JP2002336653A - Plasma catalytic reactor, air cleaning apparatus, nitrogen oxide cleaning apparatus, waste combustion gas cleaning apparatus, dioxine decomposing apparatus and fluorocarbon gas decomposing apparatus - Google Patents
Plasma catalytic reactor, air cleaning apparatus, nitrogen oxide cleaning apparatus, waste combustion gas cleaning apparatus, dioxine decomposing apparatus and fluorocarbon gas decomposing apparatusInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、放電により生成さ
れる低温プラズマと触媒とを組み合わせて被処理流体の
化学反応を促進するプラズマ触媒反応器と、このプラズ
マ触媒反応器を用いた空気浄化装置、窒素酸化物浄化装
置、燃焼排ガス浄化装置、ダイオキシン分解装置、及び
フロンガス分解装置に関し、特に、プラズマ触媒反応器
に用いる触媒の組成に係るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma catalyst reactor for promoting a chemical reaction of a fluid to be treated by combining a low-temperature plasma generated by electric discharge with a catalyst, and an air purification apparatus using the plasma catalyst reactor. The present invention relates to a nitrogen oxide purifying device, a combustion exhaust gas purifying device, a dioxin decomposing device, and a CFC decomposing device, and particularly relates to a composition of a catalyst used in a plasma catalytic reactor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、例えば空気浄化などの被処理
流体の処理を行うに際して、化学反応を促進するために
様々な触媒が用いられている。触媒を用いた処理として
は、まず、加熱により触媒を活性化させる熱触媒法があ
る。この方法においては、一般に白金などの貴金属系触
媒を使用して、空気中の被処理成分の酸化反応を促進す
るようにしている。この方法は、下記の光触媒やオゾン
ガスを用いる方法よりも化学反応を促進する能力が優れ
ているが、一般に触媒を300℃以上の高温に加熱して
使用する(ただし、この温度は酸化させる反応物によっ
て異なる)必要があるため、比較的ランニングコストが
高い欠点がある。2. Description of the Related Art Conventionally, various kinds of catalysts have been used to promote a chemical reaction in the treatment of a fluid to be treated such as air purification. As a treatment using a catalyst, first, there is a thermocatalytic method in which the catalyst is activated by heating. In this method, a noble metal-based catalyst such as platinum is generally used to promote the oxidation reaction of the component to be treated in the air. This method has a higher ability to promote a chemical reaction than the following methods using a photocatalyst or ozone gas. However, in general, the catalyst is used by heating it to a high temperature of 300 ° C. or more (however, the temperature of the reaction Because the running cost is relatively high.
【0003】次に、光触媒を用いて化学反応を促進する
光触媒法も知られている。この方法は常温の反応である
ため、空気浄化装置などには搭載しやすいものの、光触
媒を十分に活性化するために必要な紫外線ランプの寿命
が短いため、この紫外線ランプを定期的(例えば数カ月
毎)に交換しなければ運転を長期にわたって継続するこ
とができず、その交換に伴って多大の労力や費用を要す
る。さらに、光触媒法は、熱触媒法に比べると一般に化
学反応を進行させる能力が劣る欠点もある。Next, a photocatalytic method for promoting a chemical reaction using a photocatalyst is also known. Since this method is a reaction at room temperature, it can be easily installed in an air purification device or the like. However, since the life of the ultraviolet lamp required to sufficiently activate the photocatalyst is short, the ultraviolet lamp is periodically used (for example, every few months). ), The operation cannot be continued for a long period of time, and a great deal of labor and cost are required for the replacement. Furthermore, the photocatalytic method generally has a disadvantage that the ability to advance a chemical reaction is inferior to the thermal catalytic method.
【0004】また、化学反応を促進する方法としては、
上記の他にオゾンガスを用いるオゾン法も知られてい
る。この方法も常温の反応であるが、オゾンガスを発生
させる装置が必要であるのに加えて、オゾンガスの有害
性のために残余オゾンガスを酸素に分解する装置も必要
である。このため、オゾン法の場合は、装置構成が複雑
になりがちであり、十分な安全対策も必要である。ま
た、このオゾン法も、熱触媒法に比べると、やはり化学
反応を促進させる能力が劣る欠点がある。[0004] As a method of accelerating a chemical reaction,
In addition to the above, an ozone method using ozone gas is also known. This method is also a reaction at room temperature, but in addition to a device for generating ozone gas, a device for decomposing residual ozone gas into oxygen due to the harmfulness of ozone gas is also required. Therefore, in the case of the ozone method, the configuration of the apparatus tends to be complicated, and sufficient safety measures are required. In addition, this ozone method also has a disadvantage that the ability to promote a chemical reaction is inferior to the thermal catalyst method.
【0005】一方、化学反応を促進する他の方法として
は、放電により生成したプラズマと触媒とを組み合わせ
て処理を行うプラズマ触媒法がある。この方法では、従
来より、放電によりプラズマを生成する際の熱、光、オ
ゾンなどを利用して触媒を活性化させ、化学反応を促進
するようにしている。そして、特に低温プラズマを利用
する場合は、高速電子と低速イオンが生成され、高速電
子のエネルギーが10eV以上(温度換算で10万℃以
上)であるのに対し、イオンが低速であるために反応空
間の熱力学的温度がほとんど上昇しないので、熱触媒法
と比べてランニングコストを抑えられる。また、この方
法は、光触媒法やオゾン法と比べると、触媒の活性を大
幅に高められるために化学反応を促進させる能力も高
い。[0005] On the other hand, as another method for promoting a chemical reaction, there is a plasma catalytic method in which a treatment is performed by combining plasma generated by electric discharge with a catalyst. In this method, conventionally, a catalyst is activated using heat, light, ozone, or the like when plasma is generated by electric discharge, thereby promoting a chemical reaction. In particular, when low-temperature plasma is used, high-speed electrons and low-speed ions are generated, and the energy of the high-speed electrons is 10 eV or more (100,000 ° C. or more in terms of temperature). Since the thermodynamic temperature of the space hardly increases, the running cost can be reduced as compared with the thermocatalytic method. In addition, this method has a high ability to promote a chemical reaction because the activity of the catalyst can be greatly increased as compared with the photocatalytic method and the ozone method.
【0006】このプラズマ触媒法として、例えば特開平
8−266854号公報には、臭気成分または有害成分
を無臭化または無害化して空気を浄化する技術が記載さ
れている。この公報に記載の技術では、オゾンを酸素と
活性酸素に分解する特性を有するマンガン系触媒、熱に
より活性化する白金触媒、光により活性化する酸化チタ
ン触媒などを用い、放電によりプラズマを生成する際に
発生するオゾン、熱、及び光を利用するようにしてい
る。As this plasma catalytic method, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-266854 describes a technique for purifying air by deodorizing or detoxifying odorous or harmful components. According to the technology described in this publication, a manganese-based catalyst having a property of decomposing ozone into oxygen and active oxygen, a platinum catalyst activated by heat, a titanium oxide catalyst activated by light, and the like are used to generate plasma by discharge. Ozone, heat and light generated at the time are used.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報のプ
ラズマ触媒法では、プラズマを生成する際のオゾン、
熱、光しか利用されておらず、放電によりプラズマを生
成する際に、オゾン、熱、光とともに発生する種々の活
性種(例えば、ヒドロキシラジカル、励起酸素分子、励
起窒素分子、励起水分子など)は利用されていない。こ
れら活性種を有効に利用すれば被処理流体の反応を促進
することができると考えられるが、上記従来のプラズマ
触媒法ではこれら活性種を何ら利用していないので、被
処理流体の反応性を十分に高めることができていない。However, in the plasma catalysis method disclosed in the above publication, ozone,
Only heat and light are used, and various active species generated together with ozone, heat, and light when generating plasma by electric discharge (eg, hydroxy radical, excited oxygen molecule, excited nitrogen molecule, excited water molecule, etc.) Is not used. It is thought that if these active species are used effectively, the reaction of the fluid to be treated can be promoted. However, since the above-mentioned conventional plasma catalyst method does not use any of these active species, the reactivity of the fluid to be treated is reduced. It has not been raised enough.
【0008】本発明は、このような問題点に鑑みて創案
されたものであり、その目的とするところは、低温プラ
ズマと触媒とを組み合わせて化学反応を促進するプラズ
マ触媒反応器において、反応活性をより高めて反応器の
処理能力を高めるようにすることである。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a plasma catalytic reactor which promotes a chemical reaction by combining a low-temperature plasma and a catalyst. To increase the throughput of the reactor.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマ触媒
反応器(20)に用いる触媒の成分を特定し、プラズマによ
り発生する種々の活性種を被処理流体の処理に有効に利
用することにより、ガス処理などの際の反応を促進でき
るようにしたものである。Means for Solving the Problems The present invention specifies the components of a catalyst used in a plasma catalytic reactor (20) and effectively utilizes various active species generated by plasma for the treatment of a fluid to be treated. In this case, the reaction at the time of gas treatment or the like can be promoted.
【0010】具体的に、本発明が講じた第1の解決手段
は、被処理流体の流通空間で放電により低温プラズマを
発生させる放電手段(21,22) と、該放電手段(21,22) に
おける放電場(D) 中または放電場(D) の下流側に配置さ
れた触媒手段(23)とを備えたプラズマ触媒反応器(20)を
前提としている。そして、このプラズマ触媒反応器(20)
は、上記触媒手段(23)が、触媒物質として、マンガン酸
化物(以下、Mn酸化物という)と、鉄、セリウム、ユ
ーロピウム、ランタン、及び銅のうちの少なくとも1種
の酸化物(以下、特定酸化物という)との混合物または
複合酸化物を含有していることを特徴としている。Specifically, the first solution taken by the present invention is a discharge means (21, 22) for generating low-temperature plasma by discharge in a flow space of a fluid to be treated, and the discharge means (21, 22) And a catalyst means (23) arranged in the discharge field (D) or downstream of the discharge field (D). And this plasma catalytic reactor (20)
The catalyst means (23) is characterized in that manganese oxide (hereinafter, referred to as Mn oxide) and at least one oxide of iron, cerium, europium, lanthanum, and copper (hereinafter, specified as (Hereinafter referred to as oxide) or a composite oxide.
【0011】この第1の解決手段において、放電手段(2
1,22) により形成される放電場(D)を被処理流体が通過
すると、低温プラズマが生成される。この低温プラズマ
により種々の活性種が生成され、これら活性種には、オ
ゾンなどの他、ヒドロキシラジカルなどのラジカルや、
励起酸素分子、励起窒素分子、励起水分子などが含まれ
ている。そして、これらの各種の活性種は、触媒の作用
により高活性状態で有害成分や臭気成分と効率よく反応
して、これらの物質を分解除去する。In the first solution, the discharging means (2
When the fluid to be processed passes through the discharge field (D) formed by (1,22), low-temperature plasma is generated. Various active species are generated by the low-temperature plasma, and these active species include, in addition to ozone, radicals such as hydroxy radicals,
Excited oxygen molecules, excited nitrogen molecules, excited water molecules and the like are included. Then, these various active species efficiently react with harmful components and odor components in a highly active state by the action of a catalyst to decompose and remove these substances.
【0012】より具体的には、触媒に含まれているMn
酸化物は、放電により発生するオゾンを酸素と活性酸素
に分解する。この活性酸素は、被処理流体の有害成分や
臭気成分を酸化して無害成分や無臭成分に分解する。ま
た、オゾンの分解により得られた活性酸素を始め、低温
プラズマ状のガスに含まれているヒドロキシラジカルな
どのラジカルや、励起酸素分子(活性酸素)、励起窒素
分子、励起水分子などの各種活性種は、触媒手段(23)に
含まれる上記の特定酸化物の表面や、Mn酸化物と特定
酸化物の界面にラジカルや励起状態のまま吸着される。
このため、触媒の表面には活性の高い活性種が活性基と
して多く存在することになり、被処理流体中の有害成分
や臭気成分が従来の触媒を使用する場合よりも高速に分
解される。More specifically, Mn contained in the catalyst
The oxide decomposes ozone generated by discharge into oxygen and active oxygen. This active oxygen oxidizes harmful components and odor components of the fluid to be treated and decomposes them into harmless components and odorless components. In addition, active oxygen obtained by decomposition of ozone, radicals such as hydroxy radicals contained in low-temperature plasma gas, and various activities such as excited oxygen molecules (active oxygen), excited nitrogen molecules, and excited water molecules. The species is adsorbed on the surface of the specific oxide contained in the catalyst means (23) or on the interface between the Mn oxide and the specific oxide in a radical or excited state.
For this reason, many active species having high activity are present as active groups on the surface of the catalyst, and harmful components and odor components in the fluid to be treated are decomposed faster than in the case where a conventional catalyst is used.
【0013】また、本発明が講じた第2の解決手段は、
上記第1の解決手段に係るプラズマ触媒反応器(20)にお
いて、触媒手段(23)が、触媒物質中のマンガン酸化物の
組成比を20%〜50%としたものであることを特徴と
している。この場合、触媒物質中で上記特定酸化物がM
n酸化物の残りを占めるので、その組成比は80%〜5
0%になる。[0013] The second solution taken by the present invention is:
In the plasma catalytic reactor (20) according to the first solution, the catalyst (23) has a composition ratio of manganese oxide in the catalyst substance of 20% to 50%. . In this case, the specific oxide is M
Since it occupies the rest of the n oxide, its composition ratio is 80% to 5%.
0%.
【0014】この第2の解決手段においては、触媒物質
中、Mn酸化物の組成比を20%〜50%に設定してい
るので、Mn酸化物と特定酸化物とが分散して微細化
し、触媒の比表面積が増大する。その結果、Mn酸化物
と特定酸化物の界面が増えるため、触媒がより多くの活
性種を吸着し、活性がさらに向上する。In the second solution, the composition ratio of the Mn oxide in the catalyst material is set to 20% to 50%, so that the Mn oxide and the specific oxide are dispersed and miniaturized. The specific surface area of the catalyst increases. As a result, the interface between the Mn oxide and the specific oxide increases, so that the catalyst adsorbs more active species and the activity is further improved.
【0015】また、本発明が講じた第3の解決手段は、
上記第1または第2の解決手段に係るプラズマ触媒反応
器(20)において、触媒手段(23)が、触媒物質として、例
えばMnO2 やMn2O3などの酸化数の異なる複数種類
のマンガン酸化物を含んでいることを特徴としている。[0015] A third solution taken by the present invention is:
In the plasma catalytic reactor (20) according to the first or second solution, the catalyst means (23) is used as a catalyst substance, for example, a plurality of manganese oxides having different oxidation numbers such as MnO 2 and Mn 2 O 3. It is characterized by containing things.
