(57)【要約】非熱プラズマ（ＮＴＰ）および一体触媒システム（ＩＣＳ）は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）および／もしくはハロゲン化揮発性有機化合物（ＨＶＯＣ）の中和に使用される。これらの化合物の一部は、商業的および／もしくは産業的な空気の流れによって環境中に放出された臭気性を有するおよび／もしくは微細な有機粒子（煙）である排出物である。このシステムは、誘電体バリア放電（ＤＢＤ）電極および誘電設計を利用して、ＮＴＰフィールドを発生させ、触媒機能と組み合わせて十分な反応性酸素種（ＲＯＳ）、ヒドロキシル種および他の高イオン化分子および原子種を生成し、それによってその後環境中に放出可能なより単純な非汚染物質、無臭の化合物に分解すべき空気流中のＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣおよび／もしくは微細な有機粒子状汚染物を酸化および／もしくは還元させる。このシステムは、汚染された、もしくは汚染されていない大気圧の空気および／もしくはガスを、ＤＢＤ装置によって生成されるＮＴＰフィールドを通して吸引し、この空気を処理されるべき空気および／もしくはガスと合わせることによって動作する。ＤＢＤ装置は、ＤＢＤセルに一体化した触媒材料、およびセルの直後に任意の追加触媒を備えた設計とされており、商業的もしくは産業的な処理に固有の大規模な空気流を通過させるよう設計されている。【選択図】図１
2010510871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）および／もしくはハロゲン化揮発性有機化合物（ＨＶＯＣ）の処理装置であって、その一部は臭気性であっても臭気性でなくてもよく、および／もしくは空気および／もしくはガス排気物中の有機微細粒子状汚染物であり、以下のものを備えた処理装置：中を通るガス流経路を有する平面の誘電体バリア放電（ＤＢＤ）型非熱プラズマ（ＮＴＰ）発生セルアセンブリであって、該セルは、互いに対向して交互に位置する複数の電気的ホット電極および接地電極を有し、前記ガス流経路内を流れる前記空気および／もしくはガスが、これらの電極間の前記空域を通って流れるように、前記空気および／もしくはガス流経路内に位置し、全ての電極は、触媒として活性のある材料から成るか、もしくは触媒として活性のある材料で被覆されているかのいずれかであって、誘電材料は、運転中の交流電圧電位差のある電極間で直接アークが生じることを防ぐため前記電極を隔てており十分な電力が与えられると、交流電圧電位差が作動して前記ＤＢＤがＮＴＰフィールドを発生させ、低、中、高イオン化の種々の状態にある様々な反応種、つまり、反応性酸素種（ＲＯＳ）、ヒドロキシル種、分子種および原子種を生成し、前記誘電バリアが触媒として活性のある材料で被覆されていてもよい、誘電バリア放電（ＤＢＤ）型比熱プラズマ発生セルアセンブリ；前記セルを介して前記ガス流経路に通じるセルのガス注入口；および前記セルを通過し、さらに、前記ガスが通過する必要のある前記ＤＢＤ排出口の触媒として活性を有するメッシュを通過する（可能性のある）、前記ガスを排出するための前記セルのガス排出口。
【請求項２】
ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物質を含む可能性のあるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記ＤＢＤアセンブリのガス注入口が、空気および／もしくはガス排気物の供給源に接続されており、および前記ＤＢＤアセンブリのガス排出口が、前記ＮＴＰで生成された反応種で処理された後の排出のため、処理された空気および／もしくはガスを排出する請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物質を含む可能性のあるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記空気および／もしくは処理されるべきガスの残りが、前記空気および／もしくは処理されるべきガスの全体から分割され、前記ＤＢＤセルを通され、前記ＮＴＰフィールドによって活性化された前記空気および／もしくは処理されるべきガスの一部と混合できるようなガス混合チャンバを含み、そのため空気および／もしくはガスの一部が処理され、前記ＤＢＤセルの直後にある前記混合チャンバ内で前記ＤＢＤセルを通過されなかったガスの一部と混合されるべき余分な反応種を含むので、前記空気および／もしくはガスの一部が、余分に生成された前記反応種によっても処理され、前記混合チャンバガス排出口が、前記装置を通過され導管を通って排出し得る全ての混合および処理された前記空気および／もしくはガスを排出する請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物質を含む可能性のあるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、各セルが複数の交流電位電極から構成される前記ＤＢＤセルアセンブリが、触媒担体導体からなるか、もしくは同じく触媒材料で被覆されていてもいなくてよい誘電体によって隔てられた触媒材料で被覆されているかのいずれかであり、非導電性フレームによって所定の位置に把持されており、多数のセルが、大量の空気流の処理のために平行に配置されている請求項３に記載の処理装置。
【請求項５】
ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物質を含む可能性のあるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、過剰オゾンが前記排気および／もしくは処理されるべきガス中に存在する場合、さらに多くのガス状の触媒還元反応の生成のため、および可能であれば過剰オゾンの破壊のため、前記排気および／もしくはガスが一つの追加触媒担体もしくは二つの触媒担体システムに送られてもよい請求項４に記載の処理装置。
【請求項６】
ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物質を含む可能性のあるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記電極および前記ＤＢＤアセンブリを形成する誘電体を把持する前記アセンブリは、前記誘電材料の一部としてアルミナもしくはホウケイ酸ガラスが使用されており、前記セラミック材料の一部は、特に高電圧絶縁物用途に設計されたポリマーコンクリートであり、前記絶縁材料の一部はテフロンもしくは他の非金属絶縁材料である請求項５に記載の処理装置。
【請求項７】
ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物質を含む可能性のあるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記ＤＢＤの前記電極は、触媒として活性のある材料で構成されているか、もしくは触媒として活性のある被覆で被覆されているかのいずれかであり、前記電極の表面の中間に離間した誘電バリアによって隔てられた交互のホット電極および接地電極の平面上に設置されており、前記電極と前記誘電バリアとの間には、各電極と前記分離誘電体との間で０．１ｍｍ〜２５．０ｍｍの範囲の空隙が存在し、これは厚さ０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍとなり得、前記ホット電極と前記誘電バリアと前記接地電極と前記誘電バリアとは等間隔で離間しており、そのためホット電極および接地電極の両方が前記処理されるべき空気に曝露されて、前記電極、および可能であれば、前記誘電バリアの触媒作用が最大効果をもたらすことが可能となり、前記電極は、キャパシタを作成するため平行プレート配置の位置関係にあり、そのため、必要に応じて電気的に励振させると、対向する電極の表面間にＮＴＰフィールドが発生する請求項６に記載の処理装置。
【請求項８】
ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物質を含む可能性のあるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記電極を所定位置に担持する前記電気絶縁材料はセラミック材料であり、前記電極を分離している前記誘電体は、前記電極が前記セルアセンブリと揃えて把持されている場所においても、前記電極を超えて前記平面の全側面に延ばされており、そのため電気アークが及ぶ距離が最大となり、空隙が前記絶縁材料の絶縁特質を補完するように用いられており、前記電極の端部は、オフセット型に切れ込んでいて、それらの端部が、前記ＤＢＤ支持フレーム付近の前記電極端部絶縁体内の所定の位置に把持されているところにおいて対向せず、よって、それら端部が前記長方形の支持フレームによって所定位置に把持されている前記電極端部付近での前記ＮＴＰフィールドの形成が防がれ、前記ＮＴＰフィールドが前記支持フレームが接触せず、前記対向する両電極の表面を隔てる前記セラミック誘電バリアの周囲の前記ホット電極と接地電極との間の前記電気アークの進行距離を最大にし、前記電気ＤＢＤコンデンサアセンブリ回路のショートを防ぐ請求項７に記載の処理装置。
【請求項９】
ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物質を含む可能性のあるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記電極に電力が印可されると電極間にＮＴＰフィールドが発生し、前記ホット電極の外周が、前記ホット電極の前記外周と実質的に等しく、電極間に発生した前記ＮＴＰフィールドの外周を定め、これによって前記ＮＴＰフィールドが、前記フレームから離隔され、前記個々の電極支持絶縁体から離隔される請求項８に記載の処理装置。
【請求項１０】
ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物質を含む可能性のあるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記電極に電力を与えられて、前記電極間に、「フィラメント放電」のＮＴＰフィールドではなく、「グロー放電」を発生させ、前記電力は、約３０Ｈｚ〜約５０ＭＨｚの周波数において約１０００ボルト〜約１５０，０００ボルトのＡＣ電圧であり、交互に前記の与えられる電力は両極性パルスであってもよくそのパルス立ち上がり時間が１０ナノ秒〜５００マイクロ秒のいずれかであり、パルス継続時間は前記立ち上がり時間と等しくてもよく、もしくは５００マイクロ秒と長くてもよく、対応する立ち下り時間も立ち上がり時間と同様であって、その後前記と同じ立ち上がり時間が、同一もしくは同様の電圧電力特質を持つ逆の極性パルスで続き、オフ期間は、繰り返し数が１平方センチメートル当たりのジュール／秒率０．０１〜１，０００の範囲に相当するようなものであり、交互に前記システムには、前記電極間に可視の「グロー放電」ＮＴＰフィールドを生成するため、正方向パルスおよび負方向パルスの組み合わせによって、直流バイアスを供給してもよい請求項９に記載の処理装置。
【請求項１１】
ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物質を含む可能性のあるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、付加的に、誘電体バリア放電ＮＴＰ発生セル電力制御システム、および前記装置から出される前記処理された処理されたガス中のオゾンのセンサーを含み、前記オゾンセンサーは、前記処理されたガスの前記オゾンの含有量の表示を行い、前記処理されたガスの前記オゾンの含有量は、前記ガスの処理の程度を示し、前記処理されたガスのオゾン含有量の表示は、前記制御スキームの第一の部分に対する比例−積分−微分（ＰＩＤ）型コントローラを備えた前記セルに供給される前記電力を制御するため前記制御システムに送られ、オゾン排出口濃度および前記ＤＢＤに供給されることの出来る前記電力に対する制限を用いて、二次制御スキームをプログラムして前記オゾンが設定値未満に低下させ、かつ前記プラズマ電力が前記設計上の最大である場合、前記ＤＢＤを通過する前記空気流を減少させることが出来、前記空気および／もしくはガス中に十分な活性種が生成されて、目標の汚染物質が完全に破壊できていることを示す、前記ＤＢＤおよびＮＴＰフィールドを通過する前記空気および／もしくはガスの残存オゾンは、常に制御されており、前記制御スキームは、前記空気が決して前記ＮＴＰフィールドを通過して処理され還元される必要がないことが確実である第一の部分（プラズマフィールド電力変調）のみしか含み得ないか、もしくは、任意の用途の全ての考えられるケースにおいて残存オゾンを保証するために前記ＮＴＰフィールドを通過する前記空気流を変更する必要があるかもしれない状態では、前記制御スキームの第一の部分内のプラズマ電力変調および次いで前記制御スキームの第二の部分内の空気流変調の両方を含む分割制御スキームであってもよい請求項１０に記載の処理装置。
【請求項１２】
ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物質を含む可能性のあるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、以下のものを備える処理装置： 直列および／もしくは並列および／もしくは直並列に接続した一つ以上の誘電体バリア放電（ＤＢＤ）非熱プラズマ（ＮＴＰ）発生セルであって、中にガス流経路を有し、該セルは複数の電気的にホットな電極および接地電極を有し、電極は両タイプとも導電性であり、触媒として活性のある材料から成るか、もしくは触媒として活性のある材料で被覆されており、各交互のホット電極および接地電極は誘電バリアによって隔てられているため、電気的に励振されると非熱プラズマを生成し、該電極は前記ガス流経路内に位置する前記ＮＴＰフィールドを生成するため前記ガス流経路内を流れるガスは、これらの電極間の前記空域を通って流れ、前記誘電バリアと前記電極プレートの間に形成される前記ＮＴＰフィールドを通過する、誘電体バリア放電（ＤＢＤ）非熱プラズマ（ＮＴＰ）発生セル；前記ＤＢＤセルを介して前記ガス流経路に通じるガス注入口；前記ＤＢＤセルを通過したガスを排出するためのＤＢＤセルガス排出口；前記ＤＢＤセルガス排出口に接続されたガス注入口に対する第１区分および第二区分ガス注入口を有するガス混合チャンバであって、前記混合チャンバは、第一および第二の注入口から前記チャンバに入れられるガスを混合する、ガス混合チャンバ；および前記混合チャンバを通過したガスを排出するための混合チャンバガス排出口であって、該注入口は、前記セルガス注入口が、処理されるべき汚染されたガスの供給源、大気の供給源、もしくは汚染されたガスおよび大気両方の供給源に選択的に接続されるように配置されていて、前記混合チャンバの前記酸化還元反応を容易にし、次いで、前記空気および／もしくはガス流のさらに下流にあるオゾン破壊触媒の可能性を高めるための追加の触媒材料を有していてもよい、混合チャンバガス排出口。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分野：本発明は、商業的および産業的運転に由来するほぼ大気圧もしくは大気圧の空気および／もしくはガスの処理の分野に関し、そのような活動に使用される空気および／もしくはガスが、汚染物質とされている。その一部は臭気性であってもなくてもよく、放出された匂いの除去が課題とされている。これらの汚染物質は除去されるか、および／もしくはこの空気および／もしくはガスを周囲の大気へ放出される前に問題にならない化合物に変換する必要がある。揮発性有機化合物（ＶＯＣ）および／もしくはハロゲン揮発性有機化合物（ＨＶＯＣ）および／もしくは炭化水素化合物（ＨＣ）および／もしくは煙等の微細な浮遊有機粒子状物質が含まれる場合の処理の分野である。これらの汚染物質の除去システムが、一体化した触媒成分を有する非熱プラズマ（ＮＴＰ）フィールドおよび／もしくはＮＴＰフィールドおよび／もしくは一体化した触媒成分を有する多数のＮＴＰフィールドを含む場合の処理の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術：空中の揮発性有機化合物および／もしくはハロゲン揮発性有機化合物汚染物質（ＶＯＣとＨＶＯＣ）および／もしくは炭化水素化合物および／もしくは微細な浮遊有機粒子状粒子（煙）には、臭気性を有するものと無臭のものがある。ここでは空中の汚染物質と総称されるが、様々な発生源および処理から周囲の空気中に放出され、穏やかな天候条件でも住宅地域内および周辺の空気に、放出源から数キロメートルにわたって充満する可能性がある。多数のそのような空中汚染物質が、汚染物質と見なされており、排出レベルは米国環境保護局（ＥＰＡ）によって規制されている。しかし、規制はされていないが臭気性を有するの物質であれば、影響のある地域内の居住者にとっては、その匂いの感知が、やや不快なレベルから耐え難いレベルまで幅がでる可能性がある。これはそのような発生源に近い地域において共通の問題である。匂いの発生源と見なされる空中の汚染排出の例には、都市廃棄物の処理等の有機材料を加工する産業、都市規模での堆肥化事業、パン工業、チョコレート加工、揚げ物およびその他関連の人間用食物の加工が含まれる。また、人間によって消費される様々な種類の食物の生産、ペット、魚、家禽および養豚業用、および一般農業用の動物飼料を生産する産業が含まれる。その他の有機材料を加工し、臭気性を有する空中汚染物質を放出する産業としては、肉加工、肥料および動物性脂肪精製工場が含まれる畜産物を加工する産業がある。他の臭気性を有する空中汚染物質の発生源は、小規模の堆肥化施設、下水処理センター、ゴミ集積所および他の産業有機処理施設が含まれる。一般的に、これらの商業および産業活動において、調製、取り扱い、貯蔵、調理、研削、乾燥、冷却、製造、還元および他の関連工程からガスが排出される。これらの排気は、併せて中〜低程度の濃度のＶＯＣおよびＨＶＯＣを含み、これらのＶＯＣおよびＨＶＯＣは、アミン、アルデヒド、および脂肪酸を含む。これらのアミン、アルデヒド、および脂肪酸は、完全に蒸発させることが出来、かつ／もしくは処理される材料に固有のエアロゾルの形にされるか、もしくは処理から生成されて、その調製およびもしくは取り扱いの活動によって排気ガス流に送られるかのいずれかである。通常これらの産業では大量のガスが排出され、それはガス毎分１００〜５００，０００実立法フィート（ＡＣＦＭ）以上にもなる。
【０００３】
また、養豚場、養鶏場および酪農場等の、食料生産のために動物を飼育する農業活動も、堆肥および畜舎の換気臭から強い悪臭を周囲の空気中に発し、これらは、ある一定の気象条件においては数平方キロメートルに充満するほどの量の悪臭を放出することがある。
【０００４】
その他、溶媒、洗浄液、塗料の煙霧、プリント基板の製造および他のＶＯＣおよびＨＶＯＣもまた、他の一般産業活動および商業活動からの環境空気排出の発生源である。ＶＯＣには、匂いがほとんどないかもしくは全くないものもあるが、大気汚染物質および／もしくは発癌物質と見なされており、環境中に放出される前に、処理によって無害な化合物に還元する必要がある。対象の空中汚染物質の匂いが極度に強い場合、たとえ十億分率の範囲の濃度であっても、悪臭となったり、環境への排出基準を超える可能性があり、同様に処理が必要とされる。 
【０００５】
放出された排ガスの流出量が環境規制基準内になるように、環境に放出すべき商業的および／もしくは産業的処理活動に起因するＶＯＣおよび他の空中汚染物質を酸化および／もしくは還元するために設計された種々のシステムが存在する。これらのシステムの一部は、誘電体バリア放電（ＤＢＤ）セル内に形成された非熱プラズマ（ＮＴＰ）を利用して、様々なイオン化レベルにある活性もしくは反応性酸素種（ＲＯＳ）、ヒドロキシル化合物および分子および原子等の広範囲の活性種を作り、その後処理されるべきガスと混合して、ＮＴＰフィールドによって生成された活性種が引き起こす化学反応によって、ＶＯＣおよびＨＶＯＣを酸化および／もしくは還元する。商業的および産業的処理から放出されたＶＯＣおよびＨＶＯＣのうち、一部はヒトが通常匂いとして関知する化合物であるが、多くは最終的に二酸化炭素および水蒸気に還元される。しかし、汚染物質の化学的特性によっては、ＤＢＤセルによって作られる非熱プラズマフィールドによって生成される高エネルギーイオンおよび活性種によって他の生成物が生じる可能性もある。
【０００６】
本明細書に記載の活性種とは化学化合物であり、誘電体バリア放電等を用いて十分な電気エネルギーを与え、基底状態をこれらの分子の、例えば一気圧および２０℃での標準状態（もしくはＮＴＰフィールド状態の場所で生じ得る大気および温度条件）として、目的の分子を基底状態から所望の励起活性状態へ変化させ、数個の分子をそれらの原子成分に分割することで、有用な濃度において作られる原子種である。活性種は、通常文献においては「・」によって示され、活性酸素（この場合原子酸素）であればＯ・等のように表記される。直接の電子衝突もしくは二次衝突、光吸収、イオン化が関連した分子の過程、もしくは内部励起を含む多数のメカニズムを介して活性化が起こる。
【０００７】
