JP3564563B2 - 排ガスの浄化処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉から排出される燃焼排ガス中の特にはダイオキシンなどに代表される環境汚染物質等を、光触媒反応によって高温のまま酸化分解してこれを浄化処理でき、しかも既設の大型焼却炉にも装着できる排ガスの浄化処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼却炉から排出される燃焼排ガスを処理対象とする排ガスの浄化処理装置として、従来は、燃焼排ガス排出路に電気集塵機やバグフィルター或いはサイクロンなどを設けて燃焼排ガス中のダストを除去するようにしたものや、活性炭や活性コークス等の吸着剤を備えて燃焼排ガス中のダイオキシンやコプラナーＰＣＢ等を吸着除去するようにしたものが知られている。
【０００３】
また、特開平５−２８５３４２号公報には、燃焼排ガス中に光触媒を混入して排ガス分解塔に導入し、排ガス分解塔中において低圧水銀灯によって紫外線を照射し、排ガス分解塔に続く集塵器によって光触媒を回収する装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−２８５３４２号公報に記載された装置によると、光触媒を燃焼排ガス中に混入するものであるので、排ガスの透明度をあまり高くすることができないため、光源に比較的近い領域に存在する光触媒は十分な機能を発揮することができるものの、光源からある程度離れた光触媒はほとんど励起光の照射を受けないためにその機能を十分に発揮できず、全体としては、光触媒による排ガス処理の効率が著しく低下するという欠点があった。
【０００５】
また、処理後の分解ガスから光触媒を分離回収するために集塵機が必要となり、装置が全体として複雑化し、高価なものになるという問題もあった。
【０００６】
一方、電気集塵機やバグフィルター、或いはサイクロンなどを設けて燃焼排ガス中の例えばダイオキシンなどの有害物質を回収除去する装置にあっては、燃焼排ガス中に含まれているダイオキシンのうち、ダスト中に含まれているものはダストとともに除去できるものの、非常に微細な飛灰に付着したダイオキシンや低沸点のガス状ダイオキシンを除去することができないという問題があった。
【０００７】
また、例えば集塵機でこのような有害物質を回収除去する場合、焼却炉から排出された燃焼排ガスが高温であるため、集塵機へ導入する前に冷却装置を使用して急冷することが必要となり、装置が全体として複雑化し、高価なものになっていた。バグフィルターやサイクロンを使用する装置にあっても同様のことがいえる。
【０００８】
そのため、チタン、バナジウム、白金などの金属触媒による酸化分解や還元分解を補助的な手段として導入することが提唱されている。しかし、金属触媒による酸化分解や還元分解法によると、有効な温度雰囲気が２３０℃付近であってしかも狭いため、上述したように、冷却装置を使用して燃焼排ガスを急冷したその後に集塵機やバグフィルター、サイクロンに導入しているから、冷やされた燃焼排ガスを再度加熱して高温にする必要があるなど、燃焼排ガスの温度管理が誠に厄介であった。
【０００９】
また、上述した活性炭や活性コークス等の吸着剤による処理では、理論上は低沸点のガス状ダイオキシンを除去することができるものの、ダイオキシンを吸着した使用済みの廃吸着剤の二次処理が必要になるし、燃焼排ガス温度が１５０℃以上であると折角吸着させたダイオキシンが脱離して放出されることがあるとか、活性炭の吸着性能が低下して所望する吸着除去を行えなくなるとか、また、燃焼排ガス温度は変動することが常であるため、高温になると吸着していたダイオキシンが脱離して燃焼排ガス中に再飛散する等、様々な問題が顕在化していた。
【００１０】
本発明は以上のような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、焼却炉から排出される排ガス中の特にはダイオキシンやコプラナーＰＣＢなどに代表される環境汚染物質等を、光触媒の光触媒作用によって酸化還元分解し、大気中に放出できる程度にまで浄化処理でき、且つ既設の大型焼却炉にも装着できる排ガスの浄化処理装置を提供せんとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明が採用した手段は、請求項１の発明は、排ガス供給路に連結部材を介装して連続接続し内部に濾過材を充填した矩形のフィルター槽と、該フィルター槽に耐熱性部材を介してまたは介さないで着脱自在に連続接続し内部に光触媒粒子を充填した光触媒槽と、該光触媒槽に耐熱性部材を介してまたは介さないで連続接続した排気用部材とを具備する排ガスの浄化処理装置であって、前記光触媒槽は、紫外線透過性を有する筒状で当該光触媒槽の内部を貫通する複数のケーシングと、各ケーシング内に装着され前記光触媒粒子の励起光を放射する光源とを具備しており、
前記光触媒槽の側壁下端部に光触媒取出孔を形成するとともに、底面が、中央部より前記光触媒取出孔下方に向けて傾斜する切妻もしくは寄棟状に形成されていることを、その要旨とするものである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記光触媒槽単体の複数が耐熱性部材を介してまたは介さないで直列に連結されていることを、その要旨とするものである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記光触媒槽に対して前記排ガスを温度調節することなく供給することを、その要旨とするものである。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記光源が、殺菌ランプとブラックライトの組み合せであることを、その要旨とするものである。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記濾過材は、アルカリ処理した粒径５〜２５ｍｍの球状セラミックもしくはシリカゲルのいずれかを含み構成されていることを、その要旨とするものである。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの発明において、前記光源を空冷すべく前記ケーシング内に向けて送風する送風手段を有していることを、その要旨とするものである。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかの発明において、前記光触媒粒子は、多孔質金属担体の表面が酸化チタン被膜にて被覆された多孔体、または多孔質セラミックス担体の表面が酸化チタン被膜にて被覆された多孔体のいずれかであることを、その要旨とするものである。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記多孔質セラミックス担体が、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、多孔質ガラスからなる群より選択されたいずれか一種であることを、その要旨とするものである。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項１〜６のいずれかの発明において、前記光触媒粒子は、表面が酸化チタン被膜にて被覆された耐熱性繊維を有する織布、不織布、編み物または繊維構造物のいずれかであることを、その要旨とするものである。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項７〜９のいずれかの発明において、前記光触媒粒子は、前記酸化チタン被膜の表面が、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、鉄、銀、銅、亜鉛からなる群より選択されたいずれか一種の金属被膜にてさらに被覆されていることを、その要旨とするものである。
