JP2001523551A - 半径設計のパルス状コロナ放電装置 - Google Patents

半径設計のパルス状コロナ放電装置

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JP2001523551A JP2000520899A JP2000520899A JP2001523551A JP 2001523551 A JP2001523551 A JP 2001523551A JP 2000520899 A JP2000520899 A JP 2000520899A JP 2000520899 A JP2000520899 A JP 2000520899A JP 2001523551 A JP2001523551 A JP 2001523551A
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ショー、ロナルド、スタンレイ
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マックスウェル テクノロジーズ システムズ ディビジョン、インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 ガスなどの汚染された流動性材料を修復する装置は、パルス状コロナ放電を使用する。装置は反応装置区間（１０）および電源区間（１２）を含む。反応装置区間（１０）は、ヘッダ・プレート（１４）と電気的に相互接続する複数の第１電極（１６）と、各第１電極（１６）の周囲に同心円状に配置され、反応装置プレート（２０）と電気的に相互接続する複数の第２電極（２２）とを有する。内部電極（１０２）を外部電極（１２０）内に配置すると、電極の露出した重複表面積が大幅に増加する。電極の表面積が増加した結果、装置の動作寿命が比例して延びる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、汚染された流動性材料を修復するパルス状コロナ放電装置に関する
。特に、流動性材料は、それぞれ第２電極によって囲まれた複数の電気的に相互
接続された線電極を有する反応装置容器を通される。線電極への高圧パルスは、
流動性材料の汚染物質をより無害な成分に分解するストリーマー・コロナ放電を
生成する。本発明の放射状設計は、内部電極を外部電極に入れ子状に収容するこ
とにより、電極の露出表面積を増加させる。
【０００２】 流動性材料は通常は気体であるが、液体も含み、揮発性有機化合物など、有害
または悪臭のある材料で汚染されることが多い。流動性材料を環境に放出する前
に、除去または破壊によって有害化合物を修復することが望ましく、それが法律
的に要求されることもある。流動性材料内に浮遊する有害化合物を修復する方法
には、高温の熱灰化、触媒灰化および活性炭などの材料を使用した吸着などがあ
る。これらの方法は費用がかかる傾向があり、処理量が少ない。
【０００３】 別のアプローチは、流動性材料の部分的電気破壊によって生成された高エネル
ギー電子の流れと有害化合物を反応させることにより、有害化合物を水と二酸化
炭素などの無害な材料に分解することである。この方法は、Ｎｕｎｅｚその他に
帰される米国特許第５，２３６，６７２号およびＧｒｏｔｈａｕｓその他に帰さ
れる米国特許第５，４９０，９７３号で開示されている。
【０００４】 Ｇｒｏｔｈａｕｓその他の特許は、線電極を囲む管状電極の縦軸に沿って延在
する線電極を有する反応装置を開示している。管状電極の入口および出口の絶縁
体は、管状電極の軸に沿って線電極を心合せし、線電極に張力を与えてだれを防
止し、線電極を管状電極から電気的に絶縁して、ガスが反応装置の管状電極以外
の部分に流れるのを防止するガス・シールを提供する。絶縁体にはバッフルが設
けられて流動性材料の出入りを許し、ガスは各反応装置の管に別々に導入される
。その結果、複雑なガス・シールが必要となり、処理量が少なく、必要な機械部
品数が多い。
【０００５】 また、Ｇｒｏｔｈａｕｓその他の特許は、有害ガスを検出せず、したがってそ
れを修復しないことがあり、反応装置自体も破壊する可能性がある高圧電源の制
御方法を開示している。
【０００６】 火花ギャップ・スイッチの操作はスイッチの電極を腐食させ、それによってギ
ャップの長さを増加する。電極の腐食は、電極を通過した電流および電流が電極
を流れる時間の長さの関数である。あるスイッチ構成は、通常、スイッチ電極を
通って移動された総電荷のクーロン毎にマイクログラムで測定された腐食率を有
する。（総電荷移動量は、スイッチを通過する電流の絶対値の積分の累積時間で
ある。）スイッチ腐食の典型的な値は、クーロン当たり１００から２００マイク
ログラムである。ある回路では、スイッチの破壊電圧は、通常、例えば空気また
は六弗化硫黄（ＳＦ6）など、スイッチガス誘電体の圧力（密度）を調節するこ とにより設定される。
【０００７】 電極が腐食し、ギャップが特定の点まで拡張すると、破壊電圧は、スイッチ・
ガスの密度を変更することによって所望の値に調節することがもはやできない。
その時点で、スイッチは操作不能になる。
【０００８】 従来の軸方向火花スイッチの設計では、絶縁材料が火花による破片に露出され
、これは絶縁材料を汚染し、それによってスイッチの動作寿命を短縮する傾向が
ある。
【０００９】 米国特許第５，５０２，３４６号（Ｈｓｉｅｈ）は、例えばオゾンを生成する
電気化学発生装置を開示している。この装置は、接地電極管に挿入される絶縁管
を使用している。
【００１０】 米国特許第４，１２６，８０８号（Ｒｉｃｈ）は、外被の対向する端部に高圧
端子がある、高圧２段階トリガ真空ギャップを開示している。真空スイッチはプ
ラズマ発生器を使用して、プラズマをスイッチのギャップに注入している。
【００１１】 米国特許第３，９９６，４３８号（Ｋｕｒｔｚ）は、２つの複数の電極棒を備
えた真空タイプ消弧装置を開示し、第１複数の電極が第２複数の電極と交互に配
置されている。
【００１２】 米国特許第３，８５４，０６８号（Ｒｉｃｈ）は、真空アーク放電装置の遮蔽
構造を開示している。
【００１３】 技術の現状から分かるように、１ｋＶを超える電圧で操作できるスイッチで、
スイッチの動作寿命が、特に連続的な反復操作について、１００万クーロンの合
計電荷移動を超えるスイッチに対する要求が存在している。
【００１４】 上述した先行技術の欠点を持たない、汚染された流動性材料を修復するのに適
したパルス状コロナ放電装置に対する要求もある。
【００１５】 したがって、汚染された流動性材料をパルス状コロナ放電で修復する反応装置
を提供することが、本発明の目的である。本発明の特徴の一つは、特に、複数の
第１電極と電気的に相互接続された１つの共通のヘッダ・プレート、および複数
の第２電極に電気的に相互接続された共通の反応装置があり、第２電極が各第１
電極の周囲に同心円状に配置されることである。本発明の別の特徴は、第２電極
が管状であり、汚染された流動性材料を受ける複数の通路を提供することである
。１つの入口が汚染流動性材料を全ての管状電極と効果的に連絡させ、１つの出
口が修復された流動性材料を効果的に除去する。本発明のさらに別の特徴は、断
