JP2003290623A - 沿面放電電極およびこれを用いたガス処理装置、ガス処理方法 - Google Patents
沿面放電電極およびこれを用いたガス処理装置、ガス処理方法Info
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- JP2003290623A JP2003290623A JP2002095555A JP2002095555A JP2003290623A JP 2003290623 A JP2003290623 A JP 2003290623A JP 2002095555 A JP2002095555 A JP 2002095555A JP 2002095555 A JP2002095555 A JP 2002095555A JP 2003290623 A JP2003290623 A JP 2003290623A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマとガスとの接触効率を向上し、ガス
処理効率に優れる沿面放電電極およびこれを用いたガス
処理装置、ガス処理方法を提供する。 【解決手段】 接地電極１１と、絶縁体１２と、表面電
極１３、１３とを備え、表面電極１３の表面に対して垂
直方向に、複数の貫通孔１４、１４、…が互いに平行に
形成されている沿面放電電極。電極集合体２０におい
て、沿面放電電極１０ａの貫通孔１４と沿面放電電極１
０ｂの貫通孔１４が、異なる位置に配置されているガス
処理装置。電極集合体２０において、貫通孔１４の長手
方向が、被処理ガスの進行方向と角度０°〜６０°をな
して傾いている。沿面放電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃ
の表面および貫通孔１４内に非平衡プラズマを発生さ
せ、被処理ガスを沿面放電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃ
の表面および貫通孔１４内に沿って流し、被処理ガスを
非平衡プラズマと反応させるガス処理方法。
処理効率に優れる沿面放電電極およびこれを用いたガス
処理装置、ガス処理方法を提供する。 【解決手段】 接地電極１１と、絶縁体１２と、表面電
極１３、１３とを備え、表面電極１３の表面に対して垂
直方向に、複数の貫通孔１４、１４、…が互いに平行に
形成されている沿面放電電極。電極集合体２０におい
て、沿面放電電極１０ａの貫通孔１４と沿面放電電極１
０ｂの貫通孔１４が、異なる位置に配置されているガス
処理装置。電極集合体２０において、貫通孔１４の長手
方向が、被処理ガスの進行方向と角度０°〜６０°をな
して傾いている。沿面放電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃ
の表面および貫通孔１４内に非平衡プラズマを発生さ
せ、被処理ガスを沿面放電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃ
の表面および貫通孔１４内に沿って流し、被処理ガスを
非平衡プラズマと反応させるガス処理方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非平衡プラズマに
よるガス処理を効率的に行なうことができる沿面放電電
極およびこれを用いたガス処理装置、ガス処理方法に関
する。
よるガス処理を効率的に行なうことができる沿面放電電
極およびこれを用いたガス処理装置、ガス処理方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般廃棄物や産業廃棄物の焼却炉から排
出される排気ガス中には、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ダイオキシ
ンなどの種々の有害化学物質が含まれている。環境保全
や、人体への悪影響を低減するためには、このような有
害化学物質を含むガスを処理して無害化した後に、大気
中へ排出しなければならない。そのために、種々のガス
処理方法が提案されている。中でも、排気ガス、有害ガ
スなどの処理方法として、近年、放電を利用する方法が
検討されている。この方法は、ガス処理に伴なう後処理
が必要でない、処理装置を小型化することができるなど
の種々の利点がある。
出される排気ガス中には、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ダイオキシ
ンなどの種々の有害化学物質が含まれている。環境保全
や、人体への悪影響を低減するためには、このような有
害化学物質を含むガスを処理して無害化した後に、大気
中へ排出しなければならない。そのために、種々のガス
処理方法が提案されている。中でも、排気ガス、有害ガ
スなどの処理方法として、近年、放電を利用する方法が
検討されている。この方法は、ガス処理に伴なう後処理
が必要でない、処理装置を小型化することができるなど
の種々の利点がある。
【０００３】放電を利用する方法としては、熱プラズマ
を利用する方法と、非平衡プラズマ（低温プラズマ）を
利用する方法とが挙げられる。特に、非平衡プラズマを
利用する方法では、電子のエネルギー（電子温度）のみ
が高く、イオンおよび分子のエネルギー（イオン温度お
よび分子温度）は低い。したがって、非平衡プラズマを
利用する方法では、処理されるガスの温度自体は常温で
あるにもかかわらず、電子温度が高いので、高温に適さ
ない材料や条件に適用できる上に、非平衡プラズマを発
生する装置の設置が容易で、熱プラズマでは生成困難な
ラジカルを生成して、特異な化学反応を引き起こすこと
ができるなどの利点がある。
を利用する方法と、非平衡プラズマ（低温プラズマ）を
