JP2001523570A - 汚染低減のためのモジュラー型誘電バリア放電装置 - Google Patents

汚染低減のためのモジュラー型誘電バリア放電装置

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JP2001523570A JP2000521920A JP2000521920A JP2001523570A JP 2001523570 A JP2001523570 A JP 2001523570A JP 2000521920 A JP2000521920 A JP 2000521920A JP 2000521920 A JP2000521920 A JP 2000521920A JP 2001523570 A JP2001523570 A JP 2001523570A
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エルハナン ヴュルツベルク，
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Abstract

(57)【要約】 直列の複数のＤＢＤセル（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）から構成されたガス流（３０）を浄化するための装置（１０）が提供される。ＤＢＤセル（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の各々に、各ＤＢＤセル（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）に交流電流を供給するための各ＤＢＤセル（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）用電源（２４ａ，ｂ，ｃ）が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野および背景 本発明は、汚染の低減に関し、さらに詳細には、気体状の汚染物質を、プラズ
マ、および添加可能なガスに通すことにより破壊するための装置に関する。
【０００２】 有害なガスまたは望ましくないガスが、多くの商業および工業的なプロセスに
より発生する。顕著な例は、例えば内燃エンジンおよび発電所から放出される窒
素酸化物および硫黄酸化物、化学剤および生物剤、例えばサリンおよびタブン、
ならびに、含フッ素温室効果ガス（パーフルオロカーボン）、例えば、半導体装
置の加工において用いられるＣＦ４，ＣＨＦ３，Ｃ２ＨＦ５，Ｃ２Ｈ２Ｆ４およ
びＳＦ６である。これらのガスの放出を制御するための一般的な方法が３つあり
、それらは、 １．かかるガスを発生しまたは用いるプロセスを制御してガスの発生または使用
を最小限にする。 ２．ガスが、産業上のプロセス、例えば半導体装置の作製に意図的に導入された
場合には、放出されたガスを収集しかつ再利用する。 ３．ガスを環境的に安全な化合物に転化するということである。
【０００３】 本発明は、第３の方法に向けられている。半導体産業は、従来、排出ガスを焼
却してきた。用いられるバーナーは大きく、非効率的でかつ高価であることが多
い。最近では、例えば酸素からオゾンを発生させるために用いられるプラズマを
用いて望ましくないガス種を破壊することが提案されている。プラズマの高エネ
ルギー電子は、そのエネルギーを、プラズマを発生させる装置を加熱せずに、効
率的に原子および分子に伝達する。ガス分子の変性は、電子の付着、解離もしく
はイオン化を通じた電子との直接相互作用、または、電子により発生するフリー
ラジカルとの相互作用を通じて行われる。
【０００４】 汚染低減のために用いられ得るプラズマには２つのタイプがあり、これらは熱
プラズマと非熱プラズマである。熱プラズマは熱平衡にあるプラズマである。こ
のようなプラズマは、例えば、連続するＲＦ（無線周波数）またはマイクロ波エ
ネルギーにより発生され得る。プラズマにおける粒子エネルギーは、プラズマ温
度の関数であり、概してｋＴで示され、ｋはボルツマン定数でありＴはプラズマ
温度である。典型的な熱プラズマに関しては、粒子エネルギーは、数電子ボルト
程度である。非熱プラズマは、一層高い電子エネルギーを発生し、それゆえ、熱
プラズマよりも一層効率的なエネルギー伝達を特徴とする。非熱プラズマは、プ
ラズマの制御とプラズマの均一性を維持することが熱プラズマよりも困難である
点で不利である。
