JP4281956B2

JP4281956B2 - コロナ放電用の電極、コロナ放電発生装置、および、化学物質の分解装置

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Publication number: JP4281956B2
Application number: JP2004035321A
Authority: JP
Inventors: 孝紀佐藤; 学佐見
Original assignee: NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION MURORAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY; Asahi Breweries Ltd
Current assignee: NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION MURORAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY; Asahi Breweries Ltd
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2024-02-12
Also published as: JP2005228568A

Description

本発明はコロナ放電用の電極、コロナ放電発生装置、および、化学物質の分解装置に関し、例えば、安定かつ大面積のコロナ放電を得て、有害な化学物質等を分解する技術に関する。

コロナ放電を発生させる電極配置として、円筒電極の中心部に線電極を通す配置、線電極と平板電極を対向させる配置などがあるが、針と平板電極を対向させる配置は、針状の電極の先端の電界集中度が高く、低い電圧でもコロナ放電プラズマが発生するメリットがある。しかし、一般に直流のストリーマコロナ放電は、図1に示すような火花（スパーク）放電に移行しやすい欠点を有する。火花放電に至ると、突然大電流が流れるため、ジュール熱による針先の溶解などの電極損傷、電源の損傷、電気ノイズの発生を招く。また、放電プラズマの体積が著しく減少するので、電極間に大きな電力を注入しても、ガス処理などにはほとんど利用できない。

これまでは、電極にパルス的に電圧を印加する、すなわち、放電体積が大きいストリーマコロナを発生させるとともに、それが火花放電に移行する前に電圧印加を止め、放電を停止させる方法により、ストリーマコロナ放電を発生させて利用してきた。しかし、パルス電源が高価であることやパルス電源駆動時にノイズが発生するという問題があるため、直流あるいは商用周波数の交流で安定にストリーマコロナ放電が発生する電極（放電リアクタ）が望まれている。

また、針電極と平板電極の配置で発生する直流ストリーマコロナ放電は、図2に示すように、針先端から釣鐘状に放電プラズマが広がり、その体積が大きくなるので大流量の汚染ガスなどの処理に適するという性質をもつことが知られている（非特許文献1参照）。

針対平板電極間の直流コロナ放電において、安定したストリーマコロナ放電（電流値が変動せず、火花放電へ移行しない）を長時間発生させる方法として、針電極の数を増やし、針電極の密度を高くする方法が知られている（非特許文献2参照）。確かに、針電極の数を増やして針電極の密度を高めることにより、火花放電への移行と放電電流の変動が同時に抑制される（図3参照）。しかし、針電極密度の増加に対し電流値は飽和傾向を示すため、放電リアクタへの電力供給に限界が生じる。

また、針密度を高めた電極として、図4に示す剣山状の針電極（剣山電極）を利用すると、図5に示すように、その外周部の針電極にのみ放電が発生することが確認されている。したがって、このような形状で電極を大面積化しても、電極面積に対する放電発生部の割合が減少し、放電リアクタに電力が注入されない。つまり、単に数針を増やしただけの電極では、化学物質を分解する用途の大面積の放電リアクタにはなり得ない。

一方、放電により有害物質を分解する方法としては、燃焼排ガス脱硝装置（特開平8-5051号公報）、有害ガスの除去方法（特開平9-19620公報）、有害成分分解装置および方法（特開2000-354737公報）、物質処理方法（特開2001-38138公報）、物質処理法および装置（特開2001-87620公報）、流体の処理方法（特開2001-190926公報）、有害物質を含むガス処理装置の電源設備構造（特開2001-239152公報）、ハニカム構造体を具える放電装置（特開2001-276561公報）、ガス処理装置およびガス処理方法（特開2002-273156公報）、有害物質還元処理方法および装置（特開2003-1064公報）などが知られているが、何れも電極部分の構造的特徴により安定したコロナ放電を発生させ得る技術ではない。

