JP2012125704A - 揮発性有機化合物処理ユニットの設置構造、及び、揮発性有機化合物処理ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】設置スペースに余裕のない事業所であっても導入しやすく、且つ、導入コストを軽減できる、揮発性有機化合物処理ユニットの設置構造を提供する。
【解決手段】ガスを流通させる孔部が形成された導電性発熱体２０に電極２１が取り付けられている加熱部２、触媒体３１がガス流路を備えている触媒部３、及び、加熱部及び触媒部を内部に支持する筒状のケーシング４０を備え、加熱部及び触媒部がそれぞれケーシングの内部空間を軸方向に交差して区画するように配設されている処理ユニット１と、一端の吸気口５１から他端の排気口５２に向かって建物の内部空間に配設され、建物の壁に設けられた通気孔６１を介して外部空間に排気口を開口させている長筒状のダクト５０とを備え、処理ユニットがダクトの途中に、加熱部を吸気口側に向けると共に触媒部を排気口側に向け、ケーシングの内部空間がダクトの内部空間と連通するように接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、工場などの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設備としての揮発性有機化合物処理ユニットの設置構造、及び、該設置構造の構成要素として適した揮発性有機化合物処理ユニットに関するものである。

揮発性有機化合物（以下、「ＶＯＣ」と称することがある）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、一定の規模以上の事業所ではＶＯＣの排出量が規制されていると共に、規制対象外の中小規模事業所に対しても、ＶＯＣの排出量削減に対して自主的に取り組むことが要請されている。ＶＯＣの大気排出量は、平成１２年を基準として３０％削減することが目標とされており、所定期限までに目標が達成されない場合には、法規制対象の事業所と自主的取組対象の事業所の配分が見直される可能性もある。そこで、中小規模の事業所におけるＶＯＣ排出量削減に対する取り組みを、より積極的なものとするために、中小規模の事業所でも導入し易い、小型で低コストのＶＯＣ処理設備が望まれている。

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。ところが、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、従来の燃焼酸化法の装置としては、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。ところが、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。また、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。

そこで、出願人らは、小型化が可能で低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（特許文献３参照）。図７に示すように、この揮発性有機化合物処理装置１００は、ガスを流通させる孔部が形成された導電性発熱体１２１を備える加熱部１２０と、加熱部１２０よりガス流通の下流側に設けられた触媒体１３１を備える触媒部１３０とを具備し、ファン１１８により吸引した未処理ガスを加熱部１２０に導入するものである。

かかる構成により、未処理ガスの温度は、予め加熱部１２０において触媒存在下でのＶＯＣの酸化分解温度まで十分に高められてから、触媒部１３０に導入される。これにより、直接燃焼によってＶＯＣを酸化分解させる場合より、低温でＶＯＣを酸化分解させることができる。そして、加熱部１２０は、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、それ自体が通電によって発熱する導電性発熱体１２１を用いているため、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。また、バーナを使用する従来装置とは異なりＶＯＣに引火するおそれがなく、安全性が高いという利点を有している。更に、吸着法や、薬液吸収法を用いた従来装置とは異なり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とは異なり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、取り扱いが容易であるという利点も有している。加えて、導電性発熱体１２１と触媒体１３１とを主な構成とする極めて簡易な構成であるため、揮発性有機化合物処理装置１００を全体として小型化することが可能である。

しかしながら、上述した従来のＶＯＣ処理装置は、何れも据え置き型の装置であり、小型化の努力をしたとしても一定の設置スペースが必要である。そのため、既に稼働中の工場などに後から導入しようとした場合に、設置スペースを確保しにくいという問題があった。また、装置の処理能力を高めたとしても、事業所からのＶＯＣ排出量によっては、全てのＶＯＣを処理するためには、ＶＯＣ処理装置が複数台必要となる場合がある。そのような事業所では、装置を設置するためのスペースの確保に関する問題は、より深刻なものであった。また、複数台のＶＯＣ処理装置を導入することは、中小の事業所にとっては経済的な負担が大きいという問題もあった。

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、揮発性有機化合物を処理する設備であって、設置スペースに余裕のない事業所であっても導入しやすく、且つ、導入コストを軽減できる設備の提供を課題とするものである。

