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複合型排気ガス処理装置
説明

複合型排気ガス処理装置

【課題】処理対象の排気ガスを効果的に分解処理でき、装置全体を経済的に製作できる複合型排気ガス処理装置を提供する。
【解決手段】処理対象の排気ガス3のガス流入部1とガス排出部2間に、少なくとも排気ガス3に極性を持たせる高電圧パルス形ガス処理部10を前段に設置し、この後段に排気ガス3を吸着して酸化分解する触媒形ガス処理部20を設置して複合型排気ガス処理装置を構成し、排気ガス3を別工程で処理している。高電圧パルス形ガス処理部10は、線電極11及び外部電極12を有し、線電極11は高電圧パルス電源13と接続すると共に外部電極12は接地し、の二つの電極間で高電圧パルス放電を発生させ、排気ガスに極性を持たせる。触媒形ガス処理部20は、排気ガス流路の部分に複数枚の光触媒部22を配置し、光触媒部22に接続して直流を印加する直流電源24と、光触媒を活性化させる紫外線灯25を有している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は複合型排気ガス処理装置に係り、特に高電圧パルス放電と光触媒を用いて排気ガスを別々に処理する複合型排気ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
工場や各種の焼却設備等から排出される大量の排気ガスは、特に近隣の環境対策や地球環境の面から、排出前に適切な正常化処理を行った後で、外部に出すようにすることが要求されてきている。例えば、排気ガスに悪臭があるときは、何らかの手段で排気ガスに対して消臭処理を施し、その後に排出する必要がある。
【0003】
処理対象の排気ガスを処理する脱臭装置としては、高電圧パルス放電を活用する方式や光触媒を活用する方式のものが知られている。双方の方式の脱臭装置は、いずれも適用できる排気ガスの範囲が広く、しかも即効性のあるガス分解の効果が期待できる。
【0004】
しかし、前者の方式の装置では、大容量の排気ガスを処理しようとすると、パルス発生電源が大きくなり高価なものとなる。また、後者の方式の装置では、酸化反応場が光触媒の表面のみのため、ガスを光触媒の表面に接触させる時間を大きく取るように対策をせねばならず、また大容量の対象ガスを分解処理しようとすると、装置全体が非常に大きくなる。
【0005】
上記した両方式を活用して排気ガスを処理する装置として、例えば特許文献1に記載されている有害成分処理装置が提案されている。この装置は、放電プラズマを発生させる同軸配置の線電極と円筒電極を用いている。そして、線電極を正極及び円筒電極を負極となるようにパルス電源を接続し、両電極間にパルス電源を接続してパルス電圧を印加するようにすると共に、円筒電極の負極の内面に設置する光触媒を備えているものである。
【0006】
そして、上記特許文献1の装置では、パルス電源からパルス電圧を印加したときに発生するプラズマ放電を活用し、電極間に導入される排気ガス中の有害物質を分解する。同時に、プラズマ放電により発光する紫外線を光触媒に照射することによって、光触媒作用を活性化させて有害物質を分解し、無害化された排気ガスを排出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2000−354737号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記した特許文献1の装置は、パルス放電部のプラズマ分解と触媒部の酸化作用で対象ガスを同時処理できる。しかし、パルス放電部が同軸配置の電極構造であるから、対象ガスの処理にはある程度の長さが必要になるため、ガス流が層流となり易くなってしまうことになる。
【0009】
このため、円筒電極内に対象ガスを流すと中心部の流速が早く、外径側は流速が遅くなるから、円筒電極の内面に配置した光触媒と接触するガス量は非常に少ないし、電極間の印加電圧の関係もあって円筒電極の直径を大きく取れない。このため、円筒電極内のガス全体の流速が早くなるし、円筒電極の表面積も大きくできず配置する光触媒も少なくなるので、対象ガスを充分に処理できなくなってしまう問題がある。
【0010】
また、特許文献1の装置は、パルス放電部のパルス放電時に発生する紫外線光で光触媒を機能させるものであるから、断続的な放電時に紫外線光が発生する。このため、紫外線光を光触媒に対して効率的に作用させられないばかりか、パルス放電によるストリーマ成分のみでは光触媒を有効に機能させるだけの充分な紫外線強度が得られず、対象ガスの処理が充分でなくなる問題がある。
【0011】
本発明の目的は、処理対象の排気ガスを効果的に分解処理でき、装置全体を経済的に製作できる複合型排気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】
