JP2007220488A - Plasma discharge device and exhaust gas treatment device - Google Patents

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Atsuko Seo
敦子 瀬尾
Shigeru Tamaru
滋 田丸
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SUTAI RABO KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To remove fine particles in an exhaust gas efficiently with a limited power consumption. <P>SOLUTION: The plasma discharge device for generating a plasma discharge between a positive electrode 13 and a negative electrode 14 is provided with a waveform forming means 16 which forms a discharging waveform which is an asymmetric waveform having a pulsating voltage waveform on a plus side only and of which the discharge base voltage is set at a minus voltage, an output means 16 to output a voltage of a discharge waveform formed by the waveform forming means 16, and an amplifying means 15 to amplify the output of the output means 16 at a predetermined amplifying ratio and impress it between the positive electrode 13 and the negative electrode 14. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマ放電装置および排気ガス処理装置に関し、より詳細には、プラズマ放電によって燃焼排気ガス中の微量物質を分解処理する排気ガス処理装置と、これに適用することができるプラズマ放電装置に関する。   The present invention relates to a plasma discharge device and an exhaust gas treatment device, and more particularly to an exhaust gas treatment device that decomposes trace substances in combustion exhaust gas by plasma discharge and a plasma discharge device that can be applied thereto. .

内燃機関の排気ガス中には、煤等の粒子状汚染物質、窒素酸化物等のガス状汚染物質などの有害成分である微量物質が含まれている。これら微量物質を排気ガスから除去する方法として、プラチナ、パラジウム等の酸化触媒、γアルミナ、ゼオライトなどのＨＣ吸着材に、排気ガスを接触させ、分解処理することが行われている。しかしながら、触媒による方法は、単位時間当りの排気ガスの分解処理能力が低く、分解処理する排気ガスの容量を大きくするためには、排気ガス処理装置の大型化が避けられない。   The exhaust gas of the internal combustion engine contains trace substances that are harmful components such as particulate pollutants such as soot and gaseous pollutants such as nitrogen oxides. As a method for removing these trace substances from the exhaust gas, an exhaust gas is brought into contact with an HC adsorbent such as an oxidation catalyst such as platinum or palladium, γ-alumina or zeolite, and a decomposition treatment is performed. However, the catalytic method has a low ability to decompose exhaust gas per unit time, and in order to increase the capacity of the exhaust gas to be decomposed, it is inevitable to increase the size of the exhaust gas processing apparatus.

そこで、プラズマ放電中の電場に排気ガスを通過させ、微量物質を分解処理する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。図１に、従来のプラズマ放電を用いた排気ガス処理装置の構成を示す。内燃機関の排気管１の途中に配置されたチャンバー２内に、陽極３と陰極４とが対向して設置されている。陽極３は、導電性の電極３ａをセラミックス等の誘電体３ｂで挟んだ構造を有している。陰極４は、導電性の電極からなる。陽極３は増幅器５に接続され、陰極４と増幅器５と高周波高電圧電源６とは、アースに接続されている。陽極３に高周波高電圧が印加されると、陽極３と陰極４との間にプラズマが発生する。高周波高電圧は、高周波高電圧電源６で生成されたパルス状の交流電圧を、増幅器５により増幅することにより得られる。   Therefore, a method is known in which exhaust gas is passed through an electric field during plasma discharge to decompose trace substances (see, for example, Patent Document 1). FIG. 1 shows a configuration of a conventional exhaust gas processing apparatus using plasma discharge. An anode 3 and a cathode 4 are installed facing each other in a chamber 2 disposed in the middle of the exhaust pipe 1 of the internal combustion engine. The anode 3 has a structure in which a conductive electrode 3a is sandwiched between dielectrics 3b such as ceramics. The cathode 4 is made of a conductive electrode. The anode 3 is connected to an amplifier 5, and the cathode 4, the amplifier 5, and the high frequency high voltage power source 6 are connected to ground. When a high frequency high voltage is applied to the anode 3, plasma is generated between the anode 3 and the cathode 4. The high frequency high voltage is obtained by amplifying the pulsed alternating voltage generated by the high frequency high voltage power source 6 by the amplifier 5.

