JP4751270B2 - 低濃度ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＮＯｘ（窒素酸化物）、ＳＰＭ（粒子状浮遊物質）等の有害物質を含む換気ガスを浄化する換気ガス浄化装置に係り、特にトンネルや地下駐車場等の換気ガス、車両の多い交差点の沿道排ガス等のごとく常温・低濃度の有害物質（ＮＯｘ、ＳＰＭ）を含む換気ガスを浄化する低濃度ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置に関する。

近年、酸性雨等による周辺環境汚染が問題となりつつあるが、これに伴ってトンネルや地下駐車場等の換気ガス、車両の多い交差点の沿道排ガスなどに含まれるＮＯｘ、ＳＰＭなどの有害物質の排出規制が次第に強化されてきている。

しかし、現状の沿道排ガスを含む換気ガスはガス性状が常温の空気となっている。その結果、従来一般に使用されている燃焼排ガス中のＮＯｘ浄化触媒は、ガス温度が低いために活性化しないことから、前述した換気ガスの浄化には使用できない。

そこで、従来、常温の酸素共存下における換気ガス中に含まれるＮＯｘ等を除去する方法として、主として２つの浄化方法が提案されている。

その１つの浄化方法は、換気ガス中のＮＯｘ（構成成分は一酸化窒素ＮＯと二酸化窒素ＮＯ₂）を吸着剤で吸着し除去する乾式のＮＯｘ吸着除去法が使用されている。特に、ＮＯｘ中のＮＯ₂が吸着され易い性質をもっているので、換気ガス中のＮＯ₂を容易に吸着除去することが可能である。このＮＯｘ吸着除去法は、ＮＯ₂の吸着飽和前に新たな吸着剤を交換することにより、ＮＯｘの除去性能を維持することができる。

しかし、換気ガス中のＮＯｘは、通常，約９割のＮＯと残り１割のＮＯ₂との構成成分からなるため、吸着剤によるＮＯ₂の吸着除去だけではＮＯｘとしての除去効率が悪い。

そこで、この乾式のＮＯｘ吸着除去法は、吸着剤に吸着させる前に換気ガス中にオゾンＯ₃を添加してＮＯをＮＯ₂に変換し、吸着剤によるＮＯｘ除去量を増やしている。

また、乾式のＮＯｘ吸着除去法は、ＮＯ₂を十分に吸着した使用済みの吸着剤を、一旦別の再生工場に運び込んだ後、高温加熱処理や薬剤洗浄などを行って再使用可能な状態に再生し、新たに再利用する方法が考えられている（特許文献１参照）。

他のもう１つの浄化方法は、ＮＯｘをアルカリ溶液で吸収して除去する湿式のＮＯｘ吸収除去法が使用されている。この湿式のＮＯｘ吸収除去法は、換気ガス中にアルカリ溶液を噴霧したり、換気ガスをアルカリ溶液中に送り込んでバブリングさせることにより、酸性ガスであるＮＯｘを吸収除去する方法である（特許文献２参照）。

さらに、換気ガス中に含まれるＳＰＭを除去するガス浄化手段として、換気ガス流路中に電気集塵機を設置し、ＳＰＭを電気的に捕捉し除去する方式がある。電気集塵機は、放電電極と当該放電電極に対向する集塵電極とからなり、そのうち例えば集塵電極を接地極とし、前記放電電極側に高電圧を印加し、当該放電電極近傍だけ放電してＳＰＭを含む換気ガスを電離してやると、荷電粒子が生成される。このとき、両電極間に高電圧が印加されているので、生成された荷電粒子が静電界の力により集塵電極側に引っ張られる。その際、ＳＰＭ自体も荷電粒子の影響で帯電し、同様に静電気力により集塵電極に捕捉され、除去される。このＳＰＭ除去方式は、換気ガス中のＳＰＭの除去に限らず、燃焼排ガス中の煤塵除去等にも広く普及している乾式の除去方式である。
特開平８−２４５７９号公報（図１） 特開平６−９９０３０号公報（図１）

ところで、以上のような乾式のＮＯｘ吸着除去法や湿式のＮＯｘ吸収除去法を用いた浄化方法では、比較的手軽に吸着剤を使用することができ、またＮＯｘをアルカリ溶液に吸収させて大気中に出さないこと等から実用化されつつある。

しかしながら、乾式のＮＯｘ吸着除去法は、再生工場による吸着剤の新たな再生処理やＮＯ₂吸着飽和前の吸着剤の交換処理が必要となるので、運転管理やメンテナンスが煩雑、かつ、コスト高となる問題がある。

また、湿式のＮＯｘ吸収除去法は、湿式処理であることから、ＮＯｘ吸収液の新たな配水処理設備が必要となり、また配水処理設備の運転管理、設備コスト、設置スペースの増加などの問題が出てくる。

