環状通路に圧送されたガスが該筒形環状通路内で螺旋状に旋回しながら前記ガス出口部へ向けて流動してなることを特徴とする放電反応装置。
【請求項２】
前記ガス入口部と前記筒形環状通路との間に円錐台部材等のテーパー部材を介装して前記ガス導入路の少なくとも一部を画成し、該テーパー部材の大径部が前記筒形環状通路の入口側開口部の内周縁部に位置するように配置してなることを特徴とする請求項１記載の放電反応装置。
【請求項３】
前記テーパー部材と前記入口部との間に隔壁板を設け、該隔壁板には周方向に沿って複数の小孔が形成され、該小孔の夫々が該テーパー部材のテーパー面に対向配置されてなることを特徴とする請求項２記載の放電反応装置。
【請求項４】
前記入口部に螺旋状の通路が形成されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放電反応装置。
【請求項５】
前記筒形環状通路の軸線と直行する方向の幅が１ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放電反応装置。
【請求項６】
前記筒形環状通路内における前記被処理ガスの螺旋状の旋回は該筒形環状通路の入口から出口に至る間に１回転以上となるように前記ガス供給手段および前記ガス導入路が形成されてなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放電反応装置。
【請求項７】
内周面を放電面とした筒状外側電極および外周面を前記放電面に対向する放電面とした筒状内側電極とを備え、前記両放電面の間に筒形環状通路を画成してなる放電反応器と、前記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、前記外側電極と前記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反応装置において、前記放電反応器は前記筒状内側電極の軸線方向両側端にあってその筒状内側電極を挾むように配置されたガス入口部およびガス出口部とを設け、前記ガス入口部と前記筒形環状通路とを連通するガス導入路を設け、前記ガス入口部に螺旋状の通路を形成し、これにより該ガス入口部から該ガス導入路を経て該筒形環状通路に圧送されたガスが該筒形環状通路内で螺旋状に旋回しながら前記ガス出口部へ向けて流動してなることを特徴とする放電反応装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電反応装置、より具体的にはグロー放電またはアーク放電によって有害ガスの分解等の処理をするために用いられる放電反応装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来よりＮＯｘ（Ｎ２Ｏ、ＮＯ等）を分解する技術として、例えば、特開平６−１７８９１４号公報に示されているようなグロー放電プラズマを用いて排ガス中の窒素酸化物を無害化することを目的とした排ガス処理装置が公知である。この公知の装置では、筒状の第１電極の内面に筒状の誘電体を接触して配置し、誘電体の中心部に小径の筒状の第２電極を配設し、第２電極には側面に複数の孔を穿設してアルゴンガス供給手段と連結し、第１電極及び第２電極を電源手段と接続している。
この公知の装置では処理対象の排ガスを筒状誘電体と第２電極間の比較的広い環状空間に軸方向の層流として直線状に流通させ、第１電極と第２電極間でグロー放電を発生させ、排気ガス中の窒素酸化物を分解する。このとき第２電極の複数の孔からアルゴンガスを噴出してグロー放電プラズマを安定させ、電力供給手段の電圧調整範囲を広範囲なものとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の装置ではＮＯｘ等の有害ガスを無害化する程度に分解することができず、またアルゴンガスは希少な気体であるから高価な排ガス処理方法となるため実用化されていない。
【０００４】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＮＯｘ等の有害ガスを極めて効率的に分解することができ、アルゴンガス等の希少ガスを使用することなく安価にして実用的な放電反応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】
