(57)【要約】【課題】濃度変動の大きい有機物含有ガスの処理に適した触媒酸化装置を提供する。【解決手段】有機物ガスの発生源から周囲空気と共に前記有機物ガスを吸引する誘引送風機２と、該誘引送風機２から供給される有機物含有ガス中の有機物を酸化処理する触媒酸化装置３と、前記触媒酸化装置３の触媒充填層５３の出口側のガス温度を検出する温度検出手段と、前記触媒酸化装置に供給される前記有機物含有ガスの空気含有量を制御して前記触媒酸化装置を制御する触媒酸化装置制御手段とを備え、該触媒酸化装置制御手段は、予め定められた酸化率に対応する前記触媒酸化装置の反応温度と空間速度との関係に基づいて、前記温度検出手段により検出された検出温度に対応する空間速度を求め、該求めた空間速度に応じて前記空気含有量を制御することを特徴とする。【選択図】　　図１
2004089834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物ガスの発生源から周囲空気と共に前記有機物ガスを吸引する誘引送風機と、該誘引送風機から供給される有機物含有ガス中の有機物を酸化処理する触媒酸化装置と、前記触媒酸化装置の触媒充填層の出口側のガス温度を検出する温度検出手段と、前記触媒酸化装置に供給される前記有機物含有ガスの空気含有量を制御して前記触媒酸化装置を制御する触媒酸化装置制御手段とを備え、該触媒酸化装置制御手段は、予め定められた酸化率に対応する前記触媒酸化装置の反応温度と空間速度との関係に基づいて、前記温度検出手段により検出された検出温度に対応する空間速度を求め、該求めた空間速度に応じて前記空気含有量を制御するものである有機物含有ガスの処理装置。
【請求項２】
前記誘引送風機は、前記有機物含有ガスを定量供給するものであり、前記触媒酸化装置制御手段は、前記誘引送風機の吐出側に接続された押込み送風機を備え、前記求めた空間速度に応じて前記押込み送風機から前記有機物含有ガスに空気を添加することにより前記空気含有量を制御することを特徴とする請求項１に記載の有機物含有ガスの処理装置。
【請求項３】
前記誘引送風機は、可変速駆動手段を備えてなるものであり、前記触媒酸化装置制御手段は、前記求めた空間速度に応じて前記誘引送風機の回転数を制御して前記有機物含有ガスの空気含有量を制御することを特徴とする請求項１に記載の有機物含有ガスの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機溶剤の揮発する環境から発生する有機物を含むガスを処理する触媒酸化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、塗装工場、印刷工場、半導体製造工場、樹脂加工工場等では、トルエン、キシレン等の芳香族類有機物、アルコール類有機物、エステル類有機物が使用され、その一部は大気中に揮散する。大気中に揮散した有機物は、仮に臭気として感知できない濃度であっても、また影響の大小はあっても光化学オキシダントとか、オゾン層破壊の一因になるおそれがある。また、人体への影響が明確でない有機物も多く、最近になって環境ホルモンとして人体に悪影響を及ぼすおそれが指摘されるようになっている。これらのことから、工場等から発生する有機物含有ガスを処理する装置が設置されている。
【０００３】
従来、有機物含有ガスを処理する装置の一つとして、有機物を触媒で酸化する触媒酸化装置がある。有機物は、触媒が無ければ一般に温度８００℃以上に加熱しなければ酸化が進行しないのに対し、触媒が有れば温度３５０℃でも十分に酸化が進行する。ところが、触媒酸化装置の性能は触媒に依存するので、触媒が損傷すれば当然に装置が機能しなくなるから、例えば、運転の過程で一度でも触媒が過熱により焼損すると、新しい触媒に交換するまで有機物含有ガスの処理が不可能になる。したがって、触媒酸化装置では触媒の温度制御の設計が重要である。
【０００４】
