JP2011098306A - Volatile organic compound treatment apparatus - Google Patents

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Kazunori Wakai
和憲 若井
Sadaki Ihara
禎貴 井原
Yasumitsu Takahara
康光 高原
Harumitsu Nishikawa
治光 西川
Kimihito Otsuka
公人 大塚
Toshiyuki Mihara
利之 三原
Takatoshi Suzuki
崇稔 鈴木
Osamu Takagi
修 高木
Koji Tsuneyoshi
孝治 常吉
Katsukichi Kato
克吉 加藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a miniaturizable volatile organic compound treatment apparatus with low running cost, high safety and high treating efficiency. <P>SOLUTION: The volatile organic compound treatment apparatus 1 is provided with: a conductive heat generating body 20 with a communication hole for passing gas therethrough formed therein; electrodes 21a, 21b energizing the conductive heat generating body; a heating part 2 heating gas passing through the communication hole by heat generated by the conductive heat generating body by energizing; a catalyst body lowering the oxidative decomposition temperature of a volatile organic compound; and a catalyst part provided downstream of the gas passage from the heating part and oxidatively decomposing the volatile organic compound contained in the gas heated by the heating part. The heating part includes: a metal layer 23 integrally laminated on an end face of the conductive heat generating body of the electrode side by solidifying a molten metal; and a steel wool layer 22 as a conductive elastic body set between the metal layer and electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、揮発性有機化合物処理装置に関するものであり、特に、工場や事業所から排出されるガス中の揮発性有機化合物を分解し、処理済みのガスを大気中に放出するために使用される揮発性有機化合物処理装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus for treating volatile organic compounds, and is particularly used for decomposing volatile organic compounds in gases discharged from factories and offices and releasing treated gases into the atmosphere. The present invention relates to a volatile organic compound processing apparatus.

揮発性有機化合物(VOC)は、浮遊粒子状物質や光化学オキシダントの原因物質の一つであり、一定規模以上の工場や事業所はVOCの排出規制の対象となると共に、規制対象外の中小規模事業所に対しても自主的にVOCの排出を抑制することが求められている。出願人らが所在する東海地方は、他地方に比べてVOCの排出量が多いという統計があり、中小規模の事業所の割合も高い。そこで、中小規模の事業所のVOC排出の抑制に対する自主的な取り組みを進めるために、中小規模の事業所でも導入し易い、小型で低ランニングコストのVOC処理装置が望まれている。   Volatile organic compounds (VOCs) are one of the causative substances of suspended particulate matter and photochemical oxidants. Factories and offices over a certain scale are subject to VOC emission regulations, and are not subject to regulation. Business establishments are also required to voluntarily reduce VOC emissions. There are statistics that the Tokai region where the applicants are located has more VOC emissions than other regions, and the proportion of small and medium-sized establishments is also high. Therefore, in order to advance voluntary efforts to suppress VOC emissions at small and medium-sized business establishments, a small and low running cost VOC processing apparatus that is easy to introduce at small and medium-sized business establishments is desired.

従来のVOC処理装置は、吸着法、薬液吸収法、生物分解法、プラズマ分解法、燃焼酸化法(直接燃焼式、蓄熱燃焼式、触媒燃焼式)を用いた装置に大別される。そのうち、燃焼酸化法では、加熱の手段としてバーナを使用した装置(例えば、特許文献1参照)や、電気ヒータを使用した装置(例えば、特許文献2参照)が一般的である。   Conventional VOC treatment apparatuses are roughly classified into apparatuses using an adsorption method, a chemical solution absorption method, a biodegradation method, a plasma decomposition method, and a combustion oxidation method (direct combustion type, heat storage combustion type, catalytic combustion type). Among them, in the combustion oxidation method, an apparatus using a burner as a heating means (for example, see Patent Document 1) and an apparatus using an electric heater (for example, see Patent Document 2) are generally used.

しかしながら、吸着材や薬液の交換が必要でランニングコストがかかる吸着法や薬液吸収法、生物の維持管理に手間や経費がかかる生物分解法、装置が大型でコスト高のプラズマ分解法を用いた装置は、中小規模の事業所には不向きであった。また、加熱する手段としてバーナを用いる装置では、可燃性のVOCに引火するおそれがあった。加えて、電気ヒータを用いる装置では、熱効率が悪く加熱に時間がかかるという問題があった。   However, an adsorption method or chemical solution absorption method that requires replacement of adsorbents or chemicals and a running cost, a biodegradation method that requires labor and expense for biological maintenance, and a device that uses a large and expensive plasma decomposition method Was not suitable for small and medium-sized establishments. Further, in an apparatus using a burner as a heating means, there is a risk of flammable VOCs being ignited. In addition, an apparatus using an electric heater has a problem that heat efficiency is poor and heating takes time.

そこで、出願人らは、上記の実情に鑑み、小型化が可能で低ランニングコストであると共に安全性が高く、処理効率の高い揮発性有機化合物処理装置の開発を進め、提案している(上記提案の発明にかかる特許出願は出願公開前であるため、公知文献に該当しない)。本発明は上記提案の揮発性有機化合物処理装置の改良にかかるものであり、処理効率をより高めることを課題とする。   Therefore, in view of the above circumstances, the applicants are proceeding with the development and proposal of a volatile organic compound processing apparatus capable of downsizing, low running cost, high safety, and high processing efficiency (see above). Since the patent application concerning the proposed invention is before publication of the application, it does not correspond to a known document). The present invention relates to the improvement of the above-mentioned proposed volatile organic compound processing apparatus, and an object thereof is to further increase the processing efficiency.

すなわち、本発明は、小型化が可能で低ランニングコストであり安全性が高く、処理効率が高い揮発性有機化合物処理装置の提供を課題とするものである。   That is, an object of the present invention is to provide a volatile organic compound processing apparatus that can be miniaturized, has a low running cost, has high safety, and has high processing efficiency.

上記の課題を解決するため、本発明にかかる揮発性有機化合物処理装置は、「ガスを流通させる連通孔部が形成された導電性発熱体、及び、該導電性発熱体へ通電するための電極を備え、通電による前記導電性発熱体の発熱によって前記連通孔部を流通するガスを加熱する加熱部と、揮発性有機化合物の酸化分解温度を低下させる触媒体を備え、前記加熱部よりガス流通の下流側に設けられ前記加熱部で加熱されたガスに含まれる揮発性有機化合物を酸化分解させる触媒部とを具備し、前記加熱部は、溶融金属の固化により前記電極側の前記導電性発熱体の端面に一体化し積層された金属層、及び、該金属層と前記電極との間に設けられた導電性弾性体層を備える」ものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the volatile organic compound processing apparatus according to the present invention includes: “a conductive heating element having a communicating hole portion through which a gas flows, and an electrode for energizing the conductive heating element. A heating part that heats the gas flowing through the communication hole part by the heat generation of the conductive heating element by energization, and a catalyst body that lowers the oxidative decomposition temperature of the volatile organic compound, and the gas circulation from the heating part And a catalyst unit that oxidatively decomposes volatile organic compounds contained in the gas heated by the heating unit, and the heating unit generates the conductive heat generated on the electrode side by solidification of molten metal. A metal layer integrated and laminated on an end surface of the body, and a conductive elastic layer provided between the metal layer and the electrode.

「導電性発熱体」としては、導電性セラミックス、半導体セラミックス、金属を使用することができる。   As the “conductive heating element”, conductive ceramics, semiconductor ceramics, and metals can be used.

「ガスを流通させる連通孔部」は、例えば、導電性発熱体に設けた貫通孔、導電性発熱体を多孔質構造とした場合の連続気孔、後述のように導電性発熱体をハニカム構造を有するものにした場合のセル、によって構成させることができる。   The “communication hole portion through which the gas flows” includes, for example, a through hole provided in the conductive heating element, continuous pores when the conductive heating element has a porous structure, and a conductive heating element having a honeycomb structure as described later. It can be constituted by a cell in the case of having it.

