気体の浄化装置
【課題】 酸化物半導体による効果的な触媒作用を利用して、VOCなどの有害物質を効果的に分解除去することができる気体の浄化装置を提供する。
【解決手段】 被処理気体を分解して処理する浄化処理部２０と、浄化処理部２０から排出される浄化後の気体と浄化処理部２０に送入される被処理気体との熱交換器１０を備え、浄化処理部２０は、被処理気体の処理空間を構成する処理容器２２内に、多孔体からなる基材に酸化物半導体を担持させた触媒体３１と加熱部３２、２４とを備え、触媒体３１の端部は、処理容器２２の壁に設けられた支持体３４に固定され、支持体３４と触媒体３１との接触部において、被処理気体が通過・漏洩できない構造を特徴とする。
【解決手段】 被処理気体を分解して処理する浄化処理部２０と、浄化処理部２０から排出される浄化後の気体と浄化処理部２０に送入される被処理気体との熱交換器１０を備え、浄化処理部２０は、被処理気体の処理空間を構成する処理容器２２内に、多孔体からなる基材に酸化物半導体を担持させた触媒体３１と加熱部３２、２４とを備え、触媒体３１の端部は、処理容器２２の壁に設けられた支持体３４に固定され、支持体３４と触媒体３１との接触部において、被処理気体が通過・漏洩できない構造を特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機化合物(VOC：Volatile Organic Compound)、排気ガス等の有害物を含む気体の浄化に用いる浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者は、プラスチックやVOC等の気体を分解して浄化する方法として、加熱した酸化物半導体の触媒活性作用を利用する方法を提案した（特許文献１）。酸化クロム、酸化チタン等の酸化物半導体を350〜500℃程度に加熱すると、正孔が大量に生成され、この正孔の強い酸化力により、被分解対象物は小分子に裁断化され、最終的にはこれらの小分子が空気中の酸素と反応して、水と二酸化炭素に完全分解される。
【０００３】
また、本発明者は、酸化物半導体を利用する浄化装置として、ハニカムあるいは網目状の多孔体からなる通気性を有する基材に酸化物半導体を担持して形成した触媒部と、この触媒部を加熱するヒータとを備える装置を提案した（特許文献２）。この浄化装置は、ステンレス等からなる矩形の枠体内に、通気性のあるブロック状に形成した基材に酸化物半導体を担持して形成した触媒体とヒータを対とした触媒ユニット、ならびに加熱用のヒータのみのユニット、さらに触媒体のみのユニットを用いて構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５１７１４６号
【特許文献２】特開２０１０−２１４３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した触媒ユニットを用いて浄化装置を構成する方法は、ユニットを任意に組み合わせて積層することが可能であり、触媒部の加熱温度を独立に制御することや、処理対象となるガスの種類、ならびに処理量に応じて装置を任意に構築することが容易であるという利点がある。一方、被処理気体の流量やガス濃度、使用条件に応じて、酸化物半導体による触媒作用が効率的になされるように、触媒ユニットの積層数、ヒータ・ユニットならびに触媒のみのユニットの配置を組み替える必要があり、温度制御も各ユニットで行うと言った煩雑さもあった。
【０００６】
また、触媒部を複数段積層する従来の構造では、上述の煩雑さに加えて、下記に述べる２つの主な問題点があった。1つは触媒ユニット内で起こる問題であり、触媒担持ハニカム（触媒体）とこれを支える支持体の壁との間に隙間を生じ易く、被処理気体が触媒担持ハニカムを通過せずに、壁を伝って漏洩することであった。このため、漏洩を防止する為に、触媒担持ハニカムと支持体の壁の間をシール材で目詰めする必要があった。第２の問題点は、積層された触媒ユニット間にガスの漏洩を防ぐために挿入されているパッキング・シートが磨耗しやすいことであった。従って、従来は、触媒担持ハニカムの交換時にシールのやり直しと、パッキング・シートの新規交換を行わなければならず、材料のコストならびに作業が煩雑となるためコスト高とならざるを得なかった。特に、高温酸素下で使用できるパッキング・シートは少なく、高価である。
【０００７】
本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、酸化物半導体による効果的な触媒作用を発揮させ、VOCなどの有害物質を効果的に分解除去することができる気体の浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る気体の浄化装置は、被処理気体を分解して処理する浄化処理部と、浄化処理部から排出される浄化後の気体と浄化処理部に送入される被処理気体との熱交換器を備え、前記浄化処理部は、被処理気体の処理空間を構成する処理容器内に、多孔体からなる基材（例えばハニカム構造を持つ基板）に酸化物半導体を担持させた触媒体と、これを加熱する加熱部とを備え、前記触媒体の端部は、処理容器の壁に設けられた支持体に固定され、該支持体と触媒体との接触部において被処理気体が通過・漏洩できない構造を持つことを特徴とする。
本発明に係る気体の浄化装置は、浄化処理部と排熱利用の熱交換器とを組み合わせた構造からなり、浄化処理部は従来の触媒ユニットや前置加熱ユニットを積層することなく、1つのシステムの中に組み込み、一体化した構造をとることが特徴である。一体化構造とすることにより、これまでのように高価なパッキング・シートを用いて触媒ユニットや前置加熱ユニットを積層する必要がない。
なお、触媒体と加熱部は対として設ける必要はなく、触媒体と加熱部とを別個に設けても良い。また、触媒体と加熱部の配置数（段数）も限定されるものではない。
【０００９】
前記加熱部は、前記触媒体に被処理気体が進入する前段に、被処理気体を加熱するプリヒート部として設けられていることにより、被処理気体を効果的にかつ均一に加熱して触媒体による分解作用を効率的に行うことができる。また、装置の始動時にプリヒートを点灯し、所定の温度への立ち上げ時間を短縮することも可能である。
前記触媒体は、触媒体を収容する支持ボックスを介して前記支持体に支持され、前記支持ボックスあるいは前記支持体との接触部において被処理気体の通過・漏洩を阻止して支持された構成とすることもできる。これにより、被処理気体を確実に触媒体に接触させることができ、被処理気体の分解処理を確実に行うことができる。
【００１０】
また、前記熱交換器は、前記浄化処理部の浄化気体が排出される側に、前記処理容器と外容器とを連通させるとともに、前記外容器内に被処理気体を通流させる通気パイプを配し、該通気パイプから送出される被処理気体が、前記前記処理容器の上流側（前段側）に流入することにより、浄化処理部で浄化された浄化気体と外部から導入される被処理気体とが効果的に熱交換され、浄化処理部における被処理気体の分解を効率的に行うことができる。