【0016】この第3の解決手段においては、触媒が酸
化数の違うMn酸化物を含むようにしているので、Mn
酸化物が1種類である場合と比較して、被処理流体の処
理反応の際にさらに多種の活性種を吸着して反応に供す
ることができることとなる。In the third solution, since the catalyst contains Mn oxides having different oxidation numbers, Mn oxide is used.
Compared to the case where only one type of oxide is used, more active species can be adsorbed and used for the reaction in the treatment reaction of the fluid to be treated.
【0017】また、本発明が講じた第4の解決手段は、
上記第1,第2または第3の解決手段に係るプラズマ触
媒反応器(20)において、放電手段(21,22) が、ストリー
マ放電、パルスコロナ放電、コロナ放電、沿面放電、無
声放電、部分放電、またはグロー放電により、低温プラ
ズマを発生させるように構成されていることを特徴とし
ている。これらの放電を起こすための電源には、放電方
式に応じて、直流、交流、パルスなどの各種の高圧電源
を用いることができる。A fourth solution taken by the present invention is:
In the plasma catalytic reactor (20) according to the first, second or third solution, the discharging means (21, 22) comprises a streamer discharge, a pulse corona discharge, a corona discharge, a creeping discharge, a silent discharge, a partial discharge. Alternatively, a low-temperature plasma is generated by glow discharge. Various high-voltage power supplies such as direct current, alternating current, and pulse can be used as a power supply for causing these discharges according to a discharge method.
【0018】この第4の解決手段においては、放電手段
(21,22) において各種の放電が起こることで低温プラズ
マが生成され、そのガス中に含まれる種々の活性種が上
記触媒の存在下で被処理流体の化学反応を促進するのに
用いられる。In the fourth solution, the discharging means
At (21,22), various discharges generate low-temperature plasma, and various active species contained in the gas are used to promote a chemical reaction of the fluid to be treated in the presence of the catalyst.
【0019】また、本発明が講じた第5の解決手段は、
上記第1,第2,第3または第4の解決手段に係るプラ
ズマ触媒反応器(20)において、放電手段(21,22) の放電
場(D) 中または放電場(D) の下流側に、被処理流体に含
有される被処理成分を吸着する吸着手段(23)が触媒手段
(23)とともに配置されていることを特徴としている。The fifth solution taken by the present invention is:
In the plasma catalytic reactor (20) according to the first, second, third or fourth solution means, in the discharge field (D) of the discharge means (21, 22) or downstream of the discharge field (D). The adsorption means (23) for adsorbing the components to be treated contained in the fluid to be treated is a catalyst means.
It is characterized by being arranged together with (23).
【0020】この第5の解決手段においては、被処理流
体の含有する被処理成分が吸着手段(23)に吸着されるた
め、低温プラズマ状のガスに含まれる活性種は、触媒の
存在下で、被処理流体に含まれて浮遊している被処理成
分とともに、吸着手段(23)に吸着されている被処理成分
にも作用して、これらの成分を分解除去する。つまり、
放電場(D) で生成される種々の活性種は、被処理流体の
中で浮遊する被処理成分だけでなく、吸着手段(23)に吸
着された被処理成分にも作用する。In the fifth solution, since the component to be treated contained in the fluid to be treated is adsorbed by the adsorption means (23), the active species contained in the low-temperature plasma-like gas are reduced in the presence of the catalyst. In addition to the components to be treated contained in the fluid to be treated and suspended, they act on the components to be treated adsorbed by the adsorption means (23) to decompose and remove these components. That is,
The various active species generated in the discharge field (D) act not only on the components to be processed floating in the fluid to be processed, but also on the components to be processed adsorbed by the adsorption means (23).
【0021】また、本発明が講じた第6の解決手段は、
上記第1,第2,第3,第4または第5の解決手段に係
るプラズマ触媒反応器(20)を用いた空気浄化装置(脱臭
機や空気清浄機)(1) に関するものである。この空気浄
化装置(1) は、該プラズマ触媒反応器(20)が内部に収納
されるケーシング(10)を備え、このケーシング(10)内に
被処理空気を導入して放電手段(21,22) の放電場(D) 及
び触媒手段(23)を通過させることにより、該被処理空気
中の臭気成分または有害成分を処理するように構成され
ていることを特徴としている。A sixth solution taken by the present invention is:
The present invention relates to an air purifier (deodorizer or air purifier) (1) using a plasma catalytic reactor (20) according to the first, second, third, fourth or fifth solution means. The air purifying apparatus (1) includes a casing (10) in which the plasma catalytic reactor (20) is housed, and introduces air to be treated into the casing (10) to discharge means (21, 22). ) Through the discharge field (D) and the catalyst means (23) to treat odorous or harmful components in the air to be treated.
【0022】この第6の解決手段では、被処理空気中の
臭気成分または有害成分を低温プラズマと触媒手段(23)
とにより酸化分解などの処理をすることにより、被処理
空気が浄化される。In the sixth solution, the odor component or the harmful component in the air to be treated is converted into the low-temperature plasma and the catalyst means (23).
Thus, the air to be treated is purified by performing a process such as oxidative decomposition.
【0023】また、本発明が講じた第7の解決手段は、
上記第1,第2,第3,第4または第5の解決手段に係
るプラズマ触媒反応器(20)を用いた窒素酸化物浄化装置
(2)に関するものである。この窒素酸化物浄化装置(2)
は、該プラズマ触媒反応器(20)が内部に収納されるケー
シング(10)を備え、このケーシング(10)内に被処理ガス
を導入して放電手段(21,22) の放電場(D) 及び触媒手段
(23)を通過させることにより、該被処理ガス中の窒素酸
化物を処理するように構成されていることを特徴として
いる。A seventh solution taken by the present invention is:
Nitrogen oxide purifying apparatus using a plasma catalytic reactor (20) according to the first, second, third, fourth or fifth solving means.
It is related to (2). This nitrogen oxide purifier (2)
Is provided with a casing (10) in which the plasma catalytic reactor (20) is housed, and a gas to be treated is introduced into the casing (10) to discharge a discharge field (D) of discharge means (21, 22). And catalyst means
By passing through (23), nitrogen oxides in the gas to be treated are treated.
【0024】この第7の解決手段では、非処理ガス中の
窒素酸化物を低温プラズマと触媒手段(23)とにより還元
分解などの処理をすることにより、被処理ガスが浄化さ
れる。In the seventh solution, the gas to be treated is purified by subjecting nitrogen oxides in the non-treatment gas to a process such as reductive decomposition using low-temperature plasma and the catalyst means (23).
【0025】また、本発明が講じた第8の解決手段は、
上記第1,第2,第3,第4または第5の解決手段に係
るプラズマ触媒反応器(20)を用いた燃焼排ガス浄化装置
(3)に関するものである。この燃焼排ガス浄化装置(3)
は、該プラズマ触媒反応器(20)が内部に収納されるケー
シング(10)を備え、このケーシング(10)内に燃焼排ガス
を導入して放電手段(21,22) の放電場(D) 及び触媒手段
(23)を通過させることにより、該燃焼排ガス中の窒素酸
化物を処理するとともに、未燃燃料及びハイドロカーボ
ンを処理するように構成されていることを特徴としてい
る。The eighth solution taken by the present invention is:
A flue gas purifying apparatus using a plasma catalytic reactor (20) according to the first, second, third, fourth or fifth solving means.
It is related to (3). This flue gas purifier (3)
Has a casing (10) in which the plasma catalytic reactor (20) is housed, and discharges the combustion exhaust gas into the casing (10) to discharge fields (D) and (D) of discharge means (21, 22). Catalytic means
By passing through (23), nitrogen oxides in the combustion exhaust gas are treated, and unburned fuel and hydrocarbons are treated.
【0026】この第8の解決手段では、低温プラズマと
触媒手段(23)を併用して、燃焼排ガス中の窒素酸化物を
還元分解などにより処理するとともに未燃燃料及びハイ
ドロカーボンを酸化分解などにより処理することで、燃
焼排ガスが浄化される。In the eighth solution, low-temperature plasma and catalyst means (23) are used in combination to treat nitrogen oxides in the combustion exhaust gas by reductive decomposition and the like, and to convert unburned fuel and hydrocarbons by oxidative decomposition and the like. The treatment purifies the combustion exhaust gas.
【0027】また、本発明が講じた第9の解決手段は、
上記第1,第2,第3,第4または第5の解決手段に係
るプラズマ触媒反応器(20)を用いたダイオキシン分解装
置(4) に関するものである。このダイオキシン分解装置
(4) は、該プラズマ触媒反応器(20)が内部に収納される
ケーシング(10)を備え、このケーシング(10)内に燃焼排
ガスを導入して放電手段(21,22) の放電場(D) 及び触媒
手段(23)を通過させることにより、該燃焼排ガス中のダ
イオキシンを処理するように構成されていることを特徴
としている。Further, a ninth solution taken by the present invention is as follows.
The present invention relates to a dioxin decomposer (4) using a plasma catalytic reactor (20) according to the first, second, third, fourth or fifth solution means. This dioxin decomposer
(4) is provided with a casing (10) in which the plasma catalytic reactor (20) is housed, and a combustion exhaust gas is introduced into the casing (10) to discharge electric field (21, 22) of discharge means (21, 22). D) and the catalyst means (23) so as to treat dioxin in the combustion exhaust gas.
【0028】この第9の解決手段では、燃焼排ガス中の
ダイオキシンを低温プラズマと触媒手段(23)とにより酸
化分解などの処理をすることにより、燃焼排ガスが浄化
される。In the ninth solution, the combustion exhaust gas is purified by subjecting dioxin in the combustion exhaust gas to a treatment such as oxidative decomposition using low-temperature plasma and the catalyst means (23).
【0029】また、本発明が講じた第10の解決手段
は、上記第1,第2,第3,第4または第5の解決手段
に係るプラズマ触媒反応器(20)を用いたフロンガス分解
装置(5) に関するものである。このフロンガス分解装置
(5) は、該プラズマ触媒反応器(20)が内部に収納される
ケーシング(10)を備え、このケーシング(10)内にフロン
ガスを導入して放電手段(21,22) の放電場(D) 及び触媒
手段(23)を通過させることにより、該フロンガスを分解
するように構成されていることを特徴としている。Further, a tenth solution taken by the present invention is a device for decomposing freon gas using a plasma catalytic reactor (20) according to the first, second, third, fourth or fifth solution. (5). This freon gas decomposer
(5) is provided with a casing (10) in which the plasma catalytic reactor (20) is housed, and a discharge field (D) of discharge means (21, 22) by introducing Freon gas into the casing (10). ) And the catalyst means (23) to decompose the chlorofluorocarbon gas.
【0030】この第10の解決手段では、低温プラズマ
と触媒手段(23)とを併用することにより、フロンガスを
確実に分解処理することができる。In the tenth solution, the use of low-temperature plasma and the catalyst means (23) allows the CFC gas to be reliably decomposed.
【0031】[0031]
【発明の効果】上記第1の解決手段によれば、触媒物質
を特定したことで、低温プラズマにより発生する種々の
活性種が空気浄化などの被処理流体の処理を行う際に有
効に利用され、その際の化学反応を飛躍的に促進するこ
とができる。したがって、プラズマ触媒反応器(20)の処
理能力を高めることができるようになる。また、このよ
うに処理能力を高められることから、反応器(20)を小型
化することも可能となる。According to the first aspect of the present invention, since the catalytic substance is specified, various active species generated by the low-temperature plasma can be effectively used when processing the fluid to be processed such as air purification. In this case, the chemical reaction at that time can be drastically promoted. Therefore, the processing capacity of the plasma catalytic reactor (20) can be increased. Further, since the processing capacity can be increased in this way, it is possible to reduce the size of the reactor (20).
【0032】上記第2の解決手段によれば、触媒物質
中、Mn酸化物の組成比を20%〜50%に設定して触
媒の比表面積を大きくすることにより、触媒がより多く
の活性種を吸着するようにしているので、被処理流体を
処理する際の化学反応をさらに促進できる。したがっ
て、プラズマ触媒反応器(20)の処理能力をより高めるこ
とが可能となる。According to the second solution, by setting the composition ratio of the Mn oxide in the catalyst material to 20% to 50% to increase the specific surface area of the catalyst, the catalyst can have more active species. Is absorbed, so that a chemical reaction in treating the fluid to be treated can be further promoted. Therefore, it is possible to further increase the processing capacity of the plasma catalytic reactor (20).
【0033】また、上記第3の解決手段によれば、触媒
に酸化数の違うMn酸化物を含ませることで、被処理流
体の処理の際により多くの種類の活性種を利用できるよ
うにしているので、反応をさらに促進することが可能と
なる。したがって、プラズマ触媒反応器(20)の処理能力
をいっそう高めることができる。According to the third solution, the catalyst contains Mn oxides having different oxidation numbers, so that more kinds of active species can be used in the treatment of the fluid to be treated. Therefore, the reaction can be further promoted. Therefore, the processing capacity of the plasma catalytic reactor (20) can be further increased.
【0034】また、上記第4の解決手段によれば、スト
リーマ放電、パルスコロナ放電、コロナ放電、沿面放
電、無声放電、部分放電、またはグロー放電を起こす放
電手段(21,22) を用いて低温プラズマを発生させ、その
ガスに含まれる種々の活性種を利用して被処理流体の化
学反応を促進するようにしているので、種々の放電方式
のプラズマ触媒反応器(20)を実用化できる。According to the fourth solution, the discharge means (21, 22) for generating a streamer discharge, a pulse corona discharge, a corona discharge, a creeping discharge, a silent discharge, a partial discharge, or a glow discharge is used. Since the plasma is generated and various active species contained in the gas are used to promote the chemical reaction of the fluid to be processed, various types of discharge type plasma catalytic reactors (20) can be put to practical use.