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ユニットの設置構造（以下、単に「設置構造」と称することがある）は、
「ガスを流通させる孔部が形成された導電性発熱体に電極が取り付けられている加熱部、
揮発性有機化合物の酸化分解温度を低下させる触媒体が、ガスを流通させるガス流路を備えている触媒部、及び、
前記加熱部及び前記触媒部を内部に支持する筒状のケーシングを備え、
前記加熱部及び前記触媒部が、それぞれ前記ケーシングの内部空間を軸方向に交差する方向に区画するように配設されている揮発性有機化合物処理ユニットと、
一端の吸気口から他端の排気口に向かって建物の内部空間に配設され、建物の壁、天井、または床に設けられた通気孔を介して、建物の外部空間または該外部空間と連通している空間に前記排気口を開口させている長筒状のダクトとを備え、
前記揮発性有機化合物処理ユニットが、前記ダクトの途中に、前記加熱部を前記吸気口側に向けると共に前記触媒部を排気口側に向け、前記ケーシングの内部空間が前記ダクトの内部空間と連通するように接続されている」ものである。

「ダクト」の「長筒状」は、ダクトが延びる方向に直交する断面の形状を、矩形、円形、楕円形等とすることができる。また、ダクトは、直管であっても、エルボを介して屈曲していても良く、途中で分岐していても良い。また、ダクトが「建物の内部空間に配設される」構成としては、天井に沿って延びるダクトが天井から吊り下げ支持される構成、壁に沿って延びるダクトが壁に支持される構成、床に沿って延びるダクトが床に支持される構成を例示することができる。

「通気孔」は、建物の外部空間に直接開口するものであっても、建物の外部空間と連通する空間に開口するものであっても良い。ここで、「建物の外部空間と連通する空間」としては、天井と屋根との間の空間、床下空間、上層階と下層階との間の空間、或いは、壁と壁との間の通気空間を例示することができる。

「導電性発熱体」としては、導電性セラミックスや金属を使用することができる。また、導電性発熱体の「ガスを流通させる孔部」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、導電性発熱体をハニカム構造を有する構成とした場合のセルの内部空間、によって構成させることができる。

「揮発性有機化合物」（ＶＯＣ）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。

「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。

「触媒体」が「ガスを流通させるガス流路を備えている」構成としては、触媒体がガス流通が可能な多孔質体であり、気孔内部に触媒が担持されている構成、触媒体自体に貫通孔が穿設されている構成、ガスが流通可能な空隙を残しつつ粉末状や粒状の触媒が充填されている構成、を例示することができる。

加熱部及び触媒部が、それぞれケーシングの内部空間を「軸方向に交差する方向」に区画するように配設されている構成としては、加熱部及び触媒部がケーシングの軸方向に直交する方向に配設されている構成の他、加熱部及び触媒部がケーシングの軸方向に斜めに交わるように配設されている構成とすることができる。

上記構成により、ＶＯＣを含有する未処理ガスが吸気口から吸気され、ダクト内を排気口に向かって流通すると、その途中で、ダクトに接続されている揮発性有機化合物処理ユニットを通過する。揮発性有機化合物処理ユニットにおいては、加熱部の導電性発熱体は通電により発熱しているため、導電性発熱体の孔部を流通することによって、未処理ガスは加熱される。加熱された未処理ガスは、揮発性有機化合物処理ユニットにおいて加熱部より排気口側にある触媒部に流入し、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ができるため、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。ＶＯＣが分解除去された処理済みのガスは、ダクトの排気口を介して建物の外部に排出される。

上記構成において、ダクトは床より高い位置に設けることが可能である。その場合は、ダクトの途中に揮発性有機化合物処理ユニットを接続するに当たり、従来の据え置き型のＶＯＣ処理装置とは異なり、床面に設置スペースを必要としない。これにより、稼働中の工場など新たな装置を設置するスペースの余裕がない事業所であっても、上記構成の本発明を採用しやすい。

