JP3580294B2 - Creeping discharge electrode, gas processing apparatus and gas processing method using the same - Google Patents

Creeping discharge electrode, gas processing apparatus and gas processing method using the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非平衡プラズマによるガス処理を効率的に行なうことができる沿面放電電極およびこれを用いたガス処理装置、ガス処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般廃棄物や産業廃棄物の焼却炉から排出される排気ガス中には、NOx、SOx、ダイオキシンなどの種々の有害化学物質が含まれている。環境保全や、人体への悪影響を低減するためには、このような有害化学物質を含むガスを処理して無害化した後に、大気中へ排出しなければならない。そのために、種々のガス処理方法が提案されている。
中でも、排気ガス、有害ガスなどの処理方法として、近年、放電を利用する方法が検討されている。この方法は、ガス処理に伴なう後処理が必要でない、処理装置を小型化することができるなどの種々の利点がある。
【0003】
放電を利用する方法としては、熱プラズマを利用する方法と、非平衡プラズマ(低温プラズマ)を利用する方法とが挙げられる。特に、非平衡プラズマを利用する方法では、電子のエネルギー(電子温度)のみが高く、イオンおよび分子のエネルギー(イオン温度および分子温度)は低い。したがって、非平衡プラズマを利用する方法では、処理されるガスの温度自体は常温であるにもかかわらず、電子温度が高いので、高温に適さない材料や条件に適用できる上に、非平衡プラズマを発生する装置の設置が容易で、熱プラズマでは生成困難なラジカルを生成して、特異な化学反応を引き起こすことができるなどの利点がある。
【0004】
このような非平衡プラズマを発生する放電としては、コロナ放電、無声放電、部分放電(パックドベッド型)、沿面放電、パルスストリーマ放電(高圧パルス電源を必要とする)などが挙げられる。
これらの中でも、大気圧下における非平衡プラズマの発生には、主に、無声放電、沿面放電などが利用されている。特に、沿面放電が、ここで用いられる沿面放電電極の形状の自由度の高さなどから、多く利用されている。
【0005】
図5は、従来の沿面放電電極を示す概略構成図である。
この沿面放電電極は、外形がパイプ状の電極であり、接地電極1と、接地電極1を包囲している誘電体2と、誘電体2の表面近傍に設けられた表面電極3とから概略構成されている。また、接地電極1と表面電極3が、導線4を介して電源5に接続されている。
この沿面放電電極では、電源5から、接地電極1および表面電極3に電圧を印可すると、図6に示すように、表面電極3の表面に非平衡プラズマが発生し、プラズマ層6を形成するようになっている。
【0006】
また、非平衡プラズマを発生する電極として、特開2001−38138号公報には、ガスを通過させる複数の貫通孔を互いに平行に形成した電気絶縁性のハニカム構造体と、放電プラズマを発生する電極と、この電極に接続され、この電極に放電プラズマを発生させる電界を印加する電源とを備えた物質処理装置が提案されている。この物質処理装置では、貫通孔と電極が平行に配置されているものと、貫通孔と電極が垂直に配置されているものがある。また、電極は、筒状、平板状、ワイヤー状のものが用いられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図5および図6に示す従来の沿面放電電極では、表面電極3の表面上の非常に薄い層にプラズマ層6が形成される。したがって、図6に示すように、表面電極3の表面に沿ってガスが流れる構造のガス処理装置では、表面電極3の表面上のプラズマの効果が得られているガスの層に遮られて、表面電極3の表面から離れた位置にあるガスと、表面電極3の表面近傍のプラズマとの接触効率が悪いという問題があった。そのため、ガスの処理効率を上げることが非常に難しかった。
また、特開2001−38138号公報記載の物質処理装置では、ガスは貫通孔を流れて処理されるが、貫通孔と電極が離れ過ぎているため、貫通孔を流れるガスがプラズマの効果を得難いため、ガスの処理効率が低かった。
【0008】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、プラズマとガスとの接触効率を向上し、ガス処理効率に優れる沿面放電電極およびこれを用いたガス処理装置、ガス処理方法を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、接地電極と、該接地電極を包囲する絶縁体と、該絶縁体を挟持するように対向して積層された一対の表面電極とを備えた沿面放電電極であって、該沿面放電電極には、複数の貫通孔が形成されている沿面放電電極によって解決できる。
また、前記課題は、上記沿面放電電極が前記貫通孔の長手方向に複数並列に配列された電極集合体を備えたガス処理装置によって解決できる。
前記電極集合体を構成する任意の連続する2列の沿面放電電極において、1の沿面放電電極の貫通孔と2の沿面放電電極の貫通孔が、異なる位置に配置されていることが好ましい。
前記電極集合体において、前記貫通孔の長手方向が、該電極集合体で処理されるガスの進行方向と角度0°〜60°をなして傾いていることが好ましい。
また、前記課題は、上記ガス処理装置を用いたガス処理方法であって、前記沿面放電電極の表面電極の表面および貫通孔内に非平衡プラズマを発生させ、被処理ガスを前記表面電極の表面および前記貫通孔内に沿って流し、該被処理ガスを非平衡プラズマと反応させて処理するガス処理方法によって解決できる。