利用する方法とが挙げられる。特に、非平衡プラズマを
利用する方法では、電子のエネルギー（電子温度）のみ
が高く、イオンおよび分子のエネルギー（イオン温度お
よび分子温度）は低い。したがって、非平衡プラズマを
利用する方法では、処理されるガスの温度自体は常温で
あるにもかかわらず、電子温度が高いので、高温に適さ
ない材料や条件に適用できる上に、非平衡プラズマを発
生する装置の設置が容易で、熱プラズマでは生成困難な
ラジカルを生成して、特異な化学反応を引き起こすこと
ができるなどの利点がある。
【０００４】このような非平衡プラズマを発生する放電
としては、コロナ放電、無声放電、部分放電（パックド
ベッド型）、沿面放電、パルスストリーマ放電（高圧パ
ルス電源を必要とする）などが挙げられる。これらの中
でも、大気圧下における非平衡プラズマの発生には、主
に、無声放電、沿面放電などが利用されている。特に、
沿面放電が、ここで用いられる沿面放電電極の形状の自
由度の高さなどから、多く利用されている。
としては、コロナ放電、無声放電、部分放電（パックド
ベッド型）、沿面放電、パルスストリーマ放電（高圧パ
ルス電源を必要とする）などが挙げられる。これらの中
でも、大気圧下における非平衡プラズマの発生には、主
に、無声放電、沿面放電などが利用されている。特に、
沿面放電が、ここで用いられる沿面放電電極の形状の自
由度の高さなどから、多く利用されている。
【０００５】図５は、従来の沿面放電電極を示す概略構
成図である。この沿面放電電極は、外形がパイプ状の電
極であり、接地電極１と、接地電極１を包囲している誘
電体２と、誘電体２の表面近傍に設けられた表面電極３
とから概略構成されている。また、接地電極１と表面電
極３が、導線４を介して電源５に接続されている。この
沿面放電電極では、電源５から、接地電極１および表面
電極３に電圧を印可すると、図６に示すように、表面電
極３の表面に非平衡プラズマが発生し、プラズマ層６を
形成するようになっている。
成図である。この沿面放電電極は、外形がパイプ状の電
極であり、接地電極１と、接地電極１を包囲している誘
電体２と、誘電体２の表面近傍に設けられた表面電極３
とから概略構成されている。また、接地電極１と表面電
極３が、導線４を介して電源５に接続されている。この
沿面放電電極では、電源５から、接地電極１および表面
電極３に電圧を印可すると、図６に示すように、表面電
極３の表面に非平衡プラズマが発生し、プラズマ層６を
形成するようになっている。
【０００６】また、非平衡プラズマを発生する電極とし
て、特開２００１−３８１３８号公報には、ガスを通過
させる複数の貫通孔を互いに平行に形成した電気絶縁性
のハニカム構造体と、放電プラズマを発生する電極と、
この電極に接続され、この電極に放電プラズマを発生さ
せる電界を印加する電源とを備えた物質処理装置が提案
されている。この物質処理装置では、貫通孔と電極が平
行に配置されているものと、貫通孔と電極が垂直に配置
されているものがある。また、電極は、筒状、平板状、
ワイヤー状のものが用いられている。
て、特開２００１−３８１３８号公報には、ガスを通過
させる複数の貫通孔を互いに平行に形成した電気絶縁性
のハニカム構造体と、放電プラズマを発生する電極と、
この電極に接続され、この電極に放電プラズマを発生さ
せる電界を印加する電源とを備えた物質処理装置が提案
されている。この物質処理装置では、貫通孔と電極が平
行に配置されているものと、貫通孔と電極が垂直に配置
されているものがある。また、電極は、筒状、平板状、
ワイヤー状のものが用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図５および
図６に示す従来の沿面放電電極では、表面電極３の表面
上の非常に薄い層にプラズマ層６が形成される。したが
って、図６に示すように、表面電極３の表面に沿ってガ
スが流れる構造のガス処理装置では、表面電極３の表面
上のプラズマの効果が得られているガスの層に遮られ
て、表面電極３の表面から離れた位置にあるガスと、表
面電極３の表面近傍のプラズマとの接触効率が悪いとい
う問題があった。そのため、ガスの処理効率を上げるこ
とが非常に難しかった。また、特開２００１−３８１３
８号公報記載の物質処理装置では、ガスは貫通孔を流れ
て処理されるが、貫通孔と電極が離れ過ぎているため、
貫通孔を流れるガスがプラズマの効果を得難いため、ガ
スの処理効率が低かった。
図６に示す従来の沿面放電電極では、表面電極３の表面
上の非常に薄い層にプラズマ層６が形成される。したが
って、図６に示すように、表面電極３の表面に沿ってガ
スが流れる構造のガス処理装置では、表面電極３の表面
上のプラズマの効果が得られているガスの層に遮られ
て、表面電極３の表面から離れた位置にあるガスと、表
面電極３の表面近傍のプラズマとの接触効率が悪いとい
う問題があった。そのため、ガスの処理効率を上げるこ
とが非常に難しかった。また、特開２００１−３８１３
８号公報記載の物質処理装置では、ガスは貫通孔を流れ
て処理されるが、貫通孔と電極が離れ過ぎているため、
貫通孔を流れるガスがプラズマの効果を得難いため、ガ
スの処理効率が低かった。
【０００８】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、プラズマとガスとの接触効率を向上し、ガス処理効
率に優れる沿面放電電極およびこれを用いたガス処理装
置、ガス処理方法を提供することを課題とする。
で、プラズマとガスとの接触効率を向上し、ガス処理効
率に優れる沿面放電電極およびこれを用いたガス処理装
置、ガス処理方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題は、接地電極
