(57)【要約】  【課題】  処理効率の高い触媒処理方法を提供する。  【解決手段】  内部に連通路を有する触媒担体４０を触媒ユニット１０内に充填し、触媒担体４０が充填された触媒ユニット１０内に、処理対象となる気体を流す。触媒ユニット１０に充填された触媒担体４０の外表面及び内表面（すなわち、連通路内壁）には、多数の流路が形成され、これらの流路上で触媒反応が起こる。このように、触媒ユニット１０内では、流路が触媒担体４０の外表面及び内表面に多数存在しかつ多様であるため、圧力損失を抑えつつ、効率的に気体を処理することができる。【選択図】図２
2010058093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペレット状の触媒担体であって、
当該触媒担体の表面に設けられた複数の開口と、
当該触媒担体の内部に設けられ、前記開口を互いに連通させる連通路と
を有し、
前記連通路における最小直径が２００μｍ以上である
触媒担体。
【請求項２】
当該触媒担体の外形が、直径３ｍｍ〜２０ｍｍの略球形であり、
前記連通路における最小直径が２００μｍ〜６００μｍである
請求項１に記載の触媒担体。
【請求項３】
前記連通路は、複数の空洞と、これらの空洞を互いにつなぐ連結口とで構成されており、
この連結口の最小直径が２００μｍ〜６００μｍである
請求項２に記載の触媒担体。
【請求項４】
前記空洞は、可燃物を焼失させることにより形成され、
前記連結口は、無機物の焼結反応により形成される
請求項３に記載の触媒担体。
【請求項５】
前記連結口は、アルミナの二次粒子が含まれたセラミックス原料を焼結することにより形成される
請求項４に記載の触媒担体。
【請求項６】
容器と、この容器に充填された複数の触媒担体と、この触媒担体に担持された触媒とを含む触媒ユニットであって、
前記触媒担体は、ペレット状の外形を有し、この触媒担体の外表面に設けられた複数の開口は、内部の連通路を通して互いに連通しており、
前記触媒は、前記触媒担体の外表面と、前記連通路の内壁面とに担持されている
触媒ユニット。
【請求項７】
外表面及び内表面に触媒を担持しているペレット状の触媒担体を、容器に充填し、
触媒担体が充填された容器の中に、処理対象となる流体を流入させる
触媒処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、悪臭成分又は有害成分を含む空気を、セラミックス多孔体からなる脱臭層を強制的に通過させる脱臭方法が開示されている。
【特許文献１】特許第４０６３３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上述した背景からなされたものであり、処理効率の高い触媒処理方法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】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明に係る触媒担体は、ペレット状の触媒担体であって、当該触媒担体の表面に設けられた複数の開口と、当該触媒担体の内部に設けられ、前記開口を互いに連通させる連通路とを有し、前記連通路における最小直径が２００μｍ以上である。
【０００５】
好適には、当該触媒担体の外形が、直径３ｍｍ〜２０ｍｍの略球形であり、前記連通路における最小直径が２００μｍ〜６００μｍである。
【０００６】
好適には、前記連通路は、複数の空洞と、これらの空洞を互いにつなぐ連結口とで構成されており、この連結口の最小直径が２００μｍ〜６００μｍである。
【０００７】
好適には、前記空洞は、可燃物を焼失させることにより形成され、前記連結口は、無機物の焼結反応により形成される。
【０００８】
好適には、前記連結口は、アルミナの二次粒子が含まれたセラミックス原料を焼結することにより形成される。なお、「二次粒子」とは、粒状、箔状又は繊維状の一次粒子が三次元的に絡み合って凝集したものを指す。
【０００９】
本発明に係る触媒ユニットは、容器と、この容器に充填された複数の触媒担体と、この触媒担体に担持された触媒とを含む触媒ユニットであって、前記触媒担体は、ペレット状の外形を有し、この触媒担体の外表面に設けられた複数の開口は、内部の連通路を通して互いに連通しており、前記触媒は、前記触媒担体の外表面と、前記連通路の内壁面とに担持されている。
【００１０】