さらに、電気集塵機を用いてガス浄化する方式は、ＳＰＭの除去は可能であるが、集塵電極に捕捉されたＳＰＭを機械式ハンマー等で払い落として回収する必要があり、また回収されたＳＰＭの２次処理が必要となる。その結果、ＳＰＭの回収作業の他、ＳＰＭの２次処理運転に関する運転管理が必要となり、さらにメンテナンスによるコスト増、設置スペースの増加等の問題が出てくる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、換気ガス中の有害物質（例えばＮＯｘ，ＳＰＭ等）を捕捉し分解し、新たな処理作業を増やすことなく、環境に影響を与えずに高効率、かつ、確実に浄化するＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置を提供することを目的とする。

（１） 上記課題を解決するために、本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置は、酸素の共存する換気ガスのガス排出路上に設けられ、流入される換気ガスに対して放電処理を行う放電部と、この放電部による放電処理により酸化されるＮＯｘ（窒素酸化物）の構成成分を吸着除去する吸着部とを有し、前記放電部は、流入される換気ガスに対して放電処理を行うことにより、当該換気ガス中に含むＮＯｘの構成成分であるＮＯ（一酸化窒素）を酸化させてＮＯ₂（ニ酸化窒素）を生成する機能と、前記換気ガス中に含むＳＰＭ（粒子状浮遊物質）を、放電処理によって生成される荷電粒子と電界場の作用によって捕捉し、かつ、捕捉された物質を燃焼分解する機能とを備えたものである。

なお、前記吸着部としては、オゾン分解作用を示さない吸着剤を使用することを特徴とする。

（２） また、本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置は、前記（１）の構成に新たに、前記放電部入側のガス排出路に設けられ、当該放電部に流入される換気ガス中のＮＯｘ量を測定するＮＯｘセンサと、このＮＯｘセンサで測定されるＮＯｘの時間的積算量と予め設定される前記吸着部の吸着飽和前の所定の規定量とを比較し、ＮＯｘの時間的積算量が所定の規定量に達したときに前記換気ガスの流入を遮断するとともに、前記放電部及び前記吸着部とを跨ぐような閉ループのガス循環路を形成し、前記放電部内に捕捉されたＳＰＭを、放電処理によって生成された化学的反応活性種を介して燃焼分解させる演算制御手段とを付加した構成である。

（３） また、本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置は、前記（１）の構成に新たに、前記放電部入側のガス排出路に設けられ、当該放電部に流入される換気ガス中のＮＯｘ量を測定するＮＯｘセンサと、このＮＯｘセンサで測定されるＮＯｘの時間的積算量と予め設定される前記吸着部の吸着飽和前の所定の規定量とを比較し、ＮＯｘの時間的積算量が所定の規定量に達したときに前記換気ガスの流入を遮断し、かつ、酸素を含む新鮮空気を取り込む第１の演算制御手段と、この演算制御手段により取り込んだ新鮮空気から還元ガスを生成し、前記放電部に導入する還元ガス供給装置と、前記放電部及び前記吸着部からなる浄化処理部の入側または出側のガス排出路に設けられ、前記還元ガスの導入によって低下する残留酸素濃度を測定する酸素濃度センサと、この酸素濃度センサで測定される酸素濃度が残存する間に前記放電部内に捕捉されたＳＰＭを放電処理により燃焼分解する第２の演算制御手段とを付加した構成である。

（４） さらに、本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置は、前記（２）の構成に新たに、前記閉ループのガス循環路の形成後に前記放電部内に捕捉されたＳＰＭを燃焼分解した後、酸素を含む新鮮空気を取り込む第１の演算制御手段と、この演算制御手段によって取り込んだ新鮮空気から還元ガスを生成し、前記放電部に導入する還元ガス供給装置と、前記放電部及び前記吸着部からなる浄化処理部の入側または出側のガス排出路に設けられ、前記還元ガスの導入によって低下する残留酸素濃度を測定する酸素濃度センサと、この酸素濃度センサで測定される酸素濃度が残存する間に前記放電部内に捕捉されたＳＰＭを放電処理により燃焼分解する第２の演算制御手段とを付加した構成である。

さらに、本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置は、前記（３）または前記（４）の構成に新たに、前記酸素濃度センサで測定された酸素濃度がゼロになったとき、前記放電部及び前記吸着部とからなる浄化処理部を跨ぐように閉ループのガス循環路を形成し、還元ガス雰囲気下で前記放電部による放電処理により前記吸着部内の吸着ＮＯｘ成分を還元分解する手段を設けた構成である。

