JP4044178B2 - 脱臭装置および脱臭方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通電加熱可能な燃焼触媒体を用いた脱臭装置および脱臭方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の脱臭装置に使用されてきた脱臭触媒は、汚物、鶏糞、生ゴミ等有機性物質の収められた収納槽より発生する臭気ガスをあらかじめ触媒活性化温度に予備加熱し、セラミックハニカムに担持した触媒により燃焼することで脱臭を行っていた。
【０００３】
しかし、かかるセラミックハニカムを利用した脱臭装置には種々の問題点があった。例えば、ヒーターで収納槽より発生する臭気ガスを触媒活性化温度に予備加熱する場合、臭気ガスの昇温速度が遅く、脱臭燃焼開始時の臭気ガスの触媒流入温度が触媒活性化温度以下であると、未燃焼反応が発生し、完全な脱臭が出来ないことがあった。
【０００４】
また、タールの如き高濃度有機性物質、木屑等を含む臭気ガスを処理する場合、このタール、木屑等が原因でセラミックハニカムが目詰まりを起こすことがあり、定期的なクリーニングの必要性が生じていた。このようなクリーニングの必要性は、常時連続運転を不可能とするばかりでなく、タール、木屑等の堆積による触媒機能の阻害要因となっていた。
【０００５】
更に、セラミックハニカムは耐熱性、硬度等に関して優れた特性を有しているものの、靱性に乏しく脆いため耐衝撃性が弱く破損しやすく、その取扱に注意を払わなければならなかった。
【０００６】
一方、通電加熱可能な燃焼触媒体と通電加熱しない燃焼触媒体とを組み合わせた脱臭装置は、自動車の排ガス脱臭器に広く使用されてきた。この自動車用の脱臭装置は、供給電源がバッテリーの１２Ｖ電源を使用しており、起動時に瞬間的に大電流が流れる、収納空間が限られる等多くの設計上の制約下でしようされてきた。しかし、このような自動車用の脱臭装置に使用する脱臭触媒体の設計思想は、汚物、鶏糞、生ゴミ等有機性物質の収められた収納槽より発生する大量の臭気ガスの処理を目的とする場合には使用することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、表層に絶縁層を設けた触媒フォイルを巻き込んで形成された通電加熱可能な燃焼触媒体を利用した脱臭装置および脱臭方法を提供し、大きな発生熱量を得て臭気ガスの大容量処理を可能とすると共に、臭気ガスの触媒活性化温度への迅速な加熱を容易にし不完全燃焼を防止し、併せて脱臭装置の小型化を可能とした。更に、金属ハニカム触媒体を使用することで、セラミックハニカム触媒体で起こっていた取扱による破損、燃焼触媒体内での臭気ガスの圧力損失を低減することを目的とした。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃焼触媒体と、この燃焼触媒体を内部に収める筒状ケースとからなり、燃焼触媒体は通電加熱可能とされた触媒フォイルを発熱抵抗体として用い、そして燃焼触媒体の１次側より臭気ガスを導入して、その臭気成分を燃焼させ、清浄空気にして２次側より排出するようにした脱臭装置であって、前記燃焼触媒体は、前記触媒フォイル及びその上に形成されたアルミナウイスカーと、前記アルミナウイスカーの上に形成され、アノーサイト、スローソナイト、セルシアンのいずれか１種またはこれらの２種以上の混合物で構成される結晶化ガラスからなる絶縁層と、前記絶縁層の上に形成され、触媒としての貴金属成分およびウオッシュコートを組み合わせてなる触媒層、より構成されるものであり、前記絶縁層及び前記触媒層を設けた触媒フォイルを巻き込んで形成されるものである脱臭装置である。ここで、燃焼触媒体に使用した触媒フォイルの表層に絶縁層を設けている点にもっとも大きな特徴を有する。
【０００９】
触媒フォイルの表層に絶縁層を設けると、巻き込んで形成した燃焼触媒体の内部で層状となり接触した触媒フォイル間が電気的に短絡することがなくなる。従って、表層に絶縁層を設けた触媒フォイルを巻き込んで形成された燃焼触媒体で、巻き込んだ触媒フォイルの中心となる一端と最外部の一端とに電極を設け電流供給を行うと、その電流は巻き込んだ触媒フォイルの全長に渡る距離を流れることになる。即ち、触媒フォイルの表層に絶縁層を設けていない場合に比べ、より大きな抵抗値を得ることができるようになる。
【００１０】
例えば、自動車の排ガス脱臭器に使用される通電加熱可能な燃焼触媒体の内、触媒フォイルを巻き込んだ燃焼触媒体は、その触媒フォイルの表層に絶縁層を形成すること無く使用されている。このため、供給電流は巻き込まれた触媒フォイルの螺旋方向の全長を流れること無く、巻き込まれた触媒フォイル間で短絡し、円形の触媒体断面の半径方向へ流れるなど、より抵抗の低い方向へ流れることになる。このような特質があると、触媒体内で均一で大きな発生熱量を得ることが困難である。仮に、同じ耐熱合金素材を使用して、絶縁層を設けた触媒フォイルと絶縁層を設けない触媒フォイルを作成し、前者で本発明にかかる脱臭器を、後者で自動車の排ガス用脱臭器を製造したとする。この時、本発明にかかる脱臭器には１００Ｖ電源の使用を可能とし、自動車の排ガス用脱臭器には１２Ｖ電源を使用する場合を考える。更に、流れる電流を同一の値とすると、１００Ｖ電源を使用する本発明にかかる脱臭器の設計抵抗値は、１２Ｖ電源を使用する自動車の排ガス用脱臭器の約８．３３倍以上とする事が可能であり、ワット数換算でも約８．３３倍以上の発熱量を得ることが理論的に可能となる。即ち、１００Ｖ電源を使用して、巻き込む触媒フォイルを長くして触媒体径を大きくすることで燃焼部の容量アップが可能であり、しかも大きな発熱量を得ることができ、大容量の臭気ガスの脱臭処理を可能とする点において、自動車の排ガス用脱臭器と完全に異なるものである。
【００１１】
本発明においては、触媒フォイル自体を発熱抵抗体となるよう通電するため、直接的に燃焼触媒体を加熱し、臭気ガスを迅速に加熱し触媒活性化温度へ到達させることになり、安定した脱臭燃焼をも可能とする（以下、触媒フォイルを通電加熱することのできる燃焼触媒体を、「通電加熱可能な燃焼触媒体」と称する。）。しかも、脱臭装置の脱臭触媒として通電加熱可能な燃焼触媒を使用することで、触媒燃焼前の予備加熱工程を省略することができ、脱臭経路を短縮することが可能となる。その結果、脱臭装置の小型化が可能となり、使用範囲を広げることが可能となる。
