JP5528764B2 - プラズマ発生装置 - Google Patents
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また、第一支持部材又は第二支持部材を前記容器の軸線周りに回動させることにより、電極棒の放電が行われる面をそれまで放電が行われていた面と異なる面にすることができ、電極棒の長寿命化を図ることができる。
まず、プラズマ発生装置1の全体構成について図1から図3を用いて説明する。
ここで、図1において、紙面左方向を後方向とし、紙面右方向を前方向とし、また、紙面手前方向を右方向とし、紙面奥方向を左方向とする。また、紙面上下方向を上下方向とする。
一方の電極棒である第一電極棒11は、その長手方向を前後方向として、第一支持部材13及び反応容器15の軸心方向と平行に配置され、その基端部、即ち後端部で第一支持部材13に取り付けられる。
他方の電極棒である第二電極棒12は、その長手方向を前後方向として、第二支持部材14及び反応容器15の軸心方向と平行に配置され、その基端部、即ち前端部で第二支持部材14に取り付けられている。
また、第二電極棒12・12は、図3に示すように、正面視で第二支持部材14の軸心を中心とした同心円上に位置するように、第二支持部材14の後方に設けられている。二つの第二電極棒12と第二電極棒12とは、互いの間の角度が180度となるように、言い換えれば互いの位置が背面視で第二支持部材14の軸心を中心として点対称となるように配置されている。
ここで、第一電極棒11は、その先端部、即ち前端部が第二電極棒12の前後中途部付近に位置するように、第一支持部材13から前方へ向かって延出されている。
第二電極棒12は、その先端部、即ち後端部が第一電極棒11の前後中途部付近に位置するように、第二支持部材14から後方へ向かって延出されている。
また、前記高密度複合体は、炭素を含む材質である。そのため、第一電極棒11及び第二電極棒12の過酸化水素、ヒドロキシラジカル、又はオゾン等の活性酸素に対する耐腐蝕性を、電極棒を金属で構成した場合よりも向上させることができる。
また、第一支持部材13の軸心部には、反応容器15内から外部へ気体を排出するための気体排出孔13cが前後方向に貫通して設けられている。また、本体部13aの鍔部13bよりも前側、即ち反応容器15に差し入れる側の外周面には、溝13dが環状に形成されている。溝13dには、ゴム等で構成されたOリング22が外嵌可能とされている。
また、第一支持部材13には、第一電極棒11の直径とほぼ同一の直径を有する挿入孔13f・13fが軸心方向と平行に第一電極棒11と同数形成されている。挿入孔13f・13fは、正面視で第一支持部材13の軸心を中心とした同心円上に配置される。さらに、図4に示すように、第一支持部材13には、固定螺子28を挿入するための固定螺子孔13gが、各挿入孔13fと連通するように、各挿入孔13fと直交する方向、即ち第一支持部材13の半径方向に形成されている。第一電極棒11は、基端部側から挿入孔13f・13fに差し込まれて、固定螺子孔13gに螺合された固定螺子28によって固定される。これにより、第一電極棒11が第一支持部材13に取り付けられて支持される。
また、第一支持部材14の軸心部には、反応容器15内から外部へ気体を排出するための気体導入孔14cが前後方向に貫通して設けられている。
また、第二支持部材14の溝14d、挿入孔14f、及び固定螺子孔(図示せず)はそれぞれ第一支持部材の溝13d、挿入孔13f、及び固定螺子孔13gと同様の構成であるため説明を省略する。
また、高密度複合体は加工が容易なので、第一支持部材13及び第二支持部材14の太さや長さを自由に構成することができる。