「揮発性有機化合物」(以下、単に「VOC」と称することがある)は、大気中に排出され又は飛散した時に気体である有機化合物であって、浮遊粒子状物質及びオキシダントの生成の原因とならない物質として政令で定める物質を除いたものであり、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、エチルベンゼン、ベンゼン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル等を挙げることができる。特に、トルエンやキシレンは、印刷や塗装関係の工場や事業所で溶剤として多用されており、排出量が多い。   “Volatile organic compounds” (hereinafter, sometimes simply referred to as “VOC”) are organic compounds that are gaseous when discharged or scattered into the atmosphere and are responsible for the formation of suspended particulate matter and oxidants. Substances specified by a Cabinet Order are excluded as substances that cannot be used, and examples include toluene, xylene, dichloromethane, ethylbenzene, benzene, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methanol, isopropyl alcohol, ethyl acetate, and butyl acetate. In particular, toluene and xylene are frequently used as solvents in factories and offices related to printing and painting, and have large emissions.

「揮発性有機化合物の酸化分解温度を低下させる触媒体」の触媒としては、白金、パラジウム、ロジウム、金、イリジウム、ルテニウム等の金属触媒や、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化マンガン、酸化タンタル等の金属酸化物触媒を使用することができる。或いは、複数の金属触媒、複数の金属酸化物触媒、または金属触媒と金属酸化物触媒を組み合わせた複合触媒を使用することもできる。なお、VOCの酸化分解温度は650〜800℃であるが、上記の触媒の作用により200〜400℃で酸化分解させることができる。   Catalysts for “catalysts that lower the oxidative decomposition temperature of volatile organic compounds” include metal catalysts such as platinum, palladium, rhodium, gold, iridium, ruthenium, cerium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, tin oxide, and oxidation. Metal oxide catalysts such as manganese and tantalum oxide can be used. Alternatively, a plurality of metal catalysts, a plurality of metal oxide catalysts, or a composite catalyst in which a metal catalyst and a metal oxide catalyst are combined can be used. In addition, although the oxidative decomposition temperature of VOC is 650-800 degreeC, it can be oxidatively decomposed at 200-400 degreeC by the effect | action of said catalyst.

「触媒体」の構成としては、ガスが流通可能な多孔質体に触媒を担持させた構成、触媒自体に連続気孔や貫通孔を設けてガスを流通させる構成、ガスを流通させる管状や筒状のガス流通路の内部にガスが流通可能な空隙を残しつつ触媒が充填された構成、を例示することができる。   The structure of the “catalyst body” includes a structure in which a catalyst is supported on a porous body through which gas can flow, a structure in which continuous pores and through holes are provided in the catalyst itself, and gas is circulated, and a tubular shape and a tubular shape in which gas is circulated A configuration in which the catalyst is filled while leaving a gap through which gas can flow can be exemplified.

「触媒部」は「加熱部よりガス流通の下流側に設けられる」ものであり、加熱部と触媒部とは別個の構成である。   The “catalyst part” is “provided on the downstream side of the gas flow from the heating part”, and the heating part and the catalyst part are separate configurations.

「溶融金属の固化により前記導電性発熱体の端面に一体化し積層された金属層」は、例えば、導電性発熱体の端面に金属を溶射し、或いは、導電性発熱体の端部を溶融した金属に一部浸漬した後、金属を冷却することにより形成することができる。   “The metal layer integrated and laminated on the end face of the conductive heating element by solidification of the molten metal” is, for example, the metal is sprayed on the end face of the conductive heating element, or the end of the conductive heating element is melted. After the metal is partially immersed, the metal can be formed by cooling.

「導電性弾性体層」における「導電性弾性体」としては、スチールウール、マグネシウムリボンや金リボンなどリボン状に加工された金属材料、炭素繊維、コイル状や波型に曲げられた細い金属製の線材など、高い弾性を有する導電性材料を使用可能である。   The “conductive elastic body” in the “conductive elastic layer” includes steel wool, magnesium ribbon and gold ribbon processed metal material, carbon fiber, coiled and thin metal bent into a corrugated shape It is possible to use a conductive material having high elasticity, such as a wire rod.

上記構成の本発明では、通電によって導電性発熱体を発熱させた状態で、導電性発熱体の連通孔部に、工場や事業所から排出されたVOCを含有する未処理ガスを流通させることにより、未処理ガスを加熱することができる。ここで、電極側の導電性発熱体の端面には金属層が形成されており、金属層と電極との間には導電性弾性体層が設けられている。そのため、導電性弾性体層の有する弾性により、金属層と電極との電気的な接続が良好なものとなる。そして、金属層は溶融金属の固化により形成されており、導電性発熱体の端面において導電性発熱体と一体化している。換言すれば、電極側の導電性発熱体の端面は、全体的に金属皮膜が形成された状態である。これにより、金属層を介して導電性発熱体の全体に通電させ易い。従って、本発明によれば、導電性弾性体層及び金属層を介して、電極間で導電性発熱体に良好に通電し、導電性発熱体を効率良く加熱することができる。   In the present invention having the above-described configuration, an untreated gas containing VOC discharged from a factory or business place is circulated through the communicating hole of the conductive heating element while the conductive heating element is heated by energization. The untreated gas can be heated. Here, a metal layer is formed on the end face of the conductive heating element on the electrode side, and a conductive elastic layer is provided between the metal layer and the electrode. Therefore, the electrical connection between the metal layer and the electrode becomes good due to the elasticity of the conductive elastic layer. The metal layer is formed by solidification of the molten metal, and is integrated with the conductive heating element at the end face of the conductive heating element. In other words, the end face of the conductive heating element on the electrode side is in a state where a metal film is formed as a whole. This makes it easy to energize the entire conductive heating element via the metal layer. Therefore, according to the present invention, the conductive heating element can be energized well between the electrodes via the conductive elastic layer and the metal layer, and the conductive heating element can be efficiently heated.

そして、導電性発熱体を備える加熱部で加熱された未処理ガスは、その下流側に設けられた触媒部に流入し、触媒の作用を受ける。従って、予め加熱部において、未処理ガスの温度を触媒存在下でのVOCの酸化分解温度まで高めてから、触媒部に導入することにより、直接燃焼によって酸化分解させる場合より低温でVOCを分解させることができる。そして、本発明では、ガスを流通させる構成自体を通電により自己発熱させるため、ヒータやバーナ等の外部熱源によって外部から加熱する場合とは異なり、局所的な加熱により極めて高温となって溶損するおそれや、大きな温度勾配に起因して亀裂が発生するおそれが低減されている。また、自己発熱型であることにより、電気エネルギーを未処理ガスの加熱に効率良く利用することができる。   And the untreated gas heated by the heating part provided with an electroconductive heat generating body flows in into the catalyst part provided in the downstream, and receives the effect | action of a catalyst. Therefore, in the heating section, the temperature of the untreated gas is raised to the oxidative decomposition temperature of VOC in the presence of the catalyst, and then introduced into the catalyst section to decompose VOC at a lower temperature than in the case of oxidative decomposition by direct combustion. be able to. And in this invention, since the structure which distribute | circulates gas self-heats by electricity supply, unlike the case where it heats from the outside with external heat sources, such as a heater and a burner, there exists a possibility that it may become extremely high by local heating and may be damaged. In addition, the risk of cracking due to a large temperature gradient is reduced. Moreover, by being a self-heating type, electric energy can be efficiently used for heating the untreated gas.

