JP4542871B2 - ガス処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、放電プラズマの作用により排気ガス等のガス中の有害物質等に対して浄化処理を施すガス処理装置に関する。

水処理施設、家畜飼育施設、工場などから排出される排気ガスに含まれる悪臭の原因となる物質や有害物質の除去は、現代の重要な技術開発課題である。排気ガスから有害物質等の被処理物質の除去処理を行なう排気ガス処理法としては、吸着材や触媒により被処理物質を吸着あるいは分解する方法、薬剤の水溶液に被処理物質を溶解吸収させる方法、放電プラズマにより被処理物質を酸化・還元あるいは分解する方法など、さまざまな方法が開発されてきている。この中で、放電プラズマを用いたガス処理装置は、被処理物質が含まれることとなった廃材の量が少なくてすむという特長を持つ。

図１１は、従来の放電プラズマを用いたガス処理装置の構成図である。

ガス処理装置１は浄化対象となる排気ガスＸが流れる配管２上に設けられる。ガス処理装置１は放電部３を備え、放電部３には電力を供給するための放電電源４がリード線５を介して接続される。

そして、従来のガス処理装置１では、排気ガスＸが配管２内を流れ、放電部３に導かれる。このとき、放電電源４から放電部３に高電圧が印加され、放電に伴って放電プラズマが生成される。

このため、排気ガスＸは、放電プラズマによって浄化される。すなわち、排気ガスＸ中に含まれる一酸化窒素をはじめとする有害成分等の被処理物質が放電プラズマによって分解され、排気ガスＸの浄化処理が施される。また、この際、放電プラズマの作用により排気ガスＸ中の酸素から副次的にオゾンが生成され、オゾンも排気ガスＸの浄化処理に寄与すると解されている。

そして、放電プラズマの作用により浄化処理された排気ガスＸは、ガス処理装置１の下流側の配管２に放出され、配管２から所要の空間に放出される。

また、特に自動車の排気ガスＸを対象とするような場合には、放電部３の下流側に排気ガスＸに含まれるＮＯ_Ｘを分解処理するための触媒が設けられる場合もある。

ところで、このような放電プラズマを利用したガス処理装置１では、放電部３に水滴が付着すると、放電のための電極間が短絡されたり、水滴で覆われた電極の放電が不安定になるといった問題がある。そして、このような電極間の短絡や放電の不安定化を放置すると、浄化効率の低下に繋がる恐れがある。

さらに、放電部３の下流側にＮＯＸを分解処理するための触媒が設けられる場合には、触媒に耐水性が要求され、材料コストの増加や材料選択に制約が課されることになる。

このような水滴の付着の問題は、特に自動車の排気ガスＸを対象とするような場合には、エンジン始動直後の低温時に発生する。

一方、従来、内燃機関のガス処理装置として静電気集塵方式の消煙器を備えたものがある（例えば特許文献１参照）。このガス処理装置においても、排気ガスに含まれる水滴が消煙器内の電極に付着するという問題がある。そこで、消煙器の前段に排気ガスを冷却するための冷却器を設け、排ガスに含まれる水蒸気を水として分離する技術が考案されている。

すなわち、消煙器の前段に冷却器を備えたガス処理装置では、消煙器へ流入する排気ガス中の水滴が冷却器において事前に除かれるため、消煙器内の電極に水滴が付着して放電が不安定になるといった悪影響を未然に防止することができる。
特許第２５９１１９７号公報

従来の放電プラズマを用いたガス処理装置１の放電部３の上流側にも、従来の静電気集塵方式の消煙器を備えたガス処理装置と同様に、冷却器を設けるという案も考えられる。しかし、ガス処理装置１に冷却器を設けて２段構成とすることは、装置構成の複雑化、大型化に繋がるという問題がある。このため、装置の小型化や簡易化が要求される場合、例えば、自動車に搭載するような場合には、大きな不都合を生むこととなる。

