(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料ガスとオゾンガスを反応槽に導いて反応させ、その化学発光により窒素酸化物濃度を測定する化学発光式窒素酸化物計において、
試料ガスを前記反応槽に導く試料ガス流路に二酸化窒素を一酸化窒素に還元する加熱触媒還元式一酸化窒素変換器を備え、
前記反応槽からのガスを排出する排出流路には二酸化マンガン系触媒を備えてオゾンを分解するオゾン分解器を備え、かつ、
そのオゾン分解器を前記一酸化窒素変換器の加熱機構内に収納してその加熱機構で一酸化窒素変換器とオゾン分解器を共通に加熱するようにしたことを特徴とする窒素酸化物計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二酸化マンガン系触媒を備え、窒素酸化物を含むガス中のオゾンを分解するために使用されるオゾン分解器を用いた化学発光式窒素酸化物計に関するものである。
【０００２】
ガス中の窒素酸化物濃度を測定する化学発光式窒素酸化物計では、試料ガスとオゾンガスを反応槽に導いて反応させ、その際に発生する化学発光により窒素酸化物濃度を測定する。そのため窒素酸化物計内部にオゾンを発生するオゾン発生器を備えている。反応槽を経て排出されるガス中には未反応のオゾンが含まれており、そのオゾン濃度は作業環境基準又は大気環境基準を超えるに十分な濃度である。
【０００３】
オゾンを分解する方法としては、活性炭のように還元性のある物質により分解する方法、４００℃以上の高温に加熱することによりオゾン自らによる衝突接触により分解させる熱分解法、及び二酸化マンガン（ＭｎＯ2）系の複合金属酸化物触媒により分解させる方法が行なわれている。
【０００４】
このうち、活性炭を用いた分解では還元剤として作用する炭素が消費されるため、その保守を行なわなければならないという煩わしさがある。加熱による熱分解では高温化が必要である上に、ある程度の滞留時間を要するため、設備が大型化し、しかも高い分解効率が望めない問題がある。
二酸化マンガン系触媒を用いる方法は、還元剤による方法や熱分解法に比べて寿命や設備の大きさの点で優位である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
二酸化マンガン系触媒は、ＭｎＯ2をベースにして助触媒としてＮｉＯ、ＣｕＯ、ＡｇＯなどが添加されたものが一般的である。通常、この触媒は、水が表面に吸着すると活性が低下するため、水が共存する状態では水を脱離させるために７０〜８０℃程度に加熱されて使用されている。またオゾンの分解熱により水の脱離が促進されるため、水に関しては問題にはならない。
【０００６】
一方、オゾンの分解触媒を使用する窒素酸化物計やオゾンを用いたプラントでは、人為的にオゾンを発生させるオゾン発生器を使用している。オゾン発生器としては、効率や収率を考慮して無声放電方式のものが主流となっている。無声放電式オゾン発生器は、大気を原料ガスとしているため、オゾンと同時に大量の窒素酸化物ＮＯｘを発生する。そして、ＮＯｘを含んだガスがオゾン分解器の二酸化マンガン系触媒を通過すると、ＭｎＯ2はＮＯｘと以下の反応を起こし、硝酸塩を生じる。
ＭｎＯ2＋ＮＯｘ  →  Ｍｎ(ＮＯ3)2
硝酸マンガンが生じると、触媒活性が低下する。
【０００７】
本発明は二酸化マンガン系触媒を用いたオゾン分解器で、オゾンを分解しようとするガス中に触媒の被毒物質であるＮＯｘの共存が避けられない場合でも、その影響を抑えて触媒の長寿命化を図ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の化学発光式窒素酸化物計は、試料ガスを反応槽に導く試料ガス流路に二酸化窒素を一酸化窒素に還元する加熱触媒還元式一酸化窒素変換器を備え、反応槽からのガスを排出する排出流路に二酸化マンガン系触媒を備えてオゾンを分解するオゾン分解器を備えたものであり、そのオゾン分解器を一酸化窒素変換器の加熱機構内に収納してその加熱機構で一酸化窒素変換器とオゾン分解器を共通に加熱するようにしたものである。
【０００９】
オゾン分解器の二酸化マンガン系触媒を硝酸マンガンの分解温度以上に加熱することにより、触媒活性を低下させる硝酸マンガンを分解させ、窒素酸化物の脱離を促進させる。
【００１０】
【実施例】
