JP2016030231A - Gas treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマを用いて処理対象ガス中の臭気物質や環境汚染物質の分解や無害化の処理を行うガス処理装置に関するものである。 The present invention relates to a gas processing apparatus that uses plasma to decompose or detoxify odorous substances and environmental pollutants in a gas to be processed.
環境汚染物質や臭気物質を含むガスを排出する場合は、これらの物質を分解あるいは無害化するためのガス処理が必要とされる。 When gases containing environmental pollutants and odorous substances are discharged, gas treatment is required for decomposing or detoxifying these substances.
この種の環境汚染物質や臭気物質を含む処理対象ガスのガス処理を行う手法としては、近年、大気圧下で生成させるプラズマ放電を用いる処理方法が考えられている(たとえば、特許文献1参照)。 As a method for performing gas treatment of a gas to be treated containing this type of environmental pollutant or odorous substance, a treatment method using plasma discharge generated under atmospheric pressure has been recently considered (for example, see Patent Document 1). .
プラズマを大気圧下で生成させる方式の一つとしては、誘電体バリア放電(Dielectric Barrier Discharge:DBD)がある。これは、対となる導電体の一方又は双方を誘電体(絶縁体)で覆い、導電体同士に交流電圧を印加することにより、導電体と誘電体との隙間、あるいは、誘電体同士の隙間に、プラズマ放電を発生させるものである。 One method for generating plasma under atmospheric pressure is dielectric barrier discharge (DBD). This is because one or both of the paired conductors are covered with a dielectric (insulator), and an AC voltage is applied between the conductors, whereby the gap between the conductors and the dielectric, or the gap between the dielectrics. In addition, plasma discharge is generated.
誘電体バリア放電方式によるプラズマ発生手段としては、たとえば、導電体を、誘電体となるセラミック管により被覆したものを経糸(縦糸)とし、被覆のない線状の導電体を緯糸(横糸)として、経糸と緯糸とを交互に上下に交差させて織り合せたファブリック構造(布地状の構造)としたものが従来提案されている。 As plasma generating means by the dielectric barrier discharge method, for example, a conductor coated with a ceramic tube serving as a dielectric is used as a warp (warp), and an uncoated linear conductor is used as a weft (weft). Conventionally proposed is a fabric structure (fabric-like structure) in which warp yarns and weft yarns are alternately crossed up and down.
更には、セラミック管に被覆された導電体同士を、経糸(縦糸)と緯糸(横糸)とし、この経糸と緯糸とを交互に上下に交差させて織り合せたファブリック構造としたプラズマ発生手段も従来提案されている。 Furthermore, plasma generating means having a fabric structure in which conductors coated on a ceramic tube are warps (warp) and wefts (wefts), and these warps and wefts are alternately crossed up and down to form a fabric structure. Proposed.
又、セラミックとしては、石英、硼珪酸ガラスなどが例示されている。更に、セラミック管は、ガラス管とすることにより、熱的な可塑性で必要な形状に曲げることができるとされている(たとえば、特許文献2(図1、図8)参照)。 Further, examples of the ceramic include quartz and borosilicate glass. Furthermore, it is said that the ceramic tube can be bent into a necessary shape due to thermal plasticity by using a glass tube (see, for example, Patent Document 2 (FIGS. 1 and 8)).
なお、誘電体バリア放電によるプラズマ放電は、電子温度が高くても、気体温度が低い、いわゆる低温プラズマである。そのため、誘電体バリア放電方式のプラズマ発生手段における導電体や誘電体の温度は、一般的には、常温より10℃程度しか昇温しない。 Note that the plasma discharge by the dielectric barrier discharge is so-called low temperature plasma in which the gas temperature is low even if the electron temperature is high. For this reason, the temperature of the conductor and dielectric in the dielectric barrier discharge type plasma generating means generally rises only about 10 ° C. from room temperature.
ところで、前記特許文献2に示された誘電体バリア放電方式のプラズマ発生手段は、被処理物の表面改質を目的とするものである。そのために、この特許文献2に示された誘電体バリア放電のプラズマ発生手段は、処理対象ガスのガス処理、特に、化石燃料の燃焼炉や廃棄物の焼却炉等の燃焼設備より排出される燃焼排ガスを処理対象ガスとするガス処理に適用しようとする場合には、以下のような問題が生じてしまう。 By the way, the dielectric barrier discharge type plasma generating means disclosed in Patent Document 2 is intended for surface modification of an object to be processed. For this purpose, the dielectric barrier discharge plasma generation means disclosed in Patent Document 2 is used for gas treatment of a gas to be treated, particularly combustion discharged from a combustion facility such as a fossil fuel combustion furnace or a waste incinerator. The following problems occur when applying to gas processing using exhaust gas as a processing target gas.
すなわち、燃焼排ガスは、燃焼設備に通常備えられている活性炭や触媒等を用いたガス処理装置に導かれる時点でも200℃程度の高温になっている。 That is, the combustion exhaust gas is at a high temperature of about 200 ° C. even when it is led to a gas processing apparatus using activated carbon, a catalyst, or the like that is usually provided in combustion equipment.
そのために、このような燃焼排ガスの処理を行うガス処理装置には、その構成部材に常温から200℃程度の高温までの温度変化に伴う熱膨張が生じても、支障が生じないことが必要とされる。 Therefore, it is necessary for a gas processing apparatus for processing such flue gas to be free from trouble even if its constituent members undergo thermal expansion accompanying a temperature change from room temperature to a high temperature of about 200 ° C. Is done.
特に、誘電体同士の間で誘電体バリア放電のプラズマ放電を発生させる場合は、各誘電体同士の間隔を、ミリ単位で管理する必要があり、誘電体同士の間隔が広くなったり、不均一になったりすると、電気の流れやすいところに偏って誘電体バリア放電によるプラズマ放電が発生し、更には、ストリーマ放電が発生する虞もある。 In particular, when generating a plasma discharge of a dielectric barrier discharge between dielectrics, it is necessary to manage the spacing between the dielectrics in millimeters, and the spacing between the dielectrics becomes wide or uneven. If this happens, plasma discharge due to dielectric barrier discharge is generated in a place where electricity easily flows, and streamer discharge may occur.
しかし、前記特許文献2に示されたファブリック構造のプラズマ発生手段では、導電体を被覆して経糸と緯糸を形成するセラミック管は、いずれも上下方向に蛇行した形状とされていて、互いの上向きの凹部と下向きの凹部同士が接するように順次組み合わされている。そのため、経糸と緯糸を形成する各セラミック管に熱膨張が生じた場合は、各セラミック管の凹部の位置が該セラミック管の長手方向に変位するため、経糸と緯糸を形成する各セラミック管同士の接触個所が変位したり離れたりするため、プラズマ放電を発生させるために所望される隙間の寸法を管理することが困難である。 However, in the plasma generating means having the fabric structure shown in Patent Document 2, the ceramic tubes that cover the conductor to form the warp and the weft are both serpentine in the vertical direction, and are upwardly facing each other. The concave portions and the downward concave portions are sequentially combined. Therefore, when thermal expansion occurs in each ceramic tube forming the warp and weft, the position of the concave portion of each ceramic tube is displaced in the longitudinal direction of the ceramic tube. Since the contact point is displaced or moved away, it is difficult to manage the size of the gap desired for generating the plasma discharge.
更に、常温から200℃程度までの温度変化が生じる場合は、導電体と、該導電体を被覆するセラミック管に、線膨張係数の差に起因する変形量の差が生じ、導電体とセラミック管との相対位置も変化すると考えられるが、前記特許文献2には、その対策は何ら示されていない。 Further, when a temperature change from room temperature to about 200 ° C. occurs, a difference in deformation amount due to a difference in linear expansion coefficient occurs between the conductor and the ceramic tube covering the conductor, and the conductor and the ceramic tube. The relative position is also considered to change, but Patent Document 2 does not show any countermeasures.
又、燃焼排ガスは、燃焼設備で燃焼させるものの性状の変化に応じて、ガス中の成分が変化することがある。更に、燃焼排ガスは、塩酸ガスや硫酸ガスのような腐食性ガスを含むことがある。 In addition, combustion exhaust gas may change the components in the gas in accordance with changes in properties of the combustion equipment. Further, the combustion exhaust gas may contain a corrosive gas such as hydrochloric acid gas or sulfuric acid gas.
なお、前記特許文献2には、経糸と緯糸を織り合せたファブリック構造のプラズマ発生手段における経糸と緯糸を、双方ともセラミック管に被覆された導電体とする考えは示されている。又、セラミック管としてガラス管を用いる考えも示されている。したがって、腐食性ガスによる腐食を回避するための対応は可能であると考えらえる。 Patent Document 2 discloses the idea that both the warp and the weft in the plasma generating means having a fabric structure in which the warp and the weft are woven are covered with a ceramic tube. The idea of using a glass tube as the ceramic tube is also shown. Therefore, it can be considered that a countermeasure for avoiding corrosion by corrosive gas is possible.
次いで、燃焼設備の規模が大きい場合は、燃焼排ガスの流量が多くなる。そのため、燃焼排ガスを流通させる排ガスダクトは、流路断面の縦横のサイズが、メートルオーダーとなることがある。この場合、ガス処理装置は、排ガスダクトの断面形状に合わせたものとする必要がある。 Next, when the scale of the combustion facility is large, the flow rate of the combustion exhaust gas increases. Therefore, in the exhaust gas duct through which the combustion exhaust gas circulates, the vertical and horizontal sizes of the channel cross section may be in the metric order. In this case, it is necessary that the gas treatment device is adapted to the cross-sectional shape of the exhaust gas duct.
そのため、このような大型のガス処理装置に、前記特許文献2に示されたプラズマ発生手段を適用するためには、各導電体及びセラミック管の長手方向寸法を数メートルと長く設定する必要が生じる。 Therefore, in order to apply the plasma generating means shown in Patent Document 2 to such a large gas processing apparatus, it is necessary to set the longitudinal dimension of each conductor and ceramic tube as long as several meters. .
ところが、導電体やセラミック管は、長手方向寸法が長くなると、自重による撓み変形が無視できなくなる。このような撓み変形が生じた場合は、経糸と緯糸を形成している各セラミック管同士の相対位置に変化が生じてしまう。 However, when the longitudinal dimension of the conductor or the ceramic tube becomes long, the bending deformation due to its own weight cannot be ignored. When such bending deformation occurs, a change occurs in the relative positions of the ceramic tubes forming the warp and the weft.
更に、導電体及びセラミック管の全長が長い場合は、前記した温度変化に伴う熱膨張による導電体やセラミック管の長手方向寸法の変化が拡大してしまう。又、誘電体であるセラミック管には、熱応力により割れなどの損傷が発生する虞もある。 Furthermore, when the total length of the conductor and the ceramic tube is long, the change in the longitudinal dimension of the conductor and the ceramic tube due to the thermal expansion accompanying the above-described temperature change is enlarged. In addition, there is a possibility that damage such as cracking may occur in the ceramic tube as a dielectric due to thermal stress.
したがって、従来は、燃焼設備の燃焼排ガスのような腐食性ガスを含むガスや、高温ガスを処理対象ガスとする場合にも、誘電体バリア放電によるプラズマ放電を安定して発生させることが可能なガス処理装置は提案されていないというのが実状である。 Therefore, conventionally, even when a gas containing a corrosive gas such as combustion exhaust gas from a combustion facility or a high-temperature gas is used as a processing target gas, it is possible to stably generate a plasma discharge due to dielectric barrier discharge. The fact is that no gas treatment device has been proposed.
そこで、本発明は、処理対象ガスを電極間で発生させる誘電体バリア放電のプラズマ放電により処理することができ、更には、燃焼設備の燃焼排ガスを処理対象ガスとする場合であっても、誘電体バリア放電のプラズマ放電を安定して発生させることができるガス処理装置を提供しようとするものである。 In view of this, the present invention can be processed by a plasma discharge of a dielectric barrier discharge that generates a gas to be processed between electrodes. Furthermore, even when the combustion exhaust gas from a combustion facility is used as a gas to be processed, the dielectric An object of the present invention is to provide a gas treatment apparatus capable of stably generating plasma discharge of body barrier discharge.
