(57)【要約】【課題】火気使用制限場所で用いる触媒酸化器において、安全性の問題を解決するとともに、酸化反応を自立させることができる触媒酸化器を得る。【解決手段】可燃性ガス及び空気の混合ガスを供給するガス供給管に連結された触媒酸化器の着火装置であって、触媒酸化器に対して、それ自体の着火用電気ヒーターを備えるパイロット触媒層を配置し、パイロット触媒層にガス供給管から分岐した分岐管を連結するとともに、パイロット触媒層で生成する反応ガスの導管を触媒酸化器の酸化触媒の前面に臨ませてなり、パイロット触媒層において、分岐管を介して導入される少量の可燃性ガス及び空気を常時反応させ、その反応熱により触媒酸化器を常時加熱するようにしてなる触媒酸化器の着火装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性ガス及び空気の混合ガスを供給するガス供給管に連結された触媒酸化器の着火装置であって、触媒酸化器に対して、それ自体の着火用電気ヒーターを備えるパイロット触媒層を配置し、パイロット触媒層にガス供給管から分岐した分岐管を連結するとともに、パイロット触媒層で生成する反応ガスの導管を触媒酸化器の酸化触媒の前面に臨ませてなり、パイロット触媒層において、分岐管を介して導入される少量の可燃性ガス及び空気を常時反応させ、その反応熱により加温された反応ガスにより触媒酸化器を常時加熱するようにしてなることを特徴とする触媒酸化器の着火装置。
【請求項２】
可燃性ガス及び空気の混合ガスを供給するガス供給管に連結された触媒酸化器の着火装置であって、触媒酸化器に対して、加温器を備えたメタノール容器を配置し、触媒酸化器の着火時に、加温器によりメタノール容器を加熱してメタノールを蒸発させ、酸化触媒層で蒸発メタノールを空気により酸化処理して触媒酸化器を加熱するようにしてなることを特徴とする触媒酸化器の着火装置。
【請求項３】
可燃性ガス及び空気の混合ガスを供給するガス供給管に連結された触媒酸化器の着火装置であって、触媒酸化器に対して、加温器を備えたメタノール容器及び該容器から蒸発したメタノールを酸化処理する酸化触媒層を併置したパイロット触媒層を配置するとともに、酸化触媒層をパイロット触媒層の前面に臨ませ、且つ、ガス供給管から分岐した分岐管をメタノールの酸化触媒層及びパイロット触媒層に連結してなり、触媒酸化器の着火時に、加温器によりメタノール容器を加熱してメタノールを蒸発させ、酸化触媒層及びパイロット触媒層で蒸発メタノールを空気により酸化処理し、その反応ガスにより触媒酸化器を加熱するようにしてなることを特徴とする触媒酸化器の着火装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の触媒酸化器の着火装置において、前記加温器における加熱源が空気酸化により発熱する鉄粉等からなる加熱源であることを特徴とする触媒酸化器の着火装置。
【請求項５】
可燃性ガス及び空気の混合ガスを供給するガス供給管に連結された触媒酸化器の着火装置であって、触媒酸化器に対して、噴霧手段を備えたメタノール容器を配置し、触媒酸化器の着火時に、噴霧手段によりメタノール容器中のメタノールを噴霧させ、酸化触媒層で噴霧メタノールを空気により酸化処理して触媒酸化器を加熱するようにしてなることを特徴とする触媒酸化器の着火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火気使用制限場所で用いる触媒酸化器の着火装置に関し、より詳しくは、火気使用制限場所で発生ないし排出される各種可燃性ガスを酸化処理するための触媒酸化器の着火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
触媒酸化器は、バーナーによる火炎燃焼と比較して燃焼範囲に制限がなく、低温で酸化反応、すなわち酸化処理を行うことができる。この特徴から、触媒酸化器は、自動車排ガスその他の各種排ガスや有臭ガス等の酸化処理による浄化のほか、ヒーター、センサー等の用途に広く用いられている。
【０００３】
触媒酸化器では、その反応開始時において、可燃性ガスが反応開始温度に達しない場合や酸化反応が自立しない場合に、触媒酸化器を加熱する必要がある。このため、一般的に、火炎や電気ヒーターにより、被処理可燃性ガスを全量予熱したり、触媒酸化器全体を加熱し、酸化反応を維持させる方法がとられている。図１は上記予熱ないし加熱の態様を示す図で、図１（ａ）はバーナーの火炎により加熱する態様、図１（ｂ）は電気ヒーターにより加熱する態様である。