【0012】
本発明の複合型排気ガス処理装置は、排気ガスをパルス放電によるプラズマと触媒を用いて処理するものであって、ガス流入側である前段に設置して少なくとも前記排気ガスに極性を持たせる高電圧パルス形ガス処理部と、前記高電圧パルス形ガス処理部の後段に設置して前記排気ガスを吸着して酸化分解する触媒形ガス処理部とをそれぞれ独立して備えて構成したことを特徴としている。
【0013】
また本発明の複合型排気ガス処理装置は、排気ガスをパルス放電によるプラズマと触媒を用いて処理するものであって、ガス流入側である前段に設置して少なくとも前記排気ガスに極性を持たせる高電圧パルス形ガス処理部と、前記高電圧パルス形ガス処理部の後段に設置して前記排気ガスを吸着して酸化分解する触媒形ガス処理部とをそれぞれ独立して備え、前記高電圧パルス形ガス処理部は、二つの電極と、一方の前記電極を接地すると共に他方の前記電極と接続して間欠の高電圧パルスを印加する高電圧パルス電源を有し、前記触媒形ガス処理部は、排気ガス流路内に配置する触媒部と、前記触媒部と接続して前記高電圧パルス電源の印加電圧とは逆極性の直流電圧を印加する直流電源と、前記触媒部を活性化させる紫外線灯を有して構成したことを特徴としている。
【0014】
好ましくは、前記触媒部は金属メッシュ板に触媒を施した帯電プレート型にて構成したことを特徴としている。
【0015】
また好ましくは、前記高電圧パルス形ガス処理部の二つの電極は、線電極及び前記線電極と同軸に配置する接地側の円筒状の外部電極にて構成したことを特徴としている。
【0016】
更にまた好ましくは、前記高電圧パルス形ガス処理部の二つの電極は、線電極及び前記線電極を取り囲んで対向配置する接地側の円弧状の外部電極にて構成したことを特徴としている。
【0017】
また更に好ましくは、前記高電圧パルス形ガス処理部の二つの電極は、線電極及び前記線電極を取り囲んで対向配置する接地側の平板状の外部電極にて構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【0018】
本発明の複合型排気ガス処理装置は、独立した構造の高電圧パルス形ガス処理部と触媒排ガス処理部とを適切に組み合わせて複合化し、排気ガスの処理を別工程で行うように構成したので、処理対象の排気ガスを効果的に分解処理できて、排気ガスの処理効率を向上できるし、装置全体を大型化せずに済むため、経済的に製作することができる。
【0019】
また本発明の複合型排気ガス処理装置は、独立した構造の高電圧パルス形ガス処理部と触媒排ガス処理部とを適切に組み合わせて複合化すると共に、高電圧パルス形ガス処理部は、二つの電極と、一方の前記電極を接地すると共に他方の前記電極と接続して間欠の高電圧パルスを印加する高電圧パルス電源を有し、しかも触媒形ガス処理部は、排気ガス流路内に配置する触媒部と、前記触媒部と接続して前記高電圧パルス電源の印加電圧とは逆極性の直流電圧を印加する直流電源と、前記触媒部を活性化させる紫外線灯を有して構成したので、それぞれの利点を活用してより一層排気ガスを効果的に分解処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】(a)は本発明の一実施例である複合型排気ガス処理装置を示す概略縦断面図、(b)は(a)のA−A線の断面図である。
【図2】(a)は本発明の他の実施例である複合型排気ガス処理装置を示す概略縦断面図、(b)は(a)のB−B線の断面図である。
【図3】(a)は本発明の別の実施例である複合型排気ガス処理装置を示す概略縦断面図、(b)は(a)のC−C線の断面図である。
【図4】本発明の更に別の実施例である複合型排気ガス処理装置を示す概略縦断面図である。
【図5】繰返しパルス数とアンモニア濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本発明の複合型排気ガス処理装置は、処理対象の排気ガスのガス流入側である前段に設置する高電圧パルス形ガス処理部と、この後段に設置して触媒形ガス処理部とをそれぞれ独立して備えている。高電圧パルス形ガス処理部において排気ガスは少なくとも極性を持たせ、触媒形ガス処理部において排気ガスを吸着して酸化分解を行うように別工程としている。本発明の各実施例を、図1から図5を用いて順に説明する。
【実施例1】
【0022】
図1に示す本発明の複合型排気ガス処理装置は、処理対象の排気ガスの入口であるガス流入部1側と出口のガス排出部2側間には、前段に高電圧パルス形ガス処理部10を、続く後段に触媒形ガス処理部20を順に設置している。これにより、ガス導入部1側から入る排気ガス3は、高電圧パルス形ガス処理部10と触媒形ガス処理部20を経由し、各処理部10及び20を通過する過程で処理が行われ、ガス排出部2から排出されるようになる。
