JP2006021081A - 放電型ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より低い電圧で放電を開始させることが可能であり、放電継続のために入力すべき電圧の制御が容易な放電型ガス処理装置である。
【解決手段】放電型ガス処理装置１０は、突起１５ａを有する導体電極１５と、導体電極１５に対向する対向電極１６と、対向電極１６の導体電極１５側を覆う誘電体１７と、導体電極１５と対向電極１６との間に所要の電圧を印加して被処理ガスに浄化処理を施すための放電プラズマを生成させる放電電源１３とを備える。突起１５ａの近傍から放電が開始されるように突起１５ａと誘電体１７との間の距離が所要の距離以下あるいは未満となるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、放電プラズマの作用により排気ガス等の被処理ガス中の有害物質等に対して浄化処理を施す放電型ガス処理装置に関する。

水処理施設、家畜飼育施設、工場などから排出される排気ガスに含まれる悪臭の原因となる物質や有害物質の除去は、現代の重要な技術開発課題である。排気ガスから有害物質等の被処理物質の除去処理を行なう排気ガス処理法としては、吸着材や触媒により被処理物質を吸着あるいは分解する方法、薬剤の水溶液に被処理物質を溶解吸収させる方法、放電プラズマにより被処理物質を燃焼除去する方法など、さまざまな方法が開発されてきている。この中で、放電プラズマを用いた放電型ガス処理装置は、被処理物質が含まれることとなった廃材の量が少なくてすむという特長を持つ。

一般的に、大気圧下で安定な高密度放電プラズマを生成するには、対向する一組の電極の一方、または、両方の電極の表面を絶縁材で覆い、両電極間に交流の高電圧を印加する。このような放電方式を誘電体バリア放電と呼ぶ。最も簡単な例として紹介されるのは、図１２に示したような電極構成である。ガス処理装置として、以下のように適用する。

放電型ガス処理装置１は放電部２に電力を供給するための放電電源３をリード線４を介して接続した構成である。放電部２は、板状の導体電極５と対向電極６とを対向配置して構成される。また、対向電極６の導体電極５側は板状の誘電体７により覆われる。さらに、導体電極５および対向電極６は、それぞれリード線４を介して放電電源３と接続される。

そして、このように構成された放電部２の導体電極５と対向電極６との間に被処理ガスである排気ガスが導かれるとともに放電電源３から電圧が印加され、放電プラズマが生成される。ここで、対向電極６は誘電体７によって覆われているため、誘電体７と導体電極５とで挟まれた空間に放電が起こり、放電は大気圧放電をアーク放電に至らしめず安定に維持することが可能な誘電体バリア放電となる。

このような誘電体バリア放電によって生成される放電プラズマの作用によって、導体電極５と対向電極６との間の放電空間に導入された排気ガス中に含まれる一酸化窒素をはじめとする有害成分等の被処理物質が分解され、排気ガスの浄化処理が施される。また、この際、放電プラズマの作用により排気ガス中の酸素から副次的にオゾンが生成され、オゾンも排気ガスの浄化処理に寄与すると解されている。そして、放電プラズマの作用により浄化処理された排気ガスは、放電型ガス処理装置１の外部、例えば大気中に放出される。

さらに、このような原理を応用して排気ガスのガス流路を容易に形成することができるように、誘電体７や対向電極６を筒状構造とする一方、放電用の導体電極５を棒状あるいは筒状として筒状の対向電極６内部に同軸状に設けて放電部２を構成した放電型ガス処理装置が実用化に向けて提案される（例えば非特許文献１参照）。
「静電気ハンドブック」 p81 図４・６７ (a) (オーム社 静電気学会編)

従来の放電型ガス処理装置１では、導体電極５と対向電極６との間の大気中において放電を開始させるために高電圧を印加する必要がある。例えば、平行平板状の導体電極５と対向電極６との間では、距離が１ｍｍ増加すると３ｋＶ以上の高電圧を更に印加することが必要となることが知られている。

