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JP2012213720A - Gas treatment device - Google Patents

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JP2012213720A
JP2012213720A JP2011080907A JP2011080907A JP2012213720A JP 2012213720 A JP2012213720 A JP 2012213720A JP 2011080907 A JP2011080907 A JP 2011080907A JP 2011080907 A JP2011080907 A JP 2011080907A JP 2012213720 A JP2012213720 A JP 2012213720A
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gas
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gas processing
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processing unit
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JP2011080907A
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Japanese (ja)
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Yasuhiro Oya
康裕 大矢
Masayuki Iwata
昌之 岩田
Toshimaru Iguchi
俊丸 井口
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Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Publication date
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  • Plasma Technology (AREA)
  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)

Abstract

【課題】処理対象ガスの流量（流速）や濃度などの状態量が変動したり、変更された場合でも、ガス処理ユニットのガス処理能力を適切な状態とし、ガス処理能力の過剰、不足によって生じる問題を緩和する。
【解決手段】ダクト１を流れる処理対象ガスＧＳに対して、この処理対象ガスＧＳの状態量を検出する状態量検出センサ１９を設ける。例えば、状態量検出センサ１９が検出する処理対象ガスＧＳの現在の状態量を流量（流速）とした場合、制御部１８は、処理対象ガスＧＳの現在の流量（流速）が増大すると、加湿装置１７の加湿量を増大させ、処理対象ガスＧＳの現在の流量（流速）が減少すると、加湿装置１７の加湿量を減少させる。処理対象ガスＧＳの状態量として濃度を検出するようにしてもよい。
【選択図】 図１Even if the state quantity such as the flow rate (flow velocity) and concentration of the gas to be processed fluctuates or is changed, the gas processing capacity of the gas processing unit is set to an appropriate state, and is caused by excess or shortage of the gas processing capacity. Alleviate the problem.
A state quantity detection sensor 19 for detecting a state quantity of the processing target gas GS is provided for the processing target gas GS flowing through a duct 1. For example, when the current state quantity of the processing target gas GS detected by the state quantity detection sensor 19 is a flow rate (flow velocity), the control unit 18 increases the humidification device when the current flow rate (flow velocity) of the processing target gas GS increases. When the humidification amount of 17 is increased and the current flow rate (flow velocity) of the processing target gas GS is decreased, the humidification amount of the humidifier 17 is decreased. The concentration may be detected as the state quantity of the processing target gas GS.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、処理対象ガスに含まれる有害ガスを浄化するガス処理装置に関するものである。   The present invention relates to a gas processing apparatus that purifies harmful gas contained in a gas to be processed.

従来より、排気ガス中で高電圧放電を行ってプラズマ状態を作ることで、排気ガスに含まれる有害ガスの浄化を行う技術が知られている。近年、この技術は、脱臭を目的として、工場の排気を浄化する浄化装置や室内の空気を浄化する空気清浄機に応用されつつある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for purifying harmful gas contained in exhaust gas by creating a plasma state by performing high voltage discharge in the exhaust gas is known. In recent years, this technology is being applied to a purification device for purifying factory exhaust and an air purifier for purifying indoor air for the purpose of deodorization.

熱的に非平衡な状態、つまり気体の温度やイオン温度に比べ、電子温度が非常に高い状態のプラズマ（非平衡プラズマ（以下、単にプラズマと言う））は、電子衝突でつくられるイオンやラジカルが常温では起こらない化学反応を促進させるので、有害ガスを効率的に除去あるいは分解することが可能な媒体として有害ガス処理において有用であると考えられている。この技術の実用化上で肝心なことは、処理時のエネルギーの効率の向上と、プラズマで処理した後に完全に安全な生成物質へと変換されることである。   Plasma that is in a thermally non-equilibrium state, that is, in which the electron temperature is much higher than the temperature of the gas or ion (non-equilibrium plasma (hereinafter simply referred to as plasma)) is the ion or radical produced by electron collision. Promotes a chemical reaction that does not occur at room temperature, and is considered useful in hazardous gas treatment as a medium that can efficiently remove or decompose harmful gases. What is important in the practical application of this technology is to improve the energy efficiency during processing, and to convert it into a completely safe product after processing with plasma.

一般に、大気圧でのプラズマは気体放電や電子ビームなどによって生成される。現在において、適用が考えられているものに、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、フロン、ＣＯ2 ，揮発性有機溶剤（ＶＯＣ）などがある。中でもＮＯｘは車の排ガスなどに含まれているので早急な実用化が必要となっている。 In general, plasma at atmospheric pressure is generated by gas discharge or electron beam. There are nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), chlorofluorocarbons, CO 2 , volatile organic solvents (VOC), etc. that are currently being considered for application. Above all, NOx is contained in the exhaust gas of a car, so that it needs to be put into practical use immediately.

ＮＯｘ除去における放電プラズマ（気体放電によって生成されたプラズマ）内の現象は、電子衝突によって１次的に生成されたイオンやラジカルが最初の反応を起こし、その後の反応を通してＮ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＮＨ4 ＮＯ3 などの各粒子に変換されて行くものと考えられている。 The phenomenon in discharge plasma (plasma generated by gas discharge) in NOx removal is that ions and radicals generated primarily by electron collision cause an initial reaction, and N 2 , H 2 O, It is thought that it is converted into each particle such as NH 4 NO 3 .

また、有害ガスを例えばアセトアルデヒドやホルムアルデヒドとした場合、この有害ガスをプラズマを通すことによって、ＣＯ2 とＨ2 Ｏに変換される。この場合、副生成物として、オゾン（Ｏ3 ）が発生する。 Further, when the harmful gas is, for example, acetaldehyde or formaldehyde, the harmful gas is converted into CO 2 and H 2 O by passing plasma. In this case, ozone (O 3 ) is generated as a by-product.

