JP2007075778A - Method for generating plasma discharge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高効率でプラズマ放電を発生させるプラズマ放電発生方法、詳しくは、電圧を印加することによって、プラズマ放電が発生するプラズマ放電発生方法に関する。さらに詳しくは、電圧を印加することによって発生するプラズマ放電は、化学反応、例えば、ディーゼル排ガス（排気）中の黒煙処理のような固体粒子及び／又は液体粒子を含むガスの処理、フロンガス処理、ＶＯＣ処理などのようなガスの処理、オゾンなどの有用生成物の生産などにおける有害物質の無害化もしくは有害物質の有用物質への変換に利用することができ、又は、物理変化、例えば、電気エネルギーを光エネルギーへ転換すること等に利用できる。 The present invention relates to a plasma discharge generation method that generates plasma discharge with high efficiency, and more particularly to a plasma discharge generation method in which plasma discharge is generated by applying a voltage. More specifically, the plasma discharge generated by applying a voltage is a chemical reaction, for example, treatment of gas containing solid particles and / or liquid particles such as black smoke treatment in diesel exhaust gas (exhaust gas), Freon gas treatment, It can be used to detoxify harmful substances in the treatment of gases such as VOC treatment, production of useful products such as ozone, etc., or to convert harmful substances into useful substances, or physical changes such as electrical energy Can be used to convert light to light energy.
電圧印加によってプラズマ放電を発生させるプラズマ放電発生方法に用いられるプラズマ放電反応器はこれまで２種類、すなわち、（１）直接型プラズマ放電反応器と（２）誘電体を介した間接型プラズマ放電反応器が開発されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。 Two types of plasma discharge reactors have been used so far in plasma discharge generation methods that generate plasma discharge by applying voltage: (1) direct plasma discharge reactor and (2) indirect plasma discharge reaction via dielectric. Devices have been developed (see, for example, Patent Documents 1, 2, and 3).
上記の直接型プラズマ放電反応器では、金属の電極対の間に直接に電圧を印加し、ガスの存在する一部もしくは全部の空間で放電することができる。電極対構造は、図１２に示すような外部電極と内部電極を同軸同心型に設けた構造、図１５に示すような針状電極対針状電極、図１４に示すような針状電極対板状電極、図１３に示すような板状電極対板状電極がある。いずれも、電極の放電できる部分の面積と形状の違いによって分別することができるが、電極対間にプラズマ放電ガスが直接に存在する特徴を有する。また、印加した電圧と、プラズマ放電ガスの圧力と温度条件によって、プラズマ放電現象、特にプラズマ放電に伴う発光が異なる。電極付近に光るコロナ放電或いはグロー放電、電極間を部分的に光るストリーマー放電、電極間を全部光るスパーク放電或いはアーク放電が観察できる。ガスの圧力と温度などの条件によっては、プラズマ放電が電極間の限られた部分のみで発生するので、プラズマ放電エネルギーが限られた部分に流れ込み、高いエネルギー注入密度（単位体積あたりのエネルギー注入量）が得られる。 In the direct plasma discharge reactor described above, a voltage can be directly applied between metal electrode pairs to discharge in a part or all of the space where the gas exists. The electrode pair structure has a structure in which an external electrode and an internal electrode are provided coaxially and concentrically as shown in FIG. 12, a needle-like electrode versus a needle-like electrode as shown in FIG. 15, and a needle-like electrode pair as shown in FIG. There are plate-like electrodes, plate-like electrodes as shown in FIG. Any of these can be classified according to the difference in the area and shape of the portion of the electrode that can discharge, but it has a feature that the plasma discharge gas exists directly between the electrode pair. The plasma discharge phenomenon, particularly the light emission associated with the plasma discharge, varies depending on the applied voltage and the pressure and temperature conditions of the plasma discharge gas. Corona discharge or glow discharge that shines in the vicinity of the electrodes, streamer discharge that partially shines between the electrodes, spark discharge or arc discharge that shines completely between the electrodes can be observed. Depending on conditions such as gas pressure and temperature, plasma discharge occurs only in a limited area between the electrodes, so that the plasma discharge energy flows into the limited area and a high energy injection density (energy injection amount per unit volume) ) Is obtained.
一方、誘電体を介した間接型プラズマ放電反応器では、電極対の片方或いは両方の電極に誘電体を設置することによって、プラズマ放電を広い範囲に生成できる。電極対構造は、図１６に示すような線状電極対誘電体―円筒状電極、図１７に示すような充填層の内外に電極を設けた充填層型構造、図１９に示すような板状電極対誘電体―板状電極、図１８に示すような板状電極―誘電体対誘電体―板状電極、図２０に示すような誘電体の一面に平板状電極を、他面に鋸歯状電極を設けた沿面型構造が開発されている。誘電体と片方の電極の間、或いは誘電体と誘電体の間で放電させる。印加した電圧とガスの圧力、温度条件によって、誘電体或いは電極表面に発生するコロナ放電とグロー放電が多く見られる。誘電体により、プラズマ放電エネルギーが分散されるため、エネルギー注入密度が直接型プラズマ放電反応器より低くなる。 On the other hand, in an indirect plasma discharge reactor via a dielectric, plasma discharge can be generated in a wide range by installing a dielectric on one or both electrodes of an electrode pair. The electrode pair structure includes a linear electrode pair dielectric-cylindrical electrode as shown in FIG. 16, a packed layer structure in which electrodes are provided inside and outside of the packed layer as shown in FIG. 17, and a plate shape as shown in FIG. Electrode-to-dielectric-plate-like electrode, plate-like electrode as shown in FIG. 18-dielectric-to-dielectric-plate-like electrode, a plate-like electrode on one side of the dielectric as shown in FIG. Creeping structures with electrodes have been developed. Discharge is performed between the dielectric and one of the electrodes or between the dielectric and the dielectric. Depending on the applied voltage, gas pressure, and temperature conditions, many corona discharges and glow discharges are generated on the dielectric or electrode surface. Since the plasma discharge energy is dispersed by the dielectric, the energy injection density is lower than that of the direct plasma discharge reactor.
