JP2002177734A - 極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置 - Google Patents
極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置Info
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
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- Treating Waste Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置の排ガス
中に印加するパルス電圧を、その排ガス中の性状によっ
て、その浄化装置内に発生するスパークなどの電極間短
絡を防止し、ガス状汚染物質をコロナ放電で処理するに
充分な放電電力が注入できるようにする。 【解決手段】放電距離ｄのコロナ放電系８にコロナ放電
を発生する際、そこに注入する放電電力を１回の極短パ
ルス高電圧につきコロナ放電線の単位長当りｄ／２００
（Ｊ）以上でｄ／５（Ｊ）以下とし、かつ、該放電電力
の９０％以上がパルス印加後１００ｄ（ナノ秒）以内に
注入され、それ以後に該コロナ放電系８に残留する電圧
が５ｄ（ｋＶ）以下にする。
中に印加するパルス電圧を、その排ガス中の性状によっ
て、その浄化装置内に発生するスパークなどの電極間短
絡を防止し、ガス状汚染物質をコロナ放電で処理するに
充分な放電電力が注入できるようにする。 【解決手段】放電距離ｄのコロナ放電系８にコロナ放電
を発生する際、そこに注入する放電電力を１回の極短パ
ルス高電圧につきコロナ放電線の単位長当りｄ／２００
（Ｊ）以上でｄ／５（Ｊ）以下とし、かつ、該放電電力
の９０％以上がパルス印加後１００ｄ（ナノ秒）以内に
注入され、それ以後に該コロナ放電系８に残留する電圧
が５ｄ（ｋＶ）以下にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴミ焼却施設、ボ
イラー、焼結炉、塗装ブース、排水処理施設等からの排
ガス中に含まれる窒素酸化物、硫黄酸化物、ダイオキシ
ン、揮発性有機物、悪臭等のガス状汚染物質を除去する
ための極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置に関するも
のである。
イラー、焼結炉、塗装ブース、排水処理施設等からの排
ガス中に含まれる窒素酸化物、硫黄酸化物、ダイオキシ
ン、揮発性有機物、悪臭等のガス状汚染物質を除去する
ための極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来の極短パルス高電圧加電式ガス浄化
装置は、その浄化装置における高圧極短パルス電源のパ
ルス巾を１μｓ以下とし、０℃・１気圧におけるガスの
密度を１としたときの前記ガスを浄化する際の温度・気
圧におけるガスの相対密度をｄとした際、印加する極短
パルス高電圧の波高値電圧Ｖｐを、前記コロナ放電極と
対向電極間に、化学的活性種（ラヂカル）を大量に発生
せしめるための臨界の値を示す該コロナ放電極と、該対
向電極間の距離的平均電界強度をＥｐ0とすると、Ｅｐ0
＝８ｄ（ｋＶ／ｃｍ）以上となるようにしている（特許
第２６４９３４０）。しかし、排ガスの組成、特に、排
ガス中の水分濃度の影響でパルスを印加することで発生
するコロナ放電が阻害されることになり、放電によりガ
スに注入する電力が低下する。
装置は、その浄化装置における高圧極短パルス電源のパ
ルス巾を１μｓ以下とし、０℃・１気圧におけるガスの
密度を１としたときの前記ガスを浄化する際の温度・気
圧におけるガスの相対密度をｄとした際、印加する極短
パルス高電圧の波高値電圧Ｖｐを、前記コロナ放電極と
対向電極間に、化学的活性種（ラヂカル）を大量に発生
せしめるための臨界の値を示す該コロナ放電極と、該対
向電極間の距離的平均電界強度をＥｐ0とすると、Ｅｐ0
＝８ｄ（ｋＶ／ｃｍ）以上となるようにしている（特許
第２６４９３４０）。しかし、排ガスの組成、特に、排
ガス中の水分濃度の影響でパルスを印加することで発生
するコロナ放電が阻害されることになり、放電によりガ
スに注入する電力が低下する。
【０００３】また、放電電力を上げようとパルス電圧を
上げると、残留する電圧でスパークが発生し、結局放電
電力を上げられなかった。
上げると、残留する電圧でスパークが発生し、結局放電
電力を上げられなかった。
【０００４】その結果、ガス状汚染物質をコロナ放電で
処理するための十分な放電電力が注入できず、処理性能
が劣化してしまった。
処理するための十分な放電電力が注入できず、処理性能
が劣化してしまった。
【０００５】特に、スパークの頻発を防止するための手
段を具備しない場合、スパークがより強烈になり、パル
スを印加する度にスパークが発生してしまい、運転不能
となってしまう。
段を具備しない場合、スパークがより強烈になり、パル
スを印加する度にスパークが発生してしまい、運転不能
となってしまう。
【０００６】また、処理すべきガスをそのまま放電部に
導入した場合、放電電力を大きく保たないと処理性能が
得られず、電気代などのランニングコストが大きかっ
た。
導入した場合、放電電力を大きく保たないと処理性能が
得られず、電気代などのランニングコストが大きかっ
た。
【０００７】また、パルス印加回数を増やすことで、コ
ロナ電極系反応器の単位体積当たりの処理ガス量を増や
すと排ガスの反応器での滞留時間（通過時間）を短くす
ることができるが、滞留時間が短いため、ガス状汚染物
質の種類によっては酸化分解反応が十分進行しない場合
があった。
ロナ電極系反応器の単位体積当たりの処理ガス量を増や
すと排ガスの反応器での滞留時間（通過時間）を短くす