誘電体バリア放電（ＤＢＤ）技術は、本発明の目的に必要な活性種を発生させるＮＴＰを生成するために使用されてきた。そのような技術は、バリアを通過してガスに与えられるｅＶを性質的に制限するため、この場合に関与しているのは、主に種々のヒドロキシラジカルおよび励起された酸素原子を含む反応性酸素種（ＲＯＳ）であるが、他の電子の活動もこの過程を補助する。ＮＴＰフィールドで発生された活性種にとって、還元電位が最も高い（約２．４〜６．５ｅＶ）ＲＯＳ種は、一重項酸素の場合のように、半減濃度が約２００マイクロ秒未満で、有用性が最も短い。これらは、ＮＴＰフィールドを透過する全ての化合物と反応するが、破壊すべきＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣのイオン結合性が高い場合には、それらのＲＯＳ種は、還元および／もしくは酸化するのに、高還元電位酸化剤を必要とするが、これは最も寿命の短く、ＮＴＰフィールドで十分な濃度でのみ見られるものでもある。これらの高還元電位ラジカルと、これらの粒子と、それらと反応するＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣ分子との反応は、これらのラジカルがＮＴＰフィールドの外側で急速に崩壊して活性のより低い種となるため、ＮＴＰフィールドにおいてのみ生じる。 これらのラジカルは、酸化および還元変換によって臭気性の分子と反応して、ＶＯＣ分子が、もはや匂いとして感知されず、汚染物質の範疇から外される程のより単純な分子化合物に変換される。ＮＴＰ内で起こるその他の活動は、対象の化合物を含む、フィールド内の全ての分子に作用する、電子衝突の活動、ボンバードおよび不純物光放出である。またこの電子の作用は、目的のＲＯＳを発生させるのと同様、ＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣ化合物分子結合を破壊し、このことが匂いおよび／もしくはＶＯＣ化合物の酸化および／もしくは還元のＲＯＳ活性を促進する。またＮＴＰフィールドも、ＲＯＳ内に、還元電位がより低いラジカル（約１．４〜２．４ｅＶの間）を種々生成し、これらの方が、通常の気温および圧力における半減期が約１００ミリ秒〜数分と寿命が長い。これらのラジカルは、このレベルの還元電位および分解のための酸化に応答するＶＯＣ化合物およびＨＶＯＣ化合物と反応する。それらのラジカルの方が、半減期濃度が通常０．１〜１０．０秒以上とより長い時間活性を保つため、これらの反応はＮＴＰフィールドとＮＴＰフィールドの外側の空気流の両方で起こり、空気流によってＤＢＤを介してＮＴＰフィールドの外へと運ばれる。またこれらの寿命がより長いラジカルは、酸化および還元変換によるＶＯＣおよびＨＶＯＣ化合物に対するそれらの変化に影響し、対象の化合物は、汚染物質もしくは匂いとして感知可能なものと見なされない、より単純な分子の形へと変換される。またそのような変換によって、複雑な有機分子および炭化水素分子は、最終的に最も単純な酸化物、例えば、二酸化炭素、過酸化水素（水−Ｈ２Ｏ）、窒素（Ｎ２）および元の錯化合物中に存在した元素のその他の単純化酸化物の形に変わる。大量の空気流を処理する必要がある場合には、普通は、処理されるべき空気の一部がＮＴＰ界を通過され、処理され、過剰ＲＯＳ、ヒドロキシル、イオン化された分子および原子が活性化され、次に生成された��れらの種が、直ちに処理されるべき空気の残りと混合され、空気流全体の処理が完了する。
【０００８】
分子状酸素の四つの酸化状態は、公知である。つまり［Ｏ２］ｎであって、ここでｎ＝０、＋１、−１、および−２であり、それぞれ二原子酸素、二原子酸素陽イオン、スーパーオキシド・アニオン、およびペルオキシジアニオンを表す（式では３Ｏ２、３Ｏ２＋、３Ｏ２−、および３Ｏ２−２で表される）。また、空気中の「普通の」酸素である３Ｏ２は、「基底」（エネルギー的に励起されていない）状態にある。これは、二つの不対の電子を有する遊離した「ジラジカル」である。酸素の二つの最外殻電子対は、「三重項」状態を示す平行なスピンを有する（頭につける上書きの「３」は、簡便性のため通常省略する）。酸素自身は、生化学的過程における一般的な末端電子受容体である。これは特に反応性が高いものではなく、それ自身では生体系への大きな酸化損傷を起こさない。しかしながら、これは、スーパーオキシド・アニオンラジカル、ヒドロキシラジカル、ペルオキシラジカル、アルコキシラジカル、および過酸化水素等といった毒性のあり得る他の酸素種の前駆体である。他の反応性の高い分子としては、一重項酸素（１Ｏ）、およびオゾン（Ｏ３）が含まれる。
【０００９】
普通の酸素は、ほとんどの分子とはうまく反応しないが、しかしエネルギーを与えられる（自然にもしくは人工的に得られるエネルギー、電気エネルギー、熱エネルギー、光化学エネルギーもしくは核エネルギー）ことによって「活性化」され、反応性酸素種（ＲＯＳ）へと変換される。酸素に１個の電子が加わることで反応性の高い状態に変化することを、還元という（式１）。電子を与えたドナー分子は、酸化される。三重項酸素はこの一価の還元の結果、スーパーオキシド、つまりＯ２・となる。これはラジカル（・、点記号）でもあり、陰イオン（電荷：−１）でもある。ＮＴＰで生成されることが知られている他の反応性酸素種としては、以下のものがあげられる。(On the Ionization of Air for Removal of Noxious Effluvia [Air Ionization of Indoor Environments for Control of Volatile and Particulate Contaminants with Nonthermal Plasmas Generated by Dielectric-Barrier Discharge]Dr. Stacy L.Daniels, IEEE Transactions on Plasma Science, Vol.30, No.4, August 2002):
Ｏ２＋ｅ→  ０２・−   （式１）
２Ｏ２・−  ＋２Ｈ＋  →  Ｈ２Ｏ２＋Ｏ２・ （式２）
Ｏ２・−  ＋  Ｈ２Ｏ２  →  Ｏ２  ＋  ＯＨ・  ＋  ＯＨ− （式３）
Ｏ２・−  ＋  ２Ｈ２Ｏ  →  Ｏ２  ＋  Ｈ  Ｏ２・−  ＋  ＯＨ・− （式４）
２  Ｏ２・−  ＋  Ｏ２  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ２  Ｏ２  ＋  ＯＨ−  ＋  ＯＨ・ （式５）
【００１０】
いかなる反応性酸素種（ＲＯＳ）においても、他の種への相互変換の反応スキームがいくつか確認または仮定されている。何れにしても、上記の反応性酸素種には、ＮＴＰ内で発生されて、臭気性の分子と反応して、それらを汚染物質とは見なされない、もしくは臭気性として感知されないような、より単純な分子へと変換させる可能性があるものもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
通常、商業上および産業上処理されるべき空気および／もしくはガスの量では、冷却水もしくは他の蒸気および液体、ある種の粒子、もしくは冷却液と粒子の混合物等の汚染物質を有する。産業規模の汚染ガス流の処理用ＮＴＰを発生させる誘電体バリア放電（ＤＢＤ）セルの使用から生じる問題は、一定期間使用されると、時には数分の使用であっても、これらのガスに含まれる汚染物質がセル内に蓄積されることにより、セル内のホット電極から、絶縁物および支持フレーム、接地フレームもしくは接地電極にかけて、電気ショートを起こすことがある。これはＤＢＤセルの設計された電気的特質と干渉する。連続アークが生じるか、もしくはＤＢＤ絶縁物に欠陥が生じた場合、直ちにＤＢＤセルのあらゆるＮＴＰ発生能力が破壊される。場合によっては、 急速なフラッシュオーバーアークが起こり、消える。このことの産業上の例としては、商用電力の送電があり、高圧線上の陶材の絶縁体、もしくはより現代的なタイプであるとポリマーコンクリートで出来ている絶縁体は、継続時間の短い電気フラッシュの耐久性がある。電気アークは非常に高い温度を有し、アークと接触した部品は通常破損されるため、持続的なアークが起こる場合は、ＤＢＤセル部品の破損が起こった可能性が非常に高く、さらには、ＤＢＤセルの電気誘電の完全性を回復するには、ＤＢＤセルの清浄が必要であり、破損された部品を交換せねばならない。産業環境における通常の運転がＤＢＤセルの運転に及ぼす影響が最小限になるよう、ＤＢＤセルの設計にしかるべき注意を払うことは重要かつ現実的な考慮事項である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によると、触媒として活性のある材料で構成された誘電体バリア放電（ＤＢＤ）セルは、非熱プラズマ（ＮＴＰ）フィールドを発生させるのに使用される。このセルは、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）および／もしくはハロゲン化揮発性有機化合物（ＨＶＯＣ）を含むガスの処理装置の一部として特に有用であり、そのガスの中には特に臭気性のものもあればそうでないものもある。このセルは、ＮＴＰの発生する領域が限定され、フレームがＮＴＰにより破損されないよう、また端子がショートしないように、ＮＴＰを支持フレームおよび電極用の端子から離しておくためセル内に揃えて配置された電極を含む。さらに、汚染されたガスが処理されるセル内における少なくとも全ての電極の部分は、密閉状態で支持フレームを通過する。そのためＮＴＰフィールドによって励振された空気流中の汚染物質は、電極への電気接続と干渉しない。さらに、本発明のガス処理装置は、比較的低いエネルギーの活性種で十分に処理出来るガスについては、処理されるべき空気および／もしくは大気の一部を、ＮＴＰを通過させて活性種を発生させ、次に、その活性化した空気を処理されるべきガスと混合して、より長く持続する活性種が空気中および／もしくはガス中のＶＯＣおよびＨＶＯＣ分子と反応して処理されるべき空気および／もしくはガス全部を処理するように構成されていてもよい。より処理が難しいガスでは、処理されるべきガスの一部もしくは全部がＮＴＰを通過されるが、ここでＮＴＰフィールドにおける電子活性の多数の形態およびより寿命の短くエネルギーの高い電子ボルト活性種が全て、処理されるべき化合物に作用する。電極が触媒として活性のある材料から成るか、もしくは触媒として活性のある材料で被覆されている可能性があるという点で、触媒として活性のある材料がＤＢＤに存在していてもよく、また、電極を隔てている誘電体が、触媒として活性のある材料で被覆されていてもよく、さらには、対象の化合物を破壊するのに所望の酸化還元反応を容易にするため、ＤＢＤの排出口および混合チャンバ領域に直ぐにその他の触媒として活性のある材料が存在していてもよい。一般的に、処理されるべきガス全部をセルに通す場合、ＮＴＰを発生させる能力がもっと大きなセルが必要である。
【００１３】
［ＮＴＰフィールドを発生させる誘電バリアセル］
ＮＴＰフィールドを発生させるＤＢＤセルは、設計においては平面であり、触媒として活性のある被覆を有していてもいなくてもよい触媒として活性のある導電性電極もしくは他の導体を利用することが出来る。また、電極の厚さが１〜１０ｍｍの範囲であり、高さが５ｍｍ〜１５００ｍｍまたはそれ以上の範囲であり、長さが１０ｍｍ〜２５００ｍｍまたはそれ以上の範囲であり、表面が、距離にして０．１ｍｍ〜５０．０ｍｍの範囲の空隙によって等間隔に離間するように揃えられている。電源が周波数５ＭＨｚより低い交流であり、かつ／または電圧の立ち上がり時間が遅い場合、誘電バリアが必要となることがあり、必要であれば、誘電バリアを電極間の空隙の中心にし、誘電バリアの両面と電極の表面の間に常に空隙が残るように、誘電バリアの厚さは０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲で、大きさは電極間の空間に準ずるものとする。誘電バリア周辺の電極から電極へのアーク空気経路を防ぐため、誘電バリアの長さ方向および幅方向の大きさは、電極の端部を超えて十分な距離にわたって延びている。誘電バリアは、その片面もしくは両面が、触媒として活性のある被覆もしくは誘電体の誘電特質を増大させる物質で被覆されていてもいなくてもよい。電源の周波数が５ＭＨｚより高い場合、もしくは電源の継続時間が短い高速立ち上がりパルスで、立ち上がり時間がナノ秒単位でかつ継続時間がナノ秒単位の場合、誘電バリアは必要でない可能性があり、電極と電極の間には空隙しかない。
【００１４】
１．ＤＢＤ内には、「ホット」電極と「接地」電極の二種類の電極がある。これらは、導電性材料から成る平坦な平行に取り付けられたプレートであり、触媒として活性のある材料から成るものでもよく、もしくはそのような材料で被覆されていてもよい。また、触媒材料がガス相の所望の化学反応を促進するよう、ＮＴＰフィールドが必要な場所で曝露される。電極の端部が電極支持フレームに近く、かつ電極に支持されている場所においては、各電極のその部分は、化学的耐性および高い熱抵抗特質を有する。例えば、ホウケイ酸ガラス、アルミナセラミックやポリマーコンクリート等のセラミック材料の高圧絶縁体内に密閉されている。電極の端部の絶縁体は、電気絶縁材料（端部絶縁体）内の電極の電気絶縁を確実にするため、各電極の端部に封着されており、そのため電極と電極支持フレームの間が電気絶縁されている。各電極の金属部分は、一つの端部絶縁体を通りさらに支持フレームを通って延びるタブを有し、各電極に電気接続できるようになっている。支持フレーム付近でのＮＴＰフィールドの発生は、端部絶縁体内の電極の一連の切り抜き領域によって、「ホット」電極の導電部品のうち、絶縁端部コネクタ内の「接地」電極の導電部品と向かい合うものがないようにすることで防がれる。適切な電力が電極に与えられる場合、ＮＴＰが形成されるのは、「ホット」電極が「接地」電極と直面しかつ向かい合い、誘電バリアによって隔てられる可能性がある両電極間の空間内である。「ホット」電極と「接地」電極は、交互に配置され互いに向かい合っているので「ホット」電極のどちらかの隣側に「接地」電極があり、「接地」電極のどちらかの隣側に「ホット」電極があり、各フレームの「外側の」電極が、接地電極であるように電極が交互に並んでいる。これにより、通電すると、ＤＢＤアセンブリの内面に面し、対向する「ホット」電極がある側にのみＮＴＰフィールドを発生させる外側の接地電極を除いて、全ての電極が両側にＮＴＰフィールドを発生させるという効果がある。電極の数の範囲は、「ホット」電極が１個で、その片側に一個の接地電極があって、「ホット」電極の両側にＮＴＰが形成される。つまり２つのプラズマ領域を形成する例から、「ホット」電極が４０個かそれ以上もあり、各「ホット」電極の両側に「接地」電極が１個ずつある「ホット」電極が４０個の場合、「ホット」電極と接地電極が交互に並んだ１列には４１個の「接地」電極が含まれ、通電すると、各「ホット」電極の全側面にＮＴＰフィールドが発生する例までにわたる。
【００１５】
２．生成する化学的活性種の個体数が最も多いのは大気圧グローＮＴＰであるので、ＮＴＰフィールドの特質は、フィラメント状グロープラズマよりも大気圧グロー型フィールドであるのが望ましい。所望のタイプのＮＴＰフィールドを発生させるＤＢＤの設計は、電極プレート間の間隔、誘電バリアの材料の選択、その大きさおよび厚さ、電極プレートの厚さ、電極支持フレームの材料、使用する触媒材料、およびどのようにＤＢＤアセンブリに組み込むか、およびＤＢＤに適用される電気ネットワークおよび電力特質等の、多数の実用上の考慮事項によって規定される。電極間の間隔が広すぎる場合、および／もしくは電極に与えられる電圧が不十分な場合、および／もしくは電気インピーダンスが電極キャパシタンスと電源供給部のインダクタンスの間で整合されていない場合、および／もしくは電圧立ち上がり時間が過度に遅い場合、および／もしくは電極の電力密度が不十分である場合、大気圧グロー放電型ＮＴＰフィールドでなく、ストリーマ放電ＮＴＰが形成される。ＤＢＤに送られる電力が、使用されるＤＢＤ材料に不適である場合、例えば、誘電バリア自身もしくは周波数が低過ぎたり、および／もしくはインピーダンスが整合していない場合、ＤＢＤ内や送電部品内で過度の電気損が起こり、ＤＢＤ自身の中で過熱が発生し、部品が早々に故障する原因となり、無駄が生じて、必要な総電力のうち相当のパーセントとなる。反応種発生の効率は、ストリーマ放電ＮＴＰフィールドが形成される場合、桁違いに低く、また効率は、低い周波数での運転によって影響を受けるので、グロー放電の特質が維持されるように、ＤＢＤ材料、電極の間隔、電源供給部の使用が設計され、全ての電気的パラメーターが調節されることは重要である。また、このシステムは商業利用および産業利用向けであり、多くの場合、一日２４時間、週７日間運転せねばならないため、振動のある産業環境における機械的および電気的完全性の両方の点で丈夫な構造であり、理想的とは言えない空気状態および他の要因のため、設計の全ての面に関して、特にセラミック、絶縁体および電極に関しても、壊れにくい構造材料および方法が必要である。空隙の物理的な間隔および大きさもまた、ＤＢＤを通過する空気流およびＤＢＤを通じての圧力差に影響する。これらは、考慮すべき空気の取り扱いにおけるさらなる設計上の考慮事項である。
【００１６】
［ＤＢＤの電気的活性化］  
ＤＢＤ内のフィラメント状および／もしくはグローＮＴＰは、「ホット」電極と「接地」電極の間に高電圧の交流を与えると形成される。この交流電圧は、約１，０００ボルト〜約１５０，０００ボルトの間か、それ以上である必要がある。周波数は、用途、セルの形状、および所望のＮＴＰフィールドの間隔および種類にもよるが、約３０Ｈｚ〜約５０ＭＨｚの間である必要がある。交互に、前記の与えられた電力は両極性パルスであってもよく、そのパルス立ち上がり時間が１０ナノ秒〜５００マイクロ秒のいずれかであるか、それ以上であり、パルス継続時間は前記立ち上がり時間と等しくてもよく、もしくは９００マイクロ秒以上と長くてもよく、対応する立ち下り時間も立ち上がり時間と同様であって、その後前記と同じ立ち上がり時間が、同一もしくは同様の電圧電力特質を持つ逆の極性パルスで続き、オフ期間は、電極表面の曝露ＮＴＰ領域に対する繰り返し数が、１平方センチメートル当たり０．０１〜１，０００ジュール／秒率の範囲であるようなものである。前記システムには、前記電極間に可視の「グロー放電」ＮＴＰフィールドを生成するため、正方向パルスおよび負方向パルスの交互の組み合わせによって、直流バイアスが供給されてもよい。   
【００１７】
個別の電極、誘電体、フレームアセンブリ、絶縁物および相互配線材料で構成されるＤＢＤアセンブリは、完全に封入された金属筐体内に収容されている。この筐体は普通はステンレスであるが、許可のない人物が立ち入ることが出来ないようロックされることができ、かつ確実に接地できる他の鋼鉄であってもよい。高電圧部品は全て、標準産業安全規定を満たすようにこの接地筐体内に完全に封入されている。ＤＢＤアセンブリは、何組のセットにグループ分けされていてもよい。電力が同じ電源から供給される場合、二つ以上のＤＢＤアセンブリに送られる電力をモニターすれば、電源が共通のセット内のＤＢＤであればどれでも故障を判断することができるため、通常は少なくとも二つのセットに分けられる。ＤＢＤの電源は、通常の産業用の３相電源を受け付ける。その電力は、それらの設計された電力レベルにおいてＤＢＤを運転し、対象の化合物を処理するのに必要なＮＴＰフィールドを発生させるのに必要な電圧、周波数および波形に変換する専用の電源供給部によって供給される。
【００１８】
［電気的設計］
ＤＢＤがＮＴＰを発生させるのに必要な電力は、種々の異なったレベルでＤＢＤに供給することができる。３０〜２０００Ｈｚの低周波電力は、通常はより高周波数の電力が必要とされる電圧より高い電圧が必要とされる。前記低周波数での動作は、通常ストリーマ放電がＮＴＰフィールドを占める結果となり、これは所望の電気化学反応に望ましい反応種の生成において非効率である。前記３０Ｈｚ〜２ｋＨｚの低周波数では、動作の共鳴点もしくは調和点を見つけるのに変圧器一次側の整合インダクタが必要な場合があるが、実際には共鳴はフィールドを発生させるのには必要ではない。前記低周波数では、キャパシタンスＤＢＤプレートの電荷漏れによって多くの電荷エネルギーがＤＢＤ内で失われるため、プラズマの発生は著しく非効率になる。１０〜２５０ｋＨｚのより高い周波数は、より均一なグローのＮＴＰフィールドを供給する。また、これらの周波数においては、電力損失が最小限に抑えられ、出来る限り多くの電力をＮＴＰフィールド内に伝達するのに電気的マッチングネットワークが必要とされる。この動作範囲もまた、ＮＴＰフィールドに最もよい効率で電力が伝達されるために、電気共振点付近で運転される。通常、ＤＢＤアセンブリの電力が低周波および中周波電力システムよって供給される場合には、ＤＢＤアセンブリにおける電圧波形は正弦波に近く、終盤でのＤＢＤアセンブリへの電力出力は、ＤＢＤアセンブリが収納されている筐体内に設置された一つ以上の昇圧変圧器によって供給される。電源供給部がパルス電力システムである場合、最終的な出力は高電圧変圧器によって駆動されてもされなくてもよく、使用される実際の技術は、パルス形成ネットワークの需要に依存する。周波数が高いか、もしくはパルス電圧動作であると、その結果電圧立ち上がりおよび立ち下り時間が速くなり、電荷漏れによって失われる電荷が低周波数動作と比較して小さくなるため、また電荷損失が少ない程、所望の活性種を発生させるための単位電力当たりの利用可能な電荷が大きくなるため、化学的反応種の個体数が増える。
【００１９】
高電圧変圧器を駆動する能力のある、使用される電源供給部は、使用される場合には、必要な周波数、波形、電圧、および電流は、通常別個の制御筐体内に配置され、ＤＢＤ筐体に配置された高電圧変圧器に配線される。ＤＢＤ内に展開される電力レベルを制御する、ＤＢＤに与えられる電圧および周波数は、多数の可能な手段によって変えられる。その一つとして、簡易なＩＧＢＴインバータにおけるパルスの幅および周波数、もしくはＳＣＲ電源における位相角もしくは衝撃係数の制御、もしくはＤＢＤキャパシタンス、高電圧変圧器インダクタンスの組み合わせにインピーダンス整合ネットワークのインダクタンスおよび／もしくはキャパシタンスを追加したもので共鳴もしくは非共鳴を求める掃引周波数ＩＧＢＴ電源の場合における周波数の変化、パルス電源供給のおけるパルス繰り返し数、急速な衝撃係数の変更、またはその他の手段が挙げられる。また、この電圧周波数の組み合わせは、高電圧変圧器の一次巻線（導入している場合）に送られ、これが今度は、高電圧変圧器の二次巻線（挿入している場合）によって生じた電圧を調節し、次いで、ＤＢＤ内に発生させられるＮＴＰのレベルを調整する効果を有するＤＢＤに与えられる。パルス形成ネットワークが使用され、かつ高電圧変圧器が不要な場合、パルス繰り返し数は、ＤＢＤアセンブリに送られる正味電力を変更する。通常、電源供給システムの実際の電力出力をモニターする閉じたＰＩＤ制御ループが測定され、オゾンセンサーからの別の制御ループからカスケードされてもよい電力レベル設定値、もしくは手入力してもよい電力レベル設定値に制御される。
【００２０】
