JPH08185999A - Discharge chemical reactor - Google Patents

Discharge chemical reactor

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JPH08185999A
JPH08185999A JP6327884A JP32788494A JPH08185999A JP H08185999 A JPH08185999 A JP H08185999A JP 6327884 A JP6327884 A JP 6327884A JP 32788494 A JP32788494 A JP 32788494A JP H08185999 A JPH08185999 A JP H08185999A
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discharge
chemical reactor
container
cylinder
discharge chemical
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JP6327884A
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Inventor
Tatsuo Hara
龍雄 原
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Shinko Pantec Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To provide a discharge chemical reactor having a satisfactory electric connection between a dielectric body and a conductor and a sufficient heat resistance in which no clearance is present between the dielectric body and the conductor, and no metal exposed part is present in the discharge space. CONSTITUTION: The whole surface of a stainless steel cylinder 1 is subjected to glass lining 3, a stainless bar 4 subjected to glass lining 3 is arranged between a lid 6a and a lid 6b. A discharge is caused between the cylinder 1 and the stainless bar 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は放電化学反応器に関し、
特に大気中の有害なNOx やSOx や揮発性有機化合物
ならびに悪臭物質を放電プラズマ現象により分解除去す
る装置として、また空気や酸素から放電プラズマ現象に
よりオゾンを発生する装置として、さらに希ガス中での
放電プラズマ現象により各種単波長の紫外線を発生する
装置として、そして固体の表面に放電プラズマ現象によ
り親水性処理や疎水性処理を施す装置として好適な放電
化学反応器に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to discharge chemical reactors,
Especially as a device for decomposing and removing harmful NOx, SOx, volatile organic compounds and odorous substances in the atmosphere by the discharge plasma phenomenon, and as a device for generating ozone from air and oxygen by the discharge plasma phenomenon. The present invention relates to a discharge chemical reactor suitable as a device for generating various single-wavelength ultraviolet rays by a discharge plasma phenomenon and a device for subjecting a solid surface to a hydrophilic treatment or a hydrophobic treatment by a discharge plasma phenomenon.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
的に、放電化学反応器の構成材料は、次の要件を満たす
ことが必要である。
2. Description of the Related Art Generally, the constituent material of a discharge chemical reactor is required to satisfy the following requirements.

【0003】 誘電体である単一ガラス材料またはセ
ラミックス材料と導電性の金属材料との電気的接合が良
好であることが不可欠である。
It is indispensable that a single glass material or a ceramic material as a dielectric material and a conductive metal material have good electrical connection.

【0004】 誘電体と導電体との間に隙間がある
と、その部分で本来目的以外の放電現象が起こり、電力
効率の低下、両者接合部での剥離破損、異常な温度上昇
などが生じるため、誘電体と導電体との間には物理的な
隙間がなく、かつ一定以上の密着力が存在することが必
要である。 放電空間に金属露出部が存在すると、無声放電やコ
ロナ放電がアーク放電などへ移行し、化学反応に寄与し
なくなり、かつアーク放電箇所では極度の過熱現象によ
り放電化学反応器が破壊されることがあるので、金属露
出部が存在しないようにすることが必要である。 放電化学反応器の外部の電源接続端子部にも放電が
生じないような構造にすることが必要である。 放電発生箇所の材料は高温になるため、耐熱性が必
要であり、そのため冷媒を流通しうる構造とし且つ冷媒
を通入しても被覆材料が剥離しないような構造にするこ
とが必要である。
If there is a gap between the dielectric and the conductor, a discharge phenomenon other than the intended purpose will occur at that portion, resulting in reduced power efficiency, peeling damage at the joint between the two, and abnormal temperature rise. It is necessary that there is no physical gap between the dielectric and the conductor and that a certain degree of adhesion is present. If there is an exposed metal part in the discharge space, silent discharge or corona discharge may shift to arc discharge, etc., and it may not contribute to the chemical reaction, and at the arc discharge location, the discharge chemical reactor may be destroyed due to extreme overheating phenomenon. As such, it is necessary to avoid the presence of exposed metal. It is necessary to have a structure that does not cause electric discharge in the power source connection terminal portion outside the discharge chemical reactor. Since the material at the discharge generation point becomes high in temperature, it is necessary to have heat resistance. Therefore, it is necessary to have a structure through which the refrigerant can flow and a structure in which the coating material does not peel off even when the refrigerant passes.

