JP2004176630A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
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- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/28—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a plasma reactor
Abstract
【課題】プラズマを利用した排気ガス浄化装置において圧力損失を低減させ、軽量化を図る。
【解決手段】2つの電極が互いに対向して配置され、この電極間に強誘電体粒子が充填され、この強誘電体粒子間に浄化しようとする排気ガスを流すように構成された排気ガス浄化装置において、前記強誘電体粒子として中空粒子を用いる。
【選択図】 図2
【解決手段】2つの電極が互いに対向して配置され、この電極間に強誘電体粒子が充填され、この強誘電体粒子間に浄化しようとする排気ガスを流すように構成された排気ガス浄化装置において、前記強誘電体粒子として中空粒子を用いる。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマを利用して排気ガス中の有害成分を分解する排気ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガス中の有害成分を分解処理するためにプラズマを利用する装置及び方法は、従来より多くのものが知られている。例えば、特許文献1には、ゴミ焼却場から排出される排気ガスのような微粒子を含んだガスを処理するための、図1に示すようなガス処理装置が開示されている。このガス処理装置1は、円筒形の反応室2の内部に、同軸的に、円筒形状を有する外部電極3及び内部電極4を設け、反応室2の外部電極3と内部電極4の間に球状強誘電体ペレット7を充填している。そして外部電極3と内部電極4は交流電圧電源8に接続されている。この電極3及び4間に高電圧を印加し、吸気口10から排気ガスを導入すると、排気ガスは球状強誘電体ペレット7の間の隙間を通過して排気口12から排出される。
【0003】
強誘電体を配置した空間に強い電界を印加すると、この電界が強誘電体に集中し、より強い電界が生じる。この強い電界により、ガスに電離が起こり、プラズマが発生する。したがって、球状強誘電体ペレット7の間を排気ガスが通過すると、排気ガス中の微粒子が帯電してペレット表面に付着する。この付着した微粒子には電界が集中し、プラズマ中の電子が高エネルギーで衝突するため、微粒子に含まれる有毒ガスが放出、分解されることになる。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−47543号公報(第2頁、図1、図2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のガス処理装置においては、直径1〜5mmの強誘電体ペレットを用いているが、このような小さなペレットを反応室に充填したのでは、ペレット間の隙間が小さく、導入する排気ガスの圧力損失が大きくなるという問題がある。この圧力損失を低減するためには、誘電体ペレット間の隙間を大きくする、すなわち誘電体ペレットの粒径を大きくすればよい。しかしながら、誘電体のペレットを大きくすると重量が増加し、車両に搭載するためのガス処理装置には適さないという問題がある。
【0006】
本発明は、上記のようなプラズマを利用したガス処理装置において、圧力損失の低減化と軽量化を図ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明によれば、2つの電極が互いに対向して配置され、この電極間に強誘電体粒子が充填され、この強誘電体粒子間に浄化しようとする排気ガスを流すように構成された排気ガス浄化装置において、前記強誘電体粒子として中空粒子を用いる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の排気ガス浄化装置を説明する。図2は、本発明の排気ガス浄化装置1の縦断面図であり、図中、21は強誘電体粒子、22は内側電極、23は外側電極、24及び25は電極座、26は絶縁性保持材、27は外筒、28はコーン、29はバリヤである。
【0009】
内側電極22及び外側電極23はともに円筒形状であり、外側電極23は外筒27の外周面内側に設けられた絶縁性保持材26上に配置されている。内側電極22は外側電極23と同芯状に配置されている。内側電極22及び外側電極23は電極座24及び25に接続され、ここから電源に接続される。
【0010】
外側電極23と内側電極22の間には強誘電体粒子21が充填されている。この強誘電体粒子21は、誘電体材料、例えばチタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸鉛マグネシウム、ジルコン酸鉛等から形成されており、その形状は球形もしくは略球形であり、その粒径は1cm〜3cmである。また、この強誘電体粒子21は中空体であり、その中空内部は真空であるか、熱伝導性の低いガスが封入されている。
【0011】
この中空の強誘電体粒子は、例えば以下のようにして製造することができる。すなわち、まずポリエチレン等の樹脂より、強誘電体粒子の中空部に相当するサイズの球体を製造する。次いでこの球体の表面にバインダを塗布した後、上記誘電体材料の粉末を表面に付着させ、必要に応じてバインダ塗布と誘電体材料粉末の付着を繰り返し、圧縮成形する。こうして得られた、樹脂球体を誘電体材料で被覆した成形体を焼成することにより、樹脂は蒸発し、中空の強誘電体粒子が得られる。
【0012】
あるいは、上記の誘電体材料を用いて外径1cm〜3cmの中空パイプを製造する。この中空パイプを所定の長さに切断し、得られた円筒片の各々の開口部を誘電体材料を用いて栓詰めした後、転造させることによって球体にする。最後に、得られた球体を焼成することにより、中空の強誘電体粒子が得られる。
【0013】
