JP2001113161A - 低温プラズマ反応装置 - Google Patents
低温プラズマ反応装置Info
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Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 放電による低温プラズマは、ガス中の処理物
質濃度が高い場合などは消費電力が大きくなるのみなら
ず適用対象が限られている。また、プラズマで発生する
ラジカルの寿命（半減期）は短いので、低温プラズマ装
置と触媒装置の単純な結合では触媒効果が少ない。 【解決手段】 放電電極もしくは放電バリアの表面に固
体触媒の薄層を接着せしめることにより、低温プラズマ
と固体触媒の相乗効果で上記課題を解決する。すなわ
ち、低温プラズマで生成するラジカルを速やかに触媒面
と接触させてラジカルを有効に活用して消費電力を低く
し、さらに、薄層の触媒を接着する事により、高価な触
媒の使用を減らすと共に、放電極や放電バリアの電気的
特性や触媒効果を最適ならしめる材料の選択を可能にす
る。
質濃度が高い場合などは消費電力が大きくなるのみなら
ず適用対象が限られている。また、プラズマで発生する
ラジカルの寿命（半減期）は短いので、低温プラズマ装
置と触媒装置の単純な結合では触媒効果が少ない。 【解決手段】 放電電極もしくは放電バリアの表面に固
体触媒の薄層を接着せしめることにより、低温プラズマ
と固体触媒の相乗効果で上記課題を解決する。すなわ
ち、低温プラズマで生成するラジカルを速やかに触媒面
と接触させてラジカルを有効に活用して消費電力を低く
し、さらに、薄層の触媒を接着する事により、高価な触
媒の使用を減らすと共に、放電極や放電バリアの電気的
特性や触媒効果を最適ならしめる材料の選択を可能にす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガスの酸化、還
元、その他の化学反応を促進するために用いられる低温
プラズマ反応装置の改良に係わる。
元、その他の化学反応を促進するために用いられる低温
プラズマ反応装置の改良に係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来、排気ガスの悪臭や有害成分の酸化
処理およびガスの化学的処理などにおける反応促進手段
として、ガス中のコロナ放電や電子線照射によって発生
する低温プラズマが有効なことが知られている。この低
温プラズマ法は低温で生ずるガスのイオン化や各種ラジ
カルで化学反応を促進する有力な手段であるが、一方、
反応する化学物質の濃度が高い場合や対象物質如何では
消費電力が大きくなり、例えば有機塩素化合物の完全酸
化では通常の稀薄な臭気物質の６倍以上の電力消費を要
するなどの問題があった。また、低温プラズマの反応促
進効果は特定対象の反応のみに有効であり、万能ではな
いという問題があった。
処理およびガスの化学的処理などにおける反応促進手段
として、ガス中のコロナ放電や電子線照射によって発生
する低温プラズマが有効なことが知られている。この低
温プラズマ法は低温で生ずるガスのイオン化や各種ラジ
カルで化学反応を促進する有力な手段であるが、一方、
反応する化学物質の濃度が高い場合や対象物質如何では
消費電力が大きくなり、例えば有機塩素化合物の完全酸
化では通常の稀薄な臭気物質の６倍以上の電力消費を要
するなどの問題があった。また、低温プラズマの反応促
進効果は特定対象の反応のみに有効であり、万能ではな
いという問題があった。
【０００３】これに対し、低温プラズマで発生するラジ
カルと既知の触媒とを併用して両者の相乗効果により電
力消費の低減と適用範囲の拡張を図る方法が考えられる
が、低温プラズマで発生するラジカルの寿命（半減期）
はナノ秒〜ピコ秒の単位であるから、プラズマ発生場
（放電場）と触媒装置を単純に結合しただけでは、時間
経過と共に生成したラジカルが著しく減少して大きな相
乗効果は期待できない。そこで、電極ないしバリア自体
を触媒物質で構成することにより、プラズマラジカルと
触媒を短時間に接触させる方法が考えられるが、この場
合は電極やバリヤとして要求される特性を持った物質
が、目的とする反応を促進する触媒として最適な物質と
必ずしも一致しないので、一般的に適用することはでき
ない。
カルと既知の触媒とを併用して両者の相乗効果により電
力消費の低減と適用範囲の拡張を図る方法が考えられる
が、低温プラズマで発生するラジカルの寿命（半減期）
はナノ秒〜ピコ秒の単位であるから、プラズマ発生場
（放電場）と触媒装置を単純に結合しただけでは、時間
経過と共に生成したラジカルが著しく減少して大きな相
乗効果は期待できない。そこで、電極ないしバリア自体
を触媒物質で構成することにより、プラズマラジカルと
触媒を短時間に接触させる方法が考えられるが、この場
合は電極やバリヤとして要求される特性を持った物質
