(57)【要約】【課題】化学剤および生物剤により汚染された領域をより安全に汚染除去する。【解決手段】  自己推進式や、被牽引車両などの車両２２に搭載されている第１汚染除去システム２０により、過酸化水素を含有する放出ストリーム２４が供給される。システム２０には、高濃度の過酸化水素を貯蔵する容器２６が含まれる。過酸化水素は、導管３０を通り触媒リアクタ３２に送られ、水と酸素に分解される。この分解により、反応生成物が加熱され、さらに膨張させるエネルギーが放出される。膨張により、未反応の過酸化水素を含むストリーム２４が押し出される。ストリーム２４の例示的な温度は、１７０〜２８０℃であり、流量は、０．０５〜９ｋｇ／ｓである。ストリーム２４を、汚染除去する表面に直接向けてもよいし、道路などの汚染除去領域に向けてもよい。これにより汚染物質が除去される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも過酸化水素の第１フローを触媒リアクタに導くステップと、
少なくとも前記第１フローを水と酸素に分解するように、触媒（２５７）に前記第１フローを通過させるステップと、
汚染除去をもたらすように、前記水および酸素の放出フロー（２４、３１８）ならびに付加的な過酸化水素を汚染区域に導くステップと、
を備える汚染除去方法。
【請求項２】
実質的に気体状混合物として前記放出フロー（２４，３１８）を導くことを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項３】
前記付加的過酸化水素が、前記第１フローのバイパス部分からの過酸化水素を含み、前記バイパス部分は、前記触媒との触媒相互作用を回避しつつ、前記触媒を冷却することを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項４】
前記付加的過酸化水素が、前記第１フローの第２バイパス部分（３１２Ａ，３１２Ｂ）からの過酸化水素をさらに含み、前記第２バイパス部分は、前記触媒との触媒相互作用および冷却相互作用を回避しつつ、前記触媒からの出力フロー（３１４）を冷却することを特徴とする請求項３に記載の汚染除去方法。
【請求項５】
前記バイパス部分が、前記触媒（２５７）を囲む実質的に環状の通路（２６３）に沿って流れることを特徴とする請求項３に記載の汚染除去方法。
【請求項６】
前記触媒の床を通過した前記第１フローからの分解されていない過酸化水素を、前記付加的過酸化水素を含むことを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項７】
前記部分の分解による膨張が、実質的に前記放出フローを押し出すことを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項８】
前記第１フローが、少なくとも７０重量％の過酸化水素を含み、前記放出フローが、少なくとも３０重量％の過酸化水素を含むことを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項９】
前記第１フローが、少なくとも９５重量％の過酸化水素を含むことを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項１０】
前記リアクタが、触媒によってのみ加熱され、補足的な加熱を備えていないことを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項１１】
少なくとも前記第１フローの前記導入が、共通の過酸化水素保存容器から複数のリアクタに複数のフローを導くことを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項１２】
前記汚染区域が、ビルの密閉された領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項１３】
前記汚染区域が、航空機上に配置されたガスタービンエンジンであることを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項１４】
前記放出フローが、汚染物質の流れに対して逆流方向に向けられることを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項１５】
前記放出フローが、航空機から地面に向けられることを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項１６】
