JP3062130B2 - 多電極コロナ放電汚染物質の破壊装置 - Google Patents
多電極コロナ放電汚染物質の破壊装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複数の内部電極を有
するコロナ放電汚染物質破壊リアクタに関する。
するコロナ放電汚染物質破壊リアクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】コロナ放電領域に汚染物質含有ガスを通
過させることはガスから汚染物質を除去する方法として
知られている。この技術に関する既知の文献はPuchkare
v 氏による“Toxic Gas Decomposition by Surface Dis
charge”、Proceedings of the1994 International Con
f. on Plasma Science 、1994年６月６〜８日、ニュー
メキシコ州、サンタフェ、No.1E6、88頁に与えられてい
る。液体に対するコロナ汚染物質破壊は1994年８月25日
出願の“Corona Source for Producing Corona Dischar
ge and Fluid Waste Treatment with Corona Discharg
e”と題する米国特許第08/295,959号明細書に記載され
ている。
過させることはガスから汚染物質を除去する方法として
知られている。この技術に関する既知の文献はPuchkare
v 氏による“Toxic Gas Decomposition by Surface Dis
charge”、Proceedings of the1994 International Con
f. on Plasma Science 、1994年６月６〜８日、ニュー
メキシコ州、サンタフェ、No.1E6、88頁に与えられてい
る。液体に対するコロナ汚染物質破壊は1994年８月25日
出願の“Corona Source for Producing Corona Dischar
ge and Fluid Waste Treatment with Corona Discharg
e”と題する米国特許第08/295,959号明細書に記載され
ている。
【０００３】Yamamoto氏による文献（“Decomposition
of Volatile Organic Compounds bya Packed Bed React
or and a Pulsed-Corona Plasma Reactor”、Non-Therm
alPlasma Techniques for Pollution Control 、NATO A
SI Series G34 巻、パートＢ、B. M. Penetrante氏およ
びS. E. Schultheis氏編集、Springer-Verlag Berlin H
eidelberg 、1993年、87〜89頁）に記載されている１シ
ステムでは、約１２０−１３０ナノ秒の継続時間の簡単
な高電圧パルスが同軸コロナリアクタの中央導体に供給
され、ここを通ってガスが流れる。各パルスは、中央ワ
イヤから放射しリアクタの内部を約５−１０ＫｅＶの活
動的な電子で満たすコロナ放電を発生する。類似のシス
テムが特許第4,695,358 号明細書に記載され、ここでは
正のＤＣ電圧のパルスがＤＣバイアス電圧に重畳され、
それによってガス流からＳＯxとＮＯx を除去するため
のストリーマコロナを発生する。これらのプロセスは比
較的低いエネルギ効率を有する。選択されているリアク
タ形状では、電極間のアークブレイクダウンと結果的な
損傷を防止するため非常に短いパルスを伝送することが
必要である。パルス成形回路は充電抵抗の高電圧供給源
から来るパワーの約半分を損失し、付加的なエネルギは
二重スパークギャップで消耗される。さらに、同軸コロ
ナリアクタの容量性負荷は充電されなければならず、こ
の充電エネルギは典型的にコロナ反応で実際に使用され
るエネルギよりも非常に大きく、汚染物質の破壊を行わ
ずに、各パルスの後で熱になって消滅する。
of Volatile Organic Compounds bya Packed Bed React
or and a Pulsed-Corona Plasma Reactor”、Non-Therm
alPlasma Techniques for Pollution Control 、NATO A
SI Series G34 巻、パートＢ、B. M. Penetrante氏およ
びS. E. Schultheis氏編集、Springer-Verlag Berlin H
eidelberg 、1993年、87〜89頁）に記載されている１シ
ステムでは、約１２０−１３０ナノ秒の継続時間の簡単
な高電圧パルスが同軸コロナリアクタの中央導体に供給
され、ここを通ってガスが流れる。各パルスは、中央ワ
イヤから放射しリアクタの内部を約５−１０ＫｅＶの活
動的な電子で満たすコロナ放電を発生する。類似のシス
テムが特許第4,695,358 号明細書に記載され、ここでは
正のＤＣ電圧のパルスがＤＣバイアス電圧に重畳され、
それによってガス流からＳＯxとＮＯx を除去するため
のストリーマコロナを発生する。これらのプロセスは比
較的低いエネルギ効率を有する。選択されているリアク
タ形状では、電極間のアークブレイクダウンと結果的な
損傷を防止するため非常に短いパルスを伝送することが
必要である。パルス成形回路は充電抵抗の高電圧供給源
から来るパワーの約半分を損失し、付加的なエネルギは
二重スパークギャップで消耗される。さらに、同軸コロ
ナリアクタの容量性負荷は充電されなければならず、こ
の充電エネルギは典型的にコロナ反応で実際に使用され
るエネルギよりも非常に大きく、汚染物質の破壊を行わ
ずに、各パルスの後で熱になって消滅する。
【０００４】チャンバに沿って中心に位置する単一の同
軸の内部電極は誘電体の内部表面で比較的均一に電荷を
誘起するように半径方向電界線を発生することができ
る。しかしながら、同軸内部電極の１つの欠点は、構造
