(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体材料で形成され第１のガスをある方向に流すための第１の管を構成する誘電体容器と、該誘電体容器の内部の略中心に該方向に沿って位置される第１の電極と、該第１の電極の表面に設けられる少なくとも一つの触媒層と、該誘電体容器の外壁を囲む第２の電極と、該第１の電極と該第２の電極との間にＡＣ電力を印加することで該誘電体容器の内部に放電を生成する電源ユニットを含むことを特徴とするガス反応器。
【請求項２】
前記第２の電極は前記方向に開始点と終了点とを有しその内部でのみ前記放電が生成される放電領域を定義し、前記少なくとも一つの触媒層は、該放電領域の略内部で前記第１の電極の表面に形成される少なくとも一つの励起触媒層と、該放電領域の略外部で該第１の電極の表面に形成される少なくとも一つの活性化触媒層を含み、該少なくとも一つの励起触媒層は前記第１のガスを励起するために設けられ、該少なくとも一つの活性化触媒層は該第１のガスを活性化するために設けられることを特徴とする請求項１記載のガス反応器。
【請求項３】
第２のガスを導くための第２の管を更に含み、該第２の管の一端は前記誘電体容器の一端に接続され、該誘電体容器を通過した前記第１のガスは該第２の管を通過した該第２のガスと交わることを特徴とする請求項１記載のガス反応器。
【請求項４】
第２のガスを導くための第２の管を更に含み、該第２の管の一端は前記誘電体容器の一端に接続され、該誘電体容器を通過した前記第１のガスは該第２の管を通過した該第２のガスと交わることを特徴とする請求項２記載のガス反応器。
【請求項５】
前記放電から生成される近赤外線放射を通過させ外部測定装置により観察可能とするフィルタを更に含むことを特徴とする請求項４記載のガス反応器。
【請求項６】
前記放電領域の位置が該方向に調節可能であるように前記第２の電極が前記方向に可動であることを特徴とする請求項４記載のガス反応器。
【請求項７】
前記誘電体容器と前記第１の電極の間に挿入される複数のスペーサを更に含むことを特徴とする請求項１記載のガス反応器。
【請求項８】
直列に接続された複数のガス反応器と、該複数のガス反応器にＡＣ電力を供給する電源ユニットを含み、該複数のガス反応器の各々は、
誘電体材料で形成されガスをある方向に流すための第１の管を構成する誘電体容器と、該誘電体容器の内部の略中心に該方向に沿って位置される第１の電極と、該第１の電極の表面に設けられる少なくとも一つの触媒層と、該誘電体容器の外壁を囲む第２の電極を含み、該第１の電極と該第２の電極との間に該ＡＣ電力を印加して該誘電体容器の内部に放電を生成することを特徴とするガス反応器システム。
【請求項９】
前記電源ユニットは、前記複数のガス反応器の各々に異なったＡＣ電力を供給出来るように該複数のガス反応器の各々に独立にＡＣ電力を供給することを特徴とする請求項８記載のガス反応器システム。
【請求項１０】
並列に接続された複数のガス反応器と、該複数のガス反応器にＡＣ電力を供給する電源ユニットを含み、該複数のガス反応器の各々は、誘電体材料で形成されガスをある方向に流すための第１の管を構成する誘電体容器と、該誘電体容器の内部の略中心に該方向に沿って位置される第１の電極と、該第１の電極の表面に設けられる少なくとも一つの触媒層と、該誘電体容器の外壁を囲む第２の電極を含み、該第１の電極と該第２の電極との間に該ＡＣ電力を印加して該誘電体容器の内部に放電を生成することを特徴とするガス反応器システム。
【請求項１１】
前記電源ユニットは、前記複数のガス反応器の各々に異なったＡＣ電力を供給出来るように該複数のガス反応器の各々に独立にＡＣ電力を供給することを特徴とする請求項１０記載のガス反応器システム。
【請求項１２】
誘電体材料で形成され、下部から注入される第１のガスを流すための第１の管を構成し、垂直に位置され最下部から最上部に向かって該第１の菅の内部直径が増加する誘電体容器と、該誘電体容器の略中心に沿って該誘電体容器の内部に垂直に位置される中心電極と、該中心電極に沿って可動なように該中心電極を通す孔を略中心に有し、該第１のガスの流量に応じて該中心電極に沿って垂直位置が決定される浮動電極と、該誘電体容器の内壁に対向して該浮動電極の表面に設けられる少なくとも一つの触媒層と、該誘電体容器の外壁を取り囲む外部電極と、該中心電極と該外部電極との間にＡＣ電力を印加することで該誘電体容器の内壁と該浮動電極との間に放電を生成する電源ユニットを含むことを特徴とするガス反応器。
【請求項１３】
前記外部電極は、垂直方向に下端と上端とを有しその内部でのみ前記放電が生成される放電領域を定義し、該放電は、前記浮動電極が前記第１のガスによって上方に移動されて該放電領域内に実質的に位置されるときにのみ生じることを特徴とする請求項１２記載のガス反応器。
【請求項１４】
前記中心電極は、第２のガスを内部に通すためのパイプ形状を有し、該第２のガスを前記誘電体容器内部に排出するための少なくとも一つの穴を有することを特徴とする請求項１２記載のガス反応器。
【請求項１５】
前記誘電体容器は、垂直方向の位置に応じて変化する厚みを有することを特徴とする請求項１２記載のガス反応器。
【請求項１６】
前記浮動電極は、第１の表面を有する第１の部分と第２の表面を有する第２の部分とを有し、該第１の表面と該第２の表面とは前記誘電体容器の内部表面に対向し、該第１の表面は該第２の表面よりも該誘電体容器の該内部表面に近く、前記少なくとも一つの触媒層は該第１の表面上に形成される第１の触媒層と該第２の表面に形成される第２の触媒層とを含むことを特徴とする請求項１２記載のガス反応器。
【請求項１７】
前記第１の触媒層は前記第１のガスの励起用に設けられ、前記第２の触媒層は該第１のガスの活性化用に設けられることを特徴とする請求項１６記載のガス反応器。
【請求項１８】
誘電体材料で形成され反応室を有する誘電体容器と、第１のガスを該反応室に導く第１の管と、該第１のガスを該反応室から排出する第２の管と、該反応室の略中心に設けられる回転シャフトと、該回転シャフトに設けられる羽根と、該羽根の先端に設けられる第１の触媒層と、該羽根の表面に設けられる第２の触媒層と、該誘電体容器の外部表面に設けられ該反応室を少なくとも部分的に囲む電極と、該回転シャフトを回転させ該回転シャフトと共に該羽根を回転させるモータと、該羽根と該電極との間にＡＣ電力を印加することで該反応室の内壁と該羽根の該先端との間に放電を生成する電源ユニットと、該第１のガスが該放電にさらされた後でかつ該第２の管から排出される前の位置で第２のガスを該反応室に導く第３の管を含むことを特徴とするガス反応器。
【請求項１９】
誘電体材料で形成され下部から注入される第１のガスを流すための垂直に位置される第１の管を構成する誘電体容器と、該誘電体容器の略中心に沿って該誘電体容器の内部に垂直に位置される中心電極と、該中心電極に沿って可動なように該中心電極を通す孔を略中心に有し、該第１のガスの流量に応じて該中心電極に沿って垂直位置が決定される浮動電極であって、該誘電体容器の内壁に対向して下部に第１の表面を有し上部に第２の表面を有し、第１の表面が該誘電体容器の該内壁と一定の距離を有し、該第２の表面と該誘電体容器の該内壁との距離が該浮動電極の最上部に向かって該一定の距離から増加する浮動電極と、該浮動電極の該第１の表面に設けられる第１の触媒層と、該浮動電極の該第２の表面に設けられる第２の触媒層と、該誘電体容器の外壁を取り囲む外部電極と、該中心電極と該外部電極との間にＡＣ電力を印加することで該誘電体容器の内壁と該浮動電極との間に放電を生成する電源ユニットを含むことを特徴とするガス反応器。
【請求項２０】
前記外部電極は、垂直方向に下端と上端とを有しその内部でのみ前記放電が生成される放電領域を定義し、前記浮動電極の前記第２の表面のみが該放電領域内に位置されるときに該放電は弱い強度で生じ、該浮動電極の該第２の表面と前記第１の表面が該放電領域内に位置されるときに該放電は部分的に強い強度で生じることを特徴とする請求項１９記載のガス反応器。
【請求項２１】
前記第１のガスの流れに関して前記放電領域の下流位置で第２のガスを該第１のガスと混合するための第２の管を更に含むことを特徴とする請求項２０記載のガス反応器。
【請求項２２】
誘電体材料で形成され、第１のガスを導くための第１の管と、第２のガスを導くための第２の管と、該第１のガスと該第２のガスとが合流する交差部分を有する誘電体容器と、該誘電体容器の内部に設けられ少なくとも一つの触媒を含む少なくとも一つの内部電極と、該誘電体容器の外壁を囲む少なくとも一つの外部電極と、該少なくとも一つの内部電極と該少なくとも一つの外部電極との間にＡＣ電力を印加することで該誘電体容器の内部に放電を生成する電源ユニットを含み、該第１の管、該第２の管、及び該交差部分の少なくとも一つの内部でプラズマ反応が実質的に存在することを特徴とするガス反応器。
【請求項２３】
前記外部電極は、前記放電の位置を制御するために、前記第１の管の延長と前記第２の管の延長との少なくとも一方に沿って可動であることを特徴とする請求項２２記載のガス反応器。
【請求項２４】
前記少なくとも一つの内部電極は、前記放電の位置を制御するために、前記第１の管の延長と前記第２の管の延長との少なくとも一方に沿って可動であることを特徴とする請求項２２記載のガス反応器。
【請求項２５】
