高電圧プラズマ発生装置
【課題】ＮＯｘの処理効率が高い高電圧プラズマ発生装置を提供する。
【解決手段】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、プラズマを生成するための電力が給電される第１の電極と、第１の電極の周りを覆う金属製の筐体と、第１の電極との間でプラズマを生成するために、第１の電極から離間して設けられ、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交流信号を間欠的に、第１の電極に給電する電力供給装置と、を備える。
【解決手段】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、プラズマを生成するための電力が給電される第１の電極と、第１の電極の周りを覆う金属製の筐体と、第１の電極との間でプラズマを生成するために、第１の電極から離間して設けられ、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交流信号を間欠的に、第１の電極に給電する電力供給装置と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波帯域、例えば、１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ周波数帯域で１０２〜１０５Ｖの高電圧を用いてプラズマを発生させる高電圧プラズマ発生装置に関し、例えば、船舶や自動車に用いられるディーゼルエンジン等から排気される排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化ガス）の処理装置等の分野に好適に用いることのできる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ディーゼルエンジン等から排気される排気ガス中のＮＯを酸化処理するために、大気圧中で生成するプラズマを利用する処理装置が提案されている。
【０００３】
従来、電極間に数ｋＶの高電圧を印加してプラズマを生成し、このプラズマを利用して、供給されたＮＯの酸化処理を行うプラズマリアクターが提案されている（非特許文献１）。図７には、このプラズマリアクターの装置構成が示されている。図７に示されるように、プラズマリアクター１０は、筒状の誘電体ガラス管１２と、誘電体ガラス管１２の外周面に巻かれた電極１６と、誘電体ガラス管１２内の多孔性の誘電体板１８，２０で両側が隔離された空間に配置された誘電体結晶からなる球形ペレット２２と、放電電極１４と電極１６との間に６０Ｈｚの交流電圧を印加する交流電源２４と、を有する。
【０００４】
放電電極１４と電極１６との間に電圧を印加することにより、球形ペレット２２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１２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２２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２２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１２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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「非平衡プラズマと化学反応プロセスを併用した窒素酸化ガスの完全除去技術（従来型およびバリア型プラズマリアクターの性能比較），山本俊昭他，日本機械学会論文集，６６−６４６Ｂ（２０００），１５０１−１５０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したプラズマリアクター１０では、球形ペレット２２を、ガスを流す流路に配置するので、流路抵抗等によって十分な流量を確保することが難しい。また、ナノ秒オーダーの短い周期のマイクロ放電を用いるので、ＮＯの酸化処理の効率が低い。また、上述したプラズマリアクター１０では、ＮＯ２を分解することはできない。
排気ガス中のＮＯ２は、大気中で水と反応することにより硝酸となり、これが酸性雨の原因となることが知られている。そのため、ＮＯ２を分解することができるプラズマ発生装置が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、ＮＯｘの処理効率が高い高電圧プラズマ発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の高電圧プラズマ発生装置は、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、プラズマを生成するための電力が給電される第１の電極と、第１の電極の周りを覆う金属製の筐体と、第１の電極との間でプラズマを生成するために、第１の電極から離間して設けられ、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交流信号を間欠的に、第１の電極に給電する電力供給装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の高電圧プラズマ発生装置は、前記筐体の内部にガスを供給する供給管と、前記筐体の内部のガスを排出する排出管と、前記排出管に排出されたガスの一部を分岐して前記供給管に供給する分岐管と、を備えることが好ましい。
【００１０】
また、第１の電極は、前記交流信号の給電により共振を発生させることにより高電圧を発生させる長尺状の電極であって、第１の電極の長手方向の略中間部分に、前記交流信号の給電点が設けられることが好ましい。
【００１１】
また、前記筐体はアースされており、第２の電極は、前記筐体にガスが供給される供給口に設けられ、前記筐体と電気的に接続された網状電極であることが好ましい。
【００１２】
また、前記供給管は、窒素酸化ガスを含むガスを前記筐体の内部に供給し、生成されたプラズマが、前記窒素酸化ガスのうち二酸化窒素ガスを分解することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の高電圧プラズマ発生装置によれば、高い効率でＮＯｘを処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の高電圧プラズマ発生装置の一実施形態であるプラズマリアクターの構成を示す図である。