上チャンバ内で支持されずチャンバの両端部で懸架され
なればならないことである。さらに、高電圧の電気が内
部電極に供給されるとき、大量の熱が発生される。同軸
の内部電極は排気ガスによってのみ包囲され、それによ
ってオバーヒートし、高温に対して長時間露出すると燃
えて破壊されてしまう。
軸の内部電極は誘電体の内部表面で比較的均一に電荷を
誘起するように半径方向電界線を発生することができ
る。しかしながら、同軸内部電極の１つの欠点は、構造
上チャンバ内で支持されずチャンバの両端部で懸架され
なればならないことである。さらに、高電圧の電気が内
部電極に供給されるとき、大量の熱が発生される。同軸
の内部電極は排気ガスによってのみ包囲され、それによ
ってオバーヒートし、高温に対して長時間露出すると燃
えて破壊されてしまう。
【０００５】類似の方法であるが、異なったリアクタ形
状がRosocha 氏による文献（“Treatment of Hazardous
Organic Wastes Using Silent -Discharge Plasmas
”、Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution C
ontrol 、NATO ASI Series G34巻、パートＢ、B. M. Pe
netrante氏およびS. E. Schultheis氏編集、Springer-V
erlag Berlin Heidelberg 、1993年、79〜80頁）に記載
されており、ここではコロナ放電は並列プレート間に設
定されている。このシステムもまた非効率なパルス成形
と回復性のないリアクタ充電エネルギのために不適切な
特別のエネルギを被る。
状がRosocha 氏による文献（“Treatment of Hazardous
Organic Wastes Using Silent -Discharge Plasmas
”、Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution C
ontrol 、NATO ASI Series G34巻、パートＢ、B. M. Pe
netrante氏およびS. E. Schultheis氏編集、Springer-V
erlag Berlin Heidelberg 、1993年、79〜80頁）に記載
されており、ここではコロナ放電は並列プレート間に設
定されている。このシステムもまた非効率なパルス成形
と回復性のないリアクタ充電エネルギのために不適切な
特別のエネルギを被る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般的なコロナ放電汚
染物質破壊装置のブロック図が図１で示されている。コ
ロナ放電リアクタ102 はエンジン106 から入口導管108
を通って汚染物質含有排気ガス112 を取込み、排気ガス
を処理し、出口導管110 を通って処理された排気ガス11
4 を放出する。エンジン106 からの排気ガス112 の主要
な汚染物質は典型的に窒素酸化物（ＮＯx ）、炭化水素
（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）の種々の形態を含んでい
る。ＨＣとＣＯは高エネルギレベルの汚染物質として考
慮されており、これは水（Ｈ2 Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ
2 ）を生成するように酸化されることができる。ＮＯx
化合物は低エネルギレベルの汚染物質として考慮されて
おり、これは無害である２原子の窒素（Ｎ2 ）と酸素
（Ｏ2 ）へ還元されるようにエネルギを吸収する必要が
ある。電源104 が高電圧パルスをコロナ放電リアクタ10
2 へ供給するとき、ＨＣはＨ2 ＯとＣＯ2 になるように
酸化され、ＣＯはＣＯ2になるように酸化される。それ
ぞれの電圧ピークで、コロナ放電はリアクタ102内で生
成され、ＣＯ2 とＨ2 Ｏを発生するようにＨＣを酸化
し、ＣＯ2 を発生するようにＣＯを酸化する遊離基を発
生する。通常、約１０−１５ｋＶの範囲の高電圧パルス
はＨＣとＣＯを破壊するのに非常に効率的であり、一
方、それはより低い電圧パルスがＮＯx の還元により適
切である。
染物質破壊装置のブロック図が図１で示されている。コ
ロナ放電リアクタ102 はエンジン106 から入口導管108
を通って汚染物質含有排気ガス112 を取込み、排気ガス
を処理し、出口導管110 を通って処理された排気ガス11
4 を放出する。エンジン106 からの排気ガス112 の主要
な汚染物質は典型的に窒素酸化物（ＮＯx ）、炭化水素
（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）の種々の形態を含んでい
る。ＨＣとＣＯは高エネルギレベルの汚染物質として考
慮されており、これは水（Ｈ2 Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ
2 ）を生成するように酸化されることができる。ＮＯx
化合物は低エネルギレベルの汚染物質として考慮されて
おり、これは無害である２原子の窒素（Ｎ2 ）と酸素
（Ｏ2 ）へ還元されるようにエネルギを吸収する必要が
ある。電源104 が高電圧パルスをコロナ放電リアクタ10
2 へ供給するとき、ＨＣはＨ2 ＯとＣＯ2 になるように
酸化され、ＣＯはＣＯ2になるように酸化される。それ
ぞれの電圧ピークで、コロナ放電はリアクタ102内で生
成され、ＣＯ2 とＨ2 Ｏを発生するようにＨＣを酸化
し、ＣＯ2 を発生するようにＣＯを酸化する遊離基を発
生する。通常、約１０−１５ｋＶの範囲の高電圧パルス
はＨＣとＣＯを破壊するのに非常に効率的であり、一
方、それはより低い電圧パルスがＮＯx の還元により適
切である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、２以上の内部
電極を有するコロナ放電汚染物質破壊リアクタを提供す
る。すなわち、本発明は、外部表面およびリアクタチャ
ンバを限定する内部表面を有する誘電体と、この誘電体
