JP2001314730A - ＮＯｘの低減化方法および装置 - Google Patents
ＮＯｘの低減化方法および装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】アンモニア、水素などの添加手段を必要としな
い排ガス中のNOxの低減化方法を提供する。 【解決手段】排ガス中のNOxの低減化方法であって、 １.NOx含有排ガスを活性炭に接触通過させつつ、活性炭
にプラズマを照射し、排ガス中の酸素濃度を5％以下と
する工程、および ２.上記工程１において活性炭に接触通過させた排ガス
に、更にプラズマを照射する工程 を有することを特徴とする排ガス中のNOxの低減化方
法。
い排ガス中のNOxの低減化方法を提供する。 【解決手段】排ガス中のNOxの低減化方法であって、 １.NOx含有排ガスを活性炭に接触通過させつつ、活性炭
にプラズマを照射し、排ガス中の酸素濃度を5％以下と
する工程、および ２.上記工程１において活性炭に接触通過させた排ガス
に、更にプラズマを照射する工程 を有することを特徴とする排ガス中のNOxの低減化方
法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンなどの排ガス、燃焼排ガスなどに含まれるNOx(窒素酸
化物)の低減化方法およびその装置並びに活性炭の再賦
活方法に関する。
ンなどの排ガス、燃焼排ガスなどに含まれるNOx(窒素酸
化物)の低減化方法およびその装置並びに活性炭の再賦
活方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のNOx低減化方法としては、触媒を
用いてNOxのN-O結合を切り、無害の窒素ガスと酸素とに
分解して放出する触媒法が主流である。
用いてNOxのN-O結合を切り、無害の窒素ガスと酸素とに
分解して放出する触媒法が主流である。
【０００３】通常、触媒法では、適当な還元剤をNOx分
解時に添加する。例えば、五酸化バナジウム-二酸化チ
タン触媒を使用し、還元剤としてアンモニアを使用する
方法が挙げられ、現在、発電所の76％がこの方法を採用
している。
解時に添加する。例えば、五酸化バナジウム-二酸化チ
タン触媒を使用し、還元剤としてアンモニアを使用する
方法が挙げられ、現在、発電所の76％がこの方法を採用
している。
【０００４】しかしながら、この方法は、有毒ガスであ
るアンモニアを使用しなければならないので、装置が大
型化し、ランニングコストが大きくなる等の問題があ
る。
るアンモニアを使用しなければならないので、装置が大
型化し、ランニングコストが大きくなる等の問題があ
る。
【０００５】また、触媒法は、排ガスが500℃以上でな
いと触媒が十分な活性を示さないという問題点も有して
いる。
いと触媒が十分な活性を示さないという問題点も有して
いる。
【０００６】近年注目されている触媒法として、酸化セ
リウム・マンガン・パラジウム系触媒を用いる方法があ
る。この方法は、125℃で触媒活性が得られるので実用
化が期待されている。しかしながら、この方法は、水素
ガスの添加手段を必要とするので、装置の小型化などの
問題点を解消するまでには至っていない。
リウム・マンガン・パラジウム系触媒を用いる方法があ
る。この方法は、125℃で触媒活性が得られるので実用
化が期待されている。しかしながら、この方法は、水素
ガスの添加手段を必要とするので、装置の小型化などの
問題点を解消するまでには至っていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
問題点を解決乃至大幅に軽減できるNOxの低減化方法お
よびその装置に関する技術を提供することを主な目的と
する。
問題点を解決乃至大幅に軽減できるNOxの低減化方法お
よびその装置に関する技術を提供することを主な目的と
する。
【０００８】さらに、本発明は、プラズマ処理による活
性炭の新しい再賦活方法に関する技術を提供することを
も目的とする。
性炭の新しい再賦活方法に関する技術を提供することを
も目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究を
重ねた結果、特定の工程を有することにより、上記目的
を達成できることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
重ねた結果、特定の工程を有することにより、上記目的
を達成できることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【００１０】即ち、本発明は、下記のNOxの低減化方法
および装置に関する技術を提供するものである。また、
本発明は、下記の活性炭の新しい再賦活方法をも提供す
るものである。 １．排ガス中のNOxの低減化方法であって、１)NOx含有
排ガスを活性炭に接触通過させつつ、活性炭にプラズマ
を照射し、排ガス中の酸素濃度を5％以下とする工程、
および ２)上記工程１)において活性炭に接触通過させた排ガス
に、更にプラズマを照射する工程を有することを特徴と
する排ガス中のNOxの低減化方法。 ２．工程１)において活性炭を加熱すること、および/ま
たは工程２)において排ガスを加熱することにより排ガ
ス中の未燃物を処理することを特徴とする上記１に記載
の排ガス中のNOxの低減化方法。 ３．排ガス中のNOx低減化装置であって、排ガス煙道中
に活性炭層を設け、活性炭層および活性炭層を通過した
