(57)【要約】【課題】プラズマを利用した排気ガス浄化装置において圧力損失を低減させ、軽量化を図る。【解決手段】２つの電極が互いに対向して配置され、この電極間に強誘電体粒子が充填され、この強誘電体粒子間に浄化しようとする排気ガスを流すように構成された排気ガス浄化装置において、前記強誘電体粒子として中空粒子を用いる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの電極が互いに対向して配置され、この電極間に強誘電体粒子が充填され、この強誘電体粒子間に浄化しようとする排気ガスを流すように構成された排気ガス浄化装置において、前記強誘電体粒子が中空粒子であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマを利用して排気ガス中の有害成分を分解する排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガス中の有害成分を分解処理するためにプラズマを利用する装置及び方法は、従来より多くのものが知られている。例えば、特許文献１には、ゴミ焼却場から排出される排気ガスのような微粒子を含んだガスを処理するための、図１に示すようなガス処理装置が開示されている。このガス処理装置１は、円筒形の反応室２の内部に、同軸的に、円筒形状を有する外部電極３及び内部電極４を設け、反応室２の外部電極３と内部電極４の間に球状強誘電体ペレット７を充填している。そして外部電極３と内部電極４は交流電圧電源８に接続されている。この電極３及び４間に高電圧を印加し、吸気口１０から排気ガスを導入すると、排気ガスは球状強誘電体ペレット７の間の隙間を通過して排気口１２から排出される。
【０００３】
強誘電体を配置した空間に強い電界を印加すると、この電界が強誘電体に集中し、より強い電界が生じる。この強い電界により、ガスに電離が起こり、プラズマが発生する。したがって、球状強誘電体ペレット７の間を排気ガスが通過すると、排気ガス中の微粒子が帯電してペレット表面に付着する。この付着した微粒子には電界が集中し、プラズマ中の電子が高エネルギーで衝突するため、微粒子に含まれる有毒ガスが放出、分解されることになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−４７５４３号公報（第２頁、図１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のガス処理装置においては、直径１〜５ｍｍの強誘電体ペレットを用いているが、このような小さなペレットを反応室に充填したのでは、ペレット間の隙間が小さく、導入する排気ガスの圧力損失が大きくなるという問題がある。この圧力損失を低減するためには、誘電体ペレット間の隙間を大きくする、すなわち誘電体ペレットの粒径を大きくすればよい。しかしながら、誘電体のペレットを大きくすると重量が増加し、車両に搭載するためのガス処理装置には適さないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のようなプラズマを利用したガス処理装置において、圧力損失の低減化と軽量化を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明によれば、２つの電極が互いに対向して配置され、この電極間に強誘電体粒子が充填され、この強誘電体粒子間に浄化しようとする排気ガスを流すように構成された排気ガス浄化装置において、前記強誘電体粒子として中空粒子を用いる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の排気ガス浄化装置を説明する。図２は、本発明の排気ガス浄化装置１の縦断面図であり、図中、２１は強誘電体粒子、２２は内側電極、２３は外側電極、２４及び２５は電極座、２６は絶縁性保持材、２７は外筒、２８はコーン、２９はバリヤである。
【０００９】
内側電極２２及び外側電極２３はともに円筒形状であり、外側電極２３は外筒２７の外周面内側に設けられた絶縁性保持材２６上に配置されている。内側電極２２は外側電極２３と同芯状に配置されている。内側電極２２及び外側電極２３は電極座２４及び２５に接続され、ここから電源に接続される。
【００１０】
外側電極２３と内側電極２２の間には強誘電体粒子２１が充填されている。この強誘電体粒子２１は、誘電体材料、例えばチタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸鉛マグネシウム、ジルコン酸鉛等から形成されており、その形状は球形もしくは略球形であり、その粒径は１ｃｍ〜３ｃｍである。また、この強誘電体粒子２１は中空体であり、その中空内部は真空であるか、熱伝導性の低いガスが封入されている。
【００１１】
この中空の強誘電体粒子は、例えば以下のようにして製造することができる。すなわち、まずポリエチレン等の樹脂より、強誘電体粒子の中空部に相当するサイズの球体を製造する。次いでこの球体の表面にバインダを塗布した後、上記誘電体材料の粉末を表面に付着させ、必要に応じてバインダ塗布と誘電体材料粉末の付着を繰り返し、圧縮成形する。こうして得られた、樹脂球体を誘電体材料で被覆した成形体を焼成することにより、樹脂は蒸発し、中空の強誘電体粒子が得られる。
【００１２】
あるいは、上記の誘電体材料を用いて外径１ｃｍ〜３ｃｍの中空パイプを製造する。この中空パイプを所定の長さに切断し、得られた円筒片の各々の開口部を誘電体材料を用いて栓詰めした後、転造させることによって球体にする。最後に、得られた球体を焼成することにより、中空の強誘電体粒子が得られる。
【００１３】
この排気ガス浄化装置１を排気ガス流路にセットすると、排気ガスは一方のコーン２８から内部に流入する。内側電極２２には強誘電体粒子２１の直径よりも十分小さな穴が設けられており、従って排気ガスはこの穴を通じて強誘電体粒子２１の隙間に流入する。内側電極２２と外側電極２３には電流が印加されており、放電現象を起こし、強誘電体粒子２１を充填した空間には強い電界が印加されている。排気ガスに混じって進入してきたカーボン粒子は放電による静電力によって強誘電体粒子２１上に吸着される。ここでプラズマが発生し、プラズマによる排気ガス中のＮＯｘの酸化作用によって、ＮＯ２、ＨＣ、Ｈ２Ｏが分解してＯＨやＯラジカルが発生し、これらが以下の反応式に示すようにカーボン粒子と反応することにより、結果として排気ガスが浄化されることになる。
Ｃ＋Ｏ→ＣＯ
Ｃ＋ＯＨ→ＣＯ＋１／２Ｈ２
Ｃ＋ＮＯ２→ＣＯ＋ＮＯ
【００１４】
上記反応を促進するため、強誘電体粒子２１に加え、触媒を担持した多孔質粒子を配置してもよい。触媒としては、排気ガス浄化用に用いられているＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属を用いることができ、多孔質粒子としてはアルミナ等の金属酸化物を用いることができる。
【００１５】
ここで、内側電極２２と外側電極２３の間に印加する電圧は、処理しようとする排気ガスによって異なるが、通常数ｋＶ〜数十ｋＶである。
【００１６】
こうして浄化処理された排気ガスは、他方のコーン２８から排出される。この排出口に続けて、従来の排気ガス浄化用触媒を設置してもよい。
【００１７】
プラズマによる排気ガス浄化反応は強誘電体粒子２１の表面において起こるため、強誘電体粒子は従来のように中実である必要はなく、本発明におけるように中空であっても同様に作用し、さらに本発明においては中空であるため軽量であり、より大きな粒子として強誘電体粒子を用いることができ、粒子間の隙間を大きくすることができ、その結果排気ガスの圧力損失を低減することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の排気ガス浄化装置によれば、排気ガスの圧力損失を低減し、かつ装置全体を軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のプラズマを利用したガス処理装置の断面図である。
【図２】本発明の排気ガス浄化装置の断面図である。
【符号の説明】
１…ガス処理装置
２…反応室
３…外部電極
４…内部電極
７…球状強誘電体ペレット
８…交流電圧電源
１０…吸気口
１２…排気口
２１…強誘電体粒子
２２…内側電極
２３…外側電極
２４、２５…電極座
２６…絶縁性保持材
２７…外筒
２８…コーン
２９…バリヤ
【図１】
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【図２】
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