このため、従来の放電型ガス処理装置１では、放電電源３として導体電極５と対向電極６との間に放電開始に必要な所要の高電圧を印加できるもので構成する必要が生じ、放電型ガス処理装置１の製造コストの増加に繋がるという問題がある。

一方、一旦、導体電極５と対向電極６との間に放電が開始された後は、放電開始に必要な電力に比べて少ない電圧の上昇量であっても放電が進展するため、放電のために導体電極５と対向電極６との間に入力される電力の制御が困難となる。

つまり、従来の放電型ガス処理装置では、放電開始電圧が放電開始後における放電の進展に要する電圧に比して高いため、導体電極５と対向電極６との間に入力される電力の制御が難しいという問題がある。

本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、より低い電圧で放電を開始させることが可能であり、放電継続のために入力すべき電圧の制御が容易な放電型ガス処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る放電型ガス処理装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、突起を有する導体電極と、前記導体電極に対向する対向電極と、前記対向電極の前記導体電極側を覆う誘電体と、前記導体電極と前記対向電極との間に所要の電圧を印加して被処理ガスに浄化処理を施すための放電プラズマを生成させる放電電源とを備え、前記突起の近傍から放電が開始されるように前記突起と前記誘電体との間の距離が所要の距離以下あるいは未満となるようにしたことを特徴とするものである。

また、本発明に係る放電型ガス処理装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、突起を有する導体電極と、前記導体電極に対向する対向電極と、前記対向電極の前記導体電極側を覆う誘電体と、前記導体電極と前記対向電極との間に所要の電圧を印加して被処理ガスに浄化処理を施すための放電プラズマを生成させる放電電源とを備え、前記突起と前記誘電体とを互いに接触させたことを特徴とするものである。

本発明に係る放電型ガス処理装置においては、放電開始電圧をより低い電圧とし、かつ放電継続のために入力すべき電圧の制御を容易とすることができる。

本発明に係る放電型ガス処理装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る放電型ガス処理装置の第１の実施形態を示す構成図であり、図２は、図１に示す放電型ガス処理装置１０の放電部１２の詳細構成図である。

放電型ガス処理装置１０は被処理ガスの一例である排気ガスＸが流れる配管１１上に設けられる。放電型ガス処理装置１０は放電部１２を備え、放電部１２には電力を供給するための放電電源１３がリード線１４を介して接続される。

放電部１２は、板状の導体電極１５と対向電極１６とを略並行に対向配置して構成される。また、対向電極１６の導体電極１５側は板状の誘電体１７により覆われ、導体電極１５と対向電極１６とが誘電体１７を介さずに直接対向する部位が存在しないように構成される。さらに、導体電極１５の対向電極１６側には、導体で形成された単一あるいは複数の突起１５ａが誘電体１７に近接して設けられる。

そして、このように構成された導体電極１５および対向電極１６は、それぞれリード線１４を介して放電電源１３と接続され、放電電源１３から導体電極１５と対向電極１６との間に所要の電圧を印加して放電を行なうことができるように構成される。

また、導体電極１５の突起１５ａは、先端が対向電極１６を覆う誘電体１７の表面から所要の距離以下あるいは未満となるような形状とされ、突起１５ａと誘電体１７との近接部周辺から放電が開始されるような構成とされる。突起１５ａと誘電体１７との間の最大距離は、導体電極１５の形状や大きさ、電圧、電極間距離等の系の構成により異なるが、実験的に把握することができる。

ただし、突起１５ａと誘電体１７との間の距離には、放電が突起１５ａと誘電体１７との近接部周辺から開始されるか否かの臨界的な距離が必ず存在するため、少なくとも突起１５ａと誘電体１７との間の距離がこの臨界的な距離以下あるいな未満であればよい。従って、必ずしも、突起１５ａと誘電体１７との間の距離の上限値を求める必要はなく、突起１５ａと誘電体１７との間の距離が臨界的な距離に比べて十分に近接しており放電が突起１５ａと誘電体１７との近接部周辺から開始されるように突起１５ａが形成されていればよい。

