特許 7696511 ガス改質装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-12

(45)【発行日】2025-06-20

(54)【発明の名称】ガス改質装置

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/08 20060101AFI20250613BHJP

   H05H 1/24 20060101ALI20250613BHJP

【ＦＩ】

B01J19/08 E

H05H1/24

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2024541779

(86)(22)【出願日】2023-07-18

(86)【国際出願番号】 JP2023026273

【審査請求日】2024-07-11

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002941

【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内藤 皓貴

(72)【発明者】

【氏名】稲永 康隆

(72)【発明者】

【氏名】生沼 学

(72)【発明者】

【氏名】塩田 有波

【審査官】中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３５２５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２２／２３４０３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－００５４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９３４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２３／０７８７３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－１８９９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５６６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１２７７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０３８９３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／３４－９６

Ｂ０１Ｊ １９／０８

Ｃ０１Ｂ ３／００－５８

Ｆ０１Ｎ ３／００

Ｆ０２Ｍ ２７／０４

Ｈ０５Ｈ １／００－５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマを生じさせて被改質ガスを改質するガス改質装置であって、
前記被改質ガスが流入する第一反応室と、前記第一反応室を通流した前記被改質ガスが流入する、前記第一反応室とは熱的に仕切られた第二反応室と、を備える反応容器と、
前記第一反応室内に設けられた第一電極と、
前記第一反応室と前記第二反応室とを仕切るように設置されるか、または前記第一反応室と前記第二反応室とを仕切る仕切り部に設置されて、前記第一電極との間でプラズマを生じさせる第二電極と、
前記第二反応室内に設けられ、前記第二電極との電位差によって前記第一反応室から前記第二反応室内に前記プラズマを引き出す引出電極と、
前記プラズマによる前記被改質ガスの改質反応を促進させる反応促進剤と、を備え、
前記反応促進剤は、前記引出電極に配置されている、ガス改質装置。

【請求項2】

前記第二電極が前記第一反応室と前記第二反応室とを仕切るように設置されている場合には前記第二電極に、前記第二電極が前記仕切り部に設置されている場合には前記仕切り部に、前記第一反応室と前記第二反応室とを連絡する開口部が形成されている、請求項１に記載のガス改質装置。

【請求項3】

前記引出電極は、前記開口部と対向する位置に設けられている、請求項２に記載のガス改質装置。

【請求項4】

前記反応促進剤は、前記引出電極のうち、前記開口部と対向する部分に配置されている、請求項２に記載のガス改質装置。

【請求項5】

前記反応容器は軸対称形状である、請求項２に記載のガス改質装置。

【請求項6】

前記開口部は、前記反応容器の対称軸上に形成されている、請求項５に記載のガス改質装置。

【請求項7】

前記第一反応室に前記被改質ガスを流入させるガス流入口が、前記反応容器の側面のうち、前記第一電極が配置されている側の端部に設けられ、
前記反応容器は、前記ガス流入口から流入した前記被改質ガスが前記第一反応室の内壁面に沿って流れる構造を備える、請求項５に記載のガス改質装置。

【請求項8】

前記ガス流入口は、前記反応容器の対称軸方向から見たときに、前記反応容器の対称軸に関して回転対称となるように複数設けられている、請求項７に記載のガス改質装置。

【請求項9】

前記反応容器は軸対称形状であり、
前記反応容器の側面には、前記第一反応室に前記被改質ガスを流入させるガス流入口が、前記第二電極又は前記仕切り部と接するように設けられ、
前記反応容器は、前記ガス流入口から流入した前記被改質ガスが前記第一反応室の内壁面に沿って流れる構造を備える、請求項２に記載のガス改質装置。

【請求項10】

前記ガス流入口は、前記反応容器の対称軸方向から見たときに、前記反応容器の対称軸に関して回転対称となるように複数設けられている、請求項９に記載のガス改質装置。

【請求項11】

前記第一反応室は、前記第二反応室の重力方向上方に設けられ、
前記引出電極の先端面が、重力方向上方から見て窪んでいる、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガス改質装置。

【請求項12】

前記第二反応室は、前記第一反応室の重力方向上方に設けられ、
前記引出電極は、前記第二反応室に流入した前記被改質ガスを通過させる貫通孔を有している、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガス改質装置。

【請求項13】

前記第二反応室は、前記第一反応室の重力方向上方に設けられ、
前記引出電極は、前記第二反応室に流入した前記被改質ガスを通過させる貫通孔を有し、
前記引出電極は、前記貫通孔が前記開口部に対向するように配置されている、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のガス改質装置。

【請求項14】

前記第二電極と前記引出電極との間に、前記被改質ガスが前記第二電極と前記引出電極との間を通過することを抑制する絶縁部材が配置されている、請求項１２に記載のガス改質装置。

【請求項15】

前記反応容器は金属を含んで構成され、
前記第一電極と前記第二電極、前記第一電極と前記引出電極及び前記第二電極と前記引出電極は、それぞれ電気的に絶縁されている、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガス改質装置。

【請求項16】

前記第一電極の先端部の形状が、リング形状である、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガス改質装置。

【請求項17】

前記反応促進剤は、触媒である、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガス改質装置。

【請求項18】

前記被改質ガスは二酸化炭素を含み、前記反応促進剤はカーボンを含む、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガス改質装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガス改質装置に関する。

【背景技術】

【0002】

被改質ガスをプラズマと反応させて、被改質ガスを付加価値のある物質に改質するプラズマリアクタが知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０２２／２３４０３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

プラズマを生じさせて被改質ガスを改質するガス改質装置においては、ガス改質装置に投入したエネルギー量に対して、より多くの改質後のガスを得ることが求められていた。

【0005】

本開示にかかる発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、効率的に被改質ガスを改質できるガス改質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】

【0006】

本開示にかかるガス改質装置は、
プラズマを生じさせて被改質ガスを改質するガス改質装置であって、
前記被改質ガスが流入する第一反応室と、前記第一反応室を通流した前記被改質ガスが流入する、前記第一反応室とは熱的に仕切られた第二反応室と、を備える反応容器と、
前記第一反応室内に設けられた第一電極と、
前記第一反応室と前記第二反応室とを仕切るように設置されるか、または前記第一反応室と前記第二反応室とを仕切る仕切り部に設置されて、前記第一電極との間でプラズマを生じさせる第二電極と、
前記第二反応室内に設けられ、前記第二電極との電位差によって前記第一反応室から前記第二反応室内に前記プラズマを引き出す引出電極と、
前記プラズマによる前記被改質ガスの改質反応を促進させる反応促進剤と、を備え、
前記反応促進剤は、前記引出電極に配置されている。

【発明の効果】

【0007】

本開示にかかるガス改質装置によれば、効率的に被改質ガスを改質できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１にかかるガス改質装置を示す断面図である。

