JP2004321954A - 有機ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】副生成物や分解残のガスを本発明の装置内部で後処理することができ、吸着剤の処分などの必要でなく、さらに構造の簡単な有機ガス処理装置を提供しようとするものである。
【解決手段】絶縁された電極間に有機ガスの吸着剤を有するプラズマ分解素子１を設け、電極間にプラズマを発生させる電源１８を設けるとともに、プラズマ分解素子１を出たガスを再び分解素子へ戻す循環路１０を設け、希薄な有機ガスをプラズマ分解素子１の吸着剤に吸着させた後、プラズマによって分解し、その後未分解物と副生成物とを循環によって吸着剤に再吸着させるようにした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はたとえばベンゼンやキシレンなどの有害な有機ガスの分解に用いられる有機ガス処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機ガス処理装置は粒子状活性炭等の粒子状吸着剤を詰めた塔に有機ガスを含む空気を流し、粒子状吸着剤に有機ガスを吸着させ、吸着した有機ガスを熱脱着したり真空脱着して濃縮する２塔式と呼ばれるものがあった。
【０００３】
このような２塔式のものは大風量のガスの処理が困難であり、さらに装置価格も高価であるため、吸着剤を担持したハニカムロータを用いたハニカムロータ式のものが主流となった。
【０００４】
上記の２つの例のものは、有機ガスの混合した空気から有機ガスを濃縮する手段であり、濃縮された有機ガスを燃焼装置や触媒を使って無害化する後段処理が必要である。
【０００５】
このため常圧下でプラズマを発生させ、このプラズマによって有機ガスを分解する技術が開発されている。例えば特許文献１に記載のものは常圧下でプラズマを発生させ安価に有機ガスを分解するものである。
【０００６】
このような装置の場合、有機ガスの分解の過程で副生成物ができたり、分解残の有機ガスがあるため、特許文献１に記載のものは、このような副生成物や分解残のガスを後段で吸着する活性炭などの吸着剤を設けたものである。
【０００７】
また特許文献２に記載のものは、放電管内で生じた副生成物や分解残のガスを前段の濃縮装置の吸着剤に戻すようにしたものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１４９７５１号公報
【０００９】
【特許文献２】
特許公開平成１０年第２０２０３８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のものはプラズマを使って有機ガスを分解した後に活性炭などの吸着剤を用いて副生成物や分解残のガスを吸着する必要があり、吸着剤が破過する前に交換する必要があり、また交換し取り除いた吸着剤の処分を適切に行う必要があるという問題がある。
【００１１】
これに対し特許文献２に記載のものは、吸着剤を高温の空気で脱着する手段があり、脱着したガスは放電管８に入り、プラズマによって分解されるのであるが、ガスの濃縮装置などが必要であり、構成が複雑である。
【００１２】
本発明は副生成物や分解残のガスを本発明の装置内部で後処理することができ、吸着剤の処分などの必要でなく、さらに構造の簡単な有機ガス処理装置を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本件発明は以上のような課題を解決するため、絶縁された電極間に有機ガスの吸着剤を有するとともに電極間にプラズマを発生させる分解素子を設け、分解素子を出たガスを再び分解素子へ戻す循環路を設けた。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁された電極間に有機ガスの吸着剤を有する分解素子を設け、前記電極間にプラズマを発生させる電源を設けるとともに、前記分解素子を出たガスを再び前記分解素子へ戻す循環路を設けたものであり、プラズマによって吸着剤に吸着された有機ガスを分解するとともに、分解によってできた副生成物や未分解物は再び吸着剤に吸着されるという作用を有する。
【００１５】
【実施例】
以下本発明の有機ガス処理装置の実施例について図１〜図５に沿って詳細に説明する。図１〜図４において、１はプラズマ分解素子であり、その詳細は図５及び図６に示す。
【００１６】
図６において２は電極板であり、中心に厚さ数ミクロンから数１０ミクロンの金属箔よりつくられる電極３が設けられている。この電極３はステンレス、アルミニウム、銅などが適する。
【００１７】
電極３はマイカ板４，５によって両面から挟まれ、絶縁されている。マイカ板４，５は燐片状のマイカをバインダーで結合しプレスした集成マイカが適する。このようにして作られたマイカ板４，５は６００℃程度の温度に耐える。