ることができるが、滞留時間が短いため、ガス状汚染物
質の種類によっては酸化分解反応が十分進行しない場合
があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、前
述の極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置で排ガス中の
ガス状汚染物質を十分浄化できる放電電力を確保しつ
つ、その排ガス中の水分などの放電阻害物質が存在して
もスパークなどを発生させないで安定に運転し、高い浄
化性能を得ることである。
述の極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置で排ガス中の
ガス状汚染物質を十分浄化できる放電電力を確保しつ
つ、その排ガス中の水分などの放電阻害物質が存在して
もスパークなどを発生させないで安定に運転し、高い浄
化性能を得ることである。
【０００９】他の目的は、前記排ガス中に印加する放電
電圧を上げる際、該排ガス浄化装置中に残留する電圧に
よって発生するスパークに妨げられない臨界点まで上げ
て、ガス状汚染物質をコロナ放電で処理するに充分な放
電電力が注入できるようにすることである。
電圧を上げる際、該排ガス浄化装置中に残留する電圧に
よって発生するスパークに妨げられない臨界点まで上げ
て、ガス状汚染物質をコロナ放電で処理するに充分な放
電電力が注入できるようにすることである。
【００１０】又、他の目的は、前記極短パルス高電圧加
電式ガス浄化装置において、特にスパークの発生防止装
置を設けなくても、前記パルス高電圧を印加する度に発
生するスパークによって運転を不能にする恐れがないよ
うにすることである。
電式ガス浄化装置において、特にスパークの発生防止装
置を設けなくても、前記パルス高電圧を印加する度に発
生するスパークによって運転を不能にする恐れがないよ
うにすることである。
【００１１】更に他の目的は、処理すべき排ガスを放電
部に導入するに排ガスを調温、前処理、酸化剤添加を行
うことで、単位排ガス流量に注入する放電電力を小さく
しても充分な処理性能を得られるようにして、そのラン
ニングコストを低下することである。
部に導入するに排ガスを調温、前処理、酸化剤添加を行
うことで、単位排ガス流量に注入する放電電力を小さく
しても充分な処理性能を得られるようにして、そのラン
ニングコストを低下することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明の極短パルス高
電圧加電式ガス浄化装置は、浄化前の排ガスを導入する
ためのガス入口と、浄化後の排ガスを排出するためのガ
ス出口を備えたケーシング内のガス通路に、コロナ放電
極とこれに対向する対向電極を相互に絶縁して配設し、
該ケーシングの外部からコロナ放電極に給電するための
ブッシングを具備したコロナ電極系反応器と、該コロナ
放電極と対向電極との間にパルス巾の極めて短い極短パ
ルス高電圧を印加するための高圧極短パルス電線を設け
たガス浄化装置において、前記コロナ放電電極と対向電
極の距離（放電距離）をｄ（ｃｍ）とした場合に、コロ
ナ放電を発生させることでコロナ電極系に注入する放電
電力を１回の極短パルス高電圧につき、コロナ放電線の
単位電極長当りｄ／２００（Ｊ）以上で、ｄ／５（Ｊ）
以下とし、かつ、該放電電力の９０％以上がパルス印加
後１００ｄ（ナノ秒）以内に注入するとともに、それ以
後にコロナ放電極と対向電極間に残留する電圧を５ｄ
（ｋＶ）以下とするものである。
電圧加電式ガス浄化装置は、浄化前の排ガスを導入する
ためのガス入口と、浄化後の排ガスを排出するためのガ
ス出口を備えたケーシング内のガス通路に、コロナ放電
極とこれに対向する対向電極を相互に絶縁して配設し、
該ケーシングの外部からコロナ放電極に給電するための
ブッシングを具備したコロナ電極系反応器と、該コロナ
放電極と対向電極との間にパルス巾の極めて短い極短パ
ルス高電圧を印加するための高圧極短パルス電線を設け
たガス浄化装置において、前記コロナ放電電極と対向電
極の距離（放電距離）をｄ（ｃｍ）とした場合に、コロ
ナ放電を発生させることでコロナ電極系に注入する放電
電力を１回の極短パルス高電圧につき、コロナ放電線の
単位電極長当りｄ／２００（Ｊ）以上で、ｄ／５（Ｊ）
以下とし、かつ、該放電電力の９０％以上がパルス印加
後１００ｄ（ナノ秒）以内に注入するとともに、それ以
後にコロナ放電極と対向電極間に残留する電圧を５ｄ
（ｋＶ）以下とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１に示す如く、浄化前の排ガス
１を導入するためのガス入口２と、浄化後の排ガスを排
出するためのガス出口３を備えたケーシング４内のガス
通路５に、コロナ放電極６とこれに対向する対向電極７
を相互に絶縁して配設し、該ケーシング４の外部からコ
ロナ放電極６に給電するためのブッシング９を具備した
コロナ電極系反応器１１と、該コロナ放電極６と対向電
極７との間にパルス巾の極めて短い極短パルス高電圧Ｖ
ｐを印加するための高圧極短パルス電源１０を設けたガ
ス浄化装置において、前記コロナ放電電極６と対向電極
７の距離（放電距離）をｄ（ｃｍ）とした場合に、コロ
ナ放電を発生させる際、コロナ電極系８に注入する放電
電力Ｐを１回の極短パルス高電圧Ｖｐにつき、コロナ放
電極６の単位電極長当りｄ／２００（Ｊ）以上で、ｄ／
５（Ｊ）以下とし、かつ、該放電電力Ｐの９０％以上が
パルス印加後１００ｄ（ナノ秒）以内に注入するととも
に、それ以後にコロナ放電極６と対向電極７間に残留す
る電圧を５ｄ（ｋＶ）以下とするものである。
１を導入するためのガス入口２と、浄化後の排ガスを排
出するためのガス出口３を備えたケーシング４内のガス
通路５に、コロナ放電極６とこれに対向する対向電極７
