ガス処理装置
【課題】異常放電の発生を抑えつつ、ガス処理能力の低下を補いながらガス処理を継続し、未処理のガスが残らないようにする。
【解決手段】異常放電検知部１６Ａおよび１６Ｂを設ける。制御部１７は、異常放電検知部１６Ａからガス処理ユニットＧＵ１での異常放電を知らせる検知信号Ｓ１Ａを受けて、ガス処理ユニットＧＵ２での異常放電が発生していないことを確認のうえ、ガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を下げ、ガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を上げる。異常放電検知部１６Ｂからガス処理ユニットＧＵ２での異常放電を知らせる検知信号Ｓ１Ｂを受けて、ガス処理ユニットＧＵ１での異常放電が発生していないことを確認のうえ、ガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を上げ、ガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を下げる。
【解決手段】異常放電検知部１６Ａおよび１６Ｂを設ける。制御部１７は、異常放電検知部１６Ａからガス処理ユニットＧＵ１での異常放電を知らせる検知信号Ｓ１Ａを受けて、ガス処理ユニットＧＵ２での異常放電が発生していないことを確認のうえ、ガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を下げ、ガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を上げる。異常放電検知部１６Ｂからガス処理ユニットＧＵ２での異常放電を知らせる検知信号Ｓ１Ｂを受けて、ガス処理ユニットＧＵ１での異常放電が発生していないことを確認のうえ、ガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を上げ、ガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を下げる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、処理対象ガスに含まれる有害ガスを浄化するガス処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、排気ガス中で高電圧放電を行ってプラズマ状態を作ることで、排気ガスに含まれる有害ガスの浄化を行う技術が知られている。近年、この技術は、脱臭を目的として、工場の排気を浄化する浄化装置や室内の空気を浄化する空気清浄機に応用されつつある。
【０００３】
熱的に非平衡な状態、つまり気体の温度やイオン温度に比べ、電子温度が非常に高い状態のプラズマ（非平衡プラズマ（以下、単にプラズマと言う））は、電子衝突でつくられるイオンやラジカルが常温では起こらない化学反応を促進させるので、有害ガスを効率的に除去あるいは分解することが可能な媒体として有害ガス処理において有用であると考えられている。実用化で肝心なことは、処理時のエネルギーの効率の向上と、プラズマで処理した後に完全に安全な生成物質へと変換されることである。
【０００４】
一般に、大気圧でのプラズマは気体放電や電子ビームなどによって生成される。現在において、適用が考えられているものに、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、フロン、ＣＯ2 ，揮発性有機溶剤（ＶＯＣ）などがある。中でもＮＯｘは車の排ガスなどに含まれているので早急な実用化が必要となっている。
【０００５】
ＮＯｘ除去における放電プラズマ（気体放電によって生成されたプラズマ）内の現象は、電子衝突によって１次的に生成されたイオンやラジカルが最初の反応を起こし、その後の反応を通してＮ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＮＨ4 ＮＯ3 などの各粒子に変換されて行くものと考えられている。
【０００６】
また、有害ガスを例えばアセトアルデヒドやホルムアルデヒドとした場合、この有害ガスをプラズマを通すことによって、ＣＯ2 とＨ2 Ｏに変換される。この場合、副生成物として、オゾン（Ｏ3 ）が発生する。
【０００７】
図６に放電プラズマを利用した従来のガス処理装置の要部を例示する（例えば、特許文献１参照）。同図において、１は処理対象ガス（有害ガスを含む空気）ＧＳが流れるダクト（通風路）であり、ダクト１内には、ダクト１の入口から出口へ向かう方向に沿って放電電極２とグランド電極３とが交互に配置され、これら電極２，３間にセルと呼ばれる多数の貫通孔４ａを有するハニカム構造体４が配設されている。貫通孔４ａはハニカム構造体４に蜂の巣状に設けられている。５は高電圧電源である。なお、ハニカム構造体４はセラミックス等の絶縁体で形成されており、特許文献２にもその使用例がある。
【０００８】
放電電極２は、金属製メッシュ、極細ワイヤ、または針状体等で形成されている。各放電電極２は、導線６によって高電圧電源５の＋極に接続されている。グランド電極３は、金属性メッシュ等で形成されている。各グランド電極３は、導線７によって高電圧電源５の−極に接続されている。
【０００９】
このガス処理装置では、処理対象ガスＧＳをダクト１に流し、放電電極２とグランド電極３との間に高電圧電源５からの高電圧（数ｋＶ〜数１０ｋＶ）を印加する。これにより、各ハニカム構造体４の貫通孔４ａ内にプラズマが発生し、このプラズマ中に生成されるイオンやラジカルによって、処理対象ガスＧＳに含まれる有害ガスが無害な物質に分解される。
【００１０】
しかしながら、このような構成のガス処理装置では、次のような問題点を有する。
(１)多数のハニカム構造体４を有するが、ばらつきなく均一なプラズマを発生させる技術が確立されておらず、ハニカム構造体４の性能にばらつきが出てしまう。例えば、同じハニカム構造体４同士でもインピータンス値が異なることがあり、また１つのハニカム構造体４内でも例えばその上下でインピーダンス値が異なるというようなこともあり、全体として均一なプラズマが発生せず、ガス処理能力が不安定となる。また、貫通孔４ａだけでのプラズマ発生なので、プラズマの発生量が少なく、ガス処理能力が低い。
【００１１】
(２)ハニカム構造体４は吸湿すると低インピーダンスに、乾燥すると高インピーダンスになる特性を持っており、ハニカム構造体４が低インピーダンスになると、流れる電流が増大し放電電極２とグランド電極３との間に印加される高電圧値が低下し、ハニカム構造体４が高インピーダンスになると、流れる電流が減少し放電電極２とグランド電極３との間に印加される高電圧値が上昇する。このような高電圧値の変化に対し、所望のプラズマの発生量を確保し得る高電圧値を得ることのできる高電圧電源５は、その設計に要する工数も含めて非常に高価となる。
(３)ハニカム構造体４のそれぞれに対して放電電極２とグランド電極３を設けているため、部品点数が多く、構造も複雑となり、高価となる。
【００１２】
そこで、本出願人は、上述した従来のガス処理装置の問題点を解決するものとして、図７に示すような構造のガス処理装置を提案した（特許文献３参照）。このガス処理装置では、ダクト１の入口から出口への処理対象ガスＧＳの通過方向に沿って、多数の貫通孔（丸孔）４ａを有する複数のハニカム構造体４を間隔を設けて配置している。この例では、ハニカム構造体４−１と４−２との間に間隔Ｇ１を設けて、ハニカム構造体４−３と４−４との間に間隔Ｇ２を設けて、ハニカム構造体４−１〜４−４をダクト１内に配置している。
【００１３】
なお、ハニカム構造体４−１と４−２とは第１のハニカム構造体群４Ａを構成し、この第１のハニカム構造体群４Ａの両端に位置するハニカム構造体４−１および４−２の外側に、第１の電極として電極８が配置され、第２の電極として電極９が配置されている。また、ハニカム構造体４−３と４−４とは第２のハニカム構造体群４Ｂを構成し、この第２のハニカム構造体群４Ｂの両端に位置するハニカム構造体４−３および４−４の外側に、第１の電極として電極９が配置され、第２の電極として電極１０が配置されている。電極８〜１０は処理対象ガスＧＳが通過するように金属製メッシュとされている。
【００１４】
第１のハニカム構造体群４Ａにおいて、第１の電極８と第２の電極９との間に導線１１，１２を介して高電圧電源（高電圧源）５−１からの高電圧を印加することにより、また、第２のハニカム構造体群４Ｂにおいて、第１の電極９と第２の電極１０との間に導線１２，１３を介して高電圧電源（高電圧源）５−２からの高電圧を印加することにより、ハニカム構造体４の貫通孔４ａおよびハニカム構造体４間の空間１４（１４−１，１４−２）にプラズマが発生し、このプラズマ中に生成されるイオンやラジカルによって、処理対象ガスＧＳに含まれる有害ガスが無害な物質に分解される。
【００１５】
このガス処理装置において、処理対象ガスＧＳ中の水分（湿度）に着目すると、処理対象ガスＧＳは上流側のハニカム構造体４から下流側のハニカム構造体４に向かって流れて行く過程で、各ハニカム構造体４で発生したプラズマ放電によって処理を受けるが、処理を受ける度に処理対象ガスＧＳ中に含まれる水分が消費されるので、処理対象ガスＧＳは上流側から下流側にかけて湿度が低下した状態となる。また、ハニカム構造体４の内部のでプラズマの発生状態は処理対象ガスＧＳ中の水分が多いほど活発に行われ、水分が少なくなると抑制される特性がある。
【００１６】
ここで、処理対象ガスＧＳ中の水分が多すぎると、プラズマが過剰に発生し、異常放電を起こすことがある。異常放電を起こすと、ハニカム構造体４自身がダメージを受け、損傷することになる。そこで、異常放電の発生を検知して、高電圧の印加を遮断するようにした構成が特許文献４や５に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０００−１４０５６２号公報