このような排気ガス処理装置は、常時、陽極３と陰極４とに通電することによりプラズマを発生させ、排気ガスを分解処理するので、消費電力が大きいという問題があった。   Such an exhaust gas processing apparatus has a problem that power consumption is large because plasma is generated by always energizing the anode 3 and the cathode 4 to decompose the exhaust gas.

特開平８−４９５２５号公報JP-A-8-49525 特開２００２−２２１０２７号公報JP 2002-221027 A

そこで、陽極３と陰極４とを触媒で被覆しておき、プラズマ放電のための通電によって、陽極３と陰極４とを触媒活性温度まで昇温させることが行われている（例えば、特許文献２参照）。この方法によれば、プラズマ放電を停止した後も、触媒による排気ガスの分解処理が継続するので、プラズマ放電のための電力消費を抑えることができる。   Therefore, the anode 3 and the cathode 4 are covered with a catalyst, and the anode 3 and the cathode 4 are heated to a catalyst activation temperature by energization for plasma discharge (for example, Patent Document 2). reference). According to this method, even after the plasma discharge is stopped, the decomposition treatment of the exhaust gas by the catalyst is continued, so that the power consumption for the plasma discharge can be suppressed.

しかしながら、この方法によっても、プラズマを発生させるための高周波高電圧を供給するプラズマ放電装置においては、大きな電力を必要とするという問題があった。   However, this method also has a problem that a large amount of electric power is required in a plasma discharge device that supplies a high-frequency high voltage for generating plasma.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、少ない消費電力で効率的に、排気ガス中の微量物質を除去することができる排気ガス処理装置に適用するためのプラズマ放電装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to be applied to an exhaust gas treatment apparatus that can efficiently remove trace substances in exhaust gas with low power consumption. An object of the present invention is to provide a plasma discharge apparatus.

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、陽極（１３）と陰極（１４）との間にプラズマ放電を発生させるためのプラズマ放電装置において、プラス側にのみパルス状の電圧波形を有する非対称の波形であって、放電基底電圧をマイナス電圧に設定した放電波形を生成する波形生成手段（１６）と、該波形生成手段で生成された前記放電波形の電圧を出力する出力手段（１６）と、該出力手段の出力を所定の増幅率で増幅し、前記陽極と陰極との間に印可する増幅手段（１５）とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a plasma discharge apparatus for generating plasma discharge between an anode (13) and a cathode (14). A waveform generating means (16) for generating a discharge waveform having a pulse-like voltage waveform only and a discharge base voltage set to a negative voltage, and the discharge waveform generated by the waveform generating means. An output means (16) for outputting a voltage, and an amplifying means (15) for amplifying the output of the output means with a predetermined amplification factor and applying it between the anode and the cathode, are provided.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプラズマ放電装置において、前記陽極（１３）と前記増幅器（１５）との間に挿入された波形プローブ（１７）と、前記波形生成手段で生成された前記放電波形（波形１）を前記所定の増幅率で増幅した波形（波形３）と、前記波形プローブからの波形（波形２）との差分を、前記所定の増幅率で除した差分波形（波形４）を、前記波形生成手段に出力する波形モニタ（１８）とをさらに備え、前記波形生成手段（１６）は、生成した前記放電波形（波形１）に前記差分波形（波形４）を加算することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the plasma discharge apparatus of the first aspect, the waveform probe (17) inserted between the anode (13) and the amplifier (15) and the waveform generation means A difference obtained by dividing a difference between a waveform (waveform 3) obtained by amplifying the generated discharge waveform (waveform 1) at the predetermined amplification factor and a waveform (waveform 2) from the waveform probe by the predetermined amplification factor. A waveform monitor (18) for outputting a waveform (waveform 4) to the waveform generation means; and the waveform generation means (16) adds the difference waveform (waveform 4) to the generated discharge waveform (waveform 1). Is added.

