JP3089213B2 - 多段式排ガス処理用反応装置 - Google Patents
多段式排ガス処理用反応装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば発電所、ゴ
ミ焼却場、有害物質処理場、自動車等の排ガス中に含ま
れるＮＯX ，ＳＯX 等の有害物質をプラズマを用いて処
理する装置に関するものである。
ミ焼却場、有害物質処理場、自動車等の排ガス中に含ま
れるＮＯX ，ＳＯX 等の有害物質をプラズマを用いて処
理する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラズマを用いて排ガス中の有害物質を
処理する装置において、プラズマは反応容器内で発生さ
れるが、例えば線対円筒、線対平板状の従来の反応容器
の構造を、それぞれ図７，図８に示す。図７において線
電極０１と円筒電極０２、また、図８において線電極０
６と平板電極０７，０８の間にそれぞれ高電圧電源０
３，０９によって高電圧ＶO を印加することで反応容器
内部にプラズマを発生させる。
処理する装置において、プラズマは反応容器内で発生さ
れるが、例えば線対円筒、線対平板状の従来の反応容器
の構造を、それぞれ図７，図８に示す。図７において線
電極０１と円筒電極０２、また、図８において線電極０
６と平板電極０７，０８の間にそれぞれ高電圧電源０
３，０９によって高電圧ＶO を印加することで反応容器
内部にプラズマを発生させる。
【０００３】プラズマによって発生した電子が電界によ
って加速され、高エネルギー電子となり、これが排ガス
中のＮＯX やＳＯX 等の有害物質に衝突することでプラ
ズマ中の高エネルギー電子によって有害物質を分解す
る。例えばＮＯを分解する場合、高エネルギー電子がＮ
ＯやＮ2 に衝突して、ＮＯ＋Ｎ→Ｎ2 ＋Ｏの反応を誘発
しＮＯを分解する。
って加速され、高エネルギー電子となり、これが排ガス
中のＮＯX やＳＯX 等の有害物質に衝突することでプラ
ズマ中の高エネルギー電子によって有害物質を分解す
る。例えばＮＯを分解する場合、高エネルギー電子がＮ
ＯやＮ2 に衝突して、ＮＯ＋Ｎ→Ｎ2 ＋Ｏの反応を誘発
しＮＯを分解する。
【０００４】プラズマへの投入エネルギーによってＮＯ
分解に寄与するラジカル濃度が決まり、反応速度系（ラ
ジカル濃度が決まればＮＯの処理速度が物理的に決ま
る）が決定される。従来方式ではプラズマを発生させる
ために大容量の高電圧電源と反応容器をそれぞれ１つづ
つ用いて行っていた。図において、０４，０５，０１
０，０１１は電流導入線である。
分解に寄与するラジカル濃度が決まり、反応速度系（ラ
ジカル濃度が決まればＮＯの処理速度が物理的に決ま
る）が決定される。従来方式ではプラズマを発生させる
ために大容量の高電圧電源と反応容器をそれぞれ１つづ
つ用いて行っていた。図において、０４，０５，０１
０，０１１は電流導入線である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図７または図８のよう
な１つの高電圧電源と反応容器を有する反応装置では、
有害物質濃度に関係なく常に一定のエネルギーが反応容
器全体に投入されるため、反応容器出口における有害物
質濃度の低い領域に過大なエネルギー浪費が生じ、処理
に必要なエネルギーが大きくなっていた。つまり、１つ
の反応容器内で目的の濃度まで下げようとすれば、濃度
が低い領域では必要以上のエネルギーを費やすこととな
っていた。
な１つの高電圧電源と反応容器を有する反応装置では、
有害物質濃度に関係なく常に一定のエネルギーが反応容
器全体に投入されるため、反応容器出口における有害物
質濃度の低い領域に過大なエネルギー浪費が生じ、処理
に必要なエネルギーが大きくなっていた。つまり、１つ
の反応容器内で目的の濃度まで下げようとすれば、濃度
が低い領域では必要以上のエネルギーを費やすこととな
っていた。
【０００６】本発明は、高電圧電源よりエネルギーが供
給され、プラズマを発生する反応容器を有し、この容器
中を排ガスを流して有害物質を分解するガス処理用反応
装置において、消費エネルギーを減らし装置を小型化可
能とした多段式排ガス処理用反応装置を提供することを
課題としている。
給され、プラズマを発生する反応容器を有し、この容器
中を排ガスを流して有害物質を分解するガス処理用反応
装置において、消費エネルギーを減らし装置を小型化可
能とした多段式排ガス処理用反応装置を提供することを