前記外容器には、浄化気体が通過する屈曲流路を構成する通気制御板が、延出向きを互い違いとして複数段に配置され、前記通気パイプが前記通気制御板に嵌挿されていることにより、熱交換器における浄化気体と被処理気体の熱交換が効率的になされる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る気体の浄化装置によれば、浄化処理部と熱交換器を組み合わせて構成したことにより、酸化物半導体を担持させた触媒体による被処理気体の分解作用を効率的に行うことができる。また、浄化処理部の壁に設けられた支持体に触媒体の端部を被処理気体の漏洩を遮断するように固定されていることにより、被処理気体の漏出を防止して確実に有害物を分解処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】気体の浄化装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】浄化処理部の構成を示す断面図である。
【図３】図２のＣ−Ｃ’線における平面図である。
【図４】触媒体を支持体により処理容器に支持する構成を示す断面図である。
【図５】支持体により触媒体を支持した状態を示す処理容器の平面図である。
【図６】浄化処理部の他の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（熱交換器の構成）
図１は、本発明に係る気体の浄化装置の一実施形態の全体構成を示す。本実施形態の浄化装置は、機枠５の上部に設置した熱交換器１０と、熱交換器１０の下側に設置した浄化処理部２０とを備える。
熱交換器１０は、VOC等の有害物質を含む導入気体（冷温気体）と、浄化処理部２０において浄化された気体（高温気体）とを熱交換させ、導入気体を加温して浄化処理部２０に送入し、浄化気体を冷却して熱交換器１０から送出させる作用をなす。
【００１４】
熱交換器１０は、外容器１１と、外容器１１と長手方向を平行にして外容器１１内に配置した通気パイプ１２と、外容器１１内における浄化気体の通流を制御する通気制御板１３を備える。通気パイプ１２の上端には被処理気体を導入する導入管１４がパイプ連結室１４ａを介して接続され、通気パイプ１２の下端には浄化処理部２０に被処理気体を送出する送出管１５がパイプ連結室１５ａを介して接続されている。導入管１４には被処理気体を導入する導入用のファンが接続され、被処理気体は導入管１４から熱交換器１０内に導入される。
【００１５】
通気パイプ１２として、本実施形態においてはステンレスからなるフレキシブル管を使用し、パイプ連結室１４ａ、１５ａの面内に通気パイプ１２を８本配置する構成としている。フレキシブル管は管体の外面を波形としていることから、流通気体との接触面積が大きく、熱交換性が良好になるという利点がある。
【００１６】
外容器１１の上部には、外容器１１内を下方から上方へ移動した浄化気体を排出する排気管１６が設けられる。外容器１１の下部には、浄化処理部２０に接続する接続管１７が設けられる。
通気制御板１３は、接続管１７から外容器１１内に流入して排気管１６から排出される浄化気体の流路が屈曲流路となるように設けたもので、外容器１１内の下部から上部へ所定間隔をあけ、外容器１１の対向する側板間を、延出方向が互い違いとなるに仕切るように設けている。接続管１７から外容器１１に流入した浄化気体は、通気制御板１３により、外容器１１内を屈曲しながら上方に移動し排気管１６から排出される。通気制御板１３には通気パイプ１２が嵌挿され、通気制御板１３は通気パイプ１２を通過する被処理気体と熱交換する熱交換フィンとして作用する。
【００１７】
浄化処理部２０においては酸化物半導体を担持させた触媒部が350〜500℃といった高温に加熱されるから、触媒部に接触する気体も高温に加熱されて熱交換器１０に流入する。熱交換器１０内においては、熱交換器１０に導入された被処理気体は高温に加熱された浄化気体と熱交換し、高温に加熱された状態で浄化処理部２０へ送出される。
熱交換器１２と浄化処理部２０とを接続する連絡管１８は、浄化処理部２０の下部に接続し、加熱された被処理気体は浄化処理部２０の下部から浄化処理部２０に流入する。
【００１８】
浄化処理部２０においては、触媒作用が効果的に発揮されるように被処理気体をあらかじめ加熱して触媒部に接触させている。本実施形態においては、熱交換器１０の作用によって、被処理気体をかなりの高温まで加熱した状態で浄化処理部２０に送入するから、浄化処理部２０においては、効率的にかつ均一に被処理気体が加熱された状態で分解処理され、触媒部により効率的にかつ確実に分解処理される。
【００１９】
（浄化処理部の構成）
浄化処理部２０は、矩形の有底の箱体状に形成した処理容器２２の下段（前段）側に被処理気体を加熱するプリヒート部２４を設け、プリヒート部２４の上段（後段）側に被処理気体を分解処理する処理部３０を設けたものである。
【００２０】
プリヒート部２４は、ヒータ２４ａを高さ方向（上下方向）に所定間隔をあけ、ヒータ２４ａ間に拡散板２５を配して複数個配置している。拡散板２５は処理容器２２に流入した被処理気体を処理容器２２内の全体に拡散させながら移動させるためのもので、金属板に網目状に透孔を形成したものである。本実施形態においては、プリヒート用のヒータ２４ａを３段（処理容器２０の対向壁面から延出する一対のヒータ２４aが１段に相当）設けている。
【００２１】
プリヒート用のヒータ２４ａは、処理容器２２の対向する一対の側面板間に、１段ごとに交互に処理容器２２内に差し込むようにして配置する。ヒータ２４ａには、平面方向から見てＵ字形に屈曲した形状のシースヒータを使用している。処理容器２２の側面板とヒータ２４ａとの連結部分は、セラミック製のシール材を介して気密に封止する。
処理容器２２の底部には熱交換器１０から送出される被処理気体を導入する導入室２３を設ける。導入室２３に流入した被処理気体は、導入室２３から拡散しながらプリヒート部２４を通過することによって、均一に加熱される。
【００２２】
被処理気体は熱交換器１０内を通過する際に加熱されるから、プリヒート部２４のヒータ２４ａの配置数や加熱温度についてはさほど調整することなく使用することができる。熱交換器１０を設けていない浄化装置の場合は、処理部３０において被処理気体を確実に分解するために、プリヒート部２４において被処理気体を所定温度にまで加熱する制御は非常に重要である。被処理気体の温度や被処理気体の流量により、プリヒート部２４における被処理気体の加熱温度は大きくばらつくから、使用条件に合わせてプリヒート部２４に配置するヒータ２４ａの配置数や配列、ヒータの加熱温度等を適宜調節しなければならない。
【００２３】
また、処理容器２２内に配置する処理部３０についても熱交換器１０を付設していない場合は、処理部３０の設置数や配列についても調節が必要である。