本発明は、前記課題を解決するために、請求項1に対応して、直管形状の誘電体の内面に導電体を密着させてなる電極を形成し、一方向に延びる複数本の電極を或る間隔で平行に配置して、該各電極の導電体を端子に並列に接続してなる第一電極群と、前記第一の電極群の各電極と直交する方向に延びる別の複数本の電極を或る間隔で平行に配置して、該各電極の導電体を別の端子に並列に接続してなる第二電極群と、前記各電極群の各端子に交流電圧を印加するための電源装置と内側を処理対象ガスの流路とする筒状のフレームとを備え、前記フレーム内側のガス流路に、前記第一の電極群の各電極と、前記第二の電極群の各電極とを、格子状となるよう互いに接触させた状態で複数段に積層配置すると共に、該フレームの側壁に、前記各電極群の各電極の基端部は固定し、且つ該各電極群の各電極の先端部は長手方向に変位可能に保持させた構成を有するガス処理装置とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention, corresponding to claim 1, forms an electrode formed by bringing a conductor into close contact with the inner surface of a straight tube-shaped dielectric, and includes a plurality of electrodes extending in one direction. A first electrode group that is arranged in parallel at a certain interval and has a conductor of each electrode connected in parallel to a terminal, and a plurality of other electrodes extending in a direction orthogonal to each electrode of the first electrode group To apply an alternating voltage to each terminal of each electrode group, and a second electrode group in which the electrodes of each electrode are arranged in parallel at a certain interval and the conductor of each electrode is connected in parallel to another terminal Each of the electrodes of the first electrode group and each of the second electrode group in the gas flow path inside the frame. The electrodes are stacked in a plurality of stages in contact with each other so as to form a grid, and each side wall of the frame Proximal end of each electrode of the pole group are fixed, and the tip portion of each electrode of each of the electrode groups is a gas treatment apparatus having a structure in which displaceably held in the longitudinal direction.
又、請求項2に対応して、前記請求項1に対応する構成において、前記フレーム内に、対をなす電極支持部材によって前記フレーム内側のガス流路に積層配置された各電極群の各電極をフレームの軸心方向の両側から挟んで、該各電極の撓み変形による変位を防止するための電極撓み変位防止機構を備えるようにした構成とする。
Further, corresponding to claim 2, in the configuration corresponding to
更に、請求項3に対応して、前記請求項1又は2に対応する構成において、前記各電極群の各電極における前記フレーム内に配置されている部分に対してブロー清掃を行う清掃装置を備えるようにした構成とする。
Further, corresponding to
更に又、請求項4に対応して、前記請求項1から請求項3のいずれか一項に対応する構成において、前記電源装置は、電流現在値と、予め設定された電流設定値とを比較し、電流現在値が、電流設定値に対し、予め設定された電流増加側の許容振れ範囲を超過すると、電圧現在値が予め設定された電圧下限値よりも大きい場合は、電流現在値が電流設定値に一致するように、フィードバック制御手法により第一電極群と第二電極群に交流電圧を印加するときの電圧現在値を調整し、電圧現在値が電圧下限値以下である場合は、電流現在値が電流設定値に一致するように、フィードバック制御によりパルス周波数を調整する電流値一定制御機能を有するものとした構成とする。
Furthermore, corresponding to
同様に、請求項5に対応して、前記請求項1から請求項3のいずれか一項に対応する構成において、前記電源装置は、電力現在値と、予め設定された電力設定値とを比較し、電力現在値が、電力設定値に対し、予め設定された電力増加側の許容振れ範囲を超過すると、電圧現在値が予め設定された電圧下限値よりも大きい場合は、電力現在値が電力設定値に一致するように、フィードバック制御手法により第一電極群と第二電極群に印加する交流電圧の制御波形を変更する処理を行い、電圧現在値が電圧下限値以下である場合は、電力現在値が電力設定値に一致するように、フィードバック制御によりパルス周波数を調整する電力一定制御機能を有するものとした構成とする。
Similarly, corresponding to
同様に、請求項6に対応して、前記請求項1から請求項3のいずれか一項に対応する構成において、前記電源装置は、電流現在値と、予め設定された電流設定値とを比較し、電流現在値が、電流設定値に対し、予め設定された電流増加側の許容振れ範囲を超過するという条件が満たされると、電圧現在値が予め設定された電圧下限値よりも大きい場合は、電流現在値が電流設定値に一致するように、フィードバック制御手法により第一電極群と第二電極群に交流電圧を印加するときの電圧現在値を調整し、電圧現在値が電圧下限値以下である場合は、電流現在値が電流設定値に一致するように、フィードバック制御によりパルス周波数を調整する電流値一定制御機能と、電流現在値が、電流設定値に対し、予め設定された電流減少側と電流増加側の許容振れ範囲内であり、且つ電力現在値が、電力設定値に対し、予め設定された電力増加側の許容振れ範囲を超過すると、電圧現在値が予め設定された電圧下限値よりも大きい場合は、電力現在値が電力設定値に一致するように、フィードバック制御手法により第一電極群と第二電極群に印加する交流電圧の制御波形を変更する処理を行い、電圧現在値が電圧下限値以下である場合は、電力現在値が電力設定値に一致するように、フィードバック制御によりパルス周波数を調整する電力一定制御機能とを有するものとした構成とする。
Similarly, corresponding to
本発明のガス処理装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
(1)処理対象ガスは、フレーム内側のガス流路を流通させることにより、第一電極群の各電極と、第二電極群の各電極との接触個所の周囲で発生させる誘電体バリア放電のプラズマ放電により処理することができる。
(2)燃焼設備の燃焼排ガスを前記処理対象ガスとする場合であっても、誘電体バリア放電のプラズマ放電を安定して発生させることができる。
According to the gas processing apparatus of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) The gas to be treated is a dielectric barrier discharge generated around the contact point between each electrode of the first electrode group and each electrode of the second electrode group by circulating the gas flow path inside the frame. It can be processed by plasma discharge.
(2) Even when the combustion exhaust gas from the combustion facility is used as the gas to be treated, plasma discharge of dielectric barrier discharge can be stably generated.
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1乃至図5(a)(b)は本発明のガス処理装置の実施の一形態を示すものである。 FIG. 1 thru | or FIG. 5 (a) (b) shows one Embodiment of the gas processing apparatus of this invention.
ここで、先ず、本発明のガス処理装置1で用いる電極2a,2bの基本構成について説明する。
Here, first, the basic configuration of the
電極2a,2bは、図5(a)(b)に示すように、一方向に延びる直管形状の誘電体3と、誘電体3の内面に密着させて配置した導電体4とから構成されている。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
誘電体3は、燃焼排ガスが有する高温に耐える耐熱性と、腐食性ガスによる腐食を防止する耐食性とを備えるために、石英管を使用することが好ましい。なお、誘電体3は、管壁にガス透過性がないセラミック管や、ガラス管を用いるようにしてもよい。 The dielectric 3 is preferably made of a quartz tube in order to have heat resistance that can withstand the high temperatures of combustion exhaust gas and corrosion resistance that prevents corrosion by corrosive gas. The dielectric 3 may be a ceramic tube or a glass tube having no gas permeability on the tube wall.
更に、誘電体3は、先端となる長手方向一端部を端壁材3aにより閉塞した構成として、長手方向一端側から誘電体3の内部へのガスの侵入を防止している。
Further, the
導電体4は、一方向に延びる直管形状における管壁の周方向の一個所に、長手方向の全長に亘るスリット5を設けた構成としてある。
The
又、導電体4は、誘電体3と同様の耐熱性を備え、耐食性を高めるという点から考えると、ステンレス製とすることが好ましい。このステンレス製の導電体4を製造する場合の手法としては、ステンレス管(SUS管)を材料とし、ステンレス管の管壁における周方向の一個所を、長手方向の全長に亘り切り欠いて、スリット5を形成する手法が好適である。
The
なお、本発明のガス処理装置1において、電極2a,2bの導電体4の材質は、ステンレスに限定されるものではなく、耐熱性と耐食性を有し、且つ後述するように電極2aと2b間で誘電体バリア放電によるプラズマ放電を発生させることができれば、ステンレス以外の金属製や、非金属の導電材製の導電体4を用いるようにしてもよいことは勿論である。又、導電体4の製造手法は、前記した管からの製造手法に限定されるものでないことは勿論である。
In the
導電体4は、初期形状から、スリット5の幅を狭めるよう付勢して外径が細くなるように弾性変形させた状態で、誘電体3の基端となる長手方向他端側の開口部から誘電体3の内側に挿入されている。これにより、導電体4は、誘電体3の内側で、弾性変形状態から拡径して初期形状に戻ろうとする復元力により、導電体4の外面全体が、誘電体3の内面に密着している。
The
なお、誘電体3と導電体4については、常温から、処理対象ガスGの最高温度までとして予め想定される本発明のガス処理装置の使用温度範囲(以下、単に、使用温度範囲と云う)の全域において、導電体4の外力を作用させない状態(初期形状)での外径が、誘電体3の内径よりも大きくなるように設定されている。
In addition, about the
又、誘電体3の長手方向の内法寸法は、前記使用温度範囲の全域において、導電体4の全長よりも大きくなるように設定されている。これにより、誘電体3と、その内側に挿入した導電体4の長手方向他端同士を揃えた状態で、誘電体3の端壁材3aの内面と導電体4の長手方向一端部との間には、或る隙間6が形成されるようにしてある。
In addition, the internal dimension of the dielectric 3 in the longitudinal direction is set to be larger than the entire length of the
以上の構成としてある電極2a,2bでは、誘電体3と導電体4に線膨張係数の差に起因して、前記使用温度範囲で両者の熱膨張による変形量に差が生じると、誘電体3の内面に対し、導電体4の外面が密着したまま摺動する。
In the
したがって、前記使用温度範囲において、線膨張係数の差に起因して生じる誘電体3と導電体4の周方向に関する熱膨張の変形量の差は、導電体4のスリット5の幅が拡縮することで吸収される。又、誘電体3と導電体4の長手方向に関する熱膨張の変形量の差は、誘電体3の端壁材3aの内面と、導電体4の長手方向一端部と間の隙間6が拡縮することで吸収される。
Therefore, in the operating temperature range, the difference in the amount of thermal expansion deformation in the circumferential direction between the dielectric 3 and the
次に、電極2a,2bを用いた本発明のガス処理装置1の構成について説明する。
Next, the structure of the
本発明のガス処理装置1は、図1乃至図4に示すように、電極2a,2bを複数本ずつ備えた第一電極群7及び第二電極群8と、各電極群7,8に接続した電源装置9と、内側を処理対象ガスGのガス流路11とし且つ各電極群7,8を設置する筒状のフレーム10と、更に、フレーム10のガス流路11内に配置させる各電極群7と8の電極2a,2bの撓みによる変位を防止する電極撓み変位防止機構12とから構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