また、現状でＶＯＣを処理する設備を備えていない事業所であっても、事業所内で発生するＶＯＣを屋外に排出するためのダクトを備えている事業所は多い。そのような事業所では、既存のダクトを使用して、本発明の設置構造を構成させることができる。これにより、新たに導入すべき構成要素は、揮発性有機化合物処理ユニットのみで足りるため、初期投資（導入コスト）を軽減することができる。

そして、このように既存のダクトの途中に揮発性有機化合物処理ユニットを接続する場合は、揮発性有機化合物を処理する設備を設置するに当たり、事業所内に新たなスペースを必要としない。例えば、仮に、ダクトが床に設けられた通気孔に挿通される場合や、ダクトが床を這うように配される場合であっても、ダクトのためのスペースは事業所内で既に確保されていたスペースである。従って、新たな装置を設置するためのスペースの余裕がない事業所であっても、本発明の設置構造を採用しやすい。

加えて、従来の据え置き型のＶＯＣ処理装置では、ブロワやファンなど、未処理ガスを集めて装置内に供給する送風機の能力によって、ＶＯＣ処理能力が制限される傾向があった。そして、ＶＯＣ処理能力を高めるために送風機を大型化すると、ＶＯＣ処理装置全体が大型化し、事業所内における作業スペースを圧迫するという問題、及び、ＶＯＣ装置が高価となるという問題があった。これに対し、本発明では、揮発性有機化合物処理ユニットはダクトの途中に設けられるため、ダクトを床より高い位置に設ければ、ダクトや送風機を大型化したとしても、作業スペースに及ぼす影響が少ない。或いは、ＶＯＣが発生する事業所では、従前より大型のダクト及び送風機を備えている事業所が多いため、既存の設備を利用することにより、作業スペースに影響を及ぼすことなく、また、初期投資を軽減しながら、ＶＯＣ処理能力を高いものとすることができる。

更に、特許文献３の発明の実施品を含め、従来のＶＯＣ処理装置では、ＶＯＣを分解処理する部分の面積より、ブロワやファンなどの送風機を介して装置内にガスを導入するための管の断面積の方が小さいのが一般的である。そのため、ＶＯＣを分解処理する部分の全体をＶＯＣの分解のために有効に使うことが難しく、処理効率を高めにくいという問題があった。また、従来のＶＯＣ処理装置では、管を介して装置内に供給されたガスが装置内で広がることにより、ガスを下流まで送る圧力が不十分となるおそれがあった。これに対し、本発明は、加熱部及び触媒部を内部に支持しているケーシングの内部空間をダクトの内部空間と連通させる構成であるため、加熱部及び触媒部の断面積を、ダクト内をガスが流通する流路の断面積と同程度とすることが可能である。これにより、ＶＯＣを分解処理する部分の全断面積がＶＯＣの分解のために有効に使用されやすく、処理効率が高いものとなる。加えて、ダクト内のガス流通のために送風機等により与えられた圧力が、加熱部及び触媒部において失われにくく、十分な圧力でガスを排気口まで送ることができる。

本発明にかかる揮発性有機化合物処理ユニットの設置構造は、上記構成に加え、「前記揮発性有機化合物処理ユニットにおいて前記加熱部は、前記ケーシングの軸方向に沿って複数列設けられている」ものとすることができる。

ダクトは長筒状であるため、加熱部を軸方向に沿って複数列を設けることが可能である。これにより、未処理ガスは、複数列の加熱部を通過する度ごとに順次加熱されるため、触媒部に至るまでに十分に加熱することができる。従って、上記構成の本発明によれば、ＶＯＣを含む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十分に高めてから触媒部に導入することができ、より確実にＶＯＣを分解除去することができる。

次に、本発明にかかる揮発性有機化合物処理ユニットは、「ガスを流通させる孔部が形成された導電性発熱体に電極が取り付けられている加熱部と、揮発性有機化合物の酸化分解温度を低下させる触媒体が、ガスを流通させるガス流路を備えている触媒部と、前記加熱部及び前記触媒部を内部に支持する筒状のケーシングと、該ケーシングの両端部のそれぞれに、長筒状のダクトの開端と接合可能に形成された接合部とを備え、前記加熱部及び前記触媒部は、それぞれ前記ケーシングの内部空間を軸方向に交差する方向に区画するように配設されている」ものである。