の外側に設けられている外部電極と、リアクタチャンバ
内に配置されている複数の内部電極と、複数の内部電極
に電圧を供給する電圧源とを具備しているコロナ放電汚
染物質破壊リアクタにおいて、電圧源は各内部電極にそ
れぞれ別々に電圧を供給してリアクタチャンバ内で時間
的に変化する電界パターンを生成し、リアクタチャンバ
内にコロナ放電を発生するように構成されていることを
特徴とする。内部電極は空間的に相互に分離され、好ま
しくはリアクタチャンバを限定する誘電体の内部表面に
沿って均等に位置されている。このような構成によって
チャンバ内において生成されるコロナ放電の迅速な循環
を助長し、比較的均一に分布されたコロナ放電を発生す
る。１実施形態では、２つの内部電極がそれぞれの位相
の異なるパルスの正弦電圧波形により駆動され、それに
よってそれぞれのサイクルにわたって比較的均一な電界
の分布を実現する。別の実施形態では、電圧パルスは連
続して各内部電極に伝送され、それによって任意の瞬間
に、ただ１つの内部電極が付勢される。全ての内部電極
は、リアクタチャンバの全容積中で比較的均一に分布さ
れる高強度の電界を発生するために各パルス反復期間内
で逐次的に付勢される。
電極を有するコロナ放電汚染物質破壊リアクタを提供す
る。すなわち、本発明は、外部表面およびリアクタチャ
ンバを限定する内部表面を有する誘電体と、この誘電体
の外側に設けられている外部電極と、リアクタチャンバ
内に配置されている複数の内部電極と、複数の内部電極
に電圧を供給する電圧源とを具備しているコロナ放電汚
染物質破壊リアクタにおいて、電圧源は各内部電極にそ
れぞれ別々に電圧を供給してリアクタチャンバ内で時間
的に変化する電界パターンを生成し、リアクタチャンバ
内にコロナ放電を発生するように構成されていることを
特徴とする。内部電極は空間的に相互に分離され、好ま
しくはリアクタチャンバを限定する誘電体の内部表面に
沿って均等に位置されている。このような構成によって
チャンバ内において生成されるコロナ放電の迅速な循環
を助長し、比較的均一に分布されたコロナ放電を発生す
る。１実施形態では、２つの内部電極がそれぞれの位相
の異なるパルスの正弦電圧波形により駆動され、それに
よってそれぞれのサイクルにわたって比較的均一な電界
の分布を実現する。別の実施形態では、電圧パルスは連
続して各内部電極に伝送され、それによって任意の瞬間
に、ただ１つの内部電極が付勢される。全ての内部電極
は、リアクタチャンバの全容積中で比較的均一に分布さ
れる高強度の電界を発生するために各パルス反復期間内
で逐次的に付勢される。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明のこれらおよび他の特徴お
よび利点は添付図面を伴った以下の詳細な説明から当業
者に明白になるであろう。前述の同軸内部電極の幾つか
の欠点は、1995年３月25日出願の“Gaseous Pollutant
Destruction Apparatus and Method Using Self-Resona
nt Corona Discharge ”と題する米国特許第08/450,449
号明細書に記載されているように、誘電体の内部表面と
接触するように軸を外れて軸ワイヤ内部電極を位置付け
ることにより軽減されることができる。軸外れの内部電
極には誘電体による機械的支持と熱消散が与えられてお
り、内部電極から発生する電界線はリアクタチャンバ内
で非均一に間隔を隔てられ、内部誘電体表面上におい
て、誘起された電荷の非均一な分布を起こす。電荷はリ
アクタチャンバ内で異なった強度レベルで生じるので、
チャンバを通過する排気ガスの汚染物質は均一に処理さ
れない。
よび利点は添付図面を伴った以下の詳細な説明から当業
者に明白になるであろう。前述の同軸内部電極の幾つか
の欠点は、1995年３月25日出願の“Gaseous Pollutant
Destruction Apparatus and Method Using Self-Resona
nt Corona Discharge ”と題する米国特許第08/450,449
号明細書に記載されているように、誘電体の内部表面と
接触するように軸を外れて軸ワイヤ内部電極を位置付け
ることにより軽減されることができる。軸外れの内部電
極には誘電体による機械的支持と熱消散が与えられてお
り、内部電極から発生する電界線はリアクタチャンバ内
で非均一に間隔を隔てられ、内部誘電体表面上におい
て、誘起された電荷の非均一な分布を起こす。電荷はリ
アクタチャンバ内で異なった強度レベルで生じるので、
チャンバを通過する排気ガスの汚染物質は均一に処理さ
れない。
【０００９】本発明は異なった内部電極から電界を発生
し、リアクタチャンバを通じてコロナ放電の比較的均一
な発生を起こすように、２以上の内部電極を有するコロ
ナ放電汚染物質破壊リアクタを提供する。周期的な順序
でそれぞれの内部電極を付勢するための時間分割は少な
くとも１つの時間遅延回路により実現され、これは位相
遅延回路またはパルス遅延回路である。
し、リアクタチャンバを通じてコロナ放電の比較的均一
な発生を起こすように、２以上の内部電極を有するコロ
ナ放電汚染物質破壊リアクタを提供する。周期的な順序
でそれぞれの内部電極を付勢するための時間分割は少な
くとも１つの時間遅延回路により実現され、これは位相
遅延回路またはパルス遅延回路である。
【００１０】２つの内部電極を有する本発明の好ましい
実施形態は図２のａおよびｂに示されており、これは位
相遅延回路を有するリアクタシステムの同一断面図を示
しているが、異なった時間の瞬間における異なった電界
パターンを有している。高電圧源34は図３で示されてい
る典型的な電圧波形で、第１、第２の軸外れの内部電極
36と38を駆動する。電圧は実質上方形波の周期的パルス
42により変調された実質上正弦波形40を有することが好
ましい。本発明に最も重要な信号特性は電圧レベルと、
パルス幅ｔと、パルス反復期間Ｔと、発振周波数であ
る。パルス電圧源34により発生される電圧レベルはコロ
ナ放電を発生するために好ましくは約５−１５キロボル