【０００５】 汚染を低減するのために、２つのタイプの非熱プラズマが考えられてきた。す
なわち、パルスコロナ放電および誘電バリア放電（ＤＢＤ）である。パルスコロ
ナ放電において、プラズマは、２つの電極間で、電極間を横切る高電圧のパルス
により発生し、これが電極間のガス中で放電を生じる。電流全体を運びかつ非均
等なプラズマを発生させる単一アーク放電の発生を回避するために、電圧パルス
は、１０ナノ秒程度に短く保たれ、かつ約数百回／秒の割合で反復される。この
ようにして生成されたプラズマ放電チャネルは、アークに戻る十分な時間を有さ
ず、それゆえ、パルスの短い寿命の間に多くの放電チャネルが生成される。それ
でもなお、極めて均一なコロナ放電を生成することは困難である。パルスコロナ
リアクタについて記載した米国特許の例は、グロサウス(Grothaus)らに付与され
た米国特許第５，４９０，９７３号である。
【０００６】 ＤＢＤ装置において、電極の一方または両方が、絶縁体により、放電のための
エネルギーが、容量的に絶縁体を通じて供給されるように覆われる。これは、放
電チャネルが受容することができるエネルギー量を制限する。それゆえ、さらな
るチャネルを発生し、かつ、一層均一な放電を得ることが可能である。
【０００７】 発明の概要 本発明に従えば、ガス流を浄化するための装置であって、（ａ）複数の直列の
ＤＢＤセルと、（ｂ）前記ＤＢＤセルの各々に交流電流を供給するための電源と
を含むガス流浄化装置が提供される。
【０００８】 本発明に従えば、ガス流を浄化するための方法であって、（ａ）複数のＤＢＤ
セルを直列に設ける段階と、（ｂ）前記ガス流を前記ＤＢＤセルに流通させる段
階とを含む方法が提供される。
【０００９】 本発明の基本的な構造は、直列に配置された複数のＤＢＤセルである。用語「
直列」は、セルが電気的に直列であることを意味するものではない。実際、各セ
ルは独立した電気回路の一部である。「直列」は、セルが、浄化されるガス流が
１つのセルから次のセルに連続的に通過するような幾何学的配置にあることを示
す。各セルにはそれぞれの独立した高周波数の電源が設けられている。実際に制
御される電源のパラメータは電圧であるが、これらの電源は、一般な使用に従い
、本文中で「交流電流」を供給するものとして示されており、供給される電流は
、オームの法則に従うＤＢＤセルのインピーダンスに依存する。好ましくは、電
源はスイッチングモード共振電源である。
【００１０】 １つの大きなＤＢＤセルではなく複数の小さいＤＢＤセルを用いることの利点
を以下に記す。
【００１１】 １．小さいセルの、より小さいコンデンサは、高周波数での駆動をより容易にす
る。高い周波数において、さらなる放電チャネルが生成され、プラズマがさらに
均一になる。より小さいセルと共に用いられるより小さい電源は、単一の大きい
セルに必要とされるであろう大きい電源よりも単純でかつ効率的である。 ２．複数のセルは単一のセルよりも制御しやすい。複数の小さいセルの内部の化
学種の濃度を制御することは、単一の大きいセルの内部の化学種の濃度を制御す
ることよりも容易でかつ効率的である。本発明に従えば、各セルから排出される
ガス種の濃度と各セル内部のプラズマ状態とを測定するためのセンサが設けられ
る。電力供給パラメータ、例えば周波数および電圧は、望ましくない種の破壊を
増大させるために、測定の結果に従って調節される。 ３．複数のセルから構成されるリアクタはモジュラ型である。１つのセルがメン
テナンスのために外されなくてはならない場合にも、リアクタは機能しつづける
ことができる。
【００１２】 本発明の範囲は、また、添加ガス、例えば窒素または酸素を１以上のセルの入
口にてガス流に注入して、望ましくないガス種を破壊しかつそれらのガス種を安
全なガスに転化し易くすることを含む。電力供給パラメータの場合と同様に、転
化ガスの注入率は、計測された濃度およびプラズマ状態に従って制御される。
【００１３】 好ましい具体例の説明 ここで、本発明を、添付図面を一例として参照しつつ説明する。
【００１４】 本発明は、モジュラーＤＢＤリアクタであって、ガス流中の汚染種を破壊する
ために用いられることができ、汚染種を、環境に害のないガスに転化するモジュ
ラーＤＢＤリアクタの発明である。特に、本発明は、望ましくない汚染種の破壊
を最適化するように制御されることができる。
【００１５】 本発明に従うモジュラーＤＢＤリアクタの原理および操作は、図面および添付
の説明を参照することによりさらに良好に理解されるであろう。
【００１６】 ここで図面を参照する。図１は、発明の基本的な装置１０の概略図である。装