毎分５０実立方フィート（ＡＣＦＭ）以下〜約２０００ＡＣＦＭの空気流を扱うよう設計された小型のＤＢＤアセンブリを使用するシステムは、通常電源を単相電源から得る。通常これらは、限定はされないが、５キロボルトアンペア（ｋＶＡ）以下であり、この電力範囲内の一部のシステムは、３相電源の供給を受けることも出来る。２０００ＡＣＦＭ〜２５０，０００ＡＣＦＭ以上の空気流処理用の複数の平行ＤＢＤアセンブリを内蔵したより大型のシステムは、２５０ｋＶＡ以上の電力が必要とされる可能性があり、通常３相電圧源より電源を得る。空気処理能力、使用するシステムの大きさ、およびそれに必要な電力に関係なく、電圧の正味電力および電極表面積１平方ｃｍ当たりのジュールは、全システムにおいて同じ範囲である。より大きな空気流および／もしくは高い電力需要に対しては、複数のＤＢＤアセンブリが並列に配置されて、空気流が全ＤＢＤアセンブリにおいて分割される。また、全ＤＢＤアセンブリの接地電極は、使用される全ＤＢＤアセンブリを通じて一貫した電圧プロフィールを維持し、システムを可能な限り電気的に安全にするため、実際には電気的「アース」に連結されている。
【００２１】
以下の添付図面において、本発明を実施するための現在考えられる最良の態様を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、ＤＢＤセル、高電圧変圧器、電極への空気および／もしくはガス経路およびＤＢＤ筐体混合領域への空気および／もしくはガス経路を収容するＤＢＤ筐体の側面図である。
【図２】図２は、図１の断面Ａ−Ａであり、ＤＢＤ電極および高電圧変圧器の配置の平面図を示している。
【図３】図３は、ＤＢＤ電極であり、電極端部セラミック絶縁体内の電極の形状を示している。
【図４】図４は、セラミックＤＢＤバリアの電極に対する相対的な大きさを示している。
【図５】図５は、ＤＢＤセルアセンブリの平面図であり、上から下に向かって、電極、セラミック電極絶縁体、セラミックバリア、スペーサーシムおよび電極フレームの組み立ての様子を示している。
【図６】図６は、二つの電極の側面図であり、電極およびセラミック端部絶縁体の形と、それらが「ホット」位置にある場合と、「接地」位置にある場合に、非熱プラズマが電極端部絶縁体もしくは電極支持フレームの近くで、またそれらの中で形成されないよう、重なる様子を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の好ましい装置は、少なくとも一つのガス流が通り抜けるようなハウジング、およびガス流の少なくとも一部が通り抜けるような少なくとも４個の誘電体バリア放電ＮＴＰ発生セル（ＤＢＤ）を含む。この装置は、全ての処理されるべき汚染されたガスが二個のＤＢＤアセンブリを通って流れる、処理されるべき汚染されたガスの一部のみが、４個のＤＢＤアセンブリを通って流れる、もしくは処理されるべき汚染されたガスは全くＤＢＤアセンブリを直接通って流れないが、大気は、ガスと同様ＤＢＤアセンブリを通って流れ、その後処理されるべき汚染されたガスと混合されてそのガスを処理されるように構成されることが可能である。ＤＢＤセルを通過するガスは活性化され、ＤＢＤセルからの活性化ガスが、ＤＢＤを通過していないガスと混合される場合、ＤＢＤを通過していないガスを処理するため、十分な反応性のイオン化種を含有する。ＤＢＤを通って流れる処理されるべき汚染されたガスの量が全量より少ない場合、混合チャンバは、ＤＢＤを通って流れるガスとＤＢＤを通って流れない汚染されたガスを混合する装置に含まれている。図１〜２は好ましい装置を示し、ここでは処理されるべき汚染されたガスの全部、処理されるべき汚染されたガスの一部のみ、もしくは大気がＤＢＤを通過するが、ＤＢＤを通過する処理されるべきガスの量が全量より少ない場合、ＤＢＤを通過するガスはその後ＤＢＤを通過していない処理されるべき汚染されたガスと混合され、そのガスを処理する。図１〜２に具体的に構造が示されるように、上部に取り付けたファン（２）に送られる空気の供給源によって、大気および／もしくは空気の一部および／もしくは処理されるべきガス（１）は、Ｌ型羽根（３）周辺の空気が押され、調節ダンパ（４）を介して一組の整流板（５）を通されてＤＢＤセル（６）内に押し出される。次にそのような処理済みの大気および／もしくは処理されるべき空気（１）を処理された空気および／もしくは、混合チャンバ（７）に入り、混合部から出される処理されるべきガス（８）を、混合され処理された空気および／もしくはガスの流れ（９）として混合する。許容排出レベルを超える量のオゾンが混合チャンバの排出口で生成され、そのような過剰オゾンを破壊する必要があり、ＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣを破壊するため、ＮＴＰフィールドをその程度まで励振させる必要がある場合、任意のオゾン破壊触媒（３５）が混合チャンバの排出口に採り入れられる。大気もしくはＤＢＤ中の汚染されたガスの一部のみのどちらかを処理することの利点は、少ないガス流がＤＢＤを流れるため、ＤＢＤ内で直接処理されることであり、このことはＤＢＤの大きさおよび空気流の容量が、処理されるべきガスの全量が直接ＤＢＤを流れる場合程大きくなくてもよいことを意味している。これは、汚染物質が大量のガス流中の低濃度のものである場合における通常の構造であり、そのため、システムの構成部品の大きさは、関係する全ガス流量によってではなく、処理されるべき汚染物質の量および種類によって決定される。汚染物質の濃度がもっと高い場合、もしくは、対象の成分を酸化および／もしくは還元するためにより高いｅＶエネルギーが必要とされている場合、もしくは体積が十分に低い場合は、全部のガスがＮＴＰフィールドを通過する場合に実現するより高い電気的効率を利用するため、全部のガスをＮＴＰフィールドを通過させてもよい。  
【００２４】
図１〜２に示されるように、該装置は主煙道７を含み、これは下水処理施設から発する臭気性の空気等の空気および／もしくは処理されるべきガスの供給源に注入口端部１１において接続するようにされている。煙道７は、その中を流れる処理されるべきガスとともに、ＤＢＤを通過する空気および／もしくはガスを混合するための混合チャンバを形成する。完全に密閉された筐体１１は、装置の高電圧変圧器（１０）およびＤＢＤ部品（６）等の高電圧部品を支持し、完全に格納する。ＤＢＤ電源供給部の低電圧部分を含む低電圧電気部品および制御部は概ね、ＤＢＤ筐体（１１）内にあるべき計測器具を除いて、図示されない別の標準的な電気筐体内に収納されている。大気もしくは空気の全部もしくは一部および／もしくは処理されるべきガスは、注入口ファン２を介して装置に入り、調節ダンパ４からフィルター１４を通って、図１の矢印１で示すように流され、整流板５によって整流され、ＤＢＤが発生するＮＴＰフィールドによって励振すべきＤＢＤ（６）を通って流される。ＤＢＤ（６）を通過した直後に、空気はＤＢＤ絶縁スライドゲート（１５）を通過して、混合チャンバ（７）内へと流され、そこで空気および／もしくは、図２の矢印（８）で表されるようにチャンバを流れる処理されるべきガスと混ぜられる。混合チャンバ（７）からの空気は、図１、２の空気流の矢印（９）で示すように、大気中へ排出されるため煙道７の排出口端部（１３）に接続された、図示されない排煙道へと通過する。ガスの混合は、排煙道の通過中も続く。一般的に、ガスを抜き出すための排煙道か、混合チャンバを通して空気および／もしくは処理されるべきガスを押し出すための供給口のいずれかにファンが備えられ、装置は、空気流がＤＢＤを確実に流れるようにするための専用のファン（２）を有する。図示の装置は、装置を通る空気流を扱うため並列に取り付けられたＤＢＤ（６）を４個含む（図５）。仕切り壁（１６）は、ＤＢＤそれぞれに対する個別の注入口を形成し、個別のＤＢＤ絶縁スライドゲート（１５）をもってすれば、一つ以上のＤＢＤが非稼働状態になれば、空気流が他のＤＢＤを通過するように向けることが出来る。壁（１７）には、開口およびスライドゲート（１８）が設けられており、ＤＢＤ（６）が摺動して所定位置に移動したり、メンテナンスのため取り外しが出来るようになっている、（図１）。図１のカバー（１９）の正面は取り外しが可能であり、図１に示されるように、互いに連動して電源を使用不可にしたり、変圧器へのアクセスを可能にしたり、ＤＢＤ部品が取り外しできるようにする。 ＤＢＤ（６ａ）は、取り外し中のＤＢＤ（６）である。
【００２５】
ハウジングもしくは筐体（１１）および筐体ドア（１９）および混合チャンバ（７）は、処理ガスに対して耐久性がある種々の材料から成っていてもよい。好ましくは、ステンレスもしくは確実に接地可能なその他の鋼鉄等の導電性材料から成る。高電圧部品は全て、この接地された筐体内に完全に密閉され、ロックされて、該当に産業安全規定を満たす安全な接地方法が施される。ＤＢＤセル（６）は、セラミックプラットフォーム（２３）の上に載っていて、電気的に接地電位にある筐体への全ての電気的経路がある種のセラミック材料によって遮断されるようになっている。   
【００２６】
注入口ファン（２）を通過し、ＤＢＤ（６）を通過する空気流は、ファンの速度を変えること、および／もしくは注入口流れダンパ（４）のいずれかによって制御される（図１）。注入口ファン（２）を介して入る空気および／もしくはガスは、ハウジングもしくは筐体のこの部分の空気供給が別であり、また別の冷却ファン（２１）によって冷却され、換気口（２２）を介して換気されるため、高電圧変圧器（１０）の領域に入らない。
【００２７】
各ＤＢＤを介する空気流が確実に実質的に等しくなるようするため、ＤＢＤ内に入る空気を調整出来るように、調整可能である整流板（５）が設けられている。ＤＢＤから出る空気が、処理されるべき汚染されたガスと良好に混ざるようにするため、混合チャンバ（７）は実際には、空気を回転させ、混合チャンバ内に乱流を起こす内部じゃま板（２０）を備えた大型の丸ダクトである。ＤＢＤから出る活性種は、半減期濃度が短く、より速い種の多くが、１２インチ（３０．４８センチメートル）以内の移動で濃度が半分に崩壊するため、この回転が必要とされる。本明細書に記載の構成における全４個のＤＢＤからの反応種を最大限に分散させるためには、混合チャンバ内での空気の回転は、じゃま板（２０）による回転のように、ダクト内の全ての空気が回転させられて、それによって全ての空気が所定の位置まで回転され、各ＤＢＤセルアセンブリから出てくる空気と直ちに密接されるように設計される。ここで空気回転スキームを記載する一方、層流が起こらないことを確実にするため、および混合チャンバおよびダクト内の全ての空気が、ＤＢＤセルアセンブリから入ってくる空気と迅速に接触するように、別のスキームを設計することが可能である。
【００２８】
大気をファン（１）内に送り、ＤＢＤ（６）を通過させるよりも、図１〜２に示す装置では大気を吸引する代わりに、もしくは大気に与えて、汚染された処理されるべきガス流を分割して、処理されるべき汚染されたガスの一部を注入口ファン（１）に向けるのが簡単である。そのような処理されるべきガスは、ＤＢＤを直接通され、その後混合チャンバ内の処理されるべきガスの残りと混合される。   
【００２９】
また、煙道（７）の注入口（８）を遮断して、処理されるべき汚染されたガスの全量を注入口ファン（２）に向けることも出来る。従って、処理されるべきガスの全量は注入口ファン（２）内に送られ、ＤＢＤの「ホット」電極および「接地」電極を通されるため、実質的にそのようなガスの全量が、ＤＢＤによって発生したＮＴＰに直接曝露される。煙道（７）は、この構成では混合チャンバとして、前記の構成と同様には作動しない。またＤＢＤを通過するガスは、ＤＢＤの電極を冷却するという重要な機能を果たす。従って、処理されるべきガスがＤＢＤを直接通る場合、冷却が必要な部品に、必要な冷却が確実に行われるよう留意せねばならない。汚染された処理されるべき排ガスが高温である場所では、十分に冷却してＤＢＤ部品へのダメージを防ぐために、処理されるべき空気に、急冷空気を与えることが必要になる場合がある。   
【００３０】
一般に、処理されるべきガスの全量がＤＢＤを通過する構成は、ＮＴＰフィールドにおける電子活性は、直接の電子衝突およびイオン化による対象の化合物の分子結合の破壊を助けるため、環境中に放出され得るＶＯＣ化合物を無害な化合物に分解するのに必要なエネルギーの点で、より効率的であり、極度に寿命が短く、エネルギーがより高いラジカルおよび原子種、一重項酸素等の半減期が２００ナノ秒以下のものが、ＶＯＣ化合物および分子の酸化および還元に効果を及ぼすものとして利用可能である。バイパスモードもしくは部分的なバイパスモードでは、処理されるべきガスの直接電離は起こらず、化学的に最も活性の高い寿命の短いラジカルは、著しく崩壊してしまっており、有意な数の寿命が長いラジカルおよび活性種が未だ存在するとはいえ、混合チャンバ内のＶＯＣ化合物の酸化および還元の助けにはならない。排ガス等のように、分解以外の方法でガスを処理するには焼却せねばならないような、処理されるべきガスが酸化および／もしくは還元するのに異常に高いエネルギーを必要とされる場合、そのガスの全量がＮＴＰを直接通過させなければならない。これは、直接電離が起こり、イオン化エネルギーレベルが最も高い反応種が発生し、それによってそれらの化合物を酸化および還元させることが出来るのはＮＴＰ内のみであるためであり、その酸化および／もしくは還元にはより高いエネルギーレベルが必要な結合を破壊するためにこれらの状態が必要なためである。
【００３１】
処理されるべきガスの実際の処理は、全てのガスがＤＢＤを通過する場合、ガス中のＶＯＣ化合物を中和するのに必要なエネルギーの点でより効率的である場合があるが、処理されるべきガスの全量をＤＢＤに通すのに必要な容量を供給するために、大量のガスには多数のＤＢＤが必要となる。従って、そのような場合、また効果的に処理を行うために、処理されるべきガスの全量が必ずしもＮＴＰフィールドを通る必要がない場所では、より少ない量の大気、もしくはより少ない処理されるべきガスの一部を、より少ない数のＤＢＤを通すことが出来、およびそのようなガスは、次に記載されるように混合されることによって、残存ガスの処理に使用される。
【００３２】
各ＤＢＤ（６）は、ポリマーコンクリート等の不燃性材料もしくはセラミック材料より成る長方形のフレーム（２４）を含む（図５〜６）。このフレームは交互に並べられた複数の電極（２５）を収容および支持して、片側に設置される導電性タブ（２６）を有する電極が「ホット」電極として機能するよう設置され、同様の電極がその導電性タブとともに反対側に設置される場合、「接地」電極として機能する（図５〜６）。概して、「ホット」電極は、通電されているときは「接地」電極に対して正の電圧か負の電圧のいずれかにあるが、「接地」電極は常に電気接地に接続されている。電極（２５）は、端板セラミック絶縁体、接続タブ（２７）を有する端部の種類および接続タブ（２８）を有さない電極の端部の別の種類のものを有し、シリコーンもしくは同種のもので電極上に封着されている。電極は、絶縁されている端部において特有の形を有するため、電極の導電部が、この位置では端部絶縁体を介してさえ別の電極に面することがなく、このようにして部分的なＮＴＰフィールドの形成が防止される。目的は、ＤＢＤを通る空気および／もしくはガスの流れがある場所にのみＮＴＰフィールドを形成させ、このようにして全てのＮＴＰ形成部品が空冷されているように保つことである。電極自身は、触媒として活性のある材料である。例えば、厚さ１６ゲージのＡＳＴＭ１級もしくは２級のチタンから成るため、この場合その平坦な形が保持されるが、パラジウムもしくはカドミウム等の別の触媒として活性のある材料でもよく、もしくは触媒として活性のある被覆を有するステンレスでもよく、材料は処理されるべきＶＯＣによって選択するか、もしくは他のあらゆる種類の触媒として活性のある材料であってもよい。また誘電バリアプレート（２９）は、ホウケイ酸ガラスもしくは高純度アルミナ誘電体のいずれかのセラミックでもあり、電極の両側に、電極の曝露された部分を全て包囲する空隙（３０）を伴って配置されている（図５）。ＤＢＤバリア（２９）は、高湿度において、長さ方向および高さ方向の大きさが、電極が伸びている動作電圧アーク距離の２倍にわたるため、電極間に十分な電気アーク距離をもたらすようなものである。ＤＢＤバリアは、ＶＯＣの酸化を助けるため、二酸化チタン等の触媒として活性のある被覆で被覆されていてもよい。フレーム調整を可能にし、熱膨張を可能にし、セラミック部品内の多少の許容差の変化を補償するために、テフロンのスペーサー（３１）が使用される。
【００３３】
全ての電気接続が空気および／もしくはガスがＤＢＤバリアを通過する領域の外側になるように、電気接続タブ（２６）は、電極からＤＢＤ支持フレームを通って延ばされる。端部側Ｄ（図１および５）の外側のフレームの最も近くを延ばされる電極は「接地」電極であり、ＤＢＤフレームより内側に位置される電極は「ホット」電極である。 
【００３４】
触媒として活性のある材料がＮＴＰフィールド内で曝露されると、ＮＴＰフィールドのＶＯＣ破壊能力が著しく高まることが見出された。また、電極および誘電体の双方を冷却することが長期にわたる動作では重要であるため、誘電バリアおよび電極の全側面を、ＤＢＤバリアアセンブリを通って流れる空気および／もしくはガスに曝露させる。ＮＴＰおよび可能性のある触媒から最大の効果を得るには、触媒として活性のある材料が電極自身に含有され、誘電バリア上に被覆されていてもよく、またＡＳＴＭ１級もしくは２級のチタンのワイヤーメッシュ（３２）（図６）等の、触媒として活性のある材料から成るＤＢＤ排出口上のスクリーンもまた、ＤＢＤアセンブリのＶＯＣ破壊特質を高めることが見出された。
【００３５】
電極端部のセラミック絶縁体は、ＤＢＤセルを通過する空気および／もしくはガス中の水分が凝結した結果として水流が形成されることを防ぐため、シリコーン等の密封剤によって電極の金属部分に封着されている。
【００３６】
電極の物理的マッチングは、電極間に形成されるＮＴＰフィールドが、電極が誘電体を介して直接向かい合う領域に制限されるようなものになっている。この形状は、ＮＴＰを制御し、フレームがＮＴＰフィールドによる破損を受けないように支持フレームから解離させる働きを担う。ＮＴＰの発生領域は、図６の線（３３）および（３４）によって囲まれた領域、つまり、電極の外周内の領域のみである。
【００３７】
ＮＴＰフィールドをＤＢＤアセンブリ内に形成する電極の励起は、用途によって変化される。「ホット」電極および「接地」電極は、ＮＴＰが電極間の直接対向する領域に形成されるように、反対の極性を持つ。電極は、たとえ接地電極が常に電気「アース」接地に接続されていても、交流サイクルの任意の瞬間において「ホット」電極を「接地」電極に対して正または負のいずれかとして、正弦波、方形波、もしくは効果的とされる他の波形のいずれかの交流によって励起することが出来る。電極間のピーク電圧は、少なくとも約２，０００ボルトとし、普通は約２，０００ボルト〜約１５０，０００ボルトの範囲であり、これは任意の用途に必要とされる実際のセル形状によって決定される。周波数は約３０Ｈｚｕｐ〜約５０ＭＨｚとされ、場合によってはより高くなる。より高い周波数が使用される場所、もしくは立ち上がり時間パルスが速い場所では、立ち上がり時間が約３０ナノ秒で、極性が交互に変換する持続時間の短いパルスが与えられ、その後誘電バリアが取り除かれ、バリアのないＮＴＰフィールドが実現されることが可能となる。
【００３８】
全てのＤＢＤの電源が同じ電源供給部によって供給されていて各ＤＢＤアセンブリの電流の流れがモニターされているところでは、どのＤＢＤアセンブリでも、電流の流れの変化を用いてＤＢＤの異常を表すことができるため、ＤＢＤを四つのグループに分けること有用であることが分かった。図５および６に示される実施形態では、二つの「ホット」電極があり、四個のＤＢＤの各々には三つの「接地」電極があり、全てのＤＢＤは一つの変圧器から電源を得ているが、別々のディスコネクトを通して送られており、このディスコネクトは３相電力から供給されているインバータから電源を得ている可能性がある。これらの電極に通電されると、電極間の直接対向する領域、つまり図６の線（３３）および（３４）によって囲まれた領域にＮＴＰフィールドが形成される。ＮＴＰフィールドは多数の起こりえる電圧およびＮＴＰフィールドを作り出すために必要な電圧より高い周波数である周波数において発生する。例えば、実効電圧が６ｋＶの５ｋＨｚの正弦波は、ＮＴＰフィールドを生成し、同じＤＢＤアセンブリ中の、実効電圧が１４ｋＶの６０Ｈｚの正弦波も同様である。ＮＴＰフィールドの密度は、ＶＯＣ破壊効率にとって重要な問題であり、一般的な文献には、希薄なＮＴＰフィールドを作るフィラメントと、ＮＴＰの密度がより高くなる大気圧グロー放電との、主に二つの種類が記載されている。最高のＶＯＣ破壊効率は、ＮＴＰフィールドが大気圧グロー放電である場合に実現され、この状態は多数の手段によって達成される。それにはＤＢＤ電極領域において電力密度を高めること、ＤＢＤキャパシタンスおよび電源供給部および周波数、電圧および波形の電気的インピーダンスマッチングが含まれる。パルス電力は、簡易な正弦波電力で作られるものに対して、種々の反応種の個数を増加させる効果を有するため、ＤＢＤを操作する最良の方法である。一般に、ＮＴＰフィールドから所望の反応種を最大限に発生させるためには、ＤＢＤ内の空域を横切って電子の動きの「なだれ」を発生させるため、電圧の立ち上がり時間が速いことが望ましい。（約）１０ｋＨｚよりも低い正弦波電力は、立ち上がり時間が比較的遅い。立ち上がり時間が遅くなると、ＤＢＤバリアにかけて電荷の「漏れ」が起こり、反応種の形成に寄与しない。１０ｋＨｚよりも低い周波数では、インバータによって高電圧変圧器とＤＢＤの組み合わせに送達された電力の一部のみが実際には必要な反応種を発生させると言う点で、損失が非常に重要となる。最高５ｋＷまでの範囲の電力の低いシステムでは、たとえ消費電力を５０％損失しても、実際に反応種を発生させるものに関して言えば、余剰熱、効率損失および部品コストの点でさほど重要とは言えず、この設計は、１システムに対して、５ｋＷの範囲から最高１００ｋＷの範囲、またはそれ以上の装置の設計を含み、大規模用途において使用される複数の１００ｋＷシステムの可能性をも含めている。５０ｋＷから１００ｋＷ以上では、電力送達および部品冷却用の電源供給部の変圧器および支持システムの部品コストの一部は、ＤＢＤバリア自身における廃熱の損失と同様、システムが、正しいインピーダンス整合と組み合わせたより高い周波数での動作や低損失誘電体が利用されている、より効率的な動作点において設計されていることを要求する。そのような詳細に注意を払うと、かなり損失を減少させることができるので、資金的および稼働コストを大幅に下げることが出来、しかも同じ電気化学的効率を得ることが出来る。
【００３９】