図５に放電プラズマを利用した従来のガス処理装置の要部を例示する（例えば、特許文献１参照）。同図において、１は処理対象ガス（有害ガスを含む空気）ＧＳが流れるダクト（通風路）であり、ダクト１内には、ダクト１の入口から出口へ向かう方向に沿って放電電極２とグランド電極３とが交互に配置され、これら電極２，３間にセルと呼ばれる多数の貫通孔４ａを有するハニカム構造体４が配設されている。貫通孔４ａはハニカム構造体４に蜂の巣状に設けられている。５は高電圧電源である。なお、ハニカム構造体４はセラミックス等の絶縁体で形成されており、特許文献２にもその使用例がある。   FIG. 5 illustrates a main part of a conventional gas processing apparatus using discharge plasma (see, for example, Patent Document 1). In the figure, reference numeral 1 denotes a duct (ventilation path) through which a gas to be treated (air containing toxic gas) GS flows. Inside the duct 1 is a discharge electrode 2 and a ground along the direction from the inlet to the outlet of the duct 1. The electrodes 3 are alternately arranged, and a honeycomb structure 4 having a large number of through holes 4 a called cells is disposed between the electrodes 2 and 3. The through holes 4a are provided in the honeycomb structure 4 in a honeycomb shape. Reference numeral 5 denotes a high voltage power source. The honeycomb structure 4 is formed of an insulator such as ceramics, and Patent Document 2 also has an example of its use.

放電電極２は、金属製メッシュ、極細ワイヤ、または針状体等で形成されている。各放電電極２は、導線６によって高電圧電源５の＋極に接続されている。グランド電極３は、金属性メッシュ等で形成されている。各グランド電極３は、導線７によって高電圧電源５の−極に接続されている。   The discharge electrode 2 is formed of a metal mesh, a fine wire, a needle-like body, or the like. Each discharge electrode 2 is connected to the + pole of the high voltage power supply 5 by a conducting wire 6. The ground electrode 3 is formed of a metallic mesh or the like. Each ground electrode 3 is connected to the negative pole of the high voltage power supply 5 by a conducting wire 7.

このガス処理装置では、処理対象ガスＧＳをダクト１に流し、放電電極２とグランド電極３との間に高電圧電源５からの高電圧（数ｋＶ〜数１０ｋＶ）を印加する。これにより、各ハニカム構造体４の貫通孔４ａ内にプラズマが発生し、このプラズマ中に生成されるイオンやラジカルによって、処理対象ガスＧＳに含まれる有害ガスが無害な物質に分解される。   In this gas processing apparatus, the gas GS to be processed is caused to flow through the duct 1, and a high voltage (several kV to several tens kV) from the high voltage power supply 5 is applied between the discharge electrode 2 and the ground electrode 3. Thereby, plasma is generated in the through-holes 4a of the honeycomb structures 4, and harmful gases contained in the processing target gas GS are decomposed into harmless substances by ions and radicals generated in the plasma.

しかしながら、このような構成のガス処理装置では、次のような問題点を有する。
(１)多数のハニカム構造体４を有するが、ばらつきなく均一なプラズマを発生させる技術が確立されておらず、ハニカム構造体４の性能にばらつきが出てしまう。例えば、同じハニカム構造体４同士でもインピータンス値が異なることがあり、また１つのハニカム構造体４内でも例えばその上下でインピーダンス値が異なるというようなこともあり、全体として均一なプラズマが発生せず、ガス処理能力が不安定となる。また、貫通孔４ａだけでのプラズマ発生なので、プラズマの発生量が少なく、ガス処理能力が低い。
(２)ハニカム構造体４は吸湿すると低インピーダンスに、乾燥すると高インピーダンスになる特性を持っており、ハニカム構造体４が低インピーダンスになると、流れる電流が増大し放電電極２とグランド電極３との間に印加される高電圧値が低下し、ハニカム構造体４が高インピーダンスになると、流れる電流が減少し放電電極２とグランド電極３との間に印加される高電圧値が上昇する。このような高電圧値の変化に対し、所望のプラズマの発生量を確保し得る高電圧値を得ることのできる高電圧電源５は、その設計に要する工数も含めて非常に高価となる。
(３)ハニカム構造体４のそれぞれに対して放電電極２とグランド電極３を設けているため、部品点数が多く、構造も複雑となり、高価となる。 However, the gas processing apparatus having such a configuration has the following problems.
(1) Although a large number of honeycomb structures 4 are provided, a technique for generating uniform plasma without variations has not been established, and variations in the performance of the honeycomb structures 4 occur. For example, impedance values may be different even in the same honeycomb structure 4, and impedance values may be different in one honeycomb structure 4, for example, at the top and bottom thereof, so that uniform plasma can be generated as a whole. Therefore, the gas processing capacity becomes unstable. Further, since plasma is generated only through the through holes 4a, the amount of plasma generated is small and the gas processing capacity is low.
(2) The honeycomb structure 4 has a characteristic of low impedance when moisture is absorbed and high impedance when dried. When the honeycomb structure 4 becomes low impedance, the flowing current increases and the discharge electrode 2 and the ground electrode 3 When the high voltage value applied between them decreases and the honeycomb structure 4 becomes high impedance, the flowing current decreases and the high voltage value applied between the discharge electrode 2 and the ground electrode 3 increases. The high voltage power supply 5 that can obtain a high voltage value that can secure a desired plasma generation amount with respect to such a change in the high voltage value is very expensive including the man-hours required for its design.
(3) Since the discharge electrode 2 and the ground electrode 3 are provided for each of the honeycomb structures 4, the number of parts is large, the structure is complicated, and the cost is high.

そこで、本出願人は、上述した従来のガス処理装置の問題点を解決するものとして、図６に示すような構造のガス処理装置を提案した（特許文献３参照）。このガス処理装置では、ダクト１の入口から出口への処理対象ガスＧＳの通過方向に沿って、多数の貫通孔（セル（丸孔））８ａを有する複数のハニカム構造体８を間隔を設けて配置している。この例では、ハニカム構造体８−１と８−２との間に間隔Ｇ１を設けて、ハニカム構造体８−３と８−４との間に間隔Ｇ２を設けて、ハニカム構造体８−１〜８−４をダクト１内に配置している。   Therefore, the present applicant has proposed a gas processing apparatus having a structure as shown in FIG. 6 as a solution to the problems of the conventional gas processing apparatus described above (see Patent Document 3). In this gas processing apparatus, a plurality of honeycomb structures 8 having a large number of through holes (cells (round holes)) 8a are provided at intervals along the passage direction of the processing target gas GS from the inlet to the outlet of the duct 1. It is arranged. In this example, a gap G1 is provided between the honeycomb structures 8-1 and 8-2, and a gap G2 is provided between the honeycomb structures 8-3 and 8-4. ˜8-4 are arranged in the duct 1.