を相互に絶縁して配設し、該ケーシング４の外部からコ
ロナ放電極６に給電するためのブッシング９を具備した
コロナ電極系反応器１１と、該コロナ放電極６と対向電
極７との間にパルス巾の極めて短い極短パルス高電圧Ｖ
ｐを印加するための高圧極短パルス電源１０を設けたガ
ス浄化装置において、前記コロナ放電電極６と対向電極
７の距離（放電距離）をｄ（ｃｍ）とした場合に、コロ
ナ放電を発生させる際、コロナ電極系８に注入する放電
電力Ｐを１回の極短パルス高電圧Ｖｐにつき、コロナ放
電極６の単位電極長当りｄ／２００（Ｊ）以上で、ｄ／
５（Ｊ）以下とし、かつ、該放電電力Ｐの９０％以上が
パルス印加後１００ｄ（ナノ秒）以内に注入するととも
に、それ以後にコロナ放電極６と対向電極７間に残留す
る電圧を５ｄ（ｋＶ）以下とするものである。
【００１４】また上記コロナ電極系反応器１１は、図１
に示す如く、四角形の箱状を形成しており、その手前側
にガス出口３を、後側にガス入口２を設け、そのガス入
口２から浄化前の排ガス１を供給し、ガス出口３から浄
化後の浄化ガス１２を排出するものである。
に示す如く、四角形の箱状を形成しており、その手前側
にガス出口３を、後側にガス入口２を設け、そのガス入
口２から浄化前の排ガス１を供給し、ガス出口３から浄
化後の浄化ガス１２を排出するものである。
【００１５】勿論、コロナ電極系反応器１１の形状は四
角形の箱状のみならず、円筒構造など、任意の形状のも
のでよい。
角形の箱状のみならず、円筒構造など、任意の形状のも
のでよい。
【００１６】前記コロナ電極系反応器１１には、カバー
ダクト１３を介して前記高圧極短パルス電源１０を設
け、その高圧極短パルス電源１０内にパルス形成回路１
４を設け、その出力側にパルス電流検出器１５及びパル
ス電圧検出器１６を順次接続すると共に、該パルス電流
検出器１５の出力側と前述のコロナ放電極６とを電線ブ
ッシング１７及び前記ブッシング９とを貫通する高圧配
線１８で接続する。
ダクト１３を介して前記高圧極短パルス電源１０を設
け、その高圧極短パルス電源１０内にパルス形成回路１
４を設け、その出力側にパルス電流検出器１５及びパル
ス電圧検出器１６を順次接続すると共に、該パルス電流
検出器１５の出力側と前述のコロナ放電極６とを電線ブ
ッシング１７及び前記ブッシング９とを貫通する高圧配
線１８で接続する。
【００１７】図１に示す如く、コロナ放電極系反応器１
１の底部内面には、支持碍子１９，２０を、上部内面に
は、光検出器２１と音検出器２２及び支持碍子２３を夫
々設け、更に該コロナ放電極系反応器１１のガス入口２
には図８の排ガス１の排ガスダクト２６を、ガス出口３
には図８の浄化ガスダクト２９を設ける。
１の底部内面には、支持碍子１９，２０を、上部内面に
は、光検出器２１と音検出器２２及び支持碍子２３を夫
々設け、更に該コロナ放電極系反応器１１のガス入口２
には図８の排ガス１の排ガスダクト２６を、ガス出口３
には図８の浄化ガスダクト２９を設ける。
【００１８】図２中のｄは、直線状のコロナ放電極６と
平板状の対向電極７とからなるコロナ電極系８における
放電距離であるが、本発明のコロナ放電極系８は、この
実施の形態だけに限定されるものでなく、図３に示す如
く、直線状のコロナ放電極６ａとその外周に放電距離ｄ
を隔てて同心的に配置した円筒状の対向電極７ａとから
なるコロナ放電極系８ａにしたり、或いは図４に示す如
く、直線状のコロナ放電極６ａとその外周に放電距離ｄ
を隔てて配置した多角形筒状対向電極７ｂとを放電距離
ｄを隔てて配置したコロナ放電極系８ｂにすることも可
能である。
平板状の対向電極７とからなるコロナ電極系８における
放電距離であるが、本発明のコロナ放電極系８は、この
実施の形態だけに限定されるものでなく、図３に示す如
く、直線状のコロナ放電極６ａとその外周に放電距離ｄ
を隔てて同心的に配置した円筒状の対向電極７ａとから
なるコロナ放電極系８ａにしたり、或いは図４に示す如
く、直線状のコロナ放電極６ａとその外周に放電距離ｄ
を隔てて配置した多角形筒状対向電極７ｂとを放電距離
ｄを隔てて配置したコロナ放電極系８ｂにすることも可
能である。
【００１９】図１の極短パルス高電圧加電式ガス浄化装
置において、パルス形成回路１４の出力側からコロナ放
電極系８に対し、パルス巾の極めて短い極短パルス高電
圧Ｖｐを印加するが、極短パルスの電圧波形ならびに電
流波形は、パルス形成回路１４の構成、極短パルス高電
圧供給方法、コロナ放電極系８の構成、排ガスの温度と
性状に大きく影響される。
置において、パルス形成回路１４の出力側からコロナ放
電極系８に対し、パルス巾の極めて短い極短パルス高電
圧Ｖｐを印加するが、極短パルスの電圧波形ならびに電
流波形は、パルス形成回路１４の構成、極短パルス高電
圧供給方法、コロナ放電極系８の構成、排ガスの温度と
性状に大きく影響される。
【００２０】しかしながら、排ガスの温度と性状に拘わ
らず、極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置においても
コロナ放電電極６と対向電極７の距離（放電距離）をｄ
（ｃｍ）とした場合に、コロナ放電を発生させる際、コ
ロナ電極系８に注入する放電電力Ｐを１回の極短パルス
高電圧Ｖｐにつき、コロナ放電極６の単位電極長当りｄ
／２００（Ｊ）以上で、ｄ／５（Ｊ）以下とし、かつ、
該放電電力Ｐの９０％以上がパルス印加後１００ｄ（ナ
ノ秒）以内に注入するとともに、それ以後にコロナ放電
極６と対向電極７間に残留する電圧を５ｄ（ｋＶ）以下
とするようにパルス形成回路１４の構成、極短パルス高
電圧供給方法、コロナ放電極系８の構成を選ぶことでス
パーク頻発を防止し、かつ、ガス浄化性能が達成される
ことを見いだした。
らず、極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置においても