この排気ガス浄化装置1を排気ガス流路にセットすると、排気ガスは一方のコーン28から内部に流入する。内側電極22には強誘電体粒子21の直径よりも十分小さな穴が設けられており、従って排気ガスはこの穴を通じて強誘電体粒子21の隙間に流入する。内側電極22と外側電極23には電流が印加されており、放電現象を起こし、強誘電体粒子21を充填した空間には強い電界が印加されている。排気ガスに混じって進入してきたカーボン粒子は放電による静電力によって強誘電体粒子21上に吸着される。ここでプラズマが発生し、プラズマによる排気ガス中のNOxの酸化作用によって、NO2、HC、H2Oが分解してOHやOラジカルが発生し、これらが以下の反応式に示すようにカーボン粒子と反応することにより、結果として排気ガスが浄化されることになる。
C+O→CO
C+OH→CO+1/2H2
C+NO2→CO+NO
【0014】
上記反応を促進するため、強誘電体粒子21に加え、触媒を担持した多孔質粒子を配置してもよい。触媒としては、排気ガス浄化用に用いられているPt、Pd、Rh等の貴金属を用いることができ、多孔質粒子としてはアルミナ等の金属酸化物を用いることができる。
【0015】
ここで、内側電極22と外側電極23の間に印加する電圧は、処理しようとする排気ガスによって異なるが、通常数kV〜数十kVである。
【0016】
こうして浄化処理された排気ガスは、他方のコーン28から排出される。この排出口に続けて、従来の排気ガス浄化用触媒を設置してもよい。
【0017】
プラズマによる排気ガス浄化反応は強誘電体粒子21の表面において起こるため、強誘電体粒子は従来のように中実である必要はなく、本発明におけるように中空であっても同様に作用し、さらに本発明においては中空であるため軽量であり、より大きな粒子として強誘電体粒子を用いることができ、粒子間の隙間を大きくすることができ、その結果排気ガスの圧力損失を低減することができる。
【0018】
【発明の効果】
本発明の排気ガス浄化装置によれば、排気ガスの圧力損失を低減し、かつ装置全体を軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のプラズマを利用したガス処理装置の断面図である。
【図2】本発明の排気ガス浄化装置の断面図である。
【符号の説明】
1…ガス処理装置
2…反応室
3…外部電極
4…内部電極
7…球状強誘電体ペレット
8…交流電圧電源
10…吸気口
12…排気口
21…強誘電体粒子
22…内側電極
23…外側電極
24、25…電極座
26…絶縁性保持材
27…外筒
28…コーン
29…バリヤ
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマを利用して排気ガス中の有害成分を分解する排気ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガス中の有害成分を分解処理するためにプラズマを利用する装置及び方法は、従来より多くのものが知られている。例えば、特許文献1には、ゴミ焼却場から排出される排気ガスのような微粒子を含んだガスを処理するための、図1に示すようなガス処理装置が開示されている。このガス処理装置1は、円筒形の反応室2の内部に、同軸的に、円筒形状を有する外部電極3及び内部電極4を設け、反応室2の外部電極3と内部電極4の間に球状強誘電体ペレット7を充填している。そして外部電極3と内部電極4は交流電圧電源8に接続されている。この電極3及び4間に高電圧を印加し、吸気口10から排気ガスを導入すると、排気ガスは球状強誘電体ペレット7の間の隙間を通過して排気口12から排出される。
【0003】
強誘電体を配置した空間に強い電界を印加すると、この電界が強誘電体に集中し、より強い電界が生じる。この強い電界により、ガスに電離が起こり、プラズマが発生する。したがって、球状強誘電体ペレット7の間を排気ガスが通過すると、排気ガス中の微粒子が帯電してペレット表面に付着する。この付着した微粒子には電界が集中し、プラズマ中の電子が高エネルギーで衝突するため、微粒子に含まれる有毒ガスが放出、分解されることになる。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−47543号公報(第2頁、図1、図2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のガス処理装置においては、直径1〜5mmの強誘電体ペレットを用いているが、このような小さなペレットを反応室に充填したのでは、ペレット間の隙間が小さく、導入する排気ガスの圧力損失が大きくなるという問題がある。この圧力損失を低減するためには、誘電体ペレット間の隙間を大きくする、すなわち誘電体ペレットの粒径を大きくすればよい。しかしながら、誘電体のペレットを大きくすると重量が増加し、車両に搭載するためのガス処理装置には適さないという問題がある。
【0006】
本発明は、上記のようなプラズマを利用したガス処理装置において、圧力損失の低減化と軽量化を図ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明によれば、2つの電極が互いに対向して配置され、この電極間に強誘電体粒子が充填され、この強誘電体粒子間に浄化しようとする排気ガスを流すように構成された排気ガス浄化装置において、前記強誘電体粒子として中空粒子を用いる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の排気ガス浄化装置を説明する。図2は、本発明の排気ガス浄化装置1の縦断面図であり、図中、21は強誘電体粒子、22は内側電極、23は外側電極、24及び25は電極座、26は絶縁性保持材、27は外筒、28はコーン、29はバリヤである。
【0009】
内側電極22及び外側電極23はともに円筒形状であり、外側電極23は外筒27の外周面内側に設けられた絶縁性保持材26上に配置されている。内側電極22は外側電極23と同芯状に配置されている。内側電極22及び外側電極23は電極座24及び25に接続され、ここから電源に接続される。
【0010】
