(57)【要約】【課題】プラズマから発生した活性種をできるだけ早い時期に吸着安定させるようにして、活性種による副反応や逆反応の発生を抑えて、他の有害物質の発生を防止する。【解決手段】脱臭装置１０Ａは、直流入力電圧Ｖｉｎの供給によって高電圧パルスＶＬ（又は高電圧パルスＶＬを含む高電圧パルス列Ｐｃ）を発生するパルス電源１４と、該パルス電源１４に接続され、該パルス電源１４にて発生された高電圧パルスＶＬ（又は高電圧パルスＶＬを含む高電圧パルス列Ｐｃ）によって放電を発生し、脱臭のための反応を促進させるリアクタ１６とを有する。リアクタ１６は、パルス電源１４に接続された線状電極１８と、ＧＮＤに接続された筒状電極２０とを有し、該筒状電極２０の中空部２２に線状電極１８が挿入されて構成されている。筒状電極２０の内壁に筒状の吸着材２４が同心円状に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
発生したプラズマによって臭気物質から分解生成された物質を吸着する吸着材とを有し、
前記吸着材が前記プラズマの発生領域に直接接触して設置されていることを特徴とする脱臭装置。
【請求項２】
請求項１記載の脱臭装置において、
前記吸着材が前記プラズマの発生領域内に設置されていることを特徴とする脱臭装置。
【請求項３】
請求項１記載の脱臭装置において、
前記吸着材は中空部を有し、
前記吸着材の前記中空部内において前記プラズマが発生することを特徴とする脱臭装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱臭装置において、
前記プラズマ発生手段は、パルス電界によって前記プラズマを発生させることを特徴とする脱臭装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱臭装置において、
前記プラズマ発生手段は、大気圧下において前記プラズマを発生させることを特徴とする脱臭装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の脱臭装置において、
前記プラズマ発生手段にて生成される前記パルス電界は、パルス半値幅が１０〜１０００ｎｓであることを特徴とする脱臭装置。
【請求項７】
請求項６記載の脱臭装置において、
前記パルス電界は、パルス半値幅が５０〜１００ｎｓであることを特徴とする脱臭装置。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１項に記載の脱臭装置において、
前記プラズマ発生手段にて生成される前記パルス電界は、立ち上がり時における電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）が１０９（Ｖ／ｓ）以上であることを特徴とする脱臭装置。
【請求項９】
請求項８記載の脱臭装置において、
前記電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）が１０１１（Ｖ／ｓ）以上であることを特徴とする脱臭装置。
【請求項１０】
請求項４〜９のいずれか１項に記載の脱臭装置において、
前記プラズマ発生手段は、非化石エネルギ源からの電力供給によって前記パルス電界を発生することを特徴とする脱臭装置。
【請求項１１】
発生したプラズマによって生成された物質を吸着する吸着材を、前記プラズマの発生領域に直接接触させて脱臭処理を行うことを特徴とする脱臭方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、におい成分をプラズマにて分解し、該分解されて生成された物質を吸着材にて吸着することによって脱臭を行う脱臭装置及び脱臭方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、プラズマによる脱臭は、他の脱臭方法では除去しにくかった臭気や複合臭気にも有効に働き、安定した脱臭効果を得ることができるという効果を奏する。
【０００３】
従来のプラズマ脱臭装置は、例えば非特許文献１に示すように、放電ユニットと吸着・触媒ユニットで構成されている。放電ユニットでは、臭気中でプラズマを発生させ、発生されたプラズマによって臭気は吸着・触媒剤に吸着されやすい状態に変化（活性化）する。即ち、前記プラズマによって活性種が生成されることになる。
【０００４】
活性種は、吸着・触媒ユニット内で一旦捕らえられ、前記プラズマによって臭気中に発生する酸化力の強い物質（オゾン（Ｏ３）などの酸化ラジカル類）との化学反応（触媒酸化反応）が起こって、無臭の物質となって除去される。
【０００５】
また、オゾン除去の目的で出口手前に活性炭吸着体を設けており、同時に有毒ガス残渣も吸着させる機能を持たせている。
【０００６】