【0035】また、上記第5の解決手段によれば、被処
理流体の被処理成分を吸着する吸着手段(23)を触媒手段
(23)とともに放電場(D) 中または放電場(D) の下流側に
配置して、被処理流体の含有する被処理成分を吸着手段
(23)で吸着するようにしているので、低温プラズマ状の
ガスに含まれる活性種が、被処理流体の中で浮遊する被
処理成分だけでなく、吸着手段(23)に吸着された被処理
成分も確実に分解処理する。したがって、プラズマ触媒
反応器(23)の処理性能をより高めることができる。ま
た、このように被処理成分を吸着手段(23)で捕捉して分
解できるようにすると、放電時間を短くしても処理性能
が低下しないようにすることもできるので、省エネ性を
高めることも可能である。According to the fifth aspect, the adsorption means (23) for adsorbing the component to be treated of the fluid to be treated is provided with the catalyst means.
(23) together with (23) in the discharge field (D) or downstream of the discharge field (D) to adsorb the components to be treated contained in the fluid to be treated.
(23), the active species contained in the low-temperature plasma-like gas are not only absorbed by the adsorption means (23), but also by the active species contained in the low-temperature plasma gas. The components are also reliably decomposed. Therefore, the processing performance of the plasma catalytic reactor (23) can be further improved. In addition, if the components to be treated can be captured and decomposed by the adsorption means (23) in this manner, even if the discharge time is shortened, the processing performance can be prevented from lowering, so that energy saving can be improved. It is possible.
【0036】また、上記第6〜第10の解決手段によれ
ば、低温プラズマと触媒手段(23)とを併用して被処理流
体を処理する各種の装置において触媒の構成を上記Mn
酸化物と特定酸化物に特定したことにより、放電により
発生する活性種を有効に利用できるので、それぞれ、空
気浄化装置(1) 、窒素酸化物浄化装置(2) 、燃焼排ガス
浄化装置(3) 、ダイオキシン分解装置(4) 、及びフロン
ガス分解装置(5) などの処理能力を高めることができ
る。Further, according to the sixth to tenth solutions, the catalyst composition is changed to Mn in various devices for treating the fluid to be treated by using the low-temperature plasma and the catalyst means (23) together.
By specifying oxides and specific oxides, active species generated by discharge can be used effectively, so that air purification equipment (1), nitrogen oxide purification equipment (2), and combustion exhaust gas purification equipment (3), respectively , A dioxin decomposer (4), and a chlorofluorocarbon gas decomposer (5).
【0037】[0037]
【発明の実施の形態1】以下、本発明の実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。Embodiment 1 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0038】この実施形態は、被処理空気中の臭気成分
または有害成分を酸化分解により処理して空気を浄化す
る空気浄化装置(1) に関するものである。図1は、この
空気浄化装置(1) の概略構成を示している。This embodiment relates to an air purification device (1) for purifying air by treating odorous or harmful components in the air to be treated by oxidative decomposition. FIG. 1 shows a schematic configuration of the air purification device (1).
【0039】図示するように、この空気浄化装置(1) は
ケーシング(10)内に各機能部品が収納された構成であ
り、機能部品として、集塵フィルタ(11)と遠心ファン(1
2)とプラズマ触媒反応器(20)とがケーシング(10)内に収
納されている。なお、図1に符号(13)で示しているの
は、プラズマ反応器(20)での放電により発生するオゾン
を分解するためのオゾン分解触媒である。As shown in the figure, the air purifying apparatus (1) has a configuration in which various functional parts are housed in a casing (10). As the functional parts, a dust collecting filter (11) and a centrifugal fan (1) are provided.
2) and the plasma catalytic reactor (20) are housed in a casing (10). In FIG. 1, reference numeral (13) denotes an ozone decomposition catalyst for decomposing ozone generated by discharge in the plasma reactor (20).
【0040】ケーシング(10)の一つの側面(図の右側の
側面)には、ケーシング(10)内に空気を吸い込むための
空気吸込口(15)が形成され、上面には浄化空気を吹き出
すための空気吹出口(16)が形成されている。空気吸込口
(15)には吸込グリル(15a) が設けられ、空気吹出口(16)
には吹出グリル(16a) が設けられている。また、空気吸
込口(15)には、吸込グリル(15a) の内側に上記集塵フィ
ルタ(11)を配置して、吸込空気中に含まれる塵埃を捕集
するようにしている。An air inlet (15) for sucking air into the casing (10) is formed on one side (the right side in the figure) of the casing (10), and a purified air is blown on the upper surface. Air outlet (16) is formed. Air inlet
(15) is provided with a suction grill (15a) and an air outlet (16)
Is provided with an outlet grill (16a). The dust suction filter (11) is arranged in the air suction port (15) inside the suction grille (15a) so as to collect dust contained in the suction air.
【0041】空気吹出口(16)は、ケーシング(10)の上面
において、空気吸込口(15)とは反対側の縁部(図1の左
側の縁部)に形成されている。そして、この空気吹出口
(16)に対応して、上記遠心ファン(12)がケーシング(10)
内に設けられている。この遠心ファン(12)には、ファン
用電源(12a) が接続されている。以上の構成において、
ケーシング(10)の内部は、空気吸込口(15)と空気吹出口
(16)の間が被処理空気の流通空間となっている。そし
て、遠心ファン(12)を起動すると、被処理空気が空気吸
込口(15)の吸込グリル(15a) 及び集塵フィルタ(11)を通
してケーシング(10)内に吸い込まれる。被処理空気は、
下記に詳述する反応器(20)での処理後に、空気吹出口(1
6)の吹出グリル(16a) からケーシング(10)の外に吹き出
される。The air outlet (16) is formed on the upper surface of the casing (10) at the edge opposite to the air inlet (15) (the left edge in FIG. 1). And this air outlet
Corresponding to (16), the centrifugal fan (12) is
Is provided within. The centrifugal fan (12) is connected to a fan power supply (12a). In the above configuration,
The inside of the casing (10) has an air inlet (15) and an air outlet
The space between (16) is the circulation space of the air to be treated. When the centrifugal fan (12) is started, air to be processed is sucked into the casing (10) through the suction grill (15a) of the air suction port (15) and the dust filter (11). The air to be treated is
After treatment in the reactor (20) detailed below, the air outlet (1
It is blown out of the casing (10) from the blowout grill (16a) of 6).
【0042】図2はプラズマ反応器(20)の概略構成を示
す断面図、図3は斜視図である。このプラズマ反応器(2
0)は、低温プラズマを発生させるための放電手段として
の放電電極(21)及び対向電極(22)と、これらの電極(21,
22) の間で対向電極(22)に近接して配置された処理部材
(23)とを備えている。つまり、処理部材(23)は放電場
(D) 中に配置されている。FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of the plasma reactor (20), and FIG. 3 is a perspective view. This plasma reactor (2
0) is a discharge electrode (21) and a counter electrode (22) as discharge means for generating low-temperature plasma, and these electrodes (21,
22) A processing member disposed in close proximity to the counter electrode (22)
(23). That is, the processing member (23)
(D).
【0043】この処理部材(23)は、空気の流れ方向に沿
って貫通する多数の小孔(23b) を有するハニカム形状の
基材(23a) から構成され、その表面に触媒物質を担持し
ている。具体的に、この処理部材(23)は、触媒物質とし
て、マンガン酸化物と、鉄、セリウム、ユーロピウム、
ランタン、及び銅のうちの少なくとも1種の酸化物(以
下、特定酸化物という)との混合物または複合酸化物を
含有している。そして、処理部材(23)は、触媒物質中の
Mn酸化物の組成比が20%〜50%で、特定酸化物の
組成比が残りの80%〜50%になるように設定されて
いる。また、触媒物質には、MnO2 、Mn2O3など、
酸化数の違う複数種類のマンガン酸化物が含まれてい
る。This processing member (23) is composed of a honeycomb-shaped substrate (23a) having a number of small holes (23b) penetrating along the direction of air flow, and has a surface on which a catalytic substance is supported. I have. Specifically, the processing member (23) has, as a catalyst material, manganese oxide, iron, cerium, europium,
It contains a mixture or a composite oxide with lanthanum and at least one oxide of copper (hereinafter, referred to as a specific oxide). The processing member (23) is set so that the composition ratio of the Mn oxide in the catalyst substance is 20% to 50%, and the composition ratio of the specific oxide is 80% to 50%. In addition, catalyst materials include MnO 2 , Mn 2 O 3 and the like.
Contains multiple types of manganese oxides with different oxidation numbers.
【0044】この実施形態の触媒は、具体的にはマンガ
ン、鉄、セリウムからなるもので、以下のようにして調
製した。つまり、まずマンガン化合物として硝酸マンガ
ン六水和物の水溶液を用意し、これにセリウム化合物と
しての硝酸セリウム六水和物を加え、さらに鉄化合物と
して硝酸鉄九水和物を加えてA液とした。一方、沈殿試
薬として、アルカリ化合物が水に溶かされてなるB液を
作製した。そして、B液を撹拌しながらA液を流し込む
ことにより、共沈物を生成させた。その後、1時間の熟
成を行い、上記共沈物を洗浄して乾燥させ、空気中で5
00℃の温度で5時間に亘り焼成することで、マンガ
ン、鉄、セリウムからなる触媒を得て、これをハニカム
状の処理部材(23)に使用した。The catalyst of this embodiment is made of manganese, iron or cerium, and is prepared as follows. That is, first, an aqueous solution of manganese nitrate hexahydrate was prepared as a manganese compound, cerium nitrate hexahydrate as a cerium compound was added thereto, and iron nitrate nonahydrate was further added as an iron compound to obtain a liquid A. . On the other hand, a liquid B in which an alkali compound was dissolved in water was prepared as a precipitating reagent. Then, a coprecipitate was generated by pouring the solution A while stirring the solution B. Thereafter, aging is performed for 1 hour, and the above-mentioned coprecipitate is washed and dried.
By calcining at a temperature of 00 ° C. for 5 hours, a catalyst composed of manganese, iron, and cerium was obtained, and this was used for the honeycomb-shaped treatment member (23).
【0045】上記処理部材(23)は、基材(23a) の表面
に、上記触媒物質とともに吸着剤も担持している。吸着
剤は、被処理空気中に含まれる臭気物質や有害物質など
の被処理成分を吸着するものであり、例えば活性炭やゼ
オライトなどが用いられる。なお、吸着剤には、多孔質
セラミックス、活性炭繊維、モルデナイト、フェリエラ
イト、シリカライトなどを使用してもよく、これらのう
ちの少なくとも1種を用いるとよい。The treatment member (23) has an adsorbent carried on the surface of the base material (23a) together with the catalyst substance. The adsorbent adsorbs components to be treated such as odorous substances and harmful substances contained in the air to be treated, and for example, activated carbon or zeolite is used. As the adsorbent, porous ceramics, activated carbon fiber, mordenite, ferrierite, silicalite, or the like may be used, and at least one of them may be used.
【0046】以上のように、処理部材(23)は触媒物質と
吸着剤とを有しているため、本実施形態において、該処
理部材(23)は、被処理空気を浄化する際の処理を促進す
る触媒手段であるとともに、被処理空気に含有される被
処理成分を吸着する吸着手段でもある。As described above, since the processing member (23) has the catalytic substance and the adsorbent, in the present embodiment, the processing member (23) performs the processing for purifying the air to be processed. In addition to being a catalyst means for accelerating, it is also an adsorption means for adsorbing components to be treated contained in the air to be treated.
【0047】上記放電電極(21)は、電極板(21b) と、こ
の電極板(21b) にほぼ直交するように固定された複数の
針電極(21a) とから構成されている。電極板(21b) は、
メッシュ材やパンチングメタルなどからなり、その面直
角方向に空気が通過する多数の開口部(21c) を有してい
る。また、対向電極(22)にもメッシュ材やパンチングメ
タルなどのように面直角方向に空気が通過する多数の開
口部(22a) を有する電極板が用いられている。そして、
放電電極(21)は、電極板(21b) が対向電極(22)とほぼ平
行で、針電極(21a) が対向電極(22)とほぼ直角になるよ
うに配置されている。The discharge electrode (21) is composed of an electrode plate (21b) and a plurality of needle electrodes (21a) fixed substantially perpendicular to the electrode plate (21b). The electrode plate (21b)
It is made of a mesh material, punched metal, or the like, and has a number of openings (21c) through which air passes in a direction perpendicular to the plane. Also, an electrode plate having a large number of openings (22a) through which air passes in a direction perpendicular to the plane, such as a mesh material or a punched metal, is used for the counter electrode (22). And
The discharge electrode (21) is arranged such that the electrode plate (21b) is substantially parallel to the counter electrode (22), and the needle electrode (21a) is substantially perpendicular to the counter electrode (22).
【0048】両電極(21,22) には、直流の高圧電源(電
源手段)(24)が接続されており、放電電極(21)と対向電
極(22)の間でストリーマ放電が生じるようにしている。
このストリーマ放電により、放電場(D) には低温プラズ
マ状のガスが発生する。このガスには、活性種として、
高速電子、イオン、オゾン、ヒドロキシラジカルなどの
ラジカルや、その他励起分子(励起酸素分子、励起窒素
分子、励起水分子など)が含まれる。A DC high voltage power supply (power supply means) (24) is connected to both electrodes (21, 22) so that a streamer discharge is generated between the discharge electrode (21) and the counter electrode (22). ing.
This streamer discharge generates a low-temperature plasma-like gas in the discharge field (D). This gas contains, as active species,
Includes fast electrons, ions, radicals such as ozone and hydroxyl radicals, and other excited molecules (excited oxygen molecules, excited nitrogen molecules, excited water molecules, and the like).
【0049】ストリーマ放電は、放電電極(21)の先端か
ら対向電極(22)まで微小アークが連続することにより、
発光を伴ったプラズマ柱として形成され、微小アーク
は、放電電極(21)と対向電極(21)の間において、等電位
面の間隔が狭いところで連なって進展する。本実施形態
では、針電極(21a) の先端を60°(または30°〜9
0°)の削り角(θ)で削ったものとし、最先端は半径
Rが0.5mmの球面形状として僅かな丸みを有するもの
としている(図13参照)。そして、放電電極(21)の先
端角度(θ)を上記の角度に特定しているため、微小アー
クが広範囲に広がりながら進展しやすくなり、ストリー
マ放電が広範囲で生じる。つまり、この場合のストリー
マ放電は、放電電極(21)から対向電極(22)に向かってフ
レア状に広がった領域で発生する。このため、直流高電
圧を用いたストリーマ放電において、各針電極(21a) に
ついての放電領域が広くなるので、針電極(21a) の本数
を比較的少なくしてもプラズマ発生領域を広げられる。In the streamer discharge, a minute arc continues from the tip of the discharge electrode (21) to the counter electrode (22).
