JP4618191B2 - Discharge reactor and gas treatment device - Google Patents
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Description
この発明は、空気中の有機物を吸着処理して空気を浄化する放電反応器およびそれを備えたガス処理装置に関する。 The present invention relates to a discharge reactor that purifies air by adsorbing organic substances in the air, and a gas processing apparatus including the discharge reactor.
多量の有機溶剤を使用する場所では、空気中に揮発性の有機化合物(Volatile Organic Compounds:以下VOCと略す)が含まれており、このまま大気中に放出すると環境に重大な影響を与えることが知られている。このため、空気中のVOCを除去し、無害化してから大気に放出する必要がある。そこで、VOCを含む空気を吸着剤が担持された吸着体に通してVOC成分を吸着除去すると共に、この吸着体を放電処理により再生し、繰り返し使用できる放電反応器が考案されている。(例えば、特許文献1参照)。
一方、圧力損失が低い内部連通空間を有する3次元骨格構造セラミック多孔体の流体フィルタが示されている。(例えば、特許文献2参照)。
In places where a large amount of organic solvent is used, volatile organic compounds (VOC) are contained in the air, and if it is released into the atmosphere as it is, it will have a serious impact on the environment. It has been. For this reason, it is necessary to remove VOC in the air and render it harmless before releasing it to the atmosphere. Accordingly, a discharge reactor has been devised in which air containing VOC is passed through an adsorbent carrying an adsorbent to adsorb and remove VOC components, and the adsorbent is regenerated by discharge treatment and can be used repeatedly. (For example, refer to Patent Document 1).
On the other hand, a fluid filter of a three-dimensional framework structure ceramic porous body having an internal communication space with low pressure loss is shown. (For example, refer to Patent Document 2).
上記のような3次元骨格構造セラミック多孔体の流体フィルタは波板状や円筒状に合成樹脂発泡体を成形した後、セラミックスラリーを付着させ、焼成することで形成されている。そのため、波板状や円筒状の成形体にセラミックスラリーを均一に付着させることは困難であり、形成された連通空間は不均一となる。したがって、このような方法で製造した3次元骨格構造セラミック多孔体に吸着剤を担持して吸着体を形成し、上記の放電反応器に使用しても、ガスの流れが偏ってしまい、吸着体の一部しか機能させることができず、十分な反応効率を得ることが困難であった。 The fluid filter of the three-dimensional skeleton structure ceramic porous body as described above is formed by forming a synthetic resin foam in a corrugated plate shape or a cylindrical shape, attaching a ceramic slurry thereto, and firing it. Therefore, it is difficult to uniformly attach the ceramic slurry to the corrugated or cylindrical shaped body, and the formed communication space is not uniform. Therefore, even if an adsorbent is formed on a three-dimensional skeleton structure ceramic porous body manufactured by such a method to form an adsorbent and used in the above discharge reactor, the gas flow becomes uneven, and the adsorbent It was difficult to obtain a sufficient reaction efficiency.
この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、圧力損失が低く、反応効率の高い放電反応器を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a discharge reactor having low pressure loss and high reaction efficiency.
この発明に係る放電反応器は、電極間に形成された放電空間に、セラミックスラリーを付着させた平板の合成樹脂発泡体を湾曲して成形した後に焼成して得られた基体を吸着材料で被覆した内部に連通空間を有する三次元骨格構造セラミック多孔体からなる筒状の吸着体を設けたものである。 In the discharge reactor according to the present invention, a flat synthetic resin foam having a ceramic slurry attached is curved and molded in a discharge space formed between electrodes, and then the substrate obtained by firing is coated with an adsorbent material. A cylindrical adsorbent made of a three-dimensional skeleton structure ceramic porous body having a communication space inside is provided.
本発明によれば、セラミックスラリーを付着させた平板の合成樹脂発泡体を湾曲して成形した後に焼成して得られた基体を吸着材料で被覆した内部に連通空間を有する3次元骨格構造セラミック多孔体からなる筒状の吸着体を用いることにより、連通空間の均一化が可能となり、反応効率が高い放電反応器を得ることができる。 According to the present invention, a three-dimensional skeletal structure ceramic porous body having a communication space inside is coated with an adsorbent on a substrate obtained by curving and molding a flat synthetic resin foam to which ceramic slurry is adhered. By using a cylindrical adsorbent made of a body, the communication space can be made uniform, and a discharge reactor with high reaction efficiency can be obtained.
実施の形態1.