上記ガス処理方法において、1の沿面放電電極の貫通孔を通過した被処理ガスを、2の沿面放電電極の表面電極の表面に衝突させることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図1は、本発明の沿面放電電極の一例を示す概略構成図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は正面図である。また、図2は、本発明の沿面放電電極の一例を示し、図1のC―Cで切断した状態を示す概略断面図である。
この例の沿面放電電極10は、外形が矩形状の平板電極であり、接地電極11と、接地電極11を包囲する絶縁体12と、絶縁体12を挟持するように対向して積層された一対の表面電極13、13とから概略構成されており、表面電極13の表面に対して垂直方向に、複数の貫通孔14、14、…が互いに平行に形成されているものである。
なお、本発明の沿面放電電極の外形および大きさは、特に限定されるものではなく、この沿面放電電極を用いて処理するガスの流量や流速などから、必要に応じて適宜決定される。また、本発明の沿面放電電極に形成される貫通孔は、上述のように、表面電極の表面に対して垂直方向に、互いに平行に形成されている必要は無く、表面電極の表面の垂直方向に対して傾いていてもよい。
【0011】
接地電極11は、外形が矩形状の平板電極であり、絶縁体12の断面のほぼ中央に、表面電極13、13と平行に配置されており、その厚さは0.05〜1mm程度である。また、接地電極11は、銅、ステンレス、タングステン、銀、Xチタンなどで形成されている。
絶縁体12は、外形が矩形状の平板であり、その厚さは1〜5mm程度である。また、絶縁体12は、アルミナ、ガラス、チタン酸バリウム、酸化チタンなどで形成されている。
【0012】
表面電極13、13は、外形が矩形状の平板電極で、接地電極11と平行になるように絶縁体12の表面の両面に密着されており、その厚さは0.05〜1mm程度である。また、表面電極13は、銅、ステンレス、タングステン、銀、チタンなどで形成されている。また、表面電極13は、図1に示すように、網目構造を有しており、その網目15、15、…の位置と貫通孔14、14、…との位置が一致するようになっている。すなわち、貫通孔14、14、…の開口部が表面電極13で覆い隠されることなく、貫通孔14、14、…の開口部の外周が網目15、15、…で囲まれている。また、この網目構造の網目の大きさは、貫通孔14、14、…の大きさ(開口径)に応じて適宜決定される。
【0013】
また、複数の貫通孔14、14、…の形状は特に限定されるものではないが、貫通孔14内の位置におけるプラズマとガスの接触効率の差が少ないことから、円形が好ましい。また、複数の貫通孔14、14、…の開口径は、0.5〜5mm程度が好ましい。また、複数の貫通孔14、14、…の数は特に限定されるものではなく、貫通孔14、14、…が沿面放電電極10の全体に万遍無く形成されていればよい。さらに、図1および図2には、貫通孔14、14、…を整列して配置した状態を示したが、本発明の沿面放電電極では、これに限定されるものではなく、貫通孔14、14、…が沿面放電電極10の全体に万遍無く形成されていればよい。
【0014】
この例の沿面放電電極10を使用するには、図3に示すように、接地電極11と表面電極13、13を、導線16を介して電源17に接続する。そして、電源17から、接地電極11および表面電極13、13に電圧を印加すると、非平衡プラズマが発生する。
本発明の沿面放電電極では、表面電極13、13の表面および貫通孔14内で、貫通孔14の長手方向に平衡に、非平衡プラズマを発生することができる。すなわち、本発明の沿面放電電極では、沿面放電電極の3次元方向に非平衡プラズマを発生することができるから、非平衡プラズマの発生する面積が大きくなる。また、貫通孔14内に発生する非平衡プラズマは、貫通孔14の径方向にほぼ均一に発生し、かつ貫通孔14の長手方向に沿ってほぼ均一に発生する。
したがって、本発明の沿面放電電極を用いて、排気ガス、有害ガスなどのガス(以下、「被処理ガス」と記す。)を処理すれば、被処理ガスは、沿面放電電極の表面だけでなく、貫通孔内でも非平衡プラズマと接触することができるから、被処理ガスと非平衡プラズマとの接触面積が増加し、結果として接触効率が向上する。ゆえに、非平衡プラズマ中に生成される高エネルギー電子およびラジカルと、被処理ガス中に含まれるNOx、SOx、ダイオキシンなどの有害化学物質との反応がきわめて効率よく行われ、有害化学物質を効率よく分解することができる。
【0015】
図4は、本発明のガス処理装置の一部を例示する概略断面図である。
本発明のガス処理装置は、複数の沿面放電電極10a、10b、10cが貫通孔14の長手方向に並列に配列された電極集合体20と、沿面放電電極10a、10b、10cに接続され、表面電極13、13、…の表面および貫通孔14、14、…内に非平衡プラズマを発生させる電界を沿面放電電極10a、10b、10cに印加する図示略の電源とから概略構成されている。
【0016】
以下、本発明のガス処理装置の構成を説明しながら、本発明のガス処理方法についても説明する。
電極集合体20は、一般廃棄物や産業廃棄物の焼却炉に設けられた排気管路21内などに設置されて用いられるものである。
電極集合体20を構成する沿面放電電極の数は、特に限定されるものではなく、被処理ガスの流量や流速などから、必要に応じて適宜決定される。沿面放電電極の数が多くなるほど、被処理ガスと非平衡プラズマとの接触効率が向上するので、被処理ガスの量が多い場合や処理時間を短縮したい場合には、沿面放電電極の数を多くすることが好ましい。また、電極集合体20を、複数の沿面放電電極10a、10b、10cを並列に配列した構造とすることにより、前段の沿面放電電極で分解されなかった被処理ガス中の有害化学物質が、後段の沿面放電電極で分解され、最終的に、大気中に排出される排気ガス中には有害化学物質が含まれなくなる。