誘電体材料で形成され第１のガスを導くための第１の管を構成する誘電体容器と、該誘電体容器の内部の略中心に設けられ少なくとも一つの触媒を含み、第２のガスを導くための第２の管と該第２のガスを排出する少なくとも一つの孔を有する内部電極と、該誘電体容器の外壁を囲む外部電極と、該内部電極と該外部電極との間にＡＣ電力を印加することで該誘電体容器の内部に放電を生成する電源ユニットを含み、該少なくとも一つの孔の少なくとも一つは該放電が生じる領域内に設けられることを特徴とするガス反応器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にガス合成或いはガス分解のためのガス反応器に関し、詳しくはプラズマ放電と触媒反応によりガスを合成或いは分解するガス反応器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日の高度に工業化された社会に於ては、様々な汚染物質が人体の健康に害を及ぼす。そのような汚染物質の例としては、自動車のエンジンから排出されるＮＯｘ、ＣＯｘ、ＳＯｘ等の汚染ガスが挙げられる。人体に対する害を防ぐためには、そのような汚染ガスを、大気中に排出される前に無害なガスに分解する必要がある。
【０００３】
本発明の発明者及び共同発明者が有する米国特許第5,474,747 号及び第5,492,698 号は、プラズマ放電と触媒反応のシナジー効果によって、汚染ガスを効果的に分解するガス反応器を開示するものであり、これによって上述の問題に対処している。米国特許第5,474,747 号は、ロジウム等の触媒を用いたリードからなるガス反応器を開示する。グロー放電をリード間に生成し、プラズマ反応を起こさせることで、触媒反応とのシナジー効果によりガスを分解する。米国特許第5,492,698 号は、プラズマ反応と触媒反応とのシナジー効果という同一の原理を利用するが、より効果的にガスを浄化するためにファンが回転する構成をとったガス反応器を開示する。このファンは、表面に触媒層を有する羽根（少なくとも一つの羽根）を有し、ファンの容器の内壁と羽根との間にグロー放電を生成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のガス反応器は、ガス分解に関して設計されたものである。しかしながら、プラズマ反応と触媒反応との組み合わせは、複数のガスから別のガスを合成するのに効果的であることが分かった。即ち、プラズマ反応と触媒反応とのシナジー効果は、ガス分解だけではなく、ガス合成に対しても有効である。
【０００５】
従って、プラズマ反応と触媒反応とのシナジー効果に基づいたガス合成に適した構成のガス反応器を提供することが望まれ、本発明はそのようなガス反応器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のガス反応器は、誘電体材料で形成され第１のガスをある方向に流すための第１の管を構成する誘電体容器と、該誘電体容器の内部の略中心に該方向に沿って位置される第１の電極と、該第１の電極の表面に設けられる少なくとも一つの触媒層と、該誘電体容器の外壁を囲む第２の電極と、該第１の電極と該第２の電極との間にＡＣ電力を印加することで該誘電体容器の内部に放電を生成する電源ユニットを含む。
【０００７】
上記のガス反応器に於ては、第１の電極と誘電体容器の内壁との間で放電が生成される。誘電体容器は誘電体材料で形成されるので、安定した一様な放電を、容器内部で容易に維持することが出来る。第１の電極の表面に形成された少なくとも一つの触媒層は、第１のガスが異なったガスの混合ガスである場合に、異なったガスの励起を促進するために、異なった複数の触媒を含むことが可能である。また更に、少なくとも一つの触媒層は、放電と触媒反応とのシナジー効果によって励起された第１のガスを活性化するために、一つ或いは複数の触媒を含むことが出来る。このようにして活性化された第１のガスは、第２のガスと混合されてガス反応を起こす。
【００１０】
また上記目的を達成するために、本発明のガス反応器は、誘電体材料で形成され、下部から注入される第１のガスを流すための第１の管を構成し、垂直に位置され最下部から最上部に向かって該第１の菅の内部直径が増加する誘電体容器と、該誘電体容器の略中心に沿って該誘電体容器の内部に垂直に位置される中心電極と、該中心電極に沿って可動なように該中心電極を通す孔を略中心に有し、該第１のガスの流量に応じて該中心電極に沿って垂直位置が決定される浮動電極と、該誘電体容器の内壁に対向して該浮動電極の表面に設けられる少なくとも一つの触媒層と、該誘電体容器の外壁を取り囲む外部電極と、該中心電極と該外部電極との間にＡＣ電力を印加することで該誘電体容器の内壁と該浮動電極との間に放電を生成する電源ユニットを含む。
【００１１】
上記のガス反応器に於ては、誘電体容器の内部直径は上方に行くほど大きくなるので、浮動電極と誘電体容器との間の間隙の大きさは、浮動電極の位置によって変化する。浮動電極の位置は、ガスの流量が大きくなるほど高くなるとすると、単位時間辺りのガス量が増加するほど、上記間隙は大きくなることになる。一定のＡＣ電力では電界の強さは間隙の大きさに反比例するので、単位時間辺りのガス量が増えると、電界の強さが弱くなる。このように、一定のＡＣパワーを印加するにも関わらず、ガスの流量に応じて電界の強さを調整し、目的とするガス反応に応じた望ましい強度の放電を生成することが可能となる。
【００１２】
また上記目的を達成するために、本発明のガス反応器は、誘電体材料で形成され反応室を有する誘電体容器と、第１のガスを該反応室に導く第１の管と、該第１のガスを該反応室から排出する第２の管と、該反応室の略中心に設けられる回転シャフトと、該回転シャフトに設けられる羽根と、該羽根の先端に設けられる第１の触媒層と、該羽根の表面に設けられる第２の触媒層と、該誘電体容器の外部表面に設けられ該反応室を少なくとも部分的に囲む電極と、該回転シャフトを回転させ該回転シャフトと共に該羽根を回転させるモータと、該羽根と該電極との間にＡＣ電力を印加することで該反応室の内壁と該羽根の該先端との間に放電を生成する電源ユニットと、該第１のガスが該放電にさらされた後でかつ該第２の管から排出される前の位置で第２のガスを該反応室に導く第３の管を含む。
【００１３】
上記のガス反応器に於ては、励起され活性化された第１のガスと非活性な第２のガスとの間で効果的にガス反応を起こすことが出来る。またこの構成に於ては、羽根が回転シャフトから取り外し可能であってもよく、この場合、ガス反応の種類に応じて異なった触媒を使い分けることが出来る。
また上記目的を達成するために、本発明のガス反応器は、誘電体材料で形成され下部から注入される第１のガスを流すための垂直に位置される第１の管を構成する誘電体容器と、該誘電体容器の略中心に沿って該誘電体容器の内部に垂直に位置される中心電極と、該中心電極に沿って可動なように該中心電極を通す孔を略中心に有し、該第１のガスの流量に応じて該中心電極に沿って垂直位置が決定される浮動電極であって、該誘電体容器の内壁に対向して下部に第１の表面を有し上部に第２の表面を有し、第１の表面が該誘電体容器の該内壁と一定の距離を有し、該第２の表面と該誘電体容器の該内壁との距離が該浮動電極の最上部に向かって該一定の距離から増加する浮動電極と、該浮動電極の該第１の表面に設けられる第１の触媒層と、該浮動電極の該第２の表面に設けられる第２の触媒層と、該誘電体容器の外壁を取り囲む外部電極と、該中心電極と該外部電極との間にＡＣ電力を印加することで該誘電体容器の内壁と該浮動電極との間に放電を生成する電源ユニットを含む。
【００１４】
上記のガス反応器に於ては、単位時間あたり注入されるガス量が所定量よりも少ない場合、第１の表面のみが外部電極で定義される放電領域内に位置され、第１の触媒層に対して弱い放電が生成される。単位時間あたり注入されるガス量が所定量よりも多い場合、第１の表面と共に第２の表面が放電領域内に位置され、第１の触媒層に対して弱い放電が生成されると共に、第２の触媒層に対して強い放電が生成される。従って、単位時間あたりのガス注入量に応じて、適切なガス反応を起こさせることが出来る。
【００１５】
また上記目的を達成するために、本発明のガス反応器は、誘電体材料で形成され第１のガスを導くための第１の管と第２のガスを導くための第２の管と該第１のガスと該第２のガスとが合流する交差部分を有する誘電体容器と、該誘電体容器の内部に設けられ少なくとも一つの触媒を含む少なくとも一つの内部電極と、該誘電体容器の外壁を囲む少なくとも一つの外部電極と、該少なくとも一つの内部電極と該少なくとも一つの外部電極との間にＡＣ電力を印加することで該誘電体容器の内部に放電を生成する電源ユニットを含み、該第１の管、該第２の管、及び該交差部分の少なくとも一つの内部でプラズマ反応が実質的に存在することを特徴とする。
【００１６】
上記のガス反応器に於ては、第１のガスと第２のガスとの両方に対して、放電によるプラズマ反応を起こさせることが可能である。またこの構成に於ては、交差部分或いはその近傍でプラズマ反応を起こすことで、プラズマ反応が起こっている間に第１のガス及び第２のガスを混合することが出来る。また更に、第１のガス及び第２のガスの何れか一方に関してのみ放電を生成してもよい。これらの条件のうちで好ましい条件を採択することで、目的とする化学反応に適した効率的なガス反応を実現することが出来る。
【００１７】
本発明の他の目的また更なる特徴は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を読んだときに明らかになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の実施例によるガス反応器の構成を示す図である。
図１に於て、ガス反応器１０は、内部電極１１、外部電極１２、容器１３、第１の触媒１４、第２の触媒１５、第３の触媒１６、ガスＡを通すガス注入管２０、ガスＢを通すガス注入管２１、ガスＣを通すガス排出管２２、窓枠２３、フィルタ２４、及び電源３０を有する。