【００２２】
請求項１１の発明は、請求項７〜１０のいずれかの発明において、前記酸化チタン被膜の結晶形がアナターゼであることを、その要旨とするものである。
【００２３】
このような構成を採用した各請求項に記載の発明に係る排ガスの浄化処理装置によると、焼却炉から排出された排ガスを光触媒槽に連続して供給でき、光触媒に接触させることができる。また、光触媒槽には、紫外線透過性を有する筒状のケーシング内に、光触媒体を励起する励起光を照射する光源が備えてあるから、光触媒に励起光を照射できこれらを光励起することができ、また光触媒の熱励起による励起作用が加わってこれらが相乗的に作用するため、排ガスを温度調節することなくダイレクトに接触させた場合であっても、排ガス中の特にはダイオキシンなどの環境汚染物質を効率的に酸化分解できる（無害化できる）。
【００２４】
また、例えば集塵機やバグフィルター、サイクロン等を使用する従来の浄化装置とは異なり、焼却炉から排出された排ガスを冷却装置を使用して急冷するとか、冷やした排ガスを再度加熱して高温にする必要も無く、排ガスの温度管理が不要となる。また、活性炭や活性コークス等吸着剤によって吸着する装置とは異なり、使用済み廃吸着剤の二次処理が不要となる。
【００２５】
特に、光触媒槽の底面が中央部より傾斜する切妻もしくは寄棟状に形成されており、底面と側壁との連結部近傍に光触媒取出孔が形成されているため、光触媒取出孔を介して使用済み光触媒粒子を簡単に回収できる。なお、使用済み光触媒粒子を洗浄することで再生でき、再利用できることはいうまでもないことである。
【００２６】
請求項３の発明によると、上記各請求項の発明が奏する作用に加えて、光触媒槽に対して排ガスを温度調節することなく供給するため、排ガスの厄介な温度管理が不要となる。すなわち、排ガスを急冷するための冷却装置や、冷やされた燃焼排ガスの再度加熱装置が不要となり、装置全体の耕造が簡単になる。
【００２７】
請求項４の発明によると、光源として、２５４ｎｍ付近に極大波長を有する紫外線を放射する殺菌ランプと、３８０ｎｍ付近に極大波長を有する紫外線を放射するブラックライトとを組み合せ使用する構成を採用しているから、殺菌ランプから放射される紫外線で光触媒粒子表面を励起することができ、ブラックライトより放射された紫外線は光触媒粒子を通過するから、光源と反対側に位置する光触体に対しても十分に励起光を照射でき、光触媒作用を発揮させることができる。すなわち、光触媒槽に充填された光触媒粒子のすべてに、反応性に富んだ活性種（スーパーオキサイドイオン（Ｏ2-）や水酸ラジカル（・ＯＨ））を生成させることができ、これにより、排ガス中の環境汚染物質を酸化還元分解することができる。
【００２８】
請求項６の発明によると、上記各請求項記載の排ガスの処理装置が具有する作用に加えて、特には、光源が筒体内において空冷可能に装着されているから、光源の寿命延長が図れる。
【００２９】
請求項７または８の発明によると、製造が簡単で表面積の広い酸化チタン被膜を具備する光触媒粒子が使用されているので、上記各請求項の発明が奏する作用に加えて、排ガス中の環境汚染物質の酸化分解処理能の向上が図れる。
【００３０】
請求項９の発明によると、上記請求項７または８の発明が奏する作用と、実質上同一の作用が得られる。
【００３１】
請求項１０の発明によると、上記各請求項の発明が奏する作用に加えて、金属触媒による酸化分解や還元分解を相乗的に発揮させることができる。
【００３２】
請求項１１の発明によると、上記各請求項の発明の奏する作用に加えて、酸化チタン被膜の結晶形がアナターゼ型であるため、ルチル型、ブルッカイト型のものよりも優れた光触媒作用が得られる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明となる排ガスの浄化処理装置の実施の形態を、図面に示す具体的な実施例に基いてさらに詳細に説明するが、これは代表的なものを示したものであり、その要旨を越えない限り、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。
【００３４】
本発明において、光触媒粒子は、多孔質担体の表面に、または耐熱性繊維からなる織布、不織布、編み物または各種その他の繊維構造物の表面に、光触媒微粒子を被覆もしくは担持させたもののことである。多孔質担体としては、ニッケル−カドミウム、ステンレス鋼、バーマロイ、アルミニウム合金、銅等の代表される多孔質金属と、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、多孔質ガラス等に代表される多孔質セラミックスとを例示することができるが、他のものにくらべて表面積が大きいこととコストの観点から、活性炭、活性アルミナ、シリカゲルなどの多孔質セラミックスを担体として使用することが好ましい。なお、多孔質担体の形状は、粒状、板状、円筒状、角柱状、円錐状、球状、ラグビーボール状などどのような形状であっても良い。また、上記耐熱性繊維は、４００℃以上、より好ましくは８００℃程度の耐熱特性をもつ繊維であれば、有機系繊維でも無機系繊維でもよい。優れた耐熱特性をもつという観点からは、ガラス繊維、アルミナ繊維、アルミノシリケート繊維、炭化ケイ素繊維等に代表される無機系繊維が好ましい。
【００３５】
光触媒とは、結晶の伝導帯と価電子帯との間のエネルギーギャップよりも大きなエネルギー（すなわち短い波長）の光（励起光）を照射したときに、荷電子帯中の電子の励起（光励起）が生じて、伝導電子と正孔を生成しうる物質のことであり、例えば、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、酸化バナジウム、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二鉄、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウムなどを例示でき、これらのうち１種または２種以上を使用することができる。他のものに比べて優れた光触媒作用を発揮するという点では、酸化チタンを使用することが好ましい。また、結晶性の酸化チタンとしては、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型のものがあり、どれを使用しても構わないが、このうち最も優れた光触媒作用を発揮するという観点からは、アナターゼ型の酸化チタンを使用することが極めて好ましい。
