JP2005161241A

JP2005161241A - ガス処理方法及びガス処理装置

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Publication number: JP2005161241A
Application number: JP2003405792A
Authority: JP
Inventors: Junichi Tamura; 順一田村; Toshimoto Nishiguchi; 敏司西口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】空間内において汚染物質の発生源からの拡散を抑え、効率的に処理することができるガス処理方法を提供すること。
【解決手段】ガス処理装置を用いて処理対象物質を含有する被処理ガスを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、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中に含まれている処理対象物質の処理を行うガス処理方法及びガス処理装置に関する。

近年、住宅の気密性の向上、屋外空気汚染の定常化等により、居住空間内における空気汚染が問題となっている。空気汚染の代表的なものとしてはアンモニア等の窒素化合物、硫化水素等の硫黄化合物、ノルマル酪酸等の低脂肪酸類、エチルアルコール等のアルコール類、トルエン等の芳香族炭化水素類、アセトン等のケトン類、酢酸エチル等のエステル類、ホルムアルデヒド等のアルデヒド類がある。これら空気汚染物の処理として数多くの浄化技術が提案され、商品化されている。

代表的な方法としては、活性炭、ゼオライト等による吸着回収法、薬剤による化学処理法、触媒に紫外線を照射する光触媒法等を包含する。これらのガス処理技術は、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各種ガスを分解する技術が注目され、研究が進められており、当該技術に基づいた方法及び装置が提案されている。それらの中で、特許文献１や特許文献２等に記載される円筒型の反応容器内に外部電極と内部電極を有し、電極間に誘電体粒子を充填し、プラズマを発生させるようにしたパックトベッド式反応装置は、大気圧下で操作でき、装置内を真空にするポンプ等は必要でなく、又、室温でプラズマを発生させることができ、更に装置構成が簡単で且つ低コストで設置できる、といった利点を有することから、特に注目されている。

特開平１１−１１４３５９号公報特開２００１−１３７６４３号公報

しかし、従来の非平衡プラズマ放電を用いた空気清浄機、脱臭機等で汚染物質を含む空気を処理する場合、汚染物質が処理空間内に充満しているときには効果を発揮するが、汚染物質の発生源が特定され、局所的に発生している場合には効果が低く、かえって汚染物質を拡散してしまうといった問題点があった。

本発明は、上記課題を解決し、空間内において汚染物質の発生源からの拡散を抑え、効率的に処理することができるガス処理方法及びガス処理装置を提供することを目的とする。

よって、本発明は、
（１）ガス処理装置を用いて処理対象物質を含有する被処理ガスを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、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であることを特徴とするガス処理方法を提供する。

又、本発明は、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であるガス処理方法において、前記被処理ガス吸引口が先端に配設された吸気路以外に少なくとも１つ吸引口が先端に配設された吸気路を備えていることを特徴とする（１）に記載のガス処理方法を提供する。

又、本発明は、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する伸縮可能なの吸気路を含む少なくとも２つの吸気路を備えるガス処理方法において、前記少なくとも２つの吸気路を開閉する手段を設けることを特徴とする（１）に記載のガス処理方法を提供する。

又、本発明は、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸気口を向けることが可能であるガス処理方法において、装置下部に移動手段を備えていることを特徴とする（１）に記載のガス処理方法を提供する。

又、本発明は、
（２）ガス処理装置を用いて処理対象物質を含有する被処理ガスを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、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であることを特徴とするガス処理装置も提供できる。

又、本発明は、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であるガス処理方法において、前記被処理ガス吸引口が先端に配設された吸気路以外に少なくとも１つ吸引口が先端に配設された吸気路を備えていることを特徴とする（２）に記載のガス処理装置も提供できる。

又、本発明は、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する伸縮可能なの吸気路を含む少なくとも２つの吸引路を備えるガス処理方法において、前記少なくとも２つの吸気路を開閉する手段を設けることを特徴とする（２）に記載のガス処理装置も提供できる。

又、本発明は、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であるガス処理方法において、装置下部に移動手段を備えていることを特徴とする（２）に記載のガス処理装置も提供できる。

本発明によれば、吸引口に接続されたガス吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であることにより、空間内において発生源から汚染物質の拡散を抑えることができる。その結果、ガスに含まれる処理対象物質を効率的に処理できる。

