JP4908286B2 - ガス処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば希薄な有害ガスを分解したりオゾンを発生させるなどのガス処理装置に関するもので、特に簡単な構造で安価に製造可能なものを提供するものである。

有害ガスを処理するガス処理装置としては、ガスそのものを直接燃焼させたり、触媒を用いて分解したり、あるいは活性炭に吸着させて活性炭ごと焼却処理を行うなどの方法で処理を行っている。

ガスそのものを直接燃焼させる場合にはガスの濃度が自己燃焼を維持できる濃度以下の場合は、天然ガスなどの助燃ガスを用いて自己燃焼できる濃度にして処理する。このため、ガスの濃度が薄い場合は助燃ガスが必要となり二酸化炭素の発生が大きくなる。

触媒を用いて処理する場合は、上記の直接燃焼させる場合と比較して希薄なガスであっても酸化処理をすることができる。しかしながら触媒が機能するためには一定以上の温度が必要である。特に多くのガス種で高い性能を発揮する白金系触媒は、高い温度が要求される。このために前もってガスを加熱する必要があり、多くのエネルギーを必要とする。

以上の問題点に着目して、プラズマを電極間で発生させ、電極間にガスを通過させてガスの分解を行う装置が開発された。このようなガス処理装置として例えば特許文献１に開示されたものがある。

この特許文献１には、高圧トランスにリアクトルを接続し、力率を改善するようにしたものが開示されている。これはプラズマを電極間で発生させた場合、放電の形式がバリア放電となり高圧トランスの２次側電圧が立ち上がる瞬間、電極で短時間放電が発生し、また立ち下がる瞬間、電極間で逆向きの放電が短時間発生するため、２次側電流が見掛け上、進相した状態となり力率が悪くなるため、それを改善しようとするものである。

また特許文献２にも、オゾン発生装置の高圧トランスにリアクトルを接続して力率を改善したものが開示されている。
特開２００１−３５６９３号公報 特許出願公開平成７年第１７７７４９号公報

このように特許文献１や特許文献２に開示されたものは力率の改善のためにリアクトルを用いるようにしている。リアクトルを高圧トランスの２次側に用いる場合、数１０００ｖの電圧で用いても問題のないように耐圧の高い材料を用いる必要があり、高価になるとともに大型になる。

リアクトルをトランスの１次側に用いる場合であっても、インダクタンスの大きなリアクトルは、大型であり、かつ高価であるという問題がある。さらにトランスの一次側に相がバランスするほどの大きさのインダクタンスを有するリアクトルを入れた場合、トランスの一次側電源波形が乱れ正弦波でなくなるため、高調波が多くなり、依然として力率の改善は困難となっていた。

高圧回路としてインバータを用いるものがあるが、この場合にはスイッチング回路から発せられる不要輻射を減らす必要があり、開発費に多くの費用が掛かる。販売台数の多い、一般的なインバータであれば開発費の回収が容易であり、価格も安価に提供できる。しかし放電用、即ち高電圧の特殊なインバータは一般的な物と比較して販売台数が極めて少なく、開発費を回収するには高価になるという問題がある。

本発明はリアクトルやインバータを用いることなく、小型で安価でプラズマやオゾンを発生させることのできる電源装置を有するガス処理装置を提供しようとするものである。

本件発明は以上のような課題を解決するため、リーケージ型の高圧トランスの１次側に並列に進相コンデンサを接続し、２次側にバリア放電電極を接続し、バリア放電電極の間に被処理ガスを通すようにした。

本発明のガス処理装置は上記の如く構成したので、アーク溶接機などで多量に生産されているリーケージ型のトランスのコアに高圧出力用の巻線を施して生産することができるため、トランス自体を安価に生産することができる。

またインバータを使用しないため、不要輻射（電源ノイズ）の対策を行う必要がなく、さらに医療機器など電源ノイズで万一にも誤動作を発生させてはならない機器と同一の電源線に接続して使用することもできる。

さらにリーケージ型のトランスを用いているため、力率改善用のリアクトルが必要でなく安価に構成することができる。そしてリーケージ型の高圧トランスの１次側に並列に進相コンデンサを接続して力率をさらに向上するようにしている。

このためバリア放電電極の間でプラズマを発生させ、その電極間に被処理ガスを流すようにした場合、被処理ガスに含まれる有機物はプラズマによって分解され、無害化できるガス処理装置を提供することができる。

あるいは電極間に掛ける電圧をプラズマが発生する電圧より低くし、電極間でオゾンが発生するようにすると、電極間を通過する被処理ガスがオゾンで酸化されて無害化される。

電極間に空気を流し、電極間でオゾンを発生させ、このオゾンを被処理ガスと混合し、活性炭やマンガン触媒などの触媒フィルターを通過させることによってより効果的に被処理ガスの酸化を進めることができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、交流電源に接続されたリーケージ型の高圧トランスを有し、高圧トランスの１次側に並列にコンデンサを接続し、２次側にバリア放電電極を接続し、バリア放電電極の間に被処理ガスを通すようにしたためリアクトルなどを用いることなく、高い力率を有するガス処理装置を実現することができるという作用を有する。