【図2】図１に示すＡ－Ａ部の断面図である。

【図3】図１に示すＢ－Ｂ部の断面図である。

【図4】実施の形態１にかかるガス改質装置における電源回路の別構成例を示す模式図である。

【図5】実施の形態１にかかるガス改質装置におけるガスの流れの一例を示す模式図である。

【図6】実施の形態１の変形例１にかかるガス改質装置を示す断面図である。

【図7】実施の形態１の変形例２にかかるガス改質装置を示す断面図である。

【図8】図７に示すＣ－Ｃ部の断面図である。

【図9】実施の形態１の変形例３にかかるガス改質装置を示す断面図である。

【図10】図９に示すＤ－Ｄ部の断面図である。

【図11】実施の形態１の変形例４にかかるガス改質装置を示す断面図である。

【図12】実施の形態１の変形例５にかかるガス改質装置を示す断面図である。

【図13】図１２に示すＥ－Ｅ部の断面図である。

【図14】実施の形態１の変形例５にかかるガス改質装置の別構成を示す断面図である。

【図15】実施の形態１の変形例６にかかるガス改質装置を示す断面図である。

【図16】実施の形態２にかかるガス改質装置を示す断面図である。

【図17】図１６に示すＦ－Ｆ部の断面図である。

【図18】実施の形態２の変形例にかかるガス改質装置を示す断面図である。

【図19】図１８に示すＧ－Ｇ部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本開示の実施の形態にかかるガス改質装置を、図面に基づいて説明する。なお、以下の各図面は模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比及び構成要素の個数は、必ずしも実際の寸法比及び構成要素の個数と一致していない。

【0010】

実施の形態１．
実施の形態１にかかるガス改質装置１００の構成を、図１から図４を参照して説明する。図１から図４は、実施の形態１にかかるガス改質装置１００の構成を模式的に示す図面である。図２は、図１に示すＡ－Ａ部の断面図である。図３は、図１に示すＢ－Ｂ部の断面図である。図４は、図１に示すガス改質装置１００における電源回路の別構成例を模式的に示す図面である。

【0011】

図１に示すように、ガス改質装置１００は、被改質ガスＧ１が流入する第一反応室４１及び第一反応室４１を通流した被改質ガスＧ１が流入する第二反応室４２を備える反応容器２と、第一反応室４１内に設けられ第一反応室４１内にプラズマＰを生じさせる第一電極３１及び第二電極３２と、第二反応室４２内に設けられ第一反応室４１から第二反応室４２内にプラズマＰを引き出す引出電極である第三電極３３と、引出電極である第三電極３３に配置された反応促進剤７とを備える。

【0012】

ここで、本明細書においては、第一反応室４１と第二反応室４２とが対向する方向をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する平面をＸＹ平面として規定する。以下の説明では、このように規定したＸＹＺ座標系を適宜参照しながら説明される。なお、本明細書において、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｚ方向」、「－Ｚ方向」のように、正負の符号を付して記載される。正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｚ方向」と記載される。すなわち、本明細書において、単に「Ｚ方向」と記載されている場合には、「＋Ｚ方向」と「－Ｚ方向」の双方が含まれる。本実施の形態においては、第一反応室４１から第二反応室４２に向かう方向が－Ｚ方向である。

【0013】

反応容器２の形状は、図１に示すＺ１軸を対称軸とする軸対称形状である。本実施の形態においては、Ｚ１軸はＺ軸に対して平行である。反応容器２の形状は、具体的には、例えば、両端に端面を有する円筒形状である。ただし、反応容器２の形状は、中空の容器であれば特に限定されず、軸対称形状及び対称構造であることも必須ではない。

【0014】

反応容器２を構成する材料は、特に限定されないが、絶縁性及び耐久性が高い材料であるのが好適である。具体的には、反応容器２は、ガラス又はセラミックスで構成されるのが好ましい。反応容器２を構成するガラスの具体例としては、石英ガラス又はホウ珪酸ガラスが挙げられる。また、反応容器２を構成するセラミックスの具体例としては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、マグネシア（ＭｇＯ）が挙げられる。

【0015】

図１に示すように、反応容器２には、被改質ガスＧ１を第一反応室４１に流入させるためのガス流入口５１が設けられている。ガス流入口５１を設ける位置は、被改質ガスＧ１を第一反応室４１に流入させることができれば特に限定されない。また、ガス流入口５１は、複数箇所に設けられていても構わない。本実施の形態においては、ガス流入口５１は、反応容器２の＋Ｚ方向側の端面に１箇所設けられている。

【0016】

図１に示すように、反応容器２には、改質後のガスＧ２を第二反応室４２から流出させるためのガス流出口５３が設けられている。ガス流出口５３を設ける位置は、改質後のガスＧ２を第二反応室４２から流出させることができれば特に限定されない。また、ガス流出口５３は、複数箇所に設けられていても構わない。本実施の形態においては、ガス流出口５３は反応容器２の－Ｚ方向側の端面に１箇所設けられている。

【0017】

図１に示すように、反応容器２の、第二反応室４２から第一反応室４１に向かう方向（＋Ｚ方向）側の端面には、第一電極３１が配置されている。また、第一電極３１は、第一反応室４１内に露出しているため、第一反応室４１内に設けられているともいえる。

【0018】

図１及び図２に示すように、第一電極３１の形状は、円柱状である。ただし、第一電極３１の形状は、これに限定されない。

【0019】

第一電極３１は、導電性の材料で構成される。第一電極３１を構成する材料の具体例としては、ステンレス鋼、チタン、モリブデン、タングステンが挙げられる。ただし、第一電極３１を構成する材料は、耐食性、耐熱性が高い導電性の材料であれば、これらに限定されずに用いることができる。

【0020】

図１に示すように、反応容器２には、第一電極３１から見て、第二反応室４２に向かう方向（－Ｚ方向）に離間した位置に、第二電極３２が配置されている。なお、第二電極３２は、第一反応室４１内に設けられているともいえる。第二電極３２は、第一反応室４１内で第一電極３１と対向している。第一電極３１及び第二電極３２は、第一反応室４１内にプラズマＰを生じさせる電極である。

【0021】

図１及び図２に示すように、第二電極３２の形状は、円板状である。第二電極３２には、開口部５２が設けられている。開口部５２は、第一反応室４１と第二反応室４２とを連絡する開口である。また、第二電極３２は、第一反応室４１と第二反応室４２とを熱的に仕切る部材でもある。ここで、本明細書において「熱的に仕切る」とは、ある部材又は構造により、熱伝導、対流又は輻射による熱伝達を抑制することをいい、断熱することも含む。

【0022】

第二電極３２は、第一電極３１と同様、導電性の材料で構成される。第二電極３２を構成する材料の具体例は、第一電極３１と同様であるため、記載を省略する。なお、第二電極３２は、第一電極３１と異なる材料で構成されていても構わない。例えば、第一電極３１がタングステンを含んで構成され、第二電極３２がモリブデンを含んで構成されていても構わない。