次に放電型ガス処理装置１０の作用について説明する。

浄化あるいは無害化の対象となる被処理ガスとして、排気ガスＸが配管１１内を流れ、放電型ガス処理装置１０の放電部１２に導かれる。そして、放電電源１３から放電部１２に所要の電力が印加され、導体電極１５と対向電極１６との間には、放電の開始に必要な電圧（放電開始電圧）が印加される。

ここで、一般に、ガスの絶縁破壊電圧は電極間隔に比例するため、電極間隔である導体電極１５の突起１５ａと対向電極１６との間が狭くなればより低い印加電圧であっても容易に放電が開始される。このため、放電開始電圧の印加により、導体電極１５と対向電極１６との間隔がより狭い突起１５ａ周辺から放電が開始される。さらに印加電圧を増加させると、導体電極１５の突起１５ａと誘電体１７との間の微小空間で発生した放電プラズマが種となって、放電プラズマが導体電極１５と対向電極１６との間における空間に広がる。

つまり、導体電極１５の突起１５ａの先端が対向電極１６を覆う誘電体１７の表面と近接しているため、放電は導体電極１５の突起１５ａと誘電体１７との近接部周辺から始まる。また、導体電極１５に突起１５ａが設けられずに、導体電極１５と誘電体１７との間の距離が十分に離れているとした場合に比べて、低い電圧で放電が起こる。すなわち、より低い放電開始電圧の印加で放電を起こすことができる。そして、放電に伴って放電プラズマが生成される。

尚、仮に平行平板電極間の距離を１ｍｍ近づけると放電に必要な印加電圧は３ｋＶ程度低下させることが知られているため、平行平板電極よりも放電の発生が容易な導体電極１５の突起１５ａを１ｍｍ対向電極１６に近づければ、少なくとも３ｋＶ以上は放電開始電圧を低減させることが期待できる。

さらに、導体電極１５と対向電極１６との間に印加される電圧が放電電源１３の電圧制御により次第に増加せしめられ、誘電体１７の表面において局所的に生じた放電が種となって、導体電極１５と対向電極１６との間における空間に印加電圧に応じたエネルギの放電および放電に伴って生成された放電プラズマが広がる。

図３は、図２に示す放電型ガス処理装置１０において放電のために導体電極１５と対向電極１６との間に印加される印加電圧と放電のために注入されたエネルギとの関係を示す図である。

図３において、横軸は導体電極１５と対向電極１６との間に印加される印加電圧を示し、縦軸は放電のために注入されたエネルギを示す。また、図３中の点線は、導体電極１５に突起１５ａを設け、導体電極１５と誘電体１７とを近接させて電圧を印加した場合に、放電のために注入されるエネルギを示すデータＡであり、実線は、導体電極１５に突起１５ａを設けずに、導体電極１５と誘電体１７とを十分に離して導体電極１５と対向電極１６との間に電圧を印加した場合に、放電のために注入されるエネルギを示すデータＢである。

図３に示すデータＢのように、導体電極１５に突起１５ａがなく導体電極１５と誘電体１７とが十分に離れている場合には放電開始電圧が高く、印加電圧が所要の値となって初めて放電が開始されることが分かる。また、一旦放電が開始された後は、印加電圧の増加に伴って急激に放電に注入されるエネルギが増加するため、放電を起こすために必要な印加電圧の制御範囲が狭いことが分かる。

一方、導体電極１５と誘電体１７とを近接させた場合にはデータＡに示すように、放電開始電圧が低減され、導体電極１５に突起１５ａがなく導体電極１５と誘電体１７とが十分に離れている場合（データＢ）に比べてより低い印加電圧であっても放電のためにエネルギが注入されることが分かる。すなわち、より低い印加電圧で放電が開始されることが分かる。

また、放電開始電圧近傍における低電圧時には印加電圧の増加量に比して放電および放電プラズマに注入されるエネルギの増加量は小さく、滑らかに増加することが分かる。従って、導体電極１５と誘電体１７とを近接させることにより、放電を起こすために必要な印加電圧の制御範囲を導体電極１５と誘電体１７とを十分に離した場合（データＢ）に比べて広くできるということが分かる。この結果、導体電極１５に突起１５ａを設けて誘電体１７とを近接させた電極構造を有する放電型ガス処理装置１０では、放電電源１３の電圧制御により放電および放電プラズマに注入されるエネルギの量を容易に制御することができるということが分かる。