前記放出フローが、
船または陸上車両の自己汚染除去、
第２の船または陸上車両による第１の船または陸上車両の汚染除去、
のうち少なくとも一方のために導かれることを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項１７】
神経ガス、
発泡性ガス、
生きたバクテリア、
細菌胞子、
のうち少なくとも１つを備える１つまたは複数の汚染物質の汚染除去であることを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項１８】
炭疽菌を含む１つまたは複数の汚染物質の汚染除去であることを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項１９】
前記放出フローが、少なくとも１０秒の持続時間の間、２〜９ｋｇ／ｓの質量流量を有することを特徴とする請求項１に記載の汚染除去方法。
【請求項２０】
過酸化水素の供給量を含んでいる容器（２６，６０，９０）と、
前記容器（２６，６０，９０）から第１フローを受けるとともに、少なくとも部分的に前記第１フローからの過酸化水素を分解生成物に分解するように、前記容器（２６，６０，９０）に連結した触媒リアクタ（３２，６６，９２，１２４）と、
前記分解生成物および分解されていない過酸化水素を含有している放出フロー（２４，６８，９８，１２６）を汚染区域に導くように配置された出口と、
を備える汚染除去装置（２０，５０，８０，１２０）。
【請求項２１】
前記放出フローが、実質的にガス状混合物であることを特徴とする請求項２０に記載の汚染除去装置（２０，５０，８０，１２０）。
【請求項２２】
前記放出フローが、前記分解の結果生じた膨張により押し出されることを特徴とする請求項２０に記載の汚染除去装置（２０，５０，８０，１２０）。
【請求項２３】
前記容器（６０）から共通に供給される付加的な前記リアクタ（６６，１２４）をさらに備える請求項２０に記載の汚染除去装置（５０，１２０）。
【請求項２４】
前記第１フローの第１の部分を受けるように配置された触媒床（２５７）と、
前記触媒床と熱交換関係にあるとともに、前記第１フローの第２の部分を受けるように配置されたバイパス流路（２６３）と、
をさらに備える請求項２０に記載の汚染除去装置（２０，５０，８０，１２０）。
【請求項２５】
前記第２の部分が前記第１フローの３０〜７０％を備えるように、前記リアクタ（３２，６６，９２，１２４）が、効果的な寸法を有することを特徴とする請求項２４に記載の汚染除去装置（２０，５０，８０，１２０）。
【請求項２６】
前記触媒床（２５７）が、実質的に銀からなる触媒を備えることを特徴とする請求項２４に記載の汚染除去装置（２０，５０，８０，１２０）。
【請求項２７】
前記触媒床（２５７）と実質的に熱交換関係にないとともに、前記第１フローの第３の部分（３１２Ａ，３１２Ｂ）を受けるように配置された第２バイパス流路（３２４Ａ，３２４Ｂ）をさらに備える請求項２４に記載の汚染除去装置（２０，５０，８０，１２０）。
【請求項２８】
少なくとも前記容器を支持している自己推進式車両をさらに備える請求項２０に記載の汚染除去装置（２０，８０）。
【請求項２９】
前記容器（６０）および前記リアクタ（６６）を運ぶとともに、前記地面に向かって前記放出フロー（６８）を放出する航空機（５２）をさらに備える請求項２０に記載の汚染除去装置（５０）。
【請求項３０】
前記放出フロー（２４）の方向合わせを実現するように配置されたアクチュエータ（４０）をさらに備える請求項２０に記載の汚染除去装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染除去に関し、より詳細には、化学剤および生物剤の汚染除去に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学および生物剤で汚染された領域を汚染除去することに関する十分に発達した分野が存在する。種々の技術には、熱汚染除去が含まれる。概して、軍事車両の露出面などの熱的に強固な汚染箇所を汚染除去するのに有用なものもある。例えば、セール（Ｓａｙｌｅｒ）による特許文献１において、ジェットエンジン汚染除去システムが開示されている。そのようなシステムでは、ジェット排気は、汚染面に向けられ、汚染面を十分に加熱して、化学剤を分解し、生物剤を死滅させる。そのような種々のシステムは、車両搭載型であり、ジェット排気により汚染除去すべき表面を掃いていくように制御される。
