JP2008272736A - Discharge electrode and air cleaning apparatus using the same - Google Patents
Discharge electrode and air cleaning apparatus using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008272736A JP2008272736A JP2008036368A JP2008036368A JP2008272736A JP 2008272736 A JP2008272736 A JP 2008272736A JP 2008036368 A JP2008036368 A JP 2008036368A JP 2008036368 A JP2008036368 A JP 2008036368A JP 2008272736 A JP2008272736 A JP 2008272736A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adsorbent
- discharge
- electrode
- conductor
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract 7
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 97
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 97
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 69
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 69
- 238000004887 air purification Methods 0.000 claims description 49
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 10
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical class [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 abstract description 13
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 29
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 23
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 19
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 12
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 6
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 3
- OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M Superoxide Chemical compound [O-][O] OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 3
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 3
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000012013 faujasite Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 238000007591 painting process Methods 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
本発明は、例えば塗装工程などから排出される空気に含まれる揮発性有機化合物(Volatile Organic Compounds:以下、VOCsと称する。)を分解除去する装置に用いられる放電電極およびそれを用いた空気浄化装置に関するものである。 The present invention relates to a discharge electrode used in an apparatus for decomposing and removing volatile organic compounds (hereinafter referred to as VOCs) contained in air discharged from, for example, a painting process, and an air purification apparatus using the same. It is about.
塗装工場や半導体工場、あるいは印刷工場などは多量の有機溶剤を使用している。このような工場から大気に排出されるVOCsは、太陽光やオゾンなどとの反応により炭化水素系微粒子を形成したり、大気中のオゾン濃度を増大させたりするなど大気環境に重大な影響を与えることが知られている。このため、VOCsを回収し分解処理することが強く求められている。
2004年に公布された改正大気汚染防止法では、光化学スモッグ、SPM(浮遊粒子状物質)による大気汚染防止のため、その原因物質であるVOCsの排出及び飛散を抑止することを求めている。この改正大気汚染防止法によりVOCsの削減の必要性が顕著化し、VOCsを分解・除去するさまざまな方法が検討されている。一方、近年労働環境に対する環境改善指向が高まっており、作業環境の改善としてVOCsなどの化学物質削減のニーズが高まっている。これら、VOCsなどの化学物質を除去する方法として、活性炭などの吸着剤等に化学物質を捕集し除去する方法が一般的であった。しかしながら、この方法では長期間の使用により吸着剤が飽和し、浄化能力が低下することからコスト、メンテナンスの点、さらに化学物質が多量に吸着している吸着剤から化学物質が再放出するといった問題があり、新たな除去方法の開発が必要であった。そこで、吸着剤で吸着した化学物質を低エネルギで分解でき、かつメンテナンスが容易で一旦捕集した化学物質の再放出を抑制する浄化方法として放電プラズマと吸着剤を利用したものが注目されている。
Painting factories, semiconductor factories, and printing factories use large amounts of organic solvents. VOCs discharged into the atmosphere from such factories have a significant impact on the atmospheric environment, such as the formation of hydrocarbon-based fine particles by reaction with sunlight, ozone, etc., or increasing the ozone concentration in the atmosphere. It is known. For this reason, there is a strong demand to recover and decompose VOCs.
The revised Air Pollution Control Law promulgated in 2004 requires that the emission and scattering of VOCs, which are the causative substances, be suppressed in order to prevent air pollution caused by photochemical smog and SPM (suspended particulate matter). The revised Air Pollution Control Law has made it necessary to reduce VOCs, and various methods for decomposing and removing VOCs are being studied. On the other hand, in recent years, there has been an increasing trend toward environmental improvement with respect to the working environment, and the need for reducing chemical substances such as VOCs has increased as an improvement in the working environment. As a method for removing these chemical substances such as VOCs, a method of collecting and removing the chemical substances in an adsorbent such as activated carbon has been common. However, this method saturates the adsorbent over a long period of time and lowers the purification capacity. Therefore, there is a problem in that the chemical substance is re-released from the adsorbent in which a large amount of the chemical substance is adsorbed. Therefore, it was necessary to develop a new removal method. Therefore, attention has been paid to a method using discharge plasma and an adsorbent as a purification method that can decompose chemical substances adsorbed by the adsorbent with low energy, is easy to maintain, and suppresses the re-release of the once collected chemical substances. .
特許文献1による空気浄化装置では、VOCsを放電を行う両電極間に触媒を設けて誘電体を配設させることで、アセトアルデヒド及び揮発性有機化合物などのガス状汚染物質を浄化している。また、両電極間は誘電体で覆われているため、放電プラズマを利用する際に問題となる火花放電を抑制することができる。
In the air purifying apparatus according to
また、特許文献2によるガス処理装置では、特許文献1による空気浄化装置が電極と平行に被処理空気を流しているため圧力損失の問題があるのに対して、被処理ガスが誘電体部材内を誘電体部材に対して垂直な方向に流通するようプラズマ処理室内に配置されているので、圧力損失が低減されている。さらに、誘電体部材の孔内空間に生成したプラズマと被処理ガスの接触確率が増し、処理効率を上げている。
しかしながら、上記、従来の空気浄化装置においては、高圧電極が熱膨張率の異なる誘電体で金属導体が被覆されているため、放電時に発生する熱により熱膨張率が小さい誘電体の一部が損傷し、異常放電が発生する可能性があるといった問題点があった。 However, in the conventional air purifying device described above, since the metal conductor is coated with the dielectric having a different coefficient of thermal expansion in the high voltage electrode, a part of the dielectric having a small coefficient of thermal expansion is damaged by the heat generated at the time of discharge. However, there is a problem that abnormal discharge may occur.