【0023】

図１に示すように、反応容器２の、第一反応室４１から第二反応室４２に向かう方向（－Ｚ方向）側の端面には、第三電極３３が設けられている。なお、第三電極３３は、第二反応室４２内に設けられているともいえる。第三電極３３は、開口部５２を介して、第一電極３１と対向している。また、第三電極３３は、第二反応室４２内で第二電極３２と対向している。

【0024】

図１及び図３に示すように、第三電極３３は、先端部３３ａと軸部３３ｂを有する形状である。本実施の形態において、先端部３３ａの形状は、円板状である。また、軸部３３ｂの形状は、円柱状である。ただし、本実施の形態における第三電極３３の形状はあくまで一例である。例えば、先端部３３ａは、先端に向かうにしたがって径が小さくなるテーパー形状であっても構わない。また、第三電極３３が、先端部３３ａを有する形状であることは必須ではなく、第三電極３３の形状は、軸部３３ｂのみの円柱状であっても構わない。

【0025】

第三電極３３は、第一電極３１と同様、導電性の材料で構成される。第三電極３３を構成する材料の具体例は、第一電極３１と同様であるため、記載を省略する。なお、第三電極３３は、第一電極３１又は第二電極３２と異なる材料で構成されていても構わない。

【0026】

図１に示すように、第三電極３３の先端部３３ａのうち、開口部５２と対向する面には、反応促進剤７が配置されている。反応促進剤７は、プラズマＰによる被改質ガスＧ１の改質反応を促進させる物質である。反応促進剤７は、先端部３３ａのうち、開口部５２と対向する面の全面に亘って設けられていても構わないし、その面の一部に設けられていても構わない。なお、プラズマＰによる被改質ガスＧ１の改質反応の詳細については、後述する。反応促進剤７は、被改質ガスＧ１の種類に応じて適切な物質が選択される。反応促進剤７は、例えば、触媒又は還元剤、酸化剤である。

【0027】

第三電極３３への反応促進剤７の配置は、第三電極３３の表面に反応促進剤７を載せる態様又は付着させる態様が代表的である。ただし、反応促進剤７を第三電極３３に配置する態様は、これらに限定されない。例えば、第三電極３３の表面を、反応促進剤７を含む物質に改質させる態様により、反応促進剤７を第三電極３３に配置しても構わない。具体的には、例えば、第三電極３３がタングステンで、反応促進剤７が、還元剤としてのカーボンである場合に、第三電極３３を炭化処理して、第三電極３３の表面をタングステンカーバイドに改質させても構わない。なお、炭化処理は、例えば、カーボンの粉末を溶媒に分散させた溶液を準備し、その溶液を第三電極３３の表面に塗布した後、第三電極３３を電気炉等で熱処理することにより行われる。

【0028】

図１に示すように、第一電極３１と第二電極３２とは、第一電源６１を介して接続されている。第一電源６１は、第一電極３１と第二電極３２との間に電圧を印加する直流電源である。第一電極３１と第二電極３２との間に所定の電圧が印加されることで、第一反応室４１の内部にプラズマＰを発生させることができる。

【0029】

第一電源６１が出力する電圧値は、プラズマＰを安定して発生させられるように、諸条件に応じて適宜設計される。第一電源６１が出力する電圧値を設計するために考慮される条件としては、例えば、第一電極３１と第二電極３２との間の距離、被改質ガスＧ１の組成、被改質ガスＧ１の流量、第一反応室４１内部の圧力が挙げられる。

【0030】

なお、第一電源６１は、直流電源に限定されない。第一反応室４１の内部にプラズマＰを発生させることができれば、第一電源６１は、交流電源又はパルス電源であっても構わない。第一電源６１が交流電源である場合の波高値及び周波数は、第一電源６１が直流電源である場合と同様、諸条件に応じて適宜設計される。また、第一電源６１がパルス電源である場合の波高値及びデューティ比は、第一電源６１が直流電源である場合と同様、諸条件に応じて適宜設計される。

【0031】

図１に示すように、第二電極３２と第三電極３３とは、第二電源６２を介して接続されている。また、第三電極３３は接地されている。第二電源６２は、第二電極３２と第三電極３３との間に電圧を印加する直流電源である。第二電極３２と第三電極３３との間に所定の電圧が印加されることで、第一反応室４１の内部に発生したプラズマＰを、第二反応室４２の内部に引き出すことができる。そのため、第三電極３３は、第一反応室４１の内部に発生したプラズマＰを、第二反応室４２の内部に引き出す引出電極であるともいえる。

【0032】

第二電源６２が出力する電圧値は、第一反応室４１の内部に発生したプラズマＰを、第二反応室４２の内部に引き出すことができるよう、諸条件に応じて適宜設計される。第二電源６２が出力する電圧値を設計するために考慮される条件としては、例えば、第一電極３１と第三電極３３との間の距離、第二電極３２と第三電極３３との間の距離、被改質ガスＧ１の組成、被改質ガスＧ１の流量、第二反応室４２内部の圧力が挙げられる。第二電源６２についても、直流電源に代えて、交流電源又はパルス電源を採用することができる。

【0033】

また、ガス改質装置１００が第二電源６２を備えることは必須ではない。ガス改質装置１００は、図４に示すように、第二電源６２に代えて受動素子６３を備えて構成されていても構わない。受動素子６３は、例えば、抵抗又はキャパシタである。

【0034】

図４に示す構成の場合には、第一電源６１と受動素子６３の作用によって、第二電極３２と第三電極３３との間に、接地電位との電位差が生じる。そして、この電位差によって、プラズマＰは、第二反応室４２に引き出される。

【0035】

第二電源６２に代えて受動素子６３を備える構成とすることで、ガス改質装置１００の電源回路の構成を簡素化できる。ガス改質装置１００の電源回路の構成を簡素化することで、ガス改質装置１００の保守が容易になるという効果を奏する。

【0036】

なお、第二電極３２と第三電極３３とを接続するリード線が、プラズマＰを第二反応室４２の内部に引き出す電位差を生じさせる場合、ガス改質装置１００は、受動素子６３を備えていなくても構わない。受動素子６３を省略した構成とすることで、ガス改質装置１００の電源回路の構成をより簡素化することができる。

【0037】

次に、実施の形態１にかかるガス改質装置１００の動作を、図１及び図５を参照して説明する。図５は、実施の形態１にかかるガス改質装置１００における被改質ガスＧ１の流れの一例を示す模式図である。

【0038】

まず、ガス改質装置１００における被改質ガスＧ１の流れを説明する。図５に示すように、ガス流入口５１から、被改質ガスＧ１を第一反応室４１内に流入させる。第一反応室４１の内部を通流した被改質ガスＧ１は、開口部５２から第二反応室４２に流入し、第二反応室４２の内部を通流する。そして、第一反応室４１の内部及び第二反応室４２の内部で改質されたガスＧ２が、ガス流出口５３から流出される。