【図２】図１に示すプラズマリアクターの電力供給ユニットの構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、ＣＷ発振器が生成するＲＦ信号を示す図であり、（ｂ）は、変調発振器が生成する矩形パルス信号を示す図であり、（ｃ）は、ＲＦバースト生成器が出力する信号を示す図である。
【図４】図１に示すプラズマリアクターの共振状態を示す図である。
【図５】（ａ）は、ガス供給がない状態で発生するプラズマの領域を示す図であり、（ｂ）は、ガスが供給される状態で発生するプラズマの領域を示す図である。
【図６】本発明の高電圧プラズマ発生装置の一実施形態であるプラズマリアクターの構成を示す図である。
【図７】従来のプラズマリアクターの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の高電圧プラズマ発生装置の一実施形態であるプラズマリアクターについて説明する。
図１は、本実施形態のプラズマリアクターの概略構成図である。プラズマリアクターは、窒素酸化ガス（ＮＯｘ）をプラズマリアクター内に導入し、プラズマリアクター内のガスの供給口近傍で連続的にプラズマを生成し、このプラズマを用いてＮＯｘを処理し、排出する。
具体的には、プラズマリアクターは、棒状電極１００と、筐体１１０と、網状電極１１２と、電力供給ユニット１４０と、を主に備える。
【００１６】
棒状電極１００（「第１の電極」に相当）は、長尺状の棒形状を成した電極である。棒状電極１００は、高周波信号の給電を受け、棒状電極１００内での共振が発生することにより高電圧を発生させる。本実施形態の棒状電極１００は、銅で形成されるが、銀、アルミニウムなども好適に用いられる。
【００１７】
棒状電極１００の長手方向の中間部分には、高周波信号の給電点１０２が設けられている。給電点１０２には、給電線１１８から高周波信号が電力として印加される。棒状電極１００の長手方向の長さを２ｌとすると、棒状電極１００の長手方向の中心位置からわずかにずれた位置に給電点１０２は位置する。棒状電極１００の長手方向の中心位置から給電点１０２が設けられる位置までの距離をｘ０とすると、ｘ０は以下の式（１）で表される関係式を満たす。
【数１】
ここで、Ｚ００は給電点に給電する給電線の特性インピーダンスであり、ＺＣは線状電極１００を伝送線路としたときの特性インピーダンスである。また、高電圧プラズマ発生装置におけるプラズマ発生時の等価キャパシタンスＣのエネルギー損失を示す係数をχとすると、Ｑ＝１／χである。
【００１８】
給電点１０２が、棒状電極１００の長手方向の中心位置からわずかにずれた位置に設けられるのは、プラズマリアクターへ給電する時のインピーダンス整合を取るためである。交流ダイポールアンテナと同様、棒状電極１００中を伝送する伝送信号の波長λの半分の長さが棒状電極１００の長さ２ｌとなるとき、棒状電極１００には最低次モードの共振が生じ、効率よく高電圧が生成される。そのため、棒状電極１００の長さ２ｌは、プラズマリアクターにおいて共振周波数を定める重要な要素となる。
本実施形態では、１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯域において有効に高電圧を発生するように、棒状電極１００の長さ２ｌは設定されている。
【００１９】
網状電極１１２側の棒状電極１００の端（図１中の左端）には、誘電体バリア１０４が設けられている。誘電体バリア１０４は、生成されるプラズマを維持するために設けられる。誘電体バリア１０４は、数ｍｍ程度の厚さのアルミナ等で構成される。
【００２０】
筐体１１０は、棒状電極１００の周りを覆うように設けられる。筐体１１０には、棒状電極１００の少なくとも一方の端（図１中の左端）から、棒状電極１００の延長上の側に離間した位置に、ガスを供給する供給口１１４が形成されている。また、筐体１１０には、棒状電極１００の他方の端（図１中の右端）から、棒状電極１００の延長上の離間した位置に、ガスを排出する排出口１１６が形成されている。すなわち、供給口１１４と排出口１１６は、棒状電極１００の延長上に位置し、棒状電極１００の長手方向と平行にガスが供給され、排出される。筐体１１０は、棒状電極１００が放射する電磁波を内部空間に閉じ込める金属製の部材で構成される。また、筐体１１０はアースされている。
また、筐体１１０には、生成されるプラズマを観測することが可能なように、アクリル板からなる観測窓１２４が設けられている。
【００２１】
網状電極１１２（「第２の電極」に相当）は、棒状電極１００の一方の端（図１中の左端）の近傍に、この端から離間して設けられている。網状電極１１２は、金属製の筐体１１０の端部に設けられた開口部である供給口１１４を覆うように設けられる。また、網状電極１１２は筐体１１０と電気的に接続されている。上述したように、筐体１１０はアースされているため、網状電極１１２の電位は０となっている。網状電極１１２には、導電性の高い導体材料、例えば、銀、銅、アルミニウムなどが好適に用いられる。
【００２２】
筐体１１０の供給口１１４には、窒素酸化ガス（ＮＯｘ）を供給する供給管１３０が接続されている。例えば、供給管１３０は、ディーゼルエンジン等の排気口と接続されている。また、筐体１１０の排出口１１６には、ガスを排出する排出管１３２が接続されている。排出管１３２には不図示のブロワーが接続されており、筐体１１０の内部のガスは大気中に排出される。
【００２３】
電力供給ユニット１４０は、棒状電極１００の共振周波数と同じ周波数の交流信号を間欠的に、給電点１０２に給電する。電力供給ユニット１４０が給電する信号の概略の周波数の範囲は、棒状電極１００中を伝送する伝送信号の波長λの半分の長さが棒状電極１００の長さ２ｌとなり、最低次モードの共振が生じるように定められている。電力供給ユニット１４０は、筐体１１０に設けられた電界プローブ１２２から得られる計測信号を用いて、高周波信号の周波数を調整しながら、共振周波数に対応する周波数の信号を給電する。
【００２４】
ここで、図２を参照して、電力供給ユニット１４０の概略構成を説明する。図２に示されるように、電力供給ユニット１４０は、ＣＷ発振器１４２と、変調発振器１４４と、ＲＦバースト生成器１４６と、増幅器１４８と、を備える。
ＣＷ発振器１４２は、１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数の連続波（Continuous Wave）を発振し、ＲＦ信号を生成する。以下の説明では、ＣＷ発振器１４２が発振する周波数をｆ１［Ｈｚ］とする。ＣＷ発振器１４２が発振する周波数ｆ１は、電界プローブ１２２の計測結果に基づいて調整される。ＣＷ発振器１４２により生成されたＲＦ信号は、ＲＦバースト生成器１４６へ出力される。
