WO2013145867A1 - 排ガス処理方法および排ガス処理装置 - Google Patents

排ガス処理方法および排ガス処理装置 Download PDF

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大原隆
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株式会社村田製作所
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    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90—Heating or cooling systems

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas treatment method and an exhaust gas treatment device, and more specifically, for example, occurs in a step of heat-treating a ceramic laminate formed by laminating a ceramic body or a ceramic green sheet formed from a ceramic raw material, and the like.
  • the present invention relates to an exhaust gas treatment method and an exhaust gas treatment apparatus used for treating exhaust gas containing an organic component to be removed.
  • Exhaust gas containing decomposition gas, combustion gas, etc. (hereinafter also simply referred to as “organic component”) generated by incomplete decomposition or combustion of an organic substance such as a binder contained in is generated. And since such exhaust gas is harmful to a human body or has a bad odor, it is usually necessary to perform an appropriate treatment.
  • untreated exhaust gas (treated gas) is heated to a predetermined temperature in the heating zone (Z 1 ), and catalyst 104
  • a catalytic exhaust gas treatment apparatus 101 that passes through a reaction zone (Z 2 ) provided with a gas, and purifies the harmful malodorous component contained in the gas to be treated by oxidative combustion or thermal decomposition in the presence of the catalyst 104. It has been proposed (see Patent Document 1).
  • this catalytic exhaust gas treatment apparatus 101 when the treated exhaust gas (process gas) is discharged to the outside, the hydrocarbon concentration is detected by the gas sensor 105, and when the concentration is lower than a preset purification reference concentration, The heating value of the heating device (burner) 103 is reduced within a range not exceeding the purification reference concentration, and when the concentration becomes higher than the purification reference concentration, the heating value of the burner 103 is increased until the concentration becomes equal to or less than the purification reference concentration.
  • the purification process is performed at the lowest temperature that satisfies the purification standard concentration, thereby reducing the temperature load of the catalyst.
  • the parameter for controlling the gas temperature by controlling the heating value of the heating device is the organic gas concentration (hydrocarbon concentration) measured downstream from the catalyst. If there is no certain organic gas (hydrocarbon) in the exhaust gas, there is a problem that information for controlling the heating value of the heating device cannot be obtained. Further, in this exhaust gas treatment device, the heating value of the heating device is controlled by the concentration of organic gas in the exhaust gas after the catalyst treatment, so that the exhaust gas temperature when passing through the catalyst is a temperature that damages the catalyst. May cause deterioration of the catalyst.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide an exhaust gas treatment method and an exhaust gas treatment device capable of efficiently removing organic components contained in exhaust gas while suppressing deterioration of the catalyst. To do.
  • the exhaust gas treatment method of the present invention comprises: A heat treatment step of heating the gas to be treated sent from a predetermined previous step in a state containing an organic component to be decomposed, and An air mixing step of mixing air with the heat-treated heat-treated gas so that the temperature of the air-mixed gas is equal to or lower than a predetermined temperature; And a catalyst processing step of processing the air mixed gas in a catalyst processing chamber in which a catalyst is disposed.
  • the exhaust gas treatment method of the present invention preferably includes a stirring step of stirring the air mixed gas to make the air mixed gas uniform.
  • the temperature of the air mixed gas is detected before the catalyst processing chamber, and the amount of air mixed with the heat processing gas is controlled by the air mixing unit according to the detected temperature of the air mixed gas. It is preferable that it is comprised.
  • the temperature of the air mixed gas supplied to the catalyst treatment step can be controlled to a temperature at which the load on the catalyst does not increase, and the present invention is further effectively realized. Can do.
  • the temperature of the air mixed gas is detected downstream from the region where the air mixed gas is stirred, and the air mixed with the heat treatment gas in the air mixing unit according to the detected temperature of the air mixed gas It is preferable to be configured to control the amount of.
  • the present invention can be further effectively realized.
  • the exhaust gas treatment apparatus of the present invention is A heat treatment chamber for heating a gas to be treated that has been sent from a predetermined previous process in a state containing an organic component to be decomposed; An air mixing unit that mixes air with the heat treatment gas that has been heat-treated in the heat treatment chamber, and sets the temperature of the air mixed gas to a predetermined temperature or lower; And a catalyst processing chamber for processing the air mixed gas mixed with air in the air mixing section in contact with the catalyst.
  • the exhaust gas treatment apparatus includes an agitation mechanism for agitating the air mixed gas to make the air mixed gas uniform.
  • an agitation mechanism for agitating the air mixed gas to make the air mixed gas uniform.
  • the exhaust gas treatment apparatus of the present invention is Temperature detecting means for detecting the temperature of the air mixed gas in front of the catalyst processing chamber; It is preferable to include a control valve that controls the amount of air mixed with the heat treatment gas in the air mixing unit in accordance with the temperature detected by the temperature detecting means.
  • the temperature of the air mixed gas supplied to the catalyst processing chamber can be controlled to a temperature at which the load on the catalyst does not increase, and the present invention is further effectively realized. Can do.
  • temperature detection means for detecting the temperature of the air mixed gas downstream from the stirring mechanism, and air mixed with the heat treatment gas in the air mixing section according to the temperature detected by the temperature detection means
  • a control valve for controlling the amount of gas.