続的な高圧パルスが電源によってヘッダ・プレートに提供され、複数の第１電極
に分配されることである。
【００１６】 本発明の利点の一つは、特に、反応装置が必要とする機械部品数が少ない単純
化された設計を有していることである。さらなる利点は、電源が反応装置から容
易に分離され、反応装置の部品交換および洗浄を容易にすることである。本発明
の別の利点は、不適切な高圧放電が検出され、修正されるような態様で電力が制
御されることである。本発明のさらに別の利点は、パルス状コロナ放電が汚染さ
れた流動性材料を効果的に修復することである。
【００１７】 本発明によると、汚染された流動性材料を処理するシステムが提供される。シ
ステムは、断続的な高圧パルスを導電性ヘッダ・プレートに供給することができ
る電源を含む。複数の第１電極がそのヘッダ・プレートに電気的に相互接続され
ている。それぞれが第１電極の１つの周囲に同心円状に配置された複数の第２電
極は複数の通路を画定して、汚染された流動性材料を内包している。電気的に接
地された反応装置プレートは複数の第２電極のそれぞれと電気的に相互接続され
、ヘッダ・プレートおよび複数の第１電極の両方から電気的に絶縁されている。
入口が汚染流動性材料を各通路に導入し、出口が修復された流動性材料を回収す
る。
【００１８】 本発明は、露出された電極表面積を増加させることにより、スパーク・スイッ
チの動作寿命を延ばす。
【００１９】 本発明の第２の実施形態は、第１端プレートおよび第２端プレートと、外壁を
有する内部電極と、外部電極とを有するスパーク・スイッチに指向されている。
内部電極および外部電極は両方とも、第１端プレートと第２端プレートとの間に
配置され、それに接着されている。外部電極は内部電極の一部を受ける空隙を画
定し、内部電極の外壁および外部電極の空隙が放射状ギャップを形成している。
【００２０】 絶縁材料が外部電極の周囲にスリーブ状構成で配置されている。外部電極が副
次的結果として切換に対する遮蔽材として作用するので、絶縁材料はスイッチ切
換中は汚染物質に曝されないよう保護される。
【００２１】 第３の実施形態は電気コネクタに接続された電極を有する同軸スイッチに指向
されている。絶縁材料は同軸スイッチの両端部にあり、絶縁材料の位置を維持す
る手段がある。この実施形態は、電源に接続された導電管、および負荷から電源
への帰路電流の路を提供する電気負荷を有する。
【００２２】 第４の実施形態は、内部電極の中に入れ子状に収容され、それによって追加的
な放射状ギャップを形成する第３電極に指向されている。
【００２３】 第５の実施形態は、蓄積された破片が除去されるように、入口および出口を有
するスイッチに指向されている。
【００２４】 上述の目的、特徴および利点は、以下の明細書および図面から、より明白にな
る。
【００２５】 本発明に従った、汚染された流動性材料を処理するシステムは、２つの区間、
つまり汚染流動性材料を処理する反応装置区間１０、および断続的なパルス状の
高圧電力を反応装置区間に提供する電源区間１２を有する。反応装置区間１０は
図１に示される。電源区間１２の一部が図１に示される。電源区間１２全体が図
４に示される。
【００２６】 図１は、反応装置区間１０を断面図で示す。反応装置区間１０は、好ましくは
ステンレス鋼などの導電性金属から形成された導電性ヘッダ・プレート１４を含
む。
【００２７】 複数の第１電極１６がヘッダ・プレート１４と電気的に相互接続されている。
電気的な相互接続は、第１電極１６を張力付加状態で支持するのに有効な任意の
手段によって実行され、ボルト締め、溶接、はんだ付けおよびろう付けを含む。
高圧は、電気的相互接続を通してヘッダ・プレート１４から第１電極１６へと伝
達され、したがって電気的抵抗が小さい取付け手段が好ましい。最も好ましい取
付け手段はボルト締めであり、これは第１電極１６が容易に交換されうるという
追加の利点を有する。
【００２８】 第１電極１６は、任意の所望の形状であり、任意の適切な導電性材料で形成さ
れる。第１電極に好ましい材料には、ステンレス鋼がある。第１電極に好ましい
形状は、概ね円形の断面を有し、約０．００１インチ（０．０３ｍｍ）から約０
．１インチ（２．５ｍｍ）の直径の線である。第１電極の直径は、約０．０１イ
ンチ（０．２５ｍｍ）から約０．０５インチ（１２．７ｍｍ）であることが、よ
り好ましい。
【００２９】 図２は、図１に示した反応装置システムを断面線２−２に沿って見た断面図で
ある。図２は、第１電極１６がヘッダ・プレート１４の周囲に配置されているこ
とを示す。複数の第１電極１６は反応装置区間の縦軸１８の周囲に対称に配向さ
れることが好ましい。図２は８本の第１電極を示すが、個々の反応装置に従った
任意の数を使用することができる。好ましいシステムは、１本から２０本の第１
電極を含むと考えられる。
【００３０】 図１に戻ると、導電性反応装置プレート２０はヘッダ・プレート１４から離隔
し、これから電気的に絶縁されている。反応装置プレート２０は導電性金属、好
ましくはステンレス鋼から形成される。反応装置プレートは、複数の第２電極２
２を支持するのに十分な強度である。通常、反応装置プレートは約０．１２５イ
ンチ（３．２ｍｍ）から約１．５インチ（３８．１ｍｍ）の厚さ、より好ましく
は約０．５インチ（１２．７ｍｍ）から約１インチ（２５．４ｍｍ）の厚さを有
する。
【００３１】 ヘッダ・プレート１４と反応装置プレート２０との電気絶縁はヘッダ・プレー
ト１４の周囲および反応装置プレート２０を通って延在する第１口２４にある流
動性材料によって提供される。第１口２４は第１電極１６が管状第２電極２２の
管腔に入るのを容易にする。第２電極２２は第１電極１６の周囲に同心円状に配
置されることが好ましい。
【００３２】 ヘッダ・プレート１４に提供された高圧パルスは、第１電極１６と第２電極２
２との間の電気放電を起こし、放電は管状電極２２の容積内に完全に包含される
。放電が第２電極２２によって囲まれた容積内のみで生成されることを保証する
ため、第１電極１６と反応装置プレート２０との間の最小距離２６は、少なくと
も第１電極１６と第２電極２２との間の距離に等しくなければならない。また、
第１口２４は、第１口２４の領域の電界が第１電極１６と第２電極２２との間に
見られる電界を超えないような形状にされなければならない。
【００３３】 ヘッダ・プレート１４と反応装置プレート２０との間のさらなる電気絶縁は、
中心に配置された誘電性材料２８によって提供される。誘電性材料２８は反応装
置プレート２０とヘッダ・プレート１４との両方に接着され、２つの構成要素を
一定距離だけ離して維持する。誘電体２８は、破壊電圧が電源区間１２によって
供給される電圧より大きい任意の適切な非導電性材料である。誘電体２８に適切
な材料には、セラミックおよびポリマー類がある。ポリマー類は、反応装置プレ
ート２０およびヘッダ・プレート１４両方への誘電体２８の取付けが、好ましく
はねじを使用するなどの機械的手段によって実行されるので好ましく、ポリマー
の機械加工性は利点である。好ましいポリマーはポリテトラフルオロエチレン（
ＴＥＦＬＯＮ、デラウェア州ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＤｕＰｏｎｔの商標）であ
る。
【００３４】 図２に示されるように、誘電体２８は第１電極１６に対して中心に配置され、
それによって第１電極１６は誘電体２８に妨げられない。誘電体２８の直径は、
個々の第１電極１６間の張力変化により、ヘッダ・プレート１４が反応装置プレ
ート２０に対して平行でない方向にシフトするのが防止されるほど十分に大きく
なければならない。誘電体２８の直径は、ヘッダ・プレート１４の直径の少なく
とも４０％であることが好ましい。例えば、ヘッダ・プレート１４が直径６．２
５インチ（１５．９ｃｍ）の円形である場合、誘電体は約２．５０インチ（６．
４ｃｍ）の直径を有する。
【００３５】 誘電体２８の厚さは、ヘッダ・プレート１４と反応装置プレート２０との間の
電気アークを防止するのに有効な厚さであり、図１に戻ると、距離３０は約０．
２５インチ（６．４ｍｍ）から約２インチ（５０．８ｍｍ）であり、より好まし
くは約１インチ（２５．４ｍｍ）から約２インチ（５０．８ｍｍ）である。
【００３６】 誘電体２８は、各第１電極がその第２電極が通過する第２電極に対して同心円
状に配置されるように、ヘッダ・プレート１４を反応装置プレート２０から固定
距離に配置する働きもする。
【００３７】 パルス状コロナ放電は、第１電極１６と第２電極２２との間に延在するよう形
成される。第１電極１６と第２電極２２との間に放電を確立するのに電気的に必
要な電位は、第１電極１６を放電形成に十分なほど高圧まで上昇させ、反応装置
プレート２０および電気的に相互接続された第２電極２２を接地電位３２にする
ことによって形成される。高圧は、接地された部品に対してプラスまたはマイナ
スでよい。
【００３８】 反応装置プレート２０に接続され、反応装置プレート２０およびヘッダ・プレ
ート１４を囲んでガスを受ける空隙３４を形成するのは、ガス・マニホルド３６
である。ガス・マニホルド３６は、反応装置プレート２０にボルト締め、溶接、
ろう付けまたは他の方法で結合されたフランジなどによって、反応装置プレート
２０に気密封止されている。順応性のＯリング（図示せず）がフランジ３８と反
応装置プレート２０との間に配置されることが好ましい。汚染流動性材料４０が
入口４２を通してガス受け空隙３４に送られると、汚染流動性材料４０はガス受
け室３４を充填し、第２電極２０によって形成された複数の通路４４を流れ落ち
る。ガス・マニホルド３６と第１口２４を含む反応装置プレート２０を組み合わ
せた結果、入口４２が汚染流動性材料４０を、第２電極２２と第１電極１６との
組合せによって画定された各反応室に効果的に提供する。各反応室に別個のガス
入口を提供する必要はなく、通路４４ごとに別々のバッフルを設ける必要がない
。
【００３９】 ガス・マニホルド３６は、任意の適切な材料から形成される。電撃ハザードを
最小にするため、ガス・マニホルド３６はステンレス鋼などの導電性材料から形
成されることが好ましい。
【００４０】 第２電極２２は反応装置プレート２０と電気的に相互接続され、ヘッダ・プレ
ート１４から離れる方向に延長距離だけ延在している。第２電極２２の長さは、
反応室の長さ、および汚染流動性材料がコロナ放電に接触して修復される時間を
規定する。通常、第２電極２２の長さ４４は約６インチ（１５．２ｃｍ）から約
６０インチ（１５２ｃｍ）である。
【００４１】 第２電極は通常管状で、内径４６は約０．５インチ（１．３ｃｍ）から約３イ
ンチ（７．６ｃｍ）である。
【００４２】 図３は、断面線３−３に沿って見た反応装置区間１０の断面図であり、反応装
置ハウジング４８内に延在する第２電極２２と第２電極１６との組合せを備える
複数の反応室を示す。汚染流動性材料の修復に有効な反応室の容積は、反応室の
数に各室の長さと各室の断面積をかけた積である。８つの反応室を有し、それぞ
れ長さが３６インチ（９１．４ｃｍ）、内径が１インチ（２．５ｃｍ）の反応装
置の場合、総有効容積は２２６インチ（１４，８１２．７ｃｍ3）である。
【００４３】 第２電極２２は、パルス状コロナ放電による電気アークおよび熱と接触しても
変形および腐食しない適切な導電性材料から形成される。第２電極２２に適切な
１つの材料はステンレス鋼である。第２電極に適した肉厚は約０．０５インチ（
１．３ｍｍ）から約０．２インチ（５．１ｍｍ）である。
【００４４】 図１に戻ると、第２電極２２は、下流の、導電性材料で形成されることが好ま
しく、反応装置プレート２０と同じ材料で形成されることがより好ましい反応装
置プレート５０で終了している。第２口５２は下流の反応装置プレート５０を通
って延在し、修復された流動性材料５４を反応室から放出する。第２口５０は、
第１口と同様のサイズおよび形状を有することが好ましい。
【００４５】 修復された流動性材料５４は、大気中に直接放出されるか、好ましくはセンサ
５８が揮発性有機化合物または他の有害な材料のレベルを決定するところのガス
放出用空隙５６に収容される。有害材料の含有率が十分に低い場合は、修復され
た流動性材料５４は出口６０を通して放出される。有害材料の含有率が高すぎる
場合は、制限器１６０は部分的に閉じられ、したがって反応装置を通る流動性材
料の流速が低下され、それにより修復レベルが向上される。
【００４６】 あるいは、センサー５８が電源制御ユニット（図４の７９）のフィードバック
・ループ内にあり、したがって反応装置の供給される電力が排出流動性材料の汚
染物質濃度の変動に応じて自動的に調節されることが好ましい。濃度が上昇する
と、センサ５８が電源制御ユニットに反応装置への電力を増加させる。次に、オ
ペレータによって予め決定されて電源制御ユニットにプログラムされた値に排出
濃度が安定するにつれて、センサ５８は制御ユニットに反応装置への電力を低下
させる。反応装置に供給される電力は、ヘッダ・プレートに供給される電圧を調
節することによって、あるいは好ましくはパルス繰返し率を調節することによっ
て制御される。反応装置に供給される電力は、電圧の２乗に繰返し率をかけた値
にほぼ比例する。この排出濃度の自動フィードバックおよび制御は、流入汚染物
質濃度が変動する期間のシステムの効率的な作動を確保するのに有利である。
【００４７】 ガス放出空隙５６は、下流の反応装置プレート５０およびエンド・キャップ６
２と境を接し、エンド・キャップ６２は下流の反応装置プレート５０を気密封止
して、ガス放出空隙５６並びに張力プレート６４に十分な空間を提供する。エン
ド・キャップ６２は非導電性材料で形成され、高電位になることもある電極との
偶発的な接触を防止することが好ましい。エンド・キャップ６２は、高圧部品を
遮蔽する導電性材料から形成されてもよい。
【００４８】 張力プレート６４は、第１電極１６を支持し、ヘッダ・プレート１４と協働し
て第１電極を、張力付加状態に、縦軸１８にほぼ平行に、各第２電極２２内の中
心に維持する。張力プレート６４は、ステンレス鋼などの導電性材料から形成さ
れることが好ましい。
【００４９】 張力プレート６４は、誘電体２８と実質的に同様の誘電体を使用して下流の反
応装置プレート５０によって支持されてもよく、あるいは図１に示すように、ポ
リマー接着剤６６またはボルトやねじなどの機械的手段でエンド・キャップ６２
に付着されてもよい。