コロナ放電電極６と対向電極７の距離（放電距離）をｄ
（ｃｍ）とした場合に、コロナ放電を発生させる際、コ
ロナ電極系８に注入する放電電力Ｐを１回の極短パルス
高電圧Ｖｐにつき、コロナ放電極６の単位電極長当りｄ
／２００（Ｊ）以上で、ｄ／５（Ｊ）以下とし、かつ、
該放電電力Ｐの９０％以上がパルス印加後１００ｄ（ナ
ノ秒）以内に注入するとともに、それ以後にコロナ放電
極６と対向電極７間に残留する電圧を５ｄ（ｋＶ）以下
とするようにパルス形成回路１４の構成、極短パルス高
電圧供給方法、コロナ放電極系８の構成を選ぶことでス
パーク頻発を防止し、かつ、ガス浄化性能が達成される
ことを見いだした。
【００２１】すなわち、図５においてパルス電圧波形Ｖ
（ｔ）、パルス電流波形Ｉ（ｔ）、とすると、時間累積
放電電力Ｐ（ｔ）は、
（ｔ）、パルス電流波形Ｉ（ｔ）、とすると、時間累積
放電電力Ｐ（ｔ）は、
【数１】 で表現されるが、このＰ（ｔ）は急速に立ち上がった
後、ほぼ平坦な一定の値になる。このほぼ一定になった
値を１パルスあたりの放電電力とする。この１パルスあ
たりの放電電力を放電線長（ｍ）で割った値がｄ／２０
０（Ｊ）以上、ｄ／５（Ｊ）以下とし、かつ、Ｐ（ｔ）
が１パルスあたりの放電電力の９０％になるのに要する
時間を１００ｄ（ナノ秒）以下とし、さらに、１００ｄ
（ナノ秒）後のＶ（ｔ）の値、Ｖ（１００ｄ）を５ｄ
（ｋＶ）以下とするわけである。
後、ほぼ平坦な一定の値になる。このほぼ一定になった
値を１パルスあたりの放電電力とする。この１パルスあ
たりの放電電力を放電線長（ｍ）で割った値がｄ／２０
０（Ｊ）以上、ｄ／５（Ｊ）以下とし、かつ、Ｐ（ｔ）
が１パルスあたりの放電電力の９０％になるのに要する
時間を１００ｄ（ナノ秒）以下とし、さらに、１００ｄ
（ナノ秒）後のＶ（ｔ）の値、Ｖ（１００ｄ）を５ｄ
（ｋＶ）以下とするわけである。
【００２２】ここで、ｄが大きい程、コロナ放電極の単
位電極長当たりの放電電力は大きくでき、処理できる排
ガス量も大きくできるが、必要な極端パルス高電圧Ｖｐ
の波高値も大きくする必要があり、処理ガスの種類と量
に応じたｄを選択する必要がある。また、極短パルス高
電圧Ｖｐの立ち上がり時間をできる限り小さくすること
でＰ（ｔ）が１パルスあたりの放電電力の９０％になる
のに要する時間を１００ｄ（ナノ秒）以下とすることが
可能となるが、ｄが小さいほど立ち上がり時間を小さく
し放電をすばやく終了させないと、スパークなどの電極
間短絡に移行しやすい。また、極短パルス高電圧Ｖｐの
保有するエネルギーと放電の強度により残留するパルス
電圧は変化するが、１００ｄ（ナノ秒）後のＶ（ｔ）の
値、Ｖ（１００ｄ）を５ｄ（ｋＶ）以下とすると、スパ
ークなどの電極間短絡を防止できる。
位電極長当たりの放電電力は大きくでき、処理できる排
ガス量も大きくできるが、必要な極端パルス高電圧Ｖｐ
の波高値も大きくする必要があり、処理ガスの種類と量
に応じたｄを選択する必要がある。また、極短パルス高
電圧Ｖｐの立ち上がり時間をできる限り小さくすること
でＰ（ｔ）が１パルスあたりの放電電力の９０％になる
のに要する時間を１００ｄ（ナノ秒）以下とすることが
可能となるが、ｄが小さいほど立ち上がり時間を小さく
し放電をすばやく終了させないと、スパークなどの電極
間短絡に移行しやすい。また、極短パルス高電圧Ｖｐの
保有するエネルギーと放電の強度により残留するパルス
電圧は変化するが、１００ｄ（ナノ秒）後のＶ（ｔ）の
値、Ｖ（１００ｄ）を５ｄ（ｋＶ）以下とすると、スパ
ークなどの電極間短絡を防止できる。
【００２３】特に、図５に示すバイアス電圧を制御する
ことで前記諸条件を満足させつつＶ（１００ｄ）＝５ｄ
（ｋＶ）以下とすることができる。
ことで前記諸条件を満足させつつＶ（１００ｄ）＝５ｄ
（ｋＶ）以下とすることができる。
【００２４】パルス印加回数は多いほどコロナ放電極系
反応器を小さくできるが、コロナ放電終了後も放電空間
に残留するイオンが緩和（再結合や電極に吸収によって
消滅）されないと次の極短パルス高電圧Ｖｐが印加され
た場合に正常なコロナ放電が発生せず、スパークに至り
やすい。そのため、極短パルス高電圧Ｖｐの印加を毎秒
２００／ｄ（回）以上２０，０００／ｄ（回）以下とす
ると残留イオンは緩和され、スパークを抑制できる。
反応器を小さくできるが、コロナ放電終了後も放電空間
に残留するイオンが緩和（再結合や電極に吸収によって
消滅）されないと次の極短パルス高電圧Ｖｐが印加され
た場合に正常なコロナ放電が発生せず、スパークに至り
やすい。そのため、極短パルス高電圧Ｖｐの印加を毎秒
２００／ｄ（回）以上２０，０００／ｄ（回）以下とす
ると残留イオンは緩和され、スパークを抑制できる。
【００２５】前述のように排ガス中のガス状汚染物質を
十分浄化できる放電電力を確保しつつ、その排ガス中の
水分などの放電阻害物質が存在してもスパークなどを発
生させないような構成としても、排ガス処理においては
偶発的なスパークなどの電極間短絡はさけれれない。そ
こで、まずリーダ、スパーク、アークなどによる電極間
短絡を検出するために図１のパルス電流検出器１５やパ
ルス電圧検出器１６のいずれか１つ、もしくは、両方を
高圧極短パルス電源１０に設けると良い。勿論、高圧極
短パルス電源１０の外部の電源ブッシング１７とブッシ
ング９の間の高圧配線やコロナ電極系反応器１１に設け
ることも可能である。リーダ、スパーク、アークなどに
よる電極間短絡が発生すると、その瞬間にパルス電圧が
瞬時に低下し０となったり、異常に高いパルス電流が観
測され、電極間短絡を検出することができる。
十分浄化できる放電電力を確保しつつ、その排ガス中の
水分などの放電阻害物質が存在してもスパークなどを発
生させないような構成としても、排ガス処理においては
偶発的なスパークなどの電極間短絡はさけれれない。そ