図1〜図4はこの発明の実施の形態1における放電反応器を示すもので、図1はその正面図、図2は側面図、図3は図1のIII−III線で切断した断面図、図4は図2のIV−IV線で切断した縦断面図である。図において、放電反応器1は細長い円筒状に形成され、内周面は外側にガラス管製の誘電体2Aが密着して設けられたSUS製の高圧電極2すなわち第1の電極と、外周面はこの第1の電極の周りに設けられたSUS製の接地電極3すなわち第2の電極と、両端部は絶縁性のカバー4とで構成され、密閉構造となっている。前記第1の電極である高圧電極2と第2の電極である接地電極3間に形成された放電空間5には、後述するようにセラミックスラリーを付着させた平板の合成樹脂発泡体を湾曲して成形した後に焼成して得られた基体を吸着材料で被覆した内部に連通空間を有する3次元骨格構造セラミック多孔体からなる筒状の吸着体6が設置されている。そして、この吸着体6は図3に示すように周方向に2分割された半円筒状の吸着板6Aを有している。
1 to 4 show a discharge reactor according to
前記接地電極3の一側には、処理ガスを放電空間5内に導入するために処理ガス供給口3Aが設けられている。また、他側にはこの処理ガス供給口3Aと対向して処理済のガスを排出するためのガス排出口3Bが設けられている。本実施の形態では、処理ガス供給口3A及び、ガス排出口3Bは図1に示すように一定の幅の間を互い違いに軸方向に向って規則正しく並ぶ複数列の孔によって構成されている。また、前記カバー4の一方には図2、4に示すように置換ガスを放電反応器1内に導入するための置換ガス供給口4Aが設けられている。また、高圧電極2は、その内側において軸方向に延びた高圧導線8と接続され、電源からの高電圧を軸方向で均一に印加できるようになっている。
On one side of the
次に、この放電反応器の動作について説明する。
処理ガス供給口3Aから空気を供給すると、図3の矢印に示すように前記吸着体6内を周方向に分かれて流れ、ガス排気口3Bから排出される。このとき、空気は吸着剤が被覆されている吸着体6の連通空間内を流れる。供給する空気に含まれるVOC成分は、吸着体6の連通空間の表面に被覆された吸着剤に吸着除去され、ガス排気口3BからはVOCを含まない清浄な空気が出てくる。これが、VOCを含む空気を吸着により清浄化するガス処理工程となる。
Next, the operation of this discharge reactor will be described.
When air is supplied from the processing
続いて、処理ガス供給口3Aからの空気の供給を止め、図1、4に示す置換ガス供給口4Aから酸素を供給する。酸素が供給された分、吸着体6内に残っていた空気はガス排気口3Bから排出され酸素濃度が50%に達したところで酸素の供給を停止する。ここで、接地電極3と高圧電極2間に数kVの交流の高電圧を印加すると放電空間5内に放電プラズマが発生する。この放電プラズマにより、吸着されていたVOC成分が吸着体6から脱着し、酸素と反応して水と炭酸ガスに分解される。これにより、吸着体6が再生され、VOCの吸着除去が可能な状態に戻る。これが、放電反応による吸着体6の再生工程となる。尚、再生工程時は、吸着体6の温度が100℃程度に上がり、分解された水と炭酸ガスは気体としてガス排気口3Bから排出される。
Subsequently, the supply of air from the processing
次に、前述した吸着体6の製造方法について説明する。
まず、合成樹脂発泡体にセラミックスラリーを付着させるために、セラミックスラリー中に平板の合成樹脂発泡体を浸漬する。ここでは、この合成樹脂発泡体は、内部に連通空間を有する3次元骨格構造をなした、セル膜のない軟質ポリウレタンフォーム(株式会社ブリヂストン製エバーライトSF,商品名:HR−30)の平板を使用する。セラミックスラリーは、アルミナ:94重量%,蛙目粘土:3重量%,タルク:3重量%に調整したものを用いる。そして、前記合成樹脂発泡体をセラミックスラリー中から引き揚げ、余剰スラリーを除去して所望量のセラミックスラリーが付着した平板状の合成樹脂発泡体の半成形体9を得る。本実施の形態では、2本の円筒状ロール(図示せず)でセラミックスラリー中から引き揚げた平板を両側から挟んで圧搾し、余剰スラリーを除去した後に、圧縮エアーブローによってセラミックスラリーの付着量を所望量に調整する。これにより、セラミックスラリーが平板に均一に付着する。
Next, the manufacturing method of the adsorbent 6 described above will be described.