排ガスの両方をプラズマ処理するための手段を設けるこ
とを特徴とするNOxの低減化装置。 ４．更に、活性炭層を加熱する手段および/または活性
炭層を通過した排ガスを加熱することにより排ガス中の
未燃物を処理する手段を有することを特徴とする上記３
に記載のNOxの低減化装置。 ５．ヒーターおよびプラズマ発生装置をコンピューター
制御のコントローラーに接続し、コントローラーによっ
て排ガス中の酸素濃度が5％以下となるようにヒーター
のパワーを制御し、NOx低減化後のガス中のNOx濃度が一
定となるようにプラズマ発生装置のパワーを制御するこ
とを特徴とする上記４に記載のNOxの低減化装置。 ６．活性炭にプラズマを照射することを特徴とする活性
炭の再賦活方法。
および装置に関する技術を提供するものである。また、
本発明は、下記の活性炭の新しい再賦活方法をも提供す
るものである。 １．排ガス中のNOxの低減化方法であって、１)NOx含有
排ガスを活性炭に接触通過させつつ、活性炭にプラズマ
を照射し、排ガス中の酸素濃度を5％以下とする工程、
および ２)上記工程１)において活性炭に接触通過させた排ガス
に、更にプラズマを照射する工程を有することを特徴と
する排ガス中のNOxの低減化方法。 ２．工程１)において活性炭を加熱すること、および/ま
たは工程２)において排ガスを加熱することにより排ガ
ス中の未燃物を処理することを特徴とする上記１に記載
の排ガス中のNOxの低減化方法。 ３．排ガス中のNOx低減化装置であって、排ガス煙道中
に活性炭層を設け、活性炭層および活性炭層を通過した
排ガスの両方をプラズマ処理するための手段を設けるこ
とを特徴とするNOxの低減化装置。 ４．更に、活性炭層を加熱する手段および/または活性
炭層を通過した排ガスを加熱することにより排ガス中の
未燃物を処理する手段を有することを特徴とする上記３
に記載のNOxの低減化装置。 ５．ヒーターおよびプラズマ発生装置をコンピューター
制御のコントローラーに接続し、コントローラーによっ
て排ガス中の酸素濃度が5％以下となるようにヒーター
のパワーを制御し、NOx低減化後のガス中のNOx濃度が一
定となるようにプラズマ発生装置のパワーを制御するこ
とを特徴とする上記４に記載のNOxの低減化装置。 ６．活性炭にプラズマを照射することを特徴とする活性
炭の再賦活方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の第１発明は、以下の工程
を有することを特徴とするNOxの低減化方法である； １.NOx含有排ガスを活性炭に接触通過させつつ、活性炭
にプラズマを照射し、排ガス中の酸素濃度を5％以下と
する工程、および ２.上記工程１において活性炭に接触通過させた排ガス
に、更にプラズマを照射する工程。
を有することを特徴とするNOxの低減化方法である； １.NOx含有排ガスを活性炭に接触通過させつつ、活性炭
にプラズマを照射し、排ガス中の酸素濃度を5％以下と
する工程、および ２.上記工程１において活性炭に接触通過させた排ガス
に、更にプラズマを照射する工程。
【００１２】本発明の工程１においては、NOx含有排ガ
スを活性炭に接触通過させつつ、排ガスおよび活性炭に
プラズマを照射する。
スを活性炭に接触通過させつつ、排ガスおよび活性炭に
プラズマを照射する。
【００１３】本発明の被処理ガスであるNOx含有排ガス
は、特に制限されず、ディーゼルエンジンなどのエンジ
ン、燃焼炉、ボイラーなどからの排ガスなどを例示でき
る。
は、特に制限されず、ディーゼルエンジンなどのエンジ
ン、燃焼炉、ボイラーなどからの排ガスなどを例示でき
る。
【００１４】本発明において用いる活性炭は、特に限定
されないが、比表面積の大きいものが好ましい。活性炭
の比表面積は、通常300〜1000m2/g程度、より望ましく
は1500〜3000m2/g程度であり、最も望ましくは2000〜30
00m2/g程度である。比表面積が小さすぎる場合には、十
分なNOx低減化効果が得られない恐れがある。比表面積
が大きすぎる場合には、得られる効果に対してコストが
かかりすぎる。なお、本発明における活性炭の比表面積
の値は、BET法による測定値とする。
されないが、比表面積の大きいものが好ましい。活性炭
の比表面積は、通常300〜1000m2/g程度、より望ましく
は1500〜3000m2/g程度であり、最も望ましくは2000〜30
00m2/g程度である。比表面積が小さすぎる場合には、十
分なNOx低減化効果が得られない恐れがある。比表面積
が大きすぎる場合には、得られる効果に対してコストが
かかりすぎる。なお、本発明における活性炭の比表面積
の値は、BET法による測定値とする。
【００１５】活性炭の形状は、特に制限されず、例え
ば、粒子状、繊維状(活性炭素繊維など)、布状などを例
示できる。或いは、これらを加工してハニカム状などと
してもよい。
ば、粒子状、繊維状(活性炭素繊維など)、布状などを例
示できる。或いは、これらを加工してハニカム状などと
してもよい。
【００１６】工程１では、必要に応じて、活性炭を加熱
してもよい。加熱温度は、特に制限されず、排ガス中の
未燃物の量などに応じて適宜設定することができる。加
熱温度は、通常0〜500℃程度、好ましくは10〜450℃程
度である。加熱温度が高すぎる場合には、活性炭が消耗
される恐れがある。しかしながら、排ガス中の未燃物
(特に、未燃炭素)の濃度が比較的高い場合には、活性炭
よりも未燃物の方が加熱により消耗されやすいので、比