他の従来例では、例えば非特許文献２に示すように、オゾナイザーによるオゾン脱臭も提案されている。オゾナイザーは、セラミックスに形成された放電電極に適切な高周波・高電圧を印加して、放電電極から沿面放電を発生させ、ここに原料ガス（酸素又は、乾燥空気）を供給することにより、高濃度のオゾンを生成するというものである。この場合も、オゾン除去の目的で出口手前に活性炭吸着体を設けている。
【０００７】
【非特許文献１】
日新電機［ｏｎｌｉｎｅ］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｋａｎｋｙｏｕ．ｎｉｓｓｉｎ．ｃｏ．ｊｐ／＞
【非特許文献２】
三菱電機グループ［ｏｎｌｉｎｅ］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｙｏｍａｔｅｃ．ｃｏ．ｊｐ／ｊｙｏｋｉｎ．ｈｔｍｌ＞
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプラズマ脱臭装置は、放電ユニットと吸着・触媒ユニットとが分離して構成されていることから、微量成分である悪臭物質は、プラズマ中でラジカル等の活性種との反応で分解するものの、生成された化学的に活性状態の分子が更に反応して別の化学物質になったり（副反応）、場合によっては逆反応を経て元の悪臭物質に戻るおそれがある。
【０００９】
プラズマで活性化したガス状物質を効率的に処理することを目的としたＰＡＣＴ（Ｐｌａｓｍａ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）では、触媒金属をプラズマ電極としている。従って、電極が触媒活性を発揮するため加熱するか、あるいは紫外光を照射する必要があり、装置が複雑になるという問題がある。
【００１０】
しかも、従来のプラズマ発生装置は、高周波あるいは直流による放電が多いことから、大気圧ではエネルギ効率が悪く、損失による発熱を伴う。
【００１１】
一方、オゾナイザーを用いた脱臭装置においては、沿面放電の放電領域がセラミックスの表面近傍に限られるため、大流量処理には適さないという問題がある。
【００１２】
本発明はこのような問題を考慮してなされたものであり、プラズマから発生した活性種をできるだけ早い時期に吸着安定させることができ、活性種による副反応や逆反応の発生を抑えて、他の有害物質の発生を防止することができる脱臭装置及び脱臭方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る脱臭装置は、プラズマを発生させるプラズマ発生手段と、発生したプラズマによって臭気物質から分解生成された物質を吸着する吸着材とを有し、前記吸着材が前記プラズマの発生領域に直接接触して設置されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る脱臭方法は、発生したプラズマによって生成された物質を吸着する吸着材を、前記プラズマの発生領域に直接接触させて脱臭処理を行うことを特徴とする。
【００１５】
通常、プラズマから発生した活性種は、その後に、副反応や逆反応によって他の有害物質に変化するおそれがある。しかし、本発明では、吸着材がプラズマの発生領域に直接接触して設置されていることから、活性種は、副反応や逆反応が起こる前に吸着材に吸着され、吸着物として安定化することになる。
【００１６】
このように、本発明においては、プラズマから発生した活性種をできるだけ早い時期に吸着安定させることができ、活性種による副反応や逆反応の発生を抑えて、他の有害物質の発生を防止することができる。
【００１７】
また、活性種が吸着材に吸着して吸着物として安定化するということは、吸着材付近の活性種の濃度が、プラズマの発生領域における活性種の濃度よりも低くなっていることを示している。この場合、低濃度の領域を高濃度に移行させるように、即ち、化学平衡に向かってプラズマでの分解反応が促進することになる。
【００１８】
また、吸着すべき対象成分は、微量であるため、吸着材の寿命として、実用上問題のない期間を確保することができる。
【００１９】
そして、前記吸着材は前記プラズマの発生領域内に設置してもよい。あるいは前記吸着材は、中空部を有し、前記吸着材の前記中空部内において前記プラズマを発生させるようにしてもよい。
【００２０】
ところで、高電圧パルスの放電によるプラズマにより、脱臭、殺菌、成膜、有害ガスの分解等を行う技術が適応されるようになってきている（例えば特許第２６４９３４０号公報（第８欄第３行〜第４１行）、応用物理，第６１巻，第１０号，１９９２，第１０３９頁〜第１０４３頁「高電圧パルス放電化学気相成長法によるアモルファスシリコン系薄膜の作製」参照）。また、プラズマによる処理を効率よく行うためには、高電圧の極めて幅の狭いパルスを供給することが必要であることがわかってきている（例えば文献「ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ  ＯＮ  ＰＬＡＳＭＩＣ  ＳＣＩＥＮＣＥ」，ＶＯＬ．２８，Ｎｏ．２，ＡＰＲＩＬ  ２０００，ｐ．４３４〜４４２「Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ＮＯｘ  Ｒｅｍｏｖａｌ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｈｏｒｔ−Ｗｉｄｔｈ  Ｐｕｌｓｅｄ  Ｐｏｗｅｒ」参照）。