本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、より小型で簡易な構成としつつ、水滴の発生による悪影響を防止あるいは低減して安定した動作を行うことが可能なガス処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係るガス処理装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、被処理ガスに浄化処理を施すための活性プラズマを放電によって生成する電極を備えた放電部と、前記放電部に電力を供給する放電電源と、前記放電部近傍に設けられ、前記放電部において前記被処理ガス中に含まれる水分の結露が抑制されるように前記被処理ガスに接する前記放電部の面の温度が前記放電部における前記被処理ガスの温度以上となるように前記放電部を加熱する加熱手段とを有し、前記加熱手段が前記被処理ガスの熱を利用するように構成したことを特徴とするものである。

また、本発明に係るガス処理装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、被処理ガスに浄化処理を施すための活性プラズマを放電によって生成する電極を備えた放電部と、前記放電部に電力を供給する放電電源と、前記被処理ガスに含まれる窒素酸化物を分解する触媒を備えた触媒部と、前記放電部および前記触媒部近傍に設けられ、前記放電部および前記触媒部において前記被処理ガス中に含まれる水分の結露が抑制されるように前記被処理ガスに接する前記放電部および前記触媒部における各面の温度がそれぞれ前記放電部および前記触媒部における前記被処理ガスのそれぞれの温度以上となるように前記放電部および前記触媒部を加熱する加熱手段とを有し、前記加熱手段が前記被処理ガスの熱を利用するように構成したことを特徴とするものである。

本発明に係るガス処理装置においては、より小型で簡易な構成としつつ、水滴の発生による悪影響を防止あるいは低減して安定した動作を行うことができる。

本発明に係るガス処理装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係るガス処理装置の第１の実施形態を示す構成図であり、図２は、図１に示すガス処理装置１０の放電部１２の一例を示す詳細構成図である。

ガス処理装置１０は被処理ガスの一例である排気ガスＸが流れる配管１１上に設けられる。ガス処理装置１０は放電部１２を備え、放電部１２には電力を供給するための放電電源１３がリード線１４を介して接続される。

さらに、ガス処理装置１０には、加熱装置１５が設けられる。加熱装置１５は、を被加熱領域の一例である放電部１２のうち排気ガスＸに接する面の温度が、少なくとも放電部１２における排気ガスＸの温度以上となるように、放電部１２を加熱して上昇させる加熱手段としての機能を有する。このため、加熱装置１５は、例えば放電部１２近傍に設けられる。そして、放電部１２および加熱装置１５は、ケーシング１６によって覆われ装置本体１７が形成される。

また、放電部１２は、導体電極２０を対向電極２１に対向配置して構成される。対向電極２１は、板状あるいは箔状とされ、少なくとも導体電極２０側は誘電体２２により覆われて導体電極２０と対向電極２１とが誘電体２２を介さずに直接対向する部位が存在しないように構成される。例えば、対向電極２１は薄板状とされ、補強材を兼ねる２枚の板状の誘電体２２に挟持される。

一方、導体電極２０は、複数の棒状の電極である棒状電極２０ａを固定用電極２０ｂに固定して構成される。棒状電極２０ａは丸棒や角材で構成することができる。そして、２つの固定用電極２０ｂと誘電体２２とで仕切られた空間が排気ガスＸの流路とされる。

さらに、このように構成された導体電極２０の固定用電極２０ｂと対向電極２１とは、それぞれリード線１４を介して放電電源１３と接続され、放電電源１３から導体電極２０と対向電極２１との間に所要の電圧を印加して放電を行なうことができるように構成される。

次にガス処理装置１０の作用について説明する。

ガス処理装置１０による浄化あるいは無害化の対象となる被処理ガスは、例えば自動車の排気ガスＸとされる。そして、加熱装置１５により放電部１２の排気ガスＸに接する面の温度が、少なくとも排気ガスＸの温度以上に加熱される。この状態で、排気ガスＸが配管１１内を流れ、ガス処理装置１０のケーシング１６内における放電部１２に導かれる。

このため、放電部１２に流入した排気ガスＸは、少なくとも放電部１２の排気ガスＸに接する面によって冷却されることはない。これにより、排気ガスＸに含まれる水蒸気が水滴となって放電部１２における導体電極２０や誘電体２２等の構成要素に付着するのが防止される。