較的高温で加熱した場合にも、活性炭の消耗を抑制しつ
つ効率よくNOxの低減化を行うことができる。
してもよい。加熱温度は、特に制限されず、排ガス中の
未燃物の量などに応じて適宜設定することができる。加
熱温度は、通常0〜500℃程度、好ましくは10〜450℃程
度である。加熱温度が高すぎる場合には、活性炭が消耗
される恐れがある。しかしながら、排ガス中の未燃物
(特に、未燃炭素)の濃度が比較的高い場合には、活性炭
よりも未燃物の方が加熱により消耗されやすいので、比
較的高温で加熱した場合にも、活性炭の消耗を抑制しつ
つ効率よくNOxの低減化を行うことができる。
【００１７】工程１におけるプラズマの出力は、特に制
限されず、活性炭の比表面積、排ガス中の酸素濃度など
に応じて、適宜設定することができる。工程１における
プラズマの出力は、活性炭1gあたり、通常0.01〜10W程
度、好ましくは0.1〜1W程度である。或いは、排ガス1
Ｌ、1分あたり、1〜500W程度、好ましくは10〜100W程度
としてもよい。
限されず、活性炭の比表面積、排ガス中の酸素濃度など
に応じて、適宜設定することができる。工程１における
プラズマの出力は、活性炭1gあたり、通常0.01〜10W程
度、好ましくは0.1〜1W程度である。或いは、排ガス1
Ｌ、1分あたり、1〜500W程度、好ましくは10〜100W程度
としてもよい。
【００１８】工程１の処理後の排ガス中の酸素濃度は、
通常約5％以下、好ましくは0〜3％程度である。排ガス
中の酸素濃度が高すぎると、プラズマで処理した時に窒
素ラジカルと酸素ラジカルが生じ、これらが反応して新
たなNOxが生成するので、排ガス中のNOx濃度が却って増
加することがある。排ガス中の酸素濃度をより効率的に
低減させる方法として、工程１において活性炭および/
または排ガスを加熱する方法を例示できる。加熱するこ
とによって、炭化物(例えば煤など)、浮遊微粒子(いわ
ゆるSPM)などの排ガス中の未燃物；活性炭などを熱酸化
させることにより、より効率的に排ガス中の酸素濃度を
低減させることができる。従って、排ガス中の酸素を消
費させると同時に、人体に有害なSPMをも消費させるこ
とができる。
通常約5％以下、好ましくは0〜3％程度である。排ガス
中の酸素濃度が高すぎると、プラズマで処理した時に窒
素ラジカルと酸素ラジカルが生じ、これらが反応して新
たなNOxが生成するので、排ガス中のNOx濃度が却って増
加することがある。排ガス中の酸素濃度をより効率的に
低減させる方法として、工程１において活性炭および/
または排ガスを加熱する方法を例示できる。加熱するこ
とによって、炭化物(例えば煤など)、浮遊微粒子(いわ
ゆるSPM)などの排ガス中の未燃物；活性炭などを熱酸化
させることにより、より効率的に排ガス中の酸素濃度を
低減させることができる。従って、排ガス中の酸素を消
費させると同時に、人体に有害なSPMをも消費させるこ
とができる。
【００１９】本発明の工程２においては、工程１におい
て活性炭に接触通過させた排ガスに更にプラズマを照射
する。工程２における排ガスの温度は、特に制限されな
いが、通常0〜500℃程度、好ましくは10〜450℃程度で
ある。必要に応じて、工程２において排ガスを加熱して
も良い。
て活性炭に接触通過させた排ガスに更にプラズマを照射
する。工程２における排ガスの温度は、特に制限されな
いが、通常0〜500℃程度、好ましくは10〜450℃程度で
ある。必要に応じて、工程２において排ガスを加熱して
も良い。
【００２０】工程２におけるプラズマの出力は、特に制
限されず、工程１における処理後の排ガス中の酸素濃度
などに応じて、適宜設定することができる。工程２にお
けるプラズマの出力は、排ガス1Ｌ、1分あたり、通常1
〜500W程度、好ましくは10〜100W程度である。
限されず、工程１における処理後の排ガス中の酸素濃度
などに応じて、適宜設定することができる。工程２にお
けるプラズマの出力は、排ガス1Ｌ、1分あたり、通常1
〜500W程度、好ましくは10〜100W程度である。
【００２１】工程１および２において使用するプラズマ
発生装置は、放電現象を起こすものであれば、特に限定
されない。例えば、コロナ放電(非平衡プラズマ)などの
大気圧下でプラズマを発生させる装置でも良いし、グロ
ー放電などの低圧下でプラズマを発生させる装置でもよ
い。或いは、充填式バリア放電、沿面放電などを例示で
きる。これらの方法を組み合わせた方法であっても良
い。本発明において用いるプラズマ発生装置には、テス
ラーコイル、半導体スイッチ素子などの比較的簡易な部
品を用いたパルス電源などが使用可能である。
発生装置は、放電現象を起こすものであれば、特に限定
されない。例えば、コロナ放電(非平衡プラズマ)などの
大気圧下でプラズマを発生させる装置でも良いし、グロ
ー放電などの低圧下でプラズマを発生させる装置でもよ
い。或いは、充填式バリア放電、沿面放電などを例示で
きる。これらの方法を組み合わせた方法であっても良
い。本発明において用いるプラズマ発生装置には、テス
ラーコイル、半導体スイッチ素子などの比較的簡易な部
品を用いたパルス電源などが使用可能である。
【００２２】充填式バリア放電方法とは、工程１および
/または工程２において用いるプラズマ発生装置の排ガ
ス流路に、誘電率が約10以上の無機酸化物などを詰めた
状態でプラズマを放電する方法である。この様な無機酸
化物としては、例えば、Al2O 3、Bi2O3、Cr2O3、CuO、Fe
O、MgO、PbO、TiO2(例えば、ルチル型)、ZrO2、BaTi