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、金属導体と誘電体の熱膨張差があっても、放電時に発生する熱によって誘電体が損傷せず、安定的で高い処理効率を維持できる空気浄化用の放電電極とそれを用いた空気浄化装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and even if there is a difference in thermal expansion between the metal conductor and the dielectric, the dielectric is not damaged by the heat generated during discharge, and is stable. It is an object of the present invention to provide an air purification discharge electrode capable of maintaining high processing efficiency and an air purification apparatus using the same.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係る空気浄化用の放電電極は、管状誘電体の管内に空隙を設けて金属導体が挿入され、空隙の一部で金属導体と管状誘電体とを電気的に接続させる第一の導電体が設けられた高圧電極と、化学物質を吸着する吸着材に第二の導電体が接続された接地電極と、を備え、高圧電極と接地電極とが対向されていることを特徴とするものである。この課題解決手段によれば、高圧電極と接地電極との放電で発生されたプラズマにより吸着材に吸着された化学物質を分解処理できる。また、金属導体と管状誘電体に空隙が設けられているので放電時の熱応力による管状誘電体の損傷を防止できる。
In order to solve the above-mentioned problems, a discharge electrode for purifying air according to
また、上記課題を解決するために、本発明の請求項2に係る空気浄化用の放電電極は、管状誘電体の管内に空隙を設けて金属導体が挿入され、空隙の一部で金属導体と管状誘電体とを電気的に接続させる第一の導電体が設けられた高圧電極と、化学物質を吸着する吸着材に第二の導電体が接続された接地電極と、を備え、吸着材が管形状であり、吸着材の管内に空隙を設けて高圧電極が挿入されていることを特徴とするものである。この課題解決手段によれば、高圧電極と接地電極との放電で発生されたプラズマにより吸着材に吸着された化学物質を分解処理できる。また、金属導体と管状誘電体に空隙が設けられているので放電時の熱応力による管状誘電体の損傷を防止できる。
In order to solve the above-mentioned problem, a discharge electrode for purifying air according to
また、上記課題を解決するために、本発明の請求項3に係る空気浄化用の放電電極は、管状誘電体の管内に空隙を設けて金属導体が挿入され、空隙の一部で金属導体と管状誘電体とを電気的に接続させる第一の導電体が設けられた高圧電極と、化学物質を吸着する吸着材に第二の導電体が接続された接地電極と、を備え、吸着材が板形状であり、吸着材の板面に対して平行に形成された孔に空隙を設けて高圧電極が挿入されているものである。この課題解決手段によれば、高圧電極と接地電極との放電で発生されたプラズマにより吸着材に吸着された化学物質を分解処理できる。また、金属導体と管状誘電体に空隙が設けられているので放電時の熱応力による管状誘電体の損傷を防止できる。
In order to solve the above-mentioned problem, a discharge electrode for air purification according to
また、本発明に係る空気浄化装置は、放電電極に電源を供給する高圧電源と、放電電極に被処理空気を引き込む吸気用のファンと、被処理空気から塵埃を除去する除塵フィルタと、を備えたものである。この課題解決手段によれば、高圧電極と接地電極との間の放電によりプラズマを発生させ、接地電極の吸着材に吸着されたVOCsなどの化学物質を反応により、分解処理することができる。 In addition, an air purification apparatus according to the present invention includes a high-voltage power supply that supplies power to the discharge electrode, an intake fan that draws air to be treated into the discharge electrode, and a dust removal filter that removes dust from the air to be treated. It is a thing. According to this problem solving means, plasma can be generated by discharge between the high-voltage electrode and the ground electrode, and chemical substances such as VOCs adsorbed on the adsorbent of the ground electrode can be decomposed by reaction.
本発明の放電電極および空気浄化装置によれば、高圧電極の金属導体と誘電体との間に空隙を設け、金属導体と誘電体とを導電体により一部で接続させているので、放電時の熱の上昇により金属導体と誘電体間で熱膨張差が生じても、誘電体にストレスが加わることがないため誘電体が損傷を受けず、異常放電が発生せず安定した放電が維持できる効果がある。また、接地電極が吸着材で構成されているため、放電プラズマにより生成した酸素原子などの活性種と吸着材に濃縮されたVOCsなどの有機ガス分子とを効率良く反応させて化学物質を除去することができる効果もある。 According to the discharge electrode and the air purification apparatus of the present invention, since a gap is provided between the metal conductor of the high-voltage electrode and the dielectric, and the metal conductor and the dielectric are partially connected by the conductor, Even if there is a difference in thermal expansion between the metal conductor and the dielectric due to the rise in heat, the dielectric is not stressed, so the dielectric is not damaged, abnormal discharge does not occur, and stable discharge can be maintained. effective. In addition, since the ground electrode is made of an adsorbent, chemical species are removed by efficiently reacting active species such as oxygen atoms generated by discharge plasma with organic gas molecules such as VOCs concentrated in the adsorbent. There is also an effect that can be.
以下、本発明の実施の形態に係る放電電極および空気浄化装置の構成と動作について、図を参照しながら説明する。 Hereinafter, the configuration and operation of the discharge electrode and the air purification device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気浄化装置の構成を示す透視斜視図である。図2は、放電電極の接地電極部の構成を示す斜視図である。
