(57)【要約】【課題】従来装置ではオゾン分解触媒を加熱し、触媒の吸着、分解能力を上げることで、悪臭成分の分解を高効率に行うことができるものの、悪臭成分分解後の副生成物として、有害成分である一酸化炭素が生成されるという問題点があった。【解決手段】オゾンとオゾン分解触媒を用いて被処理ガスに含まれる例えばトルエンなどの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の被処理成分ガスを分解処理するガス分解処理装置において、上記オゾン分解触媒５よりも前段に被処理ガス１に含まれる水分濃度を制御するための水分調節器２を備えるように構成したものである。【選択図】図１
2005246271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾンとオゾン分解触媒を用いて被処理ガスに含まれる被処理成分ガスを分解処理するガス分解処理装置において、上記オゾン分解触媒よりも前段に上記被処理ガスに含まれる水分濃度を制御する水分調節器を備えたことを特徴とするガス分解処理装置。
【請求項２】
上記水分調節器は、上記被処理ガスに含まれる水分濃度を５〜２０ｇ／ｍ３に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載のガス分解処理装置。
【請求項３】
上記オゾン分解触媒の後段に設けられた、一酸化炭素、及び二酸化炭素を検知し得るガスセンサを備え、上記水分調節器は、このガスセンサの検知結果に応じて被処理ガスに含まれる水分を制御するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス分解処理装置。
【請求項４】
上記オゾン分解触媒の後段に設けられた、全炭素を検知し得るガスセンサと、このガスセンサの検知結果に応じて上記被処理成分ガスの炭素数に対して分解に必要なオゾンの１〜３倍の濃度になるようにオゾン投入量を制御するオゾン制御器とを備えてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載のガス分解処理装置。
【請求項５】
上記被処理ガスに含まれる被処理成分ガスの濃度変化を緩和する濃度変化緩和手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載のガス分解処理装置。
【請求項６】
上記オゾン分解触媒は、上記被処理ガスの通流方向に多段に分割して設置すると共に、各段のオゾン分解触媒毎にオゾンを注入するようにしてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れかに記載のガス分解処理装置。
【請求項７】
上記オゾン分解触媒の後段に、オゾン漏洩防止手段を備えてなることを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れかに記載のガス分解処理装置。
【請求項８】
上記オゾン分解触媒の後段に、一酸化炭素酸化手段を備えてなることを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れかに記載のガス分解処理装置。
【請求項９】
上記オゾン分解触媒は、ハニカム数１００〜１０００ｃｅｌｌｓ／ｉｎｃｈ２の範囲のものを用いるようにしてなることを特徴とする請求項１ないし請求項８の何れかに記載のガス分解処理装置。
【請求項１０】
オゾンとオゾン分解触媒を用いて被処理ガスに含まれる被処理成分ガスを分解処理するガス分解処理装置において、上記オゾン分解触媒の後段に一酸化炭素酸化手段を備えてなることを特徴とするガス分解処理装置。
【請求項１１】
被処理ガスに含まれる水分濃度を制御した後、オゾンとオゾン分解触媒を用いて該被処理ガスに含まれる被処理成分ガスを分解処理することを特徴とするガス分解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はオゾンとオゾン分解触媒を用いたガス分解処理装置及びガス分解処理方法に関し、例えば炭化水素類などの揮発性有機物質（ＶＯＣ）等を被処理成分ガスとして含む被処理ガスの浄化等に好ましく用いることができるガス分解処理装置及びガス分解処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素類などの揮発性有機物質（ＶＯＣ）や硫黄化合物などの悪臭成分をオゾンとオゾン分解触媒を用いて分解する装置として、オゾン分解触媒をヒータ等で加熱し、除湿することによって触媒の活性化を促進させ、悪臭成分の吸着能力及び分解効率を向上させているものがある（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−３０９７８号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来装置、ないしは従来方法においては、オゾン分解触媒を加熱し、触媒の吸着、分解能力を上げることで、悪臭成分の分解を高効率に行うことができるものの、悪臭成分分解後の副生成物として、有害成分である一酸化炭素が生成されるという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような従来技術の課題を解消するためになされたものであり、被処理ガスに含まれる揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の悪臭成分を高効率に分解することができ、しかも分解によって副生される有害な一酸化炭素の排出の恐れがないガス分解処理装置及びガス分解処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によるガス分解処理装置は、オゾンとオゾン分解触媒を用いて被処理ガスに含まれる被処理成分ガスを分解処理するガス分解処理装置において、上記オゾン分解触媒よりも前段に上記被処理ガスに含まれる水分濃度を制御する水分調節器を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明においては、オゾン分解触媒よりも前段に被処理ガスに含まれる水分濃度を制御する水分調節器を備えたことにより、悪臭成分を高効率に分解すると共に、一酸化炭素の生成を低減することが可能となり、環境にやさしいガス分解処理装置及びガス分解処理方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図である。