(57)【要約】      （修正有）【課題】仕切部材の温度上昇を抑制できるオゾン分解器の提供。【解決手段】仕切部材４０は、オゾン分解塔１１の内周面１３ａ側を向く側面４４を形成するように、ガス下流側に向かって膨出しており、これにより、仕切部材の表面積が大きくなる。オゾンの分解による発熱量は同じであることから、これに伴い仕切部材の単位面積あたりの発熱量を低減することができ、この結果、触媒層３０におけるガス流入口の熱が仕切部材に伝導したとしても、仕切部材及びその近傍の温度上昇を抑制できるオゾン分解器１０。更にガス流入口と仕切部材との間に分板板２５が設けられており、流入するガスを触媒層の下面の全域に拡散する役割を担っており、触媒層は塔本体に充填された触媒Ｃにより構成され、酸化マンガン系であり、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）であることがより好ましい、オゾン分解器。【選択図】図１
2018069137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流入口（16）及びガス流出口（17）を有し、該ガス流入口（16）と該ガス流出口（17）との間にガス中のオゾンを分解する触媒層（30）が形成されるオゾン分解塔（11）と、
前記触媒層（30）のガス流入面（32）に沿った網状ないし板状に形成され、多数のガス孔（41）を有する仕切部材（40）とを備えたオゾン分解器であって、
前記仕切部材（40）は、前記オゾン分解塔（11）の内周面（13a）側を向く側面（44,46,47,48,53）を形成するように、ガス下流側に向かって膨出していることを特徴とするオゾン分解器。
【請求項２】
請求項１において、
前記仕切部材（40）の前記側面（44,46,48,53）と前記オゾン分解塔（11）の内周面（13a）との距離が全周に亘って等しいことを特徴とするオゾン分解器。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記仕切部材（40）は、前記ガス下流側に向かって縮径した前記側面（44,46,47,48,53）を有するとともに、流入側に円形の開口面（42）が形成される円錐台状であることを特徴とするオゾン分解器。
【請求項４】
請求項３において、
前記ガス流入口（16）は、前記仕切部材（40）の軸心（P）上に位置していることを特徴とするオゾン分解器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
前記ガス流入口（16）と前記仕切部材（40）との間に分散板（25）を設けていることを特徴とするオゾン分解器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾンを分解するオゾン分解器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、触媒によってオゾンを分解するオゾン分解器が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載のオゾン分解器では、円筒状のオゾン分解塔の内部にオゾンを分解する触媒（例えば酸化マンガン系触媒）が充填されている（同文献の図１を参照）。オゾン分解塔では、触媒層の下側にガス流入口が形成され、触媒層の上側にガス流出口が形成される。また、オゾン分解塔の内部には、触媒層の下方に金網（仕切部材）が設けられる。金網は、触媒層のガス流入面に沿った略円板状に形成される。
【０００４】
オゾン分解器では、例えばオゾンを含むガスがガス流入口よりオゾン分解塔の内部へ流入する。このガスに含まれるオゾンは触媒層を通過する際、触媒によって分解される。触媒層でオゾンが分解された後のガスは、ガス流出口よりオゾン分解塔の外部へ流出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１３１１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したオゾン分解器では、まず、ガス中のオゾンが触媒層の流入部（最も上流側の部分）において触媒と反応する。この反応は、２Ｏ３→３Ｏ２＋２８４ｋＪで表される発熱反応である。このため、触媒層では、この流入部における触媒による分解反応が起こる。この分解によって生じる熱により更に分解が促進され、これに伴いこの流入部での発熱量も更に大きくなる。特に、オゾン分解器の初期の運転では、触媒層の流入部の触媒の活性が未だ高いため、流入部での発熱量の増大が顕著になる。