さらに、本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置は、前記ＮＯｘセンサで測定されたＮＯｘ濃度がゼロになったとき、前記放電部及び前記吸着部への前記換気ガスの流入を再開し、前記ガス循環路の形成を解除した構成に切替えることにより、前記放電部は、導入される換気ガスに対して放電処理を行うことにより、当該換気ガス中に含むＮＯｘの構成成分であるＮＯ（一酸化窒素）を酸化させてＮＯ₂（二酸化窒素）を生成する機能と、放電処理により前記換気ガス中に含むＳＰＭ（粒子状浮遊物質）を、放電処理により生成される荷電粒子と電界場の作用により捕捉し、かつ、この捕捉された物質を燃焼分解する機能とを設けた構成である。

本発明によれば、換気ガス中の有害物質（例えばＮＯｘ，ＳＰＭ等）を確実に捕捉して分解でき、よって、新たな処理作業を増やすことなく、環境に影響を与えずに高効率、かつ、確実に浄化できるＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置の一実施の形態を示す構成図である。
ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置１は、酸素と共存する換気ガス（Ｘ）中に含むＮＯｘ（窒素酸化物）やＳＰＭ（粒子状浮遊物質）などの有害物質を浄化するものであって、換気ガス（Ｘ）を浄化して排出するガス排出路２の適宜な個所に設置される。

ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置１は、ガス排出路２の上流側から放電部１１及び吸着部１２の順序で配置され、この放電部１１には所望の放電用電圧を供給するために高圧ケーブル線１３を介して放電用電源１４が接続されている。

また、放電部１１入側のガス排出路２にはＮＯｘセンサ１５、Ｏ₂センサ１６が設置されている。なお、Ｏ₂センサ１６は放電部１１及び吸着部１２からなる浄化処理部の出側に設置してもよい。

放電部１１は、ガス排出路２から換気ガス（Ｘ）の流入による酸化雰囲気下で高電圧の印加による放電処理を行うことにより、有害物質であるＮＯｘの構成成分であるＮＯを酸化しＮＯ₂を生成する機能を有する他、換気ガス（Ｘ）中に含むＳＰＭを電気集塵方式の原理を利用して捕捉すると同時に放電によって生成される化学的活性種の作用を利用して捕捉されたＳＰＭを分解し燃焼する機能を持っている。

放電部１１の電極構成は、図２及び図３に示すような配置される。
図２は放電部１１の下流側に吸着部１２を配置した電極配置構成例を示す図である。
図２（ａ）は、高電圧が印加される棒状の導体電極１１ａと接地電位に維持される対向導体電極１１ｂとが相対向して配置され、そのうち少なくとも一方の例えば対向導体電極１１ｂは例えばセラミックス等の誘電体１１ｃにより覆われている。複数の導体電極１１ａと複数の対向導体電極１１ｂは、所要する距離を隔てて交互かつ列状に配置される。なお、棒状の導体電極１１ａは、棒体，多角形の角材を含むものとする。

図２（ｂ）は、棒状に代えて板状の導体電極１１ａを用いた例であって、図２（ａ）と同様な電極配置構成となっている。

なお、図２（ａ）、（ｂ）は、対向導体電極１１ｂ側に誘電体１１ｃを設けたが、逆に導体電極１１ａ側に誘電体１１ｃを設けた構成でもよい。

図２（ｃ）に示す放電部１１は、複数の導体電極１１ａ及び複数の対向導体電極１１ｂの双方が誘電体１１ｃで覆った構成でも構わない。

なお、前述した対向導体電極１１ｂ側を接地電位とし、導体電極１１ａに高電圧を印加したが、全く逆に対向導体電極１１ｂ側に高電圧を印加してもよい。また、導体電極１１ａまたは対向導体電極１１ｂを誘電体１１ｃで覆う理由は、放電の安定性を確保することにある。偏った不安定な集中アーク放電をなくすことにある。

このような電極の配置構成とすることにより、導体電極１１ａと対向導体電極１１ｂとが誘電体１１ｃを介して仕切られた空間を形成し、この空間部分が換気ガス（Ｘ）または還元ガス（Ｙ）の流路となる。そして、ガス流路の下流側に吸着部１２が配置される。

図３は放電部１１内に吸着部１２を収納した電極配置構成例を示す図である。
図３（ａ）に示す吸着部１２を含む放電部１１は、例えば３個の導体電極１１ａと４個の対向導体電極１１ｂとが千鳥状に配置され、そのうち導体電極１１ａが誘電体１１ｃで覆われている。そして、これら３個の導体電極１１ａと４個の対向導体電極１１ｂとの間の空間部に吸着部１２が配置されている。なお、導体電極１１ａに代えて対向導体電極１１ｂ側を誘電体１１ｃで覆う構成でもよい。