以下、本実施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。

＜実施の形態１＞
本実施の形態に係る処理対象物質を含有しているガスを非平衡プラズマ放電により処理する装置は、
ガス処理装置を用いて処理対象物質を含有する被処理ガスを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、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であることを特徴とするガス処理装置に係る。

プラズマリアクターへ導入する吸気路が伸縮可能で、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であることにより、処理対象物質の発生源を局所的に処理することが可能になり、処理対象物質を拡散する前に処理することを可能にする。

以下に本実施形態に係る処理対象物質を含有しているガスを非平衡プラズマ放電により処理する装置について図を用いて説明する。

図１に本実施形態に係るガス処理としてガス処理装置を図示する。

図１に示す本発明のガス処理装置においては、非平衡プラズマリアクター３が配設され、被処理ガスａ−１を吸引する第１吸引口１、伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能な第１ガス吸気路２が前記プラズマリアクター３に接続されており、更にプラズマリアクター３により処理された処理ガスｂを系外へ排出するためのファン４が後段に配設された構成となっている。

図１に示すガス処理装置による処理対象物質を含有するガスの処理は、次のようにして行われる。前記被処理ガスａ−１は、第１吸引口１、伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能な第１ガス吸気路２を介して非平衡プラズマリアクター３内に導入され、プラズマリアクター３内を流れる過程で非平衡プラズマ放電により処理され、ファン４を介して処理ガスｂとして系外に排出される。

図１に示す排ガス処理装置で使用する非平衡プラズマリアクターとしては、例えば図６に示す構成のパックトベッド式プラズマリアクターを使用することができる。図６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５０を有し、該反応容器５０は、接地電極を兼ねる外壁５１と絶縁性物質で形成された２つの内蓋５３１及び５３２とを有する。反応容器５０の内部には、高圧電極５４が設けられ、外壁５１と２つの内蓋５３１及び５３２と高圧電極５４とで形成された空間には誘電体粒子５５が充填されている。反応容器５０のガス導入側の内蓋５３１には、ガスが反応容器５０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５３１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５２１が、該カバーと内蓋５３１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５２１は、被処理ガスを導入するためのガス導入口５６を有し、ガス導入口５６は前記緩衝空間に連通している。ガス排出側の内蓋５３２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５２２が、該カバーと内蓋５３２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。緩衝空間とは、（ガス）を（対流させるための空間を意味する言葉である。カバー５２２は、内蓋５３２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５７を有し、ガス排出口５７は前記緩衝空間に連通している。又、接地電極５１と高圧電極５４の間に高電圧を印加する電源５８を有する。

上記構成のプラズマリアクターは、ガス導入口５６から導入された被処理ガスが内蓋５３１に設けられた無数の穴を介して誘電体粒子５５の充填された反応容器５０の内部に入り、該誘電体粒子５５の隙間を通過して内蓋５３２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５７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５５の隙間を通過する際に、高圧電極５４に電源５８より電圧を印加することで接地電極としての反応容器５０の外壁５１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。誘電体粒子５５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５５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。ここで電源電圧波形として正弦波、矩形波、パルス波、三角波等があるが波形形状は特に問わない。

＜実施の形態２＞
本実施の形態に係るガス処理装置は、吸引口が先端に配設された伸縮可能で、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能である吸気路以外に少なくとも１つ吸気路を備えていることを特徴とする。それ以外は実施の形態１と同じである。図２に本実施形態に係るガス処理としてガス処理装置を図示する。本実施形態に係るガス処理装置は、非平衡プラズマリアクター３が配設され、被処理ガスａ−１を吸引する第１吸引口１、伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能な第１ガス吸気路２と、被処理ガスａ−２を吸引する第２吸引口５、第２ガス吸気路６が前記プラズマリアクター３に接続されており、更にプラズマリアクター３により処理された処理ガスｂを系外へ排出するためのファン４が後段に配設された構成となっている。

図２に示すガス処理装置においては、前記被処理ガスａ−１は、前記第１ガス吸引口１、前記第１ガス吸気路２を通り、前記非平衡プラズマリアクター３内に導入され、該プラズマリアクター３内を流れる過程でプラズマ放電により処理され、前記ファン４を介して前記処理ガスｂとして系外に排出される。又、前記被処理ガスａ−２は、前記第２ガス吸引口５、第２ガス吸気路６を通り、前記非平衡プラズマリアクター３内に導入され、該プラズマリアクター３内を流れる過程でプラズマ放電により処理され、前記ファン４を介して前記処理ガスｂとして系外へ排出される。