と、該接地電極を包囲する絶縁体と、該絶縁体を挟持す
るように対向して積層された一対の表面電極とを備えた
沿面放電電極であって、該沿面放電電極には、複数の貫
通孔が形成されている沿面放電電極によって解決でき
る。また、前記課題は、上記沿面放電電極が前記貫通孔
の長手方向に複数並列に配列された電極集合体を備えた
ガス処理装置によって解決できる。前記電極集合体を構
成する任意の連続する２列の沿面放電電極において、１
の沿面放電電極の貫通孔と２の沿面放電電極の貫通孔
が、異なる位置に配置されていることが好ましい。前記
電極集合体において、前記貫通孔の長手方向が、該電極
集合体で処理されるガスの進行方向と角度０°〜６０°
をなして傾いていることが好ましい。また、前記課題
は、上記ガス処理装置を用いたガス処理方法であって、
前記沿面放電電極の表面電極の表面および貫通孔内に非
平衡プラズマを発生させ、被処理ガスを前記表面電極の
表面および前記貫通孔内に沿って流し、該被処理ガスを
非平衡プラズマと反応させて処理するガス処理方法によ
って解決できる。上記ガス処理方法において、１の沿面
放電電極の貫通孔を通過した被処理ガスを、２の沿面放
電電極の表面電極の表面に衝突させることが好ましい。
と、該接地電極を包囲する絶縁体と、該絶縁体を挟持す
るように対向して積層された一対の表面電極とを備えた
沿面放電電極であって、該沿面放電電極には、複数の貫
通孔が形成されている沿面放電電極によって解決でき
る。また、前記課題は、上記沿面放電電極が前記貫通孔
の長手方向に複数並列に配列された電極集合体を備えた
ガス処理装置によって解決できる。前記電極集合体を構
成する任意の連続する２列の沿面放電電極において、１
の沿面放電電極の貫通孔と２の沿面放電電極の貫通孔
が、異なる位置に配置されていることが好ましい。前記
電極集合体において、前記貫通孔の長手方向が、該電極
集合体で処理されるガスの進行方向と角度０°〜６０°
をなして傾いていることが好ましい。また、前記課題
は、上記ガス処理装置を用いたガス処理方法であって、
前記沿面放電電極の表面電極の表面および貫通孔内に非
平衡プラズマを発生させ、被処理ガスを前記表面電極の
表面および前記貫通孔内に沿って流し、該被処理ガスを
非平衡プラズマと反応させて処理するガス処理方法によ
って解決できる。上記ガス処理方法において、１の沿面
放電電極の貫通孔を通過した被処理ガスを、２の沿面放
電電極の表面電極の表面に衝突させることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の沿面放電電極の一例を示す概略構成図
であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図であ
る。また、図２は、本発明の沿面放電電極の一例を示
し、図１のＣ―Ｃで切断した状態を示す概略断面図であ
る。この例の沿面放電電極１０は、外形が矩形状の平板
電極であり、接地電極１１と、接地電極１１を包囲する
絶縁体１２と、絶縁体１２を挟持するように対向して積
層された一対の表面電極１３、１３とから概略構成され
ており、表面電極１３の表面に対して垂直方向に、複数
の貫通孔１４、１４、…が互いに平行に形成されている
ものである。なお、本発明の沿面放電電極の外形および
大きさは、特に限定されるものではなく、この沿面放電
電極を用いて処理するガスの流量や流速などから、必要
に応じて適宜決定される。また、本発明の沿面放電電極
に形成される貫通孔は、上述のように、表面電極の表面
に対して垂直方向に、互いに平行に形成されている必要
は無く、表面電極の表面の垂直方向に対して傾いていて
もよい。
図１は、本発明の沿面放電電極の一例を示す概略構成図
であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図であ
る。また、図２は、本発明の沿面放電電極の一例を示
し、図１のＣ―Ｃで切断した状態を示す概略断面図であ
る。この例の沿面放電電極１０は、外形が矩形状の平板
電極であり、接地電極１１と、接地電極１１を包囲する
絶縁体１２と、絶縁体１２を挟持するように対向して積
層された一対の表面電極１３、１３とから概略構成され
ており、表面電極１３の表面に対して垂直方向に、複数
の貫通孔１４、１４、…が互いに平行に形成されている
ものである。なお、本発明の沿面放電電極の外形および
大きさは、特に限定されるものではなく、この沿面放電
電極を用いて処理するガスの流量や流速などから、必要
に応じて適宜決定される。また、本発明の沿面放電電極
に形成される貫通孔は、上述のように、表面電極の表面
に対して垂直方向に、互いに平行に形成されている必要
は無く、表面電極の表面の垂直方向に対して傾いていて
もよい。
【００１１】接地電極１１は、外形が矩形状の平板電極
であり、絶縁体１２の断面のほぼ中央に、表面電極１
３、１３と平行に配置されており、その厚さは０．０５
〜１ｍｍ程度である。また、接地電極１１は、銅、ステ
ンレス、タングステン、銀、Ｘチタンなどで形成されて
いる。絶縁体１２は、外形が矩形状の平板であり、その
厚さは１〜５ｍｍ程度である。また、絶縁体１２は、ア
ルミナ、ガラス、チタン酸バリウム、酸化チタンなどで
形成されている。
であり、絶縁体１２の断面のほぼ中央に、表面電極１
３、１３と平行に配置されており、その厚さは０．０５
〜１ｍｍ程度である。また、接地電極１１は、銅、ステ
ンレス、タングステン、銀、Ｘチタンなどで形成されて
いる。絶縁体１２は、外形が矩形状の平板であり、その
厚さは１〜５ｍｍ程度である。また、絶縁体１２は、ア
ルミナ、ガラス、チタン酸バリウム、酸化チタンなどで
形成されている。
【００１２】表面電極１３、１３は、外形が矩形状の平
板電極で、接地電極１１と平行になるように絶縁体１２