  • the exhaust gas treatment method of the present invention includes a heat treatment step for heat treating a gas to be treated, an air mixing step for mixing air with the heat treatment gas, and a catalyst treatment step for catalytically treating the air mixed gas. Since it comprises, the organic component contained in waste gas can be efficiently removed, suppressing the deterioration of the catalyst in a catalyst treatment process.
  • the exhaust gas treatment apparatus of the present invention includes a heat treatment chamber for heating a gas to be treated, an air mixing unit for mixing air with the heat treatment gas, an air mixed gas, and a catalyst inside. Since the catalyst treatment chamber for treating in the catalyst treatment chamber is provided, organic components contained in the exhaust gas can be efficiently removed while suppressing deterioration of the catalyst in the catalyst treatment step.
  • the load of the catalyst may be increased.
  • conditions such as the heating temperature are adjusted to adjust the degree of decomposition of the organic components, and air is mixed with the heat treatment gas after the heat treatment to perform the catalyst treatment (secondary treatment) step.
  • the load on the catalyst can be reliably and appropriately controlled so that the load on the catalyst is not excessively increased, and the life of the catalyst can be extended.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an exhaust gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the exhaust gas containing the organic component to be processed which is generated when the ceramic laminate formed by laminating the ceramic green sheets is heat-treated and debinding is performed.
  • An explanation will be given by taking an exhaust gas treatment apparatus used for treatment as an example.
  • the exhaust gas treatment apparatus A1 of Embodiment 1 includes a heat treatment chamber 1 that performs heat treatment (primary treatment) by heating a gas to be treated containing an organic component to be decomposed derived from a binder.
  • the air mixing unit 2 that mixes air with the heat processing gas heated in the heat processing chamber 1 and the air mixed gas mixed with air in the air mixing unit 2 are brought into contact with the catalyst for further processing (secondary processing). ) Catalyst processing chamber 3.
  • the heat treatment chamber 1 is a mechanism for heating the exhaust gas to a certain temperature, and there is no particular restriction on its specific structure.
  • the heating temperature in the heat treatment chamber 1 varies depending on the extent to which the decomposition of the organic components proceeds in the heat treatment step.
  • the heating temperature in the heat treatment chamber 1 is usually preferably 500 to 650 ° C.
  • the air mixing unit 2 for mixing air with the heat treatment gas heat-treated in the heat treatment chamber 1 is a region for mixing the heat treatment gas and air (diluting the heat treatment gas).
  • a control valve 21 for controlling the amount of air to be mixed is provided.
  • the temperature of the air mixed gas sent to the catalyst processing chamber 3 is detected at a position before the catalyst processing chamber 3 in the gas flow path 5 through which the air mixed gas mixed with air in the air mixing section 2 passes.
  • a temperature detecting means 22 is provided.
  • the opening degree of the control valve 21 is adjusted by the temperature of the air mixed gas detected by the temperature detecting means 22 disposed at the position immediately before the catalyst processing chamber 2. Yes. Thereby, it becomes possible to control the temperature of the air mixed gas supplied to the catalyst processing chamber 3 to a temperature at which the load on the catalyst does not become too large.
  • the catalyst processing chamber 3 contains a catalyst in which a noble metal catalyst is supported on a ceramic carrier as a catalyst.
  • a honeycomb carrier having a honeycomb structure is used.
  • the catalyst processing chamber 3 is insulated from the outside by a heat insulating material, but no heating means is provided. However, from the viewpoint of improving the degree of freedom of temperature control, it is possible to adopt a configuration provided with heating means.
  • the exhaust gas treatment apparatus A1 of Embodiment 1 almost all of the organic components to be removed are decomposed and removed when the air mixed gas passing through the catalyst treatment chamber 3 comes into contact with the catalyst inside the catalyst treatment chamber 3. It is configured to be.
  • the exhaust gas generated when the binder was removed by heat treatment of the ceramic laminate was treated.
  • the internal temperature of the heat treatment chamber 1 was maintained at 500 to 650 ° C., and the degree of decomposition of the organic components in the heat treatment (primary treatment) was adjusted.
  • the air introduction amount in the air mixing unit 2 is such that air is introduced by adjusting the opening of the control valve 21 so that the temperature detected by the temperature detection means 22 is 350 to 450 ° C.
  • the graph of FIG. 2 shows the relationship between the exhaust gas treatment time (period), the catalyst performance deterioration prediction, and the actual measurement value.
  • the catalyst performance shown on the vertical axis of the graph of FIG. 2 is a normal space velocity (the amount of gas passing per unit time and the catalyst volume) as an evaluation condition for clarifying the behavior of catalyst performance degradation. This corresponds to the amount of the organic component decomposed per unit time at each time point when the exhaust gas treatment is performed at an excess space velocity about three times as large as the ratio.
  • the catalyst life When the catalyst performance value is defined as 50% of the initial value as the catalyst life, the catalyst life was about 42 months as predicted based on actual measurements.
  • the catalyst life of about 42 months is a high life as a catalyst life of the noble metal-supported type.
  • FIG. 3 is a view showing an exhaust gas treatment apparatus A2 according to another embodiment of the present invention.