また、放電による有害物質の分解を目的にした電極部の構造に関する技術としては、有害物質を含むガス処理装置の電極部構造（特開2001-238981公報）、放電電極、非平衡プラズマ発生装置、有害物質分解装置および空気調節装置（特開2003-284945公報）が知られている。

吉岡芳夫、新川智祥、電気学会論文誌A、Vol. 102-A、No. 2、pp. 205-255、2000年吉澤宣幸、佐藤孝紀、伊藤秀範、田頭博昭、下妻光夫、電気学会基礎・材料・共通部門大会講演論文集、VII-31、p. 389、2002年、および、佐藤孝紀、吉澤宣幸、伊藤秀範、田頭博昭、下妻光夫、室蘭工業大学紀要、Vol.53、2003年特開平8-5051号公報特開平9-19620公報特開2000-354737公報特開2001-38138公報特開2001-87620公報特開2001-190926公報特開2001-239152公報特開2001-276561公報特開2002-273156公報特開2003-1064公報特開2001-238981公報特開2003-284945公報

本発明は、上述の問題を個々にまたはまとめて解決するもので、安定したコロナ放電を発生可能な電極にすることを目的とする。

また、大面積のコロナ放電を発生可能な電極にすることを他の目的とする。

さらに、前記電極を用いて、有害な化学物質等を高効率に分解する装置を提供することを他の目的とする。

本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。

本発明にかかるコロナ放電量の電極は、複数本の針状電極を、それら電極の長さの1/2以下の間隔で一列に並べ、前記針状電極の列を、前記電極の長さの1/4から1/2の間隔で複数行並べたクラスタ電極と、その一面に前記クラスタ電極を複数有する板状電極とを有し、前記クラスタ電極は、前記針状電極の列が前記板状電極の長手方向に略直交するように、前記電極の長さの1.5から5倍の間隔で配置されることを特徴とする。

本発明にかかるコロナ放電発生装置は、上記のコロナ放電用の電極と、前記電極に電力を供給する電源とを有することを特徴とする。

本発明にかかる化学物質の分解装置は、上記のコロナ放電発生装置と、分解すべき化学物質を含むガス、液体または土壌を前記電極に導く手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、安定したコロナ放電を発生可能な電極にすることができる。

また、大面積のコロナ放電を発生可能な電極にすることができる。

さらに、前記電極を用いて、有害な化学物質等を高効率に分解する装置を提供することができる。

以下、本発明にかかる実施例の電極および有害な化学物質等を分解する装置を図面を参照して詳細に説明する。なお、上述した特許文献11の電極構造は、後述する本発明の電極の構造とは全く異なる。また、特許文献12は、先端が尖った電極を複数用いるが、後述する本発明の電極の構造および配置とは全く異なる。

［リアクタの概要］
図6は実施例の直・交流用放電リアクタの構造例を示す斜視図(a)および断面図(b)である。

図6に示すように、二枚の板状電極101を略平行に配置し、その一方の電極101の、他電極と対向する面に針または細い棒状の電極102を、その長さの1/2以下の間隔で一列に並べ、その電極列を、電極102の長さの1/4〜1/2程度の間隔で数行並べる（この電極102の行列集合を「クラスタ」または「クラスタ電極」と呼ぶ）。列方向の間隔は1/2以下であれば零でも、後述する電極密集による放電の安定化が得られるが、ただし、間隔を零にすると電極102の長さが少しでも異なると、火花放電に移行し易くなる。従って、実用的には電極102の長さの1/5が列方向の間隔の下限である。

また、列に配置する電極は、その先端が1/2以下の間隔で並んでいればよく、針状に限定されるわけではないから、例えば先端が尖った鋸状の導電性の薄板を列方向の電極として用いてもよい。また、電極102の先端は尖端が望ましいが、丸棒や角棒の断面でもよい。さらに、クラスタを、板状電極101の長手方向に電極102の列が略直交するように、電極102の長さの1.5〜5倍程度の間隔を開けて配置する。なお、板状電極101は金属製の平板が好ましいが、導電性があり、コロナ放電に耐える材料であればよく、また、電極102の先端と対向する板状電極102の間隔がほぼ一定に保たれていれば、その断面が若干弧を描いていても構わない。

