JP2002273156A - ガス処理装置及びガス処理方法 - Google Patents

ガス処理装置及びガス処理方法

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JP2002273156A
JP2002273156A JP2001073795A JP2001073795A JP2002273156A JP 2002273156 A JP2002273156 A JP 2002273156A JP 2001073795 A JP2001073795 A JP 2001073795A JP 2001073795 A JP2001073795 A JP 2001073795A JP 2002273156 A JP2002273156 A JP 2002273156A
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gas
electrodes
cylindrical
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processing apparatus
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Junichi Tamura
順一 田村
Toshimoto Nishiguchi
敏司 西口
Hiromi Aoyanagi
広美 青柳
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Abstract

(57)【要約】 【課題】処理効率を向上させることが可能となるガス処
理装置及びガス処理方法、特に揮発性有害物質を含有す
るガスを効率良く、無害ガスに分解することが可能なガ
ス処理装置及びガス処理方法を提供する。 【解決手段】筒型外部電極と筒型内部電極を備え、該電
極間に気体が流れることが可能な構造を有する強誘電体
を充填した筒型密閉反応装置を構成し、前記電極間に放
電を発生させて該電極間に存在する気体をプラズマ化し
て分解処理するガス処理装置であって、前記筒型内部電
極を複数の電極で構成し、該複数の筒型内部電極を前記
筒型外部電極内に該筒型外部電極と同軸に年輪状に配し
て前記筒型密閉反応装置内を細分化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス処理装置及び
ガス処理方法に関し、特に大気圧プラズマを利用して、
低濃度揮発性有害物質を分解処理する排ガス処理装置に
適した技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】揮発性有害物質を除去する方法として、
プラズマ放電を利用することは周知の技術である。中で
も、図7に示される円柱状の装置内に外部電極1と内部
電極2を持ち、電極間に円柱型ペレット状あるいは球状
の強誘電体3を充填し、電源4により高電圧を印加しプ
ラズマを発生させ、ガスを分解処理するパックトベッド
式反応装置は、大気圧下で操作できることから、装置内
を真空にするポンプなどを必要とせず、また室温でプラ
ズマを発生させることができることから、VOCガス
等、種々の低濃度揮発性有害物質に対して、高い効率で
分解できることが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来のパックトベッド式反応装置においては、分解を良好
に行うためには、電力を大きくする必要があり、その結
果、電流が良好に流れる電極間距離に制限しなければな
らない。そのため、上記図7に示したような従来の反応
装置の構造では、装置内が単純で入口から出口まで直線
的であり、ガス流路体積が思うように取ることができ
ず、したがって処理できる量が少なくなってしまうこと
となる。その結果、多量のガスを分解処理するために
は、装置を延長して体積を増すか、あるいは電極間距離
を広げて装置内ガスの滞留時間を上げるか、または投入
電力を上げる等の必要があった。しかしながら、装置体
積を増せば装置が大型化し、また滞留時間を上げれば処
理量が減少することとなり、また投入電力を上げれば放
電の安定化が損なわれる等の問題が生じることとなる。
【0004】そこで、本発明は、上記課題を解決し、装
置を大型化することなく、処理効率を向上させることが
可能となるガス処理装置及びガス処理方法、特に揮発性
有害物質を含有するガスを効率良く、無害ガスに分解す
ることが可能なガス処理装置及びガス処理方法を提供す
ることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの(1)〜(14)のように構成した
ガス処理装置及びガス処理方法を提供するものである。 (1)筒型外部電極と筒型内部電極を備え、該電極間に
気体が流れることが可能な構造を有する強誘電体を充填