これに対して、本実施形態のように、浄化処理部２０に熱交換器１０を付設して浄化装置を構成した場合は、被処理気体の温度や被処理気体の流量が使用状態によってばらついている場合でも、熱交換器１０の作用によってある程度の温度範囲内で浄化処理部２０に送入されるから、プリヒート部２４や処理部３０の配置を変えることなく、所要の分解処理が可能である。プリヒート部２４や処理部３０の構造や配置を変えることなく使用できることは、装置の組み立てを容易にし、装置の使用効率を向上させ、メンテナンスを容易にするという大きな利点がある。
【００２４】
処理部３０は触媒としての酸化物半導体を担持した触媒体３１と、触媒体３１の下側に配されたヒータ３２とを備える。触媒体３１は通気性を有するブロック状に形成された基材に、酸化クロムあるいは酸化チタン等の酸化物半導体を担持して形成したものである。
図２に、浄化処理部２０の構成を拡大して示す。処理部３０はプリヒート部２４の上方に高さ方向に所定間隔をあけて４段設けている。触媒体３１の下側に配置するヒータ３２は、処理容器２２の対向する側面板から、交互に触媒体３１の下側に差し込むように配置する。
【００２５】
図３に図２のＣ−Ｃ’線における平面図を示す。ヒータ３２がＵ字状に折曲する形状に、触媒体３１の下方に配されている。ヒータ３２は側面板２２ａに取り付けた電極３２ａを介して電源に接続される。ヒータ３２と側面板２２ａとの取り付け部は、セラミック製のシール材を介して気密に封止される。
図３に示すように、触媒体３１は平面形状が矩形に形成された部材であり、処理容器２２の略中央位置に配されている。触媒体３１の温度は触媒体３１の中央部に熱電対４０を挿入して検知される。
【００２６】
図４に、図２のＤ部分の構成、すなわち触媒体３１を処理容器２２に支持する構成を示す。触媒体３１は、処理容器２２の内側面を囲む矩形枠状に形成した支持体３４に、支持ボックス３５を介して下方から取り付けられる。支持体３４は処理容器２２の側面板２２ｂ、２２ｂに気密に溶接して取り付けられ、ヒータ３２（ヒータ２４ａ）を取り付けた側面板２２ａ、２２ａを、他方の側面板２２ｂ、２２ｂと支持体３４にねじ止めすることにより、処理容器２２が組み立てられ、支持体３４により処理容器２２は上下に気密に仕切られる。
【００２７】
図５に側面板２２ａ、２２ｂを組み付けた処理容器２２の平面図を示す。支持体３４は触媒体３１の平面寸法よりも若干縮寸する平面形状が矩形に開口し（通過口３４ａ）、支持ボックス３５に触媒体３１を収容して支持ボックス３５を支持体３４にねじ止め固定する。図４に示すように、触媒体３１はその上面の周縁部が支持体３４の下面に当接して支持される。支持ボックス３５の下端縁には触媒体３１の下面の周縁部を係止するフランジ３５ａが設けられ、触媒体３１はフランジ３５ａと支持体３４とによって挟圧支持される。
【００２８】
触媒体３１は支持ボックス３５によって側面が完全に覆われた状態で支持されるから、被処理気体は必ず触媒体３１の解放された下面から触媒体３１内に進入し、触媒体３１中を通過して支持体３４の通気口３４ａから排出される。すなわち、被処理気体は確実に触媒体３１と接触して排出されることになる。
触媒体３１によっては厚さ寸法にばらつきが生じる場合もあるから、触媒体３１と支持体３４とをねじ止めする部分に、スペーサーを兼ねてセラミック等の耐熱性を有するシール材を介装してもよい。
【００２９】
また、支持ボックス３５の下端縁に設けるフランジ３５ａを図４のように、単に平坦状に折り曲げるのではなく、フランジ３５ａの先端をさらにＬ字形に折り曲げ、触媒体３１に溝を設けておいて、溝にフランジ３５ａの先端を係入するように構成することも可能である。この場合は、触媒体３１にフランジ３５ａの先端を挿入する溝を形成する必要があるが、フランジ３５ａの先端を触媒体３１の溝に係入することにより、フランジ３５ａと触媒体３１との当接部分から被処理気体が漏出する（触媒体３１中を被処理気体が通過せず、支持ボックス３５の内側面側に被処理気体が回り込むこと）ことをさらに確実に防止することができる。
【００３０】
上述した処理部３０における触媒体３１を支持する構成は、被処理気体を確実に触媒体３１に接触させ、触媒体３１による分解作用を効率的にかつ確実に作用させる上で有効である。揮発性有害物質を浄化処理する浄化装置としての信頼性を向上させる上で、被処理気体の漏出を防止する構成はきわめて重要である。
【００３１】
また、前述したプリヒート部２４について説明したと同様に、被処理気体が均一に加熱されることから処理部３０の加熱温度も容易に均一温度に保持することができ、個々の処理部３０に設置するヒータ３２の加熱温度を微調整したりすることなく、確実に被処理気体を分解処理することが可能となる。熱交換器１０を付設していない浄化装置では、処理部３０における分解作用が有効に作用するように、処理部３０の設置段数や、設置位置、個々の処理部３０におけるヒータ３２の加熱温度を細かく微調整する必要があった。これに対して、本実施形態の浄化装置においては、処理部３０の設置段数や設置位置については使用条件によらずにほぼ汎用的に使用することができるという利点がある。
【００３２】
なお、上記実施形態の浄化装置においては、熱交換器１０と浄化処理部２０はいずれも断熱性材によりその外周囲を包囲し、熱交換器１０と浄化処理部２０とを保温して、熱交換と浄化処理が効率的になされるようにしている。
【００３３】
（浄化装置の他の構成例）
図６は、本発明に係る浄化装置の他の構成例を示す。
本実施の形態の浄化装置は、浄化処理部２０のプリヒート部２４の上方に配置する処理部３０を、上記実施形態とは異なる配置としている。すなわち、最上部に配置する処理部３０については、触媒体３１ａ、３１ｂを２段に重ねて使用し、触媒体３１ａ、３１ｂを一つの支持ボックス３５に収容して支持している。
【００３４】
上記実施形態においては処理部３０ごとに触媒体とヒータとを対にして配置しているが、本実施形態においては、最上段の処理部３０についてはヒータを省略し、第１段と第２段の処理部３０のみにヒータ３２を配置している。このような配置が可能となる理由は、熱交換器１０の作用により被処理気体が加熱されて浄化処理部２０に送入され、プリヒート部２４を設けたことにより被処理気体が加熱され、処理部３０のすべてにヒータ３２を設けることなく触媒体３１を所要の分解処理温度にまで加熱できるからである。場合によっては、処理部３０にはヒータ３２を設けずにプリヒート部２４のみにヒータを設ける構成とすることもできるし、逆にプリヒート部２４を設けずに個々の処理部３０にヒータ３２を配する構成とすることもできる。
【００３５】
また、浄化装置の浄化処理部２０に設ける処理部３０の段数（本実施形態では４段）についても適宜選択することができる。
また、使用条件によっては浄化対象とする被処理気体の分量（流量）や処理対象とする気体の性状が異なるから、処理部３０の段数や、処理容器２２の大きさ、触媒体３１の大きさ等は適宜設定すればよい。ただし、本発明に係る浄化装置は、使用条件によって基本的な設計を大きく変更することなく被処理気体を効率的に加熱して、効率的に分解処理することができるから、装置設計が容易であり、汎用的に使用することができるという利点がある。