【００１９】
内部電極１１と外部電極１２は例えば銅から構成され、電源３０が内部電極１１と外部電極１２との間にＡＣ電力を供給することで、グロー放電を生成する。容器１３は、硝子等の誘電体材料からなる円形の管である。図１に示されるように、内部電極１１は棒形状であり、容器１３の内部に挿入される。外部電極１２は容器２３の周囲を覆う円形状の管であり、図１に矢印で示される方向に可動である。
【００２０】
電源３０が内部電極１１と外部電極１２との間にＡＣ電力を供給すると、内部電極１１と外部電極１２との間で、容器１３を介してグロー放電が生成される。即ち、外部電極１２に覆われる領域で、内部電極１１と容器１３との間の空間にグロー放電が発生する。この領域は放電領域として図１に示される。
ガスＡは、ガス注入管２０を介して注入され、容器１３の内部に送られる。ここでガスＡは、グロー放電にさらされる。
【００２１】
内部電極１１には、少なくとも２つの異なった金属触媒のコーティング層が設けられる。一方の金属触媒はガスＡを励起するのに用いられ、他方はガスＡを活性化するのに用いられる。一つ以上の金属触媒がガスＡの励起用に設けられてよく、また一つ以上の金属触媒がガスＡの活性化用に設けられてよい。図１に於て、励起用の２つの金属触媒層、即ち第１の触媒１４及び第２の触媒１５は、内部電極１１の表面に設けられており、活性化用の一つの金属触媒層である第３の触媒１６が、内部電極１１の表面で棒の端に設けられる。
【００２２】
第１の触媒１４及び第２の触媒１５は異なったガスの励起に用いられる。例えばガスＡは、メタンとＣＯ2 等、異なった２つのガスが混合されたものであるとする。メタンの励起のためには例えばロジウムが適した触媒であり、ＣＯ2 を励起するためには例えばニッケルが適切な触媒である。このように、注入ガスＡが異なったガスの混合ガスである場合、各ガスを励起するに適した触媒を別々に設ければ、これは非常に有用である。
【００２３】
ガスＡは、グロー放電と第１の触媒１４及び第２の触媒１５の補助的な働きとによって励起され、放電領域から第３の触媒１６が設けられる領域へと移動する。第３の触媒の助けによって、励起されたガスＡは、化学反応のために活性化される。
ガスＢはガス注入管２１から注入され、励起され活性化されたガスＡが容器１３の内部からガスＢへと流れ込むことで、両ガスが混合される。ここに於てガスＡ及びガスＢとの化学反応が起こり、得られたガスＣがガス排出管２２を介して送り出される。
【００２４】
前述のように、外部電極１２は、図１の矢印で示される方向に可動である。この動きによって、図１に示される長さｌを調整する。ここで長さｌは、放電領域の最終端とガスＡ及びガスＢが混合される点との間の距離である。放電領域で励起されたガスＡは、固有のライフタイムを有する。従って、外部電極１２を動かして長さｌを調整すれば、どのくらいの率で、励起されたガスＡが励起されたままの状態でガスＢと混合するかを制御することが出来る。
【００２５】
フィルタ２４は、ガスＡとガスＢとが混合する位置の脇に設けられ、放電領域がフィルタ２４を介して観察できるようになっている。フィルタはＫＢｒで構成され、グロー放電が発生する近赤外線を、外部に設けられた装置（図示せず）によって観察する。近赤外線放射をスペクトル解析することによって、励起されたガスのライフタイム等の条件を測定することが出来る。これらの測定結果は長さｌを調整するためにフィードバックされる。
【００２６】
本発明の第１の実施例によるガス反応器１０を用いたガス反応の例としては、メタンと酸素からメタノールを合成する反応が挙げられる。この例の場合、図１のガスＡがメタンであり、ガスＢが酸素である。ガス反応器１０に注入されたメタンは、励起され、活性化され、酸素と混合され、これによりメタノールを合成する。
【００２７】
図２は、ガス反応器１０の展開図である。図２に於て、ガス注入管２０、ガス注入管２１、及びガス排出管２２は、工業用に一般に用いられる円形パイプで構成される。結合部品２５が、ガス注入管２０と容器１３を結合するために用いられ、結合部品２６が、ガス注入管２１、容器１３、及びガス排出管２２を結合するために用いられる。図２は、分解されたガス反応器２０を示すものであり、結合部品２５及び２６は、矢印で示す方向に容器１３から取り外されている。
【００２８】
結合部品２５及び２６は、工業用に一般に入手可能な部品である。このようなガス注入管２０、ガス注入管２１、ガス排出管２２、及び結合部品２５及び２６を用いることでガス反応器１０を十分な精度で構成し、ガス漏れ等を防ぐことが可能である。
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、放電領域に於いて容器１３の断面方向にとったガス反応器１０の断面図である。図３（Ａ）及び（Ｂ）に於て、外部電極１２は、図面の見易さを考慮して省略してある。
【００２９】
図３（Ａ）に示されるように、内部電極１１は円形の断面を有してよく、この周囲に一様な空間（放電領域）を確保するように、スペーサ２７が内部電極１１と容器１３との間に設けられてよい。このスペーサ２７はなくてもよく、この場合、容器１３内部での内部電極１１の位置は、内部電極１１を支持する結合部品２５（図２）の精度に依存する。
【００３０】
図３（Ｂ）は、内部電極１１の変形例を示す。図に示されるように、内部電極１１は正多角形の断面を有してよく、正多角形の各辺にはスペーサ２８が設けられる。図３（Ａ）の場合と同様に、スペーサ２８はなくてもよく、この場合、内部電極１１は、主に結合部分２５によって容器１３内部で支持される。
図１を再び参照して、ガスＢを注入するためのガス注入管２１は設けられてなくともかまわない。特に、ガス反応器１０がガス分解のために用いられる場合には、唯一つのガス注入管及びガス排出管が設けられていればよい。以下に於て、そのようなガス反応器の直列接続或いは並列接続について説明する。
【００３１】
図４は、ガス反応器１０Ａの直列接続を示す図である。図５は、ガス反応器１０Ａを示す図である。
図５のガス反応器１０Ａは、図１のガス反応器１０に於て、ガス注入管２０、ガス注入管２１、及びガス排出管２２が取り除かれ、ガス排出孔（或いは開口）及びガス注入孔（或いは開口）を有する結合部品２６がガス排出孔（或いは開口）のみを有する結合部品２６Ａで置き換えられる。
【００３２】
図４に於て、（ガス反応器１０Ａと同一のタイプの）ガス反応器１０Ａ−１乃至１０Ａ−４が、結合管３１、結合管３２、及び別の結合管（図示せず）を介して直列に接続される。ガス注入管２０Ａがガス反応器１０Ａ−１に接続され、ガス反応器１０Ａ−１とガス反応器１０Ａ−２が結合管３１を介して接続される。ガス反応器１０Ａ−２とガス反応器１０Ａ−３は、別の結合管を介して接続されるが、この結合管は図面の視点位置からは見えない。ガス反応器１０Ａ−３は、結合管３２を介してガス反応器１０Ａ−４に結合され、ガス反応器１０Ａ−４にはガス排出管２２Ａが設けられる。
【００３３】
ガス反応器１０Ａ−１乃至１０Ａ−４の外部電極１２は、電源３０Ａからの対応する電源線３４に接続される。また共通の電源線３３が電源３０Ａから延びており、ガス反応器１０Ａ−１乃至１０Ａ−４の内部電極１１の各々に接続される。電源３０Ａは、内部電極１１と外部電極１２との間にＡＣ電力を供給しグロー放電を生成する。
【００３４】
ガス注入管２０Ａから注入されたガスは、ガス反応器１０Ａ−１乃至１０Ａ−４を通り、その内部でガス反応が起こる。合成されたガス或いは分解されたガスは、ガス排出管２２Ａから排出される。
図５の構成に於ては、ガス反応の複数の段階を経ながらガスが流れることで、ガス分解或いはガス合成の効率を向上することが出来る。単一のガス反応器１０Ａによるガス反応は、従来の最新技術と比較すれば高いガス変換率を有する。高いとは言っても、注入されたガスのガス変換率は、例えば高々２０％である。ガス反応器１０Ａを直列に接続することで、注入されたガスを複数段階のガス反応に通すことが可能になり、更に高い変換率を実現することが出来る。
【００３５】
図６は、ガス反応器１０Ａの並列結合を示す図である。
図６に於て、複数のガス反応器１０Ａが、結合管３５及び３６の間で並列に接続される。結合管３５及び３６は円形である。結合管３６は、ガス反応器１０Ａの結合部品２５に結合され、結合管３６の内部空間と結合部品２５の内部空間が接続される。結合管３５は、ガス反応器１０Ａの結合部品２４に結合され、結合管３５の内部空間と結合部品２４の内部空間が接続される。
【００３６】
結合管３５及び３６は、ガス排出管３７及びガス注入管３８に結合される。ガス注入管３８に注入されたガスは、結合管３６を介してガス反応器１０Ａに供給され、ガス反応が起こるガス反応器１０Ａの内部を流れる。得られたガスは、結合管３５に導かれ、ガス排出管３７から排出される。
従って、図６の構成を用いれば、大型のガス反応器を用いることなく、大量のガスをガス反応させることが可能である。
【００３７】
図４及び図６に示されるように、ガス反応器１０Ａは、直列や並列といった様々な形態に配置することが出来る。複数のガス反応器１０Ａを様々な配置で柔軟に結合することが出来るので、様々なガス反応プロセスのニーズに応じられるように、ガス反応器を構成することが可能である。
図７は、本発明の第２の実施例によるガス反応器の構成を示す図である。本発明の第２の実施例は、米国特許第5,492,698 号に開示されるガス浄化装置を改善するものである。
【００３８】
図７に於て、ガス反応器１００は、容器１０１、容器１０１内部に格納されるロータ１０２、ロータ１０２の周囲部に設けられる複数の羽根１０３、羽根１０３の先端に設けられる触媒層１０４、ロータ１０２を囲むように容器１０１内部に設けられる外部電極１０５、外部電極１０５と容器１０１の内壁との間に設けられる絶縁部材１０６、シャフト１０７、モータ１０８、ガス注入開口１１０、及びガス排出開口１１１を含む。