【0023】
高電圧パルス形ガス処理部10は、中心の線電極11及びこれと同軸に配置する円筒状の外部電極12の二つの電極を有し、一方の線電極11は高電圧パルス電源13と接続し、他方の外部電極12は接地している。
【0024】
高電圧パルス電源13は、高電圧間欠パルスを発生させる制御回路14により制御されて、図1の例では負極性の高電圧パルスを線電極11に印加している。このように、高電圧パルス電源13からの高電圧パルスの印加によって、両電極11及び12間で高電圧のパルス放電を発生させる。
【0025】
また、触媒形ガス処理部20は、容器21内の排気ガス流路の部分に複数枚の光触媒部22を配置している。各光触媒部22は、絶縁物23によって絶縁支持させており、図1の例では各光触媒部22は直流電源24と接続して正極性の直流電圧を印加している。
【0026】
光触媒部22は、例えば金網等の金属メッシュ板に酸化チタン(TiO)等の光触媒を施した帯電プレート型のものを使用している。しかも、光触媒の活性化を図るために、容器21内には光触媒部22に対して、それぞれ紫外線灯25を対向するように配置している。
【0027】
なお、光触媒部22には、酸化チタンの如き光触媒以外の金属基材系触媒を使用することもでき、パルス放電で活性化した排気ガスと金属基材系触媒を接触させ、酸化分解の反応を促進させることもできる。
【0028】
上記した高電圧パルス形ガス処理部10では、両電極11及び12間で高電圧パルス放電中に、処理対象の排気ガス3が外部電極12内を通過する。このため、排気ガス3はパルス放電によるのガス分解作用を受けると共に、パルス放電時の残留電荷により通過する排気ガス3は、負極の帯電状態となって活性化されることになる。
【0029】
高電圧パルス放電により負極に帯電させられた排気ガス3は、光触媒に吸着し易くなっており、しかも続く後段の触媒形ガス処理部20の光触媒部22は、直流電源24により正極性が印加されているから、より効率良く吸着されて光触媒と接触する。このため、排気ガス3は光触媒部22の光触媒によって酸化分解されて通過し、ガス排出部2から排気される。
【0030】
上記した構成の本発明の複合型排気ガス処理装置では、排気ガスの処理を別工程で行う高電圧パルス放電方式と光触媒方式の複合化により、それぞれの利点でそれぞれの欠点を補うことが可能になる。その上、それぞれを単独させた装置よりも、排気ガスの処理効率を向上できるし、複合化したので装置全体の大きさを低減でき、経済的に製作することができる。
【0031】
次に、アンモニアを含んだ排気ガスで実験した脱臭分解について、図5を用いて説明する。排気ガスとして用いたアンモニアの初期濃度が15ppmの場合、光触媒単独の処理では13ppm程度である。そして、光触媒及び紫外線光がなく、しかも繰返しパルス数(200pps)が印加した高電圧パルス形ガス処理部10を用いた単独の処理では、■印を結ぶ特性線に示すように15ppmが7ppmまでアンモニアの濃度が低下する。
【0032】
これに対し、上記した複合型排気ガス処理装置の構成ように、繰返しパルス数(200pps)高電圧パルス形ガス処理部10と、光触媒に紫外線光を照射する触媒形ガス処理部20を直列に組み合せた場合には、異なった種類の紫外線灯を使用したものであっても、□印及び▲印を結ぶ特性線でそれぞれ示すように、アンモニアの濃度を15ppmから2ppm程度まで低下した。
【実施例2】
【0033】
図2(a)及び(b)に示す例は、大量の排気ガスを処理する本発明の複合型排気ガス処理装置の構造を示している。高電圧パルス形ガス処理部10は、負極性の高電圧パルス電源13と接続する線電極11と、接地する外部電極12とを同軸配置する組み合せを、図2(a)、(b)に示す如く複数の並置し、各外部電極12内に排気ガスを通過させて処理している。
【0034】
また、後段の触媒形ガス処理部20は、大量の排気ガスが流せる大きさに形成した容器21内の排気ガス流路の部分に、上記と同様に正極性の直流電源24と接続する複数枚の光触媒部22を、絶縁支持する絶縁物23を介して配置し、また光触媒の機能を向上させる紫外線灯25も配置したものである。
【0035】
この複合型排気ガス処理装置は、上記した実施例と同様な効果を達成でき、排気ガスの排出量が多い場合であっても、排気ガスを各外部電極に並列に流して処理することができるから、大容量の処理装置として好適である。
【実施例3】
【0036】
図3(a)及び(b)に示す本発明の複合型排気ガス処理装置は、上記の図2の例と同様に大量の排気ガスを処理するのに適した構造である。この例では、高電圧パルス形ガス処理部10の線電極11に組み合せる電極として、円弧状の外部電極12を所定の間隔を保って対向配置し、両円弧状外部電極間の間隔をガス通路としたもので、他の点は図2に示すものと同様な構成である。この構造の複合型排気ガス処理装置も図2と同様な効果を達成できる。