そして、クラスタが取り付けられた板状電極101の電位が、もう一方の板状電極101に対して高電位になるように直流高電圧を印加すると、クラスタ化したすべての針状電極102と板状電極101の間に安定したストリーマコロナ放電が発生することを、発明者らは見出した。その際、ストリーマコロナは、クラスタを構成する各針状電極102からシャワーのように広がり、その中にはイオン、電子、励起種などの高エネルギ粒子および中性解離原子などの活性種が存在する。そのため、有害化学物質を含んだガスが、このストリーマコロナのシャワーを通過するとき、高エネルギ粒子や活性種によって分解あるいは転化され、無害化あるいは低毒化される。ストリーマコロナの中には、針状電極102から板状電極101に向かう正イオンの流れがあるため攪拌効果が高まり、化学物質の均一な分解あるいは転化が可能になる。

液体および土壌中の有害化学物質の処理では、ストリーマコロナのシャワーを化学物質で汚染された液体および土壌に照射することで、高エネルギ粒子や活性種により、汚染化学物質を分解あるいは転化することができる。

また、この電極構造は、クラスタを列方向に延伸すること、および、クラスタの数を増加させることにより、単位面積あたりの注入電力を低下させることなく大面積化することができる。

図7は実施例の、低周波交流電圧用の放電リアクタの構造例を示す斜視図(a)および断面図(b)である。

図7に示すように、二枚の板状電極101を平行に配置し、各板状電極101に交互にクラスタを配置する。なお、針状電極102の間隔およびクラスタの構成方法は図6に示す放電リアクタの場合と同様である。

そして、二枚の板状電極間に低周波（例えば50Hz、60Hz）の交流電圧を印加することで、針状電極102が板状電極101に対して相対的に高電位になる位相において、針状電極102と板状電極101の間に安定したストリーマコロナ放電が発生する。この放電リアクタを用いた有害化学物質の分解・転化方法、および、電極の大面積化が可能であることは、図6に示す放電リアクタの場合と同様である。

［クラスタ数および間隔］
発明者らは、最適なクラスタ数を決定するために、図8に示すように、約180mm×60mmの板状電極101に、12.5mmの長さの針状電極102を4mmの間隔で13本並べた列を、4mmの間隔で二行有するクラスタを様々に配置して、大気中で15〜19kVの電圧を印加した時の、クラスタ数と電流−電圧特性の関係を測定した。なお、針状電極102は細い方が好ましいが、自立させる必要から直径0.5 mmから2 mmの範囲にする。今回は直径1.5 mmにした。また、図8に示す記号○は針状電極102を配置可能な位置を示し、記号●は針状電極102を配置した位置である。また、図8に示すクラスタの配置は下記のとおりである。
─┬─────┬────────
図│クラスタ数│クラスタ間の隙間
│ │ D [mm]
─┼─────┼────────
a│ 1 │ ∞
b│ 2 │ 92
c│ 3 │ 44
d│ 6 │ 20
e│ 7 │ 16
f│ 8 │ 12
g│ 11 │ 8
h│ 16 │ 4
─┴─────┴────────

図9はその測定結果を示す図である。図9(a)に示すように、16クラスタの場合（その隙間は4mmで針状電極列の間隔と同一になり実質的にクラスタ間の間隔がない）電流値は低く、クラスタ間に隙間を開けてクラスタ数を減少させるに伴って電流が増加する傾向が見られた。また、実験に使用した板状電極101においてはクラスタ数が3あるいは6のときに、印加電圧に対して最も多くの電流が流れ、最も効率よく電力注入が行われていることがわかった。一方、クラスタ数が2以下では電流が減少した。

