JP2001087620A - 物質処理方法および装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 排ガス中に含まれるＮＯx，ＳＯxやダイオキ
シンなどの有害物質を放電プラズマによって効率よく無
害な物質に分解できる方法および装置を提供する。 【解決手段】 電気絶縁製のハニカム構造体１１の両端
面に、触媒作用を有する白金、パラジウム、ニッケル系
の金属より成るメッシュ電極１３および１４間に高周波
電源１5を接続して貫通孔１２に沿って放電プラズマを
発生させ、処理すべき有害物質を含む排ガスを貫通孔に
通して、有害物質をメッシュ電極の触媒作用により分解
し易くすると共に放電プラズマ中に生成される電子と反
応させて有害物質を分解する。放電空間がハニカム構造
体の貫通孔によって規定されるので、ハニカム構造体全
体に亘って均一に放電プラズマを発生でき、有害物質の
分解効率を向上できる。また、ハニカム構造体を光触媒
作用を有する材料で形成し、放電よる発光で励起するこ
ともできる。
シンなどの有害物質を放電プラズマによって効率よく無
害な物質に分解できる方法および装置を提供する。 【解決手段】 電気絶縁製のハニカム構造体１１の両端
面に、触媒作用を有する白金、パラジウム、ニッケル系
の金属より成るメッシュ電極１３および１４間に高周波
電源１5を接続して貫通孔１２に沿って放電プラズマを
発生させ、処理すべき有害物質を含む排ガスを貫通孔に
通して、有害物質をメッシュ電極の触媒作用により分解
し易くすると共に放電プラズマ中に生成される電子と反
応させて有害物質を分解する。放電空間がハニカム構造
体の貫通孔によって規定されるので、ハニカム構造体全
体に亘って均一に放電プラズマを発生でき、有害物質の
分解効率を向上できる。また、ハニカム構造体を光触媒
作用を有する材料で形成し、放電よる発光で励起するこ
ともできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、処理すべき物質を
含む流体に放電プラズマを作用させてこの物質を処理す
る方法および装置に関するものであり、特に焼却設備か
ら排出される排出ガスに含まれるダイオキシンなどの有
害物質を放電プラズマにより無害な物質或いは捕集が容
易な物質へ分解するのに適した物質処理方法および装置
に関するものである。
含む流体に放電プラズマを作用させてこの物質を処理す
る方法および装置に関するものであり、特に焼却設備か
ら排出される排出ガスに含まれるダイオキシンなどの有
害物質を放電プラズマにより無害な物質或いは捕集が容
易な物質へ分解するのに適した物質処理方法および装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】都市型のごみ焼却炉や産業廃棄物の焼却
設備の燃焼炉から排出される排気ガス中には種々の有害
物質が含まれているが、ＮＯx，ＳＯxの他に最近はダイ
オキシンが有害物質して注目されている。これらの有害
物質を安全なレベル以下に減少させた後に大気中へ排出
することが重要であり、そのために種々の処理方法が提
案されている。
設備の燃焼炉から排出される排気ガス中には種々の有害
物質が含まれているが、ＮＯx，ＳＯxの他に最近はダイ
オキシンが有害物質して注目されている。これらの有害
物質を安全なレベル以下に減少させた後に大気中へ排出
することが重要であり、そのために種々の処理方法が提
案されている。
【０００３】 しかしながら、従来提案されているもの
は何れも設備が大掛かりになったり、処理効率が低かっ
たり、ランニングコストが高かったり、メンテナンスが
面倒であるなどといった欠点があり、実用化の点で多く
の問題がある。例えば、多くの焼却設備では電気集塵装
置が用いられているが、ダイオキシン発生源の一つと考
えらえており、電気集塵装置に代わってバグフィルタが
用いられるようになってきたが、バグフィルタは耐久性
に乏しいと共に保守管理が面倒である。
は何れも設備が大掛かりになったり、処理効率が低かっ
たり、ランニングコストが高かったり、メンテナンスが
面倒であるなどといった欠点があり、実用化の点で多く
の問題がある。例えば、多くの焼却設備では電気集塵装
置が用いられているが、ダイオキシン発生源の一つと考
えらえており、電気集塵装置に代わってバグフィルタが
用いられるようになってきたが、バグフィルタは耐久性
に乏しいと共に保守管理が面倒である。
【０００４】 このような欠点を軽減するものとして、
コロナ放電や誘電体バリヤ放電などによって発生させた
電子を上述した有害物質と反応させて無害な物質へ変換
したり捕捉促進を図ったりすることが提案されている。
例えば、図１に示すように、同軸円筒型と称される反応
容器として作用する導電性のパイプ１の中心にワイヤ電
極２を設け、これらパイプとワイヤ電極との間にパルス
電源３を接続して、パイプ内にコロナ放電を発生させ、
排出ガスをパイプ１の一端から他端へ流し、コロナ放電
で生成されるラジカルや加速された電子をダイオキシン
やＮＯx、ＳＯxと反応させて分解し、無害な物質へ変成
することが知られている。
コロナ放電や誘電体バリヤ放電などによって発生させた
電子を上述した有害物質と反応させて無害な物質へ変換
したり捕捉促進を図ったりすることが提案されている。
例えば、図１に示すように、同軸円筒型と称される反応
容器として作用する導電性のパイプ１の中心にワイヤ電
極２を設け、これらパイプとワイヤ電極との間にパルス
電源３を接続して、パイプ内にコロナ放電を発生させ、
排出ガスをパイプ１の一端から他端へ流し、コロナ放電
で生成されるラジカルや加速された電子をダイオキシン
やＮＯx、ＳＯxと反応させて分解し、無害な物質へ変成
することが知られている。
【０００５】 上述したパルス放電プラズマを利用した
排気ガス処理方法の変形例として図２に示すような誘電
体バリヤ放電を利用したものも提案されている。この方
法では、導電材料より成るパイプ１の内周に誘電体より
なるパイプ４を設け、この誘電体パイプの中心にワイヤ
電極２を配置したものである。また、この場合には、導
電性パイプ１とワイヤ電極２との間に交流電源５を接続
してバリヤ放電を起こすようにしている。
排気ガス処理方法の変形例として図２に示すような誘電
体バリヤ放電を利用したものも提案されている。この方
法では、導電材料より成るパイプ１の内周に誘電体より
なるパイプ４を設け、この誘電体パイプの中心にワイヤ
電極２を配置したものである。また、この場合には、導
電性パイプ１とワイヤ電極２との間に交流電源５を接続
してバリヤ放電を起こすようにしている。
【０００６】 また、図３に示すように、複数のプレー
ト電極６を互いに平行に配列し、隣接するプレート電極
の間にワイヤ状の電極７を配置し、これらの電極をパル
ス電源３に接続したものも提案されている。この場合に
は、処理すべき物質を含む排気ガスを順次のプレート電
極６の間を通過させて、プレート電極６とワイヤ電極７
との間に発生されるパルス放電プラズマと反応させるよ
うにしている。このような技術は、電気学会誌、１１９
巻、５号、１９９７年において、安井裕之による「パル
スコロナ放電による排ガス処理技術」に開示されてい
る。
ト電極６を互いに平行に配列し、隣接するプレート電極
の間にワイヤ状の電極７を配置し、これらの電極をパル
ス電源３に接続したものも提案されている。この場合に
は、処理すべき物質を含む排気ガスを順次のプレート電
極６の間を通過させて、プレート電極６とワイヤ電極７
との間に発生されるパルス放電プラズマと反応させるよ
うにしている。このような技術は、電気学会誌、１１９
巻、５号、１９９７年において、安井裕之による「パル
スコロナ放電による排ガス処理技術」に開示されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の放電プ
ラズマによる物質処理方法では、比較的広い断面積を有
する流体通路の中心にワイヤ電極を配置しているので、
流体が流れる空間に亘って放電プラズマが均一に発生し
ないという問題がある。例えば、図１に示した例では、
図４および５に示すようにワイヤ電極２の周辺にのみ放
電プラズマが集中してしまい、その外側での放電プラズ
マは非常に弱い。このように放電プラズマが流体通路に
おいて局在化していると、流体中に含まれる特定の物質
がプラズマによって生成される電子と反応する確率が低
くなり、処理効率が低いという問題がある。このような
問題は、図３に示したようなプレート電極とワイヤ電極
とを用いる場合でも同様である。
ラズマによる物質処理方法では、比較的広い断面積を有
する流体通路の中心にワイヤ電極を配置しているので、
流体が流れる空間に亘って放電プラズマが均一に発生し
ないという問題がある。例えば、図１に示した例では、
図４および５に示すようにワイヤ電極２の周辺にのみ放
電プラズマが集中してしまい、その外側での放電プラズ
マは非常に弱い。このように放電プラズマが流体通路に
おいて局在化していると、流体中に含まれる特定の物質
がプラズマによって生成される電子と反応する確率が低
くなり、処理効率が低いという問題がある。このような
問題は、図３に示したようなプレート電極とワイヤ電極
とを用いる場合でも同様である。
【０００８】 また、上述した従来の物質処理方法で
は、２つの電極間にパルス電源や交流電源を接続してい
るが、例えば排気ガス中に含まれるダイオキシンを分解
するために相当高いエネルギーを持った電子と反応させ
る必要があるが、このような高エネルギー電子を効率よ
く生成することについて深く考察されていない。すなわ
ち、単なる交流電圧を電極間に印加しても所望の高エネ
ルギーを持った電子を効率よく発生させることはできな
い。すなわち、交流電源を使用する場合には、図５のグ
ラフの曲線Ａで示すように、１ｅＶ程度のエネルギーを
持った電子が最も多く発生されるが、５ｅＶ前後のエネ
ルギーを持った電子の密度は低くなる。一方、ダイオキ
シンを効率よく分解するには３〜１０ｅＶ程度のエネル
ギーを有する電子の密度は低く、処理効率が低くなる。
は、２つの電極間にパルス電源や交流電源を接続してい
るが、例えば排気ガス中に含まれるダイオキシンを分解
するために相当高いエネルギーを持った電子と反応させ
る必要があるが、このような高エネルギー電子を効率よ
く生成することについて深く考察されていない。すなわ
ち、単なる交流電圧を電極間に印加しても所望の高エネ
ルギーを持った電子を効率よく発生させることはできな
い。すなわち、交流電源を使用する場合には、図５のグ
ラフの曲線Ａで示すように、１ｅＶ程度のエネルギーを
持った電子が最も多く発生されるが、５ｅＶ前後のエネ
ルギーを持った電子の密度は低くなる。一方、ダイオキ
シンを効率よく分解するには３〜１０ｅＶ程度のエネル
ギーを有する電子の密度は低く、処理効率が低くなる。
【０００９】 さらに、パルス電源を用いる場合でも、
ダイオキシンを効率よく分解するには３〜１０ｅＶ程度
のエネルギーを有する電子を発生させる必要があるが、
そのためには、放電電極間に印加される電圧パルスの立
ち上がりを急峻とすると共にパルス巾を短くすることが
重要である。このためにはサイラトロンを能動素子とし
て用いたパルス電源を用いることが考えられる。サイラ
トロンを用いたパルス電源では、図７に示すように立ち
上がりが急峻で、パルス巾が短く、放電電流も大きいと
いう特長があるが、大型になる、電力効率が低い、価格
が高価となる、寿命が短い、特性が経時変化し、保守に
手間が掛かるなどの問題がある。特に、ごみ焼却設備で
使用する場合には、カソードヒータなどでの電力消費が
大きく、交換コスト等の点で高価となり、寿命が短く、
保守に手間が掛かるという点で適当でない。
ダイオキシンを効率よく分解するには３〜１０ｅＶ程度
のエネルギーを有する電子を発生させる必要があるが、
そのためには、放電電極間に印加される電圧パルスの立
ち上がりを急峻とすると共にパルス巾を短くすることが
重要である。このためにはサイラトロンを能動素子とし
て用いたパルス電源を用いることが考えられる。サイラ
トロンを用いたパルス電源では、図７に示すように立ち
