JP2010094597A - 脱臭装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒を加熱手段に直接担持し、臭気の強い水蒸気を含んだガスでも耐久性があり、且つ簡単な工法で低コストな酸化分解させて脱臭するタイプの密閉性の高い脱臭装置を提供することを目的とする。
【解決手段】脱臭装置は、白金やパラジウム等からなる触媒成分１を担持した平面形状のセラミックヒータ９と、流入パイプ４と流出パイプ５を持ちセラミックヒータ９の電極部１０側を固定した底板１１を装備した本体６から成り、本体６の周囲を断熱材１３で覆っており、セラミックヒータ９の表面には、金属または、セラミック製で複数の孔の開いた触媒フィン２が複数取付けられている。セラミックヒータ９への触媒成分１の担持と、セラミックヒータ９の底板１１とのろう付け１４と、本体６と流入パイプ４と流出パイプ５とのろう付け１４は、窒素ガス中和雰囲気の炉中にて高温加熱され同時に行われる。
【選択図】図２

Description

本発明は、臭気の強い水蒸気を含んだガスでも耐久性があり、酸化分解させて脱臭するタイプの密閉性の高い脱臭装置に関するものである。

従来の脱臭装置を図５、図６を用いて説明する。

図５に従来の脱臭装置の一例（従来例１）を示す。図５に示されるように、脱臭装置は、加熱されて臭気を酸化分解させ脱臭する触媒成分１を表面に担持させた耐食性の優れたステンレス製の触媒フィン２と、その触媒フィン２をパイプにらせん状に巻いたフィンユニット３と、パイプの内側に配し、フィンユニット３を加熱するシーズヒータ７と、円筒形であり底面にシーズヒータ７をカシメにて固定しシール材にてシールしたステンレス製の本体６より構成されている。本体６には、ステンレス製で発生ガスが流入する流入パイプ４と、同じくステンレス製で脱臭したガスを本体６より排出させる流出パイプ５が設けてあり、これらのパイプは本体６にろう付け１４されており、脱臭装置として２ヵ所のパイプの開口部以外は密閉を保っている。また本体６の周囲を断熱材１３で覆っている。脱臭装置の後段には、臭気ガスを脱臭装置に吸引する吸引装置８が設けてあり、流出パイプに連通していえる（例えば、特許文献１参照）。

ここで触媒フィン２は、触媒成分１が水蒸気を含んだガス内で長期使用しても剥がれないように安定して定着させるために、黒化処理を施しているが、ステンレス製であるため高温炉（約１０００℃）にて加熱する必要がある。また、触媒成分１を塗布し、再度高温炉（約６００℃）にて焼付けしている。

また、流入パイプ４と流出パイプ５および本体６の底面は、シーズヒータ７をカシメる前に、本体６に装着して接合部にろう材を塗布または装着し、約１０００℃の炉に入れて、炉中ろう付け１４している。

上記の様な従来例１の脱臭装置において動作を説明すると、吸引装置８が動作し、密閉された脱臭装置の本体６に流入した脱臭されるガスは、シーズヒータ７によって加熱されたらせん状の触媒フィン２によって構成されたフィンユニット３を通過する間に、加熱され酸化分解し脱臭される。この時、触媒フィン２の温度は４００℃〜６００℃になり、常に触媒成分１が活性化するように、シーズヒータ７の温度を設定してある。

また、脱臭装置の本体６は、シーズヒータ７の固定もカシメで固定されシール材でシールされ、流入口４と流出口５以外は密閉されているので、臭気の強いガスの脱臭装置にも採用可能である。

図６にセラミックヒータを用いた例（従来例２）を示す。なお、上記実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して説明を省略する。

図６示されるように、触媒成分１を担持したセラミックヒータ９を用い、セラミックヒータ９の電極部１０側をカシメにて固定した底板１１を、本体６にパッキン１２を介して螺子にて締結している（例えば、特許文献２参照）。

ここで、触媒成分１を担持したセラミックヒータ９は、発熱回路を絶縁体であるセラミックで挟み込んだものであり、端部に電極部１０を有しているので、電極部は酸化処理すると導通に支障が出るため高温炉にての加熱はできない。