First, in order to attach a ceramic slurry to a synthetic resin foam, a flat synthetic resin foam is immersed in the ceramic slurry. Here, the synthetic resin foam is a flat polyurethane foam (Everlight SF, trade name: HR-30 manufactured by Bridgestone Corporation) having a three-dimensional skeleton structure having a communication space inside and having no cell membrane. use. The ceramic slurry is adjusted to alumina: 94% by weight, Sasame clay: 3% by weight, and talc: 3% by weight. Then, the synthetic resin foam is lifted from the ceramic slurry, and the excess slurry is removed to obtain a flat synthetic resin foam half-molded
続いて半乾燥状態の半成形体9を型に入れて乾燥し、成形体90を形成する。図5はこの工程で使用する第1成形型10の斜視図、図6は第2成形型12の斜視図である。第1成形型10は吸着体6を構成する吸着板6Aを3個同時に成形するためのもので、前記放電空間5の外径に対応する凹状の曲面からなる3つの設置面11を有する。また、第2成形型12は第1成形型10の設置面11に対応する凸状の曲面からなる3つの押え面13を有する。なお、押え面13の形状は後述する焼成時の収縮を考慮に入れて調整している。半乾燥状態の半成形体9を両端を支持しながら一枚ずつ設置面11上にのせ、図7に示すように設置面11に沿わせて第1成形型10に設置する。このとき、半成形体9は柔軟性が失われない程度に水分が残っているので、自重で設置面11に沿って変形する。次に、第2成形型12を用いて半成形体9を両面から挟み、乾燥することによって図8に示すように所定形状に湾曲させた状態で成形体90が形成される。このとき、第1成形型10と第2成形型12の間には図8に示すように後述する焼成時の厚み収縮相当分の間隙がある。尚、第2成形型12を使用せず乾燥させることも可能であるが、乾燥時の変形を抑えるために両側から押さえることが望ましい。
Subsequently, the
さらに、成形体90を焼成し、基体900を得る。成形体90を乾燥工程で用いた成形型10,12で両側から挟んだままの状態で焼成炉に導入し、焼成する。焼成により、合成樹脂発泡体は焼失し、付着させていたセラミック材料が焼結する。このとき、周方向、厚み方向共に2割程度の収縮が生じるが、外周部分は自重により設置面11に沿った形で保たれる。また、前述した第1成形型10と第2成形型12の隙間は、図9に示すように、焼成時の成型体90の厚み変化に伴って沈み込み、焼成最終段階で内周部分を規定する。
Further, the molded
最後に、VOCの吸着剤を担持させる。VOCの吸着剤である疎水性ゼオライトの微粒子をスラリーにして前記基体900に含浸し、乾燥させた後に焼成する。疎水性ゼオライトは基体900の焼成温度より低い温度で焼成され、基体900に形成された内部連通空間の壁面に薄く付着する。これにより、基体900の形状を保ったまま吸着剤で被覆した吸着板6Aが形成される。
Finally, a VOC adsorbent is supported. Hydrophobic zeolite fine particles, which are VOC adsorbents, are made into a slurry, impregnated into the
上記方法で製造した吸着体6の性能を確認するため、放電反応器1に所定量の処理ガスを流し、圧力損失(処理ガス供給口3Aとガス排気口3Bの圧力差)と吸着速度(濃度基準の総括物質移動容量係数を吸着速度のパラメータとする)を測定した。測定条件は、処理ガスとしてトルエンを10ppm含む空気を放電空間5内で1m/sの線速度になるよう処理ガス供給口3Aから供給した。また、比較例として2種類の吸着体を準備し、同じ試験条件で測定した。比較例1は、一般に入手可能な吸着材料に粘土などの結合剤を加えて押し出し成形したペレットを用いた場合、比較例2は、従来の製法により、合成樹脂発泡体を円筒状に成形した後にセラミックスラリーを付着させて形成したセラミック多孔体に吸着剤を担持した場合である。尚、比較例2では、セラミックスラリーの付着時や焼成時の変形を抑えられず、放電空間5内に設置するために吸着体の削り込みを行なっている。
In order to confirm the performance of the adsorbent 6 manufactured by the above method, a predetermined amount of processing gas is allowed to flow through the
上記の測定によれば、圧力損失については、比較例1の圧力損失が13.0Paであったのに対し、本実施の形態および比較例2では5.0Paとなり、内部に連通空間を有するセラミック多孔体を吸着体として使用することで、圧力損失を大きく低減できることがわかった。 According to the above measurement, the pressure loss of Comparative Example 1 was 13.0 Pa, whereas the pressure loss of the present embodiment and Comparative Example 2 was 5.0 Pa, and the ceramic having a communication space therein. It was found that the pressure loss can be greatly reduced by using the porous body as the adsorbent.
また、吸着速度については、本実施の形態では、比較例1の3.8倍に増加し、吸着効率を向上させる効果も高いことがわかった。一方、比較例2では本実施の形態のように高い吸着速度を得ることができなかった。比較例2では、従来の方法により、筒状に成形した合成樹脂発泡体にセラミックスラリーを付着させたので、均一にスラリーを付着させることができず、内部連通空間を均一に形成することが困難となる。そのため、ガスの流れが偏って吸着体の一部しか機能せず、実質的な吸着効率が低下する。また、従来の方法では、製造工程での変形を制御することが困難である。そのため、寸法精度を要求される放電反応器1に適用するためには、硬くて脆いセラミック多孔体を研削する必要が生じ、コストの上昇を招く。