良好な電源供給部は、全てのＤＢＤに対して単独の変圧器１０を含み、この変圧器は負荷を駆動できる周波数インバータから電源を得る。変圧器の一次回路もしくは二次回路のいずれかに追加の誘導性および／もしくはキャパシタンスを含んでいてもいなくてもよいインピーダンス整合ネットワークは、変圧器と追加インダクタの合計誘導性リアクタンスが、ＤＢＤの「通電している」キャパシタンスに近似するようになり、従ってシステムは、最大の電力をＮＴＰに送るため、「近似の」電気共振で運転する。「通電している」キャパシタンスという用語は「ホット」電極および「接地」電極のキャパシタンスと同様に、それらのフレーム内に組み立てられていて、システムに電源が供給されていない時に測定された場合、システムが運転中に測定した場合とは異なるため、必要とされる。これはＮＴＰが運転中のＤＢＤのキャパシタンスを変化させるためである。そのため、所望のＮＴＰレベルを達成するためには、キャパシタンスが運転中のインダクタンスおよび周波数によって整合されなければならない。
【００４０】
変圧器に電源を供給するインバータは、ＤＢＤ接地線内の全ての電流をモニターし、最大電流を選択し、インバータへの信号を変調するプログラム可能な論理コントローラ（ＰＬＣ）システムによって通常制御されるため、インバータによって供給される電力は、入力した設定値に制御される。温度、湿度、さらには部品を加熱すること（変圧器やインダクタ）の効果等の処理中のガスの変化によって、発生するＮＴＰや消費電力にばらつきが生じる可能性があり、これは、ＰＬＣで計算されたＰＥＤ制御アルゴリズムによって安定させられる。さらにプラズマを確実に制御するには、各ＤＢＤアセンブリにおける電流のモニタリングは、電流サーバを接地して、もしＤＢＤのいずれかに故障が発生したら、それを表示する。全ては同様の電力で動作し、差異はたった数パーセントのはずである。ＤＢＤのうちひとつでも突然電力が異なることがあれば、多少なりともＤＢＤの故障の表れであり、ＤＢＤ部品への過度のダメージを避けるためシステムを停止させ、必要な整備要員への警告を行うことができる。他の構成としては、３相出力を用いて、単独のＤＢＤアセンブリ上の各変圧器の二次接続に三角形に接続された変圧器の一次側を有する３つの個別の変圧器を駆動する。ＤＢＤのうち一つでも故障すれば、インバータの各出力相をモニターし、その後、接触器を各変圧器の一次側と直列で用い、故障した相の停止を作動させることによって検出することが出来る相不均衡によって表示される。
【００４１】
インバータによって変圧器の一次側に供給される電力は、インバータの動作周波数を変化させるか、もしくはインバータから変圧器に送られるパルスの幅のいずれかによって変化する、パワーインバータを制御するＰＬＣコントローラ（ＰＩＤ）アルゴリズムを介して、次にこれは作り出されるＮＴＰのレベルを調節する「ホット」電極および「接地」電極へと、変圧器の電圧出力を調節する。そのような制御は通常、非常に非直線的であるが、これはシステムが通常、システムのＤＢＤキャパシタンスおよびインダクタンスで 電力が、システムに電力を供給するインバータより高い電流の流れを有する、共振モードにおいて動作するためである。通常、インバータの実際の電力出力がモニターされる閉じたＰＩＤ制御ループを測定してオゾンセンサーからの別の制御ループからカスケード出来る電力レベルの設定値に制御するか、もしくは設定値を手作業で入力することが出来る。接触器の状況等の、インバータへの入力電力に対する他のシステムの状況、インバータ出力電流および／もしくは別のＤＢＤ接地電流もまたモニターし、ＰＬＣシステムにより表示する。ＰＬＣがモニターする重要なインターロックはＤＢＤ圧力差であり、これは、ＤＢＤ内を流れる空気および／もしくはガス流を表す。通常、４個のＤＢＤアセンブリの各々の中の、三つの接地電極を備える二つのホット電極は、この特定の実施形態では、７０°Ｆ（約２１．１１℃）において、各ＤＢＤアセンブリに最低でも１０００ＡＣＦＭのガスを必要とし、合計で４，０００ＡＣＦＭが必要である。この実施形態においては、これにより、４０００ＡＣＦＭにおいて水が０．８インチの圧力差が生じる。ガスは、「ホット」電極と「接地」電極を分離するガス流空間の間を通過しない可能性がある粗い粒子および砕片が除去される程度まで濾過されなければならない。フィルターの詰まりやシステムファンの不良、もしくは他のあらゆる理由によってＤＢＤを通過する空気および／もしくはガスが不十分となった場合、これは圧力差の低下によって表されるが、ＰＬＣがこれを感知し、このユニットへの電力をストップし、これを表示して警告を発する。このことは、必要であり、さもなければ、ＤＢＤが過熱されて電極を分離し、また誘電体が壊れ、誘電の完全性を破壊する可能性がり、動作不良が招かれる。 
【００４２】
記載されたこの実施形態の定格電力は、必ずしもＤＢＤで放散されるものではないインバータへの電力入力としての測定で、１５キロワットである。かなり損失を減少させることができるので、資金的および稼働コストを大幅に下げることが出来、しかも同じ電気化学的効率を得ることが出来る。   
【００４３】
ＤＢＤの大きさや、ＤＢＤアセンブリ内でのＤＢＤ電極の個数、空気流、電力密度および電力定格を変えることで、他の実施形態が可能である。例えば、５ワット〜約３０００ワットまでの電力を用いると、少量の空気流用の単相ユニットが可能である。より多くの電力が必要とされるシステムでは、通常三相電力で電力が供給されるが、三相入力−三相出力もしくは単相出力に対応した電源においては、ナノ秒パルスパワー等の別の種類のパワーエレクトロニクスを備え、ＳＣＲ制御および別のＩＧＢＴ配置を有し、周波数がもっと高い電源で、利用可能なものもある。
【００４４】
臭気性成分を有していてもいなくてよいＶＯＣを軽減する必要がある。ある特定の用途において実施するための電力およびガス流の設計の選択では、次の事項を考慮することが重要である。
【００４５】
Ｘ    種々のＶＯＣの性質が広範囲にわたること、それらの臭気性の強度、知覚された匂いの特性、およびＶＯＣ錯体有機分子および／もしくはＨＶＯＣの任意の混合物の酸化および／もしく還元に必要な特定の組成物、有効性、およびエネルギーを決定することの科学的な不確定さのため、未知のＶＯＣに適用する場合のシステムの大きさは、匂いの現場にて試験的規模のシステムを稼働させることで決める。
【００４６】
Ｘ    試験的規模のシステムは、全ての流れ経路が全規模のシステムと同じであり、規模を縮小した、従来のＶＯＣを帯びた空気流を用いて運転され、この空気流は、処理の課程から発せられる、臭気性であってもなくてもよい空気流で、このシステムは、調整可能な電力および周波数レベルに対応して、ガスの処理に必要な最適な運転形態、滞留時間およびジュール／リットル密度を決定するために、種々の形態の空気流を用いて運転される。
【００４７】
Ｘ    試験的規模のシステムに入れる、ＶＯＣを帯びた空気および／もしくは非ＶＯＣ汚染空気の適切な混合および流れは、ＶＯＣの性質により決められ、匂いの強度および特色により決められることもある。ＶＯＣが高度に濃縮されていて、おそらくは焼却を除く他のいかなる手段でも処理できない場合、もしくは、ＶＯＣで汚染された空気流の全量がＤＢＤセルを通過することが可能であれば、臭気性の空気が全部ＤＢＤアセンブリを通過するように設計することが、エネルギーおよび効率効果が最も高いため、最良である。
【００４８】
Ｘ    ＶＯＣが希釈されていて、強度が直接ＤＢＤを通して中和する必要ない程度のものであり、かつ／もしくは空気流が大きい用途では、システムが、汚染された空気および／もしくは大気流の一部を、所望の混合比で、ＤＢＤを通過させ、この空気からＤＢＤアセンブリによって形成された活性種を、臭気性の空気流に注入して処理を行うことが最良であることがある。
【００４９】
Ｘ    極度に高い濃度のＶＯＣ、もしくは酸化および／もしく還元するのが困難なＶＯＣを処理する必要がある用途において、ＮＴＰフィールド内でのみ活動する最も高活性の種のみが、そのような難しいＶＯＣを中和するため、ＶＯＣの全量をＤＢＤアセンブリに通さねばならず、ＮＴＰフィールドによって直接処理されなければならない。そのような用途においては、ＤＢＤが励起する空気中に反応種が少量でも残っている可能性があるため、工場内の周囲空気等の他の空気流から、低濃度のＶＯＣをある程度処理することは有用であり、それらはＤＢＤバイパス入力を通して、匂い除去システムに入れられる。この構成では、試験的規模および全規模の匂い除去システムが、両方の匂いの発生源を同時に処理する。
【００５０】
Ｘ    多数のＤＢＤアセンブリを連続して動作するようにすることもまた可能である。つまり、空気流が一つのＤＢＤアセンブリ内を通され、ＮＴＰフィールドを通過されるように配置し、ついで（可能であれば）第一のＤＢＤアセンブリの下の触媒メッシュ上を通過された後、別のＤＢＤアセンブリ内を通過されて、（可能であれば）第二のＮＴＰフィールドからその第二の触媒メッシュ、その他を通過されて、ある特定の空気流の複数ＮＴＰ触媒処理が行われる。一旦ある空気流量のエネルギーレベルが、ある特定の匂いの発生源もしくはそれら発生源の組み合わせに対する各システム入力に対して確立されると、全規模システムの大きさを決定することが出来る。 
【００５１】
図１〜２に図示されるシステムは、バイパスシステム構成にあり、ＤＢＤを通して合計で毎分４０００実立方フィート（ＡＣＦＭ）の大気もしくは汚染された空気のいずれかを用いる。これをＮＴＰによって活性化して、処理されるべきガスと混合する反応種を発生させる。処理されるガスの体積は、処理が必要なＶＯＣの濃度にもよるが、一つのアセンブリあたり１０００ＡＣＦＭ〜５０，０００ＡＣＦＭとなる（大規模用途では多数のアセンブリが使用される可能性がある）。この同じ構成においても、処理されるべきガスの一部がＮＴＰフィールド中を流れるので、混合物中のガスを通すことが出来る。この構成において、ＮＴＰフィールドを通過するガスは処理されて対象の汚染物質が取り除かれるだけでなく、活性化されて他の空気を処理できるようになる。   
【００５２】
本発明のさらなる特徴は、ＶＯＣの一部については、ＶＯＣ破壊除去の効率が、オゾンモニターを用いて直接モニターし、自動的に制御することができることである。オゾンは、臭気性のガスを処理するために形成される最も寿命が長い反応性酸素種の一つであり、ＶＯＣレベルを中和するのに十分な種が作成されている場合、臭気性であってもなくてもよいＶＯＣを寿命が長い種で処理できるケースにおいては、普通は少量のオゾンが、処理されたガス流には残存する。ＤＢＤに与えられる電力は、活性種の生成量を制御するため（ＤＢＤ電力の定格の制限以内で）、電力は自動的に変調して、環境保護局（ＥＰＡ）もしくは自治体のガイドラインに合致するよう低レベルの残存オゾンを保持することができる。ＤＢＤへの電力を調整することによって、ＮＴＰレベルが制御されるため、生成される活性種の量、ひいてはガス流と汚染物質レベルを組み合わせたものを処理するのに必要な活性種のレベルを調節して、ガス流に含まれるＶＯＣを完全に酸化および／もしくは還元し、かつ少量のオゾンが排出物に残存するように十分な活性種が生成されるようにする。少量の残存オゾンが低下する場合、処理されるべきＶＯＣが増加していることを意味しており、そのために自動制御ループは、ＤＢＤへの電力を増加させることでＮＴＰフィールドを増大させ、ＮＴＰフィールドは、それを受けて、処理要求を満たすためより高活性の種を発生させることができる。残存オゾンが増加する場合、ＶＯＣ負荷は低下しており、そのため自動制御によって少量の残存オゾンの設定値を維持する電力を当局のオゾン排出制限以内に留まるよう低下させる。効果的な処理を行うために処理されるべきガス全部をＮＴＰフィールドを通過させなければならない場合は、処理を必要とするＶＯＣが高エネルギーを要するので、処理中のガスが低エネルギーのＲＯＳ種を消費せず、オゾンはその一員であるため、オゾンを作業変数として用いて制御ループを閉じることは不可能な場合がある。そのような場合には、手動操作レベルが設定するために必要とされる。
【００５３】
また、全ての安全装置をインターロックし、装置のオン／オフおよび調節機能を制御する前述のプログラム可能な論理コントローラ（ＰＬＣ）は、工場の需要に従いシステムのインターロックも組み込んでいる。換言すれば、このコントローラは、工場が生産を停止したり、および／もしくはシステムに障害が起こったりして、障害を切り離し、警報メッセージを出す場合に、自動的に停止する。   
【００５４】
本発明のシステムは既存の工場に増設してもよいし、新しいプラントの設計の一部として組み込んでもよい。この技術を工場に導入することによる設備の変化は最小限であり、運転によって消費する財貨は、電気および時折のフィルター交換のみである。触媒成分は、このシステムでは消費されない。さらに、この技術は、数ＡＣＦＭといった点源からの匂い用の小さな家庭用サイズの装置から、臭気性もしくは非臭気性の数万ＡＣＦＭ以上のＶＯＣ汚染物質含有空気を環境中に放出する最大級の工場まで、どんな大きさにも拡大縮小が可能である。大量の空気、および／もしくは極度に高いＶＯＣ負荷を大量の空気と組み合わせて処理せねばならない場合、複数のユニットを平行に組み合わせて、空気を処理することが出来る。
【００５５】
本発明を、ガス排気物中の揮発性有機化合物汚染物質の処理用の装置として記載したが、本発明は他にも、単独の対象化合物もしくは複数の対象化合物を酸化および／もしくは還元させ、所望の形態にする多様な用途に使用することができる。そのような用途の一つとしては、空気排気用途における炭化水素含有量を、大気中に放出する前に許容可能なレベルまで減少させることがあげられる。可燃物等のガス煙霧、油井もしくは他の作業から生じる煙や、果てはＨ２Ｓ等の微細な粒子状放射物は、他の方法では、大気中へ排出する前に燃焼させたり、フレアリングさせる必要があるが、この技術を用いると酸化および還元することが出来る。放出しようとするガス中の可燃物の濃度が発火点未満の場合、フレアを燃焼させ続けるためにプロパン等の追加の燃料が必要である場合が多い。この技術であれば、ガスを完全に酸化および減少させるのに発火濃度は必要ではなく、炭化水素のレベルに関わらず、ＮＴＰが処理されるべきガスを完全に酸化および還元させることが出来る。他の炭化水素化合物、例えば、塩素とフッ素を含むものも、本発明によって処理することが出来る。
【００５６】
本明細書では、現時点で実際の業務において本発明実施の最良の態様と思われる実施形態を参照して本発明を図示し記載しているが、本発明を別の実施形態に適応するにあたり、また改良材料（例えば、電源供給部もしくはセラミック）の使用可能性について、本明細書中に開示し、以下の請求項によって理解される上位の発明概念から逸脱せずに、種々の変更を加えてもよいことはいうまでもない。
【図１】
2010510871.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月4日(2008.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分野：本発明は、商業的および産業的運転に由来するほぼ大気圧もしくは大気圧の空気および／もしくはガスの処理の分野に関し、そのような活動に使用される空気および／もしくはガスが、汚染物質とされている。その一部は臭気性であってもなくてもよく、放出された匂いの除去が課題とされている。これらの汚染物質は除去されるか、および／もしくはこの空気および／もしくはガスを周囲の大気へ放出される前に問題にならない化合物に変換する必要がある。揮発性有機化合物（ＶＯＣ）および／もしくはハロゲン揮発性有機化合物（ＨＶＯＣ）および／もしくは炭化水素化合物（ＨＣ）および／もしくは煙等の微細な浮遊有機粒子状物質が含まれる場合の処理の分野である。これらの汚染物質の除去システムが、一体化した触媒成分を有する非熱プラズマ（ＮＴＰ）フィールドおよび／もしくはＮＴＰフィールドおよび／もしくは一体化した触媒成分を有する多数のＮＴＰフィールドを含む場合の処理の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術：空中の揮発性有機化合物および／もしくはハロゲン揮発性有機化合物汚染物質（ＶＯＣとＨＶＯＣ）および／もしくは炭化水素化合物および／もしくは微細な浮遊有機粒子状粒子（煙）には、臭気性を有するものと無臭のものがある。ここでは空中の汚染物質と総称されるが、様々な発生源および処理から周囲の空気中に放出され、穏やかな天候条件でも住宅地域内および周辺の空気に、放出源から数キロメートルにわたって充満する可能性がある。多数のそのような空中汚染物質が、汚染物質と見なされており、排出レベルは米国環境保護局（ＥＰＡ）によって規制されている。しかし、規制はされていないが臭気性を有するの物質であれば、影響のある地域内の居住者にとっては、その匂いの感知が、やや不快なレベルから耐え難いレベルまで幅がでる可能性がある。これはそのような発生源に近い地域において共通の問題である。匂いの発生源と見なされる空中の汚染排出の例には、都市廃棄物の処理等の有機材料を加工する産業、都市規模での堆肥化事業、パン工業、チョコレート加工、揚げ物およびその他関連の人間用食物の加工が含まれる。また、人間によって消費される様々な種類の食物の生産、ペット、魚、家禽および養豚業用、および一般農業用の動物飼料を生産する産業が含まれる。その他の有機材料を加工し、臭気性を有する空中汚染物質を放出する産業としては、肉加工、肥料および動物性脂肪精製工場が含まれる畜産物を加工する産業がある。他の臭気性を有する空中汚染物質の発生源は、小規模の堆肥化施設、下水処理センター、ゴミ集積所および他の産業有機処理施設が含まれる。一般的に、これらの商業および産業活動において、調製、取り扱い、貯蔵、調理、研削、乾燥、冷却、製造、還元および他の関連工程からガスが排出される。これらの排気は、併せて中〜低程度の濃度のＶＯＣおよびＨＶＯＣを含み、これらのＶＯＣおよびＨＶＯＣは、アミン、アルデヒド、および脂肪酸を含む。これらのアミン、アルデヒド、および脂肪酸は、完全に蒸発させることが出来、かつ／もしくは処理される材料に固有のエアロゾルの形にされるか、もしくは処理から生成されて、その調製およびもしくは取り扱いの活動によって排気ガス流に送られるかのいずれかである。通常これらの産業では大量のガスが排出され、それはガス毎分１００〜５００，０００実立法フィート（ＡＣＦＭ）以上にもなる。
【０００３】
また、養豚場、養鶏場および酪農場等の、食料生産のために動物を飼育する農業活動も、堆肥および畜舎の換気臭から強い悪臭を周囲の空気中に発し、これらは、ある一定の気象条件においては数平方キロメートルに充満するほどの量の悪臭を放出することがある。
【０００４】
その他、溶媒、洗浄液、塗料の煙霧、プリント基板の製造および他のＶＯＣおよびＨＶＯＣもまた、他の一般産業活動および商業活動からの環境空気排出の発生源である。ＶＯＣには、匂いがほとんどないかもしくは全くないものもあるが、大気汚染物質および／もしくは発癌物質と見なされており、環境中に放出される前に、処理によって無害な化合物に還元する必要がある。対象の空中汚染物質の匂いが極度に強い場合、たとえ十億分率の範囲の濃度であっても、悪臭となったり、環境への排出基準を超える可能性があり、同様に処理が必要とされる。 
【０００５】
放出された排ガスの流出量が環境規制基準内になるように、環境に放出すべき商業的および／もしくは産業的処理活動に起因するＶＯＣおよび他の空中汚染物質を酸化および／もしくは還元するために設計された種々のシステムが存在する。これらのシステムの一部は、誘電体バリア放電（ＤＢＤ）セル内に形成された非熱プラズマ（ＮＴＰ）を利用して、様々なイオン化レベルにある活性もしくは反応性酸素種（ＲＯＳ）、ヒドロキシル化合物および分子および原子等の広範囲の活性種を作り、その後処理すべきガスと混合して、ＮＴＰフィールドによって生成された活性種が引き起こす化学反応によって、ＶＯＣおよびＨＶＯＣを酸化および／もしくは還元する。商業的および産業的処理から放出されたＶＯＣおよびＨＶＯＣのうち、一部はヒトが通常匂いとして関知する化合物であるが、多くは最終的に二酸化炭素および水蒸気に還元される。しかし、汚染物質の化学的特性によっては、ＤＢＤセルによって作られる非熱プラズマフィールドによって生成される高エネルギーイオンおよび活性種によって他の生成物が生じる可能性もある。
【０００６】
本明細書に記載の活性種とは化学化合物であり、誘電体バリア放電等を用いて十分な電気エネルギーを与え、基底状態をこれらの分子の、例えば一気圧および２０℃での標準状態（もしくはＮＴＰフィールド状態の場所で生じ得る大気および温度条件）として、目的の分子を基底状態から所望の励起活性状態へ変化させ、数個の分子をそれらの原子成分に分割することで、有用な濃度において作られる原子種である。活性種は、通常文献においては「・」によって示され、活性酸素（この場合原子酸素）であればＯ・等のように表記される。直接の電子衝突もしくは二次衝突、光吸収、イオン化が関連した分子の過程、もしくは内部励起を含む多数のメカニズムを介して活性化が起こる。
【０００７】