【００３６】
ところで、光触媒に対して紫外線を照射しこれを光励起すると、光触媒の表面において電子−正孔対が生じる。このうち電子は表面酸素を還元してスーパーオキサイドイオン（Ｏ２ −）を生成し、正孔は表面水酸基を酸化して水酸ラジカル（・ＯＨ））を生成する。そして、これらの反応性に富んだ活性種（スーパーオキサイドイオン（Ｏ２ −）や水酸ラジカル（・ＯＨ））により、燃焼排ガス中の環境汚染物質を極めて効率的にそして確実に酸化還元分解処理できる（無害化できる）のである。
【００３７】
本発明となる実施の態様において、光触媒が酸化チタンである場合、光触媒体は、例えば酸化チタン微粒子を水に懸濁させて得られるチタニアゾルか、有機チタネートの加水分解によって得られるチタニアゾルを、ディップコーティング法や滴下法、スプレー法等によって、上述した多孔質担体の表面にコーティングを施し、加熱焼成することによって製造されたものである。
【００３８】
また、多孔質担体表面を被覆している酸化チタン被膜の表面に、さらに、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、鉄、銀、銅、亜鉛等の金属被膜を、光電着法やＣＶＤ法、スパッタリングや真空蒸着法等のＰＶＤ法等で被覆させることができ、これにより、電子と正孔の電荷分離を容易にして光触媒作用による酸化還元分解を促進すると共に、前記金属触媒による酸化分解や還元分解を補助的な手段として導入することができる。
【００３９】
なお、上記と同様の製造方法にて、耐熱性をもった織布、不織布、編み物または各種その他の繊維構造物の表面に、光触媒微粒子を被覆もしくは担持させることができる。
【００４０】
光源をより具体的に示すと、殺菌ランプ、ブラックライト、蛍光灯、白熱灯、水銀灯、ＵＶライト、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等が例示できる。なお、光源として、２５４ｎｍ付近に極大波長を有する紫外線を放射する殺菌ランプと、３８０ｎｍ付近に極大波長を有する紫外線を放射するブラックライトとを組み合せ使用すると、殺菌ランプから放射される紫外線で光触媒粒子表面を励起することができ、ブラックライトから放射された紫外線を光触媒粒子を通過させて内部まで透過させることができる。すなわち、光触媒槽２０に充填された光触媒粒子のすべてに対して十分な励起光を照射でき、光触媒を十分に励起できる。
【００４１】
なお、ケーシングの一端のみを外方に開放する構成でも構わないが、その両端がともに外方に開放されていると光源を空冷できるため、特に、一端から多端に向けて空冷用の風を送る空冷用送風機（送風手段）が外装されていると、光源をより効果的に空冷でき、光源寿命の延長が図れるから、極めて好ましい。
【００４２】
また、本明細書において、「酸化チタン」なる用語は、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、酸化バナジウム、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二鉄、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウムからなる群より選択されたいずれか１種または２種以上の混合物と、読み替えできるものとする。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明をさらに具体化した排ガスの浄化処理装置１を説明する。
【００４４】
この排ガスの浄化処理装置１は、焼却炉を築炉する際に必須の構成ユニットとして組み込んだものと、既設の焼却炉の煙道に後付けされるものの両方を意図しており、煙道に対して脱着不能に固着したものであっても構わないが、好ましくは脱着自在に組み付けたものである。
【００４５】
図１は、一実施例の排ガスの浄化処理装置１を組み付けた全体を概略的に示す外観斜視図である。図２は連結部材１０の平面図であり、図３は、図１の浄化処理装置１全体を模式的に示す側面図であり、フィルター槽２０は部分破断されており、過材はその一部しか図示されていない。図４は図１の光触媒槽単体の斜視図であり、図５は、図１の光触媒槽単体の正面断面図であり、図６は、図１の光触媒槽単体の平面図であり、いずれも光触媒粒子は図示されていない。
【００４６】
図において、この浄化処理装置１は、排ガス供給路３に連結部材１０を介装して連続接続し内部に濾過材２５を充填した矩形のフィルター槽２０と、該フィルター槽２０に耐熱性部材２１を介装してまたは介装しないで着脱自在で気密的に連続接続し内部に光触媒粒子５を充填した光触媒槽３０と、該光触媒槽３０に耐熱性シール材４１を介装してまたは介装しないで気密的に連続接続した排気用部材４０とを具備するものであり、光触媒槽３０単体が３層に積層されている。
【００４７】
連結部材１０は耐熱ステンレス鋼製で、排ガス供給路３の断面と同じ寸法形状に形成された吸気口１２と、フィルター槽２０の断面と同じ寸法形状に形成された下方開口（図されていない）とを有し、排ガス供給路３とフィルター槽２０間に耐熱性シール材１４が介装されている。
【００４８】
フィルター槽２０も耐熱ステンレス鋼製でその外観形状は箱型であり、メッシュ形状に形成され濾過材２５を充填した棚材２２が内部に内蔵されている。濾過材２５は、アルカリ処理した粒径５〜２５ｍｍのセラミック球もしくはシリカゲル球のいずれかであり、必要に応じて光触媒粒子を混合させることができる。なお、アルカリ処理した濾過材２５には、塩化水素を中和する作用がある。
【００４９】
次に、光触媒槽３０もまた耐熱ステンレス鋼製で、１５００ｘ１５００ｘ５００ｍｍの寸法形状に形成されており、その内部には、透明シリカゲルの表面に光触媒（酸化チタン被膜）を被覆した光触媒粒子５が１１００リットル充填されている。底面と側壁との連結部近傍には、図４に示すように、光触媒粒子を交換する際の光触媒粒子取出し用の光触媒取出孔３１が形成されている。床面３２は中央部より傾斜する切妻もしくは寄棟状に形成され光触媒取出孔３１上方の側壁に連結されている。また、複数のケーシング３３がその内部を貫通するようにほぼ等間隔離間して備えてあり、その両側から、殺菌ランプ３４’とブラックライト３４”が縦方向及び横方向に一つおきの互い違いの位置関係（千鳥の位置関係）となるように取り付けられている。
【００５０】
ケーシング３３は中空筒状の石英ガラス製であるが、透明で紫外線透過性を有し且つ耐熱性のある素材を使用して形成されていれば良く、石英ガラス製以外、例えば熔融石英ガラス製であっても、硬質ガラス製であっても、透光性アルミナ製等であってもよい。
【００５１】
光触媒取出孔３１を開放すると、床面３２が中央部より傾斜する形状に形成されているから、光触媒取出孔３１を介して簡単に光触媒粒子５を回収でき、そして再生処理することができる。フィルター槽２０から光触媒槽３０を切り離し、再生した光触媒粒子５を充填し、ついで、両者を組み付ける。これらの過程を繰り返すことで、面倒な光触媒粒子５の交換作業が簡単に行え、光触媒粒子５を何度でも再生処理し繰り返し使用できる。