＜実施の形態３＞
本実施の形態に係るガス処理装置は、少なくとも２つの吸気路を開閉する手段を設けることを特徴とする。それ以外は実施の形態２と同じである。

図３に本実施形態に係るガス処理としてガス処理装置を図示する。

本実施形態に係るガス処理装置は、非平衡プラズマリアクター３が配設され、被処理ガスａ−１を吸引する第１吸引口１、伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能な第１ガス吸気路２、被処理ガスａ−２を吸引する第２吸引口５、第２ガス吸気路６がガス流路開閉手段７を介して前記プラズマリアクター３に接続されており、更にプラズマリアクター３により処理された処理ガスｂを系外へ排出するためのファン４が後段に配設された構成となっている。

図３に示すガス処理装置においては、前記被処理ガスａ−１は、前記第１ガス吸引口１、前記第１ガス吸気路２を通り、前記ガス流路開閉手段７を介して前記非平衡プラズマリアクター３内に導入され、該プラズマリアクター３内を流れる過程でプラズマ放電により処理され、前記ファン４を介して前記処理ガスｂとして系外に排出される。又、前記被処理ガスａ−２は、前記第２ガス吸引口５、第２ガス吸気路６を通り、前記ガス流路開閉手段７を介して前記非平衡プラズマリアクター３内に導入され、該プラズマリアクター３内を流れる過程でプラズマ放電により処理され、前記ファン４を介して前記処理ガスｂとして系外へ排出される。このとき、ガス流路開閉手段によるガス流路開閉パターンは片側流路開放、片側流路閉鎖又は両側流路開放、両側流路閉鎖の何れかである。

図４に示す本発明のガス処理装置は、図１に示すガス処理装置に移動手段８が配設された構成となっている。

図５に示す本発明のガス処理装置は、図２に示すガス処理装置に移動手段８が配設された構成となっている。

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及び２は本発明の効果を確かめる実施例である。比較例１は実施例１に対する従来技術を用いた場合の処理効果への影響を確かめる比較例である。

図１に示すガス処理装置を用い、対象物質の処理効果を確かめる実験を行った。第１吸引口１の開口面は５０ｃｍ²、第１ガス吸気路２はφ５０ｍｍ長さ１ｍの樹脂製蛇腹ホースである。非平衡プラズマリアクター３として、図６に示すパックトベッド式プラズマリアクター５０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２００ｍ、直径が６０ｍｍ、電極間距離（高圧電極５４と接地電極５１との間の距離）が２０ｍｍ、反応容器内のガス流路空間の容積が５００ｃｍ³である。反応容器内には、誘電体粒子５５として、直径３ｍｍの球状チタン酸バリウム粒子を充填した。

被処理ガスａ−１として、アンモニアを１０ｐｐｍ含有するＡｉｒ（通常の窒素と酸素を主成分とする空気のこと）ベースガスをボンベより放出し、ガス発生源から２０ｃｍ離れたところからファン４によって５００Ｌ／ｍｉｎで第１吸引口１より吸引し、第１ガス吸気路２を通過した後にプラズマリアクター３に導入し、高圧電極５４と接地電極５１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ベースガスの処理を行った。６０ｍｉｎ後、被処理ガス発生源より１ｍ上方で検知管により測定した結果、アンモニアは検出されなかった（検知管の検知下限は０．２ｐｐｍ）。

図２に示すガス処理装置を用い、対象物質の処理効果を確かめる実験を行った。第１及び第２吸引口１、５の開口面は５０ｃｍ²、第１及び第２ガス吸気路２、６はφ５０ｍｍ長さ１ｍの樹脂製蛇腹ホースである。非平衡プラズマリアクター３として、図６に示すパックトベッド式プラズマリアクター５０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２００ｍ、直径が６０ｍｍ、電極間距離（高圧電極５４と接地電極５１との間の距離）が２０ｍｍ、反応容器内のガス流路空間の容積が５００ｃｍ³である。反応容器内には、誘電体粒子５５として、直径３ｍｍの球状チタン酸バリウム粒子を充填した。