ここで、触媒体の構成を、導電性発熱体の連通孔部に触媒を担持させた構成とすることも想定し得る。しかしながら、この場合は、未処理ガスが充分に加熱される前に触媒体を通過してしまい、VOCの酸化分解が不充分となるおそれがある。これに対し、本発明では、加熱部と触媒部は別個の構成であり、加熱部で予め未処理ガスの温度を充分に高めてから、下流側の触媒部に導入することができるため、触媒を充分に作用させ、低温でVOCを確実に酸化分解することが可能となる。   Here, it can also be assumed that the catalyst body has a structure in which the catalyst is supported in the communicating hole portion of the conductive heating element. However, in this case, the untreated gas passes through the catalyst body before it is sufficiently heated, and there is a risk that the oxidative decomposition of VOC will be insufficient. On the other hand, in the present invention, the heating unit and the catalyst unit are configured separately, and the temperature of the untreated gas can be sufficiently increased in advance in the heating unit and then introduced into the downstream catalyst unit. It is possible to sufficiently oxidatively decompose VOC at a low temperature.

加えて、従来、ヒータやバーナ等の外部熱源によってガスを加熱し、直接燃焼によってVOCを酸化分解させる場合は、燃焼室にガスを溜めおいて燃焼温度までガスを加熱するため、燃焼室のためにある程度のスペースが必要であり、装置全体を小型化することは困難であった。これに対し、本発明では、ガスを加熱させるためには、連通孔部が形成された導電性発熱体にガスを連続的に通過させれば足りるため、装置全体を小型化することが可能である。   In addition, conventionally, when the gas is heated by an external heat source such as a heater or a burner and the VOC is oxidatively decomposed by direct combustion, the gas is stored in the combustion chamber and heated to the combustion temperature. A certain amount of space is required, and it is difficult to downsize the entire apparatus. On the other hand, in the present invention, in order to heat the gas, it is sufficient to continuously pass the gas through the conductive heating element in which the communication hole portion is formed. Therefore, the entire apparatus can be reduced in size. is there.

また、本発明では、バーナを使用する従来装置のようにVOCに引火するおそれがないため、安全性の高い装置となっている。更に、吸着法や、薬液吸収法を用いた従来装置のように定期的に交換すべき部材がなく、生物分解法を用いた従来装置のように生物の維持管理の問題もないため、ランニングコストが低廉で、取り扱いの容易な装置となる。   Moreover, in this invention, since there is no possibility of igniting VOC like the conventional apparatus which uses a burner, it is a highly safe apparatus. In addition, there are no parts that need to be replaced regularly as in the conventional device using the adsorption method or chemical solution absorption method, and there is no problem in the maintenance of organisms as in the conventional device using the biodegradation method. Is inexpensive and easy to handle.

本発明にかかる揮発性有機化合物処理装置は、上記構成に加え、「前記導電性弾性体層は、ステンレススチールウールによって形成されている」ものとすることができる。   The volatile organic compound processing apparatus according to the present invention may be “the conductive elastic body layer is formed of stainless steel wool” in addition to the above configuration.

上記構成の本発明では、導電性弾性体がスチールウールであることにより、電極と金属層とを多くの接触点で電気的に接続させることができる。   In this invention of the said structure, an electroconductive elastic body is a steel wool, Therefore An electrode and a metal layer can be electrically connected in many contact points.

また、加熱部では、空気を含む未処理ガスが加熱された状態で流通するため、導電性弾性体層のスチールウールが酸化し、導電性弾性体層を介した良好な通電が酸化膜によって妨げられると共に、酸化膜による絶縁が破れた際にスパークが発生するおそれがあるところ、本発明では、ステンレススチールウールを使用している。ステンレススチールは含有されるクロムの酸化により表面に薄い不動態皮膜を有し、それ以上酸化され難い。これにより、導電性弾性体層を介した良好な通電が妨げられるおそれを低減して、未処理ガスを効率良く加熱できると共に、スパークの発生に伴い局所的に高温となるおそれを低減して、加熱部の耐久性を高めることができる。   Further, since the untreated gas containing air flows in the heating section in a heated state, the steel wool of the conductive elastic layer is oxidized, and good current conduction through the conductive elastic layer is hindered by the oxide film. In addition, in the present invention, stainless steel wool is used because there is a possibility that sparks may be generated when the insulation by the oxide film is broken. Stainless steel has a thin passive film on the surface due to oxidation of contained chromium, and is not easily oxidized. This reduces the possibility that good energization through the conductive elastic body layer will be hindered, can efficiently heat the untreated gas, and reduces the possibility of locally high temperatures due to the occurrence of sparks, The durability of the heating part can be increased.

本発明にかかる揮発性有機化合物処理装置は、上記構成において、「前記導電性発熱体は、導電性セラミックス焼結体で形成され、単一の軸方向に延びて列設された複数の隔壁により区画された複数のセルを備えるハニカム構造を有する複数のハニカム構造部、及び、該ハニカム構造部と一体化している導電性セラミックス焼結体で形成され、隣接する前記ハニカム構造部を前記軸方向に直交する方向に連結している連結部を備える」ものとすることができる。   The volatile organic compound processing apparatus according to the present invention has the above-described configuration, wherein “the conductive heating element is formed of a conductive ceramic sintered body and includes a plurality of partition walls extending in a single axial direction. Formed of a plurality of honeycomb structures having a honeycomb structure including a plurality of partitioned cells, and a conductive ceramic sintered body integrated with the honeycomb structures, and the adjacent honeycomb structures are arranged in the axial direction. A connecting portion connected in a direction orthogonal to each other ”.

「ハニカム構造部」の隔壁は多孔質であっても緻密質であっても良いが、多孔質であれば、隔壁に開口した気孔によって未処理ガス中に含まれる微小な塵や粒子状物質が捕集・除去されるフィルタリング作用に優れ、好適である。   The partition of the “honeycomb structure” may be porous or dense, but if it is porous, fine dust or particulate matter contained in the untreated gas is formed by pores opened in the partition. It is excellent in filtering action that is collected and removed, and is suitable.

ハニカム構造部を形成している「導電性セラミックス焼結体」と連結部を形成している「導電性セラミックス焼結体」とは、セラミックスの種類や組成が同一であっても異なっていても良いが、熱膨張率が同一または同程度であれば、加熱に伴い熱応力が発生しにくく望ましい。   The “conductive ceramic sintered body” forming the honeycomb structure part and the “conductive ceramic sintered body” forming the connecting part may be the same or different in type and composition of ceramics. Although it is good, if the thermal expansion coefficient is the same or similar, it is desirable that thermal stress hardly occurs with heating.

ハニカム構造部における「セル」が上記の「連通孔部」に相当する。ハニカム構造を有するセラミックス焼結体では、形状及び大きさの制御されたセルを多数列設させることが可能であるため、かかるセルにガスを流通させることにより、未処理ガスの流通抵抗を抑えつつ効率良く加熱することができる。また、一般的に、ハニカム構造のセラミックス焼結体は、押出成形による成形体を焼成して得られ、押出成形によって大きな断面積の成形体を成形することは困難であるところ、本発明では複数のハニカム構造部を軸方向に直交する方向に連結することにより、導電性発熱体の断面積を大きくしている。これにより、未処理ガスの処理量の多い揮発性有機化合物処理装置を提供することができる。   The “cell” in the honeycomb structure portion corresponds to the “communication hole portion”. In a ceramic sintered body having a honeycomb structure, it is possible to arrange a large number of cells whose shape and size are controlled, so that the flow resistance of untreated gas can be suppressed by flowing gas through such cells. It can be heated efficiently. Further, generally, a ceramic sintered body having a honeycomb structure is obtained by firing a molded body by extrusion molding, and it is difficult to form a molded body having a large cross-sectional area by extrusion molding. By connecting the honeycomb structure portions in a direction orthogonal to the axial direction, the cross-sectional area of the conductive heating element is increased. Thereby, it is possible to provide a volatile organic compound processing apparatus with a large amount of untreated gas.