直接型プラズマ放電反応器より処理ガス量が大きい間接型プラズマ放電反応器では、ガス全体に対して安定、かつ均一なプラズマ放電が求められている。しかし、従来のプラズマ放電反応器では、プラズマ放電がエッジ化しやすいため、プラズマ放電が部分的に発展する。図５は、従来の間接型プラズマ放電反応器のプラズマ放電原理を示す。陽極２と陰極４に印加した電圧によって、誘電体１の表面に印加した電圧の極性と逆の電荷が発生する。そして、負電荷と陽極２の間に電場が発生し、プラズマ放電空間３内で放電することができる。しかし、放電空間３と接触している陽極２と誘電体１の表面に存在するエッジの所では、プラズマ放電が不均一になり、誘電体１の表面に生成した負電荷がすべてそのエッジの部分に流れてしまう。印加した電圧が高い場合、誘電体１が破壊され、プラズマ放電が直接型に近い状態になる。 In an indirect plasma discharge reactor having a larger amount of processing gas than a direct plasma discharge reactor, a stable and uniform plasma discharge is required for the entire gas. However, in the conventional plasma discharge reactor, since the plasma discharge is easily edged, the plasma discharge is partially developed. FIG. 5 shows the plasma discharge principle of a conventional indirect plasma discharge reactor. The voltage applied to the anode 2 and the cathode 4 generates a charge opposite to the polarity of the voltage applied to the surface of the dielectric 1. An electric field is generated between the negative charge and the anode 2 and can be discharged in the plasma discharge space 3. However, at the edge 2 existing on the surface of the anode 2 and the dielectric 1 in contact with the discharge space 3, the plasma discharge becomes non-uniform, and all the negative charges generated on the surface of the dielectric 1 are part of the edge. Will flow. When the applied voltage is high, the dielectric 1 is destroyed and the plasma discharge becomes a state close to a direct type.
大容量ガスを処理するには、誘電体を介して放電する間接型反応器が適しているが、従来の問題点は、プラズマ放電が安定できない点である。
本発明者らは、先に、誘電体の両面に電極を取り付け、該電極の内面又は誘電体の外面に、ガスを通過させるためのギャップを一定間隔に多数設け、一方の側のギャップの存在しない位置に、他方の側のギャップが存在して位置するようにしてなるプラズマ放電反応部を備えたことを特徴とするプラズマ放電反応器の創製に成功し、このようなプラズマ放電反応器がプラズマ放電を安定かつ均一に発生させ、かつ大容量ガスの処理に適していることを見出した（特許文献４）。
The inventors previously attached electrodes to both surfaces of the dielectric, and provided a large number of gaps for allowing gas to pass through on the inner surface of the electrode or the outer surface of the dielectric, and the existence of gaps on one side. A plasma discharge reactor having a plasma discharge reaction portion that is positioned so that a gap on the other side exists at a position where the other side does not exist. It has been found that discharge is generated stably and uniformly and is suitable for the treatment of large-capacity gas (Patent Document 4).
本発明は、本発明者らが先に開発したプラズマ放電反応器を使用し、プラズマ放電をより効率よく発生させる方法を提供することを主目的とする。 The main object of the present invention is to provide a method for generating plasma discharge more efficiently by using the plasma discharge reactor previously developed by the present inventors.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、誘電体の両面に電極を取り付け、該電極の内面又は誘電体の外面に、ガスを通過させるためのギャップを一定間隔に多数設け、一方の側のギャップの存在しない位置に、他方の側のギャップが存在して位置するようにしてなるプラズマ放電反応部を備えたプラズマ放電反応器の両電極間に、正および負のパルス電圧波形を有するパルス電圧を印加し、プラズマ放電を発生させることにより、上記目的を達成することができることを見出し、例えば、排気ガスに含まれる黒煙をより効率よく除去することができることを見出し、さらに検討を重ねて本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have attached electrodes on both surfaces of the dielectric, and provided a large number of gaps for allowing gas to pass through on the inner surface of the electrode or the outer surface of the dielectric. A positive and negative pulse voltage between both electrodes of a plasma discharge reactor having a plasma discharge reaction section in which a gap on the other side exists and is located at a position where no gap exists on one side It is found that the above-mentioned object can be achieved by applying a pulse voltage having a waveform and generating plasma discharge, for example, it can be found that black smoke contained in exhaust gas can be more efficiently removed, The present invention was completed through repeated studies.
すなわち、本発明は、
［１］ 誘電体の両面に電極を取り付け、該電極の内面又は誘電体の外面に、ガスを通過させるためのギャップを一定間隔に多数設け、一方の側のギャップの存在しない位置に、他方の側のギャップが存在して位置するようにしてなるプラズマ放電反応部を備えたプラズマ放電反応器の両電極間に、正および負のパルス電圧波形を有するパルス電圧を印加し、プラズマ放電を発生させることを特徴とするプラズマ放電発生方法、
［２］ パルス電圧のピーク値（絶対値）が１００Ｖ〜５０ｋＶであり、パルス電圧（絶対値）の立ち上がり時間が１０ナノ秒〜０．０１秒であり、パルス電圧の半値幅が０．０１μ秒〜１秒であり、さらに、パルス電圧の周波数が１Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲内である前記［１］記載の方法、
［３］ パルス電圧における正のパルス電圧波形および負のパルス電圧波形の両パルス波形間の時間間隔が、０〜１秒の範囲内である前記［１］記載の方法、
［４］ 誘電体の両面に電極を取り付け、該電極の内面又は誘電体の外面に、排気ガスを通過させるためのギャップを一定間隔に多数設け、一方の側のギャップの存在しない位置に、他方の側のギャップが存在して位置するようにしてなるプラズマ放電反応部を備えたプラズマ放電反応器の両電極間に、正および負のパルス電圧波形を有するパルス電圧を印加し、プラズマ放電を発生させ、プラズマ放電と排気ガスを接触させることにより排気ガスを無害化する方法、および
［５］ 排気ガスに炭素系粒子状物質が含まれ、炭素系粒子状物質が除去されることを特徴とする前記［４］記載の方法、
に関する。
That is, the present invention
[1] Electrodes are attached to both surfaces of the dielectric, and a large number of gaps for allowing gas to pass through are provided on the inner surface of the electrode or the outer surface of the dielectric at regular intervals. A pulse voltage having a positive and negative pulse voltage waveform is applied between both electrodes of a plasma discharge reactor having a plasma discharge reaction portion that is positioned so that a gap on the side exists and plasma discharge is generated. A method of generating plasma discharge,
[2] The peak value (absolute value) of the pulse voltage is 100 V to 50 kV, the rise time of the pulse voltage (absolute value) is 10 nanoseconds to 0.01 seconds, and the half width of the pulse voltage is 0.01 μsec. The method according to the above [1], wherein the frequency of the pulse voltage is in the range of 1 Hz to 10 kHz.