また、電極集合体20を構成する沿面放電電極10a、10b、10cは、ほぼ等間隔に配置されており、図4(a)に示す沿面放電電極10aと、沿面放電電極10bとの間隔Dは、5〜20mm程度が好ましい。間隔Dがこの範囲内であれば、前段の沿面放電電極10aの貫通孔14を通過した被処理ガスが、後段の沿面放電電極10bの表面に沿って流れ、続いて沿面放電電極10bの貫通孔14をスムーズに通過するようになる。
【0017】
また、この例のガス処理装置では、電極集合体20を構成する沿面放電電極10aの貫通孔14、14、…と、沿面放電電極10bの貫通孔14、14、…が、異なる位置に配置されていることが好ましい。ここで異なる位置に配置されているとは、沿面放電電極10aの貫通孔14、14、…の前方には、沿面放電電極10bの貫通孔14、14、…が存在しておらず、これらの貫通孔14、14、…が一定の間隔をおいて、連続的に連なっていない状態を指している。
このように、本発明のガス処理装置では、電極集合体20において、沿面放電電極10aの貫通孔14、14、…と沿面放電電極10bの貫通孔14、14、…が、異なる位置に配置されていれば、沿面放電電極10aの貫通孔14、14、…を通過した被処理ガスが、沿面放電電極10bの表面に衝突し、沿面放電電極10bの表面の境界層を破壊する。これにより、沿面放電電極10aの貫通孔14、14、…を通過した被処理ガスの沿面放電電極10bの表面への接触効率が上がり、その結果としてガス処理効率が向上する。
【0018】
さらに、この例のガス処理装置では、図4(b)に示すように、電極集合体20において、沿面放電電極10a、10b、10cの貫通孔14、14、…の長手方向と、被処理ガスの進行方向とのなす角度αが0°〜60°であることが好ましく、30°〜60°がより好ましい。
貫通孔14、14、…の長手方向と、被処理ガスの進行方向とのなす角度αが上記の範囲内であれば、電極集合体20を通過する被処理ガスの流れは、沿面放電電極10a、10b、10cの表面を流れるガス流と、貫通孔14、14、…内を流れるガス流が混ざり合う複雑な乱流となる。これにより、沿面放電電極10a、10b、10cの貫通孔14、14、…を通過した被処理ガスが、後段の沿面放電電極の表面へ接触する効率が上がり、その結果としてガス処理効率が向上する。
また、角度αが60°以上では、電極集合体20を通過する被処理ガスの流れが乱流とならず、ガス処理効率が向上しない。一方、角度αが30°未満では、前段の沿面放電電極の貫通孔14、14、…を通過した被処理ガスが、後段の沿面放電電極の表面を流れな難くくなり、ガス処理効率が低下する。
【0019】
このように、本発明のガス処理装置によれば、被処理ガスと沿面放電電極の表面に発生させた非平衡プラズマとの接触効率を上げることができ、その結果としてガス処理効率が向上する。したがって、非平衡プラズマ中に生成される高エネルギー電子およびラジカルと、被処理ガス中に含まれるNOx、SOx、ダイオキシンなどの有害化学物質との反応がきわめて効率よく行われ、有害化学物質を効率よく分解することができる。
【0020】
通常のガス処理装置では、非平衡プラズマを発生する放電としては、コロナ放電、無声放電、部分放電(パックドベッド型)、沿面放電、パルスストリーマ放電(高圧パルス電源を必要とする)などが用いられるが、本発明のガス処理装置では、沿面放電が要求される構造を実現させるために好ましく用いられる。
【0021】
また、本発明のガス処理装置では、放電電流を発生させる電源として、通常用いられるネオン発光用の電源などを有効に使用することができる。
このような一般的な電源を用いることで、本発明のガス処理装置を安価に製造できる。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の沿面放電電極によれば、沿面放電電極の3次元方向に非平衡プラズマを発生することができるから、非平衡プラズマの発生する面積が大きくなる。したがって、本発明の沿面放電電極を用いて、被処理ガスを処理すれば、被処理ガスは、沿面放電電極の表面だけでなく、貫通孔内でも非平衡プラズマと接触することができるから、被処理ガスと非平衡プラズマとの接触面積が増加し、結果として接触効率が向上する。
また、本発明のガス処理装置によれば、被処理ガスと沿面放電電極の表面に発生させた非平衡プラズマとの接触効率を上げることができ、その結果としてガス処理効率が向上する。したがって、非平衡プラズマ中に生成される高エネルギー電子およびラジカルと、被処理ガス中に含まれるNOx、SOx、ダイオキシンなどの有害化学物質との反応がきわめて効率よく行われ、有害化学物質を効率よく分解することができる。
また、本発明のガス処理方法によれば、沿面放電電極の貫通孔を通過した被処理ガスが、沿面放電電極の表面に衝突し、その表面の境界層を破壊する。これにより、沿面放電電極の貫通孔を通過した被処理ガスの沿面放電電極の表面への接触効率が上がり、その結果としてガス処理効率が向上する。また、電極集合体を通過する被処理ガスの流れは、沿面放電電極の表面を流れるガス流と、貫通孔内を流れるガス流が混ざり合う複雑な乱流となり、被処理ガスと沿面放電電極との接触効率が上がり、その結果としてガス処理効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の沿面放電電極の一例を示す概略構成図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は正面図である。
【図2】本発明の沿面放電電極の一例を示し、図1のC―Cで切断した状態を示す概略断面図である。