【００５２】
排気用部材４０は、排ガス供給路３から最も離れた光触媒槽３０の下端に耐熱性シール材４１を介してまたは介さないで気密的に連続接続される部材で、その全体形状は前記連結部材１０と実質同一であるが、処理ガスの吐出口４２を有している。
【００５３】
この浄化処理装置１には、光触媒槽３０単体の３槽が耐熱性シール３５を介して直列で気密的に連結連通されているが、光触媒槽３０の連結数量や断面形状、全体の寸法形状等は、各焼却炉の処理能等に基づいて適宜設計変更することができる事項である。
【００５４】
【実施例】
次に、産業廃棄物処理施設に設備されている焼却炉の煙突に、上記光触媒槽単体を３連結した光触媒槽を有する浄化処装置１を接続し、排ガス供給路内（入口）と吐出口（出口）のそれぞれから採取した排ガス中のダイオキシン類濃度、及び「特別措置法」で新たな規制対象となったコプラナーＰＣＢ濃度について、１ヶ月間、一週間間隔で測定した。ダイオキシン類濃度の測定は、厚生省「廃棄物処理におけるダイオキシン類標準測定マニュアル」（平成９年２月）に準じて行った。なお、光触媒槽３０単体は、叙上のように、１５００ｘ１５００ｘ５００ｍｍの寸法形状に形成されており、その内部には、透明シリカゲルの表面に光触媒（酸化チタン被膜）を被覆した光触媒粒子が１１００リットル充填されている。得られた測定結果を表１に示した。
【００５５】
【表１】
実験１〜５において、調査施設の焼却炉から排出された排ガス中のダイオキシン類濃度は、４５ ｎｇＴＥＱ／ｍ３Ｎ 〜１３０ ｎｇＴＥＱ／ｍ３Ｎ の範囲内であったが、この排ガス浄化処理装置で処理すると、０．０６ｎｇＴＥＱ／ｍ３Ｎ 〜１．６ｎｇＴＥＱ／ｍ３Ｎ の範囲にまで顕著に減少し、ダイオキシン類の除去率は、９７．６％〜９９．９％であることが解った。一方、調査施設の焼却炉から排出された排ガス中のコプラナーＰＣＢ濃度は、１．１ ｎｇＴＥＱ／ｍ３Ｎ 〜３．７ｎｇＴＥＱ／ｍ３Ｎ の範囲内であったが、この排ガス浄化処理装置で処理すると、０．００００３２ｎｇＴＥＱ／ｍ３Ｎ 〜０．０５２ｎｇＴＥＱ／ｍ３Ｎ の範囲にまで顕著に減少し、コプラナーＰＣＢの除去率は、９７．７％〜１００％であることが解った。
【００５６】
つぎに、実測値等の詳細は示さないけれども、回収した光触媒体より抽出した抽出液中に含まれるダイオキシン類またはコプラナーＰＣＢの全量は、処理排ガス中のダイオキシン類またはコプラナーＰＣＢの全量に対して、それぞれ約１〜３％であった。このことから、各実験において除去されたダイオキシン類またはコプラナーＰＣＢは、光触媒粒子に吸着したものではなく、光触媒粒子の触媒能によっていわゆる酸化還元分解されたものであることが解った。
【００５７】
これらの結果から、これまでダイオキシン類生成が最大であるとされていた排ガス温度３００℃付近においても顕著な除去性能が得られることと、従来の酸化還元触媒では分解除去率が低いとされていたコプラナーＰＣＢもまたＰＣＤＤｓ及びＰＣＤＦｓと同様に効果的に低減化できることが確認できた。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べたように、本願各請求項記載の排ガスの浄化処理装置によると、従来の燃焼排ガスの浄化処理装置では得られない、
▲１▼例えば集塵機やバグフィルター、サイクロン等を使用する浄化装置とは異なり、焼却炉から排出された燃焼排ガスを冷却装置を使用して急冷するとか、冷やされた燃焼排ガスを再度加熱して高温にする必要が無いため、燃焼排ガスの温度管理が不要となり、焼却炉全体を簡素化でき、これを廉価に提供できるし、既設焼却炉の燃焼排ガス排出路に後付けすることもできる。
▲２▼活性炭や活性コークス等吸着剤によって吸着する装置とは異なり、例えばダイオキシンやコプラナーＰＣＢ等を吸着した使用済み廃吸着剤の二次処理が不要となる。
▲３▼光源から照射された励起光で光触媒体を確実に光励起することができ、酸化チタンの熱励起による励起作用が加わってこれらが相乗的に作用するため、燃焼排ガスを例えば温度調節することなく、燃焼排ガスに含まれる特にはダイオキシンやコプラナーＰＣＢなどの環境汚染物質を効率的に酸化分解でき（無害化でき）、排ガスを大気中に放出できる程度にまで浄化することができる等、極めて実効性に優れた作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明となる排ガスの浄化処理装置を組み付けしたときの全体の外観形状を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の連結部材の平面図である。
【図３】図３は、図１の浄化処理装置を模式的に示す側面図であり、フィルター槽は部分破断されており、濾過材はその一部しか図示されていない。
【図４】図４は、図１の光触媒槽単体の斜視図である。
【図５】図５は、図１の光触媒槽単体の正面断面図であり、光触媒粒子は図示されていない。
【図６】図６は、図１の光触媒槽単体の平面図であり、光触媒粒子は図示されていない。
【符号の説明】
１ … 排ガスの浄処理装置
３ … 排ガス供給路
５ … 光触媒粒子
１０ … 連結部材
１２ … 吸気口
１４ … 耐熱性シール材
２０ … フィルター槽
２１ … 耐熱性シール材
２２ … 棚材
２５ … 濾過材
３０ … 光触媒槽
３０ａ… 光触媒槽
３１ … 光触媒取出孔
３２ … 床面
３３ … ケーシング
３４ … 光源
３４’… 殺菌ランプ
３４”… ブラックライト
３５ … 耐熱性シール材
４０ … 排気用部材
４１ … 耐熱性シール材
４２ … 吐出口
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉から排出される燃焼排ガス中の特にはダイオキシンなどに代表される環境汚染物質等を、光触媒反応によって高温のまま酸化分解してこれを浄化処理でき、しかも既設の大型焼却炉にも装着できる排ガスの浄化処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼却炉から排出される燃焼排ガスを処理対象とする排ガスの浄化処理装置として、従来は、燃焼排ガス排出路に電気集塵機やバグフィルター或いはサイクロンなどを設けて燃焼排ガス中のダストを除去するようにしたものや、活性炭や活性コークス等の吸着剤を備えて燃焼排ガス中のダイオキシンやコプラナーＰＣＢ等を吸着除去するようにしたものが知られている。
【０００３】
また、特開平５−２８５３４２号公報には、燃焼排ガス中に光触媒を混入して排ガス分解塔に導入し、排ガス分解塔中において低圧水銀灯によって紫外線を照射し、排ガス分解塔に続く集塵器によって光触媒を回収する装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−２８５３４２号公報に記載された装置によると、光触媒を燃焼排ガス中に混入するものであるので、排ガスの透明度をあまり高くすることができないため、光源に比較的近い領域に存在する光触媒は十分な機能を発揮することができるものの、光源からある程度離れた光触媒はほとんど励起光の照射を受けないためにその機能を十分に発揮できず、全体としては、光触媒による排ガス処理の効率が著しく低下するという欠点があった。