【００２１】
そこで、本発明に係る脱臭装置は、前記プラズマ発生手段において、パルス電界によって前記プラズマを発生させるようにしてもよい。
【００２２】
この場合、前記プラズマ発生手段は、大気圧下において前記プラズマを発生させるようにしてもよい。そして、前記プラズマ発生手段にて生成される前記パルス電界は、パルス半値幅が１０〜１０００ｎｓであることが好ましく、更に好ましくは、パルス半値幅が５０〜１００ｎｓであるとよい。
【００２３】
また、前記プラズマ発生手段にて生成される前記パルス電界は、立ち上がり時における電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）が１０９（Ｖ／ｓ）以上であることが好ましく、更に好ましくは１０１１（Ｖ／ｓ）以上であるとよい。
【００２４】
前記プラズマ発生手段は、非化石エネルギ源（太陽電池、風力、波力、潮汐、温度差発電、燃料電池、地熱発電等）からの電力供給によって前記パルス電界を発生するようにしてもよい。非化石エネルギ源を使用することにより、本発明に係る脱臭装置の動力源からの二酸化炭素の排出を抑えることができ、環境面でも有効な脱臭装置となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る脱臭装置及び脱臭方法の実施の形態例について図１〜図１２を参照しながら説明する。
【００２６】
まず、第１の実施の形態に係る脱臭装置１０Ａは、図１及び図２に示すように、直流入力電圧Ｖｉｎの供給によって高電圧パルスＶＬ（又は高電圧パルスＶＬを含む高電圧パルス列Ｐｃ）を発生するパルス電源１４と、該パルス電源１４に接続され、該パルス電源１４にて発生された高電圧パルスＶＬ（又は高電圧パルスＶＬを含む高電圧パルス列Ｐｃ）によって放電を発生し、脱臭のための反応を促進させるリアクタ１６とを有する。
【００２７】
リアクタ１６は、パルス電源１４に接続された線状電極１８と、ＧＮＤに接続された筒状電極２０とを有し、該筒状電極２０の中空部２２に線状電極１８が挿入されて構成されている。
【００２８】
線状電極１８は、径が約１ｍｍ、長さが約３００ｍｍであり、材質はステンレスである。材質としては、その他、インコネル等の耐蝕性導電材料を使用することができる。
【００２９】
筒状電極２０は、内径が約３０ｍｍ、外径が約３３ｍｍ、長さが約３００ｍｍであり、材質はステンレスである。材質としては、その他、インコネル等の耐蝕性導電材料を使用することができる。
【００３０】
更に、筒状電極２０の内壁に筒状の吸着材２４が同心円状に配置されている。この吸着材２４としては、例えばアルミナやコージェライト等の多孔質セラミックスや、吸着すべき対象成分のみ吸着できるゼオライト、あるいは大きな比表面積を有するγ−Ａｌ２Ｏ３などが好ましく採用される。吸着材２４は、筒状電極２０の内壁に対して接着剤によって固着するようにしてもよいし、その他、焼き付けるようにしてもよい。もちろん、金属製の筒状電極２０の内壁にガラス質のうわ薬を高温で焼きつけたホーローを用いるようにしてもよい。
【００３１】
そして、パルス電源１４から出力される高電圧パルスＶＬ（又は高電圧パルスＶＬを含む高電圧パルス列Ｐｃ）としては、図３に示すように、パルス半値幅Ｔｐが１０〜１０００ｎｓで、立ち上がり時における電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）が１０９（Ｖ／ｓ）以上であることが好ましく、更に好ましくは、パルス半値幅Ｔｐが５０〜１００ｎｓで、立ち上がり時における電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）が１０１１（Ｖ／ｓ）以上であるとよい。
【００３２】
ここで、この第１の実施の形態に係る脱臭装置１０Ａの作用について説明する。まず、例えば大気中において臭気成分を含むガスがリアクタ１６に導入される。このとき、リアクタ１６の線状電極１８にパルス電源１４から高電圧パルスＶＬが供給されることによって、筒状電極２０の内壁と線状電極１８との間で放電が発生し、これによって、臭気成分が導入されている中空部２２内でプラズマが発生することになる。このプラズマの発生によって、臭気成分は吸着材２４に吸着されやすい状態に変化（活性化）する。即ち、前記プラズマによって活性種が生成されることになる。
【００３３】
通常、プラズマから発生した活性種は、その後に、副反応や逆反応によって他の有害物質に変化するおそれがある。
【００３４】