置１０は、３つのＤＢＤセル１２ａ，１２ｂおよび１２ｃを含む。ＤＢＤセルは
、各々、２つの電極を含む。すなわち、装置セル１２ａは、電極１４ａおよび１
６ａを含み、セル１２ｂは電極１４ｂおよび１６ｂを含み、セル１２ｃは電極１
４ｃおよび１６ｃを含む。電極１４ａは誘電層１８ａにより覆われている。電極
１４ｂは誘電層１８ｂにより覆われている。電極１４ｃは誘電層１８ｃにより覆
われている。電極１６ａは誘電層２０ａにより覆われている。電極１６ｂは誘電
層２０ｂにより覆われている。電極１６ｃは誘電層２０ｃにより覆われている。
誘電層１８ａと２０ａとは、その間に間隙（ギャップ）２２ａを画成している。
誘電層１８ｂと２０ｂとは、その間に間隙２２ｂを画成している。誘電層１８ｃ
と２０ｃとは、その間に間隙２２ｃを画成している。電極１６ａ，１６ｂおよび
１６ｃは接地されている。電極１４ａ，１４ｂおよび１４ｃは、それぞれ、高周
波電源２４ａ，２４ｂおよび２４ｃに連結されている。
【００１７】 ＤＢＤセルは、各々、浄化されるガス流３０が入る入力端と、ガス流３０がＤ
ＢＤセル内で処理された後にガス流３０が通って排出される出力端とを有する。
すなわち、セル１２ａは入力端２６ａおよび出力端２８ａを有し、セル１２ｂは
入力端２６ｂおよび出力端２８ｂを有し、セル１２ｃは入力端２６ｃおよび出力
端２８ｃを有する。これらのセルは直列に配置されており、したがって、ガス流
３０は、出力端２８ａを介してセル１２ａから排出されると、その直後に入力端
２６ｂを介してセル１２ｂに入り、出力端２８ｂを介してセル１２ｂから排出さ
れた直後に入力端２６ｃを介してセル１２ｃに入る。
【００１８】 電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１６ａ，１６ｂおよび１６ｃは、導電性の材料
、好ましくは金属、最も好ましくは、銅、アルミニウムまたはステンレス鋼から
製造される。誘電層１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，２０ａ，２０ｂおよび２０ｃは電
気絶縁物、好ましくはセラミック、例えばアルミナまたは水晶から製造される。
図の単純化のため、図１にはＤＢＤセルが３つだけ示されている。典型的には、
装置１０は１０個のセルを含むが、本発明の範囲は、２つ以上の任意の便利な個
数のセル装置１０を含む。５つより多い数のセルが用いられる場合には、１つの
セルは、装置全体を無能にせずにメンテナンスを行えるように列から外れていて
もよい。図２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅおよび２Ｆは、ＤＢＤセルの別の構造
を示す。図２Ａは、セル１２ｄの軸方向の断面図であり、セル１２ｄにおいては
、一方の電極１４ｄのみが誘電層１８ｄにより覆われており、電極１６ｄは露出
されている。電極１６ｄと誘電層１８ｄとは、それらの間に、ガス流３０が流れ
る間隙２２ｄを画成している。図２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅおよび２Ｆは、円筒状
のＤＢＤセルの横断面図である。図２Ｂは、２つの電極１４ｅおよび１６ｅを含
むセル１２ｅを示す。電極１４ｅおよび１６ｅは、円筒の一部分の形態を有し、
誘電管１８ｅの両側にある。セル１２ｅのようなセルを含む装置１０において、
ガス流３０は、誘電管１８ｅの内部２２ｅを通って流れる。図２Ｃは、一方の電
極が導電性のシリンダ１４ｆでありかつ他方の電極がシリンダ１４ｆと同心の導
電性ワイヤ１６ｆであるセル１２ｆを示す。シリンダ１４ｆの内面は円筒状の誘
電層１８ｆによりコーティングされている。セル１２ｆのようなセルを含む装置
１０において、ガス流３０はシリンダ１８ｆの内部２２ｆを通って流れる。図２
Ｄは、電極が同心状の導電性シリンダー１４ｇおよび１６ｇであるセル１２ｇを
示す。シリンダ１４ｇの内面は円筒状の誘電層１８ｇでコーティングされている
。シリンダ１６ｇの外面は円筒状の誘電層２０ｇでコーティングされている。セ
ル１２ｇのようなセルを含む装置１０において、ガス流３０は、誘電シリンダ１
８ｇおよび２０ｇにより画成された環状部２２ｇを通って流れる。図２Ｅはセル
１２ｈを示す。セル１２ｈの電極は同心状の導電性シリンダー１４ｈおよび１６
ｈであり、シリンダ１６ｈは中空ではなく中実である。シリンダ１４ｈは露出さ
れている。シリンダ１６ｈの面は円筒状の誘電層２０ｈによりコーティングされ