上記の目的を達成するため、本発明では、内周面を放電面とした筒状外側電極および外周面を前記放電面に対向する放電面とした筒状内側電極とを備え、前記両放電面の間に狭い間隙の筒形環状通路を画成してなる放電反応器と、前記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、前記外側電極と前記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反応装置において、前記放電反応器は前記筒状内側電極の軸線方向両側端にあってその筒状内側電極を挾むように配置されたガス入口部およびガス出口部とを設け、前記ガス入口部と前記筒形環状通路とを連通するガス導入路を設け、該ガス導入路は該ガス入口部から該筒形環状通路に向けて軸線方向に直行する方向の断面幅が徐々に小さく形成され、これにより該ガス入口部から該ガス導入路を経て該筒形環状通路に圧送されたガスが該筒形環状通路内で螺旋状に旋回しながら前記ガス出口部へ向けて流動してなるのである。
【０００６】
このように本発明では、筒状外側電極と筒状内側電極との間に形成される筒形環状通路が狭幅であるため、この筒形環状通路を通る被処理ガスが両電極間の放電電流にさらされる密度、即ち単位流量当たりの放電電流密度、が大きくなる。また、本発明では狭幅の環状通路に連通するガス導入部の軸線方向に直交する方向の断面幅を徐々に小さく形成したので、被処理ガスはこのガス導入部を経て狭幅の筒形環状通路内に圧送されると、この筒形環状通路内においてを螺旋状に旋回しながら流動するようになり、被処理ガスの両電極間における移動距離が従来の直線的な軸方向の移動距離に比べて大きくなり、極めて効率よく放電処理されることになる。そして、好ましくは、前記筒形環状通路内における前記被処理ガスの螺旋状の旋回が該筒形環状通路の入口から出口に至る間に１回転以上となるように前記ガス供給手段および前記ガス導入路を形成することである。
【０００７】
好ましくは、両電極間に形成される筒形環状通路の間隙は１０ｍｍ以下とすることである。また、放電状態はグロー放電またはアーク放電のいずれかに限られない。
【０００８】
また、好ましくは、筒形環状通路において被処理ガスを螺旋状に流動させるために、前記ガス入口部と前記筒形環状通路との間に円錐台部材等のテーパー部材を介装してこのテーパー部材にて前記ガス導入路の少なくとも一部を画成し、このテーパー部材の大径部を前記筒形環状通路の入口側開口部の内周縁部に位置するように配置することである。
【０００９】
更にまた、好ましくは、筒形環状通路において被処理ガスを螺旋状に流動させるために、前記テーパー部材と前記入口部との間に隔壁板を設け、該隔壁板には周方向に沿って複数の小孔を形成し、該小孔の夫々を該テーパー部材のテーパー面に対向配置することである。
【００１０】
また、好ましくは、筒形環状通路において被処理ガスを螺旋状に流動させるために、前記ガス入口部に螺旋状の通路を形成することである。そしてこの場合には、前記のテーパー部材を省略することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１および図２に示す放電反応器２において，筒状，実施例では円筒状をなす導電性外側電極ホルダ５０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５１，５２がそれぞれ当てられて，複数のボルト５３によりそのホルダ５０に取付けられている。外側電極ホルダ５０の内周面に筒状，実施例では円筒状をなす外側電極５４が嵌着されている。その外側電極５４の長さはホルダ５０のそれよりも短くなっており，外側電極５４の位置決めをホルダ５０内周面の環状段部５５および環状溝に嵌めたサークリップ５６により行うことによって，外側電極５４の両環状端面および両端板５１，５２間には，それぞれ軸線方向長さの等しい空間が残置される。円筒状外側電極５４の内周面は鏡面仕上げ加工を施されていて，その全体が放電面５７として機能する。
【００１２】
第１，第２端板５１，５２間に導電性内側電極ホルダ５８が保持される。そのホルダ５８は，中央に位置する短円柱部５９と，それの軸線方向両端にそれぞれ位置する第１，第２円錐台形部６０，６１と，両円錐台形部６０，６１から突出する第１，第２軸部６２，６３を有し，それら構成部５９；６０，６１；６２，６３は同軸上に在り，且つそれらの軸線は外側電極５４のそれに合致している。
