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公開番号2024055264
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022162046
出願日2022-10-07
発明の名称プラズマ水処理装置
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類C02F 1/48 20230101AFI20240411BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】複数のプラズマ生成部を備えるプラズマ水処理装置において、被処理水中の有害物質に作用するOHラジカルの作用効率を向上させる。
【解決手段】実施形態のプラズマ水処理装置では、プラズマ生成用電源によって高電圧電極と接地電極の間に交流電圧が印加されることによって高電圧電極と接地電極の間の希ガス中でプラズマを点弧し、プラズマがプラズマ進展部の開口部から放出され、放出されたプラズマが被処理水の液面に接触することによって被処理水中にOHラジカルが生成され、OHラジカルによって被処理水中に含まれる有害物質の処理が行われる。プラズマ生成部を複数有し、制御部は、プラズマ生成用電源によってプラズマ生成部に交流電圧を印加するON時間と、プラズマ生成部に交流電圧を印加しないOFF時間と、を繰り返し、さらに、互いに隣接するプラズマ生成部が同時にON時間とならないように制御する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項1】
プラズマを点弧する高電圧電極、接地電極、および前記高電圧電極と前記接地電極の間に設けられた誘電体とを有する放電部と、前記放電部に連結され開口部を有するプラズマ進展部と、を有するプラズマ生成部と、
前記高電圧電極と前記接地電極の間に交流電圧を印加するプラズマ生成用電源と、
制御部と、を備え、
前記プラズマ生成用電源によって前記高電圧電極と前記接地電極の間に交流電圧が印加されることによって前記高電圧電極と前記接地電極の間の希ガス中でプラズマを点弧し、前記プラズマが前記プラズマ進展部の前記開口部から放出され、放出された前記プラズマが被処理水の液面に接触することによって前記被処理水中にOHラジカルが生成され、前記OHラジカルによって前記被処理水中に含まれる有害物質の処理が行われるプラズマ水処理装置において、
前記プラズマ生成部を複数有し、
前記制御部は、前記プラズマ生成用電源によって前記プラズマ生成部に交流電圧を印加するON時間と、前記プラズマ生成部に交流電圧を印加しないOFF時間と、を繰り返し、さらに、互いに隣接する前記プラズマ生成部が同時に前記ON時間とならないように制御する、
プラズマ水処理装置。
続きを表示(約 430 文字)【請求項2】
互いに隣接する前記プラズマ生成部が同時に前記ON時間とならないように、前記プラズマ生成用電源からそれぞれの前記プラズマ生成部への電圧出力を切り替える切替機構を備え、
前記制御部は、前記切替機構を制御する、
請求項1に記載のプラズマ水処理装置。
【請求項3】
前記プラズマ生成用電源は、前記複数のプラズマ生成部に対応して複数あり、
前記制御部は、互いに隣接する前記プラズマ生成部が同時に前記ON時間とならないように、それぞれの前記プラズマ生成用電源の電圧出力のタイミングを制御する、
請求項1に記載のプラズマ水処理装置。
【請求項4】
前記OFF時間は、100μsec以上である、請求項1に記載のプラズマ水処理装置。
【請求項5】
電源周波数の周期がOHラジカルの寿命より短い場合、前記ON時間は、電源周波数の1周期分の時間である、請求項1に記載のプラズマ水処理装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、プラズマ水処理装置に関する。
続きを表示(約 2,100 文字)【背景技術】
【0002】
従来から、上下水の処理については、オゾン処理や塩素処理が一般的に知られている。しかし、産業用排水等の被処理水には、オゾン処理や塩素処理では分解できないダイオキシン類やジオキサン等の難分解性物質が含まれる場合がある。その対策として、オゾン、過酸化水素、紫外線等を併用した促進酸化処理法で、オゾン処理や塩素処理よりも反応性の高いOHラジカル(ヒドロキシルラジカル)を被処理水中で発生させ、OHラジカルによる難分解性物質の分解を行う方法がある。しかし、この方法は、装置コストや運転コストが非常に高いという問題がある。
【0003】
そこで、プラズマの作用で直接的にOHラジカルを生成し、高効率に被処理水中の難分解性物質を分解する方法が提案されている。
【0004】
また、その方法を実現するためのプラズマ水処理装置の大型化を考える場合、プラズマ生成部を複数配列させることで、大型化を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特許第5819031号公報
特開2019-155294号公報
国際公開第2016/117259号
特開2010-137212号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、プラズマ生成部を複数配列したプラズマ水処理装置では、互いに隣接したプラズマ生成部から放出したプラズマの作用により被処理水中に生成されたOHラジカル同士や、同じプラズマ生成部から放出したプラズマの作用により被処理水中に生成されたOHラジカル同士が再結合反応で消滅するため、被処理水中の有害物質に作用するOHラジカルの作用効率が低くなってしまうという問題がある。
【0007】
そこで、本発明は、複数のプラズマ生成部を備えるプラズマ水処理装置において、被処理水中の有害物質に作用するOHラジカルの作用効率を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
実施形態のプラズマ水処理装置は、プラズマを点弧する高電圧電極、接地電極、および前記高電圧電極と前記接地電極の間に設けられた誘電体とを有する放電部と、前記放電部に連結され開口部を有するプラズマ進展部と、を有するプラズマ生成部と、前記高電圧電極と前記接地電極の間に交流電圧を印加するプラズマ生成用電源と、制御部と、を備える。前記プラズマ生成用電源によって前記高電圧電極と前記接地電極の間に交流電圧が印加されることによって前記高電圧電極と前記接地電極の間の希ガス中でプラズマを点弧し、前記プラズマが前記プラズマ進展部の前記開口部から放出され、放出された前記プラズマが被処理水の液面に接触することによって前記被処理水中にOHラジカルが生成され、前記OHラジカルによって前記被処理水中に含まれる有害物質の処理が行われる。前記プラズマ生成部を複数有し、前記制御部は、前記プラズマ生成用電源によって前記プラズマ生成部に交流電圧を印加するON時間と、前記プラズマ生成部に交流電圧を印加しないOFF時間と、を繰り返し、さらに、互いに隣接する前記プラズマ生成部が同時に前記ON時間とならないように制御する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1は、従来技術のプラズマ水処理装置の構成の一例を示す図である。
図2は、従来技術の複数のプラズマ生成部を備えるプラズマ水処理装置の構成の一例を示す図である。
図3Aは、従来技術のプラズマ水処理装置におけるプラズマ生成部に対する交流電圧の印加処理の一例を説明するための図である。
図3Bは、第1実施形態のプラズマ水処理装置におけるプラズマ生成用電源による交流電圧の出力処理の一例を説明するための図である。
図4は、第1実施形態のプラズマ水処理装置の構成の一例を示す図である。
図5は、第1実施形態のプラズマ水処理装置におけるプラズマ生成部に対する交流電圧の印加処理の一例を説明するための図である。
図6は、第1実施形態のプラズマ水処理装置におけるデューティー運転の一例を説明するための図である。
図7は、第2実施形態のプラズマ水処理装置の構成の一例を示す図である。
図8は、第2実施形態のプラズマ水処理装置におけるプラズマ生成部に対する交流電圧の印加処理の一例を説明するための図である。
図9は、実施例のプラズマ水処理装置の構成の一例を示す図である。
図10は、実施例のプラズマ水処理装置におけるデューティー運転での酢酸分解の実験結果を示す図である。
図11は、変形例のプラズマ水処理装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本実施形態のプラズマ水処理装置について説明する。
(【0011】以降は省略されています)

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