【図3】本発明の沿面放電電極に電源を接続した状態を示す模式図である。
【図4】本発明のガス処理装置の一部を例示する概略断面図であり、図4(a)は複数の沿面放電電極を並列に配列した電極集合体を説明する図であり、図4(b)は沿面放電電極の貫通孔がガス流と角度αをなして傾いている状態を説明する図である。
【図5】従来の沿面放電電極を示す概略構成図である。
【図6】従来の沿面放電電極の表面で発生させたプラズマの状態を説明する概略図である。
【符号の説明】
10,10a,10b,10c・・・沿面放電電極、11・・・接地電極、12・・・絶縁体、13・・・表面電極、14・・・貫通孔、15・・・網目、16・・・導線、17・・・電源、20・・・電極集合体、21・・・排気管路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface discharge electrode capable of efficiently performing gas processing by non-equilibrium plasma, a gas processing apparatus using the same, and a gas processing method.
[0002]
[Prior art]
Exhaust gas discharged from incinerators of general waste and industrial waste contains various harmful chemical substances such as NOx, SOx, and dioxin. In order to protect the environment and reduce adverse effects on the human body, it is necessary to treat such gases containing harmful chemical substances to make them harmless and then discharge them to the atmosphere. For that purpose, various gas treatment methods have been proposed.
Above all, in recent years, a method utilizing discharge has been studied as a method for treating exhaust gas, harmful gas, and the like. This method has various advantages such as no need for post-processing accompanying gas processing and a reduction in the size of the processing apparatus.
[0003]
Examples of the method using discharge include a method using thermal plasma and a method using non-equilibrium plasma (low-temperature plasma). In particular, in the method using non-equilibrium plasma, only the energy of electrons (electron temperature) is high, and the energy of ions and molecules (ion temperature and molecular temperature) is low. Therefore, in the method using non-equilibrium plasma, the temperature of the gas to be processed is room temperature, but the electron temperature is high. There are advantages such as easy installation of a device for generating the radical, which can generate a radical which is difficult to generate with thermal plasma and can cause a specific chemical reaction.
[0004]
Examples of the discharge that generates such non-equilibrium plasma include corona discharge, silent discharge, partial discharge (packed bed type), creeping discharge, and pulse streamer discharge (requiring a high-voltage pulse power supply).
Among them, silent discharge, creeping discharge and the like are mainly used to generate non-equilibrium plasma under atmospheric pressure. In particular, creeping discharge is widely used because of the high degree of freedom of the shape of the creeping discharge electrode used here.
