(57)【要約】【課題】  プラズマ放電によるガス処理が効率的に行えるガス処理用装置およびガス処理用装置に搭載するカートリッジを提供する。【解決手段】  放電電極表面に凸形状を設ける。【選択図】  図１
2005186041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、前記一対の電極間に配置される多孔質の誘電体とを有し、前記一対の電極間にプラズマ放電を発生させることでプラズマ空間を通過する処理対象ガスを処理するガス処理用装置において、前記一対の電極のうちの高電圧印加側の電極は表面に凸形状を有する棒状の放電電極であることを特徴とするガス処理用装置。
【請求項２】
前記一対の電極と前記多孔質の誘電体とを少なくとも有するカートリッジを着脱可能に配置するための設置部を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマガス処理用装置。
【請求項３】
一対の電極と前記一対の電極間に配置される多孔質の誘電体とを少なくとも有し、プラズマガス処理用装置に着脱可能に搭載でき、
前記プラズマガス処理用装置に前記搭載された状態で前記一対の電極間にプラズマ放電を発生させることでプラズマ空間を通過する処理対象ガスを処理するガス処理用装置用のカートリッジにおいて、
前記一対の電極のうちの高電圧印加側の電極は表面に凸形状を有する棒状の放電電極であることを特徴とするカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場や自動車から排気される有毒ガスや窒素酸化物、ゴミ処理場または廃棄物処理場などで発生する臭気ガス、ならびに、医療施設や介護施設などで発生するアンモニア臭気または硫黄系臭気ガスが、一対の電極間に配置された多孔質の誘電体、ならびに前記一対の電極に印加された高電圧から発生されたプラズマ放電により処理可能なプラズマガス処理用カートリッジおよび装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の多孔質の誘電体が配置されたプラズマガス処理用装置は、特許文献１や特許文献２に示されているように、平行に配置された平板状の前記一対の電極間に前記多孔質の誘電体が配置され、前記一対の電極の垂直方向または水平方向から処理対象ガスが送られて、前記多孔質の誘電体の気孔により形成された放電ギャップに生じるプラズマ放電により前記処理対象ガスが処理される。
【特許文献１】特開平８−０３８８８１号公報
【特許文献２】特開平９−２９４９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の多孔質の誘電体が配置されたプラズマガス処理用装置は、平行に配置された前記一対の電極の放電電極が平板状、並びに棒状の前記放電電極では表面が平滑であるため、プラズマ放電を起こすための高電圧を印加されたことにより発生される電子エネルギーが前記放電電極から放出されるための高い励起エネルギーが必要となる。それ故に、高電圧高電力が印加されたとしても理論上計算していた高電子エネルギーよりも、多孔質の誘電体の気孔により形成された放電ギャップに生じる高電子エネルギーが少ないため、多孔質の誘電体をプラズマ放電に有効活用できていなかった。
【０００４】
以上のような問題点から、本発明の目的は、処理対象ガスを効率よく処理するために、棒または線、ワイヤー型放電電極に凸形状を追加することでプラズマ放電を起こすための電子エネルギーを増やして、低電圧低電力でも多孔質の誘電体の気孔により形成された放電ギャップに生じるプラズマ放電の放電力を高めて、プラズマ放電による処理対象ガスが効率的に行われるようなカートリッジおよび装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
よって本発明は、
一対の電極と、前記一対の電極間に配置される多孔質の誘電体とを有し、前記一対の電極間にプラズマ放電を発生させることでプラズマ空間を通過する処理対象ガスを処理するガス処理用装置において、前記一対の電極のうちの高電圧印加側の電極は表面に凸形状を有する棒状の放電電極であることを特徴とするガス処理用装置を提供する。
【０００６】
