JP6122383B2 - 気体媒体の処理のための装置および方法、ならびに、気体媒体、液体、固体、表面またはそれらの任意の組合せの処理のための装置の使用 - Google Patents
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Description
b) フォトン、特にUVフォトンまたはUV放射線、
c) 化合物、特に汚染物質、反応性化学種、特にラジカル、空気中の細菌および化学毒素全般、特にVOC、花粉、バクテリア、芽胞またはウイルスなど。
より好ましくは、相互作用チャンバは少なくとも1つの電極を備える。特に、少なくとも1つの電極に電圧が加えられる。
特に、天然のダイヤモンド被膜の代わりに、酸化ジルコニウムおよび/または他の合成ダイヤモンド被膜が使用可能である。特に、窒素ドーパントを有するダイヤモンド被膜が使用可能である。
これは、プラズマのイオン化率を増加させるか、または、イオン化率を実質的に一定に保つときに必要なエネルギの量を減少させることにより、プラズマ発生を改善することができるという利点を有する。たとえば、反応ガスとしてヘリウムが使用可能である。特に、これは、VOCの還元によりH2のような新たな生成物の合成を可能にする。
フォトンを分離するための手段は、窓、特にUV透過性の窓を備える。たとえば、少なくとも1つの誘電体構造、特に、少なくとも1つのさらなる誘電体構造は、フォトンを分離する窓として形成されてもよい。
カウンタ電極とさらなる電極とを結ぶ「最短直線」という文言は、カウンタ電極とさらなる電極との間に引かれる仮想線を意味する。
本発明の別の局面は、気体媒体、特に空気を処理するための方法である。この方法は、特に、上記のような装置で実施される。この方法は、気体媒体中にプラズマ発生装置でプラズマを発生するステップと、プラズマを少なくとも1つの誘電体構造内に運ぶステップとを含む。
Yanguas-Gil et al. (applied Physics Letters, volume 85, no. 18, 1. November 2004)およびJasinski et al. (Chiem. Listi 102, S. 1332 -S. 1337 (2008); II Central European Symposium on Plasma Chemistry 2008)によって記載されるように、マイクロ波表面波プラズマ放電でエタノールおよびメタンを改質することが技術分野で知られている。
好ましくは、少なくとも1つの内向き部材および少なくとも1つの外向き部材は、ループ状電極上に、ループに沿って異なる位置に配置される。特に、マグネトロンは、少なくとも2つの外向き部材および少なくとも2つの内向き部材を備え、内向き部材と外向き部材との間のループに沿った距離は、ループの円周の実質的に1/4である。より好ましくは、マグネトロンは、少なくともn個の外向き部材と、少なくともn個の内向き部材とを備え、内向き部材と隣接する外向き部材との間のループに沿った距離は、ループの円周の実質的に1/(2*n)である。たとえば、マグネトロンが、n=8個の内向きおよび外向き部材を備えるならば、ループに沿った距離は1/16である。
装置のこれらの使用は、装置および方法について上に記載したのと同じ有利な特徴を有する。
本発明に従うさらなる目的、利点および新規の特徴が、以下の概略図を伴う好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
図3は、空気の処理のためのさらなる装置1の概略的な全体図を示す。図3は、図1に図示するもの、および、相互作用チャンバ10の下流にさらなる溶融石英管3′を有する図2で図示するものと同様の装置1を示す。同じ参照番号は、図1および図2と同じ部分を指す。
有孔壁を有する環の半径に実質的に平行に配置される壁セクションを有する環の形態のカウンタ電極36も図示される。
内部空間26は、気体媒体の平均的流れ方向に実質的に集中し、相互作用チャンバ10の内側空間11は、気体媒体の平均的流れ方向に実質的に拡散している。
Claims (22)
- 気体媒体の処理のための装置(1)であって、
前記装置(1)は、前記気体媒体の流れ方向に、
前記気体媒体中にプラズマ(21)を発生するためのプラズマ発生装置(2)を備え、前記装置(1)はさらに、
少なくとも1つの溶融石英管として形成される、少なくとも1つの誘電体構造(3)を備え、
前記プラズマは、前記少なくとも1つの誘電体構造(3)内に運搬され、
前記装置(1)は、前記少なくとも1つの誘電体構造(3)の下流の前記気体媒体の流れ方向に、少なくとも1つの壁(12)を有する内側空間(11)を有する、前記プラズマの反応種間の相互作用の持続時間を増大させるための相互作用チャンバ(10)を備え、
前記少なくとも1つの壁(12)は、内側空間側に、フォトンの増幅のために、少なくとも部分的なダイヤモンド被膜(13)を示す、装置(1)。 - 前記少なくとも1つの誘電体構造(3)にマイクロ波放射線が照射されないことを特徴とする、請求項1に記載の装置(1)。
- 前記相互作用チャンバ(10)は、少なくとも1つの電極(15)を備えることを特徴とする、請求項1または2に記載の装置(1)。
- 前記少なくとも1つの電極(15)は、少なくとも部分的なダイヤモンド被膜(13)を示すことを特徴とする、請求項3に記載の装置(1)。
- 前記相互作用チャンバ(10)は、少なくとも部分的なダイヤモンド被膜(13)を有し前記ダイヤモンド被膜(13)の表面を増大させる増幅構造(23)を備えることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の装置(1)。