図1(a)に示すように、空気浄化装置1は、金属導体2aが管状誘電体2b内に空隙2gを設けて挿入配置された複数本の高圧電極2と所定の距離を隔てて対向する接地電極3とにより構成された放電電極対、高圧電極2に接続された高圧電源4、また、放電電極対の後方に設けられた吸気用のファン5、放電電極対の前方に配置された除塵フィルタ6から構成されている。図1(b)に、高圧電極2の断面図を示す。管状誘電体2bの内壁には、導電膜2cが形成されており、金属導体2aと導電膜2cの間の空隙2gには、金属導体2aと導電膜2cとを電気的に接続させる状態で第一の導電体である導電体2eが取り付けられている。図2に示すように、接地電極3は、板状吸着材3hとこの周囲側面に取り付けられた金属などの第二の導電体である帯状導電体3tから構成されている。
1 is a perspective view showing a configuration of an air purification device according to
As shown in FIG. 1 (a), the
次に、実施の形態1に係る空気浄化装置の動作について、図1を参照して説明する。
まず、VOCsが含まれる被処理空気7が吸気用のファン5により空気浄化装置1内に導入されるが、除塵フィルタ6により被処理空気7中に含まれる空気中に浮遊している塵や埃、ペンキカスなどの粒子などの塵埃が取り除かれる。次に、高圧電極2間をすり抜けた被処理空気7に含まれるVOCsなどの有機ガス分子を始めとする化学物質は接地電極3の板状吸着材3hで吸着される。高圧電極2と接地電極3には高圧電源4から交流高電圧が印加され無声放電により、プラズマが発生し、接地電極3の板状吸着材3hに吸着されている有機ガス分子が式(1)から式(6)で示される反応により、酸化され、二酸化炭素と水とに分解処理される。なお、分解処理は交流高電圧が印加された放電時に行なわれるが、吸着は放電時、非放電時に係らず行なわれる。また、放電時には吸着材から放出されるもののみならず、吸着されずにプラズマ中に直接飛来したものも分解される。その後、有機ガス分子が分解除去された清浄空気8は、空気浄化装置1外に排出される。
Next, the operation of the air purification apparatus according to
First, to-be-treated
放電により発生されたプラズマによる被処理空気中に含まれる炭化水素やアルデヒドなどのVOCsの有機ガス分子の分解に関わる主な反応は、式(1)から式(6)で表される。具体的には、有機ガス分子の分解は、放電により生成されたオゾン(O3)による分解、酸素原子(O)による分解、およびペルオキシドラジカル(OH)による分解とに分けられる。
まず、式(1)から式(3)で示すオゾンによる分解では、式(1)で示されるように、酸素分子(O2)が電子(e)により酸素原子(O)に分解される。次に、式(2)で示されるように、酸素原子(O)と酸素分子(O2)とによりオゾン(O3)が生成される。続いて、式(3)に示されるように、このオゾン(O3)により有機ガス分子(CkHmOn、ここで、k、m、nは整数)は二酸化炭素(CO2)と水(H2O)とに分解される。式(4)で示す酸素原子(O)による分解では、式(1)で示される酸素原子(O)により有機ガス分子(CkHmOn)は二酸化炭素(CO2)と水(H2O)に分解される。また、式(5)と式(6)に示すペルオキシドラジカル(OH)による分解では、式(5)で示されるように、水(H2O)と酸素分子(O2)が反応してペルオキシドラジカル(OH)が生成され、次に、式(6)で示されるように、このペルオキシドラジカル(OH)により有機ガス分子(CkHmOn)は二酸化炭素(CO2)と水(H2O)とに分解される。
e+O2 → e+O+O (1)
ここで、eは電子を表し、電子は放電により生じる。
O+O2 → O3 (2)
CkHmOn+(2k+m/2−n)O3 → kCO2+(m/2)H2O
+(2k+m/2−n)O2 (3)
CkHnOn+(2k+m/2−n)O → kCO2+(m/2)H2O (4)
H2O+1/2O2 → 2OH (5)
CkHmOn+(4k+m−2n)OH → kCO2+(2k+m−n)H2O (6)
The main reactions involved in the decomposition of organic gas molecules of VOCs such as hydrocarbons and aldehydes contained in the air to be treated by the plasma generated by the discharge are expressed by equations (1) to (6). Specifically, the decomposition of organic gas molecules is divided into decomposition by ozone (O 3 ) generated by discharge, decomposition by oxygen atoms (O), and decomposition by peroxide radicals (OH).
First, in the decomposition by ozone shown by the formulas (1) to (3), as shown by the formula (1), oxygen molecules (O 2 ) are decomposed into oxygen atoms (O) by electrons (e). Next, as shown by the formula (2), ozone (O 3 ) is generated by the oxygen atoms (O) and oxygen molecules (O 2 ). Subsequently, as shown in Formula (3), organic gas molecules (C k H m O n , where k, m, and n are integers) are converted into carbon dioxide (CO 2 ) by this ozone (O 3 ). Decomposed into water (H 2 O). In the decomposition by the oxygen atom (O) represented by the formula (4), the organic gas molecule (C k H m O n ) is converted into carbon dioxide (CO 2 ) and water (H by the oxygen atom (O) represented by the formula (1). Decomposed to 2 O). In the decomposition by the peroxide radical (OH) shown in the formula (5) and the formula (6), as shown in the formula (5), water (H 2 O) and oxygen molecules (O 2 ) react to react with the peroxide. Radicals (OH) are generated, and then, as shown in the formula (6), organic peroxide molecules (C k H m O n ) are converted into carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O).
e + O 2 → e + O + O (1)
Here, e represents an electron, and the electron is generated by discharge.
O + O 2 → O 3 (2)
C k H m O n + ( 2k + m / 2-n)
+ (2k + m / 2-n) O 2 (3)
C k H n O n + ( 2k + m / 2-n)
H 2 O + 1 / 2O 2 → 2OH (5)
C k H m O n + ( 4k + m-2n)