の表面の両面に密着されており、その厚さは０．０５〜
１ｍｍ程度である。また、表面電極１３は、銅、ステン
レス、タングステン、銀、チタンなどで形成されてい
る。また、表面電極１３は、図１に示すように、網目構
造を有しており、その網目１５、１５、…の位置と貫通
孔１４、１４、…との位置が一致するようになってい
る。すなわち、貫通孔１４、１４、…の開口部が表面電
極１３で覆い隠されることなく、貫通孔１４、１４、…
の開口部の外周が網目１５、１５、…で囲まれている。
また、この網目構造の網目の大きさは、貫通孔１４、１
４、…の大きさ（開口径）に応じて適宜決定される。
板電極で、接地電極１１と平行になるように絶縁体１２
の表面の両面に密着されており、その厚さは０．０５〜
１ｍｍ程度である。また、表面電極１３は、銅、ステン
レス、タングステン、銀、チタンなどで形成されてい
る。また、表面電極１３は、図１に示すように、網目構
造を有しており、その網目１５、１５、…の位置と貫通
孔１４、１４、…との位置が一致するようになってい
る。すなわち、貫通孔１４、１４、…の開口部が表面電
極１３で覆い隠されることなく、貫通孔１４、１４、…
の開口部の外周が網目１５、１５、…で囲まれている。
また、この網目構造の網目の大きさは、貫通孔１４、１
４、…の大きさ（開口径）に応じて適宜決定される。
【００１３】また、複数の貫通孔１４、１４、…の形状
は特に限定されるものではないが、貫通孔１４内の位置
におけるプラズマとガスの接触効率の差が少ないことか
ら、円形が好ましい。また、複数の貫通孔１４、１４、
…の開口径は、０．５〜５ｍｍ程度が好ましい。また、
複数の貫通孔１４、１４、…の数は特に限定されるもの
ではなく、貫通孔１４、１４、…が沿面放電電極１０の
全体に万遍無く形成されていればよい。さらに、図１お
よび図２には、貫通孔１４、１４、…を整列して配置し
た状態を示したが、本発明の沿面放電電極では、これに
限定されるものではなく、貫通孔１４、１４、…が沿面
放電電極１０の全体に万遍無く形成されていればよい。
は特に限定されるものではないが、貫通孔１４内の位置
におけるプラズマとガスの接触効率の差が少ないことか
ら、円形が好ましい。また、複数の貫通孔１４、１４、
…の開口径は、０．５〜５ｍｍ程度が好ましい。また、
複数の貫通孔１４、１４、…の数は特に限定されるもの
ではなく、貫通孔１４、１４、…が沿面放電電極１０の
全体に万遍無く形成されていればよい。さらに、図１お
よび図２には、貫通孔１４、１４、…を整列して配置し
た状態を示したが、本発明の沿面放電電極では、これに
限定されるものではなく、貫通孔１４、１４、…が沿面
放電電極１０の全体に万遍無く形成されていればよい。
【００１４】この例の沿面放電電極１０を使用するに
は、図３に示すように、接地電極１１と表面電極１３、
１３を、導線１６を介して電源１７に接続する。そし
て、電源１７から、接地電極１１および表面電極１３、
１３に電圧を印加すると、非平衡プラズマが発生する。
本発明の沿面放電電極では、表面電極１３、１３の表面
および貫通孔１４内で、貫通孔１４の長手方向に平衡
に、非平衡プラズマを発生することができる。すなわ
ち、本発明の沿面放電電極では、沿面放電電極の３次元
方向に非平衡プラズマを発生することができるから、非
平衡プラズマの発生する面積が大きくなる。また、貫通
孔１４内に発生する非平衡プラズマは、貫通孔１４の径
方向にほぼ均一に発生し、かつ貫通孔１４の長手方向に
沿ってほぼ均一に発生する。したがって、本発明の沿面
放電電極を用いて、排気ガス、有害ガスなどのガス（以
下、「被処理ガス」と記す。）を処理すれば、被処理ガ
スは、沿面放電電極の表面だけでなく、貫通孔内でも非
平衡プラズマと接触することができるから、被処理ガス
と非平衡プラズマとの接触面積が増加し、結果として接
触効率が向上する。ゆえに、非平衡プラズマ中に生成さ
れる高エネルギー電子およびラジカルと、被処理ガス中
に含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ、ダイオキシンなどの有害化
学物質との反応がきわめて効率よく行われ、有害化学物
質を効率よく分解することができる。
は、図３に示すように、接地電極１１と表面電極１３、
１３を、導線１６を介して電源１７に接続する。そし
て、電源１７から、接地電極１１および表面電極１３、
１３に電圧を印加すると、非平衡プラズマが発生する。
本発明の沿面放電電極では、表面電極１３、１３の表面
および貫通孔１４内で、貫通孔１４の長手方向に平衡
に、非平衡プラズマを発生することができる。すなわ
ち、本発明の沿面放電電極では、沿面放電電極の３次元
方向に非平衡プラズマを発生することができるから、非
平衡プラズマの発生する面積が大きくなる。また、貫通
孔１４内に発生する非平衡プラズマは、貫通孔１４の径
方向にほぼ均一に発生し、かつ貫通孔１４の長手方向に
沿ってほぼ均一に発生する。したがって、本発明の沿面
放電電極を用いて、排気ガス、有害ガスなどのガス（以
下、「被処理ガス」と記す。）を処理すれば、被処理ガ
スは、沿面放電電極の表面だけでなく、貫通孔内でも非
平衡プラズマと接触することができるから、被処理ガス
と非平衡プラズマとの接触面積が増加し、結果として接
触効率が向上する。ゆえに、非平衡プラズマ中に生成さ
れる高エネルギー電子およびラジカルと、被処理ガス中
に含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ、ダイオキシンなどの有害化
学物質との反応がきわめて効率よく行われ、有害化学物
質を効率よく分解することができる。
【００１５】図４は、本発明のガス処理装置の一部を例
示する概略断面図である。本発明のガス処理装置は、複