このような構成の揮発性有機化合物処理ユニットは、上述の揮発性有機化合物処理ユニットの設置構造の構成要素として適している。例えば、切断したダクトの途中に、上記構成の揮発性有機化合物処理ユニットを、接続部を介して取り付けることができる。

以上のように、本発明の効果として、揮発性有機化合物を処理する設備として、設置スペースに余裕のない事業所であっても導入しやすく、且つ、導入コストを軽減できる、揮発性有機化合物処理ユニットの設置構造を提供することができる。また、該設置構造の構成要素として適した揮発性有機化合物処理ユニットを、提供することができる。

本発明の一実施形態である揮発性有機化合物処理ユニットの設置構造を示す断面図である。 図１の揮発性有機化合物処理ユニットを、軸方向に沿って中央で切断した断面図である。 図２におけるＸ−Ｘ線断面図である。 図２におけるＹ−Ｙ線断面図である。 導電性発熱体を構成するハニカム構造部の（ａ）斜視図、及び、（ｂ）軸方向に直交する方向に切断した断面図である。 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例示する図である。 特許文献３のＶＯＣ処理装置の概略構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態である揮発性有機化合物処理ユニット１の設置構造、及び、揮発性有機化合物処理ユニット１の構成について、図１乃至図６に基づいて説明する。本実施形態の設置構造は、ダクト５０の途中に揮発性有機化合物処理ユニット１（以下、単に「処理ユニット１」と称することがある）が接続されている構造である。ここで、ダクト５０は長筒状であり、一端の吸気口５１から他端の排気口５２に向かって建物の内部空間に配設され、建物の壁、天井、または床に設けられた通気孔６１を介して、建物の外部空間または該外部空間と連通している空間に排気口５２を開口させている。なお、図１では、通気孔６１が建物の壁６０に設けられており、建物の外部空間に直接開口している場合を例示している。

また、処理ユニット１は、ガスを流通させる孔部が形成された導電性発熱体２０に電極２１が取り付けられている加熱部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が、ガスを流通させるガス流路を備えている触媒部３と、加熱部２及び触媒部３を内部に支持する筒状のケーシング４０と、ケーシング４０の両端部のそれぞれにダクト５０の開端と接合可能に形成された接合部とを備えており、加熱部２及び触媒部３は、それぞれケーシング４０の内部空間を軸方向に交差する方向に区画するように配設されている。

そして、処理ユニット１は、加熱部２を吸気口５１側に向けると共に触媒部３を排気口５２側に向け、ケーシング４０の内部空間がダクト５０の内部空間と連通するように、ダクト５０の途中に接続されている。

加えて、本実施形態では処理ユニット１において、加熱部２はケーシング４０の軸方向に沿って三列設けられている。

より詳細に説明すると、ダクト５０は角筒状で、建物の内部空間に床６８より高い位置で延設されている。ダクト５０の一端の吸気口５１は下方に開口すると共に、建物の内部空間においてＶＯＣが発生する作業場所の上方に位置している。この吸気口５１から、ダクト５０は天井６８に向かって延び、エルボ部５９を介して屈曲してから、天井６８に沿って長く延びた後、他端側で壁６０の通気孔６１を挿通し、排気口５２を建物の外部に開口させている。ここで、ダクト５０において天井６８に沿って延びている部分は、天井６８から垂下された屋内支持部６３によって吊り下げ支持されている。また、壁６０の通気孔６１には環状の挿通支持枠６２が嵌め込まれており、挿通支持枠６２にダクト５０が内嵌されることにより、ダクト５０と壁６０との間に空隙を生じさせることなく、ダクト５０は通気孔６１を挿通した状態で壁６０に支持されている。

また、吸気口５１の近傍においてダクト５０の内部には、ＶＯＣを含む未処理ガスを吸気し、ダクト５０の内部空間を排気口５２に向かって圧送する送風機５５が設けられている。ここで、送風機５５はファンまたはブロワで構成させることができる。