一方、放電電源１３から放電部１２に放電の開始に必要な所要の高電圧が印加される。このため、各棒状電極２０ａと対向電極２１との間に放電が起こり、放電に伴って排気ガスＸの流路には放電プラズマが生成される。ここで、対向電極２１は誘電体２２によって覆われているため、誘電体２２と導体電極２０とで挟まれた放電空間には、誘電体２２が介在することとなり、放電は大気圧放電をアーク放電に至らしめず安定に維持することが可能な誘電体バリア放電となる。

また、導体電極２０の放電発生部分の形状が棒状構造とされる一方、対向電極２１は平面状とされるため、放電発生部分である各棒状電極２０ａでは電気力線がより密となるように電界が形成される。このため、より低い電圧印加で高エネルギの放電を開始させることができる。

そして、このように放電空間に導かれた排気ガスＸは、誘電体バリア放電によって生成される放電プラズマによって浄化される。すなわち、排気ガスＸ中に含まれる一酸化窒素をはじめとする有害成分等の被処理物質が放電プラズマによって分解され、排気ガスＸの浄化処理が施される。また、この際、放電プラズマの作用により排気ガスＸ中の酸素から副次的にオゾンが生成され、オゾンも排気ガスＸの浄化処理に寄与すると解されている。

そして、放電プラズマの作用により浄化処理された排気ガスＸは、ケーシング１６内からガス処理装置１０の下流側の配管１１に放出され、配管１１から所要の空間に放出される。

つまり、以上のようなガス処理装置１０は、放電部１２を排気ガスＸの温度以上に加熱することによって、放電部１２での排気ガスＸ中に含まれる水分の結露を防止するように構成したものである。

このため、ガス処理装置１０によれば、放電部１２における導体電極２０等の構成要素への水滴の付着を抑制して安定して放電プラズマを得ることができる。すなわち、水滴が棒状電極２０ａ等の放電電極表面に付着すると、電極表面からの電子放出の非一様化の原因となり悪影響を及ぼすという問題があるが、ガス処理装置１０によれば、放電部１２内での結露が抑制されるので、放電に悪影響を及ぼすことなく安定な放電プラズマの生成および高品質の浄化処理を行うことができる。

また、従来の冷却器を備えた２段構成のガス処理装置とは異なり、ガス処理装置１０では、放電部１２の前段に特段の装置を設置する構成ではないので、装置の小型化に繋がるというメリットがある。

ところで、放電部１２を加熱する加熱手段として図１に示すように加熱装置１５を設ける構成の他、放電部１２において排気ガスＸの流入に先立って放電を行うことにより、放電部１２を加熱するように構成することもできる。

つまり、放電部１２の加熱のためには、必ずしも加熱装置１５を追加して設ける必要はない。代わりに放電部１２における導体電極２０および対向電極２１やこれらにリード線１４を介して接続され放電電源１３を加熱手段として用いることができる。そして、排気ガスＸを処理する放電プラズマも発熱源として放電部１２の加熱に利用することが可能である。

このように、ガス処理装置１０の既存の構成要素を加熱手段として用いれば、より簡易な構成として装置の小型化に繋げることができる。さらに、排気ガスＸに接する導体電極２０の表面部から放電部１２が加熱されるので、より効率的に結露を防止することができる。尚、加熱手段として、加熱装置１５および放電の双方を用いることもできる。

図３は、図１に示すガス処理装置１０の変形例を示す構成図である。

放電部１２を加熱するための加熱手段の別の例としては、図３に示すようにガス処理装置１０のケーシング１６の外周を覆う断熱材とし、ケーシング１６を含めた装置本体１７の全体を高温に保持する構成が挙げられる。このように構成すれば、ガス処理装置１０におけるケーシング１６の内面への結露を防止することが可能となる。これにより、ケーシング１６の内面に付着した水滴が放電部１２に飛散して放電の不安定を引き起こすといった恐れを回避させることができる。

図４は本発明に係るガス処理装置の第２の実施形態を示す構成図である。

図４に示された、ガス処理装置１０Ａでは、放電部１２の上流側の配管１１に流路開閉装置３０およびタイマー３１を設けた構成が図１に示すガス処理装置１０と相違する。他の構成および作用については図１に示すガス処理装置１０と実質的に異ならないため同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