した筒型密閉反応装置を構成し、前記電極間に放電を発
生させて該電極間に存在する気体をプラズマ化して分解
処理するガス処理装置であって、前記筒型内部電極を複
数の電極で構成し、該複数の筒型内部電極を前記筒型外
部電極内に該筒型外部電極と同軸に年輪状に配して前記
筒型密閉反応装置内を細分化したことを特徴とするガス
処理装置。 (2)前記気体が流れる各電極間において、該気体が流
れる全長に亙って電極間距離が等しく構成されているこ
とを特徴とする上記(1)に記載のガス処理装置。 (3)前記年輪状に配された各筒型内部電極は、前記反
応装置内における気体の流れをスムーズにするために編
み目状に構成されていることを特徴とする上記(1)ま
たは上記(2)に記載のガス処理装置。 (4)前記電極間に存在する気体を、常圧下においてプ
ラズマ化して分解処理することを特徴とする上記(1)
〜(3)のいずれかに記載のガス処理装置。 (5)前記放電により、前記気体中に存在する低濃度揮
発性有害物質を分解するように構成されていることを特
徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のガス処
理装置。 (6)前記強誘電体が、チタン酸バリウムであることを
特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載のガス
処理装置。 (7)上記(1)〜(6)のいずれかに記載のガス処理
装置を用い、これらの組合せによって多量のガス処理が
可能に構成されていることを特徴とするガス処理装置。 (8)筒型外部電極と筒型内部電極を備え、該電極間に
気体が流れることが可能な構造を有する強誘電体を充填
した筒型密閉反応装置を用い、前記電極間に放電を発生
させて該電極間に存在する気体をプラズマ化して分解処
理するガス処理方法であって、前記筒型内部電極を複数
の電極で構成し、該複数の筒型内部電極を前記筒型外部
電極内に該筒型外部電極と同軸に年輪状に配して前記筒
型密閉反応装置内を細分化して、気体を分解処理するよ
うにしたことを特徴とするガス処理方法。 (9)前記気体が流れる各電極間において、該気体が流
れる全長に亙って電極間距離を等しくすることを特徴と
する上記(8)に記載のガス処理方法。 (10)前記年輪状に配された各筒型内部電極を編み目
状として、前記反応装置内の気体の流れをスムーズにす
ることを特徴とする上記(8)または上記(9)に記載
のガス処理方法。 (11)前記電極間に存在する気体を、常圧下において
プラズマ化して分解処理することを特徴とする上記
(8)〜(10)のいずれかに記載のガス処理方法。 (12)前記放電により、前記気体中に存在する低濃度
揮発性有害物質を分解することを特徴とする上記(8)
〜(11)のいずれかに記載のガス処理方法。 (13)前記強誘電体が、チタン酸バリウムであること
を特徴とする上記(8)〜(12)のいずれかに記載の
ガス処理方法。 (14)上記(1)〜(7)のいずれかに記載のガス処
理装置を用い、これらの組合せによって多量のガス処理
を行うことを特徴とするガス処理方法。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記構成を適用して揮発性有害物質を含有するガスを大
気圧プラズマにより分解処理するに際して、装置面積の
縮小を可能にするために、反応流路に筒型外部電極と同
軸である筒型内部電極を、年輪状に複数配設することに
より、装置内を細分化し、電極間距離を一定に保つこと
により、従来の装置より大型化することなく、処理効率
を向上させることが可能となる。さらに、年輪状に複数
配設された筒型内部電極の個数を変えることにより電極
間距離、ガス流路体積も変えることができることから、
処理効率を容易に制御することが可能となる。なお、本
発明でのガス処理装置に用いられる筒型密閉反応装置
は、その形状には特に制限はなく、筒型であれば形状は
問わず、例えば図2に示されるような角筒型でも、また
図4に示されるような円筒型でもよい。
【0007】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて
説明する。図1は、本実施形態における大気圧プラズマ
発生装置の縦断面図であり、電圧印加電極5、接地電極
6を設置し、両電極の間に円柱型ペレット状強誘電体物
質3が充填されている。また、両電極の間に高電圧を印
加することのできる電源4を有している。矢印aの方向
で排ガスが流入し、矢印bの方向で装置内から分解され
たガスが排出される。
【0008】図2は、図1の装置において流路方向と垂
直な面の断面図である。図3は図2に示す装置の応用例
であり、ガスの流れをスムーズにするために、年輪状に
複数配設された筒型内部電極を、網目状にした装置の一
部を除いた断面図である。また、図4および図5は、筒