【００１２】
また、脱臭装置の脱臭触媒として通電加熱可能な燃焼触媒体を使用することで、タール等の高濃度有機性物質または木屑等を含む臭気ガスを処理する場合の目詰まりの原因となるタール、木屑等を燃焼酸化して除去することが可能となる。従って、通電加熱可能な燃焼触媒体の金属ハニカムが目詰まりを起こすことなく、定期的なクリーニングの必要性がなくなる。これは、脱臭装置のランニングコストを低減が可能となり大きな経済的効果を発揮することになる。
【００１３】
更に、燃焼触媒体に金属ハニカムを使用することで、従来のセラミックハニカムのもつ耐衝撃性の弱さを克服し、取扱時、輸送時等の損傷を防止し、製品不良の低減を可能としたのである。
【００１４】
加えて、従来のセラミックハニカムのセラミック材料の厚さが150 μm 〜300 μm 程度の厚さがあるのに対して、金属ハニカムを使用するとその金属材の厚さが50μm 程度であるため、その臭気ガスの圧力損失に与える影響は大きく。同じ触媒体内の線速を確保しようとした場合には、送風機負荷を低減できることになる。
【００１５】
本発明にかかる脱臭装置は、第１の通電加熱可能な燃焼触媒体とその２次側に通電加熱しない第２の燃焼触媒体とを燃焼触媒体として配してなるものである。この脱臭装置における臭気ガスの脱臭燃焼は次のように行われる。即ち、燃焼過程に導入される臭気ガスは、第１の通電加熱可能な燃焼触媒体で燃焼し、触媒活性化温度を維持したまま、第２の通電加熱無しの燃焼触媒体で更に燃焼することで、より完全な脱臭効果を得るのである。
【００１６】
本発明においては、触媒フォイルの絶縁層が、アルミナウイスカー処理と、触媒としての貴金属成分およびウオッシュコートを組み合わせてなる触媒層との中間に設けた結晶化ガラスである。ここでいう触媒フォイルのアルミナウイスカー処理と、触媒としての貴金属成分およびウオッシュコートを組み合わせてなる触媒層との形成は従来より行われてきたが、ここではその中間に結晶化ガラスの絶縁層を設けた点に特徴を有する。
【００１７】
この結晶化ガラスの絶縁層は、一般に酸性である臭気ガスから触媒フォイルを防食保護としての役割を果たすと供に、触媒フォイルに流される電流が触媒金属の巻き込んだ長さ方向に流れ、触媒フォイル間での短絡を防止する絶縁層としての役割を果たすものである。この結晶化ガラスの絶縁層は、特開平4-198039号公報で開示した方法で形成され、アノーサイト（CaAl2Si2O8）またはスローソナイト（SrAl2Si2O8）あるいはセルシアン（BaAl2Si2O8）の何れか一種、またはこれらの２種以上の混合物にて構成されるものである。
【００１８】
本発明にかかる脱臭装置は、マイカおよび熱膨張マットを組み合わせた中間層を介在させ、内面に絶縁用コート材を施した筒状ケースに、通電加熱可能な燃焼触媒体を収納したものである。これは、通電加熱可能な燃焼触媒体と筒状ケースとの電気的絶縁を完全とするため行うものである。ここで、電気的絶縁は主に筒状ケースの内面に施す絶縁用コート材および介在させるマイカによりおこなわれ、熱膨張マットは通電加熱可能な燃焼触媒体が昇温するに従い、膨張して脱臭装置稼働時の振動を減衰させ、筒状ケースと第一の燃焼触媒体とをしっかり固定する役割を果たすものである。
【００１９】
また、本発明にかかる脱臭装置は、通電加熱可能な燃焼触媒体が、熱電対を備え、その内部温度を測定し、この測定値を持って設定燃焼温度を維持すべく、燃焼触媒体への供給電流を制御することとしたものである。これは触媒フォイル自体を発熱抵抗体となるよう通電加熱し、臭気ガスを燃焼させるため、無制限に電流供給を行うと通電加熱可能な燃焼触媒体内部の温度が上昇し絶縁材の絶縁抵抗が低下することによる短絡で局部加熱が発生し、金属ハニカムの溶融を引き起こす恐れがある。従って、触媒体内部の温度制御が安全面から重要となる。
【００２０】
この触媒体内部の温度制御を、最も的確に行う方法は、熱電対で連続して通電加熱可能とした通電加熱可能な燃焼触媒体内部の温度を測定し、この温度を電流のコントロール装置にフィードバックし、そのコントロール装置を通じ、適正な電流供給を通電加熱可能な燃焼触媒体へ行うものである。
【００２１】
本発明にかかる脱臭装置による脱臭方法においては、通電加熱可能な燃焼触媒体への臭気ガスの導入風量を、通電加熱可能な燃焼触媒体内での臭気ガスの通過線速が０．５ｍ／ｓｅｃ以上となるよう調整するものとした。本発明にかかる脱臭装置は、その構造上、通電加熱可能な燃焼触媒体の一次側である臭気ガス上流部に臭気ガスの予備加熱室が設けられていない。
【００２２】
従って、燃焼過程での反応が臭気ガス中を逆走した際、即ち逆火が発生したときにバッファーとして機能する部位がなく、汚物、鶏糞、生ゴミ等有機性物質の収められた収納槽に直接引火するおそれがある。この現象は、通常の脱臭条件では発生しにくいが、臭気ガス濃度が高く、７００℃以上の温度となった場合に発生する可能性がある。この逆走対策として設備上、フレームアレスター等を設置して種々の対応を行うが、決して逆火の起こらない臭気ガス流量の条件を設定することが、最も基本的で重要なことである。
【００２３】
そこで、種々の研究を重ねた結果、通電加熱可能とした第一の燃焼触媒体への臭気ガスの通過線速を0.5m/sec以上とすれば、本発明にかかる脱臭装置で使用する燃焼温度範囲において、完全に逆火を防止することが可能との知見を得たのである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本件に関する発明の最良と思われる実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明にかかる脱臭装置１は、図１または図４から分かるとうり大まかに言えば、通電加熱可能な燃焼触媒体２、その２次側に配置された通電加熱無しの燃焼触媒体３、およびそれらを収めるケーシングである筒型ケース１０により構成されている。
【００２５】