また、複数のハニカム構造部を連結している連結部は、セラミックスの焼結によってハニカム構造部と強固に一体化している。そして、セラミックスの焼結体は一般的に高温下での機械的強度が高い。これにより、高温下で使用されても連結部に亀裂などが発生するおそれが低く、導電性発熱体が耐久性に優れたものとなるため、加熱部における未処理ガスの効率的な加熱を、長期にわたり継続的に行うことができる。   Further, the connecting portion connecting the plurality of honeycomb structure portions is firmly integrated with the honeycomb structure portion by sintering the ceramics. Ceramic sintered bodies generally have high mechanical strength at high temperatures. As a result, there is a low risk that cracks and the like will occur in the connecting part even when used at high temperatures, and the conductive heating element has excellent durability, so that efficient heating of the untreated gas in the heating part, Can be done continuously over a long period of time.

以上のように、本発明の効果として、小型化が可能で低ランニングコストであり安全性が高く、処理効率及び耐久性がより高い揮発性有機化合物処理装置を提供することができる。   As described above, as an effect of the present invention, it is possible to provide a volatile organic compound processing apparatus that can be downsized, has a low running cost, has high safety, and has higher processing efficiency and durability.

本実施形態の揮発性有機化合物処理装置の概略構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the volatile organic compound processing apparatus of this embodiment. 図1の揮発性有機化合物処理装置の主要部の正面図(加熱部側から見た図)である。It is a front view (figure seen from the heating part side) of the principal part of the volatile organic compound processing apparatus of FIG. 図1の揮発性有機化合物処理装置の主要部の背面図(触媒部側から見た図)である。It is a rear view (figure seen from the catalyst part side) of the principal part of the volatile organic compound processing apparatus of FIG. 図2におけるX−X線断面図である。It is the XX sectional view taken on the line in FIG. 図2におけるY−Y線断面図である。It is the YY sectional view taken on the line in FIG. ガスの分散を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining dispersion | distribution of gas. ハニカム構造部の(a)斜視図(b)軸方向に直交する断面図である。(A) perspective view of honeycomb structure part (b) cross-sectional view orthogonal to the axial direction. ハニカム構造部及び連結部を備える導電性発熱体の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of an electroconductive heat generating body provided with a honeycomb structure part and a connection part. 他の実施形態の揮発性有機化合物処理装置の(a)正面図(加熱部側から見た図)、及び(b)Y2−Y2線断面図である。It is (a) front view (figure seen from the heating part side) of the volatile organic compound processing apparatus of other embodiment, and (b) Y2-Y2 sectional view taken on the line.

以下、本発明の一実施形態である揮発性有機化合物処理装置(以下、単に「VOC処理装置」と称する)について、図1乃至図7に基づいて説明する。本実施形態のVOC処理装置1は、ガスを流通させる連通孔部が形成された導電性発熱体20(以下、単に「発熱体20」と称する)、及び発熱体20へ通電するための正負一対の電極21a,21bを備え、通電による発熱体20の発熱によって連通孔部を流通するガスを加熱する加熱部2と、揮発性有機化合物の酸化分解温度を低下させる触媒体31を備え、加熱部2よりガス流通の下流側に設けられ加熱部2で加熱されたガスに含まれる揮発性有機化合物を酸化分解させる触媒部3とを具備し、加熱部2は、溶融金属の固化により電極21a,21b側の発熱体20の端面に一体化し積層された金属層23、及び、金属層23及び電極21a,21bとの間に導電性弾性体層としてそれぞれ設けられたスチールウール層22を備えている。   Hereinafter, a volatile organic compound processing apparatus (hereinafter simply referred to as “VOC processing apparatus”) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7. The VOC processing apparatus 1 according to the present embodiment includes a conductive heating element 20 (hereinafter, simply referred to as “heating element 20”) in which a communicating hole through which a gas flows is formed, and a positive and negative pair for energizing the heating element 20. The heating unit 2 includes a heating unit 2 that heats the gas flowing through the communication hole by the heat generation of the heating unit 20 by energization, and the catalyst unit 31 that reduces the oxidative decomposition temperature of the volatile organic compound. 2 and a catalyst unit 3 that is provided on the downstream side of the gas flow and oxidatively decomposes volatile organic compounds contained in the gas heated by the heating unit 2, and the heating unit 2 includes electrodes 21a, A metal layer 23 integrated and laminated on the end face of the heating element 20 on the 21b side, and a steel wool layer 22 provided as a conductive elastic body layer between the metal layer 23 and the electrodes 21a and 21b, respectively. .

また、VOC処理装置1は、図1に示すように、ガスを吸引口6から加熱部2に導くガス導入路8と、触媒部3から排出口7までガスを導くガス排出路9と、ガス導入路8を流通するガスとガス排出路9を流通するガスとの間で熱交換を行う熱交換器4とを具備している。更に、吸引口6には、モータ(図示しない)の駆動によりガスを吸引するファン18が取り付けられている。なお、詳細な図示は省略しているが、熱交換器4はガス導入路8にガス排出路9を巻回させた構成となっている。   As shown in FIG. 1, the VOC processing apparatus 1 includes a gas introduction path 8 that leads gas from the suction port 6 to the heating unit 2, a gas discharge path 9 that leads gas from the catalyst unit 3 to the discharge port 7, and a gas And a heat exchanger 4 for exchanging heat between the gas flowing through the introduction path 8 and the gas flowing through the gas discharge path 9. Furthermore, a fan 18 that sucks gas by driving a motor (not shown) is attached to the suction port 6. In addition, although detailed illustration is abbreviate | omitted, the heat exchanger 4 becomes a structure which wound the gas discharge path 9 around the gas introduction path 8. FIG.

加熱部2では、主に図4に示すように、ガスの流通方向(図示、紙面下から上に向かう方向)に発熱体20が二列設けられており、ガス流通方向に直交する方向に発熱体20が三列設けられている。そして、それぞれの発熱体20は、主に図2に示すように、三つのハニカム構造部10を備えている。ここで、ハニカム構造部10は、導電性炭化珪素質セラミックス焼結体で形成され、図7に示すように、単一の軸方向Zに延びて列設された複数の隔壁12により区画された複数のセル11を備えている。   In the heating unit 2, as shown mainly in FIG. 4, two rows of heating elements 20 are provided in the gas flow direction (shown in the direction from the bottom to the top of the drawing), and heat is generated in the direction perpendicular to the gas flow direction. Three rows of bodies 20 are provided. Each heating element 20 includes three honeycomb structures 10 as mainly shown in FIG. Here, the honeycomb structure portion 10 is formed of a conductive silicon carbide ceramic sintered body, and is partitioned by a plurality of partition walls 12 extending in a single axial direction Z as shown in FIG. A plurality of cells 11 are provided.

また、それぞれの発熱体20において、三つのハニカム構造部10は、連結部15を介して軸方向に直交する方向(図2における紙面上下方向)に連結されている。そして、連結部15は、導電性炭化珪素質セラミックス焼結体で形成され、ハニカム構造部10と焼結により一体化している。なお、図2では、構成を明確に示すためにセル11の大きさ及び隔壁12の厚さを誇張して図示しており、ハニカム構造部10におけるセル11の数も実際より少なく図示している。   Further, in each heating element 20, the three honeycomb structure parts 10 are connected to each other in a direction perpendicular to the axial direction (up and down direction in FIG. 2) via the connection part 15. And the connection part 15 is formed with the electroconductive silicon carbide ceramic sintered compact, and is integrated with the honeycomb structure part 10 by sintering. In FIG. 2, the size of the cells 11 and the thickness of the partition walls 12 are exaggerated in order to clearly show the configuration, and the number of the cells 11 in the honeycomb structure portion 10 is also shown smaller than the actual number. .