なお、電力供給ユニット１４０は、接続端子１２０で反射された信号の強度に基づいて、共振周波数に対応する周波数の信号を給電することもできる。
【００２５】
変調発振器１４４は、矩形パルス信号を所定の周波数で生成する。以下の説明では、変調発振器１４４が生成する矩形パルス信号のパルス幅をＷ［ｓ］、矩形パルス信号を生成する周波数をｆ２［Ｈｚ］とする。ここで、１／ｆ１＜Ｗ＜１／ｆ２である。変調発振器１４４が生成する矩形パルス信号のパルス幅Ｗは、棒状電極１００の共振周波数と同じ周波数の高周波信号を給電点１０２に給電した場合に、給電により増大する棒状電極１００の電圧が絶縁電圧を超えてプラズマが生成されるまでの期間よりも長くなるように設定される。
一般に、パルス幅Ｗが長すぎると後述する熱プラズマが発生することがある。熱プラズマが発生すると、棒状電極１００に熱が発生し、これに起因してＮＯやＮＯ２が発生することがある。そのため、パルス幅Ｗは、熱プラズマが発生しない程度の長さとすることが好ましい。
変調発振器１４４により生成された矩形パルス信号は、ＲＦバースト生成器１４６へ出力される。
【００２６】
ＲＦバースト生成器１４６は、ＣＷ発振器１４２により生成されたＲＦ信号の入力を受ける。また、ＲＦバースト生成器１４６は、変調発振器１４４により生成された矩形パルス信号の入力を受ける。ＲＦバースト生成器１４６は、矩形パルス信号の入力を受けているＷ［ｓ］の期間だけ、ＣＷ発振器１４２が生成したＲＦ信号を出力する。すなわち、ＲＦバースト生成器１４６は、１／ｆ２［ｓ］周期でＷ［ｓ］の間、周波数ｆ１［Ｈｚ］の交流信号を間欠的に出力する。
増幅器１４８は、ＲＦバースト生成器１４６から出力された信号を増幅する。増幅器１４８により増幅された信号は、接続端子１２０へ出力される。
【００２７】
ここで、図３を参照して、電力供給ユニット１４０で生成される信号の一例を説明する。図３（ａ）は、ＣＷ発振器１４２が生成するＲＦ信号の一例を示す図である。図３（ｂ）は、変調発振器１４４が生成する矩形パルス信号の一例を示す図である。図３（ｃ）は、ＲＦバースト生成器１４６が出力する信号の一例を示す図である。
本実施形態の電力供給ユニット１４０は、棒状電極１００が電磁波を放射する際の共振周波数と同じ周波数の交流信号を間欠的に、給電点１０２に給電する。これにより、ＮＯｘを効率的に処理することかできる。すなわち、Ｗ［ｓ］の間、棒状電極１００にＲＦ信号を出力することにより、熱プラズマに移行することなく、プラズマリアクターは、ＮＯｘを処理することができる。特に、本実施形態の電力供給ユニット１４０は、棒状電極１００が電磁波を放射する際の共振周波数と同じ周波数の交流信号を間欠的に、給電点１０２に給電することにより、従来は分解することが難しかったＮＯ２を分解することが可能となる。
【００２８】
次に、給電点１０２に棒状電極１００の共振周波数と同じ周波数の高周波信号が給電された場合の共振状態について、図４を参照して説明する。図４は、図１に示すプラズマリアクターの共振状態を示す図である。図４に示されるように、給電点１０２に共振周波数と同じ周波数の高周波信号が給電されると、棒状電極１００の両端で電圧が最大となる共振が発生する。棒状電極１００の両端には、数ｋＶの電圧Ｖｏｕｔが生成される。
また、上述したように、給電点１０２は、棒状電極１００の中心位置に対して式（１）で示される距離ｘ０だけずれている。給電点１０２における電圧Ｖｉｎに対する棒状電極１００の両端の電圧Ｖｏｕｔの比は、式（１）で定まるｘ０／（２ｌ）を用いて、１／ｓｉｎ｛ｘ０／（２ｌ）｝と表される。
【００２９】
次に、プラズマリアクターで生成されるプラズマについて、図５を参照して説明する。図５（ａ）は、窒素酸化ガス等のガスが供給されていない状態における、大気圧中の空気で生成されるプラズマＰを示す。図５（ａ）に示されるように、窒素酸化ガス等のガスが供給されていない場合、網状電極１１２と棒状電極１００の端との間の領域に、プラズマＰは生成される。図５（ｂ）は、窒素酸化ガス等のガスが供給されている状態における、大気圧中の空気で生成されるプラズマＰを示す。図５（ｂ）に示されるように、窒素酸化ガス等のガスが供給されている場合、供給されたガスは棒状電極１００の上下に分かれて流れる。これにより、生成されるプラズマＰは、ガスの流れに沿って、棒状電極１００の上下に広がる。このように、プラズマリアクターにガスを供給することにより、プラズマＰが生成される領域は広くなる。その結果、窒素酸化ガスの処理効率は向上する。
【００３０】
一般に、棒状電極１００が電磁波を放射する際の共振周波数と同じ周波数の連続波を給電点１０２に給電すると、絶縁電圧を超えてプラズマが生成された後に給電点１０２に給電される連続波の電力は、ＮＯｘを処理するプラズマの生成に寄与しない。これに対し、本実施形態のプラズマリアクターは、絶縁電圧を超えてプラズマが生成された後に給電点１０２への給電が停止するように、給電点１０２に間欠的に給電するため、電力効率を高めることができる。このため、投入電力に対するＮＯｘの処理効率は向上する。
【００３１】
また、本実施形態のプラズマリアクターは、電力供給ユニット１４０が、棒状電極１００が電磁波を放射する際の共振周波数と同じ周波数の交流信号を間欠的に、給電点１０２に給電することにより、ＮＯ２を分解することができる。
【００３２】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態のプラズマリアクターについて説明する。
図６は、本実施形態のプラズマリアクターの概略構成図である。本実施形態のプラズマリアクターの基本的な構成は、上述した第１の実施形態のプラズマリアクターと同様である。本実施形態のプラズマリアクターは、第１の実施形態のプラズマリアクターにおいて、更に、分岐管１３４と、ブロワー１３６と、を備える。
【００３３】
図６に示されるように、分岐管１３４は、一端が排出管１３４に接続されており、他端が供給管１３０に接続されている。分岐管１３４にはブロワー１３６が接続されている。排出口１１６を通って排出管１３２に排出されたガスは、ブロワー１３６により分岐管１３４に吸引され、供給管１３０に供給される。
【００３４】
本実施形態のプラズマリアクターによれば、供給管１３０から供給された窒素酸化ガスは、プラズマによって処理された後、分岐管１３４を通って再度、供給管１３０に供給される。これにより、筐体１１０を一度流れるだけでは窒素酸化ガスが十分に処理されない場合であっても、窒素酸化ガスを繰り返し筐体１１０に流すことにより、窒素酸化ガスの処理効率を高めることができる。
【００３５】
また、分岐管１３４が排出管１３２に排出されたガスを循環することにより、供給口１１４を流れるガスの流量を増加させることができる。そのため、図５を参照して説明したように、プラズマＰが生成される領域が広くなり、ＮＯｘの処理効率は向上する。