本発明に係る触媒処理方法は、外表面及び内表面に触媒を担持しているペレット状の触媒担体を、容器に充填し、触媒担体が充填された容器の中に、処理対象となる流体を流入させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、処理効率の高い触媒処理方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
まず、触媒処理システム１の全体構成を説明する。
図１は、触媒処理システム１を模式的に表す図である。
図１に例示するように、触媒処理システム１は、触媒ユニット１０と、給気ユニット２０と、排気ユニット３０とを有する。
触媒ユニット１０は、触媒担体（後述）が充填された容器であり、処理対象となる流体（本例では気体）を、触媒担体に担持されている触媒で処理する。
給気ユニット２０は、触媒ユニット１０に対して、処理対象となる流体を供給する。
排気ユニット２０は、触媒ユニット１０により処理された流体を外部に排出させる。
【００１３】
図２は、触媒ユニット１０（図１）の断面を模式的に表す図である。
図２に例示するように、触媒ユニット１０は、触媒担体４０と、この触媒担体４０を収容する容器１００と、蓋１０４とを含む。
触媒担体４０は、ペレット状の外形を有する。本例の触媒担体４０は、直径３mm?２０mmの略球形である。触媒担体４０の外形を球形とすることにより、容器１００内に充填された時に、多数の触媒担体４０がより均一にパッキングされて、触媒担体間の隙間もより均一になる。また、球形であれば転がりやすくなるため、触媒担体４０の充填作業及び取出し作業が容易になる。
【００１４】
容器１００は、蓋１０４で閉じることにより、触媒担体４０を充填する充填空間を内部に形成する。充填空間の大きさや長さは、要求される処理速度や、処理対象となる流体の種類によって異なる。
また、本例の容器１００の底面（図１の排気ユニット３０と連結する面）には、排気用通気部材１０２が設けられている。排気用通気部材１０２には、触媒担体４０は通過できないが、処理対象となる流体（気体など）が通過できる穴が設けられており、容器１００内で処理された流体は、この排気用通気部材１０２を通って排気ユニット３０に排出される。
同様に、本例の蓋１０４（図１の給気ユニット２０と連結する部分）には、給気用通気部材１０６が設けられている。給気用通気部材１０６にも、触媒担体４０は通過できないが、処理対象となる流体（気体など）が通過できる穴が設けられており、この穴を通って、給気ユニット２０から供給される流体が、触媒ユニット１０に入っていく。
【００１５】
次に、触媒処理の方法を説明する。
第１の工程では、蓋１０４を容器１００から外して、触媒担体４０を触媒ユニット１０内に充填し、十分な量の触媒担体４０を充填した後に容器１００の蓋１０４をする。触媒担体４０の内部には連通路が設けられており、触媒担体４０の外表面及び連通路内に触媒が担持されている。なお、触媒ユニット１０内に触媒担体４０を充填した後で、触媒ユニット１０内で触媒を担持させてもよい。
第２の工程では、給気ユニット２０及び排気ユニット３０によって、触媒担体４０が充填された触媒ユニット１０内に、処理対象となる流体を流す。
以上の工程により、触媒ユニット１０に充填された触媒担体４０の外表面及び内表面（すなわち、連通路内壁）には、多数の流路が形成され、これらの流路上で触媒反応が起こる。触媒ユニット１０内では、流路が触媒担体４０の外表面及び内表面に多数存在しかつ多様であるため、圧力損失を抑えつつ、効率的に流体を処理することができる。
【００１６】
図３は、触媒担体４０の断面を模式的に表す図である。
図３に例示するように、触媒担体４０は、セラミックス焼結体４００であり、例えば、コーディエライトである。
触媒担体４０の外表面には、複数の開口４０２が設けられており、これらの開口４０２は、連通路を介して互いに連通している。
連通路は、複数の空孔４０４が互いに連結して形成されている。例えば、開口４０２Aは、空孔４０４A、空孔４０４B、空孔４０４C、及び空孔４０４Dを介して、他の開口４０２Dと連通する。なお、連通路は、実際には、三次元網目状に形成されている。
触媒は、触媒担体４０の外表面及び内表面（すなわち、連通路内壁）に担持されている。
【００１７】
図４は、触媒担体４０内の連通路をより詳細に説明する図である。
図４に例示するように、セラミックス焼結体４００の内部には、複数の空孔４０４A及び空孔４０４Bが互いに隣り合った位置に形成されている。空孔４０４は、触媒担体の内部に設けられた空洞であり、例えば、可燃物を焼失させることにより形成される。空孔４０４は、例えば、球状の空間（空洞）である。