【０００７】
一方、特許文献１に記載のように、オゾン分解塔では、触媒層のガス流入面に沿うように仕切部材が設けられている。このため、触媒層の流入部での発熱量が大きくなると、この熱が仕切部材にも伝導し、仕切部材の温度や、この仕切部材近傍のオゾン分解塔の表面の温度が極端に高くなってしまうという問題が生じた。このように仕切部材の温度が上昇すると、仕切部材や、その周囲の触媒が粉化・劣化し、オゾン分解器の信頼性が損なわれてしまう。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、仕切部材、及びその近傍の温度上昇を抑制できるオゾン分解器を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明では、仕切部材（40）を、オゾン分解塔（11）の内周面（13a）側を向く側面（44,46,47,48,53）を形成するようにガス下流側に向かって膨出させることとした  。
【００１０】
これにより、本発明では、従来例の円板状の仕切部材と比べると、仕切部材の表面積が大きくなる。オゾンの分解による発熱量は同じであることから、これに伴い仕切部材の単位面積あたりの発熱量を低減することができる。この結果、触媒層におけるガス流入口の熱が仕切部材に伝導したとしても、仕切部材及びその近傍の温度上昇を抑制できる。
【００１１】
加えて、仕切部材（40）では、膨出することによって形成した側面（44,46,47,48,53）がオゾン分解塔（11）の内周面（13a）と比較的近くなる。このため、仕切部材（40）の側面（44,46,47,48,53）に伝導した熱が、オゾン分解塔（11）を介して外部へ放出され易くなる。この結果、仕切部材（40）の温度上昇を更に効果的に抑制できる。
【００１２】
仕切部材（40）の側面（44,46,48,53）とオゾン分解塔（11）の内周面（13a）との距離は、全周に亘って等しいことが好ましい。
【００１３】
こうすると、仕切部材（40）の側面（44,46,48,53）の熱が、オゾン分解塔（11）の周壁部の全周に均一に伝導し易くなり、仕切部材（40）の一部の温度が局所的に上がってしまうことを抑制できる。
【００１４】
仕切部材（40）は、ガス下流側に向かって縮径した側面（44,46,47,48,53）を有するとともに、流入側に円形の開口面（42）が形成される円錐台状であることが好ましい。
【００１５】
こうすると、円錐台状の仕切部材（40）の側面（44,46,47,48,53）をオゾン分解塔（11）の周壁部に近づけることができ、且つ周壁部と側面（44,46,47,48,53）との距離も全周に亘って等しくできる。更に、仕切部材（40）の奥側の円形の底面（43）は仕切部材（40）のうち最もガス流れの下流部分に位置する。この底面（43）は比較的面積が小さいものの、ガスは仕切部材（40）の側面（44,46,47,48,53）も流れるため、底面（43）の温度が過剰に高くなることもない。
【００１６】
また、仕切部材（40）を円錐台状に形成することで、仕切部材（40）の軸方向の長さを短くできる。これにより、触媒層（30）におけるオゾン分解塔（11）の軸方向長さが過剰に大きくなってしまうことも抑制できる。
【００１７】
ガス流入口は、仕切部材（40）の軸心（P）上に位置していることが好ましい。
【００１８】
こうすると、ガス流入口（16）から仕切部材（40）の底面（43）までの距離が最も遠くなるため、底面（43）を通過するガス流量を低減でき、ひいては底面（43）の温度上昇を抑制できる。
【００１９】
ガス流入口（16）と仕切部材（40）との間に、分散板（25）を設けていることが好ましい。
【００２０】