【特許文献１】米国特許第４，５５１，０９２号明細書
【特許文献２】国際公開第０２／０６６０８２号パンフレット
【特許文献３】米国特許第６，５３２，７４１号明細書
【特許文献４】米国特許第６，６５２，２４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
さらに最近では、研究所や工場の事故およびバイオテロリズムなどに関する懸念により、あまり強固ではない（しばしばより広い）場所を汚染除去する化学汚染除去システムの発展が助長された。例えば、ビル全体の室内または一部の室内（部屋など）を汚染除去しなければならない場合がある。例示的な化学汚染除去システムでは、通常、塩素（二酸化塩素など）の使用が含まれていた。しかし、二酸化塩素の使用により、安全面におけるある種の問題が生じた。したがって、過酸化水素の蒸気を汚染除去に使用することが提案された。
【０００４】
ステリス社（Ｓｔｅｒｉｓ，Ｉｎｃ．）などによる特許文献２では、抗菌性の過酸化水素を供給するフラッシュ蒸発器が開示されている。直接噴霧方式において、熱システムの代わりに化学システムを用いてもよい。例えば、現場での航空機用ジェットエンジンの汚染除去に化学システムを利用することが提案されている。
【０００５】
それとは別に、過酸化水素を水と酸素に分解する触媒システムが、開発されている（例えば、ロケット推進用の酸素を提供するために）。例えば、ワトキンス（Ｗａｔｋｉｎｓ）による特許文献３、およびワトキンスらによる特許文献４では、そのような触媒システムが開示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様には、汚染除去方法が含まれる。少なくとも過酸化水素の第１フロー（ｆｌｏｗ：流れ）は、触媒リアクタに導かれる。少なくとも第１フローの一部を水と酸素に分解するため、第１フローは触媒を通過する。汚染除去のために、水と酸素、および付加的な過酸化水素の放出フローが汚染区域に導かれる。
【０００７】
本発明の別の態様には、汚染除去装置が含まれる。容器には、過酸化水素の供給量が含有される。触媒リアクタは、容器に接続されており、第１フローを受けるとともに、少なくとも部分的に第１フローからの過酸化水素を分解生成物に分解する。分解生成物および分解されていない過酸化水素を含んだ放出フローを汚染箇所に導くように出口が配置されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
触媒分解システムは、汚染除去のため、第１過酸化水素フローまたはその一部分を分解するとともに、付加的な分解されていない過酸化水素フローまたはその一部分を押し出すのを補助する。図１では、車両２２（例えば、自己推進式車両、被牽引車両、装軌車両など）に搭載されている例示的な汚染除去システム２０の第１実施例が図示されている。汚染除去に効果的な量の過酸化水素を含有している出力／放出フローまたはストリーム（ｓｔｒｅａｍ：高速流）２４（例えば、実質的にガス状の混合物）をシステム２０は供給する。システム２０には、相対的に高濃度の過酸化水素（７０％を超える溶液（以下、表記しない限り重量パーセント）、より有利には、９０％を超える溶液、最も有利には、約９８％の溶液などの９５％を超える溶液）を貯蔵する容器２６（タンクなど）が含まれる。過酸化水素は、導管３０を通り触媒リアクタ３２に送られる。このタンクからのフローは、圧力ガス（窒素など）により生じるブローダウンフロー（ｂｌｏｗ−ｄｏｗｎ  ｆｌｏｗ）であってもよい。例示的な圧力ガスは、タンク２６の上部の空間に導管３６を介して連結した独立の容器すなわちタンク３４に貯蔵されている。バルブ（図示せず）により、導管３０，３６を通るフローを制御してもよく、制御システム（図示せず）によりバルブを作動させてもよい。例えば、除去すべきより広い領域に亘る放出パターンを掃いていくようにストリーム２４の方向合わせが可能なように、例えば、アクチュエータシステム４０（電気機械式、水圧式、空気式など）を介してリアクタ３２およびリアクタの出口の向きや位置を変えることができる。
【０００９】