【００５０】 ガス・マニホルド３６の開口は、電源部分１２の相互接続部分６８を受け入れ
る。電源区間１２と反応装置区間１０との境界面７０は、Ｏリング、ガスケット
または他の適切な手段を挿入することなどにより気密である。電源区間がフラン
ジ３８で反応装置区間１０から外れることができ、反応装置プレート２０の境界
面が部品の交換および構成要素の互換性を促進するよう、電源区間１２は、マニ
ホルド３６に固定的に取り付けることが好ましい。
【００５１】 あるいは、境界面７０は、相互接続部分６８が容易に外れて電源区間１２を反
応装置区間１０から分離するような境界面である。相互接続部分６８内の中心に
は電源電極７２が配置される。電源電極は銅合金またはステンレス鋼などの任意
の導電性材料である。相互接続部分６８は電気的に絶縁される。
【００５２】 電源電極７２の前方部分７４は、板ばねまたは圧縮ばね７６などの着脱式接点
に圧縮力を与える。圧縮ばね７６はステンレス鋼などの導電性材料から形成され
、ヘッダ・プレート１４にも接触して、電源区間１２の電源電極７４とヘッダ・
プレート１４との間に低抵抗の電気接点を形成する。圧縮ばね７６はヘッダ・プ
レート１４に機械的または化学的に付着していないので、反応装置区間からの電
源区間の分離が容易になり、２区間の整合は重要ではない。図２に最もよく図示
されているように、圧縮ばね７６は通常、ヘッダ・プレート１４の中心に配置さ
れた部分と接触し、各第１電極１６に電気エネルギーを提供する。
【００５３】 電源区間１２が、図４に断面図で示されている。１２０ボルト、毎秒６０サイ
クルなどの交流（ＡＣ）電源７８が、電源８０に断続的に交流電流を供給し、こ
れが低電圧ＡＣを高圧直流電流（ＤＣ）に変換する。
【００５４】 ＤＣ電源８０は、ＡＣ電源７８からの交流電流を直流出力電圧８４に変換し、
これは２０キロボルトを上回り、好ましくは約３０キロボルトと約４０キロボル
トの間である。出力電圧８４は、ＤＣ電源８０と直列の絶縁抵抗器８６に伝導さ
れる。絶縁抵抗器は少なくとも２０オームの抵抗を有し、抵抗は約１００オーム
であることが好ましい。絶縁抵抗器は電源７８を高速スイッチ８８から電気的に
絶縁する。
【００５５】 出力電流８９は絶縁抵抗器８６からコンデンサ９０へ、さらに地面へと伝導さ
れる。コンデンサ９０は少なくとも０．０５ジュールの電気エネルギーを蓄電し
、好ましくは約１ジュールが含まれる。次に、高速スイッチ８８が閉じて、約１
０キロボルトから２００キロボルトの電圧パルスを伝導する電源電極を介して、
コンデンサ９０をヘッダ・プレート（図１の２０）に接続する。
【００５６】 コンデンサ９０の電圧は、火花ギャップ・スイッチ８８の第１電極９２に印加
される。第１電極９２に与えられた電圧チャージが火花ギャップ・スイッチ８８
内に含まれたギャップ９４の破壊電圧を上回ると、アークが第１電極９２を火花
ギャップ第２電極９６に接続し、電源電極７２に通電する。
【００５７】 火花ギャップ９４は、空気などの適切なガスで充填される。水素が好ましい。
というのは、水素の電圧回復特性によって高いパルス繰返し率が可能になるから
である。
【００５８】 高速スイッチは、パルス間隔が約１００マイクロ秒から約１秒の範囲で、約５
ナノ秒から約１マイクロ秒のオーダーの電圧パルスを供給する。
【００５９】 ＤＣ電源８０と制御ユニット７９との間のフィードバック・ループ９９は、Ｄ
Ｃ電源の出力回路中に放電が生じた時を指示する。この放電は、反応装置区間１
０内の望ましい放電であるか、または高圧回路内の他の場所の望ましくない放電
である。制御ユニット７９は、フィードバック・ループ９９から信号を受信する
と、ＤＣ電源８０によるコンデンサ９０へのさらなる充電を防止する。所望のパ
ルス間隔が経過すると、制御ユニット７９によってＤＣ電源は別のサイクルでコ
ンデンサ９０を充電することができる。
【００６０】 高速スイッチ８８を閉じた直後にＤＣ電源８０がコンデンサ９０から完全に絶
縁されるよう、フィードバック・ループ９９によって提供される同期が望ましい
。さもなければ、ＤＣ電源は効率的でない方法で反応装置区間１０に直接エネル
ギーを提供することになる。
【００６１】 図１に戻って、電源電極７２が電圧パルスをヘッダ・プレート１４に供給する
時、各第１電極が同じ電位になる。電位が流動性材料の破壊電圧を上回る時、電
子１００の流れが高エネルギー・コロナの形態で第１電極１６と第２電極２２と
の間に流れる。汚染された流動性材料４４が通電された電極１００を通過するに
つれ、流動性材料と電子との衝突が基と呼ばれる反応性の高い種を生成する。基
は汚染物質の種と反応してこれを破壊し、Ｏ2、Ｎ2、ＣＯ2およびＨ2Ｏなど、よ
り無害な材料に分解する。
【００６２】 図４に戻って、電圧が過度に長い期間にわたって第１電極に与えられるならば
、流動性ガスのイオン種の加速により、プロセスの効率が変化する。その結果、
最終的には高温のアークが発生し、それに伴いエネルギーが無効となり、処理量
が低下し、電極を損傷する。したがって、高圧パルスは電源区間１２の特定の設
計によって短く維持される。
【００６３】 電源区間１２を本発明のパルス状コロナ放電装置の反応区間１０と組み合わせ
て述べてきたが、電源区間は、高圧電気の継続時間が短いパルスを必要とする任
意の用途に使用される。
【００６４】 火花ギャップ・スイッチは、大抵はピーク電力が高いシステムに使用できる最
も頑丈なスイッチである。しかし、これは概して５００，０００クーロン未満の
動作寿命に制限され、１クーロンは１アンペアの電流が１秒流れることによって
電荷移動する。
【００６５】 火花ギャップ・スイッチの作動は、電極間に火花破壊電流を発生する。火花破
壊電流は電極間の電流であり、副産物として気体状、溶融体または固体の破片を
有する高温プラズマを生成する。火花破壊電流は電極の表面にとって有害であり
、表面に窪みや腐食を生じさせる。火花破壊電流からの破片も、電極を所定の位
置に保持するのに使用される絶縁材料など、周囲の材料を劣化させる。
【００６６】 本発明は、内部電極を外部電極に挿入し、それによってギャップ長が変化する
前に腐食され得る材料の量を増加させ、スイッチの動作寿命を延ばす、新しい改
良型の火花スイッチの設計も開示する。この設計により、外部電極は封じ込め容
器としても働き、破壊電流によって生じた破片の軌跡を限定することもできる。
【００６７】 図５は、従来の軸方向火花スイッチ２０１を示す。露出された電極表面は、下
部電極プレート１９０に対する上部電極プレート１８０の露出に制限される。
【００６８】 ２つの電極プレート１８０、１９０の設計が、電極プレート１８０を囲む通常
はアクリル、セラミックまたは他の絶縁材料である絶縁材料１３０を火花破壊に
よって生じた破片に露出する。電極プレート１８０、１９０間のギャップ２１０
は、通常、空気または六弗化硫黄（ＳＦ6）または二酸化炭素（ＣＯ2）などの適
切なガスである。
【００６９】 本発明の火花スイッチにおいては、図６および図７に示されるように、露出さ
れた電極の表面は、内部電極１０２を外部電極１２０の入れ子にするか、または
これで囲むことによって大幅に増加される。この入れ子形状により、内部電極１