【特許文献２】特開２００１−２７６５６１号公報
【特許文献３】特開２００８−１９４６７０号公報
【特許文献４】特開２００８−２４５７３９号公報
【特許文献５】特開平９−９９２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献４や５に示された構成を図７に示したガス処理装置に適用した場合、第１のハニカム構造体群４Ａ側を第１のガス処理ユニットＧＵ１とし、第２のハニカム構造体群４Ｂ側を第２のガス処理ユニットＧＵ２とし、第１のガス処理ユニットＧＵ１および第２のガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生をそれぞれ検知するようにし、異常放電の発生を検知したガス処理ユニットについてのみ、高電圧の印加を遮断するというような構成となる。
【００１９】
しかしながら、この場合、異常放電の発生を検知したガス処理ユニットでのガス処理を止めたまま、残されたガス処理ユニットでガス処理を継続することになるが、全体としてのガス処理能力が低下し、十分に処理が行えず、未処理のガスが残ってしまうという問題が生じる。
【００２０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、異常放電の発生を抑えつつ、ガス処理能力の低下を補いながらガス処理を継続し、未処理のガスが残らないようにすることが可能なガス処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
このような目的を達成するために本発明は、ガス処理ユニット毎に異常放電が発生したことを検知する異常放電検知手段と、異常放電検知手段によって異常放電の発生が検知された場合、その異常放電の発生が検知されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、異常放電の発生が検知されていないガス処理ユニットのガス処理能力を上げるガス処理能力制御手段とを設けたものである。
【００２２】
なお、本発明において、異常放電検知手段に代えて、処理対象ガスの通過方向の最上流に設置されたガス処理ユニットの異常放電の発生のみを検知する最上流ユニット異常放電検知手段を設け、ガス処理能力制御手段に代えて、最上流ユニット異常放電検知手段によって異常放電の発生が検知された場合、最上流に設置されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、他のガス処理ユニットのガス処理能力を上げるガス処理能力制御手段を設けるようにしてもよい。
【００２３】
また、本発明において、ガス処理能力を下げるという定義には、ガス処理能力をゼロ（プラズマの発生量をゼロ）とすることも含まれる。また、ガス処理能力を上げる／下げる方法として、印加する高電圧の電圧値を上げる／下げる、印加する高電圧の周波数を上げる／下げる、印加する高電圧の時間を長くする／短くする等の方法が考えられる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、異常放電の発生が検知された場合、その異常放電の発生が検知されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、異常放電の発生が検知されていないガス処理ユニットのガス処理能力を上げるようにしたので、異常放電の発生を抑えつつ、ガス処理能力の低下を補いながらガス処理を継続し、未処理のガスが残らないようにすることが可能となる。
【００２５】
また、本発明によれば、最上流に設置されたガス処理ユニットの異常放電の発生が検知された場合、最上流に設置されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、他のガス処理ユニットのガス処理能力を上げるようにしたので、最上流に設置されたガス処理ユニットの異常放電を監視するのみという簡略化した構成で、異常放電の発生を抑えつつ、ガス処理能力の低下を補いながらガス処理を継続し、未処理のガスが残らないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るガス処理装置の一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図である。
【図２】このガス処理装置における異常放電検知部の要部の構成を示す図である。
【図３】本発明に係るガス処理装置の他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す図である。
【図４】実施の形態１において最上流のガス処理ユニットでの異常放電を監視するのみとした場合の構成を示す図である。
【図５】実施の形態２において最上流のガス処理ユニットでの異常放電を監視するのみとした場合の構成を示す図である。
【図６】放電プラズマを利用した従来のガス処理装置の要部を例示する図である。
【図７】特許文献３に示されたガス処理装置の要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係るガス処理装置の一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図である。同図において、図７と同一符号は図７を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【００２９】
この実施の形態においても、図７に示したガス処理装置と同様に、処理対象ガスＧＳの通過方向（ダクト１の入口から出口への方向）に方向に沿って、第１のガス処理ユニットＧＵ１と第２のガス処理ユニットＧＵ２をダクト１内に配置している。
【００３０】
但し、この実施の形態では、第１のガス処理ユニットＧＵ１の電極８と９との間に高電圧印加部１５Ａを介して高電圧Ｖ１を、第１のガス処理ユニットＧＵ２の電極９と１０との間に高電圧印加部１５Ｂを介して高電圧Ｖ２を印加するようにしている。
【００３１】
また、高電圧印加部１５Ａに対して、その電圧供給端子Ｔ１とＴ２との間、すなわち第１のガス処理ユニットＧＵ１の電極８と９との間にガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生を検知する異常放電検知部１６Ａを設け、この異常放電検知部１６Ａにおける異常放電の検知結果を検知信号Ｓ１Ａとして制御部１７へ送るようにしている。
【００３２】
また、高電圧印加部１５Ｂに対して、その電圧供給端子Ｔ１とＴ２との間、すなわち第２のガス処理ユニットＧＵ２の電極９と１０との間にガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生を検知する異常放電検知部１６Ｂを設け、この異常放電検知部１６Ｂにおける異常放電の検知結果を検知信号Ｓ１Ｂとして制御部１７へ送るようにしている。
【００３３】
制御部１７は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、本実施の形態特有の機能としてガス処理ユニットＧＵ１およびＧＵ２への高電圧Ｖ１およびＶ２の電圧値の制御機能を有している。制御部１７からのガス処理ユニットＧＵ１およびＧＵ２への高電圧の電圧値の制御指令はＳ２Ａ，Ｓ２Ｂとして高電圧印加部１５Ａ，１５Ｂへ与えられる。
【００３４】
図２に異常放電検知部１６（１６Ａ，１６Ｂ）の要部の構成を示す。異常放電検知部１６は、直流カット回路１６−１と、放電周波数検出回路１６−２と、整流平滑回路１６−３と、レベル判定回路１６−４とを備えている。直流カット回路１６−１は、高電圧印加部１５（１５Ａ，１５Ｂ）の電圧供給端子Ｔ１とＴ２との間に生じる高電圧、すなわちガス処理ユニットＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）の電極間に印加される高電圧を取り込み、この高電圧に含まれる直流分をカットして出力する。放電周波数検出回路１６−２は、直流カット回路１６−１が出力する直流分がカットされた電圧より、所定周波数以上の電圧をガス処理ユニットＧＵの電極間の放電により発生した雑音電圧として取り出す。整流平滑回路１６−３は、放電周波数検出回路１６−２より取り出された雑音電圧を整流して平滑する。レベル判定回路１６−４は、整流平滑回路１６−３によって整流平滑化された雑音電圧の大きさを判定し、その雑音電圧の大きさが所定値を超えた場合に異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１（Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂ）を出力する。
【００３５】
なお、この実施の形態において、電極９はガス処理ユニットＧＵ１の第２の電極とガス処理ユニットＧＵ２の第１の電極とを兼ねた共通電極とされているが、ガス処理ユニットＧＵ１の第２の電極とガス処理ユニットＧＵ２の第１の電極とを独立した電極とするようにしてもよい。
【００３６】
〔ガス処理ユニットＧＵ１で異常放電が発生した場合〕
このガス処理装置において、ガス処理ユニットＧＵ１で異常放電が発生すると、異常放電検知部１６Ａが異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ａを制御部１７へ送る。
【００３７】