反応容器は、その軸心方向を前後方向として配置されている。反応容器15の後側開口部に第一支持部材13における本体部13aの鍔部13bよりも前側部分が軸心を一致させて後方から差し込まれて、後側開口部の端面に第一支持部材13の鍔部13bの前面が当接される。反応容器15の前側開口部に第一支持部材13における本体部14aの鍔部14bよりも後側部分が軸心を一致させて前方から差し込まれて、前側開口部の端面に第二支持部材14の鍔部14bの後面が当接される。これにより、反応容器15の両開口部が第一支持部材13及び第二支持部材14にて閉塞される。
また、反応容器15の軸心方向の長さは、第一電極棒11及び第二電極棒12の長さよりも長く構成されている。第一支持部材13及び第二支持部材14がそれぞれ反応容器15の開口部を閉塞した状態において、第一電極棒11及び第二電極棒12が反応容器15内にその内周面と接しないように収容される。
プラズマ発生装置支持部材30は、地面等に載置される載置板部31と、載置板部31から略垂直に立設された一対の立ち上がり部32F・32Rとから構成されている。
このように構成することにより、電圧供給装置16は、直流パルス電圧を第一電極棒11に印加し、印加された第一電極棒11と接地された第二電極棒12との間で放電を起させ。プラズマを発生させる。このように構成することにより、プラズマ発生装置1の安全性を向上させることができる。
一対の立ち上がり部32F・32Rの長手方向中途部であって短手方向中心部に、支持孔32a・32aが設けられている。支持孔32a・32aは、第一支持部材13及び第二支持部材14の本体部13a・14aの外形と略同一に構成されている。
また、第二支持部材14における本体部14aの鍔部14bよりも前側部分が、立ち上がり部32Fに設けられた支持孔32aに差し込まれる。
このように構成することで、螺子37・37を正面視右側の挿入孔32cから挿入して、螺子孔32dに締結することにより、切込み32bの左右方向の幅が狭まる。そして、この切込み32bの幅の狭まりに伴って、支持孔32aの孔径が小さくなる。
まず、図2に示すコンプレッサ40から送り出された圧縮された空気は、導入管41を介して第二支持部材14の気体導入孔14cに至り、ここから反応容器15内へと導かれる。反応容器15内において、空気は第一電極棒11及び第二電極棒12の周囲を通過して、前から後へ流れる。
また、隣り合う第一電極棒11と第二電極棒12との間には、第一電極棒11に外嵌された誘電筒21の壁面が誘電体として位置していることから、第一電極棒11に直流電圧を印加することで、一対の電極間において第一電極棒11の長手方向に対して直交する方向に放電が行われる。この放電により、反応容器15内にプラズマが発生する。
そして、酸素分子及び励起酸素分子は他の酸素分子と反応して活性酸素を生成する。
第一支持部材13の回動に伴い、第一電極棒11も第一支持部材13の軸心を中心として図5(b)の矢印方向へ回動する。そして、螺子37・37を締付けて、第一支持部材13を所望の回動位置で保持する。これにより、第一電極棒11と第二電極棒12との間の距離を、放電に最適な距離である距離D2に調整することができる。
この際、正面視同一円周上に第一電極棒11及び第二電極棒12を配置したことから、第一支持部材13の回動により、全対の第一電極棒11と第二電極棒12との間の距離D1を一度に距離D2に変更調整することが可能となる。
そこで、放電を一定時間継続して行った後には、螺子37・37を緩めて、図5(c)に示すように、第一支持部材13をその軸心を中心として軸線周りに図5(c)の矢印方向(正面視反時計回り方向)に回動させる。
第一支持部材13の回動に伴い、一方の対における第一電極棒11も第一支持部材13の軸心を中心として図5(c)の矢印方向へ回動する。そして、螺子37・37を締付けて、第一支持部材13を所望の回動位置で保持する。これにより、この第一電極棒11はこれまで放電を行っていた同対の第二電極棒12とは別の、他方の対における第二電極棒12との間で放電を行う。ここで、第一電極棒11と別の第二電極棒12との間の距離はD3となる。このように構成することにより、第一電極棒11及び誘電筒21は、一定期間の間に同対の第二電極棒12と向かい合っていた面と反対側の面を、別対の第二電極棒12と向かい合わせることが可能となって、面の消耗を抑制しつつ放電を継続して行うことができ、電極棒11・12の長寿命化を図ることができる。