例えば、触媒酸化装置の設計手法の１つによれば、まず処理する有機物種類から触媒種類を設定し、必要な処理性能と触媒特性から触媒量と反応温度を設定し、次いで有機物濃度に基づいて触媒酸化装置のガス加熱方式を設定するようにしている。なお、有機物濃度が高く有機物の酸化反応による発熱だけで設定した反応温度が確保できる場合にはガス加熱は不要である。これに対し、有機物濃度が低くなり予熱に必要な熱量が多くなれば、伝熱管熱交換器あるいは蓄熱交換器等のような、廃熱回収効率により優れたガス加熱方式が採用される。
【０００５】
従来は、いずれのガス加熱方式を採用したとしても、原則として処理ガス量を一定とし、かつ反応温度を一定に維持することを目標に運転、制御されていた。このような反応温度を一定に制御する方式は、化学プラント等から発生する有機物含有ガスのように、濃度及び流量が共に安定している対象の場合は容易である。
【０００６】
ところが、塗装工場、印刷工場のように溶剤として使用した液体有機物と大気とが非定常状態で接触する場合には、発生源における濃度変動が大きく、触媒酸化装置に導かれる有機物含有ガスの有機物濃度も大きく変動するので、反応温度を一定に制御するのは容易でない。例えば、濃度が標準よりも低下して酸化による発熱が少なくなると反応温度が低下するので、加熱する必要があるが、温度変動が大きいと加熱制御が容易でない。一方、濃度が標準よりも上昇して発熱が多くなると反応温度が上昇するので、冷却する必要があるが、触媒酸化装置の冷却は加熱以上に難しい。さらに、温度が触媒の耐熱性から設定した許容温度を越えると、触媒が損傷するので緊急制御が必要になる。
このような緊急制御として、従来、触媒酸化装置に供給する有機物含有ガスを遮断したり、緊急用の空気を多量に押し込んで冷却することが採用されていた。これらの緊急制御は、温度過熱の抑制に効果があるが、緊急制御の間、有機物含有ガスの処理に支障が生じるという問題がある。例えば、緊急制御で有機物含有ガスを遮断した場合には、有機物含有ガスの発生源に未処理の有機物が蓄積されることになる。その場合、有機物含有ガス発生源の操業を止めたり、さらに発生源にて有機物を放散させて濃度を低下させなければ、触媒酸化装置を再起動させることができない。
【０００７】
また、多量の冷却用空気を触媒酸化装置に吹き込む緊急制御の場合は、触媒酸化装置から有機物が酸化されないまま大気に放出されことになる。つまり、空気吹込みは上昇した温度を元の温度まで下げる目的で実施されており、空気吹込みによるガス量増加で酸化性能が低下することがあるからである。
【０００８】
一方、温度上昇に対応して触媒の酸化性能を維持する方法として、例えば、触媒酸化装置に備えられた予熱用の廃熱回収手段の廃熱回収効率を下げて、触媒酸化層に供給される有機物含有ガスの温度を下げることが考えられる。しかし、この方法は、空気を直接吹込んで冷却する場合に比べて応答が遅く、緊急制御にはならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の有機物含有ガスの触媒酸化装置は、化学プラント等と同じく、反応温度と処理ガス量を一定に維持する方法で、一定の酸化性能を維持するようにしている。
【００１０】
しかし、溶剤として使用した有機物蒸気を含有する大気のように、濃度変動が大きい有機物含有ガスを処理する場合は、従来のような温度を一定に制御する方式は、必ずしも適切でないという問題があった。すなわち、例えば、濃度上昇による発熱で触媒充填層の温度が上昇した場合、触媒等の損傷を速やかに予防するために温度低下を目的とした緊急制御を行うと、有機物の処理能力（酸化性能）が犠牲にされるという問題があった。また、酸化性能を維持したまま、温度を低下させる方法は、応答が遅いという問題があった。
【００１１】
