JPH05296410A - 触媒反応器 - Google Patents

触媒反応器

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JPH05296410A
JPH05296410A JP4100854A JP10085492A JPH05296410A JP H05296410 A JPH05296410 A JP H05296410A JP 4100854 A JP4100854 A JP 4100854A JP 10085492 A JP10085492 A JP 10085492A JP H05296410 A JPH05296410 A JP H05296410A
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JP
Japan
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catalyst
reaction gas
heater
reactor
heat
Prior art date
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Pending
Application number
JP4100854A
Other languages
English (en)
Inventor
Jiro Suzuki
次郎 鈴木
Takeshi Tomizawa
猛 富澤
Tatsuo Fujita
龍夫 藤田
Kunihiro Ukai
邦弘 鵜飼
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、外部への放熱損失を極小とし、ま
た触媒反応器内の熱を有効に利用して、触媒加熱のため
の熱入力を必要最小限にし、燃料、悪臭成分、有害成分
等の未燃ガスと空気とで構成される混合ガスを円滑に反
応させて、無臭、無害として排気する、触媒反応器の提
供を目的とするものである。 【構成】 真空断熱容器の内部に通気パイプを挿入し、
前記通気パイプの挿入方向の先端に触媒とヒータを設け
たことを特徴とする触媒反応器である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車あるいは燃焼装
置の有害成分を反応させて、無害として排気する。ある
いは乾燥装置・暖房装置・トイレ・厨房等で発生する悪
臭の除去に用いる触媒反応器に関する。
【0002】
【従来の技術】燃焼排気ガス中に含まれる有害成分ガ
ス、あるいはスス等を酸化して、無害・無臭にする触媒
反応器は、工場レベルの大型のものから、自動車・家庭
用機器に用いる小型のものまで広く実用化されている。
そして触媒としては白金・パラジウム等の貴金属系金属
・マンガン等の重金属系化合物・ペロブスカイト系の複
合酸化物等が用いられる。触媒の形としてはペレット
状、マット状、ネット状、ハニカム状等様々に加工して
用いられるが、ガス状の反応物を扱う場合には、通気抵
抗が小さく機械的強度が大きなハニカム状のものが用い
られることが多い。しかしこれらの酸化触媒は常温での
反応性は低く、触媒の反応性を高めるためには反応ガス
温度を約200℃以上にする必要がある。とくにススの
場合は500℃に保たなければならない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】触媒に導入される反応
ガス温度が低い場合は触媒反応が起きにくいので、触媒
を加熱して触媒反応性を高める必要がある。自動車でも
スタート時のように排気温度の低いときは触媒の効果は
少ない。したがってこのような場合は、電気ヒータで一
定温度以上に触媒を加熱することが有効である。
【0004】このような装置では一般に、加熱時のヒー
タの放熱損失を少なくするために断熱材で外側全体を覆
う構成が多く用いられる。しかし断熱材で覆うことによ
ってかえって表面積が大きくなり、放熱損失が増加する
という事態がよく発生する。特に触媒自体が比較的小型
の場合には熱損失が顕著になり、触媒加熱用としての必
要入力が過大となってしまうという課題があった。
【0005】また、触媒温度が高温の場合は反応器の全
体的な熱歪により、金属疲労や断熱材の破損が生じ易い
ものであった。さらに断熱が厳重になると内部のヒータ
あるいは触媒の交換が極めて困難となる課題も有してい
た。
【0006】本発明は上記問題を解決するためになされ
たものであり、触媒加熱のための熱入力を最小限にし、
かつコンパクトな構成の触媒反応器を提供することを目
的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、開口を有する有底2重構造の真空断熱容器
と、前記開口を閉塞する蓋と、前記蓋に設けた通気孔
と、前記蓋を貫通し前記真空断熱容器の内部に挿入され
た通気パイプと、前記通気パイプの挿入方向先端に設け
られた触媒および加熱手段をゆうし、前記通気孔・前記
真空断熱容器と前記通気パイプの間の空間・前記触媒・
前記通気パイプ内を通る気体の流通経路を形成したもの
である。
【0008】
【作用】本発明による上記構成の触媒反応器に反応ガス
を導入すると、反応ガスはまず反応器の真空断熱容器と
通気パイプの間の外通路に入り、ヒータで加熱された触
媒を通過しその後通気パイプ内を外通路の流れと対抗し
て流れ、外部へ排出される。触媒反応器導入前の常温の
反応ガスは、通気パイプを蓋方向に流れるヒータ加熱後