尚、印加電圧が上昇すると、導体電極１５と誘電体１７とを近接させた場合における放電注入エネルギ（データＡ）と導体電極１５と誘電体１７とを十分に離した場合における放電注入エネルギ（データＢ）との差は次第に小さくなり、データＡはデータＢに漸近して一致するとみなせる状態となることが分かる。逆に、印加電圧が比較的小さい場合には、同じ印加電圧であっても導体電極１５と誘電体１７とを近接させた場合における放電注入エネルギ（データＡ）の方が導体電極１５と誘電体１７とを十分に離した場合における放電注入エネルギ（データＢ）よりも大きく、電源効率を向上させることができるということが分かる。

そして、このように構成された導体電極１５と対向電極１６との間に電圧が印加されることにより、放電が開始される。このとき、導体電極１５と対向電極１６との間の空間には、誘電体１７が介在するため、放電は大気圧放電をアーク放電に至らしめず安定に維持することが可能な誘電体バリア放電となる。

さらに、このような誘電体バリア放電により放電プラズマが生成された導体電極１５と対向電極１６との間の空間に排気ガスＸが導かれる。このため、排気ガスＸ中に含まれる一酸化窒素をはじめとする有害成分等の被処理物質が放電プラズマの作用により分解され、排気ガスＸの浄化処理が施される。また、この際、放電プラズマの作用により排気ガスＸ中の酸素から副次的にオゾンが生成され、オゾンも排気ガスＸの浄化処理に寄与すると解されている。そして、放電プラズマの作用により浄化処理された排気ガスＸは、放電型ガス処理装置１０の下流側の配管１１に放出され、配管１１から所要の空間に放出される。

以上のような放電型ガス処理装置１０によれば、導体電極１５に突起１５ａを設け、導体電極１５と誘電体１７とを近接させた電極構造としたため、放電開始電圧をより低い電圧とすることができる。さらに、放電や放電プラズマにエネルギを注入するために必要とされる印加電圧の制御範囲をより広くすることができるため、放電継続のために入力すべき電圧の制御を容易とすることができる。

このため、放電電源１３に要求される電圧出力を低減させて、より簡易なものを使用することにより、放電型ガス処理装置１０の製造コストの低減に繋げることができる。また、放電電源１３の出力電圧を排気ガスＸの浄化処理に必要とされる電圧により適切に制御することにより、電力効率を向上させて電力消費を低減させることができる。すなわち、放電型ガス処理装置１０の動作条件の最適化が容易となるため、効率的な運転を行うことができる。

尚、放電型ガス処理装置１０の放電部１２を一対の導体電極１５と対向電極１６とで構成した例を図３に示したが、導体電極１５と対向電極１６とを複数組設けて積層して構成し、各導体電極１５にそれぞれ突起１５ａを設けるようにしてもよい。

図４は本発明に係る放電型ガス処理装置の第２の実施形態を示す構成図である。

図４に示された、放電型ガス処理装置１０Ａでは、導体電極１５の突起１５ａを対向電極１６を覆う誘電体１７と接触させた点が図１に示す放電型ガス処理装置１０と相違する。他の構成および作用については図１に示す放電型ガス処理装置１０と実質的に異ならないため放電部１２の構成および放電電源１３のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

放電型ガス処理装置１０Ａの放電部１２は、板状の導体電極１５と対向電極１６とを略並行に対向配置して構成される。また、対向電極１６の導体電極１５側は板状の誘電体１７により覆われ、導体電極１５と対向電極１６とが誘電体１７を介さずに直接対向する部位が存在しないように構成される。さらに、導体電極１５の対向電極１６側には、導体で形成された単一あるいは複数の突起１５ａが設けられ、突起１５ａの先端が対向電極１６を覆う誘電体１７と接触せしめられる。