処理ユニット１において、ケーシング４０は角筒状で、その断面形状及び大きさは、天井６８に沿って延びている部分のダクト５０の断面形状及び大きさと同一である。また、ケーシング４０の両端部には、それぞれ外側に向けてフランジ部４１ａ，４１ｂが設けられている。ここで、フランジ部４１ａ，４１ｂが、本発明の「接合部」に相当する。そして、ケーシング４０の内部には、三列の加熱部２と一つの触媒部３とが、それぞれ電気絶縁性の断熱材４２を介して支持され、ケーシング４０の軸方向に直交する方向に配設されている。なお、隣接する列の加熱部２間、及び、隣接する加熱部２と触媒部３との間は、空隙となっている。

ここで、それぞれの加熱部２の列は、図３に示すように、ケーシング４０の軸方向に直交する方向に列設された三つの導電性発熱体２０を備えており、隣接する導電性発熱体２０間には、電気絶縁性の断熱材４２が充填されている。そして、それぞれの導電性発熱体２０は、図５に示すような、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を備えるハニカム構造部１０を備えている。ここで、ハニカム構造部１０におけるセル１１が、本発明の「ガスを流通させる孔部」に相当する。このようにハニカム構造とすることにより、形状及び大きさが厳密に制御されたセル１１によって、ガスを流通させる孔部を構成させることができる。そして、一つの導電性発熱体２０は三つのハニカム構造部１０を備えており、隣接するハニカム構造部１０は連結部１５で連結されることにより一体化されている。

本実施形態では、ハニカム構造部１０、及び、連結部１５は、共に導電性セラミックス焼結体で形成されており、両者は焼結により一体化されている。このような構成の導電性発熱体２０は、例えば、次のように製造することができる。まず、図６に示すように、焼結により導電性セラミックス焼結体となるセラミックス材料を押出成形することにより、ハニカム構造の成形体１０ｇを複数作製する。そして、隣接する成形体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、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、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導電性発熱体２０が得られる。ここで、一つの導電性発熱体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。

一般的に、ハニカム構造のセラミックスを押出成形によって成形する場合、大きな断面積の成形体を得ることは困難であるところ、上述のように、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部１５によって連結することにより、導電性発熱体２０の断面積を大きくすることができる。

なお、ハニカム構造部１０を形成している導電性セラミックス焼結体と、連結部１５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。また、ハニカム構造部１０の隔壁１２、及び、連結部１５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、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が発揮されるため、好適である。

本実施形態では、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炭化珪素質セラミックス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、微量の不純物の存在により半導体となる。例えば、炭化珪素の珪素源を窒化珪素とし、炭素源との反応焼結によって炭化珪素を反応生成させることにより、窒素が炭化珪素にドープされてＮ型半導体となった炭化珪素質セラミックス焼結体を得ることができる。

上記構成の導電性発熱体２０のそれぞれには、上端及び下端に一対の電極２１が接続されている。なお、多孔質の導電性発熱体２０と電極２１との電気的な接続を良好にするために、導電性発熱体２０と電極２１との間に、溶融した金属が固化した金属の層を設けることができる。このような金属の層は、例えば、アルミニウムの溶射により形成することができる。

なお、本実施形態では、三列の加熱部２のうち最も端部側でケーシング４０に支持されている加熱部２、すなわち、ダクト５０を介してガスが最初に流入する加熱部２に対して枠体４５を取り付けており、枠体４５はケーシング４０の端部側に嵌め込まれている。そして、枠体４５の厚さは、枠体４５の内周が導電性発熱体２０の外周より内側となるように設定されている。

触媒部３は、図４に示すように一つの触媒体３１を備えており、触媒体３１の外表面が断熱材４２で被覆されている。ここで、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を基体とし、その気孔内部に貴金属触媒が担持されたものである。