リアクタ３２における触媒反応では、リアクタに送られた過酸化水素の一部だけが変化する。例えば、９８％の過酸化水素のリアクタ投入フローの場合、（約９５０℃（１７５０°Ｆ）での完全な分解と比べ、約２６０℃（５００°Ｆ）の温度で）放出ストリーム２４が約３５％の過酸化水素含有量を有するのに十分なように過酸化水素を水と酸素に分解することができる。分解により、エネルギーが放出され、これにより、反応生成物が加熱され、（５０％モル膨張（ｍｏｌａｒ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）に加えて）さらに膨張させる。膨張により、飛沫同伴した未反応の過酸化水素を含むストリーム２４が実質的に押し出される。分解される過酸化水素のより広い範囲の割合としては、１０〜７５％の過酸化水素を有する出力ストリームが生じる。より狭い範囲では、１５〜３５％である。ストリーム２４の例示的な温度は、１７０〜２８０℃（８００〜１０００°Ｒ）である。例示的な流量は、特定用途によって異なる（例えば、０．０５〜９ｋｇ／ｓ）。一般的な軍用車両を汚染除去するシステムの大きさでは、例示的な流量は、１〜３ｋｇ／ｓの範囲である。屋外汚染除去の例示的なシステムは、１リアクタにつき２〜５ｋｇ／ｓの流量を有する。例示的なリアクタは、触媒反応による自己発熱式であり、しがって、少なくともスタートアップ後の状態では、外部加熱（例えば、電気的な加熱）は不要である。リアクタ用の外部スタートアップ予熱器を設けることは、任意である。
【００１０】
前述のように、ストリーム２４を、汚染除去される表面に対して直接向けてもよいし、汚染除去領域（例えば、野原や道路など）に向けてもよい。屋外使用の代替例としては、向かってくる雲状の生物兵器剤または化学兵器剤に対して向けられるストリーム２４、またはそのような兵器剤の向かってくる流れに対する逆方向の流れを用いるポイント防衛的作業が多い。
【００１１】
図２では、胴体５４を有する航空機５２に搭載された上記のようなシステム５０の別の用途が示されている。エンジンナセル５８を備えた主翼５６を有する有人の固定翼機の実施例では、過酸化水素タンク６０および圧力タンク６２を胴体内に収容してもよい。主翼５６に沿って（外部または内部から）取付けられるとともに、ストリーム６８を放出する分割された複数のリアクタ６６に、過酸化水素タンク６０から導管網６４が延びている。ストリームは、通常、汚染除去領域（野原や他の野外地など）に向かって下向き方向に放出される。例示的な分割リアクタの数は、２〜８個であり、主翼の左舷および右舷に少なくとも１つのリアクタを備える。無人機および回転翼航空機は、あまり一体的ではないシステム（例えば、実質的に外側から取付けられたシステム）のプラットフォームの代替例である。
【００１２】
図３では、密閉されている領域８２（例えば、ビル８４の一室または複数の部屋など）を汚染除去するシステム８０が図示されている。システム８０は、自己推進式車両、被牽引車両または装軌車両８６に搭載されていてもよく、システム２０と同様に接続された圧力タンク８８、過酸化物タンク９０およびリアクタ９２を備えていてもよい。図示された実施例においては、空気中にストリームを直接放出するというよりはむしろ、各々ストリーム９８を放出する複数のノズル９６において末端をなす複数の枝部を備える放出用導管網９４に、リアクタは接続されている。これらのノズルは、相対的に拡散する（例えば、全方向の）ガス状のストリーム９８を散布するような形状をなしていてもよい。個々のノズルを別々の部屋または同じ部屋に配置してもよく、過酸化水素の分配を提供するためにビルのＨＶＡＣシステムに接続してもよい。別の変形例においては、複数のノズルを、システム５０と同様の配管配列として車両から離れた複数のリアクタに置き換えることができる。さらに別の実施例では、十分に小さい（手動式カートなど）車両を、汚染除去されるビルや部屋に持ちこんでもよい。密閉された内部空間を汚染除去するのには、相対的に少ない流量が適している場合がある。フローを止めた後、過酸化水素を閉じ込めることにより、過酸化水素の持続時間が保持され、それにより有効性が増す。例えば、装甲車や救急車などの車両内部を汚染除去するために必要な量は、外部を汚染除去する場合より少ない。そのような車両内部の汚染除去においては、約５〜１０秒間に約０．０２〜０．１ｋｇ／ｓの流量で、内部空間を実質的に満たすことができる。密閉された車両の場合、過酸化水素は、５〜１０分またはそれ以上の長い時間にわたり持続し、効果的な汚染除去をもたらす。
【００１３】
図４では、航空機１００のエンジンの汚染除去に用いられるシステム８０が図示されている。導管網９４は、１つまたは複数のエンジン吸気口（入口）１０２に過酸化水素フローを放出するように配置されており、これにより過酸化水素がエンジンを通り、最終的にエンジン排気ノズル１０４から排出される。これは、エンジンが作動していないときに行われる（しかし、エンジンのスプールは、固定されていてもよく、回転してもよい（例えば、過酸化水素フローにより回転が生じる））。そのようなシステムにおいては、ノズルが、エンジン吸気口を覆うような一時的なカバーに取付けられてもよく、または１つまたは複数のダクトが、放出フローを案内するように吸気口に係合してもよい。