数の沿面放電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃが貫通孔１４
の長手方向に並列に配列された電極集合体２０と、沿面
放電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃに接続され、表面電極
１３、１３、…の表面および貫通孔１４、１４、…内に
非平衡プラズマを発生させる電界を沿面放電電極１０
ａ、１０ｂ、１０ｃに印加する図示略の電源とから概略
構成されている。
示する概略断面図である。本発明のガス処理装置は、複
数の沿面放電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃが貫通孔１４
の長手方向に並列に配列された電極集合体２０と、沿面
放電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃに接続され、表面電極
１３、１３、…の表面および貫通孔１４、１４、…内に
非平衡プラズマを発生させる電界を沿面放電電極１０
ａ、１０ｂ、１０ｃに印加する図示略の電源とから概略
構成されている。
【００１６】以下、本発明のガス処理装置の構成を説明
しながら、本発明のガス処理方法についても説明する。
電極集合体２０は、一般廃棄物や産業廃棄物の焼却炉に
設けられた排気管路２１内などに設置されて用いられる
ものである。電極集合体２０を構成する沿面放電電極の
数は、特に限定されるものではなく、被処理ガスの流量
や流速などから、必要に応じて適宜決定される。沿面放
電電極の数が多くなるほど、被処理ガスと非平衡プラズ
マとの接触効率が向上するので、被処理ガスの量が多い
場合や処理時間を短縮したい場合には、沿面放電電極の
数を多くすることが好ましい。また、電極集合体２０
を、複数の沿面放電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃを並列
に配列した構造とすることにより、前段の沿面放電電極
で分解されなかった被処理ガス中の有害化学物質が、後
段の沿面放電電極で分解され、最終的に、大気中に排出
される排気ガス中には有害化学物質が含まれなくなる。
また、電極集合体２０を構成する沿面放電電極１０ａ、
１０ｂ、１０ｃは、ほぼ等間隔に配置されており、図４
（ａ）に示す沿面放電電極１０ａと、沿面放電電極１０
ｂとの間隔Ｄは、５〜２０ｍｍ程度が好ましい。間隔Ｄ
がこの範囲内であれば、前段の沿面放電電極１０ａの貫
通孔１４を通過した被処理ガスが、後段の沿面放電電極
１０ｂの表面に沿って流れ、続いて沿面放電電極１０ｂ
の貫通孔１４をスムーズに通過するようになる。
しながら、本発明のガス処理方法についても説明する。
電極集合体２０は、一般廃棄物や産業廃棄物の焼却炉に
設けられた排気管路２１内などに設置されて用いられる
ものである。電極集合体２０を構成する沿面放電電極の
数は、特に限定されるものではなく、被処理ガスの流量
や流速などから、必要に応じて適宜決定される。沿面放
電電極の数が多くなるほど、被処理ガスと非平衡プラズ
マとの接触効率が向上するので、被処理ガスの量が多い
場合や処理時間を短縮したい場合には、沿面放電電極の
数を多くすることが好ましい。また、電極集合体２０
を、複数の沿面放電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃを並列
に配列した構造とすることにより、前段の沿面放電電極
で分解されなかった被処理ガス中の有害化学物質が、後
段の沿面放電電極で分解され、最終的に、大気中に排出
される排気ガス中には有害化学物質が含まれなくなる。
また、電極集合体２０を構成する沿面放電電極１０ａ、
１０ｂ、１０ｃは、ほぼ等間隔に配置されており、図４
（ａ）に示す沿面放電電極１０ａと、沿面放電電極１０
ｂとの間隔Ｄは、５〜２０ｍｍ程度が好ましい。間隔Ｄ
がこの範囲内であれば、前段の沿面放電電極１０ａの貫
通孔１４を通過した被処理ガスが、後段の沿面放電電極
１０ｂの表面に沿って流れ、続いて沿面放電電極１０ｂ
の貫通孔１４をスムーズに通過するようになる。
【００１７】また、この例のガス処理装置では、電極集
合体２０を構成する沿面放電電極１０ａの貫通孔１４、
１４、…と、沿面放電電極１０ｂの貫通孔１４、１４、
…が、異なる位置に配置されていることが好ましい。こ
こで異なる位置に配置されているとは、沿面放電電極１
０ａの貫通孔１４、１４、…の前方には、沿面放電電極
１０ｂの貫通孔１４、１４、…が存在しておらず、これ
らの貫通孔１４、１４、…が一定の間隔をおいて、連続
的に連なっていない状態を指している。このように、本
発明のガス処理装置では、電極集合体２０において、沿
面放電電極１０ａの貫通孔１４、１４、…と沿面放電電
極１０ｂの貫通孔１４、１４、…が、異なる位置に配置
されていれば、沿面放電電極１０ａの貫通孔１４、１
４、…を通過した被処理ガスが、沿面放電電極１０ｂの
表面に衝突し、沿面放電電極１０ｂの表面の境界層を破
壊する。これにより、沿面放電電極１０ａの貫通孔１
４、１４、…を通過した被処理ガスの沿面放電電極１０
ｂの表面への接触効率が上がり、その結果としてガス処
理効率が向上する。
合体２０を構成する沿面放電電極１０ａの貫通孔１４、
１４、…と、沿面放電電極１０ｂの貫通孔１４、１４、
…が、異なる位置に配置されていることが好ましい。こ
こで異なる位置に配置されているとは、沿面放電電極１
０ａの貫通孔１４、１４、…の前方には、沿面放電電極
１０ｂの貫通孔１４、１４、…が存在しておらず、これ
らの貫通孔１４、１４、…が一定の間隔をおいて、連続
的に連なっていない状態を指している。このように、本
発明のガス処理装置では、電極集合体２０において、沿
面放電電極１０ａの貫通孔１４、１４、…と沿面放電電