ている。１２ｈのようなセルを含む装置１０において、ガス流３０はシリンダ１
４ｈの内部２２ｈを通って流れる。図２Ｆは、３つの同心状の電極を有するセル
１２ｉを示す。これらの電極は、中空の導電性シリンダー１４ｉおよび１５、な
らびに中実の導電性シリンダ１６ｉである。シリンダ１４ｉの内面は、円筒状の
誘電層１８ｉによりコーティングされている。シリンダ１６ｉの面は、円筒状の
誘電層２０ｉによりコーティングされている。１２ｉのようなセルを含む装置１
０において、ガス流３０は、シリンダ１５および２０ｉにより画成された環状部
２３と、シリンダ１８ｉおよび１５により画成された環状部２３’との両方を通
って流れる。セル１２ｉのようなセルの操作において、シリンダ１５は、電源、
例えば電源２４ａ，２４ｂまたは２４ｃに連結され、かつ、シリンダ１４ｉおよ
び１６ｉは共に接地される。
【００１９】 図６は、セル１２ｈの改良された具体例１１２の軸方向の断面図である。セル
１１２は、円筒状の外側電極１１４と、軸方向に変化する横幅ｗを有する内側電
極１１６とを含む。詳細には、ｗは入力端１２６から出力端１２８へと振幅が低
減しつつ正弦的に変化する。内側電極１１６は誘電層１２０によりコーティング
されている。誘電層１２０の横幅もまた軸方向に変化する。外側電極１１４の内
面１１７は、ガス流３０における汚染種の破壊に触媒作用をもたらすための触媒
層１１８、例えば白金黒またはチタンによりコーティングされている。セル１１
２は、また、出力端１２８にて出口開口部１３０を有する。出口開口部１３０は
、ガス流３０の速度を制限し、それによりセル１１２の内部１２２におけるガス
圧を増大させる。あるいは、触媒層１１８が内側電極１１６上に配置され、かつ
誘電層１２０が外側電極１１４の内面１１７上に配置される。
【００２０】 典型的には、本発明のＤＢＤセルの長さは、円筒状のＤＢＤセルの直径および
平坦なセルの幅と同様に、数センチメートル程度である。誘電層の厚さ、および
誘電層間の間隙の幅、または誘電層と該誘電層に対向する露出された電極との間
隙の幅は、典型的には数ミリメートルのオーダーである。
【００２１】 図３は、ＤＢＤセル１２ｊの軸方向の概略断面図である。セル１２ｊは、幾何
学的にはセル１２ａ，１２ｂおよび１２ｃと類似であり、２つの電極１４ｊおよ
び１６ｊを有する。電極１４ｊおよび１６ｊの対向する面は、それぞれ誘電層１
８ｊおよび２０ｊによりコーティングされており、誘電層１８ｊおよび２０ｊは
、それらの間に間隙２２ｊを画成している。セル１２ｊには、間隙２２ｊの幅２
１を変更するための機構が設けられている。詳細には、セル１２ｊは、電極１４
ｊに堅固に取り付けられた上側部分３２と、電極１６ｊに堅固に取り付けられた
下側部分３４とからなる絶縁ハウジング内に取り付けられている。上側部分３２
および下側部分３４は、ねじ付きロッド３６が挿入されるねじ付き係合穴を有す
る。ねじ付きロッド３６はステッピングモータ３８の延長部である。ステッピン
グモータ３８は、以下に記載するように作動されてロッド３６を回転させ、それ
により、セル、例えばセル１２ｊを含む装置１０の操作中に幅２１を変更する。
図３に示した機構は、単に例示的なものである。本発明の範囲は、ＤＢＤセルの
内部の幾何学的構造を調節するための全ての好適な機構を含む。
【００２２】 好ましくは、電源２４ａ，２４ｂおよび２４ｃは、単純で、効率的でかつ安価
スイッチモード共振電源である。図４は、かかる代表的な電源２４を示す概略図
である。電源２４は、直流電源４０と、電源４０と直列のスイッチ４４、可変誘
導子４６および一次巻線の変圧器４８と、電源４０と並列のコンデンサ４２とを
含む。変圧器４８の二次巻線は、電源２４の出力交流電流を、抵抗器５２と並列
のコンデンサ５０を含む等価な回路により示されるＤＢＤセル１２に供給する。
電源４０は、数１０ボルト〜数１００ボルト程度の直流電圧を供給する。コンデ
ンサ４２は、低い等価直列抵抗であり、高ピーク電流が変圧器４８の一次コイル
を通って流れることを可能にする。変圧器４８は、電源２４をセル１２から孤立
させ、かつ負荷電圧とセル１２のインピーダンスとを整合させる。典型的には、
変圧器４８の二次巻線によりセル１２に供給されるピーク電圧は、約３００ボル
ト〜約１００キロボルト程度である。可変誘導子４６は共振状態を整合させるた
めに用いられる。セル１２が空荷であるときにコンデンサ５０単独でセル１２を
表す。セル１２がプラズマを発生するとき、プラズマの発生により引き出された