課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、反応容器を分割して直列に連ねて複数段と
し、有害物質の濃度の高い反応容器の上流側では投入エ
ネルギーを大きく、下流側になるにつれて投入エネルギ
ーを小さくするような構成にする。なお、反応容器を複
数段直列に連ねるには、多段の反応容器の接続を蛇行
状、または同軸の重ね合わせ状としてよい。
決するため、反応容器を分割して直列に連ねて複数段と
し、有害物質の濃度の高い反応容器の上流側では投入エ
ネルギーを大きく、下流側になるにつれて投入エネルギ
ーを小さくするような構成にする。なお、反応容器を複
数段直列に連ねるには、多段の反応容器の接続を蛇行
状、または同軸の重ね合わせ状としてよい。
【０００８】本発明による排ガス処理用反応装置は前記
した構成にすることで、反応容器の下流側での投入エネ
ルギーの浪費を最小限に抑えることができる。これに加
え、反応容器入り口の有害物質濃度に応じた投入エネル
ギーを設定することによって有害物質の処理効率向上が
可能となる。
した構成にすることで、反応容器の下流側での投入エネ
ルギーの浪費を最小限に抑えることができる。これに加
え、反応容器入り口の有害物質濃度に応じた投入エネル
ギーを設定することによって有害物質の処理効率向上が
可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明による多段式排ガス
処理用反応装置を図示した実施の形態に基づいて具体的
に説明する。
処理用反応装置を図示した実施の形態に基づいて具体的
に説明する。
【００１０】（第１実施形態）まず、図１及び図２に示
した第１実施形態による排ガス処理用反応装置について
説明する。図１が反応容器形状を線対円筒としたもの、
図２が線対平板構造としたものである。動作原理は図
１，図２ともに同じである。図１及び図２において反応
容器１，２……ｎを排ガスの流れる方向に対して直列に
ｎ段接続し、反応容器１，２……ｎにそれぞれ高電圧電
源１，２……ｎを接続した構造にする。
した第１実施形態による排ガス処理用反応装置について
説明する。図１が反応容器形状を線対円筒としたもの、
図２が線対平板構造としたものである。動作原理は図
１，図２ともに同じである。図１及び図２において反応
容器１，２……ｎを排ガスの流れる方向に対して直列に
ｎ段接続し、反応容器１，２……ｎにそれぞれ高電圧電
源１，２……ｎを接続した構造にする。
【００１１】初期濃度の相違における有害物質処理量
（除去率）と処理に必要なエネルギーの関係を図３に示
す。これから有害物質の初期濃度が高いと同じ除去率を
達成するのに必要なエネルギーも増加することが判る。
逆に言えば排ガス中の有害物質濃度に応じたエネルギー
を投入することで消費エネルギーを低減することが可能
となる。
（除去率）と処理に必要なエネルギーの関係を図３に示
す。これから有害物質の初期濃度が高いと同じ除去率を
達成するのに必要なエネルギーも増加することが判る。
逆に言えば排ガス中の有害物質濃度に応じたエネルギー
を投入することで消費エネルギーを低減することが可能
となる。
【００１２】有害物質の初期濃度とプラズマへの投入エ
ネルギーによって有害物質分解に寄与するラジカル濃度
が決まり、反応速度系が決定される。そのため初期濃度
が低いほど少ない投入エネルギーで同じ除去率を達成で
きる（初期濃度が低くなると分解の対象となる物質数が
少なくなるため少ない投入エネルギーで分解できる）。
ネルギーによって有害物質分解に寄与するラジカル濃度
が決まり、反応速度系が決定される。そのため初期濃度
が低いほど少ない投入エネルギーで同じ除去率を達成で
きる（初期濃度が低くなると分解の対象となる物質数が
少なくなるため少ない投入エネルギーで分解できる）。
【００１３】図４において反応容器１では、排ガスの上
流側なので有害物質の濃度が高く、高いエネルギーＥ１
を投入し初期濃度に対して５０％程度処理する。その
後、反応容器２でＥ１より低い最適なエネルギーＥ２を
投入し初期濃度に対して５０％程度処理し（反応容器１
の初期濃度の７５％）、以降反応容器ｎまで投入エネル
ギーを減少させて有害物質をある濃度まで除去すること
で（反応容器１の初期濃度の｛１−（５０／１０
０）n ｝％で表すことができる）投入エネルギーを大幅
に低減できる。
流側なので有害物質の濃度が高く、高いエネルギーＥ１
を投入し初期濃度に対して５０％程度処理する。その
後、反応容器２でＥ１より低い最適なエネルギーＥ２を
投入し初期濃度に対して５０％程度処理し（反応容器１