[0005]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a conventional surface discharge electrode.
This creeping discharge electrode is a pipe-shaped electrode, and has a schematic configuration including a ground electrode 1, a dielectric 2 surrounding the ground electrode 1, and a surface electrode 3 provided near the surface of the dielectric 2. Have been. In addition, the ground electrode 1 and the surface electrode 3 are connected to a power supply 5 via a conductor 4.
In this creeping discharge electrode, when a voltage is applied from the power supply 5 to the ground electrode 1 and the surface electrode 3, a non-equilibrium plasma is generated on the surface of the surface electrode 3 to form the plasma layer 6 as shown in FIG. It has become.
[0006]
As an electrode for generating non-equilibrium plasma, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2001-38138 discloses an electrically insulating honeycomb structure in which a plurality of through holes through which gas passes are formed in parallel with each other, and an electrode for generating discharge plasma. And a power supply connected to the electrode and applying an electric field for generating a discharge plasma to the electrode. In this substance processing apparatus, there are a type in which the through-hole and the electrode are arranged in parallel, and a type in which the through-hole and the electrode are arranged vertically. In addition, cylindrical, flat, and wire-shaped electrodes are used.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional creeping discharge electrode shown in FIGS. 5 and 6, the plasma layer 6 is formed in a very thin layer on the surface of the surface electrode 3. Therefore, as shown in FIG. 6, in the gas treatment apparatus having a structure in which gas flows along the surface of the surface electrode 3, the gas is blocked by a gas layer on the surface of the surface electrode 3 where the effect of plasma is obtained. There is a problem that the contact efficiency between the gas at a position distant from the surface of the surface electrode 3 and the plasma near the surface of the surface electrode 3 is poor. Therefore, it was very difficult to increase the gas processing efficiency.
Further, in the substance processing apparatus described in JP-A-2001-38138, the gas is processed by flowing through the through-hole. However, since the through-hole and the electrode are too far apart, it is difficult for the gas flowing through the through-hole to obtain the effect of plasma. Therefore, the gas processing efficiency was low.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a creeping discharge electrode which improves the contact efficiency between plasma and gas and has excellent gas processing efficiency, and a gas processing apparatus and a gas processing method using the same. Make it an issue.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a creeping discharge electrode including a ground electrode, an insulator surrounding the ground electrode, and a pair of surface electrodes stacked so as to sandwich the insulator. The electrode can be solved by a creeping discharge electrode in which a plurality of through holes are formed.
Further, the above problem can be solved by a gas processing apparatus including an electrode assembly in which a plurality of the surface discharge electrodes are arranged in parallel in a longitudinal direction of the through hole.
In any two consecutive rows of surface discharge electrodes constituting the electrode assembly, it is preferable that the through-hole of one surface discharge electrode and the through-hole of two surface discharge electrodes are arranged at different positions.
In the electrode assembly, it is preferable that a longitudinal direction of the through hole is inclined at an angle of 0 ° to 60 ° with respect to a traveling direction of a gas to be treated in the electrode assembly.
Further, the object is a gas processing method using the gas processing apparatus, wherein a non-equilibrium plasma is generated in a surface of the surface electrode of the creeping discharge electrode and in a through hole, and a gas to be processed is formed on the surface of the surface electrode. In addition, the problem can be solved by a gas processing method in which the gas to be processed is caused to flow along the through-hole and react with the non-equilibrium plasma to process the gas.
In the above gas treatment method, it is preferable that the gas to be processed, which has passed through the through-hole of the first surface discharge electrode, collides with the surface of the surface electrode of the second surface discharge electrode.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a creeping discharge electrode of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view, and FIG. 1 (b) is a front view. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one example of the surface discharge electrode of the present invention and showing a state cut along CC in FIG.
The creeping discharge electrode 10 of this example is a flat plate electrode having a rectangular external shape, and includes a ground electrode 11, an insulator 12 surrounding the ground electrode 11, and a pair of opposing stacked members sandwiching the insulator 12. , And a plurality of through-holes 14, 14,... Are formed in a direction perpendicular to the surface of the surface electrode 13 in parallel with each other.
The outer shape and size of the creeping discharge electrode of the present invention are not particularly limited, and are appropriately determined as necessary from the flow rate and flow rate of a gas to be processed using the creeping discharge electrode. Also, as described above, the through holes formed in the surface discharge electrode of the present invention need not be formed in a direction perpendicular to the surface of the surface electrode and in parallel with each other, but in a direction perpendicular to the surface of the surface electrode. It may be inclined with respect to.
[0011]
The ground electrode 11 is a flat plate electrode having a rectangular external shape, and is disposed substantially at the center of the cross section of the insulator 12 in parallel with the surface electrodes 13 and 13, and has a thickness of about 0.05 to 1 mm. . The ground electrode 11 is formed of copper, stainless steel, tungsten, silver, X titanium, or the like.