電力が抵抗器５２により表われる。
【００２３】 電源２４の性能の主な限界は、スイッチ４４の性能である。ソリッドステート
のＩＧＢＴスイッチは、１〜２キロボルトのまでの電圧で、約１００キロヘルツ
の周波数まで良好に働く。ＭＯＳＦＥＴスイッチは、数１００ボルト〜数１００
０ボルトまでの電圧で、数メガヘルツまでの周波数で作動することができるが、
周波数が増大するにつれて、電源２４からＭＯＳＦＥＴスイッチ４４により供給
されることができる電力は減少する。実際に、電源２４が作動する周波数の範囲
は約１０キロヘルツ〜約３メガヘルツである。
【００２４】 操作において、スイッチ４４は高周波数で開閉される。操作の典型的なモード
は、デューティ５０％で１メガヘルツの周波数にてスイッチ４４を開閉すること
である。スイッチング周波数が装荷コンデンサ５０の共振振動数に等しく、変圧
器４８の寄生誘導子が可変誘導子４６に結合されているとき、高い交流電圧がコ
ンデンサ５０に発生する。達成可能な最大電圧は、電源２４における回路損と、
抵抗器５２により吸収される電力とにより制限される。最適な電圧と電極間ギャ
ップ幅は、ガス流３０の圧力の関数である。装置１０は、サブトル(sub-Torr)圧
力から数バールの範囲のガス流３０の圧力で作動され得る。好ましくは、圧力は
、約１０トルであり、スイッチ４４の駆動電圧は数キロボルト程度である。
【００２５】 好ましくは、高周波数の開閉は断続的であり、その動作は一般に「チョッピン
グ」として知られている。これは、プラズマを緩和させ、かつプラズマ化学のさ
らなる変型をもたらす。好ましくは、このチョッピングは約１０ヘルツ〜１００
キロヘルツの周波数で行われる。
【００２６】 図５は、装置１０の好ましい変型例の概略図であり、この例は、操作中に装置
１０を適応させて制御するための構造を含む。図の明瞭化のために、ＤＢＤセル
１２ａ，１２ｂおよび１２ｃはボックスとして示されており、連続して配置され
たセル１２ａ，１２ｂおよび１２ｃは、出力端２８ａが入力端２６ｂに隣接し、
かつ出力端２８ｂが入力端２６ｃに隣接するように示されている。２つの種類の
センサが図示されており、一方のセンサは、ガス流３０がセル１２ａから１２ｂ
に、そしてセル１２ｂから１２ｃに移動するときの、ガス流３０中の原子種、イ
オン種および分子種の濃度を測定するためのものであり、他方のセンサは、プラ
ズマパラメータ、例えば、セル１２ａ，１２ｂおよび１２ｃ内の温度、導電率、
およびプラズマ密度を監視するためのものである。
【００２７】 ガス種の濃度は、レーザ誘起蛍光により測定される。この目的のために、レー
ザ６０からの単色光の集束ビーム６２が、ビームスプリッタ６４により、出力端
２８ａと入力端２６ｂとの間の領域に向けられ、ミラー６６により出力端２８ｂ
と入力端２６ｃとの間の領域に向けられる。出力端２８ａと入力端２６ｂの間の
領域と、出力端２８ｂと入力端２６ｃの間の領域でガス流３０中の物質のビーム
６２による励起により発生した蛍光は、それぞれ、分光器（スペクトロメータ）
６８ａおよび６８ｂに向かう。測定構造は単に例示的なものである。本発明の範
囲は、ガス種濃度を測定するための全ての好適な装置および方法を含む。これら
の測定は、例えば、レーザー干渉法、赤外線吸収スペクトル法、または、ガス流
３０の試料を、例えばガスクロマトグラフィ／質量分析器を用いたオンライン化
学分析、または残留ガス分析のために単に転送することにより行われる。プラズ
マパラメータは、間隙２２ａ，２２ｂおよび２２ｃ内にそれぞれ出力端２８ａ，
２８ｂおよび２８ｃを介して突出したラングミュア探針７０ａ，７０ｂおよび７
０ｃを用いて計測される。さらに、プラズマパラメータを測定するこの方法もま
た、単に例示的なものであり、本発明の範囲は、プラズマパラメータを測定する
ための全ての好適な装置および方法を含む。分光器６８ａおよび６８ｂならびに
ラングミュア探針７０ａ７０ｂおよび７０ｃにより得られた読取り値を表す電気
信号が、適切な入力ライン７４により、マイクロコンピュータを備えた制御シス
テム７２に送られる。
【００２８】 また、図５に、加圧添加ガス、例えば酸素、窒素または水素のガス源８０が示
されている。ガス源８０は、電子制御弁８２および導管８４によりセル１２ｃに
連結されている。セル１２ｃのプラズマのプラズマ電子は、添加ガスの分子をイ
オン化して、ガス流３０の望ましくない種と反応しかつ原添加ガス分子と相互作
用するフリーラジカルおよびイオン種を発生させる。導管８４は、添加ガスをセ