図において、ＶＯＣ等の悪臭成分を被処理成分ガスとして含む被処理ガス１は、例えばダクト等からなる流路２１に送給され、該被処理ガス１中の水分濃度を制御する水分調節器２により水分濃度が調整された後、オゾンを生成するオゾン発生装置３から供給されるオゾンと混合され、オゾンを利用して被処理成分ガスを吸着、分解するオゾン分解触媒５を収容した処理チャンバ６に送給され、悪臭成分などの被処理成分ガスの分解処理が行なわれる。なお、オゾン発生装置３は空気又は酸素を原料ガス４として用いている。また、太い実線の矢印は被処理ガス、オゾンなどの気体の流れの向きを示している。
【０００９】
この実施の形態１において用いた上記水分調節器２は、被処理ガス１中に含まれる水分濃度を約０．１〜１００ｇ／ｍ３の範囲で制御することが出来る能力を有する。また、上記オゾン分解触媒５は悪臭成分などの被処理成分ガスを吸着する能力を有し、かつ、オゾンを分解する能力をもつハニカム構造の触媒であり、骨格に多孔質なアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）から成るセラミック材料を用い、高活性なＭｎ系触媒成分を分散担持したものである。なお、オゾン分解触媒５のハニカム数は５００ｃｅｌｌｓ／ｉｎｃｈ２に設定した。
【００１０】
オゾン分解触媒５に導入された悪臭成分などの被処理成分ガスを含む被処理ガスはオゾン分解触媒５に吸着し、濃縮される。また、オゾンはオゾン分解触媒５の界面で酸素原子と酸素分子に分解され、酸素分子は気相へ拡散するが酸素原子は触媒表面に存在している。この酸素原子はオゾンよりも酸化力が強いため、オゾン分解触媒５に濃縮されている悪臭成分などの被処理成分ガスを分解する。悪臭成分を分解した後の副生成物は処理チャンバ６より処理ガス２２として排出される。以下、実施例１について、排出後のガスをガス分析装置で調べた実験結果を含めて更に具体的に説明する。
【００１１】
（実施例１）
図３は、図１（または、実施の形態２に係る図２）に示すガス分解処理装置を用いて行なわれた実験によって得られた、被処理成分ガスとしてトルエンを含む被処理ガスの絶対湿度に対するトルエン分解率、及び二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度（ＣＯ２濃度／ＣＯ濃度）の関係を示す特性図である。
ここでは、オゾン分解触媒（７５×７５×５０ｍｍｔ）、該オゾン分解触媒の触媒温度５０℃、ガス流量２０ｓｌｍ、線速度６ｃｍ／ｓ、滞留時間０．８秒、トルエン濃度１００ｐｐｍ、オゾン濃度１０００ｐｐｍの条件下で被処理ガスに含まれる水分濃度を制御し、トルエン分解後に生成する副生成物を調べた。
【００１２】
絶対湿度０ｇ／ｍ３ではトルエンは完全に分解された。しかし、初期トルエンに含まれる炭素原子数換算において一酸化炭素と二酸化炭素の合計は５割程度であった。このため、トルエンは一酸化炭素、あるいは二酸化炭素にまで分解されず、アルデヒド類等が生成されていたものと考えられる。一方、絶対湿度約７ｇ／ｍ３ではトルエン分解率は若干低下したが９０％以上の分解率であった。また、分解後の副生成物は有害成分であるアルデヒド類の生成は確認できず、一酸化炭素、及び二酸化炭素のみであった。絶対湿度約２０ｇ／ｍ３ではトルエン分解率は約８０％まで低下していた。さらに、被処理ガス１中の水分濃度が増加したことで、触媒に吸着したトルエンが減少したものと考えられる。また、トルエン分解後の副生成物は一酸化炭素と二酸化炭素のみであった。
【００１３】
次に水分共存下で生成したガス濃度を二酸化炭素濃度と一酸化炭素濃度の比、即ち二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度のパラメータで評価した。即ち、一酸化炭素から二酸化炭素への酸化促進度を調べた。この結果、被処理ガス１中の水分濃度が約５ｇ／ｍ３以下では二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度は約２〜４であったが、水分濃度を約５〜２０ｇ／ｍ３に変化させると二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度は約７まで上昇することを発見した。即ち、被処理ガス１中の水分濃度を制御することによって、悪臭成分の二酸化炭素への酸化反応を制御できることが分かった。
【００１４】
しかし、被処理ガス１中の水分濃度が過剰に高くなると、悪臭成分が吸着する吸着サイト・反応サイトが水に占有されるため、悪臭成分の吸着量が低下する。このため、酸素原子との衝突確率が低下することで本来の優先機能である悪臭成分の分解効率が低下すると考えられる。故に被処理ガス１中に含まれる水分濃度は、約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３に制御するのが良い。水分濃度が前記の範囲である場合、悪臭成分を高効率で分解することが出来、分解された悪臭成分は二酸化炭素へ促進的に酸化されている。これによって分解後の副生成物は有害成分を含まず、悪臭成分を二酸化炭素へ完全分解することが出来る。
【００１５】
また、水分調節器２は被処理ガス１中の水分濃度を最適な範囲に保持するため、相対湿度が低下する冬場など季節、気候に関わらず一定の性能を維持することが出来る。
本実施例では、オゾン分解触媒５の温度を５０℃と設定したが、これに限定されるものではなく、例えば常温（２０℃付近）においても同様な分解特性が得られる。この場合、触媒を加熱、保温する手段が不要なため、低コストな装置が実現される。