[3] The method according to [1] above, wherein the time interval between the pulse waveforms of the positive pulse voltage waveform and the negative pulse voltage waveform in the pulse voltage is in the range of 0 to 1 second.
[4] Electrodes are attached to both surfaces of the dielectric, and a large number of gaps for allowing exhaust gas to pass therethrough are provided on the inner surface of the electrode or the outer surface of the dielectric, and the other side is provided with no gap on one side. A plasma discharge is generated by applying a pulse voltage having positive and negative pulse voltage waveforms between both electrodes of a plasma discharge reactor equipped with a plasma discharge reaction section that is positioned so that there is a gap on the side of And a method of detoxifying the exhaust gas by bringing the plasma discharge into contact with the exhaust gas, and [5] The exhaust gas contains carbon-based particulate matter, and the carbon-based particulate matter is removed. The method according to [4] above,
About.
また、本発明は、
［６］ 前記［１］記載のプラズマ放電反応部が、一方に排ガス入口を有し、他方に排ガス出口を有するプラズマ放電反応器本体内に、積層して収納されていることを特徴とする前記［１］〜［５］のいずれかに記載の方法、
［７］ プラズマ放電反応器が、ギャップを設置するために、凹凸状の電極を設けるか、又は凹凸状の誘電体を設け、凸部の高さを０．１〜１０ｍｍ、幅を０．１〜５００ｍｍとしてなる前記［１］〜［６］のいずれかに記載の方法、
［８］ 誘電体が、金属酸化物、セラミックス、ガラス、プラスチック及びシリコンゴムなどのいずれかからなる厚さ０．０１ｍｍから１０ｍｍの板状、管状及び球状のいずれかに形成されたものである前記［１］〜［７］のいずれかに記載の方法、ただし、誘電体は、金属酸化物、セラミックス、ガラス、プラスチック及びシリコンゴムなどのいずれかからなる厚さ０．０１ｍｍから１０ｍｍの板状、管状及び球状のいずれかに形成されたものであるように構成することが好ましいが、本発明ではこれらに限定されない、
［９］ 電極の形状が、板、管状及び球状のいずれかである前記［１］〜［８］のいずれかに記載の方法、ただし、電極の形状は、板、管状及び球状が好ましいが、本発明ではこれらの形状に限定されない、
［１０］ 誘電体の両面に取り付けられた電極に電圧を印加することによって、電極と誘電体間にプラズマ放電を引き起こすようにした前記［１］〜［９］のいずれかに記載の方法、
［１１］ プラズマ放電によって、ギャップを通過するガスに化学反応が生じるようにした前記［１］〜［１０］のいずれかに記載の方法、
［１２］ ガス温度が室温、低温及び高温のいずれかであり、ガスから液体や固体の生成のない範囲であるようにした前記［１］〜［１１］のいずれかに記載の方法、および
［１３］ 反応器本体に導入されるガス圧力が０．１ｔｏｒｒ〜１０気圧とした前記［１］〜［１２］のいずれかに記載の方法、
に関する。
The present invention also provides:
[6] The plasma discharge reaction section according to [1], wherein the plasma discharge reaction section is stacked and accommodated in a plasma discharge reactor main body having an exhaust gas inlet on one side and an exhaust gas outlet on the other side. The method according to any one of [1] to [5],
[7] In order for the plasma discharge reactor to provide a gap, an uneven electrode or an uneven dielectric is provided, and the height of the protrusion is 0.1 to 10 mm and the width is 0.1. The method according to any one of [1] to [6], wherein the thickness is set to ~ 500 mm,
[8] The dielectric is formed into any one of a plate shape, a tubular shape, and a spherical shape having a thickness of 0.01 mm to 10 mm made of any of metal oxide, ceramics, glass, plastic, silicon rubber, and the like. The method according to any one of [1] to [7], except that the dielectric is a plate having a thickness of 0.01 mm to 10 mm made of any of metal oxide, ceramics, glass, plastic, silicon rubber, and the like. It is preferable to be configured to be formed in either a tubular shape or a spherical shape, but the present invention is not limited to these.
[9] The method according to any one of the above [1] to [8], wherein the shape of the electrode is any one of a plate, a tube and a sphere, however, the shape of the electrode is preferably a plate, a tube and a sphere. The present invention is not limited to these shapes,
[10] The method according to any one of [1] to [9], wherein a voltage is applied to the electrodes attached to both surfaces of the dielectric to cause plasma discharge between the electrodes and the dielectric.
[11] The method according to any one of [1] to [10], wherein a chemical reaction occurs in the gas passing through the gap by plasma discharge.
[12] The method according to any one of [1] to [11], wherein the gas temperature is any one of room temperature, low temperature, and high temperature, and is in a range in which no liquid or solid is generated from the gas. 13] The method according to any one of [1] to [12], wherein the gas pressure introduced into the reactor main body is 0.1 torr to 10 atm.
About.
本発明のプラズマ放電発生方法は、プラズマ放電を効率よく発生させることができ、例えば、排気ガス中に含まれる黒煙を炭酸ガスに効率よく変換して、除去することができ、公害、大気汚染の解消に有用である。例えば、本発明によれば、従来より更に少ない電力で、黒煙などの有害物質をより高い除去率で除去することができる。 The plasma discharge generating method of the present invention can efficiently generate plasma discharge, for example, can efficiently convert black smoke contained in exhaust gas into carbon dioxide gas and remove it, and can be used for pollution and air pollution. It is useful for solving the problem. For example, according to the present invention, harmful substances such as black smoke can be removed with a higher removal rate with less power than in the past.
本発明のプラズマ放電発生方法は、誘電体の両面に電極を取り付け、該電極の内面又は誘電体の外面に、ガスを通過させるためのギャップを一定間隔に多数設け、一方の側のギャップの存在しない位置に、他方の側のギャップが存在して位置するようにしてなるプラズマ放電反応部を備えたプラズマ放電反応器の両電極間に、正および負のパルス電圧波形を有するパルス電圧を印加し、プラズマ放電を発生させることを特徴とする。 In the plasma discharge generating method of the present invention, electrodes are attached to both surfaces of a dielectric, and a large number of gaps for allowing gas to pass therethrough are provided on the inner surface of the electrode or the outer surface of the dielectric, and there is a gap on one side. A pulse voltage having a positive and negative pulse voltage waveform is applied between both electrodes of a plasma discharge reactor equipped with a plasma discharge reaction section that is positioned so that there is a gap on the other side at a position where The plasma discharge is generated.