上記構成の処理ユニット１は、例えば次のように、ダクト５０に接続することができる。まず、ダクト５０の一部を切断し、二つに分断されたダクト５０のそれぞれの開端に、フランジ部５３ａ，５３ｂを形成する。なお、建物内に配設されている既存のダクト５０を使用する場合は、ダクト５０の一部を処理ユニット１の長さ分だけ切除し、切除部分より上流側（吸気口５１側）の部分の開端、及び、下流側（排気口５２側）の開端にそれぞれフランジ部５３ａ，５３ｂを形成する。そして、処理ユニット１の加熱部２側のフランジ部４１ａと、ダクト５０の吸気口５１側のフランジ部５３ａとを突き合わせ、ボルト等で留め付けると共に、処理ユニット１の触媒部３側のフランジ部４１ｂをダクト５０の排気口５２側のフランジ部５３ｂと突き合わせ、ボルト等で留め付ける。これにより、処理ユニット１がダクト５０の途中に接続されると共に、ダクト５０の内部空間と処理ユニット１のケーシング４０の内部空間とが連通する。

次に、本実施形態の設置構造におけるガスの処理について説明する。まず、工場などの建物の内部空間で発生したＶＯＣを含有する未処理ガスは、送風機５５よって吸気口５１を介してダクト５０の内部に吸引され、ダクト５０の内部空間を流通した後、処理ユニット１の加熱部２に導入される。このとき加熱部２では、電極２１に通電することによって導電性発熱体２０が発熱しているため、未処理ガスは導電性発熱体２０を通過する際に加熱される。ここで、それぞれの導電性発熱体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。

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。

本実施形態の処理ユニット１では、加熱部２がガスの流通方向（ケーシング４０の軸方向）に三列設けられているため、ガスは加熱部２を通過するごとに加熱され、目的とする温度に達する。なお、本実施形態では、加熱された未処理ガスの温度が、触媒存在下でＶＯＣが酸化分解可能な約３００℃に達するよう、導電性発熱体２０への通電を調整している。

三列の加熱部２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２３０において、触媒存在下でＶＯＣが酸化分解可能な温度まで十分に加熱されているため、触媒と接触することにより、ガス中のＶＯＣは直接燃焼によって酸化分解する場合に比べて低温で酸化分解される。

そして、ＶＯＣが酸化分解された後の処理済みガスは、処理ユニット１から排出されてダクト５０の内部空間を流通し、排気口５２から建物の外部空間に放出される。

上記のように、本実施形態の設置構造によれば、処理ユニット１が、天井に沿って延びているダクト５０の途中に接続されるため、床５７に設置スペースを必要とせず、新たな装置を設置するスペースの余裕がない事業所であっても導入しやすい構成となっている。

また、現状でＶＯＣを処理する設備を備えていなくても、ダクトを備えている事業所は多いため、既存のダクトを使用すれば、新たに導入するのは処理ユニット１のみで足り、初期投資を抑えて本実施形態の設置構造を実現することができる。

加えて、天井５８に沿って延びているダクト５０に処理ユニット１を接続する構成であり、また、送風機５５がダクト５０内に配されているため、作業用の床面スペースに影響を及ぼすことなくダクト５０及び送風機５５を大型化することができる。或いは、作業用の床面スペースに影響を及ぼすことなく、上記構成の設置構造を構成するダクト５０及び処理ユニット１を、複数設けることができる。これにより、作業用の床面スペースに影響を及ぼすことなく、ＶＯＣの処理能力を高めることができる。

更に、ダクト５０と処理ユニット１のケーシング４０とが、同一の形状及び大きさであるため、ダクト５０の内部空間を流通するガスの全体を、加熱部２及び触媒部３の全断面積で処理しやすいものとなっている。これにより、加熱部２及び触媒部３の全断面積がＶＯＣの分解のために有効に使用され、処理効率が高いものとなる。加えて、ダクト５０から処理ユニット１にガスが流入し、処理ユニット１内をガスが流通し、処理ユニット１からダクト５０に流入するまで、ガスの流通路の断面積が広がったり狭まったりすることがないため、送風機５５よって与えられた圧力の損失が少なく、十分な圧力でガスを排気口５２まで圧送することができる。