こで、まずリーダ、スパーク、アークなどによる電極間
短絡を検出するために図１のパルス電流検出器１５やパ
ルス電圧検出器１６のいずれか１つ、もしくは、両方を
高圧極短パルス電源１０に設けると良い。勿論、高圧極
短パルス電源１０の外部の電源ブッシング１７とブッシ
ング９の間の高圧配線やコロナ電極系反応器１１に設け
ることも可能である。リーダ、スパーク、アークなどに
よる電極間短絡が発生すると、その瞬間にパルス電圧が
瞬時に低下し０となったり、異常に高いパルス電流が観
測され、電極間短絡を検出することができる。
【００２６】その他の電極間短絡検出法として電極間短
絡によって発生する閃光や音を認識する方法がある。例
えば、図１の光検出器２１や音検出器２２をにコロナ電
極系反応器１１に設置し、電極間短絡によって正常運転
時の放電光よりはるかに強い発生する閃光を検出した
り、電極間短絡によって正常運転時の放電音よりもはる
かに大きい発生する衝撃音を検出することができる。
絡によって発生する閃光や音を認識する方法がある。例
えば、図１の光検出器２１や音検出器２２をにコロナ電
極系反応器１１に設置し、電極間短絡によって正常運転
時の放電光よりはるかに強い発生する閃光を検出した
り、電極間短絡によって正常運転時の放電音よりもはる
かに大きい発生する衝撃音を検出することができる。
【００２７】リーダ、スパーク、アークなどによる電極
間短絡直後に極短パルス高電圧Ｖｐの印加を通常設定の
間隔、すなわち、図６のｔで行うと再度電極間短絡が発
生する場合が多い。電極間短絡はリーダによる軽度、つ
まり、電極間短絡を生じせしめているプラズマチャンネ
ルのプラズマ温度が比較的低い段階から、スパーク、ア
ークと強力な電極間短絡になるにつれ、プラズマチャン
ネルのプラズマ温度は高くなり導電性経路がガス中に形
成されてしまう。その結果、極短パルス高電圧Ｖｐを印
加する度にアークが発生する傾向が強まる。そこで、図
６に示すが如く、短絡が発生した場合、それを前記検出
手段で検出し、通常設定間隔ｔよりも大きい休止期間ｔ
１（秒）の間極短パルス高電圧Ｖｐの印加を停止するす
る。この休止期間ｔ１（秒）を設けることでこのプラズ
マチャンネルのプラズマ温度が比較的低い段階で、完全
にプラズマチャンネルが冷却されるわけである。さら
に、安全策として、休止期間ｔ１（秒）の直後の極短パ
ルス高電圧Ｖｐで再度電極間短絡が発生すると、ｔ１
（秒）以上の休止期間ｔ２（秒）を設けて連続する電極
間短絡を防止するわけである。
間短絡直後に極短パルス高電圧Ｖｐの印加を通常設定の
間隔、すなわち、図６のｔで行うと再度電極間短絡が発
生する場合が多い。電極間短絡はリーダによる軽度、つ
まり、電極間短絡を生じせしめているプラズマチャンネ
ルのプラズマ温度が比較的低い段階から、スパーク、ア
ークと強力な電極間短絡になるにつれ、プラズマチャン
ネルのプラズマ温度は高くなり導電性経路がガス中に形
成されてしまう。その結果、極短パルス高電圧Ｖｐを印
加する度にアークが発生する傾向が強まる。そこで、図
６に示すが如く、短絡が発生した場合、それを前記検出
手段で検出し、通常設定間隔ｔよりも大きい休止期間ｔ
１（秒）の間極短パルス高電圧Ｖｐの印加を停止するす
る。この休止期間ｔ１（秒）を設けることでこのプラズ
マチャンネルのプラズマ温度が比較的低い段階で、完全
にプラズマチャンネルが冷却されるわけである。さら
に、安全策として、休止期間ｔ１（秒）の直後の極短パ
ルス高電圧Ｖｐで再度電極間短絡が発生すると、ｔ１
（秒）以上の休止期間ｔ２（秒）を設けて連続する電極
間短絡を防止するわけである。
【００２８】また、継続して電極間短絡が発生すること
を防止する方法として、図７に示すように一定の期間Ｔ
１（秒）にＮ（回）以上の電極間短絡を検出した場合に
ｔ１（秒）休止させる方法もある。この場合、図６の場
合と同様に安全策として、休止期間ｔ１（秒）の直後の
極短パルス高電圧Ｖｐで再度電極間短絡が発生すると、
ｔ１（秒）以上の休止期間ｔ２（秒）を設けて連続する
電極間短絡を防止すればよい。
を防止する方法として、図７に示すように一定の期間Ｔ
１（秒）にＮ（回）以上の電極間短絡を検出した場合に
ｔ１（秒）休止させる方法もある。この場合、図６の場
合と同様に安全策として、休止期間ｔ１（秒）の直後の
極短パルス高電圧Ｖｐで再度電極間短絡が発生すると、
ｔ１（秒）以上の休止期間ｔ２（秒）を設けて連続する
電極間短絡を防止すればよい。
【００２９】極短パルス高電圧Ｖｐを印加してガス処理
を行う場合、コロナ放電系反応器１１での、コロナ放電
特性の改善ならびにコロナ放電で発生するラジカルの増
大を計るために、コロナ放電極系反応器１１の前段に、
調温装置２４や前処理装置２５、添加ガス注入装置２７
を置くと良い。
を行う場合、コロナ放電系反応器１１での、コロナ放電
特性の改善ならびにコロナ放電で発生するラジカルの増
大を計るために、コロナ放電極系反応器１１の前段に、
調温装置２４や前処理装置２５、添加ガス注入装置２７
を置くと良い。
【００３０】例えば、ガス状ダイオキシン類の分解では
ガス温度は１５０℃〜２３０℃程度の酸露点以上でガス
温度で処理することが高効率で分解できることがわかっ
ている。そのため、排ガスの温度をガス−ガス熱交換
器、水スプレー減温塔などの調温装置２４で冷却すれば
良い。また、浄化槽やばっき槽からの排ガス中の悪臭な
どを分解除去する場合、排ガス中の湿度が高くそのま
ま、コロナ放電極系反応器１１に導入すると結露し、電
極間短絡が発生したり悪臭が露に吸着してしまう場合が
あるが、この場合にはヒーターやバーナーを調温装置２
４として用いて排ガスを加熱すれば良い。
ガス温度は１５０℃〜２３０℃程度の酸露点以上でガス
温度で処理することが高効率で分解できることがわかっ
ている。そのため、排ガスの温度をガス−ガス熱交換
器、水スプレー減温塔などの調温装置２４で冷却すれば