第一電極群7は、長手方向の一端側と他端側を揃えた複数本の電極2aを、一つの平面内に或る間隔で平行に配列し、各電極2aにおける長手方向他端部で誘電体3の開口部を通して露出されている導電体4を、電極2aの配列方向に沿って延びる端子13aに、並列に接続した構成としてある。
In the
第二電極群8は、長手方向の一端側と他端側を揃えた複数本の別の電極2bを、一つの平面内に或る間隔で平行に配列し、各電極2bの長手方向他端部で誘電体3の開口部を通して露出されている導電体4を、電極2bの配列方向に沿って延びる別の端子13bに、並列に接続した構成としてある。
The
第一電極群7の端子13aと、第二電極群8の端子13bは、交流電圧を印加するための電源装置9に接続されている。
The terminal 13a of the
第一電極群7の各電極2aと、第二電極群8の各電極2bは、互いに直交する方向に向けた姿勢で、且つ各電極2aと2b同士が接するよう積層した状態で、フレーム10のガス流路11内に配置させる。
Each
フレーム10は、角筒形状としてある。このフレーム10の二組の対向する側壁14aと14c、側壁14bと14dのうち、一方の組の側壁14aと14cには、フレーム10の軸心に沿う方向(以下単に、フレーム軸心方向と云う)の中間位置に、フレーム軸心方向に直角な方向に沿わせて、第一電極群7の各電極2aの配置に対応する配置で、複数の電極取付孔15が穿設されている。
The
フレーム10の他方の組の側壁14bと14dには、フレーム軸心方向の中間位置であって各電極取付孔15とは或る寸法ずれた位置に、フレーム軸心方向に直角な方向に沿わせて、第二電極群8の各電極2bの配置に対応する配置で、複数の電極取付孔16が穿設されている。
The other pair of
側壁14aと14cにおける各電極取付孔15の中心位置と、側壁14bと14dにおける各電極取付孔16の中心位置は、フレーム軸心方向に、各電極2a,2bを構成している誘電体3(図5(a)(b)参照)の直径分ずらして配置してある。
The center position of each
側壁14aと14cに設けた各電極取付孔15には、側壁14aの外側から、第一電極群7の対応する配置の各電極2aが挿通配置される。この際、各電極2aは、その基端寄り個所(長手方向他端寄り個所)が、側壁14aの対応する電極取付孔15の中(孔内)に位置し、各電極2aの先端寄り個所(長手方向一端寄り個所)が、側壁14cの対応する電極取付孔15の中(孔内)に位置するようにしてある。
Each
更に、側壁14aの各電極取付孔15には、対応する各電極2aの基端寄り個所が、その外周に取り付けた絶縁材製スリーブ17を介して固定されている。
Further, in each
又、側壁14cの各電極取付孔15には、対応する各電極2aの先端側が、各電極2aの先端側に遊嵌した有底円筒状絶縁体18を介して取り付けられている。この際、有底円筒状絶縁体18の内底面と、対応する電極2aの先端との間には、常温のときに、電極2aの誘電体3の前記使用温度範囲で生じる熱膨張の変形量に対応する隙間が設けられている。
Further, the tip end side of each
一方、側壁14bと14dに設けた各電極取付孔16には、側壁14bの外側から、第二電極群8の対応する配置の各電極2bが挿通配置される。この際、各電極2bは、その基端寄り個所(長手方向他端寄り個所)が、側壁14bの対応する電極取付孔16の中(孔内)に位置し、先端寄り個所(長手方向一端寄り個所)が、側壁14dの対応する電極取付孔16の中(孔内)に位置するようにしてある。
On the other hand, each
更に、側壁14bの各電極取付孔16には、対応する各電極2bの基端寄り個所が、その外周に取り付けた絶縁材製スリーブ17を介して固定されている。
Further, in the
又、側壁14dの各電極取付孔16には、対応する各電極2bの先端側が、各電極2bの先端側に遊嵌した有底円筒状絶縁体18を介して取り付けられている。この際、有底円筒状絶縁体18の内底面と、対応する電極2bの先端との間には、常温のときに、電極2bの誘電体3の前記使用温度範囲で生じる熱膨張の変形量に対応する隙間が設けられている。
Further, the tip end side of each
なお、絶縁材製スリーブ17と、有底円筒状絶縁体18の材質は、フレーム10内側のガス流路11を流通させる処理対象ガスGの性状、ガス成分、温度に応じて所望される耐食性や耐熱性を備えた絶縁材であればよく、好適には、石英や雲母、あるいはフッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン)を用いるようにすればよい。
The insulating
又、各電極取付孔15,16と、対応する各絶縁材製スリーブ17との間、各絶縁材製スリーブ17と、その内側の電極2a,2bの誘電体3との間、及び、各電極取付孔15,16と、対応する有底円筒状絶縁体18との間は、図示しないシール材によりシールして、フレーム10内側のガス流路11を流通させる処理対象ガスGの漏れを防止するようにしてある。
Further, between each
これにより、フレーム10内側のガス流路11内には、フレーム軸心方向と垂直な面に沿って、第一電極群7の各電極2aと、第二電極群8の各電極2bが、積層されて格子状に配置される。
Thereby, in the
更に、前述したように、側壁14aと14cにおける各電極取付孔15の中心位置と、側壁14bと14dにおける各電極取付孔16の中心位置は、フレーム軸心方向に電極2a,2bの誘電体3(図5(a)(b)参照)の直径分ずらした配置としてあるので、第一電極群7の各電極2aと、第二電極群8の各電極2bは、交差部分で、誘電体3の外面同士が互いに接触する。
Further, as described above, the center position of each
したがって、図4に概要を示すように、各電極2aと2bの交差部分における接触個所19の周囲には、各電極2aの誘電体3(図5(a)(b)参照)と、各電極2bの誘電体3(図5(a)(b)参照)同士の間隔が誘電体バリア放電によるプラズマ放電に好適な数ミリメートルの隙間寸法となる領域が、図4にハッチングを付して示すように形成されて、この領域がプラズマ発生領域20となる。又、各電極2aと2bにより形成される各格子目の部分が、処理対象ガスGのガス通路21となる。したがって、フレーム10内側のガス流路11に導かれた処理対象ガスGは、ガス通路21を通過するときに、その近傍のプラズマ発生領域20で発生させる誘電体バリア放電によるプラズマ放電による処理を受けるようにしてある。
Therefore, as schematically shown in FIG. 4, there is a
処理対象ガスGが燃焼設備の燃焼排ガスの場合は、フレーム10内側のガス流路11に配置されている各電極2a,2bが、この処理対象ガスGの温度の影響を受ける。これにより、各電極2a,2bには、使用温度範囲での温度変化に伴って熱膨張が生じる。この際、各電極2a,2bの外形が誘電体3(図5(a)(b))により直管形状となっているため、各電極2a,2bの熱膨張による変形は、主に誘電体3の長手方向の伸び変形となる。
When the processing target gas G is combustion exhaust gas from the combustion facility, the
なお、各電極2a,2bの熱膨張では、誘電体3の径寸法も大きくなるが、その変形量は、伸び変形に比して軽微である。
In the thermal expansion of each of the
前記のようにして各電極2a,2bで生じる誘電体3の熱膨張による伸び変形は、フレーム10の側壁14cと14dに取り付けられて、各電極2a,2bの先端側を保持している有底円筒状絶縁体18の内側で、各電極2a,2bの誘電体3の先端部がスライドすることで吸収される。
As described above, the expansion deformation due to the thermal expansion of the dielectric 3 generated in each of the
したがって、前記のような燃焼排ガスを処理対象ガスGとして処理する場合に、各電極2aと2bに熱膨張が生じても、各電極2a,2bの位置は変化せず、それぞれの誘電体3の外面同士が摺動するのみである。このため、各電極2aと2b同士の接触状態は変化しないので、各電極2aと2b同士の接触個所19の位置は変化せず、接触個所19の周囲に形成されているプラズマ発生領域20では、電極2aと2b同士の相対位置の変化が防止される。
Therefore, when the combustion exhaust gas as described above is processed as the processing target gas G, even if thermal expansion occurs in the
電極撓み変位防止機構12は、フレーム10内に配置されている第一電極群7の各電極2a、及び、第二電極群8の各電極2bが、フレーム軸心方向に撓んで変位することを防止するためのものである。
The electrode deflection
このため、電極撓み変位防止機構12は、フレーム10内に、積層配置された第一電極群7の各電極2aと、第二電極群8の各電極2bをフレーム軸心方向の両側から挟むように配置した電極支持部材22a,22bを備えた構成としてある。
For this reason, the electrode deflection
第一の電極支持部材22aは、第一電極群7の各電極2aの長手方向と直交する方向に延びる部材であり、第一電極群7のすべての電極2aに対し、各電極2aの長手方向中間部における接触個所19とは180度対向する位置の外面に接するように配置されている。この状態で、第一の電極支持部材22aは、その両端部が、フレーム10の側壁14bと14dに固定されている。
The first
又、第二の電極支持部材22bは、第二電極群8の各電極2bの長手方向と直交する方向に延びる部材であり、第二電極群8のすべての電極2bに対し、各電極2bの長手方向中間部における接触個所19とは180度対向する位置の外面に接するように配置されている。この状態で、第二の電極支持部材22bは、その両端部が、フレーム10の側壁14aと14cに固定されている。
The second
なお、各電極支持部材22aは、フレーム10内側のガス流路における処理対象ガスGの流通を阻害せず、且つフレーム軸心方向に沿う方向の剛性が高くなるようにするために、フレーム軸心方向に沿って所望の剛性を得るための或る幅寸法を有し、且つフレーム軸心方向と直交する方向には薄い扁平な平板形状としてある。
Each
なお、図示しないが、第一の電極支持部材22aと第二の電極支持部材22bは、各電極2a,2bの長手方向寸法や撓み易さに応じて、各電極2aの長手方向の複数個所と、各電極2bの長手方向の複数個所に設けるようにしてもよいことは勿論である。
Although not shown in the drawings, the first
以上の構成としてある電極撓み変位防止機構12によれば、図1、図2に示したように、フレーム軸心方向が上下方向となっている場合は、各電極2aと2bの下側に設けてある電極支持部材22bに、各電極2aと2bを受けることで、各電極2a,2bが自重による撓み変形によって下方へ変位することを防止できるようにしてある。
According to the electrode deflection
又、後述するように、フレーム10内側のガス流路11に処理対象ガスGを下方から上向きに流通させる際、更に、後述する清掃装置23により、各電極2a,2bに対し下方からブロー清掃を行う際には、気流により各電極2aと2bに対し上向きの力が作用する場合がある。この場合は、各電極2aと2bの上側に設けてある電極支持部材22aにより、前記のような各電極2aと2bに作用する上向きの力を受けることで、各電極2a,2bが上方へ向けて撓むよう変形して変位することを防止できるようにしてある。
Further, as will be described later, when the gas G to be processed flows through the
したがって、電極撓み変位防止機構12によって変位が防止される各電極2a,2bは、誘電体3(図5(a)(b)参照)の直管形状が保持される。
Therefore, the
更に、各電極支持部材22a,22bは、各電極2a,2bの外面に接しているのみであるため、前述した各電極2a,2bの前記使用温度範囲での温度変化に伴う熱膨張には何ら影響を与えることはない。
Furthermore, since each
これにより、電極撓み変位防止機構12を備えた構成によれば、フレーム10内側のガス流路11の流路断面のサイズが大きくて、ガス流路11内に配置させる各電極2a,2bが長尺であっても、各電極2aと2b同士の接触個所19の位置の変化を防止できるため、接触個所19の周囲に形成されているプラズマ発生領域20では、電極2aと2b同士の相対位置の変化を防止することができる。
Thereby, according to the structure provided with the electrode deflection
ところで、燃焼設備の燃焼排ガスを処理対象ガスGとして処理する場合は、燃焼設備での燃焼させたものの成分や燃焼状況に応じて、処理対象ガスGに含まれるガス成分が、さまざまに変化する。そのため、処理対象ガスGに含まれるガス成分によっては、ガス流路11内にて、処理対象ガスGを各電極2a,2bで形成したガス通路21を通過させて、プラズマ発生領域20で発生させる誘電体バリア放電のプラズマ放電による処理を行うと、各電極2a,2bに付着物が生成することがある。
By the way, when processing the combustion exhaust gas of the combustion facility as the processing target gas G, the gas component contained in the processing target gas G changes variously according to the components and the combustion state of the combustion in the combustion facility. Therefore, depending on the gas component contained in the processing target gas G, the processing target gas G is generated in the
この各電極2a,2bに付着した付着物が、各電極2a,2bの誘電体3(図5(a)(b)参照)と同様の誘電作用を生じる場合は、この付着物が成長すると、あたかも各電極2aと2b同士の接触個所19の位置の変化や、プラズマ発生領域20における電極2aと2b同士の相対位置の変化が生じたかのように、プラズマ放電の発生に偏りが生じたり、プラズマ放電の発生自体が不安定になったりする虞がある。
When the deposits attached to the
