(57)【要約】【課題】隣接するガス処理ユニット間の空間でもプラズマを発生させ、全体のガス処理能力を更に高める。【解決手段】ガス処理ユニットＧＵ１の第１の電極８−１と第２の電極９−１との間に、電極８−１をグランド電極、電極９−１を高圧電極として、高電圧電源５からの高電圧を印加する。また、ガス処理ユニットＧＵ２の第１の電極８−２と第２の電極９−２との間に、電極８−２を高圧電極、電極９−２をグランド電極として、高電圧電源５からの高電圧を印加する。これにより、対向する電極間に電位差が生じ、隣接するガス処理ユニット間の空間でもプラズマが発生して（エリアＡＲ１，ＡＲ２でもプラズマが発生する）、ガス処理が行われるようになる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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前記処理対象ガスの通過方向に対し直交する方向の一端に配置されるハニカム構造体の外側に配置される第１の電極と、
前記複数のハニカム構造体のうち前記処理対象ガスの通過方向に対し直交する方向の他端に配置されるハニカム構造体の外側に配置される第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、
前記各ガス処理ユニットの第１の電極および第２の電極は、隣接するガス処理ユニット同士の第１の電極および第２の電極が対向し、かつ対向する各電極の高電圧の印加極性が互いに異なる
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、
前記各ガス処理ユニットの各ハニカム構造体群の第１の電極および第２の電極は、隣接するガス処理ユニットの各ハニカム構造体群同士の第１の電極および第２の電極が対向し、かつその対向する各電極の高電圧の印加極性が互いに異なる
ことを特徴とするガス処理装置。
【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３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、処理対象ガスＧＳの通過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。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。
【００１２】
(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。
(４)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）に沿ってハニカム構造体４がダクト１内に配置されているため、ハニカム構造体４のガス流と直交する方向の寸法が長く、これに対してガス流と平行な方向の寸法が短くなっている。このため、ガス流の流速が速いと、処理対象ガスＧＳがハニカム構造体４の内部でプラズマに晒される時間が短く、ガス処理能力が落ちる。
【００１３】
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４に示すようなタイプ１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の通過方向に対し直交する方向に沿って間隔Ｇ（Ｇ１〜Ｇ３）を設けて、多数の貫通孔（丸孔）４ａを有する複数のハニカム構造体４（４−１〜４−４）を配置している。
【００１４】
なお、８はハニカム構造体４−１〜４−４のうち処理対象ガスＧＳの通過方向に対し直交する方向の一端に位置するハニカム構造体４−１の外側に配置された第１の電極、９はハニカム構造体４−１〜４−４のうち処理対象ガスＧＳの通過方向に対し直交する方向の他端に位置するハニカム構造体４−４の外側に配置された第２の電極であり、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。
【００１５】
この第１の電極８と第２の電極９との間に、電極８を高圧電極、電極９をグランド電極として、高電圧電源（高電圧源）５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１１（１１−１〜１１−３）にプラズマを発生させる。これにより、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。
【００１６】
また、本出願人は、図５に示すようなタイプ２のガス処理装置を提案した（特許文献４参照）。このガス処理装置では、ハニカム構造体４−１と４−２とで第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を配置し、第２の電極として電極９を配置している。また、ハニカム構造体４−３と４−４とで第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を配置し、第２の電極として電極１０を配置している。
【００１７】
そして、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、電極８を高圧電極、電極９をグランド電極として、高電圧電源５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、電極９をグランド電極、電極１０を高圧電極として、高電圧電源５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１１（１１−１，１１−２）にプラズマを発生させる。これにより、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【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２００８−１９４６６９号公報
【特許文献４】特開２００８−１９４６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述したタイプ１やタイプ２のガス処理装置では、図３に示されたガス処理装置よりもガス処理能力が向上しているが、更にガス処理能力を向上させるためにはタイプ１やタイプ２のガス処理装置を１つのガス処理ユニットして、処理対象ガスＧＳの通過方向に複数設置することが考えられる。図６にタイプ１のガス処理ユニットを処理対象ガスＧＳの通過方向に２つ設置した例を示す。図７にタイプ２のガス処理ユニットを処理対象ガスＧＳの通過方向に２つ設置した例を示す。
【００２０】