良い。また、浄化槽やばっき槽からの排ガス中の悪臭な
どを分解除去する場合、排ガス中の湿度が高くそのま
ま、コロナ放電極系反応器１１に導入すると結露し、電
極間短絡が発生したり悪臭が露に吸着してしまう場合が
あるが、この場合にはヒーターやバーナーを調温装置２
４として用いて排ガスを加熱すれば良い。
【００３１】また、排ガス中に粒子状物質が存在する場
合には、スパークなどの電極間短絡が発生しやすくな
る。そこで、前処理装置２５としてバグフィルター、電
気集塵装置、ミストセパレータなどを置いて粒子状物質
を除去した後に、排ガスをコロナ電極系反応器１１に導
入すると良い。
合には、スパークなどの電極間短絡が発生しやすくな
る。そこで、前処理装置２５としてバグフィルター、電
気集塵装置、ミストセパレータなどを置いて粒子状物質
を除去した後に、排ガスをコロナ電極系反応器１１に導
入すると良い。
【００３２】さらに、プロパンやブタンなどの炭化水素
ガスを添加ガス注入装置２７より、コロナ放電極系反応
器１１の前段で排ガスに注入するとＯＨラジカルの生成
が促進され、コロナ放電極系反応器１１で投入する排ガ
ス単位流量当たりの放電電力（ｋｗｈ／Ｎｍ3）を小さ
くできる。すなわち、同じ極短高圧パルス電源１４とコ
ロナ放電極系反応器１１を用いても処理できる排ガス量
を大幅に増大することが可能である。
ガスを添加ガス注入装置２７より、コロナ放電極系反応
器１１の前段で排ガスに注入するとＯＨラジカルの生成
が促進され、コロナ放電極系反応器１１で投入する排ガ
ス単位流量当たりの放電電力（ｋｗｈ／Ｎｍ3）を小さ
くできる。すなわち、同じ極短高圧パルス電源１４とコ
ロナ放電極系反応器１１を用いても処理できる排ガス量
を大幅に増大することが可能である。
【００３３】また、処理すべきガス状汚染物質の種類に
よっては、オゾンや過酸化水素などの酸化剤を投入し、
コロナ放電極系反応器１１で生成されるラジカルとの共
存状態で処理する方が、コロナ放電極系反応器１１によ
る単独処理よりも経済的である場合がある。すなわち、
ラジカルによる非常に短い時間の反応と前記酸化剤の比
較的長い時間の反応を共存させる効果が得られる。その
結果、極短高圧パルス電源１４とコロナ放電極系反応器
１１を小さくできると同時に、使用する電気料を低減で
きる。
よっては、オゾンや過酸化水素などの酸化剤を投入し、
コロナ放電極系反応器１１で生成されるラジカルとの共
存状態で処理する方が、コロナ放電極系反応器１１によ
る単独処理よりも経済的である場合がある。すなわち、
ラジカルによる非常に短い時間の反応と前記酸化剤の比
較的長い時間の反応を共存させる効果が得られる。その
結果、極短高圧パルス電源１４とコロナ放電極系反応器
１１を小さくできると同時に、使用する電気料を低減で
きる。
【００３４】コロナ放電極系反応器１１でのガス状汚染
物質とラジカルとの反応は気相反応であるため反応定数
は大幅に大きくすることが難しい。そこで、コロナ放電
極系反応器１１の下流に酸化／還元反応を促進するため
の反応促進層３０を設けることで、ガス状汚染物質の分
解・除去性能を向上させると良い。
物質とラジカルとの反応は気相反応であるため反応定数
は大幅に大きくすることが難しい。そこで、コロナ放電
極系反応器１１の下流に酸化／還元反応を促進するため
の反応促進層３０を設けることで、ガス状汚染物質の分
解・除去性能を向上させると良い。
【００３５】この反応促進層３０として、触媒、活性
炭、添着炭、触媒担持活性炭、ゼオライト、誘電体ペレ
ット、誘電体ファイバー、金属ペレット、金属ファイバ
ーなどの表面反応場を提供するための材料を充填した充
填層などを用いることができる。また、水酸化カルシウ
ムや水酸化マグネシウムなどの水溶液やスラリーを散布
するスプレー塔を反応促進層３０とすることも可能であ
る。
炭、添着炭、触媒担持活性炭、ゼオライト、誘電体ペレ
ット、誘電体ファイバー、金属ペレット、金属ファイバ
ーなどの表面反応場を提供するための材料を充填した充
填層などを用いることができる。また、水酸化カルシウ
ムや水酸化マグネシウムなどの水溶液やスラリーを散布
するスプレー塔を反応促進層３０とすることも可能であ
る。
【００３６】さらに、対象とするガス状汚染物質の種
類、例えば、ジベンゾフランやＰＣＢなどを処理する場
合には、反応促進層３０を単に、反応時間を提供するた
めのダクトや空間としても良い。
類、例えば、ジベンゾフランやＰＣＢなどを処理する場
合には、反応促進層３０を単に、反応時間を提供するた
めのダクトや空間としても良い。
【００３７】
【発明の効果】本発明は上述のとおりコロナ放電を発生
させることで、コロナ電極系に注入する放電電力を１回
の極短パルス高電圧につきコロナ放電線の単位長当りｄ
／２００（Ｊ）以上ｄ／５（Ｊ）以下とし、かつ、該放
電電力の９０％以上がパルス印加後１００ｄ（ナノ秒）
以内に注入されるとともに、それ以後にコロナ放電極と
対向電極間に残留する電圧が５ｄ（ｋＶ）以下となるよ
うにしているので、 排ガス中のガス状汚染物質を十分
浄化できる放電電力を確保しつつ、その排ガス中の水分
などの放電阻害物質が存在してもスパークなどを発生さ
せないで安定に運転し、高い浄化性能を得ることができ
る。また、バイアス電圧を変化させることで、コロナ放
電極系８に残留する電圧により発生するスパークなどの
電極間短絡により妨げられない臨界点まで印可する放電
電圧を上げて、十分な放電電力を注入することができ
る。また、偶発的なスパーク発生時には休止期間の後に
極短パルス高電圧Ｖｐの印加を再開するため、継続して
電極間短絡が発生することを防止できるため、安定な運
転を行うことができる。さらに、調温装置、前処理装
置、添加ガス注入装置、反応促進層などをコロナ放電極
系反応器と組み合わせることにより浄化性能の向上を図