互いに隣り合う空孔４０４A及び空孔４０４Bは、連結口４０６ABにより連結される。連結口４０６は、無機物の焼結反応により形成される。空孔４０４及び連通口４０６からなる連通路において、連結口４０６が最も狭い領域となる。この連結口４０６の最小直径は２００μm以上である。なお、連結口４０６の他に、直径２００μm未満の微小な孔が存在し、これによって、隣り合う空孔４０４が連結していてもよいが、このような微小な孔は本発明では連結口とは呼ばず区別して考える。また、容器１００（図２）に充填しても潰れない程度の圧縮強度を触媒担体４０に具えさせることを考えると、連結口４０６の直径は６００μｍ以下であることが望ましい。
【００１８】
連結口４０６を有するセラミックス焼結体４００は、空孔４０４を形成するための可燃性有機物と、アルミナの二次粒子が含まれたセラミックス原料とを混合してペレット状（本例では球状）に成形し焼成することにより、製造される。アルミナの二次粒子は、直径１μｍ〜４μｍ程度の一次粒子が凝集して直径２０μｍ〜５０μｍとなったものである。このようなアルミナの二次粒子と他のコーディエライト原料とを混合して焼成することにより、焼成時に他のコーディエライト原料がアルミナ粒子に向かって移動して、空孔の壁面が開口し、連結口４０６が形成される。なお、他のコーディエライト原料には、例えば、タルク、カオリン、及び珪粉が含まれている。
【００１９】
図５は、アルミナ二次粒子を用いて焼成された触媒担体４０の写真である。図６は、比較例として、アルミナ一次粒子を用いて焼成された焼結体の写真である。図７は、比較例として、コーディエライト粉末を用いて焼成された焼結体の写真である。
図５に示すように、本例の触媒担体４０には、空孔４０４の壁の一部に、直径２００μｍ以上の連結口４０６が形成されている。なお、本例の触媒担体４０は、アルミナ二次粒子、タルク、珪粉、長石、バインダ、発砲スチロール及び水を９分間程度混合して球状に成形し、１３００〜１４００℃で１〜２時間焼成したものである。
一方、図６に示すように、アルミナの一次粒子を用いて焼成された焼結体では、直径２００μｍ未満の開口が存在するだけで、連結口は形成されていない。同様に、図７に示すように、コーディエライト粉末を焼成した焼結体でも、数μｍ程度の微小な開口が存在するだけで、連結口は形成されていない。なお、ウォールフロー型のハニカムフィルタは、このようなコーディエライト粉末を用いて形成されるため、ハニカム壁面には、このような微小な開口しか存在せず、ここにガスを通すためにはフィルタ内を高圧にする必要がある。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態の触媒処理システム１によれば、触媒担体４０の外表面及び内表面（すなわち、連通路内壁）を、処理対象となる流体が流れるため、高い処理効率が期待できる。また、このように、流路が触媒担体４０の外表面及び内表面に多数存在しかつ多様であるため、圧力損失を抑えつつ、流路内に乱流を発生させることができる。この乱流の発生により、処理対象となる流体と触媒との接触機会の増加が期待できる。
また、触媒担体４０が球状であるため、容器１００への充填作業が容易である。換言すると、容器１００の内側が複雑な形状であっても、容易に触媒担体４０を充填することができる。そのため、本実施形態の触媒担体４０を用いることにより、容器１００の設計の自由度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】触媒処理システム１の全体構成を例示する図である。
【図２】触媒ユニット１０（図１）の断面を模式的に表す図である。
【図３】触媒担体４０の断面を模式的に表す図である。
【図４】触媒担体４０内の連通路をより詳細に説明する図である。
【図５】アルミナ二次粒子を用いて焼成された触媒担体４０の写真である。
【図６】アルミナ一次粒子を用いて焼成された焼結体（比較例）の写真である。
【図７】コーディエライト粉末を用いて焼成された焼結体（比較例）の写真である。
【符号の説明】
【００２２】
１・・・触媒処理システム
１０・・・触媒ユニット
１００・・・容器
１０４・・・蓋
４０・・・触媒担体
４００・・・セラミックス焼結体
４０２・・・開口
４０４・・・空孔
４０６・・・連結口
【図１】
2010058093.tif 000003
【図２】
2010058093.tif 000004
【図３】
2010058093.tif 000005
【図４】
2010058093.tif 000006
【図５】
2010058093.tif 000007
【図６】
2010058093.tif 000008
【図７】
2010058093.tif 000009