The insulator 12 is a flat plate having a rectangular outer shape, and has a thickness of about 1 to 5 mm. The insulator 12 is formed of alumina, glass, barium titanate, titanium oxide, or the like.
[0012]
The surface electrodes 13, 13 are flat plate electrodes having a rectangular outer shape and are closely attached to both surfaces of the surface of the insulator 12 so as to be parallel to the ground electrode 11, and have a thickness of about 0.05 to 1 mm. . The surface electrode 13 is made of copper, stainless steel, tungsten, silver, titanium, or the like. The surface electrode 13 has a mesh structure as shown in FIG. 1, and the positions of the meshes 15, 15,... And the positions of the through holes 14, 14,. . In other words, the outer peripheries of the openings of the through holes 14, 14,... Are surrounded by the meshes 15, 15,. Further, the size of the mesh of this mesh structure is appropriately determined according to the size (opening diameter) of the through holes 14, 14,.
[0013]
Further, the shape of the plurality of through-holes 14, 14,... Is not particularly limited, but is preferably circular because the difference in the contact efficiency between the plasma and the gas at the position in the through-hole 14 is small. The opening diameter of the plurality of through holes 14, 14,... Is preferably about 0.5 to 5 mm. The number of the plurality of through holes 14, 14, ... is not particularly limited, as long as the through holes 14, 14, ... are uniformly formed on the entire surface discharge electrode 10. Further, FIGS. 1 and 2 show a state in which the through holes 14, 14,... Are arranged in a line. However, the creeping discharge electrode of the present invention is not limited to this, and the through holes 14, 14,. ,... May be formed all over the surface discharge electrode 10.
[0014]
In order to use the creeping discharge electrode 10 of this example, the ground electrode 11 and the surface electrodes 13 and 13 are connected to a power supply 17 via a conductor 16 as shown in FIG. When a voltage is applied from the power supply 17 to the ground electrode 11 and the surface electrodes 13, non-equilibrium plasma is generated.
In the creeping discharge electrode of the present invention, non-equilibrium plasma can be generated in the longitudinal direction of the through hole 14 in the surface of the surface electrodes 13 and the through hole 14 in an equilibrium direction. That is, in the creeping discharge electrode of the present invention, since the non-equilibrium plasma can be generated in the three-dimensional direction of the creeping discharge electrode, the area where the non-equilibrium plasma is generated becomes large. The non-equilibrium plasma generated in the through hole 14 is generated almost uniformly in the radial direction of the through hole 14 and is generated almost uniformly in the longitudinal direction of the through hole 14.
Therefore, when a gas such as an exhaust gas or a harmful gas (hereinafter, referred to as a “gas to be treated”) is treated using the creeping discharge electrode of the present invention, the gas to be treated is not limited to the surface of the creeping discharge electrode. Since the contact with the non-equilibrium plasma can be made even in the through hole, the contact area between the gas to be treated and the non-equilibrium plasma increases, and as a result, the contact efficiency improves. Therefore, the reaction between the high-energy electrons and radicals generated in the non-equilibrium plasma and the harmful chemicals such as NOx, SOx, and dioxin contained in the gas to be processed is performed extremely efficiently, and the harmful chemicals are efficiently removed. Can be disassembled.
[0015]
FIG. 4 is a schematic sectional view illustrating a part of the gas processing apparatus of the present invention.
The gas processing apparatus of the present invention is connected to the electrode assembly 20 in which the plurality of surface discharge electrodes 10a, 10b, and 10c are arranged in parallel in the longitudinal direction of the through-hole 14, and to the surface discharge electrodes 10a, 10b, and 10c. , And a power supply (not shown) for applying an electric field for generating non-equilibrium plasma to the surface discharge electrodes 10a, 10b, 10c in the surfaces of the electrodes 13, 13,.
[0016]
Hereinafter, the gas processing method of the present invention will be described while describing the configuration of the gas processing apparatus of the present invention.
The electrode assembly 20 is installed and used in an exhaust pipe 21 provided in an incinerator for general waste or industrial waste.
The number of creeping discharge electrodes constituting the electrode assembly 20 is not particularly limited, and is appropriately determined as necessary based on the flow rate and flow rate of the gas to be processed. As the number of creeping discharge electrodes increases, the contact efficiency between the gas to be treated and the non-equilibrium plasma improves, so if the amount of gas to be treated is large or if the processing time is to be reduced, the number of creeping discharge electrodes may be increased. Is preferred. Further, by forming the electrode assembly 20 to have a structure in which a plurality of surface discharge electrodes 10a, 10b, and 10c are arranged in parallel, harmful chemical substances in the gas to be processed that are not decomposed by the surface discharge electrodes in the preceding stage can be removed in the subsequent stage. Is decomposed by the surface discharge electrode, and finally, no harmful chemical substances are contained in the exhaust gas discharged into the atmosphere.