また本発明は、
一対の電極と前記一対の電極間に配置される多孔質の誘電体とを少なくとも有し、プラズマガス処理用装置に着脱可能に搭載でき、
前記プラズマガス処理用装置に前記搭載された状態で前記一対の電極間にプラズマ放電を発生させることでプラズマ空間を通過する処理対象ガスを処理するガス処理用装置用のカートリッジにおいて、
前記一対の電極のうちの高電圧印加側の電極は表面に凸形状を有する棒状の放電電極であることを特徴とするカートリッジを提供する。
【０００７】
上記の課題は、上記本発明のカートリッジおよび装置用いることによって解決される。処理対象ガスを効率よく処理するために、ガスの通気性を考慮して棒状放電電極に凸形状を追加することで、凸形状の先端で電界集中を利用して低電圧低電力でも多孔質の誘電体内部でのプラズマ放電の放電力が高くなり、効率良くプラズマ放電を多孔質の誘電体内部に起こし、プラズマ放電によるガス処理が効率的に行われるようにする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、多孔質の誘電体を使用するプラズマ処理装置において、凸形状を有する放電電極を設けることで従来の凸形状のない放電電極に比べて、低電圧低電力でも多孔質の誘電体内部でのプラズマ放電の放電力が高くなり、効率良くプラズマ放電を多孔質の誘電体内部の放電ギャップに起こし、プラズマ放電によるガス処理が効率的に行われるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１および図２に本発明の実施の形態を示して説明する。図中の放電電極３と接地電極５が互いに離間して配置されている。前記放電電極３と前記接地電極５の間に多孔質誘電体４を挟み込むように配置されて、前記放電電極３に高電圧を供給する高圧電源６が接続されている。ここで、前記高圧電源６から前記放電電極３と前記接地電極５の間に高電圧を印加させることにより、前記多孔質誘電体４の気孔により形成された放電ギャップ７にプラズマ放電を起こさせて、前記放電ギャップ７に処理前対象ガス１ａを通過させることで前記処理対象ガスを処理して処理後対象ガス１ｂにする。
【００１０】
本発明は放電電極と接地電極とその間に配置される多孔質誘電体とからなる基本構成において、放電電極（高圧側電極）に突形状（凸形状）が配置されている。この構成にすることで、低電圧低電力でも多孔質の誘電体内部でのプラズマ放電の放電力が高くなり、効率良くプラズマ放電を多孔質の誘電体内部の放電ギャップに起こし、プラズマ放電によるガス処理が効率的に行われる。
【００１１】
この基本構成がガス処理用装置本体に組み込まれていわゆるプラズマリアクターを構成していてもよい。
【００１２】
またこの基本構成を着脱可能に搭載してガス処理できるガス処理用装置も好ましい。本発明はそのようなガス処理用装置にも適用できるし、ガス処理用装置から着脱可能であり、ガス処理用装置に搭載された状態でプラズマリアクターとして利用できるカートリッジに適用することも好ましい。
【実施例】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。図４は本発明の基本構成部である放電電極（高圧側電極）と接地側電極と多孔質誘電体とを示す模式図であり、図３は本発明に対する比較としての放電電極（高圧側電極）と接地側電極と多孔質誘電体とを示す模式図である。両図の間で図４は放電電極表面に凸形状が設けられている。また図５は図４の基本構成の装置と図４の装置との能力評価を示す表である。
【００１４】
図３および図４においてプラズマ処理装置は、ステンレスとタングステンの２種類の材質から作成した、長さ１４．５ｍｍ、直径φ１ｍｍの凸形状のない放電電極１１、または長さ１４．５ｍｍ、軸の直径がφ１ｍｍ、凸部直径がφ２ｍｍの凸形状のある放電電極１２と、長さ１４．５ｍｍ、１ｍｍ厚のステンレス材の接地電極１３と、その間に６００ｍｍ四方、５ｍｍ厚のアルミナを骨子構造に持つ多孔質誘電体１４が挟まれて配置されている。前記接地電極１３と前記多孔質誘電体１４の間に前記放電電極１１、１２と、前記接地電極１３の間でアーク放電防止ように前記多孔質誘電体１４と同面積で１ｍｍ厚のアルミナのバリアー１５が設けられている。さらに前記放電電極１１、１２と、前記接地電極１３の間に高電圧を印加するための高圧電源１６が設けられ、プラズマ放電を発生させるために印加された高電圧の値と、印加された高電圧により発生されるプラズマ放電の発生量を記録するためのオシロスコープ１７が前記放電電極１１、１２と前記接地電極１３の間に前記高圧電源と並列に設けられている。