の初期濃度の７５％）、以降反応容器ｎまで投入エネル
ギーを減少させて有害物質をある濃度まで除去すること
で（反応容器１の初期濃度の｛１−（５０／１０
０）n ｝％で表すことができる）投入エネルギーを大幅
に低減できる。
【００１４】このように排ガス中の有害物質濃度に応じ
たエネルギーを注入する構造にすることで処理効率を向
上することができる。例えば３段からなる反応容器を形
成し第一段で初期濃度の５０％程度処理、第二段目でそ
れの５０％処理、第三段目でまたそれの５０％処理し最
終的に第一段目の反応容器入り口前の８７．５％（０．
５3 ×１００）処理するとした場合、従来方式と比較し
てエネルギー低減量は３０％程度となる。
たエネルギーを注入する構造にすることで処理効率を向
上することができる。例えば３段からなる反応容器を形
成し第一段で初期濃度の５０％程度処理、第二段目でそ
れの５０％処理、第三段目でまたそれの５０％処理し最
終的に第一段目の反応容器入り口前の８７．５％（０．
５3 ×１００）処理するとした場合、従来方式と比較し
てエネルギー低減量は３０％程度となる。
【００１５】このように、排ガス処理用反応容器を多段
にすることで以下の表１に示すように各反応容器に投入
するエネルギーを任意に選び最適条件で運転することが
できる。ケースＡ，Ｂ，Ｃの三種類を示す。（１）
（２）（３）は除去率を示している。
にすることで以下の表１に示すように各反応容器に投入
するエネルギーを任意に選び最適条件で運転することが
できる。ケースＡ，Ｂ，Ｃの三種類を示す。（１）
（２）（３）は除去率を示している。
【００１６】
【表１】
【００１７】有害物質の種類に応じて各段の処理率を最
適値に設定して、段数を決定することもできる（例：各
段の除去率３０％，段数５で（１−０．７5 ）×１００
＝８３％除去）。反応容器は線対円筒構造や線対平板構
造のもの以外にも同様に実施できる。図示しなかったが
有害物質の種類とその濃度を測定する装置とを結びつけ
て各段の投入エネルギーをコントローラによって制御す
ることが可能である。
適値に設定して、段数を決定することもできる（例：各
段の除去率３０％，段数５で（１−０．７5 ）×１００
＝８３％除去）。反応容器は線対円筒構造や線対平板構
造のもの以外にも同様に実施できる。図示しなかったが
有害物質の種類とその濃度を測定する装置とを結びつけ
て各段の投入エネルギーをコントローラによって制御す
ることが可能である。
【００１８】（第２実施形態）次に、図５により本発明
による排ガス処理用反応装置の第２実施形態について説
明する。この第２実施形態による排ガス処理用反応装置
では、外部円筒電極１０と内部線電極１１からなる反応
容器を複数段蛇行状に連ねて多段式とした反応容器を採
用している。
による排ガス処理用反応装置の第２実施形態について説
明する。この第２実施形態による排ガス処理用反応装置
では、外部円筒電極１０と内部線電極１１からなる反応
容器を複数段蛇行状に連ねて多段式とした反応容器を採
用している。
【００１９】このようにして複数段連ねた各段の反応容
器への注入エネルギーを下流側ほど低減することは第１
実施形態の場合と同じである。この第２実施形態では反
応容器を蛇行状に直列に接続することで反応容器全体の
サイズをコンパクトにまとめることができる。
器への注入エネルギーを下流側ほど低減することは第１
実施形態の場合と同じである。この第２実施形態では反
応容器を蛇行状に直列に接続することで反応容器全体の
サイズをコンパクトにまとめることができる。
【００２０】（第３実施形態）次に、図６により本発明
による排ガス処理用反応装置の第３実施形態について説
明する。この第３実施形態による排ガス処理用反応装置
では、外部円筒電極２０の中に、順次外部円筒電極３
０，４０を同軸に入れ、同軸の重ね合わせ状に反応容器
を構成している。各円筒電極２０，３０，４０に対し、
それぞれ、線電極２１，３１，４１が対応している。黒
矢印は処理ガスの流れを示している。
による排ガス処理用反応装置の第３実施形態について説
明する。この第３実施形態による排ガス処理用反応装置
では、外部円筒電極２０の中に、順次外部円筒電極３
０，４０を同軸に入れ、同軸の重ね合わせ状に反応容器
を構成している。各円筒電極２０，３０，４０に対し、
それぞれ、線電極２１，３１，４１が対応している。黒
矢印は処理ガスの流れを示している。
【００２１】第３実施形態の反応装置では、被処理排ガ
スの流れが同軸状容器を内部から往復しながら外側に流
れるような構造にすることで更にサイズがコンパクトに