図３（ｂ）に示す吸着部１２を含む放電部１１は、３個の導体電極１１ａ，１１ａ，１１ａに対して、所定の距離を隔てて１個の平板状対向導体電極１１ｂを対向するように配置した例である。複数の導体電極１１ａ，１１ａ，１１ａと平板状の対向導体電極１１ｂとの間の空間部に吸着部１２が配置されている。

図３（ｃ）に示す吸着部１２を含む放電部１１は、図３（ａ）と同様に複数の導体電極１１ａと複数の対向導体電極１１ｂとを千鳥状に配置するとともに、これら導体電極１１ａ及び対向導体電極１１ｂの双方を誘電体１１ｃで覆ってなる構成である。吸着部１２の配置は図３（ａ）と同じである。

前記放電用電源１４は、放電部１１を構成する導体電極１１ａと対向導体電極１１ｂとに対し、正負極性を反転させつつ所望の高電圧を印加することにより、放電部１１の放電処理に必要な電力供給を行う。例えば、放電部１１を構成する対向導体電極１１ｂを接地電位とし、導体電極１１ａに対して交流的に高電圧＋Ｖから−Ｖ、−Ｖから＋Ｖと交互に極性を変えながら印加する。Ｖとしては、例えば５ｋｖ〜１０ｋｖの高電圧が用いられる。

吸着部１２は、放電部１１の下流側または放電部１１内に設置され、放電部１１で生成されたＮＯ₂を効率良く吸着及び捕捉し、結果として浄化された浄化ガス（Ｚ）を取り出し、吸着部１２の出側に接続されるガス排出路２を介して外部に排出する。

吸着部１２の吸着剤としては、後記するように実験の積み重ねの結果、オゾン分解作用を示さないＮＯｘ吸着剤を使用することが好ましい。

図４及び図５は吸着剤を決定するための実験結果例を説明する図である。
図４に示す実験結果例は、ガス排出路２から放電部１１に流入される換気ガス（Ｘ）に対し、放電のみ、放電＋吸着剤（アルミナ）の組み合わせ、放電＋吸着剤（活性炭）の組み合わせの３種類を選定し、放電入力（放電電力）を変化させたときの換気ガス浄化装置１出口側のＯ₃（オゾン）の発生量を表した図である。

この実験例から明らかなように、放電のみの場合は導体電極１１ａ，１１ｂ間の放電作用により、放電入力に比例してＯ₃の発生量が増えている。

一方、放電部１１で放電処理を行うと共に吸着部１２の吸着剤に活性炭を用いた場合には、換気ガス浄化装置１出口側からほとんどＯ₃が観測されないが、吸着部１２の吸着剤として例えばγ―アルミナを用いた場合には放電のみの場合と同等のＯ₃の発生量を観測するに至った。

よって、以上の実験結果例から、活性炭はＯ₃の分解作用を示すことが分る。すなわち、活性炭を用いた場合にはＯ₃が完全に分解されてしまう。

図５は、図４に示す実験結果を踏まえ、空気中の換気ガス（Aｉｒ）に約４．５ｐｐｍのＮＯガス（一酸化窒素）を混入した状態とし、放電入力を変化させたときのＮＯｘ除去量（ΔＮＯｘ）の変化を調べた実験例である。

この実験結果例から放電部１１による放電処理により、ＮＯをＮＯ₂に酸化したところ、活性炭に比べてオゾン分解作用を示さないアルミナの吸着剤を用いた方が、ＮＯｘ除去効率が優れていることが分る。この結果、ＮＯｘ吸着剤としては、オゾン分解作用を示さない吸着剤，例えばアルミナを使用するのが好ましい。

次に、図６は本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置の他の実施の形態を示す構成図である。
このＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置は、換気ガス浄化装置１のガス排出路２にＮＯｘセンサ１５を設置すると共に、当該ＮＯｘセンサ１５の出力側に演算制御部１７を設けた構成である。

換気ガス浄化装置においては、酸化雰囲気下で放電部１１による放電処理を行うことにより、ＮＯをＮＯ₂に酸化し、生成されたＮＯ₂が前述した実験結果のもとに吸着部１２の吸着剤である例えばアルミナなどに吸着する。

また、放電部１１による放電処理時、例えば対向導体電極１１ｂを接地電位とし、放電用電源１４から交流的に交互に正負極性を変えて高電圧を導体電極１１ａに印加すると、ＳＰＭを含む換気ガスが電離し、荷電粒子が生成される。この生成された荷電粒子は静電界の力によって対向導体電極１１ｂに引っ張られ、その影響でＳＰＭ自体も帯電し、静電気力により対向導体電極１１ｂに引っ張られて捕捉される。