上がりが急峻で、パルス巾が短く、放電電流も大きいと
いう特長があるが、大型になる、電力効率が低い、価格
が高価となる、寿命が短い、特性が経時変化し、保守に
手間が掛かるなどの問題がある。特に、ごみ焼却設備で
使用する場合には、カソードヒータなどでの電力消費が
大きく、交換コスト等の点で高価となり、寿命が短く、
保守に手間が掛かるという点で適当でない。
【００１０】 このような問題を解決するためには、電
力効率が高く、寿命が半永久的な半導体素子をスイッチ
ング素子として用いたパルス電源を用いることが望まし
い。この半導体素子としては、ＧＴＯ（Gate Turn-off
Thyristor）や ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Tra
nsistor）などがあるが、ＧＴＯでは図８に示すように
立ち上がりが非常に緩やかにであると共にパルス巾も長
く、磁気圧縮回路などの付帯する大掛かりな回路を多段
に設けない限り、所望のエネルギーを持った電子を高い
密度で生成することはできない。また、ＩＧＢＴでも図
９に示すようにＧＴＯよりも立ち上がりが急峻でパルス
巾も短いが、ダイオキシンなどの有害物質を効率よく分
解するための３〜１０ｅＶ程度のエネルギーを有する電
子を高密度で発生させるのに十分に急峻なパルス立ち上
がり特性を実現することは困難である。
力効率が高く、寿命が半永久的な半導体素子をスイッチ
ング素子として用いたパルス電源を用いることが望まし
い。この半導体素子としては、ＧＴＯ（Gate Turn-off
Thyristor）や ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Tra
nsistor）などがあるが、ＧＴＯでは図８に示すように
立ち上がりが非常に緩やかにであると共にパルス巾も長
く、磁気圧縮回路などの付帯する大掛かりな回路を多段
に設けない限り、所望のエネルギーを持った電子を高い
密度で生成することはできない。また、ＩＧＢＴでも図
９に示すようにＧＴＯよりも立ち上がりが急峻でパルス
巾も短いが、ダイオキシンなどの有害物質を効率よく分
解するための３〜１０ｅＶ程度のエネルギーを有する電
子を高密度で発生させるのに十分に急峻なパルス立ち上
がり特性を実現することは困難である。
【００１１】 また、排ガス中に含まれる有害物質を触
媒作用を有する材料を用いて処理することは従来より周
知であるが、その処理効率は十分高いものではなく、例
えば都市型のごみ焼却炉や産業廃棄物の処理焼却施設か
ら排出されるような高い濃度で有害物質を含む排ガスを
浄化するには不十分である。
媒作用を有する材料を用いて処理することは従来より周
知であるが、その処理効率は十分高いものではなく、例
えば都市型のごみ焼却炉や産業廃棄物の処理焼却施設か
ら排出されるような高い濃度で有害物質を含む排ガスを
浄化するには不十分である。
【００１２】 また、最近では光触媒作用を有するＴｉ
Ｏ2などの材料を用いて有害物質を処理することも提案
されている。しかしながら、この光触媒材料は紫外線に
よる励起が必要であるので、道路側壁、道路舗装面、建
造物の外壁などの屋外での使用に限定されており、上述
したような焼却設備に使用することは難しい。
Ｏ2などの材料を用いて有害物質を処理することも提案
されている。しかしながら、この光触媒材料は紫外線に
よる励起が必要であるので、道路側壁、道路舗装面、建
造物の外壁などの屋外での使用に限定されており、上述
したような焼却設備に使用することは難しい。
【００１３】 本発明の目的は、処理すべき物質を含む
流体を通過させる長い通路に沿って均一に放電プラズマ
を発生させることによって物質を効率よく処理すること
ができるとともに触媒作用による処理との相乗効果によ
って一層効率よく物質を処理することができる方法およ
び装置を提供しようとするものである。
流体を通過させる長い通路に沿って均一に放電プラズマ
を発生させることによって物質を効率よく処理すること
ができるとともに触媒作用による処理との相乗効果によ
って一層効率よく物質を処理することができる方法およ
び装置を提供しようとするものである。
【００１４】 本発明の他の目的は、所定の物質を効率
よく処理する所定の高いエネルギーを持った電子を高い
密度で生成するパルス放電プラズマによって物質を特に
効率よく処理することができる物質処理方法および装置
を提供しようとするものである。
よく処理する所定の高いエネルギーを持った電子を高い
密度で生成するパルス放電プラズマによって物質を特に
効率よく処理することができる物質処理方法および装置
を提供しようとするものである。
【００１５】 本発明の他の目的は、上述した所定の高
いエネルギーを持った電子を生成するパルスコロナ放電
プラズマを半導体素子をスイッチング素子とするパルス
電源によって発生させることができる物質処理方法およ
び装置を提供しようとするものである。
いエネルギーを持った電子を生成するパルスコロナ放電
プラズマを半導体素子をスイッチング素子とするパルス
電源によって発生させることができる物質処理方法およ
び装置を提供しようとするものである。
【００１６】 本発明のさらに他の目的は、放電プラズ
マによる発光を利用して光触媒作用を有する材料を励起
することにより、処理能力を一層高めることができると
ともに屋内での使用をも可能とした物質処理方法および
装置を提供しようとするものである。
マによる発光を利用して光触媒作用を有する材料を励起
することにより、処理能力を一層高めることができると
ともに屋内での使用をも可能とした物質処理方法および
装置を提供しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の物質処理方法
は、処理すべき物質を含む流体が通過する複数の貫通孔
を有する電気絶縁性のハニカム構造体の内部で放電プラ
ズマを発生させ、貫通孔を通過する流体中の特定物質
を、放電プラズマとの反応と、放電電圧を印加するため
の電極の少なくとも一部の触媒作用とによって処理する
ことを特徴とするものである。
は、処理すべき物質を含む流体が通過する複数の貫通孔
を有する電気絶縁性のハニカム構造体の内部で放電プラ
ズマを発生させ、貫通孔を通過する流体中の特定物質
を、放電プラズマとの反応と、放電電圧を印加するため
の電極の少なくとも一部の触媒作用とによって処理する
ことを特徴とするものである。
【００１８】 さらに本発明による物質処理方法は、処
理すべき物質を含む流体が通過する複数の貫通孔を有す
る電気絶縁性のハニカム構造体の内部で放電プラズマを
発生させると共に、ハニカム構造体の少なくとも一部を
光触媒作用を有する材料を含むセラミックスで形成し、
前記貫通孔を通過する流体中の特定物質を、この放電プ
ラズマとの反応と、前記放電プラズマからの発光により
励起される光触媒作用で発生される活性酸素との反応と
で処理することを特徴とするものである。
理すべき物質を含む流体が通過する複数の貫通孔を有す
る電気絶縁性のハニカム構造体の内部で放電プラズマを
発生させると共に、ハニカム構造体の少なくとも一部を
光触媒作用を有する材料を含むセラミックスで形成し、
前記貫通孔を通過する流体中の特定物質を、この放電プ
ラズマとの反応と、前記放電プラズマからの発光により
励起される光触媒作用で発生される活性酸素との反応と
で処理することを特徴とするものである。
【００１９】 さらに本発明による物質処理方法は、処
理すべき物質を含む流体が通過する空間の少なくとも一
部を、光触媒材料を含む材料で画成すると共にこの空間
内で放電プラズマを発生させ、処理すべき物質を、前記
放電プラズマとの反応と、前記放電プラズマからの発光
により前記光触媒材料を励起して発生される活性酸素の
分解および／または酸化作用とで処理することを特徴と
するものである。
理すべき物質を含む流体が通過する空間の少なくとも一
部を、光触媒材料を含む材料で画成すると共にこの空間
内で放電プラズマを発生させ、処理すべき物質を、前記
放電プラズマとの反応と、前記放電プラズマからの発光
により前記光触媒材料を励起して発生される活性酸素の
分解および／または酸化作用とで処理することを特徴と
するものである。
【００２０】 本発明による物質処理装置は、処理すべ
き物質を含む流体が通過する複数の貫通孔を互いに平行
に形成した電気絶縁性のハニカム構造体と、このハニカ
ム構造体の内部で、貫通孔を通過する流体中の特定物質
と反応する放電プラズマを発生し、少なくとも一部分が
触媒作用を有する材料で形成された電極手段と、この電
極手段に接続され、前記ハニカム構造体の貫通孔内で放
電プラズマを発生させる放電電圧を前記電極手段に印加
する電源と、を具えることを特徴とするものである。
き物質を含む流体が通過する複数の貫通孔を互いに平行
に形成した電気絶縁性のハニカム構造体と、このハニカ
ム構造体の内部で、貫通孔を通過する流体中の特定物質
と反応する放電プラズマを発生し、少なくとも一部分が
触媒作用を有する材料で形成された電極手段と、この電
極手段に接続され、前記ハニカム構造体の貫通孔内で放
電プラズマを発生させる放電電圧を前記電極手段に印加
する電源と、を具えることを特徴とするものである。
【００２１】 さらに本発明による物質処理装置は、処
理すべき物質を含む流体が通過する複数の貫通孔を互い
に平行に形成し、少なくとも一部が光触媒作用を有する
材料を含むセラミックスで形成されたハニカム構造体
と、このハニカム構造体の内部で、貫通孔を通過する流
体中の特定物質と反応して処理すると共に前記光触媒作
用を有する材料を励起する光を発生する放電プラズマを
発生する電極手段と、この電極手段に接続され、前記ハ
ニカム構造体の貫通孔内でプラズマ放電を発生させる放
電電圧を前記電極手段に印加する電源と、を具えること
を特徴とするものである。
理すべき物質を含む流体が通過する複数の貫通孔を互い
に平行に形成し、少なくとも一部が光触媒作用を有する
材料を含むセラミックスで形成されたハニカム構造体
と、このハニカム構造体の内部で、貫通孔を通過する流
体中の特定物質と反応して処理すると共に前記光触媒作
用を有する材料を励起する光を発生する放電プラズマを
発生する電極手段と、この電極手段に接続され、前記ハ
ニカム構造体の貫通孔内でプラズマ放電を発生させる放
電電圧を前記電極手段に印加する電源と、を具えること
を特徴とするものである。
【００２２】 上述したような本発明による物質処理方
法および装置においては、ハニカム構造体の貫通孔に沿
って処理すべき物質を含む気体または液体、すなわち流
体を流し、この貫通孔の内部に放電プラズマを発生させ
るようにしたので、流体通路の断面全体に亘って放電プ
ラズマが均一に発生されるようになり、物質が放電プラ
ズマ中のラジカルや電子と反応する確率が高くなり、処
理効率が向上する。
法および装置においては、ハニカム構造体の貫通孔に沿
って処理すべき物質を含む気体または液体、すなわち流
体を流し、この貫通孔の内部に放電プラズマを発生させ
るようにしたので、流体通路の断面全体に亘って放電プ
ラズマが均一に発生されるようになり、物質が放電プラ
ズマ中のラジカルや電子と反応する確率が高くなり、処
理効率が向上する。
【００２３】 さらに放電電圧が印加される電極の少な
くとも１部分を触媒作用を有する白金、パラジウム、ニ
ッケル系金属などの金属で形成した本発明の物質処理方
法および装置では、この触媒作用によって特定の物質が
変成されるのでエネルギーが低い電子との反応によって
も分解されるようになるので、処理効率が著しく向上す
ることになる。
くとも１部分を触媒作用を有する白金、パラジウム、ニ
ッケル系金属などの金属で形成した本発明の物質処理方
法および装置では、この触媒作用によって特定の物質が
変成されるのでエネルギーが低い電子との反応によって
も分解されるようになるので、処理効率が著しく向上す
ることになる。
【００２４】 また、ハニカム構造体を光触媒作用を有
する材料を含むセラミックスで形成した本発明による物
質処理方法および装置においては、ハニカム構造体の貫
通孔に沿って均一に発生される放電プラズマから放射さ
れる紫外線によって触媒作用を有する材料が励起されて