【０００５】
また、処理後の分解ガスから光触媒を分離回収するために集塵機が必要となり、装置が全体として複雑化し、高価なものになるという問題もあった。
【０００６】
一方、電気集塵機やバグフィルター、或いはサイクロンなどを設けて燃焼排ガス中の例えばダイオキシンなどの有害物質を回収除去する装置にあっては、燃焼排ガス中に含まれているダイオキシンのうち、ダスト中に含まれているものはダストとともに除去できるものの、非常に微細な飛灰に付着したダイオキシンや低沸点のガス状ダイオキシンを除去することができないという問題があった。
【０００７】
また、例えば集塵機でこのような有害物質を回収除去する場合、焼却炉から排出された燃焼排ガスが高温であるため、集塵機へ導入する前に冷却装置を使用して急冷することが必要となり、装置が全体として複雑化し、高価なものになっていた。バグフィルターやサイクロンを使用する装置にあっても同様のことがいえる。
【０００８】
そのため、チタン、バナジウム、白金などの金属触媒による酸化分解や還元分解を補助的な手段として導入することが提唱されている。しかし、金属触媒による酸化分解や還元分解法によると、有効な温度雰囲気が２３０℃付近であってしかも狭いため、上述したように、冷却装置を使用して燃焼排ガスを急冷したその後に集塵機やバグフィルター、サイクロンに導入しているから、冷やされた燃焼排ガスを再度加熱して高温にする必要があるなど、燃焼排ガスの温度管理が誠に厄介であった。
【０００９】
また、上述した活性炭や活性コークス等の吸着剤による処理では、理論上は低沸点のガス状ダイオキシンを除去することができるものの、ダイオキシンを吸着した使用済みの廃吸着剤の二次処理が必要になるし、燃焼排ガス温度が１５０℃以上であると折角吸着させたダイオキシンが脱離して放出されることがあるとか、活性炭の吸着性能が低下して所望する吸着除去を行えなくなるとか、また、燃焼排ガス温度は変動することが常であるため、高温になると吸着していたダイオキシンが脱離して燃焼排ガス中に再飛散する等、様々な問題が顕在化していた。
【００１０】
本発明は以上のような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、焼却炉から排出される排ガス中の特にはダイオキシンやコプラナーＰＣＢなどに代表される環境汚染物質等を、光触媒の光触媒作用によって酸化還元分解し、大気中に放出できる程度にまで浄化処理でき、且つ既設の大型焼却炉にも装着できる排ガスの浄化処理装置を提供せんとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明が採用した手段は、請求項１の発明は、排ガス供給路に連結部材を介装して連続接続し内部に濾過材を充填した矩形のフィルター槽と、該フィルター槽に耐熱性部材を介してまたは介さないで着脱自在に連続接続し内部に光触媒粒子を充填した光触媒槽と、該光触媒槽に耐熱性部材を介してまたは介さないで連続接続した排気用部材とを具備する排ガスの浄化処理装置であって、前記光触媒槽は、紫外線透過性を有する筒状で当該光触媒槽の内部を貫通する複数のケーシングと、各ケーシング内に装着され前記光触媒粒子の励起光を放射する光源とを具備しており、
前記光触媒槽の側壁下端部に光触媒取出孔を形成するとともに、底面が、中央部より前記光触媒取出孔下方に向けて傾斜する切妻もしくは寄棟状に形成されていることを、その要旨とするものである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記光触媒槽単体の複数が耐熱性部材を介してまたは介さないで直列に連結されていることを、その要旨とするものである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記光触媒槽に対して前記排ガスを温度調節することなく供給することを、その要旨とするものである。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記光源が、殺菌ランプとブラックライトの組み合せであることを、その要旨とするものである。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記濾過材は、アルカリ処理した粒径５〜２５ｍｍの球状セラミックもしくはシリカゲルのいずれかを含み構成されていることを、その要旨とするものである。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの発明において、前記光源を空冷すべく前記ケーシング内に向けて送風する送風手段を有していることを、その要旨とするものである。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかの発明において、前記光触媒粒子は、多孔質金属担体の表面が酸化チタン被膜にて被覆された多孔体、または多孔質セラミックス担体の表面が酸化チタン被膜にて被覆された多孔体のいずれかであることを、その要旨とするものである。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記多孔質セラミックス担体が、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、多孔質ガラスからなる群より選択されたいずれか一種であることを、その要旨とするものである。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項１〜６のいずれかの発明において、前記光触媒粒子は、表面が酸化チタン被膜にて被覆された耐熱性繊維を有する織布、不織布、編み物または繊維構造物のいずれかであることを、その要旨とするものである。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項７〜９のいずれかの発明において、前記光触媒粒子は、前記酸化チタン被膜の表面が、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、鉄、銀、銅、亜鉛からなる群より選択されたいずれか一種の金属被膜にてさらに被覆されていることを、その要旨とするものである。
【００２２】
請求項１１の発明は、請求項７〜１０のいずれかの発明において、前記酸化チタン被膜の結晶形がアナターゼであることを、その要旨とするものである。
【００２３】
このような構成を採用した各請求項に記載の発明に係る排ガスの浄化処理装置によると、焼却炉から排出された排ガスを光触媒槽に連続して供給でき、光触媒に接触させることができる。また、光触媒槽には、紫外線透過性を有する筒状のケーシング内に、光触媒体を励起する励起光を照射する光源が備えてあるから、光触媒に励起光を照射できこれらを光励起することができ、また光触媒の熱励起による励起作用が加わってこれらが相乗的に作用するため、排ガスを温度調節することなくダイレクトに接触させた場合であっても、排ガス中の特にはダイオキシンなどの環境汚染物質を効率的に酸化分解できる（無害化できる）。