なっている。この場合、外側から内側にガス流が流れる
ようにすることも可能である。これらにより排ガス処理
装置全体のサイズのコンパクト化が可能となる。
スの流れが同軸状容器を内部から往復しながら外側に流
れるような構造にすることで更にサイズがコンパクトに
なっている。この場合、外側から内側にガス流が流れる
ようにすることも可能である。これらにより排ガス処理
装置全体のサイズのコンパクト化が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による排ガ
ス処理用反応装置では、高電圧電源よりエネルギーが供
給され、プラズマを発生する反応容器を排ガスの流れる
方向に複数段直列に連ね、各段の反応容器への注入エネ
ルギーを下流側ほど低減しているので消費エネルギーを
減らし装置を小型化可能である。
ス処理用反応装置では、高電圧電源よりエネルギーが供
給され、プラズマを発生する反応容器を排ガスの流れる
方向に複数段直列に連ね、各段の反応容器への注入エネ
ルギーを下流側ほど低減しているので消費エネルギーを
減らし装置を小型化可能である。
【図１】本発明の第１実施形態による排ガス処理用反応
装置における線対円筒反応容器の構成を示す説明図。
装置における線対円筒反応容器の構成を示す説明図。
【図２】本発明の第１実施形態による排ガス処理用反応
装置における線対平板反応容器の構成を示す説明図。
装置における線対平板反応容器の構成を示す説明図。
【図３】初期濃度の違いによる有害物処理量と処理に必
要なエネルギーの関係を示すグラフ。
要なエネルギーの関係を示すグラフ。
【図４】本発明による多段式反応容器と従来の反応容器
におけるエネルギー消費状態を比較して示したグラフ。
におけるエネルギー消費状態を比較して示したグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態による排ガス処理用反応
装置における蛇行状多段式反応容器の構成を示す説明
図。
装置における蛇行状多段式反応容器の構成を示す説明
図。
【図６】本発明の第３実施形態による排ガス処理用反応
装置における多層軸状多段式反応容器の構成を示す説明
図。
装置における多層軸状多段式反応容器の構成を示す説明
図。
【図７】従来の排ガス処理用反応装置における線対円筒
の反応容器の構成を示す説明図。
の反応容器の構成を示す説明図。
【図８】従来の排ガス処理用反応装置における線対平板
の反応容器の構成を示す説明図。
の反応容器の構成を示す説明図。
１０ 外部円筒電極 １１ 内部線電極 ２０，３０，４０ 外部円筒電極 ２１，３１，４１ 線電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/60 B01D 53/32 B01D 53/34 B01D 53/56 B01D 53/74
Claims (2)
- 【請求項１】 高電圧電源よりエネルギーが供給され、
プラズマを発生する反応容器を有し、この容器中に排ガ
スを流して有害物質を分解する反応装置であって、排ガ
スの流れる方向に沿って反応容器を複数段直列に連ね、
各段の反応容器への注入エネルギーを下流側ほど低減し
たことを特徴とした多段式排ガス処理用反応装置。 - 【請求項２】 前記多段の反応容器の接続を蛇行状また
は同軸の重ね合わせ状とした請求項１記載の多段式排ガ
ス処理用反応装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08196311A JP3089213B2 (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 多段式排ガス処理用反応装置 |
| AU16571/97A AU729396B2 (en) | 1996-04-04 | 1997-03-27 | Apparatus and method for treating exhaust gas and pulse generator used therefor |
| US08/825,913 US6007681A (en) | 1996-04-04 | 1997-04-02 | Apparatus and method for treating exhaust gas and pulse generator used therefor |
| CNB011194545A CN1159085C (zh) | 1996-04-04 | 1997-04-03 | 处理废气的装置及方法和其中应用的脉冲发生器 |