誘電体バリア放電（ＤＢＤ）技術は、本発明の目的に必要な活性種を発生させるＮＴＰを生成するために使用されてきた。そのような技術は、バリアを通過してガスに与えられるｅＶを性質的に制限するため、この場合に関与しているのは、主に種々のヒドロキシラジカルおよび励起された酸素原子を含む反応性酸素種（ＲＯＳ）であるが、他の電子の活動もこの過程を補助する。ＮＴＰフィールドで発生された活性種にとって、還元電位が最も高い（約２．４〜６．５ｅＶ）ＲＯＳ種は、一重項酸素の場合のように、半減濃度が約２００マイクロ秒未満で、有用性が最も短い。これらは、ＮＴＰフィールドを透過する全ての化合物と反応するが、破壊すべきＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣのイオン結合性が高い場合には、それらのＲＯＳ種は、還元および／もしくは酸化するのに、高還元電位酸化剤を必要とするが、これは最も寿命の短く、ＮＴＰフィールドで十分な濃度でのみ見られるものでもある。これらの高還元電位ラジカルと、これらの粒子と、それらと反応するＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣ分子との反応は、これらのラジカルがＮＴＰフィールドの外側で急速に崩壊して活性のより低い種となるため、ＮＴＰフィールドにおいてのみ生じる。 これらのラジカルは、酸化および還元変換によって臭気性の分子と反応して、ＶＯＣ分子が、もはや匂いとして感知されず、汚染物質の範疇から外される程のより単純な分子化合物に変換される。ＮＴＰ内で起こるその他の活動は、対象の化合物を含む、フィールド内の全ての分子に作用する、電子衝突の活動、ボンバードおよび不純物光放出である。またこの電子の作用は、目的のＲＯＳを発生させるのと同様、ＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣ化合物分子結合を破壊し、このことが匂いおよび／もしくはＶＯＣ化合物の酸化および／もしくは還元のＲＯＳ活性を促進する。またＮＴＰフィールドも、ＲＯＳ内に、還元電位がより低いラジカル（約１．４〜２．４ｅＶの間）を種々生成し、これらの方が、通常の気温および圧力における半減期が約１００ミリ秒〜数分と寿命が長い。これらのラジカルは、このレベルの還元電位および分解のための酸化に応答するＶＯＣ化合物およびＨＶＯＣ化合物と反応する。それらのラジカルの方が、半減期濃度が通常０．１〜１０．０秒以上とより長い時間活性を保つため、これらの反応はＮＴＰフィールドとＮＴＰフィールドの外側の空気流の両方で起こり、空気流によってＤＢＤを介してＮＴＰフィールドの外へと運ばれる。またこれらの寿命がより長いラジカルは、酸化および還元変換によるＶＯＣおよびＨＶＯＣ化合物に対するそれらの変化に影響し、対象の化合物は、汚染物質もしくは匂いとして感知可能なものと見なされない、より単純な分子の形へと変換される。またそのような変換によって、複雑な有機分子および炭化水素分子は、最終的に最も単純な酸化物、例えば、二酸化炭素、過酸化水素（水−Ｈ２Ｏ）、窒素（Ｎ２）および元の錯化合物中に存在した元素のその他の単純化酸化物の形に変わる。大量の空気流を処理する必要がある場合には、普通は、処理すべき空気の一部がＮＴＰ界を通過され、処理され、過剰ＲＯＳ、ヒドロキシル、イオン化された分子および原子が活性化され、次に生成されたこれ��の種が、直ちに処理すべき空気の残りと混合され、空気流全体の処理が完了する。
【０００８】
分子状酸素の四つの酸化状態は、公知である。つまり［Ｏ２］ｎであって、ここでｎ＝０、＋１、−１、および−２であり、それぞれ二原子酸素、二原子酸素陽イオン、スーパーオキシド・アニオン、およびペルオキシジアニオンを表す（式では３Ｏ２、３Ｏ２＋、３Ｏ２−、および３Ｏ２−２で表される）。また、空気中の「普通の」酸素である３Ｏ２は、「基底」（エネルギー的に励起されていない）状態にある。これは、二つの不対の電子を有する遊離した「ジラジカル」である。酸素の二つの最外殻電子対は、「三重項」状態を示す平行なスピンを有する（頭につける上書きの「３」は、簡便性のため通常省略する）。酸素自身は、生化学的過程における一般的な末端電子受容体である。これは特に反応性が高いものではなく、それ自身では生体系への大きな酸化損傷を起こさない。しかしながら、これは、スーパーオキシド・アニオンラジカル、ヒドロキシラジカル、ペルオキシラジカル、アルコキシラジカル、および過酸化水素等といった毒性のあり得る他の酸素種の前駆体である。他の反応性の高い分子としては、一重項酸素（１Ｏ）、およびオゾン（Ｏ３）が含まれる。
【０００９】
普通の酸素は、ほとんどの分子とはうまく反応しないが、しかしエネルギーを与えられる（自然にもしくは人工的に得られるエネルギー、電気エネルギー、熱エネルギー、光化学エネルギーもしくは核エネルギー）ことによって「活性化」され、反応性酸素種（ＲＯＳ）へと変換される。酸素に１個の電子が加わることで反応性の高い状態に変化することを、還元という（式１）。電子を与えたドナー分子は、酸化される。三重項酸素はこの一価の還元の結果、スーパーオキシド、つまりＯ２・となる。これはラジカル（・、点記号）でもあり、陰イオン（電荷：−１）でもある。ＮＴＰで生成されることが知られている他の反応性酸素種としては、以下のものがあげられる。(On the Ionization of Air for Removal of Noxious Effluvia [Air Ionization of Indoor Environments for Control of Volatile and Particulate Contaminants with Nonthermal Plasmas Generated by Dielectric-Barrier Discharge]Dr. Stacy L.Daniels, IEEE Transactions on Plasma Science, Vol.30, No.4, August 2002):
Ｏ２＋ｅ→  ０２・−   （式１）
２Ｏ２・−  ＋２Ｈ＋  →  Ｈ２Ｏ２＋Ｏ２・ （式２）
Ｏ２・−  ＋  Ｈ２Ｏ２  →  Ｏ２  ＋  ＯＨ・  ＋  ＯＨ− （式３）
Ｏ２・−  ＋  ２Ｈ２Ｏ  →  Ｏ２  ＋  Ｈ  Ｏ２・−  ＋  ＯＨ・− （式４）
２  Ｏ２・−  ＋  Ｏ２  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ２  Ｏ２  ＋  ＯＨ−  ＋  ＯＨ・ （式５）
【００１０】
いかなる反応性酸素種（ＲＯＳ）においても、他の種への相互変換の反応スキームがいくつか確認または仮定されている。何れにしても、上記の反応性酸素種には、ＮＴＰ内で発生されて、臭気性の分子と反応して、それらを汚染物質とは見なされない、もしくは臭気性として感知されないような、より単純な分子へと変換させる可能性があるものもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
通常、商業上および産業上処理すべき空気および／もしくはガスの量では、冷却水もしくは他の蒸気および液体、ある種の粒子、もしくは冷却液と粒子の混合物等の汚染物質を有する。産業規模の汚染ガス流の処理用ＮＴＰを発生させる誘電体バリア放電（ＤＢＤ）セルの使用から生じる問題は、一定期間使用されると、時には数分の使用であっても、これらのガスに含まれる汚染物質がセル内に蓄積されることにより、セル内のホット電極から、絶縁物および支持フレーム、接地フレームもしくは接地電極にかけて、電気ショートを起こすことがある。これはＤＢＤセルの設計された電気的特質と干渉する。連続アークが生じるか、もしくはＤＢＤ絶縁物に欠陥が生じた場合、直ちにＤＢＤセルのあらゆるＮＴＰ発生能力が破壊される。場合によっては、 急速なフラッシュオーバーアークが起こり、消える。このことの産業上の例としては、商用電力の送電があり、高圧線上の陶材の絶縁体、もしくはより現代的なタイプであるとポリマーコンクリートで出来ている絶縁体は、継続時間の短い電気フラッシュの耐久性がある。電気アークは非常に高い温度を有し、アークと接触した部品は通常破損されるため、持続的なアークが起こる場合は、ＤＢＤセル部品の破損が起こった可能性が非常に高く、さらには、ＤＢＤセルの電気誘電の完全性を回復するには、ＤＢＤセルの清浄が必要であり、破損された部品を交換せねばならない。産業環境における通常の運転がＤＢＤセルの運転に及ぼす影響が最小限になるよう、ＤＢＤセルの設計にしかるべき注意を払うことは重要かつ現実的な考慮事項である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によると、触媒として活性のある材料で構成された誘電体バリア放電（ＤＢＤ）セルは、非熱プラズマ（ＮＴＰ）フィールドを発生させるのに使用される。このセルは、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）および／もしくはハロゲン化揮発性有機化合物（ＨＶＯＣ）を含むガスの処理装置の一部として特に有用であり、そのガスの中には特に臭気性のものもあればそうでないものもある。このセルは、ＮＴＰの発生する領域が限定され、フレームがＮＴＰにより破損されないよう、また端子がショートしないように、ＮＴＰを支持フレームおよび電極用の端子から離しておくためセル内に揃えて配置された電極を含む。さらに、汚染されたガスが処理されるセル内における少なくとも全ての電極の部分は、密閉状態で支持フレームを通過する。そのためＮＴＰフィールドによって励振された空気流中の汚染物質は、電極への電気接続と干渉しない。さらに、本発明のガス処理装置は、比較的低いエネルギーの活性種で十分に処理出来るガスについては、処理すべき空気および／もしくは大気の一部を、ＮＴＰを通過させて活性種を発生させ、次に、その活性化した空気を処理すべきガスと混合して、より長く持続する活性種が空気中および／もしくはガス中のＶＯＣおよびＨＶＯＣ分子と反応して処理すべき空気および／もしくはガス全部を処理するように構成されていてもよい。より処理が難しいガスでは、処理すべきガスの一部もしくは全部がＮＴＰを通過されるが、ここでＮＴＰフィールドにおける電子活性の多数の形態およびより寿命の短くエネルギーの高い電子ボルト活性種が全て、処理すべき化合物に作用する。電極が触媒として活性のある材料から成るか、もしくは触媒として活性のある材料で被覆されている可能性があるという点で、触媒として活性のある材料がＤＢＤに存在していてもよく、また、電極を隔てている誘電体が、触媒として活性のある材料で被覆されていてもよく、さらには、対象の化合物を破壊するのに所望の酸化還元反応を容易にするため、ＤＢＤの排出口および混合チャンバ領域に直ぐにその他の触媒として活性のある材料が存在していてもよい。一般的に、処理すべきガス全部をセルに通す場合、ＮＴＰを発生させる能力がもっと大きなセルが必要である。
【００１３】
本発明によると、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）および／もしくはハロゲン化揮発性有機化合物（ＨＶＯＣ）の処理装置であって、その一部は臭気性であっても臭気性でなくてもよく、および／もしくは空気および／もしくはガス排気物中の有機微細粒子状汚染物であり、以下のものを全ての請求項に含む処理装置：中を通るガス流経路を有する平面の誘電体バリア放電（ＤＢＤ）型非熱プラズマ（ＮＴＰ）発生セルアセンブリであって、該セルは、互いに対向して交互に位置する複数の電気的ホット電極および接地電極を有し、前記ガス流経路内を流れる前記空気および／もしくはガスが、これらの電極間の前記空域を通って流れるように、前記空気および／もしくはガス流経路内に位置され、全ての電極は、触媒として活性のある材料から成るか、もしくは触媒として活性のある材料で被覆されているかのいずれかである。誘電材料は、運転中の交流電圧電位差のある電極間で直接アークが生じることを防ぐため前記電極が隔てられており十分な電力が与えられると、交流電圧電位差が作動して前記ＤＢＤがＮＴＰフィールドを発生させ、低、中、高イオン化の種々の状態にある様々な反応種、つまり、反応性酸素種（ＲＯＳ）、ヒドロキシル種、分子種および原子種を生成する。前記誘電バリアが触媒として活性のある材料で被覆されていてもよい、誘電バリア放電（ＤＢＤ）型比熱プラズマ発生セルアセンブリ；前記セルを介して前記ガス流経路に通じるセルのガス注入口；および前記セルを通過し、さらに、前記ガスが通過する必要のある前記ＤＢＤ排出口の触媒として活性のあるメッシュを通過する（可能性のある）、前記ガスを排出するための前記セルのガス排出口。
【００１４】
本発明によると、前項に記載の、ガス排気物中の臭気性であってもよい、および／もしくは有機微細粒子状汚染物質を含む可能性のあるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記ＤＢＤアセンブリのガス注入口が、空気および／もしくはガス排気物の供給源に接続されており、および前記ＤＢＤアセンブリのガス排出口が、前記ＮＴＰで生成された反応種で処理された後の排出のため、処理された空気および／もしくはガスを排出する、処理装置。
【００１５】
本発明によると、前項に記載の、ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物を含む可能性があるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であり、前記空気および／もしくは処理されるべきガスの残りが、前記空気および／もしくは処理されるべきガスの全体から分割され、前記ＤＢＤセルを通され、前記ＮＴＰフィールドによって活性化された前記空気および／もしくは処理されるべきガスの一部と混合できるように、さらにガス混合チャンバを含み、そのため空気および／もしくはガスの一部が処理され、前記ＤＢＤセルの直後にある前記混合チャンバ内で前記ＤＢＤセルを通過されなかったガスの一部と混合されるべき余分な反応種を含むので、前記空気および／もしくはガスの一部が、余分に生成された前記反応種によって処理され、前記混合チャンバガス排出口が、前記装置を通過し導管を通って排出し得る全ての混合および処理された前記空気および／もしくはガスを排出する、処理装置。
【００１６】
本発明によると、前項に記載の、ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物を含む可能性があるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、各セルが複数の交流電位電極から構成される前記ＤＢＤセルアセンブリが、触媒担体導体からなるか、もしくは同じく触媒材料で被覆されていてもいなくてよい誘電体によって隔てられた触媒材料で被覆されているかのいずれかであり、非導電性フレームによって所定の位置に把持されており、多数のセルが、大量の空気流の処理のために平行に配置されている、処理装置。
【００１７】
本発明によると、前項に記載の、ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物を含む可能性があるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、過剰オゾンが前記排気および／もしくは処理すべきガス中に存在する場合、さらに多くのガス状の触媒還元反応の生成のため、および可能であれば過剰オゾンの破壊のため、前記排気および／もしくはガスが一つの追加触媒担体もしくは二つの触媒担体システムに送られてもよい、処理装置。
【００１８】
本発明によると、前項に記載の、ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物を含む可能性があるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記電極および前記ＤＢＤアセンブリを形成する誘電体を把持する前記アセンブリは、前記誘電材料の一部としてアルミナもしくはホウケイ酸ガラスが使用されており、前記セラミック材料の一部は、特に高電圧絶縁物用途に設計されたポリマーコンクリートであり、前記絶縁材料の一部はテフロンもしくは他の非金属絶縁材料である、処理装置。
【００１９】
本発明によると、前項に記載の、ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物を含む可能性があるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記ＤＢＤの前記電極は、触媒として活性のある材料で構成されているか、もしくは触媒として活性のある被覆で被覆されているかのいずれかであり、前記電極の表面の中間に離間された誘電バリアによって隔てられた交互のホット電極および接地電極の平面上に配置されており、前記電極と前記誘電バリアとの間には、各電極と前記分離誘電体との間で０．１ｍｍ〜２５．０ｍｍの範囲の空隙が存在し、これは厚さ０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍとなり得、前記ホット電極と前記誘電バリアと前記接地電極と前記誘電バリアとは等間隔で離間されている。そのためホット電極および接地電極の両方が前記処理すべき空気に曝露されて、前記電極、および可能であれば、前記誘電バリアの触媒作用が最大効果をもたらすことが可能となり、前記電極は、キャパシタを作成するため平行なプレート配置の位置関係にあり、そのため、必要に応じて電気的に励振させると、対向する電極の表面間にＮＴＰフィールドが発生する、処理装置。
【００２０】
本発明によると、前項に記載の、ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物を含む可能性があるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記電極を所定位置に担持する前記電気絶縁材料はセラミック材料であり、前記電極を分離している前記誘電体は、前記電極が前記セルアセンブリと揃えて把持されている場所においても、前記電極を超えて前記平面の全側面に延ばされており、そのため電気アークが及ぶ距離が最大となり、空隙が前記絶縁材料の絶縁特質を補完するように用いられており、前記電極の端部は、オフセット形に切れ込んでいて、そのためそれら端部が、前記ＤＢＤ支持フレーム付近の前記電極端部絶縁体内の所定の位置に把持されているところにおいて対向せず、よって、それら端部が前記長方形の支持フレームによって所定位置に把持されている前記電極端部付近での前記ＮＴＰフィールドの形成が防がれ、それにより前記ＮＴＰフィールドが前記支持フレームと接触せず、前記の対向する両電極の表面を隔てる前記セラミック誘電バリアの周囲の前記ホット電極と接地電極の間の前記電気アークの進行距離を最大にし、前記電気ＤＢＤコンデンサアセンブリ回路のショートを防ぐ、処理装置。
【００２１】
本発明によると、前項に記載の、ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物を含む可能性があるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記電極に電力が与えられると電極間にＮＴＰフィールドが発生し、前記ホット電極の外周が、前記ホット電極の前記外周と実質的に等しい、電極間に発生した前記ＮＴＰフィールドの外周を決定され、これによって前記ＮＴＰフィールドが、前記フレームから離隔され、前記個々の電極支持絶縁体から離隔される、処理装置。
【００２２】
本発明によると、前項に記載の、ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物を含む可能性があるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、前記電極に電力が与えられて、前記電極間に、「フィラメント放電」のＮＴＰフィールドではなく、「グロー放電」を発生させる。前記電力は、約３０Ｈｚ〜約５０ＭＨｚの周波数において約１０００ボルト〜約１５０，０００ボルトのＡＣ電圧であり、交互に前記印可電力は両極性パルスであってもよくそのパルス立ち上がり時間が１０ナノ秒〜５００マイクロ秒のいずれかであり、パルス継続時間は前記立ち上がり時間と等しくてもよく、もしくは５００マイクロ秒と長くてもよく、対応する立ち下り時間も立ち上がり時間と同様であって、その後前記と同じ立ち上がり時間が、同一もしくは同様の電圧電力特質を持つ逆の極性パルスで続き、オフ期間は、繰り返し数が１平方センチメートル当たりのジュール／秒率０．０１〜１，０００の範囲に相当するようなものであり、交互に、前記システムには、前記電極間に可視の「グロー放電」ＮＴＰフィールドを生成するため、正方向パルスおよび負方向パルスの組み合わせによって、直流バイアスを供給してもよい、処理装置。
【００２３】
本発明によると、前項に記載の、ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物を含む可能性があるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、付加的に、誘電体バリア放電ＮＴＰ発生セル電力制御システム、および前記装置から出される前記処理された処理されたガス中のオゾンのセンサーを含み、前記オゾンセンサーは、前記処理されたガスの前記オゾンの含有量の表示を行い、前記処理されたガスの前記オゾンの含有量は、前記ガスの処理の程度を示し、前記処理されたガスのオゾン含有量の表示は、前記制御スキームの第一の部分に対する比例−積分−微分（ＰＩＤ）型コントローラを備えた前記セルに供給される前記電力を制御するため前記制御システムに送られ、オゾン排出口濃度および前記ＤＢＤに与えることの出来る前記電力に対する制限を用いて、二次制御スキームをプログラムして前記オゾンが設定値未満に低下し、かつ前記プラズマ電力が前記設計上の最大である場合、前記ＤＢＤを通過する前記空気流を減少させることが出来、そのため、前記空気および／もしくはガス中に十分な活性種が生成されて、目標の汚染物質が完全に破壊されていることを示す、前記ＤＢＤおよびＮＴＰフィールドを通過する前記空気および／もしくはガスの残存オゾンは、常に制御されており、前記制御スキームは、前記空気が決して前記ＮＴＰフィールドを通過されて処理され還元される必要がないことが確実である第一の部分（プラズマフィールド電力変調）のみしか含み得ないか、もしくは、任意の用途の全ての考えられるケースにおいて残存オゾンを保証するために前記ＮＴＰフィールドを通過する前記空気流を変更する必要があるかもしれない状態では、前記制御スキームの第一の部分内のプラズマ電力変調および次いで前記制御スキームの第二の部分内の空気流変調の両方を含む分割制御スキームであってもよい、処理装置。
【００２４】