制御部１７は、異常放電検知部１６Ａからガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ａが送られてくると、ガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生の有無を確認する。すなわち、異常放電検知部１６Ｂからの検知信号Ｓ１Ｂをチェックし、検知信号Ｓ１Ｂが生じていなければガス処理ユニットＧＵ２では異常放電が発生していないと判断する。
【００３８】
ガス処理ユニットＧＵ２で異常放電が発生していなければ、制御部１７は、高電圧印加部１５Ａへガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を下げる指令Ｓ２Ａを送り、高電圧印加部１５Ｂへガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を上げる指令Ｓ２Ｂを送る。
【００３９】
これにより、ガス処理ユニットＧＵ１のガス処理能力が下げられ、ガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生が抑制される。また、ガス処理ユニットＧＵ２のガス処理能力が上げられ、ガス処理ユニットＧＵ１でのガス処理能力の低下が補われる。
【００４０】
〔ガス処理ユニットＧＵ２で異常放電が発生した場合〕
このガス処理装置において、ガス処理ユニットＧＵ２で異常放電が発生すると、異常放電検知部１６Ｂが異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ｂを制御部１７へ送る。
【００４１】
制御部１７は、異常放電検知部１６Ｂからガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ｂが送られてくると、ガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生の有無を確認する。すなわち、異常放電検知部１６Ａからの検知信号Ｓ１Ａをチェックし、検知信号Ｓ１Ａが生じていなければガス処理ユニットＧＵ１では異常放電が発生していないと判断する。
【００４２】
ガス処理ユニットＧＵ１で異常放電が発生していなければ、制御部１７は、高電圧印加部１５Ｂへガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を下げる指令Ｓ２Ｂを送り、高電圧印加部１５Ａへガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を上げる指令Ｓ２Ａを送る。
【００４３】
これにより、ガス処理ユニットＧＵ２のガス処理能力が下げられ、ガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生が抑制される。また、ガス処理ユニットＧＵ１のガス処理能力が上げられ、ガス処理ユニットＧＵ２でのガス処理能力の低下が補われる。
【００４４】
〔実施の形態２〕
図３はこの発明に係るガス処理装置の他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す図である。この実施の形態でも、実施の形態１と同様に、処理対象ガスＧＳの通過方向（ダクト１の入口から出口への方向）に方向に沿って、第１のガス処理ユニットＧＵ１と第２のガス処理ユニットＧＵ２をダクト１内に配置している。
【００４５】
但し、この実施の形態において、第１のガス処理ユニットＧＵ１および第２のガス処理ユニットＧＵ２は、処理対象ガスＧＳの通過方向に対し直交する方向に沿って、複数のハニカム構造体４を間隔を設けて配置した構造とされている。
【００４６】
第１のガス処理ユニットＧＵ１は、ハニカム構造体４−１１〜４−１４を備え、ハニカム構造体４−１１と４−１２との間に間隔Ｇ１を設けて、ハニカム構造体４−１３と４−１４との間に間隔Ｇ２を設けて、ダクト１内に配置されている。
【００４７】
また、ハニカム構造体４−１１〜４−１４中、隣り合うハニカム構造体４−１１と４−１２とを第１のハニカム構造体群４Ａとし、この第１のハニカム構造体群４Ａの両端に位置するハニカム構造体４−１１および４−１２の外側に、第１の電極として電極８−１を、第２の電極として電極９−１を配置している。
【００４８】
また、ハニカム構造体４−１１〜４−１４中、隣り合うハニカム構造体４−１３と４−１４とを第２のハニカム構造体群４Ｂとし、この第２のハニカム構造体群４Ｂの両端に位置するハニカム構造体４−１３および４−１４の外側に、第１の電極として電極９−１を、第２の電極として電極１０−１を配置している。
【００４９】
この第１のガス処理ユニットＧＵ１において、ハニカム構造体４−１１と４−１２との間の間隔Ｇ１およびハニカム構造体４−１３と４−１４との間の間隔Ｇ２は、処理対象ガスＧＳの通過方向の上流側から下流側に向かって徐々に狭められている。
【００５０】
この例では、ハニカム構造体４−１２および４−１３の厚さを処理対象ガスＧＳの通過方向の上流側から下流側に向かって厚くするようにし、これによって形成されるハニカム構造体４−１２の傾斜面４−１２ｓをハニカム構造体４−１１側に向けて、ハニカム構造体４−１３の傾斜面４−１３ｓをハニカム構造体４−１４側に向けて、電極９−１の上面および下面にハニカム構造体４−１２および４−１３を配置することによって、間隔Ｇ１およびＧ２を処理対象ガスＧＳの通過方向の上流側から下流側に向かって徐々に狭めた形状としている。
【００５１】
第２のガス処理ユニットＧＵ２は、ハニカム構造体４−２１〜４−２４を備え、ハニカム構造体４−２１と４−２２との間に間隔Ｇ３を設けて、ハニカム構造体４−２３と４−２４との間に間隔Ｇ４を設けて、ダクト１内に配置されている。
【００５２】
また、ハニカム構造体４−２１〜４−２４中、隣り合うハニカム構造体４−２１と４−２２とを第１のハニカム構造体群４Ｃとし、この第１のハニカム構造体群４Ｃの両端に位置するハニカム構造体４−２１および４−２２の外側に、第１の電極として電極８−２を、第２の電極として電極９−２を配置している。
【００５３】
また、ハニカム構造体４−２１〜４−２４中、隣り合うハニカム構造体４−２３と４−２４とを第２のハニカム構造体群４Ｄとし、この第２のハニカム構造体群４Ｄの両端に位置するハニカム構造体４−２３および４−２４の外側に、第１の電極として電極９−２を、第２の電極として電極１０−２を配置している。
【００５４】
この第２のガス処理ユニットＧＵ２において、ハニカム構造体４−２１と４−２２との間の間隔Ｇ３およびハニカム構造体４−２３と４−２４との間の間隔Ｇ４は、同一の厚さのハニカム構造体４−２１〜４−２４を用いることによって等間隔とされている。
【００５５】
このガス処理装置では、処理対象ガスＧＳをダクト１内に流し、第１のガス処理ユニットＧＵ１の電極８−１と９−１との間および電極９−１と１０−１との間に、高電圧印加部１５Ａからの高電圧Ｖ１を個別に印加する。また、第２のガス処理ユニットＧＵ２の電極８−２と９−２との間および電極９−２と１０−２との間に、高電圧印加部１５Ｂからの高電圧Ｖ２を個別に印加する。
【００５６】
この実施の形態２においても、実施の形態１と同様、高電圧印加部１５Ａに対して、第１のガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生を検知する異常放電検知部１６Ａを設け、この異常放電検知部１６Ａにおける異常放電の検知結果を検知信号Ｓ１Ａとして制御部１７へ送るようにする。また、高電圧印加部１５Ｂに対して、第２のガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生を検知する異常放電検知部１６Ｂを設け、この異常放電検知部１６Ｂにおける異常放電の検知結果を検知信号Ｓ１Ｂとして制御部１７へ送るようにする。
【００５７】
制御部１７は、異常放電検知部１６Ａからガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ａが送られてくると、ガス処理ユニットＧＵ２での異常放電が発生していないことを確認のうえ、高電圧印加部１５Ａへガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を下げる指令Ｓ２Ａを送り、高電圧印加部１５Ｂへガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を上げる指令Ｓ２Ｂを送る。
【００５８】
これにより、ガス処理ユニットＧＵ１のガス処理能力が下げられ、ガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生が抑制される。また、ガス処理ユニットＧＵ２のガス処理能力が上げられ、ガス処理ユニットＧＵ１でのガス処理能力の低下が補われる。
【００５９】
制御部７は、異常放電検知部１６Ｂからガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ｂが送られてくると、ガス処理ユニットＧＵ１での異常放電が発生していないことを確認のうえ、高電圧印加部１５Ｂへガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を下げる指令Ｓ２Ｂを送り、高電圧印加部１５Ａへガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を上げる指令Ｓ２Ｂを送る。
【００６０】
これにより、ガス処理ユニットＧＵ２のガス処理能力が下げられ、ガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生が抑制される。また、ガス処理ユニットＧＵ１のガス処理能力が上げられ、ガス処理ユニットＧＵ２でのガス処理能力の低下が補われる。