こうすると、ガス流入口（16）から流入したガスが拡散されて触媒層（30）に導入される。これは、特にガスの流速が早い場合に有効である。触媒層（30）の上面と仕切部材（40）との距離が短くなると、触媒とガスとの接触時間が短くなり、未反応のオゾンが流出し易いからである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、仕切部材（40）の温度上昇を抑制できるため、仕切部材（40）が粉化・劣化してしまうことを防止できる。また、仕切部材（40）の周囲の触媒が熱により粉化・劣化してしまうことも防止でき、触媒の分解能力の低下を抑制できる。
【００２２】
また、仕切部材（40）の温度上昇に起因して、仕切部材（40）を通過した後のガス温度が上昇してしまうことも抑制できる。この結果、例えばオゾン分解塔のシール部（ガスケット）や、他の部品の熱による劣化も防止できる。また、オゾン分解塔（11）の表面温度の上昇に起因して、接触によって作業者が火傷を負うリスクを回避できる、あるいはこれを防止するための保護カバーの省略、ないし簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施形態に係るオゾン分解器の全体構成を示す概略の構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係る仕切部材の概略の斜視図である。
【図３】図３は、検証試験の運転条件を示す表である。
【図４】図４は、検証試験の結果であり、触媒層の流入端部の温度の経時変化を実施例と比較例とで比較したグラフである。
【図５】図５は、変形例１に係る仕切部材の概略の斜視図である。
【図６】図６は、変形例２に係る仕切部材の概略の斜視図である。
【図７】図７は、変形例３に係る仕切部材の概略の斜視図である。
【図８】図８は、変形例４に係る仕切部材の概略の斜視図である。
【図９】図９は、比較例に係るオゾン分解器の全体構成を示す概略の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２５】
《発明の実施形態》
本発明に係るオゾン分解器（10）は、ガス中に含まれるオゾンガスを分解するものである。オゾン分解器（10）は、触媒（C）によってオゾンを分解する触媒方式である。本実施形態のオゾン分解器（10）は、例えば水処理などに適用されるオゾン処理装置から発生した未反応のオゾンガス（いわゆる排オゾン）の分解に利用される。オゾン分解器（10）では、処理したガス中のオゾン濃度が例えば０．１ｐｐｍ以下にまで低減される。
【００２６】
〈装置構成〉
図１に示すように、オゾン分解器（10）は、オゾン分解塔（11）を有している。オゾン分解塔（11）は、例えば屋外に設置される。オゾン分解塔（11）は、筒状の塔本体（12）と、塔本体（12）を下側から支持する架台（20）とを有している。塔本体（12）は、円柱状の金属製の密閉容器で構成される。塔本体（12）の内部には、ガス流路（21）が形成される。塔本体（12）は、円筒状の胴部（13）と、該胴部（13）の下端を覆う下側蓋部（14）と、該胴部（13）の上端を覆う上側蓋部（15）とを有している。
【００２７】
下側蓋部（14）には、胴部（13）の軸心（P）上にガス流入口（16）が形成される。ガス流入口（16）は、オゾンを含むガスを胴部（13）内のガス流路（21）へ導入する。上側蓋部（15）には、胴部（13）の軸心（P）上にガス流出口（17）が形成される。ガス流出口（17）は、ガス流路（21）において触媒層（30）を通過したガスをオゾン分解塔（11）の外部へ流出させる。
【００２８】
触媒層（30）は、塔本体（12）の内部に形成されている。触媒層（30）は、金網（40）によって下側から支持されている。触媒層（30）は、塔本体（12）のガス流路（21）のうちガス流入口（16）とガス流出口（17）との間に位置する。
【００２９】
触媒層（30）は、塔本体（12）に充填された多数の触媒（C）によって構成される。触媒（C）は、オゾンの分解能力を有するとともに、オゾンの分解過程において発熱反応を伴う。例えばこの触媒（C）は、酸化マンガン系触媒であることが好ましい。本実施形態の触媒（C）は、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）である。触媒（C）は、オゾンと反応することで該オゾンを酸素ガスにまで分解する。触媒層（30）では、まず、触媒層（30）の流入部（31）の触媒がオゾンの分解に主として寄与する。この流入部（31）の触媒（C）が次第に劣化すると、次いで流入部（31）の下流側の触媒（C）がオゾンの分解に主として寄与することになる。このように、触媒層（30）ではオゾンガスの処理に伴い流入側の触媒（C）が劣化していくと、オゾンガスの分解に主として寄与する部分が下流側へと移行していく。