他方、ガス濃度の増加に伴う反応温度の上昇を防止する技術として、例えば、特開平１０−１２８０４７号公報に提案されている方法が知られている。これによれば、有機物含有ガス中の有機物を吸着体に一旦吸着させ、吸着された有機物を加熱した再生用気体により脱着させて触媒酸化装置に供給するようにしている。つまり、有機物含有ガスの濃度変動を吸着により平準化する一方、触媒酸化装置の触媒出口温度を検出し、この検出値に応じて再生用気体の温度を変化させることにより、触媒酸化装置に供給する有機物含有ガスの濃度を調整するようにしている。しかし、この方式の場合も、有機物含有ガスの濃度変動が大きい場合を想定すると、吸着体の容量が大きくなるばかりでなく、急激な濃度変化に対する応答性に問題がある。
【００１２】
本発明は、濃度変動の大きい有機物含有ガスの処理に適した触媒酸化装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
まず、上記課題を解決する本発明の原理について説明する。一般に、触媒反応における反応率は、触媒単位量（単位ｍ３）当たりのガス処理量（単位ｍ３／ｈ）つまり空間速度（単位１／ｈ）、反応温度及び濃度により定まる。一方、本発明の処理対象とする有機物含有ガスのように有機物濃度（以下適宜、濃度と略す。）が希薄な処理ガスを触媒酸化する場合、酸化率（反応率）が高い領域においては、反応が拡散律速になり、被処理ガス中の有機物の濃度は影響しないことを知見した。つまり、酸化率を一定とすると、濃度にかかわらず、反応温度は空間速度によって一義的に定まることを知見した。
【００１４】
そこで、本発明は、反応温度を一定に制御する従来の方式に代えて、反応温度の変動に応じて、酸化率を設定率以上に保持するように、空間速度を制御するようにしたことを本旨とする。ここで、制御の基準となる反応温度と空間速度との関係は、触媒酸化装置の触媒及び装置構成等に応じて変化するから、酸化率の設定率に対応させて装置ごとに、予め理論式を用いて設定するか、実測データに基づいて設定するか、あるいはシミュレーションにより設定する。
【００１５】
具体的に、本発明の有機物含有ガス処理装置は、有機物ガスの発生源から周囲空気と共に前記有機物ガスを吸引する誘引送風機と、該誘引送風機から供給される有機物含有ガス中の有機物を酸化処理する触媒酸化装置と、前記触媒酸化装置の触媒充填層の出口側のガス温度を検出する温度検出手段と、前記触媒酸化装置に供給される前記有機物含有ガスの空気含有量を制御して前記触媒酸化装置を制御する触媒酸化装置制御手段とを備え、該触媒酸化装置制御手段は、予め定められた酸化率に対応する前記触媒酸化装置の反応温度と空間速度との関係に基づいて、前記温度検出手段により検出された検出温度に対応する空間速度を求め、該求めた空間速度に応じて前記空気含有量を制御することを特徴とする。
【００１６】
すなわち、有機物の濃度が増加して触媒充填層の温度が上昇した場合は、その検出温度に応じて有機物含有ガスの空気含有量が増大され、触媒充填層の空間速度が増大制御される。つまり、触媒充填層に通流される有機物の濃度が希釈される。その結果、触媒充填層は、上昇した検出温度に保持されると共に、酸化率も一定の設定酸化率に保持される。触媒充填層の温度が更に上昇した場合は、同様に空間速度が増大されると共に、酸化率も一定に保持される。
【００１７】
一方、有機物の濃度が低下して触媒充填層の温度が低下した場合は、有機物含有ガスの空気含有量を低減して、検出温度に対応する空間速度に減速される。つまり、有機物の濃度が高くなる。その結果、触媒充填層は、低下した検出温度に保持されると共に、酸化率も一定の設定酸化率に保持される。
【００１８】
なお、本発明における反応温度の制御範囲は、上限を触媒が損傷する危険温度域以下に設定し、下限を触媒の活性が維持される最低温度以上に設定する。
【００１９】
上記の場合において、誘引送風機は、有機物含有ガスを定量供給するものとした場合、触媒酸化装置制御手段は、誘引送風機の吐出側に接続された押込み送風機を備え、求めた空間速度に応じて押込み送風機から有機物含有ガスに空気を添加することにより空気含有量を制御するようにすることができる。
【００２０】