さらに、この実施例ではオゾン分解触媒５に、Ｍｎ系触媒成分を分散坦持させたが、これに限定されるものではなく、主成分であるマンガン以外に、例えばＴｉＯ２、パラジウム、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｇなどから選ばれた少なくとも一つの物質を添加することも差し支えなく、これによって、触媒被毒に耐性を持ち長時間、分解性能を維持したものとすることもできる。
【００１６】
被処理ガス１の流量が大きくなる場合、オゾン分解触媒５の前後で発生する圧力損失を抑制する必要がある。これを解決する方法としてハニカム構造のオゾン分解触媒５を用いることが出来る。ハニカム数は１００〜１０００ｃｅｌｌｓ／ｉｎｃｈ２、更に好ましくは３００〜８００ｃｅｌｌｓ／ｉｎｃｈ２が良い。ハニカム数を前記の範囲に設定することでガス流量に対して圧力損失を低減させることが出来、悪臭成分を高効率で分解することができる。ハニカム数が１０００ｃｅｌｌｓ／ｉｎｃｈ２より多い場合では、圧力損失が大きくなり装置上好ましくない。また、ハニカム数が１００ｃｅｌｌｓ／ｉｎｃｈ２よりも少なくなると悪臭成分の吸着能力、分解効率が低下するので好ましくない。
【００１７】
悪臭成分を吸着するオゾン分解触媒５は、その体積が大きいほど悪臭成分を吸着する能力が高くなる。しかし、実用化する場合、装置が大きくなり、コスト的にも高価なものになるため、オゾン分解触媒５は悪臭成分を分解できる最低限の体積とすることも望ましい。オゾン分解触媒５の体積を決定する指標として線速度及び滞留時間がある。線速度とは被処理ガスの流量に対する触媒断面積の割合を示したものである。また、滞留時間とは被処理ガス１が進行方向に対してオゾン分解触媒５中に悪臭成分が滞在している時間であり、一般的に滞留時間が長くなることで悪臭成分がオゾン分解触媒５に吸着する総量が増加する。
【００１８】
悪臭成分の高分解率を得るために必要なオゾン分解触媒５の体積は、被処理ガス１の処理流量により変化する。線速度は速くなると悪臭成分分解効率が低下する傾向があるため、線速度は５０ｃｍ／ｓ程度以下が望ましい。線速度が約５０ｃｍ／ｓ以下であると悪臭成分を効率よく分解することが出来る。しかし、約５０ｃｍ／ｓより速い場合、悪臭成分の分解効率が低下する傾向にあり、また、圧力損失が増大するため、望ましくない。
【００１９】
また、オゾン分解触媒５の滞留時間は約０．０１〜１秒程度、更に好ましくは約０．１〜０．５秒になるように体積を決定するのが良い。滞留時間が約０．１〜０．５秒の範囲であると悪臭成分を高効率で分解することが出来る。滞留時間が約０．０１秒よりも短時間の場合は悪臭成分の分解効率及び触媒後段に漏洩するオゾンの分解効率が低下する傾向がある。約０．５秒よりも長くなると、悪臭成分の分解効率はほぼ一定である反面、オゾン分解触媒５の体積は増大するため、ガス浄化装置として高価なものになることから望ましくない。
【００２０】
一般的に触媒を用いて悪臭成分を分解する場合、触媒を活性化させるために温度を高くする。しかし、本方式において触媒の温度を１００℃以上にすると悪臭成分の分解効率が低下することが分かった。これは以下の要因が考えられる。触媒が高温になることでオゾンが無効に消費されるため、悪臭成分と反応するオゾンが減少する。この結果、悪臭成分の分解効率が低下すると考えられる。また、悪臭成分がＶＯＣなどの揮発性物質であると沸点が低温であり、触媒から脱着して分解されない可能性がある。このため、触媒温度は１００℃未満が望ましい。しかし、触媒が常温未満であると反応速度定数が低下するため、効率的に分解出来ないと考えられる。故に触媒温度は常温以上で悪臭物質を効率的に分解できるので、触媒温度としては約２０〜１００℃に保持することが望ましい。
【００２１】
実施例１では悪臭成分としてトルエンを分解した例を上げたが、これに限定されるものではなく、例えばキシレン、スチレン、ホムルアルデヒド、アセトアルデヒド、ヘキサン、オクタン、メチルメルカプタンなどのＰＲＴＲ法で対象となっている有機化合物のすべてに対して同様な分解性能を持ち、被処理ガス１中に含まれる水分濃度を約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３に制御することで９０％以上の良好な悪臭成分分解率が得られた。また、一酸化炭素など有害物質の生成は確認できなかった。
【００２２】
上記のように、この発明の実施の形態１によれば、オゾンと悪臭成分の混合ガスがオゾン分解触媒に導入される前段で被処理ガス中に含まれる水分濃度を水分調節器２において、絶対湿度約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３に制御する。これにより、被処理ガス中に含まれる水分濃度が最適化されることで、悪臭成分の分解後に生成する可能性があるアルデヒド類、一酸化炭素を二酸化炭素まで完全分解することができ、有害成分であるアルデヒド類、一酸化炭素の排出量を抑制することが出来る。さらに投入するオゾン濃度は悪臭成分１分子に含まれる炭素原子数に対して約１〜３倍、更に好ましくは約１．５〜２．５倍に制御することにより、悪臭物質を効率的に分解できると共に、触媒後段に漏洩オゾンを低減させることが出来る。また、生成費用が高いオゾンを効率的に使用できるためにイニシャルコスト及びランニングコストの両面において低コストなガス分解処理装置及びガス分解処理方法を得ることが出来る。また、絶対湿度を制御していることで、季節や、天候などに関わらず被処理ガス中に含まれる水分濃度を所定の好適範囲に保つことが出来る。