ると共に、放電電力低減に繋がり電気代などのランニン
グコストを低減することが可能となる。
させることで、コロナ電極系に注入する放電電力を１回
の極短パルス高電圧につきコロナ放電線の単位長当りｄ
／２００（Ｊ）以上ｄ／５（Ｊ）以下とし、かつ、該放
電電力の９０％以上がパルス印加後１００ｄ（ナノ秒）
以内に注入されるとともに、それ以後にコロナ放電極と
対向電極間に残留する電圧が５ｄ（ｋＶ）以下となるよ
うにしているので、 排ガス中のガス状汚染物質を十分
浄化できる放電電力を確保しつつ、その排ガス中の水分
などの放電阻害物質が存在してもスパークなどを発生さ
せないで安定に運転し、高い浄化性能を得ることができ
る。また、バイアス電圧を変化させることで、コロナ放
電極系８に残留する電圧により発生するスパークなどの
電極間短絡により妨げられない臨界点まで印可する放電
電圧を上げて、十分な放電電力を注入することができ
る。また、偶発的なスパーク発生時には休止期間の後に
極短パルス高電圧Ｖｐの印加を再開するため、継続して
電極間短絡が発生することを防止できるため、安定な運
転を行うことができる。さらに、調温装置、前処理装
置、添加ガス注入装置、反応促進層などをコロナ放電極
系反応器と組み合わせることにより浄化性能の向上を図
ると共に、放電電力低減に繋がり電気代などのランニン
グコストを低減することが可能となる。
【図１】この発明の極短パルス高電圧加電式ガス浄化装
置の実施の形態を示す正面図である。
置の実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１の一部分の斜面図である。
【図３】図２に相当する部分の他の実施の形態を示す斜
面図である。
面図である。
【図４】図３に相当する部分の他の実施の形態を示す斜
面図である。
面図である。
【図５】図１のガス浄化装置に加電する極短パルス高圧
電源のパルス電圧波形（Ｖｔ）、パルス電流波形Ｉ
（ｔ）及び時間累積放電電力Ｐ（ｔ）の加電時間に対す
る変化を示す曲線図である。
電源のパルス電圧波形（Ｖｔ）、パルス電流波形Ｉ
（ｔ）及び時間累積放電電力Ｐ（ｔ）の加電時間に対す
る変化を示す曲線図である。
【図６】図１のガス浄化装置の極短パルス高圧電源の加
電時間に対するパルス電圧変化を示す線図である。
電時間に対するパルス電圧変化を示す線図である。
【図７】図６の他の状態を示す線図である。
【図８】図１のガス浄化装置の使用状態を示す側面図で
ある。
ある。
１ 排ガス ２ ガス入口 ３ ガス出口 ４ ケーシング ５ ガス通路 ６ コロナ放電極 ７ 対向電極 ８ コロナ放電系 ９ ブッシング １０ 高圧極短パルス電源 １１ コロナ電極系反応器 １２ 浄化ガス １４ パルス形成回路 １５ パルス電流検出器 １６ パルス電圧検出器 １７ 電線ブッシング １８ 高圧配線 １９ 支持碍子 ２０ 支持碍子 ２１ 光検出器 ２２ 音検出器 ２３ 支持碍子 ２４ 調温装置 ２５ 前処理装置 ２６ 排ガスダクト ２７ 添加ガス注入装置 ２８ 添加ガス注入 ２９ 浄化ガスダクト ３０ 反応促進層 ３１ ブロワー ３２ スタック ３３ 清浄ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 53/44 Ｂ０１Ｄ 53/34 １１７Ｅ 53/70 １１７Ｚ 53/86 １３４Ｅ Ｂ０１Ｊ 19/08 53/36 Ｂ Ｆターム(参考） 4D002 AA02 AA12 AA21 AB02 AB03 AC01 AC02 AC04 AC10 BA07 BA12 BA13 BA14 CA13 DA51 DA52 DA56 EA02 GA01 GA02 GB20 4D048 AA02 AA06 AA11 AA22 AB01 AB02 BA05X CC38 CD08 DA01 DA03 DA20 EA03 4G075 AA03 AA37 AA62 BA01 BA05 BD13 BD14 CA02 CA03 CA18 CA54 CA57 DA01 DA02 DA05 EB01 EC01 EC13 EC21 EE01 EE02 EE07 EE12 FC20
Claims (16)
- 【請求項１】 窒素酸化物、硫黄酸化物、ダイオキシ
ン、揮発性有機物、悪臭等のガス状汚染物質を含む浄化
すべきガスを導入するためのガス入口と、浄化後のガス
を排出するためのガス出口を備えたケーシング内のガス
通路に、コロナ放電極とこれに対向した対向電極を相互
に絶縁の上配設し、ケーシングの外部からコロナ放電極
に給電するためのブッシングを具備したコロナ電極系反
応器と、該コロナ放電極と対向電極との間にパルス巾の
極めて短い極短パルス高電圧を印加するための高圧極短
パルス電源を設けたガス浄化装置において、コロナ放電
極と対向電極の距離（放電距離）をｄ（ｃｍ）とした場
合に、コロナ放電を発生させることでコロナ電極系に注
入する放電電極を１回の極短パルス高電圧につきコロナ
放電線の単位電極長当りｄ／２００（Ｊ）以上で、ｄ／
５（Ｊ）以下とし、かつ、該放電電力の９０％以上がパ
ルス印加後１００ｄ（ナノ秒）以内に注入されるととも
に、それ以降にコロナ放電極と対向電極間に残留する電
圧が５ｄ（ｋＶ）以下となることを特徴とする極短パル
ス高電圧加電式ガス浄化装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、パルス
印加回数を毎秒２００／ｄ（回）以上２０，０００／ｄ
（回）以下とすることを特徴とする極短パルス高電圧加
電式ガス浄化装置。 - 【請求項３】 請求項１から２に記載の装置において、
コロナ電極系反応器、高圧配線、もしくは高圧極短パル
ス電源にパルス電圧とパルス電流のいずれか１つ、また
は両方を計測する手段を具備することを特徴とする極短
パルス高電圧加電式ガス浄化装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の装置において、コロナ