０２および外部電極１２０の露出電極表面は、従来通りの全体的な容積が同じ軸
方向火花スイッチの露出電極表面の最大約５倍にすることができる。
【００７０】 本発明の火花スイッチは、一定のスイッチ直径で、タイ・ロッド１５０にかか
る力を増加させることなく、大きい電極面に拡大することができる。従来の軸方
向スイッチの電極面を増加させるには、スイッチ直径を増加させる必要があり、
このことがタイ・ロッド１５０により大きい応力を生じさせる。
【００７１】 図６および図７は、それぞれ火花スイッチ１０１、３０１を示し、端部端子１
１０、１１１がそれぞれスイッチの第１端プレート１４０および第２端プレート
１６２で導体１１５、１１６に接続されている。導体１１５、１１６は、スイッ
チを電力源（図示せず）および電気負荷（図示せず）に接続させる。端プレート
は鋼、アルミ、または任意の強力な導電材料で作成することができる。第１端プ
レート１４０は、スイッチ１０１の第１端プレート１４０と第２端プレート１６
２との間に縦方向に延在する複数のタイ・ロッド１５０を介して、第２端プレー
ト１６２に取り付けられる。タイ・ロッド１５０は、タイ・ロッド１５９を第１
端プレート１４０および第２端プレート１６２にまとめてしっかり保持すること
ができるナイロン、ガラス繊維またはレキサン（ポリカーボネート）などの強誘
電材料から作成され得る。
【００７２】 第１端プレート１４０の端子を通して電流を流し、それによってスイッチは火
花破壊電流を生成する。火花破壊電流は、外部電極１２０に入れ子状に収容した
内部電極１０２によって形成されたギャップ３１０を渡って、内部電極１０２か
ら外部電極１２０へと流れる。火花破壊電流は、通常、１，０００アンペアと５
００，０００アンペアの間である。電極は、重なる電極表面の間にギャップ３１
０が形成されるよう、入れ子状に収容される。ギャップ３１０は、電流が流れる
路を提供し、空気または六弗化硫黄（ＳＦ6）、二酸化炭素（ＣＯ2）などの他の
ガス誘電体を含むことができる。
【００７３】 剛性絶縁材料の絶縁バリア１３０は、火花スイッチの圧力容器を提供し、電極
を支持して、電極の電気的分離を維持する。絶縁バリア１３０は中空でよく、電
極１０２、１２０の長さのうち任意の部分に延在してよい。絶縁バリア１３０の
組成は、プラスチック、セラミック、または耐熱性および難燃性を有する任意の
他の材料でよい。好ましい材料は、強力であり、木炭化しないのでガラス繊維強
化脂肪族樹脂である。
【００７４】 外部電極１２０は、真鍮、タングステン銅合金または高力カーボンなどの導電
性材料を備える。電極に適切な材料は、均一かつ滑らかに腐食する材料である。
外部電極１２０は内壁１７０および外壁１７１を有する。外部電極１２０は、第
２端プレート１６２の反対側に端子端部を有する。外部電極１７０の内壁は、嵌
合状態で内部電極１０２を受けるのに十分なサイズの縦方向の空隙を形成する。
【００７５】 内部電極１０２は、外部電極１２０と同様の伝導性材料で作成し、図６および
図７に示すように、外部電極１２０の端子端部に挿入する。内部電極１０２は、
スイッチ１４０の第１部分の一端に固定され、固定した端部とは反対側に端子端
部を有する。内部電極１０２は外壁１７２を有する。
【００７６】 外部電極１７０の内壁、および内部電極１７２の外壁は、内部電極１０２と外
部電極１２０との間で火花破壊電流の通路を提供する半径方向のギャップ領域を
画定する。
【００７７】 半径方向ギャップ領域３１０は、空気または火花破壊電流が内部電極と外部電
極１０２、１２０間を流れるための媒質を提供する他の任意の組成で構成しても
よい。半径方向ギャップ３１０は、約０．００１インチ（０．０３ｍｍ）から１
インチ（２５．４ｍｍ）、好ましくは約０．２５インチ（６．４ｍｍ）でよい。
ギャップはスイッチに存在する電圧によって決定される。
【００７８】 火花ギャップ・スイッチの一般的挙動をガス種、ギャップ長さ、およびガス濃
度の関数として述べる式を、等式１として提供する。 （１） V =ｋｐｄ +β（ｐｄ）1/2 ここでＶはスイッチ破壊電圧、ｐはガス濃度、ｄはギャップ長さ、ｋおよびβは
ガスのタイプに応じた定数である。例えば、ｐが大気中の濃度、ｄがミリメート
ル単位であれば、空気の場合、ｋは２．４５、βは２．１である。頻繁に使用さ
れるもう１つのガスである六弗化硫黄（ＳＦ6）の場合、ｋは６．８、βは７． ５である。この式および式からの偏差を示すグラフが、D.Leggの「Insulation A
pplied to Circuit Breakers」（Power Circuit Breaker Theory and Design, C
hapter 12, Edited by C.H. Flurscheim）で与えられている。
【００７９】 外部電極１２０の端子端部と内部電極１０２の端子端部との間に形成された端
子ギャップ４１０がある。端子ギャップ４１０は、デブリが蓄積した場合にスイ
ッチの短絡状況を防止する十分な大きさを必要とする。端子ギャップはギャップ
３１０の大きさの１倍から１５倍の範囲でよい。
【００８０】 図６および図７に示すように、第２端子ギャップ４２０は、スイッチの第１端
子ギャップ４１０とは反対の端部に形成される。この第２端子ギャップ４２０も
スイッチの短絡状況を防止する。これは第１端子ギャップ４１０と同様のサイズ
範囲を有する。
【００８１】 端子ギャップ４１０、４２０はスイッチ切換中に蓄積するデブリを集める傾向
がある。気体または液体、あるいは両方の組合せである流体を、入口４１４から
注入し、出口４１５を通してデブリをスイッチから押し出して、蓄積したデブリ
によるスイッチ１０１の動作寿命の短縮を防止することができる。入口４１４は
、スイッチ１０１に流体が注入されていない時には閉鎖できるカバー４１５を有
する。出口４１５も、スイッチ１０１に流体が注入されていない時に出口４１６
を覆うカバー４１６を有する。
【００８２】 本発明の火花スイッチ設計の利点は、絶縁バリア１３０の清浄さが改善される
ことである。外部電極１２０を内部電極１０２上に配置すると、絶縁バリア材料
１３０をスイッチ切換活動によって生じたデブリから保護する働きをする。スイ
ッチ切換中に、火花破壊電流が内部電極１０２から外部電極１２０に流れ、これ
が紫外線と溶融体および固体の副産物を生成し、これが絶縁バリア材料１３０を
汚染し劣化させる傾向がある。本発明の設計は、絶縁バリア１３０の動作寿命を
延ばす。外部電極１２０がスリーブ状のバリアを形成し、したがってスイッチ切
換活動が生じる場合に生成されるアーク電流によって生じる副産物およびデブリ
に、絶縁バリア１３０が露出しないからである。
【００８３】 図７は、延長した円筒形電極１０２、１２０を有する火花スイッチ３０１を示
す。スイッチ３０１の動作寿命は、電極１０２、１２０の表面積をさらに増加さ
せることにより、延ばすことができる。これは、１つの実施形態では、内部およ
び外部電極１０２、１２０の長さをその縦軸に沿って延ばすことによって達成さ
れる。内部電極１０２および外部電極１２０の両方の長さが増加し、したがって
電極の露出表面積が増加する。この延長した実施形態の第２端プレート１６２は
、入れ子状に収容した電極１０２、１２０が第２端プレート１６２を越えて延在