【００２３】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図である。図において、７は処理ガス２２に含まれる一酸化炭素、及び二酸化炭素の濃度を検出するガスセンサであり、水分調節器２は図示を省略している制御器を内蔵しており、このガスセンサ７の検知結果に応じて被処理ガス１中の絶対湿度が制御される。該ガスセンサ７は比較的時間応答性に優れたものがよく、例えば赤外線吸収方式、半導体式、多層式など公知の一般的なものは用いることができる。処理ガス２２中の一酸化炭素、二酸化炭素を検知することが出来るガスセンサ７を用いることにより、悪臭成分の分解後に生成する一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、又は二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度を検出する。なお、一酸化炭素、二酸化炭素以外の炭素原子を計測することができる全炭化水素計を用いても良い。なお、破線はガスセンサ７からの信号経路を示す。その他の構成は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。また、各図を通じて同一符号は同一もしくは相当部分を示している。
【００２４】
悪臭成分を含んだ被処理ガス１はオゾン発生装置３から送給されるオゾンと混合され、処理チャンバ６内に設けられたオゾン分解触媒５に導入される。悪臭成分はオゾン分解触媒５に吸着し、濃縮される。また、オゾンはオゾン分解触媒５によって酸素原子と酸素分子に分解され、酸素原子は触媒に吸着し、酸素分子は気相へ拡散する。酸素原子はオゾンよりも酸化力が強いためオゾン分解触媒５に吸着している悪臭成分を分解する。分解した悪臭成分は処理チャンバ６から処理ガス２２として排出される。排出されたガスはガスセンサ７によって一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、または二酸化炭素濃度と一酸化炭素濃度の比（二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度）が検知される。以下、実施例２によって更に具体的に説明する。
【００２５】
（実施例２）
図２に示すガス分解処理装置によって、上記実施の形態１と同様の条件、即ちオゾン分解触媒（７５×７５×５０ｍｍｔ）、触媒温度５０℃、ガス流量２０ｓｌｍ、線速度６ｃｍ／ｓ、滞留時間０．３秒、トルエン濃度１００ｐｐｍ、オゾン濃度１０００ｐｐｍの条件下で被処理ガスに含まれる水分濃度を制御し、トルエン分解後に生成する副生成物を調べた。
【００２６】
ガスセンサ７で検知された一酸化炭素濃度、及び二酸化炭素濃度、又は二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度が予め設定した値の範囲ではない場合、例えば、二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度＝３である場合、図３から絶対湿度が約５ｇ／ｍ３以下であることを意味する。その場合には被処理ガス１の水分濃度を上昇させるために、ガスセンサ７から水分調節器２へ信号が送られる。二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度によって水分調節器２は被処理ガス１中の水分濃度を約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３に制御することで処理チャンバ６から排出されるガスを二酸化炭素へ酸化促進する。
【００２７】
一方、例えば二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度＝７である場合は、図３から絶対湿度が凡そ１５ｇ／ｃｍ３以上であることを意味する。図３に示すように、トルエン分解率は被処理ガス１の水分濃度（絶対湿度）が高くなるにつれて低下する傾向である。悪臭成分の分解効率は高く保つ必要があるため、この場合には被処理ガス１の水分濃度を低下させる必要がある。被処理ガス１に含まれる水分濃度を低下させるためにガスセンサ７から水分調節器２へ信号が送られる。二酸化炭素濃度と一酸化炭素濃度の比を約６〜６．５まで低下させることで被処理ガス１の水分濃度は約５〜２０ｇ／ｍ３好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３に制御される。
【００２８】
このように、ガスセンサ７で検知された二酸化炭素濃度、及び一酸化炭素濃度をもとに得られた、二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度によって被処理ガス１中に含まれる水分濃度を最適に調節することができる。この結果、トルエンは高効率で分解され、かつ分解後の副生成物は二酸化炭素へ促進酸化されていた。本実施例は、実施の形態２を用いて悪臭成分を分解する一例を示したものであって、被処理ガス１の種類、触媒温度、触媒種類、ガス流量、線速度、滞留時間、オゾン濃度などは上記例示した条件に限られるものではない。実施例１で示した内容に基づいて、適当に制御した場合でも、二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度の値を検知することで悪臭成分を二酸化炭素へ完全分解することが出来る。上記の方法では高価な水分検知器を用いることなく、安価なガスセンサ７を利用することで、高効率なＶＯＣを分解浄化するガス分解処理装置を提供することが出来る。
【００２９】
実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図である。図４において、ガスセンサ７は一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、及び全炭化水素濃度を検知できる機能を有しており、オゾン分解触媒５の後段における処理ガスに含まれる全炭素原子数をモニタリングすることで被処理ガス１に含まれる悪臭成分の全炭素原子数を推定することができる。８は上記ガスセンサ７の検知結果に応じてオゾン発生装置３のオゾン発生量を制御するオゾン制御器である。その他の構成は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００３０】
被処理ガス１中に含まれる悪臭成分を高効率で分解するためには、高濃度のオゾンを投入することが望ましい。しかし、高濃度のオゾンを用いることによって装置コストが高価なものになる。また、オゾンがオゾン分解触媒５の後段に漏洩してくる恐れもある。