O 3、SrTiO3などを例示できる。無機酸化物の形状は、特
に制限されず、粉末状、粒状、ハニカム状などを例示で
きる。排ガスの圧損を少なくする点から、ハニカム状な
どが好ましい。或いは、粉末状、粒状の場合には、排ガ
スの圧損が生じない程度に排ガス流路に詰めることが好
ましい。例えば、活性炭布に粉末状の無機酸化物を散布
し、これを丸めて活性炭層として用いても良い。
/または工程２において用いるプラズマ発生装置の排ガ
ス流路に、誘電率が約10以上の無機酸化物などを詰めた
状態でプラズマを放電する方法である。この様な無機酸
化物としては、例えば、Al2O 3、Bi2O3、Cr2O3、CuO、Fe
O、MgO、PbO、TiO2(例えば、ルチル型)、ZrO2、BaTi
O 3、SrTiO3などを例示できる。無機酸化物の形状は、特
に制限されず、粉末状、粒状、ハニカム状などを例示で
きる。排ガスの圧損を少なくする点から、ハニカム状な
どが好ましい。或いは、粉末状、粒状の場合には、排ガ
スの圧損が生じない程度に排ガス流路に詰めることが好
ましい。例えば、活性炭布に粉末状の無機酸化物を散布
し、これを丸めて活性炭層として用いても良い。
【００２３】プラズマ発生装置の電源は、直流および交
流のいずれでも使用できるが、交流の方が好ましい。中
でも、より高周波の交流が放電を起こし易いので好まし
い。インバーター方式電源を有するプラズマ発生装置
は、低エネルギーであっても十分な効果を奏するのでよ
り望ましい。被処理ガスとして、ディーゼルエンジンな
どのエンジンからの排ガスを用いる場合であってプラズ
マ発生装置の電源の周波数が低周波の場合には、プラズ
マの周波数とエンジンの回転数とが共振するように設定
することが好ましい。例えば、プラズマの周波数とエン
ジンの回転数を同等な値にする方法、プラズマの周波数
をエンジンの回転数の整数倍とする方法などが例示でき
る。
流のいずれでも使用できるが、交流の方が好ましい。中
でも、より高周波の交流が放電を起こし易いので好まし
い。インバーター方式電源を有するプラズマ発生装置
は、低エネルギーであっても十分な効果を奏するのでよ
り望ましい。被処理ガスとして、ディーゼルエンジンな
どのエンジンからの排ガスを用いる場合であってプラズ
マ発生装置の電源の周波数が低周波の場合には、プラズ
マの周波数とエンジンの回転数とが共振するように設定
することが好ましい。例えば、プラズマの周波数とエン
ジンの回転数を同等な値にする方法、プラズマの周波数
をエンジンの回転数の整数倍とする方法などが例示でき
る。
【００２４】プラズマ発生装置においては、急峻な電圧
の立ち上がり(パルス幅約10μs以下)を利用し、正極
性、負極性、両極性の何れのプラズマも利用可能であ
る。パルス巾は、特に制限されないが、通常約10μs以
下、好ましくは1ns〜8μs程度である。プラズマ発生装
置においては、通常約1kV以上、好ましくは5〜200kV程
度のパルス高電圧を印加することが可能である。或い
は、１kV以上、好ましくは5〜200kV程度の変調波を印加
してもよい。
の立ち上がり(パルス幅約10μs以下)を利用し、正極
性、負極性、両極性の何れのプラズマも利用可能であ
る。パルス巾は、特に制限されないが、通常約10μs以
下、好ましくは1ns〜8μs程度である。プラズマ発生装
置においては、通常約1kV以上、好ましくは5〜200kV程
度のパルス高電圧を印加することが可能である。或い
は、１kV以上、好ましくは5〜200kV程度の変調波を印加
してもよい。
【００２５】工程１および工程２における排ガス中の水
分濃度は、特に制限されない。排ガス中に水分が存在す
ると、プラズマのパワー損失が生じるので、必要に応じ
て、ドレンなどの水分除去装置を設置しても良い。この
様な、水分除去装置を設置しない場合には、必要に応じ
て、より高出力のプラズマを用いることなどにより、十
分なNOx低減化効果を得ることができる。
分濃度は、特に制限されない。排ガス中に水分が存在す
ると、プラズマのパワー損失が生じるので、必要に応じ
て、ドレンなどの水分除去装置を設置しても良い。この
様な、水分除去装置を設置しない場合には、必要に応じ
て、より高出力のプラズマを用いることなどにより、十
分なNOx低減化効果を得ることができる。
【００２６】本発明方法は、例えば、排ガス煙道中に活
性炭層を設け、活性炭層および活性炭層を通過した排ガ
スの両方をプラズマ処理するための手段を設けることを
特徴とするNOxの低減化装置などを用いることにより実
施することができる。
性炭層を設け、活性炭層および活性炭層を通過した排ガ
スの両方をプラズマ処理するための手段を設けることを
特徴とするNOxの低減化装置などを用いることにより実
施することができる。
【００２７】図１にこのような装置の一例を模式的に示
す。活性炭層ブロックおよびプラズマ処理ブロックに
は、それぞれ別のプラズマ発生装置を設けても良いが、
両方のブロックを１台のプラズマ発生装置に連結しても
よい。図１には、両方のブロックを１台のプラズマ発生
装置に連結した装置を図示する。以下、図１を用いて説
明する。
す。活性炭層ブロックおよびプラズマ処理ブロックに
は、それぞれ別のプラズマ発生装置を設けても良いが、
両方のブロックを１台のプラズマ発生装置に連結しても
よい。図１には、両方のブロックを１台のプラズマ発生
装置に連結した装置を図示する。以下、図１を用いて説
明する。
【００２８】ディーゼルエンジンなどからの排ガスは、
