(57)【要約】【課題】ＶＯＣｓ等の有害物質を含有する排ガス等の被処理ガス種類に係わりなく、それらの被処理ガスを効率的に無害化する。【解決手段】有害成分を含有する被処理ガスを分解処理するガス処理方法において、被処理ガスの流路が逆になるように設けられたガス導入パイプとガス排出パイプが開放されることにより、前記ガス処理装置内の温度分布を均一にすることを特徴とするガス処理方法を提供する。【選択図】図１
2005152759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス処理装置を使用して有害成分を含有する被処理ガスを分解処理するガス処理方法において、
前記ガス処理装置に温度センサーを設け、該ガス処理装置が一定の温度を超えたとき、該ガス処理装置に前記被処理ガスを導入するパイプと、該ガス処理装置により分解処理されたガスを排出するパイプのガス流路を遮断する手段に前記温度センサーから信号が送信され、該ガス流路遮断手段により前記ガス処理装置に前記被処理ガスを導入するパイプと、前記ガス処理装置により分解処理したガスを排出するパイプが遮断され、前記ガス処理装置に前記ガス導入パイプと前記ガス排出パイプに対して、前記被処理ガスの流路が逆になるように設けられたガス導入パイプとガス排出パイプが開放されることにより、前記ガス処理装置内の温度分布を均一にすることを特徴とするガス処理方法。
【請求項２】
前記温度センサーから信号が送信され、前記ガス流路遮断手段により前記ガス処理装置に前記被処理ガスを導入するパイプと、前記ガス処理装置により分解処理したガスを排出するパイプが遮断され、前記ガス処理装置に前記ガス導入パイプと前記ガス排出パイプに対して、前記被処理ガスの流路が逆になるように設けられたガス導入パイプとガス排出パイプが開放されることにより、前記ガス処理装置内の温度分布を均一にする方法において、前記ガス導入パイプと前記逆流路ガス排出パイプ、前記ガス排出パイプと前記逆流路ガス導入パイプがそれぞれ連結し、前記ガス導入パイプと前記逆流路ガス排出パイプを連結したパイプと前記ガス排出パイプと前記逆流路ガス導入パイプを連結したパイプが前記ガス処理装置に接続されていることを特徴とする請求項１記載のガス処理方法。
【請求項３】
前記温度センサーから信号が送信され、前記ガス流路遮断手段により前記ガス処理装置に前記被処理ガスを導入するパイプと、前記ガス処理装置により分解処理したガスを排出するパイプが遮断され、前記ガス処理装置に前記ガス導入パイプと前記ガス排出パイプに対して、前記被処理ガスの流路が逆になるように設けられたガス導入パイプとガス排出パイプが開放されることにより、前記ガス処理装置内の温度分布を均一にする方法において、前記温度センサーの温度測定位置が少なくとも前記ガス処理装置のガス流路の両端２箇所であることを特徴とする請求項１記載のガス処理方法。
【請求項４】
前記温度センサーから信号が送信され、前記ガス流路遮断手段により前記ガス処理装置に前記被処理ガスを導入するパイプと、前記ガス処理装置により分解処理したガスを排出するパイプが遮断され、前記ガス処理装置に前記ガス導入パイプと前記ガス排出パイプに対して、前記被処理ガスの流路が逆になるように設けられたガス導入パイプとガス排出パイプが開放されることにより、前記ガス処理装置内の温度分布を均一にする方法において、前記ガス処理装置が非平衡プラズマによるガス処理装置であることを特徴とする請求項１記載のガス処理方法。
【請求項５】
ガス処理装置を使用して有害成分を含有する被処理ガスを分解処理するガス処理方法において、前記ガス処理装置に温度センサーを設け、該ガス処理装置が一定の温度を超えたとき、該ガス処理装置に前記被処理ガスを導入するパイプと、該ガス処理装置により分解処理されたガスを排出するパイプのガス流路を遮断する手段に前記温度センサーから信号が送信され、該ガス流路遮断手段により前記ガス処理装置に前記被処理ガスを導入するパイプと、前記ガス処理装置により分解処理したガスを排出するパイプが遮断され、前記ガス処理装置に前記ガス導入パイプと前記ガス排出パイプに対して、前記被処理ガスの流路が逆になるように設けられたガス導入パイプとガス排出パイプが開放されることにより、前記ガス処理装置内の温度分布を均一にすることを特徴とするガス処理装置。
【請求項６】