【００１３】
筒状，実施例では円筒状をなす内側電極６４が短円柱部５９に嵌着されている。内側電極６４は外側電極５４と同じ長さを有し，その外周面は外側電極５４の内周面，つまり放電面５７に筒形環状通路ｄを存して対向する。前記外周面は鏡面仕上げ加工を施されていて，その全体が放電面６５として機能する。上記の筒形環状通路ｄは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とし、好ましくは約５ｍｍとすることである。
【００１４】
第１円錐台形部６０の大径端部ｅは短円柱部５９と一体であり，その大径端部ｅの直径は短円柱部５９のそれよりも大である。この大径端部ｅに内側電極６４の一端を当接させることにより，その電極６４の位置決めがなされる。第１軸部６２は第１円錐台形部６０の小径端部ｆよりも小径であり，その小径端部ｆから突出して第１端板５１に形成された外側電極５４と同軸の貫通孔６６に嵌着し，また小径端部ｆが第１端部５１に当接する。
【００１５】
第２円錐台形部６１は，その軸線と同軸の貫通孔６７を有すると共に短円柱部５９に対して分離可能であるが，その大径端部ｅおよび小径端部ｆの直径は第１円錐台形部６０と同じである。第２軸部６３は短円柱部５９の端面に突設されていて，その長さは第１軸部６２の長さと同等であるが、それより長くてもよい。よりも長い。第２円錐台形部６１はその貫通孔６７を第２軸部６３に嵌合させて大径端部ｅを内側電極６４の他端に当接させており，これにより内側電極６４の抜止めがなされる。第２軸部６３は第２円錐台形部６１の小径端部ｆよりも小径であり，その小径端部ｆから突出して第２端板５２に形成された外側電極５４と同軸の貫通孔６８に嵌着し，また小径端部ｆが第２端板５２に当接する。
【００１６】
第１端板５１の外面側に外側電極ホルダ５０の内径と略同一の内径を有する凹部６９が形成され，その凹部６９の開口縁部に接続筒７０の一端に存するフランジ部７１が複数のボルト７２により取付けられる。この接続筒７０内および凹部６９はガス入口４として機能する。
【００１７】
また第２端板５２の外面側に外側電極ホルダ５０の内径と略同一の内径を有する凹部７３が形成され，その凹部７３の開口縁部に接続筒７４の一端に存するフランジ部７５が複数のボルト７２により取付けられる。この接続筒７４内および凹部７３はガス出口５として機能する。
【００１８】
これによりガス入口４およびガス出口５は円筒状内側電極６４の軸線方向両端側に在ってその円筒状内側電極６４を挟むように配置される。両接続筒７０，７４に第１導管６の両端部がそれぞれ接続される。
【００１９】
第１端板５１における凹部６９の底壁は，ガス入口４と外側電極ホルダ５０内部とを区画する隔壁板７６として機能し，その隔壁板７６の外周部に，周方向に並ぶ複数の小孔７７が等間隔で形成され（図３参照），各小孔７７は第１円錐台形部６０のテーパー面ｇに対向する。
【００２０】
ガス入口４，したがって隔壁板７６および内側電極６４間は被反応ガスを滞らせるガス導入路７８として機能し，そのガス導入路７８内に，テーパー面ｇを持つ部材としての第１円錐台形部６０が，それの大径端部ｅを筒形環状通路ｄの開口部内周縁部に位置させて配置される。これにより、ガス導入路はガス入口部４から筒形環状通路ｄに向けて軸線方向に直行する方向の断面幅が徐々に小さく形成されている。
【００２１】
第２端板５２における凹部７３の底壁（隔壁板７６に同じ）７９の外周部には第１端板５１と同様に周方向に並ぶ複数の小孔８０が等間隔で形成され，各小孔８０は第２円錐台形部６１のテーパー面ｇに対向する。
【００２２】
外側電極ホルダ５０の外周部において，その母線の２等分位置に一方の接続端子１３１がねじ止めされており，他方の接続端子１３２はロッド状をなし，第２端板５２に，それの外周部から底壁７９を通るように形成された長い小孔８１に挿通されて第２軸部６３にねじ止めされている。図中，８２はシールリングである。
【００２３】
上記の図１に示した放電反応器ではガス入口４側とガス出口５側は実質的に左右対称に形成されているで、被処理ガスの供給方向を前記実施例の場合と逆にしてガス出口５側から供給することができ、この場合の作用効果も実質的に同じである。
【００２４】