本発明に用いられるプラズマ放電反応器は、誘電体の両面に電極を取り付け、該電極の内面又は誘電体の外面にガスを通過させるためのギャップ（プラズマ放電空間）を一定間隔に多数設け、一方の側のギャップの存在しない位置に、他方の側のギャップが存在して位置するようにしてなるプラズマ放電反応部を備えていればよい。 In the plasma discharge reactor used in the present invention, electrodes are attached to both surfaces of a dielectric, and a large number of gaps (plasma discharge spaces) for allowing gas to pass through the inner surface of the electrode or the outer surface of the dielectric are provided at regular intervals. It is only necessary to provide a plasma discharge reaction part in which the gap on the other side exists and is located at a position where the gap on the other side does not exist.
電極としては、第１電極と第２電極があり、２つの電極間に誘電体を配置するのが好ましく、（イ）第１電極と誘電体とが接している部分における第１電極の表面または／および誘電体の表面、および／または（ロ）第２電極と誘電体とが接している部分における第２電極の表面または／および誘電体の表面にギャップを設けるのが好ましく、上記（イ）におけるギャップと、（ロ）におけるギャップは、具体的には例えば、以下図面を用いて説明するように、互い違いになっていて、一方の側のギャップが存在しない位置に、対応する他方の側の位置に他方のギャップが設けられているのが好ましい。 As the electrodes, there are a first electrode and a second electrode, and it is preferable to dispose a dielectric between the two electrodes. (A) The surface of the first electrode at the portion where the first electrode and the dielectric are in contact or It is preferable to provide a gap on the surface of the dielectric and / or the surface of the second electrode or / and the surface of the dielectric at the portion where the second electrode and the dielectric are in contact with each other. Specifically, the gaps in (b) and (b) are staggered, for example, as will be described below with reference to the drawings. The other gap is preferably provided at the position.
プラズマ放電反応器を実際に構成する場合は、一方に排ガス入口を有し、他方に排ガス出口を有する反応器本体内に、上記のプラズマ放電反応部を多段に積層して収納する。 When the plasma discharge reactor is actually configured, the above-mentioned plasma discharge reaction parts are stacked and accommodated in a reactor body having an exhaust gas inlet on one side and an exhaust gas outlet on the other side.
これらのプラズマ放電反応器において、ギャップを設置するために、凹凸状の電極を設けるか、又は凹凸状の誘電体を設けるのが好ましい。そして、凸部の高さを０．１〜１０ｍｍ、幅を０．１〜５００ｍｍとしてなるようにすることが好ましい。
また、誘電体が、金属酸化物（例えばアルミナ等）、セラミックス、ガラス、プラスチック及びシリコンゴムなどのいずれかからなる厚さ０．０１ｍｍから１０ｍｍの板状、管状及び球状のいずれかに形成されたものであるように構成することが好ましく、電極の形状は、板、管状及び球状が好ましいが、これらの形状に限定されない。
In these plasma discharge reactors, it is preferable to provide an uneven electrode or an uneven dielectric to provide a gap. And it is preferable to make it the height of a convex part into 0.1-10 mm, and a width | variety as 0.1-500 mm.
In addition, the dielectric was formed into any one of a plate shape, a tubular shape, and a spherical shape having a thickness of 0.01 mm to 10 mm made of any one of metal oxide (for example, alumina), ceramics, glass, plastic, and silicon rubber. It is preferable that the electrode is configured so that the shape of the electrode is a plate, a tube, and a sphere, but the shape is not limited to these.
これらのプラズマ放電反応器は、誘電体の両面に取り付けられた電極間に、正および負のパルス電圧波形を有するパルス電圧を印加することによって、電極と誘電体間にプラズマ放電を引き起こすようになっている。そして、ピーク電圧は１００Ｖ〜５０ｋＶの範囲とすることが好ましく、パルス電圧（絶対値）の立ち上がり時間は１０ナノ秒〜０．０１秒であるのが好ましい。また、パルス電圧の半値幅は０．０１μ秒〜１秒であるのが好ましく、パルス電圧の周波数は１Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲内であるのが好ましい。
上記「正および負のパルス電圧波形」としては、図９で示される正負パルス電圧波形や、図１０で示される負正パルス電圧波形が挙げられる。正および負のパルス電圧波形は、正のパルス電圧波形および負のパルス電圧波形の両パルス波形間の時間間隔が、０〜１秒の範囲内であるのが好ましい。なお、図９および図１０は前記の時間間隔が０秒である。また、前記の時間間隔が０．００３４秒である例が図１１に示されている。時間間隔は、隣り合う正のパルスと負のパルスのピークとピークの時間差によって測定される。
このプラズマ放電によって、ギャップを通過するガスに化学反応が生じる。
また、ガス温度は室温、低温及び高温のいずれかであり、ガスから液体や固体の生成のない範囲とするのが好ましい。また反応器本体に導入されるガス圧力は、０．１ｔｏｒｒ〜１０気圧である。
These plasma discharge reactors cause a plasma discharge between the electrode and the dielectric by applying a pulse voltage having positive and negative pulse voltage waveforms between the electrodes attached to both sides of the dielectric. ing. The peak voltage is preferably in the range of 100 V to 50 kV, and the rise time of the pulse voltage (absolute value) is preferably 10 nanoseconds to 0.01 seconds. Moreover, it is preferable that the half width of a pulse voltage is 0.01 microsecond-1 second, and it is preferable that the frequency of a pulse voltage exists in the range of 1 Hz-10 kHz.
Examples of the “positive and negative pulse voltage waveforms” include the positive and negative pulse voltage waveforms shown in FIG. 9 and the negative and positive pulse voltage waveforms shown in FIG. In the positive and negative pulse voltage waveforms, the time interval between both the positive pulse voltage waveform and the negative pulse voltage waveform is preferably in the range of 0 to 1 second. In FIGS. 9 and 10, the time interval is 0 second. An example in which the time interval is 0.0034 seconds is shown in FIG. The time interval is measured by the time difference between the peaks of adjacent positive and negative pulses.
This plasma discharge causes a chemical reaction in the gas passing through the gap.