【0039】

次に、ガス改質装置１００におけるプラズマＰの作用を説明する。第一電極３１と第二電極３２との間に高電圧が印加されることで、第一反応室４１の内部にプラズマＰが生じる。このプラズマＰにより、第一反応室４１の内部を通流する被改質ガスＧ１が改質される。なお、プラズマＰによる被改質ガスＧ１の改質のメカニズムについては後述する。

【0040】

第二電極３２と第三電極３３との間に高電圧が印加されることで、第一反応室４１の内部に発生したプラズマＰが、第二反応室４２の内部に引き出される。このプラズマＰにより、第二反応室４２の内部を通流する被改質ガスＧ１が改質される。

【0041】

また、第三電極３３に配置された反応促進剤７の作用により、プラズマＰによる被改質ガスＧ１の改質反応が促進される。ここで、反応促進剤７は、第三電極３３に配置されているため、プラズマＰから熱を受け取って加熱された第三電極３３から熱を受け取り、加熱される。さらに、反応促進剤７は、第一反応室４１とは熱的に仕切られた第二反応室４２に配置されているため、放熱されにくく、温度が低下しにくい。反応促進剤７は、温度が高い程被改質ガスＧ１との反応効率が向上するため、本実施の形態にかかるガス改質装置１００によれば、被改質ガスＧ１の改質効率（投入したエネルギー量に対する、改質後のガスＧ２の生成量）が向上する。

【0042】

また、反応促進剤７は、第三電極３３のうち、開口部５２と対向する側（＋Ｚ側）に配置されているため、プラズマＰと接触する。このとき、反応促進剤７は、プラズマＰから受け取る熱、及び被改質ガスＧ１の改質反応で発生する熱によって加熱される。このように、プラズマＰが反応促進剤７と接触するように反応促進剤７を配置することで、より効率的に被改質ガスＧ１を改質できる。

【0043】

また、本実施の形態にかかるガス改質装置１００は、プラズマＰが反応促進剤７と接触するように反応促進剤７を配置しているため、プラズマＰで励起された分子が反応促進剤７に到達するまでのエネルギー損失が抑制される。また、プラズマＰで励起された分子が再結合又は拡散によって消滅する前に、反応促進剤７に到達させることができる。このような作用によっても、プラズマＰによる被改質ガスＧ１の改質効率が向上する。

【0044】

次に、実施の形態１にかかるガス改質装置１００によるガス改質のメカニズムを説明する。ここでは、被改質ガスＧ１が二酸化炭素（ＣＯ_２）、反応促進剤７がカーボン（Ｃ）であり、改質後のガスＧ２として一酸化炭素（ＣＯ）を生成する場合を例に説明する。なお、カーボンは、還元剤として機能する。また、この例は、ガス改質装置１００によって、被改質ガスＧ１（ＣＯ_２）を、燃料として利用できる物質（ＣＯ）に改質することを想定した場合の一例である。被改質ガスＧ１、反応促進剤７及び改質後のガスＧ２は、これらに限定されない。

【0045】

第一電極３１と第二電極３２との間に印加された高電圧により、第一反応室４１内の空間に存在する電子が加速される。このとき、ＣＯ_２の分子が高エネルギーの電子と衝突すると、（１）式の分解反応によってＣＯが生成される。
ｅ＋ＣＯ_２→ＣＯ＋Ｏ ‥‥（１）

【0046】

ここで、（１）式において、ｅは電子、Ｏは原子状酸素を示している。なお、（１）式の分解反応には、電子による直接解離又はＣＯ_２の振動励起準位を介した解離など、複数の反応経路が存在する。ただし、（１）式では、これら複数の反応経路をまとめて表現している。

【0047】

（１）式の反応によって発生したＯの一部は、別のＯと結合することで酸素（Ｏ_２）に変換される。また、（１）式の反応によって発生したＯの一部は、ＣＯと再結合してＣＯ_２に変換される。また、（１）式の反応によって発生したＣＯの一部は、（１）式の反応によって発生したＯ_２によって酸化されて、ＣＯ_２に変換される。ここでは、改質後のガスＧ２としてＣＯを生成しようとしているため、（１）式の反応によって発生したＣＯがＣＯ_２に変換されることは、ガス改質の効率が低下することを意味する。そのため、（１）式の反応によって発生したＯ及び、Ｏ同士の結合により生じるＯ_２は、速やかに取り除かれることが望ましい。

【0048】

ここで、実施の形態１にかかるガス改質装置１００では、反応促進剤７であるカーボン（Ｃ）は第三電極３３に配置され、プラズマＰは、反応促進剤７であるカーボン（Ｃ）に接触する。このとき、（２）式の酸化反応によって、（１）式の反応によって発生したＯが除去される。また、（３）式の酸化反応によって、（１）式の反応によって発生したＯ同士の結合により生じるＯ_２が除去される。
Ｃ＋Ｏ→ＣＯ ‥‥（２）
Ｃ＋Ｏ_２→ＣＯ_２ ‥‥（３）

【0049】

また、Ｃ（カーボン）及びＣＯ_２と、ＣＯとの間には、（４）式のブードア（Ｂｏｕｄｏｕａｒｄ）平衡の関係が成立する。
Ｃ＋ＣＯ_２←→２ＣＯ ‥‥（４）

【0050】

ここで、（２）式及び（４）式によるＣＯの生成は、温度が高くなる程増加する。すなわち、被改質ガスＧ１であるＣＯ_２から改質後のガスＧ２であるＣＯへの改質効率は、温度が高くなる程向上する。

【0051】

実施の形態１にかかるガス改質装置１００では、引出電極である第三電極３３によって第二反応室４２内にプラズマＰを引き出し、プラズマＰと反応促進剤７であるカーボン（Ｃ）とを接触させる。したがって、プラズマＰによってＣＯ_２から生じたＯ（（１）式参照）について、ＯがＣＯと再結合する前に、Ｏを反応促進剤７であるカーボン（Ｃ）と反応させることによって（（２）式参照）、Ｏを除去することができる。すなわち、実施の形態１にかかるガス改質装置１００によれば、被改質ガスＧ１の改質効率が低下することが防止される。

【0052】

さらに、実施の形態１にかかるガス改質装置１００では、反応促進剤７であるカーボン（Ｃ）が、第一反応室４１とは熱的に仕切られた第二反応室４２に配置されているため、反応促進剤７であるカーボン（Ｃ）を高温状態に維持することができる。Ｏを除去する化学反応（（２）式）、及びＯ_２を除去する化学反応（（３）式）は、温度が高い程反応が活性化するため、反応促進剤７であるカーボン（Ｃ）を高温状態に維持することで、ガス改質の効率低下の原因となるＯ及びＯ_２をより除去することができる。また、反応促進剤７であるカーボン（Ｃ）を高温状態に維持することで、（４）式によるＣＯの生成をより促進させることができる。したがって、実施の形態１にかかるガス改質装置１００によれば、ＣＯ_２を、効率的にＣＯに改質することができる。