外側電極ホルダ５０および内側電極ホルダ５８はＡ１合金，例えばＪＩＳ  ５０５２より構成され，また円筒状外側電極５４はステンレス鋼，例えばＪＩＳ  ＳＵＳ３０４より構成され，さらに円筒状内側電極６４はＡ１合金，例えばＪＩＳ  ５０５２より構成されている。第１，第２端板５１，５２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７１，７５を有する両接続筒７０，７４はＡ１合金，例えばＪＩＳ  ５０５２より構成されている。
【００２５】
次に，前記放電式反応装置１を，被反応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。
【００２６】
図３に示す放電式反応装置１において，筒形をなす放電反応器２にガス流通装置としてのガス循環装置３が付設される。その装置３は，放電反応器２の一端部に存するガス入口４およびその他端部に存するガス出口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およびガス吸着器９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。ガス吸着器９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９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。
【００２７】
第１導管６に，ガス吸着器９を迂回するバイパス１０が第１，第２三方弁１１，１２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１３１，１３２に，電源装置としての交流電源装置１５が導線１４１，１４２を介して接続される。
【００２８】
ガス循環装置３に被反応ガスを供給すべく，ガス入口４および第１三方弁１１間において第１導管６に，被反応ガス用ガス供給装置１６が第２導管１７を介して接続され，その第２導管１７に放電反応器２側より順次，第１開閉弁１８および第３三方弁１９が装置される。第１導管６において，第２導管１７との接続部ａおよび第１三方弁１１間に，その弁１１側へのガス流を阻止する逆止弁２０が装置される。一方，ガス出口５側において，第１導管６に第４三方弁２１を介して第３導管２２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２１下流側に接続される。第３導管２２に，第４三方弁２１側より順次，その弁２１側へのガス流を阻止する逆止弁２３，ガス濃度測定器２４およびその測定器２４側へのガス流を阻止する逆止弁２５が装置される。また第１導管６において，第３導管２２の出口側との接続部ｂおよび第４三方弁２１間に，その弁２１側へのガス流を阻止する逆止弁２６が装置される。
【００２９】
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２２の出口側との接続部ｂおよび透明ボックス８間に第４導管２７の入口側が接続され，その中間部にガス濃度測定器２４が装置されるようになっている。したがって第４導管２７の出口側管部としてはガス濃度測定器２４および第１導管６間に存する第３導管２２の出口側管部２２ａが共用される。第４導管２７において，それの第１導管６との接続部ｃおよびガス濃度測定器２４間に第２開閉弁２８が装置される。
【００３０】
図３において，ガス供給装置１６は，笑気ボンベ８３を有し，そのボンベ８３から延びる導管８４が，放電反応器２のガス入口４に連なる導管１７の一端入口側に接続され，ボンベ８３側の導管８４にフローメータ８５が装置される。
【００３１】
Ａ．笑気の放電処理およびガスの採取
（ａ）第１開閉弁１８を開き，また第３三方弁１９の切換えによりガス供給装置１６と放電反応器２とを連通させた。さらに第４三方弁２１の切換えにより放電反応器２のガス出口５をガス濃度測定器２４に連通させ，また第１，第２三方弁１１，１２の切換えにより第１導管６のバイパス１０を連通状態にすると共にガス吸着器９の入，出口側を閉じた。第２開閉弁２８は閉状態にある。
【００３２】