【０００４】
しかし、バーナーによる酸化処理は火炎、すなわち裸火による酸化処理である。このため、触媒酸化器の設置箇所、あるいは設置条件が火炎を使用できない環境下、例えば可燃性ガス雰囲気や法律上防爆が義務づけられている状況では、火炎を用いる従来の反応開始方法を使用することはできない。また、電気ヒーターを用いる方法では、別途電源が必要になる上、大型の、すなわち触媒サイズ相当の防爆型電気ヒーターが要求されるため装置コストが上昇する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、火気使用制限場所で用いる触媒酸化器について、上記防爆すなわち安全性の問題を解決するとともに、予め触媒を加熱しておき、これに予め空気を混合した可燃性ガスを通じることによって酸化反応を自立させる触媒酸化器の着火装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は（１）可燃性ガス及び空気の混合ガスを供給するガス供給管に連結された触媒酸化器の着火装置であって、触媒酸化器に対して、それ自体の着火用電気ヒーターを備えるパイロット触媒層を配置し、パイロット触媒層にガス供給管から分岐した分岐管を連結するとともに、パイロット触媒層で生成する反応ガスの導管を触媒酸化器の酸化触媒の前面に臨ませてなり、パイロット触媒層において、分岐管を介して導入される少量の可燃性ガス及び空気を常時反応させ、その反応熱により触媒酸化器を常時加熱するようにしてなることを特徴とする触媒酸化器の着火装置を提供する。
【０００７】
本発明は（２）可燃性ガス及び空気の混合ガスを供給するガス供給管に連結された触媒酸化器の着火装置であって、触媒酸化器に対して、加温器を備えたメタノール容器を配置し、触媒酸化器の着火時に、加温器によりメタノール容器を加熱してメタノールを蒸発させ、酸化触媒層で蒸発メタノールを空気により酸化処理して触媒酸化器を加熱するようにしてなることを特徴とする触媒酸化器の着火装置を提供する。
【０００８】
本発明は（３）可燃性ガス及び空気の混合ガスを供給するガス供給管に連結された触媒酸化器の着火装置であって、触媒酸化器に対して、加温器を備えたメタノール容器及び該容器から蒸発したメタノールを酸化処理する酸化触媒層を併置したパイロット触媒層を配置するとともに、酸化触媒層をパイロット触媒層の前面に臨ませ、且つ、ガス供給管から分岐した分岐管をメタノールの酸化触媒層及びパイロット触媒層に連結してなり、触媒酸化器の着火時に、加温器によりメタノール容器を加熱してメタノールを蒸発させ、酸化触媒層及びパイロット触媒層で蒸発メタノールを空気により酸化処理し、その反応ガスにより触媒酸化器を加熱するようにしてなることを特徴とする触媒酸化器の着火装置を提供する。
【０００９】
本発明は（４）可燃性ガス及び空気の混合ガスを供給するガス供給管に連結された触媒酸化器の着火装置であって、触媒酸化器に対して、噴霧手段を備えたメタノール容器を配置し、触媒酸化器の着火時に、噴霧手段によりメタノール容器中のメタノールを噴霧させ、酸化触媒層で噴霧メタノールを空気により酸化処理して触媒酸化器を加熱するようにしてなることを特徴とする触媒酸化器の着火装置を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で対象とする触媒酸化器は、容器内に酸化用触媒（酸化触媒）を配置して構成され、火気の使用が禁止又は制限されている工場内で放散されているＣＨ４等の温室効果の高い可燃ガスや有臭ガスの処理、塗料工場の乾燥工程のような爆発性雰囲気におけける加熱源等の用途に用いられる。酸化触媒としては、可燃性ガスを酸化する触媒であれば特に限定はないが、好ましくはＰｔ、Ｐｄ、あるいはＲｈなどの貴金属触媒が用いられる。貴金属触媒はセラミック繊維等の担体に担持した形やモノリス体に担持した形で用いられる。
【００１１】
本発明においては、当該触媒酸化器に着火装置を付設し、これにより触媒酸化器中の酸化触媒を加熱する。そして、加熱された当該触媒酸化器に空気を予め混合した可燃性ガスを通すことにより、触媒酸化器において酸化反応を行い且つ自立させる。本発明における着火装置としては、▲１▼パイロット触媒方式、▲２▼メタノール酸化処理方式（その１）、▲３▼メタノール酸化によるパイロット触媒方式及び▲４▼メタノール酸化処理方式（その２）が用いられる。
【００１２】
〈▲１▼パイロット触媒方式〉