排ガス煙道中に設けられた活性炭層11へ導かれる。図１
に示すように、排ガスを直接活性炭層へ導いても良い
が、必要に応じて、活性炭層ブロックよりも上流にドレ
ンなどの水分除去装置を設置しても良い。活性炭層11に
は、必要に応じてヒーターなどの加熱装置、温度計など
を設けても良い。
排ガス煙道中に設けられた活性炭層11へ導かれる。図１
に示すように、排ガスを直接活性炭層へ導いても良い
が、必要に応じて、活性炭層ブロックよりも上流にドレ
ンなどの水分除去装置を設置しても良い。活性炭層11に
は、必要に応じてヒーターなどの加熱装置、温度計など
を設けても良い。
【００２９】被処理ガス中の酸素濃度を調べるために、
活性炭層の入口付近などに、隔膜ガルバニ電池式などの
酸素センサー5を設けても良い。酸素センサー5は、排ガ
ス中の酸素濃度を検知し、マイクロコンピューターなど
を内蔵したコントローラー9へ信号を送る。酸素センサ
ー5の代わりに、定電位電解式センサーなどのNOxセンサ
ーを設置しても良く、或いは酸素センサーとNOxセンサ
ーとを併用しても良い。NOxセンサーは、排ガス中のNOx
濃度を検知し、マイクロコンピューターなどを内蔵した
コントローラー9へ信号を送る。コントローラーは、酸
素センサーおよび/またはNOxセンサーからの信号を受
け、ヒーター1およびプラズマ発生装置10へ適正な電力
を供給するように信号を送ってこれらを制御し、排ガス
中の酸素濃度およびNOx低減化後の排ガス中のNOx濃度を
所望の値にする。
活性炭層の入口付近などに、隔膜ガルバニ電池式などの
酸素センサー5を設けても良い。酸素センサー5は、排ガ
ス中の酸素濃度を検知し、マイクロコンピューターなど
を内蔵したコントローラー9へ信号を送る。酸素センサ
ー5の代わりに、定電位電解式センサーなどのNOxセンサ
ーを設置しても良く、或いは酸素センサーとNOxセンサ
ーとを併用しても良い。NOxセンサーは、排ガス中のNOx
濃度を検知し、マイクロコンピューターなどを内蔵した
コントローラー9へ信号を送る。コントローラーは、酸
素センサーおよび/またはNOxセンサーからの信号を受
け、ヒーター1およびプラズマ発生装置10へ適正な電力
を供給するように信号を送ってこれらを制御し、排ガス
中の酸素濃度およびNOx低減化後の排ガス中のNOx濃度を
所望の値にする。
【００３０】活性炭層近傍には、プラズマ処理用電極が
設けられており、活性炭層にプラズマを照射することが
できる。図２に、活性炭層及び活性炭層にプラズマを照
射する装置の一例を模式的に示す。この装置では、活性
炭層11がプラズマ対極としての機能をも果たすことがで
きるが、別途対極3を設ける方が好ましい。排ガスは、
このような装置において、活性炭を接触通過しつつ、プ
ラズマ照射され、酸素が約5％以下となる。活性炭に対
してプラズマ放電する装置は、外側のシャーシ部分が導
電性のものならば、特に電極を設けなくても対極との間
で放電が生じる。この装置において活性炭は、絶縁性の
治具などで固定する。活性炭にプラズマを照射する電極
は、プラズマ発生装置10と直接つながれている。対極
は、アースした方が望ましいが、アースをしなくとも放
電は生じる。
設けられており、活性炭層にプラズマを照射することが
できる。図２に、活性炭層及び活性炭層にプラズマを照
射する装置の一例を模式的に示す。この装置では、活性
炭層11がプラズマ対極としての機能をも果たすことがで
きるが、別途対極3を設ける方が好ましい。排ガスは、
このような装置において、活性炭を接触通過しつつ、プ
ラズマ照射され、酸素が約5％以下となる。活性炭に対
してプラズマ放電する装置は、外側のシャーシ部分が導
電性のものならば、特に電極を設けなくても対極との間
で放電が生じる。この装置において活性炭は、絶縁性の
治具などで固定する。活性炭にプラズマを照射する電極
は、プラズマ発生装置10と直接つながれている。対極
は、アースした方が望ましいが、アースをしなくとも放
電は生じる。
【００３１】プラズマ処理装置6は、酸素濃度が所定濃
度となった排ガスにプラズマ処理を施すための手段であ
る。酸素濃度が所定の濃度となった排ガスは、更にプラ
ズマ照射されることによって、NOxが低減化される。図
３に、酸素濃度が所定の濃度となった排ガスへ、更にプ
ラズマ照射する装置の一例を模式的に示す((a)〜(c))。
この装置においては、排ガス流路全体にプラズマ電極2
を設け流路全体おいて放電させても良いが(図３(a))、
入口または出口付近にのみプラズマ電極2を設け、集中
的に放電させる方が高効率にNOxを低減することができ
る(図3(b)及び(c))。
度となった排ガスにプラズマ処理を施すための手段であ
る。酸素濃度が所定の濃度となった排ガスは、更にプラ
ズマ照射されることによって、NOxが低減化される。図
３に、酸素濃度が所定の濃度となった排ガスへ、更にプ
ラズマ照射する装置の一例を模式的に示す((a)〜(c))。
この装置においては、排ガス流路全体にプラズマ電極2
を設け流路全体おいて放電させても良いが(図３(a))、
入口または出口付近にのみプラズマ電極2を設け、集中
的に放電させる方が高効率にNOxを低減することができ
る(図3(b)及び(c))。
【００３２】工程１及び工程２におけるプラズマ照射装
置のプラズマ電極2は、導電体であれば特に制限されな
い。例えば、図３(a)に記載されているように銅などの
導電体からなる導線をコイル状に巻いても良いし、或い
は図３(c)に記載されているように、ガラスなどの絶縁