【0053】

なお、被改質ガスＧ１がＣＯ_２である場合を例示したガス改質の説明は、ガス改質装置１００によって、被改質ガスＧ１を、燃料として利用できる物質に改質する場合の一例についての説明である。ガス改質装置１００は、他の用途にも利用可能である。例えば、ガス改質装置１００は、被改質ガスＧ１に含まれる有害性の高い物質を、有害性の低い物質に改質する用途にも利用可能である。具体的には、例えば、トルエン又はキシレンなどの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を、プラチナ（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）などの触媒を用いて分解する場合が挙げられる。

【0054】

また、ガス改質装置１００は、地球温暖化係数が高い被改質ガスを、地球温暖化係数が低い物質に改質する用途にも利用可能である。具体的には、例えば、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を、プラチナ（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）などの触媒を用いて、窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２）に分解する場合が挙げられる。

【0055】

上述したガス改質装置１００の構成はあくまで一例であり、本実施の形態のガス改質装置１００は、種々のバリエーションの採用が可能である。以下、変形例における構造について、図を参照しながら説明する。なお、実施の形態１にかかるガス改質装置１００と共通する点については、説明を省略又は簡単にする。また、実施の形態１にかかるガス改質装置１００と共通する構成については、同一の符号を付している。

【0056】

変形例１．
実施の形態１の変形例１を、図６を参照して説明する。図６は、実施の形態１の変形例１にかかるガス改質装置１００を示す断面図である。

【0057】

ガス改質装置１００内に形成されるプラズマＰの形状は、第一反応室４１及び第二反応室４２の内部の電界と、第一反応室４１及び第二反応室４２の内部における被改質ガスＧ１の流れ方に依存する。

【0058】

図６に示すように、変形例１のガス改質装置１００では、第一電極３１が、第三電極３３が配置されているＺ１軸からずれた位置に配置されている。図６に示す構成の場合、プラズマＰは、Ｙ方向に見て湾曲した形状をとる。プラズマＰの形状が湾曲している場合、湾曲していない場合と比べて、第一反応室４１内のプラズマＰの長さを延長することができる。そして、第一反応室４１内のプラズマＰの長さが延長されると、より多くの被改質ガスＧ１がプラズマＰと接触するため、プラズマＰによって改質される被改質ガスＧ１の比率が高められる。

【0059】

変形例２．
実施の形態１の変形例２を、図７及び図８を参照して説明する。図７は、実施の形態１の変形例２にかかるガス改質装置１００を示す断面図である。図８は、図７に示すＣ－Ｃ部の断面図である。

【0060】

第一電極３１と第二電極３２との間に生じるプラズマＰの経路は、第一反応室４１の内部の電界と、第一反応室４１の内部における被改質ガスＧ１の流れ方によって変化する。また、第一電極３１と第三電極３３との間に生じるプラズマＰの経路は、第一反応室４１及び第二反応室４２の内部の電界と、第一反応室４１及び第二反応室４２の内部における被改質ガスＧ１の流れ方によって変化する。また、プラズマＰの経路が変化する際には、各電極において、プラズマＰとの接触箇所が移動する場合がある。

【0061】

図７及び図８に示すように、変形例２のガス改質装置１００では、第一電極３１の先端形状が、リング状である。この場合、第一電極３１が円柱状である場合（図１及び図２参照）と比べて、第一電極３１の先端面が、第一電極３１と第二電極３２とが対向する方向とは垂直の平面（ＸＹ平面）において大きく広がっている。

【0062】

このため、先端形状をリング状とした第一電極３１は、プラズマＰとの接触箇所の移動範囲が大きくなる。第一電極３１とプラズマＰとの接触箇所が大きく移動する場合、第一電極３１が局所的に加熱されることを防ぐことができる。第一電極３１が局所的に加熱されることを防ぐことで、第一電極３１の消耗及び変形を抑えることができるため、第一電極３１を長寿命化させることができる。

【0063】

このように、変形例２のガス改質装置１００では、第一電極３１を長寿命化させることができるため、ガス改質装置１００を長期間に亘って安定して稼働させることができる。また、第一電極３１を長寿命化させることで、第一電極３１の交換頻度を減らせるため、ガス改質装置１００の保守作業工数を抑えることができる。なお、変形例２における第一電極３１の形状は、第一電極３１を長寿命化させるための変形例の一例である。第一電極３１の形状は、長寿命化又はその他を目的として、適宜設計される。

【0064】

変形例３．
実施の形態１の変形例３を、図９及び図１０を参照して説明する。図９は、実施の形態１の変形例３にかかるガス改質装置１００を示す断面図である。図１０は、図９に示すＤ－Ｄ部の断面図である。

【0065】

実施の形態１については、第一反応室４１と第二反応室４２とを連絡する開口である開口部５２が、第二電極３２に設けられている場合を例示して説明した。しかし、開口部５２が第二電極３２に設けられていることは必須でなく、別の構成要素に開口部５２が設けられていても構わない。

【0066】

図９に示すように、変形例３のガス改質装置１００では、反応容器２が、第一反応室４１と第二反応室４２とを仕切る仕切り部２１を有する構造となっている。仕切り部２１には、第一反応室４１と第二反応室４２とを連絡する開口である開口部５２が設けられている。また、仕切り部２１の第一電極３１と対向する面（＋Ｚ方向側の面）に、第二電極３２が配置されている。また、図１０に示すように、第二電極３２は、４つの矩形状の平板から構成されている。

【0067】

仕切り部２１を構成する材料は、特に限定されない。仕切り部２１には第二電極３２が取り付けられるため、仕切り部２１を構成する材料は、加工が容易な材料であることが好ましい。また、仕切り部２１を構成する材料は、プラズマＰに対する耐久性が良好な材料であることが好ましい。仕切り部２１は、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、マグネシア（ＭｇＯ）などのセラミックスによって構成される。

【0068】

変形例３のガス改質装置１００では、仕切り部２１が、第一反応室４１と第二反応室４２とを熱的に仕切る部材として機能する。

【0069】

なお、第二電極３２の形状をリング形状として、第二電極３２と仕切り部２１の両方に、第一反応室４１と第二反応室４２とを連絡する開口である開口部５２を設ける構成としても構わない。この場合、仕切り部２１と第二電極３２の両方が、第一反応室４１と第二反応室４２とを熱的に仕切る部材として機能する。

【0070】

また、変形例３のガス改質装置１００では、仕切り部２１に第二電極３２が設けられている構成となっているため、第二電極３２が消耗又は変形した場合の第二電極３２の交換を容易に行うことができる。変形例３のガス改質装置１００によれば、第二電極３２の交換を容易に行うことができるため、ガス改質装置１００の保守にかかる工数を低減させることができる。