よって、予め炉中ろう付け１４にて流入パイプ４と流出パイプ５と底面をろう付け１４した本体６に、触媒成分１を塗布した後、単独で通電し高温（約６００℃）にして触媒の焼付けを行ったセラミックヒータ９を螺子にて締結している。

従来例２の脱臭装置において動作を説明する。密閉された脱臭装置の本体６に流入した脱臭されるガスは、セラミックヒータ９によって４００℃〜６００℃に加熱された白金とパラジウムによる触媒成分１によって酸化分解され脱臭される。

ここで臭気の強いガスを脱臭するには、セラミックヒータ９の固定も密閉性を保つ必要があり、セラミックヒータ９を固定した板１０を、本体６にパッキン１２を介して固定している。
特開２００７−２７５８３５号公報 特開平７−７８６７４号公報

酸化分解させて脱臭するには触媒成分１を担持した面の表面積が大きく必要な上に、触媒担持成分１を活性化温度（４００℃〜６００℃）に領域内に維持する加熱手段が必要であり、４００℃〜６００℃の加熱手段に一般的に用いられているシーズヒータ７では、ヒータに直接担持しても表面積が不足しており不適切であった。

また表面積が確保されたとしても、シーズヒータ７は絶縁の為に非加熱部をガラス封口しており、ガラス封口部の耐熱が２５０℃程度の為、シーズヒータ完成後に触媒成分１を担持する事はできなかった（触媒成分１を担持させるのに約６００℃の焼付け工程が必要）。

また、表面積を多くとる方法として、シーズヒータ７に熱伝導性のよいアルミを鋳造する事が考えられるが、アルミの溶解温度が４００℃付近からであり、触媒成分１の活性化温度まで加熱できない為、不適切であった。

よって、上記従来例１のように、触媒成分１を担持する部品と加熱手段が別々に必要であり、部品点数が多く高価な上に、加熱手段と触媒成分を間接的に加熱しているので、熱エネルギーのロスがあった。

また触媒成分１担持するのに最低２回、本体６の作成にも１回高温炉を用いており、脱臭装置ユニットとして、少なくとも３回以上の高温炉を使用する工法があり、脱臭装置が高価な要因となっている。

また従来例２のように、触媒成分１を担持したセラミックヒータ９を用いたケースも考え得たとしても、セラミックヒータ９の電極部１０は高温炉にて加熱すると、酸化してしまい導通不良になる為、触媒成分１を塗布したセラミックヒータ９を加熱して触媒を担持し、セラミックヒータ９を固定した板を、本体に固定する等、固定部に部品点数を有する必要があった。また、セラミックヒータ９のセラミック部分は硬いが、力が掛かると割れてしまう恐れがあり、従来例１のようなヒータを本体６にカシメる工法も採用は困難であった。

よって、より高価なセラミックヒータ９を用いる上にシーズヒータ７採用構成より部品点数が増えてしまい、実際の採用が難しかった。

また、セラミックヒータ９に直接触媒成分１を担持したとしても、従来例１の様な圧力損失となる触媒フィン２が存在しないため、吸引装置８で吸引すると、通過速度が速くなり十分な脱臭効果が得られず、比較的程度の軽い脱臭にしか採用されなかった。

本発明は上記課題を解決するもので、触媒を加熱手段に直接担持し、臭気の強い水蒸気を含んだガスでも耐久性があり、且つ簡単な工法で低コストな酸化分解させて脱臭するタイプの密閉性の高い脱臭装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、発生したガスを脱臭する触媒成分を、セラミックヒータの表面に担持し、前記セラミックヒータを、脱臭装置を形成する本体にろう付けして固定した。

ここでセラミックヒータは、発熱回路を絶縁体であるセラミックで挟み込んだものであり、表面積が大きく取れる上に、面で構成する形状であれば比較的自由に形状を設定でき、シーズヒータと比較して多彩な形状が選択可能であり、且つ寿命的にも優れており、１０００℃近くの高温での長期使用も加熱可能である。

また、セラミックの自体に触媒成分を担持する事は、セラミックのハニカム触媒等が多く流通しており、素材として何らの問題もない。

よって触媒を担持する部品と加熱手段を同一部品とし部品点数を削減したうえに、加熱手段に触媒成分を担持しているので触媒成分を直接過熱でき熱効率が良く、且つ簡単な工法で低コストの脱臭装置を提供する。