さらに、図9(b)に示すように、電流−電圧特性を、クラスタ間の隙間Dと針状電極102の長さLとの比D/Lに対してプロットした。この結果から、最大電力を注入できるクラスタ間の隙間がD/L=1.5〜4付近に存在することがわかった。なお、今回の実験条件では、いずれの場合のいてもストリーマコロナから火花放電への移行は観測されなかった。

次に、最適クラスタ間隔を検討するために、有限要素法を用いて複数の針状電極102間の電位分布をシミュレートして、針状電極102の間隔（電極間隔）とコロナ放電発生の関係を検討した。ここでは、針状電極102の配置と電位分布の関係がわかればよいので、簡略化のため計算領域内に電荷は存在しない場合を仮定した。従って、解くべき支配方程式は、以下に示す二次元のラプラス方程式になる。
ε₀ (∂²φ/∂x² + ∂²φ/∂y²) = 0

図10は電極間隔dを変化させたときの電極近傍の電位分布を、有限要素法で計算した結果を示す図である。

図10(a)に示すように、針状電極102の長さL=15mmに対して電極間隔dが2.0Lの場合、各針状電極102周辺の電位分布はほぼ同様であり、電極先端近傍の電界にも変化は少ないが、図10(b)および(c)に示すように、電極間隔dが1.0Lおよび0.3Lと狭くなると、中央に配置された針状電極102について、その先端近傍の等電位線の間隔が広がって、先端近傍の電界強度が緩和されることが判明した。従って、針状電極102の密度を増加させると、電界緩和の影響で電極配列の内側にある針状電極102の先端近傍の電界強度が弱まり、放電が発生しないことが判った。

図11は針状電極102の長さLをパラメータとして、その間隔d/Lを変化させたときの電極近傍の電界強度の変化を示す図である。いずれの長さLにおいても、間隔d/Lを増加させると一定値に収束する傾向を示すことが判った。この結果から、各電極長Lに対して、電界緩和の影響が消失する（d/Lに対する電界変化がなくなる）間隔dを決定すると、図12に示す電極長Lを変えたときの電界緩和消失距離のようになる。すなわち、電極長Lが短いときは電界緩和の影響をなくすためには間隔d/Lが大きく、長い場合は間隔d/Lは2程度で充分であるということが判った。

一本の針状電極102を1クラスタとみなすと、板状電極101にクラスタを配置する場合の最適間隔が求められる。例えば、図9の実験に使用した針状電極102の長さLは12.5mmであるが、図12から得られる電界緩和の影響がなくなるd/Lは4程度で、図9の実験結果「最大電力を注入できるクラスタ間の隙間がD/L=1.5〜4付近に存在する」と矛盾しない。

なお、図9(a)には、クラスタ数が2以下では、クラスタ間隔が充分広い（D/L＞7.4）にも関わらず、電流が減少することが示されている。これは、電界緩和の影響ではなく、クラスタ数の減少により、放電部分の体積が減少し、放電中を流れる電流が制限されたためである。

［クラスタの必要性］
図10から図12に示す結果からは、d/Lが2〜4になるように針状電極102を配置すれば電界緩和が消失することから、d/Lが2〜4になるように針状電極102を配置した剣山電極でもよいように考えられる。しかし、剣山電極をそのように構成しても、一本の針状電極102を用いた場合と同様に火花放電に至り易く、安定したストリーマコロナが得られない。つまり、最も電界が強くなる針電極から火花放電が発生し、他の針電極からは放電が発生しないという結果になる。これは、針電極を複数近接させて配置することにより、ストリーマコロナの発生に必要な電子なだれ（二次なだれ）の発生の元となる光電離の発生確率が増えることとが理由の一つと考えらる（詳細は、非特許文献2の3頁、3.1項参照）。また、針電極が近接していることとで、ある針の近傍で発生した二次なだれ中の電子が、他の針電極のストリーマコロナの二次なだれ発生の元になることも考えられる。