なお、ハニカム構造体８−１と８−２とは第１のハニカム構造体群８Ａを構成し、この第１のハニカム構造体群８Ａの両端に位置するハニカム構造体８−１および８−２の外側に、第１の電極として電極９が配置され、第２の電極として電極１０が配置されている。また、ハニカム構造体８−３と８−４とは第２のハニカム構造体群８Ｂを構成し、この第２のハニカム構造体群８Ｂの両端に位置するハニカム構造体８−３および８−４の外側に、第１の電極として電極１０が配置され、第２の電極として電極１１が配置されている。電極９〜１１は処理対象ガスＧＳが通過するように金属製メッシュとされている。   The honeycomb structures 8-1 and 8-2 constitute a first honeycomb structure group 8A, and the honeycomb structures 8-1 and 8-2 located at both ends of the first honeycomb structure group 8A. The electrode 9 is disposed as the first electrode, and the electrode 10 is disposed as the second electrode. The honeycomb structures 8-3 and 8-4 constitute a second honeycomb structure group 8B, and the honeycomb structures 8-3 and 8-4 located at both ends of the second honeycomb structure group 8B. The electrode 10 is disposed as the first electrode, and the electrode 11 is disposed as the second electrode. The electrodes 9 to 11 are made of metal mesh so that the processing target gas GS passes through.

第１のハニカム構造体群８Ａにおいて、第１の電極９と第２の電極１０との間に導線１２，１３を介して高電圧電源（高電圧源）１５−１からの高電圧Ｖ１を印加することにより、また、第２のハニカム構造体群８Ｂにおいて、第１の電極１０と第２の電極１１との間に導線１３，１４を介して高電圧電源（高電圧源）１５−２からの高電圧Ｖ２を印加することにより、ハニカム構造体８の貫通孔８ａおよびハニカム構造体８間の空間１６（１６−１，１６−２）にプラズマが発生し、このプラズマ中に生成されるイオンやラジカルによって、処理対象ガスＧＳに含まれる有害ガスが無害な物質に分解される。   In the first honeycomb structure group 8A, the high voltage V1 from the high voltage power source (high voltage source) 15-1 is applied between the first electrode 9 and the second electrode 10 via the conductive wires 12 and 13. In addition, in the second honeycomb structure group 8B, the high voltage power source (high voltage source) 15-2 is connected between the first electrode 10 and the second electrode 11 via the conductive wires 13 and 14. Is applied to the through-hole 8a of the honeycomb structure 8 and the space 16 (16-1, 16-2) between the honeycomb structures 8, and ions generated in the plasma are generated. And harmful radicals contained in the gas GS to be processed are decomposed into harmless substances by the radicals.

特開２０００−１４０５６２号公報JP 2000-140562 A 特開２００１−２７６５６１号公報JP 2001-276561 A 特開２００８−１９４６７０号公報JP 2008-194670 A 特開２００４−０８９７０８号公報JP 2004-089708 A

しかしながら、図６に示したガス処理装置では、次のような問題を有する。このガス処理装置において、処理対象ガスＧＳ中の水分（湿度）に着目すると、処理対象ガスＧＳは上流側のハニカム構造体８から下流側のハニカム構造体８に向かって流れて行く過程で、各ハニカム構造体８で発生したプラズマ放電によって処理を受けるが、処理を受ける度に処理対象ガスＧＳ中に含まれる水分が消費されるので、処理対象ガスＧＳは上流側から下流側にかけて湿度が低下した状態となる。また、ハニカム構造体８の内部のでプラズマの発生状態は処理対象ガスＧＳ中の水分が多いほど活発に行われ、水分が少なくなると抑制される特性がある。   However, the gas processing apparatus shown in FIG. 6 has the following problems. In this gas processing apparatus, when attention is paid to moisture (humidity) in the processing target gas GS, each of the processing target gases GS flows from the upstream honeycomb structure 8 toward the downstream honeycomb structure 8. Although the treatment is performed by the plasma discharge generated in the honeycomb structure 8, the moisture contained in the treatment target gas GS is consumed every time the treatment is received, so that the humidity of the treatment target gas GS decreases from the upstream side to the downstream side. It becomes a state. In addition, the plasma generation state in the honeycomb structure 8 is more active as the moisture in the gas GS to be processed increases, and has a characteristic of being suppressed when the moisture decreases.

このため、第１のハニカム構造体群８Ａ側を第１のガス処理ユニットＧＵ１とし、第２のハニカム構造体群８Ｂ側を第２のガス処理ユニットＧＵ２とした場合、仮に全てのハニカム構造体８の特性が同じであっても、第１のガス処理ユニットＧＵ１よりも第２のガス処理ユニットＧＵ２の方がプラズマの発生量が小さく、ガス処理能力が落ちる。図６には、ガス処理ユニット（ＧＵ）を２つとした例が示されているが、ガス処理ユニットがさらに設けられているものとすれば、下流側へ配置されるガス処理ユニットほどプラズマの発生量が小さく、ガス処理能力が落ちて行く。   For this reason, when the first honeycomb structure group 8A side is the first gas processing unit GU1 and the second honeycomb structure group 8B side is the second gas processing unit GU2, all the honeycomb structure bodies 8 are assumed. Are the same, the second gas processing unit GU2 generates less plasma than the first gas processing unit GU1, and the gas processing capacity is reduced. FIG. 6 shows an example in which two gas processing units (GU) are provided, but if a gas processing unit is further provided, the gas processing unit arranged on the downstream side generates more plasma. The amount is small and the gas processing capacity decreases.