このとき、ＮＯｘセンサ１５は、放電部１１に流入される換気ガス（Ｘ）のＮＯｘ量を測定し、演算制御部１７に送出する。演算制御部１７は、予め過去の経験、実験結果等から決定される吸着剤のＮＯｘ吸着飽和量に達する前の規定量が設定されており、ＮＯｘセンサ１５で測定されるＮＯｘ量を所定の周期ごとに取り込み、ＮＯｘの時間的積算量を演算する。

そして、演算制御部１７は、ＮＯｘの時間的積算量と吸着剤のＮＯｘ吸着飽和量に達する前の所定の規定量とを比較し、ＮＯｘ積算量が所定の規定量に達したとき、換気ガス（Ｘ）の流入を遮断すると同時に、閉ループ指示信号を送出する。これにより、放電部１１及び吸着部１２からなる浄化処理部を跨ぐような閉ループのガス循環路１８が形成される。よって、浄化処理部内は酸化雰囲気の状態となる。

この状態において、演算制御部１７からの指示によって放電用電源１４から放電用電圧を高めて放電部１１内の放電領域を広げるように放電させると、Ｏ₂がＯとＯ₃とに酸化分解される。この酸化分解で生成されるＯが化学的反応活性種となる。なお、化学的反応活性種にはＯＨ等も含む。よって、化学的反応活性種Ｏが放電部１１の対向導体電極１１ｂに捕捉されたＳＰＭの成分であるＣと反応し、ＳＰＭはＣＯ₂とＣＯとに常温下で放電により高効率に酸化燃焼し分解される。

従って、この実施の形態によれば、放電部１１内に補足されるＳＰＭを常温下で放電処理によって酸化燃焼するので、特別に吸着剤を回収したり、ＳＰＭの二次的な処理を行う必要が無く、自然に分解させて除去することができる。

図７は本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置の他の実施の形態を示す構成図である。
この実施の形態は、前述したように〇₂センサ１６を設けると共に、酸素を含む新鮮空気（Ｗ）を取り込んで〇₂センサ１６上流側のガス排出路２に導くようなガス導入路１９が設けられている。また、ガス導入路１９には新鮮空気（Ｗ）から還元ガス（Ｙ）を生成する還元ガス供給装置２０が設置される。２１は空気流入弁である。

このＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置では、演算制御部１７は、ＮＯｘセンサ１５で測定されるＮＯｘ量を所定の周期ごとに取り込み、ＮＯｘの時間的積算量を演算する。そして、演算されたＮＯｘの時間的積算量と過去の経験、実験結果等から決定される吸着剤のＮＯｘ吸着の飽和に達する前の規定量とを比較し、ＮＯｘ積算量が規定量に達したとき、換気ガス（Ｘ）の流入を遮断し、酸化雰囲気下で放電部１１の放電用電圧を高めて放電部１１内の放電領域を広げるように放電させると、Ｏ₂がＯとＯ₃とに酸化分解される。このうち、Ｏが化学的反応活性種となり、放電部１１の対向導体電極１１ｂに捕捉されたＳＰＭの成分であるＣと反応すると、ＳＰＭはＣＯ₂とＣＯとに常温下で放電により高効率に酸化燃焼分解する。

このとき、演算制御部２２は、換気ガス（Ｘ）の流入を遮断すると共に、空気流入弁２１を開とする。その結果、還元ガス供給装置２０は、新鮮空気（Ｗ）を取り込んで還元ガス（Ｙ）を生成し、Ｏ₂センサ１６上流側のガス排出路２に流入し、放電部１１及び吸着部１２からなる浄化処理部内の酸素を低下させていく。演算制御部１７は、放電部１１による高電圧の放電処理時、〇₂センサ１６で測定された酸素濃度を取り込んでおり、放電部１１内に酸素が残留する間にＳＰＭを放電で燃焼分解する。演算制御部１７は、〇₂センサ１６による測定結果から酸素濃度がゼロになったとき、空気流入弁２１を閉とし、図６に示すように閉ループのガス循環路１８を形成し、閉ループの還元ガス雰囲気下で放電部１１の放電により、吸着部１２に吸着する吸着ＮＯｘを還元分解するものである。

還元分解時、NOｘセンサ１５で測定されたNOｘ濃度がゼロになったとき、ガス排出路２から換気ガス（Ｘ）を放電部１１及び吸着部１２に流入する図１に示すガス経路とし、再び換気ガス（Ｘ）を酸化分解し、吸着部１２によるＮＯｘの吸着処理及びＳＰＭの捕捉処理を続ける。

従って、以上のような実施の形態によれば、吸着部１２によるＮＯｘの吸着処理，ＳＰＭの捕捉処理とＳＰＭの燃焼分解とを行うと共に、酸素の状態を管理することによって再び自動的に換気ガス（Ｘ）に含むＮＯｘの吸着処理及びＳＰＭの集塵処理を確実に繰り返すことができる。