極１０ｂの貫通孔１４、１４、…が、異なる位置に配置
されていれば、沿面放電電極１０ａの貫通孔１４、１
４、…を通過した被処理ガスが、沿面放電電極１０ｂの
表面に衝突し、沿面放電電極１０ｂの表面の境界層を破
壊する。これにより、沿面放電電極１０ａの貫通孔１
４、１４、…を通過した被処理ガスの沿面放電電極１０
ｂの表面への接触効率が上がり、その結果としてガス処
理効率が向上する。
【００１８】さらに、この例のガス処理装置では、図４
（ｂ）に示すように、電極集合体２０において、沿面放
電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃの貫通孔１４、１４、…
の長手方向と、被処理ガスの進行方向とのなす角度αが
０°〜６０°であることが好ましく、３０°〜６０°が
より好ましい。貫通孔１４、１４、…の長手方向と、被
処理ガスの進行方向とのなす角度αが上記の範囲内であ
れば、電極集合体２０を通過する被処理ガスの流れは、
沿面放電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃの表面を流れるガ
ス流と、貫通孔１４、１４、…内を流れるガス流が混ざ
り合う複雑な乱流となる。これにより、沿面放電電極１
０ａ、１０ｂ、１０ｃの貫通孔１４、１４、…を通過し
た被処理ガスが、後段の沿面放電電極の表面へ接触する
効率が上がり、その結果としてガス処理効率が向上す
る。また、角度αが６０°以上では、電極集合体２０を
通過する被処理ガスの流れが乱流とならず、ガス処理効
率が向上しない。一方、角度αが３０°未満では、前段
の沿面放電電極の貫通孔１４、１４、…を通過した被処
理ガスが、後段の沿面放電電極の表面を流れな難くくな
り、ガス処理効率が低下する。
（ｂ）に示すように、電極集合体２０において、沿面放
電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃの貫通孔１４、１４、…
の長手方向と、被処理ガスの進行方向とのなす角度αが
０°〜６０°であることが好ましく、３０°〜６０°が
より好ましい。貫通孔１４、１４、…の長手方向と、被
処理ガスの進行方向とのなす角度αが上記の範囲内であ
れば、電極集合体２０を通過する被処理ガスの流れは、
沿面放電電極１０ａ、１０ｂ、１０ｃの表面を流れるガ
ス流と、貫通孔１４、１４、…内を流れるガス流が混ざ
り合う複雑な乱流となる。これにより、沿面放電電極１
０ａ、１０ｂ、１０ｃの貫通孔１４、１４、…を通過し
た被処理ガスが、後段の沿面放電電極の表面へ接触する
効率が上がり、その結果としてガス処理効率が向上す
る。また、角度αが６０°以上では、電極集合体２０を
通過する被処理ガスの流れが乱流とならず、ガス処理効
率が向上しない。一方、角度αが３０°未満では、前段
の沿面放電電極の貫通孔１４、１４、…を通過した被処
理ガスが、後段の沿面放電電極の表面を流れな難くくな
り、ガス処理効率が低下する。
【００１９】このように、本発明のガス処理装置によれ
ば、被処理ガスと沿面放電電極の表面に発生させた非平
衡プラズマとの接触効率を上げることができ、その結果
としてガス処理効率が向上する。したがって、非平衡プ
ラズマ中に生成される高エネルギー電子およびラジカル
と、被処理ガス中に含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ、ダイオキ
シンなどの有害化学物質との反応がきわめて効率よく行
われ、有害化学物質を効率よく分解することができる。
ば、被処理ガスと沿面放電電極の表面に発生させた非平
衡プラズマとの接触効率を上げることができ、その結果
としてガス処理効率が向上する。したがって、非平衡プ
ラズマ中に生成される高エネルギー電子およびラジカル
と、被処理ガス中に含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ、ダイオキ
シンなどの有害化学物質との反応がきわめて効率よく行
われ、有害化学物質を効率よく分解することができる。
【００２０】通常のガス処理装置では、非平衡プラズマ
を発生する放電としては、コロナ放電、無声放電、部分
放電（パックドベッド型）、沿面放電、パルスストリー
マ放電（高圧パルス電源を必要とする）などが用いられ
るが、本発明のガス処理装置では、沿面放電が要求され
る構造を実現させるために好ましく用いられる。
を発生する放電としては、コロナ放電、無声放電、部分
放電（パックドベッド型）、沿面放電、パルスストリー
マ放電（高圧パルス電源を必要とする）などが用いられ
るが、本発明のガス処理装置では、沿面放電が要求され
る構造を実現させるために好ましく用いられる。
【００２１】また、本発明のガス処理装置では、放電電
流を発生させる電源として、通常用いられるネオン発光
用の電源などを有効に使用することができる。このよう
な一般的な電源を用いることで、本発明のガス処理装置
を安価に製造できる。
流を発生させる電源として、通常用いられるネオン発光
用の電源などを有効に使用することができる。このよう
な一般的な電源を用いることで、本発明のガス処理装置
を安価に製造できる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の沿面放電
電極によれば、沿面放電電極の３次元方向に非平衡プラ
ズマを発生することができるから、非平衡プラズマの発
生する面積が大きくなる。したがって、本発明の沿面放
電電極を用いて、被処理ガスを処理すれば、被処理ガス
は、沿面放電電極の表面だけでなく、貫通孔内でも非平
衡プラズマと接触することができるから、被処理ガスと
非平衡プラズマとの接触面積が増加し、結果として接触
効率が向上する。また、本発明のガス処理装置によれ