しかし、この第１の実施の形態では、内壁に吸着材２４が設置された筒状電極２０の中空部２２に線状電極１８を挿入してリアクタ１６を構成するようにしているため、吸着材２４がプラズマの発生領域２６に直接接触して設置された形となる。従って、プラズマによって発生した活性種は、副反応や逆反応が起こる前に吸着材２４に吸着され、吸着物として安定化することになる。
【００３５】
また、活性種が吸着材２４に吸着されて吸着物として安定化するということは、吸着材２４付近の活性種の濃度が、プラズマの発生領域２６における活性種の濃度よりも低くなっていることを示している。この場合、低濃度の領域を高濃度に移行させるように、即ち、化学平衡に向かってプラズマでの分解反応が促進することになる。
【００３６】
また、リアクタ１６に導入されるガス中に含まれる臭気成分は微量である。そのため、臭気成分が活性種として分解されて、吸着材２４に吸着された場合、吸着時の凝縮によってその量は更に微量になる。このことから、吸着材２４の寿命としては、脱臭装置１０Ａの実用上問題のない耐久期間を見越すことができ、頻繁に取り替える必要がなくなる。
【００３７】
ところで、前出の文献（「ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ  ＯＮ  ＰＬＡＳＭＩＣ  ＳＣＩＥＮＣＥ」，ＶＯＬ．２８，Ｎｏ．２，ＡＰＲＩＬ  ２０００，ｐ．４３４〜４４２「Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ＮＯｘ  Ｒｅｍｏｖａｌ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｈｏｒｔ−Ｗｉｄｔｈ  Ｐｕｌｓｅｄ  Ｐｏｗｅｒ」）からもわかるように、プラズマによる処理を効率よく行うためには、高電圧の極めて幅の狭いパルスを供給することが必要である。
【００３８】
この第１の実施の形態では、パルス半値幅Ｔｐが１０〜１０００ｎｓで、立ち上がり時における電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）が１０９（Ｖ／ｓ）以上の高電圧パルスによる放電によってプラズマを発生させていることから、臭気成分の分解を高効率に行うことができ、大容量処理も可能となる。
【００３９】
この場合、この第１の実施の形態のように、大気圧下において放電を行っても損失が少ないため、ジュール熱の発生が少ない。そのため、高電圧パルス列Ｐｃによって連続的に運転させてもリアクタ１６が過熱されることが回避され、安定した状態で稼動することができる。
【００４０】
次に、パルス半値幅Ｔｐが１０〜１０００ｎｓで、立ち上がり時における電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）が１０９（Ｖ／ｓ）以上の高電圧パルスを発生させるパルス電源１４の具体的な構成について図４〜図５Ｅを参照しながら説明する。
【００４１】
パルス電源１４は、図４に示すように、高電圧パルス発生回路３０と、駆動信号発生回路３２とを有する。
【００４２】
高電圧パルス発生回路３０は、直流入力電圧Ｖｉｎが印加される２つの入力端子３４及び３６間にコンデンサ３８が並列に接続され、更に、前記２つの入力端子３４及び３６間に、インダクタ４０、第１の半導体スイッチ４２及び第２の半導体スイッチ４４が直列に接続されている。なお、インダクタ４０の両端のうち、第１の半導体スイッチ４２のアノード端子側を一端４６と記し、前記一方の入力端子（正極）３４側を他端４８と記す。
【００４３】
この高電圧パルス発生回路３０は、また、インダクタ４０の他端４８と、第１の半導体スイッチ４２の制御端子（ゲート）Ｇとの間に制御端子Ｇ側がアノードとなるようにダイオード５０が挿入接続され、更に、高電圧パルスＶＬを必要とするリアクタ１６がインダクタ４０と並列に接続されている。
【００４４】
図４の例では、第２の半導体スイッチ４４が他方の入力端子（負極）３６側に設けられているが、一方の入力端子（正極）３４側に設けても同じ効果をもたらすことは言うまでもない。また、リアクタ１６もインダクタ４０と並列ではなく、第１の半導体スイッチ４２と並列に接続してもよい。
【００４５】
第２の半導体スイッチ４４は、この図４の例では、アバランシェ形ダイオード５２が内蔵された電力用金属酸化半導体電界効果トランジスタ（以下、パワーＭＯＳＦＥＴと記す）５４を有する。該パワーＭＯＳＦＥＴ５４のゲート端子には、駆動信号発生回路３２から駆動信号Ｖｃが供給される。
【００４６】
第１の半導体スイッチ４２は、この図４の例では、ターンオフ時の電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）耐量が極めて大きく、かつ、電圧定格の高いＳＩサイリスタを用いている。
【００４７】