【００３９】
図８（Ａ）は、図７のガスＡの流れを示す矢印の方向から見たときのロータ１０２及び複数の羽根１０３を示す図である。図８（Ａ）に示されるように、ロータ１０２は円形であり、その周囲部に複数の羽根１０３が設けられる。図８（Ａ）の矢印で示される方向に、ロータ１０２は回転する。
図７を再び参照して、ロータ１０２は導電材料で構成され、容器１０１内部に格納される。モータ１０８は、シャフト１０７によって、容器１０１内部でロータ１０２を回転させる。この構成ではモータ１０８は容器１０１の外部に設けられているので、液体反応にもこのガス反応器１００を用いることが出来る。
【００４０】
外部電極１０５は、ロータ１０２を囲むリング形状を有し、外部電極１０５と羽根１０３との間に空間が形成される。羽根１０３はＣｕのような導電材料で構成され、その先端には触媒層１０４を有する。外部電極１０５は、Ｐｔ等の導電材料で形成される。
ガス注入開口１１０は、容器１０１の片面に設けられ、ガスＡが容器１０１に流れ込む経路を提供する。ガス排出開口１１１は、容器１０１のもう一方の面に設けられ、容器１０１内部でガス反応により生成されたガスＡ’が、ガス排出開口１１１を介して外部に流れ出る。
【００４１】
ロータ１０２と外部電極１０５との間にＡＣ電力が印加され、グロー放電が触媒層１０４と外部電極１０５との間に生成される。触媒反応とシナジー的に働くグロー放電が、ガスＡをガスＡ’に変換するガス反応を起こす。
米国特許第5,492,698 号に開示される構成に対して、第２の実施例の構成は、羽根１０３が取り外し可能であることを一つの利点とする。図８（Ｂ）は、ロータ１０２の周囲部に設けられる羽根１０３の拡大図である。図８（Ｂ）は、羽根１０３を取り外し可能とする構成の単なる一例を示す。
【００４２】
図８（Ｂ）に示されるように、羽根１０３の基盤１２１の大きさと形状に一致する溝１２０が、ロータ１０２の周囲部に沿って形成される。羽根１０３の基盤１２１は溝１２０に嵌め込まれ、ロータ１０２の周辺部に固定される。図面に垂直な方向に羽根１０３をスライドすることで、ロータ１０２から羽根１０３を取り外すことが出来る。羽根１０３の基盤１２１は、底にいくほど幅が広くなる。この形状によって、ロータ１０２が回転したときに遠心力によってロータ１０２から羽根１０３がはずれないようにする。
【００４３】
羽根１０３が取り外し可能であるので、羽根１０３のセットを別のセットに取り替えることが出来る。これによって、異なったガス反応に対しては、異なった触媒を用いることが可能になる。即ち、羽根１０３のセットを所望のガス反応に適した別のセットに変えることで、同一のガス反応器１００を用いながらも、異なったガス反応に対応することが出来る。また、羽根１０３が取り外し可能であるので、羽根１０３の先端に触媒層１０４を生成するような電気メッキプロセスを使用することが出来る。また更に、羽根１０３が取り外し可能であるので、触媒層１０４及び羽根１０３に形成された副生成物を、化学反応プロセスを用いて容易に除去することが出来る。そのような副生成物はまた、羽根１０３が取り外し可能であるので、ガス反応の解析に容易に用いることが出来る。
【００４４】
米国特許第5,492,698 号に開示される構成に対して、第２の実施例の構成は、複数の触媒層が設けられることを更なる利点とする。図８（Ａ）に示されるように、２つの異なった触媒層１０４ａ及び１０４ｂが、対応する羽根１０３の先端に設けられる。羽根１０３は、その先端の触媒層が一つおきに同一の触媒層であるように配置される。
【００４５】
この構成に於ては、異なった触媒が、第１の実施例と同様に異なったガスの励起のために用いられる。即ち、注入されたガスＡが異なったガスの混合ガスである場合には、各ガスを励起するに適した異なった触媒を設ければ有利である。また異なった触媒を設ければ、一方の触媒がガスの励起用として働き、他方の触媒がガスの活性化用として働くことが出来る。触媒層１０４ａ及び１０４ｂの組み合わせとしては、ＰｔとＡｌ2 Ｏ3 、ＲｕとＣｕ、ＰｔとＳｎ、ＰｔとＲｅ、ＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 、ＮｉＯとＡｌ2 Ｏ3 の組み合わせ等が考えられる。例えば、ＰｔとＡｌ2 Ｏ3 の組み合わせは脱水素化に有用であり、ＰｔとＲｅの組み合わせはオリゴマー化に適している。
【００４６】
図９（Ａ）及び（Ｂ）は、第２の実施例のロータの別の構成を示す図である。図９（Ａ）は、羽根１０３を有したロータ１０２Ａを示し、図９（Ｂ）は、ある一つの羽根１０３に対するロータ１０２Ａの拡大部分図である。
図９（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、ロータ１０２Ａには、その周辺部に触媒層１２２が設けられる。触媒層１２２は、間に配置される羽根１０３によって分割され、羽根１０３間のインターバル毎に異なった触媒で構成されてよい。この構成に於ては、触媒層１２２は取り外し可能であることが望ましい。
【００４７】
上述のように、本発明の第２の実施例によるガス反応器は、ロータから取り外し可能な羽根を設け、これによって異なったセットの羽根をガス反応の種類に応じて使い分けることが出来る。また羽根が取り外し可能であることで、羽根に触媒層を形成すること或いは羽根から触媒層を除去することを、容易に行うことが出来る。
【００４８】
図１０は、本発明の第３の実施例によるガス反応器の構成を示す図である。
図１０に於て、ガス反応器２２０は、マイクロメータ２００と反応部２１０を含む。マイクロメータ２００は、ノブ２０１、スケール２０２、嵌め込み部２０３、上部電極２０４、及び触媒層２０５を含む。反応部２１０は、ガス注入管２１１、ガス排出管２１２、上部孔２１３、下部孔２１４、嵌め込み穴２１５、及び下部電極２０８を含む。
【００４９】
上部電極２０４は、マイクロメータ２００に対して、矢印で示される方向に可動である。この方向の上部電極２０４の相対的な位置は、マイクロメータ２００のノブ２０１を回すことで調整可能である。マイクロメータ２００にはスケール２０２が設けられており、マイクロメータ２００の上部電極２０４と反応部２１０の下部電極２０８との間の距離に関してその測定値を読めるようになっている。ノブ２０１とスケール２０２とは、２つの電極間の間隔を測定する手段を提供する。
【００５０】
嵌め込み部２０３が、マイクロメータ２００の下部に設けられ、ねじ溝が嵌め込み部２０３の表面に切り込まれている。反応部２１０の嵌め込み穴２１５はねじ穴であり、マイクロメータ２００の嵌め込み部２０３を反応部２１０の嵌め込み穴２１５に嵌め込むことが出来る。嵌め込み部２０３を嵌め込み穴２１５に嵌め込んだ状態で、上部電極２０４は、反応部２１０の上部孔２１３内部に位置される。ノブ２０１を回転させて、反応部２１０の嵌め込み穴２１５内で上部電極２０４をスライドさせることで、上部電極２０４の位置調整を行う。
【００５１】
ガス注入管２１１とガス排出管２１２は、反応部２１０によって構成される。また反応部２１０の下部孔２１４内で、下部電極２０８が固定される。上部電極２０４の先端には、触媒層２０５がコーティングされている。上部電極２０４と下部電極２０８との間に電圧が印加され、電極間にグロー放電を生成する。
ガス注入管２１１から注入されたガスＡは、上部電極２０４と下部電極２０８との間の間隙を流れる。ガス反応は、グロー放電と触媒層２０５による触媒反応との間のシナジー効果によって進められる。得られるガスＡ’は、ガス排出管２１２から排出される。
【００５２】
マイクロメータ２００の嵌め込み部２０３を反応部２１０の嵌め込み穴２１５から取り外すことによって、マイクロメータ２００を反応部２１０からはずすことが可能であり、上部電極２０４及び触媒層２０５を、別の電極と別の触媒層とに交換することが出来る。従って、あるガス反応に対して適切な触媒を選択して使用したり、使用済の電極と触媒層をガス反応の解析に用いたり、電極上に触媒層を容易に形成したりといった、様々な利点が得られる。
【００５３】
第３の実施例の構成においては、上部電極２０４と下部電極２０８との間の間隙は、マイクロメータ２００の計測機構を用いて正確に調整できる。即ち、電極間の間隙を正確に調整することが可能である。この第３の実施例はマイクロメータという特定の例を用いて説明されたが、マイクロメータと類似の計測機構を有した別の部品や別の装置を、第３の実施例に於て使用可能であることは明らかである。
【００５４】
図１１は、第３の実施例の反応部２１０の変形例を示す図である。図１１は、反応部２１０の水平面に沿った平面図を示す。
図１１に於て、反応部２１０は、ウィンドウ２１６、フィルタキャップ２１７、フィルタ２１８、及び非活性ガス注入管２１９を含む。ウィンドウ２１６は、間隙に於ける放電領域が観察可能であるように配置される。反応部２１０に固定的に取付けられるフィルタキャップ２１７によって、フィルタ２１８はウィンドウ２１６の端に固定される。フィルタ２１８は、第１の実施例で用いられたフィルタ２４と、同一のタイプである。従って、外部装置によってグロー放電からの近赤外線放射を測定することで、ガス反応のスペクトル解析を行うことが出来る。
【００５５】
ガス反応部２１０の非活性ガス注入管２１９は、非活性ガスを注入するために設けられ、この非活性ガスは励起され活性化された別のガスと混合される。即ち、非活性ガス注入管２１９は、第１の実施例のガス注入管２１と同一の役割を果たす。