  • a stirring mechanism 23 for stirring the air mixed gas mixed with air in the air mixing unit 2 in the vicinity of the outlet of the air mixing unit 2 to make the air mixed gas uniform. It has.
  • Other configurations are the same as those of the exhaust gas treatment apparatus A1 of the first embodiment.
  • the stirring mechanism 23 includes the stirring mechanism 23 formed by combining one side member 23a and the other side member 23b shown in FIGS. 4 (a), 4 (b) and FIG. Yes. 4A is a top view of the stirring mechanism 23, and FIG. 4B is a bottom view.
  • the one side member 23a which comprises the stirring mechanism 23 is a square plate-shaped member, Comprising: It has the four gas passage parts 24a formed by giving a cut and raised process.
  • Each gas passage portion 24a includes an inclined cut and raised piece 25a, a vertical upright piece 26a joined by welding, and an opening 27a.
  • the four gas passage portions 24a are arranged at equal intervals in the circumferential direction when seen in a plan view.
  • the other side member 23b is also a rectangular plate-like member, and includes four gas passage portions 24b formed by cutting and raising.
  • Each gas passage portion 24b includes a cut and raised piece 25b, a vertical upright piece 26b joined by welding, and an opening 27b.
  • the four gas passage portions 24b are arranged at equal intervals in the circumferential direction when seen in a plan view. However, in the other side member 23b, the arrangement positions (planar positions) of the four gas passage portions 24b are shifted in the circumferential direction by 30 ° with respect to the gas passage portions 24a of the one side member 23a.
  • the stirring mechanism 23 formed by bonding the above-mentioned one side member 23a and the other side member 23b in a manner as shown in FIGS. 4 (a), 4 (b) and FIG.
  • the gas passage portions 24a and 24b which function as a mixer and include cut and raised pieces 25a and 25b, vertical upright pieces 26a and 26b, and openings 27a and 27b, function as guide vanes.
  • the stirring mechanism 23 when the stirring mechanism 23 is provided, even when the distance in the axial direction of the gas flow path 5 is short, the swirl flow is generated to efficiently stir the air-mixed gas, and the temperature, oxygen concentration, decomposition A gas with no bias in the organic component concentration to be supplied can be supplied to the catalyst processing chamber 3.
  • the stirring mechanism 23 that functions as a static mixer without a drive unit, and various configurations that can improve variations in the temperature and oxygen concentration of the air mixed gas are possible. It is.
  • the exhaust gas treatment apparatus A2 of the second embodiment it is possible to greatly reduce the uneven load on the catalyst, so that the catalyst life can be further extended compared to the case of the first embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram showing a configuration of a main part of an exhaust gas treatment apparatus A3 according to still another embodiment (Embodiment 3) of the present invention, and FIG. 9B is agitation in the exhaust gas treatment apparatus of FIG. 9A. It is a figure which shows the punching plate currently used for comprising a mechanism.
  • a stirring mechanism 23 for stirring the air mixed gas is provided in the vicinity of the outlet of the air mixing unit 2.
  • the agitating mechanism 23 is provided with two punching plates 33a and 33b each having a plurality of through holes 34a and 34b shown in FIG. 9B at a predetermined interval in the flow direction of the air mixed gas. It is formed by doing.
  • Other configurations are the same as those in the second embodiment.
  • the punching plates 33a and 33b are arranged with their positions shifted so that the through holes 34a and 34b do not face each other.
  • the stirrer mechanism 23 formed by combining the two punching plates 33a and 33b is provided as in the exhaust gas treatment apparatus A3 of the third embodiment, the air mixed gas is efficiently stirred, and the temperature and oxygen concentration Thus, it is possible to supply an air mixed gas that is not biased to the catalyst processing chamber 3, and stable gas processing can be performed. Therefore, even when the exhaust gas treatment apparatus A3 of the third embodiment is used, the load on the catalyst can be reduced and the catalyst life can be further extended as compared with the case of the first embodiment.
  • FIG. 10 (a) is a diagram showing a configuration of a main part of an exhaust gas treatment apparatus A4 according to still another embodiment (Embodiment 4) of the present invention, and FIG. 10 (b) is agitated in the exhaust gas treatment apparatus of FIG. 10 (a). It is a figure which shows the partition plate currently used for comprising a mechanism.
  • the stirring mechanism 23 shown in FIG. 10A is formed by two partition plates 43a and 43b. Specifically, the two partition plates 43a and 43b are arranged at a predetermined interval in the flow direction of the air mixed gas so that the openings 44a and 44b formed in the gas flow path 5 are located on the opposite sides. It is formed by installing. Other configurations are the same as those in the second embodiment.
  • the stirring mechanism 23 is formed by combining the partition plates 43a and 43b as in the fourth embodiment, the air mixed gas is efficiently stirred so that the air mixed gas that is not biased to temperature, oxygen concentration, or the like. It becomes possible to supply to the catalyst processing chamber 3, and stable gas processing can be performed.
  • the method of configuring the stirring mechanism with this partition plate is a simple method compared to the case of the second and third embodiments, and is inexpensive stirring means when a certain bias can be allowed with respect to temperature, oxygen concentration and the like. It can be used as
  • the present invention is not limited to each of the above-described embodiments.