しかし、針状電極102を近接させて配置すれば、電界を緩和させ放電発生を抑制する働きがある。したがって、針状電極102を板状電極101に均一に配置する方法では、以下のように電極間隔は広くても狭くても、要求する安定かつ均一なストリーマコロナ放電は得られない。
──────────┬──────────
間隔dを狭くする │ 間隔dを広くする
（電極を密集させる）│（一本またはd/L＞4）
──────────┼──────────
・安定したストリーマ│・安定したストリーマ
コロナ放電が発生す│ コロナ放電は発生し
る │ ない
・電界緩和により、内│・各電極における電界
側の電極から放電が│ 緩和の影響はない
発生しない │
──────────┴──────────

図10(c)の電位分布が示すように、中央の針状電極の先端の電位分布は変化するが、左右の針状電極の外側の電位分布は、ほとんど変化しない。したがって、針状電極を二行に配置すれば、行方向の電界緩和の影響を最小にしつつ、列方向の密集性がもたらす効果を利用して安定したストリーマコロナ放電の発生が可能になると考えられる。そこで、本発明者らは、複数の針状電極102を、その間隔d/Lを1/2以下と狭くして、密集配置する（クラスタにする）ことで、二次なだれの発生の元となる種電子の供給を安定させ、安定したストリーマコロナ放電の発生させ、かつ、針状電極102を密集配置したクラスタを、針状電極102の長さの1.5〜5倍程度の間隔をとって複数配置することでクラスタ間の電界緩和の影響を排除し、均一なストリーマコロナ放電の発生をさせた。これにより、ストリーマコロナ放電の安定かつ均一な発生を達成することができた。

つまり、実験時の針状電極102の間隔がd=4mm（d/L=0.32）ように狭いのは、針状電極の密集性がもたらすストリーマコロナ放電の安定発生を積極的に利用するためである。

［有害化学物質の分解］
図13は上記のリアクタを用いて、有害な化学物質等を分解する装置の構成例を示すブロック図である。また、図14は、図13に示す装置を用いて、疑似空気中の有害化学物質（ベンゼン）を分解実験した結果を示す図、図15は、図13に示す装置の電極のクラスタ配置を示す図で、図8に示す実験とほぼ同様の板状電極101、針状電極102およびクラスタを使用し、クラスタの隙間Dは下記のとおりである。
─┬─────┬────────
図│クラスタ数│クラスタ間の隙間
│ │ D [mm]
─┼─────┼────────
a│ 1 │ ∞
b│ 2 │ 116
c│ 3 │ 56
d│ 6 │ 20
─┴─────┴────────

ポリ塩化ジベンゾフラン、ポリ塩化ジベンゾ・パラ・ジオキシンおよびコプラナーポリ塩化ビフェニル等、有害化学物質として問題となっているダイオキシン類はすべてベンゼン骨格を有する。したがって、ベンゼンを分解することができれば、これら有害化学物質の分解も可能であることから、ベンゼンを有害化学物質のモデルとして用いた。

実験では、窒素：酸素=80%：20%で混合したガス中にベンゼンを208ppm混合したものを汚染ガスのモデルとし、これを500cc/分の流量でフローさせた状態で電極間にストリーマコロナ放電を発生させ、ベンゼン分解率を測定した。

図14(a)に示すように、注入電力に対するベンゼンの分解率は、クラスタ数に依らず、注入電力に依存して分解率が決定されていた。また、注入電力が6W付近で分解率が飽和する傾向を示し、この程度の電力で約90%の分解率が得られている。分解生成物を調査すると、C₂H₂、CO₂、COのような炭素を含むものが観測され、ベンゼン環がストリーマコロナ放電により分解されていることがわかる。これより、ストリーマコロナ放電中の粒子は、化学的に安定なベンゼン環を分解するために必要なエネルギを有していることがわかり、ストリーマコロナ放電を用いることで、ベンゼン環をもつ有害化学物質の分解が可能であることが判明した。