この内、通電加熱可能な燃焼触媒体２は、触媒の担体である触媒フォイル２ａ、センターロッド４およびアウターロッド５により構成されている。触媒フォイルの構成素材としては、アルミニウムを含むステンレス系の耐熱合金素材、例えばFe-20%Cr-5%Al-0.08Laを使用する。触媒フォイルの形状は波形または波形でかつヘリンボーン形状を有するものの使用が適している。
【００２６】
図２は、触媒フォイル２ａの断面で見た層構造を拡大して模式的に示している。この触媒フォイル２ａへの触媒の担持方法は、次の通りである。まず最初に、触媒フォイル２ａの原材である、アルミニウムを含むステンレス系の耐熱合金素材６、例えばFe-20%Cr-5%Al-0.08Laの厚さ約50μm のフォイルに、900 ℃×15hrの雰囲気中で熱処理を行い、表面に酸化アルミニウムのウイスカー７を形成する。これはその後表面に塗布する結晶化ガラス、ウオッシュコート等との密着強度を上げるためのアンカーとしての役割を果たすものである。以下の工程で行う結晶化ガラスの絶縁層は触媒フォイル２ａの両面に施すべきである。防食保護層として機能するからである。一方触媒の担持は、触媒フォイル２ａの片面のみの処理でも、両面とも処理するものでも構わない。目的とする燃焼処理能力、通常の波形フォイルにスペーサーを組み合わせて巻き込んだ触媒体かヘリンボーン型フォイル単独で巻き込んだ触媒体か等の設計に応じて適宜選択すればよい。
【００２７】
そして、酸化アルミニウムのウイスカー７を形成した耐熱合金フォイル６の表面に、結晶化ガラスの絶縁層８を形成する。アノーサイト（CaAl2Si2O8）の結晶化ガラスの保護層は、次の方法で作られる。５４．９ｗｔ％ＳｉＯ2 、５．０ｗｔ％Ｂ2 Ｏ3 、７．４ｗｔ％ＣａＯ、２．５ｗｔ％ＭｇＯ、１７．６ｗｔ％ＰｂＯ、８．４ｗｔ％Ａｌ2 Ｏ3 、２．６ｗｔ％Ｎａ2 Ｏ、１．６ｗｔ％Ｋ2 Ｏの組成を持ち、熱膨張係数が７２×１０-7／℃（２５〜３００℃）のガラス粉末を５５ｗｔ％に、フィラーとして２２．５ｗｔ％Ａｌ2 Ｏ3 と２２．５ｗｔ％ＣａＺｒＯ3 とを混合し、エチルセルロースのα−ターピネオール溶液に分散、混練して作成した絶縁ペーストに、３５．６ｗｔ％ＳｉＯ2 、３．１ｗｔ％Ｂ2 Ｏ3 、１６．９ｗｔ％ＣａＯ、１９．２ｗｔ％ＺｎＯ、１１．３ｗｔ％Ａｌ2 Ｏ3 、１３．９ｗｔ％ＴｉＯ2 の組成を持ち、焼成中にアノーサイトの結晶を析出する結晶性ガラス粉末を無期固形分全量に対して３０％になるように混合した絶縁ペーストを作成する。この絶縁ペーストを酸化アルミニウムのウイスカー７を形成した耐熱合金フォイル６の表面に塗布し、８５０℃×１０分の条件で焼成し、アノーサイトの結晶を析出させ、結晶化ガラスの絶縁層８の形成を完了する。
【００２８】
続いて、酸化アルミニウムのウイスカー７の形成、結晶化ガラスの絶縁層８の形成を行った後、触媒としての貴金属成分の担持を行う。この貴金属成分には、白金、白金−パラジウム等の燃焼触媒用に使用可能な貴金属類が使用可能である。貴金属成分の担持を行う方法としては、先にウオッシュコートを塗布し貴金属成分を含む錯体を液状でスプレーコートする方法、先に貴金属成分を含む錯体を液状でスプレーコートしウオッシュコートを塗布する方法、ウオッシュコートおよび貴金属成分を含む錯体とを混合していっしょにスプレーコートする方法のいずれかの方法を採用し、約８０℃〜９０℃の温度で乾燥後、 800℃×10時間の熱処理をして触媒層９を形成し、触媒フォイル２ａの作成を完了する。ここで用いたウオッシュコートの組成は、Al2O3 −10%CeO2 を使用するのが好ましい。
【００２９】
以下、上述の触媒フォイル２ａを用いて、脱臭装置１を組み上げるまでの課程について、図１、図２、図３を主に使用して説明する。まず、センターロッド４は、触媒フォイル２ａと同一の耐熱合金であるステンレス系の耐熱合金の棒材を切り出して作成した。このセンターロッド４と触媒フォイル２ａの一端とを溶接、ろう付またはスポット溶接で接合し、センターロッド４を中心に触媒フォイル２ａを巻き込み、そして最外部となる他端にアウターロッド５を同様に溶接、ろう付またはスポット溶接で接合することにより、燃焼触媒体２としての基本的形状が完成する。この燃焼触媒体に、電流を流すためには燃焼触媒体２に電極を配す必要性があるがこれについては後述する。
【００３０】
燃焼触媒体３は、アウターロッド５の接続を除き燃焼触媒体２と同様の素材および方法で作成される。従って、その製造方法に関しては重複した記載となるので省略する。
【００３１】
筒型ケース７は、通電加熱可能な燃焼触媒体２とその２次側に配置される通電加熱無しの燃焼触媒体３とを収納するケーシングであるから、やはり耐熱性が要求される。従って、その構成素材はステンレス系の耐熱合金の使用が好ましい。但し、酸化アルミニウムのウイスカー形成の必要性がないため、アルミニウムを含むステンレス材である必要はない。
【００３２】
次に、上述した燃焼触媒体２と燃焼触媒体３とをケーシングである筒型ケース１０に組み込むことになる。まず、筒型ケース１０の通電加熱可能な燃焼触媒体２を配置する部位の内面に絶縁用コート材１１の塗布を行う。ここで使用する絶縁用コート材１１には、アルミナ系コート材（無機酸化物系コーティング）を使用し、乾燥させて絶縁用コート材１１の塗布を終了する。そして、通電加熱可能な燃焼触媒体２を絶縁用コート材１１を内面に塗布した筒型ケース１０への組込む。このとき、通電加熱可能な燃焼触媒体２と絶縁用コート材１１を施した筒状ケース内面との間に介在させる中間層１２は、マイカ／熱膨張マット／マイカの順に層状に重ね合わせたものとするのが好ましい。
【００３３】
このような中間層１２を設けることで、燃焼触媒体２を筒型ケース１０に組み込んだ後に、脱臭触媒稼働時の振動によるズレ、筒型ケース１０との完全な絶縁性を確保するものである。更に、その他種々の工夫が施される。例えば、図３および図４で示すように燃焼触媒体２の臭気ガスが流入する１次側には、燃焼触媒体２と接するよう、燃焼触媒体２の固定と絶縁性を目的として２本のセラミック製パイプであるストッパー１３を設置した。また、燃焼触媒体２と燃焼触媒体３との間には、相互間の絶縁性を完全なものとし固定性を高めるため、図４に示すセラミック製の絶縁バー１４を設けた。これにより、更に完全な燃焼触媒体２の脱臭触媒稼働時の振動によるズレ防止および周囲とのより完全な絶縁性の確保が可能となる。
【００３４】