【0005】この点、従来の放電化学反応器としては、
例えば、図4に示すように、金属板21にセラミック板
22を両面テープ23により貼着した電極24を金属製
ネジ25によりプラスチック製の外壁26に固定したも
のが知られている。27はパッキン、28は電源であ
る。(以下「従来の放電化学反応器」という) しかし、従来の放電化学反応器では、電極24と金属製
ネジ25との隙間で放電が起こることがある。また、金
属板とセラミック板を両面テープで貼着する方法では複
雑な形状の電極を得ることはできないため、図4に示す
ように金属板21が露出せざるを得ず、露出した金属板
21、21間でアーク放電29が生じることがある。さ
らに、金属板21は放電現象により高温になるが、冷却
機能を有しないので変形する恐れがあり、両面テープが
溶けてセラミック板22が脱落してしまう。
In this respect, as a conventional discharge chemical reactor,
For example, as shown in FIG. 4, it is known that an electrode 24 in which a ceramic plate 22 is attached to a metal plate 21 with a double-sided tape 23 is fixed to a plastic outer wall 26 with a metal screw 25. 27 is a packing and 28 is a power supply. (Hereinafter, referred to as “conventional discharge chemical reactor”) However, in the conventional discharge chemical reactor, discharge may occur in the gap between the electrode 24 and the metal screw 25. In addition, since the electrode having a complicated shape cannot be obtained by the method of sticking the metal plate and the ceramic plate with the double-sided tape, the metal plate 21 must be exposed as shown in FIG. , 21 may cause arc discharge 29. Further, although the metal plate 21 is heated to a high temperature due to the electric discharge phenomenon, it does not have a cooling function and may be deformed, so that the double-sided tape melts and the ceramic plate 22 falls off.

【0006】また、放電化学反応に関する他の従来公知
の技術として、石英ガラスに金属メッキもしくは金属蒸
着を施す方法があるが、この接合方法では、ガラスと金
属材料との接合部が弱く、石英ガラス管を冷却するため
にガラス管内に冷媒流通経路を形成して冷媒を流通させ
た場合、金属材料が剥離しやすくなる。同様に、金属溶
射を施す方法も、ガラス管内に冷媒を流通させると、金
属材料が剥離しやすくなる。また、導電性塗料を塗布す
る方法は、耐熱性に欠ける。さらに、金属にガラスを溶
射する方法は、ガラス層がポーラスであるため、金属材
料に露出部が存在しやすくなり、上記したような問題が
発生する。
[0006] As another conventionally known technique relating to the discharge chemical reaction, there is a method of subjecting quartz glass to metal plating or metal vapor deposition. In this joining method, the joining portion between the glass and the metal material is weak and the quartz glass When a refrigerant flow path is formed in the glass tube to cool the tube and the refrigerant is circulated, the metal material is easily peeled off. Similarly, also in the method of performing metal spraying, when a coolant is circulated in the glass tube, the metal material is easily separated. Further, the method of applying a conductive paint lacks heat resistance. Further, in the method of spraying glass onto metal, since the glass layer is porous, the metal material is likely to have an exposed portion, and the above-mentioned problems occur.