  • the specific structure of the heat treatment chamber, the air mixing unit, and the catalyst treatment chamber, the configuration and arrangement of the temperature detection means and the stirring mechanism, and the air supply amount can be made within the scope of the invention with regard to the configuration of the control valve for controlling the control.

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Abstract

　触媒の劣化を抑制しつつ、排ガスに含まれる有機成分を効率よく除去することが可能な排ガス処理方法および排ガス処理装置を提供する。　被処理ガスを加熱する加熱処理室１と、加熱処理室１で加熱処理された加熱処理ガスに空気を混合する空気混合部２と、空気混合ガスを触媒と接触させて処理する触媒処理室３とを備えた構成とする。　また、触媒処理室３に送られる空気混合ガスを攪拌して、空気混合ガスを均一化する攪拌機構２３を備えた構成とする。　また、触媒処理室３の手前で空気混合ガスの温度を検出する温度検出手段２２と、温度検出手段２２により検出される温度に応じて、空気混合部２で加熱処理ガスに混合される空気の量を制御する制御弁２１とを備えた構成とする。

Description

排ガス処理方法および排ガス処理装置
　本発明は、排ガス処理方法および排ガス処理装置に関し、詳しくは、例えばセラミック原料を成形したセラミック素体やセラミックグリーンシートを積層してなるセラミック積層体を熱処理して脱バインダーする工程などで発生する、除去すべき有機成分を含む排ガスを処理するために用いられる排ガス処理方法および排ガス処理装置に関する。
　例えば、セラミック電子部品などの製造工程において、セラミック原料を成形したセラミック素体や、セラミックグリーンシートを積層することにより形成されたセラミック積層体などを焼成する際に、セラミック成形体やセラミック積層体中に含まれるバインダーなどの有機物質が不完全に分解したり燃焼したりすることにより発生する分解ガスや燃焼ガスなど（以下、単に「有機成分」ともいう）を含む排ガスが発生する。そして、このような排ガスは、人体に有害であったり、悪臭を有していたりするため、通常、然るべき処理を行うことが必要となる。
　このような悪臭成分を含む排ガスを処理するための処理装置として、図１１に示すような、未処理排ガス（被処理ガス）を加熱ゾーン（Ｚ1）で所定の温度まで加熱して、触媒１０４を備えた反応ゾーン（Ｚ2）を通過させ、被処理ガスに含まれる有害悪臭成分を触媒１０４の存在下で酸化燃焼又は熱分解することにより浄化処理するようにした触媒式排ガス処理装置１０１が提案されている（特許文献１参照）。
　そして、この触媒式排ガス処理装置１０１においては、処理済排ガス（処理ガス）を外部へ排出するときの炭化水素濃度をガスセンサ１０５で検出し、その濃度が予め設定された浄化基準濃度より低いときは、浄化基準濃度を超えない範囲で加熱装置（バーナ）１０３の発熱量を減少させ、その濃度が浄化基準濃度より高くなったときは、浄化基準濃度以下になるまでバーナ１０３の発熱量を増大させることにより、浄化基準濃度を満たす最低の温度で浄化処理を行って、触媒の温度負荷を軽減するようにしている。
　しかしながら、この排ガス処理装置においては、加熱装置の発熱量を制御してガス温度を制御するパラメータは、触媒より下流側で測定される有機ガス濃度（炭化水素濃度）であるため、触媒処理後の排出ガス中に一定の有機ガス（炭化水素）が存在しなければ加熱装置の発熱量を制御するための情報が得られないという問題点がある。
　また、この排ガス処理装置においては、触媒処理後の排ガス中の有機ガス濃度により加熱装置の発熱量を制御するようにしているので、触媒を通過する際の排ガス温度が、触媒にダメージを与える温度となる場合があり、触媒の劣化を引き起こす場合がある。
特開平１０－２６７２４８号公報
　本発明は、上記課題を解決するものであり、触媒の劣化を抑制しつつ、排ガスに含まれる有機成分を効率よく除去することが可能な排ガス処理方法および排ガス処理装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の排ガス処理方法は、
　分解処理すべき有機成分を含んだ状態で所定の前工程から送られてきた被処理ガスを加熱する加熱処理工程と、
　加熱処理された加熱処理ガスに空気を混合して、空気混合ガスの温度を所定の温度以下にする空気混合工程と、
　前記空気混合ガスを、内部に触媒を配設した触媒処理室で処理する触媒処理工程と
　を備えていることを特徴としている。
　また、本発明の排ガス処理方法においては、前記空気混合ガスを攪拌して、前記空気混合ガスを均一化する攪拌工程を備えていることが好ましい。
　上述の攪拌工程を設けることにより、触媒処理工程における触媒への負荷の偏りを確実に低減することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。