The small arc is formed as a plasma column with light emission, and develops continuously between the discharge electrode (21) and the counter electrode (21) where the distance between the equipotential surfaces is small. In this embodiment, the tip of the needle electrode (21a) is set at 60 ° (or 30 ° to 9 °).
(0 °), and has a slightly rounded spherical shape with a radius R of 0.5 mm at the forefront (see FIG. 13). And, since the tip angle (θ) of the discharge electrode (21) is specified to the above-mentioned angle, the minute arc spreads easily over a wide range and easily spreads, and a streamer discharge occurs over a wide range. That is, the streamer discharge in this case is generated in a region that spreads in a flared manner from the discharge electrode (21) toward the counter electrode (22). For this reason, in the streamer discharge using a DC high voltage, the discharge region for each needle electrode (21a) is widened, so that the plasma generation region can be expanded even if the number of needle electrodes (21a) is relatively small.
【0050】−運転動作− 次に、この空気浄化装置(1) の運転動作について説明す
る。-Operating operation- Next, the operating operation of the air purification device (1) will be described.
【0051】この空気浄化装置(1) の運転を開始し、遠
心ファン(12)が起動すると、まず、空気吸込口(15)から
被処理空気が吸い込まれて、この空気に含まれる塵埃が
集塵フィルタ(11)によって捕集される。装置(1) の運転
時は、プラズマ触媒反応器(20)の放電電極(21)と対向電
極(22)の間でストリーマ放電が生じており、集塵フィル
タ(11)で塵埃が除去された空気は、両電極(21,22) の間
の放電場(D) を通過する。When the operation of the air purification device (1) is started and the centrifugal fan (12) is started, first, air to be treated is sucked from the air suction port (15), and dust contained in the air is collected. The dust is collected by the dust filter (11). During operation of the device (1), streamer discharge occurred between the discharge electrode (21) and the counter electrode (22) of the plasma catalytic reactor (20), and dust was removed by the dust collection filter (11). The air passes through a discharge field (D) between the electrodes (21, 22).
【0052】上記被処理空気は、放電場(D) を通過する
と、ストリーマ放電の作用により活性化され、処理部材
(23)の触媒上で同様に活性化された有害物質や臭気物質
と活性種が効率よく反応して、これらの物質を分解除去
する。このため、空気中の有害物質や臭気物質は、プラ
ズマと触媒の相乗効果によって素早く分解される。When the air to be treated passes through the discharge field (D), it is activated by the action of the streamer discharge, and the processing member is activated.
On the catalyst of (23), the harmful substances and odor substances similarly activated and the active species efficiently react to decompose and remove these substances. Therefore, harmful substances and odorous substances in the air are quickly decomposed by a synergistic effect of the plasma and the catalyst.
【0053】具体的には、触媒に含まれているMn酸化
物は、放電により発生するオゾンを酸素と活性酸素に分
解する。この活性酸素は、被処理流体の有害成分や臭気
成分を酸化して無害成分や無臭成分に分解する。また、
オゾンの分解により得られた活性酸素を始め、ヒドロキ
シラジカルなどのラジカルや、励起酸素分子(活性酸
素)、励起窒素分子、励起水分子などの各種活性種は、
触媒手段(23)に含まれる上記の特定酸化物の表面や、M
n酸化物と特定酸化物の界面に活性種のまま吸着され
る。このため、触媒の表面には活性の高い活性種が活性
基として多く存在することになり、被処理空気中の有害
成分や臭気成分が従来の触媒を使用する場合よりも高速
に分解されることになる。Specifically, the Mn oxide contained in the catalyst decomposes ozone generated by discharge into oxygen and active oxygen. This active oxygen oxidizes harmful components and odor components of the fluid to be treated and decomposes them into harmless components and odorless components. Also,
Including active oxygen obtained by the decomposition of ozone, radicals such as hydroxyl radicals, and various active species such as excited oxygen molecules (active oxygen), excited nitrogen molecules, and excited water molecules,
The surface of the specific oxide contained in the catalyst means (23), M
The active species is adsorbed on the interface between the n-oxide and the specific oxide. As a result, many active species with high activity are present as active groups on the surface of the catalyst, and harmful components and odor components in the air to be treated are decomposed faster than when a conventional catalyst is used. become.
【0054】さらに、処理部材(23)には吸着剤も含まれ
ているため、被処理空気中の有害物質や臭気物質が吸着
剤に吸着され、低温プラズマにより発生する活性種がこ
れらの成分に確実に作用して、分解処理を促進する。つ
まり、触媒と吸着剤とを一つの処理部材(23)に含ませる
ようにしたことによって、より安定した処理が行われ
る。Furthermore, since the treatment member (23) also contains an adsorbent, harmful substances and odorous substances in the air to be treated are adsorbed by the adsorbent, and active species generated by low-temperature plasma are included in these components. Acts reliably to accelerate the decomposition process. In other words, by including the catalyst and the adsorbent in one processing member (23), more stable processing is performed.
【0055】−実施形態1の効果− 本実施形態1によれば、マンガン酸化物と、上記特定酸
化物である鉄、セリウム、ユーロピウム、ランタン、及
び銅のうちの少なくとも1種の酸化物との混合物または
複合酸化物を含有する触媒を用いるようにしたことで、
低温プラズマにより発生する種々の活性種が空気浄化を
行う際の処理に有効に利用され、被処理空気を処理する
際の化学反応を飛躍的に促進することができる。また、
ストリーマ放電を広範囲で起こすようにして、活性種が
広範囲で多く生成されるようにしていることからも、処
理を促進することができる。したがって、プラズマ触媒
反応器(20)の処理能力を高めることができるため、空気
浄化装置(1) としての能力も高めることができる。-Effects of Embodiment 1- According to Embodiment 1, the manganese oxide and at least one of the above-mentioned specific oxides of iron, cerium, europium, lanthanum and copper are used. By using a catalyst containing a mixture or a composite oxide,
Various active species generated by the low-temperature plasma are effectively used for processing when purifying air, and can greatly promote a chemical reaction when processing air to be processed. Also,
Since the streamer discharge is caused to occur in a wide range to generate a large amount of active species in a wide range, the treatment can be promoted. Therefore, since the processing capacity of the plasma catalytic reactor (20) can be increased, the capacity of the air purification device (1) can also be increased.
【0056】また、触媒物質中、Mn酸化物の組成比を
20%〜50%に設定することにより、Mn酸化物とそ
の他の特定酸化物とが分散して微細化し、触媒の比表面
積が増大するため、Mn酸化物と特定酸化物の界面が増
えて触媒がより多くの活性種を吸着する。さらに、Mn
酸化物と特定酸化物を含む触媒を共沈法で調製すること
によっても、Mn酸化物と特定酸化物が微細化して触媒
の比表面積が増大する効果があるため、Mn酸化物と特
定酸化物の界面が増えて多くの活性種を吸着できること
となり、さらに活性が向上する。By setting the composition ratio of Mn oxide in the catalyst material to 20% to 50%, the Mn oxide and other specific oxides are dispersed and refined, and the specific surface area of the catalyst increases. Therefore, the interface between the Mn oxide and the specific oxide increases, and the catalyst adsorbs more active species. Further, Mn
By preparing a catalyst containing an oxide and a specific oxide by a coprecipitation method, the Mn oxide and the specific oxide have an effect of refining and increasing the specific surface area of the catalyst. Increases the number of active species to be adsorbed, and the activity is further improved.
【0057】また、触媒を共沈法で調製することによ
り、MnO2 に加えてMn2O3などの酸化数の異なるマ
ンガン酸化物も触媒に含まれることになり、処理の際に
より多くの種類の活性種を利用することができるため、
活性がさらに向上する。さらに、触媒を共沈法で調製す
ることにより、Mn酸化物と特定酸化物との複合酸化物
が特にMn酸化物と特定酸化物の界面に多く生成される
ので、Mn酸化物(MnO2 ,Mn2O3)や特定酸化物
(Fe2O3,CeO2 )とは酸化数の異なる複合酸化物
(MnCeFe2O4)も得ることができ、より多くのラ
ジカルを利用することができる。By preparing the catalyst by the coprecipitation method, in addition to MnO 2 , manganese oxides having different oxidation numbers, such as Mn 2 O 3, are included in the catalyst. Active species can be used,
Activity is further improved. Further, by preparing the catalyst by the coprecipitation method, a large amount of the composite oxide of the Mn oxide and the specific oxide is generated particularly at the interface between the Mn oxide and the specific oxide, so that the Mn oxide (MnO 2 , A composite oxide (MnCeFe 2 O 4 ) having an oxidation number different from that of Mn 2 O 3 ) or the specific oxide (Fe 2 O 3 , CeO 2 ) can be obtained, and more radicals can be used.
【0058】また、マンガン以外の物質としてセリウム
を用いると、その酸化物であるCeO2 が酸素吸蔵能
力を有するため、触媒上で反応に供することができる酸
素の量が増大する。このため、Ceを用いない場合と比
べて反応時の活性を高められる。さらに、ユーロピウ
ム、ランタン、または銅などを添加した場合でもより多
くの種類の活性種を利用できるので活性がさらに高くな
り、反応を促進することができる。When cerium is used as a substance other than manganese, its oxide CeO2 has an oxygen storage capacity, so that the amount of oxygen available for reaction on the catalyst increases. For this reason, the activity during the reaction can be increased as compared with the case where Ce is not used. Further, even when europium, lanthanum, copper, or the like is added, more kinds of active species can be used, so that the activity is further increased and the reaction can be promoted.
【0059】[0059]
【発明の実施の形態2】上記実施形態1は、ストリーマ
放電により生成される低温プラズマに、マンガン酸化物
と鉄やセリウム等の特定酸化物とを含む触媒を組み合わ
せたプラズマ触媒反応器(20)を用いて、被処理空気中の
臭気成分または有害成分を酸化分解により処理して空気
を浄化する空気浄化装置(1) を構成したものであるが、
本発明のプラズマ触媒反応器(20)は、被処理ガス中の窒
素酸化物を還元分解などにより処理する窒素酸化物浄化
装置(2) に適用することもできる。この場合、触媒に
は、実施形態1で説明した触媒物質の中から、窒素酸化
物の処理に適したものが選定される。Second Embodiment The first embodiment is directed to a plasma catalytic reactor (20) in which a low-temperature plasma generated by a streamer discharge is combined with a catalyst containing a manganese oxide and a specific oxide such as iron or cerium. The air purification device (1) that purifies the air by processing odorous or harmful components in the air to be treated by oxidative decomposition using
The plasma catalytic reactor (20) of the present invention can also be applied to a nitrogen oxide purifying apparatus (2) for treating nitrogen oxides in a gas to be treated by reductive decomposition or the like. In this case, a catalyst suitable for treating nitrogen oxides is selected from the catalyst materials described in the first embodiment.
【0060】図4には、窒素酸化物浄化装置(2) の断面
構造を模式的に示している。この窒素酸化物浄化装置
(2) は、ケーシング(10)の一対の側壁にガス導入口(実
施形態1の空気吸込口に相当する)(15)とガス排出口
(同じく空気吹出口に相当する)(16)とを有し、ケーシ
ング(10)内にはガス導入口(15)に沿って集塵フィルタ(1
1)が配置されている。また、プラズマ触媒反応器(20)
は、上述と同様、放電電極(21)と対向電極(22)の間に、
マンガン酸化物と特定酸化物とを含む触媒を担持したハ
ニカム状の処理部材(23)が配置された構造になってい
る。FIG. 4 schematically shows a cross-sectional structure of the nitrogen oxide purifying apparatus (2). This nitrogen oxide purifier
(2) has a gas inlet (corresponding to the air inlet of Embodiment 1) (15) and a gas outlet (corresponding to the air outlet) (16) on the pair of side walls of the casing (10). In the casing (10), a dust collection filter (1
1) is located. In addition, plasma catalytic reactor (20)
As described above, between the discharge electrode (21) and the counter electrode (22),
The honeycomb-shaped processing member (23) supporting a catalyst containing a manganese oxide and a specific oxide is arranged.
【0061】この装置(2) では、ケーシング(10)内にフ
ァンが設けられていない。そして、この装置(2) では、
被処理成分として窒素酸化物を含有する被処理ガスの流
路に上記ガス導入口(15)とガス排出口(16)の向きを合わ
せてケーシング(10)を配置することで、被処理ガスが放
電場(D) を通過するようにしている。In this device (2), no fan is provided in the casing (10). And in this device (2)
By arranging the casing (10) with the direction of the gas inlet (15) and the gas outlet (16) in the flow path of the gas to be treated containing nitrogen oxides as the component to be treated, the gas to be treated is It passes through the discharge field (D).
【0062】この窒素酸化物浄化装置(2) では、窒素酸
化物を含有する被処理ガスがガス導入口(15)からケーシ
ング(10)内に導入され、ストリーマ放電による放電場
(D) を通過する。したがって、被処理ガスがプラズマに
より活性化され、そのガス中に含まれる活性種が処理部
材(23)を通過するときに、触媒上で窒素酸化物を窒素ガ
スに還元する。In this nitrogen oxide purifying apparatus (2), the gas to be treated containing nitrogen oxide is introduced into the casing (10) from the gas inlet (15), and the discharge field by the streamer discharge is discharged.
Go through (D). Therefore, the gas to be processed is activated by the plasma, and when the active species contained in the gas passes through the processing member (23), the nitrogen oxides are reduced to nitrogen gas on the catalyst.
【0063】この実施形態2においても、触媒物質を特
定したことで、低温プラズマにより生成する種々の活性
種が空気浄化を行う際の処理に有効に利用され、被処理
ガスを処理する際の化学反応を飛躍的に促進することが
できる。したがって、プラズマ触媒反応器(20)の処理能
力を高めることができるため、窒素酸化物浄化装置(2)
としての能力も高めることができる。Also in the second embodiment, since the catalytic substance is specified, various active species generated by the low-temperature plasma are effectively used in the process of purifying the air, and the chemical species in the process of processing the gas to be processed is also effective. The reaction can be drastically promoted. Therefore, since the processing capacity of the plasma catalytic reactor (20) can be increased, the nitrogen oxide purifying device (2)
Ability can also be enhanced.