活性酸素が発生され、これによって特定物質の分解およ
び／または酸化が行われるが、この活性酸素は貫通孔の
内壁近傍だけでなく、貫通孔の全体に亘って発生するの
で処理効率が特に高くなる。また、特定物質と放電プラ
ズマのラジカルや電子との反応によって生成される物質
が活性酸素によりさらに処理されたり、特定物質と活性
酸素との反応により生成される物質が放電プラズマのラ
ジカルや電子と反応して処理されるといった相乗効果も
期待できる。
する材料を含むセラミックスで形成した本発明による物
質処理方法および装置においては、ハニカム構造体の貫
通孔に沿って均一に発生される放電プラズマから放射さ
れる紫外線によって触媒作用を有する材料が励起されて
活性酸素が発生され、これによって特定物質の分解およ
び／または酸化が行われるが、この活性酸素は貫通孔の
内壁近傍だけでなく、貫通孔の全体に亘って発生するの
で処理効率が特に高くなる。また、特定物質と放電プラ
ズマのラジカルや電子との反応によって生成される物質
が活性酸素によりさらに処理されたり、特定物質と活性
酸素との反応により生成される物質が放電プラズマのラ
ジカルや電子と反応して処理されるといった相乗効果も
期待できる。
【００２５】 上述したハニカム構造体を利用した本発
明による物質処理方法および装置は、種々の用途に適用
することができるが、特に都市型のごみや産業廃棄物の
焼却設備から排出される排出ガスに含まれるダイオキシ
ンやＮＯx，ＳＯxなどの有害物質をハニカム構造体の内
部で発生させるプラズマとの反応によって無害な物質へ
分解する用途に適用するのが好適である。このような用
途においては、ハニカム構造体の内部で発生させる放電
プラズマをパルスコロナ放電プラズマとし、ダイオキシ
ンなどの有害物質を効率良く分解する高エネルギー電子
を特異的に多量に発生するようなパルスコロナ放電を行
うのが特に好適である。
明による物質処理方法および装置は、種々の用途に適用
することができるが、特に都市型のごみや産業廃棄物の
焼却設備から排出される排出ガスに含まれるダイオキシ
ンやＮＯx，ＳＯxなどの有害物質をハニカム構造体の内
部で発生させるプラズマとの反応によって無害な物質へ
分解する用途に適用するのが好適である。このような用
途においては、ハニカム構造体の内部で発生させる放電
プラズマをパルスコロナ放電プラズマとし、ダイオキシ
ンなどの有害物質を効率良く分解する高エネルギー電子
を特異的に多量に発生するようなパルスコロナ放電を行
うのが特に好適である。
【００２６】 このようなパルスコロナ放電プラズママ
中に生成されるダイオキシンなどの有害物質を効率良く
分解する高エネルギー電子のエネルギーは３ｅＶ〜１０
ｅＶとするのが好適である。このようなエネルギーを有
する電子を高い密度で発生させるためには、パルス放電
電流の立ち上がり特性を、５×１０10アンペア／秒以
上、好ましくは１×１０11アンペア／秒以上とし、パル
ス放電電流の振幅を数千アンペアとするのが好適であ
る。
中に生成されるダイオキシンなどの有害物質を効率良く
分解する高エネルギー電子のエネルギーは３ｅＶ〜１０
ｅＶとするのが好適である。このようなエネルギーを有
する電子を高い密度で発生させるためには、パルス放電
電流の立ち上がり特性を、５×１０10アンペア／秒以
上、好ましくは１×１０11アンペア／秒以上とし、パル
ス放電電流の振幅を数千アンペアとするのが好適であ
る。
【００２７】 本発明においては、このようなパルスを
発生させるパルス電源として静電誘導サイリスタを能動
素子とするパルス発生回路を有利に使用することができ
る。このような静電誘導サイリスタによれば、上述した
サイラトロンを用いるパルス発生回路に比べて小型にで
きると共に消費電力も低く抑えることができ、寿命も半
永久的であり、保守も容易であり、したがってコストも
下げることができる。また、上述したＧＴＯやＩＧＢＴ
などに比べて立ち上がりが非常に急峻であり、導通時の
電流容量も大きくすることができる。
発生させるパルス電源として静電誘導サイリスタを能動
素子とするパルス発生回路を有利に使用することができ
る。このような静電誘導サイリスタによれば、上述した
サイラトロンを用いるパルス発生回路に比べて小型にで
きると共に消費電力も低く抑えることができ、寿命も半
永久的であり、保守も容易であり、したがってコストも
下げることができる。また、上述したＧＴＯやＩＧＢＴ
などに比べて立ち上がりが非常に急峻であり、導通時の
電流容量も大きくすることができる。
【００２８】 本発明によれば、前記ハニカム構造体の
内部での放電プラズマは、ハニカム構造体の貫通孔と平
行な方向に発生させたり、貫通孔の延在方向と直交する
方向に発生させたりすることができる。
内部での放電プラズマは、ハニカム構造体の貫通孔と平
行な方向に発生させたり、貫通孔の延在方向と直交する
方向に発生させたりすることができる。
【００２９】 例えば、貫通孔の延在方向と平行な方向
に放電プラズマを発生させる場合には、ハニカム構造体
の一方の端面に設けられた第１の電極と、ハニカム構造
体の他方の端面に設けられた第２の電極との間に放電プ
ラズマ用電圧を印加することができる。また、これら第
１および第２の電極のそれぞれは、前記ハニカム構造体
の端面に固着された導電性メッシュで構成したり、ハニ
カム構造体の端面に被着された導電層で構成することが
できる。ここで、これらの導電層を触媒作用を有する金
属で形成する場合には、ハニカム構造体の貫通孔の内壁
まで延在するように形成するのが好適である。
に放電プラズマを発生させる場合には、ハニカム構造体
の一方の端面に設けられた第１の電極と、ハニカム構造
体の他方の端面に設けられた第２の電極との間に放電プ
ラズマ用電圧を印加することができる。また、これら第
１および第２の電極のそれぞれは、前記ハニカム構造体
の端面に固着された導電性メッシュで構成したり、ハニ
カム構造体の端面に被着された導電層で構成することが
できる。ここで、これらの導電層を触媒作用を有する金
属で形成する場合には、ハニカム構造体の貫通孔の内壁
まで延在するように形成するのが好適である。
【００３０】 また、ハニカム構造体の貫通孔の延在方
向と直交する方向に放電プラズマを発生させる場合に
は、ハニカム構造体のほぼ中央の貫通孔に挿通された第
１の電極と、ハニカム構造体の外周面に被着された導電
層より成る第２の電極との間に放電用電圧を印加した
り、ハニカム構造体の複数の貫通孔の各々の内壁に、互
いに絶縁分離されるように被着した導電層より成る第１
および第２の電極の間に放電用電圧を印加したりするこ
とができる。
向と直交する方向に放電プラズマを発生させる場合に
は、ハニカム構造体のほぼ中央の貫通孔に挿通された第
１の電極と、ハニカム構造体の外周面に被着された導電
層より成る第２の電極との間に放電用電圧を印加した
り、ハニカム構造体の複数の貫通孔の各々の内壁に、互
いに絶縁分離されるように被着した導電層より成る第１
および第２の電極の間に放電用電圧を印加したりするこ
とができる。
【００３１】 さらに、ハニカム構造体の複数本の貫通
孔に挿通された第１の電極と、ハニカム構造体の複数本
の他の貫通孔に挿通された第２の電極との間に放電プラ
ズマ用電圧を印加することもできる。この場合には、こ
れらの第１および第２の電極は、貫通孔に通した導電線
を以て構成したり、貫通孔の内壁に被着した導電層を以
て構成することができる。このような構成では、これら
の電極を触媒作用を有する材料で形成したり、ハニカム
構造体を光触媒作用を有する材料で形成することができ
る。また、上述した電極はハニカム構造体の貫通孔に充
填した導電性ロッドを以て形成することもできるが、こ
の場合にはハニカム構造体を光触媒作用を有する材料で
形成すればよい。
孔に挿通された第１の電極と、ハニカム構造体の複数本
の他の貫通孔に挿通された第２の電極との間に放電プラ
ズマ用電圧を印加することもできる。この場合には、こ
れらの第１および第２の電極は、貫通孔に通した導電線
を以て構成したり、貫通孔の内壁に被着した導電層を以
て構成することができる。このような構成では、これら
の電極を触媒作用を有する材料で形成したり、ハニカム
構造体を光触媒作用を有する材料で形成することができ
る。また、上述した電極はハニカム構造体の貫通孔に充
填した導電性ロッドを以て形成することもできるが、こ
の場合にはハニカム構造体を光触媒作用を有する材料で
形成すればよい。
【００３２】 さらに本発明による物質処理装置は、一
方の電極を構成する導電性パイプと、この導電性パイプ
の内側に配置され、少なくとも一部分が光触媒作用を有
する材料を含むセラミックスで形成され、処理すべき物
質を含む流体が通過する管路を画成するた絶縁性パイプ
と、この絶縁性パイプのほぼ中央に沿って架設された他
方の電極を構成するワイヤ電極と、このワイヤ電極の外
周に設けられた光触媒作用を有する材料を含むセラミッ
クスで形成された絶縁性シースと、前記導電性パイプお
よびワイヤ電極に接続され、これらの間に放電プラズマ
を発生させる放電電圧を印加する放電電源と、を具え、
前記特定物質を、前記放電プラズマとの反応と、放電プ
ラズマによる発光で前記光触媒作用を有する材料を励起
して発生される活性酸素との反応とによって前記物質を
処理することを特徴とするものである。
方の電極を構成する導電性パイプと、この導電性パイプ
の内側に配置され、少なくとも一部分が光触媒作用を有
する材料を含むセラミックスで形成され、処理すべき物
質を含む流体が通過する管路を画成するた絶縁性パイプ
と、この絶縁性パイプのほぼ中央に沿って架設された他
方の電極を構成するワイヤ電極と、このワイヤ電極の外
周に設けられた光触媒作用を有する材料を含むセラミッ
クスで形成された絶縁性シースと、前記導電性パイプお
よびワイヤ電極に接続され、これらの間に放電プラズマ
を発生させる放電電圧を印加する放電電源と、を具え、
前記特定物質を、前記放電プラズマとの反応と、放電プ
ラズマによる発光で前記光触媒作用を有する材料を励起
して発生される活性酸素との反応とによって前記物質を
処理することを特徴とするものである。
【００３３】 このような本発明による物質処理装置で
は、放電プラズマによる特定物質の処理と、光触媒作用
によって発生される活性酸素による処理とによって物質
を非常に効率よく処理することができる。この場合、上
述したところと同様に、特定物質は放電プラズマのラジ
カルや電子および活性酸素との直接的な反応によって処
理されると共に、これらの反応によって生成される物質
が、さらに活性酸素およびラジカルや電子と反応して処
理される可能性もあるので、処理効率が向上することに
なる。また、光触媒作用を有する材料は、例えばＴｉＯ
2 とすることができるが、本発明ではハニカム構造体の
全体をこのような材料で形成しても良いが、セラミック
ス中に含ませても良い。
は、放電プラズマによる特定物質の処理と、光触媒作用
によって発生される活性酸素による処理とによって物質
を非常に効率よく処理することができる。この場合、上
述したところと同様に、特定物質は放電プラズマのラジ
カルや電子および活性酸素との直接的な反応によって処
理されると共に、これらの反応によって生成される物質
が、さらに活性酸素およびラジカルや電子と反応して処
理される可能性もあるので、処理効率が向上することに
なる。また、光触媒作用を有する材料は、例えばＴｉＯ
2 とすることができるが、本発明ではハニカム構造体の
全体をこのような材料で形成しても良いが、セラミック
ス中に含ませても良い。
【００３４】
【発明の実施の形態】図１０および１１は本発明による
物質処理方法の第１の基本的な構成を示す線図である。
本発明の特長の１つは、処理すべき物質を通す通路を構
成すると共にプラズマを発生させる放電空間を構成する
部材として電気絶縁材料より成るハニカム構造体１１を
用いるものであるが、第１の基本構成においては、この
ハニカム構造体に形成した複数の貫通孔１２の延在方向
と平行な方向に放電用の電界を印加する。本例では、こ
の目的のためにハニカム構造体１１の端面にそれぞれ触
媒作用を有する金属より成るメッシュ電極１３および１