Moreover, about adsorption | suction speed | velocity in this Embodiment, it increased 3.8 times of the comparative example 1, and it turned out that the effect of improving adsorption | suction efficiency is also high. On the other hand, in Comparative Example 2, a high adsorption rate could not be obtained as in the present embodiment. In Comparative Example 2, since the ceramic slurry was attached to the synthetic resin foam formed into a cylindrical shape by a conventional method, the slurry could not be uniformly attached, and it was difficult to form the internal communication space uniformly. It becomes. Therefore, the gas flow is uneven and only a part of the adsorbent functions, and the substantial adsorption efficiency is lowered. Also, with the conventional method, it is difficult to control deformation in the manufacturing process. Therefore, in order to apply to the
一方、本実施の形態では、平板の合成樹脂発泡体にセラミックスラリーを付着させるようにしたので、圧搾やエアーブロー等の方法で余剰分を除去することにより、付着量を均一にすることができる。そのため、連通空間が均一に形成されるので、ガスが連通空間内を均等に流れ、連通空間内に担持された吸着剤が吸着体6全体で機能して、吸着性能が向上する。つまり、セラミックスラリーを含浸した平板の合成樹脂発泡体を湾曲して成形した後に焼成して得られた基体を吸着材料で被覆した内部に連通空間を有する3次元骨格構造のセラミック多孔体からなる筒状の吸着体6を形成することにより、連通空間が均一に形成され、圧力損失を低減できると共に吸着体6の全体が機能して反応効率を向上させることができる。
On the other hand, in this embodiment, since the ceramic slurry is adhered to the flat synthetic resin foam, the amount of adhesion can be made uniform by removing the surplus by a method such as pressing or air blowing. . Therefore, since the communication space is formed uniformly, the gas flows evenly in the communication space, and the adsorbent carried in the communication space functions in the
尚、本実施の形態の放電反応器1の放電空間5は外径5cm、長さ1mの細長い筒状をなし、図3で示す接地電極3と誘電体2A間のギャップ5Aは約10mmであった。そのため、前述する製造工程においては、半成形体9の厚みをギャップ5Aの25%増しにし、収縮したときの厚みがギャップ5Aに一致するように調整した。しかも、型10,12で両面から挟んだ状態で焼成したので、基体9の外周面と内周面は設置面11と押え面12に規定され、軸方向全面にわたり前記接地電極3の内周面と誘電体2Aの外周面に一致させることができる。周方向長さについても収縮を考慮したので、基体9の形状は前記放電空間5を周方向に2分割した形状とほぼ一致する。これにより基体9の形状を保って形成される吸着板6Aは、削り込み等の後加工を要せず、前記放電空間5のギャップ5Aを埋めて設置され、容易に筒状の吸着体6を形成することができる。
The
さらに、吸着体6の軸方向に垂直な断面形状を円形にしたので、セラミックスラリーが均一に付着した平板を同じ曲率で湾曲させることになり、周方向にわたり均質な連通空間を形成することが容易になる。つまり、吸着体6の軸方向に垂直な断面形状を略円形に形成したので、周方向にわたり均質な連通空間が形成され、反応効率が高い放電反応器1を得ることができる。
しかも、吸着体6を周方向に分割したので、基体9は開方向にテーパをもった形状になる。そのため、基体9を成形型10,11から取り出す際にも無理な力がかからず、歩留まりが向上する。また、放電反応器1内への吸着体6の設置方向の自由度が増し、作業効率が向上する。つまり、吸着体6を周方向に分割したので、歩留まりが向上するとともに、作業効率が向上する。
Furthermore, since the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the
Moreover, since the
尚、本実施の形態では導電性の高圧電極2の周りに絶縁性の誘電体2Aを設けたが、誘電体2Aを省略することも可能である。
また、電極2、3は板材をつなぎ合わせて管形状にすることも可能である。例えば、接地電極3を規則正しく穴が配置された所定幅のパンチングメタルと無垢の板材を周方向につなぎ合わせて形成した場合、パンチングメタルに該当する部分を処理ガス供給口3A、ガス排気口3Bとして使用することができる。
また、再生処理工程において、窒素酸化物の発生を抑えるため、放電空間5内の酸素濃度を上げられるよう置換ガス供給口4Aを設けたが、再生処理工程に必須のものではなく、省略することも可能である。
In the present embodiment, the insulating
Further, the
Further, in the regeneration process, the replacement
一方、本実施の形態で用いた製造方法は円形以外にも適用できる。例えば、放電反応器が矩形の場合には、その放電空間の形状に合わせて、図9に示すように屈曲形状を有するように平板を湾曲させてコ字状の吸着板16Aを製作し、軸方向に垂直な断面形状が略矩形の吸着体16を形成することも可能である。この場合、放電反応器の外形も矩形に形成できるので、多数の放電反応器を束ねて用いるときに設置面積を低減することが容易となる。つまり、吸着体16を軸方向に垂直な断面形状が略矩形に形成した場合には、設置面積の小さな放電反応器を得ることができる。
On the other hand, the manufacturing method used in this embodiment can be applied to other than the circular shape. For example, when the discharge reactor is rectangular, the
実施の形態2.
図11は本実施の形態における放電反応器1の断面図(図1におけるIII−III線で切断した部分に相当)、図12は縦断面図(図2におけるVI−VI線で切断した部分に相当)である。吸着体26は、厚さ方向に2分された内側の第1層27と外側の第2層28からなる。第1層27は半円筒状の吸着板27Aを周方向に2個、軸方向に5列並べて形成されている。第2層28は、第1層と周方向に90度角度をずらし、半円筒状の吸着板28Aを周方向に2個、軸方向に4列並べて形成されている。前記吸着板27Aは内径が誘電体2Aの外径に一致し、厚さは前記ギャップ5Aの半分である5mm、長さ20cm、吸着板28Aは外径が接地電極3の内径に一致し、厚さ5mm、長さ25cmである。これにより、吸着体26は厚さ方向、周方向、軸方向に分割されているが、実施の形態1の吸着体6と同様に長さ1m、ギャップ10mmの円筒状に形成される。
11 is a cross-sectional view of the
次に、その動作について述べる。
ガス処理工程においては、ガス供給口3Aから空気を供給すると、前記吸着体26内を周方向に分かれて流れ、ガス排気口3Bから排出される。このとき、空気は吸着体26の分割に影響されず、実施の形態1と同様に吸着材料が被覆されている吸着体26の連通空間内を流れ、空気に含まれるVOC成分は吸着体26に吸着除去され、ガス排気口3BからはVOCを含まない清浄な空気が出てくる。
Next, the operation will be described.