図８は本発明に係る換気ガス浄化装置のさらに他の実施の形態を示す構成図である。
この実施の形態は、図６に示す閉ループのガス循環路（図８（ａ）参照）と図７に示す新鮮空気（Ｗ）を還元ガス供給装置２５で還元ガス（Ｙ）を生成して導入するガス導入路１９（図８（ｂ）参照）とを組み合わせて浄化処理する例である。

すなわち、換気ガス浄化装置は、図８（ａ）に示すようにＮＯｘセンサ１５で測定され、かつ、その測定時間分積算されたＮＯｘの時間的積算量が吸着部１２の吸着剤のＮＯｘ吸着飽和量に達する前の規定量に達したとき、図８（ａ）に示すように換気ガス（Ｘ）の流入を遮断し、閉ループのガス循環路１８を形成する。

この閉ループのガス循環路１８を形成し、放電部１１内に捕捉されたＳＰＭを燃焼分解する。そして、ＳＰＭの燃焼分解後、図８（ｂ）に示すように空気流入弁２１を開とし、還元ガス供給装置２０が酸素を含む新鮮空気（Ｗ）を取り込み、還元ガス（Ｙ）を生成し、放電部１１に導入すると、放電部１１及び吸着部１２からなる浄化処理部内に残留する酸素量を低下していく。

そして、放電部１１及び吸着部１２からなる浄化処理部の上流側又は下流側に設置されるＯ₂（酸素ガス）濃度を測定し、酸素が残留する間に放電部１１内で捕捉されたＳＰＭを放電によって燃焼分解し、〇₂センサ１６による測定結果から酸素濃度がゼロになったとき、空気流入弁２１を閉とし、図９に示すように閉ループのガス循環路１８を形成し、閉ループの還元ガス雰囲気下で放電部１１の放電により、吸着部１２に吸着する吸着ＮＯｘを還元分解するものである。還元分解時、NOｘセンサ１５で測定されたNOｘ濃度がゼロになったとき、ガス排出路２から換気ガス（Ｘ）を放電部１１及び吸着部１２に流入する図１に示すガス経路とし、再び換気ガス（Ｘ）を酸化分解し、吸着部１２によるＮＯｘの吸着処理及びＳＰＭの捕捉処理を続ける。

本発明者等の実験によれば、吸着部１２に吸着したＮＯｘであるＮＯ及びＮＯ₂は、放電部１１の放電処理により、何れも還元雰囲気（Ｎ₂雰囲気）でＮ₂へ還元分解可能であることが分った。

ここで、還元雰囲気下において、閉ループにすることにより、ＮＯＸが還元分解する実験例について述べる。

実験例である図１０は、Ｎ2雰囲気下でＮＯを約５ｐｐｍ混合し、放電処理により、ＮＯ及びＮＯｘのＮ₂への分解状態をプロットした図である。この実験例から、放電入力を徐々に増加させていくと、ＮＯは分解し、それと同等にＮＯｘが分解されることが分る。

また、図１１の実験例は、Ｎ₂雰囲気下でＮＯ₂を約５ｐｐｍ混入した場合、放電入力に対するＮＯ₂、ＮＯｘの分解特性を示す図である。この実験例から、ＮＯ₂とＮＯｘとの間には分解特性に違いがあるものの、何れも放電入力の増加に対してＮ2へ還元分解することが分る。

さらに、他の実験例としては、図１２に示すようにＮＯｘ濃度を５ｐｐｍから１５０ｐｐｍへと増加させていくと、同一放電入力であっても、ＮＯｘ分解量が増加することが分る。

本発明者等は、以上のような実験的な知見をもとに、図９のように還元雰囲気で閉ループとすることで、高効率にＮＯｘの還元分解が可能となることを証明することができる。

さらに、本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置のさらに他の実施の形態について説明する。
この発明においては、前記演算制御部１７が、酸素濃度ではなく、図９に示す換気ガス浄化装置の入側に設置されたＮＯｘセンサ１５で測定されたＮＯｘ濃度がゼロになったとき、図１に示す換気ガス排出路２に切替え、換気ガス（Ｘ）を放電部１１及び吸着部１２に導入することにより、換気ガス（Ｘ）中のＮＯｘ吸着除去及びＳＰＭの捕捉除去かつ分解を行ってもよい。

よって、図１に示す構成を前提とし、この構成に対して図６ないし図９の構成を適宜選択的に組み合わせることにより、換気ガス（Ｘ）中のＮＯｘ吸着除去及びＳＰＭの捕捉除去かつ分解を行うことができる。