４を取り付け、これらのメッシュ電極を交流電源１５に
接続する。
物質処理方法の第１の基本的な構成を示す線図である。
本発明の特長の１つは、処理すべき物質を通す通路を構
成すると共にプラズマを発生させる放電空間を構成する
部材として電気絶縁材料より成るハニカム構造体１１を
用いるものであるが、第１の基本構成においては、この
ハニカム構造体に形成した複数の貫通孔１２の延在方向
と平行な方向に放電用の電界を印加する。本例では、こ
の目的のためにハニカム構造体１１の端面にそれぞれ触
媒作用を有する金属より成るメッシュ電極１３および１
４を取り付け、これらのメッシュ電極を交流電源１５に
接続する。
【００３５】 本例では、これらのメッシュ電極１３お
よび１４をニッケル系金属で形成するが、白金やパラジ
ウムなどの触媒作用を有する金属であればどのような金
属でも良い。このようなメッシュ電極１３および１４の
触媒作用によって、上述した有害物質は分解し易くなる
ので、放電プラズマ中に生成されるラジカルや加速され
た電子との反応によって効率よく分解されることにな
る。
よび１４をニッケル系金属で形成するが、白金やパラジ
ウムなどの触媒作用を有する金属であればどのような金
属でも良い。このようなメッシュ電極１３および１４の
触媒作用によって、上述した有害物質は分解し易くなる
ので、放電プラズマ中に生成されるラジカルや加速され
た電子との反応によって効率よく分解されることにな
る。
【００３６】 本例では、都市型ごみ焼却炉から排出さ
れる排ガス中に含まれる有害物質、特にダイオキシンや
ＮＯx，ＳＯxなどを放電プラズマ中に生成されるラジカ
ルや加速された電子と反応させて無害な物質に分解する
ものである。ハニカム構造体１１をコージエライトセラ
ミックスで形成し、１平方センチ当たりほぼ５個の割合
で貫通孔１２を形成する。また、メッシュ電極１３およ
び１４は４０メッシュのメッシュサイズを有するものと
する。さらに、交流電源１５は、最高７０ＫＶまでの電
圧を出力することができる可変型とし、周波数は数ＫＨ
ｚ、例えば５ＫＨｚとする。
れる排ガス中に含まれる有害物質、特にダイオキシンや
ＮＯx，ＳＯxなどを放電プラズマ中に生成されるラジカ
ルや加速された電子と反応させて無害な物質に分解する
ものである。ハニカム構造体１１をコージエライトセラ
ミックスで形成し、１平方センチ当たりほぼ５個の割合
で貫通孔１２を形成する。また、メッシュ電極１３およ
び１４は４０メッシュのメッシュサイズを有するものと
する。さらに、交流電源１５は、最高７０ＫＶまでの電
圧を出力することができる可変型とし、周波数は数ＫＨ
ｚ、例えば５ＫＨｚとする。
【００３７】 これらのハニカム構造体１１の貫通孔１
２の単位面積当たりの個数やメッシュ電極１３、１４の
メッシュサイズや高周波電源１５の出力電圧は、貫通孔
１２の断面積や、ハニカム構造体１１の長さおよび直径
などと共に処理すべき物質を含む排ガスの流量、排ガス
中の物質の濃度、処理した後の排ガスに残留する物質の
濃度などを考慮して決めることができるが、主として製
造上の理由からハニカム構造体の長さおよび直径はほぼ
１〜１００ｃｍおよび５〜２０ｃｍとするのが好適であ
る。また、貫通孔の内接円については、５〜１０ｍｍ角
の間で選定することができる。
２の単位面積当たりの個数やメッシュ電極１３、１４の
メッシュサイズや高周波電源１５の出力電圧は、貫通孔
１２の断面積や、ハニカム構造体１１の長さおよび直径
などと共に処理すべき物質を含む排ガスの流量、排ガス
中の物質の濃度、処理した後の排ガスに残留する物質の
濃度などを考慮して決めることができるが、主として製
造上の理由からハニカム構造体の長さおよび直径はほぼ
１〜１００ｃｍおよび５〜２０ｃｍとするのが好適であ
る。また、貫通孔の内接円については、５〜１０ｍｍ角
の間で選定することができる。
【００３８】 図１１は本発明による物質処理方法の第
１の基本的な構成を有する第２の実施例を示す線図であ
り、前例と同様の部分には前例と同じ符号を付けて示
し、その詳細な説明は省略する。図１０に示した第１の
実施例では触媒作用を有する金属で形成されたメッシュ
電極１３および１４を交流電源１５に接続したが、本例
ではパルス電源１６に接続する。このようなパルス電源
１６を用いることによりハニカム構造体１１の貫通孔１
２ではパルスコロナ放電プラズママが発生されるが、本
発明ではこのパルス電源１６を、パルスコロナ放電プラ
ズママ中に、ダイオキシンを有効に分解することができ
るほぼ３〜１０ｅＶの高いエネルギーを有する高エネル
ギー電子およびラジカルを特異的に高い密度で生成する
ようなものに設定する。
１の基本的な構成を有する第２の実施例を示す線図であ
り、前例と同様の部分には前例と同じ符号を付けて示
し、その詳細な説明は省略する。図１０に示した第１の
実施例では触媒作用を有する金属で形成されたメッシュ
電極１３および１４を交流電源１５に接続したが、本例
ではパルス電源１６に接続する。このようなパルス電源
１６を用いることによりハニカム構造体１１の貫通孔１
２ではパルスコロナ放電プラズママが発生されるが、本
発明ではこのパルス電源１６を、パルスコロナ放電プラ
ズママ中に、ダイオキシンを有効に分解することができ
るほぼ３〜１０ｅＶの高いエネルギーを有する高エネル
ギー電子およびラジカルを特異的に高い密度で生成する
ようなものに設定する。
【００３９】 本発明ではこのようなパルス電源１６を
用いることによって、パルスコロナ放電プラズママ中に
生成される電子のエネルギーと密度との関係を表す図６
の曲線Ｂに示すように、ダイオキシンを効率よく分解で
きるほぼ３〜１０ｅＶの高いエネルギーを持った電子を
特異的に高い密度で発生させることができ、したがって
処理能率を著しく向上することができる。上述したよう
にメッシュ電極１３および１４を触媒作用を有する金属
で形成することによって有害物質は分解し易くなるが、
より高いエネルギーを有する電子を高密度で発生させれ
ば、さらに分解は促進され、処理能力は一層高いものと
なる。
用いることによって、パルスコロナ放電プラズママ中に
生成される電子のエネルギーと密度との関係を表す図６
の曲線Ｂに示すように、ダイオキシンを効率よく分解で
きるほぼ３〜１０ｅＶの高いエネルギーを持った電子を
特異的に高い密度で発生させることができ、したがって
処理能率を著しく向上することができる。上述したよう
にメッシュ電極１３および１４を触媒作用を有する金属
で形成することによって有害物質は分解し易くなるが、
より高いエネルギーを有する電子を高密度で発生させれ
ば、さらに分解は促進され、処理能力は一層高いものと
なる。
【００４０】 このようにダイオキシンを効率よく分解
できるほぼ３〜１０ｅＶの高いエネルギーを持った電子
を高い密度で発生させるパルス電源１６としては、パル
スコロナ放電用電源のパルス電流の立ち上がりが、５×
１０10アンペア／秒以上、好ましくは１×１０11アンペ
ア／秒以上と急峻で、エネルギー消費が小さく、１０〜
７０ＫＶの高電圧を有し、導通時の電流を数千アンペア
とすることができるパルス電源を用いるのが好適であ
る。このような電源により、放電電極間に印加されるパ
ルス電圧の上昇レートは、１×１０12ｖ／ｓ程度であ
る。このような放電パルスを出力することができるパル
ス電源としては、サイラトロンをスイッチングデバイス
として用いた電源が考えられるが、大型になり、消費電
力も大きく、寿命も短く、交換などの保守も面倒とな
り、コストも高くなってしまう。
できるほぼ３〜１０ｅＶの高いエネルギーを持った電子
を高い密度で発生させるパルス電源１６としては、パル
スコロナ放電用電源のパルス電流の立ち上がりが、５×
１０10アンペア／秒以上、好ましくは１×１０11アンペ
ア／秒以上と急峻で、エネルギー消費が小さく、１０〜
７０ＫＶの高電圧を有し、導通時の電流を数千アンペア
とすることができるパルス電源を用いるのが好適であ
る。このような電源により、放電電極間に印加されるパ
ルス電圧の上昇レートは、１×１０12ｖ／ｓ程度であ
る。このような放電パルスを出力することができるパル
ス電源としては、サイラトロンをスイッチングデバイス
として用いた電源が考えられるが、大型になり、消費電
力も大きく、寿命も短く、交換などの保守も面倒とな
り、コストも高くなってしまう。
【００４１】 本発明においては、このような欠点を解
消するために、パルス電源１６として、静電誘導サイリ
スタをスイッチング素子とするパルス電源を用いる。図
１２は、静電誘導サイリスタの特性を示すグラフである
が、立ち上がりが急峻であると共に大きな電流を流すこ
とができるものである。勿論、静電誘導サイリスタは半
導体素子であるので、小型化でき、消費電力も非常に小
さく、寿命も半永久的であり、保守が容易で、コストも
低いものである。したがって、静電誘導サイリスタを能
動素子とするパルス電源は本発明による物質処理装置の
パルス電源として最適である。本発明においては、パル
スの電圧振幅は１０〜７０ＫＶ程度が有効である。パル
スの繰り返し周波数については数ＫＨｚから１０ＫＨｚ
程度とすることができる。
消するために、パルス電源１６として、静電誘導サイリ
スタをスイッチング素子とするパルス電源を用いる。図
１２は、静電誘導サイリスタの特性を示すグラフである
が、立ち上がりが急峻であると共に大きな電流を流すこ
とができるものである。勿論、静電誘導サイリスタは半
導体素子であるので、小型化でき、消費電力も非常に小
さく、寿命も半永久的であり、保守が容易で、コストも
低いものである。したがって、静電誘導サイリスタを能
動素子とするパルス電源は本発明による物質処理装置の
パルス電源として最適である。本発明においては、パル
スの電圧振幅は１０〜７０ＫＶ程度が有効である。パル
スの繰り返し周波数については数ＫＨｚから１０ＫＨｚ
程度とすることができる。
【００４２】 図１３および１４は、上述した第１およ
び第２の実施例と同様に触媒作用を有する金属で形成さ
れたメッシュ電極を用いた第３および第４の実施例の一
部分を拡大して示す斜視図である。図１３に示す第３の
実施例ではハニカム構造体１１の貫通孔１２の断面形状
を６角形とし、メッシュ電極１３のメッシュの形状を矩
形とし、図１４に示す第４の実施例ではハニカム構造体
１１の貫通孔１２の断面形状を方形とし、メッシュ電極
１３のメッシュ形状を対応する方形とし、メッシュ電極
で貫通孔の開口部を塞がないように構成する。本発明に
おいては、このようにメッシュ電極１３のメッシュのサ
イズおよび形状並びにハニカム構造体１１の貫通孔１２
の断面形状およびメッシュとの相対位置関係などを一致
させる必要はなく、メッシュ電極はハニカム構造体１１
の全体に亘ってできるだけ均一に放電プラズマが発生す
るようなものであれば良い。
び第２の実施例と同様に触媒作用を有する金属で形成さ
れたメッシュ電極を用いた第３および第４の実施例の一
部分を拡大して示す斜視図である。図１３に示す第３の
実施例ではハニカム構造体１１の貫通孔１２の断面形状
を６角形とし、メッシュ電極１３のメッシュの形状を矩
形とし、図１４に示す第４の実施例ではハニカム構造体
１１の貫通孔１２の断面形状を方形とし、メッシュ電極
１３のメッシュ形状を対応する方形とし、メッシュ電極
で貫通孔の開口部を塞がないように構成する。本発明に
おいては、このようにメッシュ電極１３のメッシュのサ
イズおよび形状並びにハニカム構造体１１の貫通孔１２
の断面形状およびメッシュとの相対位置関係などを一致
させる必要はなく、メッシュ電極はハニカム構造体１１
の全体に亘ってできるだけ均一に放電プラズマが発生す
るようなものであれば良い。
【００４３】 図１５は、本発明の第１の基本構成に基
づく物質処理装置の第５の実施例の構成を示すものであ
り、図１６はメッシュ電極部分を拡大して示す斜視図で
ある。本例では、パルス電源１６に接続したメッシュ電
極１７および１８をハニカム構造体１１の互いに対向す
る両端面に被着した触媒作用を有する金属層を以て形成
したものである。このようにメッシュ電極１７および１
８をハニカム構造体１１の端面に被着した導電層で形成