複数のガス処理ユニットのガス処理能力に大きな格差があると、ガス処理能力が過剰なガス処理ユニットとガス処理能力が不足するガス処理ユニットとが存在するということになり、全体としてのガス処理効率が落ちるとともにオゾンの発生の度合いも高まり、望ましくない。   If there is a large difference in gas processing capacity among multiple gas processing units, there will be gas processing units with excessive gas processing capacity and gas processing units with insufficient gas processing capacity. As ozone drops, the degree of ozone generation increases, which is undesirable.

なお、特許文献４には、金属電極とハニカム電極との間の空間へ加湿装置によって水分を送り込むことにより、処理対象ガス中の水分濃度を高め、プラズマ放電を活性化させてガス浄化能力を高めるようにしたガス浄化装置が示されている。   In Patent Document 4, moisture is fed into the space between the metal electrode and the honeycomb electrode by a humidifier, thereby increasing the moisture concentration in the gas to be treated and activating the plasma discharge to increase the gas purification capability. A gas purification apparatus is shown.

しかしかながら、この特許文献４に示された技術を図６に示したガス処理装置に適用した場合、加湿装置によって送り込む水分量を制御していないので、処理対象ガスの流量やガス濃度が変動したり、変更された場合に、ガス処理ユニットのガス処理能力を適切なレベルに修正することができない。その結果、供給する水分量が過少であればプラズマ放電の発生状況が不充分でガス処理能力が不足する一方、供給する水分量が過多であれば放電が激しくなり火花放電のような異常放電が発生したり、放電によって発生するオゾン量も大となる。   However, when the technique shown in Patent Document 4 is applied to the gas processing apparatus shown in FIG. 6, the amount of moisture fed by the humidifier is not controlled, so that the flow rate and gas concentration of the processing target gas fluctuate. The gas processing capacity of the gas processing unit cannot be corrected to an appropriate level. As a result, if the amount of water supplied is too small, the state of plasma discharge will be insufficient and the gas processing capacity will be insufficient, while if the amount of water supplied is excessive, the discharge will become intense and abnormal discharge such as spark discharge will occur. The amount of ozone generated or generated by the discharge also increases.

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、処理対象ガスの流量（流速）や濃度などの状態量が変動したり、変更された場合でも、ガス処理ユニットのガス処理能力を適切な状態とし、ガス処理能力の過剰、不足によって生じる問題を緩和することが可能なガス処理装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is that even if the state quantity such as the flow rate (flow velocity) and concentration of the gas to be processed fluctuates or is changed, An object of the present invention is to provide a gas processing apparatus capable of reducing a problem caused by excess or shortage of gas processing capacity by setting the gas processing capacity of a gas processing unit to an appropriate state.

このような目的を達成するために本発明は、通風路に間隔を設けて配置され、通風路を流れる処理対象ガスが通過する多数の貫通孔を有する複数のハニカム構造体と、複数のハニカム構造体のうち隣り合う複数のハニカム構造体を１群のハニカム構造体群とし、このハニカム構造体群の両端に位置するハニカム構造体の両端に位置するハニカム構造体の外側に配置された第１および第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に高電圧を印加しハニカム構造体の貫通孔およびハニカム構造体間の空間にプラズマを発生させる高電圧源とを備えたガス処理ユニットを通風路の入口から出口への処理対象ガスの通過方向に沿って１以上備えたガス処理装置において、最上流に位置するガス処理ユニットの上流側から水分を供給する水分供給手段と、水分供給手段が供給する水分の供給量を制御する制御手段と、処理対象ガスの現在の状態量を検出する状態量検出手段とを備え、制御手段は、状態量検出手段によって検出された処理対象ガスの現在の状態量に応じて水分供給手段が供給する水分の供給量を制御することを特徴とする。   In order to achieve such an object, the present invention provides a plurality of honeycomb structures having a plurality of through-holes that are arranged at intervals in the ventilation path and through which the gas to be processed flowing through the ventilation path passes, and a plurality of honeycomb structures A plurality of adjacent honeycomb structures in the body are grouped as a honeycomb structure group, and the first and second honeycomb structures disposed outside the honeycomb structures located at both ends of the honeycomb structures located at both ends of the honeycomb structure group A gas comprising: a second electrode; and a high voltage source for applying a high voltage between the first electrode and the second electrode to generate plasma in the through holes of the honeycomb structure and the space between the honeycomb structures Moisture supply means for supplying moisture from the upstream side of the gas processing unit located in the uppermost stream in the gas processing apparatus provided with one or more along the passing direction of the processing target gas from the inlet to the outlet of the processing unit through the ventilation path A control means for controlling the amount of water supplied by the water supply means, and a state quantity detection means for detecting the current state quantity of the gas to be processed, wherein the control means is a process detected by the state quantity detection means. The supply amount of moisture supplied by the moisture supply means is controlled in accordance with the current state quantity of the target gas.

この発明において、状態量検出手段は、処理対象ガスの現在の状態量を検出する。例えば、処理対象ガスの現在の状態量として流量（流速）を検出したり、濃度を検出したりする。制御手段は、検出された処理対象ガスの現在の状態量に応じて、水分供給手段が供給する水分の供給量を制御する。   In the present invention, the state quantity detection means detects the current state quantity of the processing target gas. For example, the flow rate (flow velocity) is detected as the current state quantity of the processing target gas, or the concentration is detected. The control means controls the amount of moisture supplied by the moisture supply means according to the detected current state quantity of the processing target gas.

例えば、本発明において、処理対象ガスの流量（流速）が変動して増大した場合、水分の供給量を増加させると、ガス処理ユニットのガス処理能力を増大させることができ、ガス処理ユニットの処理能力の不足を回避することが可能となる。また、処理対象ガスの流量（流速）が変動して減少した場合、水分の供給量を減少させると、ガス処理ユニットのガス処理能力を低下させることができ、ガス処理ユニットの処理能力の過剰を回避することが可能となる。   For example, in the present invention, when the flow rate (flow velocity) of the gas to be processed fluctuates and increases, increasing the supply amount of moisture can increase the gas processing capacity of the gas processing unit, and the processing of the gas processing unit It becomes possible to avoid lack of ability. In addition, when the flow rate (flow velocity) of the gas to be processed is reduced due to fluctuation, reducing the water supply amount can reduce the gas processing capacity of the gas processing unit, and the excess of the processing capacity of the gas processing unit. It can be avoided.