加えて、燃焼触媒体２を筒型ケース１０に組み込むに当たって、燃焼触媒体２に次の物を取り付ける。即ち、熱電対と電極の設置である。電極の設置は、筒型ケース１０にあらかじめ設けられたセンターロッド電極挿入用ソケット１５とアウターロッド電極挿入用ソケット１６のそれぞれに銀電極を通し、図３に示すようにセンターロッド電極挿入用ソケット１５を通した銀電極１７はセンターロッド４と、図３に示すようにアウターロッド電極挿入用ソケット１６を通した銀電極１８はアウターロッド５と、各々ろう付により接続する。
【００３５】
燃焼触媒体２への熱電対１９の設置は次のように行われる。図３または図４に示すように、熱電対１９は、筒型ケース１０にあらかじめ設けられた熱電対挿入用ソケット２０を通じて、熱電対１９の先端部が燃焼触媒体２の内部に位置するよう挿入される。熱電対１９での温度測定は、燃焼触媒体２の燃焼した臭気ガスの排出される２次側の出口より約５mm程度の位置で行う。このように熱電対１９の先端部を燃焼触媒体２の内部に配したのは、２次側の出口での測定を理想的とするものの、熱電対１９と燃焼触媒体２の２次側に配置される燃焼触媒体３との振動接触によるショートを防止し、測温の安定性を確保するためである。
【００３６】
ここで説明した、熱電対と電極の設置の際、熱電対および電極とそれぞれの挿入用ソケットおよびその周辺との絶縁は、図３に示すテフロン製耐熱絶縁チューブ２１を使用して行う。
【００３７】
脱臭装置１の組立の最後として、燃焼触媒体２の２次側に、燃焼触媒体３の組込みを行う。燃焼触媒体３は通電加熱を行わないため、周囲との絶縁性を考慮する必要性がない。従って、筒型ケース１０と直接接するよう設置しても構わないし、脱臭装置稼働時の振動防止のため熱膨張マットを筒型ケース１０と通電加熱無しの燃焼触媒体３との間に介して組み込んでもよい。
【００３８】
また、燃焼触媒体３は、１段で使用しても、図４で示すように２段以上の多段で使用しても構わない。脱臭処理を行う目的物である汚物、鶏糞、生ゴミ等有機性物質の種類に応じて段数を調節すればよい。
【００３９】
上述のようにして組立てた脱臭装置１の、図３に示すセンターロッド電極挿入用ソケット１５に通した銀電極１７とアウターロッド電極挿入用ソケット１６を通した銀電極１８は、図示せぬ電流のコントロール装置に接続する。ここで供給される最適電流は、熱電対により測定された温度情報を基に決められる。即ち、測定温度に応じた供給電流をあらかじめプログラミングして記憶させコントロール装置から最適電流の供給を行う方法、または測定温度とそれに応じた供給電流との関係式をプログラミングし記憶させ演算してコントロール装置から最適電流の供給を行う方法等が採用できる。こうして、燃焼触媒体２の内部温度を、１００℃〜７００℃の範囲で目的とする温度に維持するのである。また、電源は交流電源を使用しても直流電源を使用してもいずれでも構わない。
【００４０】
これまでの過程を経て製造された脱臭装置１を使用して、図５に示した概略フローで臭気ガスの脱臭処理を行う。このフローは、収納槽２２、脱臭装置１、臭気ガス流入経路２３および清浄空気排出経路２４にて示される。即ち、収納槽２２から発生する臭気ガスはブロワーで臭気ガス流入経路２３により、脱臭装置１に送り込まれる。送り込まれた臭気ガスが燃焼触媒体２で燃焼脱臭され、清浄空気排出経路２４により排出される。ここで、電源２５と供給電流制御系２６は、燃焼触媒体２に接続するものとなる。
【００４１】
この時、収納槽２２より図示せぬブロワーで送り出される臭気ガスの風量は、燃焼過程での逆火を防ぐため、通電加熱可能な燃焼触媒体内での臭気ガスの通過線速が0.5m/secとなるよう調節した。
【００４２】
【発明の効果】
絶縁層を設けた触媒フォイルで形成した通電加熱可能な燃焼触媒体を脱臭装置に利用することで、燃焼触媒体の発熱量を増加させ、大容量の臭気ガスの脱臭処理を可能とすると共に、臭気ガスの触媒活性化温度への迅速な加熱を容易にして不完全燃焼を防止し、併せて脱臭装置の小型化を可能とした。また、燃焼触媒体として金属ハニカム触媒体を使用することで、従来のセラミックハニカム触媒体で起こっていた取扱時の破損、燃焼触媒体内での臭気ガスの圧力損失の低減を可能とした。更に、通電加熱可能な燃焼触媒体を備えた脱臭装置のガスの逆火を防止し、安全性に優れた脱臭燃焼を行う方法を確立した。
【００４３】
【図面の簡単な説明】
【図１】脱臭装置の概略斜視図である。
【図２】触媒フォイルの片面のみ触媒を担持した触媒フォイル断面の層構造の拡大模式図である。
【図３】図１の矢示Ａ方向より見た脱臭装置の概略図である。
【図４】脱臭装置の断面図である。
【図５】臭気ガスの脱臭フロー図である。
【符号の説明】
１ 脱臭装置
２ 通電加熱可能な燃焼触媒体
３ 通電加熱しない燃焼触媒体
４ センターロッド
５ アウターロッド
６ 耐熱合金フォイル
７ アルミナウイスカー
８ 結晶化ガラスの絶縁層
９ 触媒層（貴金属触媒＋ウオッシュコート）
１０ 筒状ケース
１１ 絶縁用コート材
１２ 中間層
１３ ストッパー
１４ 絶縁バー
１５ センターロッド電極挿入用ソケット
１６ アウターロッド電極挿入用ソケット
１７、１８ 銀電極
１９ 熱電対
２０ 熱電対挿入用ソケット
２１ テフロン製耐熱絶縁チューブ
２２ 収納槽
２３ 臭気ガス流入経路
２４ 清浄空気排出経路
２５ 電源
２６ 供給電流制御系
【発明の属する技術分野】
本発明は、通電加熱可能な燃焼触媒体を用いた脱臭装置および脱臭方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の脱臭装置に使用されてきた脱臭触媒は、汚物、鶏糞、生ゴミ等有機性物質の収められた収納槽より発生する臭気ガスをあらかじめ触媒活性化温度に予備加熱し、セラミックハニカムに担持した触媒により燃焼することで脱臭を行っていた。
【０００３】
しかし、かかるセラミックハニカムを利用した脱臭装置には種々の問題点があった。例えば、ヒーターで収納槽より発生する臭気ガスを触媒活性化温度に予備加熱する場合、臭気ガスの昇温速度が遅く、脱臭燃焼開始時の臭気ガスの触媒流入温度が触媒活性化温度以下であると、未燃焼反応が発生し、完全な脱臭が出来ないことがあった。
【０００４】