| CN97111642A CN1101716C (zh) | 1996-04-04 | 1997-04-03 | 处理废气的装置及方法和其中应用的脉冲发生器 |
| KR1019970012455A KR100230169B1 (ko) | 1996-04-04 | 1997-04-04 | 배기가스 처리장치 및 방법과 이들에 사용되는 펄스발생장치 |
| US09/369,843 US6274006B1 (en) | 1996-04-04 | 1999-08-09 | Apparatus and method for treating exhaust gas and pulse generator used therefor |
| US09/369,842 US6344701B1 (en) | 1996-04-04 | 1999-08-09 | Pulse generator for treating exhaust gas |
| CNB011194553A CN1214848C (zh) | 1996-04-04 | 2001-05-31 | 处理废气的装置及方法和其中应用的脉冲发生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08196311A JP3089213B2 (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 多段式排ガス処理用反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1033937A JPH1033937A (ja) | 1998-02-10 |
| JP3089213B2 true JP3089213B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=16355705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08196311A Expired - Fee Related JP3089213B2 (ja) | 1996-04-04 | 1996-07-25 | 多段式排ガス処理用反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3089213B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4941284B2 (ja) * | 2007-12-28 | 2012-05-30 | 株式会社豊田自動織機 | 内燃機関の排ガス処理システム |
| JP5127763B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-01-23 | アズビル株式会社 | ガス処理装置 |
| CN104084009A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-08 | 浙江惠尔涂装环保设备有限公司 | 一种低温等离子废气净化方法 |
| CN104084013A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-08 | 浙江惠尔涂装环保设备有限公司 | 一种低温等离子废气处理管 |
| CN104084007A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-08 | 浙江惠尔涂装环保设备有限公司 | 一种低温等离子废气处理管的固定方法 |
| CN104084011A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-08 | 浙江惠尔涂装环保设备有限公司 | 一种低温等离子废气净化系统 |
| JP6491749B2 (ja) * | 2016-03-01 | 2019-03-27 | 日本特殊陶業株式会社 | プラズマリアクタ |
-
1996
- 1996-07-25 JP JP08196311A patent/JP3089213B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1033937A (ja) | 1998-02-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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