【００１８】
図５において６，６‘は一対の導線であり、導線６は互いに間隔をおいて設置された電極板２の奇数番目の電極板３と接続され、導線６’は互いに間隔をおいて設置された電極板３の偶数番目の電極板２と接続されている。
【００１９】
７は絶縁体でシリコン樹脂などであり、電極板２の電極３と導線６，６‘との接続部分を覆っており、この部分の絶縁を図るものである。
【００２０】
８は吸着体で、セラミック紙をコルゲート（波付け）加工し、疎水性ゼオライトを担持させている。そしてこの吸着体８は電極板３の間に挿入されており、吸着体８はコルゲート加工されているために吸着体８の周囲にはガスが通過可能である。この吸着体８に担持させるものとして疎水性ゼオライトに加えて触媒を添加することもできる。
【００２１】
以上の例では吸着体８としてセラミック紙をコルゲート加工したものを示したが、これに限らず、コルゲート加工したセラミック紙の片側に平面状のセラミック紙を接着した片段ボール状、あるいはコルゲート加工したセラミック紙の両側に平面状のセラミック紙を接着した段ボール状のものであってもよい。
【００２２】
またセラミック紙以外にも耐熱性で絶縁性のあるシート材料であれば、多くのものが使用可能でありガラスなどの無機繊維を用いた紙を使うことができる。
【００２３】
図１〜図４に戻って、９はブロアであり有機ガスの混合した空気をプラズマ分解素子１へ送るものである。１０は循環路であり、プラズマ分解素子１を出た空気がブロア９によって再びプラズマ分解素子１に戻る管路を構成している。そして循環路１０の途中に熱交換素子１１が設けられている。ここで熱交換素子１１は例えば、直交型顕熱交換素子である。また熱交換素子１１は冷却ファン１２によって冷却される。
【００２４】
１３は入口バルブであり、本件装置の入口を開閉するものである。１４は出口バルブであり、本件装置の出口を開閉するものである。１５は循環路入口バルブであり、循環路１０の入口を開閉するものである。１６は循環路出口バルブであり、循環路１０の出口を開閉するものである。１７は循環路パージバルブであり、循環路１０にパージ空気を導入する口を開閉するものである。
【００２５】
１８は高圧電源で、プラズマ分解素子１に高圧電圧を加え、電極板２間でプラズマを発生させるものである。つまりこの高圧電源１８はプラズマを発生させるのに十分な電圧と電流容量を有している。
【００２６】
本発明の有機ガス処理装置は上記の如く構成され、以下その動作について説明する。先ず図１に示すように入口バルブ１３と出口バルブ１４とを開け、その他のバルブは全て閉じる。そしてブロア９を起動して有機ガスの混合した空気をプラズマ分解素子１に流す。
【００２７】
ここで有機ガスの混合した空気としては、例えば２０ｐｐｍ程度のトルエンやキシレン等の有機ガスである。この空気中の希薄な有機ガスは、プラズマ分解素子１の吸着体８に吸着される。
【００２８】
吸着体８に十分に有機ガスが吸着されたら、図２に示すように入口バルブ１３と出口バルブ１４とを閉じ、循環路入口バルブ１５と循環路出口バルブ１６とを開ける。循環路パージバルブ１７は閉じたままである。
【００２９】
この状態で高圧電源１８からプラズマ分解素子１の電極板２間に高電圧を掛け、電極板２間でプラズマを発生させる。すると吸着体８に吸着された有機ガスがプラズマの発生に伴う熱によって吸着体８から脱着され、同時にプラズマによって分解される。
【００３０】
この時に循環路１０内を有機ガスと分解副産物および分解されてできた二酸化炭素と水蒸気が循環する。そして循環路１０内の空気に含まれる酸素がプラズマ分解素子１に供給され、有機ガスや副生成物の分解が進む。
【００３１】
また循環によってプラズマ分解素子１の温度が全体的に下がり、プラズマ分解素子１の温度が部分的に上昇して損傷することを防止することができる。
【００３２】
この過程で循環路１０内の温度が上昇し、不都合であった場合は図３に示すように冷却ファン１２を起動し、熱交換素子１１の一方の通路に外気を流して他方つまり循環路１０に連通した通路を冷却する。この冷却によって循環路１０内を流れる水蒸気が結露する場合は、ドレン管（図示せず）を設けるとよい。
【００３３】
上記のプラズマによる有機ガスや副生成物の分解がある程度行われたら、高圧電源１８を停止し、未分解の有機ガスや副生成物をプラズマ分解素子１の吸着体８に再吸着させる。そして図４に示すように入口バルブ１３を閉じ、出口バルブ１４を開け、循環路入口バルブ１５を閉じ、循環路出口バルブ１６と循環路パージバルブ１７とを開ける。
【００３４】
これによって循環路１０に外気が入り、酸素が供給され、次の分解に備えることができる。またこれによってプラズマ分解素子１を通過した空気が外気へと放出されるが、上記のとおり未分解の有機ガスや副生成物をプラズマ分解素子１の吸着体８に再吸着させているため、分解残や副生成物は殆ど大気放出されることはない。