The gas temperature is any one of room temperature, low temperature, and high temperature, and is preferably in a range where no liquid or solid is generated from the gas. The gas pressure introduced into the reactor body is 0.1 torr to 10 atm.
以下、本発明の実施の形態（１）についてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施されるものである。図１は本発明の実施に用いられ得るプラズマ放電反応器の要部（基本ユニット）を示している。
図１において、１０は誘電体で、この誘電体の両面に第１電極１１及び第２電極１２が取り付けられており、第１電極および第２電極のいずれか一方は、所要電圧を供給するパルス電源と接続されており、他方はアースと接続されている。第１電極１１及び第２電極１２内に、誘電体１０に接してガスを通過させるためのギャップ（プラズマ放電空間）１３、１４が一定間隔に多数設けられている。そして、一方の電極内のギャップの存在しない位置に対応する、すなわち、誘電体１０に接触する他方の電極の位置に、他方の電極内のギャップが存在するようにしてプラズマ放電反応部１５が形成され、プラズマ放電反応器はこのプラズマ放電反応部１５を備えて構成されるのが好ましい。
Hereinafter, the embodiment (1) of the present invention will be described more specifically. However, the present invention is not limited to the following embodiment, and is appropriately modified and implemented. FIG. 1 shows a main part (basic unit) of a plasma discharge reactor that can be used in the practice of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a dielectric, and a first electrode 11 and a second electrode 12 are attached to both sides of the dielectric, and either one of the first electrode and the second electrode is a pulse for supplying a required voltage. Connected to the power supply, the other is connected to ground. In the first electrode 11 and the second electrode 12, a large number of gaps (plasma discharge spaces) 13 and 14 for allowing gas to pass through the dielectric 10 are provided at regular intervals. Then, the plasma discharge reaction part 15 is formed so as to correspond to a position where there is no gap in one electrode, that is, so that there is a gap in the other electrode at the position of the other electrode in contact with the dielectric 10. The plasma discharge reactor is preferably configured to include this plasma discharge reaction section 15.
この場合、誘電体１０に接触している部分における第１電極の長さよりも、その対面の第２電極における誘電体と接触していない部分の誘電体の長さを大きくすることが好ましい。例えば、誘電体１０に接触している第１電極１１の長さをＬＰ、この電極部の対面のギャップ（プラズマ放電空間）１４の長さをＬＮとすると、ＬＰ＜ＬＮとなるようにする。なお、ガスは、ギャップ（プラズマ放電空間）１３、１４内を、例えば図面の表側から裏側に抜けるように流れる。 In this case, it is preferable that the length of the dielectric in the portion not in contact with the dielectric in the facing second electrode is larger than the length of the first electrode in the portion in contact with the dielectric 10. For example, if the length of the first electrode 11 in contact with the dielectric 10 is L P and the length of the gap (plasma discharge space) 14 facing this electrode portion is L N , L P <L N is satisfied. Like that. The gas flows through the gaps (plasma discharge spaces) 13 and 14 so as to escape from the front side to the back side of the drawing, for example.
図２は、一例としてディーゼル機関の排気中の黒煙（炭素系粒子状物質ＰＭを含む）の除去機構を示している。排気が反応器の入口からプラズマ放電反応部に導入されると、誘電体１０、例えばアルミナ板の表面に排気中のＰＭ１６が付着し、プラズマ放電により生成した酸素ラジカル等により排気中のＰＭ１６が酸化されて炭酸ガスとなって反応器の出口から排出され、有害排気ガスが清浄化される。 FIG. 2 shows, as an example, a mechanism for removing black smoke (including carbon-based particulate matter PM) in exhaust gas from a diesel engine. When exhaust is introduced into the plasma discharge reaction section from the inlet of the reactor, PM16 in the exhaust adheres to the surface of the dielectric 10, for example, an alumina plate, and the PM16 in the exhaust is oxidized by oxygen radicals generated by the plasma discharge. Then, carbon dioxide gas is discharged from the outlet of the reactor, and harmful exhaust gas is cleaned.
図１に示すプラズマ放電反応器の要部においては、ギャップ（プラズマ放電空間）１３、１４を形成するために凹凸状の電極を用いている。凹凸状の電極の代わりに凹凸状の誘電体を用いることも可能である。この場合、凸部の高さを０．１〜１０ｍｍ、幅を０．１〜５００ｍｍとすることが好ましい。 In the main part of the plasma discharge reactor shown in FIG. 1, uneven electrodes are used to form gaps (plasma discharge spaces) 13 and 14. It is also possible to use a concavo-convex dielectric instead of the concavo-convex electrode. In this case, it is preferable that the height of the convex portion is 0.1 to 10 mm and the width is 0.1 to 500 mm.
このように構成されたプラズマ放電反応器の要部において、誘電体の両面に取り付けられた電極に電圧を印加することによって、電極と誘電体間のギャップにプラズマ放電を引き起こすことにより、反応が起こる。例えば図２で示される電圧を印加することによるプラズマ放電によって、ギャップを通過するガスに化学反応が生じる。 In the main part of the plasma discharge reactor configured as described above, by applying a voltage to the electrodes attached to both surfaces of the dielectric, a reaction occurs by causing a plasma discharge in the gap between the electrode and the dielectric. . For example, a chemical reaction occurs in the gas passing through the gap by the plasma discharge by applying the voltage shown in FIG.
プラズマ放電反応器に導入されるガス温度は室温、低温及び高温のいずれかであり、ガスから液体や固体の生成のない範囲とすることが望ましい。また、反応器本体に導入されるガス圧力は、真空の０．１ｔｏｒｒ〜１０気圧までが可能であるが、常圧付近の圧力とすることが望ましい。 The temperature of the gas introduced into the plasma discharge reactor is one of room temperature, low temperature and high temperature, and it is desirable that the gas or liquid is not generated from the gas. The gas pressure introduced into the reactor main body can be 0.1 to 10 atm in vacuum, but it is desirable to set the pressure around normal pressure.