放電がリーダ、スパーク、アークなどによる電極間短絡
が発生したことを、パルス電圧の異常低下もしくはパル
ス電流の異常電流値で検出することを特徴とする極短パ
ルス高電圧加電式ガス浄化装置。 - 【請求項５】 請求項１から４に記載の装置において、
コロナ放電がリーダ、スパーク、アークなどによる電極
間短絡が発生したことを、電極間短絡により生ずる閃
光、音を検出するセンサーをコロナ電極系反応器に設置
したことを特徴とする極短パルス高電圧加電式ガス浄化
装置。 - 【請求項６】 請求項４から５に記載の装置において、
該電極間短絡が発生した時に休止時間ｔ１（秒）の間極
短パルス高電圧のコロナ放電極への印加を停止させる制
御回路を具備した高圧極短パルス電源を用いることを特
徴とする極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置。 - 【請求項７】 請求項４から５に記載の装置において、
一定時間Ｔ１（秒）にＮ（回）以上の該電極間短絡を検
出した場合に休止時間ｔ１（秒）の間極短パルス高電圧
のコロナ放電極への印加を停止させる制御回路を具備し
た高圧極短パルス電源を用いることを特徴とする極 - 【請求項８】 請求項６から７に記載の装置において、
ｔ１（秒）の休止時間の後に最初の極短パルス高電圧の
コロナ放電極への印加で再度該電極間短絡が発生した場
合、ｔ１以上の休止時間ｔ２（秒）をおくような制御回
路を具備した高圧極短パルス電源を用いることを特徴と
する極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置。 - 【請求項９】 請求項１から８に記載の極短パルス高電
圧加電式ガス浄化装置において、該装置の上流にコロナ
放電による反応に適したガス温度にするための調温装
置、及び／または、コロナ放電を安定に行わせるため前
処理装置を具備することを特徴とする極短パルス高電圧
加電式ガス浄化装置。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の調温装置がガス―ガ
ス熱交換器、水スプレー減温塔、ヒーターやバーナーに
よる加熱装置であることを特徴とする極短パルス高電圧
加電式ガス浄化装置。 - 【請求項１１】 請求項９に記載の前処理装置がバグフ
ィルター、電気集塵装置、ミストセパレータなどの粒子
状物質除去装置であることを特徴とする極短パルス高電
圧加電式ガス浄化装置。 - 【請求項１２】 請求項１から１２に記載の極短パルス
高電圧加電式ガス浄化装置において、該装置の上流に窒
素酸化物、硫黄酸化物、ダイオキシン、揮発性有機物、
悪臭等のガス状汚染物質をコロナ放電による酸化を促進
するためにプロパン、ブタンなどの炭化水素ガス、及び
／または、オゾンや過酸化水素などの酸化剤を添加する
事を特徴とする極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置。 - 【請求項１３】 請求項１から１２に記載の極短パルス
高電圧加電式ガス浄化装置において、該装置の下流に窒
素酸化物、硫黄酸化物、ダイオキシン、揮発性有機物等
のガス状汚染物質の酸化、及び／または、還元反応を促
進するための反応促進層を設けたことを特徴とする極短
パルス高電圧加電式ガス浄化装置。 - 【請求項１４】 請求項１３記載の反応促進層が、触
媒、活性炭、添着炭、触媒担持活性炭、ゼオライト、誘
電体ペレット、誘電体ファイバー、金属ペレット、金属
ファイバーなどの表面反応場を提供するための材料を充
填した充填層であることを特徴とする極短パルス高電圧
加電式ガス浄化装置。 - 【請求項１５】 請求項１３記載の反応促進層が、水酸
化カルシウムや水酸化マグネシウムなどの水溶液やスラ
リーを散布するスプレー塔であることを特徴とする極短
パルス高電圧加電式ガス浄化装置。 - 【請求項１６】 請求項１３記載の反応促進層が、反応
時間を提供するためのダクトや空間であることを特徴と
する極短パルス高電圧加電式ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000382055A JP4828693B2 (ja) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | 極短パルス高電圧加電式ガス浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000382055A JP4828693B2 (ja) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | 極短パルス高電圧加電式ガス浄化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002177734A true JP2002177734A (ja) | 2002-06-25 |
| JP4828693B2 JP4828693B2 (ja) | 2011-11-30 |
Family
ID=18849954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000382055A Expired - Fee Related JP4828693B2 (ja) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | 極短パルス高電圧加電式ガス浄化方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP4828693B2 (ja) |
Cited By (11)
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