また、誘引送風機は、可変速駆動手段を備えてなるものとした場合、触媒酸化装置制御手段は、求めた空間速度に応じて誘引送風機の回転数を制御して有機物含有ガスの空気含有量を制御するようにすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る有機物含有ガスの処理装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態は、有機物の発生源を家具塗装工場の塗装室とし、塗装室から発生する有機物をトルエンで代表させたが、これに限られるものではない。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は本発明にかかる一実施形態の有機物含有ガスの処理装置の全体構成図を示す。図示するように、本発明の有機物含有ガス（以下、適宜、ガスと略す。）の処理装置は、ガス発生源の塗装室１からガスを吸引する吸引ブロア２と、吸引ブロア２から供給されるガスを酸化処理する蓄熱触媒酸化装置３と、蓄熱触媒酸化装置３の触媒充填層の出口側のガス温度を検出する温度検出器４と、吸引ブロア２から供給されるガスに空気を供給する押込みブロア２１と、押込みブロア２１から吐出される空気の量を制御する制御器５を有して構成される。
【００２３】
蓄熱触媒酸化装置３は、上部に起動用ヒータ１１と温度検出器４を備えた燃焼室５４が配置され、その下部に、複数に仕切られた触媒充填層５３と蓄熱室５２が並列に燃焼室５４に連通させて設けられている。蓄熱室５２には、１室あたり、例えば、１５０ｍｍ角で５０ｍｍ厚さのハニカム状の蓄熱材５０が１２個ずつ充填されており、蓄熱材５０は９５％以上の廃熱回収効率が可能になっている。触媒充填層５３には、例えば、５０ｍｍ厚さで白金担持のハニカム状の酸化触媒５１が設けられている。また、各蓄熱室５２は、分配弁１２を介して、ガス配管１４、パージガス配管１５及び処理ガス配管１６に切替接続されるようになっている。ガス配管１４には、塗装室１から発生する有機物含有ガスが吸引ブロア２から供給されるようになっている。処理ガス配管１６には、蓄熱触媒酸化装置３で無害化された燃焼排ガスを煙突１３から大気に放出するようになっている。また、パージガス配管１５には、例えば、燃焼排ガスが分岐されて、蓄熱触媒酸化装置３のパージガスとして供給されるようになっている。
【００２４】
一方、温度検出器４は、蓄熱触媒酸化装置３の触媒充填層５３の出口側に設けられ、信号線３１を介して制御器５と接続されている。制御器５は、温度検出器４で検出された検出温度Ｔに基づいて、後述するように、信号線３２〜３４を介して、起動用ヒータ１１、押込みブロア２１、空気量調節弁２２とそれぞれ制御するようになっている。押込みブロア２１は、空気配管２４を介してガス配管１４に接続されている。空気配管２４は、空気量調節弁２２を介して大気に開放されており、ガス配管１４との接続部の空気配管２４に流量検出器２３が設けられている。流量検出器２３により検出される検出流量は、信号線３５を介して制御器５に入力され、空気量調節弁２２を制御するようになっている。
【００２５】
ここで、温度検出器４は、蓄熱触媒酸化装置３の触媒充填層５３出口に設けられるのが適切である。酸化反応においては、有機物濃度が高い触媒充填層５３の入口で濃度変化と温度変化が大きく、出口になるにつれて変化が飽和する傾向ある。このため、反応温度として触媒充填層５３の出口の検出温度Ｔを用いれば、燃焼室５１全体の温度として近似することができる。
【００２６】
次に、このように構成される有機物含有ガスの処理装置の動作について説明する。家具塗装工場の塗装室１から発生する有機物含有ガスは、吸引ブロア２で吸引された後、ガス配管１４を通流する途中で、ガス配管１４から空気の供給を受けて、分配弁１２に導かれる。分配弁１２から蓄熱触媒酸化装置内３の蓄熱室５２に導入された有機物含有ガスは、蓄熱材５０により予熱された後、燃焼室５４内の触媒充填層５３に導かれる。触媒充填層５３に導かれたガス中の有機物は、酸化触媒５１との酸化反応により発熱されて、反応温度が上昇される。有機物含有ガスは、燃焼処理された後、燃焼排ガスとなって蓄熱室５２を通って分配弁１２から処理ガス配管１６に導かれ、煙突１３から大気に排出される。また、例えば、燃焼排ガスの一部は、パージガス配管１５から分配弁１２を介して蓄熱触媒酸化装置３の蓄熱室５２に供給され、蓄熱室５２に残留していた有機物含有ガスが燃焼室５４内に追い出される。このようにして、ガスの供給、パージ、排出が各蓄熱室ごとに順次入れ替わるようになっている。