が、目的とする反応を促進する触媒として最適な物質と
必ずしも一致しないので、一般的に適用することはでき
ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上に鑑みこの発明
は、電極間にパルス状の高電圧を印加して放電により生
ずる低温プラズマによって酸化、還元、その他の化学反
応を促進する反応装置において、反応する化学物質濃度
が高い場合や反応が進行しにくい場合でも消費電力を少
なくし、且つ反応促進作用の有効範囲を拡大し、しかも
放電特性と触媒反応特性をそれぞれ最適な状態で両立せ
しめ得る、低温プラズマ装置を提供することを目的とす
る。
は、電極間にパルス状の高電圧を印加して放電により生
ずる低温プラズマによって酸化、還元、その他の化学反
応を促進する反応装置において、反応する化学物質濃度
が高い場合や反応が進行しにくい場合でも消費電力を少
なくし、且つ反応促進作用の有効範囲を拡大し、しかも
放電特性と触媒反応特性をそれぞれ最適な状態で両立せ
しめ得る、低温プラズマ装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、放電電極または放電バリア
の表面に、蒸着、メッキ、焼結などの手段で、酸化、還
元、その他の化学反応を促進する固体触媒の薄層を接着
せしめたことを特徴とする、低温プラズマ反応装置であ
る。
に請求項１に記載の発明は、放電電極または放電バリア
の表面に、蒸着、メッキ、焼結などの手段で、酸化、還
元、その他の化学反応を促進する固体触媒の薄層を接着
せしめたことを特徴とする、低温プラズマ反応装置であ
る。
【０００６】また請求項２に記載の発明は請求項１の発
明において、放電電極若しくは放電バリアの表面に微小
な凹凸を形成すると共に該凹凸面上に固体触媒の薄層を
接着せしめたことを特徴とする、低温プラズマ反応装置
である。
明において、放電電極若しくは放電バリアの表面に微小
な凹凸を形成すると共に該凹凸面上に固体触媒の薄層を
接着せしめたことを特徴とする、低温プラズマ反応装置
である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の実施例の説明図を
示し、図２は請求項２における誘電体バリアの表面の説
明図で（ａ）は図１のＰ部に相当する部分の拡大図、
（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図をそれぞれ示す。なお、
図２において、図１と同じ符号を付した部分は同一又は
相当部分を示す。
を参照して説明する。図１は本発明の実施例の説明図を
示し、図２は請求項２における誘電体バリアの表面の説
明図で（ａ）は図１のＰ部に相当する部分の拡大図、
（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図をそれぞれ示す。なお、
図２において、図１と同じ符号を付した部分は同一又は
相当部分を示す。
【０００８】本低温プラズマ反応装置は、高圧電極１と
電極に設けた多数の放電突起２と、アース電極３に設け
た誘電体バリア４とにより台形状のガス流路７が形成さ
れ、処理ガスを図１の紙面と直角方向すなわち図２のガ
ス流８の方向に流すように構成されている。図中５は高
圧電極１とアース電極３を繋いでパルス状の高電圧を印
加する高周波高圧電源を示す。放電突起２の先端は小半
径の丸みを持って誘電体バリア４と接しているので、電
圧が一定限度に達するとまず放電突起の先端近傍でコロ
ナ放電を生じ、この放電でガスがイオン化して導電性を
帯びるので、さらに台形状の空間全体にコロナ放電が起
きて低温プラズマの発生が継続する。
電極に設けた多数の放電突起２と、アース電極３に設け
た誘電体バリア４とにより台形状のガス流路７が形成さ
れ、処理ガスを図１の紙面と直角方向すなわち図２のガ
ス流８の方向に流すように構成されている。図中５は高
圧電極１とアース電極３を繋いでパルス状の高電圧を印
加する高周波高圧電源を示す。放電突起２の先端は小半
径の丸みを持って誘電体バリア４と接しているので、電
圧が一定限度に達するとまず放電突起の先端近傍でコロ
ナ放電を生じ、この放電でガスがイオン化して導電性を
帯びるので、さらに台形状の空間全体にコロナ放電が起
きて低温プラズマの発生が継続する。
【０００９】しかして図示例では、目的とする化学反応
に適した固体触媒の薄層を誘電体バリア４の表面に接着
せしめているが、これを高圧電極１および放電突起２の
表面に接着せしめてもよいことは勿論である。すなわ
ち、一般的に触媒がシリカ、アルミナ、チタニアなどの
絶縁体ないし半導体の場合には図示例のように誘電体バ
リア４の表面に、白金、ニッケル、銅などの金属導体の
場合には高圧電極１および放電突起２の表面に接着する
とよいが、いずれにしても接着触媒は薄層なので電極や
バリアとしての電気的性能を大きく損うことはない。接