本発明によると、前項に記載の、ガス排気物中の一部は臭気性である可能性があり、および／もしくは有機微細粒子状汚染物を含む可能性があるＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣの処理装置であって、全ての請求項に以下のものを含む処理装置：直列および／もしくは並列および／もしくは直並列に接続した一つ以上の誘電体バリア放電（ＤＢＤ）非熱プラズマ（ＮＴＰ）発生セルであって、中にガス流経路を有し、該セルは複数の電気的にホットな電極および接地電極を有し、電極は両タイプとも導電性であり、触媒として活性のある材料から成るか、もしくは触媒として活性のある材料で被覆されており、各交互のホット電極および接地電極は誘電バリアによって隔てられているため、電気的に励振されると非熱プラズマを生成し、該電極は前記ガス流経路内に位置する前記ＮＴＰフィールドを生成するため前記ガス流経路内を流れるガスは、これらの電極間の前記空域を通って流され、前記誘電バリアと前記電極プレートの間に形成される前記ＮＴＰフィールドを通過される、誘電体バリア放電（ＤＢＤ）非熱プラズマ（ＮＴＰ）発生セル；前記ＤＢＤセルを介して前記ガス流経路に通じるガス注入口；前記ＤＢＤセルを通過したガスを排出するためのＤＢＤセルガス排出口；前記ＤＢＤセルガス排出口に接続されたガス注入口に対する第１区分および第二区分ガス注入口を有するガス混合チャンバであって、前記混合チャンバは、第一および第二の注入口から前記チャンバに入れられるガスを混合する、ガス混合チャンバ；および前記混合チャンバを通過したガスを排出するための混合チャンバガス排出口であって、該注入口は、前記セルガス注入口が、処理されるべき汚染されたガスの供給源、大気の供給源、もしくは汚染されたガスおよび大気両方の供給源に選択的に接続されるように配置されていて、前記混合チャンバの前記酸化還元反応を容易にし、次いで、前記空気および／もしくはガス流のさらに下流にあるオゾン破壊触媒の可能性を高めるための追加の触媒材料を有していてもよい、混合チャンバガス排出口。
【００２５】
ＮＴＰフィールドを発生させるＤＢＤセルは、設計においては平面であり、触媒として活性のある被覆を有していてもいなくてもよい触媒として活性のある導電性電極もしくは他の導体を利用することが出来る。また、電極の厚さが１〜１０ｍｍの範囲であり、高さが５ｍｍ〜１５００ｍｍまたはそれ以上の範囲であり、長さが１０ｍｍ〜２５００ｍｍまたはそれ以上の範囲であり、表面が、距離にして０．１ｍｍ〜５０．０ｍｍの範囲の空隙によって等間隔に離間するように揃えられている。電源が周波数５ＭＨｚより低い交流であり、かつ／または電圧の立ち上がり時間が遅い場合、誘電バリアが必要となることがあり、必要であれば、誘電バリアを電極間の空隙の中心にし、誘電バリアの両面と電極の表面の間に常に空隙が残るように、誘電バリアの厚さは０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲で、大きさは電極間の空間に準ずるものとする。誘電バリア周辺の電極から電極へのアーク空気経路を防ぐため、誘電バリアの長さ方向および幅方向の大きさは、電極の端部を超えて十分な距離にわたって延びている。誘電バリアは、その片面もしくは両面が、触媒として活性のある被覆もしくは誘電体の誘電特質を増大させる物質で被覆されていてもいなくてもよい。電源の周波数が５ＭＨｚより高い場合、もしくは電源の継続時間が短い高速立ち上がりパルスで、立ち上がり時間がナノ秒単位でかつ継続時間がナノ秒単位の場合、誘電バリアは必要でない可能性があり、電極と電極の間には空隙しかない。
【００２６】
１．ＤＢＤ内には、「ホット」電極と「接地」電極の二種類の電極がある。これらは、導電性材料から成る平坦な平行に取り付けられたプレートであり、触媒として活性のある材料から成るものでもよく、もしくはそのような材料で被覆されていてもよい。また、触媒材料がガス相の所望の化学反応を促進するよう、ＮＴＰフィールドが必要な場所で曝露される。電極の端部が電極支持フレームに近く、かつ電極に支持されている場所においては、各電極のその部分は、化学的耐性および高い熱抵抗特質を有する。例えば、ホウケイ酸ガラス、アルミナセラミックやポリマーコンクリート等のセラミック材料の高圧絶縁体内に密閉されている。電極の端部の絶縁体は、電気絶縁材料（端部絶縁体）内の電極の電気絶縁を確実にするため、各電極の端部に封着されており、そのため電極と電極支持フレームの間が電気絶縁されている。各電極の金属部分は、一つの端部絶縁体を通りさらに支持フレームを通って延びるタブを有し、各電極に電気接続できるようになっている。支持フレーム付近でのＮＴＰフィールドの発生は、端部絶縁体内の電極の一連の切り抜き領域によって、「ホット」電極の導電部品のうち、絶縁端部コネクタ内の「接地」電極の導電部品と向かい合うものがないようにすることで防がれる。適切な電力が電極に与えられる場合、ＮＴＰが形成されるのは、「ホット」電極が「接地」電極と直面しかつ向かい合い、誘電バリアによって隔てられる可能性がある両電極間の空間内である。「ホット」電極と「接地」電極は、交互に配置され互いに向かい合っているので「ホット」電極のどちらかの隣側に「接地」電極があり、「接地」電極のどちらかの隣側に「ホット」電極があり、各フレームの「外側の」電極が、接地電極であるように電極が交互に並んでいる。これにより、通電すると、ＤＢＤアセンブリの内面に面し、対向する「ホット」電極がある側にのみＮＴＰフィールドを発生させる外側の接地電極を除いて、全ての電極が両側にＮＴＰフィールドを発生させるという効果がある。電極の数の範囲は、「ホット」電極が１個で、その片側に一個の接地電極があって、「ホット」電極の両側にＮＴＰが形成される。つまり２つのプラズマ領域を形成する例から、「ホット」電極が４０個かそれ以上もあり、各「ホット」電極の両側に「接地」電極が１個ずつある「ホット」電極が４０個の場合、「ホット」電極と接地電極が交互に並んだ１列には４１個の「接地」電極が含まれ、通電すると、各「ホット」電極の全側面にＮＴＰフィールドが発生する例までにわたる。
【００２７】
２．生成する化学的活性種の個体数が最も多いのは大気圧グローＮＴＰであるので、ＮＴＰフィールドの特質は、フィラメント状グロープラズマよりも大気圧グロー型フィールドであるのが望ましい。所望のタイプのＮＴＰフィールドを発生させるＤＢＤの設計は、電極プレート間の間隔、誘電バリアの材料の選択、その大きさおよび厚さ、電極プレートの厚さ、電極支持フレームの材料、使用する触媒材料、およびどのようにＤＢＤアセンブリに組み込むか、およびＤＢＤに適用される電気ネットワークおよび電力特質等の、多数の実用上の考慮事項によって規定される。電極間の間隔が広すぎる場合、および／もしくは電極に与えられる電圧が不十分な場合、および／もしくは電気インピーダンスが電極キャパシタンスと電源供給部のインダクタンスの間で整合されていない場合、および／もしくは電圧立ち上がり時間が過度に遅い場合、および／もしくは電極の電力密度が不十分である場合、大気圧グロー放電型ＮＴＰフィールドでなく、ストリーマ放電ＮＴＰが形成される。ＤＢＤに送られる電力が、使用されるＤＢＤ材料に不適である場合、例えば、誘電バリア自身もしくは周波数が低過ぎたり、および／もしくはインピーダンスが整合していない場合、ＤＢＤ内や送電部品内で過度の電気損が起こり、ＤＢＤ自身の中で過熱が発生し、部品が早々に故障する原因となり、無駄が生じて、必要な総電力のうち相当のパーセントとなる。反応種発生の効率は、ストリーマ放電ＮＴＰフィールドが形成される場合、桁違いに低く、また効率は、低い周波数での運転によって影響を受けるので、グロー放電の特質が維持されるように、ＤＢＤ材料、電極の間隔、電源供給部の使用が設計され、全ての電気的パラメーターが調節されることは重要である。また、このシステムは商業利用および産業利用向けであり、多くの場合、一日２４時間、週７日間運転せねばならないため、振動のある産業環境における機械的および電気的完全性の両方の点で丈夫な構造であり、理想的とは言えない空気状態および他の要因のため、設計の全ての面に関して、特にセラミック、絶縁体および電極に関しても、壊れにくい構造材料および方法が必要である。空隙の物理的な間隔および大きさもまた、ＤＢＤを通過する空気流およびＤＢＤを通じての圧力差に影響する。これらは、考慮すべき空気の取り扱いにおけるさらなる設計上の考慮事項である。
【００２８】
［ＤＢＤの電気的活性化］  
ＤＢＤ内のフィラメント状および／もしくはグローＮＴＰは、「ホット」電極と「接地」電極の間に高電圧の交流を与えると形成される。この交流電圧は、約１，０００ボルト〜約１５０，０００ボルトの間か、それ以上である必要がある。周波数は、用途、セルの形状、および所望のＮＴＰフィールドの間隔および種類にもよるが、約３０Ｈｚ〜約５０ＭＨｚの間である必要がある。交互に、前記の与えられた電力は両極性パルスであってもよく、そのパルス立ち上がり時間が１０ナノ秒〜５００マイクロ秒のいずれかであるか、それ以上であり、パルス継続時間は前記立ち上がり時間と等しくてもよく、もしくは９００マイクロ秒以上と長くてもよく、対応する立ち下り時間も立ち上がり時間と同様であって、その後前記と同じ立ち上がり時間が、同一もしくは同様の電圧電力特質を持つ逆の極性パルスで続き、オフ期間は、電極表面の曝露ＮＴＰ領域に対する繰り返し数が、１平方センチメートル当たり０．０１〜１，０００ジュール／秒率の範囲であるようなものである。前記システムには、前記電極間に可視の「グロー放電」ＮＴＰフィールドを生成するため、正方向パルスおよび負方向パルスの交互の組み合わせによって、直流バイアスが供給されてもよい。   
【００２９】
個別の電極、誘電体、フレームアセンブリ、絶縁物および相互配線材料で構成されるＤＢＤアセンブリは、完全に封入された金属筐体内に収容されている。この筐体は普通はステンレスであるが、許可のない人物が立ち入ることが出来ないようロックされることができ、かつ確実に接地できる他の鋼鉄であってもよい。高電圧部品は全て、標準産業安全規定を満たすようにこの接地筐体内に完全に封入されている。ＤＢＤアセンブリは、何組のセットにグループ分けされていてもよい。電力が同じ電源から供給される場合、二つ以上のＤＢＤアセンブリに送られる電力をモニターすれば、電源が共通のセット内のＤＢＤであればどれでも故障を判断することができるため、通常は少なくとも二つのセットに分けられる。ＤＢＤの電源は、通常の産業用の３相電源を受け付ける。その電力は、それらの設計された電力レベルにおいてＤＢＤを運転し、対象の化合物を処理するのに必要なＮＴＰフィールドを発生させるのに必要な電圧、周波数および波形に変換する専用の電源供給部によって供給される。
【００３０】
［電気的設計］
ＤＢＤがＮＴＰを発生させるのに必要な電力は、種々の異なったレベルでＤＢＤに供給することができる。３０〜２０００Ｈｚの低周波電力は、通常はより高周波数の電力が必要とされる電圧より高い電圧が必要とされる。前記低周波数での動作は、通常ストリーマ放電がＮＴＰフィールドを占める結果となり、これは所望の電気化学反応に望ましい反応種の生成において非効率である。前記３０Ｈｚ〜２ｋＨｚの低周波数では、動作の共鳴点もしくは調和点を見つけるのに変圧器一次側の整合インダクタが必要な場合があるが、実際には共鳴はフィールドを発生させるのには必要ではない。前記低周波数では、キャパシタンスＤＢＤプレートの電荷漏れによって多くの電荷エネルギーがＤＢＤ内で失われるため、プラズマの発生は著しく非効率になる。１０〜２５０ｋＨｚのより高い周波数は、より均一なグローのＮＴＰフィールドを供給する。また、これらの周波数においては、電力損失が最小限に抑えられ、出来る限り多くの電力をＮＴＰフィールド内に伝達するのに電気的マッチングネットワークが必要とされる。この動作範囲もまた、ＮＴＰフィールドに最もよい効率で電力が伝達されるために、電気共振点付近で運転される。通常、ＤＢＤアセンブリの電力が低周波および中周波電力システムよって供給される場合には、ＤＢＤアセンブリにおける電圧波形は正弦波に近く、終盤でのＤＢＤアセンブリへの電力出力は、ＤＢＤアセンブリが収納されている筐体内に設置された一つ以上の昇圧変圧器によって供給される。電源供給部がパルス電力システムである場合、最終的な出力は高電圧変圧器によって駆動されてもされなくてもよく、使用される実際の技術は、パルス形成ネットワークの需要に依存する。周波数が高いか、もしくはパルス電圧動作であると、その結果電圧立ち上がりおよび立ち下り時間が速くなり、電荷漏れによって失われる電荷が低周波数動作と比較して小さくなるため、また電荷損失が少ない程、所望の活性種を発生させるための単位電力当たりの利用可能な電荷が大きくなるため、化学的反応種の個体数が増える。
【００３１】
高電圧変圧器を駆動する能力のある、使用される電源供給部は、使用される場合には、必要な周波数、波形、電圧、および電流は、通常別個の制御筐体内に配置され、ＤＢＤ筐体に配置された高電圧変圧器に配線される。ＤＢＤ内に展開される電力レベルを制御する、ＤＢＤに与えられる電圧および周波数は、多数の可能な手段によって変えられる。その一つとして、簡易なＩＧＢＴインバータにおけるパルスの幅および周波数、もしくはＳＣＲ電源における位相角もしくは衝撃係数の制御、もしくはＤＢＤキャパシタンス、高電圧変圧器インダクタンスの組み合わせにインピーダンス整合ネットワークのインダクタンスおよび／もしくはキャパシタンスを追加したもので共鳴もしくは非共鳴を求める掃引周波数ＩＧＢＴ電源の場合における周波数の変化、パルス電源供給のおけるパルス繰り返し数、急速な衝撃係数の変更、またはその他の手段が挙げられる。また、この電圧周波数の組み合わせは、高電圧変圧器の一次巻線（導入している場合）に送られ、これが今度は、高電圧変圧器の二次巻線（挿入している場合）によって生じた電圧を調節し、次いで、ＤＢＤ内に発生させられるＮＴＰのレベルを調整する効果を有するＤＢＤに与えられる。パルス形成ネットワークが使用され、かつ高電圧変圧器が不要な場合、パルス繰り返し数は、ＤＢＤアセンブリに送られる正味電力を変更する。通常、電源供給システムの実際の電力出力をモニターする閉じたＰＩＤ制御ループが測定され、オゾンセンサーからの別の制御ループからカスケードされてもよい電力レベル設定値、もしくは手入力してもよい電力レベル設定値に制御される。
【００３２】
毎分５０実立方フィート（ＡＣＦＭ）以下〜約２０００ＡＣＦＭの空気流を扱うよう設計された小型のＤＢＤアセンブリを使用するシステムは、通常電源を単相電源から得る。通常これらは、限定はされないが、５キロボルトアンペア（ｋＶＡ）以下であり、この電力範囲内の一部のシステムは、３相電源の供給を受けることも出来る。２０００ＡＣＦＭ〜２５０，０００ＡＣＦＭ以上の空気流処理用の複数の平行ＤＢＤアセンブリを内蔵したより大型のシステムは、２５０ｋＶＡ以上の電力が必要とされる可能性があり、通常３相電圧源より電源を得る。空気処理能力、使用するシステムの大きさ、およびそれに必要な電力に関係なく、電圧の正味電力および電極表面積１平方ｃｍ当たりのジュールは、全システムにおいて同じ範囲である。より大きな空気流および／もしくは高い電力需要に対しては、複数のＤＢＤアセンブリが並列に配置されて、空気流が全ＤＢＤアセンブリにおいて分割される。また、全ＤＢＤアセンブリの接地電極は、使用される全ＤＢＤアセンブリを通じて一貫した電圧プロフィールを維持し、システムを可能な限り電気的に安全にするため、実際には電気的「アース」に連結されている。
【００３３】
以下の添付図面において、本発明を実施するための現在考えられる最良の態様を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、ＤＢＤセル、高電圧変圧器、電極への空気および／もしくはガス経路およびＤＢＤ筐体混合領域への空気および／もしくはガス経路を収容するＤＢＤ筐体の側面図である。
【図２】図２は、図１の断面Ａ−Ａであり、ＤＢＤ電極および高電圧変圧器の配置の平面図を示している。
【図３】図３は、ＤＢＤ電極であり、電極端部セラミック絶縁体内の電極の形状を示している。
【図４】図４は、セラミックＤＢＤバリアの電極に対する相対的な大きさを示している。
【図５】図５は、ＤＢＤセルアセンブリの平面図であり、上から下に向かって、電極、セラミック電極絶縁体、セラミックバリア、スペーサーシムおよび電極フレームの組み立ての様子を示している。
【図６】図６は、二つの電極の側面図であり、電極およびセラミック端部絶縁体の形と、それらが「ホット」位置にある場合と、「接地」位置にある場合に、非熱プラズマが電極端部絶縁体もしくは電極支持フレームの近くで、またそれらの中で形成されないよう、重なる様子を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の好ましい装置は、少なくとも一つのガス流が通り抜けるようなハウジング、およびガス流の少なくとも一部が通り抜けるような少なくとも４個の誘電体バリア放電ＮＴＰ発生セル（ＤＢＤ）を含む。この装置は、全ての処理されるべき汚染されたガスが二個のＤＢＤアセンブリを通って流れる、処理されるべき汚染されたガスの一部のみが、４個のＤＢＤアセンブリを通って流れる、もしくは処理されるべき汚染されたガスは全くＤＢＤアセンブリを直接通って流れないが、大気は、ガスと同様ＤＢＤアセンブリを通って流れ、その後処理されるべき汚染されたガスと混合されてそのガスを処理されるように構成されることが可能である。ＤＢＤセルを通過するガスは活性化され、ＤＢＤセルからの活性化ガスが、ＤＢＤを通過していないガスと混合される場合、ＤＢＤを通過していないガスを処理するため、十分な反応性のイオン化種を含有する。ＤＢＤを通って流れる処理されるべき汚染されたガスの量が全量より少ない場合、混合チャンバは、ＤＢＤを通って流れるガスとＤＢＤを通って流れない汚染されたガスを混合する装置に含まれている。図１〜２は好ましい装置を示し、ここでは処理されるべき汚染されたガスの全部、処理されるべき汚染されたガスの一部のみ、もしくは大気がＤＢＤを通過するが、ＤＢＤを通過する処理されるべきガスの量が全量より少ない場合、ＤＢＤを通過するガスはその後ＤＢＤを通過していない処理すべき汚染されたガスと混合され、そのガスを処理する。図１〜２に具体的に構造が示されるように、上部に取り付けたファン（２）に送られる空気の供給源によって、大気および／もしくは空気の一部および／もしくは処理されるべきガス（１）は、Ｌ型羽根（３）周辺の空気が押され、調節ダンパ（４）を介して一組の整流板（５）を通されてＤＢＤセル（６）内に押し出される。次にそのような処理済みの大気および／もしくは処理されるべき空気（１）を処理された空気および／もしくは、混合チャンバ（７）に入り、混合部から出される処理されるべきガス（８）を、混合され処理された空気および／もしくはガスの流れ（９）として混合する。許容排出レベルを超える量のオゾンが混合チャンバの排出口で生成され、そのような過剰オゾンを破壊する必要があり、ＶＯＣおよび／もしくはＨＶＯＣを破壊するため、ＮＴＰフィールドをその程度まで励振させる必要がある場合、任意のオゾン破壊触媒（３５）が混合チャンバの排出口に採り入れられる。大気もしくはＤＢＤ中の汚染されたガスの一部のみのどちらかを処理することの利点は、少ないガス流がＤＢＤを流れるため、ＤＢＤ内で直接処理されることであり、このことはＤＢＤの大きさおよび空気流の容量が、処理されるべきガスの全量が直接ＤＢＤを流れる場合程大きくなくてもよいことを意味している。これは、汚染物質が大量のガス流中の低濃度のものである場合における通常の構造であり、そのため、システムの構成部品の大きさは、関係する全ガス流量によってではなく、処理されるべき汚染物質の量および種類によって決定される。汚染物質の濃度がもっと高い場合、もしくは、対象の成分を酸化および／もしくは還元するためにより高いｅＶエネルギーが必要とされている場合、もしくは体積が十分に低い場合は、全部のガスがＮＴＰフィールドを通過する場合に実現するより高い電気的効率を利用するため、全部のガスをＮＴＰフィールドを通過させてもよい。  
【００３６】
図１〜２に示されるように、該装置は主煙道７を含み、これは下水処理施設から発する臭気性の空気等の空気および／もしくは処理されるべきガスの供給源に注入口端部１１において接続するようにされている。煙道７は、その中を流れる処理されるべきガスとともに、ＤＢＤを通過する空気および／もしくはガスを混合するための混合チャンバを形成する。完全に密閉された筐体１１は、装置の高電圧変圧器（１０）およびＤＢＤ部品（６）等の高電圧部品を支持し、完全に格納する。ＤＢＤ電源供給部の低電圧部分を含む低電圧電気部品および制御部は概ね、ＤＢＤ筐体（１１）内にあるべき計測器具を除いて、図示されない別の標準的な電気筐体内に収納されている。大気もしくは空気の全部もしくは一部および／もしくは処理されるべきガスは、注入口ファン２を介して装置に入り、調節ダンパ４からフィルター１４を通って、図１の矢印１で示すように流され、整流板５によって整流され、ＤＢＤが発生するＮＴＰフィールドによって励振すべきＤＢＤ（６）を通って流される。ＤＢＤ（６）を通過した直後に、空気はＤＢＤ絶縁スライドゲート（１５）を通過して、混合チャンバ（７）内へと流され、そこで空気および／もしくは、図２の矢印（８）で表されるようにチャンバを流れる処理されるべきガスと混ぜられる。混合チャンバ（７）からの空気は、図１、２の空気流の矢印（９）で示すように、大気中へ排出されるため煙道７の排出口端部（１３）に接続された、図示されない排煙道へと通過する。ガスの混合は、排煙道の通過中も続く。一般的に、ガスを抜き出すための排煙道か、混合チャンバを通して空気および／もしくは処理されるべきガスを押し出すための供給口のいずれかにファンが備えられ、装置は、空気流がＤＢＤを確実に流れるようにするための専用のファン（２）を有する。図示の装置は、装置を通る空気流を扱うため並列に取り付けられたＤＢＤ（６）を４個含む（図５）。仕切り壁（１６）は、ＤＢＤそれぞれに対する個別の注入口を形成し、個別のＤＢＤ絶縁スライドゲート（１５）をもってすれば、一つ以上のＤＢＤが非稼働状態になれば、空気流が他のＤＢＤを通過するように向けることが出来る。壁（１７）には、開口およびスライドゲート（１８）が設けられており、ＤＢＤ（６）が摺動して所定位置に移動したり、メンテナンスのため取り外しが出来るようになっている、（図１）。図１のカバー（１９）の正面は取り外しが可能であり、図１に示されるように、互いに連動して電源を使用不可にしたり、変圧器へのアクセスを可能にしたり、ＤＢＤ部品が取り外しできるようにする。 ＤＢＤ（６ａ）は、取り外し中のＤＢＤ（６）である。
【００３７】
ハウジングもしくは筐体（１１）および筐体ドア（１９）および混合チャンバ（７）は、処理ガスに対して耐久性がある種々の材料から成っていてもよい。好ましくは、ステンレスもしくは確実に接地可能なその他の鋼鉄等の導電性材料から成る。高電圧部品は全て、この接地された筐体内に完全に密閉され、ロックされて、該当に産業安全規定を満たす安全な接地方法が施される。ＤＢＤセル（６）は、セラミックプラットフォーム（２３）の上に載っていて、電気的に接地電位にある筐体への全ての電気的経路がある種のセラミック材料によって遮断されるようになっている。   
【００３８】
注入口ファン（２）を通過し、ＤＢＤ（６）を通過する空気流は、ファンの速度を変えること、および／もしくは注入口流れダンパ（４）のいずれかによって制御される（図１）。注入口ファン（２）を介して入る空気および／もしくはガスは、ハウジングもしくは筐体のこの部分の空気供給が別であり、また別の冷却ファン（２１）によって冷却され、換気口（２２）を介して換気されるため、高電圧変圧器（１０）の領域に入らない。