悪臭成分を含んだ被処理ガス１は水分調節器２で水分濃度を約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３に制御された後、オゾン発生装置３から送給されるオゾンと混合され、処理チャンバ６内に設けられたオゾン分解触媒５に導入される。悪臭成分はオゾン分解触媒５に吸着、濃縮される。また、オゾンはオゾン分解触媒５によって酸素原子と酸素分子に分解され、酸素原子は触媒上に、酸素分子は気相へ拡散する。酸素原子はオゾンよりも酸化力が強いためオゾン分解触媒５に吸着している悪臭成分を分解する。トルエン分解後の副生成物はガスセンサ７で検知され、検知された全炭素原子数に対してオゾン制御器８へと信号を送り、オゾン発生装置３のオゾン発生量が制御される。以下、実施例３について実施の形態３をさらに具体的に説明する。
【００３１】
（実施例３）
実施例３では、実施の形態１と同様のオゾン分解触媒（７５×７５×５０ｍｍｔ）、触媒温度５０℃、ガス流量３３ｓｌｍ、線速度６ｃｍ／ｓ、滞留時間０．５秒、トルエン濃度１００ｐｐｍの条件下で、被処理ガス１に含まれるオゾン濃度を制御し、トルエン分解率を調べた。結果的に、投入するオゾン濃度は悪臭成分に含まれる炭素原子数に対して約１〜３倍、更に好ましくは約１．５〜２．５倍にするのが良い。この理由を以下に示す。
【００３２】
図５は図４に示す実施の形態３によるガス分解処理装置によって測定されたオゾン濃度／トルエンに含まれる炭素原子数に対するトルエン分解率、及び漏洩オゾン濃度の関係を示す特性図である。トルエンに含まれる炭素原子数に対してオゾン濃度を高く投入することで、トルエンの分解効率は増加している。炭素原子数に対して約１〜３倍、更に好ましくは約１．５〜２．５倍のオゾン濃度となるように投入量を制御することによって、高効率でトルエンを分解することが出来る。
トルエン以外の同様の悪臭成分についても同様に調べたが、何れの場合もオゾン濃度が悪臭成分に含まれる炭素原子数に対して約１．５〜２．５倍投入することによって、高効率で悪臭成分を分解することができ、かつオゾンは悪臭成分を分解する反応に有効に寄与するため、オゾン分解触媒５の後段から漏洩するオゾンを低減させることが出来た。
【００３３】
一方、炭素原子数に対して１倍以下のオゾン濃度である場合は、トルエンの分解効率は低い値を示す。また、オゾン濃度が炭素原子数に対して約３倍以上であると、トルエン分解率は高い値を示すが悪臭成分に対して過剰にオゾンを加えているため、触媒後段から漏洩するオゾン濃度が増加するようになる。また、オゾン濃度が高濃度であるため、装置コストが高くなる。従って、被処理ガスに含まれる炭素原子数に対するオゾンの投入量は上記範囲とするのが望ましい。
なお、初期トルエン濃度が低い値の場合、触媒上で酸素原子と衝突する確率が低下することで分解効率は低下する傾向である。しかし、炭素原子数に対して約１〜３倍、更に好ましくは約１．５〜２．５倍のオゾン濃度を投入することによってトルエン濃度に関わらず高効率でトルエンを分解することが出来た。
【００３４】
このようにこの実施例３では、ガスセンサ７を用いて処理ガス２２に含まれる全炭素原子数をモニタリングし、その結果に応じてオゾン制御器８により、オゾン発生装置３における被処理ガス１に含まれる悪臭成分に対して投入するオゾン濃度を、悪臭成分に含まれる炭素原子数に対して約１〜３倍、更に好ましくは約１．５〜２．５倍投入するように制御することによって、被処理ガス１に含まれる悪臭成分の濃度が経時的に変化しても、高効率で悪臭成分を分解することができ、かつオゾンは悪臭成分を分解する反応に有効に寄与するため、オゾン分解触媒５の後段から漏洩するオゾンを低減させることが出来た。
【００３５】
上記説明したようにこの実施の形態３によれば、実施例１と同様に水分調節器２で被処理ガス１の水分濃度を約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３に制御することによって、分解後の副生成物は有害成分を含まず、悪臭成分を二酸化炭素へ完全分解することが出来る。また、ガスセンサ７で全炭素原子数を検知し、悪臭成分に含まれる炭素原子数に対して約１〜３倍、更に好ましくは約１．５〜２．５倍のオゾン濃度となるようにオゾン制御器８でオゾン発生装置３を制御するようにしたことによって、高効率で悪臭成分を分解することができ、かつオゾン分解触媒から漏洩するオゾンを低減させることが出来る。
【００３６】
実施の形態４．
図６は本発明の実施の形態４によるガス分解処理装置としてのガス浄化装置の構成を示す図である。図において、９は被処理ガス１に含まれる悪臭成分を吸着する能力を有するゼオライトから構成された濃度変化緩和手段であり、水分調節器２の前段に設けられている。その他の構成は、上記実施の形態３と同様であるので説明を省略する。
【００３７】
ガス分解処理装置においては、被処理ガス１に含まれる悪臭成分の濃度が経時的に変化する可能性がある。このため、例えば瞬時的に高濃度の悪臭成分が被処理ガス１に含まれてくる場合、ガスセンサ７で検知した一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、又は二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度、全炭素原子数は、時間差が生じていることで、水分調節器２で処理する前の被処理ガスに含まれる悪臭成分の濃度又は、全炭素原子数とは時間的にずれたものとなって異なる。このため、悪臭成分に対して投入するオゾン濃度が炭素原子数に対して不足することも生じるため、悪臭成分の分解効率が低下する可能性がある。この実施の形態４では、このような場合に対応できるように悪臭成分の炭素原子数に対するオゾン濃度の不足を防ぐために濃度変化緩和手段９が水分調節器２の前段に設置されている。以下、実施例４により、更に具体的に説明する。
【００３８】
（実施例４）