【００３０】
図１に示すように、金網（40）は、触媒層（30）のガス流入面（32）に沿うように形成されている。金網（40）は、多数のガス孔（41）を有する仕切部材を構成している。図１及び図２に示すように、本実施形態の金網（40）は、塔本体（12）の軸心（P）と同軸の円錐台状に形成され、その中央部がガス下流側（図１の上側）に向かって膨出している。
【００３１】
金網（40）には、下側に円形の開口面（42）が形成され、上側に円形の網部からなる底面（43）が形成されている。開口面（42）の外径は、胴部（13）の内径より僅かに小さい。底面（43）の外径は、開口面（42）の外径よりも小さい。開口面（42）及び底面（43）の軸心は、塔本体（12）の軸心（P）と等しい。
【００３２】
金網（40）における開口面（42）と底面（43）との間には、ガス下流側に向かって縮径したテーパ状の円錐台側面（44）（側面）が形成されている。円錐台側面（44）は、塔本体（12）と同軸に構成されるとともに、塔本体（12）の胴部（13）の内周面（13a）を向くように斜めに起立している。これにより、円錐台側面（44）と胴部（13）の内周面（13a）との距離が比較的短くなるとともに、この距離が全周に亘って概ね等しくなっている。また、円錐台側面（44）のガス流入側の端部（下端）の外周縁部は、胴部（13）の内周面（13a）と概ね同径であり、該内周面（13a）と接触するのが好ましい。
【００３３】
図１に示すように、オゾン分解器（10）は、分散板（25）を有している。分散板（25）は、触媒層（30）の下側であり、ガス流入口（16）と仕切部材（40）との間に設けられる。つまり、分散板（25）は、塔本体（12）の軸心（P）上に位置している。分散板（25）は、ガス流入口（16）から流入したガスを触媒層（30）の下面の全域に拡散させる機能を有し、特にガス流速が早い場合に有効である。触媒層（30）の上面と仕切部材（40）との距離が短くなる場合にガスが触媒層（30）を局所的に通過すると、触媒とガスとの接触時間を十分に確保できなくなり、未反応のオゾンが流出する可能性があるためである。
【００３４】
〈処理動作〉
図外のファン等が作動すると、排オゾンを含むガスがガス流入口（16）よりガス流路（21）へ導入される。このガスは、分散板（25）により拡散された後、金網（40）の多数のガス孔（41）を通過した後、触媒層（30）に流入する。オゾン分解器（10）を設置した後の初期の運転では、特に触媒層（30）の流入部（31）の触媒（C）がオゾンの分解に利用される。触媒層（30）を通過しオゾンが分解された後のガスは、ガス流出口（17）を通じて外部（例えば大気）へ放出される。
【００３５】
〈仕切部材の昇温抑制の作用〉
上記のように触媒層（30）でオゾンが分解されると、この反応に伴い触媒（C）の発熱量が大きくなる。特に初期の運転では、触媒層（30）の流入部（31）においてオゾンが分解されるため、この流入部（31）の触媒（C）の発熱量が大きくなる。すると、触媒層（30）の流入部（31）の熱が金網（40）に伝導し、金網（40）の温度が上昇し易くなる。そこで、本実施形態では、金網（40）の単位面積あたりの発熱量を低減させるために、金網（40）の形状を改善している。
【００３６】
具体的には、本実施形態の仕切部材（金網（40））は、その側面（円錐台側面（44））が塔本体（12）の内周面（13a）を向くように、ガス下流側に向かって膨出している。このようにすると、例えば図９の比較例の仕切部材（円板状の金網（140））と比較して、金網（40）全体の表面積が大きくなる。これにより、金網（40）の単位面積あたりの発熱量が抑制され、金網（40）の昇温を防止できる。
【００３７】
また、金網（40）の円錐台側面（44）は、塔本体（12）の胴部（13）に近くなるため、金網（40）の円錐台側面（44）から塔本体（12）の胴部（13）に向かう伝熱が促進される。これにより、金網（40）の熱を塔本体（12）の外部へ放出し易くなり、金網（40）の昇温をより効果的に抑制できる。