【００２７】
次に、本発明にかかる制御の基本構成について説明する。本発明にかかる制御は、反応温度を一定に制御する従来の方式に代えて、反応温度の変動に応じて、酸化率を設定率以上に保持するように、空間速度を制御するようにしている。ここで、本実施形態で処理されるトルエン含有ガスは、希薄な処理ガスであるから（例えば、日平均で２５０ｐｐｍ）、触媒酸化する場合、酸化率が高い領域（例えば、９８％）では反応が拡散律速になり、トルエンの濃度は酸化率に影響しない。つまり、酸化率を一定とすると、反応温度は空間速度によって一義的に定めることができる。
【００２８】
ここで、本発明にかかる制御の基準となる反応温度と空間速度との関係を、理論式を用いて説明する。
【００２９】
2004089834.tif 000003
ここでｋは速度定数、Ｃは濃度、ｔは触媒とガスとの接触時間で、空間速度ＳＶの逆数であり、触媒容積Ｖとガス処理量Ｇで定まる。ＡとＥは触媒で定まる定数でＲは気体定数、Ｔは絶対温度である。なお、Ｅは活性化エネルギであり、例えば、実用に供されている白金担持アルミナ触媒によるトルエンの酸化では、１５ｋｃａｌ前後のことが多い。式（１）、（２）、（３）を連立させれば、一定酸化率を保持するのに必要な反応温度と空間速度の関係、つまり反応温度と触媒単位体積あたりの処理ガス流量の関係を求めることができる。
【００３０】
ここで、本実施形態のトルエン含有ガスの白金担持アルミナ触媒による酸化を一例として、空間速度一定条件における反応温度と酸化率の関係を図３に示す。図３は、横軸を温度（℃）、縦軸を酸化率（％）とし、図中の実線は、空間速度がそれぞれ３００００ｈ−１、１３１０００ｈ−１に対応されている。空間速度の３００００ｈ−１と１３１０００ｈ−１は、例えば、反応温度の制御範囲を３５０℃〜３９０℃とする場合、例えば、酸化率９８％を保持できる空間速度の下限値及び上限値となる。また、図示するように、空間速度が一定であれば、反応温度が高いほど酸化率が大きくなるが、空間速度、つまりガス処理量が増加すると、より高い温度でなければ、酸化率が得られないことを示している。
【００３１】
次に、本発明の制御に使用される反応温度と空間速度の関係を図４に示す。図４は、横軸を温度（℃）、縦軸を空間速度（１／ｈ）とし、例えば、酸化率９８％を保持するのに必要な温度と空間速度の関係を示し、式（３）におけるＡを２０、Ｅを１６ｋｃａｌとして式（１）、（２）、（３）を連立させて得ることができる。また、図４は図３の各空間速度において、酸化率９８％が得られる点ａ、ｂの温度と空間速度を図４にプロットし、さらに空間速度を変えてプロットを増し、曲線で近似して得ることもできる。
【００３２】
具体的には、温度３５０℃から２０℃上昇して３７０℃になる場合、温度の変動に応じて空間速度を１．８倍に増加しても酸化性能９８％を保持することができる。すなわち、トルエン含有ガスの空気含有量を増加させ、ガス処理量を１．８倍に増加しても酸化性能が低下することはない。また空気添加でトルエン濃度が６割に希釈されるので、反応熱による温度上昇を６割以下に抑制することができる。
【００３３】
次に、図２を参照して、本実施形態の蓄熱触媒酸化装置の制御について詳細に説明する。図２は、蓄熱触媒酸化装置の制御フロー図を示す。なお、以下の数値は、塗装室１から発生する有機物としてトルエンを用い、ベンチ試験装置で試験した値を示す。塗装室１から吸引されるトルエンを含むガスの流量（以下、ガス流量と略す。）は３００ｍ３／ｈである。また、トルエン濃度は、日平均で２５０ｐｐｍであるが、塗装室１における作業は周期的に変動するため、１０〜７００ｐｐｍの範囲で変動する。