することにより、貫通孔１２の開口部を塞がないメッシ
ュ電極を容易に得ることができる。さらに、本例ではこ
れらのメッシュ電極１７および１８を、ハニカム構造体
１１の貫通孔１２の内壁まで延在させ、処理すべき物質
との接触面積を増大させている。
づく物質処理装置の第５の実施例の構成を示すものであ
り、図１６はメッシュ電極部分を拡大して示す斜視図で
ある。本例では、パルス電源１６に接続したメッシュ電
極１７および１８をハニカム構造体１１の互いに対向す
る両端面に被着した触媒作用を有する金属層を以て形成
したものである。このようにメッシュ電極１７および１
８をハニカム構造体１１の端面に被着した導電層で形成
することにより、貫通孔１２の開口部を塞がないメッシ
ュ電極を容易に得ることができる。さらに、本例ではこ
れらのメッシュ電極１７および１８を、ハニカム構造体
１１の貫通孔１２の内壁まで延在させ、処理すべき物質
との接触面積を増大させている。
【００４４】 図１７および１８は、パルス電源１６か
らパルスを印加したときにハニカム構造体１１の貫通孔
１２に沿って発生されるパルスコロナ放電プラズママの
状況を示す横断面図および縱断面図である。これらの図
面に示すように、本発明においてはハニカム構造体１１
の貫通孔１２に沿って放電プラズマが発生されており、
したがってパルスコロナ放電プラズママ中に生成される
高エネルギー電子および生成ラジカルと排ガス中に含ま
れるダイオキシンとの反応がきわめて効率よく行われ、
ダイオキシンを効率よく分解することができる。また、
本発明においては、放電プラズマはハニカム構造体１１
の貫通孔１２の内面に沿って発生する沿面放電となって
いることが確認された。
らパルスを印加したときにハニカム構造体１１の貫通孔
１２に沿って発生されるパルスコロナ放電プラズママの
状況を示す横断面図および縱断面図である。これらの図
面に示すように、本発明においてはハニカム構造体１１
の貫通孔１２に沿って放電プラズマが発生されており、
したがってパルスコロナ放電プラズママ中に生成される
高エネルギー電子および生成ラジカルと排ガス中に含ま
れるダイオキシンとの反応がきわめて効率よく行われ、
ダイオキシンを効率よく分解することができる。また、
本発明においては、放電プラズマはハニカム構造体１１
の貫通孔１２の内面に沿って発生する沿面放電となって
いることが確認された。
【００４５】 上述した第１〜第５の実施例において
は、放電プラズマをハニカム構造体１１の貫通孔１２の
延在方向と平行な方向に放電電界を与えるようにした
が、本発明の第２の基本的な構成においてはハニカム構
造体１１の貫通孔１２の延在方向と直交する方向に放電
電界を与えるものである。図１９はこのような第２の基
本的な構成に基づく本発明による物質処理装置の第６の
実施例を示す斜視図である。本例では複数の触媒作用を
有する金属より成るワイヤ電極２１を貫通孔１２に通
し、これらワイヤ電極の一端を導電プレート２２に固定
し、他端を導電プレート２３に固定し、これらの導電プ
レートをパルス電源１６の一方の出力端子に接続し、そ
の他端をハニカム構造体１２の外周面に設けた円筒状電
極２５に接続したものである。この場合、触媒作用を持
つワイヤ電極２１は全ての貫通孔１２に通す必要はない
が、多数の貫通孔の全体に亘って均等に分布させるのが
好適である。
は、放電プラズマをハニカム構造体１１の貫通孔１２の
延在方向と平行な方向に放電電界を与えるようにした
が、本発明の第２の基本的な構成においてはハニカム構
造体１１の貫通孔１２の延在方向と直交する方向に放電
電界を与えるものである。図１９はこのような第２の基
本的な構成に基づく本発明による物質処理装置の第６の
実施例を示す斜視図である。本例では複数の触媒作用を
有する金属より成るワイヤ電極２１を貫通孔１２に通
し、これらワイヤ電極の一端を導電プレート２２に固定
し、他端を導電プレート２３に固定し、これらの導電プ
レートをパルス電源１６の一方の出力端子に接続し、そ
の他端をハニカム構造体１２の外周面に設けた円筒状電
極２５に接続したものである。この場合、触媒作用を持
つワイヤ電極２１は全ての貫通孔１２に通す必要はない
が、多数の貫通孔の全体に亘って均等に分布させるのが
好適である。
【００４６】 図２０は本発明による第２の基本的な構
成に基づく物質処理装置の第７の実施例を示すものであ
る。上述した図１９に示した第６の実施例においては、
一方の電極をハニカム構造体１１の外周面に被着した円
筒状電極２５で形成したが、本例においては、全ての電
極を触媒作用を有する金属より成るワイヤ電極を以て構
成し、これらをハニカム構造体の貫通孔１２に通したも
のである。この場合、ハニカム構造体１１全体に亘って
均一に放電プラズマが発生するように第１群のワイヤ電
極２６と、第２群のワイヤ電極２７とが均等に分散する
ように配列してある。
成に基づく物質処理装置の第７の実施例を示すものであ
る。上述した図１９に示した第６の実施例においては、
一方の電極をハニカム構造体１１の外周面に被着した円
筒状電極２５で形成したが、本例においては、全ての電
極を触媒作用を有する金属より成るワイヤ電極を以て構
成し、これらをハニカム構造体の貫通孔１２に通したも
のである。この場合、ハニカム構造体１１全体に亘って
均一に放電プラズマが発生するように第１群のワイヤ電
極２６と、第２群のワイヤ電極２７とが均等に分散する
ように配列してある。
【００４７】 図２１は本発明による物質処理装置の第
７実施例を示すものである。本例では、ハニカム構造体
１１を光触媒作用を有する材料、例えばＴｉＯ2を含む
セラミックスで形成し、その貫通孔１２に導電材料を充
填して形成したロッド電極２８および２９を以て形成す
る。このような構成では、ロッド電極２８および２９を
配設した貫通孔１２は完全に塞がれるので、図２１に示
すようにかなり粗く分散して設ける方が良い。
７実施例を示すものである。本例では、ハニカム構造体
１１を光触媒作用を有する材料、例えばＴｉＯ2を含む
セラミックスで形成し、その貫通孔１２に導電材料を充
填して形成したロッド電極２８および２９を以て形成す
る。このような構成では、ロッド電極２８および２９を
配設した貫通孔１２は完全に塞がれるので、図２１に示
すようにかなり粗く分散して設ける方が良い。
【００４８】 本例ではハニカム構造体１２の貫通孔１
２の延在方向と直交する方向に放電用電界が印加され、
ロッド電極２８および２９が設けられていない貫通孔の
内部で放電プラズマが発生されるが、この放電プラズマ
から発光される紫外線によって光触媒作用を有する材料
が励起され、貫通孔内部に活性酸素が発生される。この
活性酸素が貫通孔を通る物質を分解したり、酸化したり
する。この場合、活性酸素は貫通孔の内壁上だけでなく
これから離れたところまで存在するので、排ガス中の有
害物質と反応する可能性は高くなり、処理効率を一層向
上することができる。
２の延在方向と直交する方向に放電用電界が印加され、
ロッド電極２８および２９が設けられていない貫通孔の
内部で放電プラズマが発生されるが、この放電プラズマ
から発光される紫外線によって光触媒作用を有する材料
が励起され、貫通孔内部に活性酸素が発生される。この
活性酸素が貫通孔を通る物質を分解したり、酸化したり
する。この場合、活性酸素は貫通孔の内壁上だけでなく
これから離れたところまで存在するので、排ガス中の有
害物質と反応する可能性は高くなり、処理効率を一層向
上することができる。
【００４９】 図２２は、本発明による第２の基本構成
に基づく物質処理装置の第９の実施例を示すものであ
る。本例では、ハニカム構造体１１を光触媒作用を有す
る材料を含むセラミックスで形成すると共に貫通孔１２
の内壁に触媒作用を有する金属より成る第１および第２
のストリップ電極３１および３２を設け、これらのスト
リップ電極の間にパルス電源１６を接続したものであ
る。このようなストリップ電極３１および３２は、例え
ば適当なマスクを内壁に被着し、触媒作用を有する金属
を蒸着した後マスクを除去することによって形成する
か、貫通孔の内壁全体に触媒作用を有する金属層を形成
し、その一部分をマスクを介して選択的に除去した後、
マスクを除去して形成することができる。このようなス
トリップ電極３１および２３は、全ての貫通孔１２に設
けるのが好ましいが、必ずしもそのようにする必要はな
い。
に基づく物質処理装置の第９の実施例を示すものであ
る。本例では、ハニカム構造体１１を光触媒作用を有す
る材料を含むセラミックスで形成すると共に貫通孔１２
の内壁に触媒作用を有する金属より成る第１および第２
のストリップ電極３１および３２を設け、これらのスト
リップ電極の間にパルス電源１６を接続したものであ
る。このようなストリップ電極３１および３２は、例え
ば適当なマスクを内壁に被着し、触媒作用を有する金属
を蒸着した後マスクを除去することによって形成する
か、貫通孔の内壁全体に触媒作用を有する金属層を形成
し、その一部分をマスクを介して選択的に除去した後、
マスクを除去して形成することができる。このようなス
トリップ電極３１および２３は、全ての貫通孔１２に設
けるのが好ましいが、必ずしもそのようにする必要はな
い。
【００５０】 上述した実施例では、１個のハニカム構
造体１１のみを用いるものとしたが、多量の排ガスを処
理する場合には貫通孔１２の開口部分の合計面積が不足
することもある。このような場合には、図２３に示す第
１０実施例のように複数のハニカム構造体１１を上下左
右に配列し、全体として大きな開口面積が得られるよう
にすることもできる。本例では、これらのハニカム構造
体１１の一方の端面に設けたメッシュ電極３５をパルス
電源１６の一方の出力端子に共通に接続し、他方の端面
に設けたメッシュ電極３６をパルス電源１６の他方の出
力端子に共通に接続する。したがって、これらのハニカ
ム構造体１１は処理すべき排ガスの流れの方向に見て並
列に配列されていると共に電気的にも並列に接続されて
いる。本発明では、各ハニカム構造体１１を光触媒作用
を有する材料を含むセラミックスで形成するか、各電極
３５および３６を触媒作用を有する金属で形成すること
ができる。
造体１１のみを用いるものとしたが、多量の排ガスを処
理する場合には貫通孔１２の開口部分の合計面積が不足
することもある。このような場合には、図２３に示す第
１０実施例のように複数のハニカム構造体１１を上下左
右に配列し、全体として大きな開口面積が得られるよう
にすることもできる。本例では、これらのハニカム構造
体１１の一方の端面に設けたメッシュ電極３５をパルス
電源１６の一方の出力端子に共通に接続し、他方の端面
に設けたメッシュ電極３６をパルス電源１６の他方の出
力端子に共通に接続する。したがって、これらのハニカ
ム構造体１１は処理すべき排ガスの流れの方向に見て並
列に配列されていると共に電気的にも並列に接続されて
いる。本発明では、各ハニカム構造体１１を光触媒作用
を有する材料を含むセラミックスで形成するか、各電極
３５および３６を触媒作用を有する金属で形成すること
ができる。
【００５１】 さらに、排ガス中の有害物質の含有量が
多い場合や、処理後の排ガス中の有害物質の残存量の許
容値が著しく小さい場合には、１個のハニカム構造体で
はこのような要求を十分満足しないこともある。このよ
うな場合には、長さの長いハニカム構造体を用いれば良
いが、長くなると放電電圧が高くなるという問題があ
る。そこで本発明の第１１実施例においては、図２４に
示すように複数のハニカム構造体１１ａ、１１ｂ、１１
ｃ、１１ｄを直列に連結する。このようなタンデム配列
においては、各ハニカム構造体の端面に設けられたメッ
シュ電極を交互にパルス電源１６の一方の出力端子およ
び他方の出力端子に接続する。この場合にも、ハニカム
構造体１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの全部または一
部をを光触媒作用を有する材料を含むセラミックスで形
成するか、メッシュ電極の全部または一部を触媒作用を
有する金属で形成することができる。
多い場合や、処理後の排ガス中の有害物質の残存量の許
容値が著しく小さい場合には、１個のハニカム構造体で