　また、前記触媒処理室の手前で前記空気混合ガスの温度を検出し、検出した前記空気混合ガスの温度に応じて、前記空気混合部で前記加熱処理ガスに混合される空気の量を制御するように構成されていることが好ましい。
　上記構成を備えている場合、触媒処理工程に供給される空気混合ガスの温度を、触媒への負荷が大きくなることのない温度に制御することが可能になり、本発明をさらに実効あらしめることができる。
　また、前記空気混合ガスの攪拌を行う領域より下流で前記空気混合ガスの温度を検出し、検出した前記空気混合ガスの温度に応じて、前記空気混合部で前記加熱処理ガスに混合される空気の量を制御するように構成されていることが好ましい。
　上記構成を備えている場合、攪拌され、均一にされた状態で触媒処理工程に供給される空気混合ガスの温度を、触媒への負荷が大きくなることのない温度に確実に制御することが可能になり、本発明をさらに実効あらしめることができる。
　また、本発明の排ガス処理装置は、
　分解処理すべき有機成分を含んだ状態で所定の前工程から送られてきた被処理ガスを加熱する加熱処理室と、
前記加熱処理室で加熱処理された加熱処理ガスに空気を混合して、空気混合ガスの温度を所定の温度以下にする空気混合部と、
　前記空気混合部で空気が混合された空気混合ガスを、触媒と接触させて処理する触媒処理室と
　を具備することを特徴としている。
　また、本発明の排ガス処理装置においては、前記空気混合ガスを攪拌して、前記空気混合ガスを均一化する攪拌機構を備えていることが好ましい。
　上述の攪拌機構を設けることにより、触媒処理工程における触媒への負荷の偏りを確実に減らすことが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。
　すなわち、触媒処理工程に送られる排ガス（空気混合ガス）の温度や酸素濃度、分解処理すべき有機成分の濃度などに偏りが存在する場合、局部的に触媒への負荷が大きくなり、結果として触媒の劣化を招くことになる。そして、このような空気混合ガスの温度、酸素濃度、有機成分濃度などの偏りを、空気混合ガスの流路を長くして解消しようとした場合、装置の大型化を招くことになる。
　これに対して、上述のような攪拌機構を備えた構成とした場合には、空気混合ガスの流路を長くすることによる装置の大型化を招くことなく、効率よく空気混合ガスの均一化を図ることが可能になる。
　その結果、装置を大型化することを必要とせずに、触媒の劣化を抑制しつつ、効率よく排ガスの処理を行うことが可能になる。
　また、本発明の排ガス処理装置は、
　前記触媒処理室の手前で前記空気混合ガスの温度を検出する温度検出手段と、
　前記温度検出手段により検出される温度に応じて、前記空気混合部で前記加熱処理ガスに混合される空気の量を制御する制御弁と
　を備えていることが好ましい。
　上記構成を備えている場合、触媒処理室に供給される空気混合ガスの温度を、触媒への負荷が大きくなることのない温度に制御することが可能になり、本発明をさらに実効あらしめることができる。
　また、前記攪拌機構より下流側で前記空気混合ガスの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出される温度に応じて、前記空気混合部で前記加熱処理ガスに混合される空気の量を制御する制御弁とを備えていることが好ましい。
　上記構成を備えている場合、攪拌され均一にされた状態で触媒処理室に供給される空気混合ガスの温度を、触媒への負荷が大きくなることのない温度に確実に制御することが可能になり、本発明をさらに実効あらしめることができる。
　本発明の排ガス処理方法は、上述のように、被処理ガスを加熱処理する加熱処理工程と、加熱処理ガスに空気を混合する空気混合工程と、空気混合ガスを触媒処理する触媒処理工程とを備えているので、触媒処理工程における触媒の劣化を抑制しつつ、排ガスに含まれる有機成分を効率よく除去することができる。
　また、本発明の排ガス処理装置は、上述のように、被処理ガスを加熱する加熱処理室と、加熱処理ガスに空気を混合する空気混合部と、空気混合ガスを、内部に触媒を配設した触媒処理室で処理する触媒処理室とを具備していることから、触媒処理工程における触媒の劣化を抑制しつつ、排ガスに含まれる有機成分を効率よく除去することができる。
　なお、本発明によれば、分解処理すべき有機成分の濃度が高くて、そのまま触媒処理を行った場合には触媒の負荷が大きくなるおそれがあるような場合でも、加熱処理（一次処理）の工程で、加熱温度などの条件を調整して、有機成分の分解の程度を調節するとともに、加熱処理を行った後の加熱処理ガスに空気を混合して、触媒処理（二次処理）の工程での触媒への負荷が大きくなり過ぎないように、確実、かつ、適正に触媒への負荷をコントロールすることが可能になり、触媒の長寿命化を図ることができる。