金属導体とそれを覆うように誘電体を備えた高圧電極においては、放電時に発生する熱の影響により誘電体に比べて熱膨張率が高い金属導体が膨張し、金属導体に誘電体を密着させた場合には誘電体を損傷させる可能性がある。このため、本実施の形態1では、金属導体2aと管状誘電体2bとの間に空隙を設け、金属導体2aと管状誘電体2bとの間の一箇所で導電体2eにより電気的に接続されているので、熱膨張による管状誘電体2bの損傷を抑制することができるだけでなく、これによる異常放電も抑制することができる。高圧電源4から交流高電圧を供給する事により、高圧電極2と板状吸着材3hとの放電空間で無声放電を発生させ、プラズマを生成させる。このプラズマにより生成した酸素原子などの活性種と、板状吸着材3hに吸着・濃縮されたVOCsなどの有機ガス分子の化学物質とを反応させることにより有機ガス分子を分解除去し、板状吸着材3hの化学物質の吸着・濃縮能力が回復される。本実施の形態1の構成により、高圧電極2からの火花放電を抑制でき、かつ、高圧電極2と接地電極3とによる放電電極対に投入できる電力を増大させることができる。この結果、有機ガス分子を分解除去する酸素ラジカルの高い生成効率を実現でき、分解効率の高い空気浄化装置を実現することができる。また、熱膨張による管状誘電体2bの損傷を抑制することができるので、金属導体2を冷却する必要がなく、放電に伴う熱を利用して分解効率の向上も可能となり、空気浄化装置の小型化が図れる。
In a high-voltage electrode equipped with a metal conductor and a dielectric so as to cover the metal conductor, the metal conductor having a higher coefficient of thermal expansion than the dielectric expands due to the influence of heat generated during discharge, and the dielectric is brought into close contact with the metal conductor. In such a case, the dielectric may be damaged. For this reason, in this
板状吸着材3hは、空気を流した時の圧力損失を減らすために1cm2あたり16〜155個のハニカムもしくはコルゲート形状のセルを持つセラミック基台に、二酸化マンガン(MnO2)、酸化銅(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、二酸化チタン(TiO2)とその複合体および金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Ru)、イリジウム(Ir)から選ばれる少なくとも1種類以上の触媒が添加されたSiO2、Al2O3からなるFAU構造やMFI構造をもつゼオライトなどの吸着剤が添着されたものである。ここでFAU、MFIは国際ゼオライト学会(International Zeolite Association:IZA)で決定された構造コードであり、FAUはフォージャサイトとも呼ばれ、細孔径1.2nm程度の比較的大きな細孔を持つ12員環のゼオライトであり、MFI構造はZSM5ともよばれ10員環、細孔0.5〜0.6nmの細孔を持つゼオライトである。触媒は有機ガス分子の酸化分解反応を促進する作用を持つ。また、板状吸着材3hの導電性を向上させるために、マンガン(Mn)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、チタン(Ti)あるいはコバルト(Co)の金属を添加してもよい。上記金属を複数種類、添加することは触媒被毒に耐性を持たせ、長時間分解性能を維持させる上で望ましい。
The plate-
板状吸着材3hの別の製法として、ゼオライトの粉末と粘土やアルミナなどのつなぎ(バインダー)でハニカムやコルゲート状に押し出し成型後、焼成したものを基台として、これに二酸化マンガン(MnO2)、酸化銅(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、二酸化チタン(TiO2)やその複合体からなる触媒をイオン交換や含浸により添着したものであってもよい。一般的にゼオライトなどの吸着剤はポーラスであるため、空気中の水分を吸着して導電性を持つ。しかし、疎水性ゼオライトにイオン交換により触媒を添着した場合には、吸湿性が低いため導電性が低くなるので、金属粒子をハニカム基台に混ぜる、もしくは、金属基台に吸着剤を添着させることによって導電性を持たせることができる。さらに、金属粒子に粒径数ナノメートルの粒子を利用する、あるいは、チタン、亜鉛、白金、金、銀などの金属で基台を作ることによりに金属自体に触媒作用を持たせることもできる。
As another method for producing the plate-
また、放電プラズマを用いて有機ガス分子やNH3などの臭気成分を分解除去するため、放電生成物としてオゾン(O3)が生成される。生成されたオゾンは微量では問題ないが、高濃度になると有害であるため、板状吸着材3hにはオゾンを分解する能力を有する吸着剤を用いるのが望ましく、活性炭などのオゾン分解触媒を添加すると空気浄化装置1から漏れ出すオゾンを低減することができる。さらに二酸化マンガン、鉄、銅、ニッケルなどのオゾン分解触媒を用いた場合、オゾンを酸素分子(O2)とオゾンよりも酸化力の高い酸素原子(O)に分解することが出来る。生成した酸素原子はオゾン分解触媒上に留まっているため、オゾン分解触媒上に吸着した有機ガス分子と接触反応し、分解することができるという効果もある。
Moreover, ozone (O 3 ) is generated as a discharge product in order to decompose and remove odor components such as organic gas molecules and NH 3 using the discharge plasma. The amount of ozone generated is not a problem, but it is harmful when the concentration is high. Therefore, it is desirable to use an adsorbent capable of decomposing ozone for the plate-
金属導体2aは、例えば、材料はステンレス、鉄、銅、タングステンであり、形状は板、棒、線の何れの形状であってもよいが、高圧電極2としての外形形状は、接地電極3の板状吸着材3h全面に対して均一に被処理空気が行き届き、かつ板状吸着材3h全面に亙って一様に放電させるために棒状が好ましい。一例として、高圧電極2の寸法は、金属導体2aの径が1mmφ、管状誘電体2bの外径が3mmφ、肉厚が0.5mm、導電膜2cの膜厚が0.3mm、空隙2gの距離が0.2mm、全体の長さは100mmである。管状誘電体2bの材質としては、石英、ガラス、ジルコニア、アルミナ、ムライト、ステアタイトセラミックなどがあげられるが、耐電圧、耐熱性、比誘電率が高く、誘電損失の低い誘電体であればよく、これらに限定されるものではない。また、金属導体2aの形状を円柱状とした場合、それを覆う管状誘電体2bは円筒状の形状が望ましい。
The
管状誘電体2bの肉厚は薄いほど放電開始電圧を小さくすることができるが、強度が低下し損傷する可能性が高くなる。また、管状誘電体2bの肉厚が厚くなると印加電圧が高くなり、被処理空気の透過を妨げる要因となり得ることから、管状誘電体2bの肉厚としては0.5〜1mmを用いることが望ましい。この範囲の肉厚の誘電体を用いることにより、低い放電開始電圧で放電プラズマを発生させることができ、誘電体の損傷を抑止することができる。また、高圧電極2と板状吸着材3hとの放電ギャップ長が1mm未満であると、被処理空気7が高圧電極2の背後の板状吸着材3hの面に行き届かず、圧力損失の増加に繋がる。放電ギャップ長が5mm以上であると、放電開始に必要な電圧が高くなるため、高圧電源4の負荷が増大する。このため、放電ギャップ長は1〜5mm程度であることが望ましい。
The thinner the
金属導体2aと管状誘電体2bとの空隙2gの距離は、金属導体2a、管状誘電体2bの体積膨張率により決定されるが、例えば、金属導体2aにSUS304、誘電体3にアルミナセラミックを用いた場合には、放電に伴う温度上昇が150℃であるとすると、SUS304の体積膨張率は、0.0078であるのに対して、アルミナセラミックの体積膨張率は0.0036であることから、金属導体2aの体積に対して1.5%以上の距離を設けることにより管状誘電体の損傷を抑制することができる。
The distance of the gap 2g between the