【００３８】
〈検証結果〉
次いで、本実施形態の金網（40）の昇温抑制の作用について試験的に検証した結果について説明する。試験では、図３に示す同一の運転条件において、本実施形態に係る金網（40）（円錐台形状）と、比較例の金網（140）（円板状）とでオゾンの分解処理を行った。この際、触媒層（30）の流入端部（金網と接する部分）の温度を温度センサ（熱電対）で計測し、その経時変化を観察した。この結果を図４に示す。
【００３９】
比較例では、試験開始後、約５０分を経過すると、流入端部の温度が約１５０℃を越えた。更に、試験開始後、約２００分を経過すると、流入端部の温度が約２００℃にまで達した。これに対し、本実施例では、試験開始後、約５０分を経過しても、流入端部の温度は約１００℃であった。更に、試験開始後、約２００分を経過しても、流入端部の温度は約１３７℃にまで抑えられた。このことより、本実施例では、金網（40）の発熱部分の拡散に起因して、流入端部の温度上昇が抑えられたことを確認できる。
【００４０】
−実施形態の効果−
以上のように本実施形態によれば、金網（40）の温度上昇を抑制できるため、金網（40）が溶融・劣化してしまうことを防止できる。また、金網（40）の周囲の触媒が熱により粉化・劣化してしまうことも防止でき、触媒（C）の分解能力の低下を抑制できる。
【００４１】
また、金網（40）の温度上昇に起因して、金網（40）を通過した後のガス温度が上昇してしまうことも抑制できる。この結果、例えばオゾン分解塔（11）のシール部（ガスケット）や、他の部品の熱による劣化も防止できる。また、オゾン分解塔（11）の表面温度の上昇に起因して、接触によって作業者が火傷を負うリスクを回避できる、あるいはこれを防止するための保護カバーの省略、ないし簡素化を図ることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、金網（40）を円錐台状とすることで、円錐台側面（44）から塔本体（12）の胴部（13）までの距離を均一化できる。この結果、金網（40）から塔本体（12）への放熱を全周に亘って均一化でき、金網（40）の一部が局所的に昇温してしまうことも防止できる。
【００４３】
金網（40）の底面（43）は、比較的面積が小さいものの、ガス流入口（16）から底面（43）までの距離は比較的長い（図１を参照）。このため、金網（40）の底面（43）ばかりをガスが通過することを抑制でき、底面（43）の温度が上昇してしまうことも防止できる。
【００４４】
また、金網（40）を円錐台状とすると、金網（40）の軸方向の長さ（高さ）を抑えることができる。このため、金網（40）の高さが増大することに起因して、触媒層（30）の高さが大きくなってしまうことも防止でき、ひいてはオゾン分解塔（11）の高さを抑えることができる。
【００４５】
−実施形態の変形例−
上記実施形態の仕切部材を次のような変形例の構成としてもよい。
【００４６】
〈変形例１〉
図５に示す変形例１の仕切部材は、円錐状の金網（40）で構成される。変形例１の金網（40）には、ガス下流側に向かって膨出（突出）する頂部（45）と、その頂部（45）の軸周りに形成される円錐側面（46）とを有する。また、金網（40）の下側（流入側）には、実施形態と同様、円形の開口面（42）が形成される。変形例１の金網（40）の軸心は、塔本体（12）の軸心（P）と一致している。
【００４７】
変形例１においても、金網（40）の表面積が拡大されることで金網（40）の放熱性能を増大できる。また、金網（40）の円錐側面（46）が、塔本体（12）の内周面（13a）を向くように配置されるため、金網（40）から塔本体（12）の外部への放熱性能も増大できる。更に、円錐側面（46）と塔本体（12）の内周面（13a）との距離が等しいため、金網（40）では全周に亘る放熱性能を均一化できる。
【００４８】
〈変形例２〉
図６に示す変形例２の仕切部材は、四角錐状の金網（40）で構成される。変形例２の金網（40）には、ガス下流側に向かって膨出（突出）する頂部（45）と、その頂部（45）の軸周りに形成される４つの三角状側面（47）とを有する。また、金網（40）の下側（流入側）には、矩形状（厳密には正方形状）の開口面（42）が形成される。変形例２の金網（40）の軸心は、塔本体（12）の軸心（P）と一致している。