図３は、一例として、ディーゼルエンジンの排気を処理するためのプラズマ放電反応器を示している。２０は反応器本体で、一端に排気入口２１を有し、他端に排気出口２２を有している。この反応器本体２０内に、図１に示すプラズマ放電反応部１５を多段に積層して収納し、大容量の排気を処理できるように構成したものである。２３はパルス電源に接続された第１電極、２４はアースに接続された第２電極、２５はアルミナ絶縁管である。他の構成は図１の場合と同様である。 FIG. 3 shows a plasma discharge reactor for treating the exhaust of a diesel engine as an example. A reactor main body 20 has an exhaust inlet 21 at one end and an exhaust outlet 22 at the other end. In this reactor body 20, the plasma discharge reaction parts 15 shown in FIG. 1 are stacked and accommodated in multiple stages so that a large volume of exhaust gas can be treated. Reference numeral 23 denotes a first electrode connected to the pulse power source, 24 denotes a second electrode connected to the ground, and 25 denotes an alumina insulating tube. Other configurations are the same as those in FIG.
本発明で用いられるプラズマ放電反応器においては、プラズマ放電用のギャップを交互に設け、プラズマ放電を効果的に分散することで、スパークのような強いプラズマ放電を防ぐ。前記の図１は、その原理を示している。電極１１、１２を凹凸状にした場合には、上記した電圧を印加することによって、誘電体１０表面には印加した電圧極性と逆の電荷が発生する。本発明では、印加電圧が時間の経過と共に正から負へ、そして負から正へ（この逆も真なり）に変化するが、この電荷と印加した電場との作用で、電圧が充分高い条件では、電極１１、１２と誘電体１０との間の空間にあるガス中にプラズマ放電が発生する。上記では、二つの対応するギャップ列の関係をＬＰ（長さ）とＬＮ（長さ）で示したが、両者の関係を面積で示してもよい。電極と誘電体とが接する面積をＳＰ、電極と誘電体と接しない誘電体の面積をＳＮとする。ＳＮ＞ＳＰの条件では、誘電体表面の電荷の分布が起こるため、その電荷が誘電体表面に自由に移動することが困難になる。従って、どちらか１つのプラズマ放電空間が貫通しても、その貫通した部分への誘電体表面のすべての電荷の移動が抑制され、従来のプラズマ放電器のような強いプラズマ放電が起きにくくなる。 In the plasma discharge reactor used in the present invention, plasma discharge gaps are alternately provided to effectively disperse the plasma discharge, thereby preventing a strong plasma discharge such as a spark. FIG. 1 shows the principle. When the electrodes 11 and 12 are made uneven, by applying the voltage described above, a charge opposite to the applied voltage polarity is generated on the surface of the dielectric 10. In the present invention, the applied voltage changes from positive to negative and from negative to positive (and vice versa) over time, but under the condition that the voltage is sufficiently high due to the action of this electric charge and the applied electric field. Plasma discharge occurs in the gas in the space between the electrodes 11 and 12 and the dielectric 10. In the above description, the relationship between two corresponding gap rows is indicated by L P (length) and L N (length), but the relationship between the two may be indicated by an area. Let S P be the area where the electrode and the dielectric are in contact, and S N be the area of the dielectric that is not in contact with the electrode and the dielectric. In terms of S N> S P, since the distribution of the charge of the dielectric surface occurs, the charge is difficult to move freely on the dielectric surface. Therefore, even if any one of the plasma discharge spaces penetrates, the movement of all charges on the dielectric surface to the penetrated portion is suppressed, and a strong plasma discharge unlike the conventional plasma discharger hardly occurs.
図４は本発明の他の実施の形態（２）について、プラズマ放電反応器の要部（基本ユニット）で、誘電体を凹凸にした場合を示している。誘電体１０ａを凹凸状にした場合には、電圧を印加することによって、誘電体表面にも印加した電圧極性と逆の電荷が発生する。この電荷と印加した電場との作用で、電圧が充分高い条件では、電極１１ａ、１２ａと誘電体１０ａとの間の空間にあるガス中にプラズマ放電が発生する。電極と誘電体が接する面積をＳＰ、電極と誘電体とが接しない誘電体の面積をＳＮとする。ＳＮ＞ＳＰの条件では、誘電体表面の電荷の分布が電極を凹凸状にした場合より大きく起こるため、その電荷が誘電体表面に自由に移動することが更に困難になる。従って、どちらか１つのプラズマ放電空間が貫通しても、その貫通した部分への誘電体表面のすべての電荷の移動が抑制され、従来のプラズマ放電器のような強いプラズマ放電が起きにくい。１３ａ、１４ａはギャップ（プラズマ放電空間）である。他の構成及び作用は上記実施の形態（１）と同様である。
図１では、溝を電極表面に設けている。図４では、誘導体の両面に溝を掘っている。本発明では、実施例で示すように図１の場合と、図４の場合を組み合わせて実施してもよい。
なお、上記は、正および負のパルス電圧波形を有するパルス電圧を印加する場合の発明についての説明であるが、このようなパルス電圧の代わりに、印加する電圧が、交流、正直流、負直流、正パルスおよび負パルスのいずれかであっても実施し得る。
FIG. 4 shows another embodiment (2) of the present invention in which the dielectric is roughened in the main part (basic unit) of the plasma discharge reactor. When the dielectric 10a is made uneven, by applying a voltage, a charge opposite to the applied voltage polarity is also generated on the dielectric surface. Due to the action of this electric charge and the applied electric field, plasma discharge is generated in the gas in the space between the electrodes 11a, 12a and the dielectric 10a under a sufficiently high voltage condition. Electrode and the dielectric are in contact area S P, the area of the electrode and the dielectric and is not in contact dielectric and S N. In terms of S N> S P, since occurring greater than when the charge distribution of the dielectric surface has an electrode uneven, that the charges move freely on the dielectric surface it becomes more difficult. Therefore, even if any one of the plasma discharge spaces penetrates, the movement of all charges on the dielectric surface to the penetrated portion is suppressed, and a strong plasma discharge unlike the conventional plasma discharger hardly occurs. Reference numerals 13a and 14a denote gaps (plasma discharge spaces). Other configurations and operations are the same as those of the above embodiment (1).
In FIG. 1, a groove is provided on the electrode surface. In FIG. 4, grooves are dug on both sides of the derivative. In the present invention, as shown in the embodiment, the case of FIG. 1 may be combined with the case of FIG.
The above is an explanation of the invention in the case of applying a pulse voltage having positive and negative pulse voltage waveforms. Instead of such a pulse voltage, the applied voltage may be AC, positive DC, or negative DC. Any of positive and negative pulses can be implemented.