【００３６】
なお、処理部３０に使用する触媒体３１は、通気性を有する基材に酸化物半導体を担持させたものであり、通気性を有する基材には、コーディエライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）やゼオライト等からなるセラミックス製の多孔体が使用される。多孔体の構造としては、通気部分がハニカム状に形成されたもの、通気部分が三次元の網目体状に形成されたものが用いられる。
基材に担持させる酸化物半導体には種々のものが利用できるが、酸化クロム(Ｃｒ2Ｏ3)、酸化ニッケル(ＮｉＯ)、酸化鉄(Ｆｅ2Ｏ3)、酸化チタン(ＴｉＯ2)等が好適に用いられる。通気性を有する基材に酸化物半導体を担持させる方法としては、スプレー法、電気泳動電着法、ディップ法等が利用できる。
【実施例】
【００３７】
本発明に係る気体の浄化装置を実際に使用した例について説明する。
処理部３０に用いる触媒体として、大きさ100×100×30mm、ハニカム構造あるいは網目体構造の基材に酸化物半導体として酸化クロムを担持したものを使用した。使用した触媒体の段数は４段である。
プリヒート部の３段あるヒータのうち１段目と２段目のヒータに通電する。ヒータ１段は600W（300Wのヒータが一対）。処理部３０については、１〜３段目のヒータ３２に通電する。ヒータ３２は300W。ヒータ２４a、３２の投入パワーは、合わせて2.1ｋWとなる。この電力は常時投入されている必要はなく、被処理気体の分解の際の反応熱も活用できるので、投入電力は顕著に減少する。プリヒート部２４の熱電対と３段目の処理部３０に配置した熱電対により温度を検知し、プリヒート部２４及び触媒体３１の温度が500℃になるように制御した。本発明に係る浄化装置においては触媒体やヒータを固定設置して使用するが、本実施例のように、処理風量に合わせてプリヒート・ヒータの本数を選択し、加熱温度を制御し、触媒体の温度を容易かつ的確に調節することができる。
【００３８】
プリヒート部２４と触媒体３１の加熱温度を350〜500℃としたとき、熱交換器１０から浄化処理部２０へ送出される被処理気体の温度は210〜300℃であった。熱交換器１０においては、浄化処理部２０から排出される高温の浄化気体が約60%の効率で被処理気体の加熱に用いられる。
本発明に係る気体の浄化装置における熱交換器の作用は、本来、浄化気体の排熱を有効利用することであるが、これだけには止まらない。すなわち、浄化処理部２０に熱交換器１０を組み合わせて利用すると、浄化処理部２０内においては到る所で均一な温度になり、定格値の処理ガス量の変動に対しても所望の温度分布が確保され、十分に対処することが可能となる。
【００３９】
浄化処理部２０に熱交換器１０を装着しない場合には、処理部３０に配置した熱電対を用いて段ごとに温度検知し、各々のヒータの通電を制御して処理部３０の温度が一定となるように保っていた。これに対して、熱交換器１０を装着した場合には、浄化処理部２０の中央に位置する一個所の熱電対で装置内の温度を検知するだけで、装置内の温度を一様に維持することが可能となった。装置内が一様な温度分布となることは、各々の処理部３０に付属している熱電対によって確認した。
このように、熱交換器１０と浄化処理部２０とを組み合わせると、被処理気体の風量が変動した場合でも、浄化処理部２０内の温度が均一に保持される作用が得られることから、装置の温度制御が容易になり、装置の維持管理作業を容易にし、被処理気体を効率的に浄化することが可能になる。
【００４０】
空気を搬送ガスとし、200ppmの濃度でトルエンを含む被処理気体について浄化処理を行った。浄化装置の定格風量は５ｍ3／分である。導入管１４から熱交換器１０に導入された被処理気体は熱交換器１０内において加熱され、連絡管１８を経由して浄化処理部２０の下部に送入される。トルエンはプリヒート部２４で加熱され、その後、処理部３０を通過して炭酸ガスと水に完全分解される。分解ガスの排熱は熱交換器１０の中を階段を上るように移動し、熱交換器１０の排気管１６から排出される。
トルエン濃度の測定にはThermo Fischer Scientific Inc.社の炭化水素計（TVA-1000B）を用い、導入管１４と排気管１６の位置でそれぞれ測定した。その結果、分解効率が約９８％でトルエンが分解されたことが明らかになった。
【００４１】
上述した条件と同様の設定条件でタバコ10本を、空気を搬送ガスとして導入管１４から熱交換器１０に送入し、導入管１４と排気管１６のそれぞれの位置で炭素水素計を用いて測定を行った。測定結果は、導入管１４と排気管１６の双方における炭化水素計の値は同一であり、空気レベルまで完全に浄化されることが分かった。また、排気管１６から排出される排気は、全くの無臭であった。この実験から、本実施例の気体の浄化装置が効果的な浄化作用を有することが確認できた。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 熱交換器
１１ 外容器
１２ 通気パイプ
１４ 導入管
１５ 送出管
１６ 排気管
１８ 連絡管
２０ 浄化処理部
２２ａ、２２ｂ 側面板
２４ プリヒート部
２４ａ ヒータ
２５ 拡散板
３０ 処理部
３１、３１ａ、３１ｂ 触媒体
３２ ヒータ
３４ 支持体
３４ａ 通気口
３５ 支持ボックス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機化合物(VOC：Volatile Organic Compound)、排気ガス等の有害物を含む気体の浄化に用いる浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者は、プラスチックやVOC等の気体を分解して浄化する方法として、加熱した酸化物半導体の触媒活性作用を利用する方法を提案した（特許文献１）。酸化クロム、酸化チタン等の酸化物半導体を350〜500℃程度に加熱すると、正孔が大量に生成され、この正孔の強い酸化力により、被分解対象物は小分子に裁断化され、最終的にはこれらの小分子が空気中の酸素と反応して、水と二酸化炭素に完全分解される。
【０００３】
また、本発明者は、酸化物半導体を利用する浄化装置として、ハニカムあるいは網目状の多孔体からなる通気性を有する基材に酸化物半導体を担持して形成した触媒部と、この触媒部を加熱するヒータとを備える装置を提案した（特許文献２）。この浄化装置は、ステンレス等からなる矩形の枠体内に、通気性のあるブロック状に形成した基材に酸化物半導体を担持して形成した触媒体とヒータを対とした触媒ユニット、ならびに加熱用のヒータのみのユニット、さらに触媒体のみのユニットを用いて構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５１７１４６号