他の実施形態によれば、このようなプラズマ放電装置を、陽極と陰極との間を流通する排気ガス中の微量物質を分解処理する排気ガス処理装置に適用することができる。   According to another embodiment, such a plasma discharge device can be applied to an exhaust gas treatment device that decomposes trace substances in the exhaust gas flowing between the anode and the cathode.

以上説明したように、本発明によれば、プラス側にのみパルス状の電圧波形を有する非対称の波形であって、放電基底電圧をマイナス電圧に設定した放電波形を、電極間に印加してプラズマを発生させるので、少ない消費電力で効率的に、排気ガス中の微量物質を除去することが可能となる。   As described above, according to the present invention, a discharge waveform having a pulse-like voltage waveform only on the positive side and having a discharge base voltage set to a negative voltage is applied between the electrodes to generate plasma. Therefore, it is possible to efficiently remove trace substances in the exhaust gas with low power consumption.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。電極間に印加された高周波高電圧によって加速された高エネルギー電子により、励起した分子、原子が混在する状態が、プラズマ状態である。例えば、ガス状汚染物質の一つであるメタンガス（ＣＨ４）を、プラズマ放電中の電極間を通過させると、高エネルギー電子により励起メタン（ＣＨ４ ＊）が生成される。励起メタンはプラスに帯電しているので、陰極に衝突し、陰極上での分解反応により、無害の二酸化炭素と水となる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A plasma state is a state in which molecules and atoms excited by high-energy electrons accelerated by a high-frequency high voltage applied between the electrodes are mixed. For example, when methane gas (CH 4 ), which is one of gaseous contaminants, is passed between electrodes during plasma discharge, excited methane (CH 4 * ) is generated by high-energy electrons. Since excited methane is positively charged, it collides with the cathode and becomes harmless carbon dioxide and water by a decomposition reaction on the cathode.

このとき、励起メタンの陰極への衝突スピードが速いほど、分解反応率は高くなる。従って、電極間の電圧をなるべく高くした方がよい。しかしながら、電圧を高くするほど、プラズマ放電装置の消費電力は増大する。   At this time, the faster the collision speed of the excited methane to the cathode, the higher the decomposition reaction rate. Therefore, the voltage between the electrodes should be as high as possible. However, the higher the voltage, the greater the power consumption of the plasma discharge device.

図２に、従来の排気ガス処理装置における放電波形を示す。図１に示した高周波高電圧電源で生成されたパルス状の交流電圧波形であり、０Ｖを中心にプラス側とマイナス側とが対称の波形となっている。励起メタンを発生させ、メタンの分解反応に寄与するのは、プラス側の電圧波形であり、所定のしきい値電圧ａ以上の波形に対応するエネルギーである。それ以外の波形部分の電力は、熱エネルギーに変換されるだけであり、分解反応には寄与しない。   FIG. 2 shows a discharge waveform in a conventional exhaust gas treatment apparatus. 1 is a pulse-like AC voltage waveform generated by the high-frequency high-voltage power source shown in FIG. 1, and the plus side and the minus side are symmetrical with respect to 0V. It is a voltage waveform on the plus side that generates excited methane and contributes to the decomposition reaction of methane, and is energy corresponding to a waveform of a predetermined threshold voltage a or higher. The electric power of the other waveform part is only converted into thermal energy and does not contribute to the decomposition reaction.