前記温度センサーから信号が送信され、前記ガス流路遮断手段により前記ガス処理装置に前記被処理ガスを導入するパイプと、前記ガス処理装置により分解処理したガスを排出するパイプが遮断され、前記ガス処理装置に前記ガス導入パイプと前記ガス排出パイプに対して、前記被処理ガスの流路が逆になるように設けられたガス導入パイプとガス排出パイプが開放されることにより、前記ガス処理装置内の温度分布を均一にする方法において、前記ガス導入パイプと前記逆流路ガス排出パイプ、前記ガス排出パイプと前記逆流路ガス導入パイプがそれぞれ連結し、前記ガス導入パイプと前記逆流路ガス排出パイプを連結したパイプと前記ガス排出パイプと前記逆流路ガス導入パイプを連結したパイプが前記ガス処理装置に接続されていることを特徴とする請求項５記載のガス処理装置。
【請求項７】
前記温度センサーから信号が送信され、前記ガス流路遮断手段により前記ガス処理装置に前記被処理ガスを導入するパイプと、前記ガス処理装置により分解処理したガスを排出するパイプが遮断され、前記ガス処理装置に前記ガス導入パイプと前記ガス排出パイプに対して、前記被処理ガスの流路が逆になるように設けられたガス導入パイプとガス排出パイプが開放されることにより、前記ガス処理装置内の温度分布を均一にする方法において、前記温度センサーの温度測定位置が少なくとも前記ガス処理装置のガス流路の両端２箇所であることを特徴とする請求項５記載のガス処理装置。
【請求項８】
前記温度センサーから信号が送信され、前記ガス流路遮断手段により前記ガス処理装置に前記被処理ガスを導入するパイプと、前記ガス処理装置により分解処理したガスを排出するパイプが遮断され、前記ガス処理装置に前記ガス導入パイプと前記ガス排出パイプに対して、前記被処理ガスの流路が逆になるように設けられたガス導入パイプとガス排出パイプが開放されることにより、前記ガス処理装置内の温度分布を均一にする方法において、前記ガス処理装置が非平衡プラズマによるガス処理装置であることを特徴とする請求項５記載のガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に有害とされる低濃度成分の揮発性有害物質（ＶＯＣｓ）［ｖｏｌａｔｉｌｅ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ］（以下、ＶＯＣｓ）を含有する排ガス等の被処理ガスを無害化するガス処理方法及びガス処理装置に関する。本発明は、又、前記排ガス処理方法を実施するに適した排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種の工業的処理工程等から排出されるＶＯＣｓの大気への放散による大気汚染等の環境破壊が深刻な問題となっている。そうしたＶＯＣｓを含有するガスを分解処理して無害化する技術が数多く提案されている。それらの技術は、吸着回収法によるガス処理技術、燃焼処理法（熱分解法、触媒分解法等）によるガス処理技術、スクラバー処理によるガス処理技術、生物学的処理によるガス処理技術等を包含する。
【０００３】
これらのガス分解処理技術は、それなりの利点はあるものの、解決すべき問題点があり、十分なものであるとは言い難い。こうした問題点を有するガス処理技術に代わる技術として、近年、プラズマ放電、特に非平衡プラズマ放電によりＶＯＣｓ等の排ガスを分解する技術が注目され、研究が進められており（特許文献１）、特許文献２等のような当該技術に基づいた方法及び装置が提案されている。
【０００４】
しかし、これら非平衡プラズマ放電によるＶＯＣｓ等の排ガスを分解処理する際、放電により装置が発熱し、放電が不安定になるといった問題があった。そこで、特許文献３或は４等のように装置を冷却し、放電を安定化させるといった対策が採られている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１４３５９号公報
【特許文献２】特開２００１−１３７６４３号公報
【特許文献３】特開２００２−２７３１６８号公報