図２は▲１▼パイロット触媒方式の着火装置の態様を示す図である。図２のとおり、触媒酸化器には処理すべき可燃性ガス、すなわち被処理可燃性ガスと空気の混合ガス供給管が連結されている。本方式▲１▼においては、当該触媒酸化器に小型の電気ヒーターを備えたパイロット触媒層を付設する。その際、該混合ガス供給管から分岐管を分岐させ、これをパイロット触媒層に連結し、分岐された可燃性ガスと空気の混合ガスをパイロット触媒層に供給する。
【００１３】
可燃性ガスと空気の混合ガスの切り替えは、ガス供給管において、その分岐管の分岐位置の後部に設けられたバルブの開閉により行われる。パイロット触媒層の後部、すなわち分岐管と相対する側には、反応ガス導管が配置され、反応ガス導管は触媒酸化器の酸化触媒の前面に臨ませてある。パイロット触媒層での反応ガスは該導管を経て酸化触媒に供給される。
【００１４】
パイロット触媒層での分岐混合ガスの酸化開始は、電気ヒーターによる加熱により行われる。酸化開始後、パイロット触媒層で生成させた反応ガスを反応ガス導管を経て酸化触媒に供給し、酸化触媒を常時加熱する。触媒酸化器の酸化触媒は常時加熱されているので、被処理可燃性ガスは、混合ガス供給管に設けられたバルブを開に切り替えるだけで酸化処理される。
【００１５】
〈▲２▼メタノール酸化処理方式（その１）〉
この方式▲２▼は、メタノールの酸化処理開始温度が常温であることを利用し、メタノールを触媒により酸化し酸化処理する。その反応熱（燃焼熱）により、触媒酸化器中の酸化触媒を処理すべき可燃性ガス（すなわち被処理可燃性ガス）の反応開始温度まで加熱する。なお、エタノールは常温で酸化反応をしないので使えない。図３は本▲２▼メタノール酸化処理方式の着火装置の態様を示す図である。
【００１６】
図３のとおり、触媒酸化器にはガス供給管、すなわち被処理可燃性ガスと空気との混合ガスの供給管が連結されている。本方式▲２▼においては、当該触媒酸化器に、加温器を備えたメタノール（沸点＝６４．７℃）収容容器と、加温器により蒸発したメタノールを酸化処理する酸化触媒層を付設する。メタノールの収容容器に備えられた加温器は、メタノール収容容器を囲んだ容器に鉄粉等の発熱体を充填することで構成される。
【００１７】
上記蒸発したメタノールを酸化処理する酸化触媒層の触媒としては綿状触媒等が用いられ、当該酸化触媒層は触媒酸化器の酸化触媒の前面に臨ませてある。ここで、綿状触媒はセラミック製繊維（含：不織布）やセラミック製織布にＰｔやＰｄ、あるいはＲｈ等の貴金属酸化触媒を担持、付着させてなる触媒である。
【００１８】
メタノールを酸化処理する酸化触媒層での酸化処理の開始に際しては、まず発熱体すなわち鉄粉等に空気を通して鉄粉等を酸化、発熱させ、その熱により収容容器からメタノールを蒸発させる。鉄粉等の発熱体の容器（メタノールの収容容器を囲んだ容器）はカセット式とし、当該酸化触媒層での酸化処理の開始ごとに取り替えるようにしてもよい。
【００１９】
蒸発したメタノールは酸化触媒層に至る。一方、ガス供給管から空気を供給して、蒸発メタノールを酸化触媒層で着火し、酸化処理する。酸化触媒層は触媒酸化器中の酸化触媒の前面に臨ませてあるので、触媒酸化器中の酸化触媒はメタノールの酸化処理ガスにより加熱される。酸化触媒が１００〜４００℃程度に加熱された時点で、可燃性ガスと空気の混合ガスをガス供給管により供給し、触媒酸化器を作動させる。
【００２０】
〈▲３▼メタノール酸化によるパイロット触媒方式〉
この方式▲３▼は、前記▲１▼パイロット触媒方式におけるパイロット触媒を▲２▼メタノールの酸化、酸化処理により自立させる方式である。図４は、本▲３▼メタノール酸化によるパイロット触媒方式による着火装置の態様を示す図である。図４のとおり、触媒反応器には処理すべき可燃性ガス（すなわち被処理可燃性ガス）と空気の混合ガス用のガス供給管が連結されている。
【００２１】
当該触媒酸化器にパイロット触媒層を付設する。パイロット触媒層には加温器を備えたメタノール（沸点＝６４．７℃）の収容容器と、蒸発したメタノールを酸化処理する酸化触媒層を付設する。その際、ガス供給管から分岐管を分岐させ、これをパイロット触媒層に連結する。そして分岐管から空気をパイロット触媒層に供給する。
【００２２】
本方式▲３▼においては、メタノール収容容器に備えられた加温器は、メタノール容器を囲んだ容器に鉄粉等の発熱体を充填することで構成される。蒸発したメタノールを酸化処理する酸化触媒層の触媒としては綿状触媒等が用いられ、該酸化触媒層はパイロット触媒層の前面に臨ませてある。ここで、綿状触媒はセラミック製繊維（含：不織布）やセラミック製織布にＰｔ等の酸化触媒を付着させてなる触媒である。