【0007】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、誘電
体と導電体との間に隙間が存在せず、放電空間には金属
露出部が存在せず、しかも誘電体と導電体の電気的接合
が良好な放電化学反応器を提供することにある。また、
本発明の目的は十分な耐熱性を有する放電化学反応器を
提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is that there is no gap between the dielectric and the conductor, and the discharge space is made of metal. Another object of the present invention is to provide a discharge chemical reactor having no exposed portion and having good electrical connection between a dielectric and a conductor. Also,
An object of the present invention is to provide a discharge chemical reactor having sufficient heat resistance.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の要旨は、容器の側面を一方の電極とし、該容
器中心部に容器の側面に平行に配置した材料を他方の電
極として、これら両電極の間で放電を起こすことにより
気体をプラズマ状態として放電化学反応を生じさせる放
電化学反応器において、上記両電極材料として金属材料
の全面にグラスライニングを施したものを用いることを
特徴とする放電化学反応器を第一の発明とし、上記第一
の発明において、容器が外筒と内筒の2層からなる2層
構造であって、外筒と内筒との間に冷媒流通経路を形成
し、容器中心部に配置した材料が中空構造であって、該
中空構造の材料の内面側に冷媒流通経路を形成したこと
を特徴とする放電化学反応器を第二の発明とする。本発
明における放電には、無声放電、コロナ放電およびグロ
ー放電が含まれる。
In order to achieve the above object, the gist of the present invention is that the side surface of the container is one electrode, and the material arranged in the center of the container parallel to the side surface of the container is the other electrode. In the discharge chemical reactor in which a gas is brought into a plasma state to generate a discharge chemical reaction by causing a discharge between the two electrodes, a metal material having glass lining on the entire surface is used as the both electrode materials. In the first invention, the container has a two-layer structure including two layers of an outer cylinder and an inner cylinder, and a refrigerant flow between the outer cylinder and the inner cylinder. A second aspect of the present invention is a discharge chemical reactor characterized in that a material that forms a path and is arranged in the center of the container has a hollow structure, and a refrigerant flow path is formed on the inner surface side of the material of the hollow structure. . Discharges in the present invention include silent discharges, corona discharges and glow discharges.

【0009】[0009]

【作用】容器内に原料ガスを流し、一方の電極である容
器側面と他方の電極である容器中心部に配置した材料と
の間に電圧を印加すると、プラズマ化学反応により所定
のガスが発生する。この電極材料として金属材料の全面
にグラスライニングを施したものを用いれば、グラスラ
イニングは密着性がよく、金属材料との間に不必要な隙
間が存在しないから無駄な放電現象が起こらない。ま
た、グラスライニングは金属材料の全面に施され、金属
露出部が存在しないから、アーク放電が起こらない。電
極材料内に冷媒流通経路を形成して冷媒を通入すること
により、電極温度は一定以下に保持され、スムーズに放
電化学反応が進行する。
When a source gas is flown into the container and a voltage is applied between the side surface of the container, which is one electrode, and the material disposed in the center of the container, which is the other electrode, a predetermined gas is generated by the plasma chemical reaction. . If a metal material having a glass lining applied to the entire surface is used as the electrode material, the glass lining has good adhesion and no unnecessary gap is formed between the glass lining and the metal material, so that an unnecessary discharge phenomenon does not occur. Moreover, since the glass lining is applied to the entire surface of the metal material and there is no exposed metal portion, arc discharge does not occur. By forming a coolant flow path in the electrode material and allowing the coolant to flow therethrough, the electrode temperature is maintained below a certain level, and the discharge chemical reaction proceeds smoothly.

【0010】[0010]