そこで、分解反応に寄与しない波形部分を抑制することにより、消費電力の低減を図る。図３に、本発明の一実施形態にかかる排気ガス処理装置における放電波形を示す。放電波形は、プラス側にのみパルス状の電圧波形を有する非対称の波形であり、放電基底電圧ｂをマイナス電圧に設定する。放電基底電圧ｂをマイナス電圧に設定することにより、増幅器においてグランドへ電子を放出する。すなわち、プラス側の波形の面積とマイナス側の波形の面積は等しい。また、放電前に陽極と陰極との間に電圧差を発生させておくことにより、放電開始時、すなわち電圧波形の立ち上がりを速くする。   Therefore, power consumption is reduced by suppressing the waveform portion that does not contribute to the decomposition reaction. FIG. 3 shows a discharge waveform in the exhaust gas processing apparatus according to one embodiment of the present invention. The discharge waveform is an asymmetric waveform having a pulse-like voltage waveform only on the plus side, and the discharge base voltage b is set to a minus voltage. By setting the discharge base voltage b to a negative voltage, electrons are emitted to the ground in the amplifier. That is, the area of the positive waveform and the area of the negative waveform are equal. In addition, by generating a voltage difference between the anode and the cathode before the discharge, the start of the discharge, that is, the rise of the voltage waveform is accelerated.

このようにして、本実施形態によれば、同じ消費電力であっても、微量物質の分解反応に寄与するプラス側の波形のみを出力するとともに、電圧波形の立ち上がりを速くすることにより、励起された微量物質の陰極への衝突スピードを速くして、効率的に分解処理を行うことができる。   Thus, according to the present embodiment, even when the power consumption is the same, only the positive waveform that contributes to the decomposition reaction of the trace substance is output, and the voltage waveform is excited by speeding up the rise. In addition, it is possible to efficiently perform the decomposition process by increasing the collision speed of the trace substance to the cathode.

図４に、本発明の一実施形態にかかる排気ガス処理装置の構成を示す。排気ガス処理装置は、任意の電圧波形を生成することができる高周波高電圧電源１６と、高周波高電圧電源１６の出力を増幅する増幅器１５と、増幅器１５に接続された陽極１３と陰極１４とから構成されている。陽極１３と陰極１４とは、内燃機関の排気管１１の途中に配置されたチャンバー１２内に、対向して設置されている。陽極１３は、導電性の電極１３ａをセラミックス等の誘電体１３ｂで挟んだ構造を有している。陰極４は、表面を鏡面研磨した金属、Ｆｅ、Ａｌ、ＳＵＳなどの導電性の電極からなる。分解反応を促進するために、イオン化傾向の高いＡｕ、Ａｇ、Ｐｔを用いることが、より好ましい。なお、陰極１４と増幅器１５と高周波高電圧電源１６とは、共通のアースに接続されている。   FIG. 4 shows a configuration of an exhaust gas processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The exhaust gas treatment apparatus includes a high-frequency high-voltage power supply 16 that can generate an arbitrary voltage waveform, an amplifier 15 that amplifies the output of the high-frequency high-voltage power supply 16, and an anode 13 and a cathode 14 that are connected to the amplifier 15. It is configured. The anode 13 and the cathode 14 are disposed to face each other in a chamber 12 disposed in the middle of the exhaust pipe 11 of the internal combustion engine. The anode 13 has a structure in which a conductive electrode 13a is sandwiched between dielectrics 13b such as ceramics. The cathode 4 is made of a conductive electrode such as metal, Fe, Al, or SUS having a mirror-polished surface. In order to promote the decomposition reaction, it is more preferable to use Au, Ag, or Pt having a high ionization tendency. The cathode 14, the amplifier 15, and the high frequency high voltage power supply 16 are connected to a common ground.

陽極１３と増幅器１５との間には、波形モニタ１８に接続されたプローブ１７が挿入され、電極に印加された高周波高電圧を観測することができる。波形モニタ１８で観測された波形は、演算装置１９に供給され、後述するように、波形制御のための演算に用いられる。   A probe 17 connected to the waveform monitor 18 is inserted between the anode 13 and the amplifier 15, and a high frequency high voltage applied to the electrode can be observed. The waveform observed by the waveform monitor 18 is supplied to the computing device 19 and used for computation for waveform control, as will be described later.