【００２３】
メタノールを酸化処理する酸化触媒層での酸化処理の開始に際しては、まず鉄粉等に空気を通して鉄粉等を酸化、発熱させ、その熱により収容容器からメタノールを蒸発させる。蒸発したメタノールは酸化触媒層に至る。一方、空気を分岐管を介して供給して、蒸発したメタノールを酸化触媒層で着火し酸化処理する。酸化触媒層はパイロット触媒層の前面に臨ませてあるので、パイロット触媒層は反応ガスにより加熱され自立する。
【００２４】
パイロット触媒層での酸化処理が自立した時点で、ガス供給管から分岐された可燃性ガスと空気の混合ガスをパイロット触媒層に供給して酸化処理する。反応ガスを反応ガス導管を介して触媒酸化器中の酸化触媒に供給して加熱する。これにより触媒酸化器中の酸化触媒は常時加熱されているので、被処理可燃性ガスは、混合ガス供給管に設けられたバルブを開に切り替えるだけで、触媒酸化器において酸化処理される。
【００２５】
〈▲４▼メタノール酸化処理方式（その２）〉
前記方式▲２▼において、メタノールを加温器により蒸発させるに代えて、メタノールを噴霧することにより、酸化触媒層で酸化処理することができる。図５はこの態様を示す図である。図５のとおり、メタノールを加熱するのに代えて空気圧等により噴霧する構成とする。メタノール収容容器内の上部から空気圧を加えることで収容容器内のメタノールを噴霧ノズルから噴霧する。この点以外は図３に示す態様と同様である。
【００２６】
噴霧されたメタノールは酸化触媒層に至る。一方、ガス供給管から空気を供給して、噴霧メタノールを酸化触媒層で着火、酸化処理する。酸化触媒層は触媒酸化器の酸化触媒の前面に臨ませてあるので、触媒酸化器中の酸化触媒はメタノールの酸化処理ガスにより加熱される。可燃性ガスが例えば天然ガス等メタンを主成分とするガスの場合、酸化触媒が４００℃程度に加熱された時点で、可燃性ガスと空気の混合ガスをガス供給管により供給し、触媒酸化器を作動させる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく説明するが、本発明が実施例に限定されないことは勿論である。本実施例では図２に示すパイロット触媒方式の装置を用いた。
【００２８】
触媒酸化器及びパイロット触媒層にはＰｔ触媒（セラミック繊維にＰｔを担持した触媒：Ｐｔ担持量２ｗｔ％）を充填した。パイロット触媒層には小型の電気ヒーターを配置した。ガス供給管からの分岐管がパイロット触媒層に連結され、パイロット触媒層での反応ガスはその導出管を介して触媒酸化器中の酸化触媒の前面に供給される。
【００２９】
バルブは、触媒酸化器を作動させない間は閉とした。可燃性ガスと空気の混合ガスを分岐管を経てパイロット触媒層に導入した。パイロット触媒層での分岐混合ガスの酸化開始は、電気ヒーターによる加熱で行った。酸化開始後、パイロット触媒層で生成した反応ガスを反応ガス導管を経て触媒酸化器に供給し、触媒酸化器中の酸化触媒を常時加熱した。
【００３０】
火気の使用が禁止又は制限されている工場内で放散されている分析計排気ガス（メタンが主成分）の放散管の先端に上記触媒酸化器を設置した。ガス管に設けられたバルブを開として、分析計排気ガスを酸化処理し、メタンを二酸化炭素に変換して放散することで、温室ガス排出量を低減した。上記のとおり、触媒酸化器中の酸化触媒は常時加熱されているので、分析計の起動、停止に無関係に円滑に着火し、メタンをリークすることなく安定した酸化反応を継続することができた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、火気使用制限場所で用いる触媒酸化器において、防爆すなわち安全性の問題を解決するとともに、触媒酸化器中の酸化触媒を予め加熱しておき、これに空気を混合した可燃性ガスを通すことによって酸化反応を自立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】触媒酸化器で酸化反応を維持させる従来の態様を示す図
【図２】本発明の態様例を示す図
【図３】本発明の態様例を示す図
【図４】本発明の態様例を示す図
【図５】本発明の態様例を示す図
【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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