トの範囲である。パルス変調された正弦電圧波形の平均
電力と、それにしたがった結果的なコロナ放電の平均電
力はｔとＴのような任意の関連した信号特性を変化する
ことにより調節されることができ、この比率はパルスデ
ューティーサイクルとして定められる。図２の（ａ）と
ｂで示されている実施形態はまた連続波電圧源を使用す
るコロナ発生システムに応用可能である。
実施形態は図２のａおよびｂに示されており、これは位
相遅延回路を有するリアクタシステムの同一断面図を示
しているが、異なった時間の瞬間における異なった電界
パターンを有している。高電圧源34は図３で示されてい
る典型的な電圧波形で、第１、第２の軸外れの内部電極
36と38を駆動する。電圧は実質上方形波の周期的パルス
42により変調された実質上正弦波形40を有することが好
ましい。本発明に最も重要な信号特性は電圧レベルと、
パルス幅ｔと、パルス反復期間Ｔと、発振周波数であ
る。パルス電圧源34により発生される電圧レベルはコロ
ナ放電を発生するために好ましくは約５−１５キロボル
トの範囲である。パルス変調された正弦電圧波形の平均
電力と、それにしたがった結果的なコロナ放電の平均電
力はｔとＴのような任意の関連した信号特性を変化する
ことにより調節されることができ、この比率はパルスデ
ューティーサイクルとして定められる。図２の（ａ）と
ｂで示されている実施形態はまた連続波電圧源を使用す
るコロナ発生システムに応用可能である。
【００１１】内部電極はリアクタチャンバ44を限定する
中空の誘電体48の内部表面46上に位置される。内部電極
は放熱および機械的支持を行うために好ましくは接着ま
たは金属蒸着により内部誘電体表面に取付けられる。リ
アクタチャンバが強力な構造上の一体化と、必要ならば
多チャンバの緊密なパッキングのために六角形の断面を
有することが好ましい。２つの内部電極36、38は好まし
くはリアクタチャンバ44の対向する頂点に沿って位置さ
れる。誘電体48は外部電極50を形成する導電層により包
囲されている。
中空の誘電体48の内部表面46上に位置される。内部電極
は放熱および機械的支持を行うために好ましくは接着ま
たは金属蒸着により内部誘電体表面に取付けられる。リ
アクタチャンバが強力な構造上の一体化と、必要ならば
多チャンバの緊密なパッキングのために六角形の断面を
有することが好ましい。２つの内部電極36、38は好まし
くはリアクタチャンバ44の対向する頂点に沿って位置さ
れる。誘電体48は外部電極50を形成する導電層により包
囲されている。
【００１２】パルス電圧源54の接地ノード54は外部電極
50に接続され、その電圧保持ノード56は第１の内部電極
36へ直接接続され、また第２の内部電極38へ遅延回路58
を介して接続されている。２つの内部電極を有する構造
では、遅延回路58は好ましくは位相遅延を発生し、それ
によって電圧ピークは異なった時間に異なった内部電極
に到達する。
50に接続され、その電圧保持ノード56は第１の内部電極
36へ直接接続され、また第２の内部電極38へ遅延回路58
を介して接続されている。２つの内部電極を有する構造
では、遅延回路58は好ましくは位相遅延を発生し、それ
によって電圧ピークは異なった時間に異なった内部電極
に到達する。
【００１３】好ましい１実施形態では、位相遅延は発振
周波数の約９０°または２７０°に設定される。図２の
（ａ）では、第１の内部電極36が電圧電源34の最大の正
の電圧に駆動されるとき、第２の内部電極38は、位相遅
延回路58が９０°または２７０°の位相遅延を発生する
ならばゼロ電圧である。このときの電界は図２の（ａ）
の電界線51により示されている。この電界パターンは誘
電体48の内部表面上に非均一に分布された負の表面電荷
53を誘起し、より大きな電荷密度が付勢された内部電極
36付近に集中している。
周波数の約９０°または２７０°に設定される。図２の
（ａ）では、第１の内部電極36が電圧電源34の最大の正
の電圧に駆動されるとき、第２の内部電極38は、位相遅
延回路58が９０°または２７０°の位相遅延を発生する
ならばゼロ電圧である。このときの電界は図２の（ａ）
の電界線51により示されている。この電界パターンは誘
電体48の内部表面上に非均一に分布された負の表面電荷
53を誘起し、より大きな電荷密度が付勢された内部電極
36付近に集中している。
【００１４】９０°の位相遅延回路では約９０°、また
２７０°の位相遅延回路では約２７０°に等しい図２の
（ａ）からの時間間隔後のリアクタチャンバにおける電
界線55により表されている電界パターンを示している図
２の（ｂ）では、第１の内部電極36の電圧はゼロであ
り、第２の内部電極38は最大の正の電圧に到達してい
る。
２７０°の位相遅延回路では約２７０°に等しい図２の
（ａ）からの時間間隔後のリアクタチャンバにおける電
界線55により表されている電界パターンを示している図
２の（ｂ）では、第１の内部電極36の電圧はゼロであ
り、第２の内部電極38は最大の正の電圧に到達してい
る。
【００１５】電圧パターンはパルスの継続期間中３６０
°毎に反復される。一方の内部電極上の電圧が正の最大
電圧ではなく負であるならば、他方の電極はゼロ電圧で
ある。電界線53の方向はしたがって図２の（ａ）、
（ｂ）で示されている電界線とは反対であり、内部誘電
体表面46上に負の表面電荷の代りに正の表面電荷を励起
する。図２の（ａ）、（ｂ）の交互の電界パターンによ
り、リアクタチャンバ44内の時間平均電荷は従って各正
弦期間にわたって比較的均一な分布になる。汚染物質含
有ガスがリアクタチャンバを流れる時、異なったガス部
分が各放電サイクル内で比較的均一に分布されたコロナ
放電を受け、それによって汚染物質のより完全な処理を
行うことができる。
°毎に反復される。一方の内部電極上の電圧が正の最大
電圧ではなく負であるならば、他方の電極はゼロ電圧で
ある。電界線53の方向はしたがって図２の（ａ）、
（ｂ）で示されている電界線とは反対であり、内部誘電
体表面46上に負の表面電荷の代りに正の表面電荷を励起
する。図２の（ａ）、（ｂ）の交互の電界パターンによ