高周波高電圧電源１６は、プラス側のピーク電圧２００Ｖ、放電基底電圧−５０Ｖ、周期１００μｓの非対称の波形を出力する。増幅器１５は、プラス側のピーク電圧で２０ｋＶまで増幅し、陽極１３と陰極１４との間に印可する。電力は、０．４ｋＷである。高周波高電圧が印加されると、陽極１３と陰極１４との間にプラズマが発生する。   The high-frequency high-voltage power supply 16 outputs an asymmetric waveform having a positive side peak voltage of 200 V, a discharge base voltage of −50 V, and a period of 100 μs. The amplifier 15 amplifies the positive peak voltage to 20 kV and applies it between the anode 13 and the cathode 14. The power is 0.4 kW. When a high frequency high voltage is applied, plasma is generated between the anode 13 and the cathode 14.

図５に、排気ガス処理装置における実際の放電波形を示す。実線ｃは、本実施形態にかかる排気ガス処理装置の放電波形であり、プラス側にのみパルス状の電圧波形を有し、放電基底電圧をマイナス電圧に設定してある。高周波高電圧電源１６内の波形生成回路におけるパラメータは、上述の通りである。点線ｄは、従来の排気ガス処理装置の放電波形であり、０Ｖを中心にプラス側とマイナス側とが対称の波形となっている。ピーク電圧２０ｋＶ、周期１００μｓ、電力は０．４ｋＷである。   FIG. 5 shows an actual discharge waveform in the exhaust gas treatment apparatus. A solid line c is a discharge waveform of the exhaust gas processing apparatus according to the present embodiment, has a pulse-like voltage waveform only on the plus side, and the discharge base voltage is set to a minus voltage. The parameters in the waveform generation circuit in the high-frequency high-voltage power supply 16 are as described above. A dotted line d is a discharge waveform of the conventional exhaust gas processing apparatus, and the plus side and the minus side are symmetrical around 0V. The peak voltage is 20 kV, the period is 100 μs, and the power is 0.4 kW.

本実施形態にかかる排気ガス処理装置の放電波形では、図５の囲みｅに示すように、マイナス側への放電の立ち上がりを抑制している。マイナス側への放電は、増幅器１５におけるグランドへの電子放出のためにあり、メタンガスの分解反応には寄与していない。また、陰極での過剰電子の逆流現象を解消するためにも、後述するフィードバック制御を行うことにより、マイナス側への放電の立ち上がりを抑制する。また、従来の排気ガス処理装置の放電波形のように、パルス放電後の周期２０μｓの波形ｆは、メタンの分解反応には寄与しないので、消費電力低減のためにも抑制することが望ましい。   In the discharge waveform of the exhaust gas processing apparatus according to the present embodiment, as shown in the box e of FIG. 5, the rise of discharge to the minus side is suppressed. The discharge to the minus side is due to electron emission to the ground in the amplifier 15 and does not contribute to the decomposition reaction of methane gas. Also, in order to eliminate the backflow phenomenon of excess electrons at the cathode, the rise of discharge to the minus side is suppressed by performing feedback control described later. Further, like the discharge waveform of the conventional exhaust gas treatment apparatus, the waveform f having a period of 20 μs after the pulse discharge does not contribute to the decomposition reaction of methane, and therefore it is desirable to suppress the power consumption.