被処理ガスａ−１及びａ−２として、アンモニアを１０ｐｐｍ含有するＡｉｒ（通常の窒素と酸素を主成分とする空気のこと）ベースガスをボンベより放出し、それぞれのガス発生源から２０ｃｍ離れたところからファン４によって１ｍ³／ｍｉｎで吸引することにより、前記被処理ガスａ−１は第１吸引口１より吸引され、第１ガス吸気路２を５００Ｌ／ｍｉｎで通過し、前記被処理ガスａ−２は第２吸引口５より吸引され、第２ガス吸気路を５００Ｌ／ｍｉｎで通過した後に前記被処理ガスａ−１及びａ−２が混合され、プラズマリアクター３に導入し、高圧電極５４と接地電極５１との間に４ｋＶの電圧を印加してプラズマ放電を生起させて該Ａｉｒベースガスの処理を行った。６０ｍｉｎ後、２つの被処理ガス発生源より１ｍ上方でそれぞれ検知管により測定した結果、どちらもアンモニアは検出されなかった。

＜比較例＞
図７に示すガス処理装置を用い、対象物質の処理効果を確かめる実験を行った。第１吸引口１の開口面は５０ｃｍ²である。非平衡プラズマリアクター３として、図６に示すパックトベッド式プラズマリアクター５０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２００ｍ、直径が６０ｍｍ、電極間距離（高圧電極５４と接地電極５１との間の距離）が２０ｍｍ、反応容器内のガス流路空間の容積が５００ｃｍ³である。反応容器内には、誘電体粒子５５として、直径３ｍｍの球状チタン酸バリウム粒子を充填した。

被処理ガスａ−１として、アンモニアを１０ｐｐｍ含有するＡｉｒ（通常の窒素と酸素を主成分とする空気のこと）ベースガスをボンベより放出し、ガス発生源から１ｍ離れたところからファン４によって５００Ｌ／ｍｉｎで第１吸引口１より吸引した後にプラズマリアクター３に導入し、高圧電極５４と接地電極５１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ベースガスの処理を行った。６０ｍｉｎ後、被処理ガス発生源より１ｍ上方で検知管により測定した結果、アンモニア濃度は７ｐｐｍであった。

本発明は、空気中に含まれている処理対象物質の処理を行う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。

本発明の実施の形態１に係るガス処理装置の模式的に表す断面図である。本発明の実施の形態２に係るガス処理装置の模式的に表す断面図である。本発明の実施の形態３に係るガス処理装置の模式的に表す断面図である。本発明の移動手段を配設したガス処理装置の模式的に表す断面図である。本発明の移動手段を配設したガス処理装置の模式的に表す断面図である。本発明の実施形態に係るガス処理装置において使用するプラズマリアクターを示す断面模式図である。本発明の比較例に係るガス処理装置の模式的に表す断面図である。

符号の説明

１第１吸引口
２第１ガス吸気路
３非平衡プラズマリアクター
４ファン
５第２吸引口
６第２ガス吸気路
７ガス流路開閉手段
ａ−１，ａ−２被処理ガス
ｂ処理ガス
５０反応容器
５１外壁（接地電極）
５２１，５２２カバー
５３１，５３２内蓋
５４高圧電極
５５誘電体粒子
５６ガス導入口
５７ガス排出口
５８電源

Claims

ガス処理装置を用いて処理対象物質を含有する被処理ガスを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、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であることを特徴とするガス処理方法。
前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であるガス処理方法において、前記被処理ガス吸引口が先端に配設された吸気路以外に少なくとも１つ吸引口が先端に配設された吸気路を備えていることを特徴とする請求項１記載のガス処理方法。
前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する伸縮可能なの吸気路を含む少なくとも２つの吸気路を備えるガス処理方法において、前記少なくとも２つの吸気路を開閉する手段を設けることを特徴とする請求項２記載のガス処理方法。
前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であるガス処理方法において、装置下部に移動手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のガス処理方法。
ガス処理装置を用いて処理対象物質を含有する被処理ガスを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、前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であることを特徴とするガス処理装置。
前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であるガス処理方法において、前記被処理ガス吸引口が先端に配設された吸気路以外に少なくとも１つ吸引口が先端に配設された吸気路を備えていることを特徴とする請求項５記載のガス処理装置。
前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する伸縮可能なの吸気路を含む少なくとも２つの吸気路を備えるガス処理方法において、前記少なくとも２つの吸気路を開閉する手段を設けることを特徴とする請求項６記載のガス処理装置。
前記被処理ガスを前記プラズマリアクターへ導入する吸引口が先端に配設された吸気路が伸縮可能であり、且つ、全ての向きに吸引口を向けることが可能であるガス処理方法において、装置下部に移動手段を備えていることを特徴とする請求項５又は６記載のガス処理装置。