ガス処理装置１０Ａでは、放電部１２の上流側の配管１１に排気ガスＸの流路を開閉するための流路開閉装置３０が設けられる。さらに、流路開閉装置３０にはタイマー３１が設けられる。タイマー３１は流路開閉装置３０の動作を制御する動作制御手段として機能し、所望のタイミングで流路開閉装置３０に制御信号を与えることにより開閉動作させることができるように構成される。

そして、ガス処理装置１０Ａでは、加熱装置１５によって放電部１２が所要の温度、例えば排気ガスＸの温度以上に加熱された後に、流路開閉装置３０が開状態となって排気ガスＸがケーシング１６内の放電部１２に導入される。特に、自動車の排気ガスＸを浄化対象とする場合には、エンジン始動時から一定時間経過後に流路開閉装置３０が開状態となる一方、エンジン停止時に流路開閉装置３０が閉状態となるようにタイマー３１により制御することができる。

このようなガス処理装置１０Ａによれば、図１に示すガス処理装置１０と同様な効果に加え、放電部１２への排気ガスＸの導入を遅らせて、放電部１２が確実に高温になってから排気ガスＸの浄化処理を始めることができるため、放電の安定性の確実さをより向上させることができる。

図５は本発明に係るガス処理装置の第３の実施形態を示す構成図である。

図５に示された、ガス処理装置１０Ｂでは、第１の温度計測手段としてのガス温度モニタ４０、第２の温度計測手段としての放電部温度モニタ４１および制御装置４２を設けた構成が図４に示すガス処理装置１０Ａと相違する。他の構成および作用については図４に示すガス処理装置１０Ａと実質的に異ならないため同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

ガス処理装置１０Ｂでは、排気ガスＸの放電部１２への流入側、例えば放電部１２の上流側の配管１１にガス温度モニタ４０が設けられる一方、放電部１２には放電部温度モニタ４１が設けられる。さらに、ガス温度モニタ４０および放電部温度モニタ４１の出力側に制御装置４２が設けられる。

ガス温度モニタ４０は、放電部１２の上流側の配管１１における排気ガスＸの温度を計測する機能を有する。さらに、ガス温度モニタ４０の設置部位における排気ガスＸの温度と放電部１２近傍における排気ガスＸの温度とが互いに相異する場合には、ガス温度モニタ４０の設置部位における排気ガスＸの温度から放電部１２近傍における排気ガスＸの温度を推定する機能が備えられる。そして、ガス温度モニタ４０により取得（計測あるいは推定）された放電部１２近傍における排気ガスＸの温度は、制御装置４２に排気ガス温度データとして出力されるように構成される。ガス温度モニタ４０としては、例えば、熱電対を用いることができる。

放電部温度モニタ４１は、放電部１２の温度を計測する機能を有する。そして、放電部温度モニタ４１により計測された放電部１２の温度は、制御装置４２に放電部温度データとして出力されるように構成される。放電部温度モニタ４１としては、例えば非接触測定が行える放射温度計を用いることができる。

制御装置４２は、ガス温度モニタ４０から受けた排気ガス温度データと放電部温度モニタ４１から受けた放電部温度データとを比較し、比較結果に基づいて流路開閉装置３０を制御する機能を有する。具体的には、例えば、制御装置４２に放電部１２の温度が放電部１２近傍における排気ガスＸの温度を超えた場合に流路開閉装置３０に制御信号を開閉動作指令として与えて開状態とする機能が備えられる。すなわち、制御装置４２は、放電部１２の温度と放電部１２近傍における排気ガスＸの温度とに基づいて流路開閉装置３０の動作を制御する動作制御手段としての機能を有する。

さらに、制御装置４２は、ガス温度モニタ４０から受けた排気ガス温度データと放電部温度モニタ４１から受けた放電部温度データとを比較し、放電部１２の温度が放電部１２近傍における排気ガスＸの温度を超えた場合に加熱装置１５に制御信号を与えてオフ状態とする機能を有する。すなわち、制御装置４２は、放電部１２の温度と放電部１２近傍における排気ガスＸの温度とに基づいて加熱装置１５の動作を制御する動作制御手段としての機能を有する。