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1において、グラスライニング施工しやす
いように端部を丸く研磨加工した内径165mm×厚さ5
mm×長さ1000mmのステンレス鋼製の円筒1の端部に
ステンレス鋼製端子2(外径1mm×長さ10mm)を溶接
し、円筒1の内側面、外側面、端面および端子2を含む
全面にグラスライニング3を施した。また、円筒1の側
面に平行に配置した外径12mm×長さ1000mmのステ
ンレス棒4にも別途ステンレス鋼製端子2を溶接し、ス
テンレス棒4および端子2の全面にグラスライニング3
を施した。そして、電気絶縁材料である塩化ビニル樹脂
で作製した、原料ガス通入口5を有する蓋6aと原料ガ
ス排出口7を有する蓋6bとを、グラスライニング3を
施した円筒1とステンレス棒4に対してエポキシ樹脂で
接着して、密閉容器たる放電化学反応器8を作製した。
また、交流電源9から導出した絶縁被覆導線10を端子
2に接続し、エポキシ樹脂で固めた。次に、原料ガス通
入口5から純酸素を放電化学反応器8内に流し、10k
Vの交流電源9に通電すると、放電空間11にすみやか
に無声放電が生じ、オゾン濃度100ppmのオゾンが
生成したのが認められた。この状態で連続運転すると、
円筒1の外側に被覆したグラスライニング3の温度は2
00℃に達したが、ガラスの剥離や割れは見られなかっ
た。また、アーク放電は起こらなかった。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In Fig. 1, the inner diameter is 165 mm and the thickness is 5 with a rounded end to facilitate the glass lining work.
A stainless steel terminal 2 (outer diameter 1 mm x length 10 mm) is welded to the end of a stainless steel cylinder 1 mm mm x 1000 mm long, and the entire surface including the inner surface, outer surface, end surface and terminal 2 of the cylinder 1. The glass lining 3 was applied to. Further, a stainless steel terminal 2 is separately welded to a stainless rod 4 having an outer diameter of 12 mm and a length of 1000 mm arranged parallel to the side surface of the cylinder 1, and the glass lining 3 is provided on the entire surface of the stainless rod 4 and the terminal 2.
Was applied. Then, a lid 6a having a raw material gas inlet 5 and a lid 6b having a raw material gas outlet 7 made of vinyl chloride resin, which is an electrically insulating material, were attached to the cylinder 1 and the stainless steel rod 4 having the glass lining 3. Then, it was adhered with an epoxy resin to prepare a discharge chemical reactor 8 as a closed container.
In addition, the insulating coated conductive wire 10 derived from the AC power supply 9 was connected to the terminal 2 and fixed with an epoxy resin. Next, pure oxygen is flown into the discharge chemical reactor 8 through the raw material gas inlet 5 and 10 k
When the AC power source 9 of V was energized, it was confirmed that silent discharge was promptly generated in the discharge space 11 and ozone having an ozone concentration of 100 ppm was generated. Continuous operation in this state,
The temperature of the glass lining 3 coated on the outside of the cylinder 1 is 2
Although the temperature reached 00 ° C, no peeling or cracking of the glass was observed. Moreover, arc discharge did not occur.

【0011】図2は図1の放電化学反応器の斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view of the discharge chemical reactor of FIG.

【0012】図3は、電極材料内に冷媒流通経路を形成
した場合を示す。図3において、12、13、14はそ
れぞれ内径が111mm、76mm、16mmで、厚さが5m
m、長さが1000mmのステンレス鋼製の外側円筒、内
側円筒、中心円筒である。そして、内側円筒13と中心
円筒14にはステンレス鋼製端子2を溶接し、図1のも
のと同様に、各ステンレス鋼製の円筒12、13、14
およびステンレス鋼製端子2の全面にグラスライニング
3を施し、塩化ビニル樹脂で作製した、原料ガス通入口
5と冷却水通入口15を有する蓋16aと原料ガス排出
口7と冷却水排出口17を有する蓋16bとを、グラス
ライニング3を施した各円筒に対してエポキシ樹脂で接
着して、密閉容器たる放電化学反応器18を作製した。
また、交流電源9から導出した絶縁被覆導線10を端子
2に接続し、エポキシ樹脂で固めた。さらに、外側円筒
12内面と内側円筒13外面との間および中心円筒14
の内面側には、冷媒流通経路19を形成した。そして、
原料ガス通入口5から酸素を放電化学反応器18内に流
し、冷媒流通経路19に冷却水を通入しつつ交流電源9
に通電すると、放電空間20に無声放電が生じ、オゾン
が生成したのが認められた。この状態で連続運転する
と、円筒12の外側に被覆したグラスライニング3の温
度は25℃に冷却され、冷却水を流さない場合より多く
の無声放電が起こった。また、ガラスの剥離や割れは見
られなかった。
FIG. 3 shows a case where a coolant flow path is formed in the electrode material. In FIG. 3, 12, 13, and 14 have inner diameters of 111 mm, 76 mm, and 16 mm, respectively, and a thickness of 5 m.
An outer cylinder, an inner cylinder, and a central cylinder made of stainless steel having a length of m and a length of 1000 mm. Then, the stainless steel terminals 2 are welded to the inner cylinder 13 and the center cylinder 14, and each stainless steel cylinder 12, 13, 14 is welded in the same manner as in FIG.
And a glass lining 3 is applied to the entire surface of the stainless steel terminal 2, and a lid 16a having a raw material gas inlet 5 and a cooling water inlet 15 and made of vinyl chloride resin, a raw material gas outlet 7 and a cooling water outlet 17 are provided. The lid 16b having the same was adhered to each cylinder provided with the glass lining 3 with an epoxy resin to fabricate a discharge chemical reactor 18 as a closed container.
In addition, the insulating coated conductive wire 10 derived from the AC power supply 9 was connected to the terminal 2 and fixed with an epoxy resin. Further, between the inner surface of the outer cylinder 12 and the outer surface of the inner cylinder 13 and the center cylinder 14
A refrigerant flow path 19 was formed on the inner surface side of the. And
Oxygen is caused to flow into the discharge chemical reactor 18 from the raw material gas inlet 5 and cooling water is introduced into the refrigerant passage 19 while the AC power source 9 is used.
It was confirmed that silent discharge was generated in the discharge space 20 when ozone was generated and ozone was generated. When continuously operated in this state, the temperature of the glass lining 3 coated on the outside of the cylinder 12 was cooled to 25 ° C., and more silent discharge occurred than when no cooling water was flown. No peeling or cracking of the glass was observed.