このような構成の発熱体20を製造するためには、例えば図8に示すように、導電性セラミックス焼結体となるセラミックス材料の押出成形により、ハニカム構造に成形された押出成形体10gを複数作製する。そして、隣接する押出成形体10g間に、導電性セラミックス焼結体となるセラミックス材料でシート状に形成されたシート状未焼成体15gを挟み、貼り合わせる。そして、押出成形体10gとシート状未焼成体15gとが貼り合わされた状態で焼成することにより、押出成形体10gとシート状未焼成体15gとが焼結し、両者が一体となった発熱体20が得られる。ここで、一つの発熱体20において、ハニカム構造部10の軸方向Zの長さと、同方向の連結部15の長さは同一である。   In order to manufacture the heating element 20 having such a configuration, for example, as shown in FIG. 8, a plurality of extruded bodies 10g formed into a honeycomb structure by extrusion molding of a ceramic material to be a conductive ceramic sintered body. Make it. Then, a sheet-shaped unfired body 15g formed in a sheet shape with a ceramic material to be a conductive ceramic sintered body is sandwiched between adjacent extruded molded bodies 10g and bonded together. The extrudate 10g and the sheet-shaped green body 15g are sintered by firing in a state where the extruded body 10g and the sheet-shaped green body 15g are bonded together, and the heating element in which both are integrated. 20 is obtained. Here, in one heating element 20, the length in the axial direction Z of the honeycomb structure portion 10 and the length of the connecting portion 15 in the same direction are the same.

本実施形態では、押出成形体10gとシート状未焼成体15gとを同組成の炭化珪素質セラミックス原料を用いて形成しており、その結果、ハニカム構造部10の隔壁12と連結部15とは、気孔率、熱伝導率、及び、電気伝導率がほぼ等しい多孔質焼結体となっている。なお、炭化珪素は高純度の場合は絶縁体に近いが、微量の不純物を含有することにより半導体となる。   In the present embodiment, the extruded body 10g and the sheet-shaped green body 15g are formed by using the silicon carbide ceramic material having the same composition. As a result, the partition wall 12 and the connecting portion 15 of the honeycomb structure 10 are: The porous sintered body has substantially the same porosity, thermal conductivity, and electrical conductivity. Silicon carbide is close to an insulator in the case of high purity, but becomes a semiconductor by containing a small amount of impurities.

上記のようにハニカム構造部10が連結部15により連結されて形成された発熱体20は、その一端が金属層23及びスチールウール層22を介して電極21aに接続されていると共に、他端が金属層23及びスチールウール層22を介して電極21bに接続されている。なお、以下では、電極21a及び電極21bを区別する必要がない場合は、電極21と総称して説明する。ここで、金属層23はアルミニウムの溶射により形成されている。また、スチールウール層22は、ステンレススチールによって形成されている。   The heating element 20 formed by connecting the honeycomb structure portion 10 with the connecting portion 15 as described above has one end connected to the electrode 21a via the metal layer 23 and the steel wool layer 22, and the other end connected to the electrode 21a. The metal layer 23 and the steel wool layer 22 are connected to the electrode 21b. Hereinafter, when it is not necessary to distinguish between the electrode 21a and the electrode 21b, they will be collectively referred to as the electrode 21. Here, the metal layer 23 is formed by thermal spraying of aluminum. The steel wool layer 22 is formed of stainless steel.

それぞれの発熱体20は、加熱部2のケーシング29内に収容されており、ケーシング29の天板29t及び底板29bには貫通孔が穿設されている。これらの貫通孔には、電極21を押圧して発熱体20に対して固定するためのボルト25が挿通されている。更に、天板29t及び底板29bには、共に略コ字状の支持板26が開口側をそれぞれ天板29t及び底板29bに向けて取り付けられており、支持板26の内側の空間には、ボルト25の軸部を挿通させたコイル状のバネ部材27が収容されている。この状態で、バネ部材27は、ボルト25の軸部の外周に沿って設けられたフランジ部と支持板26との間で圧縮された状態にあり、ボルト25を介して電極21を発熱体20に向かう方向に付勢している。なお、異なる列の発熱体20に接続された電極21が、ボルト25及びケーシング29を介して短絡することを防止するために、ボルト25と電極21との間には断熱絶縁層24を介在させている。   Each heating element 20 is accommodated in a casing 29 of the heating unit 2, and through holes are formed in the top plate 29 t and the bottom plate 29 b of the casing 29. Bolts 25 for pressing the electrode 21 and fixing it to the heating element 20 are inserted into these through holes. Further, a substantially U-shaped support plate 26 is attached to the top plate 29t and the bottom plate 29b with the opening side facing the top plate 29t and the bottom plate 29b, respectively. A coiled spring member 27 having 25 shaft portions inserted therein is accommodated. In this state, the spring member 27 is in a compressed state between the flange portion provided along the outer periphery of the shaft portion of the bolt 25 and the support plate 26, and the electrode 21 is connected to the heating element 20 via the bolt 25. It is energizing in the direction toward. In order to prevent the electrodes 21 connected to the heating elements 20 in different rows from being short-circuited via the bolts 25 and the casing 29, a heat insulating insulating layer 24 is interposed between the bolts 25 and the electrodes 21. ing.

また、主に図4に示すように、発熱体20とケーシング29との間、及び、ガス流通方向に直交する方向に隣接する発熱体20の間には、断熱絶縁層24が充填されている。一方、ガス流通方向では、発熱体20と発熱体20の間には断熱絶縁層は充填されておらず、空間28が形成されている。   As shown mainly in FIG. 4, a heat insulating insulating layer 24 is filled between the heating element 20 and the casing 29 and between the heating elements 20 adjacent in the direction orthogonal to the gas flow direction. . On the other hand, in the gas flow direction, a heat insulating insulating layer is not filled between the heating element 20 and the heating element 20, and a space 28 is formed.

触媒部3では、主に図5に示すように、触媒体31がケーシング39の内部に収納されており、ガスを流通させる断面を除いた触媒体31の外表面が、断熱材34で被覆されている。本実施形態の触媒体31は、多孔質のコージェライトセラミックスのハニカム構造体に、貴金属触媒が担持されて形成されている。   In the catalyst unit 3, as shown mainly in FIG. 5, the catalyst body 31 is accommodated in the casing 39, and the outer surface of the catalyst body 31 excluding the cross section through which the gas flows is covered with a heat insulating material 34. ing. The catalyst body 31 of the present embodiment is formed by supporting a noble metal catalyst on a porous cordierite ceramic honeycomb structure.

次に、本実施形態のVOC処理装置1におけるガスの処理について説明する。まず、工場や事業所から排出されたVOCを含有する未処理ガスは、ファン18によって吸引口6から吸引された後、ガス導入路8を流通し加熱部2に導入される。このとき加熱部2では、電極21a及び電極21bに通電することによって発熱体20が発熱している。そのため、未処理ガスは発熱体20を通過する際に加熱される。ここで、それぞれの発熱体20は多数のセル11が列設されたハニカム構造部10を備えるため、ガスはセル11内を流通する際に効率良く加熱される。   Next, gas processing in the VOC processing apparatus 1 of the present embodiment will be described. First, an untreated gas containing VOC discharged from a factory or business place is sucked from the suction port 6 by the fan 18, and then flows through the gas introduction path 8 and is introduced into the heating unit 2. At this time, in the heating unit 2, the heating element 20 generates heat by energizing the electrodes 21a and 21b. Therefore, the untreated gas is heated when passing through the heating element 20. Here, since each heating element 20 includes the honeycomb structure portion 10 in which a large number of cells 11 are arranged, the gas is efficiently heated when flowing through the cells 11.