また、本実施形態では、枠体４５の存在により、ガスが流通する空間と電極２１が存在する空間とが遮断されている。これにより、仮に、ＶＯＣを含む未処理ガスに粉塵など粒子状の異物が含有されていても、異物が電極２１と接触して発火するおそれが回避されている。また、電極２１と導電性発熱体２０との間に異物が入り込み、通電の不良をまねくおそれも回避されている。なお、上記では、枠体４５を、三つの加熱部２のうち最も端部側の加熱部２において、導電性発熱体２０の上流側に設ける場合を例示したが、全ての加熱部２に対して枠体４５を設けても良い。また、枠体４５は、導電性発熱体２０の上流側に設けるだけでなく、導電性発熱体２０を上流側及び下流側から挟み込むように、一対を設けることもできる。

更に、本実施形態では、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、耐熱衝撃性に優れている。そのため、使用に伴って加熱と冷却が繰り返される導電性発熱体２０として適しており、加熱部２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、通電によって導電性発熱体２０の温度は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。

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、導電性発熱体２０全体の強度が高く、連結部１５における亀裂等の発生が抑制されている。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導電性発熱体２０の両端に電極２１を設ければ足りる。これにより、ＶＯＣ処理ユニット１を簡易な構成とすることができる。

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。

例えば、上記の実施形態では、触媒体３１が一層設けられた触媒部３を例示したが、これに限定されず、ケーシング４０の軸方向に沿って、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。

加えて、触媒体３１として多孔質体（ハニカム構造体）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。

また、上記では、ダクト５０の内部空間において、吸気口５１側に送風機５５が設けられている場合を例示したが、吸気口５１から排気口５２までダクト５０内でガスを移動させることができれば、送風機５５の設置位置は特に限定されない。すなわち、ダクト５０において、吸気口５１側、排気口５２側、及び、吸気口５１から排気口５２に至る途中の少なくとも何れか一箇所に、送風機を設けることができる。また、送風機は、一つのダクトに対して複数を設けることもできる。

１ 処理ユニット（揮発性有機化合物処理ユニット）
２ 加熱部
３ 触媒部
２０ 導電性発熱体
２１ 電極
３１ 触媒体
４０ ケーシング
４１ａ，４１ｂ フランジ部（接合部）
５０ ダクト
５１ 吸気口
５２ 排気口
６０ 壁
６１ 通気孔

特開平１１−２２１４３０号公報 特開２００５−２７９５７０号公報 特開２００９−２７９４８２号公報

Claims (3)

1. ガスを流通させる孔部が形成された導電性発熱体に電極が取り付けられている加熱部、
   揮発性有機化合物の酸化分解温度を低下させる触媒体が、ガスを流通させるガス流路を備えている触媒部、及び、
   前記加熱部及び前記触媒部を内部に支持する筒状のケーシングを備え、
   前記加熱部及び前記触媒部が、それぞれ前記ケーシングの内部空間を軸方向に交差する方向に区画するように配設されている揮発性有機化合物処理ユニットと、
   一端の吸気口から他端の排気口に向かって建物の内部空間に配設され、建物の壁、天井、または床に設けられた通気孔を介して、建物の外部空間または該外部空間と連通している空間に前記排気口を開口させている長筒状のダクトとを備え、
   前記揮発性有機化合物処理ユニットが、前記ダクトの途中に、前記加熱部を前記吸気口側に向けると共に前記触媒部を排気口側に向け、前記ケーシングの内部空間が前記ダクトの内部空間と連通するように接続されている
   ことを特徴とする揮発性有機化合物処理ユニットの設置構造。
2. 前記揮発性有機化合物処理ユニットにおいて前記加熱部は、前記ケーシングの軸方向に沿って複数列設けられている
   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ユニットの設置構造。
3. ガスを流通させる孔部が形成された導電性発熱体に電極が取り付けられている加熱部と、
   揮発性有機化合物の酸化分解温度を低下させる触媒体が、ガスを流通させるガス流路を備えている触媒部と、
   前記加熱部及び前記触媒部を内部に支持する筒状のケーシングと、
   該ケーシングの両端部のそれぞれに、長筒状のダクトの開端と接合可能に形成された接合部とを備え、
   前記加熱部及び前記触媒部は、それぞれ前記ケーシングの内部空間を軸方向に交差する方向に区画するように配設されている
   ことを特徴とする揮発性有機化合物処理ユニット。

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