【0013】一方、比較のために、図4に示す従来の放
電化学反応器において、交流電源28に通電すると、ア
ーク放電29が生じて金属板21は高温になり、高温の
ために両面テープが溶解してセラミック板22が脱落
し、放電化学反応器が壊れた。
On the other hand, for comparison, in the conventional discharge chemical reactor shown in FIG. 4, when an AC power source 28 is energized, an arc discharge 29 occurs and the metal plate 21 becomes high in temperature. It melted, the ceramic plate 22 fell off, and the discharge chemical reactor broke.

【0014】また、電源と接続した金属製ネジ25、2
5の間にはプラスチック製の外壁26に沿って表面電流
が流れた。さらに、アーク放電が起こると、原料ガス通
入口30aから通入された酸素は、排出口30bからそ
のまま排出された。
Further, metal screws 25, 2 connected to the power source
Surface current flowed along the outer wall 26 made of plastic between 5 and 5. Further, when the arc discharge occurred, the oxygen introduced through the raw material gas inlet 30a was directly discharged through the outlet 30b.

【0015】なお、本実施例では電極材料としてステン
レス鋼を使用したが、これに限定されるものではなく、
鉄鋼、アルミニウム、銅、ニッケル合金等の材料を使用
することもできる。
In this embodiment, stainless steel was used as the electrode material, but the invention is not limited to this.
Materials such as steel, aluminum, copper and nickel alloys can also be used.

【0016】また、本発明に係る放電化学反応器は、N
X 、SOX 、悪臭ガス、有害な揮発性有機化合物等の
除去・回収等に使用することもできる。例えば、被処理
ガスがNOX 、SOX の場合、放電化学反応器出口ガス
は硝酸ミスト、硫酸ミストになり、このガスを気液接触
装置でアルカリと中和して硝酸塩、硫酸塩とすることが
できる。また、被処理ガスがフロンガスの場合、放電化
学反応器出口ガスは沸酸ミストになり、このガスを気液
接触装置でアルカリ、例えばNaOHで中和して沸化ナ
トリウムとすることができる。さらに、被処理ガスがト
リクロロエチレンの場合、放電化学反応器出口ガスは塩
化水素ガスまたは塩酸ミストになり、このガスを気液接
触装置でアルカリ、例えばNaOHで中和してNaCl
とすることができる。
Further, the discharge chemical reactor according to the present invention has N
It can also be used for removing and recovering O X , SO X , odorous gases, harmful volatile organic compounds, and the like. For example, when the gas to be treated is NO x or SO x , the discharge chemical reactor outlet gas becomes nitric acid mist or sulfuric acid mist, and this gas is neutralized with alkali in a gas-liquid contactor to form nitrates or sulfates. You can Further, when the gas to be treated is chlorofluorocarbon, the discharge chemical reactor outlet gas becomes a hydrofluoric acid mist, and this gas can be neutralized with an alkali, for example, NaOH in a gas-liquid contactor to obtain sodium fluorinated. Furthermore, when the gas to be treated is trichlorethylene, the outlet gas of the discharge chemical reactor becomes hydrogen chloride gas or hydrochloric acid mist, and this gas is neutralized with an alkali, for example, NaOH in a gas-liquid contactor to obtain NaCl.
Can be