【００４９】
変形例２においても、金網（40）の表面積が拡大されることで金網（40）の放熱性能を増大できる。また、金網（40）の４つの三角状側面（47）が、塔本体（12）の内周面（13a）を向くように配置されるため、金網（40）から塔本体（12）の外部への放熱性能も増大できる。
【００５０】
〈変形例３〉
図７に示す変形例３の仕切部材は、球面状（厳密には半球状）の金網（40）で構成される。変形例３の金網（40）には、ガス下流側に向かって膨出（突出）する頂部（45）と、その頂部（45）の軸周りに形成される球面状側面（48）とを有する。また、金網（40）の下側（流入側）には、円形の開口面（42）が形成される。変形例３の金網（40）の軸心は、塔本体（12）の軸心（P）と一致している。
【００５１】
変形例３においても、金網（40）の表面積が拡大されることで金網（40）の放熱性能を増大できる。また、金網（40）の球面状側面（48）が、塔本体（12）の内周面（13a）を向くように配置されるため、金網（40）から塔本体（12）の外部への放熱性能も増大できる。更に、球面状側面（48）と塔本体（12）の内周面（13a）との距離が等しいため、金網（40）では全周に亘る放熱性能を均一化できる。
【００５２】
〈変形例４〉
図８に示す変形例４の金網（40）は、流入端（下端）が開放された有底筒状の円筒部（50）と、該円筒部（50）の流入端から径方向外方に拡がる環状の鍔部（51）とを有する。鍔部（51）の外周縁部は、塔本体（12）の内周面（13a）まで拡がっている。円筒部（50）は、ガス下流側に向かって膨出している。円筒部（50）は、その流出側に網部からなる円形部（52）が形成され、円形部（52）の軸周りに周側面（53）が形成される。円筒部（50）の下側（流入側）には、円形の開口面（42）が形成される。変形例４の金網（40）の軸心は、塔本体（12）の軸心（P）と一致している。
【００５３】
変形例４においても、金網（40）の表面積が拡大されることで金網（40）の放熱性能を増大できる。また、金網（40）の周側面（53）が、塔本体（12）の内周面（13a）を向くように配置されるため、金網（40）から塔本体（12）の外部への放熱性能も増大できる。更に、周側面（53）と塔本体（12）の内周面（13a）との距離が等しいため、金網（40）では全周に亘る放熱性能を均一化できる。
【００５４】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００５５】
上記実施形態のオゾン分解塔（11）は、円筒状に形成されているが、オゾン分解塔（11）は、四角形ないし多角形筒状であってもよい。また、オゾン分解塔（11）は、例えば胴部（13）が水平に延びた横型であってもよい。
【００５６】
上記実施形態の仕切部材は、多数のガス孔（41）が形成された金網（40）で構成されている。しかしながら、仕切部材は、多数の円形状のガス孔（41）が形成されたパンチングメタルで構成されてもよい。
【００５７】
上記実施形態のガス流入口（16）は、オゾン分解塔（11）や金網（40）の軸心と一致する位置であるが、ガス流入口（16）をこの軸心からずらしてもよい。また、ガス流入口（16）をオゾン分解塔（11）の胴部（13）に形成してもよい。
【００５８】
上記実施形態の拡散板（25）は、上述したいずれの変形例においても採用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上説明したように、本発明は、オゾン分解器について有用である。
【符号の説明】
【００６０】
１０    オゾン分解器
１１    オゾン分解塔
１３ａ  内周面
１６    ガス流入口
１７    ガス流出口
２５    拡散板
３０    触媒層
４０    金網（仕切部材）
４１    ガス孔
４２    開口面
４４    円錐台側面（側面）
【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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