の高温の反応ガスと熱交換し予熱される。このようにし
てヒータから発せられる熱は有効に触媒反応のために回
収利用される。この回収効率は真空断熱容器の外部への
放熱損失が極めて少ないことにより高いものとすること
ができる。
【0009】また、真空断熱容器の内容器は高温となる
ため熱膨張するが、周囲が真空であるので、外容器を変
形させることはない。さらに、触媒とヒータは、蓋を貫
通する通気パイプに設けられているので、真空断熱容器
を蓋から外せば容易に交換が可能である。
【0010】
【実施例】本発明による一実施例の縦断面図を図1に示
す。1は垂直に設けたステンレス製の内容器2と外容器
3からなる真空断熱容器である。内部は少なくとも1T
orr以下の真空度である。内容器2の板厚は外容器3
より薄いものを用いる。真空断熱容器1の開口4はネジ
状に形成されている。真空断熱容器1は蓋5に回転して
取り付けられている。蓋5の底部の中央に通気パイプ6
が垂直に設けられ、その先端は真空断熱容器1の底部の
近傍に位置している。通気パイプ6は薄肉のステンレス
製で、周囲は蛇腹状に拡管加工してある。通気パイプ6
の末端は排気孔7である。蓋4の側面には通気孔8が設
けられている。この通気孔8は例えばエンジン・燃焼器
・乾燥器等の排気孔と接続している。通気パイプ6の先
端の外周にはヒータ9、内周には白金族金属を担持した
触媒を担持した反応体10が設けられている。ヒータ9
の導線はパイプ外を通り蓋5の一部に気密の貫通孔11
より外部に導かれている。内容器2と通気パイプ6の外
周に外通路12を形成している。通気パイプ6の内外に
反応ガスへの伝熱を促進するためのフィン・混合促進板
を設けてもよい。反応ガス温度を検知してヒータ入力を
制御するための温度検知器13が設けられている。図中
矢印は反応ガスの流れを示している。
【0011】未燃成分ガスと空気が混合した反応ガスは
通気孔8から触媒反応器内の外通路12に導入される。
外通路12を通過中の反応ガスは通気パイプ6を介して
内部より伝えられる熱によって予熱される。予熱された
反応ガスは真空断熱容器1で熱放散が防止されている。
その後反応ガスはヒータ9で所定の温度に更に加熱され
通気パイプ6内へと進み、反応体10を通過する。反応
体10では未燃成分が酸化され炭酸ガス、水等の酸化物
に転換する。反応を終了したガスは通気パイプ6を排気
孔7に向かって流れる。高温の排気は通気パイプ6の外
側を流れる反応ガスと対抗流となっているので、熱交換
して低温となる。通気パイプ6が充分に長ければ、ほと
んど元の反応ガスの温度まで温度低下して排気孔7から
排出される。ヒータ9の入力は温度検知器13の温度を
モニタする事によって制御し、反応ガスの温度を適切に
保って円滑に反応を進行させる。酸化反応温度としては
通常約200〜800℃の範囲で設定するのが適切であ
るが、反応ガスの種類等に応じて臨機応変に設定するこ
とが必要である。
【0012】内容器直径50mm、長さ500mm、真
空度0.002torrとした本実施例によれば、反応
体10入口温度を500℃に設定し、空気中0.1%の
濃度で一酸化炭素ガスを混入して反応ガスとしたとき、
ヒータ9の加熱効率(理論必要加熱量/ヒータ入力)と
して5.3を得ることができた。このようにしてヒータ
9の熱を極めて有効に利用して反応を進行させることが
でき、また断熱効果によって外部への放熱損失も極小に
抑えることができるものである。
【0013】また、内容器の熱歪も真空内であるので、
なんら構造的な歪を生じないものである。また構成も簡
単であり、断熱材も不要であるのでコンパクトでかつ安
価に製造可能となるものである。したがって、比較的低
温度の燃焼排ガス中の未燃ガスの浄化、様々な機器から
発生する悪臭の浄化等の広い用途に使用可能となるもの
である。
【0014】このような触媒反応器はディーゼルエンジ
ンの排出するススの浄化にも効果がある。この場合は触
媒の代わりにススをトラップするフィルターを設ければ
良い。フィルターに触媒を担持してススの燃焼を促進す
ることも効果はある。ススは炭素を主体とする液体ある
いは固体であるので酸化反応は極めて遅いため、高温で
の滞留時間を長くしなければならないからである。本発
明を用いれば、フィルターの高温が電気加熱で容易に得
られると共に、断熱容器内であるのでフィルターの外部
と内部の温度むらがないため、均一なじかが可能であ
る。また、不均一なススの付着とその反応による熱歪で
フィルターが破損することもない。
【0015】ガソリンエンジンの3元触媒にも当然応用
できるものである。このようなエンジンの騒音などがあ
る場合は、低周波の音であっても真空で完全に遮断でき
るので外部に騒音を出さない。あるいは、外側が殆ど常
温となるので、安全で座席の下に置くことも可能であ
る。
【0016】真空断熱容器1を略垂直とし、略垂直に設
けた通気パイプ6の上端近傍に加熱手段を設ける。通気
孔8から導入された反応ガスは外通路12を通過するに
したがって、温度上昇し密度が低下する。このため反応
ガスは外通路12を層状に上昇する。一方、通気パイプ
6の排気は温度低下と共に重くなりつつ層状に下方に流
れる。通気パイプ6を介しての反応ガスと排気の熱交換
は良好となる。もし、逆に蓋5が上方であれば、外通路
12に入った反応ガスは通気パイプ6の途中あるいはヒ
ータ9で加熱されて軽くなるため、蓋5方向に逆流す
る。このため外通路12内でで対流が生じるため、外通
路12の温度は均一化する。一方、通気パイプ6でも冷
