JP2010022975A - 高電圧プラズマ発生装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高電圧プラズマ発生装置は、高周波信号の給電により共振を発生させ、この共振により高電圧を発生させる長尺状の電極であって、交流信号の給電点が長尺状の中間部分に設けられる第1の電極と、第1の電極の周りを覆い、第1の電極の少なくとも一方の端から、第1の電極の延長上の離間した位置に、ガス流の供給口が設けられた金属製の筐体と、第1の電極の一方の端の近傍に、一方の端から離間して設けられ、筐体と接続された、アースされた第2の電極と、第1の電極が電磁波を放射する際の共振周波数と同じ周波数の信号を給電する電力供給装置と、を有する。第1の電極と第2の電極間の領域で、ガスを用いたプラズマを生成する。
【選択図】図1
Description
放電電極104と電極106との間に電圧を印加することにより、球形ペレット112間で高電界が形成され、ナノ秒オーダーの短い周期のマイクロ放電が発生して非平衡プラズマを生成する。一方、誘電体ガラス管102には、NOを含む窒素酸化ガスがガス流体として球形ペレット112の隙間を流れる。このため、NOを含む窒素酸化ガスは、球形ペレット112間の狭い隙間で生成されるプラズマを用いて酸化され、誘電体ガラス管102から排出される。これにより、NOの酸化処理を効率よく行うことができるとされている。
高周波放電によりプラズマを発生させるために、10MHz以下の低い周波数帯域でよく用いられる電圧変換用のトランスフォーマを用いた場合、100MHz以上の高周波では、インダクタンス(リアクタンス)を小さくする必要があるので、コイルの巻き数やコイルのサイズを小さくしなければならない。このため、電線として用いるコイルの径も細くなるので、大きな電力を投入することができない、といった問題がある。
また、前記筐体には、供給されプラズマが生成された後のガスを排出する排出口が設けられていることが好ましい。その際、前記排出口は、前記第2の電極が設けられる側と反対側の、前記第1の電極の延長上の離間した位置に設けられていることが好ましい。さらに、前記排出口には、アースされた前記筐体と接続された網状電極が設けられ、この網状電極と、前記第1の電極の前記他方の端との間の領域で、前記ガスを用いたプラズマを生成することが好ましい。
また、第1の電極の共振を利用して高電圧を生成するので、大きな電源を用いる必要も無い。
図1は、プラズマリアクター10の概略の構成を示す概略構成図である。プラズマリアクター10は、NOを含んだ窒素酸化ガス(NOx)を空間内に導入し、空間内の導入口近傍で連続的にプラズマを生成させ、このプラズマを用いてNOを酸化処理し排出する装置である。
具体的には、プラズマリアクター10は、棒状電極12と、網状電極14と、筐体16と、電力供給ユニット18と、を主に有して構成される。
電力供給ユニット18では、上記RF発振器の発振周波数が、筐体16内部の空間の電界を計測する電界プローブ26の計測信号に基づいて、調整される。
・筐体16のサイズ(長手方向の長さ、高さ×奥行き):
428mm,60mm×72mm
棒状電極12のサイズ(長手方向の長さ、高さ×奥行き):
344mm,6mm×4mm
網状電極14とセラミックバリア32との距離: 1.2mm
セラミックバリア32の厚さ: 3mm
図4(a)に示すプロット線Aは、処理されずNOガスとして排出された未処理のNOの濃度を、プロット線Bは、182ppmからプロット線Aの濃度を差し引くことにより得られる処理されたNOの濃度を示している。図4(b)には、NOの処理率を示している。
図4(a),(b)より、ガスの流量が増大するにつれて、NOの処理濃度および処理率は低下するが、その低下分は小さい。処理率では、処理率が最も小さい流量20(l/分)の場合でも70%を下らない。これより、プラズマリアクター10は、効率よくNOを処理することができる。
・アースした筐体に網状電極52が電気的に接続されて、ガスの排出口51に設けられる点。
・棒状電極54の排出口側の端には、セラミックバリア56が設けられる点。