The surface discharge electrodes 10a, 10b, and 10c constituting the electrode assembly 20 are arranged at substantially equal intervals, and the distance D between the surface discharge electrodes 10a and the surface discharge electrodes 10b shown in FIG. And about 5 to 20 mm. When the interval D is within this range, the gas to be processed that has passed through the through-hole 14 of the creeping discharge electrode 10a of the former stage flows along the surface of the creeping discharge electrode 10b of the latter stage, and then passes through the through-hole of the creeping discharge electrode 10b. 14 will pass smoothly.
[0017]
In the gas processing apparatus of this example, the through-holes 14, 14, ... of the creeping discharge electrode 10a constituting the electrode assembly 20 and the through-holes 14, 14, ..., of the creeping discharge electrode 10b are arranged at different positions. Is preferred. Here, being arranged at different positions means that the through-holes 14, 14,... Of the creeping discharge electrode 10b do not exist in front of the through-holes 14, 14,. .. Indicate a state in which the through holes 14, 14,.
Thus, in the gas processing apparatus of the present invention, in the electrode assembly 20, the through-holes 14, 14,... Of the creeping discharge electrode 10a and the through-holes 14, 14,. , The gas to be processed that has passed through the through holes 14, 14,... Of the creeping discharge electrode 10a collides with the surface of the creeping discharge electrode 10b, and destroys the boundary layer on the surface of the creeping discharge electrode 10b. Thereby, the contact efficiency of the gas to be processed, which has passed through the through holes 14, 14,... Of the creeping discharge electrode 10a, with the surface of the creeping discharge electrode 10b increases, and as a result, the gas treatment efficiency improves.
[0018]
Further, in the gas processing apparatus of this example, as shown in FIG. 4B, in the electrode assembly 20, the longitudinal direction of the through-holes 14, 14,. Is preferably 0 ° to 60 °, more preferably 30 ° to 60 °.
If the angle α between the longitudinal direction of the through-holes 14, 14,... And the traveling direction of the gas to be treated is within the above range, the flow of the gas to be treated passing through the electrode assembly 20 is the surface discharge electrode 10a , 10b, 10c and the gas flows flowing through the through holes 14, 14,... Are complex turbulent flows. This increases the efficiency with which the gas to be processed that has passed through the through-holes 14, 14,... Of the creeping discharge electrodes 10a, 10b, 10c comes into contact with the surface of the subsequent creeping discharge electrode, and as a result, the gas processing efficiency improves. .
When the angle α is 60 ° or more, the flow of the gas to be processed passing through the electrode assembly 20 does not become turbulent, and the gas processing efficiency is not improved. On the other hand, when the angle α is less than 30 °, the gas to be treated that has passed through the through-holes 14, 14,... Of the front surface creeping discharge electrode becomes difficult to flow on the surface of the rear surface creeping discharge electrode, and the gas treatment efficiency decreases. I do.
[0019]
As described above, according to the gas treatment apparatus of the present invention, the contact efficiency between the gas to be treated and the non-equilibrium plasma generated on the surface of the surface discharge electrode can be increased, and as a result, the gas treatment efficiency is improved. Therefore, the reaction between the high-energy electrons and radicals generated in the non-equilibrium plasma and the harmful chemicals such as NOx, SOx, and dioxin contained in the gas to be processed is performed extremely efficiently, and the harmful chemicals are efficiently removed. Can be disassembled.
[0020]
In a normal gas processing apparatus, as a discharge for generating non-equilibrium plasma, corona discharge, silent discharge, partial discharge (packed bed type), creeping discharge, pulse streamer discharge (requires a high-voltage pulse power supply) and the like are used. However, in the gas treatment apparatus of the present invention, it is preferably used to realize a structure requiring surface discharge.
[0021]
Further, in the gas processing apparatus of the present invention, a power supply for neon emission, which is generally used, can be effectively used as a power supply for generating a discharge current.
By using such a general power supply, the gas processing apparatus of the present invention can be manufactured at low cost.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the creeping discharge electrode of the present invention, since the non-equilibrium plasma can be generated in the three-dimensional direction of the creeping discharge electrode, the area where the non-equilibrium plasma is generated increases. Therefore, if the gas to be treated is treated using the surface discharge electrode of the present invention, the gas to be treated can be brought into contact with the non-equilibrium plasma not only on the surface of the surface discharge electrode but also in the through hole. The contact area between the processing gas and the non-equilibrium plasma is increased, and as a result, the contact efficiency is improved.