図６に、排気ガス処理装置におけるメタンの除去率を示す。図５に示した放電波形を、１ｍｍ間隔の陽極１３と陰極１４との間に印可し、温度３００℃の排気ガスを１．４ｍ３／ｈ通過させたときの、排気ガスのメタンの除去率を示す。実線ｇは、本実施形態にかかる排気ガス処理装置のメタンの除去率であり、電極間に印加するパルス電圧（ピーク−ピーク）を、１０ｋＶｐ−ｐ、１５ｋＶｐ−ｐ、２０ｋＶｐ−ｐと順に変えた。点線ｈは、従来の排気ガス処理装置のメタンの除去率であり、同様に、電極間に印加するパルス電圧を、１０ｋＶｐ−ｐ、１５ｋＶｐ−ｐ、２０ｋＶｐ−ｐと順に変えている。本実施形態にかかる排気ガス処理装置は、およそ２１分でメタンの８０％を除去しているのに対して、従来の排気ガス処理装置では、およそ２６分で５０％しか除去していない。 FIG. 6 shows the methane removal rate in the exhaust gas treatment apparatus. The discharge waveform shown in FIG. 5 is applied between the anode 13 and the cathode 14 at intervals of 1 mm, and the exhaust gas at a temperature of 300 ° C. passes through 1.4 m 3 / h, and the methane removal rate of the exhaust gas. Indicates. The solid line g is the methane removal rate of the exhaust gas treatment apparatus according to the present embodiment, and the pulse voltages (peak-peak) applied between the electrodes are 10 kV pp , 15 kV pp , 20 kV pp, and so on. Changed in order. The dotted line h is the methane removal rate of the conventional exhaust gas treatment apparatus. Similarly, the pulse voltage applied between the electrodes is changed in order of 10 kV p-p , 15 kV p-p , and 20 kV p-p . The exhaust gas treatment device according to this embodiment removes 80% of methane in about 21 minutes, whereas the conventional exhaust gas treatment device removes only 50% in about 26 minutes.

本実施形態によれば、プラス側にのみパルス状の電圧波形を有する非対称の波形であって、放電基底電圧をマイナス電圧に設定した放電波形を、電極間に印加してプラズマを発生させるので、少ない消費電力で効率的に、排気ガス中の微量物質を除去することができる。   According to this embodiment, a discharge waveform having a pulse-like voltage waveform only on the plus side and a discharge waveform in which the discharge base voltage is set to a minus voltage is applied between the electrodes to generate plasma. Trace substances in exhaust gas can be efficiently removed with low power consumption.

次に、本実施形態にかかる排気ガス処理装置における放電波形の波形制御について説明する。プラズマ放電に寄与する電極間のパルス状の電圧波形は、増幅器のトランスの特性、放電器である電極の特性により、高周波高電圧電源１６から出力された波形とは異なる。そこで、以下のようにフィードバック制御を行う。   Next, the waveform control of the discharge waveform in the exhaust gas processing apparatus according to the present embodiment will be described. The pulsed voltage waveform between the electrodes that contributes to the plasma discharge differs from the waveform output from the high-frequency high-voltage power supply 16 depending on the characteristics of the transformer of the amplifier and the characteristics of the electrode that is the discharger. Therefore, feedback control is performed as follows.

最初に、図３に示した非対称の放電波形（以下、波形１という）を、高周波高電圧電源１６内の波形生成回路において作成する。高周波高電圧電源１６は、生成された波形の電圧を増幅器１５に出力する。波形１は、増幅器１５により所定の増幅率で高電圧に増幅され、陽極１３に供給される。陽極１３と増幅器１５との間に挿入されたプローブ１７により、増幅器１５の出力波形（以下、波形２という）を取り込む。   First, the asymmetric discharge waveform (hereinafter referred to as waveform 1) shown in FIG. 3 is created in the waveform generation circuit in the high-frequency high-voltage power supply 16. The high frequency high voltage power supply 16 outputs the generated waveform voltage to the amplifier 15. The waveform 1 is amplified to a high voltage by the amplifier 15 at a predetermined amplification factor and supplied to the anode 13. The probe 17 inserted between the anode 13 and the amplifier 15 captures the output waveform of the amplifier 15 (hereinafter referred to as waveform 2).