- 円筒状の構造(24)が、前記増幅構造(23)によって囲われる体積内に配置され、前記増幅構造(23)は前記気体媒体の平均的流れ方向に円錐状に形成され、前記円筒状の構造(24)は、少なくとも部分的なダイヤモンド被膜(13)を備えることを特徴とする、請求項5に記載の装置(1)。
- 前記装置(1)は、前記相互作用チャンバ(10)の下流の前記気体媒体の流れ方向に、溶融石英管として形成された少なくとも1つのさらなる誘電体構造(3′)を備え、前記プラズマ(21)は、前記相互作用チャンバ(10)から前記少なくとも1つのさらなる誘電体構造(3′)内に運搬されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の装置(1)。
- 前記装置(1)は、前記少なくとも1つのさらなる誘電体構造(3′)の下流の前記気体媒体の流れ方向に、前記プラズマ(21)の消滅のためのさらなるチャンバ(16)を備えることを特徴とする、請求項7に記載の装置(1)。
- 前記チャンバ(16)は、流れ方向に、前記チャンバ(16)内部のテーパ状セクション(17)を示すことを特徴とする、請求項8に記載の装置(1)。
- 前記誘電体構造(3)の少なくとも1つの内部は、電磁波放射線をより長い電磁波に波長変換するための顔料(4)によって少なくとも部分的に覆われることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の装置(1)。
- 前記装置(1)は、前記プラズマ(21)の発生を向上するために、反応気体を前記装置(1)内に運ぶための手段を備えることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の装置(1)。
- 前記装置(1)は、フォトンを分離するための手段を備えることを特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載の装置(1)。
- 前記装置(1)は、前記プラズマ発生装置(2)内に前記気体媒体を運ぶための少なくとも1つのプラズマ装置入口(5)を備え、前記プラズマ装置入口(5)は、流れ方向に、テーパ状入口セクション(14)を示すことを特徴とする、請求項1〜12のいずれかに記載の装置(1)。
- 前記装置(1)は、前記プラズマ発生装置(2)内に前記気体媒体を運ぶための少なくとも1つのプラズマ装置入口(5)を備え、前記気体媒体の流れに乱流を発生させるための前記気体媒体のためのデフレクタ(19)が、前記プラズマ装置入口(5)の下流に配置されることを特徴とする、請求項1〜13のいずれかに記載の装置(1)。
- 前記装置(1)は、少なくとも第1のマグネトロン電極(31)および少なくとも1つのカウンタ電極(32)を有するマグネトロン(30)を備え、少なくとも1つのさらなる電極(33)が、前記プラズマ装置入口(5)を通る前記気体媒体の前記平均的流れに沿って前記プラズマ装置入口(5)の突部により形成されるゾーンにおいてプラズマ発生装置(2)内に配置されることを特徴とする、請求項13または14に記載の装置(1)。
- 前記デフレクタ(19)は、前記カウンタ電極(32)と前記さらなる電極(33)との間の照準線を妨げないように配置されることを特徴とする、請求項15に記載の装置(1)。
- 前記装置(1)内の乱流を増加させるために、前記プラズマ発生装置(2)の内部空間(26)は、前記気体媒体の前記平均的流れ方向に、少なくとも1つのセクションにおいて実質的に集中し、前記相互作用チャンバ(10)の前記内側空間(11)は、前記気体媒体の前記平均的流れ方向に、少なくとも1つのセクションにおいて実質的に拡散していることを特徴とする、請求項1〜16のいずれかに記載の装置(1)。
- 前記プラズマ発生装置(2)は、前記プラズマ発生装置(2)内部に溶融石英表面(22)を有する少なくとも1つの壁を備えることを特徴とする、請求項1〜17のいずれかに記載の装置(1)。
- 請求項1〜18のいずれかに記載の装置を用いた気体媒体の処理のための方法であって、
前記気体媒体中にプラズマ発生装置(2)でプラズマ(21)を発生するステップと、
前記プラズマ(21)を少なくとも1つの誘電体構造(3)内に運ぶステップとを含み、
前記プラズマ(21)を前記少なくとも1つの誘電体構造(3)の下流の相互作用チャンバ(10)内に運んで前記プラズマの反応種間の相互作用の持続時間を増大させる、方法。 - 第1のマグネトロン電極(31)と、カウンタ電極(36)と、ある領域を囲んでいる閉じたループの形態のループ状電極(32)とを備え、前記第1のマグネトロン電極(31)は、前記領域内に配置され、さらなる電極(33)は、前記領域の外側に配置され、前記ループ状電極(32)は、前記領域内に配置される少なくとも1つの内向き部材(34)を備え、前記内向き部材(34)は、前記ループ状電極(32)と前記第1のマグネトロン電極(31)との間に配置され、少なくとも1つの外向き部材(35)は、前記ループ状電極(32)と前記さらなる電極(33)との間に前記領域の外側に配置されることを特徴とする、請求項1〜18のいずれかに記載の装置(1)で使用されるマグネトロン(30)。
- 前記ループ状電極(32)は、少なくとも2つの内向き部材(34)を備え、前記内向き部材(34)の一方は、第1の長さを示し、前記内向き部材(34)の他方は、第2の異なる長さを示すことを特徴とする、請求項20に記載のマグネトロン(30)。
- 前記少なくとも1つの内向き部材(34)および前記少なくとも1つの外向き部材(35)は、前記ループ状電極(32)上にループに沿って異なる位置に配置されることを特徴とする、請求項20または21に記載のマグネトロン(30)。
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