着手段としては、周知の蒸着法、メッキ法、焼結法な
ど、接着触媒や被接着物の加工性に応じて適宜選択され
る。また触媒層の厚さは、数ミクロン〜数百ミクロンの
範囲で、被処理ガス、触媒材料、加工法などの種類など
に応じて適宜選択される。、
に適した固体触媒の薄層を誘電体バリア４の表面に接着
せしめているが、これを高圧電極１および放電突起２の
表面に接着せしめてもよいことは勿論である。すなわ
ち、一般的に触媒がシリカ、アルミナ、チタニアなどの
絶縁体ないし半導体の場合には図示例のように誘電体バ
リア４の表面に、白金、ニッケル、銅などの金属導体の
場合には高圧電極１および放電突起２の表面に接着する
とよいが、いずれにしても接着触媒は薄層なので電極や
バリアとしての電気的性能を大きく損うことはない。接
着手段としては、周知の蒸着法、メッキ法、焼結法な
ど、接着触媒や被接着物の加工性に応じて適宜選択され
る。また触媒層の厚さは、数ミクロン〜数百ミクロンの
範囲で、被処理ガス、触媒材料、加工法などの種類など
に応じて適宜選択される。、
【００１０】以上の構成により、台形状のガス通路７内
の低温プラズマで生成した電子やラジカルなどの活性因
子が、ガス流路を囲む誘電体バリア４の触媒面ないし高
圧電極１、放電突起２の触媒面と速やかに接触し、低温
プラズマと触媒の相乗効果を発揮して目的とする化学反
応を効果的に促進する。
の低温プラズマで生成した電子やラジカルなどの活性因
子が、ガス流路を囲む誘電体バリア４の触媒面ないし高
圧電極１、放電突起２の触媒面と速やかに接触し、低温
プラズマと触媒の相乗効果を発揮して目的とする化学反
応を効果的に促進する。
【００１１】次に請求項２の構成を説明すると、図２に
示すように誘電体バリア４の表面に数ミリメーター程度
のピッチで微小な凹凸を形成した後に固体触媒の薄層を
接着する。前記同様にこの凹凸加工は、誘電体バリア４
に代えて高圧電極１および放電突起２としてもよいこと
は勿論である。この比較的簡単な加工を施すことによっ
て、触媒表面積の拡大に伴う触媒効果の増大のみなら
ず、特にガスの再循環処理などでガスの流速を早くする
場合には凹凸によるガス流の乱れが増加して、ガス、ラ
ジカル、触媒の相互接触が一層改善される。
示すように誘電体バリア４の表面に数ミリメーター程度
のピッチで微小な凹凸を形成した後に固体触媒の薄層を
接着する。前記同様にこの凹凸加工は、誘電体バリア４
に代えて高圧電極１および放電突起２としてもよいこと
は勿論である。この比較的簡単な加工を施すことによっ
て、触媒表面積の拡大に伴う触媒効果の増大のみなら
ず、特にガスの再循環処理などでガスの流速を早くする
場合には凹凸によるガス流の乱れが増加して、ガス、ラ
ジカル、触媒の相互接触が一層改善される。
【００１２】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１３】低温プラズマで生成するラジカルが触媒表
面と速かに接触するので、短時間で消滅するラジカルを
有効に活用できてラジカルの利用率が上がり、低温プラ
ズマと触媒の相乗効果が高まる。従って、比較的低電力
消費で高濃度の悪臭や有機塩素化合物などの完全酸化が
可能になる。
面と速かに接触するので、短時間で消滅するラジカルを
有効に活用できてラジカルの利用率が上がり、低温プラ
ズマと触媒の相乗効果が高まる。従って、比較的低電力
消費で高濃度の悪臭や有機塩素化合物などの完全酸化が
可能になる。
【００１４】また、放電電極や誘電体バリア自体を触媒
材料で構成する方法と比べて、触媒層の厚さを薄くする
ことにより白金、パラジューム、コバルト、ニッケルな
どの高価な材料を触媒として使用することが容易にな
る。さらに接着する触媒は薄層なので放電電極や誘電体
バリアの電気的特性を殆ど損なわず、しかも放電電極や
誘電体バリアとして最適な電気的特性を有する材料を任
意に選択できるので好ましい放電特性が得られる。同時
に、反応に最適な各種の触媒も自由に選択できるので、
低温プラズマ反応装置の適用範囲を大幅に拡張できる、
などの優れた効果がある。
材料で構成する方法と比べて、触媒層の厚さを薄くする
ことにより白金、パラジューム、コバルト、ニッケルな
どの高価な材料を触媒として使用することが容易にな
る。さらに接着する触媒は薄層なので放電電極や誘電体
バリアの電気的特性を殆ど損なわず、しかも放電電極や
誘電体バリアとして最適な電気的特性を有する材料を任
意に選択できるので好ましい放電特性が得られる。同時
に、反応に最適な各種の触媒も自由に選択できるので、
低温プラズマ反応装置の適用範囲を大幅に拡張できる、
などの優れた効果がある。
【００１５】また請求項２の構成においては、簡単な凹
凸加工を追加するだけで、触媒表面の面積拡大と触媒表
面上のガス流の乱れの増加とにより、ガス、ラジカル、
触媒の三者の相互接触が改善され、反応促進効果が向上
する。
凸加工を追加するだけで、触媒表面の面積拡大と触媒表