【００６１】
なお、この実施の形態２では、ガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２において、各ハニカム構造体４が処理対象ガスＧＳの通過方向に対し直交する方向に沿って間隔を設けて配置されているので、処理対象ガスＧＳの通過方向に沿って配置される場合よりも、処理対象ガスＧＳが各ハニカム構造体４の貫通孔４ａやハニカム構造体４間の空間１４でプラズマに晒される時間が長くなる。これにより、ガス分解が行われる機会が多くなり、ガス処理能力が向上し、高速流におけるガス処理能力の低下を防ぐことが可能となる。
【００６２】
また、この実施の形態２では、ガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２において、第１のハニカム構造体群４Ａ，４Ｃの電極間および第２のハニカム構造体群４Ｂ，４Ｃの電極間に高電圧印加部１５Ａ，１５Ｂからの高電圧Ｖ１，Ｖ２を個別に印加しているので、空間１４−１，１４−２，１４−３，１４−４での電位を安定的に高電界状態に保ち、プラズマを安定して発生させることが可能となる。
【００６３】
さらに、この実施の形態２では、ガス処理ユニットＧＵ１において、空間１４−１，１４−２を形成する各ハニカム構造体４間の間隔Ｇ１，Ｇ２を処理対象ガスＧＳの通過方向の上流側から下流側に向かって徐々に狭めているので、各ハニカム構造体４間の間隔Ｇ１，Ｇ２がプラズマの発生条件のよい上流側では広くされ、プラズマの発生条件の悪い下流側では狭くされ、上流側と下流側のプラズマの発生状態がバランスし、ガス処理能力が安定する。
【００６４】
なお、上述した実施の形態１，２では、ガス処理ユニットＧＵ１で異常放電が発生した場合、ガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を下げ、ガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を上げ、ガス処理ユニットＧＵ２で異常放電が発生した場合、ガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を下げ、ガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を上げるようにしているが、その電圧値の上げ下げの幅は予め定められた一定値としてもよく、異常放電の発生量に応じて変化させるようにしてもよい。また、異常放電が発生したガス処理ユニットへの高電圧の印加を遮断し、そのガス処理ユニットのガス処理能力をゼロ（プラズマの発生量をゼロ）とするようにしてもよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態１，２では、印加する高電圧の電圧値の上げ／下げでガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２のガス処理能力を上げ／下げるようにしたが、印加する高電圧の時間の長／短でガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２のガス処理能力を上げ／下げるようにしてもよい。また、印加する高電圧を交流とし、この交流の高電圧の周波数の上げ／下げでガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２のガス処理能力を上げ／下げるようにしてもよい。
【００６６】
また、上述した実施の形態１，２では、高電圧印加部１５Ａ，１５Ｂに対して異常放電検知部１６Ａ，１６Ｂを各個に設け、ガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２での異常放電の発生をそれぞれ検知するようにしたが、図４や図５に示すように、最上流のガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生を検知するのみの構成としてもよい。
【００６７】
この構成において、制御部１７は、異常放電検知部１６Ａからガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ａが送られてくると、直ちに、高電圧印加部１５Ａへガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を下げる指令Ｓ２Ａを送り、高電圧印加部１５Ｂへガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を上げる指令Ｓ２Ｂを送る。
【００６８】
すなわち、異常放電を起こす可能性が高いガス処理ユニットは、処理対象ガスＧＳ内の水分が多い最上流に設置されたガス処理ユニットＧＵ１であるので、このガス処理ユニットＧＵ１での異常放電のみを監視するだけでも、ガス処理能力の低下を補いながらガス処理を継続させることができる。このようにすることによって、ガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の監視を省略し、ガス処理装置を簡略化した構成とすることができるようになる。
【００６９】
また、上述した実施の形態１，２において、ハニカム構造体４はオゾンを分解する触媒機能を備えたものとしてもよく、処理対象ガスＧＳの通過方向の下流位置にオゾンを分解する触媒を設けるようにしてもよい。
【００７０】
また、上述した実施の形態１，２では、ガス処理ユニットの数を２つとしたが、さらにその数を増やすようにしてもよい。また、実施の形態１において、ガス処理ユニット内のハニカム構造体の数は２つに限られるものではなく、さらにその数を増やしてもよい。また、実施の形態２において、ガス処理ユニット内のハニカム構造体群の数は１つとしてもよく、さらにその数を増やしてもよい。また、ハニカム構造体群内のハニカム構造体の数も２つに限られるものでもない。
【００７１】
また、上述した実施の形態１，２において、副生成物としてオゾンを大量に発生させ、オゾン発生器として転用するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明のガス処理装置は、燃料電池等に用いられる水素を効率的に生成する目的で、炭化水素類等から水素含有ガスを生成する、いわゆる改質にも適用することができる。例えばオクタン（ガソリンの平均分子量に比較的近い物質）Ｃ8Ｈ18の場合は、本ガス処理装置に供給すると下記（１）式で示される化学反応が促進され、その結果水素ガスを効率よく生成することができる。
Ｃ8Ｈ18＋８Ｈ2Ｏ＋４（Ｏ2＋４Ｎ2）→８ＣＯ2＋１７Ｈ2＋１６Ｎ2・・・・（１）
【符号の説明】
【００７３】
１…ダクト（通風路）、４（４−１〜４−４、４−１１〜４−１４、４−２１〜４−２４）…ハニカム構造体、４ａ…貫通孔（セル）、４−１２ｓ，４−１３ｓ…傾斜面、４Ａ〜４Ｄ…ハニカム構造体群、８（８−１，８−２），９（９−１，９−２），１０（１０−１，１０−２）…電極、１１，１２，１３…導線、１４（１４−１〜１４−４、１４−１１〜１４−１４、１４−２１〜１４−２４）…空間、１５（１５Ａ，１５Ｂ）…高電圧印加部、１６（１６Ａ，１６Ｂ）…異常放電検知部、１６−１…直流カット回路、１６−２…放電周波数検出回路、１６−３…整流平滑回路、１６−４…レベル判定回路 、１７…制御部、Ｇ（Ｇ１〜Ｇ４）…間隔、ＧＳ…処理対象ガス、ＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）…ガス処理ユニット。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、処理対象ガスに含まれる有害ガスを浄化するガス処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、排気ガス中で高電圧放電を行ってプラズマ状態を作ることで、排気ガスに含まれる有害ガスの浄化を行う技術が知られている。近年、この技術は、脱臭を目的として、工場の排気を浄化する浄化装置や室内の空気を浄化する空気清浄機に応用されつつある。
【０００３】
熱的に非平衡な状態、つまり気体の温度やイオン温度に比べ、電子温度が非常に高い状態のプラズマ（非平衡プラズマ（以下、単にプラズマと言う））は、電子衝突でつくられるイオンやラジカルが常温では起こらない化学反応を促進させるので、有害ガスを効率的に除去あるいは分解することが可能な媒体として有害ガス処理において有用であると考えられている。実用化で肝心なことは、処理時のエネルギーの効率の向上と、プラズマで処理した後に完全に安全な生成物質へと変換されることである。
【０００４】
一般に、大気圧でのプラズマは気体放電や電子ビームなどによって生成される。現在において、適用が考えられているものに、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、フロン、ＣＯ2 ，揮発性有機溶剤（ＶＯＣ）などがある。中でもＮＯｘは車の排ガスなどに含まれているので早急な実用化が必要となっている。
【０００５】
ＮＯｘ除去における放電プラズマ（気体放電によって生成されたプラズマ）内の現象は、電子衝突によって１次的に生成されたイオンやラジカルが最初の反応を起こし、その後の反応を通してＮ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＮＨ4 ＮＯ3 などの各粒子に変換されて行くものと考えられている。
【０００６】
また、有害ガスを例えばアセトアルデヒドやホルムアルデヒドとした場合、この有害ガスをプラズマを通すことによって、ＣＯ2 とＨ2 Ｏに変換される。この場合、副生成物として、オゾン（Ｏ3 ）が発生する。