【0071】

変形例４．
実施の形態１の変形例４を、図１１を参照して説明する。図１１は、実施の形態１の変形例４にかかるガス改質装置１００を示す断面図である。

【0072】

実施の形態１にかかるガス改質装置１００では、ガス改質装置１００が重力方向に対してどのように配置されているかは規定していない。一方、変形例４にかかるガス改質装置１００は、第二反応室４２が第一反応室４１に対して重力方向下方になるように配置された場合を想定している。

【0073】

図１１に示すように、第一反応室４１の重力方向下方（－Ｚ方向）に第二反応室４２が位置するよう配置される場合、反応促進剤７が粒状又は粉状の物質であっても、第三電極３３に安定して配置させることができる。

【0074】

さらに、変形例４のガス改質装置１００では、引出電極である第三電極３３の先端面が、重力方向上方（＋Ｚ方向）から見て窪んでいる。すなわち、第三電極３３は、その先端部３３ａのうち、重力方向上方側の面が窪んでいる。このように構成することで、反応促進剤７が粒状又は粉状の物質であっても、反応促進剤７を第三電極３３により安定して配置させることができる。

【0075】

変形例５．
実施の形態１の変形例５を、図１２から図１４を参照して説明する。図１２及び図１４は、それぞれ、実施の形態１の変形例５にかかるガス改質装置１００の構成例を示す断面図である。また、図１３は、図１２に示すＥ－Ｅ部の断面図である。

【0076】

実施の形態１については、第一反応室４１内における被改質ガスＧ１の流れ方については特に規定せずに説明した。変形例５においては、第一反応室４１内での被改質ガスＧ１の流れが順渦流（Ｆｏｒｗｏｒｄ Ｖｏｒｔｅｘ Ｆｌｏｗ）となる場合と、逆渦流（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｖｏｒｔｅｘ Ｆｌｏｗ）となる場合について説明する。

【0077】

まず、第一反応室４１内での被改質ガスＧ１の流れを順渦流にするための、ガス改質装置１００の構成の一例を説明する。図１２に示すガス改質装置１００では、反応容器２の側面のうち、第一電極３１が配置されている側（＋Ｚ方向側）端部に２か所、ガス流入口５１が設けられている。

【0078】

ここで、図１３に示すように、反応容器２の形状は、両端に端面を有する円筒形状である。また、ガス流入口５１は、流入した被改質ガスＧ１が、第一反応室４１の内壁面に沿って流れるような形状となっている。具体的には、図１３に示すように、ガス流入口５１は、反応容器２の対称軸方向（Ｚ方向）から見たとき、ガス流入口５１の開口の向きが反応容器２の内壁面の接線方向に向くように形成されている。ただし、ガス流入口５１から流入する被改質ガスＧ１を第一反応室４１の内壁面に沿って流す構造は、これに限定されない。例えば、反応容器２が、ガス流入口５１から流入する被改質ガスＧ１の流れを、第一反応室４１の内壁面に沿った流れにする部材を別途備える構成でも構わない。

【0079】

被改質ガスＧ１は、円筒形状である反応容器２の対称軸（Ｚ１軸）の周方向に旋回しながら、開口部５２に向かって流れる。このようにして、第一反応室４１の内部に、順渦流が生じる。

【0080】

また、図１２に示すガス改質装置１００では、第二電極３２が、第二反応室４２側（－Ｚ方向側）に向かうにしたがって内径が狭くなる円錐形状の内壁を有している。このように構成することで、被改質ガスＧ１の渦流を維持しつつ、流速を高めて、被改質ガスＧ１を第二反応室４２に流入させることができる。

【0081】

なお、ガス流入口５１が２箇所であることは必須ではなく、１箇所であっても構わない。また、ガス流入口５１が２箇所より多く設けられていても構わない。ただし、ガス流入口５１が１箇所である場合よりも、複数箇所設けられている場合の方が、より安定して順渦流を生じさせることができる。また、ガス流入口５１を複数箇所設ける場合、ガス流入口５１は、反応容器２の対称軸方向（Ｚ方向）から見たときに、反応容器２の対称軸に関して回転対称となるように設けることが好ましい。ここで、回転対称とは、反応容器２の対称軸（Ｚ１軸）に関して（３６０°／ｎ）回転させるとガス流入口５１の配置が重なる構成をいい、ｎは２以上の整数である。ガス流入口５１を、反応容器２の対称軸方向（Ｚ方向）から見たときに、反応容器２の対称軸に関して回転対称となるように設けることで、より安定して順渦流を生じさせることができる。

【0082】

また、図１３においては、被改質ガスＧ１が、第一反応室４１から第二反応室４２に向かう方向（－Ｚ方向）に見て時計回りに旋回する例を示しているが、被改質ガスＧ１が旋回する方向は、これと逆方向であっても構わない。

【0083】

第一反応室４１内における被改質ガスＧ１の流れが順渦流である場合、プラズマＰが、第一反応室４１の内壁から離れて（Ｚ１軸側に近づいて）安定的に維持されるため、プラズマＰの温度が高い状態を維持しやすい。

【0084】

また、第一反応室４１内における被改質ガスＧ１の流れが順渦流である場合、渦流を生じさせていない場合と比べて、被改質ガスＧ１を第一反応室４１内に長く留めることができる。

【0085】

次に、第一反応室４１内での被改質ガスＧ１の流れを逆渦流にするための、ガス改質装置１００の構成の一例を説明する。図１４に示すガス改質装置１００では、ガス流入口５１が、反応容器２の側面のうち、第二電極３２と接する位置に２箇所設けられている。反応容器２の形状は、順渦流の例と同様、両端に端面を有する円筒形状である。また、順渦流の例と同様、反応容器２は、ガス流入口５１から流入した被改質ガスＧ１が第一反応室４１の内壁面に沿って流れる構造を備えている。

【0086】

被改質ガスＧ１は、円筒形状である反応容器２の対称軸（Ｚ１軸）の周方向に旋回しながら、第一反応室４１の第一電極３１側（＋Ｚ方向側）に向かって流れる。そして、第一反応室４１の第一電極３１側（＋Ｚ方向側）の内壁に到達した後は、第一電極３１側の内壁に到達する前の旋回する流れの中心側（Ｚ１軸側）を、開口部５２側（－Ｚ方向側）に流れる。このようにして、第一反応室４１の内部に、逆渦流が生じる。

【0087】

第一反応室４１内における被改質ガスＧ１の流れが逆渦流である場合にも、プラズマＰが、第一反応室４１の内壁から離れて（Ｚ１軸側に近づいて）安定的に維持される。ここで、第一反応室４１内における被改質ガスＧ１の流れが順渦流である場合よりも、逆渦流である場合の方が、プラズマＰを安定的に維持する効果が大きく、プラズマＰの温度が高い状態を維持する効果も大きい。

【0088】

また、第一反応室４１内における被改質ガスＧ１の流れが逆渦流である場合にも、渦流を生じさせていない場合と比べて、被改質ガスＧ１を第一反応室４１内に長く留めることができる。