In the gas processing step, when air is supplied from the
続いて、処理ガス供給口3Aからの空気の供給を止め、実施の形態1と同様に酸素による置換を行い、放電処理を行なう。これにより、吸着体26が再生され、VOCの吸着除去が可能な状態に戻る。
Subsequently, the supply of air from the processing
上記再生処理工程において、吸着体26に高圧電極2と接地電極3間を直接結ぶ空間があると、そこに空間放電が生じる。本実施の形態では、吸着体26の第1層27では軸方向を走る継目27Bと周方向を走る継目27Cが、第2層28では軸方向を走る継目28Bと周方向を走る継目28Cがある。しかし、内側にある第1層27の周方向での分割位置と外側にある第2層28の周方向での分割位置を90度変えて設置したので、軸方向を走る継目27Bと28Bの位置がずれ、高圧電極2と接地電極3の間は軸方向を走る継目27Bと28Bによって直接結ばれることがない。また、軸方向についても、長さの異なる吸着板27Aと28Aによって、第1層27と第2層28の分割数を変えたので、周方向を走る継目27Cと28Cの位置もずれ、高圧電極2と接地電極3の間は周方向を走る継目27Cと28Cによって直接結ばれることがない。そのため、吸着体26の継目に沿った、反応に寄与しない無駄な空間放電が抑制され、放電効率の低下を防止することができる。つまり、厚さ方向に分割された吸着体26は各層27、28の周方向又は軸方向の継目位置をずらして配置されたので、空間放電を防止し、効率よく放電処理することができる。
In the regeneration processing step, if there is a space directly connecting the high-
また、放電反応器1では、軸方向の両端部で沿面放電が生じるので、両端部はデッドスペースとなる。このため軸長を長くして、デッドスペースを相対的に小さくすることにより効率を向上させることができる。しかし、吸着板を長尺化すると歩留まりが低下してコスト上昇の原因となる。そこで、本実施の形態のように吸着体26を軸方向に分割することにより、吸着板27A、28Aの寸法を放電反応器1の軸方向の長さよりも短くして歩留まりを向上させることができる。しかも、上述のように厚さ方向に分割し、各層27、28の分割位置をずらしたので、継目(27B、28B、27C、28C)に沿う放電を抑制して高い反応効率を維持できる。
Further, in the
尚、上記実施の形態では、第1層27の吸着板27Aと第2層28の吸着板28Aの軸方向の長さを変えたり、周方向の設置角度を変えることで、継目位置をずらしたが、他の方法でも継目位置をずらすことは可能である。例えば、平行四辺形の平板を湾曲させて、吸着板の切断面を斜めに形成することによっても、隣接する層の継目の角度が変わり、継目位置をずらすことができる。
In the above embodiment, the seam position is shifted by changing the axial length of the
また、上述したように吸着体26を厚さ方向に分割したことにより、薄い合成樹脂発泡体の平板を使用することができる。板厚が薄くなると、セラミックスラリーや吸着剤の含浸、成形、焼成等の取り扱いが容易となり寸法精度も向上する。また、セラミックスラリーを付着させた平板を湾曲する時に内周になる部分と外周になる部分の密度差が小さくなるなど、厚さ方向の均質化も容易となる。また、分割数を変えることで同じ厚みの平板材料を用いても数種のギャップの放電反応器に対応することが可能となり、製造コストを低減することも容易となる。つまり、吸着体26を厚さ方向に分割したので、寸法精度が高く、低コストに吸着体26を製造することができる。 Moreover, by dividing the adsorbent 26 in the thickness direction as described above, a thin synthetic resin foam flat plate can be used. When the plate thickness is reduced, handling such as impregnation, molding and firing of ceramic slurry and adsorbent becomes easy and dimensional accuracy is improved. Further, homogenization in the thickness direction is facilitated, for example, the difference in density between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion becomes smaller when the flat plate to which the ceramic slurry is attached is curved. In addition, by changing the number of divisions, it is possible to cope with several types of gap discharge reactors even if flat plate materials having the same thickness are used, and it becomes easy to reduce the manufacturing cost. That is, since the adsorbent 26 is divided in the thickness direction, the adsorbent 26 can be manufactured with high dimensional accuracy and low cost.
実施の形態3.