【０００７】
図６に放電プラズマを利用した従来のガス処理装置の要部を例示する（例えば、特許文献１参照）。同図において、１は処理対象ガス（有害ガスを含む空気）ＧＳが流れるダクト（通風路）であり、ダクト１内には、ダクト１の入口から出口へ向かう方向に沿って放電電極２とグランド電極３とが交互に配置され、これら電極２，３間にセルと呼ばれる多数の貫通孔４ａを有するハニカム構造体４が配設されている。貫通孔４ａはハニカム構造体４に蜂の巣状に設けられている。５は高電圧電源である。なお、ハニカム構造体４はセラミックス等の絶縁体で形成されており、特許文献２にもその使用例がある。
【０００８】
放電電極２は、金属製メッシュ、極細ワイヤ、または針状体等で形成されている。各放電電極２は、導線６によって高電圧電源５の＋極に接続されている。グランド電極３は、金属性メッシュ等で形成されている。各グランド電極３は、導線７によって高電圧電源５の−極に接続されている。
【０００９】
このガス処理装置では、処理対象ガスＧＳをダクト１に流し、放電電極２とグランド電極３との間に高電圧電源５からの高電圧（数ｋＶ〜数１０ｋＶ）を印加する。これにより、各ハニカム構造体４の貫通孔４ａ内にプラズマが発生し、このプラズマ中に生成されるイオンやラジカルによって、処理対象ガスＧＳに含まれる有害ガスが無害な物質に分解される。
【００１０】
しかしながら、このような構成のガス処理装置では、次のような問題点を有する。
(１)多数のハニカム構造体４を有するが、ばらつきなく均一なプラズマを発生させる技術が確立されておらず、ハニカム構造体４の性能にばらつきが出てしまう。例えば、同じハニカム構造体４同士でもインピータンス値が異なることがあり、また１つのハニカム構造体４内でも例えばその上下でインピーダンス値が異なるというようなこともあり、全体として均一なプラズマが発生せず、ガス処理能力が不安定となる。また、貫通孔４ａだけでのプラズマ発生なので、プラズマの発生量が少なく、ガス処理能力が低い。
【００１１】
(２)ハニカム構造体４は吸湿すると低インピーダンスに、乾燥すると高インピーダンスになる特性を持っており、ハニカム構造体４が低インピーダンスになると、流れる電流が増大し放電電極２とグランド電極３との間に印加される高電圧値が低下し、ハニカム構造体４が高インピーダンスになると、流れる電流が減少し放電電極２とグランド電極３との間に印加される高電圧値が上昇する。このような高電圧値の変化に対し、所望のプラズマの発生量を確保し得る高電圧値を得ることのできる高電圧電源５は、その設計に要する工数も含めて非常に高価となる。
(３)ハニカム構造体４のそれぞれに対して放電電極２とグランド電極３を設けているため、部品点数が多く、構造も複雑となり、高価となる。
【００１２】
そこで、本出願人は、上述した従来のガス処理装置の問題点を解決するものとして、図７に示すような構造のガス処理装置を提案した（特許文献３参照）。このガス処理装置では、ダクト１の入口から出口への処理対象ガスＧＳの通過方向に沿って、多数の貫通孔（丸孔）４ａを有する複数のハニカム構造体４を間隔を設けて配置している。この例では、ハニカム構造体４−１と４−２との間に間隔Ｇ１を設けて、ハニカム構造体４−３と４−４との間に間隔Ｇ２を設けて、ハニカム構造体４−１〜４−４をダクト１内に配置している。
【００１３】
なお、ハニカム構造体４−１と４−２とは第１のハニカム構造体群４Ａを構成し、この第１のハニカム構造体群４Ａの両端に位置するハニカム構造体４−１および４−２の外側に、第１の電極として電極８が配置され、第２の電極として電極９が配置されている。また、ハニカム構造体４−３と４−４とは第２のハニカム構造体群４Ｂを構成し、この第２のハニカム構造体群４Ｂの両端に位置するハニカム構造体４−３および４−４の外側に、第１の電極として電極９が配置され、第２の電極として電極１０が配置されている。電極８〜１０は処理対象ガスＧＳが通過するように金属製メッシュとされている。
【００１４】
第１のハニカム構造体群４Ａにおいて、第１の電極８と第２の電極９との間に導線１１，１２を介して高電圧電源（高電圧源）５−１からの高電圧を印加することにより、また、第２のハニカム構造体群４Ｂにおいて、第１の電極９と第２の電極１０との間に導線１２，１３を介して高電圧電源（高電圧源）５−２からの高電圧を印加することにより、ハニカム構造体４の貫通孔４ａおよびハニカム構造体４間の空間１４（１４−１，１４−２）にプラズマが発生し、このプラズマ中に生成されるイオンやラジカルによって、処理対象ガスＧＳに含まれる有害ガスが無害な物質に分解される。
【００１５】
このガス処理装置において、処理対象ガスＧＳ中の水分（湿度）に着目すると、処理対象ガスＧＳは上流側のハニカム構造体４から下流側のハニカム構造体４に向かって流れて行く過程で、各ハニカム構造体４で発生したプラズマ放電によって処理を受けるが、処理を受ける度に処理対象ガスＧＳ中に含まれる水分が消費されるので、処理対象ガスＧＳは上流側から下流側にかけて湿度が低下した状態となる。また、ハニカム構造体４の内部のでプラズマの発生状態は処理対象ガスＧＳ中の水分が多いほど活発に行われ、水分が少なくなると抑制される特性がある。
【００１６】
ここで、処理対象ガスＧＳ中の水分が多すぎると、プラズマが過剰に発生し、異常放電を起こすことがある。異常放電を起こすと、ハニカム構造体４自身がダメージを受け、損傷することになる。そこで、異常放電の発生を検知して、高電圧の印加を遮断するようにした構成が特許文献４や５に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０００−１４０５６２号公報
【特許文献２】特開２００１−２７６５６１号公報
【特許文献３】特開２００８−１９４６７０号公報
【特許文献４】特開２００８−２４５７３９号公報
【特許文献５】特開平９−９９２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献４や５に示された構成を図７に示したガス処理装置に適用した場合、第１のハニカム構造体群４Ａ側を第１のガス処理ユニットＧＵ１とし、第２のハニカム構造体群４Ｂ側を第２のガス処理ユニットＧＵ２とし、第１のガス処理ユニットＧＵ１および第２のガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生をそれぞれ検知するようにし、異常放電の発生を検知したガス処理ユニットについてのみ、高電圧の印加を遮断するというような構成となる。
【００１９】
しかしながら、この場合、異常放電の発生を検知したガス処理ユニットでのガス処理を止めたまま、残されたガス処理ユニットでガス処理を継続することになるが、全体としてのガス処理能力が低下し、十分に処理が行えず、未処理のガスが残ってしまうという問題が生じる。
【００２０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、異常放電の発生を抑えつつ、ガス処理能力の低下を補いながらガス処理を継続し、未処理のガスが残らないようにすることが可能なガス処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
このような目的を達成するために本発明は、ガス処理ユニット毎に異常放電が発生したことを検知する異常放電検知手段と、異常放電検知手段によって異常放電の発生が検知された場合、その異常放電の発生が検知されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、異常放電の発生が検知されていないガス処理ユニットのガス処理能力を上げるガス処理能力制御手段とを設けたものである。
【００２２】
なお、本発明において、異常放電検知手段に代えて、処理対象ガスの通過方向の最上流に設置されたガス処理ユニットの異常放電の発生のみを検知する最上流ユニット異常放電検知手段を設け、ガス処理能力制御手段に代えて、最上流ユニット異常放電検知手段によって異常放電の発生が検知された場合、最上流に設置されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、他のガス処理ユニットのガス処理能力を上げるガス処理能力制御手段を設けるようにしてもよい。
【００２３】
また、本発明において、ガス処理能力を下げるという定義には、ガス処理能力をゼロ（プラズマの発生量をゼロ）とすることも含まれる。また、ガス処理能力を上げる／下げる方法として、印加する高電圧の電圧値を上げる／下げる、印加する高電圧の周波数を上げる／下げる、印加する高電圧の時間を長くする／短くする等の方法が考えられる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、異常放電の発生が検知された場合、その異常放電の発生が検知されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、異常放電の発生が検知されていないガス処理ユニットのガス処理能力を上げるようにしたので、異常放電の発生を抑えつつ、ガス処理能力の低下を補いながらガス処理を継続し、未処理のガスが残らないようにすることが可能となる。
【００２５】
また、本発明によれば、最上流に設置されたガス処理ユニットの異常放電の発生が検知された場合、最上流に設置されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、他のガス処理ユニットのガス処理能力を上げるようにしたので、最上流に設置されたガス処理ユニットの異常放電を監視するのみという簡略化した構成で、異常放電の発生を抑えつつ、ガス処理能力の低下を補いながらガス処理を継続し、未処理のガスが残らないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るガス処理装置の一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図である。