そこで、本発明のガス処理装置1は、更に、各電極2a,2bの清掃装置23を備えた構成とすることが望ましい。
Therefore, it is desirable that the
清掃装置23は、フレーム10の軸心方向の片側、たとえば、図1、図2に示すように、フレーム10の下側に接続するための清掃装置フレーム24と、清掃装置フレーム24の内側に配置して、各電極2a,2bに向けて清掃用ガス26を噴射させるための噴射ノズル25を備えた構成としてある。
The
清掃装置フレーム24は、フレーム10と同様の断面形状を有する角筒形状としてある。清掃装置フレーム24の一組の対向する側壁24aと24bの内壁面には、フレーム軸心方向と垂直な平面に沿って延びるよう配置した一対のガイドレール27が相対向して設けられている。
The
各ガイドレール27の上面には、各ガイドレール27と直角な方向に延びるヘッダ管28の長手方向両端部が、各ガイドレール27の長手方向にスライド可能に支持されている。
On the upper surface of each
ヘッダ管28には、長手方向の複数個所に、噴射ノズル25が、各電極2a,2bの設置個所の方向(上方)に向けた姿勢で取り付けられている。
The spray nozzles 25 are attached to the
ヘッダ管28の長手方向中間部の一側面には、清掃装置フレーム24の別の側壁24cを貫通させて外部より清掃装置フレーム24内へ水平方向に挿入させた清掃用ガス供給管29の一端部(先端部)が接続されている。清掃用ガス供給管29における清掃装置フレーム24の外側に位置する他端部には、図示しない清掃用ガス供給装置が接続されているものとする。なお、清掃用ガス26は、空気、窒素ガスやその他の不活性ガス、蒸気、その他のブロー清掃に一般に用いられるガスを、使用状況に応じて適宜選択して用いればよい。
One end of a cleaning
更に、清掃装置フレーム24の外部には、清掃用ガス供給管29と一体にヘッダ管28及び各噴射ノズル25を、ガイドレール27に沿わせて往復移動させるためのアクチュエータ等の駆動装置30を備えた構成としてある。
Furthermore, a
以上の構成としてある清掃装置23は、予め定めた或る期間ごと、あるいは、本発明のガス処理装置1の或る運転時間ごとに、図示しない清掃用ガス供給装置より清掃用ガス供給管29を通して導かれる高圧の清掃用ガス26を、ヘッダ管28に供給して、各噴射ノズル25より、各電極2a,2bに向けて噴射させる。更に、この各噴射ノズル25からの清掃用ガス26の噴射を行いながら、駆動装置30により、清掃用ガス供給管29を介してヘッダ管28及び各噴射ノズル25を、ガイドレール27に沿わせて往復移動させる。これにより、各電極2a,2bにおけるフレーム10内側のガス流路11に配置されている部分が、各噴射ノズル25より噴射された高圧の清掃用ガス26によって、ブロー清掃される。
The
したがって、各電極2a,2bでは、表面に付着した付着物を、高圧の清掃用ガス26により吹き飛ばして除去することができる。このため、処理対象ガスGの誘電体バリア放電のプラズマ放電による処理を行う際に各電極2a,2bに付着物が付着するとしても、この付着物が成長することは防止される。よって、前記した如き誘電作用を生じる付着物の成長に起因する、プラズマ放電の発生に偏りが生じたり、プラズマ放電の発生自体が不安定になったりするといった不具合は、未然に防止される。
Therefore, in each
フレーム10には、各電極2a,2bの取り付け個所の外側に、第一電極群7の端子13aと第二電極群8の端子13bを覆うカバー31が設けてある。
The
以上の構成としてある本発明のガス処理装置1を用いて、燃焼設備の燃焼排ガスを処理対象ガスGとして処理する場合は、予め、フレーム10の下側に設けた清掃装置23の清掃装置フレーム24の下端部を、燃焼設備の燃焼排ガスを導く排ガスダクトXの下流側に接続しておく。又、フレーム10の上端側は、処理後のガスを下流側の図示しない排出設備等へ送るための別の排ガスダクトX1に接続しておく。
When the combustion exhaust gas of the combustion facility is processed as the processing target gas G using the
このように、本発明のガス処理装置1を排ガスダクトX,X1に接続する場合は、図1及び図2に示すように、清掃装置23の清掃装置フレーム24の上端部と、排ガスダクトX1の上流側端部との間に、本発明のガス処理装置1を収納可能なチャンバ32を設け、このチャンバ32の内底面に、本発明のガス処理装置1を配置する構成としてもよい。この場合、本発明のガス処理装置1は、チャンバ32内で、図示しない固定手段を用いて、処理対象ガスGの流通方向には位置ずれが生じないように拘束し、それと直交する方向(図では水平方向)には、フレーム10やカバー31の熱膨張による変形を許容した状態で保持させるようにする。かかる構成によれば、本発明のガス処理装置1にて、フレーム10やカバー31に作用する熱応力を低減させることができる。このため、フレーム10に支持された各電極2a,2bに作用する熱応力をより確実に緩和させることが可能になる。
Thus, when connecting the
この状態で、本発明のガス処理装置1では、電源装置9より、第一電極群7の端子13aと、第二電極群の端子13bに交流電圧を印加する。これにより、フレーム10内側のガス流路11では、格子状に配置されている第一電極群7の各電極2aと、第二電極群8の各電極2bとの接触個所19の周囲のプラズマ発生領域20にて、誘電体バリア放電によるプラズマ放電を発生させる。
In this state, in the
その後、ガス流路11に、排ガスダクトXを通して導かれる燃焼排ガスを、処理対象ガスGとして流通させるようにする。
Thereafter, the combustion exhaust gas guided through the exhaust gas duct X is circulated through the
これにより、ガス流路11に供給された処理対象ガスGは、ガス流路11内に格子状に配置された各電極2a,2bによって形成されたガス通路21を通過するときに、その近傍のプラズマ発生領域20で発生しているプラズマ放電により処理されて、処理対象ガスG中の臭気物質や環境汚染物質の分解や無害化の処理が行われる。
Thereby, when the processing target gas G supplied to the
この際、処理対象ガスGの温度の影響により、各電極2a,2bの温度が上昇しても、各電極2a,2bに熱膨張によって生じる変形は、ほぼ長手方向の伸び変形に限られる。このため、直管形状の誘電体3の外面同士を接触させている電極2aと2bでは、接触個所19の位置の変化が防止されると共に、接触個所19の周囲に形成されているプラズマ発生領域20では、電極2aと2b同士の相対位置の変化が防止される。
Under the present circumstances, even if the temperature of each
以上により、本発明のガス処理装置1によれば、誘電体バリア放電のプラズマ放電を発生させる各電極2aと2b同士の相対位置を管理することができて、誘電体バリア放電のプラズマ放電を均一に且つ安定して発生させることができる。
As described above, according to the
更に、フレーム10内側のガス流路11に、電極撓み変位防止機構12を備える構成では、各電極2a,2bのガス流路11に配置された部分に、自重、あるいは、処理対象ガスGの気流や、ブロー清掃時の気流のような外力によって撓む変形が生じることを防止できる。このため、電極撓み変位防止機構12を備えた構成の本発明のガス処理装置1は、フレーム10のガス流路11の断面形状が大きくなって、ガス流路11に配置される各電極2a,2bが長尺となる場合にも、各電極2a,2bが前記のような撓み変形により変位する虞を解消できる。したがって、この場合は、燃焼設備の燃焼排ガスのような多量の処理対象ガスGの処理が必要とされる場合に、フレーム10のガス流路11の断面形状を拡大しても、プラズマ発生領域20における各電極2aと2b同士の相対位置を容易に管理することができて、誘電体バリア放電のプラズマ放電の均一化、安定化を図ることができる。
Furthermore, in the configuration in which the electrode deflection
又、本発明のガス処理装置1は、清掃装置23を備えた構成とすることにより、処理対象ガスGのプラズマ放電による処理の際に電極2a,2bに付着物が生じても、この付着物をブロー清掃により除去することができる。このため、清掃装置23を備えた本発明のガス処理装置1は、プラズマ放電による処理の際に前記のような電極2a,2bに対する付着物を生じるガス成分を含むことも想定される燃焼設備の燃焼排ガスを処理対象ガスGとする場合にも、電極2a,2bに付着した付着物の成長を未然に防止することで、あたかも各電極2aと2b同士の接触個所19の位置の変化や、プラズマ発生領域20における電極2aと2b同士の相対位置の変化が生じたかのように、プラズマ放電の発生に偏りが生じたり、プラズマ放電の発生自体が不安定になったりすることを防止できる。よって、この場合も、誘電体バリア放電のプラズマ放電の均一化、安定化を図ることができる。
In addition, the
次に、図6は本発明の実施の他の形態として、図1乃至図5(a)(b)の実施の形態の変形例を示すものである。 Next, FIG. 6 shows a modification of the embodiment shown in FIGS. 1 to 5A and 5B as another embodiment of the present invention.
本実施の形態のガス処理装置1は、図1乃至図5(a)(b)に示したと同様の構成において、電極撓み変位防止機構12における各電極支持部材22a,22bを、矩形の平板形状とした構成に代えて、各電極支持部材22a,22bを、電極2a,2bに接する側の端縁における各電極2a,2bの配置と対応する複数個所に、各電極2a,2bの外面に沿う半円形状の電極嵌合用切欠き33を設けてなる構成としたものである。
In the
これにより、各電極支持部材22a,22bでは、各電極嵌合用切欠き33の内側に、対応する各電極2a,2bを受けることができる。このため、各電極2a,2bは、各電極支持部材22a,22bにより、フレーム軸心方向への撓み変形による変位に加えて、各電極2a,2bが配列されている方向への撓み変形による変位も拘束されるようになる。
Thereby, each
したがって、本実施の形態のガス処理装置1は、フレーム軸心方向を、図6に示す如く、水平方向に向けた姿勢や、その他任意の角度姿勢に配置して使用することが可能になる。
Therefore, the
更に、図6に示すように、電極撓み変位防止機構12は、各電極支持部材22a,22bを、対応する電極2a,2bに押し付ける方向に付勢するための付勢手段34を備えた構成としてもよい。
Further, as shown in FIG. 6, the electrode deflection
付勢手段34は、たとえば、図6に示すような収縮方向の弾性力を発揮するばねを用いるようにすればよい。 For example, the urging means 34 may be a spring that exerts an elastic force in the contraction direction as shown in FIG.
なお、図示してないが、付勢手段34としては、各電極支持部材22a,22bを、対応する電極2a,2bに押し付ける方向に付勢することができれば、伸長方向に弾性力を発揮するばねを用いるようにしてもよい。又、ばねの形式は、板ばね、皿ばね、空気ばねのようなガス圧を利用したばね、その他、コイルばね以外の任意のばねを採用してもよい。更には、付勢手段は、弾性変形させた部材の復元力を利用したり、アクチュエータを用いるようにしてもよい。
Although not shown, the urging means 34 is a spring that exerts an elastic force in the extending direction as long as the
その他の構成は図1乃至図5(a)(b)に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。 Other configurations are the same as those shown in FIGS. 1 to 5A and 5B, and the same components are denoted by the same reference numerals.
本実施の形態のガス処理装置1によっても、図1乃至図5(a)(b)に示したガス処理装置1と同様に使用して、同様の効果を得ることができる。
The
次いで、図7(a)(b)は本発明の実施の更に他の形態として、清掃装置の別の例を示すものである。 Next, FIGS. 7A and 7B show another example of the cleaning device as still another embodiment of the present invention.
本実施の形態のガス処理装置1における清掃装置23aは、図1乃至図5(a)(b)の実施の形態における清掃装置23と同様の清掃装置フレーム24を備え、清掃装置フレーム24内に、ヘッダ管28と共にガイドレール27に沿って移動させる形式に代えて、噴射ノズル25を定置旋回式として備えた構成とする。
The cleaning device 23a in the
この定置旋回式の清掃装置23aは、清掃装置フレーム24の内側に、清掃装置フレーム24の断面の中央を通る位置でフレーム軸心方向と垂直な平面に沿って延びるよう配置したヘッダ管28を備える。
The stationary swivel type cleaning device 23 a includes a
ヘッダ管28には、清掃装置フレーム24内における長手方向の複数個所に、噴射ノズル25が、各電極2a,2bの設置個所の方向(上方)に向けた姿勢で取り付けられている。
The spray nozzles 25 are attached to the
ヘッダ管28は、清掃装置フレーム24の対応する配置の側壁24cを貫通させて外部配置させた清掃用ガス供給管29の先端部に接続されている。
The
更に、清掃装置フレーム24の外部には、清掃用ガス供給管29と一体にヘッダ管28及び各噴射ノズル25を、図7(b)に示すような角度範囲で往復回動させるための図示しない駆動装置を備えた構成としてある。
Further, outside the
その他の構成は図1乃至図5(a)(b)に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。 Other configurations are the same as those shown in FIGS. 1 to 5A and 5B, and the same components are denoted by the same reference numerals.