演算装置１９は、波形１を所定の増幅率で増幅した波形３を計算し、波形モニタ１８から出力された波形２との間で、波形３−波形２の差分を計算する。演算装置１９は、この差分を所定の増幅率で除した波形４を、高周波高電圧電源１６内の波形生成回路に出力する。波形生成回路は、波形１に波形４を加算して出力することにより、図３に示した波形となるように、フィードバック制御される。   The arithmetic unit 19 calculates the waveform 3 obtained by amplifying the waveform 1 with a predetermined amplification factor, and calculates the difference between the waveform 3 and the waveform 2 from the waveform 2 output from the waveform monitor 18. The arithmetic unit 19 outputs the waveform 4 obtained by dividing the difference by a predetermined amplification factor to the waveform generation circuit in the high frequency high voltage power supply 16. The waveform generation circuit is feedback-controlled so that the waveform shown in FIG. 3 is obtained by adding waveform 4 to waveform 1 and outputting it.

パルス状の電圧波形は、矩形波の場合を示したが、三角波、ノコギリ波、サイン波のいずれであつても構わない。図７に、放電波形によるメタンの除去率の相違を示す。図６に示したメタンの除去率の測定と同じ条件で、パルスの波形のみを変えて測定した結果である。実線ｊはサイン波、実線ｋはノコギリ波、実線ｌは矩形波、実線ｍは三角波であり、メタンの除去率に優位差は見られなかった。   The pulse voltage waveform is a rectangular wave, but it may be a triangular wave, a sawtooth wave, or a sine wave. FIG. 7 shows the difference in methane removal rate depending on the discharge waveform. It is the result of having measured only the waveform of a pulse on the same conditions as the measurement of the removal rate of methane shown in FIG. The solid line j is a sine wave, the solid line k is a sawtooth wave, the solid line l is a rectangular wave, and the solid line m is a triangular wave, and there is no significant difference in the methane removal rate.

なお、本実施形態においては、波形生成手段と電圧を出力する手段とを、高周波高電圧電源１６として示したが、それぞれを別の装置としても良いし、増幅手段である増幅器１５と高周波高電圧電源１６とを一体の装置としてもよい。また、本実施形態においては、演算手段を、波形モニタ１８と演算装置１９として示したが、同一の装置であっても、別々の装置であっても構わない。   In the present embodiment, the waveform generation means and the voltage output means are shown as the high-frequency high-voltage power supply 16, but each may be a separate device, or the amplifier 15 that is the amplification means and the high-frequency high-voltage power supply. The power supply 16 may be an integrated device. In this embodiment, the calculation means is shown as the waveform monitor 18 and the calculation device 19, but may be the same device or separate devices.

従来のプラズマ放電を用いた排気ガス処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust gas processing apparatus using the conventional plasma discharge. 従来の排気ガス処理装置における放電波形を示す図である。It is a figure which shows the discharge waveform in the conventional exhaust gas processing apparatus. 本発明の一実施形態にかかる排気ガス処理装置における放電波形を示す図である。It is a figure which shows the discharge waveform in the exhaust-gas processing apparatus concerning one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる排気ガス処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust-gas processing apparatus concerning one Embodiment of this invention. 排気ガス処理装置における実際の放電波形を示す図である。It is a figure which shows the actual discharge waveform in an exhaust-gas processing apparatus. 排気ガス処理装置におけるメタンの除去率を示す図である。It is a figure which shows the removal rate of methane in an exhaust gas processing apparatus. 放電波形によるメタンの除去率の相違を示す図である。It is a figure which shows the difference in the removal rate of methane by a discharge waveform.