【図２】このガス処理装置における異常放電検知部の要部の構成を示す図である。
【図３】本発明に係るガス処理装置の他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す図である。
【図４】実施の形態１において最上流のガス処理ユニットでの異常放電を監視するのみとした場合の構成を示す図である。
【図５】実施の形態２において最上流のガス処理ユニットでの異常放電を監視するのみとした場合の構成を示す図である。
【図６】放電プラズマを利用した従来のガス処理装置の要部を例示する図である。
【図７】特許文献３に示されたガス処理装置の要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係るガス処理装置の一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図である。同図において、図７と同一符号は図７を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【００２９】
この実施の形態においても、図７に示したガス処理装置と同様に、処理対象ガスＧＳの通過方向（ダクト１の入口から出口への方向）に方向に沿って、第１のガス処理ユニットＧＵ１と第２のガス処理ユニットＧＵ２をダクト１内に配置している。
【００３０】
但し、この実施の形態では、第１のガス処理ユニットＧＵ１の電極８と９との間に高電圧印加部１５Ａを介して高電圧Ｖ１を、第１のガス処理ユニットＧＵ２の電極９と１０との間に高電圧印加部１５Ｂを介して高電圧Ｖ２を印加するようにしている。
【００３１】
また、高電圧印加部１５Ａに対して、その電圧供給端子Ｔ１とＴ２との間、すなわち第１のガス処理ユニットＧＵ１の電極８と９との間にガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生を検知する異常放電検知部１６Ａを設け、この異常放電検知部１６Ａにおける異常放電の検知結果を検知信号Ｓ１Ａとして制御部１７へ送るようにしている。
【００３２】
また、高電圧印加部１５Ｂに対して、その電圧供給端子Ｔ１とＴ２との間、すなわち第２のガス処理ユニットＧＵ２の電極９と１０との間にガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生を検知する異常放電検知部１６Ｂを設け、この異常放電検知部１６Ｂにおける異常放電の検知結果を検知信号Ｓ１Ｂとして制御部１７へ送るようにしている。
【００３３】
制御部１７は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、本実施の形態特有の機能としてガス処理ユニットＧＵ１およびＧＵ２への高電圧Ｖ１およびＶ２の電圧値の制御機能を有している。制御部１７からのガス処理ユニットＧＵ１およびＧＵ２への高電圧の電圧値の制御指令はＳ２Ａ，Ｓ２Ｂとして高電圧印加部１５Ａ，１５Ｂへ与えられる。
【００３４】
図２に異常放電検知部１６（１６Ａ，１６Ｂ）の要部の構成を示す。異常放電検知部１６は、直流カット回路１６−１と、放電周波数検出回路１６−２と、整流平滑回路１６−３と、レベル判定回路１６−４とを備えている。直流カット回路１６−１は、高電圧印加部１５（１５Ａ，１５Ｂ）の電圧供給端子Ｔ１とＴ２との間に生じる高電圧、すなわちガス処理ユニットＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）の電極間に印加される高電圧を取り込み、この高電圧に含まれる直流分をカットして出力する。放電周波数検出回路１６−２は、直流カット回路１６−１が出力する直流分がカットされた電圧より、所定周波数以上の電圧をガス処理ユニットＧＵの電極間の放電により発生した雑音電圧として取り出す。整流平滑回路１６−３は、放電周波数検出回路１６−２より取り出された雑音電圧を整流して平滑する。レベル判定回路１６−４は、整流平滑回路１６−３によって整流平滑化された雑音電圧の大きさを判定し、その雑音電圧の大きさが所定値を超えた場合に異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１（Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂ）を出力する。
【００３５】
なお、この実施の形態において、電極９はガス処理ユニットＧＵ１の第２の電極とガス処理ユニットＧＵ２の第１の電極とを兼ねた共通電極とされているが、ガス処理ユニットＧＵ１の第２の電極とガス処理ユニットＧＵ２の第１の電極とを独立した電極とするようにしてもよい。
【００３６】
〔ガス処理ユニットＧＵ１で異常放電が発生した場合〕
このガス処理装置において、ガス処理ユニットＧＵ１で異常放電が発生すると、異常放電検知部１６Ａが異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ａを制御部１７へ送る。
【００３７】
制御部１７は、異常放電検知部１６Ａからガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ａが送られてくると、ガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生の有無を確認する。すなわち、異常放電検知部１６Ｂからの検知信号Ｓ１Ｂをチェックし、検知信号Ｓ１Ｂが生じていなければガス処理ユニットＧＵ２では異常放電が発生していないと判断する。
【００３８】
ガス処理ユニットＧＵ２で異常放電が発生していなければ、制御部１７は、高電圧印加部１５Ａへガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を下げる指令Ｓ２Ａを送り、高電圧印加部１５Ｂへガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を上げる指令Ｓ２Ｂを送る。
【００３９】
これにより、ガス処理ユニットＧＵ１のガス処理能力が下げられ、ガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生が抑制される。また、ガス処理ユニットＧＵ２のガス処理能力が上げられ、ガス処理ユニットＧＵ１でのガス処理能力の低下が補われる。
【００４０】
〔ガス処理ユニットＧＵ２で異常放電が発生した場合〕
このガス処理装置において、ガス処理ユニットＧＵ２で異常放電が発生すると、異常放電検知部１６Ｂが異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ｂを制御部１７へ送る。
【００４１】
制御部１７は、異常放電検知部１６Ｂからガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ｂが送られてくると、ガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生の有無を確認する。すなわち、異常放電検知部１６Ａからの検知信号Ｓ１Ａをチェックし、検知信号Ｓ１Ａが生じていなければガス処理ユニットＧＵ１では異常放電が発生していないと判断する。
【００４２】
ガス処理ユニットＧＵ１で異常放電が発生していなければ、制御部１７は、高電圧印加部１５Ｂへガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を下げる指令Ｓ２Ｂを送り、高電圧印加部１５Ａへガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を上げる指令Ｓ２Ａを送る。
【００４３】
これにより、ガス処理ユニットＧＵ２のガス処理能力が下げられ、ガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生が抑制される。また、ガス処理ユニットＧＵ１のガス処理能力が上げられ、ガス処理ユニットＧＵ２でのガス処理能力の低下が補われる。
【００４４】
〔実施の形態２〕
図３はこの発明に係るガス処理装置の他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す図である。この実施の形態でも、実施の形態１と同様に、処理対象ガスＧＳの通過方向（ダクト１の入口から出口への方向）に方向に沿って、第１のガス処理ユニットＧＵ１と第２のガス処理ユニットＧＵ２をダクト１内に配置している。
【００４５】
但し、この実施の形態において、第１のガス処理ユニットＧＵ１および第２のガス処理ユニットＧＵ２は、処理対象ガスＧＳの通過方向に対し直交する方向に沿って、複数のハニカム構造体４を間隔を設けて配置した構造とされている。
【００４６】
第１のガス処理ユニットＧＵ１は、ハニカム構造体４−１１〜４−１４を備え、ハニカム構造体４−１１と４−１２との間に間隔Ｇ１を設けて、ハニカム構造体４−１３と４−１４との間に間隔Ｇ２を設けて、ダクト１内に配置されている。
【００４７】
また、ハニカム構造体４−１１〜４−１４中、隣り合うハニカム構造体４−１１と４−１２とを第１のハニカム構造体群４Ａとし、この第１のハニカム構造体群４Ａの両端に位置するハニカム構造体４−１１および４−１２の外側に、第１の電極として電極８−１を、第２の電極として電極９−１を配置している。
【００４８】