り、リアクタチャンバ44内の時間平均電荷は従って各正
弦期間にわたって比較的均一な分布になる。汚染物質含
有ガスがリアクタチャンバを流れる時、異なったガス部
分が各放電サイクル内で比較的均一に分布されたコロナ
放電を受け、それによって汚染物質のより完全な処理を
行うことができる。
【００１６】別の実施形態では、遅延回路58により誘起
された遅延はパルス幅よりも長くそれによって回路は位
相遅延回路ではなくむしろパルス遅延回路であると考え
られる。連続的なパルス間の間隔は少なくとも個々のパ
ルス幅に等しく、好ましくはそれよりも大きく、遅延は
この間隔内に遅延されたパルスを位置付けるように選択
され、それによってパルスは周期的な順序で一度に内部
電極36、38の一方のみに伝送される。この実施形態で
は、パルスのデューティーサイクルは好ましくは１／２
のみである。時間平均された電荷は各パルス反復期間に
わたって比較的均一に分布される。一方、位相遅延回路
を有する先の実施形態はパルス変調または連続波の正弦
電圧波形に応用可能であり、パルス遅延回路を有するこ
の実施形態はパルス波形およびパルス変調された正弦波
形に応用可能である。
された遅延はパルス幅よりも長くそれによって回路は位
相遅延回路ではなくむしろパルス遅延回路であると考え
られる。連続的なパルス間の間隔は少なくとも個々のパ
ルス幅に等しく、好ましくはそれよりも大きく、遅延は
この間隔内に遅延されたパルスを位置付けるように選択
され、それによってパルスは周期的な順序で一度に内部
電極36、38の一方のみに伝送される。この実施形態で
は、パルスのデューティーサイクルは好ましくは１／２
のみである。時間平均された電荷は各パルス反復期間に
わたって比較的均一に分布される。一方、位相遅延回路
を有する先の実施形態はパルス変調または連続波の正弦
電圧波形に応用可能であり、パルス遅延回路を有するこ
の実施形態はパルス波形およびパルス変調された正弦波
形に応用可能である。
【００１７】リアクタは図４乃至６の３つの内部電極リ
アクタのように２より多くの内部電極を使用することが
でき、ここでは電極62、64、70は六角形の放電チャンバ
74で１つおきの内部頂点に設けられている。パルス遅延
回路はパルスを一度に１つづつ３つの内部電極へ伝送す
るように使用されることが好ましい。パルス電圧源60は
第１の電極62へ直接接続され、第１のパルス遅延回路66
を介して第２の内部電極64へ接続されている。第２のパ
ルス遅延回路68は第１のパルス遅延回路66と直列に接続
され、パルスを電圧源60から第３の内部電極70へ供給
し、外部電極72は接地されている。パルス電圧源は好ま
しくは図３で示されているようなパルス変調された正弦
電圧波形を発生する。一時に１つだけの内部電極が付勢
されるように時間でパルスを分離するため、デューティ
ーサイクル（ｔ／Ｔ）は１／３でなければならない。デ
ューティーサイクルが約１／３に設定されるならば、遅
延回路66、68は逐次的な順序で各内部電極に到着する各
パルスの時間調節を正確に行うためそれぞれｔに等しい
パルス遅延を発生するべきである。図４は第１のパルス
が直接第１の電極62へ伝送されるときの電界パターンを
示している。第１、第２のパルス遅延回路66、68はそれ
ぞれ第２、第３の内部電極64と70へのパルスの到着を遅
延するので、これらはこのとき電圧ゼロである。
アクタのように２より多くの内部電極を使用することが
でき、ここでは電極62、64、70は六角形の放電チャンバ
74で１つおきの内部頂点に設けられている。パルス遅延
回路はパルスを一度に１つづつ３つの内部電極へ伝送す
るように使用されることが好ましい。パルス電圧源60は
第１の電極62へ直接接続され、第１のパルス遅延回路66
を介して第２の内部電極64へ接続されている。第２のパ
ルス遅延回路68は第１のパルス遅延回路66と直列に接続
され、パルスを電圧源60から第３の内部電極70へ供給
し、外部電極72は接地されている。パルス電圧源は好ま
しくは図３で示されているようなパルス変調された正弦
電圧波形を発生する。一時に１つだけの内部電極が付勢
されるように時間でパルスを分離するため、デューティ
ーサイクル（ｔ／Ｔ）は１／３でなければならない。デ
ューティーサイクルが約１／３に設定されるならば、遅
延回路66、68は逐次的な順序で各内部電極に到着する各
パルスの時間調節を正確に行うためそれぞれｔに等しい
パルス遅延を発生するべきである。図４は第１のパルス
が直接第１の電極62へ伝送されるときの電界パターンを
示している。第１、第２のパルス遅延回路66、68はそれ
ぞれ第２、第３の内部電極64と70へのパルスの到着を遅
延するので、これらはこのとき電圧ゼロである。
【００１８】時間遅延ｔ後、パルスは第１のパルス遅延
回路66を通過した後に第２の内部電極64に到着し、第２
の内部電極64に図５で示されているような電界パターン
を発生させる。このとき、第１または第３の内部電極6
2、70にはパルスは伝送されない。さらに時間遅延ｔ
後、パルスは第１、第２のパルス遅延回路66、68を通過
し、第３の内部電極70に到着し、図６で示されているよ
うな電界パターンを発生させる。第１のパルスが第３の
内部電極70の駆動を完了したとき、電圧源60は第２のパ
ルスを第１の内部電極62へ伝送し、それぞれ３つの内部
電極の別の駆動サイクルを連続して開始する。それ故、
３つの内部電極62、64、70により発生された時間平均さ
れた電界パターンは単一のパルス反復期間Ｔにわたって
リアクタチャンバ74を通じて比較的均一に分布される。
内部電極は１２０°だけ分離されているので、コロナ放
電は各パルス反復期間にわたって、図２の（ａ）および
乃至（ｂ）の２つの内部電極リアクタよりもリアクタチ
ャンバ内で比較的均一に分布される。
回路66を通過した後に第２の内部電極64に到着し、第２
の内部電極64に図５で示されているような電界パターン
を発生させる。このとき、第１または第３の内部電極6
2、70にはパルスは伝送されない。さらに時間遅延ｔ
後、パルスは第１、第２のパルス遅延回路66、68を通過