例えば、本発明において、処理対象ガスの濃度が変動して高濃度となった場合、水の供給量を増加させると、ガス処理ユニットのガス処理能力を増大させることができ、ガス処理ユニットの処理能力の不足を回避することが可能となる。また、処理対象ガスの濃度が変動して低濃度となった場合、水の供給量を減少させると、ガス処理ユニットのガス処理能力を低下させることができ、ガス処理ユニットの処理能力の過剰を回避することが可能となる。   For example, in the present invention, when the concentration of the gas to be processed fluctuates to a high concentration, increasing the supply amount of water can increase the gas processing capacity of the gas processing unit, and the processing of the gas processing unit It becomes possible to avoid lack of ability. Moreover, when the concentration of the gas to be processed fluctuates and becomes low, reducing the amount of water supplied can reduce the gas processing capacity of the gas processing unit, and the excess processing capacity of the gas processing unit can be reduced. It can be avoided.

本発明によれば、処理対象ガスの現在の状態量を検出するようにし、この検出された処理対象ガスの現在の状態量に応じて水分の供給量を制御するようにしたので、処理対象ガスの流量（流速）や濃度などの状態量が変動したり、変更された場合でも、ガス処理ユニットのガス処理能力を適切な状態とし、ガス処理能力の過剰、不足によって生じる問題を緩和することが可能となる。   According to the present invention, the current state quantity of the processing target gas is detected, and the supply amount of moisture is controlled according to the detected current state quantity of the processing target gas. Even if the state quantity such as flow rate (flow velocity) or concentration of the gas is changed or changed, the gas processing capacity of the gas processing unit can be set to an appropriate state to alleviate problems caused by excess or shortage of gas processing capacity. It becomes possible.

本発明に係るガス処理装置の一実施の形態の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of one Embodiment of the gas processing apparatus which concerns on this invention. このガス処理装置における制御部が有するガス処理ユニットの消費電力に基づく加湿量の調整機能を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the adjustment function of the humidification amount based on the power consumption of the gas processing unit which the control part in this gas processing apparatus has. このガス処理装置における制御部が有する処理対象ガスの状態量（状態量を流量（流速）とした場合）に基づく加湿量の調整機能を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the adjustment function of the humidification amount based on the state quantity (when a state quantity is made into flow volume (flow velocity)) which the process part has in the control part in this gas processing apparatus. このガス処理装置における制御部が有する処理対象ガスの状態量（状態量を濃度とした場合）に基づく加湿量の調整機能を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the adjustment function of the humidification amount based on the state quantity (when a state quantity is made into a density | concentration) which the process target gas which the control part in this gas processing apparatus has. 放電プラズマを利用した従来のガス処理装置の要部を例示する図である。It is a figure which illustrates the principal part of the conventional gas processing apparatus using discharge plasma. 特許文献３に示されたガス処理装置の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the gas processing apparatus shown by patent document 3. FIG.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１はこの発明に係るガス処理装置の一実施の形態の要部を示す図である。同図において、図６と同一符号は図６を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。   FIG. 1 is a view showing a main part of an embodiment of a gas processing apparatus according to the present invention. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 6 denote the same or equivalent components as those described with reference to FIG.

この実施の形態においても、図６に示したガス処理装置と同様に、処理対象ガスＧＳの通過方向（ダクト１の入口から出口への方向）に方向に沿って、第１のガス処理ユニットＧＵ１と第２のガス処理ユニットＧＵ２をダクト１内に配置している。   Also in this embodiment, the first gas processing unit GU1 extends along the direction in which the gas to be processed GS passes (direction from the inlet of the duct 1 to the outlet) in the same manner as the gas processing apparatus shown in FIG. The second gas processing unit GU2 is disposed in the duct 1.

また、ガス処理ユニットＧＵ１の第１の電極９と第２の電極１０との間に導線１２，１３を介して高電圧源１５−１からの高電圧Ｖ１を印加するようにし、ガス処理ユニットＧＵ２の第１の電極１０第２の電極１１との間に導線１３，１４を介して高電圧源１５−２からの高電圧Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）を印加するようにしている。   Further, the high voltage V1 from the high voltage source 15-1 is applied between the first electrode 9 and the second electrode 10 of the gas processing unit GU1 via the conducting wires 12 and 13, and the gas processing unit GU2 The high voltage V2 (V2> V1) from the high voltage source 15-2 is applied between the first electrode 10 and the second electrode 11 via the conductive wires 13 and 14.

また、ダクト１を流れる処理対象ガスＧＳに対して、この処理対象ガスＧＳの状態量（後述）を検出する状態量検出センサ１９を設けている。また、ダクト１に対して、最上流に位置するガス処理ユニットＧＵ１の上流側からダクト１内の空間に水分を供給する水分供給手段として、加湿装置１７を設けている。この加湿装置１７の加湿量は、すなわちダクト１内の空間への水分の供給量は、制御部１８によって調整（制御）されるようになっている。   Further, a state quantity detection sensor 19 for detecting a state quantity (described later) of the processing target gas GS is provided for the processing target gas GS flowing through the duct 1. Further, a humidifier 17 is provided as a moisture supply means for supplying moisture to the space in the duct 1 from the upstream side of the gas processing unit GU1 located at the most upstream side with respect to the duct 1. The humidification amount of the humidifier 17, that is, the amount of moisture supplied to the space in the duct 1 is adjusted (controlled) by the control unit 18.