そして、放電型ガス処理装置１０Ａでは、このように誘電体１７に接触せしめられた導体電極１５と対向電極１６との間に電圧が印加されて放電とともに放電プラズマが生成され、生成された放電プラズマの作用により排ガスの浄化処理が行なわれる。このとき放電型ガス処理装置１０Ａの放電部１２では、図１に示す放電型ガス処理装置１０の放電部１２と同様に、突起１５ａ近傍において、より低い電圧の印加により放電を開始させることができるとともに、印加電圧の制御範囲を広くすることができる。

すなわち、導体電極１５と対向電極１６との間の距離が所要の距離以下あるいは未満であれば、誘電体１７と導体電極１５とが接触しているか否かに依らず、放電開始電圧の低減効果や印加電圧の制御性向上といった効果を得ることができる。従って、放電型ガス処理装置１０Ａの放電部１２のように、誘電体１７と導体電極１５とを接触させてもよい。

放電型ガス処理装置１０Ａの放電部１２のように、誘電体１７と導体電極１５とを接触させることにより、図１に示す放電型ガス処理装置１０と同等な効果を得ることができる。特に、導体電極１５と対向電極１６との間の距離を最小にすることができるため、放電開始電圧をより低くすることができる。さらに、誘電体１７と導体電極１５との間隔を突起１５ａにより固定させて放電部１２を安定化することも可能となる。

図５は本発明に係る放電型ガス処理装置の第３の実施形態を示す構成図である。

図５に示された、放電型ガス処理装置１０Ｂでは、放電部１２の構成が図１に示す放電型ガス処理装置１０と相違する。他の構成および作用については図１に示す放電型ガス処理装置１０と実質的に異ならないため放電部１２の構成のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

放電型ガス処理装置１０Ｂの放電部１２は、それぞれ筒状構造の導体電極１５と対向電極１６とを略同軸上に配置し、対向電極１６の内部に導体電極１５を設けて構成される。また、対向電極１６の内面側である導体電極１５側は筒状の誘電体１７により覆われ、導体電極１５と対向電極１６とが誘電体１７を介さずに直接対向する部位が存在しないように構成される。さらに、導体電極１５の外部側である対向電極１６側には、導体で形成された単一あるいは複数の突起１５ａが設けられ、突起１５ａの先端が対向電極１６を覆う誘電体１７と接触される。

そして、放電型ガス処理装置１０Ｂでは、筒状の導体電極１５と対向電極１６との間に放電開始電圧に相当する電圧が印加される。このため、導体電極１５からのびた突起１５ａと誘電体１７との接触点近傍で放電が局所的に発生する。さらに、印加電圧が増加され、放電および放電に伴って生成される放電プラズマは空間に広がる。そして、筒状の誘電体１７内部に導かれた排ガスが放電プラズマの作用により浄化される。

以上のような放電型ガス処理装置１０Ｂによれば、導体電極１５の突起１５ａと誘電体１７とを接触させた電極構造であるため、図１に示す放電型ガス処理装置１０と同等の効果を得ることができる。

また、導体電極１５、対向電極１６および誘電体１７をそれぞれ筒状に構成したため、排ガスの流路を容易に形成させることが可能であり、放電型ガス処理装置１０Ｂの製造も容易とすることができる。

尚、図５に示す放電型ガス処理装置１０Ｂでは、導体電極１５の外側に存在する対向電極１６の内面側に誘電体１７を設けたが、逆に筒状の対向電極１６の外面側を筒状の誘電体１７で覆い、さらに対向電極１６および誘電体１７を筒状の導体電極１５の内部に設けてもよい。この場合には、導体電極１５の内部側に突起１５ａが設けられ、誘電体１７と接触せしめられる。

また、導体電極１５の突起１５ａは、必ずしも誘電体１７に接触している必要はなく、導体電極１５と誘電体１７の半径差より十分に小さい距離に近接して設ければ、図１に示す放電型ガス処理装置１０と同様な効果を得ることができる。