【００３５】
以上の実施例の説明では本件装置を１つだけ設置する例を示したが、複数個並べて使用することもできる。この場合には、吸着と分解とを交互に行うことができ、連続して有機ガスの分解を行うことができる。
【００３６】
また導線６，６‘と電極３の間にヒューズを設けると、マイカ板４，５の絶縁が破壊し有声放電が発生した場合には、ヒューズが切れ有声放電を防止することができる。この場合には、この部分でプラズマの発生が起こらなくなるため有機ガスの分解ができないが、次の説明のとおり問題はない。
【００３７】
先ず、吸着工程では吸着体８は故障している部分もそうでない部分も正常に有機ガスの吸着を行う。次に分解工程ではプラズマの発生している部分だけ分解が進む。故障している部分は分解ができないのであるが、プラズマ分解素子１全体の温度が上昇するため、故障した部分の吸着体８から有機ガスが脱着される。
【００３８】
脱着された有機ガスは循環路１０を通って再びプラズマ分解素子１に入るため、プラズマ分解素子１の故障のない部分で分解が行われる。このようにして、プラズマ分解素子１の一部に故障が発生しても問題はない。以上の説明は絶縁破壊の例を示したが、これ以外にもプラズマ分解素子１の一部の電極板２の間にカーボンが堆積したり、ゴミなどの異物が堆積しプラズマの発生ができなくなった場合なども上記と同様、問題なく運転を維持することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の有機ガス処理装置は上記の如く構成したのでプラズマを用いて有機ガスを分解でき、分解の対象となる有機ガスが極めて希薄であっても、一旦吸着剤に蓄えて一気に分解を行うため、プラズマを発生している時間を短くすることができ、分解に要するエネルギーを少なくすることができるものである。
【００４０】
さらに本発明の有機ガス処理装置はプラズマによる分解を行った後で、プラズマ分解素子内のガスを再度プラズマ分解素子へ循環させるようにしているため、未分解有機ガスや分解副生成物を簡単な構成で処理することができる。
【００４１】
また分解工程の後で、未分解有機ガスや分解副生成物を再度プラズマ分解素子へ循環させ再吸着させる再吸着工程を有するために、未分解有機ガスや分解副生成物は殆ど外部へ放出されることなく、しかもそのために使い捨てフィルターなどを必要とせず、簡単な構成で実現できる。
【００４２】
しかも再吸着工程を有するためにプラズマ分解素子の一部に故障が発生しても問題なく運転を維持することができる。
【００４３】
そして本発明の有機ガス処理装置は複数台並設することによって、交互運転を行うと連続的に有機ガスの処理を行うことができる。
【００４４】
さらに本発明の有機ガス処理装置は電極を絶縁板で覆った構成を有するため、吸着剤としてカチオンを有し導電性を有するものも用いることができる。つまり吸着剤としての性能の高いものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ガス処理装置の実施例の吸着動作を示すフロー図である。
【図２】本発明の有機ガス処理装置の実施例の分解動作を示すフロー図である。
【図３】本発明の有機ガス処理装置の実施例の分解動作を示すフロー図である。
【図４】本発明の有機ガス処理装置の実施例のパージ動作を示すフロー図である。
【図５】本発明の有機ガス処理装置のプラズマ分解素子を示す上面図である。
【図６】本発明の有機ガス処理装置のプラズマ分解素子に用いる電極板の断面図である。
【符号の説明】
１ プラズマ分解素子
２ 電極板
３ 電極
４，５ マイカ板
６，６‘ 導線
７ 絶縁体
８ 吸着体
９ ブロア
１０ 循環路
１１ 熱交換素子
１２ 冷却ファン
１３ 入口バルブ
１４ 出口バルブ
１５ 循環路入口バルブ
１６ 循環路出口バルブ
１７ 循環路パージバルブ
１８ 高圧電源

Claims (5)

1. 絶縁された電極間に有機ガスの吸着剤を有する分解素子を設け、前記電極間にプラズマを発生させる電源を設けるとともに、前記分解素子を出たガスを再び前記分解素子へ戻す循環路を設けた有機ガス処理装置。
2. 循環路内のガスをパージする手段を設けた請求項１記載の有機ガス処理装置。
3. 有機ガスの吸着工程と、吸着した有機ガスのプラズマ分解工程と、分解工程後に分解素子を出たガスの再吸着工程とを有する請求項１記載の有機ガス処理装置。
4. 有機ガスの吸着工程と、吸着した有機ガスのプラズマ分解工程と、分解後のガスの再吸着工程と、循環路内のガスのパージ工程とを有する請求項２記載の有機ガス処理装置。
5. 循環路の空気を冷却する冷却手段を設けた請求項１記載の有機ガス処理装置。

Images