型反応装置の他形状として考えられる円柱状装置の断面
図である。また、図6は、図2に示す装置において多量
ガスを処理するために、装置を組み合わせた応用例の断
面図である。
【0009】つぎに上記構成において、矢印aの向きで
装置内に排ガスを導入すると同時に、5の電源のスイッ
チを入れると、両電極5、6間に電圧がかかり、プラズ
マが発生し揮発性有害物質を分解処理する。装置内へ導
入された排ガスは強誘電体物質3の充填された流路を通
り、浄化ガスとして矢印bで示す流れとして排出され
る。
【0010】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 [実施例1]実施例1においては、図1に示すプラズマ
分解装置を用い、装置長さ20cm、年輪状に複数配設
された筒型内部電極により装置内が4分割される。電極
間距離は8mm、ガス流路体積は1613cm3であ
る。強誘電体物質として直径3mm、誘電率7000の
円柱型ペレット状BaTiO3を充填した。排ガスとし
てメタノール、エタノール、ベンゼンをそれぞれ100
ppmづつテドラーバッグ中で空気と混合し、5〜15
l/minで反応装置内へ流通し、電極間に3kVの
電圧を印加し、プラズマ分解処理を行った。こうして処
理されたガスを測定した結果を表1に示す。メタノール
は完全に分解し、エタノールは90%以上、ベンゼンも
80%以上の分解率を得た。
【0011】[実施例2]実施例2においては、図3に
示すメッシュ状電極の配設されたプラズマ分解装置を用
い、装置長さ20cm、年輪状に複数配設されたメッシ
ュ状筒型内部電極により装置内が4分割される。電極間
距離は8mm、ガス流路体積は1613cm3である。
強誘電体物質として直径3mm、誘電率7000の円柱
型ペレット状BaTiO3を充填した。排ガスとしてメ
タノール、エタノール、ベンゼンをそれぞれ100pp
mづつテドラーバッグ中で空気と混合し、5〜15 l
/minで反応装置内へ流通し、電極間に3kVの電圧
を印加し、プラズマ分解処理を行った。こうして処理さ
れたガスを測定した結果を表1に示す。ガス流路体積が
実施例1と等しいにもかかわらず、メタノール、エタノ
ールは完全に分解し、ベンゼンも90%以上の分解率を
得た。
【0012】
【表1】 (比較例)比較例として、図7に示す従来の円柱型パッ
クトベッド式反応装置を用いて分解処理を行った。装置
長さ30cm、電極間距離12.5mm、ガス流路体積
795cm3、強誘電体物質として直径3mm、誘電率
7000の円柱型ペレット状BaTiO3を充填した。
排ガスとしては上記に示すAirベースのメタノール、
エタノール、ベンゼン混合ガスを用い、5〜15 l/
minで反応装置内へ流通し、電極間に3kVの電圧印
加しプラズマ分解処理を行った。こうして処理されたガ
スを測定した結果を表1に示す。5 l/minでもベ
ンゼンが残留し、以下流量が増加するほど分解率が低下
し1 0l/minでは全体で34%の分解にとどまっ
た。
【0013】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、等しい装置体積でガス流路体積を増すことができる
ことから、大型化することなく、容易に処理効率を向上
させることができ、これによって揮発性有害物質を含有
するガスを効率良く分解することが可能なガス処理装置
及びガス処理方法を実現することができる。また、年輪
状に複数配設された筒型内部電極の個数を変えることに
より電極間距離、ガス流路体積も変えることができ、処
理効率を容易に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の電極間に強誘電体を充填
し、筒型外部電極と同軸である筒型内部電極が年輪状に
複数配設されたプラズマ反応装置の断面図である。
【図2】図1に示すプラズマ反応装置のある一部の流路
方向に垂直な断面図である。
【図3】本発明の実施形態の電極間に強誘電体を充填
し、筒型外部電極と同軸である筒型内部電極が年輪状に
複数配設されたプラズマ反応装置の応用例の1つであ
る、筒形電極を網目状にした装置の一部を除いた断面図
である。
【図4】本発明の実施形態の電極間に強誘電体を充填
し、筒型外部電極と同軸である筒型内部電極が年輪状に
複数配設されたプラズマ反応装置の円筒型の断面図であ
る。
【図5】本発明の実施形態の応用例の1つである、筒形
電極を網目状にした装置の一部を除いたプラズマ反応装
置の円筒型の断面図である。
【図6】本発明の実施形態の電極間に強誘電体を充填
し、筒型外部電極と同軸である筒型内部電極が年輪状に
複数配設されたプラズマ反応装置の応用例の1つであ
る、図1に示すプラズマ反応装置を複数用意し、組み合
わせて大型化した装置の断面図である。
【図7】外部電極と内部電極間に強誘電体の充填された