また、タールの如き高濃度有機性物質、木屑等を含む臭気ガスを処理する場合、このタール、木屑等が原因でセラミックハニカムが目詰まりを起こすことがあり、定期的なクリーニングの必要性が生じていた。このようなクリーニングの必要性は、常時連続運転を不可能とするばかりでなく、タール、木屑等の堆積による触媒機能の阻害要因となっていた。
【０００５】
更に、セラミックハニカムは耐熱性、硬度等に関して優れた特性を有しているものの、靱性に乏しく脆いため耐衝撃性が弱く破損しやすく、その取扱に注意を払わなければならなかった。
【０００６】
一方、通電加熱可能な燃焼触媒体と通電加熱しない燃焼触媒体とを組み合わせた脱臭装置は、自動車の排ガス脱臭器に広く使用されてきた。この自動車用の脱臭装置は、供給電源がバッテリーの１２Ｖ電源を使用しており、起動時に瞬間的に大電流が流れる、収納空間が限られる等多くの設計上の制約下でしようされてきた。しかし、このような自動車用の脱臭装置に使用する脱臭触媒体の設計思想は、汚物、鶏糞、生ゴミ等有機性物質の収められた収納槽より発生する大量の臭気ガスの処理を目的とする場合には使用することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、表層に絶縁層を設けた触媒フォイルを巻き込んで形成された通電加熱可能な燃焼触媒体を利用した脱臭装置および脱臭方法を提供し、大きな発生熱量を得て臭気ガスの大容量処理を可能とすると共に、臭気ガスの触媒活性化温度への迅速な加熱を容易にし不完全燃焼を防止し、併せて脱臭装置の小型化を可能とした。更に、金属ハニカム触媒体を使用することで、セラミックハニカム触媒体で起こっていた取扱による破損、燃焼触媒体内での臭気ガスの圧力損失を低減することを目的とした。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃焼触媒体と、この燃焼触媒体を内部に収める筒状ケースとからなり、燃焼触媒体は通電加熱可能とされた触媒フォイルを発熱抵抗体として用い、そして燃焼触媒体の１次側より臭気ガスを導入して、その臭気成分を燃焼させ、清浄空気にして２次側より排出するようにした脱臭装置であって、前記燃焼触媒体は、前記触媒フォイル及びその上に形成されたアルミナウイスカーと、前記アルミナウイスカーの上に形成され、アノーサイト、スローソナイト、セルシアンのいずれか１種またはこれらの２種以上の混合物で構成される結晶化ガラスからなる絶縁層と、前記絶縁層の上に形成され、触媒としての貴金属成分およびウオッシュコートを組み合わせてなる触媒層、より構成されるものであり、前記絶縁層及び前記触媒層を設けた触媒フォイルを巻き込んで形成されるものである脱臭装置である。ここで、燃焼触媒体に使用した触媒フォイルの表層に絶縁層を設けている点にもっとも大きな特徴を有する。
【０００９】
触媒フォイルの表層に絶縁層を設けると、巻き込んで形成した燃焼触媒体の内部で層状となり接触した触媒フォイル間が電気的に短絡することがなくなる。従って、表層に絶縁層を設けた触媒フォイルを巻き込んで形成された燃焼触媒体で、巻き込んだ触媒フォイルの中心となる一端と最外部の一端とに電極を設け電流供給を行うと、その電流は巻き込んだ触媒フォイルの全長に渡る距離を流れることになる。即ち、触媒フォイルの表層に絶縁層を設けていない場合に比べ、より大きな抵抗値を得ることができるようになる。
【００１０】
例えば、自動車の排ガス脱臭器に使用される通電加熱可能な燃焼触媒体の内、触媒フォイルを巻き込んだ燃焼触媒体は、その触媒フォイルの表層に絶縁層を形成すること無く使用されている。このため、供給電流は巻き込まれた触媒フォイルの螺旋方向の全長を流れること無く、巻き込まれた触媒フォイル間で短絡し、円形の触媒体断面の半径方向へ流れるなど、より抵抗の低い方向へ流れることになる。このような特質があると、触媒体内で均一で大きな発生熱量を得ることが困難である。仮に、同じ耐熱合金素材を使用して、絶縁層を設けた触媒フォイルと絶縁層を設けない触媒フォイルを作成し、前者で本発明にかかる脱臭器を、後者で自動車の排ガス用脱臭器を製造したとする。この時、本発明にかかる脱臭器には１００Ｖ電源の使用を可能とし、自動車の排ガス用脱臭器には１２Ｖ電源を使用する場合を考える。更に、流れる電流を同一の値とすると、１００Ｖ電源を使用する本発明にかかる脱臭器の設計抵抗値は、１２Ｖ電源を使用する自動車の排ガス用脱臭器の約８．３３倍以上とする事が可能であり、ワット数換算でも約８．３３倍以上の発熱量を得ることが理論的に可能となる。即ち、１００Ｖ電源を使用して、巻き込む触媒フォイルを長くして触媒体径を大きくすることで燃焼部の容量アップが可能であり、しかも大きな発熱量を得ることができ、大容量の臭気ガスの脱臭処理を可能とする点において、自動車の排ガス用脱臭器と完全に異なるものである。
【００１１】
本発明においては、触媒フォイル自体を発熱抵抗体となるよう通電するため、直接的に燃焼触媒体を加熱し、臭気ガスを迅速に加熱し触媒活性化温度へ到達させることになり、安定した脱臭燃焼をも可能とする（以下、触媒フォイルを通電加熱することのできる燃焼触媒体を、「通電加熱可能な燃焼触媒体」と称する。）。しかも、脱臭装置の脱臭触媒として通電加熱可能な燃焼触媒を使用することで、触媒燃焼前の予備加熱工程を省略することができ、脱臭経路を短縮することが可能となる。その結果、脱臭装置の小型化が可能となり、使用範囲を広げることが可能となる。
【００１２】
また、脱臭装置の脱臭触媒として通電加熱可能な燃焼触媒体を使用することで、タール等の高濃度有機性物質または木屑等を含む臭気ガスを処理する場合の目詰まりの原因となるタール、木屑等を燃焼酸化して除去することが可能となる。従って、通電加熱可能な燃焼触媒体の金属ハニカムが目詰まりを起こすことなく、定期的なクリーニングの必要性がなくなる。これは、脱臭装置のランニングコストを低減が可能となり大きな経済的効果を発揮することになる。
【００１３】
更に、燃焼触媒体に金属ハニカムを使用することで、従来のセラミックハニカムのもつ耐衝撃性の弱さを克服し、取扱時、輸送時等の損傷を防止し、製品不良の低減を可能としたのである。
【００１４】