Further, according to the gas treatment apparatus of the present invention, the contact efficiency between the gas to be treated and the non-equilibrium plasma generated on the surface of the surface discharge electrode can be increased, and as a result, the gas treatment efficiency is improved. Therefore, the reaction between the high-energy electrons and radicals generated in the non-equilibrium plasma and the harmful chemicals such as NOx, SOx, and dioxin contained in the gas to be processed is performed extremely efficiently, and the harmful chemicals are efficiently removed. Can be disassembled.
Further, according to the gas treatment method of the present invention, the gas to be treated that has passed through the through-hole of the surface discharge electrode collides with the surface of the surface discharge electrode, and destroys the boundary layer on the surface. Thereby, the contact efficiency of the gas to be processed, which has passed through the through-hole of the creeping discharge electrode, to the surface of the creeping discharge electrode is increased, and as a result, the gas treatment efficiency is improved. In addition, the flow of the gas to be processed passing through the electrode assembly is a complex turbulent flow in which the gas flow flowing on the surface of the creeping discharge electrode and the gas flow flowing in the through-hole are mixed. And the gas treatment efficiency is improved as a result.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a creeping discharge electrode of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view and FIG. 1 (b) is a front view.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one example of a creeping discharge electrode of the present invention and showing a state cut along CC in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state where a power source is connected to the surface discharge electrode of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the gas processing apparatus of the present invention, and FIG. 4A is a diagram illustrating an electrode assembly in which a plurality of surface discharge electrodes are arranged in parallel; (B) is a diagram illustrating a state in which the through-hole of the surface discharge electrode is inclined at an angle α with the gas flow.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a conventional creeping discharge electrode.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a state of plasma generated on the surface of a conventional surface discharge electrode.
[Explanation of symbols]
10, 10a, 10b, 10c: creeping discharge electrode, 11: ground electrode, 12: insulator, 13: surface electrode, 14: through hole, 15: mesh, 16 ..Conductive wires, 17 power supplies, 20 electrode assemblies, 21 exhaust pipes

Claims (6)

接地電極と、該接地電極を包囲する絶縁体と、該絶縁体を挟持するように対向して積層された一対の表面電極とを備えた沿面放電電極であって、
該沿面放電電極には、複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする沿面放電電極。
A ground electrode, an insulator surrounding the ground electrode, and a creeping discharge electrode including a pair of surface electrodes stacked to face each other so as to sandwich the insulator,
A creeping discharge electrode, wherein a plurality of through holes are formed in the creeping discharge electrode.
請求項1記載の沿面放電電極が前記貫通孔の長手方向に複数並列に配列された電極集合体を備えたことを特徴とするガス処理装置。A gas processing apparatus comprising: an electrode assembly in which a plurality of the surface discharge electrodes according to claim 1 are arranged in parallel in a longitudinal direction of the through hole. 前記電極集合体を構成する任意の連続する2列の沿面放電電極において、1の沿面放電電極の貫通孔と2の沿面放電電極の貫通孔が、異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項2記載のガス処理装置。In any two continuous creeping discharge electrodes constituting the electrode assembly, the through-hole of one creeping discharge electrode and the through-hole of two creeping discharge electrodes are arranged at different positions. The gas processing device according to claim 2. 前記電極集合体において、前記貫通孔の長手方向が、該電極集合体で処理されるガスの進行方向と角度0°〜60°をなして傾いていることを特徴とする請求項2または3記載のガス処理装置。4. The electrode assembly according to claim 2, wherein a longitudinal direction of the through-hole is inclined at an angle of 0 ° to 60 ° with a traveling direction of a gas to be processed by the electrode assembly. 5. Gas processing equipment. 請求項2ないし4のいずれかに記載のガス処理装置を用いたガス処理方法であって、
前記沿面放電電極の表面電極の表面および貫通孔内に非平衡プラズマを発生させ、被処理ガスを前記表面電極の表面および前記貫通孔内に沿って流し、該被処理ガスを非平衡プラズマと反応させて処理することを特徴とするガス処理方法。
A gas processing method using the gas processing apparatus according to claim 2,
Non-equilibrium plasma is generated on the surface of the surface electrode of the creeping discharge electrode and in the through-hole, and the gas to be processed flows along the surface of the surface electrode and the inside of the through-hole, and the gas to be processed reacts with the non-equilibrium plasma. A gas treatment method, wherein the gas treatment is performed.
請求項5記載のガス処理方法において、
1の沿面放電電極の貫通孔を通過した被処理ガスを、2の沿面放電電極の表面電極の表面に衝突させることを特徴とするガス処理方法。
The gas processing method according to claim 5,
A gas processing method comprising: causing a gas to be processed, which has passed through a through-hole of a creeping discharge electrode of (1), to collide with a surface of a surface electrode of a creeping discharge electrode of (2).
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