図13は本実施の形態の放電反応器31の断面図(図1におけるIII−III線で切断した部分に相当)である。放電反応器31は細長い矩形筒状に形成され、外側に矩形のガラス管からなる誘電体32Bが密着して設けられたSUSの矩形状の高圧電極32Aと、この高圧電極32Aの周りに設けられたSUSの矩形状の接地電極33を有している。両極32A、33間に形成された矩形の放電空間35には、セラミックスラリーを付着させた平板の合成樹脂発泡体を湾曲して形成され、内部に連通空間を有する3次元骨格構造セラミック多孔体からなる矩形筒状の吸着体36が設置されている。そしてこの吸着体36も厚さ方向に2分割された第1層37と第2層38から形成される。そして、各層37、38は、断面がコ字状の吸着板37A、38Aを用いて形成されている。
FIG. 13 is a cross-sectional view (corresponding to a portion cut along line III-III in FIG. 1) of the
次に、その動作について述べる。
ガス処理工程においては、ガス供給口33Aから空気を供給すると、前記吸着体36内を上下に分かれて流れ、ガス排気口33Bから排出される。このとき、空気はコーナー部と直線部で流速に差は出るものの、実施の形態2と同様に吸着材料が被覆されている吸着体36の連通空間内を流れ、VOC成分は吸着体36に吸着除去され、ガス排気口33BからはVOCを含まない清浄な空気が出てくる。
Next, the operation will be described.
In the gas processing step, when air is supplied from the
続いて、実施の形態2と同様に酸素を供給して、酸素による置換を行い、放電処理を行なう。ここでもコーナー部と直線部で多少の電流密度差は生ずるが、吸着体36は再生され、VOCの吸着除去が可能な状態に戻る。 Subsequently, oxygen is supplied in the same manner as in the second embodiment, replacement with oxygen is performed, and discharge treatment is performed. Here, a slight difference in current density occurs between the corner portion and the straight portion, but the adsorbent 36 is regenerated and returns to a state in which VOC can be adsorbed and removed.
本実施の形態でも、実施の形態2と同様に、第1層37の周方向での分割位置と第2層38の周方向での分割位置を90度ずれるようにしたので、軸方向を走る継目37Bと38Bはずれて重ならない。そのため、高圧電極32と接地電極33の間には直接軸方向を走る継目によって結ばれることがなく、上記再生処理工程においても、電極32、33間を直結する空間放電が抑制され、放電効率が向上する。
Also in the present embodiment, as in the second embodiment, the division position in the circumferential direction of the
図14は実施の形態3の変形例を示す放電反応器31の断面図(図1におけるIII−III線で切断した部分に相当)である。この変形例では、吸着体36の第2層38を左右の辺の長さが異なる吸着板38Cを用いて形成した。これにより、第1層37と第2層38は周方向での分割位置を変えなくとも、軸方向を走る継目37Bと38Dの位置をずらすことができる。そのため、実施の形態3と同様に電極32、33間を直結する空間放電が抑制され、放電効率が向上する。この場合、吸着体36の装填方向に制約があり、周方向の分割位置を90度ずらすことが困難な場合でも分割位置がずれて継目が重なることを防止することが可能となる。
FIG. 14 is a cross-sectional view (corresponding to a portion cut along line III-III in FIG. 1) of a
実施の形態4.
図15は本実施の形態の放電反応器51(外観は実施の形態1の図1と同じ)の断面図(図1におけるIII−III線で切断した部分に相当)、図16は縦断面図(図2におけるVI-VI線で切断した部分に相当)である。本実施の形態では、接地電極53と吸着体56以外は実施の形態1の放電反応器1で用いたものと同様のものを使用した。吸着体56は半円筒形の吸着板56Aを周方向と軸方向に2列ずつ、計4つ並べて形成され、軸方向を走る継目56B、周方向を走る継目56Cが生じる。前記接地電極53の前記継目56Bに対応する部分として、ガス供給口53A、ガス排出口53Bの周方向の中央部分に導電性の突起60Aが軸方向にわたって設けられており、この突起60Aは前記継目56Bに嵌合している。また、前記接地電極53の前記継目56Cに対応する部分として、軸方向の中央部分に導電性の突起60Bが全周にわたって設けられ、この突起60Bは前記継目56Cに嵌合している。
15 is a cross-sectional view (corresponding to a section cut along the line III-III in FIG. 1) of the
次に、その動作について述べる。
ガス処理工程においては、ガス供給口53Aから空気を供給すると、前記吸着体56内を周方向に分かれて流れ、ガス排気口53Bから排出される。このとき、突起60Aによって邪魔されることなく、空気は、実施の形態1と同様に吸着材料が被覆されている吸着体56の連通空間内を流れ、空気に含まれるVOC成分は吸着体56に吸着除去され、ガス排気口53BからはVOCを含まない清浄な空気が出てくる。
Next, the operation will be described.
In the gas processing step, when air is supplied from the gas supply port 53A, the adsorbent 56 flows in the circumferential direction and is discharged from the
続いて、処理ガス供給口53Aからの空気の供給を止め、実施の形態1と同様に酸素による置換を行い、放電処理を行なう。これにより、吸着体56が再生され、VOCの吸着除去が可能な状態に戻る。 Subsequently, the supply of air from the processing gas supply port 53A is stopped, and the replacement with oxygen is performed in the same manner as in the first embodiment to perform the discharge process. As a result, the adsorbent 56 is regenerated and returns to a state where the VOC can be adsorbed and removed.