【００３６】
また、一般に、プラズマが生成される場合、発生したイオンは電子に比べて速度が遅いため、プラズマが生成される領域にイオンガスが残りやすい。これに対し、本実施形態によれば、分岐管１３４が排出管１３２に排出されたガスを循環することにより、供給口１１４を流れるガスの流量を増加させることができ、プラズマが生成される領域に残りやすいイオンガスを拡散させることができる。その結果、プラズマリアクターの安定性が増加する。
【実施例】
【００３７】
（実施例１）
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例１について説明する。
本実施例では、図１を参照して説明した第１の実施形態のプラズマリアクターを用いて、ＮＯ２が分解されることを確認した。棒状電極１００の寸法は、長手方向の長さを３４４ｍｍ、高さ（図１において上下方向の長さ）を４ｍｍ、奥行き（図１において紙面垂直方向の長さ）を６ｍｍとした。また、筐体１１０の寸法は、長手方向の長さを４２８ｍｍ、高さを７２ｍｍ、奥行きを６０ｍｍとした。また、誘電体バリア１０４の厚さを３ｍｍとした。また、網状電極１１４と誘電体バリア１０４との距離を３ｍｍとした。
【００３８】
電界プローブ１２２の計測信号により、３８０〜４２０ＭＨｚの範囲で共振周波数を掃引し、インピーダンス整合を行った結果、共振周波数は３９６．１ＭＨｚであった。また、Ｑ値は略３０００であり、棒状電極１００の両端における電圧Ｖｏｕｔは略３０ｋＶであった。
そこで、ＣＷ発振器１４２が発振する周波数ｆ１を３９６．１ＭＨｚとした。また、変調発振器１４４が生成する矩形パルス信号のパルス幅Ｗを０．７μｓとした。また、変調発振器１４４が矩形パルス信号を生成する周波数ｆ２を２．５ｋＨｚとした。
【００３９】
ＮＯ２ガスを窒素ガス（Ｎ２ガス）で希釈して２０２．８ｐｐｍとしたガスを供給管１３０に供給した。供給管１３０に供給されるガスの酸素濃度は１０．７２％であった。供給管１３０に供給されたガスの流量は、毎分２．０リットルである。このとき、排出管１３２から排出されたガスに含まれるＮＯ２の濃度を測定すると、７０．２ｐｐｍであった。
これより、本実施例のプラズマリアクターによれば、供給管１３０から供給されたＮＯ２が分解されることが確認された。
【００４０】
なお、本実施例では、ＮＯ２ガスを窒素ガスで希釈したガスを供給管１３０に供給し、ＮＯ２が分解されることを確認したが、ＮＯガスを窒素ガスで希釈したガスを供給管１３０に供給した場合も、同様にして、処理中に生成されるＮＯ２も分解される。すなわち、ＮＯガスを窒素ガスで希釈したガスを供給管１３０に供給すると、まず、プラズマによりＮＯガスは酸化されＮＯ２ガスとなる。その後、ＮＯ２ガスが上述したように分解される。
【００４１】
（実施例２）
次に、本発明の効果を確認するために行った実施例２について説明する。
本実施例では、図６を参照して説明した第２の実施形態のプラズマリアクターを用いてＮＯ２が分解されることを確認した。棒状電極１００の寸法は、長手方向の長さを３４４ｍｍ、高さ（図１において上下方向の長さ）を４ｍｍ、奥行き（図１において紙面垂直方向の長さ）を６ｍｍとした。また、筐体１１０の寸法は、長手方向の長さを４２８ｍｍ、高さを７２ｍｍ、奥行きを６０ｍｍとした。また、誘電体バリア１０４の厚さを３ｍｍとした。また、網状電極１１４と誘電体バリア１０４との距離を３ｍｍとした。
【００４２】
電界プローブ１２２の計測信号により、３８０〜４２０ＭＨｚの範囲で共振周波数を探査し、インピーダンス整合を行った結果、共振周波数は３９５．３ＭＨｚであった。また、Ｑ値は略３０００であり、棒状電極１００の両端における電圧Ｖｏｕｔは略３０ｋＶであった。
そこで、ＣＷ発振器１４２が発振する周波数ｆ１を３９５．３ＭＨｚとした。また、変調発振器１４４が生成する矩形パルス信号のパルス幅Ｗを０．７μｓとした。また、変調発振器１４４が矩形パルス信号を生成する周波数ｆ２を２．５ｋＨｚとした。
【００４３】
ＮＯ２ガスを窒素ガス（Ｎ２ガス）で希釈して２０２．８ｐｐｍとしたガスを供給管１３０に供給した。供給管１３０に供給されるガスの酸素濃度は１０．７２％であった。供給管１３０に供給されたガスの流量は、毎分２．０リットルである。また、ブロワー１３６により分岐管１３４に吸引され、供給管１３０に循環されるガスの流量は、毎分２０リットルである。
供給管１３０に供給されるガスと分岐管１３４により供給管１３０に循環されるガスが平衡状態に達した後に、排出管１３２から排出されたガスに含まれるＮＯ２の濃度を測定すると、４０ｐｐｍ以下であった。
これにより、本実施例のプラズマリアクターによれば、分岐管１３４によりガスが循環されるため、より効率的にＮＯ２が分解されることが確認された。
【００４４】
以上、本発明の高電圧プラズマ発生装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００４５】
１００ 棒状電極
１０２ 給電点
１０４ 誘電体バリア
１１０ 筐体
１１２ 網状電極
１１４ 供給口
１１６ 排出口
１１８ 給電線
１２０ 接続端子
１２２ 電界プローブ
１２４ 観測窓
１３０ 供給管
１３２ 排出管
１３４ 分岐管
１３６ ブロワー
１４０ 電力供給ユニット
１４２ ＣＷ発振器
１４４ 変調発振器
１４６ ＲＦバースト生成器
１４８ 増幅器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波帯域、例えば、１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ周波数帯域で１０２〜１０５Ｖの高電圧を用いてプラズマを発生させる高電圧プラズマ発生装置に関し、例えば、船舶や自動車に用いられるディーゼルエンジン等から排気される排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化ガス）の処理装置等の分野に好適に用いることのできる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ディーゼルエンジン等から排気される排気ガス中のＮＯを酸化処理するために、大気圧中で生成するプラズマを利用する処理装置が提案されている。
【０００３】
従来、電極間に数ｋＶの高電圧を印加してプラズマを生成し、このプラズマを利用して、供給されたＮＯの酸化処理を行うプラズマリアクターが提案されている（非特許文献１）。図７には、このプラズマリアクターの装置構成が示されている。図７に示されるように、プラズマリアクター１０は、筒状の誘電体ガラス管１２と、誘電体ガラス管１２の外周面に巻かれた電極１６と、誘電体ガラス管１２内の多孔性の誘電体板１８，２０で両側が隔離された空間に配置された誘電体結晶からなる球形ペレット２２と、放電電極１４と電極１６との間に６０Ｈｚの交流電圧を印加する交流電源２４と、を有する。