悪臭成分を含んだ被処理ガス１は、悪臭成分を吸着する能力を有する濃度変化緩和手段９を通過させることで、悪臭成分が急増したときはゼオライトを用いた濃度変化緩和手段９が悪臭成分を吸着することで悪臭成分の濃度を下げ、悪臭成分が減少したときは濃度変化緩和手段９に吸着されていた悪臭成分が被処理ガス中に脱着され悪臭成分の濃度が上がることにより、安定的な濃度にすることが出来る。濃度変化緩和手段９によって悪臭成分の濃度が安定化された被処理ガス１は、実施の形態１〜３と同様に水分調節器２において水分濃度を約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３に制御された後、オゾン発生装置３から送給されるオゾンと混合され、処理チャンバ６内に設けられたオゾン分解触媒５に導入されて実施の形態３と全く同様の条件、プロセスで悪臭成分の分解処理が行われる。
【００３９】
なお上記濃度変化緩和手段９として、ゼオライトを用いた場合を例示したが、これに限定されるものではなく、同様に好ましく用いることができるものとして、悪臭成分を吸着する能力を有する例えばシリガゲル、アルミナなどを挙げることができる。なお、被処理ガス１に水分が含まれていることが考慮された場合には、水分の影響が小さい疎水性ゼオライトを望ましく用いることができる。また、その体積は被処理ガス１の流量によって決まる。濃度変化緩和手段９を用いることで、瞬時的な高濃度の悪臭成分がオゾン分解触媒５に入ることを防ぎ、投入するオゾン濃度が不足する事態を防ぐことが出来る。その結果、安定的に高い分解率を維持することが出来る。上記実施例は、実施の形態４を用いて悪臭成分を分解する一例を示したものであって、被処理ガス１の種類、触媒温度、触媒種類、ガス流量、線速度、滞留時間などは上記例示した条件に限られるものではない。
【００４０】
上記のように、実施の形態４によれば、水分調節器２の前段に悪臭成分の濃度変化緩和手段９を配設したことによって、被処理ガス１中の悪臭成分の濃度が瞬時的に増大することがあっても、濃度変化緩和手段９が悪臭成分を吸着することによって水分調節器２に流入する時点では悪臭成分の瞬時的な増大が緩和され、オゾン分解触媒５に導入されるオゾン濃度が不足する事態を防ぐことが出来る。このため、悪臭成分の分解効率を高く維持して安定的に運転することが出来るという効果が得られる。
【００４１】
実施の形態５．
図７は本発明の実施の形態５によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図である。図において、１０は水分調節器２と処理チャンバ５の間に設けられ、被処理ガス中の水分を検知する水分センサ、１１はこの水分センサ１０の出力信号に基づいて水分調節器２を制御する水分制御器である。その他の構成は上記実施の形態３と同様であるので説明を省略する。
【００４２】
上記水分制御器１１は、水分センサ１０の検出結果に応じて被処理ガス１中に含まれる水分濃度が約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３となるように制御する。水分濃度を前記好適範囲に制御された被処理ガス１はオゾン発生装置３から送給されたオゾンと混合され、オゾン分解触媒５へ導入される。悪臭成分はオゾン分解触媒５に吸着、濃縮される。また、オゾンはオゾン分解触媒５によって酸素原子と酸素分子に分解され、酸素原子は触媒上に、酸素分子は気相へ拡散する。酸素原子はオゾンよりも酸化力が強いためオゾン分解触媒５に吸着している悪臭成分を分解する。悪臭成分の分解後に生成する一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、又は二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度、及び全炭化水素濃度をガスセンサ７で検出し、オゾン制御器８に信号を送る。ガスセンサ７からの信号を受けたオゾン制御器８は触媒後段のガスに含まれる全炭素原子数に応じて、オゾン発生装置３のオゾン発生量を制御する。以下、実施例５について説明する。
【００４３】
（実施例５）
悪臭成分を含んだ被処理ガス１は水分センサ１０において例えば水分濃度が検知される。水分濃度が約５〜２０ｇ／ｍ３の範囲でない場合、水分センサ１０は水分制御器１１へ信号を送る。信号を受けた水分制御器１１は水分調節器２を制御して被処理ガス１中に含まれる水分濃度を約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３となるように制御する。被処理ガス１に含まれる水分濃度が水分調節器２によって制御された後、オゾン分解触媒５により実施の形態３と同様に分解処理することによって、高効率で悪臭成分を分解し、分解後の生成物は二酸化炭素へ完全分解できる。また、投入するオゾン濃度は、被処理ガス１に含まれる悪臭成分の炭素原子数に対して約１〜３倍、更に好ましくは約１．５〜２．５倍の範囲が望ましい。
【００４４】
上記のように、実施の形態５によれば、水分調節器２の後段に設けた水分センサ１０の検知結果に応じて水分制御器１１により被処理ガス１の水分濃度を約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３に制御するように構成したことによって、分解後の副生成物は有害成分を含まず、悪臭成分を二酸化炭素へ完全分解することが出来る。また、ガスセンサ７で全炭素原子数を検知し、その結果に応じてオゾン制御器８によりオゾンの発生量を制御することによって高効率で悪臭成分を分解することが出来る。
【００４５】
実施の形態６．
図８は本発明の実施の形態６によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図である。図８において、被処理ガス１に含まれる悪臭成分の分解処理を行う処理チャンバ６には、オゾンを利用して悪臭成分を吸着、分解するオゾン分解触媒５が、第１段触媒層５１、第２段触媒層５２、及び第３段触媒層５３と、ガスの通流方向に直列に３段設けられ、さらに、オゾン発生装置３で生成されたオゾンは、オゾン分解触媒５の各段の触媒層５１、５２、５３の前方からそれぞれ各別に送給されるように構成されている。その他の構成は上記実施の形態３と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