加えて、ハニカム構造部10の隔壁12は多孔質であるため、ガス中に存在する微小な塵や粒子状物質は、隔壁12に開口している気孔によって捕集される。   In addition, since the partition walls 12 of the honeycomb structure 10 are porous, minute dust and particulate matter present in the gas are collected by pores opened in the partition walls 12.

本実施形態の加熱部2では発電体2がガス流通方向に二列に設けられており、その間に空間28が形成されているため、上流側の列の発熱体20を通過したガスは、下流側の列の発熱体20に流入する前にその前面に当たり、空間28内で拡散し易い(図6参照)。これにより、ガス導入路8の端部から加熱部2に導入されたガスが、発熱体20のごく一部のみを通過することが防止される。なお、本実施形態では発熱体20が約300℃に保持されるよう、発熱体20への通電を調整している。   In the heating unit 2 of the present embodiment, the power generators 2 are provided in two rows in the gas flow direction, and a space 28 is formed between them, so that the gas that has passed through the heating elements 20 in the upstream row is downstream. Before it flows into the heating elements 20 in the side row, it hits the front surface and easily diffuses in the space 28 (see FIG. 6). Thereby, the gas introduced into the heating part 2 from the end part of the gas introduction path 8 is prevented from passing through only a part of the heating element 20. In the present embodiment, the power supply to the heating element 20 is adjusted so that the heating element 20 is maintained at about 300 ° C.

発熱体20を通過することによって加熱された未処理ガスは、次に、触媒部3に流入し、触媒が担持されたハニカム構造体である触媒体31を通過する。この際、未処理ガスは既に加熱部30において、触媒存在下でVOCが酸化分解可能な約300℃まで加熱されているため、触媒体31を通過する際に触媒と接触することにより、ガス中のVOCは直接燃焼により酸化分解する場合より低温で酸化分解される。   The untreated gas heated by passing through the heating element 20 then flows into the catalyst unit 3 and passes through the catalyst body 31 which is a honeycomb structure on which the catalyst is supported. At this time, since the untreated gas has already been heated to about 300 ° C. in the heating unit 30 so that VOC can be oxidatively decomposed in the presence of the catalyst, VOCs are oxidatively decomposed at a lower temperature than when oxidatively decomposed by direct combustion.

そして、VOCが酸化分解された後の処理済みガスは、ガス排出路9を流通して熱交換器4に入り、そこでガス導入路8を流通する未処理ガスに熱を与えて低温となり、排出口7から外気中に排出される。   Then, the treated gas after the oxidative decomposition of the VOC flows through the gas discharge passage 9 and enters the heat exchanger 4, where it heats the untreated gas flowing through the gas introduction passage 8 to become a low temperature, and is discharged. It is discharged from the outlet 7 into the outside air.

上記のように、本実施形態のVOC処理装置1によれば、ガスを流通させる構成をヒータやバーナ等の外部熱源によって外部から加熱するのではなく、ガスを流通させる構成である発熱体20自体が自己発熱するため、通電により効率良くガスを加熱することができる。また、ガスを加熱するためには、発熱体20のセル11にガスを連続的に通過させれば足りるため、ガスを燃焼室内に溜めおいて外部加熱する従来の装置に比べて、装置全体を小型化することが可能である。   As described above, according to the VOC processing apparatus 1 of the present embodiment, the heating element 20 itself is a structure in which the gas is circulated instead of being heated from the outside by an external heat source such as a heater or a burner. Since self-heats, the gas can be efficiently heated by energization. Further, in order to heat the gas, it is sufficient to continuously pass the gas through the cell 11 of the heating element 20, so that the entire apparatus is compared with the conventional apparatus in which the gas is stored in the combustion chamber and heated externally. It is possible to reduce the size.

加えて、発熱体20と触媒体31とを主な構成とする簡易な構成であり、且つ、触媒部3が加熱部2の直後に設けられているため、装置全体を小型化することが可能となる。   In addition, since the heating element 20 and the catalyst body 31 are the main components, and the catalyst unit 3 is provided immediately after the heating unit 2, the entire apparatus can be reduced in size. It becomes.

また、本実施形態では、発熱体20である多孔質の炭化珪素質セラミックスに触媒が担持されているのではなく、加熱部2とは別個の構成として、加熱部2より下流側に触媒部3が設けられている。そのため、触媒存在下でのVOCの酸化分解に充分な300℃まで、未処理ガスの温度を予め加熱部2で高めてから触媒部3に導入することができる。これにより、触媒の作用を充分に発揮させて、VOCを低温で確実に酸化分解することが可能となる。   In the present embodiment, the catalyst is not supported on the porous silicon carbide ceramics that is the heating element 20, but the catalyst unit 3 is arranged downstream of the heating unit 2 as a separate structure from the heating unit 2. Is provided. Therefore, the temperature of the untreated gas can be increased in advance by the heating unit 2 up to 300 ° C. sufficient for the oxidative decomposition of VOC in the presence of the catalyst, and then introduced into the catalyst unit 3. As a result, it is possible to fully oxidize and decompose VOC at a low temperature by fully exerting the action of the catalyst.

加えて、ハニカム構造部10におけるフィルタリング作用により、未処理ガス中に含まれる微小な塵や粒子状物質が捕集される。本実施形態では、触媒体31と発熱体20とは別個の構成であるため、発熱体に触媒が担持されている場合とは異なり、捕集された物質によって触媒が被覆されてしまうことがない。これにより、触媒体31を長期にわたって使用することができる。   In addition, fine dust and particulate matter contained in the untreated gas are collected by the filtering action in the honeycomb structure 10. In the present embodiment, since the catalyst body 31 and the heating element 20 are configured separately, unlike the case where the catalyst is supported on the heating element, the collected material does not cover the catalyst. . Thereby, the catalyst body 31 can be used over a long period of time.

また、電極21と発熱体20との間に金属層23及びスチールウール層22を介在させており、金属層23はアルミニウムの溶射により発熱体20の電極21側の端面全体に一体化して積層されている。これにより、スチールウールによって電極21と金属層23とを多くの接触点で電気的に接続することができると共に、金属層23を介して発熱体の全体に通電させることができる。   Further, a metal layer 23 and a steel wool layer 22 are interposed between the electrode 21 and the heating element 20, and the metal layer 23 is integrally laminated on the entire end surface of the heating element 20 on the electrode 21 side by thermal spraying of aluminum. ing. Thereby, the electrode 21 and the metal layer 23 can be electrically connected to each other at many contact points by steel wool, and the entire heating element can be energized through the metal layer 23.

更に、バネ部材27の付勢によって、スチールウール層22及び金属層23を介した電極21と発熱体20との密着度を高めることができるため、発熱体20に通電させ易い。また、バネ部材27の付勢によって、スチールウールが圧縮され、スチールウール層22と金属層23との接触点が増加し、両層間の通電がより良好なものとなる。加えて、バネ部材27の弾性変形により、発熱体20の熱膨張を吸収することができるため、加熱部2において熱応力に起因する歪みや亀裂等の発生が有効に防止される。   Furthermore, since the degree of adhesion between the electrode 21 and the heating element 20 through the steel wool layer 22 and the metal layer 23 can be increased by urging the spring member 27, the heating element 20 can be easily energized. Further, the steel wool is compressed by the urging of the spring member 27, the contact point between the steel wool layer 22 and the metal layer 23 is increased, and the conduction between the two layers becomes better. In addition, since the thermal expansion of the heating element 20 can be absorbed by the elastic deformation of the spring member 27, the occurrence of distortion, cracks, and the like due to the thermal stress in the heating unit 2 is effectively prevented.