また、印加電圧に対する分解率は、図14(b)に示すように、3クラスタ（クラスタ間の隙間D/L=4.45）の場合が最大となり、このとき、印加電圧当たりの電流値が最大になることから、もっとも効率よく電力が注入できていると考えられる。これは、実験に用いた電極に同じ電力を注入する場合、3クラスタのときがもっとも低い電圧になることを表し、これは火花放電への移行確率を低下させる上で有効である。

次に、液体中または土壌中の有害化学物質の分解する実験を行った。図16は上記のリアクタを用いて、有害な化学物質等を分解する装置の他の構成例を示すブロック図である。

汚染液体または汚染土壌を絶縁性容器に入れ、その容器内側の底面に板状電極101を配置し、ストリーマコロナシャワーを汚染液体または汚染土壌の上側から照射した。本実験では、純水にフェノールを100ppm混合したものを汚染液体モデルとし、容器内に直径1.5〜2.5mmのビーズを厚さ数mmで敷き詰めた上で、汚染液体を添加したものを汚染土壌モデルとした。なお、汚染液体および汚染土壌が導電性を有する場合、液体および土壌自体が板状電極101と同等に機能するので、必ずしも容器内側の底面に板状電極101を設置する必要がなく、回路の配線が汚染液体および汚染土壌に接する、あるいは、挿入されているだけでもよい。

図17は印加電圧、ギャップ長G（針状電極102の先端と汚染液体あるいは汚染土壌の表面までの距離）を変化させたときの作用エネルギ密度に対するフェノール分解率を示す図である。作用エネルギ密度は、注入エネルギを汚染液体の体積とその濃度で除したものであり、1ppmで1ccの汚染液体に注入されるエネルギを表す。作用エネルギ密度で表すことにより、異なる体積や濃度で行った実験結果を一つのグラフ上にプロットし、比較検討することができる。

結果は、供給する電力の直流と交流の区別は無く、作用エネルギ密度の増加ともに分解率も上昇していた。また、クラスタ間の隙間が狭いときほど分解効率が高かったとともに、ギャップ長Gが等しければ汚染液体モデルと汚染土壌モデルの分解率に差がほとんどないことが判明した。しかし、汚染土壌モデルでは、液体の場合の八倍程度の電力を注入可能であり、高速分解処理が可能である。このことから、汚染液体の放電分解処理において、液体中にガラスビーズのように他の物質と反応しない誘電体を混入させることにより、分解速度を大幅に向上できることが判明した。

また、図17に示す分解率は、作用エネルギ密度に対して飽和傾向を示さないので、放電時間を延長して注入エネルギ量を増加させることで、100%の分解も可能である。

なお、液体または土壌を連続的に処理する場合、上記容器を搬送するベルトが必要になる（土壌の場合はベルトそのものに土壌を載せて搬送してもよい）が、その際、ベルト自体、または、ベルト上に固定した導電性を有する板、網などを電極103とすることが好ましい。

［他電極との比較］
さらに、3クラスタ構成の電極（クラスタ間の隙間D=44mm、その他の詳細は図8の実験と同じ）と、従来から知られている剣山電極（針数10×10本）とに直流電圧を印加して、両者のベンゼン分解能力を比較した。図18は両電極により汚染ガス中のベンゼンを分解した結果を示す図である。実験では、窒素：酸素＝80%：20%で混合したガス中にベンゼンを208ppm混合し、これを500cc/分の流量でフローさせた状態で電極間にストリーマコロナ放電を発生させた。

図18(a)に示すように、実施例の電極は、剣山電極よりも多くの電力を注入可能であり、最大で90%を超える分解率が得られている。また、同じ注入電力でも、実施例の電極を用いると、剣山電極を用いる場合よりも高分解率を得られることが判った。

図18(b)は印加電圧に対するベンゼン分解率を示す。剣山電極で80%の分解率を得るには印加電圧を19kV程度にする必要があるが、実施例の電極では15.5kV程度の電圧でも分解率が80%となった。印加電圧の上昇は、ストリーマコロナから火花放電への移行確率を高めるため、安定な放電の維持には好ましくない。この点からも、実施例の電極の優位性が確認された。