【００１４】
図５では、船１２２に搭載されたシステム１２０が図示されている。船の露出面を汚染除去するように（直接あるいは付加的な導管を介して）ストリーム１２６を放出する１つまたは複数の中央ないしは遠隔のリアクタ１２４を提供する１つまたは複数の中央過酸化水素および圧力タンク群を、システム１２０は備えていてもよい。
【００１５】
適切なリアクタを種々の方法で形成することができる。一例としては、前述のワトキンスらの触媒床アッセンブリが挙げられる。そのようなシステムでは、分解される過酸化水素フローの一部は、触媒床を通過するが、フローの残りの部分は、触媒床の周囲を通り、触媒床およびハウジングを冷却する。別法として、または上記と組み合わせた例として、触媒床は、相対的に小型であってもよい（例えば、触媒床を通過する実質的に全ての過酸化水素を分解しないように）。例示的な触媒床には、銀（例えば、スクリーン状またはスクリーンめっき状に形成される）および銀ベース合金が含まれる。しかし、過酸化水素の分解に有用であれば、いかなる触媒床を用いてもよい。
【００１６】
図６では、ワトキンスらから引用された触媒床アッセンブリ２００の詳細が図示されている。触媒床アッセンブリ２００には、触媒床部２０１およびノズル部２０３が含まれる。ノズル部２０３は、適切な留め具２０５で、触媒床部２０１に固定される。実施例としては、ビル内部の汚染除去などの中程度の流量用途における使用例に必要な大きさにした場合、触媒床部２０１は、約１０ｃｍの内径を有する。
【００１７】
ノズル部２０３は、触媒床２０１の下流側端部、つまり出口に位置する。ノズル部２０３は、触媒床２０１からの放出を受ける。ノズルにより、触媒床２０１からの放出が加速し、排出ストリーム（２４など）が形成される。収縮−拡散ノズルを図示しているが、他の出口構造であってもよい。
【００１８】
ノズル部２０３は、下流側の構成部品（例えば、導管アッセンブリ６４など）を固定するねじ開口部２２９を有することができる。耐熱性無触媒航空宇宙合金（ｈｉｇｈ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｎｏｎ−ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ａｅｒｏｓｐａｃｅ  ａｌｌｏｙ）などのあらゆる適切な材料でノズル部２０３を製造することができる。
【００１９】
触媒床部２０１は、外側ハウジング２０７内に触媒カン（キャニスタ）２２１を備える。外側ハウジング２０７は、円筒状パイプであり、他の構成部品（対応する車両、照準アクチュエータなど）に触媒床部２０１を固定するフランジ２０９，２１１を有する。しかし、他の配置であってもよい。耐熱性無触媒航空宇宙合金などのあらゆる適切な材料で外側ハウジング２０７を製造することができる。
【００２０】
例示的な外側ハウジング２０７は、留め具２０５でノズル部２０３に固定される。フランジ２１１は、（断面が）Ｃ字型の環状メタルシール２２７を保持する環状溝２２５を備えていてもよい。シール２２７は、触媒床部２０１とノズル部２０３との間の接合部から過酸化水素が漏れるのを防ぐ。Ｃ字型の環状メタルシールとして説明したが、あらゆる適切なシールまたは封止装置を用いることができる。
【００２１】
例示的な外側ハウジング２０７は、上流面２１５にねじ開口部２１３を備える。開口部２１３は、対応するねじ継手２１７を受け、入口を形成する。継手２１７は、過酸化水素を触媒床アッセンブリ２００に供給する供給導管（３０など、図６に想像線で図示）に固定される。
【００２２】
例示的な外側ハウジング２０７は、中空の内部２１９を備える。中空内部２１９は、触媒カン２２１を収容する適切な大きさを有する。例示的な外側ハウジング２０７は、触媒カン２２１の一部を支持する環状の肩部２３１（図７参照）を有する。適切な留め具（図示せず）で触媒カン２２１を肩部２３１に固定する少なくとも１つのねじ開口部２３３を、外側ハウジング２０７は備えていてもよい。
【００２３】