次にガス処理装置１０Ｂの作用について説明する。

ガス処理装置１０Ｂでは、定常的にガス温度モニタ４０により放電部１２の上流側の配管１１における排気ガスＸの温度が、放電部温度モニタ４１により放電部１２の温度がそれぞれ計測されて排気ガス温度データおよび放電部温度データが制御装置４２に与えられる。すなわち、制御装置４２において放電部１２と排気ガスＸの温度が観測される。

そして、放電部１２の温度が排気ガスＸの温度よりも低い場合には、制御装置４２から流路開閉装置３０に制御信号が与えられて流路開閉装置３０が閉状態とされる。さらに、制御装置４２から加熱装置１５に制御信号が与えられて加熱装置１５がオン状態に切り換えられる。

このため、放電部１２の温度が加熱装置１５により上昇せしめられる。そして、放電部１２の温度が排気ガスＸの温度よりも高くなると、制御装置４２から流路開閉装置３０に制御信号が与えられて流路開閉装置３０が開状態とされる一方、制御装置４２から加熱装置１５に制御信号が与えられて加熱装置１５がオフ状態に切り換えられる。

このため、排気ガスＸが放電部１２に流入し、放電プラズマの作用によって浄化された後、排出される。このとき、排気ガスＸの温度よりも放電部１２の温度の方が高くなっているため、水滴が放電部１２に付着することはない。また、加熱装置１５は、排気ガスＸの温度よりも放電部１２の温度の方が高くなっている場合には、オフ状態とされるため、無駄な電力の消費が抑制される。

つまり、ガス処理装置１０Ｂは、排気ガスＸおよび放電部１２の温度をモニタすることによって、放電部１２に必要な温度を把握し、より効率的に放電部１２を加熱して確実に結露を防止するように構成したものである。このため、ガス処理装置１０Ｂによれば、図４に示すガス処理装置１０Ａと同等な効果に加え、より効率的かつ確実に放電部１２における結露を防止することができる。

尚、ガス処理装置１０Ｂにおいて、制御装置４２を設けずに、流路開閉装置３０の動作や加熱装置１５のＯＮ／ＯＦＦの切換を排気ガスＸの温度および放電部１２の温度の計測結果に基づいて手動で行うように構成してもよい。

図６は本発明に係るガス処理装置の第４の実施形態を示す構成図である。

図６に示された、ガス処理装置１０Ｃでは、制御装置４２の機能が図５に示すガス処理装置１０Ｂと相違する。他の構成および作用については図５に示すガス処理装置１０Ｂと実質的に異ならないため同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

ガス処理装置１０Ｃでは、制御装置４２がタイマー３１、放電部温度モニタ４１およびガス温度モニタ４０から受けたデータのうち、所要のデータに基づいて流路開閉装置３０の動作、加熱装置１５のＯＮ／ＯＦＦの切換、放電電源１３のＯＮ／ＯＦＦの切換の全て、あるいは一部を制御するように構成される。

そして、ガス処理装置１０Ｃでは、排気ガスＸの温度と放電部１２の温度とに応じて、適用対象の条件に合致した状態で、より効率的かつ確実に放電部１２における結露が防止されるように、流路開閉装置３０、加熱装置１５および放電電源１３の全部あるいは一部が制御装置４２により制御される。

例えば、自動車のエンジンの排気ガスＸの処理にガス処理装置１０Ｃを適用する場合には、エンジン始動時における放電部１２の低温時に、結露の発生が問題となる。従って、エンジン始動時に放電部１２の温度を排気ガスＸの温度以上に上昇させることが重要となる。しかし、エンジンの始動タイミングが不定期であることから、排気ガスＸの放電部１２への流入前における放電部１２の暖機は困難である。このような場合には、エンジン始動後に速やかに放電部１２の温度上昇を図り、放電部１２内における結露を最小限に止めることが望まれる。

図７は、図６に示すガス処理装置１０Ｃにより自動車の排気ガスを浄化する場合における放電部の温度並びに流路開閉装置３０、加熱装置１５および放電電源１３の制御方法の例を説明する図である。