し、第３の内部電極70に到着し、図６で示されているよ
うな電界パターンを発生させる。第１のパルスが第３の
内部電極70の駆動を完了したとき、電圧源60は第２のパ
ルスを第１の内部電極62へ伝送し、それぞれ３つの内部
電極の別の駆動サイクルを連続して開始する。それ故、
３つの内部電極62、64、70により発生された時間平均さ
れた電界パターンは単一のパルス反復期間Ｔにわたって
リアクタチャンバ74を通じて比較的均一に分布される。
内部電極は１２０°だけ分離されているので、コロナ放
電は各パルス反復期間にわたって、図２の（ａ）および
乃至（ｂ）の２つの内部電極リアクタよりもリアクタチ
ャンバ内で比較的均一に分布される。
【００１９】２以上の内部電極を用いるコロナ放電リア
クタでは、パルスが一度に１以上の電極に供給されるこ
とを可能にするより短い遅延も使用されることができ
る。しかしながら２つ以上の内部電極がほぼ同一の電圧
を有する瞬時が存在し、電界強度を減少する等電位表面
を生成する。それにもかかわらず、位相遅延回路はリア
クタチャンバを通じて比較的均一な時間平均コロナ放電
を発生する周期的な電界パターンを発生する。
クタでは、パルスが一度に１以上の電極に供給されるこ
とを可能にするより短い遅延も使用されることができ
る。しかしながら２つ以上の内部電極がほぼ同一の電圧
を有する瞬時が存在し、電界強度を減少する等電位表面
を生成する。それにもかかわらず、位相遅延回路はリア
クタチャンバを通じて比較的均一な時間平均コロナ放電
を発生する周期的な電界パターンを発生する。
【００２０】多数の内部電極構造はまた図７の（ａ）、
（ｂ）で示されているような円形断面のリアクタチャン
バにも応用可能である。図７の（ａ）では、２つの内部
電極76、78は円形の誘電体シリンダ82の内部表面80上で
相互に約１８０°離れて位置されている。内部電極76、
78は実質上シリンダ80の縦方向に沿って互いに平行であ
る。図７の（ｂ）では、３つの内部電極84、86、88が相
互に約１２０°分離されており、これも実質上平行であ
る。付加的な内部電極も電界パターンをより均一に分布
するため内部誘電体表面上に設けられることができる。
（ｂ）で示されているような円形断面のリアクタチャン
バにも応用可能である。図７の（ａ）では、２つの内部
電極76、78は円形の誘電体シリンダ82の内部表面80上で
相互に約１８０°離れて位置されている。内部電極76、
78は実質上シリンダ80の縦方向に沿って互いに平行であ
る。図７の（ｂ）では、３つの内部電極84、86、88が相
互に約１２０°分離されており、これも実質上平行であ
る。付加的な内部電極も電界パターンをより均一に分布
するため内部誘電体表面上に設けられることができる。
【００２１】本発明は厳しい大気品質基準を満たすた
め、自動車におけるコロナ放電を用いた汚染物質処理に
応用可能である。図８では、自動車90は汚染物質含有排
気ガスを発生する内燃エンジン92を具備しており、この
排気ガスはエンジンの排気パイプ96を通って多内部電極
コロナ放電リアクタ94へ伝送され、ここで排気ガス内の
汚染物質を処理し、テールパイプ98を通って処理された
ガスを外部環境へ放出する。リアクタ94は前述した図２
の（ａ）および（ｂ）、図４、図５、図６、図７の
（ａ）および（ｂ）で示されている任意の構造を有して
もよい。
め、自動車におけるコロナ放電を用いた汚染物質処理に
応用可能である。図８では、自動車90は汚染物質含有排
気ガスを発生する内燃エンジン92を具備しており、この
排気ガスはエンジンの排気パイプ96を通って多内部電極
コロナ放電リアクタ94へ伝送され、ここで排気ガス内の
汚染物質を処理し、テールパイプ98を通って処理された
ガスを外部環境へ放出する。リアクタ94は前述した図２
の（ａ）および（ｂ）、図４、図５、図６、図７の
（ａ）および（ｂ）で示されている任意の構造を有して
もよい。
【００２２】本発明の幾つかの図示の実施形態を示し説
明したが、種々の変形および代替の実施形態が当業者に
より実施されよう。このような変形および代替の実施形
態が考察され、特許請求の範囲内に限定されているよう
に本発明の技術的範囲を逸脱することなく行われること
ができる。
明したが、種々の変形および代替の実施形態が当業者に
より実施されよう。このような変形および代替の実施形
態が考察され、特許請求の範囲内に限定されているよう
に本発明の技術的範囲を逸脱することなく行われること
ができる。
【図１】一般的なコロナ放電汚染物質破壊装置のブロッ
ク図。
ク図。
【図２】第１の電極で電圧が最大であり、第２の電極で
電圧がゼロである互いに対向した２つの内部電極を有す
るコロナ放電リアクタの断面図と、これと同じであるが
第２の内部電極で電圧が最大であり、第１の電極で電圧
がゼロであるリアクタの断面図。
電圧がゼロである互いに対向した２つの内部電極を有す
るコロナ放電リアクタの断面図と、これと同じであるが
第２の内部電極で電圧が最大であり、第１の電極で電圧
がゼロであるリアクタの断面図。
【図３】図２のパルス電圧電源により発生される典型的
な電圧波形の電圧と時間のグラフ。
な電圧波形の電圧と時間のグラフ。
【図４】相互に均一に隔てられている３つの内部電極を
有し、パルスが第１の電極に与えられているコロナ放電
リアクタの断面図。
有し、パルスが第１の電極に与えられているコロナ放電
リアクタの断面図。
【図５】図４と同じであるがパルスがパルス遅延回路を
通って第２の電極に供給されているリアクタの断面図。
通って第２の電極に供給されているリアクタの断面図。
【図６】図４と同じであるが連続した２つのパルス遅延
回路を通ってパルスが第３の電極へ供給されているリア
クタの断面図。
回路を通ってパルスが第３の電極へ供給されているリア
クタの断面図。
【図７】円形のリアクタチャンバに２個の内部電極およ
び３個の内部電極を有するコロナ放電リアクタの断面
図。
び３個の内部電極を有するコロナ放電リアクタの断面
図。
【図８】本発明にしたがってエンジンの排気ガスを処理
するための複数の内部電極を有するリアクタを備えてい
る自動車のブロック図。