えた排気が急速に下方に降下して内部対流を生じる。こ
の結果排気温度は高くなり、熱損失を招くものである。
真空断熱容器1を水平に設けた場合も、外通路12の重
力方向の対流が生じるので好ましくない。
【0017】本実施例では、通気孔8から反応ガスを導
入しているが、流れが逆であっても同一の効果は得られ
るものである。また、通気パイプ6を途中で複数のパイ
プとして熱交換面積を増加させ、効率の上昇を図ること
も可能である。また、真空内での熱輻射による放熱を防
止するため、真空部にパーライト・シリカ等の微粉末・
あるいは輻射遮断の金属板を設けても良い。また真空断
熱容器1の外容器3と内容器2の内面に、銀やアルミの
蒸着あるいは鏡面仕上げなども効果はある。また、真空
断熱容器1の内容器2の内面に断熱材を設けてもよい。
このような従来公知の技術を必要に応じて付加すれば更
に効率の改善は図れるものである。
【0018】
【発明の効果】本発明は上記構成により、外部への放熱
損失を極小とし、また触媒反応器内の熱の有効利用を可
能として、触媒加熱のための熱入力を必要最小限にした
触媒反応器の提供を可能とするものである。しかも、構
成が簡単かつコンパクトであり安価に製造する事を可能
とするものである。また、取り付けが自在であり、使い
勝手も良好であることから、比較的低温度の燃焼排ガス
中の未燃ガスの浄化、様々な機器から発生する悪臭の浄
化等の広い用途に使用可能となるものであるまた、エン
ジン等の発生する排気やススの浄化も低い消費電力でで
きるとともに、低周波音を遮断する効果もある。また、
真空断熱であるので、断熱部の重量がないとともに、構
造的な熱歪が少なく軽量な構成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の触媒反応器の断面構成図
【符号の説明】
1 真空断熱容器 4 開口 5 蓋 6 通気パイプ 9 ヒータ 10 反応体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F23G 7/06 X 7815−3K (72)発明者 鵜飼 邦弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】開口を有する有底2重構造の真空断熱容器
    と、前記開口を閉塞する蓋と、前記蓋に設けた通気孔
    と、前記蓋を貫通し前記真空断熱容器の内部に挿入され
    た通気パイプと、前記通気パイプの挿入方向の先端近傍
    に設けた触媒および加熱手段を有し、前記通気孔、前記
    真空断熱容器と前記通気パイプの間の空間・前記触媒・
    前記通気パイプ内を連通する反応ガスの流通経路を形成
    した触媒反応器。
JP4100854A 1992-04-21 1992-04-21 触媒反応器 Pending JPH05296410A (ja)

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JP4100854A JPH05296410A (ja) 1992-04-21 1992-04-21 触媒反応器

Applications Claiming Priority (1)

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JP4100854A JPH05296410A (ja) 1992-04-21 1992-04-21 触媒反応器

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JPH05296410A true JPH05296410A (ja) 1993-11-09

Family

ID=14284901

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JP4100854A Pending JPH05296410A (ja) 1992-04-21 1992-04-21 触媒反応器

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JP (1) JPH05296410A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005075800A1 (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 熱交換機能を備えた反応器
JP2008062233A (ja) * 2002-07-22 2008-03-21 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 自己熱交換型熱交換器を用いた反応器
JP2009207956A (ja) * 2008-02-29 2009-09-17 Kyocera Corp 反応装置

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WO2005075800A1 (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 熱交換機能を備えた反応器
JPWO2005075800A1 (ja) * 2004-02-05 2007-10-11 独立行政法人産業技術総合研究所 熱交換機能を備えた反応器
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