体4からなる管にアルミなどの導電体からなる箔をまい
たものでもよい。
置のプラズマ電極2は、導電体であれば特に制限されな
い。例えば、図３(a)に記載されているように銅などの
導電体からなる導線をコイル状に巻いても良いし、或い
は図３(c)に記載されているように、ガラスなどの絶縁
体4からなる管にアルミなどの導電体からなる箔をまい
たものでもよい。
【００３３】本発明によると、NOxを低減化すると同時
に活性炭の再賦活を行うことができる。従って、活性炭
の入れ替えを行わずとも、長期間に亘って連続的に排ガ
ス中のNOxを低減化することができる。
に活性炭の再賦活を行うことができる。従って、活性炭
の入れ替えを行わずとも、長期間に亘って連続的に排ガ
ス中のNOxを低減化することができる。
【００３４】活性炭に排ガス中の未燃物などが吸着する
ことなどにより活性炭の吸着性が低下した場合には、必
要に応じて、活性炭を加熱してヒートクリーニングして
もよい。ヒートクリーニングの時に活性炭を加熱する温
度は、吸着物の量などに応じて適宜設定することができ
るが、通常400〜900℃程度、好ましくは550〜700℃程度
である。吸着物の大部分が炭化物である場合には、活性
炭を加熱する温度の下限値を約300℃、好ましくは約350
℃としてもよい。ヒートクリーニングを行う時間は、加
熱温度などに応じて適宜設定することができる。加熱温
度が高温であるほど加熱時間が短くともヒートクリーニ
ングの効果が得られる。ヒートクリーニングにおける加
熱時間は、通常１秒〜30分程度、好ましくは5秒〜20分
程度である。ヒートクリーニングの際には、活性炭に排
ガスを接触通過させてもよく、通過させなくともよい。
ヒートクリーニングの際には、活性炭にプラズマを照射
してもよく、照射しなくても良い。
ことなどにより活性炭の吸着性が低下した場合には、必
要に応じて、活性炭を加熱してヒートクリーニングして
もよい。ヒートクリーニングの時に活性炭を加熱する温
度は、吸着物の量などに応じて適宜設定することができ
るが、通常400〜900℃程度、好ましくは550〜700℃程度
である。吸着物の大部分が炭化物である場合には、活性
炭を加熱する温度の下限値を約300℃、好ましくは約350
℃としてもよい。ヒートクリーニングを行う時間は、加
熱温度などに応じて適宜設定することができる。加熱温
度が高温であるほど加熱時間が短くともヒートクリーニ
ングの効果が得られる。ヒートクリーニングにおける加
熱時間は、通常１秒〜30分程度、好ましくは5秒〜20分
程度である。ヒートクリーニングの際には、活性炭に排
ガスを接触通過させてもよく、通過させなくともよい。
ヒートクリーニングの際には、活性炭にプラズマを照射
してもよく、照射しなくても良い。
【００３５】本発明は、第２発明として、活性炭にプラ
ズマを照射することを特徴とする活性炭の再賦活方法を
も提供する。活性炭の再賦活方法におけるプラズマ照射
手段は、特に制限されず、公知のプラズマ照射手段を用
いることができる。例えば、NOx低減化方法に係る第１
発明の工程１において用いることができるプラズマ照射
手段を用いることができる。
ズマを照射することを特徴とする活性炭の再賦活方法を
も提供する。活性炭の再賦活方法におけるプラズマ照射
手段は、特に制限されず、公知のプラズマ照射手段を用
いることができる。例えば、NOx低減化方法に係る第１
発明の工程１において用いることができるプラズマ照射
手段を用いることができる。
【００３６】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころを一層明らかにする。本発明は、これらの実施例に
よって制限されない。
ころを一層明らかにする。本発明は、これらの実施例に
よって制限されない。
【００３７】尚、以下の実施例および比較例において
は、以下の装置を用いて、ガス濃度の分析を行った。 ＣＯおよびＣＯ2：島津製作所製ポータブルガステスタ
ＣＧＴ−１０−２Ａ Ｏ2：同社製ポータブルオキシゲンテスタＰＯＴ−１０
１ ＮＯｘ：同社製ポータブルＮＯｘアナライザーＮＯＡ−
３０５Ａ 実施例１ 活性炭層ブロック及びプラズマ処理ブロックにおいて、
非平衡プラズマ発生装置として３０Ｗのテスラーコイル
を設けた図１のような装置を用いて実験を行った。被処
理ガスとして、窒素ガスベースのNOガス500ppmを１Ｌ／
ｍｉｎで流した。活性炭として活性炭素繊維((株)イー
テック社製 E-1500、BET比表面積：1122m 2/g)を用い
た。
は、以下の装置を用いて、ガス濃度の分析を行った。 ＣＯおよびＣＯ2：島津製作所製ポータブルガステスタ
ＣＧＴ−１０−２Ａ Ｏ2：同社製ポータブルオキシゲンテスタＰＯＴ−１０
１ ＮＯｘ：同社製ポータブルＮＯｘアナライザーＮＯＡ−
３０５Ａ 実施例１ 活性炭層ブロック及びプラズマ処理ブロックにおいて、
非平衡プラズマ発生装置として３０Ｗのテスラーコイル
を設けた図１のような装置を用いて実験を行った。被処
理ガスとして、窒素ガスベースのNOガス500ppmを１Ｌ／
ｍｉｎで流した。活性炭として活性炭素繊維((株)イー
テック社製 E-1500、BET比表面積：1122m 2/g)を用い
た。
【００３８】図１の装置において、被処理ガスを排ガス
入口7から活性炭層11へ導入し、排ガスを活性炭に接触
通過させつつ、活性炭にプラズマを照射し、排ガス中の
酸素濃度を5%以下とした(工程１)。この排ガスを更に、
プラズマ処理装置6へと導き、プラズマを照射した(工程