するための複数の内部電極を有するリアクタを備えてい
る自動車のブロック図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ネルソー・ウイリアム・ソアボー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90277、レドンド・ビーチ、サウス・ジ ュアニタ・アベニュー（番地なし）、ア パートメント 14 (72)発明者 ウェルドン・エス・ウイリアムソン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90265、マリブ、シースター・ドライブ 6424 (72)発明者 フランクリン・エー・ドレザル アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91335、レセダ、エンフィールド・アベ ニュー 7516 (56)参考文献 米国特許5324492（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/34 B01D 53/32 B01D 53/56 B01D 53/74 H01T 19/00
Claims (1)
- 【請求項１】 外部表面およびリアクタチャンバを限定
する内部表面を有する誘電体と、 前記誘電体の外側に設けられている外部電極と、 前記リアクタチャンバ内に配置されている複数の内部電
極と、前記複数の 内部電極に電圧を供給する電圧源とを具備し
ているコロナ放電汚染物質破壊リアクタにおいて、 前記電圧源は前記各内部電極にそれぞれ別々に電圧を供
給して前記リアクタチャンバ内で時間的に変化する電界
パターンを生成し、前記リアクタチャンバ内にコロナ放
電を発生するように構成されている ことを特徴とするコ
ロナ放電汚染物質破壊リアクタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US697042 | 1996-08-19 | ||
| US08/697,042 US5753087A (en) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | Multi-electrode corona discharge pollutant destruction apparatus and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10156133A JPH10156133A (ja) | 1998-06-16 |
| JP3062130B2 true JP3062130B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=24799555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9222848A Expired - Fee Related JP3062130B2 (ja) | 1996-08-19 | 1997-08-19 | 多電極コロナ放電汚染物質の破壊装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5753087A (ja) |
| EP (1) | EP0825691B1 (ja) |
| JP (1) | JP3062130B2 (ja) |
| KR (1) | KR100304235B1 (ja) |
| DE (1) | DE69724890T2 (ja) |
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| US5753087A (en) * | 1996-08-19 | 1998-05-19 | Hughes Electronics | Multi-electrode corona discharge pollutant destruction apparatus and method |
| US6321531B1 (en) | 1996-12-18 | 2001-11-27 | Litex, Inc. | Method and apparatus for using free radicals to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of a fuel |
| US6047543A (en) | 1996-12-18 | 2000-04-11 | Litex, Inc. | Method and apparatus for enhancing the rate and efficiency of gas phase reactions |
| US6029442A (en) | 1996-12-18 | 2000-02-29 | Litex, Inc. | Method and apparatus for using free radicals to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of fuel |
| US6156162A (en) * | 1998-03-02 | 2000-12-05 | Low Emissions Technologies Research And Development Partnership | Power supply for dielectric barrier discharge plasma |
| US6461870B2 (en) * | 1998-05-06 | 2002-10-08 | Isotechnika Inc. | 13C glucose breath test for the diagnosis of diabetic indications and monitoring glycemic control |
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| US6689252B1 (en) * | 1999-07-28 | 2004-02-10 | Applied Materials, Inc. | Abatement of hazardous gases in effluent |