【００２４】
また、例えば集塵機やバグフィルター、サイクロン等を使用する従来の浄化装置とは異なり、焼却炉から排出された排ガスを冷却装置を使用して急冷するとか、冷やした排ガスを再度加熱して高温にする必要も無く、排ガスの温度管理が不要となる。また、活性炭や活性コークス等吸着剤によって吸着する装置とは異なり、使用済み廃吸着剤の二次処理が不要となる。
【００２５】
特に、光触媒槽の底面が中央部より傾斜する切妻もしくは寄棟状に形成されており、底面と側壁との連結部近傍に光触媒取出孔が形成されているため、光触媒取出孔を介して使用済み光触媒粒子を簡単に回収できる。なお、使用済み光触媒粒子を洗浄することで再生でき、再利用できることはいうまでもないことである。
【００２６】
請求項３の発明によると、上記各請求項の発明が奏する作用に加えて、光触媒槽に対して排ガスを温度調節することなく供給するため、排ガスの厄介な温度管理が不要となる。すなわち、排ガスを急冷するための冷却装置や、冷やされた燃焼排ガスの再度加熱装置が不要となり、装置全体の耕造が簡単になる。
【００２７】
請求項４の発明によると、光源として、２５４ｎｍ付近に極大波長を有する紫外線を放射する殺菌ランプと、３８０ｎｍ付近に極大波長を有する紫外線を放射するブラックライトとを組み合せ使用する構成を採用しているから、殺菌ランプから放射される紫外線で光触媒粒子表面を励起することができ、ブラックライトより放射された紫外線は光触媒粒子を通過するから、光源と反対側に位置する光触体に対しても十分に励起光を照射でき、光触媒作用を発揮させることができる。すなわち、光触媒槽に充填された光触媒粒子のすべてに、反応性に富んだ活性種（スーパーオキサイドイオン（Ｏ2-）や水酸ラジカル（・ＯＨ））を生成させることができ、これにより、排ガス中の環境汚染物質を酸化還元分解することができる。
【００２８】
請求項６の発明によると、上記各請求項記載の排ガスの処理装置が具有する作用に加えて、特には、光源が筒体内において空冷可能に装着されているから、光源の寿命延長が図れる。
【００２９】
請求項７または８の発明によると、製造が簡単で表面積の広い酸化チタン被膜を具備する光触媒粒子が使用されているので、上記各請求項の発明が奏する作用に加えて、排ガス中の環境汚染物質の酸化分解処理能の向上が図れる。
【００３０】
請求項９の発明によると、上記請求項７または８の発明が奏する作用と、実質上同一の作用が得られる。
【００３１】
請求項１０の発明によると、上記各請求項の発明が奏する作用に加えて、金属触媒による酸化分解や還元分解を相乗的に発揮させることができる。
【００３２】
請求項１１の発明によると、上記各請求項の発明の奏する作用に加えて、酸化チタン被膜の結晶形がアナターゼ型であるため、ルチル型、ブルッカイト型のものよりも優れた光触媒作用が得られる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明となる排ガスの浄化処理装置の実施の形態を、図面に示す具体的な実施例に基いてさらに詳細に説明するが、これは代表的なものを示したものであり、その要旨を越えない限り、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。
【００３４】
本発明において、光触媒粒子は、多孔質担体の表面に、または耐熱性繊維からなる織布、不織布、編み物または各種その他の繊維構造物の表面に、光触媒微粒子を被覆もしくは担持させたもののことである。多孔質担体としては、ニッケル−カドミウム、ステンレス鋼、バーマロイ、アルミニウム合金、銅等の代表される多孔質金属と、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、多孔質ガラス等に代表される多孔質セラミックスとを例示することができるが、他のものにくらべて表面積が大きいこととコストの観点から、活性炭、活性アルミナ、シリカゲルなどの多孔質セラミックスを担体として使用することが好ましい。なお、多孔質担体の形状は、粒状、板状、円筒状、角柱状、円錐状、球状、ラグビーボール状などどのような形状であっても良い。また、上記耐熱性繊維は、４００℃以上、より好ましくは８００℃程度の耐熱特性をもつ繊維であれば、有機系繊維でも無機系繊維でもよい。優れた耐熱特性をもつという観点からは、ガラス繊維、アルミナ繊維、アルミノシリケート繊維、炭化ケイ素繊維等に代表される無機系繊維が好ましい。
【００３５】
光触媒とは、結晶の伝導帯と価電子帯との間のエネルギーギャップよりも大きなエネルギー（すなわち短い波長）の光（励起光）を照射したときに、荷電子帯中の電子の励起（光励起）が生じて、伝導電子と正孔を生成しうる物質のことであり、例えば、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、酸化バナジウム、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二鉄、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウムなどを例示でき、これらのうち１種または２種以上を使用することができる。他のものに比べて優れた光触媒作用を発揮するという点では、酸化チタンを使用することが好ましい。また、結晶性の酸化チタンとしては、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型のものがあり、どれを使用しても構わないが、このうち最も優れた光触媒作用を発揮するという観点からは、アナターゼ型の酸化チタンを使用することが極めて好ましい。
【００３６】
ところで、光触媒に対して紫外線を照射しこれを光励起すると、光触媒の表面において電子−正孔対が生じる。このうち電子は表面酸素を還元してスーパーオキサイドイオン（Ｏ２ −）を生成し、正孔は表面水酸基を酸化して水酸ラジカル（・ＯＨ））を生成する。そして、これらの反応性に富んだ活性種（スーパーオキサイドイオン（Ｏ２ −）や水酸ラジカル（・ＯＨ））により、燃焼排ガス中の環境汚染物質を極めて効率的にそして確実に酸化還元分解処理できる（無害化できる）のである。
【００３７】
本発明となる実施の態様において、光触媒が酸化チタンである場合、光触媒体は、例えば酸化チタン微粒子を水に懸濁させて得られるチタニアゾルか、有機チタネートの加水分解によって得られるチタニアゾルを、ディップコーティング法や滴下法、スプレー法等によって、上述した多孔質担体の表面にコーティングを施し、加熱焼成することによって製造されたものである。
【００３８】
また、多孔質担体表面を被覆している酸化チタン被膜の表面に、さらに、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、鉄、銀、銅、亜鉛等の金属被膜を、光電着法やＣＶＤ法、スパッタリングや真空蒸着法等のＰＶＤ法等で被覆させることができ、これにより、電子と正孔の電荷分離を容易にして光触媒作用による酸化還元分解を促進すると共に、前記金属触媒による酸化分解や還元分解を補助的な手段として導入することができる。