加えて、従来のセラミックハニカムのセラミック材料の厚さが150 μm 〜300 μm 程度の厚さがあるのに対して、金属ハニカムを使用するとその金属材の厚さが50μm 程度であるため、その臭気ガスの圧力損失に与える影響は大きく。同じ触媒体内の線速を確保しようとした場合には、送風機負荷を低減できることになる。
【００１５】
本発明にかかる脱臭装置は、第１の通電加熱可能な燃焼触媒体とその２次側に通電加熱しない第２の燃焼触媒体とを燃焼触媒体として配してなるものである。この脱臭装置における臭気ガスの脱臭燃焼は次のように行われる。即ち、燃焼過程に導入される臭気ガスは、第１の通電加熱可能な燃焼触媒体で燃焼し、触媒活性化温度を維持したまま、第２の通電加熱無しの燃焼触媒体で更に燃焼することで、より完全な脱臭効果を得るのである。
【００１６】
本発明においては、触媒フォイルの絶縁層が、アルミナウイスカー処理と、触媒としての貴金属成分およびウオッシュコートを組み合わせてなる触媒層との中間に設けた結晶化ガラスである。ここでいう触媒フォイルのアルミナウイスカー処理と、触媒としての貴金属成分およびウオッシュコートを組み合わせてなる触媒層との形成は従来より行われてきたが、ここではその中間に結晶化ガラスの絶縁層を設けた点に特徴を有する。
【００１７】
この結晶化ガラスの絶縁層は、一般に酸性である臭気ガスから触媒フォイルを防食保護としての役割を果たすと供に、触媒フォイルに流される電流が触媒金属の巻き込んだ長さ方向に流れ、触媒フォイル間での短絡を防止する絶縁層としての役割を果たすものである。この結晶化ガラスの絶縁層は、特開平4-198039号公報で開示した方法で形成され、アノーサイト（CaAl2Si2O8）またはスローソナイト（SrAl2Si2O8）あるいはセルシアン（BaAl2Si2O8）の何れか一種、またはこれらの２種以上の混合物にて構成されるものである。
【００１８】
本発明にかかる脱臭装置は、マイカおよび熱膨張マットを組み合わせた中間層を介在させ、内面に絶縁用コート材を施した筒状ケースに、通電加熱可能な燃焼触媒体を収納したものである。これは、通電加熱可能な燃焼触媒体と筒状ケースとの電気的絶縁を完全とするため行うものである。ここで、電気的絶縁は主に筒状ケースの内面に施す絶縁用コート材および介在させるマイカによりおこなわれ、熱膨張マットは通電加熱可能な燃焼触媒体が昇温するに従い、膨張して脱臭装置稼働時の振動を減衰させ、筒状ケースと第一の燃焼触媒体とをしっかり固定する役割を果たすものである。
【００１９】
また、本発明にかかる脱臭装置は、通電加熱可能な燃焼触媒体が、熱電対を備え、その内部温度を測定し、この測定値を持って設定燃焼温度を維持すべく、燃焼触媒体への供給電流を制御することとしたものである。これは触媒フォイル自体を発熱抵抗体となるよう通電加熱し、臭気ガスを燃焼させるため、無制限に電流供給を行うと通電加熱可能な燃焼触媒体内部の温度が上昇し絶縁材の絶縁抵抗が低下することによる短絡で局部加熱が発生し、金属ハニカムの溶融を引き起こす恐れがある。従って、触媒体内部の温度制御が安全面から重要となる。
【００２０】
この触媒体内部の温度制御を、最も的確に行う方法は、熱電対で連続して通電加熱可能とした通電加熱可能な燃焼触媒体内部の温度を測定し、この温度を電流のコントロール装置にフィードバックし、そのコントロール装置を通じ、適正な電流供給を通電加熱可能な燃焼触媒体へ行うものである。
【００２１】
本発明にかかる脱臭装置による脱臭方法においては、通電加熱可能な燃焼触媒体への臭気ガスの導入風量を、通電加熱可能な燃焼触媒体内での臭気ガスの通過線速が０．５ｍ／ｓｅｃ以上となるよう調整するものとした。本発明にかかる脱臭装置は、その構造上、通電加熱可能な燃焼触媒体の一次側である臭気ガス上流部に臭気ガスの予備加熱室が設けられていない。
【００２２】
従って、燃焼過程での反応が臭気ガス中を逆走した際、即ち逆火が発生したときにバッファーとして機能する部位がなく、汚物、鶏糞、生ゴミ等有機性物質の収められた収納槽に直接引火するおそれがある。この現象は、通常の脱臭条件では発生しにくいが、臭気ガス濃度が高く、７００℃以上の温度となった場合に発生する可能性がある。この逆走対策として設備上、フレームアレスター等を設置して種々の対応を行うが、決して逆火の起こらない臭気ガス流量の条件を設定することが、最も基本的で重要なことである。
【００２３】
そこで、種々の研究を重ねた結果、通電加熱可能とした第一の燃焼触媒体への臭気ガスの通過線速を0.5m/sec以上とすれば、本発明にかかる脱臭装置で使用する燃焼温度範囲において、完全に逆火を防止することが可能との知見を得たのである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本件に関する発明の最良と思われる実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明にかかる脱臭装置１は、図１または図４から分かるとうり大まかに言えば、通電加熱可能な燃焼触媒体２、その２次側に配置された通電加熱無しの燃焼触媒体３、およびそれらを収めるケーシングである筒型ケース１０により構成されている。
【００２５】
この内、通電加熱可能な燃焼触媒体２は、触媒の担体である触媒フォイル２ａ、センターロッド４およびアウターロッド５により構成されている。触媒フォイルの構成素材としては、アルミニウムを含むステンレス系の耐熱合金素材、例えばFe-20%Cr-5%Al-0.08Laを使用する。触媒フォイルの形状は波形または波形でかつヘリンボーン形状を有するものの使用が適している。
【００２６】
図２は、触媒フォイル２ａの断面で見た層構造を拡大して模式的に示している。この触媒フォイル２ａへの触媒の担持方法は、次の通りである。まず最初に、触媒フォイル２ａの原材である、アルミニウムを含むステンレス系の耐熱合金素材６、例えばFe-20%Cr-5%Al-0.08Laの厚さ約50μm のフォイルに、900 ℃×15hrの雰囲気中で熱処理を行い、表面に酸化アルミニウムのウイスカー７を形成する。これはその後表面に塗布する結晶化ガラス、ウオッシュコート等との密着強度を上げるためのアンカーとしての役割を果たすものである。以下の工程で行う結晶化ガラスの絶縁層は触媒フォイル２ａの両面に施すべきである。防食保護層として機能するからである。一方触媒の担持は、触媒フォイル２ａの片面のみの処理でも、両面とも処理するものでも構わない。目的とする燃焼処理能力、通常の波形フォイルにスペーサーを組み合わせて巻き込んだ触媒体かヘリンボーン型フォイル単独で巻き込んだ触媒体か等の設計に応じて適宜選択すればよい。