ル１２ｃの間隙２２ｃに、入力端２６ｃを介して導入するように配置されている
。図の明瞭化のために、添加ガスをセル１２ｃに導入する様子のみが図示されて
いる。実際には、添加ガスは、装置１０のＤＢＤセルの全部に導入され得る。さ
らに、添加ガスは、ガス流３０が装置１０に入る前に、またはガス流３０が装置
１０から出た後にガス流３０に導入され得る。
【００２９】 制御システム７２は、制御信号を、適切な制御ライン７６を介して、電源２４
ａ，２４ｂおよび２４ｃならびに弁８２に伝送する。このようにして、電源２４
ａ，２４ｂおよび２４ｃの出力周波数および電圧と、添加ガスのセル１２ｃへの
流量とが、分光器６８ａおよび６８ｂならびにラングミュア探針７０ａ７０ｂお
よび７０ｃから得られた読取り値に従って制御システム７２により調節されて、
ガス流３０中の望ましくないガス種の破壊を最大にする。装置１０のセルの１つ
が図３のセル１２ｈのように構成されるならば、間隙幅２１もまた、制御システ
ム７２からステッピングモータ３８へ送信される適切な信号により調節されるこ
とができる。当業者にとって、与えられた任意のガス汚染低減状況に関し、周波
数、電圧、間隙およびガス流パラメータをどのように最適化するかを判断し、そ
れに従い制御システム７２をプログラムすることが容易になるであろう。例えば
、前述の、含フッ素ガスを低減するためのパラメータの最適な組は、ガス流３０
の約０．１トル〜約２００トルの圧力範囲と、ガス流３０中の数１００立方セン
チメートル程度の不純物流量及び数１００立方センチメートル程度の添加ガス、
例えば酸素および水素の流量と、約１ｍｍ〜約４ｍｍの間隙２２ａ，２２ｂおよ
び２２ｃの幅とを含む。
【００３０】 装置１０は、また、大気圧で作動することができる。大気圧で作動するこの能
力は、装置１０が適合可能な状況の範囲を大いに拡大する。
【００３１】 図７は、装置１０の拡張された具体例１０’の概略図である。装置１０’は、
ＤＢＤセル１２ａ，１２ｂおよび１２ｃに加えて、さらなる３つのＤＢＤセル１
２ｊ，１２ｋおよび１２ｌを含む。これらのセルもまた直列に配置されている。
セル１２ｊ，１２ｋおよび１２ｌは、集合的に、セル１２ａ，１２ｂおよび１２
ｃと並列である。用語「並列」は、セル１２ｊ，１２ｋおよび１２ｌが電気的に
並列であることを意味するものではない。実際、セル１２ａ，１２ｂおよび１２
ｃと同様に、１２ｊ，１２ｋおよび１２ｌの各々は、独自の高周波数の電源２４
ｊ，２４ｋおよび２４ｌをそれぞれ有する。「並列」は、電気的並列ではなく、
ガス流３０の一部がセル１２ａ，１２ｂおよび１２ｃを横断し、かつガス流３０
の別の部分がセル１２ｊ，１２ｋおよび１２ｌを横断することを示す。すなわち
、ガス流３０の上記一部は、セル１２ａに入力端２６ａを介して入り、出力端２
８ａを通ってセル１２ａから出て、直ちにセル１２ｂに入力端２６ｂを介して入
り、出力端２８ｂを通ってセル１２ｂから出て、直ちにセル１２ｃに入力端２６
ｃを介して入り、最後にセル１２ｃから出力端２８ｃを通って出る。また、ガス
流３０の上記別の部分は、セル１２ｊに入力端２６ｊを介して入り、出力端２８
ｊを通ってセル１２ｊから出て、直ちにセル１２ｋに入力端２６ｋを介して入り
、出力端２８ｋを通ってセル１２ｋから出て、直ちにセル１２ｌに入力端２６ｌ
を介して入り、最後にセル１２ｌから出力端２８ｌを通って出る。具体例１０’
は具体例１０よりも高い正味の処理量を有して、高容量のガス流３０を処理する
。
【００３２】 本発明を、限られた数の具体例を参照して記載してきたが、本発明に関する多
くの変更、修正および他の用途がもたらされることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の基本的な装置の概略図である。
【図２】 図２Ａ〜２Ｆは、別の構造のＤＢＤセルの断面図である。
【図３】 図３は、別のＤＢＤセルの軸方向の概略断面図である。
【図４】 図４は、電源の概略図である。
【図５】 図５は、本発明の好ましい装置の概略図である。
【図６】 図６は、図２ＥのＤＢＤセルを改良した具体例の軸方向の概略断面図である。
【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１２月２７日（１９９９．１２．２７）