ば、被処理ガスと沿面放電電極の表面に発生させた非平
衡プラズマとの接触効率を上げることができ、その結果
としてガス処理効率が向上する。したがって、非平衡プ
ラズマ中に生成される高エネルギー電子およびラジカル
と、被処理ガス中に含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ、ダイオキ
シンなどの有害化学物質との反応がきわめて効率よく行
われ、有害化学物質を効率よく分解することができる。
また、本発明のガス処理方法によれば、沿面放電電極の
貫通孔を通過した被処理ガスが、沿面放電電極の表面に
衝突し、その表面の境界層を破壊する。これにより、沿
面放電電極の貫通孔を通過した被処理ガスの沿面放電電
極の表面への接触効率が上がり、その結果としてガス処
理効率が向上する。また、電極集合体を通過する被処理
ガスの流れは、沿面放電電極の表面を流れるガス流と、
貫通孔内を流れるガス流が混ざり合う複雑な乱流とな
り、被処理ガスと沿面放電電極との接触効率が上がり、
その結果としてガス処理効率が向上する。
電極によれば、沿面放電電極の３次元方向に非平衡プラ
ズマを発生することができるから、非平衡プラズマの発
生する面積が大きくなる。したがって、本発明の沿面放
電電極を用いて、被処理ガスを処理すれば、被処理ガス
は、沿面放電電極の表面だけでなく、貫通孔内でも非平
衡プラズマと接触することができるから、被処理ガスと
非平衡プラズマとの接触面積が増加し、結果として接触
効率が向上する。また、本発明のガス処理装置によれ
ば、被処理ガスと沿面放電電極の表面に発生させた非平
衡プラズマとの接触効率を上げることができ、その結果
としてガス処理効率が向上する。したがって、非平衡プ
ラズマ中に生成される高エネルギー電子およびラジカル
と、被処理ガス中に含まれるＮＯｘ、ＳＯｘ、ダイオキ
シンなどの有害化学物質との反応がきわめて効率よく行
われ、有害化学物質を効率よく分解することができる。
また、本発明のガス処理方法によれば、沿面放電電極の
貫通孔を通過した被処理ガスが、沿面放電電極の表面に
衝突し、その表面の境界層を破壊する。これにより、沿
面放電電極の貫通孔を通過した被処理ガスの沿面放電電
極の表面への接触効率が上がり、その結果としてガス処
理効率が向上する。また、電極集合体を通過する被処理
ガスの流れは、沿面放電電極の表面を流れるガス流と、
貫通孔内を流れるガス流が混ざり合う複雑な乱流とな
り、被処理ガスと沿面放電電極との接触効率が上がり、
その結果としてガス処理効率が向上する。
【図１】 本発明の沿面放電電極の一例を示す概略構成
図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図で
ある。
図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図で
ある。
【図２】 本発明の沿面放電電極の一例を示し、図１の
Ｃ―Ｃで切断した状態を示す概略断面図である。
Ｃ―Ｃで切断した状態を示す概略断面図である。
【図３】 本発明の沿面放電電極に電源を接続した状態
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図４】 本発明のガス処理装置の一部を例示する概略
断面図であり、図４（ａ）は複数の沿面放電電極を並列
に配列した電極集合体を説明する図であり、図４（ｂ）
は沿面放電電極の貫通孔がガス流と角度αをなして傾い
ている状態を説明する図である。
断面図であり、図４（ａ）は複数の沿面放電電極を並列
に配列した電極集合体を説明する図であり、図４（ｂ）
は沿面放電電極の貫通孔がガス流と角度αをなして傾い
ている状態を説明する図である。
【図５】 従来の沿面放電電極を示す概略構成図であ
る。
る。
【図６】 従来の沿面放電電極の表面で発生させたプラ
ズマの状態を説明する概略図である。
ズマの状態を説明する概略図である。
１０,１０ａ,１０ｂ,１０ｃ・・・沿面放電電極、１１・・・
接地電極、１２・・・絶縁体、１３・・・表面電極、１４・・・
貫通孔、１５・・・網目、１６・・・導線、１７・・・電源、２
０・・・電極集合体、２１・・・排気管路
接地電極、１２・・・絶縁体、１３・・・表面電極、１４・・・
貫通孔、１５・・・網目、１６・・・導線、１７・・・電源、２
０・・・電極集合体、２１・・・排気管路
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｇ２１Ｆ 9/02 Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４Ｅ
Ｈ０５Ｈ 1/46
Claims (6)
- 【請求項１】 接地電極と、該接地電極を包囲する絶縁
体と、該絶縁体を挟持するように対向して積層された一
対の表面電極とを備えた沿面放電電極であって、 該沿面放電電極には、複数の貫通孔が形成されているこ
とを特徴とする沿面放電電極。 - 【請求項２】 請求項１記載の沿面放電電極が前記貫通
孔の長手方向に複数並列に配列された電極集合体を備え
たことを特徴とするガス処理装置。 - 【請求項３】 前記電極集合体を構成する任意の連続す
る２列の沿面放電電極において、１の沿面放電電極の貫
通孔と２の沿面放電電極の貫通孔が、異なる位置に配置
されていることを特徴とする請求項２記載のガス処理装
置。 - 【請求項４】 前記電極集合体において、前記貫通孔の
長手方向が、該電極集合体で処理されるガスの進行方向
と角度０°〜６０°をなして傾いていることを特徴とす
る請求項２または３記載のガス処理装置。 - 【請求項５】 請求項２ないし４のいずれかに記載のガ
ス処理装置を用いたガス処理方法であって、 前記沿面放電電極の表面電極の表面および貫通孔内に非