この場合、図６に示した例では、隣接するガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２の高圧電極８−１と８−２とが対向し、またグランド電極９−１と９−２とが対向し、この対向する電極間では電位差がつかないため、ガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２間の空間ではプラズマが生じにくく（エリアＡＲ１，ＡＲ２でのプラズマの発生がない）、この場合の全体のガス処理能力は個々のガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２の和に留まる。
【００２１】
また、図７に示した例では、隣接するガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２の高圧電極８−１と８−２とが対向し、またグランド電極９−１と９−２とが対向し、また高圧電極１０−１と１０−２とが対向し、この対向する電極では電位差がつかないため、ガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２間の空間ではプラズマが生じにくく（エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３でのプラズマの発生がない）、この場合の全体のガス処理能力は個々のガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２の和に留まる。
【００２２】
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、隣接するガス処理ユニット間の空間でもプラズマを発生させ、全体のガス処理能力を更に高め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】
【００２３】
このような目的を達成するために本発明は、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、複数のハニカム構造体のうち処理対象ガスの通過方向に対し直交する方向の一端に配置されるハニカム構造体の外側に配置される第１の電極と、複数のハニカム構造体のうち処理対象ガスの通過方向に対し直交する方向の他端に配置されるハニカム構造体の外側に配置される第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に高電圧を印加しハニカム構造体の貫通孔および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、隣接するガス処理ユニット同士の第１の電極および第２の電極を対向させ、かつこの対向する各電極の高電圧の印加極性を互いに異なるものとしたものである。
【００２４】
また、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、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、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ハニカム構造体の貫通孔および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、隣接するガス処理ユニットの各ハニカム構造体群同士の第１の電極および第２の電極を対向させ、かつその対向する各電極の高電圧の印加極性を互いに異なるものとしたものである。
【００２５】
この発明によれば、タイプ１のガス処理ユニットを処理対象ガスの通過方向に沿って複数設置するものとした場合、隣接するタイプ１のガス処理ユニット同士の第１の電極および第２の電極が対向し、かつこの対向する各電極の高電圧の印加極性が互いに異なるものとなる。例えば、隣接する一方のガス処理ユニットの第１の電極を高圧電極とし、第２の電極をグランド電極とした場合、隣接する他方のガス処理ユニットの第１の電極がグランド電極とされ、第２の電極が高圧電極とされる。これにより、対向する電極間に電位差が生じ、隣接するガス処理ユニット間の空間でもプラズマが発生して、ガス処理が行われるようになる。
【００２６】
また、タイプ２のガス処理ユニットを処理対象ガスの通過方向に沿って複数設置するものとした場合、隣接するタイプ２のガス処理ユニットの各ハニカム構造体群同士の第１の電極および第２の電極が対向し、かつこの対向する各電極の高電圧の印加極性が互いに異なるものとなる。例えば、隣接する一方のガス処理ユニットのハニカム構造体群の第１の電極を高圧電極とし、第２の電極をグランド電極とした場合、隣接する他方のガス処理ユニットのハニカム構造体群の第１の電極がグランド電極とされ、第２の電極が高圧電極とされる。これにより、対向する電極間に電位差が生じ、隣接するガス処理ユニット間の空間でもプラズマが発生して、ガス処理が行われるようになる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、隣接するガス処理ユニット同士の第１の電極および第２の電極を対向させ、かつこの対向する各電極の高電圧の印加極性を互いに異なるものとしたので、また、隣接するガス処理ユニットの各ハニカム構造体群同士の第１の電極および第２の電極を対向させ、かつその対向する各電極の高電圧の印加極性を互いに異なるものとしたので、対向する電極間に電位差が生じ、隣接するガス処理ユニット間の空間でもプラズマが発生してガス処理が行われるようになり、ガス処理ユニット個々のガス処理能力の和にガス処理ユニット間で発生するプラズマによるガス処理能力分が加わり、全体のガス処理能力が更に高まるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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】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３】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４】特許文献３に示されたガス処理装置（タイプ１のガス処理ユニット）の要部を示す図である。
【図５】特許文献４に示されたガス処理装置（タイプ２のガス処理ユニット）の要部を示す図である。
【図６】従来のタイプ１のガス処理ユニットを処理対象ガスの通過方向に２つ設置した例を示す図である。
【図７】従来のタイプ２のガス処理ユニットを処理対象ガスの通過方向に２つ設置した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