制御部１８は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、上述した加湿装置１７における加湿量の調整機能を有している。以下、この制御部１８が有する加湿量の調整機能について、図２および図３，図４に示すフローチャートを用いて説明する。   The control unit 18 is realized by hardware including a processor and a storage device and a program that realizes various functions in cooperation with these hardware, and has a function of adjusting the humidification amount in the humidification device 17 described above. Yes. Hereinafter, the humidifying amount adjusting function of the control unit 18 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. 2, 3, and 4.

〔ガス処理ユニットの消費電力に基づく加湿量の調整機能（図２）〕
制御部１８は、ガス処理ユニットＧＵ１の高電圧源１５−１が電極９，１０間に印加している現在の電圧Ｖ１の値および電極９，１０間に供給している現在の電流Ｉ１を検出し（ステップＳ１０１）、この電圧Ｖ１，電流Ｉ１の値からガス処理ユニットＧＵ１の現在の消費電力ＰＷ１を求める（ステップＳ１０２）。 [Adjustment function of humidification amount based on power consumption of gas processing unit (Fig. 2)]
The control unit 18 detects the value of the current voltage V1 applied between the electrodes 9 and 10 by the high voltage source 15-1 of the gas processing unit GU1 and the current current I1 supplied between the electrodes 9 and 10. (Step S101), the current power consumption PW1 of the gas processing unit GU1 is obtained from the values of the voltage V1 and the current I1 (Step S102).

次に、制御部１８は、ガス処理ユニットＧＵ２の高電圧源１５−２が電極１０，１１間に印加している現在の電圧Ｖ２の値および電極１０，１１間に供給している現在の電流Ｉ２を検出し（ステップＳ１０３）、この電圧Ｖ２，電流Ｉ２の値からガス処理ユニットＧＵ２の現在の消費電力ＰＷ２を求める（ステップＳ１０４）。   Next, the control unit 18 sets the current voltage V2 applied between the electrodes 10 and 11 and the current supplied between the electrodes 10 and 11 by the high voltage source 15-2 of the gas processing unit GU2. I2 is detected (step S103), and the current power consumption PW2 of the gas processing unit GU2 is obtained from the values of the voltage V2 and the current I2 (step S104).

そして、制御部１８は、この求めたガス処理ユニットＧＵ１の消費電力ＰＷ１とガス処理ユニットＧＵ２の消費電力ＰＷ２とが等しくなるように、加湿装置１７の加湿量を調整する（ステップＳ１０５）。制御部１８は、このステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理動作を繰り返す。   And the control part 18 adjusts the humidification amount of the humidification apparatus 17 so that the calculated | required power consumption PW1 of gas processing unit GU1 and the power consumption PW2 of gas processing unit GU2 may become equal (step S105). The control unit 18 repeats the processing operations in steps S101 to S105.

このガス処理装置では、下流側に位置するガス処理ユニットＧＵ２の高電圧源１５−２が印加する電圧Ｖ２の値が、上流側に位置するガス処理ユニットＧＵ１の高電圧源１５−１が印加する電圧Ｖ１の値よりも高くされている。また、加湿装置１７の加湿量は一定ではなく、ガス処理ユニットＧＵ１の消費電力ＰＷ１とガス処理ユニットＧＵ２の消費電力ＰＷ２とが等しくなるように制御される。これにより、ガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２のプラズマの発生状況の格差が大幅に解消され、ガス処理ユニットＧＵ１，ＧＵ２のガス処理能力が平準化され、ガス処理能力の過剰、不足によって生じる問題が緩和されるものとなる。   In this gas processing apparatus, the voltage V2 applied by the high voltage source 15-2 of the gas processing unit GU2 located on the downstream side is applied by the high voltage source 15-1 of the gas processing unit GU1 located on the upstream side. It is set higher than the value of the voltage V1. Further, the humidification amount of the humidifier 17 is not constant, and the power consumption PW1 of the gas processing unit GU1 and the power consumption PW2 of the gas processing unit GU2 are controlled to be equal. As a result, the disparity in the plasma generation status of the gas processing units GU1 and GU2 is largely eliminated, the gas processing capabilities of the gas processing units GU1 and GU2 are leveled, and problems caused by excess and shortage of gas processing capabilities are alleviated. Will be.

〔処理対象ガスの状態量に基づく加湿量の調整機能〕
制御部１８は、状態量検出センサ１９が検出する処理対象ガスＧＳの現在の状態量に基づいて、加湿装置１７の加湿量を調整する。 [Adjustment function of humidification amount based on state quantity of gas to be treated]
The control unit 18 adjusts the humidification amount of the humidifier 17 based on the current state amount of the processing target gas GS detected by the state amount detection sensor 19.

〔例１：状態量を流量（流速）とした場合（図３）〕
先ず、例１として、状態量検出センサ１９が検出する処理対象ガスＧＳの現在の状態量を流量（流速）とした場合について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。 [Example 1: When the state quantity is a flow rate (flow velocity) (Fig. 3)]
First, as Example 1, a case where the current state quantity of the processing target gas GS detected by the state quantity detection sensor 19 is a flow rate (flow velocity) will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

制御部１８は、状態量検出センサ１９が検出する処理対象ガスＧＳの現在の流量（流速）が変化すると（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、その変化が増大方向への変化であるのか減少方向への変化であるのかをチェックする（ステップＳ２０２）。   When the current flow rate (flow velocity) of the processing target gas GS detected by the state quantity detection sensor 19 changes (YES in Step S201), the control unit 18 determines whether the change is an increase direction or a decrease direction. Is checked (step S202).

ここで、流量（流速）の変化が増大方向への変化であれば（ステップＳ２０２の「増大」）、制御部１８は、加湿装置１７の加湿量を増大させる（ステップＳ２０３）。これにより、ガス処理ユニットＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）のガス処理能力が増大し、ガス処理ユニットＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）の処理能力の不足を回避することが可能となる。   Here, if the change in the flow rate (flow velocity) is a change in the increasing direction (“increase” in step S202), the control unit 18 increases the humidification amount of the humidifier 17 (step S203). Thereby, the gas processing capacity of the gas processing unit GU (GU1, GU2) is increased, and it becomes possible to avoid shortage of the processing capacity of the gas processing unit GU (GU1, GU2).