・棒状電極54の排出口側の端と、網状電極52との間の領域でプラズマを生成させる点。
すなわち、プラズマリアクター50は、ガスの供給口側で生成されるプラズマを用いてガスの処理を行うとともに、排出口側で生成されるプラズマを用いて未処理分のガスの処理を行うことにより、ガスの処理効率を向上させる構成である。
・筐体72によって形成される内部空間の略中央部分には、内部空間を左右に分断する隔壁74が設けられ、棒状電極75は、隔壁74を貫通して内部空間に設けられている点。
・内部空間が2つに分断された筐体72には、排出口76,78が設けられ、筐体72の両側に設けられた供給口80,82から供給されたガスを排出口76,78から排出する点。
・アースした筐体に網状電極84が電気的に接続されて、ガスの供給口82に設けられる点。
・棒状電極75の供給口82側の端には、セラミックバリア86が設けられる点。
・図中左側の内部空間の排出口76から排出されたガスは、図示されない管路によって供給口82に導かれ、供給口82からガスが図中右側の内部空間に導入される点。
・棒状電極の供給口82側の端と、網状電極84との間の領域でプラズマを生成させる点。
すなわち、図5(b)に示すプラズマリアクター70は、棒状電極75の高電圧の生成される両端を利用して、この両端の近傍でプラズマを生成させることにより、一方の側のプラズマを用いて処理されたガスを、さらに、他方の側のプラズマを用いて処理し、処理効率を向上させる構成である。
12,54,75 棒状電極
14,52 網状電極
16,72 筐体
18 電力供給ユニット
20,80,82 供給口
22 給電点
24,51,76,78 排出口
26 電界プローブ
28 給電線
30 給電接続端子
32,56,86 セラミックバリア
34 供給管
36 排出管
38 観察窓
74 隔壁
Claims (6)
- 大気圧中、ガス流として供給されるガスに対して102〜105Vの高電圧を与えてプラズマを発生させる高電圧プラズマ発生装置であって、
交流信号の給電により共振を発生させ、この共振により高電圧を発生させる長尺状の電極であって、前記交流信号の給電点が前記長尺状の中間部分に設けられる第1の電極と、
前記第1の電極が放射する電磁波を閉じ込める空間を形成するように、前記第1の電極の周りを覆い、前記第1の電極の少なくとも一方の端から、前記第1の電極の延長上の離間した位置に、ガス流の供給口が設けられた金属製の筐体と、
前記第1の電極の前記一方の端の近傍に、前記一方の端から離間して設けられ、前記筐体と接続された、アースされた第2の電極と、
前記第1の電極が電磁波を放射する際の共振周波数と同じ周波数の信号を前記給電点に給電する電力供給装置と、を有し、
前記第1の電極と前記第2の電極間の領域で、前記ガスを用いたプラズマを生成することを特徴とする高電圧プラズマ発生装置。 - 前記筐体はアースされ、
前記第2の電極は、前記供給口に設けられ、アースされた前記筐体と接続された網状電極である請求項1に記載の高電圧プラズマ発生装置。 - 前記筐体には、供給されプラズマが生成された後のガスを排出する排出口が設けられている請求項1または2に記載の高電圧プラズマ発生装置。
- 前記排出口は、前記第2の電極が設けられる側と反対側の、前記第1の電極の延長上の離間した位置に設けられている請求項3に記載の高電圧プラズマ発生装置。
- 前記排出口には、アースされた前記筐体と接続された網状電極が設けられ、この網状電極と、前記第1の電極の前記他方の端との間の領域で、前記ガスを用いたプラズマを生成する請求項4に記載の高電圧プラズマ発生装置。
- 前記供給されるガスは、窒素酸化ガスを含むガスであり、供給された窒素酸化ガスのうち一酸化窒素ガスを、生成されたプラズマを用いて酸化処理をする請求項1〜5のいずれか1項に記載の高電圧プラズマ発生装置。
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2008
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