はこのような要求を十分満足しないこともある。このよ
うな場合には、長さの長いハニカム構造体を用いれば良
いが、長くなると放電電圧が高くなるという問題があ
る。そこで本発明の第１１実施例においては、図２４に
示すように複数のハニカム構造体１１ａ、１１ｂ、１１
ｃ、１１ｄを直列に連結する。このようなタンデム配列
においては、各ハニカム構造体の端面に設けられたメッ
シュ電極を交互にパルス電源１６の一方の出力端子およ
び他方の出力端子に接続する。この場合にも、ハニカム
構造体１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの全部または一
部をを光触媒作用を有する材料を含むセラミックスで形
成するか、メッシュ電極の全部または一部を触媒作用を
有する金属で形成することができる。
【００５２】 図２５は、複数のハニカム構造体１１ａ
〜１１ｆを直列に配列した本発明による物質処理装置の
第１２実施例を示すものである。図２４に示した実施例
ではタンデムに配列した全てのハニカム構造体を同一の
構造、寸法を有するものとし、各ハニカム構造体の端面
間には同じ電圧が印加されるようにしたが、本例では、
ハニカム構造体の長さを相違させると共に端面間に印加
される電圧も相違させる。すなわち、排ガスの流れ方向
に見て、最初の２個のハニカム構造体１１ａおよび１１
ｂは長さが短いものとし、その両端面に設けたメッシュ
電極を第１のパルス電源１６ａに接続し、次の２つのハ
ニカム構造体１１ｃおよび１１ｄの長さを長くし、メッ
シュ電極を第２のパルス電源１６ｂに接続し、残りの２
個のハニカム構造体１１ｅおよび１１ｆの長さは短く
し、その両端のメッシュ電極を第３のパルス電源１６ｃ
に接続する。
〜１１ｆを直列に配列した本発明による物質処理装置の
第１２実施例を示すものである。図２４に示した実施例
ではタンデムに配列した全てのハニカム構造体を同一の
構造、寸法を有するものとし、各ハニカム構造体の端面
間には同じ電圧が印加されるようにしたが、本例では、
ハニカム構造体の長さを相違させると共に端面間に印加
される電圧も相違させる。すなわち、排ガスの流れ方向
に見て、最初の２個のハニカム構造体１１ａおよび１１
ｂは長さが短いものとし、その両端面に設けたメッシュ
電極を第１のパルス電源１６ａに接続し、次の２つのハ
ニカム構造体１１ｃおよび１１ｄの長さを長くし、メッ
シュ電極を第２のパルス電源１６ｂに接続し、残りの２
個のハニカム構造体１１ｅおよび１１ｆの長さは短く
し、その両端のメッシュ電極を第３のパルス電源１６ｃ
に接続する。
【００５３】 第１のパルス電源１６ａに接続されるハ
ニカム構造体１１ａおよび１１ｂは、予備励起領域を構
成し、排ガス中に含まれる有害物質を予備的に励起する
ものである。したがって、少なくともこれらの排ガス入
力側のハニカム構造体１１ａおよび１１ｂの端面に設け
られたメッシュ電極を触媒作用を有する金属で形成し、
有害物質を予備的に分解するのが好適である。次のパル
ス電源１６ｂに接続されたハニカム構造体１１ｃおよび
１１ｄは本励起領域を構成するものであり、予備励起領
域で励起された有害物質を分解するものであり、したが
って少なくともこれらのハニカム構造体１１ｃおよび１
１ｄは光触媒作用を有する材料で形成するのが好適であ
る。残りの２つのハニカム構造体１１ｅおよび１１ｆは
後励起領域を構成するものであり、本励起によって分解
されない有害物質を主として高エネルギー電子によって
分解するものである。このような機能を考慮し、第１〜
第３のパルス電源１６ａ、１６ｂ、１６ｃの出力ピーク
電圧は、それぞれ１５ＫＶ、２０ＫＶおよび３０ＫＶと
することができる。本例では、ハニカム構造体としてメ
ッシュ巾が６ｍｍ角のものを用いているが、メッシュ巾
を含めたハニカム構造体の寸法および形状、パルス電圧
の振幅やパルス巾などは、各反応に最適な放電条件が得
られるように適宜選定することができる。
ニカム構造体１１ａおよび１１ｂは、予備励起領域を構
成し、排ガス中に含まれる有害物質を予備的に励起する
ものである。したがって、少なくともこれらの排ガス入
力側のハニカム構造体１１ａおよび１１ｂの端面に設け
られたメッシュ電極を触媒作用を有する金属で形成し、
有害物質を予備的に分解するのが好適である。次のパル
ス電源１６ｂに接続されたハニカム構造体１１ｃおよび
１１ｄは本励起領域を構成するものであり、予備励起領
域で励起された有害物質を分解するものであり、したが
って少なくともこれらのハニカム構造体１１ｃおよび１
１ｄは光触媒作用を有する材料で形成するのが好適であ
る。残りの２つのハニカム構造体１１ｅおよび１１ｆは
後励起領域を構成するものであり、本励起によって分解
されない有害物質を主として高エネルギー電子によって
分解するものである。このような機能を考慮し、第１〜
第３のパルス電源１６ａ、１６ｂ、１６ｃの出力ピーク
電圧は、それぞれ１５ＫＶ、２０ＫＶおよび３０ＫＶと
することができる。本例では、ハニカム構造体としてメ
ッシュ巾が６ｍｍ角のものを用いているが、メッシュ巾
を含めたハニカム構造体の寸法および形状、パルス電圧
の振幅やパルス巾などは、各反応に最適な放電条件が得
られるように適宜選定することができる。
【００５４】 図２６は、本発明による物質処理装置の
第１３実施例におけるハニカム構造体１１の貫通孔１２
を画成する内壁の形状を示すものである。上述した実施
例においては、ハニカム構造体の貫通孔の内壁は平坦な
ものとしたが、本例ではこのハニカム構造体の貫通孔の
内壁に凹凸を形成したものである。この凹凸構造は、例
えば貫通孔の内壁に多数の溝をリング状に形成したり、
微小な突起を規則正しく形成したり、ランダムに形成す
るなどして容易に形成することができる。また、凹凸構
造は貫通孔の内壁の全面に形成したが、一部分に形成し
ても良い。特にハニカム構造体を光触媒作用を有する材
料で形成する場合には、このような凹凸構造を貫通孔の
内壁に形成するのが有効である。
第１３実施例におけるハニカム構造体１１の貫通孔１２
を画成する内壁の形状を示すものである。上述した実施
例においては、ハニカム構造体の貫通孔の内壁は平坦な
ものとしたが、本例ではこのハニカム構造体の貫通孔の
内壁に凹凸を形成したものである。この凹凸構造は、例
えば貫通孔の内壁に多数の溝をリング状に形成したり、
微小な突起を規則正しく形成したり、ランダムに形成す
るなどして容易に形成することができる。また、凹凸構
造は貫通孔の内壁の全面に形成したが、一部分に形成し
ても良い。特にハニカム構造体を光触媒作用を有する材
料で形成する場合には、このような凹凸構造を貫通孔の
内壁に形成するのが有効である。
【００５５】 ハニカム構造体１１の貫通孔１２の内壁
に凹凸構造を形成すると、排ガスの流れはこの凹凸によ
って乱されて乱流となり、排ガスが攪拌されることにな
り、有害物質と高エネルギー電子との反応の確率が高く
なり、それだけ処理効率が向上することになる。また、
このような凹凸構造をハニカム構造体１１の貫通孔１２
の内壁に形成しても放電プラズマの発生には殆ど影響は
ない。さらに、ハニカム構造体を光触媒作用を有する材
料で形成する場合には、放電によって発生される紫外線
によって励起された活性酸素による分解および/または
酸化によって有害物質が処理されるので上述したような
乱流を発生させることはゆうこうである。
に凹凸構造を形成すると、排ガスの流れはこの凹凸によ
って乱されて乱流となり、排ガスが攪拌されることにな
り、有害物質と高エネルギー電子との反応の確率が高く
なり、それだけ処理効率が向上することになる。また、
このような凹凸構造をハニカム構造体１１の貫通孔１２
の内壁に形成しても放電プラズマの発生には殆ど影響は
ない。さらに、ハニカム構造体を光触媒作用を有する材
料で形成する場合には、放電によって発生される紫外線
によって励起された活性酸素による分解および/または
酸化によって有害物質が処理されるので上述したような
乱流を発生させることはゆうこうである。
【００５６】 上述した全ての実施例においては、ハニ
カム構造体を用い、その貫通孔に有害物質を含む排ガス
を通すと共に貫通孔に沿って放電プラズマを発生させる
ように構成した、本発明の特徴の一つである光触媒作用
を利用する場合にはハニカム構造体を使用する必要は必
ずしもない。次にそのような実施例を説明する。
カム構造体を用い、その貫通孔に有害物質を含む排ガス
を通すと共に貫通孔に沿って放電プラズマを発生させる
ように構成した、本発明の特徴の一つである光触媒作用
を利用する場合にはハニカム構造体を使用する必要は必
ずしもない。次にそのような実施例を説明する。
【００５７】 図２７は本発明による物質処理装置の第
１４実施例を示すものである。金属製のスリーブ電極３
６の内側に、光触媒作用を有する材料を含むセラミック
スより成り、処理すべき物質を含む排ガスが通過する管
路を画成する第１の絶縁性スリーブ３７を設ける。この
第１の絶縁性スリーブ３７のほぼ中央に沿ってワイヤ電
極３８を架設し、このワイヤ電極の外周に設けられた光
触媒作用を有する材料を含むセラミックスで形成された
第２の絶縁性シース３９を設ける。スリーブ電極３６お
よびワイヤ電極３８をパルス電源１６に接続し、これら
の間に放電プラズマを発生させる。
１４実施例を示すものである。金属製のスリーブ電極３
６の内側に、光触媒作用を有する材料を含むセラミック
スより成り、処理すべき物質を含む排ガスが通過する管
路を画成する第１の絶縁性スリーブ３７を設ける。この
第１の絶縁性スリーブ３７のほぼ中央に沿ってワイヤ電
極３８を架設し、このワイヤ電極の外周に設けられた光
触媒作用を有する材料を含むセラミックスで形成された
第２の絶縁性シース３９を設ける。スリーブ電極３６お
よびワイヤ電極３８をパルス電源１６に接続し、これら
の間に放電プラズマを発生させる。
【００５８】 本例では、スリーブ電極３６およびワイ
ヤ電極３８の間に発生される放電プラズマ中に生成され
る加速された電子およびラジカルと有害物質との反応に
よって有害物質を分解すると共に放電プラズマにより発
生される紫外線で光触媒作用を有する材料で形成された
第１および第２の絶縁性スリーブ３７および３９を励起
して発生される活性酸素によって有害物質を分解したり
酸化したりすることにより、処理効率を高めることがで
きる。
ヤ電極３８の間に発生される放電プラズマ中に生成され
る加速された電子およびラジカルと有害物質との反応に
よって有害物質を分解すると共に放電プラズマにより発
生される紫外線で光触媒作用を有する材料で形成された
第１および第２の絶縁性スリーブ３７および３９を励起
して発生される活性酸素によって有害物質を分解したり
酸化したりすることにより、処理効率を高めることがで
きる。
【００５９】 図２８は本発明による物質処理装置を設
けたゴミ焼却プラントの全体の構成を示すものである。
収集されたゴミは先ず燃焼炉４１において燃焼され、燃
焼炉から排出される排ガスはダクト４２を経て搬送され
る過程において消石灰が加えられた後、集塵室４３へ導
入される。この集塵室４３において排ガス中に分散され
ている微粒子である塵埃が煤塵として除去された後、本
発明による物質処理装置４４を有する有害物質分解室４
５へ搬送される。この有害物質分解室４５においては、
上述したようにハニカム構造体の貫通孔を通る際に、Ｎ
Ｏx，ＳＯx、ダイオキシンなどの有害物質はここで発生
される放電プラズマと反応して分解されると共に電極を
触媒作用を有する金属で形成したり、ハニカム構造体を
光触媒材料で形成することによって有害物質の処理効率
は改善されることになる。このようにして有害物質が分
解されて無害となった排ガスは煙突４６を経て大気中へ
放出される。
けたゴミ焼却プラントの全体の構成を示すものである。
収集されたゴミは先ず燃焼炉４１において燃焼され、燃
焼炉から排出される排ガスはダクト４２を経て搬送され
る過程において消石灰が加えられた後、集塵室４３へ導
入される。この集塵室４３において排ガス中に分散され
ている微粒子である塵埃が煤塵として除去された後、本
発明による物質処理装置４４を有する有害物質分解室４
５へ搬送される。この有害物質分解室４５においては、