【特許文献２】特開２０１０−２１４３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した触媒ユニットを用いて浄化装置を構成する方法は、ユニットを任意に組み合わせて積層することが可能であり、触媒部の加熱温度を独立に制御することや、処理対象となるガスの種類、ならびに処理量に応じて装置を任意に構築することが容易であるという利点がある。一方、被処理気体の流量やガス濃度、使用条件に応じて、酸化物半導体による触媒作用が効率的になされるように、触媒ユニットの積層数、ヒータ・ユニットならびに触媒のみのユニットの配置を組み替える必要があり、温度制御も各ユニットで行うと言った煩雑さもあった。
【０００６】
また、触媒部を複数段積層する従来の構造では、上述の煩雑さに加えて、下記に述べる２つの主な問題点があった。1つは触媒ユニット内で起こる問題であり、触媒担持ハニカム（触媒体）とこれを支える支持体の壁との間に隙間を生じ易く、被処理気体が触媒担持ハニカムを通過せずに、壁を伝って漏洩することであった。このため、漏洩を防止する為に、触媒担持ハニカムと支持体の壁の間をシール材で目詰めする必要があった。第２の問題点は、積層された触媒ユニット間にガスの漏洩を防ぐために挿入されているパッキング・シートが磨耗しやすいことであった。従って、従来は、触媒担持ハニカムの交換時にシールのやり直しと、パッキング・シートの新規交換を行わなければならず、材料のコストならびに作業が煩雑となるためコスト高とならざるを得なかった。特に、高温酸素下で使用できるパッキング・シートは少なく、高価である。
【０００７】
本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、酸化物半導体による効果的な触媒作用を発揮させ、VOCなどの有害物質を効果的に分解除去することができる気体の浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る気体の浄化装置は、被処理気体を分解して処理する浄化処理部と、浄化処理部から排出される浄化後の気体と浄化処理部に送入される被処理気体との熱交換器を備え、前記浄化処理部は、被処理気体の処理空間を構成する処理容器内に、多孔体からなる基材（例えばハニカム構造を持つ基板）に酸化物半導体を担持させた触媒体と、これを加熱する加熱部とを備え、前記触媒体の端部は、処理容器の壁に設けられた支持体に固定され、該支持体と触媒体との接触部において被処理気体が通過・漏洩できない構造を持つことを特徴とする。
本発明に係る気体の浄化装置は、浄化処理部と排熱利用の熱交換器とを組み合わせた構造からなり、浄化処理部は従来の触媒ユニットや前置加熱ユニットを積層することなく、1つのシステムの中に組み込み、一体化した構造をとることが特徴である。一体化構造とすることにより、これまでのように高価なパッキング・シートを用いて触媒ユニットや前置加熱ユニットを積層する必要がない。
なお、触媒体と加熱部は対として設ける必要はなく、触媒体と加熱部とを別個に設けても良い。また、触媒体と加熱部の配置数（段数）も限定されるものではない。
【０００９】
前記加熱部は、前記触媒体に被処理気体が進入する前段に、被処理気体を加熱するプリヒート部として設けられていることにより、被処理気体を効果的にかつ均一に加熱して触媒体による分解作用を効率的に行うことができる。また、装置の始動時にプリヒートを点灯し、所定の温度への立ち上げ時間を短縮することも可能である。
前記触媒体は、触媒体を収容する支持ボックスを介して前記支持体に支持され、前記支持ボックスあるいは前記支持体との接触部において被処理気体の通過・漏洩を阻止して支持された構成とすることもできる。これにより、被処理気体を確実に触媒体に接触させることができ、被処理気体の分解処理を確実に行うことができる。
【００１０】
また、前記熱交換器は、前記浄化処理部の浄化気体が排出される側に、前記処理容器と外容器とを連通させるとともに、前記外容器内に被処理気体を通流させる通気パイプを配し、該通気パイプから送出される被処理気体が、前記前記処理容器の上流側（前段側）に流入することにより、浄化処理部で浄化された浄化気体と外部から導入される被処理気体とが効果的に熱交換され、浄化処理部における被処理気体の分解を効率的に行うことができる。
前記外容器には、浄化気体が通過する屈曲流路を構成する通気制御板が、延出向きを互い違いとして複数段に配置され、前記通気パイプが前記通気制御板に嵌挿されていることにより、熱交換器における浄化気体と被処理気体の熱交換が効率的になされる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る気体の浄化装置によれば、浄化処理部と熱交換器を組み合わせて構成したことにより、酸化物半導体を担持させた触媒体による被処理気体の分解作用を効率的に行うことができる。また、浄化処理部の壁に設けられた支持体に触媒体の端部を被処理気体の漏洩を遮断するように固定されていることにより、被処理気体の漏出を防止して確実に有害物を分解処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】気体の浄化装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】浄化処理部の構成を示す断面図である。
【図３】図２のＣ−Ｃ’線における平面図である。
【図４】触媒体を支持体により処理容器に支持する構成を示す断面図である。
【図５】支持体により触媒体を支持した状態を示す処理容器の平面図である。
【図６】浄化処理部の他の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（熱交換器の構成）
図１は、本発明に係る気体の浄化装置の一実施形態の全体構成を示す。本実施形態の浄化装置は、機枠５の上部に設置した熱交換器１０と、熱交換器１０の下側に設置した浄化処理部２０とを備える。
熱交換器１０は、VOC等の有害物質を含む導入気体（冷温気体）と、浄化処理部２０において浄化された気体（高温気体）とを熱交換させ、導入気体を加温して浄化処理部２０に送入し、浄化気体を冷却して熱交換器１０から送出させる作用をなす。
【００１４】
熱交換器１０は、外容器１１と、外容器１１と長手方向を平行にして外容器１１内に配置した通気パイプ１２と、外容器１１内における浄化気体の通流を制御する通気制御板１３を備える。通気パイプ１２の上端には被処理気体を導入する導入管１４がパイプ連結室１４ａを介して接続され、通気パイプ１２の下端には浄化処理部２０に被処理気体を送出する送出管１５がパイプ連結室１５ａを介して接続されている。導入管１４には被処理気体を導入する導入用のファンが接続され、被処理気体は導入管１４から熱交換器１０内に導入される。
【００１５】