できる空隙を有する。
【００８４】 図７に示すように、内部電極１０２は、円筒の外部に電極プレートがある中空
の円筒でよい。
【００８５】 図７に描かれた延長電極の設計は、表面積の拡大によって火花破壊電流が流れ
る間に発生する熱の散逸が増加するという追加の利点を有する。
【００８６】 図８は、火花ギャップ・スイッチの断面図を示す。入れ子状に収容した電極１
０２、１２０の間にギャップ３１０を配置する。
【００８７】 図９は、入れ子状に収容した複数の電極があってもよいことを示す。電極表面
１０５を外部電極１２０に接続し、内部電極１０２内に収容する。電極１０５お
よび内部電極１０２は間隔をあけて、第２半径方向ギャップ３０５を形成する。
この半径方向ギャップ３０５は、ギャップ３１０と同じ方法で電流を通す。この
形状は、スイッチ切換用に複数の電極表面を提供する。これらの複数の電極１０
２、１０５および１２０は、電極の露出表面積をさらに増加させ、それによって
スイッチ１０１の動作寿命を延ばす働きをする。
【００８８】 図１０は、火花スイッチ６０１の同軸の実施形態を示す。この実施形態は、端
プレートを必要とせず、電源（図示せず）に接続されたコネクタ６１５および負
荷（図示せず）に接続されたコネクタ６１６とを有する。また、内部電極６００
および外部電極６２０を封入する導電性外部遮蔽材６３５もある。図１０の同軸
の実施形態は、絶縁体材料６３０を保持するねじ６５５などの手段を有する。ガ
スで充填された加圧領域６３３がある。ギャップ６０９が内部電極６００と外部
電極６２０との間に形成される。電極６００および６３０を支持する絶縁保持器
端プラグ６５４および６５６がある。これらの保持器端プラグ６５４、６５６は
、例えばポリカーボネートから作成することができる。
【００８９】 図１１は、電流が負荷７７５から電圧源７８０へと戻る復帰路を提供する導電
管７７０の内側に電極７００、７２０が含まれた同軸火花スイッチ７０１を示す
。外部電極７２０が、同軸コネクタ７１９を介して電圧源７８０に接続される。
内部電極７００は、同軸コネクタ７１８を介して負荷７７５に接続される。同軸
コネクタ７１８、７１９は、それぞれ導体材料７１７、７１４を含む。内部導電
材料７１７はスイッチ・コネクタ７１６に接続し、内部導電材料７１４スイッチ
・コネクタ７１５に接続する。この実施形態では、スイッチによって生成される
電磁界が完全に導電管７７０の中に封じ込められる。この封じ込めはスイッチの
インダクタンスを減少させ、システムのインダクタンスを低下させて、より高速
のスイッチ切換能力によって生じる電磁ノイズを減少させる。
【００９０】 スイッチの動作環境は、好ましい構成材料によって決まる。例えば、銅タング
ステン基質（普通は銅が１０％から３０％で、残りがタングステン）などの高密
度の導電性材料を使用する電極構成は、動作寿命が長くなるが、このようなスイ
ッチの質量は、より低密度の材料から構築したスイッチの質量と比較すると増加
する。高密度材料の方が腐食が遅い。
【００９１】 １０００Ｈｚなどの非常に高いパルス繰返し数を必要とする環境は、絶縁バリ
アに追加の熱応力を与え、このような環境では、セラミックの絶縁材料の方がプ
ラスチックの絶縁材料より好ましいことがある。また、動作環境によっては、絶
縁バリアとして剛性材料を使用することが好ましいことがある。
【００９２】 内部および外部電極を円筒形として述べてきたが、電極は円形の寸法には制限
されず、電極間で火花破壊電流が通過するギャップが形成されるよう、エンクロ
ージャを提供するのに適切な任意の形状の電極が包含される。
【００９３】 本発明によると、上述した目的、手段および利点を十分に満足させるパルス状
コロナ放電装置が提供されることが明白である。本発明をその実施形態と組み合
わせて述べてきたが、以上の記述に照らして、当業者には多くの代替装置、修正
および変形が理解されることが明白である。したがって、このような代替装置、
修正および変形は、添付の請求の範囲の精神および広い範囲に含まれるものとす
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のシステムの反応装置部分を示す縦断面図である。
【図２】 本発明のヘッダ・プレートを示す横断面図である。
【図３】 本発明による第１電極を囲む複数の第２電極を示す横断面図である。
【図４】 本発明のシステムの電源部分を示す縦断面図である。
【図５】 先行技術から知られるような従来通りのタイプの軸方向火花ギャップ・スイッ
チの側面断面図である。
【図６】 本発明により構築された火花スイッチの側面断面図である。
【図７】 電極を延長したスイッチの実施形態である。
【図８】 火花スイッチの断面上面図である。
【図９】 入れ子状に収容された複数の電極を有する実施形態である。
【図１０】 同軸火花スイッチである。
【図１１】 電源および電気負荷に接続された同軸火花スイッチである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年５月１０日（１９９９．５．１０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項４０】 同軸スイッチ（７０１）であって、 内部電極（７００）と、 少なくとも内部電極（７００）の一部を嵌合状態で受ける空隙を有する外部電
極（７２０）とを備え、それによって内部電極（７００）と外部電極（７２０）
との間に半径方向ギャップ（６０９）が形成され、さらに、 内部電極（７００）と外部電極（７２０）とを囲む導電管（７７０）と、 電極の一方（７００）を電気負荷（７７５）に結合する第１同軸コネクタ（７
１８）と、 他方の電極（７２０）を電源（７８０）に結合する第２同軸コネクタ（７１９
）とを特徴とする同軸スイッチ。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年１１月１日（１９９９．１１．１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，Ｂ Ｙ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，Ａ Ｍ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，Ｈ Ｕ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ドラリイ、デビッド、ビンセント アメリカ合衆国 カリフォルニア、リバー モア、アリソン サークル 662 (72)発明者 ナッフ、ジョン、トム アメリカ合衆国 カリフォルニア、プレザ ントン、パセオ デル カジョン 1825 (72)発明者 ショー、ロナルド、スタンレイ アメリカ合衆国 カリフォルニア、サン リーンドロ、ベサニー ストリート 14638 Ｆターム(参考） 4G075 AA02 AA37 AA42 AA61 CA11 CA18 CA62 EC21 FC15 5G067 AA31 DA01 DA18 DA40

Claims (41)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 汚染された流動性材料を処理する、電源区間（１２）および