上述したようにハニカム構造体の貫通孔を通る際に、Ｎ
Ｏx，ＳＯx、ダイオキシンなどの有害物質はここで発生
される放電プラズマと反応して分解されると共に電極を
触媒作用を有する金属で形成したり、ハニカム構造体を
光触媒材料で形成することによって有害物質の処理効率
は改善されることになる。このようにして有害物質が分
解されて無害となった排ガスは煙突４６を経て大気中へ
放出される。
【００６０】 本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、幾多の変更や変形が可能である。例えば、
上述した実施例では、本発明による物質処理技術を都市
型のごみや産業廃棄物の焼却施設において排ガス中に含
まれる有害物質を分解するのに適用したが、本発明によ
る物質処理技術は他の施設での排ガス処理や、有機化合
物の合成や、シランの分解によるケイ素の堆積などにも
適用することができる。また、フロン類、トリクロール
エチレンなどの処理にも適用することができる。
のではなく、幾多の変更や変形が可能である。例えば、
上述した実施例では、本発明による物質処理技術を都市
型のごみや産業廃棄物の焼却施設において排ガス中に含
まれる有害物質を分解するのに適用したが、本発明によ
る物質処理技術は他の施設での排ガス処理や、有機化合
物の合成や、シランの分解によるケイ素の堆積などにも
適用することができる。また、フロン類、トリクロール
エチレンなどの処理にも適用することができる。
【００６１】
【発明の効果】上述したように本発明による物質処理方
法および装置では、ハニカム構造体の貫通孔に処理すべ
き物質を含む流体を通し、この貫通孔の内部で放電プラ
ズマを発生させるようにしたものであるから、ハニカム
構造体全体に亘って均一に放電プラズマを発生させるこ
とができ、このプラズマ中に生成される電子と所定の物
質とを反応させて特定の物質を分解したり、捕獲され易
い物質へ変成すると共に電極を触媒作用を有する金属で
形成する場合には、物質を分解し易くでき、ハニカム構
造体を光触媒材料で形成する場合には活性酸素によって
物質を分解したり酸化したりできるので、物質の処理効
率は著しく改善されることになる。
法および装置では、ハニカム構造体の貫通孔に処理すべ
き物質を含む流体を通し、この貫通孔の内部で放電プラ
ズマを発生させるようにしたものであるから、ハニカム
構造体全体に亘って均一に放電プラズマを発生させるこ
とができ、このプラズマ中に生成される電子と所定の物
質とを反応させて特定の物質を分解したり、捕獲され易
い物質へ変成すると共に電極を触媒作用を有する金属で
形成する場合には、物質を分解し易くでき、ハニカム構
造体を光触媒材料で形成する場合には活性酸素によって
物質を分解したり酸化したりできるので、物質の処理効
率は著しく改善されることになる。
【００６２】 また、放電プラズマを発生させる電源と
して所定のパルス電源を用いることによって、排ガス中
のダイオキシンを有効に分解することができる高エネル
ギー電子を選択的に高い密度で生成することができるの
で、従来分解が困難であったダイオキシンを効率よく無
害な物質へ分解することができ、したがって都市型ごみ
や産業廃棄物の焼却施設に適用するのに適している。
して所定のパルス電源を用いることによって、排ガス中
のダイオキシンを有効に分解することができる高エネル
ギー電子を選択的に高い密度で生成することができるの
で、従来分解が困難であったダイオキシンを効率よく無
害な物質へ分解することができ、したがって都市型ごみ
や産業廃棄物の焼却施設に適用するのに適している。
【００６３】 さらに、このようなパルス電源として、
静電誘導サイリスタをスイッチング素子とするパルス電
源を採用することによって、小型で、消費電力が少な
く、寿命が半永久的であり、保守が容易であり、イニシ
ャルコストだけでなくランニングコストをも低くするこ
とができる。
静電誘導サイリスタをスイッチング素子とするパルス電
源を採用することによって、小型で、消費電力が少な
く、寿命が半永久的であり、保守が容易であり、イニシ
ャルコストだけでなくランニングコストをも低くするこ
とができる。
【００６４】 また、ハニカム構造体の貫通孔の延在方
向に電界を印加するようにした実施例では、貫通孔の内
壁に沿った沿面放電が発生するので放電領域が拡がり、
放電プラズマ中に生成される電子と所定の物質との反応
が促進され、処理効率が向上する。
向に電界を印加するようにした実施例では、貫通孔の内
壁に沿った沿面放電が発生するので放電領域が拡がり、
放電プラズマ中に生成される電子と所定の物質との反応
が促進され、処理効率が向上する。
【００６５】 さらに、本発明による処理装置は、既設
のゴミ焼却施設、火力発電所、溶鉱炉などにも適用可能
であり、環境問題に対する一つの解決策を与えることが
できるので、大きな普及効果が期待できる。
のゴミ焼却施設、火力発電所、溶鉱炉などにも適用可能
であり、環境問題に対する一つの解決策を与えることが
できるので、大きな普及効果が期待できる。
【図１】 図１は、パイプ状電極とワイヤ電極とを用い
て発生させたコロナ放電を利用した従来の排ガス処理装
置の構成を示す線図である。
て発生させたコロナ放電を利用した従来の排ガス処理装
置の構成を示す線図である。
【図２】 図２は、誘電体バリア放電を利用した従来の
排ガス処理装置の構成を示す線図である。
排ガス処理装置の構成を示す線図である。
【図３】 図３は、プレート電極とワイヤ電極とを用い
て発生させたコロナ放電を利用した従来の排ガス処理装
置の構成を示す線図である。
て発生させたコロナ放電を利用した従来の排ガス処理装
置の構成を示す線図である。
【図４】 図４は、図１に示した従来の排ガス処理装置
におけるコロナ放電の発生状況を示す横断面図である。
におけるコロナ放電の発生状況を示す横断面図である。
【図５】 図５は、図１に示した従来の排ガス処理装置
におけるコロナ放電の発生状況を示す縦断面図である。
におけるコロナ放電の発生状況を示す縦断面図である。
【図６】 図６は、従来の高周波プラズマ中に生成され
る電子のエネルギーと密度との関係を示すグラフであ
る。
る電子のエネルギーと密度との関係を示すグラフであ
る。
【図７】 図７は、サイラトロンを用いたパルス電源か
ら発生されるパルス波形を示すグラフである。
ら発生されるパルス波形を示すグラフである。
【図８】 図８は、ＧＴＯを用いたパルス電源から発生
されるパルス波形を示す線図である。
されるパルス波形を示す線図である。
【図９】 図９は、ＩＧＢＴを用いたパルス電源から発
生されるパルス波形を示す線図である。
生されるパルス波形を示す線図である。
【図１０】 図１０は、本発明による第１の基本的な構
成に基づく物質処理装置の第１の実施例を示す線図であ
る。
成に基づく物質処理装置の第１の実施例を示す線図であ
る。
【図１１】 図１１は、同じく本発明の第１の基本的な
構成に基づく物質処理装置の第２の実施例を示す線図で
ある。
構成に基づく物質処理装置の第２の実施例を示す線図で
ある。
【図１２】 図１２は、静電誘導サイリスタを用いたパ
ルス電源から発生されるパルスを示すグラフである。
ルス電源から発生されるパルスを示すグラフである。
【図１３】 図１３は、メッシュ電極を用いる本発明に
よる第３の実施例の一部分を拡大して示す斜視図であ
る。
よる第３の実施例の一部分を拡大して示す斜視図であ
る。
【図１４】 図１４は、同じくメッシュ電極を用いる本
発明による第４の実施例の一部分を拡大して示す斜視図
である。
発明による第４の実施例の一部分を拡大して示す斜視図
である。
【図１５】 図１５は、ハニカム構造体の端面に被着し
た導電層より成るメッシュ電極を用いる本発明による物
質処理装置の第５の実施例を示す線図である。
た導電層より成るメッシュ電極を用いる本発明による物
質処理装置の第５の実施例を示す線図である。
【図１６】 図１６は、同じくそのメッシュ電極部分を
拡大して示す斜視図である。
拡大して示す斜視図である。
【図１７】 図１７は、同じくその実施例におけるパル
スコロナ放電プラズママの発生状況を線図的に示す横断
面図である。
スコロナ放電プラズママの発生状況を線図的に示す横断
面図である。
【図１８】 図１８は、同じくパルスコロナ放電プラズ
ママの発生状況を線図的に示す縦断面図である。
ママの発生状況を線図的に示す縦断面図である。
【図１９】 図１９は、本発明による第２の基本的な構
成に基づく物質処理装置の第６の実施例を示す線図であ
る。
成に基づく物質処理装置の第６の実施例を示す線図であ
る。
【図２０】 図２０は、同じく本発明の第２の基本的な
構成に基づく物質処理装置の第７の実施例を示す線図で
ある。
構成に基づく物質処理装置の第７の実施例を示す線図で
ある。
【図２１】 図２１は、同じく本発明の第２の基本的な
構成に基づく物質処理装置の第８の実施例を示す線図で
ある。
構成に基づく物質処理装置の第８の実施例を示す線図で
ある。
【図２２】 図２２は、同じく本発明の第２の基本的な
構成に基づく物質処理装置の第９の実施例を示す線図で
ある。
構成に基づく物質処理装置の第９の実施例を示す線図で
ある。
【図２３】 図２３は、複数のハニカム構造体を並列に
配列した本発明の物質処理装置の第１０実施例を示す線
図である。
配列した本発明の物質処理装置の第１０実施例を示す線
図である。
【図２４】 図２４は、複数のハニカム構造体を直列に
配列した本発明の物質処理装置の第１１実施例を示す線
図である。
配列した本発明の物質処理装置の第１１実施例を示す線
図である。
【図２５】 図２５は、複数のハニカム構造体を直列に
配列した本発明の物質処理装置の第１２実施例を示す線
図である。
配列した本発明の物質処理装置の第１２実施例を示す線
図である。
【図２６】 図２６は、本発明によるハニカム構造体の
貫通孔の内壁に凹凸を形成した第１３実施例を示す断面
図である。
貫通孔の内壁に凹凸を形成した第１３実施例を示す断面
図である。
【図２７】 図２７は、ハニカム構造体を用いない本発
明の物質処理装置の第１４実施例を示す線図である。
明の物質処理装置の第１４実施例を示す線図である。
【図２８】 図２８は、本発明の物質処理装置を適用し
たごみ焼却施設の全体の構成を示す線図である。
たごみ焼却施設の全体の構成を示す線図である。
１１ ハニカム構造体、 １２ 貫通孔、 １３、１４
メッシュ電極、 １５高周波電源、 １６ パルス電
源、 １７、１８ 導電層より成るメッシュ電極、 ２
１ ワイヤ電極、 ２２、２３ 導電プレート、 ２４
外周電極、 ２６、２７ ワイヤ電極、 ２８、２９
ロッド電極、 ３１、３２ ストリップ電極、 ３
６ スリーブ電極、 ３７、３９ 第１および第２の絶
縁性スリーブ、 ３８ ワイヤ電極、 ４１ 焼却炉、
４２ ダクト、 ４３ 集塵室、 ４４ 物質処理装
置、 ４５ 有害物質分解室、 ４６ 煙突
メッシュ電極、 １５高周波電源、 １６ パルス電
源、 １７、１８ 導電層より成るメッシュ電極、 ２
１ ワイヤ電極、 ２２、２３ 導電プレート、 ２４
外周電極、 ２６、２７ ワイヤ電極、 ２８、２９
ロッド電極、 ３１、３２ ストリップ電極、 ３
６ スリーブ電極、 ３７、３９ 第１および第２の絶
縁性スリーブ、 ３８ ワイヤ電極、 ４１ 焼却炉、
４２ ダクト、 ４３ 集塵室、 ４４ 物質処理装
置、 ４５ 有害物質分解室、 ４６ 煙突
【００６４】また、ハニカム構造体の貫通孔の延在方向
に電界を印加するようにした実施例では、貫通孔の内壁
に沿った沿面放電が発生するので放電領域が拡がり、放
電プラズマ中に生成される
に電界を印加するようにした実施例では、貫通孔の内壁
に沿った沿面放電が発生するので放電領域が拡がり、放
電プラズマ中に生成される
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 尚博 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 石井 彰三 神奈川県川崎市川崎区浅田１丁目１番２号
Claims (37)