第１圧力バッフル２２３は、外側ハウジング２０７の中空内部２１９内に具備される。耐熱性無触媒航空宇宙合金で圧力バッフル２２３を製造することが望ましい。バッフル２２３を貫通する開口部２３９の列を、バッフルは有する。例示的な開口部２３９は、約１〜２ｍｍの直径を有する。しかし、適切な効果をもたらすために、この開口部の他の大きさ、数および配列を用いてもよい。外側ハウジング２０７の内面にある環状溝２３７に配置されたリング２３５により、外側ハウジング２０７内に圧力バッフル２２３が保持される。
【００２４】
バッフル２２３により、流れの方向に沿って液体過酸化水素の圧力が低下する。すなわち、バッフル２２３の下流側の過酸化水素の圧力は、バッフルの上流側の圧力より低い。
【００２５】
以下でさらに詳細に説明するように、例示的な実施例においては、外側ハウジング２０７およびノズル部２０３は、過酸化水素の分解中に触媒カン２２１に生じる熱を制御するいかなる冷却管も必要としない。むしろ、過酸化水素のバイパスフロー（すなわち、触媒床に流入しない過酸化水素）により、外側ハウジング２０７およびノズル部２０３が冷却される場合がある。
【００２６】
耐熱性無触媒航空宇宙合金などの適切な材料で触媒カン２２１を製造することが望ましい。例示的な触媒カン２２１は、円筒型の外壁２４１（図８参照）および下流側端部フランジ２４３を有する。フランジ２４３には、複数のバイパス開口部２４５が含まれる。
【００２７】
例示的な触媒カン２２１の内部には、上流端部に隣接する環状溝２４７（図６参照）が具備される。溝２４７は、メタルリング２４９を受ける。触媒カン２２１の下流側端部は、環状の内側肩部２５１を備える。触媒カン２２１内の含有物は、メタルリング２４９と肩部２５１との間に保持されるとともに、第２圧力バッフル２５３と、第３圧力バッフル２５５と、それらの間に触媒床を形成する触媒物質２５７と、を含む。第２圧力バッフル２５３は、リング２４９に隣接して設置される。第２圧力バッフル２５３も、また、耐熱性無触媒航空宇宙合金で製造されることが望ましい。第２圧力バッフル２５３を貫通する開口部２５９の列を、バッフル２５３は有する。例示的なバッフル２５３は、約７ｃｍの外径を有し、開口部２５９は、約２．４ｍｍの直径を有する。しかし、適切な効果をもたらすために、開口部２５９の他の大きさ、数および配列を用いてもよい。
【００２８】
環状溝２４７に設置されたリング２４９により、触媒カン２２１中に圧力バッフル２５３が保持される。バッフル２５３により、フロー方向に沿って液体過酸化水素の圧力が減少する。
すなわち、バッフル２５３の下流側の過酸化水素の圧力は、バッフルの上流側の過酸化水素の圧力よりも低い。
【００２９】
第３圧力バッフル２５５は、肩部２５１に支持されている。第３圧力バッフル２５５も、また、耐熱性無触媒航空宇宙合金で製造されることが望ましい。第３圧力バッフル２５５を貫通する開口部２６１の列を、バッフル２５５は有する。バッフル２５５が、約７ｃｍの外径を有し、開口部２６１が、約２ｍｍの直径を有することが望ましい。しかし、適切な効果をもたらすために、開口部２６１の他の大きさ、数および配列を用いてもよい。
【００３０】
ノズル部２０３が、触媒床部２０１に固定され、過酸化水素の供給パイプが、継手２１７に固定されると、触媒床アッセンブリが過酸化水素を分解する準備が整う。例示的な実施態様においては、１秒間につき約２〜４ｋｇの流量および約２５℃の温度で、直径約８ｃｍの供給パイプから触媒カン２２１に、過酸化水素が流入する。触媒物質２５７は、液体過酸化水素を水蒸気、酸素および熱に分解する。所望の排出ストリームをもたらすために、他の温度、流量および供給パイプの大きさを用いてもよい。触媒カン２２１中において、９８％の過酸化水素が、約６．９ＭＰａ（１０００ｐｓｉ）および９４５℃（２１９２°Ｒ）の水蒸気および酸素に分解される。
【００３１】
複雑かつ重要な冷却手段を用いることなくそのような高温に耐えるために、過酸化水素の供給量の一部が触媒カン２２１を迂回するように、触媒床アッセンブリ２００は設計されている。環状ギャップ／通路２６３（図８参照）は、外側ハウジング２０７と触媒カン２２１との間に位置している。バイパス液体過酸化水素は、環状ギャップ２６２を満たし、ギャップ中を通って下流へ流れるとともに、触媒カン２２１を冷却するように作用する。環状ギャップ２６３中の液体過酸化水素により、外側ハウジング２０７における熱も制限される。例示的な環状ギャップ２６３は、触媒カン２２１の下流側フランジ２４３において末端をなす。しかし、バイパス過酸化水素は、フランジ２４３に到達すると、フランジ２４３の開口部２４５を通過する。環状ギャップ２６３，２６５の大きさ、または開口部２４５の数および大きさにより、バイパス過酸化水素の流量を制御することができる。
【００３２】