ここで、金属導体2aと管状誘電体2bとの間を接触接続する導電体2eとしては、導電性を有する材質であれば良く、導電性を有する物質を充填する以外に、例えば、金属製ばね、金属製メッシュなどであってもよく、金属導体2aと誘電体2bを電気的に接続させることにより、放電時に金属導体2aが膨張した際には、金属製ばねもしくは金属製メッシュが収縮することにより誘電体2bにかかる応力を低減できるため、管状誘電体2bの損傷を抑制することができる。接触接続する導電体2eは、金属導体2aの膨張による管状誘電体2bの応力を考慮すると一箇所であることが好ましい。
Here, the
また、管状誘電体2bの内壁に導電膜2cを形成する方法としては、めっき、塗布、貼り付け、スパッタによる方法などがある。この導電膜2cにより、金属導体2aと管状誘電体2bとの空隙2gでの異常放電を抑え、かつ放電時の発熱が引き起こす金属導体2aの膨張による管状誘電体2bの損傷の発生を抑制できる。
In addition, as a method of forming the
接地電極3の板状吸着材3hに吸着されたVOCsなどの有機ガス分子やアンモニアなどの臭気物質を分解するために、高圧電源4により発生させた波高値1〜30kV、周波数50〜10,000Hzの正弦波もしくは矩形波交流高電圧、または、パルス的に発生する正負両極性もしくは正また負のみの単極性電圧を印加して、高圧電極2と接地電極3の板状吸着材3hとの間で放電させればよい。なお、放電させる印加電圧と周波数は、高圧電極2と接地電極3との距離、吸着した有機ガス分子を分解するために必要な投入エネルギにより決定される。金属導体2aと板状吸着材3hとの間に管状誘電体2bが存在することにより、放電が開始されると管状誘電体2b表面に電荷の移動が起こり、高圧電極2表面で一様に放電を発生させることが可能になる。また、この管状誘電体2bの存在により金属導体2aと板状吸着材3hとの間での短絡が抑制される。
In order to decompose organic gas molecules such as VOCs adsorbed on the plate-shaped
図3に、投入電力に対する板状吸着材の体積抵抗率と放電電力の関係の一例を示す。ここで、電源周波数は1kHz、高圧電極2と板状吸着材3hとの放電ギャップ長は2mm、被処理空気の含有水分濃度が13,000ppm(露点温度:11℃)の場合である。板状吸着材3hの体積抵抗率が8.5MΩmの場合、12kVの交流高電圧を印加した際の放電電力が58Wであるのに対して、体積抵抗率が15MΩmの場合には、同じ12kVの交流高電圧を印加した場合でも33Wであり、体積抵抗率が増加するに従い、同一印加電圧に対する放電電力が低下する傾向がある。この図から放電プラズマを発生させる場合、接地電極3の板状吸着材3hの電気抵抗が高くなるにつれ放電電流が流れ難くなり、投入電力に対して放電電力が低くなることが分かる。従って、この条件で、放電プラズマで分解処理を行う場合には、板状吸着材3hの体積抵抗率が8.5MΩm以下のものを使用することが望ましい。
FIG. 3 shows an example of the relationship between the volume resistivity of the plate-like adsorbent and the discharge power with respect to the input power. Here, the power supply frequency is 1 kHz, the discharge gap length between the high-
図4は、高圧電源4から高圧電極2へ高電圧を印加する給電方法を示す図である。図4(a)は、複数の高圧電極2に対して金属製の板ばね給電子9で固定、給電する方法である。図4(b)は、線状給電子10で接続して、給電する方法である。他に線状の替わりに板状給電子(図示せず)なども利用できる。特に、板ばね給電子9を用いることにより高圧電極2を固定できるため、板状吸着材3hに対して均一な放電プラズマを実現することができる。
高圧電極2に高電圧が印加されるので、高圧電極2と対向する板状吸着材3hとの放電ギャップ長が不均一であると電界が一点に集中し、火花放電に進展する可能性が高くなり、均一に放電プラズマが生成されない。この結果、吸着材が局所的にしか再生されず、板状吸着材3hに濃縮される化学物質を完全に分解除去することができない。そこで、高圧電極2と接地電極3との距離を一定の値に保ち、固定保持する例の斜視図を図5に示す。絶縁性を有する支持体11に凹部11sを設けて高圧電極2を固定することにより板状吸着材3hとの放電ギャップ長を均一に維持し、板ばね給電子9により複数の高圧電極2を高圧電源4に接続することで複数の高圧電極2を同電位に調整できる。また、絶縁性の支持体11の凹部11s内に板ばね給電子9を埋め込むことで、板ばね給電子9から板状吸着材3hへの異常放電を防ぐことができる。高圧電極2の金属導体2aは、板ばね給電子9で接続され、高圧電源4に繋がっている。一方、接地電極3は板状吸着材3hの側面周囲に取り付けられた帯状導電体3tにより接地されている。
FIG. 4 is a diagram showing a power feeding method for applying a high voltage from the high
Since a high voltage is applied to the high-
支持材11の材質としては、金属導体2eと板状吸着材3hとの間での異常放電の発生を抑制する必要があるため、絶縁性が高いものが望ましい。例えば、ポリエチレン、塩化ビニル、天然ゴム、磁器、ガラス、ポリエステル・エポキシ・メラミン・フェノール・ポリウレタンなどの合成樹脂、マイカ・石綿・ガラス繊維など無機材料などの絶縁性を有するものが望ましい。さらに、放電プラズマにより発熱することから耐熱性に優れた材料が好ましい。また、支持材11により高圧電極2と板状吸着材3hとの間の放電ギャップ長が一定に保たれるので、板状吸着材3hとの界面で均一な放電プラズマを生成でき、板状吸着材3hの完全再生が可能となる。
As the material of the
図6は、管状誘電体2bの内壁に導電膜が形成されていない場合における放電電極対部の断面図を示すものである。導電体2eは、管状誘電体2bの長さ方向に亙って金属導体2aと管状誘電体2bとの空隙に設けられ、管状誘電体2bの半径方向に対して一箇所で金属導体2aと管状誘電体2bが接続されている。導電体2eは、放電により高圧電極2と接地電極3との間で放電によるプラズマが発生することを考えると、板状吸着材3hと対面する側の管状誘電体2bの内壁側に設けるのが望ましい。
FIG. 6 shows a cross-sectional view of the discharge electrode pair when the conductive film is not formed on the inner wall of the
支持材11の沿面距離が十分ではない場合、沿面放電が進展し、高圧電極2と板状吸着材3hとの空間で放電プラズマが生成されない。高圧電極2に印加する電圧値は、支持材11の材質などにより決定されるが、沿面距離Sと放電ギャップ長Dが同じ距離の場合、高圧電極2と板状吸着材3hとの間で支持材に沿って沿面放電が進展し、放電プラズマが生成できない可能性がある。ここで、図6に示すように沿面距離Sが放電ギャップ長Dよりも長くなるように、支持材11に板状吸着材3h側の開口部が大きくなるように角度θのテーパ部12を設けておけばよく、角度θを90度未満にすれば、沿面距離Sを放電ギャップ長Dより長くすることができる。好ましくは、角度θを15〜45度の範囲に設定することにより、沿面距離Sが長くなり、高圧電極2と板状吸着材3hの沿面放電を抑制することができる。さらに、角度θを設けることにより、板状吸着材3hの実効吸着面積を増やすことになり、被処理空気7に対する圧力損失を低減できる。また、支持材11の側面に凹凸を形成することにより、沿面距離を長くしても同様の効果が得られる。
When the creepage distance of the
このように、実施の形態1に係る空気浄化装置によれば、高圧電極2の金属導体2aと管状誘電体2bの間に空隙2gを設け、導電体2eで金属導体2aと管状誘電体2bの内壁の間に導電体2eにより接触接続されているため、管状誘電体2bが放電に伴う金属導体2aの熱膨張の影響を受けず、管状誘電体2bの損傷を低減させ異常放電を起こすことなく、接地電極3の板状吸着材3hに吸着されている有機ガス分子の放電分解処理を行うことができる効果がある。また、管状誘電体2bの内壁に導電膜2cが形成されているので、高圧電極2表面で一様に放電させることができ、安定した放電をさせることができる効果もある。
As described above, according to the air purification device of the first embodiment, the gap 2g is provided between the