- 【請求項１】 処理すべき物質を含む流体が通過する複
数の貫通孔を有する電気絶縁性のハニカム構造体の内部
で放電プラズマを発生させ、貫通孔を通過する流体中の
特定物質を、放電プラズマとの反応と、放電電圧を印加
するための電極の少なくとも一部の触媒作用とによって
処理することを特徴とする物質処理方法。 - 【請求項２】 処理すべき物質を含む流体が通過する複
数の貫通孔を有する電気絶縁性のハニカム構造体の内部
で放電プラズマを発生させると共に、ハニカム構造体の
少なくとも一部を光触媒作用を有する材料を含むセラミ
ックスで形成し、前記貫通孔を通過する流体中の特定物
質を、この放電プラズマとの反応と、前記放電プラズマ
からの発光により励起される光触媒作用で発生される活
性酸素との反応とで処理することを特徴とする物質処理
方法。 - 【請求項３】 前記ハニカム構造体の内部でプラズマを
発生させるための放電を、パルスコロナ放電とすること
を特徴とする請求項１〜２の何れかに記載の物質処理方
法。 - 【請求項４】 前記ハニカム構造体の内部でプラズマを
発生させるため、ダイオキシンなどの有害物質を分解す
るエネルギーとなるように電子を加速することを特徴と
する請求項３に記載の物質処理方法。 - 【請求項５】 前記ハニカム構造体の内部でプラズマを
発生させるためのパルス放電により加速された電子のエ
ネルギーを３ｅＶ〜１０ｅＶとすることを特徴とする請
求項４に記載の物質処理方法。 - 【請求項６】 前記ハニカム構造体の内部でプラズマを
発生させるため、パルスコロナ放電用電源のパルス電流
の立ち上がり特性を、５×１０10アンペア／秒以上とす
ることを特徴とする請求項５に記載の物質処理方法。 - 【請求項７】 前記パルスコロナ放電を行わせるパルス
を、静電誘導サイリスタを能動素子とする半導体パルス
発生回路から発生させることを特徴とする請求項６に記
載の物質処理方法。 - 【請求項８】 前記ハニカム構造体の内部でプラズマを
発生させるための放電をハニカム構造体の貫通孔と平行
な方向に発生させることを特徴とする請求項１〜７の何
れかに記載の物質処理方法。 - 【請求項９】 前記ハニカム構造体の内部でプラズマを
発生させるための放電をハニカム構造体の貫通孔と直交
する方向に発生させることを特徴とする請求項１〜７の
何れかに記載の物質処理方法。 - 【請求項１０】 処理すべき物質を含む流体が通過する
空間の少なくとも一部を、光触媒材料を含む材料で画成
すると共にこの空間内で放電プラズマを発生させ、処理
すべき物質を、前記放電プラズマとの反応と、前記放電
プラズマからの発光により前記光触媒材料を励起して発
生される活性酸素の分解および／または酸化作用とで処
理することを特徴とする物質処理方法。 - 【請求項１１】 前記処理すべき物質を含む流体が通過
する空間内で発生させる放電プラズマをパルスコロナ放
電プラズマとすることを特徴とする請求項１０に記載の
物質処理方法。 - 【請求項１２】 処理すべき物質を含む流体が通過する
複数の貫通孔を互いに平行に形成した電気絶縁性のハニ
カム構造体と、 このハニカム構造体の内部で、貫通孔を通過する流体中
の特定物質と反応する放電プラズマを発生し、少なくと
も一部分が触媒作用を有する材料で形成された電極手段
と、 この電極手段に接続され、前記ハニカム構造体の貫通孔
内で放電プラズマを発生させる放電電圧を前記電極手段
に印加する電源と、を具えることを特徴とする物質処理
装置。 - 【請求項１３】 前記電源手段を、前記ハニカム構造体
の内部でパルスコロナ放電プラズマを発生させるパルス
電源としたことを特徴とする請求項１２に記載の物質処
理装置。 - 【請求項１４】 前記ハニカム構造体の内部でパルスプ
ラズマ放電を発生させるためのパルス電源を、ダイオキ
シンなどの有害物質を分解する電子エネルギーとなるよ
うに電子を加速するようなパルス持続時間および振幅を
有するものとしたことを特徴とする請求項１３に記載の
物質処理装置。 - 【請求項１５】 前記ハニカム構造体の内部でプラズマ
を発生させるためのパルスコロナ放電により加速される
電子のエネルギーを３ｅＶ〜１０ｅＶとしたことを特徴
とする請求項１４に記載の物質処理装置。 - 【請求項１６】 前記ハニカム構造体の内部でプラズマ
を発生させるためのパルスコロナ放電用電源のパルス電
流の立ち上がり特性を、５×１０10アンペア／秒以上と
したことを特徴とする請求項１５に記載の物質処理装
置。 - 【請求項１７】 前記パルスコロナ放電用電源を、静電
誘導サイリスタを能動素子とするパルス発生回路で構成
したことを特徴とする請求項１６に記載の物質処理装
置。 - 【請求項１８】 前記触媒作用を有する電極手段を、白
金、パラジウム、ニッケル系金属としたことを特徴とす
る請求項１２〜１７の何れかに記載の物質処理装置。 - 【請求項１９】 処理すべき物質を含む流体が通過する
複数の貫通孔を互いに平行に形成し、少なくとも一部が
光触媒作用を有する材料を含むセラミックスで形成され
たハニカム構造体と、 このハニカム構造体の内部で、貫通孔を通過する流体中
の特定物質と反応して処理すると共に前記光触媒作用を
有する材料を励起する光を発生する放電プラズマを発生
する電極手段と、 この電極手段に接続され、前記ハニカム構造体の貫通孔
内でプラズマ放電を発生させる放電電圧を前記電極手段
に印加する電源と、を具えることを特徴とする物質処理
装置。 - 【請求項２０】 前記電源手段を、前記ハニカム構造体
の内部でパルスコロナ放電プラズマを発生させるパルス
電源としたことを特徴とする請求項１９に記載の物質処
理装置。 - 【請求項２１】 前記ハニカム構造体の内部でパルスコ
ロナ放電プラズマを発生させるためのパルス電源を、ダ
イオキシンなどの有害物質を分解するエネルギーとなる
ように電子を加速するようなパルス持続時間および振幅
を有するものとしたことを特徴とする請求項２０に記載
の物質処理装置。 - 【請求項２２】 前記ハニカム構造体の内部でプラズマ
を発生させるためのパルスコロナ放電により加速される
電子のエネルギーを３ｅＶ〜１０ｅＶとしたことを特徴
とする請求項２１に記載の物質処理装置。 - 【請求項２３】 前記ハニカム構造体の内部でプラズマ
を発生させるためのパルスコロナ放電用電源のパルス電
流の立ち上がり特性を、５×１０10アンペア／秒以上と
したことを特徴とする請求項２２に記載の物質処理装
置。 - 【請求項２４】 前記パルスコロナ放電用電源を、静電
誘導サイリスタを能動素子とするパルス発生回路で構成
したことを特徴とする請求項２３に記載の物質処理装
置。 - 【請求項２５】 前記光触媒作用を有する材料をＴｉＯ
2としたことを特徴とする請求項１９〜２４の何れかに
記載の物質処理装置。 - 【請求項２６】 前記電極手段に、前記ハニカム構造体
の一方の端面に設けられた第１の電極と、ハニカム構造
体の他方の端面に設けられた第２の電極とを設け、ハニ
カム構造体の貫通孔の延在方向にプラズマ放電用電界を
印加することを特徴とする請求項１２〜２５の何れかに
記載の物質処理装置。 - 【請求項２７】 前記第１および第２の電極のそれぞれ
を、前記ハニカム構造体の端面に固着された導電性メッ
シュで構成したことを特徴とする請求項２６に記載の物
質処理装置。 - 【請求項２８】 前記第１および第２の電極のそれぞれ
を、前記ハニカム構造体の端面に被着された導電層で構
成し、これらの導電層を貫通孔の内壁まで延在させたこ
とを特徴とする請求項２６に記載の物質処理装置。 - 【請求項２９】 前記電極手段に、前記ハニカム構造体
の複数の貫通孔の各々の内壁に、互いに絶縁分離される
ように被着された第１および第２の電極を設け、ハニカ
ム構造体の貫通孔の延在方向と直交する方向にプラズマ
放電用電界を印加することを特徴とする請求項１２〜２
５の何れかに記載の物質処理装置。 - 【請求項３０】 前記電極手段に、前記ハニカム構造体
の複数の貫通孔に挿通され、触媒作用を有する金属で形
成された第１の電極と、ハニカム構造体の他の複数の貫
通孔に挿通され、触媒作用を有する金属で形成された第
２の電極とを設け、ハニカム構造体の貫通孔の延在方向
と直交する方向に放電プラズマを発生させるようにした
ことを特徴とする請求項２９に記載の物質処理装置。 - 【請求項３１】 前記ハニカム構造体の貫通孔の内壁に
凹凸構造を形成したことを特徴とする請求項１２〜３０
の何れかに記載の物質処理装置。 - 【請求項３２】 前記ハニカム構造体を複数並列に配列
したことを特徴とする請求項１２〜３１の何れかに記載
の物質処理装置。 - 【請求項３３】 前記ハニカム構造体を複数直列に配列
したことを特徴とする請求項１２〜３１の何れかに記載
の物質処理装置。 - 【請求項３４】 前記複数のハニカム構造体の電極間に
異なる放電電圧を印加するように構成したことを特徴と
する請求項３３に記載の物質処理装置。 - 【請求項３５】 スリーブ電極と、 このスリーブ電極の内側に配置され、光触媒作用を有す
る材料を含むセラミックスで形成され、処理すべき物質
を含む流体が通過する管路を画成する絶縁性スリーブ
と、 この絶縁性スリーブのほぼ中央に沿って架設されたワイ
ヤ電極と、 このワイヤ電極の外周に設けられた光触媒作用を有する
材料を含むセラミックスで形成された絶縁性シースと、 前記スリーブ電極およびワイヤ電極に接続され、これら
の間に放電プラズマを発生させる放電電圧を印加する放
電電源と、を具え、前記放電プラズマと前記特定物質と
の反応および放電プラズマによる発光で前記光触媒作用
を有する材料を励起して発生される活性酸素との反応に
よって前記物質を処理することを特徴とする物質処理装
置。 - 【請求項３６】 前記放電電源を、前記スリーブ電極と
ワイヤ電極との間にパルスコロナ放電プラズマを発生さ
せるパルス電源としたことを特徴とする請求項３５に記
載の物質処理装置。 - 【請求項３７】 前記光触媒作用を有する材料をＴｉＯ
2 としたことを特徴とする請求項３５〜３６の何れかに
記載の物質処理装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27260399A JP2001087620A (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 物質処理方法および装置 |
| US09/669,815 US6767434B1 (en) | 1999-09-27 | 2000-09-26 | Method of treating substance and apparatus for carrying out the same |
| EP00308495A EP1086740A3 (en) | 1999-09-27 | 2000-09-27 | Method of treating substance and apparatus for carrying out the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27260399A JP2001087620A (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 物質処理方法および装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001087620A true JP2001087620A (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=17516238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27260399A Pending JP2001087620A (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 物質処理方法および装置 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1086740A3 (ja) |
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