加えて、スチールウール層22はステンレススチールウールによって形成されているため、表面の不動体性皮膜によってそれ以上の酸化が抑制されており、加熱されたガスが流通する加熱部2の耐久性が高いものとなっている。   In addition, since the steel wool layer 22 is formed of stainless steel wool, further oxidation is suppressed by the surface immobile film, and the durability of the heating unit 2 through which the heated gas flows is high. It has become a thing.

また、ハニカム構造部10及び連結部15は共に炭化珪素質セラミックス焼結体で形成されており、炭化珪素質セラミックス焼結体は、高強度であると共に、熱伝導率が高く熱膨張率が小さいことから耐熱衝撃性に優れる。そのため、使用に伴って加熱と冷却が繰り返される発熱体20として適しており、発熱体20全体の耐久性が高いものとなっている。加えて、熱伝導率が高いことにより、通電により発熱体20の温度が速やかに上昇するため、効率良く未処理ガスを加熱することができる。更に、炭化珪素質セラミックス焼結体は、耐酸化性、耐食性にも優れるため、種々のVOCを含有する未処理ガスを加熱する発熱体20として適している。   Further, both the honeycomb structure portion 10 and the connecting portion 15 are formed of a silicon carbide based ceramic sintered body. The silicon carbide based ceramic sintered body has high strength and high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient. Therefore, it has excellent thermal shock resistance. Therefore, it is suitable as the heating element 20 that is repeatedly heated and cooled with use, and the durability of the entire heating element 20 is high. In addition, since the heat conductivity is high, the temperature of the heating element 20 rises rapidly due to energization, so that the untreated gas can be efficiently heated. Furthermore, since the silicon carbide based ceramic sintered body is excellent in oxidation resistance and corrosion resistance, it is suitable as a heating element 20 for heating an untreated gas containing various VOCs.

加えて、複数のハニカム構造部10を連結している連結部15は、焼結によりハニカム構造部10と一体化しているため、発熱体20全体の強度が高く、連結部15における亀裂等の発生も抑制されている。また、本実施形態では、ハニカム構造部10及び連結部15は同組成の炭化珪素質セラミックス焼結体であるため、熱膨張率が等しく、加熱に伴う熱応力の発生が抑制されている。更に、連結部15も導電性のセラミックス焼結体であるため、複数のハニカム構造部10のそれぞれに電極を設ける必要がなく、複数のハニカム構造部10が連結されて形成された発熱体20の両端に電極21を設ければ足りる。これにより、VOC処理装置1を簡易な構成とすることができる。   In addition, since the connecting portion 15 that connects the plurality of honeycomb structure portions 10 is integrated with the honeycomb structure portion 10 by sintering, the strength of the entire heating element 20 is high, and cracks and the like occur in the connecting portions 15. Is also suppressed. Moreover, in this embodiment, since the honeycomb structure part 10 and the connection part 15 are the silicon carbide ceramic sintered bodies of the same composition, the thermal expansion coefficient is equal, and generation | occurrence | production of the thermal stress accompanying a heating is suppressed. Further, since the connecting portion 15 is also a conductive ceramic sintered body, there is no need to provide electrodes on each of the plurality of honeycomb structure portions 10, and the heating element 20 formed by connecting the plurality of honeycomb structure portions 10 is also possible. It is sufficient to provide the electrodes 21 at both ends. Thereby, the VOC processing apparatus 1 can be made into a simple structure.

また、押出成形では大きな断面積のハニカム構造体を成形するのは困難であるところ、本実施形態では、複数のハニカム構造部10を軸方向に直交する方向に連結して発熱体20の断面積を増加させることにより、多量の未処理ガスの処理が可能となっている。   In addition, it is difficult to form a honeycomb structure having a large cross-sectional area by extrusion molding. However, in the present embodiment, a plurality of honeycomb structure portions 10 are connected in a direction orthogonal to the axial direction to cross-sectional area of the heating element 20. By increasing the amount of gas, a large amount of untreated gas can be treated.

更に、本実施形態では複数のハニカム構造部10が軸方向に直交する方向に連結されて形成された発熱体20の両端に、それぞれ電極21a,21bが接続されていることにより、ハニカム構造部10が電気的に直列に接続されている。従って、ハニカム構造部10の数を加減することにより、電極21a,21b間の距離を調整し、電気抵抗の大きさを調整することができる。これにより、炭化珪素質セラミックスは温度の上昇に伴って電気抵抗が減少するNTC特性を有するところ、電極21a,21b間の電気抵抗値を調整することにより、電流値が過大となることを防止しつつ、商用電源を利用して大きな発熱量を得ることが可能となる。すなわち、特別な設備を要さず、中小規模の事業所にとっても導入し易い揮発性有機化合物処理装置を提供することができる。   Further, in the present embodiment, the electrodes 21a and 21b are connected to both ends of the heating element 20 formed by connecting the plurality of honeycomb structure parts 10 in the direction orthogonal to the axial direction, respectively. Are electrically connected in series. Therefore, by adjusting the number of the honeycomb structure parts 10, the distance between the electrodes 21a and 21b can be adjusted and the magnitude of the electrical resistance can be adjusted. As a result, the silicon carbide ceramics has NTC characteristics in which the electrical resistance decreases as the temperature rises. By adjusting the electrical resistance value between the electrodes 21a and 21b, the current value is prevented from becoming excessive. However, it is possible to obtain a large amount of heat generation using a commercial power source. That is, it is possible to provide a volatile organic compound processing apparatus that does not require special equipment and is easy to introduce even for small and medium-sized businesses.

また、本実施形態のVOC処理装置1は熱交換機4を備えているため、処理済みガスの排熱を有効に利用し、予め未処理ガスを加熱してから加熱部30に導入することができる。これにより、発熱体20への通電量を低減することができ、ランニングコストを抑えることができる。加えて、処理済みガスが高温状態のまま大気中に排出され、環境に悪影響を及ぼすことを防止することができる。   Moreover, since the VOC processing apparatus 1 of this embodiment is provided with the heat exchanger 4, it can utilize the exhaust heat of processed gas effectively, can introduce | transduce into a heating part 30 after heating an unprocessed gas beforehand. . Thereby, the energization amount to the heat generating body 20 can be reduced, and running cost can be suppressed. In addition, the treated gas can be prevented from being discharged into the atmosphere in a high temperature state and adversely affecting the environment.

本実施形態のVOC処理装置1は、上記の構成に加え、加熱部2において発熱体20よりガス流通の上流側に、ガスの流路を分散させるガス流路分散部材を備えた構成とすることができる。例えば、図6に示すように、ガス導入路8の末端の近傍に、多数の小さな貫通孔が穿設された分散プレート41を設けることができる。そして、更に下流側の発熱体20の前面近傍に、断面円錐形の基体の外表面に複数枚の羽根が設けられた分散羽根42を設けることができる。ここで、分散プレート41及び分散羽根42は、共に「ガス流路分散部材」に相当する。   In addition to the above-described configuration, the VOC processing apparatus 1 according to the present embodiment includes a gas flow path dispersion member that disperses the gas flow path in the heating unit 2 on the upstream side of the gas flow from the heating element 20. Can do. For example, as shown in FIG. 6, a dispersion plate 41 having a large number of small through holes can be provided in the vicinity of the end of the gas introduction path 8. Further, a dispersion blade 42 in which a plurality of blades are provided on the outer surface of the base having a conical section can be provided in the vicinity of the front surface of the heating element 20 on the downstream side. Here, the dispersion plate 41 and the dispersion blades 42 both correspond to “gas flow path dispersion members”.