また、この図４の例では、駆動信号発生回路３２から出力される駆動信号Ｖｃをパルス列とすることで、高電圧パルス発生回路３０からは、複数の高電圧パルスＶＬが前記駆動信号Ｖｃのパルス列に準じて発生する高電圧パルス列Ｐｃが出力されることになる。
【００４８】
この高電圧パルス発生回路３０から出力される高電圧パルス列Ｐｃは、図３に示すように、パルス半値幅Ｔｐが１０〜１０００ｎｓで、立ち上がり時における電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）が１０９（Ｖ／ｓ）以上の高電圧パルスＶＬが、一定周期で出力されるパルス列である。この高電圧パルス列Ｐｃの繰り返し周波数ｆｃは１Ｈｚ以上である。更に、この高電圧パルス発生回路３０からは、パルス半値幅Ｔｐが５０〜１００ｎｓで、かつ、立ち上がり時における電圧上昇率（ｄＶ／ｄｔ）が１０１１（Ｖ／ｓ）以上の高電圧パルスＶＬが一定周期で出力されるパルス列を出力させることができる。
【００４９】
そして、前記駆動信号Ｖｃの出力タイミング、即ち、第２の半導体スイッチ４４をオンするタイミングを適宜変更することで、高電圧パルス列Ｐｃの繰り返し周波数ｆｃを変えることができる。なお、駆動信号Ｖｃは、第２の半導体スイッチ４４をオンする際には例えば１５Ｖの電圧信号として出力されることになる。
【００５０】
ここで、パルス電源１４における高電圧パルス発生回路３０がリアクタ１６に対して高電圧パルスＶＬを供給する時間経過について、図４の回路図と図５Ａ〜図５Ｅの動作波形図とを参照しながら説明する。
【００５１】
まず、時点ｔ０において、駆動信号発生回路３２からパワーＭＯＳＦＥＴ５４のゲート端子に駆動信号Ｖｃ（図５Ｅ参照）が供給され、パワーＭＯＳＦＥＴ５４がオフからオンになる（図５Ｄ参照）。
【００５２】
このとき、ダイオード５０の逆極性の極めて大きなインピーダンスにより、第１の半導体スイッチ４２は、ゲートＧ及びカソードＫ間に正に印加される電界効果によりターンオンする。第１の半導体スイッチ４２のアノード電流の立ち上がりは、インダクタ４０により抑制されるため、電界効果だけでも、正常なターンオンが行われる。なお、ダイオード５０と並列に抵抗を接続するか、あるいは他の電源から抵抗を介して第１の半導体スイッチ４２のゲートＧに積極的にゲート電流を流してもよいことは言うまでもない。
【００５３】
このようにして、時点ｔ０で第２の半導体スイッチ４４及び第１の半導体スイッチ４２が導通すると、インダクタ４０に、直流入力電圧Ｖｉｎとほぼ同じ電圧が印加され、インダクタ４０のインダクタンスをＬとすると、図５Ａに示すように、インダクタ４０の電流ＩＬは勾配Ｖｉｎ／Ｌで時間の経過に伴って直線状に増加する。
【００５４】
前記電流ＩＬは、時点ｔ１で電流がＩｐ（＝ＶｉｎＴ０／Ｌ）となり、所望の電磁エネルギ（＝ＬＩｐ２／２）が得られると、駆動信号発生回路３２からの駆動信号Ｖｃの供給を停止し、パワーＭＯＳＦＥＴ５４をターンオフさせる（図５Ｅ参照）。
【００５５】
このとき、前記電流ＩＬの通流経路に存在するインダクタ４０以外の図示しない浮遊インダクタンス（主に配線インダクタンス）が大きいと、パワーＭＯＳＦＥＴ５４は瞬時に遮断状態とはならず、若干、電流が流れ続ける時間があり、パワーＭＯＳＦＥＴ５４の出力容量を充電し、ダイオード５２のアバランシェ電圧に達すると、該ダイオード５２がアバランシェ電圧を持ったまま導通し、大きな損失を発生させる。このため、前記浮遊インダクタンスを極力低減させることにより、ダイオード５２がアバランシェまで至らないようにし、ほぼ理想的なターンオフが行われるようにする。
【００５６】
パワーＭＯＳＦＥＴ５４がターンオフすることにより、第１の半導体スイッチ４２のカソードＫからの電流も零、つまり、開放状態となるため、インダクタ４０に流れていた電流ＩＬは遮断され、インダクタ４０は残留電磁エネルギによって逆誘起電圧を発生させようとするが、ダイオード５０が作用し、インダクタ４０の電流ＩＬは、第１の半導体スイッチ４２のアノードＡ→第１の半導体スイッチ４２のゲートＧ→ダイオード５０のアノード→ダイオード５０のカソードの経路に転流する。
【００５７】
この場合、ダイオード５０が存在する分岐回路の浮遊インダクタンスも極力低くし、転流が短時間で終了するように配慮する必要がある。第１の半導体スイッチ４２は、今まで流れていた電流によって、電荷が蓄積されており、この電荷が零となるまでは（ストレージ期間）、第１の半導体スイッチ４２のアノードＡ−ゲートＧ間は導通状態を維持するため、上記経路の電圧降下は少ない。
【００５８】
従って、インダクタ４０の逆誘起電圧ＶＬは十分低い値に抑えられるため、時間の短いストレージ期間（図５ＡのＴ１）内の前記電流ＩＬの減少はほとんどないが、該期間Ｔ１は第１の半導体スイッチ４２のゲートＧから引き抜かれる電荷量により決まる。そのため、できるだけ大きな電流（図３の例の場合は、アノード電流以上は流せない）を急峻に流し、見かけ上のターンオフ利得を１以下として期間Ｔ１を短縮し、インダクタ４０の電流ＩＬの減少を極力抑える必要がある。