外側電極23と内側電極22の間には強誘電体粒子21が充填されている。この強誘電体粒子21は、誘電体材料、例えばチタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸鉛マグネシウム、ジルコン酸鉛等から形成されており、その形状は球形もしくは略球形であり、その粒径は1cm〜3cmである。また、この強誘電体粒子21は中空体であり、その中空内部は真空であるか、熱伝導性の低いガスが封入されている。
【0011】
この中空の強誘電体粒子は、例えば以下のようにして製造することができる。すなわち、まずポリエチレン等の樹脂より、強誘電体粒子の中空部に相当するサイズの球体を製造する。次いでこの球体の表面にバインダを塗布した後、上記誘電体材料の粉末を表面に付着させ、必要に応じてバインダ塗布と誘電体材料粉末の付着を繰り返し、圧縮成形する。こうして得られた、樹脂球体を誘電体材料で被覆した成形体を焼成することにより、樹脂は蒸発し、中空の強誘電体粒子が得られる。
【0012】
あるいは、上記の誘電体材料を用いて外径1cm〜3cmの中空パイプを製造する。この中空パイプを所定の長さに切断し、得られた円筒片の各々の開口部を誘電体材料を用いて栓詰めした後、転造させることによって球体にする。最後に、得られた球体を焼成することにより、中空の強誘電体粒子が得られる。
【0013】
この排気ガス浄化装置1を排気ガス流路にセットすると、排気ガスは一方のコーン28から内部に流入する。内側電極22には強誘電体粒子21の直径よりも十分小さな穴が設けられており、従って排気ガスはこの穴を通じて強誘電体粒子21の隙間に流入する。内側電極22と外側電極23には電流が印加されており、放電現象を起こし、強誘電体粒子21を充填した空間には強い電界が印加されている。排気ガスに混じって進入してきたカーボン粒子は放電による静電力によって強誘電体粒子21上に吸着される。ここでプラズマが発生し、プラズマによる排気ガス中のNOxの酸化作用によって、NO2、HC、H2Oが分解してOHやOラジカルが発生し、これらが以下の反応式に示すようにカーボン粒子と反応することにより、結果として排気ガスが浄化されることになる。
C+O→CO
C+OH→CO+1/2H2
C+NO2→CO+NO
【0014】
上記反応を促進するため、強誘電体粒子21に加え、触媒を担持した多孔質粒子を配置してもよい。触媒としては、排気ガス浄化用に用いられているPt、Pd、Rh等の貴金属を用いることができ、多孔質粒子としてはアルミナ等の金属酸化物を用いることができる。
【0015】
ここで、内側電極22と外側電極23の間に印加する電圧は、処理しようとする排気ガスによって異なるが、通常数kV〜数十kVである。
【0016】
こうして浄化処理された排気ガスは、他方のコーン28から排出される。この排出口に続けて、従来の排気ガス浄化用触媒を設置してもよい。
【0017】
プラズマによる排気ガス浄化反応は強誘電体粒子21の表面において起こるため、強誘電体粒子は従来のように中実である必要はなく、本発明におけるように中空であっても同様に作用し、さらに本発明においては中空であるため軽量であり、より大きな粒子として強誘電体粒子を用いることができ、粒子間の隙間を大きくすることができ、その結果排気ガスの圧力損失を低減することができる。
【0018】
【発明の効果】
本発明の排気ガス浄化装置によれば、排気ガスの圧力損失を低減し、かつ装置全体を軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のプラズマを利用したガス処理装置の断面図である。
【図2】本発明の排気ガス浄化装置の断面図である。
【符号の説明】
1…ガス処理装置
2…反応室
3…外部電極
4…内部電極
7…球状強誘電体ペレット
8…交流電圧電源
10…吸気口
12…排気口
21…強誘電体粒子
22…内側電極
23…外側電極
24、25…電極座
26…絶縁性保持材
27…外筒
28…コーン
29…バリヤ
Claims (1)
- 2つの電極が互いに対向して配置され、この電極間に強誘電体粒子が充填され、この強誘電体粒子間に浄化しようとする排気ガスを流すように構成された排気ガス浄化装置において、前記強誘電体粒子が中空粒子であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002344004A JP2004176630A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002344004A JP2004176630A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004176630A true JP2004176630A (ja) | 2004-06-24 |
Family
ID=32705644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002344004A Pending JP2004176630A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004176630A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009119753A1 (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | 三井造船株式会社 | ディーゼル排気ガス中の粒子状物質除去装置 |
-
2002
- 2002-11-27 JP JP2002344004A patent/JP2004176630A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009119753A1 (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | 三井造船株式会社 | ディーゼル排気ガス中の粒子状物質除去装置 |
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