【０００４】
放電電極１４と電極１６との間に電圧を印加することにより、球形ペレット２２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１２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２２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２２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１２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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「非平衡プラズマと化学反応プロセスを併用した窒素酸化ガスの完全除去技術（従来型およびバリア型プラズマリアクターの性能比較），山本俊昭他，日本機械学会論文集，６６−６４６Ｂ（２０００），１５０１−１５０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したプラズマリアクター１０では、球形ペレット２２を、ガスを流す流路に配置するので、流路抵抗等によって十分な流量を確保することが難しい。また、ナノ秒オーダーの短い周期のマイクロ放電を用いるので、ＮＯの酸化処理の効率が低い。また、上述したプラズマリアクター１０では、ＮＯ２を分解することはできない。
排気ガス中のＮＯ２は、大気中で水と反応することにより硝酸となり、これが酸性雨の原因となることが知られている。そのため、ＮＯ２を分解することができるプラズマ発生装置が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、ＮＯｘの処理効率が高い高電圧プラズマ発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の高電圧プラズマ発生装置は、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、プラズマを生成するための電力が給電される第１の電極と、第１の電極の周りを覆う金属製の筐体と、第１の電極との間でプラズマを生成するために、第１の電極から離間して設けられ、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交流信号を間欠的に、第１の電極に給電する電力供給装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の高電圧プラズマ発生装置は、前記筐体の内部にガスを供給する供給管と、前記筐体の内部のガスを排出する排出管と、前記排出管に排出されたガスの一部を分岐して前記供給管に供給する分岐管と、を備えることが好ましい。
【００１０】
また、第１の電極は、前記交流信号の給電により共振を発生させることにより高電圧を発生させる長尺状の電極であって、第１の電極の長手方向の略中間部分に、前記交流信号の給電点が設けられることが好ましい。
【００１１】
また、前記筐体はアースされており、第２の電極は、前記筐体にガスが供給される供給口に設けられ、前記筐体と電気的に接続された網状電極であることが好ましい。
【００１２】
また、前記供給管は、窒素酸化ガスを含むガスを前記筐体の内部に供給し、生成されたプラズマが、前記窒素酸化ガスのうち二酸化窒素ガスを分解することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の高電圧プラズマ発生装置によれば、高い効率でＮＯｘを処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の高電圧プラズマ発生装置の一実施形態であるプラズマリアクターの構成を示す図である。
【図２】図１に示すプラズマリアクターの電力供給ユニットの構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、ＣＷ発振器が生成するＲＦ信号を示す図であり、（ｂ）は、変調発振器が生成する矩形パルス信号を示す図であり、（ｃ）は、ＲＦバースト生成器が出力する信号を示す図である。
【図４】図１に示すプラズマリアクターの共振状態を示す図である。
【図５】（ａ）は、ガス供給がない状態で発生するプラズマの領域を示す図であり、（ｂ）は、ガスが供給される状態で発生するプラズマの領域を示す図である。
【図６】本発明の高電圧プラズマ発生装置の一実施形態であるプラズマリアクターの構成を示す図である。
【図７】従来のプラズマリアクターの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の高電圧プラズマ発生装置の一実施形態であるプラズマリアクターについて説明する。
図１は、本実施形態のプラズマリアクターの概略構成図である。プラズマリアクターは、窒素酸化ガス（ＮＯｘ）をプラズマリアクター内に導入し、プラズマリアクター内のガスの供給口近傍で連続的にプラズマを生成し、このプラズマを用いてＮＯｘを処理し、排出する。
具体的には、プラズマリアクターは、棒状電極１００と、筐体１１０と、網状電極１１２と、電力供給ユニット１４０と、を主に備える。
【００１６】
棒状電極１００（「第１の電極」に相当）は、長尺状の棒形状を成した電極である。棒状電極１００は、高周波信号の給電を受け、棒状電極１００内での共振が発生することにより高電圧を発生させる。本実施形態の棒状電極１００は、銅で形成されるが、銀、アルミニウムなども好適に用いられる。
【００１７】
棒状電極１００の長手方向の中間部分には、高周波信号の給電点１０２が設けられている。給電点１０２には、給電線１１８から高周波信号が電力として印加される。棒状電極１００の長手方向の長さを２ｌとすると、棒状電極１００の長手方向の中心位置からわずかにずれた位置に給電点１０２は位置する。棒状電極１００の長手方向の中心位置から給電点１０２が設けられる位置までの距離をｘ０とすると、ｘ０は以下の式（１）で表される関係式を満たす。
【数１】
ここで、Ｚ００は給電点に給電する給電線の特性インピーダンスであり、ＺＣは線状電極１００を伝送線路としたときの特性インピーダンスである。また、高電圧プラズマ発生装置におけるプラズマ発生時の等価キャパシタンスＣのエネルギー損失を示す係数をχとすると、Ｑ＝１／χである。