図１２は、第３の実施例の下部電極２０８の変形例を示す図である。この変形例に於ては、誘電体層２０９が、下部電極２０８の先端にコーティングされる。これによって、適切なグロー放電を発生させることが出来る。
【００５６】
図１３は、上部電極２０４の先端に設けられる触媒層２０５の変形例を示す図である。図１３に於ては、３つの異なる触媒層２０５ａ乃至２０５ｃが、単一の触媒層２０５の変わりに、同心円状に設けられる。触媒層２０５ａ乃至２０５ｃの配置は同心円に限られず、様々な配置を用いることが可能である。また触媒層の数は３つに限られず、適切な数の触媒層を用いてよい。
【００５７】
図１３の構成に於ては、一つ以上の触媒層が設けられる。従って、第１及び第２の実施例の場合と同様に、異なったガスの励起のために、異なった触媒を用いることが可能である。即ち、注入ガスＡが異なったガスの混合ガスである場合、各ガスの励起に適した触媒を別々に設けることは有利である。また異なった触媒が設けられるとき、ある触媒はガスの励起用に働き、別の触媒はガスの活性化用に働くことが可能である。
【００５８】
図１４は、下部電極２０８の変形例を示す図である。図１４に於て、下部電極２０８は３つの下部電極２０８ａ、２０８ｂ、及び２０８ｃに分割され、これらは夫々電源Ｖ１乃至Ｖ３に接続される。抵抗Ｒ１乃至Ｒ３が夫々、電源Ｖ１乃至Ｖ３に直列に接続される。
この構成では、下部電極２０８ａ、２０８ｂ、及び２０８ｃに対して、別々のＡＣ電力を独立に印加することが出来る。従って、下部電極２０８ａ、２０８ｂ、及び２０８ｃに対して印加されるＡＣ電力のレベルと波形は、各々異なることが可能である。この構成によって、独立な電源システムによる独立制御の多重グロー放電を可能にし、より複雑なガス反応に対処することが出来る。
【００５９】
図１５は、本発明の第４の実施例によるガス反応器の構成を示す図である。
図１５のガス反応器３００は、誘電体容器３０１、浮動電極３０２、外部電極３０３、触媒層３０４、中心電極３０５、ガス排出孔３０６、上部キャップ３０７、ガス排出管３０８、下部キャップ３０９、ガス注入管３１０、及び電源３１１を含む。
【００６０】
誘電体容器３０１は、硝子等の誘電体で形成され、円形の水平断面を有する管形状である。誘電体容器３０１の上端には、上部キャップ３０７が固定的に取付けられる。下部キャップ３０９は、誘電体容器３０１の下端に固定的に取付けられる。ガス反応器３００は、誘電体容器３０１の下端が地面に向くように垂直に置かれる。
【００６１】
中心電極３０５は、上部キャップ３０７と下部キャップ３０９との間で固定され、ねじ溝がその表面に切り込まれる。中心電極３０５は、ガスＢを通す中空パイプであり、中心電極３０５の下端から注入されるガスＢは、ガス排出孔３０６から排出される。浮動電極３０２は、その中心にねじ穴３０２ａを有し、このねじ穴３０２ａ内部に中心電極３０５が通される。浮動電極３０２は、中心電極３０５を中心に回転することで、中心電極３０５に沿って矢印Ａ−Ｂが示す方向に上下移動する。ガス反応器３００は垂直に置かれるので、浮動電極３０２は、方向Ａへの重力に常にさらされる。
【００６２】
下部キャップ３０９は、ガスＡが注入されるガス注入管３１０を有する。ガスＡは、誘電体容器３０１内部を上方に流れ、上部キャップ３０７に設けられるガス排出管３０８から排出される。ガスＡは方向Ｂに流れるので、浮動電極３０２はガス流の上向きの力を受ける。
Ｃｕ等の導電材料から構成される外部電極３０３は、誘電体容器３０１を覆うように設けられる。電源３１１が、ＡＣ電力を外部電極３０３と中心電極３０５の間に印加する。浮動電極３０２は中心電極３０５に電気的に接続され、電気導電材料で構成される。浮動電極３０２はまた、その側面に形成された触媒層３０４を有する。従って、ＡＣ電力が外部電極３０３と中心電極３０５の間に印加されると、触媒層３０４と外部電極３０３との間で誘電体容器３０１を介してグロー放電が生成される。
【００６３】
グロー放電と触媒反応とが、注入ガスＡのガス反応を起こす。また中心電極３０５に注入されたガスＢは、ガス排出孔３０６から排出され、励起され活性化されたガスＡと混合される。ガスＡ及びガスＢのガス反応の結果、ガスＣが生成され、ガス排出管３０８を介して排出される。ガス反応器３００に、ガス排出孔３０６は必ずしも設けられている必要はない。ガス排出孔３０６が設けられていない場合、ガス反応器３００は、ガス注入管３１０を介して注入されたガスＡを対象とするだけの反応器となる。
【００６４】
ガスがガス注入管３１０から注入されない間は、浮動電極３０２には上方へ向かう力は印加されない。従って初期状態に於ては、浮動電極３０２は、誘電体容器３０１の底部にＰ１で参照される点線で示す浮動電極３０２の位置にあることになる。この位置では、浮動電極３０２は外部電極３０３から離れた位置にあるので、グロー放電は生成されない。
【００６５】
ガスＡが注入されると、ガス流による上方へ向かう力が、浮動電極３０２に加えられる。従って、浮動電極３０２は例えば、Ｐ２で参照される位置に浮上する。この位置においては、浮動電極３０２は外部電極３０３で囲まれた位置に移動しているので、浮動電極３０２と外部電極３０３との間でグロー放電が生成される。このように、浮動電極３０２の移動は、グロー放電を開始するスイッチの役割を果たす。
【００６６】
ガス注入管３１０から注入されるガスＡの単位時間辺りの量が多い場合、浮動電極３０２には、より強い上向きの力がガス流によって加えられる。この場合、浮動電極３０２は例えば、Ｐ３で示される位置に到達する。このようにして、浮動電極３０２の垂直位置は、単位時間辺りに注入されるガスＡの量に応じて変化する。
【００６７】
図１５に示されるように、浮動電極３０２（触媒層３０４）と誘電体容器３０１との間の間隙の大きさは、浮動電極３０２の位置によって変化する。即ち、浮動電極３０２が位置Ｐ１にあるときには間隙の大きさはＤ１であり、浮動電極３０２がＰ２の位置にあるときの間隙の大きさはＤ２である。また浮動電極３０２が位置Ｐ３に来ると、間隙はＤ３になる。このように誘電体容器３０１の上の方が、間隙が広くなる。即ち、単位時間辺りのガス量が増加するほど、間隙は大きくなる。
【００６８】
この構成に於ては、電源３１１によって印加されるＡＣ電力は、一定であるとの仮定である。一定のＡＣ電力では、電界の強さは間隙の大きさに反比例し、単位時間辺りのガス量が増えると、電界の強さが弱くなる。即ち、この構成をとることによって、電源３１１からは一定のＡＣパワーを印加するにも関わらず、電界の強さを調整することが出来る。
【００６９】
ガス反応の種類が異なれば、異なった強さの電界が適している。例えば、Ｃ、ＣＨ、ＣＨ2 、ＣＨ3 、ＣＨ4 のガス反応に対しては、この順番で弱くなる電界強度が適している（即ち、ＣＨ4 のガス反応に対しては最も弱い）。従って、電界強度を調整して所望のガス反応に対して適切な強度を得ることが、単位時間辺りのガス注入量を変えることで可能であることは有利である。
【００７０】
図１６は、第４の実施例の誘電体容器３０１の変形例を示す図である。
図１６の構成は、誘電体容器３０１の形状を除いて図１５の構成と同一である。このため、図１５と図１６との違いを説明するに必要な要素のみが、図１６には示され，図１５と同一の他の要素は省略される。
図１６に於て、誘電体容器３０１ａが図１５の誘電体容器３０１の代わりに設けられる。誘電体容器３０１ａは、誘電体容器３０１とは形のみが異なる。誘電体容器３０１は、上端から下端まで一様な厚みを有していた。一方、図１６の誘電体容器３０１ａは、下部に向かって厚くなるよう構成される。この構成では、ある垂直位置に於ける電界強度は、誘電体容器３０１ａ内壁と浮動電極３０２との間隙長Ｄに依存すると共に、誘電体容器３０１ａの厚みにも依存する。従って、誘電体材料の厚みを調整することで、垂直方向における所望の強度分布を電界に与えることが出来る。ガス反応の種類に応じては、そのような電界分布によるグロー放電が、ガス反応を促進させるに適している。
【００７１】
浮動電極３０２は、下端から上端まで一定の直径を有した正円柱形状であってもよい。その場合でも、誘電体容器３０１ａの厚みを適切に調整すれば、誘電体容器３０１ａを用いて、浮動電極３０２と誘電体容器３０１ａ内壁の間に一様な電界強度分布を実現することが可能である。このように、浮動電極３０２の形状と誘電体容器３０１の形状に関しては、様々な変形を考えることが出来る。上述の特定な例は、この点に関して本発明の範囲を限定するものではない。
【００７２】
図１７は、第４の実施例の浮動電極の変形例を示す図である。浮動電極３０２ｂは、図１７に示されるように階段状の形状を有する。触媒層３０４ａ及び触媒層３０４ｂが、対応する階段状ステップに設けられる。
図１７の構成に於て、触媒層３０４ａはガスＡの励起用に用いられてよく、触媒層３０４ｂはガスＡの活性化用に用いられてよい。浮動電極３０２ｂは階段状をしているので、触媒層３０４ａの位置で形成される電界強度は、触媒層３０４ｂに於て形成されるものとは異なる。従って、ガスＡの励起と活性化とに関して、夫々適した異なった電界強度を、この構成では用いることが出来る。実際には、触媒層３０４ｂに於ては、ガスＡの活性化のためにはグロー放電が行われないことが望ましい。
【００７３】
活性化層の数は、この例のように２つに限られるものではなく、また浮動電極３０２の形も階段形状に限られるわけではない。例えば、図１５の浮動電極３０２の側面に、浮動電極３０２の形を何等変えることなく、複数の触媒層を設けてよい。或いは、正円柱形状を有する浮動電極の側面に、唯一つの触媒層を設けてもよい。或いは、複数の触媒層を、そのような円柱浮動電極の側面に設けてもよい。
【００７４】