【0064】−実施形態2の変形例− (変形例1)上記実施形態2は、ストリーマ放電による
放電プラズマを用いたプラズマ触媒反応器(20)を窒素酸
化物浄化装置(2) に適用した例であるが、このプラズマ
触媒反応器(20)は、燃焼排ガス浄化装置(3) に適用する
こともできる。燃焼排ガス浄化装置(3) は、燃焼排ガス
中の窒素酸化物を還元分解などにより処理するととも
に、未燃燃料及びハイドロカーボンを酸化分解により処
理するものである。この場合、触媒には、実施形態1で
説明した触媒物質の中から、窒素酸化物の還元と未燃燃
料及びハイドロカーボンの酸化に適したものが選定され
る。-Modification of Embodiment 2- (Modification 1) Embodiment 2 is an example in which a plasma catalytic reactor (20) using discharge plasma by streamer discharge is applied to a nitrogen oxide purifying apparatus (2). However, the plasma catalytic reactor (20) can also be applied to a flue gas purifying device (3). The flue gas purifying device (3) treats nitrogen oxides in flue gas by reductive decomposition and the like, and treats unburned fuel and hydrocarbons by oxidative decomposition. In this case, a catalyst suitable for reduction of nitrogen oxides and oxidation of unburned fuel and hydrocarbons is selected from the catalyst materials described in the first embodiment.
【0065】この燃焼排ガス浄化装置(3) の構成は、上
記窒素酸化物浄化装置(2) とともに図4に示しており、
構成は同じで適用対象のみが異なっている。このため、
燃焼排ガス浄化装置(3) の構成についての具体的な説明
は省略するが、この装置(3)においても、触媒物質を特
定することで、低温プラズマ状のガスに含まれる活性種
を有効に利用して化学反応を促進するようにしているの
で、被処理ガスの処理性能を大幅に高められる。The structure of the flue gas purifying device (3) is shown in FIG. 4 together with the nitrogen oxide purifying device (2).
The configuration is the same and only the application is different. For this reason,
Although a detailed description of the configuration of the flue gas purifying device (3) is omitted, this device (3) also uses the active species contained in the low-temperature plasma-like gas effectively by specifying the catalyst substance. As a result, the chemical reaction is promoted, so that the processing performance of the gas to be treated can be greatly improved.
【0066】(変形例2)本発明のプラズマ触媒反応器
(20)は、空気浄化装置(1) 、窒素酸化物浄化装置(2) 、
及び燃焼排ガス浄化装置(3) の他に、ダイオキシン分解
装置(4) に適用することもできる。ダイオキシン分解装
置(4) は、燃焼排ガス中のダイオキシンを酸化分解によ
り処理するものである。この場合、触媒には、実施形態
1で説明した触媒物質の中から、ダイオキシンの酸化分
解に適したものが採用される。(Modification 2) The plasma catalytic reactor of the present invention
(20) is an air purification device (1), a nitrogen oxide purification device (2),
In addition to the combustion exhaust gas purifying device (3), the present invention can be applied to a dioxin decomposing device (4). The dioxin decomposer (4) treats dioxin in combustion exhaust gas by oxidative decomposition. In this case, a catalyst suitable for the oxidative decomposition of dioxin is employed from the catalyst materials described in the first embodiment.
【0067】このダイオキシン分解装置(4) も、窒素酸
化物浄化装置(2) 等と同様の装置構成とすることができ
る。この装置(4) においても、本発明の特徴とする触媒
を用いることで低温プラズマ状のガスに含まれる活性種
を有効に利用して化学反応を促進することにより、被処
理ガスの処理性能を大幅に高められる。The dioxin decomposing device (4) can have the same constitution as the nitrogen oxide purifying device (2). Also in this device (4), by using the catalyst characterized by the present invention, the active species contained in the low-temperature plasma-like gas are effectively used to promote the chemical reaction, thereby improving the processing performance of the gas to be treated. Can be greatly enhanced.
【0068】(変形例3)さらに、本発明のプラズマ触媒
反応器(20)は、空気浄化装置(1) 、窒素酸化物浄化装置
(2) 、燃焼排ガス浄化装置(3) 、及びダイオキシン分解
装置(4) の他に、フロンガス分解装置(5) に適用するこ
ともできる。フロンガス分解装置(5) は、フロンガスを
放電手段(21,22) の放電場(D) 及び処理部材(23)に通過
させることにより、該フロンガスを分解するものであ
る。この場合、触媒には、実施形態1で説明した触媒物
質の中から、フロンガスの分解に適したものが採用され
る。(Modification 3) Further, the plasma catalytic reactor (20) of the present invention comprises an air purifying device (1), a nitrogen oxide purifying device,
(2) In addition to the flue gas purifying device (3) and the dioxin decomposing device (4), the present invention can be applied to a chlorofluorocarbon gas decomposing device (5). The fluorocarbon gas decomposing device (5) decomposes the fluorocarbon gas by passing the fluorocarbon gas through the discharge field (D) of the discharge means (21, 22) and the processing member (23). In this case, a catalyst suitable for decomposing the chlorofluorocarbon gas is employed as the catalyst from the catalyst materials described in the first embodiment.
【0069】このフロンガス分解装置(5) も、窒素酸化
物浄化装置(2) 等と同様の装置構成とすることができ
る。そして、この装置(5) においても、本発明の特徴と
する触媒を用いることで低温プラズマにより発生する活
性種を有効に利用して化学反応を促進することができる
ので、被処理ガスの処理性能を大幅に高められる。The chlorofluorocarbon gas decomposer (5) can have the same constitution as the nitrogen oxide purifier (2) and the like. Also in this device (5), the use of the catalyst characterized by the present invention makes it possible to effectively utilize the active species generated by the low-temperature plasma to promote the chemical reaction. Can be greatly enhanced.
【0070】[0070]
【発明の実施の形態3】本発明の実施形態3は、プラズ
マ触媒反応器(20)において、放電方式を上記各実施形態
とは変更して、パルスコロナ放電により低温プラズマを
発生させるようにしたものである。つまり、上記実施形
態1及び実施形態2においては、電極(21,22) 間におい
て円錐状の広い領域でストリーマ放電を起こすようにし
ているのに対して、この実施形態3では、それよりも狭
い柱状の領域でパルスコロナ放電を起こすようにしてい
る。なお、パルスコロナ放電もストリーマ放電の一種で
あるが、実施形態1,2と区別するため、ここでは特に
パルスコロナ放電という。この実施形態3では、図5に
基づいて、放電手段(21,22) の構成についてのみ説明す
る。Embodiment 3 In Embodiment 3 of the present invention, in the plasma catalytic reactor (20), the discharge method is changed from that of each of the above embodiments to generate low-temperature plasma by pulse corona discharge. Things. That is, in the first and second embodiments, the streamer discharge is caused to occur in a wide conical area between the electrodes (21, 22), whereas in the third embodiment, the streamer discharge is narrower. Pulse corona discharge is caused in the columnar region. Note that the pulse corona discharge is also a kind of streamer discharge, but is referred to as a pulse corona discharge here in order to distinguish it from the first and second embodiments. In the third embodiment, only the structure of the discharging means (21, 22) will be described with reference to FIG.
【0071】この実施形態3では、放電電極(21)として
棒状電極が用いられている。この棒状電極は、仮想線で
示すように、実施形態1と同様にメッシュ材やパンチン
グメタルなどの電極板に複数本が固定されている。ま
た、対向電極(22)には、上記実施形態1と同様にメッシ
ュ材やパンチングメタルなどの開口部を持った板状電極
が用いられている。そして、両電極(21,22) には、図示
しないパルス電源(24)が接続されており、放電電極(21)
と対向電極(22)の間でパルスコロナ放電が生じるように
している。In the third embodiment, a rod-shaped electrode is used as the discharge electrode (21). As shown by phantom lines, a plurality of the rod-shaped electrodes are fixed to an electrode plate such as a mesh material or a punched metal as in the first embodiment. As the counter electrode (22), a plate-like electrode having an opening such as a mesh material or a punched metal is used as in the first embodiment. A pulse power supply (24) (not shown) is connected to both electrodes (21, 22), and a discharge electrode (21)
A pulse corona discharge is generated between the electrode and the counter electrode (22).
【0072】なお、本実施形態のパルスコロナ放電によ
る放電場(D) は、上記各実施形態で説明したストリーマ
放電の放電場(D) よりも狭い柱状の領域となっているた
め、放電電極(21)としての線状電極は、実施形態1の針
電極(21a) よりも密に配置するとよい。Since the discharge field (D) by the pulse corona discharge of the present embodiment is a columnar area narrower than the discharge field (D) of the streamer discharge described in each of the above embodiments, the discharge electrode (D) The linear electrode as (21) may be arranged more densely than the needle electrode (21a) of the first embodiment.
【0073】このように両電極(21,22) 間でパルスコロ
ナ放電を起こすように構成しても、放電場(D) には低温
プラズマにより活性種が生成される。この活性種には、
プラズマ触媒反応器での反応を促進する高速電子、イオ
ン、オゾン、ヒドロキシラジカルなどのラジカルや、そ
の他の励起分子(励起酸素分子、励起窒素分子、励起水
分子など)が含まれる。Even if the pulse corona discharge is generated between the two electrodes (21, 22), active species are generated in the discharge field (D) by low-temperature plasma. This active species includes
It contains radicals such as fast electrons, ions, ozone, and hydroxyl radicals that promote the reaction in the plasma catalytic reactor, and other excited molecules (excited oxygen molecules, excited nitrogen molecules, excited water molecules, and the like).
【0074】処理部材(23)は、実施形態1と同様に、両
電極(21,22) の間に形成される放電場(D) 中で対向電極
(22)の近傍に配置され、触媒には、実施形態1と同様の
ものが用いられる。このため、低温プラズマにより生成
する種々の活性種が空気浄化を行う際の処理に有効に利
用されるので、被処理空気などを処理する際の化学反応
を飛躍的に促進することができる。したがって、プラズ
マ触媒反応器(20)の処理能力を高めることができるた
め、空気浄化装置(1) などの能力も高めることができ
る。As in the first embodiment, the processing member (23) is provided with a counter electrode in a discharge field (D) formed between the two electrodes (21, 22).
A catalyst similar to that of the first embodiment is used, which is arranged near (22). For this reason, various active species generated by the low-temperature plasma are effectively used in the process of purifying the air, so that the chemical reaction in treating the air to be treated can be drastically promoted. Therefore, since the processing capacity of the plasma catalytic reactor (20) can be increased, the capacity of the air purification device (1) and the like can also be increased.
【0075】なお、低温プラズマを発生させる放電方式
としては、以上説明したストリーマ放電とパルスコロナ
放電の他に、コロナ放電、沿面放電、無声放電、部分放
電、またはグロー放電などの放電方式を採用してもよ
い。そこで、これらの放電方式について以下に簡単に説
明する。As a discharge method for generating low-temperature plasma, a discharge method such as corona discharge, creeping discharge, silent discharge, partial discharge, or glow discharge is employed in addition to the streamer discharge and pulse corona discharge described above. You may. Therefore, these discharge methods will be briefly described below.
【0076】−実施形態3の変形例− (変形例1)まず、プラズマ触媒反応器(20)の放電方式
として、コロナ放電の例について、図6を参照して説明
する。また、この放電方式を採用する場合、例えば空気
浄化装置(1) は図7に示すように構成することができ
る。-Modification of Embodiment 3- (Modification 1) First, an example of corona discharge as a discharge method of the plasma catalytic reactor (20) will be described with reference to FIG. When this discharge method is adopted, for example, the air purification device (1) can be configured as shown in FIG.
【0077】この例では、放電電極(21)と対向電極(22)
には、それぞれ板状の電極板が用いられており、両電極
(21,22) には、図示していないが面直角方向に空気が通
過するように多数の開口が設けられている。例えば、各
電極(21,22) には、メッシュ材やパンチングメタルなど
を用いることができる。また、両電極(21,22) には直流
や交流の高圧電源(図示せず)が接続されて、放電電極
(21)と対向電極(22)の間でコロナ放電が生じるように構
成されている。In this example, the discharge electrode (21) and the counter electrode (22)
Are each used a plate-like electrode plate.
Although not shown, the (21, 22) has a large number of openings so that air can pass in a direction perpendicular to the plane. For example, a mesh material, a punching metal, or the like can be used for each of the electrodes (21, 22). Also, a DC or AC high voltage power supply (not shown) is connected to both electrodes (21, 22), and discharge electrodes are formed.
It is configured such that corona discharge occurs between (21) and the counter electrode (22).
【0078】なお、放電電極(21)には、対向電極側の面
に微小な突起を形成しておくことが好ましく、そうする
ことにより放電を安定して起こすことができる。It is preferable that the discharge electrode (21) has minute projections formed on the surface on the side of the counter electrode, so that the discharge can be stably generated.
【0079】さらに、両電極(21,22) の間には、上述の
各実施形態と同様の触媒(上記Mn酸化物と特定酸化
物)を含む処理部材(23)が配置されている。処理部材(2
3)は、両電極(21,22) の間に形成される放電場(D) 中
で、対向電極(22)の近傍に配置されている。Further, between the two electrodes (21, 22), a processing member (23) containing the same catalyst (the Mn oxide and the specific oxide) as in the above embodiments is arranged. Processing material (2
3) is arranged near the counter electrode (22) in the discharge field (D) formed between the electrodes (21, 22).
【0080】また、図7に示すように、空気浄化装置
(1) は、ケーシング(10)内に、プラズマ触媒反応器(20)
と集塵フィルタ(11)と遠心ファン(12)とが設けられ、空
気吸込口(15)から吸い込んだ空気を処理して空気吹出口
(16)から吹き出すように構成されている。Also, as shown in FIG.
(1) has a plasma catalytic reactor (20) in a casing (10).
And a dust collection filter (11) and a centrifugal fan (12) are provided.
It is configured to blow out from (16).
【0081】このようにコロナ放電を採用した場合で
も、放電場(D) には低温プラズマにより活性種が発生す
る。そして、活性種には、電子、イオン、オゾン、ヒド
ロキシラジカルなどのラジカルや、その他の励起分子
(励起酸素分子、励起窒素分子、励起水分子など)が含
まれる。したがって、本発明の特徴とする触媒を用いる
ことにより、低温プラズマにより発生する種々の活性種
を空気浄化の際の処理に有効に利用できるので、被処理
空気を処理する際の化学反応を飛躍的に促進することが
でき、プラズマ触媒反応器(20)の処理能力、ひいては空
気浄化装置(1) の処理能力を高めることができる。Even when the corona discharge is employed, active species are generated in the discharge field (D) by low-temperature plasma. The active species include radicals such as electrons, ions, ozone, and hydroxyl radicals, and other excited molecules (excited oxygen molecules, excited nitrogen molecules, excited water molecules, and the like). Therefore, by using the catalyst characterized by the present invention, various active species generated by the low-temperature plasma can be effectively used for the treatment at the time of air purification, so that the chemical reaction at the time of treating the air to be treated is dramatically improved. The processing capacity of the plasma catalytic reactor (20), and thus the processing capacity of the air purification device (1), can be increased.