【0089】

なお、第一反応室４１内における被改質ガスＧ１の流れが逆渦流である場合においても、ガス流入口５１の個数、及び渦流の旋回方向は限定されない。また、逆渦流をより安定して生じさせるため、ガス流入口５１は、反応容器２の対称軸方向（Ｚ方向）から見たときに、反応容器２の対称軸に関して回転対称となるように設けることが好ましい。

【0090】

また、反応容器２が、第一反応室４１と第二反応室４２とを仕切る仕切り部２１を有する構造である場合には（図９参照）、ガス流入口５１は、反応容器２の側面のうち、仕切り部２１と接する位置に設けられていても構わない。

【0091】

変形例５のガス改質装置１００によれば、プラズマＰが、第一反応室４１の内壁から離れて（Ｚ１軸側に近づいて）安定的に維持されるため、プラズマＰの温度が高い状態を維持しやすいという効果が得られる。そして、変形例５のガス改質装置１００によれば、温度が高い状態が維持されたプラズマＰを第三電極３３に到達させることができるため、被改質ガスＧ１と反応促進剤７との反応効率をさらに高めることができる。

【0092】

また、変形例５のガス改質装置１００によれば、渦流によって被改質ガスＧ１が第一反応室４１内に長く留まるため、被改質ガスＧ１がプラズマＰと接触する時間を延長することができ、被改質ガスＧ１の改質効率を向上させることができる。

【0093】

変形例６．
実施の形態１の変形例６を、図１５を参照して説明する。図１５は、実施の形態１の変形例６にかかるガス改質装置１００を示す断面図である。

【0094】

実施の形態１につき、反応容器２を構成する材料は、絶縁性及び耐久性が高い材料であるのが好適であるとして説明した。しかし、反応容器２は、第一電極３１、第二電極３２、第三電極３３のそれぞれが電気的に絶縁されていれば、金属を含んで構成されていても構わない。

【0095】

図１５は、反応容器２のうち、第二反応室４２を構成する部分が、金属を含んで構成された場合の一例を示している。図１５に示すガス改質装置１００では、反応容器２が、絶縁材料により構成された第一本体部２ａと、絶縁材料により構成された絶縁部２ｂと、金属により構成された第二本体部２ｃと、を備えている。

【0096】

第一本体部２ａの構成は、実施の形態１のガス改質装置１００と同様であるため、説明を省略する。第二本体部２ｃには、第三電極３３が取り付けられている。第二本体部２ｃと第三電極３３とは、電気的にも接続されている。第二本体部２ｃと第二電極３２との間には絶縁部２ｂが介在しているため、第二本体部２ｃと第二電極３２とは電気的に絶縁されている。そして、第三電極３３と第二電極３２も、電気的に絶縁されている。

【0097】

第二本体部２ｃを構成する金属の種類は、特に限定されない。例えば、ガス改質装置１００の耐熱性を向上させることを目的として、第二本体部２ｃを構成する金属としてタングステンを採用することができる。また、ガス改質装置１００を軽量化させることを目的として、第二本体部２ｃを構成する金属としてアルミニウムを採用することができる。

【0098】

絶縁部２ｂを構成する絶縁材料は、特に限定されない。絶縁部２ｂを構成する絶縁材料の例としては、ガラス、セラミックス、樹脂が挙げられる。絶縁部２ｂを構成するガラスの具体例としては、石英ガラス又はホウ珪酸ガラスが挙げられる。また、絶縁部２ｂを構成するセラミックスの具体例としては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、マグネシア（ＭｇＯ）が挙げられる。また、絶縁部２ｂを構成する樹脂の具体例としては、ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）が挙げられる。

【0099】

変形例６のガス改質装置１００によれば、反応容器２が、金属を含んで構成されるため、耐熱性又は軽量化など、金属の特性に応じた機能を反応容器２に付与できるという効果が得られる。

【0100】

実施の形態２．
実施の形態２にかかるガス改質装置２００の構成を、図１６及び図１７を参照して説明する。実施の形態１にかかるガス改質装置１００の変形例４として、第二反応室４２が第一反応室４１に対して重力方向下方になるように配置された場合を説明した。実施の形態２にかかるガス改質装置２００は、第一反応室４１が第二反応室４２に対して重力方向下方に配置された場合の構成例を説明する。そこで、実施の形態１にかかるガス改質装置１００と共通する点については、説明を省略又は簡単にする。また、実施の形態１にかかるガス改質装置１００と共通する構成については、同一の符号を付している。

【0101】

本実施の形態のガス改質装置２００は、実施の形態１のガス改質装置１００と同様に、反応容器２と、第一電極３１と、第二電極３２と、引出電極である第三電極３３と、反応促進剤７と、を備える。また、反応容器２は、第一反応室４１と、第二反応室４２とを備える。

【0102】

図１６は、実施の形態２にかかるガス改質装置２００を示す断面図である。図１７は、図１６に示すＦ－Ｆ部の断面図である。また、図１６及び図１７においては、第一反応室４１から第二反応室４２に向かう方向（＋Ｚ方向）が重力方向上方に対応する。

【0103】

実施の形態２にかかるガス改質装置２００においても、反応促進剤７が、第一反応室４１とは熱的に仕切られた第二反応室４２の内部に配置されているため、反応促進剤７を高温状態に維持することができる。そのため、実施の形態２にかかるガス改質装置２００によれば、被改質ガスＧ１を効率的に改質することができる。

【0104】

図１６に示すように、実施の形態２にかかるガス改質装置２００では、第一反応室４１の重力方向上方（＋Ｚ方向）に、第二反応室４２が位置している。そして、第二反応室４２内に引出電極である第三電極３３が配置されている。また、図１６及び１７に示すように、反応容器２の重力方向上方の面には、ガス流出口５３とは別に、反応促進剤７を第三電極３３に供給するための投入口９が設けられている。

【0105】

図１６及び図１７に示すように、第三電極３３の先端部３３ａには、被改質ガスＧ１が通過する貫通孔３３１が設けられている。なお、本実施の形態における第三電極３３の形状はあくまで一例であり、例えば、先端部３３ａの、第一電極３１と第二電極３２とが対向する方向とは垂直の平面（ＸＹ平面）における断面形状は、矩形であっても構わない。また、貫通孔３３１についても、ＸＹ平面における断面形状は円形でなくても構わない。例えば、貫通孔３３１のＸＹ平面における断面形状は、矩形であっても構わない。

【0106】

反応促進剤７が、被改質ガスＧ１を改質させる過程で消費される物質である場合、ガス改質装置２００による被改質ガスＧ１の改質効率を維持するために、反応促進剤７を第三電極３３に供給する必要がある。具体例を挙げれば、反応促進剤７がカーボンで、被改質ガスＧ１に含まれるＣＯ_２からＣＯを生成する場合、以下に再掲する（４）式に示す通り、カーボンが消費される。
Ｃ＋ＣＯ_２←→２ＣＯ ‥‥（４）