以上の構成としてある本実施の形態のガス処理装置1の清掃装置23aは、予め定めた或る期間ごと、あるいは、本発明のガス処理装置1の或る運転時間ごとに、図示しない清掃用ガス供給装置より清掃用ガス供給管29を通して導かれる高圧の清掃用ガス26を、ヘッダ管28に供給して、各噴射ノズル25より噴射させる。更に、この各噴射ノズル25からの清掃用ガス26の噴射を行いながら、図示しない駆動装置により、清掃用ガス供給管29を介してヘッダ管28及び各噴射ノズル25を、図7(b)に示すように往復回動させる。これにより、各電極2a,2bにおけるフレーム10内側のガス流路11に配置されている部分が、各噴射ノズル25より噴射された高圧の清掃用ガス26によって、ブロー清掃される。
The cleaning device 23a of the
したがって、清掃装置23aによっても、図1乃至図5(a)(b)の実施の形態における清掃装置23と同様の効果を得ることができる。
Therefore, the cleaning device 23a can achieve the same effects as the
ところで、前述したように、燃焼設備の燃焼排ガスを処理対象ガスGとして処理する場合は、プラズマ発生領域20に供給される処理対象ガスGの性状が変化することがある。
Incidentally, as described above, when the combustion exhaust gas from the combustion facility is processed as the processing target gas G, the properties of the processing target gas G supplied to the
この処理対象ガスGの性状の変化の一つは、温度の変化である。本発明者等は、実験の結果、プラズマ発生領域20に存在する処理対象ガスGの温度が上昇すると、本発明のガス処理装置1の運転中に、電源装置9により第一電極群7と第二電極群8に一定の電圧(交流電圧)を印加していても、電流値が上昇する現象が生じるという知見を得ている。
One of the changes in the properties of the processing target gas G is a change in temperature. As a result of the experiment, the inventors have found that when the temperature of the processing target gas G existing in the
又、処理対象ガスGの別の性状の変化は、処理対象ガスGに含まれるガス成分の変化である。これは、燃焼設備で燃焼させたものの成分や燃焼状況に応じて、燃焼時に生じるガス成分が変化することに起因している。本発明者等は、実験の結果、プラズマ発生領域20に或る特定のガス成分を含む処理対象ガスGが存在している場合は、前記と同様に、電源装置9による一定の電圧(交流電圧)の印加時に、電流値の上昇現象が生じるという知見を得ている。
Further, another property change of the processing target gas G is a change in the gas component contained in the processing target gas G. This is due to the fact that the gas components generated during combustion change according to the components and the combustion conditions of the combustion equipment. As a result of the experiment, the present inventors have found that when a processing target gas G containing a specific gas component is present in the
そこで、本発明のガス処理装置1において誘電体バリア放電によるプラズマ放電を安定して発生させるためには、前記のような電源装置9における電流値の上昇の現象が生じても、電源装置9の消費電力が、本発明のガス処理装置1を適用する施設の電源容量を超えないようにする必要がある。この点に鑑みて、電源装置9は、図8に示す如き電流値一定制御、又は、図9に示す如き電力一定制御、あるいは、図10に示す如き電流値一定制御と電力一定制御を組み合わせた制御を行う機能を備えたものとすることが望ましい。
Therefore, in order to stably generate the plasma discharge due to the dielectric barrier discharge in the
図8は、本発明の実施の更に他の形態として、図1乃至図5(a)(b)の実施の形態と同様の構成における電源装置9で行う電流値一定制御を示すものである。
FIG. 8 shows, as still another embodiment of the present invention, constant current value control performed by the
電流値一定制御を行う場合は、電源装置9に対し、予め、電流値の上限値として所望される電流設定値Asと、この電流設定値Asを基準とする電流減少側の許容振れ範囲a、及び、電流増加側の許容振れ範囲bを設定しておくようにする。又、電源装置9には、第一電極群7と第二電極群8に印加する交流電圧についての電圧上限値Vhと電圧下限値Vl、及び、パルス周波数上限値Hhとパルス周波数下限値Hlも設定しておくようにする。
When performing constant current value control, the
この状態で、電源装置9は、先ず、電流現在値Apが、電流設定値Asに対し電流減少側の許容振れ範囲a以内、又は、電流増加側の許容振れ範囲b以内であるという条件(As−a≦Ap≦As+b)を満たすか、否かを判断する(ステップSa1)。
In this state, the
ステップSa1の判定により、電流現在値Apが、条件(As−a≦Ap≦As+b)を満たすと判断される場合は、電源装置9は、その時点での運転状態を維持して、予め設定されている或るサンプリング周期で、ステップSa1による判定処理を繰り返す。
If it is determined in step Sa1 that the current current value Ap satisfies the condition (As−a ≦ Ap ≦ As + b), the
一方、ステップSa1にて、電流現在値Apが、条件(As−a≦Ap≦As+b)を満たしていないと判断されるようになると、電源装置9は、ステップSa2に進み、電流現在値Apが、電流設定値Asを基準とした電流増加側の許容振れ範囲bを超過するという条件(Ap>As+b)を満たすか否かを判断する。
On the other hand, when it is determined in step Sa1 that the current current value Ap does not satisfy the condition (As−a ≦ Ap ≦ As + b), the
ステップSa2の判定により、電流現在値Apが、条件(Ap>As+b)を満たすと判断される場合は、電流現在値Apを引き下げる処理が必要になる。 If it is determined in step Sa2 that the current current value Ap satisfies the condition (Ap> As + b), it is necessary to reduce the current current value Ap.
そこで、電源装置9は、ステップSa3に進み、電圧現在値Vpが、電圧下限値Vlよりも大きいという条件(Vp>Vl)を満たすか否かを判断する。ステップSa3の判定により、電圧現在値Vpが、条件(Vp>Vl)を満たすと判断される場合は、電圧現在値Vpから、電圧下限値Vlまでの範囲内での電圧の引き下げが可能である。
Therefore, the
そのため、電源装置9は、ステップSa3で条件(Vp>Vl)が満たされると判断されると、ステップSa4に進み、電流現在値Apを、目標値となる電流設定値Asに一致させるように、フィードバック制御手法としてのPID制御手法を用いて電圧現在値Vpを引き下げる電圧PID調整の処理を行う。この電圧PID調整の処理による電圧の引き下げを行った後は、電源装置9は、ステップSa1に戻って運転を継続する。これにより、電源装置9では、第一電極群7と第二電極群8に交流電圧を印加するときの電圧現在値Vpが引き下げられるため、電源装置9の電流値が電流設定値Asの電流増加側の許容振れ範囲bを超えて上昇することが防止される。
Therefore, when it is determined in step Sa3 that the condition (Vp> Vl) is satisfied, the
一方、ステップSa3の判定により、電圧現在値Vpが、条件(Vp>Vl)を満たさないと判断された場合は、電圧現在値Vpからの電圧の引き下げは不可である。この場合、電源装置9は、第一電極群7と第二電極群8に印加する交流電圧のパルス周波数の調整を開始するためにステップSa5に進む。
On the other hand, if it is determined in step Sa3 that the current voltage value Vp does not satisfy the condition (Vp> Vl), the voltage cannot be lowered from the current voltage value Vp. In this case, the
ステップSa5では、その時点での交流電圧のパルス周波数制御値Hmが、パルス周波数下限値Hlよりも大きいという条件(Hm>Hl)を満たすか否かを判断する。ステップSa5の判定により、パルス周波数制御値Hmが、条件(Hm>Hl)を満たすと判断される場合は、パルス周波数制御値Hmを、パルス周波数下限値Hlまでの範囲内で引き下げることが可能である。 In step Sa5, it is determined whether or not the condition (Hm> Hl) that the pulse frequency control value Hm of the AC voltage at that time is larger than the pulse frequency lower limit value Hl is satisfied. If it is determined in step Sa5 that the pulse frequency control value Hm satisfies the condition (Hm> Hl), the pulse frequency control value Hm can be lowered within the range up to the pulse frequency lower limit value Hl. is there.
そのため、電源装置9は、ステップSa5で条件(Hm>Hl)が満たされると判断されると、ステップSa6に進み、電流現在値Apを、目標値となる電流設定値Asに一致させるように、PID制御手法を用いてパルス周波数制御値Hmを引き下げる周波数PID調整の処理を行う。この周波数PID調整の処理によるパルス周波数制御値Hmの引き下げを行った後は、電源装置9は、ステップSa1に戻って運転を継続する。これにより、電源装置9では、第一電極群7と第二電極群8に交流電圧を印加するときのパルス周波数が引き下げられ、プラズマ放電に必要な電流値の平均値が引き下げられるため、電源装置9の電流値が電流設定値Asの電流増加側の許容振れ範囲bを超えて上昇することが防止される。
Therefore, when it is determined in step Sa5 that the condition (Hm> Hl) is satisfied, the
なお、ステップSa5の判定により、パルス周波数制御値Hmが、条件(Hm>Hl)を満たさないと判断された場合は、パルス周波数制御値Hmの更なる引き下げを行うと、誘電体バリア放電によるプラズマ放電を安定して発生させることが困難になってしまう。そこで、電源装置9では、ステップSa7に進み、制御を停止すると共に、警報を発報するようにしてある。
If it is determined in step Sa5 that the pulse frequency control value Hm does not satisfy the condition (Hm> Hl), if the pulse frequency control value Hm is further reduced, plasma due to dielectric barrier discharge is generated. It becomes difficult to generate a stable discharge. Therefore, the
以上の処理により、前述したように、プラズマ発生領域20に存在する処理対象ガスGの温度上昇や、プラズマ発生領域20に或る特定のガス成分を含む処理対象ガスGが存在することに起因して電流値が上昇する現象に対しては、電圧現在値Vpの引き下げ、又は、パルス周波数制御値Hmの引き下げにより対応することができる。
As a result of the above processing, as described above, the temperature of the processing target gas G existing in the
この状態で、プラズマ発生領域20における処理対象ガスGの温度上昇や、或る特定のガス成分の存在といった電流値の上昇の要因となっていた現象が改善あるいは解消されると、前述の処理により電流値の上昇を抑制するために調整した後の電圧現在値Vpやパルス周波数制御値Hmでは、電流値が電流設定値Asより大幅に低下する虞がある。したがって、電源装置9で行う電流値一定制御では、電源装置9より第一電極群7と第二電極群8に交流電圧を印加する際、電流現在値Apに前記のような電流設定値Asからの低下が生じた場合には、その低下を回復させる。
In this state, when the phenomenon that caused the increase in the current value such as the temperature increase of the processing target gas G in the
この点に鑑みて、電源装置9は、ステップSa2の判定により、電流現在値Apが、条件(Ap>As+b)を満たさないと判断される場合は、電流現在値Apが、電流設定値Asを基準とした電流減少側の許容振れ範囲aよりも低下した条件(As−a>Ap)であることから、ステップSa8に進み、電流現在値Apを引き上げる処理を開始する。 In view of this point, when it is determined by the determination in step Sa2 that the current current value Ap does not satisfy the condition (Ap> As + b), the current current value Ap is equal to the current set value As. Since the condition is lower than the reference allowable current fluctuation range a on the current decrease side (As-a> Ap), the process proceeds to step Sa8, and the process of raising the current current value Ap is started.
ステップSa8では、その時点での交流電圧のパルス周波数制御値Hmが、パルス周波数上限値Hh以下という条件(Hm≦Hh)を満たすか否かを判断する。ステップSa8の判定により、パルス周波数制御値Hmが、条件(Hm≦Hh)を満たすと判断される場合は、パルス周波数制御値Hmを、パルス周波数上限値Hhまでの範囲内で引き上げることが可能である。 In step Sa8, it is determined whether or not the pulse frequency control value Hm of the AC voltage at that time satisfies the condition (Hm ≦ Hh) that is equal to or lower than the pulse frequency upper limit value Hh. If it is determined in step Sa8 that the pulse frequency control value Hm satisfies the condition (Hm ≦ Hh), the pulse frequency control value Hm can be raised within the range up to the pulse frequency upper limit value Hh. is there.