【0082】なお、この例では空気浄化装置(1) につい
て説明したが、コロナ放電により低温プラズマを発生さ
せるプラズマ触媒反応器(20)も、上述と同様に、窒素酸
化物浄化装置(2) 、燃焼排ガス浄化装置(3) 、ダイオキ
シン分解装置(4) 、及びフロンガス分解装置(5) などに
適用することが可能である。Although the air purifier (1) has been described in this example, the plasma catalytic reactor (20) for generating low-temperature plasma by corona discharge also has a nitrogen oxide purifier (2), It can be applied to a combustion exhaust gas purifying device (3), a dioxin decomposing device (4), a chlorofluorocarbon gas decomposing device (5), and the like.
【0083】また、電源には、直流や交流の高圧電源に
代えて、パルス高電圧電源を用いてもよい。パルス高電
圧電源を用いると、より高エネルギーで放電が生じるよ
うにすることができるため、その放電場(D) に生成され
る低温プラズマの活性をより高めることができる。そし
て、これら活性種が触媒の存在下で被処理空気の有害成
分などと反応し、これらの成分を分解するので、より高
い処理性能を得ることができる。As the power supply, a pulse high voltage power supply may be used instead of a DC or AC high voltage power supply. When a pulsed high voltage power supply is used, discharge can be generated with higher energy, so that the activity of low-temperature plasma generated in the discharge field (D) can be further increased. Then, since these active species react with harmful components of the air to be treated in the presence of the catalyst and decompose these components, higher treatment performance can be obtained.
【0084】このようにパルス高電圧を用いて低温プラ
ズマを発生させるとともに、本発明の特徴とする触媒を
この低温プラズマと組み合わせて被処理流体を処理する
と、被処理空気を処理する際の化学反応を飛躍的に促進
することができる。そして、活性種を有効に利用するこ
とでプラズマ触媒反応器(20)の処理能力を大幅に高める
ことができるため、空気浄化装置(1) などの能力も大幅
に高めることができる。As described above, when the low-temperature plasma is generated by using the pulsed high voltage, and the catalyst to be processed is processed by combining the catalyst characterized by the present invention with the low-temperature plasma, the chemical reaction when processing the air to be processed is performed. Can be drastically promoted. And, by effectively utilizing the active species, the processing capacity of the plasma catalytic reactor (20) can be greatly increased, so that the capacity of the air purification device (1) and the like can also be greatly increased.
【0085】(変形例2)次に、プラズマ触媒反応器(2
0)で低温プラズマを発生させる放電方式としては、沿面
放電を採用してもよい。この放電方式の例について、図
8に基づいて説明する。(Modification 2) Next, a plasma catalytic reactor (2
As a discharge method for generating low-temperature plasma in 0), a creeping discharge may be adopted. An example of this discharge method will be described with reference to FIG.
【0086】この変形例2では、放電手段(21,22) とし
て、セラミックなどの誘電体基板(25a) からなる電極板
(25)が用いられている。この電極板(25)には、上記誘電
体基板(25a) の内部と表面とに、放電電極(21)及び対向
電極(22)が設けられている。そして、図示しない電源か
ら両電極(21,22) 間に高周波交流電圧(または高周波パ
ルス電圧)を印加することで沿面放電を発生させ、被処
理空気や被処理ガスをプラズマ化するようにしている。In this modified example 2, an electrode plate made of a dielectric substrate (25a) such as ceramic is used as the discharging means (21, 22).
(25) is used. The electrode plate (25) is provided with a discharge electrode (21) and a counter electrode (22) inside and on the surface of the dielectric substrate (25a). Then, a high-frequency AC voltage (or a high-frequency pulse voltage) is applied between the two electrodes (21, 22) from a power source (not shown) to generate a creeping discharge, and the air to be processed and the gas to be processed are turned into plasma. .
【0087】この場合、電極板(25)の周囲全面が放電場
(D) となり、この放電場(D) で低温プラズマが生成さ
れ、活性種が放出される。そして、この電極板(25)の下
流側に上記各実施形態で説明した触媒を含む処理部材(2
3)が配置されており、プラズマにより発生する活性種が
処理部材(23)へ供給されるようにしている。In this case, the entire surface around the electrode plate (25)
(D), a low-temperature plasma is generated in this discharge field (D), and active species are released. Then, on the downstream side of the electrode plate (25), the treatment member (2
3) is arranged so that active species generated by the plasma are supplied to the processing member (23).
【0088】この変形例2においても、処理部材(23)に
は上記各実施形態と同様の触媒物質を用いるようにして
いるので、低温プラズマにより発生する活性種を有効に
利用して被処理空気(または被処理ガス)を処理するこ
とができ、その処理の際の化学反応を飛躍的に促進する
ことができる。したがって、プラズマ触媒反応器(20)の
処理能力を高めることができるため、この反応器(20)を
適用する空気浄化装置(1) などの能力も大幅に高めるこ
とができる。Also in this modified example 2, since the same catalytic substance as in the above embodiments is used for the processing member (23), the air to be processed is effectively used by effectively utilizing the active species generated by the low-temperature plasma. (Or the gas to be treated) can be treated, and the chemical reaction during the treatment can be drastically promoted. Therefore, since the processing capacity of the plasma catalytic reactor (20) can be increased, the capacity of the air purification device (1) and the like to which the reactor (20) is applied can be greatly increased.
【0089】(変形例3)実施形態3の変形例3は、プ
ラズマ触媒反応器(20)において、放電方式として無声放
電を採用したものである。この変形例3では、図9に基
づいて放電手段(21,22) の構成のみを説明する。(Modification 3) Modification 3 of Embodiment 3 employs silent discharge as a discharge method in the plasma catalytic reactor (20). In the third modification, only the configuration of the discharging means (21, 22) will be described with reference to FIG.
【0090】このプラズマ触媒反応器(20)では、放電電
極(21)と対向電極(22)は、それぞれ板状電極により構成
されている。放電電極(21)と対向電極(22)にはそれぞれ
絶縁板(26)が積層され、両電極(21,22) は、絶縁板(26,
26) を内側にして対向配置されている。そして、両電極
(21,22) には、高周波交流電圧(または高周波パルス電
圧)を印加する高圧電源(図示せず)が接続されてい
る。In this plasma catalytic reactor (20), the discharge electrode (21) and the counter electrode (22) are each constituted by a plate-like electrode. An insulating plate (26) is laminated on each of the discharge electrode (21) and the counter electrode (22), and both electrodes (21, 22) are
26) They are arranged facing each other with the inside. And both electrodes
A high-voltage power supply (not shown) for applying a high-frequency AC voltage (or a high-frequency pulse voltage) is connected to (21, 22).
【0091】また、放電電極(21)と対向電極(22)は、そ
の間を被処理流体が流れるように被処理流体の流れ方向
とほぼ平行に配置されている。そして、放電電極(21)と
対向電極(22)の間に形成される放電場(D) の下流側に、
上記各実施形態で説明した触媒物質を含む処理部材(23)
が配置されている。The discharge electrode (21) and the counter electrode (22) are arranged substantially parallel to the flow direction of the fluid to be processed so that the fluid to be processed flows between them. And, on the downstream side of the discharge field (D) formed between the discharge electrode (21) and the counter electrode (22),
Processing member (23) containing the catalyst substance described in each of the above embodiments
Is arranged.
【0092】この構成においては、両電極(21,22) 間に
高周波交流電圧または高周波パルス電圧を印加すると、
絶縁板(26)を介して無声放電の放電場(D) が形成され
る。そして、この無声放電により様々な活性種が生成さ
れ、活性種が処理部材(23)へ流れて行く。したがって、
活性種が触媒の存在下で被処理空気の有害成分などと効
率よく反応し、これら成分を分解する。In this configuration, when a high-frequency AC voltage or a high-frequency pulse voltage is applied between both electrodes (21, 22),
A discharge field (D) of silent discharge is formed via the insulating plate (26). Then, various active species are generated by the silent discharge, and the active species flow to the processing member (23). Therefore,
The active species efficiently reacts with harmful components of the air to be treated in the presence of the catalyst to decompose these components.
【0093】この例においても、上述と同様の触媒物質
を用いるようにしているので、低温プラズマにより発生
する活性種を有効に利用して被処理空気(または被処理
ガス)の処理を行うことができ、その際の化学反応を飛
躍的に促進することができる。したがって、プラズマ触
媒反応器(20)の処理能力を高めることができるため、こ
の反応器(20)を適用する空気浄化装置(1) などの能力も
大幅に高めることができる。Also in this example, since the same catalytic substance as described above is used, the air (or the gas to be processed) can be treated by effectively utilizing the active species generated by the low-temperature plasma. And the chemical reaction at that time can be drastically promoted. Therefore, since the processing capacity of the plasma catalytic reactor (20) can be increased, the capacity of the air purification device (1) and the like to which the reactor (20) is applied can be greatly increased.
【0094】(変形例4)実施形態3の変形例4は、プ
ラズマ触媒反応器(20)において、放電方式として部分放
電を採用したものである。この例では、図10に基づい
て放電手段(21,22) の構成のみを説明する。(Modification 4) Modification 4 of Embodiment 3 employs partial discharge as a discharge method in the plasma catalytic reactor (20). In this example, only the structure of the discharging means (21, 22) will be described with reference to FIG.
【0095】このプラズマ触媒反応器(20)では、放電電
極(21)は線状電極により構成され、対向電極(22)は放電
電極(21)を中心として配置された筒状(円筒状)電極に
より構成されている。両電極(21,22) には、高周波交流
電圧(または高周波パルス電圧)を印加する高圧電源
(図示せず)が接続されている。この構成では、円筒状
の対向電極(22)の内部に放電場(D) が形成されることに
なる。なお、放電電極(21)には、図の線状電極よりも太
い円筒状(または棒状)の電極を用いてもよい。In this plasma catalytic reactor (20), the discharge electrode (21) is constituted by a linear electrode, and the counter electrode (22) is a cylindrical (cylindrical) electrode arranged around the discharge electrode (21). It consists of. A high-voltage power supply (not shown) for applying a high-frequency AC voltage (or a high-frequency pulse voltage) is connected to both electrodes (21, 22). In this configuration, a discharge field (D) is formed inside the cylindrical counter electrode (22). Note that a cylindrical (or rod-shaped) electrode thicker than the linear electrode shown in the figure may be used as the discharge electrode (21).
【0096】上記対向電極(22)の内部には、本発明の特
徴とする上記の触媒物質(マンガン酸化物、及び鉄やセ
リウムなどの特定酸化物)を含む触媒粒子(23)が充填さ
れている。つまり、触媒粒子(23)は放電場(D) の中に配
置されており、プラズマ触媒反応器(20)は、いわゆるパ
ックドベッド反応器の形態をとっている。触媒粒子(23)
は、チタン酸バリウム等の強誘電体粒子の表面に、上記
触媒物質を担持したものである。The inside of the counter electrode (22) is filled with catalyst particles (23) containing the above-mentioned catalyst substance (manganese oxide and specific oxides such as iron and cerium), which is a feature of the present invention. I have. That is, the catalyst particles (23) are arranged in the discharge field (D), and the plasma catalyst reactor (20) takes the form of a so-called packed bed reactor. Catalyst particles (23)
Is the one in which the above-mentioned catalyst substance is supported on the surface of ferroelectric particles such as barium titanate.
【0097】この構成において、両電極(21,22) 間に高
周波交流電圧または高周波パルス電圧を印加すると、強
誘電体の触媒粒子(23)を介して放電電極(21)から対向電
極(22)に向かって部分放電が生じ、その放電場(D) には
様々な活性種が生成される。生成された活性種は、触媒
粒子(23)が有する上記触媒物質の存在下において活性の
高い状態で被処理空気の有害成分などと反応し、これら
成分を分解する。In this configuration, when a high-frequency AC voltage or a high-frequency pulse voltage is applied between the two electrodes (21, 22), the discharge electrode (21) moves from the counter electrode (22) through the ferroelectric catalyst particles (23). , A partial discharge is generated, and various active species are generated in the discharge field (D). The generated active species reacts with harmful components of the air to be treated in a highly active state in the presence of the catalyst substance contained in the catalyst particles (23) to decompose these components.
【0098】この例においても、上述と同様の触媒物質
を用いるようにしているので、低温プラズマにより発生
する活性種を有効に利用して被処理空気(または被処理
ガス)の処理を行うことができ、その際の化学反応を飛
躍的に促進することができる。したがって、プラズマ触
媒反応器(20)の処理能力を高めることができるため、空
気浄化装置(1) などに反応器(20)を適用する場合の能力
も大幅に高めることができる。Also in this example, since the same catalytic substance as described above is used, the air (or the gas to be treated) can be treated by effectively utilizing the active species generated by the low-temperature plasma. And the chemical reaction at that time can be drastically promoted. Therefore, since the processing capacity of the plasma catalytic reactor (20) can be increased, the capacity when the reactor (20) is applied to the air purification device (1) and the like can be greatly increased.
【0099】(変形例5)実施形態3の変形例5は、プ
ラズマ触媒反応器(20)において、放電方式としてグロー
放電を採用したものである。この例では、図11に基づ
いて放電手段(21,22) の構成のみを説明する。(Modification 5) Modification 5 of Embodiment 3 employs glow discharge as a discharge method in the plasma catalytic reactor (20). In this example, only the configuration of the discharging means (21, 22) will be described with reference to FIG.
【0100】この例では、放電電極(21)として棒状電極
が用いられており、対向電極(22)には、メッシュ材やパ
ンチングメタルなどの開口部を持った板状電極が用いら
れている。そして、両電極(21,22) には、高圧電源(図
示せず)が接続されており、放電電極(21)における対向
電極(22)寄りの端部でグロー放電が生じるようにしてい
る。この場合、放電電極(21)における対向電極(22)側の
先端部に放電場(D) が形成される。In this example, a rod-shaped electrode is used as the discharge electrode (21), and a plate-shaped electrode having an opening such as a mesh material or a punched metal is used as the counter electrode (22). A high-voltage power supply (not shown) is connected to both electrodes (21, 22) so that a glow discharge is generated at an end of the discharge electrode (21) near the counter electrode (22). In this case, a discharge field (D) is formed at the tip of the discharge electrode (21) on the side of the counter electrode (22).