上記再生処理工程において、本実施の形態の放電反応器51では、前記継目56B、56Cが高圧電極2と接地電極53の間を直結しているので、継目56B、56C部分で空間放電が生じる。しかし、接地電極53に設けられた導電性の突起60Aが継目56Bに、突起60Bが継目56Cに嵌合しているため、空間放電は接地電極53の内周面からではなく、突起60A、60Bの先端部から発生する。そのため、空間放電が生じる部分の電極間距離55B、55Cがギャップ55Aより短くなり、空間放電に要する電圧が低くなる。
In the above-described regeneration treatment step, in the
空間放電に要する電圧が低下すると、空間放電で消費される電力が小さくなって放電効率の低下を防止することができる。つまり、吸着体56の継目56B、56Cに嵌合する突起60A,60Bを接地電極53に設けたので、空間放電による電力損失を低減し反応効率を向上させることができる。尚、突起60A,60Bは少なくとも一方の電極に設ければよく、高圧電極2側に設けても、両極2、53ともに設けることも可能である。
When the voltage required for the space discharge is reduced, the power consumed by the space discharge is reduced, and the discharge efficiency can be prevented from being lowered. That is, since the
実施の形態5.
本実施の形態では、触媒である銀を実施の形態1で用いた吸着体6に0.3重量%担持して、触媒機能を持った吸着体6を形成し、放電反応器1に設置した。
In the present embodiment, 0.3% by weight of silver, which is a catalyst, is supported on the
本実施の形態での放電反応時のVOCの分解率の測定を行なった。
処理ガスとしてトルエンを10ppm含む空気を放電空間5内に1m/sの線速度になる流量で処理ガス供給口3Aから15分間供給し、吸着体6に一定量のトルエンを吸着させた。その後、置換ガス供給口4Aから酸素ガスを供給して、放電反応器1内部を酸素で置換し、高圧電極2と接地電極3間に高電圧を印加して放電を発生させ、吸着体6に吸着したトルエンの分解を行なった。吸着体6の温度を100℃に保持し、3分間放電処理を行なった後のトルエン分解率を測定した。比較例として実施の形態1における触媒を担持していない吸着体6を用いても同条件で測定を行い、トルエン分解率を比較した。
The VOC decomposition rate during the discharge reaction in the present embodiment was measured.
Air containing 10 ppm of toluene as a processing gas was supplied into the
その結果、銀を0.3%担持した吸着体6を用いた場合、触媒を担持していない吸着体6を使用した場合と比較してトルエン分解効率が10%以上向上した。これは、触媒となる銀が吸着体6の内部連通空間を有する三次元骨格構造のランダムネットワーク上に付与されているため、均一な反応空間を形成し、触媒作用による分解反応が効果的に促進されたためである。つまり、セラミックスラリーを付着させた平板の合成樹脂発泡体を湾曲して成形した後に焼成して得られた基体を吸着材料で被覆した内部に連通空間を有する三次元骨格構造セラミック多孔体からなる吸着体6に触媒が担持されたことにより、反応効率が向上する。尚、触媒担持量は吸着体6にとって体積的に微量であるため、圧力損失に変化は見られず、また吸着速度においても変化はなかった。
As a result, when the
実施の形態6.
図17は、本実施の形態のガス処理装置70のシステムブロック図である。ガス処理装置70には、上記各実施の形態によるセラミックスラリーを付着させた平板の合成樹脂発泡体を湾曲して成形した後に焼成して得られた基体を吸着材料で被覆した内部に連通空間を有する三次元骨格構造セラミック多孔体からなる吸着体6を用いた複数の放電反応器1が設置されている。それぞれの放電反応器1の高圧電極2と接地電極3には電圧スイッチング機能を有する高電圧発生装置71が接続され、前記両電極間に高電圧を印加することができる。また、それぞれの放電反応器1の処理ガス供給口3Aにはガス供給装置72が接続されている。ガス供給装置72は、分離設置された流量調節部72A、排気ファン72Bからなっている。処理ガスは、フィルタ73、流量調節バルブ72Aを経て、各放電反応器1の処理ガス供給口3Aに導入されるよう配管接続されている。そして、各ガス排出口3Bには排気ファン72Bが接続され、出口が大気開放されている。また、各放電反応器1の置換ガス供給口4Aには置換ガス供給装置74が接続されている。
FIG. 17 is a system block diagram of the
次に、その動作について説明する。
排気ファン72Bを駆動させると、その吸引力により、処理ガスはフィルタ73を通り流量調節バルブ72Aを経て処理ガス供給口3Aから放電反応器1に引き入れられる。各放電反応器1へ流れるガス流量は流量調節バルブ72Aにより調節される。導入されたガスは放電空間5に設置された吸着体6の連通空間内を通り、VOC成分を吸着除去され、排出口3Bを通り、排気ファン72Bから大気へ放出される。
Next, the operation will be described.