上記のような構成にすることにより、ガス導入路8の末端から流出したガスは、まず分散プレート41の多数の貫通孔を通過することによって、種々の方向に分散する。そして、分散したガスは次に分散羽根42にガイドされて流通し、ガスの流通路が拡径する。これにより、複数個が列設された発熱体20の全断面積がガス導入路8の断面積に対して大きい場合であっても、発熱体20全体に満遍なくガスを通過させ、発熱体20全体の発熱を有効に活用してガスを加熱することができる。   With the above-described configuration, the gas flowing out from the end of the gas introduction path 8 first disperses in various directions by passing through a large number of through holes of the dispersion plate 41. The dispersed gas is then guided and distributed by the dispersion blades 42, and the diameter of the gas flow passage is expanded. Accordingly, even when the total cross-sectional area of the plurality of heating elements 20 arranged in a row is larger than the cross-sectional area of the gas introduction path 8, the gas is allowed to pass through the entire heating element 20 and the entire heating element 20. The heat can be effectively utilized to heat the gas.

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。   The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements can be made without departing from the scope of the present invention as described below. And design changes are possible.

例えば、上記の実施形態では、ガス流通方向の二列の発熱体2のそれぞれに一対の電極21a,21bが接続されている場合を例示したが、これに限定されるものではなく、発熱体の接続の仕方は発熱体の種類(電気抵抗値)、サイズ等によって適宜変更することができる。例えば、図9に示すように、ガス流通方向の二列の発熱体20それぞれの一端を、導電性の導通部28で連結することにより、ガス流通方向の二列の発熱体2が電気的に直列に接続されている構成とすることができる。このような構成とすることにより、一つの発熱体20におけるハニカム構造部10の数を変えることなく、一対の電極21a,21b間で発熱体20を電流が流れる距離を長くすることができる。   For example, in the above embodiment, the case where the pair of electrodes 21a and 21b is connected to each of the two rows of the heating elements 2 in the gas flow direction is illustrated, but the present invention is not limited to this. The connection method can be changed as appropriate depending on the type (electric resistance value), size, etc. of the heating element. For example, as shown in FIG. 9, one end of each of the two rows of heating elements 20 in the gas flow direction is connected by a conductive conducting portion 28, so that the two rows of heating elements 2 in the gas flow direction are electrically connected. It can be set as the structure connected in series. By adopting such a configuration, it is possible to increase the distance through which the current flows through the heating element 20 between the pair of electrodes 21a and 21b without changing the number of the honeycomb structure portions 10 in one heating element 20.

また、複数のハニカム構造部10がセラミックス焼結体である連結部15によって連結されている場合を例示したが、複数のハニカム構造部10の連結する構成はこれに限定されない。例えば、ハニカム構造部10において連結される端面に、金属の溶射により金属層を設け、隣接するハニカム構造部10のそれぞれの金属層の間に、スチールウール層を設けることができる。すなわち、隣接するハニカム構造部10にそれぞれ設けられた金属層の二つと、その間のスチールウール層によって連結部を構成した形態である。このような構成とすることにより、金属層及びスチールウール層を介して隣接するハニカム構造部10間で良好に通電させることができる。そして、ステンレススチールウールを使用してスチールウール層を形成すれば、耐久性を高めることができる。   Moreover, although the case where the some honeycomb structure part 10 was connected by the connection part 15 which is a ceramic sintered compact was illustrated, the structure which the some honeycomb structure part 10 connects is not limited to this. For example, a metal layer can be provided by metal spraying on the end faces connected in the honeycomb structure 10, and a steel wool layer can be provided between each metal layer of the adjacent honeycomb structure 10. That is, it is a form in which the connecting portion is constituted by two metal layers respectively provided in adjacent honeycomb structure portions 10 and a steel wool layer therebetween. By setting it as such a structure, it can energize favorably between the adjacent honeycomb structure parts 10 via a metal layer and a steel wool layer. And if stainless steel wool is used and a steel wool layer is formed, durability can be improved.

更に、触媒部に触媒体を一層設けた場合を例示したが、これに限定されず、ガス流通方向に複数の触媒体が列設された構成とすることができる。その場合、触媒の種類は同一であっても異なっていても良い。   Furthermore, although the case where one catalyst body is provided in the catalyst portion is illustrated, the present invention is not limited to this, and a configuration in which a plurality of catalyst bodies are arranged in the gas flow direction can be employed. In that case, the type of catalyst may be the same or different.

加えて、触媒体として多孔質体に触媒を担持させたものを例示したが、これに限定されず、例えば、発泡金属など触媒自体を多孔質構造として用いることができる。   In addition, the catalyst body is exemplified by a catalyst in which a catalyst is supported on a porous body. However, the present invention is not limited to this. For example, the catalyst itself such as a foam metal can be used as the porous structure.

1 VOC処理装置(揮発性有機化合物処理装置)
2 加熱部
3 触媒部
10 ハニカム構造部
11 セル
12 隔壁
15 連結部
20 発熱体(導電性発熱体)
21,21a,21b 電極
22 スチールウール層
23 金属層
27 バネ部材
31 触媒体
1 VOC treatment equipment (volatile organic compound treatment equipment)
2 Heating unit 3 Catalyst unit 10 Honeycomb structure unit 11 Cell 12 Partition 15 Connection unit 20 Heating element (conductive heating element)
21, 21a, 21b Electrode 22 Steel wool layer 23 Metal layer 27 Spring member 31 Catalyst body

特開平11−221430号公報JP-A-11-212430 特開2005−279570号公報JP 2005-279570 A

Claims (3)

ガスを流通させる連通孔部が形成された導電性発熱体、及び、該導電性発熱体へ通電するための電極を備え、通電による前記導電性発熱体の発熱によって前記連通孔部を流通するガスを加熱する加熱部と、
揮発性有機化合物の酸化分解温度を低下させる触媒体を備え、前記加熱部よりガス流通の下流側に設けられ前記加熱部で加熱されたガスに含まれる揮発性有機化合物を酸化分解させる触媒部とを具備し、
前記加熱部は、溶融金属の固化により前記電極側の前記導電性発熱体の端面に一体化し積層された金属層、及び、該金属層と前記電極との間に設けられた導電性弾性体層を備える
ことを特徴とする揮発性有機化合物処理装置。
A conductive heating element in which a communicating hole for circulating a gas is formed, and an electrode for energizing the conductive heating element, and a gas that circulates through the communicating hole by heat generation of the conductive heating element by energization A heating section for heating
A catalyst unit that includes a catalyst body that lowers the oxidative decomposition temperature of the volatile organic compound, and that is provided on the downstream side of the gas flow from the heating unit and oxidatively decomposes the volatile organic compound contained in the gas heated by the heating unit; Comprising
The heating unit includes a metal layer integrated and laminated on an end face of the conductive heating element on the electrode side by solidification of molten metal, and a conductive elastic layer provided between the metal layer and the electrode A volatile organic compound processing apparatus comprising:
前記導電性弾性体層は、ステンレススチールウールによって形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の揮発性有機化合物処理装置。
The volatile organic compound processing apparatus according to claim 1, wherein the conductive elastic layer is made of stainless steel wool.
前記導電性発熱体は、導電性セラミックス焼結体で形成され、単一の軸方向に延びて列設された複数の隔壁により区画された複数のセルを備えるハニカム構造を有する複数のハニカム構造部、及び、該ハニカム構造部と一体化している導電性セラミックス焼結体で形成され、隣接する前記ハニカム構造部を前記軸方向に直交する方向に連結している連結部を備える
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の揮発性有機化合物処理装置。
The conductive heating element is formed of a conductive ceramic sintered body and has a plurality of honeycomb structures each having a honeycomb structure including a plurality of cells partitioned by a plurality of partition walls extending in a single axial direction. And a connecting portion that is formed of a conductive ceramic sintered body integrated with the honeycomb structure portion and connects the adjacent honeycomb structure portions in a direction perpendicular to the axial direction. The volatile organic compound processing apparatus according to claim 1 or 2.
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