以下本発明のガス処理装置の実施例について図に沿って詳細に説明する。1は交流電源であり、一般的な交流２００Ｖの５０Ｈzあるいは６０Ｈzである。２はリーケージ型高圧トランスであり、図２に示すようにコア３の一部にエアギャップ４が形成され、一部の磁束はこのエアギャップ４を通して流れる。よってコア３に流れる磁束が大きくなると、１次コイル５と２次コイル６との結合が弱くなる。

７はコンデンサであり、１次コイル５と並列に接続されている。このコンデンサ７には２００Ｖを大きく超えるような電圧は加わらず、よって耐圧の低い物を用いることができる。

８はオゾン発生電極であり、リーケージ型高圧トランス２の２次コイル６即ち高圧側に並列に接続されている。オゾン発生電極８には６,０００〜１０,０００Ｖ程度の高圧電圧が印加される。

リーケージ型高圧トランス２の１次コイル５に交流電源１より電力を供給すると、２次コイル６に高圧電圧が発生する。交流電源１が一般的な交流であると、１次コイル５に加わる電圧は正弦波であり、２次コイル６に発生する電圧も正弦波である。

すると図３に示すように２次コイル６に発生する電圧が破線で示す特定値を超えた時にオゾン発生電極８の電極間に放電が発生し短時間電流が流れる。この現象は図３に示すように２次コイル６に発生する電圧がプラス側でもマイナス側でも発生する。

この現象に着目すると２次コイル６に発生する電圧に対し、２次コイル６に流れる電流の間には角度θだけ進んだことになる。上記の特許文献１及び特許文献２に開示されたものは、２次コイル６に流れる電流をリアクトルによって遅相させることによって無効電流を減少させている。

これに対し、本発明のものはリーケージ型高圧トランス２の特性によって２次コイル６に流れる電流の進相の影響を減少させている。即ち、リーケージ型高圧トランス２はトランスの1次コイル５と2次コイル６との間に、漏れ磁束用磁気回路を設けたトランスであり、これによって２次コイル６に流れる電流が進相したパルス成分を含んでいても、２次コイル６に発生する逆起電力の影響が１次コイル５側に与える影響は少ない。

つまりオゾン発生電極８ではバリア放電が発生し、ここでリーケージ型高圧トランス２の２次側電流が進相するのであるが、リーケージ型高圧トランス２の特性によって２次コイル６に流れる電流への影響が阻止され、無効電流が減少する。

ここで１次コイル５は上記のとおり２次コイル６に流れる電流が進相してもその影響を少なくすることができるが、１次コイル５は電源回路１に並列に接続され、リアクタンスとして機能する。よって１次コイル５によって遅相が発生する。しかしながら、コンデンサ７が１次コイル５に並列に接続されており、これによって進相されるために、総合的には進相・遅相ともなくなり力率が改善される。

水銀灯やネオンの点灯にリーケージ型高圧トランスが過去より用いられているが、これらの電球は放電が開始された場合に急激に内部抵抗が小さくなり、通常の高圧トランスでは過電流が流れるために電流制限の観点からリーケージ型高圧トランスを用いている。

アーク溶接機にはリーケージ型低圧トランスが用いられているが、これも溶接棒と溶接目的物とが溶着してショート状態になった場合に、過電流が流れるのを防止したものである。

図４に示すようにオゾン発生電極８でバリア放電が発生している状態で、ブロア９でオゾン発生電極８間に空気を送ると、空気に含まれる酸素によってオゾン発生電極８間でオゾンが発生する。この発生したオゾンと有機物の蒸気とを含む空気とを混合し、触媒に通過させるとオゾンが分解されて発生する活性酸素によって有機物が分解され、無害化される。

本発明は、放電を行っても無効電流の少ないガス処理装置を簡単な構造で実現可能な技術を提供する。

本発明のガス処理装置の一実施例の回路を示すブロック図である。 本発明のガス処理装置に用いるリーケージトランスの構造の一例を示す図である。 高圧トランスに流れる電流の特性を示す図である。 本発明のガス処理装置の一実施例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 交流電源２ リーケージ型高圧トランス３ コア４ エアギャップ５ １次コイル６ ２次コイル７ コンデンサ８ オゾン発生電極９ ブロア

Claims (2)

1. 交流電源に接続されたリーケージ型の高圧トランスを有し、前記高圧トランスの１次側に並列に進相コンデンサを接続して力率を向上し、２次側に平行平板電極であるバリア放電電極を接続し、前記バリア放電電極の間でプラズマが発生するようにし、その間に被処理ガスを通すようにしたガス処理装置。
2. 交流電源に接続されたリーケージ型の高圧トランスを有し、前記高圧トランスの１次側に並列に進相コンデンサを接続し、２次側に平行平板電極であるバリア放電電極を接続し、前記バリア放電電極の間に酸素を含むガスを通して前記電極間でオゾンを発生させ前記電極を被処理ガスが通過する際にオゾンで酸化されるようにしたガス処理装置。

Images