When the
上記処理を続けていると吸着体6には吸着されたVOC成分が蓄積していく。そのため、VOC成分の蓄積量が一定量を超える前に排気ファン72Bを停止して処理ガスの供給を止め、吸着体6の放電反応による再生処理を行なう。放電反応の前に、置換ガス供給装置74から置換ガス供給口4Aを通して各放電反応管1に酸素ガスを供給し、各放電反応器1内の酸素濃度が50%になるまで空気を置換する。次に高電圧発生装置71により、接地電極3と高圧電極2間に数kVの交流の高電圧を印加して放電空間5内に放電プラズマを発生させる。これにより、VOC成分が吸着体6から脱着され、酸素と反応して水と炭酸ガスに分解される。これで、吸着体6に吸着されたVOC成分が除去され、ガス処理を行なえる状態に戻る。
If the above processing is continued, the adsorbed VOC components accumulate in the
ガス処理工程の際、放電反応器1にはセラミックスラリーを付着させた平板の合成樹脂発泡体を湾曲して成形した後に焼成して得られた基体を吸着材料で被覆した内部に連通空間を有する三次元骨格構造セラミック多孔体からなる吸着体6を用いたので、圧力損失が低くなり、排気ファン72Bに必要な電力が低減され、省電力が可能となる。さらに、均一な連通空間内に吸着剤が担持されているので、吸着体6全体を有効に機能させることができる。そのため、吸着効率が高くなり、同規模の装置を用いた場合に、多量のガスを処理することが可能となる。特に、実施の形態2〜5に示す放電反応器を用いると、放電反応効率が向上し、高電圧発生装置71の負荷も効果的に軽減される。
During the gas treatment step, the
尚、放電反応器1を複数収納できる放電反応容器(図示せず)を設け、複数の放電反応器1をまとめて放電反応容器に収納することで、温度管理が容易となる。また、放電反応器1を複数のグループに分け、ガス処理、再生処理等を切替えながら間欠動作させることも可能である。また、本実施の形態では放電反応時に窒素酸化物の発生を防止するため、酸素による置換を行なったが、吸着体6の再生に必須のものではない。別途窒素酸化物の除去装置を設けるなど、放電反応器1内での窒素酸化物の発生が許容されれば、置換ガス供給装置73を省略することも可能である。ガス供給装置72の形態についても、放電反応器1に処理ガスを供給できれば、どのような形態をとってもよい。フィルタ73についても、ペンキカスや油分など高粘着性の物質を分離・除去するために設けたが、必須要素ではなく省略も可能である。
In addition, by providing a discharge reaction vessel (not shown) capable of storing a plurality of
上記各実施の形態では、内部連通空間を有する3次元骨格構造セラミック多孔体からなる吸着体6を形成するための材料として、合成樹脂発泡体には、セル膜の無い軟質ポリウレタンフォームの平板を使用している。吸着体6の製造には、このセル膜の無い構造が好適であるが、内部連通空間を有する3次元骨格構造の板材状合成樹脂発泡体であれば、セル膜を有するものでも使用可能である。
また、セラミックスラリーは、アルミナを主成分としたものを用いたが、ムライト、チタニア、ジルコン、ジルコニア、スピネル、コーディエライト、炭化珪素、窒化珪素なども用いることができる。また、焼結により3次元骨格構造を維持できる程度に強度が得られる材料であれば、その他、いずれのセラミック材料であっても使用可能である。
吸着材料についても、疎水性ゼオライトに限らず、メソポーラスシリケート、脱アルミニウムフォージャサイト、高シリカペンタシルゼオライト、シリカゲル、セピオライトなどであってもよいし、他の材料を用いることもできる。
In each of the above embodiments, as a material for forming the adsorbent 6 made of a three-dimensional skeleton structure ceramic porous body having an internal communication space, a soft polyurethane foam flat plate having no cell membrane is used as the synthetic resin foam. is doing. For the production of the
The ceramic slurry is mainly composed of alumina, but mullite, titania, zircon, zirconia, spinel, cordierite, silicon carbide, silicon nitride and the like can also be used. In addition, any ceramic material can be used as long as the material can obtain a strength sufficient to maintain a three-dimensional skeleton structure by sintering.
The adsorbing material is not limited to hydrophobic zeolite, but may be mesoporous silicate, dealuminated faujasite, high silica pentasil zeolite, silica gel, sepiolite, or other materials.
1、31、51 放電反応器、 2高圧電極、 2A誘電体、
3 接地電極、 3A 処理ガス供給口、 3B ガス排出口、
5 放電空間、 5A ギャップ、 6、16、26、36、56 吸着体、
6A、16A、27A、28A、37A、38A、38C、56A 吸着板、
27、28、37、38 層、
27B、27C、28B、28C、37B、37C、38B、38D、56B 継目、
60A、60B 突起、
70 ガス処理装置、 71 高電圧発生装置、 72 ガス供給装置、
900 基体
1, 31, 51 discharge reactor, 2 high voltage electrode, 2A dielectric,
3 Ground electrode, 3A Process gas supply port, 3B Gas discharge port,
5 discharge space, 5A gap, 6, 16, 26, 36, 56 adsorbent,
6A, 16A, 27A, 28A, 37A, 38A, 38C, 56A Adsorption plate,
27, 28, 37, 38 layers,
27B, 27C, 28B, 28C, 37B, 37C, 38B, 38D, 56B
60A, 60B protrusion,
70 gas processing device, 71 high voltage generator, 72 gas supply device,
900 base
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