（実施例１）
実施例１として、交互型プラズマ放電反応器を用いるディーゼル黒煙処理について実験した。交互型プラズマ放電反応器を用いるディーゼル排気黒煙処理システムを図６に示す。ディーゼルエンジンの排気管３３に交互型のプラズマ放電反応器３４を取り付け、実験を行った。
図７は交互型のプラズマ放電反応器３４の構造を示し、図８はアルミナ板３０まわりの基本ユニットを示している。この基本ユニットは一枚のアルミナ板３０、２枚の金属電極３５、４０と４枚のガラススペーサー３６から構成される。アルミナ板の表面の溝３１はエンジン排気流れ方向に垂直となっている。溝の幅を４ｍｍ、深さを０．２ｍｍ、長さを１５０ｍｍ、溝と溝との間の距離を２ｍｍとした。アルミナ板裏面にも同様の溝を設けた。表面の溝と裏面の溝は［００１２］に述べた位置関係にある。金属電極３５、４０（１１０ｘ１１０ｘ１．９ｍｍ３）はステンレス製で、表面に排気ガスの流れ方向に幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ又は０．２ｍｍ、長さ１１０ｍｍの溝３７を掘った。溝と溝との間の距離は２ｍｍとした。裏面にも同様の溝を設けた。電気絶縁するために、金属電極３５、４０の両側にガラススペーサー３６（２０ｘ１５０ｘ１．９ｍｍ３）を取り付けた。一つの金属電極を第１電極、もう一つの金属電極を第２電極とした。上記基本ユニットは２枚の金属電極とガラススペーサーとの組み合わせが二組の間にアルミナ板が一枚挿入してなるが、二枚のアルミナ板の間に金属電極とガラススペーサーの組み合わせを一つ挿入してもよい。なお、最上層と最下層とを構成する電極である金属板がアルミナ充填層３８と接触している面は、溝が掘られていない。このような基本ユニットをアルミナ板が３０枚積層されるようにして製作し、図７に示すように、反応器にセットした。なお、基本ユニット積層の一例を図２２に示す。反応器上下の不足空間を板状アルミナ充填層３８で充填した。３９はアルミナ絶縁管である。他の構成は図３の場合と同様である。
Example 1
As Example 1, an experiment was conducted on diesel black smoke treatment using an alternating plasma discharge reactor. A diesel exhaust black smoke treatment system using an alternating plasma discharge reactor is shown in FIG. An experiment was conducted by attaching an alternating plasma discharge reactor 34 to an exhaust pipe 33 of a diesel engine.
FIG. 7 shows the structure of the alternating plasma discharge reactor 34, and FIG. 8 shows the basic unit around the alumina plate 30. This basic unit includes one alumina plate 30, two metal electrodes 35 and 40, and four glass spacers 36. The groove 31 on the surface of the alumina plate is perpendicular to the engine exhaust flow direction. The width of the groove was 4 mm, the depth was 0.2 mm, the length was 150 mm, and the distance between the grooves was 2 mm. Similar grooves were provided on the back surface of the alumina plate. The groove on the front surface and the groove on the back surface have the positional relationship described in [0012]. The metal electrodes 35 and 40 (110 × 110 × 1.9 mm 3 ) were made of stainless steel, and a groove 37 having a width of 2 mm, a depth of 0.5 mm or 0.2 mm, and a length of 110 mm was dug on the surface in the exhaust gas flow direction. The distance between the grooves was 2 mm. A similar groove was provided on the back surface. Glass spacers 36 (20 × 150 × 1.9 mm 3 ) were attached to both sides of the metal electrodes 35 and 40 for electrical insulation. One metal electrode was a first electrode, and the other metal electrode was a second electrode. The above basic unit is composed of one alumina plate inserted between two pairs of metal electrodes and glass spacers, but one combination of metal electrodes and glass spacers is inserted between the two alumina plates. May be. In addition, the groove | channel is not dug in the surface where the metal plate which is an electrode which comprises the uppermost layer and the lowermost layer is contacting the alumina filling layer 38. FIG. Such a basic unit was manufactured by laminating 30 alumina plates and set in a reactor as shown in FIG. An example of the basic unit stacking is shown in FIG. The insufficient space above and below the reactor was filled with a plate-like alumina packed bed 38. Reference numeral 39 denotes an alumina insulating tube. Other configurations are the same as those in FIG.
黒煙発生源として、４気筒、直噴型、総排気量２Ｌのディーゼルエンジンを用いた。エンジンからの排気ガスの一部を空気で１５０℃で希釈した後、黒煙モニター（ＴＥＯＭ １１０５、Ｒｕｐｐｒｅｃｈｔ ＆ Ｐａｔａｓｈｎｉｃｋ）を用いて、黒煙の排出量を測定した。１．２ｋｒｐｍで２．９〜３．１ｋＷ、排気ガス流量：７０〜８０ｍ３／時間のエンジン運転条件で実験した。この条件では、エンジンから排出される黒煙の量は約１．２ｇ／時間であった。１）図９に示した正負パルス電圧１（正パルス部分の立ち上がり時間と電圧半値幅はそれぞれ１１μ秒と１１μ秒、負パルス部分の立ち上がり時間と電圧半値幅はそれぞれ６μ秒と１０μ秒、パルス周波数は５００Ｈｚ、正パルス部分と負パルス部分の間隔は０秒、正パルス部分と負パルス部分のピーク電圧（絶対値）は６〜１０ｋＶに調整した。）、２）図１０に示した負正パルス電圧（負パルス部分の立ち上がり時間と電圧半値幅はそれぞれ９μ秒と９μ秒、正パルス部分の立ち上がり時間と電圧半値幅はそれぞれ５μ秒と９μ秒、周波数は５００Ｈｚ、負パルス部分と正パルス部分の間隔は０秒、正パルス部分と負パルス部分のピーク電圧（絶対値）は６〜１０ｋＶに調整した。）、および３）図１１に示した正負パルス電圧２（正パルス部分の立ち上がり時間と電圧半値幅はそれぞれ１２μ秒と１４μ秒、負パルス部分の立ち上がり時間と電圧半値幅はそれぞれ１２μ秒と１４μ秒、パルス周波数は１４５Ｈｚ、正パルス部分と負パルス部分の間隔は約０．０１４秒、正パルス部分と負パルス部分のピーク電圧（絶対値）は６〜１０ｋＶに調整した。）の計３種類のパルス電圧をパルス電源によってそれぞれ発生させた。発生したパルス電圧を図７に示した第１電極と第２電極に印加することによって、プラズマ放電反応器のギャップ空間にプラズマ放電が発生した。なお、それぞれのパルス電圧波形を発生したときのパルス電源の消費電力（電源入力）を計測して、プラズマ放電による黒煙除去の効果を調べた。図２１に、それぞれのパルス電圧波形を用いた場合の黒煙（ＰＭ）除去率と電源入力との関係を示す。パルス電圧を印加して、プラズマ放電を発生することにより、ＰＭ除去効果が認められた。 As a black smoke generation source, a 4-cylinder, direct-injection diesel engine with a total displacement of 2 L was used. After a part of the exhaust gas from the engine was diluted with air at 150 ° C., the black smoke emission was measured using a black smoke monitor (TEOM 1105, Rupprecht & Patanick). Experiments were performed under engine operating conditions of 2.9 to 3.1 kW at 1.2 krpm and an exhaust gas flow rate of 70 to 80 m 3 / hour. Under this condition, the amount of black smoke discharged from the engine was about 1.2 g / hour. 1) Positive and negative pulse voltage 1 shown in FIG. 9 (the rising time and voltage half width of the positive pulse portion are 11 μs and 11 μs, respectively, the rising time and voltage half width of the negative pulse portion are 6 μs and 10 μs, respectively, and the pulse frequency Was adjusted to 500 Hz, the interval between the positive