【0107】

実施の形態２にかかるガス改質装置２００では、第三電極３３よりも重力方向上方（＋Ｚ方向）に設けられた投入口９から反応促進剤７を投入すると、反応促進剤７は、重力に従って第三電極３３に供給される。そのため、実施の形態２にかかるガス改質装置２００によれば、ガス改質装置２００の動作を停止させることなく、容易に反応促進剤７を第三電極３３に供給することができる。

【0108】

図１６及び図１７を参照して上述したガス改質装置２００の構成はあくまで一例であり、本実施の形態のガス改質装置２００は、種々のバリエーションの採用が可能である。以下、変形例における構造について、図を参照しながら説明する。

【0109】

変形例．
実施の形態２の変形例を、図１８及び図１９を参照して説明する。図１８は、実施の形態２の変形例にかかるガス改質装置２００を示す断面図である。図１９は、図１８に示すＧ－Ｇ部の断面図である。なお、実施の形態２の変形例の効果を説明するために、図１６も参照する。

【0110】

図１８及び図１９に示すように、変形例にかかるガス改質装置２００は、第二電極３２と第三電極３３との間に絶縁部材８が配置されている。絶縁部材８は、反応容器２に取り付けられている。なお、絶縁部材８が、反応容器２と同種の絶縁材料で構成される場合には、絶縁部材８は、反応容器２と一体的に構成されていても構わない。また、絶縁部材８が反応容器２に取り付けられていることは必須でなく、第二電極３２又は第三電極３３に取り付けられていても構わない。

【0111】

図１８及び図１９に示すように、絶縁部材８の形状は、リング形状である。ただし、絶縁部材８の形状は一例であり、リング形状に限定されない。例えば、開口部５２の開口の形状が矩形である場合に、絶縁部材８の形状は、矩形の開口を有する形状であっても構わない。

【0112】

絶縁部材８を構成する絶縁材料は、特に限定されない。絶縁部材８を構成する絶縁材料の例としては、ガラス、セラミックス、樹脂が挙げられる。絶縁部材８を構成するガラスの具体例としては、石英ガラス又はホウ珪酸ガラスが挙げられる。また、絶縁部材８を構成するセラミックスの具体例としては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、マグネシア（ＭｇＯ）が挙げられる。また、絶縁部材８を構成する樹脂の具体例としては、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫが挙げられる。

【0113】

実施の形態２の変形例にかかるガス改質装置２００の効果を、実施の形態２にかかるガス改質装置２００と対比して説明する。実施の形態２にかかるガス改質装置２００では、第三電極３３は、第二電極３２と接触しないように離間して配置されていた（図１６参照）。そのため、開口部５２から流入した被改質ガスＧ１がガス流出口５３に向かう経路として、貫通孔３３１を通過する経路と、第二電極３２と第三電極３３との間を通過する経路があった。

【0114】

ここで、被改質ガスＧ１の改質効率を高めるためには、できるだけ被改質ガスＧ１を反応促進剤７と接触させることが望ましい。そして、被改質ガスＧ１が、第二電極３２と第三電極３３との間よりも、貫通孔３３１を通過する方が、より効率良く被改質ガスＧ１を反応促進剤７と接触させることができる。

【0115】

そして、変形例にかかるガス改質装置２００では、被改質ガスＧ１が第二電極３２と第三電極３３との間を通過することを抑制して、貫通孔３３１により多くの被改質ガスＧ１が通過するように、絶縁部材８が、第二電極３２と第三電極３３との間に配置されている。

【0116】

変形例にかかるガス改質装置２００では、絶縁部材８が配置されていない場合と比べて、より多くの被改質ガスＧ１を貫通孔３３１に流入させることができる。そのため、変形例にかかるガス改質装置２００によれば、被改質ガスＧ１と反応促進剤７とを効率よく接触させることができ、被改質ガスＧ１の改質効率を高めることができる。

【0117】

なお、絶縁部材８は、被改質ガスＧ１が第二電極３２と第三電極３３との間を通過することを抑制して、より多くの被改質ガスＧ１を貫通孔３３１に流入させられるように配置されていればよい。例えば、絶縁部材８と第二電極３２との間、又は絶縁部材８と第三電極３３の間に、隙間があっても構わない。すなわち、開口部５２から流入する被改質ガスＧ１のすべてについて貫通孔３３１に流入させることは必須でない。

【0118】

以上、本開示の実施の形態１及び実施の形態２について説明した。本開示は、上述した例に限定されるものではなく、本開示の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。例えば、本開示における少なくとも一つの構成を変形する場合、追加する場合又は省略する場合、さらには、少なくとも一つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせることが可能である。

【0119】

本開示にかかるガス改質装置は、被改質ガスに含まれる有害性の高い物質を、有害性の低い物質に改質できる。そのため、本開示にかかるガス改質装置は、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標３「あらゆる年齢のすべての人々の健康的な生活を確保し、福祉を促進する」に貢献する。

【0120】

また、本開示にかかるガス改質装置は、被改質ガスを、燃料として利用できる物質に改質できる。そのため、本開示にかかるガス改質装置は、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標７「すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを可能にする」に貢献する。

【0121】

また、本開示にかかるガス改質装置は、地球温暖化係数が高い被改質ガスを、地球温暖化係数が低い物質に改質できる。そのため、本開示にかかるガス改質装置は、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標１３「気候変動及びその影響を軽減するための緊急対策を講じる」に貢献する。

【符号の説明】

【0122】

１００、２００ ガス改質装置
２ 反応容器
２１ 仕切り部
２ａ 第一本体部
２ｂ 絶縁部
２ｃ 第二本体部
３１ 第一電極
３２ 第二電極
３３ 第三電極（引出電極）
３３ａ 先端部
３３ｂ 軸部
３３１ 貫通孔
４１ 第一反応室
４２ 第二反応室
５１ ガス流入口
５２ 開口部
５３ ガス流出口
６１ 第一電源
６２ 第二電源
６３ 受動素子
７ 反応促進剤
８ 絶縁部材
９ 投入口
Ｇ１ 被改質ガス
Ｇ２ 改質後のガス
Ｐ プラズマ

【要約】

ガス改質装置（１００）は、被改質ガス（Ｇ１）が流入する第一反応室（４１）と、前記第一反応室（４１）を通流した前記被改質ガス（Ｇ１）が流入する、前記第一反応室（４１）とは熱的に仕切られた第二反応室（４２）と、を備える反応容器（２）と、前記第一反応室（４１）内に設けられ、前記第一反応室（４１）内にプラズマ（Ｐ）を生じさせる第一及び第二電極（３１、３２）と、前記第二反応室（４２）内に設けられ、前記第一反応室（４１）から前記第二反応室（４２）内に前記プラズマ（Ｐ）を引き出す引出電極（３３）と、前記引出電極（３３）に配置された反応促進剤（７）と、を備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】