JPH05312033A - 高温反応器 - Google Patents

高温反応器

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Publication number
JPH05312033A
JPH05312033A JP4117123A JP11712392A JPH05312033A JP H05312033 A JPH05312033 A JP H05312033A JP 4117123 A JP4117123 A JP 4117123A JP 11712392 A JP11712392 A JP 11712392A JP H05312033 A JPH05312033 A JP H05312033A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wall
passage
heat
reactant
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP4117123A
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
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP4117123A priority Critical patent/JPH05312033A/ja
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、外部への放熱損失を極小とし、ま
た高温反応器内の熱を有効に利用して、反応体加熱のた
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、高温反応器の
提供を目的とするものである。 【構成】 真空断熱構成の外壁1と中壁12とで外通路
15を形成し、中壁12と内壁6とで中通路16を形成
し、内壁6内に内通路17を形成し、内通路17中に反
応体10を配置し、反応体10の加熱器9を設け、反応
ガスを外通路15から中通路16、内通路17の順に通
過させるようにして高温反応器を構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は有害成分を酸化反応させ
て、無害として排気するもので、自動車、燃焼装置、乾
燥装置・暖房装置・トイレ・厨房等で発生する排気や悪
臭の酸化除去に用いる。
【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・無臭にする高温
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。
そして反応体としてはセラミックフィルター・金属フィ
ルター、あるいはこれらに白金・パラジウム等の貴金属
・マンガン等の重金属系化合物・ペロブスカイト系の複
合酸化物等の触媒を担持したものが用いられる。反応体
の形はペレット状、マット状、ネット状、ハニカム状等
様々である。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反応体は常温での
反応性は低く、反応性を高めるためにはガス温度を約2
00℃以上にする必要がある。とくにススを含む場合は
500℃以上の温度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】反応体に導入される反
応ガス温度が低い場合は酸化反応が起きにくいので、反
応体を加熱して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反応体の効果
は少ない。したがってこのような場合は、電気ヒータで
一定温度以上に反応体を加熱することが有効である。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
発生する。特に反応体自体が比較的小型の場合には熱損
失が顕著になり、加熱入力が過大となる課題があった。
【0004】また、反応体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
タあるいは反応体の交換が極めて困難となる課題も有し
ていた。
【0005】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、反応体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高温反応器を提供すること
を目的とするものである。
【0006】
【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、両端に貫通部を有する2重構造の真空断熱
構成の外壁と、前記外壁と前記外壁内に設けた有底の中
壁とで形成された外通路と、前記中壁と前記中壁内に設
けた内壁とで形成された中通路と、前記内壁内に形成さ
れた内通路中に配置された反応体と、前記反応体の近傍
に設けた加熱器を有し、反応ガスを前記外通路から前記
中通路、前記内通路の順に通過させる構成を特徴とす
る。
【0007】
【作用】本発明による上記構成の高温反応器に反応ガス
を導入すると、反応ガスはまず反応器の最外周通路であ
る外通路に入り、その後中通路へと進み、同部で加熱器
によって加熱され反応に十分な温度となり、内通路へと
入り、同部に設置された反応体を通過、反応し、外部へ
排出される。高温反応器導入前の反応ガスは温度も反応
温度より低温であるので、外通路に導入されたとき外界
との空気断熱層を形成し、反応器内部の熱が外部に放散
しにくくなる。更に外壁は真空断熱容器であるので、熱
の放散が殆どなくなる。このため断熱材等の使用をなく
することができる。このとき一部の熱は反応ガスに伝え
られるが、反応ガスはその後中通路に入り加熱されるの
で、伝えられた熱は反応ガスの予熱に使われることにな
る。
【0008】また反応体通過後の排ガスが有する熱は内
壁を介して中通路に導入された反応ガスと対抗流となっ
て熱交換し、反応ガスを予熱するのに用いられる。この
ようにして加熱器から発せられる熱は有効に反応体反応
のために利用され、外部への放熱損失は極めて少なくす
ることができることになる。
【0009】このような高温反応器では内部の温度は高
温となる。高温の物体からの熱移動は、対流や熱伝導に
よるものよりも、温度の4乗に比例して増加する熱放射
によるものが主体となる。本発明では真空断熱された外
壁内面は金属鏡面であるので、放射熱の授受は少ない。
しかも、この鏡面は内部が真空なので、酸化皮膜ができ
ないために長期間低い放射率の維持が可能である。
【0010】
【実施例】本発明による一実施例の高温反応器の縦断面
図を図1に示す。1はステンレス製の内容器2と外容器
3からなる内部が真空である外壁である。内部は少なく
とも1Torr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。外壁1の一端は、例え
ばエンジン・燃焼器・乾燥器等の排気ポートと接続する
吸入孔4を有する前蓋5である。外壁1の他端は薄肉の
ステンレス製パイプである内壁6が貫通する後蓋7であ
る。内壁6の末端は排気孔8で、先端にはヒータ9と反
応体10が設けられている。反応体は、例えばハニカム
状に成型した(モノリス)担体に貴金属系金属を担持し
たものである。この他にペレット状、マット状等様々な
形状のものを用いることができる。