図７において横軸は経過時間を示し、縦軸は放電部１２の温度を示す。また図７中の実線Ｄは、放電部１２の温度の時間変化を示す。

通常、自動車の排気ガスＸの温度は、図７の実線で示すようにエンジンの始動直後は低く、次第に上昇して一定時間経過後は安定した高い温度となる。そこで、エンジンの始動時には、制御装置４２からの制御信号により流路開閉装置３０が開状態とされ、排気ガスＸが放電部１２に流入する。このとき同時に、制御装置４２から放電電源１３に制御信号が与えられて放電による排気ガスＸの浄化および放電部１２の加熱が行われる。

さらに、エンジン始動と同時に制御装置４２から加熱装置１５に制御信号が与えられて加熱装置１５がオン状態とされる。このため、エンジン始動後の低温時には、放電に加え加熱装置１５によっても放電部１２が加熱される。

そして、一定時間が経過すると、放電部１２の温度は上昇して放電部１２に流入する排気ガスＸの温度以上となる。この結果、放電部１２内における結露の発生は止まる。そこで、制御装置４２から加熱装置１５に制御信号が与えられて加熱装置１５がオフ状態とされる。

つまり、ガス処理装置１０Ｃでは、エンジン始動時であり放電の開始時でもある放電部１２の温度上昇時間を短縮するために加熱装置１５をエンジン始動と同時に駆動するように構成することができる。そして、図４の実線で示すカーブの温度データの急激な増加部分に示されるエンジン始動時における放電部１２の急激な温度の上昇時間を短縮することができる。

このような放電部１２の温度の上昇時間は、予め測定してタイマー３１により制御装置４２に通知することもできるし、実際に放電部温度モニタ４１やガス温度モニタ４０から受けたデータにより制御装置４２において、判定することもできる。

また、エンジンの停止時のように排気ガスＸの浄化処理や、放電部１２に排気ガスＸを導くことが望ましくない場合には、制御装置４２からの放電電源１３や流路開閉装置３０への制御信号により放電が停止され、あるいは流路開閉装置３０が閉状態となって排気ガスＸの放電部１２への流入が停止される。

以上のようなガス処理装置１０Ｃによれば、図５に示すガス処理装置１０Ｂと同等な効果に加え、放電部１２の温度を適用対象に応じて好適に制御し、より効率的かつ確実に放電部１２における結露を防止あるいは低減させることができる。

図８は本発明に係るガス処理装置の第５の実施形態を示す構成図である。

図８に示された、ガス処理装置１０Ｄでは、被処理ガスとしての排気ガスＸの流路形態が図１に示すガス処理装置１０と相違する。他の構成および作用については図１に示すガス処理装置１０と実質的に異ならないため排気ガスＸの流路と放電部１２の位置関係のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

ガス処理装置１０Ｄでは、放電部１２を収納するケーシング１６を取り囲むように排気ガスＸの配管１１が設けられる。配管１１は、例えば一旦、放電部１２の流出側から流入側に排気ガスＸが導かれた後、放電部１２の流入側に導かれるように配置される。

そして、ガス処理装置１０Ｄでは、ケーシング１６を取り囲むように配置された配管１１内を経由して排気ガスＸが放電部１２に流入する。このため、配管１１内を流れる高温の排気ガスＸによって放電部１２が加熱される。さらに、放電部１２における放電も放電部１２の加熱用に用いることができる。

つまり、ガス処理装置１０Ｄは、放電部１２の加熱手段として放電に加えて外部からの高温の排気ガスＸの熱を利用したものである。このため、ガス処理装置１０Ｄによれば、放電部１２の温度上昇を放電のみとした場合に比べてより素早いものにすることができる。

さらに、ガス処理装置１０Ｄでは、排気ガスＸの熱を利用して放電部１２を内部から加熱することができるように構成することもできる。

図９は図８に示すガス処理装置１０Ｄの放電部１２に用いられる電極構造の一例を示す斜視図である。

図９に示すように、放電部１２に用いられる導体電極２０を中空構造の配管状とし、排気ガスＸが導体電極２０の内部を流れるような構造とすれば、排気ガスＸの熱によって導体電極２０を内部から加熱することができる。このため、より一層、放電部１２の温度上昇時間を短縮し、かつ熱効率を向上させることができる。