そのため、電源装置9は、ステップSa8で条件(Hm≦Hh)が満たされると判断されるとステップSa6に進み、電流現在値Apを、目標値となる電流設定値Asに一致させるように、PID制御手法を用いてパルス周波数制御値Hmを引き上げる周波数PID調整の処理を行う。
For this reason, when it is determined in step Sa8 that the condition (Hm ≦ Hh) is satisfied, the
なお、このステップSa6で行う周波数PID調整の処理は、ステップSa8の判定処理に基づいて行う場合はパルス周波数制御値Hmを引き上げ、一方、前述のステップSa5の判定処理に基づいて行う場合はパルス周波数制御値Hmを引き下げる処理として説明したが、両者は処理開始時の条件が相違しているのみで、電流現在値Apを、目標値となる電流設定値Asに一致させるように、PID制御手法に基づいてパルス周波数制御値Hmを調整するという処理の実質は同一である。 It should be noted that the frequency PID adjustment processing performed in step Sa6 increases the pulse frequency control value Hm when performed based on the determination processing of step Sa8, while the pulse frequency adjustment when performed based on the determination processing of step Sa5 described above. Although described as a process of lowering the control value Hm, the PID control method is used so that the current current value Ap coincides with the current set value As that is the target value, only the conditions at the start of the process are different. The process of adjusting the pulse frequency control value Hm based on this is the same.
ステップSa6による周波数PID調整の処理によるパルス周波数制御値Hmの引き上げを行った後は、電源装置9は、ステップSa1に戻って運転を継続する。これにより、電源装置9では、第一電極群7と第二電極群8に交流電圧を印加するときのパルス周波数が引き上げられ、プラズマ放電に必要な電流値の平均値が引き上げられるため、電流値の過度な低下は解消される。
After the pulse frequency control value Hm is raised by the frequency PID adjustment process in step Sa6, the
一方、ステップSa8の判定により、パルス周波数制御値Hmが、条件(Hm≦Hh)を満たさないと判断された場合は、パルス周波数制御値Hmの更なる引き上げは不可である。そこで、電源装置9では、ステップSa9に進む。
On the other hand, if it is determined in step Sa8 that the pulse frequency control value Hm does not satisfy the condition (Hm ≦ Hh), the pulse frequency control value Hm cannot be further increased. Therefore, the
ステップSa9では、電源装置9は、電圧現在値Vpが、電圧上限値Vhよりも小さいという条件(Vp<Vh)を満たすか否かを判断する。ステップSa9の判定により、電圧現在値Vpが、条件(Vp<Vh)を満たすと判断される場合は、電圧現在値Vpから、電圧上限値Vhまでの範囲内での電圧の引き上げが可能である。
In step Sa9, the
そのため、電源装置9は、ステップSa9で条件(Vp<Vh)が満たされると判断されると、ステップSa4に進み、電流現在値Apを、目標値となる電流設定値Asに一致させるように、PID制御手法を用いて電圧現在値Vpを引き上げる電圧PID調整の処理を行う。
Therefore, when it is determined in step Sa9 that the condition (Vp <Vh) is satisfied, the
なお、このステップSa4で行う電圧PID調整の処理は、ステップSa9の判定処理に基づいて行う場合は電圧現在値Vpを引き上げ、一方、前述のステップSa3の判定処理に基づいて行う場合は電圧現在値Vpを引き下げる処理として説明したが、両者は処理開始時の条件が相違しているのみで、電流現在値Apを、目標値となる電流設定値Asに一致させるように、PID制御手法に基づいて電圧現在値Vpを調整するという処理の実質は同一である。 Note that the voltage PID adjustment process performed in step Sa4 increases the current voltage value Vp when performed based on the determination process of step Sa9, while the current voltage value when performed based on the determination process of step Sa3. Although described as a process of lowering Vp, both differ only in the conditions at the start of the process, and based on the PID control method so that the current current value Ap matches the current set value As that is the target value. The process of adjusting the current voltage value Vp is the same.
この電圧PID調整の処理による電圧の引き上げを行った後は、電源装置9は、ステップSa1に戻って運転を継続する。これにより、電源装置9では、第一電極群7と第二電極群8に交流電圧を印加するときの電圧現在値Vpが引き上げられるため、電流値の過度な低下は解消される。
After the voltage is raised by the voltage PID adjustment process, the
一方、ステップSa9の判定により、電圧現在値Vpが、条件(Vp<Vh)を満たさないと判断された場合は、電圧現在値Vpからの電圧の引き上げは不可である。この場合、電源装置9は、特に処理を行わずに、ステップSa1に戻って運転を継続する。
On the other hand, if it is determined in step Sa9 that the current voltage value Vp does not satisfy the condition (Vp <Vh), the voltage cannot be raised from the current voltage value Vp. In this case, the
図9は、本発明の実施の更に他の形態として、図1乃至図5(a)(b)の実施の形態と同様の構成における電源装置9で行う電力一定制御を示すものである。
FIG. 9 shows, as still another embodiment of the present invention, constant power control performed by the
電力一定制御を行う場合は、電源装置9に対し、予め、消費電力の上限として所望される電力設定値Ksと、この電力設定値Ksを基準とする電力減少側の許容振れ範囲c、及び、電力増加側の許容振れ範囲dを設定しておくようにする。又、電源装置9には、交流電圧についての電圧下限値Vl、及び、パルス周波数上限値Hhとパルス周波数下限値Hlも設定しておくようにする。
When performing constant power control, the
この状態で、電源装置9は、先ず、電力現在値Kpが、電力設定値Ksに対し電力減少側の許容振れ範囲c以内、又は、電力増加側の許容振れ範囲d以内であるという条件(Ks−c≦Kp≦Ks+d)を満たすか、否かを判断する(ステップSb1)。
In this state, the
ステップSb1の判定により、電力現在値Kpが、条件(Ks−c≦Kp≦Ks+d)を満たすと判断される場合は、電源装置9は、その時点での運転状態を維持して、予め設定されている或るサンプリング周期で、ステップSb1による判定処理を繰り返す。
If it is determined in step Sb1 that the current power value Kp satisfies the condition (Ks−c ≦ Kp ≦ Ks + d), the
一方、ステップSb1にて、電力現在値Kpが、条件(Ks−c≦Kp≦Ks+d)を満たしていないと判断されるようになると、電源装置9は、ステップSb2に進み、電力現在値Kpが、電力設定値Ksを基準とした電力増加側の許容振れ範囲dを超過するという条件(Kp>Ks+d)を満たすか否かを判断する。
On the other hand, when it is determined in step Sb1 that the current power value Kp does not satisfy the condition (Ks−c ≦ Kp ≦ Ks + d), the
ステップSb2の判定により、電力現在値Kpが、条件(Kp>Ks+d)を満たすと判断される場合は、電力現在値Kpを引き下げる処理が必要になる。 If it is determined in step Sb2 that the current power value Kp satisfies the condition (Kp> Ks + d), it is necessary to reduce the current power value Kp.
そこで、電源装置9は、ステップSb3に進み、電圧現在値Vpが、電圧下限値Vlよりも大きいという条件(Vp>Vl)を満たすか否かを判断する。ステップSb3の判定により、電圧現在値Vpが、条件(Vp>Vl)を満たすと判断される場合は、電圧現在値Vpから、電圧下限値Vlまでの範囲内での電圧の引き下げが可能である。
Therefore, the
そのため、電源装置9は、ステップSb3で条件(Vp>Vl)が満たされると判断されると、ステップSb4に進み、電力現在値Kpを、目標値となる電力設定値Ksに一致させるように、フィードバック制御手法としてのPID制御手法を用いて、第一電極群7と第二電極群8に印加する交流電圧の制御波形を変更する制御波形PID調整の処理を行う。この制御波形PID調整の処理による制御波形の変更を行った後は、電源装置9は、ステップSb1に戻って運転を継続する。これにより、電源装置9では、第一電極群7と第二電極群8に交流電圧を印加するときの電流及び電圧の低下により、電源装置9の消費電力が過度に上昇することが防止される。
Therefore, when it is determined in step Sb3 that the condition (Vp> Vl) is satisfied, the
一方、ステップSb3の判定により、電圧現在値Vpが、条件(Vp>Vl)を満たさないと判断された場合は、電圧現在値Vpからの電圧の引き下げは不可である。この場合、電源装置9は、第一電極群7と第二電極群8に印加する交流電圧のパルス周波数の調整を開始するためにステップSb5に進む。
On the other hand, if it is determined by step Sb3 that the current voltage value Vp does not satisfy the condition (Vp> Vl), the voltage cannot be lowered from the current voltage value Vp. In this case, the
ステップSb5では、その時点での交流電圧のパルス周波数制御値Hmが、パルス周波数下限値Hlよりも大きいという条件(Hm>Hl)を満たすか否かを判断する。ステップSa5の判定により、パルス周波数制御値Hmが、条件(Hm>Hl)を満たすと判断される場合は、パルス周波数制御値Hmを、パルス周波数下限値Hlまでの範囲内で引き下げることが可能である。 In step Sb5, it is determined whether or not a condition (Hm> Hl) that the pulse frequency control value Hm of the AC voltage at that time is larger than the pulse frequency lower limit value Hl is satisfied. If it is determined in step Sa5 that the pulse frequency control value Hm satisfies the condition (Hm> Hl), the pulse frequency control value Hm can be lowered within the range up to the pulse frequency lower limit value Hl. is there.
そのため、電源装置9は、ステップSb5で条件(Hm>Hl)が満たされると判断されると、ステップSb6に進み、電力現在値Kpを、目標値となる電力設定値Ksに一致させるように、PID制御手法を用いてパルス周波数制御値Hmを引き下げる周波数PID調整の処理を行う。この周波数PID調整の処理によるパルス周波数制御値Hmの引き下げを行った後は、電源装置9は、ステップSb1に戻って運転を継続する。これにより、電源装置9では、第一電極群7と第二電極群8に交流電圧を印加するときのパルス周波数が引き下げられ、プラズマ放電に必要な電流値の平均値が引き下げられるため、電源装置9の消費電力の低下が図られる。
Therefore, when it is determined in step Sb5 that the condition (Hm> Hl) is satisfied, the
なお、ステップSb5の判定により、パルス周波数制御値Hmが、条件(Hm>Hl)を満たさないと判断された場合は、パルス周波数制御値Hmの更なる引き下げを行うと、誘電体バリア放電によるプラズマ放電を安定して発生させることが困難になってしまう。そこで、電源装置9では、ステップSb7に進み、制御を停止すると共に、警報を発報するようにしてある。
If it is determined by step Sb5 that the pulse frequency control value Hm does not satisfy the condition (Hm> Hl), if the pulse frequency control value Hm is further reduced, plasma due to dielectric barrier discharge is generated. It becomes difficult to generate a stable discharge. Therefore, the
以上の処理により、前述したように、プラズマ発生領域20に存在する処理対象ガスGの温度上昇や、プラズマ発生領域20に或る特定のガス成分を含む処理対象ガスGが存在することに起因して電流値が上昇する現象に対しては、制御波形の変更、又は、パルス周波数制御値Hmの引き下げにより、電源装置9における消費電力の一定化を図ることで対応することができる。
As a result of the above processing, as described above, the temperature of the processing target gas G existing in the
この状態で、プラズマ発生領域20における処理対象ガスGの温度上昇や、或る特定のガス成分の存在といった電流値の上昇の要因となっている現象が改善あるいは解消されると、前述の処理により電流値の上昇を抑制するために調整した後の制御波形やパルス周波数制御値Hmでは、電源装置9の消費電力が電力設定値Ksより大幅に低下する虞がある。したがって、電源装置9で行う電力一定制御では、電源装置9より第一電極群7と第二電極群8に交流電圧を印加するときの電力現在値Kpに前記のような電力設定値Ksからの低下が生じた場合は、その低下を回復させる。
In this state, when the phenomenon that causes the increase in the current value such as the temperature increase of the processing target gas G in the
この点に鑑みて、電源装置9は、ステップSb2の判定により、電力現在値Kpが、条件(Kp>Ks+d)を満たさないと判断される場合は、電力現在値Kpが、電力設定値Ksを基準とした電力減少側の許容振れ範囲cよりも低下した条件(Ks−c>Kp)であることから、ステップSb8に進み、電力現在値Kpを引き上げる処理を開始する。 In view of this point, when it is determined by the determination in step Sb2 that the current power value Kp does not satisfy the condition (Kp> Ks + d), the current power value Kp is equal to the power set value Ks. Since the condition is lower than the allowable power fluctuation range c on the power reduction side (Ks−c> Kp), the process proceeds to step Sb8 to start the process of raising the current power value Kp.