本発明によれば、触媒を担持する部品と加熱手段を同一部品とし部品点数を削減した上に、加熱手段に触媒成分を担持しているので触媒成分を直接過熱でき熱効率が良く、簡単な工法の脱臭装置を提供できる。

第１の発明は、発生したガスを脱臭する触媒成分を、セラミックヒータの表面に担持し、前記セラミックヒータを、密閉された脱臭装置を形成する本体に真空炉中ろう付けにて固定した。ここでセラミックヒータは、発熱回路を絶縁体であるセラミックで挟み込んだものであり、表面積が大きく取れる上に、面で構成する形状であれば比較的自由に形状を設定でき、シーズヒータと比較して多彩な形状が選択可能であり、且つ長期的に１０００℃近くの高温まで加熱可能であるので、いかなるスペースにも対応でき、且つ脱臭能力を高次元で維持できる。

更に、真空炉中ろう付けにてろう付けする為、セラミックヒータの端子部が酸化することを防げるので、脱臭装置本体の形成（流入パイプ、流出パイプのろう付け）、セラミックヒータの固定、触媒成分のセラミックヒータへの担持（焼付け）の３工程を、同時に一度の高温炉での炉中ろう付けで行うことができる。

また、セラミック自体に触媒成分を担持する事は、セラミックのハニカム触媒等が多く流通しており、素材として何らの問題もない。

よって触媒を担持する部品と加熱手段を同一部品とし部品点数を削減したうえに、加熱手段に触媒成分を担持しているので触媒成分を直接過熱でき熱効率が良く簡単な工法の脱臭装置を提供することが出来る。

第２の発明は、セラミックヒータと脱臭装置本体のろう付けを窒素ガス中和雰囲気で行うので、第一の発明と同様にセラミックヒータの電極部を酸化させる事がないので、脱臭装置本体の形成、セラミックヒータの固定、触媒成分のセラミックヒータへの担持（焼付け）の３工程を、同時に一度の高温炉での炉中ろう付けで行うことができる。

第３の発明は、セラミックヒータの表面に複数のフィンを形成したので、多量の水蒸気を含んだガスを脱臭するような場合で、蒸気の排気の為に吸引装置を設けて、その経路中に脱臭装置を設けられた場合でも、フィンの圧損によって通過速度が遅くなるので、十分な脱臭効果が得られる。

第４の発明は、セラミックヒータの形状を表面積の広い平面で形成したので、表面積を大きくとれ、かつ薄型の効率の良い脱臭装置を提供できる。

第５の発明は、セラミックヒータの形状を筒状にしたので、筒の径を大きくとる事で表面積を大きくとれ、かつ従来型と同じ円筒形で構成できるので、脱臭装置の置換えが可能である。

第６の発明は、触媒成分を白金とパラジュウムとしたので、活性化温度に維持する事で、高い酸化分解能力を長期にわたって維持できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１、図２は、本発明の第１の実施の形態における脱臭装置の側断面図である。

図１、図２に示されるように、脱臭装置は、白金やパラジウム等からなる触媒成分１を担持した平面形状のセラミックヒータ９と、流入パイプ４と流出パイプ５を持ちセラミックヒータ９の電極部１０側を固定した底板１１を装備した本体６から成り、本体６の周囲を断熱材１３で覆っている。

セラミックヒータ９の表面には、金属または、セラミック製で複数の孔の開いた触媒フィン２が複数取付けられている。

また、セラミックヒータ９への触媒成分１の担持と、セラミックヒータ９の底板１１とのろう付け１４と、本体６と流入パイプ４と流出パイプ５とのろう付け１４は、窒素ガス中和雰囲気の炉中にて高温加熱され同時に行われる。

上記構成における脱臭装置において動作を説明すると、脱臭するガスは流入口４から本体６へ流入し、セラミックヒータ９によって４００℃〜６００℃に加熱された白金とパラジウムによる触媒成分１によって酸化分解され脱臭される。脱臭後は流出口５より流出される。

ここで、セラミックヒータ９表面には、複数の触媒フィン２が取付けられており、多量の水蒸気を含んだガスを脱臭するような場合で、蒸気の排気の為に吸引装置を設けて、その経路中に脱臭装置を設けられた場合でも、フィンの圧損によって通過速度が速くならず、十分な脱臭効果が得られる。