【００３９】
各ＤＢＤを介する空気流が確実に実質的に等しくなるようするため、ＤＢＤ内に入る空気を調整出来るように、調整可能である整流板（５）が設けられている。ＤＢＤから出る空気が、処理されるべき汚染されたガスと良好に混ざるようにするため、混合チャンバ（７）は実際には、空気を回転させ、混合チャンバ内に乱流を起こす内部じゃま板（２０）を備えた大型の丸ダクトである。ＤＢＤから出る活性種は、半減期濃度が短く、より速い種の多くが、１２インチ（３０．４８センチメートル）以内の移動で濃度が半分に崩壊するため、この回転が必要とされる。本明細書に記載の構成における全４個のＤＢＤからの反応種を最大限に分散させるためには、混合チャンバ内での空気の回転は、じゃま板（２０）による回転のように、ダクト内の全ての空気が回転させられて、それによって全ての空気が所定の位置まで回転され、各ＤＢＤセルアセンブリから出てくる空気と直ちに密接されるように設計される。ここで空気回転スキームを記載する一方、層流が起こらないことを確実にするため、および混合チャンバおよびダクト内の全ての空気が、ＤＢＤセルアセンブリから入ってくる空気と迅速に接触するように、別のスキームを設計することが可能である。
【００４０】
大気をファン（１）内に送り、ＤＢＤ（６）を通過させるよりも、図１〜２に示す装置では大気を吸引する代わりに、もしくは大気に与えて、汚染された処理されるべきガス流を分割して、処理されるべき汚染されたガスの一部を注入口ファン（１）に向けるのが簡単である。そのような処理されるべきガスは、ＤＢＤを直接通され、その後混合チャンバ内の処理されるべきガスの残りと混合される。   
【００４１】
また、煙道（７）の注入口（８）を遮断して、処理されるべき汚染されたガスの全量を注入口ファン（２）に向けることも出来る。従って、処理されるべきガスの全量は注入口ファン（２）内に送られ、ＤＢＤの「ホット」電極および「接地」電極を通されるため、実質的にそのようなガスの全量が、ＤＢＤによって発生したＮＴＰに直接曝露される。煙道（７）は、この構成では混合チャンバとして、前記の構成と同様には作動しない。またＤＢＤを通過するガスは、ＤＢＤの電極を冷却するという重要な機能を果たす。従って、処理されるべきガスがＤＢＤを直接通る場合、冷却が必要な部品に、必要な冷却が確実に行われるよう留意せねばならない。汚染された処理されるべき排ガスが高温である場所では、十分に冷却してＤＢＤ部品へのダメージを防ぐために、処理されるべき空気に、急冷空気を与えることが必要になる場合がある。   
【００４２】
一般に、処理されるべきガスの全量がＤＢＤを通過する構成は、ＮＴＰフィールドにおける電子活性は、直接の電子衝突およびイオン化による対象の化合物の分子結合の破壊を助けるため、環境中に放出され得るＶＯＣ化合物を無害な化合物に分解するのに必要なエネルギーの点で、より効率的であり、極度に寿命が短く、エネルギーがより高いラジカルおよび原子種、一重項酸素等の半減期が２００ナノ秒以下のものが、ＶＯＣ化合物および分子の酸化および還元に効果を及ぼすものとして利用可能である。バイパスモードもしくは部分的なバイパスモードでは、処理されるべきガスの直接電離は起こらず、化学的に最も活性の高い寿命の短いラジカルは、著しく崩壊してしまっており、有意な数の寿命が長いラジカルおよび活性種が未だ存在するとはいえ、混合チャンバ内のＶＯＣ化合物の酸化および還元の助けにはならない。排ガス等のように、分解以外の方法でガスを処理するには焼却せねばならないような、処理されるべきガスが酸化および／もしくは還元するのに異常に高いエネルギーを必要とされる場合、そのガスの全量がＮＴＰを直接通過させなければならない。これは、直接電離が起こり、イオン化エネルギーレベルが最も高い反応種が発生し、それによってそれらの化合物を酸化および還元させることが出来るのはＮＴＰ内のみであるためであり、その酸化および／もしくは還元にはより高いエネルギーレベルが必要な結合を破壊するためにこれらの状態が必要なためである。
【００４３】
処理されるべきガスの実際の処理は、全てのガスがＤＢＤを通過する場合、ガス中のＶＯＣ化合物を中和するのに必要なエネルギーの点でより効率的である場合があるが、処理されるべきガスの全量をＤＢＤに通すのに必要な容量を供給するために、大量のガスには多数のＤＢＤが必要となる。従って、そのような場合、また効果的に処理を行うために、処理されるべきガスの全量が必ずしもＮＴＰフィールドを通る必要がない場所では、より少ない量の大気、もしくはより少ない処理されるべきガスの一部を、より少ない数のＤＢＤを通すことが出来、およびそのようなガスは、次に記載されるように混合されることによって、残存ガスの処理に使用される。
【００４４】
各ＤＢＤ（６）は、ポリマーコンクリート等の不燃性材料もしくはセラミック材料より成る長方形のフレーム（２４）を含む（図５〜６）。このフレームは交互に並べられた複数の電極（２５）を収容および支持して、片側に設置される導電性タブ（２６）を有する電極が「ホット」電極として機能するよう設置され、同様の電極がその導電性タブとともに反対側に設置される場合、「接地」電極として機能する（図５〜６）。概して、「ホット」電極は、通電されているときは「接地」電極に対して正の電圧か負の電圧のいずれかにあるが、「接地」電極は常に電気接地に接続されている。電極（２５）は、端板セラミック絶縁体、接続タブ（２７）を有する端部の種類および接続タブ（２８）を有さない電極の端部の別の種類のものを有し、シリコーンもしくは同種のもので電極上に封着されている。電極は、絶縁されている端部において特有の形を有するため、電極の導電部が、この位置では端部絶縁体を介してさえ別の電極に面することがなく、このようにして部分的なＮＴＰフィールドの形成が防止される。目的は、ＤＢＤを通る空気および／もしくはガスの流れがある場所にのみＮＴＰフィールドを形成させ、このようにして全てのＮＴＰ形成部品が空冷されているように保つことである。電極自身は、触媒として活性のある材料である。例えば、厚さ１６ゲージのＡＳＴＭ１級もしくは２級のチタンから成るため、この場合その平坦な形が保持されるが、パラジウムもしくはカドミウム等の別の触媒として活性のある材料でもよく、もしくは触媒として活性のある被覆を有するステンレスでもよく、材料は処理すべきＶＯＣによって選択するか、もしくは他のあらゆる種類の触媒として活性のある材料であってもよい。また誘電バリアプレート（２９）は、ホウケイ酸ガラスもしくは高純度アルミナ誘電体のいずれかのセラミックでもあり、電極の両側に、電極の曝露された部分を全て包囲する空隙（３０）を伴って配置されている（図５）。ＤＢＤバリア（２９）は、高湿度において、長さ方向および高さ方向の大きさが、電極が伸びている動作電圧アーク距離の２倍にわたるため、電極間に十分な電気アーク距離をもたらすようなものである。ＤＢＤバリアは、ＶＯＣの酸化を助けるため、二酸化チタン等の触媒として活性のある被覆で被覆されていてもよい。フレーム調整を可能にし、熱膨張を可能にし、セラミック部品内の多少の許容差の変化を補償するために、テフロンのスペーサー（３１）が使用される。
【００４５】
全ての電気接続が空気および／もしくはガスがＤＢＤバリアを通過する領域の外側になるように、電気接続タブ（２６）は、電極からＤＢＤ支持フレームを通って延ばされる。端部側Ｄ（図１および５）の外側のフレームの最も近くを延ばされる電極は「接地」電極であり、ＤＢＤフレームより内側に位置される電極は「ホット」電極である。 
【００４６】
触媒として活性のある材料がＮＴＰフィールド内で曝露されると、ＮＴＰフィールドのＶＯＣ破壊能力が著しく高まることが見出された。また、電極および誘電体の双方を冷却することが長期にわたる動作では重要であるため、誘電バリアおよび電極の全側面を、ＤＢＤバリアアセンブリを通って流れる空気および／もしくはガスに曝露させる。ＮＴＰおよび可能性のある触媒から最大の効果を得るには、触媒として活性のある材料が電極自身に含有され、誘電バリア上に被覆されていてもよく、またＡＳＴＭ１級もしくは２級のチタンのワイヤーメッシュ（３２）（図６）等の、触媒として活性のある材料から成るＤＢＤ排出口上のスクリーンもまた、ＤＢＤアセンブリのＶＯＣ破壊特質を高めることが見出された。
【００４７】
電極端部のセラミック絶縁体は、ＤＢＤセルを通過する空気および／もしくはガス中の水分が凝結した結果として水流が形成されることを防ぐため、シリコーン等の密封剤によって電極の金属部分に封着されている。
【００４８】
電極の物理的マッチングは、電極間に形成されるＮＴＰフィールドが、電極が誘電体を介して直接向かい合う領域に制限されるようなものになっている。この形状は、ＮＴＰを制御し、フレームがＮＴＰフィールドによる破損を受けないように支持フレームから解離させる働きを担う。ＮＴＰの発生領域は、図６の線（３３）および（３４）によって囲まれた領域、つまり、電極の外周内の領域のみである。
【００４９】
ＮＴＰフィールドをＤＢＤアセンブリ内に形成する電極の励起は、用途によって変化される。「ホット」電極および「接地」電極は、ＮＴＰが電極間の直接対向する領域に形成されるように、反対の極性を持つ。電極は、たとえ接地電極が常に電気「アース」接地に接続されていても、交流サイクルの任意の瞬間において「ホット」電極を「接地」電極に対して正または負のいずれかとして、正弦波、方形波、もしくは効果的とされる他の波形のいずれかの交流によって励起することが出来る。電極間のピーク電圧は、少なくとも約２，０００ボルトとし、普通は約２，０００ボルト〜約１５０，０００ボルトの範囲であり、これは任意の用途に必要とされる実際のセル形状によって決定される。周波数は約３０Ｈｚｕｐ〜約５０ＭＨｚとされ、場合によってはより高くなる。より高い周波数が使用される場所、もしくは立ち上がり時間パルスが速い場所では、立ち上がり時間が約３０ナノ秒で、極性が交互に変換する持続時間の短いパルスが与えられ、その後誘電バリアが取り除かれ、バリアのないＮＴＰフィールドが実現されることが可能となる。
【００５０】
全てのＤＢＤの電源が同じ電源供給部によって供給されていて各ＤＢＤアセンブリの電流の流れがモニターされているところでは、どのＤＢＤアセンブリでも、電流の流れの変化を用いてＤＢＤの異常を表すことができるため、ＤＢＤを四つのグループに分けること有用であることが分かった。図５および６に示される実施形態では、二つの「ホット」電極があり、四個のＤＢＤの各々には三つの「接地」電極があり、全てのＤＢＤは一つの変圧器から電源を得ているが、別々のディスコネクトを通して送られており、このディスコネクトは３相電力から供給されているインバータから電源を得ている可能性がある。これらの電極に通電されると、電極間の直接対向する領域、つまり図６の線（３３）および（３４）によって囲まれた領域にＮＴＰフィールドが形成される。ＮＴＰフィールドは多数の起こりえる電圧およびＮＴＰフィールドを作り出すために必要な電圧より高い周波数である周波数において発生する。例えば、実効電圧が６ｋＶの５ｋＨｚの正弦波は、ＮＴＰフィールドを生成し、同じＤＢＤアセンブリ中の、実効電圧が１４ｋＶの６０Ｈｚの正弦波も同様である。ＮＴＰフィールドの密度は、ＶＯＣ破壊効率にとって重要な問題であり、一般的な文献には、希薄なＮＴＰフィールドを作るフィラメントと、ＮＴＰの密度がより高くなる大気圧グロー放電との、主に二つの種類が記載されている。最高のＶＯＣ破壊効率は、ＮＴＰフィールドが大気圧グロー放電である場合に実現され、この状態は多数の手段によって達成される。それにはＤＢＤ電極領域において電力密度を高めること、ＤＢＤキャパシタンスおよび電源供給部および周波数、電圧および波形の電気的インピーダンスマッチングが含まれる。パルス電力は、簡易な正弦波電力で作られるものに対して、種々の反応種の個数を増加させる効果を有するため、ＤＢＤを操作する最良の方法である。一般に、ＮＴＰフィールドから所望の反応種を最大限に発生させるためには、ＤＢＤ内の空域を横切って電子の動きの「なだれ」を発生させるため、電圧の立ち上がり時間が速いことが望ましい。（約）１０ｋＨｚよりも低い正弦波電力は、立ち上がり時間が比較的遅い。立ち上がり時間が遅くなると、ＤＢＤバリアにかけて電荷の「漏れ」が起こり、反応種の形成に寄与しない。１０ｋＨｚよりも低い周波数では、インバータによって高電圧変圧器とＤＢＤの組み合わせに送達された電力の一部のみが実際には必要な反応種を発生させると言う点で、損失が非常に重要となる。最高５ｋＷまでの範囲の電力の低いシステムでは、たとえ消費電力を５０％損失しても、実際に反応種を発生させるものに関して言えば、余剰熱、効率損失および部品コストの点でさほど重要とは言えず、この設計は、１システムに対して、５ｋＷの範囲から最高１００ｋＷの範囲、またはそれ以上の装置の設計を含み、大規模用途において使用される複数の１００ｋＷシステムの可能性をも含めている。５０ｋＷから１００ｋＷ以上では、電力送達および部品冷却用の電源供給部の変圧器および支持システムの部品コストの一部は、ＤＢＤバリア自身における廃熱の損失と同様、システムが、正しいインピーダンス整合と組み合わせたより高い周波数での動作や低損失誘電体が利用されている、より効率的な動作点において設計されていることを要求する。そのような詳細に注意を払うと、かなり損失を減少させることができるので、資金的および稼働コストを大幅に下げることが出来、しかも同じ電気化学的効率を得ることが出来る。
【００５１】
良好な電源供給部は、全てのＤＢＤに対して単独の変圧器１０を含み、この変圧器は負荷を駆動できる周波数インバータから電源を得る。変圧器の一次回路もしくは二次回路のいずれかに追加の誘導性および／もしくはキャパシタンスを含んでいてもいなくてもよいインピーダンス整合ネットワークは、変圧器と追加インダクタの合計誘導性リアクタンスが、ＤＢＤの「通電している」キャパシタンスに近似するようになり、従ってシステムは、最大の電力をＮＴＰに送るため、「近似の」電気共振で運転する。「通電している」キャパシタンスという用語は「ホット」電極および「接地」電極のキャパシタンスと同様に、それらのフレーム内に組み立てられていて、システムに電源が供給されていない時に測定された場合、システムが運転中に測定した場合とは異なるため、必要とされる。これはＮＴＰが運転中のＤＢＤのキャパシタンスを変化させるためである。そのため、所望のＮＴＰレベルを達成するためには、キャパシタンスが運転中のインダクタンスおよび周波数によって整合されなければならない。
【００５２】
変圧器に電源を供給するインバータは、ＤＢＤ接地線内の全ての電流をモニターし、最大電流を選択し、インバータへの信号を変調するプログラム可能な論理コントローラ（ＰＬＣ）システムによって通常制御されるため、インバータによって供給される電力は、入力した設定値に制御される。温度、湿度、さらには部品を加熱すること（変圧器やインダクタ）の効果等の処理中のガスの変化によって、発生するＮＴＰや消費電力にばらつきが生じる可能性があり、これは、ＰＬＣで計算されたＰＥＤ制御アルゴリズムによって安定させられる。さらにプラズマを確実に制御するには、各ＤＢＤアセンブリにおける電流のモニタリングは、電流サーバを接地して、もしＤＢＤのいずれかに故障が発生したら、それを表示する。全ては同様の電力で動作し、差異はたった数パーセントのはずである。ＤＢＤのうちひとつでも突然電力が異なることがあれば、多少なりともＤＢＤの故障の表れであり、ＤＢＤ部品への過度のダメージを避けるためシステムを停止させ、必要な整備要員への警告を行うことができる。他の構成としては、３相出力を用いて、単独のＤＢＤアセンブリ上の各変圧器の二次接続に三角形に接続された変圧器の一次側を有する３つの個別の変圧器を駆動する。ＤＢＤのうち一つでも故障すれば、インバータの各出力相をモニターし、その後、接触器を各変圧器の一次側と直列で用い、故障した相の停止を作動させることによって検出することが出来る相不均衡によって表示される。
【００５３】
インバータによって変圧器の一次側に供給される電力は、インバータの動作周波数を変化させるか、もしくはインバータから変圧器に送られるパルスの幅のいずれかによって変化する、パワーインバータを制御するＰＬＣコントローラ（ＰＩＤ）アルゴリズムを介して、次にこれは作り出されるＮＴＰのレベルを調節する「ホット」電極および「接地」電極へと、変圧器の電圧出力を調節する。そのような制御は通常、非常に非直線的であるが、これはシステムが通常、システムのＤＢＤキャパシタンスおよびインダクタンスで 電力が、システムに電力を供給するインバータより高い電流の流れを有する、共振モードにおいて動作するためである。通常、インバータの実際の電力出力がモニターされる閉じたＰＩＤ制御ループを測定してオゾンセンサーからの別の制御ループからカスケード出来る電力レベルの設定値に制御するか、もしくは設定値を手作業で入力することが出来る。接触器の状況等の、インバータへの入力電力に対する他のシステムの状況、インバータ出力電流および／もしくは別のＤＢＤ接地電流もまたモニターし、ＰＬＣシステムにより表示する。ＰＬＣがモニターする重要なインターロックはＤＢＤ圧力差であり、これは、ＤＢＤ内を流れる空気および／もしくはガス流を表す。通常、４個のＤＢＤアセンブリの各々の中の、三つの接地電極を備える二つのホット電極は、この特定の実施形態では、７０°Ｆ（約２１．１１℃）において、各ＤＢＤアセンブリに最低でも１０００ＡＣＦＭのガスを必要とし、合計で４，０００ＡＣＦＭが必要である。この実施形態においては、これにより、４０００ＡＣＦＭにおいて水が０．８インチの圧力差が生じる。ガスは、「ホット」電極と「接地」電極を分離するガス流空間の間を通過しない可能性がある粗い粒子および砕片が除去される程度まで濾過されなければならない。フィルターの詰まりやシステムファンの不良、もしくは他のあらゆる理由によってＤＢＤを通過する空気および／もしくはガスが不十分となった場合、これは圧力差の低下によって表されるが、ＰＬＣがこれを感知し、このユニットへの電力をストップし、これを表示して警告を発する。このことは、必要であり、さもなければ、ＤＢＤが過熱されて電極を分離し、また誘電体が壊れ、誘電の完全性を破壊する可能性がり、動作不良が招かれる。 
【００５４】
記載されたこの実施形態の定格電力は、必ずしもＤＢＤで放散されるものではないインバータへの電力入力としての測定で、１５キロワットである。かなり損失を減少させることができるので、資金的および稼働コストを大幅に下げることが出来、しかも同じ電気化学的効率を得ることが出来る。   
【００５５】
ＤＢＤの大きさや、ＤＢＤアセンブリ内でのＤＢＤ電極の個数、空気流、電力密度および電力定格を変えることで、他の実施形態が可能である。例えば、５ワット〜約３０００ワットまでの電力を用いると、少量の空気流用の単相ユニットが可能である。より多くの電力が必要とされるシステムでは、通常三相電力で電力が供給されるが、三相入力−三相出力もしくは単相出力に対応した電源においては、ナノ秒パルスパワー等の別の種類のパワーエレクトロニクスを備え、ＳＣＲ制御および別のＩＧＢＴ配置を有し、周波数がもっと高い電源で、利用可能なものもある。
【００５６】
臭気性成分を有していてもいなくてよいＶＯＣを軽減する必要がある。ある特定の用途において実施するための電力およびガス流の設計の選択では、次の事項を考慮することが重要である。
【００５７】
Ｘ  種々のＶＯＣの性質が広範囲にわたること、それらの臭気性の強度、知覚された匂いの特性、およびＶＯＣ錯体有機分子および／もしくはＨＶＯＣの任意の混合物の酸化および／もしく還元に必要な特定の組成物、有効性、およびエネルギーを決定することの科学的な不確定さのため、未知のＶＯＣに適用する場合のシステムの大きさは、匂いの現場にて試験的規模のシステムを稼働させることで決める。
【００５８】
Ｘ  試験的規模のシステムは、全ての流れ経路が全規模のシステムと同じであり、規模を縮小した、従来のＶＯＣを帯びた空気流を用いて運転され、この空気流は、処理の課程から発せられる、臭気性であってもなくてもよい空気流で、このシステムは、調整可能な電力および周波数レベルに対応して、ガスの処理に必要な最適な運転形態、滞留時間およびジュール／リットル密度を決定するために、種々の形態の空気流を用いて運転される。
【００５９】
Ｘ  試験的規模のシステムに入れる、ＶＯＣを帯びた空気および／もしくは非ＶＯＣ汚染空気の適切な混合および流れは、ＶＯＣの性質により決められ、匂いの強度および特色により決められることもある。ＶＯＣが高度に濃縮されていて、おそらくは焼却を除く他のいかなる手段でも処理できない場合、もしくは、ＶＯＣで汚染された空気流の全量がＤＢＤセルを通過することが可能であれば、臭気性の空気が全部ＤＢＤアセンブリを通過するように設計することが、エネルギーおよび効率効果が最も高いため、最良である。
【００６０】
Ｘ  ＶＯＣが希釈されていて、強度が直接ＤＢＤを通して中和する必要ない程度のものであり、かつ／もしくは空気流が大きい用途では、システムが、汚染された空気および／もしくは大気流の一部を、所望の混合比で、ＤＢＤを通過させ、この空気からＤＢＤアセンブリによって形成された活性種を、臭気性の空気流に注入して処理を行うことが最良であることがある。
【００６１】
Ｘ  極度に高い濃度のＶＯＣ、もしくは酸化および／もしく還元するのが困難なＶＯＣを処理する必要がある用途において、ＮＴＰフィールド内でのみ活動する最も高活性の種のみが、そのような難しいＶＯＣを中和するため、ＶＯＣの全量をＤＢＤアセンブリに通さねばならず、ＮＴＰフィールドによって直接処理されなければならない。そのような用途においては、ＤＢＤが励起する空気中に反応種が少量でも残っている可能性があるため、工場内の周囲空気等の他の空気流から、低濃度のＶＯＣをある程度処理することは有用であり、それらはＤＢＤバイパス入力を通して、匂い除去システムに入れられる。この構成では、試験的規模および全規模の匂い除去システムが、両方の匂いの発生源を同時に処理する。
【００６２】
Ｘ  多数のＤＢＤアセンブリを連続して動作するようにすることもまた可能である。つまり、空気流が一つのＤＢＤアセンブリ内を通され、ＮＴＰフィールドを通過されるように配置し、ついで（可能であれば）第一のＤＢＤアセンブリの下の触媒メッシュ上を通過された後、別のＤＢＤアセンブリ内を通過されて、（可能であれば）第二のＮＴＰフィールドからその第二の触媒メッシュ、その他を通過されて、ある特定の空気流の複数ＮＴＰ触媒処理が行われる。一旦ある空気流量のエネルギーレベルが、ある特定の匂いの発生源もしくはそれら発生源の組み合わせに対する各システム入力に対して確立されると、全規模システムの大きさを決定することが出来る。 