〔実施の形態１（タイプ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６と同一符号は図６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。
【００３１】
このガス処理装置でも、図６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）に沿って、タイプ１のガス処理ユニットＧＵ１とＧＵ２とをダクト１内に配置している
【００３２】
但し、この実施の形態では、ガス処理ユニットＧＵ１の第１の電極８−１と第２の電極９−１との間に、電極８−１をグランド電極、電極９−１を高圧電極として、高電圧電源５からの高電圧を印加するようにしている。また、ガス処理ユニットＧＵ２の第１の電極８−２と第２の電極９−２との間に、電極８−２を高圧電極、電極９−２をグランド電極として、高電圧電源５からの高電圧を印加するようにしている。
【００３３】
すなわち、この実施の形態では、隣接するガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２のグランド電極８−１と高圧電極８−２とを対向させ、また高圧電極９−１とグランド電極９−２とを対向させている。これにより、対向する電極間に電位差が生じ、隣接するガス処理ユニット間の空間でもプラズマが発生して（エリアＡＲ１，ＡＲ２でもプラズマが発生する）、ガス処理が行われるようになる。
【００３４】
このようにして、この実施の形態１では、ガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２の個々のガス処理能力の和にガス処理ユニット間で発生するプラズマによるガス処理能力分が加わり、全体のガス処理能力が更に高まるものとなる。
【００３５】
〔実施の形態２（タイプ２）〕
図２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。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。
【００３６】
このガス処理装置でも、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）に沿って、タイプ２のガス処理ユニットＧＵ１とＧＵ２とをダクト１内に配置している
【００３７】
但し、この実施の形態では、ガス処理ユニットＧＵ１の第１のハニカム構造体群４Ａの第１の電極８−１と第２の電極９−１との間に、電極８−１をグランド電極、電極９−１を高圧電極として、高電圧電源５からの高電圧を印加するようにし、第２のハニカム構造体群４Ｂの第１の電極９−１と第２の電極１０−１との間に、電極９−１を高圧電極、電極１０−１をグランド電極として、高電圧電源５からの高電圧を印加するようにしている。
【００３８】
また、ガス処理ユニットＧＵ２の第１のハニカム構造体群４Ｃの第１の電極８−２と第２の電極９−２との間に、電極８−２を高圧電極、電極９−２をグランド電極として、高電圧電源５からの高電圧を印加するようにし、第２のハニカム構造体群４Ｄの第１の電極９−２と第２の電極１０−２との間に、電極９−２をグランド電極、電極１０−２を高圧電極として、高電圧電源５からの高電圧を印加するようにしている。
【００３９】
すなわち、この実施の形態では、隣接するガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２のグランド電極８−１と高圧電極８−２とを対向させ、また高圧電極９−１とグランド電極９−２とを対向させ、グランド電極１０−１と高圧電極１０−２とを対向させている。これにより、対向する電極間に電位差が生じ、隣接するガス処理ユニット間の空間でもプラズマが発生して（エリアＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３でもプラズマが発生する）、ガス処理が行われるようになる。
【００４０】
このようにして、この実施の形態２でも、ガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２の個々のガス処理能力の和にガス処理ユニット間で発生するプラズマによるガス処理能力分が加わり、全体のガス処理能力が更に高まるものとなる。
【００４１】
実施の形態２のガス処理装置は、実施の形態１のガス処理装置よりも、隣接するガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２間で対向する電極の対が多いので、ガス処理ユニット間でのプラズマが発生する空間領域が広く、ガス処理能力のアップ分が大きい。
【００４２】
なお、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。
【００４３】
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４つに限られるものではなく、２つ以上であればよく、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、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。
【００４４】
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】
【００４５】
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】
【００４６】
１…ダクト（通風路）、４（４−１１〜４−１４、４−２１〜４−２４）…ハニカム構造体、４ａ…貫通孔（セル）、４Ａ〜４Ｄ…ハニカム構造体群、５…高電圧電源、８−１，８−２，９−１，９−２，１０−１，１０−２…電極、１１…空間、Ｇ（Ｇ１〜Ｇ６）…間隔、ＧＳ…処理対象ガス、ＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）…ガス処理ユニット、ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３…エリア。
【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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【図６】
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【図７】
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