（ｂ）笑気ボンベ１６から放電反応器２に１００ｖｏｌ％笑気を供給し，その笑気濃度がガス濃度測定器２４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笑気ボンベ８３からの笑気の供給を止め，また第１開閉弁１８を閉じた。さらに第４三方弁２１の切換えにより放電反応器２のガス出口５を，その弁２１および逆止弁２６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およびガス循環装置３といった反応経路内のガスは，９５．６ｖｏｌ％の笑気，０．８ｖｏｌ％の酸素および残部窒素（３．６ｖｏｌ％）よりなる混合ガスであった。反応経路内のガスを１００ｖｏｌ％笑気にすることを試みたが，その笑気の濃度は９５．６ｖｏｌ％が限界であった。これは，反応経路内に酸素および窒素が残留することに起因する。
【００３３】
（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２１→逆止弁２６→透明ボックス８→第２三方弁１２→バイパス１０→第１三方弁１１→逆止弁２０→放電反応器２の経路で循環させて，両放電面５７，６５間の筒形環状通路ｄに混合ガスを流通させた。
【００３４】
混合ガスは導入路７８にて乱流状態となり，その乱流状態の混合ガスは筒形環状通路ｄに流込むときその周方向に沿った流れ，つまり螺旋流となり，次いでその筒形環状通路ｄ内をコイル状の螺旋流となって通過する。このような導入路７８による混合ガスの螺旋流化は，第１円錐台形部６０のテーパー面ｇにより助勢されると共に隔壁板７６の各小孔７７による混合ガスの増速によっても助勢される。この状態では透明ボックス８内は無色透明であった。
【００３５】
（ｄ）交流電源装置１５により円筒状内側電極６４および外側電極５４に３０ｋＨｚ、７ｋＶで３０ｍＡの高放電電圧を印加した。これにより，両放電面５７，６５間に，混合ガスのコイル状螺旋流形成下においてアーク放電が発生した。このアーク放電は，両放電面５７，６５の略全体において発生しており，内側電極６４の外周面周方向においてはコロナ状リングをなす。また第２開閉弁２８を開いて笑気の濃度測定を開始した。
【００３６】
（ｅ）放電開始１０分経過後透明ボックス８内が略赤褐色に変色した。そこで，透明ボックス８の入口上流側Ｘにて，ガスの採取を行った。その採取方法は次の通りである。先ず，注射器により５０ｃｃのガスを採取し，次いで試料ビン中の２０ｃｃのイオン交換水に注射器の針先を挿入して採取ガスをイオン交換水に注入し，これを合計６回行って，全部で３００ｃｃの採取ガスを２０ｃｃのイオン交換水に注入した。この採取ガスを，放電開始１０分経過後のガス吸着器未通過変色ガスとする。
【００３７】
（ｆ）第１，第２三方弁１１，１２の切換えによりバイパス１０を閉じてガス吸着器９の出，入口を放電反応器２および透明ボックス８にそれぞれ連通させた。そして，放電開始２０分経過後において，ガス吸着器９の出口と第１三方弁１１との間，つまり出口下流側Ｙにおいて，ガス吸着器９通過後のガスを前記同様の方法で採取した。この採取ガスを放電開始２０分経過後のガス吸着器通過ガスとする。
【００３８】
Ｂ．採取ガスの分析
各採取ガス注入液を超純水により希釈して試料を調製し，イオンクロマトグラフ法の適用下で各試料についてＮＯ３−，ＮＯ２−の２種の基の定量を行った。分析機器としては，横河電機社製，ＩＣ７０００Ｓ型イオンクロマトグラフを使用した。
【００３９】
放電開始１０分経過後のガス吸着器未通過変色ガスを注入した試料には，３９０μｇ／ｍｌのＮＯ３−と，１１μｇ／ｍｌのＮＯ２−が比較的多く含まれていた。したがって，この試料にはＨＮＯ３とＨＮＯ２とが生成されているもので，これは２ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ→ＨＮＯ３＋ＨＮＯ２の反応が生じたことに因る。つまり，笑気が環状断面を持つ円筒状の放電領域に曝されたことによって，４Ｎ２Ｏ→２ＮＯ２＋３Ｎ２の分解反応が生起され，赤褐色のＮＯ２が発生したものである。放電開始２０分経過後のガス吸着器通過ガスを注入した試料には１７μｇ／ｍｌのＮＯ３−と，１５μｇ／ｍｌのＮＯ２−とが含まれており，ＮＯ３−量が前記放電開始１０分経過後の場合よりも大幅に減少していた。これはＮＯ２がガス吸着器９の活性炭素繊維フィルタに吸着されたことに因る。また放電開始２０分経過後における混合ガスのガス濃度測定器２４による笑気濃度は８２．６ｖｏｌ％であった。
【００４０】