図１８は、本発明の第５の実施例によるガス反応器の構成を示す図である。
図１８のガス反応器４００は、容器４０１、外部電極４０２、回転シャフト４０３、羽根４０４、副羽根４０４ａ、触媒層４０５ａ、触媒層４０５ｂ、反応室４０９、ガス注入管４１０、ガス排出管４１１、及び非活性ガス注入管４１２を含む。
【００７５】
容器４０１は、硝子等の誘電体材料で形成され、内部でガス反応が起こる反応室４０９を含む。反応室４０９は、略円形である。容器４０１には、注入されたガスＡを反応室４０９に導くためのガス注入管４１０が設けられ、また合成されたガスＣを反応室４０９から容器４０１外部に導くためのガス排出管４１１が設けられる。更に、容器４０１には、ガスＢを反応室４０９に導くためのガス注入管４１２が設けられる。
【００７６】
外部電極４０２は、反応室４０９の辺りで容器４０１の外壁に固定的に取付けられる。反応室４０９に於ては、導電材料で構成される回転シャフト４０３が略中心に設けられる。回転シャフト４０３には、Ｃｕ等の導電材料で構成される複数の羽根４０４が取付けられる。回転シャフト４０３は、駆動モータ（図示せず）によって、矢印で示される方向に回転される。回転シャフト４０３と外部電極４０２との間にＡＣ電力が印加され、羽根４０４の先端エッジと外部電極４０２との間で、容器４０１の誘電体材料を介してグロー放電が生成される。
【００７７】
図１９は、羽根４０４の詳細な構成を示す図である。図１９は、回転シャフト４０３に垂直な方向から見た羽根４０４を示す。図１９に示されるように、触媒層４０５ａが羽根４０４の先端エッジに設けられ、触媒層４０５ｂが副羽根４０４ａが取付けられる側の羽根４０４の面に設けられる。触媒層４０５ａはガスＡの励起用に用いられ、触媒層４０５ｂは励起されたガスＡの活性化用に用いられる。
【００７８】
羽根４０４が反応室４０９の内部で回転すると、羽根４０４と反応室４０９の内部壁との間に生成されるグロー放電が、触媒反応とのシナジー効果によってガスＡをガス反応させる。グロー放電と触媒層４０５ａによる触媒反応とによって励起されたガスＡは、触媒層４０５ｂによる触媒反応によって活性化される。励起され活性化されたガスＡは、非活性ガス注入管４１２を介して反応室４０９に注入されたガスＢと混合される。ガスＡ及びガスＢのガス反応により生成されるガスＣは、ガス排出管４１１を介して排出される。
【００７９】
図１８に於て、反応室４０９の周囲で外部電極４０２が取付けられる部分に於て、容器４０１の厚みが変化する。容器４０１の厚さの変化によって、異なった場所で異なった強度のグロー放電が得られる。ガス反応のタイプに応じては、そのようなグロー放電が、ガス反応を促進するに有効である。或いは、容器４０１の厚さは、一定のグロー放電を生成するように、反応室４０９の周囲で一様であってもよい。
【００８０】
このように、第５の実施例によるガス反応器４００に於ては、励起され活性化されたガスと非活性ガスとの間で効果的にガス反応が起こる。本発明の第５の実施例によるガス反応器４００の構成に於ては、第２の実施例と同様に、羽根４０４が回転シャフト４０３から取り外し可能であってもよい。この場合、ガス反応の種類に応じて、異なった触媒を用いることが出来る。
【００８１】
図２０（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の第６の実施例によるガス反応器を示す図である。
第６の実施例によるガス反応器５００は、誘電体容器５０１、浮動電極５０２、外部電極５０３、触媒層５０４ａ、触媒層５０４ｂ、中心電極５０５、抵抗Ｒ、及び電源Ｖを含む。
【００８２】
誘電体容器５０１は、硝子等の誘電体材料で形成され、チューブ状の形状を有し、ガスＡを導くための管を構成する。誘電体容器５０１を覆うように、誘電体容器５０１の外部表面に外部電極５０３が設けられる。中心電極５０５は、誘電体容器５０１の略中心に沿って延在するように配置される。電源Ｖと抵抗Ｒとは、外部電極５０３と中心電極５０５との間で直列に接続され、これら２つの電極にＡＣ電力を供給する。
【００８３】
浮動電極５０２は、その略中心に形成された孔を有し、中心電極５０５がこの孔に挿入される。浮動電極５０２は、中心電極５０５にそってスライドすることで、矢印Ａ−Ｂに示される方向に可動である。ガス反応器５００は垂直に設置され、方向Ａへの重力が浮動電極５０２に加えられる。浮動電極５０２は、ガスが誘電体容器５０１内部を流れないとき、誘電体容器５０１の最下部に位置される。ガスが誘電体容器５０１内部を方向Ｂに流れるとき、ガス流によって上方に向かう力が浮動電極５０２に加わり、図２０（Ｂ）及び図２０（Ｃ）に示されるような浮遊位置に浮動電極５０２が保持される。
【００８４】
浮動電極５０２は、誘電体容器５０１の内壁と距離Ｄ１を有する下方部分と、最上部に向かって細くなる上方部分を有する。浮動電極５０２の上方部分に於ては、誘電体容器５０１の内壁との距離が変化し、この距離は下方部分との結合部分に於ける距離Ｄ１から浮動電極５０２の最上部に於ける距離Ｄ２へと増加する。浮動電極５０２のこの上方部分の表面には、触媒層５０４ａが設けられる。また浮動電極５０２の下方部分の表面には、触媒層５０４ｂが設けられる。触媒層５０４ａ及び触媒層５０４ｂは、異なった触媒で構成されてよい。
【００８５】
誘電体容器５０１内部にガスが注入されない場合、図２０（Ａ）に示されるように、浮動電極５０２は誘電体容器５０１の最下部に位置される。この場合、中心電極５０５と外部電極５０３との間にＡＣ電力が印加されないように、電源Ｖが制御される。
誘電体容器５０１内部に下方からガスＡが注入される場合、図２０（Ｂ）に示されるように、浮動電極５０２はガス流によって浮遊する。ガスＡが注入される場合には、電源Ｖは、ＡＣ電力を中心電極５０５と外部電極５０３との間に印加する。この場合、浮動電極５０２の上方部分のみが外部電極５０３で囲まれた放電領域５０６の内部に位置されるので、グロー放電は、触媒層５０４ａと誘電体容器５０１内壁との間でのみ生成される。この場合、触媒層５０４ａと誘電体容器５０１内壁との間の距離が比較的大きいので、生成されるグロー放電は比較的弱い。
【００８６】
単位時間あたりより大量のガスＡが誘電体容器５０１に注入される場合、浮動電極５０２は、図２０（Ｃ）に示されるように、ガス流によって更に上方に浮遊する。浮動電極５０２の上方部分だけでなく下方部分もまた放電領域５０６内部に入るので、触媒層５０４ａと誘電体容器５０１内壁との間でグロー放電が起こると共に、触媒層５０４ｂと誘電体容器５０１内壁との間でもグロー放電が生じる。前述のように、触媒層と誘電体容器５０１内壁との間の距離は、浮動電極５０２の上方部分では、下方部分に対してよりも大きい。従って、触媒層５０４ａと誘電体容器５０１内壁との間で生じるグロー放電は比較的弱く、触媒層５０４ｂと誘電体容器５０１内壁との間で生じるグロー放電は比較的強い。
【００８７】
上述のガス反応器５００に於ては、単位時間あたり注入されるガス量が所定量よりも少ない場合、触媒層５０４ａに対して弱いグロー放電が生成される。単位時間あたり注入されるガス量が所定量よりも多い場合、触媒層５０４ａに対して弱いグロー放電が生成されると共に、触媒層５０４ｂに対して強いグロー放電が生成される。従って、単位時間あたりのガス注入量に応じて、適切なガス反応を起こさせることが出来る。
【００８８】
図２１は、図２０（Ａ）乃至（Ｃ）のガス反応器５００の変形例を示す図である。図２１に於て、図２０（Ａ）乃至（Ｃ）と同一の要素は同一の番号で参照され、その説明は省略する。
図２１のガス反応器５００Ａは、ガス反応器５００に設けられる全ての要素に加えて、非活性ガス管５１０を含む。ガスＢが非活性ガス管５１０から注入され、励起され活性化されたガスＡと混合される。ガスＡとガスＢとは、ガス流に関して放電領域５０６の下流で混合される。即ち、ガス混合は、外部電極５０３の上部エッジよりも高い地点で行われる。従って、グロー放電と触媒反応とはガスＢに対しては何等の影響も及ぼさず、ガスＢはガスＡと混合されるときに非活性のままである。
【００８９】
このように本発明の第６の実施例の変形例によれば、励起され活性化されたガスと非活性ガスとのガス反応を、第１の実施例と同様に起こさせることが可能である。
図２２は、本発明の第７の実施例によるガス反応器を示す図である。
ガスＡとガスＢとを混合して化学反応によってガスＣを生成する場合、前述の実施例に於ては、ガスＡとガスＢとのどちらか一方のみが、励起され活性化された状態にある。しかしながら、ガスＡ及びガスＢを両者共に励起・活性化することが、ガス反応を促進するうえでは有効であることが分かっている。図２２の第７の実施例は、これを実現することを目的とするものである。
【００９０】
図２２のガス反応器６００は、Ｙ形状容器６０１、外部電極６０２ａ及び６０２ｂ、及び内部電極６０３ａ及び６０３ｂを含む。Ｙ形状容器６０１は、硝子等の誘電体材料で構成され、内部にガスを流すように円形チューブの形状を有する。Ｙ形状容器６０１は、ガス注入管６０１ａ、ガス注入管６０１ｂ、及びガス排出管６０１ｃを含み、これらは一端で互いに接続されてＹ形状をなす。
【００９１】
外部電極６０２ａは、ガス注入管６０１ａを覆うように設けられ、外部電極６０２ｂは、ガス注入管６０１ｂを覆うように設けられる。外部電極６０２ａ及び外部電極６０２ｂは、銅等から構成される。
内部電極６０３ａ及び６０３ｂは、ガス注入管６０１ａ及び６０１ｂ内部で、その円形断面の略中心に配置される。内部電極６０３ａ及び６０３ｂは、銅等から構成されコーティングされた触媒層を有するか、或いは触媒そのもので構成されてよい。
【００９２】