通気パイプ１２として、本実施形態においてはステンレスからなるフレキシブル管を使用し、パイプ連結室１４ａ、１５ａの面内に通気パイプ１２を８本配置する構成としている。フレキシブル管は管体の外面を波形としていることから、流通気体との接触面積が大きく、熱交換性が良好になるという利点がある。
【００１６】
外容器１１の上部には、外容器１１内を下方から上方へ移動した浄化気体を排出する排気管１６が設けられる。外容器１１の下部には、浄化処理部２０に接続する接続管１７が設けられる。
通気制御板１３は、接続管１７から外容器１１内に流入して排気管１６から排出される浄化気体の流路が屈曲流路となるように設けたもので、外容器１１内の下部から上部へ所定間隔をあけ、外容器１１の対向する側板間を、延出方向が互い違いとなるに仕切るように設けている。接続管１７から外容器１１に流入した浄化気体は、通気制御板１３により、外容器１１内を屈曲しながら上方に移動し排気管１６から排出される。通気制御板１３には通気パイプ１２が嵌挿され、通気制御板１３は通気パイプ１２を通過する被処理気体と熱交換する熱交換フィンとして作用する。
【００１７】
浄化処理部２０においては酸化物半導体を担持させた触媒部が350〜500℃といった高温に加熱されるから、触媒部に接触する気体も高温に加熱されて熱交換器１０に流入する。熱交換器１０内においては、熱交換器１０に導入された被処理気体は高温に加熱された浄化気体と熱交換し、高温に加熱された状態で浄化処理部２０へ送出される。
熱交換器１２と浄化処理部２０とを接続する連絡管１８は、浄化処理部２０の下部に接続し、加熱された被処理気体は浄化処理部２０の下部から浄化処理部２０に流入する。
【００１８】
浄化処理部２０においては、触媒作用が効果的に発揮されるように被処理気体をあらかじめ加熱して触媒部に接触させている。本実施形態においては、熱交換器１０の作用によって、被処理気体をかなりの高温まで加熱した状態で浄化処理部２０に送入するから、浄化処理部２０においては、効率的にかつ均一に被処理気体が加熱された状態で分解処理され、触媒部により効率的にかつ確実に分解処理される。
【００１９】
（浄化処理部の構成）
浄化処理部２０は、矩形の有底の箱体状に形成した処理容器２２の下段（前段）側に被処理気体を加熱するプリヒート部２４を設け、プリヒート部２４の上段（後段）側に被処理気体を分解処理する処理部３０を設けたものである。
【００２０】
プリヒート部２４は、ヒータ２４ａを高さ方向（上下方向）に所定間隔をあけ、ヒータ２４ａ間に拡散板２５を配して複数個配置している。拡散板２５は処理容器２２に流入した被処理気体を処理容器２２内の全体に拡散させながら移動させるためのもので、金属板に網目状に透孔を形成したものである。本実施形態においては、プリヒート用のヒータ２４ａを３段（処理容器２０の対向壁面から延出する一対のヒータ２４aが１段に相当）設けている。
【００２１】
プリヒート用のヒータ２４ａは、処理容器２２の対向する一対の側面板間に、１段ごとに交互に処理容器２２内に差し込むようにして配置する。ヒータ２４ａには、平面方向から見てＵ字形に屈曲した形状のシースヒータを使用している。処理容器２２の側面板とヒータ２４ａとの連結部分は、セラミック製のシール材を介して気密に封止する。
処理容器２２の底部には熱交換器１０から送出される被処理気体を導入する導入室２３を設ける。導入室２３に流入した被処理気体は、導入室２３から拡散しながらプリヒート部２４を通過することによって、均一に加熱される。
【００２２】
被処理気体は熱交換器１０内を通過する際に加熱されるから、プリヒート部２４のヒータ２４ａの配置数や加熱温度についてはさほど調整することなく使用することができる。熱交換器１０を設けていない浄化装置の場合は、処理部３０において被処理気体を確実に分解するために、プリヒート部２４において被処理気体を所定温度にまで加熱する制御は非常に重要である。被処理気体の温度や被処理気体の流量により、プリヒート部２４における被処理気体の加熱温度は大きくばらつくから、使用条件に合わせてプリヒート部２４に配置するヒータ２４ａの配置数や配列、ヒータの加熱温度等を適宜調節しなければならない。
【００２３】
また、処理容器２２内に配置する処理部３０についても熱交換器１０を付設していない場合は、処理部３０の設置数や配列についても調節が必要である。
これに対して、本実施形態のように、浄化処理部２０に熱交換器１０を付設して浄化装置を構成した場合は、被処理気体の温度や被処理気体の流量が使用状態によってばらついている場合でも、熱交換器１０の作用によってある程度の温度範囲内で浄化処理部２０に送入されるから、プリヒート部２４や処理部３０の配置を変えることなく、所要の分解処理が可能である。プリヒート部２４や処理部３０の構造や配置を変えることなく使用できることは、装置の組み立てを容易にし、装置の使用効率を向上させ、メンテナンスを容易にするという大きな利点がある。
【００２４】
処理部３０は触媒としての酸化物半導体を担持した触媒体３１と、触媒体３１の下側に配されたヒータ３２とを備える。触媒体３１は通気性を有するブロック状に形成された基材に、酸化クロムあるいは酸化チタン等の酸化物半導体を担持して形成したものである。
図２に、浄化処理部２０の構成を拡大して示す。処理部３０はプリヒート部２４の上方に高さ方向に所定間隔をあけて４段設けている。触媒体３１の下側に配置するヒータ３２は、処理容器２２の対向する側面板から、交互に触媒体３１の下側に差し込むように配置する。
【００２５】
図３に図２のＣ−Ｃ’線における平面図を示す。ヒータ３２がＵ字状に折曲する形状に、触媒体３１の下方に配されている。ヒータ３２は側面板２２ａに取り付けた電極３２ａを介して電源に接続される。ヒータ３２と側面板２２ａとの取り付け部は、セラミック製のシール材を介して気密に封止される。
図３に示すように、触媒体３１は平面形状が矩形に形成された部材であり、処理容器２２の略中央位置に配されている。触媒体３１の温度は触媒体３１の中央部に熱電対４０を挿入して検知される。
【００２６】
図４に、図２のＤ部分の構成、すなわち触媒体３１を処理容器２２に支持する構成を示す。触媒体３１は、処理容器２２の内側面を囲む矩形枠状に形成した支持体３４に、支持ボックス３５を介して下方から取り付けられる。支持体３４は処理容器２２の側面板２２ｂ、２２ｂに気密に溶接して取り付けられ、ヒータ３２（ヒータ２４ａ）を取り付けた側面板２２ａ、２２ａを、他方の側面板２２ｂ、２２ｂと支持体３４にねじ止めすることにより、処理容器２２が組み立てられ、支持体３４により処理容器２２は上下に気密に仕切られる。
【００２７】
図５に側面板２２ａ、２２ｂを組み付けた処理容器２２の平面図を示す。支持体３４は触媒体３１の平面寸法よりも若干縮寸する平面形状が矩形に開口し（通過口３４ａ）、支持ボックス３５に触媒体３１を収容して支持ボックス３５を支持体３４にねじ止め固定する。図４に示すように、触媒体３１はその上面の周縁部が支持体３４の下面に当接して支持される。支持ボックス３５の下端縁には触媒体３１の下面の周縁部を係止するフランジ３５ａが設けられ、触媒体３１はフランジ３５ａと支持体３４とによって挟圧支持される。