実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2に係る空気浄化装置の構成を示す透視斜視図および放電電極対の断面図である。
図7(a)、(b)において、接地電極13の円筒状吸着材13h内に空隙13gを設けて高圧電極2が同心円状に挿入設置され、円筒状吸着材13hに帯状導電体13tが取り付けられている点を除けば、実施の形態1の図1と同様であるので、他の符号の説明を省略する。
FIG. 7 is a perspective view and a cross-sectional view of the discharge electrode pair showing the configuration of the air purification apparatus according to
7A and 7B, the gap 13g is provided in the
次に、実施の形態2に係る空気浄化装置の動作について、図7を参照して説明する。
まず、VOCsが含まれる被処理空気7が吸気用のファン5により空気浄化装置1内に導入されるが、除塵フィルタ6により被処理空気7中に含まれる空気中に浮遊している塵や埃、ペンキカスなどの粒子などの塵埃が取り除かれる。次に、被処理空気7に含まれるVOCsなどの有機ガス分子を始めとする化学物質は、接地電極13の円筒状吸着材13hで吸着される。高圧電極2と接地電極13には高圧電源4から高電圧が印加され放電により、プラズマが発生し、接地電極13の円筒状吸着材13hに吸着されている有機ガス分子が酸化され、二酸化炭素と水とに分解処理される。その後、有機ガス分子が分解除去された清浄空気8は、空気浄化装置1外に排出される。
Next, the operation of the air purification apparatus according to
First, to-
このように、実施の形態2に係る空気浄化装置によれば、金属導体2aと管状誘電体2bの内壁の間に導電体2eにより接触接続されているため、管状誘電体2bが放電に伴う金属導体2aの熱膨張の影響を受けず、管状誘電体2bの損傷を低減させ異常放電を起こすことなく、接地電極3の円筒状吸着材13hに吸着されている有機ガス分子の放電分解処理が行えるという実施の形態1と同様の効果を有するとともに、高圧電極2が円筒状吸着材13h内に空隙13gを設けて、挿入配置されているので、高圧電極2と接地電極13とのそれぞれの放電電極対の放電距離を独立して調整できるので、距離の調整が容易になるとともに精度が向上し、また、放電が安定するという効果もある。
As described above, according to the air purification device according to the second embodiment, since the
実施の形態3.
図8は、本発明の実施の形態3に係る空気浄化装置の構成を示す透視斜視図である。
図8において、接地電極14の板状吸着材14h内に空隙14gを設けて高圧電極2が同心円状に挿入設置され、板状吸着材14hに帯状導電体14tが取り付けられている点を除けば、実施の形態1の図1と同様であるので、他の符号の説明を省略する。
FIG. 8 is a transparent perspective view showing the configuration of the air purifying apparatus according to
In FIG. 8, except that the gap 14g is provided in the plate-
次に、実施の形態3に係る空気浄化装置の動作について、図8を参照して説明する。
まず、VOCsが含まれる被処理空気7が吸気用のファン5により空気浄化装置1内に導入されるが、除塵フィルタ6により被処理空気7中に含まれる空気中に浮遊している塵や埃、ペンキカスなどの粒子などの塵埃が取り除かれる。次に、被処理空気7に含まれるVOCsなどの有機ガス分子を始めとする化学物質は、接地電極14の板状吸着材14hで吸着される。高圧電極2と接地電極14には高圧電源4から高電圧が印加され放電により、プラズマが発生し、接地電極14の板状吸着材14hに吸着されている有機ガス分子が酸化され、二酸化炭素と水とに分解処理される。その後、有機ガス分子が分解除去された清浄空気8は、空気浄化装置1外に排出される。
Next, the operation of the air purification apparatus according to
First, to-
このように、実施の形態3に係る空気浄化装置によれば、金属導体2と管状誘電体2bの内壁の間に導電体2eにより接触接続されているため、管状誘電体2bが放電に伴う金属導体2aの熱膨張の影響を受けず、管状誘電体2bの損傷を低減させ異常放電を起こすことなく、接地電極14の板状吸着材14hに吸着されている有機ガス分子の放電分解処理が行えるという実施の形態1と同様の効果を有するとともに、高圧電極2が板状吸着材14h内に空隙14gを設けて、挿入配置されているので、高圧電極2と接地電極14とのそれぞれの放電電極対の放電距離を独立して調整できるので、距離の調整が容易になるという効果がある。また、吸着材が板状であるので、被処理空気と吸着材の接触面積を落とすことなく効率良く処理できる効果もある。
As described above, according to the air purification device according to the third embodiment, since the
実施の形態4.
図9は、本発明の実施の形態4に係る空気浄化装置を示すの透視斜視図である。
図9において、高圧電極2と高圧電源4との間に直列に可変誘導負荷Lが設置されている点を除けば、実施の形態1の図1と同様であるので、他の符号の説明を省略する。
FIG. 9 is a perspective view showing an air purifying apparatus according to
9 is the same as FIG. 1 of
次に、実施の形態4に係る空気浄化装置の動作について、図9を参照して説明する。高圧電極2の管状誘電体2bには、静電容量C1が、管状誘電体2bと板状吸着材3hとの放電ギャップには静電容量C2が存在する(図示せず)。高圧電源4から交流高電圧を印加する場合、印加電圧波形と放電電流波形との位相がずれることにより、印加電圧に対する電力効率が低下する。可変誘導負荷Lを設けることにより、位相ずれを解消し、電力効率を向上させることができる。必要な付加誘電負荷値は、管状誘電体2bの静電容量C1と放電ギャップの静電容量C2の合成容量C(=(C1+C2)/C1・C2)、高圧電源4の電源周波数fの値にもよるが、例えば、電源周波数を1kHz、管状誘電体2bの静電容量と放電ギャップ長の付加容量との合成容量Cが40pFである場合における付加誘導負荷値と電力効率の関係の例を図10に示す。この例では、電力効率を80%以上にするには、誘導負荷値を620〜650Hに設定することが望ましい。この範囲外の誘電負荷値の場合は、印加電圧に対する投入電力が低下する。必要な電力を投入するためには印加電圧を上げる必要がある。印加電圧を上げると、高圧電極2から空気浄化装置1の筐体などへの異常放電を誘発する可能性がる。上記の誘導負荷の範囲内に設定することにより、印加電圧波形と放電電流波形の位相ずれを無くし、高圧電源の電力効率を向上させることができる。また、可変誘導負荷Lを高圧電極2と並列に設置してもよく、直列と並列の両方を備えていてもよい。
Next, the operation of the air purification apparatus according to
このように、実施の形態5に係る空気浄化装置によれば、高圧電極2に対して直列もしく並列、あるいは両方に可変誘導負荷Lを設置することにより、管状誘電体2bの静電容量と高圧電極2と板状吸着材3hとの放電ギャップの静電容量による高圧電源4から印加される交流高電圧の印加電圧波形と放電電流波形との位相のずれを付加する付加誘導負荷値を最適化することにより解消でき、高圧電源4の電力効率を向上させることができる効果を有する。また、印加電圧を最適化し、低く抑えることができるので異常放電を抑制する効果も有する。
As described above, according to the air purification device of the fifth embodiment, the variable dielectric load L is installed in series or in parallel with the high-
実施の形態5.