【００５９】
時点ｔ２で第１の半導体スイッチ４２の内部に蓄積されていた電荷の引き抜きを完了し、空乏層がカソードＫ側並びにゲートＧ側からアノードＡ側へ広がり、ターンオフ動作を開始する。空乏層は内蔵電位で決まる量により、接合にかかる電圧が増大し、ターンオフが進行するのに従い拡大し、最終的にアノードＡ近傍に到達する。
【００６０】
従って、空乏層による電気容量は、アクティブな電荷が多数存在する飽和状態（導通状態）から、構造で決まる少量の電気容量まで変化していく。インダクタ４０の電磁エネルギによる電流が引き続きアノードＡ→ゲートＧに流れ、この空乏層の電気容量を充電する。この充電電圧、つまり、第１の半導体スイッチ４２のアノードＡ−ゲートＧ間の電圧ＶＡＧは、初めは大きい電気容量のため、比較的緩やかに上昇するが、空乏層の広がりとともに急速に上昇していく。
【００６１】
時点ｔ３で電流ＩＬが零になると、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、電圧ＶＡＧ及びＶＬが最大となり、それぞれＶＡＰ及びＶＬＰとなる。この時点で、インダクタ４０の電磁エネルギが全て第１の半導体スイッチ４２の空乏層の電気容量に移行したことになる。
【００６２】
また、この現象は、インダクタ４０のインダクタンスと第１の半導体スイッチ４２の電気容量とによる共振動作であるため、ほぼインダクタ４０の電流ＩＬは余弦波形、第１の半導体スイッチ４２のアノードＡ−ゲートＧ間の電圧ＶＡＧは正弦波形となる。
【００６３】
従って、自由に定数を決められるインダクタ４０のインダクタンスの値を選ぶことにより、インダクタ４０並びに該インダクタ４０と並列のリアクタ１６に発生する高電圧パルスＶＬのパルス半値幅Ｔｐをコントロールできる。つまり、第１の半導体スイッチ４２の電気容量の等価容量をＣとすると、パルス半値幅Ｔｐは、
【００６４】
【数１】
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【００６５】
となる。
【００６６】
時点ｔ３で最大値ＶＡＰに充電された第１の半導体スイッチ４２の空乏層の電気容量に蓄えられた電荷は、共振現象の継続により、インダクタ４０及び蓄積電荷により逆方向に導通状態のダイオード５０の経路で放電が始まり、時点ｔ４でダイオード５０が逆回復し、非導通になるまで続く。時点ｔ４でインダクタ４０及び第１の半導体スイッチ４２の空乏層の電気容量にエネルギが残存していれば、このエネルギによる電流は、コンデンサ３８→第２の半導体スイッチ４４のダイオード５２→第１の半導体スイッチ４２のカソードＫ→アノードＡの経路で流れる。
【００６７】
コンデンサ３８に流れる期間Ｔ４は回生動作となり、インダクタ４０及び第１の半導体スイッチ４２の空乏層の電気容量に残存しているエネルギが回生され、運転効率の向上に大きく寄与する。従って、ダイオード５０の逆回復時間を極力短縮し、期間Ｔ３を短くすることが重要となる。
【００６８】
以上の説明ではリアクタ１６を抵抗負荷のような線形性のもので説明したが、放電ギャップのような非線形性なものでは、電圧の上昇中に負荷インピーダンスが急減したりして、その後の波形は図５Ａ〜図５Ｅとは違ったものとなる場合もある。
【００６９】
ところで、図４に示すパルス電源１４では、第１の半導体スイッチ４２のアノードＡ−カソードＫ間の電圧はインダクタ４０の電圧とほぼ同じであるため、この第１の半導体スイッチ４２のアノードＡ−カソードＫ間の電圧の耐量以上の電圧を、インダクタ４０においてパルス出力させることはできない。
【００７０】
そこで、図６及び図７に示す第１及び第２の変形例に係るパルス電源１４ａ及び１４ｂは、第１の半導体スイッチ４２のアノードＡ−カソードＫ間電圧の耐量以上の電圧を、インダクタ４０においてパルス出力させたい場合に好適となる。
【００７１】
まず、第１の変形例に係るパルス電源１４ａは、図６に示すように、図４に示すパルス電源１４とほぼ同様の構成を有するが、インダクタ４０が、１次巻線７０と、該１次巻線７０と磁気的に結合され、かつ、１次巻線７０の巻数よりも多い巻数の２次巻線７２とを有する点で異なる。
【００７２】
一方、第２の変形例に係るパルス電源１４ｂは、図７に示すように、インダクタ４０が、１次巻線７０と、該１次巻線７０に対して直流的に絶縁せずに１次巻線７０に加極となるように巻き足した２次巻線７２とを有する点で異なる。
【００７３】
これら第１及び第２の変形例においては、１次巻線７０と２次巻線７２間の磁気結合を密にし、漏れ磁束の発生を抑制するために、磁性体コアに巻きつけることが好ましい。
【００７４】
そして、１次巻線７０の巻数をＮ１、２次巻線７２の巻数をＮ２とすれば、第１の変形例に係るパルス電源１４ａの場合には、ＶＡＧ×（Ｎ２／  Ｎ１）の高電圧パルスＶＬをリアクタ１６に出力できる。
【００７５】