    反応装置区間（１０）を有する反応装置であって、 前記電源区間（１２）が前記反応装置区間（１０）の導電性ヘッダ（１４）に
    断続的なパルス状の高電圧を提供することができ、 前記反応装置区間（１０）が、前記導電性ヘッダ・プレート（１４）と、 前記ヘッダ・プレート（１４）と電気的に相互接続された複数の第１電極（１
    ６）と、 複数の第２電極（２２）にして、それぞれが前記第１電極（１６）の１つの周
    囲に同心円状に配置されて、複数の反応室を画定して汚染流動性材料（４０）を
    受け入れる複数の第２電極（２２）と、 前記複数の第２電極（２２）と電気的に相互接続されて、前記ヘッダ・プレー
    ト（１４）および前記複数の第１電極（１６）の両方から電気的に絶縁された導
    電性反応装置プレート（２０）と、 前記ヘッダ・プレート（１４）および前記反応路プレート（２０）を囲んでガ
    ス受け空隙（３４）を形成するマニホルド（３６）と、 汚染流動性材料（４０）を前記ガス受け空隙（３４）に送出する入口（４２）
    と、 修復された流動性材料（５４）を前記複数の第２電極（２２）の下流端部から
    回収する出口（５８）とを含むことを特徴とする反応装置。
  2. 【請求項２】 前記複数の第１電極（１６）がそれぞれ、前記ヘッダ・プレ
    ート（１４）と導電性張力プレート（６４）との組合せによって与えられた張力
    を受け、前記複数の第２電極（２２）が前記ヘッダ・プレート（１４）と前記張
    力プレート（６４）との間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の反
    応装置。
  3. 【請求項３】 前記複数の第１電極（１６）が、約０．００１インチ（０．
    ０２５ｍｍ）から約０．１インチ（２．５ｍｍ）の直径の線であることを特徴と
    する、請求項２に記載の反応装置。
  4. 【請求項４】 前記複数の第２電極（２２）が管状であり、約０．５インチ
    （１３．７ｍｍ）から約３インチ（７６．２ｍｍ）の内径を有することを特徴と
    する、請求項３に記載の反応装置。
  5. 【請求項５】 前記断続的パルスが、約１０キロボルトから約２００キロボ
    ルトの電圧であることを特徴とする、請求項４に記載の反応装置。
  6. 【請求項６】 前記ヘッダ・プレート（１４）と前記反応装置プレート（２
    ０）間の電気的接触が、着脱式接点によることを特徴とする、請求項５に記載の
    反応装置。
  7. 【請求項７】 前記ヘッダ・プレート（１４）と前記反応装置プレート（２
    ０）間の電気的接触が、圧縮ばね（７６）によることを特徴とする、請求項６に
    記載の反応装置。
  8. 【請求項８】 誘電体が前記ヘッダ・プレート（１４）と前記反応装置プレ
    ート（２０）との間に配置され、その両方に結合されることを特徴とする、請求
    項６に記載の反応装置。
  9. 【請求項９】 前記誘電体が、約０．２５インチ（６．４ｍｍ）から約２イ
    ンチ（５０．８ｍｍ）の厚さを有するポリマーであることを特徴とする、請求項
    ８に記載の反応装置。
  10. 【請求項１０】 前記電源システム（１２）が、 交流電流（７８）の電源から、前記交流を１０キロボルトを超える直流電流電
    圧に変換する高圧電源ユニット（８０）への接続部と、 前記交流電流から前記高圧電源ユニット（８０）へと断続的に導通する制御ユ
    ニット（７９）と、 前記高圧電源ユニット（８０）と前記制御ユニット（７９）との間にあって、
    前記高圧電源ユニット（８０）を高速スイッチ（８８）と同期させ、それにより
    前記高圧電源ユニット（８０）が前記高速スイッチ（８８）の放電時にオフとな
    るフィードバック・ループ（９９）とを含み、 前記高速スイッチ（８８）が放電時に前記高圧電源ユニット（８０）と前記ヘ
    ッダ・プレート（１４）とを電気的に相互接続させ、他の時には前記高圧電源ユ
    ニット（８０）を前記ヘッダ（１４）から電気的に絶縁し、さらに、 前記高圧電源ユニット（８０）と前記高速スイッチ（８８）との間に接続され
    た絶縁抵抗器（８６）と、 前記絶縁抵抗器（８６）と前記高速スイッチ（８８）との間に接続されたコン
    デンサ（９０）とを含むことを特徴とする、請求項８に記載の反応装置。
  11. 【請求項１１】 前記制御ユニット（７９）と、前記修復済み流動性材料に
    結合されたセンサ（５８）との間にあって、前記修復済み流動性材料（５４）中
    の有害化合物のレベルを決定するフィードバック・ループ（１６１）を特徴とす
    る、請求項１０に記載の反応装置。
  12. 【請求項１２】 前記フィードバック・ループ（１６１）が制限器（１６０
    ）と連絡する関係にあって、前記修復済み流動性材料（５４）の流量を調節し、
    それにより前記汚染流動性材料（５４）の処理の時間を調整することを特徴とす
    る、請求項１１に記載の反応装置。
  13. 【請求項１３】 前記フィードバック・ループ（１６１）が前記制御ユニッ
    ト（７９）と連絡する関係にあって、前記断続的高電圧パルスによって供給され
    る電力を調節することを特徴とする、請求項１１に記載の反応装置。
  14. 【請求項１４】 前記フィードバック・ループ（１６１）が前記制御ユニッ
    ト（７９）と連絡する関係にあって、前記断続的高電圧パルスによって供給され
    る電力を調節することを特徴とする、請求項１２に記載の反応装置。
  15. 【請求項１５】 電源システム（１２）であって、 交流電流（７８）の電源から、前記交流を１０キロボルトを超える直流電流電
    圧に変換する高圧電源ユニット（８０）への接続部と、 前記交流電流から前記高圧電源ユニット（８０）へと断続的に導通する制御ユ
    ニット（７９）と、 前記高圧電源ユニット（８０）と前記制御ユニット（７９）との間にあって、
    前記高圧電源ユニット（８０）を高速スイッチ（８８）と同期させ、それにより
    前記高圧電源ユニット（８０）が前記高速スイッチ（８８）の放電時にオフとな
    るフィードバック・ループ（９９）とを含み、 前記高速スイッチ（８８）が放電時に前記高圧電源ユニット（８０）と前記ヘ
    ッダ・プレート（１４）とを電気的に相互接続させ、他の時には前記高圧電源ユ
    ニット（８０）を前記ヘッダ（１４）から電気的に絶縁し、さらに、 前記高圧電源ユニット（８０）と前記高速スイッチ（８８）との間に接続され
    た絶縁抵抗器（８６）と、 前記絶縁抵抗器（８６）と前記高速スイッチ（８８）との間に接続されたコン
    デンサ（９０）とを含むことを特徴とする電源システム。
  16. 【請求項１６】 前記高速スイッチ（８８）が火花ギャップ・スイッチであ
    ることを特徴とする、請求項１０または１５に記載の反応装置。
  17. 【請求項１７】 前記抵抗器（８６）が、変圧器（８０）を前記火花ギャッ
    プ・スイッチ（８）から電気的に絶縁するのに有効な抵抗を有することを特徴と