【実施例4】
【0037】
図4に示す本発明の複合型排気ガス処理装置も同様に、大量の排気ガスを処理するのに適した構造である。この例の二つの電極は、線電極11及びこれに対向配置する平板状の外部電極12を用いたもので、他の点は図3に示すものと同様な構成である。このように電極を配置した構造の複合型排気ガス処理装置も、上記した各実施例と同様な効果を達成できる。
【0038】
なお、上記した各実施例の複合型排気ガス処理装置では、高電圧パルス形ガス処理部10に印加する高電圧パルス電源13の印加電圧の極性と、触媒形ガス処理部20に直流電源から印加する印加電圧の極性とは、常に逆の極性となるようにする。このように極性をかえることにより、高電圧パルス形ガス処理部10側で排気ガスに持たせた極性化を利用し、触媒形ガス処理部20側で排気ガスの処理が確実に行える。
【0039】
例えば、高電圧パルス電源13の印加電圧が正極性の場合、直流電源から触媒部に印加する印加電圧は負極性とする。この場合、高電圧パルス形ガス処理部において、排気ガスのプラズマ分解を行うと同時に排気ガスに極性を持たせることができる。それ故、高電圧パルス形ガス処理部及び触媒形ガス処理部の双方で排気ガスの処理効果を期待できるから、大容量の排気ガスの処理に好適である。
【0040】
また逆に、高電圧パルス電源13の印加電圧が負極性の場合、直流電源から触媒部に印加する印加電圧は正極性とする。この場合、高電圧パルス形ガス処理部10は、少なくとも排気ガスの活性化と極性化させるために活用し、触媒形ガス処理部20を主たる排気ガス処理用として特化できる。それ故、このように電圧を印加するときは、オゾンの発生を嫌う脱臭装置として有効である。
【符号の説明】
【0041】
1…ガス流入部、2…ガス排出部、3…排気ガス、10…高電圧パルス形ガス処理部、11…線電極、12…外部電極、13…高電圧パルス電源、14…制御回路、20…触媒形ガス処理部、22…光触媒部、24…直流電源、25…紫外線灯。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
排気ガスをパルス放電によるプラズマと触媒を用いて処理する複合型排気ガス処理装置において、ガス流入側である前段に設置して少なくとも前記排気ガスに極性を持たせる高電圧パルス形ガス処理部と、前記高電圧パルス形ガス処理部の後段に設置して前記排気ガスを吸着して酸化分解する触媒形ガス処理部とをそれぞれ独立して備えて構成したしたことを特徴とする複合型排気ガス処理装置。
【請求項2】
排気ガスをパルス放電によるプラズマと触媒を用いて処理する複合型排気ガス処理装置において、ガス流入側である前段に設置して少なくとも前記排気ガスに極性を持たせる高電圧パルス形ガス処理部と、前記高電圧パルス形ガス処理部の後段に設置して前記排気ガスを吸着して酸化分解する触媒形ガス処理部とをそれぞれ独立して備え、前記高電圧パルス形ガス処理部は、二つの電極と、一方の前記電極を接地すると共に他方の前記電極と接続して間欠の高電圧パルスを印加する高電圧パルス電源を有し、前記触媒形ガス処理部は、排気ガス流路内に配置する触媒部と、前記触媒部と接続して前記高電圧パルス電源の印加電圧とは逆極性の直流電圧を印加する直流電源と、前記触媒部を活性化させる紫外線灯を有して構成したことを特徴とする複合型排気ガス処理装置。
【請求項3】
請求項2において、前記触媒部は(例えば金網を使用した)金属メッシュ板に触媒を施した帯電プレート型にて構成したことを特徴とする複合型排気ガス処理装置。
【請求項4】
請求項2又は3のいずれかにおいて、前記高電圧パルス形ガス処理部の二つの電極は、線電極及び前記線電極と同軸に配置する接地側の円筒状の外部電極にて構成したことを特徴とする複合型排気ガス処理装置。
【請求項5】
請求項2又は3のいずれかにおいて、前記高電圧パルス形ガス処理部の二つの電極は、線電極及び前記線電極を取り囲んで対向配置する接地側の円弧状の外部電極にて構成したことを特徴とする複合型排気ガス処理装置。
【請求項6】
請求項2又は3のいずれかにおいて、前記高電圧パルス形ガス処理部の二つの電極は、線電極及び前記線電極に対向配置する接地側の平板状の外部電極にて構成したことを特徴とする複合型排気ガス処理装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2011−147874(P2011−147874A)
【公開日】平成23年8月4日(2011.8.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−10583(P2010−10583)
【出願日】平成22年1月21日(2010.1.21)
【出願人】(501383635)株式会社日本AEパワーシステムズ (168)
【Fターム(参考)】