また、ハニカム構造体４−１１〜４−１４中、隣り合うハニカム構造体４−１３と４−１４とを第２のハニカム構造体群４Ｂとし、この第２のハニカム構造体群４Ｂの両端に位置するハニカム構造体４−１３および４−１４の外側に、第１の電極として電極９−１を、第２の電極として電極１０−１を配置している。
【００４９】
この第１のガス処理ユニットＧＵ１において、ハニカム構造体４−１１と４−１２との間の間隔Ｇ１およびハニカム構造体４−１３と４−１４との間の間隔Ｇ２は、処理対象ガスＧＳの通過方向の上流側から下流側に向かって徐々に狭められている。
【００５０】
この例では、ハニカム構造体４−１２および４−１３の厚さを処理対象ガスＧＳの通過方向の上流側から下流側に向かって厚くするようにし、これによって形成されるハニカム構造体４−１２の傾斜面４−１２ｓをハニカム構造体４−１１側に向けて、ハニカム構造体４−１３の傾斜面４−１３ｓをハニカム構造体４−１４側に向けて、電極９−１の上面および下面にハニカム構造体４−１２および４−１３を配置することによって、間隔Ｇ１およびＧ２を処理対象ガスＧＳの通過方向の上流側から下流側に向かって徐々に狭めた形状としている。
【００５１】
第２のガス処理ユニットＧＵ２は、ハニカム構造体４−２１〜４−２４を備え、ハニカム構造体４−２１と４−２２との間に間隔Ｇ３を設けて、ハニカム構造体４−２３と４−２４との間に間隔Ｇ４を設けて、ダクト１内に配置されている。
【００５２】
また、ハニカム構造体４−２１〜４−２４中、隣り合うハニカム構造体４−２１と４−２２とを第１のハニカム構造体群４Ｃとし、この第１のハニカム構造体群４Ｃの両端に位置するハニカム構造体４−２１および４−２２の外側に、第１の電極として電極８−２を、第２の電極として電極９−２を配置している。
【００５３】
また、ハニカム構造体４−２１〜４−２４中、隣り合うハニカム構造体４−２３と４−２４とを第２のハニカム構造体群４Ｄとし、この第２のハニカム構造体群４Ｄの両端に位置するハニカム構造体４−２３および４−２４の外側に、第１の電極として電極９−２を、第２の電極として電極１０−２を配置している。
【００５４】
この第２のガス処理ユニットＧＵ２において、ハニカム構造体４−２１と４−２２との間の間隔Ｇ３およびハニカム構造体４−２３と４−２４との間の間隔Ｇ４は、同一の厚さのハニカム構造体４−２１〜４−２４を用いることによって等間隔とされている。
【００５５】
このガス処理装置では、処理対象ガスＧＳをダクト１内に流し、第１のガス処理ユニットＧＵ１の電極８−１と９−１との間および電極９−１と１０−１との間に、高電圧印加部１５Ａからの高電圧Ｖ１を個別に印加する。また、第２のガス処理ユニットＧＵ２の電極８−２と９−２との間および電極９−２と１０−２との間に、高電圧印加部１５Ｂからの高電圧Ｖ２を個別に印加する。
【００５６】
この実施の形態２においても、実施の形態１と同様、高電圧印加部１５Ａに対して、第１のガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生を検知する異常放電検知部１６Ａを設け、この異常放電検知部１６Ａにおける異常放電の検知結果を検知信号Ｓ１Ａとして制御部１７へ送るようにする。また、高電圧印加部１５Ｂに対して、第２のガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生を検知する異常放電検知部１６Ｂを設け、この異常放電検知部１６Ｂにおける異常放電の検知結果を検知信号Ｓ１Ｂとして制御部１７へ送るようにする。
【００５７】
制御部１７は、異常放電検知部１６Ａからガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ａが送られてくると、ガス処理ユニットＧＵ２での異常放電が発生していないことを確認のうえ、高電圧印加部１５Ａへガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を下げる指令Ｓ２Ａを送り、高電圧印加部１５Ｂへガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を上げる指令Ｓ２Ｂを送る。
【００５８】
これにより、ガス処理ユニットＧＵ１のガス処理能力が下げられ、ガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生が抑制される。また、ガス処理ユニットＧＵ２のガス処理能力が上げられ、ガス処理ユニットＧＵ１でのガス処理能力の低下が補われる。
【００５９】
制御部７は、異常放電検知部１６Ｂからガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ｂが送られてくると、ガス処理ユニットＧＵ１での異常放電が発生していないことを確認のうえ、高電圧印加部１５Ｂへガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を下げる指令Ｓ２Ｂを送り、高電圧印加部１５Ａへガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を上げる指令Ｓ２Ｂを送る。
【００６０】
これにより、ガス処理ユニットＧＵ２のガス処理能力が下げられ、ガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の発生が抑制される。また、ガス処理ユニットＧＵ１のガス処理能力が上げられ、ガス処理ユニットＧＵ２でのガス処理能力の低下が補われる。
【００６１】
なお、この実施の形態２では、ガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２において、各ハニカム構造体４が処理対象ガスＧＳの通過方向に対し直交する方向に沿って間隔を設けて配置されているので、処理対象ガスＧＳの通過方向に沿って配置される場合よりも、処理対象ガスＧＳが各ハニカム構造体４の貫通孔４ａやハニカム構造体４間の空間１４でプラズマに晒される時間が長くなる。これにより、ガス分解が行われる機会が多くなり、ガス処理能力が向上し、高速流におけるガス処理能力の低下を防ぐことが可能となる。
【００６２】
また、この実施の形態２では、ガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２において、第１のハニカム構造体群４Ａ，４Ｃの電極間および第２のハニカム構造体群４Ｂ，４Ｃの電極間に高電圧印加部１５Ａ，１５Ｂからの高電圧Ｖ１，Ｖ２を個別に印加しているので、空間１４−１，１４−２，１４−３，１４−４での電位を安定的に高電界状態に保ち、プラズマを安定して発生させることが可能となる。
【００６３】
さらに、この実施の形態２では、ガス処理ユニットＧＵ１において、空間１４−１，１４−２を形成する各ハニカム構造体４間の間隔Ｇ１，Ｇ２を処理対象ガスＧＳの通過方向の上流側から下流側に向かって徐々に狭めているので、各ハニカム構造体４間の間隔Ｇ１，Ｇ２がプラズマの発生条件のよい上流側では広くされ、プラズマの発生条件の悪い下流側では狭くされ、上流側と下流側のプラズマの発生状態がバランスし、ガス処理能力が安定する。
【００６４】
なお、上述した実施の形態１，２では、ガス処理ユニットＧＵ１で異常放電が発生した場合、ガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を下げ、ガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を上げ、ガス処理ユニットＧＵ２で異常放電が発生した場合、ガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を下げ、ガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を上げるようにしているが、その電圧値の上げ下げの幅は予め定められた一定値としてもよく、異常放電の発生量に応じて変化させるようにしてもよい。また、異常放電が発生したガス処理ユニットへの高電圧の印加を遮断し、そのガス処理ユニットのガス処理能力をゼロ（プラズマの発生量をゼロ）とするようにしてもよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態１，２では、印加する高電圧の電圧値の上げ／下げでガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２のガス処理能力を上げ／下げるようにしたが、印加する高電圧の時間の長／短でガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２のガス処理能力を上げ／下げるようにしてもよい。また、印加する高電圧を交流とし、この交流の高電圧の周波数の上げ／下げでガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２のガス処理能力を上げ／下げるようにしてもよい。
【００６６】
また、上述した実施の形態１，２では、高電圧印加部１５Ａ，１５Ｂに対して異常放電検知部１６Ａ，１６Ｂを各個に設け、ガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２での異常放電の発生をそれぞれ検知するようにしたが、図４や図５に示すように、最上流のガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生を検知するのみの構成としてもよい。
【００６７】
この構成において、制御部１７は、異常放電検知部１６Ａからガス処理ユニットＧＵ１での異常放電の発生を示す検知信号Ｓ１Ａが送られてくると、直ちに、高電圧印加部１５Ａへガス処理ユニットＧＵ１への高電圧Ｖ１の電圧値を下げる指令Ｓ２Ａを送り、高電圧印加部１５Ｂへガス処理ユニットＧＵ２への高電圧Ｖ２の電圧値を上げる指令Ｓ２Ｂを送る。