図１０は本発明に係るガス処理装置の第６の実施形態を示す構成図である。

図１０に示された、ガス処理装置１０Ｅでは、放電部１２の後段にＮＯ_Ｘ（窒素酸化物）を分解処理する触媒を設けた点が図１に示すガス処理装置１０と相違する。他の構成および作用については図１に示すガス処理装置１０と実質的に異ならないため、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

ガス処理装置１０Ｅでは、放電部１２の後段に触媒部５０が設けられ、放電部１２と触媒部５０とによりリアクタ５１が形成される。触媒部５０には、ＮＯ_Ｘを分解処理する触媒が設けられる。

さらに、ガス処理装置１０Ｅの加熱装置１５は、を被加熱領域の一例である放電部１２および触媒部５０のうち排気ガスＸに接する各面のそれぞれの温度が、少なくとも放電部１２および触媒部５０における排気ガスＸの各温度以上となるように、放電部１２および触媒部５０を加熱して上昇させる加熱手段としての機能を有する。このため、加熱装置１５は、例えばリアクタ５１近傍に設けられる。そして、リアクタ５１および加熱装置１５は、ケーシング１６によって覆われて装置本体１７が形成される。

このため、ガス処理装置１０Ｅによれば、図１に示すガス処理装置１０と同様な効果に加え、放電部１２のみならず、放電部の後段に設けられる触媒部５０における結露をも防止あるいは低減させることができる。この結果、耐水性のない触媒やより耐水性の低い触媒を触媒部５０に用いることができる。これにより、触媒の寿命を増加させたり、触媒のコストを安価に抑えるといった効果を得ることが期待できる。

以上のような各実施形態におけるガス処理装置１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ，１０Ｅは互いに組み合わせて構成してもよく、一部の構成要素や機能を省略してもよい。例えば、放電部１２の後段に触媒部５０を設けたガス処理装置にタイマー３１、放電部温度モニタ４１、触媒部温度モニタ、ガス温度モニタ４０、流路開閉装置３０および制御装置４２を設け、かつ放電部１２や触媒部５０の周囲並びに導体電極２０の内部を排気ガスＸが流れるように構成してもよい。但し、触媒部５０は、放電部１２よりも後段に設けることが望ましい。

本発明に係るガス処理装置の第１の実施形態を示す構成図。 図１に示すガス処理装置の放電部の一例を示す詳細構成図。 図１に示すガス処理装置１０の変形例を示す構成図。 本発明に係るガス処理装置の第２の実施形態を示す構成図。 本発明に係るガス処理装置の第３の実施形態を示す構成図。 本発明に係るガス処理装置の第４の実施形態を示す構成図。 図６に示すガス処理装置により自動車の排気ガスを浄化する場合における放電部の温度並びに流路開閉装置、加熱装置および放電電源の制御方法の例を説明する図。 本発明に係るガス処理装置の第５の実施形態を示す構成図。 図８に示すガス処理装置の放電部に用いられる電極構造の一例を示す斜視図。 本発明に係るガス処理装置の第６の実施形態を示す構成図。 従来の放電プラズマを用いたガス処理装置の構成図。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ ガス処理装置
１１ 配管
１２ 放電部
１３ 放電電源
１４ リード線
１５ 加熱装置
１６ ケーシング
１７ 装置本体
２０ 導体電極
２０ａ 棒状電極
２０ｂ 固定用電極
２１ 対向電極
２２ 誘電体
３０ 流路開閉装置
３１ タイマー
４０ ガス温度モニタ
４１ 放電部温度モニタ
４２ 制御装置
５０ 触媒部
５１ リアクタ
Ｘ 排気ガス

Claims (6)

