(57)【要約】【課題】プラズマによってガス処理する上で電極間に誘電体を充填する処理装置では、誘電体自体に吸着・脱着作用があり、処理停止後にも有害ガス成分が誘電体から発生するという問題があり、また誘電体の化学的作用により有害副生成物が発生する問題があった。【解決手段】プラズマにより有害ガス成分を除去するプラズマ式ガス処理装置において、高電圧交流電源と、該交流電源に接続され対向配置された電極を備え、該電極間に絶縁物をコーティング処理したセラミック状誘電体ペレットを充填し、該誘電体ペレット群の空隙間に有害ガス成分を含むガスを通過させて、有害ガス成分をプラズマにて除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマにより有害ガス成分を除去するプラズマ式ガス処理装置において、高電圧交流電源と、該高電圧交流電源に接続され対向配置された電極を備え、該電極間に絶縁物をコーティング処理したセラミック状誘電体ペレットを充填し、該セラミック状誘電体ペレット群の空隙間に有害ガス成分を含むガスを通過させて、有害ガス成分をプラズマにて除去することを特徴とするプラズマ式ガス処理装置。
【請求項２】
プラズマにより有害ガス成分を除去するプラズマ式ガス処理装置において、高電圧パルス電源と、該高電圧パルス電源に接続され対向配置された電極を備え、該電極間に絶縁物をコーティング処理したセラミック状誘電体ペレットを充填し、該誘電体ペレット群の空隙間に有害ガス成分を含むガスを通過させて、有害ガス成分をプラズマにて除去することを特徴とするプラズマ式ガス処理装置。
【請求項３】
前記請求項１または２のプラズマ式ガス処理装置において、前記電極間に、触媒物質をコーティング処理したセラミック状誘電体ペレットを充填したことを特徴とするプラズマ式ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて有害ガス成分を含むガスから有害ガス成分を除去するプラズマ式ガス処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有害ガスと言われるものには窒素酸化物や有機化合物などが含まれている。それらを取り除くためにさまざまな方法があり、一般的には触媒法や熱分解法などが挙げられるが、近年では大気圧プラズマを利用する方法が注目されている。この方法では大気圧プラズマ中の高エネルギー電子により有害ガス分子を直接解離・分解したり、各種ラジカル類を生成し有害ガス分子に作用させたりすることで、有害ガス成分を除去するものである。
【０００３】
大気圧プラズマを利用する方法においては、交流または直流、およびパルス電圧を用いて電極間に放電を発生させ、プラズマを生成させる。このうち交流電圧を用いる方法においては、電極間に無機誘電体ペレットを充填してプラズマを生成する方法が知られている。この方法を用いると、粒状の誘電体ペレット同士と電極との空隙間で多くの部分放電が発生しやすくなることによって、プラズマによる有害ガス成分を含むガスから有害ガス成分を除去する作用を促進できる。
【０００４】
特許文献１は、前記の無機誘電体ペレットを電極間に充填したガス処理装置の一例である。特許文献１では、誘電体ペレットなどを電極間に充填したリアクターを一つのセルとして扱い、これらのセルを組み合わせて構成する方法が開示されている。セルの構造は、両端が開口した円筒内に誘電体ペレットを充填し、その円筒の両端に網状電極を配置したものである。複数のセルで構成する場合、各セル内の充填物を粒径の違う誘電体ペレットで構成したり、誘電率の異なる誘電体ペレットで構成したり、さらには活性炭などの吸着物質、または触媒で構成したりすることで、任意に大型化でき、高効率にすることが可能で、目的に応じた有害ガス成分を分解することができるガス処理装置である。
【特許文献１】特開２００２−２０４９４９号公報
【０００５】
一方、電極間に充填する誘電体ペレットについては、吸着・脱着作用があることが知られている。非特許文献１では、多孔質アルミナ、多孔質チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）ペレットでは吸着は起こらず、孔径３〜１０Åのモレキュラーシーブ（ＭＳ）では吸着が起こり、電界印加により脱着が起こることが報告されている。本文献では、ＭＳの吸着・脱着の性質を利用して、低濃度・大流量の有害ガスのうち有害ガス成分をペレット状のＭＳに吸着させ、高濃度で小流量のガスに変換してからプラズマを発生、有害ガス成分を除去する方法によって、電力の低減、高効率、小型化が可能になることが報告されている。
【非特許文献１】山本他「非平衡プラズマを用いたＮＯの脱着・再生に関する研究」静電気学会誌  第２４巻３号  ２０００年３月
【０００６】
しかし、前記の吸着・脱着作用は、ガス処理中に吸着した有害ガス成分をガス処理停止後に脱着し、ガス処理装置の排気を汚染する弊害ももたらす
【０００７】
また、各種の誘電体ペレットのうちチタン酸バリウムは化学的な反応を示すことが知られている。非特許文献２では、チタン酸バリウムを充填した電極間に窒素ガスのみを流し、放電を行った際に亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）が発生したことを報告している。酸素が存在しないガス中で酸化反応が起こる要因として、チタン酸バリウム表面の酸素原子が窒素ガスを酸化させていると述べている。