【００３４】
蓄熱触媒酸化装置３が稼動し、起動用ヒータ１１が稼働されると、蓄熱触媒酸化装置３の加熱が開始される。次いで、温度検出器４による温度の検出が開始され、検出温度Ｔが制御器５に入力される（Ｓ１）。
【００３５】
温度が３５０℃に到達すると、起動用ヒータ１１が停止され、吸引ブロア２が稼動して塗装室１のガスが吸引される。これにより、蓄熱触媒酸化装置３によるガスの処理が開始される。そして、制御器５は、入力された検出温度Ｔの経時変化を読み取り、３５０℃を超えて上昇する場合、検出温度Ｔが３５０℃に維持される場合、３５０℃から低下する場合のいずれの場合に属するかを判断することにより（Ｓ２）、それぞれの場合に応じて適切な制御を行うようになっている。
【００３６】
まず、ステップＳ２の判断で、検出温度Ｔが３５０℃〜３９０℃の範囲の場合の制御について説明する。なお、上限温度を３９０℃としたのは、触媒がこれ以上の高温に加熱されると、熱により劣化されるためである。
【００３７】
トルエン濃度が、例えば、２５０ｐｐｍよりも上昇すると、トルエン酸化による発熱が多くなり、温度が３５０℃より上昇する。制御器５は、この時に検出された検出温度Ｔに応じて、図４の温度と空間速度の関係に基づき、反応率９８％が確保される空間速度を得る（Ｓ３）。そして、得られた空間速度の値を前述の式（２）に代入することで、ガス処理量Ｇが演算される。なお、ガス処理量Ｇは、前述の式（１）、（２）、（３）に検出温度Ｔと反応率９８％を代入し、連立させてガス処理量Ｇを求めてもよい。こうして得られたガス処理量Ｇと図示しない流量計により検出された有機物含有ガスとの流量差が空気添加量になる（Ｓ４）。本実施形態においては、図１に示すように、空気配管２４に設けられた流量検出器２３で検出された検出流量が上述の空気添加量になるように、制御器５でガス量調整弁２２を制御するようになっている（Ｓ５）。
【００３８】
次に、ステップＳ２の判断で、検出温度Ｔが３５０℃に等しい場合の制御について説明する。ガス濃度が、例えば、２００ｐｐｍで維持される場合は、起動用ヒータ１１が停止されたままでも検出温度は３５０℃で均衡し、蓄熱触媒酸化装置３による処理が継続される。すなわち、空気配管２４からの空気の供給が停止された状態で継続される。
【００３９】
次に、ステップＳ２の判断で、検出温度Ｔが３５０℃未満の場合の制御について説明する。トルエン濃度が、例えば、２００ｐｐｍよりも低下すると、トルエン酸化による発熱が不足して、検出温度が３５０℃より低下し、触媒の酸化性能が低下する。このため、制御器５は、検出温度Ｔと３５０℃の温度差に応じて、起動用ヒータ１１の出力を制御し、起動用ヒータ１１を昇温するようになっている（Ｓ６）。そして、検出温度が３５０℃に到達すると、上述の場合と同様に、温度は３５０℃で維持される。なお、空気配管２４による空気の供給は停止された状態で継続される。
【００４０】
次に、ステップＳ７の判断で、検出温度Ｔが３９０℃を超える場合の制御について説明する。例えば、トルエン濃度の急激な上昇により、トルエン酸化による発熱が増大して、温度が３９０℃を超える場合がある。この場合、本発明の酸化率保持による空気含有量の制御だけでは、酸化触媒５１や装置類を損傷させる危険性がある。したがって、検出温度Ｔが３９０℃を超えたものと判断される場合は（Ｓ７）、蓄熱触媒酸化装置３が緊急停止され、次いで吸引ブロア２が停止され、蓄熱触媒酸化装置３には空気だけが流れるようになる（Ｓ８）。つまり、検出温度が３５０℃未満と３９０℃を超える範囲においては、従来と同じ制御となる。
【００４１】