【００２８】
触媒体３１は支持ボックス３５によって側面が完全に覆われた状態で支持されるから、被処理気体は必ず触媒体３１の解放された下面から触媒体３１内に進入し、触媒体３１中を通過して支持体３４の通気口３４ａから排出される。すなわち、被処理気体は確実に触媒体３１と接触して排出されることになる。
触媒体３１によっては厚さ寸法にばらつきが生じる場合もあるから、触媒体３１と支持体３４とをねじ止めする部分に、スペーサーを兼ねてセラミック等の耐熱性を有するシール材を介装してもよい。
【００２９】
また、支持ボックス３５の下端縁に設けるフランジ３５ａを図４のように、単に平坦状に折り曲げるのではなく、フランジ３５ａの先端をさらにＬ字形に折り曲げ、触媒体３１に溝を設けておいて、溝にフランジ３５ａの先端を係入するように構成することも可能である。この場合は、触媒体３１にフランジ３５ａの先端を挿入する溝を形成する必要があるが、フランジ３５ａの先端を触媒体３１の溝に係入することにより、フランジ３５ａと触媒体３１との当接部分から被処理気体が漏出する（触媒体３１中を被処理気体が通過せず、支持ボックス３５の内側面側に被処理気体が回り込むこと）ことをさらに確実に防止することができる。
【００３０】
上述した処理部３０における触媒体３１を支持する構成は、被処理気体を確実に触媒体３１に接触させ、触媒体３１による分解作用を効率的にかつ確実に作用させる上で有効である。揮発性有害物質を浄化処理する浄化装置としての信頼性を向上させる上で、被処理気体の漏出を防止する構成はきわめて重要である。
【００３１】
また、前述したプリヒート部２４について説明したと同様に、被処理気体が均一に加熱されることから処理部３０の加熱温度も容易に均一温度に保持することができ、個々の処理部３０に設置するヒータ３２の加熱温度を微調整したりすることなく、確実に被処理気体を分解処理することが可能となる。熱交換器１０を付設していない浄化装置では、処理部３０における分解作用が有効に作用するように、処理部３０の設置段数や、設置位置、個々の処理部３０におけるヒータ３２の加熱温度を細かく微調整する必要があった。これに対して、本実施形態の浄化装置においては、処理部３０の設置段数や設置位置については使用条件によらずにほぼ汎用的に使用することができるという利点がある。
【００３２】
なお、上記実施形態の浄化装置においては、熱交換器１０と浄化処理部２０はいずれも断熱性材によりその外周囲を包囲し、熱交換器１０と浄化処理部２０とを保温して、熱交換と浄化処理が効率的になされるようにしている。
【００３３】
（浄化装置の他の構成例）
図６は、本発明に係る浄化装置の他の構成例を示す。
本実施の形態の浄化装置は、浄化処理部２０のプリヒート部２４の上方に配置する処理部３０を、上記実施形態とは異なる配置としている。すなわち、最上部に配置する処理部３０については、触媒体３１ａ、３１ｂを２段に重ねて使用し、触媒体３１ａ、３１ｂを一つの支持ボックス３５に収容して支持している。
【００３４】
上記実施形態においては処理部３０ごとに触媒体とヒータとを対にして配置しているが、本実施形態においては、最上段の処理部３０についてはヒータを省略し、第１段と第２段の処理部３０のみにヒータ３２を配置している。このような配置が可能となる理由は、熱交換器１０の作用により被処理気体が加熱されて浄化処理部２０に送入され、プリヒート部２４を設けたことにより被処理気体が加熱され、処理部３０のすべてにヒータ３２を設けることなく触媒体３１を所要の分解処理温度にまで加熱できるからである。場合によっては、処理部３０にはヒータ３２を設けずにプリヒート部２４のみにヒータを設ける構成とすることもできるし、逆にプリヒート部２４を設けずに個々の処理部３０にヒータ３２を配する構成とすることもできる。
【００３５】
また、浄化装置の浄化処理部２０に設ける処理部３０の段数（本実施形態では４段）についても適宜選択することができる。
また、使用条件によっては浄化対象とする被処理気体の分量（流量）や処理対象とする気体の性状が異なるから、処理部３０の段数や、処理容器２２の大きさ、触媒体３１の大きさ等は適宜設定すればよい。ただし、本発明に係る浄化装置は、使用条件によって基本的な設計を大きく変更することなく被処理気体を効率的に加熱して、効率的に分解処理することができるから、装置設計が容易であり、汎用的に使用することができるという利点がある。
【００３６】
なお、処理部３０に使用する触媒体３１は、通気性を有する基材に酸化物半導体を担持させたものであり、通気性を有する基材には、コーディエライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）やゼオライト等からなるセラミックス製の多孔体が使用される。多孔体の構造としては、通気部分がハニカム状に形成されたもの、通気部分が三次元の網目体状に形成されたものが用いられる。
基材に担持させる酸化物半導体には種々のものが利用できるが、酸化クロム(Ｃｒ2Ｏ3)、酸化ニッケル(ＮｉＯ)、酸化鉄(Ｆｅ2Ｏ3)、酸化チタン(ＴｉＯ2)等が好適に用いられる。通気性を有する基材に酸化物半導体を担持させる方法としては、スプレー法、電気泳動電着法、ディップ法等が利用できる。
【実施例】
【００３７】
本発明に係る気体の浄化装置を実際に使用した例について説明する。
処理部３０に用いる触媒体として、大きさ100×100×30mm、ハニカム構造あるいは網目体構造の基材に酸化物半導体として酸化クロムを担持したものを使用した。使用した触媒体の段数は４段である。
プリヒート部の３段あるヒータのうち１段目と２段目のヒータに通電する。ヒータ１段は600W（300Wのヒータが一対）。処理部３０については、１〜３段目のヒータ３２に通電する。ヒータ３２は300W。ヒータ２４a、３２の投入パワーは、合わせて2.1ｋWとなる。この電力は常時投入されている必要はなく、被処理気体の分解の際の反応熱も活用できるので、投入電力は顕著に減少する。プリヒート部２４の熱電対と３段目の処理部３０に配置した熱電対により温度を検知し、プリヒート部２４及び触媒体３１の温度が500℃になるように制御した。本発明に係る浄化装置においては触媒体やヒータを固定設置して使用するが、本実施例のように、処理風量に合わせてプリヒート・ヒータの本数を選択し、加熱温度を制御し、触媒体の温度を容易かつ的確に調節することができる。
【００３８】
プリヒート部２４と触媒体３１の加熱温度を350〜500℃としたとき、熱交換器１０から浄化処理部２０へ送出される被処理気体の温度は210〜300℃であった。熱交換器１０においては、浄化処理部２０から排出される高温の浄化気体が約60%の効率で被処理気体の加熱に用いられる。