外部電極６０２ａと内部電極６０３ａとの間及び外部電極６０２ｂと内部電極６０３ｂとの間にＡＣ電力が印加され、Ｙ形状容器６０１内部でグロー放電を生成する。グロー放電はガスＡ及びガスＢを励起し、励起されたガスＡ及びガスＢを活性化するのを触媒が助ける。励起され活性化されたガスＡ及びガスＢは、混合され化学反応を起こしてガスＣを生成する。生成されたガスＣは、ガス排出管６０１ｃから排出される。
【００９３】
外部電極６０２ａ及び６０２ｂは、ガス注入管６０１ａ及び６０１ｂ夫々の延長方向に可動である。外部電極６０２ａ及び６０２ｂが、図２２に点線で示されるように、ガス注入管６０１ａ及び６０１ｂの交差点に最も近い部位に位置される場合、ガスＡ及びガスＢは、グロー放電によるプラズマ反応が起こっている最中に混合される。即ち、励起され活性化されたガスＡが、励起され活性化されたガスＢと混じる場所に於て、プラズマ反応が存在する。この状態はガス間の化学反応を更に促進する。以降に於て、この状態を「カップリング」と呼ぶ。
【００９４】
図２２の構成に於て、カップリング条件を満たすか否かは、外部電極６０２ａ及び６０２ｂがガス注入管６０１ａ及び６０１ｂ夫々の延長方向のどの位置にあるかに依存する。或いは、外部電極６０２ａ及び６０２ｂはガス注入管６０１ａ及び６０１ｂの全体を覆うように設けられてもよく、この場合、グロー放電が生成される部位を調整するために、ガス注入管６０１ａ及び６０１ｂ内部に深く或いは浅く内部電極６０３ａ及び６０３ｂを挿入するようにしてよい。
【００９５】
図２３は、特定の化学反応に関してカップリングの効果を示す図である。
図２３は、図２２のガス反応器６００によるＣＯ2 及びＨ2 間の化学反応を示し、ここでＣＯ2 及びＨ2 は夫々ガス注入管６０１ａ及び６０１ｂに注入される。図２３の例に於ては、内部電極６０３ａ及び６０３ｂの材料として鉄が用いられる。外部電極６０２ａ及び内部電極６０３ａ間並びに外部電極６０２ｂ及び内部電極６０３ｂ間に印加されるＡＣ電力は、9.3 ｋＶの電圧と8.2 ｋＨｚの周波数を有する。またＹ形状容器６０１は、直線部分に於て10ｍｍの直径を有する。
【００９６】
図２３に於て、横軸は時間を示し、縦軸は各ガス成分の濃度をモルで測定した値を示す。時間Ａに於て、グロー放電がＣＯ2 に関してのみ開始される。ＣＯ2 及びＨ2 間の化学反応によって、ＣＯ2 の濃度は図に示されるように減少し、同時に、反応生成物として得られるＣＯとＨ2 Ｏの濃度が増加する。ある程度時間が経過すると、ＣＯ2 、ＣＯ、及びＨ2 Ｏの濃度は一定値に落ち着く。
【００９７】
時間Ｂに於て、Ｈ2 に関してグロー放電を開始し、またカップリング条件を確立する。図を見れば分かるように、ＣＯ2 及びＨ2 両者のプラズマ反応に加えてカップリング条件が満たされることによって、高い化学反応率が得られる。時間Ｃに於て、グロー放電が停止され、外部電極６０２ａ及び６０２ｂが初期位置に戻される。ガス濃度は初期レベルにまで戻る。時間Ｄに於て、ＣＯ2 及びＨ2 両者に対してグロー放電を生成するが、この場合にはカップリング条件を導入しない。ＣＯ及びＨ2 Ｏの濃度が増加する一方で、ＣＯ2 の濃度が減少する。ＣＯ2 の減少とＣＯ及びＨ2 Ｏの増加は、ＣＯ2 のみがプラズマ反応にかけられる場合と比較して大きいが、カップリングによって達成されるレベル程ではない。
【００９８】
図２３から分かるように、この化学反応は、カップリング条件の基でＣＯ2 及びＨ2 の両方がプラズマ反応にさらされるときに、最大限に促進される。
以下に示される表１は、別の化学反応として、Ｈ2 とＣＯとの化学反応を示す。
0003943664.tif 000002
Ｈ2 とＣＯとが用いられる場合、以下の２つの競合反応が起こる。
【００９９】
ＣＯ  ＋    Ｈ2 ＝  ＣＨ4 ＋  Ｈ2 Ｏ                      （１）
２ＣＯ  ＋  ２Ｈ2 ＝  ＣＯ2 ＋  ＣＨ4                     （２）
表１に於て、ＣＯ(%) として示されるコラムは、注入されたＣＯが別のものに変換される変換率を示す。即ち、変換率は、注入されるＣＯの全体量に対してパーセンテージで表現されるＣＯの減少量である。Ｈ2 Ｏ(%) 、ＣＯ2(%)、及びＣＨ4(%)で示されるコラムは、各々、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 、及びＣＨ4 の選択率を表す。例えばＨ2 Ｏの選択率は、出力生成物の全体量のうちでＨ2 Ｏが占める割合をパーセンテージで示す。また「* 」印は、この印で示されるガスがプラズマ反応に供されることを示す。「＋」印は、Ｈ2 とＣＯとの単純な混合を示し、「／」印は、Ｈ2 とＣＯとのカップリングを示す。
【０１００】
表１から分かるように、カップリング状態に於て、最も高いＣＯ変換率と最も高いＨ2 Ｏの選択率が得られる。即ち、カップリングが用いられるときに、ＣＯが他の生成物に変換される率が他の場合よりも高く、またＨ2 Ｏを生成する上記（１）の反応が、ＣＯ2 を生成する上記（２）の反応よりも優先される。一方、プラズマＣＯとプラズマＨ2 をカップリングなしで混合すると、反応（２）が反応（１）に優先され、カップリングの場合と比較してより大量のＣＯ2 とより小量のＨ2 Ｏを生成する。
【０１０１】
上述のように、第７の実施例のガス反応器に於ては、ガスＡとガスＢとの両方がグロー放電によるプラズマ反応に供され、ガスＡとガスＢとが混合されることによりガスＣを生成する。第７の実施例のガス反応器に於ては、それが好ましい場合には、プラズマ反応が起こっている間にガスＡ及びガスＢを混合することが出来る。また第７の実施例のガス反応器に於ては、ガスＡ及びガスＢの何れか一方に関してのみ、グロー放電を生成可能であることは明白である。上記の条件のうちでどの条件を採択するかは、目的とされる化学反応を考慮にいれて決定すればよい。
【０１０２】
図２４は、本発明の第７の実施例の変形例を示す図である。
図２４のガス反応器６１０は、Ｔ形状容器６１１、外部電極６１２、及び内部電極６１３を含む。Ｔ形状容器６１１は、硝子等の誘電体材料から構成され、内部にガスを流すように円形のチューブ形状を有する。Ｔ形状容器６１１は、ガス注入管６１１ａ、ガス注入管６１１ｂ、及びガス排出管６１１ｃを含み、これらは一端で互いに接続されてＴ形状をなす。
【０１０３】
外部電極６１２は、ガス注入管６１１ａ、ガス注入管６１１ｂ、及びガス排出管６１１ｃが交わる交差点付近に於て、Ｔ形状容器６１１を覆うように設けられる。外部電極６１２は、銅等で構成される。
内部電極６１３は、Ｔ形状容器６１１内部で、その円形断面の略中心に配置される。内部電極６１３は、銅等から構成されコーティングされた触媒層を有するか、或いは触媒そのもので構成されてよい。
【０１０４】
外部電極６１２と内部電極６１３との間にＡＣ電力が印加され、Ｔ形状容器６１１内部でグロー放電を生成する。グロー放電はガスＡ及びガスＢを励起し、励起されたガスＡ及びガスＢを活性化するのを触媒が助ける。励起され活性化されたガスＡ及びガスＢは、混合され化学反応を起こしてガスＣを生成する。生成されたガスＣは、ガス排出管６１１ｃから排出される。
【０１０５】
図２４の構成を見れば分かるように、励起され活性化されたガスＡが、励起され活性化されたガスＢと混じる場所に於て、プラズマ反応が存在する。前述の実施例同様に「カップリング」と呼ばれるこの状態は、目的とするガス間の化学反応を更に促進する。
上述のように、第７の実施例の変形例のガス反応器に於ては、ガスＡとガスＢとの両方がグロー放電によるプラズマ反応に供され、プラズマ反応が起こっている間にガスＡ及びガスＢが混合される。ガスＡ及びガスＢの両方のプラズマ反応とカップリングとによって、目標とするガス化学反応に関して、高い変換率と高い選択率とを達成することが出来る。
【０１０６】
図２５は、本発明の第８の実施例によるガス反応器を示す図である。
図２５のガス反応器７００は、容器７０１、外部電極７０２、及び内部電極７０３を含む。容器７０１は、硝子等の誘電体材料から構成され、円形のチューブ形状を有する。外部電極７０２は、容器７０１の周囲を覆うように取付けられる。外部電極７０２は、銅等の材料で構成される。内部電極７０３は、銅等から構成されコーティングされた触媒層を有するか、或いは触媒そのもので構成されてよい。
【０１０７】
内部電極７０３は、円形チューブのような中空構造を有し、内部電極７０３の内部と外部とをつなげるように、孔７０３ａ乃至７０３ｃのような一つ或いは複数の孔が設けられる。
ガスＡが容器７０１に注入され、ガスＢが内部電極７０３内部に注入される。ガスＢは、孔７０３ａ乃至７０３ｃを介して、内部電極７０３内部から排出される。
【０１０８】
孔７０３ａ乃至７０３ｃの幾つかは、外部電極７０２及び内部電極７０３との間でグロー放電が生成される放電領域内に設けられる。これにより、ガスＡ及びガスＢの両者がグロー放電にさらされ、触媒との触媒反応によって活性化される。励起され活性化されたガスＡ及びガスＢは、プラズマ反応が起こる放電領域に於て混合される。従って、前述されたカップリング状態が、図２５の構成に於ても確立されることになる。
【０１０９】
孔７０３ａ乃至７０３ｃの数と位置とは、特定の化学反応に関して予め決定しておけばよい。即ち、孔の数と位置とに関して種々の条件下でテストを行い変換率と選択率とを測定することで、孔の数と位置とを決定すればよい。状況によっては、孔７０３ｃのように放電領域の外の位置に、唯一つの孔が設けられる場合もありえる。
【０１１０】
第８の実施例の構成は、図１５に示される第４の実施例のガス反応器３００に関係がある。図１５に於ては、ガスＡの流れに関して放電領域の外側下流に、ガス排出孔３０６が設けられる。従って図１５に於ては、ガス排出孔３０６から排出されるガスＢは、励起され活性化されたガスＡと混合されるときには、励起も活性化もされていない。