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明により、誘電体と導電体との間に
隙間が存在せず、放電空間には金属露出部が存在せず、
誘電体と導電体の電気的接合が良好で、しかも十分な耐
熱性を有する放電化学反応器を提供することができる。
According to the present invention, there is no gap between the dielectric and the conductor, and there is no metal exposed portion in the discharge space.
It is possible to provide a discharge chemical reactor having a good electrical connection between a dielectric and a conductor and having sufficient heat resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1(a)は本発明の放電化学反応器の縦断面
図、図1(b)は図1(a)のA−A矢視断面図であ
る。
1 (a) is a longitudinal sectional view of a discharge chemical reactor of the present invention, and FIG. 1 (b) is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1 (a).

【図2】図1の放電化学反応器の斜視図である。2 is a perspective view of the discharge chemical reactor of FIG. 1. FIG.

【図3】図3(a)は本発明の放電化学反応器の別の実
施例の縦断面図、図3(b)は図3(a)のB−B矢視
断面図である。
3 (a) is a vertical sectional view of another embodiment of the discharge chemical reactor of the present invention, and FIG. 3 (b) is a sectional view taken along the line BB of FIG. 3 (a).

【図4】図4(a)は従来の放電化学反応器の縦断面
図、図4(b)は図4(a)のC−C矢視断面図であ
る。
FIG. 4 (a) is a vertical sectional view of a conventional discharge chemical reactor, and FIG. 4 (b) is a sectional view taken along the line C-C of FIG. 4 (a).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…円筒 3…グラスライニング 4…ステンレス棒 6a…蓋 6b…蓋 8…放電化学反応器 11…放電空間 12…外側円筒 13…内側円筒 14…中心円筒 16a…蓋 16b…蓋 18…放電化学反応器 19…冷媒流通経路 20…放電空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder 3 ... Glass lining 4 ... Stainless steel rod 6a ... Lid 6b ... Lid 8 ... Discharge chemical reactor 11 ... Discharge space 12 ... Outer cylinder 13 ... Inner cylinder 14 ... Center cylinder 16a ... Lid 16b ... Lid 18 ... Discharge chemical reaction Container 19 ... Refrigerant distribution path 20 ... Discharge space

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 容器の側面を一方の電極とし、該容器中
心部に容器の側面に平行に配置した材料を他方の電極と
して、これら両電極の間で放電を起こすことにより気体
をプラズマ状態として放電化学反応を生じさせる放電化
学反応器において、上記両電極材料として金属材料の全
面にグラスライニングを施したものを用いることを特徴
とする放電化学反応器。
1. A side surface of a container is used as one electrode, and a material disposed in the center of the container in parallel with the side surface of the container is used as the other electrode, and a gas is brought into a plasma state by causing discharge between these electrodes. A discharge chemical reactor for causing a discharge chemical reaction, characterized in that a metal material having glass lining on the entire surface thereof is used as the both electrode materials.
【請求項2】 容器が外筒と内筒の2層からなる2層構
造であって、外筒と内筒との間に冷媒流通経路を形成
し、容器中心部に配置した材料が中空構造であって、該
中空構造の材料の内面側に冷媒流通経路を形成したこと
を特徴とする請求項1記載の放電化学反応器。
2. The container has a two-layer structure composed of two layers of an outer cylinder and an inner cylinder, and a material for forming a refrigerant flow path between the outer cylinder and the inner cylinder, and a material arranged in the center of the container has a hollow structure. The discharge chemical reactor according to claim 1, wherein a refrigerant flow path is formed on the inner surface side of the hollow structure material.
JP6327884A 1994-12-28 1994-12-28 Discharge chemical reactor Pending JPH08185999A (en)

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