第２の変形例に係るパルス電源１４ｂの場合には、ＶＡＧ×｛（Ｎ１＋Ｎ２）／Ｎ１｝の高電圧パルスＶＬをリアクタ１６に出力できる。
【００７６】
このように、各パルス電源１４、１４ａ、１４ｂは、高電圧が印加される半導体スイッチとして１個の第１の半導体スイッチ４２でよく、しかも、該第１の半導体スイッチ４２のゲート駆動には、通常使用される電子回路によるゲート駆動回路を必要としない。
【００７７】
また、各パルス電源１４、１４ａ、１４ｂは、高電圧が発生又は供給される部分は、第１の半導体スイッチ４２のアノードＡとインダクタ４０の一端４６のみであり、他の回路要素は全て低電圧仕様の回路部品でよい。
【００７８】
このことから、例えば図２に示すように、太陽電池等の非化石エネルギ源２８からの１２Ｖ程度の直流入力電圧Ｖｉｎからでも動作可能であり、部品の電圧定格も数１０Ｖあれば十分である。
【００７９】
そして、リアクタ１６の線状電極１８に高電圧パルスＶＬ（又は高電圧パルスＶＬを含む高電圧パルス列Ｐｃ）が供給されることによって、筒状電極２０の内壁と線状電極１８との間で放電が発生し、筒状電極２０の中空部２２においてプラズマが発生することになる。
【００８０】
その結果、上述したように、前記プラズマの発生によって、臭気成分が分解されて活性種が生成され、該活性種は、副反応や逆反応が起こる前に吸着材２４に吸着され、吸着物として安定化することになる。
【００８１】
次に、第１の実施の形態に係る脱臭装置１０Ａの第１及び第２の変形例について図８及び図９を参照しながら説明する。
【００８２】
まず、第１の変形例に係る脱臭装置１０Ａａは、図８に示すように、上述した第１の実施の形態に係る脱臭装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、リアクタ１６の筒状電極２０と線状電極１８との間であって、かつ、これら筒状電極２０及び線状電極１８に接触しない位置に、中空部２２を有する筒状の吸着材２４が同心円状に配置されている点で異なる。
【００８３】
この場合、線状電極１８に高電圧パルスＶＬ（又は高電圧パルスＶＬを含む高電圧パルス列Ｐｃ）が供給されることによって、筒状電極２０の内壁と線状電極１８との間で放電が発生し、吸着材の中空部２２においてプラズマが発生することになる。
【００８４】
このプラズマの発生によって、臭気成分が分解されて活性種が生成され、該活性種は、副反応や逆反応が起こる前に吸着材２４に吸着され、吸着物として安定化することになる。
【００８５】
次に、第２の変形例に係る脱臭装置１０Ａｂは、図９に示すように、上述した第１の実施の形態に係る脱臭装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、リアクタ１６の線状電極１８の表面に吸着材２４が付着され、吸着材２４の円周がこれら線状電極１８及び筒状電極２０と同心円状となっている点で異なる。この場合、吸着材２４と筒状電極２０間に中空部６０が形成されることになる。
【００８６】
そして、線状電極１８に高電圧パルスＶＬ（又は高電圧パルスＶＬを含む高電圧パルス列Ｐｃ）が供給されることによって、筒状電極２０の内壁と線状電極１８との間で放電が発生し、筒状電極２０と吸着材２４との間の中空部６０においてプラズマが発生することになる。
【００８７】
このプラズマの発生によって、臭気成分が分解されて活性種が生成され、該活性種は、副反応や逆反応が起こる前に吸着材２４に吸着され、吸着物として安定化することになる。
【００８８】
このように、第１及び第２の変形例に係る脱臭装置１０Ａａ及び１０Ａｂにおいても、上述した第１の実施の形態に係る脱臭装置１０Ａと同様に、プラズマから発生した活性種をできるだけ早い時期に吸着安定させることができ、活性種による副反応や逆反応の発生を抑えて、他の有害物質の発生を防止することができる。
【００８９】
次に、第２の実施の形態に係る脱臭装置１０Ｂについて図１０を参照しながら説明する。
【００９０】
この第２の実施の形態に係る脱臭装置は、図１０に示すように、第１の実施の形態に係る脱臭装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、リアクタ１６が、互いに対向して配置された２つの平板電極（第１及び第２の平板電極６２Ａ及び６２Ｂ）を有する点で異なる。
【００９１】
第１の平板電極６２Ａと第２の平板電極６２Ｂ間にパルス電源１４が接続されている。
【００９２】
更に、第１の平板電極６２Ａのうち、第２の平板電極６２Ｂと対向する面に平板状の第１の吸着材６４Ａが固着され、第２の平板電極６２Ｂのうち、第１の平板電極６２Ａと対向する面に平板状の第２の吸着材６４Ｂが固着されている。
【００９３】