以上、本実施形態によれば、酸化率を保持するように空気を添加し、トルエン含有ガスの空気含有量を制御することにより、ガス濃度の上昇に伴う反応温度の上昇を抑制することができる。ここで、図５にトルエン濃度増加に伴う反応温度の上昇の様子を示す。図５の横軸は経過時間（ｈ）、右の点線で示した縦軸は検出温度（℃）、左の実線で示した縦軸は蓄熱触媒酸化装置３に供給される処理ガス中のトルエン濃度（ｐｐｍ）を示し、図中の実線はトルエン濃度、点線は検出温度をそれぞれ示している。本実施形態を適用しない場合は、０．５ｈの経過時点で、トルエン濃度が２５０ｐｐｍから７００ｐｐｍに増加することにより、検出温度は９００℃以上に暴走し、触媒や機器等が焼損することになる。これに対し、本実施形態を適用する場合は、７００ｐｐｍのトルエン含有ガスが空気で希釈されて２８０ｐｐｍで均衡されることにより、温度は３８５℃で均衡される。すなわち、急激な濃度増加により温度が上昇すると、酸化率を維持するように、上昇した温度に応じた空気量が添加され、この結果、酸化反応の発熱が抑えられ、温度の上昇が抑制される。この場合、添加される空気量が有機物含有ガスの１．５倍になった時点で、温度が３８５℃で均衡される。なお、緊急制御と異なり、トルエン含有ガスは全量が継続して処理され、酸化率が９８％で維持される。
【００４２】
これに対し、従来の温度上昇時の空気添加による冷却は、温度３５０℃に戻すのに必要なだけ空気を添加し、少なくとも標準濃度まで希釈されるから、必然的に酸化性能は低下される。本実施形態の適用によれば、酸化性能を保持するように、反応温度の変動に応じて空気量が添加されるので、過不足のない空気希釈が可能となる。なお、トルエン濃度が低下し、温度が低下する場合も、上記と同様に、空気添加量を調整し、トルエン含有ガスの空気含有量を減少させることで、温度の低下を抑制することができる。
（第２実施形態）
図６は本発明にかかる他の一実施形態における有機物含有ガスの処理装置の全体構成図を示す。図示するように、本発明のガス処理装置は、トルエン含有ガスを吸引する吸引ブロア２に吸引ブロア制御用インバータ６１が設けられている。制御器５は、温度検出器４で検出された検出温度Ｔに基づいて、後述するように、信号線５１を介して吸引ブロア制御用インバータ６１を制御するようになっている。吸引ブロア制御用インバータ６１は、吸引ブロア２の回転数を制御するようになっている。なお、第１実施形態と同一の符号を付したものは、同一の機能、構成を有するものである。
【００４３】
本実施形態は第１実施形態と異なり、本発明による制御が適用される範囲の最低温度を３５０℃から、例えば３００℃に拡大している。つまり、白金担持触媒の活性は１５０℃近傍から出現するので、空間速度さえ小さくすれば、３００℃でも十分な活性を得ることができる。よって、温度範囲３００℃〜３９０℃の領域で本発明を適用し、温度変化に連動させて有機物含有ガス流量を変化させることにより、例えば、酸化率を９８％に保持することができる。なお、触媒酸化装置の検出値が３００℃未満と、３９０℃超では、従来と同じ制御を行う。
【００４４】
次に、図７を参照して、本実施形態の蓄熱触媒酸化装置の制御について説明する。図７は、蓄熱触媒酸化装置の制御フロー図を示す。
【００４５】
蓄熱触媒酸化装置３が稼動し、起動用ヒータ１１が稼働されると、蓄熱触媒酸化装置３の加熱が開始される。次いで、温度検出器４による温度の検出が開始され、検出温度Ｔが制御器５に入力される（Ｓ１１）。
【００４６】
温度が３００℃に到達すると、起動用ヒータ１１が停止され、吸引ブロア２が稼動して塗装室１のガスが吸引される。これにより、蓄熱触媒酸化装置３によるガスの処理が開始される。そして、制御器５が、入力された検出温度Ｔの経時変化を読み取り、検出温度Ｔが３００℃から低下する場合、３００℃を超えて上昇する場合、のいずれの場合に属するかを判断することにより（Ｓ１２）、それぞれの場合に応じた適切な制御が行われる。
【００４７】
まず、本発明にかかる、検出温度Ｔが３００℃〜３９０℃の範囲における制御手段について説明する。トルエン濃度が上昇すると、トルエン酸化による発熱が多くなり温度が３００℃より上昇する。この時に検出された検出温度Ｔは、制御器５において、前述の式（３）に代入され、反応率９８％が代入された式（１）、（２）と連立させることにより、ガス処理量Ｇを得ることができる（Ｓ１３）。