【００２７】
そして、酸化アルミニウムのウイスカー７を形成した耐熱合金フォイル６の表面に、結晶化ガラスの絶縁層８を形成する。アノーサイト（CaAl2Si2O8）の結晶化ガラスの保護層は、次の方法で作られる。５４．９ｗｔ％ＳｉＯ2 、５．０ｗｔ％Ｂ2 Ｏ3 、７．４ｗｔ％ＣａＯ、２．５ｗｔ％ＭｇＯ、１７．６ｗｔ％ＰｂＯ、８．４ｗｔ％Ａｌ2 Ｏ3 、２．６ｗｔ％Ｎａ2 Ｏ、１．６ｗｔ％Ｋ2 Ｏの組成を持ち、熱膨張係数が７２×１０-7／℃（２５〜３００℃）のガラス粉末を５５ｗｔ％に、フィラーとして２２．５ｗｔ％Ａｌ2 Ｏ3 と２２．５ｗｔ％ＣａＺｒＯ3 とを混合し、エチルセルロースのα−ターピネオール溶液に分散、混練して作成した絶縁ペーストに、３５．６ｗｔ％ＳｉＯ2 、３．１ｗｔ％Ｂ2 Ｏ3 、１６．９ｗｔ％ＣａＯ、１９．２ｗｔ％ＺｎＯ、１１．３ｗｔ％Ａｌ2 Ｏ3 、１３．９ｗｔ％ＴｉＯ2 の組成を持ち、焼成中にアノーサイトの結晶を析出する結晶性ガラス粉末を無期固形分全量に対して３０％になるように混合した絶縁ペーストを作成する。この絶縁ペーストを酸化アルミニウムのウイスカー７を形成した耐熱合金フォイル６の表面に塗布し、８５０℃×１０分の条件で焼成し、アノーサイトの結晶を析出させ、結晶化ガラスの絶縁層８の形成を完了する。
【００２８】
続いて、酸化アルミニウムのウイスカー７の形成、結晶化ガラスの絶縁層８の形成を行った後、触媒としての貴金属成分の担持を行う。この貴金属成分には、白金、白金−パラジウム等の燃焼触媒用に使用可能な貴金属類が使用可能である。貴金属成分の担持を行う方法としては、先にウオッシュコートを塗布し貴金属成分を含む錯体を液状でスプレーコートする方法、先に貴金属成分を含む錯体を液状でスプレーコートしウオッシュコートを塗布する方法、ウオッシュコートおよび貴金属成分を含む錯体とを混合していっしょにスプレーコートする方法のいずれかの方法を採用し、約８０℃〜９０℃の温度で乾燥後、 800℃×10時間の熱処理をして触媒層９を形成し、触媒フォイル２ａの作成を完了する。ここで用いたウオッシュコートの組成は、Al2O3 −10%CeO2 を使用するのが好ましい。
【００２９】
以下、上述の触媒フォイル２ａを用いて、脱臭装置１を組み上げるまでの課程について、図１、図２、図３を主に使用して説明する。まず、センターロッド４は、触媒フォイル２ａと同一の耐熱合金であるステンレス系の耐熱合金の棒材を切り出して作成した。このセンターロッド４と触媒フォイル２ａの一端とを溶接、ろう付またはスポット溶接で接合し、センターロッド４を中心に触媒フォイル２ａを巻き込み、そして最外部となる他端にアウターロッド５を同様に溶接、ろう付またはスポット溶接で接合することにより、燃焼触媒体２としての基本的形状が完成する。この燃焼触媒体に、電流を流すためには燃焼触媒体２に電極を配す必要性があるがこれについては後述する。
【００３０】
燃焼触媒体３は、アウターロッド５の接続を除き燃焼触媒体２と同様の素材および方法で作成される。従って、その製造方法に関しては重複した記載となるので省略する。
【００３１】
筒型ケース７は、通電加熱可能な燃焼触媒体２とその２次側に配置される通電加熱無しの燃焼触媒体３とを収納するケーシングであるから、やはり耐熱性が要求される。従って、その構成素材はステンレス系の耐熱合金の使用が好ましい。但し、酸化アルミニウムのウイスカー形成の必要性がないため、アルミニウムを含むステンレス材である必要はない。
【００３２】
次に、上述した燃焼触媒体２と燃焼触媒体３とをケーシングである筒型ケース１０に組み込むことになる。まず、筒型ケース１０の通電加熱可能な燃焼触媒体２を配置する部位の内面に絶縁用コート材１１の塗布を行う。ここで使用する絶縁用コート材１１には、アルミナ系コート材（無機酸化物系コーティング）を使用し、乾燥させて絶縁用コート材１１の塗布を終了する。そして、通電加熱可能な燃焼触媒体２を絶縁用コート材１１を内面に塗布した筒型ケース１０への組込む。このとき、通電加熱可能な燃焼触媒体２と絶縁用コート材１１を施した筒状ケース内面との間に介在させる中間層１２は、マイカ／熱膨張マット／マイカの順に層状に重ね合わせたものとするのが好ましい。
【００３３】
このような中間層１２を設けることで、燃焼触媒体２を筒型ケース１０に組み込んだ後に、脱臭触媒稼働時の振動によるズレ、筒型ケース１０との完全な絶縁性を確保するものである。更に、その他種々の工夫が施される。例えば、図３および図４で示すように燃焼触媒体２の臭気ガスが流入する１次側には、燃焼触媒体２と接するよう、燃焼触媒体２の固定と絶縁性を目的として２本のセラミック製パイプであるストッパー１３を設置した。また、燃焼触媒体２と燃焼触媒体３との間には、相互間の絶縁性を完全なものとし固定性を高めるため、図４に示すセラミック製の絶縁バー１４を設けた。これにより、更に完全な燃焼触媒体２の脱臭触媒稼働時の振動によるズレ防止および周囲とのより完全な絶縁性の確保が可能となる。
【００３４】
加えて、燃焼触媒体２を筒型ケース１０に組み込むに当たって、燃焼触媒体２に次の物を取り付ける。即ち、熱電対と電極の設置である。電極の設置は、筒型ケース１０にあらかじめ設けられたセンターロッド電極挿入用ソケット１５とアウターロッド電極挿入用ソケット１６のそれぞれに銀電極を通し、図３に示すようにセンターロッド電極挿入用ソケット１５を通した銀電極１７はセンターロッド４と、図３に示すようにアウターロッド電極挿入用ソケット１６を通した銀電極１８はアウターロッド５と、各々ろう付により接続する。
【００３５】
燃焼触媒体２への熱電対１９の設置は次のように行われる。図３または図４に示すように、熱電対１９は、筒型ケース１０にあらかじめ設けられた熱電対挿入用ソケット２０を通じて、熱電対１９の先端部が燃焼触媒体２の内部に位置するよう挿入される。熱電対１９での温度測定は、燃焼触媒体２の燃焼した臭気ガスの排出される２次側の出口より約５mm程度の位置で行う。このように熱電対１９の先端部を燃焼触媒体２の内部に配したのは、２次側の出口での測定を理想的とするものの、熱電対１９と燃焼触媒体２の２次側に配置される燃焼触媒体３との振動接触によるショートを防止し、測温の安定性を確保するためである。