【００６８】
すなわち、異常放電を起こす可能性が高いガス処理ユニットは、処理対象ガスＧＳ内の水分が多い最上流に設置されたガス処理ユニットＧＵ１であるので、このガス処理ユニットＧＵ１での異常放電のみを監視するだけでも、ガス処理能力の低下を補いながらガス処理を継続させることができる。このようにすることによって、ガス処理ユニットＧＵ２での異常放電の監視を省略し、ガス処理装置を簡略化した構成とすることができるようになる。
【００６９】
また、上述した実施の形態１，２において、ハニカム構造体４はオゾンを分解する触媒機能を備えたものとしてもよく、処理対象ガスＧＳの通過方向の下流位置にオゾンを分解する触媒を設けるようにしてもよい。
【００７０】
また、上述した実施の形態１，２では、ガス処理ユニットの数を２つとしたが、さらにその数を増やすようにしてもよい。また、実施の形態１において、ガス処理ユニット内のハニカム構造体の数は２つに限られるものではなく、さらにその数を増やしてもよい。また、実施の形態２において、ガス処理ユニット内のハニカム構造体群の数は１つとしてもよく、さらにその数を増やしてもよい。また、ハニカム構造体群内のハニカム構造体の数も２つに限られるものでもない。
【００７１】
また、上述した実施の形態１，２において、副生成物としてオゾンを大量に発生させ、オゾン発生器として転用するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明のガス処理装置は、燃料電池等に用いられる水素を効率的に生成する目的で、炭化水素類等から水素含有ガスを生成する、いわゆる改質にも適用することができる。例えばオクタン（ガソリンの平均分子量に比較的近い物質）Ｃ8Ｈ18の場合は、本ガス処理装置に供給すると下記（１）式で示される化学反応が促進され、その結果水素ガスを効率よく生成することができる。
Ｃ8Ｈ18＋８Ｈ2Ｏ＋４（Ｏ2＋４Ｎ2）→８ＣＯ2＋１７Ｈ2＋１６Ｎ2・・・・（１）
【符号の説明】
【００７３】
１…ダクト（通風路）、４（４−１〜４−４、４−１１〜４−１４、４−２１〜４−２４）…ハニカム構造体、４ａ…貫通孔（セル）、４−１２ｓ，４−１３ｓ…傾斜面、４Ａ〜４Ｄ…ハニカム構造体群、８（８−１，８−２），９（９−１，９−２），１０（１０−１，１０−２）…電極、１１，１２，１３…導線、１４（１４−１〜１４−４、１４−１１〜１４−１４、１４−２１〜１４−２４）…空間、１５（１５Ａ，１５Ｂ）…高電圧印加部、１６（１６Ａ，１６Ｂ）…異常放電検知部、１６−１…直流カット回路、１６−２…放電周波数検出回路、１６−３…整流平滑回路、１６−４…レベル判定回路 、１７…制御部、Ｇ（Ｇ１〜Ｇ４）…間隔、ＧＳ…処理対象ガス、ＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）…ガス処理ユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通風路に間隔を設けて配置され、前記通風路を流れる処理対象ガスが通過する多数の貫通孔を有する複数のハニカム構造体と、
前記複数のハニカム構造体のうち隣り合う複数のハニカム構造体を１群のハニカム構造体群とし、このハニカム構造体群の両端に位置するハニカム構造体の両端に位置するハニカム構造体の外側に配置された第１および第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に高電圧を印加し前記ハニカム構造体の貫通孔および前記ハニカム構造体間の空間にプラズマを発生させる高電圧源とを備えたガス処理ユニットを前記処理対象ガスの通過方向に沿って複数設置したガス処理装置において、
前記ガス処理ユニット毎に異常放電が発生したことを検知する異常放電検知手段と、
前記異常放電検知手段によって異常放電の発生が検知された場合、その異常放電の発生が検知されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、異常放電の発生が検知されていないガス処理ユニットのガス処理能力を上げるガス処理能力制御手段と
を備えることを特徴とするガス処理装置。
【請求項２】
通風路の入口から出口への処理対象ガスの通過方向に対し直交する方向に沿って間隔を設けて配置され前記処理対象ガスが通過する多数の貫通孔を有する複数のハニカム構造体と、
前記複数のハニカム構造体のうち隣り合う複数のハニカム構造体を１群のハニカム構造体群とし、これらハニカム構造体群毎にその両端に位置するハニカム構造体の外側に配置された第１および第２の電極と、
前記各ハニカム構造体群の第１の電極と第２の電極との間に個別に高電圧を印加し前記ハニカム構造体の貫通孔および前記ハニカム構造体間の空間にプラズマを発生させる高電圧源とを備えたガス処理ユニットを前記処理対象ガスの通過方向に沿って複数設置したガス処理装置において、
前記ガス処理ユニット毎に異常放電が発生したことを検知する異常放電検知手段と、
前記異常放電検知手段によって異常放電の発生が検知された場合、その異常放電の発生が検知されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、異常放電の発生が検知されていないガス処理ユニットのガス処理能力を上げるガス処理能力制御手段と
を備えることを特徴とするガス処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたガス処理装置において、
前記異常放電検知手段に代えて、
前記処理対象ガスの通過方向の最上流に設置されたガス処理ユニットの異常放電の発生のみを検知する最上流ユニット異常放電検知手段を備え、
前記ガス処理能力制御手段に代えて、
前記最上流ユニット異常放電検知手段によって異常放電の発生が検知された場合、前記最上流に設置されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、他のガス処理ユニットのガス処理能力を上げるガス処理能力制御手段を備える
ことを特徴とするガス処理装置。
【請求項１】
通風路に間隔を設けて配置され、前記通風路を流れる処理対象ガスが通過する多数の貫通孔を有する複数のハニカム構造体と、
前記複数のハニカム構造体のうち隣り合う複数のハニカム構造体を１群のハニカム構造体群とし、このハニカム構造体群の両端に位置するハニカム構造体の両端に位置するハニカム構造体の外側に配置された第１および第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に高電圧を印加し前記ハニカム構造体の貫通孔および前記ハニカム構造体間の空間にプラズマを発生させる高電圧源とを備えたガス処理ユニットを前記処理対象ガスの通過方向に沿って複数設置したガス処理装置において、
前記ガス処理ユニット毎に異常放電が発生したことを検知する異常放電検知手段と、
前記異常放電検知手段によって異常放電の発生が検知された場合、その異常放電の発生が検知されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、異常放電の発生が検知されていないガス処理ユニットのガス処理能力を上げるガス処理能力制御手段と
を備えることを特徴とするガス処理装置。
【請求項２】
通風路の入口から出口への処理対象ガスの通過方向に対し直交する方向に沿って間隔を設けて配置され前記処理対象ガスが通過する多数の貫通孔を有する複数のハニカム構造体と、
前記複数のハニカム構造体のうち隣り合う複数のハニカム構造体を１群のハニカム構造体群とし、これらハニカム構造体群毎にその両端に位置するハニカム構造体の外側に配置された第１および第２の電極と、
前記各ハニカム構造体群の第１の電極と第２の電極との間に個別に高電圧を印加し前記ハニカム構造体の貫通孔および前記ハニカム構造体間の空間にプラズマを発生させる高電圧源とを備えたガス処理ユニットを前記処理対象ガスの通過方向に沿って複数設置したガス処理装置において、
前記ガス処理ユニット毎に異常放電が発生したことを検知する異常放電検知手段と、
前記異常放電検知手段によって異常放電の発生が検知された場合、その異常放電の発生が検知されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、異常放電の発生が検知されていないガス処理ユニットのガス処理能力を上げるガス処理能力制御手段と
を備えることを特徴とするガス処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたガス処理装置において、
前記異常放電検知手段に代えて、
前記処理対象ガスの通過方向の最上流に設置されたガス処理ユニットの異常放電の発生のみを検知する最上流ユニット異常放電検知手段を備え、
前記ガス処理能力制御手段に代えて、
前記最上流ユニット異常放電検知手段によって異常放電の発生が検知された場合、前記最上流に設置されたガス処理ユニットのガス処理能力を下げ、他のガス処理ユニットのガス処理能力を上げるガス処理能力制御手段を備える
ことを特徴とするガス処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２０６７０３（Ｐ２０１１−２０６７０３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７７５８５（Ｐ２０１０−７７５８５）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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