【０１１１】
図１５に示されるガス反応器３００の構成は、ガス排出孔３０６が放電領域内に設けられるように変形されてもよい。更に、ガス排出孔３０６に類似の一つ或いは複数の孔が、ガス排出孔３０６に加えて設けられてよい。そのような新たな構成においては、ガス反応器３００は、ガスＡとガスＢとのカップリングを確立して、目標とする化学反応に対してより高い変換率と選択率とを提供することが出来る。
【０１１２】
本発明は上述の実施例に限られることなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形・変更が可能である。
【０１１３】
【発明の効果】
請求項１記載のガス反応器に於ては、第１の電極と誘電体容器の内壁との間でグロー放電が生成される。誘電体容器は誘電体材料で形成されるので、安定した一様なグロー放電を、容器内部で容易に維持することが出来る。第１の電極の表面に形成された少なくとも一つの触媒層は、第１のガスが異なったガスの混合ガスである場合に、異なったガスの励起を促進するために、異なった複数の触媒を含むことが可能である。また更に、少なくとも一つの触媒層は、グロー放電と触媒反応とのシナジー効果によって励起された第１のガスを活性化するために、一つ或いは複数の触媒を含むことが出来る。このようにして活性化された第１のガスは、第２のガスと混合されてガス反応を起こす。
【０１１５】
請求項１２記載のガス反応器に於ては、誘電体容器の内部直径は上方に行くほど大きくなるので、浮動電極と誘電体容器との間の間隙の大きさは、浮動電極の位置によって変化する。浮動電極の位置は、ガスの流量が大きくなるほど高くなるので、単位時間辺りのガス量が増加するほど、上記間隙は大きくなることになる。一定のＡＣ電力では電界の強さは間隙の大きさに反比例するので、単位時間辺りのガス量が増えると、電界の強さが弱くなる。このように、一定のＡＣパワーを印加するにも関わらず、ガスの流量に応じて電界の強さを調整し、目的とするガス反応に応じた望ましい強度のグロー放電を生成することが可能となる。
【０１１６】
請求項１８記載のガス反応器に於ては、励起され活性化された第１のガスと非活性な第２のガスとの間で効果的にガス反応を起こすことが出来る。またこの構成に於ては、羽根が回転シャフトから取り外し可能であってもよく、この場合、ガス反応の種類に応じて異なった触媒を使い分けることが出来る。請求項１９記載のガス反応器に於ては、単位時間あたり注入されるガス量が所定量よりも少ない場合、第１の表面のみが外部電極で定義される放電領域内に位置され、第１の触媒層に対して弱いグロー放電が生成される。単位時間あたり注入されるガス量が所定量よりも多い場合、第１の表面と共に第２の表面が放電領域内に位置され、第１の触媒層に対して弱いグロー放電が生成されると共に、第２の触媒層に対して強いグロー放電が生成される。従って、単位時間あたりのガス注入量に応じて、適切なガス反応を起こさせることが出来る。
【０１１７】
請求項２２記載のガス反応器に於ては、第１のガスと第２のガスとの両方に対して、グロー放電によるプラズマ反応を起こさせることが可能である。またこの構成に於ては、交差部分或いはその近傍でプラズマ反応を起こすことで、プラズマ反応が起こっている間に第１のガス及び第２のガスを混合することが出来る。また更に、第１のガス及び第２のガスの何れか一方に関してのみグロー放電を生成してもよい。これらの条件のうちで好ましい条件を採択することで、目的とする化学反応に適した効率的なガス反応を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるガス反応器の構成を示す図である。
【図２】図１のガス反応器の展開図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、放電領域に於いて容器の断面方向にとった図１のガス反応器の断面図である。
【図４】ガス反応器の直列接続を示す図である。
【図５】図４に直列接続される個々のガス反応器を示す図である
【図６】ガス反応器の並列接続を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例によるガス反応器の構成を示す図である。
【図８】（Ａ）は、図７のガスＡの流れを示す矢印の方向から見たときのロータ及び複数の羽根を示す図であり、（Ｂ）は、ロータの周囲部に設けられる羽根の拡大図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、第２の実施例のロータの別の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施例によるガス反応器の構成を示す図である。
【図１１】第３の実施例の反応部の変形例を示す図である。
【図１２】第３の実施例の下部電極の変形例を示す図である。
【図１３】第３の実施例の上部電極の先端に設けられる触媒層の変形例を示す図である。
【図１４】第３の実施例の下部電極の変形例を示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施例によるガス反応器の構成を示す図である。
【図１６】第４の実施例の誘電体容器の変形例を示す図である。
【図１７】第４の実施例の浮動電極の変形例を示す図である。
【図１８】本発明の第５の実施例によるガス反応器の構成を示す図である。
【図１９】第５の実施例の羽根の詳細な構成を示す図である。
【図２０】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の第６の実施例によるガス反応器を示す図である。
【図２１】第６の実施例のガス反応器の変形例を示す図である。
【図２２】本発明の第７の実施例によるガス反応器を示す図である。
【図２３】特定の化学反応に関してカップリングの効果を示す図である。
【図２４】本発明の第７の実施例の変形例を示す図である。
【図２５】本発明の第８の実施例によるガス反応器を示す図である。
【符号の説明】
１０  ガス反応器
１１  内部電極
１２  外部電極
１３  容器
１４  第１の触媒
１５  第２の触媒
１６  第３の触媒
２０  ガス注入管
２１  ガス注入管
２２  ガス排出管
２３  窓枠
２４  フィルタ
３０  電源
１００  ガス反応器
１０１  容器
１０２  ロータ
１０３  羽根
１０４  触媒層
１０５  外部電極
１０６  絶縁部材
１０７  シャフト
１０８  モータ
１１０  ガス注入開口
１１１  ガス排出開口
２００  マイクロメータ
２０１  ノブ
２０２  スケール
２０３  嵌め込み部
２０４  上部電極
２０５  触媒層
２１０  反応部
２１１  ガス注入管
２１２  ガス排出管
２１３  上部孔
２１４  下部孔
２１５  嵌め込み穴
２０８  下部電極
２２０  ガス反応器
３００  ガス反応器
３０１  誘電体容器
３０２  浮動電極
３０３  外部電極
３０４  触媒層
３０５  中心電極
３０６  ガス排出孔
３０７  上部キャップ
３０８  ガス排出管
３０９  下部キャップ
３１０  ガス注入管
３１１  電源
４００  ガス反応器
４０１  容器
４０２  外部電極
４０３  回転シャフト
４０４  羽根
４０４ａ  副羽根４０４
４０５ａ  触媒層
４０５ｂ  触媒層
４０９  反応室
４１０  ガス注入管
４１１  ガス排出管
４１２  非活性ガス注入管
５００  ガス反応器
５０１  誘電体容器
５０２  浮動電極
５０３  外部電極
５０４ａ  触媒層
５０４ｂ  触媒層
５０５  中心電極
Ｒ  抵抗
Ｖ  電源
６００  ガス反応器
６０１  Ｙ形状容器
６０２ａ、６０２ｂ  外部電極
６０３ａ、６０３ｂ  内部電極
６１０  ガス反応器
６１１  Ｔ形状容器
６１２  外部電極
６１３  内部電極
７００  ガス反応器
７０１  容器
７０２  外部電極
７０３  内部電極
【図１】
0003943664.tif 000003
【図２】
0003943664.tif 000004
【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】
0003943664.tif 000009
【図８】
0003943664.tif 000010
【図９】
0003943664.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
0003943664.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
0003943664.tif 000015
【図１４】
0003943664.tif 000016
【図１５】
0003943664.tif 000017
【図１６】
0003943664.tif 000018
【図１７】
0003943664.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
0003943664.tif 000021
【図２０】
0003943664.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
0003943664.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
0003943664.tif 000026
【図２５】
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