【特許文献４】特開２００２−２９２２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の非平衡プラズマ放電による技術でＶＯＣｓを含有する排ガスを分解処理すると、排ガス中に含まれる水分により放電が不安定になり、分解阻害が起こるといった問題点があり、装置を冷却するだけでは分解能力を十分発揮できなかった。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、放電に伴う装置発熱による放電不安定化及びＶＯＣｓ等の有害成分を含有する被処理ガスの種類に係わりなく、それらの被処理ガス中に含まれる水分による装置内への吸湿、分解阻害を防止して効率的に無害化処理することができるガス処理方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明により提供されるガス処理方法は、代表的には、ガス処理装置を使用して有害成分を含有する被処理ガスを分解処理するガス処理方法であって、前記ガス処理装置は非平衡プラズマによるプラズマリアクターを有し、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターに導入し、該プラズマリアクター内でプラズマ放電を生起せしめることにより前記ガスの分解処理を行い、前記プラズマリアクターから排出するガスを系外に排出する工程において、前記プラズマリアクターの発熱による温度分布を均一化することにより、部分的な高温化を抑制し、且つ、前記プラズマリアクターに導入する前記被処理ガス中に含まれる水分の該プラズマリアクターへの吸湿を防ぎ、前記プラズマリアクターによるガス処理の効率を向上させることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明により提供されるガス処理装置は、代表的には、有害成分を含有する被処理ガスを  分解処理するガス処理装置であって、前記ガス処理装置は非平衡プラズマによるプラズマリアクターを有し、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターに導入し、該プラズマリアクター内でプラズマ放電を生起せしめることにより前記ガスの分解処理を行い、前記プラズマリアクターから排出するガスを系外に排出する工程において、前記プラズマリアクターの発熱による温度分布を均一化することにより、部分的な高温化を抑制し、且つ、前記プラズマリアクターに導入する前記被処理ガス中に含まれる水分の該プラズマリアクターへの吸湿を防ぎ、前記プラズマリアクターによるガス処理の効率を向上させる装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＶＯＣｓ等の有害物質を含有する排ガス等の被処理ガス種類に係わりなく、それらの被処理ガスを効率的に無害化することができる。又、前記ＶＯＣｓを含有する排ガスを無害化処理するに際して、流路方向を切替えることによりガス処理装置内の温度分布を一定に保ち、分解処理を行うため、分解装置内の吸湿及び放電異常を防いで効率よく無害化処理できる。従って、特別な加熱、冷却手段を講じる必要がないので、使用するガス処理装置の構成は簡単であり、装置コスト及びランニングコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明の排ガス処理装置の第１の例を示し、図２は本発明の排ガス処理装置の第２の例を示す。
【００１２】
図１に示す本発明の排ガス処理装置においては、ガス処理装置１が配設され、ガス処理装置１には、排ガスａ（ＶＯＣｓを含有する排ガス）を導入するためのガス導入パイプａ−１，ａ−２が接続されており、更にガス処理装置１で分解処理されたガスｂを排出するためのガス排出パイプｂ−１，ｂ−２が接続され、ガス処理装置の熱を感知するセンサー２、パイプを遮断するダンパーの開閉切り替え手段３より構成されている。
【００１３】
図１に示す排ガス処理装置によるＶＯＣｓを含有する排ガスの処理は、次のようにして行われる。
【００１４】
即ち、前記排ガスａは、前記排ガス導入パイプａ−１を介して前記ガス処理装置１内に導入され、該ガス処理装置１内を流れる過程で分解処理されて無害化され、前記浄化ガス排出パイプｂ−１を介して前記浄化ガスｂとして系外に排出される。このとき、前記ガス処理装置１から発生する熱を前記センサー２が感知し、前記ダンパー開閉切り替え手段３に信号を送り、前記ガス導入パイプａ−１、前記浄化ガス排出パイプｂ−１がダンパーにより遮断され、前記ガス導入パイプａ−２、前記浄化ガス排出パイプｂ−２が開放される。これにより前記ガス処理装置１内の温度分布を均一にし、更に、前記排ガスａに含有する水分が熱せられることにより、該排ガスａの湿度が低減し、該ガス処理装置１の能力低下及び水分の吸湿を防止することができる。
【００１５】