また、セラミックヒータ９は、発熱回路を絶縁体であるセラミックで挟み込んだものであり、表面積が大きく取れる上に、面で構成する形状であれば比較的自由に形状を設定でき、シーズヒータと比較して多彩な形状が選択可能であり、且つ長期的に１０００℃近くの高温まで加熱可能であるので脱臭触媒の加熱手段として申し分なく、いかなるスペースにも対応でき、且つ脱臭能力を高次元で維持できる。

また、セラミック自体に触媒成分１を担持する事は、セラミックのハニカム触媒等が多く流通しており、素材として実績が十分あり、担持も安定している。

また、平面で形成したので、表面積を大きくとれ、かつ薄型の効率の良い脱臭装置を提供できる。

またこの構成の場合、流路を２分割してセラミックヒータ９の両面を通過させることが出来るので、脱臭するガスが通過する流速を落として酸化分解を効率よく行え、触媒成分の担持面積を流速が早い場合より小さくても、脱臭効果を効率よく行える。

更に、高温炉の工程が従来の３回以上から１回で同時に可能となり、非常に生産性に優れ高価なセラミックヒータ９を採用し易い。

なお、実施例では窒素ガス中和雰囲気のろう付け１４としたが、真空炉でのろう付け１４でも一度でろう付け１４可能なこと事は、明白である。

また、図３のようにセラミックヒータ９を直接本体６にろう付け１４せず、カシメた底板１１を本体６にろう付け１４しても、実施例１と同様の効果があることは言うまでもない。

更に、複数の触媒フィン２表面に、触媒成分１が担持されていると、その脱臭能力が更に向上する事も言うまでもない。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における脱臭装置の側断面図である。

なお、上記実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して説明を省略する。

図４において、脱臭装置１は、白金とパラジウムからなる触媒成分１を担持した直径３０ｍｍ程度の筒形状の筒状セラミックヒータ１５と、流入口４ａと流出口５を持つ本体６から成り、本体６の周囲を断熱材１３で覆っている。

また、流入口４ａは筒状セラミックヒータ１５の内外両方に開口している。

上記構成における脱臭装置において動作を説明すると、脱臭するガスは、直径３０ｍｍ程度の筒形状の筒状セラミックヒータ１５によって４００℃〜６００℃に加熱された白金とパラジウムによる触媒成分１によって酸化分解され脱臭される。

またこの構成の場合、流路を２分割して筒形状の筒状セラミックヒータ１５の内外面を通過させることが出来るので、脱臭するガスが通過する流速を落として酸化分解を効率よく行え、触媒成分の担持面積を流速が早い場合より小さくても、脱臭効果を効率よく行える。

なお、実施例２でもセラミックヒータを直接本体６にろう付け１４しても、同様の効果があることは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかる脱臭装置は、触媒を担持する部品と加熱手段を同一部品とし部品点数を削減した上に、加熱手段に触媒成分を担持しているので触媒成分を直接過熱でき熱効率が良く簡単な構成の脱臭装置の提供できる。

本発明の第１の実施の形態の脱臭装置の側断面図 同実施の形態の脱臭装置の部分断面図 本発明の第１の実施の形態の別な脱臭装置の側断面図 本発明の第２の実施の形態の脱臭装置の側断面図 従来例１の脱臭装置の側断面図 従来例２の脱臭装置の側断面図

符号の説明

１ 触媒成分
２ 触媒フィン（フィン）
６ 本体
９ セラミックヒータ
１５ 筒状セラミックヒータ

Claims (6)

1. 発生したガスを脱臭する触媒成分を、セラミックヒータの表面に担持し、前記セラミックヒータを、密閉された脱臭装置を形成する本体に真空炉中ろう付けにて固定した脱臭装置。
2. セラミックヒータと脱臭装置本体のろう付けを窒素ガス中和雰囲気で行う請求項１記載の脱臭装置。
3. セラミックヒータの表面に複数のフィンを形成した請求項１、２のいずれかに記載の脱臭装置。
4. セラミックヒータの形状を表面積の広い平面で形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱臭装置。
5. セラミックヒータの形状を筒状にした請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱臭装置。
6. 触媒成分を白金とパラジュウムとした請求項１〜５のいずれか記載の脱臭装置。

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