これに対し、流量（流速）の変化が減少方向への変化であれば（ステップＳ２０２の「減少」）、制御部１８は、加湿装置１７の加湿量を減少させる（ステップＳ２０４）。これにより、ガス処理ユニットＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）のガス処理能力が低下し、ガス処理ユニットＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）の処理能力の過剰を回避することが可能となる。すなわち、処理能力が過剰となることによって、異常放電が発生したり、オゾンの発生量が増大することを回避することが可能となる。   On the other hand, if the change in the flow rate (flow velocity) is a change in the decreasing direction (“decrease” in step S202), the control unit 18 decreases the humidification amount of the humidifier 17 (step S204). Thereby, the gas processing capacity of the gas processing unit GU (GU1, GU2) is reduced, and it is possible to avoid an excess of the processing capacity of the gas processing unit GU (GU1, GU2). That is, it becomes possible to avoid the occurrence of abnormal discharge or an increase in the amount of ozone generated due to excessive processing capacity.

〔例２：状態量を濃度とした場合（図４）〕
次に、例２として、状態量検出センサ１９が検出する処理対象ガスＧＳの現在の状態量を濃度とした場合について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。 [Example 2: When the state quantity is a concentration (FIG. 4)]
Next, as Example 2, the case where the current state quantity of the processing target gas GS detected by the state quantity detection sensor 19 is set as the concentration will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

制御部１８は、状態量検出センサ１９が検出する処理対象ガスＧＳの現在の濃度が変化すると（ステップＳ３０１のＹＥＳ）、その変化が増大方向への変化であるのか減少方向への変化であるのかをチェックする（ステップＳ３０２）。   When the current concentration of the processing target gas GS detected by the state quantity detection sensor 19 changes (YES in Step S301), the control unit 18 determines whether the change is an increase direction or a decrease direction. Is checked (step S302).

ここで、濃度の変化が増大方向への変化であれば（ステップＳ３０２の「増大」）、制御部１８は、加湿装置１７の加湿量を増大させる（ステップＳ３０３）。これにより、ガス処理ユニットＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）のガス処理能力が増大し、ガス処理ユニットＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）の処理能力の不足を回避することが可能となる。   Here, if the change in concentration is a change in the increasing direction (“increase” in step S302), the control unit 18 increases the humidification amount of the humidifier 17 (step S303). Thereby, the gas processing capacity of the gas processing unit GU (GU1, GU2) is increased, and it becomes possible to avoid shortage of the processing capacity of the gas processing unit GU (GU1, GU2).

これに対し、濃度の変化が減少方向への変化であれば（ステップＳ３０２の「減少」）、制御部１８は、加湿装置１７の加湿量を減少させる（ステップＳ３０４）。これにより、ガス処理ユニットＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）のガス処理能力が低下し、ガス処理ユニットＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）の処理能力の過剰を回避することが可能となる。すなわち、処理能力が過剰となることによって、異常放電が発生したり、オゾンの発生量が増大することを回避することが可能となる。   On the other hand, if the change in density is a change in the decreasing direction (“decrease” in step S302), the control unit 18 decreases the humidification amount of the humidifier 17 (step S304). Thereby, the gas processing capacity of the gas processing unit GU (GU1, GU2) is reduced, and it is possible to avoid an excess of the processing capacity of the gas processing unit GU (GU1, GU2). That is, it becomes possible to avoid the occurrence of abnormal discharge or an increase in the amount of ozone generated due to excessive processing capacity.

なお、上述した実施の形態では、状態量検出センサ１９が検出する処理対象ガスＧＳの現在の状態量を流量（流速）や濃度としたが、状態量検出センサ１９が検出する処理対象ガスＧＳの現在の状態量は流量（流速）や濃度に限られるものでないことは言うまでもない。   In the above-described embodiment, the current state quantity of the processing target gas GS detected by the state quantity detection sensor 19 is a flow rate (flow velocity) or concentration, but the processing target gas GS detected by the state quantity detection sensor 19 is not limited. Needless to say, the current state quantity is not limited to flow rate (flow velocity) or concentration.

また、上述した実施の形態において、電極１０はガス処理ユニットＧＵ１の第２の電極とガス処理ユニットＧＵ２の第１の電極とを兼ねた共通電極とされているが、ガス処理ユニットＧＵ１の第２の電極とガス処理ユニットＧＵ２の第１の電極とを独立した電極とするようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the electrode 10 is a common electrode that serves as both the second electrode of the gas processing unit GU1 and the first electrode of the gas processing unit GU2, but the second electrode of the gas processing unit GU1. These electrodes and the first electrode of the gas processing unit GU2 may be independent electrodes.

また、上述した実施の形態において、ハニカム構造体８はオゾンを分解する触媒機能を備えたものとしてもよく、処理対象ガスＧＳの通過方向の下流位置にオゾンを分解する触媒を設けるようにしてもよい。  In the above-described embodiment, the honeycomb structure 8 may be provided with a catalyst function for decomposing ozone, and a catalyst for decomposing ozone may be provided at a downstream position in the passing direction of the processing target gas GS. Good.

また、上述した実施の形態では、ガス処理ユニットの数を２つとしたが、さらにその数を増やすようにしてもよい。また、ガス処理ユニット内のハニカム構造体の数は２つに限られるものではなく、さらにその数を増やしてもよい。また、ガス処理ユニットの数は必ずしも複数でなくてもよく、１つであっても構わない。   In the above-described embodiment, the number of gas processing units is two, but the number may be further increased. Further, the number of honeycomb structures in the gas treatment unit is not limited to two, and the number may be increased. The number of gas processing units is not necessarily plural, and may be one.