【0101】このように両電極(21,22) によってグロー
放電を起こすように構成しても、放電場(D) には活性種
が生成される。この活性種には、上述の各放電方式と同
様に、プラズマ触媒反応器(20)での被処理流体の処理反
応を促進する高速電子、イオン、オゾン、ヒドロキシラ
ジカルなどのラジカルや、その他の励起分子(励起酸素
分子、励起窒素分子、励起水分子など)が含まれる。Even if glow discharge is generated by the two electrodes (21, 22), active species are generated in the discharge field (D). Like the above-described discharge methods, the active species include high-speed electrons, ions, ozone, hydroxyl radicals, and other radicals that promote the treatment reaction of the fluid to be treated in the plasma catalytic reactor (20), and other excited species. Molecules (excited oxygen molecules, excited nitrogen molecules, excited water molecules, etc.).
【0102】処理部材(23)は、上述のそれぞれの例と同
様に両電極(21,22) の間で対向電極(22)の近傍に配置さ
れ、触媒にも実施形態1と同様のものが用いられてい
る。このため、低温プラズマにより発生する種々の活性
種が、空気浄化を行う際の処理に有効に利用されるの
で、被処理空気を処理する際の化学反応を飛躍的に促進
することができる。したがって、プラズマ触媒反応器(2
0)の処理能力を高めることができるため、空気浄化装置
(1) などの能力も高めることができる。The processing member (23) is disposed between the two electrodes (21, 22) in the vicinity of the counter electrode (22) in the same manner as in the respective examples described above. Used. For this reason, various active species generated by the low-temperature plasma are effectively used in the process of performing air purification, so that the chemical reaction in processing the air to be processed can be drastically promoted. Therefore, the plasma catalytic reactor (2
0), the air purification device
Capabilities such as (1) can also be improved.
【0103】[0103]
【実施例】次に、プラズマ触媒反応器(20)において、本
発明の特徴とする触媒を用いた実施例と従来の触媒を用
いた比較例1,2とについて、被処理流体の処理性能を
比較対照しながら説明する。Next, in the plasma catalytic reactor (20), the treatment performance of the fluid to be treated was determined for the embodiment using the catalyst characteristic of the present invention and the comparative examples 1 and 2 using the conventional catalyst. Explanation will be made while comparing and contrasting.
【0104】まず、実施例の触媒には、実施形態1で説
明したように、マンガン,鉄及びセリウムからなる触媒
を共沈法で調製し、これをハニカム状基材(23a) から構
成された処理部材(23)に使用した。この実施例の触媒に
おけるマンガン,鉄及びセリウムの組成比は、それぞれ
30%,60%及び10%であった。First, as described in the first embodiment, a catalyst comprising manganese, iron and cerium was prepared by a coprecipitation method, and this was formed from a honeycomb substrate (23a). Used for processing member (23). The composition ratios of manganese, iron and cerium in the catalyst of this example were 30%, 60% and 10%, respectively.
【0105】また、比較例1の触媒には、従来より低温
プラズマと組み合わせて用いられている触媒として、市
販の酸化マンガン系触媒を用いた。この触媒はマンガン
とアルミニウムとを含み、マンガン及びアルミニウムの
組成比は、それぞれ60%及び40%であった。As the catalyst of Comparative Example 1, a commercially available manganese oxide-based catalyst was used as a catalyst conventionally used in combination with low-temperature plasma. This catalyst contained manganese and aluminum, and the composition ratio of manganese and aluminum was 60% and 40%, respectively.
【0106】また、比較例2の触媒には、従来より低温
プラズマと組み合わせて用いられている触媒として、市
販の白金系触媒を用いた。この触媒は白金とアルミニウ
ムとを含み、白金及びアルミニウムの組成比は、それぞ
れ0.5%及び99.5%であった。As the catalyst of Comparative Example 2, a commercially available platinum-based catalyst was used as a catalyst conventionally used in combination with low-temperature plasma. This catalyst contained platinum and aluminum, and the composition ratios of platinum and aluminum were 0.5% and 99.5%, respectively.
【0107】次に、上記実施例及び比較例1,2の触媒
を用いて行った実験について説明する。まず、実験に
は、反応部が図12に示すように構成された実験装置を
使用した。この実験装置は、ストリーマ放電を発生させ
るように構成されている。この装置において、放電電極
(21)は、直径2mm、長さ8mmの真鍮の針電極(21a) を、
17.5mmの間隔で横に3本並べ、各針電極(21a) の列
を20mmの間隔で縦に2段に配置した構成とした。ま
た、対向電極(22)には、61×80mmのステンレスメッ
シュ材を用いた。そして、放電電極(21)と対向電極(22)
のギャップを22mmとし、針電極(21a) とステンレスメ
ッシュ材の対向電極(22)とが直角になるように配置し、
直流高電圧(20Kv)を印加する構成とした。Next, experiments performed using the catalysts of the above-described example and comparative examples 1 and 2 will be described. First, in the experiment, an experimental apparatus having a reaction unit configured as shown in FIG. 12 was used. This experimental device is configured to generate a streamer discharge. In this device, the discharge electrode
(21) is a 2 mm diameter, 8 mm long brass needle electrode (21a),
Three needle electrodes (21a) were arranged horizontally at intervals of 17.5 mm, and two rows of needle electrodes (21a) were vertically arranged at intervals of 20 mm. A 61 × 80 mm stainless mesh material was used for the counter electrode (22). Then, the discharge electrode (21) and the counter electrode (22)
The gap of 22 mm, the needle electrode (21a) and the counter electrode (22) of stainless steel mesh material are arranged so as to be at right angles,
It was configured to apply a DC high voltage (20 Kv).
【0108】また、上記実施例及び比較例1,2の各触
媒を厚さが10mmのハニカム状の処理部材(23)に担持し
たものを放電電極(21)と対向電極(22)との間で対向電極
(22)に密着するように配置し、針電極(21a) の先端と処
理部材(23)とのギャップを12mmに設定した。針電極(2
1a) の先端は、図13に示すように先端部を60°の削
り角(θ)で削ったものとし、最先端は半径Rが0.5
mmの球面形状として僅かな丸みを有するものとした。The catalysts of Examples and Comparative Examples 1 and 2 supported on a honeycomb-shaped treatment member (23) having a thickness of 10 mm were placed between a discharge electrode (21) and a counter electrode (22). With counter electrode
The gap between the tip of the needle electrode (21a) and the processing member (23) was set to 12 mm. Needle electrode (2
As shown in FIG. 13, the tip of 1a) is obtained by shaving the tip with a shaving angle (θ) of 60 °.
The spherical shape of mm was slightly rounded.
【0109】このように針電極(21a) の先端角度(θ)を
約60度に設定すると、上記実施形態1において説明し
たように、放電電極(21)から対向電極(22)に向かってフ
レア状に広がる広い範囲でストリーマ放電が発生する。When the tip angle (θ) of the needle electrode (21a) is set to about 60 degrees, the flare from the discharge electrode (21) toward the counter electrode (22) as described in the first embodiment. Streamer discharge occurs in a wide range spreading like a circle.
【0110】以上の装置構成において、トルエン100
ppmを含む被処理流体を3種類の空間速度(1000
h−1,2000h−1,5000h−1)で実験装置
に導入して、20Kvの電圧を印加したときの反応物の
減衰量及び生成物の増加量をそれぞれ測定し、各触媒の
臭気成分に対する酸化分解特性(処理特性)を調べた測
定結果を図14のグラフに示している。In the above apparatus configuration, toluene 100
ppm of the fluid to be treated at three different space velocities (1000
h-1, 2000 h-1, 5000 h-1) and introduced into the experimental apparatus, and when a voltage of 20 Kv was applied, the amount of attenuation of the reactant and the amount of increase in the product were measured, and the amount of odor component of each catalyst was measured. The measurement results obtained by examining the oxidative decomposition characteristics (processing characteristics) are shown in the graph of FIG.
【0111】図14によれば、本実施例の触媒は、従来
触媒である比較触媒1,2と比較して分解効率が高いこ
とから、その活性が非常に高いことが分かる。具体的に
は、発明触媒は空間速度が1000h−1のときに一過
性で70%以上の酸化分解性能を有しており、市販白金
系触媒の約1.5倍、市販マンガン系触媒の約2倍の性
能を有している。According to FIG. 14, the catalyst of this example has a higher decomposition efficiency than the comparative catalysts 1 and 2, which are conventional catalysts, and thus shows that the activity is very high. Specifically, the inventive catalyst is transient and has an oxidative decomposition performance of 70% or more when the space velocity is 1000 h-1, and is about 1.5 times that of a commercially available platinum-based catalyst and about 1.5 times that of a commercially available manganese-based catalyst. It has about twice the performance.
【0112】以上のことから、本実施例の触媒を用いる
と、プラズマ触媒反応器(20)において被処理流体を処理
する際の化学反応を促進し、処理性能を大幅に高められ
ることが分かる。From the above, it can be seen that the use of the catalyst of this embodiment promotes the chemical reaction when treating the fluid to be treated in the plasma catalytic reactor (20), thereby greatly improving the treatment performance.
【0113】[0113]
【発明のその他の実施の形態】本発明は、上記実施形態
について、以下のような構成としてもよい。Other Embodiments of the Invention The present invention may be configured as follows with respect to the above embodiment.
【0114】例えば、実施形態1(図1〜図3)、実施
形態2(図4)、実施形態3(図5)、及び実施形態3
の変形例1(図6)では、処理部材(23)を放電電極(21)
と対向電極(22)の間に形成される放電場(D) 中で対向電
極(22)の近傍に配置しているが、処理部材(23)は、実施
形態3の変形例2(図8)、同変形例3(図9)、及び
同変形例5(図11)などと同様、図15に示すように
放電場(D) の下流側に配置してもよい。For example, Embodiment 1 (FIGS. 1 to 3), Embodiment 2 (FIG. 4), Embodiment 3 (FIG. 5), and Embodiment 3
In the first modification (FIG. 6), the processing member (23) is connected to the discharge electrode (21).
Although it is arranged near the counter electrode (22) in the discharge field (D) formed between the counter electrode (22) and the counter electrode (22), the processing member (23) is a modification example 2 of the third embodiment (FIG. 8). As in the third modification (FIG. 9) and the fifth modification (FIG. 11), they may be arranged downstream of the discharge field (D) as shown in FIG.
【0115】また、図10の部分放電方式において、筒
状の対向電極(22)の中に触媒粒子を充填する代わりに、
図16に示すように、該対向電極(22)内に本発明の触媒
物質を有する円筒形状のハニカム状処理部材(23)を装着
してもよい。この場合、図10の例に比べて通風抵抗が
小さくなり、処理ガス量を増やすことができる。In the partial discharge method shown in FIG. 10, instead of filling the cylindrical counter electrode (22) with catalyst particles,
As shown in FIG. 16, a cylindrical honeycomb processing member (23) having the catalyst substance of the present invention may be mounted in the counter electrode (22). In this case, the ventilation resistance is smaller than in the example of FIG. 10, and the processing gas amount can be increased.
【0116】また、図17に示すように、線状電極(放
電電極)(21)を中心として、触媒粒子またはハニカム処
理部材(23)、円筒状ガラス管(絶縁管)(27)、及び筒状
電極(対向電極)(22)を、内側から順に重ねるように配
置してもよい。この場合、処理部材(23)の基材には強誘
電体が用いられる。このように構成すると、放電電極(2
1)から放出された電子がハニカム状の処理部材(23)を介
して径方向外側へ移動し、ガラス管(27)の内面に電荷が
溜まると、該電荷が電位差を小さくする作用をするの
で、スパークに至らずに安定した放電を発生させること
ができる。As shown in FIG. 17, catalyst particles or a honeycomb processing member (23), a cylindrical glass tube (insulating tube) (27), and a cylindrical electrode (discharge electrode) (21) as a center. The shape electrodes (counter electrodes) (22) may be arranged so as to be sequentially stacked from the inside. In this case, a ferroelectric is used as a base material of the processing member (23). With this configuration, the discharge electrodes (2
When the electrons emitted from 1) move radially outward through the honeycomb-shaped processing member (23) and accumulate charges on the inner surface of the glass tube (27), the charges act to reduce the potential difference. Thus, stable discharge can be generated without sparking.
【0117】そして、これらの図16及び図17の場合
も、上記と同様に本願発明の特徴とする触媒を使用する
ことにより、低温プラズマにより発生する活性種を有効
に利用して被処理流体の化学反応を促進することができ
るので、反応器(20)の処理性能を高めることが可能とな
る。Also in the case of FIGS. 16 and 17, the use of the catalyst characterized by the present invention as described above allows the active species generated by the low-temperature plasma to be effectively used to form the fluid to be treated. Since the chemical reaction can be promoted, the processing performance of the reactor (20) can be improved.
【0118】なお、図16,図17の例では、パルス電
源を用いてもよいし、交流電源を用いてもよい。In the examples of FIGS. 16 and 17, a pulse power supply or an AC power supply may be used.
【0119】一方、上記実施形態では、処理部材(23)が
触媒手段と吸着手段の両方の機能を有するものとして構
成しているが、触媒手段を構成する第1の処理部材と、
吸着手段を構成する第2の処理部材とを分けた構成とし
て、これらの処理部材を放電場(D) 中またはその下流側
に別々に配置してもよい。On the other hand, in the above embodiment, the processing member (23) is configured to have both functions of the catalyst means and the adsorption means.
These processing members may be separately arranged in the discharge field (D) or on the downstream side thereof, as a configuration in which the second processing member constituting the adsorption means is separated from the second processing member.
【0120】また、上記各実施形態では、プラズマ触媒
反応器(20)を空気浄化装置(1) 、窒素酸化物浄化装置
(2) 、及び燃焼排ガス浄化装置(3) などに適用した例に
ついて説明したが、このプラズマ触媒反応器(20)は、空
気調和装置や生ゴミ処理機など、被処理流体を処理する
他の装置にも適用することが可能である。In each of the above embodiments, the plasma catalytic reactor (20) is replaced with the air purifying device (1), the nitrogen oxide purifying device,
(2) and an example in which the present invention is applied to a flue gas purifying device (3) and the like has been described.This plasma catalytic reactor (20) is used for processing other fluids such as an air conditioner and a garbage disposal machine. It is also possible to apply to the device.