このように構成することにより、プラズマ発生時に生じる第一電極棒11及び第二電極棒12の熱が第一支持部材13及び第二支持部材14を介して外部へ放散されることとなる。したがって、第一電極棒11及び第二電極棒12を効率良く冷却することができるとともに、第一電極棒11及び第二電極棒12の耐久性を向上させることができる。また、第一支持部材13及び第二支持部材14の回動位置を変更して、第一電極棒11と第二電極棒12との間の距離を調節することが可能となる。したがって、第一電極棒11及び第二電極棒12に印加する電圧が低下した場合であっても、第一電極棒11と第二電極棒12との間の距離を調節することによって、第一電極棒11と第二電極棒12との間で放電を十分に行い、プラズマを安定して発生させることができる。
このように構成することにより、第一支持部材13又は第二支持部材14を反応容器15の軸線周りに回動させることにより、電極棒11・12の放電が行われる面をそれまで放電が行われていた面と異なる面にすることができ、電極棒11・12の長寿命化を図ることができる。
このように構成することにより、第一電極棒11、第二電極棒12、第一支持部材13及び第二支持部材14が高い熱伝導性を有することとなり、プラズマ発生時に生じる第一電極棒11及び第二電極棒12の熱が第一支持部材13及び第二支持部材14を介して外部へ放散されることとなる。したがって、第一電極棒11及び第二電極棒12をさらに効率良く冷却することができるとともに、第一電極棒11及び第二電極棒12の耐久性を向上させることができる。しかも、第一電極棒11及び第二電極棒12の耐腐蝕性を、第一電極棒11及び第二電極棒12を金属で構成した場合よりも向上させることができる。
このように構成することにより、交流電圧を直流電圧に変換したのち、第二電極棒12に印加し、第一電極棒11を接地することが可能となる。したがって、プラズマ発生装置1の安全性を向上させることができる。
11 第一電極棒
12 第二電極棒
13 第一支持部材
14 第二支持部材
15 反応容器
16 電圧供給装置
Claims (3)
- 一対又は複数対の電極棒と、
前記各一対の電極棒のうち、一方の電極棒の後端部を片持ち支持する第一支持部材と、
前記各一対の電極棒のうち、他方の電極棒の後端部を片持ち支持する第二支持部材と、
両開口部をそれぞれ前記第一支持部材と前記第二支持部材とにより閉塞し、前記電極棒を収容する筒状の容器と、
前記各一対の電極棒に電圧を印加する電圧供給装置と、を備え、
電圧を前記各一対の電極棒間に印加して放電を起してプラズマを発生させるプラズマ発生装置であって、
各一対の電極棒を、それぞれ高い熱伝導性を有する高密度複合体で構成して、互いの外周面が対向するように配置し、
前記第一支持部材及び前記第二支持部材を、それぞれ高い熱伝導性を有する高密度複合体で構成し、
前記容器を円筒状に構成し、前記第一支持部材及び第二支持部材の本体部を断面視円状に構成し、前記電極棒を、第一支持部材又は第二支持部材の軸心を中心とした同心円状に等間隔を開けて配置し、
前記第一支持部材及び前記第二支持部材を前記容器の軸線回りにおいて、相対的に回転移動させることによって、前記複数の電極棒の間隔が調整可能とすることを特徴とするプラズマ発生装置。 - 前記各電極棒、前記第一支持部材及び前記第二支持部材を、炭素を含む高密度複合体で構成することを特徴とする請求項1に記載のプラズマ発生装置。
- 前記各一対の電極棒に印加する電圧を交流電圧から直流電圧に変換する機能を、前記電圧供給装置に備えることを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
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