【非特許文献２】ShigeruFutamura, Aihua Zhang, and Toshiaki Yamamoto“Behavior of N2 and Nitrogen Oxides in Nonthermal Plasma ChemicalProcessing of Hazardous Air Pollutants” IEEE Trans. Ind. Applicat., vol.36 NO.6 Nov.2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、誘電体ペレットの吸着作用により有害ガス成分がトラップされ、ガス処理を停止している間に脱着が発生し、ガス処理装置の排気を汚染する点であり、誘電体ペレットにチタン酸バリウムを用いた場合、その化学的作用により炭酸ガス（ＣＯ2）より温暖化効果の高いＮ2Ｏが発生する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１において
プラズマにより有害ガス成分を除去するプラズマ式ガス処理装置において、高電圧交流電源と、該交流電源に接続され対向配置された電極を備え、該電極間に絶縁物をコーティング処理したセラミック状誘電体ペレットを充填し、該誘電体ペレット群の空隙間に有害ガス成分を含むガスを通過させて、有害ガス成分をプラズマにて除去することを特徴とするプラズマ式ガス処理装置。
【００１０】
請求項２において
プラズマにより有害ガス成分を除去するプラズマ式ガス処理装置において、高電圧パルス電源と、該パルス電源に接続され対向配置された電極を備え、該電極間に絶縁物をコーティング処理したセラミック状誘電体ペレットを充填し、該誘電体ペレット群の空隙間に有害ガス成分を含むガスを通過させて、有害ガス成分をプラズマにて除去することを特徴とするプラズマ式ガス処理装置。
【００１１】
請求項３において
請求項１〜２のプラズマ式ガス処理装置において、前記電極間に、触媒物質をコーティング処理したセラミック状誘電体ペレットを充填したことを特徴とするプラズマ式ガス処理装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、誘電体ペレットにコーティングを施すことで、誘電体の吸着・脱着作用を抑制し、ガス処理後の排気汚染を防止するとともに、誘電体ペレットにチタン酸バリウムを用いた場合のN2Oの生成を防ぐという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
有害ガスを含むガスを誘電体の悪影響なく除去するという目的を、コーティング処理した誘電体ペレットを用い、簡便な方法で実現した。
【実施例１】
【００１４】
図１はコーティング処理したセラミック状誘電体ペレットの構造について、図２はプラズマ式ガス処理装置の構成を示す図である。
以下、図１と図２について説明する。
【００１５】
図１のコーティング処理したセラミック状誘電体ペレットは、セラミック状誘電体１に、絶縁物コーティング膜２をコーティングしたものである。セラミック状誘電体１には、ガス処理に最適な誘電率の誘電体物質をセラミック状に焼結したものを用い、絶縁物コーティング膜２の素材は、プラズマに晒されても劣化せず、有害ガス成分と化学的反応を起こさないものが望ましい。また、絶縁物コーティング膜２の替わりに触媒物質をコーティングし、後述する図２のガス処理装置に充填することで、請求項３のガス処理装置を実現できる。
【００１６】
図２のプラズマ式ガス処理装置は、円筒型外側電極３と中心電極４により、円筒同軸型電極を構成し、円筒型外側電極３と中心電極４の間の空間にコーティング処理誘電体ペレット５を充填している。有害ガス成分を含むガスはガスフロー６に従って流す。高圧交流電源７は円筒型外側電極３と中心電極４に接続し、円筒型外側電極３は接地８に接続する。高圧交流電源７によって高電圧を印加すると、円筒型外側電極３と中心電極４の間で放電現象が起きてプラズマを生成し、有害ガス成分を除去する。以上の実施例は請求項１のガス処理装置であり、高圧交流電源７を高圧パルス電源に置き換えると、請求項２のガス処理装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
誘電体をコーティングすることで、誘電体が有害ガスを吸着、脱着する作用を抑制し、また誘電体の化学的作用を防ぐので、有害副生成物が発生せず処理停止後も排気を汚染しないガス処理装置を実現でき実用上多いに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の請求項１〜３のコーティング処理したセラミック状誘電体ペレットの実施例を説明した図である。（実施例１）
【図２】本発明の請求項１〜３のプラズマ式ガス処理装置の実施例を説明した図である。（実施例１）
【符号の説明】
【００１９】
１    セラミック状誘電体
２    絶縁物コーティング膜
３    円筒型外側電極
４    中心電極
５    コーティング処理誘電体ペレット
６    ガスフロー
７    高圧交流電源
８    接地
【図１】
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【図２】
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