２)。ガス出口8における処理後の排ガス組成・濃度を測
定した。
入口7から活性炭層11へ導入し、排ガスを活性炭に接触
通過させつつ、活性炭にプラズマを照射し、排ガス中の
酸素濃度を5%以下とした(工程１)。この排ガスを更に、
プラズマ処理装置6へと導き、プラズマを照射した(工程
２)。ガス出口8における処理後の排ガス組成・濃度を測
定した。
【００３９】実施例２ 被処理ガスとして、実施例１で用いた被処理ガスに酸素
ガス濃度が3.6％になるように混合したガスを用いた以
外は、実施例１と同様にしてNOxの低減化を行った。
ガス濃度が3.6％になるように混合したガスを用いた以
外は、実施例１と同様にしてNOxの低減化を行った。
【００４０】実施例３ コントローラーを操作し、ヒーターによって活性炭層11
を450℃に加熱した以外は実施例２と同様にして実験を
行った。
を450℃に加熱した以外は実施例２と同様にして実験を
行った。
【００４１】実施例４ 活性炭層11を500℃とした以外は実施例３と同様にして
実験を行った。
実験を行った。
【００４２】実施例５ 活性炭層11を550℃にする以外は実施例３と同様にして
実験を行った。
実験を行った。
【００４３】実施例６ 被処理ガスとして、耕運機用ディーゼルエンジン750cc
の排気ガスを用いた以外は、実施例１と同様にしてNOx
の低減化を行った。
の排気ガスを用いた以外は、実施例１と同様にしてNOx
の低減化を行った。
【００４４】実施例１〜６の結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】比較例１〜６ 被処理ガスとして、実施例１〜６に記載されているのと
同様の被処理ガスを使用し、被処理ガスを活性炭層に通
過させ、処理後の排ガス組成・濃度を測定した。結果を
表２に示す。
同様の被処理ガスを使用し、被処理ガスを活性炭層に通
過させ、処理後の排ガス組成・濃度を測定した。結果を
表２に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】実施例７〜８及び比較例７〜８ 工程１処理後の模擬排ガスとして様々な酸素濃度の排ガ
ス(酸素濃度：0〜15％、窒素ガス中の一酸化窒素(NO)39
0ppm)を使用し、これにプラズマを照射し、NOxの低減化
を行った。
ス(酸素濃度：0〜15％、窒素ガス中の一酸化窒素(NO)39
0ppm)を使用し、これにプラズマを照射し、NOxの低減化
を行った。
【００４９】結果を表３に示す。酸素濃度を5％以下と
した場合のみ、NOx低減化効果が得られた。
した場合のみ、NOx低減化効果が得られた。
【００５０】
【表３】
【００５１】実施例９ プラズマ照射による活性炭の再賦活効果を調べた。活性
炭として活性炭素繊維((株)イーテック社製 E-1500、BE
T比表面積：1122m2/g)を用いた。この活性炭素繊維72g
を径3cmのガラス管に入れ、このガラス管に様々な組成
を有する模擬排ガスを1L/分で流した。模擬排ガスとし
て、窒素ガスベースの一酸化窒素ガス([N2+NO]=500pp
m)、またはこのガスに酸素ガスを様々な濃度で混合した
ガスを用いた。
炭として活性炭素繊維((株)イーテック社製 E-1500、BE
T比表面積：1122m2/g)を用いた。この活性炭素繊維72g
を径3cmのガラス管に入れ、このガラス管に様々な組成
を有する模擬排ガスを1L/分で流した。模擬排ガスとし
て、窒素ガスベースの一酸化窒素ガス([N2+NO]=500pp
m)、またはこのガスに酸素ガスを様々な濃度で混合した
ガスを用いた。
【００５２】模擬排ガスを流通させることにより活性炭
層の吸着を飽和させた後(NOxの入り口濃度と出口濃度が
同一になった後)、非平衡プラズマとしてテスラーコイ
ルを用いてガラス管の外側から活性炭にプラズマを放電
した。それぞれの場合において、活性炭層通過後の酸素
濃度([O2])と窒素酸化物濃度([NOx])を定量した。結果
を表４に示す。
層の吸着を飽和させた後(NOxの入り口濃度と出口濃度が
同一になった後)、非平衡プラズマとしてテスラーコイ
ルを用いてガラス管の外側から活性炭にプラズマを放電
した。それぞれの場合において、活性炭層通過後の酸素
濃度([O2])と窒素酸化物濃度([NOx])を定量した。結果
を表４に示す。
【００５３】
【表４】
【００５４】被処理ガスとして、酸素濃度0％、窒素ガ
スベースの一酸化窒素ガス([N2+NO]=500ppm)の模擬排ガ
スを使用した場合には、活性炭はNOを吸着しなかった
が、このガスにプラズマを照射することによりNOxは十
分に低減化された。
スベースの一酸化窒素ガス([N2+NO]=500ppm)の模擬排ガ
スを使用した場合には、活性炭はNOを吸着しなかった
が、このガスにプラズマを照射することによりNOxは十
分に低減化された。
【００５５】吸着量が飽和に達した活性炭にプラズマを
照射することによって、新品材料である活性炭と同程度
又はそれ以上の吸着能示す程度まで活性炭を再賦活する
ことができた。
照射することによって、新品材料である活性炭と同程度
又はそれ以上の吸着能示す程度まで活性炭を再賦活する
ことができた。
【００５６】
【発明の効果】本発明によるとアンモニア、水素などの
ガス添加手段が不要であるので、小型のNOx低減化装置
を得ることができる。小型化が可能となったことによ
り、車に搭載することができるので、ディーゼルエンジ
ンなどからの排ガスのNOx低減化装置として好適に使用
することができる。