【００３６】
ここで説明した、熱電対と電極の設置の際、熱電対および電極とそれぞれの挿入用ソケットおよびその周辺との絶縁は、図３に示すテフロン製耐熱絶縁チューブ２１を使用して行う。
【００３７】
脱臭装置１の組立の最後として、燃焼触媒体２の２次側に、燃焼触媒体３の組込みを行う。燃焼触媒体３は通電加熱を行わないため、周囲との絶縁性を考慮する必要性がない。従って、筒型ケース１０と直接接するよう設置しても構わないし、脱臭装置稼働時の振動防止のため熱膨張マットを筒型ケース１０と通電加熱無しの燃焼触媒体３との間に介して組み込んでもよい。
【００３８】
また、燃焼触媒体３は、１段で使用しても、図４で示すように２段以上の多段で使用しても構わない。脱臭処理を行う目的物である汚物、鶏糞、生ゴミ等有機性物質の種類に応じて段数を調節すればよい。
【００３９】
上述のようにして組立てた脱臭装置１の、図３に示すセンターロッド電極挿入用ソケット１５に通した銀電極１７とアウターロッド電極挿入用ソケット１６を通した銀電極１８は、図示せぬ電流のコントロール装置に接続する。ここで供給される最適電流は、熱電対により測定された温度情報を基に決められる。即ち、測定温度に応じた供給電流をあらかじめプログラミングして記憶させコントロール装置から最適電流の供給を行う方法、または測定温度とそれに応じた供給電流との関係式をプログラミングし記憶させ演算してコントロール装置から最適電流の供給を行う方法等が採用できる。こうして、燃焼触媒体２の内部温度を、１００℃〜７００℃の範囲で目的とする温度に維持するのである。また、電源は交流電源を使用しても直流電源を使用してもいずれでも構わない。
【００４０】
これまでの過程を経て製造された脱臭装置１を使用して、図５に示した概略フローで臭気ガスの脱臭処理を行う。このフローは、収納槽２２、脱臭装置１、臭気ガス流入経路２３および清浄空気排出経路２４にて示される。即ち、収納槽２２から発生する臭気ガスはブロワーで臭気ガス流入経路２３により、脱臭装置１に送り込まれる。送り込まれた臭気ガスが燃焼触媒体２で燃焼脱臭され、清浄空気排出経路２４により排出される。ここで、電源２５と供給電流制御系２６は、燃焼触媒体２に接続するものとなる。
【００４１】
この時、収納槽２２より図示せぬブロワーで送り出される臭気ガスの風量は、燃焼過程での逆火を防ぐため、通電加熱可能な燃焼触媒体内での臭気ガスの通過線速が0.5m/secとなるよう調節した。
【００４２】
【発明の効果】
絶縁層を設けた触媒フォイルで形成した通電加熱可能な燃焼触媒体を脱臭装置に利用することで、燃焼触媒体の発熱量を増加させ、大容量の臭気ガスの脱臭処理を可能とすると共に、臭気ガスの触媒活性化温度への迅速な加熱を容易にして不完全燃焼を防止し、併せて脱臭装置の小型化を可能とした。また、燃焼触媒体として金属ハニカム触媒体を使用することで、従来のセラミックハニカム触媒体で起こっていた取扱時の破損、燃焼触媒体内での臭気ガスの圧力損失の低減を可能とした。更に、通電加熱可能な燃焼触媒体を備えた脱臭装置のガスの逆火を防止し、安全性に優れた脱臭燃焼を行う方法を確立した。
【００４３】
【図面の簡単な説明】
【図１】脱臭装置の概略斜視図である。
【図２】触媒フォイルの片面のみ触媒を担持した触媒フォイル断面の層構造の拡大模式図である。
【図３】図１の矢示Ａ方向より見た脱臭装置の概略図である。
【図４】脱臭装置の断面図である。
【図５】臭気ガスの脱臭フロー図である。
【符号の説明】
１ 脱臭装置
２ 通電加熱可能な燃焼触媒体
３ 通電加熱しない燃焼触媒体
４ センターロッド
５ アウターロッド
６ 耐熱合金フォイル
７ アルミナウイスカー
８ 結晶化ガラスの絶縁層
９ 触媒層（貴金属触媒＋ウオッシュコート）
１０ 筒状ケース
１１ 絶縁用コート材
１２ 中間層
１３ ストッパー
１４ 絶縁バー
１５ センターロッド電極挿入用ソケット
１６ アウターロッド電極挿入用ソケット
１７、１８ 銀電極
１９ 熱電対
２０ 熱電対挿入用ソケット
２１ テフロン製耐熱絶縁チューブ
２２ 収納槽
２３ 臭気ガス流入経路
２４ 清浄空気排出経路
２５ 電源
２６ 供給電流制御系
Claims (5)
- 燃焼触媒体と、この燃焼触媒体を内部に収める筒状ケースとからなり、燃焼触媒体は通電加熱可能とされた触媒フォイルを発熱抵抗体として用い、そして燃焼触媒体の１次側より臭気ガスを導入して、その臭気成分を燃焼させ、清浄空気にして２次側より排出するようにした脱臭装置であって、
前記燃焼触媒体は、
前記触媒フォイル及びその上に形成されたアルミナウイスカーと、
前記アルミナウイスカーの上に形成され、アノーサイト、スローソナイト、セルシアンのいずれか１種またはこれらの２種以上の混合物で構成される結晶化ガラスからなる絶縁層と、
前記絶縁層の上に形成され、触媒としての貴金属成分およびウオッシュコートを組み合わせてなる触媒層、より構成されるものであり、
前記絶縁層及び前記触媒層を設けた触媒フォイルを巻き込んで形成されるものである脱臭装置。 - 燃焼触媒体は、第１の通電加熱可能な燃焼触媒体とその２次側に通電加熱しない第２の燃焼触媒体とを配してなる請求項１記載の脱臭装置。
- 通電加熱可能な燃焼触媒体は、マイカおよび熱膨張マットを組み合わせた中間層を介在させ、内面に絶縁用コート材を施した筒状ケースに収納されたものである、請求項１又は請求項２に記載の脱臭装置。
- 通電加熱可能な燃焼触媒体は、熱電対を備え、その内部温度を測定し、この測定値で設定燃焼温度を維持すべく、燃焼触媒体への供給電流を制御することとした請求項１から請求項３のいずれかに記載の脱臭装置。
- 通電加熱可能な燃焼触媒体への臭気ガスの導入風量を、通電加熱可能な燃焼触媒体内での臭気ガスの通過線速が０．５ｍ／ｓｅｃ以上となるよう調整する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の脱臭装置を用いた脱臭方法。
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