常温，常圧下において，笑気は極めて安定な化合物であって，他の物質と反応することはなく，また分解もしない。そこで，笑気の分解に当っては，数百度の高温および数ＭＰａの高圧下において化学反応を行うことが必要となる。前記放電式反応装置１は比較的簡単な構造を有するにも拘らず，常温，常圧下において笑気の分解を行うことができるもので，使用済笑気の処理設備として極めて有効である。
【００４１】
図４，５は放電反応器２の他例を示す。導電性外側電極ホルダ５０は，筒状，実施例では円筒状をなす主体８６と，その両端部にそれぞれ取付けられた環状支持体８７とよりなる。主体８６の両端部は，両環状支持体８７の取付孔８８にその全長の略１／３位置までそれぞれ嵌込まれて，それら環状支持体８７に溶接されている。両環状支持体８７の取付孔８８に，同一の形状を有する電気絶縁性第１，第２端板５１，５２の円形突出部８９がそれぞれ嵌合され，また各円形突出部８９と一体の方形板９０が各環状支持体８７の環状端面に当接する。各方形板９０は各環状支持体８７に複数のボルト９１により取付けられる。
【００４２】
外側電極ホルダ５０の円筒状本体８６内周面に，筒状，実施例では円筒状をなす外側電極５４が嵌着されている。その外側電極５４の長さは円筒状本体８６のそれよりも短くなっており，外側電極５４の位置決めを，円筒状本体８６内周面の両環状溝にそれぞれ嵌めた両サークリップ９２により行うことによって，外側電極５４の両環状端面および両端板５１，５２の円形突出部８９間には軸線方向長さの等しい空間が残置される。円筒状外側電極５４の内周面は鏡面仕上げ加工を施されていて，その全体が放電面５７として機能する。
【００４３】
第２端板５２および外側電極５４内を導電性内側電極ホルダ５８のロッド状主体９３が貫通している。ロッド状主体９３の第２端板貫通部はその端板５２の取付孔９４に嵌着されていて，ロッド状主体９３の第２端板５２から突出する部分に存するフランジ部９５が第２端板５２に複数のボルト９６によって取付けられる。ロッド状主体９３の軸線は外側電極５４のそれに合致している。
【００４４】
内側電極ホルダ５８の他端側、即ち被処理ガス導入側、は円錐形部１０４として形成されており、この円錐形部１０４の大径端部ｅは筒形環状通路ｄの開口内周縁部に位置する。一方、この円錐形部１０４は図１の場合と同様の構造を得るためにロッド状主体９３の端部を前記第１円錐台形部６０と同様の形状に形成すると共に前記同様の隔壁板７６を空間内に配置してもよい。
【００４５】
ロッド状主体９３には筒状，実施例では円筒状をなす内側電極６４が嵌着されている。内側電極６４は外側電極５４と同じ長さを有し，その外周面は外側電極５４の内周面，したがって放電面５７に筒形環状通路ｄ（好ましくは約５ｍｍのギャップ）を存して対向し，その内側電極６４の位置決めはロッド状主体９３の２つの環状溝にそれぞれサークリップ９７を嵌めることによって行われる。内側電極６４の外周面は，鏡面仕上げ加工を施されていて，その全体が放電面６５として機能する。
【００４６】
第１端板５１の取付孔９８に第１導管６との接続筒９９が嵌着され，その接続筒９９の第１端板５１から突出する部分に存するフランジ部１００が複数のボルト１０１により第１端板５１に取付けられる。接続筒９９内はガス入口４として機能し，このガス入口４から筒形環状通路ｄに至る空間はテーパー状の導入路７８として機能し、前記実施例の場合と同様に導入路７８から筒形環状通路ｄ内に入った被反応ガスは筒形環状通路ｄ内においてコイル状の螺旋流となって出口側へ流動する。
【００４７】
ロッド状主体９３の第２端板５２側において，その主体９３の端面に開口するように孔１０２が形成され，その孔１０２の底壁部は，内側電極６４および第２端板５２間の空間に囲まれている。孔１０２の底壁部近傍の周壁に空間と孔１０２内を連通する複数の小孔１０３が形成され，したがって，孔１０２はガス出口５として機能し，またロッド状主体９３の外端部は第１導管６との接続筒として機能する。
【００４８】
外側電極ホルダ５０における円筒状主体８６の第１端板５１側外周面に一方の接続端子１３１が取付けられており，他方の接続端子１３２は，内側電極ホルダ５８におけるロッド状主体９３のフランジ部９５近傍に取付けられている。
【００４９】