1. 被処理ガスに浄化処理を施すための活性プラズマを放電によって生成する電極を備えた放電部と、前記放電部に電力を供給する放電電源と、前記放電部近傍に設けられ、前記放電部において前記被処理ガス中に含まれる水分の結露が抑制されるように前記被処理ガスに接する前記放電部の面の温度が前記放電部における前記被処理ガスの温度以上となるように前記放電部を被加熱領域として加熱する加熱手段とを有し、
   前記加熱手段が前記被処理ガスの熱を利用するように構成したことを特徴とするガス処理装置。
2. 被処理ガスに浄化処理を施すための活性プラズマを放電によって生成する電極を備えた放電部と、前記放電部に電力を供給する放電電源と、前記被処理ガスに含まれる窒素酸化物を分解する触媒を備えた触媒部と、前記放電部および前記触媒部近傍に設けられ、前記放電部および前記触媒部において前記被処理ガス中に含まれる水分の結露が抑制されるように前記被処理ガスに接する前記放電部および前記触媒部における各面の温度がそれぞれ前記放電部および前記触媒部における前記被処理ガスのそれぞれの温度以上となるように前記放電部および前記触媒部を被加熱領域として加熱する加熱手段とを有し、
   前記加熱手段が前記被処理ガスの熱を利用するように構成したことを特徴とするガス処理装置。
3. 被処理ガスに浄化処理を施すための活性プラズマを放電によって生成する電極を備えた放電部と、前記放電部に電力を供給する放電電源と、前記放電部近傍に設けられ、前記放電部において前記被処理ガス中に含まれる水分の結露が抑制されるように前記被処理ガスに接する前記放電部の面の温度が前記放電部における前記被処理ガスの温度以上となるように前記放電部を被加熱領域として加熱する加熱手段とを有し、
   前記被処理ガスの流路を前記被加熱領域内における前記被処理ガスの流れ方向に対して下流側から上流側に向かうように形成し、前記加熱手段が前記被処理ガスの熱を利用するように構成したことを特徴とするガス処理装置。
4. 被処理ガスに浄化処理を施すための活性プラズマを放電によって生成する電極を備えた放電部と、前記放電部に電力を供給する放電電源と、前記被処理ガスに含まれる窒素酸化物を分解する触媒を備えた触媒部と、前記放電部および前記触媒部近傍に設けられ、前記放電部および前記触媒部において前記被処理ガス中に含まれる水分の結露が抑制されるように前記被処理ガスに接する前記放電部および前記触媒部における各面の温度がそれぞれ前記放電部および前記触媒部における前記被処理ガスのそれぞれの温度以上となるように前記放電部および前記触媒部を被加熱領域として加熱する加熱手段とを有し、
   前記被処理ガスの流路を前記被加熱領域内における前記被処理ガスの流れ方向に対して下流側から上流側に向かうように形成し、前記加熱手段が前記被処理ガスの熱を利用するように構成したことを特徴とするガス処理装置。
5. 被処理ガスに浄化処理を施すための活性プラズマを放電によって生成する電極を備えた放電部と、前記放電部に電力を供給する放電電源と、前記放電部近傍に設けられ、前記放電部において前記被処理ガス中に含まれる水分の結露が抑制されるように前記被処理ガスに接する前記放電部の面の温度が前記放電部における前記被処理ガスの温度以上となるように前記放電部を被加熱領域として加熱する加熱手段とを有し、
   前記電極を、その内部を前記被処理ガスが通過できる構造とし、前記加熱手段が前記被処理ガスの熱を利用するように構成したことを特徴とするガス処理装置。
6. 被処理ガスに浄化処理を施すための活性プラズマを放電によって生成する電極を備えた放電部と、前記放電部に電力を供給する放電電源と、前記被処理ガスに含まれる窒素酸化物を分解する触媒を備えた触媒部と、前記放電部および前記触媒部近傍に設けられ、前記放電部および前記触媒部において前記被処理ガス中に含まれる水分の結露が抑制されるように前記被処理ガスに接する前記放電部および前記触媒部における各面の温度がそれぞれ前記放電部および前記触媒部における前記被処理ガスのそれぞれの温度以上となるように前記放電部および前記触媒部を被加熱領域として加熱する加熱手段とを有し、
   前記電極を、その内部を前記被処理ガスが通過できる構造とし、前記加熱手段が前記被処理ガスの熱を利用するように構成したことを特徴とするガス処理装置。

Images