(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体の円盤と、
前記円盤上に、同心円状に配置した複数の電極と、
前記円盤および電極を回転させる駆動部と、
前記円盤の外周にあり、直径方向の２つの電極に対して電圧を印加する１対のブラシと、
前記ブラシに印加する電圧を発生する電源とを備え、
大気圧近傍の気体中において、前記２つの電極間に、回転により異なる経路で放電を起こし、プラズマを形成することを特徴とする電極装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電極装置において、
前記電源ではパルスを発生しており、
該パルスは、高電圧スパイクに続く低電圧プラトーを有する波形を有し、
大気圧近傍の有機ガスを分解することを特徴とする電極装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極装置に関し、特に、大気圧近辺で安定的にプラズマを発生することができ、有機ガス等を分解することができるフローティング電極装置に関する。
【０００２】
【技術的背景】
従来から、低気圧（１０−２〜１０−３Ｔｏｒｒ）で、メタンガスなどをマイクロ波励起プラズマで分解し、ダイヤモンド膜やＤＬＣ（Diamond-like carbon）膜を形成する技術は、マイクロ波励起プラズマＣＶＤとして良く知られている。
しかし、大気圧に近いメタン・エチレンなどの有機ガスを水素と炭素に分解しようとするときには、マイクロ波励起では、安定なプラズマの形成が難しいとか大電力が必要になるなどの問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、大気圧近辺で安定にプラズマを発生させて、有機ガス等を分解することができる電極装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、絶縁体の円盤と、前記円盤上に、同心円状に配置した複数の電極と、前記円盤および電極を回転させる駆動部と、前記円盤の外周にあり、直径方向の２つの電極に対して電圧を印加する１対のブラシと、前記ブラシに印加する電圧を発生する電源とを備え、大気圧近傍の気体中において、前記２つの電極間に、回転により異なる経路で放電を起こし、プラズマを形成することを特徴とする電極装置である。
前記電源ではパルスを発生しており、該パルスは、高電圧スパイクに続く低電圧プラトーを有する波形を有しており、このパルスを用いることにより、大気圧近傍の有機ガスを分解することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１にプラズマを発生させるための回転浮遊多極放電装置の構成を示す。図１において、回転浮遊多極放電装置の１実施形態として、絶縁体円盤１１４に３φねじ（ビス  長さ：３０ｍｍ）１１６を４．５ｍｍ間隔に同心円状に埋め込んだ構成で、電極１１０を構成している。
このような構成の電極１１０を、大気圧近辺のメタンやエチレンなどの有機ガスの雰囲気に設置し、電極１１０を中心軸１１２により２〜１０ｒｐｍで回転し、外周の２つのねじに対して、ブラシ１１８を介して電圧を印加する。すると、２つのブラシ１１８を結ぶ経路Ａ−Ｂのねじ間で放電が起こり、プラズマが形成される。放電を起こす経路は円形絶縁体が回転しているために常に変更される。
形成されたプラズマは安定しており、この安定なプラズマは、各ねじ１１６が絶縁体の円盤１１４に埋め込まれ、電気的には相互に絶縁されたフローティング状態にすることにより得られている。
【０００６】
図２に、プラズマが形成されている様子を示す写真を示す。この写真をとるための放電条件は、大気圧の空気の放電であり、印加電圧は６．６ＫＶである。印加電圧は、図１に示されているように、交流１００ボルトの電源からスライダック１２４、インダクション・コイル１２６で高電圧として電極（ねじ）に印加している。図２の写真は、図１の電極を上下逆転して放電した様子を示しており、中心軸１１２により円形絶縁体の一部は遮られている。
図２の写真から分かるように、円形絶縁体上の全てのねじの周囲にプラズマが形成されている。これは絶縁体が移転しているため、放電を起こす経路が常に変更されるためである。この様に多くのねじの周囲でプラズマが形成されるため、有機ガス等を分解する場合に効率よく行うことができる。
有機ガスを分解し、水素と炭素の成分に分けるためには、図３に示すようなパルスをブラシ１１８間に印加する。図３において、１０００ボルト程度で、１００μｓｅｃほどの鋭いパルスを加えると、ガス分解を起こすことができる。引き続き、２００ボルト、０．５ｍｓｅｃ程度の電圧を印加する。この様な高電圧スパイクに続く低電圧プラトーを有する波形のパルスを用いることにより、炭素成分を膜状に堆積させることができる。
【０００７】
【実施例】
図１の回転電極を上下逆に設置して、入口および出口を有する径１５０φの気密円筒で覆い、ガスを封入した。そして、回転電極を回転させながら、所定の時間、図３に示すようなパルス電圧を印加した後に、内部のガスを分析した。
（実施例１）
気密円筒内に１気圧の空気：メタンを約１０：１の割合で混合した気体を流入する。これは分解効率と空気が存在することによる効果を調べる目的で、空気を混入させたものである。本来は空気がない状態で分解を行う。
分解状態の測定は次のように行う。
（１）気密円筒にガス採取用の小さな管を挿入し、小さな真空フラスコ内にガスを採取する。
（２）採取したガスをガスクロマトグラフィーを用いて質量分析する。
図４に採取したガスのガスクロマトグラフィーを用いた計測結果を示す。図４の横軸：質量および縦軸：各質量の強度を示す。
図４（ａ）は、放電前の分析結果を示している。この図から、メタン（ｍ／ｚ＝１６）と空気成分（ｍ／ｚ≒１６：窒素、３２：酸素）の存在が明らかに示されている。
図４（ｂ）は回転電極を回転させながら、放電時間１０分の場合を示す。この図から、メタンは、ほぼ分解されている。また、空気成分も化学反応を起こして減少している。なお、ｍ／ｚ＝４１〜４２の成分は正確には分からないが、二酸化炭素が重合された可能性がある。発生した水素は微量なため検出されていない。
【０００８】
（実施例２）
気密円筒内に、１気圧、１リットルのメタンガスを封入した。そして、回転電極を回転させながら、３０分間、図３に示すようなパルス電圧を印加した後に、内部のガスを分析した。その結果、水素：９９２ｍｌ，メタン：８ｍｌであった。円筒内壁には、黒色物体が堆積した。この黒色物体は炭素成分であるが、その同素体が何であるかについては確認していない。
【０００９】
（実施例３）
上述と同じ条件で、封入ガスを窒素ベースの２．７体積％一酸化炭素に変えて、放電による分解処理を行った。その結果、分解処理後の一酸化炭素は０．６体積％に減少した。
【００１０】
【発明の効果】
上述のように、本発明の電極装置を用いることにより、大気圧近辺の有機ガス雰囲気で、安定なプラズマを形成でき、ガスの分解を行うことが、マイクロ波励起プラズマに比べ容易にできる。また、マイクロ波を発生することに比べ、本発明の電極装置へのプラズマを発生させるための電力は少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転浮遊多極放電装置の構成を示す図である。
【図２】回転浮遊多極放電装置でプラズマが発生していることを示す写真である。
【図３】回転浮遊多極放電装置で有機ガスを分解するために印加するパルスの波形を示す図である。
【図４】メタンと空気の混合ガスを分解した結果を示す図である。
【符号の説明】
１１０            電極
１１２            中心軸
１１４            絶縁体円盤
１１８            ブラシ
１２２            交流電源
１２４            スライダック
１２６            インダクション・コイル
１２８            抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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