本発明に係る気体の浄化装置における熱交換器の作用は、本来、浄化気体の排熱を有効利用することであるが、これだけには止まらない。すなわち、浄化処理部２０に熱交換器１０を組み合わせて利用すると、浄化処理部２０内においては到る所で均一な温度になり、定格値の処理ガス量の変動に対しても所望の温度分布が確保され、十分に対処することが可能となる。
【００３９】
浄化処理部２０に熱交換器１０を装着しない場合には、処理部３０に配置した熱電対を用いて段ごとに温度検知し、各々のヒータの通電を制御して処理部３０の温度が一定となるように保っていた。これに対して、熱交換器１０を装着した場合には、浄化処理部２０の中央に位置する一個所の熱電対で装置内の温度を検知するだけで、装置内の温度を一様に維持することが可能となった。装置内が一様な温度分布となることは、各々の処理部３０に付属している熱電対によって確認した。
このように、熱交換器１０と浄化処理部２０とを組み合わせると、被処理気体の風量が変動した場合でも、浄化処理部２０内の温度が均一に保持される作用が得られることから、装置の温度制御が容易になり、装置の維持管理作業を容易にし、被処理気体を効率的に浄化することが可能になる。
【００４０】
空気を搬送ガスとし、200ppmの濃度でトルエンを含む被処理気体について浄化処理を行った。浄化装置の定格風量は５ｍ3／分である。導入管１４から熱交換器１０に導入された被処理気体は熱交換器１０内において加熱され、連絡管１８を経由して浄化処理部２０の下部に送入される。トルエンはプリヒート部２４で加熱され、その後、処理部３０を通過して炭酸ガスと水に完全分解される。分解ガスの排熱は熱交換器１０の中を階段を上るように移動し、熱交換器１０の排気管１６から排出される。
トルエン濃度の測定にはThermo Fischer Scientific Inc.社の炭化水素計（TVA-1000B）を用い、導入管１４と排気管１６の位置でそれぞれ測定した。その結果、分解効率が約９８％でトルエンが分解されたことが明らかになった。
【００４１】
上述した条件と同様の設定条件でタバコ10本を、空気を搬送ガスとして導入管１４から熱交換器１０に送入し、導入管１４と排気管１６のそれぞれの位置で炭素水素計を用いて測定を行った。測定結果は、導入管１４と排気管１６の双方における炭化水素計の値は同一であり、空気レベルまで完全に浄化されることが分かった。また、排気管１６から排出される排気は、全くの無臭であった。この実験から、本実施例の気体の浄化装置が効果的な浄化作用を有することが確認できた。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 熱交換器
１１ 外容器
１２ 通気パイプ
１４ 導入管
１５ 送出管
１６ 排気管
１８ 連絡管
２０ 浄化処理部
２２ａ、２２ｂ 側面板
２４ プリヒート部
２４ａ ヒータ
２５ 拡散板
３０ 処理部
３１、３１ａ、３１ｂ 触媒体
３２ ヒータ
３４ 支持体
３４ａ 通気口
３５ 支持ボックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理気体を分解して処理する浄化処理部と、浄化処理部から排出される浄化後の気体と浄化処理部に送入される被処理気体との熱交換器を備え、
前記浄化処理部は、被処理気体の処理空間を構成する処理容器内に、多孔体からなる基材に酸化物半導体を担持させた触媒体と、加熱部とを備え、
前記触媒体の端部は、処理容器の壁に設けられた支持体に固定され、該支持体と触媒体との接触部において被処理気体が通過・漏洩できない構造を特徴とする気体の浄化装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記触媒体に被処理気体が進入する前段に、被処理気体を加熱するプリヒート部として設けられていることを特徴とする請求項１記載の気体の浄化装置。
【請求項３】
前記触媒体は、触媒体を収容する支持ボックスを介して前記支持体に支持され、前記支持ボックスあるいは前記支持体との接触部において被処理気体の通過・漏洩を阻止して支持されていることを特徴とする請求項１または２記載の気体の浄化装置。
【請求項４】
前記熱交換器は、前記浄化処理部の浄化気体が排出される側に、前記処理容器と外容器とを連通させるとともに、前記外容器内に被処理気体を通流させる通気パイプを配し、
該通気パイプから送出される被処理気体が、前記処理容器の上流側に流入することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の気体の浄化装置。
【請求項５】
前記外容器には、浄化気体が通過する屈曲流路を構成する通気制御板が、延出向きを互い違いとして複数段に配置され、前記通気パイプが前記通気制御板に嵌挿されていることを特徴とする請求項４記載の気体の浄化装置。
【請求項１】
被処理気体を分解して処理する浄化処理部と、浄化処理部から排出される浄化後の気体と浄化処理部に送入される被処理気体との熱交換器を備え、
前記浄化処理部は、被処理気体の処理空間を構成する処理容器内に、多孔体からなる基材に酸化物半導体を担持させた触媒体と、加熱部とを備え、
前記触媒体の端部は、処理容器の壁に設けられた支持体に固定され、該支持体と触媒体との接触部において被処理気体が通過・漏洩できない構造を特徴とする気体の浄化装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記触媒体に被処理気体が進入する前段に、被処理気体を加熱するプリヒート部として設けられていることを特徴とする請求項１記載の気体の浄化装置。
【請求項３】
前記触媒体は、触媒体を収容する支持ボックスを介して前記支持体に支持され、前記支持ボックスあるいは前記支持体との接触部において被処理気体の通過・漏洩を阻止して支持されていることを特徴とする請求項１または２記載の気体の浄化装置。
【請求項４】
前記熱交換器は、前記浄化処理部の浄化気体が排出される側に、前記処理容器と外容器とを連通させるとともに、前記外容器内に被処理気体を通流させる通気パイプを配し、
該通気パイプから送出される被処理気体が、前記処理容器の上流側に流入することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の気体の浄化装置。
【請求項５】
前記外容器には、浄化気体が通過する屈曲流路を構成する通気制御板が、延出向きを互い違いとして複数段に配置され、前記通気パイプが前記通気制御板に嵌挿されていることを特徴とする請求項４記載の気体の浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２２５６４（Ｐ２０１３−２２５６４Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２３２７（Ｐ２０１１−１６２３２７）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
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