その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置の一実施の形態を示す構成図。 図１に示す放電部内の複数の電極構成例を示す図。 図１に示す放電部内の別の複数の電極構成例を示す図。 吸着剤の種類によるオゾン分解特性を示す図。 吸着剤の種類によるＮＯｘ除去特性を示す図。 本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置の他の実施の形態を示す構成図。 本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置のさらに他の実施の形態を示す構成図。 本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置のさらに別の他の実施の形態を示す構成図。 本発明に係るＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置のさらに別の他の実施の形態を示す構成図。 ＮＯ／Ｎ₂系におけるＮＯｘ分解特性を示す図。 ＮＯ₂／Ｎ2系におけるＮＯｘ分解特性を示す図。 ＮＯ／Ｎ₂系におけるＮＯｘ分解効率の濃度依存特性を示す図。

符号の説明

１…ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置、２…ガス排出路、１１…放電部、１１ａ…導体電極、１１ｂ…対向導体電極、１１ｃ…誘電体、１２…吸着部、１４…放電用電源、１５…ＮＯｘセンサ、１６…Ｏ₂センサ、１７…演算制御部、１８…ガス循環路、１９…ガス流入路、２０…還元ガス供給装置、２１…空気流入弁。

Claims (7)

1. 酸素の共存する換気ガスのガス排出路上に設けられ、流入される換気ガスに対して放電処理を行うことにより、当該換気ガス中に含むＮＯｘの構成成分であるＮＯ（一酸化窒素）を酸化させてＮＯ ₂ （二酸化窒素）を生成する機能及び前記換気ガス中に含むＳＰＭ（粒子状浮遊物質）を、放電処理によって生成される荷電粒子と電界場の作用によって捕捉し、かつ、捕捉された物質を燃焼分解する機能を有する放電部と、
   この放電部による放電処理により酸化されるＮＯｘ（窒素酸化物）の構成成分を吸着除去する吸着部と、
   前記放電部入力側のガス排出路に設けられ、当該放電部に流入される換気ガス中のＮＯｘ量を測定するＮＯｘセンサと、
   このＮＯｘセンサで測定されるＮＯｘの時間的積算量と予め設定される前記吸着部の吸着飽和前の所定の規定量とを比較し、ＮＯｘの時間的積算量が所定の規定量に達したときに前記換気ガスの流入を遮断するとともに、前記放電部及び前記吸着部とを跨ぐような閉ループのガス循環路を形成し、前記放電部内に捕捉されたＳＰＭを、放電処理によって生成された化学的反応活性種を介して燃焼分解させる演算制御手段と
   を備えたことを特徴とする低濃度ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置。
2. 酸素の共存する換気ガスのガス排出路上に設けられ、流入される換気ガスに対して放電処理を行うことにより、当該換気ガス中に含むＮＯｘの構成成分であるＮＯ（一酸化窒素）を酸化させてＮＯ ₂ （ニ酸化窒素）を生成する機能及び前記換気ガス中に含むＳＰＭ（粒子状浮遊物質）を、放電処理によって生成される荷電粒子と電界場の作用によって捕捉し、かつ、捕捉された物質を燃焼分解する機能を有する放電部と、
   前記放電部による放電処理により酸化されるＮＯｘ（窒素酸化物）の構成成分を、オゾン分解作用を示さない吸着剤を使用することで吸着除去する吸着部と、
   前記放電部入力側のガス排出路に設けられ、当該放電部に流入される換気ガス中のＮＯｘ量を測定するＮＯｘセンサと、
   このＮＯｘセンサで測定されるＮＯｘの時間的積算量と予め設定される前記吸着部の吸着飽和前の所定の規定量とを比較し、ＮＯｘの時間的積算量が所定の規定量に達したときに前記換気ガスの流入を遮断するとともに、前記放電部及び前記吸着部とを跨ぐような閉ループのガス循環路を形成し、前記放電部内に捕捉されたＳＰＭを、放電処理によって生成された化学的反応活性種を介して燃焼分解させる演算制御手段と
   を備えたことを特徴とする低濃度ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置。
3. 酸素の共存する換気ガスのガス排出路上に設けられ、流入される換気ガスに対して放電処理を行うことにより、当該換気ガス中に含むＮＯｘの構成成分であるＮＯ（一酸化窒素）を酸化させてＮＯ ₂ （ニ酸化窒素）を生成する機能及び前記換気ガス中に含むＳＰＭ（粒子状浮遊物質）を、放電処理によって生成される荷電粒子と電界場の作用によって捕捉し、かつ、捕捉された物質を燃焼分解する機能を有する放電部と、
   この放電部による放電処理により酸化されるＮＯｘ（窒素酸化物）の構成成分を吸着除去する吸着部と、
   前記放電部入力側のガス排出路に設けられ、当該放電部に流入される換気ガス中のＮＯｘ量を測定するＮＯｘセンサと、