図11は、本発明の実施の形態5に係る空気浄化装置を示す透視斜視図である。
図11において、接地電極3とアースとの間に直列に板状吸着材3hの導電率を調整用するための可変抵抗R1が設置されている点を除けば、実施の形態1の図1と同様であるので、他の符号の説明を省略する。
FIG. 11 is a perspective view showing an air purifying apparatus according to
In FIG. 11, except that a variable resistor R1 for adjusting the conductivity of the plate-
次に、実施の形態5に係る空気浄化装置の動作について説明する。接地電極が吸着材により構成されているが、吸着材が被処理空気に含まれている水分を吸着すると導電性が変化し、吸着材の電気抵抗値が変化する。一例として、電源周波数を1kHz、高圧電極2と板状吸着材3hとの放電ギャップ長を2mmとした場合の被処理空気に含まれる水分濃度が1,800ppm(露点温度:−20℃)、6,000ppm(0℃)、13,000ppm(11℃)における印加電圧と放電電力の関係を図12に示す。水分濃度により高圧電源4からの印加電圧に対する放電電力が異なることが分かる。季節、天候などのより環境条件が異なるため、接地電極3の板状吸着材3hの電気抵抗値を一定の値に維持することは困難であるため、高圧電極2に対して直列又は並列に吸着材の導電率を調整用するための可変抵抗R1を接続することにより、放電電極対のインピーダンスを一定の値に維持し、一定の処理効率に保つことができる。この可変抵抗R1の値が数GΩ以上であると、可変抵抗R1での電力損失が増大するため、数MΩ以下の抵抗値とすることが望ましい。なお、上記説明では、接地電極に直列に可変抵抗R1を設置する場合について述べたが、接地電極に対して並列に設置したものであってもよい。
Next, the operation of the air purification apparatus according to
このように、実施の形態5に係る空気浄化装置によれば、接地電極3と接地との間に直列に可変抵抗R1を設置することにより、板状吸着材3hに水分が吸着され電気抵抗値が変化しても、その抵抗値を調整することにより、放電電極対のインピーダンスを一定の値に維持し、一定の処理効率に保つことができる効果がある。
As described above, according to the air purifying apparatus according to the fifth embodiment, by installing the variable resistor R1 in series between the
実施の形態6.
図13は、本発明の実施の形態6に係る空気浄化装置を示す透過斜視図である。
図13において、高圧電極2と高圧電源4との間に直列にアーク放電抑制用の可変抵抗R2が設置されている点を除けば、実施の形態1の図1と同様であるので、他の符号の説明を省略する。
FIG. 13 is a transparent perspective view showing an air purification device according to
13 is the same as FIG. 1 of the first embodiment except that a variable resistor R2 for suppressing arc discharge is installed in series between the
次に、実施の形態6に係る空気浄化装置の動作について説明する。通常、高圧電極2に高圧電源4から交流高電圧を印加して無声放電を発生させて、被処理空気7中に含まれるVOCsなどの有機ガス分子の分解処理を行う。しかしながら、環境雰囲気などの要因により放電空間の導電率が上昇し、高圧電極2と接地電極3との間において無声放電からアーク放電に進展する可能性がある。さらに、管状誘電体2bの肉厚によっては火花放電への進展も考えられるため、高圧電極2に直列にアーク放電抑制用の可変抵抗R2を設置して、この抵抗値を調整することによって、アーク放電を抑え、一定の処理効率を保つことができる。ここで、アーク放電抑制用の可変抵抗R2の値としては、短絡時の放電電流を1mA以下に抑えられる抵抗値を有するものであれば良く、抵抗値としては、〔最大印加電圧値/10−3〕Ω以上とすることが望ましい。
Next, the operation of the air purification device according to
このように、実施の形態6に係る空気浄化装置によれば、高圧電極2と高圧電源4との間に直列に可変抵抗R2を設置して、放電空間の導電率の変化を抵抗値を調整することにより、無声放電がアーク放電に進展するのを抑制し、一定の処理効率を保つことができる効果がある。
As described above, according to the air purifying apparatus according to the sixth embodiment, the variable resistor R2 is installed in series between the high-
なお、上記実施の形態では、吸着剤としてゼオライトを使用する場合について述べたが、同じMFI構造を持つSiO2が主成分であるシリカライトを用いても同様の効果が期待できる。 In the above-described embodiment, the case where zeolite is used as the adsorbent has been described, but the same effect can be expected even when silicalite having SiO 2 having the same MFI structure as a main component is used.
また、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。 Moreover, in the figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.
1 空気浄化装置
2 高圧電極
2a 金属導体
2b 管状誘電体
2c 導電膜
2d 空隙
2e 導電体
3 接地電極
3h,14h 板状吸着材
3t,13h,14h 帯状導電体
4 高圧電源
5 ファン
6 除塵フィルタ
13h 円筒状吸着材
L 可変誘導負荷
R1,R2 可変抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (10)
化学物質を吸着する吸着材に第二の導電体が接続された接地電極と、
を備え、
前記高圧電極と前記接地電極とが対向されていることを特徴とする空気浄化用の放電電極。 A high-voltage electrode provided with a first conductor that electrically connects the metal conductor and the tubular dielectric in a part of the gap, with a gap provided in a tube of the tubular dielectric, a metal conductor inserted;
A ground electrode having a second conductor connected to an adsorbent that adsorbs a chemical substance;
With
A discharge electrode for purifying air, wherein the high-voltage electrode and the ground electrode are opposed to each other.