図６は本発明に係る放電型ガス処理装置の第４の実施形態を示す構成図である。

図６に示された、放電型ガス処理装置１０Ｃでは、導体電極１５の構造が図５に示す放電型ガス処理装置１０Ｂと相違する。他の構成および作用については図５に示す放電型ガス処理装置１０Ｂと実質的に異ならないため放電部１２の構成のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

放電型ガス処理装置１０Ｃの放電部１２を構成する導体電極１５は棒状構造とされる。このため、放電型ガス処理装置１０Ｃでは、図５に示す放電型ガス処理装置１０Ｂと同等の効果を得ることができる。また、導体電極１５の半径を小さくして導体電極１５と誘電体１７との間における空間を広くすることができるため、より大量の排ガスを放電部１２に導いて、浄化処理を施すことができる。

尚、対向電極１６を棒状構造として筒状の誘電体１７で覆い、誘電体１７で覆われた対向電極１６を筒状の導体電極１５の内部に設けて構成してもよい。つまり、導体電極１５および対向電極１６の一方が筒状構造であり、他方が棒状構造であればよい。

図７は本発明に係る放電型ガス処理装置の第５の実施形態を示す構成図である。

図７に示された、放電型ガス処理装置１０Ｄでは、導体電極１５の構造が図１に示す放電型ガス処理装置１０と相違する。他の構成および作用については図１に示す放電型ガス処理装置１０と実質的に異ならないため放電部１２および放電電源１３の構成のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

放電型ガス処理装置１０Ｄの放電部１２を構成する導体電極１５は薄板を成形加工により折り曲げて形成される。この結果、導体電極１５には誘電体１７と接触する断面がＶ字状の突起１５ａが形成される。このため、放電型ガス処理装置１０Ｄでは、図１に示す放電型ガス処理装置１０と同等の効果を得ることができる。また、突起１５ａを備えた導体電極１５の製造を容易とし、製造コストを低減させることができるのみならず、放電型ガス処理装置１０Ｄの軽量化や小型化が期待できる。

図８は本発明に係る放電型ガス処理装置の第６の実施形態を示す構成図である。

図８に示された、放電型ガス処理装置１０Ｅでは、導体電極１５の構造が図７に示す放電型ガス処理装置１０Ｄと相違する。他の構成および作用については図７に示す放電型ガス処理装置１０Ｄと実質的に異ならないため放電部１２および放電電源１３の構成のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

放電型ガス処理装置１０Ｅの放電部１２を構成する導体電極１５は薄板により形成される。さらに、導体電極１５には、型抜きによる成形加工により例えば半球状の突起１５ａが形成され、導体電極１５の突起１５ａは誘電体１７と接触される。このため、放電型ガス処理装置１０Ｅでは、図７に示す放電型ガス処理装置１０Ｄと同等の効果を得ることができる。また、突起１５ａの個数は任意に設定することができるため、より詳細なエネルギ制御を行なうことができる。

図９は本発明に係る放電型ガス処理装置の第７の実施形態を示す構成図である。

図９に示された、放電型ガス処理装置１０Ｆでは、放電部１２の構造が図１に示す放電型ガス処理装置１０と相違する。他の構成および作用については図１に示す放電型ガス処理装置１０と実質的に異ならないため放電部１２および放電電源１３の構成のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

放電型ガス処理装置１０Ｆの放電部１２を構成する導体電極１５と誘電体１７との間には、スペーサ１５ｂが設けられる。そして、このスペーサ１５ｂにより導体電極１５と誘電体１７との間隔が所要の間隔となるように維持される。また、スペーサ１５ｂは導体で構成され、導体電極１５と電気的に一体化せしめられる。このため、結果的にスペーサ１５ｂは導体電極１５の一部を兼ねて誘電体１７と接触する構造となる。

以上のような放電型ガス処理装置１０Ｆによれば、図１に示す放電型ガス処理装置１０と同等な効果に加え、スペーサ１５ｂを導体電極１５の一部とすることにより放電型ガス処理装置１０Ｆの部品点数を低減させることができる。