pulse portion and the negative pulse portion was 0 second, and the peak voltage (absolute value) of the positive pulse portion and the negative pulse portion was adjusted to 6 to 10 kV.) 2) Negative positive pulse shown in FIG. Voltage (rise time and half width of negative pulse part are 9 μs and 9 μs, respectively, rise time and half width of positive pulse part are 5 μs and 9 μs, frequency is 500 Hz, negative pulse part and positive pulse part The interval was 0 second, and the peak voltage (absolute value) of the positive pulse portion and the negative pulse portion was adjusted to 6 to 10 kV.), And 3) Positive / negative pulse voltage 2 (positive pulse portion shown in FIG. 11) The rise time and half voltage width of the minute are 12 μs and 14 μs, respectively, the rise time and voltage half width of the negative pulse part are 12 μs and 14 μs, the pulse frequency is 145 Hz, and the interval between the positive pulse part and the negative pulse part is about A total of three types of pulse voltages of 0.014 seconds and a peak voltage (absolute value) of the positive pulse portion and the negative pulse portion were adjusted to 6 to 10 kV) were generated by the pulse power source. By applying the generated pulse voltage to the first electrode and the second electrode shown in FIG. 7, plasma discharge was generated in the gap space of the plasma discharge reactor. In addition, the power consumption (power supply input) of the pulse power supply when each pulse voltage waveform was generated was measured, and the effect of removing black smoke by plasma discharge was investigated. FIG. 21 shows the relationship between the black smoke (PM) removal rate and the power input when each pulse voltage waveform is used. The PM removal effect was recognized by generating a plasma discharge by applying a pulse voltage.
本発明のプラズマ放電発生方法では高効率でプラズマ放電を発生させることができる。また、本発明により発生したプラズマ放電は、化学反応、例えば、ディーゼル排ガス（排気）中の黒煙処理のような固体粒子及び／又は液体粒子を含むガスの処理、フロンガス処理、ＶＯＣ処理などのようなガスの処理、オゾンなどの有用生成物の生産などの有害物質の無害化もしくは有用物質の生成に利用することができ、又は、物理変化、例えば、電気エネルギーを光エネルギーへ転換すること等に利用できる。 The plasma discharge generation method of the present invention can generate plasma discharge with high efficiency. In addition, the plasma discharge generated by the present invention may be used for chemical reaction, for example, treatment of gas containing solid particles and / or liquid particles such as black smoke treatment in diesel exhaust gas (exhaust gas), Freon gas treatment, VOC treatment, etc. It can be used to detoxify harmful substances, such as the production of useful gases such as ozone, or to produce useful products such as ozone, or to produce useful substances, or to convert physical energy into light energy, for example. Available.
１０、１０ａ 誘電体
１１、１１ａ 電極
１２、１２ａ 電極
１３、１３ａ、１４、１４ａ ギャップ（プラズマ放電空間）
１５、１５ａ プラズマ放電反応部
１６ 黒煙中のＰＭ（粒子状物質）
２０ 反応器本体
２１ 排気入口
２２ 排気出口
２３ パルス電源に接続された第１電極
２４ アースに接続された第２電極
２５ アルミナ絶縁管
３０ アルミナ板
３１ 溝
３３ 排気管
３４ プラズマ放電反応器
３５ 金属電極
３６ ガラススペーサー
３７ 溝
３８ 板状アルミナ充填層
３９ アルミナ絶縁管
４０ 金属電極
10, 10a Dielectric 11, 11a Electrode 12, 12a Electrode 13, 13a, 14, 14a Gap (plasma discharge space)
15, 15a Plasma discharge reaction part 16 PM (particulate matter) in black smoke
20 Reactor body 21 Exhaust inlet 22 Exhaust outlet 23 First electrode 24 connected to pulse power source 24 Second electrode connected to ground 25 Alumina insulating tube 30 Alumina plate 31 Groove 33 Exhaust tube 34 Plasma discharge reactor 35 Metal electrode 36 Glass spacer 37 Groove 38 Plate-like alumina filling layer 39 Alumina insulating tube 40 Metal electrode
Claims (5)
The method according to claim 4, wherein the exhaust gas contains carbon-based particulate matter and the carbon-based particulate matter is removed.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009243305A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Particulate matter removing device in diesel exhaust gas |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997019204A1 (en) * | 1995-11-07 | 1997-05-29 | Seiko Epson Corporation | Method and apparatus for surface treatment |
| JP2001190926A (en) * | 2000-01-11 | 2001-07-17 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | Fluid treatment method |
| JP2005268129A (en) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | Plasma reactor |
-
2005
- 2005-09-16 JP JP2005269549A patent/JP2007075778A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997019204A1 (en) * | 1995-11-07 | 1997-05-29 | Seiko Epson Corporation | Method and apparatus for surface treatment |
| JP2001190926A (en) * | 2000-01-11 | 2001-07-17 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | Fluid treatment method |
| JP2005268129A (en) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Research Institute Of Innovative Technology For The Earth | Plasma reactor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009243305A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Particulate matter removing device in diesel exhaust gas |
| JP4564546B2 (en) * | 2008-03-28 | 2010-10-20 | 三井造船株式会社 | Equipment for removing particulate matter in diesel exhaust |
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