符号の説明Explanation of symbols

１，１１ 排気管
２，１２ チャンバー
３，１３ 陽極
４，１４ 陰極
５，１５ 増幅器
６，１６ 高周波高電圧電源
１７ プローブ
１８ 波形モニタ
１９ 演算装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Exhaust pipe 2,12 Chamber 3,13 Anode 4,14 Cathode 5,15 Amplifier 6,16 High frequency high voltage power supply 17 Probe 18 Waveform monitor 19 Arithmetic unit

Claims (4)

陽極と陰極との間にプラズマ放電を発生させるためのプラズマ放電装置において、
プラス側にのみパルス状の電圧波形を有する非対称の波形であって、放電基底電圧をマイナス電圧に設定した放電波形を生成する波形生成手段と、
該波形生成手段で生成された前記放電波形の電圧を出力する出力手段と、
該出力手段の出力を所定の増幅率で増幅し、前記陽極と陰極との間に印可する増幅手段と
を備えたことを特徴とするプラズマ放電装置。 In a plasma discharge apparatus for generating a plasma discharge between an anode and a cathode,
Waveform generating means for generating a discharge waveform having an asymmetric waveform having a pulse-like voltage waveform only on the positive side, wherein the discharge base voltage is set to a negative voltage;
Output means for outputting the voltage of the discharge waveform generated by the waveform generation means;
A plasma discharge apparatus comprising: amplification means for amplifying the output of the output means at a predetermined amplification factor and applying the amplification means between the anode and the cathode. 前記陽極と前記増幅器との間に挿入された波形プローブと、
前記波形生成手段で生成された前記放電波形を前記所定の増幅率で増幅した波形と、前記波形プローブからの波形との差分を、前記所定の増幅率で除した差分波形を、前記波形生成手段に出力する演算手段とをさらに備え、
前記波形生成手段は、生成した前記放電波形に前記差分波形を加算することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ放電装置。 A waveform probe inserted between the anode and the amplifier;
A waveform obtained by dividing a difference between a waveform obtained by amplifying the discharge waveform generated by the waveform generation unit at the predetermined amplification factor and a waveform from the waveform probe by the predetermined amplification factor is used as the waveform generation unit. And a calculation means for outputting to
The plasma discharge apparatus according to claim 1, wherein the waveform generation unit adds the difference waveform to the generated discharge waveform. 陽極と陰極との間にプラズマ放電を発生させ、前記陽極と陰極との間を流通する排気ガス中の微量物質を分解処理する排気ガス処理装置において、
プラス側にのみパルス状の電圧波形を有する非対称の波形であって、放電基底電圧をマイナス電圧に設定した放電波形を生成する波形生成手段と、
該波形生成手段で生成された前記放電波形の電圧を出力する出力手段と、
該出力手段の出力を所定の増幅率で増幅し、前記陽極と陰極との間に印可する増幅手段と
を備えたことを特徴とする排気ガス処理装置。 In an exhaust gas treatment apparatus for generating a plasma discharge between an anode and a cathode and decomposing trace substances in the exhaust gas flowing between the anode and the cathode,
Waveform generating means for generating a discharge waveform having an asymmetric waveform having a pulse-like voltage waveform only on the positive side, wherein the discharge base voltage is set to a negative voltage;
Output means for outputting the voltage of the discharge waveform generated by the waveform generation means;
An exhaust gas processing apparatus comprising: amplification means for amplifying the output of the output means at a predetermined amplification factor and applying the amplification means between the anode and the cathode. 前記陽極と前記増幅器との間に挿入された波形プローブと、
前記波形生成手段で生成された前記放電波形を前記所定の増幅率で増幅した波形と、前記波形プローブからの波形との差分を、前記所定の増幅率で除した差分波形を、前記波形生成手段に出力する演算手段とをさらに備え、
前記波形生成手段は、生成した前記放電波形に前記差分波形を加算することを特徴とする請求項３に記載の排気ガス処理装置。
A waveform probe inserted between the anode and the amplifier;
A waveform obtained by dividing a difference between a waveform obtained by amplifying the discharge waveform generated by the waveform generation unit at the predetermined amplification factor and a waveform from the waveform probe by the predetermined amplification factor is used as the waveform generation unit. And a calculation means for outputting to
The exhaust gas processing apparatus according to claim 3, wherein the waveform generation unit adds the difference waveform to the generated discharge waveform.
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