    する、請求項１６に記載の電源システム。
  18. 【請求項１８】 前記抵抗器（８６）が約２０オームを上回る抵抗を有する
    ことを特徴とする、請求項１６に記載の電源システム。
  19. 【請求項１９】 前記コンデンサ（９０）が約０．０５ジュールを上回るエ
    ネルギー電荷で放電することを特徴とする、請求項１６に記載の電源システム。
  20. 【請求項２０】 前記火花ギャップ・スイッチ（８８）が、前記コンデンサ
    （９０）に電気的に接続された第１電極（９２）と、前記電源電極（７２）に電
    気的に接続された第２電極（９６）とを備え、その間にギャップ（９４）が配置
    され、前記ギャップ（９４）がガスで充填されることを特徴とする、請求項１９
    に記載の電源システム。
  21. 【請求項２１】 前記ガスが水素であることを特徴とする、請求項２０に記
    載の電源システム。
  22. 【請求項２２】 前記高速スイッチ（８８）がパルス間に約１００マイクロ
    秒から約１秒の間隔を提供することを特徴とする、請求項２１に記載の電源シス
    テム。
  23. 【請求項２３】 スイッチ（１０１）であって、 第１コネクタ（１１５）と、 第２コネクタ（１１６）と、 前記第１コネクタ（１１５）と前記第２コネクタ（１１６）との間に配置され
    た内部電極（１０２）および外部電極（１２０）とを特徴とし、 内部電極（１０２）が、 近端と、 前記近端とは反対側の端子端部と、 外壁（１７２）とを備え、 外部電極（１２０）が、 近端と、 前記近端とは反対側の端子端部とを備え、 前記外部電極（１２０）が、少なくとも内部電極（１０２）の一部を受ける空隙
    を画定し、内部電極（１０２）の外壁（１７２）と外部電極（１２０）の空隙と
    が半径方向のギャップ（３１０）を形成することを特徴とするスイッチ。
  24. 【請求項２４】 さらに、外部電極（１２０）の周囲に配置された絶縁材料
    （１３０）を特徴とする、請求項２３に記載のスイッチ（１０１）。
  25. 【請求項２５】 絶縁材料（１３０）がセラミックであることを特徴とする
    、請求項２４に記載のスイッチ（１０１）。
  26. 【請求項２６】 外部電極（１２０）が、内部電極（１０２）を囲む外部遮
    蔽材を形成することを特徴とする、請求項２４に記載のスイッチ（１０１）。
  27. 【請求項２７】 内部電極（１０２）の中に入れ子状に収容された第３電極
    表面（１０５）があり、関第３電極（１０５）と前記内部電極（１０２）との間
    に第２半径方向ギャップ（３０５）を形成することを特徴とする、請求項２３に
    記載のスイッチ（１０１）。
  28. 【請求項２８】 半径方向ギャップ（３１０）の距離が、内部電極（１０２
    ）と外部電極（１２０）との間に加えられた電圧に基づくことを特徴とする、請
    求項２３に記載のスイッチ（１０１）。
  29. 【請求項２９】 半径方向ギャップ（３１０）が、約０．００１インチ（０
    ．０３ｍｍ）から約１．０インチ（２５．４ｍｍ）のサイズでよいことを特徴と
    する、請求項２８に記載のスイッチ（１０１）。
  30. 【請求項３０】 さらに、外部電極（１２０）の端子端部と内部電極（１０
    ２）の端子端部との間の端子ギャップ（４１０）を特徴とする、請求項２９に記
    載のスイッチ（１０１）。
  31. 【請求項３１】 端子ギャップ（４１０）が、半径方向ギャップ（３１０）
    の大きさの約１倍から１５倍の大きさの範囲であることを特徴とする、請求項３
    ０に記載のスイッチ（１０１）。
  32. 【請求項３２】 さらに、 第１コネクタ（１１５）と電極（１０２、１２０）との間の第１端プレート（
    １４０）と、 電極（１０２、１２０）と第２コネクタ（１１６）との間の第２端プレート（
    １６２）とを特徴とする、請求項２３に記載のスイッチ。
  33. 【請求項３３】 端プレート（１４０、１６２）の少なくとも一方が入口（
    ４１４）を有することを特徴とする、請求項３２に記載のスイッチ（１０１）。
  34. 【請求項３４】 端プレート（１４０、１６２）の少なくとも一方が出口（
    ４１５）を有することを特徴とする、請求項３２に記載のスイッチ（１０１）。
  35. 【請求項３５】 第２端プレート（１６２）が、外部電極（１２０）の一部
    を受ける半径方向開口を有することを特徴とする、請求項３２に記載のスイッチ
    （１０１）。
  36. 【請求項３６】 内部電極（１０２）および外部電極（１２０）がほぼ円筒
    形であることを特徴とする、請求項３５に記載のスイッチ（１０１）。
  37. 【請求項３７】 火花スイッチの動作寿命を延ばす方法であって、 端子端部を有する外部電極（１２０）を設け、 端子端部を有する内部電極（１０２）を設け、 火花破壊電流のために内部電極（１０２）と外部電極（１２０）との間に半径
    方向ギャップ（３１０）が形成され、外部電極（１２０）の端子端部と内部電極
    （１０２）の端子端部との間に端子ギャップ（４１０）が形成されるよう、外部
    電極（１２０）の空隙内に内部電極（１０２）を入れ子状に収容することを特徴
    とする方法。
  38. 【請求項３８】 さらに、 絶縁材料（１３０）を外部電極（１２０）の周囲にスリーブ状の形状で配置す
    ることを特徴とする、請求項３７に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 さらに、 内部電極（１０２）の中に第３電極（１０５）を入れ子状に収容し、それによ
    って第２半径方向ギャップ（３０５）を形成することを特徴とする、請求項３８
    に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 同軸スイッチ（７０１）であって、 内部電極（７００）と、 少なくとも内部電極（７００）の一部を嵌合状態で受ける空隙を有する外部電
    極（７２０）とを備え、それによって内部電極（７００）と外部電極（７２０）
    との間に半径方向ギャップ（６０９）が形成され、さらに、 内部電極（７００）と外部電極（７２０）とを囲む導電管（７７０）と、 電極の一方（７００）を電気負荷（７７５）に結合する第１同軸コネクタ（７
    １８）と、 他方の電極（７２０）を電源（７８０）に結合する第２同軸コネクタ（７１９
    ）とを特徴とする同軸スイッチ。
  41. 【請求項４１】 さらに、 内部電極（６００）の一部の周囲で内部電極（６００）と導電管（７７０）と
    の間に配置され、それによって内部電極（６００）を導電管（７７０）から絶縁
    する第１絶縁材料（６５４）と、 外部電極（６２０）の一部の周囲で外部電極（６２０）と導電管（７７０）と
    の間に配置され、それによって外部電極（６２０）を導電管（７７０）から絶縁
    する第２絶縁材料（６５６）とを特徴とする、請求項４０に記載のスイッチ（６
    ０１）。
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