【００４８】
次いで、ガス処理量Ｇは、吸引ブロア制御用インバータ６１の特性曲線により、ガス処理量Ｇに対応するインバータ信号に演算される（Ｓ１４）。そして、このインバータ信号に基づいて、吸引ブロア２の回転数を制御することで、吸引ブロア２から吸引されるガス流量をガス処理量Ｇにすることができる（Ｓ１５）。なお、ガス流量は数％の誤差が許容されるので、流量測定に代えて吸引ブロア２の回転数とガス流量の特性から推定されるガス流量が用いられる。
【００４９】
また、検出温度Ｔが３００℃から低下する場合は、第１実施形態と同様に、制御器５が、検出温度Ｔと３００℃の温度差に応じて起動用ヒータ１１の出力を制御し、これにより、起動用ヒータ１１が昇温される（Ｓ１６）。
【００５０】
また、検出温度Ｔが３９０℃を超える場合は（Ｓ１７）、蓄熱触媒酸化装置３が緊急停止され、次いで吸引ブロア２が停止され、蓄熱触媒酸化装置３には空気だけが流れるようになる（Ｓ１８）。
【００５１】
本実施形態のトルエン含有ガスは、液体のトルエンと大気が非定常状態で接触して発生するので、蒸発するトルエンの絶対量は主に時間に影響され、吸引されるガス流量の影響が小さい。すなわち、ガス流量が低減されると、ガス中のトルエンの絶対量は変わらず、空気含有量だけが低減されるから、トルエンの濃度が増加され、温度の低下を抑制することができる。
【００５２】
これにより、トルエン濃度が上昇し、温度が３５０℃から上昇する場合に限らず、トルエン濃度が低下し、温度が３５０℃から低下する場合においても、検出温度Ｔに応じてガス流量を低減させることによって、酸化率９８％を保持することができる。また、本発明を適用すれば、補助加熱を用いなくても運転が可能になる。
【００５３】
以上、本発明の基本概念は、酸化率を一定に保持しながら、ガス流量と温度を可変にして、状況にあわせて適切に変化させることにある。すなわち、有機物含有ガスの濃度変化に伴い変化する温度を保持するように空気含有量が制御されるので、結果として、装置で処理されるガス中の濃度変化が少なくなり、温度変化を抑制することができる。つまり、処理可能な濃度範囲を拡大させることができる。また、従来装置のように温度を一定にせず、濃度変動に応じて温度を変動させるので、装置条件を固定する上で、より装置状態に適した運転が可能になる。
【００５４】
なお、これらの実施形態では、蓄熱触媒燃焼装置で示したが、これに限定されるものではなく、空間速度と温度（検出温度）で酸化率が定まる触媒酸化装置であれば成立する。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、濃度変動の大きい有機物含有ガスを安定して酸化処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の有機物含有ガスの処理装置の全体構成図である。
【図２】本発明に係る一実施形態の有機物含有ガスの処理装置における制御フロー図である。
【図３】本発明の有機物含有ガスの処理装置に関し、触媒の特性を示す一定空間速度における温度と酸化率の関係を示す線図である。
【図４】本発明の有機物含有ガスの処理装置に関し、触媒の特性を示す温度と空間速度の関係を示す線図である。
【図５】ガス濃度変化時の温度変化を示す線図である。
【図６】本発明に係る他の一実施形態に関し、有機物含有ガスの処理装置の全体構成図である。
【図７】本発明に係る他の一実施形態に関し、有機物含有ガスの処理装置における制御フロー図である。
【符号の説明】
１　塗装室
２　吸引ブロア
３　蓄熱触媒酸化装置
４　温度検出器
５　制御器
２１　押込みブロア
２４　空気配管
５１　酸化触媒
５３　触媒充填層
６１　吸引ブロア制御用インバータ
【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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