ステップSb8では、その時点での交流電圧のパルス周波数制御値Hmが、パルス周波数上限値Hh以下という条件(Hm≦Hh)を満たすか否かを判断する。ステップSa8の判定により、パルス周波数制御値Hmが、条件(Hm≦Hh)を満たすと判断される場合は、パルス周波数制御値Hmを、パルス周波数上限値Hhまでの範囲内で引き上げることが可能である。 In step Sb8, it is determined whether or not the pulse frequency control value Hm of the AC voltage at that time satisfies a condition (Hm ≦ Hh) that is equal to or lower than the pulse frequency upper limit value Hh. If it is determined in step Sa8 that the pulse frequency control value Hm satisfies the condition (Hm ≦ Hh), the pulse frequency control value Hm can be raised within the range up to the pulse frequency upper limit value Hh. is there.
そのため、電源装置9は、ステップSb8で条件(Hm≦Hh)が満たされると判断されるとステップSb6に進み、電力現在値Kpを、目標値となる電力設定値Ksに一致させるように、PID制御手法を用いてパルス周波数制御値Hmを引き上げる周波数PID調整の処理を行う。
Therefore, when it is determined in step Sb8 that the condition (Hm ≦ Hh) is satisfied, the
なお、このステップSb6で行う周波数PID調整の処理は、ステップSb8の判定処理に基づいて行う場合はパルス周波数制御値Hmを引き上げ、一方、前述のステップSb5の判定処理に基づいて行う場合はパルス周波数制御値Hmを引き下げる処理として説明したが、両者は処理開始時の条件が相違しているのみで、電力現在値Kpを、目標値となる電力設定値Ksに一致させるように、PID制御手法に基づいてパルス周波数制御値Hmを調整するという処理の実質は同一である。 Note that the frequency PID adjustment processing performed in step Sb6 increases the pulse frequency control value Hm when performed based on the determination processing of step Sb8, while the pulse frequency control value when performed based on the determination processing of step Sb5 described above. Although described as a process for lowering the control value Hm, the PID control method is used so that the current power value Kp matches the power set value Ks that is the target value, with the only difference being the conditions at the start of the process. The process of adjusting the pulse frequency control value Hm based on this is the same.
ステップSb6による周波数PID調整の処理によるパルス周波数制御値Hmの引き上げを行った後は、電源装置9は、ステップSb1に戻って運転を継続する。これにより、電源装置9では、第一電極群7と第二電極群8に交流電圧を印加するときのパルス周波数が引き上げられ、プラズマ放電に必要な電流値の平均値が引き上げられるため、電力現在値Kpの過度な低下は解消される。
After the pulse frequency control value Hm is raised by the frequency PID adjustment process in step Sb6, the
一方、ステップSb8の判定により、パルス周波数制御値Hmが、条件(Hm≦Hh)を満たさないと判断された場合は、パルス周波数制御値Hmの更なる引き上げは不可である。 On the other hand, if it is determined in step Sb8 that the pulse frequency control value Hm does not satisfy the condition (Hm ≦ Hh), the pulse frequency control value Hm cannot be further increased.
そこで、この場合は、電源装置9は、ステップSb4に進み、電力現在値Kpを、目標値となる電力設定値Ksに一致させるように、PID制御手法を用いて、第一電極群7と第二電極群8に印加する交流電圧の制御波形を変更する制御波形PID調整の処理を行う。
Therefore, in this case, the
なお、このステップSb4で行う制御波形PID調整の処理は、ステップSb8の判定処理に基づいて行う場合は電力現在値Kpの引き上げを目的としており、一方、前述のステップSb3の判定処理に基づいて行う場合は電力現在値Kpの引き下げを目的としているが、両者は処理開始時の条件が相違しているのみで、電力現在値Kpを、目標値となる電力設定値Ksに一致させるように、PID制御手法に基づいて制御波形を調整するという処理の実質は同一である。 The control waveform PID adjustment process performed in step Sb4 is intended to increase the current power value Kp when performed based on the determination process in step Sb8, while it is performed based on the determination process in step Sb3 described above. In this case, the purpose is to lower the current power value Kp, but both differ only in the conditions at the start of processing, and the PID is set so that the current power value Kp matches the power setting value Ks as the target value. The actual process of adjusting the control waveform based on the control method is the same.
この制御波形PID調整の処理による制御波形の変更を行った後は、電源装置9は、ステップSb1に戻って運転を継続する。これにより、電源装置9では、第一電極群7と第二電極群8に交流電圧を印加するときの電流及び電圧の向上により、電源装置9の消費電力の低下状態からの回復が図られる。
After the control waveform is changed by the control waveform PID adjustment process, the
図10は、本発明の実施の更に他の形態として、図1乃至図5(a)(b)の実施の形態と同様の構成における電源装置9にて、図8に示した電流値一定制御と図9に示した電力一定制御とを組み合わせた処理を実施する場合を示すものである。
FIG. 10 shows still another embodiment of the present invention, in which the current value constant control shown in FIG. 8 is performed by the
図10において、破線SAで囲んだ部分は、図8の電流値一定制御に対応する処理であり、図8と同一の処理ステップには同一の符号が付してある。又、破線SBで囲んだ部分は、図9の電力一定制御に対応する処理であり、図9と同一の処理ステップには、同一の符号が付してある。 In FIG. 10, a part surrounded by a broken line SA is a process corresponding to the constant current value control of FIG. 8, and the same processing steps as those in FIG. Further, the portion surrounded by the broken line SB is processing corresponding to the constant power control in FIG. 9, and the same reference numerals are given to the same processing steps as in FIG.
本実施の形態の処理を実施する場合は、電源装置9に対し、予め、図8で説明したと同様の電流設定値Asと、その電流減少側の許容振れ範囲aと電流増加側の許容振れ範囲b、電圧上限値Vhと電圧下限値Vl、パルス周波数上限値Hhとパルス周波数下限値Hl、及び、図9で説明したと同様の電力設定値Ksと、その電力減少側の許容振れ範囲cと電力増加側の許容振れ範囲dを設定しておくようにする。
When the processing of the present embodiment is performed, the current setting value As similar to that described with reference to FIG. 8, the allowable fluctuation range a on the current decrease side, and the allowable fluctuation on the current increase side are previously supplied to the
この状態で、電源装置9は、先ず、電流現在値Apが、電流設定値Asを基準とした電流増加側の許容振れ範囲bを超過するという条件(Ap>As+b)を満たすか否かを判断する(ステップSc1)。
In this state, the
ステップSc1の判定により、電流現在値Apが、条件(Ap>As+b)を満たすと判断される場合は、電源装置9は、図8に示した電流値一定制御におけるステップSa3からステップSa7までの処理を実施する。
If it is determined in step Sc1 that the current current value Ap satisfies the condition (Ap> As + b), the
これにより、電源装置9では、プラズマ発生領域20に存在する処理対象ガスGの温度上昇や、プラズマ発生領域20に或る特定のガス成分を含む処理対象ガスGが存在することに起因して電流値が上昇する現象に対しては、ステップSa4の電圧PID調整の処理による電圧現在値Vpの引き下げ、又は、ステップSa6の周波数PID調整の処理によるパルス周波数制御値Hmの引き下げにより対応することができる。その後は、電源装置9は、ステップSc1に戻って運転を継続する。
As a result, in the
又、ステップSa4の電圧PID調整の処理、及び、ステップSa6の周波数PID調整の処理のいずれも行えない場合は、電源装置9は、ステップSa7にて、制御を停止すると共に、警報を発報するようにしてある。
If neither the voltage PID adjustment process at step Sa4 nor the frequency PID adjustment process at step Sa6 can be performed, the
一方、ステップSc1の判定により、電流現在値Apが、条件(Ap>As+b)を満たしていないと判断される場合は、電源装置9は、ステップSc2に進み、電流現在値Apが、電流設定値Asを基準とした電流減少側の許容振れ範囲aよりも低下したという条件(As−a>Ap)を満たすか否かを判断する。
On the other hand, when it is determined by the determination in step Sc1 that the current current value Ap does not satisfy the condition (Ap> As + b), the
ステップSc2の判定により、電流現在値Apが、条件(As−a>Ap)を満たすと判断される場合は、図8の電流値一定制御におけるステップSa2の判定条件が満たされない場合と同様に、前述のステップSa4やステップSa6の処理の後で、電流値の上昇要因であった現象が改善あるいは解消されて、電流現在値Apが電流設定値Asより低下した状況であると考えられる。 If it is determined in step Sc2 that the current current value Ap satisfies the condition (As−a> Ap), as in the case where the determination condition in step Sa2 in the constant current value control in FIG. 8 is not satisfied. It is considered that the current current value Ap is lower than the current set value As because the phenomenon that caused the current value to increase is improved or eliminated after the processing of the above-described steps Sa4 and Sa6.
そのため、電源装置9は、ステップSc2で条件(As−a>Ap)が満たされると判断される場合は、ステップSc3に進み、電力現在値Kpが、電力設定値Ksを基準とした電力減少側の許容振れ範囲cよりも低下した条件(Ks−c>Kp)が満たされるか否かを判断し、この条件が満たされる場合は、図8に示したステップSa8以降の処理を開始する。
Therefore, when it is determined in step Sc2 that the condition (As−a> Ap) is satisfied, the
これにより、ステップSa6の周波数PID調整の処理によるパルス周波数制御値Hmの引き上げ、又は、ステップSa4の電圧PID調整の処理による電圧現在値Vpの引き上げにより、電流現在値Apの電流設定値Asを目標とした回復を図ることができる。 Accordingly, the current set value As of the current current value Ap is set to the target by raising the pulse frequency control value Hm by the frequency PID adjustment process at step Sa6 or by raising the voltage current value Vp by the voltage PID adjustment process at step Sa4. Recovery can be achieved.
なお、電源装置9は、ステップSc3の判定により、条件(Ks−c>Kp)が満たされないと判断される場合は、ステップSc1に戻って運転を継続する。
In addition, when it is determined that the condition (Ks−c> Kp) is not satisfied by the determination in Step Sc3, the
電流現在値Apが、前述のステップSc1の判定の条件(Ap>As+b)が満たされないと判断された条件の下で、更に、ステップSc2の判定により、電流現在値Apが、条件(As−a>Ap)も満たしていないと判断されるのは、図8のステップSa1における条件(As−a≦Ap≦As+b)が満たされる場合と同じである。よって、この場合は、電源装置9は、電流値一定制御ではなく、図9に示したと同様の電力一定制御を開始する。
Under the condition that the current current value Ap is determined not to satisfy the determination condition in step Sc1 (Ap> As + b), the current current value Ap is further changed to the condition (As−a) by the determination in step Sc2. > Ap) is determined not to satisfy the same condition as when the condition (As−a ≦ Ap ≦ As + b) in step Sa1 in FIG. 8 is satisfied. Therefore, in this case, the
この電力一定制御では、図9で説明したと同様に、プラズマ発生領域20に存在する処理対象ガスGの温度上昇や、プラズマ発生領域20に或る特定のガス成分を含む処理対象ガスGが存在することに起因して電流値が上昇する現象に対しては、制御波形の変更、又は、パルス周波数制御値Hmの引き下げにより、電源装置9における消費電力の一定化を図ることで対応することができる。
In this constant power control, as described with reference to FIG. 9, the temperature of the processing target gas G existing in the
又、前記制御波形の変更、又は、パルス周波数制御値Hmの引き下げの処理の後で、電流値の上昇要因であった現象が改善あるいは解消されて、電流現在値Apが電流設定値Asより低下した場合は、パルス周波数制御値Hmの引き上げ、又は、制御波形の変更により、電力現在値Kpの電力設定値Ksを目標とした回復を図ることができる。 In addition, after the change of the control waveform or the process of lowering the pulse frequency control value Hm, the phenomenon that caused the current value to increase is improved or eliminated, and the current current value Ap is lower than the current set value As. In such a case, recovery by targeting the power set value Ks of the current power value Kp can be achieved by raising the pulse frequency control value Hm or changing the control waveform.