まず、例えば大気中において臭気成分を含むガスが第１の吸着材６４Ａと第２の吸着材６４Ｂとの間の空間６６に導入される。このとき、リアクタ１６の第１の平板電極６２Ａに高電圧パルスＶＬ（又は高電圧パルスＶＬを含む高電圧パルス列Ｐｃ）が供給されることによって、第１の平板電極６２Ａと第２の平板電極６２Ｂとの間で放電が発生し、第１の吸着材６４Ａと第２の吸着材６４Ｂとの間の空間６６においてプラズマが発生することになる。
【００９４】
前記プラズマの発生によって、臭気成分が分解されて活性種が生成され、該活性種は、副反応や逆反応が起こる前に第１及び第２の吸着材６４Ａ及び６４Ｂに吸着され、吸着物として安定化することになる。
【００９５】
次に、第２の実施の形態に係る脱臭装置１０Ｂの変形例について図１１及び図１２を参照しながら説明する。
【００９６】
この変形例に係る脱臭装置１０Ｂａは、第１の実施の形態に係る脱臭装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、リアクタ１６が以下の点で異なる。
【００９７】
即ち、図１１及び図１２に示すように、筒状に形成された吸着材８０の上部開口部にメッシュ状の第１の電極８２Ａがはめ込み固着され、吸着材８０の下部開口部にメッシュ状の第２の電極８２Ｂがはめ込み固着されてリアクタ１６が構成されている。第１の電極８２Ａと第２の電極８２Ｂ間にパルス電源１４が接続されている。
【００９８】
まず、例えば大気中において臭気成分を含むガスがメッシュ状の第１の電極８２Ａや第２の電極８２Ｂを通じて吸着材８０の中空部８４内に導入される。このとき、リアクタ１６の第１の電極８２Ａに高電圧パルスＶＬ（又は高電圧パルスＶＬを含む高電圧パルス列Ｐｃ）が供給されることによって、第１の電極８２Ａと第２の電極８２Ｂとの間で放電が発生し、吸着材８０の中空部８４内においてプラズマが発生することになる。
【００９９】
前記プラズマの発生によって、臭気成分が分解されて活性種が生成され、該活性種は、副反応や逆反応が起こる前に吸着材８０に吸着され、吸着物として安定化することになる。
【０１００】
このように、第２の実施の形態に係る脱臭装置１０Ｂ並びに変形例に係る脱臭装置１０Ｂａにおいても、上述した第１の実施の形態に係る脱臭装置１０Ａと同様に、プラズマから発生した活性種をできるだけ早い時期に吸着安定させることができ、活性種による副反応や逆反応の発生を抑えて、他の有害物質の発生を防止することができる。
【０１０１】
なお、本発明に係る脱臭装置及び脱臭方法は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る脱臭装置及び脱臭方法によれば、プラズマから発生した活性種をできるだけ早い時期に吸着安定させることができ、活性種による副反応や逆反応の発生を抑えて、他の有害物質の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る脱臭装置を示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る脱臭装置を示す断面図である。
【図３】パルス電源から出力される高電圧パルス列を示す波形図である。
【図４】パルス電源を示す回路図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｅは図４に示すパルス電源の各部の電圧および電流の動作波形を説明する図である。
【図６】パルス電源の第１の変形例を示す回路図である。
【図７】パルス電源の第２の変形例を示す回路図である。
【図８】第１の実施の形態に係る脱臭装置の第１の変形例を示す構成図である。
【図９】第１の実施の形態に係る脱臭装置の第２の変形例を示す構成図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る脱臭装置を示す構成図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る脱臭装置の変形例を示す構成図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る脱臭装置のリアクタを一部破断して示す構成図である。
【符号の説明】
１０Ａ、１０Ａａ、１０Ａｂ、１０Ｂ、１０Ｂａ…脱臭装置
１４、１４ａ、１４ｂ…パルス電源    １６…リアクタ
１８…線状電極                      ２０…筒状電極
２２、８４…中空部                  ２４、８０…吸着材
２６…プラズマの発生領域            ３０…高電圧パルス発生回路
３２…駆動信号発生回路              ６２Ａ…第１の平板電極
６２Ｂ…第２の平板電極              ６４Ａ…第１の吸着材
６４Ｂ…第２の吸着材                ８２Ａ…第１の電極
８２Ｂ…第２の電極
【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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