図１に化学発光式窒素酸化物計を概略的に示す。試料ガスは加熱触媒還元式ＮＯ2−ＮＯ変換器２を経て供給され、一部は抵抗管としてのキャピラリー４を経て反応槽６に導かれ、残りはオーバーフロー流路８から排出される。ＮＯ2−ＮＯ変換器２はヒータ１０により約１９０℃に保たれている。反応槽６にはオゾン発生器１２により発生したオゾンが導かれる。反応槽６では、次の反応により化学発光を起こす。
ＮＯ＋Ｏ3  →  ＮＯ2＋ｈν
ｈνは発光を表わす。その発光は光検出器１４で検出され、その発光強度により窒素酸化物濃度が測定される。
【００１１】
オゾン発生器１２は無声放電式オゾン発生器であり、空気を原料としてオゾンを発生させるため、オゾンの発生と同時に窒素酸化物も発生し、反応槽６に導かれる。
反応槽６からの排出流路１６には二酸化マンガン系触媒を備えたオゾン分解器１８が設けられている。オゾン分解器１８にはその二酸化マンガン系触媒の温度を硝酸マンガンの分解温度である１３０℃以上に加熱するヒータ２０が設けられている。
【００１２】
図２はオゾン分解器と参考例のヒータ２０を表わしたものである。オゾン分解器１８はガラス管や石英管に二酸化マンガン系触媒２２を充填したものである。２４，２６は触媒保持用部材である。触媒を充填したチューブの外側にはヒータ２０が設けられ、その外側が断熱材２８で囲まれている。触媒２２を充填した部分のチューブには熱電対３０が設けられ、その熱電対３０の検出信号をもとにして、触媒の温度が１３０℃以上になるようにヒータ２０への通電が制御される。
【００１３】
オゾン分解器を１３０℃以上に加熱することにより、従来のように７０〜８０℃程度に加熱して使用する場合と比較すると、同じガスを流した場合で触媒の寿命が４倍以上に伸びていることが確認された。ただし、ここでは寿命は従来の寿命の４倍まで使用しても劣化していないことを意味しており、更に長寿命化が達成されている。
【００１４】
図３は化学発光式窒素酸化物計における実施例のオゾン分解器の部分を表わしたものである。（Ａ）は平面図、（Ｂ）はその垂直断面図である。図２のオゾン分解器１８は独自のヒータ２０を備えているが、図３の実施例ではオゾン分解器１８はＮＯ2−ＮＯ変換器２のヒータ１０で共通に加熱されるように配置されている。ＮＯ2−ＮＯ変換器２、オゾン分解器１８及びヒータ１０は断熱材３２で囲まれている。ＮＯ2−ＮＯ変換器２とオゾン分解器１８は、ヒータ１０により約１９０℃に加熱される。
【００１５】
化学発光式窒素酸化物計で加熱される他の部分としては反応槽６がある。反応槽６は通常、５０℃前後に加熱されるものであるが、オゾン分解器１８を反応槽６の加熱機構により共通に加熱されるようにし、その加熱機構の温度を１３０℃以上に上げることができる。この場合、反応槽６は温度を上げることにより発光強度が増すので、高感度化を達成することができる。ただし反応槽６に接近して検出器１４が設けられているので、検出器１４が加熱されることにより悪影響を及ぼさないような配慮が必要になる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明では二酸化マンガン系触媒の寿命が伸び、触媒を交換する周期が長くなって設備費や保守費の低減化につながる。
本発明のオゾン分解器を用いた化学反応式窒素酸化物計では、オゾン分解器の加熱機構としてＮＯ2−ＮＯ変換器の加熱機構を共用するので、装置コストの低減化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施例の化学発光式窒素酸化物系を示す流路図である。
【図２】  参考例におけるオゾン分解器を示す垂直断面図である。
【図３】  一実施例におけるオゾン分解器部分を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はその垂直断面図である。
【符号の説明】
２      ＮＯ2−ＮＯ変換器
６      反応槽
１０      ヒータ
１４      光検出器
１６      ガス排出流路
１８      オゾン分解器
２０      ヒータ
２２      二酸化マンガン系触媒
【図１】
0003656323.tif 000002
【図２】
0003656323.tif 000003
【図３】
0003656323.tif 000004