ガス添加手段が不要であるので、小型のNOx低減化装置
を得ることができる。小型化が可能となったことによ
り、車に搭載することができるので、ディーゼルエンジ
ンなどからの排ガスのNOx低減化装置として好適に使用
することができる。
【００５７】活性炭は、従来からNOx吸着材として用い
られいるが、吸着量が飽和してしまうと交換しなければ
ならないので、連続して使用ができない等の欠点があ
る。本発明によれば、NOxを低減しながら、活性炭の再
賦活が可能であるので、活性炭を交換しなくとも、長時
間にわたって排ガス中のNOxを低減化できる。
られいるが、吸着量が飽和してしまうと交換しなければ
ならないので、連続して使用ができない等の欠点があ
る。本発明によれば、NOxを低減しながら、活性炭の再
賦活が可能であるので、活性炭を交換しなくとも、長時
間にわたって排ガス中のNOxを低減化できる。
【００５８】従来、NOxを分解するのにプラズマを使用
した場合には、却って排ガス中のNOxが増加することが
あった。本発明によると、必要に応じて活性炭を加熱す
る方法などにより、排ガス中の酸素を活性炭に吸着およ
び/または活性炭などと反応させて、排ガス中の酸素濃
度を低下させ、効率良くNOxを分解し、無害な窒素ガス
と酸素ガスに分解が可能となる。
した場合には、却って排ガス中のNOxが増加することが
あった。本発明によると、必要に応じて活性炭を加熱す
る方法などにより、排ガス中の酸素を活性炭に吸着およ
び/または活性炭などと反応させて、排ガス中の酸素濃
度を低下させ、効率良くNOxを分解し、無害な窒素ガス
と酸素ガスに分解が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明において用いる装置の一例を模
式的に示した図である。
式的に示した図である。
【図２】図２は、活性炭層を有するプラズマ処理装置の
一例を模式的に示した図である。
一例を模式的に示した図である。
【図３】図３は、プラズマ処理装置の一例を模式的に示
した図である。
した図である。
１ ヒーター ２ プラズマ電極 ３ プラズマ対極 ４ 絶縁体 ５ 酸素センサーおよび/またはNOxセンサー ６ プラズマ処理装置 ７ 排ガス入口 ８ 処理後のガス出口 ９ マイクロコンピュータ内蔵コントローラー １０ プラズマ発生装置 １１ 活性炭層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広畑 健 大阪府河内長野市美加の台１−35−３ (72)発明者 青木 啓 大阪府堺市百舌鳥西之町１−98−２陵南住 宅２−212 (72)発明者 入江 年優 大阪府寝屋川市国松町19−24 (72)発明者 高橋 弓弦 大阪府豊中市服部西町３−２−７ (72)発明者 松井 幸智男 滋賀県大津市大萱３−17−８ (72)発明者 森 正雄 神奈川県横浜市戸塚区平戸町319番地 株 式会社森冨内 Ｆターム(参考） 3G091 AA18 AB14 BA14 CA05 DB10 EA33 EA34 4D002 AA12 AC10 BA04 BA05 BA07 BA09 BA12 DA44 EA02 EA07 EA13 GA03 GB02 GB20
Claims (6)
- 【請求項１】排ガス中のNOxの低減化方法であって、 １.NOx含有排ガスを活性炭に接触通過させつつ、活性炭
にプラズマを照射し、排ガス中の酸素濃度を5％以下と
する工程、および ２.上記工程１において活性炭に接触通過させた排ガス
に、更にプラズマを照射する工程 を有することを特徴とする排ガス中のNOxの低減化方
法。 - 【請求項２】工程１において活性炭を加熱すること、お
よび/または工程２において排ガスを加熱することによ
り排ガス中の未燃物を処理することを特徴とする請求項
１に記載の排ガス中のNOxの低減化方法。 - 【請求項３】排ガス中のNOx低減化装置であって、排ガ
ス煙道中に活性炭層を設け、活性炭層および活性炭層を
通過した排ガスの両方をプラズマ処理するための手段を
設けることを特徴とするNOxの低減化装置。 - 【請求項４】更に、活性炭層を加熱する手段および/ま
たは活性炭層を通過した排ガスを加熱することにより排
ガス中の未燃物を処理する手段を有することを特徴とす
る請求項３に記載のNOxの低減化装置。 - 【請求項５】ヒーターおよびプラズマ発生装置をコンピ
ューター制御のコントローラーに接続し、コントローラ
ーによって排ガス中の酸素濃度が5％以下となるように
ヒーターのパワーを制御し、NOx低減化後のガス中のNOx
濃度が一定となるようにプラズマ発生装置のパワーを制
御することを特徴とする請求項４に記載のNOxの低減化
装置。 - 【請求項６】活性炭にプラズマを照射することを特徴と
する活性炭の再賦活方法。
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| JP2000138953A JP2001314730A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | ＮＯｘの低減化方法および装置 |
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|---|---|
| JP2001314730A true JP2001314730A (ja) | 2001-11-13 |
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