【００６３】
図１〜２に図示されるシステムは、バイパスシステム構成にあり、ＤＢＤを通して合計で毎分４０００実立方フィート（ＡＣＦＭ）の大気もしくは汚染された空気のいずれかを用いる。これをＮＴＰによって活性化して、処理されるべきガスと混合する反応種を発生させる。処理されるガスの体積は、処理が必要なＶＯＣの濃度にもよるが、一つのアセンブリあたり１０００ＡＣＦＭ〜５０，０００ＡＣＦＭとなる（大規模用途では多数のアセンブリが使用される可能性がある）。この同じ構成においても、処理されるべきガスの一部がＮＴＰフィールド中を流れるので、混合物中のガスを通すことが出来る。この構成において、ＮＴＰフィールドを通過するガスは処理されて対象の汚染物質が取り除かれるだけでなく、活性化されて他の空気を処理できるようになる。   
【００６４】
本発明のさらなる特徴は、ＶＯＣの一部については、ＶＯＣ破壊除去の効率が、オゾンモニターを用いて直接モニターし、自動的に制御することができることである。オゾンは、臭気性のガスを処理するために形成される最も寿命が長い反応性酸素種の一つであり、ＶＯＣレベルを中和するのに十分な種が作成されている場合、臭気性であってもなくてもよいＶＯＣを寿命が長い種で処理できるケースにおいては、普通は少量のオゾンが、処理されたガス流には残存する。ＤＢＤに与えられる電力は、活性種の生成量を制御するため（ＤＢＤ電力の定格の制限以内で）、電力は自動的に変調して、環境保護局（ＥＰＡ）もしくは自治体のガイドラインに合致するよう低レベルの残存オゾンを保持することができる。ＤＢＤへの電力を調整することによって、ＮＴＰレベルが制御されるため、生成される活性種の量、ひいてはガス流と汚染物質レベルを組み合わせたものを処理するのに必要な活性種のレベルを調節して、ガス流に含まれるＶＯＣを完全に酸化および／もしくは還元し、かつ少量のオゾンが排出物に残存するように十分な活性種が生成されるようにする。少量の残存オゾンが低下する場合、処理すべきＶＯＣが増加していることを意味しており、そのために自動制御ループは、ＤＢＤへの電力を増加させることでＮＴＰフィールドを増大させ、ＮＴＰフィールドは、それを受けて、処理要求を満たすためより高活性の種を発生させることができる。残存オゾンが増加する場合、ＶＯＣ負荷は低下しており、そのため自動制御によって少量の残存オゾンの設定値を維持する電力を当局のオゾン排出制限以内に留まるよう低下させる。効果的な処理を行うために処理すべきガス全部をＮＴＰフィールドを通過させなければならない場合は、処理を必要とするＶＯＣが高エネルギーを要するので、処理中のガスが低エネルギーのＲＯＳ種を消費せず、オゾンはその一員であるため、オゾンを作業変数として用いて制御ループを閉じることは不可能な場合がある。そのような場合には、手動操作レベルが設定するために必要とされる。
【００６５】
また、全ての安全装置をインターロックし、装置のオン／オフおよび調節機能を制御する前述のプログラム可能な論理コントローラ（ＰＬＣ）は、工場の需要に従いシステムのインターロックも組み込んでいる。換言すれば、このコントローラは、工場が生産を停止したり、および／もしくはシステムに障害が起こったりして、障害を切り離し、警報メッセージを出す場合に、自動的に停止する。   
【００６６】
本発明のシステムは既存の工場に増設してもよいし、新しいプラントの設計の一部として組み込んでもよい。この技術を工場に導入することによる設備の変化は最小限であり、運転によって消費する財貨は、電気および時折のフィルター交換のみである。触媒成分は、このシステムでは消費されない。さらに、この技術は、数ＡＣＦＭといった点源からの匂い用の小さな家庭用サイズの装置から、臭気性もしくは非臭気性の数万ＡＣＦＭ以上のＶＯＣ汚染物質含有空気を環境中に放出する最大級の工場まで、どんな大きさにも拡大縮小が可能である。大量の空気、および／もしくは極度に高いＶＯＣ負荷を大量の空気と組み合わせて処理せねばならない場合、複数のユニットを平行に組み合わせて、空気を処理することが出来る。
【００６７】
本発明を、ガス排気物中の揮発性有機化合物汚染物質の処理用の装置として記載したが、本発明は他にも、単独の対象化合物もしくは複数の対象化合物を酸化および／もしくは還元させ、所望の形態にする多様な用途に使用することができる。そのような用途の一つとしては、空気排気用途における炭化水素含有量を、大気中に放出する前に許容可能なレベルまで減少させることがあげられる。可燃物等のガス煙霧、油井もしくは他の作業から生じる煙や、果てはＨ２Ｓ等の微細な粒子状放射物は、他の方法では、大気中へ排出する前に燃焼させたり、フレアリングさせる必要があるが、この技術を用いると酸化および還元することが出来る。放出しようとするガス中の可燃物の濃度が発火点未満の場合、フレアを燃焼させ続けるためにプロパン等の追加の燃料が必要である場合が多い。この技術であれば、ガスを完全に酸化および減少させるのに発火濃度は必要ではなく、炭化水素のレベルに関わらず、ＮＴＰが処理すべきガスを完全に酸化および還元させることが出来る。他の炭化水素化合物、例えば、塩素とフッ素を含むものも、本発明によって処理することが出来る。
【００６８】
本明細書では、現時点で実際の業務において本発明実施の最良の態様と思われる実施形態を参照して本発明を図示し記載しているが、本発明を別の実施形態に適応するにあたり、また改良材料（例えば、電源供給部もしくはセラミック）の使用可能性について、本明細書中に開示し、以下の請求項によって理解される上位の発明概念から逸脱せずに、種々の変更を加えてもよいことはいうまでもない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電気的ホット電極及び少なくとも２つの接地電極を含む平面誘電体バリア放電型（ＤＢＤ）非熱プラズマ（ＮＴＰ）発生セルアセンブリは交互配列によって供給されかつフレームに並列して設置され、前記少なくとも一つの電気的ホット電極及び少なくとも二つの接地電極はそれぞれ触媒として活性のある材料を含み、
前記フレームに設置された誘電体バリアと前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極と、
前記誘電体バリアの両サイドに供給された空隙と、
前記セルアセンブリにガスを供給するガス注入口と、
前記セルアセンブリにガスを排出するガス排出口と、
前記ガス注入口と前記ガス排出口の間に配備されたガス流経路であって前記空隙を伸長する前記ガス流経路とを含み、
前記セルアセンブリに電力が供給されると前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び少なくとも２つの接地電極がＮＴＰフィールドを両サイドに発生させ、前記ＮＴＰフィールドは前記ガス流経路に位置され前記空中汚染物質を破壊する化学活性種を発生させる空中汚染物質処理装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極は触媒として活性のある材質でできている、請求項１に記載の空中汚染物質処理装置
【請求項３】
前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極は触媒として活性のある材料で被覆されている、請求項１に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項４】
前記放電バリアは触媒として活性のある材料で被覆されている、請求項１に記載の空中汚染物処理装置。
【請求項５】
前記ガス排出口は触媒として活性のある材料を含む、請求項１に記載の空中汚染物処理装置。
【請求項６】
前記処理済ガスを放出するガス出口と前記汚染物質を含む空気とガスを受け入れるガス注入口を含む、請求項１に記載の空中汚染物処理装置。
【請求項７】
前記処理済ガスと汚染を含むガスを受け入れるガス混合チャンバをさらに含み、前記ＮＴＰフィールドより必要以上の化学性活性種を含む前記処理済ガスは前記汚染物質を含むガスの処理をする、前期処理済ガスを排出するための排出口を有する混合チャンバを含む、請求項６に記載の空中汚染物質装置。
【請求項８】
前記フレームは非導電である、請求項1に記載の空中汚染物質装置。
【請求項９】
大量のガスを処理するために平行に配列された多層セルアセンブリを含む、請求項1に記載の空中汚染物質装置。
【請求項１０】
大量のガスを処理するために直列に配列された多層セルアセンブリを含む、請求項1に記載の空中汚染物質装置。
【請求項１１】
大量のガスを処理するために直並列に配列された多層セルアセンブリを含む、請求項1に記載の空中汚染物質装置。
【請求項１２】
前記誘電体がアルミナ及びホウケイ酸ガラスよりなるグループより選択された、請求項４に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項１３】
前記フレームがセラミック材料、ポリマーコンクリート、テフロン及び非金属絶縁体よりなるグループより選択された材料からなる、請求項８に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの電気的ホット電極と前記少なくとも２つの接地電極との等間隔に配置された前記誘電バリアを含み、前記空隙が０．１ｍｍから２５．０ｍｍの幅である、請求項１に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項１５】
前記誘電バリアが０．５ｍｍから１０．０ｍｍの厚さである、請求項１に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極それぞれの両端に絶縁体が備えられ、前記絶縁体は前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極を前記フレームに連結し、前記絶縁体は前記フレームより前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極をそれぞれ電気的に絶縁する、請求項１に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項１７】
前記絶縁体がセラミック材料からなる、請求項１６に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項１８】
前記誘電バリアは前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極の全側面に延ばされた大きさで、前記誘電バリアは前記多層セルアセンブリの短絡を最小限にするために、前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極の間の電気アークの進行距離が最大になるような大きさとされる、請求項１６に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極の誘電バリアの対向する端部は、隣接している電極の前記対向する端部を隔てるためにオフセット形に切り込まれている、請求項１８に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの電気的ホット電極の外周はＮＴＰフィールドの外周を定め、前記フレームと前記絶縁体より前記ＮＴＰフィールドが隔離されている、請求項１９に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項２１】
前記ＮＴＰフィールドは「グロー放電」型ＮＴＰフィールドであり、前記供給電力は３０Ｈｚから５０ＭＨｚの周波数において１０００ボルトから１５０，０００ボルトのＡＣ電圧である、請求項２０に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項２２】
前記ＮＴＰフィールドは「グロー放電」型ＮＴＰフィールドであり前記供給電力は両極性パルスである、請求項２０に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項２３】
前記両極性パルスは立ち上がり時間が１０ナノ秒から５００マイクロ秒の間にあり、パルス持続時間が前記立ち上がりと同値から５００マイクロ秒であり、および立ち下がり時間は前記立ち上がり時間と同一であり前記逆の極性パルスの立ち上がりと同値のパルス立ち上がり時間に続き、前記両極性パルスには電気的ホット電極の繰り返し数が1平方センチメートルあたり０．０１から１０００ジュール/秒となるようなオフ期間が設けられている、請求項２０に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項２４】
前記ＮＴＰフィールドは直流バイアスの正方向パルス及び負方向パルスの組み合わせによって発生した「グロー放電」型ＮＴＰフィールドである、請求項２０に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項２５】
前記セルアセンブリに電力供給を制御するためのＮＴＰ発生セル電力制御システム、前記比例積分微分（ＰＩＤ）型コントローラーを備えたＮＴＰ発生セル電力制御システム及び前記ＮＴＰフィールド電力変調の第一制御スキームを含むＮＴＰ発生セル電力制御システムをさらに含む、請求項１８に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項２６】
オゾンセンサを含み、前記オゾンセンサは前記処理されたガスのオゾン含有量を表示し、前記第一制御スキームにおいて使用されるため前記ＮＴＰ発生セル電力制御システムに前記オゾン含有量は送られ、前記汚染物質が破壊されるための最低限の化学的活性種を発生させるため前記第一制御スキームは前記セルアセンブリへの電力供給を調整する、請求項２５に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項２７】
前記セルアセンブリを通して第二制御スキームは空気流変調をもたらし、前記オゾン含有量がある時点より下がりかつ前記電力供給が最高値である状況において、前記第二制御スキームは前記セルアセンブリを通るガス流をコントロールする、請求項２６に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項２８】
前記ガス混合チャンバは第一ガス注入口と第二ガス注入口を含み、前記処理済ガスを受け入れるため前記第一ガス注入口は前記セルアセンブリ排出口と連結され、前記第二ガス注入口は前記汚染物質を含むガスの発生源に選択的に連結された、請求項７に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項２９】
前記混合チャンバの前記排出口に付与されたオゾン破壊触媒を含む、請求項２８に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項３０】
前記セルアセンブリの前記ガス排出口で供給される触媒として活性のある材料と前記混合チャンバの前記排出口において供給されるオゾン破壊触媒とを含む、請求項２８に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項３１】
前記空中汚染物質は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ハロゲン化揮発性有機化合物（ＨＶＯＣ）,炭化水素化合物（ＨＣｓ）及び有機微細粒子からなるグループより選択される、請求項１に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項３２】
交互配列によって供給されかつフレームに並列して設置された少なくとも１つの電気的ホット電極及び少なくとも２つの接地電極を含む平面誘電体バリア放電型（ＤＢＤ）非熱プラズマ（ＮＴＰ）発生セルアセンブリと、
前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び少なくとも２つの接地電極との間の前記フレームに接地された誘電体バリアであって、前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び少なくとも２つの接地電極はそれぞれ触媒として活性のある材料を含むものと、
前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極それぞれの両端に備えられた絶縁体であって、前記絶縁体は前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極を前記フレームに連結し、前記絶縁体は前記フレームより前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極をそれぞれ電気的に絶縁するものと、
前記誘電体バリアの両サイドに配備された空隙と、
前記セルアセンブリにガスを供給するガス注入口と、
前記セルアセンブリにガスから排出するガス排出口と、
前記ガス注入口及びガス排出口の間に配備されたガス流経路であって、前記空隙の間を伸張されるものと、を含み
前記セルアセンブリに電力が供給されると、前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極は両サイドにＮＴＰフィールドを発生し、前記フレームと前記絶縁体より距離を隔てて前記ＮＴＰフィールドは前記ガス流経路に配置され、前記ＮＴＰフィールドは前記空中汚染物質を破壊するために化学性活性種を発生させる空中汚染物質処理装置。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び少なくとも２つの接地電極はそれぞれ、触媒として活性のある材料を含む、請求項３２に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項３４】
交互配列によって供給されかつフレームに並列して設置された少なくとも１つの電気的ホット電極及び少なくとも２つの接地電極を含む平面誘電体バリア放電型（ＤＢＤ）非熱プラズマ（ＮＴＰ）発生セルアセンブリと、
前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び少なくとも２つの接地電極との間の前記フレームに接地された誘電体バリアと、
前記誘電体バリアの両サイドに配備された空隙と、
前記セルアセンブリにガスを供給するガス注入口と、
前記セルアセンブリからガスを排出するガス排出口と、
前記ガス注入口及びガス排出口の間に配備されたガス流経路であって、前記空隙の間を伸張されたものと、
前記処理済ガスと汚染物質を含むガスを受け入れるガス混合チャンバであって、前記処理済ガスは前記汚染物質を含むガスの処理をするために前記ＮＴＰフィールドから必要以上の化学性活性種を含み、また前記処理済ガスを排出する排出口を含むものと、
前記混合チャンバの排出口に付与されたオゾン破壊触媒と、を含み、
前記セルアセンブリに電力が供給されると前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極は両サイドにＮＴＰフィールドを発生させ、前記ＮＴＰフィールドは前記ガス流経路に配置されて前記空中汚染物質を破壊する化学性活性種を発生する空中汚染物質処理装置。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極は触媒として活性のある材料を含む、請求項３４に記載の空中汚染物質処理装置。
【請求項３６】
触媒として活性のある材料は前記セルアセンブリの前記ガス排出口において配給される、請求項３５に記載の空中汚染物質処理装置。
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月9日(2008.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３１】
前記空中汚染物質は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ハロゲン化揮発性有機化合物（ＨＶＯＣ）,炭化水素化合物（ＨＣｓ）及び有機微細粒子からなるグループより選択される、請求項１に記載の空中汚染物質処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３２】
交互配列によって供給されかつフレームに並列して設置された少なくとも１つの電気的ホット電極及び少なくとも２つの接地電極を含む平面誘電体バリア放電型（ＤＢＤ）非熱プラズマ（ＮＴＰ）発生セルアセンブリと、
前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び少なくとも２つの接地電極との間の前記フレームに接地された誘電体バリアであって、前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び少なくとも２つの接地電極はそれぞれ触媒として活性のある材料を含むものと、
前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極それぞれの両端に備えられた絶縁体であって、前記絶縁体は前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極を前記フレームに連結し、前記絶縁体は前記フレームより前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極をそれぞれ電気的に絶縁するものと、
前記誘電体バリアの両サイドに配備された空隙と、
前記セルアセンブリにガスを供給するガス注入口と、
前記セルアセンブリにガスから排出するガス排出口と、
前記ガス注入口及びガス排出口の間に配備されたガス流経路であって、前記空隙の間を伸張されるものと、を含み
前記セルアセンブリに電力が供給されると、前記少なくとも１つの電気的ホット電極及び前記少なくとも２つの接地電極は両サイドにＮＴＰフィールドを発生し、前記フレームと前記絶縁体より距離を隔てて前記ＮＴＰフィールドは前記ガス流経路に配置され、前記ＮＴＰフィールドは前記空中汚染物質を破壊するために化学性活性種を発生させる空中汚染物質処理装置。
【国際調査報告】
2010510871.tif 000009
2010510871.tif 000010