このように、実施例の電極を用いることでコロナ放電を、大面積で、安定に維持することができ、有害な化学物質等の高効率分解が可能である。

［変形例］
上記の説明および図においては、複数本の針状電極102の列を二行有するクラスタ電極を示したが、針状電極102の間隔dを、その長さLの1/2以下の間隔で一列に並べた、三行以上の針状電極列を有するクラスタ電極も充分実用になる。

図19はクラスタを構成する針状電極102の行数を変化させたときの電流−電圧特性を示す図である。なお、針状電極102の間隔は、列方向および行方向ともにd=4mm（d/L=0.32）で、針状電極102と板状電極101の間隔は20mmである。図19に示すように、三行以上のクラスタを構成した場合は、印加電圧の増加に対して電流値が増加し続け、電力を注入し易いクラスタであることが判る。

また、図13などに3クラスタ構成の電極を示したが、これは今回実験に用いた電極において最適なクラスタ数であり、実験と大きく異なる面積の板状電極101を利用する場合は、上記の実験により、最適なクラスタ数を決定することになる。

火花（スパーク）放電を説明する図、ストリーマコロナ放電を説明する図、針電極数（密度）に対するストリーマコロナ放電電流の時間変化を示す図、剣山電極を示す図、剣山電極の放電部位を示す図、実施例の直・交流用放電リアクタの構造例を示す図、実施例の、低周波交流電圧用の放電リアクタの構造例を示す図、クラスタの配置を様々に変えた板状電極を示す図、クラスタ配列に対する電圧-電流特性の測定結果を示す図、電極間隔を変化させたときの電極近傍の電位分布を、有限要素法で計算した結果を示す図、針状電極の長さをパラメータとして、その間隔を変化させたときの電極近傍の電界強度の変化を示す図、電極長を変えたときの電界緩和消失距離を示す図、有害な化学物質等を分解する装置の構成例を示すブロック図、図13に示す装置を用いて、疑似空気中の有害化学物質（ベンゼン）を分解実験した結果を示す図、図13に示す装置の電極のクラスタ配置を示す図、有害な化学物質等を分解する装置の他の構成例を示すブロック図、印加電圧、クラスタ間の隙間を変化させたときの作用エネルギ密度に対するフェノール分解率を示す図、汚染ガス中のベンゼンを分解した結果を示す図、クラスタを構成する針状電極の行数を変化させたときの電流−電圧特性を示す図である。

Claims

複数本の針状電極を、それら電極の長さの1/2以下の間隔で一列に並べ、前記針状電極の列を、前記電極の長さの1/4から1/2の間隔で複数行並べたクラスタ電極と、
その一面に前記クラスタ電極を複数有する板状電極とを有し、
前記クラスタ電極は、前記針状電極の列が前記板状電極の長手方向に略直交するように、前記電極の長さの1.5から5倍の間隔で配置されることを特徴とするコロナ放電用の電極。
前記クラスタ電極は、前記針状電極の列を二行または三行有することを特徴とする請求項1に記載されたコロナ放電用の電極。
前記板状電極と、前記クラスタ電極をもたない導電性の板を対向配置したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載されたコロナ放電用の電極。
前記クラスタ電極が交互に配置されるように、二つの前記板状電極を対向配置したことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載されたコロナ放電用の電極。
請求項1から請求項4の何れか一項に記載されたコロナ放電用の電極と、
前記電極に電力を供給する電源とを有することを特徴とするコロナ放電発生装置。
請求項5に記載されたコロナ放電発生装置と、
分解すべき化学物質を含むガス、液体または土壌を前記電極に導く手段とを有することを特徴とする化学物質の分解装置。
前記針状電極の列は、前記ガス、液体または土壌の流通方向に略直交して配置されていることを特徴とする請求項6に記載された分解装置。