図１０は本発明に係る放電型ガス処理装置の第８の実施形態を示す構成図である。

図１０に示された、放電型ガス処理装置１０Ｇでは、放電部１２の構造が図１に示す放電型ガス処理装置１０と相違する。他の構成および作用については図１に示す放電型ガス処理装置１０と実質的に異ならないため放電部１２の構成のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

放電型ガス処理装置１０Ｇの放電部１２を構成する誘電体１７の導体電極１５側には、蒸着、溶射、メタライズ等の金属接着技術により誘電体１７との界面が所要の面積となるように電極１５ｃが接着される。そして、誘電体１７に接着された各電極１５ｃは、それぞれ導体１５ｄにより導体電極１５と電気的に接続される。このため、結果的に誘電体１７に接着された電極１５ｃは導体電極１５の一部をなし、誘電体１７と所要の接触面積で接触する構造となる。

以上のような放電型ガス処理装置１０Ｇによれば、図１に示す放電型ガス処理装置１０と同等の効果に加え、導体電極１５と誘電体１７との接触面積を任意に設定することが可能となる。また、一旦放電部１２を製造した後は、導体電極１５と誘電体１７との接触面積を容易かつより正確に把握することができるため、放電および放電プラズマに注入されるエネルギの制御性を向上させることができる。

図１１は本発明に係る放電型ガス処理装置の第９の実施形態を示す構成図である。

図１１に示された、放電型ガス処理装置１０Ｈでは、放電部１２の構造が図１に示す放電型ガス処理装置１０と相違する。他の構成および作用については図１に示す放電型ガス処理装置１０と実質的に異ならないため放電部１２の構成のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

放電型ガス処理装置１０Ｈの放電部１２を構成する対向電極１６は、板状あるいは箔状とされ、少なくとも導体電極１５側は誘電体１７により覆われて導体電極１５と対向電極１６とが誘電体１７を介さずに直接対向する部位が存在しないように構成される。例えば、対向電極１６は薄板状とされ、補強材を兼ねる２枚の板状の誘電体１７に挟持される。

一方、導体電極１５は、棒状構造とされた複数の棒状電極１５ｅを共通の固定用電極１５ｆに固定して構成される。すなわち、例えば２つの角柱状の固定用電極１５ｆが誘電体１７に略平行に固定され、２つの固定用電極１５ｆの間に複数の棒状電極１５ｅが共通の平面上となるように互いに略平行で、かつ固定用電極１５ｆの長手方向に略垂直に設けられる。そして、２つの固定用電極１５ｆと誘電体１７とで仕切られた空間が排気ガスＸの流路とされる。このため、各棒状電極１５ｅは、長手方向が排気ガスＸの進行方向に略垂直となるような向きとなる。

ただし、各棒状電極１５ｅの向きが排気ガスＸの進行方向に対して傾くように、あるいは平行となるようにしてもよい。

さらに、各棒状電極１５ｅの任意の部位には、対向電極１６側に向かって突起１５ａが設けられる。そして、棒状電極１５ｅに設けられた突起１５ａが対向電極１６を覆う誘電体１７と接触あるいは近接されて導体電極１５と対向電極１６との間における距離が短くされ、放電開始電圧が低減される。

このように構成された放電型ガス処理装置１０Ｈによれば、図１に示す放電型ガス処理装置１０と同等の効果に加え、排気ガスＸの進行方向を横切る向きで複数の棒状電極１５ｅを設けて導体電極１５を構成したため、各棒状電極１５ｅ間の距離や各棒状電極１５ｅの長さを調整することにより導体電極１５と対向電極１６との間の距離を大きくすることなく放電空間の確保や電力密度の向上が容易となる。このため、より大流量の被処理ガスＸを効率的に浄化処理することが可能となり、装置を小型化することができる。

また、電極形状が板状および棒状であるため製造が容易であるとともに、放電部１２を箱型にすることができるため、放電部１２をユニット化して積層することにより容易に浄化処理可能な被処理ガスの容量を向上させることができる。さらに、被処理ガスＸの進行方向を遮るスペーサ等の障害物が少ないため、被処理ガスＸの圧損を増加させることなく、放電部１２に導いて浄化処理を施すことができる。