【００１８】
給電点１０２が、棒状電極１００の長手方向の中心位置からわずかにずれた位置に設けられるのは、プラズマリアクターへ給電する時のインピーダンス整合を取るためである。交流ダイポールアンテナと同様、棒状電極１００中を伝送する伝送信号の波長λの半分の長さが棒状電極１００の長さ２ｌとなるとき、棒状電極１００には最低次モードの共振が生じ、効率よく高電圧が生成される。そのため、棒状電極１００の長さ２ｌは、プラズマリアクターにおいて共振周波数を定める重要な要素となる。
本実施形態では、１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯域において有効に高電圧を発生するように、棒状電極１００の長さ２ｌは設定されている。
【００１９】
網状電極１１２側の棒状電極１００の端（図１中の左端）には、誘電体バリア１０４が設けられている。誘電体バリア１０４は、生成されるプラズマを維持するために設けられる。誘電体バリア１０４は、数ｍｍ程度の厚さのアルミナ等で構成される。
【００２０】
筐体１１０は、棒状電極１００の周りを覆うように設けられる。筐体１１０には、棒状電極１００の少なくとも一方の端（図１中の左端）から、棒状電極１００の延長上の側に離間した位置に、ガスを供給する供給口１１４が形成されている。また、筐体１１０には、棒状電極１００の他方の端（図１中の右端）から、棒状電極１００の延長上の離間した位置に、ガスを排出する排出口１１６が形成されている。すなわち、供給口１１４と排出口１１６は、棒状電極１００の延長上に位置し、棒状電極１００の長手方向と平行にガスが供給され、排出される。筐体１１０は、棒状電極１００が放射する電磁波を内部空間に閉じ込める金属製の部材で構成される。また、筐体１１０はアースされている。
また、筐体１１０には、生成されるプラズマを観測することが可能なように、アクリル板からなる観測窓１２４が設けられている。
【００２１】
網状電極１１２（「第２の電極」に相当）は、棒状電極１００の一方の端（図１中の左端）の近傍に、この端から離間して設けられている。網状電極１１２は、金属製の筐体１１０の端部に設けられた開口部である供給口１１４を覆うように設けられる。また、網状電極１１２は筐体１１０と電気的に接続されている。上述したように、筐体１１０はアースされているため、網状電極１１２の電位は０となっている。網状電極１１２には、導電性の高い導体材料、例えば、銀、銅、アルミニウムなどが好適に用いられる。
【００２２】
筐体１１０の供給口１１４には、窒素酸化ガス（ＮＯｘ）を供給する供給管１３０が接続されている。例えば、供給管１３０は、ディーゼルエンジン等の排気口と接続されている。また、筐体１１０の排出口１１６には、ガスを排出する排出管１３２が接続されている。排出管１３２には不図示のブロワーが接続されており、筐体１１０の内部のガスは大気中に排出される。
【００２３】
電力供給ユニット１４０は、棒状電極１００の共振周波数と同じ周波数の交流信号を間欠的に、給電点１０２に給電する。電力供給ユニット１４０が給電する信号の概略の周波数の範囲は、棒状電極１００中を伝送する伝送信号の波長λの半分の長さが棒状電極１００の長さ２ｌとなり、最低次モードの共振が生じるように定められている。電力供給ユニット１４０は、筐体１１０に設けられた電界プローブ１２２から得られる計測信号を用いて、高周波信号の周波数を調整しながら、共振周波数に対応する周波数の信号を給電する。
【００２４】
ここで、図２を参照して、電力供給ユニット１４０の概略構成を説明する。図２に示されるように、電力供給ユニット１４０は、ＣＷ発振器１４２と、変調発振器１４４と、ＲＦバースト生成器１４６と、増幅器１４８と、を備える。
ＣＷ発振器１４２は、１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数の連続波（Continuous Wave）を発振し、ＲＦ信号を生成する。以下の説明では、ＣＷ発振器１４２が発振する周波数をｆ１［Ｈｚ］とする。ＣＷ発振器１４２が発振する周波数ｆ１は、電界プローブ１２２の計測結果に基づいて調整される。ＣＷ発振器１４２により生成されたＲＦ信号は、ＲＦバースト生成器１４６へ出力される。
なお、電力供給ユニット１４０は、接続端子１２０で反射された信号の強度に基づいて、共振周波数に対応する周波数の信号を給電することもできる。
【００２５】
変調発振器１４４は、矩形パルス信号を所定の周波数で生成する。以下の説明では、変調発振器１４４が生成する矩形パルス信号のパルス幅をＷ［ｓ］、矩形パルス信号を生成する周波数をｆ２［Ｈｚ］とする。ここで、１／ｆ１＜Ｗ＜１／ｆ２である。変調発振器１４４が生成する矩形パルス信号のパルス幅Ｗは、棒状電極１００の共振周波数と同じ周波数の高周波信号を給電点１０２に給電した場合に、給電により増大する棒状電極１００の電圧が絶縁電圧を超えてプラズマが生成されるまでの期間よりも長くなるように設定される。
一般に、パルス幅Ｗが長すぎると後述する熱プラズマが発生することがある。熱プラズマが発生すると、棒状電極１００に熱が発生し、これに起因してＮＯやＮＯ２が発生することがある。そのため、パルス幅Ｗは、熱プラズマが発生しない程度の長さとすることが好ましい。
変調発振器１４４により生成された矩形パルス信号は、ＲＦバースト生成器１４６へ出力される。
【００２６】
ＲＦバースト生成器１４６は、ＣＷ発振器１４２により生成されたＲＦ信号の入力を受ける。また、ＲＦバースト生成器１４６は、変調発振器１４４により生成された矩形パルス信号の入力を受ける。ＲＦバースト生成器１４６は、矩形パルス信号の入力を受けているＷ［ｓ］の期間だけ、ＣＷ発振器１４２が生成したＲＦ信号を出力する。すなわち、ＲＦバースト生成器１４６は、１／ｆ２［ｓ］周期でＷ［ｓ］の間、周波数ｆ１［Ｈｚ］の交流信号を間欠的に出力する。
増幅器１４８は、ＲＦバースト生成器１４６から出力された信号を増幅する。増幅器１４８により増幅された信号は、接続端子１２０へ出力される。
【００２７】
ここで、図３を参照して、電力供給ユニット１４０で生成される信号の一例を説明する。図３（ａ）は、ＣＷ発振器１４２が生成するＲＦ信号の一例を示す図である。図３（ｂ）は、変調発振器１４４が生成する矩形パルス信号の一例を示す図である。図３（ｃ）は、ＲＦバースト生成器１４６が出力する信号の一例を示す図である。
本実施形態の電力供給ユニット１４０は、棒状電極１００が電磁波を放射する際の共振周波数と同じ周波数の交流信号を間欠的に、給電点１０２に給電する。これにより、ＮＯｘを効率的に処理することかできる。すなわち、Ｗ［ｓ］の間、棒状電極１００にＲＦ信号を出力することにより、熱プラズマに移行することなく、プラズマリアクターは、ＮＯｘを処理することができる。特に、本実施形態の電力供給ユニット１４０は、棒状電極１００が電磁波を放射する際の共振周波数と同じ周波数の交流信号を間欠的に、給電点１０２に給電することにより、従来は分解することが難しかったＮＯ２を分解することが可能となる。