【００１５】
次にこのような構成からなる実施例の作用について説明する。まず前記凸形状のない放電電極１１を配置してから前記高圧電源１６から前記放電電極１１に高電圧を供給して、前記放電電極１１と前記接地電極１３の間に高電圧を印加して前記多孔質誘電体１４の気孔により形成された放電ギャップ内にプラズマ放電を発生させて、前記多孔質誘電体１４の気孔により形成された放電ギャップ内にプラズマ放電が発生した電圧と、そのプラズマ放電の発生量を前記オシロスコープ１７で記録する。次に前記凸形状のある放電電極１２を配置してから同様に、前記オシロスコープ１７で電圧とプラズマ放電発生量を記録する。そして、各々のオシロスコープで記録したプラズマ放電発生量から相対評価を行う。
【００１６】
図５において相対評価の実測結果を示して説明する。放電開始電圧は凸形状がある放電電極の方が、凸形状のない放電電極に比べて２〜３ｋＶｐ−ｐ（ピーク電圧）と１５〜２５％も低減されている。それに対してプラズマ放電の発生量は１２０〜３３０ｍＡ・μｓと４５〜９３％も増加している。やはり放電電極に凸形状があることで印加電圧による放電電極表面の電界集中が起こり、プラズマ放電に必要な電子放出が容易になっているため、放電開始電圧は下がり、同じ印加電圧時に発生するプラズマ放電の発生量が放電開始電圧の下がったことで、増加することが証明された。以上のことから、多孔質の誘電体を使用するプラズマ処理装置において、凸形状を有する放電電極を設けることで従来の凸形状のない放電電極に比べて、低電圧低電力でも多孔質の誘電体内部でのプラズマ放電の放電力が高くなり、効率良くプラズマ放電を多孔質の誘電体内部の放電ギャップに起こし、プラズマ放電によるガス処理が効率的に行われるようになる。
【００１７】
ここで、図中または前述では放電電極と多孔質誘電体の間にギャップが設けられているが、本発明は、図６のように放電電極と多孔質誘電体の間にギャップが設けられていなくても良い。放電電極と接地電極として本実施例ではタングステンが使用されているが、ステンレスやモリブデン、タンタル、チタン、ジルコニアなどの電子放出材が使用されても良い。同様にバリアーには本実施例ではアルミナが使用されているが、ガラスなどの絶縁体が使用されても良い。更に多孔質誘電体として本実施例では骨子にアルミナが使用されているが、チタン酸バリウムなどを骨子構造にした強誘電体を使用しても良いし、多孔質誘電体の表面にコーティングしても良い。凸形状放電電極の形状は、図７のようにローレット形状でも良いし、図８のように菱型でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す概略図である。
【図３】比較例を示す概略図である。
【図４】本発明の実施例を示す概略図である。
【図５】本発明の実施例を示す表である。
【図６】本発明の実施例を示す概略図である。
【図７】本発明の凸形状放電電極の形態を示す概略図である。
【図８】本発明の凸形状放電電極の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ａ  処理前対象ガス
１ｂ  処理後対象ガス
３  放電電極
４  多孔質誘電体
５  接地電極
６  高圧電源
７  放電ギャップ
１１  凸形状のない放電電極
１２  凸形状のある放電電極
１３  接地電極
１４  多孔質誘電体
１５  バリアー
１６  高圧電源
１７  オシロスコープ
【図１】
2005186041.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005186041.tif 000007
【図６】
2005186041.tif 000008
【図７】
2005186041.tif 000009
【図８】
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