   このＮＯｘセンサで測定されるＮＯｘの時間的積算量と予め設定される前記吸着部の吸着飽和前の所定の規定量とを比較し、ＮＯｘの時間的積算量が所定の規定量に達したときに前記換気ガスの流入を遮断し、かつ、酸素を含む新鮮空気を取り込む第１の演算制御手段と、
   この演算制御手段により取り込んだ新鮮空気から還元ガスを生成し、前記放電部に導入する還元ガス供給装置と、
   前記放電部及び前記吸着部からなる浄化処理部の入側または出側のガス排出路に設けられ、前記還元ガスの導入によって低下する残留酸素濃度を測定する酸素濃度センサと、
   この酸素濃度センサで測定される酸素濃度が残存する間に前記放電部内に捕捉されたＳＰＭを放電処理により燃焼分解する第２の演算制御手段と
   を備えたことを特徴とする低濃度ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置。
4. 酸素の共存する換気ガスのガス排出路上に設けられ、流入される換気ガスに対して放電処理を行うことにより、当該換気ガス中に含むＮＯｘの構成成分であるＮＯ（一酸化窒素）を酸化させてＮＯ ₂ （ニ酸化窒素）を生成する機能及び前記換気ガス中に含むＳＰＭ（粒子状浮遊物質）を、放電処理によって生成される荷電粒子と電界場の作用によって捕捉し、かつ、捕捉された物質を燃焼分解する機能を有する放電部と、
   前記放電部による放電処理により酸化されるＮＯｘ（窒素酸化物）の構成成分を、オゾン分解作用を示さない吸着剤を使用することで吸着除去する吸着部と、
   前記放電部入力側のガス排出路に設けられ、当該放電部に流入される換気ガス中のＮＯｘ量を測定するＮＯｘセンサと、
   このＮＯｘセンサで測定されるＮＯｘの時間的積算量と予め設定される前記吸着部の吸着飽和前の所定の規定量とを比較し、ＮＯｘの時間的積算量が所定の規定量に達したときに前記換気ガスの流入を遮断し、かつ、酸素を含む新鮮空気を取り込む第１の演算制御手段と、
   この演算制御手段により取り込んだ新鮮空気から還元ガスを生成し、前記放電部に導入する還元ガス供給装置と、
   前記放電部及び前記吸着部からなる浄化処理部の入側または出側のガス排出路に設けられ、前記還元ガスの導入によって低下する残留酸素濃度を測定する酸素濃度センサと、
   この酸素濃度センサで測定される酸素濃度が残存する間に前記放電部内に捕捉されたＳＰＭを放電処理により燃焼分解する第２の演算制御手段と
   を備えたことを特徴とする低濃度ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置。
5. 請求項１または請求項２に記載の低濃度ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置において、
   前記閉ループのガス循環路の形成後に前記放電部内に捕捉されたＳＰＭを燃焼分解した後、酸素を含む新鮮空気を取り込む第１の演算制御手段と、この演算制御手段によって取り込んだ新鮮空気から還元ガスを生成し、前記放電部に導入する還元ガス供給装置と、前記放電部及び前記吸着部からなる浄化処理部の入側または出側のガス排出路に設けられ、前記還元ガスの導入によって低下する残留酸素濃度を測定する酸素濃度センサと、この酸素濃度センサで測定される酸素濃度が残存する間に前記放電部内に捕捉されたＳＰＭを放電処理により燃焼分解する第２の演算制御手段とを備えたことを特徴とする低濃度ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置。
6. 請求項３ないし請求項５の何れか一項に記載の低濃度ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置において、
   前記酸素濃度センサで測定された酸素濃度がゼロになったとき、前記放電部及び前記吸着部とからなる浄化処理部を跨ぐように閉ループのガス循環路を形成し、還元ガス雰囲気下で前記放電部による放電処理により前記吸着部内の吸着ＮＯｘ成分を還元分解する手段を設けたことを特徴とする低濃度ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置。
7. 請求項６に記載の低濃度ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置において、
   前記ＮＯｘセンサで測定されたＮＯｘ濃度がゼロになったとき、前記放電部及び前記吸着部への前記換気ガスの流入を再開し、前記ガス循環路の形成を解除する構成に切替えることにより、
   前記放電部は、導入される換気ガスに対して放電処理を行うことにより、当該換気ガス中に含むＮＯｘの構成成分であるＮＯ（一酸化窒素）を酸化させてＮＯ₂（ニ酸化窒素）を生成する機能と、放電処理により前記換気ガス中に含むＳＰＭ（粒子状浮遊物質）を、放電処理により生成される荷電粒子と電界場の作用により捕捉し、かつ、この捕捉された物質を燃焼分解する機能とを設けたことを特徴とする低濃度ＮＯｘおよびＳＰＭ浄化装置。

Images