【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)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ヴュルツベルク， エルハナン イスラエル キリアット モツキン 26418， ハラール フォゲルマン スト リート ３ Ｆターム(参考） 4G075 AA03 AA37 AA65 CA12 CA25 CA47 CA54 CA62 EB21

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガス流を純化するための装置であって、 （ａ）複数の直列のＤＢＤセルと、 （ｂ）前記ＤＢＤセルの各々に交流電流を供給するための各ＤＢＤセル用電源
    とを含む装置。
  2. 【請求項２】 前記電源の各々が、前記各ＤＢＤセルに交流電流を、約１０
    キロヘルツ〜約３メガヘルツの周波数で供給する請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記電源の各々が、前記各ＤＢＤセルに交流電流を、約３０
    ０ボルト〜約１００キロボルトの範囲の電圧で供給する請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記ＤＢＤセルの少なくとも１つが、前記ガス流が出る出力
    端を有し、さらに、 （ｃ）前記少なくとも１つのＤＢＤセルの各々のための、前記出力端の少なくと
    も１つのガス種の濃度を測定するために配置されたセンサを含む請求項１に記載
    の装置。
  5. 【請求項５】 前記センサが分光器を含む請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 さらに、（ｄ）前記電源の少なくとも１つのパラメータを調
    節するための制御システムであって、前記交流電流を、前記少なくとも１つのＤ
    ＢＤセルの各々に、前記センサの読取り値に応じて供給する制御システムを含む
    請求項４に記載の装置。
  7. 【請求項７】 さらに、（ｃ）前記ＤＢＤセルの１つに動作的に関連してい
    るセンサであって、前記ＤＢＤセルの１つにおける少なくとも１つのプラズマパ
    ラメータを測定するためのセンサを含む請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記センサがラングミュア探針を含む請求項７に記載の装置
    。
  9. 【請求項９】 さらに、（ｄ）前記電源の少なくとも１つのパラメータを調
    節するための制御システムであって、前記交流電流を前記１つのＤＢＤセルの前
    記１つに、前記センサの読取り値に応じて供給する制御システムを含む請求項７
    に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記ＤＢＤセルの少なくとも１つが、前記ガス流が入る入
    力端を有する装置であり、さらに、 （ｃ）前記入力端にてガス流に添加ガスを導入するための機構を含む請求項１に
    記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記ＤＢＤセルの少なくとも１つが、前記少なくとも１つ
    のセルの内部の幾何学的機構の少なくとも１つのパラメータを調節するための機
    構を含む請求項１に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記内部の幾何学的機構の前記少なくとも１つのパラメー
    タが、前記少なくとも１つのセルの間隙幅を含む請求項１３に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記交流電流の電源の少なくとも１つがスイッチングモー
    ド共振電源である請求項１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記少なくとも１つのスイッチングモード共振電源が、ソ
    リッドステートのＩＧＢＴスイッチおよびＭＯＳＦＥＴスイッチからなる群から
    選択されるスイッチを含む請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記ＤＢＤセルの少なくとも１つが、 （ｉ）内側電極と、 （ｉｉ）前記内側電極の少なくとも一部を取り囲む外側電極とを含む請求項１
    に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記内側電極が、軸方向に変化する横幅を有する請求項１