図１に示す排ガス処理装置で使用するガス処理装置１としては、例えば図５に示す構成の非平衡プラズマリアクターを使用することができる。図５に示すプラズマリアクターは、円筒形のプラズマ反応容器６０を有し、該反応容器６０は、接地電極を兼ねる外壁６１と絶縁性物質で形成された２つの内蓋６３−１及び６３−２とを有する。反応容器６０の内部には、高圧電極６４が設けられ、外壁６１と２つの内蓋６３−１及び６３−２と高圧電極６４とで形成された空間には誘電体粒子６５が充填されている。
【００１６】
反応容器６０のガス導入側の内蓋６３−１には、ガスが反応容器６０内に流れ込むようにするための無数のガス流路孔が開けられている。ガス導入側内蓋６３−１の外側には、該内蓋を外側から覆う絶縁性物質で形成されたカバー６２−１が、該カバーと内蓋６３−１の外側との間に緩衝空間を形成するように設けられている。カバー６２−１は、被処理ガスを導入するためのガス導入口６６を有し、ガス導入口６６は前記緩衝空間に連通している。ガス排出側の内蓋６３−２の外側には、該内蓋６３−２を外側から覆う絶縁性物質で形成されたカバー６２−２が、該カバー６２−２と内蓋６３−２の外側との間に緩衝空間を形成するように設けられている。カバー６２−２は、内蓋６３−２の無数のガス流路孔から前記緩衝空間に流れ出る処理されたガスを排出するためのガス排出口６７を有し、ガス排出口６７は前記緩衝空間に連通している。
【００１７】
上記構成のプラズマリアクターは、ガス導入口６６から導入された被処理ガスが内蓋６３−１に設けられた無数の穴を介して誘電体粒子６５の充填された反応容器６０の内部に入り、該誘電体粒子６５の隙間を通過して内蓋６３−２に設けられた無数のガス流路孔から流れ出てガス排出口６７より排出される構造となっている。前記被処理ガスが誘電体粒子６５の隙間を通過する際に、高圧電極６４に交流電圧を印加することで接地電極としての反応容器６０の外壁６１との間で非平衡プラズマを発生させ、該被処理ガスを分解処理して無害化する。
【００１８】
誘電体粒子６５は、チタン酸バリウム等の強誘電体物質を主成分とする誘電体材料で形成され、高誘電率を有するものである。このような強誘電体物質を主成分とする誘電体材料で形成された誘電体粒子６５は、分極率も高く、プラズマを発生させるのに有利であり、ガスの分解率を向上せしめる。
【００１９】
図２に示す本発明の排ガス処理装置は、図１に示すガス処理装置１から成り、該ガス処理装置１にガスを導入、該ガス処理装置１からガスを排出するために該ガス処理装置１に接続されたパイプ４，５、ＶＯＣｓを含有する排ガスａを該パイプ４，５を介して該ガス処理装置１に導入するパイプａ−１，ａ−２、浄化ガスｂを該パイプ４，５を介して系外へ排出するパイプｂ−１，ｂ−２、前記ガス処理装置１の熱を感知するセンサー２、前記パイプａ−１，ａ−２，ｂ−１，ｂ−２を遮断するダンパーの開閉切り替え手段３より構成されている。
【００２０】
図２に示す排ガス処理装置においては、先ず、前記排ガスａが前記排ガス導入パイプａ−１を介して前記パイプ４を通り、前記ガス処理装置１内に導入され、該ガス処理装置１内を流れる過程で分解処理されて無害化され、前記パイプ５を介して前記浄化ガス排出パイプｂ−１を通過し、前記浄化ガスｂとして系外に排出される。このとき、前記ガス処理装置１から発生する熱を前記センサー２が感知し、前記ダンパー開閉切り替え手段３に信号を送り、前記排ガス導入パイプａ−１、前記浄化ガス排出パイプｂ−１がダンパーにより遮断され、前記排ガス導入パイプａ−２、前記浄化ガス排出パイプｂ−２が開放される。これにより前記ガス処理装置１内の温度分布を均一にし、更に、前記排ガスａに含有する水分が熱せられることにより、該排ガスａの湿度が低減し、ガス処理装置の能力低下及び水分の吸湿を防止する。このとき、配管接続方法は、前記排ガス導入パイプａ−１と前記浄化ガス排出パイプｂ−１、前記排ガス導入パイプａ−２と前記浄化ガス排出パイプｂ−２が接続していれば方法は問わない。
【００２１】
本発明の効果を以下に示す実施例及び参考例により具体的に説明するが、本発明は該実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００２２】
図２に示すガス処理装置を用い、装置温度均一化による放電安定を確かめる実験を行った。排ガス導入パイプａ−１，ａ−２、浄化ガス排出パイプｂ−１，ｂ−２、パイプ４，５は全てφ５０ｍｍの円柱状ＳＵＳ管である。ガス処理装置として、図５に示す非平衡プラズマリアクター６０を使用した。該プラズマリアクターの円筒形反応容器は、長さが３００ｍｍ、直径が７０ｍｍ、電極間距離（高圧電極６４と接地電極６１との間の距離）が１５ｍｍ、反応容器内のガス流路空間の容積が８００ｃｍ３