本発明の一実施形態にかかる排ガス処理装置の構成を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態にかかる排ガス処理装置を用いてガス処理を行った場合の、触媒性能の低下の挙動を示す線図である。 本発明の他の実施形態にかかる、攪拌機構を備えた排ガス処理装置の構成を模式的に示す図である。 図３の排ガス処理装置において用いられている、一方側部材と他方側部材を組み合わせてなる攪拌機構の構成を示す図であり、（ａ）は攪拌機構の上面図、（ｂ）は下面図である。 図３の排ガス処理装置において用いられている、攪拌機構を示す斜視図である。 温度および酸素濃度を測定した、ガス流路における位置を示す図である。 攪拌機構を備えている場合と備えていない場合の、温度の偏りの状態を示す図である。 攪拌機構を備えている場合と備えていない場合の、酸素濃度の偏りの状態を示す図である。 異なる構成を有する攪拌機構を備えた、本発明の他の実施形態にかかる排ガス処理装置の構成を示す図である。 異なる構成を有する攪拌機構を備えた、発明のさらに他の実施形態にかかる排ガス処理装置の構成を示す図である。 従来の触媒式排ガス処理装置の構成を示す図である。
　以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
［実施形態１］
　図１は、本発明の一実施形態にかかる排ガス処理装置の構成を模式的に示す図である。
　この実施形態１では、積層セラミックコンデンサの製造工程で、セラミックグリーンシートを積層することにより形成されたセラミック積層体を熱処理して脱バインダーを行う際に発生した、処理すべき有機成分を含む排ガスの処理に用いられる排ガス処理装置を例にとって説明する。
　図１に示すように、この実施形態１の排ガス処理装置Ａ１は、バインダーに由来する分解処理すべき有機成分を含む被処理ガスを加熱して加熱処理（一次処理）を行う加熱処理室１と、加熱処理室１で加熱処理された加熱処理ガスに空気を混合する空気混合部２と、空気混合部２で空気が混合された空気混合ガスを触媒と接触させて、さらに処理（二次処理）する触媒処理室３とを備えている。
　上記加熱処理室１は、排ガスを一定温度まで加熱する機構であり、その具体的な構造に特別の制約はない。また、加熱処理室１における加熱温度は、加熱処理工程でどの程度にまで有機成分の分解を進行させるかによって変わる。なお、加熱処理室１における加熱温度は、通常は、５００～６５０℃とすることが望ましい。
　また、加熱処理室１で加熱処理された加熱処理ガスに空気を混合する空気混合部２は、加熱処理ガスと空気とを混合する（加熱処理ガスを希釈する）領域であり、加熱処理ガスと混合する空気の導入量を制御するための制御弁２１を備えている。
　また、空気混合部２で空気が混合された空気混合ガスが通過するガス流路５の、触媒処理室３の手前の位置には、触媒処理室３に送られる空気混合ガスの温度を検出するための温度検出手段２２が配設されている。
　なお、この実施形態１では、触媒処理室２の直前の位置に配設した温度検出手段２２により検出される空気混合ガスの温度により、制御弁２１の開度が調整されるように構成されている。これにより、触媒処理室３に供給される空気混合ガスの温度を、触媒への負荷が大きくなり過ぎることのない温度に制御することが可能になる。
　また、触媒処理室３の内部には、触媒として、セラミック製の担体に貴金属触媒を担持させた触媒が収容されている。なお、この実施形態では、セラミック製の担体としてハニカム構造のものを用いている。ただし、担体の構成はこれに制約されるものではない。
　触媒処理室３は、断熱材により外部との断熱は行っているが、特に加熱手段は設けていない。ただし、温度制御の自由度を向上させる見地から、加熱手段を備えた構成とすることも可能である。
　なお、この実施形態１の排ガス処理装置Ａ１は、触媒処理室３を通過する空気混合ガスが、触媒処理室３の内部の触媒と接触することにより、除去すべき有機成分はほとんどすべてが分解除去されるように構成されている。
　上述のように構成された排ガス処理装置Ａ１を用いて、積層セラミックコンデンサの製造工程で、セラミック積層体を熱処理して脱バインダーを行う際に発生する排ガスを処理した。
　なお、排ガス処理を行うにあたっては、加熱処理室１の内部温度を５００～６５０℃に維持して、加熱処理（一次処理）における有機成分の分解の程度を調整した。
　また、空気混合部２における空気導入量は、温度検出手段２２による検出温度が３５０～４５０℃となるように制御弁２１の開度を調整して空気を導入するようにした。
　そして、排ガスの処理を継続して行い、触媒性能の挙動（劣化の状態）を調べた。
　排ガス処理の時間（期間）と、触媒性能の劣化予測および実測値の関係を図２のグラフに示す。なお、図２のグラフの縦軸に示した触媒性能は、触媒性能の低下の挙動を明瞭にするための評価条件として、通常の空間速度（単位時間当たりに通過するガス量と触媒体積との比）に比べて約３倍の過剰な空間速度で排ガス処理を実施した場合における、各時点での単位時間当たりに分解した有機成分の量に相当するものである。
　そして、触媒性能の値が初期値の５０％になった時点を触媒寿命と規定した場合、実測に基づいた予測で触媒寿命は約４２か月であった。この約４２ヶ月の触媒寿命は、貴金属担持型の触媒寿命としては高寿命である。
［実施形態２］
　図３は、本発明の他の実施形態にかかる排ガス処理装置Ａ２を示す図である。
　この実施形態２の排ガス処理装置Ａ２は、空気混合部２の出口近傍に、空気混合部２で空気が混合された空気混合ガスを攪拌して、空気混合ガスを均一化するための攪拌機構２３を備えている。その他の構成は、上記実施形態１の排ガス処理装置Ａ１と同じである。
　この実施形態２の排ガス処理装置Ａ２では、攪拌機構２３として、図４（ａ），（ｂ）および図５に示す一方側部材２３ａと他方側部材２３ｂを組み合わせて形成した攪拌機構２３を備えている。なお、図４（ａ）は攪拌機構２３の上面図、図４（ｂ）は下面図である。