【0011】ヒータ9の導線11は内壁6の外を通り後
蓋7より外部に導かれている。有底筒状の中壁12は外
壁1と内壁6の間に挿入され、支持体13で内壁6に支
持されている。中壁12の底部14は断熱材を有し、反
応体10の流れ方向上流面と対面する。
【0012】外壁1と中壁12とで外通路15を形成
し、中壁12と内壁6とで中通路16を形成し、内壁6
内に内通路17を形成する。外壁1は耐熱性金属である
ステンレス板で構成しているが、中壁12と内壁6はセ
ラミック等で構成することも可能である。反応ガス温度
を検知して加熱器9の入力を制御するための温度検知器
18を反応体10近傍に設けている。図中矢印は反応ガ
スの流れを示している。以上の構成での反応ガスの流れ
と熱移動を以下に説明する。
【0013】未燃成分ガスと空気とが混合された反応ガ
スは吸入孔4から導入され外通路15に入る。外通路1
5を通過中の反応ガスは中壁12を介して内部より伝え
られる熱によって予熱されるとともに自身が空気断熱層
を形成して、外壁1から外部への熱放散を防止する。外
壁1は内部が真空なので熱伝導が少ない。また内容器2
と外容器3の真空部は金属鏡面が酸化しないので、低い
熱放射率が維持され、反応体10の熱は極めて放散しに
くいものである。反応体10の温度は通常200度から
1000度になるが、真空断熱部はこのような高温の強
い熱放射を防止できるものである。
【0014】その後反応ガスは中通路16へと進み、内
壁6を介して反応体10下流側から熱を回収してさらに
予熱される。内壁6の内外面に伝熱促進用のフィンを取
り付ければこの熱回収はさらに促進される。次に加熱器
9に接触して反応ガスは所定の温度まで加熱され、さら
に内通路17中の反応体10を通過する。このとき反応
体10の表面で酸化反応が行なわれて未燃ガスは、炭酸
ガス・水等の酸化物に転換する。反応体10通過後の排
ガスはその下流側で内壁6を介して熱を中通路16を通
過中の反応ガスに伝え、自身は冷却され低温度となり排
気孔8より器外に排出される。加熱器9の入力は温度検
知器18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。
【0015】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の入口温度を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5.9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。したがって、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。
【0016】このような高温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。この場合は反
応体10として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、断熱容器の内部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、均一な浄化が可能
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。
【0017】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。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。
【0018】また、内壁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。また外壁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、外壁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果は増大するものであ
る。
【0019】
【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、また高温反応器内の熱の有効利用を可
能として、反応体加熱のための熱入力を必要最小限にし
た高温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。
【0020】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。さらに、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高温反応器
【符号の説明】
1 外壁 4 吸入孔 6 内壁 8 排気孔 9 加熱器 10 反応体 12 中壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】両端に貫通部を有する真空断熱構成の外壁
    と、前記外壁と前記外壁内に設けた有底の中壁とで形成
    された外通路と、前記中壁と前記中壁内に設けた内壁と
    で形成された中通路と、前記内壁内に形成された内通路
    に配置された反応体と、前記反応体の近傍に設けた加熱
    器を有し、反応ガスを前記外通路から前記中通路、前記
    内通路の順に通過させることを特徴とする高温反応器。
  2. 【請求項2】両端に貫通部を有する2重構造の真空断熱
    構成の外壁と、前記外壁と前記外壁内に設けた有底の中
    壁とで形成された外通路と、前記中壁と前記中壁内に設
    けた内壁とで形成された中通路と、前記内壁内に形成さ
    れた内通路中に配置された反応体と、前記反応体の近傍
    に設けた加熱器を有し、反応ガスを前記外通路から前記
    中通路、前記内通路の順に通過させることを特徴とする
    高温反応器。
JP4117123A 1992-05-11 1992-05-11 高温反応器 Pending JPH05312033A (ja)

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JP4117123A JPH05312033A (ja) 1992-05-11 1992-05-11 高温反応器

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JP4117123A JPH05312033A (ja) 1992-05-11 1992-05-11 高温反応器

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010282035A (ja) * 2009-06-05 2010-12-16 Ricoh Co Ltd 定着用加圧ローラ及びそれを有する定着装置並びにその定着装置を有する画像形成装置
KR101282045B1 (ko) * 2011-11-09 2013-07-04 김일상 배기가스 완전연소 정화장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010282035A (ja) * 2009-06-05 2010-12-16 Ricoh Co Ltd 定着用加圧ローラ及びそれを有する定着装置並びにその定着装置を有する画像形成装置
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