である。反応容器内には、誘電体粒子６５として、直径３ｍｍのペレット状チタン酸バリウム粒子を充填した。
【００２３】
ＶＯＣｓ含有ガスの代わりにＡｉｒ（ガス温度２０℃、湿度５０％）を用い、排ガス導入パイプａ−１を介してパイプ４を通り、３０Ｌ／ｍｉｎでガス処理装置１に流通した。次いで、ガス処理装置１の高圧電極６４と接地電極６１との間に３ｋＶの電圧を印加してプラズマ放電を生起させた。温度センサー２により１５０℃に達した際に、ダンパー切替え手段３に信号が送られ、パイプａ−１，ｂ−１が遮断され、パイプａ−２，ｂ−２が開放されることにより、ガス流路が逆になるようにした。これにより、前記ガス処理装置１内は１００〜１５０℃で安定し、吸湿、高温による異常放電も発生せず安定した。
【実施例２】
【００２４】
図２に示すガス処理装置を用い、装置温度均一化による分解への影響を確かめる実験を行った。排ガス導入パイプａ−１，ａ−２、浄化ガス排出パイプｂ−１，ｂ−２、パイプ４，５は全てφ５０ｍｍの円柱状ＳＵＳ管である。ガス処理装置として、図５に示す非平衡プラズマリアクター６０を使用した。該プラズマリアクターの円筒形反応容器は、長さが３００ｍｍ、直径が７０ｍｍ、電極間距離（高圧電極６４と接地電極６１との間の距離）が１５ｍｍ、反応容器内のガス流路空間の容積が８００ｃｍ３
である。反応容器内には、誘電体粒子６５として、直径３ｍｍのペレット状チタン酸バリウム粒子を充填した。
【００２５】
ＶＯＣｓ含有ガスとしてメタノールを５００ｐｐｍ含有するＡｉｒベースガス（ガス温度２０℃、湿度５０％）を用い、排ガス導入パイプａ−１を介してパイプ４を通り、３０Ｌ／ｍｉｎでガス処理装置１に流通した。次いで、ガス処理装置１の高圧電極６４と接地電極６１との間に３ｋＶの電圧を印加してプラズマ放電を生起させ、前記ＶＯＣｓ含有ガスの分解処理を行った。温度センサー２により１５０℃に達した際に、ダンパー切替え手段３に信号が送られ、パイプａ−１，ｂ−１が遮断され、パイプａ−２，ｂ−２が開放されることにより、ガス流路が逆になるようにし、前記ガス処理装置内温度が１００〜１５０℃に安定したとき、該ガス処理装置から排出されたガスをクロマトグラフにより分析した。その結果、分解率は９０．２％であった。
【００２６】
＜比較例＞
実施例２で使用したガス処理装置１の非平衡プラズマリアクター６０を用いて被処理ガスの分解実験を行った。被処理ガスとしてメタノールを５００ｐｐｍ含有するＡｉｒベースガス（ガス温度２０℃、湿度５０％）を３０Ｌ／ｍｉｎで前記プラズマリアクター６０に導入し、高圧電極６４と接地電極６１との間に３ｋＶの電圧を印加してプラズマ放電を生起させて該Ａｉｒベースガスの分解処理を行った。前記プラズマリアクター６０から排出した分解処理ガスをガスクロマトグラフにより分析した。その結果、メタノールの分解率は５６．１％であった。又、このときの前記プラズマリアクターの温度はガス導入部１８℃、ガス排出部２０６℃であった。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、ＶＯＣｓを含有する排ガス等の被処理ガスを無害化するためのガス処理方法及びガス処理装置に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のガス処理装置の第１例の構成を示す図である。
【図２】本発明のガス処理装置の第２例の構成を示す図である。
【図３】本発明のガス処理装置において使用するプラズマリアクターの一例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    ガス処理装置
２    温度センサー
３    ダンパー開閉切替え手段
４，５  ガス処理装置に接続されたパイプ
ａ    被処理ガス
ａ−１，ａ−２  排ガス導入パイプ
ｂ    浄化ガス
ｂ−１，ｂ−２  浄化ガス排出パイプ
６０    プラズマリアクター
６１    外壁（接地電極）
６２−１，６２−２  カバー
６３−１，６３−２  内蓋
６４    高圧電極
６５    誘電体粒子
６６    ガス導入口
６７    ガス排出口
【図１】
2005152759.tif 000003
【図２】
2005152759.tif 000004
【図３】
2005152759.tif 000005