    ５に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記ＤＢＤセルの少なくとも１つが、前記少なくとも１つ
    のＤＢＤセル内のガス流の圧力を増大させるための開口部を含む請求項１に記載
    の装置。
  18. 【請求項１８】 さらに、（ｃ）前記複数のＤＢＤセルと並列の少なくとも
    １つのＤＢＤセルを含む請求項１に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記ＤＢＤセルの少なくとも１つが、ガス流に対して露出
    された内面を含み、かつ前記内面が触媒を含む請求項１に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記触媒が、白金黒およびチタンからなる群から選択され
    る請求項１９に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 ガス流を純化するための方法であって、 （ａ）複数のＤＢＤセルを直列に設ける段階と、 （ｂ）前記ガス流を前記ＤＢＤセルに流通させる段階とを含む方法。
  22. 【請求項２２】 さらに、（ｃ）別々の交流電流を前記ＤＢＤセルの各々に
    供給する段階を含む請求項２１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記交流電流が約１０キロヘルツ〜約３メガヘルツの周波
    数で供給される請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記交流電流が約３００ボルト〜約１００キロボルトの範
    囲の電圧で供給される請求項２２に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 さらに、前記ＤＢＤセルの少なくとも１つにて、前記少な
    くとも１つのＤＢＤセルから排出された少なくとも１つのガス種の濃度を検出す
    る請求項２２に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 さらに、（ｄ）前記ＤＢＤセルの前記少なくとも１つに供
    給される前記交流電流の少なくとも１つのパラメータを、前記少なくとも１つの
    ガス種の前記濃度に応じて調節する段階を含む請求項２５に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 さらに、（ｃ）前記ＤＢＤセル内部の少なくとも１つのプ
    ラズマパラメータを測定する段階を含む請求項２２に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 さらに、（ｄ）前記ＤＢＤセルの前記少なくとも１つに供
    給される前記交流電流の少なくとも１つのパラメータを、前記少なくとも１つの
    プラズマパラメータの測定値にしたがって調節する段階を含む請求項２７に記載
    の方法。
  29. 【請求項２９】 さらに、（ｄ）前記交流電流をチョッピングする段階を含
    む請求項２２に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記チョッピングが約１０ヘルツ〜約１００キロヘルツの
    周波数で行われる請求項２９に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 さらに、（ｃ）ガス流が前記ＤＢＤセルの１つに入る前に
    添加ガスをガス流に導入する段階を含む請求項２１に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記添加ガスが、酸素、窒素および水素から成る群から選
    択される請求項３１に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記ＤＢＤセルの少なくとも１つが内部の幾何学的構造を
    有する方法であって、さらに、 （ｃ）前記内部の幾何学的構造の少なくとも１つのパラメータを、ガス流が前
    記ＤＢＤセルを流通している間に調節する段階を含む請求項２１に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記内部の幾何学的構造の前記少なくとも１つのパラメー
    タが間隙幅を含む請求項３３に記載の方法。
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