平衡プラズマを発生させ、被処理ガスを前記表面電極の
表面および前記貫通孔内に沿って流し、該被処理ガスを
非平衡プラズマと反応させて処理することを特徴とする
ガス処理方法。 - 【請求項６】 請求項５記載のガス処理方法において、 １の沿面放電電極の貫通孔を通過した被処理ガスを、２
の沿面放電電極の表面電極の表面に衝突させることを特
徴とするガス処理方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002095555A JP3580294B2 (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 沿面放電電極およびこれを用いたガス処理装置、ガス処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002095555A JP3580294B2 (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 沿面放電電極およびこれを用いたガス処理装置、ガス処理方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003290623A true JP2003290623A (ja) | 2003-10-14 |
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005144445A (ja) * | 2003-10-24 | 2005-06-09 | Yamaha Corp | 非平衡プラズマによるガス処理方法と放電電極及びそれを備えたガス処理装置 |
| JP2006210178A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Ngk Insulators Ltd | プラズマ発生用電極装置 |
| US7543546B2 (en) | 2003-05-27 | 2009-06-09 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Plasma processing apparatus, method for producing reaction vessel for plasma generation, and plasma processing method |
| JP2010033867A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Kyocera Corp | 誘電性構造体、誘電性構造体を用いた放電装置、流体改質装置、および反応システム |
| JP2010137017A (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Daikin Ind Ltd | 脱臭ユニットおよび脱臭システム |
| JPWO2013031800A1 (ja) * | 2011-08-29 | 2015-03-23 | 京セラ株式会社 | プラズマ発生体及びプラズマ発生装置 |
| JP2016195960A (ja) * | 2015-04-02 | 2016-11-24 | 日産自動車株式会社 | 排ガス浄化装置及びプラズマ処理装置 |
| JP2017022070A (ja) * | 2015-07-15 | 2017-01-26 | 株式会社東芝 | プラズマ誘起流電極構造、プラズマ誘起流発生装置、およびプラズマ誘起流電極構造の製造方法 |
| JP2017187013A (ja) * | 2016-04-01 | 2017-10-12 | 日産自動車株式会社 | 排ガス浄化装置、排ガス浄化装置の制御方法及びプラズマ処理装置 |
| JP2018123748A (ja) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | ダイハツ工業株式会社 | プラズマリアクタ |
| JP2019163701A (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 日産自動車株式会社 | プラズマ処理装置及び該プラズマ処理装置を用いた排気ガス浄化装置。 |
-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002095555A patent/JP3580294B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US7543546B2 (en) | 2003-05-27 | 2009-06-09 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Plasma processing apparatus, method for producing reaction vessel for plasma generation, and plasma processing method |
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| JP2017187013A (ja) * | 2016-04-01 | 2017-10-12 | 日産自動車株式会社 | 排ガス浄化装置、排ガス浄化装置の制御方法及びプラズマ処理装置 |
| JP2018123748A (ja) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | ダイハツ工業株式会社 | プラズマリアクタ |
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