悪臭成分を含んだ被処理ガス１は水分調節器２で水分濃度を約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３に制御される。水分濃度を制御された被処理ガス１はオゾン発生装置３から発生するオゾンと混合され、処理チャンバ６内に設けられた第１段触媒層５１に導入される。悪臭成分は第１段触媒層５１に吸着、濃縮される。また、オゾンは第１段触媒層５１によって酸素原子と酸素分子に分解され、酸素原子は触媒上に、酸素分子は気相へ拡散する。酸素原子はオゾンよりも酸化力が強いため第１段触媒層５１に吸着している悪臭成分を分解する。第１段触媒層５１から漏れ出した悪臭成分は、第２段触媒層５２の前方でオゾン発生装置３から送給される第１段触媒層５１に入れたオゾンと同濃度のオゾンと混合される。混合されたガスは第２段触媒層５２に導入され、漏れ出した悪臭成分が第１段触媒層５１と同様に分解される。
【００４７】
同様に第３段触媒層５３においても同様な分解処理が行われる。この結果、高効率で悪臭成分を分解することが出来る。分解された悪臭成分は処理チャンバ６から排出される。悪臭成分の分解後に生成する一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度又は二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度比、全炭化水素濃度をガスセンサ７で検出し、オゾン制御器８へ信号が送られる。ガスセンサ７からの信号を受けたオゾン制御器８は全炭素原子数に応じて、オゾン発生装置３のオゾン発生量を制御する。以下、実施例６について、更に具体的に説明する。
【００４８】
（実施例６）
オゾン分解触媒５を被処理ガス１の通流方向に第１段触媒層５１、第２段触媒層５２、及び第３段触媒層５３と、３段に分割し、分割された各段の触媒層の前方部からそれぞれオゾンを導入する。例えば、第１段目の第１段触媒層５１に導入された悪臭成分はオゾンを投入することで第１段触媒層５１上において分解される。第１段触媒層５１において分解されずに漏洩した悪臭成分は第２段目の第２段触媒層５２に吸着される。
【００４９】
第１段触媒層５１から漏洩した悪臭成分の濃度は被処理ガス１に含まる悪臭成分の濃度に比べて低いので、第２段触媒層５２に第１段触媒層５１に導入したオゾン濃度と同じ濃度を導入することで効率的に悪臭成分を分解することが出来る。さらに悪臭成分が残留している場合、第３段目の第３段触媒層５３で悪臭成分を分解させるため、この実施例では悪臭成分の分解効率を２０〜５０％程度向上させることが出来る。なお、このオゾン分解触媒５の分割は３段に限定されたものではなく、例えば２段、あるいは４段以上でも良い。また、投入するオゾンガス流量やオゾン濃度も所定の比率で適宜に分割するようにしても良い。
【００５０】
オゾン分解触媒５では悪臭成分が分解されると同時にオゾンの自己分解も進行する。本発明者らの研究・実施化の検討の結果、悪臭成分の分解反応よりもオゾンの自己分解が速いことが分かった。オゾン分解触媒５をこの実施例のように複数に分割することにより、自己分解によるオゾンの無効消費を抑制することが出来る。
上記のように、実施の形態６によれば、上記実施の形態３の効果に加えて、悪臭成分を吸着、分解するオゾン分解触媒をガスの通流方向に複数段に分割したことによって、悪臭成分の分解効率を一層高めることが出来る。
【００５１】
実施の形態７．
図９は本発明の実施の形態７によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図である。図９において、１２はオゾン分解触媒５の後段から処理ガス２２中に漏洩してくるオゾンを完全除去するためのオゾン漏洩防止手段であり、例えば活性炭などを用いてなるものである。その他の構成は上記実施の形態３と同様であるので説明を省略する。
【００５２】
悪臭成分を含んだ被処理ガス１は水分調節器２で水分濃度を約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３に制御された後、オゾン発生装置３から発生するオゾンと混合され、処理チャンバ６内に設けられたオゾン分解触媒５に導入される。悪臭成分はオゾン分解触媒５に吸着、濃縮される。また、オゾンはオゾン分解触媒５によって酸素原子と酸素分子に分解され、酸素原子は触媒上に、酸素分子は気相へ拡散する。酸素原子はオゾンよりも酸化力が強いためオゾン分解触媒５に吸着されている悪臭成分が分解される。分解後の処理ガス２２に含まれる全炭化水素はガスセンサ７で検出され、オゾン制御器８へ信号が送られる。ガスセンサ７からの信号を受けたオゾン制御器８は全炭素原子数に応じて、オゾン発生装置３のオゾン発生量を制御する。処理チャンバ６から排出された被処理ガス１はオゾン漏洩防止手段１２を通過してオゾンが完全に除去された後、外部へ放出される。以下、実施例７について更に具体的に説明する。
【００５３】
（実施例７）
被処理ガス１に水分が含有されているとオゾン分解触媒５を被毒し、オゾン分解能力を低下させる未分解のオゾンが外部に排出される恐れがある。しかし、この実施例７ではオゾン分解触媒５の後段にオゾンが漏洩してもオゾン漏洩防止手段１２によってオゾンが分解され、外気には排出されない。上記オゾン漏洩防止手段１２は、オゾンを分解する機能を有する触媒であれば特別な制限なく用いることができるが、コスト面で有利な活性炭を含む触媒が望ましい。また、該触媒の担体としては、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ（ＯＨ）３などの不燃性の固体を望ましく用いることができる。
【００５４】