化学物質を吸着する吸着材に第二の導電体が接続された接地電極と、
を備え、
前記吸着材が管形状であり、前記吸着材の管内に空隙を設けて前記高圧電極が挿入されていることを特徴とする空気浄化用の放電電極。 A high-voltage electrode provided with a first conductor that electrically connects the metal conductor and the tubular dielectric in a part of the gap, with a gap provided in a tube of the tubular dielectric, a metal conductor inserted;
A ground electrode having a second conductor connected to an adsorbent that adsorbs a chemical substance;
With
The discharge electrode for air purification | cleaning characterized by the said adsorbent being a pipe | tube shape, providing the space | gap in the pipe | tube of the said adsorbent, and inserting the said high voltage | pressure electrode.
化学物質を吸着する吸着材に第二の導電体が接続された接地電極と、
を備え、
前記吸着材が板形状であり、前記吸着材の板面に対して平行に形成された孔に空隙を設けて前記高圧電極が挿入されていることを特徴とする空気浄化用の放電電極。 A high-voltage electrode provided with a first conductor that electrically connects the metal conductor and the tubular dielectric in a part of the gap, with a gap provided in a tube of the tubular dielectric, a metal conductor inserted;
A ground electrode having a second conductor connected to an adsorbent that adsorbs a chemical substance;
With
A discharge electrode for air purification, wherein the adsorbent has a plate shape, and the high voltage electrode is inserted in a hole formed in parallel to the plate surface of the adsorbent.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008036368A JP5369448B2 (en) | 2007-04-03 | 2008-02-18 | Discharge electrode and air purification apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007097351 | 2007-04-03 | ||
JP2007097351 | 2007-04-03 | ||
JP2008036368A JP5369448B2 (en) | 2007-04-03 | 2008-02-18 | Discharge electrode and air purification apparatus using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008272736A true JP2008272736A (en) | 2008-11-13 |
JP5369448B2 JP5369448B2 (en) | 2013-12-18 |
Family
ID=40051391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008036368A Expired - Fee Related JP5369448B2 (en) | 2007-04-03 | 2008-02-18 | Discharge electrode and air purification apparatus using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5369448B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108136314A (en) * | 2015-12-14 | 2018-06-08 | 松下电器产业株式会社 | Chemical substance inspissator and chemical detector |
KR20200074454A (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 한국기초과학지원연구원 | Plasma source module |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03275119A (en) * | 1990-03-26 | 1991-12-05 | Akira Mizuno | Apparatus for treating exhaust gas with plasma |
JPH04267927A (en) * | 1991-02-22 | 1992-09-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Exhaust gas treatment apparatus |
JP2002256851A (en) * | 2001-03-01 | 2002-09-11 | Denso Corp | Exhaust gas purifier of internal combustion engine |
JP2003135582A (en) * | 2001-11-06 | 2003-05-13 | Denso Corp | Air cleaner |
JP2005313108A (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Canon Inc | Dielectric |
JP2006167220A (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Nittetsu Mining Co Ltd | Method and apparatus for treating gas containing tobacco smoke |
JP2006187766A (en) * | 2004-12-07 | 2006-07-20 | Canon Inc | Gas treatment apparatus and gas treatment cartridge |
-
2008
- 2008-02-18 JP JP2008036368A patent/JP5369448B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03275119A (en) * | 1990-03-26 | 1991-12-05 | Akira Mizuno | Apparatus for treating exhaust gas with plasma |
JPH04267927A (en) * | 1991-02-22 | 1992-09-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Exhaust gas treatment apparatus |
JP2002256851A (en) * | 2001-03-01 | 2002-09-11 | Denso Corp | Exhaust gas purifier of internal combustion engine |
JP2003135582A (en) * | 2001-11-06 | 2003-05-13 | Denso Corp | Air cleaner |
JP2005313108A (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Canon Inc | Dielectric |
JP2006187766A (en) * | 2004-12-07 | 2006-07-20 | Canon Inc | Gas treatment apparatus and gas treatment cartridge |
JP2006167220A (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Nittetsu Mining Co Ltd | Method and apparatus for treating gas containing tobacco smoke |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108136314A (en) * | 2015-12-14 | 2018-06-08 | 松下电器产业株式会社 | Chemical substance inspissator and chemical detector |
CN108136314B (en) * | 2015-12-14 | 2021-07-20 | 松下电器产业株式会社 | Chemical substance concentrator and chemical substance detector |
KR20200074454A (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 한국기초과학지원연구원 | Plasma source module |
KR102167842B1 (en) * | 2018-12-17 | 2020-10-20 | 한국기초과학지원연구원 | Plasma source module |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5369448B2 (en) | 2013-12-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009202137A (en) | Air treatment apparatus | |
JP3711052B2 (en) | Catalytic reactor for treating hazardous gases using low temperature plasma and dielectric heat | |
AU745172B2 (en) | Electrostatic precipitator | |
JP4718344B2 (en) | Air purification apparatus and air purification method using the same | |
EP1649923A1 (en) | Gas processing method and gas processing apparatus utilizing oxidation catalyst and low-temperature plasma | |
JP4631861B2 (en) | Air purification device | |
JP2007069115A (en) | Gas processing apparatus and cartridge for gas processing | |
KR100487544B1 (en) | Air pollutant destruction apparatus having plasma filter with three dimensional cell structure and its cleaning method | |
JP2006187766A (en) | Gas treatment apparatus and gas treatment cartridge | |
JP5369448B2 (en) | Discharge electrode and air purification apparatus using the same | |
JP3632579B2 (en) | Air purification device | |
KR100492475B1 (en) | Low temperature plasma-catalysts system for VOC and odor treatment and method using thereof | |
JP4235580B2 (en) | Dielectric | |
JP2001179040A (en) | Gas decomposer | |
JP2007144278A (en) | Deodorizer, and air conditioner equipped with the same | |
JP2022505628A (en) | New plasma air purifier | |
CN107866216B (en) | Catalyst, and process and device for purifying formaldehyde by using same | |
KR102411341B1 (en) | Plasma Catalytic Rector for Removing Hazadous Gases and Removing Method of Hazadous Gases Using the Same | |
JP2006055512A (en) | Air cleaner | |
JP2002346334A (en) | Gas cleaning apparatus by plasma | |
WO2023019081A1 (en) | Methods and apparatus for decomposing constituent elements of fluids | |
CN218235209U (en) | Electric field device and VOCs gas treatment device | |
JPH11319489A (en) | Catalyst structural body and deodorizing device having catalyst structural body | |
JP2006043550A (en) | Air cleaner | |
KR20200019646A (en) | Plasma wire having carbon coating layer and dust collector using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121127 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130124 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130820 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130902 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5369448 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |