(57)【要約】【課題】熱触媒装置においては、悪臭や有害物質と空気中の酸素との酸化分解反応により浄化されるため、酸素の供給量が浄化性能に影響を及ぼすものであり、特に、加熱型生ゴミ処理機から発生する臭気の浄化などにおいては、水蒸気が大量に発生し、酸素分圧が極端に低下するため、除去性能を確保するためのさまざまな工夫が必要なものであった。【解決手段】吸気口１から吸引される処理ガスの一部を、酸素富化膜を介して導入する触媒装置とすることにより、大気の酸素濃度以上の酸素を供給できることになり、酸化触媒において酸化分解を促進し、空間速度の増大や熱ロスを最小限に抑え、また、触媒温度を高温化することなく分解性能をあげることが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口と、触媒体と、触媒体により浄化された空気を排気する排気口を有し、前記吸気口から吸気される空気の一部は酸素富化膜を介して導入される触媒装置。
【請求項２】
酸素富化膜はシリコーン系高分子膜よりなる請求項１に記載の触媒装置。
【請求項３】
吸気手段を有し、酸素富化膜、吸気手段、吸気口の順に空気を通過させることにより酸素富化空気を吸気口に導入する請求項１または２に記載の触媒装置。
【請求項４】
触媒体は、貴金属触媒もしくは酸化金属触媒からなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の触媒装置。
【請求項５】
加熱手段を有し、前記加熱手段により触媒体を加熱し活性温度に保つ請求項１ないし４のいずれか１項に記載の触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、悪臭や有害物質を酸化分解により除去する触媒装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の触媒装置としては、ヒータなどの加熱手段により触媒活性温度まで上昇させ、白金、パラジウムなどの貴金属触媒や、酸化マンガンなどの遷移金属酸化物触媒により悪臭や有害物質を酸化分解する熱触媒装置が一般的である。
【０００３】
加熱型生ゴミ処理機などの触媒装置においては、酸素分圧の低い雰囲気中において臭気の酸化分解を促進させるため、加熱源と触媒体を一体化して浄化効率を上げるなどの工夫を行なっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０９−１５５１５９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
熱触媒装置においては、悪臭や有害物質と空気中の酸素との酸化分解反応により浄化されるものであり、酸素が不足すれば浄化性能は低下するなど、酸素の供給量が浄化性能に影響を及ぼすものである。
【０００６】
特に、加熱型生ゴミ処理機から発生する臭気の浄化などにおいては、水蒸気が大量に発生し、酸素分圧が極端に低下するため、除去性能を確保するためのさまざまな工夫が必要なものであった。
【０００７】
解決手段として、途中経路から空気を余分に供給することも考えられるが、空間速度の増大による除去性能の低下や、熱ロスなどもあり、必ずしも効果的とはいいがたいものであった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、酸化触媒において酸化分解を促進し、空間速度の増大や熱ロスを最小限に抑える触媒装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、吸気口から吸気される空気の一部を酸素富化膜を介して導入する触媒装置とするものであり、酸素富化膜を通過させることにより、大気雰囲気下での使用においても、大気の酸素濃度以上の酸素を供給できることになり、酸化触媒において酸化分解を促進し、空間速度の増大や熱ロスを最小限に抑え、また、触媒温度を高温化することなく分解性能をあげることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、吸気口から吸気される空気の一部を酸素富化膜を介して導入する触媒装置とするものであり、酸素富化膜を通過させることにより、大気雰囲気下での使用においても、大気の酸素濃度以上の酸素を供給できることになり、酸化触媒において酸化分解を促進し、空間速度の増大や熱ロスを最小限に抑え、また触媒温度を高温化することなく分解性能をあげることが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載した発明は、特に、請求項１に記載の酸素富化膜を、シリコーン系高分子膜とすることにより効率よく酸素を供給でき、有用性の高い触媒装置とすることができる。
【００１２】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載の発明において、第二の吸気手段を有し、酸素富化膜、第二の吸気手段、吸気口の順に空気を通過することにより、酸素供給量を増大させることができ、さらに有用性の高い触媒装置とすることができる。
【００１３】
請求項４に記載した発明は、特に、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒体が、貴金属触媒もしくは酸化金属触媒からなるものであり、効果的に浄化できる有用な触媒装置とすることができる。
【００１４】
請求項５に記載した発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、加熱手段を設け、前記加熱手段により触媒体を加熱し活性温度に保つことにより、より効果的に浄化できる触媒装置とすることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１に第１の実施例における本発明の触媒装置の構成を示す。図１において、１は吸気口、２は触媒体、３は触媒体を加熱する加熱手段であり、シーズヒータを用いている。また４は浄化された空気を排出する排気口、５は全体を構成する筐体である。また６は吸気手段であり、本実施例ではポンプを用いている。
【００１７】
さらに７はシリコーン高分子よりなる酸素富化膜から構成された酸素富化膜ユニットであり、ポンプ６は酸素富化膜ユニット７から空気を吸引し、その排気を吸気口１に導入する構成としている。また触媒体２は触媒材料である白金、パラジウムを２：１の割合で担持したステンレス板を、加熱手段であるシーズヒータ３にらせん状に巻回し、フィン形状に固定させているものであり、シーズヒータ３と一体化し触媒体２としている。また図中の矢印は空気の流れを示している。
【００１８】
図２に酸素富化膜ユニット７の構成図を示す。２１はシリコーン高分子よりなる酸素富化膜であり、２２は酸素富化膜２１およびポリエーテルスルフォン、ポリプロピレン、ＰＥＴの多孔体の多層構造を構成し、これら全体で酸素富化膜多層体を構成している。また２３は酸素富化膜多層体２２の支持体であり、図示していないが内部に無数の通気溝が存在している。２４は酸素富化された空気の流出口であり、酸素富化膜多層体２２を通気した空気を支持体２３内の図示していない通気溝を通過して排出する。また図中の矢印は空気の流れを示している。
【００１９】
次に、触媒装置の動作を説明する。汚染空気はチューブなどの手段により吸気口１に導かれ、図示していない吸気ファンの働きにより汚染空気は触媒体２に導かれる。
【００２０】
一方、ポンプ６の働きにより空気は酸素富化膜ユニット７に吸引される。酸素富化膜ユニット７においては、酸素富化膜多層体２２の酸素富化膜２１の作用により、窒素に比べ選択的に酸素が透過し、酸素富化の状態となる。酸素富化になった空気は、支持体２３内の図示していない通気溝を通過し、流出口２４からポンプ６に吸引される。酸素富化になった空気はポンプ６からの排気として、吸気口１に導入され、汚染空気と混合され、触媒体２に導かれる。
【００２１】
触媒体２においては、シーズヒータ３の働きにより触媒体２が活性温度に保たれている。導入された汚染空気は、反応体表面において汚染空気と共に導入された酸素および酸素富化となった空気中の酸素と反応し、酸化分解作用を受け浄化され、排気口４から浄化空気として排出される。
【００２２】
（実験例１）
以上の触媒装置を用いて、浄化性能の評価試験を行なった。
【００２３】
まず、ポンプ６を調整し流量３Ｌ／分で酸素富化空気を吸気口１に導入するものとした。このときポンプ６の排気側の酸素濃度は３０〜３１％であった。つぎに図示していない吸気ファンを調整し、トータルで６Ｌ／分の流量で触媒体２に流入するものとした。よってこのとき、酸素濃度が約２５％となっていることになる。
【００２４】
さらに、ここでは悪臭ガスとして硫化ジメチルを選定し、吸気口で５００ｐｐｍとなるように調整した。この状態で、シーズヒータ３を変化させ、シーズヒータ３への投入電力と硫化ジメチルの除去率の関係を求めた。また、対照実験１として、酸素富化空気を供給せずに流量６Ｌ／分としたときの硫化ジメチルの除去率も求めた。結果を図３に示す。
【００２５】
図３から、例えば６０Ｗにおいて対照実験１では８０％の除去率であったものが、酸素富化空気を供給した本発明の触媒装置（実験例１）では、９０％となり、全体的に約５Ｗ相当分、対照実験１の結果を上回った。
【００２６】
次に対照実験２として、対照実験１の条件において図示していない吸気ファンを調整し、本発明の触媒装置と同等の酸素供給量となるように、流量を６Ｌ／分から７．５Ｌ／分とした。計算上は、このときに酸素供給量が同等となる。一方、このとき空間速度は１．２５倍となる。この状態で、シーズヒータ３への投入電力と硫化ジメチルの除去率の関係を求めた。結果を図３に合わせて示す。同様に６０Ｗでみたとき除去率は５５％となり、対照実験１の８０％を下回る結果となり、単に空気量を増やせば、酸素供給量を増加させる効果よりも、空間速度を増大すること、およびそれに対して熱エネルギがさらに必要となるなど、マイナスの影響のほうが大きいことが解る。
【００２７】
（実験例２）
次に、加熱型生ゴミ処理機を想定して、水分添加の状態での実験を行なった。同様にポンプ６を調整し流量３Ｌ／分で酸素富化空気を吸気口１に導入するものとした。同じくポンプ６の排気側の酸素濃度は３０〜３１％であった。図示していない吸気ファンを調整し、トータルで標準状態において６Ｌ／分の流量で触媒体２に流入するものとしたが、これは別途、水を加熱し水蒸気の状態で吸気口１に導入するようにした。このとき水の供給量としては標準状態で３Ｌ／分となるように２．３ｇ／分の割合で蒸発させた。このとき、吸気口１では水蒸気５０％で、酸素濃度が約１５％になっていることになる。
【００２８】
同様に、悪臭ガスとして硫化ジメチルを選定し、吸気口で５００ｐｐｍとなるように調整した。この状態で、シーズヒータ３を調整し、シーズヒータ３への投入電力と硫化ジメチルの除去率の関係を求めた。また、対照実験として、酸素富化空気ではなく普通の空気を流量３Ｌ／分で供給したときの硫化ジメチルの除去率も求めた。このとき吸気口１では水蒸気５０％で、酸素濃度は約１０％となる。結果を図４に示す。
【００２９】
図４から、例えば７０Ｗにおいて対照実験では８０％の除去率であったものが、酸素富化空気を供給した本発明の触媒装置（実験例２）では、９５％以上となり、全体的に約１０Ｗ相当分、対照実験の結果を上回った。
【００３０】
実験例１では酸素濃度を約２０％から２５％にすることにより、５Ｗ相当の省エネとなり、実験例２では同様に１０％から１５％とすることにより、１０Ｗ相当の省エネとすることができたことになる。
【００３１】
以上のように、本発明によれば、触媒装置に大気の酸素濃度以上の酸素を供給できることになり、酸化触媒において酸化分解を促進し、分解性能をあげることが可能となる。
【００３２】
本実施例では、吸気手段としてポンプ６を用いて、酸素富化の空気として供給したが、構成によっては、吸気手段は必要ではなく、酸素富化ユニット７から直接吸気口１に導入することも可能なものである。
【００３３】
また、本実施例では触媒体３の触媒材料として白金、パラジウムなどの貴金属触媒を用いたが、酸化触媒であればこれ以外でもよく、マンガンや銅などの酸化物を用いてもよいものである。
【００３４】
さらに、本実施例ではシーズヒータを加熱手段として用いたが、オゾン発生器と触媒体の組み合わせなどのように、活性温度が低くても活性のある反応機構であれば、加熱手段は必ずしも必要としないものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、酸化触媒において酸化分解を促進し、空間速度の増大や熱ロスを最小限に抑え、また、触媒温度を高温化することなく分解性能をあげることが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における触媒装置の構成図
【図２】同触媒装置における酸素富化膜ユニットの構成図
【図３】同触媒装置の実験例１における硫化ジメチルの除去性能を示す特性図
【図４】同触媒装置の実験例２における硫化ジメチルの除去性能を示す特性図
【符号の説明】
１  吸気口
２  触媒体
３  シーズヒータ（加熱手段）
４  排気口
５  筐体
６  ポンプ（吸気手段）
７  酸素富化膜ユニット
２１  酸素富化膜
２２  酸素富化膜多層体
２３  支持体
２４  流出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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