外側電極ホルダ５０および内側電極ホルダ５８はＡ１合金，例えばＪＩＳ  ５０５２より構成され，また円筒状外側電極５４はステンレス鋼，例えばＪＩＳ  ＳＵＳ３０４より構成され，さらに円筒状内側電極６４はＡ１合金，例えばＪＩＳ  ５０５２より構成されている。第１，第２端板５１，５２は合成樹脂，例えば布入りベークライトより構成され，また両フランジ部９５，１００および接続筒９９はＡ１合金，例えばＪＩＳ  ５０５２より構成されている。
【００５０】
両放電面５７，６５全体においてグロー放電またはアーク放電を効率良く発生させるためには，円筒状外側電極５４用金属材料が合金である場合はその主金属成分の（または金属単体である場合はその金属の）イオン化傾向と，円筒状内側電極６４用金属材料が合金である場合はその主金属成分の（または金属単体である場合はその金属の）イオン化傾向は同じでもよいが異なる方が好ましい。両放電面５７，６５にそれぞれ耐食性金属メッキを施す場合，前記イオン化傾向の異なりを配慮する。要するに，両放電面５７，６５を構成する金属材料は同じでもよいが互に異なる方がよい，と言える。
【００５１】
図６は図４に示した放電反応器の変形例を示し、この変形例が図４の放電反応器と相違する点についてのみ説明すると、この変形例では第１端板５１の取付孔９８に取り付けられた接続筒９９の内周面に螺旋状の通路を画成する螺旋状翼部材１５０を取り付けている点である。これにより、外部の導管からこの接続筒９９に圧送された流体は、この翼部材１５０によって螺旋流に変換されて接続筒９９と筒形環状通路ｄとの間の導入路７８を経て筒形環状通路ｄに入り、この筒形環状通路ｄ内を螺旋流として流動しながら出口側に移動する。この変形例では、接続筒９９の内周面に螺旋状の翼部材１５０を取り付けたことにより、内側電極ホルダ５８のガス導入側に図４および図５で示したような円錐形部１０４を必ずしも設ける必要が無くなるので、図６ではその円錐形部が無い状態を図示したが、円錐径部を設ける方が筒形環状通路ｄ内における螺旋流の形成はより確実となる。
【００５２】
なお、前記の各装置１はアーク放電による笑気の分解に限らず，例えば空中窒素を用いたＮＯ２の合成，ＣＯ２の分解等のグロー放電およびアーク放電の夫々に適用可能である。また内，外側電極５４，６４は筒状であればよく，円筒状には限られない。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば，前記のように筒状外側電極と筒状内側電極との間に形成される筒形環状通路が狭幅であるため、この筒形環状通路を通る被処理ガスが両電極間の放電電流にさらされる密度、即ち単位流量当たりの放電電流密度、が大きくなる。また、本発明では狭幅の環状通路に連通するガス導入部の軸線方向に直交する方向の断面幅を徐々に小さく形成し或いはガス入口部に螺旋状の通路を形成したので、被処理ガスはこの狭幅の筒形環状通路内を螺旋状に旋回しながら流動するので、被処理ガスの両電極間における移動距離が大きくなり、極めて効率よく放電処理されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】放電反応器の第１実施例の概略を示す縦断正面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図１の放電反応器を用いて笑気ガスの分解実験を行った放電装置の系統図である。
【図４】本発明に係る放電反応器の第２実施例の概略を示す縦断正面図である。
【図５】図４の５−５矢視図である。
【図６】図４に係る放電反応器の変形例を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１    放電装置
２    放電反応器
３    ガス循環装置（ガス流通装置）
４    ガス入口
５    ガス出口
１５  交流電源装置（電源装置）
５４  円筒状外側電極（筒状外側電極）
５７  放電面
６０  第１円錐台形部（部材）
６４  円筒状内側電極（筒状内側電極）
６５  放電面
７６  隔壁板（底壁）
７８  導入路
ｄ    筒形環状通路
ｅ    大径端部
ｇ    テーパ面
【図１】
2004181280.tif 000003
【図２】
2004181280.tif 000004
【図３】
2004181280.tif 000005
【図４】
2004181280.tif 000006
【図５】
2004181280.tif 000007
【図６】
2004181280.tif 000008