　なお、攪拌機構２３を構成する一方側部材２３ａは、方形の板状部材であって、切り起こし加工を施して形成した４つのガス通過部２４ａを備えている。各ガス通過部２４ａは、傾斜した切り起こし片２５ａと、溶接により接合された垂直起立片２６ａと、開口部２７ａとを備えている。
　そして、４つのガス通過部２４ａは、平面的にみて周方向に等しい間隔をおいて配設されている。
　また、他方側部材２３ｂも、方形の板状部材であって、切り起こし加工を施して形成した４つのガス通過部２４ｂを備えている。各ガス通過部２４ｂは、切り起こし片２５ｂと、溶接により接合された垂直起立片２６ｂと、開口部２７ｂとを備えている。
　この他方側部材２３ｂにおいても、４つのガス通過部２４ｂは、平面的にみて周方向に等しい間隔をおいて配設されている。ただし、他方側部材２３ｂにおいては、４つのガス通過部２４ｂの配設位置（平面位置）を、一方側部材２３ａのガス通過部２４ａに対して、３０°周方向に位置をずらしている。
　上述の一方側部材２３ａと他方側部材２３ｂとを、図４（ａ），（ｂ）および図５に示すような態様で貼り合わせることにより形成された攪拌機構２３は、駆動部のない静的ミキサーとして機能するものであって、切り起こし片２５ａ，２５ｂと、垂直起立片２６ａ，２６ｂと、と、開口部２７ａ，２７ｂとを備えてなるガス通過部２４ａ，２４ｂが、案内羽根として機能し、空気混合ガスがガス通過部２４ａ，２４ｂを通過する際に角度を変えられて、旋回流が生じ、ガス流路５の距離が短い場合にも、効率よく、確実な攪拌が行われる。すなわち、攪拌機構２３を備えている場合、ガス流路５の軸方向の距離が短い場合にも、旋回流を生じさせることにより、効率よく空気混合ガスを攪拌して、温度や酸素濃度、分解すべき有機成分濃度などに偏りのないガスを触媒処理室３に供給することができる。
　上述のような攪拌機構を備えた排ガス処理装置Ａ２を用いて、実施形態１の場合と同様に、積層セラミックコンデンサを製造する工程で、セラミック積層体を熱処理して脱バインダーを行う際に発生する排ガスを処理した。
　そして、ガス流路５の触媒処理室３の直前位置の、空気混合ガスの流動方向に直交する面における所定の複数の位置、すなわち、図６の（１），（２），（３），（４），（５）の各位置の温度および酸素濃度を調べることにより、温度および酸素濃度の偏りの状態を観察した。ここで、加熱処理室１の通過ガス（空気を混合する前のガス）は、評価のため全て窒素としている。なお、比較のため、攪拌機構を備えていない排ガス処理装置について、各位置の空気混合ガスの温度および酸素濃度を調べた。その結果を図７および図８に示す。
　図７および図８に示すように、攪拌機構を備えていない排ガス処理装置Ａ１に比べて、攪拌機構２３を備えているこの実施形態２の排ガス処理装置Ａ２の場合、空気混合ガスの温度および酸素濃度のばらつきが大幅に改善されていることが確認された。
　なお、駆動部のない静的ミキサーとして機能する攪拌機構２３の具体的な構成に特別の制約はなく、空気混合ガスの温度および酸素濃度のばらつきを改善できるような種々の構成とすることが可能である。
　この実施形態２の排ガス処理装置Ａ２を用いた場合、触媒への負荷の偏りを大幅に軽減することが可能になることから、触媒寿命を実施形態１の場合よりもさらに延ばすことができる。
［実施形態３］
　図９（ａ）は本発明のさらに他の実施形態（実施形態３）にかかる排ガス処理装置Ａ３の要部構成を示す図、図９（ｂ）は図９（ａ）の排ガス処理装置において攪拌機構を構成するのに用いられているパンチングプレートを示す図である。
　この実施形態３の排ガス処理装置Ａ３においても、空気混合部２の出口近傍に、空気混合ガスを攪拌するための攪拌機構２３を備えている。
　そして、攪拌機構２３は、図９（ｂ）に示す、貫通孔３４ａ，３４ｂが多数個形成された２枚のパンチングプレート３３ａ，３３ｂを空気混合ガスの流動方向に所定の間隔をおいて配設することにより形成されている。その他の構成は、上記実施形態２の場合と同様である。
　なお、パンチングプレート３３ａ，３３ｂは、貫通孔３４ａ，３４ｂが互いに正対しないように位置をずらして配設することが望ましい。また、一定の圧力損失が確保できるように、開口率や、貫通孔の大きさなどを調整することが望ましい。
　なお、パンチングプレートは、３枚以上を組み合わせて使用することも可能であり、その場合には、攪拌効率も向上するが、圧力損失が増加するため、加熱処理ガスを送風するファンなどの能力を考慮して、使用枚数を決定することが望ましい。
　この実施形態３の排ガス処理装置Ａ３のように、２枚のパンチングプレート３３ａ，３３ｂを組み合わせてなる攪拌機構２３を備えている場合にも、空気混合ガスを効率よく攪拌して、温度や酸素濃度などに偏りない空気混合ガスを触媒処理室３に供給することが可能になり、安定したガス処理を行うことができる。
　したがって、この実施形態３の排ガス処理装置Ａ３を用いた場合も、触媒への負荷の偏りを軽減して、触媒寿命を実施形態１の場合よりもさらに延ばすことができる。
［実施形態４］
　図１０（ａ）は本発明のさらに他の実施形態（実施形態４）にかかる排ガス処理装置Ａ４の要部構成を示す図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の排ガス処理装置において攪拌機構を構成するのに用いられている仕切り板を示す図である。