上記のように構成された実施の形態７によれば、水分調節器２で被処理ガス１の水分濃度を約５〜２０ｇ／ｍ３、更に好ましくは約８〜１５ｇ／ｍ３に制御することによって、分解後の副生成物は有害成分を含まず、悪臭成分を二酸化炭素へ完全分解することが出来る。また、ガスセンサ７で全炭素原子数を検知し、オゾンの発生量を制御することが出来る。オゾン発生量は悪臭成分に含まれる炭素原子数に対して約１〜３倍、更に好ましくは約１．５〜２．５倍のオゾン濃度を投入することによって高効率で悪臭成分を分解することが出来る。また、オゾン漏洩防止手段１２をガスセンサ７の後段に設置したことで、オゾンを完全に分解し漏洩オゾンを低減することが出来る。また、オゾン漏洩防止手段１２として、活性炭又は活性炭を含んだ触媒を用いた場合にはコストを抑えることが出来る。
【００５５】
実施の形態８．
図１０は本発明の実施の形態８によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図である。図１０において、１３はオゾン分解触媒５による悪臭成分分解後に副生成物として生成した一酸化炭素を酸化する一酸化炭素酸化手段である。本発明者らは、オゾン分解触媒を用いて悪臭成分を分解する装置において、悪臭成分分解後に一酸化炭素が生成することを見出し、この実施の形態８の発明を完成させるに至ったものである。一酸化炭素は有害であるため、排出を低減させる必要がある。以下、実施の形態８について、実施例８により更に具体的に説明する。
【００５６】
（実施例８）
上記一酸化炭素酸化手段１３としては、貴金属触媒、及び紫外線ランプが用いられる。一酸化炭素を含むガスは貴金属触媒で二酸化炭素へ酸化される。一酸化炭素を酸化する貴金属触媒としてはＰｔ、Ｒｕが望ましい。また、紫外線ランプを設置することでＯＨラジカルを生成し、一酸化炭素を二酸化炭素へ酸化させる。
【００５７】
悪臭成分を含んだ被処理ガス１はオゾン発生装置３から発生するオゾンと混合される。被処理ガス１は処理チャンバ６内に設けられたオゾン分解触媒５に導入され、悪臭成分等の被処理成分ガスはオゾン分解触媒５に吸着、濃縮される。また、オゾンはオゾン分解触媒５によって酸素原子と酸素分子に分解され、酸素原子は触媒上に、酸素分子は気相へ拡散する。酸素原子はオゾンよりも酸化力が強いためオゾン分解触媒５に吸着している悪臭成分を分解する。処理チャンバ６で処理された処理ガスは一酸化炭素酸化手段１３によって二酸化炭素へ酸化される。このため、悪臭成分を二酸化炭素へ酸化分解することが出来る。
【００５８】
上記のように、この発明の実施の形態８によれば、処理チャンバ６の後段に一酸化炭素酸化手段１３を設置したことにより、悪臭成分の分解後に生成する一酸化炭素を二酸化炭素へ酸化し、一酸化炭素の外気への漏出を防止したガス分解処理装置が得られる。また、この実施の形態では水分調節器は必要としない。
なお、例えば、実施の形態１〜７の構成における処理チャンバ６の後段に一酸化炭素酸化手段１３を設置しても差し支えない。この場合には、何らかの原因で一酸化炭素が処理チャンバ６から漏洩した場合でも確実に二酸化炭素へ酸化分解することが出来るので、装置の信頼性を高めることができる。
【００５９】
ところで、各実施の形態で例示したＶＯＣなど被処理成分ガスの種類、オゾン分解触媒等触媒の種類、該触媒の温度、被処理ガスのガス流量、線速度、滞留時間など、あるいはセンサの種類、などは何れも一例に過ぎず、これらに限定されるものではない。また、例示した各実施の形態の構成を２以上相互に組み合わせることも可能であり、その場合には相乗された効果を期待することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図。
【図２】本発明の実施の形態２によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図。
【図３】図１または図２に示す装置を用いた実験によって得られたトルエンを含む被処理ガスの絶対湿度に対するトルエン分解率、及び二酸化炭素濃度／一酸化炭素濃度（ＣＯ２濃度／ＣＯ濃度）の関係を示す特性図である。
【図４】本発明の実施の形態３によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図。
【図５】図４に示す実施の形態３によるガス分解処理装置によって測定されたオゾン濃度／トルエンに含まれる炭素原子数に対するトルエン分解率、及び漏洩オゾン濃度の関係を示す特性図である。
【図６】本発明の実施の形態４によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図。
【図７】本発明の実施の形態５によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図。
【図８】本発明の実施の形態６によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図。
【図９】本発明の実施の形態７によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図。
【図１０】本発明の実施の形態８によるガス分解処理装置を模式的に示す構成図。
【符号の説明】
【００６１】
１  被処理ガス、  ２  水分調節器、  ３  オゾン発生装置、  ４  原料ガス、  ５  オゾン分解触媒、  ６  処理チャンバ、  ７  ガスセンサ、  ８  オゾン制御器、  ９  濃度変化緩和手段、  １０  水分センサ、  １１  水分制御器、  １２  オゾン漏洩防止手段、  １３  一酸化炭素酸化手段、  ２１  流路、  ２２  処理ガス、  ５１  第１段触媒層、  ５２  第１段触媒層、  ５３  第３段触媒層。
【図１】
2005246271.tif 000003
【図２】
2005246271.tif 000004
【図３】
2005246271.tif 000005
【図４】
2005246271.tif 000006
【図５】
2005246271.tif 000007
【図６】
2005246271.tif 000008
【図７】
2005246271.tif 000009
【図８】
2005246271.tif 000010
【図９】
2005246271.tif 000011
【図１０】
2005246271.tif 000012