面上のガス流の乱れの増加とにより、ガス、ラジカル、
触媒の三者の相互接触が改善され、反応促進効果が向上
する。
【図１】本発明の実施例の説明図を示す。
【図２】請求項２における誘電体の表面の説明図で
（ａ）は図１のＰ部の拡大図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ
断面図を示す。
（ａ）は図１のＰ部の拡大図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ
断面図を示す。
１ 高圧電極 ２ 放電突起 ３ アース電極 ４ 誘電体バリア ５ 高周波高圧電源 ６ 固体触媒薄層 ７ ガス流路 ８ ガス流
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G069 AA03 AA08 BA01B BA02B BA04B BC31B BC68B BC75B CA02 CA07 CA08 CA17 DA05 EA07 EB01 FB01 FB13 FB33 FB71 FB73 4G075 AA22 AA24 CA15 CA47 DA02 EA01 EB41 EC21 FA08 FA12 FB02
Claims (2)
- 【請求項１】 電極間にパルス状の高電圧を印加して放
電により生ずる低温プラズマによって酸化、還元、その
他の化学反応を促進する反応装置において、放電電極ま
たは放電バリアの表面に、蒸着、メッキ、焼結などの手
段で固体触媒の薄層を接着せしめたことを特徴とする、
低温プラズマ反応装置。 - 【請求項２】 放電電極若しくは放電バリアの表面に微
小な凹凸を形成すると共に該凹凸面上に固体触媒の薄層
を接着せしめたことを特徴とする、請求項１に記載の低
温プラズマ反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33174199A JP2001113161A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 低温プラズマ反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33174199A JP2001113161A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 低温プラズマ反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001113161A true JP2001113161A (ja) | 2001-04-24 |
Family
ID=18247100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33174199A Pending JP2001113161A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 低温プラズマ反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001113161A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004321886A (ja) * | 2003-04-22 | 2004-11-18 | Toshiba Home Technology Corp | 触媒反応装置 |
| JP2006021081A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Toshiba Corp | 放電型ガス処理装置 |
| JP2007144360A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Ngk Insulators Ltd | プラズマ放電用電極装置 |
-
1999
- 1999-10-18 JP JP33174199A patent/JP2001113161A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004321886A (ja) * | 2003-04-22 | 2004-11-18 | Toshiba Home Technology Corp | 触媒反応装置 |
| JP2006021081A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Toshiba Corp | 放電型ガス処理装置 |
| JP2007144360A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Ngk Insulators Ltd | プラズマ放電用電極装置 |
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