従来のパックトベッド式反応装置の構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
1:外部電極 2:内部電極 3:強誘電体物質 4:電源 5:電圧印加電極 6:接地電極 a:排ガス入口 b:排ガス出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青柳 広美 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 4D002 AA33 AA40 AB03 BA07 CA07 HA03 4G075 AA03 AA37 BA05 BD05 BD14 CA47 DA01 EA02 EB27 EB46 EC21 EE02 FB04 FC15

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】筒型外部電極と筒型内部電極を備え、該電
    極間に気体が流れることが可能な構造を有する強誘電体
    を充填した筒型密閉反応装置を構成し、前記電極間に放
    電を発生させて該電極間に存在する気体をプラズマ化し
    て分解処理するガス処理装置であって、 前記筒型内部電極を複数の電極で構成し、該複数の筒型
    内部電極を前記筒型外部電極内に該筒型外部電極と同軸
    に年輪状に配して前記筒型密閉反応装置内を細分化した
    ことを特徴とするガス処理装置。
  2. 【請求項2】前記気体が流れる各電極間において、該気
    体が流れる全長に亙って電極間距離が等しく構成されて
    いることを特徴とする請求項1に記載のガス処理装置。
  3. 【請求項3】前記年輪状に配された各筒型内部電極は、
    前記反応装置内における気体の流れをスムーズにするた
    めに編み目状に構成されていることを特徴とする請求項
    1または請求項2に記載のガス処理装置。
  4. 【請求項4】前記電極間に存在する気体を、常圧下にお
    いてプラズマ化して分解処理することを特徴とする請求
    項1〜3のいずれか1項に記載のガス処理装置。
  5. 【請求項5】前記放電により、前記気体中に存在する低
    濃度揮発性有害物質を分解するように構成されているこ
    とを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のガ
    ス処理装置。
  6. 【請求項6】前記強誘電体が、チタン酸バリウムである
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の
    ガス処理装置。
  7. 【請求項7】請求項1〜6のいずれか1項に記載のガス
    処理装置を用い、これらの組合せによって多量のガス処
    理が可能に構成されていることを特徴とするガス処理装
    置。
  8. 【請求項8】筒型外部電極と筒型内部電極を備え、該電
    極間に気体が流れることが可能な構造を有する強誘電体
    を充填した筒型密閉反応装置を用い、前記電極間に放電
    を発生させて該電極間に存在する気体をプラズマ化して
    分解処理するガス処理方法であって、 前記筒型内部電極を複数の電極で構成し、該複数の筒型
    内部電極を前記筒型外部電極内に該筒型外部電極と同軸
    に年輪状に配して前記筒型密閉反応装置内を細分化し
    て、気体を分解処理するようにしたことを特徴とするガ
    ス処理方法。
  9. 【請求項9】前記気体が流れる各電極間において、該気
    体が流れる全長に亙って電極間距離を等しくすることを
    特徴とする請求項8に記載のガス処理方法。
  10. 【請求項10】前記年輪状に配された各筒型内部電極を
    編み目状として、前記反応装置内の気体の流れをスムー
    ズにすることを特徴とする請求項8または請求項9に記
    載のガス処理方法。
  11. 【請求項11】前記電極間に存在する気体を、常圧下に
    おいてプラズマ化して分解処理することを特徴とする請
    求項8〜10のいずれか1項に記載のガス処理方法。
  12. 【請求項12】前記放電により、前記気体中に存在する
    低濃度揮発性有害物質を分解することを特徴とする請求
    項8〜11のいずれか1項に記載のガス処理方法。
  13. 【請求項13】前記強誘電体が、チタン酸バリウムであ
    ることを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記
    載のガス処理方法。
  14. 【請求項14】請求項1〜7のいずれか1項に記載のガ
    ス処理装置を用い、これらの組合せによって多量のガス
    処理を行うことを特徴とするガス処理方法。
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