したがって、電源装置9に、図8に示した如き電流値一定制御の機能、又は、図9に示した如き電力一定制御の機能、又は、図10に示した電流値一定制御と電力一定制御を組み合わせた処理を実施する機能を備えた本発明のガス処理装置1によれば、燃焼設備の燃焼排ガスを処理対象ガスGとして処理する場合に、処理対象ガスGの性状の変化に伴って、電源装置9における電流値の上昇の現象が生じても、電源装置9の消費電力が過度に上昇することを防止できて、誘電体バリア放電によるプラズマ放電を安定して発生させることができる。
Therefore, the
なお、前記各実施の形態では、本発明のガス処理装置1を、フレーム10に、第一電極群7と第二電極群8とを、互いの電極2aと2b同士を接触させて2段に積層配置して取り付けた構成のものとして示したが、図11(a)に概要を示すように、フレーム10に、前記と同様に2段に積層配置した第一電極群7と第二電極群8とからなる組を、フレーム軸心方向に或る間隔で複数組(図では2組の場合が示してある)設けた構成としてもよい。
In each of the above embodiments, the
更に、本発明のガス処理装置1は、図11(b)に概要を示すように、フレーム10に、第一電極群7と第二電極群8とを、互いの電極2aと2b同士を接触させた状態で、2段よりも多い複数段(図では4段の場合を示してある)で積層配置して取り付けた構成としてもよい。
Furthermore, as schematically shown in FIG. 11 (b), the
なお、図11(a)(b)では、フレーム10の内側以外の構成、及び、電極撓み変位防止機構12の記載は省略してある。
In FIGS. 11A and 11B, the configuration other than the inside of the
又、本発明は、前記実施の形態にのみ限定されるものではなく、各図における隣接する電極2a同士、電極2b同士の間隔、それによって形成されるガス通路21の開口サイズは、図示するための便宜上のものであり、実際の寸法を反映したものではない。
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the
第一電極群7と第二電極群8における電極2a,2bの数は、フレーム10のガス流路11の断面のサイズに応じて任意に設定してよい。
The number of the
又、ガス流路11の断面が矩形の場合は、電極2aと電極2bの長手方向寸法や配列数が異なっていてもよい。
Moreover, when the cross section of the
第一電極群7の各電極2aを並列に接続できれば、端子13aの形状は自在に設定してよい。同様に、第二電極群8の各電極2bを並列に接続できれば、端子13bの形状は自在に設定してよい。
If the
本発明のガス処理装置1は、誘電体バリア放電のプラズマ放電により脱臭処理や無害化処理を望む成分を含むガスであれば、たとえば、鋳造や鍛造などの加熱を伴う工程から排出されるガスなど、燃焼設備の燃焼排ガス以外の任意の処理対象ガスGの処理に適用してよい。又、本発明のガス処理装置1は、温度についても、高温に限らず、常温など、任意の温度の処理対象ガスGの処理に適用してよい。
The
清掃装置23,23aでは、ヘッダ管28に設ける噴射ノズル25の数を自在に変更してよい。更に、清掃装置23における駆動装置30は、ヘッダ管28及び噴射ノズル25を、ガイドレール27の長手方向に沿わせて往復移動させることができれば、図示した以外のいかなる形式の駆動装置を採用してもよい。
In the
処理対象ガスGのガス成分が、誘電体バリア放電によるプラズマ放電で処理しても、各電極2a,2bに誘電作用を生じる付着物を発生させる虞のないガス成分である場合は、清掃装置23,23aは省略してもよい。
If the gas component of the gas G to be processed is a gas component that does not cause a deposit that causes a dielectric action on the
又、処理対象ガスGの温度が、常温付近であって、処理対象ガスGの処理を行う際にフレーム10やカバー31に生じる熱膨張がわずかである場合は、フレーム10を、清掃装置フレーム24や、処理対象ガスGを流通させるダクトに直接接続するようにしてもよい。
Further, when the temperature of the processing target gas G is around room temperature and the thermal expansion generated in the
図1乃至図5(a)(b)の実施の形態において、電極撓み変位防止機構12に、図6の実施の形態における付勢手段34を備えた構成としてもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5A and 5B, the electrode deflection
図8に示した電流値一定制御、図9に示した電力一定制御、図10に示した電流値一定制御と電力一定制御の組み合わせの処理において、ステップSa4における電圧(電圧現在値Vp)の調整、ステップSa6及びステップSb6におけるパルス周波数制御値Hmの調整、ステップSb4における制御波形の調整の際に用いるフィードバック制御手法としては、PID制御手法を用いることが好ましいが、PID制御手法以外の任意のフィードバック制御手法を用いるようにしてもよい。 In the process of constant current value control shown in FIG. 8, constant power control shown in FIG. 9, and combination of constant current value control and constant power control shown in FIG. 10, the voltage (current voltage value Vp) is adjusted in step Sa4. As the feedback control method used when adjusting the pulse frequency control value Hm in steps Sa6 and Sb6 and adjusting the control waveform in step Sb4, it is preferable to use the PID control method, but any feedback other than the PID control method is used. A control method may be used.
図10では、先ず、電流値一定制御の開始条件を満たすか否かを判定し、その条件が満たされない場合に、電力一定制御の開始条件を満たすか否かの判定を行うという処理手順を示したが、先に電力一定制御の開始条件を満たすか否かの判定を行い、その条件が満たされない場合に、電流値一定制御の開始条件を満たすか否かの判定を行う処理手順を実施してもよい。 FIG. 10 shows a processing procedure for determining whether or not the start condition for constant current value control is satisfied, and determining whether or not the start condition for constant power control is satisfied when the condition is not satisfied. However, first, it is determined whether or not the start condition for constant power control is satisfied, and if that condition is not satisfied, a processing procedure is performed for determining whether or not the start condition for constant current value control is satisfied. May be.
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 Of course, various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
1 ガス処理装置
2a,2b電極
3 誘電体
4 導電体
7 第一電極群
8 第二電極群
9 電源装置
10 フレーム
11 ガス流路
12 電極撓み変位防止機構
13a,13b 端子
22a,22b 電極支持部材
23,23a 清掃装置
G 処理対象ガス
DESCRIPTION OF
Claims (6)
一方向に延びる複数本の電極を或る間隔で平行に配置して、該各電極の導電体を端子に並列に接続してなる第一電極群と、
前記第一の電極群の各電極と直交する方向に延びる別の複数本の電極を或る間隔で平行に配置して、該各電極の導電体を別の端子に並列に接続してなる第二電極群と、
前記各電極群の各端子に交流電圧を印加するための電源装置と
内側を処理対象ガスの流路とする筒状のフレームとを備え、
前記フレーム内側のガス流路に、前記第一の電極群の各電極と、前記第二の電極群の各電極とを、格子状となるよう互いに接触させた状態で複数段に積層配置すると共に、該フレームの側壁に、前記各電極群の各電極の基端部は固定し、且つ該各電極群の各電極の先端部は長手方向に変位可能に保持させた構成を有すること
を特徴とするガス処理装置。 An electrode is formed by attaching a conductor to the inner surface of a straight pipe-shaped dielectric,
A first electrode group in which a plurality of electrodes extending in one direction are arranged in parallel at a certain interval, and a conductor of each electrode is connected in parallel to a terminal;
A plurality of electrodes extending in a direction orthogonal to each electrode of the first electrode group are arranged in parallel at a certain interval, and a conductor of each electrode is connected in parallel to another terminal. Two electrode groups;
A power supply device for applying an alternating voltage to each terminal of each electrode group, and a cylindrical frame with the inside as a flow path for the gas to be processed,
In the gas flow path inside the frame, each electrode of the first electrode group and each electrode of the second electrode group are stacked and arranged in a plurality of stages in contact with each other so as to form a lattice shape. The base end portion of each electrode of each electrode group is fixed to the side wall of the frame, and the tip end portion of each electrode of each electrode group is held so as to be displaceable in the longitudinal direction. Gas processing equipment.
請求項1記載のガス処理装置。 Displacement due to bending deformation of each electrode in the frame by sandwiching each electrode of each electrode group stacked in the gas flow path inside the frame by a pair of electrode support members from both sides in the axial direction of the frame The gas processing apparatus according to claim 1, further comprising an electrode deflection displacement prevention mechanism for preventing the occurrence of the problem.
請求項1又は2記載のガス処理装置。 The gas processing apparatus according to claim 1, further comprising a cleaning device that performs blow cleaning on a portion of each electrode group that is disposed in the frame in each electrode.
電流現在値と、予め設定された電流設定値とを比較し、
電流現在値が、電流設定値に対し、予め設定された電流増加側の許容振れ範囲を超過すると、
電圧現在値が予め設定された電圧下限値よりも大きい場合は、電流現在値が電流設定値に一致するように、フィードバック制御手法により第一電極群と第二電極群に交流電圧を印加するときの電圧現在値を調整し、
電圧現在値が電圧下限値以下である場合は、電流現在値が電流設定値に一致するように、フィードバック制御によりパルス周波数を調整する電流値一定制御機能を有するものとした
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガス処理装置。 The power supply device
Compare the current value and the preset current setting value,
When the current current value exceeds the preset allowable fluctuation range on the current increase side with respect to the current setting value,
When the AC voltage is applied to the first electrode group and the second electrode group by the feedback control method so that the current current value matches the current setting value when the current voltage value is larger than the preset voltage lower limit value Adjust the current voltage value of
The current value constant control function for adjusting the pulse frequency by feedback control so that the current current value matches the current set value when the current voltage value is equal to or lower than the voltage lower limit value. The gas treatment device according to any one of 3.
電力現在値と、予め設定された電力設定値とを比較し、
電力現在値が、電力設定値に対し、予め設定された電力増加側の許容振れ範囲を超過すると、
電圧現在値が予め設定された電圧下限値よりも大きい場合は、電力現在値が電力設定値に一致するように、フィードバック制御手法により第一電極群と第二電極群に印加する交流電圧の制御波形を変更する処理を行い、
電圧現在値が電圧下限値以下である場合は、電力現在値が電力設定値に一致するように、フィードバック制御によりパルス周波数を調整する電力一定制御機能を有するものとした
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガス処理装置。 The power supply device
Compare the current power value with the preset power setting value,
When the current power value exceeds the preset allowable range on the power increase side with respect to the power setting value,
When the current voltage value is larger than the preset voltage lower limit value, control of the AC voltage applied to the first electrode group and the second electrode group by the feedback control method so that the current power value matches the power set value Perform processing to change the waveform,
The power constant control function for adjusting the pulse frequency by feedback control so that the current power value matches the power setting value when the current voltage value is equal to or lower than the voltage lower limit value. The gas treatment device according to any one of the above.
電流現在値と、予め設定された電流設定値とを比較し、
電流現在値が、電流設定値に対し、予め設定された電流増加側の許容振れ範囲を超過するという条件が満たされると、
電圧現在値が予め設定された電圧下限値よりも大きい場合は、電流現在値が電流設定値に一致するように、フィードバック制御手法により第一電極群と第二電極群に交流電圧を印加するときの電圧現在値を調整し、
電圧現在値が電圧下限値以下である場合は、電流現在値が電流設定値に一致するように、フィードバック制御によりパルス周波数を調整する電流値一定制御機能と、
電流現在値が、電流設定値に対し、予め設定された電流減少側と電流増加側の許容振れ範囲内であり、且つ電力現在値が、電力設定値に対し、予め設定された電力増加側の許容振れ範囲を超過すると、
電圧現在値が予め設定された電圧下限値よりも大きい場合は、電力現在値が電力設定値に一致するように、フィードバック制御手法により第一電極群と第二電極群に印加する交流電圧の制御波形を変更する処理を行い、
電圧現在値が電圧下限値以下である場合は、電力現在値が電力設定値に一致するように、フィードバック制御によりパルス周波数を調整する電力一定制御機能とを有するものとした
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガス処理装置。 The power supply device
Compare the current value and the preset current setting value,
When the condition that the current current value exceeds the preset allowable fluctuation range on the current increase side with respect to the current setting value is satisfied,
When the AC voltage is applied to the first electrode group and the second electrode group by the feedback control method so that the current current value matches the current setting value when the current voltage value is larger than the preset voltage lower limit value Adjust the current voltage value of
When the current voltage value is less than or equal to the voltage lower limit value, a current value constant control function that adjusts the pulse frequency by feedback control so that the current current value matches the current setting value;
The current current value is within an allowable fluctuation range on the current decrease side and the current increase side set in advance with respect to the current set value, and the current power value is on the power increase side set in advance with respect to the power set value. When the allowable runout range is exceeded,
When the current voltage value is larger than the preset voltage lower limit value, control of the AC voltage applied to the first electrode group and the second electrode group by the feedback control method so that the current power value matches the power set value Perform processing to change the waveform,
The power constant control function for adjusting the pulse frequency by feedback control so that the current power value matches the power set value when the current voltage value is equal to or lower than the voltage lower limit value. The gas treatment device according to any one of 3.
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