【００３９】
なお、上記と同様の製造方法にて、耐熱性をもった織布、不織布、編み物または各種その他の繊維構造物の表面に、光触媒微粒子を被覆もしくは担持させることができる。
【００４０】
光源をより具体的に示すと、殺菌ランプ、ブラックライト、蛍光灯、白熱灯、水銀灯、ＵＶライト、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等が例示できる。なお、光源として、２５４ｎｍ付近に極大波長を有する紫外線を放射する殺菌ランプと、３８０ｎｍ付近に極大波長を有する紫外線を放射するブラックライトとを組み合せ使用すると、殺菌ランプから放射される紫外線で光触媒粒子表面を励起することができ、ブラックライトから放射された紫外線を光触媒粒子を通過させて内部まで透過させることができる。すなわち、光触媒槽２０に充填された光触媒粒子のすべてに対して十分な励起光を照射でき、光触媒を十分に励起できる。
【００４１】
なお、ケーシングの一端のみを外方に開放する構成でも構わないが、その両端がともに外方に開放されていると光源を空冷できるため、特に、一端から多端に向けて空冷用の風を送る空冷用送風機（送風手段）が外装されていると、光源をより効果的に空冷でき、光源寿命の延長が図れるから、極めて好ましい。
【００４２】
また、本明細書において、「酸化チタン」なる用語は、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、酸化バナジウム、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二鉄、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウムからなる群より選択されたいずれか１種または２種以上の混合物と、読み替えできるものとする。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明をさらに具体化した排ガスの浄化処理装置１を説明する。
【００４４】
この排ガスの浄化処理装置１は、焼却炉を築炉する際に必須の構成ユニットとして組み込んだものと、既設の焼却炉の煙道に後付けされるものの両方を意図しており、煙道に対して脱着不能に固着したものであっても構わないが、好ましくは脱着自在に組み付けたものである。
【００４５】
図１は、一実施例の排ガスの浄化処理装置１を組み付けた全体を概略的に示す外観斜視図である。図２は連結部材１０の平面図であり、図３は、図１の浄化処理装置１全体を模式的に示す側面図であり、フィルター槽２０は部分破断されており、過材はその一部しか図示されていない。図４は図１の光触媒槽単体の斜視図であり、図５は、図１の光触媒槽単体の正面断面図であり、図６は、図１の光触媒槽単体の平面図であり、いずれも光触媒粒子は図示されていない。
【００４６】
図において、この浄化処理装置１は、排ガス供給路３に連結部材１０を介装して連続接続し内部に濾過材２５を充填した矩形のフィルター槽２０と、該フィルター槽２０に耐熱性部材２１を介装してまたは介装しないで着脱自在で気密的に連続接続し内部に光触媒粒子５を充填した光触媒槽３０と、該光触媒槽３０に耐熱性シール材４１を介装してまたは介装しないで気密的に連続接続した排気用部材４０とを具備するものであり、光触媒槽３０単体が３層に積層されている。
【００４７】
連結部材１０は耐熱ステンレス鋼製で、排ガス供給路３の断面と同じ寸法形状に形成された吸気口１２と、フィルター槽２０の断面と同じ寸法形状に形成された下方開口（図されていない）とを有し、排ガス供給路３とフィルター槽２０間に耐熱性シール材１４が介装されている。
【００４８】
フィルター槽２０も耐熱ステンレス鋼製でその外観形状は箱型であり、メッシュ形状に形成され濾過材２５を充填した棚材２２が内部に内蔵されている。濾過材２５は、アルカリ処理した粒径５〜２５ｍｍのセラミック球もしくはシリカゲル球のいずれかであり、必要に応じて光触媒粒子を混合させることができる。なお、アルカリ処理した濾過材２５には、塩化水素を中和する作用がある。
【００４９】
次に、光触媒槽３０もまた耐熱ステンレス鋼製で、１５００ｘ１５００ｘ５００ｍｍの寸法形状に形成されており、その内部には、透明シリカゲルの表面に光触媒（酸化チタン被膜）を被覆した光触媒粒子５が１１００リットル充填されている。底面と側壁との連結部近傍には、図４に示すように、光触媒粒子を交換する際の光触媒粒子取出し用の光触媒取出孔３１が形成されている。床面３２は中央部より傾斜する切妻もしくは寄棟状に形成され光触媒取出孔３１上方の側壁に連結されている。また、複数のケーシング３３がその内部を貫通するようにほぼ等間隔離間して備えてあり、その両側から、殺菌ランプ３４’とブラックライト３４”が縦方向及び横方向に一つおきの互い違いの位置関係（千鳥の位置関係）となるように取り付けられている。
【００５０】
ケーシング３３は中空筒状の石英ガラス製であるが、透明で紫外線透過性を有し且つ耐熱性のある素材を使用して形成されていれば良く、石英ガラス製以外、例えば熔融石英ガラス製であっても、硬質ガラス製であっても、透光性アルミナ製等であってもよい。
【００５１】
光触媒取出孔３１を開放すると、床面３２が中央部より傾斜する形状に形成されているから、光触媒取出孔３１を介して簡単に光触媒粒子５を回収でき、そして再生処理することができる。フィルター槽２０から光触媒槽３０を切り離し、再生した光触媒粒子５を充填し、ついで、両者を組み付ける。これらの過程を繰り返すことで、面倒な光触媒粒子５の交換作業が簡単に行え、光触媒粒子５を何度でも再生処理し繰り返し使用できる。
【００５２】
排気用部材４０は、排ガス供給路３から最も離れた光触媒槽３０の下端に耐熱性シール材４１を介してまたは介さないで気密的に連続接続される部材で、その全体形状は前記連結部材１０と実質同一であるが、処理ガスの吐出口４２を有している。
【００５３】
この浄化処理装置１には、光触媒槽３０単体の３槽が耐熱性シール３５を介して直列で気密的に連結連通されているが、光触媒槽３０の連結数量や断面形状、全体の寸法形状等は、各焼却炉の処理能等に基づいて適宜設計変更することができる事項である。
【００５４】
【実施例】
次に、産業廃棄物処理施設に設備されている焼却炉の煙突に、上記光触媒槽単体を３連結した光触媒槽を有する浄化処装置１を接続し、排ガス供給路内（入口）と吐出口（出口）のそれぞれから採取した排ガス中のダイオキシン類濃度、及び「特別措置法」で新たな規制対象となったコプラナーＰＣＢ濃度について、１ヶ月間、一週間間隔で測定した。ダイオキシン類濃度の測定は、厚生省「廃棄物処理におけるダイオキシン類標準測定マニュアル」（平成９年２月）に準じて行った。なお、光触媒槽３０単体は、叙上のように、１５００ｘ１５００ｘ５００ｍｍの寸法形状に形成されており、その内部には、透明シリカゲルの表面に光触媒（酸化チタン被膜）を被覆した光触媒粒子が１１００リットル充填されている。得られた測定結果を表１に示した。
【００５５】