【００２８】
次に、給電点１０２に棒状電極１００の共振周波数と同じ周波数の高周波信号が給電された場合の共振状態について、図４を参照して説明する。図４は、図１に示すプラズマリアクターの共振状態を示す図である。図４に示されるように、給電点１０２に共振周波数と同じ周波数の高周波信号が給電されると、棒状電極１００の両端で電圧が最大となる共振が発生する。棒状電極１００の両端には、数ｋＶの電圧Ｖｏｕｔが生成される。
また、上述したように、給電点１０２は、棒状電極１００の中心位置に対して式（１）で示される距離ｘ０だけずれている。給電点１０２における電圧Ｖｉｎに対する棒状電極１００の両端の電圧Ｖｏｕｔの比は、式（１）で定まるｘ０／（２ｌ）を用いて、１／ｓｉｎ｛ｘ０／（２ｌ）｝と表される。
【００２９】
次に、プラズマリアクターで生成されるプラズマについて、図５を参照して説明する。図５（ａ）は、窒素酸化ガス等のガスが供給されていない状態における、大気圧中の空気で生成されるプラズマＰを示す。図５（ａ）に示されるように、窒素酸化ガス等のガスが供給されていない場合、網状電極１１２と棒状電極１００の端との間の領域に、プラズマＰは生成される。図５（ｂ）は、窒素酸化ガス等のガスが供給されている状態における、大気圧中の空気で生成されるプラズマＰを示す。図５（ｂ）に示されるように、窒素酸化ガス等のガスが供給されている場合、供給されたガスは棒状電極１００の上下に分かれて流れる。これにより、生成されるプラズマＰは、ガスの流れに沿って、棒状電極１００の上下に広がる。このように、プラズマリアクターにガスを供給することにより、プラズマＰが生成される領域は広くなる。その結果、窒素酸化ガスの処理効率は向上する。
【００３０】
一般に、棒状電極１００が電磁波を放射する際の共振周波数と同じ周波数の連続波を給電点１０２に給電すると、絶縁電圧を超えてプラズマが生成された後に給電点１０２に給電される連続波の電力は、ＮＯｘを処理するプラズマの生成に寄与しない。これに対し、本実施形態のプラズマリアクターは、絶縁電圧を超えてプラズマが生成された後に給電点１０２への給電が停止するように、給電点１０２に間欠的に給電するため、電力効率を高めることができる。このため、投入電力に対するＮＯｘの処理効率は向上する。
【００３１】
また、本実施形態のプラズマリアクターは、電力供給ユニット１４０が、棒状電極１００が電磁波を放射する際の共振周波数と同じ周波数の交流信号を間欠的に、給電点１０２に給電することにより、ＮＯ２を分解することができる。
【００３２】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態のプラズマリアクターについて説明する。
図６は、本実施形態のプラズマリアクターの概略構成図である。本実施形態のプラズマリアクターの基本的な構成は、上述した第１の実施形態のプラズマリアクターと同様である。本実施形態のプラズマリアクターは、第１の実施形態のプラズマリアクターにおいて、更に、分岐管１３４と、ブロワー１３６と、を備える。
【００３３】
図６に示されるように、分岐管１３４は、一端が排出管１３４に接続されており、他端が供給管１３０に接続されている。分岐管１３４にはブロワー１３６が接続されている。排出口１１６を通って排出管１３２に排出されたガスは、ブロワー１３６により分岐管１３４に吸引され、供給管１３０に供給される。
【００３４】
本実施形態のプラズマリアクターによれば、供給管１３０から供給された窒素酸化ガスは、プラズマによって処理された後、分岐管１３４を通って再度、供給管１３０に供給される。これにより、筐体１１０を一度流れるだけでは窒素酸化ガスが十分に処理されない場合であっても、窒素酸化ガスを繰り返し筐体１１０に流すことにより、窒素酸化ガスの処理効率を高めることができる。
【００３５】
また、分岐管１３４が排出管１３２に排出されたガスを循環することにより、供給口１１４を流れるガスの流量を増加させることができる。そのため、図５を参照して説明したように、プラズマＰが生成される領域が広くなり、ＮＯｘの処理効率は向上する。
【００３６】
また、一般に、プラズマが生成される場合、発生したイオンは電子に比べて速度が遅いため、プラズマが生成される領域にイオンガスが残りやすい。これに対し、本実施形態によれば、分岐管１３４が排出管１３２に排出されたガスを循環することにより、供給口１１４を流れるガスの流量を増加させることができ、プラズマが生成される領域に残りやすいイオンガスを拡散させることができる。その結果、プラズマリアクターの安定性が増加する。
【実施例】
【００３７】
（実施例１）
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例１について説明する。
本実施例では、図１を参照して説明した第１の実施形態のプラズマリアクターを用いて、ＮＯ２が分解されることを確認した。棒状電極１００の寸法は、長手方向の長さを３４４ｍｍ、高さ（図１において上下方向の長さ）を４ｍｍ、奥行き（図１において紙面垂直方向の長さ）を６ｍｍとした。また、筐体１１０の寸法は、長手方向の長さを４２８ｍｍ、高さを７２ｍｍ、奥行きを６０ｍｍとした。また、誘電体バリア１０４の厚さを３ｍｍとした。また、網状電極１１４と誘電体バリア１０４との距離を３ｍｍとした。
【００３８】
電界プローブ１２２の計測信号により、３８０〜４２０ＭＨｚの範囲で共振周波数を掃引し、インピーダンス整合を行った結果、共振周波数は３９６．１ＭＨｚであった。また、Ｑ値は略３０００であり、棒状電極１００の両端における電圧Ｖｏｕｔは略３０ｋＶであった。
そこで、ＣＷ発振器１４２が発振する周波数ｆ１を３９６．１ＭＨｚとした。また、変調発振器１４４が生成する矩形パルス信号のパルス幅Ｗを０．７μｓとした。また、変調発振器１４４が矩形パルス信号を生成する周波数ｆ２を２．５ｋＨｚとした。
【００３９】
ＮＯ２ガスを窒素ガス（Ｎ２ガス）で希釈して２０２．８ｐｐｍとしたガスを供給管１３０に供給した。供給管１３０に供給されるガスの酸素濃度は１０．７２％であった。供給管１３０に供給されたガスの流量は、毎分２．０リットルである。このとき、排出管１３２から排出されたガスに含まれるＮＯ２の濃度を測定すると、７０．２ｐｐｍであった。
これより、本実施例のプラズマリアクターによれば、供給管１３０から供給されたＮＯ２が分解されることが確認された。
【００４０】