同様に、ノズル部２０３は、触媒カン２２１における過酸化水素の分解により生じる熱にさらされるため、ノズル部２０３の熱を制御しなければならない。環状ギャップ２６３と同様に、ギャップ２６５（図８参照）が、ノズル部２０３と触媒カン２２１との間、つまり触媒カン２２１の下流側端部に位置している。液体過酸化水素がノズル部２０３中を通過する際に、ノズル部２０３の内面に沿ってフィルム冷却をもたらすことが望ましい。
【００３３】
図９では、ワトキンスにより開示されているように、アッセンブリ２００に対して、触媒床部２０１とノズル部２０３との間に、中間の混合部３０２が介在する触媒床アッセンブリ３００が図示されている。混合部３０２は、互いに同心である内側ハウジング３０４および外側ハウジング３０６を備え、その間に環状空間／通路３０８を画定する。通路３０８により、冷却通路２６３の延長部分が形成される。例示的な混合部により、補足的な過酸化水素フロー３１２Ａ，３１２Ｂの導入が促進され、触媒床から流出するフロー３１４と混合されて、希薄／冷却され、希薄フロー３１６が形成される。希薄フロー３１６は、最終的に冷却フローと混合され、放出フロー３１８を形成する。例示的なフロー３１２Ａ，３１２Ｂは、噴霧バー３２２Ａ，３２２Ｂの開口部３２０から放出される。噴霧バーに供給するために、各噴霧バーに供給する枝部３２４Ａ，３２４Ｂと、触媒床に供給する枝部３２４Ｃと、を備えるように、過酸化水素供給導管部（３０など）は分岐している。制御システム（図示せず）により作動する対応するバルブ（図示せず）を介して、各枝部を通るフローを制御してもよい。スタートアップまたはクールダウンを考慮して、種々の枝部を通る流量によって、総流量、放出組成物および放出温度が制御され得る。
【００３４】
触媒床の下流における（およびギャップを通過する冷却フロー部分と区別される）フロー３１２Ａ，３１２Ｂの導入により、所望の出力をもたらすために用いられるさらなる変数が加えられる。例えば、触媒床を通過する全ての過酸化水素が分解される場合、フロー３１２Ａ，３１２Ｂがフロー３１４を冷却する際に、分解生成物が、フロー３１２Ａ，３１２Ｂからの過酸化水素の部分分解を引き起こし得る。放出フロー３１８における所望の過酸化水素濃度をもたらすために、付加的／バイパスフロー３１２Ａ，３１２Ｂは、合同で、放出フロー３１８における過酸化水素より、多い質量流量を有する。例えば、一実施態様において、第３枝部３２４Ｃ過酸化水素フローの約９５％は、触媒物質による分解のため第１フローとして触媒カンに流入する。残りの５％の過酸化水素は、迂回し、触媒床アッセンブリおよび混合部を冷却する。実質的に全ての第１フローを分解してもよい。枝部３２４Ａ，３２４Ｂを通る総質量流量は、枝部３２４Ｃを通る質量流量の１〜５倍であり、より詳細には２〜３倍である。枝部３２４Ａ，３２４Ｂを貫流する約半分またはそれ以上の過酸化水素は、触媒出力フロー３１４と接触するとすぐに分解することができる。全バイパスフローと触媒を通る流量は、同等であってもよい。
【００３５】
運転中、過酸化水素タンクおよび圧力タンクを頻繁に再充填する必要がある（例えば、航空機用システムでは各任務の後、または他のシステムでは所定利用回数の後）。触媒の補充や交換は、たとえあったとしても、タンクに比べ、あまり頻繁ではない。
【００３６】
本発明の１つまたは複数の実施形態の説明がなされた。しかし、本発明の精神および範囲を逸脱することなく種々の変更形態が行われることを理解されたい。例えば、種々の触媒技術を採用してもよい。さらに、種々のシステムパラメータを特定用途に合わせてもよい。したがって、他の実施形態は、添付の特許請求の範囲の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】汚染除去システムの第１実施例の概略図。
【図２】汚染除去システムの第２実施例の概略図。
【図３】汚染除去システムの第３実施例の概略図。
【図４】汚染除去システムの第４実施例の概略図。
【図５】汚染除去システムの第５実施例の概略図。
【図６】汚染除去システムの触媒床アッセンブリの長手方向断面図。
【図７】図６の触媒床アッセンブリの外側ハウジングの断面図。
【図８】図６の触媒床アッセンブリの下流側端部の詳細断面図。
【図９】代替例の触媒床アッセンブリの長手方向断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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