ガス処理ユニットの数を増やす場合には、各ガス処理ユニットは、上流側から下流側に位置するガス処理ユニットほど、そのガス処理ユニットの高電圧源が印加する電圧の値を高くするようにする。また、各ガス処理ユニットの消費電力が等しくなるように、加湿装置の加湿量を調整するようにする。あるいは加湿装置の加湿量の調整に加えて、最上流に位置するガス処理ユニットの高電圧源が印加する電圧の値を調整するようにする。   When increasing the number of gas processing units, each gas processing unit increases the value of the voltage applied by the high voltage source of the gas processing unit as the gas processing unit is located downstream from the upstream side. . In addition, the humidification amount of the humidifier is adjusted so that the power consumption of each gas processing unit becomes equal. Alternatively, in addition to the adjustment of the humidification amount of the humidifier, the value of the voltage applied by the high voltage source of the gas processing unit located at the uppermost stream is adjusted.

また、上述した実施の形態において、副生成物としてオゾンを大量に発生させ、オゾン発生器として転用するようにしてもよい。   Moreover, in embodiment mentioned above, ozone may be generated in large quantities as a by-product, and you may make it divert as an ozone generator.

本発明のガス処理装置は、燃料電池等に用いられる水素を効率的に生成する目的で、炭化水素類等から水素含有ガスを生成する、いわゆる改質にも適用することができる。例えばオクタン（ガソリンの平均分子量に比較的近い物質）Ｃ8Ｈ18の場合は、本ガス処理装置に供給すると下記（１）式で示される化学反応が促進され、その結果水素ガスを効率よく生成することができる。
Ｃ8Ｈ18＋８Ｈ2Ｏ＋４（Ｏ2＋４Ｎ2）→８ＣＯ2＋１７Ｈ2＋１６Ｎ2・・・・（１） The gas processing apparatus of the present invention can also be applied to so-called reforming for generating a hydrogen-containing gas from hydrocarbons or the like for the purpose of efficiently generating hydrogen used in a fuel cell or the like. For example, in the case of octane (substance relatively close to the average molecular weight of gasoline) C 8 H 18 , when supplied to this gas treatment device, the chemical reaction represented by the following formula (1) is promoted, and as a result, hydrogen gas is efficiently generated. can do.
C 8 H 18 + 8H 2 O + 4 (O 2 + 4N 2 ) → 8CO 2 + 17H 2 + 16N 2 ... (1)

１…ダクト、８（８−１〜８−４）…ハニカム構造体、８ａ…貫通孔（セル）、８Ａ，８Ｂ…ハニカム構造体群、９，１０，１１…電極、１２，１３，１４…導線、１５（１５−１，１５−２）…高電圧源、１６（１６−１，１６−２）…空間、１７…加湿装置、１８…制御部、１９…状態量検出センサ、Ｇ（Ｇ１，Ｇ２）…間隔、ＧＵ（ＧＵ１，ＧＵ２）…ガスユニット、ＧＳ…処理対象ガス。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Duct, 8 (8-1 to 8-4) ... Honeycomb structure, 8a ... Through-hole (cell), 8A, 8B ... Honeycomb structure group, 9, 10, 11 ... Electrode, 12, 13, 14 ... Conductor, 15 (15-1, 15-2) ... high voltage source, 16 (16-1, 16-2) ... space, 17 ... humidifier, 18 ... control unit, 19 ... state quantity detection sensor, G (G1) , G2) ... interval, GU (GU1, GU2) ... gas unit, GS ... gas to be processed.

Claims (3)

通風路に間隔を設けて配置され、前記通風路を流れる処理対象ガスが通過する多数の貫通孔を有する複数のハニカム構造体と、
前記複数のハニカム構造体のうち隣り合う複数のハニカム構造体を１群のハニカム構造体群とし、このハニカム構造体群の両端に位置するハニカム構造体の両端に位置するハニカム構造体の外側に配置された第１および第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に高電圧を印加し前記ハニカム構造体の貫通孔および前記ハニカム構造体間の空間にプラズマを発生させる高電圧源とを備えたガス処理ユニットを前記通風路の入口から出口への処理対象ガスの通過方向に沿って１以上備えたガス処理装置において、
最上流に位置する前記ガス処理ユニットの上流側から水分を供給する水分供給手段と、
前記水分供給手段が供給する水分の供給量を制御する制御手段と、
前記処理対象ガスの現在の状態量を検出する状態量検出手段とを備え、
前記制御手段は、
前記状態量検出手段によって検出された前記処理対象ガスの現在の状態量に応じて前記水分供給手段が供給する水分の供給量を制御する
ことを特徴とするガス処理装置。 A plurality of honeycomb structures having a large number of through-holes that are arranged at intervals in the ventilation path and through which the gas to be processed flowing through the ventilation path passes;
A plurality of adjacent honeycomb structures among the plurality of honeycomb structures are made into a group of honeycomb structures and arranged outside the honeycomb structures located at both ends of the honeycomb structures located at both ends of the honeycomb structures. First and second electrodes,
A gas processing unit comprising a high voltage source for applying a high voltage between the first electrode and the second electrode to generate plasma in the through hole of the honeycomb structure and the space between the honeycomb structures In the gas processing apparatus provided with one or more along the passing direction of the gas to be processed from the inlet to the outlet of the ventilation path,
Moisture supply means for supplying moisture from the upstream side of the gas processing unit located in the uppermost stream;
Control means for controlling the amount of water supplied by the water supply means;
A state quantity detecting means for detecting a current state quantity of the processing target gas,
The control means includes
A gas processing apparatus characterized by controlling a supply amount of moisture supplied by the moisture supply means in accordance with a current state quantity of the processing target gas detected by the state quantity detection means. 請求項１に記載されたガス処理装置において、
前記状態量検出手段は、
前記処理対象ガスの現在の状態量として流量または流速を検出する
ことを特徴とするガス処理装置。 The gas treatment device according to claim 1, wherein
The state quantity detection means includes
A gas processing apparatus that detects a flow rate or a flow velocity as a current state quantity of the processing target gas. 請求項１に記載されたガス処理装置において、
前記状態量検出手段は、
前記処理対象ガスの現在の状態量として濃度を検出する
ことを特徴とするガス処理装置。 The gas treatment device according to claim 1, wherein
The state quantity detection means includes
A concentration is detected as a current state quantity of the processing target gas.
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