【0121】さらに、上記実施例では、触媒として、マ
ンガン、鉄、セリウムにより構成したものを用いるする
ようにしているが、本発明で使用する触媒は、マンガン
酸化物と、鉄、セリウム、ユーロピウム、ランタン、及
び銅のうちの少なくとも1種の酸化物との混合物または
複合酸化物を含有したものであればよい。Further, in the above embodiment, a catalyst composed of manganese, iron, and cerium is used as the catalyst. However, the catalyst used in the present invention is composed of manganese oxide, iron, cerium, europium, What is necessary is just to contain a mixture or complex oxide with lanthanum and at least one oxide of copper.
【0122】また、上記実施形態では、針電極(21)の先
端形状を特定した電極構成において直流の高電圧を印加
して広い領域でストリーマ放電を発生させるようにして
いるが、針電極の先端形状に拘わらず、パルスの高電圧
電源を用いるとストリーマ放電を広い領域で生成するこ
とが可能となる。In the above embodiment, a high DC voltage is applied to generate a streamer discharge in a wide area in the electrode configuration in which the tip shape of the needle electrode (21) is specified. Regardless of the shape, the use of a pulsed high-voltage power supply makes it possible to generate a streamer discharge in a wide area.
【0123】具体的には、例えばパルスの立ち上がり時
間が100ns以下程度と短く、パルス幅が1μs以下
程度の急峻なパルス高電圧を両電極間に印加すると、対
向電極側に向かってフレア状に広がった比較的広い範囲
でストリーマ放電を起こすことができる。このようにパ
ルス波形を特定するとストリーマ放電が広い領域で生成
される理由としては、電圧の印加時間が短いために、
通常の放電ではスパークに至ってしまうような高い電圧
を瞬間的に印加できること、印加電圧を高くすると全
ての場所で放電が起きやすくなること、電圧立ち上が
りが急峻なために空間電荷効果による放電の抑制が少な
いこと、立ち上がり時間が短いために一様な放電が起
きやすいことなどを挙げることができる。Specifically, for example, when a pulse high voltage with a short pulse rise time of about 100 ns or less and a pulse width of about 1 μs or less is applied between both electrodes, the pulse spreads in a flare toward the counter electrode. Streamer discharge can be caused in a relatively wide range. The reason for specifying the pulse waveform in this way is that the streamer discharge is generated in a wide area because the voltage application time is short.
It is possible to instantaneously apply a high voltage that would cause a spark in normal discharge.It is easy to cause discharge at all places when the applied voltage is increased. And the fact that uniform discharge is likely to occur because of a short rise time.
【図1】本発明の実施形態1に係るプラズマ触媒反応器
を備えた空気浄化装置の構造図である。FIG. 1 is a structural diagram of an air purification device provided with a plasma catalytic reactor according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】図1の空気浄化装置におけるプラズマ触媒反応
器の構成と放電方式(ストリーマ放電)を模式的に示す
断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a plasma catalytic reactor and a discharge method (streamer discharge) in the air purification device of FIG.
【図3】図1の空気浄化装置におけるプラズマ反応器の
構成を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing a configuration of a plasma reactor in the air purification device of FIG.
【図4】実施形態2に係る窒素酸化物浄化装置の構成を
模式的に示す図である。FIG. 4 is a view schematically showing a configuration of a nitrogen oxide purifying apparatus according to a second embodiment.
【図5】実施形態3に係るプラズマ触媒反応器の放電方
式(パルスコロナ放電)を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a discharge method (pulse corona discharge) of the plasma catalytic reactor according to Embodiment 3.
【図6】実施形態3の第1の変形例に係るプラズマ触媒
反応器の放電方式(コロナ放電)を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a discharge method (corona discharge) of a plasma catalytic reactor according to a first modification of the third embodiment.
【図7】図6のプラズマ触媒反応器を適用した空気浄化
装置の構成を模式的に示す断面図である。7 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an air purification device to which the plasma catalytic reactor of FIG. 6 is applied.
【図8】実施形態3の第2の変形例に係るプラズマ触媒
反応器の放電方式(沿面放電)を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a discharge method (creep discharge) of a plasma catalytic reactor according to a second modification of the third embodiment.
【図9】実施形態3の第3の変形例に係るプラズマ触媒
反応器の放電方式(無声放電)を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a discharge method (silent discharge) of a plasma catalytic reactor according to a third modification of the third embodiment.
【図10】実施形態3の第4の変形例に係るプラズマ触
媒反応器の放電方式(部分放電)を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a discharge method (partial discharge) of a plasma catalytic reactor according to a fourth modification of the third embodiment.
【図11】実施形態3の第5の変形例に係るプラズマ触
媒反応器の放電方式(グロー放電)を示す模式図であ
る。FIG. 11 is a schematic diagram showing a discharge method (glow discharge) of a plasma catalytic reactor according to a fifth modification of the third embodiment.
【図12】実施例における実験装置の概略構成図であ
る。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an experimental apparatus in an example.
【図13】図3の実験装置における放電電極の先端形状
を示す拡大図である。FIG. 13 is an enlarged view showing a tip shape of a discharge electrode in the experimental apparatus of FIG.
【図14】実施例の実験結果を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing experimental results of the example.
【図15】処理部材を放電場の下流側に配置する変形例
を示す図である。FIG. 15 is a view showing a modification in which a processing member is arranged downstream of a discharge field.
【図16】図10の部分放電方式の変形例を示す図であ
る。FIG. 16 is a diagram showing a modification of the partial discharge method of FIG.
【図17】図10の部分放電方式の第2の変形例を示す
図である。FIG. 17 is a diagram showing a second modification of the partial discharge method of FIG.
(1) 空気浄化装置 (2) 窒素酸化物浄化装置 (3) 燃焼排ガス浄化装置 (4) ダイオキシン分解装置 (5) フロンガス分解装置 (10) ケーシング (11) 集塵フィルタ (12) 遠心ファン (15) 空気吸込口(ガス導入口) (16) 空気吹出口(ガス排出口) (20) プラズマ触媒反応器 (21) 放電電極 (22) 対向電極 (23) 処理部材(触媒手段、吸着手段) (24) 高圧電源 (1) Air purifier (2) Nitrogen oxide purifier (3) Combustion exhaust gas purifier (4) Dioxin decomposer (5) Freon gas decomposer (10) Casing (11) Dust collection filter (12) Centrifugal fan (15 ) Air inlet (gas inlet) (16) Air outlet (gas outlet) (20) Plasma catalytic reactor (21) Discharge electrode (22) Counter electrode (23) Processing member (catalyst means, adsorption means) ( 24) High voltage power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07D 319/24 B01D 53/36 B H05H 1/48 B01J 23/84 311A (72)発明者 茂木 完治 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Fターム(参考) 4C080 AA07 BB02 BB10 CC01 HH05 JJ03 KK02 MM02 QQ01 4D048 AA06 AA11 AA18 AB03 BA18X BA19X BA28X BA35X BA36X BA42X BB02 EA03 4G069 AA03 AA08 BB06A BB06B BC31A BC31B BC42A BC42B BC43A BC43B BC44A BC44B BC62A BC62B BC66A BC66B CA10 CA13 CA15 CA19 DA06 EA19 FB09 4G075 AA03 AA37 BA05 CA15 CA16 CA17 CA18 CA54 DA02 EB01 EB21 EB42 EB43 EC21 FA03 FA08 FC15 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (51) Int.Cl. 7 identification mark FI theme Court Bu (reference) C07D 319/24 B01D 53/36 B H05H 1/48 B01J 23/84 311A (72) inventor Kanji Mogi Osaka 1304 Kanaokacho, Sakai City Daikin Industries, Ltd. Sakai Seisakusho Kanaoka Factory F-term (reference) 4C080 AA07 BB02 BB10 CC01 HH05 JJ03 KK02 MM02 QQ01 4D048 AA06 AA11 AA18 AB03 BA18X BA19X BA28X BA35X BA36X BA42X BB02 AB03A03 A03B03A03A BC42A BC42B BC43A BC43B BC44A BC44B BC62A BC62B BC66A BC66B CA10 CA13 CA15 CA19 DA06 EA19 FB09 4G075 AA03 AA37 BA05 CA15 CA16 CA17 CA18 CA54 DA02 EB01 EB21 EB42 EB43 EC21 FA03 FA08 FC15
Claims (10)
プラズマを発生させる放電手段(21,22) と、該放電手段
(21,22) における放電場(D) 中または放電場(D) の下流
側に配置された触媒手段(23)とを備えたプラズマ触媒反
応器であって、 上記触媒手段(23)は、触媒物質として、マンガン酸化物
と、鉄、セリウム、ユーロピウム、ランタン、及び銅の
うちの少なくとも1種の酸化物との混合物または複合酸
化物を含有していることを特徴とするプラズマ触媒反応
器。A discharge means for generating low-temperature plasma by discharge in a flow space of a fluid to be treated;
A catalyst means (23) disposed in the discharge field (D) or downstream of the discharge field (D) in (21, 22), wherein the catalyst means (23) comprises: A plasma catalytic reactor comprising, as a catalyst material, a mixture or a composite oxide of manganese oxide and at least one oxide of iron, cerium, europium, lanthanum, and copper.
酸化物の組成比が20%〜50%であることを特徴とす
る請求項1記載のプラズマ触媒反応器。2. The plasma catalytic reactor according to claim 1, wherein the catalyst means has a composition ratio of manganese oxide in the catalyst substance of 20% to 50%.
数の異なる複数種類のマンガン酸化物を含んでいること
を特徴とする請求項1または2記載のプラズマ触媒反応
器。3. The plasma catalytic reactor according to claim 1, wherein the catalytic means includes a plurality of manganese oxides having different oxidation numbers as the catalytic substance.
パルスコロナ放電、コロナ放電、沿面放電、無声放電、
部分放電、またはグロー放電により、低温プラズマを発
生させるように構成されていることを特徴とする請求項
1,2または3記載のプラズマ触媒反応器。4. The discharge means (21, 22) comprises a streamer discharge,
Pulse corona discharge, corona discharge, creeping discharge, silent discharge,
4. The plasma catalytic reactor according to claim 1, wherein the plasma catalytic reactor is configured to generate low-temperature plasma by partial discharge or glow discharge.
放電場(D) の下流側には、被処理流体に含有される被処
理成分を吸着する吸着手段(23)が触媒手段(23)とともに
配置されていることを特徴とする請求項1,2,3また
は4記載のプラズマ触媒反応器。5. An adsorbing means (23) for adsorbing a component to be treated contained in a fluid to be treated, in the discharge field (D) of the discharge means (21, 22) or downstream of the discharge field (D). 5. A plasma catalytic reactor according to claim 1, 2, 3 or 4, which is arranged together with the catalyst means (23).
ラズマ触媒反応器(20)と、 該プラズマ触媒反応器(20)が内部に収納されるケーシン
グ(10)とを備え、 上記ケーシング(10)内に被処理空気を導入して放電手段
(21,22) の放電場(D)及び触媒手段(23)を通過させるこ
とにより、該被処理空気中の臭気成分または有害成分を
処理するように構成されていることを特徴とする空気浄
化装置。6. The plasma catalytic reactor according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, further comprising: a casing (10) in which the plasma catalytic reactor (20) is housed. Discharge means by introducing air to be treated into casing (10)
(21, 22) through the discharge field (D) and the catalyst means (23) to treat odorous or harmful components in the air to be treated. apparatus.
ラズマ触媒反応器(20)と、 該プラズマ触媒反応器(20)が内部に収納されるケーシン
グ(10)とを備え、 上記ケーシング(10)内に被処理ガスを導入して放電手段
(21,22) の放電場(D)及び触媒手段(23)を通過させるこ
とにより、該被処理ガス中の窒素酸化物を処理するよう
に構成されていることを特徴とする窒素酸化物浄化装
置。7. A plasma catalytic reactor (20) according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, and a casing (10) in which the plasma catalytic reactor (20) is housed. Discharge means by introducing the gas to be treated into the casing (10)
(21, 22) through a discharge field (D) and a catalyst means (23) to treat nitrogen oxides in the gas to be treated. apparatus.
ラズマ触媒反応器(20)と、 該プラズマ触媒反応器(20)が内部に収納されるケーシン
グ(10)とを備え、 上記ケーシング(10)内に燃焼排ガスを導入して放電手段
(21,22) の放電場(D)及び触媒手段(23)を通過させるこ
とにより、該燃焼排ガス中の窒素酸化物を処理するとと
もに、未燃燃料及びハイドロカーボンを処理するように
構成されていることを特徴とする燃焼排ガス浄化装置。8. A plasma catalytic reactor (20) according to claim 1, 2, 3, or 5, and a casing (10) in which the plasma catalytic reactor (20) is housed. Discharge means by introducing combustion exhaust gas into casing (10)
(21, 22) by passing through the discharge field (D) and the catalyst means (23) to treat nitrogen oxides in the flue gas and to treat unburned fuel and hydrocarbons. A flue gas purifying device characterized by the following.
ラズマ触媒反応器(20)と、 該プラズマ触媒反応器(20)が内部に収納されるケーシン
グ(10)とを備え、 上記ケーシング(10)内に燃焼排ガスを導入して放電手段
(21,22) の放電場(D)及び触媒手段を通過させることに
より、該燃焼排ガス中のダイオキシンを処理するように
構成されていることを特徴とするダイオキシン分解装
置。9. A plasma catalytic reactor (20) according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, further comprising: a casing (10) in which the plasma catalytic reactor (20) is housed. Discharge means by introducing combustion exhaust gas into casing (10)
A dioxin decomposer characterized in that dioxin in the combustion exhaust gas is treated by passing through a discharge field (D) of (21,22) and a catalyst means.
プラズマ触媒反応器(20)と、 該プラズマ触媒反応器(20)が内部に収納されるケーシン
グ(10)とを備え、 上記ケーシング(10)内にフロンガスを導入して放電手段
(21,22) の放電場(D)及び触媒手段(23)を通過させるこ
とにより、該フロンガスを分解するように構成されてい
ることを特徴とするフロンガス分解装置。10. The plasma catalytic reactor according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, further comprising: a casing (10) in which the plasma catalytic reactor (20) is housed. Discharge means by introducing Freon gas into casing (10)
A flon gas decomposer characterized in that the flon gas is decomposed by passing through a discharge field (D) of (21,22) and a catalyst means (23).
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