なお、本実施例では、ＮＯ２ガスを窒素ガスで希釈したガスを供給管１３０に供給し、ＮＯ２が分解されることを確認したが、ＮＯガスを窒素ガスで希釈したガスを供給管１３０に供給した場合も、同様にして、処理中に生成されるＮＯ２も分解される。すなわち、ＮＯガスを窒素ガスで希釈したガスを供給管１３０に供給すると、まず、プラズマによりＮＯガスは酸化されＮＯ２ガスとなる。その後、ＮＯ２ガスが上述したように分解される。
【００４１】
（実施例２）
次に、本発明の効果を確認するために行った実施例２について説明する。
本実施例では、図６を参照して説明した第２の実施形態のプラズマリアクターを用いてＮＯ２が分解されることを確認した。棒状電極１００の寸法は、長手方向の長さを３４４ｍｍ、高さ（図１において上下方向の長さ）を４ｍｍ、奥行き（図１において紙面垂直方向の長さ）を６ｍｍとした。また、筐体１１０の寸法は、長手方向の長さを４２８ｍｍ、高さを７２ｍｍ、奥行きを６０ｍｍとした。また、誘電体バリア１０４の厚さを３ｍｍとした。また、網状電極１１４と誘電体バリア１０４との距離を３ｍｍとした。
【００４２】
電界プローブ１２２の計測信号により、３８０〜４２０ＭＨｚの範囲で共振周波数を探査し、インピーダンス整合を行った結果、共振周波数は３９５．３ＭＨｚであった。また、Ｑ値は略３０００であり、棒状電極１００の両端における電圧Ｖｏｕｔは略３０ｋＶであった。
そこで、ＣＷ発振器１４２が発振する周波数ｆ１を３９５．３ＭＨｚとした。また、変調発振器１４４が生成する矩形パルス信号のパルス幅Ｗを０．７μｓとした。また、変調発振器１４４が矩形パルス信号を生成する周波数ｆ２を２．５ｋＨｚとした。
【００４３】
ＮＯ２ガスを窒素ガス（Ｎ２ガス）で希釈して２０２．８ｐｐｍとしたガスを供給管１３０に供給した。供給管１３０に供給されるガスの酸素濃度は１０．７２％であった。供給管１３０に供給されたガスの流量は、毎分２．０リットルである。また、ブロワー１３６により分岐管１３４に吸引され、供給管１３０に循環されるガスの流量は、毎分２０リットルである。
供給管１３０に供給されるガスと分岐管１３４により供給管１３０に循環されるガスが平衡状態に達した後に、排出管１３２から排出されたガスに含まれるＮＯ２の濃度を測定すると、４０ｐｐｍ以下であった。
これにより、本実施例のプラズマリアクターによれば、分岐管１３４によりガスが循環されるため、より効率的にＮＯ２が分解されることが確認された。
【００４４】
以上、本発明の高電圧プラズマ発生装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００４５】
１００ 棒状電極
１０２ 給電点
１０４ 誘電体バリア
１１０ 筐体
１１２ 網状電極
１１４ 供給口
１１６ 排出口
１１８ 給電線
１２０ 接続端子
１２２ 電界プローブ
１２４ 観測窓
１３０ 供給管
１３２ 排出管
１３４ 分岐管
１３６ ブロワー
１４０ 電力供給ユニット
１４２ ＣＷ発振器
１４４ 変調発振器
１４６ ＲＦバースト生成器
１４８ 増幅器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
プラズマを生成するための電力が給電される第１の電極と、
第１の電極の周りを覆う金属製の筐体と、
第１の電極との間でプラズマを生成するために、第１の電極から離間して設けられ、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交流信号を間欠的に、第１の電極に給電する電力供給装置と、
を備えることを特徴とする高電圧プラズマ発生装置。
【請求項２】
前記筐体の内部にガスを供給する供給管と、
前記筐体の内部のガスを排出する排出管と、
前記排出管に排出されたガスの一部を分岐して前記供給管に供給する分岐管と、
を備える、請求項１に記載の高電圧プラズマ発生装置。
【請求項３】
第１の電極は、前記交流信号の給電により共振を発生させることにより高電圧を発生させる長尺状の電極であって、第１の電極の長手方向の略中間部分に、前記交流信号の給電点が設けられる、請求項１又は２に記載の高電圧プラズマ発生装置。
【請求項４】
前記筐体はアースされており、
第２の電極は、前記筐体にガスが供給される供給口に設けられ、前記筐体と電気的に接続された網状電極である、請求項１乃至３のいずれかに記載の高電圧プラズマ発生装置。
【請求項５】
前記供給管は、窒素酸化ガスを含むガスを前記筐体の内部に供給し、
生成されたプラズマが、前記窒素酸化ガスのうち二酸化窒素ガスを分解する、請求項１乃至４のいずれかに記載の高電圧プラズマ発生装置。
【請求項１】
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、
プラズマを生成するための電力が給電される第１の電極と、
第１の電極の周りを覆う金属製の筐体と、
第１の電極との間でプラズマを生成するために、第１の電極から離間して設けられ、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交流信号を間欠的に、第１の電極に給電する電力供給装置と、
を備えることを特徴とする高電圧プラズマ発生装置。
【請求項２】
前記筐体の内部にガスを供給する供給管と、
前記筐体の内部のガスを排出する排出管と、
前記排出管に排出されたガスの一部を分岐して前記供給管に供給する分岐管と、
を備える、請求項１に記載の高電圧プラズマ発生装置。
【請求項３】
第１の電極は、前記交流信号の給電により共振を発生させることにより高電圧を発生させる長尺状の電極であって、第１の電極の長手方向の略中間部分に、前記交流信号の給電点が設けられる、請求項１又は２に記載の高電圧プラズマ発生装置。
【請求項４】
前記筐体はアースされており、
第２の電極は、前記筐体にガスが供給される供給口に設けられ、前記筐体と電気的に接続された網状電極である、請求項１乃至３のいずれかに記載の高電圧プラズマ発生装置。
【請求項５】
前記供給管は、窒素酸化ガスを含むガスを前記筐体の内部に供給し、
生成されたプラズマが、前記窒素酸化ガスのうち二酸化窒素ガスを分解する、請求項１乃至４のいずれかに記載の高電圧プラズマ発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−６４１７３（Ｐ２０１１−６４１７３Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１７３２３（Ｐ２００９−２１７３２３）
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
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