以上のような各実施形態における放電型ガス処理装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈは互いに組み合わせて構成してもよい。例えば、誘電体１７に所要の接触面積で電極１５ｃを設け、かつ導体電極１５を成形加工により突起１５ａを形成した薄板で構成してもよい。

本発明に係る放電型ガス処理装置の第１の実施形態を示す構成図。 図１に示す放電型ガス処理装置の放電部の詳細構成図。 図２に示す放電型ガス処理装置において放電のために導体電極と対向電極との間に印加される印加電圧と放電のために注入されたエネルギとの関係を示す図。 本発明に係る放電型ガス処理装置の第２の実施形態を示す構成図。 本発明に係る放電型ガス処理装置の第３の実施形態を示す構成図。 本発明に係る放電型ガス処理装置の第４の実施形態を示す構成図。 本発明に係る放電型ガス処理装置の第５の実施形態を示す構成図。 本発明に係る放電型ガス処理装置の第６の実施形態を示す構成図。 本発明に係る放電型ガス処理装置の第７の実施形態を示す構成図。 本発明に係る放電型ガス処理装置の第８の実施形態を示す構成図。 本発明に係る放電型ガス処理装置の第９の実施形態を示す構成図。 従来の放電型ガス処理装置の構成図。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ 放電型ガス処理装置
１１ 配管
１２ 放電部
１３ 放電電源
１４ リード線
１５ 導体電極
１５ａ 突起
１５ｂ スペーサ
１５ｃ 電極
１５ｄ 導体
１５ｅ 棒状電極
１５ｆ 固定用電極
１６ 対向電極
１７ 誘電体
Ｘ 排気ガス

Claims (10)

1. 突起を有する導体電極と、前記導体電極に対向する対向電極と、前記対向電極の前記導体電極側を覆う誘電体と、前記導体電極と前記対向電極との間に所要の電圧を印加して被処理ガスに浄化処理を施すための放電プラズマを生成させる放電電源とを備え、前記突起の近傍から放電が開始されるように前記突起と前記誘電体との間の距離が所要の距離以下あるいは未満となるようにしたことを特徴とする放電型ガス処理装置。
2. 突起を有する導体電極と、前記導体電極に対向する対向電極と、前記対向電極の前記導体電極側を覆う誘電体と、前記導体電極と前記対向電極との間に所要の電圧を印加して被処理ガスに浄化処理を施すための放電プラズマを生成させる放電電源とを備え、前記突起と前記誘電体とを互いに接触させたことを特徴とする放電型ガス処理装置。
3. 前記導体電極および前記対向電極をそれぞれ筒状構造としたことを特徴とする請求項１または２記載の放電型ガス処理装置。
4. 前記導体電極および前記対向電極の一方を筒状構造とし、他方を棒状構造としたことを特徴とする請求項１または２記載の放電型ガス処理装置。
5. 前記導体電極および前記対向電極をそれぞれ板状構造としたことを特徴とする請求項１または２記載の放電型ガス処理装置。
6. 前記導体電極および前記対向電極をそれぞれ板状構造とし、かつ薄板を折り曲げることにより前記導体電極の前記突起を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の放電型ガス処理装置。
7. 前記導体電極および前記対向電極をそれぞれ板状構造とし、かつ薄板の型抜きにより前記導体電極の前記突起を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の放電型ガス処理装置。
8. 前記導体電極の前記突起が前記導体電極と前記誘電体との間隔を維持するスペーサを兼ねる構成としたことを特徴とする請求項１または２記載の放電型ガス処理装置。
9. 前記誘電体に界面が所要の面積となるように電極を接着し、この電極と前記導体電極とを導体により電気的に接続したことを特徴とする請求項１または２記載の放電型ガス処理装置。
10. 前記対向電極を板状構造とする一方、前記導体電極を棒状構造としたことを特徴とする請求項１または２記載の放電型ガス処理装置。

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