【表１】
【００５６】
つぎに、実測値等の詳細は示さないけれども、回収した光触媒体より抽出した抽出液中に含まれるダイオキシン類またはコプラナーＰＣＢの全量は、処理排ガス中のダイオキシン類またはコプラナーＰＣＢの全量に対して、それぞれ約１〜３％であった。このことから、各実験において除去されたダイオキシン類またはコプラナーＰＣＢは、光触媒粒子に吸着したものではなく、光触媒粒子の触媒能によっていわゆる酸化還元分解されたものであることが解った。
【００５７】
これらの結果から、これまでダイオキシン類生成が最大であるとされていた排ガス温度３００℃付近においても顕著な除去性能が得られることと、従来の酸化還元触媒では分解除去率が低いとされていたコプラナーＰＣＢもまたＰＣＤＤｓ及びＰＣＤＦｓと同様に効果的に低減化できることが確認できた。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べたように、本願各請求項記載の排ガスの浄化処理装置によると、従来の燃焼排ガスの浄化処理装置では得られない、
▲１▼例えば集塵機やバグフィルター、サイクロン等を使用する浄化装置とは異なり、焼却炉から排出された燃焼排ガスを冷却装置を使用して急冷するとか、冷やされた燃焼排ガスを再度加熱して高温にする必要が無いため、燃焼排ガスの温度管理が不要となり、焼却炉全体を簡素化でき、これを廉価に提供できるし、既設焼却炉の燃焼排ガス排出路に後付けすることもできる。
▲２▼活性炭や活性コークス等吸着剤によって吸着する装置とは異なり、例えばダイオキシンやコプラナーＰＣＢ等を吸着した使用済み廃吸着剤の二次処理が不要となる。
▲３▼光源から照射された励起光で光触媒体を確実に光励起することができ、酸化チタンの熱励起による励起作用が加わってこれらが相乗的に作用するため、燃焼排ガスを例えば温度調節することなく、燃焼排ガスに含まれる特にはダイオキシンやコプラナーＰＣＢなどの環境汚染物質を効率的に酸化分解でき（無害化でき）、排ガスを大気中に放出できる程度にまで浄化することができる等、極めて実効性に優れた作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明となる排ガスの浄化処理装置を組み付けしたときの全体の外観形状を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の連結部材の平面図である。
【図３】図３は、図１の浄化処理装置を模式的に示す側面図であり、フィルター槽は部分破断されており、濾過材はその一部しか図示されていない。
【図４】図４は、図１の光触媒槽単体の斜視図である。
【図５】図５は、図１の光触媒槽単体の正面断面図であり、光触媒粒子は図示されていない。
【図６】図６は、図１の光触媒槽単体の平面図であり、光触媒粒子は図示されていない。
【符号の説明】
１ … 排ガスの浄処理装置
３ … 排ガス供給路
５ … 光触媒粒子
１０ … 連結部材
１２ … 吸気口
１４ … 耐熱性シール材
２０ … フィルター槽
２１ … 耐熱性シール材
２２ … 棚材
２５ … 濾過材
３０ … 光触媒槽
３０ａ… 光触媒槽
３１ … 光触媒取出孔
３２ … 床面
３３ … ケーシング
３４ … 光源
３４’… 殺菌ランプ
３４”… ブラックライト
３５ … 耐熱性シール材
４０ … 排気用部材
４１ … 耐熱性シール材
４２ … 吐出口
Claims (11)
- 排ガス供給路に連結部材を介装して連続接続し内部に濾過材を充填した矩形のフィルター槽と、該フィルター槽に耐熱性部材を介してまたは介さないで着脱自在に連続接続し内部に光触媒粒子を充填した光触媒槽と、該光触媒槽に耐熱性部材を介してまたは介さないで連続接続した排気用部材とを具備する排ガスの浄化処理装置であって、
前記光触媒槽は、紫外線透過性を有する筒状で当該光触媒槽の内部を貫通する複数のケーシングと、各ケーシング内に装着され前記光触媒粒子の励起光を放射する光源とを具備しており、
前記光触媒槽の側壁下端部に光触媒取出孔を形成するとともに、底面が、中央部より前記光触媒取出孔下方に向けて傾斜する切妻もしくは寄棟状に形成されていることを特徴とする排ガスの浄化処理装置。 - 前記光触媒槽単体の複数が耐熱性部材を介してまたは介さないで直列に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の排ガスの浄化処理装置。
- 前記排ガスの浄化処理装置において、
前記光触媒槽に対して前記排ガスを温度調節することなく供給することを特徴とする請求項１または２に記載の排ガスの浄化処理装置。 - 前記排ガスの浄化処理装置において、
前記光源が、殺菌ランプとブラックライトの組み合せであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の排ガスの浄化処理装置。 - 前記濾過材は、アルカリ処理した粒径５〜２５ｍｍの球状セラミックもしくはシリカゲルのいずれかを含み構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の排ガスの浄化処理装置。
- 前記排ガスの浄化処理装置において、
前記光源を空冷すべく前記ケーシング内に向けて送風する送風手段を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の排ガスの浄化処理装置。 - 前記排ガスの浄化処理装置において、
前記光触媒粒子は、多孔質金属担体の表面が酸化チタン被膜にて被覆された多孔体、または多孔質セラミックス担体の表面が酸化チタン被膜にて被覆された多孔体のいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の排ガスの浄化処理装置。 - 前記多孔質セラミックス担体が、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、多孔質ガラスからなる群より選択されたいずれか一種であることを特徴とする請求項７記載の排ガスの浄化処理装置。
- 前記排ガスの浄化処理装置において、
前記光触媒粒子は、表面が酸化チタン被膜にて被覆された耐熱性繊維を有する織布、不織布、編み物または繊維構造物のいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の排ガスの浄化処理装置。 - 前記光触媒粒子は、前記酸化チタン被膜の表面が、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、鉄、銀、銅、亜鉛からなる群より選択されたいずれか一種の金属被膜にてさらに被覆されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の排ガスの浄化処理装置。
- 前記酸化チタン被膜の結晶形がアナターゼであることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の排ガスの浄化処理装置。
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