　この実施形態４の排ガス処理装置Ａ４においては、図１０（ａ）の攪拌機構２３が、２枚の仕切り板４３ａ，４３ｂにより形成されている。詳しくは、２枚の仕切り板４３ａ，４３ｂを、ガス流路５に形成される開口部４４ａ，４４ｂが互いに逆側に位置するように、空気混合ガスの流動方向に所定の間隔をおいて配設することにより形成されている。その他の構成は、上記実施形態２の場合と同様である。
　この実施形態４のように、仕切り板４３ａ，４３ｂを組み合わせてなる攪拌機構２３を備えている場合にも、空気混合ガスを効率よく攪拌して、温度や酸素濃度などに偏りない空気混合ガスを触媒処理室３に供給することが可能になり、安定したガス処理を行うことができる。
　なお、仕切り板の配設枚数に特別の制約はないが、配設枚数が多くなるほど攪拌効率も向上するが、圧力損失が増加するため、必要に応じて加熱処理ガスを送風するファンなどの能力を考慮して、使用枚数を決定することが望ましい。
　この仕切り板により攪拌機構を構成する方法は、上記実施形態２および３の場合と比較して、簡易な方法であり、温度、酸素濃度などに関し、一定の偏りを許容できる場合において安価な撹拌手段として使用することが可能である。
　この実施形態４の排ガス処理装置Ａ４を用いた場合も、触媒への負荷の偏りを低減して、触媒寿命を実施形態１の場合よりも延ばすことができる。
　本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、加熱処理室、空気混合部、触媒処理室の具体的な構成、温度検出手段や攪拌機構の構成や配設態様、空気の供給量を制御する制御弁の構成などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
　１　　　　　加熱処理室
　２　　　　　空気混合部
　３　　　　　触媒処理室
　５　　　　　ガス流路
　２１　　　　制御弁
　２２　　　　温度検出手段
　２３　　　　攪拌機構
　２３ａ　　　一方側部材
　２３ｂ　　　他方側部材
　２４ａ　　　一方側部材のガス通過部
　２４ｂ　　　他方側部材のガス通過部
　２５ａ　　　一方側部材の切り起こし片
　２５ｂａ　　他方側部材の切り起こし片
　２６ａ　　　一方側部材の垂直起立片
　２６ｂ　　　他方側部材の垂直起立片
　３３ａ，３３ｂ　　パンチングプレート
　３４ａ，３４ｂ　　貫通孔
　４３ａ，４３ｂ　　仕切り板
　４４ａ，４４ｂ　　開口部
　Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４　　　排ガス処理装置

Claims (8)

  1. 　分解処理すべき有機成分を含んだ状態で所定の前工程から送られてきた被処理ガスを加熱する加熱処理工程と、
    　加熱処理された加熱処理ガスに空気を混合して、空気混合ガスの温度を所定の温度以下にする空気混合工程と、
    　前記空気混合ガスを、内部に触媒を配設した触媒処理室で処理する触媒処理工程と
    　を備えていることを特徴とする排ガス処理方法。
  2. 　前記空気混合ガスを攪拌して、前記空気混合ガスを均一化する攪拌工程を備えていることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理方法。
  3. 　前記触媒処理室の手前で前記空気混合ガスの温度を検出し、検出した前記空気混合ガスの温度に応じて、前記空気混合部で前記加熱処理ガスに混合される空気の量を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の排ガス処理方法。
  4. 　前記空気混合ガスの攪拌を行う領域より下流で前記空気混合ガスの温度を検出し、検出した前記空気混合ガスの温度に応じて、前記空気混合部で前記加熱処理ガスに混合される空気の量を制御するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の排ガス処理方法。
  5. 　分解処理すべき有機成分を含んだ状態で所定の前工程から送られてきた被処理ガスを加熱する加熱処理室と、
    前記加熱処理室で加熱処理された加熱処理ガスに空気を混合して、空気混合ガスの温度を所定の温度以下にする空気混合部と、
    　前記空気混合部で空気が混合された空気混合ガスを、触媒と接触させて処理する触媒処理室と
    　を具備することを特徴とする排ガス処理装置。
  6. 　前記空気混合ガスを攪拌して、前記空気混合ガスを均一化する攪拌機構を備えていることを特徴とする請求項５記載の排ガス処理装置。
  7. 　前記触媒処理室の手前で前記空気混合ガスの温度を検出する温度検出手段と、
    　前記温度検出手段により検出される温度に応じて、前記空気混合部で前記加熱処理ガスに混合される空気の量を制御する制御弁と
    　を備えていることを特徴とする請求項５または６記載の排ガス処理装置。
  8. 　前記攪拌機構より下流側で前記空気混合ガスの温度を検出する温度検出手段と、
    　前記温度検出手段により検出される温度に応じて、前記空気混合部で前記加熱処理ガスに混合される空気の供給量を制御する制御弁と
    　を備えていることを特徴とする請求項６記載の排ガス処理装置。
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