| US6432280B1 (en) | 2000-10-23 | 2002-08-13 | Pioneer Industrial Technologies, Inc. | Pollution control device |
| US6800256B2 (en) * | 2000-12-18 | 2004-10-05 | Delphi Technologies, Inc. | Scaleable inter-digitized tine non-thermal plasma reactor |
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| US7698887B2 (en) * | 2005-06-17 | 2010-04-20 | Emcon Technologies Llc | Method and apparatus for determining local emissions loading of emissions trap |
| US20070095053A1 (en) * | 2005-10-31 | 2007-05-03 | Arvin Technologies, Inc. | Method and apparatus for emissions trap regeneration |
| JP2010162435A (ja) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Japan Ae Power Systems Corp | 排ガス処理用パルス放電方法及びその装置 |
| DE102010033787B4 (de) * | 2010-08-09 | 2012-04-19 | PLASUS Ingenieurbüro Dr. Thomas Schütte | Verfahren zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einer Atmosphärendruck-Plasmakammer während eines Plasmaprozesses |
| JP2018513015A (ja) | 2015-04-21 | 2018-05-24 | アーク・アロマ・ピュア・アーベー | パルス電界生成チャンバ |
| SE540464C2 (en) * | 2016-10-19 | 2018-09-18 | Arc Aroma Pure Ab | Pef chamber |
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| JPH04305226A (ja) * | 1991-01-25 | 1992-10-28 | Senichi Masuda | ガス中窒素酸化物の低減方法 |
| US5284556A (en) * | 1991-05-01 | 1994-02-08 | Plasmachines, Inc. | Exhaust treatment system and method |
| JPH0710412U (ja) * | 1993-07-12 | 1995-02-14 | 長利 鈴木 | ガス浄化装置 |
| US5549795A (en) * | 1994-08-25 | 1996-08-27 | Hughes Aircraft Company | Corona source for producing corona discharge and fluid waste treatment with corona discharge |
| US5695619A (en) * | 1995-05-25 | 1997-12-09 | Hughes Aircraft | Gaseous pollutant destruction method using self-resonant corona discharge |
| US5609736A (en) * | 1995-09-26 | 1997-03-11 | Research Triangle Institute | Methods and apparatus for controlling toxic compounds using catalysis-assisted non-thermal plasma |
| US5836154A (en) * | 1996-08-19 | 1998-11-17 | Raytheon Company | Multi-state gaseous pollutant destruction apparatus and method |
| US5753087A (en) * | 1996-08-19 | 1998-05-19 | Hughes Electronics | Multi-electrode corona discharge pollutant destruction apparatus and method |
-
1996
- 1996-08-19 US US08/697,042 patent/US5753087A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-08-19 JP JP9222848A patent/JP3062130B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1997-08-19 DE DE69724890T patent/DE69724890T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-19 US US08/995,055 patent/US5927069A/en not_active Expired - Lifetime
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